JP4942447B2 - 緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝器の改良に関する。

この種緩衝器としては、車両の車体側部材を弾性支持するコイルバネと、車軸側部材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一対のバネに介装されて車体側部材に弾性支持されるモータと、車体側部材に固定されモータの上下方向の振動を減衰する油圧ダンパとで構成され、モータが発生する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（たとえば、特許文献１参照）。
特開平０８−１９７９３１号公報（段落番号００２３，図１）

しかし、上述した従来の緩衝器は、以下の点で問題がある。

すなわち、上記特許文献１の緩衝器では、伸長する場合に、何らボール螺子ナットに対する螺子軸の抜け止めが施されておらず、最悪の場合、螺子軸がボール螺子ナットから脱落してしまう危惧がある。

上記脱落を防止するため、特開２００４−１１７５０号に開示された緩衝器のように螺子軸の最下端にボール螺子ナットのそれ以上の下降を規制するストッパを設ける提案もあるが、該ストッパでは、緩衝器が最伸長したときにストッパとボール螺子ナットとが衝突するまでは、緩衝器の伸長方向のストロークを抑制することができず、緩衝器の伸長はストッパとボール螺子ナットとの衝突によって突然に規制されることになる。

したがって、従来の緩衝器にストッパを設けるようにしても、急激に伸長が規制されるので、上記ストッパとボール螺子ナットとの衝突による衝撃が衝突前に何らを緩和されず緩衝器が異音を発生したり、該衝突による振動が車体側部材に伝達されて車両搭乗者が不快感を抱かせたりして、車両における乗心地を損なうことになりかねない。

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、車両における乗り心地を向上することができる緩衝器を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、アウターチューブとアウターチューブ内に移動自在に挿入されるロッドとを有する液圧ダンパと、直動部材と直動部材を駆動する駆動源とを有するアクチュエータとを備え、ロッドの一端に直動部材を連結してなる緩衝器において、ロッドに対し伸縮方向に不動な第１のバネ受けと、アウターチューブに対して伸縮方向に移動可能な第二のバネ受けと、アウターチューブの途中に設けられ第二のバネ受けの収縮方向への移動を規制する規制手段と、第一のバネ受けと第二のバネ受けとの間に介装されるバネと、駆動源に対して伸縮方向に不動であって所定伸長時に第二のバネ受けに当接する係合部とを備え、係合部は、駆動源に連結されてアウターチューブの外周にシール部材を介して摺接される筒体の途中に設けられたことを特徴とする。

各請求項の発明によれば、この液圧ダンパは、アクチュエータに対しては直列に連結され、しかも、車軸側部材に配置されることになるので、車両が悪路を走行したり、路面の突起に乗り上げたりするような場合に車軸側部材に、たとえば、比較的加速度が大きい振動等の高周波振動が入力されると、この振動エネルギを吸収し、二つのバネによる振動伝達抑制効果と相俟って、車体側部材に連結されるアクチュエータ側に振動を伝達し難くするように作用する。

すなわち、この緩衝器では、高周波振動入力時に車体への振動の伝達を抑制するので、車両における乗り心地を悪化させるということがないという効果があると同時に、液圧ダンパ内に収容されるバネが液圧ダンパのリバウンドバネとしても機能し液圧ダンパの最伸長時の衝撃も緩和されるので、より一層車両における乗心地を向上でき、液圧ダンパの信頼性も向上する。

さらに、上記したようにアクチュエータに直接的に高周波振動が作用することが液圧ダンパによって防止されることから、モータに特に加速度が大きな高周波振動が伝達されることが抑制されるので、緩衝器の主要部品であるアクチュエータの信頼性が向上し、上述の液圧ダンパの信頼性向上と相俟って、緩衝器全体の信頼性を向上させることができる。

そしてさらに、液圧ダンパを圧縮する方向および伸長させる方向に附勢するバネを設けているので、特に車軸側部材の高周波振動をアクチュエータ側に、すなわち、車体側部材に伝達することを抑制する働きをすると同時に、液圧ダンパのシリンダに対してピストンを決められた位置に戻す作用を発揮する。

すなわち、シリンダにピストンが干渉してしまう機会を減少させることができ、この点においても、車両における乗り心地を悪化させたり、緩衝器の信頼性を低下させたりといった不具合が解消される。
さらに、アウターチューブの外周に筒体をシール部材を介して摺接させているので、筒体により液圧ダンパの主要構成部材が筒体内に配置されることになり、これら主要構成部材が外方と隔絶されることになるので、水や飛石等から主要構成部材が保護されることになる。

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緩衝器の縦断面図である。図２は、螺子軸にボール螺子ナットおよびボールスプラインナットを取付けた状態における斜視図である。図３は、一実施の形態の一変形例における緩衝器の一部拡大縦断面図である。

図１に示すように、一実施の形態における緩衝器Ｄは、アウターチューブ５０とアウターチューブ５０内に移動自在に挿入されるロッド３４とを有する液圧ダンパＥと、直動部材と直動部材を駆動する駆動源とを有するアクチュエータＡと、ロッド３４に対し伸縮方向たる図１中上下方向に不動な第１のバネ受け５１と、アウターチューブ３５に対して伸縮方向たる図１中上下方向に移動可能な第二のバネ受け５２と、アウターチューブ３５の途中に設けられ第二のバネ受け５２の収縮方向たる図１中下方への移動を規制する規制手段と、第一のバネ受け５１と第二のバネ受け５２との間に介装されるバネ５３と、駆動源に対して伸縮方向たる図１中上下方向に不動であって所定伸長時に第二のバネ受け５２に当接する係合部とを備えて構成されている。

