JP2009269541A - 車高調整機能付きサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性および車両における乗り心地を向上することができるサスペンション装置を提供することである。
【解決手段】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Ｔと該運動変換機構Ｔにおける回転運動を呈する回転部材１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Ｔにおける直線運動を呈する直動部材２に連結される流体圧ダンパＤとを備えたサスペンション装置Ｓにおいて、アクチュエータＡに連結される外筒２７と、流体圧ダンパＤの直動部材２に連結されるロッド３１あるいはシリンダ３２に取付けられて外筒２７の内周に摺接する軸受３４とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車高調整機能付きサスペンション装置の改良に関する。

この種の車高調整機能付きサスペンション装置としては、車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に介装されてバネ上部材を弾性支持する懸架バネと、懸架バネに並列される油圧ダンパと、懸架バネとバネ上部材との間に介装されるアクチュエータとを備えたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

また、他の車高調整機能付きサスペンション装置としては、車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に介装されてバネ上部材を弾性支持する懸架バネと、ダンパとしても機能する電磁アクチュエータとを備えたものが知られている（たとえば、特許文献２参照）。
特開２００６−６４１０１号公報 特開２００６−１１７２１０号公報

上述の特許文献１に開示された車高調整機能付きサスペンション装置の場合、懸架バネとバネ上部材との間にアクチュエータが介装される形式を採用しているため、車高調整時にはアクチュエータはバネ上部材の重量に打ち勝つ推力を発揮せねばならず、車高調整に時間がかかるため、車両の走行状態に応答性良く車高調整を行うことができない可能性がある。

これに対して特許文献２に開示された車高調整機能付きサスペンション装置の場合、アクチュエータは懸架バネに並列されるため、車高調整する際にアクチュエータが負担する推力は懸架バネの変位による懸架バネの弾発力の増減分のみで足りるのでアクチュエータの負担が軽減され、より高速に車高調整することが可能となるが、このアクチュエータにおけるモータや螺子軸といった回転系の慣性モーメントが大きく高周波数の振動入力に対して伸縮し難くなるので、車両における乗り心地を損なってしまう虞がある。なお、特許文献１の車高調整機能付きサスペンション装置にあっては、高周波振動の入力に対しては流体圧ダンパが振動を抑制するので、特許文献２に見られるような現象は現われることはない。

すなわち、特許文献１の車高調整機能付きサスペンション装置では、高周波振動の入力に対しては乗り心地を悪化させる虞は無いものの応答性良く車高調整を行うことが難しく、他方の特許文献２の車高調整機能付きサスペンション装置では、応答性良く車高調整を行うことができる反面、高周波振動入力に対して乗り心地を悪化させる虞があり、従来の車高調整機能付きサスペンション装置では、車高調整の応答性と乗り心地との両立が困難であった。

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、車高調整の応答性と乗り心地とを両立させることが可能な車高調整機能付きサスペンション装置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における車高調整機能付きサスペンション装置は、車両におけるバネ下部材とバネ上部材との間に介装される懸架バネとして機能するバネ要素と、当該バネ要素の途中とバネ上部材或いはバネ下部材との間に介装されて車高を調節するアクチュエータと、バネ要素に並列される流体圧ダンパとを備えた。

本発明の車高調整機能付きサスペンション装置は、車両におけるバネ下部材とバネ上部材との間に介装される懸架バネとして機能するバネ要素と、当該バネ要素の途中とバネ上部材或いはバネ下部材との間に介装されて車高を調節するアクチュエータと、バネ要素に並列される流体圧ダンパとを備えて構成されているので、アクチュエータで車高を調整する際には、伸縮変位して増減するバネ要素の弾発力に見合った推力を発生すればよいので、車高調整の応答性が向上し、外部振動入力の際に、アクチュエータが流体圧ダンパの伸縮を阻害することが無い。

したがって、本発明の車高調整機能付きサスペンション装置によれば、車高調整の応答性と乗り心地とを両立させることができるのである。

また、本発明の車高調整機能付きサスペンション装置は、応答性良く車高調整を行うことが可能となるので、アクティブサスペンションとしても機能することもできる。

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、本発明の車高調整機能付きサスペンション装置を概念的に示した図である。図２は、具体的な車高調整機能付きサスペンション装置の一構成例における縦断面図である。図３は、具体的な車高調整機能付きサスペンション装置の他の構成例における縦断面図である。図４は、具体的な車高調整機能付きサスペンション装置の別の構成例における縦断面図である。

