JP2010091031A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で径方向の小型化を図ることできるとともに組立が簡単で部品点数を削減可能な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、本発明の課題解決手段におけるサスペンション装置Ｓは、モータＭに連結される筒状のエアチャンバ２２と直動部材１に連結され筒状であってエアチャンバ２２より小径のエアピストン３７とエアチャンバ２２とエアピストン３７との間に介装されるダイヤフラム２７とを有するエアバネＡＳと、エアチャンバ２２内に軸方向に間隔を空けて設けた上下一対のストッパ４２，４６と、エアピストン３６の外周に取付けられて各ストッパ４２，４６の間に配置される環状のクッション４７とを備え、エアチャンバ２２とエアピストン３７とが相対的に離反する最伸長時にクッション４７と下側のストッパ４６とを衝合させて伸長を規制し、エアチャンバ２２とエアピストン３７とが相対的に接近する最収縮時にクッション４７と上側のストッパ４２とを衝合させて収縮を規制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、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サスペンション装置の改良に関する。

この種サスペンション装置としては、ボール螺子ナットに回転自在に螺合した螺子軸とボール螺子ナットに連結されるモータとを備えたサスペンション本体と、ロッドとシリンダとを備えて伸縮時に減衰力を発揮するとともにロッドを螺子軸の下端に連結した液圧ダンパとを備えて構成されて車両の車体と車軸との間に介装されるものが知られている。そして、このサスペンション装置は、液圧ダンパで主として高周波振動を吸収し、サスペンション本体の推力で車体と車軸との相対振動をダンピングして、アクティブサスペンションとしてもパッシブサスペンションとしても機能するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

このようなサスペンション装置の場合、サスペンション本体と液圧ダンパとがそれぞれが独立して伸縮するため、各々別個に最伸長と最収縮の規制を行うようになっている。

それゆえ、上記サスペンション装置にあっては、サスペンション本体と液圧ダンパのそれぞれが最伸長してそれ以上の伸長が規制されてはじめて、装置全体の最伸長が規制されることになる。

このようにサスペンション本体と液圧ダンパのそれぞれが最伸長するとサスペンション装置全体が長尺となりすぎる場合があるので、サスペンション装置全体の最伸長さを規制するための手立てが必要となってくる。

そこで、液圧ダンパの外周に設けたストッパとして機能するバネ受と、モータに連結される筒部材の下端に取付けたシールケースの上面にクッションを設けてあり、サスペンション装置の最伸長時に上記バネ受とクッションを衝合させることで最伸長長さを規制するとともに衝合時の衝撃を緩和するようにしている。

また、このサスペンション装置にあっては、外周に懸架バネとして機能するエアバネを備えており、エアバネは、モータ側に取付けた大径筒状のエアチャンバと、液圧ダンパの下端外周に取付けたエアチャンバより小径なエアピストンと、エアチャンバとエアピストンとに架け渡されたダイヤフラムとを備えて構成され、サスペンション装置が最収縮する際には、シールケースとエアピストンの底部に設置されたクッションとを衝合させて最収縮長さの規制と衝合時の衝撃の緩和を行うようにしている。
特開２００８−９５８００号公報

しかし、従来のサスペンション装置にあっては、上記した筒部材は、サスペンション装置の最伸長さの規制とシール部材を液圧ダンパの外周に配置する目的で設置されるので、エアピストンと液圧ダンパとの間に挿入可能な径で長尺に設定されるがゆえに重量が重く、また、バネ受とシールケースとの衝合を実現するとともに、筒部材とエアピストンさらには最外方のエアチャンバの三重管構造となっているためにそれぞれの干渉を避けるためのクリアランスが必要でサスペンション装置の外径が大型化してしまうといった危惧がある。

また、最収縮長さを規制するクッションと、最伸長長さを規制するクッションを別々に備えており、クッションの組み付け労力と時間がかかる。

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、軽量で径方向の小型化を図ることできるとともに組立が簡単で部品点数を削減可能な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は、直動部材の直線運動を回転部材の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部材に連結されるモータとを備えたサスペンション装置において、モータに連結される筒状のエアチャンバと直動部材に連結され筒状であってエアチャンバより小径のエアピストンとエアチャンバとエアピストンとの間に介装されるダイヤフラムとを有するエアバネと、エアチャンバ内に軸方向に間隔を空けて設けた上下一対のストッパと、エアピストンの外周に取付けられて各ストッパの間に配置される環状のクッションとを備え、エアチャンバとエアピストンとが相対的に離反する最伸長時にクッションと下側のストッパとを衝合させて伸長を規制し、エアチャンバとエアピストンとが相対的に接近する最収縮時にクッションと上側のストッパとを衝合させて収縮を規制することを特徴とする。

本発明のサスペンション装置によれば、エアチャンバに上下一対のストッパを設けるとともに、エアピストンの外周にクッションを設けて、最伸長時にはクッションと下側のストッパとを、最収縮時にはクッションと上側のストッパとを衝合させて最伸長長さおよび最収縮長さを規制するようにしているので、従前の技術に見られるようなストッパに衝合する部材を備えた筒部材をモータ側に設置する必要がなく、その分、サスペンション装置の重量を軽減でき、また、最伸長長さの規制に際して筒部材の設置が不要であるため筒部材の設置に必要なクリアランスを確保しなくてすみ、サスペンション装置の外径を小型化することができるのである。

