JP2002213529A - 磁気回路を利用した除振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】６自由度の磁気回路を利用した除振装置を提供
する。 【解決手段】可動側磁石３７と固定側磁石２７との軸方
向に沿った相対変位と金属バネ５０の弾性力とを利用し
たバネ定数を略０にする除振メカニズムにより、振動伝
達を絶縁する。軸方向（Ｚ軸方向）の振動だけでなく、
横方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）や各軸回りの回転方向、
あるいはこれらが重なり合ったねじれ方向への変位を復
元機構を構成する、ゴム部材２４ａ及び金属バネ５０に
よって速やかに原位置に復帰させ、軸方向の振動として
除振できる。このため、簡易な構造でありながら６自由
度の振動を制御可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気回路を利用し
た除振装置に関し、例えば、自動車、電車、船舶などの
乗物のシートに用いられるサスペンションユニットやエ
ンジンマウント等における除振構造に組み込むことがで
きるの磁気回路を利用した除振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】剛性を確保するために、内部減衰の少な
い材料で構成されることが多い機械や構造物の振動・騒
音対策として、様々な制振材、制振器、制御方法が提案
されている。

【０００３】特に、乗物については高速化が進み、人体
の振動暴露による肉体や神経系の損傷が問題とされてい
る。これらは、疲労、頭痛、肩こり、腰痛、視力低下な
どの症状として表れる。通常、振動絶縁については、金
属バネ、空気バネ、ゴム、粘弾性材料、ダンパといった
バネと減衰材を最適に組み合わせて用いるが、この組合
せは、動倍率と損失係数のように背反関係にあることが
多い。すなわち、低周波特性を改善するために動倍率を
小さくすれば、損失係数の小さい硬いバネになり高周波
特性が悪くなる。高周波特性を改善するために損失係数
を上げれば、減衰材に近く動倍率の大きい柔らかいバネ
になり、低周波特性が悪くなる。そのため、動吸振器を
含めた受動制振装置や準能動・能動制御により振動を抑
制する試みが数多くなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような中で、近
年、減衰装置として磁気バネ構造を使用し、これに、金
属バネやゴム等の弾性部材や緩衝部材を組み合わせるこ
とにより、全体のバネ定数を擬似的に略０に設定できる
除振機構が知られている。本出願人も種々の磁気バネ構
造を利用した除振機構を提案しており、磁気バネ構造と
ショックアブソーバを共通のリンク機構に併設し、磁気
バネ構造で除振する一方で、大きな入力振動に伴う大変
位に対しては、ショックアブソーバの減衰力により底付
きを防止する機構も提案している。しかしながら、磁気
バネ構造とショックアブソーバを併設した場合には、全
体的に大型化し、構造が複雑となる。従って、磁気バネ
構造による除振機能とショックアブソーバによる減衰機
能との両方を、簡易な構成で実現し、小型化に資する除
振装置の開発が望まれている。一方、従来提案されてい
る除振機構は、上下方向の振動を制御する１自由度系
か、あるいはこれに前後左右の振動を制御可能に設計さ
れた３自由度系のものしか提案されていない。上記のよ
うにショックアブソーバを併設したものにあっては１自
由度系のみであり、コンパクトな設計でありながら、３
次元におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の振動と各軸回りの回転
も加えた６自由度の振動を制御可能でかつ粘性減衰機能
を備えた除振機構は未だ提案されていない。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、簡易な構成で小型化が可能な粘性減衰機能を備えた
除振装置を提供することを課題とする。また、本発明
は、６自由度の振動を制御可能であると共に、大きな振
動が入力された場合には粘性減衰機能を発揮することが
でき、しかもコンパクトな構造とすることができる磁気
回路を利用した除振装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者は、まず、軸方向における所定の変位量範
囲において負のバネ定数を生じさせる磁気回路を利用し
て１自由度系の磁気バネ構造を形成すると共に、この磁
気バネ構造のケーシングを利用して粘性液体を用いたダ
ッシュポット系を構成することに着目した。また、Ｘ
軸、Ｙ軸方向への可動部材の位置ずれ、すなわち回転方
向を含む他の方向への変位を復元する復元機構と、正の
バネ定数をもち、前記磁気バネ構造とによって所定の変
位量範囲における重畳したバネ定数を擬似的に略０に設
定できる弾性部材を設置することで、コンパクトな構造
でありながら６自由度の振動を制御可能であることに着
目し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、請求項１記載の本発明では、ケ
ーシングに対して軸方向に沿って相対的に移動可能に配
設された可動部材と、前記可動部材に固定される可動側
磁石と、前記ケーシング内に固定配置され、前記可動側
磁石とにより、前記可動部材の軸方向における所定の変
位量範囲のバネ定数が負となる磁界を形成する固定側磁
石と、前記可動部材をケーシングの底壁に対して離間す
る方向に付勢し、前記可動側磁石と固定側磁石とにより
形成される磁界の磁力と弾性力との重畳されたバネ定数
が、軸方向における所定の変位量範囲において略０とな
るように設定する弾性部材と、前記可動部材の軸方向へ
の変位量が所定以上に至ると、可動部材に押圧されて移
動し、前記ケーシング内に充填された粘性液体を押圧し
て流体抵抗を生じさせるピストンとを具備することを特
徴とする磁気回路を利用した除振装置を提供する。請求
項２記載の本発明では、前記可動部材の、軸方向を除い
た回転方向を含む他の方向への変位を復元させる復元機
構を具備することを特徴とする請求項１記載の磁気回路
を利用した除振装置を提供する。請求項３記載の本発明
では、前記ピストンは、外周面がケーシングの内周面に
摺接可能な外径を有する所定の厚みの環状のネット部材
と、このネット部材の上面及び下面に積層される円形プ
レートとを具備して構成され、前記可動部材のケーシン
グに対する軸方向への所定以上の変位に伴ういずれかの
円形プレートが受ける流体圧力によって、前記ネット部
材が変形して網目が小さくなり、この網目が流体抵抗を
生じさせるオリフィスとして機能することを特徴とする
請求項１又は２記載の磁気回路を利用した除振装置を提
供する。請求項４記載の本発明では、前記ネット部材
が、所定間隔をおいて配置された表面メッシュ層と裏面
メッシュ層とを有すると共に、表面メッシュ層と裏面メ
ッシュ層との間に、対向方向に多数のパイルが配置され
るようにして該メッシュ層同士を結合した三次元構造で
あることを特徴とする請求項３記載の磁気回路を利用し
た除振装置を提供する。請求項５記載の本発明では、前
記復元機構が、前記可動部材の周囲に当接し、可動部材
の前記他の方向への変位に伴って変位する連動部材と、
この連動部材と前記ケーシングとの間に介在配設され、
弾性復元力により原位置に復元させるゴム部材とを具備
して構成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれ
か１に記載の磁気回路を利用した除振装置を提供する。
請求項６記載の本発明では、前記復元機構が、前記可動
部材の周囲に当接し、可動部材の前記他の方向への変位
に伴って変位する連動部材と、この連動部材に取り付け
られる第１の復元用磁石と、前記ケーシングに取り付け
られる第２の復元用磁石とを備えて構成され、第１の復
元用磁石と第２の復元用磁石とがその磁力により常時正
対する位置に付勢されるように着磁されていることを特
徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載の磁気回路を
利用した除振装置を提供する。請求項７記載の本発明で
は、前記固定側磁石が、前記ケーシング内で可動側磁石
の外側と内側に配置されていることを特徴とする請求項
１〜６のいずれか１に記載の磁気回路を利用した除振装
置を提供する。請求項８記載の本発明では、前記弾性部
材が金属バネから構成されていることを特徴とする請求
項１〜７のいずれか１に記載の磁気回路を利用した除振
装置を提供する。請求項９記載の本発明では、前記可動
部材を構成する可動シャフト回りに固定される可動蓋部
材に連結され、この可動蓋部材を、ケーシング又は復元
機構を構成する部材のいずれかに対して所定間隔をおい
て支持可能であり、ケーシング又は復元機構を構成する
部材のいずれかに当接することにより、前記可動部材の
下方向への移動範囲を規制する機能と、ケーシング内に
充填される粘性液体の漏れを防止する機能とを兼ね備え
た環状シール部材を有することを特徴とする請求項１〜
８のいずれか１に記載の磁気回路を利用した除振装置を
提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて更に詳しく説明する。図１及び図２は本発明の
第１の実施形態に係る除振装置１０を示し、図１はその
断面図、図２は分解斜視図である。

