車両用懸架装置
【課題】 小型化が図れ、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両への搭載を容易にすることができる車両用懸架装置を提供する。
【解決手段】 この車両用懸架装置は、ボールねじ４、増速機構５、および電磁モータ式の抑制力発生器６を有し、ボールねじ４のシャフト７の直線運動をボールねじナット８の回転運動に変換し、この回転運動を増速機構５を介して増速して抑制力発生器６のモータロータ２９に伝達し、抑制力発生器６が前記回転運動を抑制する方向の力を発生することでシャフト７の直線運動を抑制する電磁モータ式緩衝器を用いたものである。前記ボールねじ４、増速機構５、および抑制力発生器６のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ４、増速機構５、および抑制力発生器６のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されている。
【解決手段】 この車両用懸架装置は、ボールねじ４、増速機構５、および電磁モータ式の抑制力発生器６を有し、ボールねじ４のシャフト７の直線運動をボールねじナット８の回転運動に変換し、この回転運動を増速機構５を介して増速して抑制力発生器６のモータロータ２９に伝達し、抑制力発生器６が前記回転運動を抑制する方向の力を発生することでシャフト７の直線運動を抑制する電磁モータ式緩衝器を用いたものである。前記ボールねじ４、増速機構５、および抑制力発生器６のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ４、増速機構５、および抑制力発生器６のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールねじ機構と、電磁モータ式の抑制力発生器を利用して減衰力を発生させる車両用懸架装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両において、懸架部と被懸架部との間に、懸架ばねと油圧緩衝器とを並列に配置し、路面の凹凸によって生じる振動等を減衰させることで、車体の乗り心地と操縦性を確保する装置が実用に供されている。近年、前記油圧緩衝器に代わる機構として、電磁モータを利用して減衰力を発生する電磁モータ式緩衝器が提案されている。なお、この明細書で「電磁モータ」とは、電気による磁場の力で動くモータを意味し、電動機と同義である。電磁モータを使うことで、減衰力制御や車高調整などを自在に行うことが可能となる。また電磁モータを発電機として利用することで、振動エネルギーを回生利用することも可能である。
【０００３】
より具体的な構造として、以下の例が提案されている（特許文献１）。図５に示すように、ボールねじ機構を利用して懸架部と被懸架部との間に生じる振動を、直線運動から回転運動へと変換し、ボールねじシャフト５０を回転させ、動力伝達機構５１を介してボールねじシャフト５０の軸方向外側に配置した電磁モータ５２に伝える電磁緩衝器が提案されている。また図６に示すように、動力伝達機構５１として傘歯車を用い、ボールねじ５３の回転軸に対して電磁モータ５２の回転軸を直交にして緩衝器の外部に電磁モータ５２を配置する構成も合わせて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、電磁モータ５２が、ボールねじシャフト５０の軸方向端部もしくは緩衝器の外部に配置されるので、電磁緩衝器を車両へ搭載する場合には、電磁モータ用に大きな空間を確保する必要がある。そのため、前記電磁緩衝器に近接する車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更を検討する必要が生じる。
【０００６】
この発明の目的は、小型化が図れ、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両への搭載を容易にすることができる車両用懸架装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の車両用懸架装置は、ボールねじ、増速機構、および電磁モータ式の抑制力発生器を有し、前記ボールねじのシャフトの直線運動をボールねじナットの回転運動に変換し、この回転運動を前記増速機構を介して増速して前記抑制力発生器のモータロータに伝達し、抑制力発生器が前記回転運動を抑制する方向の力を発生することで前記シャフトの直線運動を抑制する電磁モータ式緩衝器を用いた車両用懸架装置において、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、ボールねじのシャフトとこのシャフトを支持する部材を、車両の例えば、車体とアーム等車輪を支持する部材の間に取付けて使用される。車両の走行時の振動により、ボールねじのシャフトは、ボールねじナットに対して相対的に軸方向へ直線運動する。このときシャフトに螺合するボールねじナットは回転運動し、この回転運動が増速機構を介して増速される。増速された回転運動は、電磁モータ式の抑制力発生器のモータロータに伝達される。このとき抑制力発生器が、回転運動を抑制する方向に力を発生させることで、前記車両の振動を減衰することができる。発生する力を抑制力発生器で制御することで、所望の減衰力が得られる。この発明では、ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されているため、ボールねじシャフトの軸方向端部に電磁モータが配置される従来構造よりも特に軸方向のコンパクト化を図り、車両用懸架装置全体の小型化を図ることが可能となる。これにより、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両用懸架装置を車両へ容易に搭載することができる。
【０００９】
前記ボールねじナット、増速機構、および抑制力発生器を、同一回転軸上に配置しても良い。この場合、電磁モータの回転軸の軸線と、ボールねじの回転軸の軸線とをずらした従来構造よりも、車両用懸架装置の径方向寸法を小さくすることができる。これにより、種々の車両に対し、車両用懸架装置を搭載し得る汎用性を高めることができる。
【００１０】
前記増速機構および抑制力発生器のいずれか一方または両方が中空形状であっても良い。この場合、増速機構または抑制力発生器の中空形状をなす中空部に、ボールねじシャフトを軸方向移動自在に設けることができる。そのため、ボールねじシャフトの軸方向端部に動力伝達機構を介して電磁モータを接続する従来構成に比べて、懸架装置の軸方向全長を短縮することが可能となる。
前記増速機構および抑制力発生器の両方が中空形状であり、前記ボールねじナットをハウジング内に回転自在に支持すると共に、前記ハウジング内における前記シャフトの半径方向外方に、前記増速機構および抑制力発生器を設けても良い。このようにハウジング内に、ボールねじナット、増速機構、および抑制力発生器を一体的に設けることで、ハウジングの構造が簡略化され、ハウジング剛性の向上や軽量化を図れる。
【００１１】
前記増速機構は遊星歯車機構であっても良い。この場合、例えば、隣接する軸に順次に回転運動を伝える複数の平歯車等からなる歯車列よりも、少ない段数で大きな増速比を得ることができる。また、入力軸と出力軸とを同一軸上に配置できるうえ、複数の遊星歯車にて負荷を分担することができるため、車両用懸架装置の小型化に寄与できる。
【００１２】
前記ボールねじのシャフトの軸方向一端に、車両の懸架部または被懸架部に取り付けられる車両取付部を有し、前記シャフトの軸方向の一部の外周面を支持する軸受を、前記車両取付部とボールねじナットとの間に設けても良い。
前記増速機構および抑制力発生器のいずれか一方または両方が、中空形状の中空部を有し、前記シャフトの外周面に、ボールねじ溝加工が施されたねじ溝加工面と、前記軸受が支持する摺動面とが形成され、前記シャフトの外周面における、ねじ溝加工面と摺動面との境界部を、前記いずれかの中空部に対し、軸方向に移動可能に構成しても良い。この場合、ボールねじシャフトの軸方向端部に動力伝達機構を介して電磁モータを接続する構成に比べて、車両用懸架装置の軸方向全長を短縮することが可能となる。
【００１３】
