WO2017199801A1 - 能動型振動制御装置 - Google Patents

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井上　敏郎
修 寺島
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    • F16F7/108—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on plastics springs

Definitions

  • Dynamic dampers are widely used to reduce machine vibration. This consists of a spring and a movable mass that have the same eigenvalue as the frequency of the vibration in question, and uses the fact that the movable mass moves in the opposite phase to the vibration at the eigenvalue, and the vibration is caused by the inertial force of the movable mass. It is a device to reduce.
  • a generally used dynamic damper vibrates in an opposite phase to the input vibration at a natural frequency f determined by the ratio of the mass M of the movable mass to the spring constant K, and vibrates using the inertial force of the movable mass. To reduce. Therefore, it is necessary to use one dynamic damper for one frequency of the vibration in question. Further, when a plurality of dynamic dampers are used in order to cope with a plurality of frequencies, if the natural frequencies are close to each other, interference may occur, and vibration may be amplified rather than reduced.
  • FIG. 15A is a conceptual diagram of a variable dynamic damper using a magnetic viscoelastic elastomer.
  • Reference numeral 201 denotes a housing of the apparatus, and the movable mass 202 is elastically connected to the housing 201 via a magnetic viscoelastic elastomer 203.
  • the magnetic viscoelastic elastomer 203 is likely to be irreversibly extended due to deterioration over time (FIG. 15B).
  • the movable mass 202 becomes relatively heavy and the spring constant of the magneto-viscoelastic elastomer 203 that holds the movable mass 202 must be set low.
  • the spring constant of the magneto-viscoelastic elastomer 203 that holds the movable mass 202 must be set low.
  • the movable mass 202 is difficult to hold by reducing the spring constant of the magnetic viscoelastic elastomer 203.
  • the movable mass 202 hangs down due to its own weight, causing abnormal noise due to interference or the like.
  • the temperature of the magnetic viscoelastic elastomer 203 rises due to the heat generation of the exciting coil and the environment of the place where it is used, which further deteriorates the spring characteristics of the rubber that forms the base of the magnetic viscoelastic elastomer 203, resulting in durability problems. To do. In addition, there is a problem that it is difficult to manage the component characteristics due to characteristic variations when mass-producing the magneto-viscoelastic elastomer 203.
  • an object of the present invention is to provide an active vibration control device capable of solving problems such as the magnetic viscoelastic elastomer is likely to deteriorate due to gravity applied to the movable mass and to be elongated.
  • the present invention provides a housing, a movable part including at least a movable mass, an excitation coil that generates a magnetic field having a strength corresponding to a supplied current, and a magnitude of the magnetic field generated by the excitation coil.
  • a magnetic viscoelastic elastomer whose viscoelastic properties change; and a nonmagnetic support member, wherein the housing and the movable part are elastically coupled by both the magnetic viscoelastic elastomer and the support member.
  • This is an active noise vibration control device. According to the present invention, it is possible to solve problems such as that the magnetic viscoelastic elastomer is likely to be deteriorated with age due to gravity applied to the movable mass.
  • the support member is set to have a wider width in a direction in which the support member is elastically connected to both the magnetic viscoelastic elastomer and the support member than the magnetic viscoelastic elastomer. May be. According to the present invention, the movable mass can be reliably supported.
  • the support member may be sandwiched between the magnetic viscoelastic elastomers.
  • the support member and the magnetic viscoelastic elastomer can be handled as an integral member.
  • a magnetic path that is a path of the magnetic field generated by the excitation coil is provided as a plurality of magnetic members, and the movable portion includes at least one of the plurality of magnetic members.
  • the magnetic viscoelastic elastomer may be arranged so as to constitute the closed magnetic path by connecting a magnetic member constituting the movable part and another magnetic member. According to the present invention, the magnetic flux can be effectively passed through the magneto-viscoelastic elastomer.
  • an active vibration control device capable of solving problems such as the magnetic viscoelastic elastomer being easily deteriorated over time due to gravity applied to the movable mass.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an active vibration control device according to a first embodiment of the present invention. It is explanatory drawing explaining passage of the magnetic flux in the active type vibration control apparatus of FIG. 1 is a conceptual diagram of an active vibration control device according to a first embodiment of the present invention. It is a top view which shows the structural example of the magneto-viscoelastic elastomer concerning 1st Embodiment of this invention. It is a top view which shows the structural example of the supporting member of the active type vibration control apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram of the control system of the active vibration control apparatus concerning 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view (a) illustrating a flow of magnetic flux of the active vibration control device in FIG. 7 and a partially enlarged view (b) thereof. It is a longitudinal cross-sectional view of the active vibration control apparatus concerning 3rd Embodiment of this invention. It is a figure explaining the flow of the magnetic flux of the active type vibration control apparatus in FIG. 9 with a broken line arrow. It is a longitudinal cross-sectional view of the active type vibration control apparatus of the modification of the active type vibration control apparatus in FIG. 9, FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the active vibration control apparatus concerning 4th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view of the active vibration control apparatus concerning 5th Embodiment of this invention.
