JP5113121B2 - サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、サスペンション装置の改良に関する。

モータが出力するトルクを減衰力として利用するサスペンション装置としては、たとえば、モータの駆動によって推力を発生する直動型のアクチュエータと、当該アクチュエータに直列に接続される油圧ダンパとを備えて構成されたものがあり、モータを車体側にマウントを介して連結するようになっている。

また、このサスペンション装置にあっては、外周にエアばねを形成するエアチャンバとエアピストンとを備えており、エアチャンバがマウントを介して車体側に連結される。

具体的には、モータの外周にブラケットを設けて防振ゴムを介してモータをエアチャンバに連結するとともに、エアチャンバをマウントのロアプレートに連結するようにして、上記構造を実現している（たとえば、特許文献１，２参照）。

特開２００８−９５８００号公報 特開２００８−２０２７３８号公報

上述したサスペンション装置にあっては、モータをエアチャンバに防振ゴムを介して連結するようになっているが、モータを弾性的に支持せず直接的にエアチャンバや懸架ばねの上端を支承する懸架ばね受に連結することを考えた場合、モータにブラケットを取り付け、当該ブラケットと、エアチャンバ或いは懸架ばね受とをマウントのロアプレートにボルト締結によって連結する方法が考えられる。

詳しくは、図２に示すように、エアチャンバ１００、アクチュエータ９９のブラケット１０１とロアプレート１０２の三つの部材に複数のボルト挿通孔１００ａ，１０１ａ，１０２ａを設けておき、この各ボルト挿通孔１００ａ，１０１ａ，１０２ａにそれぞれ下方側からボルト１０３を挿通して、ボルト１０３にナット１０４を螺合して上記の三つの部材を固定することになる。

また、エアチャンバ１００内の気密を確保するため、ボルト１０３の頭を抵抗溶接することによって、ボルト１０３の頭周りをエアチャンバ１００に溶着させる必要がある。

このように、ボルト締結による場合、ボルト１０３とナット１０４とが必要となるだけでなく、締結作業も煩雑であり、また、アクチュエータ９９、エアチャンバ１００およびロアプレート１０２を精度良く位置決めなくてはならないので、ボルト挿通孔１００ａ，１０１ａ，１０２ａの位置および加工に高い精度が求められることになり、重量の増大、作業性の悪化、コスト増を招く危惧がある。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、軽量で作業性が良くコストを低減することが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て車両の車体と車軸との間に介装されるサスペンション装置において、モータの外周に設けたフランジ状のブラケットと、当該ブラケットに連結されるとともに車体を弾性支持する懸架ばねの上端を支承する環状のばね受部材と、モータを車体へ連結するマウントとを備え、ブラケットに少なくとも一つ以上の孔を設けるとともに、ばね受部材に上方を向く凸部を設け、マウントにおける防振ゴムに結合される環状のロアプレートに下方を向く凸部を設けて、前記ばね受部材と前記ロアプレートとでブラケットを挟み込むとともにブラケットの孔内にばね受部材とロアプレートの凸部を挿入して衝き合わせ、これら凸部を溶接して結合し、ばね受部材とブラケットとマウントを一体化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、モータ、ばね受部材およびマウントが位置決めされた状態でブラケット、ばね受部材およびマウントのロアプレートが溶接されて固定されるので、ボルト締結によらずして各部材を位置決めた状態で一体化することができる。

そして、モータ、ばね受部材およびマウントを溶接によって簡単に一体化できるので、複数のボルトとナットが不要であって、複数のボルトにナットを捩じ込むといった面倒な締結作業が不要となり、サスペンション装置を軽量化でき、一体化作業の作業性も向上し、コストも低減することが可能となる。

さらに、孔にばね受部材およびロアプレートの凸部が挿入されるので、これらがモータの発生トルクを受けることで、モータの回り止めとしても機能するので、回り止めする部品を設ける必要が無いから、この点でも、コストを低減することができる。

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。 ボルト締結によってモータのブラケットとばね受部材とマウントを一体化するサスペンション装置の一部拡大縦断面図である。

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、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、モータＭの外周に設けたフランジ状のブラケット３と、当該ブラケット３に連結されるとともに車体を弾性支持する懸架ばねとしてエアばねＡＳの上端を支承するばね受部材としてのエアチャンバ４と、モータＭを車体へ連結するマウント５とを備えて構成されている。

