JP2004092832A - Magnetic spring mount device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ばねマウント装置に係り、特に、ばねによる力と磁石による力との合力により重量物を支持する磁気ばねマウント装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、例えば、特開平10‐238585号公報及び実開平6‐42385号公報に開示されているように、磁石による磁力で重量物を支持すると共に重量物からの振動を絶縁するようにしたものが知られている。
さらに、ばねの反発力と磁石の吸引力の両者の釣り合いを利用し、可動部の変位の増加に対してばね及び磁石からなる系全体の反発力(ばねの反発力と磁石の吸引力との合力)を一定として、即ち、ばね定数をほぼ0とし、振動を伝達しない(絶縁する)ようにした「磁気−ばね系の振動絶縁原理」が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
次に、図1及び図2により、この「磁気−ばね系の振動絶縁原理」を説明する。なお、図1及び図2に示された磁気ばねマウント装置は、本発明者らが案出したものであり、本発明の前提となった装置であるため、従来技術に該当するものではない。
【0004】
図1(a)は静荷重のみが作用した状態を示し、図1(b)は過大な荷重(静荷重+動荷重)が作用した状態を示している。図1に示すように、磁気ばねマウント装置50は、本体ケース52と、この本体ケース52に取り付られた第1磁石54と、本体ケース52の内部に同心状に配置され重量物(Weng)を支持する可動部材56と、この可動部材56に取り付けられた第2磁石58と、可動部材56を本体ケース52に対して軸方向に移動可能に連結するばね部材60を備えている。
【0005】
図2は、磁気ばねマウント装置50の荷重−変位特性を示した線図である。いま、可動部材56が所定の静荷重を持つ重量物(Weng)を支持する場合を想定すると、ばね部材60による荷重‐変位特性は破線▲1▼で示され、磁石54,58による荷重‐変位特性は鎖線▲2▼で示され、これらの両者の合力が実線▲3▼で示されるようなものとなる。ここで、可動部材56の変位の原点(0)は、静的な釣り合い位置である。この装置は、図2の原点(0)を中心にした、ばね及び磁石からなる系全体のばね定数が0となる範囲(A)内の振動変位に対して有効に振動を絶縁するようになっている。しかしながら、この装置では、その他の変位領域(B)では振動を伝達してしまう(振動を絶縁できない)という問題がある。
【0006】
さらに、磁気ばねマウント装置50は、その構造上、一定以上の荷重(静荷重+動荷重)が加えられ、第1磁石54と第2磁石58との間の相対位置が大きく変化すると、両者が、図1(b)に示すような位置で釣り合い、動荷重の値が減少してもに元の位置に戻らなくなるという問題も生じる。
【0007】
これらの問題は、この磁気ばねマウント装置を、自動車のエンジンマウント、サスペンションマウント、トラックや建設機械のキャブ(キャビン)マウントなどに適用する場合に、特に、顕著となる。即ち、車両の加減速時にエンジンのトルク反力や車体に作用する加減速度(G)により、又は、カーブ走行時や起伏の大きな路面の走行時にエンジンや車体の慣性力により、いずれの場合も、エンジンや車体のピッチングが大きくなり磁気ばねマウント装置に大きな荷重(動荷重)がかかり、その結果、図2に示す範囲(A)以外の変位領域(B)において、振動を伝達したり、第2磁石58が元の位置に戻らなくなる。特に、自動車ユニット(エンジンや車体)は重量が大きいために、これを支持するためのばねのばね定数が大きく、範囲(A)以外では非常に大きな振動が伝達されることになる。
【0008】
これらの問題を解決するために、図2の範囲(A)の変位領域をさらに拡大することが考えられるが、これでは、第1磁石54及び第2磁石58を含む装置全体が大型化し、好ましくない。さらに、自動車のエンジンなど重量物を支える場合は、高磁力を発生する希土類の磁石を用いる必要があり、このような磁石は非常に高価なため、コスト的に実用化が困難であるという問題も存在する。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、磁石を大型化することなく、大きな荷重変動に対しても有効に振動を絶縁することができる磁気ばねマウント装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ばねによる力と磁石による力との合力により重量物を支持する磁気ばねマウント装置であって、軸方向に移動可能な第1磁石が取り付けられている第1部材と、この第1部材に対しばね部材を介して相対的に往復移動可能に配置されると共に第1磁石に対応する位置に第2磁石が取り付けられている第2部材と、第1部材の第1磁石を軸方向に沿って移動させる磁石駆動手段と、第1部材又は第2部材に支持すべき重量物が取り付けられ、この磁石駆動手段により第1部材の第1磁石を移動させて、ばね部材の力と第1磁石及び第2磁石による力との合力が第2部材の所定の変位範囲において常にほぼ一定になるようにする制御手段と、第1磁石と第2磁石の軸方向における距離が所定の許容値より大きい場合には、第1磁石をロックし、所定の許容値より小さくなった場合には、第1磁石のロックを解除する磁石ロック手段と、を有することを特徴としている。
【0010】
このように構成された本発明においては、重量物による動荷重が第1部材又は第2部材に作用して、第2部材が第1部材に対して相対的に大きく変位しても、制御手段が、磁石駆動手段により第1部材の第1磁石を移動させて、ばね部材の力と第1磁石及び第2磁石による力との合力が第2部材の所定の変位範囲において常にほぼ一定になるようにしているため、常時、第2部材からの振動を第1部材に対して(又は、第1部材からの振動を第2部材に対して)絶縁することができる。その結果、第1磁石及び第2磁石を小型化することができ、しいては、装置全体をコンパクトにすることができる。
さらに、本発明においては、ロック手段により、第1磁石と第2磁石の軸方向における距離が所定の許容値より大きい場合には、第1磁石をロックし、荷重の変動により、確実に、第1磁石と第2磁石の距離を所定の許容値内に戻すことができるようになっている。さらに、所定の許容値より小さくなった場合には、第1磁石のロックを解除し、上記制御手段による制御が実行される。
【0011】
本発明において、好ましくは、磁石ロック手段は、磁石駆動手段を電気的にロックする。
本発明において、好ましくは、磁石ロック手段は、磁石駆動手段を機械的にロックする。
【0012】
本発明において、好ましくは、磁石ロック手段は、第1磁石を所定の位置でロックする。