  • the active vibration control apparatus it is a figure explaining the method of providing a magnetic viscoelastic elastomer, (a), (b) is explaining it with time.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining the subject of this invention, Comprising: (a) is a conceptual diagram of an active type vibration control apparatus, (b) is a concept which shows the state which the magneto-viscoelastic elastomer extended in the active type vibration control apparatus.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an active vibration control device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the active vibration control apparatus 1 includes a non-magnetic cylindrical housing 21.
  • a movable portion 17 that is movable by an external input and the first magnetic core 11 are accommodated.
  • the movable part 17 includes a second magnetic core 12 and a movable mass 16.
  • the housing 21 houses an exciting coil 14 that generates a magnetic field having a strength corresponding to the supplied current.
  • the exciting coil 14 is wound around an annular bobbin 15.
  • the first magnetic core 11 and the second magnetic core 12 are a plurality of magnetic members in this example, each of which forms a magnetic path that is a path of a magnetic field generated by the exciting coil 14 as an annular closed magnetic path.
  • the 2nd magnetic body core 12 comprises the movable part 17, and is provided with the cylinder part 12a extended in the axial direction of the cylinder part 11a, and the 2nd extension part 12b extended toward the circumferential direction outer side from the cylinder part 12a. ing.
  • the 1st magnetic body core 11 is provided with the cylindrical part 11a arrange
  • the magneto-viscoelastic elastomer 13 is arranged so as to form a closed magnetic circuit by connecting at least one place (upper and lower two places in this example) between the first magnetic core 11 and the second magnetic core 12. ing. That is, the magnetic viscoelastic elastomer 13 connects the first magnetic core 11 and the second magnetic core 12 in a direction perpendicular to the movable direction of the movable portion 17 (horizontal direction in FIG. 1).
  • the magnetic viscoelastic elastomer 13 is provided in an annular shape so as to connect the inner end portion of the first extension portion 11b and the outer end portion of the second extension portion 12b.
  • the magnetic viscoelastic elastomer 13 is a member whose viscoelastic properties change according to the magnitude of the magnetic field generated by the exciting coil 14.
  • the magnetic viscoelastic elastomer 13 is made of an elastic material such as a rubber material to which magnetic particles such as iron powder are added, and has a low rigidity when there is no magnetic field (or a low magnetic field) by the exciting coil 14. In the state where the magnetic field generated by the excitation coil 14 is high, the rigidity is increased.
  • a movable mass 16 serving as a non-magnetic mass member constituting the movable portion 17 is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 12a.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of the active vibration control device 1.
  • the movable mass 16 is indirectly supported by the housing 21 by the support member 31 and the magnetic viscoelastic elastomer 13.
  • FIG. 4 is a plan view showing a configuration example of the magnetic viscoelastic elastomer 13. All are circular, and in the example of FIG. 4A, the magnetic powder 13a in the magnetic viscoelastic elastomer 13 is dispersed. In the example of FIG. 4B, the magnetic powder 13a in the magnetic viscoelastic elastomer 13 is arranged toward the center of the ring. In any example, the apparent rigidity can be changed by the intensity of the magnetic flux in the radial direction. However, the example of FIG. 4B can efficiently change the rigidity of the magneto-viscoelastic elastomer 13 with respect to the strength of the magnetic flux.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the control system 40 of the active vibration control device 1.
  • the table 41 is used to obtain a drive current value corresponding to the rotational speed of the rotary machine M1 in the rotary machine M1, for example, a vehicle engine.
  • the power driver 42 including a semiconductor switching element or the like applies the drive current to the exciting coil 14.
  • the exciting coil 14 is excited with a drive current corresponding to the rotational speed of the rotating machine M1.
  • the magnetic field generated by the exciting coil 14 changes according to the rotational speed of the rotary machine M1, and the stiffness of the magnetic viscoelastic elastomer 13 of the movable portion 17 (mass M) changes, whereby the spring constant of the magnetic viscoelastic elastomer 13 is changed. (K) changes.
  • the active vibration control device 1 applies a shearing force to the magnetic viscoelastic elastomer 13 in the vertical direction of FIG. Are out of line. If a magnetic field is applied by the exciting coil 14 at this time, the magnetic powder 13a tends to line up in the direction of the magnetic field. This becomes resistance to external force, and the rigidity of the apparent magneto-viscoelastic elastomer 13 is increased.