また、この実施の形態の場合、サスペンション装置Ｓにあっては、直動部材たる螺子軸１の下端に接続される流体圧ダンパＤとを備えるとともに、モータＭにブラケット３を介して連結される環状のエアチャンバ４と、流体圧ダンパＤの外周に設けて筒状のエアピストン６と、エアチャンバ４とエアピストン６とに架け渡される筒状のダイヤフラム７とで画成されるエア室Ｇによって懸架ばねとして機能するエアばねＡＳを外周側に備えている。

そして、このサスペンション装置は、モータＭをマウント５にて車両の車体へ連結し、流体圧ダンパＤの下端を車両の車軸へ連結することで、車両の車体と車軸との間に介装されるようになっている。

この実施の形態では、モータＭのロータにボール螺子ナット２が保持され、螺子軸１はエアチャンバ４に保持されるボールスプラインナット１２によって回り止めされて、図１中上下方向への移動のみが許容されている。したがって、モータＭを駆動するとボール螺子ナット２が回転して、ボール螺子ナット２に螺合する螺子軸１が図１中上下方向の直線運動を呈することになるが、反対に、螺子軸１をモータＭのロータに接続してこれを回転部材とし、ボール螺子ナット２を上下方向へ駆動するようにしてもよい。

また、流体圧ダンパＤは、シリンダ８に対してロッド９が出入りする伸縮作動を呈すると所定の減衰力を発揮するようになっており、主として高周波振動を吸収する目的で設けられている。なお、流体圧ダンパＤにおける作動流体は、作動油や水、水溶液といった液体の他、気体とされてもよい。

このように、本実施の形態のサスペンション装置Ｓは、慣性モーメントが大きいモータＭを備えており、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という特性があるが、上述のように流体圧ダンパＤを運動変換機構Ｔに直列連結しており、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、流体圧ダンパＤで振動エネルギを吸収することができるようになっている。なお、流体圧ダンパＤの外周に装着されるコイルばね１０，１１は、流体圧ダンパＤのシリンダ８内に摺動自在に挿入されてロッド９に連結される図示しないピストンの位置を所定の中立位置へ復帰させ、流体圧ダンパＤが最伸長あるいは最収縮したままとなって高周波振動を吸収できなくなって車両における乗り心地を悪化させてしまう事態を防止する目的で設けられている。また、高周波振動の吸収の必要が無ければ、流体圧ダンパＤの設置を要しない。

このように構成されたサスペンション装置Ｓは、上述したように、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、外力の入力に対して、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で螺子軸１の直線運動を抑制することもできる。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。

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。

つづいて、ばね受部材としてのエアチャンバ４は、内周にモータＭが嵌合される内筒１３と、内筒１３の外周を覆う外筒１４と、内筒１３と外筒１４とを接続する環状の頂部１５とを備えて構成され、頂部１５には平面視で円形であって図１中上方へ向けて突出する凸部１６が、例えば、二つ設けられている。このように、エアチャンバ４は、内筒１３を備えて、内筒１３に嵌合されるモータＭをエアチャンバ４に対して径方向へ位置決めるようになっている。なお、エアチャンバ４における内筒１３は、内周にて上記したボール螺子ナット２およびボールスプラインナット１２を保持しているが、モータＭに別途これらを保持するホルダを設けるようにしてもよい。

また、エアピストン６は、筒状であって下端が小径とされて流体圧ダンパＤのシリンダ８の外周に固定されており、その側部とエアチャンバ４の外筒１４の下端とに筒状であって可撓性を備えたダイヤフラム７が架け渡されている。

そして、上述のようにエア室Ｇは、エアチャンバ４、エアピストン６およびダイヤフラム７によって画成されており、このサスペンション装置Ｓの場合、モータＭの内部もエア室Ｇの一部としているため、モータＭとエアチャンバ４の内筒１３との間はシール部材２４で気密にシールされている。なお、モータＭ内をエア室Ｇの一部としない場合には、たとえば、モータＭの下端から垂下される筒状の隔壁と、この隔壁と流体圧ダンパＤのシリンダ８の一方に固定され他方に摺接するシールを設けるようにすればよい。

このエア室Ｇに気体が充填されてエア室ＧでエアばねＡＳが形成され、エアチャンバ４がマウント５を介して車両の車体へ連結され、エアピストン６が流体圧ダンパＤを介して車両の車軸へ連結されているので、エアばねＡＳは車体を弾性支持する懸架ばねとして機能し、エアチャンバ４は、懸架ばねとしてのエアばねＡＳの上端を支持しており、エアばねＡＳを形成するのみならずばね受部材としての役割を果している。

