JP2010038241A

JP2010038241A - 電磁緩衝器

Info

Publication number: JP2010038241A
Application number: JP2008201826A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yukitake; 康博行竹; Tadashi Fukao; 正深尾; Yoshibumi Shige; 義文重
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】ボールねじの軌道部に圧痕が発生することを防止した電磁緩衝器を提供する。
【解決手段】ボールねじナットと磁石とが少なくとも一部で軸方向に重なるようにすることで、従来のものに比べて、モータロータの全長の短縮が可能となり、イナーシャが低減することで、ボールねじへの過大入力を防ぐことができ、また、高周波域の乗り心地もよくなる。具体的には、モータ２のロータ３は、ボールねじナット７外周に固定された中空軸８と、ボールねじナット７と軸方向に重なる位置において中空軸８外周に固定された円筒状磁石９とからなる。磁石９は、極異方性リング磁石とされている。
【選択図】図１

Description

この発明は、電磁緩衝器に関し、特に、ねじ軸が軸方向に直線移動する形態で使用される電磁緩衝器に関する。

電磁緩衝器として、ねじ軸、ボールねじナットおよびモータを備え、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、ボールねじナットと軸方向に離れた位置において、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

上記従来の電磁緩衝器では、通常、外部から強い力を受けた場合のねじ軸の所定量以上の移動を防止するために、ストッパが設けられる。ストッパによってねじ軸が停止する直前は、ねじ軸が高速で移動し、ボールねじナットが高速で回転しているため、ねじ軸の急激な停止によって、ボールねじナットに大きい回転慣性力（イナーシャ）が発生し、このイナーシャによってボールねじの軌道部に圧痕が発生する可能性がある。

この発明の目的は、ボールねじの軌道部に圧痕が発生することを防止した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、ねじ軸と、ねじ軸にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ロータおよびステータからなるモータとを備えており、ねじ軸の直線移動に伴ってボールねじナットおよびロータが回転する電磁緩衝器において、モータのロータは、ボールねじナット外周に固定された中空軸と、ボールねじナットと少なくとも一部が軸方向に重なる位置において中空軸外周に固定された円筒状磁石とからなり、磁石は、極異方性リング磁石であることを特徴とするものである。

磁石は、例えば、ボールねじナットの外周側に中空軸を介して固定される。通常、磁石長さ＞ボールねじナット長さであり、ボールねじナットは、軸方向に関し、例えば、磁石の長さの中央部に位置するように配置される。

中空軸（モータシャフト）に固定される磁石としては、従来、複数の磁石を中空軸の外周に沿って、磁極が径方向に配列されるように接着させたセグメント磁石が一般的であるが、この発明で使用される磁石は、正弦波的な表面磁束密度分布が得られるように着磁された極異方性リングに限定される。極異方性リング磁石によると、内径側の磁束通過を最小限に抑えることができる。

従来の電磁緩衝器では、磁石が固定された中空軸をモータロータとして、これをボールねじナットに固定していた。すなわち、回転側部分の軸方向長さは、少なくとも磁石長さとボールねじナット長さとを足し合わせたものが必要で、これに、軸受を保持する部分などがさらに追加された長さとなっていた。これに対し、この発明による電磁緩衝器では、回転側部分の軸方向長さとして、ボールねじナットの長さ分を不要とすることができる。ボールねじナット全体が磁石の長さの範囲に収まる必要はなく、ボールねじナットと磁石とが少なくとも一部で軸方向に重なるようにすることで、従来のものに比べて、モータロータの全長の短縮が可能となり、イナーシャが低減することで、ボールねじへの過大入力を防ぐことができ、また、高周波域の乗り心地もよくなる。

極異方性リング磁石は、その内径側に磁束が流れないので、中空軸の材質および形状の設定に際し、磁気特性を考慮する必要がなく、中空軸の肉厚を機械強度を保つのに必要なだけの厚みとすることができる。また、極異方性リング磁石とすることで、ボールねじナット側に磁束がほとんど流れないことから、ボールを磁性体としても、ボールが吸引されたり、磁化されたりするという問題が生じることがない。

中空軸は、例えば、非磁性体（ＳＵＳ３０４等）製とされて、例えば、ボールねじナットが内周に、極異方性リング磁石が外周にそれぞれ固定された大径部と、大径部の軸方向両側に連なり転がり軸受を介してハウジングに回転自在に支持されている小径部とからなるものとされる。

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、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、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。

