JP2005256927A - Electromagnetic shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、螺子ナットに螺子軸を回転自在に螺合することにより、螺子ナットを介して螺子軸の直線運動をモータの回転運動に変換する機構を有し、モータの電磁力を減衰力として利用する電磁緩衝器に関する。 The present invention has a mechanism for converting a linear motion of a screw shaft into a rotational motion of a motor via the screw nut by screwing a screw shaft into the screw nut so as to be rotatable, and using the electromagnetic force of the motor as a damping force. The present invention relates to an electromagnetic shock absorber to be used.
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。 In general, a suspension is known in which a hydraulic shock absorber is interposed between a vehicle body and an axle in parallel with a suspension spring. This suspension suspends the vehicle body and attenuates input such as vibration from a road surface. The ride comfort and controllability are improved, or the vehicle height is kept constant by suppressing the displacement of the vehicle body. This hydraulic shock absorber is advantageous in that a high damping force can be obtained, but on the other hand, oil is required, and a seal mechanism and a complicated valve mechanism for preventing leakage of the oil are required.
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)。
Therefore, recently, a new electromagnetic shock absorber that does not require oil, air, power supply, etc. has been studied and proposed (see
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。
しかし、上述した従来の螺子軸とモータのシャフトを連結することにより、モータに螺子軸の回転運動を伝達する構成を採用している電磁緩衝器は、特に車両に適用する際には、以下の問題点がある。 However, when the conventional screw shaft and the motor shaft described above are connected to each other and the electromagnetic shock absorber adopting the configuration for transmitting the rotational motion of the screw shaft to the motor is applied to a vehicle in particular, There is a problem.
電磁緩衝器では、螺子軸の回転数に比例した減衰力が発生するので、路面から突き上げ入力のような特に急激な軸方向の振動が入力された場合には、螺子軸の回転数も速くなるので、モータのシャフトもそれに応じて高速で回転するから、モータの発生する電磁力が大きくなり、より高い減衰力を発生することになる。 In the electromagnetic shock absorber, a damping force proportional to the rotational speed of the screw shaft is generated. Therefore, when a particularly rapid axial vibration such as a push-up input is input from the road surface, the rotational speed of the screw shaft is also increased. Therefore, since the motor shaft also rotates at a high speed accordingly, the electromagnetic force generated by the motor increases and a higher damping force is generated.
すると、車体側に衝撃が伝達されてしまい、結果的に車両における乗り心地が悪化してしまう。 Then, an impact is transmitted to the vehicle body side, and as a result, the riding comfort in the vehicle is deteriorated.
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、車両における乗り心地を向上する電磁緩衝器を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic shock absorber that improves riding comfort in a vehicle.
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、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸に連結されるモータとを備え、モータの電磁力で螺子ナットと螺子軸の軸方向の相対移動を抑制する電磁緩衝器において、螺子軸とモータとの間に両者間の伝達トルクを変更するトルク変更手段を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the electromagnetic shock absorber in the first problem solving means includes a screw shaft that is rotatably screwed into a screw nut, and a motor that is coupled to the screw shaft. In the electromagnetic shock absorber that suppresses the relative movement of the screw nut and the screw shaft in the axial direction, torque changing means for changing the transmission torque between the screw shaft and the motor is provided.
また、第2の課題解決手段における電磁緩衝器は、支持部材に支持される螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸に連結されるモータとを備え、モータの電磁力で螺子ナットと螺子軸の軸方向の相対移動を抑制する電磁緩衝器において、支持部材と螺子ナットとの間に両者間の伝達トルクを変更するトルク変更手段を設けたことを特徴とする。 The electromagnetic shock absorber in the second problem solving means includes a screw shaft that is rotatably screwed into a screw nut supported by the support member, and a motor that is coupled to the screw shaft, and the electromagnetic force of the motor. In the electromagnetic shock absorber that suppresses the relative movement of the screw nut and the screw shaft in the axial direction, torque changing means for changing the transmission torque between the support member and the screw nut is provided.
