JP2005256888A - 電磁緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】高い減衰力を発生可能で、減衰力特性を調整可能な電磁緩衝器を提供する。
【解決手段】支持部材９に回転自在に連結される螺子ナット４内に回転自在に螺合される螺子軸３と、螺子軸３の他端にシャフト７１を連結した第１モータ７と、第２モータ１とを備え、螺子ナット４と螺子軸３との軸方向の相対移動を抑制する電磁緩衝器において、螺子ナット４の回転運動を第２モータ１のシャフト１ａに伝達する動力伝達手段Ｄとを備え、第１モータ７もしくは第２モータ１を駆動させて螺子軸３もしくは螺子ナット４の回転速度を増減速させることにより高減衰力発生可能とするとともに、減衰力調整を可能とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁緩衝器の改良に関する。

一般に車両の車体と車軸との間に懸架バネと並列にして油圧緩衝器を介在させたサスペンションが知られており、このサスペンションは車体を懸架するとともに路面からの振動等の入力を減衰して車両の乗り心地と操縦性を向上させ、或いは車体の変位を抑制して車高を一定に保持している。この油圧緩衝器は、高減衰力が得られる点で有利であるが反面、油が必要であり、この油の漏れを防止するシール機構や複雑なバルブ機構を必要とする。

そこで、最近油、エアや電源等を必要としない新しい電磁緩衝器が研究され、提案されている（特許文献１参照、非特許文献１参照）。

この電磁緩衝器の基本構造は、ボール螺子ナットに回転自在に螺合した螺子軸と、螺子軸の一端に連結され電極を短絡したモータと、で構成され、螺子軸に対しボール螺子ナットが軸方向に移動すると、螺子軸とモータのシャフトが回転し、このシャフトの回転により発生する誘導起電力によってシャフト及び螺子軸の回転方向と逆向きのトルクを上記ボール螺子ナットの直線運動を抑制する減衰力として利用するものである。
特開２００３−２２７５４３号公報（段落番号００２３，図１） 末松、須田，「自動車における電磁サスペンションの研究」，社団法人自動車技術会，学術講演会前刷集，２０００年，Ｎｏ４−００

しかし、上述した従来の電磁緩衝器は、油、エアや電源等を必要としない点で非常に有用であるが、以下の問題点がある。

従来の電磁緩衝器にあっては、減衰力はモータに生じる電磁力に起因するトルクによって発生されるが、モータのシャフトが螺子軸に直結しているので螺子軸の回転速度に依存した減衰力しか発生できない。

したがって、従来の電磁緩衝器ではモータの発生するトルクを調整できるようにモータを制御回路に接続して、減衰力の調整を可能としている。しかしながら、モータは上述のように螺子軸の回転速度に見合ったトルクしか発生できないので、より高い減衰力が必要な場合に減衰力不足となる可能性があると指摘される恐れがある。

また、従来の電磁緩衝器では、減衰特性を微調整することができない。

そこで、本発明は、上記の不具合を勘案して創案されたものであって、その目的とするところは、高い減衰力を発生可能で、減衰力特性を調整可能な電磁緩衝器を提供することである。

上記した目的を達成するため、第１の課題解決手段における電磁緩衝器は、支持部材に回転自在に連結される螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の一端にシャフトを連結した第１モータと、第２モータとを備え、螺子ナットと螺子軸との軸方向の相対移動を抑制する電磁緩衝器において、螺子ナットの回転運動を第２モータのシャフトに伝達する動力伝達手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の課題解決手段における電磁緩衝器は、第１の課題解決手段において、上記動力伝達手段を歯車機構もしくは摩擦車機構もしくはベルト機構としたことを特徴とする。

そして、第３の課題解決手段における電磁緩衝器は、支持部材に回転自在に連結される螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の一端にシャフトを連結した第１モータと、第２モータとを備え、螺子ナットと螺子軸との軸方向の相対移動を抑制する電磁緩衝器において、第２モータが螺子ナットに連結される磁石もしくはコイルの一方と、支持部材に固定される磁石もしくはコイルの他方とで構成されたこと特徴とする。

さらに、第４の課題解決手段における電磁緩衝器は、第１から第３のいずれかの課題解決手段において、第１モータと第２モータとを電気的に接続したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電磁緩衝器。

各請求項の発明によれば、螺子軸もしくは螺子ナットの回転運動を増速もしくは減速することができるので、第１モータもしくは第２モータに生じる誘導起電力を変化させることにより各モータの発生トルクを変化させることができる、つまり、減衰力を変化させることができる。

したがって、いずれの場合にも、１つのモータを使用した場合に比較して、発生減衰力を高めることも低めることもできるが、特に減衰力を高めるように第１モータと第２モータとを電気的に接続することにより、従来の電磁緩衝器に比較して高い減衰力を発生することができる。また、複雑な制御回路を使用しなくとも簡単なスイッチ回路により第１モータと第２モータとの接続状態を変化させることができ低減衰力と高減衰力の切換えが簡単に行える。すなわち、減衰力特性の調整も簡易且つ低コストに行える。また、複数のモータを使用することにより大型のモータを使用せずに高減衰力を発生することができる。

