電磁緩衝器的製作方法
2023-06-04 23:45:31 3
專利名稱：電磁緩衝器的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用滾珠絲槓機構將緩衝器主體的伸縮運動變換成電動機的旋轉運動，利用電動機發生的電磁阻力使振動衰減的電磁緩衝器。
背景技術：
作為車輛的懸架裝置，在車身與車軸之間，與懸架彈簧並列地配置油壓緩衝器的裝置是眾所周知的。
此外，特開平5-44758號公報公開了一種將電磁線圈組裝到油壓緩衝器的一部分中的裝置。該裝置分別將線圈安裝到油壓緩衝器的油壓缸上，將磁鐵安裝到活塞杆上，通過向線圈通電，使之產生沿著活塞杆的行程方向的驅動力(電磁力)，根據車輛的行駛狀態，控制懸架裝置的伸縮量。
但是，在將電磁線圈等裝入到該油壓緩衝器內的裝置中，必須要有油壓、電源等，結構複雜，在成本上也是不利的。
為此，正在研究無需油壓、氣壓、電源等的新型電磁緩衝器。這種電磁緩衝器，例如，基本上具有圖3的模型所示的結構。
該電磁緩衝器，利用滾珠絲槓機構將緩衝器的伸縮運動變換成旋轉運動，藉助該旋轉運動驅動電動機，利用依賴於這時產生的電磁力的阻力，進行緩衝器的伸縮運動的衰減。
電動機50支承在支架60上，設置相對於該支架60可被自由滑動地導向的移動框架40。在構成滾珠絲槓機構45的絲槓軸46和滾珠螺母47中，滾珠螺母47安裝到前述移動框架40上，與滾珠螺母47螺紋配合的絲槓軸46，經由聯軸器55同軸地連接到前述電動機50的旋轉軸51。
支架60具有上下託架61和62，以及位於它們之間的中間託架63，利用多個連接杆64將所述各個託架之間連接起來。前述絲槓軸46貫穿設置在中間託架63上的軸承65，被可自由旋轉地支承。
前述移動框架40具有上下託架41和42、以及將它們連接起來的多個導杆43。移動框架40的導杆43可自由滑動地貫穿前述支架30的下部託架32，藉此，移動框架40可以滑動地與絲槓軸46平行地進行導向。
前述滾珠螺母47安裝在上部託架41上，在滾珠螺母47的內部，雖然圖中未示出，但是沿著螺紋槽配置多個滾珠，前述絲槓軸46經由前述多個滾珠螺紋配合到該滾珠螺母47上。
同時，當滾珠螺母47與移動框架40一起沿著絲槓軸46移動時，藉助滾珠絲槓機構45，使絲槓軸46產生旋轉運動。
例如，在將該電磁緩衝器夾裝於車身與車軸之間、用作車輛的懸架系使用時，將位於電磁緩衝器上端的、電動機50上方的支架60的安裝託架66結合到車身側，將設於電磁緩衝器下端的移動框架40的下側託架42上的安裝環44結合到車軸側。
當把從路面來的振動輸入到該電磁緩衝器、滾珠螺母47和移動框架40一起沿箭頭X方向作直線運動時，通過沿滾珠螺母47的螺紋槽排列的滾珠與絲槓軸46的螺紋槽的螺紋配合，絲槓軸46在該位置上引起旋轉運動。
該絲槓軸46的旋轉運動，經由安裝在絲槓軸46上端的聯軸器55進行傳動，成為旋轉軸51沿箭頭Y方向的旋轉運動，藉此使電動機50旋轉。
在電動機50中，例如，在其轉子上配置永磁鐵，將定子的各磁極的線圈相互直接短路，或者以獲得所需的電磁力的方式經由控制迴路連接，伴隨著電動機50的轉子的旋轉，在線圈上流過由感應電動勢引起的電流時，由此所產生的電磁力變成對抗密度電動機50的旋轉軸51的旋轉的轉矩。
