JPH04159116A - 電磁サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （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。

（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。

この従来装置は、車体と車輪との間に、シリンダ状に形
成されて車体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輪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
ロッドの外周には永久磁石が固定されると共に、該永久
磁石と対向する外筒の内周側にはコイルが固定された構
造となっている。

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に制御力
を発生させ、例えば、車高を一定に保つような制御を行
う。

（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、上述のように、サスペンションユニットの最大ス
トローク長が長くなるように全長を長く形成すると、そ
れにつれて、ロッド−コイル−外筒により構成される磁
路も長くなって磁気抵抗が次第に増大するため、磁束密
度が低下して十分な制御力が得られなくなってしまうと
いう問題がある。

本発明は、上述の問題に着目して成されたもので、サス
ペンションユニットの最大ストローク長を長くしても十
分な制御力を得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。

（課題を解決するための手段） 本発明では、車体側部材と車輪側部材との一方に、径方
向の磁界を形成する磁石を２組設け、他方の部材の磁界
を横切って配置される部位に、複数に並列分割してコイ
ルを設け、これら分割された各コイルへの通電方向を、
一方の磁界を横切る部分と他方の磁界を横切る部分とが
互いに逆方向になるように切り換える通電切換手段を設
け、上記問題を解決するようにした。

即ち、本発明の電磁サスペンション装置では、車体側部
材と車輪側部材とを相対移動可能に形成したサスペンシ
ョンユニットが、車体と車輪との間に介在され、前記車
体側部材と車輪側部材との一方に、内外二重に設けられ
て間隙中に径方向の磁界を形成する磁石が、前記相対移
動方向に離れ、かつ、互いに逆方向の磁界を形成して２
組設けられ、前記間隙中に他方の部材が挿入され、かつ
、前記磁界を横切って配置される部位に、前記相対移動
方向及び磁界方向と直交する向きにコイルが巻かれ、該
コイルが、前記相対移動方向に複数に並列分割され、前
記分割された各コイルへの通電方向を、一方の磁界を横
切る部分と他方の磁界を横切る部分とが互いに逆方向に
なるように切り換える通電切換手段が設けられている手
段とした。

また、前記各コイルの両端を、可変抵抗を介して短絡さ
せる回路を設けてもよい。

（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、サスペンションユニットのストローク方向及び磁
界方向と直交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直交する方向、即ち、サスペンショ
ンユニットのストローク方向に沿った駆動力が生じる。

そして、通電切換手段により、一方の磁界と直交するコ
イルと他方の磁界と直交するコイルとでその通電方向が
互いに逆方向になるように各コイルに対する通電の切り
換えが行なわれ、これにより、両磁界部分における駆動
力の作用方向が同一となる。

従って、この両部動力により、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、この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もでき
る。

請求項２記載の装置では、サスペンションユニットが外
部からの入力によりストロークすると、両磁界内を各コ
イルが相対移動し、各コイルにあっては、相対速度に比
例して誘導電流が発生する。そして、この誘導電流は可
変抵抗により消費されるもので、これにより、サスペン
ションユニットへの入力エネルギーが消費されて、減衰
が成される。尚、この減衰係数は、可変抵抗の抵抗値を
変えることで変化させることができるもので、抵抗値を
高くする程、減衰係数も高くなる。

また、磁石を設けた部材では、２組の磁石の間の部分で
のみ、２つの磁界を巡る磁路が形成される。よって、こ
の磁路の長さは、サスペンションユニットの全長に影響
を受けることがなく、最大ストローク長を長くしても磁
路を長くする必要性がない。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

第１図は、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、重輪側に連結される車輪側部材
２とを有している。

前記車体側部材１は、図示のように細心部に設けられた
円柱状の内柱１ａと有底円筒状の外筒１ｂとで、両者間
に間隙部１ｃを有した二重構造に形成されている。前記
内柱１ａは、上部に形成されたロッド部１ｄを外筒１ｂ
の底部に穿設されたねじ穴１ｆに螺合することで外筒１
ｂと一体に形成されていると共に、ロッド部１ｄの先端
には、外筒１ｂの底部上面側に突出させた状態でポルト
部材１ｅが形成されている。

また、前記円柱１ａ及び外筒１ｂの下側路半分が強磁性
体より成る磁性外筒部１１及び磁性円柱部１２で形成さ
れ、その他の部分は非磁性体で形成されている。

そして、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、磁性円柱部１２の外周面には
、中央部に所定の間隔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１に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（第２図参照）。

また、前記各永久磁石１ｊ、１に、１ｍ、Ｉｎは、それ
ぞれ円周方向に４つに分割され、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、ｌｋ、１ｍ、ｉｎの極性方向が設定されている。