さらに、一つのクッションを、最伸長を規制するストッパと最収縮を規制するストッパとに衝合させるようにしているので、クッションが二つ必要であった従来のサスペンション装置に比較して部品点数が少なくなり、また、組立が簡単となる。

このように、本発明のサスペンション装置にあっては、従来のサスペンション装置に比較して筒部材を省略できるとともに装置全体の伸縮規制用のクッションを一つのクッションに集約できるので、サスペンション装置を安価に製造することができる。

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、一実施の形態におけるサスペンション装置の縦断面図である。

図１に示すように、一実施の形態におけるサスペンション装置Ｓは、基本的には、直動部材たる螺子軸１の直線運動を回転部材たるボール螺子ナット２の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におけるボール螺子ナット２に連結されるモータＭとを有するサスペンション本体Ａと、モータＭに連結される筒状のエアチャンバ２２と直動部材１に連結され筒状であってエアチャンバ２２より小径のエアピストン３７とエアチャンバ２２とエアピストン３７との間に介装されるダイヤフラム２７とを有するエアバネＡＳと、エアチャンバ２２内に軸方向に間隔を空けて設けた上下一対のストッパ４２，４６と、エアピストン３７に取付けられて各ストッパ４２，４６の間に配置される環状のクッション４７とを備えて構成されている。

また、このサスペンション装置Ｓの場合、直動部材たる螺子軸１に連結される流体圧ダンパＤと、サスペンション本体Ａと流体圧ダンパＤとの間に介装されるエアバネＡＳを備えており、サスペンション本体Ａの外周に設けたマウント２３を介して図示しない車両のバネ上部材へ取付けるとともに流体圧ダンパＤの図１中下端に設けたアイブラケット３を介して図示しない車両のバネ下部材へ取付けて、車両のバネ上部材とバネ下部材との間に介装することができるようになっている。

そして、このサスペンション装置Ｓは、モータＭが発生するトルクでボール螺子ナット２を回転駆動することによって螺子軸１を図１中上下方向へ直線運動させる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１が外力によって強制的に直線運動させられるとボール螺子ナット２に連結されるモータＭのロータＲ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Ｒの回転運動を抑制するトルクを発生し、螺子軸１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、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１の図１中上下方向の直線運動を抑制するのである。

つまり、このサスペンション装置Ｓ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１に推力を与えることができ、また、螺子軸１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１の直線運動を抑制することもできる。

したがって、このサスペンション装置Ｓにあっては、単に、螺子軸１の直線運動を抑制する減衰力を発生するばかりではなく、アクチュエータとしても機能することから、このサスペンション装置Ｓが車両の車体と車軸との間に介装されて使用されると、車両の車体の姿勢制御も同時に行うことができ、これにより、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。

なお、上述のように、このサスペンション装置Ｓでは、バネ上部材に連結されるサスペンション本体Ａの螺子軸１に流体圧ダンパＤが直列に連結されており、この流体圧ダンパＤは、主として高周波振動を吸収する目的で設けられている。すなわち、流体圧ダンパＤは、慣性モーメントが大きく高周波振動の入力に対して伸縮しにくく振動を伝達しやすくなるサスペンション本体Ａに直列して連結されることで、比較的加速度が大きい振動等の高周波振動の入力に対して、この振動エネルギを吸収するようになっている。

このように、このサスペンション装置Ｓは、低周波振動のみならず路面の突起乗り上げ時等の高周波振動の入力に対しても振動を効果的に抑制することができ、車両における乗り心地を向上することができるのである。

なお、上記したところでは、モータＭを備えたサスペンション本体Ａをバネ上部材へ取付けて、流体圧ダンパＤをバネ下部材へ取付ける構成となっており、高周波振動に対しては流体圧ダンパＤで高周波振動をサスペンション本体Ａへ伝達しにくくする構成となっており、サスペンション本体Ａの駆動源であるモータＭの振動からの保護が可能となっているが、バネ上部材への高周波振動の伝達の防止のみを念頭にする場合には、サスペンション本体Ａをバネ下部材へ取付けて流体圧ダンパＤをバネ上部材へ取付けるようにしてもよい。また、このサスペンション装置Ｓの場合、流体圧ダンパＤを備えているが、流体圧ダンパＤを設けずにサスペンション本体Ａのみの構成にて、上述のようにアクチュエータとしてもダンパとしても機能することができるので流体圧ダンパＤを省略する構成を採用することも可能である。

また、この実施の形態の場合、運動変換機構Ｔは、直動部材を螺子軸１とし回転部材をボール螺子ナット２としているが、逆に、モータＭのロータＲを螺子軸１に連結して、この螺子軸１を回転部材とし、ボール螺子ナット２を直動部材として、筒等を用いてボール螺子ナット２を制振対象に連結するようにしてもよく、さらには、螺子軸１とボール螺子ナット２の組み合わせ以外にも、ラックアンドピニオン等といったモータＭ側からのみでなく外部入力によっても駆動が可能な非可逆でない機構であれば採用することが可能である。

