JP2011196507A - ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 慣性の影響で乗り心地が悪化することを抑制する。
【解決手段】 圧縮行程においては、ボールねじ軸３１が電気モータ５０に対して上方向に相対移動して、ボールねじナット３２の上端面３２ｂがロータ６０の平坦面６０ｃｐと当接する。これにより、ボールねじナット３２の回転がロータ６０に伝達される。伸長行程においては、ボールねじナット３２の下端面３２ｃが第１平歯車７１の上面に当接する。これにより、ボールねじナット３２の回転が第１平歯車７１、第２平歯車７２、ロータ内歯車７３を介してロータ６０に伝達される。従って、圧縮行程と伸長行程との両方において、ロータ６０が同一方向に回転するため、ロータ６０の慣性力が低減される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ばね上部とばね下部との接近・離間動作により電気モータを発電させて、ばね上部とばね下部との接近・離間動作を減衰させるいわゆる電磁式ショックアブソーバに関する。

従来から、ばね上部とばね下部との接近・離間動作により電気モータを回転させ、その回転により電気モータで発生した誘導起電力を利用してばね上部とばね下部との接近・離間動作を減衰させる電磁式ショックアブソーバが特許文献１等にて知られている。この特許文献１に提案された電磁式ショックアブソーバにおいては、ボールねじ軸とボールねじナットとを噛合させたボールねじ機構と、ボールねじ機構に連結される電気モータとを備えており、車両のばね上部とばね下部との接近動作または離間動作に伴うボールねじ機構の上下伸縮動作により電気モータを発電させ、その発電による抵抗力で減衰力を発生する。

特開２００５−３６９４３号公報

車両の乗り心地を向上させるためには、ばね下部を軽量化してばね下部の慣性を低減することが有効である。ところが、電磁式ショックアブソーバにおいては、電気モータのロータやボールねじ機構の慣性がばね下部の慣性と等価となり、慣性質量が著しく増加してしまう。このため、慣性の影響で乗り心地が悪化してしまう。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、電磁式ショックアブソーバにおいて、慣性の影響で車両の乗り心地が悪化することを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、電気モータと、ばね上部とばね下部との接近・離間動作を前記電気モータのロータの回転動作に変換する動作変換機構とを有し、前記ロータの回転動作により前記電気モータに発電電流が流れて前記ばね上部とばね下部との接近・離間動作に対して減衰力を発生させるショックアブソーバにおいて、
前記動作変換機構は、ボールねじ軸（３１，３１０）と、前記ボールねじ軸に螺合するボールねじナット（３２，３２０）とを有し、前記ばね上部とばね下部との接近・離間動作に伴って、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとが軸方向に相対移動するとともに軸回りに相対回転するボールねじ機構（３０，３００）と、前記ボールねじ機構が相対回転する力を、前記相対回転の方向に関わらず、前記ロータの回転方向が一定方向となるように、前記ロータに伝達する回転力伝達機構（７０，６０ｃ，３２ｂ，３２ｃ，３１１ａ，３１１ｂ）とを備えたことにある。

本発明においては、ばね上部とばね下部とが接近・離間動作（接近動作および離間動作）すると、その力がボールねじ機構に伝達される。これにより、ボールねじ軸とボールねじナットとが軸方向に相対移動するとともに軸回りに相対回転する。ボールねじ機構は、例えば、ボールねじ軸を回転不能に固定した場合には、ばね上部とばね下部との接近・離間動作によりボールねじナットが回転し、ボールねじナットを回転不能に固定した場合には、ばね上部とばね下部との接近・離間動作によりボールねじ軸が回転する。また、回転方向は、ばね上部とばね下部との接近動作と、ばね上部とばね下部との離間動作とで逆となる。従って、ボールねじ機構が相対回転する力をそのまま電気モータのロータに伝達すると、ロータが正逆交互に回転することになり、ロータの回転方向が切り替わるときに、ロータやボールねじ機構（回転する部材）の慣性力が大きくなる。この慣性力が車両の乗り心地を低下させてしまう。

そこで、本発明においては、回転力伝達機構を備え、ボールねじ機構が相対回転する力を、相対回転の方向に関わらず、ロータの回転方向が一定方向となるようにロータに伝達する。従って、ばね上部とばね下部とが接近動作と離間動作とを交互に繰り返しても、ロータは、常に同じ方向に回転する。この結果、ロータやボールねじ機構の慣性力が少なくなり、車両の乗り心地を向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記回転力伝達機構は、前記ボールねじ機構における前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの一方である回転可能側となる回転部材（３２，３１０）の回転方向と、前記ロータの回転方向とが反対方向となるように、前記回転部材の回転する力を前記ロータに伝達する歯車機構（７０）を備え、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が特定方向となるとき、前記ボールねじ機構の回転部材が回転する力を前記歯車機構を介さずに前記ロータに伝達し、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向に対して反対方向となるとき、前記ボールねじ機構の回転部材が回転する力を前記歯車機構を介して前記ロータに伝達することにある。

