JP6022287B2

JP6022287B2 - 防振用リニアアクチュエータとそれを用いた能動型制振器

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Publication number: JP6022287B2
Application number: JP2012217511A
Authority: JP
Inventors: 山田　博; 博山田; 孝啓可知; 高田　友和; 友和高田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014072998A

Description

本発明は、例えば建築物の床や自動車の車体等といった制振対象部材や流体封入式防振装置の流体室等に能動的な加振力を及ぼすために用いられる防振用リニアアクチュエータとそれを用いた能動型制振器に係り、特に力を発生する出力手段として電磁式の出力手段を採用する防振用リニアアクチュエータとそれを用いた能動型制振器に関するものである。

従来から、制振対象部材に能動的に制御された加振力を及ぼすことで、制振対象部材の振動を相殺して低減する能動型制振器等には、固定子と可動子の間で電磁力に基づいた直線的な駆動力を発生する電磁式の防振用リニアアクチュエータが用いられている。この防振用リニアアクチュエータは、例えば特開２００１−１７３７１５号公報（特許文献１）の能動型制振器にも示されており、相対変位可能に配設された固定子と可動子の何れか一方にコイルが配設されて、該コイルへの通電によって固定子と可動子の間に駆動力を発生する出力手段を備えている。

ところで、防振用リニアアクチュエータの出力手段としては、ソレノイド型やムービングマグネット型等の出力手段が一般的に知られている。これらソレノイド型やムービングマグネット型のアクチュエータでは、固定子と可動子の何れか他方に設けられた強磁性体が、コイルへの通電によって形成される磁極に対して磁気的に吸引されることで、小型のアクチュエータであっても大きな力を得ることが可能とされる。

しかし、ソレノイド型やムービングマグネット型の出力手段では、コイルへの通電から大きな力が発生するまでに時間がかかるという問題がある。蓋し、磁気的な吸引力を利用する上記の如き出力手段では、コイルへの通電によって形成される磁極と強磁性体との距離が大きい作動初期には、それら磁極と強磁性体の間に作用する磁気的な吸引力が小さく、固定子と可動子の間に発生する力も小さい。そして、磁極と強磁性体との距離が徐々に小さくなることで、磁極と強磁性体の間に作用する磁気的な吸引力が急激に大きくなって、固定子と可動子の間に発生する力も急激に大きくなるからである。このようなソレノイド型やムービングマグネット型等の出力手段を備えた防振用アクチュエータでは、例えば能動型制振器のアクチュエータとして採用する場合に、所定の出力を得るまでに比較的に長い時間が必要とされることから、振動の入力に即応して相殺することが難しい場合もある。

そこで、特許文献１では、防振用リニアアクチュエータの出力手段として、ボイスコイルモータ型の出力手段が採用されている。このボイスコイルモータ型の出力手段は、コイルへの通電に対する応答性に優れており、速やかに駆動力が発揮されることから、例えば能動型制振器のアクチュエータとして用いれば、入力振動に対して相殺的な制振作用を有効に得ることが可能である。

しかしながら、ボイスコイルモータ型の出力手段では、ソレノイド型やムービングマグネット型の出力手段に比して、発生駆動力の最大値を大きく設定することが難しく、要求される出力を充分には得難い場合がある。即ち、ボイスコイルモータ型の出力手段において発生加振力を大きくするためには、コイルの長さを長くして巻き数を増やしたり、コイルに通電される電流を大きくする等といった対応が必要であり、出力手段の大型化やエネルギー消費量の増大、製造コスト増等が生じて、現実的とは言い難かった。

特開２００１−１７３７１５号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、コイルへの通電時に、大きな駆動力を可及的速やかに発生することができる、新規な構造の防振用リニアアクチュエータを提供することにある。

また、本発明は、大荷重の入力に対して、有効な制振作用を速やかに発揮することができる、新規な構造の能動型制振器を提供することも、目的とする。

すなわち、本発明の第１の態様は、固定子と可動子が相互に相対変位可能に設けられて、それら固定子と可動子の何れか一方に配設されたコイルへの通電によって該固定子と該可動子の間に相対的な駆動力を発生する出力手段を備えた電磁式の防振用リニアアクチュエータであって、前記出力手段が、前記固定子と前記可動子の何れか一方が前記コイルの周囲に磁路を形成するヨーク部材を組み付けた構造を有していると共に、該固定子と該可動子の何れか他方が強磁性体で形成されており、該コイルへの通電によって該ヨーク部材に形成される磁極と該強磁性体との間に作用する磁力によって該固定子と該可動子の間に駆動力が発生するようにされた第１の出力手段と、前記固定子と前記可動子の何れか一方が前記コイルを備えていると共に、該固定子と該可動子の何れか他方が永久磁石の周囲に磁路を形成するヨーク部材を組み付けた構造を有しており、該永久磁石の磁場に直交して電流が流れる該コイルに作用するローレンツ力によって該固定子と該可動子の間に駆動力が発生するようにされた第２の出力手段とを、含んで構成されており、それら第１の出力手段と第２の出力手段の各該固定子が一体的に構成されていると共に各該可動子を相互に連結する連結部材が設けられて、該連結部材で連結されたそれら可動子が互いに連動するようにしたことを、特徴とする。

