緩衝装置
【課題】 車両における乗り心地を向上することができる緩衝装置を提供することである。
【解決手段】 車体側部材１と車軸側部材２との直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭを備え、モータＭにおける磁石に対向する巻線に作用する電磁力で上記直線運動を抑制する緩衝装置Ｄ１において、車体側部材１と車軸側部材２との直線運動により回転する１つもしくは複数の回転体Ｗを設けたことを特徴とする。
【解決手段】 車体側部材１と車軸側部材２との直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭを備え、モータＭにおける磁石に対向する巻線に作用する電磁力で上記直線運動を抑制する緩衝装置Ｄ１において、車体側部材１と車軸側部材２との直線運動により回転する１つもしくは複数の回転体Ｗを設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に緩衝装置にあっては、相対運動をする２つの部材間に介装され、上記部材の相対運動を減衰力で抑制する。
【０００３】
そして、特に、上記減衰力の発生源として磁石に対向させた巻線に作用する電磁力を利用しているものにあっては、螺子軸とボール螺子ナットとで構成されるボール螺子機構を使用して車両の車体と車軸との相対運動を回転運動に変換可能としておき、螺子軸をモータの出力軸に連結しておくことで、モータの出力する電磁力に起因するトルクでボール螺子ナットの上下運動を抑制するもの（たとえば、特許文献１参照）が知られている。
【０００４】
そして、この種緩衝装置にあっては、伸縮時に減衰力を発揮するだけでなく、巻線に電流供給を行うことによりアクチュエータとして機能も発揮することができる。
【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】
【０００５】
ところで、上記のような従来の緩衝装置にあっては、車両等に適用されて使用される場合、油圧緩衝装置と異なり、モータの回転子や、螺子軸といった伸縮に伴って回転する回転側部材を備えており、これら回転側部材が緩衝装置に伸縮に伴って回転すると、緩衝装置の伸縮加速度に応じた慣性モーメントが発生する。
【０００６】
そして、この慣性モーメントは、緩衝装置の伸縮速度の変化を妨げる力として作用することから、緩衝装置は、上記慣性モーメントによる上記力と電磁力による力の合力を発生することになり、また、上記回転側部材の質量が大きい場合には、慣性モーメントによる力も大きなものとなる。
【０００７】
ここで、慣性モーメントによる力について少し説明すると、上記慣性モーメントは、回転側部材の角加速度が、上記緩衝装置の伸縮加速度に比例することから、緩衝装置の伸縮加速度に比例して大きくなる。
【０００８】
そして、この慣性モーメントが上述の通り緩衝装置の伸縮加速度に比例するので、緩衝装置は路面等から緩衝装置に入力される緩衝装置の軸方向の力に対しモータの電磁力に依存しない力を発生することになり、従来緩衝装置にあっては、回転側部材の慣性質量を調整することができなかったので、この緩衝装置が適用される車両によっては、車両における乗り心地を悪化させてしまう場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、車両における乗り心地を向上させることができる緩衝装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、車体側部材と車軸側部材との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を備え、モータにおける磁石に対向する巻線に作用する電磁力で上記直線運動を抑制する緩衝装置において、車体側部材と車軸側部材との直線運動により回転する１つもしくは複数の回転体を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転体の慣性質量を変化させることで慣性モーメントの大きさを調節することができるので、緩衝装置が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００１２】
すなわち、この緩衝装置にあっては、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図に基づき説明する。図１は、第１の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図２は、車両モデルを示す図である。図３は、振動周波数に対する車体側部材の加速度の伝達ゲインを示した図である。図４は、第２の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図５は、第３の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図６は、第４の実施の形態の緩衝装置における回転体およびその周辺部分の側面図である。
【００１４】
図１に示すように、第１の実施の形態における緩衝装置Ｄ１は、車体側部材１と車軸側部材２の直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭと、車体側部材１と車軸側部材２との直線運動により回転する回転体Ｗを備えて構成され、この実施の形態の場合、運動変換機構Ｈは、螺子軸３と螺子軸３に回転自在に螺合された螺子ナットたるボール螺子ナット４とで構成されたボール螺子機構とされている。
【００１５】
また、この緩衝装置Ｄ１は、本実施の形態の場合、ボール螺子ナット４をその内周側に保持する外筒５の図1中下端に設けたアイ６を介して車両の車軸側部材２に連結し、他方、マウント７を介してモータＭを車体側部材１に連結し、この緩衝装置Ｄ１を車軸側部材１と車体側部材２との間に介装している。
【００１６】
そして、緩衝装置Ｄ１が伸縮するとき、すなわち、車体側部材１と車軸側部材２が相対直線運動を呈するとき、この運動変換機構Ｈによりボール螺子ナット４の上下方向の直線運動が螺子軸３の回転運動に変換され、上記回転運動がモータＭのシャフト８に伝達される。
【００１７】
このとき、当該モータＭに電磁力が生じてシャフト８の回転を抑制するトルクが発生され、このトルクをボール螺子ナット４の軸方向の直線運動を抑制する力として利用し、上記緩衝装置Ｄ１の伸縮、すなわち、車体側部材１と車軸側部材２の直線運動を抑制することが出来るものである。
【００１８】
また、モータＭは、図１に示すように、ケース９と、上記シャフト８と、シャフト８の外周に取付けられケース９内に収納された図示しない磁石と、ケース９の内周に上記磁石と対向するように取付けられた図示しない巻線とを備え、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
【００１９】
なお、図示しない磁石は、環状に成形されており、Ｎ極とＳ極が円周に沿って交互に現れる分割磁極パターンを有しているが、複数の磁石を接着等して環状となるように形成してもよい。
【００２０】
そして、モータＭは、シャフト８の回転トルクを制御可能なように図示しない制御装置および外部電源に接続されており、所望の力を得られるよう調整されるとともに、モータＭを積極的に駆動してこの緩衝装置Ｄ１を緩衝装置のみならずアクチュエータとして機能させるようにしてある。
【００２１】
ちなみに、モータＭには、回転子の位置検出手段が設けられており、回転子の回転運動の状況（回転角や角速度等）に応じて緩衝装置が発生する力を制御できるようにしてある。この位置検出手段としては、具体的にたとえば、ホール素子、磁気センサや光センサ等を用いればよい。
【００２２】
なお、本実施の形態においてはモータＭをブラシレスモータとしているが、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。
【００２３】
さらに、シャフト８の下端には、螺子軸３がカップリング１０を介して連結されており、この螺子軸３は、その外周に螺子溝が設けられ、上述の外筒５に保持されたボール螺子ナット４内に回転自在に螺合されている。なお、モータＭのシャフト８と螺子軸３とを一体的に形成してもよい。
【００２４】
また、シャフト８の下端近傍には、歯車１２が取付けられており、この歯車１２は、歯車１３に噛合している。
【００２５】
