JP2008239068A - Shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、緩衝装置に関する。 The present invention relates to a shock absorber.
車両用の緩衝装置として、例えば特許文献1に記載の発明では、ボルト部及びナット部からなる直線運動を回転運動に変換するネジ機構、及びボルト部の回転運動を減衰させる電気式の発電機等を有して構成されている。 As a shock absorber for a vehicle, for example, in the invention described in Patent Document 1, a screw mechanism that converts linear motion including a bolt portion and a nut portion into rotational motion, an electric generator that attenuates rotational motion of the bolt portion, and the like It is comprised.
なお、発電機は、ステータ及びステータ内で回転するロータ等を有して構成された回転電動機にて構成されており、この減衰器は、ロータを回転させるための磁気的な回転抵抗を利用して減衰力を発生させるものである。
ところで、一般的に、回転軸の軸方向両端側には、ゴム等の弾性部材にて構成されたストッパが配置されており、このストッパにて、ナット部が回転軸方向に所定以上変位することを規制している。しかし、緩衝装置に急激な入力があった場合には、ナット部がストッパに激しく衝突してしまい、ストッパが大きく損傷してしまうおそれがある。 By the way, generally, stoppers made of an elastic member such as rubber are arranged on both ends in the axial direction of the rotating shaft, and the nut portion is displaced more than a predetermined amount in the rotating shaft direction by this stopper. Is regulated. However, when there is a sudden input to the shock absorber, the nut portion may violently collide with the stopper, and the stopper may be greatly damaged.
本発明は、上記点に鑑み、ナット部がストッパに衝突したときに生じる衝撃を軽減することが可能な緩衝装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the buffering device which can reduce the impact which arises when a nut part collides with a stopper in view of the said point.
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の緩衝装置は、雄ネジ部が形成されたボルト部、及び雄ネジ部とネジ結合する雌ネジ部が形成されたナット部を有し、外部から入力される直線運動を回転運動に変換するネジ機構と、ネジ機構にて変換された回転運動を減衰させるための減衰力を付与する減衰力付与手段と、ボルト部の回転軸方向両端側に配置され、ナット部が回転軸方向に所定以上変位することを規制するストッパとを備える。 The shock absorber according to claim 1, which has been made to achieve the above object, includes a bolt portion in which a male screw portion is formed, and a nut portion in which a female screw portion that is screw-coupled to the male screw portion is formed, Screw mechanism that converts linear motion input from the outside into rotational motion, damping force imparting means that imparts damping force to attenuate the rotational motion converted by the screw mechanism, and both ends of the bolt portion in the rotational axis direction And a stopper that restricts the nut portion from being displaced by a predetermined amount or more in the rotation axis direction.
そして、雄ネジ部のうち、回転軸方向の両端側を除いた中立領域に形成されるネジのピッチは、雌ネジ部のピッチと同一であり、雄ネジ部のうち、中立領域以外に形成されるネジのピッチは、中立領域に形成されるネジのピッチとは異なる。 And the pitch of the screw formed in the neutral region excluding both end sides in the rotation axis direction of the male screw portion is the same as the pitch of the female screw portion, and is formed in the male screw portion other than the neutral region. The screw pitch is different from the screw pitch formed in the neutral region.
これにより、ナット部が雄ネジ部の一端側又は他端側(中立領域以外の領域)を変位する際には、ナット部(雌ネジ部)とボルト部(雄ネジ部)との間の摩擦抵抗が中立領域を変位する際に比べて大きくなるので、ナット部が、雄ネジ部の中立領域から中立領域以外の領域まで変位した際に大きく変位することが低減される。 Thus, when the nut portion displaces one end side or the other end side (region other than the neutral region) of the male screw portion, the friction between the nut portion (female screw portion) and the bolt portion (male screw portion). Since the resistance becomes larger than when the neutral region is displaced, the nut portion is reduced from being largely displaced when the male screw portion is displaced from the neutral region to a region other than the neutral region.
