(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット、およびそれらねじ軸とナットとの両ねじ溝に跨って係合する多数のボールを含むボールねじと、
前記ねじ軸と前記ナットとのいずれか一方である回転部材に接続され、その回転部材の回転と共に回転トルクを生じさせる回転電気機械と、
その回転電気機械を固定的に保持する第１部材と、
その第１部材と軸方向に相対移動可能であり、前記ねじ軸と前記ナットとの他方である非回転部材と接続された第２部材と
を含み、前記第１部材が車両のバネ上部とバネ下部との一方に連結され、前記第２部材がバネ上部とバネ下部との他方に連結され、バネ上部とバネ下部とにそれらの接近離間方向の力を加える電気式サスペンション装置であって、
前記ねじ軸の長手方向の少なくとも一方の端部近傍部においてそのねじ軸のねじ溝が展開図において一円弧に沿って湾曲するリード角漸減部とされることにより、そのねじ溝のリード角が中間部に比較して小さくされるとともに、前記ナットが、内周面に前記ねじ溝が形成されるとともに、軸方向に伸縮する弾性変形が可能な可変ねじ溝形成部材と、その可変ねじ溝形成部材をその可変ねじ溝形成部材の前記伸縮を許容しつつ保持し、かつ、前記ねじ軸から前記ボールを介して可変ねじ溝形成部材に伝達される力を受けるナット本体とを含むものとされたことを特徴とする電気式サスペンション装置。
【請求項２】
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット、およびそれらねじ軸とナットとの両ねじ溝に跨って係合する多数のボールを含むボールねじと、
前記ねじ軸と前記ナットとのいずれか一方である回転部材に接続され、その回転部材の回転と共に回転トルクを生じさせる回転電気機械と、
その回転電気機械を固定的に保持する第１部材と、
その第１部材と軸方向に相対移動可能であり、前記ねじ軸と前記ナットとの他方である非回転部材と接続された第２部材と
を含み、前記第１部材が車両のバネ上部とバネ下部との一方に連結され、前記第２部材がバネ上部とバネ下部との他方に連結され、バネ上部とバネ下部とにそれらの接近離間方向の力を加える電気式サスペンション装置であって、
前記ねじ軸のねじ溝のリード角がそのねじ軸の長手方向の両方の端部近傍部において中間部に比較して小さくされるとともに、前記ナットが、概して螺旋形状を成して軸方向に伸縮する弾性変形が可能な螺旋状部材の内周面に前記ねじ溝が形成された可変ねじ溝形成部材と、概して中空円筒状をなして前記可変ねじ溝形成部材をその可変ねじ溝形成部材の前記伸縮を許容しつつ保持するナット本体とを含み、前記可変ねじ溝形成部材の軸方向の中間部の１点が前記ナット本体に相対移動不能に連結されることにより、前記ねじ軸から前記ボールを介して可変ねじ溝形成部材に伝達される力をナット本体が受けるようにされたことを特徴とする電気式サスペンション装置。
【請求項３】
前記螺旋状部材が、横断面形状が四角形のばね鋼製線材が螺旋状に巻かれてコイルばね状を成す螺旋部材と、その螺旋部材の軸方向の中間部の内周面および外周面と共に前記四角形の断面形状を画定する２側面の各々に固定された２つの連結部材であって、前記２側面の側とは反対側の各側面にそれぞれ係合溝が形成されたものとを含み、前記ナット本体に、そのナット本体の内周面から半径方向に突出する２つの連結突起が設けられ、それら２つの連結突起の各々が、前記２つの連結部材の係合溝の各々に係合させられることにより、前記可変ねじ溝形成部材の軸方向の中間部の１点が前記ナット本体に相対移動不能に連結された請求項２に記載の電気式サスペンション装置。
【請求項４】
前記ねじ軸の前記長手方向の両方の端部近傍部において、前記ねじ溝が展開図において一円弧に沿って湾曲するリード角漸減部とされることにより、そのねじ溝のリード角が中間部に比較して小さくされた請求項２または３に記載の電気式サスペンション装置。
【請求項５】
前記可変ねじ溝形成部材の前記ねじ溝が、
前記ボールをそれらボールに密に接触して収容し、それらボールを介して前記ねじ軸の前記ねじ溝と係合し、前記ねじ軸と前記ナット本体との間の力の伝達に寄与する有効部と、
前記ねじ軸の前記ねじ溝と共同して前記ボールの通路を形成するが、前記ボールを余裕を持って収容し、前記ねじ軸と前記ナット本体との間の力の伝達には寄与しない無効部と
を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
【請求項６】
前記ねじ軸の前記長手方向の中間部において、前記ねじ溝のリード角が一定とされた請求項１ないし５のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
【請求項７】
前記回転電気機械に接続され、その回転電気機械を電動モータとして作動させる第１制御部と、その回転電気機械を発電機として作動させる第２制御部とを備えた制御装置を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
【請求項８】
前記ねじ軸のねじ溝が、展開図において一円弧に沿って湾曲するリード角漸減部を有し、前記可変ねじ溝形成部材の前記ねじ溝が、
前記ねじ軸のねじ溝のリード角漸減部に対応して均一な曲率半径で弾性的に湾曲する均一曲率半径湾曲部と、
前記ねじ軸のねじ溝との共同で前記多数のボールの通過を許容する通路を形成するが、それらボールを拘束することがなく、前記可変ねじ溝形成部材が自由な形状に弾性変形することを許容する自由変形部と、
それら均一曲率半径湾曲部と自由変形部との間に形成されて前記ねじ軸から前記ボールを介して受ける軸方向の荷重が可及的に均等になる形状とされた均等荷重湾曲部と
を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
【請求項９】
前記ねじ軸のねじ溝が、展開図において一円弧に沿って湾曲するリード角漸減部を有し、前記可変ねじ溝形成部材の前記ねじ溝が、
前記ねじ軸の前記ねじ溝の前記リード角漸減部に対応して均一な曲率半径で弾性的に湾曲する均一曲率半径湾曲部と、
前記ねじ軸の前記ねじ溝との共同で前記多数ボールの通過を許容する通路を形成するが、それらボールを拘束することがなく、前記可変ねじ溝形成部材が自由な形状に弾性変形することを許容する自由変形部と、
それら均一曲率半径湾曲部と自由変形部との間に、前記均一曲率半径湾曲部において前記ねじ軸の前記ねじ溝との共同で前記ボールを拘束している状態から、前記自由変形部においてボールを拘束しない状態に滑らかに移行させるために設けられ、前記ボールの一部のものに集中的に荷重が加えられることを回避する機能を果たす遷移部と
を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
【請求項１０】