したがって、車体側部材１と車軸側部材２とが相対直線運動を呈すると、螺子軸３とボール螺子ナット４も軸方向に相対的な直線運動を呈し、螺子軸３およびシャフト８が回転し、この回転運動は、歯車１２を介して歯車１３に伝達されることとなる。
【００２６】
そして、この歯車１３には、回転体Ｗが取付けられている。この回転体Ｗは、歯車１３の軸心に取付けられた回転軸１４と、回転軸１４に着脱自在に取付けられた環状の複数の錘１６とを備えて構成されている。詳しくは、回転軸１４は、歯車１３に連結されていない端部から略中間部に渡り軸方向に沿って溝１５が形成されるとともに、溝１５の終端に円板状のストッパ２０が設けられ、他方、錘１６は、内周側に上記溝１５内に係合する突起部１７を備え、上記溝１５と突起部１７との係合により回転軸１４に対し錘１６が空転してしまうことが防止されている。
【００２７】
また、回転軸１４の歯車１３に連結されていない端部外周から略中間部外周に渡り螺子溝１９が設けられており、この螺子溝１９によりナット１８を回転軸１４に螺着することが可能とされ、錘１６は、ナット１８と上記ストッパ２０とで挟持されることにより回転軸１４に着脱自在に固定される。
【００２８】
なお、上記のように錘１６が回転軸１４に固定されているので、図示するところでは３つの錘１６が回転軸１４に固定されているが、錘１６の数は適宜増減することが可能なようになっている。
【００２９】
他方、運動変換機構Ｈは、上述のように螺子軸３とボール螺子ナット４とで構成されおり、ボール螺子ナット４が螺子軸３に対し図１中上下方向の直線運動をすると、ボール螺子ナット４は、車軸側部材２に固定される外筒５により回転運動が規制されているので、螺子軸３は強制的に回転駆動され、逆に、モータＭを駆動して螺子軸３を回転させると、ボール螺子ナット４の回転が規制されているので、これによりボール螺子ナット４を上下方向に移動せしめることができる。
【００３０】
すなわち、この場合の運動変換機構Ｈにおける回転側部材は螺子軸３ということになる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、運動変換機構Ｈがボール螺子ナットと螺子軸とで構成されているが、これを他の構成、たとえば、ラックアンドピニオンで構成されてもよく、また、ボール螺子ナットを単なるナットに置き換えるとしてもよく、その場合には、ピニオンギアをモータＭのシャフト８に連結すればよい。
【００３２】
さて、以上のように本発明の緩衝装置Ｄ１は構成されるが、以下その作用について説明する。
【００３３】
まず、車体側部材１と車軸側部材２とが相対直線運動を呈する、すなわち、緩衝装置Ｄ１が伸縮する場合、外筒５に連結されているボール螺子ナット４の上下への直線運動はボール螺子ナット４と螺子軸３のボール螺子機構により、螺子軸３の回転運動に変換され、上記螺子軸３に連結されたモータＭのシャフト８も回転する。
【００３４】
モータＭのシャフト８が回転運動を呈すると、モータＭ内の巻線には磁石の移動により誘導起電力が生じ、すなわち、運動エネルギが回生されて電気エネルギとなり、モータＭのシャフト８には誘導起電力に起因する電磁力によるトルクが作用し、上記トルクがシャフト８の回転運動を抑制することとなる。
【００３５】
このシャフト８の回転運動を抑制する作用は、上記螺子軸３の回転運動を抑制することとなり、螺子軸３の回転運動が抑制されるのでボール螺子ナット４の直線運動を抑制するように働き、緩衝装置は上記電磁力によって螺子軸３とボール螺子ナット４の直線運動を抑制する力を発生し振動エネルギを吸収緩和する。
【００３６】
このとき、積極的に巻線に電流供給する場合には、シャフト８に作用する電磁力に起因するトルクを調節することで緩衝装置の伸縮を自由に制御、すなわち、緩衝装置の発生制御力を発生可能な範囲で自由に制御することが可能であるので、緩衝装置の減衰特性を可変としたり、緩衝装置をアクチュエータとして機能させたりすることも可能である。
【００３７】
また、この緩衝装置Ｄ１にあっては、伸縮時に上記歯車１２，１３を介して回転体Ｗも回転運動することになり、この緩衝装置Ｄ１が発生する力は、モータＭが出力する電磁力に起因する螺子軸３とボール螺子ナット４の直線運動を抑制する力と、回転体Ｗの慣性モーメントによる力と、緩衝装置Ｄ１における螺子軸３、モータＭの回転子、歯車１２，１３等の回転する部材の慣性モーメントによる力の合力となる。
【００３８】
そして、慣性モーメントによる上記車体側部材１と車軸側部材２の直線運動を抑制する力は、回転体Ｗおよび上記回転する部材の回転角速度に比例し、すなわち、緩衝装置Ｄ１の伸縮運動の加速度に比例して発生されることになる。
【００３９】
以下、回転体Ｗの慣性モーメントが車両における乗り心地に対しどのように影響するかについて、車体側部材１と車軸側部材２との間に上記緩衝装置Ｄ１を介装するとともに、懸架バネＳを並列に介装した図２に示す車両モデルを用いて説明する。
【００４０】
路面から入力される振動周波数に対する車体側部材１の加速度の伝達ゲインは、図３に示すように、バネ上共振周波数領域（概ね１Ｈｚ近傍）とバネ下共振周波数領域（概ね４〜５Ｈｚ近傍）でピークがあらわれる。
【００４１】
そして、モータＭの電磁力に起因する力によって緩衝装置Ｄ１が発生する減衰特性を伸縮速度に依存する線形でパッシブなものとした場合、バネ上共振周波数領域における伝達ゲインピーク値は、回転体Ｗの慣性質量を増加していくと、単調に低減し、これに対し、バネ下共振周波数領域における伝達ゲインピーク値は、回転体Ｗの慣性質量を増加していくと、徐々に小さくなって極小値をとり、その後は増加する傾向を示し、バネ下共振周波数領域における伝達ゲインピーク値を採る際の周波数も低周波側に移動する。
【００４２】
上記のようになることについて詳しく説明すると、モータＭの電磁力に起因する力は、緩衝装置Ｄ１の伸縮速度に対し逆位相の関係となり、慣性モーメントによる力は、上記伸縮速度に対し９０度位相進みの関係となる。そして、振動周波数が高れば高くなるほど車体側部材１の上下方向速度に対して緩衝装置Ｄ１の伸縮速度は位相遅れとなる。
【００４３】
したがって、モータＭの電磁力に起因する力は、振動周波数が高れば高くなるほど車体側部材１の上下方向速度に対して緩衝装置Ｄ１の伸縮速度の位相が遅れる傾向となる一方、周波数が高くなればなるほど伸縮速度慣性モーメントが大きくなることから、緩衝装置Ｄ１がトータルとして出力する力に占める慣性モーメントによる力の割合が大きくなる。
【００４４】
すなわち、回転体Ｗの慣性質量の増加は、緩衝装置Ｄ１が発生するトータルの力の位相を車体側部材１の上下方向速度に対し進ませるに方向に作用する。
【００４５】
つまり、振動周波数がバネ下共振周波数領域程度まで高くなると、車体側部材１の上下方向速度に対して逆位相よりもさらに位相遅れとなるモータＭの電磁力に起因する力と、振動周波数が高くなると大きくなる慣性モーメントによる力との合計である緩衝装置Ｄ１の発生するトータルの力は、回転体Ｗの慣性質量を適当なものとすることにより、車体側部材１の上下方向速度に対し逆位相に近い関係を維持することができるようになり、これにより上記伝達ゲインのピーク値を低減させることができるのである。
【００４６】
これに対し、回転体Ｗの慣性質量をさらに増加させると、今度は、緩衝装置Ｄ１が発生するトータルの力の位相が車体側部材１の上下方向速度に対し逆位相近傍から離れて位相進みが激しくなるので、上記伝達ゲインのピーク値が上記減少から転じて増大する傾向となるのである。
【００４７】
なお、振動周波数がバネ上共振周波数領域においては、慣性モーメントが比較的小さいことおよびモータＭの電磁力に起因する力の車体側部材１の上下方向速度に対する位相遅れも小さいので、回転体Ｗの質量増加の影響が小さいので、回転体Ｗの慣性質量を極度に大きくしなければ、バネ上共振周波数領域における伝達ゲインのピーク値は単調に減少する傾向を示す。
【００４８】
したがって、回転体Ｗの慣性質量を適当なものとして慣性モーメントの大きさを調節することで、バネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインピーク値を減少せしめることが可能となる事が理解できよう。
【００４９】
そして、この緩衝装置Ｄ１によれば、上述のごとく、回転体Ｗの慣性質量を、錘１６の数、形状や質量を変化させることで慣性モーメントの大きさを調節することができるので、緩衝装置Ｄ１が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００５０】
