JPH0743004B2 - 自己減衰式磁力防振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は機械振動を発生する機械の防振のためまたは基
盤（地面、床面）の振動をきらう精密機械などに伝達す
ることを防止する自己減衰式の磁力防振装置に関するも
ので、例えば自動車のエンジンマウント、ボティマウン
ト、サセペンションなどの懸架装置、一般工場の機器類
の防振対策、地盤振動に対する精密機器類の保護などに
利用可能である。

従来技術 従来の防振装置は一般に防振ゴム等が用いられ、中には
流体を内部に封入し、流体の粘性により減衰性能を向上
させようとしたものがあった。

発明が解決しようとする問題点 しかし従来用いられている防振ゴム等は低い周波数帯域
の振動に対して振動伝達率が比較的大きく、振動系の各
共振ピークも低減度が悪く、また変位の小さい主に数ミ
クロン程度の微小振動に対しては振動伝達率がかなり大
きい等、多くの欠点を有していた。

また流体封入式防振ゴムについても若干改善されるもの
の振動伝達率が大きい部分があるとともに振動の減衰時
間も割と長く良好とはいえない。

さらに前記同様微小振動に対しては振動低減効果がよく
ない。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的とす
る処は同種の磁極が対向して交互にかつ多段に構造を備
えて、振動伝達率が小さく、共振現象を抑制し、振動減
衰特性のすぐれた自己減衰式磁力防振装置を供する点に
ある。

問題点を解決するための手段および作用 本発明は、筒状固定箱の内周面に沿って上下多段に固定
側磁石が一体に周設され、前記固定箱の中央を上下方向
に嵌入し前記固定箱の上下壁の軸受を介して昇降自在に
支持された軸にその外周面に沿って上下多段に昇降側磁
石が一体に周設され、前記固定側磁石と前記昇降側磁石
とを上下方向に亘って交互に組み合わせ上下対向する磁
石面を互いに同極性とし相互の反発力により台板を一体
に備える前記軸を浮上させた自己減衰式磁力防振装置と
した。

筒状固定箱の内周面に沿って多段に固定側磁石が周設さ
れ、同固定箱の中央を上下方向に貫通し上下壁の軸受を
介して昇降自在に支持される軸に多段に昇降側磁石が周
設され、固定側磁石と昇降側磁石が交互に組み合わされ
る構造なので、簡単な構造にもかかわらず固定箱に対し
軸が上下方向に安定して昇降可能で、かつ多段に磁石を
設けることが容易である。

固定側磁石と昇降側磁石の一方の側の磁石が他方の側の
磁石にはさまれ、両側の磁極から反発力を受けて平衡維
持されており、一方の側に生じた変位は磁極間がせまく
なった方の反発力を増大させて（反発力は距離の２乗に
反比例する）常に平衡位置に戻すよう抑制力が働らく。

したがって振動が加えられた場合に、相対する磁極の反
発力の変化により防振対象となる固定箱または台板の動
き（振動）が抑制され、固定箱と台板との間で振動の伝
達を著しく低減することができる。

また固定側磁石と昇降側磁石に電磁石を用い、電子制御
回路により対向磁極の反発力がより効果的に働らくよう
制御することで防振対象となる固定箱または台板の動き
を大幅に低減することができる。

さらに固定側磁石と昇降側磁石の対向磁極間に粘性流体
または磁性流体を封入することで防振対象となる固定箱
または台板の動きをより低減することが可能である。

実 施 例 以下第１図ないし第５図に図示した本発明に係る実施例
について説明する。

第１図は本実施例に係る自己減衰式磁力防振装置にエン
ジン本体等の振動源１を設置した場合の外観図である。

同装置は振動源１を載せる定盤台板２およびこれと一体
の軸３等の浮上側と固定箱４等の固定側の部品に分けら
れる。

円板状の定盤２の下面中央から下方に突出した軸３は円
筒状の固定箱４の頂面中央の軸受を貫通して内部に挿入
されている。

定盤２および固定箱４の直径は約100mmである。

そして公定箱４の内部において、その内周面にリング状
の永久磁石５が所定の間隙をあけて上下に亘って４段固
着されている。

各永久磁石５は全で上側がＳ極、下側がＮ極の極性を示
すように設置されている。

一方固定箱４内部に挿入された軸３の外周面にはやはり
リング状の永久磁石６が内孔部を貫通されて上下に亘っ
て３段固着されていて、各永久磁石６は上側をＮ極、下
側をＳ極として前記上下４段の永久磁石５の間隙に交互
に嵌挿されている。