図１に示すように、車高調整機能付きサスペンション装置１は、バネ下部材Ｗとバネ上部材Ｂとの間に介装されており、基本的には、車両におけるバネ下部材Ｗとバネ上部材Ｂとの間に介装される懸架バネとして機能するバネ要素Ｓと、当該バネ要素Ｓの途中とバネ上部材Ｂとの間に介装されて車高を調節するアクチュエータＡと、バネ要素Ｓに並列される流体圧ダンパＤとを備えて構成されている。

また、アクチュエータＡは、この実施の形態の場合、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｔと、該運動変換機構Ｔ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Ｍとを備えて構成されている。

運動変換機構Ｔは、図示はしないが、回転運動を呈する回転部材と回転部材の回転に伴って直線運動を呈する直動部材とで構成され、具体的にたとえば、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いる。

このアクチュエータＡは、図示したところでは、モータＭをバネ上部材Ｂに連結し、運動変換機構Ｔにおける直動部材をバネ要素Ｓの途中に連結して、バネ上部材Ｂとバネ要素Ｓの途中との間に介装されているが、反対に、モータＭをバネ要素Ｓの途中に連結し、運動変換機構Ｔにおける直動部材をバネ上部材Ｂにしてもよい。

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Ｔにおける回転部材、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する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、直線運動側の部材を直線運動させること、すなわちアクチュエータとしての機能を発揮できる。

なお、モータＭと運動変換機構Ｔの回転部材とは回転運動を伝達することが可能に連結されればよいので、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、継手等を介装するとしてもよい。

また、モータＭとしては、上記した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。

転じて、流体圧ダンパＤは、周知であり、具体的な構成は省略するが、シリンダＣと、シリンダＣ内に摺動自在に挿入されシリンダＣ内に２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Ｒとを備えて構成され、伸縮時に、流体に圧力室間を行き来させるとともに当該流体の流れに抵抗を与えて所定の減衰力を発生するようになっている。なお、流体としては、流体圧ダンパＤがダンパ機能を呈することができるものを採用することができ、具体的にはたとえば、油、水、水溶液、電磁粘性流体、電気粘性流体や気体等の種々の流体を用いることができる。

この緩衝器において流体圧ダンパＤは、バネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの間に介装され、図示したところでは、ロッドＲをバネ上部材ＢにシリンダＣをバネ下部材Ｗに連結しているが、反対に、ロッドＲをバネ下部材ＷにシリンダＣをバネ上部材Ｂに連結してもよい。

したがって、流体圧ダンパＤは、バネ上部材Ｂ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。

そして、バネ要素Ｓは、バネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの間に介装されており、このバネ要素Ｓは、バネ上部材Ｂを下方から支持してバネ上部材Ｂの重量を受けている。

このバネ要素Ｓは、一般に懸架バネとして使用されるコイルバネのほか、気体バネやゴム等、バネ上部材Ｂを弾性支持してバネとして機能するものであればよい。

さらに、このバネ要素Ｓの途中は、アクチュエータＡの一端に連結され、バネ要素Ｓは、アクチュエータＡおよび流体圧ダンパＤの両方に並列される上バネａと、流体圧ダンパＤのみに並列される下バネｂとでなっている。

このように車高調整機能付きサスペンション装置１は構成されているので、アクチュエータＡで車高を調整する、すなわち、アクチュエータＡでバネ上部材Ｂを図１中上下方向へ移動させるには、バネ要素Ｓにおける上バネａの長さをアクチュエータＡの推力で変化させればよいことになる。

よって、アクチュエータＡは、車高を上昇させる場合には、伸長変位して減少する上バネａにおけるバネ上部材Ｂを上昇させる方向の弾発力に見合った推力を発生すればよく、車高を下降させる場合には、収縮変位して増大する上バネａにおけるバネ上部材Ｂを上昇させる方向の弾発力に見合った推力を発生すればよく、アクチュエータＡはバネ上部材Ｂの全重量に抗して車高を上昇或いは下降させる推力を発揮する必要が無い。

また、当該車高調整機能付きサスペンション装置１に、外部から振動が入力される場合、バネ要素Ｓにおける下バネｂが伸縮することでアクチュエータＡが流体圧ダンパＤの伸縮を阻害することが無い。

