(57)【要約】【課題】小電力で電磁式アクチュエータを駆動する。【解決手段】能動型懸架支持装置は、エンジン１０２の振動が車体１０１に伝達される振動伝達経路に配置されて、エンジン１０２及び車体１０１に間接的に連結される弾性部材１６と、エンジン１０２と連動する磁石２２、磁石２２に対して相対変位可能に配置され、車体１０１と連動するコイル２１、及びコイル２１に電流を流して、エンジン１０２から車体１０１に伝達される振動を減衰させる減衰力として作用するローレンツ力を磁石２２とコイル２１との間に発生させる電気回路３０を備える電磁式アクチュエータと、エンジン１０２の振動により該エンジン１０２と車体１０１との間で発生する相対運動を、該相対運動の相対速度を増幅しつつ、磁石２２とコイル２１との間の相対運動に変換する管状部４２、円管部１５及びスライド部材２３とを備える。【選択図】  図１
2008045633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生体と該振動発生体を支持する支持構造体との間に介挿される防振支持装置において、
前記振動発生体の振動が前記支持構造体に伝達される振動伝達経路に配置されて、前記振動発生体及び支持構造体に直接的又は間接的に連結される弾性支持部材と、
前記振動発生体及び支持構造体のうちの何れか一方と連動する磁石、前記磁石に対して相対変位可能に配置され、記振動発生体及び支持構造体のうちの何れか他方と連動するコイル、及び前記コイルに電流を流して、前記振動発生体から前記支持構造体に伝達される振動を減衰させる減衰力として作用するローレンツ力を前記磁石とコイルとの間に発生させるローレンツ力誘発回路を備える電磁式アクチュエータと、
前記振動発生体の振動により前記振動発生体と支持構造体との間で発生する相対運動を、該相対運動の相対速度を増幅しつつ、前記磁石とコイルとの間の相対運動に変換する増幅変換手段と、
を備えることを特徴とする防振支持装置。
【請求項２】
前記磁石とコイルとの相対運動に起因して発生する電磁誘導による誘導電流を蓄電する蓄電手段をさらに備え、前記ローレンツ力誘発回路は、前記蓄電手段に蓄電された電流を前記コイルに流して、前記磁石とコイルとの間にローレンツ力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の防振支持装置。
【請求項３】
前記増幅変換手段は、液体が封入されて、前記振動発生体の振動に連動して、容積が変化する液室と、前記液室に一端側が取り付けられて、該液室内と内部が連通する管状部材と、前記管状部材の他端側から、該管状部材内に一端部分がスライド自在に挿通されて、他端に前記磁石が取り付けられた棒状体と、をさらに備え、前記管状部材の軸方向に対して垂直な方向において、該管状部材の断面積は、前記液室の断面積よりも小さく、さらに、前記コイルが、前記支持構造体に連動するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の防振支持装置。
【請求項４】
前記液室において前記管状部材の軸方向に対して垂直な方向の断面積は、該液室において前記管状部材の取り付け部位に近づくほど徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項３に記載の防振支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等の振動発生体を防振支持する防振支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関と車体との間に介挿されるエンジンマウントであって、内燃機関からの振動の伝達を低減するように、内燃機関からの振動に対して電磁式アクチュエータにより反力を与える防振支持装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２９１６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に開示の防振支持装置では、電磁式アクチュエータを駆動する駆動電力が必要である。よって、防振支持する振動発生体の振動が大きければ、それに応じて電磁式アクチュエータが大きくなり、車両へのレイアウトが困難になるという課題がある。
