JP5379708B2 - 能動型防振装置 - Google Patents
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Description
この能動型防振装置では、略カップ形状のアクチュエータボディにコイルが組み込まれ、このコイルへの通電によって駆動力が及ぼされる可動部をアクチュエータボディの軸方向に変位可能に配設している。そして、アクチュエータボディの開口部側に弾性支持した加振部材を可動部に取り付けることにより、加振部材に加振力を及ぼすように構成されている。
この能動型防振装置では、固定側支持部材に対して軸方向に変位可能に組み付けられた可動部を有しており、それら固定側支持部材と可動部の一方にコイルが組み付けられるともに、他方に永久磁石が組み付けられ、コイルへの通電によって可動部が固定側支持部材に対して軸方向に変位駆動されるように構成されている。
この点、特許文献2の能動型防振装置では、高周波領域において防振機能を好適に発揮することが可能である。そこで、特許文献1の能動型防振装置の可動機構として特許文献2の能動型防振装置の可動機構を採用することが考えられる。
しかしながら、特許文献2の能動型防振装置では、可動部の駆動で加振力を生じさせる構成であるので、可動部がマス成分として機能するように重量を有する構成としていた。このため、特許文献1の能動型防振装置に特許文献2の可動機構を適用したのでは、低周波領域において共振現象を生じるおそれがあり、作動性(防振機能)が損なわれるおそれがあった。
また、可動部の軽量化を図ることができるので、高周波領域における作動性(防振機能)を向上させることができる。
また、固定側ヨークをアクチュエータボディに対して設けたので、可動部に固定側ヨークに相当する分のヨークを設けた場合に比べて、可動スペースの省スペース化を図ることができ、能動型防振装置の小型化が可能となる。
本実施形態では、自動車等の車両に搭載され、エンジンを車体フレームに弾性的に支承するために用いられるアクティブ・コントロール・マウントに能動型防振装置10を適用した例について説明するが、能動型防振装置10が適用される機器や装置等を限定する趣旨ではない。また、以下の説明において、「上下」を言うときは、図1に示す方向を基準としている。
能動型防振装置10は、上下方向に伸縮駆動することが可能であり、車両の図示しない車体フレームに取り付けられてエンジンを弾性的に支承するようになっている。
ここで、能動型防振装置10は、例えば、エンジンのクランクシャフトが車両の横向きに配置される、いわゆる横置きのエンジンである場合には、エンジンによるロール方向の振動を抑制するため、エンジンを挟んで車両の前後に配置される。なお、配置位置については、これに限られることはなく、エンジン周りの適宜の場所に配置することができる。
以下、能動型防振装置10の各部について説明する。
上部ハウジング11aの上部内側には、上部ハウジング11aの上方へ向けて膨出し、可撓性膜として機能するダイヤフラム16の下部16bが加硫接着されている。
上部ハウジング11a内には、円環状の第1弾性体支持部材12と、円板状の第2弾性体支持部材13とが格納されている。
ダイヤフラム支持ボス15aの上面には、エンジン取付部(作用点)15cが一体に立設されており、このエンジン取付部15cに図示しないエンジンが固定されて支承されるようになっている。
また、ストッパ部材17の上部内面には、エンジン取付部15cに対向するようにストッパラバー17cが突設されている。このストッパラバー17cには、エンジン取付部15cが当接可能であり、図示しないエンジンから大きな荷重が入力された場合に、エンジン取付部15cが当接することでエンジンの過大な変位が抑制されるようになっている。
また、第1弾性体支持部材12と上部ハウジング11a(ダイヤフラム16)との間には、環状の連通路Rが形成されている。この連通路Rは、図示しない連通孔を介して第1液室S1に連通するとともに、図示しない連通間隙を介して第1弾性体14とダイヤフラム16で区画された第3液室S3に連通している。
