JP2010038240A - 電磁緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータロータの最大外径を抑えるとともに、その全長も短縮することにより、イナーシャの低減を可能とする電磁緩衝器を提供する。
【解決手段】 モータロータ4は、ボールねじナット3に固定された中空軸5と、中空軸5と一体に回転する円筒状磁石6と、中空軸5と磁石6との間に介在させられて磁石6の磁気特性を向上させる磁石支持筒7とを有している。中空軸5および磁石支持筒7に、それぞれフランジ部12,13が形成されるとともに、中空軸5のフランジ部12に、ボルト11の軸部11bが挿通される貫通孔12aが、磁石支持筒7のフランジ部13に、ボルト11の頭部11aを収納する凹部13aがそれぞれ形成されている。中空軸5のフランジ部12の貫通孔12aに挿通されたボルト11がボールねじナット3に設けられたねじ孔3aにねじ合わされている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電磁緩衝器に関する。

電磁緩衝器として、直線移動するねじ軸と、ねじ軸の軌道溝にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、モータロータおよびモータステータからなるモータとを備え、ボールねじナットが回転して、ねじ軸が軸方向に直線移動する形態で使用されるものが知られており、特許文献１には、ボールねじナットに中空軸を固定し、この中空軸に磁石を固定することでモータロータを形成することが提案されている。
特開２００５−２６４９９２号公報

上記のようなボールねじナット回転の電磁緩衝器において、モータとボールねじナットとを組み付ける場合、中空軸にボールねじナット挿入用の大径部を設けて、ここにボールねじナットを組み込む方法と、ボールねじナット端面と中空軸の端面とを突き合わせて、ボルトで締結する方法とがある。後者の端面同士を突き合わせて締結する方法は、モータロータの最大外径を抑えることができ、イナーシャ低減に有利となるが、ボルトの配置やボルト組付けのためのスペースが必要であり、その分、モータロータの全長が長くなることから、その改善が望まれている。

この発明の目的は、モータロータの最大外径を抑えるとともに、その全長も短縮することにより、イナーシャの低減を可能とする電磁緩衝器を提供することにある。

この発明による電磁緩衝器は、直線移動するねじ軸と、ねじ軸の軌道溝にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、モータロータおよびモータステータからなるモータとを備えている電磁緩衝器において、モータロータは、ボールねじナットに固定された中空軸と、中空軸と一体に回転する円筒状磁石と、中空軸と磁石との間に介在させられて磁石の磁気特性を向上させる磁石支持筒とを有しており、中空軸および磁石支持筒に、それぞれフランジ部が形成されるとともに、中空軸のフランジ部に、ボルトの軸部が挿通される貫通孔が、磁石支持筒のフランジ部に、ボルトの頭部を収納する凹部がそれぞれ形成されており、中空軸のフランジ部の貫通孔に挿通されたボルトがボールねじナットに設けられたねじ孔にねじ合わされていることを特徴とするものである。

この発明による電磁緩衝器は、ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、中空軸およびボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態として使用される。

電磁緩衝器用の中空軸は、内径大、外径小、イナーシャ小であることが好ましいことから、その肉厚は、磁石取付け部を含めて機械強度を満足する範囲で極力薄くされる。そして、中空軸が薄くなった分を中空軸よりも磁気特性に優れた磁石支持筒で補償することにより、モータ性能を向上させることができる。

磁石支持筒が中空軸よりも磁気特性が優れた材料からなるものとするには、例えば、中空軸を炭素鋼（Ｓ４５Ｃ、ＳＣＭなど）とし、磁石支持筒を炭素鋼よりも炭素含有量が少ない鋼製とすればよく、また、磁石支持筒をけい素鋼製としてもよい。中空軸の材料は、炭素鋼に限られるものではなく、機械強度や焼入れ性に優れた材料であればよく、磁石支持筒の材料は、中空軸の材料に比べて磁気特性が優れたものであればよい。機械強度や焼入れ性に優れた材料とされることで、中空軸を薄くすることができ、イナーシャを低減することができる。磁気特性向上のためにある程度の厚みが必要であり、磁気特性に劣る材料を使用すると、厚肉とする必要があり、イナーシャの増加につながるのに対し、磁気特性に優れる磁石支持筒の使用により、薄肉としても所要の磁気特性を確保することができ、こうして、イナーシャの低減とモータトルクの向上との両立が可能となる。磁石支持筒は、磁石を保持して、ボールねじナットにボルトで締結された後の中空軸に固定される。

