JP2021146901A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】こじりの発生を抑制すると共に、両方向の変位に対する荷重を吸収すること。【解決手段】ボールねじ軸３２と、ボールねじ軸３２の外周面に配置されるボールねじナット３４とを有し、ボールねじ軸３２の回転運動とボールねじナット３４の直進運動を機械的に変換可能なボールねじ機構３０と、ボールねじ軸３２に対して回転駆動力を付与するモータ１４とを備え、ボールねじナット３４の軸方向両端側には、ボールねじ軸３２の外周に位置し軸方向に沿って延びる第１弾性体４８及び第２弾性体５０がそれぞれ設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、モータの回転駆動力を利用して減衰力を発生させるサスペンション装置に関する。

例えば、特許文献１には、ダンパを変位させて減衰力を発生させるサスペンション装置が開示されている。

特許文献１に開示されたサスペンション装置では、モータの回転駆動力を、ベルト、及び、このベルトが懸架されたモータ側プーリ並びにねじ軸部側プーリを介して、ボールねじ機構に伝達している。ボールねじ機構では、モータから伝達された回転駆動力を直線運動に変換することで、ボールねじナットを直線状に往復動作させている。

特許第６１９９８２１号公報

ところで、特許文献１に開示されたサスペンション装置において、ボールねじ軸を支持するボールねじナットが、ボールねじ軸の軸線に対して傾いてこじることで、フリクションが増大して乗り心地が悪化するおそれや、ボールねじ機構の耐久性が低下するおそれがある。

また、ダンパでは、ボールねじナットが伸び側と縮み側のいずれの方向にも変位するため、両方向の変位に対する荷重の吸収が必要となる。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、ボールねじナットのボールねじ軸の軸線に対するこじりによるフリクションの増大と、ボールねじ機構の耐久性の低下とをそれぞれ抑制すると共に、ストローク開始時やストローク方向の切り返し時において衝撃荷重に対する強度タフネスがある、良好な乗り心地のサスペンション装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、送りねじ軸と、前記送りねじ軸の外周面に配置される送りナットとを有し、前記送りねじ軸の回転運動と前記送りナットの直進運動を機械的に変換可能な送りねじ機構と、前記送りねじ軸に対して回転駆動力を付与する電動機と、を備え、前記送りナットの軸方向両端側には、前記送りねじ軸の外周に位置し軸方向に沿って延びる弾性体がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

本発明では、送りナットの送りねじ軸の軸線に対して、こじりによるフリクションが増大して乗り心地が悪化することや、耐久性が低下することをそれぞれ防止すると共に、ストローク開始時やストローク方向の切り返し時において生じる衝撃荷重を吸収することが可能なサスペンション装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係るサスペンション装置の軸方向に沿った断面構造図である。 図１の一部拡大断面構造図である。 ボールねじナットの斜視図である。 ボールねじナットの分解斜視図である。 第１弾性体（第２弾性体）の斜視図である。 第１弾性体（第２弾性体）からリング体を取り出した分解斜視図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るサスペンション装置の軸方向に沿った断面構造図、図２は、図１の一部拡大断面構造図である。なお、各図において、「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）を示している。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係るサスペンション装置１０は、車体と車輪との間に配置され、上下方向に沿って伸縮可能な略円筒状のハウジング１２と、ハウジング１２の下端部に連結され、ハウジング１２の軸方向に沿って並設されるモータ（電動機）１４を有するモータハウジング１６と備えて構成されている。ハウジング１２の下端部とモータハウジング１６の下端部との間には、ハウジング１２の下端部の室内とモータハウジング１６の室内とを互いに連通させる連通路１８が設けられている。

ハウジング１２の上端部は、車体側（例えば、図示しないダンパベース）に取り付けられている。ハウジング１２の下端部は、例えば、トレーリングアームやロアアーム等に取り付けられている。