本発明において、好ましくは、磁石ロック手段は、第1部材又は第2部材に所定の大きな荷重が作用するときに第1磁石をロックする。
【0013】
本発明は、好ましくは、更に、磁石ロック手段により第1磁石がロックされているときに警報を発する警報手段を有する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図3は、本発明の磁気ばねマウント装置の一実施形態を示す基本構成図である。この実施形態は、本発明の磁気ばねマウント装置を自動車のエンジンマウントに適用した場合の例である。
図3に示すように、符号1は、本実施形態による磁気ばねマウント装置1を示し、この磁気ばねマウント装置1は、車両2に取り付けられている。磁気ばねマウント装置1は、車両2に固定配置される本体ケース3と、この本体ケース3にボールナット4を介して取付けられた第1磁石である本体側可動磁石5と、エンジン6が取り付けられ且つこのエンジン6を支持する支持板7と、この支持板7に取り付けられ本体ケース3内に延びるロッド8と、このロッド8の下端に取り付けられた第2磁石であるロッド側磁石9と、本体ケース3及び支持板7を互いに連結するばね10と、を備えている。
【0015】
支持板7及びロッド8は、一体的に軸方向11に沿って上下動できるようになっている。また、本体側可動磁石5は、後述する駆動モータ22により軸方向11に移動可能になっている。
なお、本実施形態では、支持されるべきエンジン6が支持板7に取り付けられ、本体ケース3が車両2に固定されているが、逆に、支持されるべきエンジン6が本体ケース3に取り付けられ、支持板7が車両2に固定されるようにしても良い。
【0016】
本体側可動磁石5はN極及びS極からなり、軸方向11に沿って、上側にN極下側にS極が配置されている。ロッド側磁石9も、同様に、軸方向11に対し、上側にN極下側にS極が配置されている。なお、本実施形態では、磁石5,9は、希土類の永久磁石を使用しているが、他に、アルニコ磁石、フェライト磁石などの他の永久磁石、さらに、電磁石を使用しても良い。また、磁石5,9におけるN極及びS極の配列は、図示したものとは逆に、本体側可動磁石5及びロッド側磁石9のそれぞれにおいて、軸方向11に対し上側にS極、下側にN極としても良い。
【0017】
ばね10は、支持板7にエンジン6が取り付けられるとそのエンジン6の重量に比例してたわむ。本実施形態では、ばね10は、エンジン6の静荷重を受けてたわみ、この静的に釣り合った位置で、図3及び図4(a)に示すように、本体側可動磁石5のN極及びS極の境界位置とロッド側磁石9のN極及びS極の境界位置とが一致するように設定されている。
【0018】
図4(a)は静荷重のみが作用した状態を示し、図4(b)は過大な荷重(静荷重+動荷重)が作用した状態を示している。
次に、本実施形態の磁気ばねマウント装置1が、図4(a)の状態にあるときの「荷重‐変位特性」を説明する。この磁気ばねマウント装置1の「荷重−変位特性」は、図2に示すものと同じである。即ち、上述したように、図2の荷重−変位特性においては、ばね10による荷重‐変位特性は破線▲1▼で示され、磁石5,9の反発・吸引による荷重‐変位特性は鎖線▲2▼で示され、これらの両者の合力が実線▲3▼で示されるようなものとなる。
【0019】
ここで、変位とは、本体ケース3に対する支持板7(ロッド8を含む)の移動量であり、図4(a)に示すように、支持板7の下方への移動量を正、上方への移動量を負としている。また、荷重とは、支持板7が変位した場合に、ばね10に生じる力又は、磁石5及び9間に生じる力(反発力・吸引力)であり、図3及び図4においてエンジン6を上方に押し戻そうとする力を正、下方に引っ張ろうとする力を負としている。
【0020】
図2を参照してより詳細に説明すると、エンジン6が取り付けられたときの静的釣り合い位置は、変位=0の位置である(図4(a)参照)。このとき、ばね10は、エンジンの重量Wengと釣り合う荷重Wを生じているが、磁石5と磁石9の間には荷重(反発力・吸引力)は生じていない。この静的釣り合い位置(変位=0)から変位が増加すると、ばね10の荷重は変位の増加に比例して増加し、破線▲1▼の傾きは正となる。
一方、磁石5,9による荷重は変位の増加に反比例して減少し、鎖線▲2▼の傾きは負となる。それゆえ、磁石5,9においては、静的釣り合い位置から変位が増加すると荷重が負の値を示し、下に引っ張ろうとする力が発生する。また、静的釣り合い位置から変位が減少すると荷重が正の値を示し、上方に押し上げようとする力が働く。即ち、これらの磁石5,9においては、支持板7が静的釣り合い位置からずれると、ロッド側磁石9と本体側可動磁石5との間に静的釣り合い位置から遠ざかろうとする力が働く。
【0021】
ばね及び磁石からなる系(磁気ばねマウント装置1)全体の荷重−変位特性は、図2において、▲1▼と▲2▼の線図を足し合わせた実線▲3▼で示される。本実施形態では、変位に対するばね10の荷重増加量(▲1▼の傾き)と、磁石5,9の荷重減少量(▲2▼の傾き)の絶対値がほぼ同等となるように、ばね10の形状、寸法等、磁石5、9の形状、寸法、隙間等が設定されている。これにより、磁気ばねマウント装置1におけるばね10及び磁石5、9からなる系全体の荷重−変位特性(▲3▼)は、変位の増加に対して荷重が一定値に維持され、ばね定数がほぼ0となる範囲Aを有する。
この範囲Aにおいては、磁気ばねマウント装置1の一端、即ちエンジン6の支持板7に範囲A内の振動入力が加わっても、この振動入力に対するばね定数は0であるため、他端(本体ケース3)に加振力が伝わることはなく、しいては、車両2側にも加振力は伝わらない。
【0022】
磁気ばねマウント装置1は、さらに、本体ケース3に対する支持板7の変位を検出する変位センサー12、本体ケース3に対する本体側可動磁石5の変位を検出する変位センサー13を有する。各変位センサー12,13は、I/F(インターフェース)20に接続され、I/F20は、CPU21に接続されている。CPU21には、可動磁石5を軸方向11に沿って移動させるための駆動モータ22及び駆動モータ用ドライバ23が接続されている。
【0023】
各変位センサー12,13の検出信号は、I/F20を介して、CPU21に入力される。このCPU21には、ハンドル舵角センサ24、車両の上下Gセンサ25、アクセル開度センサ26、ブレーキ入力センサ27及び車速センサ28から、それぞれ、ハンドル舵角信号、車両の上下G信号、アクセル開度信号、ブレーキ入力信号及び車速信号も入力される。
【0024】
CPU21は、変位センサー12の信号に基づいて本体側可動磁石5の後述する目標変位(Tr)を決定し、その出力信号を駆動モーター用ドライバー23に出力する。ドライバー23は、CPU21から受けた信号に応答して、駆動モーター22を駆動する。駆動モーター22は、可動磁石5をボールナット4を介して軸方向11に沿って移動(上下動)させる。さらに、変位センサー13で検出した本体側可動磁石5の変位量をCPU21に入力し、目標の変位が得られるようにフィードバック制御をしている。
