JP2011179636A

JP2011179636A - 電磁緩衝装置

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Publication number: JP2011179636A
Application number: JP2010046357A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kakiuchi; 隆司柿内; Kosuke Sato; 浩介佐藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2030-03-03
Also published as: JP5466534B2

Abstract

【課題】構造の複雑化や装置長さの長大化を招かず信頼性の高い電磁緩衝装置を提供することである。
【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、アウターチューブ２と、アウターチューブ２内に挿通される中空ロッド３と、中空ロッド３内に収容される界磁４と、アウターチューブ２内に保持されて界磁４に対向するステータ５と、アウターチューブ２内に保持されて中空ロッド３の外周を摺動自在に軸支してアウターチューブ２に対する中空ロッド３の軸方向の相対移動をガイドする一対のスライドリング６，７と、上記アウターチューブ２と上記中空ロッド３の一方に連結されるシリンダ８とシリンダ８内に移動自在に挿入されて上記アウターチューブ２と上記中空ロッド３の他方に連結されるダンパロッド９とを備えてシリンダ８とダンパロッド９の軸方向の相対移動に対して当該相対移動を抑制する減衰力を発揮する流体圧ダンパＤと、上記アウターチューブ２と上記中空ロッド３との間に介装されたばね１０と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁緩衝装置に関する。

従来、この種の電磁緩衝装置としては、たとえば、モータと、モータに連結される螺子軸と、螺子軸に回転自在に螺合されるボール螺子ナットと、ボール螺子ナットを保持するとともに螺子軸が軸方向移動自在に挿通される筒と、螺子軸の外周に配置されて筒が軸方向移動自在に挿通される中間筒と、中間筒が軸方向移動自在に挿通される外筒と、外筒に連結されるシリンダ内に軸方向移動自在に挿通されて筒に連結されるピストンロッドとを備えた油圧ダンパと、上記外筒と上記モータとの間に介装される懸架ばねと、ピストンロッドと外筒との間に介装されるダンパばねとを備えて構成されて、車両における車体と車軸との間に介装されて車体の振動を抑制するものである（特許文献１参照）。

より詳しくは、この電磁緩衝装置にあっては、基本的には、モータが発生するトルクで車体振動を抑制する減衰力を発揮するようになっているが、モータや螺子軸といった回転する部材の慣性モーメントが大きく高周波振動に対して減衰力が過剰となってしまう傾向があることから油圧ダンパで高周波振動を吸収して、良好な乗り心地を得ることができるようになっている。

特開２００７−２０３９３３号公報

このように、従来の電磁緩衝装置は、上記の如く、良好な乗り心地を得ることができるのであるが、モータのトルクを車両の車体と車軸の相対移動を抑制する軸方向の減衰力に変換するのに、螺子軸とボール螺子ナットの送り螺子機構を用いており、通常の使用環境では問題はないが、特に、厳しい使用環境では、螺子軸に対してボール螺子ナットが回転不能となる可能性も無くはない。

そこで、従来の電磁緩衝装置では、減衰力発生部をモータと送り螺子機構とで構成するのではなく、外筒の内周に固定したコイルと中間筒の外周に取付けた永久磁石とでリニアモータを構成してこれを減衰力発生部とすることも開示されている。

しかしながら、永久磁石を避ける位置で中間筒をガイドして、中間筒を外筒に対して軸ぶれしないようにしなければならないので、電磁緩衝装置が長大化したり、ガイドする構造が複雑となったりする問題がある。

本発明は、上記不具合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、構造の複雑化や装置長さの長大化を招かず信頼性の高い電磁緩衝装置を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、アウターチューブと、アウターチューブ内に挿通される中空ロッドと、中空ロッド内に収容される界磁と、アウターチューブ内に保持されて界磁に対向するステータと、アウターチューブ内に保持されて中空ロッドの外周を摺動自在に軸支してアウターチューブに対する中空ロッドの軸方向の相対移動をガイドする一対のスライドリングと、上記アウターチューブと上記中空ロッドの一方に連結されるシリンダとシリンダ内に移動自在に挿入されて上記アウターチューブと上記中空ロッドの他方に連結されるダンパロッドとを備えてシリンダとダンパロッドの軸方向の相対移動に対して当該相対移動を抑制する減衰力を発揮する流体圧ダンパと、上記アウターチューブと上記中空ロッドとの間に介装されたばねと、を備えたことを特徴とする。

本発明の電磁緩衝装置によれば、ステータと界磁による推力では抑えきれない過大振動が入力されても、当該推力に流体圧ダンパの減衰力を重畳させることで充分に振動を減衰させることができる。また、流体圧ダンパの減衰力を中心としてステータと界磁による推力で減衰力を調整することができ、制御性もよい。また、推力発生に回転系を備えておらず慣性モーメントの影響が少ないので、高周波振動の入力に対して減衰力が過大となることもない。

