JP5421846B2 - Suspension device - Google Patents
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Description
本発明は、サスペンション装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a suspension device.
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る。 The suspension device that uses the torque output from the motor as a damping force includes, for example, a linear motion type actuator that generates thrust by driving the motor and a hydraulic damper that is connected in series to the actuator. There is something.
このサスペンション装置にあっては、油圧ダンパのシリンダに対してピストンに連結されるロッド位置を中立位置に位置決めるために一対のコイルばねを備えており、油圧ダンパとこれらコイルばねによって高周波振動を吸収しつつアクチュエータ側への高周波振動の伝達を絶縁するようになっている(たとえば、特許文献1参照)。 This suspension device includes a pair of coil springs for positioning the rod position connected to the piston to the neutral position relative to the cylinder of the hydraulic damper, and absorbs high-frequency vibrations by the hydraulic damper and these coil springs. However, the transmission of high-frequency vibrations to the actuator side is insulated (see, for example, Patent Document 1).
より詳細には、当該サスペンション装置では、シリンダの外周に筒部材を固定し、当該筒部材の内部に一対のコイルばねを直列に圧縮状態で介装し、直列されたコイルばねの上下端をシリンダに対して不動とし、コイルばね間でロッドに固定される中間ばね受を挟持するようにしている。 More specifically, in the suspension device, a cylindrical member is fixed to the outer periphery of the cylinder, a pair of coil springs are interposed in the cylindrical member in a compressed state, and the upper and lower ends of the series coil springs are connected to the cylinder. The intermediate spring support fixed to the rod is clamped between the coil springs.
したがって、上述のサスペンション装置では、油圧ダンパが中立位置に復元されるので、油圧ダンパにおけるピストンが伸長側あるいは収縮側に偏ってストローク余地が無いところに振動が入力されてシリンダの端部に設置されるベースバルブやロッドを軸支するロッドガイドに衝突してしまうことが防止され、車両における乗り心地を損なうことの無いようになっている。すなわち、上記コイルばねを設けることによって、油圧ダンパのストローク余裕を確保することができるのである。 Therefore, in the above-described suspension device, the hydraulic damper is restored to the neutral position, so that the vibration is input to the end of the cylinder where the piston in the hydraulic damper is biased toward the expansion side or the contraction side and there is no room for stroke. The base valve and the rod guide that pivotally supports the rod are prevented from colliding with each other, and the ride comfort in the vehicle is not impaired. That is, the stroke margin of the hydraulic damper can be ensured by providing the coil spring.
ところで、上述したサスペンション装置にあっては、ロッド位置をシリンダに対して中立位置に位置決めるためにコイルばねを備えているが、これらコイルばねは、上下とも同じものを使用しており、ロッドが中立位置にある状態で、双方とも自由長から同じ長さだけ縮んだ状態でばね受間に介装されている。 By the way, in the suspension device described above, a coil spring is provided to position the rod position in a neutral position with respect to the cylinder. In the state of being in a neutral position, both are interposed between the spring receivers in a state where the free length is reduced by the same length.
また、従来のサスペンション装置では、如何なる場合も各コイルばねがロッドに設けたフランジから離間することが無いようしなければならず、一方のコイルばねが圧縮されて縮んだ分だけ他方のコイルばねが伸長することが条件とされている。 Further, in the conventional suspension device, it is necessary to prevent each coil spring from being separated from the flange provided on the rod in any case, and the other coil spring is compressed by the amount of compression of one coil spring. It must be stretched.
このようなサスペンション装置にあっては、上記ロッドが中立位置からストロークするストローク長を油圧ダンパの伸長側と収縮側とで異なるように設定する場合、伸長側と収縮側のストローク長の一方が他方に対して長くなり、上記条件を満たすには、ロッドが中立位置からストローク長が長い方へストロークする際に、一方のコイルばねが当該長いストローク長で伸び、他方のコイルばねが当該長いストローク長だけ縮まなくてはならないから、両方のコイルばねは、ロッドが中立位置にある状態から伸縮の両側で上記長いストローク長をストロークすることが可能に設定されなければならない。そのため、ストローク長を伸長側と収縮側とで異なるように設定すると、これらコイルばねのセット長(直列配置して油圧ダンパに装着した際の二つのコイルばねの全長)が長くなる。 In such a suspension device, when the stroke length at which the rod strokes from the neutral position is set to be different between the extension side and the contraction side of the hydraulic damper, one of the stroke lengths on the extension side and the contraction side is the other. When the rod strokes from the neutral position to the longer stroke length, one coil spring extends with the longer stroke length, and the other coil spring has the longer stroke length. Both coil springs must be set so that the long stroke length can be stroked on both sides of the expansion and contraction from the state where the rod is in the neutral position. Therefore, if the stroke length is set to be different between the extension side and the contraction side, the set length of these coil springs (the total length of the two coil springs when they are arranged in series and attached to the hydraulic damper) becomes long.