図１に示されるように、ハウジング１２は、車体側に取り付けられる内筒２０と、この内筒２０を摺動可能に収納する外筒２２とから構成されている。

ハウジング１２内には、ボールねじ機構（送りねじ機構）３０が配置されている。このボールねじ機構３０は、ボールねじ軸（送りねじ軸）３２と、ボールねじナット（送りねじナット）３４と、複数のボール３６と、支持部３８とを備えて構成されている。なお、本実施形態では、複数のボール３６を備えたボールねじ機構３０を用いているが、複数のボール３６がない図示しない送りねじ機構を用いてもよい。

ボールねじ軸３２は、ハウジング１２内を軸線方向に沿って延在している。ボールねじナット３４は、ボールねじ軸３２の外周に配置され、ボールねじ軸３２から回転駆動力が伝達されることで該ボールねじ軸３２の軸方向に沿って変位可能に設けられている。各ボール３６は、ボールねじ軸３２のねじ溝とボールねじナット３４の溝部との間で形成された軌道に沿って転動循環するように設けられている。支持部３８は、ベアリング４０を介してボールねじ軸３２の下端部を回動可能に支持している。

ボールねじナット３４を含むボールねじナット構造は、内筒２０の下端部に装着され、内筒２０と一体的に変位するように設けられている。ボールねじナット３４は、複数の部品が一体的に組み付けられた構造体からなり、後記するように、弾性体を介在させた部材によって構成されている。

図３は、ボールねじナットの斜視図、図４は、ボールねじナットの分解斜視図である。
図３及び図４に示されるように、具体的には、第１ナット（ボールねじナット）４２、第２ナット（第１継手）４４、第３ナット（第２継手）４６、第１弾性体（弾性体）４８、第２弾性体（弾性体）５０、及び、一組のリング体７４（図４〜図６参照）によって構成されている。なお、本実施形態では、ボールねじナット４２の軸方向に沿った両端を継手構造とし、両端で同一構造を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、ボールねじナット４２の一方の片側については、必ずしも継手である必要がなく、図示しない上下に弾性（ばね）要素を有する継手の無い弾性体を用いてもよい。

第１ナット４２は、ボールねじナット３４の軸方向に沿った中央部に配置され、第２ナット４４及び第３ナット４６よりも長尺に構成されている。第２ナット（第１継手）４４及び第３ナット（第２継手）４６は、第１ナット４２の軸方向に沿った両端部にそれぞれ配置され、後記する継手構造によって一体的に結合さている。

第１ナット４２は、軸方向に沿って一定の外径を有する円筒部５４と、円筒部５４の上端部及び下端部から第２ナット４４及び第３ナット４６に向かって軸方向に沿ってそれぞれ突出する複数の結合爪５６とを有する。複数の結合爪５６は、円筒部５４の端部で周方向に沿って等角度離間する６本の爪によって構成されている。

第２ナット（第１継手）４４及び第３ナット（第２継手）４６は、それぞれ略同一構造からなり、略円盤状を呈するナット本体５８と、ナット本体５８の底面から第１ナット４２側に向かって軸方向に沿って突出する爪部６０とを有する。爪部６０は、ナット本体５８の底面から周方向に沿って等角度離間する複数（本実施形成では、６本）の係止爪６２によって構成されている。第１ナット４２の結合爪５６、及び、第２ナット４４及び第３ナット４６の爪部６０の突出量（突出寸法）は、それぞれ同じに構成されている。

ボールねじナット３４の軸方向両端側には、ボールねじ軸３２の外周に位置し軸方向に沿って延びる第１弾性体４８、及び、第２弾性体５０がそれぞれ設けられている。第１弾性体４８は、継手構造を介して、第１ナット４２と第２ナット４４との間に介装されている。第２弾性体５０は、継手構造を介して、第１ナット４２と第３ナット４６との間に介装されている。

図５は、第１弾性体（第２弾性体）の斜視図、図６は、第１弾性体（第２弾性体）からリング体を取り出した分解斜視図である。

第１弾性体４８及び第２弾性体５０は、それぞれ同一構造からなり、例えば、ゴム等の弾性材料によって構成されている。図３及び図４に示されるように、第１弾性体４８及び第２弾性体５０は、ボールねじ軸３２の外周面を囲繞する環状体６３と、環状体６３の外周面に設けられ、周方向に沿って矩形状のパルス（パルス信号）が連続する形状を呈する凸部６４とを有する。