  • the movable mass 202 becomes relatively heavy and the spring constant of the magneto-viscoelastic elastomer 203 that holds the movable mass 202 must be set low. It can also solve problems when it is not necessary. That is, first, in order to set the natural frequency low, it is possible to prevent the movable mass 202 from being easily held by reducing the spring constant of the magnetic viscoelastic elastomer 203. Further, it is possible to prevent the movable mass 202 from hanging down due to its own weight and causing abnormal noise due to interference or the like.
  • the support member 31 is set to have a wider width in the direction connected to the housing 21 side than the magnetic viscoelastic elastomer 13, the movable mass 16 can be reliably supported.
  • the support member 31 is vertically sandwiched between the magnetic viscoelastic elastomer 13, the support member 31 and the magnetic viscoelastic elastomer 13 can be handled as an integral member.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an active vibration control device 51 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view (a) illustrating the flow of magnetic flux of the active vibration control device 51 and a partially enlarged view (b) thereof.
  • the active vibration control device 51 is different from the active vibration control device 1 in that the support member 31 is not sandwiched between the magneto-viscoelastic elastomers 13. That is, in the example of FIGS. 7 and 8, the support member 31 is disposed on the upper magnetic viscoelastic elastomer 13 and the support member 31 is disposed below the lower magnetic viscoelastic elastomer 13.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of an active vibration control apparatus 101 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the flow of magnetic flux in the active vibration control apparatus 101 with broken-line arrows.
  • the same reference numerals are used for members and the like that are common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • This embodiment differs most from the first embodiment in that the excitation coil 14 is provided in two upper and lower stages of the excitation coil 14a and the excitation coil 14b, and as shown in FIG. 10, the excitation coil 14a and the excitation coil 14b. The point is that the direction of the magnetic flux indicated by the broken-line arrow is opposite.
  • the active vibration control device 101 has three stages, upper, middle, and lower, in which the first extending portion 11b and the second extending portion 12b are two steps in the upper and lower directions. And the movable mass 16 is also two steps above and below the movable mass 16a and the movable mass 16b.
  • the first extending portion 11b side and the second extending portion 12b side in the upper stage are connected by a leaf spring 111 made of a magnetic material.
  • the middle first extending portion 11b side and the second extending portion 12b side are connected by a support member 31 and a magnetic viscoelastic elastomer 13 sandwiching the support member 31 from above and below.
  • the lower first extension portion 11b side and the second extension portion 12b side are connected by a magnetic plate spring 111.
  • FIG. 11 is a modification of the active vibration control device 101 of FIGS. 9 and 10.
  • the active vibration control apparatus 101a of this modification is different from the active vibration control apparatus 101 in the following points.
  • the first extending portion 11b side and the second extending portion 12b side in the upper stage are connected by a support member 31 and a magnetic viscoelastic elastomer 13 that sandwiches the support member 31 from above and below.
  • the middle first extension portion 11b side and the second extension portion 12b side are connected by a leaf spring 111 of magnetic material.
  • the lower first extension portion 11b side and the second extension portion 12b side are connected by a support member 31 and a magnetic viscoelastic elastomer 13 sandwiching the support member 31 from above and below.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view of an active vibration control device 121 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are used for members and the like that are common to the third embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the active vibration control device 121 is different from the active vibration control device 101 according to the third embodiment.
  • the excitation coil 14a and the excitation coil 14b are arranged in the central portion of the active vibration control device 121, that is, in the cylindrical portion 12a. This is a point provided on the outer periphery.
  • the movable mass 16a and the movable mass 16b are different in that they are provided on the outer peripheral side of the active vibration control device 121, that is, on the inner peripheral portion of the cylindrical portion 11a. Further, through holes 21a and 21b are formed at the upper and lower portions of the cylindrical portion 12a in the housing 21 in the axial direction, and the upper and lower ends of the cylindrical portion 12a extend out of the housing 21 from the through holes 21a and 21b, respectively. Yes. Linear bushings 122 are provided in the through holes 21a and 21b.
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view of an active vibration control device 151 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are used for members and the like that are common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • This active vibration control device 151 is an example used as a vibration isolation device.
  • a through hole 21c is formed on the axial direction of the cylindrical portion 12a in the housing 21, and the tip of the cylindrical portion 12a extends from the through hole 21a to the outside of the housing 21. Further, the movable mass 16 is not provided, and the second magnetic core 12 becomes a movable mass.
  • Reference numeral 152 denotes a linear bush. The tip of the cylindrical portion 12a extending to the outside of the housing 21 is connected to a vibration isolation target member (not shown) to achieve vibration isolation.
  • the first means is a method of separately manufacturing the magnetic viscoelastic elastomer 13 and bonding it to the support member 31. In this case, it is important that the first magnetic core 11 and the second magnetic core 12 are brought into contact with the magnetic viscoelastic elastomer 13. This is because if the space is vacant, the magnetic flux does not efficiently pass through the magneto-viscoelastic elastomer 13.
