サスペンション装置
【課題】エアばねを備えつつも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。
【解決手段】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とダンパ本体４の一方をアクチュエータＡに連結した流体圧ダンパＤと、前記ダンパ本体４と前記ロッド３の一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５およびダンパ側ばね受６と、前記ダンパ本体４と前記ロッド３の他方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、アクチュエータ側ばね８の自然長とダンパ側ばね９の自然長が異なることを特徴とする。
【解決手段】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とダンパ本体４の一方をアクチュエータＡに連結した流体圧ダンパＤと、前記ダンパ本体４と前記ロッド３の一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５およびダンパ側ばね受６と、前記ダンパ本体４と前記ロッド３の他方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、アクチュエータ側ばね８の自然長とダンパ側ばね９の自然長が異なることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サスペンション装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９０６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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自然長とダンパ側ばねの自然長が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
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自由長とダンパ側ばねの自由長を異なるように設定しておくことで、等しいばね定数と等しい自由長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。
【００１５】
そして、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ことなく、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねにあっては、等しいばね定数と等しい自由長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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】一実施の形態におけるサスペンション装置のアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねの設定について原理的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、同じばね定数に設定されているもののアクチュエータ側ばね８の自由長よりダンパ側ばね９の自由長を長くしてあって、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とダンパ側ばね９と同じ長さだけ縮むものの自由長が異なっているので、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。
【００５４】
そして、アクチュエータ側ばね８のばね定数をｋとし、ダンパ側ばね９のばね定数をｋとすると、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×（ｋ＋ｋ）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。
【００５５】
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×（ｋ＋ｋ）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。
【００５６】
また、図２に示すように、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いという条件のもと、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。これに加えて、ばね定数が等しいので、アクチュエータ側ばね８とダンパ側ばね９における初期縮み長さが等しくなる。
【００５７】
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。これに対して、ダンパ側ばね９における初期縮み長さは、アクチュエータ側ばね８における初期縮み長さと等しくなるという条件から、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Ｌ２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、自由長の短いアクチュエータ側ばね８は、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に加えた長さとすればよい。対して、自由長の長いダンパ側ばね９は、伸長側と収縮側のいずれにも最大ストローク長Ｌ２をストロークする必要があるので、最大ストローク長Ｌ２を２倍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ｅ２に加えた長さとすればよい。すなわち、自由長の短いアクチュエータ側ばね８は、流体圧ダンパＤの総ストロークＬ以上の長さを伸縮ストローク長さとして、これに密着長ｅ１に加えた長さとすればよく、自由長の長いダンパ側ばね９は、長い方の最大ストローク長L２の２倍以上の長さを伸縮ストローク長さとして、これに密着長ｅ２に加えた長さとすればよいことになる。また図２から理解できるように、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。
【００５８】
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で同じ自由長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自由長が同じである場合、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のうち長い方の最大ストローク長以上に設定し、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のうち長い方の最大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って自由長も等しい場合、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねのセット長は、少なくとも、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するのである。
【００５９】
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のばね定数が同じでも自由長を異なるように設定しておくと、上述したように、少なくとも短い方のアクチュエータ側ばね８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に加えた長さに設定すればよく、最低でもアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねの双方を最大ストローク長Ｌ２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従来のサスペンション装置と比較して、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。
【００６０】
そして、アクチュエータ側ばね８の自由長とダンパ側ばね９の自由長に差を持たせることによって、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。
【００６１】
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が、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、従来のサスペンション装置に比較して、アクチュエータ側ばね受５をアクチュエータＡ側へ寄せずともよいので、このような問題が生じにくいことが解かる。
【００６２】
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の設置位置を変更せずとも、流体圧ダンパＤの伸長側と収縮側のストローク長を異ならしめることができるので、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比較的に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のなく、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。
【００６３】
また、本実施の形態のサスペンション装置におけるアクチュエータ側ばね８とダンパ側ばね９にあっては、上述したように、等しいばね定数で等しい自由長をもつ従来のサスペンション装置におけるアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねに比較して自由長を短くすることも可能であり、アクチュエータ側ばね受５とアクチュエータＡにおける部材との干渉の回避とサスペンション装置Ｓ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８とダンパ側ばね９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。
【００６４】
さらに、流体圧ダンパＤの伸長行程と収縮行程のうち短いストローク長となる行程において縮むばね、すなわち、この実施の形態の場合、アクチュエータ側ばね８となるが、当該アクチュエータ側ばね８について、流体圧ダンパＤの総ストローク長さをＬとしたとき、自由長を密着長ｅ１に流体圧ダンパＤの総ストローク長Ｌを加えた長さに設定し、他方の流体圧ダンパＤの伸長行程と収縮行程のうち長いストローク長となる行程において縮むばね、すなわち、この実施の形態の場合、ダンパ側ばね９となるが、当該ダンパ側ばね９について、自由長を密着長ｅ２に流体圧ダンパＤの最大ストローク長Ｌ２の２倍の長さを加えた長さに設定すると、双方の自由長を最小に設定することができ、サスペンション装置Ｓの重量のより一層軽減でき、より一層省スペース化を図ることができる。
【００６５】
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。
【００６６】
加えて、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。
【００６７】
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の自由長をアクチュエータ側ばね８の自由長より短くすることで、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。
【００６８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
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。
【符号の説明】
【００７０】
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サスペンション装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９０６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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自然長とダンパ側ばねの自然長が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
