JP2006220291A

JP2006220291A - 電磁式緩衝器

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Publication number: JP2006220291A
Application number: JP2005036874A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Naito; 力内藤; Kazunari Maeda; 一成前田
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2006-08-24

Abstract

【課題】電磁式緩衝器において、車体下部の緩衝器占有スペースを小さくし、モータと配線を保護すること。
【解決手段】ボールねじナット１１にボールねじ軸１２を螺合したボールねじユニット１０と、ボールねじ軸１２に傘歯車列３６を介してモータ３１を結合したモータユニット３０とを有する電磁式緩衝器１であって、ボールねじユニット１０を車体外側に配置し、モータユニット３０を車体内側に配置したもの。
【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、ボールねじナットにボールねじ軸を螺合したボールねじユニットと、ボールねじ軸に傘歯車列を介してモータを結合したモータユニットとを有するものがある。

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、この回転運動によりモータを回転させて電磁力を発生させ、この電磁力に抗するトルクをボールねじナットの直線運動に対する減衰力として用いることができる。他方、モータに通電してモータを回転し、このモータの回転運動によりボールねじ軸を回転しひいてはボールねじナットを直線運動させてアクティブ制御することもできる。
特開2004-011824

特許文献１の１つの電磁式緩衝器は、ボールねじユニットとモータユニットを車体外側に配置し、モータをボールねじ軸に同軸配置している。この電磁式緩衝器では、車体下部の緩衝器占有スペースが縦方向（ボールねじ軸の軸方向）に大きくなるし、モータを車体外側に配置するため、モータや配線を保護できない。また、ボールねじ軸の軸方向に沿う緩衝器全体の軸方向長さが長くなり、ボールねじナットの直線運動のストロークを確保することが困難になり、小型化できない。

特許文献１の他の電磁式緩衝器は、ボールねじユニットとモータユニットを車体外側に配置し、モータをボールねじ軸に平行配置している。この電磁式緩衝器では、ボールねじ軸の軸方向に沿う緩衝器全体の軸方向長さを短めにしてボールねじナットの直線運動のストロークを確保し易くなるものの、車体下部の緩衝器占有スペースが横方向（ボールねじ軸の軸直角方向）に大きくなるし、モータを車体外側に配置するため、モータや配線を保護できない。

本発明の課題は、電磁式緩衝器において、車体下部の緩衝器占有スペースを小さくし、モータと配線を保護することにある。

請求項１の発明は、ボールねじナットにボールねじ軸を螺合したボールねじユニットと、ボールねじ軸に傘歯車列を介してモータを結合したモータユニットとを有する電磁式緩衝器であって、ボールねじユニットを車体外側に配置し、モータユニットを車体内側に配置したものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記傘歯車列が変速機を構成す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、前記ボールねじユニットの外側に懸架スプリングを配置したものである。

（請求項１）
(a)電磁式緩衝器は、モータユニットを車体内側に配置した分、車体下部の緩衝器占有スペースを小さくできるし、モータと配線を車体外側の跳ね石や泥水から保護できる。

(b)電磁式緩衝器が、モータとボールねじ軸を傘歯車列により結合し、モータをボールねじ軸に直交配置したから、ボールねじ軸の軸方向に沿う緩衝器全体の軸方向長さを短めにし、ボールねじナットの直線運動のストロークを確保し易くできる。

(c)電磁式緩衝器は、ボールねじユニットとモータユニットに分離されているから、組付時に、ボールねじユニットを車体下部に組付け、モータユニットを車体上部に組付ければ良く、組付性を向上できる。

（請求項２）
(d)電磁式緩衝器において、モータとボールねじ軸の間に介装される傘歯車列が変速機を構成することにより、ボールねじナットの直線運動と連動するモータを運転効率の良い回転速度域で使用できる。

（請求項３）
(e)電磁式緩衝器がボールねじユニットの外側に懸架スプリングを配置したから、この電磁式緩衝器をストラット型フロントサスペンションにも適用できる。

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はシャフトガイドのマウント構造を示す断面図、図５はシャフトガイドのマウント構造を示す平面図、図６はボールねじナットのリバウンドストッパ構造を示す断面図、図７はボールねじナットのリバウンドストッパ構造の変形例を示す断面図である。

電磁式緩衝器１は、図１〜図３に示す如く、例えばストラット型フロントサスペンションとして用いられ、ボールねじユニット１０とモータユニット３０を有する。ボールねじユニット１０は、ボールねじナット１１にボールねじ軸１２を螺合する。モータユニット３０は、ボールねじ軸１２に傘歯車列３６を介してモータ３１を結合する。