此外，該轉矩的大小依賴於與旋轉軸51的旋轉方向對抗的電磁力，通過使連接到線圈上的控制迴路中的電阻的大小發生變化，可以自由地變化。
對於旋轉軸51的旋轉而言成為阻力的電磁轉矩，抑制前述絲槓軸46的旋轉，該轉矩成為抑制滾珠絲槓機構45的滾珠螺母47的直線運動的阻力，即，對輸入到電磁緩衝器的振動起著阻尼力的作用。
但是，在將利用滾珠絲槓機構將緩衝器主體的伸縮運動變換成電動機50的旋轉運動、使之產生電磁阻力的電磁緩衝器實際上應用到車輛上時，有可能產生以下的問題。
在上述電磁緩衝器中，由於電動機50、絲槓軸46、滾珠螺母47處於裸露的狀態，所以，對於從車身外來的雨水及泥等侵入，沒有任何隔離，例如，雨水及泥水進入電動機50內時，電動機50有可能漏電而損傷，造成電動機50等的功能的損壞。
當為了防止這些問題，用罩等將電磁緩衝器的主體部分和電動機50覆蓋起來時，由於配置在電動機50外側的罩，會以相應的程度增大外徑。特別是，將該電磁緩衝器作為車輛用的緩衝器，配置在車輛主體的下面與車軸之間的在空間上沒有餘量的部位上的情況下，為了不使外徑增大，在電動機50外側的殼體部分與覆蓋該外側的罩之間沒有留下足夠的間隙，對於電動機50所發出的熱量的散熱性能惡化。
在車輛行駛當中，電動機50因緩衝器的伸縮動作而旋轉，這時流過線圈的電流常常會發熱，所以，當散熱性能惡化時，電動機本身的溫度會上升。如果電動機50的溫度進一步上升，當超過電動機50的額定溫度時，形成線圈的導線的絕緣膜由於受熱會發生化學變化，從而使絕緣性能惡化，其結果是，有發生漏電等、造成電動機本身損傷的危險。
當為了避免伴隨著電動機50的溫度上升造成的損傷，加大電磁緩衝器的罩和外筒，擴大電動機50周圍的空間時，有時會與其它框架等構件發生幹擾，如上面所述，難以應用到車輛上，並且，還產生電磁緩衝器本身的重量增加的新的弊病。
進而，當把電動機50作為獨立的部件時，在把電動機50安裝到電磁緩衝器主體上的情況下，會增加螺栓和螺母、電動機用的託架等連接部件的數目，此外，還會增加電磁緩衝器的加工工序，對生產率和生產成本導致惡劣的影響。
發明的內容本發明的目的是促進電動機的散熱，防止伴隨著超過電動機的額定溫度的溫升造成的損傷。
此外，本發明的目的是提高電磁緩衝器的耐久性，進而提高電磁緩衝器的生產率，降低電磁緩衝器的生產成本。
為了達到前述目的，本發明的電磁緩衝器，包括根據從外部來的輸入進行伸縮運動的緩衝器主體；配置在前述緩衝器主體上、將前述伸縮運動變換成旋轉運動的、由滾珠螺母和絲槓軸構成的滾珠絲槓機構；與前述緩衝器主體設置在同一個軸上、產生對抗輸入到其旋轉軸上的前述旋轉運動的電磁阻力的電動機；筒狀構件，該筒狀構件從外側覆蓋前述緩衝器主體和前述電動機，覆蓋前述電動機的部分兼作電動機機架。
此外，前述緩衝器主體具有外筒、以及可自由滑動地插入到該外筒中的內筒，將具有前述電動機的前述機架的圓筒形罩同軸地連接到前述外筒的上部，由所述外筒和罩構成前述筒狀構件。
此外，前述緩衝器主體具有外筒、和以及可自由滑動地插入到該外筒中的內筒，將前述外筒的上部延長，以便覆蓋前述電動機，在該延長部上形成前述電動機的前述機架，利用該外筒構成前述筒狀構件。
