JP7121672B2

JP7121672B2 - 電磁緩衝器

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Publication number: JP7121672B2
Application number: JP2019017306A
Authority: JP
Inventors: 功黒岩; 卓宏近藤; 達也野間
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2039-02-01
Also published as: WO2020158754A1; JP2020125780A

Description

本発明は、電磁緩衝器に関する。

電磁緩衝器は、たとえば、円筒状のリニアモータを備えており、リニアモータが発生する推力を自動車の車体の振動を抑制する減衰力として、或いは、車体の姿勢を制御する制御力として利用する。

しかしながら、このような電磁緩衝器では、リニアモータの推力だけでは大きな重量の車体の振動を抑制するのが難しいので、油圧利用のダンパを設けて不足する推力を補っている。

具体的には、電磁緩衝器は、ダンパの外周にダンパに並列するようにリニアモータを設けている（たとえば、特許文献１参照）。この電磁緩衝器におけるリニアモータは、ダンパの最外殻を成すインナーケーシングの外周に積層して装着される環状の永久磁石と、ダンパのピストンロッドの先端に前記永久磁石の外周を覆うアウターケーシングの内周に設けたコイルとで構成されている。

このように構成された電磁緩衝器では、リニアモータに並列されたダンパを備えており、リニアモータが発生する推力とダンパが発生する減衰力とで車体の振動を抑制するようになっている。

特開２００５－２４０９８４号公報

従来の電磁緩衝器では、リニアモータとは別個独立したダンパを備えており、筒状のリニアモータがダンパの外周に設けられているため、径方向に大型化してしまうので車両への搭載性が悪化するとともに、重量が嵩んでしまう。

さらに、ダンパのシールの他、リニアモータ側でもリニアモータ内へのダストや水の浸入を阻止するためのシールが必要であるために、電磁緩衝器の伸縮時の摩擦が大きくなるだけでなく、コストも嵩んでしまう。

そこで、本発明は、車両への搭載性の向上と、重量およびコストを低減できるとともに、円滑な伸縮作動を実現できる電磁緩衝器の提供を目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明の電磁緩衝器は、非磁性体のシリンダと、シリンダの内周に移動自在に挿入されるピストンロッドと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともにピストンロッドに設けられてシリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、ピストンロッドに装着されてシリンダ内に収容される筒状の可動子とシリンダの外周に設けられて可動子に対向する筒状の固定子とを有するリニアモータと、伸側室と圧側室とに充填される作動気体と、伸側室と圧側室とを連通する減衰通路と、通路を通過する作動気体の流れに抵抗を与える減衰バルブとを備えている。このように構成された電磁緩衝器は、シリンダとピストンロッドとピストンと減衰通路と減衰バルブとで構成されるガスダンパと、可動子と固定子とで構成されるリニアモータとが一体不可分に構成されており、リニアモータの可動子がガスダンパに収容されるとともに、固定子がシリンダの外周に装着される。

また、電磁緩衝器は、通路を通過する流量をＱとし、１より大きな任意の値をαとすると、減衰バルブが通過する流量に対して発生する圧力損失は、Ｑ^αに比例するように設定されてもよい。このように構成された電磁緩衝器は、アクチュエータとして機能する場合には減衰バルブによる推力低下を抑制でき、ダンパとして機能する場合にはリニアモータの推力低下を減衰バルブが発揮する減衰力で補って車両に適する減衰力を発揮できる。

さらに、電磁緩衝器は、固定子がシリンダの外周に軸方向に沿って積層されて装着される複数の環状の永久磁石を有する界磁と、界磁の外周に嵌合される筒状のバックヨークとを有してもよい。このように構成された電磁緩衝器によれば、リニアモータの推力を向上できるだけでなく、永久磁石の保護が可能となるとともに、電磁緩衝器の強度を確保できる。

また、電磁緩衝器は、通路がピストンロッド内を通して伸側室と圧側室とを連通し、減衰バルブがピストンロッド内であって可動子の内周側に設けられていてもよい。このように構成された電磁緩衝器では、径方向にスペースが必要な減衰バルブを採用する場合であっても、可動子の内周側に減衰バルブが配置されるので、ストローク長を確保しやすくなる。

