(57)【要約】【課題】車両への搭載性の向上と、重量およびコストを低減でき、円滑な伸縮作動を実現できる電磁緩衝器の提供である。【解決手段】電磁緩衝器Ｄは、シリンダ１と、アウターチューブ４と、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、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、ピストンロッド２に装着される可動子Ｍとシリンダ１とアウターチューブ４との間に収容される固定子Ｓとを有するリニアモータＬＭと、ピストンロッド２に設けたエアチャンバ１４とアウターチューブ４の外周に設けたエアピストン１５とエアチャンバ１４とエアピストン１５とに架け渡されるダイヤフラム１６とを有するエアばねＡＳと、エアばねＡＳのばね室ＳＲとシリンダ１内とを連通する接続路ＣＰとを備える。【選択図】図１
2020125782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体のシリンダと、
前記シリンダの外周に設けられるアウターチューブと、
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
前記ピストンロッドに装着される筒状の可動子と前記シリンダと前記アウターチューブとの間に収容さ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、
前記ピストンロッドに設けられた筒状のエアチャンバと、前記アウターチューブの外周に設けられて前記エアチャンバ内に出入りする筒状のエアピストンと、前記エアチャンバと前記エアピストンとに架け渡されるダイヤフラムとを有してばね室を区画するエアばねと、
前記ばね室と前記シリンダ内とを連通する接続路とを備えた
ことを特徴とする電磁緩衝器。
【請求項２】
前記接続路に前記接続路を開閉する開閉バルブを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁緩衝器。
【請求項３】
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、Ｑα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または２に記載の電磁緩衝器。
【請求項４】
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を有し、
前記アウターチューブは、前記界磁のバックヨークとして機能する
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。
【請求項５】
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４のいずれか一項に記載の電磁緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁緩衝器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、油圧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。
【０００５】
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油圧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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４０９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、シリンダの外周に設けられるアウターチューブと、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、伸側室と圧側室とを連通する減衰通路と、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、ピストンロッドに装着される筒状の可動子とシリンダとアウターチューブとの間に収容さ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、ピストンロッドに設けた筒状のエアチャンバとアウターチューブの外周に設けられてエアチャンバ内に出入りする筒状のエアピストンとエアチャンバとエアピストンとに架け渡されるダイヤフラムとを有してばね室を区画するエアばねと、ばね室とシリンダ内とを連通する接続路とを備えて構成されている。
【００１１】
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内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。
【００１２】
そして、電磁緩衝器は、接続路に接続路を開閉する開閉バルブを備えていてもよく、このように構成された電磁緩衝器では、開閉バルブを開弁する場合、ばね室の圧力に依存して減衰力を調整でき、電機子を効果的に冷却できる。
【００１３】
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、Ｑα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。
【００１４】
さらに、電磁緩衝器は、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を有し、アウターチューブが界磁のバックヨークとして機能してもよい。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とともに界磁を保護できる。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施の形態の電磁緩衝器の縦断面図である。
【図２】減衰バルブの圧力損失特性を示した図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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の外周に設けられるアウターチューブ４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、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、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とアウターチューブ４との間に収容されて可動子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、ピストンロッド２に設けた筒状のエアチャンバ１４とアウターチューブ４の外周に設けられてエアチャンバ１４内に出入りする筒状のエアピストン１５とエアチャンバ１４とエアピストン１５とに架け渡されるダイヤフラム１６とを有してばね室ＳＲを区画するエアばねＡＳと、ばね室ＳＲとシリンダ１内とを連通する接続路ＣＰとを備えて構成されている。
【００１９】