  • the second means constructs a manufacturing jig 171 as shown in FIG. 14 (a), generates a magnetic field by passing a current through the exciting coil 14, and the magnetic viscoelastic elastomer 13 in a state where the magnetic field is generated.
  • a method of manufacturing the magnetic viscoelastic elastomer 13 arranged in the radial direction by molding that is, a method of integrally molding the first magnetic core 11 and the second magnetic core 12 (FIG. 14B).

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Abstract

ハウジング（２１）と、少なくとも可動マス（１６）を含む可動部（１７）と、供給される電流に応じた強さの磁場を発生させる励磁コイル（１４）と、励磁コイル（１４）が発生する磁場の大きさに応じて粘弾性的性質が変化する磁気粘弾性エラストマ（１３）と、非磁性体の支持部材（３１）とを備えている。ハウジング（２１）と可動部（１７）とは磁気粘弾性エラストマ（１３）と支持部材（３１）との両方で弾性的に連結されている。

Description

能動型振動制御装置
　本発明は、能動型振動制御装置に関する。
　機械における振動の低減のためにダイナミックダンパ（動吸振器）が広く使用されている。これは、問題となる振動の周波数と同じ固有値となるバネと可動マスとで構成され、固有値での振動に対して逆位相で可動マスが動くことを利用し、可動マスの慣性力により振動を低減する装置である。
　この場合、振動の固有値をω、固有周波数をｆ、バネ定数をＫ、可動マスの質量をＭとすると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 となる。
　一般的に用いられるダイナミックダンパは、その可動マスの質量Ｍとバネ定数Ｋとの比で決まる固有周波数ｆで入力振動に対して逆位相で振動し、可動マスの慣性力を利用して振動を低減する。そのため、問題となる振動の周波数１つに対して１つのダイナミックダンパを使用する必要がある。また、複数の周波数に対応する為に複数のダイナミックダンパを用いる場合、互いの固有周波数が近いと干渉を起こし、振動低減どころか振動を増幅する場合もある。
　一方、車のエンジンに代表されるトルク変動しうる回転機械の振動に関し、問題となる振動、騒音を低減する場合、エンジン回転速度に同期して問題となる周波数が変化し、対策すべきいくつもの周波数が存在することがある。
　そこで、固有周波数を可変とするダイナミックダンパを実現するために、バネとして磁気粘弾性エラストマ（ＭＲＥ）を用いた装置が提案されている（特許文献１参照）。これは、磁性体を混入させたゴムに対して印加する磁場の強さを制御することでゴムの剛性を可変とする可変ダイナミックダンパ技術である。
国際公開２０１２／０２６３３２号
　図１５（ａ）は、磁気粘弾性エラストマを用いた可変ダイナミックダンパの概念図である。符号２０１は、装置のハウジングであり、可動マス２０２が磁気粘弾性エラストマ２０３を介してハウジング２０１に弾性的に接続されている。
　この場合に次のような課題がある。すなわち、可動マス２０２には常に重力がかかっているため、磁気粘弾性エラストマ２０３が経年劣化して不可逆的に伸びてしまいやすいという不具合である（図１５（ｂ））。
　また、特に低い周波数領域で可変ダイナミックダンパを使用する場合においては、比較的、可動マス２０２が重くなることと、その可動マス２０２を保持する磁気粘弾性エラストマ２０３のバネ定数を低く設定しなければならないことから以下のような課題もある。まず、固有周波数を低く設定するために、磁気粘弾性エラストマ２０３のバネ定数を低くすることで可動マス２０２が保持しにくくなる。また、可動マス２０２が自重により垂れ下がり、干渉等による異音の原因となる。さらに、励磁コイルの発熱や使用する場所の環境により磁気粘弾性エラストマ２０３の温度が上昇し、これにより磁気粘弾性エラストマ２０３の基となるゴムのバネ特性が更に低下し、耐久的な問題が発生する。その上、磁気粘弾性エラストマ２０３を量産する際の特性ばらつきにより部品特性を管理しづらいという不具合もある。
　そこで、本発明の課題は、可動マスにかかる重力により磁気粘弾性エラストマが経年劣化して伸びてしまいやすい等の不具合を解決することができる能動型振動制御装置を提供することである。
