JP5382646B2 - シートサスペンション - Google Patents

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Description

本発明は、自動車などの車両用のシートサスペンションに関する。
特許文献1,2には、次のようなシートサスペンションが開示されている。すなわち、車体フロアに取り付けられる下部フレームに対して上下動可能に設けられる上部フレームを磁気バネとトーションバーとにより弾性的に支持したもので、所定の変位範囲において磁気バネが負のバネ定数を有することを利用し、正のバネ定数を有するトーションバーを組み合わせることによって、所定の変位範囲における両者を重畳したバネ定数を略ゼロ(−50N/mmから+50N/mmの範囲)にし、これにリンク等の摩擦力も含めた場合であっても、シートサスペンション全体(系全体)のバネ定数(静的バネ定数)が上記の略ゼロ付近で保たれる構成として、振動を吸収するものである。
また、かかるシートサスペンションにおいては、磁気バネのバネ定数が負となる領域を有効利用するために、すなわち、磁気バネとトーションバーとを重畳したバネ定数が実質的に略ゼロとなる振動吸収領域をできるだけ大きく確保するために、磁気バネを構成する互いに相対的に離接動作する2つのマグネット部は、負荷(人体)を支持した状態で、中立位置に保持されていることが好ましい。このため、特許文献1,2においては、負荷質量が上部フレームに加わった際の上部フレームの上下変位を検知し、トーションバーを所定量ねじり、トーションバーのプリテンションを調整して、上部フレームを上下動させ、磁気バネの2つのマグネット部の相対位置を中立位置に設定する構成を備えている。
特開2003−320884号公報 特開2005−199939号公報
特許文献1,2のシートサスペンションは、所定の周波数及び振幅の振動に対しては、上記の磁気バネとトーションバーを用いた構成により、両者を重畳したバネ定数が略ゼロになる特性でこれらの振動を吸収する。また、トーションバーは、低周波で大振幅の振動が入力された場合の底付きや天付きを防止する機能も果たす。さらに、より大きな衝撃性振動に対しては、特許文献1,2に設けたオイルダンパが機能し、そのエネルギーを吸収する。このように特許文献1,2のシートサスペンションは、低周波から高周波に至る入力振動や単発の衝撃性振動に対して優れた振動吸収機能を奏するものの、振動吸収機能は常により向上させることが求められている。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、振動吸収機能をさらに向上させることができるシートサスペンションを提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明のシートサスペンションは、車体フロアに取り付けられる下部フレームと、該下部フレームにリンクを介して上下動可能に取り付けられ、シートを支持する上部フレームと、該上部フレームを弾性的に支持するバネ機構とを備えたシートサスペンションであって、前記バネ機構が、所定の変位範囲で負のバネ定数を備えた磁気バネと、正のバネ定数を備えた弾性部材との組み合わせからなり、前記磁気バネは、前記上部フレーム側と下部フレーム側のいずれか一方に支持される固定マグネットユニットと他方に支持される移動マグネットユニットとを備えてなり、前記移動マグネットユニットが、前記上部フレーム側と下部フレーム側との相対変位に伴って、前記固定マグネットユニットに対して相対変位可能に設けられていると共に、前記固定マグネットユニットが、前記上部フレーム側又は下部フレーム側に弾性支持されていることを特徴とする。
前記固定マグネットユニットは、弾性支持されることにより、少なくとも、前記上部フレームの下部フレームに対する相対変位方向と略同方向に変位可能であることが好ましい。また、前記固定マグネットユニットは、弾性支持されることにより、少なくとも、前記移動マグネットユニットの移動方向と略同方向に変位可能に弾性支持されていることが好ましい。
前記固定マグネットユニットは、固定側磁石支持フレームと、前記固定側磁石支持フレームに、相互に対面する磁極を有するように設けられる固定側磁石とを備えてなり、前記移動マグネットユニットは、前記固定側磁石において相互に対面する磁極間を、該磁極の対面方向に直交する方向に移動可能な移動体を備えてなり、前記移動体の移動方向が、前記上部フレームの下部フレームに対する相対変位方向と略直交方向となるように、前記固定マグネットユニット及び前記移動マグネットユニットが、前記上部フレーム側及び下部フレーム側のいずれかに支持されていることが好ましい。
