JP2006057815A - Suspension device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータが発生するトルクを運動変換機構の直線運動を抑制する減衰力として利用するサスペンション装置に関する。 The present invention relates to a suspension device that uses torque generated by a motor as a damping force that suppresses linear motion of a motion conversion mechanism.
この種緩衝器としては、ボール螺子ナットと、ボール螺子ナットに螺合される螺子軸と、螺子軸にカップリングを介して出力シャフトが連結されるモータとを備えて構成され、モータのロータが螺子軸の回転により回転せしめてモータの巻線に誘導起電力を生じさせてモータに電磁力を発生させ、モータが該電磁力に起因して出力するトルクをその減衰力発生源としている(たとえば、特許文献1参照)。 This type of shock absorber includes a ball screw nut, a screw shaft screwed to the ball screw nut, and a motor to which an output shaft is coupled to the screw shaft through a coupling. By rotating the screw shaft to generate an induced electromotive force in the motor winding to generate an electromagnetic force in the motor, the torque output by the motor due to the electromagnetic force is used as the damping force generation source (for example, , See Patent Document 1).
そして、この緩衝器にあっては、モータの発生するトルク以外にその発生減衰力に影響を与える電磁力モータのロータおよび螺子軸の慣性モーメントの弊害、すなわち、回転角加速度に比例して大きくなる慣性モーメントが本緩衝器の場合モータ等の質量が大きいので回転速度変化時に必ず緩衝器の発生する減衰力に影響し、その制御も容易ではないので車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させて乗り心地を悪化させる弊害、を取り除くべく、カップリングを出力シャフト側に連結される部材と、螺子軸側に連結される部材と両部材に介装される弾性体とで構成し、特に、緩衝器が大きな力で振動させられる際の慣性モーメントの影響を上記弾性体で緩和して、車両における乗り心地を向上している。
上記した緩衝器にあっては、上述のように、慣性モーメントの発生減衰力への影響を低減できる点で非常に有用であるが、しかし、以下の不具合を指摘される可能性がある。 The above-described shock absorber is very useful in that the influence of the moment of inertia on the generated damping force can be reduced as described above. However, the following problems may be pointed out.
すなわち、従来緩衝器にあっては、カップリングにおける弾性体が弾性変形することで慣性モーメントの影響を緩和しているのであるが、弾性体は体積が大きく、緩衝器が微小なストロークで振動する際には、弾性体の弾性変形で振動が吸収されてしまい、モータのトルクで減衰力を発生することができない場合がある。 That is, in the conventional shock absorber, the elastic body in the coupling is elastically deformed to reduce the influence of the moment of inertia, but the elastic body has a large volume and the shock absorber vibrates with a small stroke. In some cases, the vibration is absorbed by the elastic deformation of the elastic body, and the damping force may not be generated by the torque of the motor.
すると、従来緩衝器では微小振動領域では、その振動が減衰されるまで長時間を要してしまうこととなり、かえって車両における乗り心地を悪化してしまう危惧がある。 Then, in the conventional shock absorber, in the minute vibration region, it takes a long time until the vibration is attenuated, and there is a fear that the riding comfort in the vehicle is deteriorated.
上記弊害を防止しようとすると、螺子軸と出力シャフトとを弾性体を介さず、たとえば、スプラインやキー等を用いて連結すればよいが、このような結合では、必ず少々のガタが付き物であり、緩衝器の振動時に金属あたりを生じて異音を発生する弊害があるとともに、そもそもの慣性モーメントの緩和も未達となる。 In order to prevent the above adverse effects, the screw shaft and the output shaft may be connected using, for example, a spline or a key without using an elastic body. However, in such a connection, there is always a slight backlash. In addition, there is an adverse effect of generating abnormal noise due to metal contact during vibration of the shock absorber, and the relaxation of the moment of inertia is not achieved at all.
