JP2007162711A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】異音発生を防止することである。
【解決手段】 螺子ナット４と、螺子ナット４内に回転自在に螺合される螺子軸１と、螺子軸１側の回転が伝達されるモータＭとを備え、モータＭの電磁力で螺子ナット４と螺子軸１の軸方向の相対移動を抑制する緩衝器Ｄ１において、螺子軸１内に中空部２を設け、該中空部２に減衰材１０を充填したことにより、螺子軸１の振動を減衰でき、螺子軸１の振動が車体等に伝達されて異音を発生する不具合を解消した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、緩衝器に関し、特に、モータの電磁力で減衰力を発生する緩衝器に関する。

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、モータの電磁力による回転トルクで車体と車軸との相対移動を抑制するものがある。
特開平０８−１９７９３１号公報（段落番号００２３，図１）

しかし、上述した従来の緩衝器は、油等を必要としない点で非常に有用であるが、以下の問題点がある。

上述の通り、緩衝器は、螺子軸とボール螺子ナットとの組み合せにより軸方向の相対運動を螺子軸の回転運動に変換する機構が採用されているが、螺子軸の全長は、緩衝器のストロークを確保するために長いものとなり、どうしても螺子軸が横方向に振動する現象が生じ、この螺子軸の振動が車体に伝達されて異音を発生するという問題があった。

そこで、本発明は上記弊害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、異音発生を防止することである。

上記した目的を達成するため、第１の課題解決手段は、螺子ナットと、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の回転が伝達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緩衝器において、螺子軸内に中空部を設け、該中空部に高減衰材を充填したことを特徴とする。

さらに、第２の課題解決手段は、螺子ナットと、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子ナットの回転が伝達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緩衝器において、螺子軸内に中空部を設け、該中空部に高減衰材を充填したことを特徴とする。

各請求項の発明によれば、螺子軸の中空部内には、減衰材が充填されており、該螺子軸が振動すると、減衰材と中空部の表面との間に摩擦を生じて、螺子軸の振動エネルギが熱エネルギ等に変換され螺子軸の振動は減衰されることとなる。

したがって、螺子軸の振動が減衰されるので、螺子軸の振動が車体等に伝達されることを防止でき、これにより従来技術で懸念されていた異音の発生を防止することが可能となる。

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緩衝器の縦断面図である。図２は、本発明の第２の実施の形態における緩衝器の縦断面図である。

図１に示すように、第１の実施の形態における緩衝器Ｄ１は、基本的には、モータＭと、モータＭに連結された螺子軸１と、螺子軸１に螺合される螺子ナットたるボール螺子ナット４とで構成され、螺子軸１とボール螺子ナット４との軸方向の相対移動を螺子軸１の回転運動に変換し、この螺子軸１の回転運動をモータＭのロータＲ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ロータＲの回転に抗するトルクを上記螺子軸１の回転運動を抑制してボール螺子ナット４の直線運動を抑制する減衰力として利用するものである。

また、この緩衝器Ｄ１においては、上記したように、螺子軸１とボール螺子ナット４との軸方向の相対移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。

以下、詳細な構造について説明する。螺子軸１は、円柱状に形成されるとともに、内部にはその略全長に亘り中空部２が設けられ、また、その外周に螺旋状の螺子溝３が形成されている。

さらに、この螺子軸１の中空部２内には、減衰材１０、具体的にたとえば、ゴム、樹脂等の螺子軸１を形成している材料より軽量な物体が充填されている。

なお、減衰材１０としては、上記したゴム等以外にも、粘土、砂、鋳物砂等の顆粒状の物体を使用してもよく、螺子軸１の内周面、すなわち、中空部２の表面と摩擦を生じるものを使用することが可能である。

この螺子軸１に螺合されるボール螺子ナット４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６が設けられており、前記ボール保持部６に多数のボール５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５が循環可能なように前記ボール保持部６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１に前記ボール螺子ナット４が螺合された場合に、螺子軸１の螺旋状の螺子溝３にボール螺子ナット４のボール５が嵌合し、螺子軸１の回転運動に伴いボール５自体も螺子軸１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。

上述のように、ボール螺子ナット４には螺子軸１が螺子溝３に沿って回転自在に螺合され、螺子軸１がボール螺子ナット４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、筒７を介して、たとえば、車両の車体側もしくは車体側に連結されることにより周方向の回転が規制されるので、螺子軸１は強制的に回転駆動される。すなわち、上記機構により螺子軸１とボール螺子ナット４との軸方向の相対移動が螺子軸１の回転運動に変換されることとなる。

他方、モータＭは、フレーム１２と、フレーム１２内に固定されたステータ（図示せず）と、フレーム１２内に回転自在に設けたロータＲとで構成されたものであって、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。

そして、このモータＭのロータＲの図１中下端となる先端は、カップリング１３を介して螺子軸１の図１中上端に連結され、螺子軸１の回転運動がモータＭのロータＲに伝達可能とされている。

なお、螺子軸１とロータＲとを一体的に形成してもよく、その場合には、中空部２を螺子軸１とロータＲの全長に亘って形成して減衰材１０を充填すればよい。

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螺子軸１とボール螺子ナット４との軸方向の相対移動を抑制するが、螺子軸１は緩衝器Ｄ１としてのストロークを確保するために長尺となる。

したがって、たとえば、この緩衝器Ｄ１が車両に適用された場合、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４の図１中上下方向の移動より加振され、螺子軸１もその固有振動数で振動することとなる。

しかしながら、螺子軸１の中空部２内には、減衰材１０が充填されており、該螺子軸１が振動すると、減衰材１０と中空部２の表面との間に摩擦を生じて、螺子軸１の振動エネルギが熱エネルギ等に変換され螺子軸１の振動は減衰されることとなる。