前述電動機的前述旋轉軸，在其兩個端部，由安裝在前述外筒上的一對軸承可自由旋轉地支承。
從而，在本發明中，當前述緩衝器主體進行伸縮動作時，該運動被前述滾珠絲槓機構變換成旋轉運動，由前述電動機產生阻止該旋轉運動的電磁阻力。該電磁阻力成為對緩衝器主體的伸縮動作的阻尼力。
在作為車輛緩衝器使用的情況下，由於前述緩衝器主體及電動機是筒狀構件，被從外側覆蓋，所以，可以防止雨水及泥水從外部的侵入，並且保護內部的機構不受自來路上的碎石、塵埃、灰土等的損害，提高耐久性。
此外，由於發生前述電磁阻力，前述電動機發熱，但由於前述筒狀構件兼作電動機機架，所以熱量不會滯留在電動機內，其散熱性能良好，並且可以避免加大緩衝器主體的直徑，對設置空間也有利。
此外，由於覆蓋緩衝器主體的筒狀構件構成電動機的一部分，所以對緩衝器主體而言，電動機的支承、安裝變得更容易，並且減少安裝部件，還可以提高加工性能及生產率。
圖1是表示本發明的實施例的剖視圖。
圖2是表示另一個實施例的剖視圖。
圖3是現有技術例的結構圖。
具體實施例方式
下面，根據圖中所示的實施例，說明本發明。
構成本發明的電磁緩衝器的緩衝器主體30，包括外筒23，可自由滑動且同軸地插入該外筒23的內筒19。
在外筒23的上方配置電動機32，在內筒19的內部，同時配置構成滾珠絲槓機構16的絲槓軸18，與該絲槓軸18螺紋配合的滾珠螺母17固定到內筒19的上部。當內筒19相對於外筒23進行伸縮動作時，螺紋配合到滾珠螺母17上的絲槓軸18在該位置上進行旋轉運動。
前述電動機32的軸6，具有行星齒輪機構36與該絲槓軸18連接，從而，由絲槓軸18的旋轉使電動機32旋轉。
在本實施例中，電動機32是直流帶電刷的電動機，由發生磁場用的多個永磁鐵4a、4b、卷繞有線圈2a的轉子2、整流子3、電刷5、刷握7、軸6等構成，並進一步包括覆蓋它們的外側的圓筒狀的罩1。
前述罩1同軸地安裝固定到緩衝器主體30的外筒23的上端，但這時，罩1的一部分，如圖1所示，具有作為電動機32的機架的作用，同時，還具有作為覆蓋電磁緩衝器的電動機部分的外筒的作用。從而，電動機32不需要本來必須配備的外殼。
前述電動機32的軸6，其上下端經由安裝在罩內的滾珠軸承12、22，可自由旋轉地支承在罩1內。
安裝在軸6上的轉子2的多個線圈2a，經由多個導線(圖中未示出)連接到設於軸6上方的整流子3上，該整流子3經由設於其側方的刷握7與結合到罩1內部的電刷5接觸，進而，將電刷5連接到引線8上。
在罩1的上端部結合有蓋10，防止雨及泥水向罩1內侵入。此外，在蓋10的上端，與罩1同軸地突出設置用於安裝到車身側的連接軸部31。
進而，前述永磁鐵4a、4b位於前述轉子2的周圍，安裝在罩1的內周，藉此，向前述轉子2外加磁場。在這種情況下，罩1除起著作為電動機32的機架的作用外，還具有作為定子的磁軛的功能。
此外，永磁鐵4a、4b對向地配置在罩1內，其配置數，如果與發生磁場的方式安裝的話，其數目可以在兩個以上。
前述引線8連接到控制迴路等(圖中未示出)上，或者與直接連接各磁極的引線8彼此連接，通過將前述線圈連接成閉合迴路，產生阻止軸6旋轉的電磁轉矩。
