WO2015016284A1 - リニアアクチュエータ及び防振装置 - Google Patents
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- WO2015016284A1 WO2015016284A1 PCT/JP2014/070131 JP2014070131W WO2015016284A1 WO 2015016284 A1 WO2015016284 A1 WO 2015016284A1 JP 2014070131 W JP2014070131 W JP 2014070131W WO 2015016284 A1 WO2015016284 A1 WO 2015016284A1
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- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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- 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
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
- F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
- F16F13/26—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions
Definitions
- the present invention relates to a linear actuator and a vibration isolator.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-348469 discloses a motor-driven linear oscillator that uses the attractive force and repulsive force of a pair of permanent magnets (see Patent Document 1).
- the present invention has been made in consideration of the above-mentioned facts, and has an object to suppress the fluctuation of thrust when driving a linear actuator with a simple configuration and to control the thrust with high accuracy.
- a linear actuator includes a motor, a movable portion in which a first magnet and an output shaft are combined, and one side and the other side of the first magnet in the axial direction of the output shaft. And a second magnet and a third magnet which are arranged to be opposed to the first magnet with a gap and are connected and integrated by a non-magnetic material.
- a rotating unit that is driven to rotate about a direction, and a limiting unit that limits a moving range of the movable unit so that the first magnet is not attracted to the second magnet or the third magnet.
- the opposing surfaces of the first magnet, the second magnet, and the third magnet have magnetic poles that are alternately different in the rotation direction of the rotating portion, and the second magnet and the third magnet In the magnet, the magnetic poles on the opposing surface are in the rotational direction. Te is the same phase, the same magnetic poles are opposed in the axial direction.
- the magnetic poles of the opposing surfaces are in the same phase in the rotation direction, and the same magnetic poles are opposed in the axial direction, so the first magnet and the second magnet
- an attractive force is generated between the magnets
- a repulsive force is generated between the first magnet and the third magnet.
- the directions of the attractive force and the repulsive force are the same direction, and the movable part moves in that direction.
- the first magnet is not attracted to the second magnet.
- the second magnet and the third magnet are connected and integrated by a non-magnetic material, so that the axial direction between the second magnet and the third magnet when the rotating part rotates The distance does not change. Therefore, even if the movable portion moves and the axial position of the first magnet changes, the axial distance between the second magnet and the first magnet, the first magnet, and the third magnet The sum total with the axial distance between them does not change either. As a result, even if the axial position of the movable part changes, fluctuations in the total magnetic force passing through the first magnet are suppressed. For this reason, the fluctuation
- a second aspect is the linear actuator according to the first aspect, provided on the opposite side of the rotating portion from the motor side in the axial direction, through which the output shaft is inserted, and which does not rotate during operation of the motor
- the restriction member has one end fixed to the output shaft, the other end fixed to the fixing member, and the movement of the movable portion in the axial direction and the rotational direction.
- Each spring member generates a repulsive force.
- the spring member as the limiting portion generates a repulsive force with respect to the movement of the movable portion in the axial direction and the rotational direction. Therefore, when the rotating part is rotated by the motor, the first magnet of the movable part is not attracted to the second magnet or the third magnet, and the movable part is prevented from being supplied to the rotating part. . For this reason, the thrust of a movable part can be generated efficiently and stably.
- the vibration isolator includes a first attachment member connected to either the vibration generating unit or the vibration receiving unit, and a second connecting member connected to either the vibration generating unit or the vibration receiving unit.
- the first mounting member and the second mounting member are connected to each other, an elastic body that is deformed in response to vibration input from the vibration generating unit, a liquid is sealed, and the elastic body A liquid chamber that expands and contracts due to deformation, a movable plate having one surface facing the liquid chamber, and a first or second embodiment that is disposed on the other surface side of the movable plate and vibrates the movable plate.
- a linear actuator according to the above.
- the elastic body and the movable plate face the liquid chamber, the rigidity (area, thickness, hardness, etc.) of the elastic body and the movable plate should be set appropriately.
- the elastic body and the movable plate can be vibrated at the time of vibration input in the frequency region that becomes idle vibration and booming noise, thereby suppressing an increase in the dynamic spring constant of the vibration isolator.
- the passive performance at the time of vibration input in the frequency region that becomes idle vibration and booming noise can be improved by vibration of the elastic body and the movable plate.
- the dynamic spring constant can be minimized by exciting the movable plate with a linear actuator that can control the thrust of the output shaft with high accuracy to control the fluid pressure in the fluid chamber. That is, in this vibration isolator, active performance can be obtained by vibration of the movable plate.
- the synergistic effect of the rise suppression effect of the dynamic spring constant by the elastic body or the like and the reduction effect of the dynamic spring constant by the movable plate, the high-frequency region in which the idle vibration and the booming noise are generated. Can be effectively absorbed.
- the linear actuator and the vibration isolator according to the present invention it is possible to obtain an excellent effect that the fluctuation of thrust during driving of the linear actuator is suppressed and the thrust can be controlled with high accuracy.
- FIG. 3B is a perspective view showing a state in which the extension amount of the output shaft is reduced corresponding to the state of FIG.
- FIG. 3B shows the state which the extension amount of the output shaft increased corresponding to the state of FIG. 3B.
- FIG. 3B shows typically that the load torque of a rotation part is reduced. It is sectional drawing which shows a vibration isolator.
- a linear actuator 100 includes a motor 102, a movable portion 104, a rotating portion 106, a spring member 108 as an example of a limiting portion, and a case 118 as an example of a fixed member. Yes.
- the motor 102 is, for example, an electric motor (DC motor), and a rotating shaft 114 protrudes from a main body 110 that is an example of a portion that does not rotate during operation.
- DC motor electric motor
- the first magnet 111 and the output shaft 116 are combined.
- the first magnet 111 is formed in an annular shape, for example, and an output shaft 116 is attached to the center thereof.
- the axial direction A of the output shaft 116 is orthogonal to the radial direction of the first magnet 111.
- the axial direction A coincides with the axial direction of the rotating shaft 114 of the motor 102.
- the output shaft 116 is provided with a flange 116A to which one end of the spring member 108 is fixed.
- the opposing surfaces 111A and 111B which are both surfaces in the thickness direction of the first magnet 111, have, for example, two magnetic poles S and N that are alternately different in the rotation direction R of the rotating unit 106, respectively.
- the magnetic poles S and N are respectively disposed in 90 ° ranges obtained by dividing the opposing surfaces 111A and 111B into four equal parts in the circumferential direction.
- the opposite side of the magnetic pole S in the thickness direction is the magnetic pole N
- the opposite side of the magnetic pole N in the thickness direction is the magnetic pole S.
- the facing surface 111A is a surface facing a second magnet 112 described later.
- the facing surface 111B is a surface facing a third magnet 113 described later.
- the rotating unit 106 is disposed on one side and the other side of the first magnet 111 in the axial direction A of the output shaft 116 so as to face the first magnet 111 with gaps D1 and D2, respectively, and is nonmagnetic.
- a second magnet 112 and a third magnet 113 are connected and integrated by a body 120.
- the second magnet 112 and the third magnet 113 are each formed in an annular shape, for example, and annular yokes 122 and 123 are attached in close contact with the opposite side of the first magnet 111 in the axial direction A. Yes.
- the outer diameter and thickness of the yoke 122 are equal to the outer diameter of the second magnet 112.