さらに、ピストンが可動子と隙間を空けてピストンロッドに設けられるとともにピストンを軸方向に貫通する伸側孔と圧側孔とを有し、減衰バルブがピストンの圧側室側に積層されて伸側孔を開閉する伸側リーフバルブとピストンの伸側室側に積層されて圧側孔を開閉する圧側リーフバルブとを有し、減衰通路がピストンロッドに設けられて伸側室或いは圧側室と隙間とを連通する孔、伸側孔および圧側孔とで形成されてもよい。このように構成された電磁緩衝器によれば、電磁緩衝器の伸長時と収縮時とで別個独立に減衰力をチューニングできる。

また、電磁緩衝器は、シリンダの内周に摺接するとともにピストンロッドに設けられるスライダを備え、可動子をピストンとスライダとの間に配置してもよい。このように構成された電磁緩衝器によれば、電磁緩衝器に横力が作用しても可動子の固定子に対する偏心を阻止でき、安定した減衰力を発揮できる。

本発明の電磁緩衝器によれば、車両への搭載性の向上と、重量およびコストを低減できるとともに、円滑な伸縮作動を実現できる。

一実施の形態の電磁緩衝器の縦断面図である。減衰バルブの圧力損失特性を示した図である。一実施の形態の第一変形例における電磁緩衝器の縦断面図である。一実施の形態の電磁緩衝器のピストン速度に対して発生する力の特性を示した図である。一実施の形態の第二変形例における電磁緩衝器の縦断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における電磁緩衝器Ｄ１は、図１に示すように、非磁性体のシリンダ１と、シリンダ１の内周に移動自在に挿入されるピストンロッド２と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるとともにピストンロッド２に設けられてシリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン３と、ピストンロッド２に装着される筒状の可動子Ｍとシリンダ１の外周に設けられて可動子Ｍに対向する筒状の固定子Ｓとを有するリニアモータＬＭと、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに充填される作動気体と、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する減衰通路Ｐと、減衰通路Ｐを通過する作動気体の流れに抵抗を与える減衰バルブＶとを備えて構成されている。

以下、電磁緩衝器Ｄ１の各部について詳細に説明する。シリンダ１は、筒状であって非磁性体で形成されており、シリンダ１の外周にはシリンダ１との間に環状隙間を形成する軟磁性体で形成された筒状のバックヨーク４が設けられている。バックヨーク４の図１中上端には、シリンダ１の図１中上端に嵌合する環状のロッドガイド５が装着されており、バックヨーク４の図１中下端にはシリンダ１の図１中下端に嵌合するキャップ６が装着されている。なお、キャップ６には、車両への装着を可能とするブラケット６ａが設けられている。

ピストンロッド２は、ロッドガイド５の内周に挿通されてシリンダ１内に移動自在に挿入されており、先端の外周にピストン３が設けられている。なお、図示はしないが、ピストンロッド２の基端である図１中上端には、車両への装着を可能とするブラケットが設けられる。また、ロッドガイド５の内周には、シール部材５ａが設けられており、シリンダ１内が気密に密封されている。

ピストン３は、シリンダ１内に摺動自在に挿入されており、シリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画している。伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２には、作動気体が充填されている。作動気体は、窒素などの不活性ガスを用いるとよいが、窒素以外の気体を利用してもよい。なお、作動気体の圧力は、体積に反比例する性質があるため、ピストン３の変位によって伸側室Ｒ１或いは圧側室Ｒ２が縮小されても内部の気圧が上昇しないと減衰力が十分に得られない。そのため、作動気体は、電磁緩衝器Ｄ１の伸縮時に所望する減衰力が得られるように伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２へ高い圧力で封入される。作動気体の伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２への封入圧力は、所望する減衰力に応じて任意に設定される。

また、ピストンロッド２の外周には、可動子Ｍとしての筒状の電機子が装着されている。さらに、ピストンロッド２の可動子Ｍよりも図１中上方の側部から開口して先端に通じる減衰通路Ｐが設けられている。減衰通路Ｐは、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通している。また、減衰通路Ｐの途中には、減衰バルブＶとしてオリフィスが設けられている。本実施の形態では、減衰バルブＶは、通過する作動気体の流量をＱとし、減衰バルブＶが通過する流量に対して発生する圧力損失をＰＬとし、１より大きな任意の値をαとし、任意の係数をβとすると、減衰バルブＶの圧力流量特性は、図２に示すように、ＰＬ＝β×Ｑ^αとなるように設定されている。つまり、減衰バルブＶが通過する流量に対して発生する圧力損失ＰＬは、Ｑ^αに比例するように設定されている。

