JP2006038145A - 電磁式緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁式緩衝器において、伸縮ストロークのストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収するためのストッパ手段を無理なく設けること。
【解決手段】 電磁式緩衝器１０において、ボールねじ軸４０のボールねじナット３０を通ってダンパケース１１の内部に突出する端部をベアリング８０で支持し、このベアリング８０を保持するベアリングホルダ８１をダンパケース１１に回り止めかつ摺動自在に支持し、ダンパケース１１の底面と、これに相対するベアリングホルダ８１の端面の一方にバンプラバー９０を設け、他方にバンプ受面９１Ａを設けるもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は電磁式緩衝器に関する。

電磁式緩衝器として、特許文献１に記載の如く、ダンパケースに固定したボールねじナットにボールねじ軸を螺合し、ボールねじ軸にモータを結合し、ボールねじナットの直線運動をボールねじ軸の回転運動に変換し、この回転運動をモータシャフトに伝達して当該モータに電磁力を発生させ、この電磁力に起因してモータシャフトの回転に抗するトルクを、ボールねじナットの直線運動を抑制する減衰力として用いるものがある。
特開2004-11754

電磁式緩衝器を用いた車両が路面からの振動等の入力を受けると、ダンパケース及びボールねじナットが、ボールねじ軸に対して上下の伸縮方向に直線運動する。このような電磁式緩衝器では、伸縮ストロークのストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収するためのストッパ手段が必要になる。

特許文献１のストッパ手段は、ボールねじ軸のまわりで、ボールねじ軸の軸受部材とボールねじナットの間にバンプラバーを設けている。圧縮ストローク端で、ボールねじナットと軸受部材とでバンプラバーを圧縮してストローク端を規制し、ストローク端での衝撃を吸収しようとするものである。

ところが、特許文献１のストッパ手段では、バンプラバーをボールねじ軸のまわりに設けるから、圧縮されたバンプラバーの内径が縮径してボールねじ軸に接触し、バンプラバーが削れる等、破損したり、バンプラバーがボールねじ軸の回転運動を阻害する。

本発明の課題は、電磁式緩衝器において、伸縮ストロークのストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収するためのストッパ手段を無理なく設けることにある。

請求項１の発明は、ダンパケースに固定したボールねじナットにボールねじ軸を螺合し、ボールねじ軸にモータを結合し、ボールねじナットの直線運動をボールねじ軸の回転運動に変換し、この回転運動をモータシャフトに伝達して当該モータに電磁力を発生させ、この電磁力に起因してモータシャフトの回転に抗するトルクを、ボールねじナットの直線運動を抑制する減衰力として用いる電磁式緩衝器において、ボールねじ軸のボールねじナットを通ってダンパケースの内部に突出する端部をベアリングで支持し、このベアリングを保持するベアリングホルダをダンパケースに回り止めかつ摺動自在に支持し、ダンパケースの底面と、これに相対するベアリングホルダの端面の一方にバンプラバーを設け、他方にバンプ受面を設けるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記バンプラバー又はバンプ受面が設けられるベアリングホルダの端面が、ベアリングホルダに取着したベアリング抜け止め部材にて構成されるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記ボールねじナットの底面と、これに相対するベアリングホルダの端面の一方にリバウンドラバーを設け、他方にリバウンド受面を設けるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項３の発明において更に、前記リバウンドラバー又はリバウンド受面が設けられるボールねじナットの底面が、ボールねじナットを収納したナットケースにて構成されるようにしたものである。

（請求項１）
(a)バンプラバーをダンパケースの底面と、これに相対するベアリングホルダの端面の一方に設け、他方にバンプ受面を設けた。バンプラバーをボールねじ軸のまわりに設けるものでないから、圧縮ストローク側で圧縮されるバンプラバーがボールねじ軸に干渉することなく、ストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収する。バンプラバーがボールねじ軸と接触して破損することがなく、ボールねじ軸の回転運動を阻害することもない。