前記固定マグネットユニットの前記固定側磁石は、相互に所定間隔をおいて略上下方向に対面する姿勢で前記固定側磁石支持フレームに固定支持され、前記移動マグネットユニットの移動体が前記上部フレーム側にリンクを介して支持され、該移動体が、前記一対の固定側磁石間の間隙を略前後方向に移動可能に設けられていることが好ましい。
前記固定側磁石支持フレームは、一端が前記上部フレーム側又は下部フレーム側に弾性部材を介して支持され、さらには、前記固定側磁石支持フレームは、一端が前記下部フレームに前記弾性部材としての板バネを介して支持されていることが好ましい。また、前記固定側磁石支持フレームの一端を支持する前記弾性部材のバネ定数が、前記磁気バネの所定の変位範囲における負のバネ定数よりも、絶対値が小さい値であることがより好ましい。また、前記固定側磁石支持フレームは、さらに、他端が前記下部フレームのブラケットに前記弾性部材としてのゴム部材を介在させて連結されていることが好ましい。
前記上部フレームと前記下部フレームとは、前側に配置される第1リンクと後側に配置される第2リンクとにより連結されており、前記第1リンク及び第2リンクと前記上部フレームとの2つの連結部、又は、前記第1リンク及び第2リンクと前記下部フレームとの2つの連結部に、それぞれ前記正のバネ定数を備えた弾性部材としてのトーションバーが設けられていることが好ましい。
本発明によれば、 固定マグネットユニットが、弾性支持され、上下、前後、回転方向等のいずれかの方向への運動が許容された構成である。好ましくは、固定マグネットユニットは、少なくとも、上部フレームの下部フレームに対する相対変位方向と略同方向に変位可能に弾性支持されているか、あるいは、少なくとも、移動マグネットユニットの移動方向と略同方向に変位可能に弾性支持されている。これにより、固定マグネットユニットに対して移動マグネットユニットが相対移動して比較的低周波の振動を主として除振する機能に加え、弾性支持されている固定マグネットユニットが2自由度系で振動する。そして、この固定マグネットユニットの運動が入力振動の周波数に応じて変動するため、系全体のバネ定数が変化し、低周波、高周波の各入力に応じて安定方向につり合うように系全体で作用する。つまり、上部フレームの下部フレームに対する相対運動により、静的バネ定数が、系全体のバネ定数ゼロの状態からより高くなる方向又は低くなる方向に変化しようとした場合において、上記した固定マグネットユニットの運動により、バネ定数ゼロのつり合い状態に引き戻すように作用する。より詳しくは、固定マグネットユニットを弾性支持している弾性部材のバネ定数の絶対値を、磁気バネの負のバネ定数の絶対値よりも小さく設定した場合、車体フロアの振動によって生じる振動エネルギーや移動マグネットユニットの反力により固定マグネットユニットがよく振動するため、移動マグネットユニットと固定マグネットユニットとの間では逆位相の運動が生じやすくなる。これらの運動により、磁気バネにおける負のバネ定数が変化し、移動マグネットユニットは、絶えずバネ定数ゼロの領域に誘導されるようになるため、結果的に、バネ定数ゼロの領域が、固定マグネットユニットを固定配置した場合よりも広がる。この結果、除振機能が従来よりも向上する。また、固定マグネットユニットが振動することにより、移動マグネットユニットの移動体が動作する際の摩擦を低減でき、共振周波数を低下させる効果がある。
また、移動マグネットユニットを、移動体の移動方向が上部フレームの下部フレームに対する相対変位方向と略直交方向となるように設けると、上部フレームの下部フレームに対する相対変位方向と略同方向となるように設けた場合と比較して、固定マグネットユニットの全体厚さ(高さ)が薄くなるため、上部フレームが下部フレームに最も接近した位置(下限位置)におけるシートサスペンション全体の厚さを薄くすることができる。
図1は、本発明の一の実施形態にかかるシートサスペンションの概略構成を示す一方側から見た斜視図である。 図2は、図1にかかるシートサスペンションを他方側から見た斜視図である。 図3は、図1にかかるシートサスペンションの側面図である。 図4は、図1にかかるシートサスペンションの分解斜視図である。 図5は、図1にかかるシートサスペンションの断面図である。 図6は、磁気バネを構成する固定マグネットユニットを図5とは異なる弾性支持手段により支持した態様を示した図である。 図7は、磁気バネを構成する固定マグネットユニットを図5,図6とは異なる弾性支持手段により支持した態様の要部を示した図である。 図8は、磁気バネの固定マグネットユニットを構成する固定側磁石及び移動マグネットユニットを構成する移動体の配置関係、磁石構成の例を示した図である。 図9は、試験例の加速度伝達率の結果を示した図である。 図10は、試験例で用いた3つのオイルダンパの特性を示した図である。