アクチュエータボディ11は、上面が開放した略カップ状を呈しており、下部ハウジング11bの内側に収容されている。アクチュエータボディ11は、上端開口部にフランジ部131を有しており、このフランジ部131が、前記したように、下部ハウジング11bのフランジ部121等とともに上部ハウジング11aの膨出部112に対して加締めにより固定されている。
また、段部132よりも上側となる開口側に形成された段部133には、第2板ばね62の周縁部が載置可能である。
可動機構は、アクチュエータボディ11側に固定側ヨーク20およびコイル30を備え、可動部40側に、可動部材40A、可動側ヨーク50、磁石70等を備えている。そして、中心軸O上に沿って可動部40を弾性支持させるための第1板ばね61および第2板ばね62を備えている。
フランジ部22は、径方向の外側に向けて張り出しており、その周縁部は、アクチュエータボディ11の上部内面に形成された段部132に載置可能である。ここで、フランジ部22の上面には、コイル取付部材31のフランジ部31aが載置可能であり、固定側ヨーク20のフランジ部22は、コイル取付部材31のフランジ部31aとともに、段部132に対して固定される状態となる。
本実施形態では、固定側ヨーク20と可動側ヨーク50との間に、コイル30が配置されるように構成されている。
コイル取付部材31の上端部にはフランジ部31aが形成されており、このフランジ部31aは、固定側ヨーク20のフランジ部22の上面に密着するようにして載置され、前記したように、固定側ヨーク20のフランジ部22を介してアクチュエータボディ11の段部132に載置されるようになっている。
なお、コイル取付部材31のフランジ部31aは、その上面に圧入固定される円環状のスペース部材33によって脱落不能に取り付けられている。
また、開口部22aおよび貫通孔22bは、電気的接続を行うための工具挿入孔として機能する。なお、コイル取付部材31のフランジ部31aには、固定側ヨーク20の開口部22aに対応して、同様の大きさの開口部31bが形成されている。
駆動軸43は、その軸線が中心軸Oに一致しており、その基端部42が、駆動軸43よりも大径とされている。駆動軸43には可動側ヨーク50が装着されており、先端部分には雄ねじ部43aが形成されている。なお、可動部材40Aは、環状連結部41や駆動軸43を含んで、金属や合成樹脂等の硬質材で一体成形されている。
また、可動側ヨーク50の上部内周部53aおよび下部内周部53bは、それぞれの内径が駆動軸43の外径よりも大径とされており、これによって、駆動軸43の外周面との間に円筒状の空間部をそれぞれ形成している。この空間部を利用して、上部内周部53aの内側には、磁石固定部材54bおよび第2板ばね62を固定するための固定部材45が圧入固定されるようになっており、また、下部内周部53bの内側には、第1板ばね61を固定するための固定部材46が圧入固定されるようになっている。
本実施形態では、計8個の磁石体70aによって磁石70を構成しており、各磁石体70aは、軸方向から見て略扇形状に形成されている。
ここで、隣接する磁石体70a同士の隣接する面の磁極は同一になっており、隣接する磁石体70a同士で互いに反発するように設定されている。これによって、各磁石体70aは、磁石70の周方向に反発し合い、磁石70の中心から径方向に拡がるようにして、磁石ホルダ71(図6(a)参照)の内周面に各磁石体70aの外周面70bが当接するようになっている。
図3(b)は各磁石体70aの着磁方向を矢印で示した図であり、同図に示すように、内周面側から外周面側へ向けた着磁方向を呈している。この場合、磁石70が複数の磁石体70aから構成されていることによって、各磁石体70aの着磁方向が径方向に好適に向いた状態となっている。
なお、磁石体70aは、例えば周方向に3個以上で一つの磁石70を構成することによって、着磁方向のバラツキを軽減しつつ、着磁方向が径方向に好適に向いた状態にすることができる。
これにより磁石70は、皿ばね74の付勢力によって、可動側ヨーク50の外周面の段付き部53cに下端部(磁石ホルダ71の下端部)が当接される状態に、可動側ヨーク50の上部側に装着される。
