(57)【要約】【課題】耐久性の向上と小型化を図ることができるリニアアクチュエータ、及びそれを加振手段として備える能動型の防振装置を提供する。【解決手段】可動子４８と、これを取り囲む環状をなしてコイル４４の励磁により可動子を軸方向に往復動可能に支持する固定子４６とを備えるリニアアクチュエータ３６において、固定子４６と可動子４８との間の隙間をゴム状弾性体６０で埋めて両者を弾性的に結合する。また、ショックアブソーバ１００のロッド上端部１０２ａに取り付けられる内側取付部材１２と、車体側に取り付けられる外側取付部材１４と、これらの間に介設された本体ゴム部１６とを備える防振装置１０において、リニアアクチュエータの可動子４８を内側取付部材１２に対して軸方向Ｌに加振可能に接続する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを備える固定子と、前記コイルが励磁されることで往復動可能な可動子とを備え、前記固定子と前記可動子が両者間に介在したゴム状弾性体で結合されたことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記可動子が柱状をなし、前記固定子が、前記可動子の外周を取り囲む環状をなして、前記可動子を軸方向に往復動可能に支持しており、前記可動子の外側面と該外側面に対向する前記固定子の内側面との隙間が前記ゴム状弾性体で満たされたことを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記可動子の径方向外方側に外側部材を備えるとともに、前記可動子と前記外側部材の間に前記ゴム状弾性体が一体に加硫成形されており、この加硫成形体が前記固定子の内側面に圧入されたことを特徴とする請求項２記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記可動子は磁性材からなり、前記固定子は、径方向内方に向かって突出する磁極部を有し、前記磁極部には、軸方向に隣合って異極をなす少なくとも一対の永久磁石が配されるとともに、前記コイルが前記一対の永久磁石を通る磁束を発生可能に前記磁極部の周りに巻回されており、前記コイルの励磁により発生する起磁力と前記各永久磁石のそれぞれの起磁力との組み合わせにより、前記可動子を軸方向に往復動させるように構成されたことを特徴とする請求項２又は３記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のリニアアクチュエータを加振手段として備える防振装置。
【請求項６】
筒状の内側取付部材と、該内側取付部材を取り囲む外側取付部材と、前記内側取付部材と外側取付部材との間に介設されて両者を結合する本体ゴム部とを備え、前記リニアアクチュエータの前記可動子が前記内側取付部材に対して内側取付部材の軸方向に加振可能に接続されたことを特徴とする請求項５記載の防振装置。
【請求項７】
前記内側取付部材がショックアブソーバのロッドの上端部に取り付けられるものであり、前記外側取付部材が車体側に取り付けられるものである請求項６記載の防振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型のリニアアクチュエータ、及び、これを加振手段として組み込んだ防振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、振動型のリニアアクチュエータは、永久磁石や磁性材からなる可動子と、コイルを備える固定子とを備えてなり、コイルを励磁させることで可動子を軸方向に往復動させるように構成されている。
【０００３】
最近、自動車の防振装置においては、優れた振動抑制効果を得るために、リニアアクチュエータを加振手段として組み込んで、防振すべき振動に対応した加振力を及ぼすことにより振動を相殺的に抑制したり、入力振動に応じてバネ特性を積極的に変更して低動バネ化させたり、といった能動型の防振装置が提案されている（下記特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３０４３２９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９５３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１，２に開示されたリニアアクチュエータにおいては、可動子を固定子に対して軸方向に位置決めした状態で相対変位可能に支持するために、可動子の軸方向両端部が板バネを介して固定子に結合されており、板バネの弾性変形に基づいて可動子は軸方向に往復動可能となっている。
【０００５】
