JP2008045633A - Vibration absorbing support system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関等の振動発生体を防振支持する防振支持装置に関する。 The present invention relates to an anti-vibration support device that provides anti-vibration support for a vibration generator such as an internal combustion engine.
特許文献1には、内燃機関と車体との間に介挿されるエンジンマウントであって、内燃機関からの振動の伝達を低減するように、内燃機関からの振動に対して電磁式アクチュエータにより反力を与える防振支持装置が開示されている。
前記特許文献1に開示の防振支持装置では、電磁式アクチュエータを駆動する駆動電力が必要である。よって、防振支持する振動発生体の振動が大きければ、それに応じて電磁式アクチュエータが大きくなり、車両へのレイアウトが困難になるという課題がある。
本発明の課題は、小型の電磁式アクチュエータを提供することである。
The anti-vibration support device disclosed in
An object of the present invention is to provide a small electromagnetic actuator.
前記課題を解決するために、本発明に係る防振支持装置は、振動発生体と該振動発生体を支持する支持構造体との相対変位を、磁石と電流を流したコイルとの間の相対変位に変換して、前記磁石とコイルとの間に発生するローレンツ力を減衰力として作用させる電磁式アクチュエータを備え、前記磁石とコイルとの相対速度を増幅する増幅変換手段を備える。 In order to solve the above-mentioned problem, the vibration isolating support device according to the present invention is configured such that the relative displacement between the vibration generator and the support structure that supports the vibration generator is a relative displacement between the magnet and the coil through which a current flows. An electromagnetic actuator that converts a displacement into a Lorentz force generated between the magnet and the coil as a damping force is provided, and an amplification conversion unit that amplifies the relative speed between the magnet and the coil.
本発明によれば、磁石とコイルとの間の相対速度が大きくなるほど、磁石とコイルとの間に発生するローレンツ力が大きくなるので、振動発生体の振動により振動発生体と支持構造体との間で発生する相対運動(相対変位)の相対速度を増幅することで、磁石とコイルとの間に大きいローレンツ力を発生させて、振動発生体から支持構造体に伝達される振動を減衰させる減衰力を大きくできる。これにより、電磁式アクチュエータを小型化できる。 According to the present invention, as the relative speed between the magnet and the coil increases, the Lorentz force generated between the magnet and the coil increases, so that the vibration generator and the support structure are affected by the vibration of the vibration generator. Attenuating the vibration transmitted from the vibration generator to the support structure by amplifying the relative velocity of the relative motion (relative displacement) generated between the magnet and the coil, thereby generating a large Lorentz force between the magnet and the coil. You can increase your power. Thereby, an electromagnetic actuator can be reduced in size.
本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という。)を図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態は、本発明を適用した能動型懸架支持装置である。
図1は、本実施形態の能動型懸架支持装置の構成を示す。
能動型懸架支持装置において、本体ケース10は、有底の円筒状の形状をなしており、該本体ケース10の底部の下側面に形成した円柱形状等をなした支持部11を介して車体101に固定されている。
The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.
This embodiment is an active suspension support device to which the present invention is applied.
FIG. 1 shows the configuration of the active suspension support apparatus of this embodiment.