これらの磁石押さえ板73、皿ばね74および磁石固定部材54は、非磁性材料、例えば、ステンレス鋼で形成されている。
第1板ばね61および第2板ばね62は、いずれも、薄肉とされた円環板状を呈しており、ばね弾性をもって可動側ヨーク50(可動部材40A)を中心軸Oに沿う上下方向に変位可能に弾性支持している。
第1板ばね61は、図2(a)に示すように、アクチュエータボディ11の底部に突設された環状の取付部135に周縁部が固定されており、中央部に形成された貫通孔61a(図8(b)参照、以下同じ)に下方向から挿通される断面ハット状の固定部材46で、中央部が可動側ヨーク50の下端52に固定されて可動側ヨーク50の下端部を保持している。
なお、押さえ部25aは、湾曲状とされているので、第2板ばね62の弾性変形を許容しつつ第2板ばね62の周縁部を好適に押さえることができる。
固定リング25の押さえ部25aで、第2板ばね62の周縁部を押さえることによって、第2板ばね62の周縁部は、段部133に固定される。また、第2板ばね62の周縁部の下側に配置されるスペース部材33をアクチュエータボディ11の開口内周部に圧入固定することによって、固定側ヨーク20のフランジ部22およびコイル取付部材31のフランジ部31aが段部132に固定される。
なお、可動部材40Aは、その上部が第2弾性体18の中央部に埋め込まれるように接着されているので、可動側ヨーク50に可動部材40Aの駆動軸43を挿通する際には、第2弾性体18が加硫接着される第2弾性体支持部材13を把持して挿通作業を行うことができる。
また、可動側ヨーク50の上端側を支持している第2板ばね62は、第1板ばね61よりも大径とされている。
具体的に、可動側ヨーク50は、図5(c)に示すように、可動部40が変位した際の一方の変位終端となる上端位置(図5(a)参照)から可動部40が変位した際の他方の変位終端となる下端位置(図5(b)参照)までの間において、可動側ヨーク50の水平下端面の延長上に位置する角部51が、固定側ヨーク20の底部24の水平下面24bよりも下側となるようにされている。
つまり、上端位置(図5(a)参照)から下端位置(図5(b)参照)までの間において、可動側ヨーク50の角部51が固定側ヨーク20の底部24から外れることがなく、底部24の内周面全体が常に可動側ヨーク50の下部の外周面に対向して、磁気ギャップGが一定に保持されるように構成されている。
そして、この発生した加振力によって、可動側ヨーク50や磁石70を備えた可動部40が、コイル30や固定側ヨーク20に対して変位駆動される。その結果、かかる変位駆動に基づく加振力が第1液室S1に封入された非圧縮性流体に作用し、図示しないエンジンを介して入力される振動が能動的にあるいは相殺的に低減されるようになっている。
なお、コイル30に流す電流(または電圧)は、問題となる振動の周波数に応じて制御された交流であってもよいし、所定の周期でON/OFF制御される直流であってもよい。
はじめに、可動側ヨーク50への磁石70の組み付けについて説明し、後に、アクチュエータボディ11への各部材の組み付けについて説明する。
まず、可動側ヨーク50へ磁石70を取り付けるに先立って、磁石ホルダ71に各磁石体70aを円環状に収容し、磁石70を構成する。
その後、この状態において、磁石70は、可動側ヨーク50の径方向に沿って異なる磁極が着磁される。
その後、アクチュエータボディ11内に、固定側ヨーク20、コイル取付部材31の順に挿入し、アクチュエータボディ11の開口の段部132に、固定側ヨーク20のフランジ部22とコイル取付部材31のフランジ部31aとを重ね合わせて載置する(係合する)(図8(a)参照)。
その後、コイル取付部材31のフランジ部31aにスペース部材33を圧入固定する。
これによって、固定側ヨーク20がアクチュエータボディ11内に位置決め固定されるとともに、固定側ヨーク20の内側に、コイル取付部材31を介してコイル30が位置決め固定される。