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、慣性モーメントの緩和を可能とし、微小ストローク時にも減衰力を発生可能な緩衝器を提供することである。 Accordingly, the present invention was devised in order to improve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a shock absorber that can reduce the moment of inertia and can generate a damping force even at a minute stroke. That is.
上記した目的を達成するために、本発明は、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と、上記回転運動が伝達されるモータを備えた緩衝器において、モータの出力シャフトと運動変換機構の回転側部材とが回り止めされて連結されるとともに、上記出力シャフトと回転側部材との間に弾性体が配在されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a motion conversion mechanism that converts linear motion into rotational motion, and a shock absorber that includes a motor to which the rotational motion is transmitted. The rotation side member is connected to the rotation side member while being prevented from rotating, and an elastic body is disposed between the output shaft and the rotation side member.
本発明によれば、出力シャフトと回転側部材との間には、弾性体が配在されているので従来緩衝器の弾性体に比較してその弾性変形量も少なく、緩衝器が微小なストロークであってもモータの出力シャフトに回転側部材の回転運動が伝達されるから、この緩衝器は、微小なストロークでも減衰力を発生することが可能である。 According to the present invention, since the elastic body is disposed between the output shaft and the rotation side member, the amount of elastic deformation is small compared to the elastic body of the conventional shock absorber, and the shock absorber has a minute stroke. Even so, since the rotational motion of the rotary member is transmitted to the output shaft of the motor, the shock absorber can generate a damping force even with a small stroke.
また、上記弾性体の配在により、出力シャフトのトルクが回転側部材に直接的に伝達されることはなく、従来緩衝器同様に、慣性モーメントによる緩衝器の伸縮初期の不要な減衰力の発生を低減可能であり、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させてしまう不具合も低減されることとなり車両における乗り心地が向上する。 In addition, due to the arrangement of the elastic body, the torque of the output shaft is not directly transmitted to the rotating side member, and unnecessary damping force is generated at the initial stage of expansion / contraction of the shock absorber due to the moment of inertia as in the conventional shock absorber. This reduces the problem of causing the vehicle occupant to perceive a jerky feeling, thereby improving the riding comfort of the vehicle.
さらに、出力シャフトと回転側部材との間には、弾性体が配在されているので、出力シャフトと回転側部材の金属当たりを防止できるので異音が生じる弊害がない。 Further, since an elastic body is disposed between the output shaft and the rotation side member, it is possible to prevent the output shaft and the rotation side member from coming into contact with the metal, so that there is no problem that abnormal noise occurs.
そして、モータ側が車両の車体側部材に連結される場合には、回転側部材が車両走行中に路面からの振動入力により、軸方向に加振されても、弾性体と回転側部材の表面との間に摩擦を生じて回転側部材の振動減衰する効果もあるので、回転側部材の振動が車体側に伝達されにくくすることができ、これにより回転側無部材の振動が車体に伝達されることにより生じる異音に対してもその異音量を小さくする効果を発揮する。 When the motor side is connected to the vehicle body side member of the vehicle, even if the rotation side member is vibrated in the axial direction by vibration input from the road surface while the vehicle is running, the elastic body and the surface of the rotation side member Since there is also an effect that the vibration of the rotation side member is attenuated by generating friction between the rotation side member, the vibration of the rotation side member can be made difficult to be transmitted to the vehicle body side, and thereby the vibration of the rotation side non-member is transmitted to the vehicle body. This also has the effect of reducing the volume of abnormal noise caused by this.
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、一実施の形態における緩衝器を概念的に示す縦断面図である。図2は、モータの出力シャフトと回転側部材の連結部の横断面図である。図3は、他の実施の形態における緩衝器を概念的に示す縦断面図である。 The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view conceptually showing a shock absorber according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the connecting portion between the output shaft of the motor and the rotation side member. FIG. 3 is a longitudinal sectional view conceptually showing a shock absorber according to another embodiment.