In the active suspension support device, the
本体ケース10の内部において該本体ケース10(又は能動型懸架支持装置)の軸方向(同図において上下方向)の中間位置に、該本体ケース10内を上下方向で仕切る円盤形状の仕切り部12が設けられている。これにより、本体ケース10において、底部13と仕切り部12とで、円柱形状の空部14が形成されている。
仕切り部12の中央には、空部14に連通する孔12aが形成されており、円管部15が、その内部が孔12aと連通するように仕切り部12上面に形成されている。円管部15は、例えば金属で形成されている。空部14内には、本体ケース10の軸方向で、コイル21と磁石22とが離間(対向)されて配置されている。コイル21は、底部13の上側面に配置されており、磁石22は、仕切り部12の下側面側に配置されている。
Inside the
A
図2は、磁石22及びその支持構造を示す。
図2に示すように、磁石22は、略円盤形状であり、磁石22の上側面に、空部14内に該磁石22を支持する支持構造となるスライド部材23が設けられている。ここで、図1に示すように、磁石22の直径は、空部14内の直径よりも小さい。
図2に示すように、スライド部材23は、断面円形の棒状体であり、その先端部位には、ピストンリング24が適宜取り付けられている。このスライド部材23の下端に磁石22が取り付けられている。スライド部材23を例えば金属で形成しており、例えば、磁石で形成することもできる。
FIG. 2 shows the
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 2, the
そして、図1に示すように、スライド部材23の先端(上端)部位が、仕切り部材12の中央の孔12aを介して、円管部15内に挿通されており、これにより、円管部15内をスライド部材23(先端部)がスライドできるようになっており、このようにすることで、スライド部材23により、磁石22が空部14内で、その軸方向で移動自在に支持される。
And as shown in FIG. 1, the front-end | tip (upper end) site | part of the
コイル21には、所定の構成からなる電気回路30が接続されている。電気回路30は、コイル21に電流を流す、又は電圧を印加して、磁石22とコイル21との間にローレンツ力を発生させる機能(ローレンツ力誘発回路としての機能)と、磁石22とコイル21との相対運動に起因して、電磁誘導により発生する電流(誘導電流)を回収する機能(電磁誘導回路としての機能)とを有している。磁石22、コイル21及び電気回路30で、電磁式アクチュエータを構成している。
An
ここで、電気回路30は、ローレンツ力を発生させる機能において、該ローレンツ力を調整するための可変抵抗33と、電磁誘導により発生する電流を回収する機能において、該電流を蓄電する蓄電部(例えばコンデンサ)31とを備えている。そして、電気回路30は、電流の向きに反応する適宜配置したリレースイッチ32を切り換えることで、ローレンツ力を発生させる機能と、電磁誘導により発生する電流を回収する機能とを実現しつつ、電磁誘導により発生する電流を回収する機能により蓄電部31に蓄電して電流を、ローレンツ力を発生させる機能において、コイル21に流し、ローレンツ力を発生させている。
Here, in the function of generating the Lorentz force, the
一方、本体ケース10内で、その開口部付近、すなわち、仕切り部を底部とする有底の円筒形状部位に、円環形状の弾性部材16が嵌合等されて取り付けられている。弾性部材16の上端部は、本体ケース10の上端から突出している。弾性部材16はゴム等の弾性材料で形成されている。
また、本体ケース10上に受圧部材40が取り付けられている。受圧部材40は、円盤形状の円盤部41(具体的にはその外周部)が本体ケース10の上端から突出した弾性部材16の上端部に取り付けられており、円盤部41により円環形状の弾性部材16の内部を閉塞している。
On the other hand, in the
A
また、受圧部材40は、円盤部41の下側面に管状部42を有している。管状部42は、上方から下方に向かって徐々に縮径となる略ラッパ口形状に形成されており、その下端部内に、仕切り部材12上に設けた円管部15の上端部分が挿通されている。管状部42と円管部15との間には、ピストンリング43が取り付けてあり、これにより、管状部42内及び円管部15内との密閉性を維持しつつ、管状部42と円管部15との相対変位を可能としている。そして、この密閉される管状部42及び円管部15の内部がそれぞれ液室42a,15aとされて、液室42a,15aにオイル等の液体が封入されている。このような構成において、円管部15の内径d2又はその断面積は、管状部42の液室42aにおいて該円管部15の軸方向に対して垂直な方向の直径(管状部42の内径)d1又はその断面積よりも小さくなっている。また、液室42aは、液体が封入されて、エンジン102の振動に連動して、容積が変化する液室となる。
The
そして、受圧部材40は、円盤部41の上側面に円柱形状等をなした支持部44を有しており、支持部44を介してエンジン102に固定されている。
図3は、FF車において、エンジン102及びトランスミッション103をペンデュラム・マウント(吊り下げ支持)する支持構造内にエンジンマウントとして本発明を適用した能動型懸架支持装置1を搭載した例(正面視の図)を示す。
図3に示すように、エンジン102及びトランスミッション103から伸びた支持部104と、サイドメンバ105との間に能動型懸架支持装置1を配置する。
The
FIG. 3 shows an example in which an active
As shown in FIG. 3, the active
図4は、FF車において、エンジン102及びトランスミッション103を4点で支持する支持構造内にエンジンマウントとして本発明を適用した能動型懸架支持装置1を搭載した例(平面視の図)を示す。
図4に示すように、エンジン102及びトランスミッション103から伸びた支持部104と、各メンバ105との間に能動型懸架支持装置1を配置する。
