サスペンションユニット
【課題】磁気ばねユニットを１個のみ使用することにより軽量化及びコストダウンを達成するようにしたサスペンションユニットを提供すること。
【解決手段】下部フレーム２と、下部フレーム２にリンク機構を介して上下動自在に取り付けられる上部フレームとを備えたサスペンションユニットに、上部フレームを下部フレーム２に対し弾性的に支持する複数のトーションバーと磁気ばねユニット９４とを設け、磁気ばねユニット９４の平衡点回りの静特性を拡大する静特性拡大機構をさらに設けた。
【解決手段】下部フレーム２と、下部フレーム２にリンク機構を介して上下動自在に取り付けられる上部フレームとを備えたサスペンションユニットに、上部フレームを下部フレーム２に対し弾性的に支持する複数のトーションバーと磁気ばねユニット９４とを設け、磁気ばねユニット９４の平衡点回りの静特性を拡大する静特性拡大機構をさらに設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ばねユニットを有するサスペンションユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高保持力、高残留磁束密度を有する永久磁石が実用化されるに伴い、磁気ばねを利用したサスペンションユニットが種々提案されている。
【０００３】
磁気ばねを利用した従来のサスペンションユニットには、負のばね定数を持つ磁気ばねユニットと正のばね定数を持つ金属ばねを組み合わせたものがあるが、ストロークを大きくすると非常に大きいユニットになることから、磁気ばねユニットの作動量をサスペンションユニットの作動量より小さくすることにより、大きいストロークを確保するとともに、小型化を達成するようにしたものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５３７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のサスペンションユニットにあっては、磁気ばねユニットの作動量を金属ばねの作動量より小さくするため、磁気ばねユニットを２個平行に配置して使用しており、コストや重量が増大していた。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、磁気ばねユニットを１個のみ使用することにより軽量化及びコストダウンを達成するようにしたサスペンションユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、下部フレームと、該下部フレームにリンク機構を介して上下動自在に取り付けられる上部フレームとを備えたサスペンションユニットであって、前記上部フレームを前記下部フレームに対し弾性的に支持する複数のトーションバーと磁気ばねユニットとを備え、該磁気ばねユニットの平衡点回りの静特性を拡大する静特性拡大機構を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記磁気ばねユニットを、前記下部フレームに固定された固定磁石ユニットと、該固定磁石ユニットに対し上下動自在の可動磁石ユニットとで構成し、前記静特性拡大機構を前記可動磁石ユニットに連結したことを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記静特性拡大機構が、前記可動磁石ユニットに一端が連結されたレバーと、該レバーの他端に連結されたギヤとを有し、前記下部フレームに回動自在に取り付けられた回転軸と、該回転軸に一端が固定されたセクタギヤとを設け、該セクタギヤの他端に形成された歯部に前記ギヤを噛み合わせ、前記ギヤのピッチ円半径より前記レバーの有効レバー長さを大きく設定したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、前記下部フレームに揺動自在に取り付けられた揺動部材を設け、該揺動部材に前記可動磁石ユニットを取り付け、前記揺動部材を介して前記レバーの一端を前記可動磁石ユニットに連結したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上部フレームを下部フレームに対し弾性的に支持する複数のトーションバーと磁気ばねユニットとを設け、磁気ばねユニットの平衡点回りの静特性を拡大する静特性拡大機構を設けたので、拡大率を例えば２に設定すると、従来２個必要であった磁気ばねユニットが１個で済み、軽量化及びコストダウンを達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係るサスペンションユニットＳを示している。このサスペンションユニットＳは、例えば車両用シートのサスペンションとして使用され、車体フロアに取り付けられる略矩形状の下部フレーム２と、下部フレーム２に上下動自在に取り付けられた略矩形状の上部フレーム４とを備えており、車両用シート（図示せず）は上部フレーム４に載置されて取り付けられる。
【００１３】
下部フレーム２は、前後方向に延びる左右一対の下部サイドフレーム６と、これら一対の下部サイドフレーム６の前端部に両端部が接合された円筒状の前部連結軸８と、一対の下部サイドフレーム６の後端部に両端部が接合された円筒状の後部連結軸１０とで構成されている。また、前部連結軸８の後方には、前部連結軸８と平行に延びる円筒状の前部回転軸１２が設けられており、前部回転軸１２の両端は一対の下部サイドフレーム６の前端部に回動自在に取り付けられている。さらに、後部連結軸１０の前方には、後部連結軸１０と平行に延びる円筒状の後部回転軸１４が設けられており、後部回転軸１４の両端は一対の下部サイドフレーム６の後端部に回動自在に取り付けられている。
【００１４】
