JP5379467B2

JP5379467B2 - 車高調整装置

Info

Publication number: JP5379467B2
Application number: JP2008326955A
Authority: JP
Inventors: 隆久望月
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP2010149548A

Description

本発明は、車高調整装置の改良に関する。

この種車高調整装置としては、たとえば、車両の車軸と車体との間に介装される油圧緩衝器の外周に装着されて懸架バネの一端を支持するバネ受と、同じく油圧緩衝器の外周に形成されてバネ受に対向するジャッキ室と、油圧緩衝器の側方に設置されてジャッキ室へ油圧を給排するポンプとを備えて構成されたものがある。

ポンプは、具体的には、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンで区画されるとともにジャッキ室へ連通される油室と、シリンダに対し回転不能且つ軸方向移動自在に挿入されてピストンの反ポンプ室側に当接する筒状のナットと、シリンダ内に回転自在に挿入されてナットに螺合するとともにモータによって回転駆動される螺子軸とを備えて構成されている。

このポンプにあっては、油室には作動油が充満されており、モータのトルクによって螺子軸を回転駆動すると、ナットがシリンダに対して軸方向に進退し、ナットに当接するピストンをシリンダに対して軸方向に移動させることができる。このようにピストンをシリンダに対して移動させるとポンプ室容積が増減するので、上記の如くの作動によって、ポンプは、ポンプ室に連通されるジャッキ室へ作動油を給排することができる。

そして、ポンプ内のポンプ室から作動油が押し出されジャッキ室へ作動油が供給されるとジャッキ室は拡大してバネ受を油圧緩衝器に対して下方へ押し下げ、車高を上昇せしめることができ、反対に、ポンプのポンプ室の容積が拡大されると、懸架バネのバネ力によってバネ受を介してジャッキ室が圧縮されて作動油がポンプ室へと排出されるとともにバネ受が油圧緩衝器に対して上昇し、車高を下降させることができる（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００１−８８５２８号公報

上記従来の車高調整装置は、ピストンの駆動に際して螺子軸とナットとでなる送り螺子機構を採用しており、また、ポンプ室にはジャッキ室を介して懸架バネの圧縮に対する反力によって殆ど常時圧縮力が作用し、この圧縮力がピストンをポンプ室を拡大する方向へ附勢するので、螺子軸とナットとの螺子山に軸方向の大きなせん断力が作用している。

その結果、上記の如くピストンを駆動するべくモータで螺子軸を回転駆動する際には、螺子軸とナットとの螺合部分で螺子軸の回転に対して大きな摩擦抵抗が生じるため、モータの負荷とエネルギ消費が大きく、また、摩擦抵抗に打ち勝つ大きなトルクを出力できる大型のモータを採用する必要が生じるといった不都合がある。

そこで、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、モータの負荷を軽減し、モータの小型化とエネルギ消費の軽減が可能な車高調整装置を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明の課題解決手段は、車両の車軸と車体との間に介装される懸架バネの一端を支持するバネ受と、バネ受に対向するジャッキ室と、ジャッキ室へ作動流体を給排するポンプとを備え、ジャッキ室への作動流体の給排によりバネ受を懸架バネの伸縮方向に一致する方向に駆動して車高調整を行う車高調整装置において、ポンプは、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンで区画されるとともにジャッキ室へ連通されるポンプ室と、ピストンをシリンダに対して軸方向に駆動する駆動手段とを備え、駆動手段は、ピストンの反ポンプ室側に配置されてピストンを反ポンプ室側から支持し内周に雌螺子部を備えるとともにシリンダに対して回り止めされる筒状のナットと、シリンダに対して回転自在に設けられて先端にナットの雌螺子部に螺合される雄螺子部を備えた螺子軸とでなる送り螺子機構を備え、雄螺子部或いは雌螺子部のいずれか一方の螺子山数は、ポンプ室内圧力によって作用するせん断力に対抗するうえで必要となる強度を満足する最小数に設定され、更に、
雄螺子部又は雌螺子部のいずれか一方の軸方向長さをポンプ室容積が最小となる状態でナットと螺子軸とが嵌合する嵌合長に等しくしたことを特徴とする。