図5は、FR車において、エンジン102を支持する支持構造内にエンジンマウントとして本発明を適用した能動型懸架支持装置1を搭載した例(正面視の図)を示す。
図5に示すように、エンジン102から伸びた支持部104と、各メンバ105との間に能動型懸架支持装置1を配置する。
FIG. 4 shows an example (plan view in plan view) in which an active
As shown in FIG. 4, the active
FIG. 5 shows an example (in front view) in which an active
As shown in FIG. 5, the active
(動作)
能動型懸架支持装置の動作は次のようになる。
エンジン102の振動により、エンジン102に一体に固定されている受圧部材40が振動するようになる。このとき、受圧部材40の振動に対して、弾性部材16の弾性力が減衰力として作用する。
また、受圧部材40の振動により管状部42の液室42a内及び円管部15の液室15a内の液体が流動し、その流動に連動してスライド部材23が上下方向で振動する。ここで、コイル21に電圧を印加しているので、磁石22とコイル21との間にローレンツ力が発生し、発生したローレンツ力が磁石22とコイル21との間の反発力となり、この反発力も、受圧部材40の振動に対して減衰力として作用する。
(Operation)
The operation of the active suspension support apparatus is as follows.
Due to the vibration of the
Further, the liquid in the
さらに、可変抵抗33の抵抗値を調整することで、磁石22とコイル21との間のローレンツ力(反発力)が調整され、受圧部材40の振動に対して最適な減衰力になっている。
一方、磁石22とコイル21との相対運動に起因して、電磁誘導により発生した電流が蓄電部31に蓄電される。そして、蓄電部31に蓄電されたエネルギ(電力)は、ローレンツ力を発生させるための電力として使用されるようになる。
以上のように、車体101に伝達されるエンジン102の振動が能動型懸架支持装置1により減衰されるようになる。
Further, by adjusting the resistance value of the
On the other hand, due to the relative movement between the
As described above, the vibration of the
(作用及び効果)
作用及び効果は次のようになる。
前述のように、円管部15の内径d2又はその断面積は、管状部42の液室42aの直径(管状部42の内径)d1又はその断面積よりも小さくなっている。これにより、エンジン102の振動が増幅されてスライド部材23が移動するようになり、エンジン102と車体101との相対速度(振動速度)からみて、磁石22とコイル21との相対速度が増幅されたものになる。
(Function and effect)
The action and effect are as follows.
As described above, the inner diameter d2 of the
ここで、エンジン102の振動に対して減衰力として作用する磁石22とコイル21との間に発生するローレンツ力は、磁石22とコイル21との間の相対速度が大きくなるほど大きくなるので、磁石22とコイル21との間で反発力も大きいものとなり、十分な減衰力として受圧部材40の振動、すなわちエンジン102の振動に対して作用するようになる。この結果、小電力で電磁式アクチュエータを駆動して、ローレンツ力、すなわち減衰力を発生させることができる。また、管状部42、円管部15及びスライド部材23といった簡単な構成でそのような機能を実現している。
Here, the Lorentz force generated between the
また、前述のように、磁石22とコイル21との相対運動に起因して発生する誘導電流を蓄電部31に蓄電し、さらに、その蓄電部31に蓄電した電流をコイル21に流して、磁石22とコイル21との間にローレンツ力を発生させている。これにより、ローレンツ力を発生させるための駆動電源(大きさや容量等)を小さくできる。
また、管状部42の形状が、上方から下方に向かって徐々に縮径となる略ラッパ口形状となっているので、管状部42の液室42a内の流体抵抗を抑えることができ、この結果、エンジン102と車体101との相対運動を、磁石22とコイル21との相対運動に効率良く変換できる。これにより、エンジン102の振動に効率良く減衰力を作用させることができる。
In addition, as described above, the induced current generated due to the relative motion between the
Moreover, since the shape of the
また、スライド部材23を金属(具体的には径方向の力に対して剛性が高いもの)で形成することで、磁石22の横方向の倒れを抑制できる。
また、円管部15を金属(具体的には磁性体)で形成することで、円管部15に磁石22が引き寄せられるようになるので、磁石22が落下してしまうようなことを防止できる。
Further, by forming the
Moreover, since the
なお、前記実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、前記実施形態では、振動発生体をエンジン102とし、支持構造体を車体101として説明したが、これに限定されることはない。さらに、エンジン102(振動発生体)側に磁石22を備え、車体101(支持構造体)側にコイル21を備えているが、エンジン102(振動発生体)側にコイル21を備え、車体101(支持構造体)側に磁石22を備えることもできる。
In addition, the said embodiment can also be implement | achieved by the following structures.