このように従来のリニアアクチュエータでは、可動子と固定子は、軸方向の両端部に配した板バネを介して弾性的に結合されており、可動子と固定子の間には隙間が存在していた。そのため、この隙間に異物が侵入することがあり、誤動作の要因となったり、可動子のスムーズな動きが阻害されるなど、リニアアクチュエータの耐久性を損なうおそれがある。
【０００６】
また、軸方向の両端部に板バネを設けるスペースを確保する必要があり、その分、リニアアクチュエータの軸方向寸法が大きくなる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、耐久性を向上することができるとともに、軸方向寸法を小さくして小型化を図ることができるリニアアクチュエータを提供し、また、これを加振手段として組み込むことで、耐久性に優れるとともに小型化が図られる能動型の防振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るリニアアクチュエータは、コイルを備える固定子と、前記コイルが励磁されることで往復動可能な可動子とを備えてなり、前記固定子と前記可動子が両者間に介在したゴム状弾性体で結合されたものである。このように固定子と可動子の間に介設したゴム状弾性体によって可動子を固定子に対して往復動可能に支持するので、上記従来の板バネが不要となり、その分軸方向寸法が小さくなって、リニアアクチュエータの小型化が図られる。また、固定子と可動子の間に介設されたゴム状弾性体により、異物の侵入が防止されて耐久性を高めることができる。
【０００９】
上記リニアアクチュエータにおいては、前記可動子が柱状をなし、前記固定子が、前記可動子の外周を取り囲む環状をなして、前記可動子を軸方向に往復動可能に支持しており、前記可動子の外側面と該外側面に対向する前記固定子の内側面との隙間が前記ゴム状弾性体で満たされていることが好ましい。このように可動子と固定子の隙間をゴム状弾性体で埋めることにより、可動子と固定子の間への異物の侵入を皆無にすることができる。
【００１０】
上記リニアアクチュエータにおいては、前記可動子の径方向外方側に外側部材を備えるとともに、前記可動子と該外側部材の間に前記ゴム状弾性体が一体に加硫成形されており、この加硫成形体が前記固定子の内側面に圧入されていることが好ましい。このように構成することで、ゴム状弾性体を介して結合される固定子と可動子との組付け性に優れる。
【００１１】
上記リニアアクチュエータは、前記可動子が磁性材からなり、前記固定子は、径方向内方に向かって突出する磁極部を有し、前記磁極部には、軸方向に隣合って異極をなす少なくとも一対の永久磁石が配されるとともに、前記コイルが前記一対の永久磁石を通る磁束を発生可能に前記磁極部の周りに巻回されており、前記コイルの励磁により発生する起磁力と前記各永久磁石のそれぞれの起磁力との組み合わせにより、前記可動子を軸方向に往復動させるように構成されることが好ましい。このような鉄心可動形の構成とすることで、可動子の往復動により発生する力の立ち上がりの遅れをなくすることができ、迅速かつスムーズな可動子の駆動制御が可能となる。また、鉄心可動形のために、外径を大きくすることなく、大きな出力を得ることができる。
【００１２】
本発明の防振装置は、上記リニアアクチュエータを加振手段として備えるものであり、特に、筒状の内側取付部材と、該内側取付部材を取り囲む外側取付部材と、前記内側取付部材と外側取付部材との間に介設されて両者を結合する本体ゴム部とを備え、前記リニアアクチュエータの前記可動子が前記内側取付部材に対して内側取付部材の軸方向に加振可能に接続されたものであることが好ましい。例えば、前記内側取付部材がショックアブソーバのロッドの上端部に取り付けられるものであり、前記外側取付部材が車体側に取り付けられるサスペンションサポートが好適なものとして挙げられる。
【００１３】
上記リニアアクチュエータでは、可動子と固定子を両者間に介設したゴム状弾性体で結合するので、板バネで結合する従来タイプに比べて、一般的には可動子の振幅が小さく、そのため、大きい振幅が要求される用途には適用が困難である。これに対し、上記構成の防振装置における加振手段としてであれば、可動子に要求される振幅が小さいので、上記リニアアクチュエータを好適に組み込むことができ、これにより、防振装置の耐久性を向上し、また軸方向における小型化が図られる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、リニアアクチュエータおよびこれを組み込んだ防振装置の耐久性を向上することができるとともに、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態に係る防振装置１０の使用状態での縦断面図である。この防振装置１０は、ショックアブソーバ１００のロッド１０２の上端部１０２ａに取り付けられる筒状の内側取付部材１２と、車体パネルやフレーム及びこれらに対する連結部材を含む概念である車体１０４に取り付けられる外側取付部材１４と、これら内側取付部材１２と外側取付部材１４との間に配されて両者を連結することで軸方向Ｌにおける振動を減衰させる本体ゴム部１６とを備えるサスペンションサポート（アッパーサポート）である。なお、図１中、符号１０８は、ゴム製のバウンドストッパ、符号１１０は、バウンドストッパに埋設されたダイナミックダンパー、符号１１２は、サスペンションのコイルスプリング、符号１１４は、コイルスプリングの上端を支持するためのスプリングシート、をそれぞれ示す。