（請求項２）
(b)バンプラバー又はバンプ受面が設けられるベアリングホルダの端面が、ベアリングホルダに取着したベアリング抜け止め部材にて構成されるから、非回転部材たるベアリング抜け止め部材にバンプラバー又はバンプ受面を設けるものになる。従って、バンプラバーは圧縮ストローク端でのバンプ受面との衝合時に圧縮変形だけして、ねじれ変形することがなく、バンプラバーの破損、ボールねじ軸の回転阻害を生じない。

（請求項３）
(c)ボールねじナットの底面と、これに相対するベアリングホルダの端面の一方にリバウンドラバーを設け、他方にリバウンド受面を設けた。伸張ストローク端で圧縮されるリバウンドラバーにより、ストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収する。

（請求項４）
(d)リバウンドラバー又はリバウンド受面が設けられるボールねじナットの底面が、ボールねじナットを収納したナットケースにて構成される。

図１は電磁式緩衝器を示す全体断面図、図２は図１の上半部を示す断面図、図３は図１の下半部を示す断面図、図４は動力伝達手段を拡大して示す断面図、図５は電磁式緩衝器の作動を示し、（Ａ）は圧縮行程を示す断面図、（Ｂ）は伸張行程を示す断面図、図６はストッパ装置を拡大して示す断面図、図７はベアリングホルダを拡大して示す断面図である。

電磁式緩衝器１０は、図１、図２、図３に示す如く、例えば車両のサスペンションとして用いられる場合、筒状ダンパケース１１の底面を構成するボトムキャップ１２に設けた車輪側取付部材１３を車輪側に取付け、ベース部材２１にマウントラバー２２を介して取付けた車体側取付部材２３を車体側に取付ける。

ダンパケース１１にはボールねじナット３０が固定される。本実施例において、ボールねじナット３０は、ダンパケース１１の上端開口に固定的に嵌着されているナットケース３１に挿入され、取付フランジ３０Ａがナットケース３１の上端ボス部にボルト止めされる。

ボールねじナット３０にはボールねじ軸４０が螺合される。ボールねじ軸４０の螺旋状ねじ溝には、ボールねじナット３０の内周に設けた螺旋状ボール保持部に循環可能に装填されているボールが嵌合する。ボールねじ軸４０は、ダンパケース１１の側からベース部材２１の中心貫通孔２１Ａを上方に向けて延在し、ベース部材２１の上部に固定されているギヤハウジング５１に内蔵の動力伝達手段５０を介してモータ６０に結合される。動力伝達手段５０及びモータ６０は車内に配置される。

電磁式緩衝器１０にあっては、車両走行中の路面からの突き上げや振動を受けると、ダンパケース１１及びボールねじナット３０がベース部材２１及びギヤハウジング５１に支持されているボールねじ軸４０に対して上下の伸縮方向に直線移動し、この直線移動がボールねじナット３０とボールねじ軸４０の組合せによりボールねじ軸４０の回転運動に変換され、この回転運動が動力伝達手段５０を介してモータシャフト６１に伝達されてモータ６０に電磁力を発生させる。

モータ６０は、不図示の制御回路等に接続されるか、モータ６０の各電極同士をつないで閉回路としておき、かつ電磁力に起因するモータシャフト６１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、モータ６０に電磁力を発生するようにしてある。

モータ６０に発生した電磁力に起因してモータシャフト６１の回転に抗するトルクは、ボールねじ軸４０の回転運動を抑制するから、ボールねじナット３０の直線移動を抑制する減衰力として作用し、換言すれば、ベース部材２１に対して上下に伸縮するダンパケース１１の直線運動を抑制する減衰力として作用する。

