(57)【要約】【課題】  第一構造体に対する第二構造体の軸方向運動を許容しつつも、軸方向と垂直な方向の荷重を負荷することが可能なサスペンション装置を提供する。【解決手段】  第一構造体に固定される第一ブラケットと、第二構造体に固定される第二ブラケットと、第一及び第二ブラケットの間で収縮自在に配置されるコイルばねと、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、ボールを介して前記ねじ軸に螺合し、第二ブラケットに組みつけられるボールねじナットと、前記ねじ軸が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成され、外周面に軸方向に沿ってスプライン溝が形成される一方、一端がボールねじナットに固定されるスプライン軸と、このスプライン軸にボールを介して組み付けられると共に第一ブラケットに対する第二ブラケットの軸方向運動を案内するスプラインナットと、前記第一ブラケットに固定されると共に前記スプラインナットを回転駆動させるモータと、を備える。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一構造体に固定される第一ブラケットと、第二構造体に固定される第二ブラケットと、前記第一ブラケットと第二ブラケットとの間で収縮自在に配置されるコイルばねと、外周面に螺旋状のねじ溝が形成され、前記第一ブラケットに固定されると共に前記第二ブラケット内を進退するねじ軸と、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合して該ねじ軸の軸方向に往復自在であると共に第二ブラケットに回転自在に組みつけられたボールねじナットと、前記ねじ軸が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成され、外周面に軸方向に沿って複数条のスプライン溝が形成される一方、一端が前記ボールねじナットに固定されると共に前記コイルばねを貫通して配置されたスプライン軸と、このスプライン軸の外側に多数のボールを介して組み付けられると共に第一ブラケットに回転自在に保持され、該第一ブラケットに対する第二ブラケットの軸方向運動を案内するスプラインナットと、前記第一ブラケットに固定されると共に前記スプラインナットを回転駆動させるモータと、を備えたサスペンション装置。
【請求項２】
前記ねじ軸の外周面には、前記ボールねじ溝と交わると共に軸方向に沿って複数条のボールスプライン溝が形成される一方、
該ねじ軸に多数のボールを介して組み付けられると共に前記第二ブラケットに固定される第二スプラインナットを備えることを特徴とする請求項１記載のサスペンション装置。
【請求項３】
車両本体に対してホイールを懸架するサスペンション装置として、請求項１又は請求項２記載のサスペンション装置を用いたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、第一構造体に対して第二構造体を懸架するサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記サスペンション装置としては、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。このサスペンション装置は、第一構造体としての車両本体と第二構造体としての車軸との間に配置されるものであって、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されると共に一端にブラケットを有して車両本体に固定されるねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して螺合すると共に外周側にギヤが設けられたボールねじナットと、このボールねじナットとギヤを介して結合すると共に前記ボールねじナットを回転駆動させるモータとから構成されている。前記ねじ軸は円筒状の外筒内に摺動部材を介して摺動自在に挿入されており、かかる外筒の一端がブラケットを介して車軸と連結している。
【０００３】
