能动型振动控制装置的制作方法

本发明涉及能动型振动控制装置。

背景技术：

为了减小机械中的振动广泛使用动力减震器(动力吸振器)。该装置由固有值与成为问题的振动频率相同的弹簧和可动块体构成，利用可动块体相对于固有值下的振动以相反相位活动这一点，利用可动块体的惯性力减小振动。

在该情况下，若将振动的固有值设为ω、将固有频率设为f、将弹簧常数设为k、将可动块体的质量设为m，则

[式1]

通常使用的动力减震器以由该可动块体的质量m与弹簧常数k的比决定的固有频率f相对于输入振动以相反相位振动，利用可动块体的惯性力减小振动。因此，需要针对一个成为问题的振动的频率使用一个动力减震器。另外，在为了应对多个频率使用多个动力减震器的情况下，还存在若固有频率彼此接近则发生干涉，从而振动非但没有减小反而将振动放大的情况。

另一方面，关于以车辆发动机为代表的转矩可能变动的旋转机械振动，在要减小成为问题的振动、噪音的情况下，存在成为问题的频率与发动机旋转速度同步变化，应处理的频率有多个的情况。

因此，为了实现固有频率可变的动力减震器，提出了作为弹簧使用磁流变弹性体(mre)的装置(参照专利文献1)。这是一种控制针对混入有磁性体的橡胶施加的磁场强度而使橡胶的刚性可变的可变动力减震器技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2012/026332号

技术实现要素：

图15的(a)是使用磁流变弹性体的可变动力减震器的示意图。附图标记201是装置的壳体，可动块体202借助磁流变弹性体203与壳体201弹性连接。

在这种情况下存在以下课题。即，可动块体202上始终作用有重力，因此磁流变弹性体203经时劣化而容易不可逆地伸长(图15的(b))。

另外，特别是在低频区域中使用可变动力减震器的情况下，由于可动块体202相对较重，且必须将保持该可动块体202的磁流变弹性体203的弹簧常数设定得较低，因此还存在以下课题。首先，为了将固有频率设定得较低而使磁流变弹性体203的弹簧常数较低，从而难以保持可动块体202。另外，可动块体202在自重的作用下下降，从而由干涉等产生异常声音。此外，磁流变弹性体203的温度由于励磁线圈发热或使用场所的环境而上升，由此，成为磁流变弹性体203基体的橡胶的弹簧特性进一步降低，产生耐久性问题。在此基础上，还存在由于在量产磁流变弹性体203时的特性不均匀而难以对部品特性进行管理的问题。

因此，本发明的技术问题在于提供一种解决磁流变弹性体由于作用于可动块体的重力而经时劣化、容易伸长等问题的能动型振动控制装置。

(1)本发明是一种能动型噪音振动控制装置，其特征在于，包括：壳体；至少包含可动块体的可动部；励磁线圈，其产生与所供给的电流对应强度的磁场；磁流变弹性体，其粘弹性性质对应于所述励磁线圈产生的磁场的大小而变化；以及非磁性体的支承部件，所述壳体与所述可动部由所述磁流变弹性体和所述支承部件双方弹性连结。

根据本发明，能够解决磁流变弹性体由于作用于可动块体的重力而经时劣化、容易伸长等问题。

(2)在该情况下，也可以是，所述支承部件与所述磁流变弹性体相比，将由所述磁流变弹性体和所述支承部件双方弹性连结方向的宽度设定得较宽。

根据本发明，能够可靠地支承可动块体。

(3)在所述情况下，也可以是，所述支承部件由所述磁流变弹性体夹持。

根据本发明，能够将支承部件和磁流变弹性体作为一体的部件处理。

(4)在所述情况下，也可以是，具有多个磁性部件，其将作为所述励磁线圈产生的磁场的通道的磁路构成为环状的闭磁路，所述可动部包含所述多个磁性部件中的至少一个而构成，所述磁流变弹性体以将构成所述可动部的磁性部件与其他磁性部件连结而构成所述闭磁路的方式配置。

根据本发明，能够有效地使磁束穿过磁流变弹性体。

(5)在所述情况下，也可以是，所述励磁线圈设置为上下两段，在该两段励磁线圈之间形成磁流变弹性体，所述两段中各段的励磁线圈产生相反方向的磁场，在所述磁流变弹性体中，来自各励磁线圈的磁束的方向相同。

