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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023019898
(43)【公開日】2023-02-09
(54)【発明の名称】懸架装置
(51)【国際特許分類】
B60G 17/00 20060101AFI20230202BHJP
F16H 25/22 20060101ALI20230202BHJP
F16H 25/24 20060101ALI20230202BHJP
F16F 1/06 20060101ALI20230202BHJP
【ＦＩ】
B60G17/00
F16H25/22 A
F16H25/24 A
F16F1/06 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021124962
(22)【出願日】2021-07-30
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000811
【氏名又は名称】弁理士法人貴和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】郡司 大輔
(72)【発明者】
【氏名】山本 慎
(72)【発明者】
【氏名】居 超
【テーマコード（参考）】
3D301
3J059
3J062
【Ｆターム（参考）】
3D301AA04
3D301AA06
3D301AA48
3D301AA54
3D301DA08
3D301DA35
3D301DB50
3J059AA09
3J059BA01
3J059BB01
3J059BC02
3J059BD01
3J059DA32
3J059GA02
3J062AA01
3J062AB22
3J062AC07
3J062BA25
3J062CD04
3J062CD22
3J062CD47
(57)【要約】
【課題】ボールねじ装置と電動モータとを備える懸架装置において、乗員に違和感を与えやすい周波数帯域の振動を小さく抑えることができる構造を実現する。
【解決手段】懸架装置１全体の反共振周波数が１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下、好ましくは４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下となるように、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角を規制する。
【選択図】図２
【解決手段】懸架装置１全体の反共振周波数が１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下、好ましくは４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下となるように、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角を規制する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体に対して車輪を支持するための懸架装置であって、
外周面に雄ボールねじ溝を含み、前記車体と前記車輪を支持する部材とのうちの一方に対して軸方向の相対変位を不能に接続されるボールねじ軸と、内周面に、前記雄ボールねじ溝のリード角と同じリード角を有する雌ボールねじ溝を含み、前記車体と前記車輪を支持する部材とのうちの他方に対して軸方向の相対変位を不能に接続されるボールナットと、前記雄ボールねじ溝と前記雌ボールねじ溝との間に転動自在に配置された複数個のボールとを有するボールねじ装置と、
前記ボールねじ軸と前記ボールナットとのうちのいずれか一方を回転駆動する電動モータと、
前記車体と前記車輪を支持する部材との間に配置されるコイルスプリングと、
を備え、
前記雄ボールねじ溝のリード角は、前記懸架装置全体の反共振周波数が１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下となるように規制されている、
懸架装置。
外周面に雄ボールねじ溝を含み、前記車体と前記車輪を支持する部材とのうちの一方に対して軸方向の相対変位を不能に接続されるボールねじ軸と、内周面に、前記雄ボールねじ溝のリード角と同じリード角を有する雌ボールねじ溝を含み、前記車体と前記車輪を支持する部材とのうちの他方に対して軸方向の相対変位を不能に接続されるボールナットと、前記雄ボールねじ溝と前記雌ボールねじ溝との間に転動自在に配置された複数個のボールとを有するボールねじ装置と、
前記ボールねじ軸と前記ボールナットとのうちのいずれか一方を回転駆動する電動モータと、
前記車体と前記車輪を支持する部材との間に配置されるコイルスプリングと、
を備え、
前記雄ボールねじ溝のリード角は、前記懸架装置全体の反共振周波数が１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下となるように規制されている、
懸架装置。
【請求項2】
前記雄ボールねじ溝のリード角は、前記懸架装置全体の反共振周波数が４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下となるように規制されている、
請求項１に記載の懸架装置。
請求項１に記載の懸架装置。
【請求項3】
前記コイルスプリングのばね定数をＫｓｐとし、前記懸架装置全体の反共振周波数の目標値をｆａとし、かつ、前記雄ボールねじ溝のリード角をφとした場合に、φ＝（－０．０４４５Ｋｓｐ＋４．０７７１）ｆａの関係を満たす、
請求項１または２に記載の懸架装置。