以下、図面に示した実施形態に基づき本発明をさらに詳細に説明する。図1は、本発明の一の実施形態に係るシートサスペンション1の構造を示す一方側から見た斜視図であり、図2は他方側から見た斜視図であり、図3はその側面図であり、図4は分解斜視図である。
これらの図に示したように、本実施形態のシートサスペンション1は、略矩形状の上部フレーム10と下部フレーム20とを備え、前リンク30と後リンク40とを備えた平行リンク機構を介して連結されている。上部フレーム10には、車両用シート(図示せず)が支持され、下部フレーム20は車体フロア(図示せず)に固定される。一対の前リンク30及び後リンク40は、それぞれ、左右一対のリンクプレート30a,30a,40a,40aを有する。前リンク30の一対のリンクプレート30a,30aの上端間が連結パイプ30bにより連結され、後リンク40の一対のリンクプレート40a,40aが連結パイプ40bにより連結されている。そして、連結パイプ30b,40bの各端部が上部フレーム10の一対の側部フレーム10a,10aに形成した取り付け孔10b,10bに挿通され、各リンクプレート30a,30a,40a,40aが上部フレーム10及び下部フレーム20の側部付近に位置するように設けられている。これにより、上部フレーム10は、下部フレーム20に対して上下動可能に、より正確には、上限位置である斜め上後方と下限位置である斜め下前方との間を上下動する。
連結パイプ30b,40bには、それぞれトーションバー31,41が挿入されている。該トーションバー31,41の一端は、回り止め部材31a,41aにより、該連結パイプ30b,40bに対して相対回転しないように設けられている。これにより、トーションバー31,41は、上部フレーム10を下部フレーム20に対して相対的に離間する方向、すなわち、上方向に付勢する弾性力を発揮するように設定される。トーションバー31,41の他端は、側部フレーム10aの取り付け孔10bを介して、初期位置調整部材15に連結されている。
初期位置調整部材15は、2つの調整動作部材16,17と、該2つの調整動作部材16,17間を連結するシャフト18とを備えて構成される。各調整動作部材16,17は、略三角形の可動板16a,17aと、この可動板16a,17aの頂部付近に設けられた接続部16b,17bとを備え、この接続部16b,17bがトーションバー31,41の各他端に接続される。また、上部フレーム10の前フレーム10cには、調整用ダイヤル19を支持するためのブラケット19aが取り付けられている。このブラケット19aには、さらに、前フレーム10cと略平行となる姿勢で配置された調整用シャフト19cが支持されている。調整用シャフト19cの一端部には板部材19dが固定されていると共に、該板部材19dにおいて調整用シャフト19cの軸心から上部方向に偏心させた位置に外方に突出する突出ピン19eが設けられている。この突出ピン19eは、側部フレーム10aの前方付近に開設された円弧状の孔部10dに挿通されており、調整用ダイヤル19を回すことによって、調整用シャフト19cが回転し、それに伴って、突出ピン19eが円弧状の孔部10dに沿って移動する。この突出ピン19eに、前リンク30の連結パイプ30bに配置されるトーションバー31に接続される調整動作部材16の可動板16aから前方に突出させたリンク板16cが連結されている。
従って、調整用ダイヤル19をいずれかに回すと、調整用シャフト19cがいずれか一方向に回転し、これと共に、突出ピン19eが円弧状の孔部10d内をいずれか一方向に移動する。すると、リンク板16cが前後いずれかの方向に変位するため、それに伴って、前リンク30側の可動板16aが前後いずれかの方向に変位し、シャフト18を介して後リンク40側の可動板17aも前後いずれかの方向に変位する。これにより、接続部16b,17bはいずれかの方向に回転するため、トーションバー31,41はいずれかの方向にねじられ、その弾性力により、前リンク30のリンクプレート30a,30a及び後リンク40のリンクプレート40a,40aの傾斜角度が変化し、上部フレーム10の初期位置(トーションバー31,41の初期弾性力)が調整される。
