(57)【要約】【課題】本発明の目的とするところは、電磁緩衝器本体とモータの固定子及び回転子を外部から保護すると共に、モータの放熱を促し、モータの定格を超える温度上昇に伴う損傷を防止し、更に、電磁緩衝器の生産性を向上し、併せて電磁緩衝器の生産コストを下げることである。【解決手段】本発明の電磁緩衝器は、ボール螺子ナット１６とボール螺子ナット１６内に回転自在に螺合した螺子軸１５とを有する電磁緩衝器本体Ｄと、上記螺子軸１５に結合したモータとを有してなり、ボール螺子ナット１６の直線運動を螺子軸１５の回転運動に変換し、この回転運動をモータのシャフト６に伝達して当該モータに電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記シャフト６の回転に抗するトルクをボール螺子ナット１６の直線運動を抑制する減衰力として利用する電磁緩衝器において、電磁緩衝器本体及びモータの双方を覆う一体の外筒１を設け、上記外筒がモータの固定子と回転子Ｍを覆うフレームを兼ねていることを特徴とすることにより、上記目的を達成するものである。【選択図】図１
2004011751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール螺子ナットとボール螺子ナット内に回転自在に螺合した螺子軸とを有する電磁緩衝器本体と、上記螺子軸に結合したモータとを有してなり、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し、この回転運動をモータのシャフトに伝達して当該モータに電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記シャフトの回転に抗するトルクをボール螺子ナットの直線運動を抑制する減衰力として利用する電磁緩衝器において、電磁緩衝器本体及びモータの双方を覆う一体の外筒を設け、上記外筒がモータの固定子と回転子を覆うフレームを兼ねていることを特徴とする電磁緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールナットにボール螺子を回転自在に螺入することにより電磁緩衝器の伸縮運動をモータの回転運動に変換する機構を有し、上記モータの電磁力を減衰力として利用する電磁緩衝器に関し、特にモータのフレーム及び上記電磁緩衝器外筒の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両の車体と車軸との間に懸架バネと並列にして油圧緩衝器を介在させたサスペンションが知られており、このサスペンションは車体を懸架するとともに路面からの振動等の入力を減衰して車両の乗り心地と操縦性を向上させ、或いは車体の変位を抑制して車高を一定に保持している。
【０００３】
他方、サスペンションの一部に油圧緩衝器等と併設した電磁緩衝器を組み込み、車体変化時にモータに電流を流して電磁力を発生し、この電磁力を車体変化を抑制する減衰力として利用する車両用のサスペンションも、例えば、特開平５−４４７５８号公報に開示されているように公知である。
【０００４】
しかしながら、上記の油圧緩衝器を利用したサスペンションでは、高減衰力が得られる反面油が必要であり、この油の漏れを防止するシール機構や複雑なバルブ機構を必要とする。
【０００５】
同様に電磁緩衝器を使用したサスペンションでは、電源、コントローラ等を必要とし、構造が複雑化し、コスト的にも不利である。
【０００６】
そこで、最近油、エアや電源等を必要としない新しい電磁緩衝器が研究され、その論文も公表されている。
【０００７】
この電磁緩衝器の基本構造は、例えば、図２のモデルに示すように、ボール螺子ナット１６と、当該ボール螺子ナット１６を保持するフランジ３４と、アイ型ブラケット３８が固着されたフランジ３７と、上記各フランジ３４、３７を連結するガイドロッド３６と、ボール螺子ナット１６内に回転自在に螺合した螺子軸１５と、螺子軸１５の上端にカップリング２６とシャフト２７ａを介して結合したモータ２７とで構成したものである。
【０００８】
ここで、電磁力発生源としてのモータは、様々なモータ、例えば直流モータや誘導モータ等が使用されうるが、例えば直流モータを例に取ると、特に図示しないが、直流ブラシ付モータであれば、モータ２７内に磁界発生用の複数の永久磁石とソレノイドと電機子とヨークと整流子とフレームとシャフトとから構成され、シャフトには電機子が設けて導電線を巻きつけソレノイドを形成して、シャフトの回転によりソレノイドが上記永久磁石の発生する磁界を横切ることにより誘導起電力を発生するものである。