このように、本発明の車高調整機能付きサスペンション装置１にあっては、車高調整の際に、アクチュエータＡは伸縮変位して増減する上バネａの弾発力に見合った推力を発生すればよいので、車高調整の応答性が向上し、外部振動入力の際に、アクチュエータＡが流体圧ダンパＤの伸縮を阻害することが無いので、車両における乗り心地を向上することができる。すなわち、本発明の車高調整機能付きサスペンション装置１によれば、車高調整の応答性と乗り心地とを両立させることができるのである。

また、本発明の車高調整機能付きサスペンション装置１は、応答性良く車高調整を行うことが可能となるので、アクティブサスペンションとしても機能させることができる。

なお、上記したところでは、アクチュエータＡが当該バネ要素Ｓの途中とバネ上部材Ｂとの間に介装されているが、バネ要素Ｓの途中とバネ下部材Ｗとの間に介装されて下バネｂに並列されてもよい。この場合には、車高調整の際に、アクチュエータＡは収縮変位して増減する下バネｂの弾発力に見合った推力を発生すればよいので、車高調整の応答性が向上し、外部振動入力の際に、アクチュエータＡが流体圧ダンパＤの伸縮を阻害することも無いので、上バネａに並列したものと同様に車高調整の応答性と乗り心地とを両立させることができるのである。ただし、車高調整機能付きサスペンション装置１自身によりバネ下部材Ｗからの振動の伝達が抑制されるバネ上部材ＢにアクチュエータＡが連結されるようにしておけば、アクチュエータＡの振動をも抑制することができるので、アクチュエータＡを振動の激しい使用環境に置かずにすむという利点がある。

また、運動変換機構Ｔが、ボール螺子ナットと螺子軸の組み合わせ等による機構を備えて、外力によって直動部材を強制的に直線運動させることによって回転部材の回転運動に変化させることが可能な場合には、上記外力によってモータＭを強制的に回転運動させて、誘導起電力を生じせしめて回転部材の回転運動を抑制するトルクを発生させることができるので、アクチュエータＡは外力による直動部材の直線運動を抑制する減衰機能を発揮することができる。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の直線運動を抑制するように機能し、アクチュエータＡを、アクチュエータのみならず緩衝器としても機能させることができる。

このようにアクチュエータＡをアクチュエータのみならず緩衝器としても機能させる場合には、比較的低周波数の振動に対しては流体圧ダンパＤのみならずアクチュエータＡにもバネ上部材Ｂの振動を減衰させるようにし、高周波数の振動に対しては流体圧ダンパＤのみで振動を減衰させるようにするといった設定も可能となる。したがって、低周波数領域の振動に対しては、流体圧ダンパＤの減衰特性にアクチュエータＡの可変の推力による減衰特性を重畳することによって車両の走行状態に適するものとすることができ、高周波数の振動に対しては、慣性モーメントが大きく伸縮し難くなるアクチュエータＡの影響が出ずに、流体圧ダンパＤのみで振動を減衰するので、車両に最適となる減衰特性を実現することができる。

また、アクチュエータＡを特に緩衝器として機能させる場合であって、モータＭが外力で強制的に回転駆動させられる場合、モータＭは発電することになるので、当該電力で減衰力を発揮するとともに、当該電力を蓄電池等に溜めておく事でモータＭを積極的に駆動する際の電力の一部を賄うことができ、省電力となる。

以上では、車高調整機能付きサスペンション装置１を概念的に説明したが、以下、具体的な車高調整機能付きサスペンション装置２の一構成例を示して説明する。

図２に示すように、具体的な一構成例である車高調整機能付きサスペンション装置２は、基本的には、図２では図示しない車両におけるバネ下部材とバネ上部材との間に直列配置されて介装されるバネ要素たる上バネ３および下バネ４と、上バネ３と下バネ４との間に介装されるバネ受５とバネ上部材との間に介装されるアクチュエータＡと、上バネ３および下バネ４に並列される流体圧ダンパＤとを備えて構成されている。

