JPH10227322A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御が容易で低消費電力のサスペンション装
置を提供する。 【解決手段】 車体側部材１０は円柱状の内柱１１とこ
の内柱１１の外周部に間隙部ｇを介在して配設される有
底円筒状の外筒１２とで構成される。内柱１１の外周面
には環状の内側永久磁石１４を配設している。外筒１２
の内周面の内側永久磁石１４に対向する位置には、環状
の外側永久磁石１５を配設している。これらの両磁石１
４，１５の磁化方向は円柱１１の半径方向であり、かつ
その磁力の強さはストローク中心より外方および内方に
向かうに伴って強くなるように着磁している。車輪側部
材２０は間隙部ｇ内に挿入される円筒部２１を備えてお
り、円筒部２１の中間部にはコイル３０が内柱１１に同
軸的に巻回されている。コイル３０は車体側部材１０が
車輪側部材２０に対して相対的に移動しても両永久磁石
１４，１５により形成される磁界内に常に存在するよう
に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石とコイルの電
磁力を利用してサスペンションユニットの上下運動を規
制する車両のサスペンション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の磁石とコイルの電磁力を
利用したサスペンション装置は、例えば特開平４−１９
７８１７号公報において提案されている。図５は特開平
４−１９７８１７号公報において提案されたサスペンシ
ョン装置を示しており、このサスペンション装置は、車
体側部材１と車輪側部材２からなるサスペンションユニ
ットＳの車体側部材１にサスペンションユニットＳの半
径方向に磁界を形成する磁石１ｆを設け、この磁石１ｆ
により形成される磁界に交差するようにサスペンション
ユニットＳの車輪側部材２を配置するとともに、この部
材２の小ストロークに対応する位置に大抵抗の第１コイ
ル３ａと、この部材２の大ストロークに対応する位置に
小抵抗の第２コイル３ｂ，３ｃを巻き付けるようにして
いる。

【０００３】これによれば、微少な制御が必要な小スト
ローク時には小さな駆動力・減衰力を得ることができ
る。一方、大きな力が必要な大ストローク時には大きな
駆動力・減衰力を得られるというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平４−１９７８１７号公報において提案されたサスペ
ンション装置にあっては、サスペンションユニットＳへ
の入力が大きくなると、各コイル３ａ，３ｂ，３ｃへの
通電電流を増やす必要があり、電力の制御が難しくなる
とともに、消費電力も増大するという問題を生じる。ま
た、上記公報において提案されたサスペンション装置に
あっては、サスペンションユニットＳへの大入力時に
は、サスペンションユニットＳのストローク量も大きく
なるため、バウンドストッパ当たりやリバウンドストッ
パ当たりが生じることとなって、当該車両の乗り心地が
悪くなるという問題も生じる。そして、このバウンドス
トッパ当たりやリバウンドストッパ当たりの衝撃力を緩
和するようにするためには、各コイル３ａ，３ｂ，３ｃ
への通電電流をさらに増大させる必要があるとともに、
電力の制御も一層難しくなって、消費電力も更に増大す
るという問題を生じる。そこで、本発明は上記問題に対
処するためになされもので、制御が容易で低消費電力の
サスペンション装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は車体に組み付け
られる車体側部材と、車輪に組み付けられる車輪側部材
とを相対移動可能に組み付けてサスペンションユニット
を構成した車両のサスペンション装置であって、上記課
題を達成するために、請求項１に記載の発明において
は、サスペンションユニットの一方の部材は円柱状の内
柱と、この内柱に一体的に連結されて同内柱の外周部に
円筒状の間隙部を介在して配設される有底円筒状の外筒
とで構成し、サスペンションユニットの他方の部材は有
底円筒状に形成されるとともに、この有底円筒状の円筒
部を間隙部に挿入して一方の部材に対して相対移動可能
に組み付けられ、一方の部材の内柱の外周面に内側永久
磁石を配置し、一方の部材の外筒の内周面の内側永久磁
石に対向する位置に外側永久磁石を配置して、円筒状の
間隙部の径方向に磁界を形成させ、円筒状の間隙部に挿
入される他方の部材の円筒部に同円筒部の相対移動方向
および磁界方向に共に交差する向きに巻回したコイルを
配設するとともに、円筒状の間隙部の径方向に形成され
る磁界の強さが円筒部の相対移動のストローク中心より
上方および下方に向かうに伴って強くなるように内側永
久磁石および外側永久磁石を着磁したことにある。

