特許 7602779 振動減衰装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】振動減衰装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/03 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

F16F15/03 G

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2024061694

(22)【出願日】2024-04-05

【審査請求日】2024-04-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】524132977

【氏名又は名称】ティーワイネット株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004174

【氏名又は名称】弁理士法人エピファニー特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】南田 純

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３１４６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３４６３２４１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－０６８８３８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ １５／００－１５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿って相対的に往復移動可能に構成された内側部材及び外側部材を備える振動減衰装置であって、
前記内側部材は、
第１方向に直交する第２方向において前記外側部材の内側に配置されており、
磁性体で構成された端部部材を備え、
前記端部部材は、
第１方向に隔離して配置された第１端部及び第２端部から構成され、
前記外側部材は、
平衡状態において、前記端部部材を吸着するように構成された磁気デバイスを備え、
前記磁気デバイスは、
一対の磁極が第１方向に沿って配置され、
前記一対の磁極のそれぞれは、
平衡状態において、前記第１端部及び前記第２端部と第２方向に対向して配置され、
前記第１端部及び前記第２端部は、
平衡状態において、第２方向に対向する前記磁気デバイスの磁極に吸着するように構成されており、
前記端部部材と前記磁気デバイスとは、
当接しないように第２方向への移動が制限されている、
振動減衰装置。

【請求項2】

請求項１に記載の振動減衰装置であって、
前記磁気デバイスは、
複数の磁気デバイスから構成されており、
前記複数の磁気デバイスは、
前記内側部材を挟んで第２方向において対向する位置に配置されている少なくとも一対の磁気デバイスを含む、
振動減衰装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の振動減衰装置であって、
前記端部部材は、
永久磁石により構成されており、
前記磁気デバイスの磁極は、
前記端部部材と極性が反対になるように設定されている、
振動減衰装置。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の振動減衰装置であって、
前記端部部材は、
軟磁性材料により構成されている、
振動減衰装置。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の振動減衰装置であって、
前記端部部材は、
前記内側部材の中心軸を含む断面において、第２方向の先端が中心軸から外側に向かうに従い第１方向の幅が狭くなる構造を有する、
振動減衰装置。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の振動減衰装置であって、
前記内側部材と前記外側部材との第１方向への相対移動に応じて、移動方向と反対向きに荷重を付加する弾性部材を更に備える、
振動減衰装置。

【請求項7】

請求項６に記載の振動減衰装置であって、
前記弾性部材は、
前記内側部材及び前記外側部材の少なくとも一方に連結されている、
振動減衰装置。

【請求項8】

請求項１に記載の振動減衰装置であって、
前記磁気デバイスは、
前記一対の磁極が第１方向に移動可能に構成された電磁石である、
振動減衰装置。

【請求項9】

第１方向に沿って相対的に往復移動可能に構成された内側部材及び外側部材を備える振動減衰装置であって、
前記内側部材は、
第１方向に直交する第２方向において前記外側部材の内側に配置されており、
前記外側部材の磁極に対し第２方向において対向して配置され、磁性体で構成された端部部材を備え、
前記外側部材は、
平衡状態において、前記端部部材を吸着するように構成された磁気デバイスを備え、
前記端部部材と前記磁気デバイスとは、
当接しないように第２方向への移動が制限されており、
前記磁気デバイスは、
通電する部分を変動させることにより一対の磁極が第１方向に移動可能に構成された電磁石である、
振動減衰装置。

【請求項10】

請求項８又は９に記載の振動減衰装置であって、
前記磁気デバイスは、
中心軸が第１方向に沿うように並べられた複数のコイルを備え、
前記複数のコイルのうち通電する一部のコイルを変動させることにより磁極が第１方向に移動する、
振動減衰装置。

【請求項11】

第１方向に沿って相対的に往復移動可能に構成された内側部材及び外側部材を備える振動減衰装置であって、
前記内側部材は、
第１方向に直交する第２方向において前記外側部材の内側に配置されており、
前記外側部材の磁極に対し第２方向において対向して配置され、磁性体で構成された端部部材を備え、
前記外側部材は、
平衡状態において、前記端部部材を吸着するように構成された磁気デバイスを備え、
前記端部部材と前記磁気デバイスとは、
当接しないように第２方向への移動が制限されており、
前記端部部材は、
前記内側部材の中心軸を含む断面において、第２方向の先端が中心軸から外側に向かうに従い第１方向の幅が狭くなる構造を有する、
振動減衰装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁力を利用した振動減衰装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、「ベースと、上環状永久磁石と、下環状永久磁石と、連接棒と、中心永久磁石とを含み、前記ベースの上表面には金属導体スリーブが連結されており、前記金属導体スリーブは中空の金属円筒であり、前記ベースは金属導体スリーブの下端面を密閉しており、前記上環状永久磁石と下環状永久磁石は形状が同じで、いずれも中空の円環であり、前記上環状永久磁石及び下環状永久磁石は、それぞれ上環状ブッシュ及び下環状ブッシュ内に嵌め込まれており、上環状ブッシュ及び下環状ブッシュは、それぞれ前記金属導体スリーブの内壁の上端及び下端に連結され、前記上環状永久磁石、下環状永久磁石及び前記金属導体スリーブを軸方向において同心にするとともに、前記上環状永久磁石と下環状永久磁石の対向する面の磁極の極性を反対にしており、前記連接棒の軸線は前記金属導体スリーブの中軸線と同軸であり、前記中心永久磁石は中空の円環で、連接棒を同心に被せて固接されており、前記連接棒の上端は前記上環状永久磁石の中心孔を貫通し、前記中心永久磁石は前記上環状永久磁石と下環状永久磁石の間に位置して、前記連接棒とともに上環状永久磁石と下環状永久磁石の間を軸方向に運動することができ、中心永久磁石と上環状永久磁石の対向する面の磁極の極性は反対であり、中心永久磁石と下環状永久磁石の対向する面の磁極の極性は反対であることを特徴とする」一自由度磁力防振装置が知られている（例えば、引用文献１を参照）。

