JPH04197814A - 電磁サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電磁サスペンション装置に関する。

（従来の技術） 従来、電磁サスペンション装置としては、例えば、実開
平１−１１６７１０号公報に記載されたものが知られて
いる。

この従来装置は、車体と車輪との間に、シリンダ状に形
成されて車体に固定されたカバーと、このカバー内を摺
動可能に設けられて車輪側に取り付けられたピストンと
を有したサスペンションユニットが設けられ、−前記カ
バー内に固定コイル及び制御コイルが設けられ、前記ピ
ストンに固定コイルが設けられた構造となっている。

そして、各コイルへの通電の向き及び電流を制御するこ
とで、コイルの軸方向に制御力（吸引・反発力）を発生
させ、例えば、車高を一定に保つような制御を行う。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の電磁サスペンジョン装
置は、上述のように、電磁コイルの軸方向に生じる制街
力によりサスペンションの制御を行うようにしていたた
め、サスペンションユニットがストロークして電磁コイ
ル間の距離が変化すると、それに応じてコイル間の吸引
・反発力が変化してしまい、正確な制御が難かしいとい
う問題がある。

また、制御力を発生する間は、常に、電磁コイルに通電
を必要とし、非常に大きな消費電力となるという問題か
ある。

本発明は、上述の問題に着目して成されたもので、サス
ペンションユニットがストロークしても一定の強い制御
力を得ることができて、制御′けに優れ、かつ、消費電
力か少なく駆動効率の高い電磁サスペンション装置を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明では、上述の目的を達成するために、車体側部材
と車輪側部材の一方に、半径方向に磁界を形成するよう
永久磁石を内外二重に設け、他方の部材には、両磁石相
互間の位置で相対移動可能にコイルを配設した。

即ち、本発明の電磁サスペンション装置では、車体と車
輪との間に介在されたサスペンションユニットか、相対
移動可能に形成された車体側部材と車輪側部材とで形成
され、前記車体側部材と車輪側部材との一方が、周状の
間隙部を挟んで半径方向の磁界を形成する内側永久磁石
及び外側永久磁石が設けられた二重構造に形成され、他
方の部材が、相対移動可能に間隙部内に挿入され、この
間隙部に挿入される部位に、前記相対変位方向及び磁界
方向と交差する向きにコイルが巻かれている手段とした
。

（作　用） 本発明の電磁サスペンション装置では、コイルに通電す
ると、サスペンションユニットのストローク方向及び磁
界方向と交差する向きに通電されて、前記磁界の向きと
通電方向との両方に交差する方向、即ち、サスペンショ
ンユニットのストローク方向に駆動力が生じる。

従って、この駆動力により、サスペンションユニットは
伸長したり短縮したりする。

よって、この駆動力をサスペンションユニットに対する
入力に抗するように作用させて、外部入力によるサスペ
ンションユニットのストロークを抑制させることができ
る。

一方、コイルに通電しない場合には、サスペンションユ
ニットがストロークすると、磁界内をコイルが移動する
ことで、コイルでは、相対速度に比例して誘導電流が発
生する。

従って、この誘導電流が、コイル及びその外部抵抗によ
り消費されると、サスペンションユニットへの入力エネ
ルギーか消費されることになり、減衰が成される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

第１図は、本発明第１実施例の電磁サスペンション装置
の構成を示す全体図である。

この図において、Ｓはサスペンションユニットを示して
いる。このサスペンションユニットＳは、車体側に連結
される車体側部材１と、車輪側に連結される車輪側部材
２とを有している。

前記車体側部材１は、磁性体で形成されて、図示のよう
に軸心部に設けられた円柱状の内柱１ａと有底円筒状の
外筒１ｂとで、両者間に間隙部１Ｃを有した二重構造に
形成されている。前記内柱１ａは、上部に形成されたロ
ッド部１ｄを外筒１ｂの底部に貫通させた状態で、ロッ
ト部１ｄの先端をボルト部材１ｅに締結して外筒１ｂと
一体に形成されている。

