WO2013191019A1 - 車両用防振装置 - Google Patents

Abstract

　一端部が車体に接続され、他端部が振動源に接続されるトルクロッド（１１）と、前記トルクロッドの前記一端部及び前記他端部との間に設けられ、前記トルクロッドに支持された慣性マス（１５）を含み、前記慣性マスを前記トルクロッドの軸方向に往復動させるアクチュエータ（１４）と、を備える車両用防振装置（１）において、前記アクチュエータは、コイル（２１）の磁路を構成する磁気コア（２０）と、前記磁気コアの外周部に巻回されたコイル（２１）と、前記慣性マスに対向して前記磁気コアに設けられた永久磁石（１９）と、前記コイルと前記トルクロッドとのそれぞれに当接するように設けられた熱伝導部材（２３）と、を備える。

Description

車両用防振装置

　本発明は、車両用防振装置に関するものである。

　固定子と、鉄片を有し固定子に対し往復動可能に設けられた可動子と、からなるリニアアクチュエータにおいて、固定子に、鉄片に対向しかつ往復動の方向に沿って磁極を並べた永久磁石と、該永久磁石の往復動の方向における両側に設けられた一対の磁極部材と、を設けたリニアアクチュエータが知られている（特許文献１）。

特開２００３－２３５２３４号公報

　ところで、車両の内燃機関と車体との間に搭載されるアクティブトルクロッド用の往復動式リニアアクチュエータは、雰囲気温による熱影響に加え、アクチュエータが駆動することによるコイルからの発熱によっても熱影響を受ける。このアクチュエータ駆動時の熱エネルギは、コイルが巻回されるボビンを介し、固定子コア及び永久磁石に伝熱し、アクチュエータをロッドへ締結するためのシャフトを介してトルクロッドへ伝わる。しかし、安価な磁石材料を使用し、より低価格なアクチュエータとしつつ熱耐久信頼性を向上させるためには、永久磁石への伝熱を抑制し、且つ従来技術よりも効率的にトルクロッドへ抜熱する必要がある。

　本発明が解決しようとする課題は、永久磁石への伝熱を抑制し、トルクロッドへ効率的に抜熱できる車両用防振装置を提供することである。

　本発明は、アクチュエータのコイルとトルクロッドとの間に熱伝導部材を設けることによって上記課題を解決する。

　本発明によれば、コイルで発生した駆動時の熱エネルギは熱伝導部材を介してトルクロッドに直接的に伝熱するので、永久磁石への伝熱を抑制し、効率的にトルクロッドへ抜熱することができる。

本発明の一実施の形態に係る車両用防振装置を示す一部破断した正面図である。 本発明の他の実施の形態に係る車両用防振装置を示す一部破断した正面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る車両用防振装置を示す一部破断した正面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る車両用防振装置を示す一部破断した正面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る車両用防振装置を示す一部破断した正面図である。 図１の車両用防振装置の要部拡大断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る車両用防振装置を示す要部拡大断面図である。 図７ＡのＶＩＩＢ矢視図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る車両用防振装置を示す一部破断した断面図であり、本例の車両用防振装置１は、両端に一対のブッシュ１２，１３が設けられ、アクチュエータ１４（慣性マス１５を含む）をハウジング１６内に収容するトルクロッド１１を備える。このトルクロッド１１がブッシュ１２とブッシュ１３の間を剛的に連結する。

　一対のブッシュ１２，１３の一方は振動源であるエンジンに固定され、他方は車体に固定され、これら一対のブッシュ１２，１３は、ばねと減衰の機能を兼ね備えた弾性ゴムなどから構成された防振材（図示を省略する）を介してエンジン又は車体に連結されている。