そして、第3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、トルク変更手段は、螺子軸を回転させるトルクもしくはモータの発生する電磁力によるモータのシャフト回転させるトルクが所定のトルク以上となったときに、上記トルクの伝達を抑制もしくは解除することを特徴とする。 In the electromagnetic shock absorber in the third problem solving means, the torque changing means in the first problem solving means has a torque for rotating the screw shaft or a torque for rotating the shaft of the motor by the electromagnetic force generated by the motor. When the torque becomes higher than the torque, the transmission of the torque is suppressed or released.
さらに、第4の課題解決手段における電磁緩衝器は、第2の課題解決手段において、トルク変更手段は、螺子ナットに作用するトルクが所定のトルク以上となったときに支持部材への上記トルクの伝達を抑制もしくは解除することを特徴とする。 Further, in the electromagnetic shock absorber in the fourth problem solving means, in the second problem solving means, the torque changing means is configured to reduce the torque applied to the support member when the torque acting on the screw nut exceeds a predetermined torque. It is characterized by suppressing or canceling transmission.
またさらに、第5の課題解決手段における電磁緩衝器は、第1から第4のいずれかの課題解決手段において、トルク変更手段が、クラッチ、電磁クラッチあるいはトルクリミッタであることを特徴とする。 Furthermore, the electromagnetic shock absorber in the fifth problem solving means is characterized in that, in any of the first to fourth problem solving means, the torque changing means is a clutch, an electromagnetic clutch or a torque limiter.
そして、第6の課題解決手段における電磁緩衝器は、第1から第4のいずれかの課題解決手段において、トルク変更手段が電磁クラッチであり、当該電磁クラッチへの電流供給量を制御してモータの慣性モーメントによる減衰力を制御することを特徴とする。 In the electromagnetic shock absorber in the sixth problem solving means, in any one of the first to fourth problem solving means, the torque changing means is an electromagnetic clutch, and the motor is controlled by controlling the current supply amount to the electromagnetic clutch. It is characterized by controlling the damping force due to the moment of inertia.
各請求項の発明によれば、トルク変更手段により螺子軸とモータとの間もしくは螺子ナットと支持部材との間の伝達トルクを変更することができるので、この電磁緩衝器を車両に適用したときに路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合にモータが減衰力を発生することを阻止もしくはその発生減衰力を減少することができる。したがって、車体側に衝撃が伝達されてしまうことはなく、車両における乗り心地が向上する。 According to the invention of each claim, the torque changing means can change the transmission torque between the screw shaft and the motor or between the screw nut and the support member. In addition, when a sudden and large load such as a push-up input from the road surface is input to the electromagnetic shock absorber, the motor can be prevented from generating a damping force or the generated damping force can be reduced. Therefore, an impact is not transmitted to the vehicle body side, and the riding comfort in the vehicle is improved.
請求項3の発明によれば、螺子ナットの上下方向の直線運動により螺子軸を回転させるトルクが、所定のトルク以上となる場合、たとえば、この電磁緩衝器を車両に適用したときに路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合には、トルク変更手段がトルク伝達を抑制もしくは解除するので、モータが減衰力を発生することを阻止もしくはその発生減衰力を減少することができる。したがって、車体側に衝撃が伝達されてしまうことはなく、車両における乗り心地が向上する。
According to the invention of
そして、所定のトルクについては、電磁緩衝器が適用される車両に適するように、車両における乗り心地を悪化させるような振動入力時に発生するトルクに設定されることで、たとえば、路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合にのみ、トルクの伝達を解除することにより、車両における乗り心地を向上することができる。 The predetermined torque is set to a torque generated at the time of vibration input that deteriorates the riding comfort in the vehicle so as to be suitable for the vehicle to which the electromagnetic shock absorber is applied. Only when a large and sudden load is input to the electromagnetic shock absorber, the ride comfort in the vehicle can be improved by releasing the torque transmission.