前記可変ねじ溝形成部材が、横断面形状が四角形のばね鋼製線材が螺旋状に巻かれて、コイルばね状を成し、内周面に横断面形状が半円弱である半円溝が前記ねじ溝として形成される一方、外周面に横断面形状がＵ字形をなすＵ溝が形成された螺旋部材を含み、その螺旋部材の先端に接続通路形成部材が固定され、その接続通路形成部材により、前記半円溝と前記Ｕ溝とを接続する接続通路が形成された請求項１ないし９のいずれかに記載の電気式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、車両サスペンションシステムの主要な構成要素であるサスペンション装置に関するものであり、特に、回転電気機械を備えてバネ上部とバネ下部との間に設けられ、それらにそれらの接近離間方向の力を加える電気式サスペンション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気式サスペンション装置の一例としての電気式アブソーバが下記特許文献１に記載されている。この電気式アブソーバは、ボールねじと、回転電気機械と、互いに軸方向の相対移動が可能な第１部材および第２部材とを含んでいる。ボールねじは、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット、およびそれらねじ軸とナットとの両ねじ溝に跨って係合する多数のボールを含み、ねじ軸が電動モータに接続され、ナットが第２部材に接続されている。回転電気機械が第１部材に保持され、その第１部材が車両のバネ上部に連結される一方、第２部材がバネ下部に連結される。バネ上部とバネ下部とが接近離間する際、回転電気機械が発電機として作動させられ、その接近離間に対抗する力をバネ上部とバネ下部とに加え、アブソーバとして機能する。
【０００３】
また、ボールねじにおいて、ねじ軸の軸方向に関してリード角を変化させることにより、ボールねじにより送られる対象物の送り速度や送り力を変化させることが下記特許文献２に記載されている。このボールねじにおいては、ねじ軸のリード角の変化にナットのねじ溝を追従させるために、ナットが螺旋部材とナット本体とにより構成されている。螺旋部材は弾性変形により伸縮可能とされ、その内周面にねじ溝が形成され、そのねじ溝とねじ軸のねじ溝とに跨って多数のボールが介在させられている。ねじ軸の回転につれて、ねじ軸とナットとが軸方向に相対移動し、その結果、ねじ軸のねじ溝の、ボールを介してナットと係合する部分のリード角が変化すれば、螺旋部材の弾性変形によりナットのねじ溝のリード角の変化が許容され、ナットとねじ軸とは支障なく軸方向に相対移動し続ける。
【特許文献１】特開２００５−９６５８７号公報
【特許文献２】特開平５−２６３８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の発明者は、上記特許文献２に記載されている「ボールねじのねじ軸のリード角を軸方向に関して変化させることにより、送り装置の送り速度や送り力を変化させる」という技術思想が、特許文献２に記載されている工作機械や成形機の送り装置のみならず、特許文献１に記載された種類の電気式サスペンション装置の実用性を向上させる上で有効であることに気付いた。すなわち、本発明は、リード角が軸方向に関して変化するねじ軸を含むボールねじを電気式サスペンション装置に適用することにより、電気式サスペンション装置の実用性を向上させることを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、(a)外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット、およびそれらねじ軸とナットとの両ねじ溝に跨って係合する多数のボールを含むボールねじと、(b)前記ねじ軸と前記ナットとのいずれか一方である回転部材に接続され、その回転部材の回転と共に回転トルクを生じさせる回転電気機械と、(c)その回転電気機械を固定的に保持する第１部材と、(d)その第１部材と軸方向に相対移動可能であり、前記ねじ軸と前記ナットとの他方である非回転部材と接続された第２部材とを含み、前記第１部材が車両のバネ上部とバネ下部との一方に連結され、前記第２部材がバネ上部とバネ下部との他方に連結され、バネ上部とバネ下部とにそれらの接近離間方向の力を加える電気式サスペンション装置において、前記ねじ軸の長手方向の少なくとも一方の端部近傍部においてそのねじ軸のねじ溝が展開図において一円弧に沿って湾曲するリード角漸減部とされることにより、そのねじ溝のリード角が中間部に比較して小さくされるとともに、前記ナットが、内周面に前記ねじ溝が形成されるとともに、軸方向に伸縮する弾性変形が可能な可変ねじ溝形成部材と、その可変ねじ溝形成部材をその可変ねじ溝形成部材の前記伸縮を許容しつつ保持し、かつ、前記ねじ軸から前記ボールを介して可変ねじ溝形成部材に伝達される力を受けるナット本体とを含むものとしたことを特徴とする。
本発明はまた、前記課題を解決するために、上記(a)のボールねじと、(b)の回転電気機械と、(c)の第１部材と、(d)の第２部材とを含む電気式サスペンション装置において、前記ねじ軸のねじ溝のリード角がそのねじ軸の長手方向の両方の端部近傍部において中間部に比較して小さくするとともに、前記ナットを、概して螺旋形状を成して軸方向に伸縮する弾性変形が可能な螺旋状部材の内周面に前記ねじ溝が形成された可変ねじ溝形成部材と、概して中空円筒状をなして前記可変ねじ溝形成部材をその可変ねじ溝形成部材の前記伸縮を許容しつつ保持するナット本体とを含み、前記可変ねじ溝形成部材の軸方向の中間部の１点が前記ナット本体に相対移動不能に連結することにより、前記ねじ軸から前記ボールを介して可変ねじ溝形成部材に伝達される力をナット本体が受けるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本電気式サスペンション装置は、回転電気機械の制御装置を変更することにより、バネ上部とバネ下部との接近離間に対抗する軸方向力（以下、減衰力と称する）を発生させるアブソーバとしてのみ機能するものとすることも、バネ上部とバネ下部とを積極的に離間させる力を発生させるアクチュエータとしてのみ機能するものとすることも、アブソーバとアクチュエータとの両方として機能するものとすることも可能である。
いずれにしても、本電気式サスペンション装置においては、ねじ軸とナットとの軸方向の相対移動により、ナットがねじ軸のリード角の小さい端部と係合するに到れば、リード角の大きい中央部と係合していた状態と比較して、回転電気機械の同じ回転トルクに対応する軸方向の力が大きくなる。本電気式サスペンション装置をアブソーバとして機能させる場合には、バネ上部とバネ下部との同じ相対移動速度に対して大きな減衰力を発生させることができ、アクチュエータとして機能させる場合には、回転電気機械の同じ駆動トルクにより大きな軸方向力を発生させることができるのである。
それによって、使用頻度が高い小ストローク領域では回転電気機械の制御性を高く保ちつつ、ストロークエンド近傍では回転電気機械の回転トルクを有効に軸方向力に変換することが可能となり、回転電気機械，バウンドストッパ，リバウンドストッパ等の少なくとも１つの小形化が可能となって、電気式サスペンション装置の実用性が向上する効果が得られる。
しかも、ねじ軸の長手方向の少なくとも一方の端部近傍部においてそのねじ軸のねじ溝を展開図において一円弧に沿って湾曲するリード角漸減部とするとともに、ナットを、内周面にねじ溝が形成されるとともに、軸方向に伸縮する弾性変形が可能な可変ねじ溝形成部材と、その可変ねじ溝形成部材をその可変ねじ溝形成部材の伸縮を許容しつつ保持し、かつ、ねじ軸から前記ボールを介して可変ねじ溝形成部材に伝達される力を受けるナット本体とを含むものとした態様においては、ねじ軸のリード角が変化する殆どの領域で、可変ねじ溝形成部材の弾性変形量が連続的に変化することとなり、可変ねじ溝形成部材を弾性変形させるために必要な回転部材の回転トルクも連続的に変化することとなって、電気式サスペンション装置の設計が容易となり、あるいは回転電気機械の制御が容易となる効果が得られる。