また、サスペンション装置には、油圧ダンパの他にアクチュエータを備えており、アクチュエータに設けたボール螺子ナットといった部材への干渉を避けなければならないが、コイルばねのセット長が長くなると小径なコイルばねでは、上記干渉を避けられなくなるので、大径なコイルばねを使用しなくてはならず、また、コイルばねのセット長が長くなると油圧ダンパのシリンダ長さを余計に確保しなければならなくなってシリンダの長大化を招いてしまう。 In addition, the suspension device includes an actuator in addition to the hydraulic damper, and it is necessary to avoid interference with members such as a ball screw nut provided on the actuator. Since the above interference cannot be avoided, a large-diameter coil spring must be used, and if the coil spring set length is increased, the cylinder length of the hydraulic damper must be ensured. Will lead to an increase in length.
それゆえ、従来のサスペンション装置にあっては、シリンダ長の長大化や、コイルばねの大径化を招き、重量、コストが嵩むとともに、外径が大型化して車両における搭載スペースを多く消費してしまうという問題があった。 Therefore, in the conventional suspension device, the length of the cylinder and the diameter of the coil spring are increased, and the weight and cost are increased, and the outer diameter is increased to consume a lot of mounting space in the vehicle. There was a problem that.
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、省スペースでコストを低減することができるサスペンション装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a suspension device that is lightweight and space-saving and that can reduce costs.
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、直動型のアクチュエータと、ロッドとロッドが出入りするダンパ本体とを有してロッドとダンパ本体の一方をアクチュエータに連結した流体圧ダンパと、前記ダンパ本体と前記ロッドの他方に対して軸方向に不動とされるアクチュエータ側ばね受およびダンパ側ばね受と、前記ダンパ本体と前記ロッドの一方に対して軸方向に不動とされる中間ばね受と、前記アクチュエータばね受と前記中間ばね受との間に圧縮状態で介装されるアクチュエータ側ばねと、前記中間ばね受と前記ダンパ側ばね受との間に圧縮状態で介装されるダンパ側ばねとを備え、これらアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねとで前記ダンパ本体に対する前記ロッドの軸方向位置を所定位置に位置決めるサスペンション装置において、アクチュエータ側ばねのばね定数とダンパ側ばねのばね定数が異なることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the problem-solving means of the present invention is a fluid pressure damper having a direct acting actuator and a rod and a damper main body through which the rod enters and exits, and one of the rod and the damper main body is connected to the actuator. An actuator-side spring receiver and a damper-side spring receiver that are immovable in the axial direction with respect to the other of the damper main body and the rod, and an intermediate that is immovable in the axial direction with respect to one of the damper main body and the rod A spring receiver, an actuator-side spring interposed between the actuator spring receiver and the intermediate spring receiver in a compressed state, and a compression spring interposed between the intermediate spring receiver and the damper-side spring receiver. A suspension-side spring, and the actuator-side spring and the damper-side spring are used to position the rod in the axial direction relative to the damper body at a predetermined position. In down device, characterized in that the spring constant and the spring constant of the damper-side spring of the actuator side spring are different.
本発明のサスペンション装置によれば、アクチュエータ側ばねのばね定数とダンパ側ばねのばね定数を異なるように設定しておくことで、等しいばね定数をもつアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねに比較して、セット長における無駄の発生を抑制できアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねのセット長を短くすることができる。 According to the suspension device of the present invention, by setting the spring constant of the actuator-side spring and the spring constant of the damper-side spring differently, compared to the actuator-side spring and the damper-side spring having the same spring constant, Generation of waste in the set length can be suppressed, and the set length of the actuator side spring and the damper side spring can be shortened.
そして、従来のサスペンション装置と同じ位置にアクチュエータ側ばね受とダンパ側ばね受を設けておきながら、ダンパ本体に対するロッドの所定位置を流体圧ダンパの全ストロークの中心からダンパ本体側へもロッド側へも偏心させた位置に設定することが可能であり、流体圧ダンパの伸長側のストローク長と収縮側のストローク長を異ならしめることができる。 Then, while providing the actuator side spring receiver and the damper side spring receiver at the same position as the conventional suspension device, the predetermined position of the rod relative to the damper main body is moved from the center of the full stroke of the fluid pressure damper to the damper main body side and the rod side. Can also be set at an eccentric position, and the stroke length on the expansion side and the stroke length on the contraction side of the fluid pressure damper can be made different.
また、従来のサスペンション装置では、少なくともアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねが、最大ストローク長の2倍の長さに密着長を加算したセット長を必要とし、アクチュエータ側ばね受とダンパ側ばね受との中点にロッドの所定位置が位置決められるので、たとえば、流体圧ダンパの収縮側のストローク長を伸長側より長くとることを考えると、必然にアクチュエータ側ばね受とダンパ側ばね受とをアクチュエータ側へ寄せて設置することになってアクチュエータ側ばね受がボールスプラインナット等に干渉する場合があり、ばね受を大径に設定しなければ収縮側のストローク長を自由に設定できない問題があるが、本実施の形態のサスペンション装置では、このような問題が生じることが無い。 In the conventional suspension device, at least the actuator side spring and the damper side spring need a set length obtained by adding the contact length to twice the maximum stroke length, and the actuator side spring receiver and the damper side spring receiver Since the predetermined position of the rod is positioned at the middle point, for example, considering that the stroke length of the contraction side of the fluid pressure damper is longer than that of the expansion side, the actuator side spring receiver and the damper side spring receiver inevitably move to the actuator side. However, the actuator side spring support may interfere with the ball spline nut, etc., and the stroke length on the contraction side cannot be set freely unless the spring support is set to a large diameter. Such a problem does not occur in the suspension device of the embodiment.