　（１）本発明は、ハウジングと、少なくとも可動マスを含む可動部と、供給される電流に応じた強さの磁場を発生させる励磁コイルと、前記励磁コイルが発生する磁場の大きさに応じて粘弾性的性質が変化する磁気粘弾性エラストマと、非磁性体の支持部材とを備え、前記ハウジングと前記可動部とは前記磁気粘弾性エラストマと前記支持部材との両方で弾性的に連結されていることを特徴とする能動型騒音振動制御装置である。
　本発明によれば、可動マスにかかる重力により磁気粘弾性エラストマが経年劣化して伸びてしまいやすい等の不具合を解決することができる。
　（２）この場合に、前記支持部材は、前記磁気粘弾性エラストマよりも前記磁気粘弾性エラストマと前記支持部材との両方で弾性的に連結されている方向の幅が広く設定されているようにしてもよい。
　本発明によれば、確実に可動マスを支持することができる。
　（３）前記の場合に、前記支持部材は、前記磁気粘弾性エラストマに挟まれているようにしてもよい。
　本発明によれば、支持部材と磁気粘弾性エラストマとを一体の部材として取り扱うことができる。
　（４）前記の場合に、前記励磁コイルが発生させる磁場の通り道である磁路を環状の閉磁路として構成する複数の磁性部材を備え、前記可動部は、前記複数の磁性部材のうちの少なくとも１つを含んで構成され、前記磁気粘弾性エラストマは、前記可動部を構成する磁性部材と他の磁性部材とを連結して前記閉磁路を構成するように配置されるようにしてもよい。
　本発明によれば、磁束を磁気粘弾性エラストマに効果的に通過させることができる。
　（５）前記の場合に、前記励磁コイルは、上下２段に設けられ、その２段の励磁コイルの間に磁気粘弾性エラストマが形成され、前記２段の各段の励磁コイルは逆方向の磁場を発生させて前記磁気粘弾性エラストマでは各励磁コイルからの磁束の方向が同じとなるようにしてもよい。
　本発明によれば、磁束を磁気粘弾性エラストマに効果的に通過させることができる。
　本発明によれば、可動マスにかかる重力により磁気粘弾性エラストマが経年劣化して伸びてしまいやすい等の不具合を解決することができる能動型振動制御装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態にかかる能動型振動制御装置の縦断面図である。 図１の能動型振動制御装置における磁束の通過を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態にかかる能動型振動制御装置の概念図である。 本発明の第１実施形態にかかる磁気粘弾性エラストマの構成例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態にかかる能動型振動制御装置の支持部材の構成例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態にかかる能動型振動制御装置の制御系の概略構成図である。 本発明の第２実施形態にかかる能動型振動制御装置の縦断面図である。 図７における能動型振動制御装置の磁束の流れを図示した縦断面図（ａ）、及びその部分拡大図（ｂ）である。 本発明の第３実施形態にかかる能動型振動制御装置の縦断面図である。 図９における能動型振動制御装置の磁束の流れを破線矢印で説明する図である。 図９、図１０における能動型振動制御装置の変形例の能動型振動制御装置の縦断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる能動型振動制御装置の縦断面図である。 本発明の第５実施形態にかかる能動型振動制御装置の縦断面図である。 能動型振動制御装置において、磁気粘弾性エラストマを設ける方法を説明する図であり、（ａ），（ｂ）は経時的にそれを説明している。 本発明の課題を説明する図であって、（ａ）は能動型振動制御装置の概念図であり、（ｂ）は能動型振動制御装置で磁気粘弾性エラストマが延びてしまった状態を示す概念図である。
　次に、本発明を実施するための一形態（実施形態）について、添付の図面を参照し、詳細に説明する。
　≪第１実施形態≫
　図１は、本発明の第１実施形態にかかる能動型振動制御装置１の縦断面図である。
　能動型振動制御装装置１は、非磁性体の円筒状のハウジング２１を備えている。ハウジング２１内には、外部からの入力により可動する可動部１７と、第１磁性体コア１１とが収納されている。可動部１７は、第２磁性体コア１２と可動マス１６とを備えている。また、ハウジング２１内には、供給される電流に応じた強さの磁場を発生させる励磁コイル１４が収納されている。励磁コイル１４は、円環状のボビン１５に巻線されている。
　第１磁性体コア１１及び第２磁性体コア１２は、励磁コイル１４が発生する磁場の通り道である磁路を環状の閉磁路として構成する複数の、この例で２つの磁性部材である。
