JP2015024672A - ダンパマウント装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】減衰特性を可変とするダンパマウント装置を提供すること。【解決手段】車軸１６と車体１２の間に設けられるダンパ１０を車体１２に連結するダンパマウント装置１００であって、磁性粒子を内包し、ダンパ１０と車体１２との間に設けられる磁性ゴムマウント２１と、磁性粒子に磁場を与える電磁コイル３１と、電磁コイル３１に励磁電流を供給するコントローラ４０と、を備えるものとした。【選択図】図１
Description
本発明は、ダンパを車体に連結するダンパマウント装置に関する。
特許文献１には、ダンパのダンパロッドに固定されるスプリングシートと、車体に固定される外筒と、スプリングシートと外筒との間に介装されるゴム製の緩衝部材と、を備えるダンパマウント装置が開示されている。
上記ダンパマウント装置では、緩衝部材がダンパロッドから加わる荷重に応じて弾性変形し、ダンパロッドに加わる衝撃や振動が車体に伝わることを抑制する。
しかしながら、このような従来のダンパマウント装置にあっては、緩衝部材の剛性によってその減衰特性が定まるため、例えば車両が走行する路面状態が変化する場合には、ダンパロッドから車体に伝わる衝撃や振動を十分に抑制することが難しいという問題があった。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、減衰特性を可変とするダンパマウント装置を提供することを目的とする。
本発明は、車軸と車体の間に設けられるダンパを車体に連結するダンパマウント装置であって、磁性粒子を内包し、ダンパと車体との間に設けられる磁性ゴムマウントと、磁性粒子に磁場を与える電磁コイルと、電磁コイルに励磁電流を供給するコントローラと、を備えることを特徴とする。
本発明では、電磁コイルが磁性粒子に与える磁場の変化に応じて、磁性ゴムマウント内での磁性粒子の配向が変わることによって、磁性ゴムマウントの剛性が変化する。コントローラが電磁コイルに励磁電流を供給することにより、電磁コイルが磁性粒子に与える磁場が発生し、ダンパマウント装置の減衰特性を変えることができる。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ダンパ（緩衝器）１０は、車輪１５の車軸１６に連結されるシリンダ１３と、シリンダ１３から突出して車体１２に連結されるピストンロッド１１と、を備える。ダンパ１０として伸縮式のシリンダーダンパが用いられる。
車軸１６と車体１２の間には、ダンパ１０と共に懸架スプリング（図示省略）が設けられる。車両の走行時に車輪１５が路面から受ける衝撃を懸架スプリングが伸縮することによって吸収する。ダンパ１０は、懸架スプリングと共に伸縮作動し、その内部に生じたオイルの流れによる抵抗によって懸架スプリングの振動を減衰する。
なお、上述した構成に限らず、ダンパは、リニアモータ等によって伸縮作動するものであってもよい。この場合には、懸架スプリングが不要となる。
車両には、ダンパ１０のピストンロッド１１を車体１２に連結するダンパマウント装置１００が設けられる。
図２にも示すように、ダンパマウント装置１００は、ダンパ１０から車体１２に伝わる振動を減衰する磁性ゴムマウント（緩衝部材）２１と、磁性ゴムマウント２１を車体１２に連結する車体側連結部材２３と、磁性ゴムマウント２１をダンパ１０に連結するダンパ側連結部材２５と、を備える。
磁性ゴムマウント２１は、ゴム材、樹脂材等からなる弾性体に磁性粒子を内包する。磁性粒子は、例えば鉄粉等の磁性体の粒子が用いられる。磁性ゴムマウント２１に磁場が印可されると、磁性粒子が磁気的に分極して磁力線の双方向に整列し、分極した粒子間の磁気的結合が増し、磁性ゴムマウント２１の剛性が増す。このように、磁性ゴムマウント２１は、磁場の変化に応じて磁性粒子の配向が変わることによってその剛性が変化する。磁性ゴムマウント２１として、天然ゴム、合成ゴム、ポリウレタン等のゴム材料に、磁性粒子を分散させたものが用いられる。磁性粒子は、鉄粉、フェライトであったり、ネオジム、サマリウムに鉄や窒素等を添加した希土類磁性粉が用いられる。