そして、上部磁界形成部１９と下部磁界形成部１ｈの磁
界方向が互いに逆向きとなるように、この実施例では、
第２図に示すように、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１に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、前記円柱１ａ及び外筒１ｂの下側路半分が強磁性
体より成る磁性外筒部１１及び磁性円柱部１２で形成さ
れているため、第２図に示すように、前記各永久磁石１
ｊ、１に、１ｍ、ｉｎにより、図中−点鎖線で示す磁路
Ａが形成され、この上下両磁界形成部１９，１ｈにあっ
ては、半径方向で、カリ、互いに逆方向の磁界Ｂｌ、Ｂ
２が形成されている。

尚、前記ボルト部材１ｅは、車体取付用のものである。

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ポル
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。

このコイル３は、両部材１，２の相対移動方向に沿って
第１〜第６コイル３ａ〜３ｆの６つの部分に分割され、
各コイル３ａ〜３ｆは、１つのポビン３９に巻き付けら
れている。そして、各コイル３８〜ａｆｉ体の長さが、
前記上部外側永久磁石ｌｊ（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。

また、前記車輪側部材２と、内柱１ａ及び外筒１ｂとの
間にはベアリング４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。

また、前記車体側へのボルト部材１ｅ及び車輪側への取
付用のポルト２ａには、第３図に示すように、水平方向
に延出するアーム８ａ、８ｂの基端が締結され、該両ア
ーム８ａ、８ｂの先端部相互間には、サスペンションユ
ニットＳの伸縮に応じて伸縮自在なストロークセンサ７
ａが取り付けられている。

前記コイル３は、制御回路６に接続されている。

部ち、この制御回路６は、各コイル３ａ〜３ｆ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構成されている。

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ｓ、、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。

一方、コイル３を通電駆動させた場合、両磁界形成部１
９．ｌｈの磁界Ｂ０．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正方向に駆動力
が作用したりする。

そして、前記制御回路６には、前記ストロークセンサ７
ａからの入力に基づき、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３８〜３ｆへの通電方向
を切換制御する通電切換手段を備えている。この通電切
換手段は、前記両磁界形成部１９．ｌｈにおける両磁界
Ｂ、、Ｂ２の方向が互いに逆方向になることから、両磁
界形成部１９．ｌｈ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３ａ〜３ｆのうち、上部磁界形成
部１９の磁界Ｂｌ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３ａ〜３ｆ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３８〜３ｆへの通電方向の切り換え制御が
なされるものである。

尚、第４図（イ）、（ロ）、（ハ）は各コイル３ａ〜３
ｆへの通電の切り換え作動を示すもので、同図中、■で
示す範囲のコイルと、■で示す範囲のコイルとが互いに
逆方向に通電され、それ以外のコイルへは通電が解除さ
れる。

即ち、第４図（イ）に示すように、サスペンションユニ
ットＳが伸長方向にストロークした状態では、第１コイ
ル３８及び第２コイル３ｂと、第４コイル３ｄ及び第５
コイル３ｅとが互いに逆方向に通電され、第３コイル３
Ｃ及び第６コイル３ｆへの通電が解除された状態となる
。

また、第４図（ロ）に示すように、サスペンションユニ
ットＳが中立の状態では、第１〜第３コイル３ａ、３ｂ
、３ｃと、第４〜第６コイル３ｄ、３ｅ、３ｆとが互い
に逆方向に通電された状態となる。

また、第４図（ハ）に示すように、サスペンションユニ
ットＳが収縮方向にストロークした状態では、第２コイ
ル３ｂ及び第３コイル３Ｃと、第５コイル３０及び第６
コイル３ｆとが互いに逆方向に通電され、第１コイル３
ａ及び第４コイル３ｄへの通電が解除された状態となっ
ている。

つまり、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Ｉｎ
）との間に形成された間隔Ｈの範囲内で各コイル３ａ〜
３ｆに対する通電方向の切り換えが行なわれる。

また、前記制御回路６は、前記ストロークセンサ７ａ、
加速度センサ７ｂ及び荷重センサ７ｃからの入力に基づ
き制御を行うようになっている。

前記ストロークセンサ７ａは、前述のように、サスペン
ションユニットＳの車体側部材１と車輪側部材２との間
に設けられていて、両者のストローク量によりサスペン
ションユニットＳのストローク位置を検出可能に構成さ
れている。

前記加速度センサ７ｂ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、上下方向の本体速度
を求めるために設けられている。