【0003】

引用文献１に開示された一自由度磁力防振装置は、「エネルギー供給を必要とせず、かつ信頼性が高く、静磁力と動磁力を生成することができる。静磁力は、永久磁石の異極が相互に引きつけ合うことにより実現され、動磁力は金属導体スリーブと永久磁石の相対運動により生じる渦電流ダンパにより実現される。静磁力の大きさは変位にのみ関係し、本発明の装置が静止している時も磁力は存在するので、一種の剛性力と見なすことができ、渦電流ダンパは相対運動速度にのみ関係し、磁力機構に運動が発生した時だけ存在するので、一種の粘性減衰力と見なすことができる」ものである。また、この一自由度磁力防振装置は、「剛性コイルバネや空気バネなどの受動防振構造と並列することで、受動防振システムの高周波数減衰性能に影響を与えることなく、固有周波数における振幅値の拡大を小さくし、元のシステムの受動防振性能を効果的に改善することができる」ものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６３１７８２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されている一自由度磁力防振装置は、「前記上環状永久磁石と下環状永久磁石の対向する面の磁極の極性を反対にし」、「前記中心永久磁石は前記上環状永久磁石と下環状永久磁石の間に位置して、前記連接棒とともに上環状永久磁石と下環状永久磁石の間を軸方向に運動する」ものであるから、中心永久磁石は、平衡状態から上下の何れかの方向に移動する際に延長線上に上環状永久磁石又は下環状永久磁石が存在するため、移動量が制限される、という課題があった。

【0006】

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、磁力を利用した振動減衰装置において、磁力を作用させる部材の移動量の制限を抑えた振動減衰装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る振動減衰装置は、第１方向に沿って相対的に往復移動可能に構成された内側部材及び外側部材を備える振動減衰装置であって、前記内側部材は、第１方向に直交する第２方向において前記外側部材の内側に配置されており、前記外側部材の磁極に対し第２方向において対向して配置され、磁性体で構成された端部部材を備え、前記外側部材は、平衡状態において、前記端部部材を吸着するように構成された磁気デバイスを備え、前記端部部材と前記磁気デバイスとは、当接しないように第２方向への移動が制限されている、ものである。

【発明の効果】

【0008】

上記の発明によれば、内側部材と外側部材との間に吸着する方向の磁力が発生し、内側部材及び外側部材は、それぞれの移動経路が交差しないため、お互いに移動を制限することがない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る振動減衰装置１００の主な構成の概略図である。

【図2】図１の第１端部１３及び磁気デバイス２１の磁極２１ａの拡大図である。

【図3】図１に示した振動減衰装置１００の内側部材１０がｚ方向に移動した状態を示す概略図である。

【図4】実施の形態１に係る振動減衰装置１００の内側部材１０の移動距離と発生する磁力との関係を示す図である。

【図5】実施の形態１に係る振動減衰装置１００の変形例である振動減衰装置１００Ａの主な構成の概略図である。

【図6】図５に示す変形例に係る振動減衰装置１００Ａの内側部材１０の移動距離と発生する磁力との関係を示す図である。

【図7】実施の形態１に係る振動減衰装置１００及び１００Ａを平面視した（ｚ方向から見た）状態の概略図の一例である。

【図8】実施の形態１に係る振動減衰装置１００及び１００Ａを平面視した（ｚ方向から見た）状態の概略図の他の例である。

【図9】実施の形態１に係る振動減衰装置１００の変形例である振動減衰装置１００Ｂの主な構成の概略図である。

【図10】実施の形態１に係る振動減衰装置１００の変形例である振動減衰装置１００Ｃの主な構成の概略図である。

【図11】実施の形態２に係る振動減衰装置２００の主な構成の概略図である。

【図12】図１に示す振動減衰装置１００における内側部材１０の移動距離と発生する荷重との関係及び弾性部材３０の伸縮量と発生する荷重との関係を示す図である。

【図13】実施の形態２に係る振動減衰装置２００の内側部材１０の移動距離と発生する磁力との関係を示す図である。

【図14】図１１に示す振動減衰装置２００における振動減衰装置１００を図５に示す振動減衰装置１００Ａに置換した場合の内側部材１０の移動距離と発生する磁力との関係を示す図である。

【図15】実施の形態３に係る振動減衰装置３００の主な構成の概略図である。

【図16】図１５に示す状態の振動減衰装置３００から内側部材１０がｚ２方向に移動した状態の概略図である。

【図17】実施の形態１に係る振動減衰装置１００から第２端部１２を取り除いた変形例である振動減衰装置１００Ｄの主な構成の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の振動減衰装置の好ましい実施の形態を、図面を参照して詳しく説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【0011】