一方、上部フレーム４は、前後方向に延びる左右一対の上部サイドフレーム１６と、これら一対の上部サイドフレーム１６の前端部に両端部が接合された円筒状の前部連結軸１８と、一対の上部サイドフレーム１６の後端部に両端部が接合された円筒状の後部連結軸２０とで構成されている。また、前部連結軸１８の後方には、前部連結軸１８と平行に延びる円筒状の前部回転軸２２が設けられており、前部回転軸２２の両端は一対の上部サイドフレーム１６の前端部に回動自在に取り付けられている。さらに、後部連結軸２０の前方には、後部連結軸２０と平行に延びる円筒状の後部回転軸２４が設けられており、後部回転軸２４の両端は一対の上部サイドフレーム１６の後端部に回動自在に取り付けられている。
【００１５】
また、上部フレーム４は、下部フレーム２に左右のリンク機構を介して上下動自在に取り付けられており、左右のリンク機構は同じ構成なので、片側のリンク機構のみ以下説明する。
【００１６】
リンク機構は、下部フレーム２の前部回転軸１２に下端部が接合された前部リンク２６と、下部フレーム２の後部回転軸１４に下端部が接合された後部リンク２８と、前部リンク２６の上端部と後部リンク２８の上端部に両端部（前後の端部）が回動自在に連結された連結リンク３０と、上部フレーム４の前部回転軸２２に上端部が接合された前部リンク３２と、下上フレーム４の後部回転軸２４に上端部が接合された後部リンク３４と、を備えている。
【００１７】
前部リンク３２の中間部は、その下方に位置する前部リンク２６の上端部に回動自在に連結されており、前部リンク３２の下端部は、中間リンク３６の下端部に回動自在に連結され、中間リンク３６の上端部は、下部サイドフレーム６に下端部が接合されたブラケット３７の上端部に回動自在に取り付けられている。また、後部リンク３４の下端部は、その下方に位置する後部リンク２８の上端部に回動自在に連結されている。
【００１８】
下部フレーム２の円筒状前部回転軸１２の内部には、トーションバー３８が遊挿されており、トーションバー３８の一端は、前部回転軸１２に固定されるとともに、一対の下部サイドフレーム６の一方に固定された保持部材４０に回動自在に取り付けられており、トーションバー３８の他端は、一対の下部サイドフレーム６の他方に固定部材４２を介して固定されている。同様に、下部フレーム２の円筒状後部回転軸１４の内部には、トーションバー４４が遊挿されており、トーションバー４４の一端は、後部回転軸１４に固定されるとともに、一対の下部サイドフレーム６の一方に固定された保持部材４６に回動自在に取り付けられており、トーションバー４４の他端は、一対の下部サイドフレーム６の他方に固定部材４８を介して固定されている。
【００１９】
また、上部フレーム４の円筒状前部回転軸２２の内部には、トーションバー（図示せず）が遊挿されており、このトーションバーの一端は、一対の上部サイドフレーム１６の一方に固定部材５２を介して固定され、トーションバーの他端は、前部回転軸２２に固定されるとともに、一対の上部サイドフレーム１６の他方に固定された保持部材５４に回動自在に取り付けられている。同様に、上部フレーム４の円筒状後部回転軸２４の内部には、トーションバー５６が遊挿されており、トーションバー５６の一端は、一対の上部サイドフレーム１６の一方に固定部材５８を介して固定され、トーションバー５６の他端は、後部回転軸２４に固定されるとともに、一対の上部サイドフレーム１６の他方に固定された保持部材６０に回動自在に取り付けられている。
【００２０】
サスペンションユニットＳの組立に際し、トーションバー３８は、固定部材４２に固定された端部に対し、その反対側の端部を図２の矢印Ａの方向に捩ることにより、前部リンク２６を介して上部フレーム４の持ち上げ力を発生させている。トーションバー４４についても同様である。また、前部回転軸２２に遊挿されたトーションバーは、固定部材５２に固定された端部に対し、その反対側の端部を図２の矢印Ｂの方向に捩ることにより、前部リンク３２を介して上部フレーム４の持ち上げ力を発生させている。トーションバー５６についても同様である。
【００２１】
さらに、上部フレーム４の前部連結軸１８には、正面視がＵ字状のブラケット６２が接合されており、Ｕ字状ブラケット６２の下端部には回転軸６４が取り付けられている。回転軸６４には、平行に延びる二つのレバー６６の下端部が固定されており、二つのレバー６６の上端部には、負荷調整軸６８の両端部が回動自在に取り付けられている。負荷調整軸６８には雌ねじが形成されており、この雌ねじは、操作軸７０に形成された雄ねじと螺合しており、操作軸７０の前端部は、Ｕ字状ブラケット６２に取り付けられたノブ取付板７１の開口部を貫通している。また、ノブ取付板７１には、ノブ７２が回動自在に取り付けられており、ノブ７２は操作軸７０の前端部に固定されている。
【００２２】
回転軸６４の外端部には、ポインタ７４の基端部とレバー７６の下端部が隣接して固定されている。また、一対の上部サイドフレーム１６の一方の前端部には、ブラケット７８が固定されており、このブラケット７８の前部に形成された負荷目盛板８０にポインタ７４の先端部が対向している。
【００２３】
さらに、レバー７６の上端部には、連結軸８２の一端が取り付けられており、連結軸８２はブラケット７８の開口部７８ａに遊挿され、連結軸８２の他端には、第１の連結リンク８４の前端部が連結されている。また、第１の連結リンク８４の後端部は第２の連結リンク８６の前端部に連結され、第２の連結リンク８６には、互いに離間した二つのレバー８８，９０の下端部が回動自在に取り付けられている。レバー８８の上端部は、前部回転軸２２に固定されたトーションバーの端部に固定され、レバー９０の上端部も同様に、後部回転軸２４に固定されたトーションバー５６の端部に固定されている。
【００２４】
また、前部回転軸１２には、ダンパー９２の前端部が回動自在に取り付けられており、ダンパー９２の後端部は、後部回転軸２４に回動自在に取り付けられている。
【００２５】