このような第１の態様に従う構造とされた防振用リニアアクチュエータによれば、磁力に基づいた大きな発生力を、コイルへの通電に対してより速やかに得ることができる。即ち、磁力に基づいた発生駆動力は磁力が作用する対向面間の距離の２乗に反比例することから、第１の出力手段では、固定子と可動子の間の距離が大きい作動初期には発生駆動力が小さく、固定子と可動子の間の距離が小さくなるに従って発生駆動力が急激に大きくなって、所定の発生力を得るまでに時間を要する。そこで、ローレンツ力や磁気的な斥力等に基づいてコイルへの通電から短時間で所定の駆動力を発生し得る第２の出力手段を設けて、それら第１の出力手段と第２の出力手段の固定子を一体的に構成すると共に可動子を連結部材で相互に連結することで、作動初期において第１の出力手段の可動子が第２の出力手段の発生駆動力で速やかに変位するようにした。これにより、本態様に係る防振用リニアアクチュエータでは、第１の出力手段において可動子と固定子が速やかに接近して、第１の出力手段の磁力に基づいた大きな発生力を短時間で得ることが可能とされている。また、本態様では、第１の出力手段において、磁力による駆動力を簡単な構造で得ることができる。さらに、本態様では、第２の出力手段がローレンツ力に基づいて駆動力を発生することから、第２の出力手段において可動子と固定子の相対的な位置の変化に対して発生する駆動力の変化は小さくなる。それ故、第２の出力手段においてコイルへの通電初期から所定の駆動力が発生されて、第１の出力手段の可動子を速やかに変位させることができる。その結果、防振用リニアアクチュエータにおいて、第１の出力手段の磁力に基づく大きな駆動力が速やかに発揮されて、高出力と高応答性とが両立して実現される。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載された防振用リニアアクチュエータであって、前記第１の出力手段において、前記強磁性体が永久磁石とされており、前記コイルへの通電方向に応じて前記ヨーク部材に形成される磁極と該永久磁石との間に吸引力と反発力が選択的に及ぼされるようにしたものである。

第２の態様によれば、第１の出力手段において、コイルへの通電方向を制御してヨーク部材の磁極を切り替えることにより、可動子と固定子の間に磁気的な吸引力と反発力を作用させることが可能であり、可動子と固定子の間で往復両方向の駆動力を発生させることができる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載された防振用リニアアクチュエータであって、前記第１の出力手段において、前記コイルの一対が何れも軸方向が前記可動子の駆動方向と一致するように並んで配置されていると共に、それら一対のコイルの少なくとも一方に通電することで何れか一方の該コイルに取り付けられた前記ヨーク部材と前記強磁性体との間に磁気的な吸引力が及ぼされるようにしたものである。

第３の態様によれば、第１の出力手段において、コイルへの通電を制御することで、可動子と固定子の間で往復両方向の駆動力を発生させることができる。なお、可動子が着磁されていない強磁性体で構成されている場合には、一対のコイルの何れかに選択的に通電して、何れかのヨーク部材と可動子の間に磁気的な吸引力を選択的に及ぼすことで、往復両方向の駆動力が実現される。一方、可動子が着磁された永久磁石で構成されている場合には、好適には、一対のコイルの両方に通電すると共に、それらコイルへの通電方向を制御することで、往復両方向の駆動力が実現される。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか１つの態様に記載された防振用リニアアクチュエータにおいて、前記可動子の駆動方向に延びる出力軸に前記第１の出力手段の該可動子と前記第２の出力手段の該可動子とが取り付けられて、前記連結部材が該出力軸で構成されているものである。

第４の態様によれば、防振用リニアアクチュエータの発生駆動力を外部に出力するための出力軸が、第１の出力手段の可動子と第２の出力手段の可動子とを連結するための連結部材を兼ねていることから、それら可動子を連結するために特別な部品を要することがなく、部品点数の削減とそれに伴う構造の簡略化や軽量化が実現される。

本発明の第５の態様は、固定子と可動子が相互に相対変位可能に設けられて、それら固定子と可動子の何れか一方に配設されたコイルへの通電によって該固定子と該可動子の間に加振力を発生する出力手段を備えた電磁式の防振用リニアアクチュエータを有しており、該固定子が制振対象部材に取り付けられていると共に、該固定子と該可動子が支持ゴム弾性体で弾性的に連結されている能動型制振器において、前記防振用リニアアクチュエータの前記出力手段が、前記固定子と前記可動子の何れか一方が前記コイルの周囲に磁路を形成するヨーク部材を組み付けた構造を有していると共に、該固定子と該可動子の何れか他方が強磁性体で形成されており、該コイルへの通電によって該ヨーク部材に形成される磁極と該強磁性体との間に作用する磁力によって該固定子と該可動子の間に加振力が発生するようにされた第１の出力手段と、前記固定子と前記可動子の何れか一方が前記コイルを備えていると共に、該固定子と該可動子の何れか他方が永久磁石の周囲に磁路を形成するヨーク部材を組み付けた構造を有しており、該永久磁石の磁場に直交して電流が流れる該コイルに作用するローレンツ力によって該固定子と該可動子の間に加振力が発生するようにされた第２の出力手段とを、含んで構成されており、それら第１の出力手段と第２の出力手段の各該固定子が一体的に構成されていると共に各該可動子を相互に連結する連結部材が設けられて、該連結部材で連結されたそれら可動子が互いに連動するようにしたことを、特徴とする。