また、イナーシャの低減には、モータロータの最大外径を抑えるとともに、その全長を短縮することが必要であり、そのために、中空軸のフランジ部にボルト挿通用貫通孔が設けられて、この貫通孔に挿通されたボルトがボールねじナットに設けられたねじ孔にねじ合わされる。この締結によると、締結部をボールねじナットの外周よりも径方向に突出させずにすむので、モータロータの最大外径を抑えることができ、イナーシャが低減する。

ただし、この締結によると、ボルトの配置やボルト組付けのためのスペースが必要となり、その分、モータロータの全長が長くなって、イナーシャの増加要因となることから、この発明においては、中空軸のフランジ部に重ね合わされるフランジ部が磁石支持筒に形成されるとともに、この磁石支持筒のフランジ部にボルト頭部収納用凹部が形成される。そして、中空軸をボルトによってボールねじナットに締結した後に、磁石支持筒（磁石付きでもよく、磁石が取り付けられていなくてもよい）のフランジ部を中空軸のフランジ部に重ね合わせることで、ボルトの頭部が磁石支持筒のフランジ部内に収納される。この結果、モータロータ完成品には、ボルト組付けのための追加のスペースが存在しないものとなり、モータロータの全長も短縮され、イナーシャを大幅に低減することができる。なお、ボルト頭部収納用凹部は、ボルトが配置される位置だけに設けてもよく、磁石支持筒のフランジ部の全周に設けてもよい。

ボールねじナットは、例えば、磁性体である炭素鋼製とされるが、これに限定されるものではない。また、ボールねじナットは、例えば、ボールねじナット本体および１対のエンドキャップからなるエンドキャップ式のものとされるが、これに限定されるものではなく、ボールねじナット本体およびこれに嵌められた複数のこまからなるこま式のものとしてもよい。エンドキャップ式の場合には、ボールねじナット本体とエンドキャップとをボルトで結合し、エンドキャップと中空軸のフランジ部とをさらにボルトで結合すればよい。

電磁緩衝器には、通常、ねじ軸の所定量以上の移動を防止するためのストッパが設けられ、ストッパによってねじ軸の前進方向の極限位置が規定されていることで、極限位置に達すると、ねじ軸が強制的に停止させられる。この際のねじ軸の移動速度が速い場合、ねじ軸の急停止時における回転慣性力（イナーシャ）が大きいためにボールねじ軌道に圧痕が生じることがあるが、上記のように、モータロータのイナーシャが低減されていることで、ボールねじ軌道の圧痕が防止される。

この発明の電磁緩衝器によると、磁石の磁気特性を向上させる磁石支持筒が中空軸と磁石との間に介在させられているので、中空軸を薄肉とすることができるとともに、磁気特性に優れる磁石支持筒によって所要の磁気特性を確保することができ、イナーシャの低減とモータ特性の向上との両立が可能となる。また、中空軸および磁石支持筒に互いに重ね合わされるフランジ部が形成されるとともに、中空軸のフランジ部にボルトの軸部が挿通される貫通孔が、磁石支持筒のフランジ部にボルトの頭部を収納する凹部がそれぞれ形成されており、中空軸のフランジ部の貫通孔に挿通されたボルトがボールねじナットに設けられたねじ孔にねじ合わされているので、モータロータの最大外径を抑えるとともに、その全長を短縮することができ、イナーシャをさらに低減することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、図の上下をいうものととする。

図１は、この発明による電磁緩衝器の１実施形態を示している。

電磁緩衝器(1)は、直線移動する上下にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)の軌道溝(2a)にボールを介してねじ合わされたボールねじナット(3)と、ボールねじナット(3)と一体で回転するモータロータ(4)およびハウジング(8)内径に固定されたモータステータ(10)を有するモータとを備えており、タイヤから伝わる力によってねじ軸(2)を上下方向直線運動させることで、ボールねじナット(3)を回転させ、ボールねじナット(3)の回転運動をモータに取り込んで制御することで、モータで発生する電磁力を減衰力として利用する。