【0025】
駆動モーター22は、DCモーターであるが、ステッピングモーター、油圧モーター等を使用しても良い。なお、ステッピングモータを使用する場合には、このフィードバック用変位センサー13を設けなくてもよい。また、本体側可動磁石5の変位量を、駆動モータ出力軸にエンコーダーを取付けて検出するようにしても良い。さらに、磁石の磁力に負けてモータが回転してしまうのを防止するため、また、後述するように、ロック位置で可動磁石5をロックするため(図7参照)、本体側可動磁石5の位置を機械的に固定するロック機構29が設けられている。
【0026】
このように、本体側可動磁石5を軸方向に沿って移動させるようにしたので、本実施形態の磁気ばねマウント装置1においては、大きな荷重がかかり、図2のAの範囲以外、例えば、図2のBで示す範囲及び振幅のエンジン振動が入力されても、その振動中心の位置に追従して、図4(b)に示すように本体側可動磁石5を移動させれば、ばね定数が0となる範囲Aは、図5に示すA’の範囲に移り、範囲Bにおける振動を絶縁することができる。また、ロッド側磁石9が元の静的釣り合い位置(変位=0)に戻らなくなる現象も防止できる。
【0027】
次に、本体側可動磁石5の目標変位の決定方法を説明する。変位センサー12で検出された変位は、様々の大きさの周波数成分を含む。この全ての周波数成分に追従して本体側可動磁石5を移動させてしまうと、結果として、可動磁石5は、磁石9と同期して動くことになり、好ましくない。そのため、本実施形態では、CPU21にローパスフィルタの機能を持たせ、磁石9の特定の周波数成分の変位に基づいて、本体側可動磁石5の目標変位を決定するようにしている。ローパスフィルタを用いたのは、可動側磁石5とロッド側磁石9との相対変位を大きくさせるような振動入力が、絶縁させたい振動周波数に対し比較的低周波数のものであることによる。
【0028】
一般に、このローパスフィルタの特性は時定数で決定される。時定数が小さい場合には、周波数帯域が広くとられ、一定の高周波成分にも追従してしまうが、反面、本体側可動磁石5をロッド側磁石9に対し確実に追従させることができる。一方、時定数が大きい場合には、周波数帯域が低周波の比較的狭い領域に限られ、本体側可動磁石5のロッド側磁石9への追従性に劣るものの、絶縁させたい振動周波数成分には追従することがない。
例えば、加速時等、エンジンのトルク反力に起因してマウントにかかる荷重が増大すると考えられる場合には、時定数を小さくして追従性を上げ、本体側可動磁石8の位置をロッド側磁石9の位置に確実に移動させることができ、又、ロッド側磁石9が元の位置に戻らなくなるという問題も防止できる。一方、一定速度走行時等、マウントにかかる荷重変動が大きくない場合には、時定数を大きくして追従性を下げ、絶縁させたい振動周波数成分を有効に絶縁することができる。
【0029】
次に、図6のフローチャートにより、本実施形態による目標変位を決定して駆動モータを制御する場合の制御内容(追従制御)を説明する。図6において、Sは各ステップを示す。
先ず、S1において、変位センサー12で検出された本体ケース3に対する支持板7(エンジン)の変位Xを入力する。次に、S2において、ハンドル舵角が所定値以上且つ所定車速以上か否かを判定し、NOの場合には、S3に進む。次に、S3において、車両の上下Gが所定値以上であるか否かを判定し、NOの場合には、S4に進む。次に、S4において、車両の停止時にスロットルがONされたか(アクセルペダルを踏み込む操作があった)か否かを判定し、NOの場合は、S5に進む。次に、S5において、アクセル開度又はブレーキ信号により車両が所定値以上の加減速時であるか否かを判定し、NOの場合には、S7に進む。
【0030】
S7において、時定数をT2と設定する。この時定数T2は、後述する時定数T1より大きい値である。ここで、時定数T2( >T1)と設定したのは、上述したような車両運転状態では、磁気ばねマウント装置1に作用する荷重は大きく変化せず、その振動中心変位は大きく変動しないと考えられることから、時定数を大きくとることで、本体側可動磁石5の支持板7(エンジン10)の変位への追従性を低め、絶縁させたい振動周波数成分に追従することなく、有効に振動を絶縁するようにするためである。これにより、荷重変動が少なく振動入力範囲が図2のAの範囲に維持されるようなアイドル時や一定走行での走行時等には、エンジンの振動が車両側に伝達されるのが確実に防止され、乗員の感じる振動騒音が良好に低減される。
【0031】
一方、S2において、ハンドル舵角が所定値以上且つ一定速度以上と判定された場合は、S6に進み、時定数をT1と設定する。時定数T1は時定数T2より小さい値である。この場合は、カーブ走行時と考えられ、車体及びエンジンの慣性力に起因して磁気ばねマウント装置に作用する荷重が増大し、磁石5,9の相対位置が変動することで、振動が図2のAの範囲以外の範囲(範囲B)で入力されたり、ロッド側磁石9が本体側可動磁石5に対し大きくはずれ元の位置に戻らなくなる等の問題が生じる恐れがある。従って、上述したように時定数を小さい値に設定することで、本体側可動磁石の追従性を上げ、本体側可動磁石5を、ロッド側磁石9の振動中心の位置に確実に追従させるようにしている。
【0032】
同様に、S3において車体の上下Gが所定値以上であると判定された場合は、車体及びエンジンの慣性力に起因してマウントにかかる荷重が増大することから、S6に進む。また、S4において、停車時にスロットルがONされた場合は、エンジンのトルク変動が大きく磁気ばねマウント装置に作用する荷重が増大することから、S6に進む。さらに、S5において車両が加減速時であると判定された場合、例えば、アクセルを開けたとき、シフトダウン時のエンジン回転上昇時、アクセルを閉じたとき等にはエンジンのトルク反力に起因して磁気ばねマウント装置に作用する荷重が増大することから、S6に進む。
S6又はS7において、時定数T1,T2を設定した後、S8に進み、S1において入力した変位Xに所定の係数Kを掛け、さらに時定数T1又はT2のローパスフィルタを通した値を、本体側可動磁石5の目標変位Trとして算出する。次に、S9に進み、本体側可動磁石5を、フィードバック制御により、目標変位Trだけ移動させる。
【0033】
以上説明したように、磁気ばねマウント装置に作用する荷重が増大すると考えられるような車両運転状態では、本体側可動磁石5のロッド側磁石9への追従性を上げることで、常に、図2及び図5に示すように、装置全体のばね定数(図2及び図5の実線▲3▼参照)が0になる範囲(A,A’)を振動位置に合わせて移動させることができる。その結果、エンジンやサスペンションの振動が車体に大きく伝わり、乗員が不快と感じる振動騒音が増大するのを防止できる。また、本体側可動磁石5とロッド側磁石9は、常に互いに近い位置にあることから、本体側可動磁石を駆動するモータは微少な相対変位を修正すればよいので、比較的小型のものを使用することができ、さらに、制御のための消費電力も少なくなる。