【００１７】
内側取付部材１２は、ロッド上端部１０２ａが挿通する筒状をなした金属製の筒部材１８と、その上端面に連結されてロッド上端部１０２ａを受け入れる金属製の受け部材２０とからなる。筒部材１８は、その軸方向中間部の外周面に軸直角方向に突出したフランジ部２２を備え、該フランジ部２２が埋設されるよう、筒部材１８の外周部に本体ゴム部１６が加硫接着されている。受け部材２０は、略円柱状をなして、下方に開口する凹部２４を有し、該凹部２４内にロッド上端部１０２ａが挿入固定される。
【００１８】
外側取付部材１４は、車体１０４に設けられた円形の取付用開口部１０６に対してこれを下面側から塞ぐように取り付けられる円板状の金属製板部材２６と、この板部材２６の外周部下面側に取り付けられる金属製のカップ状部材２８とからなる。板部材２６は、その中央部に上記筒部材１８が挿通する貫通孔２６ａを備え、その外周部においてボルト３０およびナット３２で車体開口部１０６の下面周縁部に取付固定される。カップ状部材２８は、上方に開口する容器状をなし、その底壁中央部にロッド１０２が挿通される貫通孔２８ａが設けられている。また、カップ状部材２８の上端の開口縁部が外側に延びるフランジ部２８ｂとして形成され、該フランジ部２８ｂが板部材２６の外周部に重合されて上記ボルト３０およびナット３２で固定されている。そして、このように板部材２６とカップ状部材２８を組み合わせることで、両者間に本体ゴム部１６の収容空間３４が形成されており、該収容空間３４に本体ゴム部１６を収容することにより、内側取付部材１２と外側取付部材１４との間が本体ゴム部１６を介して弾性的に結合されている。
【００１９】
この防振装置１０には、電磁石により駆動される加振手段としてのリニアアクチュエータ３６（以下、「アクチュエータ」と称する）が設けられている。アクチュエータ３６は、内側取付部材１２を介してロッドの上端部１０２ａに連結されて、ロッド１０２をその軸方向Ｌに加振するように設けられている。特に、本実施形態の場合、アクチュエータ３６は、不図示のタイヤからロッド１０２に伝わる軸方向Ｌの振動に基づいて電気的に制御され、該軸方向振動に応じてロッド１０２に振動を与えるように構成されている。
【００２０】
アクチュエータ３６は、車体開口部１０６の上面側に取り付けられたハウジング部材３８内に収容されている。ハウジング部材３８は、筒状の本体部４０と、その上端開口部を塞ぐようにボルト４１で固定された天板部４２とからなり、本体部４０の下端の外側へのフランジ部４０ａが、上記板部材２６およびカップ状部材２８とともに、ボルト３０およびナット３２で、車体１０４に固定されるようになっている。なお、符号３９は、本体部４０に設けられた窓であり、本体部の直径方向に対向して設けられている。
【００２１】
ここで、図２〜６に基づき、本実施形態に係るアクチュエータ３６の構成について説明する。
【００２２】
アクチュエータ３６は、コイル４４を備える固定子４６と、該コイル４４が励磁されることで往復動する円柱状の可動子４８とを備えてなる。固定子４６は、可動子４８の外周を取り囲む環状をなして、その中空部において可動子４８を軸方向Ｌに往復動可能に支持するものである。詳細には、固定子４６は、電磁鋼板等の磁性金属よりなる多数の環状（主に角形環状）の金属板を積層してなるヨーク５０と、該ヨーク５０の中央部において可動子４８を挟んで相対向するように両側より径方向内方に向かって突出する磁極部５２，５２を有している。一方、可動子４８は、前記と同様の磁性金属よりなる多数の金属板を積層してなる可動子鉄心として構成されており、この例では、軸方向Ｌに延びるパイプ部材５４の軸方向中間部における外周面に固設されている。
【００２３】
図４〜６にも示すように、可動子４８に対向する固定子４６の磁極部５２，５２の先端つまり内端には、可動子４８の往復動方向（上下方向）に隣合った状態で並んで可動子４８に対向する上下一対の円弧板状をなす永久磁石５６，５８が、それらの磁極が互いにＮＳ交互の異極をなすように、前記往復移動方向と直交する方向（左右方向）に磁極を並べて、かつ互いの磁極（Ｎ極とＳ極）の並びが逆になる状態に配設されている。なお、上側の永久磁石５６の上端から下側の永久磁石５８の下端までの長さは、可動子４８の上下方向（軸方向）の長さよりも長くなっている。