根据本发明，能够有效地使磁束穿过磁流变弹性体。

发明的效果

根据本发明，能够提供能够解决磁流变弹性体由于作用于可动块体的重力而经时劣化、容易伸长等问题的能动型振动控制装置。

附图说明

图1是本发明第1实施方式的能动型振动控制装置的纵剖视图。

图2是说明图1的能动型振动控制装置中的磁束通过的说明图。

图3是本发明第1实施方式的能动型振动控制装置的示意图。

图4是表示本发明第1实施方式的磁流变弹性体的构成例的俯视图。

图5是表示本发明第1实施方式的能动型振动控制装置的支承部件的构成例的俯视图。

图6是本发明第1实施方式的能动型振动控制装置的控制系统的概略构成图。

图7是本发明第2实施方式的能动型振动控制装置的纵剖视图。

图8的(a)是示出图7中的能动型振动控制装置的磁束流动的纵剖视图、图8的(b)是其局部放大图。

图9是本发明第3实施方式的能动型振动控制装置的纵剖视图。

图10是以虚线箭头说明图9中的能动型振动控制装置的磁束流动的图。

图11是图9、图10中的能动型振动控制装置的变形例的能动型振动控制装置的纵剖视图。

图12是本发明第4实施方式的能动型振动控制装置的纵剖视图。

图13是本发明第5实施方式的能动型振动控制装置的纵剖视图。

图14的(a)、图14的(b)是经时地说明在能动型振动控制装置中设置磁流变弹性体的方法的图。

图15是说明本发明技术问题的图，其中图15的(a)是能动型振动控制装置的示意图，图15的(b)是表示在能动型振动控制装置中磁流变弹性体延伸的状态的示意图。

具体实施方式

以下参照附图对用于实施本发明的一方式(实施方式)进行详细说明。

《第1实施方式》

图1是本发明第1实施方式的能动型振动控制装置1的纵剖视图。

能动型振动控制装装置1具有非磁性体的圆筒状的壳体21。在壳体21内收纳有利用来自外部的输入而可动的可动部17和第1磁体芯11。可动部17具有第2磁体芯12和可动块体16。另外，在壳体21内收纳有产生与所供给的电流相应强度的磁场的励磁线圈14。励磁线圈14卷绕在圆环状的线轴15上。

第1磁体芯11及第2磁体芯12是将作为励磁线圈14产生的磁场的通道的磁路构成为环状的闭磁路的多个、在本例中为两个磁性部件。

第2磁体芯12具有构成可动部17并沿圆柱部11a的轴向延伸的圆柱部12a、和从圆柱部12a朝向周向外侧延伸出的第2延伸部12b。

第1磁体芯11包括在壳体21与励磁线圈14之间配置的圆筒部11a、和从圆筒部11a朝向周向内侧延伸出的第1延伸部11b。

另外，磁流变弹性体13以使第1磁体芯11与第2磁体芯12间的至少一个部位(在本例中为上下两个部位)连结而构成闭磁路的方式配置。即，磁流变弹性体13在与可动部17的可动方向垂直的方向(图1的水平方向)上将第1磁体芯11与第2磁体芯12连结。磁流变弹性体13以将第1延伸部11b的内端部与第2延伸部12b的外端部连结的方式设置为环状。

并且，在本例中，通过励磁线圈14励磁而如图2的(a)中以虚线箭头示出，构成依次经过圆筒部11a、上侧的第1延伸部11b、上侧的第2延伸部12b、圆柱部12a、下侧的第2延伸部12b、下侧的第1延伸部11b而返回圆筒部11a的闭磁路。

磁流变弹性体13是粘弹性性质对应于励磁线圈14产生的磁场的大小而变化的部件。具体来说，磁流变弹性体13由添加了铁粉等磁性粒子的橡胶材等弹性材料构成，具有在没有由励磁线圈14产生的磁场的状态(或磁场较低的状态)下刚性低，在由励磁线圈14产生的磁场高的状态下刚性高的性质。

在圆柱部12a的外周设置有构成可动部17且成为非磁性体质量部件的可动块体16。

各磁流变弹性体13从上下两侧夹持支承部件31。并且，壳体21与可动部17由磁流变弹性体13和支承部件31双方弹性连结。另外，支承部件31与磁流变弹性体13相比，所述连结方向的宽度设定得较宽。支承部件31是由例如铝、不锈钢等非磁性体形成的板弹簧。