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自由長とダンパ側ばねの自由長を異なるように設定しておくことで、等しいばね定数と等しい自由長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。
【００１５】
そして、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ことなく、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねにあっては、等しいばね定数と等しい自由長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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】一実施の形態におけるサスペンション装置のアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねの設定について原理的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、同じばね定数に設定されているもののアクチュエータ側ばね８の自由長よりダンパ側ばね９の自由長を長くしてあって、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とダンパ側ばね９と同じ長さだけ縮むものの自由長が異なっているので、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。
【００５４】
そして、アクチュエータ側ばね８のばね定数をｋとし、ダンパ側ばね９のばね定数をｋとすると、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×（ｋ＋ｋ）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。
【００５５】
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×（ｋ＋ｋ）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。
【００５６】
また、図２に示すように、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いという条件のもと、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。これに加えて、ばね定数が等しいので、アクチュエータ側ばね８とダンパ側ばね９における初期縮み長さが等しくなる。
【００５７】
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。これに対して、ダンパ側ばね９における初期縮み長さは、アクチュエータ側ばね８における初期縮み長さと等しくなるという条件から、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Ｌ２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、自由長の短いアクチュエータ側ばね８は、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に加えた長さとすればよい。対して、自由長の長いダンパ側ばね９は、伸長側と収縮側のいずれにも最大ストローク長Ｌ２をストロークする必要があるので、最大ストローク長Ｌ２を２倍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ｅ２に加えた長さとすればよい。すなわち、自由長の短いアクチュエータ側ばね８は、流体圧ダンパＤの総ストロークＬ以上の長さを伸縮ストローク長さとして、これに密着長ｅ１に加えた長さとすればよく、自由長の長いダンパ側ばね９は、長い方の最大ストローク長L２の２倍以上の長さを伸縮ストローク長さとして、これに密着長ｅ２に加えた長さとすればよいことになる。また図２から理解できるように、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。
【００５８】
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で同じ自由長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自由長が同じである場合、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のうち長い方の最大ストローク長以上に設定し、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のうち長い方の最大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って自由長も等しい場合、アクチュエータ側ばねとダンパ側ばねのセット長は、少なくとも、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するのである。
【００５９】
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のばね定数が同じでも自由長を異なるように設定しておくと、上述したように、少なくとも短い方のアクチュエータ側ばね８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に加えた長さに設定すればよく、最低でもアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねの双方を最大ストローク長Ｌ２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従来のサスペンション装置と比較して、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。
【００６０】
そして、アクチュエータ側ばね８の自由長とダンパ側ばね９の自由長に差を持たせることによって、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。
【００６１】
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が、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、従来のサスペンション装置に比較して、アクチュエータ側ばね受５をアクチュエータＡ側へ寄せずともよいので、このような問題が生じにくいことが解かる。
【００６２】
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の設置位置を変更せずとも、流体圧ダンパＤの伸長側と収縮側のストローク長を異ならしめることができるので、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比較的に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のなく、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。
【００６３】
また、本実施の形態のサスペンション装置におけるアクチュエータ側ばね８とダンパ側ばね９にあっては、上述したように、等しいばね定数で等しい自由長をもつ従来のサスペンション装置におけるアクチュエータ側ばねとダンパ側ばねに比較して自由長を短くすることも可能であり、アクチュエータ側ばね受５とアクチュエータＡにおける部材との干渉の回避とサスペンション装置Ｓ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８とダンパ側ばね９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。
【００６４】
さらに、流体圧ダンパＤの伸長行程と収縮行程のうち短いストローク長となる行程において縮むばね、すなわち、この実施の形態の場合、アクチュエータ側ばね８となるが、当該アクチュエータ側ばね８について、流体圧ダンパＤの総ストローク長さをＬとしたとき、自由長を密着長ｅ１に流体圧ダンパＤの総ストローク長Ｌを加えた長さに設定し、他方の流体圧ダンパＤの伸長行程と収縮行程のうち長いストローク長となる行程において縮むばね、すなわち、この実施の形態の場合、ダンパ側ばね９となるが、当該ダンパ側ばね９について、自由長を密着長ｅ２に流体圧ダンパＤの最大ストローク長Ｌ２の２倍の長さを加えた長さに設定すると、双方の自由長を最小に設定することができ、サスペンション装置Ｓの重量のより一層軽減でき、より一層省スペース化を図ることができる。
【００６５】
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。
【００６６】
加えて、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。
【００６７】
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の自由長をアクチュエータ側ばね８の自由長より短くすることで、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。
【００６８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
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。
【符号の説明】
【００７０】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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一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他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自然長とダンパ側ばねの自然長が異なることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
上記所定位置からのロッドのタンパ本体に対するストローク長が流体圧ダンパの伸長側と収縮側とで異な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。
【請求項３】
上記所定位置からのロッドのタンパ本体に対するストローク長のうち、流体圧ダンパの伸長側より収縮側を長くした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。
【請求項１】
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一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他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自然長とダンパ側ばねの自然長が異なることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
上記所定位置からのロッドのタンパ本体に対するストローク長が流体圧ダンパの伸長側と収縮側とで異な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。
【請求項３】
上記所定位置からのロッドのタンパ本体に対するストローク長のうち、流体圧ダンパの伸長側より収縮側を長くした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。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２３０５８６（Ｐ２０１１−２３０５８６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１００８８７（Ｐ２０１０−１００８８７）
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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