- the outer diameter and thickness of the yoke 123 are equal to the outer diameter of the third magnet 113.
- the non-magnetic body 120 is, for example, two rod-like members having the same shape, and the yoke 122 and the second magnet 112, and the third magnet 113 and the yoke 123 are point-symmetric in the circumferential direction. It is connected at two points.
- the arrangement of the nonmagnetic material 120 takes into account the vibration balance of the rotating unit 106.
- a notch 120 ⁇ / b> A (relief) for preventing contact between the first magnet 111 and the nonmagnetic body 120 is formed in the central portion in the longitudinal direction of the surface on the center side of the rotating portion 106 of the nonmagnetic body 120. .
- the rotating unit 106 is driven to rotate about the axial direction A by the motor 102.
- the rotating shaft 114 of the motor 102 is connected to the center of the second magnet 112.
- the rotating shaft 114 may be connected to the center of the yoke 122.
- the rotating unit 106 supports the movable unit 104 so as to be movable in the axial direction A, for example.
- a bearing 124 that supports the output shaft 116 of the rotating unit 106 is provided at the center of the yoke 123.
- An output shaft 116 is inserted through the bearing 124.
- the output shaft 116 is supported by a bearing 124 so as to be slidable in the axial direction A.
- the flange 116A is located on the opposite side of the bearing 124 from the motor 102 side.
- the opposing surfaces 112 ⁇ / b> A and 113 ⁇ / b> A of the second magnet 112 and the third magnet 113 have magnetic poles S and N that are alternately different in the rotation direction R of the rotating unit 106, for example, at two locations. ing.
- the magnetic poles S and N are respectively arranged in 90 ° ranges obtained by dividing the opposing surfaces 112A and 113A into four equal parts in the circumferential direction.
- the facing surface 112 ⁇ / b> A of the second magnet 112 is a surface facing the facing surface 111 ⁇ / b> A of the first magnet 111.
- the facing surface 113 ⁇ / b> A of the third magnet 113 is a surface facing the facing surface 111 ⁇ / b> B of the first magnet 111.
- the magnetic poles S and N of the facing surfaces 112A and 113A have the same phase in the rotation direction R, and the same magnetic pole S and the magnetic pole N face each other in the axial direction A. ing.
- the spring member 108 is, for example, a coil spring that limits the moving range of the movable portion 104 so that the first magnet 111 is not attracted to the second magnet 112 or the third magnet 113.
- One end of the spring member 108 is fixed to, for example, the flange 116 ⁇ / b> A of the output shaft 116, and the other end is fixed to the case 118.
- the spring member 108 generates a repulsive force with respect to the movement of the movable portion 104 in the axial direction A and the rotational direction R, respectively.
- the case 118 is provided on the opposite side of the rotating unit 106 in the axial direction A from the motor 102 side, and the output shaft 116 is inserted therethrough and is fixed to a portion that does not rotate when the motor 102 is operated.
- the case 118 includes a cylindrical portion 126, a bottom portion 128, and a flange portion 130.
- the cylindrical part 126 is a part that accommodates most of the movable part 104 and the rotating part 106, and is fitted to the main body part 110 of the motor 102, for example.
- a configuration in which the cylindrical portion 126 completely covers the motor 102 may be employed.
- the bottom portion 128 functions as a mounting bracket when the linear actuator 100 is mounted on the vibration isolator 10 described later.
- the second magnet 112 and the third magnet 113 are connected and integrated by the non-magnetic material 120, so that the second magnet 112 and the third magnet are rotated when the rotation unit 106 rotates.
- the axial distance from 113 does not change. Therefore, even if the movable part 104 moves and the axial position of the first magnet 111 changes, the axial distance between the second magnet 112 and the first magnet 111, and the first magnet 111 The total sum with the distance in the axial direction between the third magnet 113 does not change.
- variation of the thrust of the movable part 104 at the time of the drive of the linear actuator 100 can be suppressed, and this thrust can be controlled with high precision.
- the spring member 108 as the limiting portion generates a repulsive force with respect to the movement of the movable portion 104 in the axial direction A and the rotational direction R. Accordingly, when the rotating unit 106 is rotated by the motor 102, the first magnet 111 of the movable unit 104 is not attracted to the second magnet 112 or the third magnet 113, and the movable unit 104 is moved to the rotating unit 106. Circulation is suppressed. For this reason, the thrust of the movable part 104 can be generated efficiently and stably. Furthermore, the load torque T2 generated by the second magnet 112 and the load torque T3 generated by the third magnet 113 are reversed due to the magnetic pole relationship of the three magnets.
- the load torque T2 of the second magnet 112 and the load torque T3 of the third magnet 113 cancel each other. .
- the load torque of the rotating unit 106 as a whole is reduced.
- the linear actuator 100 can be reduced in size and price. Further, it is possible to reduce the size and the price by reducing the load torque.
- the vibration isolator 10 is applied as an engine mount that supports an engine that is an example of a vibration generating unit in an automobile to a vehicle body that is an example of a vibration receiving unit. 6 indicates the axis of the vibration isolator 10, and the direction along this axis coincides with the axial direction A of the output shaft 116 of the linear actuator 100.
- the vibration isolator 10 includes a first mounting member 12, a second mounting member 20, a rubber elastic body 16 as an example of an elastic body, a main liquid chamber 36 and a sub liquid chamber 38 as an example of a liquid chamber, The movable plates 49 and 50 and the linear actuator 100 are included.
- the first mounting member 12 is connected to either the vibration generating unit or the vibration receiving unit, for example, the engine side.
- the second mounting member 20 is connected to either the vibration generating part (not shown) or the vibration receiving part (not shown), for example, the vehicle body side.
- the second mounting member 20 includes an outer cylinder 22 and an intermediate cylinder 24.
- the outer cylinder 22 includes a cylindrical portion 22A having a substantially cylindrical shape, a flange portion 22B extending radially outward from one end of the cylindrical portion 22A, an end portion of the intermediate cylinder 24 on the other end side of the cylindrical portion 22A, and will be described later.
- a caulking portion 22C is provided for caulking and fixing the sealing plate 40 and the like.
- the intermediate cylinder 24 has a substantially cylindrical shape having a smaller diameter than the cylindrical portion 22 ⁇ / b> A, and is coaxially disposed on the radially inner side of the outer cylinder 22.
- One end side of the intermediate cylinder 24 is a curved portion 24A that is slightly curved radially outward, and the other end side is a stepped flange portion 24B that is bent radially outward.
- a bolt hole 22 ⁇ / b> H for connection with the rebound stopper fitting 13 is drilled in the flange portion 22 ⁇ / b> B of the outer cylinder 22.
- the rebound stopper fitting 13 has a rubber material 13A disposed inside the top that is curved in a substantially U shape, and is fixed to the second attachment member 20 by a bolt 13C at the attachment portion 13B.
- the rebound stopper fitting 13 is disposed so as to surround the upper outer side of the vibration isolator 10.
- the second mounting member 20 is connected to a vehicle body (not shown) as a vibration receiving portion via a leg member 96 described later.
- the first mounting member 12 has a substantially cylindrical shape whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the second mounting member 20, is coaxial with the second mounting member 20, and is larger than the second mounting member 20. It is arranged to protrude outward.
- the second mounting member 20 side of the first mounting member 12 has a substantially tapered shape so that the diameter decreases toward the tip.
- the first attachment member 12 is connected to an engine (not shown) by an attachment portion (not shown).