本発明においては、ばね上部とばね下部とが接近・離間動作すると、ボールねじ軸とボールねじナットとが軸方向に相対移動するが、その相対移動方向の一方を特定方向と定義する。回転力伝達機構は、ボールねじ軸とボールねじナットとの相対移動の方向が特定方向となるとき、ボールねじ機構の回転部材が回転する力を歯車機構を介さずにロータに伝達する。また、ボールねじ軸とボールねじナットとの相対移動の方向が特定方向に対して反対方向となるとき、ボールねじ機構の回転部材が回転する力を歯車機構を介してロータに伝達する。

歯車機構は、ボールねじ軸とボールねじナットとの一方である回転可能側となる回転部材の回転方向と、ロータの回転方向とが反対方向となるように、回転部材の回転する力をロータに伝達する。ここで、「回転可能側となる回転部材」とは、ボールねじ軸とボールねじナットの何れか一方を回転不能に固定して構成されるボールねじ機構の回転可能側となる部材を表す。例えば、ボールねじナットを回転不能にしてボールねじ軸が回転するようにボールねじ機構を構成した場合には、ボールねじ軸が回転部材に相当し、逆に、ボールねじ軸を回転不能にしてボールねじナットが回転するようにボールねじ機構を構成した場合には、ボールねじナットが回転部材に相当する。

ボールねじ機構の回転部材の回転方向は、ボールねじ軸とボールねじナットとが相対移動する方向（軸方向の一方）に応じて正逆切り替わる。従って、ボールねじ軸とボールねじナットとが特定方向に対して反対方向に相対移動する場合にのみ歯車機構を機能させることにより、回転部材の回転方向に関わらず、ロータの回転方向が一定方向となる。この結果、ロータやボールねじ機構の慣性力が少なくなり、乗り心地を向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記回転力伝達機構は、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向となるとき、前記ボールねじ機構の回転部材（３２，３１１）が前記ロータ（６０，６０ｃ）に当接して前記回転部材が回転する力を前記ロータに直接伝達し、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向に対して反対方向となるとき、前記ボールねじ機構の回転部材が前記歯車機構（７１）に当接して、前記回転部材が回転する力を前記歯車機構を介して前記ロータに伝達することにある。

本発明においては、ボールねじ軸とボールねじナットとの相対移動の方向が特定方向となるとき、ボールねじ機構の回転部材がロータに当接して、ロータが回転部材と同じ方向に回転する。一方、ボールねじ軸とボールねじナットとの相対移動の方向が特定方向に対して反対方向となるとき、ボールねじ機構の回転部材が歯車機構に当接して、ロータが回転部材と反対方向に回転する。これにより、ロータは、回転部材の回転方向に関わらず、一定方向に回転する。従って、本発明によれば、回転力伝達機構を簡単に構成することができる。

本発明の他の特徴は、前記ロータは、前記ボールねじ機構の回転部材の外周を隙間をあけて囲む円筒壁部（６０ａ）と、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向となるとき前記回転部材（３２，３１１）と当接する当接壁部（６０ｃ）と、前記円筒壁部に形成され前記歯車機構から回転力が伝達される歯列（７３）とを有し、前記歯車機構（７０）は、前記ボールねじ軸が遊挿され外周に歯列が形成されたリング板状の第１歯車（７１）と、前記ロータの歯列（７３）と前記第１歯車の歯列との両方に噛合する第２歯車（７２）とを有し、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向に対して反対方向となるとき、前記第１歯車のリング状板面（７１ｃ）に前記ボールねじ機構の回転部材が当接することにある。

本発明においては、ボールねじ軸とボールねじナットとが特定方向に相対移動した場合には、回転部材がロータの当接壁部に当接して、回転部材が回転する力がロータに直接伝達される。これにより、ロータが回転部材と同じ方向に回転する。また、ボールねじ軸とボールねじナットとが特定方向に対して反対方向に相対移動した場合には、回転部材が第１歯車のリング状板面に当接して、回転部材が回転する力が第１歯車に伝達される。これにより、第１歯車が回転部材と同じ方向に回転する。この第１歯車の回転は、第２歯車を介してロータに伝達される。従って、ロータは、回転部材とは反対方向に回転する。これにより、ロータは、回転部材の回転方向に関わらず、一定方向に回転する。従って、本発明によれば、回転力伝達機構を簡単に構成することができる。

尚、モータは、ロータに電機子コイルを設け、ステータに永久磁石を設けたブラシ付モータであってもよいし、ロータに永久磁石を設け、ステータに電機子コイルを設けたブラシレスモータであってもよい。

また、上記説明において、括弧内に示した符号は、発明の理解を助けるためのものであり、発明の各構成要件を前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。