以下、このサスペンション装置Ｓの各部の具体的な構成について詳細に説明する。螺子軸１は、図１に示すように、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１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１が後述のボールスプラインナット４から脱落することを防止するために、螺子軸１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、ボール螺子ナット２は、周知であるので詳細には図示しないが、たとえば、筒状本体の内周に設けた螺子軸１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１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、螺子ナットをボール螺子ナット２として螺子軸１の円滑な直線運動を実現するようにしているが、上述したように非可逆でなければ、単に、螺子軸１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。また、ボール螺子ナット２の外周には、環状溝２ａが設けられており、また、図１中上端には筒状のソケット２ｂが設けられている。

つづき、ボール螺子ナット２の回転駆動によって螺子軸１を直線運動させるため、螺子軸１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１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４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４は、周知であるので詳細には図示しないが、たとえば、筒状本体の内周に設けた螺子軸１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１に螺子溝に沿ってボール螺子ナット２を螺合させるとともに、螺子軸１にボールスプラインナット４をスプライン溝に沿って挿入してある。

また、ボール螺子ナット２およびボールスプラインナット４は、ボール螺子ナット２を図１中上にして、ともに、筒状のホルダ５の内周に保持されている。

ホルダ５は、筒状とされており、図１中上方側が大径に設定されて大径部５ａと下方側の小径部５ｂとを備えており、小径部５ｂ内に収容されるボールスプラインナット４を回転不能に保持するとともに、ボールベアリング９を介して大径部５ａ内に収容されるボール螺子ナット２を回転自在に保持している。なお、図示するところでは、ホルダ５に対するボールスプラインナット４の回り止めについては、キー４８によって行っているが、これに以外にも小径部５ｂの内周形状に符合するボールスプラインナット４の外周形状を円形以外の形状に設定するなど、公知の回り止めを採用することができる。

また、ボールスプラインナット４は、当該ボールスプラインナット４の図１中上端に当接するとともにホルダ５の小径部５ｂの図１中上端内周に取付けられるスナップリング７とホルダ５の小径部５ｂの図１中下端内周に設けた鍔５ｃとで挟持されており、ホルダ５からの脱落が防止されている。

ボール螺子ナット２は、ホルダ５の内周に形成される段部５ｄとホルダ５の内周に螺合するナット８とで挟持されてホルダ５内周に固定されるボールベアリング９を介してホルダ５によって回転自在に保持されている。なお、ボールベアリング９のボール９ａがボール螺子ナット２の外周に形成された環状溝２ａを走行するようになっており、ボール螺子ナット２自体がボールベアリング９の内輪として機能するとともに、ホルダ５にボールベアリング９の外輪９ｂを固定することでボール螺子ナット２をホルダ５に固定することが可能となっている。そして、このホルダ５で保持された状態で、ボール螺子ナット２とボールスプラインナット４とは互いに至近配置されている。

すなわち、ボール螺子ナット２と螺子軸１とでなる運動変換機構Ｔは、螺子軸１の回り止めが施された状態でホルダ５に保持され、アッセンブリ化されており、ボール螺子ナット２が回転運動を呈すると、螺子軸１がボールスプラインナット４によって回り止めされることにより、螺子軸１は、図１中上下方向に直線運動を呈することになる。

なお、本実施の形態の場合、上述したように、一つのホルダ５で運動変換機構Ｔにおけるボール螺子ナット２および螺子軸１、さらには、螺子軸１の回り止め機構としてのボールスプラインナット４を保持することによって、これらが螺子軸１とボール螺子ナット２の軸芯が一致した状態でアッセンブリ化されるので、運動変換機構Ｔの動作が保証される。

したがって、ホルダ５により後述するモータＭのシャフト１０、螺子軸１およびボール螺子ナット２の軸芯が合致した状態とされて、さらに、ホルダ５にモータＭを固定するので、螺子軸１の螺子溝、ボール螺子ナット２の螺子山としてのボールに負荷がかからず、モータＭのシャフト１０にも半径方向の偏荷重が作用しないので、サスペンション本体Ａの寿命を短くせず、サスペンション装置Ｓの耐久性を低下させてしまうことがない。

また、ホルダ５によりモータＭのシャフト１０、螺子軸１およびボール螺子ナット２の軸芯が合致した状態とされるので、車両への取付け時に、螺子軸１とボール螺子ナット２の軸芯を合わせる作業を必要としないので、従来のサスペンション装置に比較して、車両への取付け作業が飛躍的に容易となる。

さらに、ホルダ５により螺子軸１およびボール螺子ナット２をアッセンブリ化し、このアッセンブリにモータＭを連結すればサスペンション本体Ａの組立が完了するので、サスペンション装置Ｓのサスペンション本体Ａ部分における組立加工が容易となる。

すなわち、運動変換機構Ｔのうち、回転運動を呈する部材、この場合、ボール螺子ナット２をホルダ５で保持せず、モータＭ側に組み込むような構成を採用する場合には、モータＭと運動変換機構Ｔの連結に際してボール螺子ナット２を回転させて螺子軸１をモータＭ内へと引き込む作業が必要となるが、このようにホルダ５で運動変換機構Ｔの全てを一体保持することで、このような作業の必要がなくなり、さらに、モータＭへボール螺子ナット２を組み込まなくとも、別々のホルダでボール螺子ナット２、螺子軸１およびボールスプラインナット４をそれぞれ保持するような構成を採用する場合、ホルダ同士の回り止めにも配慮しなくてはならなくなるが、このような配慮も不要となる利点がある。