さらに、ダンパー９２に隣接して、上部フレーム４を弾性的に支持する磁気ばねユニット９４が設けられており、磁気ばねユニット９４は、固定磁石ユニット９６と、固定磁石ユニット９６に対し上下動自在の可動磁石ユニット９８とで構成されている。
【００２６】
図３に示されるように、固定磁石ユニット９６は、所定の間隔をおいて同一磁極が対向する上部磁石対９６ａと下部磁石対９６ｂとを有し、同じ側に配置された上部及び下部永久磁石は異なる磁極が同じ方向（内方あるいは外方）に向くように互いに接合されている。一方、可動磁石ユニット９８は、固定磁石ユニット９６の内部スペースに挿入された永久磁石を有し、この永久磁石は上下方向に磁極が形成されており、上部磁極は固定磁石ユニット９６の上部磁石対９６ａと同一磁極が対向する一方、下部磁極は固定磁石ユニット９６の下部磁石対９６ｂと同一磁極が対向するように設定されている。なお、図３（ｂ）に示されるように固定磁石ユニット９６と可動磁石ユニット９８との間には所定のクリアランスが設けられている。
【００２７】
図４乃至図９に示されるように、固定磁石ユニット９６は金属製枠体１００の側壁内面に取り付けられており、金属製枠体１００は下部フレーム２に取り付けられた取付板１０２に固定されている。一方、固定磁石ユニット９６の内部スペースに挿入された可動磁石ユニット９８は、その両端（前後の端部）に設けられた取付部材１０４を介して可動磁石ユニット取付用揺動部材１０６の前端部と後端部近傍にそれぞれ固定されている。また、可動磁石ユニット取付用揺動部材１０６の後端部は、下部フレーム２の後部連結軸１０に接合されたブラケット１０８に揺動自在に取り付けられている。
【００２８】
可動磁石ユニット取付用揺動部材１０６は、幅方向の断面がコ字状を呈し、上下方向の壁面には前後方向に長い長孔１０６ａが形成されている。この長孔１０６ａには、第１の軸１１０に回動自在に取り付けられたローラ１１２が遊挿されており、第１の軸１１０はレバー１１４の一端に固定されている。レバー１１４の他端には第２の軸１１６が、第１の軸１１０とは反対方向に突出するように固定されており、第２の軸１１６は、取付板１０２に固定されたブラケット１１８に回動自在に取り付けられ、その先端部にはギヤ１２０が取り付けられている。
【００２９】
ギヤ１２０は、セクタギヤ１２２の後端部に形成された歯部１２２ａと噛み合っており、セクタギヤ１２２の前端部は、下部フレーム２の前部回転軸１２に固定されている。
【００３０】
なお、ギヤ１２０のピッチ円半径と、第１の軸１１０と第２の軸１１６の中心間距離との比（レバー比）は、例えば１：２に設定される。
【００３１】
また、下部フレーム２の後部連結軸１０には、金属製のベルト保持部材１２４が取り付けられており、このベルト保持部材１２４に両端が保持されたストローク規制用ベルト１２６の中間部は、上部フレーム４の後部連結軸２０に巻回されている。
【００３２】
上記構成の本発明に係るサスペンションユニットＳの作用を以下説明する。
上部フレーム４に載置されたシートに着座すると、負荷（着座者の体重）に応じて上部フレーム４が下降する。上部フレーム４が下降すると、四つのトーションバー３８，４４，５６（一つは図示せず）が捩れ、上部フレーム４の下降量に応じた上部フレーム４の持ち上げ力が発生する。また、磁気ばねユニット９４は、上部フレーム４に所定値以上の負荷が加わり、上部フレーム４が所定値（例えば、磁気ばねユニット９４の平衡点から、例えば２０ｍｍ）以上下降するまでは、負のばね定数を示し、上部フレーム４が前記所定値よりさらに下降すると、正のばね定数を示し、その後は下降量に応じた上部フレーム４の持ち上げ力を徐々に発生する。
【００３３】
なお、トーションバー３８，４４，５６は、変位（ストローク）に関係なく線形のばね定数を持っているのに対し、磁気ばねユニット９４は所定範囲（例えば、図３（ｂ）に示される平衡位置から約±２０ｍｍ）の変位に対しては負のばね定数を示し、この範囲外では正のばね定数を示す。
【００３４】
また、着座状態における磁気ばねユニット９４は、負荷に関係なく平衡位置に設定しなければ、サスペンションユニットＳの本来のクッション性能が損なわれることから、負荷（体重）調整を行う必要があり、この負荷調整について説明する。
【００３５】
ノブ７２は操作軸７０の前端部に取り付けられており、操作軸７０に形成された雄ねじと負荷調整軸６８に形成された雌ねじが螺合していることから、ノブ７２を回転することにより、ノブ７２と負荷調整軸６８との間隔が変化する。ノブ７２の回転により負荷調整軸６８がノブ７２に接近すると、レバー６６が前方に傾斜して回転軸６４が図２の矢印Ｃ方向に回転する。その結果、レバー７６が前方に傾斜して第１及び第２の連結リンク８４，８６が前方に移動し、レバー８８を介して上部フレーム４の前部回転軸２２に収容されたトーションバーが矢印Ｂ方向に回転するとともに、レバー９０を介して上部フレーム４の後部回転軸２４に収容されたトーションバー５６が同じ方向に回転する。二つのトーションバー（一つは５６）のこの方向の回転は、トーションバー５６の捩り量が大きくなり、上部フレーム４の持ち上げ力が増大するので、サスペンションユニットＳの設計当初の想定平均負荷より着座者の体重が重い場合に上記操作は行われる。
【００３６】
逆に、想定平均負荷より着座者の体重が軽い場合には、ノブ７２を上記操作とは反対方向に回転することにより、トーションバー５６の捩り量が小さくなり、上部フレーム４の持ち上げ力が減少する。
【００３７】
この負荷調整は、ポインタ７４が指し示す負荷目盛板８０の目盛を見ながら行うことができ、例えば５０〜１３０ｋｇの負荷範囲で調整可能である。
【００３８】
また、車体フレーム（図示せず）に振動が入力されると、トーションバー３８，４４，５６と磁気ばねユニット９４の弾性力により振動を吸収するが、磁気ばねユニット９４の場合、車体フレームからの振動は、セクタギヤ１２２とギヤ１２０との噛み合い、レバー１１４、可動磁石ユニット取付用揺動部材１０６等を介して磁気ばねユニット９４に入力される。
【００３９】