このような第５の態様に従う構造とされた能動型制振器によれば、短い時間で大きな加振力を得ることができることから、特に、従来の能動型制振器では対応し難かった衝撃的な大荷重の入力に対しても、有効な制振作用が発揮される。

なお、第１の出力手段と第２の出力手段の制御は、特に限定されるものではないが、例えば、以下のようにすることができる。即ち、大荷重の入力に対して第１の出力手段と第２の出力手段の両方を作動させて、大きな制振作用を迅速に得ると共に、比較的に振幅が小さい通常振動の入力等に対しては、第１の出力手段の作動を停止して、第２の出力手段の加振力だけを利用する。これによれば、能動型制振器において、加振力を発揮するための消費電力量を抑えることができる。

本発明によれば、磁力に基づいて大きな駆動力を発生する第１の出力手段と、第１の出力手段に比して短時間で所定の駆動力を発生できる第２の出力手段とが、互いの可動子を連結部材で連結された状態で設けられている。それ故、第２の出力手段のコイルに通電することで、第２の出力手段の発生駆動力によって第１の出力手段の可動子が速やかに変位されて、第１の出力手段のコイルへの通電によって固定子と可動子の間に作用する磁力が速やかに大きくなる。その結果、第１の出力手段の磁力による大きな駆動力を短時間で発揮させることができて、高出力と優れた応答性が両立して実現される。

本発明の第１の実施形態としての能動型制振器を概略的に示す縦断面図。本発明の第２の実施形態としての能動型制振器を概略的に示す縦断面図。本発明の第３の実施形態としての能動型制振器を概略的に示す縦断面図。本発明の第４の実施形態としての能動型制振器を概略的に示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の第１の実施形態としての能動型制振器１０が概略的に示されている。能動型制振器１０は、電磁式の防振用リニアアクチュエータ１２を有しており、その防振用リニアアクチュエータ１２が第１の出力手段１４と第２の出力手段１６とを備えている。なお、以下の説明において、特に説明がない限り、上下方向とは、加振方向である図１中の上下方向を言う。

より詳細には、第１の出力手段１４は、ソレノイド型のアクチュエータであって、第１の固定子１８と第１の可動子２０とを備えており、それら第１の固定子１８と第１の可動子２０が上下方向の相対変位を許容されている。

第１の固定子１８は、樹脂製のボビンに巻回された第１のコイル２４に対して、磁路を形成する第１のヨーク部材２６が取り付けられた構造を有している。第１のヨーク部材２６は、鉄等の強磁性材料で形成された略円板形状を有する部材であって、第１のコイル２４の上面に重ね合わされている。更に、第１のヨーク部材２６の内周端部には、下方に突出する磁極形成部２８が設けられて、第１のコイル２４の内周面に重ね合わされており、第１のコイル２４への通電によって磁極が形成されるようになっている。

第１の可動子２０は、鉄等の強磁性材料で形成された略円環形状乃至は円筒形状の部材であって、第１のコイル２４の内径寸法よりも小さな外径寸法を有している。なお、本実施形態では、第１の可動子２０の全体が強磁性体とされている。

第１の可動子２０は、第１の固定子１８の第１のコイル２４に下方から挿入されて、第１の固定子１８に対する上下方向の相対変位を許容されていると共に、初期位置において第１のヨーク部材２６の磁極形成部２８に対して上下に対向して配置されている。これにより、第１の出力手段１４が構成されている。そして、第１の出力手段１４では、第１の固定子１８の第１のコイル２４への通電によって、磁極形成部２８に磁極が形成されることで、第１の可動子２０に対して磁極形成部２８側への磁気的な吸引力が作用して、第１の固定子１８と第１の可動子２０の間に磁力に基づいた駆動力が発生するようになっている。

一方、第２の出力手段１６は、ボイスコイルモータ型のアクチュエータであって、第２の固定子３０と第２の可動子３２を備えており、それら第２の固定子３０と第２の可動子３２が上下方向の相対変位を許容されている。

第２の固定子３０は、合成樹脂製のボビンに巻回された第２のコイル３６を備えている。なお、第２のコイル３６が巻回されるボビンには、下端部において軸直角方向に広がる略円板形状の隔壁部が一体形成されている。

第２の可動子３２は、上下に重ね合わされた２枚の永久磁石３８，３８に対して第２のヨーク部材４０が取り付けられた構造を有している。永久磁石３８は、フェライトや希土類コバルト等を用いた化合物磁石、ＫＳ鋼やＭＫ鋼等の合金磁石等の一般的なものが何れも採用可能であり、小径の略円環板形状とされて、厚さ方向である上下に着磁されている。そして、２枚の永久磁石３８，３８が同じ着磁方向で上下に重ね合わされて、磁力によって相互に吸着されている。

