JP2006177478A - Shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータが出力するトルクで伸縮を制御する緩衝器に関する。 The present invention relates to a shock absorber that controls expansion and contraction with torque output from a motor.
この種緩衝器としては、車体を弾性支持するコイルバネと、車軸側に連結される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るとともに車体側に連結されるモータとで構成され、モータが発生する回転トルクで車体と車軸との相対移動をアクティブ制御するものがある。
この種緩衝器においては、車両走行中には絶えず伸縮するのでモータ絶えず回転しつづけ、その結果、モータの巻線には電流が絶え間なく流れることとなる。 In this type of shock absorber, the motor constantly rotates while the vehicle is running, so that the motor continues to rotate, and as a result, a current flows through the motor winding continuously.
すると、モータの巻線は発熱することとなり、この巻線の発熱によるモータの温度上昇が激しい場合には、巻線を形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化し、その結果漏電等を生じ、モータ自体が損傷する危惧があり、また、モータの温度上昇による磁石の減磁が発生する危惧もある。 Then, the motor windings generate heat, and when the motor temperature rises severely due to the heat generated by the windings, the insulation deteriorates due to chemical changes in the insulation film of the conductors that form the windings. There is a risk that the motor itself may be damaged due to electric leakage or the like, and there is a risk of demagnetization of the magnet due to a temperature rise of the motor.
そして、この種緩衝器においてモータは、減衰力を発生する必要不可欠な部品であるから、モータの損傷は、即ちサスペンション装置としての機能を損なうこととなる。 In this type of shock absorber, the motor is an indispensable part that generates a damping force. Therefore, damage to the motor impairs the function of the suspension device.
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、緩衝器のモータの温度上昇を抑制することである。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to suppress an increase in the temperature of the shock absorber motor.
上記した目的を達成するため、第1の筒と、第1の筒に挿入される第2の筒と、第1の筒と第2の筒との間に介装され第1の筒と第2の筒との相対運動を回転運動に変換する運動変換機構と、第1の筒もしくは第2の筒の一方に固定され上記回転運動が伝達されるモータとを備え、モータの出力トルクで第1の筒と第2の筒の相対移動を制御する緩衝器において、第1の筒内と第2の筒内とで作られる空間とモータ内とを連通する通路と、モータ内外を連通する通路とを設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the first cylinder, the second cylinder inserted into the first cylinder, the first cylinder and the second cylinder interposed between the first cylinder and the second cylinder A motion conversion mechanism that converts relative motion with the second cylinder into rotational motion, and a motor that is fixed to one of the first cylinder and the second cylinder and that transmits the rotational movement. In the shock absorber for controlling the relative movement of the first cylinder and the second cylinder, a passage communicating the space formed in the first cylinder and the second cylinder and the motor, and a path communicating the inside and outside of the motor And is provided.
本発明によれば、車両走行中において緩衝器は絶えず伸縮を繰り返すこととなるので、空間へ気体が頻繁に流入および排出されることとなり、この気体の流入および排出がモータ内を介して行われるので、巻線は、モータ内の気体の通過により、速やかに冷却されることとなる。 According to the present invention, the shock absorber continuously expands and contracts while the vehicle is running, so that gas frequently flows into and out of the space, and this gas is flowed in and out through the motor. Thus, the winding is quickly cooled by the passage of gas in the motor.
したがって、巻線の温度上昇が抑制され、モータに熱がこもることがなく、モータの温度上昇を抑制可能であり、巻線を形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化し、その結果漏電等を生じ、モータ自体が損傷する危惧もない。 Therefore, the temperature rise of the winding is suppressed, heat is not trapped in the motor, the temperature rise of the motor can be suppressed, and the insulation is deteriorated due to the chemical change of the insulating coating of the conductive wire forming the winding, As a result, there is no risk of electric leakage and the motor itself being damaged.
さらに、モータの損傷を回避できるので、緩衝器の機能を損なう事態が防止されることが可能となる。 Furthermore, since damage to the motor can be avoided, it is possible to prevent a situation in which the function of the shock absorber is impaired.
また、モータの温度上昇を抑制することができるとともに、気体は磁石とコアとの間の隙間を通過してエアカーテン効果が発揮され、巻線の熱が磁石に伝達されてしまうことが防止され、磁石の熱減磁によるモータの発生トルクが減少してしまうといった性能劣化の危惧もない。 In addition, the temperature rise of the motor can be suppressed, and gas passes through the gap between the magnet and the core to exert an air curtain effect, thereby preventing the heat of the winding from being transferred to the magnet. There is no risk of performance deterioration such as a decrease in torque generated by the motor due to thermal demagnetization of the magnet.