換言すれば、アクチュエータ側ばね受とダンパ側ばね受の設置位置を変更する必要が無いから、アクチュエータ側ばね受をアクチュエータにおける部材に干渉しない位置に設けたまま、伸縮双方のストローク長を自由に設定することができるのである。 In other words, there is no need to change the installation positions of the actuator-side spring receiver and the damper-side spring receiver, so that the stroke length for both expansion and contraction can be freely set while the actuator-side spring receiver is provided at a position that does not interfere with the actuator members. It can be done.
したがって、流体圧ダンパにおけるシリンダ長の長大化を招かず、サスペンション装置の外径の大型化を招くこともなく、省スペースとしつつも、流体圧ダンパの伸長側のストローク長と収縮側のストローク長を異ならしめることができる。 Accordingly, the cylinder length of the fluid pressure damper is not increased, the outer diameter of the suspension device is not increased, and the stroke length on the expansion side and the contraction side of the fluid pressure damper is saved while saving space. Can be made different.
また、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねにあっては、等しいばね定数をもつアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねに比較してセット長を短くすることができるのであり、アクチュエータ側ばね受とダンパ側ばね受の軸方向距離が短くてすみ、この点も、アクチュエータ側ばね受とアクチュエータにおける部材との干渉の回避とサスペンション装置の外径の大型化回避に寄与するとともに、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねにおける無駄長さを低減できるのでその分重量も軽減されるという効果もある。 In addition, the actuator-side spring and the damper-side spring can be set shorter than the actuator-side spring and the damper-side spring having the same spring constant. This also contributes to avoiding interference between the actuator-side spring receiver and the member of the actuator, avoiding an increase in the outer diameter of the suspension device, and isting waste in the actuator-side spring and the damper-side spring. Since the length can be reduced, the weight can be reduced accordingly.
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、直動型のアクチュエータAと、ロッド3とロッド3が出入りするダンパ本体4とを有してロッド3をアクチュエータAに連結した流体圧ダンパDと、ダンパ本体4に対して軸方向に不動とされるアクチュエータ側ばね受5およびダンパ側ばね受6と、前記ロッド3に対して軸方向に不動とされる中間ばね受7と、前記アクチュエータばね受5と前記中間ばね受7との間に圧縮状態で介装されるアクチュエータ側ばね8と、前記中間ばね受7と前記ダンパ側ばね受6との間に圧縮状態で介装されるダンパ側ばね9とを備えて構成されている。
The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. As shown in FIG. 1, a suspension device S according to an embodiment includes a direct-acting actuator A, a
また、このサスペンション装置Sの場合、アクチュエータAの外周に設けたマウント10を介して図示しない車両のばね上部材へ取付可能とされ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11を介して図示しない車両のばね下部材へ取付けて、車両のばね上部材とばね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。
In the case of the suspension device S, an
さらに、このサスペンション装置Sにあっては、ダンパ本体4の外周に取付けられた筒状のエアピストン12と、アクチュエータAの外周に取付けられた筒状のエアチャンバ13と、これらエアピストン12とエアチャンバ13とに折り返された状態で装着される筒状のダイヤフラム14とを備えてアクチュエータAと流体圧ダンパDの外周に気体が充填されるエア室Gを形成することで、エアばねASをアクチュエータAおよび流体圧ダンパDの外周に設けている。このエアばねASは、ダンパ本体4とアクチュエータAの図1中上下方向となる軸方向の相対移動に対して弾発力を発揮する懸架ばねとして機能するようになっている。なお、エアばねASの代わりにコイルばねを懸架ばねとして、ダンパ本体4とアクチュエータAの間に介装するようにしてもよい。
Further, in the suspension device S, a cylindrical air piston 12 attached to the outer periphery of the damper main body 4, a
この実施の形態では、アクチュエータAは、直動部材としての螺子軸1の直線運動を回転部材としてのボール螺子ナット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とを備えて構成されており、ボール螺子ナット2を回転駆動することで螺子軸1を図1中上下方向となる軸方向へ直線運動させる直動型のアクチュエータとされていて、出力軸を螺子軸1としている。
In this embodiment, the actuator A includes a motion conversion mechanism T that converts linear motion of a
詳しくは、モータMは、ボール螺子ナット2を回転自在に保持するケース15内に収容されて固定され、そのロータをボール螺子ナット2に連結してある。また、ケース15は、その内部に、ボール螺子ナット2の他にボールスプラインナット16を保持している。他方、螺子軸1は、ボールスプラインナット16の内周に挿入されて回り止めされつつ、ボール螺子ナット2内に螺合されている。また、モータMにおけるロータは、図示はしないが、中空構造とされていて、螺子軸1の挿通が許容されていて、螺子軸1は図1中上下方向となる軸方向へ直線運動することが可能となっている。なお、ケース15をモータMの筐体であるフレームに一体化するようにしてもよい。また、螺子軸1の回り止めは、ボールスプラインによる以外の方法を採用することも可能である。