【０００９】
そして、この電磁緩衝器を、例えば、車体と車軸との間に介在させてサスペンションとして利用する場合、電磁緩衝器の上端をモータ２７の上に設けられたフランジ２８に固着されたブラケット４０を介して車体側に結合し、電磁緩衝器下端を上記アイ型ブラケット３８を介して車軸側に結合させる。
【００１０】
この場合、モータ２７は、下端をフランジ３０及び連結ロッド３１を介してフランジ３２に結合し、上記フランジ３２の内周にはボール軸受４３を固定し、そのボール軸受４３内に螺子軸１５の上部を回転自在に挿入させている。
【００１１】
更に、フランジ３２は、フランジ３５に連結ロッド３３により連結され、フランジ３５に設けられた孔の中には上記ガイドロッド３６が摺動可能に挿入されおり、ボール螺子ナット１６の直線運動のみが許容されるようになっている。
【００１２】
この電磁緩衝器を利用するサスペンションの構想によれば、例えば、路面からの振動入力でボール螺子ナット１６が矢印ａ方向に直線運動すると、ボール螺子ナット１６内の螺子軸１５は、ボール螺子ナット１６内のボールと螺子軸１５の外周の螺施溝１５ａに案内されて回転運動に変換される。
【００１３】
このため、螺子軸１５の回転運動が、螺子軸１５の上端に取り付けられたカップリング２６を介してシャフト２７ａの矢印ｂ方向の回転運動として伝達され、これによりモータ２７に誘導起電力が発生し、特には図示しないがモータ２７の各電極を電源を介さずに短絡するか所望の電磁力を得られるように制御回路に接続しておけば、モータ２７内のソレノイドに上記誘導起電力に起因する電流が流れ、モータ２７は電磁力を発生する。
【００１４】
そして、この時、上記シャフト２７ａの回転に抗する電磁力が発生するようにモータ２７の各電極を短絡又は制御回路に接続しておけば、この電磁力に起因する回転に抗するトルクが発生し、モータ２７のシャフト２７ａの回転を抑制することとなる。
【００１５】
すると、シャフト２７ａの回転を抑制することは、上記螺子軸１５の回転を抑制することであるから、上記トルクはボール螺子ナット１６の直線運動を抑制する減衰力として作用する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、この電磁緩衝器を、実際に車両に適用する際には、緩衝器は通常車両ボディと車軸との間に配在されるが、以下のいろいろな問題点がある。
【００１７】
即ち、上記の電磁緩衝器の構成では、モータ２７、螺子軸１５、ボール螺子ナット１６が、剥き出しの状態であるから、車体外からの雨や泥、石等のはねに対して、何ら隔離されておらず、例えば、モータ２７内に雨水や泥水が進入して、モータ２７が漏電して損傷したり、モータ２７、螺子軸１５、ボール螺子ナット１６に石等が当たり変形、破損する等によりモータ１等の機能が損なわれる恐れがある。
【００１８】
この為、どうしても、モータ２７、螺子軸１５、ボール螺子ナット１６を覆うカバーとしての外筒が電磁緩衝器全体に亘り必要となる。
【００１９】
しかし、モータ２７は、一般に固定子と回転子とこれらを覆うフレームからなっているから、このモータを外筒で覆うこととすれば、車両ボディの下面と車軸との間に電磁緩衝器を配設する場合、車種により車両ボディの下面と車軸との間のスペースには制約もあり、必然的にモータ２７が外筒内に収められる空間を広くとることができないことがある。
【００２０】
すると、モータ２７は、軸螺子１５から伝達される回転運動によって、モータ２７内にあるソレノイドに電流が流れるが、その電流に起因して、熱を発生することとなるが、上述のようにさ程広くない外筒内に独立した部品としてのモータ２７が収められているから、モータ２７の放熱が妨げられ、モータ２７内に熱がこもってしまい、モータ２７自体の温度が上昇することとなる。
【００２１】
更に、モータ２７の温度上昇が進み、モータ２７の温度定格を超えてしまうと、モータ自身が発する熱によりモータのソレノイドを形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化し、その結果漏電等を生じ、モータ自体が損傷する危惧がある。
【００２２】
