JPH04197816A - 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ジョン装
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。

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制御力が変化す
ることがなく制御性に優れ、しかも、確実に高い制御力
が得られ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） 上述の目的を達成するために、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、前記サスペンシ
ョンユニットには、磁性体で形成されたヨーク部の外周
に設けられた主磁界形成手段により、軸方向磁界及び半
径方向磁界とを有した磁路が形成され、前記車体側部材
と車輪側部材との前記ヨーク部が形成されていない方の
部材には、前記磁路の半径方向磁界内に配置されて、駆
動コイルが、この磁界の方向及び前記軸方向に直交する
方向に巻き付けられ、前記ヨーク部に、副磁界形成手段
が、主磁界形成手段によりこの部位に形成される磁界と
同じ向きに磁界を発生させるよう設けられている手段と
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、半径方向磁界の磁界の方向及びサスペン
ションユニットの軸方向と交差する向きに通電されるた
め、サスペンションユニットの軸方向、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。

また、本発明では、主磁界形成手段により軸方向磁界及
び半径方向磁界を有した磁路を形成するようにしている
が、ヨーク部にあっては、副磁界形成手段により軸方向
磁界が補強されている。

従って、このヨーク部における磁束密度の低下が防止さ
れ、その分、磁界形成部で生じる磁界の強さも強くなり
、それにより、発生する駆動力・減衰力も強くなる。

（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、本発明第１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
に軸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
円筒形状の永久磁石（主磁界形成手段）Ｉｆ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、前記永久磁石１ｆにより、図中−点鎖線で示す磁
路Ａが形成されるもので、つまり、永久磁石１ｆは、第
２図に示すように、内柱１ａの磁界形成部１ｑと対向す
る部分から永久磁石１ｆにかけての部分をヨーク部１ｐ
として軸方向磁界ａ１を形成し、また、磁界形成部１９
にあっては、半径方向磁界ａ２が形成されている。尚、
磁路Ａの向きは、永久磁石１ｆの極性の向きにより異な
る。

また、内柱１ａのヨーク部１ｐの外周には、補強用コイ
ル（副磁界形成手段）ｌｈが巻き付けられている。この
補強用コイル１ｈは、永久磁石１ｆによりヨーク部１ｐ
に形成される軸方向磁界ａ１と同じ向きに磁界を形成す
るように構成されている。

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、第１〜第６コイル３ａ〜３ｆを並
列に巻いて構成されている。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３ａ、３ｆは、他の駆
動コイル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に形成される磁界と同−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の接続状態を第３図に示すように直列
接続としたり、第４図に示すように並列接続としたり切
り換え可能に形成され、かつ、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に対して可変抵抗を接続するよう構成されている
。

第５図は、前記制御回路６の構成を示す回路図であって
、この場合、第１コイル３ａと第２駆動コイル３ｂとを
制御する部分だけを示している。

この制御回路６は、可変抵抗６ａを備え、図表１に示す
ような組み合わせで、端子■、■、◎、■のそれぞれに
、０，１の信号を与えることにより、第１コイル３ａと
第２駆動コイル３ｂとを並列接続・直列接続に切り換え
ると共に、両コイル３ａ、３ｂを短絡させたり、両コイ
ル３ａ、　　３ｂに通電駆動させたりする構成となって
いる。

〈図表１〉 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
ａ２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
誘導電流が可変抵抗６ａ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ａ１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面に駆動力が作用したりする。

ところで、上述のようにして生じる減衰力や駆動力（以
後、これらを制御力という）は、駆動コイル３を直列接
続した場合よりも並列接続した場合の方が大きくなる。

即ち、第２図に示すように、磁界形成部１９を横切るコ
イル３ａ〜３ｆの数を３とし、また、全てのコイル３ａ
〜３ｆの長さを２゜とじた場合、直列接続の場合の発生
力Ｆ、は下記の０式で表され、一方並列接続の場合の発
生力Ｆｐは０式で表される。