モータロータ(4)は、ねじ軸(2)と同心でボールねじナット(3)に一体化されて上方にのびる円筒状の中空軸(5)と、中空軸(5)外周に設けられた円筒状の磁石(6)と、磁石(6)と中空軸(5)との間に介在させられた円筒状の磁石支持筒(7)とからなる。

ボールねじナット(3)は、軸受(9)を介してハウジング(8)に回転可能に支持されており、ボールねじナット(3)と中空軸(5)とは、後述するように、その端面同士が突き合わされて、ボルト(11)によって締結されている。

中空軸(5)は、機械強度および焼入れ性に優れた炭素鋼で形成されており、磁石支持筒(7)は、炭素鋼に比べて磁気特性が優れた材料で形成されている。

中空軸(5)の厚みは、炭素鋼で形成した場合に磁気特性を確保するために必要とされる厚みよりも薄肉になされている。磁石支持筒(7)は、薄肉とされた中空軸(5)の強度および磁気特性を補償するために設けられているもので、磁石(6)の長さよりも若干大きい程度の長さとされている。磁気特性が優れた材料である磁石支持筒(7)が磁石(6)に固定されていることにより、モータトルクが向上している。

磁石(6)は、磁石支持筒(7)の外径に固定されて、その外周面が所定の間隙をおいてステータ(10)の内周面に対向させられている。

中空軸(5)の下端部には、ボールねじナット(3)の上端面に突き合わされているフランジ部(12)が形成されている。磁石支持筒(7)の下端部には、中空軸(5)のフランジ部(12)に下面が重ね合わされるフランジ部(13)が形成されている。そして、磁石支持筒(7)は、中空軸(5)に圧入されて、その下端面が中空軸(5)のフランジ部(12)に受け止められている。

中空軸(5)のフランジ部(12)には、ボルト(11)の軸部(11b)が挿通される貫通孔(12a)が形成されており、磁石支持筒(7)のフランジ部(13)には、ボルト(11)の頭部(11a)を収納する凹部(13a)が形成されている。そして、中空軸(5)のフランジ部(12)の貫通孔(12a)に挿通されたボルト(11)がボールねじナット(3)に設けられたねじ孔(3a)にねじ合わされている。

磁石支持筒(7)は、中空軸(5)をボルト(11)によってボールねじナット(3)に締結した後に、中空軸(5)に取り付けられる。すなわち、磁石支持筒（磁石付きでもよく、磁石が取り付けられていなくてもよい）(7)のフランジ部(13)を中空軸(5)のフランジ部(12)に重ね合わせることで、ボルト(11)の頭部(11a)が磁石支持筒(7)のフランジ部(13)内に収納される。この結果、モータロータ(4)完成品には、ボルト(11)組付けのための追加のスペースが全く存在していないものとなる。磁石(6)は、その下端面が磁石支持筒(7)のフランジ部(13)の上面で受けられた状態で、磁石支持筒(7)に支持される。こうして、モータロータ(4)の最大外径が抑えられるだけでなく、モータロータ(4)の全長も短縮され、モータロータ(4)のイナーシャを大幅に低減することができる。

なお、円筒状磁石(6)は、セグメント磁石を円筒状に配置したものであってもよい。

図１は、この発明の電磁緩衝器の１実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

(1) 電磁緩衝器
(2) ねじ軸
(3) ボールねじナット
(3a) ねじ孔
(4) モータロータ
(5) 中空軸
(6) 磁石
(7) 磁石支持筒
(11) ボルト
(11a) 頭部
(11b) 軸部
(12) フランジ部
(12a) 貫通孔
(13) フランジ部
(13a) 凹部

Claims (1)

1. 直線移動するねじ軸と、ねじ軸の軌道溝にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、モータロータおよびモータステータからなるモータとを備えている電磁緩衝器において、
   モータロータは、ボールねじナットに固定された中空軸と、中空軸と一体に回転する円筒状磁石と、中空軸と磁石との間に介在させられて磁石の磁気特性を向上させる磁石支持筒とを有しており、中空軸および磁石支持筒に、それぞれフランジ部が形成されるとともに、中空軸のフランジ部に、ボルトの軸部が挿通される貫通孔が、磁石支持筒のフランジ部に、ボルトの頭部を収納する凹部がそれぞれ形成されており、中空軸のフランジ部の貫通孔に挿通されたボルトがボールねじナットに設けられたねじ孔にねじ合わされていることを特徴とする電磁緩衝器。

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