JPH10220524A - 負の減衰特性を有する磁性バネ振動機構 - Google Patents
負の減衰特性を有する磁性バネ振動機構Info
- Publication number
- JPH10220524A JPH10220524A JP2766897A JP2766897A JPH10220524A JP H10220524 A JPH10220524 A JP H10220524A JP 2766897 A JP2766897 A JP 2766897A JP 2766897 A JP2766897 A JP 2766897A JP H10220524 A JPH10220524 A JP H10220524A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnets
- vibration
- magnetic
- magnetic spring
- magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims description 37
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 6
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 5
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 3
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Seats For Vehicles (AREA)
Abstract
を利用して減衰機能構造を持たないが安定である磁性バ
ネ振動機構を提供することにより、安価で簡素な構成の
動特性制御系あるいは高能率機関を実現すること。 【解決手段】 外力によりラチェット機構18,56,
62を介して回転体56を回転させることにより同一磁
極が対向する複数の永久磁石58,70の対向面積を変
化させ、永久磁石58,70の平衡位置からの入力側の
反発力より出力側の反発力を大きくした。
Description
有する磁性バネ振動機構に関し、更に詳しくは、複数の
永久磁石の反発力を利用することにより減衰機能構造を
持たないが安定である負の減衰特性を有する磁性バネ振
動機構に関する。
在するが、永久磁石を利用して負の減衰特性を示すもの
はなかった。また、自動車用シートあるいは救急車用ベ
ッドには、車体フロアから伝わる振動を抑制する除振ユ
ニットが取り付けられており、この除振ユニットには例
えば金属バネ、エアサスペンション、エアダンパ等が使
用されている。最近では、自動車用シートにアクチュエ
ータを取り付け、振動をアクティブ制御することにより
着座感を向上したアクティブサスペンションシートも提
案されている。
ネ、エアサスペンション、エアダンパ等を使用した除振
ユニットは、車体フロアから伝わる振動のうち4〜20
Hzの振動の周波数を低下させて着座感あるいは使用感
をさらに向上させることはできなかった。また、上記ア
クティブサスペンションシートは重たく高価であるばか
りでなく、アクチュエータを常に作動させておく必要が
あり、アクチュエータをOFFにすると振動がアクチュ
エータを介して乗員に直接伝わり、着座感が損なわれる
という問題があった。
題点に鑑みてなされたものであり、同一磁極が対向する
複数の永久磁石の反発力を利用して減衰機能構造を持た
ないが安定である磁性バネ振動機構を提供することによ
り、安価で簡素な構成の動特性制御系あるいは高能率機
関を実現することを目的としている。
に、本発明のうちで請求項1に記載の発明は、基台と、
該基台にリンク機構を介して相対移動自在に取り付けら
れた頂板と、上記基台にラチェット機構を介して回転自
在に取り付けられた回転体と、該回転体に固着された複
数の第1永久磁石と、上記基台に固着され上記第1永久
磁石と同一磁極が対向する第2永久磁石とを備え、外力
により上記ラチェット機構を介して上記回転体を回転さ
せることにより上記第1及び第2永久磁石の対向面積を
変化させ、上記第1及び第2永久磁石の平衡位置からの
入力側の反発力より出力側の反発力を大きくしたことを
特徴とする負の減衰特性を有する磁性バネ振動機構であ
る。
及び第2永久磁石の最接近位置で最大反発力を発生する
ようにしたことを特徴とする。
1及び第2永久磁石の相対位置を決定する位置決め手段
の一部を上記回転体に取り付けたことを特徴とする。
決め手段を複数の永久磁石で構成したことを特徴とす
る。
て、図面を参照しながら説明する。互いに離間し同磁極