【０００９】この除振装置１０は、ケーシング２０と、
可動部材３０とを有して構成される。ケーシング２０
は、略円筒形状の外筒部２１と、該外筒部２１の底部開
口を閉塞する環状の底壁部材２２とを有している。外筒
部２１の底部開口を形成する部位は内方に突出する内向
きフランジ部２１ａからなり、底壁部材２２は、この内
向きフランジ部２１ａ上に、シール部材としてのゴム等
からなるパッキン２１ｂを介して配設されている。環状
の底壁部材２２の孔部には、後述する金属バネ５０を支
持する底部側突出軸２３が突設されている。また、外筒
部２１の上端縁には、内方に突出すると共に、略中央部
に可動シャフト３１の直径よりも大きな径で形成された
シャフト突出孔２４ｂを有する環状上蓋部２４が設けら
れている。

【００１０】さらに、本実施形態では、外筒部２１の内
側に積層され、底壁部材２２の下端縁を当接させて配設
される筒状のヨーク２５を備えていると共に、このヨー
ク２５と同径で形成され、該ヨーク２５の上端縁と環状
上蓋部２４との間に配設される内筒部２６を備えてい
る。内筒部２６の内面は、後述のピストン３５が摺接す
る摺接面として機能する。

【００１１】ヨーク２５の内側には、固定側磁石２７が
固定配設される。固定側磁石２７は環状に形成され、か
ついずれも径方向に着磁された２枚の永久磁石２７ａ，
２７ｂの積層体からなり、異極同士が積層方向に隣接す
るように設けられている。なお、固定側磁石２７は、可
動側磁石３７を可動部材３０の動作方向に付勢する磁界
を形成できればよく、使用する永久磁石の形状、積層
数、着磁方向等はこれに限定されるものではない。

【００１２】可動部材３０は、ケーシング２０に対し、
その軸方向に沿って相対的に移動可能に配設される。可
動部材３０は、環状上蓋部２４のシャフト突出孔２４ｂ
からケーシング２０の外方に突出する可動シャフト３１
を有しており、この可動シャフト３１における外方に突
出している部位が負荷質量を支持するフレーム等に連結
される。

【００１３】可動シャフト３１の中途には、外周面が断
面円弧状に加工された金属製のリング部材３１ａが装着
されている。一方、上記の環状上蓋部２４の下面には、
環状のゴム部材２４ａが固着されていると共に、このゴ
ム部材２４ａの下面には、図１において断面略Ｌ字型に
加工された金属製の連動部材２８が固着されている。連
動部材２８の端面には、摩擦抵抗を小さくする加工が施
された当接板２８ａが固着されており、該当接板２８ａ
を介してリング部材３１ａの外周面に当接している。こ
れにより、可動シャフト３１が、図１において軸心から
横方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）、回転方向あるいはねじれ方
向に変位した場合には、ゴム部材２４ａのせん断応力に
より、変位した位置から軸心位置（原位置）に可動シャ
フト３１を復帰させることができる。

【００１４】可動シャフト３１の先端には、ケーシング
２０の直径よりも外径の小さな円板部材３２が設けられ
ていると共に、先端に可動側磁石３７を備えた磁石保持
用筒部材３３が設けられている。磁石保持用筒部材３３
は、その軸方向中途に、外周に突出させたフランジ部３
３ａを有しており、このフランジ部３３ａが上記円板部
材３２に対して所定の間隙を有して対峙するように配置
されている。なお、フランジ部３３ａの外径は、円板部
材３２とほぼ同径で、ケーシング２０の直径よりも小さ
く形成されている。