図1に示すように、一実施の形態における緩衝器D1は、基本的には、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Hと、上記回転運動が伝達されるモータMを備えて構成され、さらに、この実施の形態の場合、運動変換機構Hは、ボール螺子ナット1と、ボール螺子ナット1に螺合される螺子軸2とで構成され、ボール螺子ナット1と螺子軸2の軸方向の相対直線運動を螺子軸2の回転運動に変換し、この螺子軸2の回転運動をモータMの出力シャフトSに伝達して当該モータM内の巻線(図示せず)に誘導起電力を発生させることよりモータMにエネルギ回生させて電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記出力シャフトSの回転に抗するトルクを上記螺子軸2の回転運動を抑制してボール螺子ナット2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。
As shown in FIG. 1, the shock absorber D <b> 1 in one embodiment basically includes a motion conversion mechanism H that converts linear motion into rotational motion, and a motor M that transmits the rotational motion. Furthermore, in the case of this embodiment, the motion conversion mechanism H is composed of a
また、この緩衝器D1においては、上記したように、ボール螺子ナット1と螺子軸2の軸方向の相対直線運動の運動エネルギを回生して減衰力を発生するだけでなく、モータMを積極的に駆動することも可能で、この場合には当該緩衝器D1は、アクチュエータとしても機能する。
Further, as described above, the shock absorber D1 not only regenerates the kinetic energy of the relative linear motion in the axial direction of the
以下、詳細な構造について説明する。螺子軸2は、円柱状に形成され、その外周に螺旋状の螺子溝3が形成されるとともに、螺子軸2の図1中上端には、その上端から開口する穴4が設けられ、さらに、この穴4の内周にはアウタスプライン歯5が形成されている。
The detailed structure will be described below. The
この螺子軸2に螺合されるボール螺子ナット1は、その内周には、螺子軸1の螺旋状の螺子溝3に符合するように螺旋状のボール保持部(図示せず)が設けられており、前記ボール保持部に多数のボール(図示ぜず)が配在されてなり、ボール螺子ナット1の内部にはボールが循環可能なように前記ボール保持部の両端を連通する通路(図示せず)が設けられているものであって、螺子軸2に前記ボール螺子ナット1が螺合された場合に、螺子軸2の螺旋状の螺子溝3にボール螺子ナット1のボールが嵌合し、螺子軸2の回転運動に伴いボール自体も螺子軸2の螺子溝3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。
The
上述のように、ボール螺子ナット1には螺子軸2が螺子溝3に沿って回転自在に螺合され、螺子軸2がボール螺子ナット1に対し図1中上下方向の直線運動をすると、このボール螺子ナット1は、車両の車体側部材もしくは車軸側部材の一方にブラケット6を介して連結される筒7の上端内周に固定されているので、これによりボール螺子ナット1の周方向の回転が規制されるので、螺子軸2は強制的に回転駆動される。
As described above, when the
すなわち、上記運動変換機構Hによりボール螺子ナット1と螺子軸2の軸方向の相対直線運動が螺子軸2の回転運動に変換されることとなり、本実施の形態の場合、回転側部材は螺子軸2ということになる。
In other words, the motion conversion mechanism H converts the relative linear motion of the
他方、モータMは、フレーム8と、フレーム8内に固定されたステータ(図示せず)と、フレーム8内に回転自在に設けたロータとで構成されたものであって、図示はしないが、車両の車体側部材もしくは車軸側部材の他方に連結される。
On the other hand, the motor M is composed of a
したがって、モータMとブラケット6により本実施の形態における緩衝器D1は車両の車体側部材と車軸側部材との間に介装される。
Therefore, the shock absorber D1 in the present embodiment is interposed between the vehicle body side member and the axle side member of the vehicle by the motor M and the
なお、モータとしては、およそ緩衝器D1に減衰力を発生させ得る限り各種形式(たとえば、ブラシレスモータ、ヒステリシスモータ、誘導モータ等)のものが使用可能であるが、高効率、高出力のものが好ましい。 As the motor, various types of motors (for example, a brushless motor, a hysteresis motor, an induction motor, etc.) can be used as long as the damping force can be generated in the shock absorber D1, but those with high efficiency and high output can be used. preferable.
