KR20090086566A - 제진 장치, 제진 장치의 제어 방법, 제진 장치의 오프셋 보정 방법 및 판 스프링 - Google Patents

Abstract

엔진이나 트랜스미션 등이 결합된 파워 플랜트가 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트에 의해 차체에 지지된 자동차의 자동차 제진 장치이며, 엔진의 진동과는 다른 진동을 발생시키는 가진 수단을 구비했으므로, 가진 수단의 반력에 의해 좌석부 등의 진폭을 작게 할 수 있다. 또한, 차체의 진동 모드를 좌석부 부근에서 노드(node)가 되도록 조정하면 좌석부 근방의 진폭이 감소되어 승차감이 향상된다.

엔진, 트랜스미션, 파워 플랜트, 가진 수단, 진폭

Description

제진 장치, 제진 장치의 제어 방법, 제진 장치의 오프셋 보정 방법 및 판 스프링{VIBRATION DAMPING DEVICE, METHOD OF CONTROLLING VIBRATION DAMPING DEVICE, METHOD OF CORRECTING OFFSET OF VIBRATION DAMPING DEVICE, AND LEAF SPRING}

본 발명은 자동차 등의 엔진을 탑재한 차량에 있어서의 좌석부나 핸들부의 진폭을 저감하여 승차감을 향상시킬 수 있는 자동차 제진 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 자동차 등의 제진 대상 기기의 진동 억제 제어를 행하는 제진 장치 및 제진 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 제진 장치의 오프셋 보정 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 리니어 액추에이터에 설치되는 판 스프링에 관한 것이다.

본원은 2006년 12월 6일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2006-329495호, 2006년 12월 6일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2006-329497호, 2007년 4월 5일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2007-99468호, 2007년 4월 5일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2007-99469호, 2007년 5월 10일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2007-125666호를 기초로 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

일반적으로 엔진과 트랜스미션이나 트랜스 액슬 등을 결합한 파워 플랜트는 고주파 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트에 의해 지지되어 있다. 한편, 자동차의 정지 시 등에, 엔진은 아이들링 운전을 행하나, 저속으로 운전되기 때문에 주행 시와 비교하여 토크 변동이 큰데다가 저주파 진동이 되어, 엔진 마운트를 통하여 전해진 엔진의 진동에 의해 차체 진동이 발생한다. 이 저주파 진동이 플로어 패널을 통하여 탑승원에 전해짐으로써 탑승원의 승차감이 저해된다.

도면에 따라 구체적으로 설명하면 도 35는 아이들링 운전 시의 차체 진동을 모식적으로 도시한다. 여기서, 엔진 등의 파워 플랜트(1)는 엔진 마운트(2)를 통하여 차체(3)에 지지되어 있다. 그러나, 엔진 마운트(2)는 아이들링 운전 시 등의 가진력의 주파수가 낮을 경우에 진동 차단 성능이 부족한 경우가 있다. 이때, 도면에 파단선으로 나타낸 바와 같이 차체(3)가 크게 진동하여 좌석부(4)나 핸들부(5)가 변위되어 승차감이 악화된다. 또한, 저주파수의 소음이 발생한다. 또한, 차체 구조는 극히 낮은 진동수 영역에서는 강체로 간주되나, 진동수가 10수c/s가 되면 탄성체로서 생각해야 한다.

또한, 엔진 마운트의 특성을 개량하기 위해, 특허 문헌1, 2에 기재하는 장치가 제안되어 있다. 특허 문헌1에 개시된 방진 장치는 스프링 수단에 의해 상대 운동 가능하게 연결되어 부재의 한 쪽에 자석을 설치하고, 다른 쪽의 부재에 자장을 통하여 연장되는 도전 부재를 대향 배치하여 감쇠율을 향상시킨다. 또한, 특허 문헌2에 개시된 방진 마운트는 고무제의 탄성체와 자석과 도체를 배치하여 자계를 도체가 가로 지를 때에 발생하는 소용돌이 전류 저항을 이용하여 진동을 감쇠시킨다.

또한, 엔진의 저속 회전 시의 진동과 고속 회전 시의 진동이 차체로 전달하 는 것을 저감시키기 위해, 예를 들어 특허 문헌3에 기재된 차량용 방진 장치가 제안되어 있다. 이 장치는 고무 탄성체에 의해 지지하는 방진 장치에 영구 자석과 이 영구 자석의 자계를 가로지르는 도선을 설치하고, 저주파수 영역인 제진 영역에서는 도선을 스위치로 폐쇄하여 스프링 정수를 크게 하고, 고주파수 영역인 방진 영역에서는 도선을 개쇄하여 스프링 정수를 작게 해서 감쇠 계수를 작게 한다.

또한, 종래부터 가동부를 구동하는 것에 의한 반력을 이용하여 엔진 회전수에 따른 제진력을 발생하는 액추에이터를 사용한 차량의 진동 제어 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌4 참조). 이 장치에 따르면, 차체 진동 엔진 회전수로부터 예측하여 액추에이터에 의해 엔진으로부터 차체에 가해지는 힘을 상쇄할 수 때문에 차체의 진동을 저감할 수 있다. 이러한 제진 장치는, 왕복 운동을 행하는 리니어 액추에이터를 사용하여 보조 질량을 진동시킴으로써 제진 대상의 진동을 저감한다.

한편, 리니어 액추에이터로서 탄성 지지부(판 스프링)가 가동자를 정위치에서 유지하며, 스스로가 탄성 변형함으로써 가동자를 지지한 리니어 액추에이터가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌5 참조). 이 리니어 액추에이터는 가동자에는 마모도 미끄럼 이동 저항도 발생하지 않기 때문에 장기간에 걸친 사용을 거친 후에도 축 지지 정밀도가 저하하는 일 없이 높은 신뢰성을 얻을 수 있고, 미끄럼 이동 저항에 기인하는 소비 전력의 손실이 없어 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 탄성 지지부를, 코일과의 간섭을 회피하면서 가동자를 기점으로 하여 코일보다도 먼 위치에서 고정자에 지지시킴으로써 부피가 큰 코일과 탄성 지지부를 보다 근접 하여 배치하는 것이 가능하게 되므로, 리니어 액추에이터의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 종래부터 고정자와 가동자를 구비하는 다양한 리니어 액추에이터가 이용되고 있다(예를 들어, 특허 문헌5 내지7 참조).

이들 리니어 액추에이터 중에는 고정자와 가동자를 왕복 이동 가능하게 탄성지지하는 8자 형상의 판 스프링이 설치된 장치가 알려져 있다. 그리고, 8자의 중앙 부분에서 고정자 또는 가동자 중 어느 한 쪽에 연결되고, 8자의 양단부 부분에서 고정자 또는 가동자의 다른 쪽에 나사 고정된다.

특허 문헌1:일본 특허 출원 공개 소63-149446호 공보

특허 문헌2:일본 실용신안 출원 공개 평4-113348호 공보

특허 문헌3:일본 실용신안 출원 공개 소59-68838호 공보

특허 문헌4:일본 특허 출원 공개 소61-220925호 공보

특허 문헌5:일본 특허 출원 공개 제2004-343964호 공보

특허 문헌6:일본 특허 출원 공개 제2003-339147호 공보

특허 문헌7:일본 특허 출원 공개 제2005-130646호 공보

그러나, 종래의 자동차 제진 장치에서는, 이하와 같은 문제가 존재한다.

(1) 특허 문헌1, 2에 기재한 바와 같은 엔진 마운트의 스프링 특성을 개량하는 장치에서는 아이들링 운전 시의 저주파 진동과 고속 운전 시의 고주파 진동을 효과적으로 차단하는 것은 곤란했다.

(2) 또한, 특허 문헌3에 기재한 바와 같은 2개의 스프링 정수를 선택적으로 스위치로 절환하여 제진하는 장치에서는 엔진의 회전수는 저속으로부터 고속까지 연속적으로 변화됨으로써 진동을 차단할 수 없는 영역이 존재하여 차체 진동이 발생하여 플로어 패널을 통하여 탑승원에 전해져, 승차감이 저해되는 경우가 있었다.

본 발명은 상기를 감안하여 제안된 것으로, 엔진 마운트와 다른 위치에 가진 수단을 배치하고, 핸들부나 좌석부가 진동의 절(node)이 되도록 조정하여 진폭을 저감하여 승차감을 향상시키는 것을 제1 목적으로 한다.

또한, 특허 문헌4에 기재된 리니어 액추에이터를 이용하여 자동차의 차체의 진동을 저감할 경우, 저감하는 진동 방향과, 리니어 액추에이터에 지지된 보조 질량의 진동 방향을 일치시킬 필요가 있다. 저감해야 할 진동 방향이 중력 방향과 동일 방향일 경우, 리니어 액추에이터의 가동자를 중력 방향(상하 방향)으로 왕복 운동시켜 보조 질량을 진동시킬 필요가 있다. 이 경우, 보조 질량의 자중에 의해 가동자가 중립 위치가 어긋나 버리는 현상(원점 어긋남)이 발생한다. 이와 같은 원점 어긋남이 일어나면 제진 제어를 행하는데 있어서 이하와 같은 문제가 있다.

(1) 가동자의 중립 위치(초기 위치)가 어긋나기 때문에, 어긋난 상태에서의 구동에서는 편측(중력 방향)의 진폭이 커져, 판 스프링으로 무리한 스트레스가 가해져, 판 스프링의 허용 진폭 한계를 초과해 버릴 가능성이 있다. 이로 인해, 판 스프링의 파손의 가능성이 높아져, 리니어 액추에이터 전체의 신뢰성이 저하된다.

(2) 보조 질량을 진동시키는 것에 의한 제진력(반력)은 질량과 가동 범위(스트로크)로부터 결정되는 가속도로 결정되기 때문에 가동자의 가동 범위가 제한되면 필요한 제진력을 출력할 수 없어 제진 효과가 부족해 버린다.

(3) 판 스프링은 스트로크가 커짐에 따라 비선형성이 증가하기 때문에 초기 위치가 어긋나 버리면 판 스프링의 선형 영역을 벗어나 제진 제어가 곤란해진다.

한편, 원점 어긋남을 해결하기 위해, 리니어 엑추에이터에 대하여, 새로운 스프링을 설치하여 원점 어긋남을 보정하는 방법에서는 이하와 같은 문제가 있다.

(4) 자동차 탑재에 있어서는 설치 스페이스가 좁기 때문에, 스트로크 방향의 높이를 작게 할 필요가 있으나, 가동자의 스트로크 방향으로 외부 스프링을 직렬 배치한 것에서는 제진 장치의 사이즈가 스트로크 방향으로 길어진다(높아진다).

(5) 제진 장치의 고유 진동수 부근에서는 공진 배율이 높고, 지령에 대한 가동부의 진폭의 위상 변화도 크기 때문에, 제어 대상(차체)의 고유 진동수와 제진 장치의 고유 진동수는 이격된 쪽이 제어하기 쉽다. 또한, 가진력(엔진 진동)의 주파수는 아이들링 주파수로부터 위의 범위에 있기 때문에 제진 장치의 고유 진동수는 아이들링 주파수보다도 작게 한 쪽이 제어하기 쉽다. 그러나, 외부 스프링을 부가함으로써 제진 장치 전체의 고유 진동수가 증가하여 제어 대상의 주파수 범위에 가까워진다. 또는, 범위 내에 들어가 버리기 때문에 제어성을 손상시킨다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 보조 질량의 자중에 의한 가동자의 중립 위치의 어긋남을 보정할 수 있는 제진 장치 및 제진 장치의 제어 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.