【００１５】円板部材３２とフランジ部３３ａとにより
形成される間隙には、ピストン３５が配置される。この
ピストン３５は、ケーシング２０内に充填された粘性液
体を押圧して流体抵抗を生じさせるものであり、かかる
機能を果たすものであればよいが、ピストン３５がケー
シング２０に対し、相対的に僅かでも動くと減衰作用が
機能するように設定すると、例えば、１ｍｍ以下の小振
幅の振動を除振することが困難となる。従って、ピスト
ン３５は、振動の大きさが所定以上となった場合に、減
衰作用が機能する構成とすることが好ましい。

【００１６】このため、本実施形態では、ピストン３５
として、上記の円板部材３２とフランジ部３３ａとによ
り形成される間隙に挿入可能な所定の厚みを有すると共
に、外周面がケーシング２０の内周面に摺接可能な外径
を有する環状のネット部材３５１と、このネット部材３
５１の上面と円板部材３２との間に配設される第１の円
形プレート３５２と、ネット部材３５１の下面とフラン
ジ部３３ａとの間に配設される第２の円形プレート３５
３とを有する構造のものを用いている。なお、第１及び
第２の円形プレート３５２，３５３は、外径が円板部材
３２及びフランジ部３３ａの外径よりも大きい一方で、
ネット部材３５１の外径よりも小さく形成されている。

【００１７】この結果、振動が小さい場合には、ピスト
ン３５がケーシング２０に対して相対的に移動しても、
ネット部材３５１はほとんど変形せず、その網目を通じ
て粘性液体が流動することになるため、流体抵抗が発揮
されないが、所定以上の振動となった場合には、第１及
び第２の円形プレート３５２，３５３にかかる圧力によ
ってネット部材３５１が変形して網目が小さくなりオリ
フィスとして機能し、減衰性能を発揮するものである。

【００１８】ネット部材３５１の外径は、上記のよう
に、各円形プレート３５２，３５３よりも大きく、ケー
シング２０の内周面に摺接し得る大きさを有している。
これにより、可動シャフト３１が、例えば、ねじれ方向
に動作したとしても、ケーシング２０の内周面との摺接
状態が損なわれることがなく、ケーシング２０の内周面
との間に隙間が生じて減衰性能が減殺してしまうことを
防止することができる。また、ネット部材３５１及び各
円形プレート３５２，３５３のいずれも、その内径が、
フランジ部３３ａを備えた磁石保持用筒部材３３の外周
面との間に、所定の間隙を形成し得る程度に形成されて
おり、可動シャフト３１の横方向への動きを許容してい
る。

【００１９】ピストン３５を構成するネット部材３５１
は、所定の厚みを有する立体メッシュ構造であることが
好ましく、例えば、所定間隔をおいて配置された表面メ
ッシュ層と裏面メッシュ層とを有すると共に、表面メッ
シュ層と裏面メッシュ層との間に、対向方向に多数のパ
イルが配置されるようにして該メッシュ層同士を結合し
た三次元構造のものを用いることができる。

【００２０】図３は、このネット部材３５１の構造を示
すものである。このうち、表面メッシュ層３５１ａは、
例えば、図４に示したように、単繊維を撚った糸から、
ハニカム状（六角形）のメッシュを有する構造に形成さ
れている。裏面メッシュ層３５１ｂは、例えば、図５に
示したように、単繊維を撚った糸をゴム編みにして形成
され、表面メッシュ層３５１ａのハニカム状のメッシュ
よりも小さなメッシュ（細目）を有する構造に形成され
ている。パイル３５１ｃは、単繊維又は糸で形成し、表
面メッシュ層３５１ａと裏面メッシュ層３５１ｂとが所
定の間隔を保持するように、該表面メッシュ層３５１ａ
と裏面メッシュ層３５１ｂとの間に編み込んだもので、
この立体メッシュニットとなっているネット部材３５１
に所定の剛性を付与している。なお、本明細書中、単に
「繊維」と述べた場合には、単繊維（モノフィラメン
ト）と糸（マルチフィラメント）の両者のほか、紡績糸
等をも含む意味である。

【００２１】表面メッシュ層３５１ａ、裏面メッシュ層
３５１ｂ又はパイル３５１ｃを構成する繊維の材料とし
ては、熱可塑性樹脂が好ましい。例えば、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレー
ト（ＰＢＴ）などに代表される熱可塑性ポリエステル樹
脂類、ナイロン６、ナイロン６６などに代表されるポリ
アミド樹脂類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどに代
表されるポリオレフィン樹脂類、あるいはこれらの樹脂
を２種類以上混合した樹脂などを用いることができる。

【００２２】パイル３５１ｃを構成する繊維の太さは、
例えば、３８０ｄ以上で、好ましくは６００ｄ以上がよ
い。これにより、小振幅の範囲でのパイル３５１ｃの倒
れによるつぶれを防止できる一方、振幅範囲が所定以上
になった場合には、パイル３５１ｃの倒れによって、網
目を小さくしてオリフィスとして機能させることができ
る。

【００２３】表１に、ピストン３５に用いることができ
る三次元構造のネット部材３５１の諸特性を例示する。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１において、「ｄ」はデニールを表し、
１ｄは１グラムの繊維を９，０００ｍ引っ張ったときの
太さの単位であり、例えば、２２０ｄは１グラムの繊維
を９，０００／２２０＝４０．９ｍ引っ張ったときの太
さの繊維である。「ｆ」はフィラメントを表し、単繊維
の数を示す単位で、例えば、７０ｆは７０本の単繊維で
１本の糸を構成していることを意味する。引張強度の
「ｋｇ／５ｃｍ」は、５ｃｍ幅のものを引っ張ったとき
の強度である。パイル組織の「パラレル」は表面メッシ
ュ層３５１ａと裏面メッシュ層３５１ｂとを連結するパ
イル３５１ｃが側面から見て交差していない状態をい
い、「クロス」とは側面から見て交差している状態をい
う。