さらに、第１モータもしくは第２モータの一方は駆動されられる為、第１モータもしくは第２モータを螺子軸の上下方向の移動を打ち消すように駆動させることにより、特に電磁緩衝器が車両に適用される場合には、車両の姿勢制御を行うことができる。たとえば、車両が平坦路を直進する場合には、電磁緩衝器が低減衰力を発生するとして、車体がローリングする場合には電磁緩衝器が高減衰力を発生するとしておけば、車体のローリングを抑制することができ、車両における乗り心地を向上できる。

すなわち、第１モータから第２モータに供給される電流および第２モータから第１モータに供給される電流を制御可能な電気回路に接続する場合には、車両の姿勢を制御することも可能となり、螺子軸もしくは螺子ナットの回転運動を自在に増減速することが可能となるので、減衰力調整が可能となり、車両における乗り心地をより一層向上することができる。

また、第１モータもしくは第２モータの一方に外部電源より電流を供給する場合には、いずれかのモータを積極的に駆動させることにより電磁緩衝器の発生する減衰力を変化させることができ、従来の電磁緩衝器に比較して高い減衰力を発生することができ、車両の姿勢制御も可能である。さらに、積極的に通電することにより、その電流の大きさを変えることで、螺子軸もしくは螺子ナットの回転運動を自在に増減速することが可能となるので、より細かな減衰力調整が可能となり、車両における乗り心地をより一層向上することができる。

また、この場合には、積極的に第１モータもしくは第２モータを駆動することにより、アクティブな制御も可能となるので、車両における乗り心地も従来の電磁緩衝器に比較して向上することとなる。

また、いずれか一方のモータが電磁力に起因するトルクを発生不能な状態となった場合でも、他方のモータが減衰力を発生することが可能であるので、減衰力を発生不能となる事態が回避される。したがって、フェールセーフを行うことができる。

請求項２の発明によれば、動力伝達手段に歯車機構、摩擦車機構、ベルト機構を採用しているので、以下の効果がある。

動力伝達手段の減速比を適切な組み合わせとすることが可能であるので、所望の減衰力を得ることができる。したがって、実際に車両に適用する際に、適用車種に応じた必要な減衰力は、動力伝達手段を構成する各歯車の減速比を適切なものとすれば、第２モータを交換することなしに得られるので、適用車種ごとに第２モータの規格を変えなくてすむ。

また、減速比によって、減衰力を変化させることができるので、大きな減衰力が必要な場合でも、モータを大型化する必要が無くなる。すなわち、第２モータを小型化しても所望の減衰力を得ることができる。

さらに、第２モータを螺子ナットから離れた位置に設置することが出来るから、第２モータの規模にかかわらず様々な車両に適用可能である。さらに、第２モータを螺子ナットから離れた位置に設置することが出来るから、第２モータを様々な外的負荷を受けづらい位置に設置することが可能であり、第２モータの損傷防止という効果もある。

そしてまた、動力伝達手段の慣性モーメントと各モータの回転子の慣性モーメントとの影響を、各モータの小型化および動力伝達手段の仕様および減速比の設計で最適化すれば、慣性モーメントの減衰力に対する影響を抑制することができ、それにより、従来の電磁緩衝器を車両に適用した場合に比べ、車両における乗り心地を向上することが可能となる。

請求項３の発明によれば、また、第１モータと第２モータを電気的に接続することで第１モータもしくは第２モータを駆動させるから、外部からの電源を必要としないので、経済的である。

さらに、請求項４の発明によれば、電磁緩衝器をスリムに形成することができ、省スペースであるので、電磁緩衝器の搭載性が向上する。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、本発明の第１の実施の形態における電磁緩衝器の縦断面図である。図２は、本発明の一実施の形態における電磁緩衝器における動力伝達手段の平面図である。図３は、本発明の第２の実施の形態における電磁緩衝器の縦断面図である。

図１に示すように、第１の実施の形態における電磁緩衝器は、第１モータ７と、第２モータ１と、螺子軸３と、支持部材たるハウジング９と、螺子ナットたるボール螺子ナット４と、動力伝達手段Ｄとで構成され、螺子軸３がボール螺子ナット４に螺合され、螺子軸３の回転運動を第１モータ７のシャフト７１に伝達し、また、螺子軸３の直線運動をボール螺子ナット４の回転運動に変換し、動力伝達手段Ｄを介して上記回転運動をモータ１のシャフト１ａに伝達して上記第１モータ７および第２モータ１に電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記シャフト７１，１ａの回転に抗するトルクを上記螺子軸３の直線運動を抑制する減衰力として利用し、ボール螺子ナット４と螺子軸３との軸方向の相対移動を抑制することが出来るものである。