　本例のアクチュエータ１４は、トルクロッド１１のブッシュ１２，１３の間に形成されたハウジング１６内に収容され、当該ハウジング１６内のブッシュ１２，１３の略中心を結ぶ直線上にはアクチュエータ１４のシャフト１７がトルクロッド１１に固定されている。このシャフト１７の軸方向（図１の左右方向）が慣性マス１５の往復移動方向となる。万一、エンジンルーム内のトルクロッド１１が、雨滴浸入による水や泥はね・土埃による泥を被ったとしても、アクチュエータ１４が水で濡れたり泥で汚損したりすることがないように、ハウジング１６はアクチュエータ１４を収容した後、蓋２５によって閉塞（防水）されている。

　慣性マス１５は、磁性を有する金属等からなり、シャフト１７の周囲にシャフト１７と同軸で設けられている。シャフト１７の軸方向に見た慣性マス１５の断面は、シャフト１７の中心（重心）を中心にした点対称な形であると共に、慣性マス１５の重心がシャフト１７の中心に一致している。慣性マス１５は角筒形状とされ、慣性マス１５のシャフト１７の軸方向の両端（図１で左右端）がそれぞれ弾性支持バネ１８を介してシャフト１７に連結されている。弾性支持バネ１８は、たとえば比較的小さな剛性を有する板バネである。慣性マス１５の内壁１５ａはその一部が後述するアクチュエータ１４の永久磁石１９に向けて凸設されている。

　本例の車両用防振装置１では、慣性マス１５とシャフト１７との間の空間にアクチュエータ１４が設けられている。アクチュエータ１４は、角筒形状の磁気コア２０と、コイル２１と、コイル２１を巻回するボビン２２と、永久磁石１９とを含むリニアタイプ（直線運動型）のアクチュエータであり、慣性マス１５をシャフト１７の軸方向に往復動するものである。

　コイル２１の磁路を構成する磁気コア２０は、積層鋼鈑から構成され、シャフト１７に固定されている。磁気コア２０は、車両用防振装置１の組立前には複数個の部材に分割されており、これら複数個の部材を接着剤で棒状のシャフト１７の周囲に接着することにより、全体として角筒形状の磁気コア２０を形成している。ボビン２２は、この角筒形状の磁気コア２０を包囲するように設けられ、コイル２１は、このボビン２２に巻回されている。永久磁石１９は、磁気コア２０の外周面に設けられている。

　アクチュエータ１４は、このような構成であるので、コイル２１と永久磁石１９とが発生する磁界によるリアクタンストルクによって慣性マス１５をリニアに、つまり慣性マス１５シャフト１７の軸方向に往復動するように駆動することになる。

　ハウジング１６の内壁とコイル２１の間にある空気は、密閉されているうえに元々熱を伝え難いので、コイル２１で生じた熱は、主にシャフト１７へと一旦伝わって、シャフト１７を経由してハウジング１６の内壁面よりトルクロッド１１へとさらに伝わり、トルクロッド１１の外表面より外部に放熱される。しかしながらこのようにシャフト１７を経由する放熱が主体であると、コイル２１の負荷が高い場合、放熱が必ずしも十分得られずに、アクチュエータの性能や耐久性が低下するおそれがある。そこで、本例の車両用防振装置１においては、コイル２１と、トルクロッド１１のハウジング１６の内壁面との間に熱伝導性を有する金属または非金属材料からなる熱伝導部材２３が介装されている。図１に示す例では、シャフト１７の上下それぞれのボビン２２に巻回された各コイル２１とハウジング１６の内壁面との間であって、ブッシュ１２，１３の両側に熱伝導部材２３を介装しているが、図２に示すようにブッシュ１２側のみに熱伝導部材２３を設けてもよいし、図３に示すようにブッシュ１３側のみに熱伝導部材２３を設けてもよい。

　熱伝導部材２３は、熱伝導性に優れた材料であれば特に限定されず、アルミニウムなどの金属材料またはゴムや樹脂などの非金属材料のいずれをも用いることができる。ただし、コイル２１に接触する面はコイル２１との短絡を確実に防止するために絶縁材料で構成することが望ましい。たとえば、図６に示すように、トルクロッド１１のハウジング１６の内壁面に接触する側の第１部分２３ａをアルミニウムなどの金属材料で構成し、コイル２１に接触する側の第２部分２３ｂをゴムや樹脂などの絶縁材料で構成してもよい。特にこの場合に、コイル２１に接触する側の第２部分２３ｂのゴムや樹脂などの絶縁材料の厚さｔ１を、ボビン２２の厚さｔ２より薄く形成することで、コイル２１で発生した熱エネルギをよりトルクロッド１１側へ抜熱することができる。