前記ボールねじナットの外周面を回転自在に支持する複数の転がり軸受を設け、軸方向に隣合う軸受間に、軸方向隙間を介して複数の円筒部材を設け、複数の転がり軸受に軸方向荷重を与える弾性部材を、前記複数の円筒部材にわたって設けても良い。この構成によると、弾性部材は、複数の円筒部材を介して複数の転がり軸受に軸方向荷重を与える。複数の円筒部材を軸方向隙間を介して設けたため、ボールねじナットの軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、軸方向に隣合う２つの円筒部材が容易に接触し、直ちに転がり軸受で支持される。したがって、アンギュラ玉軸受の鋼球すべてに均一な荷重を付加しておくことで衝撃荷重が入力されたときに荷重の偏りによる圧痕の発生を抑制することができ、且つ、ボールねじナットの軸方向荷重が小さいときには、転がり軸受への予圧量が小さく起動トルクは低いため、ボールねじナットは容易に回転できる。ボールねじナットの軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、弾性部材が与える軸方向荷重に抗して、隣合う２つの円筒部材が接触することで、２つの円筒部材が非接触の状態よりも高い剛性で荷重を支持することができる。
前記大きな荷重とは、前記弾性部材が与える軸方向荷重よりも大きな荷重であり、前記小さな荷重とは、弾性部材が与える軸方向荷重よりも小さな荷重である。
【００１４】
軸方向に隣接する二つの円筒部材が互いに相対的に回転することを防ぐ回り止め部材を、前記二つの円筒部材にわたって設け、前記回り止め部材を、円筒部材に対して軸方向隙間を介して配設しても良い。前記回り止め部材により、軸方向に隣接する二つの円筒部材が相対的に回転することを防ぐため、ボールねじナットの回転を確実に伝達することができる。また前記軸方向隙間をあけて二つの円筒部材を設けているため、回り止め部材は、ボールねじナットにかかる荷重に応じて、円筒部材間の軸方向移動が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の車両用懸架装置は、ボールねじ、増速機構、および電磁モータ式の抑制力発生器を有し、前記ボールねじのシャフトの直線運動をボールねじナットの回転運動に変換し、この回転運動を前記増速機構を介して増速して前記抑制力発生器のモータロータに伝達し、抑制力発生器が前記回転運動を抑制する方向の力を発生することで前記シャフトの直線運動を抑制する電磁モータ式緩衝器を用いた車両用懸架装置において、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されている。このため、車両用懸架装置の小型化が図れ、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両への搭載を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る車両用懸架装置の断面図である。
【図２】同車両用懸架装置の要部の拡大断面図である。
【図３】同車両用懸架装置の要部の拡大断面図である。
【図４】同車両用懸架装置の抑制力発生器を発電機として使用する場合の配線例を概略示すブロック図である。
【図５】従来例の車両用懸架装置の断面図である。
【図６】他の従来例の車両用懸架装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の第１の実施形態に係る車両用懸架装置を図１ないし図４と共に説明する。
図１に示すように、車両用懸架装置は、例えば、四輪車等の車両の車体を含む懸架部１と車輪やアーム等を含む被懸架部２との間に設けられ、これら懸架部１，被懸架部２間の振動を減衰する。車両用懸架装置は、ハウジング３と、ボールねじ４と、増速機構５と、電磁モータ式の抑制力発生器６とを有する。ボールねじ４および増速機構５を構成する部品として、後述する複数のキャリアピン１８が、ボールねじ４、増速機構５に共有化され、増速機構５および抑制力発生器６を構成する部品として、後述する太陽歯車２７が、増速機構５、抑制力発生器６に共有化されている。
前記ボールねじ４は、シャフト７と、このシャフト７に螺合されるボールねじナット８とを有する。ハウジング３内に、シャフト７の大部分およびボールねじナット８と、増速機構５と、抑制力発生器６とが設けられている。ハウジング３における長手方向一端つまり上端の開口部から、少なくともシャフト７の軸方向一端が突出する。このシャフト７の軸方向一端には、雄螺子からなる車両取付部９が設けられ、この車両取付部９が車両の懸架部１に取付け可能に構成される。ハウジング３の長手方向他端には車両取付部材１０が設けられ、この車両取付部材１０が車両の被懸架部２に取付けられる。
【００１８】
前記ハウジング３は、駆動部ハウジング１１と、シャフト支持ハウジング１２と、下部ハウジング１３とを有する。駆動部ハウジング１１の軸方向一端に、シャフト支持ハウジング１２が接続され、駆動部ハウジング１１の軸方向他端に、下部ハウジング１３が接続されている。駆動部ハウジング１１は円筒状に形成され、この駆動部ハウジング１１内に、ボールねじナット８、増速機構５、および抑制力発生器６を含む駆動部が設けられている。ボールねじ４のシャフト７の軸方向他端には、このシャフト７の軸方向移動の範囲を制限するためのストッパ部材１４が固定されている。ストッパ部材１４は、ゴムや樹脂等の衝撃吸収性の良い弾性材からなり、下部ハウジング１３の底面１３ａとの衝突時の衝撃を緩和する。なお下部ハウジング１３の底面１３ａに、前記ストッパ部材１４が衝突した際の衝撃を緩和するための図示しないゴムや樹脂等からなる緩衝部材を設けても良い。
【００１９】
下部ハウジング１３は、軸方向に沿って順次、大径円筒部１３ａ、テーパ筒部１３ｂ、小径円筒部１３ｃとを有する。テーパ筒部１３ｂは、大径円筒部１３ａ側から小径円筒部１３ｃ側に向かうに従って小径側に至るように傾斜する断面テーパ形状に形成されている。小径円筒部１３ｃの内周面は、シャフト７およびストッパ部材１４の移動を許容する内径寸法に規定される。小径円筒部１３ｃ内の底面に、ストッパ部材１４の先端が当接離隔するようになっている。シャフト７のうち、ボールねじナット８との接触面には、回転中のボールねじナット８との接触を考慮し摺動性の良い樹脂部材１５が固定されている。
【００２０】
ボールねじ４等について説明する。
図２に示すように、ボールねじ４は、シャフト７による直線運動を、ボールねじナット８による回転運動に変換し、増速機構５に伝達するものである。駆動部ハウジング１１の内周面には、転がり軸受１６，１６、歯車保持部材１７の軸方向位置をそれぞれ規制する段差部１１ａ，１１ｂが設けられている。駆動部ハウジング１１の内周面は、これら段差部１１ａ，１１ｂにより、軸方向一端から他端に向かうに従って順次、大径部、中径部、小径部に形成される。駆動部ハウジング１１の前記中径部には、ボールねじナット８を回転自在に支持する２つの転がり軸受１６，１６が嵌合されている。
【００２１】
これら転がり軸受１６，１６は、それぞれアンギュラ玉軸受からなり、背面組合せに組み込まれている。転がり軸受１６，１６の内輪内周面に、ボールねじナット８の外周面が嵌合されている。図２上側の転がり軸受１６の内輪端面に、ボールねじナット８の第１フランジ部８ａが当接されると共に、図２下側の転がり軸受１６の内輪端面に、ボールねじナット８の第２フランジ部８ｂが当接される。前記第１フランジ部８ａに後述のキャリアピン１８が設けられている。両フランジ８ａ，８ｂ間に内輪１９，１９および後述する内輪間座２０が挟み込まれ、前記転がり軸受１６の外輪端面が段差部１１ａに当接する。したがって、ボールねじナット８は、転がり軸受１６，１６によって軸方向および半径方向に支持される。
【００２２】
軸方向に隣合う転がり軸受１６，１６間に、予圧調整機構２１および回り止め部材２２と、内輪間座２０とが設けられている。すなわち軸方向に対向する外輪背面間に、予圧調整機構２１および回り止め部材２２が設けられ、内輪間に内輪間座２０が設けられている。前記予圧調整機構２１は、複数（この例では２つ）の円筒部材２３，２３と、複数の弾性部材２４とを有する。２つの円筒部材２３，２３は、微小な軸方向隙間δ１をあけて互いに向き合って配置される。これら円筒部材２３，２３の互いに対向する端面には、それぞれ円周方向一定間隔または適当間隔おきに複数の凹部２３ａが設けられている。一方の円筒部材２３に設けられる複数の凹部２３ａと、他方の円筒部材２３に設けられる複数の凹部２３ａとは、同数で且つ同位相に配設されている。各凹部２３ａはそれぞれ非貫通孔からなる。円筒部材２３，２３のうち軸方向に対向する凹部２３ａ，２３ａにわたり、圧縮コイルばねからなる弾性部材２４が挿入されている。この弾性部材２４は、前記２つの転がり軸受１６，１６に軸方向荷重（予圧）を与えるものである。予圧量は、圧縮コイルばねの仕様および数量等を変更することで調整できる。
【００２３】