さらに、第２のヨーク部材４０は、第１のヨーク部材２６と同様に強磁性材料で形成されており、上ヨーク部材４２と下ヨーク部材４４で構成されている。上ヨーク部材４２は、逆向きの略有底円筒形状を有すると共に、その上底壁部の中央には上下に貫通する挿通孔が形成されている。下ヨーク部材４４は、小径の略円筒形状とされており、上下に直線的に延びている。そして、上ヨーク部材４２の上底壁部の内周端部が永久磁石３８の上面に重ね合わされて固着されると共に、下ヨーク部材４４が永久磁石３８の下面に重ね合わされて固着されることにより、第２のヨーク部材４０が永久磁石３８，３８に取り付けられて磁路が形成されている。なお、２枚の永久磁石３８，３８および第２のヨーク部材４０は、永久磁石３８の磁力のみによって固着されていても良いし、接着剤等で固着されていても良い。

この第２の可動子３２は、上ヨーク部材４２の周壁部が第２のコイル３６の外周側に配置されていると共に、下ヨーク部材４４が第２のコイル３６に内挿されて、第２の出力手段１６が構成されており、第２のコイル３６に永久磁石３８，３８の磁場が及ぼされている。そして、第２の出力手段１６では、第２のコイル３６への通電により永久磁石３８，３８の磁場に直交して電流が流れることから、第２の固定子３０と第２の可動子３２の間には、ローレンツ力に基づいた上下方向の駆動力が、第２のコイル３６への通電の向きに応じて発生して、第２の可動子３２が第２の固定子３０に対して上下方向で相対的に変位するようになっている。

このような構造とされた第１の出力手段１４と第２の出力手段１６は、上下に直列的に配置されて、第１の固定子１８と第２の固定子３０が相互に連結されていると共に、第１の可動子２０と第２の可動子３２が相互に連結されている。

すなわち、第１の固定子１８と第２の固定子３０は、何れもハウジング４６に取り付けられている。ハウジング４６は、逆向き有底円筒形状を有するハウジング本体４８と、その開口部を閉鎖する円板形状の底板部材５０とで形成されており、ハウジング本体４８と底板部材５０の間に外部から密閉された収容領域５２が形成されて第１，第２の出力手段１４，１６が配設されている。そして、ハウジング本体４８の周壁部に第１，第２の固定子１８，３０が挿入されて嵌着固定されており、それら第１，第２の出力手段１４，１６がハウジング本体４８によって相互に連結されている。なお、図中には示されていないが、第１，第２の固定子１８，３０をハウジング本体４８に対して位置決めするために、ハウジング本体４８の内周面に凹凸を設けたり、固定用の金具等を取り付けても良い。

さらに、第１の可動子２０と第２の可動子３２は、何れも連結部材としての出力軸５４に取り付けられている。出力軸５４は、上下方向に直線的に延びる円柱ロッド状の部材であって、第１，第２の可動子２０，３２が外挿状態で固定されている。更に、本実施形態では、出力軸５４に固定された第１，第２の可動子２０，３２が非磁性材料で形成された絶縁体５６を介して上下に重ね合わされて固着されている。これにより、第１，第２の可動子２０，３２は、出力軸５４と絶縁体５６を介した相互の固着によって連結一体化されており、ハウジング４６によって連結された第１，第２の固定子１８，３０に対して、連動して同時に相対変位するようになっている。

また、第１，第２の可動子２０，３２に固定された出力軸５４は、その上端部が板ばね５８によってハウジング４６に連結されており、ハウジング４６に対する相対変位が軸方向で許容されていると共に、ハウジング４６に対して軸直角方向で位置決めされている。なお、図中において明らかではないが、板ばね５８には厚さ方向に貫通する肉抜部が設けられており、厚さ方向での変形がより容易に許容されるようになっていると共に、板ばね５８とハウジング本体４８の上底壁部との間に密閉空間が形成されるのが回避されて、空気ばねによる第１，第２の可動子２０，３２の作動不良が防止されている。

さらに、出力軸５４の下端部は、支持ゴム弾性体６０によってハウジング４６に弾性連結されている。支持ゴム弾性体６０は、略円環板形状乃至は径方向に延びる腕状のゴム弾性体であって、その内周端部に出力軸５４に固定される内周固定部材６２が固着されていると共に、外周端部にハウジング４６に固定される外周固定部材６４が固着されている。

このような構造とされた能動型制振器１０は、ハウジング４６の底板部材５０が家屋の床や自動車のボデー等の制振対象部材６６に固定されて取り付けられるようになっている。そして、第１，第２の固定子１８，３０と第１，第２の可動子２０，３２との間に生じる駆動力が能動的な加振力として制振対象部材６６に及ぼされることで、制振対象部材６６の振動を相殺して低減するようになっている。

そこにおいて、防振用リニアアクチュエータ１２は、互いに構造の異なる第１，第２の出力手段１４，１６を備えており、能動型制振器１０において大きな加振力が速やかに発生して制振対象部材６６に及ぼされるようになっている。