なお、減衰バルブＶは、オリフィスの他にもチョークやリーフバルブとされてもよいし、減衰力調整可能な減衰力調整バルブとされてもよい。減衰バルブＶを減衰力調整バルブとする場合、減衰バルブＶは、たとえば、ピストンロッド２内に設けた減衰通路Ｐの途中に設けた弁座と、弁座に離着座可能な弁体と、弁体を弁座に対して遠近させる方向に駆動する駆動源或いは弁体を弁座に対して押圧する付勢力を調節可能な付勢力発生源とを備えて流路面積或いは開弁圧を可変にするバルブ等とされればよい。

減衰バルブＶを減衰力調整バルブとする場合、ピストンロッド２内であって可動子Ｍの内周側に設けられるよい。減衰バルブＶは、減衰力調整バルブであるとピストンロッド２内に径方向に大きな収容スペースを確保することが必要な場合が多く、可動子Ｍと軸方向にずれた位置に設けられると、ピストンロッド２に可動子Ｍとはずれた位置に大径部が必要な場合がある。可動子Ｍの外径は、ピストンロッド２よりも大径であって、ピストンロッド２に可動子Ｍの装着部位以外に大径部が設けられると、この大径部から可動子Ｍまでの軸方向長さはピストンロッド２のストローク長を減殺してしまう。よって、減衰バルブＶを減衰力調整バルブとする場合、ピストンロッド２内であって可動子Ｍの内周側に配置されると、電磁緩衝器Ｄ１のストローク長を確保しやすくなるという利点がある。

なお、減衰バルブＶを減衰力調整バルブとする場合、可動子Ｍへの通電によって発生する磁界や後述する界磁による磁界の影響を受けないように、駆動源或いは付勢力発生源をピストンロッド２の図１中上端に設けて、ピストンロッド２を筒状として駆動源或いは付勢力発生源の動力をピストンロッド２内に挿通されるコントロールロッドを介して弁体に伝達するような構成を採用してもよい。

また、本実施の形態では、減衰通路Ｐの全ては、ピストンロッド２に設けられているが、図３に示した第一の実施の形態の第一変形例の電磁緩衝器Ｄ１_１のように、減衰通路Ｐを形成してもよい。具体的には、可動子Ｍとピストン３との間に隙間を設け、ピストン３に軸方向に貫通する圧側孔３ａと伸側孔３ｂを設けるとともに、ピストンロッド２にピストン３と可動子Ｍとの間から開口して伸側室Ｒ１へ通じる孔２ａを設ける。そして、これら孔２ａ、圧側孔３ａおよび伸側孔３ｂを減衰通路Ｐとして利用すればよい。この場合、ピストン３の伸側室側である図３中上側に積層されて圧側孔３ａを開閉する圧側リーフバルブ８と、ピストン３の圧側室側である図３中下側に積層されて伸側孔３ｂを開閉する伸側リーフバルブ９とを設けて、これらリーフバルブ８，９を減衰バルブＶとしてもよい。このようにすると、電磁緩衝器Ｄ１_１の伸長時には、圧側リーフバルブ８が圧側孔３ａを閉じて伸側リーフバルブ９が伸側孔３ｂを開いて作動気体の流れに抵抗を与え、電磁緩衝器Ｄ１_１の収縮時には、伸側リーフバルブ９が伸側孔３ｂを閉じて圧側リーフバルブ８が圧側孔３ａを開いて作動気体の流れに抵抗を与える。よって、このようにすれば、電磁緩衝器Ｄ１_１の伸長時と収縮時とで別個独立に減衰力をチューニングできる。なお、ピストン３は、ピストンロッド２に対して可動子Ｍの図３中下方に取り付けられているが、可動子Ｍの図３中上方に取り付けられてもよい。

戻って、可動子Ｍは、ピストンロッド２の外周に装着されるコア１１と、コア１１の外周に軸方向に所定ピッチで並べて設けられた環状溝でなるスロット１１ａ内に装着される巻線１２とを備えて構成されており、本実施の形態では、電機子とされている。なお、スロット１１ａに装着される巻線１２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされている。コア１１の外周とシリンダ１の内周との間には、環状の空隙が設けられており、コア１１とシリンダ１とが直接干渉しないように配慮されている。

