JP2010107000A - 能動型防振支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のエンジンを支持し周期的な伸縮運動によりエンジンから車体に伝達される振動を抑制する能動型防振支持装置について、振動の抑制効果に優れ、かつ小型化することが可能な能動型防振支持装置を提供する。
【解決手段】導線が稠密に巻回され通電すると励磁するコイル４６と、前記コイル４６のの励磁／消磁に従い変位して前記伸縮運動を導く可動コア５４と、を備え、巻回している前記導線の一層分厚みの自然数倍の段差幅ｍ，ｎを有し前記内周面の開口方向に拡径するように前記導線が巻回している段差面６２ａとを、備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のエンジンを支持するとともに、周期的な伸縮運動により前記エンジンから車体に伝達される振動を抑制する能動型防振支持装置に関する。

エンジンを車体に対して支持するとともに、このエンジンの振動状態に応じた電流をコイルに通電しアクチュエータを伸縮させて、エンジンから車体に向かう振動の伝達を抑制する能動型防振支持装置が、例えば特許文献１に開示されている。
この特許文献１に開示されている能動型防振支持装置は、装置の大型化を抑制しつつ伸縮運動の出力向上を目的とし、伸縮運動を導く可動コアに臨むコイルの内周面が開口方向に拡径する円錐面を備える構成となっている。
このように構成されることにより、コイルを大きくすることなく導線の巻数を増やすことができ、コイル電流から誘導される磁力線を増加させて、伸縮運動の出力の向上を図ることができる。
特開２００７−５７０７４号公報（図２）

しかし、前記したようにコイルの開口付近に円錐面を設ける場合、図４（ａ）に示すように、当該円錐面の近傍において巻回されるコイル配列の規則性が乱れてしまう。この場合、可動コアを貫く磁力線の密度が不均一になり、能動型防振支持装置の周期的な伸縮運動に乱れが生じ、車体への伝達振動の抑制効果が減少する問題がある。
また、図４（ｂ）に示すように、コイル配列が不規則にならないように導線を稠密配置すると、当該円錐面の斜面の角度は３０ｄｅｇの一定に限定されてしまう。この円錐面の傾斜角が３０ｄｅｇであることは、前記した可動コアを貫く磁力線の増加を多く見込むことができないために、伸縮運動の出力向上が期待できない問題がある。

本発明は、前記した問題を解決することを課題とし、周期的な伸縮運動の出力及び均一性を向上させることにより、エンジンから車体に伝達される振動の抑制効果に優れる能動型防振支持装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明は、エンジンを支持するとともに伸縮運動により前記エンジンから車体に伝達される振動を抑制する能動型防振支持装置において、導線が稠密に巻回され通電すると励磁するコイルと、前記コイルの内周面を臨む位置に配置されこのコイルの励磁／消磁に従い変位して前記伸縮運動を導く可動コアと、を備え、巻回している前記導線の一層分厚みの自然数倍の段差幅を有し前記内周面が開口方向に拡径するように前記導線が巻回している段差面とを、備えることを特徴とする。
さらに、前記段差面は、前記導線が巻回する軸体と、前記コイルの両端面が保持されるフランジ板と、の連結部分に設けられ、これらが一体に樹脂成形されたコイルボビンを形成していることを特徴とする。

このように発明が構成されることにより、コイルの内周面に開口方向へ拡径するように巻回されている導線は、配列が不規則にならないために、可動コアを貫く磁力線の密度が均一化する。さらにコイルの内周面の開口付近に傾斜角の大きな斜面を設定することができるために、可動コアを貫く磁力線の増加が見込め、伸縮運動の出力を向上させることができる。

本発明により、エンジンから車体に伝達される振動の抑制効果に優れ、かつ小型の能動型防振支持装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、能動型防振支持装置Ｍは、軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、略円筒状の上部ハウジング１１と、その下側に配置された略円筒状の下部ハウジング１２と、下部ハウジング１２内に収容されて上面が開放した略カップ状のアクチュエータケース１３と、上部ハウジング１１の上側に接続したダイヤフラム２２と、上部ハウジング１１内に格納された環状の第１弾性体支持リング１４と、第１弾性体支持リング１４の上側に接続した第１弾性体１９と、アクチュエータケース１３に収容された環状の第２弾性体支持リング１５と、第２弾性体支持リング１５の内周側に接続した第２弾性体２７と、アクチュエータケース１３に収容され第２弾性体支持リング１５及び第２弾性体２７の下方に配置された駆動部（アクチュエータ）４１等から構成されている。
このように構成される能動型防振支持装置Ｍは、エンジンを支持するとともに、駆動部４１の周期的な伸縮運動によりエンジンから車体に伝達される振動を抑制するものである。