【0034】
上述した実施形態は、磁気ばねマウント装置をエンジンマウントに適用した例であるが、他の用途にも適用可能である。サスペンションマウントに適用した場合には、上述した支持板7にサスペンションが取り付けられ、本体ケース3が車両側に取り付けられる。また、逆に、本体ケース3にサスペンションが取り付けられ、支持板7が車両側に取り付けられるようにしても良い。このサスペンションマウントの場合には、起伏の大きな路面の走行時、加減速時,カーブ走行時などには、サスペンション側から磁気ばねマウント装置に作用する荷重が増大するが、そのような場合でも、上述したエンジンマウントとして適用した場合と同様に、サスペンションの振動が車両側に伝達されることを防止することができる。その結果、起伏の大きな路面の走行時、加減速時,カーブ走行時などの車両運転状態においても、サスペンションの振動が絶縁され、乗員が不快に感じる振動騒音が良好に低減される。
【0035】
さらに、サスペンションマウントに適用した場合、乗員数や貨物の積載量により磁気ばねマウント装置に車両側から作用する静荷重が変化し、振動入力範囲が図2のAの範囲からずれる場合があるが、図5に示すように、装置全体のばね定数が0となる範囲をA’のように移動させることにより、この静荷重の変化に起因して振動騒音が生じるような場合でも、同様に、乗員が不快と感じる振動騒音を低減することができる。
【0036】
さらに、本実施形態による磁気ばねマウント装置は、トラックや建設機械のキャブ(キャビン)マウントにも適用可能である。キャブマウントの場合には、上述した支持板7がキャブを除く車両に取り付けられ、本体ケース3がキャブに取り付けられる。または、逆に、本体ケース3がキャブを除く車両に取り付けられ、支持板7がキャブに取り付けられるようにしても良い。このキャブマウントの場合も、上述したエンジンマウントやサスペンションマウントと同様に、起伏の大きな路面の走行時、加減速時、カーブ走行時等の運転状態において、車体側からキャブに伝達される振動を良好に低減(絶縁)することができる。
また、キャブマウントにおいても、サスペンションマウントと同様に、キャブ全体の重量(静荷重)が乗員の数により変動することから、振動入力範囲が図2のAの範囲からずれる場合がある。しかしながら、このような場合には、図5に示すように、装置全体のばね定数が0となる範囲をA’のように移動させることにより、また、この静荷重の変化に起因して振動騒音が生じるような場合でも、同様に、乗員が不快と感じる振動騒音を低減することができる。
【0037】
次に、上述した駆動モータ22による可動磁石5を移動させて追従制御を行った場合であっても、駆動モーター22の出力特性、時定数T1,T2の設定値、磁石5,9の大きさや隙間等によって、本体側可動磁石5が追従し得る磁石5,9間の相対変位の限界、つまり許容範囲が存在する。このため、許容範囲を超えた大きな振動入力が加わると、荷重除去後も磁石5,9が図1(b)のような位置で釣り合って元の位置(静的な釣り合い位置又は大きな振動入力が加わる前の位置)に戻らなくなる。本実施形態の磁気ばねマウント装置を自動車のエンジンマウント等に適用する場合、上述したように強力な磁力を有する磁石を用いる必要があり、磁石を元の位置に戻すには大きな力を必要とする。従って、このような場合、駆動モーター22により磁石5,9を元の位置に戻そうとすると大きな出力の駆動モータが必要になるが、このようなモーターは、大型であるため搭載空間の制約を受けたり、コスト高を招いたり、消費電力が大きくなる等の理由から実用化において好ましくない。そこで、本実施形態においては、この問題を以下のようにして解決している。
【0038】
本実施形態は、この問題を解決するために、図7のフローチャートに示す制御を行っている。以下に、本実施形態による可動磁石5のロック制御内容を図7により説明する。図7において、Sは各ステップを示す。
先ず、S11において、本体側可動磁石5とロッド側磁石9の軸方向の距離が許容値以内であるか否かを判定する。ここで許容値とは、上述した図6による制御により本体側可動磁石5をロッド側磁石9に追従させることができる本体側可動磁石5とロッド側磁石9の距離の最大値である。この許容値は、駆動モータ出力、時定数T1,T2の値、磁石5,9の大きさや隙間等によって定まる。S11において、本体側可動磁石5とロッド側磁石9の距離が許容値以下であると判定された場合には、S12に進み、フラグFが1か否かを判定し、Fが1でない場合には、S13に進み、図6に示した制御を行う。ここで、F=1は、後述する可動磁石5がロックされた状態にあること(S16参照)を意味している。
【0039】
S11において、本体側可動磁石5とロッド側磁石9の距離が許容値より大きいと判定された場合には、S14に進む。S14では、上述の可動磁石5と磁石9の距離を維持した状態で、図6の制御を行う。また、この図6の制御に代えて、図6の制御に類似した本体側可動磁石5のロッド側磁石9への追従性をかなり低めた制御を行うようにしても良い。後者の場合、時定数Tを時定数T2よりさらに大きい値とする。さらに、S14においては、運転者にその旨のワーニング(警報)を発する。
【0040】
次に、S15において、例えば、車両が発進時であるか、或いはエンジン始動時であるかを判定する。要は、車両の発進時又エンジン始動時以外でも良く、非常に大きな荷重が作用するような運転状態であるか否かを判定すれば良い。このような場合には、磁気ばねマウント装置に非常に大きな荷重が加わり、この荷重により、磁石9が変位し、可動磁石5と磁石9の距離が図6のノーマル制御可能な許容値以内となる場合がある。そこで、S15でYESの場合には、S16に進み、本体側可動磁石5を現状の位置にロックし、ロッド側磁石9がその本体側可動磁石5のロック位置又はその近傍の位置に戻るのを待つ。本体側可動磁石5のロック位置は、初期の静的釣り合い位置でも良い。
なお、本体側可動磁石5のロックは、モータの電磁ロック(電気式ロック)により行うことができる。又、電磁ロックのみではロックしきれず、磁力により位置が動いてしまう場合等は、ロック機構29により、又は、モータ出力軸にブレーキ装置(図示せず)を設けることにより、機械的にロックを行っても良い。
【0041】
次に、S17においてフラグFを1にセットする。S15においてNOの場合には、磁気ばねマウント装置に大きな振動入力が加わらないと考えられるので、そのようなロック制御を行わない。