下部フレーム20の前フレーム20cに取り付けたブラケット20dと、上部フレーム10における側部フレーム10aに取り付けられた連結部材10eとの間にオイルダンパ45が取り付けられている。ブラケット20dにはピン20eを介してオイルダンパ45のシリンダ46の後端部が回動可能に支持されており、連結部材10eにはピン10fを介してオイルダンパ45のピストン47の先端部が回動可能に支持されている。ピストン47がシリンダ46に対して相対変位することで、特に、衝撃性振動が入力された場合に、そのエネルギーを減衰する機能を果たす。
本実施形態のシートサスペンションは、上記した正のバネ定数を備えたトーションバー31,41と、所定の変位範囲で負のバネ定数を備えた磁気バネ50との組み合わせによって、上部フレーム10を弾性的に支持するバネ機構が構成される。なお、正のバネ定数を備えた弾性部材としては、トーションバーに限らず、他の金属バネを用いることも可能である。但し、トーションバーの場合には、コンパクトに配置できるという利点がある。
磁気バネ50は、図2に示したように、固定マグネットユニット51と移動マグネットユニット52とを備えてなる。固定マグネットユニット51は、固定側磁石支持フレーム511と、固定側磁石512とを備えてなる。固定側磁石512は、例えば、図7に示したように、所定間隔離間して対向配置された一対の永久磁石群5121,5122を備えてなる。この例では、各永久磁石群5121,5122が、厚み方向に着磁され、かつ、異極同士が軸方向(移動マグネットユニット52の移動体521の移動方向)に隣接するように配置した2個の永久磁石5121a,5121b,5122a,5122bから構成されている。
固定側磁石支持フレーム511は、図2に示したように、外形的には、略直方体形状をなす箱状に形成されており、その内部に、固定側磁石512を構成する固定磁石群5121,5122が上記のように所定間隔をおいて対向配置されている。そして、固定マグネットユニット51は、固定側磁石支持フレーム511が下部フレーム20の側部フレーム20aに設けた板状のブラケット20fに支持される。このとき、固定側磁石支持フレーム511は、一方の固定側磁石群5121が上方に位置し、他方の固定側磁石群5122が下方に位置するように、すなわち、2つの固定磁石群5121,5122が上下方向に対面する姿勢で配置される。但し、図5に示したように、固定側磁石支持フレーム511は、若干、前端よりも後端の方が高い位置となるように斜めに設けられている。
移動マグネットユニット52は、図7に示したように、永久磁石からなる移動体521を備えてなる。移動体521が、上記した固定磁石を構成する固定磁石群5121,5122間(すなわち、固定磁石群5121,5122の対面する磁極間)に位置するように設けられる。ここで、固定側磁石支持フレーム511の側面板には、固定磁石群5121,5122間の隙間に対応する位置に長孔511aが形成されており、移動体521の各側部521aは、該長孔511aを介して外部に臨むように設けられ、各側部521aにリンク522の一端522aが軸支される。移動マグネットユニット52のリンク522の他端522bは、上部フレーム10の後フレーム10dに設けたブラケット10gに軸支され、移動マグネットユニット52は上部フレーム10側に設けられる。
上記のように配置される結果、移動マグネットユニット52の移動体521は、固定磁石群5121,5122間の隙間を、上部フレーム10の下部フレーム20に対する相対変位に伴って、前後に摺動する。具体的には、上部フレーム10が下方に変位した際には、リンク522が移動体521を前方に動作させ、上部フレーム10が上方に変位した際には、移動体521を後方に動作させる。すなわち、上部フレーム10が下部フレーム20に対して上下に相対変位するため、その略直交する方向である前後に移動体521は変位する。
このとき、本実施形態では、移動体521が前後に移動可能な領域の所定範囲において、上部フレーム10の負荷荷重と、その負荷荷重の増減に伴って変位する移動体521の変位量との関係が、変位量が増加しても負荷荷重が減少する負のバネ定数の特性を示す構造となっている。なお、この負のバネ定数は、上記した固定磁石群5121,5122の各磁石の配置の仕方によって作られる。
このため、この磁気バネ50と上記したトーションバー31,41とを備えてなる本実施形態のシートサスペンション1は、磁気バネ50における負のバネ定数が機能する範囲においては、上記したトーションバー31,41の正のバネ定数のバネ特性が重畳され、変位量が増加しても負荷荷重が変化しない定荷重領域すなわちバネ定数が略ゼロ(−50N/mmから+50N/mmの範囲)になる領域を有することになる。
