(57)【要約】      （修正有）【課題】ソレノイド型アクチュエータのコイルを取り囲む磁路の磁気抵抗を低減する。【解決手段】軸線Ｌまわりに巻回された円筒状のコイル４４を取り囲むように配置されたアクチュエータケース１３、第３弾性体支持リング１６および固定コア４２よりなる磁路構成部材の切れ目にアマチュア５２を軸線方向Ｌに移動可能に配置し、アマチュア５２および固定コア４２間に形成される吸引用空隙ｇ１と、アマチュア５２および第３弾性体支持リング１６間に形成される磁束受け渡し用空隙ｇ２とのうち、磁束受け渡し用空隙ｇ２に空気よりも透磁率の高い磁性流体５３を介在させる。これにより、磁束受け渡し用空隙ｇ２の磁気抵抗を低減し、コイル４４の消費電力を抑えながらアクチュエータ４１の作動応答性や出力を向上させることができる。【選択図】図２
2007321906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線（Ｌ）まわりに巻回された円筒状のコイル（４４）と、
コイル（４４）を取り囲むように配置された磁路構成部材（１３，１６，４２）と、
磁路構成部材（１３，１６，４２）の切れ目に前記軸線（Ｌ）方向に移動可能に配置され、該磁路構成部材（１３，１６，４２）との間に吸引用空隙（ｇ１）および磁束受け渡し用空隙（ｇ２）が形成されるアマチュア（５２）と、
を備えたソレノイド型アクチュエータにおいて、
前記磁束受け渡し用空隙（ｇ２）に空気よりも透磁率の高い変形可能な物質（５３）を介在させたことを特徴とするソレノイド型アクチュエータ。
【請求項２】
前記空気よりも透磁率の高い変形可能な物質は磁性流体（５３）であることを特徴とする、請求項１に記載のソレノイド型アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のソレノイド型アクチュエータ（４１）を用いた能動型防振支持装置であって、
ハウジング（１１，１２）に設けられて振動体の荷重を受ける弾性体（１９）と、
弾性体（１９）が少なくとも壁面の一部を構成する液室（３０，３１）と、
前記ソレノイド型アクチュエータ（４１）により往復動して液室（３０，３１）の容積を周期的に変化させる可動部材（２８）と、
を備えたことを特徴とする能動型防振支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸線まわりに巻回された円筒状のコイルと、コイルを取り囲むように配置された磁路構成部材と、磁路構成部材の切れ目に前記軸線方向に移動可能に配置され、該磁路構成部材との間に吸引用空隙および磁束受け渡し用空隙が形成されるアマチュアとを備えたソレノイド型アクチュエータに関する。また本発明は、前記ソレノイド型アクチュエータを用いた能動型防振支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる能動型防振支持装置のソレノイド型アクチュエータは、下記特許文献１により公知である。このアクチュエータ４１は、円筒状のコイル４６の周囲をアクチュエータケース１３、固定コア４２およびヨーク４４により取り囲んで磁路を構成し、固定コア４２とヨーク４４との間にアマチュア（可動コア）５４を移動自在に配置したもので、アマチュア５４および固定コア４２間には吸引用空隙（エアギャップ）ｇが形成され、アマチュア５４およびヨーク４４間には磁気受け渡し用空隙が形成される。
【特許文献１】特開２００６−５７７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで上記従来のものは、アクチュエータケース１３、固定コア４２、ヨーク４４およびアマチュア５４で構成される閉じた磁路に透磁率の低い吸引用空隙および磁気受け渡し用空隙が介在するため、その空隙によって磁路の磁気抵抗が増加してしまう問題があった。従って、コイル４６の消費電力を最小限に抑えながらアクチュエータ４１の応答性や出力を確保するには、磁路に介在する空隙の透磁率を改善することが必要となる。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ソレノイド型アクチュエータのコイルを取り囲む磁路の磁気抵抗を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、軸線まわりに巻回された円筒状のコイルと、コイルを取り囲むように配置された磁路構成部材と、磁路構成部材の切れ目に前記軸線方向に移動可能に配置され、該磁路構成部材との間に吸引用空隙および磁束受け渡し用空隙が形成されるアマチュアとを備えたソレノイド型アクチュエータにおいて、前記磁束受け渡し用空隙に空気よりも透磁率の高い変形可能な物質を介在させたことを特徴とするソレノイド型アクチュエータが提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記空気よりも透磁率の高い変形可能な物質は磁性流体であることを特徴とするソレノイド型アクチュエータが提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２に記載のソレノイド型アクチュエータを用いた能動型防振支持装置であって、ハウジングに設けられて振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、前記ソレノイド型アクチュエータにより往復動して液室の容積を周期的に変化させる可動部材とを備えたことを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。