即ち、 Ｂ２　（３Ｌ）２　　・ Ｆ・”　　　６ＲＸ ＝且Ｘ且−ユ九文　００００００００．０２日 ８２Ｌ２　　・ Ｆ・＝３×Ｒ／６°Ｘ −１ｓｘ旦−一豐−−−−−−−−−■但し、Ｂ：磁界
形成部における磁束密度文：コイルと磁界の相対速度 ［：コイル１つ当りの巻線長さ Ｒ：コイル１つ当りの抵抗値である。

従って、ＦＰ／ＦＳ　＝１８／　（３／２）＝１２とな
り、並列接続では、直列接続の１２倍の制御力が得られ
る。

尚、制御回路６は、車高センサ７ａ、加速度センサγｂ
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。

前記車高センサ７ａは、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車高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、上下方向の車体速度
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、車高センサア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構成となっている。

尚、この減衰力制御は、例えば、本願呂願人による特願
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、
　ア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、半径方向磁界ａ２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６図であって、駆動コ
イル３の接続を第４図に示すような並列接続とした場合
には制御力が大きくなるため高減衰力特性となり、可変
抵抗の抵抗値を任意に選択することで、第６図のＨｉの
範囲で減衰力特性を選択することができる。

一方、第３図に示すような直列接続の場合には、制御力
が小さくなるため低減衰力特性となり、第６図のＬｏ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（制御力
）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７図である。

この時も、各コイル３８〜３ｆを並列接続するか直列接
続するかで制御力の大きさが異なっており、Ｈｉｌ、Ｈ
ｉ２は並列接続の場合を示していて、可変抵抗６ａの抵
抗値を任意に変化させることにより、Ｈｉｌ、Ｈｉ２の
範囲で駆動力（制御力）が変化する。尚、ＨｉｌとＨｉ
２とでは、通電方向が逆になっている。

一方、直列接続の場合には、Ｌｏｌ、Ｌｏ２の範囲で駆
動力が変化する。

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、駆動力を、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。

このように本実施例では、必要に応じサスペンションユ
ニットＳに減衰力や駆動力である制御力を発生させて、
車体への入力の制御や車体の姿勢制御を行うことができ
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、磁路Ａに半径方向磁界ａ２
を形成し、この磁界ａ２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ａ２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。

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減衰力（制御
力）を得ることがきるという特徴を宜している。

また、主磁界形成手段としての永久磁石１ｆにより形成
される磁界の途中において、軸方向磁界ａ１を形成する
ヨーク部１ｐの部分に副磁界形成手段としての補強用コ
イル１ｈを設けて永久磁石１ｆによる磁界と同一方向に
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、磁界形成部１９において大き
な磁力が得られ、それにより、大きな制御力が得られる
もので、このように、磁力を強化するにあたり、永久磁
石１ｆ自体を大型にするのではなく、永久磁石１ｆと直
列方向に補強用コイル１ｈを設けているため、サスペン
ションユニットＳの外径を拡大することなく磁力を強化
することができるという特徴を有している。

さらに、駆動コイル３を並列に接続可能とすることで、
駆動コイル３の長さに比べて大きな制御力を得ることが
できて高い効率が得られると共に、駆動コイル３の全長
が同一直列の場合と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。

次に、第８図に示す第２実施例について説明する。

この第２実施例は、磁路Ａを車体側部材と車輪側部材と
の両方に亘り形成するようにした例である。

第８図に示すサスペンションユニットＳは、車体側部材
としてのピストンロッド２１と車輪側部材としてのシリ
ンダ２２から構成されている。

前記ピストンロッド２１は、磁性体で形成され、下端に
は同様に磁性体で形成されたピストン２１ａが一体に設
けたれている。

このピストン２１ａにより、シリンダ２２の内部は、上
部室２２ａと下部室２２ｂとに画成され、内部には油等
の流体が充填されている。

尚、２１ｂは両室を連通ずるオリフィス孔である。

また、下部室２２ｂには、アキュムレータ２３が接続さ
れている。

前記ピストンロッド２１の下端部には主磁界形成手段と
しての電磁コイル２４が設けられ、この電磁コイル２４
に通電することにより、図示のような磁路Ａが形成され
るようになっている。

