JP4750827B2 - サスペンション装置 - Google Patents

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螺子軸の一端に連結されるとともに車体に固定されるモータとを備えたアクチュエータと、車軸とアクチュエータにおけるボール螺子ナットとの間に介装されて車体への高周波振動の伝達を抑制する液圧ダンパとで構成され、アクチュエータの推力で車体と車軸との相対移動をアクティブ制御するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００７−２９２２５５号公報

上述のように、従来のサスペンション装置の場合、アクチュエータと油圧ダンパとがそれぞれが独立して伸縮するため、各々の最伸長と最収縮の規制をストッパ等によって行うようになっている。

それゆえ、従来のサスペンション装置にあっては、アクチュエータと油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。

このようにアクチュエータと油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。この手立てとしては、たとえば、出願人が特願２００６−２７７５１７号にて提案しているように、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ストッパ受けとして機能するシールケースを設けて、サスペンション装置の最伸長時に上記バネ受とシールケースを衝合させることで最伸長さを規制するものがある。

この提案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、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。

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、筒状でエアチャンバより小径であって直動部材に連結されるエアピストンと、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、上記モータとで気体室を画成してエアバネを構成し、エアピストンの外周にストッパを設けるとともに、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当該ストッパに衝合するストッパ受をエアチャンバの内周に設けたことを特徴とする。

本発明のサスペンション装置によれば、エアピストンの外周にストッパを設けるとともに、最伸長時にストッパに衝合するストッパ受をエアチャンバの内周に設けているので、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いので、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。

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とを有するアクチュエータ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、エアピストン３７の外周に設けたストッパ３８ａと、エアチャンバ２２の内周に設けられてエアチャンバ２２とエアピストン３７とが相対的に離反する最伸長時にストッパ３８ａに衝合するストッパ受４６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、アクチュエータ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、アクチュエータ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ができる。

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アクチュエータ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アクチュエータ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に乗り上げによる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を備えたアクチュエータ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で高周波振動をアクチュエータＡへ伝達しにくくする構成となっており、アクチュエータ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みを念頭にする場合には、アクチュエータ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を設けずにアクチュエータ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、ともに、ボール螺子ナット２を図１中上にして、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、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、図示はしないが、たとえば、キーや小径部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、アクチュエータ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を連結すればアクチュエータＡの組立が完了するので、サスペンション装置Ｓのアクチュエータ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、上端に小径部１１ａを備えた筒状のケーシング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中下端開口部に嵌合する環状のキャップ１３と、ケーシング１１の小径部１１ａおよびキャップ１３の内周に嵌合される有頂筒状の隔壁１４と、隔壁１４の図１中上端の内周に嵌合されるボールベアリング１５とキャップ１３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、キャップ１３は、ケーシング１１の内周に嵌合する筒部１３ａと、筒部１３ａの外周に設けられてケーシング１１の図１中下端外周に設けた鍔１１ｂに当接する鍔１３ｂと、筒部１３ａから垂下されてホルダ５の上端内周に嵌合する筒状の嵌合部１３ｃとを備えて構成されている。隔壁１４は、頂部が小径に設定された非磁性体で構成されて、ケーシング１０内におけるロータＲとステータ１２との間を気密に隔絶している。

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、隔壁１４に対しても回転自在とされている。シャフト１０の上端は上述のボールベアリング１５に軸支されるとともに図１中上端外周でレソルバコア１８を保持した軸部材１９に支持され、その端は、ボールベアリング１６の内周によって軸支されるとともに、ボール螺子ナット２の上端に設けたソケット２ｂの内周に挿入されて、モータＭのシャフト１０とボール螺子ナット２とが連結されるようになっている。

また、ケーシング１１の小径部１１ａ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２０が取付けられており、レゾルバコア１８とレゾルバステータ２０とでロータＲの回転位置を検出するセンサを構成しており、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によって、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いもよく、また、この実施の形態の場合、隔壁１４を備えているので、レゾルバステータ２０を隔壁１４の頂部外周に取付けるようにしてもよい。

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の図１中上端にボルト２１によって螺子締結されて取付けられる。詳しくは、ケーシング１１の鍔１１ｂと、キャップ１３の鍔１３ｂとを貫くボルト２１を、ホルダ５の大径部５ａの肉厚に形成した図示しない螺子穴に螺合することによって、モータＭがホルダ５の上端に固定される。