また、ナットを、概して螺旋形状を成して軸方向に伸縮する弾性変形が可能な螺旋状部材の内周面にねじ溝が形成された可変ねじ溝形成部材と、概して中空円筒状をなして可変ねじ溝形成部材をその可変ねじ溝形成部材の伸縮を許容しつつ保持するナット本体とを含むものとし、かつ、可変ねじ溝形成部材の軸方向の中間部の１点をナット本体に相対移動不能に連結することにより、ねじ軸からボールを介して可変ねじ溝形成部材に伝達される力をナット本体が受けるようにした態様においては、可変ねじ溝形成部材がナット本体に連結される一点の両側において弾性変形により伸縮することが可能となる効果が得られる。しかも、可変ねじ溝形成部材のナット本体に対する自由な移動は防止され、かつ、その連結点において、可変ねじ溝形成部材とナット本体との間の力の伝達が可能である。
【０００７】
なお、上記のようにねじ軸のねじ溝のリード角が小さくなるに従って、可変ねじ溝形成部材が弾性変形により軸方向に収縮し、その状態でボールを介して（以下、特に必要がない限り、ボールを介することは省略する）ナット本体とねじ軸との間の力の伝達を行う。可変ねじ溝形成部材は、ねじ軸のリード角が大きい中央部と係合する状態で、歪みが一番小さく、リード角が小さい端部と係合する状態で歪み大きくなるようにすることも、逆にすることも可能である。しかし、本電気式サスペンション装置は、中間的な長さ、すなわち可変ねじ溝形成部材がねじ軸の中央部と係合する状態で作動することが多いこと、および、可変ねじ溝形成部材の歪みが小さいほどボールに作用する力やボールとねじ溝との接触面圧が小さくて済むことを考えれば、一般には、可変ねじ溝形成部材がねじ軸の中央部と係合する状態で、可変ねじ溝形成部材の歪みが最も小さくなるようにすることが望ましい。この最小の歪みは０とすることも可能であるが、例えば、ボールとねじ溝との遊びを無くす等、別の目的で、比較的小さい歪みが生じた状態とすることも可能である。
【発明の態様】
【０００８】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、特許請求の範囲に記載された発明である「本願発明」の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載，従来技術等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【００１０】
（１）外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット、およびそれらねじ軸とナットとの両ねじ溝に跨って係合する多数のボールを含むボールねじと、
前記ねじ軸と前記ナットとのいずれか一方である回転部材に接続され、その回転部材の回転と共に回転トルクを生じさせる回転電気機械と、
その回転電気機械を固定的に保持する第１部材と、
その第１部材と軸方向に相対移動可能であり、前記ねじ軸と前記ナットとの他方である非回転部材と接続された第２部材と
を含み、前記第１部材が車両のバネ上部とバネ下部との一方に連結され、前記第２部材がバネ上部とバネ下部との他方に連結され、バネ上部とバネ下部とにそれらの接近離間方向の力を加える電気式サスペンション装置であって、
前記ねじ軸のねじ溝のリード角がそのねじ軸の長手方向の少なくとも一方の端部近傍部において中間部に比較して小さくされるとともに、前記ナットが、内周面に前記ねじ溝が形成されるとともに、軸方向に伸縮する弾性変形が可能な可変ねじ溝形成部材と、その可変ねじ溝形成部材をその可変ねじ溝形成部材の前記伸縮を許容しつつ保持し、かつ、前記ねじ軸から前記ボールを介して可変ねじ溝形成部材に伝達される力を受けるナット本体とを含むものとされたことを特徴とする電気式サスペンション装置。
（２）前記ねじ軸の前記長手方向の少なくとも一方の端部近傍部において、前記ねじ溝が展開図において一円弧に沿って湾曲する形状とされた(1)項に記載の電気式サスペンション装置。
ねじ軸のねじ溝のリード角が段階的に小さくなるようにすることも可能である、例えば、ねじ軸の少なくとも一方の端部に最も近い部分においてリード角を小さくし、中央部において大きくし、それら両部分の間において中間の大きさとするというように、ねじ溝が展開図において概して折れ線を描き、各折れ点近傍部に丸味が付けられた状態となる形状とするのである。しかし、このようにすると、可変ねじ溝形成部材の先端部が折れ点近傍部に達するごとに可変ねじ溝形成部材を弾性変形させるために必要な回転トルクが段階的に変化することとなるため、回転電気機械の制御が複雑になる。
それに対し、本項の構成を採用すれば、ねじ軸のリード角が変化する殆どの領域で、可変ねじ溝形成部材の弾性変形量が連続的に変化することとなり、可変ねじ溝形成部材を弾性変形させるために必要な回転部材の回転トルクも連続的に変化することとなって、電気式サスペンション装置の設計が容易となり、あるいは回転電気機械の制御が容易となる効果が得られる。
（３）前記ねじ軸の前記長手方向の中間部において、前記ねじ溝のリード角が一定とされた(1)項または(2)項に記載の電気式サスペンション装置。
リード角が一定であれば、可変ねじ溝形成部材とねじ軸との係合位置の変化に関わらず、可変ねじ溝形成部材の弾性変形量が一定（０も含む）で済み、回転電気機械の特に微妙な制御が要求される電気式サスペンション装置の中立位置近傍（小ストローク領域）において、可変ねじ溝形成部材を弾性変形させるために必要な回転電気機械の回転トルクが不要となるか、必要な場合でもほぼ一定となり、回転電気機械の制御が容易となる効果が得られる。特に、可変ねじ溝形成部材を弾性変形させるために必要な回転電気機械の回転トルクが不要となる場合には、回転電気機械を作動させるための電気エネルギが少なくて済む効果も得られる。
（４）前記ナット本体が概して中空円筒状を成し、前記可変ねじ溝形成部材が概して螺旋形状を成す螺旋部材とされ、その螺旋部材が前記ナット本体の内周側に軸方向に相対移動可能に嵌合され、その螺旋部材の軸方向の中間部の１点が前記中空円筒状のナット本体に相対移動不能に連結された(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
可変ねじ溝形成部材の軸方向の中間部の１点をナット本体に相対移動不能に連結すれば、可変ねじ溝形成部材はその一点の両側において弾性変形により伸縮することが可能である。しかも、可変ねじ溝形成部材のナット本体に対する自由な移動は防止され、かつ、その連結点において、可変ねじ溝形成部材とナット本体との間の力の伝達が可能である。
ただし、「１点」あるいは「連結点」と言っても、力の伝達が可能な大きさの連結構造は必要であって、幾何学的な意味での点ではない。
なお、前記特許文献２に記載されているように、可変ねじ溝形成部材の一端とナット本体とを相対移動不能に固定することも考えられる。しかし、ナット本体に固定された一端はナット本体に対して軸方向に相対移動不能であるのに対し、その一端から離れた部分は可変ねじ溝形成部材の弾性変形によって容易にナット本体に対して軸方向に相対移動し得るため、これら両部分を共にボールを介してねじ軸と係合させれば、軸方向の力の伝達は殆ど固定の一端の近傍部分に保持されたボールによって行われ、固定の一端から離れた部分をボール介してねじ軸に係合させる意味が殆ど失われてしまう。
この事態を回避するためには、可変ねじ溝形成部材のナット本体に固定される一端の近傍部においてはねじ溝の横断面形状を大きくする等により、ボールが余裕を持って収容され、可変ねじ溝形成部材とねじ軸との間の軸方向の力の伝達には関与しないようにし、固定された一端から離れた部分においてのみ、可変ねじ溝形成部材がボールを介してねじ軸と係合し、その部分のボールのみが力の伝達に寄与するようにすればよい。