上述したように、ギヤ１２０のピッチ円半径と、第１の軸１１０と第２の軸１１６の中心間距離（レバー１１４の有効レバー長さ）との比は、例えば１：２に設定されるので、上部フレーム４に加わる荷重のうち、四つのトーションバー３８，４４，５６で支持する荷重を除き、セクタギヤ１２２を介してギヤ１２０に加わる荷重の１／２の荷重を磁気ばねユニット９４で支持すればよいことになる。すなわち、セクタギヤ１２２、ギヤ１２０、レバー１１４等は磁気ばねユニット９４の静特性拡大機構を構成することになり、上述したレバー比が１：２の場合、拡大率は２倍になり、レバー比を適宜設定する（ギヤ１２０のピッチ円半径よりレバー１１４の有効レバー長さを大きく設定する）ことにより、任意の拡大率を得ることができる。
【００４０】
なお、車体フレーム（図示せず）に振動が入力されると、ダンパー９２が作動して振動は減衰し、例えば衝撃力が入力されて下部フレーム２が上部フレーム４に異常に接近すると、後部連結軸２０がクッション部材（図示せず）に当接し、衝撃（底突き）を吸収する。また、下部フレーム２が上部フレーム４から異常に離反しようとすると、ストローク規制用ベルト１２６に張力が加わり、下部フレーム２に対する上部フレーム４のストロークを規制する。
【００４１】
上記実施の形態は、車両用シートが取り付けられるシートサスペンションを例にとり説明したが、本発明はシートサスペンションに限定されるものではなく、車両用シート以外の装置を載置して外部からの振動を減衰する除振ユニットとしても使用されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るサスペンションユニットは、磁気ばねユニットを１個のみ使用することにより軽量化及びコストダウンを達成することができるので、軽量化が要求される車両用シート等のサスペンションユニットとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るサスペンションユニットの斜視図である。
【図２】図１のサスペンションユニットの分解斜視図である。
【図３】図１のサスペンションユニットに設けられた磁気ばねユニットの概略構成を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１のサスペンションユニットの部分斜視図である。
【図５】図１のサスペンションユニットの別の部分斜視図である。
【図６】図１のサスペンションユニットの部分分解斜視図である。
【図７】図１のサスペンションユニットの一部を取り除いた平面図である。
【図８】磁気ばねユニットの静特性を拡大する静特性拡大機構の側面図である。
【図９】図８の静特性拡大機構の要部側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
２ 下部フレーム、 ４ 上部フレーム、 ６ 下部サイドフレーム、
８ 前部連結軸、 １０ 後部連結軸、 １２ 前部回転軸、 １４ 後部回転軸、
１６ 上部サイドフレーム、 １８ 前部連結軸、 ２０ 後部連結軸、
２２ 前部回転軸、 ２４ 後部回転軸、 ２６ 前部リンク、 ２８ 後部リンク、
３０ 連結リンク、 ３２ 前部リンク、 ３４ 後部リンク、 ３６ 中間リンク、
３７ ブラケット、 ３８ トーションバー、 ４０ 保持部材、 ４２ 固定部材、
４４ トーションバー、 ４６ 保持部材、 ４８ 固定部材、 ５２ 固定部材、
５４ 保持部材、 ５６ トーションバー、 ５８ 固定部材、 ６０ 保持部材、
６２ Ｕ字状ブラケット、 ６４ 回転軸、 ６６ レバー、 ６８ 負荷調整軸、
７０ 操作軸、 ７１ ノブ取付板、 ７２ ノブ、 ７４ ポインタ、
７６ レバー、 ７８ ブラケット、 ８０ 負荷目盛板、 ８２ 連結軸、
８４ 第１の連結リンク、 ８６ 第２の連結リンク、 ８８，９０ レバー、
９２ ダンパー、 ９４ 磁気ばねユニット、 ９６ 固定磁石ユニット、
９８ 可動磁石ユニット、 １００ 金属製枠体、 １０２ 取付板、
１０４ 取付部材、 １０６ 可動磁石ユニット取付用揺動部材、 １０６ａ 長孔、
１０８ ブラケット、 １１０ 第１の軸、 １１２ ローラ、 １１４ レバー、
１１６ 第２の軸、 １１８ ブラケット、 １２０ ギヤ、 １２２ セクタギヤ、
１２２ａ 歯部、 １２４ ベルト保持部材、 １２６ ストローク規制用ベルト、
Ｓ サスペンションユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ばねユニットを有するサスペンションユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高保持力、高残留磁束密度を有する永久磁石が実用化されるに伴い、磁気ばねを利用したサスペンションユニットが種々提案されている。
【０００３】
磁気ばねを利用した従来のサスペンションユニットには、負のばね定数を持つ磁気ばねユニットと正のばね定数を持つ金属ばねを組み合わせたものがあるが、ストロークを大きくすると非常に大きいユニットになることから、磁気ばねユニットの作動量をサスペンションユニットの作動量より小さくすることにより、大きいストロークを確保するとともに、小型化を達成するようにしたものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５３７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のサスペンションユニットにあっては、磁気ばねユニットの作動量を金属ばねの作動量より小さくするため、磁気ばねユニットを２個平行に配置して使用しており、コストや重量が増大していた。