また、上記したところでは、螺子軸１の円滑な上下動を実現することができるので、回り止め機構を螺子軸１の外周に設けたスプライン溝に係合するボールスプラインナット４としているが、単に、螺子軸１の外周にその軸線に沿って溝を形成し、この溝内にキー等の螺子軸１の上下動を阻害しない部材で螺子軸１の回り止めを行うようにしても、やはり、回り止め機構をホルダ５に保持させることができ、このようにしてもよい。

以上、一つのホルダ５でボール螺子ナット２、螺子軸１およびボールスプラインナット４を保持する利点について述べたが、別々のホルダでボール螺子ナット２、螺子軸１およびボールスプラインナット４をそれぞれ保持するような構成を採用することを妨げる趣旨ではない。

戻って、螺子軸１の軸方向への駆動に供されるボール螺子ナット２と螺子軸１の回り止め機構の構成要素あるボールスプラインナット４とを至近に配置することで、ボール螺子ナット２とボールスプラインナット４との間の区間に位置する螺子軸１の長さを短くすることができる。

この螺子軸１の上記区間に位置する部分は、ボール螺子ナット２の回転駆動によって捩れが生じる部分であり、当該区間が短くなればなるほど、捩れが生じる部分が短くなることになる。

ここで、上記螺子軸１は、捩れによってバネ要素としても機能することから、捩れの区間が長くなるほど、ボール螺子ナット２の回転に対する螺子軸１２の直線運動の応答に時間がかかることになるが、上記したように、ボール螺子ナット２とボールスプラインナット４とを至近に配置することで螺子軸１の捩れる区間を短くすることができるので、サスペンション装置Ｓがアクチュエータとして機能する場合の応答性が向上することになる。

したがって、サスペンション装置Ｓがアクチュエータとして機能する場合の応答性が向上するので、車両姿勢をアクティブに制御する場合における制御性も向上する。

他方、モータＭは、図１に示すように、筒状のケーシング１１と、ケーシング１１の内周に固定されるコアとコアに巻装したコイルとで構成されるステータ１２と、ケーシング１１の図１中上端開口部を閉塞するキャップ１３と、ケーシング１１の図１中下端開口部に嵌合される筒状のアダプタ１４と、ケーシング１１内の上方に取付けられたボールベアリング１５とアダプタ１４の内周に嵌合されるボールベアリング１６を介してケーシング１１に回転自在に保持されるロータＲとを備えて構成されている。

なお、アダプタ１４は、筒状とされており、ケーシング１１の内周に嵌合する小径なケース嵌合部１４ａと、ケース嵌合部１４ａから垂下されてホルダ５の上端内周に嵌合する大径なホルダ嵌合部１４ｂとを備えて構成されており、ケーシング１１を径方向に位置決めてホルダ５へ取付けることができるようになっている。そして、アダプタ１４とホルダ５との間、アダプタ１４とケーシング１１との間、および、ケーシング１１とキャップ１３との間は、それぞれ、符示しないシールリングによってシールされ、モータＭ内は気密状態に維持されている。

ロータＲは、筒状のシャフト１０と、シャフト１０の中間部外周にステータ１２に対向するように取付けられた磁石１７とを備えて構成されており、ケーシング１１に回転自在に保持されている。詳しくは、シャフト１０は、上端が上述のボールベアリング１５に軸支され、下端がボールベアリング１６によって軸支されており、下端をボール螺子ナット２の上端に設けたソケット２ｂの外周に嵌合して、ボール螺子ナット２に連結されるようになっている。

また、シャフト１０の図１中上端外周にはレゾルバコア１８が装着され、ケーシング１１の内周にはレゾルバコア１８に対向するレゾルバステータ１９が取付けられ、これらレゾルバコア１８とレゾルバステータ１９とでロータＲの回転位置を検出するセンサを構成している。そして、ステータ１２への通電をコントロールする図示しない制御装置がこのセンサを利用して、ロータＲ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Ｒの回転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等を用いてもよい。

さらに、磁石１７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。

そして、このように構成されたモータＭは、ホルダ５の外周に設けたエアチャンバ２２とモータＭの外周に設けたマウント２３とをボルト２０とナット２１によって螺子締結されることでホルダ５と一体化される。

また、このモータＭとホルダ５との一体化に際し、上述したようにシャフト１０の下端がボール螺子ナット２のソケット２ｂの外周に嵌合に挿入されて、モータＭのシャフト１０とボール螺子ナット２とが連結され、モータＭでボール螺子ナット２を回転駆動して螺子軸１を図１中上下方向に直線運動させることができるようになっている。このように、モータＭをホルダ５に固定すると、モータＭの運動変換機構Ｔとが連結され、サスペンション本体Ａを組立ることができるのである。

なお、このシャフト１０の内周とソケット２ｂの外周との間には、トルクリミッタとして機能するトレランスリング等を介装して、シャフト１０とボール螺子ナット２に作用する軸周りの相対回転トルクの上限を規制するようにしてもよい。

このようにシャフト１０とボール螺子ナット２との間にトルクリミッタを設けることで、サスペンション装置Ｓを急激に伸縮させるような外力が入力された場合に、螺子軸１の直線運動加速度が大きく、ボール螺子ナット２を回転させるトルクが非常に大きくなって、シャフト１０とボール螺子ナット２との間にすべりを生じさせることができる。すると、シャフト１０は回転せずにボール螺子ナット２のみが回転することとなり、慣性モーメントや電磁力に基づいてモータＭで発生するトルクがボール螺子ナット２へ伝達されることを抑制することができるようになる。