本項の構成は、上記の、一端がナット本体に固定された可変ねじ溝形成部材に、同じ構造の可変ねじ溝形成部材を１８０度反転させたものを結合したものに相当する。このようにすれば、可変ねじ溝形成部材はナット本体への固定部（連結部）の両側でねじ軸とボールを介して係合することとなり、可変ねじ溝形成部材の姿勢を安定させることが容易となる。
（５）前記可変ねじ溝形成部材の前記軸方向の中間部に第１連結部が設けられ、前記ナット本体に第２連結部が設けられて、それら第１連結部と第２連結部との係合により、可変ねじ溝形成部材の前記ナット本体に対するナット本体の軸線に平行な方向の移動とその軸線まわりの相対回転とが阻止された状態で、前記可変ねじ溝形成部材が前記ナット本体に連結された(4)項に記載の電気式サスペンション装置。
（６）前記第２連結部が前記ナット本体の内周面から半径方向内向きに突出した２本のピンを含み、前記第１連結部がそれら２本のピンの各々と係合する２つの係合凹部を備えて前記可変ねじ溝形成部材に固定された係合凹部形成部材を含む(5)項に記載の電気式サスペンション装置。
本項の特徴によれば、可変ねじ溝形成部材をナット本体に固定するための連結部の構成が特に簡単となる。
（７）前記可変ねじ溝形成部材の内周面に横断面形状がほぼ半円形である半円溝が形成され、前記可変ねじ溝形成部材の外周面に横断面形状がＵ字形で、前記ボールの各々の全体を収容可能なＵ溝が形成され、かつ、それら半円溝とＵ溝との端同士を滑らかに接続する接続通路が形成された(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
各ボールが半円溝内に位置する状態では、それらボールはねじ軸のねじ溝と可変ねじ溝形成部材の半円溝とに跨がって位置することとなる。ただし、半円溝はすべての部分においてボールに密に接触し、可変ねじ溝形成部材を正確にねじ軸のねじ溝に沿った形状に保つ形状とされる必要はない。例えば、次項におけるように、有効部と無効部とを含むものとされ、さらに後述のように弾性変形漸増部や遷移部を含むものとされてもよいのである。
（８）前記可変ねじ溝形成部材の前記ねじ溝が、
前記ボールをそれらボールに密に接触して収容し、それらボールを介して前記ねじ軸の前記ねじ溝と係合し、前記ねじ軸と前記ナット本体との間の力の伝達に寄与する有効部と、
前記ねじ軸の前記ねじ溝と共同して前記ボールの通路を形成するが、前記ボールを余裕を持って収容し、前記ねじ軸と前記ナット本体との間の力の伝達には寄与しない無効部と
を含む(1)項ないし(7)項のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
本項の構成によれば、可変ねじ溝形成部材の全体がボールを介してねじ軸と係合させられるわけではなくなり、ボールねじの設計の自由度が向上する。次項の態様がその一例である。
（９）前記可変ねじ溝形成部材が、その可変ねじ溝形成部材の軸方向の中央部の一点において前記ナット本体に相対移動不能に連結され、その連結された被連結部の軸方向における両側の、被連結部から離れた部分に前記有効部が設けられた(8)項に記載の電気式サスペンション装置。
（１０）前記可変ねじ溝形成部材を軸方向に平行な方向から見た場合に、前記有効部と前記被連結部とが互いに重なり合う(9)項に記載の電気式サスペンション装置。
可変ねじ溝形成部材は有効部においてねじ軸との間で軸方向の力の伝達を行うが、その有効部と周方向の同じ位置に被連結部が設けられていれば、力の伝達時に可変ねじ溝形成部材に作用する回転モーメントが小さくて済み、可変ねじ溝形成部材の外周面とナット本体の内周面との摺動摩擦が０となるか、あるいは小さくて済む。
（１１）前記可変ねじ溝形成部材の前記ねじ溝が、さらに、
前記可変ねじ溝形成部材が前記ねじ軸の前記リード角が変化するリード角変化部と前記ボールを介して係合し始める際、その可変ねじ溝形成部材の弾性変形量を徐々に増大させる弾性変形漸増部と、
前記有効部と前記無効部との間に設けられ、前記ねじ軸と前記ナット本体との間の力の伝達に寄与する度合いを徐々に低下させる遷移部と
の少なくとも一方を含む(8)項ないし(10)項のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
可変ねじ溝形成部材のねじ溝に弾性変形漸増部を設ければ、実施例の項において詳細に説明するように、可変ねじ溝形成部材がねじ軸のリード角変化部とボールを介して係合し始める際、１個のボールに集中的に大きな力が作用することを回避することができる。有効部と無効部との間に遷移部を設ける場合も同様である。
（１２）前記回転電気機械に接続され、その回転電気機械を電動モータとして作動させる第１制御部と、その回転電気機械を発電機として作動させる第２制御部とを備えた制御装置を含む(1)項ないし(11)項のいずれかに記載の電気式サスペンション装置。
電気式サスペンション装置を、電気式アブソーバとして機能させることと、電動アクチュエータとして機能させることとの両方が可能となり、特に実用性に優れた電気式サスペンション装置が得られる。
（１３）外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット、およびそれらねじ軸とナットとの両ねじ溝に跨って係合する多数のボールを含むボールねじと、
前記ねじ軸と前記ナットとのいずれか一方である回転部材に接続され、その回転部材の回転と共に回転トルクを生じさせる回転電気機械と、
その回転電気機械を固定的に保持する第１部材と、
その第１部材と軸方向に相対移動可能であり、前記ねじ軸と前記ナットとの他方である非回転部材と接続された第２部材と
を含み、前記第１部材が車両のバネ上部とバネ下部との一方に連結され、前記第２部材がバネ上部とバネ下部との他方に連結され、バネ上部とバネ下部とにそれらの接近離間方向の力を加える電気式サスペンション装置であって、
前記ナットが、
内周面に前記ねじ溝が形成されるとともに、軸方向に伸縮する弾性変形が可能な可変ねじ溝形成部材と、
その可変ねじ溝形成部材をその可変ねじ溝形成部材の前記伸縮を許容しつつ保持し、かつ、前記ねじ軸から前記ボールを介して可変ねじ溝形成部材に伝達される力を受けるナット本体と
を含むことを特徴とする電気式サスペンション装置。
可変ねじ溝形成部材の弾性係数を適切に選定することによって、可変ねじ溝形成部材に比較的周波数の高い振動を吸収する振動吸収部材としての機能を果たさせることができる。
前記特許文献１に記載されているように、バネ上部とバネ下部との相対移動（振動）のうち比較的周波数の低いものは回転電気機械の制御により除去することができるが、比較的周波数の高い振動を除去することは困難である。そこで、特許文献１に記載の電気式サスペンション装置においては、アッパーサポートに振動吸収機能を果たさせることが行われているが、本項の構成を採用すれば、アッパーサポートの振動吸収機能の一部あるいは全部を可変ねじ溝形成部材に果たさせることができる。
(1)項の電気式サスペンション装置においても、可変ねじ溝形成部材に振動吸収機能を果たさせることが可能である。しかし、(1)項のものにおいては、可変ねじ溝形成部材がねじ軸のねじ溝のリード角変化に伴って弾性変形することを許容する必要があるため、この要求と、振動吸収部材として適切な弾性係数の要求との両方を同時に満たすことが必要であり、両要求を常に満たし得るとは限らない。しかし、本項の電気式サスペンション装置においては、可変ねじ溝形成部材をねじ軸のねじ溝のリード角変化に伴って弾性変形させる必要がないため、可変ねじ溝形成部材の振動吸収機能を高めることが容易である。