上部ハウジング１１下端のフランジ部１１ａと、下部ハウジング１２の上端のフランジ部１２ａとの間に、アクチュエータケース１３の外周のフランジ部１３ａと、第１弾性体支持リング１４の外周部１４ａと、アクチュエータケース１３内の上部側に配置された環状断面が略コの字型で上下に外周部を有する第２弾性体支持リング１５の上面外周部１５ａとが重ね合わされてカシメにより結合される。このとき、フランジ部１２ａとフランジ部１３ａとの間に環状の第１フローティングラバー１６を介在させ、かつフランジ部１３ａの上面と第２弾性体支持リング１５の上面外周部１５ａ下面との間に環状の第２フローティングラバー１７を介在させることで、アクチュエータケース１３は、上部ハウジング１１及び下部ハウジング１２に対して上下方向に相対移動可能にフローティング支持される。

第１弾性体支持リング１４と、第１弾性体１９の上面側に設けられた凹部内に配置された第１弾性体支持ボス１８とは、厚肉のラバーで形成された第１弾性体１９の下端及び上端で、加硫接着によって接合されている。更に、第１弾性体支持ボス１８の上面にダイヤフラム支持ボス２０がボルト２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス２０に内周部を加硫接着によって接合されたダイヤフラム２２の外周部が、上部ハウジング１１に加硫接着により接合されている。
ダイヤフラム支持ボス２０の上面にはエンジン取付部（作用点）２０ａが一体に形成され、図示しないエンジンに固定される。また、下部ハウジング１２の下端の車体取付部１２ｂが図示しない車体フレームに固定される。

上部ハウジング１１の上端のフランジ部１１ｂには、ストッパ部材２３の下端のフランジ部２３ａがボルト２４及びナット２５で結合されており、ストッパ部材２３の上部内面に取り付けたストッパラバー２６に、ダイヤフラム支持ボス２０の上面に突設したエンジン取付部２０ａが当接可能に対向する。
このような構造によって、能動型防振支持装置Ｍにエンジンから大きな荷重が入力したとき、エンジン取付部２０ａがストッパラバー２６に当接することで、エンジンの過大な変位が抑制される。

第２弾性体支持リング１５の内周面には、膜状のラバーで形成された第２弾性体２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２弾性体２７の中央部にその上部が埋め込まれるように可動部材２８が加硫接着により接合される。

そして、第２弾性体支持リング１５の上面と第１弾性体支持リング１４の下部との間に円板状の隔壁部材２９が固定されており、第１弾性体支持リング１４、第１弾性体１９及び隔壁部材２９により区画された第１液室３０と、隔壁部材２９及び第２弾性体２７により区画された第２液室３１とが、隔壁部材２９の中央に開口している連通孔２９ａを介して相互に連通する。

第２弾性体２７の外周部２７ａは、第２弾性体支持リング１５の下面と後記するヨーク４４との間に挟持され、シール機能を有するようになっている。
また、第１弾性体支持リング１４と上部ハウジング１１との間に環状の連通路３２が形成されている。連通路３２は連通孔３３を介して第１液室３０に連通するとともに、環状の連通間隙３４を介して、第１弾性体１９とダイヤフラム２２により区画された第３液室３５に連通する。

駆動部４１は、主に透磁率が高い金属又は合金からなる固定コア４２、コイル組立体４３、ヨーク４４、可動コア５４等から構成されている。

固定コア４２は、下端部に受け座面のフランジ部を有する略円筒状で、円筒部の外周は円錐の周面形状をしている。
可動コア５４は略円筒状で上端が内周方向に突き出てばね座５４ａを形成し、ばね座５４ａより下部の円筒部の内周は円錐の周面形状をしている。

