JP4514475B2

JP4514475B2 - 緩衝器

Info

Publication number: JP4514475B2
Application number: JP2004057053A
Authority: JP
Inventors: 啓司斎藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: JP2005248994A

Description

本発明は、モータの電磁力を減衰力として利用する緩衝器に関する。

この種電磁力を減衰力として利用する緩衝器の基本的な構造は、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たモータと、で構成されている。
特開２００４−０１１８２５号公報（段落番号００３９，図１）

そして、上述した従来の緩衝器の場合、ボール螺子ナットの直線運動を螺子軸の回転運動に変換する必要があり、構造上、緩衝器の収縮時における縦方向長さは、モータの縦方向長さに螺子軸の長さを加えた長さ以下にはならず、さらに、車両等への連結部材等の長さがこれに加わることとなる。

ここで、緩衝器の車両等への搭載性を向上するためには、上記縦方向長さは短い方が良いが、緩衝器として必要となるストローク長さが螺子軸の長さとなるから、従来の緩衝器では、上記縦方向長さを短縮するには自ずと限界がある。

また、従来の緩衝器では、螺子軸とボール螺子ナットの損傷は緩衝器の機能を阻害するので、螺子軸を覆う外筒が必要となり、また、ボール螺子ナットと緩衝器取付用のブラケットとを内筒等の剛体で連結する必要があるので、メンテナンス時のボール螺子ナットや螺子軸への外部からアクセスには手間がかかる。

そこで、本発明は、上記の不具合を勘案して創案されたものであって、その目的とするところは、モータの電磁力により減衰力を発生する緩衝器の長さを短縮するとともにメンテナンスを容易にすることにある。

上記の目的を達成するため、本発明の手段は、ラックと、ラックに噛合するピニオンギアと、ピニオンギアにシャフトを介して連結されるモータと、モータを保持するとともにラックをスライド自在に保持する保持部材とを備え、上記保持部材を筒状本体と、筒状本体の内周側に設けた複数の軸受と、筒状本体の側部に穿ったシャフト挿入用の孔と、筒状本体の外側部に設けられて上記モータを保持する中空なブラケットと、上記ブラケット内に設けられて上記シャフトを支持するボールベアリングと、上記筒状本体の上端に設けた車両への取付け用ブラケットとで構成させ、更に上記軸受に上記ラックをスライド自在に取付け、上記保持部材と上記ラックとが相対移動する際に上記ラックの直線運動を上記ピニオンギアの回転運動に変換し、この回転運動を上記モータへ伝達し、このモータの電磁力で上記保持部材と上記ラックとの相対運動を減衰することを特徴とするものである。

本発明によれば、モータを保持部材の側方に設けることができるとともに、保持部材側でラックの軸ぶれが防止されているので、従来の緩衝器より緩衝器長さを短縮することができ、緩衝器の車両等への搭載性が向上する。

また、ラックが保持部材に２箇所でスライド自在に保持されるので、ラックの保持部材に対し軸ぶれが防止されているから、保持部材の長さは、ラックの上下方向長さ全てを覆う必要はなくなる。

したがって、保持部材で覆う必要のない箇所については、取外し可能な収縮材料で覆うことが可能であるから、ラックやピニオンギア等の主要部材のメンテナンス時には、上記主要部材に外部からアクセスすることが容易となるので、緩衝器のメンテナンス時の作業が容易となる。

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、本発明の一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、本実施の形態における緩衝器は、ラック４、ラック４に噛合するピニオンギア２と、ピニオンギア２にシャフト１ａを介して連結されるモータ１と、モータ１を保持するとともにラック４をスライド自在に保持する保持部材３とを備えている。
この保持部材は筒状本体３１と、筒状本体３１の内周側に設けた上下二つの軸受３２、３２と、筒状本体３１の側部に穿ったシャフト挿入用の孔３３と、筒状本体３１の外側部に設けられて上記モータ１を保持する中空なブラケット３４と、上記ブラケット３４内に設けられて上記シャフト１ａを支持するボールベアリング３５と、上記筒状本体３１の上端に設けた車両への取付け用ブラケット３６とで構成されている。
更に上記軸受３２、３２に上記ラック４をスライド自在に取付けている。