また、請求項4の発明によれば、螺子ナットを回転させるトルクが、所定のトルク以上となる場合、たとえば、この電磁緩衝器を車両に適用したときに路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合にトルク変更手段がトルク伝達を抑制もしくは解除するので、モータが減衰力を発生することを阻止もしくはその発生減衰力を減少することができる。したがって、車体側に衝撃が伝達されてしまうことはなく、車両における乗り心地が向上する。 According to the invention of claim 4, when the torque for rotating the screw nut is equal to or greater than a predetermined torque, for example, when this electromagnetic shock absorber is applied to a vehicle, a sudden and large load such as a push-up input from the road surface Is input to the electromagnetic shock absorber, the torque changing means suppresses or cancels the torque transmission, so that the motor can be prevented from generating a damping force or the generated damping force can be reduced. Therefore, an impact is not transmitted to the vehicle body side, and the riding comfort in the vehicle is improved.
そして、所定のトルクについては、電磁緩衝器が適用される車両に適するように、車両における乗り心地を悪化させるような振動入力時に発生するトルクに設定されることで、たとえば、路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合にのみ、トルクの伝達を解除することにより、車両における乗り心地を向上することができる。 The predetermined torque is set to a torque generated at the time of vibration input that deteriorates the riding comfort in the vehicle so as to be suitable for the vehicle to which the electromagnetic shock absorber is applied. Only when a large and sudden load is input to the electromagnetic shock absorber, the ride comfort in the vehicle can be improved by releasing the torque transmission.
請求項5の発明によれば、所定のトルク負荷時に、電磁クラッチもしくはトルクリミッタが空回りする状態、いわゆる、すべる状態となるように、調整しておくことによりモータの発生する電磁力を制御することが可能であり、また、モータの回転子の慣性モーメントに起因する減衰力による弊害も抑制することができる。すなわち、上記慣性モーメントによる弊害を防止でき、更に車両における乗り心地を向上することもできる。 According to the fifth aspect of the present invention, the electromagnetic force generated by the motor is controlled by adjusting the electromagnetic clutch or the torque limiter so that the electromagnetic clutch or the torque limiter is in a idling state, that is, a slipping state when a predetermined torque is applied. In addition, adverse effects due to damping force due to the moment of inertia of the rotor of the motor can be suppressed. That is, adverse effects due to the moment of inertia can be prevented, and the riding comfort in the vehicle can be improved.
また、電磁クラッチを採用する場合には、螺子軸の回転数がモータの許容回転速度を超えるような場合に電磁クラッチへの電流供給を断つようにしておけば、モータの異常発熱によって引き起こされるモータのコイルを形成する導線の絶縁被膜の化学変化等による絶縁性の劣化、ひいては、絶縁性の劣化による漏電、および、モータ自体の損傷等の弊害を防止することもできる。 When an electromagnetic clutch is used, if the current supply to the electromagnetic clutch is cut off when the rotational speed of the screw shaft exceeds the allowable rotational speed of the motor, the motor caused by abnormal heat generation of the motor Insulation deterioration due to chemical change or the like of the insulating film of the conductive wire forming the coil, and thus adverse effects such as leakage due to the deterioration of insulation and damage to the motor itself can be prevented.
請求項6の発明によれば、電磁クラッチへの電流供給量を制御して電磁クラッチの伝達可能なトルク自体を制御することとすれば、モータの回転子の慣性モーメントに起因する減衰力による弊害も抑制することが、更に車両における乗り心地を向上することもできる。 According to the sixth aspect of the present invention, if the amount of current that can be transmitted to the electromagnetic clutch is controlled by controlling the amount of current supplied to the electromagnetic clutch, the harmful effect caused by the damping force caused by the moment of inertia of the rotor of the motor. In addition, the ride comfort in the vehicle can be improved.
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、電磁クラッチの縦断面図である。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4は、トルクリミッタの縦断面図である。 The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic shock absorber according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the electromagnetic clutch. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic shock absorber according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the torque limiter.
