JP2008115986A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の燃費を悪化させることなく、従動輪をリフトさせるとともに貨物積載作業時における車両姿勢を安定させることができる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Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭを備えた緩衝器において、伸縮を阻止するロック機構Ｌを備えたので、油圧ポンプ等の油圧源を必要とせずに従動輪をリフトすることができるので、車両の燃費を悪化させることがなく、また、従動輪をリフトせずに設置させる場合には上述の減衰機能を発揮して従動輪のリフトと緩衝器としての二つの機能を備えているので、従動輪をリフトさせるためだけの特別な装置を必要とせず非常に効率的となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝器の改良に関する。

大型の貨物運搬用車両では、貨物積載時に一輪あたりの輪荷重が大きくなるため、また、直進走行安定性を向上させるため、駆動輪と操舵輪の他に従動輪を備えることがある。

このような貨物運搬車両は、積載重量が軽い状態では、一輪あたりの輪荷重が小さくなり、駆動輪におけるトランクションを得難くなって、充分な駆動力を得ることができない場合があり、また、常に全ての車輪が接地しているため、路面との摩擦抵抗が大きく、燃料消費が激しくなってしまう。

そこで、そのような不具合を改善するために、上記従動輪と車体フレームとの間に介装した油圧緩衝器に油圧ポンプから圧油を供給して油圧緩衝器に油圧アクチュエータとしての機能を持たせて、従動輪を油圧緩衝器で車体フレーム側へ引き寄せて路面からリフトするもの（たとえば、特許文献１参照）が知られている。

また、この油圧緩衝器にあっては、従動輪をリフトした状態に維持することができるように油圧緩衝器をロックして伸縮不能とすることができ、車両へ貨物を積載する作業時には、油圧緩衝器をロックすることによって従動輪を車体に対して移動不能な状態に維持して車高を変動させないようにすることが可能である。
特開２００３−１７０７２０号公報（図１）

上記のような提案によれば、油圧緩衝器自体に油圧アクチュエータとしての機能を持たせているので、従動輪をリフトおよびロックさせるためのみの機構を別途設ける必要がないので有用であるが、油圧ポンプを油圧緩衝器の他に油圧パワーステアリング装置の駆動にも使用し、分流弁を介して圧油を油圧緩衝器に供給していることから、油圧緩衝器を駆動しないにも拘わらず定常的に油圧回路における圧力損失が発生するので、燃費を悪化させてしまう恐れがあり、装置が大掛かりとなってしまう。

これを嫌って、別途従動輪をリフトおよびロックさせるためだけの装置を搭載するのでは、効率的でなく、コスト増となってしまう。

そこで、本発明は上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、車両の燃費を悪化させることなく、従動輪をリフトさせるとともに貨物積載作業時における車両姿勢を安定させることができる緩衝器を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、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た緩衝器において、伸縮を阻止するロック機構を備えた。

本発明によれば、油圧ポンプ等の油圧源を必要とせずに従動輪をリフトすることができるので、車両の燃費を悪化させることがなく、また、従動輪をリフトせずに設置させる場合には上述の減衰機能を発揮して従動輪のリフトと緩衝器としての二つの機能を備えているので、従動輪をリフトさせるためだけの特別な装置を必要とせず非常に効率的となる。

そして、従動輪をリフトし、その状態を維持可能であるから、積載重量が軽い場合にも駆動輪におけるトランクションを得ることができ、車両の走行性能の悪化を防止して、走破性を向上させることが可能である。

さらに、従動輪を路面に設置した状態で、ロック機構を作動させて緩衝器の伸縮を阻止することもできるので、車両へ貨物等の重量物を積載する際に、車両姿勢を安定させることができ、積載作業の安全性を確保することも可能である。

以下、本発明を図に基づき説明する。図１は、一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。図２は、車両の側面図である。図３は、ロック機構を概念的に示す図である。図４は、車両の従動輪のサスペンション部分の側面図である。図５は、従動輪をリフトした状態を示す図である。