より詳細には、第１の出力手段１４では、目的とする力が第１の固定子１８と第１の可動子２０の間に作用する磁力に基づいて発揮されるようになっている。それ故、第１の固定子１８の磁極形成部２８と第１の可動子２０の対向面間距離が大きい第１のコイル２４への通電初期において発生力が小さく、磁極形成部２８と第１の可動子２０の対向面間距離が縮まると、それら磁極形成部２８と第１の可動子２０の対向面間距離の２乗に反比例して発生力が著しく大きくなる。この磁力に基づく第１の出力手段１４の発生力の最大値は、略同じサイズとされた第２の出力手段１６の発生力（後述）の最大値に比して、充分に大きくされている。

一方、第２の出力手段１６では、目的とする力が第２の固定子３０と第２の可動子３２の間に作用するローレンツ力に基づいて発揮されるようになっている。それ故、第２の出力手段１６では、第２のコイル３６への通電初期から速やかに最大の発生力が発揮されると共に、第２の可動子３２の第２の固定子３０に対する相対位置に関わらず発生力が略一定に維持される。

このような異なる出力特性を有する第１，第２の出力手段１４，１６において、第１，第２のコイル２４，３６に同時に通電されると、通電初期では第２の出力手段１６の発生力が第１の出力手段１４の発生力よりも大きくなる。一方、第１，第２のコイル２４，３６への通電状態を維持すると、第１の可動子２０の第１の固定子１８への接近変位に伴って、第１の出力手段１４の発生力が第２の出力手段１６の発生力よりも大きくなって、第１の出力手段１４の発生力の最大値が第２の出力手段１６の発生力の最大値よりも大きくなる。

ここにおいて、防振用リニアアクチュエータ１２では、第１の出力手段１４の第１の可動子２０と第２の出力手段１６の第２の可動子３２が、出力軸５４への固定および相互の固着によって連結一体化されていることにより、大きな発生力を速やかに得ることができる。

すなわち、第１，第２のコイル２４，３６に通電されると、第１の固定子１８と第１の可動子２０の間で発生力が生じると共に、第２の固定子３０と第２の可動子３２の間で発生力が生じて、第１，第２の可動子２０，３２が第１，第２の固定子１８，３０に対して上方に相対変位する。その際、第２の可動子３２に連結された第１の可動子２０は、コイル２４，３６への通電初期において、第２の固定子３０と第２の可動子３２の間で発生する比較的に大きな発生力によって、より速やかに第１の固定子１８の磁極形成部２８に接近せしめられる。その結果、第１の固定子１８と第１の可動子２０の間には、コイル２４，３６への通電開始からより短い時間で、磁気的な吸引力に基づいた大きな駆動力が発生することから、コイル２４，３６への通電に対する優れた応答性をもって、大きな発生力を得ることができるのである。

かくの如き防振用リニアアクチュエータ１２を能動型制振器１０に採用すれば、例えば、短時間に衝撃的な大荷重（大振幅の過渡振動）が入力される場合等において、大荷重を相殺し得る大きな加振力を、入力荷重から大きく遅れることなく、制振対象部材６６に作用させることができる。それ故、本実施形態の能動型制振器１０では、従来では対応することが難しかった不定期に入力される大振幅の振動荷重に対しても、有効な制振効果を得ることができる。

このように、大振幅の過渡振動に対しては、第１，第２のコイル２４，３６に通電して、第１，第２の出力手段１４，１６の発生力を複合的に利用することで、有効な制振作用が発揮される一方で、定常振動に対しては、第１のコイル２４への通電を停止して、第２のコイル３６への通電による第２の出力手段１６の発生力だけを利用することもできる。尤も、大振幅の定常振動に対して、第１，第２の出力手段１４，１６の発生力による制振効果を得ることもできる。

図２には、本発明の第２の実施形態としての能動型制振器７０が概略的に示されている。能動型制振器７０は、電磁式の防振用リニアアクチュエータ７２を有しており、その防振用リニアアクチュエータ７２が第１の出力手段７４と第２の出力手段１６とを備えている。なお、以下の説明において、前記実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことで説明を省略する。

第１の出力手段７４は、ムービングマグネット型のアクチュエータであって、第１の固定子７６と第１の可動子７８とを備えており、それら第１の固定子７６と第１の可動子７８が上下方向の相対変位を許容されている。

第１の固定子７６は、それぞれ樹脂製のボビンに巻回された上コイル８０と下コイル８２を備えており、それら上下のコイル８０，８２が同一中心軸上に配置されて、軸方向上下に離隔している。更に、上コイル８０には、鉄等の強磁性材料で形成された略円板形状を有する上ヨーク部材８６が取り付けられており、上コイル８０の上面に重ね合わされていると共に、内周端部には下方に突出する上磁極形成部８８が一体で設けられて、上コイル８０の内周面に重ね合わされている。そして、上コイル８０への通電時には、上ヨーク部材８６によって磁路が形成されると共に、上磁極形成部８８に磁極が形成されるようになっている。更にまた、下コイル８２には、鉄等の強磁性材料で形成された略円板形状を有する下ヨーク部材９２が取り付けられており、下コイル８２の下面に重ね合わされていると共に、内周端部には上方に突出する下磁極形成部９４が一体で設けられて、下コイル８２の内周面に重ね合わされている。そして、下コイル８２への通電時には、下ヨーク部材９２によって磁路が形成されると共に、下磁極形成部９４に磁極が形成されるようになっている。なお、下ヨーク部材９２の内周端部の下面には、環状の緩衝ゴム９６が固着されており、後述する第１，第２の出力手段７４，１６の配設状態で第２の可動子３２の下ヨーク部材９２への打ち当たりが防止されている。