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の内周に挿入されて、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、アクチュエータＡを組立ることができるのである。

そして、また、このシャフト１０の外周とソケット２ｂの内周との間には、トレランスリング４３が介装されており、このトレランスリング４３は、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トルクリミッタとして機能している。

詳しくは、トレランスリング４３は、波型の板材を環状としたものであり、シャフト１０とソケット２ｂとの間に介装されると板材に形成した波が径方向に圧縮されるのでその反発として附勢力を発揮し、当該附勢力に応じてトレランスリング４３とシャフト１０およびソケット２ｂとの間でシャフト１０とソケット１２の相対回転に抗する摩擦力が生じ、上記相対回転を生じせしめる相対トルクが摩擦力を上回るまではシャフト１０とボール螺子ナット２とが一体となって相対回転せず、当該相対トルクが上記摩擦力を上回るとシャフト１０とボール螺子ナット２とが相対回転を生じることになり、このように機能することでトルクリミッタとして機能することになる。

このように、本実施の形態のサスペンション装置Ｓにあっては、車両におけるバネ上部材とバネ下部材との相対振動を抑制するのであるが、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は、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、当該シャフト１０とボール螺子ナット２とを相対回転させる相対トルクがトレランスリング４３の附勢力に起因する摩擦力を上回り、シャフト１０に対してボール螺子ナット２がすべり空回りする。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へ伝達されることが抑制される。

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、ボール螺子ナット２にはトレランスリング４３の附勢力に応じて許容される相対トルク以上のトルクが作用しないので、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。

なお、上記したところでは、トレランスリング４３を用いてトルクリミッタとしているが、これに代えて、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を介装するようにしてもよい。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４３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。

そして、このように、本実施の形態のサスペンション装置Ｓでは、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。

さらに、本実施の形態のサスペンション装置Ｓによれば、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４３を介装しているので、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、本実施の形態においては、シャフト１０とボール螺子ナット２とをトレランスリング４３を介して連結しているが、トルクリミッタを設ける必要が無ければ、ボール螺子ナット２をロータＲのシャフト１０に直接的に取付けてもよいし、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。

また、ロッド３１の上端外周には、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クッション４０が設けられている。

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環状のディスク３３が装着され、ディスク３３の外周の上下には、それぞれ環状のバネ受３４，３５が装着されている。ディスク３３の上端には、螺子軸１の挿入を許容するソケット３３ａが設けられ、当該ソケット３３ａの外周には、環状のバンプクッション４１が装着されている。このバンプクッション４１はディスク３３によって下方への移動が規制され、アクチュエータＡの最収縮時にホルダ５の下端に衝合してアクチュエータＡの最収縮ストローク長を規制している。

また、連結軸３２は、螺子軸１の下端がソケット３３ａ内に挿入されてディスク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ディスク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でディスク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とアクチュエータ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とアクチュエータ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とアクチュエータＡとを一体化することができるので、流体圧ダンパＤとアクチュエータ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の基本的には螺子軸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とアクチュエータ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とアクチュエータ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とアクチュエータ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の上端には、外周に環状のストッパ３８ａを備えたエアピストンキャップ３８が螺着されている。このエアピストンキャップ３８は内周に鍔３８ｂを備えており、この鍔３８ｂとエアピストン３７の上端とでエアピストン３７の内周に嵌合された環状のスペーサ４４の拡開された上端部を挟み込んで当該バネ受４４の図１中上下方向への移動を規制している。

そして、エアピストン３７に固定されるスペーサ４４は、下端が内方へ折り曲げられて水平部４４ａが形成され、当該水平部４４ａによって、エアピストン３７の内周に嵌合されるバネ受４５の図１中上方への移動が規制されている。

さらに、エアチャンバ３７の下端とディスク３３の外周に設けたバネ受３５との間にはバネ３９ａが介装されるとともに、エアピストン３７の上端内周に嵌合されたバネ受４５とディスク３３の外周に設けたバネ受３４との間にはバネ３９ｂが介装され、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。

また、バネ３９ａ，３９ｂの附勢力とピストンの中立位置は、上記スペーサ４４の上下長さによってバネ受４５の位置を変更せしめることで調節することができ、この点でスペーサ４４を設ける意義がある。