を対向させた少なくとも二つの永久磁石を有する磁性バ
ネ構造体の場合、離間した永久磁石同士は非接触のた
め、構造体自体の摩擦損失等を無視すると、その静特性
は入力時(行き)と同一ライン上を非線形で出力され
(帰り)、さらに、非接触対偶特有の自由度、浮上制御
系の不安定度を利用することにより、小さな入力で静磁
界(磁石の配置)を変化させることで負の減衰を生じや
すい。
であり、二つの永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内
機構あるいは外力により入力側(行き)と出力側(帰
り)で変化させ、その運動系内で反発力に変換させるこ
とにより、二つの永久磁石の平衡位置からの入力側の反
発力より出力側の反発力を大きくしている。
1は、入力側と出力側における二つの永久磁石2,4の
平衡位置を示した模式図で、図2は、いずれか一方の永
久磁石に加えられた荷重と、二つの永久磁石の平衡位置
からの変位量との関係を示した磁性バネ構造体の基本特
性を示している。
る永久磁石4の入力側の平衡位置とバネ定数をそれぞれ
x0,k1とし、出力側の平衡位置とバネ定数をそれぞれ
x1,k2とすると、x0〜x1の間で面積変換が行われ、
各平衡位置では次の関係が成立する。 −k1/x0+mg=0 −k2/x1+mg=0 k2>k1
うに負の減衰特性を示し、位置x1と位置x0におけるポ
テンシャルの差が発振のポテンシャルエネルギと考える
ことができる。
量との関係を、荷重を加える時間を変えて実測したとこ
ろ、図3に示されるようなグラフが得られた。これは、
二つの永久磁石2,4が最近接位置に近づくと、大きな
反発力が作用すること、また、平衡位置からの変位量が
微小に変化すると摩擦損失が磁性バネのダンパー効果に
より発生し、そのことにより減衰項が現れたものと解釈
される。
場合のグラフで、(a)、(b)、(c)の順で荷重を
加えた時間が短くなっている。すなわち、荷重の加え方
により静特性が異なり、荷重を加える時間が長いほど力
積が大きい。
依存しない。つまり、内部磁気モーメントが磁界による
影響を受けにくいので、減磁曲線上で磁化の強さはほと
んど変化せず、ほぼその飽和磁化の強さの値を保ってい
る。従って、希土類磁石では、端面上に磁荷が均一に分
布していると仮定したチャージモデルを用いて、入出力
が考えられる。
小単位の磁石の集合と定義し、各単位磁石間の力の関係
を三つに分類して計算したものである。 (a)吸引(r,mとも同一なので、2タイプを1つで
定義する) f(1)=(m2/r2)dx1dy1dx2dy2 fx (1)=f(1)cosθ fz (1)=f(1)sinθ (b)反発 fx (2)=f(2)cosθ fz (2)=f(2)sinθ (c)反発 fx (3)=f(3)cosθ fz (3)=f(3)sinθ 従って、 −fx=2fx (1)−fx (2)−fx (3) −fz=2fz (1)−fz (2)−fz (3) ここで、クーロンの法則は次のように表されるので、 上記−fx,−fzを磁石の寸法の範囲で積分して力を求
めることができる。
石を各磁気ギャップ毎に完全にラップした状態(x軸移
動量=0mm)から完全にずれた状態(x軸移動量=5
0mm)まで移動させて計算したのが図6のグラフであ
る。ただし、「内部磁気モーメントは一定」と定義して
あるが、磁気ギャップが小さいときは磁石の周辺で乱れ
が生じるので、補正している。
り、図2のポイントaからbに移動させる力がx方向荷
重で、出力はz方向荷重で表されており、不安定系故の
入力<出力の関係が静的に明確になっている。
距離を3mmに保持し、完全にずれた状態から完全にラ
ップした状態まで移動させ、さらにこの状態から完全に
ずれた状態まで移動した時の関係を表したグラフであ
る。このグラフは、x方向荷重の絶対値は同じで出力方
向が逆になって出てくる特性で、完全ラップ状態に近づ
く場合は抵抗つまり減衰となり、完全ラップ状態から完
全にずれた状態に移行する場合は加速されることを示し
ている。この特性を非接触ダンパに活用することで、従
来のダンパでは達成できなかった人が認知できる低・中
・高周波領域(0〜50Hz)の振動エネルギの低減つ
まり振動伝達率の改善が可能になった。
石の回転角度を変化させると、図9に示されるようなグ
ラフが得られた。当然のことながら、対向面積が減少す
ると最大荷重が減少し、所定の入力を加えることによる
面積変換を介して出力を変化させることが可能なことを
示している。
を採用した場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラ
フであり、反発力は質量増加とともに増加する。ここ
で、反発力Fは、 F∝Br2×(幾何学的寸法) Br:磁化の強さ で表され、幾何学的寸法とは、対向する磁石の離間距
離、対向面積、磁束密度、磁界の強さ等により決定され
る寸法を意味する。磁石材料が同一の場合、磁化の強さ
(Br)は一定であるので、幾何学的寸法を変化させる
ことにより磁石の反発力を変えることができる。
対向する複数の永久磁石の対向面積を変えることにより
幾何学的寸法を変化させるようにした具体的な磁性バネ
構造体Mを示しており、基台5と、左右一対のXリンク
6,6を介して基台5に上下動自在に取り付けられた頂
板7とを有している。
のリンク6a,6bのうちリンク6a,6aの下端が枢
着された回動軸8,8と、互いに平行に延在するU字状
チャネル10,10とが固定されている。U字状チャネ
ル10,10には、逆U字状チャネル12,12が摺動
自在に取り付けられており、リンク6b,6bの下端が
枢着された第1リンク支承部材14,14と、ピン16
が中央に植設されたU字状部材18とが一体的に逆U字
状チャネル12,12に接合されている。
付けられており、この固定ディスク54に対しラチェッ
トホイール56が回動自在に取り付けられている。ラチ
ェットホイール56の外周面には24個の歯56aが形
成され、歯56aの内側のラチェットホイール56上面
には12個の直方体状の第1永久磁石58が円周方向に
所定の間隔で配設されている。また、U字状部材18の
両側にはブラケット60,60を介して爪片62,62
が揺動自在に取り付けられており、各爪片62,62は
ラチェットホイール56の歯56aのいずれか一つと噛
合している。
4の周囲にはN極とS極が7.5度間隔で交互に並ぶよ
うに48個の第1棒磁石64が固定される一方、第1棒
磁石64のN極とS極にそれぞれS極とN極が対応する
ように48個の第2棒磁石66がラチェットホイール5
6の下面に固定されており、ラチェットホイール56に
取り付けられた第1永久磁石58の位置決めを行ってい
る。
端が枢着された回動軸32,32と、互いに平行に延在
する逆U字状チャネル34,34とが固定されている。
逆U字状チャネル34,34の各々には、U字状チャネ
ル36,36が摺動自在に取り付けられており、リンク
6a,6bの上端がそれぞれ枢着された第2リンク支承
部材38,38と、平板状部材40,40とが一体的に
U字状チャネル36,36も接合されている。
ク44を介してディスク68が固定されており、第1永
久磁石58と同一磁極が対向するように12個の直方体
状の第2永久磁石70がディスク68の下面に円周方向
に所定の間隔で配設されている。
久磁石70とが最も離間した状態を示しており、図12
は第1永久磁石58と第2永久磁石70とが最も接近し
た状態を示している。
にある入力が加えられ、第1及び第2永久磁石58,7
0の反発力に抗して、第1及び第2永久磁石58,70
が互いに接近すると、左右一対のXリンク6,6が側方
に開き、逆U字状チャネル12,12がU字状チャネル
10,10に対し摺動するとともに、U字状チャネル3
6,36が逆U字状チャネル34,34に対し摺動す
る。その結果、第1リンク支承部材14を介してU字状
部材18と爪片62,62とが一体的に摺動し、第1及
び第2棒磁石64,66の吸引力に抗して爪片62,6
2の一つがラチェットホイール56を徐々に回転させ
る。
6に固着されているので、ラチェットホイール56とと
もに図16の矢印方向に回転し、第1及び第2永久磁石
58,70の対向面積が徐々に増大し、その反発力も同
時に増大する。第1及び第2永久磁石58,70が最も
接近した図12の位置で第1及び第2棒磁石64,66
は同一磁極が対向し、互いに反発するので、この位置を
通過後、第2棒磁石66の各々は対向する同一磁極と隣
接する反対磁極を有する第1棒磁石64に吸引され、ラ
チェットホイール56が図11の最離間位置より15度
回転した位置に位置決めされる。
の全体が完全に対向し、その反発力が最大値に達し、頂
板7は上方に向かって押し上げられる。
に向かう過程で作用していた爪片62の反対側に位置す
る爪片62がラチェットホイール56の歯56aの一つ
と噛合し、爪片62が摺動するにつれてラチェットホイ
ール56を徐々に回転させる。
ル56は更に15度回転して、図16の状態となり、以
後上記動作が繰り返されるので、本発明にかかる磁性バ
ネ構造体Mは自励振動系を構成している。
関係を示す減衰特性曲線で、この曲線からわかるよう
に、平衡位置からの橈み量が増加する時のバネ定数より
橈み量が減少する時のバネ定数が大きい負の減衰特性を
示している。