　第２磁性体コア１２は、可動部１７を構成し、円柱部１１ａの軸方向に延びる円柱部１２ａと、円柱部１２ａから周方向外側に向けて延出する第２延出部１２ｂとを備えている。
　第１磁性体コア１１は、ハウジング２１と励磁コイル１４との間に配置される円筒部１１ａと、円筒部１１ａから周方向内側に向けて延出する第１延出部１１ｂとを備えている。
　また、磁気粘弾性エラストマ１３は、第１磁性体コア１１と第２磁性体コア１２との間の少なくとも１箇所（この例では上下２箇所）を連結して閉磁路を構成するように配置されている。すなわち、磁気粘弾性エラストマ１３は、可動部１７の可動方向に対して垂直な方向（図１の水平方向）で、第１磁性体コア１１と第２磁性体コア１２とを連結している。磁気粘弾性エラストマ１３は、第１延出部１１ｂの内端部と第２延出部１２ｂの外端部とを連結するように、環状に設けられている。
　そして、本例では、励磁コイル１４が励磁することにより、図２（ａ）に破線矢印で示すように、円筒部１１ａ、上側の第１延出部１１ｂ、上側の第２延出部１２ｂ、円柱部１２ａ、下側の第２延出部１２ｂ、下側の第１延出部１１ｂを順次通過して、円筒部１１ａに戻る閉磁路を構成する。
　磁気粘弾性エラストマ１３は、励磁コイル１４が発生する磁場の大きさに応じて粘弾性的性質が変化する部材である。具体的には、磁気粘弾性エラストマ１３は、鉄粉等の磁性粒子が添加されたゴム材等の弾性材からなり、励磁コイル１４による磁場がない状態（又は磁場が低い状態）では剛性が低く、励磁コイル１４による磁場が高い状態では剛性が高くなる性質を有する。
　円柱部１２ａの外周には可動部１７を構成する非磁性体の質量部材となる可動マス１６が設けられている。
　各磁気粘弾性エラストマ１３は、上下から支持部材３１を挟んでいる。そして、ハウジング２１と可動部１７とは磁気粘弾性エラストマ１３と支持部材３１との両方で弾性的に連結されている。また、支持部材３１は、磁気粘弾性エラストマ１３より前記の連結されている方向の幅が広く設定されている。支持部材３１は、例えば、アルミニウム、ステンレス等の非磁性体で形成された板バネである。
　このような支持部材３１が上下から磁気粘弾性エラストマ１３に挟まれていることは、図２（ｂ）に拡大して図示している。
　図３は、能動型振動制御装置１の概念図である。可動マス１６が支持部材３１と磁気粘弾性エラストマ１３とにより間接的にハウジング２１に支持されている。
　図４は、磁気粘弾性エラストマ１３の構成例を示す平面図である。何れも円環状であり、図４（ａ）の例は、磁気粘弾性エラストマ１３中の磁性体粉１３ａを分散させている。図４（ｂ）の例は、磁気粘弾性エラストマ１３中の磁性体粉１３ａを円環の中央に向けて配列させている。何れの例でも放射方向の磁束の強さで見かけの剛性を変化させることが出来る。しかし、図４（ｂ）の例の方が、磁束の強さに対し磁気粘弾性エラストマ１３の剛性を効率的に変化させることが出来る。
　図５は、支持部材３１の構成例を示す平面図である。支持部材３１は、厚さと形状で可動マス１６を支える振動の固有値を調整するため、図５のような形状となることがある。すなわち、円板形状の支持部材３１の各所に切欠き孔３１ａを形成している。これにより、支持部材３１の振幅を大きくとり、剛性を下げることが可能となる。その他、渦巻き形状としてもよい。
　図６は、能動型振動制御装置１の制御系４０の概略構成図である。テーブル４１は、回転機械Ｍ１、例えば車両のエンジンにおいて、回転機械Ｍ１の回転速度に応じた駆動電流値を求めるのに用いる。そして、半導体スイッチング素子等を含んで構成されるパワードライバ４２は、その駆動電流を励磁コイル１４に印加する。これにより、回転機械Ｍ１の回転速度に応じた駆動電流で励磁コイル１４は励磁される。そして励磁コイル１４で発生する磁場が回転機械Ｍ１の回転速度に応じて変化し、可動部１７（質量Ｍ）の磁気粘弾性エラストマ１３の剛性が変化することで、磁気粘弾性エラストマ１３のばね定数（Ｋ）が変化する。
　次に、能動型振動制御装置１の動作について説明する。
　能動型振動制御装置１は、振動の発生により、磁気粘弾性エラストマ１３が図１の上下方向に振動すると、磁気粘弾性エラストマ１３には図１の上下方向にせん断力がかかり、磁性体粉１３ａの並びがずれる。このときに励磁コイル１４で磁界をかけると、磁性体粉１３ａが磁場の方向に並ぼうとする。これが、外力に対しての抵抗になり、見掛け上の磁気粘弾性エラストマ１３の剛性が高まる。この磁気粘弾性エラストマ１３の剛性の変動により、可動部１７の共振周波数が変わり、振動を減衰させられる周波数が変わることになる。この場合の剛性の変動は、テーブル４１により車両のエンジン等の回転速度に応じて変動するので、車両におけるエンジン等の回転速度の変動に応じて、効果的に振動を抑制することができる。