第１の可動子７８は、小径円環板形状を呈する２つの永久磁石９８，９８が上下に重ね合わされていると共に、それら永久磁石９８，９８の上下両側には鉄等の強磁性体で形成された磁極部材１００がそれぞれ重ね合わされて固着された構造を有している。

第１の可動子７８は、第１の固定子７６の上下の磁極形成部８８，９４の対向面間に配置されており、上下のコイル８０，８２の内周側で第１の固定子７６に対する上下方向の相対変位を許容されている。そして、第１の固定子７６の上下のコイル８０，８２への通電によって、上下の磁極形成部８８，９４に磁極が形成されることで、第１の可動子７８に対して上下何れか一方への磁気的な吸引力および排斥力が作用して、第１の固定子７６と第１の可動子７８の間に駆動力が発生するようになっている。なお、２つの永久磁石９８，９８が同じ向きに着磁されていることから、上下のコイル８０，８２への通電によって上下の磁極形成部８８，９４に同じ磁極を形成することで、第１の固定子７６と第１の可動子７８の間で磁気的な吸引力と排斥力が同方向に作用して、上下何れか一方への駆動力が発揮される。

このような構造とされた第１の出力手段７４は、第２の出力手段１６の上方に直列的に配置されて、第１の固定子７６と第２の固定子３０がハウジング４６によって相互に連結されていると共に、第１の可動子７８と第２の可動子３２が出力軸５４によって相互に連結されている。そして、上下のコイル８０，８２および第２のコイル３６への通電によって、第１，第２の可動子７８，３２が第１，第２の固定子７６，３０に対して一体で上下に相対変位するようになっている。

そこにおいて、能動型制振器７０の防振用リニアアクチュエータ７２は、磁力による大きな最大駆動力を得ることができる第１の出力手段７４とローレンツ力による大きな初期駆動力を得ることができる第２の出力手段１６とを備えており、能動型制振器７０において大きな能動加振力が速やかに発生して制振対象部材６６に及ぼされるようになっている。

本実施形態では、第１の出力手段７４の第１の可動子７８が上下に着磁された永久磁石９８を含んで構成されていることから、前記実施形態の第１の可動子７８に比して、磁気的な吸引力が上下のコイル８０，８２への通電初期から大きく発揮されるようになっている。しかも、上下のコイル８０，８２に通電することで、第１の固定子７６と第１の可動子７８の間には磁気的な吸引力に加えて排斥力も作用するようになっており、通電初期の駆動力がそれら吸引力と排斥力の和によって大きく発生するようになっている。従って、上下のコイル８０，８２および第２のコイル３６への通電初期において、第１，第２の可動子７８，３２と第１，第２の固定子７６，３０の間での発生力を効率的に得ることで、第１の可動子７８と上磁極形成部８８又は下磁極形成部９４をより迅速に接近させることができる。それ故、第１の出力手段７４の磁力に基づいた大きな発生力を可及的速やかに得ることができて、より応答性に優れた防振用リニアアクチュエータ７２を実現することが可能となる。

また、本実施形態の防振用リニアアクチュエータ７２では、第２の出力手段１６のみならず、第１の出力手段７４においても上下コイル８０，８２への通電方向を制御することで、第１の固定子７６と第１の可動子７８の間に作用する吸引力と排斥力を切り替えて、上下両方向の駆動力を得ることが可能とされており、目的とする制振作用をより効率的に得ることができる。

なお、第１の出力手段７４において、磁気的な吸引力と排斥力との何れか一方だけに基づいて駆動力を得ることも可能である。即ち、吸引力だけを利用する場合には、例えば、第２の出力手段１６の発生駆動力によって第１の可動子７８を上下の磁極形成部８８，９４の何れかに接近させながら、接近側のコイル８０（８２）に通電して、磁極形成部８８（９４）に第１の可動子７８に対する磁気的な吸引力を及ぼす磁極を形成すれば良い。一方、排斥力だけを利用する場合には、例えば、コイル８０，８２への通電を停止した状態で第２の出力手段１６の発生駆動力によって第１の可動子７８を上下の磁極形成部８８，９４の何れかに接近させた後、第２の出力手段１６の第２のコイル３６への通電を停止すると共に、第１の可動子７８に近い側のコイル８８（９４）に通電して、磁極形成部８８（９４）に第１の可動子７８に対する磁気的な排斥力を及ぼす磁極を形成すれば良い。

また、図３には、本発明の第３の実施形態としての能動型制振器１１０が概略的に示されている。この能動型制振器１１０は、電磁式の防振用リニアアクチュエータ１１２を有しており、この防振用リニアアクチュエータ１１２が第１の出力手段１１４と第２の出力手段１１６を備えている。なお、第１の出力手段１１４が第１の実施形態に示された第１の出力手段１４と略同じ構造とされていると共に、第２の出力手段１１６が第２の実施形態に示された第１の出力手段７４と略同じ構造とされていることから、ここでは説明を省略する。