したがって、上記のような状況下では、つまり、サスペンション装置Ｓのストロークの速度が大きく変化する際、モータＭで発生するトルクのボール螺子ナット２への伝達が抑制されて、モータＭの慣性モーメントの影響を緩和して、サスペンション装置Ｓの発生減衰力が過大となることを防止でき、バネ下部材に入力された急激な振動のバネ上部材への伝達が抑制されることになる。すなわち、トルクリミッタの設置により、モータＭの慣性モーメントがモータＭの電磁力に起因するトルクに重畳されて発生減衰力が過大となってしまうという慣性モーメントの影響を緩和できるので、車両における乗り心地を向上させることが可能となる。

また、換言すれば、ボール螺子ナット２には許容される相対トルク以上のトルクが作用せず、運動変換機構Ｔが過大なトルクの作用によって破損してしまう心配が無く、加えて、モータＭのロータＲに大きな角加速度が作用することも抑制されて、ロータＲ周りに固定されている磁石１７の飛散を防止でき、モータＭへの負荷も軽減することができるので、サスペンション装置Ｓの信頼性が向上する。

なお、シャフト１０とボール螺子ナット２との間に介装されるトルクリミッタとしては、上記のトレランスリング以外にも、シャフト１０とソケット２ｂに摩擦力を生じせしめる摩擦体であってもよい。摩擦体には、たとえば、環状のゴムや、環状であって疎面を備えたプレートを採用することができる。

また、トレランスリングあるいは摩擦体で調整される相対トルクの設定については、サスペンション装置Ｓが適用される制振対象に応じて任意に調整することができるが、路面上の突起や溝の通過時に生じる慣性モーメントの影響を緩和できるように実験的、経験的に得られる値に設定すればよい。

さらに、モータＭの筒状のシャフト１０とボール螺子ナット２におけるソケット２ｂとの嵌め合い部分にトルクリミッタとしてのトレランスリングを介装する場合、サスペンション装置Ｓの全体の長さに与える影響は軽微であって、ストローク長に影響を与えることの無い部位にトルクリミッタが設けられることになるので、ストローク長の確保が容易となる。

なお、トルクリミッタを設ける必要が無ければ、図１に示すように、ボール螺子ナット２をロータＲのシャフト１０に直接的に嵌合させるようにすればよく、ボール螺子ナット２自体をモータＭのロータＲにおけるシャフトとしてボール螺子ナット２の外周に磁石１７を取付けるようにしてもよい。

つづいて、螺子軸１に連結される流体圧ダンパＤについて説明する。流体圧ダンパＤは、周知であるので詳しく図示はしないが、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内に液体が充填される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、シリンダ３０の車両のバネ下部材への連結を可能とするアイブラケット３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ようになっている。

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の全長を短くしてサスペンション装置Ｓの全体長さを短くできる利点がある。なお、流体圧ダンパＤの作動流体を気体として圧力室内に液体の代わりに気体を充填する場合、気体の体積変化によってシリンダ３０に進退するロッド体積を補償可能であれば気室やリザーバの設置を要しない。

そして、本実施の形態におけるサスペンション装置Ｓにあっては、流体圧ダンパＤのロッド３１の上端から連結軸３２が延びており、流体圧ダンパＤは、この連結軸３２を介して螺子軸１に連結されるようになっている。なお、この実施の形態では、ロッド３１と連結軸３２とが一体成形されているが、ロッド３１と連結軸３２を別個の部材として構成して接続するようにしてもよい。また、この例では、ロッド３１を連結軸３２にて螺子軸１に連結するようにしているが、流体圧ダンパＤを倒立型としてシリンダ３０を連結軸３２にて螺子軸１に連結するようにしてもよい。

この連結軸３２は、その図１中上端となる先端に螺子部３２ａが形成され、連結軸３２の下端には拡径部３２ｂが形成されている。そして、連結軸３２の図１中下端外周には拡径部３２ｂによって下方側への移動が規制される有頂筒状のバネ受部材３３が装着されている。このバネ受部材３３は、詳しくは、頂部に設けた連結軸３２の挿通を許容する孔３３ａと、外周に設けた鍔状のバネ受部３４と、上端に取付けた保持環３５を備え、この保持環３５で筒状であって連結軸３２の外周に配置されるバンプクッション４１の外周を保持している。このバンプクッション４１はバネ受部材３３によって下方への移動が規制され、サスペンション本体Ａの最収縮時にホルダ５の下端に衝合してサスペンション本体Ａの最収縮ストローク長を規制している。また、バネ受部材３３の内周には、ロッド３１の上端外周に配置されて流体圧ダンパＤが最収縮した際にシリンダ３０の図１中上端に衝合して、最収縮時の衝撃を緩和する環状のバンプクッション４０が装着されている。

また、連結軸３２は、螺子軸１の下端がバネ受部材３３の上面に当接するまで、螺子軸１内に挿通され、連結軸３２の上端の螺子部３２ａにナット３６を螺合することで、螺子軸１を拡径部３２ｂによって下方移動が規制されるバネ受部材３３とナット３６とで挟み込み、螺子軸１に連結される。すなわち、この場合、拡径部３２ｂとナット３６でバネ受部材３３とともに螺子軸１を挟持することで、連結軸３２が螺子軸１に連結され、連結軸３２は、上方側から螺子軸１に連結可能とされている。