　そして、本実施形態の能動型振動制御装置１においては、非磁性体のハウジング２１の内部で励磁コイル１４からの磁路を形成する第１磁性体コア１１と第２磁性体コア１２とを磁気粘弾性エラストマ１３で連結して配置することにより、これらの部材で閉磁路を構成することができるため、すなわち、閉磁路上に磁気粘弾性エラストマ１３を配置できるため、磁気粘弾性エラストマ１３に励磁コイル１４からの印加磁場を効率的に印加することができる。そのため、能動型振動制御装置１の防振性能を向上させることができるとともに、省電力化を行うこともできる。
　そして、前記のように支持部材３１を設けたことにより、可動マス２０２には常に重力がかかっていることで、磁気粘弾性エラストマ２０３が経年劣化して伸びてしまうことを防止することができる。
　また、特に低い周波数領域で可変ダイナミックダンパを使用する場合においては、比較的、可動マス２０２が重くなることと、その可動マス２０２を保持する磁気粘弾性エラストマ２０３のバネ定数を低く設定しなければならない場合の課題も解決できる。すなわち、まず、固有周波数を低く設定するために、磁気粘弾性エラストマ２０３のバネ定数を低くすることで可動マス２０２が保持しにくくなるのを防止できる。また、可動マス２０２が自重により垂れ下がり、干渉等による異音の原因となるのを防止できる。さらに、励磁コイルの発熱や使用する場所の環境により磁気粘弾性エラストマ２０３の温度が上昇し、これにより磁気粘弾性エラストマ２０３の基となるゴムのバネ特性がさらに低下し、耐久的な問題が発生するのを防止できる。その上、磁気粘弾性エラストマ２０３を量産する際の特性ばらつきにより部品特性を管理しづらいという不具合も防止できる。
　さらに、支持部材３１は、磁気粘弾性エラストマ１３よりハウジング２１側に連結されている方向の幅が広く設定されているので、確実に可動マス１６を支持することができる。
　その上、支持部材３１を磁気粘弾性エラストマ１３で上下に挟む場合は、支持部材３１と磁気粘弾性エラストマ１３とを一体の部材として取り扱うことができる。
　≪第２実施形態≫
　図７は、本発明の第２実施形態にかかる能動型振動制御装置５１の縦断面図である。図８は、同能動型振動制御装置５１の磁束の流れを図示した縦断面図（ａ）、及びその部分拡大図（ｂ）である。本実施形態において第１実施形態と共通する部材等については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。能動型振動制御装置５１が前記の能動型振動制御装置１と異なるのは、支持部材３１が磁気粘弾性エラストマ１３で挟まれていない点にある。
　すなわち、図７、図８の例では、上側の磁気粘弾性エラストマ１３の上に支持部材３１が配置され、下側の磁気粘弾性エラストマ１３の下に支持部材３１が配置されている。
　≪第３実施形態≫
　図９は、本発明の第３実施形態にかかる能動型振動制御装置１０１の縦断面図である。図１０は、同能動型振動制御装置１０１の磁束の流れを破線矢印で説明する図である。本実施形態において第１実施形態と共通する部材等については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
　本実施形態が第１実施形態と最も異なるのは、励磁コイル１４が励磁コイル１４ａと励磁コイル１４ｂとの上下２段に設けられていて、図１０に示すように、励磁コイル１４ａと励磁コイル１４ｂとでは破線矢印で示す磁束の方向が逆である点である。
　これに伴い能動型振動制御装置１０１は、第１実施形態では第１延出部１１ｂ、及び第２延出部１２ｂが上下２段だったのが、上中下の３段になっている。そして、可動マス１６も、可動マス１６ａと可動マス１６ｂの上下２段となっている。
　上段の第１延出部１１ｂ側と第２延出部１２ｂ側とは磁性体の板バネ１１１で連結されている。中段の第１延出部１１ｂ側と第２延出部１２ｂ側とは支持部材３１及び当該支持部材３１を上下から挟む磁気粘弾性エラストマ１３とによって連結されている。下段の第１延出部１１ｂ側と第２延出部１２ｂ側とは磁性体の板バネ１１１で連結されている。
　この構成の場合、励磁コイル１４ａと励磁コイル１４ｂとでは磁束の方向が逆であるため、両励磁コイルから発する磁束は磁気粘弾性エラストマ１３では同じ方向に通過するので、磁束が効率的に磁気粘弾性エラストマ１３内を通過することができる。
　図１１は、図９、図１０の能動型振動制御装置１０１の変形例である。この変形例の能動型振動制御装置１０１ａが能動型振動制御装置１０１と異なるのは、次の点である。上段の第１延出部１１ｂ側と第２延出部１２ｂ側とは支持部材３１及び当該支持部材３１を上下から挟む磁気粘弾性エラストマ１３とによって連結されている。中段の第１延出部１１ｂ側と第２延出部１２ｂ側とは磁性体の板バネ１１１によって連結されている。下段の第１延出部１１ｂ側と第２延出部１２ｂ側とは支持部材３１及び当該支持部材３１を上下から挟む磁気粘弾性エラストマ１３とによって連結されている。
　≪第４実施形態≫