　本例の熱伝導部材２３を、コイル２１と、トルクロッド１１のハウジング１６の内壁面との間に介装するにあたり、図６に示すトルクロッド１１の当接面からコイル２１の当接面までの寸法Ｌを、トルクロッド１１及びアクチュエータ１４の設計中央値より小さい積上げ公差を含めた寸法を基準として設定することが望ましい。こうすることで、トルクロッド１１の当接面からコイル２１の当接面までの寸法Ｌは、必然的に熱伝導部材２３の厚さより小さくなるので、当該熱伝導部材２３を介装すると、熱伝導部材２３がコイル２１及びハウジング１６の内壁面の両方に密着し、熱伝導性がより高くなる。

　なお、熱伝導部材２３をコイル２１及びハウジング１６の内壁面の両方に密着させるには、上述した積み上げ公差による寸法設定のほか、熱伝導部材２３を弾性体から構成し、当該弾性力を利用してコイル２１とトルクロッド１１のハウジング１６の内壁面との間に介装してもよい。またこれに代えて、熱伝導部材２３を非弾性体で構成する場合には、熱伝導部材２３をコイル２１とトルクロッド１１のハウジング１６の内壁面との間に圧入してもよい。

　図１に戻り、同図に示す熱伝導部材２３とコイル２１とは別部品で構成したが、コイル２１にモールディング樹脂を一体成形し、これらコイル２１及び熱伝導部材２３を一体的に形成してもよい。こうすることで、コイル２１と熱伝導部材２３との密着性が確保され、簡易な製造方法で熱伝導性を高めることができる。

　図４は、本発明の他の実施の形態に係る車両用防振装置１を示す一部破断した断面図であり、上述した実施形態に比べて熱伝導部材２３の形状が相違し、他の構成は共通する。すなわち、本例の熱伝導部材２３は、一端面がコイル２１に接触し、他端面がハウジング１６の内壁面に接触する点で上述した実施形態と共通するが、本例の熱伝導部材２３は、この両面それぞれがコイル２１とハウジング１６の内壁面に接触する部分から、同図に示す上下それぞれに延在するストッパ部（第３部分）２３ｃを有する。

　熱伝導部材２３のストッパ部２３ｃは、慣性マス１５が同図の左右方向に並進運動する際にオーバーシュートしようとすると慣性マス１５に当接し、オーバーシュートを阻止する機能を司る。したがって、ストッパ部２３ｃの厚さ（シャフト１７の軸方向の寸法）は、慣性マス１５が正常な並進運動をするストローク分だけ一般部より薄く形成されている。また、ストッパ部２３ｃは、慣性マス１５がシャフト１７に対して揺動して倒れた場合にも慣性マス１５に当接し、過大な傾倒を阻止する機能も司る。したがって、ストッパ部２３ｃの長さ（シャフト１７の軸方向に直交する方向の寸法）は、慣性マス１５が過大に倒れた場合に当接可能な寸法とされている。

　図５は、本発明のさらに他の実施の形態に係る車両用防振装置１を示す一部破断した断面図であり、上述した実施形態に比べて、コイル２１へ電力を供給するためのコネクタ２４と、熱伝導部材２３とが一体的に成形されている点が相違し、他の構成は共通する。すなわち、本例の熱伝導部材２３には、コイル２１へ電力を供給するために電力線が接続されるコネクタ２４が一体的に成形されているので、熱伝導部材２３の熱容量が大きくなる。その結果、トルクロッド１１への抜熱効果がより大きくなる。