以下、上記緩衝器Ｄの各部を詳細に説明すると、アクチュエータＡは、直動部材の直線運動を回転部材の回転運動に変換する運動変換機構Ｈを備えて、駆動源は回転部材に連結されるモータＭとされている。この実施の形態の場合、運動変換機構Ｈは、外周側にらせん状の螺子溝２と軸線に沿うスプライン溝３とを有する螺子軸１と、螺子軸１に回転自在に螺合されモータＭのロータＲに連結される螺子ナットたるボール螺子ナット４と、上記スプライン溝３内を走行する複数のボールを有しモータＭのステータＳに回転不能に連結されるボールスプラインナット５とを備えて構成され、アクチュエータＡは、基本的には、モータＭが発生するトルクでボール螺子ナット４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なようになっている。

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モータＭのロータＲ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Ｒの回転運動を抑制するトルクを発生するので、螺子軸１の直線運動を抑制するように機能する。すなわち、この場合には、モータＭが外部入力される運動エネルギを回生して電気エネルギに変換することによって発生する回生トルクで上記直線運動側の部材の直線運動を抑制するのである。

つまり、この緩衝器Ｄは、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ができ、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場合には、モータＭが発生する回生トルクで螺子軸１の直線運動を抑制することができる。

したがって、この緩衝器Ｄ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、この緩衝器Ｄが車両の車体と車軸との間に介装されて使用される場合には、たとえば、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。

また、螺子軸１は、図１および図２に示すように、円柱状に形成されるとともに、その外周に螺旋状の螺子溝２が形成されるとともに、軸線に沿って、すなわち、螺子軸１の直線運動方向に沿って、直線状のスプライン溝３が形成されている。なお、スプライン溝３は、螺子軸１が後述のボールスプラインナット５から脱落することを防止するために、螺子軸１の両側の最終端には形成しないようにしてもよく、また、スプライン溝３を設ける数は任意とされてよい。

螺子ナットたるボール螺子ナット４は、周知であるので詳細には図示しないが、筒状本体の内周に設けた螺子軸１の螺子溝２に対向する螺旋状の通路と、筒状本体内に設けられ上記通路の両端を連通する循環路と、該通路および循環路に収容されるとともに螺子溝２を走行する複数のボールと、各ボール間に介装されるスペーサとを備えて構成され、各ボールは、上記ループ状に形成された通路と循環路を循環することができるようになっている。また、ボール螺子ナット４の側部には、キー溝４ａが設けられている。

つづき、ボールスプラインナット５は、これも周知であるので詳細には図示しないが、これも、筒状本体の内周に設けた螺子軸１のスプライン溝３に対向する直線状の通路と、筒状本体内に設けられ上記通路の両端を連通する循環路と、該通路および循環路に収容されるとともにスプライン溝３を走行する複数のボールと、各ボール間に介装されるスペーサとを備えて構成され、各ボールは、上記ループ状に形成された通路と循環路を循環することができるようになっている。また、ボールスプラインナット５の側部には、キー溝５ａが設けられている。

そして、螺子軸１に螺子溝２に沿ってボール螺子ナット４を螺合させるとともに、螺子軸１にボールスプラインナット５をスプライン溝３に沿って挿入してある。

他方、モータＭは、図１に示すように、筒状のケーシング６と、ケーシング６の内周に固定される電機子鉄心たるコア７と、コア７に嵌装したコイル８とで構成されるステータＳと、ケーシング６に軸受９，１０，１１を介して回転自在に保持されるロータＲとで構成されている。

ロータＲは、筒状のシャフト１２と、シャフト１２の外周に上記コア７に対向するように取付けられた磁石１３とを備えて構成され、シャフト１２の上端は上述の軸受９の内周によって軸支され、下端は、軸受１０，１１の内周によって軸支され、ケーシング６内に収容保持されている。なお、磁石１３は、複数の磁石をＮ極とＳ極が円周に沿って交互に現れるよう接着して環状となるように形成されており、シャフト１２の外周に設けたフランジ部１２ａに上端を当接させることで接着面積を確保している。また、磁石１３は、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する環状の磁石を使用してもよい。

したがって、この実施の形態においては、モータＭは、ブラシレスモータとして構成されているが、モータＭとしては、このほかにも種々の形式のものを使用可能であり、具体的にたとえば、直流、交流モータ、誘導モータ、同期モータ等を用いることができる。

そして、上記ロータＲにおけるシャフト１２の上端外周には、レゾルバコア１４が取付けられ、さらに、ケーシング６内であって、上記レゾルバコア１４に対向するレゾルバステータ１５が設けられ、これらでロータＲの位置を検出できるようになっており、コイル８への通電をコントロールする図示しない制御装置によって、ロータＲの位置や回転速度に基づいてモータＭを制御することが可能なようになっている。なお、ロータＲの位置検出を行うための手段としては、上述のレゾルバ以外にも、ホール素子、磁気センサやロータリエンコーダ等とされてもよい。

また、シャフト１２の下端内方には、上述のボール螺子ナット４が収容固定されており、モータＭのロータＲを回転駆動すると、それに伴ってボール螺子ナット４も回転駆動されることが可能なようになっているとともに、シャフト１２内には、ボール螺子ナット４が螺着された螺子軸１が挿通されている。なお、具体的には、シャフト１２の磁石１３が設けられる部位より下方側が拡径されて拡径部１２ｂとなっており、ボール螺子ナット４は、この拡径部１２ｂ内に収容され、該拡径部１２ｂの内周に設けたキー溝１２ｃとボール螺子ナット４に設けたキー溝４ａ内にキー１２ｄを挿入して、ボール螺子ナット４とシャフト１２との回り止めが施されるとともに、拡径部１２ｂの下端内周に設けた螺子部１２ｅに螺着される環状のナット１２ｆでボール螺子ナット４がシャフト１２に固定されるようになっている。