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、モータ1と、螺子軸3と、螺子ナットたるボール螺子ナット4と、トルク変更手段としての電磁クラッチ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、ボール螺子ナット4の図1中上下方向の直線運動を螺子軸3の回転運動に変換し、この回転運動をモータ1に伝達することによりモータ1に電磁力を発生させ、この電磁力に起因して発生する螺子軸3の回転に抗するトルクを上記ボール螺子ナット4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。
As shown in FIG. 1, the electromagnetic shock absorber according to the first embodiment includes a
詳しく説明すると、螺子軸3は、その外周に螺子溝3aが形成され、図1中上方がボールベアリング7,8を介して回転自在に有底筒状の外筒5内に挿入されている。また、螺子軸3の上端は電磁クラッチDの一端に連結されている。さらに、螺子軸3はボール螺子ナット4内に回転自在に螺合され、その先端、すなわち、図1中下端にはクッション部材15が設けられており、ボール螺子ナット4が図1中下方に移動して電磁緩衝器が最伸びきり状態となったときには、螺子軸3の図1中下端に設けたクッション部材15がボール螺子ナット4の図1中下端に当接して、螺子軸3がボール螺子ナット4から抜けてしまうことが防止されるとともに、最伸びきり時の衝撃を緩和する。
More specifically, the
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、ボール螺子ナット4の図1中上下方向の直線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。さらに、このボール螺子ナット4は、ブラケット10を介して有底筒状の内筒6に連結されている。
Here, although the structure of the ball screw nut 4 is not particularly illustrated, for example, a spiral ball holding portion is provided on the inner periphery of the ball screw nut 4 so as to coincide with the
他方、螺子軸3の上端に連結されたトルク変更手段たる電磁クラッチDの他端側には、モータ1のシャフト1aが連結されており、螺子軸3が回転すると、この電磁クラッチDを介してモータ1のシャフト1aも回転することができる。そして、モータ1は外筒5内に固定されて収納されている。ここで、モータ1は、図示はしないが、ブラシレスモータを例に取ると、フレーム内に回転自在に挿入したシャフト1aと、フレームに取付けられるコアに巻装したコイルと、シャフト1aに取付けられる複数の磁石とで構成され、磁石はコイルおよびコアに対向するように設けられている。すなわち、シャフト1aがフレームに対して回転運動を呈すると、磁石も回転するので、コイルが上記磁石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。そして、モータ1の上記各電極は、制御回路等(図示せず)に接続されるか、短絡されて閉回路とされ、電磁力に起因するシャフト1aの回転に抗するトルクを発生するようにしておくことにより、所望の減衰力を得られるよう調整される。なお、ブラシレスモータの場合には、回転子の位置検出手段としてホール素子、磁気センサや光センサ等が搭載されているが、単に電磁力に起因するトルクを発生させる限りにおいては上記位置検出手段を設ける必要はない。ただし、位置検出手段を設けることにより、回転子の回転運動の状況(回転角や角速度等)を把握することができるのでモータの制御に便利である。たとえば、ホール素子を例に取れば、外部電源から当該素子に通電しておくことが必要であるが、通電する為の電線を当該素子に接続して電流を供給するとすれば良く、また、外部電源を用いずとも、シャフト1aの回転により発電されるので、この誘導起電力によって発生される電流をホール素子に供給するか、一端外部のバッテリに蓄電しておいて、このバッテリから電流を供給するとしてもよい。なお、上述したところからは、コイルをフレームに、磁石をシャフト1aに取付けているが、コイルをシャフト1aに、磁石をフレームに取付けるとしても良い。なお、本実施の形態においてはモータ1をブラシレスモータとしているが、電磁力発生源として使用可能であれば、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。
On the other hand, the
また、電磁クラッチDは、螺子軸3を回転させるトルクが所定のトルク以上となると、モータ1のシャフト1aとの接続を断つように設定されている。なお、電磁クラッチDは、回転運動の伝達の可不可を行える周知のものを使用すればよいが、具体的には、たとえば、図2に示すように、モータ1のシャフト1aにボールベアリング30を介して回転自在に取付けられた電磁石保持部材31と、コイル32が内設され電磁石保持部材31に固着される電磁石Mと、シャフト1aに嵌着されるクラッチ板33と、クラッチ板33に設けられた環状の摩擦板34と、シャフト1aにボールベアリング35を介して回転自在に取付けられ、かつ、螺子軸3に嵌着されるクラッチ板保持部材36と、クラッチ板保持部材36に環状板バネ37を介して揺動自在に取付けられるクラッチ板38とで構成され、上記コイル32に電流を印加すると、クラッチ板38が環状板バネ37のバネ力に抗してクラッチ板33に吸引されて当接し、これにより螺子軸3の回転がモータ1のシャフト1aに伝達され、コイル32への通電を断つと、クラッチ板38が上記環状板バネ37の復元力によりクラッチ板33から離れるので、螺子軸3の回転がシャフト1aに伝達されなくなるようになっている。