なお、前記(4)項ないし(10)項の何れかに記載の特徴、(11)項の遷移部、および(12)項に記載の特徴は本項の電気式サスペンション装置にも採用可能であり、有効である。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に一実施例としての電気式サスペンション装置を含む車両用サスペンションシステム１０を模式的に示す。本サスペンションシステム１０は、前後左右の４つ車輪１２の各々に対応する独立懸架式の４つのサスペンション装置を備えており、それらサスペンション装置の各々は、図２に示すように、サスペンションスプリングの一種としてのエアスプリング１４と電気式サスペンション装置１６とを含んでいる。電気式サスペンション装置１６は、車輪１２を保持してバネ下部の一部分を構成するロアアーム１７と、車体に設けられてバネ上部の一部分を構成するマウント部に図示を省略するマウントゴムを介して連結される連結板１８との間に、それらを連結するようにして配設され、その電気式サスペンション装置１６と並列的にエアスプリング１４が設けられている。
【００１２】
電気式サスペンション装置１６は、アウタチューブ２０と、そのアウタチューブ２０に嵌入してアウタチューブ２０の上端部から上方に突出するインナチューブ２２とを含んで構成されている。アウタチューブ２０は、それの下端部に設けられた連結部２４においてロアアーム１７に連結され、一方、インナチューブ２２は、それの上端部に形成されたフランジ部２６において連結板１８に結合されている。アウタチューブ２０には、その内壁面にそれの軸線に平行な方向（以下、軸方向という）に延びる１対のガイド溝２８が設けられるとともに、それらのガイド溝２８の各々には、インナチューブ２２の下端部に付設された１対のキー３０の各々が嵌まるようにされており、それらガイド溝２８およびキー３０によって、アウタチューブ２０とインナチューブ２２とが、相対回転不能、軸方向に相対移動可能とされている。アウタチューブ２０の上端部には、シール３２が付設されており、エアスプリング１４の圧力室３４からのエアの漏れが防止されている。
【００１３】
また、インナチューブ２２の上端には回転電気機械４０が、それの軸線が軸方向と平行となる姿勢で固定されており、その回転電気機械４０の出力軸４２にはねじ軸４４が同軸に固定されている。一方、アウタチューブ２０には、ナット支持筒４６を介してナット４８が固定されている。ナット４８は、中空円筒状のナット本体５２と、その内周面に取り付けられた可変ねじ溝形成部材としての螺旋部材５４とを備えている。そして、ねじ軸４４の外周面に形成された螺旋状のねじ溝５６と、螺旋部材５４の内周面に形成されたねじ溝５８とに跨って多数のボール６０が配設され、以上ねじ軸４４，ナット４８およびボール６０によりボールねじ６２が構成されている。ねじ軸４４の回転に伴ってナット４８とねじ軸４４とが軸方向に相対移動し、インナチューブ２２とアウタチューブ２０とも軸方向に相対移動する。本実施例におていは、ねじ軸４４が回転部材、ナット４８が非回転部材として機能し、インナチューブ２２が第１部材、アウタチューブ２０が第２部材として機能するのである。ナット４８の詳細な構造については後述する。また、本電気式サスペンション装置１６の収縮限度はバウンドストッパ４９とねじ軸４４との当接により規定され、伸長限度はリバウンドストッパ５０とキー３０との当接により規定される。
【００１４】
エアスプリング１４は、連結板１８に固定されたハウジング７０と、アウタチューブ２０に固定されたエアピストン７２と、それらを接続するダイヤフラム７４とを備えている。ハウジング７０は、概して一端が開口した有底円筒状をなし、開口を下向きにして底部が連結板１８に固定されている。その底部の中央に貫通穴が形成され、その貫通穴をインナチューブ２２が貫通し、前記フランジ部２６がハウジング７０の底部外面に固定されている。エアピストン７２は、概して中空円筒状をなし、アウタチューブ２０の外周面に嵌合された状態で、アウタチューブ２０の上部に固定されている。それらハウジング７０とエアピストン７２とは、ダイヤフラム７４によって気密性を保った状態で続されており、それらハウジング７０とエアピストン７２とダイヤフラム７４とによって前記圧力室３４が形成されている。その圧力室３４には、流体としての加圧空気（以下、エアと略称する）が封入されている。このような構造により、エアスプリング１４は、エアの圧力によって、ロアアーム１７にマウント部、つまり、車輪１２に車体を弾性的に支持させている。
【００１５】
以上のように構成されているため、上記バネ上部とバネ下部とが接近，離間する場合、アウタチューブ２０とインナチューブ２２とが軸方向に相対移動し、電気式サスペンション装置１６が伸縮する。それに伴って、ねじ軸４４とナット４８とが軸方向に相対移動するとともに、ねじ軸４４がナット４８に対して回転する。その際、回転電気機械４０がねじ軸４４に回転トルクを付与し、この回転トルクによって、バネ上部とバネ下部との相対移動（ストローク動作）に対して、そのストローク動作を妨げる抵抗力が発生させられる。この抵抗力をバネ上部とバネ下部とのストローク動作に対する減衰力として作用させることで、電気式サスペンション装置１６は、いわゆるアブソーバ（「ダンパ」と呼ぶこともできる）として機能することとなる。言い換えれば、電気式サスペンション装置１６は、自身が発生させる軸方向力によって、ストローク動作に対して減衰力を付与する機能を有しているのである。また、電気式サスペンション装置１６は、軸方向力をストローク動作に対する推進力、つまり駆動力として作用させる機能をも有している。この機能により、バネ上絶対速度に比例する減衰力を作用させるスカイフックダンパ理論に基づく制御を実行することが可能である。さらに、電気式サスペンション装置１６は、軸方向力によってバネ上部とバネ下部との上下方向における距離（以下、「バネ上バネ下間距離」という場合がある）を積極的に変更し、また、バネ上バネ下間距離を所定の距離に維持する機能をも有している。この機能によって、旋回時の車体のロール，加速・減速時の車体のピッチ等を効果的に抑制すること、車両の車高を調整すること等が可能となっている。
【００１６】
サスペンションシステム１０は、図１に示すように、各エアスプリング１４に対して流体としてのエアを流入・流出させるための流体流入・流出装置、詳しく言えば、エアスプリング１４の圧力室３４に接続されて、その圧力室３４にエアを供給し、圧力室３４からエアを排出するエア給排装置８０を備えている。本サスペンションシステム１０は、エア給排装置８０によって、各エアスプリング２８の圧力室３４内のエア量を調整することが可能とされており、エア量の調整によって、各エアスプリング１４のバネ長を変更し、各車輪１２についてのバネ上バネ下間距離を変化させることが可能とされている。
【００１７】
本サスペンションシステム１０は、サスペンション電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０によって、電気式サスペンション装置１６およびエアスプリング１４が制御されるようになっている。具体的には、電気式サスペンション装置１６の回転電気機械４０およびエア給排装置８０の作動の制御が行われる。サスペンションＥＣＵ９０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成されたコントローラ９２と、エア給排装置８０の駆動回路としてのドライバ９４と、各電気式サスペンション装置１６が有する回転電気機械４０に対応する駆動回路としてのインバータ９６とを有している。そのドライバ９４およびインバータ９６は、コンバータ９８を介してバッテリ１００に接続されており、エア給排装置８０が有する各制御弁，ポンプモータ等、および、各電気式サスペンション装置１６の回転電気機械４０には、そのコンバータ９８とバッテリ１００とを含んで構成される電源から電力が供給される。なお、回転電気機械４０は定電圧駆動されることから、回転電気機械４０への供給電力量は、供給電流量を変更することによって変更される。