るいは、磁石自体にマイナーループあるいは電磁誘導が
あることから、必ずロスが発生するが、フェライト系磁
石等に比べネオジム系磁石は、小さな質量で大きなポテ
ンシャルの場(磁場)を提供することができ、ロスを超
える面積変換を行うことによりポテンシャルの場のエネ
ルギ変換が行われたと解釈することができる。
18に示される簡略化した基本モデルを状態方程式で説
明する。図18の入力Fが、永久磁石の面積変換等の幾
何学的寸法変化によってもたらされた力である。図18
において、バネ定数をk、減衰係数をr、質量mに入力
される調和振動をF(t)とすると、その状態方程式
は、
変位をyとすると、
=xeiωtとおくと、
すこともできる。
減衰項が表れているが、式(3)をさらに簡単なイメー
ジに置き換えると、
に対して、絶えず一定の反発力((b/2)x0 2)が加
わっていて、その力で周期的外力を減衰させることにな
る。
体の動特性を調べたところ図20及び図21に示される
ような結果が得られた。
互いに対向せしめ、面積変換することなくXリンク10
を介してその離間距離を変更するようにした装置であ
る。
周波数(Hz)を示し、縦軸は振動伝達率(G/G)を
示している。また、図20において、(a),(b),
(c),(d),(e),(f)はそれぞれ、50×5
0×10mm,50×50×15mm,50×50×2
0mm,75×75×15mm,75×75×20m
m,75×75×25mmの磁石を使用して、同じ負荷
30kgを加えているのに対し、図21においては、5
0×50×20mmの同じ磁石を使用して、53kgと
80kgの異なる負荷を加えたものである。
を示したもので、両図から、同じ負荷の場合は、磁石サ
イズが大きいほど共振点は低周波域へ移行し、磁石サイ
ズが同じ場合には、負荷が変わっても共振点は変化せ
ず、負荷の軽重で共振点における振動伝達率に大小が生
ずることがわかる。
用車シートの動特性を示すグラフであり、振動伝達率が
全体として高く、負荷の変動にともない共振点及び振動
伝達率はともに変動している。
る永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内機構あるいは
外力により変化させると、バネ定数kは、図23に示さ
れるように、時間とともに変化する長方形波k(t)で
あって、周期T=2π/ωにおいて、+k'と−k'の値
を1/2周期毎に交互にとる。従って、式(1)は次の
ように表される。
x0、平衡位置からの変位をy1とすると、
と、
1=xeiωtとおくと、
るバネ−質量系と置き換えることができ、振動中に外部
から振動エネルギが導入されるが、実際に発生する振動
は、質点に空気抵抗や各種の抵抗が発生し、エネルギを
消失する。
する磁性バネに外力として振動エネルギが導入される
と、上記したように、y1<y2で発散し、発散し続ける
と振幅が次第に増大し系が破壊されるか、あるいは、変
位の増大とともに大きくなる減衰項を上記状態方程式に
追加することにより、正の減衰が作用し負の減衰と釣り
合った状態で定常的な振動を行うようになる。すなわ
ち、バネ定数k(t)と同様、減衰係数も可変で、式
(1)はさらに次のように書き直すこともできる。
振動、発散振動を誘発するエネルギ変化・変換系が振動
系内部に存在しており、上記状態方程式に正の減衰項を
機構的に加えることにより、さらに次の状態方程式を得
ることができる。
大すると左辺3項が大きくなり、かつ、バネ項の減衰項
により正の減衰が働く。従って、永久磁石による内部励
振特性として、変位が小さい時は負の減衰で、変位の増
大とともに正の減衰が働き、正と負の減衰がつりあう振
幅で振動が定常的になる。
のうち一つ以上について、その大きさが時間とともに変
化する場合、これによって生じる振動を係数励振振動と
呼ばれているが、上記式(4),(5),(6)は励振
源自体が振動する係数励振振動となっており、系内の非
振動的エネルギが系内部で振動的な励振に変換されて振
動を発生させる。
が変換したものであるから、動力エネルギに上限がある
と供給エネルギにも限りがあり、これが消費エネルギに
等しくなった時点で振幅が抑えられる。永久磁石による
ポテンシャルエネルギは、その系の動力エネルギとは独
立しており、消費エネルギとの格差を広げることができ
るが、永久磁石の質量当たりの最大エネルギ積が増大す
れば、さらにこの格差を大幅に広げることも可能で、1
サイクル中で、負の減衰による供給エネルギを減衰によ
る消費エネルギよりも大きくすることにより、振動エネ
ルギは増大する。
係数r及びバネ定数(係数)kは自由に制御することが
可能で、例えば図1の模式図において、永久磁石4が最