請求項１または２に記載の懸架装置。
【請求項4】
筒形状を有し、前記車体に対して支持されるアッパシェルと、
前記アッパシェルの軸方向片側部分に、該アッパシェルに対する軸方向の相対変位を可能に、かつ、回転を不能に配置されるロアシェルと、を備え、
前記ボールねじ軸は、前記アッパシェルの内側に回転自在に、かつ、軸方向の相対変位を不能に支持されており、
前記ボールナットは、前記ロアシェルに対し、相対回転および軸方向の相対変位を不能に支持されており、
前記コイルスプリングは、前記アッパシェルと前記ロアシェルとの間で弾性的に圧縮された状態で挟持されている、
請求項１～３のいずれかに記載の懸架装置。
前記アッパシェルの軸方向片側部分に、該アッパシェルに対する軸方向の相対変位を可能に、かつ、回転を不能に配置されるロアシェルと、を備え、
前記ボールねじ軸は、前記アッパシェルの内側に回転自在に、かつ、軸方向の相対変位を不能に支持されており、
前記ボールナットは、前記ロアシェルに対し、相対回転および軸方向の相対変位を不能に支持されており、
前記コイルスプリングは、前記アッパシェルと前記ロアシェルとの間で弾性的に圧縮された状態で挟持されている、
請求項１～３のいずれかに記載の懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車輪を車体に支持するための懸架装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の車輪は、懸架装置（サスペンション）により車体に対し支持される。懸架装置は、車輪を構成するタイヤの外周面を路面に押し付けつつ、車輪を介して路面から車体に伝わる振動および衝撃を緩和する機能を有する。自動車用の懸架装置として、走行状態や路面の状況などに応じて、減衰力などを制御可能なものが開発され、一部で実施されている。
【0003】
特開平４－５９４０８号公報（特許文献１）には、通常の懸架装置（パッシブサスペンション）のショックアブソーバに代えて、油圧アクチュエータを使用することで、減衰力などを制御可能とした懸架装置（アクティブサスペンション）が記載されている。特開平４－５９４０８号公報に記載の懸架装置は、走行状態や路面の状況などに応じて、油圧アクチュエータの油圧室への油圧の給排を制御することにより、減衰力などを制御することができる。ただし、特開平４－５９４０８号公報に記載の懸架装置は、油圧アクチュエータを使用しているため、油圧ポンプや油圧配管などが必要となり、コストが嵩むといった問題がある。
【0004】
これに対し、特開２０１０－２２８５７９号公報（特許文献２）には、電磁モータ（電動モータ）を備え、該電磁モータの回転力に基づいて、ばね上部とばね下部とに対して互いに接近・離間する方向の力を付与可能とした懸架装置が記載されている。具体的には、特開２０１０－２２８５７９号公報に記載の懸架装置は、モータ軸の回転を、ボールねじ機構（ボールねじ装置）によりねじロッド（ボールねじ軸）の軸方向の直線運動に変換し、ばね上部とばね下部とに対して互いに接近・離間する方向の力を付与する、すなわち減衰力を調整できるように構成されている。特開２０１０－２２８５７９号公報に記載の懸架装置は、電磁モータを使用しているため、特開平４－５９４０８号公報に記載の懸架装置のように、油圧アクチュエータを使用した構造と比べて、構造を単純化することができ、コストを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平４－５９４０８号公報
【特許文献2】特開２０１０－２２８５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、自動車の分野では、１Ｈｚ～１０Ｈｚ程度の周波数の振動が、運転者を含む乗員にとって、特に違和感を与えやすいことが知られている。したがって、ボールねじ装置と電動モータとを備える懸架装置においても、上記範囲の周波数の振動を低減することが望まれる。
【0007】
本発明は、上述のような事情を鑑みて、ボールねじ装置と電動モータとを備える懸架装置において、乗員に違和感を与えやすい周波数帯域の振動を小さく抑えることができる構造を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記の課題を解決するため、ボールねじ装置と電動モータとを備える懸架装置の解析モデルを構築し、シミュレーションを行った結果、前記懸架装置は、共振周波数（共振点）に加え、反共振周波数（反共振点）を有するとの知見を得た。また、前記反共振周波数は、コイルスプリングのばね定数と、ボールねじ軸の雄ボールねじ溝のリード角（およびボールナットの雌ボールねじ溝のリード角）とを調整することにより調整できるとの知見を得た。本発明は、これらの知見に基づき完成されたものである。
【0009】
本発明の一態様にかかる懸架装置は、車体に対して車輪を支持するためのものであって、コイルスプリングと、ボールねじ装置と、電動モータとを備える。
【0010】
前記コイルスプリングは、前記車体と、サスペンションアームやナックルなどの前記車輪を支持する部材との間に配置される。
【0011】
前記ボールねじ装置は、ボールねじ軸と、ボールナットと、複数個のボールとを有する。
【0012】
前記ボールねじ軸は、外周面に雄ボールねじ溝を含み、前記車体と前記車輪を支持する部材とのうちの一方に軸方向の相対変位を不能に接続される。
【0013】
前記ボールナットは、内周面に、前記雄ボールねじ溝のリード角と同じリード角を有する雌ボールねじ溝を含み、前記車体と前記車輪を支持する部材とのうちの他方に軸方向の相対変位を不能に接続される。
【0014】
前記複数個のボールは、前記雄ボールねじ溝と前記雌ボールねじ溝との間に転動自在に配置されている。
