JP5151998B2 - 電磁緩衝器 - Google Patents

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、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、ロータおよびステータからなるモータと、直線移動することでロータを回転させるねじ軸とを備えている電磁緩衝器において、モータのロータは、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、ボールねじナット外周に固定された円筒状磁石と、ボールねじナットの端面からそれぞれ軸方向外側にのびる円筒状突出部とからなり、ボールねじナットは、ナット本体および１対のエンドキャップからなり、磁石は、軸方向長さがナット本体の軸方向長さよりも大きくなされてその中間部分がナット本体に固定されており、各エンドキャップは、磁石の各端部内に嵌め入れられるとともにナット本体の各端面に突き合わされてナット本体の長さと磁石の長さとの差を調整しており、各突出部は、各エンドキャップの軸方向外側の端面からそれぞれ軸方向外側にのびていることを特徴とするものである。

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、磁石がボールねじナットに固定されることで、ボールねじナットに設けられている軌道溝および戻し通路がモータロータ自体に形成されたことになり、通常、磁石長さ＞ボールねじナット長さであるので、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が不要となる。これにより、イナーシャが低減するとともに、モータロータの全長の短縮が可能となり、ボールねじへの過大入力を防ぐことができ、また、イナーシャが低減することで、高周波域の乗り心地もよくなる。

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。

ボールねじナットの端面からそれぞれ軸方向外側にのびる円筒状突出部は、軸受保持用として使用され、ここに転がり軸受の内輪が圧入されたり、転がり軸受の内輪用の軌道溝が形成されたりする。円筒状突出部は、ボールねじナット（ナット本体またはエンドキャップ）に一体に形成されることが好ましい。円筒状突出部は、イナーシャが低減するように、ボールねじナットよりも薄肉とされる。

エンドキャップ式のボールねじナットとする場合、磁石は、軸方向長さがナット本体の軸方向長さよりも大きくなされてその中間部分がナット本体に固定されることが好ましい。そして、エンドキャップは、磁石の各端部内に嵌め入れられるとともに、ナット本体の各端面に突き合わされ、エンドキャップの軸方向長さは、ナット本体の長さと磁石の長さとの差を調整するように、具体的には、磁石の両端とエンドキャップの両端とが一致するように、通常のものよりも長くなされる。この場合、各円筒状突出部は、ボールねじナットの両端すなわち各エンドキャップの軸方向外側の端面からそれぞれ軸方向外側にのびて形成される。

ボールねじナットには、軌道溝および戻し通路が形成されるが、磁石に固定されたボールねじナットの磁気特性を確保することが必要であり、磁石は、周方向に配置された複数のＮ極およびＳ極を有しており、ボールねじナットの戻し通路は、Ｎ極またはＳ極の周方向中央部に対応する位置（内径側）に設けられていることが好ましい。また、ボールねじナットの軌道溝は、モータ性能にほとんど影響がない磁束密度が低下した位置に設けることが好ましい。

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。

この発明の電磁緩衝によると、磁石がボールねじナットに固定されることで、ボールねじナットの長さ分が短縮され、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。

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。 図２は、図１の要部の磁束線図を含む拡大横断面図である。

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および図２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(11)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(6)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)の外周に固定された円筒状磁石(8)と、ボールねじナット(7)の上下両端から軸方向に突出している上下の軸受支持用突出部(9)(10)とを備えている。

モータロータ(3)を構成しているボールねじナット(7)は、エンドキャップ式のもので、軌道溝(12a)および戻し通路(12b)が形成されているナット本体(12)と、転換路(13a)(14a)が形成されている上下のエンドキャップ(13)(14)とからなる。

モータロータ(3)の磁石(8)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、ナット本体(12)の軸方向長さよりも大きくなされている。磁石(8)は、その中間部分がナット本体(12)に固定されている。