또한, 상기 종래의 판 스프링의 구성에서는, 8자의 양단부 부분이 연결되기 때문에, 고정자 또는 가동자의 설치부와의 접촉 면적이 작아 압력 분포에 치우침이 발생한다. 그로 인해, 고정자와 가동자를 적정하게 유지할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기를 감안하여 제안된 것으로, 장기에 걸쳐 양호하게 가동자를 왕복 이동시킬 수 있는 판 스프링을 제공하는 것을 제3 목적으로 한다.

본 발명은 엔진이나 트랜스미션 등이 결합된 파워 플랜트가 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트에 의해 차체에 지지된 자동차의 자동차 제진 장치로서, 엔진의 진동과는 다른 진동을 발생시키는 가진 수단을 구비한다.

이 가진 수단은 엔진 마운트에 의해 지지된 엔진과는 다른 위치에 배치되어도 좋다. 또한, 가진 수단은 복수개 배치되어도 좋다. 또한, 가진 수단은 리니어 액추에이터에 설치한 보조 질량을 진동시켜도 좋다.

또한, 가진 수단은 엔진의 아이들링 시이며, 또한 차속이 제로일 때에 작동해도 좋다.

또한, 가진 수단은 차체 프레임에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은 차체 프레임 후단부에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은 범퍼 설치부에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은 범퍼 내부에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은 트렁크 내부에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은 좌석 아래에 설치해도 좋다.

또한, 가진 수단은 2대 설치되어, 서로 독립된 위상으로 구동되어도 좋다. 또한, 가진 수단은 복수대 설치되어, 서로 다른 위상으로 구동되어도 좋다.

또한, 가진 신호의 기준 신호가, 이그니션 전류, 디스트리뷰터 전류, 점화 플러그 전류, 엔진 회전수 펄스, 엔진 진동 파형, 연료 분사 타이밍 중 어느 하나이어도 좋다. 또한, 가진 신호의 기준 신호에 대하여 소정의 시간차를 갖게 하여 상기 가진 수단을 구동해도 좋다. 또한, 액셀러레이터 개방도, 흡기량의 변화, 연료 분사량 및 엔진 회전수 중 어느 하나에 의해, 가진 수단의 가진력을 변화시켜도 좋다. 또한, 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수를 상한으로 하여 정지시켜도 좋다. 또한, 소정의 엔진 회전수가 1500rpm이어도 좋다. 또한, 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수의 범위 밖에서는 정지시켜도 좋다. 또한, 소정의 엔진 회전수의 하한값이 500 내지 1200rpm이며, 상한값이 1400 내지 4000rpm이어도 좋다.

또한, 보조 질량이 자동차의 차체에 대하여 스프링 요소에 의해 지지된 자동차의 구성 부품이며, 구성 부품이 리니어 액추에이터에 의해 진동되어도 좋다. 또한, 구성 부품은 라디에이터, 탱크 및 배터리 중 어느 하나이어도 좋다. 또한, 보조 질량이 자동차의 차체에 대하여 스프링 요소에 의해 지지된 자동차의 부속 부품이며, 이 부속 부품이 리니어 액추에이터에 의해 진동되어도 좋다. 또한, 부속 부품은 스페어 타이어 및 공구 중 어느 하나이어도 좋다.

또한, 가진 수단은 엔진 마운트 근방의 차체 프레임 또는 엔진 마운트의 바로 아래에 설치되어도 좋다.

또한, 가진 신호의 기준 신호는 자동차 내에 구비된 통신 네트워크를 통하여 입력되어도 좋다.

또한, 본 발명은 엔진이나 트랜스미션 등이 결합된 파워 플랜트가 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트에 의해 차체에 지지된 자동차의 자동차 제진 장치로서, 액추에이터에 지지된 보조 질량을 차체의 진동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 진동시키는 가진 수단과, 액추에이터의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비한다.

이 가진 수단은 복수개 배치되어도 좋다. 또한, 가진 수단은 엔진의 아이들링 시이며, 또한 차속이 제로 시에 작동해도 좋다.

또한, 가진 수단은 차체 프레임에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은 차체 프레임 후단부에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은, 범퍼 설치부에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은, 범퍼 내부에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은 트렁크 내부에 설치해도 좋다. 또한, 가진 수단은 좌석 아래로 설치해도 좋다.

또한, 가진 수단은 2대 설치되어, 서로 역위상으로 구동되어도 좋다. 또한, 가진 수단은 복수대 설치되어 서로 다른 위상으로 구동되어도 좋다.

또한, 제어 수단은 이그니션 전류, 디스트리뷰터 전류, 점화 플러그 전류, 엔진 회전수 펄스, 엔진 진동 파형, 연료 분사 타이밍 중 어느 하나의 기준 신호를 기초로 하여 상기 액추에이터의 동작을 제어해도 좋다.

또한, 기준 신호에 대하여 소정의 시간차를 갖게 하여 가진 수단을 구동해도 좋다. 또한, 액셀러레이터 개방도, 흡기량의 변화, 연료 분사량에 의해 상기 가진 수단의 가진력을 변화시켜도 좋다. 또한, 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수를 상한으로 하여 정지시켜도 좋다. 또한, 소정의 엔진 회전수가 1500rpm이어도 좋다. 또한, 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수의 범위 밖에서는 정지시켜도 좋다. 또한, 소정의 엔진 회전수의 하한값이 500 내지 1200rpm이며, 상한값이 1400 내지 4000rpm이어도 좋다. 또한, 가진 수단은 엔진 마운트의 근방에 설치해도 좋다.

또한, 액추에이터에 지지된 보조 질량이 차체에 대하여 스프링 요소에 의해 지지된 자동차의 구성 부품 또는 부속품이어도 좋다.

또한, 본 발명은 스프링 요소에 의해 지지된 보조 질량 부재와, 보조 질량 부재를 구동하는 액추에이터와, 보조 질량 부재를 액추에이터에 의해 구동한 경우의 반력을 사용하여 진동 억제하기 위한 제어 신호를 액추에이터에 대하여 출력하는 제어 수단과, 보조 질량의 자중에 의한 액추에이터의 중립 위치의 어긋남을 보정하는 직류 전류를 제어 신호에 부가하는 오프셋 보정 수단을 구비한다.

또한, 본 발명은 스프링 요소에 의해 지지된 보조 질량 부재와, 보조 질량 부재를 구동하는 액추에이터와, 보조 질량 부재를 액추에이터에 의해 구동한 경우의 반력을 사용하여 진동 억제하기 위한 제어 신호를 액추에이터에 대하여 출력하는 제어 수단을 구비한 제진 장치의 제어 방법으로서, 보조 질량의 자중에 의한 액추에이터의 중립 위치의 어긋남을 보정하는 직류 전류를 제어 신호에 부가한다.

또한, 본 발명은, 고정자와, 철 부재를 갖고 고정자에 대하여 왕복 이동 가능하게 설치되고, 일단부에 보조 질량 부재가 접합된 가동자와, 철 부재에 대향하고 또한 왕복 이동의 방향에 직교하여 자극을 갖게 하는 동시에 고정자에 왕복 이동의 방향을 따라 설치된 영구 자석과, 가동자를 스프링 요소에 의해 지지하는 가동자 지지 수단과, 고정자에 설치된 코일과, 보조 질량 부재를 구동한 경우의 반력을 사용하여 제진 대상의 진동을 억제하기 위해, 코일에 흘리는 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 제진 장치로서, 영구 자석은, 철 부재의 왕복 이동 범위의 축 방향 위치의 상방측 가까이에 배치하고, 하방측에는 배치하지 않는 구성으로 함으로써 기자력이 비대칭으로 형성되어 있다.

또한, 본 발명은 고정자와, 철 부재를 갖고 고정자에 대하여 왕복 이동 가능하게 설치되고, 일단부에 보조 질량 부재가 접합된 가동자와, 철 부재에 대향하고 또한 왕복 이동의 방향에 직교하여 자극을 갖게 하는 동시에 고정자에 왕복 이동의 방향을 따라 설치된 영구 자석과, 가동자를 스프링 요소에 의해 지지하는 가동자 지지 수단과, 고정자에 설치된 코일과, 보조 질량 부재를 구동한 경우의 반력을 사용하여 제진 대상의 진동을 억제하기 위해서, 코일에 흘리는 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 제진 장치의 오프셋 보정 방법으로서, 영구 자석은, 철 부재의 왕복 이동 범위의 축 방향 위치의 상방측 가까이에 배치하고, 하방측에는 배치하지 않는 구성으로 함으로써 기자력이 비대칭으로 형성되어 있다.

또한, 본 발명은 리니어 액추에이터의 고정자와 가동자를 동축 동심 형상이고 또한 왕복 이동 가능하게 탄성 지지하는 판 스프링으로서, 고정자 또는 가동자에 연결되는 내환 형상부와, 내환 형상부의 외주에 설치된 외환 형상부와, 외환 형상부의 내 영역에 있어서 내환 형상부와 외환 형상부를 연결하여, 고정자 또는 가동자가 왕복 이동하도록 탄성 변형하는 아암부를 구비한다.

이 아암부가, 환 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 아암부가 복수 설치되어 있고, 내환 형상부를 사이에 두고 대상으로 배치되어 있어도 된다.

본 발명은 상기한 구성으로 이루어지므로 이하에 설명하는 효과를 발휘할 수 있다.

엔진이나 트랜스미션 등이 결합된 파워 플랜트가 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트에 의해 차체에 지지된 자동차의 자동차 제진 장치로서, 엔진의 진동과는 다른 진동을 발생시키는 가진 수단을 구비했으므로, 가진 수단의 반력에 의해 좌석부의 진폭을 작게 할 수 있다. 또한, 차체의 진동 모드를 좌석부 부근에서 절이 되도록 조정하면 좌석부 근방의 진폭이 감소하여 승차감이 향상된다.

또한, 가진 수단은 엔진 마운트에 의해 지지된 엔진과는 다른 위치에 배치되었으므로, 차체의 진동 모드를 용이하게 변경할 수 있어 좌석부 부근에서 절이 되도록 조정하여 차내 진동을 저감할 수 있다.

또한, 가진 수단이 복수개 배치되었으므로, 웨건 타입의 짐받이 면적이 넓은 자동차 등에서는 좌석부의 진동 저감 외에 추가로, 짐받이 부분에서 발생하는 진동을 저감시켜 저주파 소음을 대폭으로 삭감할 수 있다. 또한, 가진 수단은 리니어 액추에이터에 설치한 보조 질량을 진동시키므로, 가동 부분이 철심뿐인 가혹한 운전 조건에서도 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 마찰, 마모 부분이 없기 때문에 장기에 걸쳐 메인터넌스 프리로 사용할 수 있다. 또한, 가진 수단은 엔진의 아이들링 시이며, 또한 차속이 제로일 때에 작동하므로 아이들링 운전 시의 저주파 진동을 확실하게 저감할 수 있다.

또한, 엔진의 진동과는 다른 진동을 발생시키는 가진 수단을 구비했으므로, 가진 수단의 반력에 의해 좌석부의 진폭을 작게 할 수 있다. 또한, 차체의 진동 모드를 좌석부 부근에서 절이 되도록 조정하여 좌석부 근방의 진폭이 감소하여 승차감을 향상시킨다고 하는 목적을 달성할 수 있다.

또한, 엔진이나 트랜스미션 등이 결합된 파워 플랜트가 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트에 의해 차체에 지지된 자동차의 자동차 제진 장치로서, 액추에이터에 지지된 보조 질량을 차체의 진동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 진동시키는 가진 수단과, 액추에이터의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비했으므로, 자동차가 상태가 불량한 도로를 주행한 경우 등에 있어서 큰 상하 진동을 받아도 액추에이터의 구동 방향(보조 질량의 진동 방향)의 힘으로는 되지 않아, 액추에이터에 고정된 보조 질량이 가동 범위를 초과하여 가진되는 것이 방지된다. 그로 인해, 최적의 제진 제어를 행하는 것이 가능해져 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있다.