円周方向に設けられる複数の凹部２３ａのうち、定められた複数箇所の凹部２３ａに弾性部材２４が挿入され、残余の１つ以上の凹部２３ａに回り止め部材２２がそれぞれ挿入されている。この例では、回り止め部材２２としてピンが適用されている。この回り止め部材２２は、軸方向に隣接する二つの円筒部材２３，２３が互いに相対的に回転することを防ぐ部材である。回り止め部材２２は、円筒部材２３に対して、軸方向隙間δ２を介して軸方向に移動可能に設けられている。前記軸方向隙間δ２は、円筒部材２３，２３間の軸方向隙間δ１以上に定められる。ボールねじナット８に大きな軸方向荷重が負荷されて、複数の弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触する。このとき軸方向隙間δ２があることで、回り止め部材２２に対して、円筒部材２３，２３が軸方向に相対的に移動することが許容される。
【００２４】
ボールねじナット８に負荷される軸方向荷重が小さいときには、転がり軸受１６，１６への予圧量が小さく起動トルクは低いため、ボールねじナット８は容易に回転し得る。ボールねじナット８の軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、軸方向に隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触することで、２つの円筒部材２３，２３が非接触の状態よりも高い剛性で荷重を支持し得る。
【００２５】
増速機構５等について説明する。
増速機構５は、ボールねじナット８の回転運動を増速し、抑制力発生器６に伝達する機構である。この増速機構５は遊星歯車機構であり、太陽歯車２７と、複数の遊星歯車２６と、複数のキャリアピン１８と、内歯車２５と、歯車保持部材１７とを有する。ハウジング３内におけるシャフト７の半径方向外方に、これら構成部品からなる増速機構５が設けられる。太陽ギヤ２７に複数の遊星歯車２６が噛合されると共に、内歯車２５に複数の遊星歯車２６が噛合されている。太陽ギヤ２７と、内歯車２５と、複数のキャリアピン１８を支持する第１フランジ部８ａとが、同一軸心に配置されている。太陽歯車２７は、内周部が中空形状となるリング状に形成され、後述の抑制力発生器６（図３）の一部に接合または一体に設けられる。前記第１フランジ部８ａの一端面８ａａのうち外周側には、複数のキャリアピン１８が軸方向に所定距離突出するように接合されている。これらキャリアピン１８は、複数の遊星歯車２６をそれぞれ回転自在に支持するものであり、円周方向一定間隔おきに設けられている。
【００２６】
駆動部ハウジング１１内の前記大径部に、リング状の歯車保持部材１７が嵌合され、段差部１１ｂに、歯車保持部材１７の端面が当接される。この歯車保持部材１７の内周面に段差部１７ａが設けられ、この段差部１７ａに内歯車２５の一端面が支持されると共に、この内歯車２５の外周面が歯車保持部材１７の内周面に嵌合固定されている。内歯車２５の両端面が、後述する軸受保持部材２８と前記段差部１１ｂとの間に挟持されることで、内歯車２５の軸方向位置が規制される。
ボールねじナット８が回転することで、複数の遊星歯車２６が太陽歯車２７の回転軸心Ｌ１周りに公転すると共に、これら遊星歯車２６と太陽歯車２７とがそれぞれ自転する。このように太陽歯車２７が自転することで、ボールねじナット８の回転運動が抑制力発生器６に伝達される。
【００２７】
抑制力発生器６等について説明する。
図３に示すように、抑制力発生器６は、電磁モータ式の抑制力発生器であり、例えば、駆動用のモータとして使用可能な電磁モータを用いている。この電磁モータは、直流モータや同期モータ等種々のモータを適用し得る。ハウジング３内におけるシャフト７の半径方向外方に、抑制力発生器６が設けられている。この抑制力発生器６は、モータロータ２９と、永久磁石３０と、モータステータ３１とを有する。前記シャフト支持ハウジング１２および駆動部ハウジング１１には、中空形状のモータロータ２９を回転自在に支持する転がり軸受３２，３２がそれぞれ設けられている。すなわち前記シャフト支持ハウジング１２は、軸方向に沿って順次、フランジ部１２ａ、大径円筒部１２ｂ、テーパ筒部１２ｃ、および小径円筒部１２ｄとを有する。駆動部ハウジング１１の軸方向一端に、前記フランジ部１２ａが接続されている。テーパ筒部１２ｃは、大径円筒部１２ｂ側から小径円筒部１２ｄ側に向かうに従って小径側に至るように傾斜する断面テーパ形状に形成されている。大径円筒部１２ｂの内周面には、転がり軸受３２の軸方向位置を規制する段差部１２ｂａが設けられている。前記内周面に転がり軸受３２の外輪外周面が嵌合され、且つ、前記段差部１２ｂａに外輪端面が当接されている。
【００２８】
駆動部ハウジング１１の内周面には、軸受保持部材２８を介して転がり軸受３２が設けられている。軸受保持部材２８はリング状に形成され、この軸受保持部材２８の軸方向一端が、内歯車２５（図２）および歯車保持部材１７（図２）の一端面に当接するように構成されている。軸受保持部材２８の内周面に軸受を保持する段差部２８ａが設けられ、この段差部２８ａに外輪端面が当接され、且つ、前記内周面に外輪外周面が嵌合されている。転がり軸受３２，３２の内輪内周面に、モータロータ２９の外周面２９ａ，２９ｂがそれぞれ嵌合されている。軸方向に対向する内輪端面間には、前記モータロータ２９の段差部２９ｃ，２９ｄが挟み込まれている。したがって、モータロータ２９は、シャフト７の半径方向外方で回転自在に支持される。
【００２９】
モータロータ２９の外周面には、円筒状の永久磁石３０が設けられている。また駆動部ハウジング１１の内周面にはモータステータ３１が設けられている。永久磁石３０の外周面は、モータステータ２９に対し定められた径方向隙間を介して対向するように設置される。前記モータロータ２９の外周面に設けられる永久磁石３０と、モータステータ３１との間で、電磁力による回転方向の力が生じるよう構成されている。ボールねじ４のシャフト７の直線運動をボールねじナット８の回転運動に変換し、この回転運動を増速機構５を介して増速して抑制力発生器６のモータロータ２９に伝達する。抑制力発生器６は、前記回転運動を抑制する方向の力を発生することでシャフト７の直線運動を抑制するように構成されている。
【００３０】
シャフト支持構造等について説明する。
シャフト支持ハウジング１２のうち、小径円筒部１２ｄの内周面には、円筒状のシャフト支持部材３３が固定されている。このシャフト支持部材３３は、シャフト７の摺動部３４を摺動自在に支持する。摺動部３４のうち軸方向の一部の外周面である摺動面が、シャフト支持部材３３に摺動自在に支持される。シャフト支持部材３３は、この例では摺動性の良い樹脂材料や金属材料からなる滑り軸受が適用される。但し、シャフト支持部材３３として転がり軸受を適用しても良い。シャフト支持ハウジング１２の軸方向先端部には、シャフト７の摺動部３４に接触する接触式シールからなる環状のシール部材３５が設けられている。このシール部材３５は、外部からハウジング３内への異物の侵入を防ぐ部材であり、シャフト支持部材３３の軸方向一端に隣接して配置される。
【００３１】
図１に示すように、前記シャフト７には、軸方向一端から他端に沿って順次、車両取付部９、摺動部３４、およびボールねじ溝部３６が設けられている。シャフト７は、主に軸方向直線運動を行うが、本実施形態では、駆動部ハウジング１１や下部ハウジング１３に対して相対的に回転可能である。前記ボールねじ溝部３６は、シャフト７の外周面に、螺旋状のボールねじ溝加工が施されたねじ溝加工面が形成されたものである。図３に示すように、摺動部３４およびボールねじ溝部３６は、中空形状のモータロータ２９の内周面つまり中空部に対し、径方向隙間をもって通過可能に構成されている。またシャフト７の外周面における、ねじ溝加工面と摺動面との境界部３７は、モータロータ２９の中空部に対し、軸方向に移動可能に構成されている。
【００３２】
作用効果について説明する。
車両が路面の凹凸上を走行したときに生じる車両懸架部１と被懸架部２との間の振動により、ボールねじ４のシャフト７は、ボールねじナット８に対して相対的に軸方向へ直線運動する。このときシャフト７に螺合するボールねじナット８は、転がり軸受１６，１６を介して回転運動し、ボールねじナット８に設けられる複数のキャリアピン１８を、ボールねじナット８の回転軸心Ｌ１周りに回転させる。これにより複数の遊星歯車２６が太陽歯車２７の回転軸心Ｌ１周りに公転すると共に、これら遊星歯車２６と太陽歯車２７とがそれぞれ自転する。このように太陽歯車２７が自転することで、ボールねじナット８の回転運動が、抑制力発生器６のモータロータ２９に伝達される。このとき抑制力発生器６が、回転運動を抑制する方向に力を発生させることで、前記車両の振動を減衰することができる。発生する力を抑制力発生器６で制御することで、所望の減衰力を得られる。また、外部から抑制力発生器６に電力を供給することで、モータロータ２９を回転させ、増速機構５を介してボールねじナット８を回転させることで、シャフト７を軸方向に移動させることで、車両の車高調整等の能動的な制御も可能である。
