JPH04197815A - 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、実開
平１−１１６７１０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
成されて車体に固定されたカバーと、このカバー内を摺
動可能に設けられて車輪側に取り付けられたピストンと
を有したサスペンションユニットが設けられ、前記カバ
ー内に固定コイル及び制御コイルが設けられ、前記ピス
トンに固定コイルが設けられた構造となっている。

そして、各コイルへの通電の向き及び電流を制御するこ
とで、コイルの軸方向に制御力（吸引・反発力）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、電磁コイルの軸方向に生じる制御
力によりサスペンションの制御を行うようにしていたた
め、サスペンションユニットがストロークして電磁コイ
ル間の距離が変化すると、それに応じてコイル間の吸引
・反発力が変化してしまい、正確な制御が難かしいとい
う問題がある。

また、制御力を発生する間は、常に、電磁コイル全体に
通電を必要とし、非常に大きな消費電力となるという問
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がストロークしても一定の制御力を
得ることができて制御性に優れ、さらに、消費電力が少
なく駆動効率の高い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） 上述の目的を達成するため、本発明の電磁サスペンショ
ン装置では、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、軸方向に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、前記車体側部材と
車輪側部材との一方に、周状の間隙中に半径方向磁界が
形成され、前記車体側部材と車輪側部材との他方が前記
間隙内に挿入されると共に、この間隙内に配置される部
位に、前記相対移動方向及び半径方向に交差する方向に
複数のコイルからなる駆動コイルが巻き付けられ、該駆
動コイルへの通電を制御する制御回路が設けられ、該制
御回路が、前記サスペンションユニットのストローク位
置を検出するストロークセンサからの検出信号に基づい
て、駆動コイルの所定コイルだけに通電させるよう構成
されている手段とした。

（作　用） 本発明の電磁サスペンション装置では、駆動コイルに通
電した時には、半径方向磁界と直交する向きに通電され
るため、磁界の向きと通電方向との両方に直交する方向
、即ち、車体側部材と車輪側部材との相対移動方向に駆
動力が生じる。

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、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ができ
る。

このような制御を行うにあたり、制御回路は、ストロー
クセンサからの入力に基づき、所定の駆動コイルに選択
的に通電させるもので、この場合、駆動力の発生に関わ
るものだけに通電すればよい。

このように、駆動コイル全体に通電するのではなく、所
定の駆動コイルだけに通電するようにしているため、消
費電力を節約することができる。

一方、駆動コイルに通電しない時には、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、半
径方向磁界内を駆動コイルが移動し、駆動コイルにあっ
ては、相対速度に比例して誘導電流が発生する。

そして、この誘導電流を駆動コイル及び他の抵抗により
消費することで、サスペンションユニットへの入力エネ
ルギーを消費することができ、減衰力が発生する。

このように、駆動コイルに対して全く通電していなくて
も、減衰力を発生させることができる。

（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、車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、磁性体で形成されて、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の底部に貫通させた状態で、ロッ
ド部１ｄの先端をボルト部材１ｅに締結して外筒１ｂと
一体に形成されている。また、ロッド部１ｄの外周には
円筒形状の磁石１ｆが設けられ、前記ロッド部１ｄとボ
ルト部材１ｅとの締結力により固定されている。尚、前
記ボルト部材１ｅは、車体取付用のものである。

そして、前記車体側部材１には、外筒１ｂの下側路半分
を内側に膨出させると共に、内柱１ａの下側路半分を外
側に膨出させて、前記間隙部１Ｃの間隔を狭めた磁界形
成部１９が形成されている。

即ち、この車体側部材１は、磁性体で形成されているた
めに、前記磁石１ｆにより、図中−点鎖線で示す磁路Ａ
が形成され、この磁界形成部１９にあっては、第２図に
示すように、半径方向磁界Ｂが形成されている。尚、磁
路Ａの向きは、磁石１ｆの極性の向きにより異なる。

また、磁界形成部１９と磁石１ｆとの間の位置の内柱１
ａの外周には、補強用コイル１ｈが巻き付けられている
。

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駆動コイル３
が巻き付けられている。

この駆動コイル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３８〜３ｆの６つの部分に分割さ
れていて、それぞれは、並列に設けられている。尚、各
コイル３８〜３ｆは、それぞれ、図示を省略したボビン
に巻き付けられ、上端と下端の第１及び第６のコイル３
ａ、３ｆは、他のコイル３ｂ〜３ｅに比べて巻数が多く
形成されている。

また、前記車体側へのボルト部材１ｅ及び車輪側への取
付用のボルト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。

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、車輪側部材２の下端と外筒１ｂの下端との間には
、ダストブーツ５が設けられている。

前記駆動コイル３及び補強用コイル１ｈは、制御回路６
に接続されている。

即ち、制御回路６は、補強用コイル１ｈに対し、前記車
体側部材１に形成される磁界臼と同じ向きに磁界が生じ
るように通電する。

また、この制御回路６は、駆動コイル３に対しては、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、これら駆動コイル３に対して図示を省略した可
変抵抗を接続するよう構成されている。

ちなみに、駆動コイル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、半径方向磁界
Ｂを横切る向きに駆動コイル３が移動することで、駆動
コイル３に移動速度に比例した誘導電流が生じ、この誘
導電流を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、駆動コイル３を通電駆動させた場合、半径方向磁
界Ｂ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力量に駆動力が作用したりする。