すなわち、この緩衝装置Ｄ１にあっては、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上することが可能である。
【００５１】
また、回転体Ｗの慣性質量の変更だけでなく、歯車１２，１３のギア比によっても慣性モーメントにより生じる力を調節することができるので、回転体Ｗの慣性質量変更に伴う慣性モーメントによる力の調整幅を変更することができ、きめ細かい力の設定も可能となる。
【００５２】
なお、上述したところでは、モータＭの電磁力に起因する力を線形でパッシブなものとしているが、上記モータＭによる力を制御装置等で制御する場合にあっても、使用される制御則との兼ね合いにおいて、車両制御上最適となるように回転体Ｗの慣性質量を設定しておくことにより、車両における乗り心地を向上できることは勿論である。
【００５３】
また、上述したところでは、１つの回転体Ｗを設けるとしているが、歯車１３とは別に歯車１２に噛合する歯車を設けて、該歯車に回転体Ｗを連結して、回転体Ｗを複数設けてもよいことは勿論であり、またさらに、歯車１２をモータＭのシャフト８ではなく螺子軸３側に設けておくとしてもよい。
【００５４】
つづいて、第２の実施の形態における緩衝装置Ｄ２について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部材については、以下同一の符号を付するのみとして、その詳しい説明を省略する。
【００５５】
この第２の実施の形態における緩衝装置Ｄ２では、図４に示すように、第１の実施の形態における緩衝装置Ｄ１のモータＭのシャフト８を螺子軸３に連結するのではなく、シャフト８の先端に設けた歯車２２とボール螺子ナット４の外周に設けた歯車２１とを噛合させてボール螺子ナット４の回転運動がモータＭに伝達できるようにしてある。
【００５６】
以下、詳しく説明すると、ボール螺子ナット４は、筒２３内にボールベアリング２４，２４を介して回転自在に固定してあり、筒２３の図４中上端は、車体側部材１にマウント２５を介して連結してある。
【００５７】
また、このボール螺子ナット４は、車軸側部材２にアイ２６を介して連結された螺子軸３に回転自在に螺合させてあり、車体側部材１と車軸側部材２とが相対的な直線運動を呈すると、螺子軸３が車軸側部材２によって回転が規制されているので、第１の実施の形態とは異なり、ボール螺子ナット４が回転運動を呈するようになっている。
【００５８】
すなわち、この場合の運動変換機構Ｈにおける回転側部材はボール螺子ナット４ということになる。
【００５９】
そして、このボール螺子ナット４の回転運動が、上記歯車２１，２２の歯車機構によってモータＭのシャフト８に伝達されるようになっており、モータＭの電磁力に起因する力で螺子軸３とボール螺子ナット４の軸方向の直線運動を抑制、すなわち、車体側部材１と車軸側部材２との直線運動を抑制することができるようになっている。
【００６０】
また、上記ボール螺子ナット４の外周側に設けられた歯車２１は、モータＭのシャフト８に連結された歯車２２以外に、歯車２７に噛合しており、この歯車２７には、第１の実施の形態と同様の回転体Ｗが取付けられている。
【００６１】
さらに、この第２の実施の形態における緩衝装置Ｄ２にあっては、螺子軸３の螺子溝に噛合する歯車２８が設けられており、この歯車２８にも第１の実施の形態と同様の回転体Ｗが取付けられている。
【００６２】
つまり、この緩衝装置Ｄ２にあっては、螺子軸３とボール螺子ナット４とが軸方向の相対的な直線運動を呈すると、この直線運動が歯車２１と歯車２７との歯車機構により、さらには、螺子軸３と歯車２８の機構により、二つの回転体Ｗが回転運動を呈するようになっている。
【００６３】
したがって、この緩衝装置Ｄ２にあっては、その発生する力は、おおよそ、モータＭの電磁力に起因する力と、２つの回転体Ｗの慣性モーメントによる力と、モータＭの回転子およびボール螺子ナット４および各歯車２１，２２，２７，２８の慣性モーメントによる力の合力となる。
【００６４】
ここで、上記回転体Ｗについては、その慣性質量の変更が可能となっているので、慣性モーメントの大きさを調節することができ、第１の実施の形態と同様に、緩衝装置Ｄ２が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００６５】
すなわち、この緩衝装置Ｄ２にあっても、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上することが可能である。
【００６６】
なお、上述したところでは、この第２の実施の形態における緩衝装置Ｄ２では、回転体Ｗを２つ設けているが、いずれか１つを歯車と共に省略しても上記作用効果は失われないが、回転体Ｗを２つ設けることにより慣性モーメントによる力に影響を与える回転体Ｗ，Ｗの全体の質量の変更幅を大きくすることができる利点がある。
【００６７】
また、いずれか１つの回転体Ｗのみを備える緩衝装置Ｄ２にあっては、１つの回転体Ｗおよび歯車を省略するので、その分緩衝装置Ｄ２を小型化できるメリットがあり、車両への搭載性が向上することになる。
【００６８】
なお、どちらの回転体Ｗを省略するかについては、緩衝装置Ｄ２の搭載スペースを考慮した上で選択することができる。
【００６９】
さらに、図５に示した緩衝装置Ｄ３について説明する。この緩衝装置Ｄ３は、車体側部材１と車軸側部材２の直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭと、車体側部材１と車軸側部材２との直線運動により回転する回転体Ｗ２とを備えて構成されている。
【００７０】
運動変換機構ＨおよびモータＭについては、第１の実施の形態における緩衝装置Ｄ１と同様の構成である。
【００７１】
したがって、この第３の実施の形態の緩衝装置Ｄ３における第１の実施の形態の緩衝装置Ｄ１と異なる部分は、回転体Ｗ２の構成である。
【００７２】
この回転体Ｗ２は、モータＭのシャフト８に連結される腕３０と、腕３０に移動可能に取付けられる錘３１とで構成されており、詳しくは図示しないが、錘３１には、腕３０が挿通可能なように、図示しない孔が設けられており、錘３１は、腕３０上を、図５中左右に移動できるようになっている。
【００７３】
また、錘３１には、錘３１の外周から上記孔に貫通する図示しない螺子孔が設けてあり、この螺子孔に図示しない螺子を螺着し、腕３０に螺子の先端を圧接させるなどして錘３１を腕３０上の任意の位置に固定できるようになっている。
【００７４】
なお、錘３１の腕３０への固定については、上記した方法以外の方法を利用してもよいことは勿論である。
【００７５】
したがって、この回転体Ｗ２にあっても、車体側部材１と車軸側部材２とが相対的な直線運動を呈すると、モータＭのシャフト８とともに回転することができるようなっている。
【００７６】
そして、この回転体Ｗ２は、腕３０への錘３１の取付位置を変化させることにより回転体Ｗ２の慣性質量を変化させて、慣性モーメントの大きさを調節できる。
【００７７】
無論、錘３１を複数腕３０に装着して、回転体Ｗ２の慣性質量を変化させることにしてもよい。
【００７８】
この第３の実施の形態における緩衝装置Ｄ３にあっては、回転体Ｗ２の質量自体を変化させることによって、慣性モーメントの大きさを調節するのみならず、質量を変化させることに換えて腕３０への錘３１の取付位置の調節により慣性質量を変化させることによっても回転体Ｗ２の慣性モーメントの大きさを調節できる。
【００７９】
つまり、わざわざ、錘を追加的に、もしくは錘そのものを交換して慣性モーメントを調節する必要がなくなり、錘の取付位置のみの調節で慣性モーメントを変化させることができ、その調節が簡易となる利点がある。
【００８０】
そして、慣性モーメントの大きさを変化させることができることから、第１の実施の形態における緩衝装置Ｄ１と同様に、この第３の緩衝装置Ｄ３にあっても、緩衝装置Ｄ３が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００８１】
すなわち、この緩衝装置Ｄ３にあっても、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上することが可能である。
【００８２】