以下、詳細な構造について説明する。螺子軸３には、その外周に螺子溝３ａが設けられるとともに、図１中下端には、円筒状の摺動部材６がナットＮにより固定され、図１中上端は第１モータ７のシャフト７１が一体的に形成されている。なお、第１モータ７のシャフト７１と螺子軸３とを別部材として、それぞれを連結してもよい。また、第１モータ７の上端には車両等へ電磁緩衝器を取付けるためのブラケット（図示せず）が結合される。そして、この螺子軸３は、円筒状の外筒５内に摺動部材６を介して摺動自在に挿入されるとともに、ボール螺子ナット４内に回転自在に螺合されている。なお、摺動部材６により外筒５およびボール螺子ナット４に対する螺子軸３の軸ぶれが防止されており、これにより、ボール螺子ナット４の一部のボール（図示せず）に集中して荷重がかかることを防止でき、ボールもしくは螺子軸３の螺子溝３ａが損傷する事態を避けることが可能である。また、ボールもしくは螺子軸３の螺子溝３ａの損傷を防止できるので、螺子軸３とボール螺子ナット４の回転若しくは電磁緩衝器の伸縮方向への移動の各動作の円滑さを保つことができ、上記各動作の円滑を保てるので、電磁緩衝器として機能も損なわれず、ひいては、電磁緩衝器の故障を防止できる。

また、外筒５の図１中下端には、外筒５を封止する封止部材２１が設けられ、この封止部材２１の図１中下端には、図示しない、車両等へ電磁緩衝器を取付けるためのブラケットが設けられている。したがって、この電磁緩衝器を特に車両に適用する場合には、第１モータ７の図１中上端側を車体側もしくは車軸側の一方に連結し、外筒５の図１中下端を車体側もしくは車軸側の他方に連結して、車体と車軸との間に電磁緩衝器を介装することが可能なようになっている。

そしてまた、外筒５の図１中上端は、支持部材たる有底筒状のハウジング９に連結され、このハウジング９には、底部９ａには、２つの孔９ｂ，９ｃが設けられ、外筒５は、ハウジング９の孔９ｂと同心となるようにハウジング９に連結されている。さらに、ハウジング９の孔９ｂの内周には、ボールベアリング１０が嵌合されている。また、ハウジング９の孔９ｃは、図１中上方側が小径であって下方側が大径となるように形成され、この大径の部位に第２モータ１が嵌合されている。なお、ハウジング９は外筒５と一体的に成形されてもよい。

さらに、ハウジング９の図１中上端は、ハウジングキャップ１３が嵌着されており、このハウジングキャップ１３には、それぞれ、ハウジング９の孔９ｂおよび孔９ｃと同芯となるように孔１３ａおよび穴１３ｂが設けられており、孔１３ａ内周にはボールベアリング１１が嵌合され、穴１３ｂ内周にはボールベアリング１２が嵌合されている。

そして、上記ボールベアリング１１内周には、ボール螺子ナット４の図１中上端が、ボールベアリング１０内周には、ボール螺子ナット４の図１中下端が嵌合されている。したがって、ボール螺子ナット４は、ハウジング９およびハウジングキャップ１３に対してボールベアリング１０，１１を介して回転運動することができる。

ここで、ボール螺子ナット４の構造は特に図示しないが、たとえば、ボール螺子ナット４の内周には、螺子軸３の螺旋状の螺子溝３ａに符合するように螺旋状のボール保持部が設けられており、前記保持部に多数のボールが配在されてなり、ボール螺子ナット４の内部にはボールが循環可能なように前記螺旋状保持部の両端を連通する通路が設けられているものであって、螺子軸３を前記ボール螺子ナット４に螺合された場合に、螺子軸３の螺旋状の螺子溝３ａにボール螺子ナット４のボールが嵌合し、螺子軸３の回転運動に伴いボール自体も螺子軸３の螺子溝３ａとの摩擦力により回転するので、ラックアンドピニオン等の機構に比べ滑らかな動作が可能である。

上述のように、ボール螺子ナット４には螺子軸３が螺子溝３ａに沿って回転自在に螺合され、螺子軸３がボール螺子ナット４に対し図１中上下方向の直線運動をすると、ボール螺子ナット４はハウジング９およびハウジングキャップ１３により図１中上下方向の移動が規制され、回転のみ許容されているので、ボール螺子ナット４は強制的に回転駆動される。すなわち、上記機構により螺子軸３の直線運動がボール螺子ナット４の回転運動に変換されることとなる。

転じて、第１モータ７およびハウジング９の孔９ｃに嵌合される第２モータ１は、電磁力発生源として使用されるものであり、様々なモータ、たとえば直流モータや交流モータ、誘導モータ等が使用可能である。なお、第２モータ１とハウジング９の固定手段は第２モータ１が発生する電磁力による回転トルクによりモータ１自体がハウジング９に対し回転するようなことがなく、且つ、充分な耐久性のある慣用されている固定手段であれば良い。

なお、図示するところでは、第１モータ７は、フレーム７０と、螺子軸３の図１中上方に形成され、フレーム７０内にボールベアリング７５，７６を介して回転自在に挿入されるシャフト７１と、シャフト７１の外周に取付けられた磁界発生用の複数の磁石７３，７３と、フレーム７０の内周に嵌装されたコイルボビン７９に巻装されたコイル８０と、コイルボビン７９に内設されたコア７２と、フレーム７０の図１中上端を覆うキャップ７８とで構成されたブラシレスモータであって、シャフト７１の回転によりコイル８０が上記磁石７３，７３の発生する磁界を横切ることにより誘導起電力を発生するものである。すなわち、螺子軸３の回転運動は、シャフト７１に伝達され、その結果、第１モータ７が回転し、その電磁力に起因して発生するシャフト７１の回転に抗するトルクが螺子軸３の回転を抑制する減衰力として作用する。なお、本実施の形態においては、キャップ７８の上端にこの電磁緩衝器を適用する箇所に取付可能なようにブラケット（図示せず）が設けられるが、フレーム７０を上記適用箇所に連結するとしてもよい。また、外筒５を介してこの電磁緩衝器を適用する箇所に、支持部材たるハウジング９を取付けるとしているが、ハウジング９を直接上記適用箇所に連結するとしてもよく、さらに、ボール螺子ナット４を回転自在に支持する機能を有する部材を適用箇所側に形成するとしてもよい。