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、磁気ばねユニットを１個のみ使用することにより軽量化及びコストダウンを達成するようにしたサスペンションユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、下部フレームと、該下部フレームにリンク機構を介して上下動自在に取り付けられる上部フレームとを備えたサスペンションユニットであって、前記上部フレームを前記下部フレームに対し弾性的に支持する複数のトーションバーと磁気ばねユニットとを備え、該磁気ばねユニットの平衡点回りの静特性を拡大する静特性拡大機構を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記磁気ばねユニットを、前記下部フレームに固定された固定磁石ユニットと、該固定磁石ユニットに対し上下動自在の可動磁石ユニットとで構成し、前記静特性拡大機構を前記可動磁石ユニットに連結したことを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記静特性拡大機構が、前記可動磁石ユニットに一端が連結されたレバーと、該レバーの他端に連結されたギヤとを有し、前記下部フレームに回動自在に取り付けられた回転軸と、該回転軸に一端が固定されたセクタギヤとを設け、該セクタギヤの他端に形成された歯部に前記ギヤを噛み合わせ、前記ギヤのピッチ円半径より前記レバーの有効レバー長さを大きく設定したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、前記下部フレームに揺動自在に取り付けられた揺動部材を設け、該揺動部材に前記可動磁石ユニットを取り付け、前記揺動部材を介して前記レバーの一端を前記可動磁石ユニットに連結したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上部フレームを下部フレームに対し弾性的に支持する複数のトーションバーと磁気ばねユニットとを設け、磁気ばねユニットの平衡点回りの静特性を拡大する静特性拡大機構を設けたので、拡大率を例えば２に設定すると、従来２個必要であった磁気ばねユニットが１個で済み、軽量化及びコストダウンを達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係るサスペンションユニットＳを示している。このサスペンションユニットＳは、例えば車両用シートのサスペンションとして使用され、車体フロアに取り付けられる略矩形状の下部フレーム２と、下部フレーム２に上下動自在に取り付けられた略矩形状の上部フレーム４とを備えており、車両用シート（図示せず）は上部フレーム４に載置されて取り付けられる。
【００１３】
下部フレーム２は、前後方向に延びる左右一対の下部サイドフレーム６と、これら一対の下部サイドフレーム６の前端部に両端部が接合された円筒状の前部連結軸８と、一対の下部サイドフレーム６の後端部に両端部が接合された円筒状の後部連結軸１０とで構成されている。また、前部連結軸８の後方には、前部連結軸８と平行に延びる円筒状の前部回転軸１２が設けられており、前部回転軸１２の両端は一対の下部サイドフレーム６の前端部に回動自在に取り付けられている。さらに、後部連結軸１０の前方には、後部連結軸１０と平行に延びる円筒状の後部回転軸１４が設けられており、後部回転軸１４の両端は一対の下部サイドフレーム６の後端部に回動自在に取り付けられている。
【００１４】
一方、上部フレーム４は、前後方向に延びる左右一対の上部サイドフレーム１６と、これら一対の上部サイドフレーム１６の前端部に両端部が接合された円筒状の前部連結軸１８と、一対の上部サイドフレーム１６の後端部に両端部が接合された円筒状の後部連結軸２０とで構成されている。また、前部連結軸１８の後方には、前部連結軸１８と平行に延びる円筒状の前部回転軸２２が設けられており、前部回転軸２２の両端は一対の上部サイドフレーム１６の前端部に回動自在に取り付けられている。さらに、後部連結軸２０の前方には、後部連結軸２０と平行に延びる円筒状の後部回転軸２４が設けられており、後部回転軸２４の両端は一対の上部サイドフレーム１６の後端部に回動自在に取り付けられている。
【００１５】
また、上部フレーム４は、下部フレーム２に左右のリンク機構を介して上下動自在に取り付けられており、左右のリンク機構は同じ構成なので、片側のリンク機構のみ以下説明する。
【００１６】
リンク機構は、下部フレーム２の前部回転軸１２に下端部が接合された前部リンク２６と、下部フレーム２の後部回転軸１４に下端部が接合された後部リンク２８と、前部リンク２６の上端部と後部リンク２８の上端部に両端部（前後の端部）が回動自在に連結された連結リンク３０と、上部フレーム４の前部回転軸２２に上端部が接合された前部リンク３２と、下上フレーム４の後部回転軸２４に上端部が接合された後部リンク３４と、を備えている。
【００１７】
前部リンク３２の中間部は、その下方に位置する前部リンク２６の上端部に回動自在に連結されており、前部リンク３２の下端部は、中間リンク３６の下端部に回動自在に連結され、中間リンク３６の上端部は、下部サイドフレーム６に下端部が接合されたブラケット３７の上端部に回動自在に取り付けられている。また、後部リンク３４の下端部は、その下方に位置する後部リンク２８の上端部に回動自在に連結されている。
【００１８】
下部フレーム２の円筒状前部回転軸１２の内部には、トーションバー３８が遊挿されており、トーションバー３８の一端は、前部回転軸１２に固定されるとともに、一対の下部サイドフレーム６の一方に固定された保持部材４０に回動自在に取り付けられており、トーションバー３８の他端は、一対の下部サイドフレーム６の他方に固定部材４２を介して固定されている。同様に、下部フレーム２の円筒状後部回転軸１４の内部には、トーションバー４４が遊挿されており、トーションバー４４の一端は、後部回転軸１４に固定されるとともに、一対の下部サイドフレーム６の一方に固定された保持部材４６に回動自在に取り付けられており、トーションバー４４の他端は、一対の下部サイドフレーム６の他方に固定部材４８を介して固定されている。
