JPS63312536A - ダンピング装置 - Google Patents
ダンピング装置Info
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- JPS63312536A JPS63312536A JP14509887A JP14509887A JPS63312536A JP S63312536 A JPS63312536 A JP S63312536A JP 14509887 A JP14509887 A JP 14509887A JP 14509887 A JP14509887 A JP 14509887A JP S63312536 A JPS63312536 A JP S63312536A
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- magnetic field
- damping
- magnetic
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
- F16F15/035—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means by use of eddy or induced-current damping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
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。
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〕
本発明は機械要素の振動の減衰のためのダンピング装置
に係り、特に、輸送用車両に好適な懸架機構に関する。
に係り、特に、輸送用車両に好適な懸架機構に関する。
従来、機械要素の振動の減衰のためのダンピング装置は
、流体の粘性抵抗を使用したものが一般的である。例え
ば、輸送用車両のように、大荷重の振動減衰には、流体
として油を用い、油がオリフィスを通過する際の粘性抵
抗を利用したオイルダンパが使われる。オイルダンパの
ダンピング特性は流体の粘性率とオリフィス径で決まる
ため、次の二つの問題点がある。
、流体の粘性抵抗を使用したものが一般的である。例え
ば、輸送用車両のように、大荷重の振動減衰には、流体
として油を用い、油がオリフィスを通過する際の粘性抵
抗を利用したオイルダンパが使われる。オイルダンパの
ダンピング特性は流体の粘性率とオリフィス径で決まる
ため、次の二つの問題点がある。
第一の問題点は、流体の粘性率を一定に保つためにきめ
細かなメンテナンスが要求されることである。すなわち
、油は使用に伴って温度等により劣化するため、定期的
に交換する必要がある。また、油を封入して使用するた
め、常に一油潟れの恐れがあり、オイルシールの管理も
要求される。
細かなメンテナンスが要求されることである。すなわち
、油は使用に伴って温度等により劣化するため、定期的
に交換する必要がある。また、油を封入して使用するた
め、常に一油潟れの恐れがあり、オイルシールの管理も
要求される。
また、同様な理由で温度が極端に変化する環境では一定
のダンピング特性を保持することは困難である。
のダンピング特性を保持することは困難である。
第二の問題点は、使用中にダンピング特性を変化させる
のが困難なことである。すなわち、ダンピング特性を変
化させるには油の流路を切り替えるなどしてオリフィス
径を変える必要があり１機械的な切り替え動作が必要に
なる。従って、外部からの信号によりリアルタイムで減
衰力を制御することは極めて難しい。
のが困難なことである。すなわち、ダンピング特性を変
化させるには油の流路を切り替えるなどしてオリフィス
径を変える必要があり１機械的な切り替え動作が必要に
なる。従って、外部からの信号によりリアルタイムで減
衰力を制御することは極めて難しい。
従来のダンピング装置のもう一つの例には機械的可動部
の運動をプロペラの回転運動に変換し、流体を撹拌する
ことによって減衰力を得る構造のものがある。この方法
は構造が簡易で安価なため家庭電化製品等に多く利用さ
れている。しかし、ダンピング特性を変化させることが
できないこと、大荷重の振動減衰には使用できないこと
などの問題がある。
の運動をプロペラの回転運動に変換し、流体を撹拌する
ことによって減衰力を得る構造のものがある。この方法
は構造が簡易で安価なため家庭電化製品等に多く利用さ
れている。しかし、ダンピング特性を変化させることが
できないこと、大荷重の振動減衰には使用できないこと
などの問題がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、保守点検の省略化の要求が高いにもかかわ