また、シャフト７１の図１中上端部には、段部７４が設けられ、この段部７４とシャフト７１の図１中上端に螺着されるナット７７でボールベアリング７６，７６を挟持するとともに、ボールベアリング７６，７６が嵌合されるボールベアリングハウジング８１がフレーム７０に嵌着されているので、シャフト７１がフレーム７０に対し図１中上下方向の移動が規制され、シャフト７１はフレーム７０に対し回転のみが許容されている。なお、図示はしないが、第２モータ１も同様の構成としてある。ちなみに、図示したところでは、上述したように、第１モータ７のシャフト７１は螺子軸３と一体的に成形されているが、シャフト７１と螺子軸３とを別部材としてもよく、その場合には、シャフト７１と螺子軸３とを連結する連結部材が必要となるが、この連結部材を、たとえば、プラネタリギア等にすることにより螺子軸３の回転速度を減速もしくは増速させてシャフト７１に伝達するとしてもよい。そうすることで、第１モータ７のトルクを減速比によって、変化させることができる、すなわち、螺子軸３の回転を抑制するトルクを変化させることができるので、大きな減衰力が必要な場合でも、モータを大型化する必要が無くなる。このことは、裏を返せば小型のモータを使用できるということである。

そして、第１モータ７および第２モータ１は、制御回路等（図示せず）に接続されるか、第１モータ７の各電極を直接第２モータ１の各電極（図示せず）に背接続し、閉回路としてある。

また、第２モータ１のシャフト１ａには、キャップ２０が嵌合され、シャフト１ａは、キャップ２０を介して後述の従動歯車２ａの軸心部に嵌合される。なお、シャフト１ａの外周にはキー（図示せず）が設けられると同時に、キャップ２０にも図２に示すようにキー２０ａが設けられ、シャフト１ａの従動歯車２ａに対する空転が防止されている。また、キャップ２０の図１中上端はハウジングキャップ１３の穴１３ｂに嵌合されたボールベアリング１２の内周に嵌合されている。

他方、動力伝達手段Ｄは、図１および図２に示すように、従動歯車２ａと、ボール螺子ナット４の外周に形成した駆動歯車２ｂとからなり、各歯車２ａ、２ｂの歯が、互いに噛み合うように水平に配置されてハウジング９内に回転自在に挿入されている。

なお、各歯車２ａ、２ｂは、たとえばインボリュート歯車等の周知の歯車を使用すればよく、本実施の形態では２つの歯車を使用しているが、３つ以上の歯車列を使用しても本発明の効果を実現可能である。

そして、従動歯車２ａの軸心に設けられたシャフト挿入孔３０には、キャップ２０のキー２０ａに対応するよう上記シャフト挿入孔３０にキー溝３１が設けられており、上述の通り、シャフト挿入孔３０に第２モータ１のシャフト１ａを内包するキャップ２０が上記キー２０ａと上記キー溝３１を符合させて嵌合される。

なお、本実施の形態では、上記キャップ２０のキー１０ａと上記シャフト挿入孔３０に設けられたキー溝３１とにより、従動歯車２ａのキャップ２０に対する空転を防止しているが、他に慣用されている手段によって、上記空転の防止を図っても良い。

上記のように各歯車２ａ、２ｂの軸心が横方向にオフセットされていることにより、各歯車２ａ、２ｂに結合した第２モータ１の軸心とボール螺子ナット４の軸心が横方向にずれており、その結果、第２モータ１は外筒５の外側においてボール螺子ナット４の側方に並行に配置される。

なお、本実施の形態では、第２モータ１をボール螺子ナット４の側方近傍に配置しているが、上述のように歯車列を使用して、第２モータ１をボール螺子ナットから離れた位置に配置することも可能である。したがって、たとえば、第２モータ１のみを車体内に配置するようにして雨水や泥、飛び石などによる第２モータ１の損傷を防止することができる。

上記構成により、螺子軸３の図１中上下方向の直線運動によるボール螺子ナット４の回転運動は、駆動歯車２ｂと従動歯車２ａとが互いに噛み合っているので、第２モータ１のシャフト１ａに伝達されることとなり、その結果、第２モータ１が回転し、その電磁力に起因して発生するシャフト１ａの回転に抗するトルクが動力伝達手段Ｄを介してボール螺子ナット４の回転を抑制する減衰力として作用する。

