(57)【要約】【課題】車高調整を可能とするとともにモータの温度上昇を抑制可能なサスペンション装置を提供することである。【解決手段】車体側部材と車軸側部材の相対運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭを備え、モータＭに生じる電磁力を上記車体側部材と車軸側部材との相対移動を抑制する制御力として利用するサスペンション装置において、車体側部材と車軸側部材との間にモータＭ内を介して気体が給排されるエアバネＣを設けたことを特徴とする。【選択図】      図１
2006038115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側部材と車軸側部材の相対運動を回転運動に変換する運動変換機構と、上記回転運動が伝達されるモータを備え、モータに生じる電磁力を上記車体側部材と車軸側部材との相対移動を抑制する制御力として利用するサスペンション装置において、車体側部材と車軸側部材との間にモータ内を介して気体が給排されるエアバネを設けたことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
モータのヨークに気体が通過する通孔を設けた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】
モータの電機子におけるコアに気体が通過する通孔を設け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４】
モータケースに気体が通過する通孔が設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のサスペンション装置。
【請求項５】
モータの駆動により車高調整を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のサスペンション装置。
【請求項６】
エアバネに気体を供給することにより車高を維持することを特徴とする請求項６に記載のサスペンション装置。
【請求項７】
モータとエアバネとを連通する気路の途中に開閉弁を設けるとともに、モータ内外を連通する通路を設け、該通路に開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに生じる電磁力を上記車体側部材と車軸側部材との相対移動を抑制する制御力として利用するサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種サスペンション装置としては、車体を弾性支持するコイルバネと、車軸側に連結されるボール螺子ナットに回転自在に螺合した螺子軸と、螺子軸の一端に連結されるとともに車体側に連結されるモータとで構成され、モータが発生する回転トルクで車体と車軸との相対移動をアクティブ制御するものがある。
【特許文献１】特開平０８−１９７９３１号公報（段落番号００２３，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に車両に荷物を積載したり、搭乗者数の増減したりすることにより、車両の車高が変化すると運転者の目線が変化し、さらに夜間においては車両の重心位置が変化することによりライトの向きが変わり、運転者にとって運転環境が変化するので車高が車両に積載される荷物の重量や搭乗者数によらず一定であることが好ましい。さらに、車両の姿勢制御を考えると、車高が一定に保たれることで適切な制御が可能となる。
【０００４】
また、特に大型車両においては、停車中には車高をさげて搭乗しやすく、走行中には上記理由により一定の車高を保つことが好ましい。
【０００５】
ここで、従来のサスペンション装置で車高調整を行うには、絶えずモータに回転トルクを発生させた状態に維持する、すなわち、コイルバネで負担する車体重量をモータに負担させる必要がある。
【０００６】
すると、モータのコイルには、常に電流が流れている状態となるので、コイル自体が発熱し、コイルの発熱によるモータの温度上昇が激しい場合には、コイルを形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化し、その結果漏電等を生じ、モータ自体が損傷する危惧があり、また、モータの温度上昇による磁石の減磁が発生する危惧もある。
【０００７】
特に、この種サスペンション装置においてモータは、減衰力を発生する必要不可欠な部品であるから、モータの損傷は、即ちサスペンション装置としての機能を損なうこととなる。
【０００８】
