(57)【要約】【課題】従来の電磁式アブソーバでは、高いストローク速度領域で減衰力が不足する問題があった。【解決手段】本発明の一態様にかかる電磁式アブソーバは、上側部材と、下側部材と、上側部材と下側部材とに挟まれるように設けられるモータ２０と、を有し、モータ２０は、上側部材と下側部材との近接・離間動作の動作速度に応じて可動速度が変化する可動軸３０と、可動軸３０から突出するように設けられるフィン３４と、可動軸３９の一部と前記フィン３４とを覆うケース３１と、可動軸３０とケース３１との間に充填され、モータ２０のコイル３７が発生させる磁界の大きさが大きくなるにつれて粘度が高まる磁性流体と、を有する。【選択図】図２
2018034637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側部材と、
下側部材と、
前記上側部材と前記下側部材とに挟まれるように設けられるモータと、を有し、
前記モータは、
前記上側部材と前記下側部材との近接・離間動作の動作速度に応じて可動速度が変化する可動軸と、
前記可動軸から突出するように設けられるフィンと、
前記可動軸の一部と前記フィンとを覆うケースと、
前記可動軸と前記ケースとの間に充填され、前記モータのコイルが発生させる磁界の大きさが大きくなるにつれて粘度が高まる磁性流体と、
を有する電磁式アブソーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁式アブソーバに関し、例えば、サスペンションのバネと並列に設けられ、バネ上部とバネ下部との間の近接・離間動作により生じる運動エネルギーを電気エネルギーに変換する電磁式アブソーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用のサスペンションシステムとして、電磁モータにより回生電力を発生させ当該回生動作によりバネ上部とばね下部とが接近・離間する方向の力を減衰させる電磁式アブソーバを含む電磁式サスペンションシステムが検討されている。この電磁式アブソーバを含むサスペンションシステムの一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のサスペンションシステムは、複数の車輪に対応して設けられ、それぞれが、電磁モータを有してその電磁モータが発生させる力に依拠してばね上部とばね下部とに対してそれらが接近・離間する向きの力を発生させる複数の電磁式のショックアブソーバと、それら複数のショックアブソーバに対応して設けられ、それぞれが、電源と前記複数のショックアブソーバのうちの自身に対応するものが有する電磁モータとを接続してそれらの間の電流の流れを許容する接続状態と、それら電源と電磁モータとの接続を断ってその電磁モータと電源との間の電流の流れを防止する遮断状態とを切り換える複数の有接点式の継電器と、前記複数のショックアブソーバの各々に対して接続状態と遮断状態とを選択的に実現すべく、前記複数の継電器の各々を制御する継電器制御装置であって、通常は、前記複数のショックアブソーバのすべてに対して接続状態を実現し、前記複数のショックアブソーバのうちの１つが有する電磁モータの発電電流が、前記継電器の溶着現象の発生を考慮して設定された設定電流を超えると予測される状況下において、その複数のショックアブソーバのうちの１つに対して遮断状態を実現するように構成された継電器制御装置と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２８５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電磁式ショックアブソーバでは、モータの特性により、アブソーバの可動軸を動作させる軸のストローク速度が所定の速度以上となる速度領域で減衰力が飽和してしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータの特性により減衰力が飽和してしまう速度領域における減衰力を高めることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様にかかる電磁式アブソーバは、上側部材と、下側部材と、前記上側部材と前記下側部材とに挟まれるように設けられるモータと、を有し、前記モータは、前記上側部材と前記下側部材との近接・離間動作の動作速度に応じて可動速度が変化する可動軸と、前記可動軸から突出するように設けられるフィンと、前記可動軸の一部と前記フィンとを覆うケースと、前記可動軸と前記ケースとの間に充填され、前記モータのコイルが発生させる磁界の大きさが大きくなるにつれて粘度が高まる磁性流体と、を有する。
【０００８】