なお、この実施の形態にあっては、モータＭのシャフト８と螺子軸３とを連結するのにカップリング１０を用いているが、カップリング１０に上記腕３０と同様の機能を果たす腕を一体的に設けるとすれば、部品点数を削減できて経済的である。
【００８３】
最後に、図６に示した第４の実施の形態における緩衝装置について説明する。この第４の実施の形態における緩衝装置にあっては、第１の実施の形態と同様であり、図６中では、その図示を省略しているが、運動変換機構ＨおよびモータＭは第１の実施の形態と同様に車体側部材１と車軸側部材２との間に介装されている。そして、この図６にあっては、回転体Ｗ３およびその周辺部分のみを図示している。
【００８４】
この第４の実施の形態における緩衝装置は、上記した運動変換機構ＨおよびモータＭの他に、車体側部材１に連結された車体側ラック４１と、車軸側部材２に設けた車軸側ラック４２と、上記車体側ラック４１と車軸側ラック４２とに噛合するピニオンギア４３とを備えており、このピニオンギア４３には回転体Ｗ３が連結されている。
【００８５】
回転体Ｗ３は、ピニオンギア４３の軸心に固着された回転軸４４と、回転軸４４に連結された腕４５と、腕４５に移動可能に取付けられる錘４６とで構成されており、詳しくは図示しないが、腕４５および錘４６は、第３の実施の形態における腕３０および錘３１と同様の構成である。
【００８６】
したがって、この回転体Ｗ３は、車体側部材１と車軸側部材２とが相対的な直線運動を呈すると、ラックアンドピニオンの機構により、ピニオンギア４３が回転して、回転体Ｗ３もそれに伴って回転するようになっている。
【００８７】
そして、回転体Ｗ３における錘４６は、腕４５の任意の位置に固定可能なようになっているので、この回転体Ｗ３による慣性モーメントの大きさを調節できるようになっている。
【００８８】
すなわち、この第４の実施の形態における緩衝装置にあっても、慣性モーメントの大きさを変化させることができることから、第３の実施の形態における緩衝装置Ｄ３と同様に、第４の実施の形態における緩衝装置が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００８９】
すなわち、この第４の実施の形態における緩衝装置にあっても、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上することが可能である。
【００９０】
また、この第４の実施の形態における緩衝装置にあっても、回転体Ｗ３の質量自他を変化させることによって、慣性モーメントの大きさを調節するのみならず、質量を変化させることに換えて腕４５への錘４６の取付位置の調節により慣性質量を変化させることによっても回転体Ｗ３の慣性モーメントの大きさを調節できるので、わざわざ、錘を追加的に、もしくは錘そのものを交換して慣性モーメントを調節する必要がなくなり、錘の取付位置のみの調節で慣性モーメントを変化させることができ、その調節が簡易となる利点がある。
【００９１】
なお、上記した各実施の形態では、歯車機構を介して回転体Ｗ，Ｗ２を回転させるようにしているが、歯車機構に換えて摩擦車機構を利用してもよく、また、たとえば、歯車機構を省略し、回転体を錘のみとしてモータＭの回転子や、螺子軸３、ボール螺子ナット４などの回転する部材に直接的に取付けるようにして慣性モーメントの大きさを調節するとしてもよく、その作用効果を失うことはない。
【００９２】
さらに、回転体の質量の調節が煩雑にはなるが、回転体を歯車そのものや摩擦車等として、歯車等を取り替えることにして質量を変化させて、慣性モーメントの大きさを調整することにしてもよい。
【００９３】
また、各実施の形態における回転体を複合して緩衝装置に適用することも可能である。
【００９４】
さらに、回転体を設ける意図は、慣性モーメントの大きさを調節することを可能とし、車両における乗り心地を向上することにあることから、各実施の形態における回転体の形状、構造は上記実施の形態のものに限定されないことは勿論である。
【００９５】
またさらに、各実施の形態における緩衝装置を図中天地逆にして車体側部材１と車軸側部材２との間に介装してもよい。
【００９６】
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】
【００９７】
【図１】第１の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。
【図２】車両モデルを示す図である。
【図３】振動周波数に対する車体側部材１の加速度の伝達ゲインを示した図である。
【図４】第２の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。
【図５】第３の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。
【図６】第４の実施の形態の緩衝装置における回転体およびその周辺部分の側面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 車体側部材
２ 車軸側部材
３ 螺子軸
４ 螺子ナットたるボール螺子ナット
５ 外筒
６，２６ アイ
７，２５ マウント
８ シャフト
９ ケース
１０ カップリング
１２，１３，２１，２２，２７，２８ 歯車
１４，４４ 回転軸
１５ 溝
１６，３１，４６ 錘
１７ 突起部
１８ ナット
１９ 螺子溝
２０ ストッパ
２３ 筒
２４ ボールベアリング
３０，４５ 腕
４１ 車体側ラック
４２ 車軸側ラック
４３ ピニオンギア
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 緩衝装置
Ｈ 運動変換機構
Ｍ モータ
Ｓ 懸架バネ
Ｗ，Ｗ２，Ｗ３ 回転体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に緩衝装置にあっては、相対運動をする２つの部材間に介装され、上記部材の相対運動を減衰力で抑制する。
【０００３】
そして、特に、上記減衰力の発生源として磁石に対向させた巻線に作用する電磁力を利用しているものにあっては、螺子軸とボール螺子ナットとで構成されるボール螺子機構を使用して車両の車体と車軸との相対運動を回転運動に変換可能としておき、螺子軸をモータの出力軸に連結しておくことで、モータの出力する電磁力に起因するトルクでボール螺子ナットの上下運動を抑制するもの（たとえば、特許文献１参照）が知られている。
【０００４】
そして、この種緩衝装置にあっては、伸縮時に減衰力を発揮するだけでなく、巻線に電流供給を行うことによりアクチュエータとして機能も発揮することができる。
【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】
【０００５】
ところで、上記のような従来の緩衝装置にあっては、車両等に適用されて使用される場合、油圧緩衝装置と異なり、モータの回転子や、螺子軸といった伸縮に伴って回転する回転側部材を備えており、これら回転側部材が緩衝装置に伸縮に伴って回転すると、緩衝装置の伸縮加速度に応じた慣性モーメントが発生する。
【０００６】
そして、この慣性モーメントは、緩衝装置の伸縮速度の変化を妨げる力として作用することから、緩衝装置は、上記慣性モーメントによる上記力と電磁力による力の合力を発生することになり、また、上記回転側部材の質量が大きい場合には、慣性モーメントによる力も大きなものとなる。
【０００７】
ここで、慣性モーメントによる力について少し説明すると、上記慣性モーメントは、回転側部材の角加速度が、上記緩衝装置の伸縮加速度に比例することから、緩衝装置の伸縮加速度に比例して大きくなる。
【０００８】
そして、この慣性モーメントが上述の通り緩衝装置の伸縮加速度に比例するので、緩衝装置は路面等から緩衝装置に入力される緩衝装置の軸方向の力に対しモータの電磁力に依存しない力を発生することになり、従来緩衝装置にあっては、回転側部材の慣性質量を調整することができなかったので、この緩衝装置が適用される車両によっては、車両における乗り心地を悪化させてしまう場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、車両における乗り心地を向上させることができる緩衝装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、車体側部材と車軸側部材との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を備え、モータにおける磁石に対向する巻線に作用する電磁力で上記直線運動を抑制する緩衝装置において、車体側部材と車軸側部材との直線運動により回転する１つもしくは複数の回転体を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転体の慣性質量を変化させることで慣性モーメントの大きさを調節することができるので、緩衝装置が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００１２】