シリンダ１の外周には、複数の環状の永久磁石１０ａ，１０ｂが積層されて装着されており、これら永久磁石１０ａ，１０ｂは、シリンダ１とバックヨーク４との間の環状隙間内に収容されている。そして、本実施の形態では、永久磁石１０ａ，１０ｂとバックヨーク４とでシリンダ１の内周側に交互にＳ極とＮ極の磁界を作用させる界磁を構成しており、この界磁で固定子Ｓが形成されている。シリンダ１は非磁性体で構成されているので、界磁が発生する磁界は、シリンダ１を透過してシリンダ１内へ作用できる。

また、本実施の形態では、主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂは、ハルバッハ配列にてシリンダ１の内周側に軸方向でＳ極とＮ極が交互に現れるように積層されている。図１中で主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂに記載されている三角の印は、着磁方向を示しており、主磁極の永久磁石１０ａの着磁方向は径方向となっており、副磁極の永久磁石１０ｂの着磁方向は軸方向となっている。なお、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さは、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さよりも長くなっており、可動子Ｍにおけるコア１１と主磁極の永久磁石１０ａとの間の磁気抵抗を小さくできコア１１へ作用させる磁界を大きくできるのでリニアモータＬＭの推力を向上できる。なお、永久磁石１０ａ，１０ｂは、シリンダ１の内周側に軸方向でＳ極とＮ極が交互に現れるように磁界を作用させればよいので、ハルバッハ配列で配列されていなくともよい。その場合には、永久磁石１０ａ，１０ｂは、ともに軸方向長さが等しく、互いに内周に異なる磁極を備えていればよく、交互に積層されればよい。

バックヨーク４は、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さを短くしても磁気抵抗の低い磁路を確保できるため、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さを長くする際のリニアモータＬＭの推力を効果的に向上できる。より詳しくは、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨーク４を設けると、磁気抵抗の低い磁路を確保できるので副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さの短縮に起因する磁気抵抗の増大が抑制される。よって、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さを副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さよりも長くするとともに永久磁石１０ａ，１０ｂの外周に筒状のバックヨーク４を設けるとリニアモータＬＭの推力を大きく向上させ得る。バックヨーク４の肉厚は、主磁極の永久磁石１０ａの外部磁気抵抗の増大を抑制に適する肉厚に設定されればよい。バックヨーク４は、永久磁石１０ａ，１０ｂがハルバッハ配列とされていない場合でも磁気抵抗の低い磁路を確保できるのでリニアモータＬＭの推力を向上させ得る。

本実施の形態では、バックヨーク４は、電磁緩衝器Ｄ１のアウターシェルとしても機能しており、永久磁石１０ａ，１０ｂの保護と軸力や横力を受ける強度部材としての役割も果たしている。バックヨーク４を設けると磁気抵抗の増大を抑制できるが、バックヨーク４の省略も可能であり、バックヨーク４を省略する場合、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨークとしては機能しないが永久磁石１０ａ，１０ｂの保護と強度部材としての機能を発揮する筒を設けると良い。

このように構成された電磁緩衝器Ｄ１では、シリンダ１と、ピストンロッド２と、ピストン３と、減衰通路Ｐと、減衰バルブＶとでガスダンパを構成しており、リニアモータＬＭの可動子Ｍがガスダンパ内に収容されるとともに、固定子Ｓがシリンダ１の外周に装着されていて、リニアモータＬＭとガスダンパとが一体不可分に構成されている。

電磁緩衝器Ｄ１は、以上のように構成され、以下、その作動について説明する。電磁緩衝器Ｄ１が外力によって伸長作動する場合、ピストン３がシリンダ１に対して図１中上方へ移動して、伸側室Ｒ１を縮小して圧側室Ｒ２を拡大する。すると、作動気体は、縮小される伸側室Ｒ１から減衰通路Ｐおよび減衰バルブＶを介して拡大する圧側室Ｒ２へ移動する。減衰バルブＶを作動気体が通過するために、通過する流量に応じて圧力損失が発生して、伸側室Ｒ１の圧力が上昇して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の圧力に差が生じるので、電磁緩衝器Ｄ１は、ダンパとして機能して伸長作動を妨げる減衰力を発生する。また、電磁緩衝器Ｄ１は、リニアモータＬＭを備えているので、リニアモータＬＭが発生する推力を伸長作動を抑制する減衰力として利用できる。これに対して、リニアモータＬＭの推力で電磁緩衝器Ｄ１を積極的に伸長させて電磁緩衝器Ｄ１をアクチュエータとして機能させ得る。