コイル組立体４３は、固定コア４２及びヨーク４４間に配置され、コイル４６と、このコイル４６を保持するコイルボビン６２と、コイル４６の側周面を覆うコイルカバー４７と、で構成される。
コイルカバー４７は、コイル４６を保持した状態のコイルボビン６２を、合成樹脂でモールドしたものである。そして、このコイルカバー４７と一体に形成されているコネクタ４８は、下部ハウジング１２及びアクチュエータケース１３を貫通して外部に延出し、その開口端にはコイル４６に給電する給電線が接続されている。

ヨーク４４は、フランジ付き円筒の形状となっており、この円筒部の内周面には、薄肉円筒状の軸受け部材５１が上下方向に摺動自在に嵌合しており、この軸受け部材５１の上端は径方向内向きにフランジ状に折り曲げられ、下端は径方向外向きにフランジ状に折り曲げられている。
軸受け部材５１の下端とヨーク４４の円筒部の下端との間には、セットばね５２が圧縮状態で配置されており、このセットばね５２の弾性力で軸受け部材５１を下方に付勢して固定コア４２の上面に押し付けている。

軸受け部材５１の内周面には、略円筒状の可動コア５４が上下方向に摺動自在に嵌合する。更に、固定コア４２及び可動コア５４はそれぞれ対称軸Ｌ上の中心部が中空になっており、そこに前記した可動部材２８の中心部（対称軸Ｌ上）に接続して下方に伸びる略円柱状のロッド５５が挿通されている。ロッド５５の下端部にはナット５６が締結される。ナット５６は、中心部に上端が開口した中空部を有し、その中空部にロッド５５の下端側を収容している。ナット５６の上端部は、その下方よりもやや外径が大きく、可動コア５４に接している。

また、可動コア５４の上面と可動部材２８の下面との間には、圧縮状態のセットばね５８が配置され、このセットばね５８の弾性力で可動コア５４は下方に付勢され、可動コア５４がナット５６の上面に押し付けられて固定される。この状態で、可動コア５４の円筒部の円錐の周面形状の内周面と、固定コア４２の円錐の周面形状の外周面とが、円錐の周面状のギャップｇ１を介して対向している。
ロッド５５に対し、ナット５６は上下方向に位置を調整可能に締結されており、ゴム製のキャップ６０で空間が閉塞されている。

クランクパルスセンサＳａは、エンジン内の図示しないクランクシャフトの１回転につき複数回、つまり、一定のクランクアングル毎に１回出力されるクランクパルスを検出するものである。
電子制御ユニット７１は、クランクパルスセンサＳａからクランクパルス信号及びカム角センサＳｂからのＴＤＣ信号に基づいてエンジンの振動状態を推定し、駆動部４１に供給する通電を制御するものである。

電子制御ユニット７１からの通電制御により、コイル４６は励磁され、可動コア５４を吸引して可動部材２８を下方側に移動させる。この可動部材２８の移動に伴い、第２液室３１を区画する第２弾性体２７が下方に変形して第２液室３１の容積が増加する。逆に、コイル４６を消磁すると、第２弾性体２７が自己の弾性により上方に変形し、可動部材２８及び可動コア５４が上昇し、第２液室３１の容積が減少する。

ここで、車両の走行中に低周波数（例えば、７〜２０Ｈｚ）のエンジン、車体、サスペンションの連成系において車体の剛体振動とエンジン系の共振により発生する低周波振動であるエンジンシェイク振動が発生したとする。このとき、エンジンからダイヤフラム支持ボス２０及び第１弾性体支持ボス１８を介して入力される荷重で第１弾性体１９が変形して第１液室３０の容積が変化すると、連通路３２を介して接続された第１液室３０及び第３液室３５の間で液体が流通する。

この状態で、第１液室３０の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３５の容積は縮小・拡大するが、この第３液室３５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、連通路３２の形状及び寸法、並びに第１弾性体１９のばね定数は、前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数及び高減衰力を示すように設定されているため、エンジンから車体フレームに伝達される振動を効果的に低減することができる。
なお、前記エンジンシェイク振動の周波数領域では、エンジンが定常回転の場合は、駆動部４１は駆動しない非作動状態に保たれる。