在這種情況下，特別是，如果沒有必要設置控制迴路的話，無需在罩1的外部配置引線8，可以在罩1內將前述各磁極短路。
在本實施例中，作為電動機32，對使用直流帶電刷的電動機的情況進行了說明，但也可以使用直流無電刷的電動機、交流電動機及感應電動機。
此外，也可以將永磁鐵固定在軸6的轉子側，將線圈配置在罩1的內周上。
其次，前述緩衝器主體30的前述內筒19，在其下端安裝有環形託架29，利用該環形託架29連接到車輛的車軸側。
此外，利用設置在外筒23的下端內周的導杆25的軸瓦(軸承構件)24相對於外筒23可自由滑動地支承內筒19，此外，利用設置在導杆25下端的密封件34，防止灰塵及雨水等侵入緩衝器主體內。
此外，也可以不設置導杆25，但為了防止內筒19的縱向彎曲，順滑地對直線運動進行導向，最好是設置該導杆。
進而，將內筒19相對於外筒23滑動、也就是伸縮運動變換成旋轉運動用的滾珠絲槓機構16的滾珠螺母17，在位於罩內的狀態下，安裝到內筒19的上端。螺紋配合到滾珠螺母17上的絲槓軸18，貫穿內筒19的軸心部配置，藉助內筒19的直線運動，絲槓軸18在該位置上旋轉。
滾珠螺母17的結構，雖然沒有在圖中示出，但是，在滾珠螺母的內周上，與絲槓軸18的螺旋狀螺紋槽相一致地設置螺旋狀的滾珠保持槽，在前述保持槽內排列配置多個滾珠，此外，在滾珠螺母17的內部，為了使多個滾珠能夠循環，設置連接前述螺旋狀保持槽的兩端的通路。同時，當把絲槓軸18螺紋配合到滾珠螺母17上時，將前述滾珠嵌入到絲槓軸18的螺旋狀的螺紋槽內，通過滾珠螺母17向上下方向移動，強制性地使絲槓軸進行旋轉運動，這時，由於滾珠本身藉助與絲槓軸18的螺紋槽的摩擦力進行旋轉，所以，與齒輪齒條副等機構相比，可以更順滑地進行動作。
由橡膠等構成第一緩衝構件27經由安裝緊固件28安裝到絲槓軸18的下端部上，藉此，當內筒19行進到作為絲槓軸18的的下端的最大下降位置時，第一緩衝構件27從下面與滾珠螺母17接觸，在吸收由急劇撞擊引起的衝擊的同時，還起著限制內筒19進一步下降的止動件的作用。
此外，將位於保持可自由旋轉地支承著前述絲槓軸18的滾珠軸承13的軸承保持構件15的下面的、由橡膠等構成的第二緩衝構件26，插入保持在外筒23的上方內周上，當內筒19行進到最大上升位置處時，第二緩衝構件26與滾珠螺母17接觸，在吸收由滾珠螺母17的撞擊引起的衝擊的同時，還起著限制內筒19進一步上升的止動件的作用。
前述絲槓軸18，其上端部由滾珠軸承13可自由旋轉地支承，同時，藉助絲槓軸18的連接螺母20，阻止其向下方的移動。
同時，將行星齒輪機構36的託架軸部11插入結合到絲槓軸18的前端部上，該託架軸部11，由保持在前述罩1內周上的滾珠軸承14可自由旋轉地支承。此外，絲槓軸18的前端，利用花鍵、細齒配合、鍵結合等，與託架軸部11不能相對旋轉地結合。行星齒輪機構36，相對於支承在託架軸部11上的多個行星齒輪9b，太陽齒輪9a嚙合到其內側，環形齒輪9c嚙合到其外側。
外側的環形齒輪9c固定到罩1的內周上，太陽齒輪9a固定到前述電動機32的軸6上。