Specifically, the motor M is housed and fixed in a
上述したところから理解できるように、このアクチュエータAにあっては、モータMを駆動してボール螺子ナット2を回転させることで螺子軸1を軸方向へ直線運動を呈することができ、反対に、螺子軸1を強制的に直線運動させることで、ボール螺子ナット2を回転運動させることができ、モータMを強制的に回転駆動することもできるようにもなっている。
As can be understood from the above description, in this actuator A, the
なお、上記したところでは、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を上下方向へ直線運動を呈するように駆動するようにしてもよい。その場合は、ボール螺子ナット2を流体圧ダンパDに連結することになる。
In the above description, when the motor M is driven, the
ケース15の外周には、頂部を有する筒状のエアチャンバ13が設けられており、当該エアチャンバ13の内周には、伸びきりを規制する環状のリバウンドストッパ17が設けられている。
A
また、この実施の形態にあっては、運動変換機構Tが螺子軸1とボール螺子ナット2とで構成されているが、モータMのロータの回転を回転部材に伝達し直動部材を直線運動させることができればよいので、螺子軸1とボール螺子ナット2の組み合わせ以外にも、回転部材をピニオンギアやウォームギアとして、直動部材をラックとしてもよい。さらに、アクチュエータAは、モータMと運動変換機構Tとで構成されるほか、リニアモータとされてもよいが、運動変換機構Tでギア比を設定できるので、モータMの小型化に寄与でき、アクチュエータの推力設定範囲の自由度が高まるといった利点がある。
In this embodiment, the motion conversion mechanism T is constituted by the
流体圧ダンパDは、ダンパ本体4に対してロッド3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。
The fluid pressure damper D exhibits a predetermined damping force when the
詳しくは、流体圧ダンパDは、複筒型ダンパとして構成されており、シリンダ18と、シリンダ18内に摺動自在に挿入されるピストン19にて区画される二つの圧力室R1,R2と、シリンダ18の外周を覆う外筒20と、シリンダ18と外筒20との間の環状隙間で形成されるリザーバRと、圧力室R2とリザーバRとを仕切る仕切部材23とを備えたダンパ本体4と、ピストン19に連結されてシリンダ18内に移動自在に挿入されるロッド3とを備えて構成されている。圧力室R1,R2には、流体が充填されており、当該流体は、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。なお、この実施の形態の場合、流体が液体とされていてリザーバRからシリンダ18内へ液体を供給或いはシリンダ18からリザーバRへ液体を排出することで、シリンダ18内の液体の温度変化による体積変化やロッド3がシリンダ18内に出入りする体積を補償しているが、流体を気体とする場合には、リザーバRを廃止することができる。
Specifically, the fluid pressure damper D is configured as a double cylinder type damper, and includes two
そして、ピストン19には、圧力室R1と圧力室R2を連通する通路19a,19bと、各通路19a,19bのそれぞれに設けた減衰弁21,22が設けられている。減衰弁21は、通路19aを図1中上方側の圧力室R1から下方側の圧力室R2へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定するとともに、通路19aを通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっている。反対に、減衰弁22は、通路19bを圧力室R2から圧力室R1へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定するとともに、通路19bを通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっている。
The
また、仕切部材23には、圧力室R2とリザーバRとを連通する通路23a,23bと、通路23aに設けた減衰弁24と、通路23bに設けた逆止弁25とが設けられている。減衰弁24は、通路23aを圧力室R2からリザーバRへ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定するとともに、通路23aを通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっている。反対に、逆止弁25は、通路23bをリザーバRから圧力室R2へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路に設定するとともに、通路23bを通過する液体の流れに殆ど抵抗を与えないようになっている。
Further, the
このように構成された流体圧ダンパDは、ロッド3がダンパ本体4に対して図1中上方向に移動する伸長時には、ピストン19によって圧縮される圧力室R1から拡大する圧力室R2へ向かう液体の流れに減衰弁21で抵抗を与え、圧力室R1と圧力室R2に差圧を生じさせ、ピストン19に当該差圧を作用させることでロッド3のダンパ本体4に対する移動を抑制する伸側減衰力を発生する。なお、ロッド3がシリンダ18から退出する体積分の液体がシリンダ18内で不足するが、逆止弁25が通路23bを開放して、リザーバRから当該不足分の液体がシリンダ18内に供給される。他方、流体圧ダンパDは、ロッド3がダンパ本体4に対して図1中下方向に移動する圧縮時には、ピストン19によって圧縮される圧力室R2から拡大する圧力室R1へ向かう液体の流れとリザーバRへ向かう液体の流れに減衰弁22,24で抵抗を与え、圧力室R2と圧力室R1に差圧を生じさせ、ピストン19に当該差圧を作用させることでロッド3のダンパ本体4に対する移動を抑制する圧側減衰力を発生する。なお、この場合、流体圧ダンパDは、リザーバRを備えていて、減衰弁24で圧側減衰力を発揮することが可能であるから、減衰弁22を圧力室R2から圧力室R1へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁してもよい。また、流体圧ダンパDの構造は、一例であって上記した複筒型ダンパとして構成されるほか、たとえば、ダンパ本体4が外筒を備えずシリンダのみを備える単筒型ダンパ等とされてもよい。
The fluid pressure damper D configured as described above is a liquid heading from the pressure chamber R1 compressed by the
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して、アクチュエータA側へ振動が伝達することを抑制することができるようになっている。なお、図示したところでは、流体圧ダンパDのロッド3をアクチュエータAに連結しているが、ダンパ本体4をアクチュエータAに連結するようにしてもよい。