電磁緩衝器Ｄ１が外力によって収縮作動する場合、ピストン３がシリンダ１に対して図１中下方へ移動して、圧側室Ｒ２を縮小して伸側室Ｒ１を拡大する。すると、作動気体は、縮小される圧側室Ｒ２から減衰通路Ｐおよび減衰バルブＶを介して拡大する伸側室Ｒ１へ移動する。減衰バルブＶを作動気体が通過するために、通過する流量に応じて圧力損失が発生して、圧側室Ｒ２の圧力が上昇して圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１の圧力に差が生じるので、電磁緩衝器Ｄ１は、ダンパとして機能して収縮作動を妨げる減衰力を発生する。また、電磁緩衝器Ｄ１は、リニアモータＬＭを備えているので、リニアモータＬＭが発生する推力を収縮作動を抑制する減衰力として利用できる。これに対して、リニアモータＬＭの推力で電磁緩衝器Ｄ１を積極的に収縮させて電磁緩衝器Ｄ１をアクチュエータとして機能させ得る。

リニアモータＬＭが短絡された状態で外力によって駆動させられた場合に発電しつつ発生可能な推力の発生限界は、図４中の破線に示したようになっており、この場合のリニアモータＬＭの推力は、固定子Ｓに対する可動子Ｍの移動速度、つまり、電磁緩衝器Ｄ１のシリンダ１に対するピストン３の軸方向の相対速度であるピストン速度が高速に到達するまではピストン速度の上昇に応じて大きくなるが高速を超えるとピストン速度の上昇に応じて小さくなっていく。なお、図４は、電磁緩衝器Ｄ１が全体として発生可能な力（リニアモータＬＭの推力とガスダンパの減衰力の総和の力）の特性を図示したものであり、図中の第一象限は電磁緩衝器Ｄ１が伸長作動を呈して伸長を妨げる減衰力を発揮する場合の特性を示し、図中の第二象限は電磁緩衝器Ｄ１が収縮作動を呈して収縮を助長する推力を発揮する状態における特性を示し、第三象限は電磁緩衝器Ｄ１が収縮作動を呈して収縮を妨げる減衰力を発揮する状態における特性を示し、第四象限は、電磁緩衝器Ｄ１が伸長作動を呈して伸長を助長する推力を発揮する状態における特性を示している。

そして、本実施の形態の減衰バルブＶの圧力損失の特性は、流量が少ない場合には小さく、流量が多くなると大きくなる特性を示すように設定されている。減衰バルブＶを通過する流量は、ピストン速度に比例して多くなり、電磁緩衝器Ｄ１が発生する減衰力は、減衰バルブＶが発生する圧力損失に比例する。よって、本実施の形態における電磁緩衝器Ｄ１では、減衰バルブＶの圧力損失をチューニングして、リニアモータＬＭが発生可能な推力の上限が低下する分を補うようにして、電磁緩衝器Ｄ１が減衰バルブＶのみで減衰力を発生する場合の減衰力特性を図４中の一点鎖線で示すように設定している。このようにすると、リニアモータＬＭが発生可能な最大推力と減衰バルブＶによって発生される減衰力の総和は、図４中実線で示すようになる。よって、電磁緩衝器Ｄ１は、ピストン速度が高速となっても必要十分な減衰力を発生できる。また、電磁緩衝器Ｄ１をリニアモータＬＭの推力で積極的に伸縮させてアクチュエータとして利用する場合には、減衰バルブＶが発揮する減衰力が電磁緩衝器Ｄ１の伸縮を妨げる抵抗として働いてしまう。しかしながら、減衰バルブＶが通過する流量に対して発生する圧力損失ＰＬをＱ^αに比例するように設定しているので、電磁緩衝器Ｄ１を積極的に伸縮させる場合のピストン速度では、減衰バルブＶによって発生する減衰力を非常に小さくすることができる。よって、減衰バルブＶが通過する流量に対して発生する圧力損失ＰＬをＱ^αに比例するように設定すると、積極的に電磁緩衝器Ｄ１を伸縮させて電磁緩衝器Ｄ１をアクチュエータとして機能させる場合には、減衰バルブＶによる推力低下を抑制できるとともに、電磁緩衝器Ｄ１がダンパとして機能する場合にはリニアモータＬＭの推力低下を減衰バルブＶが発揮する減衰力で補って車両に適する減衰力を発揮できる。