したがって軸３に固着された各永久磁石６は、固定箱４
に固着された永久磁石５によって上下挾まれた状態にあ
り、対向する磁極が同極となることから上下から反発力
を受け、重力とある平衡条件を満たす位置で維持される
ことになる。

このように各永久磁石６が磁力によって空間に維持され
ることから軸３を介して定盤２および振動源１は浮上状
態で支持される。

軸３の下端部は、固定箱４の底面中央に突出して設けら
れた軸受たる円筒状突片７の内孔に上下方向に摺動自在
に一部挿入されていて、軸３および定盤２の水平方向の
動きを封じている。

いま振動源１が上下に振動する場合、永久磁石６が平衡
位置よりずれることになるが、例えば第３図の（ａ）に
示すように平衡位置０から下側（−）方向に変位したと
きは、下側の永久磁石５と永久磁石６の距離が短かくな
ることから、この間の反発力が増加し、逆に上側の永久
磁石５と永久磁石６との間は広くなることからその間の
反発力は減少するので永久磁石６を上方に押し上げよう
とする。

逆に第３図の（ｂ）に示すように永久磁石６が平衡位置
０から上側（＋）に変位したときには、下側の永久磁石
５と永久磁石６の反発力は減少し、上側の永久磁石５と
永久磁石６の反発力が増加するので永久磁石６を下方へ
押し下げようとする。

このように振動源１の振動により永久磁石６が平衡位置
からずれると抑制力が常に働らくことになり、しかもそ
の力の大きさは変位量に対応しているので、ある変位幅
内において振動を吸収して固定箱４および床面８側に振
動が伝達されにくくしている。

これは磁極を多段に配置したことによる効果で上下一対
の磁極のみの場合では得られないものである。

第４図および第５図に本実施例における実験結果と、従
来の防振ゴムおよび流体入防振ゴムを利用した場合の実
験結果との比較例を示す。

なお実験に用いた防振ゴムおよび流体入防振ゴムは第１
図および第２図に示す装置とほぼ等しい直径（100mm）
および高さ（約110mm）をもつものを使用している。

第４図は振動周波数（Hz）に対する振動伝達率Ｔを示
す。

振動伝達率Ｔは、振動源１の振動振幅D₀に対する固定箱
４に伝わる振動の振幅Ｄの比D/D₀を意味する。

同図から明らかなように、周波数全般に亘って永久磁石
を使用した本実施例の場合の方が、防振ゴムまたは流体
入防振ゴムの場合より振動伝達率が低く、特に高周波数
において差が顕著である。

なお振動源の周波数が極端に低くなると固有振動数にお
ける共振点で振動伝達率Ｔは最大となり、同点より若干
高い周波数でＴ＝１を示しているので、この周波数以下
ではＴ＞１となって振動力の減少効果は得られず、却っ
て増大するが、それでも永久磁石を使用した場合の方が
低い値を示している。

なお定盤２を磁力によって浮上させていることで変位幅
の小さい微小振動に対しても振動伝達率は小さい。

第５図は振動減衰特性を示すもので上段が従来の防振ゴ
ムの場合、下段が本実施例における場合である。

防振ゴムの場合500ms近傍で若干の振動が見られるのに
対し、本実施例の場合100msでほぼ減衰しきって以後ほ
とんど振動は見られず、明らかに減衰特性においてすぐ
れている。