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図である。図2は、他の実施の形態における緩衝器の縦断面図である。 The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating a shock absorber according to an embodiment. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a shock absorber according to another embodiment.
図1に示すように、本実施の形態における緩衝器は、第1の筒たる外筒2と、外筒2内に摺動自在に挿入される第1の筒たる内筒5と、外筒2内に設けたボール螺子ナット4と、ボール螺子ナット4内に回転自在に螺合される螺子軸3と、内筒5の上端に固定され螺子軸3に連結されるモータ1とで構成され、この緩衝器が伸縮するとき、すなわち第1の筒たる外筒2と第2の筒たる内筒5との相対運動をするときに、ボール螺子ナット4の直線運動を螺子軸3の回転運動に変換し、上記回転運動をモータ1のシャフト10に伝達して当該モータ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10の回転に抗するトルクを上記螺子軸3の回転運動を抑制することによるボール螺子ナット4の直線運動を抑制する減衰力として利用し、外筒2と内筒5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 shock absorber in the present embodiment includes an
そして、この緩衝器は、本実施の形態の場合、外筒2が、外筒2の図1中下端に設けたアイEを介して車両の車軸側部材に連結されるとともに、内筒5は、上記マウント20を介して車体側部材に連結され、結果的に、車軸側部材と車体側部材の相対移動を抑制することが可能である。
In the case of the present embodiment, the shock absorber is connected to the axle side member of the vehicle via the eye E provided at the lower end in FIG. It is connected to the vehicle body side member via the
以下、各部の詳細な構造について説明する。モータ1は、内筒5の図1中上端に連結したマウント20のマウント内筒21内に載置連結されており、また、モータ1のシャフト10は、内筒5内にボールベアリング8,9を介して回転自在に挿入される螺子軸3に連結されている。なお、モータ1のシャフト10と螺子軸3とを一体的に形成してもよい。
Hereinafter, the detailed structure of each part will be described. The
また、内筒5の図1中上端には、上述のように、車両へこの緩衝器を取付ける為のマウント20が設けられているが、このマウント20は、マウント内筒21と、マウント外筒22と、マウント内筒21とマウント外筒22とを連結する防振ゴム23とで構成され、マウント内筒21の底部には上記モータ1のシャフト10が挿入される孔以外に、別に、内筒5内に通じる孔21aが設けられている。
Further, as described above, the
そして、具体的には、マウント外筒22を車体側に連結して、この緩衝器が車体側に連結される。
Specifically, the mount
他方、モータ1は、図1に示すように、ケース30と、上記シャフト10と、シャフト10の外周に円筒状のヨーク31を介して取付けられた磁石32と、ケース30の内周であって上記磁石32と対向するように取付けた電機子鉄心たるコア33と、コア33に嵌装した巻線34とを備え、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
なお、磁石32は、環状に成形されており、N極とS極が円周に沿って交互に現れる分割磁極パターンを有しているが、複数の磁石を接着等して環状となるように形成してもよい。
The
また、ヨーク31には、軸線に沿い、かつ、同心円上に等間隔をもって複数の通孔31aが設けられおり、この通孔31aを気体が通過することが可能なようになっている。
The
そして、モータ1は、シャフト10の回転トルクを制御可能なように図示しない制御装置およびに外部電源に接続されており、所望の減衰力を得られるよう調整されるとともに、モータ1を積極的に駆動してこの緩衝器を緩衝器のみならずアクチュエータとして機能させるようにしてある。
The
ちなみに、モータ1には、回転子の位置検出手段40が設けられており、回転子の回転運動の状況(回転角や角速度等)に応じて緩衝器が発生する外筒2と内筒5、ひいては、車体側部材と車軸側部材との相対移動を制御できるようにしてある。この位置検出手段40としては、具体的にたとえば、ホール素子、磁気センサや光センサ等を用いればよい。
Incidentally, the
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。
In the present embodiment, the
そして、ケース30には、その図1中上端と下端に気体の通過を許容する通路たる孔30a,30bが穿設されており、上記上端側に設けられる孔30bは、ケース30の内外を連通、すなわちモータ1内外を連通し、他方の下端側に設けられる孔30aは、マウント内筒21に設けた孔21aに対向させてある。