また、モータ２７を独立した部品とすると、モータ２７を電磁緩衝器本体に螺設する場合にはボルトやナット、モータ用のブラケットといった部品点数が増えることとなるとともに、電磁緩衝器の加工工程も増えるから、生産性や生産コストが悪化する。
【００２３】
そこで、本発明の目的とするところは、電磁緩衝器本体とモータの固定子と回転子とを外部から保護すると共に、モータの放熱を促し、モータの定格を超える温度上昇に伴う損傷を防止し、更に、電磁緩衝器の生産性を向上し、併せて電磁緩衝器の生産コストを下げることである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために本発明は、ボール螺子ナットとボール螺子ナット内に回転自在に螺合した螺子軸とを有する電磁緩衝器本体と、上記螺子軸に結合したモータとを有してなり、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し、この回転運動をモータのシャフトに伝達して当該モータに電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記シャフトの回転に抗するトルクをボール螺子ナットの直線運動を抑制する減衰力として利用する電磁緩衝器において、電磁緩衝器本体及びモータの双方を覆う一体の外筒を設け、上記外筒がモータの固定子と回転子を覆うフレームを兼ねていることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。
【００２６】
本発明にかかる電磁緩衝器の基本形態は、中空ロッド１７と中空ロッド１７の端部に設けたボール螺子ナット１６とボール螺子ナット１６内に回転自在に螺合した螺子軸１５とを有する電磁緩衝器本体Ｄと、上記螺子軸１５に結合したモータの固定子及び回転子Ｍと、電磁緩衝器本体Ｄ及びモータの固定子及び回転子Ｍの双方を覆う外筒１とにより構成される。
【００２７】
以下、更に詳細な構造について説明する。
【００２８】
モータの固定子及び回転子Ｍは、直流ブラシ付モータであり、磁界発生用の複数の永久磁石４ａ、４ｂと、ソレノイド２ａと、電機子２と、整流子３と、ブラシ５と、ブラシホルダ７と、シャフト６とから構成され、外筒１内に挿入されている。
【００２９】
なお、永久磁石４ａ、４ｂは、対向して外筒１内に取り付けられるが、磁界を発生するように取り付ければ、その数は２個以上でも良い。
【００３０】
上記シャフト６はその上下端をボール軸受９、１０を介して外筒１に回転自在に挿入されながら、シャフト６の外周に電機子２を設けて導電線を巻きつけソレノイド２ａを形成し、ソレノイド２ａの複数の導電線（付示せず）は、シャフト６の上方に設けられた整流子３に接続され、上記整流子３はその側方に設けられたブラシホルダ７を介して外筒１に結合されたブラシ５に当接しており、更に、ブラシ５はリード線８に接続されている。
【００３１】
そして、外筒１の上端部には、キャップ１０が結合されており、外筒１内に、雨や泥水の浸入が防止される。
【００３２】
更に、永久磁石４ａ、４ｂは、上記電機子２が外筒１内に収めらた位置に符合させて外筒１の上方内周に結合されており、これにより、上記電機子２に磁界がか　けられることとなる。この場合、外筒１は、モータの固定子及び回転子Ｍを覆うフレームとしての機能のほかにヨークとしての機能を有することとなる。
【００３３】
尚、リード線８は、制御回路等（図示せず）に接続されるか、直接各電極（図示せず）に接続されたリード線８同士をつなぎ閉回路としておき、且つ、電磁力に起因するシャフト６の回転に抗するトルクを発生するようにしておくことにより、モータＭに電磁力を発生するようにし、所望の減衰力を得られるよう調整しておく事が必要である。
【００３４】
この場合、特に制御回路を設ける必要がなければ、外筒１外にリード線を設ける必要は無く、外筒１内で上記各電極を短絡しても良いので、外筒１に特にリード線８用の孔を設けずとも良い。
【００３５】
尚、本実施の形態では、モータに直流ブラシ付モータを使用した場合を説明したが、直流ブラシレスモータや、交流モータや誘導モータを使用しても良い。
【００３６】
また、シャフト６に永久磁石を固定して、カバー１内周にソレノイドを結合しても良い。
【００３７】
次に、緩衝器本体Ｄについて説明する。
【００３８】