そして、このモータMのロータの一部となる出力シャフトSの図1中下端となる先端の外周には、上記螺子軸2の上端に設けたアウタスプライン歯5に噛合するインナスプライン歯9が形成され、さらに、このインナスプライン歯9の表面には、弾性体10をコーティングしてある。
An
上述のように弾性体10がコーティングされた出力シャフトSの先端を、図2に示すように、螺子軸2の穴4の中にインナスプライン歯9とアウタスプライン5とを符合させて挿入し、出力シャフトSと螺子軸2とが連結され、出力シャフトSと螺子軸2は、上記スプライン構造により回り止めされることとなる。
As shown in FIG. 2, the tip of the output shaft S coated with the
このとき、出力シャフトSのインナスプライン歯9と螺子軸2のアウタスプライン歯5との間の隙間を、出力シャフトS側にコーティングされた弾性体10の表面が多少削られる程度にしておき、出力シャフトSが螺子軸2に圧入されるようにしておくことにより、挿入時に弾性体10が圧縮されるので、出力シャフトSと螺子軸2との間にガタを生じさせないように連結することできる。
At this time, the clearance between the
つまり、本実施の形態の緩衝器D1では、通常のスプライン構造、すなわち、弾性体10を配在しないスプライン構造に比較して出力シャフトSと螺子軸2との間の隙間が弾性体10で密に埋められることとなり、これによりガタつきが防止されるのである。
That is, in the shock absorber D1 of the present embodiment, the gap between the output shaft S and the
なお、弾性体10としては、たとえば、樹脂、ゴムの使用が可能であり、アウタスプライン歯5側の表面に弾性体10をコーティングしてもよく、また、インナスプライン歯9およびアウタスプライン歯5の両方の表面にコーティングするとしても差し支えない。
For example, resin or rubber can be used as the
さらに、たとえば、弾性体10を樹脂やエポキシ系接着剤に金属粉を配合した金属パテ等として、出力シャフトSを螺子軸2に挿入してから、当該弾性体10を出力シャフトSと螺子軸2との間の隙間に充填するとして、出力シャフトSを螺子軸2との間に弾性体10を配在させてもよい。
Further, for example, the
また、さらに、インナスプライン歯9の表面全体に弾性体10をコーティングする必要はなく、アウタスプライン歯5に噛み合う面のみにコーティングするとしても差し支えないが、加工上は全体にコーティングする方が容易となる。
Furthermore, it is not necessary to coat the
さて、上述のように構成された緩衝器D1にあっては、上記したように、モータMを駆動し、またはエネルギ回生により、またはその両方によりボール螺子ナット1と螺子軸2との軸方向の相対直線運動を抑制することにより車両の車体と車軸との相対直線運動を減衰させるが、出力シャフトSと螺子軸2との間には、弾性体10が配在されているので、出力シャフトSと螺子軸2の金属当たりを防止できるので異音が生じる弊害がない。
Now, in the shock absorber D1 configured as described above, as described above, the motor M is driven and / or by energy regeneration, or both, the axial direction between the
しかも、弾性体10は、出力シャフトSのインナスプライン歯9と螺子軸2のアウタスプライン歯5との間に配在されているので、従来緩衝器の弾性体に比較してその弾性変形量も少なく、緩衝器D1が微小なストロークであってもモータMの出力シャフトSに螺子軸2の回転運動が伝達されるから、この緩衝器D1は、微小なストロークでも減衰力を発生することが可能である。
Moreover, since the
また、モータM側が車両の車体側部材に連結される場合には、螺子軸2が車両走行中に路面からの振動入力により、また、ボール螺子ナット1の図1中上下方向の移動より、軸方向に加振されても、弾性体10と螺子軸2のアウタスプライン歯5の表面との間に摩擦を生じて螺子軸2の振動減衰する効果もあるので、螺子軸2の振動が車体側に伝達されにくくすることができ、これにより螺子軸2の振動が車体に伝達されることにより生じる異音に対してもその異音量を小さくする効果を発揮する。
Further, when the motor M side is connected to a vehicle body side member of the vehicle, the
また、上記した弾性体10の配在により、出力シャフトSのトルクが螺子軸2に直接的に伝達されることはなく、従来緩衝器同様に、緩衝器D1特有の慣性モーメントによる緩衝器の伸縮初期の不要な減衰力の発生を低減可能であり、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させてしまう不具合も低減されることとなり車両における乗り心地が向上する。
Further, due to the above-described arrangement of the
つづいて、他の実施の形態における緩衝器D2について説明する。なお、一実施の形態における緩衝器D1と同様の部材については、同様の符号を付するのみとして、その詳しい説明を省略することとする。 It continues and demonstrates the buffer D2 in other embodiment. In addition, about the member similar to the buffer D1 in one Embodiment, suppose that the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description shall be abbreviate | omitted.