【0015】
前記電動モータは、前記ボールねじ軸と前記ボールナットとのうちのいずれか一方を回転駆動する。
【0016】
特に本発明の一態様にかかる懸架装置では、前記雄ボールねじ溝のリード角が、前記懸架装置全体の反共振周波数が１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下、好ましくは４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下となるように規制されている。
【0017】
本発明の一態様にかかる懸架装置では、前記コイルスプリングのばね定数をＫｓｐとし、前記懸架装置全体の反共振周波数の目標値をｆａとし、かつ、前記雄ボールねじ溝のリード角をφとした場合に、φ＝（－０．０４４５Ｋｓｐ＋４．０７７１）ｆａの関係を満たすことができる。
【0018】
本発明の一態様にかかる懸架装置は、前記車体に対して支持されるアッパシェルと、前記アッパシェルの軸方向片側部分に、該アッパシェルに対する軸方向の相対変位を可能に、かつ、回転を不能に配置されるロアシェルとを備えることができる。この場合、前記ボールねじ軸を、前記アッパシェルの内側に回転自在に、かつ、軸方向の相対変位を不能に支持することができる。また、前記ボールナットを、前記ロアシェルに対し、相対回転および軸方向の相対変位を不能に支持することができる。さらに、前記コイルスプリングを、前記アッパシェルと前記ロアシェルとの間で弾性的に圧縮された状態で挟持することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一態様にかかる懸架装置によれば、ボールねじ装置と電動モータとを備える構造において、乗員に違和感を与えやすい周波数帯域の振動を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図9】図９は、路面から入力される振動の周波数と、ばね上加速度との関係を示す図であって、図９（Ａ）は、前記関係をばね上荷重ごとを示す図であり、図９（Ｂ）は、前記関係をばね下荷重ごとを示す図であり、図９（Ｃ）は、前記関係をばね定数ごとを示す図であり、図９（Ｄ）は、前記関係をリード角ごとに示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
【0022】
本例の懸架装置１は、アッパシェル２と、ロアシェル３と、ボールねじ装置４と、電動モータ５と、コイルスプリング６とを備える。
【0023】
アッパシェル２は、後述するブラケット１０１を介して車体に対し支持される。アッパシェル２は、軸方向両側が開口した筒形状を有し、かつ、軸方向中間部内周面に、段部７を有する。本例では、アッパシェル２は、軸方向片側に位置する小径筒部８の軸方向他側の端部と、軸方向他側に位置する大径筒部９の軸方向片側の端部とを、軸方向他側に向かうほど直径が大きくなる円すい筒部１０により接続することで、段付円筒状に構成されている。本例では、アッパシェル２は、円周方向に連続した段付円筒状に構成されている。換言すれば、アッパシェル２は、円周方向に分割されておらず、全体を一体に構成されている。大径筒部９は、軸方向片側部分の内周面に、径方向内側に向けて突出したフランジ部１２４を有する。本例では、段部７は、フランジ部１２４の軸方向他側面により構成されている。
【0024】
なお、懸架装置１に関して、軸方向片側とは、車輪側、すなわち車両に組み付けた状態での下側である、図１および図４～図７の左下側、並びに、図２および図３の左側をいい、軸方向他側とは、車体側、すなわち車両に組み付けた状態での上側である、図１および図４～図７の右上側、並びに、図２および図３の右側をいう。
【0025】
ロアシェル３は、アッパシェル２と同軸に配置され、かつ、筒形状を有する。ロアシェル３は、アッパシェル２の軸方向片側部分の周囲に、アッパシェル２に対する軸方向の相対変位を可能に、かつ、回転を不能に配置されている。すなわち、アッパシェル２とロアシェル３とは、全長を伸縮可能に組み合わされている。ロアシェル３は、インナチューブ６３とロアブッシュ６４とを介して、サスペンションアームやナックルなどの車輪を支持する部材に対して回転自在に支持される。本例では、ロアシェル３は、シェル本体１１と、ロアリテーナ１２とを備える。
【0026】
シェル本体１１は、筒状部１３と、筒状部１３の軸方向片側の開口を塞ぐ底部１４とを備える。
【0027】
筒状部１３は、軸方向他側部分に、軸方向に伸長する長孔１５を有し、かつ、軸方向中間部外周面に、雄ねじ部１６を有する。
【0028】
底部１４は、中央部に、非円形の開口形状を有する係合孔１７を有する。具体的には、例えば、係合孔１７の内周面を、互いに平行な一対の平坦面と、該一対の平坦面同士を接続する一対の凹曲面とにより構成することができる。あるいは、係合孔１７を、スプライン孔、または、矩形孔などの多角形孔により構成することもできる。
【0029】
ロアリテーナ１２は、筒形状を有する。ロアリテーナ１２は、軸方向他側の端部に、径方向外側に向けて突出した、円輪状の外向フランジ部１８を有し、かつ、軸方向中間部に、径方向に貫通するねじ孔１９を有する。ロアリテーナ１２は、ねじ孔１９に螺合したボルト２０の先端部を、シェル本体１１の長孔１５の内側に配置（係合）することで、シェル本体１１の軸方向他側の端部の周囲に、回転を阻止した状態で支持されている。
【0030】
ロアリテーナ１２は、軸方向片側の端部を、シェル本体１１の雄ねじ部１６に螺合された第１ロックナット２１の軸方向他側の端部に突き当てている。これにより、シェル本体１１に対するロアリテーナ１２の軸方向片側への変位が阻止されている。本例では、第１ロックナット２１の軸方向片側の端部を、シェル本体１１の雄ねじ部１６に螺合された第２ロックナット２２の軸方向他側の端部に突き当てることにより、第１ロックナット２１の緩み止めが図られている。