次に、S11に戻り、許容値以内であると判定された場合には、S12に進み、F=1である(ロックされた状態である)から、S18に進み、本体側可動磁石5のロックを解除し、S19において、フラグFを0にセットする。
【0042】
以上のようなロック制御により、本体側可動磁石5とロッド側磁石9の距離が許容値以上離れて図6に示すノーマル制御(追従制御)が不能となった場合でも、駆動モータによらず、車両やエンジンの大きな振動入力を利用して、本体側可動磁石5とロッド側磁石9の距離を図6に示すノーマル制御可能な距離(許容値以内の距離)に容易に戻すことができる。
【0043】
なお、図7に示すロック制御では、S14において、追従制御を行っているが、この追従制御を行うことなく、ワーニング(警報)を発すると共にまたはワーニング(警報)を発することなく、本体側可動磁石5を現状の位置或いは初期の静的釣り合い位置にロックするようにしてもよい。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気ばねマウント装置に大きな荷重が加わった場合でも、有効に振動を絶縁することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の前提となった磁気ばねマウント装置を示す構造図である。
【図2】図1の磁気ばねマウント装置及び図4(a)の状態の磁気ばねマウント装置の荷重−変位特性図である。
【図3】本発明の磁気ばねマウント装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図4】図3の磁気ばねマウント装置を示す構造図である。
【図5】図4(b)の状態の磁気ばねマウント装置における荷重−変位特性図である。
【図6】本実施形態による本体側可動磁石の追従制御フローチャートである。
【図7】本実施形態による本体側可動磁石のロック制御フローチャートである。
【符号の説明】
1 磁気ばねマウント装置
2 車両
3 本体ケース
5 可動磁石(第1磁石)
7 支持板
8 ロッド
9 磁石(第2磁石)
10 ばね
12,13 変位センサ
20 インターフェイス
21 CPU
22 駆動モータ
23 駆動モータ用ドライバ
24 舵角センサ
25 上下Gセンサ
26 アクセルセンサ
27 ブレーキセンサ
28 車速センサ
29 ロック機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic spring mounting device, and more particularly to a magnetic spring mounting device that supports a heavy object by a combined force of a spring force and a magnet force.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 10-238585 and Hei 6-42385, a heavy object is supported by magnetic force of a magnet and vibrations from the heavy object are insulated. It has been known.
Further, utilizing the balance between the repulsive force of the spring and the attractive force of the magnet, the repulsive force of the entire system including the spring and the magnet (the repulsive force of the spring and the attractive force of the magnet) can be used to increase the displacement of the movable part. There is known a "magnetic-spring vibration isolation principle" in which the resultant force is kept constant, that is, the spring constant is substantially zero, and vibration is not transmitted (insulated).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Next, this "principle of vibration isolation of a magnetic-spring system" will be described with reference to FIGS. Note that the magnetic spring mounting device shown in FIGS. 1 and 2 has been devised by the present inventors and is a device on which the present invention is based, and therefore does not fall under the prior art.
[0004]
FIG. 1A shows a state where only a static load is applied, and FIG. 1B shows a state where an excessive load (static load + dynamic load) is applied. As shown in FIG. 1, the magnetic
[0005]
FIG. 2 is a diagram showing a load-displacement characteristic of the magnetic
[0006]
Further, due to its structure, when a load (static load + dynamic load) of a fixed value or more is applied to the magnetic
[0007]