- the rubber elastic body 16 is a member that connects the first mounting member 12 and the second mounting member 20 and deforms in response to vibration input from the engine side.
- the rubber elastic body 16 is vulcanized and bonded to the outer periphery of the first attachment member 12 on the small-diameter side end, and is added so as to cover the outer periphery of the curved portion 24A on the inner periphery of the intermediate tube 24 on the curved portion 24A side.
- the first attachment member 12 and the intermediate cylinder 24 are elastically connected to each other.
- a recess 16A is formed on the lower surface of the rubber elastic body 16 (the surface on the second attachment member 20 side).
- a thin upper film 17 that covers the outer peripheral surface of the first mounting member 12 is integrally formed with the rubber elastic body 16.
- the rubber elastic body 16 is integrally formed with a thin lower film 18 that extends toward the stepped flange portion 24 ⁇ / b> B of the intermediate cylinder 24 and covers the inner peripheral surface of the intermediate cylinder 24.
- a diaphragm 30 is vulcanized and bonded to the inside of the cylindrical portion 22A of the outer cylinder 22.
- the diaphragm 30 is made of a thin rubber film and has a substantially cylindrical shape.
- One end of the cylinder of the diaphragm 30 is bent radially inward and reduced in diameter, and is vulcanized and bonded to the ring 34.
- the ring 34 is externally fitted to the first attachment member 12 via the upper film 17.
- the other end of the cylinder of the diaphragm 30 extends toward the caulking portion 22C side of the outer cylinder 22, and constitutes a coating film 32 that covers the inner peripheral surface of the cylindrical portion 22A.
- the main liquid chamber 36 and the sub liquid chamber 38 are portions that are filled with liquid and expand / contract due to deformation of the rubber elastic body 16.
- the sealing plate 40 is disposed on the opposite side of the second mounting member 20 from the first mounting member 12.
- the main liquid chamber 36 as a pressure receiving chamber is configured to be surrounded by the concave portion 16 ⁇ / b> A of the rubber elastic body 16, the intermediate cylinder 24, and the sealing plate 40.
- the auxiliary liquid chamber 38 is formed in an annular shape between the rubber elastic body 16 and the diaphragm 30.
- a restriction passage 26 is formed between the outer cylinder 22 and the intermediate cylinder 24 which are the outer peripheral sides of the main liquid chamber 36.
- the restriction passage 26 has one end communicating with the main liquid chamber 36 and the other end communicating with the sub liquid chamber 38, and the main liquid chamber 36 and the sub liquid chamber 38 are communicated with each other through the restriction passage 26.
- the main liquid chamber 36, the sub liquid chamber 38, and the restriction passage 26 are filled with liquid.
- the rubber elastic body 16 When vibration in the axial direction A is input from the first mounting member 12 side connected to the engine, the rubber elastic body 16 is elastically deformed, and the internal volume of the main liquid chamber 36 is expanded and contracted along with this elastic deformation.
- vibrations in a relatively low frequency range among vibrations input from the engine, such as shake vibrations are input into the main liquid chamber 36 due to a pressure difference between the main liquid chamber 36 and the sub liquid chamber 38.
- the liquid and the liquid sealed in the sub liquid chamber 38 circulate through each other through the restriction passage 26, and a vibration damping effect and a vibration isolation effect can be obtained by a liquid column resonance action in the restriction passage 26.
- the restriction passage 26 is set so that its path length and cross-sectional area can effectively exert a damping effect in a frequency range of low-frequency large-amplitude vibration such as engine shake.
- the sealing plate 40 is generally disc-shaped as a whole, and has an annular outer peripheral plate portion 42 with a circular opening 41 formed in the center, a movable plate portion 44 disposed inside the opening 41, and an annular shape And a rubber part 46.
- the annular rubber portion 46 connects the outer peripheral plate portion 42 and the movable plate portion 44, and the movable plate portion 44 is elastically supported by the outer peripheral plate portion 42 by the rubber portion 46.
- the outer peripheral plate portion 42 is bent at the outer peripheral end downward, is crimped together with the stepped flange portion 24 ⁇ / b> B of the intermediate cylinder 24, and is fixed to the second mounting member 20. Further, the outer peripheral plate portion 42 is bent upward so that the inner peripheral end constituting the opening 41 has a cylindrical shape.
- the outer peripheral plate portion 42 of the present embodiment is a press-formed product made of a metal plate.
- the movable plate 50 has a rubber portion 46 located inside the opening 41 in the sealing plate 40 and a movable plate portion 44.
- An output shaft 116 of a linear actuator 100 described later is inserted into the central portion of the movable plate portion 44.
- the outer peripheral end of the movable plate portion 44 is bent upward.
- a linear actuator 100 is arranged on the opposite side of the sealing plate 40 from the main liquid chamber 36.
- the linear actuator 100 is disposed on the other surface side of the movable plate 50 and configured to vibrate the movable plate 50.
- the vibration isolator 10 is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
- the vibration isolator 10 is used, for example, for vibration isolation of an automobile engine.
- the automobile engine is supported by the plurality of vibration isolation devices 10 on the body of the automobile.
- the first mounting member 12 of the vibration isolator 10 is connected to, for example, an automobile engine that is a vibration generation source
- the second mounting member 20 is connected to, for example, the vehicle body that is a vibration receiving unit
- the automobile engine is The first mounting member 12, the rubber elastic body 16, and the second mounting member 20 are supported by the vehicle body.
- the vibration of the automobile engine is absorbed by the resistance based on the internal friction of the rubber elastic body 16.
- the vibration isolator including the rubber part 46 and the movable plate 49 is, for example, an engine shake having a frequency of 10 to 15 Hz and a frequency range higher than the riding comfort range (idle to booming sound: for example, a frequency of less than 20 to 100 Hz).
- the dynamic spring constant can be lowered as compared with the case where the rubber part 46 and the movable plate 49 are not provided and the case where the rubber part 46 is provided and the movable plate 49 is not provided. It should be noted that by adjusting the rigidity and the like of the rubber part 46 and the movable plate 49, it is also possible to suppress an increase in the dynamic spring constant in a part of the high frequency region (the low frequency side close to the noise in the high frequency region).
- the rubber part 46 and the movable plate 49 face the main liquid chamber 36, the rigidity (area, thickness, hardness, etc.) of the rubber part 46 and the movable plate 49 are determined. ) Is set appropriately, the rubber part 46 and the movable plate 49 are vibrated at the time of vibration input in the frequency domain that causes idle vibration and a booming sound, thereby suppressing an increase in the dynamic spring constant of the vibration isolator 10. it can. In other words, in the vibration isolator 10, the passive performance at the time of vibration input in the frequency region that becomes idle vibration and booming noise can be improved by the vibration of the rubber part 46 and the movable plate 49.
- the restriction passage 26 becomes clogged. If it does so, the hydraulic pressure of the main liquid chamber 36 will rise, the dynamic spring constant of the vibration isolator 10 will rise, and vibration isolation performance will fall.
- the linear actuator 100 capable of controlling the thrust of the output shaft 116 with high accuracy causes the movable plate 50 to vibrate in a direction in which the vibration transmission force to the vehicle body is zero, thereby controlling the hydraulic pressure in the main liquid chamber 36.
- An increase in the dynamic spring constant can be suppressed. That is, in the vibration isolator 10, active performance can be obtained by the vibration of the movable plate 50.