本発明の車高調整装置によれば、螺子軸の雄螺子部或いはナットの雌螺子部の螺子山数が必要最小限に設定されるため、摩擦抵抗を最小限に留めることができ、モータの負荷を軽減でき、モータでピストンを駆動する際のエネルギ消費を低減することができ、さらには、モータが出力することを要求されるトルクを低減できるので、モータを小型化することができる。
また、雄螺子部又は雌螺子部のいずれか一方の軸方向長さは、ポンプ室の容積が最小となる状態でナットと螺子軸とが嵌合する嵌合長に等しくなるようにしているので、ナットおよび螺子軸の全長のうち、ピストンのストローク長に寄与しない無駄部分がなく、車高調整装置のコストを低減することができる。

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、本発明の一実施の形態における車高調整装置の縦断面図である。図２は、ポンプ室容積が最小となった状態における本発明の一実施の形態における車高調整装置のポンプの縦断面図である。

車高調整装置１は、自動二輪車の後輪軸を軸支するスイングアームと車体との間への適用に向くようになっており、図１に示すように、図示しないスイングアームと車体との間に介装される懸架バネＳの一端を支持するバネ受２と、バネ受２に対向するジャッキ室Ｊと、ジャッキ室Ｊへ作動流体を給排するポンプＰとを備えて構成されており、ジャッキ室Ｊへの作動流体の給排によりバネ受２を懸架バネＳの伸縮方向に一致する方向に駆動して車高調整を行うようになっている。

そして、この場合、バネ受２およびジャッキ室Ｊは、スイングアームと車体との間へ介装された油圧緩衝器Ｄの外周に設けられている。油圧緩衝器Ｄは、アウターシェル３と、アウターシェル３内に挿通されるロッド４とを備え、アウターシェル３内にロッド４が出入りする際に、所定の減衰力を発生するようになっている。

そして、ジャッキ室Ｊは、アウターシェル３の外周に装着した筒状のハウジング５と、上記アウターシェル３の外周に摺動自在に装着される環状のバネ受２で画成されている。

詳しくは、ハウジング５は、アウターシェル３の外周に対して所定の間隔を空けて対向する筒体５ａと、筒体５ａの上端から内周側に突出してアウターシェル３の外周に固定されるフランジ５ｂとを備えて構成されている。また、バネ受２は、アウターシェル３の外周に摺動自在に装着される筒部２ａと、筒部２ａの下端に設けられて懸架バネＳの上端を支承する環状の受部２ｂとを備え、アウターシェル３に対して図１中上下動可能とされている。

そして、バネ受２の筒部２ａをハウジング５の筒体５ａとアウターシェル３との間の環状隙間内に摺動自在に挿入することで、バネ受２とハウジング５との間にバネ受２に対向するジャッキ室Ｊが形成されるようになっており、ジャッキ室Ｊは、バネ受２に内部の圧力を作用させている。

なお、懸架バネＳは、上記したバネ受２と、ロッド４の下端に取付けたバネ受６とによって挟持され、緩衝器本体Ｄに一体とされて取付けられており、バネ受２を上方へ附勢し、ジャッキ室Ｊには懸架バネＳの附勢力がこれを圧縮するように作用している。

したがって、ジャッキ室Ｊに作動流体を供給すると、ジャッキ室Ｊの容積が増大するのでバネ受２が図１中下方へ移動して車高を高くすることができ、反対に、ジャッキ室Ｊから作動流体を排出すると、ジャッキ室Ｊを圧縮する懸架バネＳの附勢力によってバネ受２を図１中上方へ移動させジャッキ室Ｊの容積が減少し、車高が低くなるようになっている。

他方、ポンプＰは、有頂筒状のシリンダ１０と、シリンダ１０内に摺動自在に挿入されるピストン１１で区画されるとともにジャッキ室Ｊへ管路１２を介して連通されるポンプ室Ｌと、ピストン１１をシリンダ１０に対して軸方向に駆動する駆動手段とを備えて構成されている。

駆動手段は、ピストン１１の反ポンプ室側に設けられてピストン１１を反ポンプ室側から支持し内周に雌螺子部１３ａを備えるとともにシリンダ１０に対して回り止めされる筒状のナット１３と、シリンダ１０に対して回転自在に設けられて先端にナット１３の雌螺子部１３ａに螺合される雄螺子部１４ａを備えた螺子軸１４とでなる送り螺子機構と、螺子軸１４を回転駆動させてナット１３を軸方向移動せしめてピストン１１を軸方向に駆動するモータＭとを備えて構成されている。