このような構造とされた能動型制振器１１０においても、第１の出力手段１１４の大出力が第２の出力手段１１６の高応答性によって速やかに引き出されるようになっており、目的とする発生力を第１のコイル２４および上下のコイル８０，８２への通電開始から大幅な時間遅れなく迅速に発揮させることができる。

なお、本実施形態の防振用リニアアクチュエータ１１２では、第１，第２の出力手段１１４，１１６の両方が磁気的な吸引力を利用する高出力のアクチュエータとされていることから、最大発生力がより大きくなっている。それ故、より大振幅の衝撃荷重に対しても、有効な制振作用を得ることができる。

図４には、本発明の第４の実施形態としての能動型制振器１２０が概略的に示されている。能動型制振器１２０は、電磁式の防振用リニアアクチュエータ１２２を有しており、その防振用リニアアクチュエータ１２２が第１の出力手段１２４と第２の出力手段１２６を含んで構成されている。

第１の出力手段１２４は、第１の実施形態の第１の出力手段１４と同様に、ソレノイド型のアクチュエータとされており、第１の固定子１８がハウジング４６に取り付けられていると共に、第１の可動子２０が第１の出力軸１２８に取り付けられている。第１の出力軸１２８は上下方向に延びる小径ロッド状の部材であって、上端部が板ばね５８によってハウジング４６に連結されていると共に、下端部が第１の支持ゴム弾性体１３０によってハウジング４６に弾性連結されている。

第２の出力手段１２６は、第１の実施形態の第２の出力手段１６と同様に、ボイスコイルモータ型のアクチュエータとされており、第２の固定子３０がハウジング４６に取り付けられて、第１の固定子１８とハウジング４６で連結されていると共に、第２の可動子３２が第２の出力軸１３２に取り付けられている。第２の出力軸１３２は、第１の出力軸１２８と略同一形状とされて、第１の出力軸１２８と所定の距離を隔てて略平行に配置されており、上端部が板ばね５８によってハウジング４６に連結されていると共に、下端部が第２の支持ゴム弾性体１３４によってハウジング４６に弾性連結されている。

要するに、本実施形態では、第１，第２の出力手段１２４，１２６が何れもハウジング４６の収容領域５２に収容配置されていると共に、加振方向と直交する方向で隣り合って並列配置されており、第１，第２の可動子２０，３２がそれぞれ異なる出力軸１２８，１３２に取り付けられている。

そこにおいて、第１，第２の出力軸１２８，１３２は、連結部材１３６によって相互に連結されている。連結部材１３６は、軸直角方向に延びるロッド状や板状等の部材であって、本実施形態では鉄やアルミニウム合金、繊維補強された合成樹脂等で形成された高剛性の部材とされている。そして、連結部材１３６が第１，第２の出力軸１２８，１３２の上端部に取り付けられており、それら第１，第２の出力軸１２８，１３２が連結部材１３６によって相互に連結されている。これにより、第１，第２の出力軸１２８，１３２に取り付けられた第１，第２の可動子２０，３２が連結部材１３６によって互いに連結一体化されており、第１，第２の可動子２０，３２の第１，第２の固定子１８，３０に対して同一方向に向かって一体的に相対変位するようになっている。なお、連結部材１３６は、第１，第２の可動子２０，３２の第１，第２の固定子１８，３０に対する相対変位を同時に且つ一体的に生ぜしめ得る充分な変形剛性が確保されていることが望ましい。しかしながら、連結部材１３６を介して第１，第２の可動子２０，３２の間で充分に力が伝達されるようになっていれば、連結部材１３６が僅かに撓む等して、第１，第２の可動子２０，３２の変位が多少のずれをもって連動して生じるようになっていても良い。

このような本実施形態に従う構造とされた能動型制振器１２０においても、第１の可動子２０と第２の可動子３２が連結部材１３６で連結一体化されることにより、第１の出力手段１２４の大出力が、第２の出力手段１２６の高応答性によって速やかに発揮されるようになっている。

しかも、第１の出力手段１２４と第２の出力手段１２６が並列配置されていることから、加振方向である上下方向の寸法が小さくなって、能動型制振器１２０を配設するスペースの高さに制限がある場合にも配設し易い。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、前記実施形態では２つの出力手段を組み合わせた防振用リニアアクチュエータが示されているが、３つ以上の複数の出力手段を組み合わせて、それら複数の出力手段の可動子を連結部材で連結することで、防振用リニアアクチュエータを構成することも可能である。

また、第１の出力手段の可動子と第２の出力手段の可動子は、互いに別体である必要はなく、一体形成された１つの部材で構成されていても良い。その場合には、前記実施形態の出力軸５４や連結部材１３６のような別体の連結部材は不要であり、可動子自体が連結部材を兼ねる。

また、本発明に係る防振用リニアアクチュエータは、必ずしも能動型制振器のアクチュエータとしてのみ用いられるものではなく、例えば、能動型の流体封入式防振装置において、流体封入領域に能動的な加振力を及ぼすためのアクチュエータとして用いることもできる。