実施の形態１．
＜振動減衰装置１００＞
図１は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００の主な構成の概略図である。図１に示す振動減衰装置１００は、ｚ方向に移動可能な内側部材１０と、固定された外側部材２０を備えるものである。振動減衰装置１００は、例えば、内側部材１０が他の構造物に連結されており、構造物のｚ方向の変位を磁力により抑えるように作用するものである。振動減衰装置１００は、例えば、自動車のダンパ、建物の免震装置又は機械の制振装置等の振動を減衰させる目的で利用されるものである。なお、実施の形態１においては、内側部材１０がｚ方向に移動する例を説明するが、振動減衰装置１００は、ｚ方向において、内側部材１０と外側部材２０とが相対移動できる構造であればよい。

【0012】

振動減衰装置１００は、例えば外側部材２０が筒状に形成されている。外側部材２０は、ｚ方向に直交する方向から内側部材１０を包囲している。外側部材２０は、磁気デバイス２１を備える。磁気デバイス２１は、ｚ方向に平行な断面において、一対の磁極２１ａ及び２１ｂがｚ方向に沿って配置されている。図１においては、磁気デバイス２１Ａ及び磁気デバイス２１Ｂは、Ｓ極がｚ１方向の端に、Ｎ極がｚ２方向の端に位置するように配置されている。なお、磁気デバイス２１Ａ及び磁気デバイス２１Ｂは、一体の磁気デバイスでもよいし、それぞれ別体の磁気デバイスでもよい。なお、ｚ方向を第１方向、ｚ方向に直交する方向を第２方向と呼ぶ場合がある。

【0013】

内側部材１０は、ｚ方向に直交する方向（ｘｙ方向）において外側部材２０の内側に配置されている。内側部材１０は、ｚ方向に隔離されて配置された第１端部１３及び第２端部１２を備える。第１端部１３及び第２端部１２は、それぞれ磁性体で構成されている。図１においては、第１端部１３及び第２端部１２は、それぞれ磁石で構成されているが、例えば鉄、ニッケルなどの軟磁性体であってもよい。つまり、第１端部１３及び第２端部１２は、それ自身は磁力を有しない又はほとんど有しないが、磁気デバイス２１に吸着するものであってもよい。

【0014】

第１端部１３及び第２端部１２は、ｚ方向に連結部材１１によって連結されている。連結部材１１は、第１端部１３と第２端部１２との距離を一定に保つための部材である。連結部材１１は、例えば樹脂材料などの非磁性体でもよいし、磁性体を含む金属であってもよい。また、内側部材１０は、ｚ方向の端部において第１端部１３及び第２端部１２をそれぞれ支持する構造体を備え、構造体同士を連結部材１１でｚ方向に連結してもよい。また、第１端部１３及び第２端部１２をそれぞれ支持する構造体は、連結部材１１と一体に形成された部材でもよいし、別体の部材をボルトなどの部材や溶接などの手段によって接続されていてもよい。なお、第１端部１３と第２端部１２とをまとめて端部部材と称する場合がある。つまり、第１端部１３及び第２端部１２は、端部部材を構成している。

【0015】

第１端部１３及び第２端部１２は、図１に示す平衡状態において、磁気デバイス２１の磁極２１ａ又は２１ｂに吸着するように構成されている。第１端部１３の先端１３ａは、磁気デバイス２１の磁極２１ａに吸着するように構成されており、図１に示す例においてはＮ極となっている。第２端部１２の先端１２ａは、磁気デバイス２１の磁極２１ｂに吸着するように構成されており、図１に示す例においてはＳ極となっている。

【0016】

図１において、内側部材１０及び外側部材２０のそれぞれを支持する構造は図示されていないが、振動減衰装置１００は、内側部材１０及び外側部材２０をそれぞれ支持している構造が設けられていてもよい。または、内側部材１０が外側部材２０に吸着されるように構成されているため、第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａが磁極２１ａ及び磁極２１ｂに当接しないように、内側部材１０及び外側部材２０の間に所定の距離を保てるようにスペーサ又はベアリングなどが設けられていてもよい。また、内側部材１０及び外側部材２０のｚ方向に直交する方向の距離は、動的に制御できるように構成されていてもよい。端部部材（第１端部１３及び第２端部１２）と磁気デバイス２１とのｚ方向に直交する方向の距離を動的に制御することにより、吸着する磁力を制御できる。これにより、振動減衰装置１００の減衰力を制御できる。

【0017】

図２は、図１の第１端部１３及び磁気デバイス２１の磁極２１ａの拡大図である。図２（ａ）においては、第１端部１３に発生する磁力を模式的に説明している。図２（ｂ）は、磁気デバイス２１の磁力線の分布を模式的に表したものである。図１及び図２を用いて振動減衰装置１００の作動原理について説明する。