Further, the electromagnetic clutch D is set so as to disconnect the
また、外筒5内には、上述の内筒6が軸受9およびブラケット10を介して摺動自在に挿入されており、外筒5の図1中下端にはダストシールSが設けられている。したがって、電磁緩衝器の構成部材は外筒5および内筒6により覆われているので、路面からの飛び石や、雨水等が直接ボール螺子ナット4、モータ1、電磁クラッチDや螺子軸3に当たることが防止されている。さらに、軸受9およびブラケット10により内筒6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。
Further, the above-described
また、外筒5と内筒6との間に軸受9およびブラケット10を設けることにより、外筒5に対して内筒6が軸ずれを生じて、外筒5の上端部内周が内筒6の外周をかじる事態が防止されており、これにより、外筒5と内筒6との間のシール性の劣化も防止されている。
Further, by providing the
ちなみに、外筒5の上端には、図示しないブラケットが設けられるとともに、内筒6の下端に設けたアイ型ブラケット20により、この電磁緩衝器を、たとえば、車両の車体側と車軸側との間に介装できるようになっている。
Incidentally, a bracket (not shown) is provided at the upper end of the
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に対し内筒6が図1中上下方向に移動すると、この内筒5に連結されたボール螺子ナット4も上下方向の直線運動をする。そして、このボール螺子ナット4の直線運動は、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、螺子軸3の回転運動に変換される。
Subsequently, the operation will be described. When the
ここで、電磁クラッチDが螺子軸3とシャフト1aとを接続している状態、すなわち、螺子軸3を回転させようとするトルクが所定のトルク以下で螺子軸3がシャフト1aに対し回転しえない状態では、螺子軸3が回転運動を呈すると、シャフト1aも回転する。すると、モータ1内のコイルが磁石の磁界を横ぎることとなり、コイルには誘導起電力が発生し、上述の通りモータ1の各電極を短絡等してあるから、モータ1は、上記誘導起電力に起因するシャフト1aの回転に抗するトルクを発生する。そして、このシャフト1aの回転に抗するトルクは、シャフト1aが螺子軸3に接続されているので、螺子軸3の回転を抑制し、ボール螺子ナット4の上記直線運動を抑制することとなる。
Here, when the electromagnetic clutch D connects the
したがって、モータ1のシャフト1aの回転運動を抑制する作用は、ボール螺子ナット4の直線運動を抑制するように働くので、ボール螺子ナット4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。
Therefore, the action of suppressing the rotational movement of the
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、ボール螺子ナット4の上下方向の直線運動により螺子軸3を回転させるトルクが、所定のトルク以上となる場合、たとえば、この電磁緩衝器を車両に適用したときに路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合には、電磁クラッチDは電磁石内のコイルへの電流供給を断つ。すると、螺子軸3のみが回転することとなり、シャフト1aは回転せずモータ1は電磁力を発生しない。したがって、上記のような状況下では、減衰力の発生を阻止できるので、車体側に衝撃が伝達されてしまうことはなく、車両における乗り心地が向上する。
As described above, the function as an electromagnetic shock absorber can be exhibited by a series of operations. However, when the torque for rotating the
そして、上記螺子軸3を回転させるトルクが所定のトルク以下となる場合には、電磁クラッチDのコイルには通電され、通常減衰力を発生する。したがって、路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合にのみ、トルクの伝達を解除することにより、車両における乗り心地を向上することができる。また、所定のトルクについては、電磁緩衝器が適用される車両に適するように、車両における乗り心地を悪化させるような振動入力時に発生するトルクに設定されることが望ましい。
When the torque for rotating the
なお、上述したところでは、電磁クラッチDは、上記所定のトルク負荷時に電磁石内のコイルへの通電を断つとしているが、あらかじめ、所定のトルク負荷時に、クラッチ板33とクラッチ板38が当接していても空回りする状態、いわゆる、すべる状態となるように、クラッチ板38を吸引する力を調整しておくとしてもよい。この場合には、電磁石の規格に応じて電流量を上記状態となるように調整しておけばよい。そうすることで、電磁クラッチDは、螺子軸3の回転をダイレクトにシャフト1aに伝達しないので、モータ1のシャフト1aが回転しないか、回転しても螺子軸3の回転数より低い回転数となり、急激な振動が入力されても大きな減衰力を発生することがなく、車両における乗り心地を向上することが可能となる。
