JPH0522882U - 電磁サスペンシヨン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サスペンションユニットの外径を大きくする
ことなしに、十分な磁路断面積を確保して磁気飽和によ
る駆動力（電磁力）の低下を防止することができる電磁
サスペンション装置の提供。 【構成】 永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎと重ねて設
けられる部分以外の磁性外筒部１１及び磁性内筒部１２
の部分に、永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの厚み方向
に突出させた肉厚部１１ａ，１２ａが形成され、該肉厚
部１１ａ，１２ａには永久磁石端面から磁路形成方向へ
離れるにつれてその厚みが逓増するテーパ部１１ｂ，１
１ｃ及び１２ｃ，１２ｄが形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電磁サスペンション装置に関する。

【０００２】

【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、特開平２−３７０１６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、図３に示すように、車体 と車輪との間に、シリンダ状に形成されて車体側に固定された外筒５１と、この 外筒５１内を摺動可能に設けられて車輪側に取り付けられたロッド５２とを有し たサスペンションユニットが設けられ、前記外筒５１内でロッド５２の外周には 永久磁石５３が固定され、かつ、該永久磁石５３と対向する外筒５１の内周側に コイル５４が固定されると共に、永久磁石５３の外周と外筒５１の内周との間に 形成される環状隙間５５に強い磁界Ｂを形成するために、前記外筒５１とロッド ５２を巡る磁路を形成させた構造となっていた。

【０００３】 そして、コイル５４への通電の向き及び電流を制御することで、サスペンショ ンの軸方向制御力（電磁力）を発生させ、例えば、車高を一定に保つような制御 を行なう。

【０００４】 尚、図３において、破線は等磁束密度線を示す。

【０００５】

【考案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ション装置では、以下に述べる ような問題があった。

【０００６】 すなわち、永久磁石５３自体の磁力が強くても、磁路の断面積が小さいと、そ の最小断面積部分で磁気飽和が生じることから、強い磁界Ｂによる強い駆動力（ 電磁力）を発生させるためには磁路の最小断面積を拡大する必要がある。ところ が、従来構造では、磁路構成部材を構成するロッド５２の磁界形成方向の厚み（ 半径）が永久磁石５３に重ねて設けられる部分とその他の部分で同一であること から、図３の等磁束密度線（破線）で示すように、永久磁石の上下両端部から離 れるにつれて磁路の有効断面積が減少し、このため、この最小断面積部分での磁 気飽和を防止するためには、ロッド５２自体の直径を拡大させる必要があり、従 って、サスペンションユニットＳの外径が大きくなって、車載する上でスペース 的な制約となる。

【０００７】 本考案は、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の 外径を大きくすることなしに、十分な磁路断面積を確保して磁気飽和による駆動 力（電磁力）の低下を防止することができる電磁サスペンション装置を提供する ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案では、上記目的を達成するために、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、この車体側・車輪側両部材の一方に、両者の相対移動方向と交差する 方向の磁界を形成する永久磁石と、前記磁界の磁路を形成すべくその一部が永久 磁石の磁界形成方向とは反対側の面に重ねて設けられた磁路形成部材とが設けら れ、前記車体側・車輪側両部材の他方に、両者の相対移動方向に沿って磁界中を 移動可能にコイルが設けられ、前記永久磁石と重ねて設けられる部分以外の磁路 形成部材部分に、永久磁石の厚み方向に突出させた肉厚部が形成され、該肉厚部 には永久磁石端面から磁路形成方向へ離れるにつれてその厚みが逓増するテーパ 部が形成されている手段とした。

【０００９】

【作用】

本考案の電磁サスペンション装置では、コイルに通電すると、車体側・車輪側 両部材の相対移動方向（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、すなわち、サスペンションユニットのストローク方向に沿った駆動力（電 磁力）が生じる。

【００１０】 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。

【００１１】 よって、前記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。

【００１２】 また、永久磁石と重ねて設けられる部分以外の磁路形成部材部分に、永久磁石 の厚み方向に突出させた肉厚部が形成されていることから、サスペンションユニ ットの外径を大きくすることなしに、十分な磁路断面積を確保して磁気飽和によ る駆動力（電磁力）の低下を防止することができる。