このため、外部から緩衝装置に急激な入力があった場合であっても、ナット部が中立領域以外の領域で変位するときの速度が、雄ネジ部のピッチを全域同じとした場合に比べて遅くなるので、ナット部が雄ネジ部の端部に到達してストッパに衝突したときに生じる衝撃を十分に抑えることができる。したがって、ナット部がストッパに衝突したときに生じる衝撃を軽減することができる。 For this reason, even when there is a sudden input to the shock absorber from the outside, the speed when the nut part is displaced in a region other than the neutral region is compared to the case where the pitch of the male screw part is the same throughout the region. Since it becomes late | slow, the impact which arises when a nut part reaches | attains the edge part of an external thread part and collides with a stopper can be fully suppressed. Therefore, the impact generated when the nut portion collides with the stopper can be reduced.
また、請求項2に記載の発明では、ボルト部と減衰力付与手段との間に、ボルト部の回
転運動を減衰力付与手段へ伝達する動力伝達部が配置され、動力伝達部は、応力が大きくなるほど弾性係数が小さくなる超弾性部材にて構成されていることを特徴とする。
In the second aspect of the present invention, a power transmission unit that transmits the rotational motion of the bolt unit to the damping force application unit is disposed between the bolt unit and the damping force application unit. It is characterized by being composed of a super elastic member whose elastic coefficient becomes smaller as it becomes larger.
これにより、振動等による外部からの入力が急激に変化する場合のみ、動力伝達部が大きく歪むので、ボルト部の回転角よりも、減衰力付与手段の回転角の方が小さくなる。したがって、ボルト部から減衰力付与手段へ伝達される回転運動の伝達率を小さくすることができるので、減衰力付与手段に加わる負荷を低減することができる。 Thus, only when the external input due to vibration or the like changes abruptly, the power transmission unit is greatly distorted, so the rotation angle of the damping force applying means is smaller than the rotation angle of the bolt unit. Therefore, since the transmission rate of the rotational motion transmitted from the bolt portion to the damping force applying means can be reduced, the load applied to the damping force applying means can be reduced.
また、ネジ機構は、請求項3に記載のようにボールねじにて構成されていれば、雄ネジと雌ネジにて構成される一般的なネジ機構よりも、絶対的な摩擦抵抗を小さくすることができるので、ナット部がボルト部の雄ネジ部を変位する際の損失を小さくすることができる。 If the screw mechanism is constituted by a ball screw as described in claim 3, the absolute frictional resistance is made smaller than that of a general screw mechanism constituted by a male screw and a female screw. Therefore, the loss when the nut portion displaces the male screw portion of the bolt portion can be reduced.
また、ネジ機構をボールねじにて構成した場合には、請求項4に記載のように、雄ネジ部のうち、中立領域以外に形成されるネジのピッチは、中立領域に形成されるネジのピッチよりも小さくするとよい。 Further, when the screw mechanism is configured by a ball screw, the pitch of the screw formed in the male screw portion other than the neutral region is the same as that of the screw formed in the neutral region. It is better to make it smaller than the pitch.
このようにすれば、ナットが、雄ネジ部の中立領域から中立領域以外の領域へ侵入した状態では、ボールねじのボールから作用する力は、雄ネジ部の溝間を広げる方向に働くとともに、ナット(雌ネジ)部の溝間を縮める方向に働く。 In this way, in the state where the nut has entered the region other than the neutral region from the neutral region of the male screw portion, the force acting from the ball of the ball screw works in a direction to widen the groove of the male screw portion, It works in the direction of shrinking between the grooves of the nut (female thread).
したがって、ナット部がボルト部よりも早く損失してしまうことを抑えることができるので、ナット部の交換時期を、ボルト部の交換時期よりも遅くすることができる。 Therefore, since it can suppress that a nut part loses earlier than a bolt part, the replacement time of a nut part can be made later than the replacement time of a bolt part.
本実施形態は、本発明に係る緩衝装置を、四輪の車両のサスペンションに適用したものであり、以下に本実施形態を図面と共に説明する。
1.サスペンションの全体構成
図1は、本実施形態のサスペンションの構成を表す構成図であり、本実施形態のサスペンションは、図1に示すように、コイルスプリング10、及びコイルスプリング10の振動を吸収するダンパ装置20等にて構成されている。
In the present embodiment, the shock absorber according to the present invention is applied to a suspension of a four-wheeled vehicle, and the present embodiment will be described below with reference to the drawings.