本発明の課題は、小型の電磁式アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明に係る防振支持装置は、振動発生体と該振動発生体を支持する支持構造体との相対変位を、磁石と電流を流したコイルとの間の相対変位に変換して、前記磁石とコイルとの間に発生するローレンツ力を減衰力として作用させる電磁式アクチュエータを備え、前記磁石とコイルとの相対速度を増幅する増幅変換手段を備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、磁石とコイルとの間の相対速度が大きくなるほど、磁石とコイルとの間に発生するローレンツ力が大きくなるので、振動発生体の振動により振動発生体と支持構造体との間で発生する相対運動（相対変位）の相対速度を増幅することで、磁石とコイルとの間に大きいローレンツ力を発生させて、振動発生体から支持構造体に伝達される振動を減衰させる減衰力を大きくできる。これにより、電磁式アクチュエータを小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態は、本発明を適用した能動型懸架支持装置である。
図１は、本実施形態の能動型懸架支持装置の構成を示す。
能動型懸架支持装置において、本体ケース１０は、有底の円筒状の形状をなしており、該本体ケース１０の底部の下側面に形成した円柱形状等をなした支持部１１を介して車体１０１に固定されている。
【０００７】
本体ケース１０の内部において該本体ケース１０（又は能動型懸架支持装置）の軸方向（同図において上下方向）の中間位置に、該本体ケース１０内を上下方向で仕切る円盤形状の仕切り部１２が設けられている。これにより、本体ケース１０において、底部１３と仕切り部１２とで、円柱形状の空部１４が形成されている。
仕切り部１２の中央には、空部１４に連通する孔１２ａが形成されており、円管部１５が、その内部が孔１２ａと連通するように仕切り部１２上面に形成されている。円管部１５は、例えば金属で形成されている。空部１４内には、本体ケース１０の軸方向で、コイル２１と磁石２２とが離間（対向）されて配置されている。コイル２１は、底部１３の上側面に配置されており、磁石２２は、仕切り部１２の下側面側に配置されている。
【０００８】
図２は、磁石２２及びその支持構造を示す。
図２に示すように、磁石２２は、略円盤形状であり、磁石２２の上側面に、空部１４内に該磁石２２を支持する支持構造となるスライド部材２３が設けられている。ここで、図１に示すように、磁石２２の直径は、空部１４内の直径よりも小さい。
図２に示すように、スライド部材２３は、断面円形の棒状体であり、その先端部位には、ピストンリング２４が適宜取り付けられている。このスライド部材２３の下端に磁石２２が取り付けられている。スライド部材２３を例えば金属で形成しており、例えば、磁石で形成することもできる。
【０００９】
そして、図１に示すように、スライド部材２３の先端（上端）部位が、仕切り部材１２の中央の孔１２ａを介して、円管部１５内に挿通されており、これにより、円管部１５内をスライド部材２３（先端部）がスライドできるようになっており、このようにすることで、スライド部材２３により、磁石２２が空部１４内で、その軸方向で移動自在に支持される。
【００１０】
コイル２１には、所定の構成からなる電気回路３０が接続されている。電気回路３０は、コイル２１に電流を流す、又は電圧を印加して、磁石２２とコイル２１との間にローレンツ力を発生させる機能（ローレンツ力誘発回路としての機能）と、磁石２２とコイル２１との相対運動に起因して、電磁誘導により発生する電流（誘導電流）を回収する機能（電磁誘導回路としての機能）とを有している。磁石２２、コイル２１及び電気回路３０で、電磁式アクチュエータを構成している。
【００１１】
