CN1666033A - 电磁缓冲器 - Google Patents

Abstract

在根据来自外部的输入进行伸缩运动的缓冲器主体(30)中，具有将前述伸缩运动变换成旋转运动的、由滚珠螺母(17)和丝杠轴(18)构成的滚珠丝杠机构(16)。在与前述缓冲器主体(30)的同一个轴上配备有电动机(32)。电动机(32)发生对抗输入到该旋转轴(6)上的前述旋转运动的电磁阻力。前述丝杠轴(18)和旋转轴(6)，作为一个整体的轴构件形成。相对于缓冲器整体(30)的伸缩运动，产生与由前述电动机(32)产生的电磁力相应的阻尼力。

Description

电磁缓冲器

技术领域

本发明涉及利用滚珠丝杠机构将缓冲器主体的伸缩运动变换成电动机的旋转运动，利用电动机发生的电磁阻力使振动衰减的电磁缓冲器。

背景技术

作为车辆的悬架装置，在车身与车轴之间，与悬架弹簧并列地配置油压缓冲器的装置是众所周知的。

此外，特开平5-44758号公报公开了一种将电磁线圈纳入到到油压缓冲器的一部分中的装置。该装置分别将线圈安装到油压缓冲器的油压缸上，将磁铁安装到活塞杆上，通过向线圈内通电，使之产生沿着活塞杆的行程方向的驱动力(电磁力)，根据车辆的行驶状态，控制悬架装置的伸缩量。

但是，在将电磁线圈装入到该油压缓冲器内的装置中，必须要有油压、电源等，结构复杂，在成本上也是不利的。

为此，正在研究无需油压、气压、电源等的新型的电磁缓冲器。这种电磁缓冲器，例如，基本上具有图2的模型所示的结构。

该电磁缓冲器，利用滚珠丝杠机构将缓冲器的伸缩运动变换成旋转运动，借助该旋转运动驱动电动机，利用依赖于这时产生的电磁力的阻力，进行缓冲器的伸缩运动的衰减。

电动机50支承在支架60上，设置相对于该支架60可自由滑动导向的移动框架40。在构成滚珠丝杠机构45的丝杠轴46和滚珠螺母47中，滚珠螺母47安装到前述移动框架40上，与滚珠螺母47螺纹配合的丝杠轴46，经由联轴器55同轴地连接到前述电动机50的旋转轴51。

支架60具有上下托架61和62、以及位于它们之间的中间托架63，利用多个连接杆64将所述各个托架之间连接起来。前述丝杠轴46贯穿设置在中间托架63上的轴承65，被可自由旋转地支承。

前述移动框架40具有上下托架41和42、以及将它们连接起来的多个导杆43。移动框架40的导杆43，可自由滑动地贯穿前述支架30的下部托架32，借此，移动框架40可以滑动地与丝杠轴46平行地进行导向。

前述滚珠螺母47安装在上部托架41上，在滚珠螺母47的内部，虽然图中未示出，但是沿着螺纹槽配置多个滚珠，前述丝杠轴46经由前述多个滚珠螺纹配合到该滚珠螺母47上。

同时，当滚珠螺母47与移动框架40一起沿着丝杠轴46移动时，借助滚珠丝杠机构45使丝杠轴46产生旋转运动。

例如，在将该电磁缓冲器夹装于车身与车轴之间、作为车辆的悬架系使用时，将位于电磁缓冲器上端的、电动机50的上方的支架60的安装托架66结合到车身侧，将设于电磁缓冲器下端的移动框架40下侧托架42上的安装环44结合到车轴侧。

当把从路面来的振动输入到该电磁缓冲器、滚珠螺母47和移动框架40一起沿箭头X方向作直线运动时，通过沿滚珠螺母47内的螺纹槽排列的滚珠与丝杠轴47的螺纹槽的螺纹配合，丝杠轴46在该位置上引起旋转运动。

该丝杠轴46的旋转运动，经由安装在丝杠轴46上端的联轴器55进行传动，成为旋转轴51沿箭头Y方向的旋转运动，借此使电动机50旋转。

在电动机50中，例如，在其转子上配置永磁铁，将定子的各磁极的线圈相互直接短路，或者以获得所需的电磁力的方式经由控制回路连接，伴随着电动机50的转子的旋转，在线圈上流过由感应电动势引起的电流时，由此所产生的电磁力，变成对抗电动机50的旋转轴51的旋转的转矩。