That is, in the above-described embodiment, the vibration generator is described as the
また、前記実施形態では、弾性部材16が本体ケース10及び受圧部材40を介して、車体101及びエンジン102に連結されている。すなわち、弾性部材16が車体101及びエンジン102に間接的に連結されている。これに対して、弾性部材を車体101及びエンジン102に直接的に連結しても良い。
In the embodiment, the
なお、前記実施形態の説明において、弾性部材16は、振動発生体の振動が支持構造体に伝達される振動伝達経路に配置されて、前記振動発生体及び支持構造体に直接的又は間接的に連結される弾性支持部材を実現しており、磁石22は、前記振動発生体及び支持構造体のうちの何れか一方に連動する磁石を実現しており、コイル21は、前記磁石に対して相対変位可能に配置され、記振動発生体及び支持構造体のうちの何れか他方に連動するコイルを実現しており、電気回路30は、前記コイルに電流を流して、前記振動発生体から前記支持構造体に伝達される振動を減衰させる減衰力として作用するローレンツ力を前記磁石とコイルとの間に発生させるローレンツ力誘発回路を実現しており、管状部42、円管部15及びスライド部材23は、前記振動発生体の振動により前記振動発生体と支持構造体との間で発生する相対運動(相対変位)を、該相対運動(相対変位)の相対速度を増幅しつつ、前記磁石とコイルとの間の相対運動(相対変位)に変換する増幅変換手段を実現している。
In the description of the embodiment, the
(実施例)
前記実施形態の能動型懸架支持装置は、次のように実用性が認められる。
先ず、一般的な原理として、磁束密度B(Wb/m2)の一様な磁場の中で抵抗R(Ω)に繋いだ導線(磁場内の長さl(m)とする)を、磁場と導線に垂直な方向に速度v(m/s)で移動させた場合、導線に流れる電流Iは、下記(1)式により算出される。
I=B・l・v/R ・・・(1)
(Example)
The practical use of the active suspension support device according to the embodiment is recognized as follows.
First, as a general principle, a conductor (length l (m) in a magnetic field) connected to a resistance R (Ω) in a uniform magnetic field of magnetic flux density B (Wb / m 2 ) is defined as a magnetic field. The current I flowing through the conducting wire is calculated by the following equation (1) when moving at a speed v (m / s) in the direction perpendicular to the conducting wire.
I = B · l · v / R (1)
そして、導線が磁場から受ける力F(N)、すなわちローレンツ力は、導線の速度とは反対向きになるものとして、下記(2)式により算出される。
F=I・B・l ・・・(2)
そこで、能動型懸架支持装置において、コイル21と磁石22との間に発生するローレンツ力を前記(2)式を用いて算出する。
And the force F (N) which a conducting wire receives from a magnetic field, ie, a Lorentz force, is calculated by the following (2) formula as what becomes the direction opposite to the speed of a conducting wire.
F = I · B · l (2)
Therefore, in the active suspension support device, the Lorentz force generated between the
ここで、条件を、市販円筒型サマコバ磁石を利用して、B=1.5(Wb/m2)とし、コイル21の直径を40mm相当として、l=0.1416(m)とし、エンジンシェイク時のエンジン最大振動速度相当として、v=0.0628(m/s)とし、導線1.5mの低効率相当として、R=2(Ω)とし、倍力装置(増幅変換手段)の効果に相当する係数を9としている。
Here, the condition is set to B = 1.5 (Wb / m 2 ) using a commercially available cylindrical sumaboba magnet, the diameter of the
このような条件により、ローレンツ力が下記(3)式により得られる。
F=I・B・l・(コイル巻き数)2・倍力装置分
=B・l・v/R・(B・l)・(コイル巻き数)2・倍力装置分
=1.5・0.1416・0.0628/2・1.5・0.1416・2002・9
=510(N) ・・・(3)
Under such conditions, the Lorentz force is obtained by the following equation (3).