そして、界磁が中空ロッド内に収容されるので、中空ロッドの外周に摺接するスライドリングで界磁の範囲内の中空ロッドの外周を軸支することができ中空ロッドの軸方向の移動をガイドできるので、電磁緩衝装置を長大化させることがなく、ガイドする構造も簡単となる。

また、送り螺子機構を搭載していないので、中空ロッドとアウターチューブの相対移動が損なわれることもなく、信頼性を向上させることもできる。

つまり、本発明の電磁緩衝装置は、構造が簡単で装置の長大化を招くことが無く、装置の信頼性も向上することができるのである。

本発明の一実施の形態における電磁緩衝装置の横断面図である。本発明の一実施の形態における電磁緩衝装置の減衰特性図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。一実施の形態におけるに電磁緩衝装置１は、図１に示すように、アウターチューブ２と、アウターチューブ２内に挿通される中空ロッド３と、中空ロッド３内に収容される界磁４と、アウターチューブ２内に保持されて界磁に対向するステータ５と、アウターチューブ２内に保持されて中空ロッド３の外周を摺動自在に軸支してアウターチューブ２に対する中空ロッド３の軸方向の相対移動をガイドする一対のスライドリング６，７と、上記アウターチューブ２に連結されるシリンダ８とシリンダ８内に移動自在に挿入されて上記中空ロッド３に連結されるダンパロッド９とを備えてシリンダ８とダンパロッド９の軸方向の相対移動に対して当該相対移動を抑制する減衰力を発揮する流体圧ダンパＤと、上記アウターチューブ２と上記中空ロッド３との間に介装されたばね１０とを備えて構成されており、制振対象の振動を抑制するものである。したがって、たとえば、制振対象が車両における車体である場合、電磁緩衝装置１は、図示しない車体と車軸との間に介装されて車体振動を抑制する。

以下、電磁緩衝装置１の各部について詳しく説明する。アウターチューブ２は、筒状であって、図１中上端内周に設けたステータ５を保持するステータ保持部２ａと、図１中下端の内周に設けた小内径のダンパ連結部２ｂと、外周に設けられてばね１０の下端を支持する環状のばね受２ｃとを備えて構成されている。また、アウターチューブ２の内周であってステータ保持部２ａの上下には、小径な内径を持つスライドリング保持部２ｄ，２ｅを備えている。

中空ロッド３は、この実施の形態の場合、筒状の本体３ａと、本体３ａの図１中上端に設けられて図示しない車両における車体側或いは車軸側の部材への連結に用いられる取付ブラケット３ｂと、本体３ａの上端外周に設けられたばね受３ｃとを備えており、本体３ａの下端には、詳しくは後述する流体圧ダンパＤのダンパロッド９の図１中上端が取付けられている。

アウターチューブ２のばね受２ｃと中空ロッド３に設けたばね受３ｃとの間には、ばね１０が介装されており、この場合、電磁緩衝装置１を車両の車体と車軸との間に介装すると、ばね１０は、圧縮されて弾発力を発揮して車体重量を支える懸架ばねとして機能するようになっている。なお、ばね１０は、図１に示すように、アウターチューブ２の外周側に配置されているが、ばね１０をアウターチューブ２内に収容することもできる。具体的には、中空ロッド３の下端外周にばね受を設けておき、当該ばね受とウターチューブ２のダンパ連結部２ｂとの間にばね１０を介装すればよい。このようにしても、ばね１０は、電磁緩衝装置１を車両の車体と車軸との間に介装した際に圧縮されて車体重量を支持する弾発力を発揮することができる。また、ばね１０は、図示したところでは、コイルばねとされているが、気体ばねとされてもよい。

戻って、この中空ロッド３内には、複数の永久磁石４ａが中空ロッド３の軸方向にＮ極とＳ極が交互に現れるように並べて収容されており、これら永久磁石４ａで界磁４を構成している。中空ロッド３は、強磁性体材料で形成されると中空ロッド３内に磁束が集中して永久磁石４ａの外周周りにおける磁束に影響を与えるので、非磁性体材料によって形成されるとよい。また、この実施の形態の場合、永久磁石４ａ，４ａ間のそれぞれには樹脂等の弾性を備えたスペーサ１１が介装されていて、中空ロッド３が横力の作用で撓んだ際に永久磁石４ａの端部外周同士に大きな荷重がかかることを防止している。このスペーサ１１を磁性体として継鉄として機能させてもよい。なお、永久磁石４ａの個数はストロークに応じて決定されればよく、図示したところに限られるものではなく、また、中空ロッド３の軸方向にＮ極とＳ極が交互に現れればよいので、永久磁石４ａは内周と外周に異なる磁極が現れるように着磁されていてもよい。