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Ｔと該運動変換機構Ｔにおける回転運動を呈する回転部材たるボール螺子ナット６に連結されるモータＭとを備えて構成されており、この運動変換機構Ｔは、回転運動を呈するボール螺子ナット６と、ボール螺子ナット６の回転に伴って図２中上下方向となる直線運動を呈する直動部材たる螺子軸７とを備えて構成されている。また、この運動変換機構Ｔにあっては、ボール螺子ナット６と螺子軸７とでなる送り螺子機構とされているので、外力で螺子軸７が図２中上下方向に強制的に駆動されるとボール螺子ナット６が回転運動を呈するようになっている。

よって、このアクチュエータＡは、モータＭが発生するトルクでボール螺子ナット６を回転駆動することによって螺子軸７を図２中上下方向へ直線運動させて車高調整を行うことが可能であってアクチュエータとして機能することができる。

また、螺子軸７が外力によって強制的に直線運動させられるとモータＭのロータが回転運動を呈し、モータＭは誘導起電力に起因するロータの回転運動を抑制するトルクを発生し、螺子軸７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、アクチュエータＡ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直線運動側の部材である螺子軸７の図２中上下方向の直線運動を抑制する緩衝器としても機能する。

つまり、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螺子軸７に推力を与えることができ、また、螺子軸７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螺子軸７の直線運動を抑制することができる。

そして、直動部材たる螺子軸７は、図２に示すように、中空円筒状に形成され、その外周に螺旋状の図示しない螺子溝が形成されるとともに、軸線に沿って、すなわち、螺子軸７の直線運動方向に沿って、直線状の図示しないスプライン溝が形成されている。なお、スプライン溝は、螺子軸７が後述のボールスプラインナット８から脱落することを防止するために、螺子軸７の両側の最終端には形成しないようにしてもよく、また、スプライン溝を設ける数は任意とされてよい。

他方、回転部材たるボール螺子ナット６は、周知であるので詳細には図示しないが、筒状本体の内周に設けた螺子軸７の螺子溝に対向する螺旋状の通路と、筒状本体内に設けられ上記通路の両端を連通する循環路と、該通路および循環路に収容されるとともに螺子溝７を走行する複数のボールと、各ボール間に介装されるスペーサとを備えて構成され、各ボールは、上記ループ状に形成された通路と循環路を循環することができるようになっている。

なお、本実施の形態では、アクチュエータＡを緩衝器としても機能させるため、回転部材をボール螺子ナット６として螺子軸７の駆動によってボール螺子ナット６を円滑に回転駆動できるようになっているが、アクチュエータＡを緩衝器として機能させない場合には、回転部材をボール螺子ナットではなく、単に、螺子軸７の螺子溝に螺合する螺子山を備えたナットとしてもよい。

つづき、ボール螺子ナット６の回転駆動によって螺子軸７を直線運動させるため、螺子軸７の回り止め機構が必要となるが、本実施の形態にあっては、螺子軸７の外周に設けたスプライン溝とボールスプラインナット８によって、当該回り止め機構を構成している。このボールスプラインナット８は、周知であるので詳細には図示しないが、筒状本体の内周に設けた螺子軸７の外周に設けたスプライン溝に対向する直線状の通路と、筒状本体内に設けられ上記通路の両端を連通する循環路と、該通路および循環路に収容されるとともにスプライン溝を走行する複数のボールと、各ボール間に介装されるスペーサとを備えて構成され、各ボールは、上記ループ状に形成された通路と循環路を循環することができるようになっている。

そして、螺子軸７に螺子溝に沿ってボール螺子ナット６を螺合させるとともに、螺子軸７にボールスプラインナット８をスプライン溝に沿って挿入してある。

すなわち、ボール螺子ナット６と螺子軸７とでなる運動変換機構Ｔは、ボール螺子ナット６が回転運動を呈すると、螺子軸７がボールスプラインナット８によって回り止めされることにより、螺子軸７は、図２中上下方向に直線運動を呈することになる。

また、ボール螺子ナット６は、モータＭのケーシング１０に回転自在に装着される中空なロータシャフト１７の内周側に固定されており、また、ボールスプラインナット８は、ケース１０の下端開口端に固定される筒状のホルダ９の内周に回転不能に保持されている。