【００１９】
また、上部フレーム４の円筒状前部回転軸２２の内部には、トーションバー（図示せず）が遊挿されており、このトーションバーの一端は、一対の上部サイドフレーム１６の一方に固定部材５２を介して固定され、トーションバーの他端は、前部回転軸２２に固定されるとともに、一対の上部サイドフレーム１６の他方に固定された保持部材５４に回動自在に取り付けられている。同様に、上部フレーム４の円筒状後部回転軸２４の内部には、トーションバー５６が遊挿されており、トーションバー５６の一端は、一対の上部サイドフレーム１６の一方に固定部材５８を介して固定され、トーションバー５６の他端は、後部回転軸２４に固定されるとともに、一対の上部サイドフレーム１６の他方に固定された保持部材６０に回動自在に取り付けられている。
【００２０】
サスペンションユニットＳの組立に際し、トーションバー３８は、固定部材４２に固定された端部に対し、その反対側の端部を図２の矢印Ａの方向に捩ることにより、前部リンク２６を介して上部フレーム４の持ち上げ力を発生させている。トーションバー４４についても同様である。また、前部回転軸２２に遊挿されたトーションバーは、固定部材５２に固定された端部に対し、その反対側の端部を図２の矢印Ｂの方向に捩ることにより、前部リンク３２を介して上部フレーム４の持ち上げ力を発生させている。トーションバー５６についても同様である。
【００２１】
さらに、上部フレーム４の前部連結軸１８には、正面視がＵ字状のブラケット６２が接合されており、Ｕ字状ブラケット６２の下端部には回転軸６４が取り付けられている。回転軸６４には、平行に延びる二つのレバー６６の下端部が固定されており、二つのレバー６６の上端部には、負荷調整軸６８の両端部が回動自在に取り付けられている。負荷調整軸６８には雌ねじが形成されており、この雌ねじは、操作軸７０に形成された雄ねじと螺合しており、操作軸７０の前端部は、Ｕ字状ブラケット６２に取り付けられたノブ取付板７１の開口部を貫通している。また、ノブ取付板７１には、ノブ７２が回動自在に取り付けられており、ノブ７２は操作軸７０の前端部に固定されている。
【００２２】
回転軸６４の外端部には、ポインタ７４の基端部とレバー７６の下端部が隣接して固定されている。また、一対の上部サイドフレーム１６の一方の前端部には、ブラケット７８が固定されており、このブラケット７８の前部に形成された負荷目盛板８０にポインタ７４の先端部が対向している。
【００２３】
さらに、レバー７６の上端部には、連結軸８２の一端が取り付けられており、連結軸８２はブラケット７８の開口部７８ａに遊挿され、連結軸８２の他端には、第１の連結リンク８４の前端部が連結されている。また、第１の連結リンク８４の後端部は第２の連結リンク８６の前端部に連結され、第２の連結リンク８６には、互いに離間した二つのレバー８８，９０の下端部が回動自在に取り付けられている。レバー８８の上端部は、前部回転軸２２に固定されたトーションバーの端部に固定され、レバー９０の上端部も同様に、後部回転軸２４に固定されたトーションバー５６の端部に固定されている。
【００２４】
また、前部回転軸１２には、ダンパー９２の前端部が回動自在に取り付けられており、ダンパー９２の後端部は、後部回転軸２４に回動自在に取り付けられている。
【００２５】
さらに、ダンパー９２に隣接して、上部フレーム４を弾性的に支持する磁気ばねユニット９４が設けられており、磁気ばねユニット９４は、固定磁石ユニット９６と、固定磁石ユニット９６に対し上下動自在の可動磁石ユニット９８とで構成されている。
【００２６】
図３に示されるように、固定磁石ユニット９６は、所定の間隔をおいて同一磁極が対向する上部磁石対９６ａと下部磁石対９６ｂとを有し、同じ側に配置された上部及び下部永久磁石は異なる磁極が同じ方向（内方あるいは外方）に向くように互いに接合されている。一方、可動磁石ユニット９８は、固定磁石ユニット９６の内部スペースに挿入された永久磁石を有し、この永久磁石は上下方向に磁極が形成されており、上部磁極は固定磁石ユニット９６の上部磁石対９６ａと同一磁極が対向する一方、下部磁極は固定磁石ユニット９６の下部磁石対９６ｂと同一磁極が対向するように設定されている。なお、図３（ｂ）に示されるように固定磁石ユニット９６と可動磁石ユニット９８との間には所定のクリアランスが設けられている。
【００２７】
図４乃至図９に示されるように、固定磁石ユニット９６は金属製枠体１００の側壁内面に取り付けられており、金属製枠体１００は下部フレーム２に取り付けられた取付板１０２に固定されている。一方、固定磁石ユニット９６の内部スペースに挿入された可動磁石ユニット９８は、その両端（前後の端部）に設けられた取付部材１０４を介して可動磁石ユニット取付用揺動部材１０６の前端部と後端部近傍にそれぞれ固定されている。また、可動磁石ユニット取付用揺動部材１０６の後端部は、下部フレーム２の後部連結軸１０に接合されたブラケット１０８に揺動自在に取り付けられている。
【００２８】
可動磁石ユニット取付用揺動部材１０６は、幅方向の断面がコ字状を呈し、上下方向の壁面には前後方向に長い長孔１０６ａが形成されている。この長孔１０６ａには、第１の軸１１０に回動自在に取り付けられたローラ１１２が遊挿されており、第１の軸１１０はレバー１１４の一端に固定されている。レバー１１４の他端には第２の軸１１６が、第１の軸１１０とは反対方向に突出するように固定されており、第２の軸１１６は、取付板１０２に固定されたブラケット１１８に回動自在に取り付けられ、その先端部にはギヤ１２０が取り付けられている。
【００２９】
ギヤ１２０は、セクタギヤ１２２の後端部に形成された歯部１２２ａと噛み合っており、セクタギヤ１２２の前端部は、下部フレーム２の前部回転軸１２に固定されている。
【００３０】
なお、ギヤ１２０のピッチ円半径と、第１の軸１１０と第２の軸１１６の中心間距離との比（レバー比）は、例えば１：２に設定される。