1. Overall Configuration of Suspension FIG. 1 is a configuration diagram illustrating the configuration of a suspension according to the present embodiment. The suspension according to the present embodiment includes a
ダンパ装置20は、ネジ機構30、減衰力付与機構40、動力伝達部材50及びブッシュ52等の機械部分、並びに制御部70等の電気部分を有して構成されている。
なお、ダンパ装置20の機械部分は、コイルスプリング10内に配置されてダンパ装置20とコイルスプリング10とが一体化(ユニット化)されており、本実施形態に係るサスペンションは、このように一体化された状態で、車両の車体(図示省略)に組み付けられる。
The
The mechanical portion of the
ネジ機構30は、雄ネジ部32aが形成されたネジ軸32、及び複数個のボール34bを介して雄ネジ部32aとネジ結合する雌ネジ部34aが形成されたナット34等から構成されたボールねじである。
The
また、ナット34は、略筒状に形成された第1ハウジング(インナーチューブ)54の内壁側に固定されており、この第1ハウジング54は、略筒状に形成された第2ハウジング(アウターチューブ)56内のうち長手方向一端側(図1の下端側)に変位可能に組み付けられている。そして、第1ハウジング54の長手方向一端側(図1の下端側)は、車輪(図示省略)側に組み付けられる。
The
このため、路面の段差等によって車輪が上下に直動(直線)運動変位すると、この外部入力に応じて第1ハウジング54が、第2ハウジング56内をその軸方向に変位してナット34が直動運動するため、その直動運動に応じてネジ軸32が回転する。
For this reason, when the wheel is linearly moved up and down (linearly) by a road surface step or the like, the
つまり、本実施形態では、ナット34を介して入力される車輪の直動運動がネジ機構30にて回転運動に変換されて後述する減衰力発生機構40のロータ44に伝達される。
なお、第1ハウジング54の長手方向他端側(図1の上端側)のうち外周部には、第2ハウジング56の内周面と摺動可能に接触する摺接部54Aが設けられており、第1ハウジング54の直動運動は、この摺接部54Aにて案内される。
That is, in this embodiment, the linear motion of the wheel input via the
Note that a sliding
そして、第2ハウジング56の長手方向他端側(図1の上端側)には、第3ハウジング60が固定されており、この第3ハウジング60には、ネジ軸32を回転可能に支持するベアリング58が組み付けられている。
A
また、ネジ軸32に形成された雄ネジ部32aは、図2に示すように、ネジ軸32の回転軸32b方向中央部分におけるネジのリード(ピッチ)L1と、回転軸32b方向両端部分におけるネジのリードL2とが異なっている。
Further, as shown in FIG. 2, the
なお、リードとは、ネジ軸32の1回転に伴い、ナット34が軸方向に進む距離をいい(JIS B 1191等参照)、いわゆるネジのピッチと同意義である。
具体的には、ネジ軸32の雄ネジ部32aのうち、中立領域A1以外の領域A2(以下、制動領域A2という。)に形成されるネジのリードL2が、中立領域A1に形成されるネジのリード(ピッチ)L1より小さく(L2<L1)なるように設定されている。
The lead means the distance that the
Specifically, a screw lead L2 formed in a region A2 (hereinafter referred to as a braking region A2) other than the neutral region A1 in the
一方、ナット34の雌ネジ部34aは、全域、中立領域A1におけるリードL1と同一のリードに設定されている。このため、後述するように、中立領域A1においては、第1ハウジング54の直動変位に応じてネジ軸32が回転変位するのに対して、制動領域A2においては、第1ハウジング54の変位に対する抵抗力が発生する。
On the other hand, the
ここで、中立領域A1とは、ナット34が雄ネジ部32aにおいて正常に移動することができる領域、つまりダンパ装置20を正常作動させることが可能な領域をいい、雄ネジ部32aから制動領域A2を除いた領域をいう。
Here, the neutral region A1 refers to a region in which the
そして、制動領域A2は、例えば雄ネジ部32aの一端から他端側へ向かって、ナット34の回転軸32b方向の寸法Tに所定長αだけ加えた領域(T+α)と、雄ネジ部32aの他端から一端側へ向かって、上記寸法Tに所定長αだけ加えた領域(T+α)とをいう。
The braking region A2 includes, for example, a region (T + α) obtained by adding a predetermined length α to the dimension T in the