【００３３】
この実施形態では、前記複数のキャリアピン１８が、ボールねじ４および増速機構５を構成する部品として共有化され、太陽歯車２７が、増速機構５および抑制力発生器６を構成する部品として共有化されているため、ボールねじシャフトの軸方向端部もしくは緩衝器の外部に電磁モータが配置される従来構造よりも、特に軸方向のコンパクト化を図り、車両用懸架装置全体の小型化を図ることが可能となる。これにより、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両用懸架装置を車両へ容易に搭載することができる。また、ボールねじナット８、増速機構５、および抑制力発生器６を、同一回転軸上に配置しているため、電磁モータの回転軸の軸線と、ボールねじの回転軸の軸線とをずらした従来構造よりも、車両用懸架装置の径方向寸法を小さくすることができる。これにより、種々の車両に対し、車両用懸架装置を搭載し得る汎用性を高めることができる。
【００３４】
増速機構５および抑制力発生器６の両方を中空形状とし、ボールねじナット８をハウジング３内に回転自在に支持すると共に、前記ハウジング３内における前記シャフト７の半径方向外方に、前記増速機構５および抑制力発生器６を設けたため、増速機構５および抑制力発生器６の中空形状を成す中空部に、シャフト７を移動自在に設けることができる。この場合、ボールねじシャフトの軸方向端部に動力伝達機構を介して電磁モータを接続する構成等に比べて、懸架装置の軸方向全長を短縮することが可能となる。また、ハウジング３内に、ボールねじナット８、増速機構５、および抑制力発生器６を一体的に設けることで、ハウジング３の構造が簡略化され、ハウジング剛性の向上や軽量化を図れる。
【００３５】
増速機構５は遊星歯車機構であるため、例えば、隣接する軸に順次に回転運動を伝える複数の平歯車等からなる歯車列よりも、少ない段数で大きな増速比を得ることができる。また、複数のキャリアピン１８が支持される入力軸となる第１フランジ部８ａと、太陽歯車２７が設けられる出力軸となるモータロータ２９とが、同一の回転軸上に配置されるうえ、複数の遊星歯車２６にて負荷を分担することができるため、車両用懸架装置の小型化に寄与できる。シャフト７の外周面における、ねじ溝加工面と摺動面との境界部３７を、モータロータ２９の中空部に対し、軸方向に移動可能に構成したため、ボールねじシャフトの軸方向端部に動力伝達機構を介して電磁モータを接続する構成に比べて、車両用懸架装置の軸方向全長を短縮することが可能となる。
【００３６】
軸方向に隣合う軸受１６，１６間に、軸方向隙間δ１を介して複数の円筒部材２３，２３を設け、複数の転がり軸受１６，１６に軸方向荷重を与える弾性部材２４を、前記複数の円筒部材２３，２３にわたって設けたため、弾性部材２４は、複数の円筒部材２３を介して複数の転がり軸受１６，１６に軸方向荷重を与える。複数の円筒部材２３，２３を軸方向隙間δ１を介して設けたため、ボールねじナット８の軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、軸方向に隣合う２つの円筒部材２３，２３が容易に接触し、直ちに転がり軸受１６，１６で支持される。したがって、衝撃荷重が入力されたときに一般的に問題となる軸受のガタを無くすことができ、且つ、ボールねじナット８の軸方向荷重が小さいときには、転がり軸受１６，１６への予圧量が小さく起動トルクは低いため、ボールねじナット８は容易に回転できる。ボールねじナット８の軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触することで、２つの円筒部材２３，２３が非接触の状態よりも高い剛性で荷重を支持することができる。
【００３７】
軸方向に隣接する２つの円筒部材２３，２３が互いに相対的に回転することを防ぐ回り止め部材２２が設けられ、回り止め部材２２は、円筒部材２３に対して、軸方向隙間δ２を介して軸方向に移動可能に設けられているため、ボールねじナット８に大きな軸方向荷重が負荷されて、複数の弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触する。このとき軸方向隙間δ２があることで、回り止め部材２２に対して、円筒部材２３，２３が軸方向に相対的に移動することが許容される。ボールねじナット８に負荷される軸方向荷重が小さいときには、転がり軸受１６，１６への予圧量が小さく起動トルクは低いため、ボールねじナット８は容易に回転し得る。ボールねじナット８の軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、軸方向に隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触することで、２つの円筒部材２３，２３が非接触の状態よりも高い剛性で荷重を支持し得る。
【００３８】
図４（１）は、車両用懸架装置の抑制力発生器６を発電機として使用する場合の配線例を概略示すブロック図である。抑制力発生器６に、順次、整流回路、昇降圧回路を介して、バッテリが電気的に接続されている。この場合、モータロータの回転により抑制力発生器６で発生した電力を、整流回路、昇降圧回路を介してバッテリに回生し得ると共に、減衰力を制御することが可能となる。この構成によると、抑制力発生器６を発電機として使用することで、振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、回生電力として利用こともできる。したがって、車両に搭載されるバッテリーの負荷を低減することが可能となる。なお図４（２）は、減衰力を制御可能な車両用懸架装置において、バッテリに電力を回生しない場合の配線例を概略示すブロック図である。同図に示すように、抑制力発生器６に、順次、整流回路、昇降圧回路を介して、抵抗器が電気的に接続されている。図４（３）は、車両の車高調整等の能動的な制御を行うことができる車両用懸架装置の配線例を概略示すブロック図である。同図に示すように、抑制力発生器６に、インバータ回路を介して、抑制力発生器６に電力を供給する電源が電気的に接続されている。
【符号の説明】
【００３９】
４…ボールねじ
５…増速機構
６…抑制力発生器
７…シャフト
８…ボールねじナット
９…車両取付部
１６…転がり軸受
２２…回り止め部材
２３…円筒部材
２４…弾性部材
２９…モータロータ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールねじ機構と、電磁モータ式の抑制力発生器を利用して減衰力を発生させる車両用懸架装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両において、懸架部と被懸架部との間に、懸架ばねと油圧緩衝器とを並列に配置し、路面の凹凸によって生じる振動等を減衰させることで、車体の乗り心地と操縦性を確保する装置が実用に供されている。近年、前記油圧緩衝器に代わる機構として、電磁モータを利用して減衰力を発生する電磁モータ式緩衝器が提案されている。なお、この明細書で「電磁モータ」とは、電気による磁場の力で動くモータを意味し、電動機と同義である。電磁モータを使うことで、減衰力制御や車高調整などを自在に行うことが可能となる。また電磁モータを発電機として利用することで、振動エネルギーを回生利用することも可能である。
【０００３】
より具体的な構造として、以下の例が提案されている（特許文献１）。図５に示すように、ボールねじ機構を利用して懸架部と被懸架部との間に生じる振動を、直線運動から回転運動へと変換し、ボールねじシャフト５０を回転させ、動力伝達機構５１を介してボールねじシャフト５０の軸方向外側に配置した電磁モータ５２に伝える電磁緩衝器が提案されている。また図６に示すように、動力伝達機構５１として傘歯車を用い、ボールねじ５３の回転軸に対して電磁モータ５２の回転軸を直交にして緩衝器の外部に電磁モータ５２を配置する構成も合わせて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、電磁モータ５２が、ボールねじシャフト５０の軸方向端部もしくは緩衝器の外部に配置されるので、電磁緩衝器を車両へ搭載する場合には、電磁モータ用に大きな空間を確保する必要がある。そのため、前記電磁緩衝器に近接する車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更を検討する必要が生じる。
【０００６】