すなわち、この緩衝装置にあっては、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図に基づき説明する。図１は、第１の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図２は、車両モデルを示す図である。図３は、振動周波数に対する車体側部材の加速度の伝達ゲインを示した図である。図４は、第２の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図５は、第３の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。図６は、第４の実施の形態の緩衝装置における回転体およびその周辺部分の側面図である。
【００１４】
図１に示すように、第１の実施の形態における緩衝装置Ｄ１は、車体側部材１と車軸側部材２の直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭと、車体側部材１と車軸側部材２との直線運動により回転する回転体Ｗを備えて構成され、この実施の形態の場合、運動変換機構Ｈは、螺子軸３と螺子軸３に回転自在に螺合された螺子ナットたるボール螺子ナット４とで構成されたボール螺子機構とされている。
【００１５】
また、この緩衝装置Ｄ１は、本実施の形態の場合、ボール螺子ナット４をその内周側に保持する外筒５の図1中下端に設けたアイ６を介して車両の車軸側部材２に連結し、他方、マウント７を介してモータＭを車体側部材１に連結し、この緩衝装置Ｄ１を車軸側部材１と車体側部材２との間に介装している。
【００１６】
そして、緩衝装置Ｄ１が伸縮するとき、すなわち、車体側部材１と車軸側部材２が相対直線運動を呈するとき、この運動変換機構Ｈによりボール螺子ナット４の上下方向の直線運動が螺子軸３の回転運動に変換され、上記回転運動がモータＭのシャフト８に伝達される。
【００１７】
このとき、当該モータＭに電磁力が生じてシャフト８の回転を抑制するトルクが発生され、このトルクをボール螺子ナット４の軸方向の直線運動を抑制する力として利用し、上記緩衝装置Ｄ１の伸縮、すなわち、車体側部材１と車軸側部材２の直線運動を抑制することが出来るものである。
【００１８】
また、モータＭは、図１に示すように、ケース９と、上記シャフト８と、シャフト８の外周に取付けられケース９内に収納された図示しない磁石と、ケース９の内周に上記磁石と対向するように取付けられた図示しない巻線とを備え、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
【００１９】
なお、図示しない磁石は、環状に成形されており、Ｎ極とＳ極が円周に沿って交互に現れる分割磁極パターンを有しているが、複数の磁石を接着等して環状となるように形成してもよい。
【００２０】
そして、モータＭは、シャフト８の回転トルクを制御可能なように図示しない制御装置および外部電源に接続されており、所望の力を得られるよう調整されるとともに、モータＭを積極的に駆動してこの緩衝装置Ｄ１を緩衝装置のみならずアクチュエータとして機能させるようにしてある。
【００２１】
ちなみに、モータＭには、回転子の位置検出手段が設けられており、回転子の回転運動の状況（回転角や角速度等）に応じて緩衝装置が発生する力を制御できるようにしてある。この位置検出手段としては、具体的にたとえば、ホール素子、磁気センサや光センサ等を用いればよい。
【００２２】
なお、本実施の形態においてはモータＭをブラシレスモータとしているが、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。
【００２３】
さらに、シャフト８の下端には、螺子軸３がカップリング１０を介して連結されており、この螺子軸３は、その外周に螺子溝が設けられ、上述の外筒５に保持されたボール螺子ナット４内に回転自在に螺合されている。なお、モータＭのシャフト８と螺子軸３とを一体的に形成してもよい。
【００２４】
また、シャフト８の下端近傍には、歯車１２が取付けられており、この歯車１２は、歯車１３に噛合している。
【００２５】
したがって、車体側部材１と車軸側部材２とが相対直線運動を呈すると、螺子軸３とボール螺子ナット４も軸方向に相対的な直線運動を呈し、螺子軸３およびシャフト８が回転し、この回転運動は、歯車１２を介して歯車１３に伝達されることとなる。
【００２６】
そして、この歯車１３には、回転体Ｗが取付けられている。この回転体Ｗは、歯車１３の軸心に取付けられた回転軸１４と、回転軸１４に着脱自在に取付けられた環状の複数の錘１６とを備えて構成されている。詳しくは、回転軸１４は、歯車１３に連結されていない端部から略中間部に渡り軸方向に沿って溝１５が形成されるとともに、溝１５の終端に円板状のストッパ２０が設けられ、他方、錘１６は、内周側に上記溝１５内に係合する突起部１７を備え、上記溝１５と突起部１７との係合により回転軸１４に対し錘１６が空転してしまうことが防止されている。
【００２７】
また、回転軸１４の歯車１３に連結されていない端部外周から略中間部外周に渡り螺子溝１９が設けられており、この螺子溝１９によりナット１８を回転軸１４に螺着することが可能とされ、錘１６は、ナット１８と上記ストッパ２０とで挟持されることにより回転軸１４に着脱自在に固定される。
【００２８】
なお、上記のように錘１６が回転軸１４に固定されているので、図示するところでは３つの錘１６が回転軸１４に固定されているが、錘１６の数は適宜増減することが可能なようになっている。
【００２９】
他方、運動変換機構Ｈは、上述のように螺子軸３とボール螺子ナット４とで構成されおり、ボール螺子ナット４が螺子軸３に対し図１中上下方向の直線運動をすると、ボール螺子ナット４は、車軸側部材２に固定される外筒５により回転運動が規制されているので、螺子軸３は強制的に回転駆動され、逆に、モータＭを駆動して螺子軸３を回転させると、ボール螺子ナット４の回転が規制されているので、これによりボール螺子ナット４を上下方向に移動せしめることができる。
【００３０】
すなわち、この場合の運動変換機構Ｈにおける回転側部材は螺子軸３ということになる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、運動変換機構Ｈがボール螺子ナットと螺子軸とで構成されているが、これを他の構成、たとえば、ラックアンドピニオンで構成されてもよく、また、ボール螺子ナットを単なるナットに置き換えるとしてもよく、その場合には、ピニオンギアをモータＭのシャフト８に連結すればよい。
【００３２】
さて、以上のように本発明の緩衝装置Ｄ１は構成されるが、以下その作用について説明する。
【００３３】
まず、車体側部材１と車軸側部材２とが相対直線運動を呈する、すなわち、緩衝装置Ｄ１が伸縮する場合、外筒５に連結されているボール螺子ナット４の上下への直線運動はボール螺子ナット４と螺子軸３のボール螺子機構により、螺子軸３の回転運動に変換され、上記螺子軸３に連結されたモータＭのシャフト８も回転する。
【００３４】
モータＭのシャフト８が回転運動を呈すると、モータＭ内の巻線には磁石の移動により誘導起電力が生じ、すなわち、運動エネルギが回生されて電気エネルギとなり、モータＭのシャフト８には誘導起電力に起因する電磁力によるトルクが作用し、上記トルクがシャフト８の回転運動を抑制することとなる。
【００３５】
このシャフト８の回転運動を抑制する作用は、上記螺子軸３の回転運動を抑制することとなり、螺子軸３の回転運動が抑制されるのでボール螺子ナット４の直線運動を抑制するように働き、緩衝装置は上記電磁力によって螺子軸３とボール螺子ナット４の直線運動を抑制する力を発生し振動エネルギを吸収緩和する。
【００３６】