すなわち、流体圧ダンパＤとサスペンション本体Ａとを一体化する組立加工に際して、重量物である流体圧ダンパＤとサスペンション本体Ａの中間で連結するのではなく、反流体圧ダンパ側となる図１中上方側からのみの作業で、流体圧ダンパＤとサスペンション本体Ａとを一体化することができるので、流体圧ダンパＤとサスペンション本体Ａの連結作業が容易となり、作業者の負担も飛躍的に軽減されるのである。

そして、連結軸３２は、上述のように、螺子軸１内に挿通され螺子軸１の図１中上端側から螺子軸１に連結されるため、長尺に設定され、図１中上下方向に移動する螺子軸１に対して自身が長手方向のバネ要素として振舞い、軸破断やナット３６の弛みを抑制することができる。

さらに、この場合、螺子軸１と連結軸３２とが螺子締結されて着脱自在とされているので、サスペンション装置Ｓの構成のうち、流体圧ダンパＤのみ、あるいは、運動変換機構Ｔのみの交換が必要な場合に、容易に交換することが可能であり、また、分解して不具合箇所のみを検査することが可能となる。このように、螺子軸１と連結軸３２とが着脱自在に連結されることで、サスペンション装置Ｓのメンテナンスが容易となり、部品交換も容易となるのであるが、螺子軸１と連結軸３２を溶接やろう付け等によって螺子軸１と連結軸３２とを固定的に連結することもできる。この場合、メンテナンスや部品交換の点におけるメリットはないが、流体圧ダンパＤとサスペンション本体Ａの組立を容易とする点については、着脱自在に螺子軸１と連結軸３２とを連結するものと同様である。すなわち、螺子軸１と連結軸３２とを連結することには、着脱を可能とするものだけではなく、着脱を予定せずに固定することも含まれ、また、螺子締結以外の方法を以って着脱自在とするとしてもよい。

なお、上記したところでは、サスペンション装置Ｓにおける流体圧ダンパＤとサスペンション本体Ａとの一体化する連結作業を容易とするために、螺子軸１を筒状として連結軸３２を螺子軸１の反流体圧ダンパ側となる図１中上端から連結可能ならしめているが、螺子軸１を筒状とせずに、流体圧ダンパＤとサスペンション本体Ａとの中間において、流体圧ダンパＤのロッド３１あるいはシリンダ３０に螺子軸１を直接連結することもできる。

つづき、流体圧ダンパＤのシリンダ３０の側部外周には、シリンダ３０を覆うエアピストン３７が設けられており、このエアピストン３７は、筒状のエアピストン本体３７ａと、このエアピストン本体３７ａの上端内周に設けた環状のバネ受３７ｂと、上端外周に取付けられてクッション４７を保持するクッション保持筒３８とを備えて構成されている。クッション保持筒３８は、筒状であってエアピストン本体３７ａの上端外周に取付けられる保持筒本体３８ａと、保持筒本体３８ａの図１中上端外周に設けた鍔状の保持部３８ｂとを備えている。

そして、クッション４７は、環状とされて保持部３８ｂの上下を外周から抱持するようにして、保持部３８ｂに装着されている。なお、クッション４７を保持部３８ｂに装着することには、溶着や接着によって一体化することも含まれる。

なお、このサスペンション装置Ｓにあっては、流体圧ダンパＤのピストン位置を中立位置へ復帰させるため、バネ受部材３３をバネ３９ａ，３９ｂによって上下から附勢して、シリンダ３０に対してロッド３１を位置決めてピストン位置を中立位置に位置決めるようにしている。

詳しくは、エアチャンバ３７の下端とバネ受部材３３の外周に設けたバネ受部３４との間にバネ３９ａを介装するとともに、エアピストン３７の内周に形成されるバネ受３７ｂとバネ受部材３３の外周に設けたバネ受３４との間にバネ３９ｂを介装して、これらバネ３９ａ，３９ｂでシリンダ３０に対する図示しないピストン位置を中立位置に保つように附勢している。

また、バネ３９ａ，３９ｂは、ピストン位置を中立位置へ復帰させるように機能することから、流体圧ダンパＤが最伸長あるいは最収縮したままとなり、ピストンがシリンダ３０の上端あるいは下端に干渉して高周波振動を吸収できなくなったり、車両における乗り心地を悪化させたりする事態を回避でき、サスペンション装置Ｓの信頼性を向上させることができる。

なお、中立位置とは、サスペンション装置Ｓを車両におけるバネ上部材とバネ下部材に介装した状態で、シリンダ３０に対してロッド３１に連結されるピストンが位置決められる位置であり、必ずしもシリンダ３０の中央のみを指すものではない。

転じて、上述のように構成されたサスペンション本体Ａは、モータＭのケーシング１１の外周に取付けたマウント２３を介してバネ上部材に連結されるようになっている。このマウント２３は、環状のロアプレート２４と、図示しないバネ上部材に取付可能とされる環状のアッパープレート２５と、ロアプレート２４とアッパープレート２５との間に介装される防振ゴム２６と、ロアプレート２４をケーシング１１の外周に取付ける取付環４３とを備えて構成されている。