【００２６】磁石保持用筒部材３３の下端には、可動側
磁石３７が接着などにより固定されて支持される。可動
側磁石３７は、磁石保持用筒部材３３とほぼ同径の環状
の永久磁石から構成され、厚み方向に着磁されていると
共に、固定側磁石２７を構成する積層された永久磁石２
７ａ，２７ｂの内面の磁極配置に対応させて、上側にＮ
極を、下側にＳ極を位置させている。これにより、固定
側磁石２７と可動側磁石３７との相対位置の変化に伴
い、吸引力の作用が大きくなったり、反発力の作用が大
きくなったりして、固定側磁石２７と可動側磁石３７と
の相対的な位置関係によって両者により構成される磁気
バネの動的バネ定数が変化する。

【００２７】図６は、図１及び図２に示したものと同様
の構成の固定側磁石２７に対して、上方向から下方向に
向かって可動側磁石３７をストローク４０ｍｍで変位さ
せた際の荷重−変位特性を示す図である。この図におい
て、荷重の正の値は、固定側磁石２７及び可動側磁石３
７間の反発力を示し、負の値は、固定側磁石２７及び可
動側磁石３７間の吸引力を示している。また、変位量２
０ｍｍの位置が、図１に示したように、固定側磁石２７
の軸方向ほぼ中央で可動側磁石３７が対峙する位置であ
る。

【００２８】この図から明らかなように、可動側磁石３
７が固定側磁石２７に接近するに従って徐々に反発力が
大きくなり、反発力が最大となる変位量約１５ｍｍのａ
点に至るまでは、変化曲線の傾きとして現れるバネ定数
が正の値を示す一方で、このａ点から吸引力が最大とな
る変位量約２５ｍｍのｂ点に至るまでは、バネ定数が負
の値を示す。一方、弾性部材である後述の金属バネ５０
は、図６に示したように、線形のバネ定数を示す。従っ
て、固定側磁石２７と可動側磁石３７とにより構成され
る磁気バネ構造において、バネ定数負の値を示す範囲を
利用可能な位置に、可動側磁石３７を位置させると共
に、絶対値がほぼ同じバネ定数を正の値でもつ金属バネ
５０を用いることにより、図６に示したように、両者の
重畳したバネ定数が変位量約１５ｍｍ〜約２５ｍｍの範
囲において略０となる。なお、バネ定数略０の範囲を有
効に活用するため、可動シャフト３１に負荷質量を連結
支持させた状態で、図６に示した変位量約２０ｍｍの位
置に相当する、固定側磁石２７の軸方向ほぼ中央で可動
側磁石３７が対峙するように初期設定することが好まし
い。

【００２９】ここで、ケーシング２０の環状上蓋部２４
と内筒部２６との境界付近には、連動部材２８の取付位
置よりも、下面が下方に突出する大きさで形成された上
方向ストッパ部材２９が配設されている。上方向ストッ
パ部材２９は、ゴム、合成樹脂等から形成され、可動部
材３０がケーシング２０に対して相対的に上方向に大き
く振動した際に、円板部材３２がこの上方向ストッパ部
材２９に当接することで、可動部材３０の上方向への動
作範囲が規制されるものである。

【００３０】また、可動シャフト３１におけるリング部
材３１ａよりも上部位置には、該可動シャフト３１の外
周面に溶接等により可動蓋部材４０が固着されている。
また、内周部がこの可動蓋部材４０の下面に固着され、
外周部がケーシング２０の外筒部２１の外周面に固着さ
れる、ゴム等からなる環状シール部材４１が配設されて
いる。この環状シール部材４１は、ケーシング２０内に
充填される粘性液体の漏れを防止するものであるが、内
周部付近には、他の部位よりも厚い肉厚部４１ａが形成
されている。可動シャフト３１に固着された可動蓋部材
４０は、ゴム等からなる環状シール部材４１を介してケ
ーシング２０に連結されているため、可動シャフト３１
と共に上下動する。従って、可動シャフト３１がケーシ
ング２０に対して相対的に下方向に大きく振動した場合
には、環状シール部材４１の肉厚部４１ａがケーシング
２０の環状上蓋部２４の上面に当接することになり、可
動部材３０の下方向への動作範囲を規制して底付きを防
止する機能も果たす。また、可動シャフト３１が回転方
向（ねじれ方向）に変位した際には、可動蓋部材４０を
介して連結されたこの環状シール部材４１は、その弾性
力により、変位位置から原位置へ復帰させる機能を果た
す。

【００３１】金属バネ５０は、本実施形態では、可動部
材３０をケーシング２０の底壁部材２２から離間する方
向に付勢するコイルスプリングからなり、底壁部材２２
に支持させた底部側突出軸２３と磁石保持用筒部材３３
の上端面から図において下方に突出させた支持軸３３ｂ
との間に配設している。金属バネ５０の配設位置は、も
ちろんこれに限定されるものではなく、後述する第２の
実施形態のようにケーシング２０の外周部に配設する構
成とすることも可能である。

【００３２】なお、本実施形態では、図１及び図２に示
したように、ケーシング２０の底壁部材２２の下面に環
状の補助用ゴム部材６０を積層した上で、車体フレーム
等に固定するための取付ボルト６１を突出配置した取付
板６２を有している。これは、取付の際の便宜のためで
あるが、底壁部材２２と取付板６２間の補助用ゴム部材
６０は、上記の可動シャフト３１の軸回りに位置するゴ
ム部材２４ａと共に、可動部材３０が図１において横方
向やねじれ方向等に動作した際に、せん断応力によって
軸心位置に復帰させる機能を果たす。特に、可動部材３
０の横方向等への位置ずれが大きい場合でも、可動部材
３０を迅速に原位置に復帰させるために、補助的に設け
たものである。