第１実施形態に係るショックアブソーバを備えたサスペンション装置の概略構成図である。 第１実施形態に係る電気モータの概略構成を表す断面図である（圧縮動作時）。 第１実施形態に係る電気モータの概略構成を表す断面図である（伸長動作時）。 第１実施形態に係る回転力伝達機構の断面図である。 第１実施形態に係る電気モータの外部回路を表す回路図である。 第２実施形態に係るショックアブソーバを備えたサスペンション装置の概略構成図である。 第２実施形態に係る電気モータの概略構成を表す断面図である（圧縮動作時）。 第２実施形態に係る電気モータの概略構成を表す断面図である（伸長動作時）。 変形例に係る電気モータの外部回路を表す回路図である。

以下、本発明の一実施形態に係るショックアブソーバを備えた車両用サスペンション装置について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用サスペンション装置の概略構成を表す。

サスペンション装置１は、図１に示すように、車輪（図示略）を支持するロアアームＬＡと、車体の一部であるマウント部材Ｂとの間に設けられる。このサスペンション装置１は、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車体の重量を弾性的に支持するばね装置１０と、ばね装置１０の上下振動に対して減衰力を発生させる電磁式のショックアブソーバ２０とを備える。このばね装置１０に支えられる側、つまり、車体側の部材がばね上部ＳＵである。また、ばね装置１０を支持する側、つまり車輪側の部材が、ばね下部ＳＤである。

ばね装置１０は、同軸異径パイプを構成する上チューブ１１，下チューブ１２と、コイルスプリング１３とを備える。上チューブ１１は、取り付け部材１５の下面に固定され、取り付け部材１５から下方向に延びている。取り付け部材１５は、弾性部材からなるアッパーサポート部材１６を介して車体側のマウント部材Ｂに組み付けられる。下チューブ１２は、上チューブ１１よりも大径で、上チューブ１１に対して上下方向に相対移動可能に設けられ、その底部がロアアームＬＡと連結される。下チューブ１２の外周面には、ばね受け１２ａが設けられる。コイルスプリング１３は、サスペンションスプリングを構成するもので、ばね受け１２ａと取り付け部材１５との間に圧縮状態で介装される。

上チューブ１１には、上端外周面にバウンドストッパ１７が設けられ、下端外周面にリバウンドストッパ１８が設けられる。また、下チューブ１２の上端内周面には、中央ストッパ１９が設けられる。このばね装置１０では、車両が走行中に、ばね下部ＳＤとばね上部ＳＵとが接近・離間動作する場合、上チューブ１１と下チューブ１２とが軸方向（上下方向）に相対移動してコイルスプリング１３が伸縮することにより、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車体の重量を支持する。この場合、上チューブ１１に対する下チューブ１２の上下可動ストロークを中央ストッパ１９とバウンドストッパ１７，リバウンドストッパ１８とにより規制している。

ショックアブソーバ２０は、ボールねじ機構３０と電気モータ５０とを備える。ボールねじ機構３０は、ねじ溝３１ａが形成されたボールねじ軸３１と、このボールねじ軸３１のねじ溝３１ａに螺合するボールねじナット３２（図２参照）とを備える。ボールねじ３１軸は、上チューブ１１の上端部に固定した支持部材３５とスプライン嵌合して、支持部材３５に対して回転不能、かつ、軸方向に移動可能に支持される。ボールねじ軸３１の下方端は、下チューブ１２の底面に固着されている。また、ボールねじ軸３１の上端側は、電気モータ５０内に挿入されている。

電気モータ５０は、取り付け部材１５の上面に固定される。電気モータ５０の内部には、図２に示すように、ボールねじ軸３１の上端側が上下方向に移動できる空間ＳＰが形成されている。従って、ばね下部ＳＤとばね上部ＳＵとが接近・離間動作する場合、ボールねじ軸３１は、電気モータ５０に対して相対的に上下方向（軸方向）に移動できるようになっている。以下、ボールねじ軸３１の中心軸が電気モータの回転中心軸となるため、ボールねじ軸３１の中心軸をモータ中心軸と呼び、このモータ中心軸の向く方向を軸方向と呼ぶ。

ボールねじナット３２は、電気モータ５０の内部において、ボールねじ軸３１と螺合する。ボールねじナット３２は、内周面にねじ溝３２ａが形成されており、このねじ溝３２ａとボールねじ軸３１のねじ溝３１ａとの間に複数のボール３３が介装されることにより、ボールねじ軸３１と螺合する。尚、図示しないが、ボールねじナット３２には、ボール３３が循環できる通路が形成されている。

電気モータ５０は、第１ハウジング５１と第２ハウジング５２とから構成される本体ハウジング５３内に、ボールねじナット３２の回転により発電する構成を備えている。第１ハウジング５１は、ボールねじ軸３１が挿通される有底円筒形状であって取り付け部材１５の上面に固定される。第２ハウジング５２は、第１ハウジング５１を上方から覆うように組み付け固定される。

本体ハウジング５３内には、ロータ６０が回転可能に設けられる。ロータ６０は、電気モータ５０における電機子鉄心を構成するものであり、ボールねじナット３２の外周を隙間をあけて囲むように設けられる大径円筒壁部６０ａと、ボールねじナット３２よりも上方でボールねじ軸３１の外周を隙間をあけて囲むように設けられる小径円筒壁部６０ｂと、ボールねじナット３２の上端を上から覆うように大径円筒壁部６０ａと小径円筒壁部６０ｂとを連結するリング状当接壁部６０ｃとを一体形成して構成される。