这种支承部件31由磁流变弹性体13从上下两侧夹持这一情况在图2的(b)中放大示出。

图3是能动型振动控制装置1的示意图。可动块体16利用支承部件31和磁流变弹性体13间接地由壳体21支承。

图4是表示磁流变弹性体13的构成例的俯视图。均为圆环状，在图4的(a)的例子中，使磁流变弹性体13中的磁性体粉13a分散。在图4的(b)的例子中，使磁流变弹性体13中的磁性体粉13a朝向圆环中央排列。在任一例子中，均能够以放射方向的磁束强度使表观刚性变化。但是，对于图4的(b)的例子来说，能够高效地使磁流变弹性体13的刚性相对于磁束强度变化。

图5是表示支承部件31的构成例的俯视图。支承部件31由于要利用厚度和形状对支承可动块体16的振动固有值进行调整，因此存在成为图5的形状的情况。即，在圆板形状的支承部件31的各部位形成有切缺孔31a。由此，能够增大支承部件31的振幅、降低刚性。另外，也可以形成为漩涡形状。

图6是能动型振动控制装置1的控制系统40的概略构成图。表41用于在旋转机械m1例如车辆的发动机中，求出与旋转机械m1的旋转速度对应的驱动电流值。并且，包含半导体开关元件等而构成的动力驱动部42对励磁线圈14施加其驱动电流。由此，励磁线圈14由与旋转机械m1的旋转速度对应的驱动电流励磁。并且，由励磁线圈14产生的磁场对应于旋转机械m1的旋转速度而变化，可动部17(质量m)的磁流变弹性体13的刚性变化，从而磁流变弹性体13的弹簧常数(k)变化。

下面对能动型振动控制装置1的动作进行说明。

能动型振动控制装置1在由于振动的产生而使磁流变弹性体13沿图1的上下方向振动时，对磁流变弹性体13沿图1的上下方向施加剪切力，磁性体粉13a的排列错位。此时，若由励磁线圈14施加磁场，则磁性体粉13a将沿磁场的方向排列。其形成针对外力的阻力，磁流变弹性体13的表观刚性升高。由于该磁流变弹性体13的刚性变动，可动部17的共振频率变化，使振动衰减的频率变化。此时的刚性变动根据表41对应于车辆的发动机等的旋转速度而变动，因此能够对应于车辆的发动机等的旋转速度的变动，有效地抑制振动。

并且，在本实施方式的能动型振动控制装置1中，通过将在非磁性体的壳体21的内部形成从励磁线圈14起的磁路的第1磁体芯11和第2磁体芯12利用磁流变弹性体13连结配置，从而能够由这些部件构成闭磁路，即，能够在闭磁路上配置磁流变弹性体13，因此能够高效地向磁流变弹性体13施加来自励磁线圈14的施加磁场。因此，能够提高能动型振动控制装置1的防振性能，并能够实现省电化。

并且，通过按照所述方式设置支承部件31，能够防止由于可动块体202始终承受重力使得磁流变弹性体203经时劣化而伸长。

另外，特别是在低频区域中使用可变动力减震器的情况下，还能够解决可动块体202相对较重以及必须将保持该可动块体202的磁流变弹性体203的弹簧常数设定得较低情况下的技术问题。即，首先，能够防止为了将固有频率设定得较低而使磁流变弹性体203的弹簧常数减小从而难以保持可动块体202。另外，能够防止可动块体202由于自重而下降而由干涉等产生异常声音。此外，能够防止磁流变弹性体203的温度由于励磁线圈发热或使用场所的环境而上升，由此进一步降低作为磁流变弹性体203基体的橡胶的弹簧特性，防止发生耐久性问题。在此基础上，还能够防止由于量产磁流变弹性体203时的特性不均而难以对部品特性进行管理的问题。

此外，由于支承部件31与磁流变弹性体13相比，与壳体21侧连结的方向的宽度设定得较宽，因此能够可靠地支承可动块体16。

在此基础上，在由磁流变弹性体13上下夹持支承部件31的情况下，能够将支承部件31和磁流变弹性体13作为一体的部件处理。

《第2实施方式》

图7是本发明第2实施方式的能动型振动控制装置51的纵剖视图。图8的(a)是示出该能动型振动控制装置51的磁束流动的纵剖视图、图8的(b)其局部放大图。在本实施方式中，对于与第1实施方式共通的部件等使用同一附图标记，省略详细的说明。能动型振动控制装置51与所述能动型振动控制装置1的区别在于支承部件31未由磁流变弹性体13夹持这一点。

