緩衝器
【課題】劣化を抑制して耐久性を向上させることが可能であるとともに組立も容易な緩衝器を提供することである。
【解決手段】直線運動を回転運動に変換する運動変換機構２と該運動変換機構２における回転運動を呈する回転部材３に連結されるモータＭとを備えたアクチュエータＡと、運動変換機構２における直線運動を呈する直動部材４に連結される液圧ダンパＤとを備えた緩衝器１において、直動部材４と液圧ダンパＤとを偏心および偏角を許容する継手Ｊを介して連結した。
【解決手段】直線運動を回転運動に変換する運動変換機構２と該運動変換機構２における回転運動を呈する回転部材３に連結されるモータＭとを備えたアクチュエータＡと、運動変換機構２における直線運動を呈する直動部材４に連結される液圧ダンパＤとを備えた緩衝器１において、直動部材４と液圧ダンパＤとを偏心および偏角を許容する継手Ｊを介して連結した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに生じる電磁力で上記車体と車軸との相対移動を抑制する緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種緩衝器としては、車軸側に筒を介して固定されるボール螺子ナットと、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るとともに一対のバネに介装されて車体に弾性支持されるモータとを備えたアクチュエータと、アクチュエータの上下方向の振動を減衰する油圧ダンパとで構成され、モータが発生する回転トルクで車体と車軸との相対移動をアクティブ制御するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−１９７９３１号公報（段落番号００２３，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の緩衝器は、以下の点で問題がある。
【０００４】
すなわち、上記特許文献１の緩衝器では、アクチュエータと油圧ダンパとが剛結合されているので、アクチュエータあるいは油圧ダンパに横方向の外力が作用すると、ボール螺子ナットと螺子軸とでなる運動変換機構で当該横力を受ける格好となるため、運動変換機構の劣化を促進してしまう虞がある。
【０００５】
また、アクチュエータと油圧ダンパとが剛結合されておりアクチュエータと油圧ダンパとの軸ズレが許容されない構造となっているので、高度な寸法管理を強いられ、さらには、双方を組立てることが困難となる虞がある。
【０００６】
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、劣化を抑制して耐久性を向上させることが可能であるとともに組立も容易な緩衝器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するため、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と該運動変換機構における回転運動を呈する回転部材に連結されるモータとを備えたアクチュエータと、運動変換機構における直線運動を呈する直動部材に連結される液圧ダンパとを備えた緩衝器において、直動部材と液圧ダンパが偏心および偏角を許容する継手を介して連結されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の緩衝器によれば、直動部材と液圧ダンパとが偏心および偏角を許容する継手を介して連結されることで、アクチュエータあるいは液圧ダンパに偏心や偏角をもたらす横方向の外力が作用しても、当該偏心や偏角が継手によって許容されるので、直動部材に直接的に外力が作用してしまうことが抑制される。また、アクチュエータと液圧ダンパとの偏心および偏角が許容されるので、双方の組立が非常に容易となり、高度な寸法管理を強いられることもない。
【０００９】
したがって、この緩衝器によれば、運動変換機構に横方向の外力が作用してしまうことを抑制できるので、緩衝器の劣化を抑制して耐久性を向上させることが可能になるとともに、アクチュエータと液圧ダンパとの偏心および偏角が許容されるので、組立も非常に容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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、本発明の緩衝器を概念的に示した図である。図２は、本発明の緩衝器の一部拡大図である。
【００１１】
図１に示すように、緩衝器１は、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構２と該運動変換機構２における回転運動を呈する回転部材３に連結されるモータＭとを備えたアクチュエータＡと、液圧ダンパＤと、該運動変換機構２における直線運動を呈する直動部材４と液圧ダンパＤとを連結する継手Ｊとを備えて構成されている。
【００１２】
また、この緩衝器１は、アクチュエータＡに連結されて液圧ダンパＤの側部を軸方向の摺動を許容して支持する支持部材たる外筒５を備え、さらに、液圧ダンパＤと並列に介装されて液圧ダンパＤを圧縮させる方向に附勢する圧縮バネ６および液圧ダンパＤを伸長させる方向に附勢する伸長バネ７とを備えて、液圧ダンパＤを中立位置に位置決めている。
【００１３】
そして、このように構成された緩衝器１は、たとえば、図１に示すように、車両のバネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの間に懸架バネＳに並列して介装されて、主としてバネ上部材Ｂの振動を抑制するために使用される。
【００１４】
以下、各部について詳細に説明すると、アクチュエータＡは、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構２と該運動変換機構２により変換された回転運動が伝達されるモータＭとを備えて構成されて構成されている。
【００１５】