【００１３】 また、前記磁路形成部材の肉厚部には永久磁石端面から磁路形成方向へ離れる につれてその厚みが逓増するテーパ部が形成されていることから、永久磁石の端 部と肉厚部との間における磁束の漏れを防止することができる。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面により詳述する。

【００１５】 図１は、本考案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。

【００１６】 前記車体側部材１は、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の底部に穿設さ れたねじ穴１ｆに螺合することで外筒１ｂと一体に形成されていると共に、ロッ ド部１ｄの先端には、外筒１ｂの底部上面側に突出させた状態でボルト部材１ｅ が形成されている。また、前記円柱１ａ及び外筒１ｂの下側略半分が強磁性体よ り成る磁性外筒部（磁路形成部材）１１及び磁性内筒部（磁路形成部材）１２で 形成され、その他の部分は非磁性体で形成されている。そして、磁性外筒部１１ の内周面には、中央部に所定の間隔Ｈを保持して上部外側永久磁石１ｊと下部外 側永久磁石１ｋを設けると共に、磁性内筒部１２の内周面には、中央部に所定の 間隔Ｈを保持して上部内側永久磁石１ｍと下部内側永久磁石１ｎを設けることに よって、上部外側永久磁石１ｊと上部内側永久磁石１ｍ、及び、下部外側永久磁 石１ｋと下部内側永久磁石１ｎとの間に前記間隙部１ｃの間隔を狭めた上部磁界 形成部１ｇ及び下部磁界形成部１ｈが形成されている。

【００１７】 また、前記磁性外筒部１１は、その所定間隔Ｈ部分に、上部外側永久磁石１ｊ と下部外側永久磁石１ｋが重ねて設けられる磁界形成部１ｇ，１ｈの部分よりは 内周方向に肉厚の肉厚部１１ａが形成されていると共に、この肉厚部１１ａの両 端部は、両永久磁石１ｊ，１ｋの互いに対向する両端面側から中央部に向かうに つれて内周方向に厚みが逓増するようにテーパ部１１ｂ，１１ｃが形成されてい る。また、前記磁性内筒部１２は、その所定間隔Ｈ部分に、上部内側永久磁石１ ｍと下部内側永久磁石１ｎが重ねて設けられる磁界形成部１ｇ，１ｈの部分より は外周方向に肉厚の肉厚部１２ａが形成されると共に、該肉厚部１２ａの両端部 は、両永久磁石１ｍ，１ｎの互いに対向する両端面側から中央部に向かうにつれ て外周方向に厚みが逓増するようにテーパ部１２ｂ，１２ｃが形成されている。 尚、図２はテーパ部１２ｃ部分の詳細を示す要部の拡大図であり、図において破 線は等磁束密度線を示している。

【００１８】 また、前記各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎは、それぞれ円周方向に４つに 分割され、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１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの極性方向が設定されている。そして、上部磁 界形成部１ｇと下部磁界形成部１ｈの磁界方向が互いに逆向きとなるように、こ の実施例では、上部外側永久磁石１ｊと上部内側永久磁石１ｍは内周側がそれぞ れＮ極で、下部外側永久磁石１ｋと下部内側永久磁石１ｎは内周側がそれぞれＳ 極になるように設定されている。即ち、前記円柱１ａ及び外筒１ｂの下側略半分 が強磁性体より成る磁性外筒部１１及び磁性内筒部１２で形成されているため、 前記各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎにより、図中一点鎖線で示す磁路Ａが形 成され、この上下両磁界形成部１ｇ，１ｈにあっては、半径方向で、かつ、互い に逆方向の磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ が形成されている。尚、前記ボルト部材１ｅは、車体 取付用のものである。

【００１９】 一方、前記車輪側部材２は、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が立設されている。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 対して微少な隙間を有してコイル３が巻き付けられている。このコイル３は、両 部材１，２の相対移動方向に沿って第１〜第６コイル３ａ〜３ｆの６つの部分に 分割され、各コイル３ａ〜３ｆは、１つのボビン３ｇに巻き付けられている。そ して、各コイル３ａ〜３ｆ単体の長さが、前記上部外側永久磁石１ｊ（上部内側 永久磁石１ｍ）と下部外側永久磁石１ｋ（下部内側永久磁石１ｎ）との間に形成 された間隔Ｈより短く形成されている。

