JPH05116518A - 電磁サスペンシヨン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組み付け作業性の向上と、制御力（電磁力）
の増大とを図ることができる電磁サスペンション装置の
提供。 【構成】 環状の永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎとし
て、磁性外筒部１１または磁性内筒部１２に対するその
装着面側に、磁路Ａを形成する磁性外筒部１１または磁
性内筒部１２の一部を形成しその軸方向長さが永久磁石
１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎのそれと同一な環状磁路形成部
材１１ｊ，１１ｋ，１２ｍ，１２ｎが予め一体化された
状態で磁化されたものを用いた。

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。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環状の永久磁石
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磁界を形成する
ために、前記外筒とロッドで磁路を形成させた構造とな
っていた。

【０００３】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。

【０００４】

【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では、半径方向の磁
界を形成すべく環状の永久磁石が用いられていて、この
環状の永久磁石は、単体で磁化された後に、磁路を形成
する部材に組み付けられていたため、以下に述べるよう
な問題があった。

【０００５】即ち、図３は従来行なわれている環状永久
磁石の磁化方法を示すもので、一端にコイル３１が巻か
れると共に他端には磁化すべき永久磁石素材３２を装着
するための小径部３３が形成された中央円柱部３４と該
円柱部３４の外周に設けられた外筒部３５とがそのコイ
ル３１側の端部で連結された断面山字状に形成された磁
化装置が用いられ、コイル３１に通電することで中央円
柱部３４と外筒部３５との環状間隙部に磁界Ｂ₀ を形成
し、これにより、永久磁石素材３２を半径方向放射状に
磁化させるようにしたものである。

【０００６】ところが、このように永久磁石素材３２を
単体で磁化させた場合は、磁化後に電磁サスペンション
の磁路形成部材３６に組み付けた場合の磁気損失が大き
く、これにより、永久磁石の磁力が低下して強い制御力
（電磁力）を得ることができないという問題がある。ま
た、永久磁石素材３２はもろいので、組み付け時に欠損
した場合には磁化工程が無駄になるし、組み付け作業に
は慎重をきする必要があることから作業性が悪くなると
いう問題がある。

【０００７】そこで、この問題の解決策としては、図４
及び図５に示すような方法が考えられる。まず、図４に
示す方法は、永久磁石素材３２を電磁サスペンションの
磁路形成部材３６に組み付けた状態で磁化させるように
したものであるが、この場合は、永久磁石素材３２から
突出する磁路形成部材３６部分の長さＬの２倍の長さ分
磁化装置の磁路が長くなってしまうことから、磁気抵抗
の増大により磁界Ｂ₀ の磁束密度が低下し、これにより
永久磁石素材３２の磁化力自体が低下するという別の問
題が生じる。

【０００８】また、図５に示す方法は、磁路形成部材３
６の突出する方向を図４の方向とは逆にすることによ
り、磁化装置の磁路を短くすることができるが、突出し
た磁路形成部材３６方向への磁束の漏れが発生すること
から、磁界Ｂ₀ の磁束密度が低下し、従って、この方法
の場合も、永久磁石素材３２の磁化力自体が低下すると
いう問題が生じる。

【０００９】本発明は、上述の問題に着目して成された
もので、組み付け作業性の向上と、制御力（電磁力）の
増大とを図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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、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、該車体側・車輪側両部
材の一方の部材が、磁路を形成すべく磁性体で形成され
ると共に、内外二重に設けられて環状の間隙中に半径方
向の磁界を形成する環状の永久磁石が設けられ、前記車
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、前記永久磁石は、一方の部材に対するそ
の装着面側に、前記磁路を形成する部材の一部を形成し
その軸方向長さが永久磁石のそれと略同一な環状の磁路
形成部材が予め一体化され、この環状の磁路形成部材と
一体化させた状態で磁化されたものであることを特徴と
した手段とした。

【００１１】

【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沿った駆動力（電磁力）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、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。