以上は定盤２上に振動源１を載せたときを想定したが、
逆に床面８が振動する場合に、定盤２上に振動をきらう
機械を載せておけば、固定箱４の振動に対して永久磁石
５による変位に応じた抑制力が働らき、振動を吸収して
当該機械への振動の伝達を少なくすることができる。

また永久磁石５と６の間の空間に粘性流体または磁性流
体を注入することによってより振動の吸収率をよくし、
振動の減衰性能の向上および振動低減効果を助長するこ
とできる。

特に磁性流体を注入した場合は、磁力の変化にともなう
流動の仕方をするので相乗効果が期待できる。

なお定盤２に載せる物の重量の応じて永久磁石の数を増
減して磁極の段数を変え、適当な平衡位置を実現するこ
とができる。

また固定箱４の内周面に複数固着されるリング状の永久
磁石５の相互の間隔はそれぞれ等しくすることもできる
が、各々間隔を変え軸３に固着される永久磁石６もこれ
に対応させることによって種々の振動数に対して常に共
振を抑制する反発力が働らくようにすることもできる。

次に別の実施例について第６図および第７図に図示し、
説明する。

本実例は前記実施例の永久磁石のかわりに電磁石を利用
したものである。

定盤2,軸3,固定箱４の構成は前実施例と同様で、固定箱
４の内部の上面、周面および底面にそれぞれ上下３段に
電磁石20が固着されている。

各段の電磁石20は軸３を中心に同心円上に８個配置され
ており、中段の電磁石20は固定箱４の内周面から軸３に
向い突出して設けられた腕21に支持されている。

このようにして固定された３段の電磁石20の間の空間
に、軸３から放射状に突出して設けられた支持部材22に
固着された電磁石23が位置し、各段の８個の電磁石20に
対向して電磁石23は上下８個ずつ配置されている。

電磁石20と23の対向位置がずれないように軸３にはスプ
ライン24が設けられていて軸３および電磁石23が回転し
ないようにしている。

以上のような構成のもので対向する電磁石20と23の極性
は同極となるように電流が流れると、磁力によって定盤
２が浮上させられ、前実施例と同様の状態となる。

したがって前実施例とほぼ同様の効果が得られる（第９
図参照）。

さらに電磁石を用いた場合には振動伝達率を積極的に低
減するように制御することが可能であり、以下その実施
例を第８図ないし第10図に示し説明する。

本実施例の構成は第６図に示す前実施例とほぼ同様であ
るが、第８図に示すように固定箱４の頂面に磁気センサ
ー30が新たに設置されており、定盤２の下面との距離の
変化を検知できるようになっている。

そして磁気センサー30で検知された変位信号はセンサー
信号増幅回路31によって増幅され、AC信号発生回路32に
よってAC信号に変換され、信号判定回路33に入力され
る。

信号判定回路33では該AC信号から変位の方向が上側
（＋）が下側（−）かおよび変位量がどの程度かが判定
される。

この判定結果に基づいて電磁石選択回路34によって電流
の向き、大きさが制御される電磁石が選択され、電磁石
電流供給回路35によって電流の選択供給がなされる。

いま第８図に示すように便宜上、電磁石に上から順にA,
B,C…と符号を割り当てたとき、例えば定盤２が上方に
変位し、電磁石A,B間の距離が短かくなったときは、電
磁石A,Bへの電流の供給が増加するようにかつ同種の磁
極ができるように電磁石選択回路34,電磁石電流供給回
路35が作動して同電磁石間の反発力を増大して変位を抑
制し、逆に定盤２が下方に変位したときは、電磁石D,C
への電流が増加するようから、同種の磁石がきるように
かつ同種の磁極ができるように制御され、やはり変位を
抑制しようとする。