- idle vibration and bulking are caused by a synergistic effect of the suppression effect of the dynamic spring constant by the rubber portion 46 and the movable plate 49 and the reduction effect of the dynamic spring constant by the movable plate 50. It becomes possible to effectively absorb the vibration in the high frequency region that becomes sound.
- the temperature of the vibration isolator 10 rises due to the heat from the engine, and the air in the space may expand. However, the pressure in the space is caused by the movable plate 49 being deformed to the main liquid chamber 36 side. The rise is suppressed, and unnecessary pressure is not applied to the movable plate portion 44 and the rubber portion 46, so that the deterioration of the vibration proof property is suppressed, and the rubber portion 46 supporting the movable plate portion 44 is stretched. It can be suppressed.
- the movable plate 49 is provided in a vacant space outside the opening 41 in the outer peripheral plate portion 42 in the radial direction, and the space is effectively used. There is no need to forcibly provide the movable plate 49 to the members 22 and the intermediate cylinder 24. If the movable plate 49 is provided on the members such as the outer cylinder 22 and the intermediate cylinder 24, the anti-vibration characteristics at the time of low-frequency vibration input are affected by the effect that the size of the restriction passage 26 is shortened.
- the outer peripheral plate portion 42, the movable plate portion 44, the rubber portion 46 that connects the outer peripheral plate portion 42 and the movable plate portion 44, and the movable plate 49 are formed. Since the rubber part 46 is integrated into a unit, the assembly process is made efficient, and the type of rubber used in the vibration isolator 10 can be minimized.
- the vibration isolator 10 of the present embodiment is provided with a rubber portion 46 (a portion connecting the outer peripheral plate portion 42 and the movable plate portion 44) and a movable plate 49 so as to face the main liquid chamber 36. Therefore, the rigidity of the rubber part 46 (movable plate 50) supporting the movable plate part 44 can be set with emphasis on active performance, and the rigidity of the movable plate 49 can be set with emphasis on passive performance. For this reason, both passive performance and active performance can be achieved.
- the motor 102 is not limited to an electric motor (DC motor), and may be a pressure motor such as a hydraulic motor or a pneumatic motor.
- the rotation shaft 114 of the motor 102 is connected to the center of the second magnet 112 in the rotation unit 106.
- the present invention is not limited to this, and a gear between the rotation shaft 114 of the motor 102 and the rotation unit 106 is used.
- a power transmission mechanism such as a row may be interposed. That is, the rotating shaft 114 of the motor 102 and the rotating unit 106 do not have to be arranged coaxially.
- the spring member 108 is given as an example of the limiting portion, the limiting portion is not limited to this.
- the position of the lower end of the notch 120 ⁇ / b> A of the non-magnetic body 120 is set slightly above the second magnet 112, and the position of the upper end of the notch 120 ⁇ / b> A is slightly higher than the third magnet 113.
- the notch 120A is formed deeper.
- the outer diameter of the first magnet 111 is slightly larger than the outer diameters of the second magnet 112 and the third magnet 113 so as not to interfere with the notch 120A of the non-magnetic body 120.
- the movement range of the first magnet 111 in the axial direction A is limited by the upper end and the lower end of the notch 120A.
- the restriction unit may be configured in this way.
- the sliding of the axial direction A of the movable part 104 shall be supported by the rotation part 106, you may support by the case 118 (fixed member).
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- Combined Devices Of Dampers And Springs (AREA)
Abstract