さらに、ケーシング６の下端内周側には、ボールスプラインナット５の外周を保持するホルダ１６が取付けられており、これによって、ボールスプラインナット５は、モータＭのステータＳに回転不能に連結されている。具体的には、ホルダ１６は、上方側が拡径されて段部を備えた有底筒状に形成されており、外周側がケーシング６の内周に圧入等されてケーシング６に固定されるとともに、下端内周側には内方へ突出するフランジ部１６ａが形成されるとともに、また、内周にはキー溝１６ｂが設けられている。そして、ホルダ１６の内周にボールスプラインナット５を収容し、ボールスプラインナット５の側部に設けたキー溝５ａと上記キー溝１６ｂ内にキー１６ｃを挿入して、ボールスプラインナット５のホルダ１６に対する回り止めが施されるとともに、ボールスプラインナット５の図１中上端に当接するとともにホルダ１６の内周に取付けられるスナップリング１６ｄとフランジ部１６ａとでボールスプラインナット５が挟み込まれて、これによってボールスプラインナット５のホルダ１６からの脱落が防止されている。

したがって、モータＭのロータＲを回転駆動してボール螺子ナット４が回転運動を呈すると、螺子軸１がモータＭのステータＳに連結されるボールスプラインナット５によって回り止めされることにより、螺子軸１は、図１中上下方向に直線運動を呈することになる。

すなわち、この緩衝器Ｄにあっては、螺子軸１を直線運動させるとともに、螺子軸１の回り止め機構を螺子軸１の外周に設けたスプライン溝３とボールスプラインナット５とで構成しているので、回り止め機構を螺子軸１周りに集約することができるので、回り止め機構の大型化を回避することができ、緩衝器Ｄの外径を小型化することができ、これによって、緩衝器Ｄの車両への搭載性が向上することになる。

そして、螺子軸１の駆動部分であるボール螺子ナット４と螺子軸１の回り止め機構の構成要素あるボールスプラインナット５とを至近に配置することで、ボール螺子ナット４とボールスプラインナット５との間の区間ｈに位置する螺子軸１の長さを短くすることができる。

螺子軸１の区間ｈに位置する部分は、ボール螺子ナット４の回転駆動によってねじれが生じる部分であり、区間ｈが短くなればなるほど、ねじれが生じる部分が短くなることになる。

ここで、上記螺子軸１は、ねじれによってバネ要素としても機能することから、ねじれの区間ｈが長くなるほど、ボール螺子ナット４の回転に対する螺子軸１の直線運動の応答に時間がかかることになるが、上記したように、ボール螺子ナット４とボールスプラインナット５とを至近に配置することで螺子軸１のねじれる区間ｈを短くすることができるので、緩衝器Ｄがアクチュエータとして機能する場合の応答性が向上することになる。

したがって、緩衝器Ｄがアクチュエータとして機能する場合の応答性が向上するので、車両姿勢をアクティブに制御する場合における制御性も向上する。

なお、ボール螺子ナット４とボールスプラインナット５とを至近に配置するとは、ボール螺子ナット４およびボールスプラインナット５の固定に必要なナット１２ｆやスナップリング１６ｄ等の部材を設ける都合上、および、ボール螺子ナット４の自由な回転を補償する都合上、ボール螺子ナット４とボールスプラインナット５との間に最低限設けなくてはならない隙間以上に無駄な隙間を設けないように配置する趣旨である。

さらに、ボール螺子ナット４とボールスプラインナット５とを螺子軸１に直列に取付けるので、ボール螺子ナット４とボールスプラインナット５が螺子軸１から脱落しないことを前提にすると、螺子軸１を図１中上下方向に直線運動させる場合、ボール螺子ナット４の図１中上端とボールスプラインナット５の図１中下端との距離分の螺子軸１の長さは、螺子軸１の直線運動のストロークに寄与しない無駄長さとなるので、上記したように、ボール螺子ナット４とボールスプラインナット５とを至近に配置することで、ボール螺子ナット４の図１中上端とボールスプラインナット５の図１中下端との距離を短く設定でき、螺子軸１を無駄に長大化してしまうことが防止され、緩衝器Ｄの全体長を短くでき、緩衝器Ｄの車両への搭載性をより一層向上できるるとともに、緩衝器Ｄを軽量化することができる。

戻って、モータＭは、車両の車体側部材に連結可能なように、マウント２０に連結されている。具体的には、モータＭは、上記ホルダ１６に連結されるマウント内筒２１内に収納されており、このマウント２０は、マウント内筒２１と、筒状であって図１中上端内周側にフランジを備えるとともに緩衝器Ｄの外周側に配置される気体バネＡＳのチャンバ部分を形成するチャンバ部材２２と、車両の図示しない車体側部材に連結される環状のプレート２３と、マウント内筒２１とチャンバ部材２２とを連結する防振ゴム２４と、チャンバ部材２２とプレート２３とを連結する防振ゴム２５とを備えて構成されている。

そして、この気体バネＡＳは、車両における車体側部材と車軸側部材との間に介装される懸架バネとして機能し、その気体室ａは、上記マウント２０の一部を形成するチャンバ部材２２と、後述の液圧ダンパＥの下端外周に基端が結合される筒状のエアピストン２７と、チャンバ部材２２の図１中下端とエアピストン２７の図１中上端とに固定されるダイヤフラム２８と、チャンバ部材２２の下端外周に連結されてダイヤフラム２８の外方への膨張を阻止する筒状のカバーＣとで構成されている。

また、チャンバ部材２２の側部には、バルブ２９が設けられており、このバルブ２９を介して気体室ａ内へ気体の供給あるいは気体室ａから気体の排出が可能なようになっている。