以下、ポンプＰについて詳細に説明すると、シリンダ１０は、有頂筒状のシリンダ本体１０ａと、シリンダ本体１０ａの開口端から外方へ広がる鍔１０ｂと、鍔１０ｂの一端から伸びる腕１０ｄとを備え、シリンダ本体１０ａは、開口端側が拡径されて拡径部１０ｃを備えており、拡径部１０ｃの内周には全長に亘って雌螺子が形成されている。

ピストン１１は、シリンダ本体１０ａ内に摺動自在に挿入されて、シリンダ１０内であってピストン１１より図１中上方側にポンプ室Ｌを画成しており、ポンプ室Ｌは、シリンダ本体１０ａの頂部に接続される管路１２を介してジャッキ室Ｊへ連通されている。また、ピストン１１の外周には、シールリング１５が装着されており、このシールリング１５は、シリンダ本体１０ａの内周に摺接して、ポンプ室Ｌからの作動流体の漏洩を防止している。

そして、ピストン１１の反ポンプ室側には、筒状のナット１３が一体化されており、このナット１３は、内周に全長に亘って雌螺子部１３ａを備えている。また、ナット１３の外周の二箇所が二面幅状に面取りされて、全長に亘って互いに平行となる面が形成されている。なお、ナット１３はピストン１１に一体とされているが、ピストン１１はポンプ室Ｌから常に圧力を受けて図１中下方側へ押付けられているため、ナット１３をピストン１１から切り離して独立させるようにしてもよい。

このナット１３は、同じくシリンダ１０内に挿入されて拡径部１０ｃの内周に螺合される筒状のガイド部材１６に挿入されている。ガイド部材１６は、拡径部１０ｃの内周に螺合する大径筒１６ａと、大径筒１６ａの上方から立ち上がる筒状の中間筒１６ｃと、中間筒１６ｃの上方に連なる筒状のガイド部１６ｂとを備えて構成され、ガイド部材１６の大径筒１６ａの内側形状は、円形以外の形状とされ、大径筒１６ａの内側形状に符合する工具を用いて、ガイド部材１６をシリンダ１０の拡径部１０ｃに容易に螺合することができるよう配慮されている。

そして、ガイド部１６ｂにおける内側形状は、二面幅を備えたナット１３の外側形状に一致する形状とされており、ナット１３がガイド部１６によってシリンダ１０に対して回り止めされて、ナット１３はシリンダ１０に対して軸方向となる図１中上下方向への移動のみが許容されている。なお、ナット１３はガイド部材１６によって回り止めされればよいので、ナット１３の外周にキー或いはキー溝の一方を設けてガイド部材１６にキー或いはキー溝の他方を設けるようにしてもよく、ガイド部１６ｂをナット１３の全周に摺接させなくともよいが、ガイド部１６ｂをナット１３の全周に摺接させることでナット１３が径方向に位置決めされて、ナット１３が軸ぶれしたりガタついたりすることなく、スムーズにナット１３をシリンダ１０に対して軸方向へ移動させることができる。なお、ガイド部１６ｂをナット１３の全周に摺接させることで回り止めする場合には、ナット１３の外側形状は円形以外の形状に設定されればよく、ガイド部１６ｂの内側形状もナット１３の外側形状に一致する形状に設定されればよい。また、ナット１３の外側形状に一致するガイド部１６ｂ以外の内径は、すなわち、中間筒１６ｃおよび大径筒１６ａにおける内径は、ナット１３の外周に接触しないようにナット１３の外径より大径に設定され、ピストン１１の駆動時にナット１３に作用するトルクによって、ナット１３がガイド部材１６に対して軸方向へ移動する際に、無用に摩擦抵抗が生じることを防止している。

また、螺子軸１４は、基部１４ｂと、基部１４ｂから立ち上がる軸部１４ｃと、軸部１４ｃの先端に形成した雄螺子部１４ａと、基部１４ｂの外周から広がるフランジ１４ｄと、基部１４ｂの下端から垂下されて内側形状が円形以外の形状に設定され外側形状が円形に設定される筒状のソケット１４ｅとを備えて構成されており、雄螺子部１４ａをナット１３の雌螺子部１３ａに螺合させて軸部１４ｃをナット１３内に挿入していくと、フランジ１４ｄがガイド部材１６の大径筒１６ａとガイド部１６ｂとの境に形成される段部１６ｄに当接して、螺子軸１４のそれ以上のナット１３への侵入が規制され、螺子軸１４が軸方向に位置決めされている。