らず、要求を満たすような装置は実現されておらず、問
題点のあるダンピング装置を使用しているのが現状であ
る。また、車両技術の向上に伴って、懸架装置の性能向
上が求められており、外部環境に対応してダンピング特
性を変化させる機能が必要となっている。
らず、要求を満たすような装置は実現されておらず、問
題点のあるダンピング装置を使用しているのが現状であ
る。また、車両技術の向上に伴って、懸架装置の性能向
上が求められており、外部環境に対応してダンピング特
性を変化させる機能が必要となっている。
本発明の目的は、ダンピング特性を任意に変化させるこ
とが可能で、しかも、保守点検が不要なダンピング装置
を提供することにある。
とが可能で、しかも、保守点検が不要なダンピング装置
を提供することにある。
上記目的は、車両本体に磁界発生装置を、車両の可動部
に常磁性体製の板状導体を固定しておき、磁界と角度を
なす方向に板状導体を動かすときに発生する渦電流と磁
界のあいだに作用するローレンツ力を減衰力として使用
することにより達成される。
に常磁性体製の板状導体を固定しておき、磁界と角度を
なす方向に板状導体を動かすときに発生する渦電流と磁
界のあいだに作用するローレンツ力を減衰力として使用
することにより達成される。
磁界発生装置として、磁路の一部に空隙のある電磁石を
使用する。電磁石のコイルに超電導材料を使用すること
により、導電によるコイルの発熱が防止でき、冷却が不
要となる。また、一定のダンピング特性で使用する場合
は電力゛の消費がないので、電力の供給が不要になる。
使用する。電磁石のコイルに超電導材料を使用すること
により、導電によるコイルの発熱が防止でき、冷却が不
要となる。また、一定のダンピング特性で使用する場合
は電力゛の消費がないので、電力の供給が不要になる。
常磁性体製の板状導体は車両の可動部に固定され、その
一端を磁路の空隙に挿入して磁界とある角度をなす方向
に動作可能にしておく、コイルは電流制御装置を経て電
源に接続されており、電流制御装置を動作させることに
より電流が供給される。
一端を磁路の空隙に挿入して磁界とある角度をなす方向
に動作可能にしておく、コイルは電流制御装置を経て電
源に接続されており、電流制御装置を動作させることに
より電流が供給される。
車両の置かれた環境に応じてダンピング特性を変化させ
るには、さらに、環境を計測する各種センサと、センサ
から信号を読み出して最適の電流値を算出し電流制御装
置に指令を送出する演算装置が必要である。
るには、さらに、環境を計測する各種センサと、センサ
から信号を読み出して最適の電流値を算出し電流制御装
置に指令を送出する演算装置が必要である。
磁界発生装置の磁路中に設けた空隙に常磁性体製の板状
導体を挿入して、磁界と角度をなす方向に動かすと、磁
気誘導によって板状導体の面内に渦電流が誘起される。
導体を挿入して、磁界と角度をなす方向に動かすと、磁
気誘導によって板状導体の面内に渦電流が誘起される。
この渦電流は次の式で与え久り、スー
Ｂ
ｔ
ここに、ｉは渦電流
には板状導体の導電率
Ｂは磁界の磁束密度
ｔは時間
であり、ｒｏｔｉは渦電流の回転を示す。この式から渦
電流の大きさは板状導体を動かす速度に比例することが
わかる。一方、板状導体に作用するＦは渦電流ｉと磁界
Ｂの外積で与えられる。このとき渦電流ｉによって誘起
される磁界の影響で、板状導体を横切る磁界の前縁では
磁束密度がＢより高くなり、後縁では磁束密度がＢより
低くなって、板状導体は動作方向と逆の方向に力を受け
る。すなわち、板状導体は動作と逆の方向に速度に比例
した力を受けることになり、ダンピング装置として作用
する。なお、ここで発生する力は、磁界発生装置と板状
導体相互間に作用するものであり。
電流の大きさは板状導体を動かす速度に比例することが
わかる。一方、板状導体に作用するＦは渦電流ｉと磁界
Ｂの外積で与えられる。このとき渦電流ｉによって誘起
される磁界の影響で、板状導体を横切る磁界の前縁では
磁束密度がＢより高くなり、後縁では磁束密度がＢより
低くなって、板状導体は動作方向と逆の方向に力を受け
る。すなわち、板状導体は動作と逆の方向に速度に比例
した力を受けることになり、ダンピング装置として作用
する。なお、ここで発生する力は、磁界発生装置と板状
導体相互間に作用するものであり。
車両本体に板状導体を、車両の可動部に磁界発生装置を
固定して動作させても同じようにダンピング装置として
作用することは言うまでもない。
固定して動作させても同じようにダンピング装置として
作用することは言うまでもない。
車両の置かれた環境に応じてダンピング特性を変化させ
るには、環境を計測するセンサから信号を読み出し、演
算装置で最適の電流値を算出する。