As described above, the suspension device S of the present embodiment includes the motor M having a large moment of inertia, and has a characteristic that it is difficult to expand and contract with respect to an input of high-frequency vibration and easily transmits vibration. The fluid pressure damper D is connected in series to the motion conversion mechanism T, and vibration energy is absorbed by the fluid pressure damper D and vibrated toward the actuator A side with respect to the input of high frequency vibration such as vibration with relatively high acceleration. Can be prevented from being transmitted. Although the
また、流体圧ダンパDのダンパ本体4の外周には、ダンパ本体4の外周を覆うエアピストン12が設けられている。エアピストン12は、ダンパ本体4の外周に装着される環状の基部12aと、基部12aの外周から立ち上がる筒部12bとを備えており、当該筒部12bの内周には、アクチュエータ側ばね受5が装着されている。なお、筒部12bの外径は上記したエアチャンバ13の内径より小径とされて、エアチャンバ13と干渉することなくエアチャンバ13内に出入りすることができるようになっている。
An air piston 12 that covers the outer periphery of the damper main body 4 is provided on the outer periphery of the damper main body 4 of the fluid pressure damper D. The air piston 12 includes an
アクチュエータ側ばね受5は、環状の座5aと、座5aの外周から立ち上がりエアピストン12の筒部12bの内周に嵌合する筒状の嵌合部5bと、座5aの内周から垂下される筒状の内筒5cと備えて構成されている。
The actuator-
そして、このアクチュエータ側ばね受5の嵌合部5bの上端5dは内周へ向けて折り曲げられており、当該嵌合部5bの上端5dをエアピストン12における筒部12bを全周にわたって外周から加締めて形成した環凹状の加締部12cの下端に衝合させることで、エアピストン12に対してアクチュエータ側ばね受5の上方側への移動が規制されていて、加締部12cによってアクチュエータ側ばね受5がエアピストン12に対して位置決められている。また、アクチュエータ側ばね受5のエアピストン12への取付け方法は一例であって、上述したものだけでなく、溶接、圧入、螺合といった種々の取付け方法を採用することができる。
The
なお、アクチュエータ側ばね受5は、本実施の形態にあっては、エアピストン12の内周に装着されるようになっているが、エアピストン12の他に、別途、ダンパ本体4にアクチュエータ側ばね受5を軸方向に不動に設けることができる筒等を設けてもよいが、エアピストン12にアクチュエータ側ばね受5をダンパ本体4へ取付ける機能を集約することで部品点数を削減できるとともに、サスペンション装置Sの無用な大型化を避けることができる。また、エアばねASをサスペンション装置Sに設けない場合には、ダンパ本体4の外周に筒等といった何らかの部材を設けて、当該部材を介してダンパ本体4にアクチュエータ側ばね受5を軸方向に不動に取付けるようにしてもよい。
In the present embodiment, the actuator-
さらに、アクチュエータ側ばね受5に設けた内筒5cは、後述するアクチュエータ側ばね8の上端内周に嵌合して、当該アクチュエータ側ばね8を調心する機能を備えているが、特にアクチュエータ側ばね8の調芯の必要が無ければ廃止することも可能である。
Further, the
また、ダンパ本体4の外周には、ダンパ側ばね受6が装着されていて、ダンパ側ばね受6はダンパ本体4に軸方向に不動とされており、当該ダンパ側ばね受6と上記アクチュエータ側ばね受5との間には、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9とが直列に圧縮状態で介装されている。ダンパ側ばね受6は、ダンパ本体4の外周に装着されているが、この実施の形態の場合、エアピストン12を備えているのでエアピストン12の基部12aをダンパ側ばね受として機能させたり、エアピストン12の内周にダンパ側ばね受を設けるようにしてもよい。
Further, a damper
なお、このようにアクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9がアクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6との間に圧縮状態で介装されると、アクチュエータ側ばね受5は、常に図1中上方側へ附勢される状態となるが、上述のように加締部12cにて上方への移動が規制されるので、エアピストン12に対して図1中上下方向となる軸方向に不動とされる。なお、アクチュエータ側ばね受5の形状は、一例であってこれに限定されるものではないが、アクチュエータ側ばね受5がアクチュエータ側ばね8の上端を支持する座5aの外周から反ばね側へ向けて立上る嵌合部5bを備えて、当該嵌合部5bが加締部12cによって位置決めされるようにすることで、加締部12cをアクチュエータ側ばね8と径方向にて対向しない範囲に設けることができる。このように、アクチュエータ側ばね8とエアピストン12の筒部12bが縮径されて形成される加締部12cとが径方向にて対向しないので、加締部12cとアクチュエータ側ばね8とが干渉することがなく、その分、エアピストン12を小径にすることができる。
If the actuator-
アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9は、ともに、アクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6との間に圧縮状態で介装されているのであるが、これらアクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9の間には、流体圧ダンパDのロッド3の上端に固定される中間ばね受7が介装されている。
The
中間ばね受7は、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9とで挟持される環状の座部7aと、ロッド3の上端に装着される環状の装着部7bと、座部7aの内周と装着部7bの外周とに接続される円筒部7cとを備えて構成されている。
The
このようにアクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9で挟持されることによって、中間ばね受7は、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9とが発生する附勢力が釣り合う位置に位置決めされることになる。そして、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9が介装されるアクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6がダンパ本体4に軸方向に不動とされ、中間ばね受7がロッド3に軸方向に不動とされていることから、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9によって、ダンパ本体4に対するロッド3の軸方向位置を所定位置に位置決められることになる。なお、サスペンション装置Sは、懸架ばねとしてのエアばねASを備えており、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9は、サスペンション装置Sが車両における車体と車軸との間に介装されても、車体重量を支承することはないが、アクチュエータAにおける直動側の部材の重量を支持することになる。