リニアアクチュエータ(100)は、モータ(102)と、第1の磁石(111)と出力軸(116)とを有する可動部(104)と、出力軸(116)の軸方向(A)において第1の磁石(111)の両側に夫々隙間を持って対向配置されると共に、非磁性体(120)により連結された第2の磁石(112)及び第3の磁石(113)を有し、モータ(102)により回転駆動される回転部(106)と、可動部(104)の移動範囲を制限するばね部材(108)(制限部)と、を有し、第1の磁石(111)、第2の磁石(112)及び第3の磁石(113)の各々の対向面は、回転部(106)の回転方向(R)において交互に異なる磁極を有し、第2の磁石(112)及び第3の磁石(113)の対向面の磁極が同位相とされている。
Description
本発明は、リニアアクチュエータ及び防振装置に関する。
特開2005-348469号公報には、一対の永久磁石の吸引力と反発力を利用した、モータ駆動のリニアオシレータが開示されている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記した従来例のように、振動発生時やリニアオシレータの駆動時には、永久磁石間距離が変化するため、推力変動が大きくなると考えられる。更に従来例では、磁石により大きな負荷トルクがDCモータへ発生するため、必要なDCモータが大型化、高価格化するという課題があった。
本発明は、上記事実を考慮して、簡易な構成で、リニアアクチュエータの駆動時の推力の変動を抑制し、該推力を高精度に制御できるようにすることを目的とする。
本発明の第1の態様に係るリニアアクチュエータは、モータと、第1の磁石と出力軸とが組み合わされた可動部と、前記出力軸の軸方向における前記第1の磁石の一方側と他方側に、前記第1の磁石に対して夫々隙間を持って対向配置されると共に、非磁性体により連結されて一体化された第2の磁石及び第3の磁石を有し、前記モータにより前記軸方向を中心として回転駆動される回転部と、前記第1の磁石が前記第2の磁石又は前記第3の磁石に吸着されないように前記可動部の移動範囲を制限する制限部と、を有し、前記第1の磁石、前記第2の磁石及び前記第3の磁石の各々の対向面は、前記回転部の回転方向において交互に異なる磁極を有し、前記第2の磁石及び前記第3の磁石において、前記対向面の磁極が前記回転方向において同位相とされ、同じ磁極同士が前記軸方向に対向している。
このリニアアクチュエータでは、第2の磁石及び第3の磁石において、対向面の磁極が回転方向において同位相とされ、同じ磁極同士が軸方向に対向しているので、第1の磁石と第2の磁石との間に吸引力が発生するとき、第1の磁石と第3の磁石との間に反発力が発生する。この吸引力と反発力の方向は、同方向となり、その方向に可動部が移動する。このとき、制限部により第1の磁石の移動範囲が制限されるため、第1の磁石が第2の磁石に吸着されることはない。
モータにより回転部が回転し、第1の磁石と対向する第2の磁石及び第3の磁石の磁極が共に反転すると、第1の磁石と第2の磁石との間に反発力が発生し、第1の磁石と第3の磁石との間に吸引力が発生する。この吸引力と反発力の方向は、回転部の回転前とは逆方向となり、その方向に可動部が移動する。このとき、制限部により第1の磁石の移動範囲が制限されるため、第1の磁石が第3の磁石に吸着されることはない。可動部において、第1の磁石は出力軸と組み合わされているので、モータにより回転部を連続的に回転させると、可動部に正負の軸方向力(推力)が交互に発生する。これにより、可動部が振動する。
回転部においては、第2の磁石と第3の磁石とが非磁性体により連結されて一体化されているので、回転部の回転時に第2の磁石と第3の磁石との間の軸方向距離は変化しない。従って、可動部が移動して第1の磁石の軸方向位置が変化しても、第2の磁石と第1の磁石との間の軸方向距離と、第1の磁石と第3の磁石との間の軸方向距離との総和も変化しない。この結果、可動部の軸方向位置が変化しても、第1の磁石を通過する総磁力の変動は抑制される。このため、リニアアクチュエータの駆動時の可動部の推力の変動を抑制し、該推力を高精度に制御することができる。
第2の態様は、第1の態様に係るリニアアクチュエータにおいて、前記回転部の前記軸方向における前記モータ側と反対側に設けられ、前記出力軸が挿通され、かつ前記モータの作動時に回転しない部位に固定された固定部材を有し、前記制限部は、一端が前記出力軸に固定され、他端が前記固定部材に固定され、前記可動部の前記軸方向及び前記回転方向の動きに対して夫々反発力を生じさせるばね部材である。
このリニアアクチュエータでは、可動部の軸方向及び回転方向の動きに対して、制限部としてのばね部材が夫々反発力を生じさせる。従って、モータによる回転部の回転時に、可動部の第1の磁石が第2の磁石又は第3の磁石に吸着されることがなく、かつ可動部が回転部に供回りすることが抑制される。このため、可動部の推力を効率的、安定的に発生させることができる。
第3の態様に係る防振装置は、振動発生部または振動受部の何れか一方に接続される第1の取付け部材と、振動発生部または振動受部の何れか他方に接続される第2の取付け部材と、前記第1の取付け部材と前記第2の取付け部材とを連結し、前記振動発生部からの振動入力に伴い変形する弾性体と、液体が封入されると共に、前記弾性体の変形により拡縮する液室と、一方の面が前記液室に面する可動板と、前記可動板の他方の面側に配置され、前記可動板を加振する第1の態様又は第2の態様に係るリニアアクチュエータと、を備える。
振動発生源である例えば自動車エンジンへ防振装置の第1の取付け部材を連結し、振動受部である例えば車体へ第2の取付け部材を連結すると、自動車エンジンは、第1の取付け部材、弾性体及び第2の取付け部材を介して車体に支持される。このとき、自動車エンジンの振動は、弾性体の内部摩擦に基づく抵抗により吸収される。
ここで、この防振装置では、液室に対して弾性体と可動板とが面しているため、弾性体及び可動板の剛性(面積、厚さ、硬さ等)を適切に設定することで、アイドル振動、及びこもり音となる周波数領域の振動入力時に、弾性体及び可動板を振動させて、防振装置の動ばね定数の上昇を抑えることができる。即ち、この防振装置では、弾性体及び可動板の振動により、アイドル振動、及びこもり音となる周波数領域の振動入力時におけるパッシブ性能を向上させることができる。
また、出力軸の推力を高精度に制御できるリニアアクチュエータにより可動板を加振して、液室の液圧をコントロールすることで、動ばね定数を極小とすることができる。即ち、この防振装置では、可動板の振動により、アクティブ性能を得ることができる。
このように、この防振装置によれば、弾性体等による動ばね定数の上昇抑制効果と、可動板による動ばね定数の低減効果との相乗効果により、アイドル振動、及びこもり音となる高周波領域の振動を効果的に吸収することが可能となる。
本発明に係るリニアアクチュエータ及び防振装置によれば、リニアアクチュエータの駆動時の推力の変動を抑制し、該推力を高精度に制御できる、という優れた効果が得られる。
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
[リニアアクチュエータ]
図1において、本実施形態に係るリニアアクチュエータ100は、モータ102と、可動部104と、回転部106と、制限部の一例たるばね部材108と、固定部材の一例たるケース118とを有している。
[リニアアクチュエータ]
図1において、本実施形態に係るリニアアクチュエータ100は、モータ102と、可動部104と、回転部106と、制限部の一例たるばね部材108と、固定部材の一例たるケース118とを有している。
モータ102は、例えば電気モータ(直流モータ)であり、作動時に回転しない部位の一例たる本体部110から、回転軸114が突出している。
可動部104では、第1の磁石111と出力軸116とが組み合わされている。具体的には、第1の磁石111は、例えば円環状に形成され、その中心に出力軸116が取り付けられている。この出力軸116の軸方向Aは、第1の磁石111の径方向と直交している。また、この軸方向Aは、モータ102の回転軸114の軸方向と一致している。出力軸116には、ばね部材108の一端が固定されるフランジ116Aが設けられている。
第1の磁石111の厚さ方向の両面である対向面111A,111Bには、回転部106の回転方向Rにおいて交互に異なる磁極S,Nを、夫々例えば2箇所ずつ有している。磁極S,Nは、対向面111A,111Bを周方向に夫々4等分した90°の範囲に夫々配置されている。対向面111A,111Bにおいて、磁極Sの厚さ方向の反対側は磁極Nとなっており、また磁極Nの厚さ方向の反対側は磁極Sとなっている。対向面111Aは、後述する第2の磁石112と対向する面である。対向面111Bは、後述する第3の磁石113と対向する面である。
回転部106は、出力軸116の軸方向Aにおける第1の磁石111の一方側と他方側に、第1の磁石111に対して夫々隙間D1,D2を持って対向配置されると共に、非磁性体120により連結されて一体化された第2の磁石112及び第3の磁石113を有している。第2の磁石112及び第3の磁石113は、例えば夫々円環状に形成され、軸方向Aにおける第1の磁石111と反対側に、夫々円環状のヨーク122,123が密着して取り付けられている。ヨーク122の外径及び厚さは、第2の磁石112の外径と同等となっている。同様に、ヨーク123の外径及び厚さは、第3の磁石113の外径と同等となっている。