【００１２】また、永久磁石は、サスペンションユニッ
トの磁路を形成する部材の一部を構成する環状の磁路形
成部材と一体化された状態で磁化されたものであるた
め、サスペンションユニットの磁路を形成する部材に組
み付けた際の磁気損失を少なくすることができる。

【００１３】また、環状の磁路形成部材が、サスペンシ
ョンユニットの磁路を形成する部材に対する組み付けの
際に、永久磁石の補強材の役目をなすことから、磁路を
形成する部材への組み付け時における永久磁石の欠損が
防止されると共に、組み付けの作業性を向上させること
ができる。

【００１４】また、永久磁石の磁化は、磁路を形成する
部材の一部を構成する環状の磁路形成部材が予め一体化
された状態で行なわれるもので、この環状の磁路形成部
材は、その軸方向長さが永久磁石のそれと略同一である
ため、磁化装置の磁路を長くすることも、磁束の漏れを
発生させることもなく、従って、永久磁石の磁化力自体
を低下させることもない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳述す
る。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。

【００１６】前記車体側部材１は、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１
ｄ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１ｂ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
状態でボルト部材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、その他の
部分は非磁性体で形成されている。

【００１７】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を保持して磁性外筒部１１とは別体
の環状磁路形成部材１１ｊ，１１ｋが装着されると共
に、磁性内筒部１２の内周面には、中央部に所定の間隔
Ｈを保持して磁性内筒部１２とは別体の環状磁路形成部
材１２ｍ，１２ｎが装着され、さらに、前記各環状磁路
形成部材１１ｊ，１１ｋの内周面には、上部外側永久磁
石１ｊと下部外側永久磁石１ｋがそれぞれ装着一体化さ
れると共に、環状磁路形成部材１２ｍ，１２ｎの外周面
には、上部内側永久磁石１ｍと下部内側永久磁石１ｎが
それぞれ装着一体化されることによって、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１
ｃ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。

【００１８】そして、前記永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，
１ｎは、磁界方向が前記周状の間隙部１ｃを挟んだ半径
方向となるようにその極性方向が設定されている。ま
た、上部磁界形成部１ｇ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、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、前記円柱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，１
ｍ，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。尚、前記ボルト部材１ｅは、車体取付用のも
のである。

【００１９】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。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つのボビン３ｇに巻き付けられている。そして、
各コイル３ａ〜３ｆ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１
ｋ（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
が設けられている。

【００２０】また、前記各コイル３ａ〜３ｆ相互間位置
のボビンには、ストロークセンサ７としてのホール素子
（図示省略）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
より、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３ａ〜３ｈ
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。

【００２１】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に構成されてい
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。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。

【００２２】また、前記制御回路６には、前記ストロー
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３ａ〜３ｆ
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。即ち、この通電切換手段６ａは、各磁界Ｂ₁ ，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３ａ〜３ｆ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３ａ〜３ｆへの通電方向
の切り換え制御がなされるものである。

【００２３】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。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。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。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。

【００２４】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。

【００２５】（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３ａ〜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。

【００２６】（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。 （ハ）永久磁石の磁化工程時 前記各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの磁化は、各環
状磁路形成部材１１ｊ，１１ｋ，１２ｍ，１２ｎと予め
一体化された状態で行なわれる。即ち、図２は上部内側
永久磁石１ｍの磁化方法を示すもので、この実施例で
は、図３に示す従来例の磁化装置とほぼ同様の装置が用
いられ、中央円柱部３４の小径部３３に環状磁路形成部
材１２ｍの内径側を装着した状態で磁化が行なわれるも
ので、コイル３１に通電すると、中央円柱部３４と外筒
部３５との環状間隙部に磁界Ｂ₀ を形成し、これによ
り、上部内側永久磁石１ｍの永久磁石素材を半径方向放
射状に磁化させることができる。