In the above description, the electromagnetic clutch D cuts off the power supply to the coil in the electromagnet when the predetermined torque is loaded. However, the
また、螺子軸3の回転数がモータ1の許容回転速度を超えるような場合に電磁クラッチDへの電流供給を断つようにしておけば、モータの異常発熱よって引き起こされるモータのコイルを形成する導線の絶縁被膜の化学変化等による絶縁性の劣化、ひいては、絶縁性の劣化による漏電、および、モータ自体の損傷等の弊害を防止することもできる。
Further, if the current supply to the electromagnetic clutch D is cut off when the rotational speed of the
なお、従来の電磁緩衝器の発生する減衰力は、モータの発生する電磁力に起因するもの以外に、モータの回転子、具体的には、本実施の形態にあっては、モータ1のシャフト1aおよびシャフト1aに取付けられている磁石の慣性モーメントに起因するものがある。すなわち、電磁緩衝器が発生する減衰力は、モータの回転子の慣性モーメントと螺子軸の慣性モーメントとモータの発生する電磁力の総和であり、モータの慣性モーメントは、モータのシャフトの角加速度が、緩衝器の伸縮運動の加速度に比例することから、緩衝器の伸縮運動の加速度に比例する。
The damping force generated by the conventional electromagnetic shock absorber is not due to the electromagnetic force generated by the motor, but the rotor of the motor, specifically, the shaft of the
そして、この上記回転子の慣性モーメントは、上述の通り上記伸縮運動の加速度に比例することから、電磁緩衝器に入力される緩衝器の軸方向の振動入力に対し、モータの電磁力に依存しない減衰力を発生することになり、特に電磁緩衝器を車両に適用する場合には、路面等からの突き上げ入力時のような特に急激な軸方向の振動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。 Since the inertia moment of the rotor is proportional to the acceleration of the telescopic motion as described above, the axial vibration input to the electromagnetic shock absorber does not depend on the electromagnetic force of the motor. Damping force will be generated, especially when electromagnetic shock absorbers are applied to vehicles, especially when a sudden axial vibration is input, such as when pushing up from the road surface etc. Will generate power.
したがって、常に電磁力に依存した減衰力に先んじてモータの回転子の慣性モーメントによる減衰力が発生することとなり、更に上述した通り、上記モータの回転子の慣性モーメントは比較的大きいので、車両における乗り心地が悪化することとなるが、ここで、電磁クラッチDへの電流供給量を制御して、積極的にクラッチ板33とクラッチ板38がすべる状態を制御すれば、モータ1の回転子の慣性モーメントに起因する減衰力による弊害も抑制することができる。すなわち、電磁クラッチDはモータ1が発生する電磁力によるトルクの伝達を制御することもできるので、上記のように、必要以上の電磁力に起因するトルクを螺子軸3に伝達できないようにすることも可能であるので、電磁クラッチDへの電流供給量を制御して電磁クラッチDの伝達可能なトルク自体を制御することとすれば、上記慣性モーメントによる弊害を防止でき、更に車両における乗り心地を向上することもできる。
Therefore, a damping force due to the moment of inertia of the rotor of the motor is always generated prior to the damping force depending on the electromagnetic force. Further, as described above, the moment of inertia of the rotor of the motor is relatively large. Riding comfort will deteriorate, but here, if the amount of current supplied to the electromagnetic clutch D is controlled to positively control the state in which the
つづいて、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、同一の符号を付するのみとして、詳しい説明を省略することとする。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、略第1の実施の形態と同様の構成であり、第1の実施の形態と異なるところは、第1の実施の形態では螺子軸3とモータ1のシャフト1aとの間に電磁クラッチDが設けられていたが、第2の実施の形態では、螺子軸3とモータ1aとは直接的に連結されており、さらに、内筒6とアイ型ブラケット20との間に電磁クラッチDの換わりにトルクリミッタTが設けられている点である。