このように構成された従来のサスペンション装置は、前記ねじ軸の直線運動をボールねじナットの回転運動に変換し、このボールねじナットの回転運動をギヤを介してモータに伝達して該モータに電磁力を発生させる。このモータによる電磁力に起因したトルクを前記ねじ軸の直線運動を抑制する減衰力として利用し、路面の凹凸等から車輪に加えられる衝撃、振動等を緩衝して車両本体に伝えている。
【０００４】
すなわち、この従来のサスペンション装置では、前記ねじ軸の逆効率及びモータの回生抵抗を利用して第一構造体に対する第二構造体の軸方向運動を許容しつつも、前記第二構造体に加えられる衝撃等を緩衝している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2005-256920号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来のサスペンションでは、該サスペンション装置の軸方向と垂直な方向の荷重が作用した場合、かかる荷重を負荷することはできない。このため、従来のサスペンション装置を単体で用いる場合には、該サスペンション装置の軸方向に対して垂直に作用する荷重を負荷することができ、且つ、第一構造体に対する第二構造体の軸方向運動を阻害しないようなリンク機構等の別部材を用いなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、第一構造体に対する第二構造体の軸方向運動を許容しつつも、軸方向と垂直な方向の荷重を負荷することが可能なサスペンション装置を提供することにある。
【０００８】
このような目的を達成する本発明のサスペンション装置は、第一構造体に固定される第一ブラケットと、第二構造体に固定される第二ブラケットと、前記第一ブラケットと第二ブラケットとの間で収縮自在に配置されるコイルばねと、外周面に螺旋状のねじ溝が形成され、前記第一ブラケットに固定されると共に前記第二ブラケット内を進退するねじ軸と、多数のボールを介して前記ねじ軸に螺合して該ねじ軸の軸方向に往復自在であると共に第二ブラケットに回転自在に組みつけられたボールねじナットと、前記ねじ軸が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成され、外周面に軸方向に沿って複数条のスプライン溝が形成される一方、一端が前記ボールねじナットに固定されると共に前記コイルばねを貫通して配置されたスプライン軸と、このスプライン軸の外側に多数のボールを介して組み付けられると共に第一ブラケットに回転自在に保持され、該第一ブラケットに対する第二ブラケットの軸方向運動を案内するスプラインナットと、前記第一ブラケットに固定されると共に前記スプラインナットを回転駆動させるモータと、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
このような本発明のサスペンション装置によれば、前記スプライン軸及びスプラインナットからなるボールスプライン部の構成を備えているため、従来のサスペンション装置のように、サスペンション装置の軸方向に対して垂直な方向に作用する荷重を負荷するためのリンク機構等の別部材を用いることなく、サスペンション装置の軸方向に対して垂直な方向の荷重を負荷することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用したサスペンション装置の第一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明を適用したサスペンション装置の第一実施形態を示す側面断面図である。
【図３】本発明が備えるボールねじ部を示す斜視図である。
【図４】本発明が備えるボールスプライン部を示す斜視図である。
【図５】本発明を適用したサスペンション装置の第二実施形態を示す側面断面図である。
【図６】図５に示すサスペンション装置が備えるボールねじスプラインを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を用いて本発明を適用したサスペンション装置を詳細に説明する。
【００１２】
