JP2005106268A

JP2005106268A - 自動車用衝撃吸収装置

Info

Publication number: JP2005106268A
Application number: JP2003412411A
Authority: JP
Inventors: Ju-Ho Kim; 珠鎬金
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-04-21
Also published as: KR20050032333A; DE10357219A1; CN1603145A; US20050072638A1; KR100569072B1

Abstract

【課題】耐久性とともに騷音及び振動特性向上を狙った電磁気力利用の衝撃吸収装置を提供する。
【解決手段】シリンダーと、前記シリンダー内で往復運動可能に配置されるピストンと、前記シリンダーの内側面及び前記ピストンの外側面のうちの何れか一面に装着され、前記ピストンの半径方向の磁場を形成する磁場形成ユニットとを含み、前記シリンダーの内側面及び前記ピストンの外側面のうち、前記磁場形成ユニットが装着されない面は金属材質から形成されることを特徴とする自動車用衝撃吸収装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用衝撃吸収装置に係り、より詳しくは、電磁気力を利用して衝撃を吸収する衝撃吸収装置に関する。

自動車が走行する時、サスペンション（車輪を車体に結合する装置）は制動、減速、旋回などの運動における車体の動きを制御し、路面の凹凸による車輪の運動を制御する役割を果たす。このようなサスペンションには車輪運動を低減するための衝撃吸収装置が含まれる。

ところが、従来の技術による衝撃吸収装置は、ほとんど油圧または空圧で作動する構造を有している。したがって、これら衝撃吸収装置は、それに用いられる液体または気体の密封が作動において重要であり、衝撃吸収装置の使用が長く持続されることによって、このような密封が損傷して、衝撃吸収装置の作用が低下するという問題点がある。

また、力学的に作用する従来技術の衝撃吸収装置では、騷音及び振動が十分低減できないという問題点があった。
特開２００１−２０６０３４号公報

本発明の目的は、耐久性とともに騷音及び振動特性が向上させるために、電磁気力を利用した衝撃吸収装置を提供することにある。

本発明による自動車用衝撃吸収装置は、シリンダーと、前記シリンダー内で往復運動可能に配置されるピストンと、前記シリンダーの内側面及び前記ピストンの外側面のうちの何れか一面に装着され、前記ピストンの半径方向の磁場を形成する磁場形成ユニットとを含み、前記シリンダーの内側面及び前記ピストンの外側面のうち、前記磁場形成ユニットが装着されない面は金属材質から形成されることを特徴とする。

また、前記ピストンの上端面近傍及び前記シリンダーの上端内面近傍の各々に、互いに同極性が対向するように配向された第１、２永久磁石を設けることが好ましい。

前記磁場形成ユニットは、複数の環状単位磁石を含み、前記単位磁石は前記ピストンの半径方向への磁場を形成することが好ましい。

前記ピストンは、その外側を所定厚さの銅など高導電物質で覆うことが好ましい。

本発明による自動車用衝撃吸収装置は、前記ピストンに、その作動方向へ弾性力を加える第１スプリングをさらに含むことが好ましい。

前記第１スプリングは、前記ピストンの上端面上側に配置されることが好ましい。そして、この時、本発明による自動車用衝撃吸収装置は、第１スプリングから眺めてピストンとは反対側の終端部に配置される第２スプリングと、第１、２スプリングの間に介在するゴム部材とをさらに含むことが好ましい。

前記ピストンの下部及び前記シリンダーの上部に複数のスプリング支持台が形成され、前記第１スプリングを前記複数のスプリング支持台の間に弾性により支持できる。

本発明による自動車用衝撃吸収装置は、前記ピストンの上下移動時、ピストンの回転を防止する回転防止ユニットをさらに含むことが好ましい。

前記回転防止ユニットは、前記ピストンにそれの長さ方向に形成されるガイド溝と、
前記シリンダーの内壁に装着され、前記ガイド溝に対応する位置に突出したガイド部材とを含むことができる。

また、前記回転防止ユニットは、前記ピストンにそれの長さ方向に形成されるガイド突起と、前記シリンダーの内壁に装着され、前記ガイド突起に対応する位置に溝が形成されたガイド部材とを含むことができる。