The
さらに、ケース30の図1中下端面と、マウント内筒21の底部内面との間には、シール部材35、この場合、Oリングが介装されており、ケース30とマウント内筒21との間から気体漏れが生じないようになっている。
Further, a seal member 35, in this case, an O-ring, is interposed between the lower end surface in FIG. 1 of the
また、上記孔30bには、水滴のモータ1内への侵入を防止するフィルタFが設けられており、このフィルタFは、具体的にたとえば、ポリウレタン樹脂やフッ素樹脂等を加工して得られる防水素材で形成されればよく、水滴のみならず埃等の侵入も防止可能な程度の微細な孔を備えているものが好ましい。
Further, the
ちなみに、本実施の形態においては、マウント20のマウント内筒21をモータ1のケースとして活用してもよく、その場合には、マウント内筒21にコア33および巻線34を取付けるとともに、マウント内筒21の図1中上端開口部を閉塞する蓋を設けるとすればよい。
Incidentally, in the present embodiment, the mount
つづいて、シャフト10に連結された螺子軸3は、その外周に螺子溝が設けられ、上述の外筒2の底部から立ち上がる連繋筒6の図1中上端部に回動不能に設けられたボール螺子ナット4内に回転自在に螺合されている。
Next, the
すなわち、この実施の形態の場合、運動変換機構Hは、螺子軸3とボール螺子ナット4とで構成されおり、ボール螺子ナット4が螺子軸3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、車軸側に固定される外筒2により回転運動が規制されているので、螺子軸3は強制的に回転駆動され、逆に、モータ1を駆動して螺子軸3を回転させると、ボール螺子ナット4の回転が規制されているので、これによりボール螺子ナット4を上下方向に移動せしめることができる。
That is, in the case of this embodiment, the motion conversion mechanism H is constituted by the
なお、外筒2と内筒5との間には軸受11,12が設けられ、外筒2に対する内筒5の軸ぶれが防止されるとともに、連繋筒6と内筒5の図1中下端との間には、軸受15が設けられており、連繋筒6と内筒5との軸ぶれが防止されており、結果的に、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、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、上記ボールもしくは螺子軸3の螺子溝が損傷する事態を避けることが可能である。
In addition,
また、上記ボールもしくは螺子軸3の螺子溝の損傷を防止できるので、螺子軸3のボール螺子ナット4に対する回転および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、緩衝器としての機能も損なわれず、ひいては、緩衝器の故障を防止できる。
In addition, since the ball or the screw groove of the
さらに、外筒2と内筒5との間であって、軸受11より上方にはダストシール13が設けられており、この外筒2内は略密閉状態とされている。
Further, a
また、内筒5の図1中下方側部には孔5aが穿設されており、この孔5aを介して外筒2内と内筒5内とが連通されており、これにより外筒2内と内筒5内とで略密閉された空間Rが形成されている。
Further, a
なお、連繋筒6は、必ずしも筒状に形成される必要はなく、ボール螺子ナット4をその回動が規制された状態で外筒2に連結することができるものであればよい。
The connecting
さらに、軸受15を省略するとしてもよく、この場合にあってもボール螺子ナット4に対する螺子軸3の軸ぶれは、上記した軸受11,12により防止されるので不都合は無く、また、軸受15の省略によって内筒5内と外筒2内は連通して空間Rが形成されるので孔5aを省略することができる。
Further, the bearing 15 may be omitted, and even in this case, the shaft runout of the
そして、上記空間Rは、上記した孔30aおよび孔21aを介してモータ1内に連通されており、この孔30aおよび孔21aは、モータ1内と空間Rとを連通する通路となる。
The space R communicates with the
なお、本実施の形態においては、運動変換機構Hがボール螺子ナットと螺子軸とで構成されているが、これを他の構成、たとえば、ラックアンドピニオンで構成されてもよく、また、ボール螺子ナットを単なるナットに置き換えるとしてもよい。 In the present embodiment, the motion conversion mechanism H is constituted by a ball screw nut and a screw shaft. However, this may be constituted by another configuration, for example, a rack and pinion, or a ball screw. The nut may be replaced with a simple nut.