モータ６０は、電磁力発生源として用いられるものであり、各種モータ、例えば直流モータ、交流モータ、誘導モータ等を採用できる。

以下、（Ａ）動力伝達手段５０の構造、（Ｂ）ボールねじ軸４０の振れ止め構造、（Ｃ）ストローク端のストッパ構造について説明する。

（Ａ）動力伝達手段５０
動力伝達手段５０のギヤハウジング５１は、図４に示す如く、ボールねじ軸４０の上端部に継手４２により結合されたドライブシャフト４１をベアリング４３により回転自在に支持する。ボールねじ軸４０が結合されたドライブシャフト４１は、ベアリング４３に対し、軸方向に上下動変位可能に支持される。ボールねじ軸４１の上端部には、クラッチ７０を構成するつば状のクラッチ板７１が設けられている。また、動力伝達手段５０は、モータ６０の回転軸６０Ａに継手６２により前述のモータシャフト６１を結合し、このモータシャフト６１を上下のベアリング６３、６４によりギヤハウジング５１に回転自在に支持し、モータシャフト６１の上下に従動歯車６５Ａ、６５Ｂを固定的に備える。

動力伝達手段５０は、ボールねじ軸４０をクラッチ７０により、圧縮行程に対応する第１伝達系５０Ａと伸張行程に対応する第２伝達系５０Ｂのいずれかに選択的に結合可能にする。第１伝達系５０Ａは、ボールねじナット３０の圧縮方向の直線運動に対応するボールねじ軸４０の一方向の回転運動をモータシャフト６１に伝達し、第２伝達系５０Ｂは、ボールねじナット３０の伸張方向の直線運動に対応するボールねじ軸４０の反対方向の回転運動をモータシャフト６１に伝達し、両伝達系５０Ａ、５０Ｂともモータシャフト６１を同一方向に回転させる。このとき、クラッチ７０は、ボールねじナット３０とボールねじ軸４０の運動方向に応じて、ボールねじ軸４０を第１伝達系５０Ａと第２伝達系５０Ｂのいずれか一方に結合可能にする。

具体的には、第１伝達系５０Ａは、クラッチ７０のクラッチ板７１に摩擦接触可能にされる駆動歯車５２Ａと、モータシャフト６１に固定される従動歯車６５Ａとからなる歯車列にて構成される。駆動歯車５２Ａの支軸５３Ａはベアリング５４Ａによりギヤハウジング５１に回転自在に支持される。

第２伝達系５０Ｂは、クラッチ７０のクラッチ板７１に摩擦接触可能にされる駆動歯車５２Ｂと、モータシャフト６１に固定される従動歯車６５Ｂと、それら両歯車５２Ｂ、６５Ｂの間に介在するカウンタ歯車５５Ａ、５５Ｂとからなる歯車列にて構成される。駆動歯車５２Ｂの支軸５３Ｂはベアリング５４Ｂによりギヤハウジング５１に回転自在に支持される。カウンタ歯車５５Ａ、５５Ｂの支軸５６は上下のベアリング５７、５８によりギヤハウジング５１に回転自在に支持され、カウンタ歯車５５Ａは駆動歯車５２Ｂに、カウンタ歯車５５Ｂは従動歯車６５Ｂに噛合う。

尚、第１伝達系５０Ａと第２伝達系５０Ｂにおいて、駆動歯車５２Ａと５２Ｂ、カウンタ歯車５５Ａと５５Ｂ、従動歯車６５Ａと６５Ｂはそれぞれ同一歯数（同一径）をなす。

クラッチ７０は、ボールねじナット３０の伸縮いずれかの直線運動に起因するボールねじ軸４０及びドライブシャフト４１の軸方向の上下動変位により、
(a)圧縮行程では、ボールねじ軸４０及びドライブシャフト４１が上方に押し上げられるから、図５（Ａ）に示す如く、ドライブシャフト４１の上端部のクラッチ板７１を、第１伝達系５０Ａにおける駆動歯車５２Ａの下面に設けた摩擦板ｆａに摩擦結合し、ボールねじ軸４０の一方向の回転運動を駆動歯車５２Ａと従動歯車６５Ａの噛合いを介してモータシャフト６１に伝達し、モータシャフト６１を一方向に回転させ、
(b)伸張行程では、ボールねじ軸４０及びドライブシャフト４１が下方に引き下げられるから、図５（Ｂ）に示す如く、ドライブシャフト４１の上端部のクラッチ板７１を、第２伝達系５０Ｂにおける駆動歯車５２Ｂの上面に設けた摩擦板ｆｂに摩擦結合し、ボールねじ軸４０の反対方向の回転運動を駆動歯車５２Ｂとカウンタ歯車５５Ａ、カウンタ歯車５５Ｂと従動歯車６５Ｂの噛合いを介してモータシャフト６１に伝達するものであり、カウンタ歯車５５Ａ、５５Ｂの介在により、モータシャフト６１を上述(a)と同一方向に回転させる。