本発明はサスペンション動作に伴う衝撃と騒音を減殺させるための衝撃吸収装置であって、電磁気作用による減殺により衝撃吸収装置の動作に伴う摩擦が最小化される。したがって、サスペンションの作動時に発生する振動及び／または騷音を最小化することができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。なお、本願において、ピストンと称する部分は、形態的に、所謂ピストンロッドを太くしたものと考えて差し支えない。

図１は本発明の第１実施例による衝撃吸収装置の断面図である。
図１に示すように本発明の実施例による自動車用衝撃吸収装置は、シリンダー１１０、前記シリンダー１１０内で往復運動可能に配置される金属質ピストン１２０、及び前記シリンダー１１０の内側面１１５に装着され、前記ピストン１２０方向に磁場を形成する磁場形成ユニット１３０を含む。

ピストン１２０の上端１２１及びシリンダー１１０の上端内面１１１各々には、互いに極性が対向するように第１、２永久磁石１４１、１４２を付着する。一例として、本発明の実施例では図１に示すように、ピストン１２０の上端１２１下側に付着した第１永久磁石１４１は、Ｎ極が上側に向かうように、そしてシリンダー１１０の上端内面１１１に付着した第２永久磁石１４２は、Ｎ極が下側に向かうように付着する。

これによって、第１及び第２永久磁石１４１、１４２は、互いに斥力が作用するので、両者が接近した時にピストン１２０の上向き運動を抑制する力を発生する。従って、第１、２永久磁石１４１、１４２は、ピストンが上端まで動く時にシリンダー１１０とピストン１２０と間の衝突を防止することができる。

磁場形成ユニット１３０は環状単位磁石１３１を複数含み、単位磁石１３１はピストン１２０の半径方向への磁場を形成する。単位磁石１３１は永久磁石から形成されることが好ましい。

このような単位磁石１３１の一例を図２に示した。図２に示すように、第１実施例においては、単位磁石１３１はＮ−Ｓ極がピストン１２０の半径方向に配列される。この時、Ｎ極はピストン１２０の中心へ向かうように、そしてＳ極は単位磁石１３１の外周面へ向かうように配列される。このような極性配置によれば、単位磁石１３１の磁場のほとんどはピストン１２０の表面に入射する。

ピストン１２０はその外側１２７の所定厚さ部分が銅など電気伝導度の高い材質から形成される。つまり、単位磁石１３１からの磁場が入射する表面は銅材質で形成される。また、銅被覆（銅環）の上下方向長さ（幅）は単位磁石１３１の幅以上であることが望ましい。

本発明の実施例の衝撃吸収装置は、ピストン１２０の上下移動時にピストン１２０の回転を防止する回転防止ユニット１５０をさらに含む。

以下、ピストン１２０の構成について図３を参照して詳細に説明する。
図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。図３に示すように、回転防止ユニット１５０は、ピストン１２０の長さ方向に形成されるガイド溝１２５、及びシリンダー１１０の内壁１１５に装着され、ガイド溝１２５に対応する位置に突出部１５６が形成されたガイド部材１５５を含む。

したがって、ガイド部材１５５の突出部１５６は、ピストン１２０のガイド溝１２５に挿入された状態を維持するようになるので、ピストン１２０が上下作動する時、ピストン１２０が円周方向に回転することを防止する。この時、回転防止ユニット１５０は、摺動ベアリングを兼ねるような材質で構成することが望ましい。

図３に示すように、ピストン１２０の外面には所定厚さ（ｄ）（一例として、ｄ＝５ｍｍ）の銅板１２２が形成され、その内部の中心部１２４は鋼鉄などのように剛性に優れた材質から形成される。

図４はこのような本発明の実施例の変形された形態を示した図面であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による図３に対応する断面図である。

図４に示すように、回転防止ユニット１５０は、ピストン１２０の長さ方向に形成されるガイド突起４２５、及びシリンダー１１０の内壁に装着され、ガイド突起４２５に対応する位置に溝４５６が形成されたガイド部材１５５を含むこととすることができる。

即ち、図４に示すような本発明の変形された実施例による回転防止ユニット１５０は、図３を参照して説明した回転防止ユニット１５０に比べて、溝と突起の位置を相互変更したものである。