この発明の目的は、小型化が図れ、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両への搭載を容易にすることができる車両用懸架装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の車両用懸架装置は、ボールねじ、増速機構、および電磁モータ式の抑制力発生器を有し、前記ボールねじのシャフトの直線運動をボールねじナットの回転運動に変換し、この回転運動を前記増速機構を介して増速して前記抑制力発生器のモータロータに伝達し、抑制力発生器が前記回転運動を抑制する方向の力を発生することで前記シャフトの直線運動を抑制する電磁モータ式緩衝器を用いた車両用懸架装置において、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、ボールねじのシャフトとこのシャフトを支持する部材を、車両の例えば、車体とアーム等車輪を支持する部材の間に取付けて使用される。車両の走行時の振動により、ボールねじのシャフトは、ボールねじナットに対して相対的に軸方向へ直線運動する。このときシャフトに螺合するボールねじナットは回転運動し、この回転運動が増速機構を介して増速される。増速された回転運動は、電磁モータ式の抑制力発生器のモータロータに伝達される。このとき抑制力発生器が、回転運動を抑制する方向に力を発生させることで、前記車両の振動を減衰することができる。発生する力を抑制力発生器で制御することで、所望の減衰力が得られる。この発明では、ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されているため、ボールねじシャフトの軸方向端部に電磁モータが配置される従来構造よりも特に軸方向のコンパクト化を図り、車両用懸架装置全体の小型化を図ることが可能となる。これにより、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両用懸架装置を車両へ容易に搭載することができる。
【０００９】
前記ボールねじナット、増速機構、および抑制力発生器を、同一回転軸上に配置しても良い。この場合、電磁モータの回転軸の軸線と、ボールねじの回転軸の軸線とをずらした従来構造よりも、車両用懸架装置の径方向寸法を小さくすることができる。これにより、種々の車両に対し、車両用懸架装置を搭載し得る汎用性を高めることができる。
【００１０】
前記増速機構および抑制力発生器のいずれか一方または両方が中空形状であっても良い。この場合、増速機構または抑制力発生器の中空形状をなす中空部に、ボールねじシャフトを軸方向移動自在に設けることができる。そのため、ボールねじシャフトの軸方向端部に動力伝達機構を介して電磁モータを接続する従来構成に比べて、懸架装置の軸方向全長を短縮することが可能となる。
前記増速機構および抑制力発生器の両方が中空形状であり、前記ボールねじナットをハウジング内に回転自在に支持すると共に、前記ハウジング内における前記シャフトの半径方向外方に、前記増速機構および抑制力発生器を設けても良い。このようにハウジング内に、ボールねじナット、増速機構、および抑制力発生器を一体的に設けることで、ハウジングの構造が簡略化され、ハウジング剛性の向上や軽量化を図れる。
【００１１】
前記増速機構は遊星歯車機構であっても良い。この場合、例えば、隣接する軸に順次に回転運動を伝える複数の平歯車等からなる歯車列よりも、少ない段数で大きな増速比を得ることができる。また、入力軸と出力軸とを同一軸上に配置できるうえ、複数の遊星歯車にて負荷を分担することができるため、車両用懸架装置の小型化に寄与できる。
【００１２】
前記ボールねじのシャフトの軸方向一端に、車両の懸架部または被懸架部に取り付けられる車両取付部を有し、前記シャフトの軸方向の一部の外周面を支持する軸受を、前記車両取付部とボールねじナットとの間に設けても良い。
前記増速機構および抑制力発生器のいずれか一方または両方が、中空形状の中空部を有し、前記シャフトの外周面に、ボールねじ溝加工が施されたねじ溝加工面と、前記軸受が支持する摺動面とが形成され、前記シャフトの外周面における、ねじ溝加工面と摺動面との境界部を、前記いずれかの中空部に対し、軸方向に移動可能に構成しても良い。この場合、ボールねじシャフトの軸方向端部に動力伝達機構を介して電磁モータを接続する構成に比べて、車両用懸架装置の軸方向全長を短縮することが可能となる。
【００１３】
前記ボールねじナットの外周面を回転自在に支持する複数の転がり軸受を設け、軸方向に隣合う軸受間に、軸方向隙間を介して複数の円筒部材を設け、複数の転がり軸受に軸方向荷重を与える弾性部材を、前記複数の円筒部材にわたって設けても良い。この構成によると、弾性部材は、複数の円筒部材を介して複数の転がり軸受に軸方向荷重を与える。複数の円筒部材を軸方向隙間を介して設けたため、ボールねじナットの軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、軸方向に隣合う２つの円筒部材が容易に接触し、直ちに転がり軸受で支持される。したがって、アンギュラ玉軸受の鋼球すべてに均一な荷重を付加しておくことで衝撃荷重が入力されたときに荷重の偏りによる圧痕の発生を抑制することができ、且つ、ボールねじナットの軸方向荷重が小さいときには、転がり軸受への予圧量が小さく起動トルクは低いため、ボールねじナットは容易に回転できる。ボールねじナットの軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、弾性部材が与える軸方向荷重に抗して、隣合う２つの円筒部材が接触することで、２つの円筒部材が非接触の状態よりも高い剛性で荷重を支持することができる。
前記大きな荷重とは、前記弾性部材が与える軸方向荷重よりも大きな荷重であり、前記小さな荷重とは、弾性部材が与える軸方向荷重よりも小さな荷重である。
【００１４】
軸方向に隣接する二つの円筒部材が互いに相対的に回転することを防ぐ回り止め部材を、前記二つの円筒部材にわたって設け、前記回り止め部材を、円筒部材に対して軸方向隙間を介して配設しても良い。前記回り止め部材により、軸方向に隣接する二つの円筒部材が相対的に回転することを防ぐため、ボールねじナットの回転を確実に伝達することができる。また前記軸方向隙間をあけて二つの円筒部材を設けているため、回り止め部材は、ボールねじナットにかかる荷重に応じて、円筒部材間の軸方向移動が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の車両用懸架装置は、ボールねじ、増速機構、および電磁モータ式の抑制力発生器を有し、前記ボールねじのシャフトの直線運動をボールねじナットの回転運動に変換し、この回転運動を前記増速機構を介して増速して前記抑制力発生器のモータロータに伝達し、抑制力発生器が前記回転運動を抑制する方向の力を発生することで前記シャフトの直線運動を抑制する電磁モータ式緩衝器を用いた車両用懸架装置において、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されている。このため、車両用懸架装置の小型化が図れ、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両への搭載を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る車両用懸架装置の断面図である。
【図２】同車両用懸架装置の要部の拡大断面図である。
【図３】同車両用懸架装置の要部の拡大断面図である。
【図４】同車両用懸架装置の抑制力発生器を発電機として使用する場合の配線例を概略示すブロック図である。
【図５】従来例の車両用懸架装置の断面図である。
【図６】他の従来例の車両用懸架装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の第１の実施形態に係る車両用懸架装置を図１ないし図４と共に説明する。
図１に示すように、車両用懸架装置は、例えば、四輪車等の車両の車体を含む懸架部１と車輪やアーム等を含む被懸架部２との間に設けられ、これら懸架部１，被懸架部２間の振動を減衰する。車両用懸架装置は、ハウジング３と、ボールねじ４と、増速機構５と、電磁モータ式の抑制力発生器６とを有する。ボールねじ４および増速機構５を構成する部品として、後述する複数のキャリアピン１８が、ボールねじ４、増速機構５に共有化され、増速機構５および抑制力発生器６を構成する部品として、後述する太陽歯車２７が、増速機構５、抑制力発生器６に共有化されている。
前記ボールねじ４は、シャフト７と、このシャフト７に螺合されるボールねじナット８とを有する。ハウジング３内に、シャフト７の大部分およびボールねじナット８と、増速機構５と、抑制力発生器６とが設けられている。ハウジング３における長手方向一端つまり上端の開口部から、少なくともシャフト７の軸方向一端が突出する。このシャフト７の軸方向一端には、雄螺子からなる車両取付部９が設けられ、この車両取付部９が車両の懸架部１に取付け可能に構成される。ハウジング３の長手方向他端には車両取付部材１０が設けられ、この車両取付部材１０が車両の被懸架部２に取付けられる。