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アウターチューブ４が設けられている。アウターチューブ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、アウターチューブ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、車両の車輪側部材への装着を可能とするブラケット６ａが設けられている。
【００２０】
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、車両の車体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。
【００２１】
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、気体が充填されている。
【００２２】
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×Ｑα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、Ｑαに比例するように設定されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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のがよい。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Ｄのストローク長を確保しやすくなるという利点がある。
【００２５】
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。
【００２６】
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Ｄ１１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孔３ａ，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，３ａ，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の図３中上端に積層されて孔３ａを開閉するリーフバルブ８と、ピストン３の図３中下端に積層されて孔３ｂを開閉するリーフバルブ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Ｄ１１の伸長時には、リーフバルブ８が孔３ａを閉じてリーフバルブ９が孔３ｂを開いて作動気体の流れに抵抗を与え、電磁緩衝器Ｄ１１の収縮時には、リーフバルブ９が孔３ｂを閉じてリーフバルブ８が孔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Ｄ１１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。
【００２７】
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。
【００２８】
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とアウターチューブ４との間の環状隙間内に収容されている。そして、永久磁石１０ａ，１０ｂは、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。
【００２９】
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。
【００３０】
アウターチューブ４は、本実施の形態では、バックヨークとして機能しており、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アウターチューブ４によって確保できるため、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。バックヨークとして機能するアウターチューブ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。アウターチューブ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バックヨークとして機能して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。
【００３１】
本実施の形態では、アウターチューブ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。
【００３２】
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。
【００３３】
さらに、電磁緩衝器Ｄ１には、エアばねＡＳがガスダンパおよびリニアモータＬＭに一体不可分に構成されている。エアばねＡＳは、図１に示すように、ピストンロッド２の先端に設けた筒状のエアチャンバ１４と、アウターチューブ４の外周に設けられてエアチャンバ１４内に出入りする筒状のエアピストン１５と、エアチャンバ１４とエアピストン１５とに架け渡されるダイヤフラム１６とを有して、ガスダンパの周りにばね室ＳＲを区画している。
【００３４】
このばね室ＳＲには、シリンダ１内に充填される気体と同じ気体が充填されており、図示しないコンプレッサや排出弁によってばね室ＳＲ内の気体量の調整が可能となっている。また、電磁緩衝器Ｄ１が伸長するとエアチャンバ１４とエアピストン１５とが離間してばね室ＳＲの容積が増大し、電磁緩衝器Ｄ１が収縮するとエアチャンバ１４とエアピストン１５とが接近してばね室ＳＲの容積が減少するので、エアばねＡＳは電磁緩衝器Ｄ１の伸縮状況に応じた弾発力を発揮して車体を弾性支持する懸架ばねとして機能する。また、電磁緩衝器Ｄ１は、車体を支持するばね室ＳＲ内の気体量の調整によって、エアばねＡＳの弾発力の調整とともに車体を上下動させて車高を変化させ得る。
【００３５】
ばね室ＳＲは、ロッドガイド５に設けた接続路ＣＰを介してシリンダ１内における伸側室Ｒ１に連通されている。さらに、接続路ＣＰには、接続路ＣＰを開閉する開閉バルブ１７が設けられている。開閉バルブ１７が開弁すると、接続路ＣＰを介してシリンダ１内とばね室ＳＲとが連通されて、ばね室ＳＲとシリンダ１とで気体のやり取りが可能となり、開閉バルブ１７が閉弁するとばね室ＳＲとシリンダ１との接続が絶たれて気体が両者を行き来できなくなる。
【００３６】
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。まず、開閉バルブ１７を閉弁した状態における電磁緩衝器Ｄ１の作動について説明する。
【００３７】
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。電磁緩衝器Ｄ１の伸長作動によってばね室ＳＲを拡大するので、エアばねＡＳの弾発力は減少する。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。
【００３８】