また、減衰力付与機構40は、ネジ軸32に対して、ネジ軸32の回転運動を減衰させるための減衰力を付与する減衰力付与手段であり、この減衰力付与機構40は、本実施形態では、ステータコイル42、マグネットロータ44及びこれら42、44を収納するハウジング46等からなる周知のモータと同様なものである。
The damping
そして、減衰力付与機構40は、第3ハウジング60に組み付けられており、この第3ハウジング60には、サスペンションを車両に固定するための固定具62が設けられている。
The damping
また、マグネットロータ44のロータ軸(回転軸)44aは、ネジ軸32の回転軸32bに対して同軸上に配置され、マグネットロータ44とネジ軸32aとの間には、ネジ軸32に伝わるトルク(ネジ軸32の回転運動)を減衰力付与機構40(マグネットロータ44)へ伝達する動力伝達部材50が配置されている。
The rotor shaft (rotating shaft) 44a of the
また、動力伝達部材50は、応力が大きくなるほど縦弾性係数(ヤング率)が小さくなる超弾性部材(本実施形態では、NiTi合金)にて構成されている。
このため、動力伝達部材50に伝わるトルクが大きくなると、動力伝達部材50に発生する応力が大きくなり、動力伝達部材50に発生する歪みが非線形的に大きくなる。このため、単位時間あたりのマグネットロータ44の回転角は、図3に示すように、動力伝達部材50に伝わるトルクが大きいほど、単位時間あたりのネジ軸32の回転角よりも小さくなる。
Further, the
For this reason, when the torque transmitted to the
なお、本実施形態では、例えば、温度が337Kの場合において、動力伝達部材50により発生される応力が最も小さい場合には、縦弾性係数が400[MPa]程度となり、逆に動力伝達部材50により発生される応力が最も大きい場合には、縦弾性係数が10[MPa]程度となる。
In this embodiment, for example, when the temperature is 337 K and the stress generated by the
また、ブッシュ52は、雄ネジ部32aの回転軸32b方向の両端側に配置されて、ナット34が回転軸32b方向に所定以上(雄ネジ部32aを超えて)変位することを規制するストッパであり、本実施形態では、ゴム等の弾性部材にてブッシュ52が構成されている。
The
また、制御部70は、減衰力付与機構40がネジ軸32に付与する減衰力を制御する制御手段であり、本実施形態に係る制御部70は、ステータコイル42への通電量を制御することにより、減衰力付与機構40で発生する減衰力を制御している。
The
具体的には、図4に示すように、マグネットロータ44の回転速度を検出する回転速度検出センサ72が設けられており、制御部70は、車輪が直動変位してマグネットロータ44が回転すると、回転速度検出センサ72から出力される検出信号に基づいて、ステータコイル42への通電量を調節して減衰力を制御する。
Specifically, as shown in FIG. 4, a rotation
なお、減衰力付与機構40により発電される電力は、本実施形態では、レギュレータで適正な電圧に変換されて、車両に搭載されたバッテリ74に回生される。
2.サスペンションの特徴的作動及び特徴
ナット34が雄ネジ部32の中立領域A1に存在する際に(図1参照)、車輪からサスペンションに対して急激な入力があった場合には、ナット34が、中立領域A1を超えて、図5(a)及び図5(b)に示すように、制動領域A2(雄ネジ部32aの一端側又は他端側)に移動してしまう。
In the present embodiment, the electric power generated by the damping
2. Characteristic Operation and Characteristics of Suspension When the
このとき、雄ネジ部32aのうち、中立領域A1に形成されるネジのリードL1は、雌ネジ部34aのリードと同一であり、制動領域A2に形成されるネジのリードL2は、中立領域A1に形成されるネジのリードL1よりも小さいので(L2<L1)、ナット34が制動領域A2を変位する際には、ナット34(雌ネジ部34a)とネジ軸32(雄ネジ部32a)との間の摩擦抵抗が中立領域A1を変位する際に比べて大きくなる。
At this time, in the
このため、ナット34が、雄ネジ部32aの中立領域A1から制動領域A2まで変位した際に大きく変位することが低減されるので、車輪からサスペンションに急激な入力があ
った場合であっても、ナット34が制動領域A2で変位するときの速度が、雄ネジ部32aのリードを全域同じとして場合に比べて遅くなり、ナット34がブッシュ52に衝突したときの衝撃を十分に抑えることができる。
For this reason, when the
したがって、ナット34がブッシュ52に衝突したときに生じる衝撃を軽減することができる。
また、本実施形態では、車輪からサスペンションに対して急激な入力があった場合、雄ネジ部32aを介して動力伝達部材50に大きなトルクが加わり、動力伝達部材50では大きな応力が発生される。
Therefore, the impact generated when the