By being sandwiched between the actuator-
このように構成された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、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。
The suspension device S configured as described above can rotate the
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。
Therefore, the suspension device S not only generates a damping force that suppresses the linear motion of the
また、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9は、車軸側からサスペンション装置Sに高周波振動が入力されると伸縮して、高周波振動の車体側への伝達を絶縁し、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9に並列される流体圧ダンパDで発生する減衰力で高周波振動を速やかに減衰させる。このように流体圧ダンパD、アクチュエータ側ばね8およびダンパ側ばね9は、協働して高周波振動の車体側への伝達を絶縁しつつ、速やかに振動を吸収する。
The actuator-
また、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9は、ダンパ本体4とロッド3との軸方向相対位置を所定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、ピストンがダンパ本体4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、流体圧ダンパDのストローク余裕を確保して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。
Further, since the actuator-
なお、所定位置とは、この場合、アクチュエータAの直動側の部材重量とロッド3の重量を支承した状態でアクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9の附勢力の釣り合いにより、ダンパ本体4に対してロッド3が静的に位置決められる軸方向位置であり、サスペンション装置Sの設定によって任意に決定される位置である。
In this case, the predetermined position refers to the damper main body 4 by the balance of the urging forces of the
そして、この実施の形態の場合、特に、ダンパ本体4に対するロッド3の軸方向位置が所定位置に位置決められた状態から、ロッド3がダンパ本体4に対して流体圧ダンパDの伸長側となる図1中上方側へ最大限ストロークする際のストローク長と、流体圧ダンパDの収縮側となる図1中下方側へ最大限ストロークする際のストローク長とが異なるように設定されており、より詳しくは、ロッド3の所定位置からの伸長側へのストローク長より収縮側へのストローク長のほうが長くなるように設定されている。
In the case of this embodiment, in particular, when the axial position of the
つまり、この実施の形態の場合、図示したように、ピストン19の位置がシリンダ18の中央より上方側へ配置される位置関係となるように、アクチュエータ側ばね8およびダンパ側ばね9によって、ロッド3とダンパ本体4と軸方向に相対的に位置決められていて、この位置関係を所定位置としている。
That is, in the case of this embodiment, as shown in the drawing, the
このように、ピストン19の位置がシリンダ18の中央より上方側へ配置される位置関係となるようにダンパ本体4に対してロッド3を位置決めるに際して、本実施の形態では、アクチュエータ側ばね8のばね定数よりダンパ側ばね9のばね定数を大きく設定していて、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9をアクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6との間に圧縮状態で介装すると、アクチュエータ側ばね8のほうがダンパ側ばね9よりも多く縮むので、アクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6を従来のサスペンション装置と同等の位置に設置しても、中間ばね受7を従来のサスペンション装置に比較して上方側へ配置してロッド3の所定位置からの伸長側へのストローク長より収縮側へのストローク長のほうが長くなるように設定することができるようになっている。
In this embodiment, when the
そして、アクチュエータ側ばね8のばね定数をk1とし、ダンパ側ばね9のばね定数をk2とすると、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9がアクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6との間に圧縮状態で介装されてロッド3が所定位置に位置決められた状態で、アクチュエータ側ばね8の初期縮み長:ダンパ側ばね9の初期縮み長=k2:k1となる。また、k1<k2に設定されているので、アクチュエータ側ばね8の初期縮み長がダンパ側ばね9の初期縮み長より長いことが解かる。
When the spring constant of the actuator-
つづいて、ロッド3が所定位置から流体圧ダンパDが伸長側へストロークする場合、アクチュエータ側ばね8がストローク分だけ縮んで、ダンパ側ばね9がストローク分だけ伸長するが、ストロークに対してアクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9は、ストローク量xに対して当該ストロークを抑制するx×(k1+k2)の附勢力を発揮する。そして、ロッド3が所定位置から流体圧ダンパDが伸長側へ最大限ストロークする場合、アクチュエータ側ばね8が最も圧縮され、ダンパ側ばね9が最も伸長することになる。
Subsequently, when the
反対に、ロッド3が所定位置から流体圧ダンパDが収縮側へストロークする場合、アクチュエータ側ばね8がストローク分だけ伸長して、ダンパ側ばね9がストローク分だけ縮むが、やはり、ストロークに対してアクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9は、ストローク量xに対して当該ストロークを抑制するx×(k1+k2)の附勢力を発揮する。そして、ロッド3が所定位置から流体圧ダンパDが収縮側へ最大限ストロークする場合、アクチュエータ側ばね8が最も伸長して、ダンパ側ばね9が最も圧縮することになる。
On the other hand, when the
ここで、上述したように、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9は、ばね定数が異なっているため、アクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6との間に圧縮状態で介装した段階で、自由長から上述の比に従って縮むので、初期縮み長さがそれぞれ異なる。
Here, as described above, since the actuator-