非磁性体120は、互いに同一形状とされた例えば2本の棒状部材であり、ヨーク122及び第2の磁石112と、第3の磁石113及びヨーク123とを、その周方向で点対称となる2点で連結している。この非磁性体120の配置は、回転部106の振動バランスを考慮したものである。非磁性体120の回転部106の中心側の面の長手方向中央部には、第1の磁石111と非磁性体120との接触を防止するための切欠き120A(逃げ)が形成されている。
回転部106は、モータ102により軸方向Aを中心として回転駆動される。本実施形態では、モータ102の回転軸114は、第2の磁石112の中心に連結されている。なお、回転軸114は、ヨーク122の中心に連結されていてもよい。
回転部106は、例えば、可動部104を軸方向Aに移動可能に支持している。具体的には、ヨーク123の中心部には、回転部106の出力軸116を支持する軸受124が設けられている。この軸受124には、出力軸116が挿通されている。出力軸116は、軸受124により、軸方向Aに摺動可能に支持されている。フランジ116Aは、軸受124のモータ102側とは反対側に位置している。
回転部106において、第2の磁石112及び第3の磁石113の各々の対向面112A,113Aは、回転部106の回転方向Rにおいて交互に異なる磁極S,Nを、夫々例えば2箇所ずつ有している。磁極S,Nは、対向面112A,113Aを夫々周方向に4等分した90°の範囲に夫々配置されている。第2の磁石112の対向面112Aは、第1の磁石111の対向面111Aと対向する面である。第3の磁石113の対向面113Aは、第1の磁石111の対向面111Bと対向する面である。第2の磁石112及び第3の磁石113において、対向面112A,113Aの磁極S,Nは、回転方向Rにおいて同位相とされ、同じ磁極S同士、磁極N同士が軸方向Aに夫々対向している。
ばね部材108は、第1の磁石111が第2の磁石112又は第3の磁石113に吸着されないように可動部104の移動範囲を制限する、例えばコイルばねである。ばね部材108の一端は、出力軸116の例えばフランジ116Aに固定され、他端は、ケース118に固定されている。ばね部材108は、可動部104の軸方向A及び回転方向Rの動きに対して夫々反発力を生じさせるようになっている。
ケース118は、回転部106の軸方向Aにおけるモータ102側と反対側に設けられ、出力軸116が挿通され、かつモータ102の作動時に回転しない部位に固定されている。一例として、ケース118は、筒状部126と、底部128と、フランジ部130とを有している。筒状部126は、可動部104及び回転部106の大部分を収納する部位であり、モータ102の本体部110に例えば嵌合している。筒状部126がモータ102を完全に覆う構成であってもよい。底部128には、可動部104の出力軸116が挿通される貫通孔130Aが形成されている。底部128は、後述する防振装置10にリニアアクチュエータ100を搭載する際に取付けブラケットとして機能するようになっている。
(作用)
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図3Aにおいて、本実施形態に係るリニアアクチュエータ100では、第2の磁石112及び第3の磁石113において、対向面112A,113Aの磁極S,Nが回転方向Rにおいて同位相とされ、同じ磁極S同士,磁極N同士が軸方向Aに夫々対向している。従って、図3Aに示されるように、第1の磁石111と第2の磁石112との間に吸引力が発生するとき、第1の磁石111と第3の磁石113との間に反発力が発生する。この吸引力と反発力の方向は、同方向となり、その方向に可動部104が移動する。このとき、ばね部材108により第1の磁石111の移動範囲が制限されるため、第1の磁石111が第2の磁石112に吸着されることはない。これにより、図4Aに示されるように、出力軸116の延び出し量が減少する。換言すれば、出力軸116が縮む。
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図3Aにおいて、本実施形態に係るリニアアクチュエータ100では、第2の磁石112及び第3の磁石113において、対向面112A,113Aの磁極S,Nが回転方向Rにおいて同位相とされ、同じ磁極S同士,磁極N同士が軸方向Aに夫々対向している。従って、図3Aに示されるように、第1の磁石111と第2の磁石112との間に吸引力が発生するとき、第1の磁石111と第3の磁石113との間に反発力が発生する。この吸引力と反発力の方向は、同方向となり、その方向に可動部104が移動する。このとき、ばね部材108により第1の磁石111の移動範囲が制限されるため、第1の磁石111が第2の磁石112に吸着されることはない。これにより、図4Aに示されるように、出力軸116の延び出し量が減少する。換言すれば、出力軸116が縮む。
図3Bに示されるように、回転部106が回転方向Rに回転し、第1の磁石111と対向する第2の磁石112及び第3の磁石113の磁極S,Nが共に反転すると、第1の磁石111と第2の磁石112との間に反発力が発生し、第1の磁石111と第3の磁石113との間に吸引力が発生する。この吸引力と反発力の方向は、回転部106の回転前とは逆方向となり、その方向に可動部104が移動する。このとき、ばね部材108により第1の磁石111の移動範囲が制限されるため、第1の磁石111が第3の磁石113に吸着されることはない。これにより、図4Bに示されるように、出力軸116の延び出し量が増加する。換言すれば、出力軸116が伸びる。
可動部104において、第1の磁石111は出力軸116と組み合わされているので、モータ102により回転部106を連続的に回転させると、可動部104に正負の軸方向力(推力)が交互に発生する。これにより、可動部104が振動する。
回転部106においては、第2の磁石112と第3の磁石113とが非磁性体120により連結されて一体化されているので、回転部106の回転時に第2の磁石112と第3の磁石113との間の軸方向距離は変化しない。従って、可動部104が移動して第1の磁石111の軸方向位置が変化しても、第2の磁石112と第1の磁石111との間の軸方向距離と、第1の磁石111と第3の磁石113との間の軸方向距離との総和も変化しない。この結果、可動部104の軸方向位置が変化しても、第1の磁石111を通過する総磁力の変動は抑制される。このため、リニアアクチュエータ100の駆動時の可動部104の推力の変動を抑制し、該推力を高精度に制御することができる。
また、リニアアクチュエータ100では、可動部104の軸方向A及び回転方向Rの動きに対して、制限部としてのばね部材108が夫々反発力を生じさせる。従って、モータ102による回転部106の回転時に、可動部104の第1の磁石111が第2の磁石112又は第3の磁石113に吸着されることがなく、かつ可動部104が回転部106に供回りすることが抑制される。このため、可動部104の推力を効率的、安定的に発生させることができる。更に、3つの磁石の磁極関係により第2の磁石112で発生する負荷トルクT2と第3の磁石113で発生する負荷トルクT3が逆となる。第2の磁石112と第3の磁石113は機械的に接続され回転部106となっているため、第2の磁石112の負荷トルクT2と、第3の磁石113の負荷トルクT3とが打ち消し合う。これより、回転部106の全体としての負荷トルクは低減される。
更に、モータとして直流モータを用いることにより、リニアアクチュエータ100の小型化、低価格化を図ることができる。また、負荷トルク低減により、小型化および低価格化を図ることが可能となる。
[防振装置]
図6において、本実施形態に係る防振装置10は、例えば、自動車における振動発生部の一例たるエンジンを、振動受部の一例たる車体へ支持するエンジンマウントとして適用されるものである。なお、図6の符号CLは防振装置10の軸心を示し、この軸心に沿った方向は、リニアアクチュエータ100における出力軸116の軸方向Aと一致している。この防振装置10は、第1の取付け部材12と、第2の取付け部材20と、弾性体の一例たるゴム弾性体16と、液室の一例たる主液室36及び副液室38と、可動板49,50と、リニアアクチュエータ100とを有している。
図6において、本実施形態に係る防振装置10は、例えば、自動車における振動発生部の一例たるエンジンを、振動受部の一例たる車体へ支持するエンジンマウントとして適用されるものである。なお、図6の符号CLは防振装置10の軸心を示し、この軸心に沿った方向は、リニアアクチュエータ100における出力軸116の軸方向Aと一致している。この防振装置10は、第1の取付け部材12と、第2の取付け部材20と、弾性体の一例たるゴム弾性体16と、液室の一例たる主液室36及び副液室38と、可動板49,50と、リニアアクチュエータ100とを有している。
第1の取付け部材12は、振動発生部または振動受部の何れか一方、例えばエンジン側に接続される。第2の取付け部材20は、振動発生部(図示せず)または振動受部(図示せず)の何れか他方、例えば車体側に接続される。