このとき、積極的に巻線に電流供給する場合には、シャフト８に作用する電磁力に起因するトルクを調節することで緩衝装置の伸縮を自由に制御、すなわち、緩衝装置の発生制御力を発生可能な範囲で自由に制御することが可能であるので、緩衝装置の減衰特性を可変としたり、緩衝装置をアクチュエータとして機能させたりすることも可能である。
【００３７】
また、この緩衝装置Ｄ１にあっては、伸縮時に上記歯車１２，１３を介して回転体Ｗも回転運動することになり、この緩衝装置Ｄ１が発生する力は、モータＭが出力する電磁力に起因する螺子軸３とボール螺子ナット４の直線運動を抑制する力と、回転体Ｗの慣性モーメントによる力と、緩衝装置Ｄ１における螺子軸３、モータＭの回転子、歯車１２，１３等の回転する部材の慣性モーメントによる力の合力となる。
【００３８】
そして、慣性モーメントによる上記車体側部材１と車軸側部材２の直線運動を抑制する力は、回転体Ｗおよび上記回転する部材の回転角速度に比例し、すなわち、緩衝装置Ｄ１の伸縮運動の加速度に比例して発生されることになる。
【００３９】
以下、回転体Ｗの慣性モーメントが車両における乗り心地に対しどのように影響するかについて、車体側部材１と車軸側部材２との間に上記緩衝装置Ｄ１を介装するとともに、懸架バネＳを並列に介装した図２に示す車両モデルを用いて説明する。
【００４０】
路面から入力される振動周波数に対する車体側部材１の加速度の伝達ゲインは、図３に示すように、バネ上共振周波数領域（概ね１Ｈｚ近傍）とバネ下共振周波数領域（概ね４〜５Ｈｚ近傍）でピークがあらわれる。
【００４１】
そして、モータＭの電磁力に起因する力によって緩衝装置Ｄ１が発生する減衰特性を伸縮速度に依存する線形でパッシブなものとした場合、バネ上共振周波数領域における伝達ゲインピーク値は、回転体Ｗの慣性質量を増加していくと、単調に低減し、これに対し、バネ下共振周波数領域における伝達ゲインピーク値は、回転体Ｗの慣性質量を増加していくと、徐々に小さくなって極小値をとり、その後は増加する傾向を示し、バネ下共振周波数領域における伝達ゲインピーク値を採る際の周波数も低周波側に移動する。
【００４２】
上記のようになることについて詳しく説明すると、モータＭの電磁力に起因する力は、緩衝装置Ｄ１の伸縮速度に対し逆位相の関係となり、慣性モーメントによる力は、上記伸縮速度に対し９０度位相進みの関係となる。そして、振動周波数が高れば高くなるほど車体側部材１の上下方向速度に対して緩衝装置Ｄ１の伸縮速度は位相遅れとなる。
【００４３】
したがって、モータＭの電磁力に起因する力は、振動周波数が高れば高くなるほど車体側部材１の上下方向速度に対して緩衝装置Ｄ１の伸縮速度の位相が遅れる傾向となる一方、周波数が高くなればなるほど伸縮速度慣性モーメントが大きくなることから、緩衝装置Ｄ１がトータルとして出力する力に占める慣性モーメントによる力の割合が大きくなる。
【００４４】
すなわち、回転体Ｗの慣性質量の増加は、緩衝装置Ｄ１が発生するトータルの力の位相を車体側部材１の上下方向速度に対し進ませるに方向に作用する。
【００４５】
つまり、振動周波数がバネ下共振周波数領域程度まで高くなると、車体側部材１の上下方向速度に対して逆位相よりもさらに位相遅れとなるモータＭの電磁力に起因する力と、振動周波数が高くなると大きくなる慣性モーメントによる力との合計である緩衝装置Ｄ１の発生するトータルの力は、回転体Ｗの慣性質量を適当なものとすることにより、車体側部材１の上下方向速度に対し逆位相に近い関係を維持することができるようになり、これにより上記伝達ゲインのピーク値を低減させることができるのである。
【００４６】
これに対し、回転体Ｗの慣性質量をさらに増加させると、今度は、緩衝装置Ｄ１が発生するトータルの力の位相が車体側部材１の上下方向速度に対し逆位相近傍から離れて位相進みが激しくなるので、上記伝達ゲインのピーク値が上記減少から転じて増大する傾向となるのである。
【００４７】
なお、振動周波数がバネ上共振周波数領域においては、慣性モーメントが比較的小さいことおよびモータＭの電磁力に起因する力の車体側部材１の上下方向速度に対する位相遅れも小さいので、回転体Ｗの質量増加の影響が小さいので、回転体Ｗの慣性質量を極度に大きくしなければ、バネ上共振周波数領域における伝達ゲインのピーク値は単調に減少する傾向を示す。
【００４８】
したがって、回転体Ｗの慣性質量を適当なものとして慣性モーメントの大きさを調節することで、バネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインピーク値を減少せしめることが可能となる事が理解できよう。
【００４９】
そして、この緩衝装置Ｄ１によれば、上述のごとく、回転体Ｗの慣性質量を、錘１６の数、形状や質量を変化させることで慣性モーメントの大きさを調節することができるので、緩衝装置Ｄ１が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００５０】
すなわち、この緩衝装置Ｄ１にあっては、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上することが可能である。
【００５１】
また、回転体Ｗの慣性質量の変更だけでなく、歯車１２，１３のギア比によっても慣性モーメントにより生じる力を調節することができるので、回転体Ｗの慣性質量変更に伴う慣性モーメントによる力の調整幅を変更することができ、きめ細かい力の設定も可能となる。
【００５２】
なお、上述したところでは、モータＭの電磁力に起因する力を線形でパッシブなものとしているが、上記モータＭによる力を制御装置等で制御する場合にあっても、使用される制御則との兼ね合いにおいて、車両制御上最適となるように回転体Ｗの慣性質量を設定しておくことにより、車両における乗り心地を向上できることは勿論である。
【００５３】
また、上述したところでは、１つの回転体Ｗを設けるとしているが、歯車１３とは別に歯車１２に噛合する歯車を設けて、該歯車に回転体Ｗを連結して、回転体Ｗを複数設けてもよいことは勿論であり、またさらに、歯車１２をモータＭのシャフト８ではなく螺子軸３側に設けておくとしてもよい。
【００５４】
つづいて、第２の実施の形態における緩衝装置Ｄ２について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部材については、以下同一の符号を付するのみとして、その詳しい説明を省略する。
【００５５】
この第２の実施の形態における緩衝装置Ｄ２では、図４に示すように、第１の実施の形態における緩衝装置Ｄ１のモータＭのシャフト８を螺子軸３に連結するのではなく、シャフト８の先端に設けた歯車２２とボール螺子ナット４の外周に設けた歯車２１とを噛合させてボール螺子ナット４の回転運動がモータＭに伝達できるようにしてある。
【００５６】
以下、詳しく説明すると、ボール螺子ナット４は、筒２３内にボールベアリング２４，２４を介して回転自在に固定してあり、筒２３の図４中上端は、車体側部材１にマウント２５を介して連結してある。
【００５７】
また、このボール螺子ナット４は、車軸側部材２にアイ２６を介して連結された螺子軸３に回転自在に螺合させてあり、車体側部材１と車軸側部材２とが相対的な直線運動を呈すると、螺子軸３が車軸側部材２によって回転が規制されているので、第１の実施の形態とは異なり、ボール螺子ナット４が回転運動を呈するようになっている。
【００５８】
すなわち、この場合の運動変換機構Ｈにおける回転側部材はボール螺子ナット４ということになる。
【００５９】
そして、このボール螺子ナット４の回転運動が、上記歯車２１，２２の歯車機構によってモータＭのシャフト８に伝達されるようになっており、モータＭの電磁力に起因する力で螺子軸３とボール螺子ナット４の軸方向の直線運動を抑制、すなわち、車体側部材１と車軸側部材２との直線運動を抑制することができるようになっている。
【００６０】
また、上記ボール螺子ナット４の外周側に設けられた歯車２１は、モータＭのシャフト８に連結された歯車２２以外に、歯車２７に噛合しており、この歯車２７には、第１の実施の形態と同様の回転体Ｗが取付けられている。
【００６１】
さらに、この第２の実施の形態における緩衝装置Ｄ２にあっては、螺子軸３の螺子溝に噛合する歯車２８が設けられており、この歯車２８にも第１の実施の形態と同様の回転体Ｗが取付けられている。
【００６２】