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、車高調整を可能とするとともにモータの温度上昇を抑制可能な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】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明は、車体側部材と車軸側部材の相対運動を回転運動に変換する運動変換機構と、上記回転運動が伝達されるモータを備え、モータに生じる電磁力を上記車体側部材と車軸側部材との相対移動を抑制する制御力として利用するサスペンション装置において、車体側部材と車軸側部材との間にモータケース内を介して気体が給排されるエアバネを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車高調整および車高維持に際して終始して電流供給が行われるコイルは発熱することとなるが、車高調整から車高維持まで終始してエアバネ内への気体の給排が、モータ内を介して行われるので、コイルは、モータ内の気体の通過により、速やかに冷却されることとなる。
【００１１】
したがって、コイルの温度上昇が抑制され、モータに熱がこもることがなく、モータの温度上昇を抑制可能であり、コイルを形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化し、その結果漏電等を生じ、モータ自体が損傷する危惧もない。
【００１２】
さらに、モータの損傷を回避できるので、サスペンション機能を損なう事態が防止されることが可能となる。
【００１３】
また、モータの温度上昇を抑制することができるとともに、気体は磁石とコアとの間の隙間を通過してエアカーテン効果が発揮され、コイルの熱が磁石に伝達されてしまうことが防止され、磁石の熱減磁によるモータの発生トルクが減少してしまうといった性能劣化の危惧もない。
【００１４】
すなわち、車高調整を可能とするとともにモータの温度上昇を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態におけるサスペンション装置を概念的に示す図である。図２は、サスペンション装置におけるモータの縦断面図である。図３は、ヨークに通孔を備えたモータの縦断面図である。図４は、電機子におけるコアに通孔を備えたモータの縦断面図である。図５は、ケースに通孔を備えたモータの縦断面図である。
【００１６】
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は、図示しない車両における車体側部材と車軸側部材の相対運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、上記回転運動が伝達されるモータＭとで構成される緩衝器Ｓと、車体側部材と車軸側部材との間に介装されるエアバネＣとで構成されている。
【００１７】
このサスペンション装置は、図２に示すように、モータＭ内を介してエアバネＣ内に気体を給排可能なように、モータＭ内に連通するチューブ７０を介してコンプレッサや補助タンク等に接続され、エアバネＣのバネ定数の変更や、積極的にエアバネＣ内に気体を供給して車高調整を行えるようになっている。
【００１８】
そして、緩衝器Ｓは、有底筒状の外筒２と、外筒２内に摺動自在に挿入される内筒５と、外筒２内の底部から立ち上がり内筒５内に挿入される連繋筒６の図1中上端に設けたボール螺子ナット４と、ボール螺子ナット４内に回転自在に螺合される螺子軸３と、内筒５の図1中上端にマウント２０を介して連結されるとともに螺子軸３に連結されるモータＭとで構成され、この緩衝器Ｓが伸縮する時のボール螺子ナット４の直線運動を螺子軸３の回転運動に変換し、上記回転運動をモータＭのシャフト１に伝達して当該モータＭに電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記シャフト１の回転に抗するトルクを上記螺子軸３の回転運動を抑制することによるボール螺子ナット４の直線運動を抑制する減衰力として利用し、外筒２と内筒５との軸方向の相対移動を抑制することが出来るものである。
【００１９】
そして、この緩衝器Ｓは、本実施の形態の場合、外筒２が、外筒２の図1中下端に設けたアイＥを介して車両の車軸側部材に連結されるとともに、内筒５は、上記マウント２０を介して車体側部材に連結され、結果的に、車軸側部材と車体側部材の相対移動を抑制することが可能である。
【００２０】
以下、各部の詳細な構造について説明する。モータＭは、内筒５の図１中上端に連結したマウント２０のマウント内筒２１内に載置連結されており、また、モータＭのシャフト１は、内筒５内にボールベアリング８，９を介して回転自在に挿入される螺子軸３に連結されている。なお、モータＭのシャフト１と螺子軸３とを一体的に形成してもよい。
【００２１】