【０００８】
尚、実施の形態の上部ハウジング１１および下部ハウジング１２は本発明のハウジングに対応し、実施の形態のアクチュエータケース１３、第３弾性体支持リング１６および固定コア４２は本発明の磁路構成部材に対応し、実施の形態の第１弾性体１９は本発明の弾性体に対応し、実施の形態の第１、第２液室３０、３１は本発明の液室に対応し、実施の形態の磁性流体５３は本発明の空気よりも透磁率の高い変形可能な物質に対応する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の構成によれば、軸線まわりに巻回された円筒状のコイルを取り囲むように配置された磁路構成部材の切れ目にアマチュアを軸線方向に移動可能に配置し、アマチュアおよび磁路構成部材間に形成される吸引用空隙および磁束受け渡し用空隙のうち、磁束受け渡し用空隙に空気よりも透磁率の高い変形可能な物質を介在させたので、磁束受け渡し用空隙の磁気抵抗を低減することができ、これによりコイルの消費電力を抑えながらアクチュエータの作動応答性や出力を向上させることができる。
【００１０】
また請求項２の構成によれば、空気よりも透磁率の高い変形可能な物質として磁性流体を用いることで、磁束受け渡し用空隙の磁気抵抗を低減することができる。
【００１１】
また請求項３の構成によれば、ハウジングに設けられて振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、液室の容積を周期的に変化させる可動部材とを備えた能動型防振支持装置において、可動部材を往復動させるソレノイド型アクチュエータの磁束受け渡し用空隙に空気よりも透磁率の高い変形可能な物質を介在させたので、アクチュエータの磁路の磁気抵抗を低減して能動型防振支持装置の防振性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図３は本発明の実施の形態を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２部拡大図、図３は作用を説明するフローチャートである。
【００１４】
図１および図２に示すように、自動車のエンジンを車体フレームに弾性的に支持するために用いられる能動型防振支持装置（アクティブ・コントロール・マウント）Ｍは、軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、概略円筒状の上部ハウジング１１の下端のフランジ部１１ａと、概略円筒状の下部ハウジング１２の上端のフランジ部１２ａとの間に、上面が開放した概略カップ状のアクチュエータケース１３の外周のフランジ部１３ａと、環状の第１弾性体支持リング１４の外周部と、環状の第２弾性体支持リング１５の外周部と、環状の第３弾性体支持リング１６の外周部とが重ね合わされてカシメにより結合される。
【００１５】
第１弾性体支持リング１４と、軸線Ｌ上に配置された第１弾性体支持ボス１８とに、厚肉のラバーで形成した第１弾性体１９の下端および上端がそれぞれが加硫接着により接合される。第１弾性体支持ボス１８の上面にダイヤフラム支持ボス２０がボルト２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス２０に内周部を加硫接着により接合されたダイヤフラム２２の外周部が上部ハウジング１１に加硫接着により接合される。ダイヤフラム支持ボス２０の上面に一体に形成されたエンジン取付部２０ａが図示せぬエンジンに固定される。また下部ハウジング１２の下端の車体取付部１２ｂが図示せぬ車体フレームに固定される。
【００１６】
上部ハウジング１１の上端のフランジ部１１ｂにストッパ部材２３の下端のフランジ部２３ａがボルト２４…およびナット２５…で結合されており、ストッパ部材２３の上部内面に取り付けたストッパラバー２６にダイヤフラム支持ボス２０の上面に突設したエンジン取付部２０ａが当接可能に対向する。能動型防振支持装置Ｍに大荷重が入力したとき、エンジン取付部２０ａがストッパラバー２６に当接することで、エンジンの過大な変位が抑制される。
【００１７】
第２弾性体支持リング１５に膜状のラバーで形成した第２弾性体２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２弾性体２７の中央部に埋め込むように可動部材２８が加硫接着により接合される。第２弾性体支持リング１５の上面と第１弾性体１９の外周部との間に円板状の隔壁部材２９が固定されており、隔壁部材２９および第１弾性体１９により区画された第１液室３０と、隔壁部材２９および第２弾性体２７により区画された第２液室３１とが、隔壁部材２９の中央に形成した連通孔２９ａを介して相互に連通する。
【００１８】
第１弾性体支持リング１４と上部ハウジング１１との間に環状の連通路３２が形成されており、連通路３２の一端は連通孔３３を介して第１液室３０に連通し、連通路３２の他端は連通孔３４を介して、第１弾性体１９およびダイヤフラム２２により区画された第３液室３５に連通する。
【００１９】
次に、前記可動部材２８を駆動するソレノイド型のアクチュエータ４１、特にリニアに制御することが可能なリニアソレノイド型のアクチュエータ４１について、その構造を説明する。
【００２０】