運動変換機構２は、回転運動を呈する回転部材３と直線運動を呈する直動部材４とを備えて構成され、回転部材３が回転運動すると直動部材４が直線運動をし、反対に、直動部材４が直線運動すると回転部材３が回転運動するようになっている。具体的には、この運動変換機構２は、螺子軸と螺子ナットで構成される送り螺子機構や、ラックアンドピニオン、ウォームギア等の機構で構成されており、たとえば、回転部材３を螺子軸とする場合には直動部材４が螺子ナットとされ、逆に、回転部材３を螺子ナットとする場合には直動部材４が螺子軸とされることになる。なお、この実施の形態では、運動変換機構２は、螺子軸とボール螺子ナットとで構成される送り螺子機構とされ、直動部材４は螺子軸とされ、回転部材３はモータＭのシャフト１９に連結されるボール螺子ナットとされている。そして、この緩衝器１の場合、ストローク長を確保するため、スプライン等によって回り止めされる直動部材４となる螺子軸の挿通が可能なようにモータＭのシャフト１９は中空とされている。
【００１６】
そして、このアクチュエータＡの場合、駆動源をモータＭとしているので、運動変換機構２における回転部材３、すなわち、送り螺子機構を採用する場合には、螺子軸もしくは螺子ナットのいずれか回転側の部材の回転運動がモータＭに伝達されるようになっており、モータＭに電気エネルギを与えて駆動する場合には、螺子軸もしくは螺子ナットのいずれか直動側の直動部材４を直線運動させることができ、すなわちアクチュエータとしての機能を発揮できる。
【００１７】
また、モータＭは、回転部材側から強制的に回転運動が入力されると、誘導起電力に基づいて、回転部材３の回転運動を抑制するトルクを発生するので、直動部材４の直線運動を抑制するように機能する。すなわち、この場合には、モータＭが外部入力される運動エネルギを回生して電気エネルギに変換することによって発生する回生トルクで上記直動部材４の直線運動を抑制するのである。
【００１８】
したがって、このアクチュエータＡは、モータＭに積極的にトルクを発生させることによって直動部材４に推力を与えることができ、また、直動部材４が外力によって強制的に運動させられる場合には、モータＭが発生する回生トルクで上記運動を抑制することができる。
【００１９】
つまり、この緩衝器１にあっては、上記アクチュエータＡが発生する推力でバネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの相対移動を抑制することができると同時に、アクチュエータとしての機能を生かしてバネ上部材Ｂ、具体的には、車両の車体の姿勢制御も同時に行うことができ、これにより、アクティブサスペンションとしての機能をも発揮することができる。
【００２０】
なお、モータＭと運動変換機構２の回転部材３とを連結するとは、上述のように回転部材３の回転運動をモータＭに伝達することが可能に連結するとの趣旨であり、したがって、上記連結には、モータＭと上記回転部材との間に減速機や、回転運動の伝達が可能なリンク、継手等を介装して連結することをも含む概念である。
【００２１】
また、モータＭとしては、上記したアクチュエータ機能およびダンパ機能を実現するものであればよいので、種々の形式のものを使用可能であり、具体的にたとえば、直流、交流モータ、誘導モータ、同期モータ等を用いることができる。
【００２２】
転じて、液圧ダンパＤは、構成としては周知であるので詳細には説明しないが、ダンパ本体８と、ダンパ本体８内に摺動自在に挿入されダンパ本体８内に二つの圧力室を隔成する図示しないピストンと、ピストンに一端が連結されるロッド９とを備えて構成され、伸縮時にダンパ本体８内に充填される液体を図示しない減衰弁を介して二つの圧力室を行き来させて、所定の減衰力を発生するようになっている。なお、この実施の形態においては、液圧ダンパＤが所謂片ロッド型のダンパとして構成されているので、ダンパ本体８に進退するロッド体積分の容積を補償するリザーバあるいはガス室を備えている。また、液圧ダンパＤは、両ロッド型のダンパとされてもよいが、ストローク長の確保の点からは、上述の片ロッド型のダンパを採用する方が好ましい。
【００２３】
そして、この緩衝器１において液圧ダンパＤは、主として高周波振動を吸収する目的で、アクチュエータＡとバネ下部材Ｗとの間に介装され、具体的には、一端がアクチュエータＡの直線運動側の部材に、他端がバネ下部材Ｗに連結されている。
【００２４】
なお、液圧ダンパＤとアクチュエータＡとの連結に際しては、液圧ダンパＤのダンパ本体８もしくはロッド９の一方をアクチュエータＡの直動部材４に継手Ｊを介して連結すればよく、他方、バネ下部材Ｗには、液圧ダンパＤのダンパ本体８もしくはロッド９の他方を連結する。したがって、液圧ダンパＤは、アクチュエータＡとバネ下部材Ｗとの間にいわゆる正立に介装されても倒立に介装されてもよい。
【００２５】
つづいて、アクチュエータＡの直動部材４と液圧ダンパＤとを連結する継手Ｊは、直動部材４と液圧ダンパＤの偏心および偏角を許容する。つまり、継手Ｊは、直動部材４と液圧ダンパＤの図１中水平方向への偏心および図１中継手Ｊを中心とした偏角を許容して、これら直動部材４と液圧ダンパＤとの連結を可能とするものであり、直動部材４と液圧ダンパＤの偏心および偏角を継手Ｊで吸収して直動部材４と液圧ダンパＤとの連結を実現するものであり、これを実現するものであれば種々の継手を採用することが可能である。
【００２６】
そして、継手Ｊは、具体的にはたとえば、図２に示すように、直動部材４と液圧ダンパＤの一方に連結される球２０と、球２０を回転可能に保持する球保持部材２１と、直動部材４と液圧ダンパＤの他方に連結されて球保持部材２１を並進可能に保持する並進保持部材２２とを備えて構成されている。
【００２７】
球２０は、外周に螺子部を備えた軸２０ａを備えており、この軸２０ａを直動部材４と液圧ダンパＤの一方に螺着することによって、直動部材４と液圧ダンパＤの一方に連結される。
【００２８】