また、第２の態様に示された第１の出力手段７４と、第３の態様に示された第２の出力手段１１６とを組み合わせて採用することも可能である。この場合には、第１，第２の出力手段７４，１１６が何れもムービングマグネット型とされるが、互いに異なる出力特性を与えることで、優れた応答性と大きな発生力とが両立して実現され得る。

また、前記実施形態の能動型制振器を示す図１〜図４は、あくまでも構造の概略を示すものであって、具体的な構造はそれらの図に示された構造によって限定されるものではない。

１０，７０，１１０，１２０：能動型制振器、１２，７２，１１２，１２２：防振用リニアアクチュエータ、１４，７４，１１４，１２４：第１の出力手段、１６，１１６，１２６：第２の出力手段、１８，７６：第１の固定子（固定子）、２０，７８：第１の可動子（可動子、強磁性体）、２４：第１のコイル（コイル）、２６：第１のヨーク部材（ヨーク部材）、３０：第２の固定子（固定子）、３２：第２の可動子（可動子）、３６：第２のコイル（コイル）、３８，９８：永久磁石、４０：第２のヨーク部材（ヨーク部材）、５４：出力軸（連結部材）、６０：支持ゴム弾性体、６６：制振対象部材、１３６：連結部材

Claims

固定子と可動子が相互に相対変位可能に設けられて、それら固定子と可動子の何れか一方に配設されたコイルへの通電によって該固定子と該可動子の間に相対的な駆動力を発生する出力手段を備えた電磁式の防振用リニアアクチュエータであって、
前記出力手段が、前記固定子と前記可動子の何れか一方が前記コイルの周囲に磁路を形成するヨーク部材を組み付けた構造を有していると共に、該固定子と該可動子の何れか他方が強磁性体で形成されており、該コイルへの通電によって該ヨーク部材に形成される磁極と該強磁性体との間に作用する磁力によって該固定子と該可動子の間に駆動力が発生するようにされた第１の出力手段と、
前記固定子と前記可動子の何れか一方が前記コイルを備えていると共に、該固定子と該可動子の何れか他方が永久磁石の周囲に磁路を形成するヨーク部材を組み付けた構造を有しており、該永久磁石の磁場に直交して電流が流れる該コイルに作用するローレンツ力によって該固定子と該可動子の間に駆動力が発生するようにされた第２の出力手段と
を、含んで構成されており、
それら第１の出力手段と第２の出力手段の各該固定子が一体的に構成されていると共に各該可動子を相互に連結する連結部材が設けられて、該連結部材で連結されたそれら可動子が互いに連動するようにしたことを特徴とする防振用リニアアクチュエータ。
前記第１の出力手段において、前記強磁性体が永久磁石とされており、前記コイルへの通電方向に応じて前記ヨーク部材に形成される磁極と該永久磁石との間に吸引力と反発力が選択的に及ぼされるようにした請求項１に記載の防振用リニアアクチュエータ。
前記第１の出力手段において、前記コイルの一対が何れも軸方向が前記可動子の駆動方向と一致するように並んで配置されていると共に、それら一対のコイルの少なくとも一方に通電することで何れか一方の該コイルに取り付けられた前記ヨーク部材と前記強磁性体との間に磁気的な吸引力が及ぼされるようにした請求項１又は２に記載の防振用リニアアクチュエータ。
前記可動子の駆動方向に延びる出力軸に前記第１の出力手段の該可動子と前記第２の出力手段の該可動子とが取り付けられて、前記連結部材が該出力軸で構成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の防振用リニアアクチュエータ。
固定子と可動子が相互に相対変位可能に設けられて、それら固定子と可動子の何れか一方に配設されたコイルへの通電によって該固定子と該可動子の間に加振力を発生する出力手段を備えた電磁式の防振用リニアアクチュエータを有しており、該固定子が制振対象部材に取り付けられていると共に、該固定子と該可動子が支持ゴム弾性体で弾性的に連結されている能動型制振器において、
前記防振用リニアアクチュエータの前記出力手段が、前記固定子と前記可動子の何れか一方が前記コイルの周囲に磁路を形成するヨーク部材を組み付けた構造を有していると共に、該固定子と該可動子の何れか他方が強磁性体で形成されており、該コイルへの通電によって該ヨーク部材に形成される磁極と該強磁性体との間に作用する磁力によって該固定子と該可動子の間に加振力が発生するようにされた第１の出力手段と、
前記固定子と前記可動子の何れか一方が前記コイルを備えていると共に、該固定子と該可動子の何れか他方が永久磁石の周囲に磁路を形成するヨーク部材を組み付けた構造を有しており、該永久磁石の磁場に直交して電流が流れる該コイルに作用するローレンツ力によって該固定子と該可動子の間に加振力が発生するようにされた第２の出力手段と
を、含んで構成されており、
それら第１の出力手段と第２の出力手段の各該固定子が一体的に構成されていると共に各該可動子を相互に連結する連結部材が設けられて、該連結部材で連結されたそれら可動子が互いに連動するようにしたことを特徴とする能動型制振器。