【0031】
ロアリテーナ１２の外向フランジ部１８の軸方向他側面には、弾性材製のシート２３を介して、コイルスプリング６の軸方向の片側の端部が突き当てられる。これにより、シェル本体１１に対するロアリテーナ１２の軸方向他側への変位が規制される。
【0032】
さらに、ロアリテーナ１２は、軸方向他側の端部内周面に、ダストシール２４を有する。ダストシール２４は、先端部をアッパシェル２の外周面に摺接させることにより、ロアシェル３の軸方向他側の端部内周面とアッパシェル２の外周面との間部分からの、泥水などの異物の侵入を防止している。
【0033】
ボールねじ装置４は、ボールねじ軸２５と、ボールナット２６と、複数個のボール２７とを備える。
【0034】
ボールねじ軸２５は、軸方向片側部分の外周面に雄ボールねじ溝２８を有し、アッパシェル２の内側に回転自在に支持されている。すなわち、本例の懸架装置１では、ボールねじ軸２５は、アッパシェル２とロックナット５５とマウント部材１０２とを介して車体に対し、ボールねじ軸２５の軸方向に関する相対変位を不能に接続（支持）される。雄ボールねじ溝２８は、円弧形の断面形状を有し、ボールねじ軸２５の外周面のうち、軸方向片側の端部からフランジ部１２４よりも軸方向片側に位置する部分までの範囲に、らせん状に形成されている。本例では、ボールねじ軸２５は、軸方向他側部分に備えられた被支持部２９を、軸受ユニット３０により、アッパシェル２の大径筒部９の内周面に対し回転自在に支持している。
【0035】
被支持部２９は、軸方向片側の大径部３１と、軸方向他側の小径部３２と、大径部３１の軸方向他側の端部外周面と小径部３２の軸方向片側の端部外周面とを接続する、軸方向片側を向いたロア段部３３とを有する。小径部３２は、軸方向片側の端部外周面に、円筒面部１２５を有し、かつ、軸方向他側の端部外周面に、雄ねじ部３４を有する。
【0036】
軸受ユニット３０は、軸受ホルダ３５と、押えプレート３６と、一対の転がり軸受３７ａ、３７ｂとを備える。
【0037】
軸受ホルダ３５は、クランク形の断面形状を有する。すなわち、軸受ホルダ３５は、ホルダ円筒部３８と、ホルダ円筒部３８の軸方向片側の端部外周面から径方向外側に折れ曲がった外向フランジ部３９と、ホルダ円筒部３８の軸方向他側の端部内周面から径方向内側に折れ曲がった内向フランジ部４０とを備える。外向フランジ部３９は、円周方向複数箇所に、軸方向に貫通するねじ孔４１を有する。
【0038】
押えプレート３６は、略Ｌ字形の断面形状を有する。すなわち、押えプレート３６は、円輪部４２と、円輪部４２の径方向内側の端部から軸方向他側に向けて折れ曲がったプレート円筒部４３とを備える。円輪部４２は、円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する通孔４４を有する。円輪部４２は、アッパシェル２のフランジ部１２４の内径寸法よりも大きく、かつ、アッパシェル２の大径筒部９の内周面にがたつきなく内嵌可能な（大径筒部９の内径寸法よりもわずかに小さい）外径寸法を有する。プレート円筒部４３は、軸受ホルダ３５のホルダ円筒部３８の軸方向片側の端部にがたつきなく内嵌可能な外径寸法を有する。
【0039】
一対の転がり軸受３７ａ、３７ｂのそれぞれは、内輪４５ａ、４５ｂと、外輪４６ａ、４６ｂと、複数個の転動体４７ａ、４７ｂとを備える。転がり軸受３７ａ、３７ｂのそれぞれは、転動体４７ａ、４７ｂとして玉を使用し、かつ、転動体４７ａ、４７ｂに接触角が付与された、アンギュラ型の玉軸受により構成されている。
【0040】
本例では、一対の転がり軸受３７ａ、３７ｂのそれぞれの転動体４７ａ、４７ｂには、正面組み合わせ（ＤＦ）型の接触角が付与されている。これにより、ボールねじ軸２５の支持剛性を調整して、車輪から作用する水平方向の力に基づく、ボールねじ軸２５の揺動変位をある程度許容している（背面組み合わせ（ＤＢ）型の接触角を付与した場合と比較して、ボールねじ軸２５の許容揺動角度を大きくしている）。なお、一対の転がり軸受のそれぞれを、転動体として円すいころを使用した、円すいころ軸受により構成することもできる。
【0041】
一対の転がり軸受３７ａ、３７ｂのそれぞれの内輪４５ａ、４５ｂは、互いに対向する軸方向端面同士を突き当てた状態で、ボールねじ軸２５の円筒面部１２５の軸方向片側部分に圧入により外嵌され、かつ、ロア段部３３と、円筒面部１２５の軸方向他側部分に外嵌されたカラー４８との間で軸方向に挟持されている。すなわち、軸方向片側の転がり軸受３７ａの内輪４５ａの軸方向片側の端面を、ロア段部３３に突き当てており、かつ、軸方向他側の転がり軸受３７ｂの内輪４５ｂの軸方向他側の端面に、カラー４８の軸方向片側の端面を突き当てている。これにより、軸受ユニット３０は、ボールねじ軸２５に対して軸方向に位置決めされている。カラー４８は、含油メタルなどの低摩擦材により、全体を円筒状に構成されており、ボールねじ軸２５の雄ねじ部３４に螺合されたナット４９により軸方向他側への変位が阻止されている。以上の構成により、ボールねじ軸２５に対する内輪４５ａ、４５ｂの軸方向の位置決めが図られている。
【0042】
一対の転がり軸受３７ａ、３７ｂのそれぞれの外輪４６ａ、４６ｂは、互いに対向する軸方向端面同士を突き当てた状態で、軸受ホルダ３５のホルダ円筒部３８に圧入により内嵌され、かつ、内向フランジ部４０の軸方向片側面と、押えプレート３６のプレート円筒部４３の軸方向他側の端面との間で軸方向に挟持されている。すなわち、軸方向片側の転がり軸受３７ａの外輪４６ａの軸方向片側の端面を、プレート円筒部４３の軸方向他側の端面に突き当てており、かつ、軸方向他側の転がり軸受３７ｂの外輪４６ｂの軸方向他側の端面に、内向フランジ部４０の軸方向片側面を突き当てている。