図１及び図２は本発明を適用したサスペンション装置を示すものであり、図１は正面図、図２は側面断面図である。このサスペンション装置は、第一構造体に固定される第一ブラケット１と、第二構造体に固定される第二ブラケット２と、前記第一ブラケット１と第二ブラケット２との間で収縮自在に配設されるコイルばね３と、一端が前記第一ブラケット１に固定されると共に外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸４と、多数のボールを介して前記ねじ軸４に螺合すると共に前記第二ブラケット２に回転自在に保持されたボールねじナット５と、このボールねじナット５に固定されると共に前記ねじ軸４が貫通する貫通孔を有して円筒状に構成されたスプライン軸６と、このスプライン軸６に多数のボールを介して組み付けられると共に前記第一ブラケット１に回転自在に保持されたスプラインナット７と、前記第一ブラケット１に固定されると共に前記スプラインナット７を回転駆動させるモータ８と、を備えている。前記モータ８には駆動軸８１が設けられており、この駆動軸８１には該モータ８の駆動力を前記スプラインナット７に伝達するための駆動ギヤ８２が設けられている。
【００１３】
前記第一ブラケット１は、第一構造体に固定されると共に前記モータ８が固定される連結部１１と、前記スプラインナット７を回転自在に保持するスリーブ部１２とから構成されており、前記スリーブ部１２は固定ボルト１３によって前記連結部１１に固定されている。かかるスリーブ部１２は前記スプラインナット７が貫通する貫通孔を有して円筒状に形成されており、かかる貫通孔の内周面と前記スプラインナット７の外周面との間には回転軸受１４が介在している。すなわち、前記スプラインナット７はスリーブ部１２に対して回転自在に支承されている。また、前記スリーブ部１２の外周面には前記コイルばね３が係止するフランジ１２ａが形成されている。
【００１４】
一方、前記第二ブラケット２は、第二構造体に固定される連結部２１と、一端が開口する中空部２３を有する円筒部２２とから構成されており、かかる連結部２１と円筒部２２は前記コイルばね３が係止するフランジ部２４を介して一体形成されている。すなわち、前記コイルばね３は、前記スリーブ部１２のフランジ部１２ａと第二ブラケット２のフランジ部２４との間に設けられて第一ブラケット１及び第二ブラケット２を付勢している。また、前記第二ブラケット２が備える中空部２３の開口縁には、後述する前記ボールねじナット５のフランジ部５４が固定されるようになっている。
【００１５】
図３は、本実施形態のサスペンション装置が備えるボールねじ部の一例を示す斜視図である。前記ねじ軸４は略円柱状に形成されており、外周面には所定のリードで螺旋状のねじ溝４１が形成されている。図３に示す例では、ねじ軸４に対して２条のねじ溝４１ａ、４１ｂが形成されており、多条ねじをなしている。尚、図３では前記ボールねじナット５の内部構造を理解し易くするため、一部を切欠いて描いている。
【００１６】
一方、前記ボールねじナット５は前記ねじ軸４が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成されており、多数のボール９を介して該ねじ軸４に螺合している。かかる貫通孔の内周面には、前記ねじ軸４のねじ溝４１と対向する負荷ボール転走溝５１が螺旋状に形成されている。この負荷ボール転走溝５１とねじ溝４１とが互いに対向することにより、前記ボール９が荷重を負荷しながら転走する負荷ボール転走路が前記ねじ軸４とボールねじナット５との間に形成されることになる。
【００１７】
また、前記ボールねじナット５には軸方向に沿ってボール９の戻し通路５２が形成される一方、かかるボールねじナット５の軸方向両端には一対のエンドキャップ５３が固定されている。これら一対のエンドキャップ５３にはねじ軸４の周囲を螺旋状に転動してきたボール９の転走方向を転換させるための方向転換路が形成されている。前記負荷ボール転走溝５１を転動してきたボール９は、一方のエンドキャップ５３を介して戻し通路５２に送り込まれ、他方のエンドキャップ５３を介して負荷ボール転走溝５１の最初の位置に戻されるようになっている。すなわち、ボールねじナット５にはボール９の無限循環路が形成されており、前記ボール９が無限循環路内を循環することで、前記ボールねじナット５はねじ軸４に沿って軸方向へ連続的に移動することが可能となっている。
【００１８】