從而，當前述絲槓軸18旋轉時，行星齒輪機構36的行星齒輪9b公轉，與之嚙合的太陽齒輪9a旋轉，將旋轉傳動到電動機32的軸6上。在這種情況下，根據太陽齒輪9a、行星齒輪9b、環形齒輪9c的嚙合齒輪比，絲槓軸18的旋轉被減速，並被傳遞到軸6上。
前述電動機32產生的電磁轉矩，按照前述齒輪比被放大，傳動到絲槓軸18上，可以通過改變前述齒輪比，調整所產生的阻尼力的大小。
此外，前述電動機32和該行星齒輪機構36收藏在罩1內。
此外，作為將絲槓軸18的旋轉運動傳動到軸6上的方法，除行星齒輪機構36之外，也可以採用其它減速齒輪機構，或者直接連接，或者經由扭杆進行連接。
在車輛行駛過程中，當來自路面的向上的輸入、振動等作用到緩衝器主體30的內筒19上時，內筒19沿外筒23在伸縮方向進行直線運動。該直線運動被滾珠螺母17和絲槓軸18構成的滾珠絲槓機構16變換成絲槓軸18的旋轉運動。
這樣，由於絲槓軸18經由行星齒輪機構36與軸6連接，所以絲槓軸18的旋轉運動被傳動到軸6上。當電動機32的軸6進行旋轉運動時，安裝在軸6上的、具有線圈2a的轉子2旋轉，通過前述線圈2a橫切永磁鐵4a、4b的磁場，產生感應電動勢，由此，產生阻止軸6旋轉的、由電動機32的電磁力引起的轉矩。
由於由該電動機32的電磁力引起的反向轉矩抑制絲槓軸18的旋轉運動，所以，該反向轉矩起著抑制內筒19沿著外筒23在伸縮方向的直線運動的阻尼力的作用，吸收並緩和從路面來的衝擊能量，提高乘坐舒適度，提高駕駛穩定性。
藉助上述一系列的動作，可以發揮作為電磁緩衝器的功能，但在車輛行駛當中，不斷地從路面上向內筒19上施加向上的壓力、振動等負載，內筒19不斷地進行伸縮動作。這種伸縮動作，被滾珠絲槓機構16變換成絲槓軸18的旋轉運動，傳動到電動機32的軸6上，由於在電動機32的線圈上頻繁地流過由感應電動勢引起的電流，所以，電動機32會發熱。從而電動機本身的溫度會上升，但由於罩1兼作電動機32的機架、外殼，不必用另外的罩將作為成品的電動機的外側覆蓋，所以，熱量不會滯留在其內部。
此外，特別是將電磁緩衝器應用到車輛上的情況下，在車輛行駛時，行駛引起的風吹到罩1上，可以有效地進行散熱。
藉此，可以防止電動機本身的溫度上升，防止形成電動機32的線圈的導線的絕緣膜因熱造成惡化，防止電動機32的漏電等，提高其耐久性。
此外，由於罩1構成電動機32的定子等的一部分，所以，與將電動機32作為一個獨立的部件時相比，可以不需要將電動機安裝到緩衝器主體30上用的託架及螺栓、螺母等連接部件，從而，可以減少部件的數目。因此，由於組裝、加工容易，從而提高生產率，壓低生產成本。
此外，由於利用覆蓋電動機32外側的罩1，防止雨、泥水等侵入電動機32的內部，所以能夠對其加以保護。
下面，參照圖2說明第二個實施例。
在本實施例中，緩衝器主體30包括一直延長到電動機32的部分的外筒33。
和前述罩1一樣，外筒33作為從外側覆蓋電動機32的轉子、定子的機架、磁軛，成一整體地形成必要的結構，在外筒的內周上，直接安裝有將要形成電動機的定子的永磁鐵4a、4b。
電動機32的軸6，由配置在安裝於外筒23內側的軸承保持構件15的上部的滾珠軸承22可自由旋轉地支承，並且，貫穿該滾珠軸承22向下方突出，前述絲槓軸18的前端部插入到該突出部38的軸孔38a，例如由花鍵、細齒配合，或者利用鍵等，不能相對旋轉地結合。