ボールねじユニット１０は、車輪側の筒状ダンパケース１３の側に固定したボールねじナット１１に、車体側の筒状シャフトガイド１４に支持したボールねじ軸１２を螺合する。ダンパケース１３は車輪側取付部材１５を底部に備え、この車輪側取付部材１５を車輪側に取付ける。シャフトガイド１４はマウント１６を介して車体側取付部材１７に支持され、車体側取付部材１７はボルト１７Ａにより車体１８の外側面に固定される。

ボールねじユニット１０は、ボールねじ１１にナットケース２０をボルト２１により取付け、ダンパケース１３の上部フランジ１３Ａにナットケース２０の取付フランジ２０Ａをボルト１９により固定する。

ボールねじユニット１０は、ボールねじ軸１２をダンパケース１３の側の自由端からボールねじナット１１に螺合、貫通させてシャフトガイド１４の側に向けて上方に延在し、シャフトガイド１４の中空部に挿着してあるアンギュラボールベアリング２２により上端側を回転自在に支持する。２２Ａ、２２Ｂはベアリング２２の外輪、内輪を押えるベアリングナットであり、２２Ｃはカラーである。尚、ボールねじ軸１２の螺旋状ねじ溝には、ボールねじナット１１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。

電磁式緩衝器１は、ボールねじユニット１０の外側に懸架スプリング２３を配置してある。懸架スプリング２３は、ダンパケース１３の上端フランジ１３Ａにナットケース２０の取付フランジ２０Ａ、後述する下カバー６１の下端フランジ６１Ａを介して着座するスプリングシート２４と、車体側取付部材１７に設けたスプリングシート２５に着座するシートラバー２６とに支持される。

モータユニット３０は、モータ３１にギヤハウジング３２を結合し、このギヤハウジング３２に設けたベース部材３３を前述のボルト１７Ａにより車体１８の内側面に固定される。モータ３１の出力軸に結合されているモータ軸３４をギヤハウジング３２にボールベアリング３５により回転自在に支持し、このモータ軸３４に小傘歯車３６Ａを固定する。ボールねじ軸１２に同軸、かつモータ軸３４に直交配置される中間回転軸３７をギヤハウジング３２にボールベアリング３８により回転自在に支持し、この中間回転軸３７に大傘歯車３６Ｂを固定する。小傘歯車３６Ａと大傘歯車３６Ｂは互いに噛合って傘歯車列３６を構成し、傘歯車列３６は変速機、本実施例ではボールねじ軸１２の回転を増速してモータ軸３４に伝える増速機を構成する。中間回転軸３７のギヤハウジング３２から突出する端部を継手３９に挿入してボールねじ軸１２に結合する。

電磁式緩衝器１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１３及びボールねじナット１１がシャフトガイド１４に支持されているボールねじ軸１２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１１とボールねじ軸１２の組合せによりボールねじ軸１２の回転運動に変換され、この回転運動が傘歯車列３６を介してモータ軸３４に伝達されてモータ３１に電磁力を発生させる。

モータ３１は、不図示の制御回路等に接続されるか、モータ３１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軸３４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３１に電磁力を発生するようにしてある。

モータ３１に発生した電磁力に起因してモータ軸３４の回転に抗するトルクは、ボールねじ軸１２の回転運動を抑制するから、ボールねじナット１１の直線移動を抑制する減衰力として作用し、換言すれば、ダンパケース１３と車体側取付部材１７の間に介装されている懸架スプリング２３の伸縮振動を抑制する減衰力として作用する。

尚、電磁式緩衝器１にあっては、モータ３１に通電してモータ３１を回転し、このモータ３１の回転運動によりボールねじ軸１２を回転し、ひいてはボールねじナット１１を直線運動させてアクティブ制御することもできる。

モータ３１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）ボールねじユニット１０とモータユニット３０のレイアウト、（Ｂ）シャフトガイド１４のマウント構造、（Ｃ）ボールねじナット１１のリバウンドストッパ構造について説明する。

（Ａ）ボールねじユニット１０とモータユニット３０のレイアウト（図１〜図３）
電磁式緩衝器１は、図１、図２に示す如く、ボールねじユニット１０のシャフトガイド１４を支持する車体側取付部材１７を車体１８の外側面に固定し、ボールねじユニット１０を車体１８の外側に配置するとともに、モータユニット３０のベース部材３３を車体１８の内側面に固定し、モータユニット３０を車体１８の内側に配置する。