【００３３】本実施形態の除振装置１０によれば、入力
振動が所定以下の振幅の範囲内の場合には、図６に示し
たように、固定側磁石２７と可動側磁石３７とにより構
成される磁気バネ構造と、弾性部材である金属バネ５０
との重畳したバネ定数が略０であるため、入力振動の伝
達を遮断することができる。この際、ピストン３５を構
成するネット部材３５１はその網目がほとんとつぶれな
いことから、オリフィスとしては機能せず、粘性液体が
圧縮されない。微振動範囲において、ピストン３５、ケ
ーシング２０及び粘性液体から構成されるダッシュポッ
ト系が作用すると、入力振動に伴う固定側磁石２７及び
可動側磁石３７の相対変位と金属バネ５０の弾性力を利
用したバネ定数を略０にする除振メカニズムの機能が損
なわれることになる。しかしながら、本実施形態によれ
ば、ネット部材３５１の網目は流体圧力を受けて所定以
上変形しないとオリフィスとして機能しないため、磁気
バネ構造による除振機能を有効に活用できる。

【００３４】その一方、振幅の大きい大入力が加わった
場合には、ピストン３５を構成するネット部材３５１が
つぶれ、網目が小さくなるため、この網目がオリフィス
として機能して流体抵抗を発生させ、衝撃を吸収し、底
付きを抑制する。

【００３５】また、可動シャフト３１を含む可動部材３
０が軸心から横方向やねじれ方向等に位置ずれした場合
には、可動シャフト３１に装着されたリング部材３１ａ
によって、連動部材２８を介してケーシング２０の上部
付近に配設されたゴム部材２４ａがせん断方向に変形す
るため、そのせん断応力により、ずれた位置から軸心位
置（原位置）に可動シャフト３１を速やかに復帰させ
る。また、可動部材３０の軸心からの横方向やねじれ方
向の位置ずれに伴って、環状シール部材４１及び金属バ
ネ５０も変形すると共に、可動部材３０の横方向等への
位置ずれが大きい場合には、上記の補助用ゴム部材６０
も変形し、その弾性復元力によって可動シャフト３１を
含む可動部材３０を原位置に復帰させるように機能す
る。

【００３６】この結果、可動部材３０とケーシング２０
との相対位置の変化が上下方向の場合だけでなく、軸心
から横方向やねじれ方向等に相対変位しても、復元機構
として機能する上記のゴム部材２４ａ、環状シール部材
４１、金属バネ５０及び補助用ゴム部材６０により、可
動部材３０に保持された可動側磁石３７とケーシング２
０に保持された固定側磁石２７との相対位置が、速やか
に設計位置に復帰する。このため、可動部材３０が回転
方向を含むいずれの方向に変化しても、入力振動に伴う
固定側磁石２７及び可動側磁石３７の上下方向の相対変
位と金属バネ５０の弾性力を利用したバネ定数を略０に
する除振メカニズムにより、振動を絶縁することができ
る。

【００３７】図７及び図８は、本発明の第２の実施形態
に係る除振装置１０を示す。これらの図において、図１
及び図２に示したものと同一符号の部材は同じ機能を果
たす部材を示す。本実施形態においては、まず、固定側
磁石２７０が、外側磁石２７１と内側磁石２７２とから
構成される点で、上記第１の実施形態の固定側磁石２７
と相違する。外側磁石２７１は、第１の実施形態の固定
側磁石２７と同様であり、環状に形成されてケーシング
２０の内周面に固定配設される。また、２つの環状の永
久磁石２７１ａ，２７１ｂが積層されて構成され、その
磁極の向きについても第１の実施形態の固定側磁石２７
と同様に構成されている。内側磁石２７２は、底壁部材
２２の略中央部に配設された底部側突出軸２３の外周に
固定される。内側磁石２７２は、環状の２つの永久磁石
２７２ａ，２７２ｂが底部側突出軸２３の外周に上下に
２段積層されて固定されている。この永久磁石２７２
ａ，２７２ｂは、厚み方向に着磁され、上段の永久磁石
と下段の永久磁石とが互いに吸引し合う方向に積層され
ていると共に、可動側磁石３７の磁極配置に対応させ
て、上段の永久磁石はＮ極が、下段の永久磁石はＳ極が
それぞれ可動側磁石３７に対峙するように配設されてい
る。

【００３８】本実施形態においては、このように、固定
側磁石２７０が、可動側磁石３７の外側に配置される外
側磁石２７１と、可動側磁石３７の内側に配置される内
側磁石２７２とを有して構成される。可動側磁石３７か
らは、磁力線が外方と内方に出るが、上記した第１の実
施形態では、固定側磁石２７が可動側磁石３７の外側に
しか配置されていないため、可動側磁石３７から内方に
出る磁力線の利用効率が悪い。これに対し、本実施形態
によれば、可動側磁石３７の内側にも固定側磁石２７０
を構成する内側磁石２７２が配置されているため、可動
側磁石３７から出る磁力線の利用効率を向上させること
ができる。