또한, 보조 질량의 자중에 의한 액추에이터의 중립 위치의 어긋남을 보정하는 직류 전류를 제어 신호에 부가하도록 했기 때문에, 엑추에이터의 가동자를 항상 정규의 스트로크 범위 내에서 구동할 수 있다. 이에 의해, 필요한 제진력을 발생시키는 것이 가능해져 제진 제어의 성능을 손상시키는 일 없이 진동을 저감할 수 있다. 또한, 직류 전류의 크기를 조정함으로써 정전류의 범위 내에서 동작시키는 것이 가능해지기 때문에 일측 전원(one side power supply)에 의한 구동이 가능해져 전원이나 파워 앰프의 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 영구 자석을 가동자의 스트로크 방향의 상방에만 설치하고, 영구 자석에 의한 기자력의 언밸런스를 이용하여 보조 질량의 자중에 의한 중립 위치의 어긋남을 상쇄시킴으로써 중립 위치의 어긋남을 보정하도록 했기 때문에, 액추에이터의 가동자를 항상 정규의 스트로크 범위 내에서 구동할 수 있다. 이에 의해, 필요한 제진력을 발생시키는 것이 가능해져 제진 제어의 성능을 손상시키는 일 없이 진동을 저감시킬 수 있다.

또한, 외환 형상부의 전체 둘레를 고정할 수 있기 때문에 유지 면적을 넓게 할 수 있어 지지에 의한 압력 분포를 균일하게 할 수 있다. 그로 인해, 장기에 걸쳐 양호하게 가동자를 왕복 이동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 제진 장치를 설치한 차체의 일례를 도시하는 모식도이다.

도 2는 상기 자동차 제진 장치에 의한 차체 진동의 저감예를 나타내는 모식도이다.

도 3은 상기 자동차 제진 장치를 차체의 전후에 설치한 경우의 차체 진동의 저감예를 나타내는 모식도이다.

도 4는 본 발명에 따른 자동차 제진 장치에 사용되는 가진 수단의 일례를 도시하는 설명도이다.

도 5는 본 발명에 따른 자동차 제진 장치를 설치한 차체의 일례를 도시하는 모식도이다.

도 6은 본 발명에 따른 자동차 제진 장치에 사용되는 가진 수단의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 7은 본 발명에 따른 자동차 제진 장치에 사용되는 가진 수단의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 8은 본 발명에 따른 자동차 제진 장치에 사용되는 가진 수단의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 9는 본 발명에 따른 제진 장치의 일 실시 형태의 구성을 도시하는 블럭도이다.

도 10은 원점 어긋남의 상태를 나타내는 도면이다.

도 11은 오프셋 보정하기 위한 직류 전류가 부가된 제어 신호를 도시하는 설명도이다.

도 12는 본 발명에 따른 리니어 액추에이터를 도시하는 정면도이다.

도 13은 리니어 액추에이터를 도시하는 일부 파단의 사시도이다.

도 14는 리니어 액추에이터를 도시하는 종단면도이다.

도 15는 본 발명에 따른 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 일례를 나타내는 분해 사시도이다.

도 16은 상기 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 전체 사시도이다.

도 17은 상기 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 단면도이다.

도 18은 상기 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 요부를 확대한 단면도이다.

도 19는 고정자의 전체 사시도이다.

도 20은 상기 고정자의 분해 사시도이다.

도 21은 인슐레이터를 도시하는 사시도이다.

도 22는 상기 인슐레이터를 도시하는 배면도이다.

도 23은 상기 인슐레이터를 도시하는 종단면도이다.

도 24는 고정자의 제2 실시예를 도시하는 분해 사시도이다.

도 25는 상기 고정자의 종단면도이다.

도 26은 상기 제2 실시예에 있어서의 영구 자석의 설치 수순을 도시하는 설명도이다.

도 27은 고정자의 제3 실시예를 도시하는 종단면도이다.

도 28은 상기 고정자의 분해 사시도이다.

도 29는 상기 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 조립 수순을 도시하는 설명도이다.

도 30은 상기 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 조립 수순을 도시하는 설명도이다.

도 31은 상기 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 조립 수순을 도시하는 설명도이다.

도 32는 도 30의 정면도이다.

도 33은 도 32의 B-B선 단면도이다.

도 34는 도 31의 정면도이다.

도 35는 종래의 아이들링 운전 시의 차체 진동 모드를 모식적으로 도시하는 설명도이다.

<부호의 설명>

10 : 자동차 제진 장치

11 : 파워 플랜트

12 : 엔진 마운트

13 : 차체

14 : 가진 수단

15 : 핸들

16 : 좌석부

17 : 서스펜션

18 : 타이어

19 : 레시프로 모터

20 : 보조 질량

21 : 제2 가진 수단

23a, 23b : 방진 고무(스프링 요소)

본 발명의 자동차 제진 장치를 실시하기 위한 최선의 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 자동차 제진 장치를 설치한 차체의 일례를 나타내는 모식도이다.

여기서, 자동차 제진 장치(10)는 엔진이나 트랜스미션 등이 결합된 파워 플랜트(11)가 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트(12)에 의해 차체(13)에 지지된 것이며, 엔진의 진동과는 다른 진동을 발생시키는 가진 수단(14)을 구비하고 있다. 또한, 차체(13)에는 핸들(15) 및 좌석부(16)가 설치되어 있다. 또한, 차 체(13)는 서스펜션(17)을 통하여 타이어(18)에 의해 지지되어 있다.

본 실시예에서 사용되는 가진 수단(14)은 엔진 마운트(12)를 개재하는 일 없이 엔진과는 다른 위치에서 직접 차체(13)에 고정된다. 또한 가진 수단(14)은, 리니어 액추에이터, 레시프로 모터, 보이스 코일 모터, 무빙 마그네트 등을 사용할 수 있다. 도 4는 본 발명의 자동차 제진 장치에 사용되는 가진 수단(14)의 일례를 나타내는 것으로, 레시프로 모터(19)의 가동축(19a)의 양단부에 보조 질량(20)을 설치하고 있다. 레시프로 모터(19)는 코일에 통전하지 않은 상태에서는, 영구 자석의 자력에 의해 가동자는 모터의 중립 위치에 정지하고 있으며, 통전에 의해 왕복 운동한다. 또한, 레시프로 모터(19)는 움직이는 부분이 철심만으로 기계 강도가 높고, 가동부로의 급전이 불필요하므로 단선 등의 가능성이 없다.

도 2는 본 발명의 자동차 제진 장치에 의한 차체 진동의 저감예를 나타내는 모식도이다. 본 실시예에 있어서, 차체(13)의 진동 모드를 좌석부(16)의 부근에서 절이 되도록 또는 진폭이 감소되도록 가진 수단(14)의 운동 속도 및 보조 질량(20)을 조정한다. 차체(13)의 저진동수 영역의 진동 현상은, 일반적으로 쉐이크(shake)라고 불리며, 진동 모드로서는 1차 진동[2절 벤딩(second node bending)]과 2차 진동[3절 벤딩(third node bending)]이 있으나, 도 2에서는 1차 진동에 의한 2노드 꺾임의 경우를 도시하고 있다. 또한, 가진 수단(14)을 작동시키는 타이밍은 엔진이 아이들링(무부하) 운전 시이고, 또한 차속이 제로(정지 시)이다.

이상과 같이 구성한 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 좌석부(16)의 진폭이 감소하여 승차감을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 자동차 제진 장치를 차체(13)의 전후에 설치한 경우의 차체 진동의 저감예를 나타내는 모식도이다. 본 실시예에 있어서, 가진 수단(14)을 차체(13)의 전방부에 설치하는 동시에, 후방부에 제2 가진 수단(21)을 설치한다. 가진 수단(14)은, 주로 좌석부(16)의 진폭을 작게 하여 승차감을 향상시키고, 제2 가진 수단(21)은 주로 짐받이 부분의 진폭을 작게 하여 차내 소음의 저감을 목적으로 한다. 본 실시예는, 웨건 타입의 짐받이 면적이 넓은 자동차 등에 적용할 수 있어, 좌석부의 진동 저감 외에 추가로, 짐받이 부분에서 발생하는 진동을 저감시켜 저주파 소음을 대폭으로 삭감할 수 있다.

또한, 이상의 실시예에서는, 가진 수단을 1개 또는 2개 설치할 경우에 대하여 설명했으나, 3개 이상이어도 좋다.

또한, 본 실시예에서 사용되는 가진 수단의 설치 개소는 차체 프레임의 선단부 또는 후단부, 범퍼 설치부 또는 범퍼 내부, 트렁크 내부, 좌석 밑이어도 좋다. 또한, 가진 수단을 엔진 마운트 근방의 차체 프레임 또는 엔진 마운트의 바로 아래에 설치해도 좋다.

또한, 구동 신호의 구체예로서, 2대의 가진 수단을 설치하고 서로 역위상으로 구동하는 등, 복수대의 가진 수단을 설치하여 서로 다른 위상으로 구동하도록 해도 좋다. 또한, 가진 신호의 기준 신호는 이그니션 전류, 디스트리뷰터 전류, 점화 플러그 전류, 엔진 회전수 펄스, 엔진 진동 파형, 연료 분사 타이밍 중 어느 하나이어도 좋다. 또한, 가진 신호의 기준 신호에 대하여 소정의 시간차를 갖게 하여 가진 수단을 구동해도 좋다.

또한, 가진 신호의 기준 신호는, 자동차 내에 구비된 CAN(Controller Area Network) 등의 차내 통신 네트워크를 통하여 입력해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 새롭게 신호선을 차내에 설치할 필요가 없어진다.

또한, 액셀러레이터 개방도, 흡기량의 변화, 연료 분사량 및 엔진 회전수에 의해 가진 수단의 가진력을 변화시켜도 좋다. 또한, 가진 수단의 구동을, 예를 들어 1500rpm 등 소정의 엔진 회전수(엔진 회전수 제한 미만)를 상한으로 하여 정지시켜도 좋다.

또한, 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수의 범위 밖에서는 정지시켜도 된다. 이 때, 엔진 회전수의 하한값을 500 내지 1200rpm으로 하고, 상한값을 1400 내지 4000rpm으로 하여 자동차의 엔진 회전에 따라 발생하는 진동의 정도를 기초로 하여 설정하면 좋다.

다음에, 도 5를 참조하여 가진 수단의 변형예를 설명한다. 도 5는, 본 발명에 따른 자동차 제진 장치를 설치한 차체의 일례를 도시하는 모식도이다. 또한, 이하의 도면에 있어서, 도 1에 도시하는 자동차 제진 장치와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 도 5에 도시하는 자동차 제진 장치가 도 1에 도시하는 장치와 다른 점은, 차체(13) 전방에 가진 수단(14)이 설치되고, 차체(13) 후방에 제2 가진 수단(21)이 설치되어 있어, 각각의 가진 수단(14, 21)의 보조 질량(20)으로 자동차의 부품을 사용한 점이다.

여기서, 도 6을 참조하여 도 5에 도시하는 가진 수단(14) 및 제2 가진 수단(21)의 구성을 설명한다. 도 6은, 도 5에 도시하는 가진 수단(14) 및 제2 가진 수단(21)의 구성을 도시하는 도면이다. 레시프로 모터(19)는 가동축(19a)에 대하여 보조 질량(20)이 설치되어 있으며, 차체(13)의 억제해야 할 진동의 방향과 가동축(19a)의 왕복 이동 방향(추력 방향)이 일치하도록 차체(13)에 고정된다. 보조 질량(20)은 차체(13)에 대하여, 방진 고무 등의 스프링 요소(23a, 23b)에 의해 지지되어 있고, 가동축(19a)의 추력 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이 보조 질량(20)에는 자동차에 구비되어 있는 구성 부품이나 부속 부품이 사용된다.