第2の取付け部材20は、外筒22、及び、中間筒24を含んで構成されている。外筒22は、略円筒形状の円筒部22A、円筒部22Aの一端から径方向外側に延出されたフランジ部22B、及び、円筒部22Aの他端側で中間筒24の端部や後述する封止板40などを加締めて固定するカシメ部22Cを有している。中間筒24は、円筒部22Aよりも小径の略円筒形状とされ、外筒22の径方向内側に同軸的に配置されている。中間筒24の一端側は、僅かに径方向外側へ湾曲した湾曲部24Aとされ、他端側は、径方向外側に段付きで屈曲された段付フランジ部24Bとされている。外筒22のフランジ部22Bには、リバウンドストッパ金具13との連結用のボルト穴22Hが穿孔されている。リバウンドストッパ金具13は、略U字状に湾曲された頂部の内側にゴム材13Aが配置されており、取付部13Bでボルト13Cにより第2の取付け部材20へ固定されている。リバウンドストッパ金具13は、防振装置10の上部外側を囲むように配置されている。
第2の取付け部材20は、後述する脚部材96を介して、振動受部としての車体(不図示)に連結される。
第1の取付け部材12は、外径が第2の取付け部材20の内径よりも小径の略円柱状とされ、第2の取付け部材20と同軸的に、かつ、第2の取付け部材20よりも外側に突出して配置されている。第1の取付け部材12の第2の取付け部材20側は、先端に向かって小径となるような略テーパー形状とされている。第1の取付け部材12は、不図示の取付部によってエンジン(不図示)と連結されている。
ゴム弾性体16は、第1の取付け部材12と第2の取付け部材20とを連結し、エンジン側からの振動入力に伴い変形する部材である。このゴム弾性体16は、第1の取付け部材12の小径側先端外周に加硫接着されると共に、中間筒24の湾曲部24A側の内周に湾曲部24Aの外周側をも覆うように加硫接着されており、第1の取付け部材12と中間筒24とを弾性的に連結している。ゴム弾性体16の下面(第2の取付け部材20側の面)には、凹部16Aが構成されている。ゴム弾性体16には、第1の取付け部材12の外周面を覆う薄肉の上部膜17が一体的に構成されている。また、ゴム弾性体16には、中間筒24の段付フランジ部24B側に延びて中間筒24の内周面を覆う薄肉の下部膜18が一体的に構成されている。
外筒22の円筒部22Aの内側には、ダイアフラム30が加硫接着されている。ダイアフラム30は、薄肉のゴム膜で構成されており、略円筒状とされている。ダイアフラム30の円筒の一端は、径方向内側へ湾曲して縮径されリング34に加硫接着されている。リング34は、上部膜17を介して第1の取付け部材12に外嵌されている。ダイアフラム30の円筒の他端は、外筒22のカシメ部22C側へ延出され、円筒部22Aの内周面を覆う被覆膜32を構成している。
主液室36及び副液室38は、液体が封入され、ゴム弾性体16の変形により拡縮する部位である。具体的には、第2の取付け部材20の第1の取付け部材12と逆側には、封止板40が配置されている。受圧室としての主液室36は、ゴム弾性体16の凹部16A、中間筒24、及び封止板40により囲まれて構成されている。副液室38は、ゴム弾性体16とダイアフラム30の間に環状に構成されている。主液室36の外周側である外筒22と中間筒24との間には、制限通路26が構成されている。制限通路26は、一端が主液室36と連通され、他端が副液室38と連通されており、制限通路26によって、主液室36と副液室38とが連通されている。主液室36、副液室38、及び制限通路26には、液体が充填されている。
エンジンに連結された第1の取付け部材12側から軸方向Aの振動が入力されると、ゴム弾性体16が弾性変形し、この弾性変形に伴って主液室36の内容積が拡縮する。これにより、エンジンから入力される振動のうち比較的低い周波数域の振動、例えばシェイク振動等の入力時には、主液室36と副液室38との圧力差により主液室36内に封入された液体と副液室38内に封入された液体が制限通路26を通して相互に流通し、制限通路26内での液柱共振作用などにより、制振効果及び防振効果を得ることができる。制限通路26は、その路長や断面積が、エンジンシェイク等の低周波大振幅振動の周波数域で制振効果が有効に発揮されるように設定されている。
封止板40は、全体的に略円板状とされ、中央に円形の開口41が形成された環状の外周板部42と、開口41の内部に配置される可動板部44と、環状のゴム部46とを含んで構成されている。環状のゴム部46は、外周板部42と可動板部44とを連結しており、可動板部44は、ゴム部46により、外周板部42に弾性的に支持されている。外周板部42は外周端が下側に屈曲され、中間筒24の段付フランジ部24B等と共に加締められ、第2の取付け部材20に固定されている。また、外周板部42は、開口41を構成する内周端が円筒形状となるように上側に屈曲されている。なお、本実施形態の外周板部42は、金属板からなるプレス成形品である。
外周板部42における開口41の径方向外側には、可動板形成用窓47が形成されている。可動板形成用窓47は、円弧形状の長孔とされ、その曲率半径の中心が、外周板部42の中心(軸心CL)と一致している。本実施形態では、例えば3個の可動板形成用窓47が、開口41を取り囲むように配置されている。ゴム部46は、開口41から半径方向外側へ、外周板部42の上面、及び下面に沿って加硫接着されると共に可動板形成用窓47を閉塞しており、可動板形成用窓47を閉塞している部分が、主液室36の液圧の変化により弾性変形する可動板49として構成されている。
可動板50は、封止板40における開口41の内側に位置するゴム部46と、可動板部44とを有している。可動板部44の中央部分には、後述するリニアアクチュエータ100の出力軸116が挿入されている。可動板部44の外周端は、上側に屈曲されている。
可動板49,50は、一方の面が主液室36に面している。封止板40の主液室36と逆側には、リニアアクチュエータ100が配置されている。リニアアクチュエータ100は、可動板50の他方の面側に配置され、該可動板50を加振するように構成されている。
(作用)
防振装置10は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。この防振装置10は、例えば自動車エンジンの振動の防振に使用される。この場合、自動車エンジンは、自動車の車体に、複数の防振装置10により支持される。具体的には、振動発生源である例えば自動車エンジンへ防振装置10の第1の取付け部材12を連結し、振動受部である例えば車体へ第2の取付け部材20を連結すると、自動車エンジンは、第1の取付け部材12、ゴム弾性体16及び第2の取付け部材20を介して車体に支持される。このとき、自動車エンジンの振動は、ゴム弾性体16の内部摩擦に基づく抵抗により吸収される。
防振装置10は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。この防振装置10は、例えば自動車エンジンの振動の防振に使用される。この場合、自動車エンジンは、自動車の車体に、複数の防振装置10により支持される。具体的には、振動発生源である例えば自動車エンジンへ防振装置10の第1の取付け部材12を連結し、振動受部である例えば車体へ第2の取付け部材20を連結すると、自動車エンジンは、第1の取付け部材12、ゴム弾性体16及び第2の取付け部材20を介して車体に支持される。このとき、自動車エンジンの振動は、ゴム弾性体16の内部摩擦に基づく抵抗により吸収される。
エンジンシェイクのような比較的周波数の低い振動(例えば、周波数10~15Hz)が入力された際には、その振動はゴム弾性体16へ伝わり、これによってゴム弾性体16が弾性変形して主液室36が拡縮し、内部の液体が制限通路26を介して主液室36と副液室38との間を行き来し、内部の液体が制限通路26を行き来する際の通過抵抗または液柱共振により振動が吸収される。
ゴム部46及び可動板49を備えた防振装置は、一例として周波数10~15Hzのエンジンシェイク、乗り心地領域よりも高い周波数域(アイドル~こもり音:例えば、周波数20~100Hz未満。)において、ゴム部46及び可動板49が設けられていない場合、及びゴム部46が設けられ可動板49が設けられていない場合よりも動ばね定数を下げることが可能となっている。なお、ゴム部46及び可動板49の剛性等を調整することで、高周波領域の一部分(高周波領域の中でもこもり音に近い周波数の低い側)における動ばね定数の上昇を抑えることも可能である。
ここで、この防振装置10では、主液室36に対してゴム部46と可動板49とが面しているため、ゴム部46及び可動板49の剛性(面積、厚さ、硬さ等)を適切に設定することで、アイドル振動、及びこもり音となる周波数領域の振動入力時に、ゴム部46及び可動板49を振動させて、防振装置10の動ばね定数の上昇を抑えることができる。即ち、この防振装置10では、ゴム部46及び可動板49の振動により、アイドル振動、及びこもり音となる周波数領域の振動入力時におけるパッシブ性能を向上させることができる。
振動の周波数が、例えば、周波数20~40Hzのアイドル振動から、周波数100~200Hzの高周波振動へと上昇すると、制限通路26が目詰まり状態となる。そうすると、主液室36の液圧が上昇し、防振装置10の動ばね定数が上昇して防振性能が低下する。この場合、出力軸116の推力を高精度に制御できるリニアアクチュエータ100により、車体への振動伝達力を零とする方向に可動板50を振動させて主液室36の液圧をコントロールすることで、動ばね定数の上昇を抑えることができる。即ち、防振装置10では、可動板50の振動により、アクティブ性能を得ることができる。