【００１８】
車両には、イグニッションスイッチ［Ｉ／Ｇ］１１０，車両走行速度（以下、「車速」と略す場合がある）を検出するための車速センサ［ｖ］１１２，各車輪１２についてのバネ上バネ下間距離を検出する４つのストロークセンサ［Ｓｔ］１１４，車高変更指示のために運転者によって操作される車高変更スイッチ［ＨＳｗ］１１６，ステアリングホイールの操作角を検出するための操作角センサ［δ］１２０，車体に実際に発生する前後加速度である実前後加速度を検出する前後加速度センサ［Ｇｘ］１２２，車体に実際に発生する横加速度である実横加速度を検出する横加速度センサ［Ｇｙ］１２４，各車輪１２に対応する車体の各マウント部の縦加速度（上下加速度）を検出する４つのバネ上縦加速度センサ［Ｇｚｓ］１２６，各車輪１２の縦加速度を検出する４つのバネ下縦加速度センサ［Ｇｚｇ］１２８，アクセルスロットルの開度を検出するスロットルセンサ［Ｓｒ］１３０，ブレーキのマスタシリンダ圧を検出するブレーキ圧センサ［Ｂｒ］１３２等が設けられており、それらはコントローラ９２に接続されている。サスペンションＥＣＵ９０は、それらのスイッチ，センサからの信号に基づいて、電気式サスペンション装置１６およびエアスプリング１４の作動の制御を行う。なお、［ ］の文字は、上記スイッチ,センサ等を図面において表わす場合に用いる符号である。また、コントローラ９２のコンピュータが備えるＲＯＭには、電気式サスペンション装置１６およびエアスプリング１４の制御に関するプログラム、各種のデータ等が記憶されている。
【００１９】
本サスペンションシステム１０では、４つの電気式サスペンション装置１６の各々を独立して制御することが可能となっている。それら電気式サスペンション装置１６の各々において、回転電気機械４０がボールねじ６２を介して発生させる軸方向力が独立して制御され、車体および車輪１２の振動、つまり、バネ上振動およびバネ下振動を減衰させるための制御（振動減衰制御と称する）が実行される。また、車両の旋回に起因する車体のロールを抑制するための制御（ロール抑制制御と称する）、および車両の加減速に起因する車体のピッチを抑制するための制御（ピッチ抑制制御と称する）が実行される。これら振動減衰制御，ロール抑制制御，ピッチ抑制制御は、各制御ごとの電気式サスペンション装置１６の軸方向力の成分である振動減衰成分，ロール抑制成分，ピッチ抑制成分を合計して目標軸方向力が決定され、回転電気機械４０がその目標軸方向力を発生させるように制御されることで、総合的に実行される。なお、軸方向力およびそれの成分は、バネ上部とバネ下部とを離間させる方向（リバウンド方向）の力に対応するものが正の値，バネ上部とバネ下部とを接近させる方向（バウンド方向）の力に対応するものが負の値となるものとして扱われる。
【００２０】
なお、本サスペンションシステム１０では、エアスプリング１４によって、路面の起伏が大きい道路の走行への対処等を目的として運転者の意思に基づいて車両の車高を変更する制御（車高変更制御と称する）も実行される。その車高変更制御について簡単に説明する。車高変更制御は、運転者の意図に基づく車高変更スイッチ１１６の操作によって実現すべき設定車高である目標設定車高が変更された場合において、実行される。その目標設定車高の各々に応じて、各車輪１２についての目標となるバネ上バネ下間距離が設定されており、ストロークセンサ１１４の検出値に基づいて、それぞれの車輪１２についてのバネ上バネ下間距離が目標距離になるように、エア給排装置８０の作動が制御され、各車輪１２のバネ上バネ下間距離が目標設定車高に応じた距離に変更されるのである。さらに、この車高変更制御では、例えば、乗員数の変化，荷物の積載量の変化等による車高の変動に対処することを目的とした、いわゆるオートレベリングと呼ばれる制御も行われる。
【００２１】
上記サスペンション電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０による電気式サスペンション装置１６およびエアスプリング１４の制御の詳細については、例えば、特願２００６−３５１９９０の明細書等に詳細に記載されており、かつ、本願発明を理解する上で不可欠でもないので省略し、以下、ボールねじ６２の詳細について説明する。
【００２２】
ねじ軸４４のねじ溝５６は、ねじ軸４４の軸方向の中央部においてはリード角が一定のリード角一定部１４０（図３参照）とされ、基端部および先端部においてはそれそれ基端および先端に向かうに従ってリード角が漸減するリード角漸減部１４２とされている。リード角一定部１４０においては、ねじ溝５６が、それを展開した場合に、図３に示すように、一定の角度で傾斜した直線部となり、リード角漸減部１４２においては、一円弧に沿った湾曲した円弧部となる形状に形成されている。それにより、ねじ軸４４の基端および先端においてはリード角が中央のリード角の１／２となっている。
【００２３】
ナット４８は、前述のように、ナット本体５２と螺旋部材５４とを含む。螺旋部材５４は横断面形状が四角形のばね鋼製線材が螺旋状に巻かれて、コイルばね状をなす部材であり、図４に示すように、内周面１５０に横断面形状が半円弱である半円溝が前記ねじ溝５８として形成される一方、外周面１５２に横断面形状がＵ字形をなすＵ溝１５４が形成されている。ねじ溝５８は概して、鋼製の前記ボール６０の１／２弱を収容し、Ｕ溝１５４はボール６０全体を一定の余裕を持って収容可能な幅および深さを有している。ねじ溝５８の詳細については後述する。
【００２４】
上記ねじ溝５８とＵ溝１５４とは、図５に示すように、螺旋部材５４の両端部に設けられた接続通路１５６により互いに接続されており、ボール６０はねじ溝５８，接続通路１５６，Ｕ溝１５４および接続通路１５６により形成される循環路を経て循環する。図示の例では、接続通路１５６が、螺旋部材５４の先端にろう付け等適宜の固定手段により固定された接続通路形成部材１５８により形成されている。図５においては、接続通路形成部材１５８が１つの部材であるかのように記載されているが、実際は、接続通路形成部材１５８は２つの部材に分けて製造され、それら２つの部材が螺旋部材５４の先端に固定されることにより、接続通路１５６を形成する。接続通路形成部材１５８は、ねじ軸４４のねじ溝５６内へ延びる舌片１６０を備えており、この舌片１６０によって、ねじ軸４４のねじ溝５６からボール６０を接続通路１５６へ導く。符号１６２は位置決め突起を示し、接続通路形成部材１５８を螺旋部材５４に固定する際の２つの相対位置決め部の一方として、螺旋部材５４の端面から突出させられ、接続通路形成部材１５８に形成された相対位置決め部の他方としての位置決め凹部と係合する。なお、図５においては、理解を容易にするために、ボール６０が実際より大きく描かれている。
【００２５】