前記制御回路６の駆動コイル３に対する通電・短絡制御
は、前記ストロークセンサγａ、加速度センサ７ｂ及び
荷重センサ７ｃからの入力に基づき行うようになってい
る。

前記ストロークセンサ７ａは、上述のように、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、サスペンションユニットＳのストロークに
応じてセンサ７ａ自信が伸縮可能に形成され、この自身
の伸縮量によりサスペンションユニットＳのストローク
量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■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、加速度センサアｂ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一方、前記ストロー
クセンサ７ａからの入力信号に基づいて、全コイル３ａ
〜３ｆの内、磁界形成部１ｇと対面する部分のコイルを
算出し、これらのコイルだけに選択的に通電させるよう
な制御を行なう構成となっている。

尚、前記の減衰力制御は、例えば、本願出願人による特
願平１−１アＹ７９２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、部ち、磁界形成部１９を通過する駆動コイル
３の速度に正比例して、減衰力が生じる。

この時の減衰力特性を示す図が第４図であって、可変抵
抗の抵抗値を任意に選択することで、第４図のＨの範囲
で減衰力特性を選択することができる。

このように、減衰力制御を行う場合には、駆動コイル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駆動コイル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、駆動力の向き及
び強さが変化するもので、この時の制御力特性を示すの
が第５図である。

この時も、可変抵抗６ａの抵抗値を任意に変化させるこ
とにより、Ｈｌ、Ｈ２の範囲で駆動力が変化する。尚、
ＨｌとＨ２とでは、通電方向が逆になっている。

このような、駆動力を、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、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。

上述のような姿勢制御を行なう場合において、サスペン
ションユニットＳがストロークすると、中立位置からの
ストローク量がストロークセンサγａで検出され、その
検出信号に基づき、制御手段６では、この時に、各コイ
ル３８〜３ｆのうちでどのコイルが半径方向磁界Ｂ内に
配置されているかを判定しく第６図のストローク量では
第２〜第５コイル３ｂ〜３ｅ、第７図のストローク量で
は第１〜第４コイル３８〜３ｄ）、そのコイルだけに選
択的に通電させような制御がなされる。

尚、第２．　６．　７図において、しは、半径方向磁界
Ｂの上下方向の領域を示している。

このように、サスペンションユニットＳのストローク位
置に応じ、常に必要な部分のコイルだけに通電すること
で、消費電力を節約することができる。

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、半径方向磁界Ｂを形成し、
この磁界Ｂ内を駆動コイル３が移動するように構成した
ため、サスペンションユニットＳがストロークしても半
径方向磁界Ｂと駆動コイル３との距離が常に一定に保た
れ、これにより、発生制御力を一定に保つことができ、
ストローク量により制御力が変化するという不具合が生
じることなく、制御性に優れているという特徴を有して
いる。

また、駆動コイル３を分割してそれらを並列に接続して
いることで、直列接続の場合とし比較してインダクタン
スが低下して応答性が向上するという特徴を有している
。

さらに、駆動コイル３において制御力を発生するために
必要な部分に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
。

しかも、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、駆動コイル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。

加えて、本実施例にあっては、磁石により形成される磁
界の途中において、軸方向に磁界が形成される部分に補
強用コイルを設けて磁石による磁界を同じ方向に磁界が
生じるように通電しているため、この部分で、磁束密度
の低下が防止され、半径方向磁界において強い磁力が得
られ、それにより、強い制御力が得られるもので、磁石
をこれと同じ磁力が得られるように形成した場合と比較
して、磁石の外径を小さくすることができ、サスペンシ
ョンユニットのコンパクト化を図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、車体側部材を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、磁界形成手段
として永久磁石を用いたが、電磁石により磁界を形成す
るようにしてもよい。

（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の一方に半径方向磁
界を形成し、両部材の他方に複数のコイルからなる駆動
コイルを設け、この駆動コイルの所定のコイルだけに通
電する制御回路を設けた手段としたため、半径方向磁界
と駆動コイルとの距離が一定で、発生制御力がサスペン
ションユニットのストロークにより変化することがなく
、制御性に優れているという効果と、駆動コイル全体に
通電しないので消費電力の節約を図ることができると共
に、駆動コイルに通電したいない状態でも制御力（減衰
力）を発生させることができるので、これによっても消
費電力の節約を図ることができるという効果とが得られ
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図は実施例装置の減
衰力特性図、第５図は実施例装置の駆動力特性図、第６
図及び第７図は実施例装置の作動説明図である。 Ｓ・・・サスペンションユニット Ａ・・・磁路 Ｂ・・・半径方向磁界 １・・・車体側部材 １ｃ・・・間隙部 １９・・・磁界形成部 ２・−・車輪側部材 ３・−・駆動コイル ６・・・制御回路 ７ａ・−・ストロークセンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、軸方向に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、 前記車体側部材と車輪側部材との一方に、周状の間隙中
   に半径方向磁界が形成され、 前記車体側部材と車輪側部材との他方が前記間隙内に挿
   入されると共に、この間隙内に配置される部位に、前記
   相対移動方向及び半径方向に交差する方向に複数のコイ
   ルからなる駆動コイルが巻き付けられ、 該駆動コイルへの通電を制御する制御回路が設けられ、 該制御回路が、前記サスペンションユニットのストロー
   ク位置を検出するストロークセンサからの検出信号に基
   づいて、駆動コイルの所定コイルだけに通電させるよう
   構成されていることを特徴とする電磁サスペンション装
   置。