従って、本実施形態の防振装置10では、ゴム部46及び可動板49による動ばね定数の上昇抑制効果と、可動板50による動ばね定数の低減効果との相乗効果により、アイドル振動、及びこもり音となる高周波領域の振動を効果的に吸収することが可能となる。
なお、エンジンからの熱を受けて防振装置10の温度が上昇し、上記空間内の空気が膨張する場合があるが、可動板49が主液室36側へ変形することで空間内の圧力上昇が抑えられ、可動板部44、及びゴム部46に無用な圧力が掛からなくなるため、防振特性の悪化が抑えられ、また、可動板部44を支持しているゴム部46のへたりが抑えられる。
更に、本実施形態の防振装置10では、外周板部42における開口41の径方向外側の空いたスペースに可動板49を設け、該スペースを有効活用したので、制限通路26に面した外筒22、及び中間筒24といった部材に無理に可動板49を設ける必要がない。仮に、外筒22、中間筒24といった部材に可動板49を設けると、制限通路26の寸法が短くなる等の影響により、低周波振動入力時の防振特性に影響が及ぶ。
更に、本実施形態の防振装置10では、外周板部42、可動板部44、外周板部42と可動板部44とを連結しているゴム部46と、可動板49を形成しているゴム部46とが一体となってユニット化されているので、組立工程が効率化され、また、防振装置10に使用するゴム種も最小限に抑えることができる。
また、本実施形態の防振装置10は、主液室36に面するようにゴム部46(外周板部42と可動板部44とを連結している部分)と、可動板49とが設けられているため、可動板部44を支持しているゴム部46(可動板50)の剛性をアクティブ性能重視で設定でき、可動板49の剛性をパッシブ性能重視で設定できる。このため、パッシブ性能とアクティブ性能を両立することができる。
[他の実施形態]
モータ102は、電気モータ(直流モータ)に限られず、油圧モータ、空圧モータ等の圧力モータであってもよい。
モータ102は、電気モータ(直流モータ)に限られず、油圧モータ、空圧モータ等の圧力モータであってもよい。
モータ102の回転軸114が、回転部106における第2の磁石112の中心に連結されているものとしたが、これに限られず、モータ102の回転軸114と回転部106との間に、歯車列等の動力伝達機構が介在していてもよい。つまり、モータ102の回転軸114と、回転部106とが、同軸上に配置されていなくてもよい。
制限部の一例として、ばね部材108を挙げたが、制限部はこれに限られない。例えば、図1において、非磁性体120の切欠き120Aの下端の位置を、第2の磁石112よりも若干上側に設定し、切欠き120Aの上端の位置を、第3の磁石113よりも若干下側に設定する。また、切欠き120Aをより深く形成する。そして、第1の磁石111の外径を、非磁性体120の切欠き120Aと干渉しない程度に、第2の磁石112及び第3の磁石113の外径よりも若干大きく形成する。これにより、軸方向Aにおける第1の磁石111の移動範囲が、切欠き120Aの上端と下端により制限されることとなる。このようにして制限部を構成してもよい。また、上記実施形態では、可動部104の軸方向Aの摺動を回転部106で支持するものとしたが、ケース118(固定部材)で支持してもよい。
2013年8月1日に出願された日本国特許出願2013-160591号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (3)
- モータと、
第1の磁石と出力軸とが組み合わされた可動部と、
前記出力軸の軸方向における前記第1の磁石の一方側と他方側に、前記第1の磁石に対して夫々隙間を持って対向配置されると共に、非磁性体により連結されて一体化された第2の磁石及び第3の磁石を有し、前記モータにより前記軸方向を中心として回転駆動される回転部と、
前記第1の磁石が前記第2の磁石又は前記第3の磁石に吸着されないように前記可動部の移動範囲を制限する制限部と、を有し、
前記第1の磁石、前記第2の磁石及び前記第3の磁石の各々の対向面は、前記回転部の回転方向において交互に異なる磁極を有し、
前記第2の磁石及び前記第3の磁石において、前記対向面の磁極が前記回転方向において同位相とされ、同じ磁極同士が前記軸方向に対向しているリニアアクチュエータ。 - 前記回転部の前記軸方向における前記モータ側と反対側に設けられ、前記出力軸が挿通され、かつ前記モータの作動時に回転しない部位に固定された固定部材を有し、
前記制限部は、一端が前記出力軸に固定され、他端が前記固定部材に固定され、前記可動部の前記軸方向及び前記回転方向の動きに対して夫々反発力を生じさせるばね部材である請求項1に記載のリニアアクチュエータ。 - 振動発生部または振動受部の何れか一方に接続される第1の取付け部材と、
振動発生部または振動受部の何れか他方に接続される第2の取付け部材と、
前記第1の取付け部材と前記第2の取付け部材とを連結し、前記振動発生部からの振動入力に伴い変形する弾性体と、
液体が封入されると共に、前記弾性体の変形により拡縮する液室と、
一方の面が前記液室に面する可動板と、
前記可動板の他方の面側に配置され、前記可動板を加振する請求項1又は請求項2に記載のリニアアクチュエータと、
を備える防振装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013160591A JP2016178707A (ja) | 2013-08-01 | 2013-08-01 | リニアアクチュエータ及び防振装置 |
JP2013-160591 | 2013-08-01 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2015016284A1 true WO2015016284A1 (ja) | 2015-02-05 |
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ID=52431814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2014/070131 WO2015016284A1 (ja) | 2013-08-01 | 2014-07-30 | リニアアクチュエータ及び防振装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016178707A (ja) |
WO (1) | WO2015016284A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111305631A (zh) * | 2020-02-14 | 2020-06-19 | 同济大学 | 一种惯容和橡胶支座组合的三维隔振装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2790095A (en) * | 1952-03-06 | 1957-04-23 | Philips Corp | Device for converting rotary motion into reciprocating motion or conversely |
JPS6292742A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-28 | Mekapuro:Kk | 伝動装置 |
JPH0498872U (ja) * | 1991-01-31 | 1992-08-26 | ||
JP2005348469A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Matsushita Electric Works Ltd | リニアオシレータ |
JP2010255788A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Bridgestone Corp | 防振装置 |
-
2013
- 2013-08-01 JP JP2013160591A patent/JP2016178707A/ja active Pending
-
2014
- 2014-07-30 WO PCT/JP2014/070131 patent/WO2015016284A1/ja active Application Filing
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CN111305631A (zh) * | 2020-02-14 | 2020-06-19 | 同济大学 | 一种惯容和橡胶支座组合的三维隔振装置 |
CN111305631B (zh) * | 2020-02-14 | 2021-11-16 | 同济大学 | 一种惯容和橡胶支座组合的三维隔振装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2016178707A (ja) | 2016-10-06 |
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