In the present embodiment, when there is a sudden input from the wheel to the suspension, a large torque is applied to the
ここで、動力伝達部材50は、応力が大きくなるほど縦弾性係数が小さくなる超弾性部材にて構成されているので、動力伝達部材50に大きなトルクが加わると、動力伝達部材50が大きく歪み、単位時間あたりのネジ軸32の回転角よりも、単位時間あたりのマグネットロータ44の回転角が小さくなる。
Here, since the
このため、ネジ軸32からマグネットロータ44へ伝達される回転運動の伝達率を小さくすることができるので、マグネットロータ44の回転数のピークを低減することができ、減衰力付与機構40にて必要以上の電力が発電されること(過出力)を防止することができる。
For this reason, since the transmission rate of the rotational motion transmitted from the
したがって、マグネットロータ44の過回転、及び減衰力付与機構40の過出力を防止することができるので、ステータコイル42が焼き付いて損傷してしまうことを防止することができるとともに、レギュレータの耐電圧を越えてしまうことを防止することができる。
Therefore, it is possible to prevent over-rotation of the
また、本実施形態では、ネジ機構30をボールねじにて構成しているので、ネジと雌ネジにて構成される一般的なネジ機構よりも、絶対的な摩擦抵抗を小さくすることができる。したがって、ナット34がネジ軸32の雄ネジ部32aを変位する際の損失を小さくすることができる。
Moreover, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、雄ネジ部32aのうち、制動領域A2に形成されるネジのリードL2は、中立領域A1に形成されるネジのリードL1よりも小さいので(L2<L1)、ナット34が中立領域A1から制動領域A2へ侵入した状態では、図6に示すように、ネジ機構30のボール34bが、雌ネジ部34の溝のうち、ナット34が変位している向きとは反対側の部分P1を押し付けるとともに、ボール34bが、雄ネジ部34aの溝のうち、ナット34が変位している向きの部分P2を押し付けることとなる。
Further, in the present embodiment, the screw lead L2 formed in the braking region A2 of the
このため、ボール34bは、雌ネジ部34aを圧縮する力を与えるとともに、雄ネジ部32aを引っ張る力を与えるので、ナット34がネジ軸32よりも早く損失してしまうことを抑えることができ、ナット34の交換時期を、ネジ軸32の交換時期よりも遅くすることができる。
For this reason, since the
3.発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、ネジ軸32が特許請求の範囲に記載されたボルト部に相当し、ナット34が特許請求の範囲に記載されたナット部に相当する。また、ブッシュ52が特許請求の範囲に記載されたストッパに相当し、減衰力付与機構40が特許請求の範囲に記載された減衰力付与手段に相当し、動力伝達部材50が特許請求の範囲に記載された動力伝達部に相当する。
3. Correspondence between Invention Specific Items and Embodiments In this embodiment, the
(その他の実施形態)
上記実施形態では、ネジ機構30としてボールねじを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボールねじに代えて、雄ネジと雌ネジとからなる一般的なネジ機構を用いてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, a ball screw is used as the
また、上記実施形態では、雄ネジ部32aのうち、制動領域A2に形成されるネジのリードL2を、中立領域A1に形成されるネジのリードL1よりも小さくしていたが(L2<L1)、本発明はこれに限定されるものではなく、雄ネジ部26bのうち、制動領域A2に形成されるネジのリードL2を、中立領域A1に形成されるネジのリードL1よりも大きくしてもよい(L1<L2)。
In the above embodiment, the screw lead L2 formed in the braking region A2 in the
また、上述の実施形態では、減衰力を電気的に制御していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、流体抵抗を用いたいわゆるオイルダンパーにて減衰力を発生させてもよい。 In the above-described embodiment, the damping force is electrically controlled. However, the present invention is not limited to this, and the damping force may be generated by a so-called oil damper using a fluid resistance. .