なお、上記したところでは、駆動歯車と従動歯車を水平配置してボール螺子ナット４の回転運動を第２モータ１に伝達しているが、各歯車を傘歯車として、ボール螺子ナット４に対する第２モータ１の取付角度を変化させることも可能である。この場合には、上記取付角度の調節が可能であるから、適用する車両の構造にあわせて、本発明にかかる電磁緩衝器を取付けることが出来ることとなる。したがって、新造又は既存車両のレイアウトに左右されずに電磁緩衝器を取付ることが可能である。また、傘歯車の種類は何でも良いが、はすば傘歯車等の円滑な伝動が可能であるものが好ましい。

さらには、動力伝達手段を歯車機構以外に、摩擦車機構やベルト機構としてもよい。たとえば、摩擦車機構とする場合には、ボール螺子ナット４の外周に形成した摩擦車に、第２モータ１のシャフト１ａ自体に形成もしくはシャフト１ａに結合した摩擦車を当接させるとすればよく、ベルト機構であれば、ボール螺子ナット４の外周に形成したプーリと、第２モータ１のシャフト１ａ自体に形成もしくはシャフト１ａに結合したプーリとにベルトを掛架させればよい。

引き続いて、作用について説明する。電磁緩衝器に伸縮する、すなわち、外筒５に対し螺子軸３が図１中上下方向に移動すると、螺子軸３のみが外筒５に対し回転するか、螺子軸３は回転せずに図１中上下方向の直線運動のみをし、この直線運動がボール螺子ナット４と螺子軸３のボール螺子機構により、ボール螺子ナット４の回転運動に変換されるか、螺子軸３およびボール螺子ナット４のいずれもが回転することとなる。

すると、螺子軸３のみが回転する場合には、螺子軸３の回転により第１モータ７のシャフト７１も回転するが、シャフト７１が回転運動を呈すると、第１モータ７内のコイル８０が磁石７３，７３の磁界を横切ることとなり、コイル８０に誘導起電力が発生する。すると、この誘導起電力により第１モータ７はシャフト７１の回転運動を抑制する方向のトルクを発生し、螺子軸３の回転運動を抑制する。したがって、螺子軸３の回転が抑制されるので上記螺子軸３の外筒５に対する移動も抑制され、上記トルクは、外筒５に対する螺子軸３の直線運動を抑制する減衰力として作用し、振動エネルギを吸収緩和する。これにより減衰力が発生される。

このとき、第１モータ７の各電極は第２モータ１の各電極に電気的に接続されているから、第２モータ１のコイルには、第１モータ７に発生する誘導起電力により電流が流れることとなる。そして、第２モータ１は第１モータ７により駆動されるが、この第２モータ１は、ボール螺子ナット４を螺子軸３の回転方向と同じ方向に回転させる場合には、電磁緩衝器が伸縮する際の螺子軸３の回転速度が高められるので、結果的に第１モータ７の発生する電磁力に起因するトルクが大きくなって減衰力を高めることとなり、逆にボール螺子ナット４を螺子軸３の回転方向と逆の方向に回転させる場合には、電磁緩衝器が伸縮する際の螺子軸３の回転速度が低められるので、結果的に第１モータ７の発生する電磁力に起因するトルクが小さくなって減衰力を低めることとなる用に作用する。

つづいて、螺子軸３は回転せずに図１中上下方向の直線運動のみをし、この直線運動がボール螺子ナット４と螺子軸３のボール螺子機構により、ボール螺子ナット４の回転運動に変換される場合には、上記ボール螺子ナット４の回転運動は、上記動力伝達手段Ｄを介して第２モータ１のシャフト１ａに伝達される。

第２モータ１のシャフト１ａが回転運動を呈すると、第２モータ１内のコイルが磁石の磁界を横ぎることとなり、誘導起電力が発生し、第２モータ１が発生する電磁力に起因するシャフト１ａの回転に抗するトルクは、シャフト１ａの回転運動を抑制することとなる。そして、このシャフト１ａの回転運動を抑制する作用は、上記動力伝達手段Ｄを介してボール螺子ナット４に伝達されるので、ボール螺子ナット４の回転運動を抑制するように働く。すると、上記第２モータ１の電磁力に起因する上記シャフト１ａに抗するトルクは、ボール螺子ナット４の回転運動を抑制するので、外筒５に対する螺子軸３の直線運動を抑制する減衰力として作用し、振動エネルギを吸収緩和する。

このとき、第２モータ１の各電極は第１モータ７の各電極に電気的に接続されているから、第１モータ７のコイル８０には、第２モータ１に発生する誘導起電力により電流が流れることとなる。そして、第１モータ７は第２モータ１により駆動されるが、この第１モータ７は、螺子軸３をボール螺子ナット４の回転方向と同じ方向に回転させる場合には、減衰力を高めることとなり、逆に螺子軸３をボール螺子ナット４の回転方向と逆の方向に回転させる場合には、減衰力を低めることとなる用に作用する。

さらに、螺子軸３およびボール螺子ナット４のいずれもが回転する場合には、第１モータ７は螺子軸３の回転を抑制するように、第２モータ１はボール螺子ナット４の回転を抑制するように、誘導起電力を発生するが、第１モータ７および第２モータ１のそれぞれが螺子軸３およびボール螺子ナット４を同じ方向に回転させる方向にトルクを発生する場合には減衰力を高め、逆の場合には、減衰力を低めるように作用する。