球保持部材２１は、上下に分割されたリング２１ａ，２１ｂで構成されており、リング２１ａ，２１ｂは、それぞれ内周に球面状の凹部を備え、球２０の赤道外周を抱持している。すなわち、球２０は、球保持部材２１によって球２０の外径を中心に上下両側に跨るように、言わば赤道外周の周辺が抱持されているので、球保持部材２１に対して偏角および軸方向周りの回転が許容されている。
【００２９】
さらに、並進保持部材２２は、筒部２２ａと底部２２ｂとを備えて有底筒状に形成されて、筒部２２ａの内周に設けた凹部２２ｃ内に球保持部材２１を並進可能に収容している。詳しくは、球保持部材２１は、並進保持部材２２の凹部２２ｃの上下壁面によって摺動自在に挟持され、球保持部材２１の外周と凹部２２ｃの底部との間には環状の弾性体２３が介装されている。
【００３０】
すなわち、球保持部材２１は、弾性体２３によって並進保持部材２２に対して所定位置に位置決めされるとともに、並進保持部材２２に対して並進して偏心することが許容されている。なお、弾性体２３の介装については任意であるが、直動部材４と液圧ダンパＤとを当該継手Ｊによって連結した際に、球保持部材２１を並進保持部材２２に対して附勢状態で位置決めることができるので、直動部材４と液圧ダンパＤの並進方向へのふらつきを抑制することができる。
【００３１】
なお、並進とは、球保持部材２１が並進保持部材２２に対して、図２中左右方向へ移動することを意味している。
【００３２】
したがって、この継手Ｊでは、直動部材４と液圧ダンパＤの一方に連結される球２０と直動部材４と液圧ダンパＤの他方に連結される並進保持部材２２とは、相対並進および相対回転が許容され、これによって直動部材４と液圧ダンパＤの偏心および偏角が許容される。
【００３３】
なお、この実施の形態の場合、図示したところでは、直動部材４である螺子軸とロッド９とを連結するようにしており、具体的には、直動部材４である螺子軸に軸２０ａを螺合して球２０を連結し、並進保持部材２２を液圧ダンパＤのロッド９の上端に連結している。
【００３４】
また、この緩衝器１にあっては、液圧ダンパＤのダンパ本体８もしくはロッド９の一方に対して上下方向となる軸方向に不動のバネ受け１２と、液圧ダンパＤのダンパ本体８もしくはロッド９の他方に対して上下方向となる軸方向に不動の一対のバネ受け部１０，１１と、各バネ受け部１０，１１とバネ受け１２との間にそれぞれ介装される圧縮バネ６および伸長バネ７とを備えている。なお、この実施の形態の場合、図示したところでは、アクチュエータＡに連結されるのは、ロッド９であるので、具体的には、上記バネ受け部１０，１１は、ダンパ本体８の外周に固定される円筒状のケース１３の内周に固定されており、このケース１３を介してダンパ本体８に連結されて、ダンパ本体８に対して上下方向となる軸方向に不動とされ、バネ受け１２は、継手Ｊの並進保持部材２２の外周から垂下される筒部材１４に連結されてロッド９に対して不動とされている。このように、この緩衝器１では、ダンパ本体８の外周にバネ受け部１０，１１を備えたケース１３を備えているので、圧縮バネ６および伸長バネ７はケース１３内に収容される格好となり、これら圧縮バネ６および伸長バネ７を保護することが可能となっている。
【００３５】
そして、上記したところから理解できるように、圧縮バネ６および伸長バネ７は、アクチュエータＡとバネ下部材Ｗとの間に液圧ダンパＤに対して並列に介装されることになり、これら圧縮バネ６および伸長バネ７により、各バネ受け部１０，１１の間に位置するバネ受け１２が挟持されるようにして弾性支持されている。
【００３６】
これにより圧縮バネ６は、液圧ダンパＤを圧縮する方向に附勢しており、また、伸長バネ７は、液圧ダンパＤを伸長する方向に附勢し、これら圧縮バネ６および伸長バネ７は、特にバネ下部材Ｗの高周波振動をアクチュエータＡ側に、すなわち、バネ上部材Ｂ側に伝達することを抑制する働きをすると同時に、液圧ダンパＤのダンパ本体８に対してダンパ本体８内に収容されるピストンを決められた位置に戻す、すなわち、液圧ダンパＤを中立位置に復帰させる作用を発揮する。
【００３７】
なお、バネ受け１２が継手Ｊに設けられているので、バネ受け１２の設置が容易となり、部品点数の増加を招くことが無く、さらに、バネ受け１２が並進保持部材２２に設けられているので、液圧ダンパＤに対してバネ受け１２が偏心したり偏角したりすることが無いので、圧縮バネ６および伸長バネ７が傾いだりしてバネ受け１２を通じて液圧ダンパＤに偏荷重を作用させることがないので、圧縮バネ６および伸長バネ７の附勢力を液圧ダンパＤに安定的に作用させることが可能で、かつ、液圧ダンパＤに無用な摺動抵抗を発生させる虞もない。
【００３８】
また、圧縮バネ６および伸長バネ７の自然長と、圧縮バネ６および伸長バネ７がそれぞれ介装される各バネ受け部１０，１１とバネ受け１２との間の間隔によって、圧縮バネ６および伸長バネ７に初期荷重を与えることが可能となり、緩衝器１の特性を制振対象（この実施の形態では車両）に併せて最適化することも可能となる。
【００３９】
さらに、この緩衝器１は、アクチュエータＡに連結されて液圧ダンパＤの側部を軸方向の摺動を許容して支持する支持部材たる外筒５を備えており、液圧ダンパＤに作用する横方向の外力を外筒５で受けることができるようになっている。
【００４０】
この外筒５は、具体的には、図１中最下端に筒状のブッシュ５ａを備えており、当該ブッシュ５ａはケース１３の外周に摺接している。したがって、液圧ダンパＤの伸縮に際してアクチュエータＡに対して図中上下動するダンパ本体８は、ケース１３を介して摺動自在に外筒５によって支持されることになる。このように、液圧ダンパＤの側部を軸方向の摺動を許容して支持することには、液圧ダンパＤそのものを直接支持することに加えてこの液圧ダンパＤに固定される他部材を介して間接的に支持することも含まれる。なお、支持部材は、液圧ダンパＤの軸方向の摺動を許容して液圧ダンパＤを支持することができればよいので、外筒５以外の部材を採用して液圧ダンパＤを支持させてもよいが、外筒５を用いることで、運動変換機構２を雨や泥、埃から保護することができる利点がある。
【００４１】