即，在图7、图8的例子中，在上侧的磁流变弹性体13的上方配置有支承部件31，在下侧的磁流变弹性体13的下方配置有支承部件31。

《第3实施方式》

图9是本发明第3实施方式的能动型振动控制装置101的纵剖视图。图10是以虚线箭头对该能动型振动控制装置101的磁束流动进行说明的图。在本实施方式中，对与第1实施方式共通的部件等使用同一附图标记，省略详细的说明。

本实施方式与第1实施方式的最大区别，在于励磁线圈14设置为励磁线圈14a和励磁线圈14b上下两段，且如图10所示在励磁线圈14a和励磁线圈14b中以虚线箭头表示的磁束方向相反这一点。

与此相伴，在第1实施方式中第1延伸部11b及第2延伸部12b为上下两段，但对于能动型振动控制装置101来说，在本实施方式中为上中下三段。并且，可动块体16也成为可动块体16a和可动块体16b上下两段。

上段的第1延伸部11b侧与第2延伸部12b侧由磁性体的板弹簧111连结。中段的第1延伸部11b侧和第2延伸部12b侧由支承部件31及上下夹持该支承部件31的磁流变弹性体13连结。下段的第1延伸部11b侧与第2延伸部12b侧由磁性体的板弹簧111连结。

在该构成的情况下，在励磁线圈14a和励磁线圈14b中磁束的方向相反，因此从两个励磁线圈产生的磁束在磁流变弹性体13中以相同方向穿过，因此能够高效地使磁束从磁流变弹性体13内穿过。

图11是图9、图10的能动型振动控制装置101的变形例。该变形例的能动型振动控制装置101a与能动型振动控制装置101的区别在于以下方面。上段的第1延伸部11b侧与第2延伸部12b侧利用支承部件31及上下夹持该支承部件31的磁流变弹性体13连结。中段的第1延伸部11b侧与第2延伸部12b侧由磁性体的板弹簧111连结。下段的第1延伸部11b侧与第2延伸部12b侧利用支承部件31及上下夹持该支承部件31的磁流变弹性体13连结。

《第4实施方式》

图12是本发明第4实施方式的能动型振动控制装置121的纵剖视图。在本实施方式对与第3实施方式共通的部件等使用同一附图标记，省略详细的说明。能动型振动控制装置121与第3实施方式的能动型振动控制装置101的区别，首先在于励磁线圈14a及励磁线圈14b设置在能动型振动控制装置121的中心部即圆柱部12a的外周部这一点。可动块体16a及可动块体16b相反地设置在能动型振动控制装置121的外周侧即圆筒部11a的内周部分这一点也不同。

另外，在壳体21中的圆柱部12a的轴向上下形成有贯通孔21a、21b，圆柱部12a的上下端部分别从贯通孔21a、21b伸出到壳体21的外部。贯通孔21a、21b中设有直线轴承122。

《第5实施方式》

图13是本发明第5实施方式的能动型振动控制装置151的纵剖视图。在本实施方式中对与第1实施方式共通的部件等使用同一附图标记，省略详细的说明。该能动型振动控制装置151是作为防振装置使用的例子。

在本实施方式中，在壳体21的圆柱部12a的轴向上形成有贯通孔21c，圆柱部12a的上端从贯通孔21a伸出到壳体21的外部。另外，没有设置可动块体16，第2磁体芯12成为可动块体。附图标记152是直线轴承。伸出到该壳体21外部的圆柱部12a的顶端与防振对象部件(未图示)连结，实现防振。

《制造方法》

下面，对于在所述各能动型振动控制装置中设置磁流变弹性体13的方法，以多个例子进行说明。

第1方法是单独制造磁流变弹性体13并与支承部件31粘接的方法。在该情况下，使第1磁体芯11及第2磁体芯12与磁流变弹性体13接触是很重要的。这是由于，若空出空间，则磁束不会高效地穿过磁流变弹性体13。

第2方法为，设置图14的(a)所示的制造用夹具171并使电流流向励磁线圈14，从而产生磁场，通过在产生了磁场的状态下成形磁流变弹性体13来制造沿放射方向排列的磁流变弹性体13，即，与第1磁体芯11及第2磁体芯12一体成形(图14的(b))。

附图标记说明

1能动型振动控制装置

13磁流变弹性体

14、14a、14b励磁线圈

17可动部

21壳体

31支承部件

11第1磁体芯(磁性部件)

12第2磁体芯(磁性部件)

111板弹簧(磁性部件)