すなわち、上述したことは、結果的に、螺子軸３もしくはボール螺子ナット４の回転運動を増速もしくは減速することができるということである。よって、第１モータ７もしくは第２モータ１に生じる誘導起電力を変化させることにより各モータ１，７の発生トルクを変化させることができる、つまり、減衰力を変化させることができる。また、第１モータ７と第２モータ１を電気的に接続することで第１モータ７もしくは第２モータ１を駆動させるから、外部からの電源を必要としないので、経済的である。

したがって、いずれの場合にも、１つのモータを使用した場合に比較して、発生減衰力を高めることも低めることもできるが、特に減衰力を高めるように第１モータ７と第２モータ１とを電気的に接続することにより、従来の電磁緩衝器に比較して高い減衰力を発生することができる。また、複雑な制御回路を使用しなくとも簡単なスイッチ回路により第１モータ７と第２モータ１との接続状態を変化させることができ低減衰力と高減衰力の切換えが簡単に行える。すなわち、減衰力特性の調整も簡易且つ低コストに行える。また、複数のモータを使用することにより大型のモータを使用せずに高減衰力を発生することができる。

さらに、第１モータ７もしくは第２モータ１の一方は駆動されられる為、第１モータ７もしくは第２モータ１を螺子軸３の図１中上下方向の移動を打ち消すように駆動させることにより、特に電磁緩衝器が車両に適用される場合には、車両の姿勢制御を行うことができる。たとえば、車両が平坦路を直進する場合には、電磁緩衝器が低減衰力を発生するとして、車体がローリングする場合には電磁緩衝器が高減衰力を発生するとしておけば、車体のローリングを抑制することができ、車両における乗り心地を向上できる。この場合には、車両の姿勢を把握する為に、車両に横加速度センサ等を設置しておき、横加速度が、車体にローリングが発生するほど大きい場合に第１モータ７と第２モータ１との接続状況を切換えるようにするとよい。

すなわち、第１モータ７から第２モータ１に供給される電流および第２モータ１から第１モータ７に供給される電流を制御可能な電気回路に接続する場合には、車両の姿勢を制御することも可能となり、螺子軸３もしくはボール螺子ナット４の回転運動を自在に増減速することが可能となるので、減衰力調整が可能となり、車両における乗り心地をより一層向上することができる。

なお、上述したところでは、第１モータ７と第２モータ１とを電気的に接続しているが、第１モータ７の各電極を短絡し、第２モータ１に外部電源より電流を供給するか、第２モータ１の各電極を短絡し、第１モータ７に外部電源より電流を供給するとしてもよい。この場合にも、いずれかのモータを積極的に駆動させることにより電磁緩衝器の発生する減衰力を変化させることができるとともに、従来の電磁緩衝器に比較して高い減衰力を発生することができ、車両の姿勢制御および車高調整も可能である。さらに、積極的に通電することにより、その電流の大きさを変えることで、螺子軸３もしくはボール螺子ナット４の回転運動を自在に増減速することが可能となるので、より細かな減衰力調整が可能となり、車両における乗り心地をより一層向上することができる。さらに、第１モータ７および第２モータ１の双方に電流供給を行うとしてもよく、この場合にも、上記の車高調整や減衰力調整が可能となる。

また、この場合には、積極的に第１モータ７もしくは第２モータ１もしくは全部のモータを駆動することにより、電磁緩衝器をアクチュエータとしても機能させることができアクティブな制御も可能となるので、車両における乗り心地も従来の電磁緩衝器に比較して向上することとなる。

以上、一連の動作により、電磁緩衝器としての機能を発揮することができるが、本実施の形態にあっては、動力伝達手段を設けているので、実際に車両に適用する際に、適用車種に応じた必要な減衰力が、上記各歯車の減速比を適切なものとすれば、第２モータ１を交換することなしに得られるので、適用車種ごとにモータの規格を変えなくてすむ。

さらに、減速比によって、減衰力を変化させることができるので、この点でも、大きな減衰力が必要な場合であってもモータを大型化する必要が無くなる。したがって、裏を返せば小型のモータを使用できるということである。ここで、電磁緩衝が発生する減衰力には、概ね、ボール螺子ナット４の慣性モーメントと各モータ１，７の回転子の慣性モーメントと螺子軸３の慣性モーメントと各歯車２ａ，２ｂの慣性モーメントと各モータ１，７の発生する電磁力の総和であり、モータ１，７の回転子や各歯車２ａ，２ｂの慣性モーメントは、モータ１，７のシャフト１ａ，７ａの角加速度に比例するが、各モータ１，７の回転子や各歯車２ａ，２ｂの慣性モーメントが比較的大きく減衰力に対する影響は無視できない。そして、この上記慣性モーメントは、上述の通り上記伸縮運動の加速度に比例することから、路面等から電磁緩衝器に入力される緩衝器の軸方向の力に対し、各モータ１，７の電磁力に依存しない減衰力を発生することになり、特に急激な軸方向の力が入力された場合には、より高い減衰力を発生することになる。したがって、常に電磁力に依存した減衰力に先んじて各モータ１，７の回転子や各歯車２ａ，２ｂの慣性モーメントによる減衰力が発生することとなり、また、電磁緩衝器の伸縮運動の加速度に依存する各モータ１，７の回転子や各歯車２ａ，２ｂの慣性モーメントにより発生する減衰力は制御しづらいので、上記慣性モーメントが小さければ小さいほど、上記慣性モーメントの減衰力に対する影響を抑制することができる。ここで、本実施の形態で考慮に入れなくてはならない各歯車２ａ，２ｂの慣性モーメントとモータ１，７の回転子の慣性モーメントとの影響を、モータ１，７の小型化および各歯車２ａ，２ｂの径、重量およびギア比の設計で最適化すれば、上記慣性モーメントの減衰力に対する影響を抑制することができるということであり、また、従来の電磁緩衝器を車両に適用した場合に比べ、車両における乗り心地を向上することが可能となるということである。

