JP2015081629A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操縦安定性と乗り心地とを両立することのできるサスペンション装置を提供すること。
【解決手段】サスペンション装置１に、ピストンとシリンダとの相対移動に伴い、ボールねじ機構３１によってロッド２０を中心として回転する第１回転体３６と、第１回転体３６の外周に配置され、ロッド２０を中心に回転可能な第２回転体３７と、第２回転体３７の外周面３８とシリンダ５の内周面１２との間に高粘度オイル４２を介在させ、シリンダ５に対する第２回転体３７の相対回転により、高粘度オイル４２にせん断力を発生させるせん断力発生部４０と、第１回転体３６と第２回転体３７とを結合すると共に、第１回転体３６の回転速度が所定速度以上となったとき、第１回転体３６と第２回転体３７との相対回転を許容する弾性体４５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、サスペンション装置に関する。

車両には、走行時における乗心地の確保や、路面に対する車輪の追従性を確保するために、サスペンション装置が搭載されている。サスペンション装置は、車体と車輪との間にばね等の弾性体を備えており、弾性体が弾性変形をすることにより、車両が走行する路面の状態に応じて車体と車輪との相対的な位置関係を変化させ、路面から車体側へのショックを吸収することが可能になっている。さらに、サスペンション装置には、弾性体が弾性変形することに伴う周期振動を減衰させるショックアブソーバが設けられている。

例えば、特許文献１に記載されたショックアブソーバは、粘性流体を収容する作動室を形成するシリンダと、シリンダに対して軸方向に相対移動可能に挿通されたロッドとを備えており、ロッドのシリンダに対する相対移動に応じて粘性流体に生じるせん断力により、減衰力を発生させる。

特開２０１０−１５６３８７号公報

ショックアブソーバは、シリンダに対するロッドの相対移動時における粘性流体の抵抗によって減衰力を発生するため、減衰力は、シリンダとロッドとの相対速度に応じて変化し、相対速度が早くなるに従って、減衰力も大きくなる。このため、相対速度の微低速領域から減衰力を発生させることができるが、微低速領域から減衰力が発生する場合、相対速度が中速から高速になる領域にかけて減衰力が大きくなり過ぎ、車両の乗り心地が悪化する虞がある。

一方、中速から高速の領域にかけての減衰力が適切な大きさの場合は、微低速領域では減衰力が小さくなり過ぎ、車両の操縦安定性が低下する虞がある。これらのように、シリンダに対するロッドの相対速度に関わらず、減衰力を適切なものとし、いずれの領域でも車両の操縦安定性や乗り心地を適切なものにするのは、大変困難なものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操縦安定性と乗り心地とを両立することのできるサスペンション装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るサスペンション装置は、ピストンとシリンダとの相対移動に伴い、ボールねじ機構によってピストン軸を中心として回転する第１の回転体と、前記第１の回転体の外周に配置され、前記ピストン軸を中心に回転可能な第２の回転体と、前記第２の回転体の外周面と前記シリンダの内周面との間に粘性流体を介在させ、前記シリンダに対する前記第２の回転体の相対回転により、前記粘性流体にせん断力を発生させるせん断力発生手段と、前記第１の回転体と前記第２の回転体とを結合すると共に、前記第１の回転体の回転速度が所定速度以上となったとき、前記第１の回転体と前記第２の回転体との相対回転を許容する回転体結合手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るサスペンション装置は、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係るサスペンション装置の概略図である。 図２は、図１のＡ部詳細図である。 図３は、ロッドの移動速度と、回転体からロッドに伝達される軸力との関係を示す説明図である。 図４は、実施形態に係るサスペンション装置の変形例を示す説明図であり、回転体結合手段に磁石を用いた場合の説明図である。 図５は、図４のＢ部詳細図である。 図６は、実施形態に係るサスペンション装置の変形例を示す説明図であり、回転体結合手段に電磁石を用いた場合の説明図である。 図７は、図６に示すサスペンション装置で磁力を調節する場合におけるロッドの移動速度と、回転体からロッドに伝達される軸力との関係を示す説明図である。

以下に、本発明に係るサスペンション装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

〔実施形態〕
図１は、実施形態に係るサスペンション装置の概略図である。同図に示すサスペンション装置１は、車両（図示省略）に備えられており、シリンダ５とロッド２０とを備えるショックアブソーバ２を有している。ショックアブソーバ２は、シリンダ５とロッド２０とのうち、一方が車両のシャシー（図示省略）側に連結され、他方が車両の車輪（図示省略）側に連結されている。また、サスペンション装置１は、シャシー側と車輪側とが離間する方向の力を、双方に付与するスプリングを有している。

ショックアブソーバ２は、いわゆる複筒式のショックアブソーバ２として構成されており、このためシリンダ５は、略円筒形状に形成される外筒６と、外筒６の円筒よりも径が小さい略円筒形状に形成されて外筒６内に配設される内筒１１とを有している。これにより、シリンダ５は、内筒１１の内側に位置する内室１５と、内筒１１の外側に位置し、内筒１１と外筒６との間に形成される外室８とを有している。