【００３１】
また、下部フレーム２の後部連結軸１０には、金属製のベルト保持部材１２４が取り付けられており、このベルト保持部材１２４に両端が保持されたストローク規制用ベルト１２６の中間部は、上部フレーム４の後部連結軸２０に巻回されている。
【００３２】
上記構成の本発明に係るサスペンションユニットＳの作用を以下説明する。
上部フレーム４に載置されたシートに着座すると、負荷（着座者の体重）に応じて上部フレーム４が下降する。上部フレーム４が下降すると、四つのトーションバー３８，４４，５６（一つは図示せず）が捩れ、上部フレーム４の下降量に応じた上部フレーム４の持ち上げ力が発生する。また、磁気ばねユニット９４は、上部フレーム４に所定値以上の負荷が加わり、上部フレーム４が所定値（例えば、磁気ばねユニット９４の平衡点から、例えば２０ｍｍ）以上下降するまでは、負のばね定数を示し、上部フレーム４が前記所定値よりさらに下降すると、正のばね定数を示し、その後は下降量に応じた上部フレーム４の持ち上げ力を徐々に発生する。
【００３３】
なお、トーションバー３８，４４，５６は、変位（ストローク）に関係なく線形のばね定数を持っているのに対し、磁気ばねユニット９４は所定範囲（例えば、図３（ｂ）に示される平衡位置から約±２０ｍｍ）の変位に対しては負のばね定数を示し、この範囲外では正のばね定数を示す。
【００３４】
また、着座状態における磁気ばねユニット９４は、負荷に関係なく平衡位置に設定しなければ、サスペンションユニットＳの本来のクッション性能が損なわれることから、負荷（体重）調整を行う必要があり、この負荷調整について説明する。
【００３５】
ノブ７２は操作軸７０の前端部に取り付けられており、操作軸７０に形成された雄ねじと負荷調整軸６８に形成された雌ねじが螺合していることから、ノブ７２を回転することにより、ノブ７２と負荷調整軸６８との間隔が変化する。ノブ７２の回転により負荷調整軸６８がノブ７２に接近すると、レバー６６が前方に傾斜して回転軸６４が図２の矢印Ｃ方向に回転する。その結果、レバー７６が前方に傾斜して第１及び第２の連結リンク８４，８６が前方に移動し、レバー８８を介して上部フレーム４の前部回転軸２２に収容されたトーションバーが矢印Ｂ方向に回転するとともに、レバー９０を介して上部フレーム４の後部回転軸２４に収容されたトーションバー５６が同じ方向に回転する。二つのトーションバー（一つは５６）のこの方向の回転は、トーションバー５６の捩り量が大きくなり、上部フレーム４の持ち上げ力が増大するので、サスペンションユニットＳの設計当初の想定平均負荷より着座者の体重が重い場合に上記操作は行われる。
【００３６】
逆に、想定平均負荷より着座者の体重が軽い場合には、ノブ７２を上記操作とは反対方向に回転することにより、トーションバー５６の捩り量が小さくなり、上部フレーム４の持ち上げ力が減少する。
【００３７】
この負荷調整は、ポインタ７４が指し示す負荷目盛板８０の目盛を見ながら行うことができ、例えば５０〜１３０ｋｇの負荷範囲で調整可能である。
【００３８】
また、車体フレーム（図示せず）に振動が入力されると、トーションバー３８，４４，５６と磁気ばねユニット９４の弾性力により振動を吸収するが、磁気ばねユニット９４の場合、車体フレームからの振動は、セクタギヤ１２２とギヤ１２０との噛み合い、レバー１１４、可動磁石ユニット取付用揺動部材１０６等を介して磁気ばねユニット９４に入力される。
【００３９】
上述したように、ギヤ１２０のピッチ円半径と、第１の軸１１０と第２の軸１１６の中心間距離（レバー１１４の有効レバー長さ）との比は、例えば１：２に設定されるので、上部フレーム４に加わる荷重のうち、四つのトーションバー３８，４４，５６で支持する荷重を除き、セクタギヤ１２２を介してギヤ１２０に加わる荷重の１／２の荷重を磁気ばねユニット９４で支持すればよいことになる。すなわち、セクタギヤ１２２、ギヤ１２０、レバー１１４等は磁気ばねユニット９４の静特性拡大機構を構成することになり、上述したレバー比が１：２の場合、拡大率は２倍になり、レバー比を適宜設定する（ギヤ１２０のピッチ円半径よりレバー１１４の有効レバー長さを大きく設定する）ことにより、任意の拡大率を得ることができる。
【００４０】
なお、車体フレーム（図示せず）に振動が入力されると、ダンパー９２が作動して振動は減衰し、例えば衝撃力が入力されて下部フレーム２が上部フレーム４に異常に接近すると、後部連結軸２０がクッション部材（図示せず）に当接し、衝撃（底突き）を吸収する。また、下部フレーム２が上部フレーム４から異常に離反しようとすると、ストローク規制用ベルト１２６に張力が加わり、下部フレーム２に対する上部フレーム４のストロークを規制する。
【００４１】
上記実施の形態は、車両用シートが取り付けられるシートサスペンションを例にとり説明したが、本発明はシートサスペンションに限定されるものではなく、車両用シート以外の装置を載置して外部からの振動を減衰する除振ユニットとしても使用されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るサスペンションユニットは、磁気ばねユニットを１個のみ使用することにより軽量化及びコストダウンを達成することができるので、軽量化が要求される車両用シート等のサスペンションユニットとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るサスペンションユニットの斜視図である。
【図２】図１のサスペンションユニットの分解斜視図である。
【図３】図１のサスペンションユニットに設けられた磁気ばねユニットの概略構成を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１のサスペンションユニットの部分斜視図である。
【図５】図１のサスペンションユニットの別の部分斜視図である。