【0018】

内側部材１０の第１端部１３の先端１３ａは、磁気デバイス２１の磁極２１ａとｘ方向において対向するように位置している。第１端部１３の先端１３ａは、Ｎ極であり、図２（ｂ）に示す磁気デバイス２１の磁極２１ａから生じる磁力線に沿って、吸着する方向の磁力を受ける。そのため、図２（ａ）に示すように、先端１３ａの端面のｚ２側の端は、磁力ｆａが生じ、先端１３ａの端面のｚ１側の端は、磁力ｆｂが生じる。それらの磁力ｆａ及びｆｂを分解すると、ｘ方向の分力ｘａ，ｘｂ、ｚ方向の分力ｚａ，ｚｂに分解される。図２（ａ）においては、振動減衰装置１００の平衡状態（初期位置）を示しており、ｚ方向の分力ｚａと分力ｚｂとが釣り合っている。また、ｘ方向の分力ｘａ及びｘｂは、図１に示すｘ２側に位置する第１端部１３の先端１３ａと磁気デバイス２１Ａの磁極２１ａとの間に生じる磁力と釣り合う。

【0019】

内側部材１０の第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａは、それぞれ図２（ａ）に示すような分力が生じているため、ｚ方向及びｚ方向に直交する方向（図２においてはｘ方向）において磁力が釣り合い、静止している。振動減衰装置１００がこのように静止した状態を平衡状態と呼ぶ。内側部材１０と外側部材２０との間に生じる磁力が、理想的に釣り合っていれば、内側部材１０及び外側部材２０とは、支持構造が無くとも平衡状態を維持できるが、振動減衰装置１００は、外部の構造と接続され、外力を受けるため、少なくとも内側部材１０及び外側部材２０がｚ方向に直交する方向に移動するのを制限するような構造を有している。内側部材１０及び外側部材２０は、ベアリングなどの支持部材によって支持されて、ｚ方向に直交する方向への移動が制限されていてもよいし、一方が固定されていてもよい。いずれにしても、内側部材１０及び外側部材２０は、少なくともｚ方向に、互いに相対的に移動できるように構成されている。

【0020】

なお、図２（ａ）は、平衡状態として、内側部材１０の第１端部１３の先端１３ａのｚ方向の幅の中心と、外側部材２０の磁気デバイス２１Ｂの先端面とが、ｚ方向の位置が一致している。しかし、例えば内側部材１０が重力などの外力の影響を受ける場合、平衡状態は、重力方向にずれる。このとき、内側部材１０は、重力方向に受ける荷重と第１端部１３及び第２端部１２に生じる磁力とがｚ方向において釣り合っており、この位置が平衡状態となる。

【0021】

図３は、図１に示した振動減衰装置１００の内側部材１０がｚ方向に移動した状態を示す概略図である。図３（ａ）は、内側部材１０がｚ１方向に移動した状態を示しており、図３（ｂ）は、内側部材がｚ２方向に移動した状態を示している。内側部材１０は、第１端部１３及び第２端部１２が磁気デバイス２１の磁極２１ａ、２１ｂに吸着するように構成されている。そのため、内側部材１０は、ｚ１方向又はｚ２方向の何れに移動しても、移動した方向と反対側に磁力を受ける。つまり、内側部材１０は、平衡状態からｚ１方向に移動したときはｚ２方向に磁力を受け、平衡状態からｚ２方向に移動したときにはｚ１方向に磁力を受ける。このように、振動減衰装置１００は、内側部材１０が動いた方向とは逆向きに磁力が生じるため、例えば内側部材１０に接続された構造に変位が生じた場合に動いた方向とは逆向きに磁力が生じ、内側部材１０を平衡状態に戻そうとする力が生じる。よって、振動減衰装置１００は、内側部材１０に接続された構造に生じた振動を減衰する。

【0022】

図４は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００の内側部材１０の移動距離と発生する磁力との関係を示す図である。なお、移動距離は、内側部材１０と外側部材２０とのｚ方向における相対的な距離の変動を示すものであり、移動距離が大きいということは、磁気デバイス２１Ａ及び２１Ｂの磁極２１ａ及び２１ｂと第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａとがｚ方向に離れた状態であることを意味する。また、振動減衰装置１００の平衡状態は、移動距離０として示している。また、図４における荷重は、絶対値を示している。つまり、図１及び図３において、ｚ１方向に内側部材１０が移動した場合は、移動距離に応じてｚ２方向に図４に示す荷重が働き、ｚ２方向に内側部材１０が移動した場合は、移動距離に応じてｚ１方向に図４に示す荷重が働くことになる。

【0023】

磁力は、磁力が働く物体の距離の２乗に反比例する。したがって、図４に示すように、内側部材１０が外側部材２０に対しｚ方向に移動した場合、移動距離が大きいほど内側部材１０を平衡状態に引き戻そうとする力は低くなる。

【0024】

図５は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００の変形例である振動減衰装置１００Ａの主な構成の概略図である。図５に示すように、振動減衰装置１００Ａの内側部材１０の第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａは、ｚ方向に直交する方向において外側に向かうに従い、幅が狭くなるように構成されている。図５（ａ）に示すように、第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａは、エッジ部１３ｃ、１２ｃが尖った形状に形成されていてもよいし、図５（ｂ）に示すようにエッジ部１３ｃ、１２ｃに平坦面が残っていてもよい。つまり、内側部材１０の第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａは、先端に向かうに従いｚ方向の幅が小さくなるような傾斜部１３ｄ、１２ｄを備えている台形状を有していてもよい。さらには、図５（ｃ）に示すように、先端１３ａ及び先端１２ａは、段差が形成された構造であってもよい。このときエッジ部１３ｃに対し内側に位置する端面１３ｅは、複数設けられていてもよい。つまり、先端１３ａ及び先端１２ａは、階段状に形成されていてもよい。