These problems are particularly noticeable when the magnetic spring mount device is applied to an engine mount, a suspension mount of a car, a cab (cabin) mount of a truck or a construction machine, or the like. That is, in any case, due to the torque reaction force of the engine or the acceleration / deceleration (G) acting on the vehicle body when the vehicle is accelerating or decelerating, or due to the inertia force of the engine or the vehicle body when traveling on a curved road or a road with large undulations, Pitching of the engine and the vehicle body becomes large, and a large load (dynamic load) is applied to the magnetic spring mounting device. As a result, in the displacement region (B) other than the range (A) shown in FIG. The
[0008]
In order to solve these problems, it is conceivable to further expand the displacement region in the range (A) of FIG. 2. However, this increases the size of the entire device including the
The present invention has been made to solve the above-described problem, and provides a magnetic spring mount device that can effectively insulate vibration against a large load fluctuation without increasing the size of a magnet. It is an object.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is a magnetic spring mount device for supporting a heavy object by a combined force of a force of a spring and a force of a magnet, wherein a first magnet movable in an axial direction is attached. A first member, a second member disposed relatively reciprocally with respect to the first member via a spring member, and a second magnet attached to a position corresponding to the first magnet; A magnet driving means for moving the first magnet of one member along the axial direction and a heavy object to be supported on the first member or the second member are attached, and the first magnet of the first member is moved by the magnet driving means. Control means for making the combined force of the force of the spring member and the force of the first and second magnets substantially constant within a predetermined displacement range of the second member; The distance in the axial direction exceeds the specified tolerance If hearing is, the first magnet lock, when it becomes smaller than the predetermined allowable value it is characterized by having a magnet locking means to unlock the first magnet, the.
[0010]
In the present invention configured as described above, even if a dynamic load due to a heavy object acts on the first member or the second member, and the second member is relatively displaced relative to the first member, the control means may be used. However, the first magnet of the first member is moved by the magnet driving means, so that the resultant force of the force of the spring member and the force of the first and second magnets is always substantially constant in a predetermined displacement range of the second member. Thus, the vibration from the second member can be always insulated from the first member (or the vibration from the first member from the second member). As a result, the first magnet and the second magnet can be reduced in size, and thus the entire device can be reduced in size.