さらに、この緩衝器Ｄにあっては、図１に示すように、直動部材たる螺子軸１の最下端には、液圧ダンパＥのロッド３４が連結されて、アクチュエータＡと液圧ダンパＥとが直列に接続されている。この液圧ダンパＥは、シリンダ３０と、シリンダ３０内に摺動自在に挿入されシリンダ３０内に図中上下の圧力室３１，３２を隔成するピストン３３と、一端がピストン２３に連結されるロッド３４と、シリンダ２０の外周側を覆うリザーバ筒として機能するアウターチューブ３５とを備えている。したがって、この液圧ダンパＥにあっては、ロッド３４がアウターチューブ３５内に移動自在に挿入されるとともに、アウターチューブ３５内に上記二つの圧力室が形成されている。

以下、この液圧ダンパＥについて、詳しく説明すると、シリンダ３０の上端開口部には、環状のヘッド部材３６の下部に形成の段部（付示せず）が嵌合されている。そして、このヘッド部材３６は、アウターチューブ３５の内側に嵌合されるとともに、アウターチューブ３５の上端開口部を加締めてアウターチューブ３５に固定されており、このヘッド部材３６によってシリンダ３０とアウターチューブ３５が同心に位置決められている。

また、ヘッド部材３６の内周側にはロッド３４が挿通され、ヘッド部材３６の外周側に配在のシール部材３９によってヘッド部材３６とアウターチューブ３５との間がシールされるとともに、ヘッド部材３６の内周側に配在のロッド３４の外周に摺接する筒状の軸受３８と、同じくロッド３４の外周に摺接してロッド３４とヘッド部材３６との間をシールするシール部材３７が設けられ、アウターチューブ３５とシリンダ３０の上端側が液密に封止されている。

他方、アウターチューブ３５の図１中下端は、車両の車軸側部材に液圧ダンパＥを取付可能なアイ型ブラケット４０を備えたボトム部材４１で閉塞されるとともに、シリンダ３０の下端には、鍔付円板状のバルブボディ４２が嵌合され、このバルブボディ４２は、シリンダ３０の下端と上記ボトム部材４１とで挟持されている。

また、バルブボディ４２は、下端側に凹部４２ａを備えており、この凹部４２ａは、切欠４２ｂを介して、シリンダ３０およびアウターチューブ３５との間の隙間に形成されるリザーバ室４３に連通されるとともに、通路４２ｃ，４２ｄを介して図１中下方の圧力室３２に連通されている。

さらに、この通路４２ｃの上端は、チェックバルブ４４によって閉塞され、他方の通路４２ｄの下端はリーフバルブ４５によって閉塞されている。

また、ピストン３３は、圧力室３１と圧力室３２とを連通する通路４６，４７を備え、さらに、ピストン３３の上端には、一方の通路４６の上端を閉塞するリーフバルブ４８が積層されるとともに、他方の通路４７の下端を閉塞するリーフバルブ４９が積層され、通路４６，４７を通過する液体の流れに、それぞれリーフバルブ４８，４９で抵抗を与えるようになっている。

そして、シリンダ３０内の圧力室３１，３２には液体が充填されるとともに、シリンダ３０とアウターチューブ３５との間の隙間で形成されるリザーバ室４３には、所定量の液体が充填されるとともに気体が封入されている。

したがって、この液圧ダンパＥは、いわゆる複筒型として形成されている。無論、液圧ダンパＥをいわゆる単筒型として形成するようにしてもよいが、上述したように、液圧ダンパＥを複筒型としリザーバをシリンダの外周側に配置した構成とすることにより、液圧ダンパＥの全長を短くすることができる利点がある。なお、液圧ダンパＥを単筒型として形成する場合、シリンダをリザーバ筒で覆う必要が無いので、シリンダがアウターチューブとして機能することになる。

この液圧ダンパＥにあっては、ロッド３４がシリンダ３０に対して図１中下方に移動すると、ピストン３３が下方に移動して圧力室３１を拡大し、圧力室３２を収縮させる。

このとき、液体は、圧力室３２からリーフバルブ４８を撓ませて通路４６を通過して圧力室３１へ移動するとともに、シリンダ３０内で余剰となるシリンダ３０内へのロッド侵入体積分の液体がリザーバ室４３へリーフバルブ４５を撓ませて通路４２ｄを通過して移動する。

そして、液圧ダンパＥは、液体がリーフバルブ４５，４８を通過するときに生じる圧力損失に見合った減衰力を発生する。

逆に、ロッド３４がシリンダ３０に対して図１中上方に移動すると、ピストン３３が上方に移動して圧力室３２を拡大し、圧力室３１を収縮させる。

このとき、液体は、圧力室３１からリーフバルブ４９を撓ませて通路４７を通過して圧力室３２へ移動するとともに、シリンダ３０内で不足となるシリンダ３０内から退出するロッド３４の体積分の液体がリザーバ室４３からチェックバルブ４４を撓ませて通路４２ｃを通過してシリンダ３０内に移動する。

この場合には、液圧ダンパＥは、液体がリーフバルブ４９を通過するときに生じる圧力損失に見合った減衰力を発生する。

なお、液圧ダンパＥに減衰力を発生させる減衰力発生要素としては、上述のリーフバルブ４５，４８，４９以外にも、所定の減衰作用を呈する限りにおいて絞り弁や他の減衰弁を用いるようにしてもよい。