【００２７】以上説明したように、本発明実施例の電磁
サスペンション装置では、永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，
１ｎとして、サスペンションユニットＳの磁路Ａを形成
する部材の一部を構成する環状磁路形成部材１１ｊ，１
１ｋ，１２ｍ，１２ｎとそれぞれ一体化された状態で磁
化されたものを用いたため、磁性外筒部１１または磁性
内筒部１２に組み付けた際の磁気損失を少なくすること
ができるし、また、各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎ
の磁化は、磁性外筒部１１または磁性内筒部１２の一部
を構成する環状磁路形成部材１１ｊ，１１ｋ，１２ｍ，
１２ｎが予め一体化された状態で行なわれたものであ
り、しかも、この環状磁路形成部材１１ｊ，１１ｋ，１
２ｍ，１２ｎは、その軸方向長さが永久磁石１ｊ，１
ｋ，１ｍ，１ｎのそれと同一であるため、磁化装置の磁
路を長くすることも、磁束の漏れを発生させることもな
いので各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの磁化力自体
を低下させることもない。従って、組み付けた状態での
磁界Ｂ₁ ，Ｂ₂ の磁束密度を高めて制御力（電磁力）の
増大を図ることができるという特徴を有している。

【００２８】また、各環状磁路形成部材１１ｊ，１１
ｋ，１２ｍが、磁性外筒部１１または磁性内筒部１２に
対する組み付けの際に、各永久磁石１ｊ，１ｋ，１ｍ，
１ｎの補強材の役目をなすことから、磁性外筒部１１ま
たは磁性内筒部１２への組み付け時における各永久磁石
１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎの欠損が防止されると共に、組
み付けの作業性を向上させることができるという特徴を
有している。

【００２９】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、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１ｎ）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３ａ〜３ｆ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６ａ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。

【００３０】また、実施例では、６つに分割された各コ
イル３ａ〜３ｆ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。

【００３１】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
られるものではなく、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
することもできる。

【００３２】また、実施例では、永久磁石のみで磁界を
形成するようにしたが、電磁石により制御力を補強する
ようにしてもよい。

【００３３】

【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、永久磁石として、サスペンシ
ョンユニットの磁路を形成する部材の一部を構成する環
状の磁路形成部材と一体化された状態で磁化されたもの
を用いたため、サスペンションユニットの磁路を形成す
る部材に組み付けた際の磁気損失を少なくすることがで
きるし、また、永久磁石の磁化は、磁路を形成する部材
の一部を構成する環状の磁路形成部材が予め一体化され
た状態で行なわれたものであり、しかも、この環状の磁
路形成部材は、その軸方向長さが永久磁石のそれと略同
一であるため、磁化装置の磁路を長くすることも、磁束
の漏れを発生させることもないので永久磁石の磁化力自
体を低下させることもなく、従って、組み付けた状態で
の磁界の磁束密度を高めて制御力（電磁力）の増大を図
ることができるという効果が得られる。

【００３４】また、環状の磁路形成部材が、サスペンシ
ョンユニットの磁路を形成する部材に対する組み付けの
際に、永久磁石の補強材の役目をなすことから、磁路を
形成する部材への組み付け時における永久磁石の欠損が
防止されると共に、組み付けの作業性を向上させること
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】本発明装置における永久磁石の磁化方法を示す
断面図である。

【図３】従来装置における永久磁石の磁化方法を示す断
面図である。

【図４】従来装置における永久磁石の磁化方法を示す断
面図である。

【図５】従来装置における永久磁石の磁化方法を示す断
面図である。

【符号の説明】

Ｓ サスペンションユニット Ａ 磁路 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 １１ｊ 環状磁路形成部材 １１ｋ 環状磁路形成部材 １２ｍ 環状磁路形成部材 １２ｎ 環状磁路形成部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 該車体側・車輪側両部材の一方の部材が、磁路を形成す
   べく磁性体で形成されると共に、内外二重に設けられて
   環状の間隙中に半径方向の磁界を形成する環状の永久磁
   石が設けられ、 前記車体側・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、 前記永久磁石は、一方の部材に対するその装着面側に、
   前記磁路を形成する部材の一部を構成しその軸方向長さ
   が永久磁石のそれと略同一な環状の磁路形成部材が予め
   一体化され、この環状の磁路形成部材と一体化させた状
   態で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。