ロッド２０は、棒状に形成されており、シリンダ５における一端側から、ロッド２０の中心軸とシリンダ５の中心軸とが一致する向きで、シリンダ５に対して軸方向に相対移動可能に、内筒１１に挿入されている。これにより、ロッド２０は、シリンダ５の一端側から突出していると共に、突出量を変化させることが可能になっている。また、シリンダ５は、ロッド２０が突出している側の端部の反対側の端部が、板状の底面部１６によって閉塞されている。詳しくは、底面部１６には、外筒６と内筒１１との双方が連結されており、これにより外室８と内室１５とは、一端が共に底面部１６によって閉塞されている。

また、内筒１１における、底面部１６に連結されている部分の近傍には、内筒１１の内側と外側とを連通する連通孔１４が形成されている。内筒１１の内側と外側とに位置する内室１５と外室８とは、この連通孔１４によって連通されている。これらのように連通孔１４によって連通する内室１５と外室８とには、ショックアブソーバ２で減衰力を発生させるための流体であるオイルが封入されており、内室１５には、オイルが充填されている。

また、内筒１１の内側における連通孔１４の近傍には、ベースバルブ２５が配設されている。詳しくは、ベースバルブ２５は、連通孔１４の近傍において、連通孔１４から見た場合に内筒１１の軸方向における底面部１６が位置する側の反対側の部分に配設されている。このベースバルブ２５は、外径が、内筒１１の内径と同程度の大きさになる略円盤状の形状で形成されており、中心軸が内筒１１の中心軸と一致する向きで、内筒１１の内周面１２に連結されている。これにより、ベースバルブ２５は、内筒１１内を閉塞しており、内室１５を、連通孔１４が位置する側の部分と、ベースバルブ２５から見て連通孔１４が位置する側の反対側の部分とに区画している。

また、ベースバルブ２５には、円盤状の厚さ方向に連通し、通過する流体の流量を調節する孔であるオリフィス２６が形成されている。このため、内室１５においてベースバルブ２５に区画される、軸方向におけるベースバルブ２５の両側に位置する部分は、オリフィス２６により連通している。

ロッド２０には、略円盤状に形成されるピストン２１が連結されている。このピストン２１は、外径が内筒１１の内径と同程度の大きさになっており、中心軸がロッド２０の中心軸と一致する向きでロッド２０に連結され、ロッド２０と一体となって設けられている。このため、ロッド２０がシリンダ５に対して相対移動する際には、ピストン２１はロッド２０と共にシリンダ５に対して相対移動する。換言すると、ロッド２０は、ピストン２１がシリンダ５に対して相対移動する際に、ピストン２１と共にシリンダ５に対して相対移動するピストン軸として設けられている。

また、ピストン２１には、円盤状の厚さ方向に連通し、通過する流体の流量を調節する孔であるオリフィス２２が形成されている。ピストン２１は、外径がシリンダ５の内筒１１の内径と同程度の大きさになっているため、内筒１１内をほぼ閉塞している。このため、内筒１１内において、内筒１１の軸方向におけるピストン２１の両面側に位置する部分は、オリフィス２２により連通している。

また、シリンダ５内には、ロッド２０とシリンダ５が軸方向に微低速で相対移動をする際に、減衰力を発生する部分である微低速減衰力発生部３０が備えられている。微低速減衰力発生部３０は、内筒１１内において、軸方向におけるロッド２０が位置する部分に配設されており、内筒１１内におけるピストン２１が配設されている位置よりもベースバルブ２５寄りの位置に配設されている。

図２は、図１のＡ部詳細図である。微低速減衰力発生部３０は、略円筒形の形状で形成される回転体３５がロッド２０と内筒１１との間に配設され、回転体３５とロッド２０とが、ボールねじ機構３１を介して連結されることによって構成されている。詳しくは、略円筒形の回転体３５は、外径が内筒１１の内径よりも若干小さくなっており、中心軸が内筒１１の中心軸と一致する向きで、内筒１１に内設されている。また、回転体３５の内径は、ロッド２０の外径よりも若干大きくなっており、ロッド２０は、この回転体３５の内側に通されている。

このように形成される回転体３５は、内筒１１に対して軸方向には相対移動せず、周方向には内筒１１に対して相対回転可能に配設されている。このため、ロッド２０がシリンダ５に対して相対移動する際には、ロッド２０は回転体３５に対しても相対移動し、また、内筒１１に対して相対回転可能な回転体３５は、ロッド２０に対しても、ロッド２０を中心として相対回転可能になっている。