前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、すなわちエンジンの図示しないクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や、エンジンの気筒の一部を休止してエンジンを駆動する気筒休止運転時の振動が発生した場合、第１液室３０及び第３液室３５を接続する連通路３２内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、能動型防振支持装置Ｍの駆動部４１を駆動して防振機能を発揮させる。

ちなみに、アイドル振動は、アイドル回転状態でフロア、シート及びステアリング・ホイールが低周波振動を起こすもので、ブルブル振動は４気筒エンジンで、例えば、２０〜３５Ｈｚ、６気筒エンジンで、例えば３０〜５０Ｈｚであり、ユサユサ振動は５〜１０Ｈ
ｚで燃焼不均一にて発生し、エンジンのロール振動が主な要因である。

次に、図１と、図２に示される段差面６２ａの部分を拡大したコイルボビン６２の断面図を参照しつつ、コイル組立体４３の構成要素であるコイルボビン６２及びこれに保持されるコイル４６について詳細に説明する。
コイルボビン６２は、中空円筒である軸体６３の両端に、一対のフランジ板６４が対向するように設けられ、対称軸Ｌ（図１参照）に対して実質的に軸対称な構造を有するものである。そして、このコイルボビン６２の内周面は、軸体６３に外接し、この軸体６３の内周面を臨む位置に可動コア５４（図１参照）が軸受け部材５１を介して配置されている。

このコイルボビン６２における可動コア５４の配置が片寄る側の開口には、円錐状のテーパ面６２ｂが設けられている。このテーパ面６２ｂは、軸体６３の内周面からフランジ板６４の外側面にわたる連続面を形成し、この連続面は、ヨーク４４の円錐面４４ａ（図３（ａ）参照）に密接する部分となる。
また、コイルボビン６２の材質は、非磁性の例えば、樹脂成形されたものであるのが好適である。

軸体６３には、その軸周りに導線６１が稠密に巻回している。ここで稠密とは、図２（ａ）に示されるコイル４６の断面視において、軸周りに層状に構成される導線６１が、対称軸Ｌ方向に半径分ずれながら積層している状態を指す。これにより、コイル４６を環状に流れる電流密度を向上させることができる。
フランジ板６４は、このように稠密に積層している導線６１の両端を規定するもので、コイル４６の両端面を保持することになる。

テーパ面６２ｂの反対面には、段差面６２ａが設けられている。この段差面６２ａのコイル４６の径方向の段差幅ｎは、巻回している導線６１の一層分厚みの自然数倍（図では２倍）となっている。さらに、この段差面６２ａの対称軸Ｌの斜め３０度方向の段差幅ｍも、導線６１の一層分厚みの自然数倍（図では２倍）となっている。
このように、段差面６２ａが構成されることにより、導線６１は、その稠密性が損なわれることなく全周にわたって巻回されることになる。
さらに、段差幅ｍ，ｎを任意に変更することにより、テーパ面６２ｂの傾斜角θを３０ｄｅｇよりも大きく設定し、かつ導線６１を開口方向に拡径するように稠密に巻回することが可能になる。

図２（ｂ）は、他の実施形態を示したもので、導線の断面が正六角形を有している導線６１´である点において、図２（ａ）の場合と相違する。この場合は、コイルボビン６２に導線６１´を巻回するときに、この導線６１´に与える張力を高めに設定して、導線６１´が互いに接する部分において塑性変形させたものである。これにより、導線６１´の稠密度がさらに向上し、コイル４６を環状に流れる電流密度をさらに向上させることができる。
図２（ｂ）の場合、導線６１´の一層分厚みを、図２（ａ）よりも薄くすることが可能であり、段差幅ｍ，ｎの設定値は、導線６１´の伸びも考慮して適宜設定されることになる。