なお、減衰バルブＶの圧力損失特性は、前述した特性に限定されるものではなく、他の特性であっても、ピストン速度が高速となった際にリニアモータＬＭの推力低下を補えればよい。また、減衰バルブＶが減衰力調整可能な減衰力調整バルブである場合には、電磁緩衝器Ｄ１が発生する減衰力の調整が可能であり、電磁緩衝器Ｄ１がアクチュエータとして機能する場合には減衰バルブＶが作動気体の流れに与える抵抗を最小にして減衰バルブＶによる推力低下を抑制できる。

また、本実施の形態の電磁緩衝器Ｄ１は、ピストン３がシリンダ１に摺動自在に挿入されており、可動子Ｍがピストンロッド２に装着されるとともにシリンダ１の外周に固定子Ｓが装着されているので、可動子Ｍが固定子Ｓに対して同心に保たれるために、リニアモータＬＭの推力低下を招かない。また、本実施の形態では、界磁を固定子Ｓとしてシリンダ１の外周に装着する構造を採用しているが、シリンダ１が非磁性体であるため、可動子Ｍとしての電機子を装着したピストンロッド２を界磁が装着されたシリンダ１内に挿入する組立工程にあっても、可動子Ｍと固定子Ｓとの接触が回避されるので、組立工程時に永久磁石１０ａ，１０ｂを保護できる。なお、ピストン３は、本実施の形態では、可動子Ｍよりもピストンロッド２の先端に設けられているが、可動子Ｍよりもピストンロッド２の基端側に設けられてもよい。また、図５に示した第一の実施の形態の第二変形例の電磁緩衝器Ｄ１_２のように、ピストン３の他に、ピストンロッド２にシリンダ１の内周に摺接するスライダ１３を設けて、可動子Ｍをピストン３とスライダ１３との間に配置するようにすれば、電磁緩衝器Ｄ１に横力が作用しても可動子Ｍの固定子Ｓに対する偏心を阻止できるので、電磁緩衝器Ｄ１は、安定した減衰力を発揮できる。

このように、本発明の電磁緩衝器Ｄ１は、非磁性体のシリンダ１と、シリンダ１の内周に移動自在に挿入されるピストンロッド２と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるとともにピストンロッド２に設けられてシリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン３と、ピストンロッド２に装着される筒状の可動子Ｍとシリンダ１の外周に設けられて可動子Ｍに対向する筒状の固定子Ｓとを有するリニアモータＬＭと、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに充填される作動気体と、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する減衰通路Ｐと、減衰通路Ｐを通過する作動気体の流れに抵抗を与える減衰バルブＶとを備えている。

このように構成された電磁緩衝器Ｄ１は、シリンダ１と、ピストンロッド２と、ピストン３と、減衰通路Ｐと、減衰バルブＶとで構成されるガスダンパと、可動子Ｍと固定子Ｓとで構成されるリニアモータＬＭとが一体不可分に構成されており、リニアモータＬＭの可動子Ｍがガスダンパ内に収容されるとともに、固定子Ｓがシリンダ１の外周に装着されている。よって、本発明の電磁緩衝器Ｄ１によれば、従来の電磁緩衝器に比較して、径方向の寸法を小型化できるので車両への搭載性が向上し、重量も軽減できる。さらに、電磁緩衝器Ｄ１では、摺動部においてシールが必要なのはピストンロッド２の周囲だけとなるので、シール部材５ａのみの設置で足りるから、電磁緩衝器Ｄ１の伸縮時の摩擦を低減できるとともにコストも軽減できる。したがって、本発明の電磁緩衝器Ｄ１によれば、車両への搭載性が向上し、重量およびコストを低減できるとともに、円滑な伸縮作動を実現できるのである。

なお、前述したところでは、固定子Ｓを界磁として、可動子Ｍを電機子としているが、シリンダ１の外周にコアと巻線とでなる電機子を装着してこれを固定子Ｓとし、ピストンロッド２に永久磁石を装着して界磁を形成してこれを可動子Ｍとすることもできる。