また、回転体３５は、径方向における内側と外側、つまり、径方向におけるロッド２０側と内筒１１側とに分離しており、径方向における内側に位置する第１の回転体である第１回転体３６と、径方向において第１回転体３６の外側に位置する第２の回転体である第２回転体３７とにより構成されている。即ち、第１回転体３６と第２回転体３７とは、共に略円筒形の形状で形成されており、第２回転体３７の内側に第１回転体３６が入り込んでいる、或いは、第１回転体３６の周囲を覆って第１回転体３６の周囲に第２回転体３７が配設されている。

ボールねじ機構３１は、第１回転体３６とロッド２０との間に設けられている。即ち、第１回転体３６の内周面には、ボールねじ機構３１を構成する螺旋状の回転体側ねじ溝３３が形成されており、ロッド２０の外周面における第１回転体３６に対向する領域には、ボールねじ機構３１を構成する螺旋状のロッド側ねじ溝３２が形成されている。このうち、ロッド側ねじ溝３２は、ロッド２０が回転体３５に対して相対移動する際の、ロッド２０の外周面における第１回転体３６の内周面に対向する領域にかけて形成されている。

これらの回転体側ねじ溝３３とロッド側ねじ溝３２との間には、これらの溝にそって多数のボール３４が配設されており、回転体側ねじ溝３３とロッド側ねじ溝３２とは、このボール３４を介して螺合している。また、第１回転体３６には、多数のボール３４を循環させるための経路である循環路（図示省略）が形成されており、これにより、回転体側ねじ溝３３とロッド側ねじ溝３２との間の多数のボール３４は、循環可能に配設されている。ボールねじ機構３１は、これらのロッド側ねじ溝３２、回転体側ねじ溝３３、ボール３４及び循環路により構成されている。

また、第２回転体３７は、外周面３８にベアリング４１が配設されており、ベアリング４１は、第２回転体３７の外周面３８と内筒１１の内周面１２との間に介在している。詳しくは、ベアリング４１は、第２回転体３７の両端近傍の２箇所に配設されており、これにより第２回転体３７は、内筒１１に対して相対回転可能に、内筒１１に支持されている。

また、２箇所のベアリング４１の近傍には、ベアリング４１と一体となって、またはベアリング４１とは別体で、シール部材（図示省略）が配設されている。この２箇所のベアリング４１の近傍にそれぞれ配設されるシール部材と、第２回転体３７の外周面３８と、内筒１１の内周面１２とにより囲まれる空間には、粘性流体が封入されている。この粘性流体としては、例えば、粘度が高いオイルである高粘度オイル４２が用いられる。つまり、第２回転体３７の外周面３８とシリンダ５の内筒１１の内周面１２との間には、高粘度オイル４２が封入されることにより、双方の間に高粘度オイル４２が介在している。

このように、第２回転体３７と内筒１１との間に形成されて、双方の間に高粘度オイル４２を封入している部分は、内筒１１の内周面１２に対する第２回転体３７の相対回転により高粘度オイル４２にせん断力を発生させるせん断力発生手段であるせん断力発生部４０として設けられている。なお、粘性流体は、高粘度オイル４２以外のものでもよく、例えば、粘度が高い潤滑剤であるグリス等、粘度が高く、内筒１１と第２回転体３７との相対回転時に、この回転に伴ってせん断力を発生することのできる流体であれば、その種類は問わない。

また、第１回転体３６と第２回転体３７とは、径方向における双方の間に、ベアリング４６が配設されており、これにより、第１回転体３６と第２回転体３７とは、相対回転が可能になっている。即ち、ベアリング４６は、第１回転体３６の外周面と第２回転体３７の内周面との間に配設されており、例えば、回転体３５の軸方向における両端付近の２箇所に配設されている。

さらに、第１回転体３６と第２回転体３７とは、双方を結合する回転体結合手段である弾性体４５によって結合されている。この弾性体４５は、ゴム材料や樹脂材料等の弾性材料からなり、リング状に形成されている。弾性体４５での結合部分について詳しく説明すると、第１回転体３６の外周面には、軸方向における所定の位置に、円周方向における全周に亘って溝が形成されている。一方、第２回転体３７の内周面には、第１回転体３６の外周面に形成される溝に対向する位置に、円周方向における全周に亘って溝が形成されている。リング状の弾性体４５は、この双方の溝に嵌合されることにより、第１回転体３６と第２回転体３７とを結合する。

つまり、弾性体４５は、第１回転体３６の溝に嵌合されることによる第１回転体３６との摩擦力と、第２回転体３７の溝に嵌合されることによる第２回転体３７との摩擦力とにより、双方に連結され、双方を結合している。このように弾性体４５は、第１回転体３６と第２回転体３７との摩擦力とにより、双方に連結され、双方を結合している。第１回転体３６と第２回転体３７とを結合する弾性体４５は、第１回転体３６や第２回転体３７の軸方向における複数箇所に配設されており、複数箇所で第１回転体３６と第２回転体３７とを結合している。例えば、弾性体４５は、回転体３５の軸方向における両端付近の２箇所に配設され、第１回転体３６と第２回転体３７とを、軸方向における２箇所で結合している。