さらに、モータＭの外周には、フランジ状のブラケット３が固定され、当該ブラケット３は、ばね受部材としてのエアチャンバ４の頂部１５の図１中上方に積層されている。このブラケット３は、モータＭの外周に固定される筒部１７と、筒部１７の下端から外方へ向けて伸びる鍔部１８と、鍔部１８の上記の各凸部１６に対向する位置に設けられた二つの孔１９とを備えて構成されている。

各孔１９は、それぞれ凸部１６と符合するよう円形状とされており、モータＭの中心を中心として径方向に沿う長孔とされており、各孔１９内にエアチャンバ４の頂部１５に設けた凸部１６をそれぞれ挿入すると、モータＭおよびブラケット３はエアチャンバ４に正しい位置に位置決められる。

つづいて、マウント５は、図示しない車体にボルト締結されるアッパープレート２０と、モータＭのブラケット３における鍔部１８の図１中上方に積層されるロアプレート２１と、アッパープレート２０とロアプレート２１との間に介装される防振ゴム２２とを備えて構成されている。

アッパープレート２０は、環状とされており、アッパープレート２０には、図外の車体へ取付けるためのボルト２３が挿通されて取付けられている。なお、ボルト２３は、図示したところでは一つのみ記載されているが、同一円周上に複数本設けられて、アッパープレート２０に取付けられている。

さらに、ロアプレート２１は、ブラケット３の外周に対向する筒部２１ａと、筒部２１ａの下端から外周へ向けて伸びるとともにブラケット３の鍔部１８に積層されるフランジ２１ｂとを備えて構成され、フランジ２１ｂには平面視で円形であって図１中下方へ向けて突出する凸部２１ｃが二つ設けられている。このロアプレート２１をブラケット３の上方へ積層して各凸部２１ｃをこれに対応するブラケット３の孔１９内にそれぞれ挿入すると、ブラケット３に対してロアプレート２１を介してマウント５が正確な位置決められるとともに、凸部２１ｃの先端が上記したエアチャンバ４の頂部１５に設けた凸部１６の先端に衝き合わされるようになっている。

防振ゴム２２は、上記アッパープレート２０とロアプレート２１との間に介装されるとともにこれらに接着や溶着によって一体化され、マウント５を構成する各部材が一体化されている。

このようにブラケット３によって、これを挟持するばね受部材としてのエアチャンバ４とマウント５のロアプレート２１とが正確な位置に位置決められ、孔１９内でそれぞれ付き合わされる凸部１６，２１ｃ同士を溶接することで、当該ブラケット３が挟持されたまま、ブラケット３、エアチャンバ４およびロアプレート２１とが固定されて一体化される。

なお、上記したところでは、ロアプレート２１の凸部２１ｃとエアチャンバ４の凸部１６とを溶接するようにしているが、これとは別に他所にて溶接を行ってもよい。また、溶接方法は、たとえば、プロジェクション溶接によればよいが、他の溶接方法を採用してもよい。

また、ロアプレート２１の凸部２１ｃとエアチャンバ４の凸部１６と孔１９の数は、各部材の位置決めを念頭にそれぞれ二つづつ設けているが、求められる強度等によって二つ以上とされてもよく、この実施の形態の場合、モータＭがエアチャンバ４の内筒１３に嵌合されるため、モータＭをエアチャンバ４に対して径方向に位置決めることができるので、エアチャンバ４とブラケット３との関係では孔１９と凸部１６はエアチャンバ４とモータＭを周方向に位置決めできればよいことになり、孔１９と凸部１６を一つずつ設ければ足りることになる。故に、たとえば、ロアプレート２１がブラケット３の筒部１７の外周あるいはモータＭの外周に嵌合するように設定しておけば、ロアプレート２１も径方向に位置決められるので、凸部２１ｃも一つで足りることになる。このように、孔１９と凸部１６，２１ｃが、それぞれ、ブラケット３に対してばね受部材としてのエアチャンバ４およびロアプレート２１を周方向に位置決める場合には、孔１９の形状をモータＭの中心を中心として径方向に沿う長孔としておき、短手方向幅を円形の凸部１６，２１ｃの直径に一致させ、長手方向幅を凸部１６，２１ｃの直径より大きく設定するようにしておけば、孔１９と凸部１６，２１ｃの設置位置に多少の誤差があっても、これを許容して孔１９内への凸部１６，２１ｃの挿入を可能としつつブラケット３に対するエアチャンバ４、ロアプレート２１の周方向への位置決めを正確に行うことができる。