動力伝達手段５０は、ギヤハウジング５１にクラッチ伝達力アジャスタ７２を設けてある。クラッチ伝達力アジャスタ７２はギヤハウジング５１における駆動歯車５２Ａの同軸上方に螺着して設けられ、アジャスタ７２の押し込みによりベアリング受け７２Ａによって駆動歯車５２Ａのベアリング５４Ａを押し込み、駆動歯車５２Ａの摩擦板ｆａをクラッチ板７１の側に押下し、クラッチ板７１との摩擦接触圧を付加可能にする。

動力伝達手段５０の第１伝達系５０Ａと第２伝達系５０Ｂは、ボールねじ軸４０の回転を増速してモータシャフト６１に伝達する増速機を構成する。

尚、電磁式緩衝器１０にあっては、クラッチ７０として電磁クラッチを採用し、ボールねじナット３０の直線運動に対応する電磁操作により、ボールねじ軸４０を第１伝達系５０Ａと第２伝達系５０Ｂのいずれか一方に結合可能にするものでも良い。

従って、電磁式緩衝器１０によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ボールねじナット３０側に伸縮ストローク方向の急激な切換わりがあっても、モータ６０は常に同一方向に回転していて、逆回転する必要がないから、モータ６０の慣性力が伸縮ストローク方向の切換わりに対する抵抗になることがなく、ボールねじ軸４０はモータ６０の慣性力の影響を受けずに回転方向を変更できる。従って、伸縮ストローク方向の急激な切換わりに対する応答性が向上するし、モータ６０や動力伝達手段５０を保護できる。

(b)クラッチ７０によりボールねじ軸４０を第１伝達系５０Ａと第２伝達系５０Ｂのいずれかに選択的に結合可能にし、第２伝達系５０Ｂにカウンタ歯車５５Ａ、５５Ｂを設けたから、モータ６０の回転方向を簡易に常に同一にできる。また、クラッチ７０として摩擦クラッチ７０を用いたから、伸縮ストローク方向の急激な切換わりに対してクラッチ板７１が滑り、ボールねじ軸４０の回転力を逃がすことができる。

(c)第１伝達系５０Ａと第２伝達系５０Ｂが、ボールねじ軸４０の回転を増速してモータシャフト６１に伝達する増速機を構成するから、ボールねじ軸４０の回転角が小さいときでもモータ６０の回転角を大きくして大きな減衰効果を得ることができ、減衰力制御し易くなる。モータ６０の出力に合わせて増速比を設定し、小型モータも採用できる。

(d)クラッチ７０の切換わり操作を、ボールねじナット３０の直線運動に起因するボールねじ軸４０の軸方向の変位により行なうものであるから、クラッチ７０の切換わり手段を簡易にできる。

(e)クラッチ７０の切換わり操作を、ボールねじナット３０の直線運動に対応する電磁操作により行なうものとするときには、ボールねじ軸４０へのモータ６０の結合タイミングを自在に制御し、より細かな減衰力制御を行なうことができる。

（Ｂ）ボールねじ軸４０の振れ止め構造
電磁式緩衝器１０にあっては、図６、図７に示す如く、ボールねじ軸４０のボールねじナット３０を通ってダンパケース１１の内部に突出する端部をベアリング８０で回転自在に支持し、このベアリング８０を保持するベアリングホルダ８１をダンパケース１１に回り止めかつ摺動自在に支持する。ベアリングホルダ８１の下端部にはベアリング抜け止め部材８２が螺着され、ベアリング抜け止め部材８２はベアリングホルダ８１を密封するとともに、ベアリング８０を抜け止め保持する。