また、車体側部材１には、外筒１ｂの下側路半分を内側
に膨出させ、該膨出部の内周面に沿って外側永久磁石１
ｊを設けると共に、内柱１ａの下側路半分を外側に膨出
させ、該膨出部の外周面に沿って内側永久磁石１ｋを設
けることによって、前記間隙部１Ｃの間隔を狭めた磁界
形成部１９が形成されている。

また、前記両永久磁石１ｊ、ｌｋは、第３図に示すよう
に、それぞれ円周方向に４つに分割され、その磁界方向
が前記周状の間隙部１Ｃを挟んだ半径方向となるように
　両永久磁石＋ｊ、Ｉｋの極性方向が設定されている。

尚、この実施例では、内周側がそれぞれＳ極となるよう
に設定されている。

そして、前記ロット部１ｄの外周には円筒形状の補強用
永久磁石１ｆが設けられ、前記ロッド部１ｄとホルト部
材１ｅとの締結力により固定されている。尚、前記ボル
ト部材１ｅは、車体取付用のものである。

即ち、この車体側部材１は、磁性体で形成されているた
めに、前記両永久磁石１〕、１ｋ及び補強用永久磁石１
ｆにより、図中−点鎖線で示す磁路Ａが形成され、この
磁界形成部１９にあっては、第２図に示すように、半径
方向に磁界Ｂが形成されている。尚、磁路Ａの向きは、
各永久磁石１ｊ、ｉｋ、ｌｆの極性の向きにより異なる
。

また、磁界形成部１９と補強用永久磁石１ｆとの間の位
置の内柱１ａの外周には、補強用コイル１ｈが巻き付け
られている。

一方、前記車輪側部材２は、非磁性体により形成される
と共に、下端部に底部を有した有底円筒状に形成され、
下端には、車輪側への取付用のボルト２ａか立設されて
いる。そして、この車輪側部材２は、開口端部から間隙
部１ｃ内に挿入され、その外周には車体側部材１に対し
て令少な隙間を有巳てコイル３が巻き付けられている。

このコイル３は、１つのボビン３ｋに、第１〜第８コイ
ル３８〜３ｈの８本のコイルを並列に巻いている。

また、前記車輪側部材２と、内柱１ａ及び外筒１ｂとの
間にはベアリング４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。

前記コイル３及び補強用コイル１ｈは、制御回路６に接
続されている。

即ち、制御回路６は、補強用コイル１ｈに対し、前記車
体側部材１に形成される磁界と同じ向きに磁界が生じる
ように通電する。

また、この制御回路６は、コイル３に対しては、各コイ
ル３８〜３ｈの接続状態を第４図に示すように直列接続
としたり、第５図に示すように並列接続としたり切り換
え可能に形成され、かつ、各コイル３８〜３ｈの端子間
に通電したり、短絡させたりすることが可能に形成され
、ざらに、この通電時及び短絡時に、これらコイル３に
対して可変抵抗を接続するよう構成されている。

第６図は、前記制御回路６の構成を示す回路図であって
、この場合、第１コイル３ａと第２コイル３ｂとを制御
する部分だけを示している。

この制御回路６は、可変抵抗６ａを備え、図表１に示す
ような組み合わせで、端子■、■、◎、■のそれぞれに
、０，１の信号を与えることにより、第１コイル３ａと
第２コイル３ｂとを並列接続・直列接続に切り換えると
共に、両コイル３ａ、３ｂを短絡させたり、両コイル３
ａ、３ｂに通電駆動させたりする構成となっている。

〈図表１〉 ちなみに、コイル３を短絡させた場合には、サスペンシ
ョンユニットＳがストロークすると、磁界形成部１９の
磁界日を横切る向きにコイル３が移動することで、コイ
ル３に相対速度に比例した誘導電流が生じ、この誘導電
流が可変抵抗６ａにより電力消費することで、移動エネ
ルギーが減少するもので、即ち、減衰力か得られる。