여기에서 말하는 구성 부품 및 부속 부품이란, 차체(13)에 대하여 탄성체에 의해 지지하는 것이 가능한 부품을 의미한다. 이와 같은 구성 부품에는, 예를 들어 라디에이터, 연료 탱크, 냉각제나 워셔액 등의 액체 저장 탱크 및 배터리 등이 있다. 라디에이터는, 엔진과의 사이에서 냉각수를 공급하는 파이프 등에 의해 접속될 필요가 있으나, 이 파이프로 탄성체의 파이프를 사용하면 레시프로 모터(19)에 의해 라디에이터 본체를 진동시키는 것이 가능하다. 또한, 액체 탱크에 있어서도 액체를 공급하는 파이프를 탄성체에 의해 구성함으로써 진동시키는 것이 가능하다. 또한, 배터리에 있어서도 전선에 탄성을 갖게 해 두면, 레시프로 모터(19)에 의해 배터리 본체를 진동시키는 것이 가능하다.

또한, 부속 부품이란, 자동차를 동작시키기 위하여 필수적인 부품이 아니고, 부속적으로 구비되어 있는 부품을 의미하며, 예를 들어 스페어 타이어나 공구류(또는 공구를 넣은 공구 상자)이다. 이들 부속 부품은, 차체에 대하여 탄성체에 의해 지지되어 있어도 자동차를 동작시키기 위해서는 전혀 문제가 없기 때문에, 이 부속 부품을 탄성체에 의해 차체(13)에 대하여 지지하고, 레시프로 모터(19)에 의해 진 동시키는 것이 가능하다.

또한, 도 5에 있어서는 2개의 가진 수단[가진 수단(14) 및 제2 가진 수단(21)]을 설치하는 예를 나타냈으나, 어느 한쪽만을 설치해도 좋다. 또한, 3개 이상의 가진 수단을 구비해도 좋다.

이와 같이, 자동차에 구비되어 있는 구성 부품이나 반드시 부속되어 있는 부속 부품 등을 보조 질량으로서 사용하면, 자동차 제진 장치(10) 내에 보조 질량(20)이 미리 구비되어 있을 필요가 없어지기 때문에, 차체(13)에 자동차 제진 장치(10)를 설치할 경우의 중량 증가를 작게 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 자동차 제진 장치에 사용되는 가진 수단(14)의 일례를 도시하는 것으로, 차체(13)에 고정된 레시프로 모터(19)의 가동축(19a)의 선단부에 보조 질량(20)을 설치하고 있다. 레시프로 모터(19)는 코일에 통전하고 있지 않은 상태에서는 영구 자석의 자력에 의해 가동자는 모터의 중립 위치에 정지하고 있으며, 통전에 의해 왕복 운동한다. 또한, 레시프로 모터(19)는 움직이는 부분이 철심만으로 기계 강도가 높고, 가동부로의 급전이 불필요하므로 단선 등의 가능성이 없다. 도 6에 도시하는 가진 수단(14)은 차체(13)의 상하(수직) 진동에 따라 보조 질량(20)을 차체(13)의 진동 방향과 동일 방향으로 진동시킴으로써 차체(13)의 진동을 저감한다.

그러나, 자동차가 요철이 큰 상태가 불량한 도로를 주행한 경우, 차체(13)는 수평 방향에 비하여 수직 방향의 큰 진동을 받는다. 이와 같은 수직 방향의 큰 진동을 받으면, 도 7에 도시하는 가진 수단(14)의 보조 질량(20)은 가동 범위를 초과 하여 진동해 버리는 현상이 발생한다. 따라서, 레시프로 모터(19)를 차체(13)에 대하여, 수직 방향(큰 진동을 받는 방향)으로 소정의 거리만큼 이격시키고, 또한 보조 질량(20)의 진동 방향을 수평 방향(큰 진동을 받는 방향에 직교하는 방향)으로 진동시키도록 하면, 수직 방향의 큰 진동을 받아도 보조 질량(20)이 가동 범위를 초과하여 진동해 버리는 현상의 발생을 방지할 수 있다. 도 8은 자동차 제진 장치에 사용되는 가진 수단(14)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 8에 도시하는 가진 수단(14)에서는 레시프로 모터 유지부(13a)에 의해 레시프로 모터(19)를 차체(13)에 대하여 큰 진동을 받는 방향으로 소정의 거리만큼 이격하여 고정하고, 보조 질량(20)의 진동 방향을 수평 방향으로 진동시키도록 하고 있다. 이렇게 고정한 레시프로 모터(19)를 구동시켜 보조 질량(20)을 수평 방향으로 진동시키면, 지지점(P)[레시프로 모터 유지부(13a)를 차체(13)에 고정한 위치]에 대하여 토크가 발생한다. 이 토크를 이용하여 차체(13)의 상하 진동을 억제하도록 레시프로 모터(19)를 제어하면, 보조 질량(20)이 차체(13)의 상하 진동의 영향에 의해 가동 범위를 초과하여 진동해 버리는 것을 방지할 수 있는 동시에, 차체(13)의 진동을 억제하도록 제어하는 것이 가능해진다.

또한, 차체(13)와 레시프로 모터(19)의 거리(레시프로 모터 유지부의 길이)는 차체의 진동 상황과 보조 질량(20)이 설치된 레시프로 모터(19)의 성능에 따라 결정하면 좋다.

또한, 도 8에 도시하는 보조 질량(20)에 있어서, 차체에 대하여 스프링 요소에 의해 지지된 자동차의 구성 부품(라디에이터나 배터리) 또는 부속품(스페어 타 이어나 공구류)을 사용하여, 이 구성 부품 또는 부속품을 레시프로 모터(19)에 의해 가진해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 새로운 보조 질량을 자동차에 구비할 필요가 없기 때문에, 자동차의 중량을 증가시키는 일 없이 제진 제어를 행하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 액추에이터[레시프로 모터(19)]에 지지된 보조 질량을, 차체(13)의 진동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 진동시킴으로써 발생하는 토크를 이용하여 차체(13)에 대하여 가진력을 부여하도록 했기 때문에, 자동차가 상태가 불량한 도로를 주행한 경우 등에 있어서 큰 상하 진동을 받아도 액추에이터의 구동 방향(보조 질량의 진동 방향)의 힘으로는 되지 않아, 액추에이터에 고정된 보조 질량이 가동 범위를 초과하여 가진되어 버리는 것을 방지할 수 있어, 최적의 제진 제어를 행하는 것이 가능해진다. 또한, 엔진의 진동과는 다른 진동을 발생시키는 가진 수단을 구비했으므로, 가진 수단의 반력에 의해 좌석부의 진폭을 작게 할 수 있다. 또한, 차체의 진동 모드를 좌석부 부근에서 절이 되도록 조정하여 좌석부 근방의 진폭이 감소하여 승차감을 향상시킨다고 하는 목적을 달성할 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 제진 장치를 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 도 9는 상기 실시 형태의 구성을 도시하는 블럭도이다. 이 도면에 있어서, 부호 201은 제진 제어의 대상물인 제어 대상 기기(204)에 고정하여, 내부에 구비하는 리니어 액추에이터(예를 들어, 레시프로 모터)에 의해 보조 질량 부재를 구동함으로써 제어 대상 기기(204)의 진동을 억제하는 제진 장치이다. 여기에서 말하는 제어 대상 기기(204)란, 예를 들어, 자동차의 차체 등이다.

부호 202는 제진 장치(201)를 제어하는 컨트롤러이다. 여기에서는, 자동차의 엔진 회전에 의한 차체의 진동을 저감하기 위해 제진 대상인 자동차에 탑재되어 있는 엔진의 회전수 정보를 입력하여 제진 장치(201)를 제어한다. 부호 203은 제진 장치(201)를 구동하는 파워 앰프이다. 부호 211은 제어 대상 기기(204)에 대하여 부가하는 보조 질량(추)이다. 부호 212는 리니어 액추에이터를 구성하는 고정자로, 제어 대상 기기(204)에 고정된다. 부호 213은 리니어 액추에이터를 구성하는 가동자로, 중력 방향의 왕복 이동(도 9의 지면에서는 상하 이동)을 행한다. 제진 장치(201)는 제어 대상 기기(204)의 억제해야 할 진동의 방향과 가동자(213)의 왕복 이동 방향(추력 방향)이 일치하도록 제어 대상 기기(204)에 고정된다. 부호 214는 가동자(213) 및 보조 질량(211)을 추력 방향으로 이동 가능하도록 지지하는 판 스프링이다. 부호 215는 가동자(213)와 보조 질량(211)을 접합하는 축으로, 판 스프링(214)에 의해 지지되어 있다. 부호 205는 보조 질량(211)의 자중에 의한 가동자(213)의 중립 위치의 어긋남을 보정하기 위한 오프셋 보정부로, 보조 질량의 질량과 판 스프링의 스프링 정수로부터 구해지는 오프셋량에 상당하는 직류 전류값을 출력한다. 컨트롤러(202)는 오프셋 보정부(205)로부터 출력되는 직류 전류값에 기초한 직류 성분을 파워 앰프(203)로 출력하는 제어 신호에 부가하여 오프셋량에 상당하는 직류 성분이 부가된 제어 신호를 파워 앰프(203)로 출력한다. 파워 앰프(203)는 컨트롤러(202)로부터 출력되는 직류 성분이 부가된 제어 신호를 기초로 하여 리니어 액추에이터로 출력하는 전류를 제어하여 가동자(213)의 왕복 이동을 제어한다.

다음에, 도 9에 도시하는 제진 장치(201)의 동작을 설명한다. 리니어 액추에이터를 구성하는 코일(도시하지 않음)에 교류 전류(정현파 전류, 구형파 전류)를 흘린 경우, 코일에 소정 방향의 전류가 흐르는 상태에서는 자속이 영구 자석에 있어서 S극으로부터 N극으로 유도됨으로써 자속 루프가 형성된다. 그 결과, 가동자(213)에는 중력에 반항하는 방향(상방향)으로 이동한다. 한편, 코일에 소정 방향과는 역방향의 전류를 흘리면, 가동자(213)는 중력 방향(하방향)으로 이동한다. 가동자(213)는 교류 전류에 의한 코일로의 전류 흐름의 방향이 교대로 변화됨으로써 이상의 동작을 반복하여 고정자(212)에 대하여 축(215)의 축 방향으로 왕복 이동한다. 이에 의해, 축(215)에 접합되어 있는 보조 질량(211)이 상하 방향으로 진동한다. 컨트롤러(2)로부터 출력하는 제어 신호를 기초로 하여 보조 질량(211)의 가속도를 제어함으로써, 제어 대상의 진동을 상쇄하도록 제진력을 조절하여 제어 대상 기기(204)의 진동을 저감할 수 있다.

도 9에 도시하는 리니어 액추에이터에 있어서는, 각 판 스프링(214)이 가동자를 미끄러지게 하여 왕복 이동 가능하게 지지하는 것이 아니고, 가동자(213)를 축(215)의 상단부측 및 하단부측의 2개소에서 유지하며, 스스로가 탄성 변형함으로써 가동자(213)를 축(215)의 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 지지한다. 이에 의해, 가동자(213)에는 마모도 미끄럼 이동 저항도 발생하지 않기 때문에 장기에 걸친 사용을 거친 후에도 축 지지의 정밀도가 저하되는 일 없이 높은 신뢰성이 얻어지는 동시에, 미끄럼 이동 저항에 기인하는 소비 전력의 손실이 없어 성능의 향상을 도모할 수 있다.