戻って、アウターチューブ３５の外周には、中間部が外周に向けて膨出される筒部材５０が設けられており、この筒部材５０は、中間部が外方側へ向けて膨出されて段部５０ａが形成され、その下端は、上述のエアピストン２７が取付けられている。さらに、筒部材５０の外周には、マウント内筒２１の図１中下端外周に取付けられる筒体２６の下端内周に設けたシール部材５５が摺接しており、筒部材５０と筒体２６との間がシールされて、気体バネＡＳの気体室ａ内の圧力が筒体２６で覆われる螺子軸１や液圧ダンパＥのシール部材３７、ひいてはモータＭ内に作用しないようになっている。なお、本実施の形態において図示したところでは、気体バネＡＳを懸架バネとしているが、これをコイルバネに変更することができることは勿論であり、気体バネＡＳを懸架バネとする場合は言うに及ばずコイルバネを懸架バネとする場合にあっても、筒体２６により、アクチュエータＡにおける運動変換機構Ｈおよび液圧ダンパＥの緩衝器Ｄの主要構成部材が筒体２６内に配置されることになり、これら主要構成部材が緩衝器Ｄの外方と隔絶されることになるので、水や飛石等から主要構成部材が保護されることになる。

そして、このように、緩衝器Ｄにあっては、螺子軸１、液圧ダンパＥは筒体２６およびエアピストン２７内に収容され、かつ、モータＭもマウント内筒２１内に収容されて、緩衝器Ｄの主要駆動部分が緩衝器Ｄの外部とは隔離されるようになっているので、緩衝器Ｄ内への雨水の浸入や、主要駆動部分への飛石の接触が確実に防止される。したがって、これによって、緩衝器Ｄの実用性が向上するのである。

つづき、ロッド３４の上端は、上述の螺子軸１の下端に連結されている。上述したところから明らかなように、螺子軸１は、ボールスプラインナット５により、回り止めされていることから、ロッド３４と螺子軸１とを回り止めを施すことなく簡単に接続することが可能である。

すなわち、モータＭ、ボール螺子ナット４、ボールスプラインナット５および螺子軸１の主として電磁力によってアクチュエータや緩衝器として機能するものを一つのアッセンブリとし、液圧ダンパＥ側一つのアッセンブリとしておいて、これらを連結することで、緩衝器Ｄを簡単に製造することができる。

また、螺子軸１は、ボールスプラインナット５により、回り止めされていることから、液圧ダンパＥ側に螺子軸１の回り止めを設ける必要が無いので、液圧ダンパＥのロッド３４を回転不能とする必要が無く、ロッド３４とヘッド部材３６あるいは軸受３７に特別な加工を施す必要も無く、ロッド３４のシールについては特別なシールを用いるのではなく通常のシール部材を用いれば足りることから、緩衝器Ｄの製造コストが安価となる。

戻って、ロッド３４と螺子軸１との間には、第一のバネ受け５１が介装され、この第一のバネ受け５１はロッド３４の一端に連結されてロッド３４に対して緩衝器Ｄの伸縮方向たる図１中上下方向に不動とされている。第一のバネ受け５１は、環状のプレート５１ａと、プレート５１ａの外縁から垂下される筒部５１ｂと、筒部５１ｂの図１中下端から外周側に向けて突出するように設けた支承部５１ｃとを備えて構成されている。なお、筒部５１ｂの内径は、アウターチューブ３５の侵入が可能なようにアウターチューブ３５の外径より大径に設定されている。

さらに、上記第一のバネ受け５１と対向し、アウターチューブ３５の外周に摺接する環状の第二のバネ受け５２が設けられており、この第二のバネ受け５２は、環状のプレート５２ａと、プレート５２ａの内縁から立ち上がる筒状のガイド部５２ｂとを備えて構成され、ガイド部５２ｂがアウターチューブ３５の上方側外周に摺接して緩衝器Ｄの伸縮方向たる図１中上下方向へ移動することが許容されている。

また、アウターチューブ３５の外周に摺接するガイド部５２ｂの上下長さは、第二のバネ受け５２のアウターチューブ３５に対する移動の妨げとなることがなく、傾いでアウターチューブ３５の外周をかじることが無いような長さとされているので、第二のバネ受け５２はアウターチューブ３５に対し円滑に図１中上下方向に移動することができるようになっている。

そして、上記第二のバネ受け５２は、筒部材５０の途中が膨出されて形成された段部５０ａによって、この段部５０ａより緩衝器Ｄの収縮方向たる図１中下方への移動が規制されている。すなわち、第二のバネ受け５２は、アウターチューブ３５の途中に設けられた段部５０ａにより移動が規制され、本実施の形態においては、規制手段は上記段部５０ａとされている。なお、規制手段は、必ずしも上記の如くの構成とされる必要は無く、アウターチューブ３５の途中であって第二のバネ受け５２の下方への移動を規制したい位置に、第二のバネ受け５２の収縮方向たる図１中下方への移動を阻止することが可能なフランジ、鍔や凸部等を設けてもよいし、アウターチューブ３５の途中の部位を外方へ突出させて第二のバネ受け５２の移動を規制するようにしてもよい。

ここで、筒部材５０をアウターチューブ３５の外周に取付けるには、アウターチューブ３５の途中でその外周が小径とされて形成される段部３５ａに筒部材５０の上端を当接し、筒部材５０の下端とアウターチューブ３５の下端とを溶接すればよく、このように筒部材５０をアウターチューブ３５の外周に取付けることによって、アウターチューブ３５の途中に溶接歪を生じさせることが無く、また、アウターチューブ３５の強度を不必要に低下させないという利点がある。したがって、上記規制手段を筒部材５０の段部５０ａで形成することは、他の方法によって規制手段を設けることに比較してアウターチューブ３５に設ける加工が非常に簡単となり、アウターチューブ３５に強度的に影響を与えることが無い点で有利となる。