このバネ定数が実質的に略ゼロになる領域をできるだけ有効利用するためには、上部フレーム10に支持されるシートに人が着席した状態において、移動マグネットユニット52の移動体521が、バネ定数が実質的に略ゼロになる領域の中で略中央に位置(以下、「中立位置」)していることが好ましい。しかしながら、人により体重が異なるため、トーションバー31,41の初期弾性力が一定では、必ずしもその中立位置になるとは限らない。そこで、人が着座した際には、初期位置調整部材15の調整用ダイヤル19を回して、トーションバー31,41の初期弾性力を調整し、磁気バネ50を中立位置にセットする。この際、本実施形態では、トーションバー31,41を2本備え、かつ、この2本のトーションバー31,41が調整動作部材16,17及びシャフト18により連結されて両方の初期弾性力を一度に調整できるため、1本のトーションバーのみの弾性力を調整する従来の構成と比較して、体重調整範囲が広がる。また、大きな衝撃性振動によって発生する底付きを軽減することができる。
また、固定マグネットユニット51は、上記のように、固定磁石群5121,5122を上下に対面するように配置され、両者間の隙間を移動マグネットユニット52の移動体521が前後方向に動作するように設けられている。これに対し、上記の特開2003−320884(特許文献1)に示された移動マグネットユニット52の移動体521に対応する部材(可動マグネット)は、上下方向に動作するように設けられている。従って、固定マグネットユニット51を構成する固定側磁石フレーム511は、上下方向の高さ(厚さ)が、特許文献1に開示されたものよりも薄く、扁平になっている。このため、上部フレーム10が下部フレーム20に最も接近する下限位置を、特許文献1に開示されたものよりも低くすることができる。すなわち、上部フレーム10が下限位置におけるシートサスペンション全体の厚さを薄くでき、シートサスペンションにシートクッション等を含めたシート全体の薄型化、小型化にも資する。
ここで、本実施形態の固定マグネットユニット51は、上記のように、固定側磁石支持フレーム511が下部フレーム20に支持されて設けられているが、下部フレーム20に弾性支持されており、下部フレーム20に対して全く動かないように固定されているのではなく、入力される振動により、上下、前後、回転方向等のいずれか少なくとも一方向に変位可能に設けられている。より詳細には、固定マグネットユニット51は、少なくとも、上部フレーム10の下部フレーム20に対する相対変位方向と略同方向に、すなわち、上下方向に変位可能に弾性支持されていることが好ましい。また、固定マグネットユニット51は、少なくとも、移動マグネットユニット52の移動体521の移動方向と略同方向に、すなわち前後方向にも変位可能に弾性支持されていることがより好ましい。
固定マグネットユニット51を上記したように支持する手段は限定されるものではないが、図5〜図7に示したような構造とすることが好ましい。まず、図5に示した態様は、固定側磁石支持フレーム511の前端寄りの下部に突設した突片53を、下部フレーム20の側部フレーム20aに設けたブラケット20fの厚み方向に貫通した係合溝20g(図4参照)に係合する。また、固定側磁石支持フレーム511の後端部は、ブラケット20fに貫通形成したガイド孔20hにガイドピン54を介して連結される。ガイドピン54回りには略筒状のゴム部材55が装填される。これにより、固定側磁石支持フレーム511は、係合溝20gに係合した突片53を中心として、ガイドピン54がガイド孔20hに沿って上部フレーム10の下部フレーム20に対して相対変位する方向と略同方向、すなわち、上下方向に可動になっている。ガイドピン54回りには、ゴム部材55が設けられているため、固定マグネットユニット51はこのゴム部材55により弾性支持されることになり、入力される高周波の振動は、ゴム部材55の弾性によって吸収されることになる。