図１に示すように、一実施の形態における緩衝器Ｄは、伸縮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二つのモータＭと、伸縮を阻止するロック機構Ｌとを備えて構成され、この実施の形態の場合、運動変換機構Ｈは、回転運動を呈する回転部材たる螺子軸３と、この螺子軸３に回転自在に螺着され直線運動を呈する直動部材たるボール螺子ナット４とで構成された送り螺子機構とされている。

そして、この緩衝器Ｄが適用される車両は、図２に示すように、車体フレーム２３と、進行方向に沿って順に配置されて車体フレーム２３に懸架される操舵輪２０、従動輪２１および駆動輪２２とを備えおり、本発明の緩衝器Ｄは、従動輪２１と車体フレーム２３との間に介装される。すなわち、この場合、車両は、前１軸と後２軸とを備え、後２軸のうち前側の軸が駆動軸とされている。なお、本発明は後２軸以外にも３軸以上の車両に適用することも可能である。

以下、詳細に説明すると、図１に示すように、螺子軸３は、その上端がモータＭのケース１１を保持するハウジング５にベアリング６を介して回転自在に保持されるととともに、ベアリング６より下方側にボール螺子ナット４が螺着されている。

また、ハウジング５は、筒部５ａと、筒部５ａの上端に設けられた中空な歯車ケース５ｂとを備えて構成され、筒部５ａ内と歯車ケース５ｂ内は連通され、この筒部５ａの上端内周に上記したベアリング６が固定され、また、歯車ケース５ｂ内には、筒部５ａ内に挿入される螺子軸３の連結される歯車１２と、歯車１２の図１中左右両側に配置されてそれぞれ歯車１２に噛み合う歯車１３，１３が収容されている。

そして、歯車ケース５ｂの筒部５ａを挟んで両端側下部にモータＭのケース１１が固定されるとともに、モータＭのシャフト１０の歯車ケース５ｂ内への挿入が許容されるモータ保持孔５ｃ，５ｃが設けられ、このモータ保持孔５ｃ，５ｃにモータＭのケース１１が圧入等されて固定され、さらに、モータＭのシャフト１０の先端となる図１中上端は歯車１３に連結され、モータＭを駆動することで歯車１３を駆動することができるようになっている。換言すれば、螺子軸３の回転運動は、歯車１２，１３，１３で構成される歯車機構を介してモータＭのシャフト１０に伝達されるようになっている。

さらに、ボール螺子ナット４は、内筒２の図１中上端内周に固定されており、この内筒２の下端は閉塞され、その閉塞された下端には取付軸７が設けられている。なお、内筒２の上端外周に筒部５ａの内周に摺接するスライドベアリング１５が取付けられ、筒部５ａの下端内周にも内筒２の外周に摺接するスライドベアリング１６が取付けられており、筒部５ａに対する内筒２の軸ぶれが防止され、螺子軸３に対してボール螺子ナット４が偏心してしまうことが防止されて緩衝器Ｄの円滑な伸縮が保証されている。

さらに、図１中、筒部５ａの最下端には、内筒２の外周に摺接するダストシール１７を保持する筒状のホルダ１８が設けられており、このダストシール１７によって、ハウジング５内および内筒２内への雨水、埃や塵の浸入が防止される。したがって、運動変換機構ＨおよびモータＭは、埃や雨水から保護されるので、緩衝器Ｄの円滑な伸縮が保証され、緩衝器Ｄの実用性が向上する。

この取付軸７は、図１中上から順に二つの環状の防振ゴム７ａおよびストッパ７ｂ内に挿入され、これら防振ゴム７ａ，７ａおよびストッパ７ｂは、ストッパ７ｂより下方から取付軸７に螺着されるナット７ｃによって取付軸７に固定される。

さらに、ハウジング５の歯車ケース５ｂの上端には、環状取付部８が設けられており、この環状取付部８内には、環状の防振ゴム８ａが挿入固定されている。

つづき、各モータＭは、図１に示すように、ケース１１と、上記シャフト１０と、シャフト１０の外周に取付けた図示しない磁石と、ケース１１の内周であって上記磁石と対向するように取付け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。

なお、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。

また、モータＭは、シャフト１０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、所望のトルクを発生させることができるようになっている。