具体的には、可動側ヨーク50の下部内周部53b(図2(a)参照)の開口を第1板ばね61の中央部の貫通孔61aに合わせ、第1板ばね61の下方から固定部材46の胴部46aを挿入して、これを下部内周部53bに圧入固定する。
これにより、固定リング25の押さえ部25aによって押さえられる第2板ばね62の周縁部が、アクチュエータボディ11に固定される。
これにより、第1板ばね61と第2板ばね62とによって、固定側ヨーク20の挿通孔21内に磁石70が装着された可動側ヨーク50を保持することができる。
なお、アクチュエータボディ11のフランジ部131の上面に、弾性部材18aを介在させて第2弾性体支持部材13のフランジ部13aを載置する。
これによって、図9(b)に示すように、アクチュエータボディ11に可動機構を組み付けることができる。
また、可動部40の軽量化を図ることができるので、高周波領域における作動性(防振機能)を向上させることができる。
また、固定側ヨーク20をアクチュエータボディ11に対して設けたので、固定側ヨーク20に相当するヨークを可動部40側に設けた場合に比べて、可動スペースの省スペース化を図ることができ、能動型防振装置10の小型化が可能となる。
例えば、図10に示すように、可動部40の可動部材40Aに対して、磁石70を挟むようにして磁石70の上下に、2つの可動側ヨーク50A,50Bを配置してもよい。この場合、磁気ギャップGは、固定側ヨーク20の底部24と、磁石70の下側に配置された可動側ヨーク50Aとの間に形成されている。この場合においても、アクチュエータボディ11に対して固定側ヨーク20およびコイル30(コイル取付部材31)を簡単に取り付けることができる。
また、可動部40が変位した際の上端位置から下端位置までの間において、磁気ギャップGは一定に保持されている。
ここで、可動側ヨーク50Bからコイル30に向かう磁束は、コイル30の上下方向の略中央部分に集中して効率よく伝達されるようになっている。
このような構成とした場合においても、前記実施形態と同様の作用効果が得られる。なお、磁石70の着磁方向は、駆動軸43に沿う上下方向となり、前記実施形態とは90度異なる方向となる。
また、前記実施形態では、可動部40を第1板ばね61および第2板ばね62にて弾性支持するようにしたが、これに限られることはなく、平軸受やボールベアリング等の軸受部材にて支持するようにしてもよい。
この場合においても、アクチュエータボディ側に少なくともコイルとヨークとが配置される構造において、これらを簡単に組み付けることができる能動型防振装置が得られる。
この場合、これらの3部材は、固定部材25で一度に固定することができるので、コストの低減が可能となる。
11 アクチュエータボディ
20 固定側ヨーク
21 挿通孔
22 フランジ部
24a 通孔
25 固定リング(固定手段)
30 コイル
31 コイル固定部材
31a フランジ部
40 可動部
40A 可動部材
45,46 固定部材
50 可動側ヨーク
50A,50B 可動側ヨーク
61 第1板ばね(板ばね)
62 第2板ばね(板ばね)
70 磁石
132 段部(取着部)
G 磁気ギャップ
O 中心軸
Claims (1)
- アクチュエータボディと、
前記アクチュエータボディ内に設けられ、前記アクチュエータボディの中心軸上に挿通孔を形成する有底円筒状の固定側ヨークと、
前記挿通孔に挿通され、振動を抑制するために、磁気推力により前記中心軸に沿って変位駆動される可動部と、
前記可動部に設けられた円柱状の可動側ヨークと、
前記アクチュエータボディ側に固定され、前記固定側ヨークと前記可動側ヨークとの間に設けられた円環状のコイルと、
前記可動部側に固定され、前記コイルに対向配置された磁石と、を備え、
前記可動側ヨークは、前記固定側ヨークの底部に設けられた通孔により、前記底部との間で磁気ギャップを有して挿通配置されているとともに、
前記アクチュエータボディには、前記固定側ヨークおよび前記コイルを取着するための取着部が設けられていることを特徴とする能動型防振装置。
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