引き続いて、緩衝器１の基本動作について説明すると、緩衝器１は、アクチュエータＡの推力によって振動を抑制するが、液圧ダンパＤがアクチュエータＡに対して直列に連結されているので、車両が悪路を走行したり、路面の突起に乗り上げたりしてモータＭや運動変換機構２で備える回転系の慣性モーメントの影響によってアクチュエータＡの伸縮が追随しづらい比較的加速度が大きい振動等の高周波振動が入力されても振動エネルギを液圧ダンパＤで吸収することができるので、振動抑制効果に非常に優れる。
【００４２】
また、圧縮バネ６および伸長バネ７によって液圧ダンパＤを附勢しているので、高周波振動の伝達をより一層抑制でき、さらに、液圧ダンパＤを振動入力側となるバネ下部材Ｗに配置することによって、振動被伝達側となるバネ上部材Ｂに連結される電気機器であるアクチュエータＡ側に振動を伝達し難くするようにすることが可能となり、アクチュエータＡの使用環境を向上でき、アクチュエータＡのコストを低減することも可能となる。
【００４３】
ここで、アクチュエータＡは、バネ下部材Ｗ側から入力される直線運動となる振動を回転運動に変換することになるが、回転する多くの部材を備えており、その慣性質量も大きく高周波振動に対しては慣性モーメントが大きくなること、および、フリクションの影響もあって、バネ下部材Ｗ側の振動をバネ上部材Ｂに伝達しやすくなるという特性があるが、上述のように、液圧ダンパＤが該振動を吸収し、さらに、圧縮バネ６および伸長バネ７が振動伝達抑制効果を発揮することで、アクチュエータＡへの振動の伝達を抑制するので、このような場合にあっても、車両における乗り心地を悪化させることがなく、この緩衝器１は、車両用の緩衝器として最適となる。
【００４４】
そして、この緩衝器１は、直動部材４と液圧ダンパＤとが偏心および偏角を許容する継手Ｊを介して連結されることで、アクチュエータＡあるいは液圧ダンパＤに偏心や偏角をもたらす図１中横方向の外力が作用しても、当該偏心や偏角が継手Ｊによって許容されるので、直動部材４に直接的に外力が作用してしまうことが抑制される。また、アクチュエータＡと液圧ダンパＤとの偏心および偏角が許容されるので、双方の組立が非常に容易となり、高度な寸法管理を強いられることもない。
【００４５】
したがって、運動変換機構２に横方向の外力が作用してしまうことを抑制できるので、緩衝器１の劣化を抑制して耐久性を向上させることが可能で、アクチュエータＡと液圧ダンパＤとの偏心および偏角が許容されるので、組立も非常に容易となる。
【００４６】
このように、直動部材４と液圧ダンパＤとを継手Ｊで連結した状態でも、緩衝器１は上記作用効果を発揮するのであるが、本実施の形態では支持部材たる外筒５を設けているので、当該支持部材たる外筒５で液圧ダンパＤに作用する横方向の外力を受けることが可能となり、運動変換機構２に横方向の外力が作用することをより確実に抑制するで、緩衝器１の劣化を確実に抑制して耐久性をより一層向上させることができ、緩衝器１の信頼性と実用性が飛躍的に向上する。
【００４７】
さらに、このように支持部材たる外筒５によって液圧ダンパＤを支持する構成を採用しても、外筒５の支持に起因するアクチュエータＡと液圧ダンパＤと偏心および偏角が継手Ｊによって許容されることになるので、高度な寸法管理も要せずアクチュエータＡと液圧ダンパＤとの組立も非常に容易となる。
【００４８】
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】
【００４９】
【図１】本発明の緩衝器を概念的に示した図である。
【図２】本発明の緩衝器の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 緩衝器
２ 運動変換機構
３ 運動変換機構における回転部材
４ 運動変換機構における直動部材
５ 支持部材たる外筒
５ａ ブッシュ
６ 圧縮バネ
７ 伸長バネ
８ 液圧ダンパにおけるダンパ本体
９ 液圧ダンパにおけるロッド
１０，１１ バネ受け部
１２ バネ受け
１３ ケース
１４ 筒部材
１９ モータのシャフト
２０ 球体
２０ａ 軸
２１ 球保持部材
２１ａ，２１ｂ 球保持部材におけるリング
２２ 並進保持部材
２２ａ 並進保持部材における筒部
２２ｂ 並進保持部材における底部
２２ｃ 並進保持部材における凹部
２３ 弾性体
Ａ アクチュエータ
Ｂ バネ上部材
Ｄ 液圧ダンパ
Ｊ 継手
Ｍ モータ
Ｓ 懸架バネ
Ｗ バネ下部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに生じる電磁力で上記車体と車軸との相対移動を抑制する緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種緩衝器としては、車軸側に筒を介して固定されるボール螺子ナットと、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るとともに一対のバネに介装されて車体に弾性支持されるモータとを備えたアクチュエータと、アクチュエータの上下方向の振動を減衰する油圧ダンパとで構成され、モータが発生する回転トルクで車体と車軸との相対移動をアクティブ制御するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−１９７９３１号公報（段落番号００２３，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の緩衝器は、以下の点で問題がある。
【０００４】
すなわち、上記特許文献１の緩衝器では、アクチュエータと油圧ダンパとが剛結合されているので、アクチュエータあるいは油圧ダンパに横方向の外力が作用すると、ボール螺子ナットと螺子軸とでなる運動変換機構で当該横力を受ける格好となるため、運動変換機構の劣化を促進してしまう虞がある。
【０００５】
また、アクチュエータと油圧ダンパとが剛結合されておりアクチュエータと油圧ダンパとの軸ズレが許容されない構造となっているので、高度な寸法管理を強いられ、さらには、双方を組立てることが困難となる虞がある。