ホルダ５の外周には、サスペンション本体Ａの外周側に配置されるエアバネＡＳのチャンバ部分を形成する筒状のエアチャンバ２２が結合されている。エアチャンバ２２は、この場合、内筒２２ａと外筒２２ｂとを備えて構成されている。エアチャンバ２２における内筒２２ａは、ホルダ５の外周に取付けられ上端外周にフランジ２２ｃを備え、外筒２２ｂはフランジ２２ｃから垂下されて内筒２２ａに一体化されている。

そして、モータＭとホルダ５との連結にあたっては、エアチャンバ２２の内筒２２ａにおけるフランジ２２ｃと、マウント２３の取付環４３とを、ボルト２０とナット２１で螺子締結することによって行われる。なお、ボルト２０とナット２１は、図示するところでは断面図であるため、一つずつしか記載されていないが、フランジ２２ｃと取付環４３の周上の他の複数箇所においてもボルト２０とナット２１で螺子締結されるようになっている。

このように構成されたエアチャンバ２２の外筒２２ｂ下端とエアピストン３７の中間部外周には、筒状であって可撓性のダイヤフラム２７が架け渡されており、エアチャンバ２２の外筒２２ｂの下端外周にはダイヤフラム２７を覆って当該ダイヤフラム２７の外方への膨張を阻止する筒状のダイヤフラムカバー２８が取付けられている。

そして、このサスペンション装置Ｓにあっては、上記エアチャンバ２２、ダイヤフラム２７、エアピストン３７、流体圧ダンパＤ、モータＭによって気体室２９を形成されており、サスペンション装置Ｓが伸縮すると、エアチャンバ２２内にエアピストン３７が出入りして気体室２９の容積が変化して圧力が変化してエアバネＡＳとして機能する。すなわち、この実施の形態の場合、エアバネＡＳは、エアチャンバ２２、ダイヤフラム２７、エアピストン３７、流体圧ダンパＤ、モータＭによって気体室２９を隔成することによって構成されている。

上記したようにモータＭ内は、気密状態とされているので、モータＭ内も気体室２９の一部として機能しており、モータＭ内の各部および運動変換機構Ｔが外部とは隔絶される気体室２９内に収容され、運動変換機構Ｔが水や埃等の干渉を受けることがない。さらに、流体圧ダンパＤのシリンダ３０の上端側とロッド３１とを気体室２９内に収容することができるため、シリンダ３０の上端側とロッド３１との摺動部への水や埃等の干渉を防止することもできる。

このように構成されたエアバネＡＳは、サスペンション本体ＡのモータＭにエアチャンバ２２が連結され、エアチャンバ２２に対して相対移動するエアピストン３７がサスペンション本体Ａの直動部材たる螺子軸１に流体圧ダンパＤを介して連結されているため、車両のバネ上部材とバネ下部材との間に介装される懸架バネとして機能し、バネ上部材を弾性支持するようになっている。

また、モータＭとエアチャンバ２２とを連結、エアピストン３７と直動部材たる螺子軸１とを連結するには、何らかの部材を介して間接的に連結するようにしてもよく、本稿に言う連結には直接的な連結以外にも何らかの部材を間に介する間接的な連結をも含まれる。したがって、この実施の形態のように、モータＭとエアチャンバ２２とを連結に際してマウント２３を介在させてもよく、エアピストン３７と直動部材との連結に際して流体圧ダンパＤを介在させてもよい。

戻って、上記したエアチャンバ２２の内筒２２ａの外周には、環状のストッパ４２が取付けられており、さらに、外筒２２ｂの内周にも環状のストッパ４６が取付けられている。これらストッパ４２，４６は、エアチャンバ２２の軸方向に間隔を空けて上下に配置されている。

そして、この上下のストッパ４２，４６の間に、上述したエアピストン３７に取付けられた環状のクッション４７がこれらストッパ４２，４６に軸方向に対面するようにして配置されている。

すなわち、サスペンション装置Ｓが伸長する場合、モータＭに連結されたエアチャンパ２２と運動変換機構Ｔの直動部材としての螺子軸１に流体圧ダンパＤを介して連結されたエアピストン３７とが相対的に離反して、エアチャンバ２２のエアピストン側となる図１中下側に配置されているストッパ４６とクッション４７とが互いに接近し、最終的にはクッション４７の下端がストッパ４６の上端に衝合して、サスペンション装置Ｓのそれ以上の伸長、すなわち、エアチャンバ２２とエアピストン３７との相対的な離反を規制するとともに最伸長時の衝撃を緩和するようになっている。

反対に、サスペンション装置Ｓが収縮する場合、モータＭに連結されたエアチャンパ２２と運動変換機構Ｔの直動部材としての螺子軸１に流体圧ダンパＤを介して連結されたエアピストン３７とが相対的に接近して、エアチャンバ２２の反エアピストン側となる図１中上側に配置されているストッパ４２とクッション４７とが互いに接近し、最終的にはクッション４７の上端がストッパ４２の下端に衝合して、サスペンション装置Ｓのそれ以上の収縮、すなわち、エアチャンバ２２とエアピストン３７との相対的な接近を規制するとともに最収縮時の衝撃を緩和するようになっている。