Next, a second embodiment will be described. In addition, about the member similar to 1st Embodiment, suppose that detailed description is abbreviate | omitted only to attach | subject the same code | symbol. As shown in FIG. 3, the electromagnetic shock absorber according to the second embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the first embodiment is different from the first embodiment. In the second embodiment, the electromagnetic clutch D is provided between the
以下、第1の実施の形態と異なる点について詳細に説明すると、ボール螺子ナット4は、内筒6に連結されるブラケット10に嵌着されるとともに、内筒6は、支持部材たるアイ型ブラケット20にトルクリミッタTを介して連結されている。そして、トルクリミッタTは、図4に示すように、内筒6の下端に結合される軸40と、軸40にボールベアリング41を介して回転自在に連結される下方摩擦板保持部材42と、下方摩擦板保持部材42に設けられた環状の下方摩擦板43と、軸40に図4中上下方向の移動のみを許容されて嵌合する上方摩擦板保持部材44と、上方摩擦板保持部材44に設けられた環状の上方摩擦板45と、内筒6の下端面と上方摩擦板保持部材44との間に介装され、上方摩擦板保持部材44を下方摩擦板保持部材42へ向けて附勢する皿バネ46とで構成されている。なお、軸40は、内筒6に結合されているため、電磁緩衝器の伸縮の際には軸方向の力が作用するが、下方摩擦板保持部材42から軸40が脱落しないように、軸40はボールベアリング41を挟持し、かつ、下方摩擦板保持部材42もボールベアリング41を挟持するようにしてある。そして、このトルクリミッタTにあっては、軸40にキー40aに上方摩擦板保持部材44に設けたキー溝44aを係合してあり、軸40に対し上方摩擦板保持部材44は上下方向の移動のみ許容され、円周方向への回転が規制されているので、上方摩擦板保持部材44は内筒6と一体的に回転することとなり、この上方摩擦板保持部材44は皿バネ46により附勢されているので、上方摩擦板45とアイ型ブラケット20側に下方摩擦板保持部材42を介して取付けられている下方摩擦板43とが常時当接した状態となり、上方摩擦板45と下方摩擦板43との間に生じる摩擦力によって内筒6の支持部材たるアイ型ブラケット20に対する回転を規制することができるようになっている。そして、内筒6を回転させるトルク、すなわち、内筒6にブラケット10を介して連結されているボール螺子ナット4を回転させるトルクが、所定のトルク以上となると、上方摩擦板45が下方摩擦板43に対してすべりを生じて回転するように、皿バネ46のイニシャル荷重が設定されている。なお、上記の構成のトルクリミッタTは一例であって、これ以外にも周知のトルクリミッタが採用されてもよいのは無論である。
Hereinafter, the points different from the first embodiment will be described in detail. The ball screw nut 4 is fitted to a
第2の実施の形態における電磁緩衝器は、上述のように構成され、つづいて、その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に対し内筒6が図1中上下方向に移動すると、この内筒5に連結されたボール螺子ナット4も上下方向の直線運動をする。そして、このボール螺子ナット4の直線運動は、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、螺子軸3の回転運動に変換される。
The electromagnetic shock absorber according to the second embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described. When the
ここで、トルクリミッタTが内筒6の回転を阻止可能な状態、すなわち、ボール螺子ナット4を回転させようとするトルクが所定のトルク以下でトルクリミッタTが内筒6がアイ型ブラケット20に対して回転しない状態では、螺子軸3が回転運動を呈すると、螺子軸3に直結されたシャフト1aも回転する。すると、モータ1内のコイルが磁石の磁界を横ぎることとなり、コイルには誘導起電力が発生し、上述の通りモータ1の各電極を短絡等してあるから、モータ1は、上記誘導起電力に起因するシャフト1aの回転に抗するトルクを発生する。そして、このシャフト1aの回転に抗するトルクは、シャフト1aが螺子軸3に接続されているので、螺子軸3の回転を抑制し、ボール螺子ナット4の上記直線運動を抑制することとなる。
Here, the torque limiter T can prevent the rotation of the
したがって、モータ1のシャフト1aの回転運動を抑制する作用は、ボール螺子ナット4の直線運動を抑制するように働くので、ボール螺子ナット4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。
Therefore, the action of suppressing the rotational movement of the