上記本発明の一態様によれば、モータの動作速度が高まったことにより、フィンとケースとの間に充填された磁性流体の粘度が高まることにより、フィンと磁性流体との摩擦係数が高まるため、モータの特性により減衰力が飽和してしまう速度領域における減衰力の減少を抑制する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる電磁式アブソーバによれば、モータの特性により減衰力が飽和してしまう速度領域における減衰力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかるサスペンションシステムの構成を説明するブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するモータの断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った実施の形態１にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するブロック図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った実施の形態１にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するブロック図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿った実施の形態１にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するブロック図である。
【図６】実施の形態１にかかる電磁式アブソーバの減衰特性を説明するグラフである。
【図７】実施の形態２にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するモータの第１の断面の断面図である。
【図８】実施の形態２にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するモータの第２の断面の断面図である。
【図９】図７及び図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った実施の形態２にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１２】
まず、実施の形態１にかかる電磁式アブソーバが用いられるサスペンションシステムの構成について説明する。そこで、図１に実施の形態１にかかるサスペンションシステムの構成を説明するブロック図を示す。
【００１３】
図１に示すように、実施の形態１にかかるサスペンションシステムは、上側部材（例えば、バネ上部材１０）、下側部材（例えば、バネ下部材１１）、バネ１２、タイヤ１３、モータ２０、ボールねじ２１、ねじ支持材２２、エネルギー消費回路１４を有する。そして、実施の形態１にかかる電磁式アブソーバは、モータ２０、ボールねじ２１、ねじ支持材２２により構成される。
【００１４】
バネ上部材１０は、例えば、車両のボディと接続される。バネ下部材１１は、例えば、車両に取り付けられるサスペンションアームに取り付けられ、タイヤ１３から入力される力を受ける。図１３では、タイヤ１３を、バネとコロとにより構成されるモデルとして示した。バネ１２は、バネ上部材１０とバネ下部材１１との間に挟まれるように設けられる。
【００１５】
モータ２０は、可動軸の運動に応じて発電電流を発生させることにより減衰力を発生させる。ボールねじ２１及びねじ支持材２２は、動作変換機構を構成する。この動作変換機構は、上側部材と下側部材との間において前記モータと直列に配置される。そして、動作変換機構は、バネ上部材１０とバネ下部材１１との近接・離間動作をモータ２０の可動軸の運動に変換する。実施の形態１にかかる電磁式アブソーバでは、バネ上部材１０とバネ下部材１１とが近接・離間動作すると、ねじ支持材２２が当該近接・離間動作に応じてボールねじ２１を回転させ、ボールねじ２１に連結されたモータ２０の可動軸が近接・離間方向と直行する方向に回転する。
【００１６】
また、図１では、モータ２０の回路モデルを示した。モータ２０は、例えば、３相モータであり、コイルＬ１〜Ｌ３と、コイルＬ１〜Ｌ３の一端に一端がそれぞれ接続された抵抗Ｒ１〜Ｒ３を有し、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の他端が互いに接続され、コイルＬ１〜Ｌ３の他端から発電電流が出力されるモデルとして示すことができる。
【００１７】
エネルギー消費回路１４は、モータ２０が出力した発電電流を熱に変換する。つまり、エネルギー消費回路１４は、モータ２０の回生動作により生じた電気エネルギーを熱エネルギーに変換する。エネルギー消費回路１４は、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ３１、Ｄ３２、負荷抵抗ＲＬを有する。
【００１８】
ダイオードＤ１１とダイオードＤ１２は、負荷抵抗ＲＬの両端の間で直列に接続される。そして、ダイオードＤ１１のアノードとダイオードＤ１２のカソードとを接続する接点にコイルＬ１の他端が接続される。ダイオードＤ２１とダイオードＤ２２は、負荷抵抗ＲＬの両端の間で直列に接続される。そして、ダイオードＤ２１のアノードとダイオードＤ２２のカソードとを接続する接点にコイルＬ２の他端が接続される。ダイオードＤ３１とダイオードＤ３２は、負荷抵抗ＲＬの両端の間で直列に接続される。そして、ダイオードＤ３１のアノードとダイオードＤ３２のカソードとを接続する接点にコイルＬ３の他端が接続される。