図6に示した態様は、固定側磁石支持フレーム511の前端部を、下部フレーム20のブラケット20fに設けた略L字状の板バネ56に連結した構成である。また、固定側磁石支持フレーム511の後端部には、後方に突出するシャフト57を設け、このシャフト57を、ブラケット20fに固着され、シャフト57に対向する位置まで立ち上げられた略L字状ブラケット20kに貫通形成したガイド孔に、略筒状のゴム部材58を介して挿通する。これにより、固定側支持フレーム511は、板バネ56の弾性によって、前端部側を中心として、後端部側が、シャフト57がゴム部材58の内周面を外周方向に押圧することによる変位可能な分、上部フレーム10の下部フレーム20に対して相対変位する方向と略同方向である上下方向に変位可能となっている。また、移動マグネットユニット52が固定マグネットユニット51に対して前後に摺動した場合、前方に移動した際、後方に移動した際のいずれにおいても、移動体521と固定側磁石512とによって形成される磁界の変化により、固定側磁石支持フレーム511を前後にも変化させようとする力が働く。このとき、固定側磁石支持フレーム511を支持している板バネ56に、磁界の変化に伴う力の作用によって若干のしなりが生じるため、固定側磁石支持フレーム511は、移動体521の移動方向である略前後方向にも変位し、板バネ56及びゴム部材58の弾性によって振動可能である。従って、入力される高周波の振動は、板バネ56及びゴム部材58の弾性により略上下方向の振動、略前後方向の振動に変換されて吸収される。
図7に示した態様は、固定側磁石支持フレーム511の前端部を弾性支持する板バネ56と、固定側磁石支持フレーム511の後端部を弾性支持するゴム部材58に加えて、略L字状の板バネ56の基端部56aを、図6に示したように、ボルト56bとナット56cとにより固定するだけでなく、ボルト56bとナット57cとの間に、基端部56aを挟むようにして筒状のゴム部材59を設けた構成である。つまり、固定側磁石支持フレーム511の前端部は、板バネ56とゴム部材59とにより弾性支持されることになるため、図6に示した板バネ56のみで支持する場合と比較してより柔らかなバネにより弾性支持されることになる。
本実施形態では、固定マグネットユニット51が弾性支持され、少なくとも略上下方向又は前後方向に、好ましくは略上下方向に加えて略前後方向にも振動可能である。このため、入力される振動は、上記したトーションバー31,41の正のバネ定数と、移動マグネットユニット52が固定マグネットユニット51に対して相対変位する過程に作られた負のバネ定数の領域との組み合わせからなるバネ定数が実質的に略ゼロになる領域により効率的に吸収されるできるだけでなく、固定マグネットユニット51の運動により、さらに除振性能が向上する。すなわち、上部フレーム10の下部フレーム20に対する相対運動により、バネ定数が略ゼロの状態からより高くなる方向又は低くなる方向に変化しようとした場合において、上記した固定マグネットユニット51の運動により生じる力で、系全体のバネ定数が変化し、バネ定数が高くなる方向又は低くなる方向のいずれに変化しようとしても、バネ定数が略ゼロのつり合い状態に戻すように作用する。また、固定マグネットユニット51の絶え間ない運動により、移動マグネットユニット52の移動体521の動作する際に生じる構造減衰力すなわち摩擦力が低減され、共振周波数を低下させる。
ここで、図6及び図7に示した固定側磁石支持フレーム511の前端部を弾性支持している板バネ56のバネ定数は、その絶対値が、磁気バネ50の所定の変位範囲における負のバネ定数よりも小さい値に設定することが望ましい。さらには、磁気バネ50とトーションバー31,41とを含めた所定変位範囲において略ゼロのバネ定数と定義される「−50N/mmから+50N/mm」の絶対値以下であることがより望ましい。すなわち、板バネ56のバネ定数は、50N/mm以下が好ましく、10N/mm以下がより好ましい。但し、10N/mm以下の柔らかいバネ支持による場合には、図6及び図7に示したように、固定マグネットユニット51を確実に支持するため、固定側磁石支持フレーム511の前端部だけでなく、後端部を支持するゴム部材58を設けることが好ましい。これらの弾性部材のバネ定数をこのように小さな値とすることにより、車体フロアの振動によって生じる振動エネルギーにより固定マグネットユニット51がよく振動するため、移動マグネットユニット52と固定マグネットユニット51との間では逆位相の運動が生じやすくなる。そのため、磁気バネ50における負のバネ定数が変化し、移動マグネットユニット52は、絶えずバネ定数ゼロの領域に誘導されるようになるため、結果的に、バネ定数ゼロの領域が、固定マグネットユニット51を固定配置した場合よりも広がり、除振機能が従来よりも向上する。
なお、上記した説明では、初期位置調整部材15の2つの調整動作部材16,17を、調整用ダイヤル19を手動で操作して調整しているが、調整用シャフト19cを電動で回転させる構成とすることもできる。また、体重検知装置(図示せず)を設け、検知した体重に合わせて調整用シャフト19cを自動的に回転させて調整する構成とすることも可能である。