Further, in the present invention, when the axial distance between the first magnet and the second magnet is larger than a predetermined allowable value, the first magnet is locked by the locking means, and the first magnet is reliably locked by the change in load. The distance between the first magnet and the second magnet can be returned within a predetermined allowable value. Further, when the value becomes smaller than the predetermined allowable value, the lock of the first magnet is released, and the control by the control means is executed.
[0011]
In the present invention, preferably, the magnet locking means electrically locks the magnet driving means.
In the present invention, preferably, the magnet locking means mechanically locks the magnet driving means.
[0012]
In the present invention, preferably, the magnet locking means locks the first magnet at a predetermined position.
In the present invention, preferably, the magnet locking means locks the first magnet when a predetermined large load acts on the first member or the second member.
[0013]
The present invention preferably further comprises alarm means for issuing an alarm when the first magnet is locked by the magnet locking means.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a basic configuration diagram showing one embodiment of the magnetic spring mounting device of the present invention. This embodiment is an example in which the magnetic spring mounting device of the present invention is applied to an engine mount of an automobile.
As shown in FIG. 3,
[0015]
The
In the present embodiment, the
[0016]
The main body-side
[0017]
When the
[0018]
FIG. 4A shows a state where only a static load is applied, and FIG. 4B shows a state where an excessive load (static load + dynamic load) is applied.
Next, the “load-displacement characteristic” when the magnetic
[0019]
Here, the displacement is the amount of movement of the support plate 7 (including the rod 8) with respect to the
[0020]
Explaining in more detail with reference to FIG. 2, the static equilibrium position when the
On the other hand, the load by the
[0021]
The load-displacement characteristic of the entire system including the spring and the magnet (magnetic spring mounting device 1) is shown by a solid line (3) in FIG. 2 which is a sum of the diagrams (1) and (2). In the present embodiment, the
In this range A, even if a vibration input within the range A is applied to one end of the magnetic
[0022]
The magnetic
[0023]
The detection signals of the
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
As described above, since the main body side
[0027]
Next, a method for determining the target displacement of the main body side
[0028]
Generally, the characteristics of this low-pass filter are determined by a time constant. When the time constant is small, the frequency band is widened and follows a constant high-frequency component. On the other hand, the main body-side
For example, when the load applied to the mount is considered to increase due to the torque reaction of the engine, such as during acceleration, the time constant is reduced to increase the followability, and the position of the main body side
[0029]
Next, the control content (follow-up control) in the case of determining the target displacement and controlling the drive motor according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 6, S indicates each step.
First, in S1, the displacement X of the support plate 7 (engine) with respect to the
[0030]
In S7, the time constant is set to T2. The time constant T2 is a value larger than the time constant T1 described later. Here, it is considered that the time constant T2 (> T1) is set in such a manner that the load acting on the magnetic
[0031]
On the other hand, if it is determined in S2 that the steering angle is equal to or greater than the predetermined value and equal to or greater than the certain speed, the process proceeds to S6, and the time constant is set to T1. The time constant T1 is a value smaller than the time constant T2. In this case, it is considered that the vehicle is traveling on a curve, and the load acting on the magnetic spring mounting device increases due to the inertial force of the vehicle body and the engine, and the relative positions of the
[0032]
Similarly, when it is determined in S3 that the vertical G of the vehicle body is equal to or greater than the predetermined value, the load applied to the mount increases due to the inertial force of the vehicle body and the engine, and the process proceeds to S6. If the throttle is turned on when the vehicle is stopped in S4, the process proceeds to S6 because the engine torque greatly fluctuates and the load acting on the magnetic spring mounting device increases. Further, when it is determined in S5 that the vehicle is accelerating or decelerating, for example, when the accelerator is opened, when the engine speed increases during downshifting, when the accelerator is closed, etc., it is caused by the torque reaction of the engine. As a result, the load acting on the magnetic spring mounting device increases, and the process proceeds to S6.
After setting the time constants T1 and T2 in S6 or S7, the process proceeds to S8, in which the displacement X input in S1 is multiplied by a predetermined coefficient K, and the value of the time constant T1 or T2 that has passed through the low-pass filter is used as the main body side. The target displacement Tr of the
[0033]
As described above, in a vehicle operating state in which the load acting on the magnetic spring mounting device is considered to increase, the followability of the main body side
[0034]
The above-described embodiment is an example in which the magnetic spring mount device is applied to an engine mount, but can be applied to other uses. When applied to a suspension mount, a suspension is mounted on the
[0035]
Furthermore, when applied to a suspension mount, the static load acting on the magnetic spring mount device from the vehicle side changes depending on the number of occupants and the amount of cargo loaded, and the vibration input range may deviate from the range of A in FIG. As shown in FIG. 5, by moving the range where the spring constant of the entire apparatus becomes 0 as indicated by A ′, even when vibration noise is generated due to the change in the static load, the occupant is similarly moved. Can reduce vibration noise that is uncomfortable.