【0025】

図６は、図５に示す変形例に係る振動減衰装置１００Ａの内側部材１０の移動距離と発生する磁力との関係を示す図である。振動減衰装置１００Ａの場合、内側部材１０の第１端部１３の先端１３ａの幅が狭くなっているため、主に先端１３ａのエッジ部１３ｃの磁力の影響が大きく、傾斜部１３ｄの磁力の影響が小さい。従って、図５に示す平衡状態からｚ方向に移動したときに、エッジ部１３ｃに生じる磁力の影響が支配的になる。

【0026】

従って、例えば第１端部１３の先端１３ａのエッジ部１３ｃがｚ１方向に微小に移動したときを想定すると、エッジ部１３ｃには、ｚ２方向に生じる磁力により平衡状態に引き戻す力が生じる。これに対し、傾斜部１３ｄに生じる磁力の影響はエッジ部１３ｃに生じる磁力の影響よりも小さく、エッジ部１３ｃをｚ２方向に引き戻す磁力を打ち消す磁力は小さい。そのため、第１端部１３の先端１３ａを平衡状態に引き戻す力は、図２に示すような先端１３ａがｚ方向に沿った平面を有する場合よりも大きくなる。

【0027】

一方、図２に示すように、先端１３ａがｚ方向に沿った平面を有する場合に、先端１３ａがｚ１方向に移動すると、磁力ｆａが大きくなり、磁力ｆｂが小さくなる。この場合、磁力ｆａのｚ方向成分（つまり、ｚ１方向に向いた力）が磁力ｆｂのｚ方向成分（つまり、ｚ２方向に向いた力）よりも大きく、先端１３ａをｚ２方向に引き戻す力は、磁力ｆａのｚ方向成分と磁力ｆｂのｚ方向成分とが相殺し、小さくなる。

【0028】

従って、図５に示す変形例の振動減衰装置１００Ａの場合、図６のグラフに示す実線のように、内側部材１０のｚ方向の移動による荷重の減少は緩やかになる。

【0029】

また、図５に示す第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａの幅が狭くなるように構成する場合、例えば図１に示すような平坦面となっている先端１３ａ及び１２ａよりもエッジ部１３ｃ及び１２ｃが磁気デバイス２１の磁極の近くに位置するように構成するとよい。このように構成することにより、図５に示す振動減衰装置１００Ａは、振動減衰装置１００に対し内側部材１０に作用する磁力の低下を抑えつつ、図６に示すように内側部材１０のｚ方向の移動による荷重の減少が緩やかになる。

【0030】

図７は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００及び１００Ａを平面視した（ｚ方向から見た）状態の概略図の一例である。図７（ａ）は、外側部材２０が内側部材１０をｘ方向及びｙ方向から包囲するように構成した場合の図である。図７（ａ）に示すように、振動減衰装置１００及び１００Ａは、外側部材２０が矩形の筒状に形成されており、その内側に内側部材１０を配置するように構成してもよい。図１及び図５に示す構造は、図７（ａ）のＡ－Ａ部の断面構造を示しており、ｚ方向に平行かつｘ方向に平行な断面の構造を示している。なお、図７（ａ）に示す振動減衰装置１００及び１００Ａにおいては、ｚ方向に平行かつｙ方向に平行な断面の構造も図１及び図５に示す構造と同じである。

【0031】

また、図７（ｂ）は、振動減衰装置１００及び１００Ａを平面視した（ｚ方向から見た）状態の他の例の概略図である。外側部材２０は、必ずしも内側部材１０の周囲を全周に亘って包囲している必要はなく、ｘ方向の両端に磁気デバイス２１を配置した構造であってもよい。

【0032】

さらには、外側部材２０は、平面視した状態で円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。つまり、磁気デバイス２１の磁極２１ａ及び２１ｂが第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１３ｂに対しｚ方向に直交する方向において対向するように配置されていればよい。

【0033】

図８は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００及び１００Ａを平面視した（ｚ方向から見た）状態の概略図の他の例である。内側部材１０は、平面視において三角形に形成された磁性体を備えていてもよい。また、磁性体は、平面視において三角形に限定されず、矩形などその他の形状であってもよい。

【0034】

また、図７（ａ）及び（ｂ）の外側部材２０の磁気デバイス２１は、平面視したときに磁極２１ａの極性が全て同じであるが、磁気デバイス２１の向きはこれに限定されない。図８に示すように、矩形の外側部材２０の四辺にそれぞれ配置された４つの磁気デバイス２１は、左右の対向する二辺にＮ極が、上下の対向する二辺にＳ極が見えるようにそれぞれ配置されている。内側部材１０の磁石の磁極は、外側部材２０の磁気デバイス２１に合わせて配置されている。