【０００６】このサスペンション装置によれば、内側永
久磁石と外側永久磁石とで形成される磁界に交差する向
きに巻回されたコイルに所定の方向の電流を流すことに
より、サスペンションユニットの車体側部材と車輪側部
材との相対移動方向に抗する電磁力が発生して、サスペ
ンションユニットのストロークを小さくすることができ
るようになるので、バウンドストッパ当たりやリバウン
ドストッパ当たりを防止することが可能になる。また、
コイルに流す電流の制御は相対移動方向に応じた電流の
方向を制御するだけであるので、この種のサスペンショ
ン装置の制御が容易になるとともに、一定の電流を流す
だけであるのでその消費電力も低減することが可能にな
って、低消費電力のサスペンション装置を得ることが可
能になる。

【０００７】また、上述の内側永久磁石および外側永久
磁石の磁力を相対移動のストローク中心より上方および
下方に向かうに伴って強くなるように着磁しているの
で、コイルに流れる電流が一定電流であっても、サスペ
ンションユニットのストロークが大きくなるに伴い、内
側永久磁石と外側永久磁石とで形成される磁界とコイル
に流れる電流による相対移動方向に抗する電磁力が大き
くなるため、サスペンションユニットへ加わる外力が大
きくなってサスペンションユニットが大きくストローク
しても、バウンドストッパ当たりやリバウンドストッパ
当たりを防止することが可能になるとともに、バウンド
ストッパ当たりやリバウンドストッパ当たりを生じたと
してもその衝撃力を緩和することが可能になる。

【０００８】請求項２に記載の発明においては、内側永
久磁石および外側永久磁石の軸方向の長さを円筒部の相
対移動の最大ストローク長と等しくし、コイルを円筒部
のストローク中心近傍に配設するとともに、同コイルの
軸芯方向の長さを相対移動の最大ストローク時に同コイ
ルが円筒状の間隙部の経方向に形成される磁界内に存在
する長さとしたことにある。

【０００９】このように、コイルの配置位置と両永久磁
石およびコイルの長さを規定することにより、このサス
ペンションが最大にストロークしても常にコイルは両磁
石により形成される磁界内に存在することとなるので、
サスペンションユニットへ加わる外力が最大となってサ
スペンションユニットが大きくストロークしてバウンド
ストッパ当たりやリバウンドストッパ当たりを生じたと
してもその衝撃力を緩和することが可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明する。図１は本実施形態の車両のサスペン
ション装置の概略構成を示す縦断面図であり、図２は図
１のＡ−Ａ断面を示す図である。このサスペンション装
置は、ばね上部材としての車体（図示せず）とばね下部
材としてのロアアーム（図示せず）との間に配設される
ものであり、車体に組み付けられる車体側部材１０と、
車輪に組み付けられる車輪側部材２０とを相対移動可能
に組み付けたサスペンションユニットＳを備えている。

【００１１】車体側部材１０は、円柱状の内柱１１と、
この内柱１１の上部にて一体的連結されて同内柱１１の
外周部に円筒状の間隙部ｇを介在して配設される有底円
筒状の外筒１２とで構成され、その上端にて車体に固定
した図示しないアッパサポートを介して車体に組み付け
られている。アッパサポートは、ゴム等の弾性材料を内
蔵しており、車体側部材１０の車体に対する傾きの若干
の変化を許容する。この車体側部材１０の上端内周面に
は環状のゴム等の弾性材料よりなるバウンドストッパ１
３を配設しており、当該車両がバウンドした場合に後述
する車輪側部材２０との衝撃を弾性的に規制する。

【００１２】円柱状の内柱１１の外周面には、環状の内
側永久磁石１４を配設している。この内側永久磁石１４
は、図２に示すように、内柱１１の軸方向に４分割され
た円弧状の磁石片１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄをス
ペーサ１４ｅを介して内柱１１の外周面に配設されてい
る。そして、内側永久磁石１４の各磁石片１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄの磁化方向は内柱１１の半径方向で
あって、その内方は一方の磁極（例えばＮ極）に、その
外方は他方の磁極（例えばＳ極）になるように磁化され
ている。

【００１３】また、外筒１２の内周面の内側永久磁石１
４に対向する位置には、環状の外側永久磁石１５を配設
している。この外側永久磁石１５も、図２に示すよう
に、外筒１５の軸方向に４分割された円弧状の磁石片１
５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄをスペーサ１５ｅを介し
て外筒１２の内周面に配設されている。そして、外側永
久磁石１５の磁化方向は外筒１２の半径方向であって、
その内方は一方の磁極（例えばＮ極）に、その外方は他
方の磁極（例えばＳ極）になるように磁化されている。