るには、環境を計測するセンサから信号を読み出し、演
算装置で最適の電流値を算出する。
この電流値を電流制御装置に送出することにより磁界発
生装置が発生する磁界Ｂを変化させ、その結果、減衰力
を変化させることができる。この過程はすべて純電気的
におこなわれるために、高速動作が可能であり、ダンピ
ング特性のリアルタイム制御が可能である。
生装置が発生する磁界Ｂを変化させ、その結果、減衰力
を変化させることができる。この過程はすべて純電気的
におこなわれるために、高速動作が可能であり、ダンピ
ング特性のリアルタイム制御が可能である。
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
第１図は本発明のダンピング装置を用いた懸架機構の例
である。車両の懸架機構は、通常、車軸の振動を緩衝す
るばね装置と振動を減衰するダンピング装置から成る。
である。車両の懸架機構は、通常、車軸の振動を緩衝す
るばね装置と振動を減衰するダンピング装置から成る。
車両本体側固定座１と車輪の軸受は側面定座２はばね３
で接続されている。車両本体側固定座１と車輪の軸受は
側面定座２が矢印７の向きに相対動作すると、ばね３は
変位に比例した力を発生する。一方、磁界発生用コイル
４と磁心５は車両本体側固定座１に固定されており、ま
た、常磁性体製の板状導体６は車軸の軸受は側面定座２
に固定されている。磁界発生用コイル４に通電した状態
で車両本体側固定座１と車輪の軸受は側面定座２を矢印
７の向きに相対動作させると、相互の間に動作速度に比
例した減衰力を発生する。同じ動作速度であっても、発
生する減衰力は磁界発生用コイル４に流す電流の大きさ
に比例する。
で接続されている。車両本体側固定座１と車輪の軸受は
側面定座２が矢印７の向きに相対動作すると、ばね３は
変位に比例した力を発生する。一方、磁界発生用コイル
４と磁心５は車両本体側固定座１に固定されており、ま
た、常磁性体製の板状導体６は車軸の軸受は側面定座２
に固定されている。磁界発生用コイル４に通電した状態
で車両本体側固定座１と車輪の軸受は側面定座２を矢印
７の向きに相対動作させると、相互の間に動作速度に比
例した減衰力を発生する。同じ動作速度であっても、発
生する減衰力は磁界発生用コイル４に流す電流の大きさ
に比例する。
第２図は本発明のダンピング装置を自動車の懸架機構に
組み込む際の、ダンピング制御装置のブロック図である
。演算装置１１５は懸架装置の変位センサ１６．積載荷
重を測定する荷重センサ１７゜天候センサ１８．車両の
走行速度センサ１９．路面の凹凸センサ２０等からの信
号２１ａ〜２１ｅを読み取り、最適なダンピング特性を
実現する電流値を算出して、電流指令値２２として電流
制御袋Ｗ１１２に送出する。一方、励磁電源１０からの
電流１１は電流制御装置１２を経て磁界発生用コイル１
４に供給される。その結果、積載荷重の変化や天気、あ
るいは、路面の凹凸の頻度といった外乱を補正したり、
懸架装置の変位や走行速度に応じた非線形ダンピング特
性を実現することができる。
組み込む際の、ダンピング制御装置のブロック図である
。演算装置１１５は懸架装置の変位センサ１６．積載荷
重を測定する荷重センサ１７゜天候センサ１８．車両の
走行速度センサ１９．路面の凹凸センサ２０等からの信
号２１ａ〜２１ｅを読み取り、最適なダンピング特性を
実現する電流値を算出して、電流指令値２２として電流
制御袋Ｗ１１２に送出する。一方、励磁電源１０からの
電流１１は電流制御装置１２を経て磁界発生用コイル１
４に供給される。その結果、積載荷重の変化や天気、あ
るいは、路面の凹凸の頻度といった外乱を補正したり、
懸架装置の変位や走行速度に応じた非線形ダンピング特
性を実現することができる。
第３図は、本発明のダンピング装置を用いた制動機構の
例である。たとえば、電気鉄道に使用する車両等では、
一般に、摩擦を利用した機械式制動装置と、慣性エネル
ギを電力の形で取り出す電気式制動装置とから成る。本
実施例の制動機構は通常の電気式制動装置の代りに使用
するものである。第３図において、磁界発生用コイル３
０と磁心３１は車両本体に固定されており、また、常磁
性体製の導体製ディスク３２はハブ３３を介して車軸３
４に固定されている。車軸３４を矢印３５のように回転
させた状態で磁界発生用コイル３０に通電すると、磁心
３１と導体製ディスク３２の゛ 間に車軸３４の回
転速度に比例した制動力を発生する。同じ回転速度であ
っても１発生する制動力は磁界発生用コイル３０に流す
電流の大きさに比加千ス 女申愉麺小伽１壮暦を十遭汰
制ギノス々３２の周囲に複数のコイルを配置することに
より、さらに高い制動力が得られる。また、導体製ディ
スク３２を機械式ディスク制動装置のディスクと兼用す
ることにより、小形の制動装置を実現できる。 第４図