下端にある時、永久磁石2との対向面積を最大とするこ
とで振幅を減衰でき、磁力ブレーキ、動吸振器等に応用
することができる。また、最下端から最上端に向かって
永久磁石4が離れ出してから対向面積を最大にすること
で反発力を増大することができるので、発電機やアンプ
等に応用することもできる。
に、本発明の係数励振振動系は、負荷の変動によって固
有振動数が変化しても、励振振動数を移動させることで
振幅の変動を少なくすることができる。すなわち、励振
振動数を可変とし、手動又は自動的に共振振動数を追尾
させて、常に周波数特性の共振振動数が低下するところ
で動作させることが可能で、自動車用シートの除振装置
として使用することにより、振動絶縁性が向上でき、そ
の個別性能を改善することができる。例えば、共振点を
4Hz以下に下げることもできる。また、負の減衰を利
用することによる低周波の改善と永久磁石の持つ非線形
特性を特化させることによる体重差の吸収が可能とな
る。
たパッドあるいは本発明の磁性バネ構造体を採用したベ
ッド型除振ユニットを使用して振動実験を行ったとこ
ろ、図24に示されるような結果が得られた。
とともに本発明の磁性バネ構造体を採用したものは、パ
ッドのみを採用したものに比べ、共振周波数が半分以下
の3Hzまで減少し、除振ユニットとして極めて有効で
あることが認められた。さらに、セミアクティブ制御を
行うことにより、共振点における振動伝達率を1/3程
度に減少することができた。
itation:磁気浮上)ユニットの動特性を調べたとこ
ろ、図26のような結果が得られた。
上に複数の揺動レバー76を介してシート78を揺動自
在に支承し、基台74の上面に二つの永久磁石80,8
2を所定距離離間せしめて固定する一方、この永久磁石
80,82に対し同磁極が対向する永久磁極84をシー
ト78の下面に固定している。なお、永久磁極80,8
2,84としては、75×75×25mmのものを使用
した。
g,80kgの異なる負荷を加えたが、図26に示され
るように、負荷の変動による振動伝達率の差を小さく抑
えることができるとともに、共振点を略一致させること
ができた。
ートA、サスペンションシートB、及び、本発明にかか
るマグレブユニットの乗り心地評価を調べたところ、図
27のような結果が得られた。なお、マグレブユニット
の負荷は53kgとし、75×75×25mmの永久磁
石を使用した。また、図中、「固定」はシートをサスペ
ンションに固定しただけの状態を示すとともに、ウレタ
ン、ゲル、スチレンはユニットの上に取り付けたクッシ
ョン材を示している。
paper 820309”に記載され次式で表される乗り心地指数
R(Ride Number)を使用した。 R=K/(A・B・fn) 変数A,B,fnはシートの伝達関数(T.F.)から求
められ、それぞれ次の値を示している。 A: T.F.の最大値 B: 10HzにおけるT.F.値 fn:共振周波数あるいはAが現れた周波数 K: 全く異なったシートを表現する乗り心地係数(多
様なシートを使用したので、K値は"1”と定めた) ISO乗り心地評価は小さい数値で乗り心地が良いこと
を表すのに対し、上記乗り心地指数Rはその数値が大き
いほど良い乗り心地を意味している。
したシートのうち、乗用車用シートは0.2〜0.3(オ
ールウレタン系)、0.3〜0.5(バネ系)、体重調整
を行ったサスペンションシートは0.5〜0.7の値を示
し、本発明のマグレブユニットの乗り心地は他のシート
より良く、53kgの負荷に対して0.75〜1.60の
乗り心地評価定数が得られた。
ブユニットの乗り心地評価定数を示しており、この図か
らわかるように、どの負荷に対しても0.7以上の乗り
心地評価定数が得られ、本発明にかかるマグレブユニッ
トの乗り心地の良さを示している。
ンションシートA、サスペンションシートB、及び、本
発明にかかるマグレブユニットの動特性を示しており,
図中、(a)は乗用車用シート、(b),(c)はサス
ペンションシートAにそれぞれ53kg及び75kgの
負荷を加えたもの、(d),(e)はサスペンションシ
ートBにそれぞれ45kg及び75kgの負荷を加えた
もの、(f),(g)は本発明にかかるマグレブユニッ
トにおいてクッション材を変えたもの、(h)は本発明
にかかるマグレブユニットをセミアクティブ制御したも
のをそれぞれ示している。
トの共振点は2〜3Hzの間にあり、低・高周波領域の
振動伝達率も小さいことがわかる。さらに、セミアクテ
ィブ制御を行うことにより、共振点をさらに減少させる
ことができるとともに、その振動伝達率を広範囲の周波
数領域において低減できることが確認できた。