【００３９】また、本実施形態では、可動シャフト３１
の中途に装着されるリング部材３１ａの周面に当接する
断面略Ｌ字型の連動部材２８が、ケーシング２０の環状
上蓋部２４の上方に位置するように配設される。そし
て、連動部材２８とケーシング２０の環状上蓋部２４と
の間にゴム部材２４０が配設されており、このゴム部材
２４０によって可動シャフト３１の軸心からの横方向や
ねじれ方向等への位置ずれをせん断応力により修正する
ことができる。ゴム部材２４０は、環状上蓋部２４の上
面に積層可能な環状に形成されていると共に、連動部材
２８と環状上蓋部２４とを連結してせん断応力を発揮す
る連結部２４１と、連結部２４１から環状上蓋部２４の
内周縁を通過し、該環状上蓋部２４の下面に回り込んで
固着され、円板部材３２が上方向に大きく振動した際に
当接する上方向ストッパ部２４２とを有している。ま
た、連結部２４１の外周には、上方に立ち上がる外周壁
部２４３を有し、さらに、その上部から内方に屈曲され
た内側突出部２４４は、可動シャフト３１の外周面に溶
接等により取り付けられた可動蓋部材４０の下面に固着
されている。本実施形態のゴム部材２４０は、このよう
に外周壁部２４３と内側突出部２４４とを有しているた
め、上記第１の実施形態における環状シール部材として
の機能、すなわち、粘性液体の漏れ防止機能と、可動部
材３０の下方向への動作範囲の規制部材としての機能を
果たす。

【００４０】なお、本実施形態の可動蓋部材４０は、ケ
ーシング２０の筒状部の直径よりも外径が大きく形成さ
れている。また、ケーシング２０の底壁部材２２及び取
付板６２の外径もケーシング２０の筒状部の直径より大
きく、該筒状部の下部を底壁部材２２及び取付板６２の
外周縁に沿わせて抱持させ、下部フランジ２０１を形成
している。そして、ケーシング２０の外周であって、可
動蓋部材４０と下部フランジ２０１との間に、弾性部材
として、コイルスプリングからなる金属バネ７０を配設
している。

【００４１】本実施形態の除振装置１０の場合も、上記
第１の実施形態と同様に、固定側磁石２７０と可動側磁
石３７とにより構成される磁気バネ構造と、金属バネ７
０との重畳したバネ定数を略０に設定できるため、入力
振動が所定以下の振幅の範囲内の場合には、ピストン３
５、ケーシング２０及び粘性液体から構成されるダッシ
ュポット系が作用せずに、この磁気バネ構造により、入
力振動の伝達を遮断する。その一方、振幅の大きい大入
力が加わった場合には、ピストン３５を構成するネット
部材３５１がつぶれ、網目が小さくなるため、この網目
がオリフィスとして機能して流体抵抗により、衝撃を吸
収し、底付きを抑制する。

【００４２】可動シャフト３１を含む可動部材３０が、
軸方向を除いた他の方向、例えば、軸心から横方向やね
じれ方向等に位置ずれした場合には、可動シャフト３１
に装着されたリング部材３１ａによって、連動部材２８
を介してゴム部材２４０の連結部２４１がせん断方向に
変形すると共に、金属バネ７０も変形するため、これら
の弾性復元力によって可動シャフト３１を含む可動部材
３０を原位置に復帰させることができる。この結果、可
動部材３０がケーシング２０に対して軸心から横方向や
ねじれ方向等へ相対変位しても、これを速やかに復元さ
せ、入力振動に伴う固定側磁石２７及び可動側磁石３７
の上下方向の相対変位と金属バネ７０の弾性力を利用し
たバネ定数を略０にする除振メカニズムにより除振する
ことができる。

【００４３】なお、ケーシング２０と可動蓋部材４０と
の間には、ゴム部材２４０の外周壁部２４３が形成され
ているが、この外周壁部２４３は、その肉厚を、固定側
磁石２７及び可動側磁石３７の上下方向の相対変位と金
属バネ７０の弾性力とを重畳したバネ定数が略０となる
変位量範囲において座屈するように設定されている。こ
の結果、ゴム部材２４０の外周壁部２４３のバネ力を考
慮せずに、固定側磁石２７及び可動側磁石３７の上下方
向の相対変位と、金属バネ７０の弾性力とにより、バネ
定数略０となる変位量範囲を設定することができる。但
し、この外周壁部２４３をこのように所定の変位量範囲
において座屈するように設計するのではなく、正のバネ
定数を発揮し得るように設計することもできる。この場
合には、金属バネ７０とこの外周壁部２４３とを合わせ
た弾性力による正のバネ定数に対して、固定側磁石２７
及び可動側磁石３７により発揮される負のバネ定数の大
きさを調整し、両者を重畳したバネ定数が略０となるよ
うに設定する。

【００４４】また、可動部材３０が上方向へ大きく振動
した場合には、円形部材３２がゴム部材２４０の上方向
ストッパ部２４２に当接し、上方向への動作範囲が規制
される。一方、可動部材３０が下方向へ大きく振動した
場合には、可動蓋部材４０に固着されたゴム部材２４０
の内側突出部２４４が連動部材２８に当接することによ
り、下方向への動作範囲が規制される。

【００４５】図９〜図１１は、本発明の第３の実施形態
に係る除振装置１０を説明するための図である。本実施
形態の除振装置１０は、第１の実施形態のものとほぼ同
様の構造であるが、可動部材３０の復元機構を、第１の
実施形態のゴム部材２４ａに代えて、磁石を用いた構成
した点で相違する。

【００４６】すなわち、可動部材３０の横方向等への位
置ずれに伴って変位する連動部材２８の上面に固着され
る第１の復元用磁石２５０と、ケーシング２０の環状上
蓋部２４の下面に固着される第２の復元用磁石２５１と
を備えて構成されている。いずれかの復元用磁石、本実
施形態では第２の復元用磁石２５１における第１の復元
用磁石２５０との対向面には、摩擦抵抗を低減する非磁
性材料からなる摺動板２５２が積層されており、可動部
材３０の横方向等への変位に伴って、第１の復元用磁石
２５０が摺動板２５２に対して相対的に摺動する。