ロータ６０は、小径円筒壁部６０ｂと第２ハウジング５２との間に設けたボールベアリング５４により、本体ハウジング５３に対して回転可能、軸方向移動不能に支持される。大径円筒壁部６０ａには、複数のコイル巻回溝６０ｄが形成されており、このコイル巻回溝６０ｄに電機子コイル６１が巻回される。また、大径円筒壁部６０ａの下端内周面には歯列７３が周上に形成されている。この歯列７３は、後述する歯車機構７０の一部としてロータ６０の内歯車を構成するものである。以下、この歯列７３をロータ内歯車７３と呼ぶ。

小径円筒壁部６０ｂには、その外周に整流子６２が設けられる。この整流子６２には、その表面を摺動接触する１対のブラシ６３が設けられる。一対のブラシ６３は、図５に示すように、端子６６ａ，６６ｂを介して外部回路８０に接続される。この外部回路８０は、電機子コイル６１に発電電流を流すために、２つの端子６６ａ，６６ｂ間を電気抵抗器８１を介して接続する回路である。

大径円筒壁部６０ａと小径円筒壁部６０ｂとを連結するリング状当接壁部６０ｃは、本発明の当接壁部に相当するもので、ボールねじナット３２の上端面３２ｂと向かい合う位置に、モータ中心軸に直交する向きの平坦面６０ｃｐが形成されている。従って、ボールねじナット３２が上方に移動したときに、ボールねじナット３２の上端面３２ｂがリング状当接壁部６０ｃの平坦面６０ｃｐと密着（面接触）できるようになっている。

第１ハウジング５１の円筒壁５１ａの内周面には、ロータ６０の大径円筒壁部６０ａに向かい合う位置に界磁石として用いる永久磁石６４が固着される。また、第１ハウジング５１は、永久磁石６４とともに磁気回路を構成するヨークを兼用している。第１ハウジング５１の底部５１ｂには、後述する歯車機構７０を支持する歯車支持部材６５が設けられる。歯車支持部材６５は、中央にボールねじ軸３１が遊挿される貫通孔６５ａを有するリング状体で、その底面が第１ハウジング５１の底部５１ｂに固着される。歯車支持部材６５の上面には、歯車機構７０が設けられる。

歯車機構７０は、図４にも示すように、外周に歯列７１ｂが形成されたリング平板状の第１平歯車７１と、ロータ６０の下端内周面に形成したロータ内歯車７３と、第１平歯車７１とロータ内歯車７３の間に設けられ両歯車７１，７３と噛合する第２平歯車７２とから構成される。第１平歯車７１は、中央に貫通孔７１ａが穿設されており、この貫通孔７１ａにボールねじ軸３１を遊挿した状態で、ボールベアリング７４（スラストベアリング）を介して歯車支持部材６５の上面にモータ回転軸を中心に回転可能に支持される。この第１平歯車７１は、ボールねじナット３２の下端面３２ｃに向かい合い、モータ中心軸に直交する向きのリング状の平坦面７１ｃを備えている。従って、ボールねじナット３２が下方に移動したときに、ボールねじナット３２の下端面３２ｃが第１平歯車７１の平坦面７１ｃと密着（面接触）できるようになっている。

第２平歯車７２は、ボールベアリング７５を介して歯車支持部材６５に回転可能に支持される。第２平歯車７２は、図４に示すように、モータ中心軸を中心として等角度間隔で複数組配置される。本実施形態においては、第２平歯車７２は、４組設けられるが任意の数でよい。この歯車機構７０においては、第１平歯車７１がモータ中心軸を中心に回転すると、その回転力が第２平歯車７２、ロータ内歯車７３を介してロータ６０に伝達される。この場合、図４に矢印で示すように、第２平歯車７２が第１平歯車７１とは反対方向に回転（自転）するため、ロータ内歯車７３を形成したロータ６０は第１平歯車７１とは反対方向に回転する。

ボールねじナット３２は、その上端面３２ｂがロータ６０のリング状当接壁部６０ｃと向かい合い、下端面３２ｃが歯車機構７０の第１平歯車７１と向かいあう。ロータ６０は、本体ハウジング５３（第２ハウジング５２）に回転可能に支持されており、軸方向の移動が規制されている。また、第１平歯車７１は、本体ハウジング５３（第１ハウジング５１）に固定された歯車支持部材６５に回転可能に支持されており、軸方向の移動が規制されている。従って、ボールねじナット３２を上下で囲むリング状当接壁部６０ｃの平坦面６０ｃｐと第１平歯車７１の平坦面７１ｃとの距離Ａは一定となっている。そして、ボールねじナット３２の軸方向の寸法Ｂは、この距離Ａよりも僅かに短く設定されている。以下、この寸法差（Ａ−Ｂ）をアキシャルガタと呼ぶ。