励振振動系に衝突振動を活用することもできる。衝突
は、摩擦とともに代表的な機械系の非線形現象であり、
衝突を生ずると物体の変形抵抗のように急に運動を妨げ
るものが作用するので、急速に減速して非常に大きな加
速度を生ずる。磁性バネも衝突と同一の現象(疑似)を
起こしている。
と接触部の変形、すなわち、塑性変形仕事、接触表面の
摩擦仕事、物体内部への弾性波動、外部への音響エネル
ギとして散逸し、残りが弾性エネルギに変換し、運動エ
ネルギに再変換される。前述したように、磁性バネの場
合、非接触のため大きな損失がなく、その静特性として
同一ライン上を非線形で帰り、負の減衰を生じさせやす
い。
たらない場合は、加速度に変換され+αの反発力で自励
させたり、非接触故の低減衰振動ながら、人体に悪影響
を与えない振動特性を示す。さらに、金属バネとの組合
せにより、加速度が減衰を越える場合ハードバネによる
完全弾性衝突を誘発させ自励させて、2次共振を防ぐこ
ともできる。エネルギ損失分は磁場のポテンシャルエネ
ルギの変換によって補うこともできる。
量効果、振動絶縁、振動減衰、振動干渉、伝播の指向性
を考慮する必要があり、弾性支持すると、上下動や横揺
れを惹起するので、防振基礎を重たくかつ大きくし、支
持スパンを長くとればよい。また、粘性ダンパ、摩擦ダ
ンパの併用で減衰を与えると、衝撃によって与えられた
エネルギをダンパ等で次の衝撃までに速やかに消散して
振れを減衰させることができる。
パを弾性支持することにより対向衝撃を利用して防振と
エネルギ変換を行い、磁性バネの反発力不足を補うこと
もできる。
モデルを示しており、弾性支持部材のバネ定数kを所定
の加速度あるいは振幅を吸収可能で、かつ、可変とし、
バネ定数kを適宜調節して共振点を調節できるようにし
たものである。
振幅がストッパに加わると、弾性支持部材が弾性変形す
ることにより摩擦減衰を抑制し、その対向衝撃を利用し
て磁性バネの反発力不足を補償するとともに、除振性能
を向上させることができる。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。本
発明のうちで請求項1に記載の発明によれば、外力によ
りラチェット機構を介して回転体を回転させることによ
り同一磁極が対向する複数の永久磁石の対向面積を変化
させ、永久磁石の平衡位置からの入力側の反発力より出
力側の反発力を大きくしたので、パッシブコントロー
ル、セミアクティブコントロール、アクティブコントロ
ールのいずれも同一構想で対処できる。
向する永久磁石の最接近位置で最大反発力を発生するよ
うにしたので、ポテンシャルの場としての磁場を有効利
用することができ、廉価な磁力ブレーキ、動吸振器、発
電機、アンプ等が実現できる。
対向する永久磁石の相対位置を決定する位置決め手段の
一部を回転体に取り付けたので、対向面積の変換を容易
に行うことができる。
置決め手段を複数の永久磁石で構成したので、簡素な構
成で確実に面積変換を行うことができる。
二つの永久磁石の入力側と出力側の平衡位置を示した模
式図である。
た荷重と永久磁石の平衡位置からの変位量との関係を示
す基本特性のグラフである。
フである。
ると仮定したチャージモデルにおける入出力の考え方を
示す模式図であり、(a)は吸引を、(b)は反発を、
(c)は(b)とは異なる部位の反発をそれぞれ示して
いる。
を他方に対し移動させた(対向面積を変えた)場合の模
式図である。
対するX軸及びZ軸方向の荷重を示すグラフである。
一方を他方に対し完全にずれた状態から完全にラップし
た状態まで移動し、さらにこの状態から完全にずれた状
態まで移動させた時の変位量と荷重との関係を示すグラ
フである。
を他方に対し回転させた(対向面積を変えた)場合の模
式図である。
対向面積に対する最大荷重を示すグラフである。
場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラフである。
であり、対向する永久磁石が最も離間した状態を示して
いる。
であり、対向する永久磁石が最も接近した状態を示して
いる。
解斜視図である。
部斜視図である。
けられたラチェットホイールの位置決め手段の拡大斜視
図である。
を示す平面図である。
いて、加えられた荷重と永久磁石の平衡位置からのたわ
み量との関係を示すグラフである。
ルである。
性を得るために使用された装置の正面図である。
の動特性を示しており、(a)は50×50×10mm
の磁石を使用した場合の、(b)は50×50×15m
mの磁石を使用した場合の、(c)は50×50×20
mmの磁石を使用した場合の、(d)は75×75×1