前記荷重センサ７ｃ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。

そして、制御回路６の演算部では、ストロークセンサ７
ａ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７ｂ及び荷重センサ７ｃ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。

尚、この減衰力制御は、例えば、本願出願人による特願
平１−１７７７９２号のような制御を行う。

次に、実施例の作用について説明する。

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との間
に設け、また、制御回路６及び各センサ７ａ、７ｂ、７
ｃ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。

（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３８〜３ｆ
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１９．１ｈ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。

（ロ）姿勢制御時 姿勢制御を行う際には、各センサ７ａ〜７ｃ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、本高変化を
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、本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。

以上説明したような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］２と、該両者の両
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ＢＴ、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Ｉｎ）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３８〜３ｆへの
通電方向を、一方の磁界Ｂ１と直交するコイルと他方の
磁界Ｂ２と直交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ただ構成としたため
、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。

また、実施例では、６つに分割された各コイル３ａ〜３
ｆ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。

また、実施例では、サスペンションユニットＳに減衰力
を生じさせる場合には、コイル３に対して駆動電流を与
える必要がないもので、電力を消費することなく制御力
（減衰力）を得ることができるという特徴を有している
。

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。

例えば、実施例では、車体側部材の二重構造に形成した
例を示したが、実施例装置の車輪側と車体側とを逆にし
て、車輪側部材を二重構造に形成してもよい。

また、実施例では、車体側部材において、永久磁石によ
り磁界を形成するようにしたが、電磁石により磁界を形
成するようにしてもよい。

また、実施例では、磁界を形成する両磁石及びコイルを
環状に形成し、両者を同心円状に配置させるようにした
が、両磁石及びコイルの形状や配置関係は任意に設定す
ることができる。

また、実施例では、第１〜第６コイルの各巻き数を同一
（抵抗値同一）としたが、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。

尚、各コイルの分割数を多くすることで、両磁石相互の
分離間隔を狭めることができ、その分だけ両磁石の断面
積を広くとることができると共に、磁路の磁気抵抗も小
さくできるので、制御力をさらに強めることができるよ
うになる。

（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、車体側部材と車輪側部材との一方に、径方向
の磁界を形成する磁石を２組設け、他方の部材の磁界を
横切って配置される部位に、複数に並列分割してコイル
を設け、これら分割された各コイルへの通電方向を、一
方の磁界を横切る部分と他方の磁界を横切る部分とが互
いに逆方向になるように切り換える通電切換手段を設け
た手段としたため、磁石を設けた部材では、２組の磁石
の間の部分でのみ、２つの磁界を巡る磁路が形成される
もので、この磁路の長さは、サスペンションユニットの
全長に影響を受けることがなく、最大ストローク長を長
くしても磁路を長くする必要性がない。従って、ストロ
ークの大小に拘らず十分な制御力を得ることができると
いう効果が得られる。

また、請求項２記載の装置では、コイルを可変抵抗を介
して短絡させる回路を設けたため、サスペンションユニ
ットのストローク時に、サスペンションユニットへの入
力を消費して減衰力を得ることができるもので、このよ
うに、消費電力が全く不要でありながら減衰力を得るこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の電磁サスペンション装置を示す
全体図、第２図は実施例装置の要部を示す拡大断面図、
第３図は実施例装置の外観図、第４図（イ）、（ロ）、
（ハ）は各コイルへの通電切り換え作動を示す断面説明
図である。 Ｓ・・・サスペンションユニット Ｂ１・・・磁界 Ｂ２・・・磁界 １・・・車体側部材 １ｃ・・・間隙部 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 ６・・・制御回路（通電切換手段） １１・・・磁性外筒部 １２・・・磁性円柱部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）車体側部材と車輪側部材とを相対移動可能に形成し
   たサスペンションユニットが、車体と車輪との間に介在
   され、 前記車体側部材と車輪側部材との一方に、内外二重に設
   けられて間隙中に径方向の磁界を形成する磁石が、前記
   相対移動方向に離れ、かつ、互いに逆方向の磁界を形成
   して２組設けられ、 前記間隙中に他方の部材が挿入され、かつ、前記磁界を
   横切って配置される部位に、前記相対移動方向及び磁界
   方向と直交する向きにコイルが巻かれ、 該コイルが、前記相対移動方向に複数に並列分割され、 前記分割された各コイルへの通電方向を、一方の磁界を
   横切る部分と他方の磁界を横切る部分とが互いに逆方向
   になるように切り換える通電切換手段が設けられている
   ことを特徴とする電磁サスペンション装置。 ２）前記コイルの両端を可変抵抗を介して短絡させる回
   路を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁サスペ
   ンション装置。