次に、ショックアブソーバ２０の動作について説明する。上述したように、ボールねじ軸３１は、支持部材３５により、回転不能かつ軸方向移動可能に支持されている。従って、ばね上部ＳＵおよびばね下部ＳＤの振動に伴って、ばね下部ＳＤとばね上部ＳＵとが接近・離間動作すると、ボールねじ軸３１は、電気モータ５０に対して相対的に上下方向（軸方向）に移動する。ショックアブソーバ２０は、ばね下部ＳＤとばね上部ＳＵとの接近動作時において圧縮動作し、ばね下部ＳＤとばね上部ＳＵとの離間動作時において伸長動作する。

ショックアブソーバ２０の圧縮行程においては、ボールねじ軸３１が電気モータ５０に対して相対的に上方向に移動する。ボールねじ機構３０においては、ボール３３とねじ溝３１ａ，３２ａとの間に軸方向の隙間が存在するため、ボールねじ軸３１に上方向へ移動する力が加わると、ボール３３がボールねじナット３２のねじ溝３２ａの上面に接触して、ボールねじナット３２を上方へ押し上げる。ボールねじナット３２は、図２に示すように、アキシャルガタで許容される限界まで上方へ移動すると、その上端面３２ｂがロータ６０のリング状当接壁部６０ｃの平坦面６０ｃｐと当接し、それ以上の上方向の移動が規制される。一方、ボールねじ軸３１は、そのまま上方向に移動する。従って、ボールねじナット３２は、ボールねじ軸３１に対して軸方向に相対移動し、それに伴って回転する。つまり、ボールねじ軸３１の上方向の直線運動がボールねじナット３２の回転運動に変換される。このとき、ボールねじナット３２の上端面３２ｂとリング状当接壁部６０ｃの平坦面６０ｃｐとの摩擦により、ボールねじナット３２の回転する力がロータ６０に伝達される。従って、ロータ６０は、ボールねじナット３２と一体となって回転する。

このとき電気モータ５０は、ロータ６０に設けた電機子コイル６１が、第１ハウジング５１に設けた永久磁石６４から発生する磁束を横切ることによって、電機子コイル６１に誘導起電力を発生させる。従って、図５に示すように、電機子コイル６１には、外部回路８０（電気抵抗器８１）を介して発電電流が流れる。これにより、ロータ６０の回転を止めようとする抵抗力が発生し、この抵抗力がショックアブソーバ２０の減衰力として働く。ショックアブソーバ２０の減衰力（減衰係数）は、外部回路８０の電気抵抗器８１の抵抗値調整により調整することが可能となる。

一方、ショックアブソーバ２０の伸長行程においては、ボールねじ軸３１が電気モータ５０に対して相対的に下方向に移動する。この場合、ボール３３がボールねじナット３２のねじ溝３２ａの下面に接触して、ボールねじナット３２を下方へ押し下げる。ボールねじナット３２は、図３に示すように、アキシャルガタで許容される限界まで下方へ移動すると、その下端面３２ｃが歯車機構７０の第１平歯車７１の平坦面７１ｃに当接し、それ以上の下方向の移動が規制される。一方、ボールねじ軸３１は、そのまま下方向に移動する。従って、ボールねじナット３２は、ボールねじ軸３１に対して軸方向に相対移動し、それに伴って回転する。この場合、ボールねじナット３２の回転方向は、ショックアブソーバ２０の圧縮行程における回転方向とは反対方向となる。ボールねじナット３２の回転する力は、ボールねじナット３２の下端面３２ｃと第１平歯車７１の平坦面７１ｃとの摩擦により、第１平歯車７１に伝達される。従って、第１平歯車７１は、ボールねじナット３２と一体となって回転する。

この第１平歯車７１の回転により、第２平歯車７２が回転し、第２平歯車７２に噛合するロータ内歯車７３を形成したがロータ６０が回転する。これにより、電機子コイル６１に発電電流が流れ、ロータ６０の回転を止めようとする抵抗力が発生する。この抵抗力がショックアブソーバ２０の減衰力として働く。この場合、ロータ６０は、ボールねじナット３２の回転方向と反対方向に回転する。一方、ボールねじナット３２の回転方向は、ショックアブソーバ２０の伸長行程における回転方向と反対方向となる。従って、ロータ６０の回転方向は、ショックアブソーバ２０の伸長行程における回転方向と同じ方向となる。つまり、ショックアブソーバ２０の伸長行程と圧縮行程のどちらにおいても、ロータ６０は常に同一方向に回転する。