【００４７】第１の復元用磁石２５０と第２の復元用磁
石２５１は、いずれも環状に形成され、常態において異
極同士が対面するように着磁されており、さらには、可
動部材３０とケーシング２０とが相対変位した場合に、
第１の復元用磁石２５０と第２の復元用磁石２５１とが
正対する方向に常時付勢されるように着磁されている。
本実施形態の第１の復元用磁石２５０と第２の復元用磁
石２５１は、図１０に示したように、いずれも環状に形
成されている一方で、Ｎ極とＳ極とが円周方向に沿って
交互に多数着磁され、かつ異極同士が対面するように配
置されている。両者が常時正対する方向に付勢される構
成である限り、着磁手段は限定されるものではないが、
図１０に示したように着磁して磁極を多数形成すること
により、可動部材３０が横方向に位置ずれした場合はも
ちろんのこと、可動シャフト３１が所定量回転方向に変
位した場合でも、吸引力と反発力により原位置に復帰さ
せることができるため好ましい。

【００４８】本実施形態の除振装置１０における磁気バ
ネ構造のバネ定数略０による除振メカニズム及びピスト
ン３５による衝撃吸収メカニズムの作用は上記した各実
施形態と全く同様である。但し、本実施形態において
は、可動部材３０の横方向やねじれ方向等への位置ずれ
は、第１の実施形態や第２の実施形態のようにゴム部材
２４ａ，２４０のせん断応力ではなく、主として上記し
たように第１の復元用磁石２５０と第２の復元用磁石２
５１とにより形成される磁界の作用によって復元する。
なお、環状シール部材４１は、上記第１の実施形態と同
様に、ねじれ方向等への位置ずれを復元させるように機
能する。

【００４９】図１２は、振動伝達特性を示す図である。
試験例は図１及び図２に示した除振装置１０を用いたデ
ータであり、可動シャフト３１に負荷質量を支持した状
態で、可動側磁石３７の位置が図６のａ−ｂ間における
ほぼ中立となるように初期設定した上で、ケーシング２
０の取付ボルト６１を用いて加振装置のテーブルに固定
して加振し、周波数に対する負荷質量の振動伝達率を測
定したものである。また、比較のため、従来、エンジン
マウントに使用しているゴムマウント中に液を封入した
減衰機構である「液封エンジンマウント」について所定
の質量を支持させて振動伝達率を測定した。図におい
て、「０．５ｍｍ」及び「１．０ｍｍ」は振幅量であ
る。なお、この範囲では、ピストン３５を構成するネッ
ト部材３５１はその網目がほとんとつぶれないことか
ら、オリフィスとしては機能せず、粘性液体を押圧する
ことによるダッシュポット系の減衰機能は作用しない。

【００５０】図１２から明らかなように、試験例の除振
装置によれば、比較例である液封エンジンマウントの振
動伝達率より、いずれの周波数領域においも遙かに低か
った。特に、試験例の場合には、比較例と比較して共振
峰が低周波域に移行し、人体が敏感に感ずる３Ｈｚ以上
から高周波領域までの広い範囲の振動を低減している。

【００５１】なお、上記した各実施形態にかかる除振装
置を組み立てるに当たって、例えば、図１のケーシング
２０内に固定側磁石２７を配設する作業などは手間がか
かる。また、これらの各磁石の取り付け作業と、粘性液
体の充填や金属バネその他の部材の組み付け作業とが全
く別の工場（施設）で行われることも多い。例えば、あ
る一つの工場では、ケーシングと可動部材のそれぞれに
各磁石の取り付け作業を行うだけで、他の工場（施設）
でその他の組み付け作業を行うこともある。しかしなが
ら、この場合、固定側磁石が固着されたケーシングと、
可動側磁石が固着された可動部材とを別々にして他の工
場に出荷したのでは、出荷先の他の工場においてこれら
を組み合わせる作業が必要となる。

【００５２】そこで、図１３（ａ）に示したように、固
定側磁石５００を底壁部材５１０上に固着しておき、そ
の周囲にヨークとなる筒部材５２０を配設すると共に、
可動部材５３０にも可動側磁石５４０を固着し、その上
で、ビス５５０によって底壁部材５１０と可動部材５３
０とを一体化した状態をサブアッセンブリ状態として出
荷できる構成とすることが好ましい。このような構成と
すれば、図１３（ｂ）に示したように、出荷先の他の工
場（施設）においては、ビス５５０を取り外して、ケー
シング５６０内に固定側磁石５００を保持した筒部材５
２０を配置し、可動部材５３０に可動シャフト５７０を
連結するなどするだけで、容易に本発明の除振装置を組
み立てることができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の磁気回路を利用した除振装置に
よれば、可動側磁石と固定側磁石との軸方向に沿った相
対変位と金属バネの弾性力とを利用したバネ定数を略０
にする除振メカニズムにより、振動伝達を絶縁すること
ができる。しかも、ピストンが粘性液体を押圧すること
により、大きな振動が入力された場合には粘性減衰機能
を発揮することができ、底付きを防止できる。従って、
ショックアブソーバ機構を別途に設けることなく、粘性
減衰機能を発揮可能であり、簡易な構造の小型な除振装
置を提供できる。また、ピストンは、可動部材とケーシ
ングとの相対変位が所定量以上に至らないと、流体抵抗
を生じさせない構成であるため、所定量以下の大きさの
入力振動に対する上記の磁気バネ構造による除振メカニ
ズムを阻害することがない。なお、ピストンを、所定の
厚みを有するネット部材を用いた構成とすることによ
り、可動部材とケーシングとの相対変位が所定量以上と
なるまで粘性減衰機能を発揮させない機構を簡易な構成
で作製することができる。

【００５４】また、復元機構を備えた構成とすることに
より、軸方向（Ｚ軸方向）の振動だけでなく、横方向
（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）や各軸回りの回転方向、あるい
はこれらが重なり合ったねじれ方向への変位を復元機構
によって速やかに原位置に復帰させ、軸方向の振動とし
て除振できるため、簡易な構造でありながら６自由度の
振動を制御可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る除振装
置を示す概略断面図である。