上述のように、シリンダ１０に、ピストン１１、ナット１３、ガイド部材１６および螺子軸１４を組付けた後、螺子軸１４のフランジ１４ｄにスラスト軸受１７を積層し、環状の蓋１８をシリンダ１０の拡径部１０ｃの内周に螺合すると、螺子軸１４がスラスト軸受１７を介して蓋１８とシリンダ１０とで挟持されて、シリンダ１０に回転自在に固定される。また、蓋１８の内周には、筒状のブッシュ１９が装着されており、このブッシュ１９は螺子軸１４の基部１４ｂおよびソケット１４ｅの外周に摺接して、螺子軸１４が径方向に軸ぶれすることなくシリンダ１０に回転自在に固定されるようになっている。なお、蓋１８をシリンダ１０の拡径部１０ｃの内周に螺合すると、蓋１８の図１中上端の外周に設けた段部１８ａが同じく拡径部１０ｃに螺合されるガイド部材１６の下端に当接して、ダブルナットの要領でガイド部材１６と蓋１８の弛みが防止され、ガイド部材１６がナット１３とともに供回りしてしまうことがない。

さらに、螺子軸１４のソケット１４ｅ内には、ウォームホイール２０のシャフト２０ａの一端が挿入され、シャフト２０ａの一端の外側形状は、円形以外の形状であってソケット１４ｅの内側形状に一致させており、ウォームホイール２０と螺子軸１４とは一体にシリンダ１０に対して回転するようになっている。

シャフト２０ａの他端は、シリンダ１０の鍔１０ｂに固定される歯車抑え２１に設けた孔２１ａ内に挿入されており、ウォームホイール２０は、歯車抑え２１によってシリンダ１０へ回転自在に固定されている。さらに、このウォームホイール２０には、ウォーム２２が歯合しており、ウォーム２２はシリンダ１０の腕１０ｄに固定されるモータＭに連結され、モータＭによってウォーム２２を回転駆動することができるようになっている。なお、モータＭの回転を減速して螺子軸１４へ伝達する必要が無い場合には、ウォームギアを省略してもよく、また、減速機構としてはウォームギア以外の歯車機構を採用することもできる。

そして、モータＭを駆動すると、ウォーム２２とウォームホイール２０でなるウォームギアによって、モータＭの回転が減速されて螺子軸１４に伝達され、螺子軸１４が回転すると、雌螺子部１３ａと雄螺子部１４ａでなる送り螺子機構によって、シリンダ１０に対して回り止めされたナット１３がピストン１１を伴って図１中上下方向となる軸方向に移動する。

このように、モータＭを駆動することで、ピストン１１をシリンダ１０に対して軸方向に移動させることができ、ポンプ室Ｌ内の容積を増減することができるようになっている。

ここで、ピストン１１を図１中上方へ移動せしめると、ポンプ室Ｌの容積が減じられ、ポンプ室Ｌ内の減少容積に見合った量の作動流体をポンプＰから排出してジャッキ室Ｊへ供給して車高を上昇させることができ、反対に、ピストン１１を図１中下方へ移動せしめると、ポンプ室Ｌの容積が増大して、懸架バネＳによって圧縮方向に附勢されているジャッキ室Ｊの容積がポンプ室Ｌの増大容積に見合って減少して、ジャッキ室Ｊから量の作動流体が排出されてポンプ室Ｌでこれを吸収して車高を下降させることができる。

ところで、この実施の形態の場合、雄螺子部１４ａの螺子山の数は、ポンプ室Ｌ内圧力によって作用するせん断力に対抗するうえで必要となる強度を満足する最小数に設定されている。すなわち、ポンプ室Ｌは、自動二輪車の車体を支持する懸架バネＳによって圧縮されるジャッキ室Ｊに連通されており、ポンプ室Ｌの圧力によりピストン１１にはポンプ室Ｌを拡大する方向の力が作用し、この力がせん断力として雌螺子部１３ａと雄螺子部１４ａの互いに噛みあっている螺子山に作用することになるが、雄螺子部１４ａの螺子山数が当該せん断力によっても破断することがない必要最低限の数に設定されているのである。なお、雄螺子部１４ａおよび雌螺子部１３ａの条数は、任意に設定することができる。