つづき、上記第一のバネ受け５１の支承部５１ｃと第二のバネ受け５２のプレート５２ａとの間にはバネ５３が介装されており、このバネ５３は、第二のバネ受け５２が上記した段部５０ａに当接してアウターチューブ３５の途中に位置してそれ以上の緩衝器Ｄの収縮方向たる図１中下方への移動が規制されている状態では、ロッド３４をアウターチューブ３５から突出する方向、すなわち、液圧ダンパＥを伸長させる方向へ附勢することになる。

また、第二のバネ受け５２のプレート５２ａとバネ５３との間には、バネ５３のバネ受け５２に対する周方向の回転を許容する許容手段としての環状板５２ｃが介装されており、この許容手段としての環状板５２ｃによって、バネ５３の伸縮時の回転によるトルクが第一のバネ受け５１に伝達されることが防止され、ロッド３４と螺子軸１とを螺合によって連結する場合にあっても、ロッド３４と螺子軸１との連結が解かれてしまうことが防止されている。したがって、バネ５３の配置を上述の構成のようにしても、ロッド３４と螺子軸１との螺合による連結が可能となるのである。

また、第一のバネ受け５１および第二のバネ受け５２にバネ５３からのトルクが作用しないことから、第一のバネ受け５１および第二のバネ受け５２に必要以上の摩擦力を生じさせず、緩衝器Ｄの円滑な伸縮を妨げないばかりでなく、第一のバネ受け５１および第二のバネ受け５２の劣化を防止することが可能となる。

つづいて、上記した第二のバネ受け５２のプレート５２ａは、段部５０ａの外径より大径とされており、緩衝器Ｄが所定長さまで伸長すると、すなわち、緩衝器Ｄの所定伸長時に、上記プレート５２ａの下端が、筒体２６のシール部材５５の上端に積層されているクッション部材５６に当接するようになる。

詳しく説明すると、緩衝器Ｄが伸長する場合、筒体２６は、マウント内筒２１を介してアクチュエータＡの駆動源たるモータＭに連結されてモータＭに対して伸縮方向たる図１中上下方向に不動であることから、液圧ダンパＥのアウターチューブ３５に対して図１中上方へ移動することになり、クッション部材５６は、シール部材５５によって筒体２６に対して緩衝器Ｄの収縮方向たる図１中下方への移動が規制されているので、クッション部材５６が第二のバネ受け５２のプレート５２ａの下端に当接するようになる。したがって、本実施の形態にあっては、駆動源たるモータＭに対して緩衝器Ｄの伸縮方向に不動であって緩衝器Ｄの所定伸長時に第二のバネ受け５２に当接する係合部は、クッション部材５６ということになるが、問題がなければ、クッション部材５６を廃してシール部材５５の上端を直接に第二のバネ受け５２に当接させてシール部材５５の上端を係合部とすることも可能であり、さらには、図３に示すように、筒体２６の途中から下端側を承継として段部２６ａを形成しておき、この段部２６ａを係合部として第二のバネ受け５２の下端に当接させるようにしてもよい。すなわち、係合部は駆動源たるモータＭに対して緩衝器Ｄの伸縮方向に不動であって緩衝器Ｄの所定伸長時に第二のバネ受け５２に当接することが可能とされればよい。

このように、緩衝器Ｄがクッション部材５６と第二のバネ受け５２とが当接した状態からさらに伸長すると、筒体２６もまたアウターチューブ３５に対して図１中上方へ移動することになるので、第二のバネ受け５２も共に上方へ移動せしめられてバネ５３を圧縮せしめることになる。

すなわち、緩衝器Ｄが所定伸長時には、シール部材５５によって筒体２６に対する下方への移動が規制されるクッション部材５６に第二のバネ受け５２が当接し、それ以上の緩衝器Ｄの伸長に対しては、バネ５３はその伸長を抑制する附勢力を発揮することになる。

すなわち、バネ５３は、緩衝器Ｄの全体の伸長に対するリバウンドバネとして機能することになり、緩衝器Ｄが所定伸長時から最伸長に到るまでの間に緩衝器Ｄの伸長速度を減じて、緩衝器Ｄの最伸長時の衝撃を緩和することができ、車両における乗心地を向上することが可能となる。

そして、バネ５３が最圧縮状態となると、緩衝器Ｄは、それ以上伸長が不能となって緩衝器Ｄの最伸長時の長さを規制することになり、螺子軸１０がボール螺子ナット１３やボールスプラインナット１４から脱落してしまう事態をも防止することも可能となる。

さらに、アクチュエータＡの駆動源であるモータＭが何らかの理由でトルクを発生できなくなってしまい、緩衝器Ｄの伸長を抑制できなくなってしまう事態となっても、上記バネ５３によって少なくとも、所定伸長時から最圧縮状態に至るまではその伸長を抑制することができ、緩衝器Ｄの最伸長時の衝撃を緩和することができるのである。

なお、上述のように、緩衝器Ｄが最伸長状態となる場合にあっても、シール部材５５の上方側のパッキン５５ａが筒部材５０の段部５０ａより図１中上方に位置することが無いように配慮されて、パッキン５５ａの脱落が防止されることは勿論である。

転じて、ヘッド部材３６とピストン３３との間には、液圧ダンパＥ内に収容される第二のバネ５４が介装されており、第二のバネ５４は、液圧ダンパＥ内に収容されて液圧ダンパＥを収縮する方向にピストン３３を附勢しているので、液圧ダンパＥが最伸長する時のヘッド部材３６とピストン３３との干渉による衝撃を緩和するリバウンドバネとしても機能する。

また、上記バネ５３と第二のバネ５４とは共に初期荷重が与えられて圧縮された状態で釣り合い、これらバネ５３および第二のバネ５４によってピストン３３は中立位置に位置決めされている。なお、ピストン３３の中立位置とは、上記バネ５３と第二のバネ５４とで位置決められる位置のことであり、この中立位置は、必ずしもシリンダ３０の図１中上下方向の中央位置に設定されなくともよい。