【００１９】
ここで、実施の形態１にかかる電磁式アブソーバは、モータ２０の構成に特徴の１つを有する。そこで、図２に実施の形態１にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するモータの断面図を示す。図２に示す断面図は、バネ上部材１０とバネ下部材１１とが近接・離間動作をする方向に沿ったモータ２０の断面図である。つまり、図２に示す断面図は、モータ２０の可動軸の回転方向と直交する方向のモータ２０の断面図である。また、図２に示す例では、図面下側にボールねじ２１が設けられるものとする。
【００２０】
図２に示すように、実施の形態１にかかるモータ２０は、可動軸３０、ケース３１を有する。可動軸３０とケース３１との間には磁性流体が充填される。この磁性流体は、磁界が強まるに従って粘度が高まる特性を有する。また、可動軸３０とケース３１の開口部の間には、ベアリング３２ａ、３２ｂが設けられる。ベアリング３２ａ、３２ｂは、可動軸３０の回転をスムーズにしながら、可動軸３０とケース３１とを固定する。また、図面上側であって、ベアリング３２ａよりもケース内部側となる位置には、シール材３３ａが設けられ、図面下側であって、ベアリング３２ｂよりもケース内部側となる位置には、シール材３３ｂが設けられる。シール材３３ａ、３３ｂは、磁性流体がケース外に漏れることを防止する。
【００２１】
可動軸３０には、軸の側面に磁石３６が設けられる。この磁石３６は、可動軸３０の周方向に沿って分割して複数個設けられる。また、ケース３１において磁石３６に対向する位置にはコイル３７が設けられる。このコイル３７は、ケース３１の内周面に沿って３つ設けられる。
【００２２】
そして、可動軸３０には、フィン３４が設けられる。フィン３４は、可動軸３０の外周方向に突出するように設けられる。図２に示す例では、フィン３４はＬ字型形状を有する。また、ケース３１には、フィン３４と対向する位置に部材が突出するような形状となるフィン３５が設けられる。このフィン３４とフィン３５は、コイル３７により発生される磁界を切断するような位置で互いに対向するように形成される。
【００２３】
図２に示したモータ２０では、可動軸３０側とケース３１側とにそれぞれフィンを設け、互いのフィンが対向するようにフィンの形状を設定した。これにより、モータ２０では、フィン３４と磁性流体との摩擦力を高めることができる。しかしながら、想定する摩擦係数によっては、ケース３１側のフィンは必ずしも無くても良い。また、想定する摩擦係数によっては、フィン３４とフィン３５とをそれぞれ串歯形状としても良い。また、想定する摩擦係数によっては、フィン３４を単なる平板とすることも考えられる。
【００２４】
図２に示したフィンの形状をより詳細に説明するために、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったモータ２０の断面図を図３に、ＩＶ−ＩＶ線に沿ったモータ２０の断面図を図４に、Ｖ−Ｖ線に沿ったモータ２０の断面図を図５に、示す。
【００２５】
図３、図５に示すように、フィン３４とフィン３５とが対向するＩＶ−ＩＶ線以外の部分では、ケース３１の内側に可動軸３０を構成する部材があり、その間に磁性流体が充填される。一方、図４に示すフィン３４とフィン３５とが対向するＩＶ−ＩＶ線の部分では、ケース３１と可動軸３０との間に、フィン３４とフィン３５が挟まれるように配置され、各部材の間に磁性流体が充填される。また、フィン３４、３５がそれぞれ連続した環形状であることがわかる。
【００２６】
続いて、実施の形態１にかかる電磁式アブソーバの特性について説明する。そこで、図６に実施の形態１にかかる電磁式アブソーバの減衰特性を説明するグラフを示す。図６に示す例では、横軸にバネ上部材１０とバネ下部材１１との近接・離間動作の速度を示すストローク速度を示し、縦軸にアブソーバの減衰力を示した。なお、ストローク速度は、動作変換機構の変換係数を用いることでモータ２０の可動軸３０の回転速度に読み替えることもできる。また、図６では、比較例として、油圧式アブソーバの減衰特性と、磁性流体を用いない電磁式アブソーバの減衰特性を示した。
【００２７】
図６に示す例では、負荷抵抗ＲＬを調節することで、電磁式アブソーバの常用域（例えば、大きな段差等からの入力がない動作領域）の減衰特性を油圧式アブソーバの減衰特性に合わせた。しかしながら、磁性流体がない場合、電磁式アブソーバの減衰力は、常用域以上のストローク速度領域で飽和して、油圧式アブソーバの減衰特性との乖離が大きくなる。一方、電磁式アブソーバに磁性流体を充填した実施の形態１にかかる電磁式アブソーバでは、常用域よりも高いストローク速度領域における減衰特性を磁性流体を用いない電磁式アブソーバよりも高く保つことができる。つまり、実施の形態１にかかる電磁式アブソーバは、理想とする油圧式ダンパーの減衰特性により近い減衰特性を実現することができる。