5mmの磁石を使用した場合の、(e)は75×75×
20mmの磁石を使用した場合の、(f)は75×75
×25mmの磁石を使用した場合のグラフである。
の動特性を示しており、同じ磁石を使用して負荷を変え
た場合のグラフである。
特性を示すグラフである。
及び係数の時間に対する変化を示すグラフである。
バネを使用した場合、及び、さらにセミアクティブ制御
した場合のベッド型除振ユニットの動特性を示すグラフ
である。
れたマグレブユニットの正面図である。
されたマグレブユニットの動特性を示すグラフである。
用して測定された乗り心地評価定数を示すグラフであ
る。
マグレブユニットの乗り心地評価定数を示すグラフであ
る。
用して測定された動特性を示すグラフである。
み込んだモデルの模式図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 基台と、該基台にリンク機構を介して相
対移動自在に取り付けられた頂板と、上記基台にラチェ
ット機構を介して回転自在に取り付けられた回転体と、
該回転体に固着された複数の第1永久磁石と、上記基台
に固着され上記第1永久磁石と同一磁極が対向する第2
永久磁石とを備え、外力により上記ラチェット機構を介
して上記回転体を回転させることにより上記第1及び第
2永久磁石の対向面積を変化させ、上記第1及び第2永
久磁石の平衡位置からの入力側の反発力より出力側の反
発力を大きくしたことを特徴とする負の減衰特性を有す
る磁性バネ振動機構。 - 【請求項2】 上記第1及び第2永久磁石の最接近位置
で最大反発力を発生するようにした請求項1に記載の負
の減衰特性を有する磁性バネ振動機構。 - 【請求項3】 上記第1及び第2永久磁石の相対位置を
決定する位置決め手段の一部を上記回転体に取り付けた
請求項1に記載の負の減衰特性を有する磁性バネ振動機
構。 - 【請求項4】 上記位置決め手段を複数の永久磁石で構
成した請求項3に記載の負の減衰特性を有する磁性バネ
振動機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02766897A JP3924596B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 負の減衰特性を有する磁性バネ振動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02766897A JP3924596B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 負の減衰特性を有する磁性バネ振動機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10220524A true JPH10220524A (ja) | 1998-08-21 |
JP3924596B2 JP3924596B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=12227339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02766897A Expired - Lifetime JP3924596B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 負の減衰特性を有する磁性バネ振動機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3924596B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030024505A (ko) * | 2001-09-18 | 2003-03-26 | 기아자동차주식회사 | 자력을 이용한 회전시트 |
JP2006256391A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Delta Tooling Co Ltd | シートサスペンション制御機構、磁気バネ、及び磁気ダンパ |
CN107009997A (zh) * | 2016-01-25 | 2017-08-04 | 福特全球技术公司 | 车辆座椅位置感测 |
-
1997
- 1997-02-12 JP JP02766897A patent/JP3924596B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030024505A (ko) * | 2001-09-18 | 2003-03-26 | 기아자동차주식회사 | 자력을 이용한 회전시트 |