螺旋部材５４は、前述のように、軸方向の中間部がナット本体５２に連結されるのであるが、その連結部の構造の一例を図６および図７に示す。本例においては、螺旋部材５４の軸方向の中央の部分に、スペーサ１６８と２つの連結部材１７０とがろう付け等適宜の固定手段により固定されている。スペーサ１６８は、螺旋部材５４の外周面１５２とナット本体５２の内周面との間に一定の隙間を確保するために、螺旋部材５４の外周面１５２に固定されたものである。一方、２つの連結部材１７０はそれぞれ、断面形状がほぼ半円である係合溝１７２を備え、それら係合溝１７２が螺旋部材５４の軸方向に隔たった状態となるように、螺旋部材５４の両側面の各々に固定されている。一方、ナット本体５２には、軸方向に隔たった２つの位置に２本の連結ピン１７４が設けられている。図示の例ではナット本体５２の軸方向に隔たった２箇所に貫通穴１７６が形成され、それら貫通穴１７６の各々に連結ピン１７４が圧入されて、先端部がナット本体５２の内周面から半径方向内向きに突出させられている。これら連結ピン１７４が連結部材１７０の係合溝１７２にそれぞれ係合することにより、螺旋部材５４の被連結部１７８は、ナット本体５２に対して軸方向にも周方向にも相対移動不能な状態で連結される。
【００２６】
次に、螺旋部材５４のねじ溝５８の詳細を説明する。前述のように、ねじ溝５８は概して半円溝状を成すのであるが、全長にわたって横断面形状ないし寸法が均一なわけではなく、図８に概念的に示すように、均一曲率半径湾曲部１９０，均等荷重湾曲部１９２，遷移部１９４および自由変形部１９６等から成っている。これらの名称は、螺旋部材５４がボール６０を介してねじ軸４４のリード角漸減部１４２と係合した状態で、螺旋部材５４がどのように弾性変形するかに基づいて付けられたものであり、螺旋部材５４がボール６０を介してねじ軸４４のリード角一定部１４０と係合した状態では、螺旋部材５４は弾性変形せず、その螺旋部材５４のねじ溝５８は、全長にわたって、リード角一定部１４０におけるねじ溝５６と同じ一定のリード角を有している。
【００２７】
均一曲率半径湾曲部１９０は、その均一曲率半径湾曲部１９０のねじ溝５８が、ねじ軸４４のねじ溝５６との間でボール６０を拘束状態で保持し、それらボール６０を介してねじ軸４４との間で力の伝達を行う部分であり、ねじ溝５８本来の機能を果たす部分であって、ねじ軸４４のねじ溝５６のリード角漸減部１４２が、展開形状が均一な曲率半径で湾曲する円弧形状を有するのに応じて、均一な曲率半径で弾性的に湾曲することとなるため、均一曲率半径湾曲部と称する。本実施例においては、均一曲率半径湾曲部１９０がねじ軸４４を半周強する長さで形成されている。
【００２８】
均等荷重湾曲部１９２は、その均等荷重湾曲部１９２のねじ溝５８の形状が、ねじ軸４４からボール６０を介して受ける軸方向の荷重が可及的に均等になる形状とされた部分であるため、均等荷重湾曲部と称する。螺旋部材５４のねじ溝５８は、上記のように、ねじ軸４４のねじ溝５６のリード角漸減部１４２に対応する位置では展開形状が円弧形状となるように湾曲することとなるため、螺旋部材５４の先端がリード角一定部１４０に対応する位置からリード角漸減部１４２に対応する位置へ移動する際、展開形状が直線形状であった螺旋部材５４の先端部が、展開形状が円弧形状となるように弾性変形させられることとなる。この場合、仮にねじ溝５８の先端部の形状が均一曲率半径湾曲部１９０と同じに形成されていれば、ボール１個がねじ溝５６とねじ溝５８とに跨って係合し、それによって螺旋部材５４の先端部を展開形状が円弧状となるように湾曲させることとなる。しかし、その場合には１個のボール６０に集中的に大きな荷重が作用することになり、ボール６０とねじ溝５６，５８との接触点の面圧が過大となる恐れがある。この事態の発生を回避するために、複数のボール６０の共同によって螺旋部材５４の先端部が湾曲させられるように、先端部におけるねじ溝５８の形状を均一曲率半径湾曲部１９０とは異ならせた部分が均等荷重湾曲部１９２である。
【００２９】
この均等荷重湾曲部１９２の形状は、具体的には次のようにして決定される。図９に二点鎖線で示す片持ち梁２０２に、例えば、互いに等距離ずつ離れた複数の点（図示の例では４点）に均等な荷重２０４を作用させた場合には、片持ち梁２０２が実線で示す形状に撓む。この湾曲形状は、細線で示されている円弧２０６とは異なる。この円弧２０６は、実線で示す片持ち梁２０２の固定端における曲率半径と同じ曲率半径の円弧であり、ねじ軸４４のねじ溝５６のリード角漸減部１４２の展開形状に相当するものとして描いたものである。したがって、均等荷重湾曲部１９２のねじ溝５８の形状を、螺旋部材５４の先端部がねじ溝５６のリード角漸減部１４２に対応する状態において、その螺旋部材５４の先端部が、それの展開形状が実線で示す片持ち梁２０２の形状となるように湾曲することを許容する形状にしておけば、複数のボール６０（図示の例では４個のボール６０）がねじ溝５８の溝側面に均等な荷重で作用することにより、螺旋部材５４の先端部を片持ち梁２０２と同じ形状に湾曲させることとなる。具体的には、図１０に湾曲の度合いを誇張して示すように、円弧２０６に沿って並ぶボール６０によって、螺旋部材５４の均等荷重湾曲部１９２が一旦円弧状に湾曲させられた後、前記片持ち梁２０２の湾曲形状２０８まで復元することが許されるように、螺旋部材５４の均等荷重湾曲部１９２のねじ溝５８の下側の溝側面が、円弧２０６と片持ち梁２０２の湾曲形状２０８との上下方向の距離に等しい寸法だけ、すなわち図１０においてクロスハッチングを施した領域２１０だけ切除された形状とされればよいことになる。したがって、均等荷重湾曲部１９２が、未だ湾曲させられない状態では、その均等荷重湾曲部１９２のねじ溝５８は図１１に示す形状を成し、均等荷重湾曲部１９２におけるねじ溝５８がリード角漸減部１４２におけるねじ溝５６と図１１の相対位置に達してはじめて湾曲を開始する。なお、図１０および図１１においては、理解を容易にするために、螺旋部材５４の均等荷重湾曲部１９２が内周面に平行でかつ内周面にきわめて近い円筒面で切断された状態の切断端面の展開図として図示されている。
【００３０】
自由変形部１９８は、螺旋部材５４のねじ溝５８がねじ軸４４のねじ溝５６との共同でボール６０の通過を許容する通路を形成するが、ボール６０を拘束することがない形状，すなわち、ボール６０が軸方向の力を伝達する機能を果たさず、螺旋部材５４が自由な形状に弾性変形し得る部分である。この自由変形部１９８が存在しない場合には、前述のように、被連結部１７８近傍のボール６０のみが軸方向力の伝達に寄与することとなり、そのボール６０に対する荷重やそのボール６０とねじ溝５６，５８との接触面圧が過大となる恐れがあるのであるが、自由変形部１９８の存在によりその不都合が回避される。
【００３１】
遷移部１９４は、均一曲率半径湾曲部１９０においてねじ溝５６，５８がボール６０を拘束している状態から、自由変形部１９８においてボール６０を拘束しない状態に滑らかに移行させるために設けられた部分であり、均等荷重湾曲部１９２と同様、一部のボール６０に集中的に荷重が加えられることを回避する機能を果たす。遷移部１９４におけるねじ溝５８の形状は前記均等荷重湾曲部１９２と同じにしてもよいが、異ならせることもできる。均等荷重湾曲部１９２は、均等荷重湾曲部１９２の先端側には螺旋部材５４に力を加える部分が存在しないが、遷移部１９４には自由変形部１９８が隣接しており、この自由変形部１９８は、遷移部１９４に力を加えるため、事情が全く同じではないからである。
【００３２】
なお、符号２２０はライニングを示す。螺旋部材５４の伸縮に伴って、螺旋部材５４の外周面１５２とナット本体５２の内周面とが摺動する可能性があるため、摩擦抵抗軽減あるいは耐摩耗性向上の目的で設けられている。螺旋部材５４は、前記スペーサ１６８がナット本体５２の内周面に接触することと、前記均一曲率半径湾曲部１９０がボール６０を介してのねじ軸４４と係合することとにより、姿勢を拘束されており、原理的には螺旋部材５４の外周面がナット本体５２の内周面上を摺動することはないのであるが、製造誤差等により、摺動する可能性がないとは言えないのである。