此外，该转矩的大小依赖于和旋转轴51的旋转方向对抗的电磁力，通过使连接到线圈上的控制回路中的电阻的大小发生变化，可以使该转矩的大小自由地变化。

对于旋转轴51而言成为阻力的电磁转矩，抑制前述丝杠轴46的旋转，该转矩成为抑制滚珠丝杠机构45的滚珠螺母47的直线运动的阻力，即，对输入到电磁缓冲器的振动起着阻尼力的作用。

但是，在将这种利用滚珠丝杠机构将缓冲器主体的伸缩运动变换成电动机50的旋转运动、使之产生电磁阻力的电磁缓冲器实际上应用到车辆上时，有可能产生以下的问题。

首先，对电磁缓冲器产生的阻尼力特性进行研究。伴随着滚珠螺母47的直线运动，丝杠轴46旋转，将该旋转运动经由联轴器55传送给电动机50，但是，由于联轴器55的惯性矩比较大，所以，不能无视由该惯性矩造成的对阻尼力的影响。

这里，对于会给前述阻尼力造成哪些影响进行说明。

电磁缓冲器所产生的阻尼力，即，对于伸缩动作的阻力(负载)，大致为电动机的转子的惯性矩、丝杠轴和联轴器的惯性矩、以及电动机产生的电磁阻力的总和。由于丝杠轴的旋转的角加速度与缓冲器的伸缩运动的加速度成比例，所以，转子和联轴器的惯性矩与缓冲器的伸缩运动的加速度成比例。

由于转子和联轴器的惯性矩与缓冲器的伸缩运动的加速度成比例，所以，相对于从路面等输入到缓冲器内的、缓冲器轴向方向的力，产生与电动机的电磁力无关的阻尼力。

在输入特别急剧的轴向方向的力的情况下，相应地会产生更高的阻尼力，即，会发生对振动的阻力。这意味着，这种过高的阻尼力不会使振动衰减，而是原封不动地将振动输入到车身侧。

从而，总是抢在依赖于电动机电磁力的阻尼力的前面，产生由转子和联轴器的惯性矩造成的阻尼力，其中，转子在结构上是不能排除的，但是，如果能够排出或者抑制联轴器的惯性矩对阻尼力的影响的话，可以相应地提高振动的吸收能力，提高车辆的乘坐舒适度。

进而，当考虑到由缓冲器产生的阻尼力的控制特性时，可以自由地控制由电动机产生的电磁阻力的大小，但是，却很难控制和前述缓冲器的伸缩运动的加速度有依赖关系的、由联轴器的惯性矩产生的阻尼力，从利用行驶条件控制阻尼力的观点出发，最好是由联轴器等的惯性矩产生的影响很小。

此外，在将旋转轴和丝杠轴作为独立的部件构成、利用联轴器将它们相互结合起来的情况下，作为车辆用缓冲器，常常伴随着振动，为了传动旋转力，联轴器的连接部分的耐久性很容易发生问题，为了保持其可靠性，联轴器的价格变得很昂贵。

此外，在这种用联轴器将旋转轴和丝杠轴连接起来的结构中，增加联轴器等部件等的数目，相应地增加组装工序，对生产率及生产成本产生不良影响。

发明的内容

本发明的目的是，作为电磁缓冲器，提供一种尽量排除由难以控制的惯性矩引起的影响、提高乘坐舒适程度的电磁缓冲器。

此外，本发明的另外一个目的是，提供一种耐久性高、而且生产率优异、降低生产成本的电磁缓冲器。

为了达到前述目的，本发明的电磁缓冲器，包括：根据来自外部的输入进行伸缩运动的缓冲器主体；配置在前述缓冲器主体上、将前述伸缩运动变换成旋转运动的、由滚珠螺母和丝杠轴构成的滚珠丝杠机构；与前述缓冲器主体设置在同一个轴上、产生对抗输入到其旋转轴上的前述旋转运动的电磁阻力的电动机，同时，前述丝杠轴和前述电动机旋转轴构成作为一个整体的轴构件。

