(57)【要約】【課題】  モータの回転量を変更できるようにして電磁緩衝器の設計の自由度を向上させることにある。【解決手段】  一方部材と他方部材の相対直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と、上記回転運動が伝達されるモータ１とを備え、モータ１の電磁力で上記直線運動を減衰する電磁緩衝器において、運動変換機構が、ラック４とモータ１に連結されるピニオンギア２とで構成されてなり、運動変換機構のギア比が可変であることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方部材と他方部材との相対直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と、上記回転運動が伝達されるモータとを備え、モータの電磁力で上記直線運動を減衰する減衰力として利用する電磁緩衝器において、運動変換機構が、ラックとモータに連結されるピニオンとで構成されてなり、運動変換機構のギア比が可変であることを特徴とする電磁緩衝器。
【請求項２】
中立点付近のラックのピッチ間隔を小さくし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】
ラックの端部側のピッチを小さくした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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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する。
【背景技術】
【０００２】
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。この油圧緩衝器は、高減衰力が得られる点で有利であるが反面、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。
【０００３】
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、提案されている（特許文献１参照、非特許文献１参照）。
【０００４】
この電磁緩衝器の基本構造は、ボール螺子ナットに回転自在に螺合した螺子軸と、螺子軸の一端に連結され電極を短絡したモータと、で構成され、螺子軸に対しボール螺子ナットが軸方向に移動すると、螺子軸とモータのシャフトが回転し、このシャフトの回転により発生する誘導起電力によってシャフト及び螺子軸の回転方向と逆向きのトルクを上記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ものである。そして、この場合、運動変換機構は螺子軸とボール螺子ナットとで構成されている。
【特許文献１】特開２００３−２２７５４３号公報（段落番号００２３，図１）
【非特許文献１】末松、須田，「自動車における電磁サスペンションの研究」，社団法人自動車技術会，学術講演会前刷集，２０００年，Ｎｏ４−００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来の螺子軸とモータのシャフトを連結することにより、モータに螺子軸の回転運動を伝達する構成を採用している電磁緩衝器は、油やエアを必要としない点で優れているが、以下の問題点がある。
【０００６】
従来の電磁緩衝器では、螺子軸とボール螺子ナットが軸方向に相対移動しても螺子軸とボール螺子ナットとで構成される運動変換機構のギア比は一定であり、すなわち、上記螺子軸とボール螺子ナットと相対移動速度に比例してモータも回転することとなる。
【０００７】
したがって、モータの回転速度は上記相対速度に比例するので、モータの回転量を変更することができず、設計の自由度も小さかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の不具合を勘案して創案されたものであって、その目的とするところは、モータの回転量を変更できるようにして電磁緩衝器の設計の自由度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するため、本発明の第１の課題解決手段における電磁緩衝器は、一方部材と他方部材との相対直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と、上記回転運動が伝達されるモータとを備え、モータの電磁力で上記直線運動を減衰する減衰力として利用する電磁緩衝器において、運動変換機構が、ラックとモータに連結されるピニオンとで構成されてなり、運動変換機構のギア比が可変であることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段において、中立点付近のラックのピッチを小さくしたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、第３の課題解決手段は、第１または第２の課題解決手段において、ラックの端部側のピッチを小さくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