【０００６】
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、劣化を抑制して耐久性を向上させることが可能であるとともに組立も容易な緩衝器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するため、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と該運動変換機構における回転運動を呈する回転部材に連結されるモータとを備えたアクチュエータと、運動変換機構における直線運動を呈する直動部材に連結される液圧ダンパとを備えた緩衝器において、直動部材と液圧ダンパが偏心および偏角を許容する継手を介して連結されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の緩衝器によれば、直動部材と液圧ダンパとが偏心および偏角を許容する継手を介して連結されることで、アクチュエータあるいは液圧ダンパに偏心や偏角をもたらす横方向の外力が作用しても、当該偏心や偏角が継手によって許容されるので、直動部材に直接的に外力が作用してしまうことが抑制される。また、アクチュエータと液圧ダンパとの偏心および偏角が許容されるので、双方の組立が非常に容易となり、高度な寸法管理を強いられることもない。
【０００９】
したがって、この緩衝器によれば、運動変換機構に横方向の外力が作用してしまうことを抑制できるので、緩衝器の劣化を抑制して耐久性を向上させることが可能になるとともに、アクチュエータと液圧ダンパとの偏心および偏角が許容されるので、組立も非常に容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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、本発明の緩衝器を概念的に示した図である。図２は、本発明の緩衝器の一部拡大図である。
【００１１】
図１に示すように、緩衝器１は、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構２と該運動変換機構２における回転運動を呈する回転部材３に連結されるモータＭとを備えたアクチュエータＡと、液圧ダンパＤと、該運動変換機構２における直線運動を呈する直動部材４と液圧ダンパＤとを連結する継手Ｊとを備えて構成されている。
【００１２】
また、この緩衝器１は、アクチュエータＡに連結されて液圧ダンパＤの側部を軸方向の摺動を許容して支持する支持部材たる外筒５を備え、さらに、液圧ダンパＤと並列に介装されて液圧ダンパＤを圧縮させる方向に附勢する圧縮バネ６および液圧ダンパＤを伸長させる方向に附勢する伸長バネ７とを備えて、液圧ダンパＤを中立位置に位置決めている。
【００１３】
そして、このように構成された緩衝器１は、たとえば、図１に示すように、車両のバネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの間に懸架バネＳに並列して介装されて、主としてバネ上部材Ｂの振動を抑制するために使用される。
【００１４】
以下、各部について詳細に説明すると、アクチュエータＡは、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構２と該運動変換機構２により変換された回転運動が伝達されるモータＭとを備えて構成されて構成されている。
【００１５】
運動変換機構２は、回転運動を呈する回転部材３と直線運動を呈する直動部材４とを備えて構成され、回転部材３が回転運動すると直動部材４が直線運動をし、反対に、直動部材４が直線運動すると回転部材３が回転運動するようになっている。具体的には、この運動変換機構２は、螺子軸と螺子ナットで構成される送り螺子機構や、ラックアンドピニオン、ウォームギア等の機構で構成されており、たとえば、回転部材３を螺子軸とする場合には直動部材４が螺子ナットとされ、逆に、回転部材３を螺子ナットとする場合には直動部材４が螺子軸とされることになる。なお、この実施の形態では、運動変換機構２は、螺子軸とボール螺子ナットとで構成される送り螺子機構とされ、直動部材４は螺子軸とされ、回転部材３はモータＭのシャフト１９に連結されるボール螺子ナットとされている。そして、この緩衝器１の場合、ストローク長を確保するため、スプライン等によって回り止めされる直動部材４となる螺子軸の挿通が可能なようにモータＭのシャフト１９は中空とされている。
【００１６】
そして、このアクチュエータＡの場合、駆動源をモータＭとしているので、運動変換機構２における回転部材３、すなわち、送り螺子機構を採用する場合には、螺子軸もしくは螺子ナットのいずれか回転側の部材の回転運動がモータＭに伝達されるようになっており、モータＭに電気エネルギを与えて駆動する場合には、螺子軸もしくは螺子ナットのいずれか直動側の直動部材４を直線運動させることができ、すなわちアクチュエータとしての機能を発揮できる。
【００１７】
また、モータＭは、回転部材側から強制的に回転運動が入力されると、誘導起電力に基づいて、回転部材３の回転運動を抑制するトルクを発生するので、直動部材４の直線運動を抑制するように機能する。すなわち、この場合には、モータＭが外部入力される運動エネルギを回生して電気エネルギに変換することによって発生する回生トルクで上記直動部材４の直線運動を抑制するのである。
【００１８】
したがって、このアクチュエータＡは、モータＭに積極的にトルクを発生させることによって直動部材４に推力を与えることができ、また、直動部材４が外力によって強制的に運動させられる場合には、モータＭが発生する回生トルクで上記運動を抑制することができる。
【００１９】
つまり、この緩衝器１にあっては、上記アクチュエータＡが発生する推力でバネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの相対移動を抑制することができると同時に、アクチュエータとしての機能を生かしてバネ上部材Ｂ、具体的には、車両の車体の姿勢制御も同時に行うことができ、これにより、アクティブサスペンションとしての機能をも発揮することができる。