このように構成された緩衝器Ｄは、伸縮するとき、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、上記回転運動が歯車１２，１３，１３で構成される歯車機構を介して各モータＭのシャフト１０に伝達される。

そして、当該モータＭを積極的に駆動するか、あるいは積極的に駆動せずともシャフト１０の回転によって生じる誘導起電力によって、モータＭにシャフト１０の回転を抑制するトルクを発生せしめて、このトルクをボール螺子ナット４の直線運動を抑制する減衰力として利用し、上記緩衝器Ｄの伸縮を抑制することができる。また、モータＭを積極的に駆動して緩衝器Ｄをアクチュエータとしても機能させることによってアクティブサスペンションとして機能させることも可能である。

また、本実施の形態の緩衝器Ｄにおいては、歯車機構を介してモータＭのシャフト１０の回転速度を減速して螺子軸３に伝達することができるので、大きな減衰力を得られるとともに、モータＭを駆動する場合には、緩衝器Ｄに大きな推力を発生させることができる。

さらに、本実施の形態の緩衝器Ｄにおいては、モータＭを二つ設けているので、この点でも大きな減衰力を発生できるとともに緩衝器Ｄに大きな推力を発生させることができ、モータＭのいずれかに支障があっても、減衰力を発生できないという事態を回避することができる。

そしてさらに、モータＭを二つ用い、さらに、減速機として機能する歯車機構を備えているので、個々のモータＭを小型化できるという利点がある。

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。

転じて、ロック機構Ｌは、図３に示すように、歯車ケース５b内に収容され、歯車１２に噛み合う歯３０を備えた噛合部材３１で歯車１２を図３中上下から挟み込んで回転部材である螺子軸３の回転を阻止して、緩衝器Ｄの伸縮を阻止できるようになっている。

詳しくは、各噛合部材３１は、歯車１２の側面に対向させてあり、図示しない移動手段によって、図３中破線で示すように、各噛合部材３１，３１を歯車１２方向へ移動させて、歯車１２に各噛合部材３１の歯３０を噛み合せて歯車１２を回転不能とするロックポジションと、図３中実線で示すように、歯車１２から各噛合部材３１を遠ざけて歯車１２を自由に回転させるフリーポジションとをとることができ、緩衝器Ｄの伸縮の可不可を選択することができるようになっている。

なお、移動手段としては、電磁クラッチ、電磁ブレーキ等を使用することが可能であり、詳しくは図示しないが、具体的にたとえば、バネと電磁石と噛合部材３１に設けた磁性体とを備え、バネで噛合部材３１を歯車１２から遠ざける方向に附勢して電磁石非通電時には歯車１２から噛合部材３１を遠ざけ、逆に電磁石に通電し噛合部材３１を吸引することにより噛合部材３１の歯３０を歯車１２に噛み合せて歯車１２の回転を阻止するようにするか、バネで噛合部材３１を歯車１２に近づける方向に附勢して電磁石非通電時には噛合部材３１の歯３０を歯車１２に噛み合せて歯車１２の回転を阻止するようにし、逆に電磁石に通電し噛合部材３１を吸引することにより歯車１２から噛合部材３１を遠ざけるようにすればよい。

さらに、上記した以外にも、移動手段としては、噛合部材３１を歯車１２に遠近させるような手段を採用することが可能である。

また、本実施の形態においては、噛合部材３１で歯車１２の回転を阻止して緩衝器Ｄの伸縮を阻止するようにしているが、歯車１３の回転を阻止するようにしてもよく、さらに、二つの噛合部材３１で歯車１２を両側から挟みこむようにして歯車１２の回転阻止を確実なものとしているが、一つの噛合部材３１を歯車１２へ押し当てて歯車１２の回転を阻止することができるのであれば、一つの噛合部材３１のみを設けるようにしてもよい。