図１を再び参照して、本発明の実施例の衝撃吸収装置は、ピストン１２０にその作動方向へ弾性力を加える第１スプリング１６１をさらに含む。

第１スプリング１６１は、シリンダー１１０内でピストン１２０の上端上側に配置される。そして、第１スプリング１６１から眺めてピストンとは反対側になる終端部に第２スプリング１６２が設置され、第１、２スプリング１６１、１６２の間にゴム部材１６０が介在する。

第２スプリング１６２は、第１スプリング１６１よりスプリング定数が小さく形成される。ピストン１２０の運動時、ストロークは第一に第２スプリング１６２に吸収され、ピストン１２０が最大ストローク程度で運動する場合には、そのストロークを第１スプリング１６１が吸収する。

このような第１、２スプリング１６１、１６２及びゴム部材１６０によって、ピストン１２０が運動する時、復原力を形成することが可能であり、また、ピストン１２０が全行程で動く時、シリンダー１１０とピストン１２０と間の衝撃を緩和することができる。

以下、本発明の第２実施例による自動車用衝撃吸収装置について詳細に説明する。

図５は本発明の第１実施例が変形された本発明の第２実施例による自動車用衝撃吸収装置の断面図である。

図１を参照して説明した本発明の第１実施例による自動車用衝撃吸収装置では、第１、２スプリング１６１、１６２がシリンダー１１０内にゴム部材１６０を介して配置された。

しかし、この第２実施例による自動車用衝撃吸収装置は、第１スプリング１６１がシリンダー１１０外側に形成される。

即ち、ピストン１２０の下部及びシリンダー１１０の上部にスプリング支持台５２１、５２２が形成され、第１スプリング５６１はスプリング支持台５２１、５２２の間で弾支される。

本発明の第１実施例による自動車用衝撃吸収装置について説明した各特徴のうち、前述した第１スプリング５６１に矛盾しない特徴は、本発明の第２実施例による自動車用衝撃吸収装置に関して適用することができる。一例として、第２スプリング１６２、ゴム部材１６０、及び単位磁石１３１など、第１スプリング１６１とその装着位置に無関係な全ての特徴が第２実施例にも適用される。

本発明の第２実施例によれば、第１、２スプリング５６１、１６２が互いに区別された位置に装着され、これによって、第１、２スプリング５６１、１６２の弾性効果が独立に作用するようになる。したがって、サスペンションの作動を考慮した設計過程で、第１、２スプリング５６１、１６２は独立的に特性を設定することが可能になる。

以上の本発明の実施例においては、単位磁石１３１がシリンダー１１０の内側面１１５に装着され、ピストン１２０の外側面１２７が金属性材質（例えば銅）で形成されると説明した。しかし、本発明の保護範囲がここに限定されると解釈するものではない。ピストン１２０の外側面１２７に単位磁石が装着され、シリンダーの内側面１１５が金属性材質（一例として、銅）から形成されても差支えない。

以下、本発明の実施例の自動車用衝撃吸収装置の作用について説明する。
図１に示した状態で、単位磁石１３１はピストン１２０に向かった磁場を発生している。したがって、ピストン１２０の外側面１２７に形成された銅板１２２に磁場が入射している状態である。

この時、ピストン１２０が上方または下方に動くようになれば、銅板１２２は磁束を横切って移動する。したがって、銅板１２２には渦電流が発生する。このような渦電流によって銅ではジュール熱が発生する。
このようなジュール熱はピストン１２０の運動エネルギーが変換されたものであって、このようなジュール熱の発生は、つまりピストン１２０の運動エネルギーの減少を意味する。したがって、ピストン１２０の外面に固定された銅板１２２とシリンダー内面に固定された磁石１３１との相互作用によって、ピストン１２０の上下動作の速度が減殺される。

導体に入射する磁場が変化することによって発生する渦電流によるジュール熱は、入射面積が大きいほど、また、導体の伝導率が大きいほど大きくなる。したがって、このような点を考慮して、ピストン１２０の外側面１２７の金属材質として銅を選択した。また、銅板１２２はできるだけ広く形成されるのがダンピング効果を向上するのに好ましいので、銅板１２２はガイド溝を除いては一体に形成されることが好ましい。