また、本実施の形態の電磁緩衝器Ｄ１では、減衰通路Ｐを通過する流量をＱとし、１より大きな任意の値をαとすると、減衰バルブＶが通過する流量に対して発生する圧力損失は、Ｑ^αに比例するように設定されているので、電磁緩衝器Ｄ１をアクチュエータとして機能させる場合には減衰バルブＶによる推力低下を抑制でき、電磁緩衝器をダンパとして機能させる場合にはリニアモータＬＭの推力低下を減衰バルブＶが発揮する減衰力で補って車両に適する減衰力を発揮できる。

さらに、本実施の形態の電磁緩衝器Ｄ１では、固定子Ｓがシリンダ１の外周に軸方向に沿って積層されて装着される複数の環状の永久磁石１０ａ，１０ｂを有する界磁と、界磁の外周に嵌合される筒状のバックヨーク４とを備えている。このように構成された電磁緩衝器Ｄ１では、バックヨーク４によって磁気抵抗の低い磁路を確保でき、バックヨーク４を電磁緩衝器Ｄ１のアウターシェルとして利用できる。よって、このように構成された電磁緩衝器Ｄ１によれば、リニアモータＬＭの推力を向上できるだけでなく、永久磁石１０ａ，１０ｂの保護が可能となるとともに、電磁緩衝器Ｄ１の強度を確保できる。

さらに、本実施の形態の電磁緩衝器Ｄ１では、減衰通路Ｐがピストンロッド２内を通して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通し、減衰バルブＶがピストンロッド２内であって可動子Ｍの内周側に設けられている。このように構成された電磁緩衝器Ｄ１では、径方向にスペースが必要な減衰バルブＶを採用する場合であっても、可動子Ｍの内周側に減衰バルブＶが配置されるので、ストローク長を確保しやすくなる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１・・・シリンダ、２・・・ピストンロッド、２ａ・・・孔、３・・・ピストン、４・・・バックヨーク、１０ａ，１０ｂ・・・永久磁石、Ｄ１，Ｄ１_１，Ｄ１_２・・・電磁緩衝器、ＬＭ・・・リニアモータ、Ｍ・・・可動子、Ｐ・・・減衰通路、Ｒ１・・・伸側室、Ｒ２・・・圧側室、Ｓ・・・固定子、Ｖ・・・減衰バルブ

Claims

非磁性体のシリンダと、
前記シリンダの内周に移動自在に挿入されるピストンロッドと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともに前記ピストンロッドに設けられて前記シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、
前記ピストンロッドに装着されてシリンダ内に収容される筒状の可動子と前記シリンダの外周に設けられて前記可動子に対向する筒状の固定子とを有するリニアモータと、
前記伸側室と前記圧側室とに充填される作動気体と、
前記伸側室と前記圧側室とを連通する減衰通路と、
前記減衰通路を通過する作動気体の流れに抵抗を与える減衰バルブとを備えた
ことを特徴とする電磁緩衝器。
前記減衰通路を通過する流量をＱとし、１より大きな任意の値をαとすると、前記減衰バルブが通過する流量に対して発生する圧力損失は、Ｑ^αに比例するように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁緩衝器。
前記固定子は、
前記シリンダの外周に軸方向に沿って積層されて装着される複数の環状の永久磁石を有する界磁と、
前記界磁の外周に嵌合される筒状のバックヨークとを有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁緩衝器。
前記減衰通路は、前記ピストンロッド内を通して前記伸側室と前記圧側室とを連通し、
前記減衰バルブは、前記ピストンロッド内であって前記可動子の内周側に設けられている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁緩衝器。
前記ピストンは、前記可動子と隙間を空けて前記ピストンロッドに設けられるとともに前記ピストンを軸方向に貫通する伸側孔と圧側孔とを有し、
前記減衰バルブは、前記ピストンの圧側室側に積層されて前記伸側孔を開閉する伸側リーフバルブと、前記ピストンの伸側室側に積層されて前記圧側孔を開閉する圧側リーフバルブとを有し、
前記減衰通路は、前記ピストンロッドに設けられて前記伸側室或いは前記圧側室と前記隙間とを連通する孔、前記伸側孔および前記圧側孔とで形成される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁緩衝器。
前記シリンダの内周に摺接するとともに前記ピストンロッドに設けられるスライダを備え、
前記可動子を前記ピストンと前記スライダとの間に配置した
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁緩衝器。