は本発明のダンピング装置を鉄道用車両の制動機構に応
用する場合の、制動制御装置のブロック図である。演算
袋Ｗ１４０は車両の走行速度センサ４１、積載荷重を測
定する荷重センサ４２、車両間の制動性能のばらつき検
出袋Ｗ１４３等からの信号４６ａ〜４６ｃを読み取り、
最適な制動特性を実現する電流値を算出して、電流指令
値４８として電流制御袋！４９に送出する。ここで車両
間の制動性能のばらつき検出装置４３は、車両端の連結
機に取り付けられた圧力センサ４４、および、各車両の
モータ電流センサ４５からの信号４７ａ〜４７ｂを取り
込んで、車両間の制動性能のばらつきを検出している。
例である。たとえば、電気鉄道に使用する車両等では、
一般に、摩擦を利用した機械式制動装置と、慣性エネル
ギを電力の形で取り出す電気式制動装置とから成る。本
実施例の制動機構は通常の電気式制動装置の代りに使用
するものである。第３図において、磁界発生用コイル３
０と磁心３１は車両本体に固定されており、また、常磁
性体製の導体製ディスク３２はハブ３３を介して車軸３
４に固定されている。車軸３４を矢印３５のように回転
させた状態で磁界発生用コイル３０に通電すると、磁心
３１と導体製ディスク３２の゛ 間に車軸３４の回
転速度に比例した制動力を発生する。同じ回転速度であ
っても１発生する制動力は磁界発生用コイル３０に流す
電流の大きさに比加千ス 女申愉麺小伽１壮暦を十遭汰
制ギノス々３２の周囲に複数のコイルを配置することに
より、さらに高い制動力が得られる。また、導体製ディ
スク３２を機械式ディスク制動装置のディスクと兼用す
ることにより、小形の制動装置を実現できる。 第４図
は本発明のダンピング装置を鉄道用車両の制動機構に応
用する場合の、制動制御装置のブロック図である。演算
袋Ｗ１４０は車両の走行速度センサ４１、積載荷重を測
定する荷重センサ４２、車両間の制動性能のばらつき検
出袋Ｗ１４３等からの信号４６ａ〜４６ｃを読み取り、
最適な制動特性を実現する電流値を算出して、電流指令
値４８として電流制御袋！４９に送出する。ここで車両
間の制動性能のばらつき検出装置４３は、車両端の連結
機に取り付けられた圧力センサ４４、および、各車両の
モータ電流センサ４５からの信号４７ａ〜４７ｂを取り
込んで、車両間の制動性能のばらつきを検出している。
一方、励磁電源５０からの電流５１は電流制御装置４９
を経て磁界発生用コイル５３に供給される。その結果、
積載荷重の変化や車両間の制動性能のばらつきといつた
外乱を補正することができる。また、慣性エネルギを電
力の形で取り出して抵抗で消費させる現在の電気式制動
装置は、高速域では大きな制動力が得られるものの、低
速域における制動力はごくわずかに減少してしまい１強
力な機械式制動装置が不可欠となっている。本実施例の
制動装置では、走行速度の低下に伴って磁界発生用コイ
ル５３に供給する電流を増加させることにより、低速域
まで高い制動力を発揮する非線形制動特性を実現するこ
とができる。
を経て磁界発生用コイル５３に供給される。その結果、
積載荷重の変化や車両間の制動性能のばらつきといつた
外乱を補正することができる。また、慣性エネルギを電
力の形で取り出して抵抗で消費させる現在の電気式制動
装置は、高速域では大きな制動力が得られるものの、低
速域における制動力はごくわずかに減少してしまい１強
力な機械式制動装置が不可欠となっている。本実施例の
制動装置では、走行速度の低下に伴って磁界発生用コイ
ル５３に供給する電流を増加させることにより、低速域
まで高い制動力を発揮する非線形制動特性を実現するこ
とができる。
本発明によれば、機械的可動部のないダンピング装置が
実現可能で、その結果、保守点検が不要になる。従って
輸送用車両に要求される高信頼性とメンテナンスフリー
という相反する機能をともに満たすことができる。また
、すべての動作が純電気的におこなわれるため、制御装
置の指令によってダンピング特性を高速に変化させるこ
とができ、環境情報を取り込んで外乱を補正したり、非
線形な特性を持つダンピング装置を容易に実現できる。
実現可能で、その結果、保守点検が不要になる。従って
輸送用車両に要求される高信頼性とメンテナンスフリー
という相反する機能をともに満たすことができる。また
、すべての動作が純電気的におこなわれるため、制御装
置の指令によってダンピング特性を高速に変化させるこ
とができ、環境情報を取り込んで外乱を補正したり、非
線形な特性を持つダンピング装置を容易に実現できる。
第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は第１図の
ダンピング制御装置のブロック図、第３図は本発明の他
の実施例の斜視図、第４図は第３図の制動制御装置のブ
ロック図である。 ３・・・ばね、４，１４，３０，５３・・・磁界発生用