各請求項の発明によれば、運動変換機構のギア比を可変にすることにより、ラックの移動量に対するモータの回転量を変更することができ、車両等の電磁緩衝器が適用される環境に適した電磁緩衝器の設計が可能となり、電磁緩衝器の設計の自由度が向上することとなる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、ラックのピッチは、電磁緩衝器の中立点付近で小さくなるように設定されているので、この中立点付近でのラックの移動量に対しモータの回転量が多くなるように設定されている。したがって、特に車両に使用される際には、使用頻度の高い微小ストローク帯域において、効率よくモータを駆動させ、モータに大きな電磁力を発生させることができる。
【００１４】
すなわち、この微小ストローク帯域においても、充分な減衰力を発生することが可能となり、また、この微小ストローク帯域においてモータの不感帯の影響を小さくすることができ、モータの回転状況を制御で使用する際に、微小ストローク帯域でも充分モータの回転量を多くすることができるので、分解能の面で有利となり、電磁緩衝器の制御性が向上する。したがって、電磁緩衝器の中立点付近の微小ストローク帯域の振動の制御性が向上することとなる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、ラックの端部側のピッチを小さくするとしておけば、電磁緩衝器の最圧縮時および最伸長時には、ラックの移動量に対するモータの回転量を大きくして、モータにより大きな電磁力を発生させることができるようになるので、ラックの移動を大きな電磁力で抑制して最圧縮時もしくは最圧縮時の衝撃を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、本発明の一実施の形態における電磁緩衝器の斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態における電磁緩衝器は、モータ１と、モータ１のシャフト１ａに嵌合するピニオンギア２と、モータ１を保持するラックガイド３と、ラックガイド３にスライド自在に取付けられたラック４と、で構成され、ピニオンギア２がラック４に噛合されて運動変換機構が構成されている。そして、ラックガイド３とラック４とが相対移動する際、すなわち、電磁緩衝器が伸縮する際、ラック４の図１中上下方向の直線運動をピニオンギア２の回転運動に変換し、この回転運動をモータ１へ伝達可能とされており、モータ１の電磁力で、ラック４の図１中上下方向の直線運動を抑制もしくは助長することが出来るものである。
【００１８】
詳しく説明すると、ラック４は、長板状のラック本体４ａと、ラック本体４ａに設けられたピニオンギア２に噛合する複数の歯４ｂと、ラック本体４ａの図１中下端に設けられたブラケット４ｃと、ラック４の歯４ａが形成されている面の反対側の面に設けたラックガイド３の図１中長手方向に沿うように設けられた台形状の係止部３ｂに係合する溝４ｄと、溝内に設けたリニア軸受（図示せず）とで構成され、このラック４のピッチは、電磁緩衝器の中立点付近で小さくなるように設定されている。すなわち、ラック本体４ａの上下端側のピッチは、上記中立点近のピッチより大きくなっている。
【００１９】
また、ラックガイド３は、長板状のラックガイド本体３ａと、ラックガイド本体３ａに形成したラック４のリニア軸受および溝に係合する係止部３ｂと、ラックガイド本体３ａの側部より延設されるモータ保持部３ｃと、ラックガイド本体３ａの図１中上端に設けられたブラケット３ｄとで構成されている。そして、このラックガイド３に、上記係止部３ｂにラック４の溝４ｄを係合させてラック４がスライド自在に取付けられている。したがって、ラック４は、上記係止部３ｂとラック４の溝４ｄの係合によりラックガイド３に対し図１中上下方向のみの移動が許容されている。また、ラック４のラックガイド３に対し図１中上下方向のみの移動を許容するだけであれば、係止部３ｂと溝４ｄとを設けるだけでもよく、本実施の形態の場合、リニア軸受を設けているので、ラック４はラックガイド３に対し滑らかに移動することが可能となっている。また、ラック４のラックガイド３に対し図１中上下方向のみの移動を許容する手段については、上記係止部３ｂと溝４ｄの形状を他の形状としてもよく、さらに、上記係止部３ｂと溝４ｄ以外にも他の公知の手段を利用してもよい。
【００２０】
また、上記ラックガイド３には、モータ保持部３ｃに保持されたモータ１が取付けられているので、ラック４は、ラックガイド３に対して図１中上下方向に移動すると、モータ１に対しても図１中上下方向に移動することとなる。
【００２１】
そして、モータ１は、ブラシレスモータを例として説明すると、詳しく図示はしないが、中空なフレームと、フレームに回転自在に挿入したシャフト１ａと、フレーム内周に取付けられるコアに巻装したコイルと、シャフト１ａに取付けられる複数の磁石とで構成された三相式のブラシレスモータであって、磁石はコイルおよびコアに対向するように設けられている。そして、モータ１の各電極１０は、外部電源、制御回路等に接続されるか短絡されるとされ所望の減衰力を得られるよう設定されている。なお、本実施の形態においてはモータ１をブラシレスモータとして説明したが、電磁力発生源として使用可能であれば、様々なモータ、たとえば直流モータや交流モータ、誘導モータ等が使用可能である。また、この電磁緩衝器をアクティブサスペンションとして使用する場合には、積極的にモータ１に通電することにより、モータ１を駆動して緩衝器のみならずアクチュエータとして機能させることが可能である。