다음에, 도 10, 도 11을 참조하여 오프셋 보정부(205)가 가동자(213)의 원점 어긋남을 보정하는 동작에 대하여 설명한다. 제진 장치(201)가 발생하는 제진력은 보조 질량의 중량(질량)과 보조 질량을 진동시킬 때의 가속도에 의해 결정되기 때문에 자동차의 차체 등의 진동을 저감하기 위해서는 필요로 하는 제진력를 기초로 하여 보조 질량의 중량을 정해야 한다. 판 스프링(214)의 스프링 정수를 기초로 하여 보조 질량(211)의 중량을 정할 수는 없기 때문에, 제진 방향이 중력 방향과 일치할 경우 도 10에 도시한 바와 같이 보조 질량(211)의 자중에 의해 판 스프링(214)이 휜 상태가 가동자(213)의 중립 위치로 되어 버린다. 이와 같은 상태에 있어서, 가동자(213)가 수평하게 왕복하는 경우와 마찬가지의 제어 신호를 리니어 액추에이터에 대하여 부여하면, 전술한 문제가 발생한다. 따라서, 오프셋 보정부(205)는 판 스프링(214)의 스프링 정수와 보조 질량(211)의 중량으로부터 구해지는 판 스프링(214)의 휨량(오프셋량)에 따른 직류 전류값을 컨트롤러(202)에 대하여 출력하도록 구성되어 있다. 이 오프셋 보정부(5)가 출력하는 직류 전류값은 판 스프링(214)의 스프링 정수와 보조 질량(211)의 중량으로부터 구해지는 판 스프링(214)의 휨량(오프셋량)에 따른 직류 전류값을 미리 구해 두어 오프셋 보정부(205)의 내부에 설정해 둔다.

도 11에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(202)는 입력되는 엔진 회전수로부터 구한 제어 신호에 대하여 오프셋 보정부(5)로부터 출력되는 직류 전류값에 기초하는 직류 성분을 부가하여 파워 앰프(203)로 출력한다. 이에 의해, 오프셋량에 상당하는 직류 성분이 부가된 제어 신호가 파워 앰프(203)로 출력된다. 파워 앰프(203) 는 컨트롤러(2)로부터 출력되는 직류 성분이 부가된 제어 신호를 기초로 하여 리니어 액추에이터로 출력하는 전류를 제어하여, 가동자(213)의 왕복 이동을 제어한다. 이 동작에 의해, 보조 질량(211)의 자중에 의한 오프셋을 보정하는 것이 가능해진다.

또한, 오프셋 보정부(205)에 오프셋량에 따른 직류 전류값을 입력하는 입력 수단을 설치하고, 이 입력 수단에 의해 입력된 직류 전류값을 제어 신호에 부가하도록 해도 좋다. 이렇게 함으로써, 보조 질량(211)의 중량을 변경한 경우에도 용이하게 부가하는 직류 성분량을 변경할 수 있다.

이와 같이, 오프셋 보정함으로써 제진 장치(201)의 정규 스트로크 범위 내에서의 구동(제진력 발생)이 되어 제어성이 손상되지 않아 필요한 제진력을 출력할 수 있기 때문에 양호한 제진 성능을 얻을 수 있다. 또한, 제진 장치(201)의 정규 스트로크 범위 내의 동작이 되기 때문에 판 스프링(214)의 허용 진폭 범위 내에서의 동작으로 할 수 있어, 판 스프링(214)에 무리한 스트레스를 가하는 일 없이 구동할 수 있다. 이로 인해, 판 스프링(214)이 장수명화되어 제진 장치 전체의 신뢰성을 향상할 수 있다. 특히 자동차에 탑재하는 경우에는 신뢰성이 매우 중요하다. 또한, 판 스프링(214)의 선형 영역에서의 구동이 되기 때문에 제어성(선형성)이 우수하여, 양호한 제진 성능을 얻을 수 있어 제진 장치의 불안정 동작을 방지할 수 있다.

또한, 직류 전류 부가에 의한 오프셋 보정을 위해 외부 스프링을 이용할 필요가 없어 가동자의 스트로크 방향(높이)이 길어지지 않아 장치의 소형(편평)화를 도모하는 것이 가능해진다. 특히 자동차에 탑재하는 경우에는, 설치 스페이스의 관계상, 소형·편평화가 중요하다. 또한, 외부 스프링, 스프링 유지 부품 등을 구비할 필요가 없기 때문에, 비용을 저감할 수 있다. 또한, 전류의 직류 성분을 부가한 경우, 제진 장치 전체의 고유 진동수에 영향을 미치지 않기 때문에, 제어성 및 제진 효과를 손상시키는 일이 없다. 또한, 직류 전류의 크기를 조정함으로써 정전류의 범위 내에서 동작시키는 것이 가능해지기 때문에 일측 전원에 의한 구동이 가능해져 전원이나 파워 앰프의 비용 절감을 도모할 수 있다.

다음에, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 도 12 내지 도 14는 이 실시 형태에 따른 제진 장치에 사용하는 리니어 액추에이터를 도시하는 도면이다. 이 실시 형태의 리니어 액추에이터(411)는, 요크(고정자)(412)와, 이 요크(412)의 내측에 왕복 이동 가능하게 설치된 가동자(413)와, 요크(412)에 고정된 제1 영구 자석(414)과, 요크(412)에 고정된 제2 영구 자석(416)과, 요크(412)에 고정된 2개의 코일(418, 419)을 구비하고 있으며, 도 13에 도시한 바와 같이 스스로가 탄성 변형함으로써 가동자(413)를 요크(412)에 대하여 왕복 이동 가능하게 지지하는 동시에 가동자를 비구동 상태로 왕복 이동 방향의 기준 위치에 이르게 하기 위한 2매의 판 스프링(403)을 구비하고 있다. 또한, 판 스프링(403)은 반드시 2매일 필요는 없고, 1매이어도 좋고 3매 이상이어도 좋다.

상기 요크(412)는, 도 12에 도시한 바와 같이 그 중심 위치에 관통 구멍(421)이 형성됨으로써 전체적으로 각통 형상을 이루고 있다. 관통 구멍(421)은, 원통의 내주면을 소정의 간격을 두고 2군데 그 축선에 평행하게 절단한 형상을 이루고 서로 이격 상태에서 대향하는 2군데의 원통면부(422)를 갖고 있다. 2군데의 원통면부(422)는 동일 직경, 동일 길이, 동일 폭을 이루고 있으며 동축에 배치되어 있다.

상기 요크(412)는 그 중심 위치에 관통 구멍(421)이 형성됨으로써 전체적으로 각통 형상을 이루고 있다. 관통 구멍(421)은 원통의 내주면을 소정의 간격을 두고 2군데 그 축선에 평행하게 절단한 형상을 이루고 서로 이격 상태에서 대향하는 2군데의 원통면부(422)와, 각 원통면부(422) 각각의 양 단부 모서리부로부터 원통면부(422)끼리를 연결하는 방향을 따라 외측으로 연장되는 평면부(423)와, 각 평면부(423) 각각의 원통면부(422)에 대하여 반대측의 단부 모서리부로부터 평면부(423)와 직교하여 외측으로 연장되는 평면부(424)와, 원통면부(422)끼리를 연결하는 방향으로 연장되어 각 평면부(424)가 대응하는 것끼리 각각 연결시키는 평면 형상의 내면부(425)를 갖고 있다. 여기서, 2군데의 원통면부(422)는 동일 직경, 동일 길이, 동일 폭을 이루고 있으며 동축에 배치되어 있다.

또한, 이 요크(412)는 박판 형상의 강판을 프레스로 펀칭하여 베이스 부재를 형성하고, 이 베이스 부재를 관통 구멍(421)의 관통 방향으로 복수, 위치를 맞추면서 적층하면서 접합시킨 적층 강판으로 이루어져 있다. 가동자(413)는 도 13에 도시한 바와 같이 선단부에 수나사부(413a)가 형성된 원기둥 형상을 이루고, 축 방향으로 왕복 이동하는 샤프트(413b)와, 샤프트(413b)의 내측에 끼워져 샤프트(413b)의 축 방향의 도중 위치에 고정된 가동 자극으로서의 철 부재(430)를 구비하고 있 다.

영구 자석(414, 416)은, 예를 들어 페라이트 자석으로 이루어져, 도 13에 도시한 바와 같이 원통면부(422)에 접합 고정되어 있다. 또한, 영구 자석(414)은 N극이 외경측에, S극이 내경측에 배치되어 있고, 영구 자석(416)은 S극이 외경측에, N극이 내경측에 배치되어 있다. 또한, 영구 자석(414, 416)은 철 부재(430)의 왕복 이동 범위의 축 방향 위치의 일단부측 가까이에, 원통면부(422)의 내면에 철 부재(430) 방향으로 돌출되어 배치하고, 타단부측에는 배치하지 않는 구성으로 함으로써 기자력이 비대칭으로 형성되어 있다.

코일(418)은, 도 13에 도시한 바와 같이 요크(412)에 내측으로 돌출되도록 형성된 원통면부(422)를 둘러싸듯이 권회 보디(432)가 설치되고, 이 권회 보디(432)에 도선이 다중으로 감겨져 구성되어 있다. 코일(419)은, 요크(412)를 사이에 두고 원통면부(422)와 대향하는 위치에 형성된 상기 원통면부(422)와 대응하는 원통면부(422)에 동일하게 권회 보디(432)가 설치되어, 이 권회 보디(432)에 도선이 다중으로 감겨져 구성되어 있다.

2매의 판 스프링(403)은 가동자(413)의 축 방향으로 이격되어, 요크(412)를 사이에 두고 배치되어 있다. 2매의 판 스프링(403)은 동일한 형상을 이루고, 균일한 두께의 금속판을 펀칭 가공하여, 가동자(413)의 축 방향으로부터 보면 「8」자형으로 형성되어 있다. 「8」자의 중앙의 선이 교차하는 부분에 상당하는 개소에는 가동자(413) 선단부 또는 후단부를 지지하는 관통 구멍(403a)이 각각 형성되어 있다. 또한, 「8」자로 둘러싸인 2개의 공간의 내측에 상당하는 개소에는 상술하는 코일(418 또는 419)을 내측에 통과시키는 것이 충분히 가능한 크기의 관통 구멍(403b, 403c)이 각각 형성되어 있다. 또한, 「8」자의 최상부 및 최하부에 상당하는 개소에는 판 스프링(403)을 요크(412)에 고정하기 위한 작은 구멍(403d)이 각각 형성되어 있다.

각 판 스프링(403)은 모두 코일(418)의 축 방향의 도중 위치에서 가동자(413)를 지지하고 있다. 보다 상세하게 설명하면 도 13에 도시한 바와 같이 가동자(413)의 선단부를 지지하는 한쪽의 판 스프링(403)은 관통 구멍(403a)에 가동자(413)의 선단부측을 통과시켜 고정되는 동시에, 작은 구멍(403d)에 통과되는 도시하지 않은 나사, 및 작은 구멍(403e)에 통과되는 도시하지 않은 나사에 의해 가동자(413)의 중심으로부터 코일(418 또는 419)보다도 먼 위치에서 요크(412)에 고정되어 있다. 또한, 가동자(413)의 후단부를 지지하는 다른 쪽의 판 스프링(403)은 관통 구멍(403a)에 가동자(413)의 후단부측을 통하여 고정되는 동시에, 작은 구멍(403d, 403e)에 통과된 상기 나사에 의해 가동자의 중심으로부터 코일(418 또는 419)보다도 먼 위치에서 요크(412)에 고정되어 있다.

한쪽의 판 스프링(403)은 관통 구멍(403b)으로부터 가동자(413)의 선단부측으로 코일(418)을 돌출시키는 동시에, 관통 구멍(403c)으로부터 가동자(413)의 선단부측으로 코일(419)을 돌출시키고, 다른 쪽의 판 스프링(403)은 관통 구멍(403b)으로부터 가동자(413)의 후단부측으로 코일(418)을 돌출시키는 동시에, 관통 구멍(403c)으로부터 동일하게 가동자(413)의 후단부측으로 코일(419)을 돌출시키고 있다. 가동자(413)의 축 방향을 따른 2매의 판 스프링(403)의 간격은 동일 방향을 따르는 코일(418 또는 419)의 치수보다도 좁게 되어 있고, 관통 구멍(403b, 403c)은 코일(419)과의 간섭을 피하기 위한 「릴리프」로서의 역할을 하고 있다.