図２に示されるように、環状体６３の断面は、第２ナット４４及び第３ナット４６の爪部６０の軸方向に沿って延在している。また、凸部６４の断面は、環状体６３の外周面から立ち上がり、第２ナット４４及び第３ナット４６の爪部６０の径方向外側に向かって延在している。

凸部６４の一つのパルス内には、軸方向に沿って延びると共に、周方向に沿って等角度離間する複数（本実施形態では１２）の係合溝が配置されている。

図５に示されるように、この複数の係合溝は、隣接する係合溝間において、結合爪５６及び爪部６０の係止方向（規制方向、当接方向）が互いに反対方向となる第１係合溝６６と第２係合溝６８とを有している。第１係合溝６６は、挿通方向の終端を規制する第１係止部７０を有し、第２係合溝６８は、第１係止部７０と反対方向に位置し、挿通方向の終端を規制する第２係止部７２を有する。

すなわち、第１弾性体４８は、第１ナット４２の上端部側の結合爪５６が第１ナット４２側から挿通され、第２ナット４４側に設けられた第１係止部７０に当接することで結合爪５６の先端が係止（規制）される第１係合溝６６を有する。また、第１弾性体４８は、第１係合溝６６に隣接し、第２ナット４４の爪部６０が第２ナット４４側から挿通され、第１ナット４２側に設けられた第２係止部７２に当接することで爪部６０の先端が係止（規制）される第２係合溝６８を有する。この第１係合溝６６と、第２係合溝６８とは、第１弾性体４８の周方向に沿ってそれぞれ交互に連続して配置されている。

第２弾性体５０は、第１ナット４２の下端部側の結合爪５６が第１ナット４２側から挿通され、第３ナット４６側に設けられた第１係止部７０に当接することで結合爪５６の先端が係止（規制）される第１係合溝６６を有する。また、第２弾性体５０は、第１係合溝６６に隣接し、第３ナット４６の爪部６０が第３ナット４６側から挿通され、第１ナット４２側に設けられた第２係止部７２に当接することで爪部６０の先端が係止（規制）される第２係合溝６８を有する。この第１係合溝６６と、第２係合溝６８とは、第２弾性体５０の周方向に沿ってそれぞれ交互に連続して配置されている。なお、第１係合溝６６及び第２係合溝６８は、第１弾性体４８及び第２弾性体５０をそれぞれ径方向外側から見て略矩形状を呈している。

本実施形態では、第１弾性体４８のばね定数と、第２弾性体５０のばね定数とが、それぞれ同じになっている。しかしながら、後記するように、第１弾性体４８のばね定数と、第２弾性体５０のばね定数とをそれぞれ異なるようにしてもよい。

図６に示されるように、第１弾性体４８及び第２弾性体５０の内径側（内側）には、それぞれリング体７４が内嵌されている。このリング体７４は、例えば、金属製の鋼管や樹脂製のリング体からなり、第１弾性体４８及び第２弾性体５０よりも強度が高い部材で構成されている。

図１に戻り、モータ１４のモータ軸１４ａとボールねじ軸３２との間には、モータ１４の回転運動をボールねじ軸３２に伝達する回転駆動力伝達機構７６が配置されている。この回転駆動力伝達機構７６は、モータ軸１４ａに連結されるモータ側プーリ７８と、ボールねじ軸３２側に連結されるねじ軸側プーリ８０と、モータ側プーリ７８とねじ軸側プーリ８０とをそれぞれ懸架し、ねじ軸側プーリ８０とボールねじ軸３２とを一体的に回転させることでモータ１４の回転駆動力をボールねじ軸３２に伝達するベルト８２とを備えて構成されている。