また、弾性体４５は、摩擦力によって第１回転体３６や第２回転体３７に連結されているため、ロッド２０を中心として回転する第１回転体３６の回転速度が所定速度以上となったときには、滑りが発生し、第１回転体３６と第２回転体３７との相対回転を許容することが可能になっている。

本実施形態に係るサスペンション装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。車両の走行時は、車両の走行状態や路面の状態に応じてサスペンション装置１が作動する。例えば、車輪が路面上の凸部を乗り越える場合、車輪に、凸部から上向きの力が付与され、この上向きの力は、サスペンション装置１に入力される。

車輪からサスペンション装置１に入力される上向きの力は、サスペンション装置１のスプリングを押し縮め、ショックアブソーバ２を縮める方向の力としてショックアブソーバ２に入力される。即ち、ショックアブソーバ２は、シリンダ５とロッド２０とのうち、一方が車両のシャシー側に連結され、他方が車輪側に連結されているため、車輪からショックアブソーバ２に入力された上向きの力は、シリンダ５から突出しているロッド２０を押し込む方向の力として入力される。

ショックアブソーバ２は、この力により、シリンダ５とロッド２０とが軸方向に相対移動し、シリンダ５からの突出量が小さくなる方向に、ロッド２０はシリンダ５に対して相対移動する。この場合、ロッド２０に連結されているピストン２１も、ロッド２０と共に、シリンダ５内でシリンダ５に対して相対移動する。この場合、ピストン２１は、内筒１１の内周面１２に対して摺動しながら、内筒１１内に充填されているオイル内で、内筒１１に対して相対移動する。

その際にオイルは、ピストン２１に設けられるオリフィス２２を通って、ピストン２１におけるベースバルブ２５が位置する面側と、ベースバルブ２５が位置する側の反対側の面側との間を流れる。例えば、ピストン２１が、ベースバルブ２５が位置する方向に近付く場合には、オイルは、ピストン２１の移動に伴って、ベースバルブ２５が位置する側から、ピストン２１に対してベースバルブ２５が位置する側の反対側の方向に、オリフィス２２を通って流れる。

また、シリンダ５に対してロッド２０が相対移動する場合には、シリンダ５内に位置するロッド２０の長さが変化するため、内筒１１内に位置するロッド２０の体積が変化する。このため、内筒１１のオイルは、このロッド２０の体積の変化に応じて、内筒１１内から流出したり、流入したりする。具体的には、内室１５内のオイルは、内室１５内のロッド２０の体積の変化に応じて、ベースバルブ２５のオリフィス２６と、内筒１１の連通孔１４とを通って、内室１５と外室８との間で流入出する。

例えば、シリンダ５に対するロッド２０の相対移動によって内筒１１内に位置するロッド２０の長さが長くなり、内筒１１内のロッド２０の体積が大きくなる場合は、オイルは、内筒１１内に位置するロッド２０の長さが長くなるに従って、内室１５内から外室８側に流れる。この場合、外室８内の空気は、外室８内に流入するオイルにより圧縮される。

シリンダ５からの突出量が小さくなる方向に、シリンダ５に対してロッド２０が相対移動する際には、ロッド２０の移動に伴ってオイルがベースバルブ２５のオリフィス２６を通過する際に、流体抵抗によって流量が制限される。これにより、ロッド２０の移動速度が制限される。

また、シリンダ５に対してロッド２０が相対移動する際には、ロッド２０と一体に設けられるピストン２１の移動に伴って、オイルがピストン２１のオリフィス２２を通過する際に、流体抵抗によって流量が制限される。これにより、ピストン２１の移動速度が制限され、ロッド２０の移動速度が制限される。

車輪が路面の凸部を通過し、路面から車輪への上向きの力が除去されると、車輪からショックアブソーバ２への力が除去され、スプリングを縮める力が除去される。これにより、縮んでいたスプリングは伸び、ショックアブソーバ２も全長が伸びる。つまり、ショックアブソーバ２は、シリンダ５からの突出量が大きくなる方向に、ロッド２０がシリンダ５に対して相対移動をする。この場合も同様に、ベースバルブ２５のオリフィス２６や、ピストン２１のオリフィス２２によって、オイルの流量が制限されることにより、ロッド２０の移動速度が制限される。

これらのように、ショックアブソーバ２は、シリンダ５に対するロッド２０の相対移動時に、ロッド２０の移動速度が制限されることにより、スプリングの伸縮に対して減衰力を発生する。これにより、スプリングの伸縮動作を小さくし、車体の上下運動とスプリングの反力とによってスプリングの伸縮が繰り返されることを抑制し、車体の上下運動が繰り返されることを抑制する。この減衰力は、シリンダ５に対するロッド２０の相対移動の速度に応じて変化し、相対移動の速度が速くなるに従ってオイルがオリフィス２２、２６を通過する際の流体抵抗が大きくなるため、減衰力も大きくなる。