このとき、ベース部材２１の下端部でボールねじ軸４０を挟む直径方向２位置には、ボールねじ軸４０と平行をなす２本のガイドシャフト８３、８３の上端部がナット止めされる。ガイドシャフト８３は、ボールねじナット３０をダンパケース１１に固定しているナットケース３１の上端ボス部に設けたガイドブッシュ３２に摺動支持される状態で、先端部をベアリングホルダ８１に設けた孔部に圧入固定され、結果として、ベアリングホルダ８１をダンパケース１１に対し回り止め支持する。また、ガイドシャフト８３は、ストラットダンパ等を形成する電磁式緩衝器１０において、横力（緩衝器１０の中心軸に直交する外力）に対しボールねじ軸４０を補強するものでもあり、必要な強度に応じて太さ、本数を定める。

また、ベアリングホルダ８１はダンパケース１１の内周に摺動支持されるスライドブッシュ８４を外周に固定的に備え、結果として、ベアリングホルダ８１をダンパケース１１に対し摺動自在に支持する。

尚、ベース部材２１の下端部には、ダンパケース１１、ボールねじ軸４０、ガイドシャフト８３を覆う筒状のダストカバー８５が、ガイドシャフト８３とともにナット止めされる。

従って、電磁式緩衝器１０によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ボールねじ軸４０の中間部を、ダンパケース１１に固定したボールねじナット３０にて支持するとともに、ボールねじ軸４０の端部を、ダンパケース１１に回り止め、かつ摺動自在に支持したベアリングホルダ８１にて支持した。従って、ボールねじ軸４０の中間部と下端部を支持するものになり、横力によるボールねじ軸４０の振れを押えることができる。

ボールねじ軸４０とボールねじナット３０のこじれがなく、ボールねじ軸４０とダンパケース１１との干渉音もなく、その干渉に起因するゴミの発生もないから、ボールねじ機構を損ねることがない。

(b)ベアリングホルダ８１にガイドシャフト８３を固定し、このガイドシャフト８３をダンパケース１１におけるナットケース３１に設けたガイドブッシュ３２に摺動支持したから、ボールねじ軸４０に作用する横力に対向できる。

(c)ベアリングホルダ８１の外周に設けたスライドブッシュ８４をダンパケース１１の内周に摺動支持したから、ベアリングホルダ８１のダンパケース１１に対する摺動性を向上できる。

（Ｃ）ストローク端のストッパ構造
ダンパケース１１の底面にバンプラバー９１を固定的に設け、これに相対するベアリングホルダ８１の下端面を構成するベアリング抜け止め部材８２の下面をバンプ受面９１Ａとした。バンプラバー９１は中空状をなし、バンプラバー９１の基端中空部をダンパケース１１のボトムキャップ１２に設けた中心突起１２Ａに圧入固定した。

ベアリングホルダ８１の上端面に環状のリバウンドラバー９２を固定的に設け、これに相対するボールねじナット３０の底面を構成するナットケース３１の下面をリバウンド受面９２Ａとした。ベアリングホルダ８１の上端面のボールねじ軸４０まわりに形成した環状の陥凹部に環状リバウンドラバー９２の外周を嵌合する。リバウンドラバー９２の内周とボールねじ軸４０との間には、リバウンドラバー９２の自由状態で該リバウンドラバー９２の半径方向厚み以上の環状隙間を設け、リバウンド受面９２Ａにより圧縮されたリバウンドラバー９２の内径がボールねじ軸４０に干渉することを回避する。

従って、電磁式緩衝器１０によれば以下の作用効果を奏する。
(a)バンプラバー９１をダンパケース１１の底面に設け、ベアリングホルダ８１の下端面にバンプ受面９１Ａを設けた。バンプラバー９１をボールねじ軸４０のまわりに設けるものでないから、圧縮ストローク側で圧縮されるバンプラバー９１がボールねじ軸４０に干渉することなく、ストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収する。バンプラバー９１がボールねじ軸４０と接触して破損することがなく、ボールねじ軸４０の回転運動を阻害することもない。