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、ここで、ボール螺子ナット4が上下方向の直線運動を呈すると、螺子軸3が回転させられるが、同時にボール螺子ナット4にもその反力としてボール螺子ナット4を回転させるトルクが負荷されることとなる。そして、このボール螺子ナット4を回転させるトルクがトルクリミッタTで設定される所定のトルク以上となると場合、たとえば、この電磁緩衝器を車両に適用したときに路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合には、トルクリミッタTの上方摩擦板45が下方摩擦板43に対してすべりを生じて回転する。すると、ボール螺子ナット4のみが回転する場合には、螺子軸3は回転せずにシャフト1aは回転せずモータ1は電磁力を発生しない。また、ボール螺子ナット4が回転するとともに螺子軸3も回転する場合には、螺子軸3の回転数は螺子軸3のみが回転する場合の回転数より減少するのでモータ1の発生する電磁力は減少する。
As described above, the function as an electromagnetic shock absorber can be exhibited by a series of operations. Here, when the ball screw nut 4 exhibits a linear motion in the vertical direction, the
したがって、いずれの場合にも、モータ1は電磁力を発生できないか、もしくは、その発生電磁力が減少するので、車体側に衝撃がダイレクトに伝達されてしまうことはなく、その結果、車両における乗り心地が向上する。
Therefore, in either case, the
したがって、路面から突き上げ入力等の急激で大きな負荷が電磁緩衝器に入力された場合にのみ、トルク変更手段がトルクの伝達を抑制もしくは解除することにより、車両における乗り心地を向上することができる。また、所定のトルクについては、電磁緩衝器が適用される車両に適するように、車両における乗り心地を悪化させるような振動入力時に発生するトルクに設定されることが望ましく、その所定のトルクは、上記のようにトルクリミッタTの皿バネ46のイニシャル荷重により調整することができる。
Therefore, only when a sudden and large load such as a push-up input from the road surface is input to the electromagnetic shock absorber, the torque change means suppresses or cancels the transmission of the torque, so that the riding comfort in the vehicle can be improved. Further, the predetermined torque is preferably set to a torque generated at the time of vibration input that deteriorates the riding comfort in the vehicle so as to be suitable for the vehicle to which the electromagnetic shock absorber is applied. As described above, it can be adjusted by the initial load of the
また、トルクリミッタTの上方摩擦板45と下方摩擦板43がすべる状態となるので、モータ1の回転子の慣性モーメントに起因する減衰力による弊害も抑制することができる。
Further, since the
ちなみに、本実施の形態においては、内筒6の下端とアイ型ブラケット20との間にトルクリミッタTを設けているが、ボール螺子ナット4の外周にボール螺子ナット側摩擦板を設けて、このボール螺子ナット側摩擦板に対し対向する摩擦板を設けてトルクリミッタを形成するとしてもよい。この場合には、支持部材は、車両の車体もしくは車軸とボール螺子ナット4とを連結する部材となり、本実施の形態では内筒6とされる。
Incidentally, in the present embodiment, a torque limiter T is provided between the lower end of the
また、第1の実施の形態では電磁クラッチDを使用し、第2の実施の形態ではトルクリミッタTを使用しているが、第1の実施の形態にトルクリミッタTを、第2の実施の形態に電磁クラッチDを使用するとしてもよい。 Further, although the electromagnetic clutch D is used in the first embodiment and the torque limiter T is used in the second embodiment, the torque limiter T is used in the first embodiment. You may use the electromagnetic clutch D for a form.
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。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
1 モータ
1a シャフト
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
6 内筒
20 支持部材たるアイ型ブラケット
D 電磁クラッチ
T トルクリミッタ
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