また、図2に示すように、アクチュエータ側ばね8は、初期縮み長だけ縮んだ状態、つまり、ロッド3が所定位置にある状態から流体圧ダンパDの伸長側へストロークする際の最大ストローク長L1以上縮むことができ、初期縮み長だけ縮んだ状態から流体圧ダンパDの収縮側へストロークする際の最大ストローク長L2以上伸長することができればよい。これに対して、ダンパ側ばね9は、初期縮み長だけ縮んだ状態、つまり、ロッド3が所定位置にある状態から流体圧ダンパDストロークする際の伸長側への最大ストローク長L1以上伸長でき、初期縮み長だけ縮んだ状態から流体圧ダンパDの収縮側へストロークする際の最大ストローク長L2以上縮むことができればよい。
As shown in FIG. 2, the actuator-
そうすると、アクチュエータ側ばね8における初期縮み長さをロッド3が所定位置にある状態から流体圧ダンパDの収縮側へストロークする際の最大ストローク長L2以上に設定し、また、初期縮み長だけ縮んだ状態の長さH1から最圧縮された状態の長さである密着長e1を引いた長さがロッド3が所定位置にある状態から流体圧ダンパDの伸長側へストロークする際の最大ストローク長L1以上になるように設定すれば、アクチュエータ側ばね8が中間ばね受7から離間することが無い。同様に、ダンパ側ばね9における初期縮み長さをロッド3が所定位置にある状態から流体圧ダンパDの伸長側へストロークする際の最大ストローク長L1以上に設定し、また、初期縮み長だけ縮んだ状態の長さH2から最圧縮された状態の長さである密着長e2を引いた長さがロッド3が所定位置にある状態から流体圧ダンパDの収縮側へストロークする際の最大ストローク長L2以上になるように設定すれば、ダンパ側ばね9が中間ばね受7から離間することが無い。
したがって、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9を直列配置した総和の長さであるセット長は、ともに、伸長側の最大ストローク長L1に収縮側の最大ストローク長L2を加算した長さ以上を伸縮ストローク長さとして、これに密着長e1,e2に加えた長さとすればよい。
Then, the initial contraction length of the actuator-
Therefore, the set length, which is the total length of the actuator-
ここで、従来のサスペンション装置と同様に、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねとを同じばね定数に設定することを考える。この場合にも、アクチュエータ側ばねは、初期縮み長だけ縮んだ状態から流体圧ダンパDの伸長側へストロークする際の最大ストローク長L1以上縮むことができ、初期縮み長だけ縮んだ状態から流体圧ダンパDの収縮側へストロークする際の最大ストローク長L2以上伸長することができればよく、対するダンパ側ばねにあっても初期縮み長だけ縮んだ状態から流体圧ダンパDの伸長側へストロークする際の最大ストローク長L1以上伸長でき、初期縮み長だけ縮んだ状態から流体圧ダンパDの収縮側へストロークする際の最大ストローク長L2以上縮むことができればよい。しかしながら、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねが等しいばね定数である場合、初期縮み長が等しくなるから、中間ばね受7から離間しないようにするには、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねの初期縮み長を最大ストローク長L1,L2のうち長い方のストローク長に設定し、かつ、初期縮み長だけ縮んだ状態の長さから最圧縮された状態の長さである密着長を引いた長さが、ともに、最大ストローク長L1,L2のうち長い方のストローク長以上に設定しなければならない。要するに、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねが等しいばね定数である場合、最低でも最大ストローク長の2倍の長さに密着長を加算したセット長を必要とするのである。 Here, as in the conventional suspension device, it is considered to set the actuator-side spring and the damper-side spring to the same spring constant. Also in this case, the actuator-side spring can be contracted from the state contracted by the initial contraction length to the maximum stroke length L1 when the actuator is stroked to the expansion side of the fluid pressure damper D. It suffices if it can extend over the maximum stroke length L2 when it is stroked to the contraction side of the damper D, and even when the damper side spring is against the contraction side of the fluid pressure damper D from the contracted state by the initial contraction length. It is sufficient that the stroke can be extended by the maximum stroke length L1 or more, and the stroke can be reduced by the stroke length L2 or more when the stroke is contracted from the initial contraction length to the contraction side of the fluid pressure damper D. However, when the actuator-side spring and the damper-side spring have the same spring constant, the initial contraction length becomes equal. Therefore, in order to prevent the actuator-side spring and the damper-side spring from being separated from each other, the initial contraction length of the actuator-side spring and the damper-side spring is set to The maximum stroke length L1, L2 is set to the longer stroke length, and the length obtained by subtracting the contact length, which is the length of the most compressed state, from the length of the initial contraction length, The longer stroke length of the maximum stroke lengths L1 and L2 must be set. In short, when the actuator-side spring and the damper-side spring have the same spring constant, a set length obtained by adding a contact length to a length that is at least twice the maximum stroke length is required.