ここで、電気回路３０は、ローレンツ力を発生させる機能において、該ローレンツ力を調整するための可変抵抗３３と、電磁誘導により発生する電流を回収する機能において、該電流を蓄電する蓄電部（例えばコンデンサ）３１とを備えている。そして、電気回路３０は、電流の向きに反応する適宜配置したリレースイッチ３２を切り換えることで、ローレンツ力を発生させる機能と、電磁誘導により発生する電流を回収する機能とを実現しつつ、電磁誘導により発生する電流を回収する機能により蓄電部３１に蓄電して電流を、ローレンツ力を発生させる機能において、コイル２１に流し、ローレンツ力を発生させている。
【００１２】
一方、本体ケース１０内で、その開口部付近、すなわち、仕切り部を底部とする有底の円筒形状部位に、円環形状の弾性部材１６が嵌合等されて取り付けられている。弾性部材１６の上端部は、本体ケース１０の上端から突出している。弾性部材１６はゴム等の弾性材料で形成されている。
また、本体ケース１０上に受圧部材４０が取り付けられている。受圧部材４０は、円盤形状の円盤部４１（具体的にはその外周部）が本体ケース１０の上端から突出した弾性部材１６の上端部に取り付けられており、円盤部４１により円環形状の弾性部材１６の内部を閉塞している。
【００１３】
また、受圧部材４０は、円盤部４１の下側面に管状部４２を有している。管状部４２は、上方から下方に向かって徐々に縮径となる略ラッパ口形状に形成されており、その下端部内に、仕切り部材１２上に設けた円管部１５の上端部分が挿通されている。管状部４２と円管部１５との間には、ピストンリング４３が取り付けてあり、これにより、管状部４２内及び円管部１５内との密閉性を維持しつつ、管状部４２と円管部１５との相対変位を可能としている。そして、この密閉される管状部４２及び円管部１５の内部がそれぞれ液室４２ａ，１５ａとされて、液室４２ａ，１５ａにオイル等の液体が封入されている。このような構成において、円管部１５の内径ｄ２又はその断面積は、管状部４２の液室４２ａにおいて該円管部１５の軸方向に対して垂直な方向の直径（管状部４２の内径）ｄ１又はその断面積よりも小さくなっている。また、液室４２ａは、液体が封入されて、エンジン１０２の振動に連動して、容積が変化する液室となる。
【００１４】
そして、受圧部材４０は、円盤部４１の上側面に円柱形状等をなした支持部４４を有しており、支持部４４を介してエンジン１０２に固定されている。
図３は、ＦＦ車において、エンジン１０２及びトランスミッション１０３をペンデュラム・マウント（吊り下げ支持）する支持構造内にエンジンマウントとして本発明を適用した能動型懸架支持装置１を搭載した例（正面視の図）を示す。
図３に示すように、エンジン１０２及びトランスミッション１０３から伸びた支持部１０４と、サイドメンバ１０５との間に能動型懸架支持装置１を配置する。
【００１５】
図４は、ＦＦ車において、エンジン１０２及びトランスミッション１０３を４点で支持する支持構造内にエンジンマウントとして本発明を適用した能動型懸架支持装置１を搭載した例（平面視の図）を示す。
図４に示すように、エンジン１０２及びトランスミッション１０３から伸びた支持部１０４と、各メンバ１０５との間に能動型懸架支持装置１を配置する。
図５は、ＦＲ車において、エンジン１０２を支持する支持構造内にエンジンマウントとして本発明を適用した能動型懸架支持装置１を搭載した例（正面視の図）を示す。
図５に示すように、エンジン１０２から伸びた支持部１０４と、各メンバ１０５との間に能動型懸架支持装置１を配置する。
【００１６】
（動作）
能動型懸架支持装置の動作は次のようになる。
エンジン１０２の振動により、エンジン１０２に一体に固定されている受圧部材４０が振動するようになる。このとき、受圧部材４０の振動に対して、弾性部材１６の弾性力が減衰力として作用する。
また、受圧部材４０の振動により管状部４２の液室４２ａ内及び円管部１５の液室１５ａ内の液体が流動し、その流動に連動してスライド部材２３が上下方向で振動する。ここで、コイル２１に電圧を印加しているので、磁石２２とコイル２１との間にローレンツ力が発生し、発生したローレンツ力が磁石２２とコイル２１との間の反発力となり、この反発力も、受圧部材４０の振動に対して減衰力として作用する。
【００１７】
さらに、可変抵抗３３の抵抗値を調整することで、磁石２２とコイル２１との間のローレンツ力（反発力）が調整され、受圧部材４０の振動に対して最適な減衰力になっている。
一方、磁石２２とコイル２１との相対運動に起因して、電磁誘導により発生した電流が蓄電部３１に蓄電される。そして、蓄電部３１に蓄電されたエネルギ（電力）は、ローレンツ力を発生させるための電力として使用されるようになる。
以上のように、車体１０１に伝達されるエンジン１０２の振動が能動型懸架支持装置１により減衰されるようになる。
【００１８】
（作用及び効果）
作用及び効果は次のようになる。
前述のように、円管部１５の内径ｄ２又はその断面積は、管状部４２の液室４２ａの直径（管状部４２の内径）ｄ１又はその断面積よりも小さくなっている。これにより、エンジン１０２の振動が増幅されてスライド部材２３が移動するようになり、エンジン１０２と車体１０１との相対速度（振動速度）からみて、磁石２２とコイル２１との相対速度が増幅されたものになる。
【００１９】
ここで、エンジン１０２の振動に対して減衰力として作用する磁石２２とコイル２１との間に発生するローレンツ力は、磁石２２とコイル２１との間の相対速度が大きくなるほど大きくなるので、磁石２２とコイル２１との間で反発力も大きいものとなり、十分な減衰力として受圧部材４０の振動、すなわちエンジン１０２の振動に対して作用するようになる。この結果、小電力で電磁式アクチュエータを駆動して、ローレンツ力、すなわち減衰力を発生させることができる。また、管状部４２、円管部１５及びスライド部材２３といった簡単な構成でそのような機能を実現している。
【００２０】
また、前述のように、磁石２２とコイル２１との相対運動に起因して発生する誘導電流を蓄電部３１に蓄電し、さらに、その蓄電部３１に蓄電した電流をコイル２１に流して、磁石２２とコイル２１との間にローレンツ力を発生させている。これにより、ローレンツ力を発生させるための駆動電源（大きさや容量等）を小さくできる。
また、管状部４２の形状が、上方から下方に向かって徐々に縮径となる略ラッパ口形状となっているので、管状部４２の液室４２ａ内の流体抵抗を抑えることができ、この結果、エンジン１０２と車体１０１との相対運動を、磁石２２とコイル２１との相対運動に効率良く変換できる。これにより、エンジン１０２の振動に効率良く減衰力を作用させることができる。
【００２１】
また、スライド部材２３を金属（具体的には径方向の力に対して剛性が高いもの）で形成することで、磁石２２の横方向の倒れを抑制できる。
また、円管部１５を金属（具体的には磁性体）で形成することで、円管部１５に磁石２２が引き寄せられるようになるので、磁石２２が落下してしまうようなことを防止できる。
【００２２】
なお、前記実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、前記実施形態では、振動発生体をエンジン１０２とし、支持構造体を車体１０１として説明したが、これに限定されることはない。さらに、エンジン１０２（振動発生体）側に磁石２２を備え、車体１０１（支持構造体）側にコイル２１を備えているが、エンジン１０２（振動発生体）側にコイル２１を備え、車体１０１（支持構造体）側に磁石２２を備えることもできる。
【００２３】
また、前記実施形態では、弾性部材１６が本体ケース１０及び受圧部材４０を介して、車体１０１及びエンジン１０２に連結されている。すなわち、弾性部材１６が車体１０１及びエンジン１０２に間接的に連結されている。これに対して、弾性部材を車体１０１及びエンジン１０２に直接的に連結しても良い。
【００２４】