JP2006256391A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Delta Tooling Co Ltd | シートサスペンション制御機構、磁気バネ、及び磁気ダンパ |
JP4603396B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2010-12-22 | 株式会社デルタツーリング | シートサスペンション制御機構 |
CN107009997A (zh) * | 2016-01-25 | 2017-08-04 | 福特全球技术公司 | 车辆座椅位置感测 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3924596B2 (ja) | 2007-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100266432B1 (ko) | 댐핑 특성을 갖는 자기 스프링 및 그 자기 스프링을 갖는 진동 메커니즘 | |
TW587135B (en) | Vibration damper using magnetic circuit | |
KR100331934B1 (ko) | 자기스프링을구비한진동기구 | |
JP2000234649A (ja) | サスペンションユニット | |
TW457341B (en) | Vibration mechanism | |
JP2001349374A (ja) | 磁気バネ構造及び該磁気バネ構造を用いた除振機構 | |
JPH1086724A (ja) | 磁気浮上式サスペンションユニット | |
CN109982892A (zh) | 悬架 | |
CN110341566B (zh) | 一种具有振动能量回收及振动主动控制的座椅悬架装置 | |
Sultoni et al. | Modeling, prototyping and testing of regenerative electromagnetic shock absorber | |
JPH1086726A (ja) | 磁気浮上式サスペンションユニット | |
JP3924596B2 (ja) | 負の減衰特性を有する磁性バネ振動機構 | |
JP3924597B2 (ja) | 負の減衰特性を有する磁性バネ振動機構 | |
JPH1086725A (ja) | 磁気浮上式サスペンションユニット | |
JP3890383B2 (ja) | 減衰特性を有する磁性バネ | |
JP3747112B2 (ja) | 減衰特性を有する磁気バネ | |
JP3903163B2 (ja) | 磁気浮上式サスペンションユニット | |
JPH1067267A (ja) | 磁気浮上式サスペンションユニット | |
JPH11280841A (ja) | 制振アクチュエータ | |
Hoque et al. | A 3-DOF modular vibration isolation system using zero-power magnetic suspension with adjustable negative stiffness | |
JPH0960688A (ja) | 構造物用振動減衰ダンパー | |
Agrawal et al. | Design and Development of a Semi Active Electromagnetic Suspension System | |
JP7505824B1 (ja) | 振り子装置、制振装置及び制振装置の設計方法 | |
Tao | A novel kind of proportional electromagnetic dynamic vibration absorber | |
Fujita et al. | New vibration system using magneto-spring |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060627 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060828 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130309 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140309 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |