緩衝器
【課題】モータの全長を長くすることなしにトルク検出が可能なモータの提供することであり、また、モータを使用する緩衝器の制御性を向上するとともに緩衝器の全長を短くすることである。
【解決手段】 モータが中空なロータシャフト３と、該ロータシャフト３内に挿通されるとともにロータシャフト３の一端側内周に結合される出力シャフトＴと、出力シャフトＴの一端側の回転角を検出する回転角検出手段Ｋ１と、出力シャフトＴの他端側の回転角を検出する回転角検出手段Ｋ２とを備えてなり、モータの全長を長くすることなしにトルク検出を行えるようにした。
【解決手段】 モータが中空なロータシャフト３と、該ロータシャフト３内に挿通されるとともにロータシャフト３の一端側内周に結合される出力シャフトＴと、出力シャフトＴの一端側の回転角を検出する回転角検出手段Ｋ１と、出力シャフトＴの他端側の回転角を検出する回転角検出手段Ｋ２とを備えてなり、モータの全長を長くすることなしにトルク検出を行えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの改良および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】
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としては、モータのロータシャフトと螺子軸とをトーションバーを介して連結しているものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４３６４８号公報（段落番号００４３から００４４，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、油等を必要としない点で非常に有用であるが、以下の問題点がある。
【０００４】
すなわち、上記緩衝器では、モータが発生しているトルクを正確に検知することができないので、緩衝器が発生している減衰力の把握ができず制御上不利である。
【０００５】
また、従来緩衝器では、モータのロータシャフトと螺子軸とを連結するとしているので、どうしてもトーションバーの長さ分緩衝器の基本長が長くなってしまい、搭載性が悪く、ストローク確保も困難となるという不具合がある。
【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、モータの全長を長くすることなしにトルク検出が可能なモータの提供することであり、また、モータを使用する緩衝器の制御性を向上するとともに緩衝器の全長を短くすることである。
【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、本発明のモータは、中空なロータシャフトと、該ロータシャフト内に挿通されるとともにロータシャフトの一端側内周に結合される出力シャフトと、出力シャフトの一端側の回転角を検出する回転角検出手段と、出力シャフトの他端側の回転角を検出する回転角検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の緩衝器は、螺子ナットと、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の回転が伝達されるモータとを備えた緩衝器において、モータは、中空なロータシャフトと、該ロータシャフト内に挿通されるとともにロータシャフトの一端側内周に結合される出力シャフトと、出力シャフトの一端側の回転角を検出する回転角検出手段と、出力シャフトの他端側の回転角を検出する回転角検出手段とを備え、出力シャフトが螺子軸に連結されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモータによれば、出力シャフトの下端側の回転角と、ロータシャフトに連結される上端側の回転角とを検出することができるので、その上端側と下端側の回転角の差から実際にロータに作用しているトルクを検出することができる。
【００１０】
したがって、上記検出されるトルクによりモータを制御することが可能となるので、より精緻にモータを制御することが可能となる。
【００１１】
また、トーションバー等の捩れ角を検出してトルクを検出する場合には、モータと駆動される機器側のシャフトとの間にトーションバーを介装して、このトーションバーの両端に回転角センサを取付けることが通常であり、そうすると、モータと該機器との間にトーションバーを介在する必要があるので、機器全体が大型化する弊害があるが、本発明におけるモータにあっては、ロータシャフト内に出力シャフトが配置されているので、モータの全長を長くすることなしにモータ内でトルク検出が完結するから、本発明のモータが適用される機器全体を小形化でき、上記弊害を解消することが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明の緩衝器にあっては、緩衝器の全長を従来の緩衝器に比較して少なくともトーションバーの長さ分短縮することができ、その分、緩衝器のストロークの確保が容易となるとともに、車両への搭載性が向上する。
【００１３】
さらに、従来の緩衝器ではトルクを検出することができなかったが、本発明の緩衝器においては、トルクを検出することができ、このトルクに基づいてモータの出力する回転トルクを制御することがき、これにより車両における乗り心地を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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緩衝器の縦断面図である。図２は、カップリングの分解斜視図である。図３は、他の実施の形態における緩衝器におけるモータの縦断面図である。
【００１５】
図１に示すように、一実施の形態における緩衝器Ｄ１は、基本的には、螺子ナットたるボール螺子ナット１１と、ボール螺子ナット１１内に回転自在に螺合される螺子軸１２と、螺子軸１２の回転が伝達されるモータＭ１とで構成されている。
【００１６】
以下、詳細に説明すると、モータＭ１は、図１に示すように、ケース２と、上記ロータ１と、ステータ５とで構成され、ロータ１は、中空なロータシャフト３と、ロータシャフト３の外周に取付けられた磁石４と、ロータシャフト３内に挿通される出力シャフトたるトーションバーＴとで構成され、ケース２にボールベアリング８，９を介して回転自在に支持されている。
【００１７】
ケース２は、開口部に鍔を備えた有底筒状のケース本体２ａと、開口部を閉じる内蓋２ｂと、内蓋２ｂの下端側に結合される開口部に鍔を備えた有底筒状の外蓋２ｃとで構成され、上記内蓋２ｂの下端面と上記外蓋２ｃの鍔で車両の車体Ｂを挟持するようになっており、ケース本体２ａ、内蓋２ｂ、車体Ｂおよび外蓋２ｃを貫通する図示しないボルトを使用してモータＭ１を車体Ｂ内側に強固に固定してある。
【００１８】
また、上記内蓋２ｂおよび外蓋２ｃには、それぞれ、その軸心部を貫く孔が設けられており、ロータシャフト３およびトーションバーＴの挿入が可能とされている。
【００１９】
なお、モータＭ１の車体Ｂへの固定方法は、ボルトとナットによる以外にも溶接その他の固定方法を採用してよいことは無論であるが、メンテナンスを念頭に置けば、モータＭ１を車体Ｂへ強固に固定することができるとともに取外し可能である固定方法を採用することが好ましい。
【００２０】
他方、ステータ５は、ケース２の内周であって上記磁石４と対向するように取付けた電機子鉄心たるコア６と、コア６に巻回した巻線７とで構成され、このモータＭ１は、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
【００２１】
なお、磁石４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。
【００２２】
また、ロータシャフト３は、略有底筒状に形成されて内部が中空とされ、その図1中上端内側には、出力シャフトたるトーションバーＴの上端が嵌着されているとともに、その図1中上端には、センシング用磁石６１が取付けられる軸６２が設けられている。
【００２３】
このとき、出力シャフトたるトーションバーＴの外周がロータシャフト３の内周に当接することがないように、すなわち、トーションバーＴの捩れをロータシャフト３が干渉しないように、ロータシャフト３の内径は、トーションバーＴの外径より大きく設定されている。
【００２４】
そして、ロータシャフト３は、ケース本体２ａ内に外輪側が固定されたボールベアリング８および内蓋２ｂ内周側に外輪側が固定されたボールベアリング９のそれぞれの内輪に挿入されてケース２に回転自在に支持されている。
【００２５】
さらに、ケース本体２ａの図1中上部内側には、上記ロータシャフト３の軸６２の外周に取付けられたセンシング用磁石６１に対向させてホール素子やＭＲ素子等を備えた磁気センサ６３が設けられており、これによりロータシャフト３ひいてはロータシャフト３の内側に固定されたトーションバーＴの上端側の回転角を検出することができるようになっている。
【００２６】
したがって、上記したセンシング用磁石６１および磁気センサ６２が出力シャフトたるトーションバーＴの一端側の回転角を検出する回転角検出手段Ｋ１となる。
【００２７】
転じて、トーションバーＴの他端側たる図1中下端外周には、センシング用磁石６４が固定されて取付けられており、このセンシング用磁石６４に対向するように磁気センサ６５が外蓋２ｃ内に設けられており、また、トーションバーＴの下端側側部は、外蓋２ｃ内周に外輪側が固定されたボールベアリング１０の内輪に嵌挿され、ロータシャフト３同様にケース２に回転自在に支持されている。
【００２８】
そして、上記センシング用磁石６４および磁気センサ６５によりトーションバーＴの他端側たる図１中下端側の回転角を検出することができるようになっており、上記したセンシング用磁石６４および磁気センサ６５が出力シャフトたるトーションバーＴの他端側の回転角を検出する回転角検出手段Ｋ２となる。
【００２９】
なお、上述したところでは、各回転角検出手段を、センシング用磁石６２，６４と磁気センサ６３，６５としているが、これをセンシング用磁石に換えて、ロータコイルもしくはレゾルバコアとし、磁気センサをステータコイルとしたレゾルバとしてもよく、また、光学式等のロータリエンコーダを使用してトーションバーＴの上下端の回転角を検出するとしてもよい。
【００３０】
また、上記したところでは、上下端側でそれぞれの回転角に差が出やすいように出力シャフトをトーションバーＴとしているが、単に棒状の出力シャフトを使用することも可能である。ただし、出力シャフトの捩り剛性の高い場合には、各回転各検出手段には、分解能が高いものを使用することが好ましい。
【００３１】
さらに、ロータシャフト３は、筒状とされてもよく、筒状とされる場合には、出力シャフトの上端側外周に固定できるとともに、さらに、出力シャフトの捩れを規制しないように出力シャフトの外径よりロータシャフト３の内径を大きく設定すればよい。
【００３２】
そして、モータＭ１は、ロータ１に作用する回転トルクを制御可能なようにケース本体２ａの上端側部に設けたグロメットＧ内を通してケース２内に導入される電線（図示せず）を介して、図示しない制御装置およびに外部電源に接続されており、所望の減衰力を得られるよう調整されるとともに、モータＭ１を積極的に駆動してこの緩衝器Ｄ１を緩衝器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。
【００３３】
なお、本実施の形態においてはモータＭ１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、たとえばブラシ付直流モータや交流モータ、誘導モータ等も使用可能である。
【００３４】
また、本実施の形態においては、モータＭ１の直径を大きくして、熱容量を大きくしてあるので、磁石４の熱減磁およびモータＭ１の熱損を防止されるとともに、車体Ｂ内側にモータＭ１を設けても邪魔にならないように長さを短くしてある。
【００３５】
つづいて、本緩衝器においては、緩衝器Ｄ１の伸縮運動を回転運動に変換するために、螺子軸１２と、この螺子軸１２に回転自在に螺合される螺子ナットたるボール螺子ナット１１を用いている。
【００３６】
そして、螺子軸１２は、ボールベアリング２３，２４を介して、内筒２０に回転自在に支持されており、このボールベアリング２３，２４は、内筒２０の図１中上端内に嵌着のキャップ体２１に保持されており、さらに、キャップ体２１は、外周側に鍔部２２が設けられ、この鍔部２２は、底部に孔が設けられるとともに開口部に鍔を備えたカップ状の連結部材２５にボルト（付示せず）で締結されている。
【００３７】
なお、螺子軸１２の上端側には、段部１２ａが設けられ、この段部１２ａとナット６０とでボールベアリング２３，２４を挟持しており、内筒２０に対して螺子軸１２の軸ぶれが防止されている。
【００３８】
さらに、連結部材２５の図１中上端内周には、上記した外蓋２ｃが嵌合され、内筒２０を車体Ｂで支持できるようになっており、モータＭ１を車体Ｂに締結する際に使用する図示しないボルトが連結部材２５の鍔を貫通するようにしておいて、モータＭ１と連結部材２５とを該図示しないボルトで車体Ｂに締結するとしてもよい。
【００３９】
なお、上記連結部材２５の鍔と上記外蓋２ｃとの間に防振ゴム等の弾性体を介装させてもよく、この弾性体を介装する場合には、緩衝器Ｄ１の振動を該弾性体で吸収できるので車両における乗り心地を向上させることができる。
【００４０】
そして、螺子軸１２の図１中上端は、カップリングたるフレキシブルカップリング３０が連結され、このフレキシブルカップリング３０の他端たる図１中上端には、モータＭ１のトーションバーＴの図１中下端が挿入され連結されて、螺子軸１０の回転運動をこのフレキシブルカップリング３０を介してモータＭ１のロータ１に伝達可能とされており、さらに、このフレキシブルカップリング３０は、上記連結部材２５内に収容されている。
【００４１】
このフレキシブルカップリング３０は、図２に示すように、上下一対の連繋体３１，３２と連繋体３１，３２との間に介在させた弾性体３３とを備えてなり、一方の連繋体３１は、筒状本体と筒状本体に起立する一対の横断面扇型の突起部を備え、他方の連繋体３２も同様の形状とされ、この連携体３１，３２を、一方の連携体の突起部が他方の連携体の突起部間に入り込むようにして向かい合わせにしてあり、一方の突起部と他方の突起部との間の各々に弾性体３３を溶着等により介在させてある。
【００４２】
したがって、このフレキシブルカップリング３０にあっては、トーションバーＴに対し螺子軸１２の捩れが許容され、すなわち、トーションバーＴと螺子軸１２とを連結した状態からトーションバーＴに対し螺子軸１２が周方向に回転することが許容されており、上記弾性体３３の介装により螺子軸１２の大きな角加速度の回転運動がダイレクトにトーションバーＴに伝達されることが防止されている。
【００４３】
なお、フレキシブルカップリング３０としては、図示したもの以外に、ベローズ型や、板バネを介装したものなど、種々のものを使用可能であり、フレキシブルカップリング３０が、偏心をも許容する場合には、緩衝器Ｄ１の組み付けが容易となる。
【００４４】
ちなみに、この連結部材２５によりフレキシブルカップリング３０に車両走行中の飛び石や雨水等が直接当たることが回避されている点でカップ状の連結部材２５を設ける利点がある。
【００４５】
転じて、螺子軸１２に螺合されている螺子ナットたるボール螺子ナット１１は、内筒２０より小径の連携筒４０の図１中上端に回動不能に連結されており、この連携筒４０は、詳しくは図示しないが、その下端で車軸側取付部Ｅを介して外筒４１に結合され、また、この外筒４１内には、内筒２０が軸受３５，３６を介して摺動自在に挿入されている。
【００４６】
すなわち、ボール螺子ナット１１は、連携筒４０および車軸側取付部Ｅを介して車両の車軸側に連結可能とされており、ボール螺子ナット１１が螺子軸１２に対し図１中上下方向の直線運動を呈すると、ボール螺子ナット１１は、車軸側に固定される連携筒４０により回転運動が規制されているので、螺子軸１２は強制的に回転駆動され、逆に、モータＭ１を駆動して螺子軸１２を回転させると、ボール螺子ナット１１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１１を上下方向に移動せしめることができる。
【００４７】
なお、外筒４１と内筒２０との間には軸受３５，３６が設けられ、外筒４１に対する内筒２０の軸ぶれが防止され、結果的に、ボール螺子ナット１１に対する螺子軸１２の軸ぶれが防止され、これにより、ボール螺子ナット１１の一部のボール（図示せず）に集中して荷重がかかることを防止でき、上記ボールもしくは螺子軸１２の螺子溝が劣化する事態を避けることが可能である。
【００４８】
また、上記ボールもしくは螺子軸１２の螺子溝の劣化を防止できるので、螺子軸１２のボール螺子ナット１１に対する回転および緩衝器Ｄ１の伸縮方向への移動の各動作の円滑さを保つことができ、上記各動作の円滑を保てるので、緩衝器Ｄ１としての機能も損なわれず、ひいては、緩衝器Ｄ１の劣化を防止できる。
【００４９】
さらに、上記螺子軸１２とボール螺子ナット１１は、内筒２０および外筒４１内に収容されているので、外部からの飛び石等の干渉を受けないので、この点でも緩衝器D１の劣化等を防止できる。
【００５０】
さらに、外筒４１の図１中上端には、上端に鍔を備えた筒状のストッパ部材４２が嵌着され、このストッパ部材４２の内周側に配在の環状のダストシール４３が内筒２０の外周と外筒４１との間をシールして、外筒４１および内筒２０内への埃や雨水等の侵入が防止されて、螺子軸１２やボール螺子ナット１１の品質劣化が防止されている。
【００５１】
また、上記ストッパ部材４２の上端は、この緩衝器Ｄ１が収縮して任意の長さまで収縮すると、内筒２０の図１中上端外周側に設けた蛇腹筒状のバンプストッパ２８と当接するようになっており、緩衝器Ｄ１の収縮時の衝撃を緩和できるようになっているとともに、また、螺子軸１２の下端の車体側取付部Ｅへの衝突、すなわち、緩衝器Ｄ１のいわゆる底付きが防止され、緩衝器Ｄ１の最収縮時における車両における乗り心地が向上される。
【００５２】
他方、緩衝器Ｄ１の最収縮時におけるボール螺子ナット１１とキャップ体２１との衝突の衝撃を緩和するため、内筒２０内には、キャップ体２１の下端に当接するクッションゴム２９が設けられており、これにより、ボール螺子ナット１１ひいては緩衝器Ｄ１の品質劣化が防止されるとともに、この点でも緩衝器Ｄ１の最収縮時における車両における乗り心地が向上される。
【００５３】
さて、上述のように構成された緩衝器Ｄ１にあっては、路面から力を受けて車体と車軸とが直線相対運動すると、車軸側に連結されるボール螺子ナット１１と車体Ｂ側に連結される螺子軸１２とが直線相対運動を呈し、この相対運動が上記のように螺子軸１２の回転運動に変換され、この螺子軸１２の回転運動が出力シャフトたるトーションバーＴを介してモータM１のロータ１に伝達される。
【００５４】
そして、モータＭ１のロータ１が回転運動を呈すると、モータＭ１内の巻線７が磁石４の磁界を横切ることとなり、該巻線７に誘導起電力を発生させることよりモータＭ１にエネルギ回生させて電磁力を発生させ、モータＭのロータ１に誘導起電力に起因する電磁力による回転トルクが作用し、上記回転トルクがロータ１の回転運動を抑制することとなる。
【００５５】
このロータ１の回転運動を抑制する作用は、上記螺子軸１２の回転運動を抑制することとなり、螺子軸１２の回転運動が抑制されるのでボール螺子ナット１１の直線運動を抑制するように働き、緩衝器Ｄ１は、上記電磁力によって、この場合減衰力として働く制御力を発生し、振動エネルギを吸収緩和する。
【００５６】
このとき、積極的に巻線７に外部電源から電流供給する場合には、ロータ１に作用する回転トルクを調節することで緩衝器Ｄ１の伸縮を自由に制御、すなわち、緩衝器Ｄ１の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、緩衝器Ｄ１の減衰特性を可変としたり、緩衝器Ｄ１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り、また、上述のエネルギ回生による減衰力にあわせて緩衝器Ｄ１をアクチュエータとして機能させて適切な制御を行う場合には、緩衝器Ｄ１をアクティブサスペンションとしても機能させることも可能である。
【００５７】
なお、上述のように積極的にアクチュエータとして機能させる必要が無い場合、すなわち、減衰力を発生させるだけであれば、モータＭ１を外部電源に接続する必要はなく、モータＭ１のロータ１が強制的に回転させられるときに巻線７に生じる誘導起電力により、すなわち、エネルギ回生のみにより発生する電磁力に起因する回転トルクで螺子軸１２とボール螺子ナット１１との直線相対運動を抑制するとしてもよいことは勿論である。
【００５８】
そして、この緩衝器Ｄ１におけるモータＭ１にあっては、出力シャフトたるトーションバーＴの下端側の回転角と、ロータシャフト３に連結される上端側の回転角とを検出することができるので、その上端側と下端側の回転角の差から実際にロータ１に作用しているトルクを検出することができる。
【００５９】
したがって、上記検出されるトルクによりモータＭ１を制御することが可能となるので、より精緻にモータＭ１を制御することが可能となる。
【００６０】
また、トーションバー等の捩れ角を検出してトルクを検出する場合には、モータと駆動される機器側のシャフトとの間にトーションバーを介装して、このトーションバーの両端に回転角センサを取付けることが通常であり、そうすると、モータと該機器との間にトーションバーを介在する必要があるので、機器全体が大型化する弊害があるが、本実施の形態におけるモータＭ1にあっては、ロータシャフト３内に出力シャフトたるトーションバーＴが配置されているので、モータＭ１の全長を長くすることなしにモータＭ１内でトルク検出が完結するから、モータＭ１が適用される機器全体を小形化でき、上記弊害を解消することが可能となる。
【００６１】
そして、特に機器が緩衝器Ｄ１である本実施の形態においては、緩衝器Ｄ１の全長を従来の緩衝器に比較して少なくともトーションバーの長さ分短縮することができ、その分、緩衝器Ｄ１のストロークの確保が容易となるとともに、車両への搭載性が向上する。
【００６２】
さらに、従来の緩衝器ではトルクを検出することができなかったが、本実施の形態における緩衝器においては、トルクを検出することができ、このトルクに基づいてモータＭ１の出力する回転トルクを制御することがき、これにより車両における乗り心地を向上することが可能となる。
【００６３】
また、本実施の形態の場合には、モータＭ１を特に車体Ｂの内側に固定しているから、緩衝器Ｄ１の相対運動部分の長さは、緩衝器Ｄ１全体の長さからモータＭ１の長さを除した長さとなり、この点でも緩衝器Ｄ１のストロークの確保が容易となる。つまり、モータＭ１が車体Ｂの下部、すなわち、車体Ｂ外方に取付ける場合に比較すると、モータＭ１の長さ分のストロークを長く取ることが可能となる。
【００６４】
さらに、このモータＭ１にあっては、出力シャフトであるトーションバーＴがバネとしても作用するので、モータＭ１の出力トルクが過大な場合にも、該トルクが機器の駆動シャフトに直接作用することが防止されるので、モータＭ１に接続される機器の負担を軽減できる。
【００６５】
したがって、本実施の形態における緩衝器Ｄ１にあっては、モータＭ１から伝達される螺子軸１２に作用するトルクの急激な変化を緩和でき、ボール螺子ナット１１および螺子軸１２にかかる負担を軽減でき、緩衝器Ｄ１の円滑な伸縮を保障することができる。
【００６６】
また、この緩衝器Ｄ１あっては、モータＭ１は車体Ｂに固定されており、バネ上側連結質量にはモータＭ１の質量は含まれないこととなるから、バネ上側連結質量を軽量化することができる。
【００６７】
すなわち、バネ上側連結質量を軽量にすることができるので、車両バネ下たる車軸側からの振動の入力を車両バネ上たる車体側へ伝達する力も上記軽量化によって小さくなり、車両における乗り心地を向上できることとなる。
【００６８】
さらに、フレキシブルカップリング３０がロータ１に対する螺子軸１２の捩れを許容する、すなわち、ロータ１と螺子軸１２とを連結した状態からロータ１に対し螺子軸１２が周方向に回転することを許容するので、本構成の緩衝器Ｄ１特有の慣性モーメントによる不要な減衰力の発生を低減することができる。
【００６９】
ここで、慣性モーメントによる減衰力について少し説明すると、緩衝器Ｄが発生する減衰力は、概ね、螺子軸１２の慣性モーメントと、モータＭ１のロータ１の慣性モーメントと、ボール螺子ナット１１の慣性モーメントと、モータＭ１の発生する電磁力の総和であり、上記各慣性モーメントは、モータＭ１のロータ１の角加速度が、上記緩衝器Ｄ１の伸縮運動の加速度に比例することから、緩衝器Ｄ１の伸縮運動の加速度に比例して大きくなるが、螺子軸１２の慣性モーメントは比較的大きく減衰力に対する影響は無視できない。
【００７０】
そして、この上記慣性モーメントは、上述の通り上記伸縮運動の加速度に比例することから、路面等から緩衝器Ｄ１に入力される緩衝器Ｄ１の軸方向の力に対し、緩衝器Ｄ１はモータＭ１の電磁力に依存しない減衰力を発生することになり、特に急激な軸方向の力が入力された場合には、より高い減衰力を発生することになり、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させてしまうこととなる。
【００７１】
したがって、常に電磁力に依存した減衰力に先んじて螺子軸１２の慣性モーメントによる減衰力が発生することとなり、また、緩衝器Ｄの伸縮運動の加速度に依存する螺子軸１２の慣性モーメントにより発生する減衰力は制御しづらいので、螺子軸１２の慣性モーメントが小さければ小さいほど、螺子軸１２の慣性モーメントの減衰力に対する影響を抑制することができることとなるが、上述のようにフレキシブルカップリング３０が螺子軸１２の捩れを許容するから、フレキシブルカップリング３０で螺子軸１２の慣性モーメントによる減衰力を緩和することができ、当該緩衝器Ｄ１の発生減衰力の制御性が向上するとともに、当該緩衝器Ｄ１が車両に適用される場合には、車両における乗り心地を向上することが可能となる。
【００７２】
なお、モータＭ１のトーションバーＴがバネとしても作用するので、上記の慣性モーメントによる減衰力の緩和は、このトーションバーＴの部分でも行われ、フレキシブルカップリング３０を使用しなくとも上記慣性モーメントによる減衰力の緩和が可能であり、反対に、出力シャフトに捩り剛性が比較的高い物を使用しても、上記出力シャフトに対して螺子軸１２の位置ずれを許容するカップリングであるフレキシブルカップリング３０により上述のように慣性モーメントによる減衰力の緩和が可能である。
【００７３】
ただし、トーションバーＴだけでなく、出力シャフトに対して螺子軸１２の位置ずれを許容するカップリングであるフレキシブルカップリング３０をも使用することによって、慣性モーメントによる減衰力の緩和をより一層効果的に行えるので、その点で出力シャフトに対して螺子軸１２の位置ずれを許容するカップリングを設ける利点がある。
【００７４】
また、モータＭ１を車体Ｂの内側に配置することで、モータＭ１の各電極から延設されるであろう電線（図示せず）を車体Ｂ内側で取り回すことが可能であり、当該電線を外方の制御装置、制御回路に接続することも容易となり、当該電線は車体Ｂ内に収納されることとなるので、電線の劣化機会も減ずることが可能となる。
【００７５】
ちなみに、本実施の形態においては、モータＭ１を車体Ｂ内側に固定しているが、モータＭ１を車体Ｂ外側に固定しても、緩衝器の全長を短くすることができるという効果は失われない。
【００７６】
つづいて、他の実施の形態における緩衝器Ｄ２について説明する。なお、上述の一実施の形態と同じ部材についてはその説明が重複するので、同様の符号を付するのみとして、その詳しい説明を省略することとする。
【００７７】
この他の実施の形態における緩衝器Ｄ２にあって一実施の形態と異なる部分は、図３に示すように、モータＭ２の出力シャフトたるトーションバーＴの中間部外周を弾性体たる筒状のゴム７０で覆った点である。
【００７８】
このゴム７０は、その外周側を、ロータシャフト３の内周に当接させてあり、したがって、トーションバーＴが捩じり方向の振動を上記ゴム７０で減衰することができる。
【００７９】
すなわち、ロータシャフト３に対してトーションバーＴが捩れると、トーションバーＴの外周面と弾性体たるゴム７０の内周側面との間に摩擦を生じて、トーションバーＴの捩れ方向の振動エネルギが熱エネルギ等に変換されトーションバーＴの捩れ方向の振動は減衰されることとなる。
【００８０】
また、上記ゴム７０の外周表面は、ロータシャフト３の内周面に当接しているので、ここでも、ロータシャフト３の内周面と弾性体たるゴム７０の外周側面との間に摩擦を生じて、この点でもトーションバーＴの捩れ方向の振動エネルギが熱エネルギ等に変換されトーションバーＴの捩れ方向の振動は減衰されることとなる。
【００８１】
なお、弾性体たるゴム７０の外周面がロータシャフト３の内周面に当接していなくとも、トーションバーＴの捩れ方向の振動を減衰可能であるが、当接させているほうが、振動の減衰の観点からはより一層効果的となる。
【００８２】
したがって、他の実施の形態においては、一端出力シャフトたるトーションバーＴが捩られた後に、引き続きそのバネ作用で、短時間で上記捩れ方向の振動を減衰することが可能であるから、このモータＭ２が接続される機器を安定的に駆動することが可能である。
【００８３】
すなわち、このモータＭ２が搭載される緩衝器Ｄ２にあっては、トーションバーＴの捩れ方向の振動により発生減衰力にばらつきがでてしまったり、制御性が悪化したりするという弊害が除去され、車両における乗り心地を向上することができる。
【００８４】
なお、上記した他の実施の形態においては、トーションバーＴの外周を弾性体たるゴム７０で覆うとしているが、トーションバーを中空に形成しておき、該中空のトーションバー内にゴムや粘土、砂、鋳物砂等の顆粒状の物体を充填しておくとしてもよい。この場合にも、トーションバーの捩れ方向の振動エネルギをトーションバーとゴム等の充填物との間の摩擦により減衰させることができるので、上記同様の作用効果を奏することとなる。
【００８５】
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】
【００８６】
【図１】本発明の一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。
【図２】カップリングの分解斜視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における緩衝器のモータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ ロータ
２ ケース
２ａ ケース本体
２ｂ 内蓋
２ｃ 外蓋
３ ロータシャフト
４ 磁石
５ ステータ
６ コア
７ 巻線
８，９，１０，２３，２４ ボールベアリング
１１ 螺子ナットたるボール螺子ナット
１２ 螺子軸
１２ａ 段部
２０ 内筒
２１ キャップ体
２２ 鍔部
２５ 連結部材
２８ バンプストッパ
２９ クッションゴム
３０ カップリングたるフレキシブルカップリング
３１，３２ 連繋体
３３ 弾性体
３５，３６ 軸受
４０ 連携筒
４１ 外筒
４２ ストッパ部材
４３ ダストシール
６０ ナット
６１，６４ センシング用磁石
６２ 軸
６３，６５ 磁気センサ
７０ 弾性体たるゴム
Ｂ 車体
Ｄ１，Ｄ２ 緩衝器
Ｅ 車軸側取付部
Ｇ グロメット
Ｍ１，Ｍ２ モータ
Ｋ１，Ｋ２ 回転角検出手段
Ｔ 出力シャフトたるトーションバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの改良および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】
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としては、モータのロータシャフトと螺子軸とをトーションバーを介して連結しているものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４３６４８号公報（段落番号００４３から００４４，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、油等を必要としない点で非常に有用であるが、以下の問題点がある。
【０００４】
すなわち、上記緩衝器では、モータが発生しているトルクを正確に検知することができないので、緩衝器が発生している減衰力の把握ができず制御上不利である。
【０００５】
また、従来緩衝器では、モータのロータシャフトと螺子軸とを連結するとしているので、どうしてもトーションバーの長さ分緩衝器の基本長が長くなってしまい、搭載性が悪く、ストローク確保も困難となるという不具合がある。
【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、モータの全長を長くすることなしにトルク検出が可能なモータの提供することであり、また、モータを使用する緩衝器の制御性を向上するとともに緩衝器の全長を短くすることである。
【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、本発明のモータは、中空なロータシャフトと、該ロータシャフト内に挿通されるとともにロータシャフトの一端側内周に結合される出力シャフトと、出力シャフトの一端側の回転角を検出する回転角検出手段と、出力シャフトの他端側の回転角を検出する回転角検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の緩衝器は、螺子ナットと、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の回転が伝達されるモータとを備えた緩衝器において、モータは、中空なロータシャフトと、該ロータシャフト内に挿通されるとともにロータシャフトの一端側内周に結合される出力シャフトと、出力シャフトの一端側の回転角を検出する回転角検出手段と、出力シャフトの他端側の回転角を検出する回転角検出手段とを備え、出力シャフトが螺子軸に連結されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモータによれば、出力シャフトの下端側の回転角と、ロータシャフトに連結される上端側の回転角とを検出することができるので、その上端側と下端側の回転角の差から実際にロータに作用しているトルクを検出することができる。
【００１０】
したがって、上記検出されるトルクによりモータを制御することが可能となるので、より精緻にモータを制御することが可能となる。
【００１１】
また、トーションバー等の捩れ角を検出してトルクを検出する場合には、モータと駆動される機器側のシャフトとの間にトーションバーを介装して、このトーションバーの両端に回転角センサを取付けることが通常であり、そうすると、モータと該機器との間にトーションバーを介在する必要があるので、機器全体が大型化する弊害があるが、本発明におけるモータにあっては、ロータシャフト内に出力シャフトが配置されているので、モータの全長を長くすることなしにモータ内でトルク検出が完結するから、本発明のモータが適用される機器全体を小形化でき、上記弊害を解消することが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明の緩衝器にあっては、緩衝器の全長を従来の緩衝器に比較して少なくともトーションバーの長さ分短縮することができ、その分、緩衝器のストロークの確保が容易となるとともに、車両への搭載性が向上する。
【００１３】
さらに、従来の緩衝器ではトルクを検出することができなかったが、本発明の緩衝器においては、トルクを検出することができ、このトルクに基づいてモータの出力する回転トルクを制御することがき、これにより車両における乗り心地を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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緩衝器の縦断面図である。図２は、カップリングの分解斜視図である。図３は、他の実施の形態における緩衝器におけるモータの縦断面図である。
【００１５】
図１に示すように、一実施の形態における緩衝器Ｄ１は、基本的には、螺子ナットたるボール螺子ナット１１と、ボール螺子ナット１１内に回転自在に螺合される螺子軸１２と、螺子軸１２の回転が伝達されるモータＭ１とで構成されている。
【００１６】
以下、詳細に説明すると、モータＭ１は、図１に示すように、ケース２と、上記ロータ１と、ステータ５とで構成され、ロータ１は、中空なロータシャフト３と、ロータシャフト３の外周に取付けられた磁石４と、ロータシャフト３内に挿通される出力シャフトたるトーションバーＴとで構成され、ケース２にボールベアリング８，９を介して回転自在に支持されている。
【００１７】
ケース２は、開口部に鍔を備えた有底筒状のケース本体２ａと、開口部を閉じる内蓋２ｂと、内蓋２ｂの下端側に結合される開口部に鍔を備えた有底筒状の外蓋２ｃとで構成され、上記内蓋２ｂの下端面と上記外蓋２ｃの鍔で車両の車体Ｂを挟持するようになっており、ケース本体２ａ、内蓋２ｂ、車体Ｂおよび外蓋２ｃを貫通する図示しないボルトを使用してモータＭ１を車体Ｂ内側に強固に固定してある。
【００１８】
また、上記内蓋２ｂおよび外蓋２ｃには、それぞれ、その軸心部を貫く孔が設けられており、ロータシャフト３およびトーションバーＴの挿入が可能とされている。
【００１９】
なお、モータＭ１の車体Ｂへの固定方法は、ボルトとナットによる以外にも溶接その他の固定方法を採用してよいことは無論であるが、メンテナンスを念頭に置けば、モータＭ１を車体Ｂへ強固に固定することができるとともに取外し可能である固定方法を採用することが好ましい。
【００２０】
他方、ステータ５は、ケース２の内周であって上記磁石４と対向するように取付けた電機子鉄心たるコア６と、コア６に巻回した巻線７とで構成され、このモータＭ１は、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
【００２１】
なお、磁石４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。
【００２２】
また、ロータシャフト３は、略有底筒状に形成されて内部が中空とされ、その図1中上端内側には、出力シャフトたるトーションバーＴの上端が嵌着されているとともに、その図1中上端には、センシング用磁石６１が取付けられる軸６２が設けられている。
【００２３】
このとき、出力シャフトたるトーションバーＴの外周がロータシャフト３の内周に当接することがないように、すなわち、トーションバーＴの捩れをロータシャフト３が干渉しないように、ロータシャフト３の内径は、トーションバーＴの外径より大きく設定されている。
【００２４】
そして、ロータシャフト３は、ケース本体２ａ内に外輪側が固定されたボールベアリング８および内蓋２ｂ内周側に外輪側が固定されたボールベアリング９のそれぞれの内輪に挿入されてケース２に回転自在に支持されている。
【００２５】
さらに、ケース本体２ａの図1中上部内側には、上記ロータシャフト３の軸６２の外周に取付けられたセンシング用磁石６１に対向させてホール素子やＭＲ素子等を備えた磁気センサ６３が設けられており、これによりロータシャフト３ひいてはロータシャフト３の内側に固定されたトーションバーＴの上端側の回転角を検出することができるようになっている。
【００２６】
したがって、上記したセンシング用磁石６１および磁気センサ６２が出力シャフトたるトーションバーＴの一端側の回転角を検出する回転角検出手段Ｋ１となる。
【００２７】
転じて、トーションバーＴの他端側たる図1中下端外周には、センシング用磁石６４が固定されて取付けられており、このセンシング用磁石６４に対向するように磁気センサ６５が外蓋２ｃ内に設けられており、また、トーションバーＴの下端側側部は、外蓋２ｃ内周に外輪側が固定されたボールベアリング１０の内輪に嵌挿され、ロータシャフト３同様にケース２に回転自在に支持されている。
【００２８】
そして、上記センシング用磁石６４および磁気センサ６５によりトーションバーＴの他端側たる図１中下端側の回転角を検出することができるようになっており、上記したセンシング用磁石６４および磁気センサ６５が出力シャフトたるトーションバーＴの他端側の回転角を検出する回転角検出手段Ｋ２となる。
【００２９】
なお、上述したところでは、各回転角検出手段を、センシング用磁石６２，６４と磁気センサ６３，６５としているが、これをセンシング用磁石に換えて、ロータコイルもしくはレゾルバコアとし、磁気センサをステータコイルとしたレゾルバとしてもよく、また、光学式等のロータリエンコーダを使用してトーションバーＴの上下端の回転角を検出するとしてもよい。
【００３０】
また、上記したところでは、上下端側でそれぞれの回転角に差が出やすいように出力シャフトをトーションバーＴとしているが、単に棒状の出力シャフトを使用することも可能である。ただし、出力シャフトの捩り剛性の高い場合には、各回転各検出手段には、分解能が高いものを使用することが好ましい。
【００３１】
さらに、ロータシャフト３は、筒状とされてもよく、筒状とされる場合には、出力シャフトの上端側外周に固定できるとともに、さらに、出力シャフトの捩れを規制しないように出力シャフトの外径よりロータシャフト３の内径を大きく設定すればよい。
【００３２】
そして、モータＭ１は、ロータ１に作用する回転トルクを制御可能なようにケース本体２ａの上端側部に設けたグロメットＧ内を通してケース２内に導入される電線（図示せず）を介して、図示しない制御装置およびに外部電源に接続されており、所望の減衰力を得られるよう調整されるとともに、モータＭ１を積極的に駆動してこの緩衝器Ｄ１を緩衝器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。
【００３３】