なお、前記実施形態の説明において、弾性部材１６は、振動発生体の振動が支持構造体に伝達される振動伝達経路に配置されて、前記振動発生体及び支持構造体に直接的又は間接的に連結される弾性支持部材を実現しており、磁石２２は、前記振動発生体及び支持構造体のうちの何れか一方に連動する磁石を実現しており、コイル２１は、前記磁石に対して相対変位可能に配置され、記振動発生体及び支持構造体のうちの何れか他方に連動するコイルを実現しており、電気回路３０は、前記コイルに電流を流して、前記振動発生体から前記支持構造体に伝達される振動を減衰させる減衰力として作用するローレンツ力を前記磁石とコイルとの間に発生させるローレンツ力誘発回路を実現しており、管状部４２、円管部１５及びスライド部材２３は、前記振動発生体の振動により前記振動発生体と支持構造体との間で発生する相対運動（相対変位）を、該相対運動（相対変位）の相対速度を増幅しつつ、前記磁石とコイルとの間の相対運動（相対変位）に変換する増幅変換手段を実現している。
【００２５】
（実施例）
前記実施形態の能動型懸架支持装置は、次のように実用性が認められる。
先ず、一般的な原理として、磁束密度Ｂ（Ｗｂ／ｍ２）の一様な磁場の中で抵抗Ｒ（Ω）に繋いだ導線（磁場内の長さｌ（ｍ）とする）を、磁場と導線に垂直な方向に速度ｖ（ｍ／ｓ）で移動させた場合、導線に流れる電流Ｉは、下記（１）式により算出される。
Ｉ＝Ｂ・ｌ・ｖ／Ｒ  ・・・（１）
【００２６】
そして、導線が磁場から受ける力Ｆ（Ｎ）、すなわちローレンツ力は、導線の速度とは反対向きになるものとして、下記（２）式により算出される。
Ｆ＝Ｉ・Ｂ・ｌ  ・・・（２）
そこで、能動型懸架支持装置において、コイル２１と磁石２２との間に発生するローレンツ力を前記（２）式を用いて算出する。
【００２７】
ここで、条件を、市販円筒型サマコバ磁石を利用して、Ｂ＝１．５（Ｗｂ／ｍ２）とし、コイル２１の直径を４０ｍｍ相当として、ｌ＝０．１４１６（ｍ）とし、エンジンシェイク時のエンジン最大振動速度相当として、ｖ＝０．０６２８（ｍ／ｓ）とし、導線１．５ｍの低効率相当として、Ｒ＝２（Ω）とし、倍力装置（増幅変換手段）の効果に相当する係数を９としている。
【００２８】
このような条件により、ローレンツ力が下記（３）式により得られる。
Ｆ＝Ｉ・Ｂ・ｌ・（コイル巻き数）２・倍力装置分
＝Ｂ・ｌ・ｖ／Ｒ・（Ｂ・ｌ）・（コイル巻き数）２・倍力装置分
＝１．５・０．１４１６・０．０６２８／２・１．５・０．１４１６・２００２・９
＝５１０（Ｎ）  ・・・（３）
【００２９】
このように、能動型懸架支持装置が発生する減衰力（ローレンツ力）は、５１０（Ｎ）程度になる。一般的に、エンジンマウントとして必要な減衰力は２００〜３００（Ｎ）であるから、コイル２１と磁石２２との距離による効力低下により５０％減少するとしても、能動型懸架支持装置では、実用性のある十分な減衰力（ローレンツ力）を得ることができるのがわかる。
【００３０】
なお、倍力装置（増幅変換手段）がなければ、減衰力が小さくなるので、実用性のある減衰力を得るには、例えば、コイルの直径を大きくする必要がある。この結果、能動型懸架支持装置が大きくなってしまう。このようなことから、本発明を適用することで、倍力装置（増幅変換手段）を備えた能動型懸架支持装置がコンパクトな装置となることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の能動型懸架支持装置の構成を示す図である。
【図２】磁石及びその支持構造を示す図である。
【図３】ＦＦ車において、エンジン及びトランスミッションをペンデュラム・マウント（吊り下げ支持）する支持構造内に能動型懸架支持装置を搭載した例（正面視の図）を示す図である。
【図４】ＦＦ車において、エンジン及びトランスミッションを４点で支持する支持構造内に能動型懸架支持装置を搭載した例（平面視の図）を示す図である。
【図５】ＦＲ車において、エンジンを支持する支持構造内に能動型懸架支持装置を搭載した例（正面視の図）を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１５  円管部、１６  弾性部材、２１  コイル、２２  磁石、２３  スライド部材、３０  電気回路、４２  管状部、４２ａ  液室
【図１】
2008045633.tif 000003
【図２】
2008045633.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008045633.tif 000007