つまり、この緩衝装置Ｄ２にあっては、螺子軸３とボール螺子ナット４とが軸方向の相対的な直線運動を呈すると、この直線運動が歯車２１と歯車２７との歯車機構により、さらには、螺子軸３と歯車２８の機構により、二つの回転体Ｗが回転運動を呈するようになっている。
【００６３】
したがって、この緩衝装置Ｄ２にあっては、その発生する力は、おおよそ、モータＭの電磁力に起因する力と、２つの回転体Ｗの慣性モーメントによる力と、モータＭの回転子およびボール螺子ナット４および各歯車２１，２２，２７，２８の慣性モーメントによる力の合力となる。
【００６４】
ここで、上記回転体Ｗについては、その慣性質量の変更が可能となっているので、慣性モーメントの大きさを調節することができ、第１の実施の形態と同様に、緩衝装置Ｄ２が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００６５】
すなわち、この緩衝装置Ｄ２にあっても、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上することが可能である。
【００６６】
なお、上述したところでは、この第２の実施の形態における緩衝装置Ｄ２では、回転体Ｗを２つ設けているが、いずれか１つを歯車と共に省略しても上記作用効果は失われないが、回転体Ｗを２つ設けることにより慣性モーメントによる力に影響を与える回転体Ｗ，Ｗの全体の質量の変更幅を大きくすることができる利点がある。
【００６７】
また、いずれか１つの回転体Ｗのみを備える緩衝装置Ｄ２にあっては、１つの回転体Ｗおよび歯車を省略するので、その分緩衝装置Ｄ２を小型化できるメリットがあり、車両への搭載性が向上することになる。
【００６８】
なお、どちらの回転体Ｗを省略するかについては、緩衝装置Ｄ２の搭載スペースを考慮した上で選択することができる。
【００６９】
さらに、図５に示した緩衝装置Ｄ３について説明する。この緩衝装置Ｄ３は、車体側部材１と車軸側部材２の直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭと、車体側部材１と車軸側部材２との直線運動により回転する回転体Ｗ２とを備えて構成されている。
【００７０】
運動変換機構ＨおよびモータＭについては、第１の実施の形態における緩衝装置Ｄ１と同様の構成である。
【００７１】
したがって、この第３の実施の形態の緩衝装置Ｄ３における第１の実施の形態の緩衝装置Ｄ１と異なる部分は、回転体Ｗ２の構成である。
【００７２】
この回転体Ｗ２は、モータＭのシャフト８に連結される腕３０と、腕３０に移動可能に取付けられる錘３１とで構成されており、詳しくは図示しないが、錘３１には、腕３０が挿通可能なように、図示しない孔が設けられており、錘３１は、腕３０上を、図５中左右に移動できるようになっている。
【００７３】
また、錘３１には、錘３１の外周から上記孔に貫通する図示しない螺子孔が設けてあり、この螺子孔に図示しない螺子を螺着し、腕３０に螺子の先端を圧接させるなどして錘３１を腕３０上の任意の位置に固定できるようになっている。
【００７４】
なお、錘３１の腕３０への固定については、上記した方法以外の方法を利用してもよいことは勿論である。
【００７５】
したがって、この回転体Ｗ２にあっても、車体側部材１と車軸側部材２とが相対的な直線運動を呈すると、モータＭのシャフト８とともに回転することができるようなっている。
【００７６】
そして、この回転体Ｗ２は、腕３０への錘３１の取付位置を変化させることにより回転体Ｗ２の慣性質量を変化させて、慣性モーメントの大きさを調節できる。
【００７７】
無論、錘３１を複数腕３０に装着して、回転体Ｗ２の慣性質量を変化させることにしてもよい。
【００７８】
この第３の実施の形態における緩衝装置Ｄ３にあっては、回転体Ｗ２の質量自体を変化させることによって、慣性モーメントの大きさを調節するのみならず、質量を変化させることに換えて腕３０への錘３１の取付位置の調節により慣性質量を変化させることによっても回転体Ｗ２の慣性モーメントの大きさを調節できる。
【００７９】
つまり、わざわざ、錘を追加的に、もしくは錘そのものを交換して慣性モーメントを調節する必要がなくなり、錘の取付位置のみの調節で慣性モーメントを変化させることができ、その調節が簡易となる利点がある。
【００８０】
そして、慣性モーメントの大きさを変化させることができることから、第１の実施の形態における緩衝装置Ｄ１と同様に、この第３の緩衝装置Ｄ３にあっても、緩衝装置Ｄ３が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００８１】
すなわち、この緩衝装置Ｄ３にあっても、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上することが可能である。
【００８２】
なお、この実施の形態にあっては、モータＭのシャフト８と螺子軸３とを連結するのにカップリング１０を用いているが、カップリング１０に上記腕３０と同様の機能を果たす腕を一体的に設けるとすれば、部品点数を削減できて経済的である。
【００８３】
最後に、図６に示した第４の実施の形態における緩衝装置について説明する。この第４の実施の形態における緩衝装置にあっては、第１の実施の形態と同様であり、図６中では、その図示を省略しているが、運動変換機構ＨおよびモータＭは第１の実施の形態と同様に車体側部材１と車軸側部材２との間に介装されている。そして、この図６にあっては、回転体Ｗ３およびその周辺部分のみを図示している。
【００８４】
この第４の実施の形態における緩衝装置は、上記した運動変換機構ＨおよびモータＭの他に、車体側部材１に連結された車体側ラック４１と、車軸側部材２に設けた車軸側ラック４２と、上記車体側ラック４１と車軸側ラック４２とに噛合するピニオンギア４３とを備えており、このピニオンギア４３には回転体Ｗ３が連結されている。
【００８５】
回転体Ｗ３は、ピニオンギア４３の軸心に固着された回転軸４４と、回転軸４４に連結された腕４５と、腕４５に移動可能に取付けられる錘４６とで構成されており、詳しくは図示しないが、腕４５および錘４６は、第３の実施の形態における腕３０および錘３１と同様の構成である。
【００８６】
したがって、この回転体Ｗ３は、車体側部材１と車軸側部材２とが相対的な直線運動を呈すると、ラックアンドピニオンの機構により、ピニオンギア４３が回転して、回転体Ｗ３もそれに伴って回転するようになっている。
【００８７】
そして、回転体Ｗ３における錘４６は、腕４５の任意の位置に固定可能なようになっているので、この回転体Ｗ３による慣性モーメントの大きさを調節できるようになっている。
【００８８】
すなわち、この第４の実施の形態における緩衝装置にあっても、慣性モーメントの大きさを変化させることができることから、第３の実施の形態における緩衝装置Ｄ３と同様に、第４の実施の形態における緩衝装置が適用される車両に合わせてバネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域における車体側部材１の加速度に対する伝達ゲインのピーク値を減少せしめることが可能となる。
【００８９】
すなわち、この第４の実施の形態における緩衝装置にあっても、適用される車両にあわせて最適な慣性モーメントによる力を発生できるので、車両における乗り心地を向上することが可能である。
【００９０】
また、この第４の実施の形態における緩衝装置にあっても、回転体Ｗ３の質量自他を変化させることによって、慣性モーメントの大きさを調節するのみならず、質量を変化させることに換えて腕４５への錘４６の取付位置の調節により慣性質量を変化させることによっても回転体Ｗ３の慣性モーメントの大きさを調節できるので、わざわざ、錘を追加的に、もしくは錘そのものを交換して慣性モーメントを調節する必要がなくなり、錘の取付位置のみの調節で慣性モーメントを変化させることができ、その調節が簡易となる利点がある。
【００９１】
なお、上記した各実施の形態では、歯車機構を介して回転体Ｗ，Ｗ２を回転させるようにしているが、歯車機構に換えて摩擦車機構を利用してもよく、また、たとえば、歯車機構を省略し、回転体を錘のみとしてモータＭの回転子や、螺子軸３、ボール螺子ナット４などの回転する部材に直接的に取付けるようにして慣性モーメントの大きさを調節するとしてもよく、その作用効果を失うことはない。
【００９２】
さらに、回転体の質量の調節が煩雑にはなるが、回転体を歯車そのものや摩擦車等として、歯車等を取り替えることにして質量を変化させて、慣性モーメントの大きさを調整することにしてもよい。