他方、モータＭは、図２に示すように、筒状のケーシング１０と、ケーシング１０の内周に固定される電機子鉄心たるコア１１ａと、コア１１ａに巻装したコイル１１ｂとで構成されるステータ１１と、ケーシング１０の頂部開口端に取付けられてケーシング１０のキャップを兼ねるとともに内周にレゾルバステータ１２を保持する環状のセンサホルダ１３と、センサホルダ１３の内周に固定されるボールベアリング１４およびケーシング１０の図２中下端内周に固定されるボールベアリング１５を介してケーシング１０に回転自在に収容されるロータ１６とで構成されている。なお、ケーシング１０の下端には、上述のようにボールスプラインナット８を保持するホルダ９が固定されている。

また、ロータ１６は、内周でボール螺子ナット６を回転不能に保持する筒状のロータシャフト１７と、ロータシャフト１７の中間部外周に上記コア１１ａに対向するように取付けられた磁石１８とを備えて構成され、ロータシャフト１７の上端は上述のボールベアリング１４の内周によって軸支され、下端は、ボールベアリング１５の内周によって軸支され、ケーシング１０内に回転自在に収容されている。なお、磁石１８は、複数の磁石をＮ極とＳ極が円周に沿って交互に現れるよう接着して環状となるように形成されているが、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する環状の磁石を使用してもよい。

したがって、この実施の形態においては、モータＭは、ブラシレスモータとして構成されているが、モータＭとしては、このほかにも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。

また、上記ロータ１６におけるロータシャフト１７の上端外周であってセンサホルダ１３の内周に固定されてレゾルバステータ１２に対向する位置には、レゾルバロータ１９が取付けられ、これらのレゾルバステータ１２およびレゾルバロータ１９によってロータ１６の回転位置を検出できるようになっており、コイル１１ｂへの通電をコントロールする図示しない制御装置によって、ロータ１６の回転位置や回転速度に基づいてモータＭを制御することが可能なようになっている。なお、ロータ１６の位置検出を行うための手段としては、上述のレゾルバ以外にも、ホール素子等の磁気センサやロータリエンコーダ等とされてもよい。

なお、ボールベアリング１４およびレゾルバステータ１２は、センサホルダ１３を介さずにケーシング１０に直接的に固定するようにしてもよいことは当然であるが、センサホルダ１３を用いることにより、ケーシング１０に特別な加工を施すことなく、ボールベアリング１４およびレゾルバステータ１３ｂをケーシング１０内に固定することができる利点がある。

また、このアクチュエータＡの場合、上述のように構成されたモータＭと運動変換機構Ｔとが一体化された状態のモータアッセンブリにおけるケーシング１０へ、ボールスプラインナット８を保持するホルダ９でなるホルダアッセンブリを固定することで、組立が簡単に済むようになっているが、ホルダ９を省略してボールスプラインナット８をもケーシング１０に固定するようにしても良い。

戻って、上述のように構成されたアクチュエータＡは、ケーシング１０の外周に設けたフランジ１０ａに装着される防振ゴム２０を介してマウント２１に連結されている。具体的には、マウント２１は、マウント筒２２と、車両の図示しないバネ上部材に連結される環状のアッパープレート２３と、マウント筒２２の上端に結合されるロアプレート２４と、アッパープレート２３とロアプレート２４とを連結する防振ゴム２５と、マウント筒２２の内周を結合されてケーシング１０のフランジ１０ａに装着された防振ゴム２０の外周を抱持する抱持環２６とを備えて構成されている。すなわち、アクチュエータＡはマウント２１を介して車両のバネ上部材に連結されることになる。

なお、抱持環２６は、防振ゴム２０を抱持する断面コ字状の抱持環本体２６ａと、抱持環本体２６ａの図２中下端内周から垂下される筒状のソケット部２６ｂとを備えて構成され、ソケット部２６ｂには、懸架バネとして機能するバネ要素における上バネ３の上端を支持する上方バネ受２７が装着されている。

また、螺子軸７の図２中下端外周は、上バネ３の下端を支持する環状のバネ受５が設けられており、上バネ３は上方バネ受２７とバネ受５との間に介装されてアクチュエータＡに並列配置されている。