モータ側プーリ７８は、モータハウジング１６内に配置されたベアリング８４を介して回動可能に支持されている。ねじ軸側プーリ８０は、ハウジング１２の下端部の室内に配置されたベアリング８６を介して回動可能に支持されている。

ベアリング８６は、例えば、複列アンギュラ玉軸受からなり、分割構成された一対のリング体を一体的に連結した外輪と、分割構成された一対のリング体を一体的に連結した内輪と、外輪と内輪との間に転動可能に配置される複数のボールとを有する。

本実施形態に係るサスペンション装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

本実施形態に係るサスペンション装置１０は、従来の油圧や非圧縮性流体を利用するものではなく、モータ１４によって電磁的に減衰力を発生させるものである。具体的には、サスペンション装置１０に対して外力が入力された際、ボールねじナット３４が、内筒２０と一体的にボールねじ軸３２の軸方向に沿って直進運動する。ボールねじ軸３２は、ボールねじナット３４の直進運動を回転運動に変換することで回転する。ボールねじ軸３２の回転は、ねじ軸側プーリ８０、ベルト８２、及び、モータ側プーリ７８を介してモータ１４に伝達され、モータ１４内で誘起起電力が発生する。

そこで、モータ１４を制御する図示しない制御手段は、モータ１４で発生した誘起起電力に基づき、モータ１４を逆方向に回転させる回転駆動力を生じさせる。ボールねじ軸３２は、この回転駆動力をモータ１４から受容することで、ボールねじナット３４の直進運動を減衰させる。この結果、サスペンション装置１０は、外力によって入力された振動等を緩和させることができる。

本実施形態では、ボールねじナット３４の軸方向両端側に、ボールねじ軸３２の外周に位置し軸方向に沿って延びる第１弾性体４８及び第２弾性体５０がそれぞれ設けられている。これにより、本実施形態では、内筒２０と外筒２２とが相対的に伸び縮みする際にボールねじナット３４に付与される荷重を、第１弾性体４８及び第２弾性体５０で好適に吸収することができる。

また、本実施形態では、第１弾性体４８及び第２弾性体５０をボールねじ軸３２の外周に配置することで、例えば、ボールねじ軸３２がボールねじナット３４に対して傾倒することによって発生するこじりを第１弾性体４８及び／又は第２弾性体５０で吸収することができる。これにより、本実施形態では、ボールねじ軸３２に対してボールねじナット３４のこじりによるフリクションが増大して乗り心地が悪化することや、ボールねじ機構３０の耐久性が低下することをそれぞれ抑制することができる。本実施形態では、第１弾性体４８及び第２弾性体５０をボールねじ軸３２の外周に配置することで、路面から伝わる高周波振動を遮断し、乗り心地を良くすることができると共に、サスペンション装置１０の内部で生じる振動を減衰してサスペンション装置１０の作動音を低減することができる。

さらに、本実施形態では、ボールねじナット３４が、第１弾性体４８及び第２弾性体５０を介在させた状態で、第１ナット４２、第２ナット４４、及び、第３ナット４６からなる３つの部材によって構成されている。本実施形態では、第１ナット４２と第２ナット４４との間、及び、第１ナット４２と第３ナット４６との間に第１弾性体４８及び第２弾性体５０をそれぞれ介装させることで、第１弾性体４８及び第２弾性体５０がそれぞれずれることを抑制することができる。

本実施形態において、第１弾性体４８及び第２弾性体５０を構成する環状体６３の断面は、第２ナット４４及び第３ナット４６の爪部６０の軸方向に沿って延在している（図２参照）。これにより、内筒２０と外筒２２とが相対的に伸び縮みする際、第２ナット４４及び第３ナット４６の爪部６０と、第１ナット４２の結合爪５６とが当接して打音が発生することを抑制することができると共に、ボールねじ軸３２の倒れを抑制することができる。