【0035】

図９は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００の変形例である振動減衰装置１００Ｂの主な構成の概略図である。振動減衰装置１００Ｂは、内側部材１０の第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａを、磁石の一対の磁極で構成したものである。外側部材２０が備える磁気デバイス２１は、第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａの磁極に合わせて、磁極が配置されている。このように構成することにより、内側部材１０の第１端部１３及び第２端部１２は、ｘ方向の幅が小さくなり、振動減衰装置１００Ｂの幅をコンパクトに構成できる。

【0036】

図１０は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００の変形例である振動減衰装置１００Ｃの主な構成の概略図である。振動減衰装置１００Ｃは、図１に示す内側部材１０のｘ１側に配置された第１端部１３及び第２端部１２を廃止したものである。内側部材１０は、ｘ方向の移動を制限し、ｚ方向の移動をガイドするように構成することにより、ｘ方向において対称的に配置された一方の第１端部１３及び第２端部１２を廃止することができる。この構造であっても、内側部材１０は、ｚ方向に移動したときに平衡状態に戻そうとする力が働くため、図１に示す振動減衰装置１００と同様に機能する。

【0037】

以上に説明した振動減衰装置１００、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃによれば、ｚ方向に相対的に往復移動可能な内側部材１０と外側部材２０とを備える構造において、磁力の作用により内側部材１０及び外側部材２０を平衡状態に戻そうとする構造を得ることができる。振動減衰装置１００、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃは、外側部材２０が内側部材１０の移動方向と干渉しない位置に配置されているため、内側部材１０が外側部材２０に対しｚ１方向及びｚ２方向の何れに移動したときにおいても、磁力の作用で平衡状態に戻ろうとする荷重が内側部材１０に働き、振動する変位を減衰させることが可能となる。

【0038】

また、特許文献１に開示されている一自由度磁力防振装置は、上下方向の何れかの変位量が増加すれば増加するほど磁力が強くなるように構成されている。しかし、この一自由度磁力防振装置は、「前記上環状永久磁石と下環状永久磁石の対向する面の磁極の極性を反対にし」、「前記中心永久磁石は前記上環状永久磁石と下環状永久磁石の間に位置して、前記連接棒とともに上環状永久磁石と下環状永久磁石の間を軸方向に運動する」ものであるから、中心永久磁石は、平衡状態から上下の何れかの方向に移動すると移動した方向への磁力が大きくなり、平衡状態に引き戻すには磁力よりも大きい外力が必要になる。また、中心永久磁石の移動する経路の延長線上に上環状永久磁石又は下環状永久磁石が存在するため、移動量が制限される。一方、実施の形態１に係る振動減衰装置１００、１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃは、内側部材１０の移動経路上に外側部材２０が存在しないため、内側部材１０及び外側部材２０が互いに移動を制限することがない。

【0039】

実施の形態２．
実施の形態２に係る振動減衰装置２００について説明する。実施の形態２に係る振動減衰装置２００は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００と弾性部材３０とを組み合わせたものである。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0040】

図１１は、実施の形態２に係る振動減衰装置２００の主な構成の概略図である。振動減衰装置２００は、振動減衰装置１００に更に弾性部材３０を組み合わせたものである。弾性部材３０は、例えば弦巻バネで構成されており、内側部材１０に連結されており、内側部材１０がｚ方向に移動すると移動した方向と逆向きに荷重が加わるように構成されている。弾性部材３０は、支持体３１にも固定されており、内側部材１０の移動に伴い伸縮できるように構成されている。

【0041】

図１２は、図１に示す振動減衰装置１００における内側部材１０の移動距離と発生する荷重との関係及び弾性部材３０の伸縮量と発生する荷重との関係を示す図である。図１２（ａ）に示すように、図１に示す振動減衰装置１００は、内側部材１０に磁力のみが作用するため、移動距離が増加するとその距離の２乗に反比例して荷重が減少する。図１２（ｂ）に示すように、図１１に示す弾性部材３０は、ｚ方向に伸縮すると、伸縮方向逆向きに伸縮量に比例した荷重が発生する。

【0042】

図１３は、実施の形態２に係る振動減衰装置２００の内側部材１０の移動距離と発生する磁力との関係を示す図である。振動減衰装置２００は、内側部材１０の変位に応じて、磁力と弾性部材３０の伸縮による荷重とが内側部材１０に作用するため、図１２（ａ）に示す磁力のみの作用と比較して、内側部材１０に掛かる荷重の減少が抑えられる。従って、内側部材１０がｚ方向に変位すると、変位量が小さいうちは内側部材１０を平衡状態に引き戻す力は減少していくが、変位量が大きくなると弾性部材３０の作用により内側部材１０を平衡状態に戻す力が増加する。

【0043】

つまり、実施の形態２に係る振動減衰装置２００は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００よりも平衡状態に引き戻す力の変化が小さくなる。

【0044】

図１４は、図１１に示す振動減衰装置２００における振動減衰装置１００を図５に示す振動減衰装置１００Ａに置換した場合の内側部材１０の移動距離と発生する磁力との関係を示す図である。図１４に示す二点鎖線は、図１１に示した振動減衰装置２００の内側部材１０の変位と荷重との関係を示しており、図１４に示す実線が図１１に示す内側部材１０を図５に示す振動減衰装置１００Ａのものに置換した場合の内側部材１０の変位と荷重との関係を示している。図５に示す振動減衰装置１００Ａは、図６に示すように内側部材１０の変位に対する荷重の変化が緩やかであるため、弾性部材３０と組み合わせると、より平衡状態に引き戻す力の変化が小さくなり荷重の変化が平坦に近くなる。