ねじ軸は、往復直線移動し、通常、その所定方向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る。ストッパは、例えば、ねじ軸が所定量以上移動した際にハウジングに当接するフランジ部をねじ軸に設けることで形成することができ、また、ストッパは、ねじ軸と一体に直線移動する部材に形成してもよく、直線移動しない方の部材（ハウジングなど）に設けることもできる。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イナーシャによって、ボールねじ軌道に圧痕が生じる可能性があるが、この発明による電磁緩衝器では、上記のように、イナーシャが低減していることで、ボールねじ軌道に圧痕が生じることが防止される。

電磁緩衝器は、ねじ軸に設けられたスプラインみぞおよびこれに嵌め合わされたスプライン外筒によって、ねじ軸の直線移動が案内されるものであることが好ましく、この場合、スプラインは、ボールスプラインであってもよく、例えばインボリュートスプラインのような嵌合式のスプラインであってもよい。

この発明の電磁緩衝器によると、ボールねじナットと磁石とが少なくとも一部が軸方向に重なるので、軸方向長さの短縮が可能となり、イナーシャが低減する。これにより、ボールねじへの過大入力を防ぐことができ、ボールねじの軌道部に圧痕が発生することが防止され、高周波域の乗り心地もよくなる。また、磁石が極異方性リング磁石であるので、ボール等に磁気的影響を及ぼさない点で有利なものとなる。

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、図１に示すように、モータロータ(3)およびモータステータ(4)からなるモータ(2)と、直線移動することでモータロータ(3)を回転させる上下にのびる鋼製ねじ軸(5)と、モータステータ(4)が固定されているハウジング(10)とを備えており、タイヤから伝わる外力によってねじ軸(5)が軸方向に直線移動し、これに伴ってモータロータ(3)が回転し、この回転運動をモータ(2)に取り込んで、モータ(2)で発生する電磁力を減衰力として利用するようになっている。

モータロータ(3)は、ねじ軸(5)の軌道溝(5a)にボール（図示略）を介してねじ合わされたボールねじナット(7)と、ボールねじナット(7)の外周に固定されて上下にのびる中空軸(8)と、中空軸(8)の外周に固定された円筒状磁石(9)とを備えている。

モータステータ(4)は、ステータコア(4a)およびコイル(4b)からなる。

中空軸(8)は、ボールねじナット(7)が内周に、磁石(9)が外周にそれぞれ固定された大径部(11)と、大径部(11)の軸方向両側に連なり転がり軸受(13)(14)を介してハウジング(10)に回転自在に支持されている小径部(12)とからなる。

磁石(9)は、極異方性リング磁石とされている。極異方性リング磁石(9)は、正弦波的な表面磁束密度分布が得られるように着磁されたもので、これを使用することで、内径側の磁束通過を最小限に抑えることができる。これにより、中空軸(8)の厚みを薄くすることができ、また、磁性体製であるボールへの磁気的影響も防止される。

中空軸(8)は、非磁性体であるＳＵＳ３０４製とされており、これにより、磁石(9)とボールねじナット(7)との間の磁気抵抗が大きくなっており、ボールへの磁気的影響がより少ないものとなっている。

モータロータ(3)の磁石(9)およびモータステータ(4)は、互いに対向させられており、それらの軸方向長さは、ボールねじナット(7)の軸方向長さよりも大きくなされている。

このような電磁緩衝器(1)では、突起乗り越し等のオーバストローク時には、ねじ軸(5)と一体で上下移動するバンプストッパがハウジング(10)等に衝突することにより、高速回転していたモータ(2)が急停止し、モータ(2)の慣性トルクにより過大軸力がボールねじ軌道溝(5a)に負荷されることがあり、この場合のボールねじ軌道溝(5a)の保護が課題となっている。

上記の電磁緩衝器(1)によると、ボールねじナット(7)、中空軸(8)および磁石(9)が一体とされることで、従来のものに比べると、モータロータ(3)の軸方向長さがボールねじナット(7)の軸方向長さ分短縮されており、この結果、回転側部分のイナーシャが小さくなっている。したがって、ボールねじ軌道溝(5a)への過大入力を防ぐことができ、ボールねじ軌道溝(5a)に圧痕が発生することが防止される。また、イナーシャの低減によって、高周波域の乗り心地も向上する。

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) モータ
(3) モータロータ
(4) モータステータ
(5) ねじ軸
(5a) 軌道溝
(7) ボールねじナット
(8) 中空軸
(9) 磁石

Claims

ねじ軸と、ねじ軸にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ロータおよびステータからなるモータとを備えており、ねじ軸の直線移動に伴ってボールねじナットおよびロータが回転する電磁緩衝器において、
モータのロータは、ボールねじナット外周に固定された中空軸と、ボールねじナットと少なくとも一部が軸方向に重なる位置において中空軸外周に固定された円筒状磁石とからなり、磁石は、極異方性リング磁石であることを特徴とする電磁緩衝器。