【００２８】
上記説明より、実施の形態１にかかる電磁式アブソーバは、ケース３１と可動軸３０との間に磁性流体を充填することで、高いストローク速度の領域で飽和してしまうモータ２０の減衰力を補って、高いストローク領域における減衰力を向上させることができる。
【００２９】
また、実施の形態１にかかる電磁式アブソーバは、可動軸３０側とケース３１側とにフィンを設けることで、磁性流体と各部材との間の摩擦力を高め、減衰力をより高く維持することができる。
【００３０】
実施の形態２
実施の形態２では、モータ２０の別の形態となるモータ２０ａについて説明する。モータ２０は、回転式のモータを減衰力を発揮する減衰器として利用したが、モータ２０ａは、可動軸がケースに出入りする方向で可動するリニアモータを減衰器として利用するものである。そのため、実施の形態２にかかるモータ２０ａを用いた場合、図１で示した動作変換機構（例えば、ボールねじ２１及びねじ支持材２２）は必要ない。
【００３１】
図７に実施の形態２にかかる電磁式アブソーバのモータ２０ａの構成を説明するモータの第１の断面の断面図を示す。図１に示す第１の断面は、モータ２０ａの可動軸から突出するように設けられるフィンが分かるような断面である。
【００３２】
図７に示すように、モータ２０ａは、可動軸４０とケース４１を有する。可動軸４０には、Ｎ極特性を有する磁石４５とＳ極特性を有する磁石４６とが並べて配置される。また、可動軸４０には、外周側に突出するようにフィン４３が設けられる。可動軸４０は、ケース４１に出入りするように可動する。
【００３３】
また、ケース４１には、磁石４５及び磁石４６が配置される位置と対向する位置に、磁石４５及び磁石４６よりも多い数のコイル４７ａ〜４７ｄが配置される。また、コイル４７ａ〜４７ｄが配置される長さは、磁石４５及び磁石４６が配置される長さよりも長い距離となる。また、ケース４１の開口部と可動軸４０との間にはシール材４２ａ、４２ｂが設けられる。シール材４２ａ、４３ｂにより、可動軸４０とケース４１との間に充填される磁性流体の漏れが防止される。
【００３４】
続いて、図８に実施の形態２にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するモータの第２の断面の断面図に示す。図２に示す第２の断面は、ケース４１側から突出するフィン４４が明確になる断面である。図８に示す第２の断面においても、モータ２０ａの構成は図７で示した構成と同じであるがフィン４４がケース４１から突出するように設けられる点が図７に示した第１の断面とは異なる。また、図８に示すように、フィン４４が設けられる長さは、フィン４３が設けられる長さよりも長い。
【００３５】
続いて、図９に図７及び図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った実施の形態２にかかる電磁式アブソーバのモータの構成を説明するモータの断面図を示す。図９に示すように、フィン４３及びフィン４４は、Ｔ字型の形状を有する。そして、フィン４３及びフィン４４は、それぞれ、突出方向と直行する方向に設けられる部材がケース又は可動軸４０の形状に沿って円弧を描くような形状とされる。
【００３６】
また、図９に示すように、実施の形態２にかかるモータ２０ａにおいてもフィン４３及びフィン４４は、コイルにより発生される磁界を横切るように互いの面が対向するように設けられる。
【００３７】
上記説明より、減衰器として用いるモータをリニアモータとしても、ケース４１と可動軸４０との間に磁性流体を充填し、可動軸４０にフィンを設けることで、実施の形態１と同様に、モータの特性により減衰力が飽和してしまうストロース速度領域における減衰力を向上させることができる。
【００３８】
上記説明は、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３９】
１０  バネ上部材
１１  バネ下部材
１２  バネ
１３  タイヤ
１４  エネルギー消費回路
２０  モータ
２１  ボールねじ
２２  ねじ支持材
３０、４０  可動軸
３１、４１  ケース
３２ａ、３２ｂ  ベアリング
３３ａ、３３ｂ、４２  シール材
３４、３５、４３、４４  フィン
３６、４５、４６  磁石
３７、４７ａ〜４７ｄ  コイル
Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ３１、Ｄ３２  ダイオード
Ｌ１〜Ｌ３  コイル
Ｒ１〜Ｒ１  抵抗
ＲＬ  負荷抵抗
【図１】
2018034637.tif 000003
【図２】
2018034637.tif 000004
【図３】
2018034637.tif 000005
【図４】
2018034637.tif 000006
【図５】
2018034637.tif 000007
【図６】
2018034637.tif 000008
【図７】
2018034637.tif 000009
【図８】
2018034637.tif 000010
【図９】
2018034637.tif 000011