【００１４】したがって、これらの両永久磁石１４，１
５により空隙ｇ内に形成される磁界の方向は、外側永久
磁石１５から内側永久磁石１４に向かう方向となる。な
お、両永久磁石１４，１５の軸方向の長さは、車体側部
材１０が車輪側部材２０に対して相対的に移動する距離
の少なくとも半分の長さとなるように形成している。ま
た、両永久磁石１４，１５の上端面には、それぞれ環状
のゴム等の弾性材料よりなるリバウンドストッパ１６，
１７を配設しており、当該車両がリバウンドした場合に
後述する車輪側部材２０との衝撃を弾性的に規制する。

【００１５】両永久磁石１４，１５の軸方向の磁力の強
さは、図３に示すように、ストローク中心より上方に向
かうに伴い強くなるように磁化しているとともに、スト
ローク中心より下方に向かうに伴い強くなるように磁化
している。したがって、後述するコイル３０が両永久磁
石１４，１５の最上部あるいは最下部に存在するとき
に、両永久磁石１４，１５とコイル３０との電磁力は最
大になる。

【００１６】一方、車輪側部材２０は、円筒部２１とフ
ランジ部２２と底辺部２３とからなる有底円筒状に形成
されており、底辺部２３の下端にて図示しないロアアー
ムにブッシュを介して組み付けられている。円筒部２１
は空隙ｇ内に挿入されており、この円筒部２１の中間部
にはコイル３０が内柱１１の軸芯に同軸的に巻回されて
いる。フランジ部２２の内側下面および外側下面には、
それぞれ環状のゴム等の弾性材料よりなるリバウンドス
トッパ２４，２５を配設しており、当該車両がリバウン
ドした場合に上述した車体側部材１０との衝撃を弾性的
に規制する。

【００１７】円筒部２１の中間部に内柱１１の軸芯に同
軸的に巻回されたコイル３０は、車体側部材１０が車輪
側部材２０に対して相対的に移動しても両永久磁石１
４，１５により形成される磁界内に常に存在するように
配設されている。したがって、コイル３０の移動方向の
長さは両永久磁石１４，１５の軸方向の長さより短くな
るように形成されている。

【００１８】図４はコイル３０への通電を制御するコイ
ル駆動回路を示す図であって、このコイル駆動回路は４
個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４で構成されている。ト
ランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はＰＮＰ型で構成され、トラ
ンジスタＴｒ３，Ｔｒ４はＮＰＮ型で構成され、電源＋
Ｖと接地間に直列接続されてトランジスタＴｒ１とトラ
ンジスタＴｒ３の接続点α点と、トランジスタＴｒ２と
トランジスタＴｒ４の接続点β点との間にコイル３０の
両端がそれぞれ接続されている。

【００１９】ここで、トランジスタＴｒ１のベースＸ１
とトランジスタＴｒ４のベースＸ４に制御電圧を付与し
て両トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４を同時にオンさせるこ
とにより、図示実線矢印方向に電流（以下、順方向電流
という）が流れる。順方向電流（図２においては時計方
向に流れる電流）が流れる場合、両永久磁石１４，１５
により形成される磁界は外側永久磁石１５から内側永久
磁石１４に向かう方向であるので、フレミングの左手の
法則により、図１の下向きに電磁力が生じる。

【００２０】一方、トランジスタＴｒ２のベースＸ２と
トランジスタＴｒ３のベースＸ３に制御電圧を付与して
両トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３を同時にオンさせること
により、図示点線矢印方向に電流（以下、逆方向電流と
いう）が流れる。逆方向電流（図２においては反時計方
向に流れる電流）が流れる場合、両永久磁石１４，１５
により形成される磁界は外側永久磁石１５から内側永久
磁石１４に向かう方向であるので、フレミングの左手の
法則により、図１の上向きに電磁力が生じる。

【００２１】なお、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の各
ベースＸ１〜Ｘ４に印加される制御電圧は図示しないマ
イクロコンピュータからなる制御回路から付与される。
そして、この制御電圧は制御回路に接続された車高セン
サの検出値に基づいて制御回路から出力されるようにな
されている。

【００２２】次に、上記のように構成したサスペンショ
ン装置の動作を説明する。まず、ストロークが小さい場
合について説明する。ストロークが小さい場合は、図１
のＡ−Ａ線で示すストローク中心（図３参照）近傍を上
下動することとなるが、当該車両が小さくバウンドして
車輪側部材２０が車体側部材１０に対して相対的に上方
に移動すると、車高センサがこの上方への移動を検出す
ると制御回路に検出信号を出力する。