他方、流体圧ダンパＤは、この実施の形態の場合、油圧ダンパとされており、詳しく図示はしないが、作動油が充填されるシリンダ３０と、シリンダ３０内に摺動自在に挿入されシリンダ３０内に図示しない二つの圧力室を隔成する図示しないピストンと、一端がピストンに連結されるとともにシリンダ３０から突出されるロッド３１と、シリンダ３０内に形成されてシリンダ３０に進退するロッド体積を補償する図示しない気室あるいはリザーバとを備えて構成され、伸縮作動時に所定の減衰力を発揮する。なお、この実施の形態の場合、流体圧ダンパＤに充填されるのは作動油であり、ロッド３１のシリンダ３０に対する出没体積の補償と油温補償する気室が必要となるが、流体が気体である場合には、気室を設ける必要は無い。

また、流体圧ダンパＤは、シリンダ３０内に気室を備えたいわゆる単筒型でも、環状のリザーバを備えたいわゆる複筒型としてもよいが、流体圧ダンパＤを複筒型とすることにより、流体圧ダンパＤの全長を短くして車高調整機能付きサスペンション装置２の全体長さを短くできる利点がある。

そして、この流体圧ダンパＤにおけるロッド３１は、上記したアクチュエータＡにおける螺子軸７内に挿通されて、マウント２１のアッパープレート２３に防振ゴム２８を介して連結されるキャップ体２９に連結されている。

また、シリンダ３０の下端には、車両取付用のブラケット３３が取付けられており、流体圧ダンパＤは、このブラケット３３を介して車両におけるバネ下部材へ連結可能とされている。

したがって、流体圧ダンパＤは、ロッド３１がマウント２１を介して車両におけるバネ上部材へ連結され、シリンダ３０がブラケット３３を介して車両におけるバネ下部材へ連結されており、このようにしてバネ上部材とバネ下部材との間に介装される。

また、シリンダ３０の外周には、下バネ４の図２中下端を支持する下方バネ受３４が設けられている。また、下バネ４は、上方が上記したバネ受５によって支持され、下方バネ受３４とバネ受５との間に介装されている。

そして、上記した上バネ３と下バネ４は、バネ受５を挟んで直列配置されており、マウント２１およびシリンダ３０を介してバネ上部材とバネ下部材との間に介装されて懸架バネとして機能するバネ要素を構成している。

すなわち、この具体的な車高調整機能付きサスペンション装置２にあっても、アクチュエータＡは、上バネ３と下バネ４でなるバネ要素の途中とバネ上部材との間に介装され、流体圧ダンパＤは上バネ３と下バネ４とでなるバネ要素に並列されてバネ上部材とバネ下部材との間に介装されることになる。なお、図示したように、上バネ３と下バネ４はコイルバネとされ、アクチュエータＡおよび流体圧ダンパＤと同軸配置されている。

したがって、この具体的な車高調整機能付きサスペンション装置２にあっても、アクチュエータＡで車高を調整するには、バネ要素における上バネ３の伸縮に伴って増減する上バネ３の弾発力に見合った推力を発生すればよく、外部振動入力の際に、アクチュエータＡが流体圧ダンパＤの伸縮を阻害することが無いので、車高調整の応答性と乗り心地とを両立させることができるのである。

また、本発明の車高調整機能付きサスペンション装置２も応答性良く車高調整を行うことができるので、アクティブサスペンションとしても機能することができる。

さらに、運動変換機構Ｔが、ボール螺子ナットと螺子軸の組み合わせ等による機構を備えて、外力によって直動部材を強制的に直線運動させることによって回転部材の回転運動に変化させることが可能であるため、上記外力によってモータＭを強制的に回転運動させて、誘導起電力を生じせしめて回転部材の回転運動を抑制するトルクを発生させることができ、アクチュエータＡは外力による直動部材の直線運動を抑制する減衰機能を発揮することができる。

すなわち、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の直線運動を抑制するように機能し、アクチュエータＡを、アクチュエータのみならず緩衝器としても機能させることができる。

このように具体的な車高調整機能付きサスペンション装置２では、アクチュエータＡをアクチュエータのみならず緩衝器としても機能させることができるから、比較的低周波数の振動に対しては流体圧ダンパＤのみならずアクチュエータＡにもバネ上部材の振動を減衰させるようにし、高周波数の振動に対しては流体圧ダンパＤのみで振動を減衰させるようにすることが可能となり、低周波数領域の振動に対しては、流体圧ダンパＤの減衰特性にアクチュエータＡの可変の推力による減衰特性を重畳することによって車両の走行状態に適するものとすることができるとともに、高周波数の振動に対しては、慣性モーメントが大きく伸縮し難くなるアクチュエータＡの影響が出ずに、流体圧ダンパＤのみで振動を減衰するので、車両に最適となる減衰特性を実現することができる。