一方、コイル３を通電駆動させた場合、磁界形成部１ｇ
の磁界日を横切る向きに通電が成されることで、通電の
向き強さに応じて、サスペンションユニットＳの伸方向
に駆動力が作用したり圧方向に駆動力が作用したりする
。

ところで、上述のようにして生じる減衰力や駆動力（以
後、これらを制御力という）は、コイル３を直列接続し
た場合よりも並列接続した場合の方が大きくなる。

即ち、磁界形成部１９を横切るコイル３８〜３ｈの数を
５とし、また、全てのコイル３８〜３ｈの長さをβ。と
じた場合、直列接続の場合の発生力ＦＳは下記の０式で
表され、一方並列接続の場合の発生力ＦＰは０式で表さ
れる。

即ち、 Ｂ’　　（５Ｌ）　　２　・ Ｆｓ”□・× ８日 ２５　　Ｂ’Ｌ’・ ８　Ｒ′Ｘ″゛°゛゛゛■ Ｂ２［２・ ＦＰ＝５Ｘ□・× Ｒ／８ Ｂ２し２・ ＝４０×□・Ｘ・・・・・・・・−■ 但し、Ｂ：磁界形成部における磁束密度Ｘ：コイルと磁
界の相対速度 り、コイル１つ当りの巻線長さ Ｒ５コイル７つ当りの抵抗値である。

従って、 Ｆ、／ＦＳ＝４０／　（２５／８）：１３となり、並列
接続では、直列接続の約１３倍の制御力が得られる。

尚、制御回路６は、車高センサ７ａ、加速度センサ７ｂ
及び荷重センサ７ｃからの入力に基づき制御を行うよう
になっている。

前記型窩センサ７ａは、サスペンションユニットＳの車
体側部材１と車輪側部材２との間に設けられていて、両
者のストローク量により車高を検出可能に構成されてい
る。

前記加速度センサ７ｂは、車体に取り付けられて車体の
上下方向加速度を検出するもので、上下方向の車体速度
を求めるために設けられている。

前記荷重センサ７ｃは、サスペンションユニットＳの車
体側部材１の取付部分に設けられて、サスペンションユ
ニットＳからの入力荷重を検出するもので、車体側と車
輪側との相対速度を求めるために設けられている。

そして、制御回路６の演算部では、車高センサアａから
の入力に基づき、車両姿勢を一定に保つ制御を行うと共
に、加速度センサ７ｂ及び荷重センサγＣからの入力信
号に基づき減衰力制御を行う構成となっている。

尚、この減衰力制御は、例えば、本願出願人による特願
平１−１７７７９２号のような制御を行う。

次に、実施例の作用について説明する。

上述した構成の電磁サスペンション装置は、サスペンシ
ョンユニットＳを自動車の４輪のそれぞれと車体との間
に設け、また、制御回路６及び各センサ７ａ、７ｂ、７
ｃも、１つのサスペンションユニットＳ毎に設けて使用
するものである。

（イ）減衰力制御時 車両の走行状況に応じ、サスペンションユニットＳにお
いて減衰力を発生させる場合には、各コイル３８〜３ｈ
を短絡させる。

そうすると、車体側部材１と車輪側部材２との相対速度
に応じて、即ち、磁界形成部］９を通過するコイル３の
速度に正比例して、減衰力（制御力）が生じる。

この時の減衰力特性を示す図が第７図であって、コイル
３の接続を第５図に示すような並列接続とした場合には
制御力が大きくなるため高減衰力特性となり、可変抵抗
’６ａの抵抗値を任意に選択することで、第７図のＨｌ
の範囲で減衰力特性を選択することができる。

一方、第４図に示すような直列接続の場合には、制御力
が小さくなり、この場合も可変抵抗６ａの抵抗値を任意
に選択することで、第７図のＬＯの範囲で減衰力特性を
選択することができる。