また、内筒５の図１中上端には、上述のように、車両へ、このサスペンション装置を取付ける為のマウント２０が設けられているが、このマウント２０は、マウント内筒２１と、マウント外筒２２と、マウント内筒２１とマウント外筒２２とを連結する防振ゴム２３とで構成され、マウント内筒２１の底部には上記モータＭのシャフト１が挿入される孔以外に、別に、孔２１ａが内筒５に干渉しない位置に設けられている。
【００２２】
そして、具体的には、マウント外筒２２を車体側に連結して、このサスペンション装置が車体側に連結される。
【００２３】
他方、モータＭは、図２に示すように、ケース３０と、上記シャフト１と、シャフト１の外周に円筒状のヨーク３１を介して取付けられた磁石３２と、ケース３０の内周であって上記磁石３２と対向するように取付けた電機子鉄心たるコア３３と、コア３３に嵌装したコイル３４とを備え、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
【００２４】
なお、磁石３２は、環状に成形されており、Ｎ極とＳ極が円周に沿って交互に現れる分割磁極パターンを有しているが、複数の磁石を接着等して環状となるように形成してもよい。
【００２５】
そして、モータＭは、シャフト１の回転トルクを制御可能なように図示しない制御装置およびに外部電源に接続されており、所望の減衰力を得られるよう調整されるとともに、モータＭを積極的に駆動してこの緩衝器Ｓを緩衝器のみならずアクチュエータとして機能させるようにしてある。
【００２６】
ちなみに、図示はしないが、モータＭには、回転子の位置検出手段としてホール素子、磁気センサや光センサ等が搭載されており、回転子の回転運動の状況（回転角や角速度等）に応じて緩衝器Ｓが発生する車体側部材と車軸側部材との相対移動を抑制する制御力を制御できるようにしてある。
【００２７】
なお、本実施の形態においてはモータＭをブラシレスモータとしているが、電磁力発生源として使用可能であれば、様々なモータ、たとえば直流モータや交流モータ、誘導モータ等が使用可能である。
【００２８】
そして、ケース３０には、その図１中上端と下端に気体の通過を許容する孔３０ａ，３０ｂが穿設されており、上記上端側に設けられる孔３０ｂは、上述のチューブ７０に接続され、他方の下端側に設けられる孔３０ａは、マウント内筒２１に設けた孔２１ａに対向させてある。
【００２９】
さらに、ケース３０の図１中下端面と、マウント内筒２１の底部内面との間には、シール部材３５、この場合、Ｏリングが介装されており、ケース３０とマウント内筒２１との間から気体漏れが生じないようになっている。
【００３０】
ちなみに、本実施の形態においては、マウント２０のマウント内筒２１をモータＭのケースとして活用してもよく、その場合には、マウント内筒２１にコア３３およびコイル３４を取付けるとともに、マウント内筒２１の図１中上端開口部を閉塞する蓋を設けるとすればよい。
【００３１】
つづいて、シャフト１に連結された螺子軸３は、その外周に螺子溝が設けられ、上述の外筒２の底部から立ち上がる連繋筒６の図１中上端部に回動不能に設けられたボール螺子ナット４内に回転自在に螺合されている。
【００３２】
なお、連繋筒６は、必ずしも筒状に形成される必要はなく、ボール螺子ナット４をその回動が規制された状態で外筒２に連結することができるものであればよい。
【００３３】
すなわち、この実施の形態の場合、運動変換機構Ｈは、螺子軸３とボール螺子ナット４とで構成されおり、ボール螺子ナット４が螺子軸３に対し図１中上下方向の直線運動をすると、ボール螺子ナット４は、車軸側に固定される外筒２により回転運動が規制されているので、螺子軸３は強制的に回転駆動され、逆に、モータＭを駆動して螺子軸３を回転させると、ボール螺子ナット４の回転が規制されているので、これによりボール螺子ナット４を上下方向に移動せしめることができる。
【００３４】
なお、外筒２と内筒５との間には軸受１０，１１が設けられ、外筒２に対する内筒５の軸ぶれが防止され、結果的に、ボール螺子ナット４に対する螺子軸３の軸ぶれが防止され、これにより、ボール螺子ナット４の一部のボール（図示せず）に集中して荷重がかかることを防止でき、上記ボールもしくは螺子軸３の螺子溝が損傷する事態を避けることが可能である。
【００３５】
また、上記ボールもしくは螺子軸３の螺子溝の損傷を防止できるので、螺子軸３のボール螺子ナット４に対する回転および緩衝器Ｓの伸縮方向への移動の各動作の円滑さを保つことができ、上記各動作の円滑を保てるので、緩衝器Ｓとしての機能も損なわれず、ひいては、緩衝器Ｓの故障を防止できる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、運動変換機構Ｈがボール螺子ナットと螺子軸とで構成されているが、これを他の構成、たとえば、ラックアンドピニオンで構成されてもよく、また、ボール螺子ナットを単なるナットに置き換えるとしてもよい。