したがって、具体的な車高調整機能付きサスペンション装置２にあっては、バネ上部材の姿勢の制御に加えて、車両の走行状態に適する減衰力を発揮することができるので、車両における乗り心地をより一層向上することができるのである。

また、アクチュエータＡを特に緩衝器として機能させる場合であって、モータＭが外力で強制的に回転駆動させられる場合、モータＭは発電することになるので、当該電力で減衰力を発揮するとともに、当該電力を蓄電池等に溜めておく事でモータＭを積極的に駆動する際の電力の一部を賄うことができ、省電力となる。

さらに、螺子軸７が筒状とされて流体圧ダンパＤのロッド３１が螺子軸７内に挿通されてバネ上部材に連結されるようにしているので、アクチュエータＡと流体圧ダンパＤとを同軸配置でき、懸架バネとしてのバネ要素も含めて車高調整機能付きサスペンション装置２の外径をコンパクトにすることができるとともに、アクチュエータＡ、流体圧ダンパＤおよびバネ要素がバネ上部材に与える推力によってバネ上部材に無用なモーメントを与えてしまうような事態を回避することができる。

なお、上記したところでは、螺子軸７と直動部材としてボール螺子ナット６を回転部材としているが、反対に、ボール螺子ナット６を直動部材として、モータＭのロータを螺子軸７に連結して回転部材とするようにしても良い。

また、上バネ３および下バネ４は、コイルバネ以外にも気体バネとされてもよく、特に、図３に示した他の構成例の具体的な車高調整機能付きサスペンション装置３５のように、長尺に形成されるマウント筒２２と螺子軸７の下端に連結されるエアピストン３２との間にダイヤフラム３６を介装し、アクチュエータＡの外周に気室Ｇを区画して、上バネを気体バネとする場合には、アクチュエータＡで車高調整した後には気室Ｇ内の圧力を制御して車高を維持させることもでき、この場合には、アクチュエータＡで車高を維持するため継続的に推力を出力する必要がなくなるので、より省電力となるとともにモータＭの熱減磁を抑制することができる。なお、エアピストン３２は筒状とされてアクチュエータＡの外周であるホルダ９に摺接しており、エアピストン３２とホルダ９との間は気室Ｇの気密を保つためシールされている。

さらに、運動変換機構Ｔを台形螺子と台形螺子に符合する螺子ナットとして、台形螺子と螺子ナットの一方を直動部材として他方を回転部材とする場合には、直動部材の直線運動を回転部材の回転運動へ変換することができないので、アクチュエータＡは緩衝器としての機能を呈することができなくはなるが、車高調整後にアクチュエータＡで継続的に推力を出力することなく車高を維持することができるので省電力となる。

またさらに、図４に示した別の構成例の具体的な車高調整機能付きサスペンション装置３７のように、螺子軸７の上端をバネ上部材へ回転不能に連結するようにする場合には、螺子軸７のバネ上部材への連結によって螺子軸７の回り止めが成されるので、ボールスプラインナット８の省略が可能となる。この場合、車高調整時にモータＭ自体が図４中上下動することになるので、上バネ３と下バネ４との間介装されるバネ受３８は、モータＭのケーシング３９の外周に形成され、上バネ３の上端を支持する上方バネ受４０は、防振ゴム４１を介して螺子軸７および流体圧ダンパＤのロッド３１の図４中上端に連結されている。なお、別の構成例の具体的な車高調整機能付きサスペンション装置３７において、上記した一構成例の車高調整機能付きサスペンション装置２と同様の部材については、重複するため説明を省略することとする。

このように構成された別の構成例の具体的な車高調整機能付きサスペンション装置３７にあっても、アクチュエータＡは、上バネ３と下バネ４でなるバネ要素の途中とバネ上部材との間に介装され、流体圧ダンパＤは上バネ３と下バネ４とでなるバネ要素に並列されてバネ上部材とバネ下部材との間に介装されることになる。

したがって、この具体的な車高調整機能付きサスペンション装置３７にあっても、アクチュエータＡで車高を調整するには、バネ要素における上バネ３の伸縮に伴って増減する上バネ３の弾発力に見合った推力を発生すればよく、外部振動入力の際に、アクチュエータＡが流体圧ダンパＤの伸縮を阻害することが無いので、車高調整の応答性と乗り心地とを両立させることができるのである。