【図２】図２は、上記第１の実施形態に係る除振装置の
分解斜視図である。

【図３】図３は、ピストンに用いられるネット部材を示
す断面図である。

【図４】図４は、ネット部材を構成する表面メッシュ層
を示す図である。

【図５】図５は、ネット部材を構成する裏面メッシュ層
を示す図である。

【図６】図６は、上記第１の実施形態に係る除振装置の
荷重−変位特性を示す図である。

【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る除振装
置を示す概略断面図である。

【図８】図８は、上記第２の実施形態に係る除振装置の
分解斜視図である。

【図９】図９は、本発明の第３の実施形態に係る除振装
置を示す概略断面図である。

【図１０】図１０は、上記第３の実施形態で用いた復元
用磁石の構成を示す平面図である。

【図１１】図１１は、上記第３の実施形態に係る除振装
置の分解斜視図である。

【図１２】図１２は、本発明の第１の実施形態に係る除
振装置と従来の液封エンジンマウントの振動伝達特性を
比較した試験結果を示す図である。

【図１３】図１３（ａ）は、固定側磁石を保持する筒部
材と可動側磁石を保持する可動部材とをサブアッセンブ
リした状態を示す図であり、図１３（ｂ）は、サブアッ
センブリしたものからビスを取り外して本発明の除振装
置とした状態を示す図である。

【符号の説明】

１０ 除振装置 ２０ ケーシング ２４ 環状上蓋部 ２４ａ ゴム部材 ２４０ ゴム部材 ２７ 固定側磁石 ２７０ 固定側磁石 ２７１ 外側磁石 ２７２ 内側磁石 ２５０ 第１の復元用磁石 ２５１ 第２の復元用磁石 ２８ 連動部材 ３０ 可動部材 ３１ 可動シャフト ３５ ピストン ３５１ ネット部材 ３７ 可動側磁石 ４０ 可動蓋部材 ４１ 環状シール部材 ５０，７０ 金属バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大下 裕樹 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内 Ｆターム(参考） 3J047 AA12 AB04 CA20 CD03 FA02 FA04 3J048 AA02 AC04 AC08 BC02 BE03 BE09 DA03 EA01 EA36 EA37

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングに対して軸方向に沿って相対
   的に移動可能に配設された可動部材と、 前記可動部材に固定される可動側磁石と、 前記ケーシング内に固定配置され、前記可動側磁石とに
   より、前記可動部材の軸方向における所定の変位量範囲
   のバネ定数が負となる磁界を形成する固定側磁石と、 前記可動部材をケーシングの底壁に対して離間する方向
   に付勢し、前記可動側磁石と固定側磁石とにより形成さ
   れる磁界の磁力と弾性力との重畳されたバネ定数が、軸
   方向における所定の変位量範囲において略０となるよう
   に設定する弾性部材と、 前記可動部材の軸方向への変位量が所定以上に至ると、
   可動部材に押圧されて移動し、前記ケーシング内に充填
   された粘性液体を押圧して流体抵抗を生じさせるピスト
   ンとを具備することを特徴とする磁気回路を利用した除
   振装置。
2. 【請求項２】 前記可動部材の、軸方向を除いた回転方
   向を含む他の方向への変位を復元させる復元機構を具備
   することを特徴とする請求項１記載の磁気回路を利用し
   た除振装置。
3. 【請求項３】 前記ピストンは、外周面がケーシングの
   内周面に摺接可能な外径を有する所定の厚みの環状のネ
   ット部材と、このネット部材の上面及び下面に積層され
   る円形プレートとを具備して構成され、前記可動部材の
   ケーシングに対する軸方向への所定以上の変位に伴うい
   ずれかの円形プレートが受ける流体圧力によって、前記
   ネット部材が変形して網目が小さくなり、この網目が流
   体抵抗を生じさせるオリフィスとして機能することを特
   徴とする請求項１又は２記載の磁気回路を利用した除振
   装置。
4. 【請求項４】 前記ネット部材が、所定間隔をおいて配
   置された表面メッシュ層と裏面メッシュ層とを有すると
   共に、表面メッシュ層と裏面メッシュ層との間に、対向
   方向に多数のパイルが配置されるようにして該メッシュ
   層同士を結合した三次元構造であることを特徴とする請
   求項３記載の磁気回路を利用した除振装置。
5. 【請求項５】 前記復元機構が、前記可動部材の周囲に
   当接し、可動部材の前記他の方向への変位に伴って変位
   する連動部材と、この連動部材と前記ケーシングとの間
   に介在配設され、弾性復元力により原位置に復元させる
   ゴム部材とを具備して構成されることを特徴とする請求
   項２〜４のいずれか１に記載の磁気回路を利用した除振
   装置。
6. 【請求項６】 前記復元機構が、前記可動部材の周囲に
   当接し、可動部材の前記他の方向への変位に伴って変位
   する連動部材と、この連動部材に取り付けられる第１の
   復元用磁石と、前記ケーシングに取り付けられる第２の
   復元用磁石とを備えて構成され、第１の復元用磁石と第
   ２の復元用磁石とがその磁力により常時正対する位置に
   付勢されるように着磁されていることを特徴とする請求
   項２〜４のいずれか１に記載の磁気回路を利用した除振
   装置。
7. 【請求項７】 前記固定側磁石が、前記ケーシング内で
   可動側磁石の外側と内側に配置されていることを特徴と
   する請求項１〜６のいずれか１に記載の磁気回路を利用
   した除振装置。
8. 【請求項８】 前記弾性部材が金属バネから構成されて
   いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載
   の磁気回路を利用した除振装置。
9. 【請求項９】 前記可動部材を構成する可動シャフト回
   りに固定される可動蓋部材に連結され、この可動蓋部材
   を、ケーシング又は復元機構を構成する部材のいずれか
   に対して所定間隔をおいて支持可能であり、ケーシング
   又は復元機構を構成する部材のいずれかに当接すること
   により、前記可動部材の下方向への移動範囲を規制する
   機能と、ケーシング内に充填される粘性液体の漏れを防
   止する機能とを兼ね備えた環状シール部材を有すること
   を特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の磁気回
   路を利用した除振装置。