磁性ゴムマウント２１は、円筒状に形成され、その内側にピストンロッド１１を挿通させる。磁性ゴムマウント２１の一方の端面２１Ｂには車体側連結部材２３が結合され、他方の端面２１Ａにはダンパ側連結部材２５が結合される。
車体側連結部材２３は、金属からなる磁性体により円盤状に形成され、車体１２に対してボルト（図示省略）等を介して締結される。
ダンパ側連結部材２５は、金属からなる磁性体により円盤状に形成され、ピストンロッド１１に対してナット１７を介して締結される。このように車体側連結部材２３とダンパ側連結部材２５は、磁性ゴムマウント２１を介して締結される。なお、上述した構成に限らず、磁性ゴムマウント２１と車体側連結部材２３とダンパ側連結部材２５との間は、接着剤により接着し結合するようにしてもよい。
ダンパマウント装置１００は、磁性ゴムマウント２１に磁場を与える手段として、磁性ゴムマウント２１の外周を包囲する電磁コイル３１を備える。
電磁コイル３１は、磁性ゴムマウント２１の外周に沿って多数回巻かれる銅線からなる線材（図示省略）によって構成される。なお、上述した構成に限らず、電磁コイル３１の線材を鍔部を有する筒状のボビンに巻回し、ボビンの内側に磁性ゴムマウント２１を配置するようにしてもよい。
ダンパマウント装置１００は、電磁コイル３１に励磁電流を供給する手段として、コントローラ４０を備える。電磁コイル３１の線材の両端にはリード線４１が接続され、このリード線４１がコントローラ４０に接続される。
ダンパマウント装置１００は、電磁コイル３１の外周を包囲するヨーク部材２７を備える。ヨーク部材２７は、金属からなる磁性体によりつば付き円筒状に形成され、車体側連結部材２３の外周部２３Ａに結合される端部２７Ａと、ダンパ側連結部材２５の外周部２５Ａに間隙２９を持って対峙する端部２７Ｂとを有する。車体側連結部材２３の外周部２３Ａとヨーク部材２７の端部２７Ａには互いに螺合するネジ部が形成され、ヨーク部材２７は車体側連結部材２３に締結して結合される。なお、上述した構成に限らず、ヨーク部材２７は車体側連結部材２３に接着や嵌合して結合される構成としてもよい。
なお、上述した構成に限らず、ヨーク部材２７の端部２７Ｂとダンパ側連結部材２５の外周部２５Ａの間に間隙２９を設けず、電磁コイル３１が発生する磁場がヨーク部材２７の外側に洩れるのを抑制してもよい。また、ヨーク部材２７は、車体側連結部材２３と一体で形成してもよい。また、ダンパ側連結部材２５と車体側連結部材２３の外径は磁性ゴムマウント２１の外径以上になるように設定し、ダンパ１０から車体に伝わる振動が磁性ゴムマウント２１の全体に伝わるようにすることが好ましい。
車体側連結部材２３とダンパ側連結部材２５とヨーク部材２７は、電磁コイル３１の電磁誘導作用による磁力線を磁性ゴムマウント２１に導く磁路を構成する。なお、ピストンロッド１１は非磁性体で形成され、磁束がピストンロッド１１ではなく磁性ゴムマウント２１に集中するようにしている。また、ピストンロッド１１の一部、あるいはダンパ側連結部材２５の一部を非磁性体で形成して、磁路を短絡しないようにしてもよい。
電磁コイル３１がつくる磁場は、図２に磁力線を矢印で示すように、車体側連結部材２３、磁性ゴムマウント２１、ダンパ側連結部材２５、ヨーク部材２７を通じてループ状に導かれる。
車体側連結部材２３、磁性ゴムマウント２１、ダンパ側連結部材２５、ヨーク部材２７、電磁コイル３１は、それぞれダンパ１０の中心軸Ｏについて同軸上に配置される。
車体側連結部材２３とダンパ側連結部材２５は、磁性ゴムマウント２１を中心軸Ｏ方向について挟むように設けられる。これにより、電磁コイル３１のまわりに生じる磁力線は、図２に矢印で示すように、磁性ゴムマウント２１に対してダンパ１０の中心軸Ｏ方向に導かれる。つまり、ダンパ１０と車体の間に振動等のよる力が作用して磁性ゴムマウント２１が伸縮する方向に磁力線が導かれる。
電磁コイル３１からの磁力線が磁性ゴムマウント２１に対してダンパ１０の中心軸Ｏ方向に導かれることにより、磁性ゴムマウント２１に内包される磁性粒子が中心軸Ｏ方向に配向され、磁性ゴムマウント２１の剛性が中心軸Ｏ方向について高められる。つまり、磁性ゴムマウント２１が伸縮する方向に磁力線を導くことで、ダンパマウント装置１００の減衰特性を効率よく可変できる。