このように永久磁石４ａを収容した中空ロッド３は、上記したアウターチューブ２内に移動自在に挿入されており、筒状のステータ５を界磁４に対向するようにアウターチューブ２のステータ保持部２ａに固定してある。

ステータ５は、複数のコイル１２を備えて構成されており、この場合、アウターチューブ２がヨークとして機能している。なお、コイル１２の設置数は、電磁緩衝装置１で発生したい減衰力の大きさによって任意に決めることができ、また、図示はしないが、コイル１２が巻回されるコアを設け、当該コアをアウターチューブ２のステータ保持部２ａに保持させるようにしてもよい。

このステータ５は、周方向への回り止めされた状態でステータ保持部２ａによって保持され、さらに、ステータ５の上下に配置されている小径なスライドリング保持部２ｄ，２ｅによって挟持されてアウターチューブ２に対して軸方向への移動が規制されている。

ここで、上記したステータ５の各コイル１２へ適時に通電してコイル１２を励磁することで、中空ロッド３内の界磁４の永久磁石４ａと吸引、反発させることで中空ロッド３とアウターチューブ２を軸方向に相対変位させる推力を発生させることができるようになっている。

また、中空ロッド３とアウターチューブ２を軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、コイル１２への通電、あるいは、コイル１２に発生する誘導起電力によって、上記相対変位を抑制する推力を発生させて上記外力によるこれらの相対振動や運動をダンピングさせることもできる。

つづいて、スライドリング保持部２ｄ，２ｅの内周には、筒状のスライドリング６，７が装着されており、このスライドリング６，７で中空ロッド３の外周を摺動自在に軸支していて、中空ロッド３が当該スライドリング６，７によってガイドされて、中空ロッド３がアウターチューブ２に対して径方向へ軸ぶれすることなく軸方向へ円滑に移動することができるようになっており、この移動中に界磁４とステータ５との間の隙間が一定となるようになっている。よって、この電磁緩衝装置１にあっては、電磁力に起因した推力や減衰力を安定的に発揮することができるようになっている。

流体圧ダンパＤは、シリンダ８に対してダンパロッド９が出入りする伸縮作動を呈すると所定の減衰力を発揮するようになっていて、シリンダ８は、アウターチューブ２のダンパ連結部２ｂの内周に固定され、ダンパロッド９は、上記中空ロッド３の下端に連結されている。

流体圧ダンパＤは、詳しくは図示しないが、たとえば、シリンダ８と、シリンダ８内に摺動自在に挿入されるピストンにて区画されて流体が充填される二つの圧力室と、シリンダ８内に移動自在に挿入されるとともに前記ピストンに連結されるダンパロッド９と、上記圧力室同士を連通するとともに通過する流体の流れに抵抗を与える減衰通路とを備えて構成されており、シリンダ８とダンパロッド９の軸方向の相対移動時に圧縮される一方の圧力室から拡大される他方の圧力室へ流体が減衰通路を介して移動する際にこれら圧力室に差圧を生じせしめて減衰力を発揮するようになっている。なお、流体圧ダンパＤが片ロッド型のダンパに設定される場合には、シリンダ８内に出入りするダンパロッド９の体積分のシリンダ内容積変化を補償するためのリザーバや気室が設けられる。また、流体は、作動油や水、水溶液といった液体の他、気体とされてもよい。上記した流体圧ダンパＤの構造は、一例であって両ロッド型とされてもよいし、単筒型や複筒型の構造といった種々の構造を採用することができる。図示したところでは、流体圧ダンパＤのシリンダ８をアウターチューブ２に連結し、ダンパロッド９を中空ロッド３に連結するようにしているが、逆に、シリンダ８を中空ロッド３に連結し、ダンパロッド９をアウターチューブ２に連結してもよい。

なお、シリンダ８の下端には、図示しない車両における車体側或いは車軸側の部材へ連結するために用いられる取付ブラケット１３が設けられており、上記した中空ロッド３の取付部ラケット３ｃと協働して、電磁緩衝装置１を車両の車体と車軸との間に介装できるようになっている。これら取付ブラケット３ｃ，１３の形状や構造は、制振対象に適合するように適宜設計変更することができる。

