JP2996258B2

JP2996258B2 - 電磁サスペンション装置

Info

Publication number: JP2996258B2
Application number: JP3031199A
Authority: JP
Inventors: 史之山岡
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1991-02-27
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH0532110A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁サスペンション装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁サスペンション装置として
は、例えば、特開平２−３７０１６号公報に記載された
ものが知られている。

【０００３】この従来装置は、車体と車輪との間に、シ
リンダ状に形成されて車輪側に固定された外筒と、この
外筒内を摺動可能に設けられて車体側に取り付けられた
ロッドとを有したサスペンションユニットが設けられ、
前記外筒内でロッドの外周には円筒状の永久磁石が固定
され、かつ、該永久磁石と対向する外筒の内周側にコイ
ルが固定されると共に、永久磁石の外周と外筒の内周と
の間に形成される環状隙間に強い半径方向磁界を形成す
るために、前記外筒とロッドで磁路を構成させた構造と
なっていた。

【０００４】そして、コイルへの通電の向き及び電流を
制御することで、サスペンションユニットのコイルの軸
方向制御力（電磁力）を発生させ、例えば、車高を一定
に保つような制御を行なう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電磁サスペンション装置は、半径方向の磁界
を形成すべく円筒状の永久磁石が用いられているため、
以下に述べるような問題があった。即ち、円筒状の永久
磁石を、その内周面側がＳ極で外周側がＮ極となるよう
に半径方向放射状に磁化させる場合は、図６に示すよう
に、円筒状磁性材料５１の外周側にＳ極の磁極を配置さ
せ、かつ、円筒状磁性材料５１の上下両端側にはＮ極の
磁極を軸方向に対向状に配置させることにより、円筒状
磁性材料５１の内周方向から外周方向に向かう半径方向
放射状の磁界Ｂを形成し、これにより、円筒状磁性材料
５１が半径方向放射状に磁化される。ところが、以上の
ように、磁界Ｂの磁束方向が周方向では非平行になるこ
とから、円筒状磁性材料５１の内周側と外周側とで磁束
密度に差が生じ、このため、磁化の効率が悪くなって強
力な磁化は困難であり、従って、電磁サスペンション装
置として強い制御力（電磁力）を発生させることができ
ない。

【０００６】本発明は、上述の従来の問題点に着目して
成されたもので、強い制御力（電磁力）を発生させるこ
とができる電磁サスペンション装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、環状の永久
磁石として、周方向に複数に分割した状態で平行磁界に
より磁化したものを用いることにより、上記目的を達成
するようにした。

【０００８】即ち、本発明は、車体と車輪との間に介在
されたサスペンションユニットが、相対移動可能に形成
された車体側部材と車輪側部材とで形成され、前記車体
側・車輪側両部材の一方の部材に、車体側・車輪側両部
材の相対移動方向と交差する半径方向の磁界を形成する
環状の永久磁石が設けられ、車体側・車輪側両部材の他
方の部材が、前記半径方向の磁界中に相対移動可能に挿
入されると共に、この挿入部に、前記相対移動方向及び
磁界方向と交差する向きにコイルが巻かれ、前記環状の
永久磁石が、周方向に複数に分割された状態で平行磁界
により磁化されたものであることを特徴とする手段とし
た。

【０００９】

【作用】本発明の電磁サスペンション装置では、コイ
ルに通電すると、車体側・車輪側両部材の相対移動方向
（サスペンションユニットのストローク方向）及び磁界
方向と交差する向きに通電されて、前記磁界の向きと通
電方向との両方に交差する方向、即ち、サスペンション
ユニットのストローク方向に駆動力（電磁力）が生じ
る。

【００１０】従って、この駆動力により、サスペンショ
ンユニットは伸長したり短縮したりする。よって、前記
駆動力をサスペンションユニットに対する入力に抗する
ように作用させて、外部入力によるサスペンションユニ
ットのストロークを抑制させることができる。

【００１１】また、半径方向の磁界を形成する環状の永
久磁石は、予め周方向に複数に分割した状態で、個別的
に平行磁界中で磁化されるので、内外周方向の磁束密度
が均一化された状態での効率的な磁化が行なわれる。従
って、強い半径方向磁界による強い制御力（電磁力）が
発生する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳述す
る。