【図６】図１のサスペンションユニットの部分分解斜視図である。
【図７】図１のサスペンションユニットの一部を取り除いた平面図である。
【図８】磁気ばねユニットの静特性を拡大する静特性拡大機構の側面図である。
【図９】図８の静特性拡大機構の要部側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
２ 下部フレーム、 ４ 上部フレーム、 ６ 下部サイドフレーム、
８ 前部連結軸、 １０ 後部連結軸、 １２ 前部回転軸、 １４ 後部回転軸、
１６ 上部サイドフレーム、 １８ 前部連結軸、 ２０ 後部連結軸、
２２ 前部回転軸、 ２４ 後部回転軸、 ２６ 前部リンク、 ２８ 後部リンク、
３０ 連結リンク、 ３２ 前部リンク、 ３４ 後部リンク、 ３６ 中間リンク、
３７ ブラケット、 ３８ トーションバー、 ４０ 保持部材、 ４２ 固定部材、
４４ トーションバー、 ４６ 保持部材、 ４８ 固定部材、 ５２ 固定部材、
５４ 保持部材、 ５６ トーションバー、 ５８ 固定部材、 ６０ 保持部材、
６２ Ｕ字状ブラケット、 ６４ 回転軸、 ６６ レバー、 ６８ 負荷調整軸、
７０ 操作軸、 ７１ ノブ取付板、 ７２ ノブ、 ７４ ポインタ、
７６ レバー、 ７８ ブラケット、 ８０ 負荷目盛板、 ８２ 連結軸、
８４ 第１の連結リンク、 ８６ 第２の連結リンク、 ８８，９０ レバー、
９２ ダンパー、 ９４ 磁気ばねユニット、 ９６ 固定磁石ユニット、
９８ 可動磁石ユニット、 １００ 金属製枠体、 １０２ 取付板、
１０４ 取付部材、 １０６ 可動磁石ユニット取付用揺動部材、 １０６ａ 長孔、
１０８ ブラケット、 １１０ 第１の軸、 １１２ ローラ、 １１４ レバー、
１１６ 第２の軸、 １１８ ブラケット、 １２０ ギヤ、 １２２ セクタギヤ、
１２２ａ 歯部、 １２４ ベルト保持部材、 １２６ ストローク規制用ベルト、
Ｓ サスペンションユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部フレームと、該下部フレームにリンク機構を介して上下動自在に取り付けられる上部フレームとを備えたサスペンションユニットであって、
前記上部フレームを前記下部フレームに対し弾性的に支持する複数のトーションバーと磁気ばねユニットとを備え、該磁気ばねユニットの平衡点回りの静特性を拡大する静特性拡大機構を設けたことを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項２】
前記磁気ばねユニットを、前記下部フレームに固定された固定磁石ユニットと、該固定磁石ユニットに対し上下動自在の可動磁石ユニットとで構成し、前記静特性拡大機構を前記可動磁石ユニットに連結したことを特徴とする請求項１に記載のサスペンションユニット。
【請求項３】
前記静特性拡大機構が、前記可動磁石ユニットに一端が連結されたレバーと、該レバーの他端に連結されたギヤとを有し、前記下部フレームに回動自在に取り付けられた回転軸と、該回転軸に一端が固定されたセクタギヤとを設け、該セクタギヤの他端に形成された歯部に前記ギヤを噛み合わせ、前記ギヤのピッチ円半径より前記レバーの有効レバー長さを大きく設定したことを特徴とする請求項２に記載のサスペンションユニット。
【請求項４】
前記下部フレームに揺動自在に取り付けられた揺動部材を設け、該揺動部材に前記可動磁石ユニットを取り付け、前記揺動部材を介して前記レバーの一端を前記可動磁石ユニットに連結したことを特徴とする請求項２あるいは３に記載のサスペンションユニット。
【請求項１】
下部フレームと、該下部フレームにリンク機構を介して上下動自在に取り付けられる上部フレームとを備えたサスペンションユニットであって、
前記上部フレームを前記下部フレームに対し弾性的に支持する複数のトーションバーと磁気ばねユニットとを備え、該磁気ばねユニットの平衡点回りの静特性を拡大する静特性拡大機構を設けたことを特徴とするサスペンションユニット。
【請求項２】
前記磁気ばねユニットを、前記下部フレームに固定された固定磁石ユニットと、該固定磁石ユニットに対し上下動自在の可動磁石ユニットとで構成し、前記静特性拡大機構を前記可動磁石ユニットに連結したことを特徴とする請求項１に記載のサスペンションユニット。
【請求項３】
前記静特性拡大機構が、前記可動磁石ユニットに一端が連結されたレバーと、該レバーの他端に連結されたギヤとを有し、前記下部フレームに回動自在に取り付けられた回転軸と、該回転軸に一端が固定されたセクタギヤとを設け、該セクタギヤの他端に形成された歯部に前記ギヤを噛み合わせ、前記ギヤのピッチ円半径より前記レバーの有効レバー長さを大きく設定したことを特徴とする請求項２に記載のサスペンションユニット。
【請求項４】
前記下部フレームに揺動自在に取り付けられた揺動部材を設け、該揺動部材に前記可動磁石ユニットを取り付け、前記揺動部材を介して前記レバーの一端を前記可動磁石ユニットに連結したことを特徴とする請求項２あるいは３に記載のサスペンションユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２４８７９８（Ｐ２００９−２４８７９８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１００２８６（Ｐ２００８−１００２８６）
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（５９４１７６２０２）株式会社デルタツーリング (111)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（５９４１７６２０２）株式会社デルタツーリング (111)
【Ｆターム（参考）】
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