　熱伝導部材２３にコネクタ２４を一体的に成形する場合に、コネクタ２４のトルクロッド１１のハウジング１６の内壁面側にもゴムなどの弾性体を付加してもよい。こうすることで、熱伝導部材２３のみならずコネクタ２４もハウジング１６の内壁面に接触するので、接触面積の増加により伝熱性がより高くなる。

　図７Ａ及び図７Ｂは、本発明のさらに他の実施の形態に係る車両用防振装置１を示す一部破断した断面図であり、上述した実施形態に比べて、熱伝導部材２３の固定構造が相違し、他の構成は共通する。図７Ａは熱伝導部材２３の廻りの拡大断面図、図７Ｂは図７ＡのVIIB矢視図である。本例では、熱伝導部材２３を固定するにあたり、図７Ｂに示すようにボビン２２に凹部２２ａを形成し、この凹部２２ａに係合する凸部２３ｄを熱伝導部材２３に形成する。そして、図７Ａに示すように、コイル２１の外周に沿ったボビン２２の凹部２２ａに熱伝導部材２３の凸部２３ｄを係合させることで当該熱伝導部材２３を固定する。こうすることで組み付け作業性が向上する。

　以上のとおり、本例の車両用防振装置１によれば以下の効果を奏する。
（１）本例の車両用防振装置１では、熱伝導部材２３を設けているので、コイル２１で発生した熱エネルギが熱伝導部材２３を介してトルクロッド１１へ熱伝導し易くなり、永久磁石１９への伝熱量を低減することができ、温度上昇による減磁効果を抑制できる。これに加えて、熱伝導部材２３がコイル２１の外形近傍に配置されることにより、コイル２１の巻き線の緩みを防止できる。

（２）また本例の車両用防振装置１によれば、熱伝導部材２３の往復動方向の基準寸法を、トルクロッド１１及びアクチュエータ１４の設計中央値より小さくなる積上げ公差を考慮したものとするため、トルクロッド１１のハウジング１６の内壁面からコイル２１に対面する側までの寸法Ｌが、必然的に熱伝導部材２３の厚さの方が大きくなり、ハウジング１６の内壁面及びコイル２１に密着させることができ、その結果、熱伝導性能を向上することができる。

（３）また本例の車両用防振装置１によれば、熱伝導部材２３を弾性体から構成し、この弾性変形を利用して配置することにより、コイル２１とハウジング１６の内壁面とに容易に密着して固定され、その結果、熱伝導性能を向上することができる。

（４）また本例の車両用防振装置１によれば、熱伝導部材２３を圧入することにより、コイル２１とハウジング１６の内壁面とに容易に密着して固定され、その結果、熱伝導性能を向上することができる。

（５）また本例の車両用防振装置１によれば、熱伝導部材２３に熱伝導率の高い金属材料を用いることで、コイル２１で発生する熱エネルギがトルクロッド１１へ熱伝導し易くなるとともに、コイル２１に対面する側の材料にゴムや樹脂などの非金属性の絶縁材料を用いることで絶縁され、さらに絶縁材料の部分２３ｂの厚さｔ１をボビン２２の厚さｔ２より薄くすることで、トルクロッド１１への熱伝導性能を向上させることができる。

（６）また本例の車両用防振装置１によれば、モールドコイルのような成形法を利用することで、熱伝導部材２３とコイル２１との密着構造を容易に形成することができる。

（７）また本例の車両用防振装置１によれば、アクチュエータ１４の最大並進時に熱伝導部材２３の断面が慣性マス１５と接するようなストッパ部２３ｃの断面形状とすることで、過大な並進可動による内部干渉を回避することができる。

（８）また本例の車両用防振装置１によれば、アクチュエータ１４の最大倒れ角時に熱伝導部材２３のストッパ部２３ｃが慣性マス１５と接するような寸法とすることで、回転モードの内部干渉を回避することができる。

（９）また本例の車両用防振装置１によれば、熱伝導部材２３にコネクタ２４が一体的に成形されることにより、熱伝導部材２３の全体の熱容量が増加し、トルクロッド１１への熱伝導性能が向上する。