【００１８】
前記ハウジング３は、駆動部ハウジング１１と、シャフト支持ハウジング１２と、下部ハウジング１３とを有する。駆動部ハウジング１１の軸方向一端に、シャフト支持ハウジング１２が接続され、駆動部ハウジング１１の軸方向他端に、下部ハウジング１３が接続されている。駆動部ハウジング１１は円筒状に形成され、この駆動部ハウジング１１内に、ボールねじナット８、増速機構５、および抑制力発生器６を含む駆動部が設けられている。ボールねじ４のシャフト７の軸方向他端には、このシャフト７の軸方向移動の範囲を制限するためのストッパ部材１４が固定されている。ストッパ部材１４は、ゴムや樹脂等の衝撃吸収性の良い弾性材からなり、下部ハウジング１３の底面１３ａとの衝突時の衝撃を緩和する。なお下部ハウジング１３の底面１３ａに、前記ストッパ部材１４が衝突した際の衝撃を緩和するための図示しないゴムや樹脂等からなる緩衝部材を設けても良い。
【００１９】
下部ハウジング１３は、軸方向に沿って順次、大径円筒部１３ａ、テーパ筒部１３ｂ、小径円筒部１３ｃとを有する。テーパ筒部１３ｂは、大径円筒部１３ａ側から小径円筒部１３ｃ側に向かうに従って小径側に至るように傾斜する断面テーパ形状に形成されている。小径円筒部１３ｃの内周面は、シャフト７およびストッパ部材１４の移動を許容する内径寸法に規定される。小径円筒部１３ｃ内の底面に、ストッパ部材１４の先端が当接離隔するようになっている。シャフト７のうち、ボールねじナット８との接触面には、回転中のボールねじナット８との接触を考慮し摺動性の良い樹脂部材１５が固定されている。
【００２０】
ボールねじ４等について説明する。
図２に示すように、ボールねじ４は、シャフト７による直線運動を、ボールねじナット８による回転運動に変換し、増速機構５に伝達するものである。駆動部ハウジング１１の内周面には、転がり軸受１６，１６、歯車保持部材１７の軸方向位置をそれぞれ規制する段差部１１ａ，１１ｂが設けられている。駆動部ハウジング１１の内周面は、これら段差部１１ａ，１１ｂにより、軸方向一端から他端に向かうに従って順次、大径部、中径部、小径部に形成される。駆動部ハウジング１１の前記中径部には、ボールねじナット８を回転自在に支持する２つの転がり軸受１６，１６が嵌合されている。
【００２１】
これら転がり軸受１６，１６は、それぞれアンギュラ玉軸受からなり、背面組合せに組み込まれている。転がり軸受１６，１６の内輪内周面に、ボールねじナット８の外周面が嵌合されている。図２上側の転がり軸受１６の内輪端面に、ボールねじナット８の第１フランジ部８ａが当接されると共に、図２下側の転がり軸受１６の内輪端面に、ボールねじナット８の第２フランジ部８ｂが当接される。前記第１フランジ部８ａに後述のキャリアピン１８が設けられている。両フランジ８ａ，８ｂ間に内輪１９，１９および後述する内輪間座２０が挟み込まれ、前記転がり軸受１６の外輪端面が段差部１１ａに当接する。したがって、ボールねじナット８は、転がり軸受１６，１６によって軸方向および半径方向に支持される。
【００２２】
軸方向に隣合う転がり軸受１６，１６間に、予圧調整機構２１および回り止め部材２２と、内輪間座２０とが設けられている。すなわち軸方向に対向する外輪背面間に、予圧調整機構２１および回り止め部材２２が設けられ、内輪間に内輪間座２０が設けられている。前記予圧調整機構２１は、複数（この例では２つ）の円筒部材２３，２３と、複数の弾性部材２４とを有する。２つの円筒部材２３，２３は、微小な軸方向隙間δ１をあけて互いに向き合って配置される。これら円筒部材２３，２３の互いに対向する端面には、それぞれ円周方向一定間隔または適当間隔おきに複数の凹部２３ａが設けられている。一方の円筒部材２３に設けられる複数の凹部２３ａと、他方の円筒部材２３に設けられる複数の凹部２３ａとは、同数で且つ同位相に配設されている。各凹部２３ａはそれぞれ非貫通孔からなる。円筒部材２３，２３のうち軸方向に対向する凹部２３ａ，２３ａにわたり、圧縮コイルばねからなる弾性部材２４が挿入されている。この弾性部材２４は、前記２つの転がり軸受１６，１６に軸方向荷重（予圧）を与えるものである。予圧量は、圧縮コイルばねの仕様および数量等を変更することで調整できる。
【００２３】
円周方向に設けられる複数の凹部２３ａのうち、定められた複数箇所の凹部２３ａに弾性部材２４が挿入され、残余の１つ以上の凹部２３ａに回り止め部材２２がそれぞれ挿入されている。この例では、回り止め部材２２としてピンが適用されている。この回り止め部材２２は、軸方向に隣接する二つの円筒部材２３，２３が互いに相対的に回転することを防ぐ部材である。回り止め部材２２は、円筒部材２３に対して、軸方向隙間δ２を介して軸方向に移動可能に設けられている。前記軸方向隙間δ２は、円筒部材２３，２３間の軸方向隙間δ１以上に定められる。ボールねじナット８に大きな軸方向荷重が負荷されて、複数の弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触する。このとき軸方向隙間δ２があることで、回り止め部材２２に対して、円筒部材２３，２３が軸方向に相対的に移動することが許容される。
【００２４】
ボールねじナット８に負荷される軸方向荷重が小さいときには、転がり軸受１６，１６への予圧量が小さく起動トルクは低いため、ボールねじナット８は容易に回転し得る。ボールねじナット８の軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、軸方向に隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触することで、２つの円筒部材２３，２３が非接触の状態よりも高い剛性で荷重を支持し得る。
【００２５】
増速機構５等について説明する。
増速機構５は、ボールねじナット８の回転運動を増速し、抑制力発生器６に伝達する機構である。この増速機構５は遊星歯車機構であり、太陽歯車２７と、複数の遊星歯車２６と、複数のキャリアピン１８と、内歯車２５と、歯車保持部材１７とを有する。ハウジング３内におけるシャフト７の半径方向外方に、これら構成部品からなる増速機構５が設けられる。太陽ギヤ２７に複数の遊星歯車２６が噛合されると共に、内歯車２５に複数の遊星歯車２６が噛合されている。太陽ギヤ２７と、内歯車２５と、複数のキャリアピン１８を支持する第１フランジ部８ａとが、同一軸心に配置されている。太陽歯車２７は、内周部が中空形状となるリング状に形成され、後述の抑制力発生器６（図３）の一部に接合または一体に設けられる。前記第１フランジ部８ａの一端面８ａａのうち外周側には、複数のキャリアピン１８が軸方向に所定距離突出するように接合されている。これらキャリアピン１８は、複数の遊星歯車２６をそれぞれ回転自在に支持するものであり、円周方向一定間隔おきに設けられている。
【００２６】
駆動部ハウジング１１内の前記大径部に、リング状の歯車保持部材１７が嵌合され、段差部１１ｂに、歯車保持部材１７の端面が当接される。この歯車保持部材１７の内周面に段差部１７ａが設けられ、この段差部１７ａに内歯車２５の一端面が支持されると共に、この内歯車２５の外周面が歯車保持部材１７の内周面に嵌合固定されている。内歯車２５の両端面が、後述する軸受保持部材２８と前記段差部１１ｂとの間に挟持されることで、内歯車２５の軸方向位置が規制される。
ボールねじナット８が回転することで、複数の遊星歯車２６が太陽歯車２７の回転軸心Ｌ１周りに公転すると共に、これら遊星歯車２６と太陽歯車２７とがそれぞれ自転する。このように太陽歯車２７が自転することで、ボールねじナット８の回転運動が抑制力発生器６に伝達される。
【００２７】
抑制力発生器６等について説明する。
図３に示すように、抑制力発生器６は、電磁モータ式の抑制力発生器であり、例えば、駆動用のモータとして使用可能な電磁モータを用いている。この電磁モータは、直流モータや同期モータ等種々のモータを適用し得る。ハウジング３内におけるシャフト７の半径方向外方に、抑制力発生器６が設けられている。この抑制力発生器６は、モータロータ２９と、永久磁石３０と、モータステータ３１とを有する。前記シャフト支持ハウジング１２および駆動部ハウジング１１には、中空形状のモータロータ２９を回転自在に支持する転がり軸受３２，３２がそれぞれ設けられている。すなわち前記シャフト支持ハウジング１２は、軸方向に沿って順次、フランジ部１２ａ、大径円筒部１２ｂ、テーパ筒部１２ｃ、および小径円筒部１２ｄとを有する。駆動部ハウジング１１の軸方向一端に、前記フランジ部１２ａが接続されている。テーパ筒部１２ｃは、大径円筒部１２ｂ側から小径円筒部１２ｄ側に向かうに従って小径側に至るように傾斜する断面テーパ形状に形成されている。大径円筒部１２ｂの内周面には、転がり軸受３２の軸方向位置を規制する段差部１２ｂａが設けられている。前記内周面に転がり軸受３２の外輪外周面が嵌合され、且つ、前記段差部１２ｂａに外輪端面が当接されている。