尚、本実施形態では、前記ボールねじナット５に対してボール９の無限循環路を具備させるために一対のエンドキャップ５３を用いているが、前記ねじ軸４に形成されたねじ溝４１のリードに合わせて前記無限循環路を具備させる手段を任意に選定することが可能となる。例えば、前記ねじ溝４１のリードが短い場合には、ねじ溝４１を転動してきたボール９を一巻分だけ戻す所謂デフレクタ部材を用いてボール９の無限循環路を具備させる他、デフレクタ部材のような他の部材を設けることなくボールねじナット５の内周面にボール９の無限循環路を具備させるようにしても差し支えない。
【００１９】
更に、前記ボールねじナット５の外周面には、前記第二ブラケット２の中空部２３の開口縁が固定されると共に前記スプライン軸６が固定されるフランジ部５４、及び前記中空部２３内に挿入される円筒部５５が設けられている。前記円筒部５５の外周面と前記中空部２３の内周面との間には図２に示すように回転軸受が設けられており、前記ボールねじナット５は第二ブラケット２に対して回転自在に支承されている。
【００２０】
次に、本実施形態に係るサスペンション装置が備えるボールスプライン部について説明する。図４は、前記スプライン軸６とスプラインナット７とからなるボールスプライン部の一例を示す斜視図である。かかるスプライン軸６は、前記ねじ軸４が貫通する貫通孔６１を有して略円筒状に形成される一方、図２に示すように、前記ボールねじナット５と同一軸心上に該ボールねじナット５のフランジ部５４に固定されている。また、スプライン軸６の外周面には、該スプライン軸６の軸方向に沿ってスプライン溝６２が形成されている。このスプライン溝６２は、２条一組でスプライン軸６の周方向に例えば１２０°毎に配置されている。このようなスプライン軸６は、前記第一ブラケット１と第二ブラケット２との間に設けられたコイルばね３を貫通するようにして同一軸心上に設けられている（図１参照）。尚、図４では前記スプラインナット７の内部構造を理解し易くするため、一部を切欠いて描いている。
【００２１】
一方、前記スプラインナット７は、前記スプライン軸６が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成されており、多数のボール１０を介して前記スプライン軸６に組みつけられている。このスプラインナット７の外周面には、前記第一ブラケット１のスリーブ部１２の内周面と対向するナット本体７１と、前記モータ８に設けられた駆動ギヤ８２と噛み合うナット側ギヤ７２が設けられている。
【００２２】
前記ナット本体７１は、ボール１０が無限循環する無限循環路７３をスプライン軸６に面した貫通孔の内周面に有している。この無限循環路７３は、前記スプライン軸６の外周面に形成されたスプライン溝６２に対向する負荷ボール転走溝と、この負荷ボール転走溝と平行に形成された無負荷ボール転走溝と、これら負荷ボール転走溝と無負荷ボール転走溝との間でボール１０の転走方向を転換させると共にこれら溝の間でボール１０を往来させるボールの方向転換路とから構成されている。この無限循環路７３はその全域においてスプライン軸６に向けて開放されており、無限循環路７３内に配列されたボール１０はスプライン軸６と面した状態で該無限循環路７３内を循環する。
【００２３】
すなわち、上記ボールスプライン部の構成では、前記スプラインナット７が回転運動すると、該スプラインナット７が備える無限循環路７３内をボール１０が転走し、これによりスプラインナット７の回転運動がスプライン軸６に伝達され、該スプライン軸６がスプラインナット７と共に回転するようになっている。
【００２４】
前記無限循環路７３内を荷重を負荷しながら転走するボール１０に対しては予圧が与えられており、スプライン軸６とスプラインナット７の間のバックラッシュが排除され、スプラインナット７からスプライン軸６へ回転トルクを伝達する際も、かかるスプライン軸６を円滑に且つ精度良く軸方向へ進退させることができるように構成されている。
【００２５】
ここで、図４で示されているスプライン軸６のスプライン溝６２は２条で一対となるように形成されているが、前記スプラインナット７とスプライン軸６との間を転走するボール１０に対しては予圧が与えられる状態であればよく、前記スプライン溝６２を対となるように形成せずに、単一に形成することもできる。
【００２６】
以上のように構成された本発明を適用したサスペンション装置では、前記モータ８に通電すると、該モータ８に設けられた駆動軸８１が回転駆動し、この駆動軸８１の回転に同期して前記駆動ギヤ８２が回転することになる。この駆動ギヤ８２の回転力が前記スプラインナット７に設けられたナット側ギヤ７２を介して該スプラインナット７に伝達され、かかるスプラインナット７が前記第一ブラケット１のスリーブ部１２に対して回転することになる。