【0043】
軸受ホルダ３５と押えプレート３６とは、内向フランジ部４０の軸方向片側面と、プレート円筒部４３の軸方向他側の端面との間で、一対の転がり軸受３７ａ、３７ｂのそれぞれの外輪４６ａ、４６ｂを軸方向に挟持した状態で、通孔４４を挿通したボルト５０をねじ孔４１に螺合することにより互いに結合固定されている。
【0044】
押えプレート３６は、円輪部４２の外周面を、アッパシェル２の大径筒部９の内周面にがたつきなく内嵌し、かつ、円輪部４２の軸方向片側面の径方向外側の端部を、ストッパホルダ５１を介して、アッパシェル２の段部７（フランジ部１２４の軸方向他側面）に突き当てている。
【0045】
軸受ホルダ３５は、外向フランジ部３９の外周面に係止したＯリング５２を、大径筒部９の内周面に弾性的に当接させることにより、大径筒部９に対する回転を阻止されている。また、軸受ホルダ３５の外向フランジ部３９の軸方向他側面の径方向外側の端部には、アッパシェル２の大径筒部９にがたつきなく内嵌されたスリーブ５３の軸方向片側の端部が突き当てられている。スリーブ５３は、大径筒部９の軸方向他側の端部内周面に備えられた雌ねじ部５４に螺合されたロックナット５５により、軸方向他側への変位が阻止されている。
【0046】
以上のような構成により、軸受ユニット３０により、アッパシェル２の内側にボールねじ軸２５が回転自在に支持されている。
【0047】
なお、軸受ホルダ３５は、内向フランジ部４０の内周面に、先端部をカラー４８の外周面に摺接させたオイルシール５６ａを有し、かつ、押えプレート３６は、内周面に、先端部をボールねじ軸２５の大径部３１の外周面に摺接させたオイルシール５６ｂを有する。これにより、一対の転がり軸受３７ａ、３７ｂのそれぞれを潤滑するグリースが、内輪４５ａ、４５ｂと外輪４６ａ、４６ｂとの間の空間から漏洩することを防止している。
【0048】
ボールねじ軸２５は、中心部のうち、軸方向片側の端部から軸方向中間部までの範囲に、軸方向片側の端面に開口する有底孔５７を有し、かつ、軸方向中間部を径方向に貫通する径方向通気孔５８と、軸方向他側の端面と径方向通気孔５８とに開口する軸方向通気孔５９とからなる通気路６０を有する。有底孔５７は、インナチューブ６３の内側の空間の体積を増大させることにより、懸架装置１の全長が伸縮することに伴う、インナチューブ６３の内側の空間の体積の増減による影響を抑えるために備えられている。また、通気路６０は、アッパシェル２とロアシェル３との内側に存在する内部空間６１の体積を増大させることにより、懸架装置１の全長が伸縮することに伴う、内部空間６１の体積増減の影響を抑えるために備えられている。さらに、有底孔５７および通気路６０は、ボールねじ軸２５の軽量化にも寄与する。
【0049】
ボールナット２６は、内周面に雌ボールねじ溝６２を有する。雌ボールねじ溝６２は、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角と同じリード角を有する。また、ボールナット２６は、ボールねじ軸２５のうちで外周面に雄ボールねじ溝２８が形成された軸方向片側部分の周囲に、ボールねじ軸２５に対する相対回転を可能に配置され、かつ、ロアシェル３に対して一体的な軸方向の変位を可能に支持されている。
【0050】
本例では、ボールナット２６は、インナチューブ６３とロアブッシュ６４とにより、ロアシェル３に対して一体的な軸方向の変位を可能に接続されている。すなわち、本例の懸架装置１では、ボールナット２６は、インナチューブ６３とロアブッシュ６４とを介して、車輪を支持する部材に対し、該ボールナット２６の軸方向に関する相対変位を不能に接続される。
【0051】
ボールナット２６は、円筒状の本体部６５と、本体部６５の軸方向他側の端部から径方向外側に向けて突出したナットフランジ部６６とを備える。本体部６５は、内周面に雌ボールねじ溝を有する。ナットフランジ部６６は、円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する通孔６７を有する。
【0052】
インナチューブ６３は、円筒部６８と、円筒部６８の軸方向他側の端部から径方向外側に向けて突出したチューブフランジ部６９と、円筒部６８の軸方向片側の端部から径方向内側に向けて折れ曲がった底部７０と、底部７０の軸方向片側面から軸方向片側に向けて突出した係合軸部７１とを備える。
【0053】
チューブフランジ部６９は、円周方向複数箇所に、軸方向他側面に開口するねじ孔７２を有する。
【0054】
底部７０は、円周方向複数箇所に、軸方向片側面の径方向外側の端部と、軸方向他側面の径方向中間部とに開口する、通気孔７３を有する。通気孔７３は、インナチューブ６３の内側の空間と、内部空間６１とを連通することで、懸架装置１の全長が伸縮することに伴う、インナチューブ６３の内側の空間の体積の増減による影響を抑えるために備えられている。
【0055】
係合軸部７１は、ロアシェル３の係合孔１７にがたつきなく内嵌（係合）可能な、外面形状を有する。
【0056】
さらに、インナチューブ６３は、底部７０と係合軸部７１とを軸方向に貫通するねじ孔７４を有する。
【0057】
インナチューブ６３は、アッパシェル２の小径筒部８の内側に、アッパシェル２に対する軸方向の相対変位を可能に配置されている。このために、小径筒部８の軸方向片側部分の内周面に、滑り軸受（ウェアリング）７５が支持され、かつ、滑り軸受７５の内側に、インナチューブ６３が挿通（内嵌）されている。滑り軸受７５は、小径筒部８に備えられた内向フランジ部７６と、小径筒部８の内周面に係止された止め輪７７とにより軸方向両側から挟持されている。なお、アッパシェル２は、小径筒部８の軸方向片側の端部に、先端部をインナチューブ６３の外周面に摺接させたオイルシール７８を有する。