【００９３】
また、各実施の形態における回転体を複合して緩衝装置に適用することも可能である。
【００９４】
さらに、回転体を設ける意図は、慣性モーメントの大きさを調節することを可能とし、車両における乗り心地を向上することにあることから、各実施の形態における回転体の形状、構造は上記実施の形態のものに限定されないことは勿論である。
【００９５】
またさらに、各実施の形態における緩衝装置を図中天地逆にして車体側部材１と車軸側部材２との間に介装してもよい。
【００９６】
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】
【００９７】
【図１】第１の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。
【図２】車両モデルを示す図である。
【図３】振動周波数に対する車体側部材１の加速度の伝達ゲインを示した図である。
【図４】第２の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。
【図５】第３の実施の形態における緩衝装置の縦断面図である。
【図６】第４の実施の形態の緩衝装置における回転体およびその周辺部分の側面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 車体側部材
２ 車軸側部材
３ 螺子軸
４ 螺子ナットたるボール螺子ナット
５ 外筒
６，２６ アイ
７，２５ マウント
８ シャフト
９ ケース
１０ カップリング
１２，１３，２１，２２，２７，２８ 歯車
１４，４４ 回転軸
１５ 溝
１６，３１，４６ 錘
１７ 突起部
１８ ナット
１９ 螺子溝
２０ ストッパ
２３ 筒
２４ ボールベアリング
３０，４５ 腕
４１ 車体側ラック
４２ 車軸側ラック
４３ ピニオンギア
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 緩衝装置
Ｈ 運動変換機構
Ｍ モータ
Ｓ 懸架バネ
Ｗ，Ｗ２，Ｗ３ 回転体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側部材と車軸側部材との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を備え、モータにおける磁石に対向する巻線に作用する電磁力で上記直線運動を抑制する緩衝装置において、車体側部材と車軸側部材との直線運動により回転する１つもしくは複数の回転体を設けたことを特徴とする緩衝装置。
【請求項２】
少なくとも１つ以上の回転体は、モータシャフトもしくは運動変換機構の回転側部材の回転運動が伝達されて回転することを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項３】
車体側部材に設けた車体側ラックと、車軸側部材に設けた車軸側ラックと、上記車体側ラックと車軸側ラックとに噛合するピニオンギアとを備え、該ピニオンギアの回転運動が回転体に伝達されることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝装置。
【請求項４】
運動変換機構は、螺子軸と、螺子軸に螺合する螺子ナットを備えた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装置。
【請求項５】
螺子軸の直線運動が螺子ナットの回転運動に変化され、螺子ナットの回転運動が回転体に伝達されること特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
【請求項６】
螺子ナットの直線運動が螺子軸の回転運動に変換され、螺子軸の回転運動が回転体に伝達されることを特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
【請求項７】
螺子軸に噛合する歯車を備え、該歯車に回転体を連結したことを特徴とする請求項４または６に記載の緩衝装置。
【請求項８】
少なくとも１つ以上の回転体は、回転軸と、回転軸に着脱自在に取付けられる錘とを備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の緩衝装置。
【請求項９】
少なくとも１つ以上の回転体は、回転軸と、回転軸に取付けられた腕と、腕上を移動可能に取付けられる錘とを備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の緩衝装置。
【請求項１０】
少なくとも１つ以上の回転体は、モータのシャフトあるいは螺子軸と螺子ナットのうち回転側部材に連結される腕と、腕上を移動可能に取付けられる錘とを備えていることを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の緩衝装置。
【請求項１】
車体側部材と車軸側部材との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を備え、モータにおける磁石に対向する巻線に作用する電磁力で上記直線運動を抑制する緩衝装置において、車体側部材と車軸側部材との直線運動により回転する１つもしくは複数の回転体を設けたことを特徴とする緩衝装置。
【請求項２】
少なくとも１つ以上の回転体は、モータシャフトもしくは運動変換機構の回転側部材の回転運動が伝達されて回転することを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
【請求項３】
車体側部材に設けた車体側ラックと、車軸側部材に設けた車軸側ラックと、上記車体側ラックと車軸側ラックとに噛合するピニオンギアとを備え、該ピニオンギアの回転運動が回転体に伝達されることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝装置。
【請求項４】
運動変換機構は、螺子軸と、螺子軸に螺合する螺子ナットを備えた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装置。
【請求項５】
螺子軸の直線運動が螺子ナットの回転運動に変化され、螺子ナットの回転運動が回転体に伝達されること特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
【請求項６】
螺子ナットの直線運動が螺子軸の回転運動に変換され、螺子軸の回転運動が回転体に伝達されることを特徴とする請求項４に記載の緩衝装置。
【請求項７】
螺子軸に噛合する歯車を備え、該歯車に回転体を連結したことを特徴とする請求項４または６に記載の緩衝装置。
【請求項８】
少なくとも１つ以上の回転体は、回転軸と、回転軸に着脱自在に取付けられる錘とを備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の緩衝装置。
【請求項９】
少なくとも１つ以上の回転体は、回転軸と、回転軸に取付けられた腕と、腕上を移動可能に取付けられる錘とを備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の緩衝装置。
【請求項１０】
少なくとも１つ以上の回転体は、モータのシャフトあるいは螺子軸と螺子ナットのうち回転側部材に連結される腕と、腕上を移動可能に取付けられる錘とを備えていることを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の緩衝装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１９４２６１（Ｐ２００６−１９４２６１Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６２１（Ｐ２００５−３６２１）
【出願日】平成１７年１月１１日（２００５．１．１１）
【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１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１１日（２００５．１．１１）
【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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