(試験例)
加振機上にシートサスペンション1をセットし、上部フレーム10上に重りを載せて振幅5mmの正弦波で周波数を変化させて加振実験を行い、重り上に加速度ピックアップをセットして、加速度伝達率を調べた。使用したシートサスペンション1は、図6に示した固定マグネットユニット51の前端部を板バネ56(基端部56aをゴム部材を介さずに取り付けられた該板バネ56のバネ定数k1=5.3N/mm)で弾性支持し、後端部をゴム部材58(ゴム部材58単独のバネ定数k2=90N/mm)で弾性支持したもの(図9において、「後ろゴム aダンパ(強)」で表したもの)、並びに、図7に示した固定マグネットユニット51の前端部を板バネ56とゴム部材59(ゴム部材59を介して基端部56aが支持された該板バネ56のバネ定数k1=1.8N/mm)とにより弾性支持し、後端部をゴム部材58(ゴム部材58単独のバネ定数k2=90N/mm)で弾性支持したもの(図9において、「後ろゴム+前ゴム aダンパ(強)」、「後ろゴム+前ゴム bダンパ(弱)」、「後ろゴム+前ゴム cダンパ(中)」で表したもの)である。
但し、図7に示した「後ろゴム+前ゴム」のタイプにおいては、オイルダンパ45の減衰力の強さの異なるもの、すなわち、減衰力の強い「aダンパ」、減衰力の弱い「bダンパ」、その中間の減衰力の「cダンパ」をそれぞれ組み合わせて加速度伝達率を測定した。「aダンパ」、「bダンパ」及び「cダンパ」の減衰力の違いは図10に示したとおりである。
また、比較のため、固定マグネットユニット51を下部フレーム20のブラケット20fに不動に固定した従来のシートサスペンションについても加速度伝達率を調べた。なお、従来のシートサスペンションにおいては、オイルダンパ45の減衰力が強い「aダンパ」を採用したものを「ベンチマーク aダンパ(強)」として表し、減衰力が弱い「bダンパ」を採用したものを「ベンチマーク bダンパ(弱)」として表している。
図9から明らかなように、3.5Hz以下の相対的に低周波の領域では、いずれも加速度伝達率は低いが、それ以上の高周波の領域になると、従来の「ベンチマーク aダンパ(強)」及び「ベンチマーク bダンパ(弱)」の加速度伝達率が、図6及び図7に示したシートサスペンションよりも高くなっている。特に、減衰力の差により、減衰力の強いオイルダンパを採用した「ベンチマーク aダンパ(強)」の加速度伝達率がより高くなっている。
これに対し、図6及び図7に示したシートサスペンションは、減衰力の高い「aダンパ」を採用しているにもかかわらず、減衰力の弱い「bダンパ」を採用した従来の「ベンチマーク bダンパ(弱)」よりも加速度伝達率が大きく低減している。従って、固定マグネットユニット51を弾性支持することにより、低周波から高周波までの広い領域における振動吸収特性が優れていることがわかる。
また、図6のシートサスペンションと図7のシートサスペンションとでは、固定マグネットユニット51の前端部を板バネ56とゴム部材59とにより支持し、ゴム部材59を介して基端部56aが支持された該板バネ56のバネ定数がより低くなっている図7に示したシートサスペンションの方が、より加速度伝達率が低くなっていた。
また、図7に示したシートサスペンションにおいては、減衰力の小さなオイルダンパ45を用いたものほど加速度伝達率は小さくなっていた。図7に示したシートサスペンションの加速度伝達率であれば、いずれのオイルダンパ45を用いた場合でも、従来のものと比べて加速度伝達率が低く、通常の路面走行時の振動に対する振動吸収性に優れているが、衝撃性振動に対しては、底付きの点を考慮して、このシートサスペンションを採用するシートの車種等により、減衰力の強い「aダンパ」を用いたもの(「後ろゴム+前ゴム aダンパ(強)」)、減衰力の弱い「bダンパ」を用いたもの(「後ろゴム+前ゴム bダンパ(弱)」)、それらの中間の減衰力を備えた「cダンパ」を用いたもの(「後ろゴム+前ゴム cダンパ(中)」)のいずれを採用するかを選択できる。従って、例えば、「後ろゴム+前ゴム aダンパ(強)」、あるいは、「後ろゴム+前ゴム cダンパ(中)」のものを採用した場合、従来の「ベンチマーク bダンパ(弱)」よりも、振動吸収性に優れるだけでなく、衝撃性振動の吸収特性も向上することになる。
1 シートサスペンション
10 上部フレーム
15 初期位置調整部材
20 下部フレーム
30 前リンク
31 トーションバー
40 後リンク
41 トーションバー
45 オイルダンパ
50 磁気バネ
51 固定マグネットユニット