さらに、本実施の形態においては、ロック機構Ｌは、噛合部材３１を備えて構成されているが、噛合部材３１に代えて、螺子軸３の外周や、歯車１２，１３の図１中上端等に摩擦盤を押し当てることによって緩衝器Ｄの伸縮を阻止してもよいし、また、ハウジング５の筒部５ａの下端に内筒２の外周形状に沿う摩擦盤を備えた電磁ブレーキを設けて、この電磁ブレーキで緩衝器Ｄの伸縮を阻止するようにしてもよいし、さらには、たとえば、歯車１２あるいは歯車１３の図１中上方に孔を開けておき、この孔にモータＭ以外に別途設けたモータで歯車ケース５ｂの上部の壁に螺着されたボルトを送りねじ機構の要領で回転せしめて孔にボルトを抜き差しすることで、歯車１２あるいは歯車１３の回転の阻止と許容を可能とするようなロック機構を採用することも可能である。

つづいて、上記緩衝器Ｄを車体フレーム２３と従動輪２１との間に介装するには、以下のようにする。まず、緩衝器Ｄの上端を車体フレーム２３に連結するには、図４に示すように、車体フレーム２３の側部に設けた軸２３ａを、緩衝器Ｄの上端に設けられた環状取付部８の内周に取付けられた防振ゴム８ａ内に挿入し、上記環状取付部８を車体フレーム２３に連結するようにする。

他方、緩衝器Ｄの下端側にあっては、内筒２の下端の取付軸７を、従動軸２６を保持するアーム２４の中央部に設けたプレート２４ａの孔（符示せず）に挿入し、このプレート２４ａを上記した防振ゴム７ａ，７ａで挟持することでアーム２４に連結する。

また、従動軸２６は、その両端に従動輪２１が回転自在に取付けられており、従動輪２１より内側となる両端のそれぞれが、アーム２４の中央部に連結され、さらに、上記アーム２４の両端と車体フレーム２３との間には、それぞれ、エアバネ２７，２７が介装されている。なお、従動軸２６自体は、回転することがなく、従動軸２６は、従動輪２１を回転自在に保持しているのみである。

このように、緩衝器Ｄをアーム２４と車体フレーム２３との間に介装することで、緩衝器Ｄを従動輪２１と車体フレーム２３との間に介装することができ、上述の減衰機能によって、従動輪２１に路面から入力される振動が車体フレーム２３へ伝達されてしまうことを効果的に防止することができる。

そして、この緩衝器Ｄは、二つのモータＭの一方または両方を駆動することによってアクチュエータとしても機能することから、図５に示すように、従動輪２１を車体フレーム２３側へ引き寄せ、路面からリフトさせることができ、この従動輪２１のリフトを緩衝器Ｄ単体で行うことが可能である。

緩衝器Ｄで従動輪２１をリフトした後は、ロック機構Ｌを動作させてロック機構Ｌで緩衝器Ｄの伸縮を阻止することができ、従動輪２１をリフトした状態に維持することが可能である。

したがって、この緩衝器Ｄは、油圧ポンプ等の油圧源を必要とせずに従動輪２１をリフトすることができるので、車両の燃費を悪化させることがなく、また、従動輪２１をリフトせずに設置させる場合には上述の減衰機能を発揮して従動輪２１のリフトと緩衝器としての二つの機能を備えているので、従動輪２１をリフトさせるためだけの特別な装置を必要とせず非常に効率的となる。

そして、従動輪２１をリフトし、その状態を維持可能であるから、積載重量が軽い場合にも駆動輪におけるトランクションを得ることができ、車両の走行性能の悪化を防止して、走破性を向上させることが可能である。

さらに、この実施の形態の場合、従動輪２１を支持する従動軸２６が連結されるアーム２４と車体フレーム２３との間に介装される懸架バネはエアバネ２７，２７とされているので、緩衝器Ｄで従動輪２１をリフトする際には、エアバネ２７，２７内の圧力を減圧してバネ反力を低減することができるので、緩衝器Ｄによる従動輪２１の引き上げに必要となる推力を小さくすることができ、消費電力を少なくすることができる。

また、この緩衝器Ｄにあっては、ロック機構Ｌを備えているので、従動軸２１をリフトするまでは、モータＭへ通電する必要があるが、その後はモータＭへ通電する必要がないので、モータＭ内の巻線に供給すべき電流量も少なくてすむことになり、その結果、巻線の発熱を抑制できるで、巻線の焼損を防止することができ、また、磁石の不可逆減磁を防止することができ、緩衝器Ｄの性能の維持が可能となる。