【００１３】図１は、本発明実施例の電磁サスペンショ
ン装置の構成を示す全体図である。この図において、Ｓ
はサスペンションユニットを示している。このサスペン
ションユニットＳは、車体側に連結される車体側部材１
と、車輪側に連結される車輪側部材２とを有している。

【００１４】前記車体側部材１は、図示のように天蓋プ
レート１ｆ及び該天蓋プレート１ｆの中心筒部１ｐの外
周とプレート外周部にその上端部を螺合一体化された内
筒１ａと外筒１ｂとで、両者間に円筒状の間隙部１ｃを
有した内外二重の有蓋円筒構造に形成されている。

【００１５】そして、前記内筒１ａと外筒１ｂの下側略
半分が強磁性体よりなる磁性内筒部１２及び磁性外筒部
１１で形成され、それ以外の部材は非磁性体で形成され
ている。尚、前記磁性外筒部１１は、上下両端部に向か
うにつれてその肉厚が小さくなるようにその外周側がテ
ーパ状に形成されており、また、前記磁性内筒部１２
は、上下両端部に向かうにつれてその肉厚が小さくなる
ようにその内周側がテーパ状に形成されている。

【００１６】前記磁性外筒部１１の内周面には、中央部
に所定の間隔Ｈを保持して上部外側永久磁石１ｊと下部
外側永久磁石１ｋを設けると共に、磁性内筒部１２の内
周面には、中央部に所定の間隔Ｈを保持して上部内側永
久磁石１ｍと下部内側永久磁石１ｎを設けることによっ
て、上部外側永久磁石１ｊと上部内側永久磁石１ｍ、及
び、下部外側永久磁石１ｋと下部内側永久磁石１ｎとの
間に前記間隙部１ｃの間隔を狭めた上部磁界形成部１ｇ
及び下部磁界形成部１ｈが形成されている。

【００１７】前記各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎ
は、図２及び図３に示すように、それぞれが接着された
磁性内筒部１２及び磁性外筒部１１と共に縦割り状に周
方向に４つのピースに分割され、磁界方向が前記周状の
間隙部１ｃを挟んだ半径方向となるように、両永久磁石
１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの極性方向が設定されている。
そして、前記各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの磁化
は、前記各ピース毎に行なわれるもので、具体的には、
図４及び図５に示すように、４つに分割された各ピース
に対し、その内外周方向に向けて平行磁界Ｂ₀ を形成さ
せることによって磁化が行なわれる。即ち、この実施例
では、各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの磁化作業が
磁性内筒部１２及び磁性外筒部１１と一体化された状態
で行なわれる。

【００１８】以上のようにして磁化作業を終えた各ピー
スは、図２及び図３に示すようにそれぞれ環状に組み合
わせた状態で車体側部材１への組み付けが成される。即
ち、磁性外筒部１１側は、その上端部を外筒１ｂの下端
内周側に装着すると共に、各ピースをビス１４で外筒１
ｂにそれぞれ固定し、また、その下端部はその外周に断
面Ｌ型の環状連結部材１５を装着すると共に、各ピース
をこの環状固定部材１５にビス１６でそれぞれ固定する
ことによって、外筒１ｂに対する組み付けが行なわれ
る。

【００１９】一方、磁性内筒部１２側は、その上下両端
部内周側に、それぞれ断面Ｌ型の環状連結部材１７，１
８を装着すると共に、各ピースをこの各環状連結部材１
７，１８に上下方向からビス１９，２０でそれぞれ固定
することにより環状に組み付けられている。そして、内
筒１ａに対しては、上側環状連結部材１７の内周を内筒
１ａの先端に形成された小径ねじ部１ｄに螺合させるこ
とによって、内筒１ａに対する組み付けが行なわれてい
る。尚、下側環状連結部材１８の内周には、ガイド部材
２１が螺合されている。

【００２０】また、前記上部磁界形成部１ｇと下部磁界
形成部１ｈでは、その磁界方向が互いに逆向きとなるよ
うに、上部外側永久磁石１ｊと上部内側永久磁石１ｍは
内周側がそれぞれＮ極で、下部外側永久磁石１ｋと下部
内側永久磁石１ｎは内周側がそれぞれＳ極になるように
設定されている。即ち、前記内筒１ａ及び外筒１ｂの下
側略半分が強磁性体より成る磁性外筒部１１及び磁性内
筒部１２で形成されているため、前記各永久磁石１ｊ，
１ｋ，１ｍ，１ｎにより、図中一点鎖線で示す磁路Ａが
形成され、この上下両磁界形成部１ｇ，１ｈにあって
は、半径方向で、かつ、互いに逆方向の磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂
が形成されている。