本実施の形態の電磁緩衝装置１は、上述のように構成され、コイル１２へ通電することによって、アウターチューブ２に対して中空ロッド３を軸方向へ相対移動させる推力（ステータ５と界磁４による推力）を発揮することができる。また、電磁緩衝装置１が伸縮する際には、流体圧ダンパＤが上記推力とは別個に減衰力を発揮する。したがって、電磁緩衝装置１全体としては、流体圧ダンパＤの減衰力と上記推力とを合計した大きさの減衰力を発揮することができ、コイル１２への通電量により上記推力を調整できるので、図２の減衰力特性図に示すように、電磁緩衝装置１の伸縮速度に対して、流体圧ダンパＤの減衰特性Ｇを中心として上記推力調整幅を加えた図中斜線で示す範囲内の減衰力を発揮することができる。なお、図２に示した流体圧ダンパＤの減衰特性Ｇは、一例であってこれに限定されるものではなく、制振対象に適した減衰特性となるように設定することが可能である。

さらに、コイル１２へ通電することによって自らアウターチューブ２に対して中空ロッド３を駆動することができ、電磁緩衝装置１はアクチュエータとしても機能することができる。

また、コイル１２へ通電せずともコイル１２を短絡しておくことで、積極的に自らアウターチューブ２に対して中空ロッド３を駆動することはできないが、アウターチューブ２に対して中空ロッド３が外力を受けて相対移動する際には、コイル１２に誘導起電力が生じて当該相対移動を抑制する電磁力が発生するので、この場合は、流体圧ダンパＤの減衰力に電磁力を上乗せした大きさの減衰力を発揮できる。なお、スイッチの開閉でコイル１２の短絡を制御する場合、スイッチのオンのデューティ比を調節することでコイル１２の電流を制御でき、積極的に通電せずとも、ステータ５と界磁４で生み出す推力を調節することができる。

したがって、電磁緩衝装置１は、ステータ５と界磁４による推力では抑えきれない過大振動が入力されても、当該推力に流体圧ダンパＤの減衰力を重畳させることで充分に振動を減衰させることができる。また、流体圧ダンパＤの減衰力を中心としてステータ５と界磁４による推力で減衰力を調整することができ、制御性もよい。また、推力発生に回転系を備えておらず慣性モーメントの影響が少ないので、高周波振動の入力に対して減衰力が過大となることもない。

そして、界磁４が中空ロッド３内に収容されるので、中空ロッド３の外周に摺接するスライドリング６，７で界磁４の範囲内の中空ロッド３の外周を軸支することができ中空ロッド３の軸方向の移動をガイドできるので、電磁緩衝装置１を長大化させることがなく、ガイドする構造も簡単となる。

また、送り螺子機構を搭載していないので、中空ロッド３とアウターチューブ２の相対移動が損なわれることもなく、信頼性を向上させることもできる。

つまり、本発明の電磁緩衝装置１は、構造が簡単で装置の長大化を招くことが無く、装置の信頼性も向上することができるのである。

さらに、スライドリング６，７間にステータ５を配置することで、図１に示すように、アウターチューブ２の長大化を招くことなくスライドリング６，７の中空ロッド３との嵌合長Ｌを長くとることができ、電磁緩衝装置１の横力に対する強度を確保しやすくなる利点がある。

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。

本発明は、リニアアクチュエータに利用可能である。

１電磁緩衝装置
２アウターチューブ
２ａステータ保持部
２ｂダンパ連結部
２ｃばね受
２ｄ，２ｅスライドリング保持部
３中空ロッド
３ａ中空ロッドにおける本体
３ｂ中空ロッドにおける取付ブラケット
３ｃ中空ロッドにおけるばね受
４界磁
４ａ永久磁石
５ステータ
６，７スライドリング
８シリンダ
９ダンパロッド
１０ばね
１１スペーサ
１２コイル
１３取付ブラケット
Ｄ流体圧ダンパ

Claims

アウターチューブと、アウターチューブ内に挿通される中空ロッドと、中空ロッド内に収容される界磁と、アウターチューブ内に保持されて界磁に対向するステータと、アウターチューブ内に保持されて中空ロッドの外周を摺動自在に軸支してアウターチューブに対する中空ロッドの軸方向の相対移動をガイドする一対のスライドリングと、上記アウターチューブと上記中空ロッドの一方に連結されるシリンダとシリンダ内に移動自在に挿入されて上記アウターチューブと上記中空ロッドの他方に連結されるダンパロッドとを備えてシリンダとダンパロッドの軸方向の相対移動に対して当該相対移動を抑制する減衰力を発揮する流体圧ダンパと、上記アウターチューブと上記中空ロッドとの間に介装されたばねと、を備えたことを特徴とする電磁緩衝装置。
上記スライドリング間にステータを配置し他事を特徴とする請求項1に記載の電磁緩衝装置。