図３（ａ）は、通電により励磁したコイル４６（図示略）が、その周囲に誘導する磁力線を示している。このコイル４６の周囲に配置されている、固定コア４２、アクチュエータケース１３、ヨーク４４、可動コア５４は、鉄等の強磁性体で構成されているために、これらは、励磁したコイル４６（図２参照）に磁化されて磁気回路が形成される。
ここで、ヨーク４４の円錐面４４ａは、コイルボビン６２のテーパ面６２ｂ（図２（ａ）参照）に密接する部分であるために、同じ傾斜角θが設定される（θ＞３０ｄｅｇ）。
なお、ヨーク４４と可動コア５４との境界が成すギャップｇ２部分には、軸受け部材５１（図１参照）が配置されているが、図３においては記載を省略している。

図３（ｂ）は比較例であって、前記した図４（ｂ）に示されるように段差面を用いずに導線を稠密配置させた場合（傾斜角θ＝３０ｄｅｇ）を示したものである。
ここで、図３（ａ）の実施例、及び図３（ｂ）の比較例を対比すると、実施例では、（傾斜角θが大きいことに起因して、磁気回路の磁路長が短縮され、さらにヨーク４４と可動コア５４とが相対変位するギャップｇ２の近傍の磁力線の直交断面が拡大している。これにより、磁気回路の磁気抵抗が大幅に減少するために、誘導される磁力線が増加し、コイル４６の励磁／消磁に従い可動コア５４が変位することにより伸縮運動する能動型防振支持装置Ｍの出力が向上することになる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、実施形態では段差面６２ａは、非磁性体のコイルボビン６２に設けられているものを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、コイル４６が磁気回路を形成する磁性部材（例えばヨーク４４）に直接巻回されるものであれば、この磁性部材に段差面６２ａが設けられていてもよい。
また、実施形態では段差面６２ａは、能動型防振支持装置Ｍの天地方向の上側に拡径するように設けられていたが、下側に拡径するように設けられる場合もある。
さらに、段差面６２ａの段差幅ｍ，ｎは、それぞれ導線６１の一層分厚みの２倍のものを例示したが、傾斜角θを３０ｄｅｇ以上に設定することができれば、一層分厚みの任意の自然数倍で設定することができる。

本発明の実施形態に係る能動型防振支持装置の縦断面図である。 （ａ）は実施形態に係る能動型防振支持装置において、コイルを保持したコイルボビンの段差面部分の拡大断面図であり、（ｂ）は他の実施例を示している。 （ａ）は実施形態に係る能動型防振支持装置において、ヨークの円錐面の傾斜角θを大きく（＞３０ｄｅｇ）設定した場合にコイルに誘導される磁力線を示す図であり、（ｂ）は比較例として傾斜角θを３０ｄｅｇに設定した場合にコイルに誘導される磁力線を示す図である。 （ａ）は従来例において、コイルの内周面の開口部分に所望する傾斜角θ（＞３０ｄｅｇ）の円錐面を設けると、当該円錐面の近傍のコイル配列の規則性が乱れる状態を示しており、（ｂ）はそのようなコイル配列の規則性を求める場合は円錐面の傾斜角θは３０ｄｅｇに限定されてしまうことを示している。

符号の説明

４１ 駆動部
４２ 固定コア
４３ コイル組立体
４４ ヨーク
４４ａ 円錐面
４６ コイル
５１ 軸受け部材
５４ 可動コア
６１ 導線
６２ コイルボビン
６２ａ 段差面
Ｌ 対称軸
Ｍ 能動型防振支持装置
Ｓａ クランクパルスセンサ
Ｓｂ カム角センサ
ｍ 段差幅
ｎ 段差幅

Claims (2)

1. エンジンを支持するとともに伸縮運動により前記エンジンから車体に伝達される振動を抑制する能動型防振支持装置において、
   導線が稠密に巻回され通電すると励磁するコイルと、
   前記コイルの内周面を臨む位置に配置されこのコイルの励磁／消磁に従い変位して前記伸縮運動を導く可動コアと、
   巻回している前記導線の一層分厚みの自然数倍の段差幅を有し前記内周面の開口方向に拡径するように前記導線が巻回している段差面とを、備えることを特徴とする能動型防振支持装置。
2. 前記段差面は、前記導線が巻回する軸体と、前記コイルの両端面が保持されるフランジ板と、の連結部分に設けられ、これらが一体に樹脂成形されたコイルボビンを形成していることを特徴とする請求項１に記載の能動型防振支持装置。

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