アクチュエータケース１３の底面中央部に軸線Ｌ上に位置するように固定コア４２が配置されており、固定コア４２の外周を囲むようにコイル組立体４３が配置される。コイル組立体４３は、ボビンレスのコイル４４と、コイル４４の上面を覆う上板４５と、コイル４４の下面を覆う下板４６と、上板４５、下板４６およびコイル４４の外周面を覆うコイルカバー４７とで構成される。コイルカバー４７には、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃを貫通して外部に延出するコネクタ４８が一体に形成される。
【００２１】
下板４６およびコイルカバー４７の下面とアクチュエータケース１３の底面との間にシール部材４９が挟持され、コイルカバー４７の上面と第３弾性体支持リング１６の内周部下面との間にシール部材５０の外周部が挟持される。これらのシール部材４９，５０によって、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃからアクチュエータ４１の内部空間５１に水や塵が入り込むのを阻止することができる。
【００２２】
可動部材２８の下面に環状のアマチュア５２が固定されており、アマチュア５２の部分円錐状の内周面が固定コア４２の部分円錐状の外周面に吸引用空隙ｇ１を介して対向する。第２弾性体２７、第３弾性体支持リング１６、シール部材５０およびアマチュア５２によって磁束受け渡し用空隙ｇ２が区画されており、その磁束受け渡し用空隙ｇ２に磁性流体５３が充填される。
【００２３】
アクチュエータケース１３、第３弾性体支持リング１６および固定コア４２は本発明の磁路構成部材を構成するもので、その磁路構成部材の切れ目である第３弾性体支持リング１６および固定コア４２間にアマチュア５２が軸線Ｌ方向に移動自在に配置される。そしてアマチュア５２および固定コア４２間に吸引用空隙ｇ１が形成され、アマチュア５２および第３弾性体支持リング１６間に磁束受け渡し用空隙ｇ２が形成されることになる。
【００２４】
エンジンのクランクシャフトの回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳａが接続された電子制御ユニットＵは、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１に対する通電を制御する。エンジンのクランクパルスは、クランクシャフトの１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。
【００２５】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００２６】
自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンからダイヤフラム支持ボス２０および第１弾性体支持ボス１８を介して入力される荷重で第１弾性体１９が変形して第１液室３０の容積が変化すると、連通路３２を介して接続された第１液室３０および第３液室３５間で液体が行き来する。第１液室３０の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３５の容積が縮小・拡大するが、この第３液室３５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、連通路３２の形状および寸法、並びに第１弾性体１９のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンから車体フレームに伝達される振動を効果的に低減することができる。
【００２７】
尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ４１は非作動状態に保たれる。
【００２８】
前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室３０および第３液室３５を接続する連通路３２内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ４１を駆動して防振機能を発揮させる。
【００２９】
能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を作動させて防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳａからの信号に基づいてコイル４４に対する通電を制御する。
【００３０】
即ち、図３のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳａからクランクアングルの１５°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準となるクランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１５°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを演算する。続くステップＳ５でエンジンのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。
【００３１】
続くステップＳ６で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、ステップＳ７でトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振幅を演算する。そしてステップＳ８で、アクチュエータ４１のコイル４４に印加する電流のデューティ波形およびタイミング（位相）を決定する。