【0045】

なお、弾性部材３０は、弦巻バネに限定されるものではなく、板バネ又はゴムなど、変形により弾性力が生じるものであればよい。また、実施の形態２においては、内側部材１０の下方に弾性部材３０を連結しているが、弾性部材３０の配置は適宜変更できるものである。例えば、弾性部材３０を、内側部材１０の移動方向に間隔を置いて配置し、内側部材１０の移動量が所定以上になったときに弾性部材３０による荷重が内側部材１０に作用するように構成されていてもよい。また、振動減衰装置２００の外側部材２０が移動するように構成されている場合は、弾性部材３０による荷重を外側部材２０に作用させてもよい。

【0046】

また、図１１に示した弾性部材３０は、内側部材１０の第１端部１３と第２端部１２との間に配置されていても良い。例えば、弾性部材３０は、内側部材１０の第１端部１３と第２端部１２との間に配置され、外側部材２０に固定されていてもよい。これにより、内側部材１０が外側部材２０に対しｚ方向に移動したときに、内側部材１０が弾性部材３０に当接し、弾性部材３０は、図１１に示す振動減衰装置２００の弾性部材３０と同様に機能させることができる。

【0047】

実施の形態３．
実施の形態３に係る振動減衰装置３００について説明する。実施の形態３に係る振動減衰装置３００は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００の外側部材２０の磁気デバイス２１Ａ及び２１Ｂとして、電磁石を用いたものである。なお、実施の形態１及び２と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0048】

図１５は、実施の形態３に係る振動減衰装置３００の主な構成の概略図である。実施の形態３に係る振動減衰装置３００は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００の外側部材２０が備える磁気デバイス２１を電磁石に置換したものである。電磁石で構成された磁気デバイス３２１は、部分的に電流を流すことにより、磁極２１ａ及び２１ｂの位置を変更できる。図１５において磁気デバイス３２１のうち実線で示した部分は、電流が流れており、破線で示した部分は電流が流れていない。図１５に示す磁気デバイス３２１は、第１端部１３の先端１３ａ及び第２端部１２の先端１２ａに対応する位置に磁極が配置されるように通電される。

【0049】

図１６は、図１５に示す状態の振動減衰装置３００から内側部材１０がｚ２方向に移動した状態の概略図である。図１６において、外側部材２０が備える磁気デバイス３２１は、内側部材１０の移動に合わせて通電範囲をｚ２方向に移動させている。このように、磁気デバイス３２１の磁極２１ａ及び２１ｂが内側部材１０の移動に合わせて移動するため、振動減衰装置３００は、内側部材１０が移動しても同じ磁力が掛かるように制御できる。実施の形態１に係る振動減衰装置１００は、図４に示すように、ｚ方向に移動すると移動量が多くなるに従い磁力が低下するが、実施の形態３に係る振動減衰装置３００によれば、内側部材１０がｚ方向に移動しても内側部材１０に働く磁力を略一定に維持できる。

【0050】

振動減衰装置１００の磁気デバイス３２１は、例えば複数のコイル３２４をｚ方向に連結して構成されており、内側部材１０の移動に合わせて通電するコイル３２４を選択できるように構成されている。例えば、磁気デバイス３２１は、複数のコイル３２４を巻線の中心軸がｚ方向に沿うようにして配置して構成され、複数のコイル３２４のそれぞれに流れる電流を制御できるように構成されている。つまり、磁気デバイス３２１は、複数のコイル３２４に流れる電流を制御することにより磁極がｚ方向に移動可能に構成されている。なお、磁気デバイス３２１は、図１５及び図１６に示すように複数のコイル３２４を連続的にｚ方向に沿って並べて構成されたものに限定されず、間隔を置いて複数のコイルを配置するなど、適宜変更できる。

【0051】

なお、図１５及び図１６において、外側部材２０は、磁気デバイス３２１Ａ及び３２１Ｂを備えているが、これらは一体の磁気デバイス３２１であってもよい。

【0052】

また、磁気デバイス３２１Ａ及び３２１Ｂは、コイル３２４に流れる電流を制御することにより第１端部１３及び第２端部１２を吸着する磁力を制御してもよい。これにより、振動減衰装置３００の減衰力を制御できる。

【0053】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【0054】

図１７は、実施の形態１に係る振動減衰装置１００から第２端部１２を取り除いた変形例である振動減衰装置１００Ｄの主な構成の概略図である。実施の形態１から３に示した振動減衰装置１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、２００、３００は、端部部材を構成する第１端部１３又は第２端部１２の何れかを省略した構造であっても振動減衰装置として作用する。図１７の変形例においては、第１端部１３を構造体１４により支持し、構造体１４は、一例としてボールベアリング１５によりガイドされている。この場合であっても第１端部１３には、図２（ａ）で示した力が作用するため、磁力により振動減衰装置として作用する。また、この場合、磁気デバイス２１は、一対の磁極がｚ方向に沿って配置されていなくともよく、少なくとも一方の磁極が第１端部１３とｚ方向に直交する方向において対向して配置されていればよい。