さらに、従動輪２１を路面に設置した状態で、ロック機構Ｌを作動させて緩衝器Ｄの伸縮を阻止することもできるので、車両へ貨物等の重量物を積載する際に、車両姿勢を安定させることができ、積載作業の安全性を確保することも可能である。

加えて、車両へ貨物等を積載する作業時において、フォークリフトが車両の荷台上を移動するような場合があっても、車軸にかかる荷重変動に伴って車高の変動を防止でき、該積載作業の効率および安全性を向上することが可能である。

また、車両の元々の車軸数にもよるが、従動輪２１をリフトすることで、高速料金区分において特大車として区分される車両を、大型車として取り扱われるようにすることができ、空荷時の高速料金を削減することができる利点もある。

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、この場合には、ロック機構Ｌはピニオンギアの回転を阻止しえるものを採用すればよい。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い。さらに、上記した実施の形態においては、螺子軸３を回転部材としているが、回転部材をボール螺子ナット４として、螺子軸３を直動部材とし、ボール螺子ナット４を直接にあるいは歯車機構や摩擦車機構を介してモータＭのシャフト１０に連繋させるようにしてもよい。

またさらに、一つのモータＭのみを緩衝器Ｄの減衰力発生源とする場合には、螺子軸３やボール螺子ナット４を直接にシャフト１０に連結するようにしてもよく、このような場合には、本実施の形態に示したロック機構Ｌを採用する場合、螺子軸３あるいはボール螺子ナット４に歯車を取付けておくようにすればよい。

そしてさらに、本実施の形態においては、モータＭを二つ用いているが、ロック機構Ｌとの兼ね合いにもよるが、歯車１２に噛み合う歯車を増やして、モータＭを二つ以上用いるようにしてもよい。

また、上記したところでは、緩衝器Ｄを従動輪２１と車体フレーム２３との間にのみ介装しているが、操舵輪２０や駆動輪２２と車体フレーム２３との間に介装しても緩衝器としての機能は、失われることはないことは当然である。

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。

一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。 車両の側面図である。 ロック機構を概念的に示す図である。 車両の従動輪のサスペンション部分の側面図である。 従動輪をリフトした状態を示す図である。

符号の説明

２ 外筒
３ 回転部材たる螺子軸
４ 直動部材たるボール螺子ナット
５ ハウジング
５ａ 筒部
５ｂ 歯車ケース
５ｃ モータ保持孔
６ ベアリング
７ 取付軸
７ａ，８ａ 防振ゴム
７ｂ ストッパ
７ｃ ナット
８ 環状取付部
１０ シャフト
１１ ケース
１２，１３ 歯車
１５，１６ スライドベアリング
１７ ダストシール
１８ ホルダ
２０ 操舵輪
２１ 従動輪
２２ 駆動輪
２３ 車体フレーム
２３ａ 軸
２４ アーム
２６ 従動軸
２４ａ プレート
２７ エアバネ
３０ 歯
３１ 噛合部材
Ｄ 緩衝器
Ｈ 運動変換機構
Ｌ ロック機構
Ｍ モータ

Claims (5)

1. 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た緩衝器において、伸縮を阻止するロック機構を備えたことを特徴とする緩衝器。
2. 進行方向に沿って配置される操舵輪と一つ以上の従動輪と駆動輪とを備えた車両の車体フレームと少なくとも一つの従動輪との間に介装され、ロック機構は該従動輪を車体側へリフトさせた状態で伸縮を阻止することを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 従動輪と車体フレームとの間にエアバネに並列して介装されることを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。
4. 運動変換機構は、直線運動を呈する直動部材と、直動部材の直線運動によって回転運動を呈する回転部材とを備え、ロック機構は、回転部材の回転運動を阻止することによって伸縮を阻止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緩衝器。
5. 回転部材の回転運動は歯車機構を介してモータに伝達されるとともに、ロック機構は、歯車機構中の任意の歯車に噛み合うことによって回転部材の回転運動を阻止する噛合部材を備えたことを特徴とする特徴とする請求項４に記載の緩衝器。

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