また、本発明の車高調整機能付きサスペンション装置３７も応答性良く車高調整を行うことができるので、アクティブサスペンションとしても機能することができる。

さらに、運動変換機構Ｔが、ボール螺子ナットと螺子軸の組み合わせ等による機構を備えて、外力によって直動部材を強制的に直線運動させることによって回転部材の回転運動に変化させることが可能であるため、アクチュエータＡがアクチュエータのみならず緩衝器としても機能するので、低周波数領域の振動に対しては、流体圧ダンパＤの減衰特性にアクチュエータＡの可変の推力による減衰特性を重畳することによって車両の走行状態に適するものとすることができるとともに、高周波数の振動に対しては、慣性モーメントが大きく伸縮し難くなるアクチュエータＡの影響が出ずに、流体圧ダンパＤのみで振動を減衰することができ、車両に最適となる減衰特性を実現することができる。

したがって、この具体的な車高調整機能付きサスペンション装置３７にあっても、バネ上部材の姿勢の制御に加えて、車両の走行状態に適する減衰力を発揮することができるので、車両における乗り心地をより一層向上することができるのである。

また、アクチュエータＡを特に緩衝器として機能させる場合であって、モータＭが外力で強制的に回転駆動させられる場合、モータＭは発電することになるので、当該電力で減衰力を発揮するとともに、当該電力を蓄電池等に溜めておく事でモータＭを積極的に駆動する際の電力の一部を賄うことができ、省電力となる。

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。

本発明の車高調整機能付きサスペンション装置を概念的に示した図である。 具体的な車高調整機能付きサスペンション装置の一構成例における縦断面図である。 具体的な車高調整機能付きサスペンション装置の他の構成例における縦断面図である。 具体的な車高調整機能付きサスペンション装置の別の構成例における縦断面図である。

符号の説明

１，２，３５，３７ 車高調整機能付きサスペンション装置
３，ａ バネ要素における上バネ
４，ｂ バネ要素における下バネ
５，３８ バネ受
６ ボール螺子ナット
７ 螺子軸
８ ボールスプラインナット
９ ホルダ
１０，３９ ケーシング
１０ａ ケーシングにおけるフランジ
１１ ステータ
１１ａ ステータにおけるコア
１１ｂ ステータにおけるコイル
１２ レゾルバステータ
１３ センサホルダ
１４，１５ ボールベアリング
１６ ロータ
１７ ロータシャフト
１８ 磁石
１９ レゾルバロータ
２０ 防振ゴム
２１ マウント
２２ マウント筒
２３ アッパープレート
２４ ロアプレート
２５，２８，４１ 防振ゴム
２６ 抱持環
２６ａ 抱持環における抱持環本体
２６ｂ 抱持環におけるソケット部
２７，４０ 上方バネ受
２９ キャップ体
３０，Ｒ ロッド
３１，Ｃ シリンダ
３２ エアピストン
３３ ブラケット
３４ 下方バネ受
３６ ダイヤフラム
Ａ アクチュエータ
Ｂ バネ上部材
Ｄ 流体圧ダンパ
Ｇ 気室
Ｍ モータ
Ｓ バネ要素
Ｔ 運動変換機構
W バネ下部材

Claims (4)

1. 車両におけるバネ下部材とバネ上部材との間に介装される懸架バネとして機能するバネ要素と、当該バネ要素の途中とバネ上部材或いはバネ下部材との間に介装されて車高を調節するアクチュエータと、バネ要素に並列される流体圧ダンパとを備えた車高調整機能付きサスペンション装置。
2. アクチュエータは、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てなることを特徴とする請求項１に記載の車高調整機能付きサスペンション装置。
3. 運動変換機構は、螺子軸と螺子ナットとでなる送り螺子機構とされるともに、螺子軸を中空として、流体圧ダンパのロッドを当該螺子軸内に挿通してバネ上部材側へ連結することを特徴とする請求項１または２に記載の車高調整機能付きサスペンション装置。
4. バネ要素は、二つのバネを直列してなり、バネ間に介装されるバネ受とバネ上部材との間にアクチュエータを介装してなる請求項１から３のいずれかに記載の車高調整機能付きサスペンション装置。

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