511 固定側磁石支持フレーム
512 固定側磁石
5121,5122 固定側磁石群
52 移動マグネットユニット
521 移動体
522 リンク
53 突片
54 ガイドピン
55 ゴム部材
56 板バネ
57 シャフト
58 ゴム部材
59 ゴム部材

Claims (10)

  1. 車体フロアに取り付けられる下部フレームと、該下部フレームにリンクを介して上下動可能に取り付けられ、シートを支持する上部フレームと、該上部フレームを弾性的に支持するバネ機構とを備えたシートサスペンションであって、
    前記バネ機構が、所定の変位範囲で負のバネ定数を備えた磁気バネと、正のバネ定数を備えた弾性部材との組み合わせからなり、
    前記磁気バネは、前記上部フレーム側と下部フレーム側のいずれか一方に支持される固定マグネットユニットと他方に支持される移動マグネットユニットとを備えてなり、
    前記移動マグネットユニットが、前記上部フレーム側と下部フレーム側との相対変位に伴って、前記固定マグネットユニットに対して相対変位可能に設けられていると共に、
    前記固定マグネットユニットが、前記上部フレーム側又は下部フレーム側に弾性支持されていることを特徴とするシートサスペンション。
  2. 前記固定マグネットユニットは、弾性支持されることにより、少なくとも、前記上部フレームの下部フレームに対する相対変位方向と略同方向に変位可能であることを特徴とする請求項1記載のシートサスペンション。
  3. 前記固定マグネットユニットは、弾性支持されることにより、少なくとも、前記移動マグネットユニットの移動方向と略同方向に変位可能に弾性支持されていることを特徴とする請求項1記載のシートサスペンション。
  4. 前記固定マグネットユニットは、固定側磁石支持フレームと、前記固定側磁石支持フレームに、相互に対面する磁極を有するように設けられる固定側磁石とを備えてなり、
    前記移動マグネットユニットは、前記固定側磁石において相互に対面する磁極間を、該磁極の対面方向に直交する方向に移動可能な移動体を備えてなり、
    前記移動体の移動方向が、前記上部フレームの下部フレームに対する相対変位方向と略直交方向となるように、前記固定マグネットユニット及び前記移動マグネットユニットが、前記上部フレーム側及び下部フレーム側のいずれかに支持されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載のシートサスペンション。
  5. 前記固定マグネットユニットの前記固定側磁石は、相互に所定間隔をおいて略上下方向に対面する姿勢で前記固定側磁石支持フレームに固定支持され、
    前記移動マグネットユニットの移動体が前記上部フレーム側にリンクを介して支持され、該移動体が、前記一対の固定側磁石間の間隙を略前後方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項4記載のシートサスペンション。
  6. 前記固定側磁石支持フレームは、一端が前記上部フレーム側又は下部フレーム側に弾性部材を介して支持されていることを特徴とする請求項4記載のシートサスペンション。
  7. 前記固定側磁石支持フレームは、一端が前記下部フレームに前記弾性部材としての板バネを介して支持されていることを特徴とする請求項6記載のシートサスペンション。
  8. 前記固定側磁石支持フレームの一端を支持する前記弾性部材のバネ定数が、前記磁気バネの所定の変位範囲における負のバネ定数よりも、絶対値が小さい値であることを特徴とする請求項6又は7記載のシートサスペンション。
  9. 前記固定側磁石支持フレームは、さらに、他端が前記下部フレームのブラケットに前記弾性部材としてのゴム部材を介在させて連結されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1に記載のシートサスペンション。
  10. 前記上部フレームと前記下部フレームとは、前側に配置される第1リンクと後側に配置される第2リンクとにより連結されており、前記第1リンク及び第2リンクと前記上部フレームとの2つの連結部、又は、前記第1リンク及び第2リンクと前記下部フレームとの2つの連結部に、それぞれ前記正のバネ定数を備えた弾性部材としてのトーションバーが設けられていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1に記載のシートサスペンション。
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