そして、上記第二のバネ５４の両端には、樹脂製のバネホルダ５４ａ，５４ｂが取付けられており、第二のバネ５４が直接ピストン３３やヘッド部材３６に干渉することが防止され、メタルタッチによってピストン３３、ヘッド部材３６が傷つくことが防止される。

バネ５３および第二のバネ５４は、特に車両の車軸側部材の高周波振動をモータＭ側に、すなわち、車体側部材に伝達することを抑制する働きをすると同時に、液圧ダンパＥのシリンダ３０に対してピストン３３を決められた位置に戻す作用を発揮する。すなわち、ピストン３３がシリンダ３０に対し決められた位置に戻されるので、路面から突き上げるような高周波の振動が入力されても、ピストン３３がバルブボディ４２に激しく衝突してしまうといった事態も防止されるので、車両における乗り心地を悪化させず、緩衝器Ｄの信頼性を低下させるようなこともない。このように、第二のバネ５４が液圧ダンパＥを収縮させる方向に附勢し、バネ５３がロッド３４の一端に設けた第一のバネ受け５１と、規制手段によって下方への移動が規制された第二バネ受け５２との間に介装されることで、バネ５３は、緩衝器Ｄの全体のリバウンドバネとして機能するのみならず、液圧ダンパＥのピストン３３を中立位置に位置決める機能をも果たすことになり、液圧ダンパＥにバネ５３以外に別途ピストン３３を中立位置に位置決めるバネを設ける必要が無くなり、部品点数が少なくなり、緩衝器Ｄのコスト上昇を回避することができる。

そして、液圧ダンパＥが最伸長状態とされると、第二のバネ５４は最圧縮状態とされて液圧ダンパＥのそれ以上の伸長を規制する。この状態で、緩衝器Ｄが最伸長すると、第二バネ受け５２は、係合部たるクッション部材５６に当接して図１中上方へ移動してバネ５３を最圧縮状態とすることになるが、このバネ５３が最圧縮状態となるときに第二のバネ受け５２は少なくともアウターチューブ３５のロッド側端部たる上端より反ロッド側端部側たる下方側に位置するように設定されている。

つまり、このように設定されることによって、液圧ダンパＥが最伸長し、かつ、緩衝器Ｄが最伸長するような場合にあっても、第二のバネ受け５２は、アウターチューブ３５のロッド側端部たる上端から図１中上方側へ抜け出てしまうことが防止されているので、緩衝器Ｄの信頼性が向上することになる。

なお、上記設定が満たされるのであれば、第一のバネ受け５１の形状は、上記した形状に限られることはない。

そして、この実施の形態における緩衝器Ｄにあっては、この液圧ダンパＥは、モータＭで直線運動する螺子軸１に対しては直列に連結され、しかも、車軸側部材に配置されることになるので、車両が悪路を走行したり、路面の突起に乗り上げたりするような場合に車軸側部材に、たとえば、比較的加速度が大きい振動等の高周波振動が入力されると、この振動エネルギを吸収し、上述の附勢手段による振動伝達抑制効果と相俟って、螺子軸１側に振動を伝達し難くするように作用する。

ここで、緩衝器Ｄにあっては、車軸側部材から入力される直線運動となる振動を回転運動に変換することになるが、回転する多くの部材を備えており、その慣性質量も大きく高周波振動に対しては慣性モーメントが大きくなること、および、フリクションの影響もあって、車軸側部材の振動を車体側部材に伝達しやすくなるという特性があるが、上述のように、液圧ダンパＥが該振動を吸収し、さらに、バネ５３および第二のバネ５４が振動伝達抑制効果を発揮することで、螺子軸１への振動の伝達を抑制するので、この緩衝器Ｄにあっては、このような場合にあっても、車両における乗り心地を悪化させるということがないという効果があると同時に、第二のバネ５４が液圧ダンパＥのリバウンドバネとしても機能し液圧ダンパＥの最伸長時の衝撃も緩和されるので、より一層車両における乗心地を向上でき、液圧ダンパＥの信頼性も向上する。

さらに、モータＭおよびボール螺子ナット４に直接的に高周波振動が作用することが液圧ダンパＥによって防止されることから、モータＭおよびボール螺子ナット４に特に加速度が大きな高周波振動が伝達されることが抑制されるので、緩衝器Ｄの主要部品であるアクチュエータＡの信頼性が向上し、液圧ダンパＥの信頼性の向上とあいまって、緩衝器Ｄ全体の信頼性を向上させることができる。

加えて、上記構成とすることでアクチュエータＡの使用環境を向上することができることから、アクチュエータＡのコストを低減することも可能となる。

また、液圧ダンパＥにアクチュエータＡの直線運動が伝達される構成、すなわち、アクチュエータＡは車体側部材に連結される構成となっているので、バネ５３，５４で支持している質量にはモータＭ等の質量が大きいものは含まれない。

したがって、高周波振動が車軸側部材に作用しても、バネ５３，５４に支持され車体側部材と車軸側部材との間で振動する総質量を、モータＭ自体がバネによって支持される従来緩衝器に比較して軽量のものとすることができるので、この点においても、車軸側部材の振動が車体側部材に伝達し難くなり、これにより、さらに乗り心地を向上することが可能となる。

さらに、上記したことから明らかなように、モータＭ自体がバネ５３および第二のバネ５４により支持されないことから、モータＭの配線等の取りまわしが容易で、かつ、モータＭ自体に直接高周波振動が入力されないので、配線を傷める心配もない。したがって、この緩衝器Ｄの車両への搭載性が向上し、より実用的である。