コントローラ４０は、ダンパ１０のダンパ加速度の検知信号と、車両走行速度の検知信号とを受信し、これらの検知信号に応じて電磁コイル３１に導かれる励磁電流を制御する。
ダンパ１０のシリンダ１３には、ダンパ加速度を検知するダンパ加速度センサ（図示省略）が取り付けられる。ダンパ加速度センサは、シリンダ１３と共に上下動し、ダンパ加速度に応じた信号をコントローラ４０に送信する。
なお、上述した構成に限らず、ダンパ加速度センサは、車軸１６と共に動作するサスペンションアーム（図示省略）等に取り付けてもよい。また、ピストンロッド１１の変位を検出する変位センサを設け、変位センサの出力を２階微分した信号をダンパ加速度として利用してもよい。車両が走行する路面の凹凸が小さい状態では、車体に伝わる振動も小さく、ダンパ加速度の検出信号も小さくなる。車両が走行する路面の凹凸が大きい状態では、車体に伝わる振動も大きく、ダンパ加速度の検出信号も大きくなる。このように、ダンパ加速度センサは、ダンパ１０の上下加速度としてシリンダ１３とピストンロッド１１との相対加速度を検出してもよい。
コントローラ４０は、ダンパ加速度の検知信号を受信し、ダンパ加速度が高まるのに応じて電磁コイル３１に導かれる励磁電流を減らす制御を行う。また、コントローラ４０は、ダンパ加速度が減少すると、それに応じて電磁コイル３１に導かれる励磁電流を増加させる。
上記制御により、車両が走行する路面の凹凸が小さい状態では、磁性ゴムマウント２１の剛性が高く保たれる一方、路面の凹凸が大きくなるのに伴って磁性ゴムマウント２１の剛性が低くなる。これにより、路面状態に応じたダンパマウント装置１００の減衰特性が得られ、ダンパ１０から車体１２に伝わる衝撃や振動が有効に抑えられる。これにより、車両の乗り心地を向上させることができる。
コントローラ４０は、車両の走行速度の検知信号を受信し、走行速度が高まるのに応じて電磁コイル３１に導かれる励磁電流を増やす制御を行う。また、コントローラ４０は、走行速度が減少すると、それに応じて電磁コイル３１に導かれる励磁電流を減少させる。なお、走行速度を検出する車速センサは、コントローラ４０に設けてもよいし、あらかじめ車両に設けられた車速センサの出力信号を利用してもよい。
上記制御により、車両の走行速度が低い状態では、磁性ゴムマウント２１の剛性が低く保たれる一方、車両の走行速度が高まるのに伴って磁性ゴムマウント２１の剛性が高められる。これにより、車両の走行速度に応じたダンパマウント装置１００の減衰特性が得られ、車輪１５の接地性を高めて操縦性、安定性が確保される。
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
〔１〕ダンパマウント装置１００は、磁性粒子を内包し、ダンパ１０と車体１２との間に設けられる磁性ゴムマウント２１と、磁性粒子に磁場を与える電磁コイル３１と、車両の運転状態に応じて電磁コイル３１に励磁電流を供給するコントローラ４０と、を備えるものとした。
電磁コイル３１が磁性粒子に与える磁場の変化に応じて、磁性ゴムマウント２１内での磁性粒子の配向が変わることによって、磁性ゴムマウント２１の剛性が変化する。コントローラ４０が車両の運転状態に応じて電磁コイル３１に励磁電流を供給することにより、電磁コイル３１が磁性粒子に与える磁場が発生し、ダンパマウント装置１００の減衰特性を変えることができる。
〔２〕ダンパマウント装置１００は、磁性ゴムマウント２１を車体１２に連結する車体側連結部材２３と、磁性ゴムマウント２１をダンパ１０に連結するダンパ側連結部材２５と、車体側連結部材２３とダンパ側連結部材２５の間で電磁コイル３１から発生する磁場を導くヨーク部材２７と、を備える。磁性ゴムマウント２１は前記電磁コイルの内側に配置され、車体側連結部材２３とダンパ側連結部材２５とヨーク部材２７は電磁コイル３１を覆うようにするものとした。
電磁コイル３１のまわりに生じる磁力線が車体側連結部材２３とダンパ側連結部材２５とヨーク部材２７を通じて磁性ゴムマウント２１に導かれることにより、電磁コイル３１の磁場を磁性ゴムマウント２１の磁性粒子に有効に与えることができる。