この緩衝器D2は、図3に示すように、基本的には、第1の実施の形態と同様のボール螺子ナット1と、ボール螺子ナット1に螺合される螺子軸2と、ボール螺子ナット1の回転運動が伝達されるモータMとで構成され、この他の実施の形態における緩衝器D2にあっては、一実施の形態における緩衝器D1とは異となり、螺子軸2とボール螺子ナット1との軸方向の相対直線運動をボール螺子ナット2の回転運動に変換し、このボール螺子ナット2の回転運動をモータMの出力シャフトSに伝達して当該モータM内の巻線(図示せず)に誘導起電力を発生させることよりモータMにエネルギ回生させて電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記出力シャフトSの回転に抗するトルクを上記ボール螺子ナット1の回転運動を抑制して螺子軸2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。
As shown in FIG. 3, the shock absorber D2 basically includes a
すなわち、一実施の形態と異なるのは、モータMの出力シャフトSに回転運動を伝達するのは、ボール螺子ナット1である点であり、この点につき詳しく説明すると、ボール螺子ナット1は、筒20にボールベアリング21,22を介して回転自在に支持されており、さらに、その外周に歯車24が設けられている。
That is, the difference from the embodiment is that the
そして、上記歯車24には、モータMの出力シャフトSの図3中下端に連結される歯車25に噛合しており、当該歯車24,25で構成される歯車機構Gを介してボール螺子ナット1の回転運動がモータMの出力シャフトSに伝達可能とされ、この実施の形態の場合、運動変換機構H2は、ボール螺子ナット1と、螺子軸2と歯車機構Gとをすべてを含んで構成され、回転側部材は歯車25とされている。
The
そして、この歯車25の軸心部には、孔26が設けられており、この孔26の内周側にはアウタセレーション歯27が設けられ、この孔26内には出力シャフトSが挿入されるが、出力シャフトSの図3中下端外周にはインナセレーション歯28が設けられており、歯車25と出力シャフトSとを上記アウタセレーション歯27とインナセレーション歯28とを噛合させて、すなわち、セレーション構造にて連結させている。
A
そして、アウタセレーション歯27とインナセレーション歯28との間には、隙間が設けられており、この隙間には、樹脂やエポキシ系接着剤に金属分を配合して作られた金属パテ等の弾性体30が充填され、これにより、出力シャフトSと回転側部材たる歯車25との間に弾性体30が配在される。
A gap is provided between the
なお、この弾性体30にあっても、一実施の形態の弾性体10同様、出力シャフトSと歯車25とを連結する前に、あらかじめ、インナセレーション歯28およびアウタセレーション歯27の一方または両方にコーティングしておいてもよい。
Even in the
さらに、この他の実施の形態においては、螺子軸2は、たとえば、車両の車体側部材もしくは車軸側部材の一方に連結されて周方向の回転が規制され、螺子軸2の図3中上下方向の直線運動は、ボール螺子ナット1の回転運動に変換することが可能となっている。
Furthermore, in this other embodiment, the
また、この実施の形態の場合、モータMは、筒20の側方に配置固定されており、筒20の上端側が車両の車体側部材もしくは車軸側部材の他方に連結されることにより、緩衝器D2は、車両の車体側部材と車軸側部材との間に介装される。
In the case of this embodiment, the motor M is arranged and fixed to the side of the
したがって、この他の実施の形態における緩衝器D2にあっても、一実施の形態における緩衝器D1と同様に減衰力を発生することができるとともに、モータMを積極的に駆動することにより、アクチュエータとしても機能する。 Therefore, even in the shock absorber D2 in this other embodiment, the damping force can be generated in the same manner as the shock absorber D1 in the one embodiment, and the motor M is actively driven, so that the actuator Also works.