前述缓冲器主体具有外筒、和可自由滑动地插入到该外筒的内筒，前述电动机同轴地连接到前述外筒的上部。

前述滚珠丝杠机构的滚珠螺母固定到前述内筒的上部，和前述电动机旋转轴成一整体的前述丝杠轴螺纹配合到该滚珠螺母上。

连接前述丝杠轴和前述旋转轴的中间轴部，经由轴承可自由旋转地支承在前述外筒的内表面上。

将前述中间轴部的直径设定得比前述丝杠轴细，进而，将前述旋转轴的直径设定得比中间轴部细。

从而，当前述缓冲器主体进行伸缩动作时，由前述滚珠丝杠机构变换成旋转运动，由电动机产生阻止该旋转运动的电磁阻力。该电磁阻力成为对缓冲器主体的伸缩动作的阻尼力，吸收并缓和冲击能量，提高车辆的乘坐舒适度，提高驾驶稳定性。

由于前述丝杠轴和电动机旋转轴形成一个整体的轴构件，所以惯性矩相应程度地缩小，特别是在外力输入到缓冲器主体的初期，可以缩小依赖于该惯性矩的阻尼力，从而，可以改善车辆的乘坐舒适度，并且，在根据行驶条件控制所发生的阻尼力的情况下，由于由电动机的电磁力产生的容易控制的阻尼力的影响相对地增大，所以，大幅度地提高了整个阻尼力的可控制性。

此外，由于丝杠轴和电动机的旋转轴作为一个整体的轴构件形成，所以与将它们分开作为独立的部件相互由联轴器连接时的情况相比，可以减少部件的数目、并且易于装配、加工，可以改善生产率，降低产生成本。

附图说明

图1是本发明的实施例的剖视图。

图2是现有技术例的结构图。

具体实施方式

下面，根据图1所示的实施例进行说明。

构成本发明的电磁缓冲器的缓冲器主体30，包括：外筒23、和可以自由滑动且同轴地插入到该外筒23中的内筒19。

在外筒23的上方配置电动机32，此外，在内筒19的内部，同时配置构成滚珠丝杠机构16的丝杠轴18，将与该丝杠轴18螺纹配合的滚珠螺母17固定到内筒19的上部。当内筒19相对于外筒23进行伸缩动作时，螺纹配合到滚珠螺母17上的丝杠轴18在该位置上进行旋转运动。

前述电动机32的轴部6，作为与前述丝杠轴18成一整体的轴构件，所丝杠轴18的延长部分上构成，通过丝杠轴18的旋转，使电动机32旋转。

在该实施例中，电动机32是直流带电刷的电动机，由产生磁场用的多个永磁铁4a、4b、卷绕线圈2a的转子2、整流子3、电刷5、刷握7、轴部6等构成，进而，前述外筒23的延长部将它们的外侧覆盖。

前述外筒23具有作为电动机32的定子的机架的作用，同时，还具有覆盖电磁缓冲器的电动机部分外筒的作用。

前述电动机32的轴部6，其上下端经由安装到外筒23内达到滚珠轴承12、22可作用旋转地支承在外筒23内。

安装在轴部6上的转子2的多个线圈2a，经由多个导线(图中未示出)连接到设置在轴部6上方的整流子3上，该整流子3经由设于其侧方的刷握7与结合到外筒23内部的刷5接触，进而，刷5连接到引线8上。

盖10结合到外筒23的上端部，防止雨及泥水侵入到外筒23内。用于安装到车身侧的连接轴部11，与外筒23同轴地突出设置在盖10的上端部上。

进而，前述永磁铁4a、4b位于前述转子2的周围，并安装在外筒3的内周上，从而，向前述转子2施加磁场。在这种情况下，外筒23除起着作为电动机32的机架的作用之外，还具有作为定子的磁轭的功能。