【００２０】 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が設けられている。

【００２１】 また、前記各コイル３ａ〜３ｆ相互間位置のボビンには、ストロークセンサ７ としてのホール素子（図示省略）が取り付けられている。このホール素子は、コ イル３と共に間隙部１ｃ内を相対移動することにより、磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ の磁束に 感応してその出力電圧を変化させるもので、この出力電圧を検出することにより 、磁界形成部１ｇ，１ｈに対する各コイル３ａ〜３ｈの位置、即ちサスペンショ ンユニットＳのストローク位置を検出するようになっている。

【００２２】 前記コイル３は、制御回路６に接続されている。即ち、この制御回路６は、各 コイル３ａ〜３ｆ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、さらに、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 するように構成されている。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、両磁界形成部１ｇ，１ｈの磁界Ｂ₁ ， Ｂ₂ 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、減衰力が得られる。一方、コイル３を通電駆動 させた場合、両磁界形成部１ｇ，１ｈの磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ 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。

【００２３】 また、前記制御回路６には、ストロークセンサ７からの入力信号に基づき、サ スペンションユニットＳのストローク位置に応じて各コイル３ａ〜３ｆに対する 通電を個別的にＯＮ−ＯＦＦさせると共にその通電方向を切換制御する通電切換 手段６ａを備えている。即ち、この通電切換手段６ａは、各磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ 内に あるコイルにだけ通電するような制御が行なわれると共に、両磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ の 方向が互いに逆方向になることから、両磁界形成部１ｇ，１ｈにおける駆動力の 作用方向を一致させるために、各コイル３ａ〜３ｆのうち、上部磁界形成部１ｇ の磁界Ｂ₁ 中にあるコイルと下部磁界形成部１ｈの磁界Ｂ₂ 中にあるコイルとの 通電方向が互いに逆方向になるように各コイル３ａ〜３ｆへの通電がなされると 共に、サスペンションユニットＳのストローク位置に応じて各コイル３ａ〜３ｆ への通電方向の切り換え制御がなされるものである。

【００２４】 また、前記制御回路６は、前記ストロークセンサ７，加速度センサ８及び荷重 センサ９からの入力に基づき制御を行うようになっている。前記加速度センサ８ 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９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、ストロークセンサ７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８及び荷 重センサ９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。

【００２５】 次に、実施例の作用について説明する。

【００２６】 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の間に設け、また、制御回路６及び各センサ７，８， ９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。

【００２７】 （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３ａ〜３ｆ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、上下両磁界形成部１ｇ，１ｈを通過す るコイル３の速度に正比例して、減衰力が生じる。

【００２８】 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を得ることができる。

【００２９】 （ロ）姿勢制御時 姿勢制御を行う際には、各センサ７〜９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（電磁力）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、駆動力の向き及び強さが変化する。

【００３０】 このような駆動力を、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。

【００３１】 以上説明したように、本考案実施例装置では、磁性外筒部１１における所定間 隔Ｈ部分に、上部外側永久磁石１ｊと下部外側永久磁石１ｋが重ねて設けられる 部分よりは内周方向に肉厚の肉厚部１１ａが形成され、また、磁性内筒部１２に おける所定間隔Ｈ部分に、上部内側永久磁石１ｍと下部内側永久磁石１ｎが重ね て設けられている部分よりは外周方向に肉厚の肉厚部１２ａが形成されているこ とで、図２にも示すように、磁路Ａの最小有効断面積が肉厚分Ｒだけ増大し、こ れにより、サスペンションユニットＳの外径を拡大することなしに、十分な磁路 断面積を確保して磁気飽和による駆動力（電磁力）の低下を防止することができ るという特徴を有している。

【００３２】 また、この肉厚部１１ａ，１２ａは、その両端部が、両外側永久磁石１ｊ，１ ｋ及び両内側永久磁石１ｍ，１ｎの端面側から中央部に向かうにつれて内周方向 に厚みが逓増するようにテーパ部１１ｂ，１１ｃ及び１２ｂ，１２ｃが形成され ているため、各永久磁石の端部と肉厚部１１ａ，１２ａとの間における磁束の漏 れを防止することができるという特徴を有している。