【0058】
ロアブッシュ６４は、円環部７９と、円環部７９の軸方向他側の端部から軸方向他側に向けて突出した軸部８０と、軸部８０の軸方向片側部分から径方向外側に突出した押えフランジ部８１とを備える。軸部８０は、軸方向他側の端部外周面に、雄ねじ部８２を有する。
【0059】
さらに、ロアブッシュ６４は、ゴムの如きエラストマー製で円環状に構成され、かつ、円環部７９の内側に保持された弾性材８３と、弾性材８３の内側に保持された円環状の支持環部８４とを備える。
【0060】
ボールナット２６は、円板状のコンタクトプレート８５の円周方向複数箇所に備えられた通孔８６と、ナットフランジ部６６の通孔６７とを挿通したボルト８７を、チューブフランジ部６９のねじ孔７２に螺合することにより、インナチューブ６３に対し結合固定されている。なお、インナチューブ６３は、チューブフランジ部６９の軸方向片側面に、ゴムの如きエラストマーなどの弾性材製で、円環状のリバウンドストッパ８８を有する。これにより、点検整備に伴い、車両をリフトアップするなどの際に、車輪の重量により、ロアシェル３が下側に引っ張られ、ボールナット２６が軸方向片側に移動した場合に、ボールナット２６の軸方向片側の端面が、アッパシェル２の内向フランジ部７６の軸方向他側面に直接衝突（メタルコンタクト）することを防止している。
【0061】
本例では、ボールナット２６とインナチューブ６３とをボルト８７により結合した状態で、ボールナット２６とインナチューブ６３とが、アッパシェル２の段部７（フランジ部１２４）の径方向内側を通過できるようにしている。換言すれば、ボールナット２６とインナチューブ６３との結合体の外接円直径Ｄｎを、段部７（フランジ部１２４）の内径寸法ｄｆよりも小さくしている（Ｄｎ＜ｄｆ）。また、アッパシェル２の小径筒部の内径寸法は、ボールナット２６とインナチューブ６３との結合体の外接円直径Ｄｎよりも大きく、かつ、段部７の内径寸法ｄｆよりも小さくなっている。
【0062】
インナチューブ６３は、係合軸部７１をロアシェル３の係合孔１７にがたつきなく内嵌し、かつ、底部７０の軸方向片側面を、ロアシェル３の底部１４の軸方向他側面に突き当てている。この状態で、インナチューブ６３のねじ孔７４にロアブッシュ６４の雄ねじ部８２を螺合し、ロアブッシュ６４の押えフランジ部８１によりロアシェル３の底部１４の軸方向片側面を押えつけることで、インナチューブ６３がロアシェル３に対し結合固定されている。すなわち、ロアシェル３の底部１４は、インナチューブ６３の底部７０と、ロアブッシュ６４の押えフランジ部８１との間で軸方向に挟持されている。
【0063】
複数個のボール２７は、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８と、ボールナット２６の雌ボールねじ溝６２の間に転動自在に配置され、かつ、図示しない循環機構により循環される。
【0064】
電動モータ５は、先端部（軸方向片側の端部）を、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部にトルクの伝達を可能に接続された出力軸８９を有し、かつ、アッパシェル２の軸方向他側の端部に支持されている。
【0065】
出力軸８９は、継手９０により、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部に、トルクの伝達を可能に接続されている。
【0066】
本例では、継手９０は、円筒状のカップリング９１と、一対のキー９２ａ、９２ｂを備える。
【0067】
一対のキー９２ａ、９２ｂのうち、軸方向片側のキー９２ａは、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部と、カップリング９１との間にかけ渡されている。具体的には、軸方向片側のキー９２ａは、軸方向他側の端部を、カップリング９１に対し結合し、かつ、軸方向片側部分を、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部に備えられた切り欠き９３ａに係合している。切り欠き９３ａは、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部外周面と軸方向他側の端面とに開口している。軸方向片側のキー９２ａは、キー９２ａを径方向に貫通し、かつ、先端部を、切り欠き９３ａの底部に係合させた、イモネジなどの結合部材９４ａにより、切り欠き９３ａからの脱落が防止されている。
【0068】
一対のキー９２ａ、９２ｂのうち、軸方向他側のキー９２ｂは、電動モータ５の出力軸８９の軸方向片側の端部と、カップリング９１との間にかけ渡されている。具体的には、軸方向他側のキー９２ｂは、軸方向片側の端部を、カップリング９１に対し結合し、かつ、軸方向他側部分を、出力軸８９の軸方向片側の端部に備えられた切り欠き９３ｂに係合している。切り欠き９３ｂは、出力軸８９の軸方向片側の端部外周面と軸方向片側の端面とに開口している。軸方向他側のキー９２ｂは、キー９２ｂを径方向に貫通し、かつ、先端部を、切り欠き９３ｂの底部に係合させた、イモネジなどの結合部材９４ｂにより、切り欠き９３ｂからの脱落が防止されている。
【0069】