なお、アクチュエータＡにおける運動変換機構Ｈの構成を、螺子軸１を上下方向に直線運動させるようにしているが、これに変えて、モータＭのロータＲに螺子軸を連結するかロータＲのシャフトを螺子軸とするようにして、ボール螺子ナット４を螺子軸１の回転運動によって上下方向に直線運動させるようにし、この直線運動を液圧ダンパＥに伝達するように構成してもよく、この場合には、別途ボール螺子ナット４の回り止めを設ける必要があるが、ボール螺子ナット４と液圧ダンパＥのロッド３４あるいはシリンダ３０とを連結すればよい。

またさらに、運動変換機構Ｈは、上記した以外にも、ラックアンドピニオン、ウォームギア等の機構で構成されてもよい。

加えて、上記したところでは、ボール螺子ナット４をロータＲのシャフト１２に取付けているが、ボール螺子ナット４自体をモータＭのロータＲにおけるシャフトとしてボール螺子ナット４の外周に磁石１３を取付けるようにしてもよい。

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。

一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。 螺子軸にボール螺子ナットおよびボールスプラインナットを取付けた状態における斜視図である。 一実施の形態の一変形例における緩衝器の一部拡大縦断面図である。

符号の説明

１ 螺子軸
２ 螺子溝
３ スプライン溝
４ 螺子ナットたるボール螺子ナット
４ａ，５ａ，１２ｃ，１６ｂ キー溝
５ ボールスプラインナット
６ ケーシング
７ コア
８ コイル
９，１０，１１，３８ 軸受
１２ シャフト
１２ａ，１６ａ フランジ部
１２ｂ 拡径部
１２ｄ，１６ｃ，２６ａ キー
１２ｅ 螺子部
１２ｆ ナット
１３ 磁石
１４ レゾルバコア
１５ レゾルバステータ
１６ ホルダ
１６ｄ スナップリング
２０ マウント
２１ マウント内筒
２２ チャンバ部材
２３ プレート
２４，２５ 防振ゴム
２６ 筒体
２６ａ 係合部としての段部
２７ エアピストン
２８ ダイヤフラム
２９ バルブ
３０ シリンダ
３１，３２ 圧力室
３３ ピストン
３４ ロッド
３５ アウターチューブ
３５ａ 段部
３６ ヘッド部材
３７，３９，５５ シール部材
４０ アイ型ブラケット
４１ ボトム部材
４２ バルブボディ
４２ａ 凹部
４２ｂ 切欠
４２ｃ，４２ｄ，４６，４７ 通路
４３ リザーバ室
４４ チェックバルブ
４５，４８，４９ リーフバルブ
５０ 筒部材
５０ａ 規制手段としての段部
５１ 第一のバネ受け
５１ａ プレート
５１ｂ 筒部
５１ｃ 支承部
５２ 第二のバネ受け
５２ａ プレート
５２ｂ ガイド部
５２ｃ 環状板
５３ バネ
５４ 第二のバネ
５５ シール部材
５５ａ パッキン
５６ クッション部材
Ａ アクチュエータ
ＡＳ 気体バネ
ａ 気体室
Ｃ カバー
Ｄ 緩衝器
Ｅ 液圧ダンパ
ｈ ボール螺子ナットとボールスプラインナットとの間の区間
Ｍ モータ
Ｒ ロータ
Ｓ ステータ

Claims (7)

1. アウターチューブとアウターチューブ内に移動自在に挿入されるロッドとを有する液圧ダンパと、直動部材と直動部材を駆動する駆動源とを有するアクチュエータとを備え、ロッドの一端に直動部材を連結してなる緩衝器において、ロッドに対し伸縮方向に不動な第１のバネ受けと、アウターチューブに対して伸縮方向に移動可能な第二のバネ受けと、アウターチューブの途中に設けられ第二のバネ受けの収縮方向への移動を規制する規制手段と、第一のバネ受けと第二のバネ受けとの間に介装されるバネと、駆動源に対して伸縮方向に不動であって所定伸長時に第二のバネ受けに当接する係合部とを備え、係合部は、駆動源に連結されてアウターチューブの外周にシール部材を介して摺接される筒体の途中に設けられたことを特徴とする緩衝器。
2. 第一のバネ受けはロッドの一端に連結されるとともに、第二のバネ受けはアウターチューブの外周に摺動自在に嵌合され、バネが最圧縮状態となるときに第二のバネ受けはアウターチューブのロッド側端部より反ロッド側端部側に位置するように設定されることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. アウターチューブの外周に中間部が外周に向けて膨出される筒部材を設け、この筒部材の中間部に外方側へ向けて膨出させた段部からなる規制手段を形成し、筒部材の外周に筒体の下端内周に設けたシール部材を摺接させている請求項１または２に記載の緩衝器。
4. 液圧ダンパは、アウターチューブ内に２つの圧力室を隔成するとともにロッドに連結されるピストンと、液圧ダンパを収縮させる方向に附勢する第二のバネとを備え、第一のバネ受けと第二のバネ受けとの間に介装されたバネと第二のバネによってピストンが中立位置に位置決められてな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緩衝器。
5. アクチュエータは、直動部材の直線運動を回転部材の回転運動に変換する運動変換機構を備え、駆動源は回転部材に連結されるモータであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器。
6. 運動変換機構は、モータに連結される螺子軸と、ロッドに連結されるとともに上記螺子軸に回転自在に螺合される螺子ナットであることを特徴とする請求項５に記載の緩衝器。
7. 運動変換機構は、外周側にらせん状の螺子溝と軸線に沿うスプライン溝とを有する螺子軸と、螺子軸に回転自在に螺合されモータのロータに連結される螺子ナットと、上記スプライン溝内を走行する複数のボールを有しモータのステータに回転不能に連結されるボールスプラインナットと備えたことを特徴とする請求項５に記載の緩衝器。

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