そして、後述するエアチャンバ２２の内周に嵌合されるとともにホルダ５の下端によって上方への移動が規制され、エアピストン３７の上端に対向する環状のクッション４２が設けられており、サスペンション装置Ｓが最収縮した際には、クッション４２がエアピストン３７の上端に設けたエアピストンキャップ３８に当接してそれ以上の収縮を阻止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。すなわち、クッション４２とエアピストン３７は、サスペンション装置Ｓの最収縮ストローク長を規制している。

戻って、上述のように構成されたアクチュエータＡは、モータＭのケーシング１１の鍔１１ｂにボルト２１に締結されるマウント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、ホルダ５の上端外周に固定される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とを備えて構成されている。

そして、ホルダ５の外周には、アクチュエータ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。このエアチャンバ２２の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、エアピストン３７がエアピストンとして機能し、エアバネＳＡ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。

また、上記したようにモータＭ内には、隔壁１４が設けられ、この隔壁１４内は、気体室２９の一部として機能しており、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く、また、モータＭのステータ１２やレゾルバステータ２０は、隔壁１４の存在によって気体室２９外へ配置されるので気密にシールしにくい通電用配線を気体室２９内へ導入する事態を避けることができる。

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、アクチュエータ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としてのエアピストン３７がアクチュエータ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。

さて、上述したように、流体圧ダンパＤとアクチュエータＡとを直列に連結したままでは、両者は独立して伸縮するので、何ら規制が無いと、サスペンション装置Ｓの全体の最伸長ストローク長は流体圧ダンパＤとアクチュエータＡの各々の最伸長ストローク長の合計となってしまうため、サスペンション装置Ｓの全体の最伸長長さを規制してやる必要がある。

そこで、上述したように、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の中間部内周に内方へ向けて突出するストッパ受４６と、エアピストン３７の上端に固定したストッパ３８ａとを備えており、これらストッパ３８ａとストッパ受４６とは上下に対面するように配置され、サスペンション装置Ｓが伸長すると互いに接近し、最終的には衝合して、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ようになっている。

ストッパ受４６は、エアチャンバ２２の内周に取付けた環状のクッション受部４７と、エアチャンバ２２の内周に嵌合するとともにクッション受部４７によって図１中下方への移動が規制される環状のクッション４８とで構成されており、ストッパ３８ａとの衝合の際にはクッション４８が圧縮されて衝合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、エアピストン３７の外周にストッパ３８ａを設けるとともに、最伸長時にストッパ３８ａに衝合するストッパ受４６をエアチャンバ２２の内周に設けているので、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いので、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。

なお、エアピストン３７にストッパ３８ａを設けるに当たり、エアピストンキャップ３８を利用しているが、単にエアピストン３７の開口端を外方へ折り曲げてこれを形成するなど、任意の方法によって設ければよい。

また、ストッパ受４６にクッション４８を用いることでサスペンション装置Ｓの最伸長時の衝撃の緩和という利点を享受できるが、ストッパ受４６の構成はストッパ３８ａ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受としてもよい。

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
１１ａ ケーシングにおける小径部
１１ｂ ケーシングにおける鍔
１２ モータにおけるステータ
１３ モータにおけるキャップ
１３ａ キャップにおける筒部
１３ｂ キャップにおける鍔
１３ｃ キャップにおける嵌合部
１４ モータにおける隔壁
１７ 磁石
１８ レソルバコア
１９ 軸部材
２０ レゾルバステータ
２１ ボルト
２２ エアチャンバ
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 ディスク
３３ａ ディスクにおけるソケット
３４，３５，４５ バネ受
３６ ナット
３７ エアピストン
３８ エアピストンキャップ
３８ａ ストッパ
３８ｂ エアピストンキャップにおける鍔
３９ａ，３９ｂ バネ
４０，４２ クッション
４１ バンプクッション
４３ トレランスリング
４４ スペーサ
４６ ストッパ受
４７ ストッパ受におけるクッション受部
４８ ストッパ受におけるクッション
Ａ アクチュエータ
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、筒状でエアチャンバより小径であって直動部材に連結されるエアピストンと、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、上記モータとで気体室を画成してエアバネを構成し、エアピストンの外周にストッパを設けるとともに、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当該ストッパに衝合するストッパ受をエアチャンバの内周に設けた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を連結し、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を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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