これに対して、アクチュエータ側ばね8のばね定数とダンパ側ばね9のばね定数を異なるように設定しておくと、上述したように、アクチュエータ側ばね8のばね定数とダンパ側ばね9のセット長は、流体圧ダンパDの総ストロークLの長さに密着長e1,e2を加えた長さとすればよいから、最大ストローク長の2倍の長さに密着長を加算したセット長を必要とする等しいばね定数をもつアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねに比較して、セット長における無駄の発生を抑制できセット長を短くすることができるのである。
On the other hand, if the spring constant of the
そして、従来のサスペンション装置と同じ位置にアクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6を設けておきながら、ダンパ本体4に対するロッド3の所定位置を流体圧ダンパDの全ストロークの中心からダンパ本体4側へもロッド3側へも偏心させた位置に設定することが可能であり、流体圧ダンパDの伸長側のストローク長と収縮側のストローク長を異ならしめることができる。
Then, the actuator
また、従来のサスペンション装置では、上述したように、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねのセット長が、最大ストローク長の2倍の長さに密着長を加算した自由長を必要とし、アクチュエータ側ばね受とダンパ側ばね受との中点にロッド3の所定位置が位置決められるので、たとえば、流体圧ダンパDの収縮側のストローク長を伸長側より長くとることを考えると、必然にアクチュエータ側ばね受とダンパ側ばね受とをアクチュエータA側へ寄せて設置することになって、アクチュエータ側ばね受がボールスプラインナット等に干渉する場合があり、ばね受を大径に設定しなければ収縮側のストローク長を自由に設定できない問題があるが、本実施の形態のサスペンション装置では、このような問題が生じることが無い。
Further, as described above, in the conventional suspension device, the set length of the actuator-side spring and the damper-side spring requires a free length obtained by adding the contact length to twice the maximum stroke length. Since the predetermined position of the
換言すれば、アクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6の設置位置を変更する必要が無いから、アクチュエータ側ばね受5をアクチュエータAにおける部材に干渉しない位置に設けたまま、伸縮双方のストローク長を自由に設定することができるのである。したがって、流体圧ダンパDにおけるシリンダ長の長大化を招かず、サスペンション装置Sの外径の大型化を招くこともなく、省スペースとしつつも、流体圧ダンパDの伸長側のストローク長と収縮側のストローク長を異ならしめることができる。
In other words, since there is no need to change the installation positions of the actuator-
さらに、上記所定位置からのロッド3のタンパ本体4に対するストローク長のうち、流体圧ダンパDの伸長側より収縮側を長く設定することで、流体圧ダンパDにおける全長の長大化を避けつつも、路面からの突き上げ入力に対してストローク余裕を稼ぐことができ、流体圧ダンパDのいわゆる底付き発生機会と低減でき、車両における乗り心地を向上することができる。また、このように設定することで、中間ばね受7がアクチュエータ側ばね受5へ配置されることになるので、円筒部7cの長さが短くなるか、中間ばね受7の座部7aの位置によっては円筒部7cを廃止して座部7aと装着部7bとが一体化されて単なる環状の一つの部材に集約することができるようになるので、中間ばね受7の重量の軽減、加工性の向上が見込め、場合によっては、中間ばね受7の構造を簡素化することができる利点もある。
Further, among the stroke lengths of the
また、アクチュエータ側ばね8の自由長とダンパ側ばね9の自由長を異なるものとしておくことで、特に、流体圧ダンパDの伸長側ストローク長と収縮側ストローク長に特に大きな差を設けてダンパ本体4に対してロッド3の所定位置を位置決める際に、アクチュエータ側ばね8とダンパ側ばね9の設計が容易となる利点があるだけでなく、サスペンション装置Sへの組み込み時に、互いを反対に組み込んでしまう作業ミスを減らすことができる。
Further, by making the free length of the actuator-
なお、上記したところでは、ダンパ本体4に対してアクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6とが軸方向に不動とされており、ロッド3に対して中間ばね受7が軸方向に不動とされているが、これとは逆に、ロッド3に対してアクチュエータ側ばね受5とダンパ側ばね受6とを軸方向に不動とし、ダンパ本体4に対して中間ばね受7を軸方向に不動として、ダンパ本体4をアクチュエータAの直動部材に連結するようにしてもよい。また、上記した実施の形態では、流体圧ダンパDの収縮側のストローク長を伸長側のストローク長より長く設定しているが、反対に、ダンパ側ばね9のばね定数をアクチュエータ側ばね8のばね定数より小さくすることで、伸長側のストローク長を収縮側のストローク長より長く設定することもできる。
In the above description, the actuator-
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。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
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。 The present invention can be used for a suspension device interposed between a vehicle body and an axle of a vehicle.
1 直動部材としての螺子軸
2 回転部材としてのボール螺子ナット
3 ロッド
4 ダンパ本体
5 アクチュエータ側ばね受
5a 座
5b 嵌合部
5c 内筒
5d 上端
6 ダンパ側ばね受
7 中間ばね受
7a 座部
7b 装着部
7c 円筒部
8 アクチュエータ側ばね
9 ダンパ側ばね
10 マウント
11 アイブラケット
12 エアピストン
12a 基部
12b 筒部
12c 加締部
13 エアチャンバ
14 ダイヤフラム
15 ケース
16 ボールスプラインナット
17 リバウンドストッパ
18 シリンダ
19 ピストン
19a,19b,23a,23b 通路
20 外筒
21,22,24 減衰弁
23 仕切部材
25 逆止弁
A アクチュエータ
AS エアばね
D 流体圧ダンパ
G エア室
M モータ
R リザーバ
R1,R2 圧力室
S サスペンション装置
T 運動変換機構
DESCRIPTION OF
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