[0036]
Further, the magnetic spring mounting device according to the present embodiment can be applied to a cab (cabin) mount of a truck or a construction machine. In the case of a cab mount, the above-described
Also, in the cab mount, similarly to the suspension mount, since the weight (static load) of the entire cab varies depending on the number of occupants, the vibration input range may deviate from the range of A in FIG. However, in such a case, as shown in FIG. 5, by moving the range where the spring constant of the entire apparatus becomes 0 as A ', and by changing the static load, the vibration noise In the case where occupancy occurs, the vibration noise that the occupant feels uncomfortable can be similarly reduced.
[0037]
Next, even when the following control is performed by moving the
[0038]
In the present embodiment, the control shown in the flowchart of FIG. 7 is performed to solve this problem. The lock control of the
First, in S11, it is determined whether or not the axial distance between the main body side
[0039]
In S11, when it is determined that the distance between the main body side
[0040]
Next, in S15, for example, it is determined whether the vehicle is starting or the engine is starting. The point is that it is not necessary to start the vehicle or start the engine, and it is sufficient to determine whether or not the vehicle is in an operating state in which a very large load is applied. In such a case, a very large load is applied to the magnetic spring mounting device, and the magnet 9 is displaced by this load, so that the distance between the
The main body side
[0041]
Next, the flag F is set to 1 in S17. In the case of NO in S15, it is considered that a large vibration input is not applied to the magnetic spring mounting device, and thus such lock control is not performed.
Next, returning to S11, if it is determined that the value is within the allowable value, the process proceeds to S12, and since F = 1 (in a locked state), the process proceeds to S18 to lock the main body-side
[0042]
By the lock control as described above, even when the distance between the main body side
[0043]
In the lock control shown in FIG. 7, the follow-up control is performed in S14. However, without performing the follow-up control, a warning (alarm) is issued or without a warning (alarm), and the main body side movable magnet is not issued. 5 may be locked in the current position or the initial static balance position.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, vibration can be effectively insulated even when a large load is applied to the magnetic spring mounting device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural view showing a magnetic spring mounting device on which the embodiment of the present invention is based.
FIG. 2 is a load-displacement characteristic diagram of the magnetic spring mounting device of FIG. 1 and the magnetic spring mounting device in the state of FIG.
FIG. 3 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a magnetic spring mounting device of the present invention.
FIG. 4 is a structural view showing the magnetic spring mounting device of FIG. 3;
FIG. 5 is a load-displacement characteristic diagram of the magnetic spring mounting device in the state of FIG. 4 (b).
FIG. 6 is a flowchart for following control of the main body side movable magnet according to the present embodiment.
FIG. 7 is a lock control flowchart of the main body side movable magnet according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Magnetic spring mounting device
2 vehicles
3 Body case
5 Moving magnet (first magnet)
7 Support plate
8 rod
9 magnet (second magnet)
10 Spring
12,13 Displacement sensor
20 Interface
21 CPU
22 Drive motor
23 Driver for drive motor
24 Steering angle sensor
25 Vertical G sensor
26 Accelerator sensor
27 Brake sensor
28 Vehicle speed sensor
29 Lock mechanism
Claims (6)
軸方向に移動可能な第1磁石が取り付けられている第1部材と、
この第1部材に対しばね部材を介して相対的に往復移動可能に配置されると共に上記第1磁石に対応する位置に第2磁石が取り付けられている第2部材と、
上記第1部材の第1磁石を軸方向に沿って移動させる磁石駆動手段と、
上記第1部材又は第2部材に支持すべき重量物が取り付けられ、この磁石駆動手段により上記第1部材の第1磁石を移動させて、ばね部材の力と第1磁石及び第2磁石による力との合力が上記第2部材の所定の変位範囲において常にほぼ一定になるようにする制御手段と、
上記第1磁石と第2磁石の軸方向における距離が所定の許容値より大きい場合には、上記第1磁石をロックし、所定の許容値より小さくなった場合には、上記第1磁石のロックを解除する磁石ロック手段と、
を有することを特徴とする磁気ばねマウント装置。A magnetic spring mount device that supports a heavy object by a combined force of a force of a spring and a force of a magnet,
A first member to which an axially movable first magnet is attached;
A second member disposed so as to be capable of reciprocating relative to the first member via a spring member and having a second magnet attached to a position corresponding to the first magnet;
Magnet driving means for moving the first magnet of the first member along the axial direction;
A heavy object to be supported is attached to the first member or the second member. The first magnet of the first member is moved by the magnet driving means, and the force of the spring member and the force of the first magnet and the second magnet are applied. Control means for ensuring that the resultant force is always substantially constant in a predetermined displacement range of the second member;
When the distance between the first magnet and the second magnet in the axial direction is larger than a predetermined allowable value, the first magnet is locked. When the distance becomes smaller than the predetermined allowable value, the locking of the first magnet is performed. Magnet lock means for releasing
A magnetic spring mounting device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2560017A (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-29 | Ford Global Tech Llc | Powertrain mount system |
| CN111981072A (en) * | 2020-09-23 | 2020-11-24 | 浙江源创普贝特尔曼科技有限公司 | Multi-stage magnetic suspension shock absorber |
-
2002
- 2002-09-02 JP JP2002256967A patent/JP2004092832A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2560017A (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-29 | Ford Global Tech Llc | Powertrain mount system |
| EP3366946A1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-29 | Ford Global Technologies, LLC | Powertrain mount system |
| CN111981072A (en) * | 2020-09-23 | 2020-11-24 | 浙江源创普贝特尔曼科技有限公司 | Multi-stage magnetic suspension shock absorber |
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