さらに、本実施形態に係るサスペンション装置１では、シリンダ５とロッド２０との相対移動時には、微低速減衰力発生部３０も減衰力を発生する。具体的には、内室１５内のオイルが、ピストン２１のオリフィス２２やベースバルブ２５のオリフィス２６を通過する際の流体抵抗による減衰力は、シリンダ５とロッド２０との相対移動の速度が、ショックアブソーバ２の通常の使用態様における速度域のうち、比較的速い場合に発生する。これに対し、微低速減衰力発生部３０は、シリンダ５とロッド２０との相対移動の速度が、ショックアブソーバ２の通常の使用態様における速度域のうち、主に低速の時に、効果的に減衰力を発生する。

この微低速減衰力発生部３０の動作について説明すると、シリンダ５とロッド２０との相対移動時は、ロッド２０は、微低速減衰力発生部３０の第１回転体３６に対して相対移動する。ロッド２０と第１回転体３６との間にはボールねじ機構３１が設けられているため、ロッド２０がシリンダ５に対して軸方向に相対移動することにより、第１回転体３６に対して相対移動する際には、ロッド２０の移動方向の力は、ボールねじ機構３１を介して、回転方向の力として第１回転体３６に伝達される。

第１回転体３６に伝達された回転方向の力は、弾性体４５を介して第２回転体３７に伝達される。第２回転体３７は、内筒１１に対して回転可能に配設されているため、回転方向の力が伝達された第２回転体３７は、第１回転体３６と共に、ロッド２０を中心として回転し始める。その際に、第２回転体３７は、外周面３８側に設けられるせん断力発生部４０で、高粘度オイル４２にせん断力を発生させながら回転をする。

このせん断力は、第２回転体３７が回転をする際の抵抗になるため、第２回転体３７は回転し難くなり、これにより、弾性体４５によって第２回転体３７に結合される第１回転体３６も回転し難くなる。この第１回転体３６の回転のし難さは、第１回転体３６に対してロッド２０が軸方向に相対移動する際の抵抗になる。これにより、ロッド２０はシリンダ５に対して軸方向に相対移動し難くなり、相対移動の速度が制限されるため、減衰力が発生する。

この場合における減衰力は、高粘度オイル４２のせん断力に基づくものであるが、高粘度オイル４２は、流動し難い流体であるため、第２回転体３７と内筒１１とが相対回転する際の速度が、僅かな速度であっても、双方の間に介在する高粘度オイル４２はせん断力を発生する。このため、微低速減衰力発生部３０は、ロッド２０とシリンダ５との相対速度が微低速であっても、相対移動の速度を制限し、減衰力を発生する。

この微低速減衰力発生部３０で発生する減衰力について説明すると、第２回転体３７の外周面３８と内筒１１の内周面１２との間で発生するせん断力をＦ２［Ｎ］とし、第２回転体３７の外径の半径をｒ１［ｍ］とした場合に、回転体３５が回転する際に発生するトルクＴ［Ｎｍ］は、下記の式（１）のように表すことができる。
Ｔ＝Ｆ２・ｒ１・・・（１）

また、高粘度オイル４２の粘度をμ［Ｐａ・ｓ］とし、軸方向における回転体３５の長さをｚ［ｍ］とし、回転体３５の回転周速度をＶ２［ｍ／ｓ］とし、内筒１１の内周面１２の内径の半径ｒ２［ｍ］とした際の第２回転体３７の外周面３８との隙間をΔｒ＝ｒ２−ｒ１［ｍ］とした場合における、第２回転体３７の外周面３８と内筒１１の内周面１２との間で発生するせん断力をＦ２［Ｎ］は、下記の式（２）のように表すことができる。
Ｆ２＝−μ・２π・ｒ１・ｚ・Ｖ２／Δｒ・・・（２）

また、ロッド２０が軸方向に移動する際の速度をＶ１［ｍ／ｓ］とし、ボールねじ機構３１のボールねじリードをＬ［ｍ／ｒｅｖ］とした場合に、回転体３５の周速度Ｖ２［ｍ／ｓ］は、下記の式（３）のように表すことができる。
Ｖ２＝Ｖ１／Ｌ・２π・ｒ１・・・（３）

さらに、微低速減衰力発生部３０で発生する減衰力Ｆ１［Ｎ］は、ボールねじ機構３１のボールねじ効率をηとした場合のボールねじの式より、下記の式（４）のように表すことができる。
Ｆ１＝２π・η・Ｔ／Ｌ・・・（４）

上記の式（４）に、式（１）〜（３）を代入すると、微低速減衰力発生部３０で発生する減衰力Ｆ１［Ｎ］について、下記の式（５）を得ることができる。
Ｆ１＝−８π^３・η・ｒ１^３・μ・ｚ・Ｖ１／（Δｒ・Ｌ^２）・・・（５）