【００２１】尚、前記天蓋プレート１ｆの上面中心部に
は車体側への取付用ボルト部材１ｅが突出形成されてい
る。

【００２２】一方、前記車輪側部材２は、下端部に底部
を有した有底円筒状に形成され、下端には、車輪側への
取付用のボルト２ａが立設されている。そして、この車
輪側部材２は、開口端部から間隙部１ｃ内に挿入され、
その外周には車体側部材１に対して微少な隙間を有して
コイル３が巻き付けられている。

【００２３】このコイル３は、両部材１，２の相対移動
方向に沿って複数のコイル３₁ 〜３_nに分割され、各コ
イル３₁ 〜３_n は、１つのボビン３ｋに巻き付けられて
いる。そして、各コイル３₁ 〜３_n 単体の長さが、前記
上部外側永久磁石１ｊ（上部内側永久磁石１ｍ）と下部
外側永久磁石１ｋ（下部内側永久磁石１ｎ）との間に形
成された間隔Ｈより短く形成されている。

【００２４】また、前記車輪側部材２の上端部内周側
と、車体側部材１であるガイド部材２１の外周側には、
車体側・車輪側両部材１，２相互間の摺動を案内するベ
アリング４ａ，４ｂが設けられている。

【００２５】また、各コイル３₁ 〜３_n 相互間位置のボ
ビン３ｋには、ストロークセンサ７としてのホール素子
（図示せず）が取り付けられている。このホール素子
は、コイル３と共に間隙部１ｃ内を相対移動することに
よって、磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ の磁束に感応してその出力電圧
を変化させるもので、この出力電圧を検出することによ
り、磁界形成部１ｇ，１ｈに対する各コイル３₁ 〜３_n
の位置、即ちサスペンションユニットＳのストローク位
置を検出するようになっている。

【００２６】前記コイル３は、制御回路６に接続されて
いる。即ち、この制御回路６は、各コイル３₁ 〜３_n の
端子間に通電したり、短絡させたりすることが可能に形
成され、さらに、この通電時及び短絡時に、これらコイ
ル３に対して可変抵抗を接続するように構成されてい
る。

【００２７】ちなみに、コイル３を短絡させた場合に
は、サスペンションユニットＳがストロークすると、両
磁界形成部１ｇ，１ｈの磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ を横切る向きに
コイル３が移動することで、コイル３に相対速度に比例
した誘導電流が生じ、この誘導電流が可変抵抗により電
力消費することで、移動エネルギーが減少するもので、
即ち、減衰力が得られる。

【００２８】一方、コイル３を通電駆動させた場合、両
磁界形成部１ｇ，１ｈの磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ を横切る向きに
通電が成されることで、通電の向き強さに応じて、サス
ペンションユニットＳの伸方向に駆動力が作用したり圧
方向に駆動力が作用したりする。

【００２９】また、前記制御回路６には、前記各ストロ
ークセンサ７からの入力信号に基づき、サスペンション
ユニットＳのストローク位置に応じて各コイル３₁ 〜３
_n に対する通電を個別的にＯＮ−ＯＦＦさせると共にそ
の通電方向を切換制御する通電切換手段６ａを備えてい
る。

【００３０】即ち、この通電切換手段６ａは、各磁界Ｂ
₁ ，Ｂ₂ 内にあるコイルにだけ通電するような制御が行
なわれると共に、両磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ の方向が互いに逆方
向になることから、両磁界形成部１ｇ，１ｈにおける駆
動力の作用方向を一致させるために、各コイル３₁ 〜３
_n のうち、上部磁界形成部１ｇの磁界Ｂ₁ 中にあるコイ
ルと下部磁界形成部１ｈの磁界Ｂ₂ 中にあるコイルとの
通電方向が互いに逆方向になるように各コイル３₁ 〜３
_n への通電がなされると共に、サスペンションユニット
Ｓのストローク位置に応じて各コイル３₁ 〜３_n への通
電方向の切り換え制御がなされるものである。