また、いずれか一方のモータが電磁力に起因するトルクを発生不能な状態となった場合でも、他方のモータが減衰力を発生することが可能であるので、減衰力を発生不能となる事態が回避される。したがって、フェールセーフを行うことができる。

ここで、特に図示しなかったが、第２モータ１の上部がモータブラケット９に固定されて、第２モータ１の下部は剥き出しの状態であるが、実際に車両に適用する際には、雨、泥、石のはね等の外的負荷による第２モータ１の損傷を防ぐべくモータ１を覆うカバーを取付けることが好ましい。

なお、上述したところでは、ボール螺子ナット４側の第２モータ１を１つ使用した電磁緩衝器を例にあげているが、ボール螺子ナット４に形成した駆動歯車に、複数の従動歯車を噛合させ、それぞれの従動歯車にモータのシャフトを連結すれば、ボール螺子ナット４側に複数のモータを設けることもできる。この場合には、モータを複数使用することが出来るので、ボール螺子ナット４側のモータを１つ使用した場合に比べて、より大きな減衰力を得ることが出来き、さらに、１つの第２モータ１を大型化して大きな減衰力を得るのではなく、複数のモータを利用することとしているので、第２モータ１の大型化に伴うモータの回転子の慣性モーメントの増加の影響、すなわち、慣性モーメントが大きくなることによる車両の乗り心地の悪化及び緩衝器の伸縮運動の加速度に依存するモータの回転子の慣性モーメントにより発生する減衰力の制御の困難性という弊害を小さくすることが可能である。なお、この場合にも、各歯車を傘歯車とし、また、歯車機構に換えて動力伝達手段を摩擦車機構、ベルト機構をするとしてもよい。

さらに、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部材については、説明が重複するので、同一の符号を付するのみとして、その詳しい説明を省略する。第２の実施の形態における電磁緩衝器は、図３に示すように、第１モータ７と、第２モータ１７０と、螺子軸３と、支持部材たる内筒１０６と、螺子ナットたるボール螺子ナット４とで構成され、螺子軸３がボール螺子ナット４に螺合され、螺子軸３の回転運動を第１モータ７のシャフト７１に伝達し、また、螺子軸３の直線運動をボール螺子ナット４の回転運動に変換し、第２モータ１７０に電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記シャフト７１およびボール螺子ナット４の回転に抗するトルクを上記螺子軸３の直線運動を抑制する減衰力として利用し、ボール螺子ナット４と螺子軸３との軸方向の相対移動を抑制することが出来るものである。

詳しく説明すると、螺子軸３は、第１の実施の形態と同様の構成で、その上端には第１モータ７のシャフト７１が一体的に形成されている。第１モータ７は、筒状のフレーム１０５と、螺子軸３の図３中上方に形成され、フレーム１０５内にボールベアリング７５，７６を介して回転自在に挿入されるシャフト７１と、シャフト７１の外周に取付けられた磁界発生用の複数の磁石７３，７３と、フレーム１０５の内周に嵌装されたコイルボビン７９に巻装されたコイル８０と、コイルボビン７９に内設されたコア７２と、フレーム７０の図１中上端を覆うキャップ７８とで構成されたブラシレスモータであって、シャフト７１の回転によりコイル８０が上記磁石７３，７３の発生する磁界を横切ることにより誘導起電力を発生するものである。すなわち、第１の実施の形態と略同様の構成であって、異なるのは、フレーム１０５はモータ部分のみを覆うのではなく、図３中下方に延長されていることである。なお、この実施の形態にあっても、キャップ７８の上端にブラケット（図示せず）が設けられるが、フレーム７０を上記適用箇所に連結するとしてもよい。