そして、上記保持部材と３上記ラック４とが相対移動する際に上記ラック４の直線運動を上記ピニオンギア２の回転運動に変換し、この回転運動を上記モータ１へ伝達し、このモータ１の電磁力で上記保持部材３と上記ラック４との相対運動を減衰し、ラック４の図１中上下方向の直線運動を抑制もしくは助長することが出来るものである。

以下、詳細に説明すると、ラック４は、横断面略矩形のラック本体４１と、ラック本体４１に設けられたピニオンギア２に噛合する複数の歯４２と、ラック本体４１の図１中下端に設けられた緩衝器の車両への取付けを可能とするブラケット４３とで構成されている。

また、保持部材３は、筒状本体３１と、筒状本体３１の内周側に設けた複数の軸受３２，３２と、筒状本体３１の側部に穿った孔３３と、筒状本体３１の側部に設けられたモータ１を保持する中空なブラケット３４と、ブラケット３４内に設けられたボールベアリング３５と、筒状本体３１の図１中上端に設けた緩衝器の車両への取付けを可能とするブラケット３６とで構成され、この保持部材３の軸受３２，３２には、ラック４が図１中上下方向にスライド自在に取付けられている。

なお、軸受３２，３２とラック４のスライド機構としては、具体的にたとえば、ラック４の歯４２の設けられていない面、すなわち、ラック４が横断面矩形とされる場合には、歯４２が設けられている面以外の３面のいずれかの面に、その上下方向に沿って横断面台形状の突起を設け、軸受３２，３２を当該突起に符合する台形状の溝とし、この溝内に突起を挿入するとした、いわゆるダヴテール型の案内面を軸受３２，３２およびラック４に形成すればよく、また、ラック４が保持部材３に対し軸ぶれを生じないようにできる限りにおいては、上記案内面の形状をダヴテール型以外の形状としてもよく、さらに、軸受３２，３２をリニア軸受として、ラック４側にリニア軸受に対応するガイドを設けるとしてもよい。

いずれにせよ、複数の軸受３２，３２を介してラック４が保持部材３に２箇所でスライド自在に保持されるので、ラック４の保持部材３に対し軸ぶれが防止されている。なお、軸ぶれを防止するには２箇所で支持すれば充分であるが、２箇所以上で支持するとしてもよい。

また、以上のように、保持部材３側でラック４の軸ぶれが防止されているから、保持部材３の長さは、ラック４の上下方向長さ全てを覆う必要はなくなる。

したがって、筒状本体３１の図１中下端から、ラック４のブラッケット４３にかけて、すなわち、保持部材３で覆う必要のない箇所については、取外し可能な収縮材料で覆うことが可能であるから、ブーツ３７を着脱可能に取付けるとこが可能となり、このブーツ３７により緩衝器の内部への埃、水等の侵入が防止される。また、これにより、ラック４やピニオンギア２等の主要部材のメンテナンス時には、上記ブーツ３７を取り外すことにより、上記主要部材に外部からアクセスすることが容易となるので、緩衝器のメンテナンス時の作業が容易となる。

また、モータ１は、ブラシレスモータを例として説明すると、詳しく図示はしないが、中空なフレームと、フレームに回転自在に挿入したシャフト１ａと、フレーム内周に取付けられるコアに巻装したコイルと、シャフト１ａに取付けられる複数の磁石とで構成された三相式のブラシレスモータであって、磁石はコイルおよびコアに対向するように設けられている。そして、モータ１の各電極は、外部電源、制御回路等に接続されるか短絡されるとされ所望の減衰力を得られるよう設定されている。なお、本実施の形態においてはモータ１をブラシレスモータとして説明したが、電磁力発生源として使用可能であれば、様々なモータ、たとえば直流モータや交流モータ、誘導モータ等が使用可能である。また、この緩衝器をアクティブサスペンションとして使用する場合には、積極的にモータ１に通電することにより、モータ１を駆動して緩衝器のみならずアクチュエータとして機能させることが可能である。