このように、減衰力制御を行う場合には、コイル３に通
電することはなく、即ち、全く電力消費することなく減
衰力（制御力）を得ることができる。

尚、補強用コイル１ｈに通電すると、この部位における
磁束密度の低下が磁界形成部］ｑの磁界日が増大し、こ
れにより大きな減衰力（制御力）を得ることができるし
、大きな）減衰力（制御力）を必要としないときは通電
を解除することで、消費電力を節約することができる。

（ロ）姿勢制御時 姿勢制御を行う際には、各センサ７ａ〜７ｃからの入力
に基づいて得られる車両状況に応じてコイル３に通電し
、サスペンションユニットＳの軸方向上向きや下向きに
駆動力（制御力）を発生させて、姿勢制御を行う。

この場合、通電の向き及び電力により、駆動力（制御力
）の向き及び強さが変化するもので、この時の駆動力（
制御力）特性を示すのが第７図である。

この時も、各コイル３８〜３ｈを並列接続するか直列接
続するかで制御力の大きさが異なっており、Ｈｉｌ、Ｈ
ｉ２は並列接続の場合を示していて、可変抵抗６ａの抵
抗値を任意に変化させることにより、Ｈｉｌ、Ｈｉ２の
範囲で駆動力（制御力）が変化する。尚、ＨｉｌとＨｉ
２とでは、通電方向が逆になっている。

一方、直列接続の場合には　ＬＯｌ、Ｌｏ２の範囲で駆
動力（制御力）が変化する。

このような、駆動力（制御力）を、例えば、車高変化を
打ち消す向きに発生させることで、車高を一定させるこ
とができる。また、駆動力（制御力）を、サスペンショ
ンユニットＳを介して車体へ伝達される路面入力を打ち
消す向きに発生させることで、車体への路面入力をキャ
ンセルして一定した車体姿勢が得られる。

以上説明したような減衰力制御や姿勢制御を行うにあた
り、本発明実施例装置では、磁界形成部１９において、
半径方向に磁界Ｂを形成し、この磁界Ｂ内をコイル３が
移動するように構成しただめ、サスペンションユニット
Ｓがストロークしても磁界Ｂとコイル３の距離が常に一
定に保たれ、これにより、発生制御力を一定に保つこと
ができ、ストローク量により制御力が変化するという不
具合が生じることなく、制御性に優れているという特徴
を有している。

また、内側永久磁石１にと外側永久磁石１コとを磁界形
成部１９に配置したことで、該磁界形成部１９の磁界が
強くなり、これにより、大きな制御力が得られるという
特徴を有している。

また、本実施例では、内柱１ａに補強用永久磁石１ｆを
設けた構成とし、これにより内柱１ａに形成される磁路
Ａの磁界の強さを強化しているもので、即ち、内外永久
磁石Ｔｊ、＋ｋを大きくすることなく、つまり、サスペ
ンションユニットＳの外径を拡大することなく、磁界の
強さを補強できるという特徴を有している。

また、永久磁石１３．１ｋ及び補強用永久磁石１ｆによ
り形成される磁界の途中において、軸方向に磁界が形成
される部分に補強用コイル１ｈを設けて各永久磁石＋ｊ
、＋に、Ｉｆによる磁界と同一方向に磁界が生じるよう
に通電しているため、この部分における磁束密度の低下
が防止され、これにより、強い制御力が得られるし、大
きな制御力を必要としないときは、通電を解除すること
で、消費電力を節約することができるという特徴を毎し
ている。

さらに、コイル３を並列に接続可能とすることで、コイ
ル３の侵さに比べて大きな制御力を得ることかできて高
い効率が得られると共に、コイル３の全長が同じ直列の
場合とし比較してインダクタンスが低下して応答性が向
上するという特徴を有している。