【００２８】
駆動部ハウジング１１の内周面には、軸受保持部材２８を介して転がり軸受３２が設けられている。軸受保持部材２８はリング状に形成され、この軸受保持部材２８の軸方向一端が、内歯車２５（図２）および歯車保持部材１７（図２）の一端面に当接するように構成されている。軸受保持部材２８の内周面に軸受を保持する段差部２８ａが設けられ、この段差部２８ａに外輪端面が当接され、且つ、前記内周面に外輪外周面が嵌合されている。転がり軸受３２，３２の内輪内周面に、モータロータ２９の外周面２９ａ，２９ｂがそれぞれ嵌合されている。軸方向に対向する内輪端面間には、前記モータロータ２９の段差部２９ｃ，２９ｄが挟み込まれている。したがって、モータロータ２９は、シャフト７の半径方向外方で回転自在に支持される。
【００２９】
モータロータ２９の外周面には、円筒状の永久磁石３０が設けられている。また駆動部ハウジング１１の内周面にはモータステータ３１が設けられている。永久磁石３０の外周面は、モータステータ２９に対し定められた径方向隙間を介して対向するように設置される。前記モータロータ２９の外周面に設けられる永久磁石３０と、モータステータ３１との間で、電磁力による回転方向の力が生じるよう構成されている。ボールねじ４のシャフト７の直線運動をボールねじナット８の回転運動に変換し、この回転運動を増速機構５を介して増速して抑制力発生器６のモータロータ２９に伝達する。抑制力発生器６は、前記回転運動を抑制する方向の力を発生することでシャフト７の直線運動を抑制するように構成されている。
【００３０】
シャフト支持構造等について説明する。
シャフト支持ハウジング１２のうち、小径円筒部１２ｄの内周面には、円筒状のシャフト支持部材３３が固定されている。このシャフト支持部材３３は、シャフト７の摺動部３４を摺動自在に支持する。摺動部３４のうち軸方向の一部の外周面である摺動面が、シャフト支持部材３３に摺動自在に支持される。シャフト支持部材３３は、この例では摺動性の良い樹脂材料や金属材料からなる滑り軸受が適用される。但し、シャフト支持部材３３として転がり軸受を適用しても良い。シャフト支持ハウジング１２の軸方向先端部には、シャフト７の摺動部３４に接触する接触式シールからなる環状のシール部材３５が設けられている。このシール部材３５は、外部からハウジング３内への異物の侵入を防ぐ部材であり、シャフト支持部材３３の軸方向一端に隣接して配置される。
【００３１】
図１に示すように、前記シャフト７には、軸方向一端から他端に沿って順次、車両取付部９、摺動部３４、およびボールねじ溝部３６が設けられている。シャフト７は、主に軸方向直線運動を行うが、本実施形態では、駆動部ハウジング１１や下部ハウジング１３に対して相対的に回転可能である。前記ボールねじ溝部３６は、シャフト７の外周面に、螺旋状のボールねじ溝加工が施されたねじ溝加工面が形成されたものである。図３に示すように、摺動部３４およびボールねじ溝部３６は、中空形状のモータロータ２９の内周面つまり中空部に対し、径方向隙間をもって通過可能に構成されている。またシャフト７の外周面における、ねじ溝加工面と摺動面との境界部３７は、モータロータ２９の中空部に対し、軸方向に移動可能に構成されている。
【００３２】
作用効果について説明する。
車両が路面の凹凸上を走行したときに生じる車両懸架部１と被懸架部２との間の振動により、ボールねじ４のシャフト７は、ボールねじナット８に対して相対的に軸方向へ直線運動する。このときシャフト７に螺合するボールねじナット８は、転がり軸受１６，１６を介して回転運動し、ボールねじナット８に設けられる複数のキャリアピン１８を、ボールねじナット８の回転軸心Ｌ１周りに回転させる。これにより複数の遊星歯車２６が太陽歯車２７の回転軸心Ｌ１周りに公転すると共に、これら遊星歯車２６と太陽歯車２７とがそれぞれ自転する。このように太陽歯車２７が自転することで、ボールねじナット８の回転運動が、抑制力発生器６のモータロータ２９に伝達される。このとき抑制力発生器６が、回転運動を抑制する方向に力を発生させることで、前記車両の振動を減衰することができる。発生する力を抑制力発生器６で制御することで、所望の減衰力を得られる。また、外部から抑制力発生器６に電力を供給することで、モータロータ２９を回転させ、増速機構５を介してボールねじナット８を回転させることで、シャフト７を軸方向に移動させることで、車両の車高調整等の能動的な制御も可能である。
【００３３】
この実施形態では、前記複数のキャリアピン１８が、ボールねじ４および増速機構５を構成する部品として共有化され、太陽歯車２７が、増速機構５および抑制力発生器６を構成する部品として共有化されているため、ボールねじシャフトの軸方向端部もしくは緩衝器の外部に電磁モータが配置される従来構造よりも、特に軸方向のコンパクト化を図り、車両用懸架装置全体の小型化を図ることが可能となる。これにより、車体側の形状やサスペンションのレイアウト変更などを検討することなく、車両用懸架装置を車両へ容易に搭載することができる。また、ボールねじナット８、増速機構５、および抑制力発生器６を、同一回転軸上に配置しているため、電磁モータの回転軸の軸線と、ボールねじの回転軸の軸線とをずらした従来構造よりも、車両用懸架装置の径方向寸法を小さくすることができる。これにより、種々の車両に対し、車両用懸架装置を搭載し得る汎用性を高めることができる。
【００３４】
増速機構５および抑制力発生器６の両方を中空形状とし、ボールねじナット８をハウジング３内に回転自在に支持すると共に、前記ハウジング３内における前記シャフト７の半径方向外方に、前記増速機構５および抑制力発生器６を設けたため、増速機構５および抑制力発生器６の中空形状を成す中空部に、シャフト７を移動自在に設けることができる。この場合、ボールねじシャフトの軸方向端部に動力伝達機構を介して電磁モータを接続する構成等に比べて、懸架装置の軸方向全長を短縮することが可能となる。また、ハウジング３内に、ボールねじナット８、増速機構５、および抑制力発生器６を一体的に設けることで、ハウジング３の構造が簡略化され、ハウジング剛性の向上や軽量化を図れる。
【００３５】
増速機構５は遊星歯車機構であるため、例えば、隣接する軸に順次に回転運動を伝える複数の平歯車等からなる歯車列よりも、少ない段数で大きな増速比を得ることができる。また、複数のキャリアピン１８が支持される入力軸となる第１フランジ部８ａと、太陽歯車２７が設けられる出力軸となるモータロータ２９とが、同一の回転軸上に配置されるうえ、複数の遊星歯車２６にて負荷を分担することができるため、車両用懸架装置の小型化に寄与できる。シャフト７の外周面における、ねじ溝加工面と摺動面との境界部３７を、モータロータ２９の中空部に対し、軸方向に移動可能に構成したため、ボールねじシャフトの軸方向端部に動力伝達機構を介して電磁モータを接続する構成に比べて、車両用懸架装置の軸方向全長を短縮することが可能となる。
【００３６】
軸方向に隣合う軸受１６，１６間に、軸方向隙間δ１を介して複数の円筒部材２３，２３を設け、複数の転がり軸受１６，１６に軸方向荷重を与える弾性部材２４を、前記複数の円筒部材２３，２３にわたって設けたため、弾性部材２４は、複数の円筒部材２３を介して複数の転がり軸受１６，１６に軸方向荷重を与える。複数の円筒部材２３，２３を軸方向隙間δ１を介して設けたため、ボールねじナット８の軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、軸方向に隣合う２つの円筒部材２３，２３が容易に接触し、直ちに転がり軸受１６，１６で支持される。したがって、衝撃荷重が入力されたときに一般的に問題となる軸受のガタを無くすことができ、且つ、ボールねじナット８の軸方向荷重が小さいときには、転がり軸受１６，１６への予圧量が小さく起動トルクは低いため、ボールねじナット８は容易に回転できる。ボールねじナット８の軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触することで、２つの円筒部材２３，２３が非接触の状態よりも高い剛性で荷重を支持することができる。
【００３７】