【００２０】
なお、モータＭと運動変換機構２の回転部材３とを連結するとは、上述のように回転部材３の回転運動をモータＭに伝達することが可能に連結するとの趣旨であり、したがって、上記連結には、モータＭと上記回転部材との間に減速機や、回転運動の伝達が可能なリンク、継手等を介装して連結することをも含む概念である。
【００２１】
また、モータＭとしては、上記したアクチュエータ機能およびダンパ機能を実現するものであればよいので、種々の形式のものを使用可能であり、具体的にたとえば、直流、交流モータ、誘導モータ、同期モータ等を用いることができる。
【００２２】
転じて、液圧ダンパＤは、構成としては周知であるので詳細には説明しないが、ダンパ本体８と、ダンパ本体８内に摺動自在に挿入されダンパ本体８内に二つの圧力室を隔成する図示しないピストンと、ピストンに一端が連結されるロッド９とを備えて構成され、伸縮時にダンパ本体８内に充填される液体を図示しない減衰弁を介して二つの圧力室を行き来させて、所定の減衰力を発生するようになっている。なお、この実施の形態においては、液圧ダンパＤが所謂片ロッド型のダンパとして構成されているので、ダンパ本体８に進退するロッド体積分の容積を補償するリザーバあるいはガス室を備えている。また、液圧ダンパＤは、両ロッド型のダンパとされてもよいが、ストローク長の確保の点からは、上述の片ロッド型のダンパを採用する方が好ましい。
【００２３】
そして、この緩衝器１において液圧ダンパＤは、主として高周波振動を吸収する目的で、アクチュエータＡとバネ下部材Ｗとの間に介装され、具体的には、一端がアクチュエータＡの直線運動側の部材に、他端がバネ下部材Ｗに連結されている。
【００２４】
なお、液圧ダンパＤとアクチュエータＡとの連結に際しては、液圧ダンパＤのダンパ本体８もしくはロッド９の一方をアクチュエータＡの直動部材４に継手Ｊを介して連結すればよく、他方、バネ下部材Ｗには、液圧ダンパＤのダンパ本体８もしくはロッド９の他方を連結する。したがって、液圧ダンパＤは、アクチュエータＡとバネ下部材Ｗとの間にいわゆる正立に介装されても倒立に介装されてもよい。
【００２５】
つづいて、アクチュエータＡの直動部材４と液圧ダンパＤとを連結する継手Ｊは、直動部材４と液圧ダンパＤの偏心および偏角を許容する。つまり、継手Ｊは、直動部材４と液圧ダンパＤの図１中水平方向への偏心および図１中継手Ｊを中心とした偏角を許容して、これら直動部材４と液圧ダンパＤとの連結を可能とするものであり、直動部材４と液圧ダンパＤの偏心および偏角を継手Ｊで吸収して直動部材４と液圧ダンパＤとの連結を実現するものであり、これを実現するものであれば種々の継手を採用することが可能である。
【００２６】
そして、継手Ｊは、具体的にはたとえば、図２に示すように、直動部材４と液圧ダンパＤの一方に連結される球２０と、球２０を回転可能に保持する球保持部材２１と、直動部材４と液圧ダンパＤの他方に連結されて球保持部材２１を並進可能に保持する並進保持部材２２とを備えて構成されている。
【００２７】
球２０は、外周に螺子部を備えた軸２０ａを備えており、この軸２０ａを直動部材４と液圧ダンパＤの一方に螺着することによって、直動部材４と液圧ダンパＤの一方に連結される。
【００２８】
球保持部材２１は、上下に分割されたリング２１ａ，２１ｂで構成されており、リング２１ａ，２１ｂは、それぞれ内周に球面状の凹部を備え、球２０の赤道外周を抱持している。すなわち、球２０は、球保持部材２１によって球２０の外径を中心に上下両側に跨るように、言わば赤道外周の周辺が抱持されているので、球保持部材２１に対して偏角および軸方向周りの回転が許容されている。
【００２９】
さらに、並進保持部材２２は、筒部２２ａと底部２２ｂとを備えて有底筒状に形成されて、筒部２２ａの内周に設けた凹部２２ｃ内に球保持部材２１を並進可能に収容している。詳しくは、球保持部材２１は、並進保持部材２２の凹部２２ｃの上下壁面によって摺動自在に挟持され、球保持部材２１の外周と凹部２２ｃの底部との間には環状の弾性体２３が介装されている。
【００３０】
すなわち、球保持部材２１は、弾性体２３によって並進保持部材２２に対して所定位置に位置決めされるとともに、並進保持部材２２に対して並進して偏心することが許容されている。なお、弾性体２３の介装については任意であるが、直動部材４と液圧ダンパＤとを当該継手Ｊによって連結した際に、球保持部材２１を並進保持部材２２に対して附勢状態で位置決めることができるので、直動部材４と液圧ダンパＤの並進方向へのふらつきを抑制することができる。
【００３１】
なお、並進とは、球保持部材２１が並進保持部材２２に対して、図２中左右方向へ移動することを意味している。
【００３２】
したがって、この継手Ｊでは、直動部材４と液圧ダンパＤの一方に連結される球２０と直動部材４と液圧ダンパＤの他方に連結される並進保持部材２２とは、相対並進および相対回転が許容され、これによって直動部材４と液圧ダンパＤの偏心および偏角が許容される。
【００３３】
なお、この実施の形態の場合、図示したところでは、直動部材４である螺子軸とロッド９とを連結するようにしており、具体的には、直動部材４である螺子軸に軸２０ａを螺合して球２０を連結し、並進保持部材２２を液圧ダンパＤのロッド９の上端に連結している。
【００３４】