각 판 스프링(403)은 가동자(413)를 미끄러지게 하여 왕복 이동 가능하게 지지하는 것이 아니라, 가동자(413)를 가동자(413)의 선단부측 및 후단부측의 2개소에서 유지하고, 판 스프링(403) 스스로가 탄성 변형함으로써 가동자(413)를 축 방향으로 왕복 이동 가능하게 지지하고 있다. 또한, 각 판 스프링(403)에는 가동자(413)가 왕복 이동할 때의 변형량이 반복 탄성 변형을 강요당함으로써 피로하여, 드디어는 파괴에 이르게 되어 버릴 가능성이 있는 변형량보다도 작아지도록 가동자(413)를 지지하는 관통 구멍(403a)으로부터 작은 구멍(403d 또는 403e)까지의 거리(직선 거리가 아니라, 판 스프링 자체의 길이)를 가능한 한 길게 하거나, 판 두께를 얇게 하거나 하는 사전 조정이 행해져 있다. 단, 그 외형은 가동자(413)의 축 방향으로부터 리니어 액추에이터 전체를 본 경우에 요크(412)의 외형으로부터 밀려나오지 않을 정도의 크기로 되어 있다.

도 13에 도시하는 액추에이터(411)에 따르면, 코일(418)에 전류를 흘림으로써 액추에이터(411)의 일단부측에 위치하는 영구 자석(416)으로부터 영구 자석(414)으로의 자속이 밀해져, 그 결과 일단부측 방향으로의 추력이 발생한다. 또한, 영구 자석(414, 416)을 요크(412)에 대하여 일단부측에 가까이함으로써 가동자(413)의 축 방향 변위 제로인 경우에도 가동자(413)에 추력을 발생시킬 수 있다.

다음에, 도 14를 참조하여 원점 어긋남을 보정하는 동작에 대하여 설명한다. 도 14는 도 13에 도시하는 리니어 액추에이터(411)의 가동자(413)의 일단부에 진동 을 제진하기 위한 제진력을 발생시키기 위하여 보조 질량(W)을 접합하여, 가동자(413)의 스트로크 방향이 중력 방향으로 되도록 리니어 액추에이터(411)를 자동차의 차체 등에 고정한 상태를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 저감해야 할 진동의 방향이 중력 방향과 일치하고 있는 것으로 하여 설명한다. 보조 질량(W)을 구비한 리니어 액추에이터(411)가 발생하는 제진력은 보조 질량(W)의 중량(질량)과 보조 질량을 진동시킬 때의 가속도에 의해 결정되기 때문에 자동차의 차체 등의 진동을 저감하기 위해서는 필요로 하는 제진력을 기초로 하여 보조 질량(W)의 중량을 정해야 한다. 따라서, 판 스프링(403)의 스프링 정수를 기초로 하여 보조 질량(W)의 중량을 정할 수는 없기 때문에 제진 방향이 중력 방향과 일치할 경우, 보조 질량(W)의 자중에 의해 판 스프링(403)이 휜 상태가 가동자(413)의 중립 위치로 되어 버린다. 이러한 상태에 있어서, 가동자(413)가 수평하게 왕복하는 경우와 마찬가지의 제어 신호를 리니어 액추에이터(411)에 대하여 부여하면 전술한 문제가 발생한다.

본 발명의 리니어 액추에이터(411)에서는, 도 14에 도시한 바와 같이 영구 자석(414, 416)을 가동자(413)의 스트로크 방향의 상방에만 설치했기 때문에, 가동자(413)에 고정된 철 부재(430)를 상방으로 끌어 올리는 힘이 발생하여 보조 질량(W)의 중력과 균형이 잡힘으로써 철 부재(430)를 중립 위치(원점)로 유지할 수 있다. 철 부재(430)를 중립 위치에 유지하기 위해서는 가동자(413)를 지지하는 판 스프링(403)의 스프링 정수 및 보조 질량(W)이 접합된 가동자(413)의 중량을 기초로 하여 영구 자석(414, 416)이 철 부재(430)를 상방으로 끌어 올리는 힘을 구하 고, 이 구한 힘을 발생할 수 있는 영구 자석을 리니어 액추에이터(411) 내에 설치하도록 하면 좋다. 이때, 영구 자석(414, 416)이 철 부재(430)를 상방으로 끌어 올리는 힘의 조절만으로 철 부재(430)의 중립 위치를 정확하게 유지하는 것이 곤란한 경우에는 판 스프링(403)의 스프링 정수를 조정함으로써 미세 조정을 행하면 좋다. 가동자(413)의 추력을 증가시키기 위해서는 리니어 액추에이터(411) 본체를 크게 해야하는 등의 문제가 새롭게 발생한다.

도 14에 도시한 바와 같이, 영구 자석(414, 416)을 가동자(413)의 스트로크 방향의 상방에만 설치하여 영구 자석에 의한 기자력의 언밸런스를 이용하여 보조 질량(W)의 자중에 의한 중립 위치의 어긋남을 상쇄시킴으로써 오프셋을 보정하는 것이 가능해진다.

또한, 기자력의 언밸런스를 발생시키기 위해서는 도 14에 도시하는 구성 이외에 스트로크 방향의 상방 및 하방의 양쪽에 영구 자석을 설치하고, 상방과 하방의 영구 자석의 두께를 바꾸도록 하여 언밸런스를 발생시켜도 좋다. 또한, 상방과 하방의 영구 자석의 재질을 바꾸어도 좋다. 또한, 상방과 하방의 영구 자석과 철 부재(430)의 갭을 각각 상이하게 하여 언밸런스를 발생시켜도 좋다.

이와 같이, 오프셋 보정을 함으로써, 제진 장치의 정규 스트로크 범위 내에서의 구동(제진력 발생)이 되어 제어성이 손상되지 않고, 필요한 제진력을 출력할 수 있기 때문에 양호한 제진 성능을 얻을 수 있으며, 또한 제진 장치의 정규 스트로크 범위 내의 동작이 되기 때문에, 판 스프링(403)의 허용 진폭 범위 내에서의 동작으로 할 수 있어, 판 스프링(403)에 무리한 스트레스를 가하지 않고 구동할 수 있다. 이로 인해, 판 스프링(403)이 장수명화되어, 제진 장치 전체의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 특히 자동차에 탑재하는 경우에는 신뢰성이 매우 중요하다. 또한, 판 스프링(403)의 선형 영역에서의 구동이 되기 때문에 제어성(선형성)이 우수하여 양호한 제진 성능을 얻을 수 있어 제진 장치의 불안정 동작을 방지할 수 있다.

또한, 영구 자석을 상방에만 설치하여 영구 자석에 의한 기자력의 언밸런스를 이용하여 보조 질량(W)의 자중에 의한 중립 위치의 어긋남을 상쇄시킴으로써 오프셋을 보정하도록 했기 때문에, 리니어 액추에이터(411)를 제어 처리의 내용을 간단하게 할 수 있어 제진 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 영구 자석의 수나 크기를 삭감할 수 있기 때문에 자기 스프링이 작아져, 제진 장치 전체의 스프링 정수가 저하됨으로써 고유 진동수를 저하시키는 것이 가능해진다. 이로 인해, 제진 대상(차체)과 제진 장치의 고유 진동수가 이격되기 때문에 공진 배율이 작아, 제어 지령에 대한 가동 진폭의 위상 변화가 작은 지점에서의 제어로 되기 때문에, 제어하기 쉬워진다. 또한, 고가의 영구 자석의 사용량이 적기 때문에, 비용 저감이 된다. 또한, 외부 스프링 등을 이용하지 않기 때문에 스트로크 방향(높이)이 길어지지 않아, 제진 장치의 소형·편평화가 가능해진다. 특히 자동차 탑재에서는, 설치 스페이스의 관계상, 소형·편평화는 중요하다. 또한, 외부 스프링, 스프링 유지 부품 등의 여분의 부품이 불필요하기 때문에, 비용 상승하는 일 없이 오프셋 보정을 행하는 것이 가능해진다.

다음에, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 이하에 설 명한다. 이 실시 형태는 리니어 액추에이터에 설치되는 판 스프링에 관한 것이다. 도 15는 본 발명에 따른 판 스프링이 설치되는 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 일례를 나타내는 분해 사시도이고, 도 16은 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 전체 사시도이며, 도 17은 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 단면도이고, 도 18은 아우터 가동형 리니어 액추에이터의 요부를 확대한 단면도이다. 여기서, 아우터 가동형 리니어 액추에이터(510)는 고정자(511)와, 고정자(511)의 주위에 배치되고, 아우터 코어(512), 스페이서(513), 커버(514)를 갖는 가동자(515)와, 이 고정자(511)와 가동자(515)를 동축 동심이고 또한 왕복 이동 가능하게 탄성 지지하는 판 스프링(516)을 구비하고 있다.

가동자(515)는 아우터 코어(512)와 스페이서(513)와 커버(514)로 구성되어 있다. 아우터 코어(512)는 전체가 거의 원통형을 이루고 있으며 강판을 스러스트 방향으로 적층 결합하고 있다. 아우터 코어(512)는 고정자(511)의 외주에 고정된 영구 자석과 대향하는 부분(512a)의 내주면이 소정의 간극을 유지하며 자속이 통하기 쉽도록 작은 내경으로 되어 있다. 영구 자석과 대향하지 않는 부분(512b)의 내경은 자속의 누설을 저감하기 위하여 큰 내경으로 되어 있다. 또한, 영구 자석과 대향하는 부분(512a) 및 영구 자석과 대향하지 않는 부분(512b)은, 원통의 중심에 대하여 각각 점대칭으로 대향 배치되어 있다.

가동자(515)의 스페이서(513)에는 스러스트 방향으로 적층된 복수의 강판이 사용되고 있다. 또한, 내경은 자속의 누설을 저감시키기 위하여 아우터 코어(512)의 갭면 내경보다 크게 형성되어 있다. 또한, 스페이서(513)는 아우터 코어(512) 의 축선 방향의 양단부에 배치되어, 판 스프링(516)의 스러스트 방향의 설치 위치의 기준으로 된다.

아우터 코어(512)와 스페이서(513)는 코킹 등에 의해 대략 원통 형상으로 일체화되어 구성된다.

커버(514)는 아우터 코어(512), 스페이서(513), 판 스프링(516)을 스러스트 방향의 양단부로부터 끼워 넣어 고정한다. 커버(514)는 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이 단차부(514a)에서 스페이서(513)와 판 스프링(516)의 외원(516b)을 고정하여, 고정자(511)와 가동자(515)를 동축 동심 상태로 유지한다. 또한, 커버(514)는 가동자(515)의 질량분(방추)의 역할도 해내고 있다.

도 19는 고정자의 전체 사시도이고, 도 20은 고정자의 분해 사시도, 도 21은 인슐레이터를 도시하는 사시도이고, 도 22는 인슐레이터를 도시하는 배면도이며, 도 23은 인슐레이터를 도시하는 종단면도이다. 고정자(511)는 이너 코어(517)의 외측에 배치된 영구 자석(518)과 영구 자석(518)을 고정 유지하는 동시에 이너 코어(517)를 둘러 덮는 인슐레이터(519)와 인슐레이터의 외주에 감아 돌려진 코일(520)과 중심부에 관통하여 배치된 샤프트(521)로 구성되어 있다.