【００３３】 また、減衰力制御や姿勢制御を行うにあたり本考案実施例装置では、間隙部１ ｃを形成して対向する磁性外筒部１１及び磁性円筒部１２と、両者の両対向面に 相対移動方向に分離されると共に間隙部１ｃを挟んで互いに逆方向の磁界Ｂ₁ ， Ｂ₂ を形成すべく互いに対向する２組の磁石（上部外側永久磁石１ｊ，下部外側 永久磁石１，上部内側永久磁石１ｍ，下部内側永久磁石１ｎ）とで、２つの磁界 Ｂ₁ ，Ｂ₂ を巡る磁路Ａを形成し、かつ、複数に分割された各コイル３ａ〜３ｆ への通電方向を、一方の磁界Ｂ₁ と交差するコイルと他方の磁界Ｂ₂ と交差する コイルとで互いに逆方向になるように切り換える通電切換手段６ａを備えた構成 としたため、サスペンションユニットＳのストロークを大きくする場合でも磁路 Ａを長くする必要性がなく、従って、ストロークの大小に拘らず一定の十分な駆 動力及び減衰力を得ることができるという特徴を有している。

【００３４】 また、実施例では、６つに分割された各コイル３ａ〜３ｆの内、制御力（駆動 力）を発生するために必要なコイル部分だけに通電するように制御することで、 消費電力を節約することができるという特徴を有している。

【００３５】 以上、本考案の実施例を図面により詳述してきたが、本考案の具体的な構成は これらの実施例に限られるものではなく、例えば、実施例では、永久磁石を車体 側部材に、また、コイルを車輪側部材にそれぞれ設けたが、永久磁石とコイルを 逆に設けることもできる。

【００３６】 また、実施例では、上下２組の永久磁石で間で磁路を形成する場合を示してた が、１つの永久磁石と磁路構成部材とで磁路を構成することもできる。

【００３７】 また、実施例では、永久磁石のみで磁界を形成するようにしたが、電磁石によ り制御力を補強するようにしてもよい。

【００３８】 また、実施例では、磁界を形成する各永久磁石及びコイルを環状に形成し、両 者を同心円状に配置させるようにしたが、各永久磁石及びコイルの形状や配置関 係は任意に設定することができる。

【００３９】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案の電磁サスペンション装置では、永久磁石と 重ねて設けられる部分以外の磁路形成部材部分に、永久磁石の厚み方向に突出さ せた肉厚部が形成され、該肉厚部には永久磁石端面から磁路形成方向へ離れるに つれてその厚みが逓増するテーパ部が形成されている手段としたため、サスペン ションユニットの外径を大きくすることなしに、十分な磁路断面積を確保して磁 気飽和による駆動力（電磁力）の低下を防止することができるという効果が得ら れる。

【００４０】 また、前記肉厚部には永久磁石端面から磁路形成方向へ離れるにつれてその厚 みが逓増するテーパ部が形成されている手段としたため、永久磁石の端部と肉厚 部との間における磁束の漏れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の電磁サスペンション装置を示す
全体図である。

【図２】本考案実施例装置の要部を示す拡大断面図であ
る。

【図３】従来装置の要部を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｓ サスペンションユニット Ａ 磁路 Ｂ 磁界 Ｂ₁ 磁界 Ｂ₂ 磁界 １ 車体側部材 １ｊ 上部外側永久磁石 １ｋ 下部外側永久磁石 １ｍ 上部内側永久磁石 １ｎ 下部内側永久磁石 ２ 車輪側部材 ３ コイル １１ 磁性外筒部（磁路形成部材） １１ａ 肉厚部 １１ｂ テーパ部 １１ｃ テーパ部 １２ 磁性内筒部（磁路形成部材） １２ａ 肉厚部 １２ｂ テーパ部 １２ｃ テーパ部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項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、 該車体側・車輪側両部材の一方に、両者の相対移動方向
   と交差する方向の磁界を形成する永久磁石と、前記磁界
   の磁路を形成すべくその一部が永久磁石の磁界形成方向
   とは反対側の面に重ねて設けられた磁路形成部材とが設
   けられ、 前記車体側・車輪側両部材の他方に、両者の相対移動方
   向に沿って磁界中を移動可能にコイルが設けられ、 前記永久磁石と重ねて設けられる部分以外の磁路形成部
   材部分に、永久磁石の厚み方向に突出させた肉厚部が形
   成され、 該肉厚部には永久磁石端面から磁路形成方向へ離れるに
   つれてその厚みが逓増するテーパ部が形成されているこ
   とを特徴とする電磁サスペンション装置。