此外，永磁铁4a、4b相互对向地配置在外筒23内，其配置的数目，如果以发生磁场的发生安装的话，其数量在两个以上即可。

此外，引线8连接到控制回路等(图中未示出)上，或者直接将连接各个磁极的引线8彼此连接，借此用闭合回路将前述线圈连接，产生阻止轴部6旋转的电磁转矩。

在这种情况下，特别是，如果没有必要设置控制回路的话，不必在外筒23的外部配设引线8，可以在外筒23内将前述各个磁极短路。

在本实施例中，作为电动机32，对使用直流带电刷的电动机进行了说明，但也可以使用直流无电刷电动机、交流电动机、感应电动机。

此外，也可以将永磁铁固定到轴部6的转子侧，将线圈配置在外筒23的内周上。

前述缓冲器主体30的前述内筒19，其下端安装有环形托架29，利用该环形托架29连接到车辆的车轴侧。

此外，内筒19利用设于外筒23的下端内周的导杆25的轴瓦(轴承构件)24相对于外筒23可自由滑动地支承，此外，利用设置在导杆25下端的密封件31，防止尘埃及雨水等侵入缓冲器主体内。

此外，也可以没有导杆25，但为了防止内筒19的纵向弯曲、顺滑地对直线运动进行导向，最好是设置该导杆25。

进而，在内筒19的上端，在装入外壳内的状态下，安装有将内筒19相对于外筒23的滑动运动、即伸缩运动变换成旋转运动用的滚珠丝杠机构16的滚珠螺母17。螺纹配合到滚珠螺母17上的丝杠轴18，贯穿内筒19的轴心部配置，借助内筒19的直线运动，丝杠轴18在该位置上旋转。

滚珠螺母17的结构，虽然没有特别在图中示出，但在滚珠螺母的内周，以与丝杠轴18的螺旋状的螺纹槽一致的方式设置螺旋状的滚珠保持槽，在前述保持槽内排列设置多个滚珠，此外，在滚珠螺母17的内部，为了多个滚珠能够循环，设置连接前述螺旋状保持槽两端的通路。同时，当将丝杠轴18螺纹配合到滚珠螺母17上时，前述滚珠嵌入到丝杠轴18的螺旋状的螺纹槽内，通过滚珠螺母17向上下方向的移动，强制性地使丝杠轴18旋转运动，这时，由于滚珠本身也借助与丝杠轴18的螺纹槽的摩擦力旋转，所以，与齿轮齿条副等机构相比，可以更顺滑地动作。

由橡胶等构成的第一缓冲构件27经由安装紧固件28安装到丝杠轴18的下端，借此，在内筒19行进到作为丝杠轴18的下端的最大下降位置时，第一缓冲构件27从下面与滚珠螺母17接触，在吸收由急剧碰撞引起的冲击的同时，还起着限制内筒19进一步下降的止动件的作用。

此外，位于保持可自由旋转地支承前述丝杠轴18的滚珠轴承13的轴承保持构件15的下面，由橡胶等构成的第二缓冲构件26插入保持在外筒23的上方内周。当内筒19行进到最大上升位置时，该第二缓冲构件26与滚珠螺母17的上面接触，在吸收由滚珠螺母17的急剧碰撞引起的冲击的同时，还起着限制内筒19进一步上升的止动件的作用。

如前面所述，前述电动机32的轴部6成一整体地形成在丝杠轴18的上部，丝杠轴18和轴部6构成一根轴构件，但连接在该丝杠轴18和轴部6之间的中间轴部21，形成丝杠轴18与轴部6的中间直径。同时，在中间轴部21上，由前述滚珠轴承13可作用自由旋转地支承。滚珠轴承13，由固定到外筒23的内表面上的圆筒形的前述轴承保持构件15固定。此外，连接螺母14螺纹配合到中间轴部21上，从滚珠轴承13的两端进行夹持。

构成丝杠轴18、轴部6的轴构件，由于丝杠轴18、中间轴部21、轴部6直径依次变细，所以，在装配电磁缓冲器时，将丝杠轴18螺纹配合到滚珠螺母17上，进而，将中间轴部21插入滚珠轴承13内，最后将轴部6插入电动机32内。

这样，由于丝杠轴18和轴部6成为一体，所以丝杠轴18的旋转运动被直接传递给电动机32。

在车辆行驶当中，当来自路面的向上的压力输入、振动等，作用到缓冲器主体30的内筒19上时，内筒19沿着外筒23在伸缩方向上进行直线运动。借助由滚珠螺母17和丝杠轴18构成的滚珠丝杠机构16，将该直线运动变换成丝杠轴18的旋转运动。

这样，丝杠轴18的旋转运动被传动到和丝杠轴18成一整体的轴部6上。当电动机32的轴部6进行旋转运动时，安装在轴部6上的、具有线圈2a的转子2旋转，通过前述线圈2a横切永磁铁4a、4b的磁场，产生感应电动势，借此，产生阻止轴部6的旋转的、由电动机32的电磁力引起的转矩。