【００２７】
このスプラインナット７が回転すると、該スプラインナット７に設けられた無限循環路７３内をボール１０が転走し、これによりスプラインナット７の回転運動がスプライン軸６に伝達され、その結果スプライン軸６がスプラインナット７と共に回転することになる。かかるスプライン軸６は前記ボールねじナット５のフランジ部５４に対して同一軸心上に固定されているため、スプライン軸６の回転に同期して前記ボールねじナット５が前記第二ブラケット２の円筒部２２に対して回転することになる。
【００２８】
前記ねじ軸４の一端は第一ブラケット１に固定されているため、前記ボールねじナット５は回転しながらねじ軸４に沿って軸方向に移動することになる。ここで、前記ボールねじナット５は回転軸受を介して第二ブラケット２の円筒部２２に回転自在に保持されると共に、フランジ部５４が第二ブラケット２の開口縁に固定されているため、該ボールねじナット５の軸方向移動に伴って第二ブラケット２もねじ軸４に沿って軸方向に運動することになる。
【００２９】
一方で、前記モータ８に通電しない状態では、第二ブラケット２に連結される第二構造体に対してサスペンション装置の軸方向の外力が作用すると、該第二ブラケット２と第一ブラケット１との間に設けられたコイルばね３がサスペンション装置の軸方向に収縮し、第二ブラケット２が第一ブラケット１に対して軸方向運動することになる。このとき、第二ブラケット２に対して回転自在に保持されたボールねじナット５が回転しながら前記ねじ軸４に沿って軸方向に移動することになる。また、前記ボールねじナット５の回転運動に応じて該ボールねじナット５に対して同一軸心上に固定されたスプライン軸６も回転運動することになる。
【００３０】
前記スプライン軸６は前記スプラインナット７と協働してボールスプライン部を構成しているため、かかるスプライン軸６の回転に伴って前記スプラインナット７に設けられた無限循環路７３内をボール１０が循環し、これにより、スプライン軸６の回転運動がスプラインナット７に伝達されて該スプラインナット７がスプライン軸６と共に回転運動することになる。
【００３１】
前記スプラインナット７の外周面にはナット側ギヤ７２が設けられており、このナット側ギヤ７２は前記モータ８に設けられた駆動ギヤ８２と噛み合っている。このため、前記スプラインナット７が回転することで、前記ナット側ギヤ７２及び駆動ギヤ８２を介してかかるスプラインナット７の回転運動が前記モータ８に伝達されることになる。このように、スプラインナット７の回転運動がモータ８に伝達されることでスプラインナット７の運動エネルギーがモータ８の電磁エネルギーに変換され、その結果、スプラインナット７の回転運動が減衰されるようになっている。
【００３２】
以上のように構成された本発明のサスペンション装置によれば、モータ８に通電しない状態では前記コイルばね３の収縮、前記ねじ軸４とボールねじナット５とからなるボールねじ部の逆効率及びモータ８の回生抵抗を利用することで、第一ブラケット１に対する第二ブラケット２の軸方向運動を許容しつつも、第二構造体に加えられた衝撃等を緩衝して第一構造体に伝達することが可能である。
【００３３】
また、本発明を適用したサスペンション装置は、前記スプライン軸６及びスプラインナット７からなるボールスプライン部を備えているため、サスペンション装置の軸方向に対して垂直な方向に作用する荷重を負荷することが可能である。その結果、従来のサスペンション装置のように、サスペンション装置の軸方向に対して垂直な方向の荷重を負荷するためのリンク機構等の別部材を用いる必要がない。
【００３４】
その一方で、本発明のサスペンション装置では、前記モータ８に通電することにより前記第一ブラケット１と第二ブラケット２との間に設けられたコイルばね３の付勢力に抗して前記ねじ軸４の軸方向に沿ってボールねじナット５を移動させ、該第一ブラケット１に対する第二ブラケット２の位置を可変、又は保持させることが可能である。
【００３５】
図５は、本発明を適用したサスペンション装置の第二実施形態を示す側面断面図である。
【００３６】