さらに、モータ１は上記ブラケット３４の内周側に嵌着され、モータ１のシャフト１ａは、孔３３およびボールベアリング３５内に挿入されるとともに、その先端側にはピニオンギア２が嵌着されている。そして、このピニオンギア２は、上記ラック４の歯４２に噛合させてあり、ラック４が保持部材３に対し図１中上下方向に直線運動すると、ラック４の直線運動がラック４とピニオンギア２との機構によりピニオンギア２の回転運動に変換されるとともに、モータ１のシャフト１ａも回転運動を呈することとなる。

なお、本実施の形態の場合、軸受３２，３２はピニオンギア２の上下両側に配置されているので、ラック４が軸力をうけて撓む状態となっても、軸受３２，３２間では撓みの影響を受けずにすむから、歯４２とピニオンギア２とが互いにかじったり、摩擦抵抗が異常に高まったりする弊害が防止され、緩衝器の滑らかな伸縮運動が保障されるのである。

さらに、軸受３２，３２をピニオンギア２に近い位置に設ければ設けるほど、緩衝器のストロークが大きくなるから、軸受３２，３２をピニオンギア２の両側でかつ近傍に配置するとよく、また、そうすることで保持部材３の長さも短くてすむようになるので、緩衝器を一層短縮することができるとともに、保持部材３に使用される材料が少なくなるのでコスト的にも有利となる。

また、上記のように構成された緩衝器を、緩衝器の図１中上下端に設けられたブラケット４３，３６により、たとえば、車両の車体側部材と車軸側部材との間に介装することができる。

そして、上述したように、モータ１を保持部材３の側方に設けることができるとともに、保持部材３側でラック４の軸ぶれが防止されているので、従来の緩衝器より緩衝器長さを短縮することができ、緩衝器の車両等への搭載性が向上する。

つづいて、上述した本実施の形態における緩衝器の動作について説明する。緩衝器に伸縮する、すなわち、ラックガイド３に対しラック４が図１中上下方向に移動すると、ラック４とピニオンギア２の機構により、ラック４の直線運動は、モータ１のシャフト１ａの回転運動に変換される。

すると、モータ１内のコイルが磁石の磁界を横ぎることとなり、コイルには誘導起電力が発生し、モータ１は、上記誘導起電力に起因するシャフト１ａの回転に抗するトルクを発生する。そして、このシャフト１ａの回転に抗するトルクは、シャフト１ａがピニオンギア２に接続されているので、ラック４の上記直線運動を抑制することとなる。

したがって、モータ１のシャフト１ａの回転運動を抑制する作用は、ラック４の直線運動を抑制するように働くので、ラック４の直線運動を抑制する減衰力として作用し、振動エネルギを吸収緩和する。以上、一連の動作により、緩衝器としての機能を発揮することができる。

また、モータ１が外部電源により通電されている場合には、通電によりモータ１が発生する電磁力でラック４の直線運動を抑制もしくは助長することができ、この場合には、アクチュエータ機能をも発揮しアクティブサスペンションとして利用することができる。

なお、上記したところでは、緩衝器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を使用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。

本発明の一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モータ
１ａシャフト
２ピニオンギア
３保持部材
３１筒状本体
３２軸受
３３孔
３４ブラケット
３５ボールベアリング
３６ブラケット
３７ブーツ
４ラック
４１ラック本体
４２歯
４３ブラケット

Claims

ラックと、ラックに噛合するピニオンギアと、ピニオンギアにシャフトを介して連結されるモータと、モータを保持するとともにラックをスライド自在に保持する保持部材とを備え、上記保持部材を筒状本体と、筒状本体の内周側に設けた複数の軸受と、筒状本体の側部に穿ったシャフト挿入用の孔と、筒状本体の外側部に設けられて上記モータを保持する中空なブラケットと、上記ブラケット内に設けられて上記シャフトを支持するボールベアリングと、上記筒状本体の上端に設けた車両への取付け用ブラケットとで構成させ、更に上記軸受に上記ラックをスライド自在に取付け、上記保持部材と上記ラックとが相対移動する際に上記ラックの直線運動を上記ピニオンギアの回転運動に変換し、この回転運動を上記モータへ伝達し、このモータの電磁力で上記保持部材と上記ラックとの相対運動を減衰することを特徴とする緩衝器。