이너 코어(517)는 스러스트(왕복 이동) 방향으로 적층된 적층 강판으로 구성되어 있다. 또한, 도 20 등에 도시한 바와 같이 아우터 코어로 자속을 통과시키는 외주부(517a)는 원호 형상이며, 코일을 감아 돌리기 위한 오목부(517b)와 샤프트 설치용의 관통 구멍(517c)을 갖고 있다. 또한, 외주부(517a)에는 영구 자석(518)이 배치된다. 외주부(517a)는 샤프트(521)의 축심[관통 구멍(517c)]에 대하여 점 대칭으로 배치되어 있다.

영구 자석(518)은 반경 방향으로 착자되어 스러스트 방향으로 표면 N-S쌍으로 한 일체형이며, 이너 코어(517)의 적층 두께보다도 길게 형성되어 있다. 또한, 영구 자석(518)은 이너 코어(517)의 외주부(517a)와 동일한 곡률로 만곡되어 있다. 또한, 이너 코어(517)보다도 밀려나온 부분의 착자는 불필요하다.

인슐레이터(보빈)(519)는 스러스트 방향으로 2분할되어 있으며, 이너 코어(517), 영구 자석(518)을 끼워 넣어 설치한다. 또한, 인슐레이터(519)에는 영구 자석(518)의 이너 코어(517)로부터 밀려나온 부분을 삽입하기 위한 만곡된 오목 홈(519a)을 갖고 있다. 이 오목 홈(519a)은 영구 자석(518)의 고정 기구이다. 이 오목 홈(519a)에 영구 자석(518)의 단부를 삽입함으로써 영구 자석의 반경 방향, 스러스트 방향의 어긋남을 규제할 수 있다. 이로 인해, 인슐레이터(519)의 오목 홈(519a)이 형성된 플랜지부(522)는 영구 자석이 배치되는 고정자(511)의 외경보다 크게 형성되어 있다. 또한, 인슐레이터(519)는 코일(520)을 감아 돌리기 위한 오목부(519b)를 샤프트(521)가 삽입 통과되는 중심 구멍(519c)의 상하에 갖고 있다.

코일(520)은 합성 수지 등으로 형성된 인슐레이터(519)의 외주에 감아 돌려진다. 이너 코어(517)와 절연하기 위해서이다. 코일(520)은, 상부, 하부의 동일 방향으로 전류가 흐르도록 결선하여 전류가 흐르는 방향을 절환함으로써 가동자를 왕복 운동시킬 수 있다.

샤프트(521)는 도 17 내지 도 19에 도시한 바와 같이 원통 형상을 이루고 있으며, 이너 코어(517), 인슐레이터(519)의 중심부를 스러스트 방향으로 관통하여 설치한다. 또한, 샤프트(521)의 양단부는 판 스프링(516)의 스러스트 방향의 설치 위치의 기준으로서 사용된다. 즉, 고정자(511)와 가동자(515)를 동축 동심 형상으로 지지하는 베어링으로서 판 스프링(516)을 사용한다. 판 스프링(516)은, 도 15로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이 스프링 압박 부재(523)와 샤프트(521)의 단부 사이에서 끼움 지지되어, 고정자(511)측에 고정되는 내원(내환 형상부)(516a)과, 커버(514)의 단차부(514a)와 스페이서(513)의 단부에 의해 끼움 지지되는 외원(외환 형상부)(516b)과, 내원(516a)과 외원(516b)을 연결하여 가동자(515)를 왕복 이동 가능하게 탄성 변형하는 아암부(516c)로 구성되어 있다. 리드선(524)의 인출에는 샤프트(521), 스프링 압박 부재(523)의 중공부를 이용한다.

도 24는 고정자의 제2 실시예를 도시하는 분해 사시도이다. 도 25는 동일 고정자의 종단면도이고, 도 26는 제2 실시예에 있어서의 영구 자석의 설치 수순을 도시하는 설명도이다. 본 실시예에서는 고정자(100)는 이너 코어(101)의 외측에 배치된 영구 자석(102)과 영구 자석(102)을 고정 유지하는 동시에 이너 코어(101)에 장착되는 절연성 재료로 형성된 보빈(103)과 보빈에 감아 돌려지는 코일(106)과 중심부에 관통되어 배치되는 샤프트(107) 등으로 구성되어 있다. 이너 코어(101)는, 짧은 부분과 긴 부분이 십자형으로 형성된 강판이 스러스트 방향으로 적층되어 있고, 아우터 코어로 자속을 통과시키는 긴 부분의 외주부(101a)는 원호 형상으로 되어 있다. 보빈(103)은, 이너 코어(101)의 긴 부분에 장착 가능한 장착 구멍(105)을 갖고 있고, 영구 자석(102)의 곡률과 거의 동일하게 형성된 플랜지부(104)가 형성되어 있다. 또한, 보빈(103)은, 장착 구멍(105)보다 폭이 넓은 자 석 장착 구멍(108)이 플랜지부(104) 근방까지 형성되어 있다.

이렇게 구성된 고정자(100)는 도 26에 도시한 바와 같이 조립된다. 우선, 보빈(103)의 자석 장착 구멍(108)의 스러스트 방향 길이와 거의 동등한 영구 자석(102)의 일단부를 비스듬하게 하여 삽입한 후, 타단부를 삽입한다. 다음에, 아래서부터 이너 코어(101)를 장착하여 압박한다. 영구 자석(102)은, 자석 장착 구멍(108)과 이너 코어(101)에 의해 고정 유지된다. 또한, 상하의 보빈(103)끼리 혹은 보빈과 이너 코어는 주지의 고정 수단에 의해 고정된다.

도 27은 고정자의 제3 실시예를 도시하는 종단면도이고, 도 28은 동일 고정자의 분해 사시도이다. 고정자(300)는 이너 코어(301)의 외측에 배치된 영구 자석(302)과 영구 자석(302)을 고정 유지하는 동시에 이너 코어(301)의 스러스트 방향의 양단부에 배치된 단부판(303)과, 이너 코어를 둘러 덮는 인슐레이터(304)와 인슐레이터의 외주에 감아 돌려진 코일(305)과 중심부에 관통하여 배치된 샤프트(306) 등으로 구성되어 있다.

단부판(303)은 이너 코어(301)와 거의 동일 형상으로 형성되어 있으나, 반경 방향으로 길게 영구 자석(302)의 단부를 고정하는 긴 구멍(307)이 형성되어 있다. 긴 구멍(307)은, 만곡된 영구 자석(302)의 단부가 끼워 맞춤 가능한 형상으로 되어 있다. 또한, 단부판(303)은 누설 자속을 저감하기 위하여 비자성체로 구성되어 있다. 또한, 단부판(303)은 자성체이어도 좋다.

이와 같이 구성된 고정자(300)는 이너 코어(301)의 양단부에 배치된 단부판(303)에 형성된 긴 구멍(307)에 의해 영구 자석(302)을 고정 유지하는 동시에 인 슐레이터(304)에 의해 주위를 둘러 덮는다. 또한 인슐레이터(304) 위로부터 코일(305)을 감아 돌린다.

이상과 같이 구성된 각 부품은, 이하와 같이 하여 조립된다. 우선, 일체화된 고정자(511)를 고정자(512)와 스페이서(513)의 결합체에 삽입한다. 이 때 아우터 코어(512)의 갭면(512a)의 내경은 고정자(511)의 플랜지부(522)의 내경보다도 작으므로 삽입할 수 없다. 따라서 도 29, 도 32에 도시한 바와 같이 스러스트축(중심축) 주위로 90도 회전시켜 고정자(511)의 영구 자석(518) 부분과 아우터 코어(512)의 영구 자석과 대향하지 않는 부분(512b)을 일치시키고나서 삽입한다.

다음에, 스러스트 방향의 위치를 조정한 후, 도 30, 도 31, 도 34에 도시한 바와 같이 화살표 A 방향으로 90도 회전시킨다. 이때, 도 17, 도 18, 도 34에 도시한 바와 같이 아우터 코어(512)의 영구 자석과 대향하는 부분(512a)은 영구 자석(518)과 대향하는 동시에 인슐레이터(519)의 플랜지부(522, 522) 사이에 위치한다.

다음에, 판 스프링(516)을 스프링 압박 부재(523)를 사용하여 고정자측에 설치하고, 최후에 커버(514)에 의해 일체화된 아우터 코어(512), 스페이서(513)와 판 스프링(516)을 스러스트 방향으로부터 끼워 넣어 조립한다. 이때, 고정자(511)와 가동자(515)의 동축 동심 형상이 얻어진다. 또한, 양단부의 커버(514)를 볼트(525)에 의해 고정한다.

또한, 도 18로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이 인슐레이터(519)의 플랜지부(522)의 외경이 아우터 코어의 영구 자석과 대향하는 부분(512a)의 내경보다 크 므로, 가동자(515)의 스러스트 방향의 이동량이 물리적으로 제한되어, 스토퍼 기능을 갖는다. 따라서, 가동자(515)의 빠짐 방지 효과를 얻을 수 있다.

또한, 스페이서(513)와 커버(514)에 의해 끼워져 있음으로써 판 스프링(516)의 외원(516b)이 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐 고정되는 점에서, 유지 면적을 넓게 할 수 있어 고정에 의한 압력 분포를 둘레 방향으로 균일하게 할 수 있다. 그 때문에, 장기에 걸쳐 양호하게 가동자를 왕복 이동시킬 수 있다. 또한, 아암부(516c)의 자유도를 향상시킬 수 있어 아암부(516c)의 전체 둘레를 용이하게 탄성 변형시킬 수 있다.

또한, 외원(516b)의 면 부근에서 설치할 수 있기 때문에, 덜컥거림의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 종래와 같이 스프링에 형성된 설치 구멍을 통하여 나사 고정하는 경우, 아암의 탄성 변형의 영역을 확보하기 위하여 스페이서 부품을 더 설치할 필요가 있으나, 본 실시 형태에 있어서의 판 스프링(516)에 따르면, 외원(516b)에 의해 판 스프링(516)을 고정할 수 있기 때문에, 스페이서 부품을 설치하는 일 없이 외원(516b)의 내 영역에 있어서 아암부(516c)를 용이하게 탄성 변형시킬 수 있다. 그로 인해, 리니어 액추에이터의 부품 개수를 감소시킬 수 있어 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 종래와 같이 스페이서 부품을 더 설치하면 왕복 이동 방향으로 대형화되어 버리나, 본 실시 형태에 있어서의 판 스프링(516)에 따르면 스페이서 부품을 설치할 필요가 없어 왕복 이동 방향의 스페이스의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래의 판 스프링에서는 고정할 때에 지그를 사용하지 않으면 고정밀도로 설치할 수 없으나, 본 실시 형태에 있어서의 판 스프링(516)에 따르면, 외원(516b)의 외측 가장자리부를 이용함으로써 지그를 사용하지 않아도 고정밀도로 설치할 수 있다.

또한, 판 스프링을 복수매 겹쳐 사용하는 경우가 있으나, 이 경우 종래에는 아암을 적정하게 탄성 변형시키기 위해 아암의 일부에서 복수 연결할 필요가 있었다. 그로 인해, 판 스프링끼리의 연결 부분이 작아져 버려 복수의 판 스프링을 연결하는 것이 곤란했다. 본 실시 형태에 있어서의 판 스프링(516)에 따르면, 외원(516b)의 전체 둘레에 걸쳐 연결할 수 있기 때문에 연결 면적을 크게 할 수 있다. 그로 인해, 복수의 판 스프링(516)을 용이하게 일체화할 수 있고, 또한 연결 강도를 증대시킬 수 있다. 그리고, 복수의 판 스프링(516)을 일체 부품으로서 취급을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 외환 형상부를 원 형상으로 했으나, 이것에 한정되지 않고, 그 형상은 적절하게 변경 가능하다. 예를 들어, 외환 형상부로서, 직사각형을 포함하는 다각 형상으로 형성해도 좋다.