電磁式緩衝器１は、鉛直方向に沿って縦置き配置されるボールねじユニット１０のボールねじ１２に傘歯車列３６等を介してモータユニット３０のモータ３１を直交させ結合するものであり、モータ３１を車体１８の内側の空きスペースに横置き配置する。

尚、電磁式緩衝器１にあっては、前述した如く、モータユニット３０の傘歯車列３６が変速機を構成する。また、ボールねじユニット１０の外側に懸架スプリング２３を配置する。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)電磁式緩衝器１は、モータユニット３０を車体内側に配置した分、車体下部の緩衝器占有スペースを小さくできるし、モータ３１と配線を車体外側の跳ね石や泥水から保護できる。

(b)電磁式緩衝器１が、モータ３１とボールねじ軸１２を傘歯車列３６により結合し、モータ３１をボールねじ軸１２に直交配置したから、ボールねじ軸１２の軸方向に沿う緩衝器全体の軸方向長さを短めにし、ボールねじナット１１の直線運動のストロークを確保し易くできる。

(c)電磁式緩衝器１は、ボールねじユニット１０とモータユニット３０に分離されているから、組付時に、ボールねじユニット１０を車体下部に組付け、モータユニット３０を車体上部に組付ければ良く、組付性を向上できる。

(d)電磁式緩衝器１において、モータ３１とボールねじ軸１２の間に介装される傘歯車列３６が変速機を構成することにより、ボールねじナット１１の直線運動と連動するモータ３１を運転効率の良い回転速度域で使用できる。

(e)電磁式緩衝器１がボールねじユニット１０の外側に懸架スプリング２３を配置したから、この電磁式緩衝器１をストラット型フロントサスペンションにも適用できる。

（Ｂ）シャフトガイド１４のマウント構造（図１、図２、図４、図５）
電磁式緩衝器１は、図１、図２、図４、図５に示す如く、シャフトガイド１４をマウント１６により車体側取付部材１７に支持する。マウント１６は、シャフトガイド１４の中心軸に直交する前後左右に設けたラジアルボールベアリング（４３、４５）に該シャフトガイド１４を揺動自在に支持する。即ち、マウント１６は、車体側取付部材１７の内周部分にて構成される外周リング４１と、外周リング４１の内側に配置される内周リング４２とを有し、内周リング４２の内側にシャフトガイド１４の上端部を配置し、それらの外周リング４１と内周リング４２とシャフトガイド１４を互いに同軸配置する。

マウント１６は、外周リング４１の左右方向に沿う直径上に左右一対のラジアルボールベアリング４３、スペーサ４３Ａを介して回転自在に設けた左右各１個の第１の枢軸４４を内周リング４２に螺着し、内周リング４２を第１の枢軸４４により前後方向に揺動自在に支持する。内周リング４２に螺着された第１の枢軸４４は、内周リング４２に螺着される止めねじ４４Ａにより固定される。また、第１の枢軸４４の軸方向に直交する内周リング４２の前後方向に沿う直径上に、前後一対のラジアルボールベアリング４５、スペーサ４５Ａを介して回転自在に設けた前後各１個の第２の枢軸４６をシャフトガイド１４に螺着し、シャフトガイド１４を第２の枢軸４６により左右方向に揺動自在に支持する。シャフトガイド１４に螺着された第２の枢軸４６は、シャフトガイド１４に螺着される止めねじ４６Ａにより固定される。

これにより、シャフトガイド１４は車体側取付部材１７に対して前後左右に揺動自在に支持される。尚、マウント１６の外周リング４１、内周リング４２がシャフトガイド１４を支持する、ラジアルボールベアリング４３と第１の枢軸４４、ラジアルボールベアリング４５と第２の枢軸４６は、外周リング４１の中心軸に直交する単一面上に配置され、この単一面をマウント１６によるシャフトガイド１４の支持面と称するものとする。

シャフトガイド１４の中空部に挿着してあるアンギュラボールベアリング２２により、シャフトガイド１４に同軸支持されているボールねじ軸１２は、マウント１６によるシャフトガイド１４の支持面と同一面又は近傍面、換言すれば概ね同一面内で、自在継手（フレキシブルジョイント）５０を介して、モータ３１側の中間回転軸３７と前後左右に揺動自在に連結される。