なお、上記した運動変換機構H2にあっては、モータMに歯車機構Gを介してボール螺子ナット1の回転運動を伝達可能としているが、摩擦車機構やベルト機構等を介して回転運動を伝達してもよい。
In the motion conversion mechanism H2, the rotational motion of the
そして、他の実施の形態における緩衝器D2にあっても、一実施の形態の緩衝器D1と同様に、出力シャフトSと回転側部材たる歯車25との間には、弾性体30が配在されているので、出力シャフトSと歯車25の金属当たりを防止できるので異音が生じる弊害がない。
Even in the shock absorber D2 in the other embodiment, the
しかも、弾性体30は、インナセレーション歯28とアウタセレーション歯27との間に配在されているので、従来緩衝器の弾性体に比較してその弾性変形量も少なく、緩衝器D2が微小なストロークであってもモータMの出力シャフトSに歯車25の回転運動が伝達されるから、この緩衝器D2は、微小なストロークでも減衰力を発生することが可能である。
Moreover, since the
また、上記した弾性体30の配在により、出力シャフトSのトルクがボール螺子ナット1に直接的に伝達されることはなく、従来緩衝器同様に、緩衝器D1特有の慣性モーメントによる緩衝器の伸縮初期の不要な減衰力の発生を低減可能であり、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させてしまう不具合も低減されることとなり車両における乗り心地が向上する。
Further, due to the arrangement of the
なお、上記した各実施の形態で、その回り止めとしてスプライン構造およびセレーション構造を採用しているが、たとえば、キーとキー溝により回り止めして、このキーとキー溝の一方もしくは両方に弾性体をコーティングしたり、キーとキー溝との間に弾性体を充填したりするとしてもよく、さらに、キーやキー溝だけでなく出力シャフトと螺子軸もしくは歯車の嵌め合い部分全体に弾性体をコーティングしたり充填したりとしてもよい。 In each of the above-described embodiments, the spline structure and the serration structure are adopted as the rotation stopper. For example, the rotation is stopped by a key and a key groove, and one or both of the key and the key groove is elastic. It is also possible to coat the elastic body between the key and the key groove, and coat the elastic body not only on the key and key groove but also on the entire fitting part of the output shaft and screw shaft or gear. Or filling.
また、モータの出力シャフトSに穴を設け、螺子軸や歯車に設けた軸をスプラインもしくはセレーション構造下に挿入するとしてもよいことは無論である。 Of course, a hole may be provided in the output shaft S of the motor, and a shaft provided on the screw shaft or gear may be inserted under the spline or serration structure.
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 ボール螺子ナット
2 螺子軸
3 螺子溝
4 穴
5 アウタスプライン歯
6 ブラケット
7,20 筒
8 ケース
9 インナスプライン歯
10,30 弾性体
10 減衰材
21,22 ボールベアリング
24,25 歯車
26 孔
27 アウタセレーション歯
28 インナセレーション歯
D1,D2 緩衝器
H1,H2 運動変換機構
M モータ
S 出力シャフト
1
Claims (3)
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