しかも、サスペンションユニットＳに減衰力を生じさせ
る場合には、コイル３に対して駆動電流を与える必要が
ないもので、電力を消費することなく制御力（減衰力）
を得ることができるという特徴を毎している。

次に、第９図に示す本発明第２実施例について説明する
。

この実施例は、第１実施例が、複数のボビンのそれぞれ
に第１〜第８コイル３８〜３ｈをそれぞれ巻いていた、
即ち、１つのボビンに１つのコイルを巻いていたのに対
して、１つのボビン２００に複数のコイル２０１，２０
１．２０３を巻き付けるようにした例である。

この第２実施例では、コイル２０１〜２０３のトータル
の巻き毅を変えることなく、大電流が流せるため、大出
力が発生できる。

さらに、このように大出力が得られるから小径の二］イ
ルを用いる。ことを可能とし、このため、外形寸法を小
さくして、装置のコンパクト化を図ることができる。

しかも、各コイル２０１〜２０３のコイル長さが短くな
るため、インダクタンスが低下して、応答性を向上させ
ることができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、本
発明の具体的な構成はこれらの実施例に５戻られるもの
ではない。

例えば、実施例では、車体側部材の二重構造に形成した
例を示したが、実施例装置の車輪側と車体側とを逆にし
て、車輪側部材を二重構造に形成してもよい。

また、実施例では、第１〜第８コイルの各巻き数を同一
（抵抗値同一）としたが、ストローク位置によって各コ
イルの巻き数を相違させることにより、ストローク位置
によってその制御力を任意１こ変化させることができる
。

（発明の効果） 以と説明してきたように、本発明の電磁サスペンション
装置では、車体側部材と車輪側部材の一方Ｉこ周状の間
隙部を挟んで半径方向に磁界を形成する内側永久磁石と
外側永久磁石とを設け、他方の部材には、前記間隙部内
を相対移動可能なコイルを配設した手段としたため、サ
スペンションユニットがストロークして垂体側部材と車
輪側部材とが相対移動しても、磁界が形成される部分と
コイルとの距離を一定に保つことができ、これにより、
ストローク量に影響されることなく一定の駆動力・減衰
力を得ることができ、制御性に優れているという効果が
得られる。

また、磁界を形成する位置に、内側永久磁石と外側永久
磁石とを配設するようにしているため、強い磁界を形成
することができ、これにより、大きな制御力を得ること
ができるという効果を奏する。

さらに、磁界をコイルが横切る構成であるので、サスペ
ンションユニットのストロークにより誘導電流を発生さ
せ、さらに、それを消費することで減衰力を得ることが
できるもので、このように、消費電力が全く不要であり
ながら減衰力を得ることが可能であるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の電磁サスペンション装置を
示す全体図、第２図は第１実施例装置の要部を示す拡大
断面図、第３図は第１図のＩＩＩ　−ＩＩＩ線断面図、
第４図及び第５図はコイルの接続を示す回路図、第６図
は第１実施例装置の制御回路の要部を示す回路図、第７
図は第１実施例装置の減衰力特性図、第８図は第１実施
例装置の駆動力特性図、第９図は本発明第２実施例装置
の要部を示す側面図である。 Ｓ・・・サスペンションユニット ト・−車体側部材 １ｃ・・・間隙部 １〕・・−外側永久磁石 １ｋ・・・内側永久磁石 ２・・・車輪側部材 ３・・・コイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）車体と車輪との間に介在されたサスペンションユニ
   ットが、相対移動可能に形成された車体側部材と車輪側
   部材とで形成され、 前記車体側部材と車輪側部材との一方が、周状の間隙部
   を挟んで半径方向の磁界を形成する内側永久磁石及び外
   側永久磁石が設けられた二重構造に形成され、 他方の部材が、相対移動可能に間隙部内に挿入され、こ
   の間隙部に挿入される部位に、前記相対変位方向及び磁
   界方向と交差する向きにコイルが巻かれていることを特
   徴とする電磁サスペンション装置。