さて、以上のように本発明の緩衝器は構成されるが、以下その作用について説明する。 Now, the shock absorber of the present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
まず、この緩衝器が伸縮する場合、すなわち、外筒2に対し内筒5が図1中上下に移動すると、この外筒2に連結されているボール螺子ナット4の上下へ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、上記螺子軸3に連結されたモータ1のシャフト10も回転する。
First, when the shock absorber expands and contracts, that is, when the
モータ1のシャフト10が回転運動を呈すると、モータ1内の巻線34が磁石32の磁界を横切ることとなり、誘導起電力が発生し、モータ1のシャフト10には誘導起電力に起因する電磁力によるトルクが作用し、上記トルクがシャフト10の回転運動を抑制することとなる。
When the
このシャフト10の回転運動を抑制する作用は、上記螺子軸3の回転運動を抑制することとなり、螺子軸3の回転運動が抑制されるのでボール螺子ナット4の直線運動を抑制するように働き、緩衝器は、上記電磁力によって減衰力を発生し、振動エネルギを吸収緩和する。
The effect of suppressing the rotational movement of the
このとき、積極的に巻線34に電流供給する場合には、シャフト10に作用するトルクを調節することで緩衝器の伸縮を自由に制御、すなわち、緩衝器の発生する制御力を発生可能な範囲で自由に制御することが可能であるので、緩衝器の減衰特性を可変としたり、緩衝器をアクチュエータとして機能させたりすることも可能である。
At this time, when the current is actively supplied to the winding 34, the expansion / contraction of the shock absorber can be freely controlled by adjusting the torque acting on the
転じて、緩衝器が伸長する場合、外筒2から内筒5が退出するから空間Rは拡大し、空間Rには、モータ1のケース30に設けた孔30bおよび孔30aおよびマウント内筒21に設けた孔21aを介して気体が流入するので、必ず気体はモータ1内を通過することとなる。
In turn, when the shock absorber is extended, the
反対に、緩衝器が収縮する場合、外筒2から内筒5が侵入するから空間Rは収縮し、空間Rから、モータ1のケース30に設けた孔30bおよび孔30aおよびマウント内筒21に設けた孔21aを介して気体が排出されるので、必ず気体はモータ1内を通過して排気されることとなる。
On the contrary, when the shock absorber contracts, the
この気体の空間Rへの流入および排出は、車両走行中において通常緩衝器は絶えず伸縮するので頻繁に行われることとなるが、気体の流入および排出がモータ1内を介して行われるので、巻線34は、モータ1内の気体の通過により、速やかに冷却されることとなる。
The inflow and discharge of the gas into the space R are frequently performed because the shock absorber constantly expands and contracts while the vehicle is traveling. However, since the inflow and discharge of the gas are performed through the
したがって、巻線34の温度上昇が抑制され、モータ1に熱がこもることがなく、モータ1の温度上昇を抑制可能であり、巻線34を形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化し、その結果漏電等を生じ、モータ自体が損傷する危惧もない。
Therefore, the temperature rise of the winding 34 is suppressed, the heat is not accumulated in the
さらに、モータ1の損傷を回避できるので、緩衝器の機能を損なう事態が防止されることが可能となる。
Furthermore, since damage to the
また、モータ1の温度上昇を抑制することができるとともに、気体は磁石32とコア33との間の隙間を通過してエアカーテン効果が発揮され、巻線34の熱が磁石32に伝達されてしまうことが防止され、磁石32の熱減磁によるモータ1の発生トルクが減少してしまうといった性能劣化の危惧もない。
In addition, the temperature rise of the
また、さらに、図1に示すように、ヨーク31に同心円上に等間隔をもって複数の通孔31aを設けてあるので、気体は、磁石32とコア33との間の隙間以外にも、この通孔31aを通過することができるので、ヨーク31からも気体に熱放散させることができるので磁石32の熱減磁を防止する効果が一層高まるとともに、気体のモータ1内通過時の圧力損失が過大となってしまうことが防止され、緩衝器の伸縮を速やかならしめることができる。
Further, as shown in FIG. 1, since the
なお、上記の気体の流入時には、気体は必ずケース30に設けた孔30bを通過することになり、この孔30bにはフィルタFが設けられているので、モータ1内に雨水等の水滴が侵入することが防止され、これによりモータ1が雨水等から保護されると同時に、ボールベアリング8,9やモータ1内のボールベアリング(付示せず)や螺子軸3やボール螺子ナット4等に雨水等の水滴が附着して錆が生じてしまうことが防止され、これにより円滑な緩衝器の伸縮動作が保障される。
When the gas flows in, the gas always passes through the
さらに、フィルタFで埃等の侵入をも防ぐ場合には、モータ1および運動変換機構Hを埃等から保護でき、この点でも円滑な緩衝器の伸縮動作が保障される。
Further, when the filter F prevents dust and the like from entering, the
つづいて、図2に示した他の実施の形態における緩衝器について説明する。なお、上述の一実施の形態における緩衝器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。 Next, a shock absorber according to another embodiment shown in FIG. 2 will be described. In addition, about the member similar to the buffer in one above-mentioned embodiment, it shall attach | subject the same code | symbol and suppose that the detailed description is abbreviate | omitted.