(b)バンプ受面９１Ａが設けられるベアリングホルダ８１の端面が、ベアリングホルダ８１に取着したベアリング抜け止め部材８２にて構成されるから、非回転部材たるベアリング抜け止め部材８２にバンプ受面９１Ａを設けるものになる。従って、バンプラバー９１は圧縮ストローク端でのバンプ受面９１Ａとの衝合時に圧縮変形だけして、ねじれ変形することがなく、バンプラバー９１の破損、ボールねじ軸４０の回転阻害を生じない。

(c)ベアリングホルダ８１の上端面にリバウンドラバー９２を設け、ボールねじナット３０の底面にリバウンド受面９２Ａを設けた。伸張ストローク端で圧縮されるリバウンドラバー９２により、ストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収する。

(d)リバウンド受面９２Ａが設けられるボールねじナット３０の底面が、ボールねじナット３０を収納したナットケース３１にて構成される。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、バンプラバー９１をベアリングホルダ８１の下端面で構成するベアリング抜け止め部材８２の下面に設け、ダンパケース１１の底面をバンプ受面９１Ａとしても良い。また、リバウンドラバー９２でボールねじナット３０の底面を構成するナットケース３１の下面に設け、ベアリングホルダ８１の上端面をリバウンド受面９１Ａとしても良い。この場合にも、環状リバウンドラバー９２の内周とボールねじ軸４０との間には、リバウンドラバー９２の自由状態で該リバウンドラバー９２の半径方向厚み以上の環状隙間を設け、リバウンド受面９２Ａにより圧縮されたリバウンドラバー９２の内径がボールねじ軸４０に干渉することを回避する。

また、本発明の電磁式緩衝器にあっては、ボールねじ軸とモータシャフトの間に増速機等の動力伝達手段を介することを要しない。

図１は電磁式緩衝器を示す全体断面図である。 図２は図１の上半部を示す断面図である。 図３は図１の下半部を示す断面図である。 図４は動力伝達手段を拡大して示す断面図である。 図５は電磁式緩衝器の作動を示し、（Ａ）は圧縮行程を示す断面図、（Ｂ）は伸張行程を示す断面図である。 図６はストッパ装置を拡大して示す断面図である。 図７はベアリングホルダを拡大して示す断面図である。

符号の説明

１０ 電磁式緩衝器
１１ ダンパケース
３０ ボールねじナット
３１ ナットケース
４０ ボールねじ軸
６０ モータ
６１ モータシャフト
８０ ベアリング
８１ ベアリングホルダ
８２ ベアリング抜け止め部材
９１ バンプラバー
９１Ａ バンプ受面
９２ リバウンドラバー
９２Ａ リバウンド受面

Claims (4)

1. ダンパケースに固定したボールねじナットにボールねじ軸を螺合し、ボールねじ軸にモータを結合し、ボールねじナットの直線運動をボールねじ軸の回転運動に変換し、この回転運動をモータシャフトに伝達して当該モータに電磁力を発生させ、この電磁力に起因してモータシャフトの回転に抗するトルクを、ボールねじナットの直線運動を抑制する減衰力として用いる電磁式緩衝器において、
   ボールねじ軸のボールねじナットを通ってダンパケースの内部に突出する端部をベアリングで支持し、このベアリングを保持するベアリングホルダをダンパケースに回り止めかつ摺動自在に支持し、
   ダンパケースの底面と、これに相対するベアリングホルダの端面の一方にバンプラバーを設け、他方にバンプ受面を設けることを特徴とする電磁式緩衝器。
2. 前記バンプラバー又はバンプ受面が設けられるベアリングホルダの端面が、ベアリングホルダに取着したベアリング抜け止め部材にて構成される請求項１に記載の電磁式緩衝器。
3. 前記ボールねじナットの底面と、これに相対するベアリングホルダの端面の一方にリバウンドラバーを設け、他方にリバウンド受面を設ける請求項１又は２に記載の電磁式緩衝器。
4. 前記リバウンドラバー又はリバウンド受面が設けられるボールねじナットの底面が、ボールねじナットを収納したナットケースにて構成される請求項３に記載の電磁式緩衝器。

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