即ち、シリンダ２２は磁性体で形成されており、シリン
ダ２２上端部にはピストンロッド２１との間隔を狭める
ように小径部２２ｃが形成されている。そして、ガイド
ブツシュ２５ａ、ガイド部材２５及びシール部材２６は
樹脂等の非磁性体により形成されている。

従って、電磁コイル２４に通電すると、ピストンロッド
２１をヨーク部として軸方向磁界ａ１が形成され、かつ
、ピストン２１ａからシリンダ２２に磁界が半径方向に
渡され、シリンダ２２の小径部２２ｃとピストンロッド
２１との間に半径方向磁界ａ２が形成される。

前記シリンダ２２の小径部２２ｃ内には、ピストン２１
との間に微少な間隙２７を介して駆動コイル２８が設け
られている。この駆動コイル２８は、半径方向磁界ａ２
の磁界の方向と軸方向とに直交する向きに巻かれている
。

また、ピストンロッド２１の中間部外周に形成された凹
部内には、電磁コイル２４と直列の位置関係に、補強用
コイル２９が設けられている。

以上のように構成した第２実施例の電磁サスペンション
では、電磁コイル２４及び補強用コイル２９に通電する
ことにより、磁路Ａが形成され、この場合、第１実施例
と同様に、軸方向磁界ａ１の磁束密度の低下が防止され
、かつ、同じ磁力の磁路Ａを電磁コイル２４のみで形成
するようにした場合と比較して、電磁コイル２４の部分
の外径を小さくしてサスペンションユニットＳのコンパ
クト化を図ることができる。

また、駆動コイル２８に通電することにより、サスペン
ションユニットＳの伸縮方向に駆動力を発生させること
ができる。

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。

（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、半径方向磁界に内に、この磁界の方向及び前
記軸方向に交差する方向に駆動コイルを巻き付け、ヨー
ク部に、副磁界形成手段を設けた手段としたため、以下
に述べる効果を得ることができる。

即ち、駆動コイルに通電した際には、サスペンションユ
ニットを伸縮させる向きに駆動力が得られるが、駆動コ
イルを半径方向磁界を横切るように設けているため、サ
スペンションユニットがストロークしても半径方向磁界
と駆動コイルとの関係が一定に保たれるから、一定の制
御力を得ることができるもので、このため、優れた制御
性が得られる。

また、主磁界形成手段とは別個に副磁界形成手段を設け
、ヨーク部における磁束密度の低下を防止するようにし
たため、磁界形成部の磁界を強化して、大きな制御力（
駆動力・減衰力）を得ることができるもので、このよう
に、大きな制御力を得るにあたり、主磁界形成手段の大
型化を防止して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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の電磁サスペンション装置を
示す全体図、第２図は第１実施例装置の要部を示す拡大
断面図、第３図及び第４図はコイルの接続を示す回路図
、第５図は第１実施例装置の制御回路の要部を示す回路
図、第６図は第１実施例装置の減衰力特性図、第７図は
第１実施例装置の駆動力特性図、第８図は本発明第２実
施例の電磁サスペンション装置を示す断面図である。 Ｓ・・・サスペンションユニット Ａ・・・磁路 ａｌ・・・軸方向磁界 ａ２・−・半径方向磁界 １・・・車体側部材 １ｆ・・・永久磁石（主磁界形成手段）１ｈ・・・補強
用コイル（副磁界形成手段）２・・・車輪側部材 ３・・・駆動コイル ２１・・・ピストン（車体側部材） ２２・・・シリンダ（車輪側部材） ２４・・・電磁コイル（主磁界形成手段）２８・−・駆
動コイル

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、 前記サスペンションユニットには、磁性体で形成された
   ヨーク部の外周に設けられた主磁界形成手段により、軸
   方向磁界及び半径方向磁界とを有した磁路が形成され、 前記車体側部材と車輪側部材との前記ヨーク部が形成さ
   れていない方の部材には、前記磁路の半径方向磁界内に
   配置されて、駆動コイルが、この磁界の方向及び前記軸
   方向に交差する方向に巻き付けられ、 前記ヨーク部に、副磁界形成手段が、主磁界形成手段に
   よりこの部位に形成される磁界と同じ向きに磁界を発生
   させるよう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。