上記第一実施形態では、前記ボールねじナット５が第二ブラケット２に対して回転軸受を介して回転自在に支承されているため、前記モータ８に通電しない状態では第二ブラケット２がボールねじナット５に対して回転するように構成されている。
【００３７】
この構成からなる第一実施形態のサスペンション装置では、例えば、四つのサスペンション装置を用いて第一構成体に対して第二構造体を懸架する場合、該第二構造体に対して外力が作用したとしてもかかる第二構造体の回転を抑制することが可能であるが、単体のサスペンション装置にて第一構造体に対して第二構造体を懸架する場合には、第二構成体に対して外力が作用した際に該第二構造体の回転を抑制するためのリンク機構やアーム等の別部材を設ける必要がある。
【００３８】
これに対して、図５に示した第二実施形態のサスペンション装置では、第一ブラケット１に固定されるねじ軸１００の外周面に該ねじ軸１００の軸方向に沿ってスプライン溝が形成されており、このねじ軸１００に対して複数のボールを介して第二スプラインナット１０２が組み付けられるようになっている。すなわち、本実施形態に係るサスペンション装置では、前記前記ねじ軸１００の軸方向に対してボールねじナット５及び第二スプラインナット１０２が直列的に設けられて所謂ボールねじスプラインを構成している。尚、本実施形態に係るボールねじスプラインの構成以外の構成部分に関しては、上述の第一実施形態のものと同一であるため、同一の構成に関しては第一実施形態と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００３９】
図６は、前記ボールねじスプラインの一例を示す斜視図である。前記ねじ軸１００は、一端が第一ブラケット１に固定されており、その外周面には螺旋状にねじ溝１１０が形成されている。また、ねじ軸１００の外周面には該ねじ軸１００の軸方向に沿ってスプライン溝１２０が形成されている。このスプライン溝１２０は、２条一組でねじ軸１００の周方向に１２０°毎に配置されており、前記ねじ溝１１０と交わるようにして形成されている。
【００４０】
前記第二スプラインナット１０２は前記ねじ軸１００が貫通する貫通孔を有して略円筒状に形成されており、前記貫通孔の内周面には前記ねじ軸１００のスプライン溝１２０に対向する負荷ボール転走溝が形成されている。この第二スプラインナット１０２は、前記スプラインナット７と同様に前記負荷ボール転走溝を含むボールの無限循環路を有しており、該無限循環路内をボールが循環することで、かかる第二スプラインナット１０２はねじ軸１００に沿って軸方向に移動するようになっている。また、該第二スプラインナット１０２の外径は前記第二ブラケット２の中空部２３の内径と略同一に形成されており、該第二スプラインナット１０２は前記中空部２３内に固定されている。
【００４１】
このように構成された第二実施形態に係るサスペンション装置では、モータ８に通電しない状態であっても、第二ブラケット２の中空部２３に対して第二スプラインナット１０２が固定されているため、第一ブラケット１に対する第二ブラケット２の軸方向運動は許容されつつも、前記ボールねじナット５に対する第二ブラケット２の回転を防ぐことが可能である。
【００４２】
このような第二実施形態に係るサスペンション装置によれば、単体で用いて第一構造体に対して第二構造体を懸架する場合でも、第二ブラケット２がボールねじナット５に対して回転しないため、第二構造体の回転を抑制するためのリンク機構やアーム等の別部材を設ける必要がない。その分、第一実施形態のサスペンション装置に比べ、単体で用いる場面に適している。
【００４３】
尚、上述した実施形態に係る本発明のサスペンション装置では、ボールスプライン及びボールねじスプラインの一例としてボールが無限循環するタイプのものを説明したが、前記第一ブラケット１に対する第二ブラケット２のストローク量に応じてボールの循環を有限のものとしても差し支えない。
【符号の説明】
【００４４】
１…第一ブラケット、２…第二ブラケット、３…コイルばね、４…ねじ軸、５…ボールねじナット、６…スプライン軸、７…スプラインナット、８…モータ、９、１０…ボール、４１…ねじ溝、６２…スプライン溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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