（１０）また本例の車両用防振装置１によれば、熱伝導部材２３に一体的に成形されるコネクタ２４の外表面が、トルクロッド１１のハウジング１６の内壁面と密着することにより、伝熱面積を増やすことができる。

（１１）また本例の車両用防振装置１によれば、熱伝導部材２３をコイル２１の外形近傍に配置することにより、コイル２１で発生する熱エネルギが熱伝導部材２３を介してトルクロッド１１へ熱伝導し易くなるとともに、凹凸係合による固定構造により組付け性が向上する。

１…車両用防振装置
１１…トルクロッド
１２，１３…ブッシュ
１４…アクチュエータ
１５…慣性マス
１６…ハウジング
１７…シャフト
１８…弾性支持バネ
１９…永久磁石
２０…磁気コア
２１…コイル
２２…ボビン
２３…熱伝導部材
２４…コネクタ
２５…蓋

Claims (11)

1. 　一端部が車体に接続され、他端部が振動源に接続されるトルクロッドと、
   　前記トルクロッドの前記一端部及び前記他端部との間に設けられ、前記トルクロッドに支持された慣性マスを含み、前記慣性マスを前記トルクロッドの軸方向に往復動させるアクチュエータと、を備える車両用防振装置において、
   　前記アクチュエータは、
   　コイルの磁路を構成する磁気コアと、
   　前記磁気コアの外周部に巻回されたコイルと、
   　前記慣性マスに対向して前記磁気コアに設けられた永久磁石と、
   　前記コイルと前記トルクロッドとのそれぞれに当接するように設けられた熱伝導部材と、
   を備える車両用防振装置。
2. 　前記熱伝導部材が設けられる前記トルクロッドの当接面から前記コイルの当接面までの寸法は、前記トルクロッド及び前記アクチュエータの設計中央値より小さい積上げ公差を含めた寸法を基準として設定される請求項１に記載の車両用防振装置。
3. 　前記熱伝導部材は、前記アクチュエータとは別部品又は前記アクチュエータと一体部品であり、自身の弾性変形を利用して前記コイルと前記トルクロッドとの間に固定される請求項１又は２に記載の車両用防振装置。
4. 　前記熱伝導部材は、前記アクチュエータとは別部品又は前記アクチュエータと一体部品であり、前記コイルと前記トルクロッドとの間に圧入されて固定される請求項１又は２に記載の車両用防振装置。
5. 　前記熱伝導部材は、
   　前記トルクロッドに当接する第１部分が金属材料で形成され、前記コイルに当接する第２部分が非金属の絶縁材料から形成され、
   　前記第２部分の前記トルクロッドの軸方向の寸法が、前記磁気コアを包囲して配置されたボビンの前記軸方向の寸法より短い請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用防振装置。
6. 　前記熱伝導部材の一部又は全部が、非金属の絶縁材料のみでコイルと一体成形されている請求項１～５のいずれか一項に記載の車両用防振装置。
7. 　前記熱伝導部材は、前記トルクロッドと当接するが前記コイルとは当接しない第３部分を有し、
   　前記第３部分の前記トルクロッドと当接する面の反対側の面は、前記慣性マスの往復動のストッパ部を構成する請求項１～６のいずれか一項に記載の車両用防振装置。
8. 　前記第３部分の前記軸方向と直交する方向の寸法が、前記慣性マスの最大倒れ角時に前記第３部分と接するように設定されている請求項７に記載の車両用防振装置。
9. 　前記熱伝導部材に、前記コイルに電力を供給するためのコネクタが一体的に成形される請求項１～８のいずれか一項に記載の車両用防振装置。
10. 　前記熱伝導部材と一体的に成形されるコネクタの外表面の前記トルクロッド側に、弾性体が設けられている請求項９に記載の車両用防振装置。
11. 　前記磁気コアを包囲して配置されたボビンを備え、
    　前記熱伝導部材は、前記コイルに対面する側に凸部又は凹部を有し、前記ボビンに形成された凹部又は凸部に係合して固定される請求項１～１０のいずれか一項に記載の車両用防振装置。

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