軸方向に隣接する２つの円筒部材２３，２３が互いに相対的に回転することを防ぐ回り止め部材２２が設けられ、回り止め部材２２は、円筒部材２３に対して、軸方向隙間δ２を介して軸方向に移動可能に設けられているため、ボールねじナット８に大きな軸方向荷重が負荷されて、複数の弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触する。このとき軸方向隙間δ２があることで、回り止め部材２２に対して、円筒部材２３，２３が軸方向に相対的に移動することが許容される。ボールねじナット８に負荷される軸方向荷重が小さいときには、転がり軸受１６，１６への予圧量が小さく起動トルクは低いため、ボールねじナット８は容易に回転し得る。ボールねじナット８の軸方向に大きな荷重が負荷されたとき、弾性部材２４が与える軸方向荷重に抗して、軸方向に隣合う２つの円筒部材２３，２３が接触することで、２つの円筒部材２３，２３が非接触の状態よりも高い剛性で荷重を支持し得る。
【００３８】
図４（１）は、車両用懸架装置の抑制力発生器６を発電機として使用する場合の配線例を概略示すブロック図である。抑制力発生器６に、順次、整流回路、昇降圧回路を介して、バッテリが電気的に接続されている。この場合、モータロータの回転により抑制力発生器６で発生した電力を、整流回路、昇降圧回路を介してバッテリに回生し得ると共に、減衰力を制御することが可能となる。この構成によると、抑制力発生器６を発電機として使用することで、振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、回生電力として利用こともできる。したがって、車両に搭載されるバッテリーの負荷を低減することが可能となる。なお図４（２）は、減衰力を制御可能な車両用懸架装置において、バッテリに電力を回生しない場合の配線例を概略示すブロック図である。同図に示すように、抑制力発生器６に、順次、整流回路、昇降圧回路を介して、抵抗器が電気的に接続されている。図４（３）は、車両の車高調整等の能動的な制御を行うことができる車両用懸架装置の配線例を概略示すブロック図である。同図に示すように、抑制力発生器６に、インバータ回路を介して、抑制力発生器６に電力を供給する電源が電気的に接続されている。
【符号の説明】
【００３９】
４…ボールねじ
５…増速機構
６…抑制力発生器
７…シャフト
８…ボールねじナット
９…車両取付部
１６…転がり軸受
２２…回り止め部材
２３…円筒部材
２４…弾性部材
２９…モータロータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじ、増速機構、および電磁モータ式の抑制力発生器を有し、前記ボールねじのシャフトの直線運動をボールねじナットの回転運動に変換し、この回転運動を前記増速機構を介して増速して前記抑制力発生器のモータロータに伝達し、抑制力発生器が前記回転運動を抑制する方向の力を発生することで前記シャフトの直線運動を抑制する電磁モータ式緩衝器を用いた車両用懸架装置において、
前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されていることを特徴とする車両用懸架装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ボールねじナット、増速機構、および抑制力発生器を、同一回転軸上に配置した車両用懸架装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記増速機構および抑制力発生器のいずれか一方または両方が中空形状である車両用懸架装置。
【請求項４】
請求項３において、前記増速機構および抑制力発生器の両方が中空形状であり、前記ボールねじナットをハウジング内に回転自在に支持すると共に、前記ハウジング内における前記シャフトの半径方向外方に、前記増速機構および抑制力発生器を設けた車両用懸架装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記増速機構は遊星歯車機構である車両用懸架装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記ボールねじのシャフトの軸方向一端に、車両の懸架部または被懸架部に取り付けられる車両取付部を有し、前記シャフトの軸方向の一部の外周面を支持する軸受を、前記車両取付部とボールねじナットとの間に設けた車両用懸架装置。
【請求項７】
請求項６において、前記増速機構および抑制力発生器のいずれか一方または両方が、中空形状の中空部を有し、前記シャフトの外周面に、ボールねじ溝加工が施されたねじ溝加工面と、前記軸受が支持する摺動面とが形成され、
前記シャフトの外周面における、ねじ溝加工面と摺動面との境界部を、前記いずれかの中空部に対し、軸方向に移動可能に構成した車両用懸架装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記ボールねじナットの外周面を回転自在に支持する複数の転がり軸受を設け、軸方向に隣合う軸受間に、軸方向隙間を介して複数の円筒部材を設け、複数の転がり軸受に軸方向荷重を与える弾性部材を、前記複数の円筒部材にわたって設けた車両用懸架装置。
【請求項９】
請求項８において、軸方向に隣接する二つの円筒部材が互いに相対的に回転することを防ぐ回り止め部材を、前記二つの円筒部材にわたって設け、前記回り止め部材を、円筒部材に対して軸方向隙間を介して配設した車両用懸架装置。
【請求項１】
ボールねじ、増速機構、および電磁モータ式の抑制力発生器を有し、前記ボールねじのシャフトの直線運動をボールねじナットの回転運動に変換し、この回転運動を前記増速機構を介して増速して前記抑制力発生器のモータロータに伝達し、抑制力発生器が前記回転運動を抑制する方向の力を発生することで前記シャフトの直線運動を抑制する電磁モータ式緩衝器を用いた車両用懸架装置において、
前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちのいずれかを構成する一つまたは複数の部品が、前記ボールねじ、増速機構、および抑制力発生器のうちの２つ以上を構成する部品として共有化されていることを特徴とする車両用懸架装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ボールねじナット、増速機構、および抑制力発生器を、同一回転軸上に配置した車両用懸架装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記増速機構および抑制力発生器のいずれか一方または両方が中空形状である車両用懸架装置。
【請求項４】
請求項３において、前記増速機構および抑制力発生器の両方が中空形状であり、前記ボールねじナットをハウジング内に回転自在に支持すると共に、前記ハウジング内における前記シャフトの半径方向外方に、前記増速機構および抑制力発生器を設けた車両用懸架装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記増速機構は遊星歯車機構である車両用懸架装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記ボールねじのシャフトの軸方向一端に、車両の懸架部または被懸架部に取り付けられる車両取付部を有し、前記シャフトの軸方向の一部の外周面を支持する軸受を、前記車両取付部とボールねじナットとの間に設けた車両用懸架装置。
【請求項７】
請求項６において、前記増速機構および抑制力発生器のいずれか一方または両方が、中空形状の中空部を有し、前記シャフトの外周面に、ボールねじ溝加工が施されたねじ溝加工面と、前記軸受が支持する摺動面とが形成され、
前記シャフトの外周面における、ねじ溝加工面と摺動面との境界部を、前記いずれかの中空部に対し、軸方向に移動可能に構成した車両用懸架装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記ボールねじナットの外周面を回転自在に支持する複数の転がり軸受を設け、軸方向に隣合う軸受間に、軸方向隙間を介して複数の円筒部材を設け、複数の転がり軸受に軸方向荷重を与える弾性部材を、前記複数の円筒部材にわたって設けた車両用懸架装置。
【請求項９】
請求項８において、軸方向に隣接する二つの円筒部材が互いに相対的に回転することを防ぐ回り止め部材を、前記二つの円筒部材にわたって設け、前記回り止め部材を、円筒部材に対して軸方向隙間を介して配設した車両用懸架装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５０１７３（Ｐ２０１３−５０１７３Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８６９８（Ｐ２０１１−１８８６９８）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]