上記の式（５）より、ロッド２０が回転体３５に対して軸方向に相対移動する際には、ロッド２０の移動速度Ｖ１に比例した減衰力Ｆ１を微低速減衰力発生部３０で得られることが分かる。つまり、微低速減衰力発生部３０は、ロッド２０が回転体３５に対して微低速で相対移動を行う状態から、減衰力を発生する。

微低速減衰力発生部３０は、ロッド２０が回転体３５に対して軸方向に移動した際の回転体３５の回転時に、せん断力発生部４０の高粘度オイル４２がせん断力を発生することにより減衰力を発生するが、ロッド２０が所定の速度以上で移動した場合には、せん断力が発生しないようになっている。具体的には、ロッド２０が所定の速度以上で移動した際には、第１回転体３６と弾性体４５との間、または第２回転体３７と弾性体４５との間に滑りが発生し、第２回転体３７には、それ以上の力が入力されなくなる。このため、回転体３５からロッド２０に伝達される軸方向の力である軸力は、弾性体４５に滑りが発生している間は、それ以上大きくならなくなる。

図３は、ロッドの移動速度と、回転体からロッドに伝達される軸力との関係を示す説明図である。詳しくは、微低速減衰力発生部３０は、ロッド２０が回転体３５に対して軸方向に相対移動をすると、移動時の直線方向の力がボールねじ機構３１によって回転方向の力に変換されて第１回転体３６に入力される。第１回転体３６に入力された力は、第１回転体３６と弾性体４５との間、及び第２回転体３７と弾性体４５との間の摩擦力により、第２回転体３７に伝達され、第２回転体３７が回転することにより、高粘度オイル４２でせん断力が発生する。

高粘度オイル４２で発生したせん断力は、弾性体４５を介して第１回転体３６に伝達され、ボールねじ機構３１で軸方向の力に変換されることにより、ロッド２０の移動を制限する軸力としてロッド２０に伝達され、減衰力が発生する。その際に、高粘度オイル４２のせん断力は、内筒１１に対する第２回転体３７の相対回転の速度が速くなるに従って大きくなるため、ロッド２０に対する軸力も、ロッド２０の移動速度が速くなるに従って大きくなる。

しかし、ロッド２０の移動速度が速くなり、弾性体４５を介して第１回転体３６と第２回転体３７との間で伝達される力が、弾性体４５の摩擦力以上の大きさになると、弾性体４５は、滑りが発生する。つまり、ロッド２０の移動速度が、第１回転体３６と第２回転体３７との間で伝達される力が弾性体４５の摩擦力以上の大きさになる速度である減衰力変位速度Ｖｄ以上になると、第１回転体３６と第２回転体３７との間で滑りが発生し、せん断力は、それ以上大きくならなくなる。

換言すると、減衰力変位速度Ｖｄは、第１回転体３６の回転速度が、第１回転体３６と第２回転体３７との相対回転を許容する所定速度になるロッド２０の移動速度になっている。このため、ロッド２０の移動速度が減衰力変位速度Ｖｄ以上になると、第１回転体３６の回転速度が、第１回転体３６と第２回転体３７との相対回転を許容する所定速度以上になり、第１回転体３６と第２回転体３７とで相対回転をすることにより、高粘度オイル４２のせん断力は、それ以上大きくならなくなる。これにより、ロッド２０に対する軸力も、それ以上大きくならなくなり、軸力は一定の大きさになる。

微低速減衰力発生部３０は、これらのように、シリンダ５に対するロッド２０の相対移動の速度が、減衰力変位速度Ｖｄ未満の場合には、せん断力発生部４０が有する高粘度オイル４２のせん断力を用いたオイルせん断力分による減衰力を発生し、相対移動の速度が、減衰力変位速度Ｖｄ以上の場合には、弾性体４５の摩擦成分による減衰力を発生する。

本実施形態に係るサスペンション装置１では、減衰力変位速度Ｖｄは、ロッド２０の移動速度が、ショックアブソーバ２の通常の使用態様における速度域のうち、低速から中速程度に設定されている。このため、ロッド２０の移動時には、ショックアブソーバ２の通常の使用態様における速度域のうち中速程度になった場合に、減衰力変位速度Ｖｄに到達するため、微低速減衰力発生部３０は、ロッド２０の移動速度が、微低速から低速の時に、移動速度に応じて減衰力を発生する。

また、ロッド２０の移動速度が、減衰力変位速度Ｖｄ以上の場合は、微低速減衰力発生部３０で発生する一定の減衰力と、内室１５内のオイルがオリフィス２２、２６を通過する際の流体抵抗によって発生する減衰力とにより、ロッド２０の移動速度に応じた大きさの減衰力が発生する。

以上の実施形態に係るサスペンション装置１は、微低速減衰力発生部３０を、第１回転体３６と第２回転体３７とより構成し、第２回転体３７の周囲に、高粘度オイル４２を用いたせん断力発生部４０を設けることにより、ロッド２０の移動時に、微低速の速度域から減衰力を発生することができる。つまり、第１回転体３６と第２回転体３７とが弾性体４５によって結合しているときは、高粘度オイル４２のせん断力により、減衰力を発生することができる。これにより、ロッド２０が微低速で移動する際でも、確実に減衰力を発生させることができ、この領域での車両の操縦安定性を確保することができる。