또한, 아우터 가동형의 리니어 액추에이터에 판 스프링(516)을 설치한다고 했으나, 이것에 한정하지 않고, 이너 가동형의 리니어 액추에이터에 설치해도 좋다. 이 경우, 외원(516b)이 고정되는 것은 고정자가 되고, 내원(516a)에 연결되는 것은 가동자가 되는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 리니어 액추에이터로서는, 예를 들어 보이스 코일형, 무빙 마그네트 형, 리니어 솔레노이드형이어도 좋다.

또한, 이상의 실시예에서는 스페이서가 적층 강판일 경우에 대하여 설명했으나, 중공관이어도 좋다. 그 경우, 아우터 코어와 스페이서를 결합하는 다른 수단이 필요하다. 결합 수단으로서는, 볼트나 타단부의 결합 기구를 이용할 수 있다. 예를 들어, 최외주를 규제하는 중공관에 아우터 코어, 스페이서를 삽입·고정해도 좋다. 또한, 중공관에 판 스프링을 압입하여 끼워 넣으면, 스페이서를 생략할 수도 있다.

이상 설명한 대로, 본 발명에 따르면 자동차 등의 엔진을 탑재한 차량에 있어서의 좌석부나 핸들부의 진폭을 저감시켜 승차감을 향상시킬 수 있다.

Claims (53)

1. 엔진이나 트랜스미션 등이 결합된 파워 플랜트가, 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트에 의해 차체에 지지된 자동차의 자동차 제진 장치이며, 엔진의 진동과는 다른 진동을 발생시키는 가진 수단을 구비한, 자동차 제진 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단이 엔진 마운트에 의해 지지된 엔진과는 다른 위치에 배치된, 자동차 제진 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단이 복수개 배치된, 자동차 제진 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단이 리니어 액추에이터에 설치한 보조 질량을 진동시키는, 자동차 제진 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단이 엔진의 아이들링 시이며, 또한 차속이 제로일 때에 작동하는, 자동차 제진 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단을 차체 프레임에 설치한, 자동차 제진 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단을 차체 프레임 후단부에 설치한, 자동차 제진 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단을 범퍼 설치부에 설치한, 자동차 제진 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단을 범퍼 내부에 설치한, 자동차 제진 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단을 트렁크 내부에 설치한, 자동차 제진 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단을 좌석 아래에 설치한, 자동차 제진 장치.
12. 제3항에 있어서, 상기 가진 수단이 2대 설치되고, 서로 독립된 위상으로 구동하는, 자동차 제진 장치.
13. 제3항에 있어서, 상기 가진 수단이 복수대 설치되고, 서로 다른 위상으로 구동하는, 자동차 제진 장치.
14. 제1항에 있어서, 가진 신호의 기준 신호가, 이그니션 전류, 디스트리뷰터 전 류, 점화 플러그 전류, 엔진 회전수 펄스, 엔진 진동 파형, 연료 분사 타이밍 중 어느 하나인, 자동차 제진 장치.
15. 제1항에 있어서, 가진 신호의 기준 신호에 대하여 소정의 시간차를 갖게 하여 상기 가진 수단을 구동하는, 자동차 제진 장치.
16. 제1항에 있어서, 액셀러레이터 개방도, 흡기량의 변화, 연료 분사량 및 엔진 회전수 중 어느 하나에 의해 상기 가진 수단의 가진력을 변화시키는, 자동차 제진 장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수를 상한으로 하여 정지시키는, 자동차 제진 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 소정의 엔진 회전수가 1500rpm인, 자동차 제진 장치.
19. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수의 범위 밖에서는 정지시키는, 자동차 제진 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 소정의 엔진 회전수의 하한값이 500 내지 1200rpm이며, 상한값이 1400 내지 4000rpm인, 자동차 제진 장치.
21. 제4항에 있어서, 상기 보조 질량이 상기 자동차의 차체에 대하여 스프링 요소에 의해 지지된 상기 자동차의 구성 부품이며, 상기 구성 부품이, 상기 리니어 액추에이터에 의해 진동하는, 자동차 제진 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 구성 부품은 라디에이터, 탱크 및 배터리 중 어느 하나인, 자동차 제진 장치.
23. 제4항에 있어서, 상기 보조 질량이, 상기 자동차의 차체에 대하여 스프링 요소에 의해 지지된 상기 자동차의 부속 부품이며, 상기 부속 부품이 상기 리니어 액추에이터에 의해 진동하는, 자동차 제진 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 부속 부품은 스페어 타이어 및 공구 중 어느 하나인, 자동차 제진 장치.
25. 제1항에 있어서, 상기 가진 수단을 엔진 마운트 근방의 차체 프레임 또는 엔진 마운트의 바로 아래에 설치한, 자동차 제진 장치.
26. 제14항에 있어서, 상기 가진 신호의 기준 신호를 상기 자동차 내에 구비된 통신 네트워크를 통하여 입력하는, 자동차 제진 장치.
27. 엔진이나 트랜스미션 등이 결합된 파워 플랜트가, 진동의 차단을 목적으로 하여 엔진 마운트에 의해 차체에 지지된 자동차의 자동차 제진 장치이며,

    액추에이터에 지지된 보조 질량을, 상기 차체의 진동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 진동시키는 가진 수단과,

    상기 액추에이터의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비한, 자동차 제진 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단이 복수개 배치된, 자동차 제진 장치.
29. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단이 엔진의 아이들링 시이며, 또한 차속이 제로일 때에 작동하는, 자동차 제진 장치.
30. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단을 차체 프레임에 설치한, 자동차 제진 장치.
31. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단을 차체 프레임 후단부에 설치한, 자동차 제진 장치.
32. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단을 범퍼 설치부에 설치한, 자동차 제진 장치.
33. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단을 범퍼 내부에 설치한, 자동차 제진 장치.
34. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단을 트렁크 내부에 설치한, 자동차 제진 장치.
35. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단을 좌석 아래에 설치한, 자동차 제진 장치.
36. 제28항에 있어서, 상기 가진 수단이 2대 설치되고, 서로 역위상으로 구동하는, 자동차 제진 장치.
37. 제28항에 있어서, 상기 가진 수단은 복수대 설치되고, 서로 다른 위상으로 구동하는 것을 특징으로 하는, 자동차 제진 장치.
38. 제27항에 있어서, 상기 제어 수단은 이그니션 전류, 디스트리뷰터 전류, 점화 플러그 전류, 엔진 회전수 펄스, 엔진 진동 파형, 연료 분사 타이밍 중 어느 하나의 기준 신호를 기초로 하여 상기 액추에이터의 동작을 제어하는, 자동차 제진 장치.
39. 제38항에 있어서, 상기 기준 신호에 대하여 소정의 시간차를 갖게 하여 상기 가진 수단을 구동하는, 자동차 제진 장치.
40. 제27항에 있어서, 액셀러레이터 개방도, 흡기량의 변화, 연료 분사량에 의해, 상기 가진 수단의 가진력을 변화시키는, 자동차 제진 장치.
41. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수를 상한으로 하여 정지시키는, 자동차 제진 장치.
42. 제41항에 있어서, 상기 소정의 엔진 회전수가 1500rpm인, 자동차 제진 장치.
43. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단의 구동을 소정의 엔진 회전수의 범위 밖에서는 정지시키는, 자동차 제진 장치.
44. 제43항에 있어서, 상기 소정의 엔진 회전수의 하한값이 500 내지 1200rpm이며, 상한값이 1400 내지 4000rpm인, 자동차 제진 장치.
45. 제27항에 있어서, 상기 가진 수단을 엔진 마운트의 근방에 설치한, 자동차 제진 장치.
46. 제27항에 있어서, 상기 액추에이터에 지지된 보조 질량이, 상기 차체에 대하 여 스프링 요소에 의해 지지된 상기 자동차의 구성 부품 또는 부속품인, 자동차 제진 장치.
47. 스프링 요소에 의해 지지된 보조 질량 부재와,

    상기 보조 질량 부재를 구동하는 액추에이터와,

    상기 보조 질량 부재를 상기 액추에이터에 의해 구동한 경우의 반력을 사용하여 진동을 억제하기 위한 제어 신호를 상기 액추에이터에 대하여 출력하는 제어 수단과,

    상기 보조 질량의 자중에 의한 상기 액추에이터의 중립 위치의 어긋남을 보정하는 직류 전류를 상기 제어 신호에 부가하는 오프셋 보정 수단을 구비한, 제진 장치.
48. 스프링 요소에 의해 지지된 보조 질량 부재와, 상기 보조 질량 부재를 구동하는 액추에이터와, 상기 보조 질량 부재를 상기 액추에이터에 의해 구동한 경우의 반력을 사용하여 진동을 억제하기 위한 제어 신호를 상기 액추에이터에 대하여 출력하는 제어 수단을 구비한 제진 장치의 제어 방법이며,

    상기 보조 질량의 자중에 의한 상기 액추에이터의 중립 위치의 어긋남을 보정하는 직류 전류를 상기 제어 신호에 부가하는, 제진 장치의 제어 방법.
49. 고정자와,

    철 부재를 갖고 상기 고정자에 대하여 왕복 이동 가능하게 설치되어, 일단부에 보조 질량 부재가 접합된 가동자와,

    상기 철 부재에 대향하고 또한 상기 왕복 이동의 방향에 직교하여 자극을 갖게 하는 동시에 상기 고정자에 상기 왕복 이동의 방향을 따라 설치된 영구 자석과,

    상기 가동자를 스프링 요소에 의해 지지하는 가동자 지지 수단과,

    상기 고정자에 설치된 코일과,

    상기 보조 질량 부재를 구동한 경우의 반력을 사용하여 제진 대상의 진동을 억제하기 위해, 상기 코일에 흘리는 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하고,

    상기 영구 자석은, 상기 철 부재의 왕복 이동 범위의 축 방향 위치의 상방측 가까이에 배치하고, 하방측에는 배치하지 않는 구성으로 함으로써 기자력이 비대칭으로 형성되어 있는, 제진 장치.
50. 고정자와,

    철 부재를 갖고 상기 고정자에 대하여 왕복 이동 가능하게 설치되어, 일단부에 보조 질량 부재가 접합된 가동자와,

    상기 철 부재에 대향하고 또한 상기 왕복 이동의 방향에 직교하여 자극을 갖게 하는 동시에 상기 고정자에 상기 왕복 이동의 방향을 따라 설치된 영구 자석과,

    상기 가동자를 스프링 요소에 의해 지지하는 가동자 지지 수단과,

    상기 고정자에 설치된 코일과,

    상기 보조 질량 부재를 구동한 경우의 반력을 사용하여 제진 대상의 진동을 억제하기 위해서, 상기 코일에 흘리는 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 제진 장치의 오프셋 보정 방법이며,

    상기 영구 자석은, 상기 철 부재의 왕복 이동 범위의 축 방향 위치의 상방측 가까이에 배치하고, 하방측에는 배치하지 않는 구성으로 함으로써 기자력이 비대칭으로 형성되어 있는, 제진 장치의 오프셋 보정 방법.
51. 리니어 액추에이터의 고정자와 가동자를 동축 동심 형상이고 또한 왕복 이동 가능하게 탄성 지지하는 판 스프링이며,

    상기 고정자 또는 상기 가동자에 연결되는 내환 형상부와,

    상기 내환 형상부의 외주에 설치된 외환 형상부와,

    상기 외환 형상부의 내 영역에 있어서 상기 내환 형상부와 상기 외환 형상부를 연결하여, 상기 고정자 또는 상기 가동자가 왕복 이동하도록 탄성 변형하는 아암부를 구비하는, 판 스프링.
52. 제51항에 있어서, 상기 아암부가 환 형상으로 형성되어 있는, 판 스프링.
53. 제51항에 있어서, 상기 아암부가 복수 설치되어 있고, 상기 내환 형상부를 사이에 두고 대상으로 배치되어 있는, 판 스프링.

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