導体に入射する磁場の変化による渦電流の大きさは、導体の表面からの深さと無関係でない。つまり、導体の表面から深くなることによって、その位置から発生する渦電流の大きさも減る。渦電流の大きさが表面より１／ｅに減る深さを浸透厚といって、前記浸透厚は（数１）

の値を有する。ここで、ωは変化する磁場の角速度を、μ_０は真空の透磁率を、そしてσは導体の伝導率を各々意味する。

しかし、銅の場合、通常のサスペンションの作動速度では、浸透厚が十分に深く、周波数１００Ｈｚでも６ｍｍはあるので、板状の銅部材でも十分な渦電流が発生する。したがって、前述した実施例で定めた５ｍｍ程度の銅板でも通常の自動車サスペンションで起こるピストン動作を十分に減殺することができる。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されるわけではなく、その技術的範囲内において本発明の実施例から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により容易に変更され得るであろう。

本発明の第１実施例による自動車用衝撃吸収装置の断面図である。本発明の実施例による自動車用衝撃吸収装置における単位磁石１３１の一例を示した図面である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。このような本発明の第１実施例の変形された形態を示した図面であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による図３に対応する断面図である。本発明の第１実施例が変形された第２実施例による自動車用衝撃吸収装置の断面図である。

符号の説明

１１０シリンダー
１１５シリンダーの内側面
１２０金属質ピストン
１２１ピストン上端部
１２２銅板
１２７ピストンの外側面
１３０磁場形成ユニット
１３１磁石
１４１第１永久磁石
１４２第２永久磁石
１５５ガイド部材
１５６突出部
１６０ゴム部材
１６１、５６１第１スプリング
１６２第２スプリング
５２１、５２２スプリング支持台
４２５ガイド突起
４５６ガイド溝

Claims

シリンダーと、
前記シリンダー内で往復運動可能に配置されるピストンと、
前記シリンダーの内側面及び前記ピストンの外側面のうちの何れか一面に装着され、前記ピストンの半径方向の磁場を形成する磁場形成ユニットとを含み、
前記シリンダーの内側面及び前記ピストンの外側面のうち、前記磁場形成ユニットが装着されない面は金属材質から形成されることを特徴とする自動車用衝撃吸収装置。
前記ピストンの上端近傍及び前記シリンダーの上端内面近傍の各々に、互いに極性が対向するように付着された第１、２永久磁石をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車用衝撃吸収装置。
前記磁場形成ユニットは、複数の環状単位磁石を含み、
前記単位磁石の磁場は前記ピストンの半径方向への磁場を形成することを特徴とする、請求項１に記載の自動車用衝撃吸収装置。
前記ピストンは、その外側の設定厚さの部分が銅材質から形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の自動車用衝撃吸収装置。
前記ピストンにその作動方向へ弾性力を加える第１スプリングをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車用衝撃吸収装置。
前記第１スプリングは、前記ピストンの上端の上側に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の自動車用衝撃吸収装置。
第１スプリングのピストン反対側の終端部に配置される第２スプリングと、
第１、２スプリングの間に介されるゴム部材とをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の自動車用衝撃吸収装置。
前記ピストンの下部及び前記シリンダーの上部に複数のスプリング支持台が形成され、前記第１スプリングは前記複数のスプリング支持台の間に弾支されることを特徴とする、請求項５に記載の自動車用衝撃吸収装置。
前記ピストンの上下作動時、ピストンの回転を防止する回転防止ユニットをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車用衝撃吸収装置。
前記回転防止ユニットは、
前記ピストンにそれの長さ方向に形成されるガイド溝と、
前記シリンダーの内壁に装着され、前記ガイド溝に対応する位置に突出したガイド部材とを含むことを特徴とする、請求項９に記載の自動車用衝撃吸収装置。
前記回転防止ユニットは、
前記ピストンにそれの長さ方向に形成されるガイド突起と、
前記シリンダーの内壁に装着され、前記ガイド突起に対応する位置に溝が形成されたガイド部材とを含むことを特徴とする、請求項９に記載の自動車用衝撃吸収装置。