また、この緩衝器１にあっては、液圧ダンパＤのダンパ本体８もしくはロッド９の一方に対して上下方向となる軸方向に不動のバネ受け１２と、液圧ダンパＤのダンパ本体８もしくはロッド９の他方に対して上下方向となる軸方向に不動の一対のバネ受け部１０，１１と、各バネ受け部１０，１１とバネ受け１２との間にそれぞれ介装される圧縮バネ６および伸長バネ７とを備えている。なお、この実施の形態の場合、図示したところでは、アクチュエータＡに連結されるのは、ロッド９であるので、具体的には、上記バネ受け部１０，１１は、ダンパ本体８の外周に固定される円筒状のケース１３の内周に固定されており、このケース１３を介してダンパ本体８に連結されて、ダンパ本体８に対して上下方向となる軸方向に不動とされ、バネ受け１２は、継手Ｊの並進保持部材２２の外周から垂下される筒部材１４に連結されてロッド９に対して不動とされている。このように、この緩衝器１では、ダンパ本体８の外周にバネ受け部１０，１１を備えたケース１３を備えているので、圧縮バネ６および伸長バネ７はケース１３内に収容される格好となり、これら圧縮バネ６および伸長バネ７を保護することが可能となっている。
【００３５】
そして、上記したところから理解できるように、圧縮バネ６および伸長バネ７は、アクチュエータＡとバネ下部材Ｗとの間に液圧ダンパＤに対して並列に介装されることになり、これら圧縮バネ６および伸長バネ７により、各バネ受け部１０，１１の間に位置するバネ受け１２が挟持されるようにして弾性支持されている。
【００３６】
これにより圧縮バネ６は、液圧ダンパＤを圧縮する方向に附勢しており、また、伸長バネ７は、液圧ダンパＤを伸長する方向に附勢し、これら圧縮バネ６および伸長バネ７は、特にバネ下部材Ｗの高周波振動をアクチュエータＡ側に、すなわち、バネ上部材Ｂ側に伝達することを抑制する働きをすると同時に、液圧ダンパＤのダンパ本体８に対してダンパ本体８内に収容されるピストンを決められた位置に戻す、すなわち、液圧ダンパＤを中立位置に復帰させる作用を発揮する。
【００３７】
なお、バネ受け１２が継手Ｊに設けられているので、バネ受け１２の設置が容易となり、部品点数の増加を招くことが無く、さらに、バネ受け１２が並進保持部材２２に設けられているので、液圧ダンパＤに対してバネ受け１２が偏心したり偏角したりすることが無いので、圧縮バネ６および伸長バネ７が傾いだりしてバネ受け１２を通じて液圧ダンパＤに偏荷重を作用させることがないので、圧縮バネ６および伸長バネ７の附勢力を液圧ダンパＤに安定的に作用させることが可能で、かつ、液圧ダンパＤに無用な摺動抵抗を発生させる虞もない。
【００３８】
また、圧縮バネ６および伸長バネ７の自然長と、圧縮バネ６および伸長バネ７がそれぞれ介装される各バネ受け部１０，１１とバネ受け１２との間の間隔によって、圧縮バネ６および伸長バネ７に初期荷重を与えることが可能となり、緩衝器１の特性を制振対象（この実施の形態では車両）に併せて最適化することも可能となる。
【００３９】
さらに、この緩衝器１は、アクチュエータＡに連結されて液圧ダンパＤの側部を軸方向の摺動を許容して支持する支持部材たる外筒５を備えており、液圧ダンパＤに作用する横方向の外力を外筒５で受けることができるようになっている。
【００４０】
この外筒５は、具体的には、図１中最下端に筒状のブッシュ５ａを備えており、当該ブッシュ５ａはケース１３の外周に摺接している。したがって、液圧ダンパＤの伸縮に際してアクチュエータＡに対して図中上下動するダンパ本体８は、ケース１３を介して摺動自在に外筒５によって支持されることになる。このように、液圧ダンパＤの側部を軸方向の摺動を許容して支持することには、液圧ダンパＤそのものを直接支持することに加えてこの液圧ダンパＤに固定される他部材を介して間接的に支持することも含まれる。なお、支持部材は、液圧ダンパＤの軸方向の摺動を許容して液圧ダンパＤを支持することができればよいので、外筒５以外の部材を採用して液圧ダンパＤを支持させてもよいが、外筒５を用いることで、運動変換機構２を雨や泥、埃から保護することができる利点がある。
【００４１】
引き続いて、緩衝器１の基本動作について説明すると、緩衝器１は、アクチュエータＡの推力によって振動を抑制するが、液圧ダンパＤがアクチュエータＡに対して直列に連結されているので、車両が悪路を走行したり、路面の突起に乗り上げたりしてモータＭや運動変換機構２で備える回転系の慣性モーメントの影響によってアクチュエータＡの伸縮が追随しづらい比較的加速度が大きい振動等の高周波振動が入力されても振動エネルギを液圧ダンパＤで吸収することができるので、振動抑制効果に非常に優れる。
【００４２】
また、圧縮バネ６および伸長バネ７によって液圧ダンパＤを附勢しているので、高周波振動の伝達をより一層抑制でき、さらに、液圧ダンパＤを振動入力側となるバネ下部材Ｗに配置することによって、振動被伝達側となるバネ上部材Ｂに連結される電気機器であるアクチュエータＡ側に振動を伝達し難くするようにすることが可能となり、アクチュエータＡの使用環境を向上でき、アクチュエータＡのコストを低減することも可能となる。
【００４３】
ここで、アクチュエータＡは、バネ下部材Ｗ側から入力される直線運動となる振動を回転運動に変換することになるが、回転する多くの部材を備えており、その慣性質量も大きく高周波振動に対しては慣性モーメントが大きくなること、および、フリクションの影響もあって、バネ下部材Ｗ側の振動をバネ上部材Ｂに伝達しやすくなるという特性があるが、上述のように、液圧ダンパＤが該振動を吸収し、さらに、圧縮バネ６および伸長バネ７が振動伝達抑制効果を発揮することで、アクチュエータＡへの振動の伝達を抑制するので、このような場合にあっても、車両における乗り心地を悪化させることがなく、この緩衝器１は、車両用の緩衝器として最適となる。
【００４４】
そして、この緩衝器１は、直動部材４と液圧ダンパＤとが偏心および偏角を許容する継手Ｊを介して連結されることで、アクチュエータＡあるいは液圧ダンパＤに偏心や偏角をもたらす図１中横方向の外力が作用しても、当該偏心や偏角が継手Ｊによって許容されるので、直動部材４に直接的に外力が作用してしまうことが抑制される。また、アクチュエータＡと液圧ダンパＤとの偏心および偏角が許容されるので、双方の組立が非常に容易となり、高度な寸法管理を強いられることもない。
【００４５】
したがって、運動変換機構２に横方向の外力が作用してしまうことを抑制できるので、緩衝器１の劣化を抑制して耐久性を向上させることが可能で、アクチュエータＡと液圧ダンパＤとの偏心および偏角が許容されるので、組立も非常に容易となる。