本実施形態において、第１弾性体４８及び第２弾性体５０を構成する凸部６４の断面は、環状体６３の外周面から立ち上がり、第２ナット４４及び第３ナット４６の爪部６０の径方向外側に向かって延在している（図２参照）。これにより、第１弾性体４８及び第２弾性体５０の凸部６４は、それぞれ第２ナット４４及び第３ナット４６の爪部６０の先端と、第１ナット４２の結合爪５６の先端との間で挟持され、第１弾性体４８及び第２弾性体５０がボールねじ軸３２に巻き込まれることを防止することができる。

本実施形態において、第１弾性体４８のばね定数と、第２弾性体５０のばね定数とは、それぞれ同じになっている。これにより、ボールねじ軸３２とボールねじナット３４との間で発生するこじりをバランス良く抑制することができる。

仮に、第１弾性体４８のばね定数と、第２弾性体５０のばね定数とを異なるようにした場合、ボールねじ軸３２の推力方向により推力応答性を変更することができる利点がある。

本実施形態において、第１弾性体４８及び第２弾性体５０の内側には、第１弾性体４８及び第２弾性体５０の強度よりも高い強度を有するリング体７４が配置されている（図６参照）。これにより、第１弾性体４８及び第２弾性体５０が劣化してボールねじ軸３２に対して噛み込むことを防止することができる。

１０ サスペンション装置
１４ モータ（電動機）
３０ ボールねじ機構（送りねじ機構）
３２ ボールねじ軸（送りねじ軸）
３４ ボールねじナット（送りねじナット）
４２ 第１ナット
４４ 第２ナット
４６ 第３ナット
４８ 第１弾性体（弾性体）
５０ 第２弾性体（弾性体）
６０ 爪部
６３ 環状体
６４ 凸部
７４ リング体（各弾性体の強度よりも高い強度を有する部材）

Claims (7)

1. 送りねじ軸と、前記送りねじ軸の外周面に配置される送りナットとを有し、前記送りねじ軸の回転運動と前記送りナットの直進運動を機械的に変換可能な送りねじ機構と、
   前記送りねじ軸に対して回転駆動力を付与する電動機と、
   を備え、
   前記送りナットの軸方向両端側には、前記送りねじ軸の外周に位置し軸方向に沿って延びる弾性体がそれぞれ設けられていることを特徴とするサスペンション装置。
2. 請求項１記載のサスペンション装置において、
   前記送りナットは、前記弾性体を介在させた部材で構成されていることを特徴とするサスペンション装置。
3. 請求項２記載のサスペンション装置において、
   前記弾性体を介在させた部材は、前記送りナットの中間に位置する第１ナットと、前記第１ナットを間にした両端にそれぞれ位置する第２ナット及び第３ナットとから構成され、
   前記第２ナット及び前記第３ナットは、前記第１ナットに向かって軸方向に沿って突出する爪部を有し、
   前記弾性体は、前記送りねじ軸の外周面を囲繞する環状体を有し、
   前記環状体の断面は、前記爪部の軸方向に沿って延在していることを特徴とするサスペンション装置。
4. 請求項２記載のサスペンション装置において、
   前記弾性体を介在させた部材は、前記送りナットの中間に位置する第１ナットと、前記第１ナットを間にした両端にそれぞれ位置する第２ナット及び第３ナットとから構成され、
   前記第２ナット及び前記第３ナットは、前記第１ナットに向かって軸方向に沿って突出する爪部を有し、
   前記弾性体は、前記送りねじ軸の外周面を囲繞する環状体と、前記環状体の外周面から突出する凸部とを有し、
   前記凸部の断面は、前記爪部の径方向に沿って延在していることを特徴とするサスペンション装置。
5. 請求項１記載のサスペンション装置において、
   前記各弾性体のばね定数は、それぞれ同じであることを特徴とするサスペンション装置。
6. 請求項１記載のサスペンション装置において、
   前記各弾性体のばね定数は、それぞれ異なっていることを特徴とするサスペンション装置。
7. 請求項１記載のサスペンション装置において、
   前記各弾性体の内側には、前記各弾性体の強度よりも高い強度を有する部材が配置されていることを特徴とするサスペンション装置。

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