なお、本実施の形態においてはモータＭ１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、たとえばブラシ付直流モータや交流モータ、誘導モータ等も使用可能である。
【００３４】
また、本実施の形態においては、モータＭ１の直径を大きくして、熱容量を大きくしてあるので、磁石４の熱減磁およびモータＭ１の熱損を防止されるとともに、車体Ｂ内側にモータＭ１を設けても邪魔にならないように長さを短くしてある。
【００３５】
つづいて、本緩衝器においては、緩衝器Ｄ１の伸縮運動を回転運動に変換するために、螺子軸１２と、この螺子軸１２に回転自在に螺合される螺子ナットたるボール螺子ナット１１を用いている。
【００３６】
そして、螺子軸１２は、ボールベアリング２３，２４を介して、内筒２０に回転自在に支持されており、このボールベアリング２３，２４は、内筒２０の図１中上端内に嵌着のキャップ体２１に保持されており、さらに、キャップ体２１は、外周側に鍔部２２が設けられ、この鍔部２２は、底部に孔が設けられるとともに開口部に鍔を備えたカップ状の連結部材２５にボルト（付示せず）で締結されている。
【００３７】
なお、螺子軸１２の上端側には、段部１２ａが設けられ、この段部１２ａとナット６０とでボールベアリング２３，２４を挟持しており、内筒２０に対して螺子軸１２の軸ぶれが防止されている。
【００３８】
さらに、連結部材２５の図１中上端内周には、上記した外蓋２ｃが嵌合され、内筒２０を車体Ｂで支持できるようになっており、モータＭ１を車体Ｂに締結する際に使用する図示しないボルトが連結部材２５の鍔を貫通するようにしておいて、モータＭ１と連結部材２５とを該図示しないボルトで車体Ｂに締結するとしてもよい。
【００３９】
なお、上記連結部材２５の鍔と上記外蓋２ｃとの間に防振ゴム等の弾性体を介装させてもよく、この弾性体を介装する場合には、緩衝器Ｄ１の振動を該弾性体で吸収できるので車両における乗り心地を向上させることができる。
【００４０】
そして、螺子軸１２の図１中上端は、カップリングたるフレキシブルカップリング３０が連結され、このフレキシブルカップリング３０の他端たる図１中上端には、モータＭ１のトーションバーＴの図１中下端が挿入され連結されて、螺子軸１０の回転運動をこのフレキシブルカップリング３０を介してモータＭ１のロータ１に伝達可能とされており、さらに、このフレキシブルカップリング３０は、上記連結部材２５内に収容されている。
【００４１】
このフレキシブルカップリング３０は、図２に示すように、上下一対の連繋体３１，３２と連繋体３１，３２との間に介在させた弾性体３３とを備えてなり、一方の連繋体３１は、筒状本体と筒状本体に起立する一対の横断面扇型の突起部を備え、他方の連繋体３２も同様の形状とされ、この連携体３１，３２を、一方の連携体の突起部が他方の連携体の突起部間に入り込むようにして向かい合わせにしてあり、一方の突起部と他方の突起部との間の各々に弾性体３３を溶着等により介在させてある。
【００４２】
したがって、このフレキシブルカップリング３０にあっては、トーションバーＴに対し螺子軸１２の捩れが許容され、すなわち、トーションバーＴと螺子軸１２とを連結した状態からトーションバーＴに対し螺子軸１２が周方向に回転することが許容されており、上記弾性体３３の介装により螺子軸１２の大きな角加速度の回転運動がダイレクトにトーションバーＴに伝達されることが防止されている。
【００４３】
なお、フレキシブルカップリング３０としては、図示したもの以外に、ベローズ型や、板バネを介装したものなど、種々のものを使用可能であり、フレキシブルカップリング３０が、偏心をも許容する場合には、緩衝器Ｄ１の組み付けが容易となる。
【００４４】
ちなみに、この連結部材２５によりフレキシブルカップリング３０に車両走行中の飛び石や雨水等が直接当たることが回避されている点でカップ状の連結部材２５を設ける利点がある。
【００４５】
転じて、螺子軸１２に螺合されている螺子ナットたるボール螺子ナット１１は、内筒２０より小径の連携筒４０の図１中上端に回動不能に連結されており、この連携筒４０は、詳しくは図示しないが、その下端で車軸側取付部Ｅを介して外筒４１に結合され、また、この外筒４１内には、内筒２０が軸受３５，３６を介して摺動自在に挿入されている。
【００４６】
すなわち、ボール螺子ナット１１は、連携筒４０および車軸側取付部Ｅを介して車両の車軸側に連結可能とされており、ボール螺子ナット１１が螺子軸１２に対し図１中上下方向の直線運動を呈すると、ボール螺子ナット１１は、車軸側に固定される連携筒４０により回転運動が規制されているので、螺子軸１２は強制的に回転駆動され、逆に、モータＭ１を駆動して螺子軸１２を回転させると、ボール螺子ナット１１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１１を上下方向に移動せしめることができる。
【００４７】
なお、外筒４１と内筒２０との間には軸受３５，３６が設けられ、外筒４１に対する内筒２０の軸ぶれが防止され、結果的に、ボール螺子ナット１１に対する螺子軸１２の軸ぶれが防止され、これにより、ボール螺子ナット１１の一部のボール（図示せず）に集中して荷重がかかることを防止でき、上記ボールもしくは螺子軸１２の螺子溝が劣化する事態を避けることが可能である。
【００４８】
また、上記ボールもしくは螺子軸１２の螺子溝の劣化を防止できるので、螺子軸１２のボール螺子ナット１１に対する回転および緩衝器Ｄ１の伸縮方向への移動の各動作の円滑さを保つことができ、上記各動作の円滑を保てるので、緩衝器Ｄ１としての機能も損なわれず、ひいては、緩衝器Ｄ１の劣化を防止できる。
【００４９】
さらに、上記螺子軸１２とボール螺子ナット１１は、内筒２０および外筒４１内に収容されているので、外部からの飛び石等の干渉を受けないので、この点でも緩衝器D１の劣化等を防止できる。
【００５０】
さらに、外筒４１の図１中上端には、上端に鍔を備えた筒状のストッパ部材４２が嵌着され、このストッパ部材４２の内周側に配在の環状のダストシール４３が内筒２０の外周と外筒４１との間をシールして、外筒４１および内筒２０内への埃や雨水等の侵入が防止されて、螺子軸１２やボール螺子ナット１１の品質劣化が防止されている。
【００５１】
また、上記ストッパ部材４２の上端は、この緩衝器Ｄ１が収縮して任意の長さまで収縮すると、内筒２０の図１中上端外周側に設けた蛇腹筒状のバンプストッパ２８と当接するようになっており、緩衝器Ｄ１の収縮時の衝撃を緩和できるようになっているとともに、また、螺子軸１２の下端の車体側取付部Ｅへの衝突、すなわち、緩衝器Ｄ１のいわゆる底付きが防止され、緩衝器Ｄ１の最収縮時における車両における乗り心地が向上される。
【００５２】
他方、緩衝器Ｄ１の最収縮時におけるボール螺子ナット１１とキャップ体２１との衝突の衝撃を緩和するため、内筒２０内には、キャップ体２１の下端に当接するクッションゴム２９が設けられており、これにより、ボール螺子ナット１１ひいては緩衝器Ｄ１の品質劣化が防止されるとともに、この点でも緩衝器Ｄ１の最収縮時における車両における乗り心地が向上される。
【００５３】
さて、上述のように構成された緩衝器Ｄ１にあっては、路面から力を受けて車体と車軸とが直線相対運動すると、車軸側に連結されるボール螺子ナット１１と車体Ｂ側に連結される螺子軸１２とが直線相対運動を呈し、この相対運動が上記のように螺子軸１２の回転運動に変換され、この螺子軸１２の回転運動が出力シャフトたるトーションバーＴを介してモータM１のロータ１に伝達される。
【００５４】
そして、モータＭ１のロータ１が回転運動を呈すると、モータＭ１内の巻線７が磁石４の磁界を横切ることとなり、該巻線７に誘導起電力を発生させることよりモータＭ１にエネルギ回生させて電磁力を発生させ、モータＭのロータ１に誘導起電力に起因する電磁力による回転トルクが作用し、上記回転トルクがロータ１の回転運動を抑制することとなる。
【００５５】
このロータ１の回転運動を抑制する作用は、上記螺子軸１２の回転運動を抑制することとなり、螺子軸１２の回転運動が抑制されるのでボール螺子ナット１１の直線運動を抑制するように働き、緩衝器Ｄ１は、上記電磁力によって、この場合減衰力として働く制御力を発生し、振動エネルギを吸収緩和する。
【００５６】