由于该电动机32的电磁力引起的反向转矩抑制丝杆杠轴18的旋转运动，所以，起着抑制内筒19沿外筒23的伸缩方向的直线运动的阻尼力的作用，吸收并缓和从路面来的冲击能量，提高车辆的乘坐舒适度，并且提高驾驶稳定性。

这里，发生在电磁缓冲器上的阻尼力，更详细地说，是电动机32的转子2的惯性矩、丝杠轴18的惯性矩、电动机32产生的电磁阻力的总和，但由于轴部6和丝杠轴18是一个整体，所以，不需要连接它们的联轴器，惯性矩相应程度地变小。

丝杠轴18的惯性矩依赖于从路面来的向上的压力的加速度，与电动机32产生的、其强度可以自由控制的电磁力不同。从而，该丝杠轴18的惯性矩越大，作为电磁缓冲器的阻尼力的控制变得越难。

但是，在本发明中，由于没有连接到丝杠轴18上的联轴器，所以，惯性矩相应程度地变小，特别是，在外力输入到缓冲器主体30的初期，可以防止依赖于该惯性矩的阻尼力变得过大。

借此，可以改善车辆的乘坐舒适度，并且在根据行驶条件抑制所发生的阻尼力的情况下，由于由电动机32的电磁力产生的易于控制的阻尼力的影响相对地增大，所以可以大幅度提高全部阻尼力的可控制性。

此外，由于丝杠轴18和电动机32的轴部6作为一个整体的轴构件形成，所以，与将它们作为单独的部件构成、相互用联轴器连接的情况相比，可以减少部件的数目，并且装配、加工容易，改进生产率，降低生产成本。

此外，由于无需连接丝杠轴18和轴部6的联轴器，所以可以缩短轴向方向的长度，并且使整个缓冲器轻量化。

由于前述丝杠轴18、中间轴部21、轴部6直径依次变细，所以，在组装电磁缓冲器时，将丝杠轴18螺纹配合到滚珠螺母17上，进而，将中间轴部21插入到滚珠轴承13内，最后可以将轴部6插入到电动机32内，因此，组装性能良好，生产率也很好。

不言而喻，本发明并不局限于上述实施例，也包括在权利要求书所述的技术思想的范围内本领域的工作人员所进行的各种改良和变型。

工业上的利用可能性

本发明的电磁缓冲器，可以用作车辆的缓冲器。

Claims (7)

1.一种电磁缓冲器，包括：

根据来自外部的输入进行伸缩运动的缓冲器主体，

配置在前述缓冲器主体上、将前述伸缩运动变换成旋转运动的、由滚珠螺母和丝杠轴构成的滚珠丝杠机构，

与前述缓冲器主体设置在同一个轴上、产生对抗输入到其旋转轴上的前述旋转运动的电磁阻力的电动机；

前述丝杠轴和前述电动机旋转轴构成作为一个整体的轴构件。

2.如权利要求1所述的电磁缓冲器，前述缓冲器主体具有外筒、和可自由滑动地插入到该外筒的内筒，

前述电动机同轴地连接到前述外筒的上部。

3.如权利要求2所述的电磁缓冲器，前述滚珠丝杠机构的滚珠螺母固定到前述内筒的上部，和前述电动机旋转轴成一整体的前述丝杠轴螺纹配合到该滚珠螺母上。

4.如权利要求3所述的电磁缓冲器，连接前述丝杠轴和前述旋转轴的中间轴部，经由轴承可自由旋转地支承在前述外筒的内表面上。

5.如权利要求4所述的电磁缓冲器，将前述中间轴部的直径设定得比前述丝杠轴细，进而，将前述旋转轴的直径设定得比中间轴部细。

6.如权利要求4或5所述的电磁缓冲器，在前述丝杠轴的下端，在前述内筒的最大下降行程的位置上，安装与前述滚珠螺母的下表面接触的第一缓冲构件。

7.如权利要求4或5所述的电磁缓冲器，在前述轴承的下面，在前述内筒的最大上升行程的位置上，安装与前述滚珠螺母的上表面接触的第二缓冲构件。

Images