【００４６】
このように、直動部材４と液圧ダンパＤとを継手Ｊで連結した状態でも、緩衝器１は上記作用効果を発揮するのであるが、本実施の形態では支持部材たる外筒５を設けているので、当該支持部材たる外筒５で液圧ダンパＤに作用する横方向の外力を受けることが可能となり、運動変換機構２に横方向の外力が作用することをより確実に抑制するで、緩衝器１の劣化を確実に抑制して耐久性をより一層向上させることができ、緩衝器１の信頼性と実用性が飛躍的に向上する。
【００４７】
さらに、このように支持部材たる外筒５によって液圧ダンパＤを支持する構成を採用しても、外筒５の支持に起因するアクチュエータＡと液圧ダンパＤと偏心および偏角が継手Ｊによって許容されることになるので、高度な寸法管理も要せずアクチュエータＡと液圧ダンパＤとの組立も非常に容易となる。
【００４８】
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】
【００４９】
【図１】本発明の緩衝器を概念的に示した図である。
【図２】本発明の緩衝器の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 緩衝器
２ 運動変換機構
３ 運動変換機構における回転部材
４ 運動変換機構における直動部材
５ 支持部材たる外筒
５ａ ブッシュ
６ 圧縮バネ
７ 伸長バネ
８ 液圧ダンパにおけるダンパ本体
９ 液圧ダンパにおけるロッド
１０，１１ バネ受け部
１２ バネ受け
１３ ケース
１４ 筒部材
１９ モータのシャフト
２０ 球体
２０ａ 軸
２１ 球保持部材
２１ａ，２１ｂ 球保持部材におけるリング
２２ 並進保持部材
２２ａ 並進保持部材における筒部
２２ｂ 並進保持部材における底部
２２ｃ 並進保持部材における凹部
２３ 弾性体
Ａ アクチュエータ
Ｂ バネ上部材
Ｄ 液圧ダンパ
Ｊ 継手
Ｍ モータ
Ｓ 懸架バネ
Ｗ バネ下部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と該運動変換機構における回転運動を呈する回転部材に連結されるモータとを備えたアクチュエータと、運動変換機構における直線運動を呈する直動部材に連結される液圧ダンパとを備えた緩衝器において、直動部材と液圧ダンパが偏心および偏角を許容する継手を介して連結されることを特徴とする緩衝器。
【請求項２】
継手は、直動部材と液圧ダンパの一方に連結される球と、球を回転可能に保持する球保持部材と、直動部材と液圧ダンパの他方に連結されて球保持部材を並進可能に保持する並進保持部材とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
【請求項３】
球保持部材は環状とされて球の外周を抱持し、並進保持部材は球保持部材を環状の弾性体を介して保持してなることを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。
【請求項４】
液圧ダンパを圧縮させる方向に附勢する圧縮バネと、液圧ダンパを伸長させる方向に附勢する伸長バネとを備え、継手は、圧縮バネと伸長バネとの間に介装されるバネ受けを備えてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項５】
並進保持部材を液圧ダンパに連結してなる請求項４に記載の緩衝器。
【請求項６】
アクチュエータに連結されて液圧ダンパの側部を軸方向の摺動を許容して支持する支持部材を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項１】
直線運動を回転運動に変換する運動変換機構と該運動変換機構における回転運動を呈する回転部材に連結されるモータとを備えたアクチュエータと、運動変換機構における直線運動を呈する直動部材に連結される液圧ダンパとを備えた緩衝器において、直動部材と液圧ダンパが偏心および偏角を許容する継手を介して連結されることを特徴とする緩衝器。
【請求項２】
継手は、直動部材と液圧ダンパの一方に連結される球と、球を回転可能に保持する球保持部材と、直動部材と液圧ダンパの他方に連結されて球保持部材を並進可能に保持する並進保持部材とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
【請求項３】
球保持部材は環状とされて球の外周を抱持し、並進保持部材は球保持部材を環状の弾性体を介して保持してなることを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。
【請求項４】
液圧ダンパを圧縮させる方向に附勢する圧縮バネと、液圧ダンパを伸長させる方向に附勢する伸長バネとを備え、継手は、圧縮バネと伸長バネとの間に介装されるバネ受けを備えてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項５】
並進保持部材を液圧ダンパに連結してなる請求項４に記載の緩衝器。
【請求項６】
アクチュエータに連結されて液圧ダンパの側部を軸方向の摺動を許容して支持する支持部材を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の緩衝器。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１８４５９４（Ｐ２００９−１８４５９４Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８５０９（Ｐ２００８−２８５０９）
【出願日】平成２０年２月８日（２００８．２．８）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月８日（２００８．２．８）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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