F = I · B · l · (coil winding number) 2 · Booster device = B · l · v / R · (B · l) · (coil winding number) 2 · Booster device = 1.5 · 0.1416 ・ 0.0628 / 2 ・ 1.5 ・ 0.1416 ・ 200 2・ 9
= 510 (N) (3)
このように、能動型懸架支持装置が発生する減衰力(ローレンツ力)は、510(N)程度になる。一般的に、エンジンマウントとして必要な減衰力は200〜300(N)であるから、コイル21と磁石22との距離による効力低下により50%減少するとしても、能動型懸架支持装置では、実用性のある十分な減衰力(ローレンツ力)を得ることができるのがわかる。
Thus, the damping force (Lorentz force) generated by the active suspension support device is about 510 (N). Generally, since the damping force required for the engine mount is 200 to 300 (N), even if it is reduced by 50% due to the decrease in effectiveness due to the distance between the
なお、倍力装置(増幅変換手段)がなければ、減衰力が小さくなるので、実用性のある減衰力を得るには、例えば、コイルの直径を大きくする必要がある。この結果、能動型懸架支持装置が大きくなってしまう。このようなことから、本発明を適用することで、倍力装置(増幅変換手段)を備えた能動型懸架支持装置がコンパクトな装置となることがわかる。 If there is no booster (amplification conversion means), the damping force is small, so that, for example, to obtain a practical damping force, it is necessary to increase the diameter of the coil. As a result, the active suspension support device becomes large. From this, it can be seen that by applying the present invention, the active suspension support device including the booster device (amplification conversion means) becomes a compact device.
15 円管部、16 弾性部材、21 コイル、22 磁石、23 スライド部材、30 電気回路、42 管状部、42a 液室
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記振動発生体の振動が前記支持構造体に伝達される振動伝達経路に配置されて、前記振動発生体及び支持構造体に直接的又は間接的に連結される弾性支持部材と、
前記振動発生体及び支持構造体のうちの何れか一方と連動する磁石、前記磁石に対して相対変位可能に配置され、記振動発生体及び支持構造体のうちの何れか他方と連動するコイル、及び前記コイルに電流を流して、前記振動発生体から前記支持構造体に伝達される振動を減衰させる減衰力として作用するローレンツ力を前記磁石とコイルとの間に発生させるローレンツ力誘発回路を備える電磁式アクチュエータと、
前記振動発生体の振動により前記振動発生体と支持構造体との間で発生する相対運動を、該相対運動の相対速度を増幅しつつ、前記磁石とコイルとの間の相対運動に変換する増幅変換手段と、
を備えることを特徴とする防振支持装置。 In the anti-vibration support device inserted between the vibration generator and the support structure that supports the vibration generator,
An elastic support member disposed in a vibration transmission path through which vibration of the vibration generator is transmitted to the support structure, and directly or indirectly coupled to the vibration generator and the support structure;
A magnet interlocked with either one of the vibration generator and the support structure, a coil disposed so as to be relatively displaceable with respect to the magnet, and a coil interlocked with either the vibration generator or the support structure; And a Lorentz force inducing circuit for generating a Lorentz force between the magnet and the coil, which acts as a damping force for attenuating vibration transmitted from the vibration generator to the support structure by passing a current through the coil. An electromagnetic actuator;
Amplification for converting the relative motion generated between the vibration generator and the support structure due to the vibration of the vibration generator into the relative motion between the magnet and the coil while amplifying the relative speed of the relative motion. Conversion means;
An anti-vibration support device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013028303A (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Nissan Motor Co Ltd | Anti-vibration device for vehicle |
JP7089442B2 (en) | 2018-09-03 | 2022-06-22 | 株式会社免制震ディバイス | damper |
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2006
- 2006-08-11 JP JP2006220264A patent/JP2008045633A/en active Pending
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