【００３１】また、前記制御回路６は、前記ストローク
センサ７，加速度センサ８及び荷重センサ９からの入力
に基づき制御を行うようになっている。

【００３２】前記加速度センサ８は、車体に取り付けら
れて車体の上下方向加速度を検出するもので、上下方向
の車体速度を求めるために設けられている。

【００３３】前記荷重センサ９は、サスペンションユニ
ットＳの車体側部材１の取付部分に設けられて、サスペ
ンションユニットＳからの入力荷重を検出するもので、
車体側と車輪側との相対速度を求めるために設けられて
いる。

【００３４】そして、制御回路６の演算部では、ストロ
ークセンサ７からの入力に基づき、車両姿勢を一定に保
つ制御を行うと共に、加速度センサ８及び荷重センサ９
からの入力信号に基づき減衰力制御を行う構成となって
いる。

【００３５】次に、実施例の作用について説明する。

【００３６】上述した構成の電磁サスペンション装置
は、サスペンションユニットＳを自動車の４輪のそれぞ
れと車体の間に設け、また、制御回路６及び各センサ
７，８，９も、１つのサスペンションユニットＳ毎に設
けて使用するものである。

【００３７】（イ）減衰力制御時車両の走行状況に応じ、サスペンションユニットＳにお
いて減衰力を発生させる場合には、各コイル３₁ 〜３_n
を短絡させる。そうすると、車体側部材１と車輪側部材
２との相対速度に応じて、即ち、上下両磁界形成部１
ｇ，１ｈを通過するコイル３の速度に正比例して、減衰
力（制御力）が生じる。このように、減衰力制御を行う
場合には、コイル３に通電することはなく、即ち、全く
電力消費することなく減衰力（制御力）を得ることがで
きる。

【００３８】（ロ）姿勢制御時姿勢制御を行う際には、各センサ７〜９からの入力に基
づいて得られる車両状況に応じてコイル３に通電し、サ
スペンションユニットＳの軸方向上向きや下向きに駆動
力（制御力）を発生させて、姿勢制御を行う。この場
合、通電の向き及び電力により、駆動力（制御力）の向
き及び強さが変化する。このような、駆動力（制御力）
を、例えば、車高変化を打ち消す向きに発生させること
で、車高を一定させることができる。また、駆動力（制
御力）を、サスペンションユニットＳを介して車体へ伝
達される路面入力を打ち消す向きに発生させることで、
車体への路面入力をキャンセルして一定した車体姿勢が
得られる。

【００３９】以上説明したように、本発明実施例装置で
は、半径方向の磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ を形成する環状の永久磁
石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎを、予め周方向に４つに分割
し、これ等を個別的に平行磁界Ｂ₀ 中で磁化させるよう
にしたことで、内外周方向の磁束密度が均一化された状
態での効率的な磁化が行なわれ、従って、強い半径方向
磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂による強い制御力（電磁力）を発生させ
ることができるという特徴を有している。

【００４０】また、永久磁石を磁化処理後に磁性材料に
組み付けるた際には永久磁石が減磁され、この減磁作用
は永久磁石と磁性材料のボリューム差が大きくなるほど
大きくなるが、本発明実施例装置では、分割された各永
久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎを分割された各磁性内筒
部１２及び磁性外筒部１１に接着させた状態で磁化させ
るようにしたことで磁化処理後の減磁を少なくでき、従
って、永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの半径方向厚さ
を薄くすることができ、低コストで高い磁束密度の磁界
を形成することができるという特徴を有している。

【００４１】また、本発明実施例装置では、磁性外筒部
１１及び磁性内筒部１２を、上下方向に向かうにつれて
磁気抵抗が小さくなるようにその肉厚が次第に小さくな
る形状とすることにより、磁路Ａの長短による磁気抵抗
の変動を減少させ、これにより、磁界形成部１ｇ，１ｈ
に形成される磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ の磁束密度が不均一化する
度合いを少なくすることできるようになる。

【００４２】また、本発明実施例装置では、サスペンシ
ョンユニットＳのストローク位置を検出するためのスト
ロークセンサ７として、ホール素子等の磁束センサを用
いることで、サスペンションの基本長を長くすることな
しにサスペンションユニットＳのストローク位置を検出
することができ、これにより、車載する上でスペースの
自由度が高くなるという特徴を有している。