〔３〕ダンパ１０は伸縮式のシリンダーダンパであり、電磁コイル３１から発生する磁場が磁性ゴムマウント２１に対してダンパ１０の伸縮方向に発生するものとした。
電磁コイル３１からの磁力線が磁性ゴムマウント２１に対してダンパ１０の軸方向に導かれることにより、磁場の強さに応じて磁性ゴムマウント２１の剛性がダンパ１０の軸方向について変化し、ダンパマウント装置１００の減衰特性を有効に変えることができる。
〔４〕コントローラ４０はダンパ１０の上下加速度が大きくなると電磁コイル３１に供給される励磁電流を減らすように制御するものとした。
コントローラ４０がダンパ加速度に応じて電磁コイル３１に流れる励磁電流を制御することにより、車両が走行する路面状態に応じて磁性ゴムマウント２１の剛性が変化するため、路面状態に応じたダンパマウント装置１００の減衰特性が得られる。
〔５〕コントローラ４０は車体の走行速度が大きくなると電磁コイル３１に供給される励磁電流を増やすように制御するものとした。
コントローラ４０が車体の速度に応じて電磁コイル３１に流れる励磁電流を制御することにより、車体の速度に応じたダンパマウント装置１００の減衰特性が得られる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば運転者の好みに応じてダンパマウント装置の減衰特性を変えるようにしてもよい。一例としてコントローラ４０に電磁コイル３１に供給する電流を切換えるスイッチを設け、運転者はスイッチを切換えるようにすることでこれを実現できる。
上記実施形態では、ダンパ側連結部材２５と車体側連結部材２３とが磁性ゴムマウント２１の両端面２１Ａ、２１Ｂに結合されるが、これに限らず、例えば、磁性ゴムマウント２１の内周、外周に結合される構成としてもよい。
本発明のダンパマウント装置は、車両に限らず、他の機械、設備にも利用できる。
１０ ダンパ
１２ 車体
１６ 車軸
２１ 磁性ゴムマウント
２３ 車体側連結部材
２５ ダンパ側連結部材
２７ ヨーク部材
３１ 電磁コイル
４０ コントローラ
１００ ダンパマウント装置
１２ 車体
１６ 車軸
２１ 磁性ゴムマウント
２３ 車体側連結部材
２５ ダンパ側連結部材
２７ ヨーク部材
３１ 電磁コイル
４０ コントローラ
１００ ダンパマウント装置
Claims (5)
- 車軸と車体の間に設けられるダンパを前記車体に連結するダンパマウント装置であって、
磁性粒子を内包し、前記ダンパと前記車体との間に設けられる磁性ゴムマウントと、
前記磁性粒子に磁場を与える電磁コイルと、
前記電磁コイルに励磁電流を供給するコントローラと、を備えることを特徴とするダンパマウント装置。 - 前記磁性ゴムマウントを前記車体に連結する車体側連結部材と、
前記磁性ゴムマウントを前記ダンパに連結するダンパ側連結部材と、
前記車体側連結部材と前記ダンパ側連結部材の間で前記電磁コイルから発生する磁場を導くヨーク部材と、を備え、
前記磁性ゴムマウントは前記電磁コイルの内側に配置され、
前記車体側連結部材と前記ダンパ側連結部材と前記ヨーク部材とで前記電磁コイルを覆うようにすることを特徴とする請求項１に記載のダンパマウント装置。 - 前記ダンパは伸縮式のシリンダーダンパであり、
前記電磁コイルから発生する磁場が前記磁性ゴムマウントに対して前記ダンパの伸縮方向に発生することを特徴とする請求項２に記載のダンパマウント装置。 - 前記コントローラは前記ダンパの上下加速度が大きくなると前記電磁コイルに供給される励磁電流を減らすように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のダンパマウント装置。
- 前記コントローラは前記車体の走行速度が大きくなると前記電磁コイルに供給される励磁電流を増やすように制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のダンパマウント装置。
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