したがって、螺子軸１の振動が減衰されるので、この緩衝器Ｄ１が車両に適用される場合には、螺子軸１の振動が車体側に伝達されることを防止でき、これにより従来技術で懸念されていた異音の発生を防止することが可能となるのである。

また、減衰材１０がゴムや樹脂等の螺子軸１を形成している材料より軽量な物質で形成されているので、螺子軸１は、従来の中実の螺子軸に対し軽量化されるから、本構成の緩衝器Ｄ１特有の慣性モーメントによる不要な減衰力の発生を低減可能である。

ここで、慣性モーメントによる減衰力について少し説明すると、緩衝器Ｄ１が発生する減衰力は、概ね、螺子軸１の慣性モーメントと、モータＭのロータＲの慣性モーメントと、ボール螺子ナット４の慣性モーメントと、モータＭの発生する電磁力の総和であり、上記各慣性モーメントは、モータＭのロータＲの角加速度が、上記緩衝器Ｄ１の伸縮運動の加速度に比例することから、緩衝器Ｄ１の伸縮運動の加速度に比例して大きくなるが、螺子軸１の慣性モーメントは比較的大きく減衰力に対する影響は無視できない。

そして、この上記螺子軸１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、路面等から緩衝器Ｄ１に入力される緩衝器Ｄ１の軸方向の力に対し、緩衝器Ｄ１はモータＭの電磁力に依存しない減衰力を発生することになり、特に急激な軸方向の力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り、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させてしまうこととなる。

したがって、常に電磁力に依存した減衰力に先んじて螺子軸１の慣性モーメントによる減衰力が発生することとなり、また、緩衝器Ｄ１の伸縮運動の加速度に依存する螺子軸１の慣性モーメントにより発生する減衰力は制御しづらいので、螺子軸１の慣性モーメントが小さければ小さいほど、螺子軸１の慣性モーメントの減衰力に対する影響を抑制することができる。

すなわち、螺子軸１が軽量化されることにより、螺子軸１の慣性モーメントによる不要な減衰力の発生を低減可能であるから、当該緩衝器Ｄ１の発生減衰力の制御性が向上するとともに、当該緩衝器Ｄ１が車両に適用される場合には、車両における乗り心地を向上することが可能となる。

また、螺子軸１が軽量化されることにより、螺子軸１の自重による撓みも少なくなるので、緩衝器Ｄ１の円滑な動作が保障されることになる。

つづいて、第２の実施の形態における緩衝器Ｄ２について説明する。なお、第１の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。

この緩衝器Ｄ２は、図２に示すように、基本的には、第１の実施の形態と同様の螺子軸１と、螺子軸１に螺合される螺子ナットたるボール螺子ナット４と、ボール螺子ナット４の回転運動が伝達されるモータＭとで構成され、この第２の実施の形態における緩衝器Ｄ２にあっては、第１の実施の形態における緩衝器Ｄ１とは異となり、螺子軸１とボール螺子ナット４との軸方向の相対移動をボール螺子ナット４の回転運動に変換し、このボール螺子ナット４の回転運動をモータＭのロータＲ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ロータＲの回転に抗するトルクを上記ボール螺子ナット４の回転運動を抑制して螺子軸１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。

すなわち、第１の実施の形態と異なるのは、モータＭのロータＲに回転運動を伝達するのは、ボール螺子ナット４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４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。

そして、上記歯車２４には、モータＭのロータＲの図２中下端に設けられた歯車２５に噛合しており、当該歯車２４，２５で構成される歯車機構を介してボール螺子ナット４の回転運動がモータＭのロータＲに伝達可能とされている。

さらに、この第２の実施の形態においては、螺子軸１は、たとえば、車両の車体側もしくは車軸側に連結されて周方向の回転が規制され、螺子軸１の図２中上下方向の直線運動は、ボール螺子ナット４の回転運動に変換することが可能となっている。

したがって、この第２の実施の形態における緩衝器Ｄ２にあっても、第１の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。

なお、上記したところでは、モータＭに歯車機構を介してボール螺子ナット４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く、また、ボール螺子ナット４の外周に磁石や電機子巻線を設け、筒２０の内周側にステータを設けておけばボール螺子ナット４自体をモータのロータの一部として使用することも可能である。

そして、第２の実施の形態における緩衝器Ｄ２にあっても、螺子軸１の振動を減衰することができるので、異音の発生を防止することが可能であり、また、螺子軸１の軽量化により、緩衝器Ｄ２の円滑な動作を保障可能である。

なお、上記したところでは、緩衝器Ｄ１，Ｄ２を特に車両に適用した場合について説明したが、通常緩衝器が使用される部位にこの緩衝器Ｄ１，Ｄ２を使用でき、その場合においても異音発生を防止可能なことは無論である。

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。

第１の実施の形態における緩衝器の縦断面図である。 第２の実施の形態における緩衝器の縦断面図である。

符号の説明

１ 螺子軸
２ 中空部
３ 螺子溝
４ 螺子ナットたるボール螺子ナット
５ ボール
６ ボール保持部
７，２０ 筒
１０ 減衰材
１２ フレーム
１３ カップリング
２１，２２ ボールベアリング
２４，２５ 歯車
Ｄ１，Ｄ２ 緩衝器
Ｍ モータ
Ｒ ロータ

Claims (3)

1. 螺子ナットと、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸側の回転が伝達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緩衝器において、螺子軸内に中空部を設け、該中空部に減衰材を充填したことを特徴とする緩衝器。
2. 螺子ナットと、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子ナットの回転が伝達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緩衝器において、螺子軸内に中空部を設け、該中空部に減衰材を充填したことを特徴とする緩衝器。
3. 減衰材が、螺子軸を形成する材料より軽量な物質で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。

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