このように、本発明のサスペンション装置Ｓにあっては、エアチャンバ２２に上下一対のストッパ４２，４６を設けるとともに、エアピストン３７の外周にクッション４７を設けて、最伸長時にはクッション４７とストッパ４６とを、最収縮時にはクッション４７とストッパ４２とを衝合させて最伸長長さおよび最収縮長さを規制するようにしているので、従前の技術に見られるようなストッパに衝合する部材を備えた筒部材をモータ側に設置する必要がなく、その分、サスペンション装置Ｓの重量を軽減でき、また、最伸長長さの規制に際して筒部材の設置が不要であるため筒部材の設置に必要なクリアランスを確保しなくてすみ、サスペンション装置の外径を小型化することができるのである。

さらに、一つのクッション４７を、最伸長を規制するストッパ４６と最収縮を規制するストッパ４２とに衝合させるようにしているので、クッションが二つ必要であった従来のサスペンション装置に比較して部品点数が少なくなり、また、組立が簡単となる。

このように、本発明のサスペンション装置Ｓにあっては、従来のサスペンション装置に比較して筒部材を省略できるとともに装置全体の伸縮規制用のクッションを一つのクッション４７に集約できるので、サスペンション装置Ｓを安価に製造することができる。

なお、エアピストン３７にクッション４７を設けるにあたり、クッション保持筒３８を利用しているが、クッション保持筒３８を廃してエアピストン３７に保持部を設けて直接クッション４７を設けるようにしてもよい。

また、ストッパ４６の構成はクッション４７に衝合可能であればよいので上記したところに限定されるものではなく、たとえば、エアチャンバ２２に加締めやプレス加工によって内周側に突出する環状のフランジを形成して当該フランジをストッパとしてもよい。さらに、上方側のストッパは、エアチャンバ２２の内筒２２ａに設けたフランジ２２ｃとされてもよいが、下面が平面であるストッパ４２を設けておくことで、クッション４７とボルト２０が直接衝合を回避できる利点がある。またさらに、上方側のストッパ４２は、最収縮長さに応じてフランジ２２ｃから全く離れた位置に設けてもよく、内筒２２ａの外周あるいは外筒２２ｂの内周に取付けてもよい。

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サスペンション装置の縦断面図である。

符号の説明

１ 直動部材たる螺子軸
２ 回転部材たるボール螺子ナット
２ａ 環状溝
２ｂ ソケット
３ アイブラケット
４ ボールスプラインナット
５ ホルダ
５ａ ホルダにおける大径部
５ｂ ホルダにおける小径部
５ｃ ホルダにおける鍔
５ｄ ホルダにおける段部
７ スナップリング
８ ナット
９，１５，１６ ボールベアリング
９ａ ボールベアリングにおけるボール
９ｂ ボールベアリングにおける外輪
１０ モータにおけるシャフト
１１ モータにおけるケーシング
１２ モータにおけるステータ
１３ モータにおけるキャップ
１４ モータにおけるアダプタ
１４ａ アダプタにおけるケース嵌合部
１４ｂ アダプタにおけるホルダ嵌合部
１７ 磁石
１８ レゾルバコア
１９ レゾルバステータ
２０ ボルト
２１ ナット
２２ エアチャンバ
２２ａ 内筒
２２ｂ 外筒
２２ｃ フランジ
２３ マウント
２４ ロアプレート
２５ アッパープレート
２６ 防振ゴム
２７ ダイヤフラム
２８ ダイヤフラムカバー
２９ 気体室
３０ シリンダ
３１ ロッド
３２ 連結軸
３２ａ 連結軸における螺子部
３２ｂ 連結軸における拡径部
３３ バネ受部材
３３ａ バネ受部材における孔
３４ バネ受部材におけるバネ受部
３５ 保持環
３６ ナット
３７ エアピストン
３７ａ エアピストン本体
３７ｂ バネ受
３８ クッション保持筒
３８ａ クッション保持筒における保持筒本体
３８ｂ クッション保持筒における保持部
３９ａ，３９ｂ バネ
４０，４１ バンプクッション
４２，４６ ストッパ
４３ 取付環
４７ クッション
４８ キー
Ａ サスペンション本体
ＡＳ エアバネ
Ｄ 流体圧ダンパ
Ｍ モータ
Ｒ ロータ
Ｓ サスペンション装置
Ｔ 運動変換機構

Claims (3)

1. 直動部材の直線運動を回転部材の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部材に連結されるモータとを備えたサスペンション装置において、モータに連結される筒状のエアチャンバと直動部材に連結され筒状であってエアチャンバより小径のエアピストンとエアチャンバとエアピストンとの間に介装されるダイヤフラムとを有するエアバネと、エアチャンバ内に軸方向に間隔を空けて設けた上下一対のストッパと、エアピストンの外周に取付けられて各ストッパの間に配置される環状のクッションとを備え、エアチャンバとエアピストンとが相対的に離反する最伸長時にクッションと下側のストッパとを衝合させて伸長を規制し、エアチャンバとエアピストンとが相対的に接近する最収縮時にクッションと上側のストッパとを衝合させて収縮を規制することを特徴とするサスペンション装置。
2. エアピストンは、直動部材に連結される流体圧ダンパを介して直動部材に連結されてなる請求項１に記載のサスペンション装置。
3. 直動部材を流体圧ダンパのロッドあるいはシリンダの一方に連結し、エアピストンを流体圧ダンパのロッドあるいはシリンダの他方に連結したことを特徴とする請求項２に記載のサスペンション装置。

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