從而，在本實施例中，絲槓軸18和電動機32的軸6，不經過行星齒輪機構，直接結合。這種結構具有縮短電磁緩衝器的總長度的效果。
關於其它結構，與前述第一個實施例相同，對同一個部位採用相同的標號。
從而，在該實施例中，電動機32由緩衝器主體30的延長的外筒33覆蓋其外側，對其加以保護。
在該外筒33從外側覆蓋電動機32的部分上，成一整體地形成作為電動機的機架和磁軛等必要的結構。從而，電動機向電磁緩衝器上的裝配變得更加容易，加工性能和生產率良好。
不言而喻，本發明並不局限於上述實施例，也包括在權利要求書所述的技術思想的範圍內，本領域的工作人員所進行的各種改良和變型。
工業上的利用可能性本發明的電磁緩衝器，可以用作車輛的緩衝器。
權利要求
1.一種電磁緩衝器，包括根據從外部來的輸入進行伸縮運動的緩衝器主體，配置在前述緩衝器主體上、將前述伸縮運動變換成旋轉運動的、由滾珠螺母和絲槓軸構成的滾珠絲槓機構，與前述緩衝器主體設置在同一個軸上、產生對抗輸入到其旋轉軸上的前述旋轉運動的電磁阻力的電動機，筒狀構件，該筒狀構件從外側覆蓋前述緩衝器主體和前述電動機，覆蓋前述電動機的部分兼作電動機機架。
2.如權利要求1所述的電磁緩衝器，前述緩衝器主體具有外筒、和可自由滑動地插入該外筒的內筒，具有前述電動機的前述機架的圓筒狀的罩，同軸地連接到前述外筒的上部，利用這些外筒和罩構成前述筒狀構件。
3.如權利要求1所述的電磁緩衝器，前述緩衝器主體具有外筒、和可自由滑動地插入該外筒的內筒，將前述外筒的上部延長，以便覆蓋前述電動機，在該延長部上形成前述電動機的前述機架，利用該外筒構成前述筒狀構件。
4.如權利要求2或3所述的電磁緩衝器，前述電動機的前述旋轉軸，在其兩個端部，由安裝在前述外筒上的一對軸承可自由旋轉地進行支承。
5.如權利要求4所述的電磁緩衝器，前述滾珠絲槓機構的滾珠螺母固定在前述內筒的上部，螺紋配合到該滾珠螺母上的絲槓軸連接到前述電動機的旋轉軸上，利用設置在前述外筒的下端內周上的軸瓦，可自由滑動地支承前述內筒的外周，經由設置在前述外筒內側的軸承，可自由轉動地支承前述絲槓軸的中間部。
6.如權利要求5所述的電磁緩衝器，經由行星齒輪機構連接前述絲槓軸和前述旋轉軸，將前述絲槓軸的旋轉減速，並傳動到前述旋轉軸上。
全文摘要
在根據從外部來的輸入進行伸縮運動的緩衝器主體上，具有將前述伸縮運動變換成旋轉運動的、由滾珠螺母(17)和絲槓軸(18)構成的滾珠絲槓機構(16)。電動機(32)與前述緩衝器主體(30)配備在同一個軸上。電動機(32)，產生對抗輸入到該旋轉軸(6)的前述旋轉運動的電磁阻力。包括從外側覆蓋前述緩衝器主體(30)和前述電動機(32)、覆蓋前述電動機(30)的部分兼作電動機機架的筒狀構件(1)或(23)。相對於緩衝器主體(30)的伸縮運動，產生與前述電動機(32)的電磁力相對應的阻尼力。
文檔編號F16F15/03GK1666032SQ03816090
公開日2005年9月7日 申請日期2003年6月6日 優先權日2002年6月6日
發明者近藤卓宏, 松前太郎, 須田義大 申請人:萱場工業株式會社, 財團法人生產技術研究獎勵會