【００３７】
転じて、エアバネＣは、上記マウント２０のマウント外筒２２と、基端が外筒２の側部に取付けられ該外筒２を覆うように設けられた略中空円錐状のニューマチックピストン４０と、ニューマチックピストン４０の先端とマウント外筒２２とに固定されるダイヤフラムＤとで構成され、このエアバネＣは、丁度、緩衝器Ｓを覆うようにして設けられており、エアバネＣを緩衝器Ｓとが一体化されている。
【００３８】
そして、エアバネＣ内は、上記したマウント内筒２１の孔２１ａによってモータＭ内に連通されており、エアバネＣ内にモータＭの孔３０ｂにチューブ７０を介して接続されるコンプレッサ等から気体を給排可能とされている。
【００３９】
さて、以上のように本発明のサスペンション装置は構成されるが、以下その作用について説明する。
【００４０】
まず、サスペンション装置における緩衝器Ｓの機能について説明すると、この緩衝器Ｓが伸縮する場合、すなわち、外筒２に対し内筒５が図１中上下に移動すると、この外筒２に連結されているボール螺子ナット４の上下への直線運動はボール螺子ナット４と螺子軸３のボール螺子機構により、螺子軸３の回転運動に変換され、上記螺子軸３に連結されたモータＭのシャフト１も回転する。
【００４１】
モータＭのシャフト１が回転運動を呈すると、モータＭ内のコイル３４が磁石３２の磁界を横切ることとなり、誘導起電力が発生し、モータＭのシャフト１には誘導起電力に起因する電磁力によるトルクが作用し、上記トルクがシャフト１の回転運動を抑制することとなる。
【００４２】
このシャフト１の回転運動を抑制する作用は、上記螺子軸３の回転運動を抑制することとなり、螺子軸３の回転運動が抑制されるのでボール螺子ナット４の直線運動を抑制するように働き、緩衝器Ｓは、上記電磁力によって、この場合減衰力として働く制御力を発生し、振動エネルギを吸収緩和する。
【００４３】
このとき、積極的にコイル３４に電流供給する場合には、シャフト１に作用するトルクを調節することで緩衝器Ｓの伸縮を自由に制御、すなわち、緩衝器Ｓの制御力を発生可能な範囲で自由に制御することが可能であるので、緩衝器Ｓの減衰特性を可変としたり、緩衝器Ｓをアクチュエータとして機能させたりすることも可能である。
【００４４】
他方、エアバネＣは、通常時には、エアバネＣ内の気体量が一定に保たれ、車体を弾性支持することとなり、路面からの衝撃の車体への伝達を緩和する。
【００４５】
したがって、このサスペンション装置は、一般的なサスペンション装置として機能を果たすだけでなく、セミアクティブやアクティブサスペンションとしても機能することが可能である。
【００４６】
つづいて、車高調整について説明すると、このサスペンション装置では、モータＭのコイル３４に電流供給を行い、緩衝器Ｓを車高が目的の高さとなるまで伸長もしくは収縮させ、車高調整自体は以上の行程で完結する。
【００４７】
そして、上記電流供給と同時に、目的の高さの車高を維持するため、車高を高くする場合には、エアバネＣ内に気体を供給し、逆に車高を低くする場合には、エアバネＣ内から気体を排出する、すなわち、コイル３４に電流供給を行いつつエアバネＣに気体を給排する。
【００４８】
さらに、エアバネＣへの気体の給排の進捗によりコイル３４への電流供給量を徐々に減じて、最終的に目的の車高がエアバネＣのみで達成される状態となるとコイル３４への電流供給を停止され、車高は目的の高さにエアバネＣのみで維持される。
【００４９】
なお、このサスペンション装置では、車高調整をエアバネＣ内への気体の給排のみで行うことも可能であるが、上記エアバネＣへの気体の給排のみによる車高調整は非常に緩慢であるのに対し、モータＭを使用すること、すなわち、モータＭの電磁力を利用することで応答性よく車高調整スピードを飛躍的に高めることができる。
【００５０】
上述のように車高調整と目的車高の維持が行われ、車高調整から車高がエアバネＣによって維持されるまで終始して電流供給が行われるコイル３４は発熱することとなるが、車高調整から車高維持まで終始してエアバネＣ内への気体の給排が、モータＭ内を介して行われるので、コイル３４は、モータＭ内の気体の通過により、速やかに冷却されることとなる。
【００５１】
したがって、コイル３４の温度上昇が抑制され、モータＭに熱がこもることがなく、モータＭの温度上昇を抑制可能であり、コイル３４を形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化し、その結果漏電等を生じ、モータ自体が損傷する危惧もない。
【００５２】
さらに、モータＭの損傷を回避できるので、サスペンション機能を損なう事態が防止されることが可能となる。
【００５３】