このとき、積極的に巻線７に外部電源から電流供給する場合には、ロータ１に作用する回転トルクを調節することで緩衝器Ｄ１の伸縮を自由に制御、すなわち、緩衝器Ｄ１の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、緩衝器Ｄ１の減衰特性を可変としたり、緩衝器Ｄ１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り、また、上述のエネルギ回生による減衰力にあわせて緩衝器Ｄ１をアクチュエータとして機能させて適切な制御を行う場合には、緩衝器Ｄ１をアクティブサスペンションとしても機能させることも可能である。
【００５７】
なお、上述のように積極的にアクチュエータとして機能させる必要が無い場合、すなわち、減衰力を発生させるだけであれば、モータＭ１を外部電源に接続する必要はなく、モータＭ１のロータ１が強制的に回転させられるときに巻線７に生じる誘導起電力により、すなわち、エネルギ回生のみにより発生する電磁力に起因する回転トルクで螺子軸１２とボール螺子ナット１１との直線相対運動を抑制するとしてもよいことは勿論である。
【００５８】
そして、この緩衝器Ｄ１におけるモータＭ１にあっては、出力シャフトたるトーションバーＴの下端側の回転角と、ロータシャフト３に連結される上端側の回転角とを検出することができるので、その上端側と下端側の回転角の差から実際にロータ１に作用しているトルクを検出することができる。
【００５９】
したがって、上記検出されるトルクによりモータＭ１を制御することが可能となるので、より精緻にモータＭ１を制御することが可能となる。
【００６０】
また、トーションバー等の捩れ角を検出してトルクを検出する場合には、モータと駆動される機器側のシャフトとの間にトーションバーを介装して、このトーションバーの両端に回転角センサを取付けることが通常であり、そうすると、モータと該機器との間にトーションバーを介在する必要があるので、機器全体が大型化する弊害があるが、本実施の形態におけるモータＭ1にあっては、ロータシャフト３内に出力シャフトたるトーションバーＴが配置されているので、モータＭ１の全長を長くすることなしにモータＭ１内でトルク検出が完結するから、モータＭ１が適用される機器全体を小形化でき、上記弊害を解消することが可能となる。
【００６１】
そして、特に機器が緩衝器Ｄ１である本実施の形態においては、緩衝器Ｄ１の全長を従来の緩衝器に比較して少なくともトーションバーの長さ分短縮することができ、その分、緩衝器Ｄ１のストロークの確保が容易となるとともに、車両への搭載性が向上する。
【００６２】
さらに、従来の緩衝器ではトルクを検出することができなかったが、本実施の形態における緩衝器においては、トルクを検出することができ、このトルクに基づいてモータＭ１の出力する回転トルクを制御することがき、これにより車両における乗り心地を向上することが可能となる。
【００６３】
また、本実施の形態の場合には、モータＭ１を特に車体Ｂの内側に固定しているから、緩衝器Ｄ１の相対運動部分の長さは、緩衝器Ｄ１全体の長さからモータＭ１の長さを除した長さとなり、この点でも緩衝器Ｄ１のストロークの確保が容易となる。つまり、モータＭ１が車体Ｂの下部、すなわち、車体Ｂ外方に取付ける場合に比較すると、モータＭ１の長さ分のストロークを長く取ることが可能となる。
【００６４】
さらに、このモータＭ１にあっては、出力シャフトであるトーションバーＴがバネとしても作用するので、モータＭ１の出力トルクが過大な場合にも、該トルクが機器の駆動シャフトに直接作用することが防止されるので、モータＭ１に接続される機器の負担を軽減できる。
【００６５】
したがって、本実施の形態における緩衝器Ｄ１にあっては、モータＭ１から伝達される螺子軸１２に作用するトルクの急激な変化を緩和でき、ボール螺子ナット１１および螺子軸１２にかかる負担を軽減でき、緩衝器Ｄ１の円滑な伸縮を保障することができる。
【００６６】
また、この緩衝器Ｄ１あっては、モータＭ１は車体Ｂに固定されており、バネ上側連結質量にはモータＭ１の質量は含まれないこととなるから、バネ上側連結質量を軽量化することができる。
【００６７】
すなわち、バネ上側連結質量を軽量にすることができるので、車両バネ下たる車軸側からの振動の入力を車両バネ上たる車体側へ伝達する力も上記軽量化によって小さくなり、車両における乗り心地を向上できることとなる。
【００６８】
さらに、フレキシブルカップリング３０がロータ１に対する螺子軸１２の捩れを許容する、すなわち、ロータ１と螺子軸１２とを連結した状態からロータ１に対し螺子軸１２が周方向に回転することを許容するので、本構成の緩衝器Ｄ１特有の慣性モーメントによる不要な減衰力の発生を低減することができる。
【００６９】
ここで、慣性モーメントによる減衰力について少し説明すると、緩衝器Ｄが発生する減衰力は、概ね、螺子軸１２の慣性モーメントと、モータＭ１のロータ１の慣性モーメントと、ボール螺子ナット１１の慣性モーメントと、モータＭ１の発生する電磁力の総和であり、上記各慣性モーメントは、モータＭ１のロータ１の角加速度が、上記緩衝器Ｄ１の伸縮運動の加速度に比例することから、緩衝器Ｄ１の伸縮運動の加速度に比例して大きくなるが、螺子軸１２の慣性モーメントは比較的大きく減衰力に対する影響は無視できない。
【００７０】
そして、この上記慣性モーメントは、上述の通り上記伸縮運動の加速度に比例することから、路面等から緩衝器Ｄ１に入力される緩衝器Ｄ１の軸方向の力に対し、緩衝器Ｄ１はモータＭ１の電磁力に依存しない減衰力を発生することになり、特に急激な軸方向の力が入力された場合には、より高い減衰力を発生することになり、車両搭乗者にゴツゴツ感を知覚させてしまうこととなる。
【００７１】
したがって、常に電磁力に依存した減衰力に先んじて螺子軸１２の慣性モーメントによる減衰力が発生することとなり、また、緩衝器Ｄの伸縮運動の加速度に依存する螺子軸１２の慣性モーメントにより発生する減衰力は制御しづらいので、螺子軸１２の慣性モーメントが小さければ小さいほど、螺子軸１２の慣性モーメントの減衰力に対する影響を抑制することができることとなるが、上述のようにフレキシブルカップリング３０が螺子軸１２の捩れを許容するから、フレキシブルカップリング３０で螺子軸１２の慣性モーメントによる減衰力を緩和することができ、当該緩衝器Ｄ１の発生減衰力の制御性が向上するとともに、当該緩衝器Ｄ１が車両に適用される場合には、車両における乗り心地を向上することが可能となる。
【００７２】
なお、モータＭ１のトーションバーＴがバネとしても作用するので、上記の慣性モーメントによる減衰力の緩和は、このトーションバーＴの部分でも行われ、フレキシブルカップリング３０を使用しなくとも上記慣性モーメントによる減衰力の緩和が可能であり、反対に、出力シャフトに捩り剛性が比較的高い物を使用しても、上記出力シャフトに対して螺子軸１２の位置ずれを許容するカップリングであるフレキシブルカップリング３０により上述のように慣性モーメントによる減衰力の緩和が可能である。
【００７３】
ただし、トーションバーＴだけでなく、出力シャフトに対して螺子軸１２の位置ずれを許容するカップリングであるフレキシブルカップリング３０をも使用することによって、慣性モーメントによる減衰力の緩和をより一層効果的に行えるので、その点で出力シャフトに対して螺子軸１２の位置ずれを許容するカップリングを設ける利点がある。
【００７４】
また、モータＭ１を車体Ｂの内側に配置することで、モータＭ１の各電極から延設されるであろう電線（図示せず）を車体Ｂ内側で取り回すことが可能であり、当該電線を外方の制御装置、制御回路に接続することも容易となり、当該電線は車体Ｂ内に収納されることとなるので、電線の劣化機会も減ずることが可能となる。
【００７５】
ちなみに、本実施の形態においては、モータＭ１を車体Ｂ内側に固定しているが、モータＭ１を車体Ｂ外側に固定しても、緩衝器の全長を短くすることができるという効果は失われない。
【００７６】
つづいて、他の実施の形態における緩衝器Ｄ２について説明する。なお、上述の一実施の形態と同じ部材についてはその説明が重複するので、同様の符号を付するのみとして、その詳しい説明を省略することとする。
【００７７】
この他の実施の形態における緩衝器Ｄ２にあって一実施の形態と異なる部分は、図３に示すように、モータＭ２の出力シャフトたるトーションバーＴの中間部外周を弾性体たる筒状のゴム７０で覆った点である。
【００７８】
このゴム７０は、その外周側を、ロータシャフト３の内周に当接させてあり、したがって、トーションバーＴが捩じり方向の振動を上記ゴム７０で減衰することができる。
【００７９】
すなわち、ロータシャフト３に対してトーションバーＴが捩れると、トーションバーＴの外周面と弾性体たるゴム７０の内周側面との間に摩擦を生じて、トーションバーＴの捩れ方向の振動エネルギが熱エネルギ等に変換されトーションバーＴの捩れ方向の振動は減衰されることとなる。
【００８０】
また、上記ゴム７０の外周表面は、ロータシャフト３の内周面に当接しているので、ここでも、ロータシャフト３の内周面と弾性体たるゴム７０の外周側面との間に摩擦を生じて、この点でもトーションバーＴの捩れ方向の振動エネルギが熱エネルギ等に変換されトーションバーＴの捩れ方向の振動は減衰されることとなる。
【００８１】
なお、弾性体たるゴム７０の外周面がロータシャフト３の内周面に当接していなくとも、トーションバーＴの捩れ方向の振動を減衰可能であるが、当接させているほうが、振動の減衰の観点からはより一層効果的となる。
【００８２】
したがって、他の実施の形態においては、一端出力シャフトたるトーションバーＴが捩られた後に、引き続きそのバネ作用で、短時間で上記捩れ方向の振動を減衰することが可能であるから、このモータＭ２が接続される機器を安定的に駆動することが可能である。
【００８３】
すなわち、このモータＭ２が搭載される緩衝器Ｄ２にあっては、トーションバーＴの捩れ方向の振動により発生減衰力にばらつきがでてしまったり、制御性が悪化したりするという弊害が除去され、車両における乗り心地を向上することができる。
【００８４】
なお、上記した他の実施の形態においては、トーションバーＴの外周を弾性体たるゴム７０で覆うとしているが、トーションバーを中空に形成しておき、該中空のトーションバー内にゴムや粘土、砂、鋳物砂等の顆粒状の物体を充填しておくとしてもよい。この場合にも、トーションバーの捩れ方向の振動エネルギをトーションバーとゴム等の充填物との間の摩擦により減衰させることができるので、上記同様の作用効果を奏することとなる。
【００８５】
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】
【００８６】
【図１】本発明の一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。
【図２】カップリングの分解斜視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における緩衝器のモータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ ロータ
２ ケース
２ａ ケース本体
２ｂ 内蓋
２ｃ 外蓋
３ ロータシャフト
４ 磁石
５ ステータ
６ コア
７ 巻線
８，９，１０，２３，２４ ボールベアリング
１１ 螺子ナットたるボール螺子ナット
１２ 螺子軸
１２ａ 段部
２０ 内筒
２１ キャップ体
２２ 鍔部
２５ 連結部材
２８ バンプストッパ
２９ クッションゴム
３０ カップリングたるフレキシブルカップリング
３１，３２ 連繋体
３３ 弾性体
３５，３６ 軸受
４０ 連携筒
４１ 外筒
４２ ストッパ部材
４３ ダストシール
６０ ナット
６１，６４ センシング用磁石
６２ 軸
６３，６５ 磁気センサ
７０ 弾性体たるゴム
Ｂ 車体
Ｄ１，Ｄ２ 緩衝器
Ｅ 車軸側取付部
Ｇ グロメット
Ｍ１，Ｍ２ モータ
Ｋ１，Ｋ２ 回転角検出手段
Ｔ 出力シャフトたるトーションバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空なロータシャフトと、該ロータシャフト内に挿通されるとともにロータシャフトの一端側内周に結合される出力シャフトと、出力シャフトの一端側の回転角を検出する回転角検出手段と、出力シャフトの他端側の回転角を検出する回転角検出手段とを備えたことを特徴とするモータ。
【請求項２】
出力シャフトがトーションバーであることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
出力シャフトの外周に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
弾性部材の外周がロータシャフトの内周に当接す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モータ。
【請求項５】
螺子ナットと、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の回転が伝達されるモータとを備えた緩衝器において、モータは、中空なロータシャフトと、該ロータシャフト内に挿通されるとともにロータシャフトの一端側内周に結合される出力シャフトと、出力シャフトの一端側の回転角を検出する回転角検出手段と、出力シャフトの他端側の回転角を検出する回転角検出手段とを備え、出力シャフトが螺子軸に連結されてなることを特徴とする緩衝器。
【請求項６】
出力シャフトがトーションバーであることを特徴とする請求項５に記載の緩衝器。
【請求項７】
出力シャフトの外周に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項５または６に記載の緩衝器。
【請求項８】
弾性部材の外周がロータシャフトの内周に当接することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項９】
出力シャフトと螺子軸とが出力シャフトに対して螺子軸の位置ずれを許容するカップリングを介して連結され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器。
【請求項１】
中空なロータシャフトと、該ロータシャフト内に挿通されるとともにロータシャフトの一端側内周に結合される出力シャフトと、出力シャフトの一端側の回転角を検出する回転角検出手段と、出力シャフトの他端側の回転角を検出する回転角検出手段とを備えたことを特徴とするモータ。
【請求項２】
出力シャフトがトーションバーであることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
出力シャフトの外周に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
弾性部材の外周がロータシャフトの内周に当接す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モータ。
【請求項５】
螺子ナットと、螺子ナット内に回転自在に螺合される螺子軸と、螺子軸の回転が伝達されるモータとを備えた緩衝器において、モータは、中空なロータシャフトと、該ロータシャフト内に挿通されるとともにロータシャフトの一端側内周に結合される出力シャフトと、出力シャフトの一端側の回転角を検出する回転角検出手段と、出力シャフトの他端側の回転角を検出する回転角検出手段とを備え、出力シャフトが螺子軸に連結されてなることを特徴とする緩衝器。
【請求項６】
出力シャフトがトーションバーであることを特徴とする請求項５に記載の緩衝器。
【請求項７】
出力シャフトの外周に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項５または６に記載の緩衝器。
【請求項８】
弾性部材の外周がロータシャフトの内周に当接することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の緩衝器。
【請求項９】
出力シャフトと螺子軸とが出力シャフトに対して螺子軸の位置ずれを許容するカップリングを介して連結され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器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−６７６４９（Ｐ２００６−６７６４９Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４４５６２（Ｐ２００４−２４４５６２）
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【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３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【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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