コイル、５，３１・・・磁心、６・・・板状導体、１０
゜５０・・・励磁電源、１２．４９・・・電流制御装置
、１５．４０・・・演算装置、３２・・・導体性ディス
ク。
ダンピング制御装置のブロック図、第３図は本発明の他
の実施例の斜視図、第４図は第３図の制動制御装置のブ
ロック図である。 ３・・・ばね、４，１４，３０，５３・・・磁界発生用
コイル、５，３１・・・磁心、６・・・板状導体、１０
゜５０・・・励磁電源、１２．４９・・・電流制御装置
、１５．４０・・・演算装置、３２・・・導体性ディス
ク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、車両に固定され磁路の一部に空隙のある強磁性体製
の磁心と前記磁心の軸に沿つて巻かれたコイルと前記車
両の可動部に固定されその一端を前記磁心の空隙に挿入
して前記磁心の軸と角度をなす面内で前記磁心と相対的
に動作可能な常磁性体製の板状導体と前記コイルに電流
を供給する電源と、前記電源からの電流の供給を制御す
る電流制御装置とからなることを特徴とするダンピング
装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 さらに、前記車両の置かれた環境を計測して電流値を算
出し前記電流制御装置に送出する演算装置を加えること
を特徴とするダンピング装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記コイルの線材に超電導料を使用して発熱を低減した
ことを特徴とするダンピング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14509887A JPS63312536A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | ダンピング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14509887A JPS63312536A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | ダンピング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63312536A true JPS63312536A (ja) | 1988-12-21 |
Family
ID=15377326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14509887A Pending JPS63312536A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | ダンピング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63312536A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2669981A1 (fr) * | 1990-11-30 | 1992-06-05 | Clausin Jacques | Perfectionnement des amortisseurs dynamiques. |
| EP0965675A1 (en) * | 1998-06-16 | 1999-12-22 | R.& D.S. S.r.l. | Device for controlling the oscillations of tub-drum unit for washing-machines, in particular clothes washing machines |
| WO2019185196A1 (de) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | Esm Energie- Und Schwingungstechnik Mitsch Gmbh | Lineare magnetfeder und verwendung in schwingungstilgern |
| JP2021046883A (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | 株式会社タダノ | 渦電流ダンパおよびそれを備えた作業車両 |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP14509887A patent/JPS63312536A/ja active Pending
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