【００２４】
そして、固定子４６の磁極部５２には、その周りにコイル４４を巻回、つまり前記往復動方向と直交する方向（図２の左右方向）の軸心周りにコイル４４を巻回して、前記一対の永久磁石５６，５８を通る磁束を発生可能に構成してある。
【００２５】
図の場合は、一対の永久磁石５６，５８が、可動子４８を挟んで対向する固定子４６の二つの磁極部５２，５２の内端部にそれぞれ設けられており、両磁極部５２，５２それぞれの永久磁石５６，５８は、前記往復移動方向と直交する方向で可動子４８を挟んで対向するとともに、この対向する磁極が互いに異極をなすように磁極の並びを左右で逆にして配設されている。これに対応して、コイル４４についても、それぞれが各永久磁石より外方に位置する状態で磁極部５２，５２に巻回されて配置されている。
【００２６】
図４に示すように、前記一対のコイル４４，４４は互いに接続されている。図４，５に示すように、この実施形態では、右側の上下一対の永久磁石５６，５８のうち上側の永久磁石５６は、可動子４８と対向する面側がＮ極、反対面側がＳ極であり、下側の永久磁石５８は、可動子４８と対向する面側がＳ極、反対面側がＮ極である。左側の一対の永久磁石５６，５８のうち上側の永久磁石５６は、可動子４８と対向する面側がＳ極、反対側がＮ極であり、下側の永久磁石５８は、可動子４８と対向する面側がＮ極、反対側がＳ極である。図４，５において、白抜きの左右方向を向いた矢印は永久磁石５６，５８の起磁力の向きを表す。この起磁力は上側では左側を向き、下側では右側を向いている。
【００２７】
上記の構成により、コイル４４への非通電時は、左右の磁極部５２，５２における永久磁石５６，５８による磁束が該両磁石に対向する可動子４８の部分を通じて短絡している。そして、図５に示すように、コイル４４に正方向の電流が流れると、コイル４４に矢印方向の起磁力が発生し、その結果、上側の永久磁石５６の起磁力の向きと、コイル４４の起磁力の向き（図５の矢印）とが同一になって、磁石の磁束が合成されて起磁力が強まり、他方、下側の永久磁石５８の起磁力の向きと、コイル４４の起磁力の向きとが反対になって、両者の起磁力が相殺されて弱まる。その結果、可動子４８に上向きの力（白抜きの矢印で示してある）が作用して、可動子４８は上昇する。
【００２８】
また、図６に示すように、コイル４４に逆方向の電流（負電流）が流れると、前記とは反対に、上側の永久磁石５６の起磁力の向きと、コイル４４の起磁力の向きとが反対になって磁束が相殺され起磁力が弱まるとともに、下側の永久磁石５８の起磁力の向きと、コイル４４の起磁力の向きとが同一になって、この下側で磁石の磁束が合成されて起磁力が強まる。これにより、可動子４８に下向きの力（白抜きの矢印で示してある）が作用して、可動子４８は下降する。そして、前記コイル４４の電流の向きが正逆に交互に変わることで、可動子４８は上下に往復動する。
【００２９】
このような構成を持つアクチュエータ３６において、本実施形態では、図２に示すように、固定子４６と可動子４８が両者間に介在したゴム状弾性体６０で結合されている（なお、上記の図４〜６では該ゴム状弾性体６０を省略している）。ゴム状弾性体６０は、可動子４８の外側面４８ａと、これに対向する固定子４６の内側面４６ａ（図３参照）との隙間を満たすように設けられている。
【００３０】
詳細には、図３に示すように、可動子４８を挟んだ径方向外方側に一対の樹脂製の外側部材６２，６２が設けられ、可動子４８と外側部材６２との間にゴム状弾性体６０が一体に加硫成形されている。そして、この加硫成形体６３を、固定子４６の内側面４６ａ、詳細には上記左右一対の磁極部５２，５２の内端面にそれぞれ設けられた永久磁石５６，５８間に圧入し挟持させることで、可動子４８は固定子４６にゴム状弾性体６０を介して結合されている。従って、より正確には、可動子４８と永久磁石５６，５８との間の隙間が、外側部材６２を介在させた状態でゴム状弾性体６０により埋められている。なお、かかる左右の一対の外側部材６２に代えて、可動子４８を取り囲む筒状の外側部材を設け、該外側部材と可動子４８との間に全周にわたってゴム状弾性体６０を加硫成形してもよい。
【００３１】
以上よりなるアクチュエータ３６は、図１に示すように、固定子４６を、その外周部においてボルト６４により天板部４２の下面に締結することで、車体１０４側に固定されている。また、可動子４８は、軸部材６６を介して内側取付部材１２に対し軸方向Ｌに加振可能に接続されている。軸部材６６は、パイプ部材５４内に挿通されて、上端部をナット６８で締め付けることで、可動子４８に対して固定されている。なお、ハウジング部材３８の天板部４２の中央部には、前記ナット６８が通り抜けできる開口が設けられている。
【００３２】