【００２３】すると、制御回路はトランジスタＴｒ１の
ベースＸ１とトランジスタＴｒ４のベースＸ４に制御電
圧を付与して両トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４を同時にオ
ン動作させる。これによりコイル３０には順方向電流が
流れ、両永久磁石１４，１５により形成される磁界との
電磁作用により、コイル３０には下向きの力が作用する
こととなる。この場合の両永久磁石１４，１５により形
成される磁界の強さ（磁力の強さ）は弱いため、この下
向きの力は小さいがストローク方向に抗する力となる。

【００２４】一方、当該車両が小さくリバウンドして車
輪側部材２０が車体側部材１０に対して相対的に下方に
移動すると、車高センサがこの下方への移動を検出する
と制御回路に検出信号を出力する。すると、制御回路は
トランジスタＴｒ２のベースＸ２とトランジスタＴｒ３
のベースＸ３に制御電圧を付与して両トランジスタＴｒ
２，Ｔｒ３を同時にオン動作させる。これによりコイル
３０には逆方向電流が流れ、両永久磁石１４，１５によ
り形成される磁界との電磁作用により、コイル３０には
上向きの力が作用することとなる。この場合の両永久磁
石１４，１５により形成される磁界の強さ（磁力の強
さ）は弱いため、この上向きの力は小さいがストローク
方向に抗する力となる。

【００２５】ここで、荒れた路面等を当該車両が走行し
た場合、路面からサスペンション装置への入力が大きく
なり、当該車両が大きくバウンドしたりあるいは大きく
リバウンドした場合について説明する。当該車両が大き
くバウンドして、図３に示すように、車輪側部材２０が
車体側部材１０に対して最上方に移動すると、車高セン
サがこの最上方（コイル３０の上端が両磁石１４、１５
の最上端に一致する位置）への移動を検出すると制御回
路に検出信号を出力する。

【００２６】すると、制御回路はトランジスタＴｒ１の
ベースＸ１とトランジスタＴｒ４のベースＸ４に制御電
圧を付与して両トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４を同時にオ
ン動作させる。これによりコイル３０には順方向電流が
流れ、両永久磁石１４，１５により形成される磁界との
電磁作用により、コイル３０には下向きの力が作用する
こととなる。この場合の両永久磁石１４，１５により形
成される磁界の強さ（磁力の強さ）は強いため、この下
向きの力は大きく、大きなストロークに抗する大きな力
となる。

【００２７】また、当該車両が大きくリバウンドして車
輪側部材２０が車体側部材１０に対して最下方に移動す
ると、車高センサがこの最下方（コイル３０の下端が両
磁石１４、１５の最下端に一致する位置）への移動を検
出すると制御回路に検出信号を出力する。すると、制御
回路はトランジスタＴｒ２のベースＸ２とトランジスタ
Ｔｒ３のベースＸ３に制御電圧を付与して両トランジス
タＴｒ２，Ｔｒ３を同時にオン動作させる。これにより
コイル３０には逆方向電流が流れ、両永久磁石１４，１
５により形成される磁界との電磁作用により、コイル３
０には上向きの力が作用することとなる。この場合の両
永久磁石１４，１５により形成される磁界の強さ（磁力
の強さ）は強いため、この上向きの力は大きく、大きな
ストロークに抗する大きな力となる。

【００２８】このように、当該車両が大きくバウンドし
たりあるいはリバウンドしても、バウンド方向あるいは
リバウンド方向の両方向に対してストロークを抑える方
向に反発力が生じるため、バウンドストッパ１３当たり
あるいはリバウンドストッパ１６、１７および２４、２
５当たりの両方の衝撃力を和らげることが可能になる。

【００２９】上記説明からも理解できるとおり、上記実
施形態によれば、内側永久磁石１４と外側永久磁石１５
とで形成される磁界に交差する向きに巻回されたコイル
３０に所定の方向の電流を流すことにより、サスペンシ
ョンユニットＳの車体側部材１０と車輪側部材２０との
相対移動方向に抗する電磁力が発生して、サスペンショ
ンユニットＳのストロークを小さくすることができるよ
うになるので、バウンドストッパ１３当たりやリバウン
ドストッパ１６、１７および２４、２５当たりを防止す
ることが可能になる。また、コイル３０に流す電流の制
御は相対移動方向に応じた電流の方向を制御するだけで
あるので、この種のサスペンション装置の制御が容易に
なるとともに、一定の電流を流すだけであるのでその消
費電力も低減することが可能になって、低消費電力のサ
スペンション装置を得ることが可能になる。