電磁緩衝器本体Ｄは、車軸側にアイ型ブラケット（図示せず）を介して結合される中空ロッド１７と中空ロッド１７の上端部に結合されたボール螺子ナット１６とボール螺子ナット１６内に回転自在に螺合した螺子軸１５とで構成されている。
【００３９】
そして、上記中空ロッド１７は、上記外筒１内に上下摺動自在に挿入され、中空ロッド１７の下端はアイ型ブラケット１０を介して車軸に結合されるようになっている。
【００４０】
ここでは、ボール螺子ナット１６の構造は特に図示しないが、例えば、ボール螺子ナットの内周には、螺子軸の螺旋状の螺子溝に符合するように螺旋状のボール保持部が設けられており、前記保持部に多数のボールが配在されてなり、ボール螺子ナットの内部にはボールが循環可能なように前記螺旋状保持部の両端を連通する通路が設けられているものであって、螺子軸を前記ボール螺子ナットに螺入された場合に、螺子軸の螺旋状の螺子溝にボール螺子ナットのボールが嵌合し、螺子軸の回転運動に伴いボール自体も螺子軸の螺子溝との摩擦力により回転するので、ラックアンドピニオン等の機構に比べ滑らかな動作が可能である。
【００４１】
上述のように、螺子軸１５には、ボール螺子ナット１６が螺子溝に沿って回転自在に装着され、ボール螺子ナット１６が上下方向の直線運動をすると、ボール螺子ナット１６のボールが上下方向に移動するが、この時、当該ボールは螺子軸１５の螺旋状の螺子溝に沿って移動するから、螺子軸１５は強制的に回転駆動される。
【００４２】
即ち、上記機構によりボール螺子ナット１６の直線運動が螺子軸１５の回転運動に変換されることになり、上記構成により中空ロッド１７の直線運動が螺子軸１５の回転運動に変換されることとなる。
【００４３】
尚、中空ロッド１７の直線運動を回転運動に変換する機構としては上記の機構が好ましいが、同様の効果がある機構であればボール螺子ナット１６と螺子軸１５の組み合わせによらなくても良い。
【００４４】
そして、螺子軸１５の上方は、外筒１内に軸受保持部材を介して取り付けられたボール軸受１１の内周に回転自在に挿入され、また、その上端部は上記モータのシャフト６に結合されている。
【００４５】
従って、螺子軸１５はこのボール軸受１１と上記ボール螺子ナット１６とで回転自在に支持されているので、螺子軸１５は、円滑に回転運動を呈することが可能である。
【００４６】
上記機構によりボール螺子ナット１６の直線運動が螺子軸１５の回転運動に変換されることになり、上記構成により中空ロッド１７の直線運動が螺子軸１５の回転運動に変換されることとなる。
【００４７】
即ち、螺子軸１５の回転運動は、モータのシャフト６に伝達されることとなる。
【００４８】
尚、中空ロッド１７の直線運動を回転運動に変換する機構としては上記の機構が好ましいが、同様の効果がある機構であればボール螺子ナット１６と螺子軸１５の組み合わせによらなくても良い
また、螺子軸１５の回転運動を、シャフト６に伝達する方法としては、直接連結する以外にも、プラネタリギアやトーションバーを利用しても良い。
【００４９】
そして、プラネタリギアを使用する場合には、ギア比を適当なものとして、モータの発生する電磁力に起因するトルク特性を変化させなくとも、所望の減衰力を得ることができる。
【００５０】
以上の構成をとることで、モータの固定子及び回転子Ｍ及び電磁緩衝器本体Ｄは、ずべて外筒１の中に収められることとなる。
【００５１】
従って、モータＭを独立した部品として電磁緩衝器本体Ｄに取り付ける時に比べ、モータＭ用の本体Ｄへの取付用ブラケットや、ボルトや、ナットと言った部品を使用しなくても良く、また、組付け等の作業の手間を省くことができ、生産性の向上が図られ、また、生産コストを低く抑えることができる。
【００５２】
また、上述した通り、モータを取り付けるのに特別な部品が不要となるので、より耐久性が向上する。
【００５３】
更に、雨や泥水、飛び石等が直接モータの固定子及び回転子Ｍに当たることが防止されるので、それらによるモータの損傷を防ぐことができる。
【００５４】
引き続いて、作用について説明する。
【００５５】
車両の走行中に路面からの突き上げ入力、振動等の衝撃が中空ロッド１７に作用すると、この中空ロッド１７が外筒１に沿って伸縮方向に直線運動する。この直線運動はボール螺子ナット１６と螺子軸１５のボール螺子機構により、螺子軸１５の回転運動に変換される。
【００５６】