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。

ボールねじナット(7)の上下エンドキャップ(13)(14)は、磁石(8)の上下端部内にそれぞれ嵌め入れられるとともに、ナット本体(12)の上下端面にそれぞれ突き合わされている。各エンドキャップ(13)(14)の軸方向長さは、ナット本体(12)の軸方向長さと磁石(8)の軸方向長さとの差を調整するために、転換路(13a)(14a)を形成するのに必要な長さよりも長くなされており、これにより、ボールねじナット(7)の軸方向全長（上下エンドキャップ(13)(14)端面間距離）と磁石(8)の軸方向全長とが等しくなされている。

各軸受支持用突出部(9)(10)は、各エンドキャップ(13)(14)に一体に形成されており、その軸方向外側の端面からそれぞれ軸方向外側にのびている。各軸受支持用突出部(9)(10)は、その内径がボールねじナット(7)の内径と同じとされるとともに、外径がボールねじナット(7)の外径よりも小さくなされることで、薄肉化されている。モータロータ(3)は、これらの軸受支持用突出部(9)(10)にそれぞれ圧入された上下の転がり軸受(15)(16)を介してハウジング(11)に回転自在に支持されている。

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(11)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)(12a)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)(12a)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、従来のものに比べると、モータロータの中空軸とボールねじナットとが一体とされることで、モータロータ(3)の軸方向長さがボールねじナット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)(12a)への過大入力を防ぐことができ、ボールねじ軌道溝(5a)(12a)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。

磁石(8)に固定されたナット本体(12)は、磁気特性に優れていることが要求され、軌道溝(12a)および戻し通路(12b)を設けるに際し、磁気特性を極力低下させないことが望まれる。上記実施形態の電磁緩衝器(1)のモータ(2)によると、モータステータ(4)の各コイル(4b)部分に所定の電流を流した場合の磁束線図は、図２に示すものとなる。

図２に示すように、磁石(8)は、周方向に配置された複数のＮ極およびＳ極を有しており、磁束は、Ｎ極とＳ極との境界部分では、密になっているが、各極の周方向中央部分には、磁束がほとんどない。そこで、ナット本体(12)に設けられている戻し通路(12b)の周方向位置は、Ｎ極またはＳ極の周方向中央部に対応する位置とされている。戻し通路(12b)の周方向位置は、実線で示すＮ極の中央部相当位置でもよく、二点鎖線で示すＳ極の中央部相当位置でもよい。軌道溝(12a)は、磁束がほとんどないナット本体(12)内周面に設けられているので、これによる磁気特性低下も防止される。

なお、上記において、ボールねじナット(7)は、エンドキャップ式のものとされているが、これに限定されるものではなく、他の形式（例えばこま式）としてもよい。また、ナット本体(12)とエンドキャップ(13)(14)とが別部材とされているが、これらを軸受支持用突出部(9)(10)を含んで一体に形成して、中間部分が肉厚の中空軸とし、肉厚部分（これが「ボールねじナット」となる）に上記の軌道溝(12a)および戻し通路(12b)またはこれに相当する構成を設けるようにしてもよい。また、円筒状磁石(8)は、セグメント磁石を円筒状に配したものであってもよい。

(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
(6) ボール
(7) ボールねじナット
(8) 磁石
(9)(10) 突出部
(12) ナット本体
(12b) 戻し通路
(13)(14) エンドキャップ

Claims (2)

1. ロータおよびステータからなるモータと、直線移動することでロータを回転させるねじ軸とを備えている電磁緩衝器において、
   モータのロータは、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、ボールねじナット外周に固定された円筒状磁石と、ボールねじナットの端面からそれぞれ軸方向外側にのびる円筒状突出部とからなり、ボールねじナットは、ナット本体および１対のエンドキャップからなり、磁石は、軸方向長さがナット本体の軸方向長さよりも大きくなされてその中間部分がナット本体に固定されており、各エンドキャップは、磁石の各端部内に嵌め入れられるとともにナット本体の各端面に突き合わされてナット本体の長さと磁石の長さとの差を調整しており、各突出部は、各エンドキャップの軸方向外側の端面からそれぞれ軸方向外側にのびていることを特徴とする電磁緩衝器。
2. 磁石は、周方向に配置された複数のＮ極およびＳ極を有しており、ボールねじナットの戻し通路は、Ｎ極またはＳ極の周方向中央部に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１の電磁緩衝器。

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