また、第１回転体３６と第２回転体３７とは、弾性体４５の摩擦力によって結合し、第１回転体３６の回転速度が所定速度以上の場合には、第１回転体３６と第２回転体３７との相対回転を許容することにより、減衰力が、それ以上大きくならないようにすることができる。つまり、第１回転体３６と第２回転体３７とが相対回転しているときは、弾性体４５による摩擦力により減衰力を発生させることができる。これにより、ロッド２０の移動速度が減衰力変位速度Ｖｄ以上になった場合は、微低速減衰力発生部３０は、減衰力変位速度Ｖｄにおける減衰力以上の大きさの減衰力を発生しないため、この領域での車両の乗り心地を確保することができる。これらの結果、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。

また、回転体結合手段として弾性体４５を用いることにより、第１回転体３６と第２回転体３７との結合と、第１回転体３６の回転速度が所定速度以上となったときに第１回転体３６と第２回転体３７との相対回転の許容することとを、低コストで実現できる。この結果、操縦安定性と乗り心地とを両立する際の製造コストを抑えることができる。

〔変形例〕
なお、上述した実施形態では、回転体結合手段としてゴム材料等からなる弾性体４５を用いているが、回転体結合手段は、弾性体４５以外を用いてもよい。図４は、実施形態に係るサスペンション装置の変形例を示す説明図であり、回転体結合手段に磁石を用いた場合の説明図である。回転体結合手段は、例えば、図４に示すように、磁石５０を用いてもよい。この磁石５０は、永久磁石によって構成されており、第１回転体３６と第２回転体３７との一方に固定され、磁力によって他方に対して吸着可能になっている。例えば、磁石５０は、軸方向における第１回転体３６の一端に固定され、第２回転体３７の方向に向かって突出して設けられている。第２回転体３７は、磁石５０における、この突出した部分に吸着され、第１回転体３６と第２回転体３７とは、これにより結合されている。

これにより、ロッド２０の移動速度が、減衰力変位速度Ｖｄ未満の場合は、磁石５０を介して第１回転体３６と第２回転体３７との間で力が伝達されることにより、ロッド２０には、移動速度に応じた軸力が伝達され、移動速度に応じた減衰力が発生する。また、ロッド２０の移動速度が、減衰力変位速度Ｖｄ以上の場合は、第１回転体３６と第２回転体３７との間で伝達される力が、磁石５０の磁力での結合力よりも大きくなることにより、滑りが発生し、第１回転体３６と第２回転体３７との相対回転を許容する。これにより減衰力を、それ以上大きくならないようにすることができ、減衰力変位速度Ｖｄにおける減衰力以上の大きさの減衰力を発生しないようにすることができる。この結果、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。

また、回転体結合手段として磁石５０を用いることにより、第１回転体３６と第２回転体３７とを、より確実に結合することができ、ロッド２０が微低速で移動する際の減衰力を、微低速減衰力発生部３０でより確実に発生させることができる。

なお、回転体結合手段に磁石５０を用いる場合において、磁石５０と回転体３５との磨耗により、所望の特性が得られなくなることが懸念される場合は、回転体３５において磁石５０に接触する部分を、弾力性を持たせて接触させてもよい。

図５は、図４のＢ部詳細図である。例えば、磁石５０は第１回転体３６に固定し、第２回転体３７は、磁石５０の磁力によって磁石５０に吸着させる場合には、第２回転体３７における磁石５０への接触部分である接触部材５５を、ばね５６の付勢力によって、磁石５０に押し付けてもよい。これにより、接触部材５５と磁石５０とが滑る頻度が大きく、接触部分に磨耗が発生する懸念がある場合でも、第２回転体３７の接触部材５５と磁石５０とを長期間に亘って、磁力によって吸着させ、第１回転体３６と第２回転体３７とを結合することができる。

また、回転体結合手段に磁石を用いる場合には、電磁石を使用し、磁力の大きさを調節することにより、減衰力変位速度Ｖｄを調節するようにしてもよい。図６は、実施形態に係るサスペンション装置の変形例を示す説明図であり、回転体結合手段に電磁石を用いた場合の説明図である。回転体結合手段に電磁石を用いる場合には、例えば、電磁石６０は第１回転体３６に固定し、第２回転体３７は、この電磁石６０に吸着可能にする。このため、電磁石６０が有する磁石側コイル６１を、例えば、図６に示すように、回転体３５の下方に配設する。また、シリンダ５の外周面における、内部に磁石側コイル６１が位置する部分付近には、外部コイル６５を配設する。詳しくは、外部コイル６５は、外筒６の外側に配設しつつ、磁石側コイル６１に対して磁力を伝達することができるように設ける。この外部コイル６５には、コントローラ６６を介して電源６７を接続し、外部コイル６５に流す電流をコントローラ６６で調節可能にする。