そして、螺子軸１４を回転駆動する際に、雄螺子部１４ａとナット１３の雌螺子部１３ａの噛みあいによって摩擦抵抗が生じ、この摩擦抵抗がモータの負荷を高めて、エネルギ消費を増大せしめることになるが、上述のように、雄螺子部１４ａの螺子山数が必要最小限に設定されるため、摩擦抵抗を最小限に留めることができ、モータＭの負荷を軽減でき、モータＭでピストン１１を駆動する際のエネルギ消費を低減することができ、さらには、モータＭが出力することを要求されるトルクを低減できるので、モータＭを小型化することができる。

また、この実施の形態の場合、雄螺子部１４ａの軸方向長さは、図２に示すように、ポンプ室Ｌの容積が最小となる状態でナット１３と螺子軸１４とが嵌合する嵌合長に等しくなるようになっている。したがって、ナット１３および螺子軸１４の全長のうち、ピストン１１のストローク長に寄与しない無駄部分がなく、車高調整装置１のコストを低減することができる。

なお、ジャッキ室Ｊおよびバネ受２は、この実施の形態の場合、油圧緩衝器Ｄのアウターシェル３の外周に設けられているが、油圧緩衝器Ｄとは別個独立して設置するようにしてよい。

さらに、この実施の形態の場合、螺子軸１４の雄螺子部１４ａの螺子山数を必要最小限にしているが、螺子軸１４の軸部１４ｃの全長に亘って雄螺子部を形成しナット１３の雌螺子部１３ａの螺子山数を必要最小限に設定するようにしても、上記したところと同様に、モータＭの負荷の軽減といった種々の作用効果を得ることができる。

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。

また、上記したところでは、車高調整装置１が特に自動二輪車に適用されることを想定しているが、本発明の車高調整装置１は他の車両に適用することも可能であって、上記した作用効果を発揮できることは当然である。

本発明の一実施の形態における車高調整装置の縦断面図である。ポンプ室容積が最小となった状態における本発明の一実施の形態における車高調整装置のポンプの縦断面図である。

符号の説明

１車高調整装置
２，６バネ受
２ａバネ受における筒部
２ｂバネ受における受部
３アウターシェル
４ロッド
５ハウジング
５ａハウジングにおける筒体
５ｂハウジングにおけるフランジ
１０シリンダ
１０ａシリンダ本体
１０ｂ鍔
１０ｃ拡径部
１０ｄ腕
１１ピストン
１２管路
１３ナット
１３ａ雌螺子部
１４螺子軸
１４ａ雄螺子部
１４ｂ螺子軸における基部
１４ｃ螺子軸における軸部
１４ｄ螺子軸におけるフランジ
１４ｅ螺子軸におけるソケット
１５シールリング
１６ガイド部材
１６ａガイド部材における大径筒
１６ｂガイド部材におけるガイド部
１６ｃガイド部材における中間筒
１６ｄガイド部材における段部
１７スラスト軸受
１８蓋
１８ａ蓋における段部
１９ブッシュ
２０ウォームホイール
２０ａウォームホイールにおけるシャフト
２１歯車抑え
２１ａ歯車抑えにおける孔
２２ウォーム
Ｄ油圧緩衝器
Ｊジャッキ室
Ｌポンプ室
Ｍモータ
Ｐポンプ
Ｓ懸架バネ

Claims

車両の車軸と車体との間に介装される懸架バネの一端を支持するバネ受と、バネ受に対向するジャッキ室と、ジャッキ室へ作動流体を給排するポンプとを備え、ジャッキ室への作動流体の給排によりバネ受を懸架バネの伸縮方向に一致する方向に駆動して車高調整を行う車高調整装置において、ポンプは、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンで区画されるとともにジャッキ室へ連通されるポンプ室と、ピストンをシリンダに対して軸方向に駆動する駆動手段とを備え、駆動手段は、ピストンの反ポンプ室側に配置されてピストンを反ポンプ室側から支持し内周に雌螺子部を備えるとともにシリンダに対して回り止めされる筒状のナットと、シリンダに対して回転自在に設けられて先端にナットの雌螺子部に螺合される雄螺子部を備えた螺子軸とでなる送り螺子機構を備え、雄螺子部或いは雌螺子部のいずれか一方の螺子山数は、ポンプ室内圧力によって作用するせん断力に対抗するうえで必要となる強度を満足する最小数に設定され、且つ、
雄螺子部又は雌螺子部のいずれか一方の軸方向長さをポンプ室容積が最小となる状態でナットと螺子軸とが嵌合する嵌合長に等しくしたことを特徴とする車高調整装置。