自在継手５０は、ボールねじ軸１２の上端部にキー等を介して回り止め状態で固定される継手軸５１と、継手軸５１と左右方向に延在するピン５０Ａにより連結される継手軸５２と、継手軸５２と前後方向に延在するピン５０Ｂにより連結される継手軸５３と、継手軸５３と左右方向に延在するピン５０Ｃにより連結される継手軸５４とを有し、継手軸５４を前述の継手３９に挿入してモータ３１側の中間回転軸３７に結合する。本実施例では、ピン５０Ｂをマウント１６によるシャフトガイド１４の支持面と概ね同一面内に配置している。尚、継手３９に挿入された中間回転軸３７は、継手３９に螺着される止めねじ３７Ａにより固定され、継手３９に挿入される継手軸５４は、継手３９に螺着される止めねじ５４Ａにより固定される。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)マウント１６が、シャフトガイド１４の中心軸に直交する前後左右に設けたラジアルベアリング４３、４５に該シャフトガイド１４を揺動自在に支持する。従って、車輪側からの横入力によりボールねじナット１１がダンパケース１３とともにたわみ（傾動し）、このボールねじナット１１に倣うボールねじ軸１２がたわむ（傾動する）とき、このたわみ変形の反力を生じないから、ボールねじ軸１２のこじりを生じない。従って、ボールねじ軸１２はボールねじナット１１のたわみに良く追従し、ボールねじ軸１２とボールねじナット１１のスムースな回転を損なうことがない。

(b)マウント１６は外周リング４１に設けた２個のラジアルベアリング４３と、内周リング４２に設けた２個のラジアルベアリング４５により、車輪側からの横入力に耐え、シャフトガイド１４を前後左右にスムースに揺動自在に支持する。

(c)マウント１６のラジアルベアリング４３、４５をボールベアリングとすることにより、安価で耐久性に優れた揺動性能を確保できる。

(d)ボールねじ軸１２を、マウント１６によるシャフトガイド１４の支持面と概ね同一面内で、モータ３１側の回転軸３７と前後左右に揺動自在に連結する。これにより、モータ３１が車体側にマウントゴムを介して又は直接的に固定されているとき、ボールねじ軸１２は、モータ３１の回転軸３７からたわみ反力を受けることなく、ボールねじナット１１の前述のたわみに良く倣ってたわむことができる。

（Ｃ）ボールねじナット１１のリバウンドストッパ構造（図１、図３、図６、図７）
電磁式緩衝器１は、図１、図３に示す如く、ダンパケース１３の側から立上る筒状下カバー６１と、シャフトガイド１４の側から垂れ下がる筒状上カバー６２とが、ボールねじ軸１２の周囲で、ダストシール６３を介して互いに摺動するように同軸配置される。下カバー６１と上カバー６２が、ダンパケース１３、シャフトガイド１４とともにボールねじ軸１２を被覆して封止し、ボールねじ軸１２へのダスト、水の侵入を防止する。下カバー６１は下端フランジ６１Ａをナットケース２０の取付フランジ２０Ａの上からダンパケース１３の上端フランジ１３Ａに重ね、ボルト１９により上端フランジ１３Ａに固定される。上カバー６２は上端筒部をシャフトガイド１４の中間フランジ１４Ａに被着し、ボルト６４により中間フランジ１４Ａに固定される。下カバー６１が上カバー６２の外側に配置される外筒をなし、下カバー６１の上端側内周部に設けた環状シール保持溝６１Ｂにダストシール６３を保持し、このダストシール６３を上カバー６２の外周に摺接する。

ダンパケース１３に固定されるボールねじナット１１のナットケース２０は筒状部２０Ｂをボールねじナット１１の上端面より上方に延出し、上カバー６２の下端開口からその内周側に侵入する。このナットケース２０の筒状部２０Ｂの上端部には外周に張り出る鍔状下ストッパ部６５が設けられる。上カバー６２の下端部には内周に張り出る上ストッパ部６６を設ける。上カバー６２の下端部の上ストッパ部６６は、図６に示す如く、上カバー６２の下端側内周の環状溝に止め輪６６Ａを係止し、この止め輪６６Ａにカラー６６Ｂを介して衝撃吸収部材（リバウンドラバー）６６Ｃを保持する。即ち、電磁式緩衝器１にあっては、ダンパケース１３の側から立上る下ストッパ部６５と、シャフトガイド１４の側から垂れ下がる上ストッパ部６６とを有し、ボールねじナット１１がボールねじ軸１２に対して伸び切る伸長ストローク端で、下ストッパ部６５と上ストッパ部６６の衝撃吸収部材６６Ｃを軸方向で衝合し、ストローク端の規制、ストローク端で衝撃を吸収可能にする。