このように、磁石側コイル６１が位置する部分の近傍に、外部コイル６５を配設することにより、外部コイル６５に電流を流し、電磁誘導によって磁石側コイル６１に誘導電流を発生させることにより、電磁石６０に磁力を発生させる。第１回転体３６と第２回転体３７とは、この電磁石６０で発生する磁力によって結合させる。

また、ロッド２０の移動に伴って第１回転体３６と第２回転体３７との間で伝達される力が、電磁石６０の磁力での結合力よりも大きくなった場合には、磁力で吸着されている部分に滑りが発生し、第１回転体３６と第２回転体３７との間で相対回転が行われる。これにより減衰力を、それ以上大きくならないようにすることができる。

さらに、電磁石６０で発生する磁力は、外部コイル６５に流す電流をコントローラ６６で調節することにより調節することができる。これにより、ロッド２０の移動時に回転体３５からロッド２０に伝達される軸力を調節することができる。図７は、図６に示すサスペンション装置で磁力を調節する場合におけるロッドの移動速度と、回転体からロッドに伝達される軸力との関係を示す説明図である。電磁石６０で発生する磁力は、外部コイル６５に流す電流が高くなるに従って強くなる。このため、外部コイル６５に流す電流が高くなるに従って、第２回転体３７に対する電磁石６０の吸着力は強くなり、第２回転体３７と電磁石６０との間で滑りが発生し難くなる。これにより、回転体３５からロッド２０に伝達される際における最大の軸力は、外部コイル６５に流す電流が高くなるに従って大きくなる。

従って、微低速減衰力発生部３０で発生する減衰力は、外部コイル６５に流す電流が高くなるに従って、最大の減衰力が大きくなる。つまり、外部コイル６５に流す電流が高くなるに従って、ロッド２０の移動速度の速度域が高い速度域まで、微低速減衰力発生部３０で発生する減衰力がロッド２０の移動速度に応じて変化する領域になる。この結果、外部コイル６５に流す電流を調節することにより、減衰力の発生特性を調節することができる。

また、上述したサスペンション装置１では、ショックアブソーバ２は、外筒６と内筒１１とを有する、いわゆる複筒式のショックアブソーバ２が用いられているが、ショックアブソーバ２は、複筒式以外のものでもよい。ショックアブソーバ２は、例えば、シリンダ５が単層で構成される、いわゆる単筒式のショックアブソーバ２であってもよい。ショックアブソーバ２が単筒式であっても、微低速減衰力発生部３０を設けることにより、シリンダ５とロッド２０との相対移動の速度が微低速の場合における減衰力を、効果的に発生させることができる。

また、サスペンション装置１は、上述した実施形態、及び変形例で用いられている構成を適宜組み合わせてもよく、または、上述した構成以外を用いてもよい。サスペンション装置１の構成に関わらず、ショックアブソーバ２に、相対回転可能に構成されると共に弾性体４５等の回転体結合手段で結合する第１回転体３６と第２回転体３７とを有し、さらに、高粘度オイル４２等の粘性流体を用いるせん断力発生部４０を有する微低速減衰力発生部３０を設けることにより、操縦安定性と乗り心地とを両立することができる。

１ サスペンション装置
２ ショックアブソーバ
５ シリンダ
６ 外筒
８ 外室
１１ 内筒
１２ 内周面
１４ 連通孔
１５ 内室
２０ ロッド（ピストン軸）
２１ ピストン
２２、２６ オリフィス
２５ ベースバルブ
３０ 微低速減衰力発生部
３１ ボールねじ機構
３５ 回転体
３６ 第１回転体（第１の回転体）
３７ 第２回転体（第２の回転体）
３８ 外周面
４０ せん断力発生部（せん断力発生手段）
４２ 高粘度オイル（粘性流体）
４５ 弾性体（回転体結合手段）
５０ 磁石（回転体結合手段）
５５ 接触部材
５６ ばね
６０ 電磁石（回転体結合手段）
６１ 磁石側コイル
６５ 外部コイル

Claims (1)

1. ピストンとシリンダとの相対移動に伴い、ボールねじ機構によってピストン軸を中心として回転する第１の回転体と、
   前記第１の回転体の外周に配置され、前記ピストン軸を中心に回転可能な第２の回転体と、
   前記第２の回転体の外周面と前記シリンダの内周面との間に粘性流体を介在させ、前記シリンダに対する前記第２の回転体の相対回転により、前記粘性流体にせん断力を発生させるせん断力発生手段と、
   前記第１の回転体と前記第２の回転体とを結合すると共に、前記第１の回転体の回転速度が所定速度以上となったとき、前記第１の回転体と前記第２の回転体との相対回転を許容する回転体結合手段と、
   を備えることを特徴とするサスペンション装置。

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