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。電磁緩衝器Ｄ１の収縮作動によってばね室ＳＲを収縮するので、エアばねＡＳの弾発力は増大する。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。
【００３９】
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中の波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。
【００４０】
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Ｑα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Ｑα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。
【００４１】
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。
【００４２】
つづいて、開閉バルブ１７を開弁した状態における電磁緩衝器Ｄ１の作動を説明する。開閉バルブ１７を開弁すると、シリンダ１内の伸側室Ｒ１とエアばねＡＳのばね室ＳＲとが連通される。電磁緩衝器Ｄ１が収縮作動を呈する場合、圧側室Ｒ２が縮小されて伸側室Ｒ１が拡大するが、圧側室Ｒ２はばね室ＳＲに直接連通されないので、圧力変動は開閉バルブ１７が閉弁した場合と同じであり、変化はない。よって、開閉バルブ１７が開弁していても電磁緩衝器Ｄ１が収縮作動する場合には、前述した開閉バルブ１７が閉弁した状態の電磁緩衝器Ｄ１の収縮作動時と略同様の減衰力を発揮する。逆に、電磁緩衝器Ｄ１が伸長作動を呈する場合、縮小される伸側室Ｒ１内はばね室ＳＲに連通されるので、伸側室Ｒ１内の圧力はばね室ＳＲの圧力と等圧となる。そのため、電磁緩衝器Ｄ１は、開閉バルブ１７を開弁すると、ばね室ＳＲ内の圧力に応じて伸長作動を抑制する減衰力を発揮する。よって、開閉バルブ１７を開弁する場合、ばね室ＳＲ内の圧力を高くすれば、電磁緩衝器Ｄ１の伸側の減衰力は大きくなり、ばね室ＳＲ内の圧力を低くすれば、電磁緩衝器Ｄ１の伸側の減衰力は小さくなる。このようにばね室ＳＲ内の圧力を調整すれば、電磁緩衝器Ｄ１の伸側の減衰力を調節できるのである。また、開閉バルブ１７を開弁する場合、車体積載重量が大きくなるとばね室ＳＲ内の圧力が高くなるので、車体積載重量に感応して電磁緩衝器Ｄ１の伸側の減衰力を変化させ得る。また、開閉バルブ１７を開弁させてばね室ＳＲとシリンダ１とを連通させた状態で圧力を調整した後、開閉バルブ１７を閉弁すれば、シリンダ１内の圧力を調整でき、ばね室ＳＲの圧力に依存せずに電磁緩衝器Ｄ１の減衰力を調整できる。
【００４３】
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Ｄ１２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。
【００４４】
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の外周に設けられるアウターチューブ４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、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、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とアウターチューブ４との間に収容されて可動子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、ピストンロッド２に設けた筒状のエアチャンバ１４とアウターチューブ４の外周に設けられてエアチャンバ１４内に出入りする筒状のエアピストン１５とエアチャンバ１４とエアピストン１５とに架け渡されるダイヤフラム１６とを有してばね室ＳＲを区画するエアばねＡＳと、ばね室ＳＲとシリンダ１内とを連通する接続路ＣＰとを備えて構成されている。
【００４５】
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。
【００４６】
なお、本実施の形態の電磁緩衝器Ｄ１では、開閉バルブ１７を設けているので、シリンダ１内とばね室ＳＲとの接続路ＣＰ以外での連通を回避するべく、シール部材５ａを設置してピストンロッド２の周囲をシールしているが、開閉バルブ１７を設けない場合には、シール部材５ａも不要となるので、より円滑な伸縮が可能となる。開閉バルブ１７を設ける場合であっても、摺動部のシールはシール部材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。
【００４７】
また、エアばねＡＳにおけるばね室ＳＲをシリンダ１内に連通しているので、ガスダンパ内の温度をばね室ＳＲ側へ逃がして、電機子の温度上昇を抑制できる。さらに、ばね室ＳＲとシリンダ１内とが連通されているので、本発明の電磁緩衝器Ｄ１では、ばね室ＳＲの圧力の調整によって電磁緩衝器Ｄ１の伸側の減衰力を調整できる。
【００４８】
そして、本実施の形態の電磁緩衝器Ｄ１では、接続路ＣＰに接続路ＣＰを開閉する開閉バルブ１７を備えている。このように構成された電磁緩衝器Ｄ１では、開閉バルブ１７を閉弁させるとシリンダ１とばね室ＳＲの接続を断てるので、ばね室ＳＲを介してシリンダ１内の圧力調整をした後は、ガスダンパをばね室ＳＲから独立させた状態で減衰力を発揮できる。よって、このように構成された電磁緩衝器Ｄ１は、開閉バルブを開弁する場合、ばね室ＳＲの圧力に依存して減衰力を調整できる。また、電機子の温度が上昇したら、開閉バルブ１７を開弁させてばね室ＳＲへ電機子Ｅの熱を放熱できるので、電機子を効果的に冷却できる。
【００４９】
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。
【００５０】
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、Ｑα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。
【００５１】
さらに、本実施の形態の電磁緩衝器Ｄ１では、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を有する界磁を有し、アウターチューブ４が界磁のバックヨークとして機能するので、リニアモータＬＭの推力を向上できるとともに界磁を保護できる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・シリンダ、２・・・ピストンロッド、２ａ・・・孔、３・・・ピストン、４・・・アウターチューブ、１０ａ，１０ｂ・・・永久磁石、１４・・・エアチャンバ、１５・・・エアピストン、１６・・・ダイヤフラム、１７・・・開閉バルブ、ＣＰ・・・接続路、Ｄ１，Ｄ１１，Ｄ１２・・・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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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