この結果、本実施形態のショックアブソーバ２０によれば、伸長行程、圧縮行程に関わらず、常にロータ６０が同一方向に回転するため、ロータ６０やボールねじ機構３０の慣性力が少なくなる。つまり、従来のショックアブソーバでは、伸縮動作に合わせてロータが正逆回転するため、その回転速度が正の値から負の値まで広い範囲で変化し、特に、回転方向の切り替わり時に大きな慣性力が発生する。これに対して、本実施形態のショックアブソーバ２０では、ロータ６０の回転方向の切り替わりがなく、回転速度の変化幅が半分になるため、その分、ロータ６０やボールねじ機構３０の慣性力が少なくなる。従って、車両の乗り心地を向上させることができる。また、本実施形態のショックアブソーバ２０においては、ロータ６０とボールねじナット３２とのアキシャルガタ内でのボールねじナット３２の軸方向移動により、ロータ６０の回転力を伝達する伝達経路を切り替える、つまり、ボールねじナット３２の回転力をロータ６０に直接伝達する状態と、歯車機構７０を介在させて伝達する状態とを切り替えるため、非常に簡単に伝達経路を切り替えることができる。

次に、第２実施形態のショックアブソーバについて説明する。図６は、第２実施形態のショックアブソーバ２００を備えた車両用サスペンション装置１００の概略構成を表し、図７，図８は、アブソーバ２００における電気モータ５００の内部概略構造を表す。第２実施形態のショックアブソーバ２００は、電気モータ５００に対してボールねじナット３２０を相対的に上下動可能に設け、ボールねじ軸３１０を相対的に回転可能に設けたものである。以下、第１実施形態と相違する構成について説明し、第１実施形態と同じ構成については図面に同一符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態のショックアブソーバ２００は、上チューブ１１内にボールねじ軸３１０とボールねじナット３２０からなるボールねじ機構３００が設けられる。ボールねじ軸３１０は、上チューブ１１の上端部に設けた支持部材３５０により支持される。この支持部材３５０は、第１実施形態の支持部材３５と異なり、ボールねじ軸３１０を回転可能かつ軸方向に摺動可能に支持する。ボールねじ軸３１０は、支持部材３５０で支持される位置よりも下方側にねじ溝３１０ａが形成されており、そのねじ溝３１０ａにボールねじナット３２０が螺合される。ボールねじナット３２０は、内周面にねじ溝３２０ａが形成されており、このねじ溝３２０ａとボールねじ軸３１０のねじ溝３１０ａとの間に複数のボール３３０が介装されることにより、ボールねじ軸３１０と螺合する。

ボールねじナット３２０の下端には、下方に延びたインナチューブ３４０が連結固定される。インナチューブ３４０は、その下端が下チューブ１２の底面に固定される。従って、ボールねじナット３２０は、下チューブ１２に対して、相対回転不能で、かつ、軸方向の相対移動が不能に設けられる。

ボールねじ軸３１０の上端は、図７，図８に示すように、電気モータ５００の本体ハウジング５３内に回転可能に挿入される。第１実施形態の電気モータ５０においては、内部にボールねじ機構３０を設けているが、この第２実施形態においては、電気モータ５００の外部にボールねじ機構３００を設け、電気モータ５００内にはボールねじ軸３１０の上端のみが挿入される。

ボールねじ軸３１０の上端には、その径が段状に大きくなった大径円柱部３１１が一体的に形成されている。大径円柱部３１１の上端には、軸方向と直交する円形の平坦面３１１ａが形成される。この平坦面３１１ａの外周側は、ロータ６０のリング状当接壁部６０ｃの平坦面６０ｃｐと向かい合う。また、大径円柱部３１１の下端となる段部にも、軸方向と直交するリング状の平坦面３１１ｂが形成される。この平坦面３１１ｂは、歯車機構７０の第１平歯車７１の平坦面７１ｃと向かい合う。

大径円柱部３１１の軸方向寸法は、ロータ６０のリング状当接壁部６０ｃと、歯車機構７０の第１平歯車７１との間の軸方向距離よりアキシャルガタ分だけ大きく設計されている。また、大径円柱部３１１の外径は、ロータ６０の大径円筒壁部６０ａの内径よりも小さく設計されている。従って、大径円柱部３１１は、ロータ６０のリング状当接壁部６０ｃ、大径円筒壁部６０ａ、歯車機構７０で囲まれる空間内を回転可能で、かつ、アキシャルガタ分だけ軸方向に移動可能となっている。尚、電気モータ５００内において、大径円柱部３１１の外周側の構成については、第１実施形態と同一である。また、第２実施形態においては、ボールねじ軸３１０の上下方向の移動が規制されるため、本体ハウジング５３にはボールねじ軸３１０の軸方向移動空間を設ける必要はない。

次に、第２実施形態のショックアブソーバ２００の動作について説明する。上述したように、ボールねじナット３２０は、下チューブ１２に対して固定されるため、ばね下部ＳＤに対して相対的に軸方向移動および回転不能となっている。一方、ボールねじナット３２０と螺合するボールねじ軸３１０は、電気モータ５００に対して回転可能で、かつ、軸方向移動が規制されている。従って、ばね上部ＳＵおよびばね下部ＳＤの振動に伴って、ばね下部ＳＤとばね上部ＳＵとが接近・離間動作すると、ボールねじナット３２０は、電気モータ５００に対して相対的に上下方向（軸方向）に移動し、これに伴ってボールねじ軸３１０が正逆回転する。