【0055】

また、図１７に示した構造体１４及びボールベアリング１５は、振動減衰装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、２００、３００にも適用できる。また、構造体１４及びボールベアリング１５の構造は適宜変更できるし、ボールベアリング１５を滑り軸受やその他の支持構造に置換することもできる。

【0056】

また、上記において振動減衰装置１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、２００、３００を用いて説明された本発明は、以下の付記１～１０に示す各特徴の組み合わせも含み得るものである。その組み合わせについて下記に示す。

【0057】

［付記１］
第１方向に沿って相対的に往復移動可能に構成された内側部材及び外側部材を備える振動減衰装置であって、
前記内側部材は、
第１方向に直交する第２方向において前記外側部材の内側に配置されており、
前記外側部材の磁極に対し第２方向において対向して配置され、磁性体で構成された端部部材を備え、
前記外側部材は、
平衡状態において、前記端部部材を吸着するように構成された磁気デバイスを備え、
前記端部部材と前記磁気デバイスとは、
当接しないように第２方向への移動が制限されている、
振動減衰装置。
［付記２］
付記１に記載の振動減衰装置であって、
前記内側部材は、
第１方向に隔離して配置された第１端部及び第２端部から構成された前記端部部材と、
前記第１端部及び前記第２端部を第１方向に連結する連結部材と、を備え、
前記磁気デバイスは、
一対の磁極が第１方向に沿って配置され、
前記一対の磁極のそれぞれは、
平衡状態において、前記第１端部及び前記第２端部と第２方向に対向して配置され、
前記第１端部及び前記第２端部は、
平衡状態において、第２方向に対向する前記磁気デバイスの磁極に吸着するように構成されている、
振動減衰装置。
［付記３］
付記１又は２に記載の振動減衰装置であって、
前記磁気デバイスは、
複数の磁気デバイスから構成されており、
前記複数の磁気デバイスは、
前記内側部材を挟んで第２方向において対向する位置に配置されている少なくとも一対の磁気デバイスを含む、
振動減衰装置。
［付記４］
付記１～３の何れか１項に記載の振動減衰装置であって、
前記端部部材は、
永久磁石により構成されており、
前記磁気デバイスの磁極は、
前記端部部材と極性が反対になるように設定されている、
振動減衰装置。
［付記５］
付記１～３の何れか１項に記載の振動減衰装置であって、
前記端部部材は、
軟磁性材料により構成されている、
振動減衰装置。
［付記６］
付記１～５の何れか１項に記載の振動減衰装置であって、
前記端部部材は、
前記内側部材の中心軸を含む断面において、第２方向の先端が中心軸から外側に向かうに従い第１方向の幅が狭くなる構造を有する、
振動減衰装置。
［付記７］
付記１～６の何れか１項に記載の振動減衰装置であって、
前記内側部材と前記外側部材との第１方向への相対移動に応じて、移動方向と反対向きに荷重を付加する弾性部材を更に備える、
振動減衰装置。
［付記８］
付記７に記載の振動減衰装置であって、
前記弾性部材は、
前記内側部材及び前記外側部材の少なくとも一方に連結されている、
振動減衰装置。
［付記９］
付記１～８の何れか１項に記載の振動減衰装置であって、
前記磁気デバイスは、
前記一対の磁極が第１方向に移動可能に構成された電磁石である、
振動減衰装置。
［付記１０］
付記９に記載の振動減衰装置であって、
前記磁気デバイスは、
中心軸が第１方向に沿うように並べられた複数のコイルを備え、
前記複数のコイルのうち通電する一部のコイルを変動させることにより磁極が第１方向に移動する、
振動減衰装置。

【符号の説明】

【0058】

１０ ：内側部材
１１ ：連結部材
１２ ：第２端部
１２ａ ：先端
１２ｃ ：エッジ部
１３ ：第１端部
１３ａ ：先端
１３ｃ ：エッジ部
１３ｄ ：傾斜部
１４ ：構造体
１５ ：ボールベアリング
２０ ：外側部材
２１ ：磁気デバイス
２１Ａ ：磁気デバイス
２１Ｂ ：磁気デバイス
２１ａ ：磁極
２１ｂ ：磁極
３０ ：弾性部材
３１ ：支持体
１００ ：振動減衰装置
１００Ａ ：振動減衰装置
１００Ｂ ：振動減衰装置
１００Ｃ ：振動減衰装置
２００ ：振動減衰装置
３００ ：振動減衰装置
３２１ ：磁気デバイス
３２１Ａ ：磁気デバイス
３２１Ｂ ：磁気デバイス
３２４ ：コイル

【要約】

【課題】磁力を利用した振動減衰装置において、磁力を作用させる部材の移動量の制限を抑えた振動減衰装置を提供する。
【解決手段】振動減衰装置は、第１方向に沿って相対的に往復移動可能に構成された内側部材及び外側部材を備える振動減衰装置であって、内側部材は、第１方向に直交する第２方向において外側部材の内側に配置されており、外側部材の磁極に対し第２方向において対向して配置され、磁性体で構成された端部部材を備え、外側部材は、平衡状態において、端部部材を吸着するように構成された磁気デバイスを備え、端部部材と磁気デバイスとは、当接しないように第２方向への移動が制限されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】