本例では、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部にロアカラー９５を外嵌し、かつ、電動モータ５の出力軸８９の軸方向他側部分にアッパカラー９６を外嵌している。ロアカラー９５は、軸方向他側の端部に備えられた切り欠き９７を、軸方向片側のキー９２ａに係合し、軸方向片側の端面を、ボールねじ軸２５に備えられたアッパ段部９８に当接または近接対向させ、かつ、軸方向他側の端面を、カップリング９１の軸方向片側面に当接または近接対向させている。アッパカラー９６は、軸方向片側の端部に備えられた切り欠き９９を、軸方向他側のキー９２ｂに係合し、軸方向片側の端面を、カップリング９１の軸方向他側面に当接または近接対向させ、かつ、軸方向他側の端面を、電動モータ５のケーシング１００の軸方向片側面に当接または近接対向させている。これにより、結合部材９４ａ、９４ｂが緩んだ場合においても、カップリング９１の軸方向位置がずれるのを防止している。
【0070】
なお、継手９０の構造については、上述の構造に限定されず、従来から知られた種々の構造を採用することができる。
【0071】
電動モータ５は、ブラケット１０１により、アッパシェル２の軸方向他側の端部に支持固定されている。ブラケット１０１は、ロックナット５５と、マウント部材１０２と、防振部材１０３とを備える。
【0072】
ロックナット５５は、軸方向片側部分の外周面に雄ねじ部１０４を有する筒状部１０５と、筒状部１０５の軸方向他側の端部から径方向外側に向けて折れ曲がった円輪部１０６とを備える。ロックナット５５は、雄ねじ部１０４を、アッパシェル２の雌ねじ部５４に螺合することにより、アッパシェル２に対し結合固定されている。電動モータ５は、ケーシング１００を、ロックナット５５の円輪部１０６に対しボルト止めなどにより支持固定されている。
【0073】
マウント部材１０２は、アッパ部材１０７と、ロア部材１０８とを備える。
【0074】
アッパ部材１０７は、略Ｕ字形の断面形状を有する。すなわち、アッパ部材１０７は、円筒部１０９と、円筒部１０９の軸方向片側の端部から径方向外側に向けて折れ曲がったロア円輪部１１０と、円筒部１０９の軸方向他側の端部から径方向外側に向けて折れ曲がったアッパ円輪部１１１とを備える。本例の懸架装置１は、アッパ円輪部１１１の円周方向複数箇所に備えられた通孔を軸方向片側から挿通した支持ボルト１１２により、車体に対し結合固定される。
【0075】
ロア部材１０８は、略クランク形の断面形状を有する。すなわち、ロア部材１０８は、円筒部１１３と、円筒部１１３の軸方向片側の端部から径方向内側に向けて折れ曲がった円輪部１１４と、円輪部１１４の径方向内側の端部から軸方向片側に向けて折れ曲がった折れ曲がり部１１５と、円筒部１１３の軸方向他側の端部から径方向外側に向けて折れ曲がった外向フランジ部１１６とを備える。
【0076】
ロア部材１０８の円輪部１１４の軸方向片側の端面には、エンド部材１１７を介して、コイルスプリング６の軸方向他側の端部が突き当てられている。エンド部材１１７は、ゴムの如きエラストマーなどの弾性材により構成され、ロア部材１０８の折れ曲がり部１１５を包埋し、かつ、円輪部１１４の軸方向片側面を覆っている。
【0077】
アッパ部材１０７とロア部材１０８とは、ロア円輪部１１０の軸方向片側面の径方向外側の端部と、外向フランジ部１１６の軸方向他側面とを突き合せた状態で、互いに溶接などにより結合固定されている。
【0078】
防振部材１０３は、弾性部材１１８と、支持部材１１９とを備える。
【0079】
弾性部材１１８は、ゴムの如きエラストマーなどの弾性材により構成され、軸方向に関して対称な略菱形の断面形状を有する。弾性部材１１８は、ロックナット５５の円輪部１０６の径方向外側の端部を包埋することで、ロックナット５５に対し支持されている。
【0080】
支持部材１１９は、金属や合成樹脂など、弾性部材１１８を構成する弾性材よりも高い剛性を有する材料により、円筒状に構成されている。支持部材１１９は、内周面を、弾性部材１１８の径方向外側の端部に溶着することより、弾性部材１１８の周囲に支持されている。換言すれば、弾性部材１１８は、ロックナット５５の円輪部１０６と、支持部材１１９との間にかけ渡すように設けられている。
【0081】
支持部材１１９は、ロア部材１０８の円筒部１１３に圧入により内嵌されており、かつ、弾性部材１１８は、アッパ部材１０７のロア円輪部１１０と、ロア部材１０８の円輪部１１４との間で軸方向に挟持されている。すなわち、弾性部材１１８は、軸方向片側の端部を、ロア部材１０８の円輪部１１４の軸方向他側面に弾性的に当接させ、かつ、軸方向他側の端部を、アッパ部材１０７のロア円輪部１１０の軸方向片側面に弾性的に当接させている。これにより、アッパシェル２、アッパシェル２の内側または周囲に支持された部材、および、電動モータ５は、弾性部材１１８の軸方向中央位置を中心とする揺動を可能に車体に対し支持される。
【0082】
電動モータ５は、ケーシング１００の軸方向片側面の径方向外側部分を、ロックナット５５の円輪部１０６の軸方向他側面の径方向内側部分に突き当てた状態で、ブラケット１０１に対し支持固定されている。これにより、電動モータ５は、軸方向片側部分を、マウント部材１０２の内側に配置し、マウント部材１０２よりも軸方向他側への突出量を抑えている。
【0083】
コイルスプリング６は、アッパシェル２の周囲に配置され、かつ、アッパシェル２とロアシェル３との間で軸方向に弾性的に圧縮された状態で挟持されている。具体的には、コイルスプリング６は、ロアリテーナ１２の外向フランジ部１８の軸方向他側面に添着などにより支持されたシート２３と、アッパシェル２に対しブラケット１０１を介して支持されたエンド部材１１７との間で軸方向に弾性的に圧縮挟持されている。
【0084】