【００３２】
しかして、エンジンが車体フレームに対して下向きに移動し、第１弾性体１９が下向きに変形して第１液室３０の容積が減少したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４４を励磁すると、吸引用空隙ｇ１に発生する吸着力でアマチュア５２が固定コア４２に向けて下向きに移動し、アマチュア５２に接続された可動部材２８に引かれて第２弾性体２７が下向きに変形する。その結果、第２液室３１の容積が増加するため、エンジンからの荷重で圧縮された第１液室３０の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第２液室３１に流入し、エンジンから車体フレームに伝達される荷重を低減することができる。
【００３３】
続いてエンジンが車体フレームに対して上向きに移動し、第１弾性体１９が上向きに変形して第１液室３０の容積が増加したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４４を消磁すると、吸引用空隙ｇ１に発生する吸着力が消滅してアマチュア５２が自由に移動できるようになるため、下向きに変形した第２弾性体２７が自己の弾性復元力で上向きに復元する。その結果、第２液室３１の容積が減少するため、第２液室３１の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第１液室３０に流入し、エンジンが車体フレームに対して上向きに移動するのを許容することができる。
【００３４】
このように、エンジンの振動の周期に応じてアクチュエータ４１のコイル４４を励磁および消磁することで、エンジンの振動が車体フレームに伝達するのを防止する能動的な制振力を発生させることができる。
【００３５】
さて、アマチュア５２を固定コア４２に吸引すべくコイル４４を励磁すると、磁路構成部材であるアクチュエータケース１３、第３弾性体支持リング１６および固定コア４２に沿って磁路（図２の太い破線参照）が形成され、その磁路中に在るアマチュア５２が固定コア４２に吸引される。このとき、磁性体である金属製のアクチュエータケース１３、第３弾性体支持リング１６および固定コア４２は高い透磁率を有しているため、その部分での磁気損失は小さな値に抑えられる。
【００３６】
一方、アマチュア５２および固定コア４２間に形成される吸引用空隙ｇ１には透磁率の極めて低い空気が介在しているため、その部分で大きな磁気損失が発生するが、吸引用空隙ｇ１を設けることは不可避であるため、前記磁気損失の発生は止むを得ない。そこで、本実施の形態では、アマチュア５２および第３弾性体支持リング１６間に形成される磁束受け渡し用空隙ｇ２に、透磁率が低い空気に代えて透磁率が高い磁性流体５３を充填することで、その磁束受け渡し用空隙ｇ２の磁気損失を最小限に抑え、コイル４４の消費電力を節減しながらアクチュエータ４１の応答性や出力の向上を可能にしている。軸線Ｌに沿うアマチュア５２の移動に伴って磁束受け渡し用空隙ｇ２の形状は変化するが、そこに充填される磁性流体は自由に変形することが可能であるために支障はない。
【００３７】
磁束受け渡し用空隙ｇ２の磁気抵抗は一般に磁路全体の磁気抵抗の１０％程度を占めるため、その磁束受け渡し用空隙ｇ２の磁気抵抗を磁性流体で改善することでアクチュエータ４１の大幅な効率向上を図ることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３９】
例えば、実施の形態では能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１について説明したが、本発明のアクチュエータは能動型防振支持装置Ｍ以外の任意の用途に適用することができる。
【００４０】
また実施の形態では、空気よりも透磁率の高い変形可能な物質として磁性流体５３を例示したが、磁性流体５３に代えて磁気粘性流体のような他の流体を採用することができ、また流体以外に容易に変形可能な固体を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】能動型防振支持装置の縦断面図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】作用を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００４２】
１１        上部ハウジング（ハウジング）
１２        下部ハウジング（ハウジング）
１３        アクチュエータケース（磁路構成部材）
１６        第３弾性体支持リング（磁路構成部材）
１９        第１弾性体（弾性体）
２８        可動部材
３０        第１液室（液室）
３１        第２液室（液室）
４１        アクチュエータ
４２        固定コア（磁路構成部材）
４４        コイル
５２        アマチュア
５３        磁性流体（空気よりも透磁率の高い変形可能な物質）
ｇ１        吸引用空隙
ｇ２        磁束受け渡し用空隙
Ｌ          軸線
【図１】
2007321906.tif 000003
【図２】
2007321906.tif 000004
【図３】
2007321906.tif 000005