すると、上記螺子軸１５の回転運動は、螺子軸１５とシャフト６が連結されているので、シャフト６に伝達される。
【００５７】
モータのシャフト６が回転運動を呈すると、シャフト６に取り付けられた電機子２のソレノイドも同時に回転し、上記ソレノイドが永久磁石４ａ、４ｂの磁界を横切ることとなり、誘導起電力が発生し、上述の通りモータの各電極を短絡等しておき、且つ、モータの電磁力に起因しシャフト６の回転に抗するトルクを発生するようにソレノイドに電流が流れる様にしてあるため、上記シャフト６の回転に抗するトルクがシャフト６の回転運動を抑制することとなる。
【００５８】
このシャフト６の回転運動を抑制する作用は、シャフト６が螺子軸１５に連結されているので、螺子軸１５の回転運動を抑制するように働く。
【００５９】
すると、上記モータの電磁力に起因する上記トルクは、螺子軸１５の回転運動を抑制するので、中空ロッド１７の外筒１に沿う伸縮方向の直線運動を抑制する減衰力として作用し、路面からの衝撃エネルギを吸収緩和し、車両の乗り心地を向上し、操案性を向上させる。
【００６０】
以上、一連の動作により、電磁緩衝器としての機能を発揮することができるが、車両走行中には、絶えず路面から突き上げ入力等の荷重が、中空ロッド１７に負荷される。
【００６１】
そして、この負荷による螺子軸１５の回転運動に変換されモータのシャフト６に伝達されるのは、上述のとおりであるが、モータのソレノイドには、電流が頻繁に流れるので、モータ自身が熱を発生する。
【００６２】
すると、モータ自体の温度が上昇することとなるが、上述の通り、モータのフレームは外筒１であり、モータ自体に別個に設けられたモータを覆うフレームが無いので、熱がこもらず、熱は外筒１に伝達され、放熱することができる。
【００６３】
ここで、外筒１は、モータに比べ充分長く、また、電磁緩衝器を特に車両に適用する場合においては、電磁緩衝器が車軸と車両ボディとの間に取り付けられる関係上、車両走行時には、外筒１に風が当り、効果的に放熱することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、モータのフレームを上記外筒が兼ねているので、以下の効果を奏する。
【００６５】
（１）モータ自体に個別のフレームがないから、モータが発生する熱が、モータ内にこもることを防止できる。
【００６６】
（２）また、モータが発生する熱は外筒に伝達されるが、当該熱を外筒が効果的に放熱することができる。
【００６７】
（３）従って、モータ自体の温度上昇を防ぐことが可能であるから、モータのソレノイドを形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化を防止できる。
【００６８】
（４）すると、モータの漏電等を防止できることとなるので、モータ自体の損傷を抑制できる。
【００６９】
（５）そして、モータを独立した部品として、電磁緩衝器に取り付け無くとも良く、モータと電磁緩衝器が一体となっているので、路面等からの衝撃に対し、従来より耐久性に優れる。
【００７０】
（６）また、モータを独立した部品としたときに比べて、モータを電磁緩衝器本体に取り付ける為のブラケットやボルトやナット等の部品が不要となるので、部品点数が少なくてすむ。
【００７１】
（７）従って、組み立て、加工が容易となるので、生産性の向上を図ることができる。
【００７２】
（８）そして更に、部品点数が少なくなり、加工工程を少なくでき、生産性も向上するから、生産コストも低く抑えることができる。
【００７３】
（９）モータ及び緩衝器本体が外筒に覆われているので、電磁緩衝器としての機能を果たす上で重要な部分、即ち、モータ、螺子軸、ボール螺子ナット、動力伝達手段を、雨、泥水、飛び石等が直接当該部分に当たることを防止されるので、当該部分を保護することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電磁緩衝器の側面断面図である。
【図２】従来の電磁緩衝器の側面図である。
【符号の説明】
１　　外筒
２　　電機子
２ａ　ソレノイド
３　　整流子
４ａ、４ｂ　　永久磁石
５　　ブラシ
６　　シャフト
７　　ブラシホルダ
８　　リード線
１５　螺子軸
１６　ボール螺子ナット
Ｄ　　電磁緩衝器本体
Ｍ　　モータ
【図１】
2004011751.tif 000003
【図２】
2004011751.tif 000004