また、上述の実施形態では、ナット34に車輪からの外力が伝達される構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ネジ軸32に車輪からの外力が伝達される構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the external force from the wheel is transmitted to the
また、上述の実施形態では、ネジ軸32の回転力が超弾性部材からなる動力伝達部材50を介して間接的に減衰力発生機構40に伝達されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば動力伝達部材50をゴム等の通常の弾性部材にて構成する、又はネジ軸32と減衰力発生機構40とを直接的に連結してもよい。
In the above-described embodiment, the rotational force of the
また、上記実施形態では、本発明を四輪車両のサスペンションに適用していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば鉄道車両や二輪車両に適用してもよい。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
Moreover, in the said embodiment, although this invention was applied to the suspension of a four-wheel vehicle, this invention is not limited to this, For example, you may apply to a rail vehicle or a two-wheeled vehicle.
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as it matches the gist of the invention described in the claims.
10…コイルスプリング、20…ダンパ装置、30…ネジ機構、32…ネジ軸、32a…雄ネジ部、32b…回転軸、34…ナット、34a…雌ネジ部、34b…ボール、40…減衰力付与機構、42…ステータ、44…マグネットロータ、44a…ロータ軸、50…動力伝達部材、52…ブッシュ、54…第1ハウジング、56…第2ハウジング、58…ベアリング、60…第3ハウジング、62…固定具、70…制御部、72…回転速度検出センサ、74…バッテリ、A1…中立領域、A2…制動領域。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ネジ機構にて変換された回転運動を減衰させるための減衰力を付与する減衰力付与手段と、
前記ボルト部の回転軸方向両端側に配置され、前記ナット部が前記回転軸方向に所定以上変位することを規制するストッパとを備え、
前記雄ネジ部のうち、前記回転軸方向の両端側を除いた中立領域に形成されるネジのピッチは、前記雌ネジ部のピッチと同一であり、
前記雄ネジ部のうち、前記中立領域以外に形成されるネジのピッチは、前記中立領域に形成されるネジのピッチとは異なることを特徴とする緩衝装置。 A screw mechanism that has a bolt portion formed with a male screw portion and a nut portion formed with a female screw portion that is screw-coupled to the male screw portion, and converts a linear motion input from the outside into a rotational motion;
Damping force applying means for applying a damping force for damping the rotational motion converted by the screw mechanism;
A stopper that is disposed at both ends of the bolt portion in the rotation axis direction and restricts the nut portion from being displaced by a predetermined amount or more in the rotation axis direction;
Of the male screw portion, the pitch of the screw formed in the neutral region excluding both end sides in the rotation axis direction is the same as the pitch of the female screw portion,
The shock absorber according to claim 1, wherein a pitch of screws formed outside the neutral region in the male screw portion is different from a pitch of screws formed in the neutral region.
前記動力伝達部は、応力が大きくなるほど弾性係数が小さくなる超弾性部材にて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の緩衝装置。 Between the bolt part and the damping force applying means, a power transmission part for transmitting the rotational movement of the bolt part to the damping force applying means is arranged,
2. The shock absorber according to claim 1, wherein the power transmission unit is configured by a super elastic member having a smaller elastic coefficient as the stress increases.
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