ショックアブソーバ２００の圧縮行程においては、ボールねじナット３２０が電気モータ５００に対して相対的に上方向に移動する。ボールねじ機構３００においては、ボール３３０とねじ溝３１０ａ，３２０ａとの間に軸方向の隙間が存在するため、ボールねじナット３２０に上方向に移動する力が加わると、ボール３３０がボールねじナット３２０のねじ溝３２０ａの下面に接触して、ボールねじ軸３１０を上方へ押し上げる。ボールねじ軸３１０は、図７に示すように、アキシャルガタで許容される限界まで上方へ移動すると、大径円柱部３１１の上端の平坦面３１１ａがロータ６０のリング状当接壁部６０ｃの平坦面６０ｃｐと当接し、それ以上の上方向の移動が規制される。一方、ボールねじナット３２０は、電気モータ５００に対してそのまま上方向に移動する。従って、ボールねじ軸３１０は、ボールねじナット３２０に対して軸方向に相対移動し、それに伴って回転する。つまり、ボールねじナット３２０の上方向の直線運動がボールねじ軸３１０の回転運動に変換される。このとき、ボールねじ軸３１０の上端の平坦面３１１ａと、ロータ６０のリング状当接壁部６０ｃの平坦面６０ｃｐとの摩擦により、ボールねじ軸３１０の回転する力がロータ６０に伝達される。従って、ロータ６０は、ボールねじ軸３１０と一体となって回転する。

一方、ショックアブソーバ２００の伸長行程においては、ボールねじナット３２０が電気モータ５００に対して相対的に下方向に移動する。この場合、ボール３３０がボールねじナット３２０のねじ溝３２０ａの上面に接触して、ボールねじ軸３１０を下方へ押し下げる。ボールねじ軸３１０は、図８に示すように、アキシャルガタで許容される限界まで下方へ移動すると、大径円柱部３１１の下端の平坦面３１１ｂが歯車機構７０の第１平歯車７１の平坦面７１ｃに当接し、それ以上の下方向の移動が規制される。一方、ボールねじナット３２０は、そのまま下方向に移動する。従って、ボールねじ軸３１０は、ボールねじナット３２０に対して軸方向に相対移動し、それに伴って回転する。この場合、ボールねじ軸３１０の回転方向は、ショックアブソーバ２００の圧縮行程における回転方向とは反対方向となる。ボールねじ軸３１０の回転する力は、大径円柱部３１１の下端の平坦面３１１ｂと第１平歯車７１の平坦面７１ｃとの摩擦により、第１平歯車７１に伝達される。従って、第１平歯車７１は、ボールねじ軸３１０と一体となって回転する。

この第１平歯車７１の回転により、第２平歯車７２が回転し、第２平歯車７２に噛合するロータ内歯車７３を形成したがロータ６０が回転する。この場合、ロータ６０は、ボールねじ軸３１０の回転方向と反対方向に回転する。一方、ボールねじ軸３１０の回転方向は、ショックアブソーバ２００の伸長行程における回転方向と反対方向となる。従って、ロータ６０の回転方向は、ショックアブソーバ２００の伸長行程における回転方向と同じ方向となる。つまり、ショックアブソーバの伸長行程と圧縮行程のどちらにおいても、ロータ６０は常に同一方向に回転する。

この結果、第２実施形態にショックアブソーバ２００においても、第１実施形態と同様に、伸長行程、圧縮行程に関わらず、常にロータ６０が同一方向に回転するため、ロータ６０やボールねじ機構３００の慣性力が少なくなり、車両の乗り心地を向上させることができる。また、ロータ６０とボールねじ軸３１０とのアキシャルガタ内でのボールねじ軸３１０の軸方向移動により、ロータ６０の回転力を伝達する伝達経路を切り替える、つまり、ボールねじ軸３１０の回転力をロータ６０に直接伝達する状態と、歯車機構７０を介在させて伝達する状態とを切り替えるため、非常に簡単に伝達経路を切り替えることができる。

以上、本実施形態のショックアブソーバを備えたサスペンション装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、電気モータ５０，５００としてブラシ付ＤＣモータを採用しているが、ロータ６０に永久磁石を固定し、本体ハウジング（ステータ）５３に電機子コイルを巻回するように構成したブラシレスＤＣモータを採用することもできる。

また、本実施形態においては電気抵抗器８１からなる外部回路８０を端子６６ａ，６６ｂ間に設けて電機子コイル６１に発電電流を流す構成を採用しているが、例えば、図９に示すように、電気モータ５０（５００）で発生した誘起電力で車載バッテリＢatに充電電流（回生電流）を流す充電回路９０を設けることもできる。この構成では、電気抵抗器８１の両端から充電通路９１を接続するとともに、車載バッテリＢatから電気モータ５０に通電しないように、充電通路９１にダイオード９２を設ける。従って、電気モータ５０で発生した誘起電力がバッテリ電圧を上回る場合にのみ、発電電流の一部が車載バッテリＢatに充電電流として流れる。これにより、電気抵抗器８１の発熱を低減するとともに、電気モータ５０で発生した電気エネルギーを車載バッテリＢatの充電に有効利用することができる。また、この場合、電気モータ５０のロータ６０の回転方向が一定方向であるため、発電電流の流れる方向も一定となり、充電回路９０の構成が非常に簡単となる。