尚、電磁式緩衝器１は、ボールねじ軸１２のボールねじナット１１を通ってダンパケース１３の内部に突出する端部の小径段差部にベアリング７１を挿着してこれを止め輪７２により抜け止めするとともに、このベアリング７１にバンプキャップ７３を回転自在に被着してナット７４で保持する。他方、ダストケース１３の底部にバンプラバー７５を圧入固定し、これに相対するバンプキャップ７３の下面をバンプ受面７６とする。バンプラバー７５は、ボールねじナット１１のボールねじ軸１２に対する圧縮ストローク端で、バンプキャップ７３のバンプ受面７６に衝合してねじれ変形することなく、圧縮変形だけしてストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収可能にする。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)電磁式緩衝器１は、ボールねじナット１１がボールねじ軸１２に対して伸び切る伸長ストローク端で下ストッパ部６５と上ストッパ部６６を軸方向で衝合し、ストローク端の規制、ストローク端での衝撃を吸収可能にする。リバウンド荷重は下ストッパ部６５を介してダンパケース１３に、上ストッパ部６６を介してシャフトガイド１４に作用し、ボールねじ軸１２、ボールねじナット１１に及ばないから、それらの寿命を損なうことがない。また、下ストッパ部６５と上ストッパ部６６の衝合部がボールねじ軸１２から離隔しており、ゴミ等の異物がボールねじ軸１２にかみ込む作動不良のおそれもない。

ボールねじナット１１とボールねじ軸１２の伸び切り位置が下ストッパ部６５と上ストッパ部６６の衝合位置により決定され、ボールねじナット１１とボールねじ軸１２のバンプキャップ７３とが当接せず、ボールねじユニット１０の外側に懸架スプリング２３が設けられていてもボールねじナット１１とボールねじ軸１２に負荷（リバウンド荷重）を与えない。

(b)ダンパケース１３の側の下カバー６１と、シャフトガイド１４の側の上カバー６２が、ボールねじ軸１２の周囲を覆い、ボールねじ軸１２へのダスト、水の浸入を防止できる。

尚、ボールねじナット１１の上面側が下カバー６１と上カバー６２の内部に封止され、ボールねじナット１１の下面側がダンパケース１３の内部に封止され、結果としてボールねじナット１１及びボールねじ軸１２の全体がダンパケース１３、シャフトガイド１４、下カバー６１、上カバー６２により外部空間に対して封止される。

(c)ボールねじナット１１のナットケース２０に設けた下ストッパ部６５と、上カバー６２の上ストッパ部６６の衝合により、ボールねじナット１１の伸長ストローク端の規制、該ストローク端での衝撃を吸収する。

ナットケース２０の外側に上カバー６２を設け、下ストッパ部６５と上ストッパ部６６の衝合部をナットケース２０の外周に設けるとき、衝合部で発生したゴミ等の異物はナットケース２０によりボールねじ軸１２から遮蔽され、ボールねじ軸１２に悪影響しない。

(d)下ストッパ部６５と上ストッパ部６６の衝合部にゴム等の衝撃吸収部材６６Ｃを設けることにより、下ストッパ部６５と上ストッパ部６６の衝合時に異音を発生させずに、衝撃を吸収できる。

(e)下カバー６１を上カバー６２の外側に設け、下カバー６１の上端部の内周にダストシールを設けたから、下カバー６１と上カバー６２のシール部が下カバー６１の上端部の内周に配置され、このシール部が跳ね石や泥水により破損されにくくすることができる。

図７は図６の変形例であり、上ストッパ部６６の衝撃吸収部材６６として、リバウンドスプリング６７Ａ、上下のスプリングシート６７Ｂ、６７Ｃを用いたものである。上スプリングシート６７Ｂはナットケース２０の下ストッパ部６５に着座し、下スプリングシート６７Ｃは上カバー６２の上ストッパ部６６に設けられるカラー６６Ｂに着座する。

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。

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はシャフトガイドのマウント構造を示す断面図である。図５はシャフトガイドのマウント構造を示す平面図である。図６はボールねじナットのリバウンドストッパ構造を示す断面図である。図７はボールねじナットのリバウンドストッパ構造の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１電磁式緩衝器
１０ボールねじユニット
１１ボールねじナット
１２ボールねじ軸
２３懸架スプリング
３０モータユニット
３１モータ
３６傘歯車列

Claims

ボールねじナットにボールねじ軸を螺合したボールねじユニットと、ボールねじ軸に傘歯車列を介してモータを結合したモータユニットとを有する電磁式緩衝器であって、
ボールねじユニットを車体外側に配置し、モータユニットを車体内側に配置した電磁式緩衝器。
前記傘歯車列が変速機を構成する請求項１に記載の電磁式緩衝器。
前記ボールねじユニットの外側に懸架スプリングを配置した請求項１又は２に記載の電磁式緩衝器。