なお、防振ゴム２２のロアプレート２１への接触部位の外縁は、上記のロアプレート２１とエアチャンバ４との溶接の邪魔にならないように溶接部位より内周側へ後退した位置にあり、予め完成されたマウント５をエアチャンバ４へ溶接することができるようになっている。

よって、本実施の形態のサスペンション装置Ｓでは、ボルト締結によらずしてエアチャンバ４、ブラケット３およびロアプレート２１が上記位置決めされた状態に維持されつつ、これらが強固に一体化される。

また、エアチャンバ４にはボルト挿入孔のような孔を設ける必要も無いので、溶接不良によって気密を保つことができなくなるといった事態を招くことが無く、溶接作業が容易となり製品歩留まりも向上することになる。

このように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、モータＭのブラケット３とばね受部材としてのエアチャンバ４とマウント５のロアプレート２１が位置決めされた状態で溶接されて固定されるので、ボルト締結によらずして各部材を位置決めた状態で一体化することができる。

そして、モータＭ、ばね受部材としてのエアチャンバ４およびマウント５の位置決めに際しても孔１９と凸部１６，２１ｃとを設けて溶接するだけで一体化できるから、複数のボルトとナットが不要であって、複数のボルトにナットを捩じ込むといった面倒な締結作業が不要となり、サスペンション装置Ｓを軽量化でき、一体化作業の作業性も向上し、コストも低減することが可能となる。

さらに、孔１９に凸部１６，２１ｃが挿入されるので、これらがモータＭの発生トルクを受けることで、モータＭの回り止めとしても機能するので、回り止めする部品を別途設ける必要が無いから、この点でも、コストを低減することができる。

また、本実施の形態にあっては、サスペンション装置Ｓの外周にエアばねＡＳを設けて、これを懸架ばねとしているが、懸架ばねがコイルスプリングであってもよく、その場合、ばね受部材もエアチャンバではなく、コイルスプリングの上端を支承するばね受とすればよい。なお、ばね受は、必ずしも環状とされずともよい。

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。

本発明は、車両の車体と車軸との間に介装されるサスペンション装置に利用することができる。

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
３ ブラケット
４ ばね受部材としてのエアチャンバ
５ マウント
６ エアピストン
７ ダイヤフラム
８ シリンダ
９ ロッド
１０，１１ コイルばね
１２ ボールスプラインナット
１３ エアチャンバにおける内筒
１４ エアチャンバにおける外筒
１５ エアチャンバにおける頂部
１６ 凸部
１７ ブラケットにおける筒部
１８ ブラケットにおける鍔部
１９ ブラケットにおける孔
２０ アッパープレート
２１ ロアプレート
２１ａ ロアプレートにおける筒部
２１ｂ ロアプレートにおけるフランジ
２１ｃ ロアプレートにおける凸部
２２ 防振ゴム
２３ ボルト
２４ シール部材
ＡＳ エアばね
Ｄ 流体圧ダンパ
Ｇ エア室
Ｍ モータ
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て車両の車体と車軸との間に介装されるサスペンション装置において、モータの外周に設けたフランジ状のブラケットと、当該ブラケットに連結されるとともに車体を弾性支持する懸架ばねの上端を支承する環状のばね受部材と、モータを車体へ連結するマウントとを備え、ブラケットに少なくとも一つ以上の孔を設けるとともに、ばね受部材に上方を向く凸部を設け、マウントにおける防振ゴムに結合される環状のロアプレートに下方を向く凸部を設けて、前記ばね受部材と前記ロアプレートとでブラケットを挟み込むとともにブラケットの孔内にばね受部材とロアプレートの凸部を挿入して衝き合わせ、これら凸部を溶接して結合し、ばね受部材とブラケットとマウントを一体化することを特徴とするサスペンション装置。
2. 懸架ばねがエアばねであってばね受部材がエアばねとして機能するエア室を隔成するエアチャンバであることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
3. モータがばね受部材の内周に嵌合されることでブラケットとばね受部材との径方向の位置決めをすることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション装置。

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