【００３０】また、内側永久磁石１４および外側永久磁
石１５の磁力を、図３に示すように、相対移動のストロ
ーク中心より上方および下方に向かうに伴って強くなる
ように着磁しているので、コイル３０に流れる電流が一
定電流であっても、サスペンションユニットＳのストロ
ークが大きくなるに伴い、内側永久磁石１４と外側永久
磁石１５とで形成される磁界とコイル３０に流れる電流
による電磁力が大きくなるため、サスペンションユニッ
トＳへ加わる外力が大きくなってサスペンションユニッ
トＳが大きくストロークしても、バウンドストッパ１３
当たりやリバウンドストッパ１６、１７および２４、２
５当たりを防止することが可能になるとともに、バウン
ドストッパ１３当たりやリバウンドストッパ１６、１７
および２４、２５当たりを生じたとしてもその衝撃力を
緩和することが可能になる。

【００３１】なお、上記実施形態においては、車体側部
材１０に内柱１１と外筒１２を設け、内柱１１の外表面
に内側永久磁石１４を配置するとともに、外筒１２の内
表面に外側永久磁石１５を配置する例について説明した
が、内側永久磁石と外側永久磁石を車輪側部材に設け、
コイルを車体側部材に設けるようにしてもよい。この場
合、車体側部材と車輪側部材の構造を逆にして、車輪側
部材に内柱と外筒を設けて、内柱の外表面に内側永久磁
石を配置するとともに、外筒の内表面に外側永久磁石を
配置し、車体側部材の円筒を設けてこの円筒の外表面に
コイルを巻回するようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るサスペンション装
置の概略構成を示す縦断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面を示す図である。

【図３】 移動位置に対する内側永久磁石および外側永
久磁石の磁力の強さを示す図である。

【図４】 コイルの駆動回路を示す図である。

【図５】 従来の電磁サスペンション装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ…サスペンションユニット、１０…車体側部材、１１
…内柱、１２…外筒、１３…バウンドストッパ、１４…
内側永久磁石、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…磁石
片、１４ｅ…スペーサ、１５…外側永久磁石、１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…磁石片、１５ｅ…スペーサ、
１６，１７…リバウンドストッパ、２０…車輪側部材、
２１…円筒部、２２…フランジ部、２３…底辺部、２
４，２５…リバウンドストッパ、３０…コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体に組み付けられる車体側部材と、車
   輪に組み付けられる車輪側部材とを相対移動可能に組み
   付けてサスペンションユニットを構成した車両のサスペ
   ンション装置であって、 前記サスペンションユニットの一方の部材は円柱状の内
   柱と、この内柱に一体的に連結されて同内柱の外周部に
   円筒状の間隙部を介在して配設される有底円筒状の外筒
   とで構成し、 前記サスペンションユニットの他方の部材は有底円筒状
   に形成されるとともに、この有底円筒状の円筒部を前記
   間隙部に挿入して前記一方の部材に対して相対移動可能
   に組み付けられ、 前記一方の部材の前記内柱の外周面に内側永久磁石を配
   置し、前記一方の部材の前記外筒の内周面の前記内側永
   久磁石に対向する位置に外側永久磁石を配置して、前記
   円筒状の間隙部の径方向に磁界を形成させ、 前記円筒状の間隙部に挿入される前記他方の部材の前記
   円筒部に同円筒部の相対移動方向および前記磁界方向に
   共に交差する向きに巻回したコイルを配設するととも
   に、 前記円筒状の間隙部の径方向に形成される磁界の強さが
   前記円筒部の相対移動のストローク中心より上方および
   下方に向かうに伴って強くなるように前記内側永久磁石
   および前記外側永久磁石を着磁したことを特徴とする車
   両のサスペンション装置。
2. 【請求項２】 前記内側永久磁石および前記外側永久磁
   石の軸方向の長さを前記円筒部の相対移動の最大ストロ
   ーク長と等しくし、 前記コイルを前記円筒部のストローク中心近傍に配設す
   るとともに、同コイルの軸芯方向の長さを前記相対移動
   の最大ストローク時に同コイルが前記円筒状の間隙部の
   経方向に形成される磁界内に存在する長さとしたことを
   特徴とする請求項１に記載の車両のサスペンション装
   置。