そして、このフレーム１０５内には、軸受２００，２０１を介して支持部材たる内筒１０６が摺動自在に挿入されている。この内筒１０６の図３中上端部には、ボールベアリング１１０およびボールベアリング１１１を介してボール螺子ナット４が回転自在に設けられており、その図３中上方の管端には、ボール螺子ナット４が内筒１０６から脱落することを防止する為のストッパ１０７が嵌着されている。さらには、内筒１０６内周には、コア１７４とコア１７４に巻装したコイル１８０が嵌装されている。また、ボール螺子ナット４には、その図３中下端から垂下する複数の磁石１７３，１７３が設けられている。すなわち、ボール螺子ナット４が内筒１０６に対して回転運動を呈すると、ボール螺子ナット４の図３中下端から垂下される磁石１７３，１７３も回転するので、コイル１８０が上記磁石１７３，１７３の発生する磁界を横切ることにより誘導起電力を発生する。したがって、第２モータ１７０は、上記したボール螺子ナット４、内筒１０６、コア１７４、コイル１８０および磁石１７３，１７３で構成されるブラシレスモータであって、この場合、ボール螺子ナット４がシャフトとして、内筒１０６がフレームとしての役割を果たしている。なお、ボール螺子ナット４を回転自在に支持することが可能で、かつ、第２モータを形成することができれば、支持部材を筒状に形成する必要はない。

また、フレーム１０５の下端には、ダストシール３００が設けられており電磁緩衝器内への埃や雨水等の浸入が防止されている。なお、内筒１０６の図３中下端には、内筒１０６を封止する封止部材１２１が設けられ、この封止部材２１の図３中下端には、図示しない、車両等へ電磁緩衝器を取付けるためのブラケットが設けられている。したがって、第１モータ７の図１中上端側を車体側もしくは車軸側の一方に連結し、支持部材たる内筒１０６の図３中下端に設けた封止部材１２１を車体側もしくは車軸側の他方に連結して、車体と車軸との間に電磁緩衝器を介装することが可能なようになっている。

また、上記封止部材１２１の図３上方外周には、ボールベアリング１２２が嵌合されており、このボールベアリング１２２の外周が上記磁石１７３，１７３の内周に嵌合され、磁石１７３，１７３の軸ぶれが防止されて、磁石１７３，１７３が螺子軸３やコイル１８０と干渉することが防止されている。なお、上記ボールベアリング１２２にかえて磁石１７３，１７３の内周に摺接する軸受を設けるとしてもよい。

ちなみに、本実施の形態においては、第１モータ７のフレーム１０５が、図３中下方に延長されているので、路面からの飛び石や、雨水等が直接ボール螺子ナット４、第１モータ７、第２モータ１７０や螺子軸３に当たることが防止されていると同時に、加えてフレーム１０５と内筒１０６との間に軸受２００，２０１が設けられ、これにより内筒１０６およびボール螺子ナット４に対する螺子軸３の軸ぶれが防止されており、ボール螺子ナット４の一部のボール（図示せず）に集中して荷重がかかることを防止でき、ボールもしくは螺子軸３の螺子溝３ａが損傷する事態を避けることが可能である。また、ボールもしくは螺子軸３の螺子溝３ａの損傷を防止できるので、螺子軸３とボール螺子ナット４の回転若しくは電磁緩衝器の伸縮方向への移動の各動作の円滑さを保つことができ、上記各動作の円滑を保てるので、電磁緩衝器として機能も損なわれず、ひいては、電磁緩衝器の故障を防止できる。

さらに、本実施の形態にあっては、第１の実施の形態では、外筒５の側方に設けられていた第２モータをフレーム内に収めることができるので、電磁緩衝器をスリムに形成することができ、省スペースであるので、電磁緩衝器の搭載性が向上する。

なお、その作用であるが、電磁緩衝器が伸縮する際には、第１の実施の形態と同様に、螺子軸３もしくはボール螺子ナット４の回転運動を増速もしくは減速することができるので、第１の実施の形態と同様の作用効果をそうすることができる。

また、上記したところでは、電磁緩衝器を特に車両に適用した場合について説明したが、通常緩衝器が使用される部位にこの電磁緩衝器を使用可能なことは無論である。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

第１実施の形態における電磁緩衝器の縦断面図である。 第１の実施の形態における電磁緩衝器における動力伝達手段の平面図である。 第２の実施の形態における電磁緩衝器の縦断面図である。

符号の説明

１ 第２モータ
１ａ，７１ シャフト
２ａ 従動歯車
２ｂ 駆動歯車
３ 螺子軸
３ａ 螺子溝
４ 螺子ナットたるボール螺子ナット
５ 外筒
７ 第１モータ
９ 支持部材たるハウジング９
７３，１７３ 磁石
８０，１８０ コイル
１０６ 支持部材たる内筒
Ｄ 動力伝達手段

Claims (4)

1. 支持部材に回転自在に連結される螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の一端にシャフトを連結した第１モータと、第２モータとを備え、螺子ナットと螺子軸との軸方向の相対移動を抑制する電磁緩衝器において、螺子ナットの回転運動を第２モータのシャフトに伝達する動力伝達手段とを備えたことを特徴とする電磁緩衝器。
2. 上記動力伝達手段を歯車機構もしくは摩擦車機構もしくはベルト機構としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁緩衝器。
3. 支持部材に回転自在に連結される螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の一端にシャフトを連結した第１モータと、第２モータとを備え、螺子ナットと螺子軸との軸方向の相対移動を抑制する電磁緩衝器において、第２モータが螺子ナットに連結される磁石もしくはコイルの一方と、支持部材に固定される磁石もしくはコイルの他方とで構成されたこと特徴とする電磁緩衝器。
4. 第１モータと第２モータとを電気的に接続したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電磁緩衝器。

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