【００４３】また、減衰力制御や姿勢制御を行うにあた
り、本発明実施例装置では、間隙部１ｃを形成して対向
する磁性外筒部１１及び磁性円筒部１２と、両者の対向
面に相対移動方向に分離されると共に間隙部１ｃを挟ん
で互いに逆方向の磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ を形成すべく互いに対
向する２組の磁石（上部外側永久磁石１ｊ，下部外側永
久磁石１，上部内側永久磁石１ｍ，下部内側永久磁石１
ｎ）とで、２つの磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ を巡る磁路Ａを形成
し、かつ、複数に分割された各コイル３₁ 〜３_nへの通
電方向を、一方の磁界Ｂ₁ と交差するコイルと他方の磁
界Ｂ₂ と交差するコイルとで互いに逆方向になるように
切り換える通電切換手段を備えた構成としたため、サス
ペンションユニットＳのストロークを大きくする場合で
も磁路Ａを長くする必要性がなく、従って、ストローク
の大小に拘らず一定の十分な制御力を得ることができる
という特徴を有している。

【００４４】また、実施例では、複数に分割された各コ
イル３₁ 〜３_n の内、制御力（駆動力）を発生するため
に必要なコイル部分だけに通電するように制御すること
で、消費電力を節約することができるという特徴を有し
ている。

【００４５】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
てきたが、本発明の具体的な構成はこれらの実施例に限
られるものではない。

【００４６】例えば、実施例では、車体側部材に形成さ
れた二重構造部間に半径方向磁界を形成した例を示した
が、従来装置におけるように、互いに相対移動する外筒
とロッド間に半径方向磁界を形成させるようにしてもよ
い。また、実施例では、上下２組の磁界形成部間で磁路
を形成するようにする場合を示したが、１組の磁界形成
部と磁性部材で磁路を形成するようにすることもでき
る。また、実施例では、半径方向磁界を形成させるた
め、内側及び外側の両方向に永久磁石を設けたが、永久
磁石は内側または外側のいずれか一方のみであってもよ
い。尚、ストローク位置によって各コイルの巻き数を相
違させることにより、ストローク位置によってその制御
力を任意に変化させることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の電磁
サスペンション装置では、半径方向の磁界を形成する環
状の永久磁石として、周方向に複数に分割されたものを
用い、かつ、磁化を行う際に平行磁界により磁化したも
のを用いた手段としたために、永久磁石の内外周方向の
磁束密度が均一化された状態での効率的な磁化が行なわ
れ、従って、強い半径方向磁界による強い制御力（電磁
力）を発生させることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の電磁サスペンション装置を示す
全体図である。

【図２】実施例装置の要部である内側永久磁石及び磁性
内筒部の分割状態を示す斜視図である。

【図３】実施例装置の要部である外側永久磁石及び磁性
外筒部の分割状態を示す斜視図である。

【図４】実施例装置における外側永久磁石の磁化方法を
示す説明図である。

【図５】実施例装置における内側永久磁石の磁化方法を
示す説明図である。

【図６】従来装置における永久磁石の磁化方法を示す説
明図である。

【符号の説明】

ＳサスペンションユニットＢ₀ 平行磁界Ｂ₁ 磁界Ｂ₂ 磁界１車体側部材１ｊ上部外側永久磁石１ｋ下部外側永久磁石１ｍ上部内側永久磁石１ｎ下部内側永久磁石２車輪側部材３コイル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車体と車輪との間に介在されたサスペン
ションユニットが、相対移動可能に形成された車体側部
材と車輪側部材とで形成され、前記車体側・車輪側両部材の一方の部材に、車体側・車
輪側両部材の相対移動方向と交差する半径方向の磁界を
形成する環状の永久磁石が設けられ、車体側・車輪側両部材の他方の部材が、前記半径方向の
磁界中に相対移動可能に挿入されると共に、この挿入部
に、前記相対移動方向及び磁界方向と交差する向きにコ
イルが巻かれ、前記環状の永久磁石が、周方向に複数に分割された状態
で平行磁界により磁化されたものであることを特徴とす
る電磁サスペンション装置。