【００２２】
さらに、モータ１のシャフト１ａには、ピニオンギア２が嵌着されており、このピニオンギア２は、上記ラック４の歯４ｂに噛合させてある。すなわち、ラック４がラックガイド３に対し図１中上下方向に直線運動すると、ラック４の直線運動がラック４とピニオンギア２との機構によりピニオンギア２の回転運動に変換されるとともに、モータ１のシャフト１ａも回転運動を呈することとなる。
【００２３】
そして、上記のように構成された電磁緩衝器は、この電磁緩衝器が適用される取付箇所の一方部材と他方部材、たとえば、車両の一方部材たる車体側部材と他方部材たる車軸側部材に、それぞれ、上記ラックガイド３側に設けたブラケット３ｄおよびラック４側に設けたブラケット４ｃを介して、介装される。
【００２４】
また、ラック４のピッチは、電磁緩衝器の中立点付近のラック４のピッチは小さくなっているので、電磁緩衝器の中立点では、ギア比が大きくなり、電磁緩衝器が伸長もしくは圧縮されると、ギア比が小さくなるようになっている。すなわち、ギア比が電磁緩衝器のストローク量に依存して変化するようになっている。なお、ここで、電磁緩衝器の中立点とは、具体的には、電磁緩衝器を適用箇所に適用し静止した状態となったとき、具体的にたとえば、車両に適用した場合には車体側部材が懸架バネで懸架され釣り合いとなったときの状態を言い、したがって、ラック４のピッチは、その状態でのピニオンギア２がラック４と噛合する箇所で小さくなるように設定されている。
【００２５】
つづいて、上述した本実施の形態の電磁緩衝器の作用について説明する。電磁緩衝器のモータ１が外部電源により通電されていない場合、電磁緩衝器に伸縮する、すなわち、ラックガイド３に対しラック４が図１中上下方向に移動すると、ラック４とピニオンギア２の機構により、ラック４の直線運動は、モータ１のシャフト１ａの回転運動に変換される。
【００２６】
すると、モータ１内のコイルが磁石の磁界を横ぎることとなり、コイルには誘導起電力が発生し、モータ１は、上記誘導起電力に起因するシャフト１ａの回転に抗するトルクを発生する。そして、このシャフト１ａの回転に抗するトルクは、シャフト１ａがピニオンギア２に接続されているので、ラック４の上記直線運動を抑制することとなる。
【００２７】
したがって、モータ１のシャフト１ａの回転運動を抑制する作用は、ラック４の直線運動を抑制するように働くので、ラック４の直線運動を抑制する減衰力として作用し、振動エネルギを吸収緩和する。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。
【００２８】
また、モータ１が外部電源により通電されている場合には、モータ１の発生する電磁力でラック４の直線運動を抑制もしくは助長することができ、この場合には、アクチュエータ機能をも発揮しアクティブサスペンションとして利用することができる。
【００２９】
そして、上述のように、ラック４のピッチは、電磁緩衝器の中立点付近で小さくなるように設定されているので、この中立点付近でのラック４の移動量に対しモータ１の回転量が多くなるように設定されている。したがって、特に車両に使用される際には、使用頻度の高い微小ストローク帯域において、効率よくモータ１を駆動させ、モータ１に大きな電磁力を発生させることができる。
【００３０】
すなわち、この微小ストローク帯域においても、充分な減衰力を発生することが可能となり、また、この微小ストローク帯域においてモータ１の不感帯の影響を小さくすることができ、モータ１の回転状況を制御で使用する際に、微小ストローク帯域でも充分モータ１の回転量を多くすることができるので、分解能の面で有利となり、電磁緩衝器の制御性が向上する。特に本実施の形態では、ラック４の中立点付近のピッチを小さくしているので、中立点付近の微小ストローク帯域の振動の制御性が向上することとなる。
【００３１】
なお、上述したところでは、電磁緩衝器の中立点付近でのラックのピッチを小さくするとしていたが、これに加えて、ラックの端部側のピッチを小さくするとしておけば、電磁緩衝器の最圧縮時および最伸長時には、ラックの移動量に対するモータの回転量を大きくして、モータにより大きな電磁力を発生させることができるようになるので、ラックの移動を大きな電磁力で抑制して最圧縮時もしくは最圧縮時の衝撃を緩和することができる。
【００３２】
したがって、運動変換機構のギア比を可変にすることにより、ラック４の移動量に対するモータ１の回転量を変更することができ、車両等の電磁緩衝器が適用される環境に適した電磁緩衝器の設計が可能となり、電磁緩衝器の設計の自由度が向上することとなる。
【００３３】
なお、上記したところでは、電磁緩衝器を特に車両に適用した場合について説明したが、通常緩衝器が使用される部位にこの電磁緩衝器を使用可能なことは無論である。
【００３４】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態における電磁緩衝器を原理的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    モータ
１ａ  シャフト
２    ピニオンギア
３    ラックガイド
４    ラック
【図１】
2005256921.tif 000003