軸部材６６は、ロッド上端部１０２ａの上方においてその軸心と同軸の縦姿勢に設けられ、その下端部６６ａが、車体開口部１０６から上方に突出した前記受け部材２０に対して固定されることで、ロッド上端部１０２ａに結合されている。この実施形態では、軸部材６６は、緩衝部材７０を介してロッド上端部１０２ａに連結されている。緩衝部材７０は、円柱状のゴム部材であり、その下面に上記受け部材２０の上面が加硫接着され、上面に金属板７２が加硫接着されている。そして、金属板７２に凹部７２ａが設けられて、この凹部７２ａに、前記軸部材６６の下端部６６ａが嵌入固定されている。
【００３３】
このようにして防振装置１０に組み込まれた可動鉄心形のアクチュエータ３６は、コイル４４に正弦波交流を流すことにより軸部材６６を上下動させることができ、これに連結されたロッド上端部１０２ａに対して正弦波曲線の振動を与えることができる。また、コイル４４に流れる電流を制御することにより、その振動状態を制御することができ、もってロッド上端部１０２ａに付与する振動を任意に制御することができる。
【００３４】
例えば、車室内の騒音（タイヤの空洞共鳴に起因する車室内の騒音など）を低減するため、アクチュエータ３６は、ロッド１０２の軸方向における所定の周波数域の振動を打ち消すような振動を、ロッド１０２に与えるように駆動制御される。そのため、例えば、ロッド１０２の軸方向における振動を検出する加速度センサを設け、そこからの信号に基づいてアクチュエータ３６を駆動制御する駆動信号を生成し、これをアクチュエータ３６に入力するように構成すればよい。
【００３５】
以上よりなる本実施形態であると、アクチュエータ３６の固定子４６と可動子４８とがゴム状弾性体６０で結合されることで往復動可能に支持されているので、上記従来の板バネの分だけ軸方向寸法が小さく、そのためアクチュエータ３６が小型化され、結果として防振装置１０としての小型化も図られている。また、固定子４６と可動子４８との隙間がゴム状弾性体６０で埋められているので、この部分への異物の侵入が防止され、そのため、異物の侵入による誤作動や可動子４８のスムーズな動きが阻害されることがなく、耐久性を高めることができる。
【００３６】
また、上記アクチュエータ３６であると、また、互いに異極をなす一対の永久磁石５６，５８のそれぞれの起磁力の向きと、コイル４４に生じる起磁力との組み合わせにより、比較的コンパクトな装置でありながら、大きな出力が得られる。なお、アクチュエータ３６としては、上記した鉄心可動形のものが好ましいが、本発明では、これに限定されず、例えば、可動子に永久磁石を設けたムービングマグネット型や、ソレノイド型等の各種電磁式リニアアクチュエータに適用することができる。また、可動子が固定子の中空部内で駆動されるタイプだけでなく、可動子が固定子の外周を取り囲むタイプのものにも適用することができる。
【００３７】
上記アクチュエータ３６は、可動子４８と固定子４６を両者間に介設したゴム状弾性体６０で結合するので、板バネで結合する従来タイプに比べて、一般的には可動子４８の振幅が小さい。しかしながら、上記した構成を持つ防振装置１０であると、フランジ部２２の存在によって内側取付部材１２の軸方向Ｌにおける振幅がそもそも小さいので、このような可動子４８の振幅の小さいアクチュエータ３６であっても効果的に使用することができる。なお、このような観点から上記リニアアクチュエータは、サスペンションサポートに特に好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、エンジンマウントなど他の防振装置にも適用することができ、その他、各種装置に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の１実施形態に係る防振装置の縦断面図
【図２】リニアアクチュエータの断面図
【図３】リニアアクチュエータの分解断面図
【図４】リニアアクチュエータの作用を示す略示説明図
【図５】コイルに電流を正方向に流したときのアクチュエータの作用を示す略示説明図
【図６】コイルに電流を逆方向に流したときのアクチュエータの作用を示す略示説明図
【符号の説明】
【００３９】
１０…防振装置、１２…内側取付部材、１４…外側取付部材、１６…本体ゴム部、３６…リニアアクチュエータ、４４…コイル、４６…固定子、４６ａ…内側面、４８…可動子、４８ａ…外側面、５２…磁極部、５６，５８…永久磁石、６０…ゴム状弾性体、６２…外側部材、６３…加硫成形体、１００…ショックアブソーバ、１０２…ロッド、１０２ａ…上端部、１０４…車体、Ｌ…軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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