この制御は電子回路によって瞬時になされるので制御追
従性はかなり良く効果的である。

また振動周波数が高くなり、制御の追従性が損なわれる
ときは位相調整回路36で電磁石電流供給回路35の電流の
供給位相を制御することで対処できる。

本実施例の実験結果を防振ゴムとの比較において第９図
および第10図に示す。

第９図は振動伝達率を示しており、電磁石に供給する電
流の制御をする場合としない場合および防振ゴムの場合
を比較すると全周波数に亘って、防振ゴムの場合、制御
なしの電磁石の場合、制御つきの電磁石の場合の順に振
動伝達率が低減しており、供給電流を制御した電磁石の
場合は非常に振動低減効果がすぐれている。

また第10図は振動減衰特性について防振ゴムの場合と本
実施例の制御つき電磁石の場合を比較したものであり、
明らかに本実施例の場合が振動減衰特性にすぐれてお
り、初期における振幅も小さく抑えられており、100ms
弱でほぼ振動はおさまっている。

本実施例の場合、マイクロコンプータを利用して、さら
に電磁石への供給電流をきめ細かく最適制御することも
でき、より振動低減効果を向上させることも可能であ
る。

また電磁石をカバーで被覆することで前記実施例と同様
に固定箱４内の空間に粘性流体または磁性流体を封入
し、振動減衰性能を高めることも可能である。

発明の効果 本発明は、筒状固定箱の内周面に沿って多段に固定側磁
石が周設され、同固定箱の中央を上下方向に貫通し上下
壁の軸受を介して昇降自在に支持される軸に多段の昇降
側磁石が周設され、固定側磁石と昇降側磁石が交互に組
み合わされる構造なので、簡単な構造にもかかわらず固
定箱に対し軸が上下方向に安定して昇降可能で、かつ多
段に磁石を設けることが容易である。また同種の磁極が
対向して多段に配置されることにより、自動的に振動を
抑制する機構を備え、共振現象が生じ難く、振動伝達率
が非常に小さい良好な振動低減効果を得ることができ
る。

また従来の受動型防振ゴムに比べ非常にすぐれた振動減
衰性能を示すとともに、微小振動に対しても振動低減効
果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の防振装置の外観図、第
２図はその横断面図、第３図は防振機能を説明するため
の要部横断面図、第４図は本実施例および従来装置の振
動伝達率を比較した図、第５図は本実施例および従来装
置の振動減衰特性を比較した図、第６図は別の実施例の
防振装置の横断面図、第７図はそのVII−VIIにおける切
断面図、第８図はまた別の実施例における要部断面図お
よび制御系のブロック図、第９図は本実施例および従来
装置の振動伝達率を比較した図、第10図は本実施例およ
び従来装置の振動減衰特性を比較した図である。 １……振動源、２……定盤、３……軸、４……固定箱、
5,6……永久磁石、7,8……円筒状突片、20……電磁石、
21……腕、22……支持部材、23……電磁石、24……スプ
ライン、30……磁気センサー、31……センサー信号増幅
回路、32……AC信号発生回路、33……信号判定回路、34
……電磁石選択回路、35……電磁石電流供給回路、36…
…位相調整回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状固定箱の内周面に沿って上下多段に固
   定側磁石が一体に周設され、 前記固定箱の中央を上下方向に嵌入し前記固定箱の上下
   壁の軸受を介して昇降自在に支持された軸にその外周面
   に沿って上下多段に昇降側磁石が一体に周設され、 前記固定側磁石と前記昇降側磁石とを上下方向に亘って
   交互に組み合わせ上下対向する磁石面を互いに同極性と
   し相互の反発力により台板を一体に備える前記軸を浮上
   させたことを特徴とする自己減衰式磁力防振装置。
2. 【請求項２】前記固定側磁石と前記昇降側磁石に電磁石
   を用い、電子制御回路により対向磁極の反発力を制御し
   防振対象となる固定箱または台板の動きを大幅に低減す
   ることができる特許請求の範囲第１項記載の自己減衰式
   磁力防振装置。
3. 【請求項３】前記固定側磁石と前記昇降側磁石の対向磁
   極間に粘性流体または磁性流体を封入した特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の自己減衰式磁力防振装置。