また、電気抵抗器８０を可変抵抗器にして、電気抵抗値の調整により発電電流を調整してショックアブソーバの減衰係数を可変できるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、ロータ６０のリング状当接壁６０ｃを上方側、第１平歯車７１を下方側にして、ボールねじナット３２あるいはボールねじ３１０の大径円柱部３１１を上下方向（軸方向）で囲むようにしているが、上下関係を逆にすることもできる。つまり、ロータ６０のリング状当接壁６０ｃを下方側、第１平歯車７１を上方側に配置することもできる。

また、本実施形態においては、サスペンションスプリングとしてコイルスプリング１３を採用しているが、エアスプリングを採用することもできる。

１，１００…サスペンション装置、１０…ばね装置、１１…上チューブ、１２…下チューブ、１３…コイルスプリング、２０，２００…ショックアブソーバ、３０，３００…ボールねじ機構、３１，３１０…ボールねじ軸、３１ａ，３１０ａ…ねじ溝、３２，３２０…ボールねじナット、３２ａ，３２０ａ…ねじ溝、３２ｂ…上端面、３２ｃ…下端面、３３，３３０…ボール、３５，３５０…支持部材、５０，５００…電気モータ、５３…本体ハウジング、６０…ロータ、６０ａ…大径円筒壁部、６０ｂ…小径円筒壁部、６０ｃ…リング状当接壁部、６０ｃｐ…平坦面、６１…電機子コイル、６２…整流子、６３…ブラシ、６４…永久磁石、６５…歯車支持部材、７０…歯車機構、７１…第１平歯車、７２…第２平歯車、７３…ロータ内歯車、８０…外部回路、８１…電気抵抗器、３１１…大径円柱部、３１１ａ…平坦面、３１１ｂ…平坦面、９０…充電回路、９１…充電通路、９２…ダイオード、ＳＵ…ばね上部、ＳＤ…ばね下部。

Claims (4)

1. 電気モータと、ばね上部とばね下部との接近・離間動作を前記電気モータのロータの回転動作に変換する動作変換機構とを有し、前記ロータの回転動作により前記電気モータに発電電流が流れて前記ばね上部とばね下部との接近・離間動作に対して減衰力を発生させるショックアブソーバにおいて、
   前記動作変換機構は、
   ボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に螺合するボールねじナットとを有し、前記ばね上部とばね下部との接近・離間動作に伴って、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとが軸方向に相対移動するとともに軸回りに相対回転するボールねじ機構と、
   前記ボールねじ機構が相対回転する力を、前記相対回転の方向に関わらず、前記ロータの回転方向が一定方向となるように、前記ロータに伝達する回転力伝達機構と
   を備えたことを特徴とするショックアブソーバ。
2. 前記回転力伝達機構は、
   前記ボールねじ機構における前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの一方である回転可能側となる回転部材の回転方向と、前記ロータの回転方向とが反対方向となるように、前記回転部材の回転する力を前記ロータに伝達する歯車機構を備え、
   前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が特定方向となるとき、前記ボールねじ機構の回転部材が回転する力を前記歯車機構を介さずに前記ロータに伝達し、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向に対して反対方向となるとき、前記ボールねじ機構の回転部材が回転する力を前記歯車機構を介して前記ロータに伝達することを特徴とする請求項１記載のショックアブソーバ。
3. 前記回転力伝達機構は、
   前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向となるとき、前記ボールねじ機構の回転部材が前記ロータに当接して前記回転部材が回転する力を前記ロータに直接伝達し、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向に対して反対方向となるとき、前記ボールねじ機構の回転部材が前記歯車機構に当接して、前記回転部材が回転する力を前記歯車機構を介して前記ロータに伝達することを特徴とする請求項２記載のショックアブソーバ。
4. 前記ロータは、前記ボールねじ機構の回転部材の外周を隙間をあけて囲む円筒壁部と、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向となるとき前記回転部材と当接する当接壁部と、前記円筒壁部に形成され前記歯車機構から回転力が伝達される歯列とを有し、
   前記歯車機構は、前記ボールねじ軸が遊挿され外周に歯列が形成されたリング板状の第１歯車と、前記ロータの歯列と前記第１歯車の歯列との両方に噛合する第２歯車とを有し、前記ボールねじ軸と前記ボールねじナットとの相対移動の方向が前記特定方向に対して反対方向となるとき、前記第１歯車のリング状板面に前記ボールねじ機構の回転部材が当接することを特徴とする請求項３記載のショックアブソーバ。

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