この他の実施の形態における緩衝器にあっては、一実施の形態における緩衝器と異なるのは、モータ部分であり、他の部分については一実施の形態における緩衝器と同様の構成である。 In the shock absorber in the other embodiment, the motor portion is different from the shock absorber in the one embodiment, and the other portions have the same configuration as the shock absorber in the one embodiment.
この異なる部分について詳細に説明すると、他の実施の形態における緩衝器のモータ51は、図2に示すように、ケース60と、上記シャフト10と、シャフト10の外周に円筒状のヨーク52を介して取付けられた磁石32と、ケース60の内周であって上記磁石32と対向するように取付けた電機子鉄心たるコア53と、コア53に嵌装した巻線34とを備え、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
This different portion will be described in detail. A
そして、コア53には、軸線に沿い、かつ、同心円上に等間隔をもって複数の通孔53aが設けられおり、この通孔53aを気体が通過することが可能なようになっている。
The core 53 is provided with a plurality of through
また、ケース60には、その図2中上端と下端に気体の通過を許容する通路たる孔60a,60bが穿設されており、上記上端側に設けられる孔60bは、ケース60の内外を連通するが、孔60bのケース60の外方側の開口端は下方を向くように形成してある。
In addition, holes 60 a and 60 b that allow passage of gas are formed at the upper end and the lower end in FIG. 2 of the
さらに、上記孔60bのケース外方側の開口端には、水滴のモータ51内への侵入を防止する一実施の形態と同様のフィルタFが設けられている。
Furthermore, a filter F similar to that of the embodiment for preventing water droplets from entering the
異なるのは以上であり、この他の実施の形態の緩衝器においても、緩衝器の伸縮により空間R内への気体の流入および排出が行えるので、基本的には上記した一実施の形態における緩衝器と同様の効果を奏するが、他の実施の形態の緩衝器においては、孔60bのケース外方側開口端が下方を向いており、モータ51内への雨水等の水滴の侵入が一実施の形態における緩衝器に比較してより一層防止されている。
The difference is the above, and in the shock absorbers of the other embodiments as well, the gas can be flowed into and out of the space R by expansion and contraction of the shock absorbers, so basically the buffer in the above-described one embodiment. However, in the shock absorbers of the other embodiments, the opening end on the case outer side of the
また、この他の実施の形態における緩衝器にあっては、電機子のコア53の通孔53aをも気体が通過するので、コア53からも気体に熱放散させることができるので巻線34の温度上昇を抑制して磁石32の熱減磁を効果的に防止することができ、また、気体のモータ1内通過時の圧力損失が過大となってしまうことが防止され、緩衝器の伸縮を速やかならしめることができる。
Further, in the shock absorber in this other embodiment, since the gas also passes through the through-
なお、ヨーク52に一実施の形態におけるヨーク31と同様に通孔を設けておくとしてもよく、この場合には、コア53からの熱放散に加えてヨーク52からも熱放散可能となるので、より一層磁石32の熱減磁を防止することが可能となる。
The
なお、上記した各実施の形態においては、第2の筒たる内筒5側にモータ1を固定するとしているが第1の筒たる外筒2側に螺子軸3に連結したモータ1を固定し、内筒5側にボール螺子ナット4を設けるとしてもよい。
In each of the above-described embodiments, the
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.
1,51 モータ
2 第1の筒たる外筒
3 螺子軸
4 ボール螺子ナット
5 第2の筒たる内筒
6 連繋筒
8,9 ボールベアリング
10 シャフト
11,12,15 軸受
13 ダストシール
20 マウント
21 マウント内筒
5a,21a,30a,30b 孔
22 マウント外筒
23 防振ゴム
30,60 ケース
31,52 ヨーク
31a,53a 通孔
32 磁石
33,53 コア
34 巻線
35 シール部材
40 位置検出手段
E アイ
H 運動変換機構
1, 51
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