また、モータＭの温度上昇を抑制することができるとともに、気体は磁石３２とコア３３との間の隙間を通過してエアカーテン効果が発揮され、コイル３４の熱が磁石３２に伝達されてしまうことが防止され、磁石３２の熱減磁によるモータＭの発生トルクが減少してしまうといった性能劣化の危惧もない。
【００５４】
すなわち、車高調整を可能とするとともにモータの温度上昇を抑制することが可能となる。
【００５５】
また、さらに、図３に示すように、ヨーク３１に同心円上に等間隔をもって複数の通孔３１ａを設けておけば、気体は、磁石３２とコア３３との間の隙間以外にも、この通孔３１ａを通過することができるので、気体のモータＭ内通過時の圧力損失が過大となってしまうことが防止され、速やかにエアバネＣ内に気体を給排することができ、これにより、車高調整初期から車高維持までにかかる時間を短くでき、さらには、エアバネＣ内に気体を供給する圧力源に必要以上に負荷をかけなくて済むという利点がある。
【００５６】
なお、通孔を、上記したヨーク３１以外にも、図４に示すように、電機子におけるコア５０に通孔５１を設けたり、図５に示すように、ケース５２に通孔５３に設けたりするとしてもよく、同様の効果を得ることが可能である。
【００５７】
ここで、ケースやコアに通孔を設ける場合には、図４および図５に図示するように、通孔をケースとコアの一方に溝を設けて形成するとしてもよい。
【００５８】
また、上述したところでは、モータＭとエアバネＣとを孔３０ａと孔２１ａとで連通するとしているが、モータＭ内の温度上昇を抑制しうる限り、両者をどのように連通させてもよい。
【００５９】
また、サスペンション装置におけるエアバネＣとモータＭとを連通する気路、具体的にたとえば、ケース３０の孔３０ａやマウント内筒２１の孔２１ａを開閉する開閉弁（図示せず）を設け、さらに、ケース３０の内外を連通する孔（図示せず）を設け、該孔に開閉弁（図示せず）を設けておくとしてもよい。
【００６０】
この場合には、車高調整時には、エアバネＣとモータＭとを連通する気路に設けた開閉弁を開く一方ケース３０の内外を連通する孔に設けた開閉弁を閉じて、エアバネＣ内に気体を給排することができる。
【００６１】
他方、車両走行時等、エアバネＣ内に気体を給排する必要が無い場合には、エアバネＣとモータＭとを連通する気路に設けた開閉弁を閉じておきケース３０の内外を連通する孔に設けた開閉弁を開放すれば、モータＭ内は、その外方と連通状態に維持され、車両走行中に流れる電流によってコイル３４が発熱しても、モータＭ内は開放されているので、モータＭ内に熱がこもって磁石３２に熱減磁が生じたりすることが防止され、また、コイル３４の熱がエアバネＣ内の気体に伝達されてエアバネＣ内の圧力に変化を生じせしめて設定通りの車高を維持できなくなるといった弊害が防止される。
【００６２】
なお、ケース３０の内外を連通する孔に設けた開閉弁を開いてモータＭ内を開放しているときには、モータＭ内にチューブ７０を介して気体を供給するようにしておけば、絶えずモータＭ内を気体が通過することとなるので、車両走行時のモータＭの強制冷却も可能となる。
【００６３】
したがって、この場合には、車両走行時においても、コイル３４の温度上昇が抑制され、モータＭに熱がこもることがなく、モータＭの温度上昇を抑制可能であるので、モータＭの温度上昇に起因するモータ自体が損傷や、磁石３２の熱減磁によるモータＭの性能劣化の危惧もない。
【００６４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】一実施の形態におけるサスペンション装置を概念的に示す図である。
【図２】サスペンション装置におけるモータの縦断面図である。
【図３】ヨークに通孔を備えたモータの縦断面図である。
【図４】電機子におけるコアに通孔を備えたモータの縦断面図である。
【図５】ケースに通孔を備えたモータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    シャフト
２    外筒
３    螺子軸
４    ボール螺子ナット
５    内筒
６    連繋筒
８，９  ボールベアリング
１０，１１  軸受
２０  マウント
２１  マウント内筒
２１ａ，３０ａ，３０ｂ  孔
２２  マウント外筒
２３  防振ゴム
３０，５２  ケース
３１  ヨーク
３１ａ，５１，５３  通孔
３２  磁石
３３，５０  コア
３４  コイル
３５  シール部材
４０  ニューマチックピストン
７０  チューブ
Ｃ    エアバネ
Ｄ    ダイヤフラム
Ｅ    アイ
Ｈ    運動変換機構
Ｍ    モータ
Ｓ  緩衝器
【図１】
2006038115.tif 000003
【図２】
2006038115.tif 000004
【図３】
2006038115.tif 000005
【図４】
2006038115.tif 000006
【図５】
2006038115.tif 000007