なお、ナット本体５２の内周面の代わりに、あるいはその内周面に加えて、螺旋部材５４の外周面にライニングを設けることも可能である。
また、螺旋部材５４の外周面がナット本体５２の内周面上を摺動することが当初から予定された構成とすることも可能である。
【００３３】
以上のように構成されたボールねじ６２を含む電気式サスペンション装置１６がバウンド限界あるいはリバウンド限界近くまで、収縮あるいは伸長させられれば、ナット４８がボール６０を介してねじ軸４４のリード角が小さい部分と係合する状態となる。そのため、リード角の大きい中央部と係合する状態と比較して、回転電気機械４０の同じ回転トルクに対応する軸方向の力が大きくなる。本電気式サスペンション装置１６をアブソーバとして機能させる場合には、バネ上部とバネ下部との同じ相対移動速度に対して大きな減衰力を発生させることができ、アクチュエータとして機能させる場合には、回転電気機械４０の同じ駆動トルクにより大きな軸方向力を発生させることができるのであって、その分、能力（容量）の小さい回転電気機械４０の採用が可能となり、装置の小形化、装置コストの低減が可能となる。
【００３４】
上記のように、ナット４８がボール６０を介してねじ軸４４のリード角が小さい部分と係合する状態となれば、螺旋部材５４が弾性的に収縮させられる。ボールねじ６２が軸方向力を伝達しない状態では、螺旋部材５４の収縮により発生する復元力はナット４８の内部で釣り合うこととなり、その釣合位置でねじ軸４４とナット本体５２との相対移動が停止する。その状態で、ボールねじ６２が軸方向力を伝達する必要が生じた場合には、ボール６０および螺旋部材５４がその軸方向力の伝達を行うこととなる。その際、螺旋部材５４とねじ軸４４との間に介在して軸方向力の伝達に寄与するボール６０は、螺旋部材５４の弾性変形の復元力に基づく荷重と、ねじ軸４４とナット本体５２との間で伝達される軸方向力に基づく荷重とを受ける。これら荷重の、符号を考慮した和が、個々のボール６０の受ける荷重であり、これら個々のボール６０の荷重のうちで最大のものが可及的に小さくて済むことが、電気式サスペンション装置１６の耐久性を向上させる上で望ましい。
その点、本電気式サスペンション装置１６においては、ねじ軸４４のねじ溝５６および螺旋部材５４のねじ溝５８の形状や寸法が、前述の通り、１個のボール６０に集中的に荷重が加えられることが可及的に回避されるように決定されているため、耐久性に優れており、その点で実用性の高いものとなっている。
【００３５】
しかも、本電気式サスペンション装置１６においては、螺旋部材５４が振動吸収能力を有している。螺旋部材５４はねじ軸５８とナット本体５２との間において軸方向力を伝達する際、弾性変形するため、サスペンションスプリングとしての機能を果たし、回転電気機械４０による振動減衰が困難な、比較的周波数の高い振動を吸収する機能を果たすのである。
【００３６】
以上の説明は、理解を容易にするために、螺旋部材５４の外径と内径との平均である平均径の変化を無視して行ったが、実際は螺旋部材５４が収縮すれば平均径は僅かながら増大するし、螺旋部材５４が軸方向力を伝達する際、半径方向外向きの力の成分により平均径が増大させられる傾向がある。実際上、それらの変形を無視し得ない場合があり、その場合には、ナット本体５２の内周面と螺旋部材５４の外周面との隙間の大きさや、ナット本体５２の内周面と螺旋部材５４の外周面との少なくとも一方に設けられるライニングの材質等が、上記平均径の変化を考慮に入れて決定されることが望ましい。
【００３７】
なお、上記実施例においては、自由変形部１９８にもねじ溝５８が形成され、ボール６０が収容されているが、自由変形部は本来ねじ溝が不要であるため、螺旋部材５４の被連結部１７８と、均一曲率半径湾曲部１９０の被連結部１７８側の端との間の部分に、ねじ溝５８とＵ溝１５４とを接続する接続通路を設けることも可能である。そのようにすれば、ボール６０を自由変形部１９８にまで循環させる必要がなくなって、所要ボール数を少なくすることができる。
【００３８】
また、前記実施例においては、螺旋部材５４が、軸方向に関して、被連結部１７８の両側においてボール６０を介してねじ軸４４と係合させられているため、螺旋部材５４の姿勢が安定し易い利点を有しているが、螺旋部材の一端をナット本体に強固に固定すれば、軸方向に関して、被連結部の片側のみで螺旋部材がねじ軸と係合するようにすることができる。例えば、前記実施例における螺旋部材５４を、被連結部１７８において２分したかのような螺旋部材の採用も可能なのである。
【００３９】
さらに、前記実施例においては、ねじ軸４４の両端部がリード角漸減部１４２とされていたが、一方の端部のみをリード角漸減部１４２とすることも可能である。例えば、ねじ軸４４の下端部をリード角漸減部１４２とすれば、リバウンドストッパ５０を小形化することが容易となる。
【００４０】
以上、いくつかの実施例を説明したが、これらは文字通り例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例である電気式サスペンション装置を含むサスペンションシステムを概念的に示す図である。
【図２】上記電気式サスペンション装置をエアスプリングと共に示す正面断面図である。
【図３】上記電気式サスペンション装置のねじ軸のねじ溝の展開図である。
【図４】上記電気式サスペンション装置の螺旋部材の横断面形状をボール，ねじ軸おおびナット本体と共に示す図である。
【図５】上記螺旋部材の端部をねじ軸およびナット本体と共に示す断面図である。
【図６】上記螺旋部材のナット本体への連結部を示す断面図である。
【図７】上記連結部の正面図である。
【図８】上記螺旋部材におけるねじ溝の構成を概念的に示す図である。
【図９】図９に示す均等荷重湾曲部を説明するための図である。
【図１０】上記均等荷重湾曲部を説明するための別の図である。
【図１１】上記均等荷重湾曲部を説明するためのさらに別の図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：車両用サスペンションシステム    １２：車輪    １４：エアスプリング    １６：電気式サスペンション装置    １７：ロアアーム    １８：連結板    ２０：アウタチュウーブ    ２２：インナチューブ    ３４：圧力室    ４０：回転電気機械    ４４：ねじ軸    ４６：ナット支持筒    ４８：ナット    ５２：ナット本体    ５４：螺旋部材    ５６：ねじ溝（ねじ軸の）    ５８：ねじ溝（螺旋部材の）    ６０：ボール    ６２：ボールねじ    ７０：ハウジング    ７２：エアピストン    ７４：ダイヤフラム    ８０：エア給排装置    ９０：サスペンション電子制御ユニット（ＥＣＵ）    １４０：リード角一定部    １４２：リード角漸減部    １５０：内周面（螺旋部材の）    １５２：外周面（螺旋部材の）    １５４：Ｕ溝    １５６：接続通路    １５８：接続通路形成部材    １６０：舌片    １７０：連結部材    １７２：係合溝    １７４：連結ピン    １７８：被連結部    １９０：均一曲率半径湾曲部    １９２：均等荷重湾曲部    １９４：遷移部    １９８：自由変形部    ２２０：ライニング
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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