　図１２は、本発明の第４実施形態にかかる能動型振動制御装置１２１の縦断面図である。本実施形態において第３実施形態と共通する部材等については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。能動型振動制御装置１２１が第３実施形態にかかる能動型振動制御装置１０１と異なるのは、まず、励磁コイル１４ａ及び励磁コイル１４ｂが能動型振動制御装置１２１の中心部、すなわち、円柱部１２ａの外周部に設けられている点である。逆に可動マス１６ａ及び可動マス１６ｂは能動型振動制御装置１２１の外周側、すなわち、円筒部１１ａの内周部分に設けられている点も異なる。
　また、ハウジング２１における円柱部１２ａの軸方向の上下には貫通孔２１ａ，２１ｂが形成されていて、円柱部１２ａの上下の先は、それぞれ貫通孔２１ａ，２１ｂからハウジング２１の外部に延び出ている。貫通孔２１ａ，２１ｂにはリニアブッシュ１２２が設けられている。
　≪第５実施形態≫
　図１３は、本発明の第５実施形態にかかる能動型振動制御装置１５１の縦断面図である。本実施形態において第１実施形態と共通する部材等については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。この能動型振動制御装置１５１は、防振装置として使用する例である。
　本実施形態では、ハウジング２１における円柱部１２ａの軸方向の上には貫通孔２１ｃが形成されていて、円柱部１２ａの上の先は貫通孔２１ａからハウジング２１の外部に延び出ている。また、可動マス１６は設けられておらず、第２磁性体コア１２が可動マスとなる。符号１５２はリニアブッシュである。このハウジング２１の外部に延び出ている円柱部１２ａの先端が防振対象部材（図示せず）に連結され、防振を図る。
　≪製造方法≫
　次に、前記各能動型振動制御装置において、磁気粘弾性エラストマ１３を設ける手段について複数例説明する。
　第１の手段は、磁気粘弾性エラストマ１３を個別に製造しておき、支持部材３１に接着するという方法である。この場合は第１磁性体コア１１及び第２磁性体コア１２と磁気粘弾性エラストマ１３とを接触させることが重要である。空間が空いてしまうと磁束が磁気粘弾性エラストマ１３を効率的に通過しないためである。
　第２の手段は、図１４（ａ）に示すような製造用治具１７１を構築し、励磁コイル１４に電流を流すことで磁場を発生させ、磁場を発生させた状態で磁気粘弾性エラストマ１３を成形することで、放射方向に配列した磁気粘弾性エラストマ１３を製造する方法、つまり、第１磁性体コア１１及び第２磁性体コア１２と一体成形する方法である（図１４（ｂ））。
　１　　　能動型振動制御装置
　１３　　磁気粘弾性エラストマ
　１４，１４ａ，１４ｂ　　励磁コイル
　１７　　可動部
　２１　　ハウジング
　３１　　支持部材
　１１　　第１磁性体コア（磁性部材）
　１２　　第２磁性体コア（磁性部材）
　１１１　板バネ（磁性部材）

Claims (5)

  1. 　ハウジングと、
    　少なくとも可動マスを含む可動部と、
    　供給される電流に応じた強さの磁場を発生させる励磁コイルと、
    　前記励磁コイルが発生する磁場の大きさに応じて粘弾性的性質が変化する磁気粘弾性エラストマと、
    　非磁性体の支持部材とを備え、
    　前記ハウジングと前記可動部とは前記磁気粘弾性エラストマと前記支持部材との両方で弾性的に連結されていることを特徴とする能動型振動制御装置。
  2. 　前記支持部材は、前記磁気粘弾性エラストマよりも前記連結されている方向の幅が広く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の能動型振動制御装置。
  3. 　前記支持部材は、前記磁気粘弾性エラストマに挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の能動型振動制御装置。
  4. 　前記励磁コイルが発生させる磁場の通り道である磁路を環状の閉磁路として構成する複数の磁性部材を備え、
    　前記可動部は、
    　前記複数の磁性部材のうちの少なくとも１つを含んで構成され、
    　前記磁気粘弾性エラストマは、
    　前記可動部を構成する磁性部材と他の磁性部材とを連結して前記閉磁路を構成するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の能動型振動制御装置。
  5. 　前記励磁コイルは、上下２段に設けられ、
    　その２段の励磁コイルの間に磁気粘弾性エラストマが形成され、
    　前記２段の各段の励磁コイルは逆方向の磁場を発生させて前記磁気粘弾性エラストマでは各励磁コイルからの磁束の方向が同じとなることを特徴とする請求項１に記載の能動型振動制御装置。
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