本例の懸架装置１は、ゴムやウレタンなどのエラストマー製のバンプストッパ１２０を備える。バンプストッパ１２０は、筒状に構成され、ストッパホルダ５１により、アッパシェル２の円すい筒部１０の内側で、かつ、ボールねじ軸２５の軸方向中間部の周囲に支持されている。バンプストッパ１２０は、ロアシェル３の軸方向片側の端部に上向きの衝撃荷重が加わり、ロアシェル３が軸方向他側に移動することに伴って、ボールナット２６が軸方向他側に向けて移動した場合に、コンタクトプレート８５により押し潰される。すなわち、バンプストッパ１２０は、ロアシェル３に加わった衝撃荷重を吸収するとともに、コンタクトプレート８５が、軸受ユニット３０の軸方向片側面（押えプレート３６）に直接衝突すること（メタルコンタクト）を防止するために設けられている。
【0085】
ストッパホルダ５１は、鋼板などの金属板を断面Ｌ字形に曲げ成形することにより構成されている。すなわち、ストッパホルダ５１は、円輪部１２１と、円輪部１２１の径方向内側の端部から軸方向片側に向けて折れ曲がった円筒部１２２とを備える。ストッパホルダ５１は、円輪部１２１を、アッパシェル２のフランジ部１２４と、軸受ユニット３０の押えプレート３６との間で軸方向に挟持することにより、アッパシェル２に対し支持されている。
【0086】
バンプストッパ１２０は、軸方向他側の端部を、ストッパホルダ５１の円筒部１２２に外嵌することにより、ボールねじ軸２５の周囲に支持され、かつ、軸方向に押し潰された際の径方向内側への変形が規制されている。すなわち、バンプストッパ１２０は、軸方向に押し潰された場合でも、ボールねじ軸２５の外周面に接触しないように、軸方向他側部分の内周面を円筒部１２２に外嵌し、かつ、軸方向片側部分の内周面形状を工夫している。
【0087】
本例では、バンプストッパ１２０は、フランジ部１２４の内径寸法以下の外径寸法、好ましくはフランジ部１２４の内径寸法よりもわずかに小さい外径寸法を有する。これにより、バンプストッパ１２０は、軸方向他側の端部外周面を、アッパシェル２のフランジ部１２４の内周面に当接または近接対向させて、バンプストッパ１２０が軸方向に押し潰された際の径方向外側への変形を規制するようにしている。
【0088】
なお、ストッパホルダ５１の円筒部１２２は、ボールナット２６の軸方向他側の端部に支持されたコンタクトプレート８５の内径寸法ｄｎよりも小さい外径寸法Ｄｈを有する（ｄｎ＜Ｄｈ）。したがって、ロアシェル３の軸方向片側の端部に上向きの衝撃荷重が加わることに基づいて、ボールナット２６が軸方向他側に移動し、バンプストッパ１２０が押し潰される際に、コンタクトプレート８５は、円筒部１２２の周囲まで軸方向他側に移動することができる。要するに、コンタクトプレート８５の軸方向寸法分だけ、アッパシェル２に対するロアシェル３の軸方向の相対変位量を長くすることができる。
【0089】
本例の懸架装置１は、アッパシェル２の軸方向他側の端部を、マウント部材１０２を介して、車体に対し支持し、かつ、ロアシェル３の軸方向片側の端部に、ロアブッシュ６４を介して、サスペンションアームやナックルなどの車輪を支持する部材を支持する。すなわち、懸架装置１は、アッパシェル２を上側に配置し、かつ、ロアシェル３を下側に配置した状態で、車体と車輪を支持する部材との間にかけ渡すように支持されている。
【0090】
懸架装置１は、コイルスプリング６の弾性復元力によって、ロアシェル３をアッパシェル２に対し軸方向片側（下側）に向けて押圧する方向の力に基づいて、車輪を構成するタイヤの外周面（トレッド）を路面に押し付ける。
【0091】
また、懸架装置１は、次のようにして、全長を伸縮させることにより、振動や衝撃などを吸収する。
【0092】
すなわち、懸架装置１は、路面からの振動や衝撃などに基づいて、ロアシェル３の軸方向片側の端部に上向き（突き上げる方向）の力が加わると、ロアシェル３は、コイルスプリング６を弾性的に収縮させるとともに、ボールねじ軸２５と電動モータの７の出力軸８９とを回転させつつ、ボールナット２６を軸方向他側（上側）に向けて移動させながら、アッパシェル２に対し軸方向他側に向けて相対変位する。これにより、懸架装置１の全長が収縮する。
【0093】
振動や衝撃などに基づく上向きの力が解放されるか、または、減少すると、コイルスプリング６の弾性復元力によって、ロアシェル３をアッパシェル２に対し軸方向片側（下側）に向けて押圧する方向の力に基づいて、ロアシェル３は、コイルスプリング６を弾性的に復元させるとともに、ボールねじ軸２５と電動モータの７の出力軸８９とを回転させつつ、ボールナット２６を軸方向片側（下側）に向けて移動させながら、アッパシェル２に対し軸方向片側に向けて相対変位する。これにより、懸架装置１の全長が伸長する。
【0094】
本例の懸架装置１は、走行状態や路面の状況などに応じて、電動モータ５への通電を制御することにより、車高や車両の姿勢、減衰力を制御することができる。
【0095】
車高や車両の姿勢を制御する場合には、電動モータ５に通電し、出力軸８９を回転駆動することにより、ボールねじ軸２５を回転駆動させる。ボールねじ軸２５の回転に伴い、ボールナット２６が軸方向に移動し、ロアシェル３がアッパシェル２に対し軸方向に相対変位することで、懸架装置１の全長が伸縮する。この結果、ロアシェル３に、ロアブッシュ６４を介して支持された車輪に対する、マウント部材１０２を介してアッパシェル２を支持した車体の高さが調整される。
【0096】
減衰力を制御する場合には、電動モータ５への通電量を制御することで、出力軸８９の回転抵抗を調整し、ボールねじ軸２５の回転抵抗を調整することに基づいて、ボールナット２６が軸方向に移動することに対する抵抗を調整する。これにより、路面からの振動や衝撃などに基づき懸架装置１の全長が伸縮する際に、ロアシェル３がアッパシェル２に対し軸方向に相対変位する速度を調整することにより、減衰力を調整することができる。
【0097】
特に本例の懸架装置１では、該懸架装置１全体の反共振周波数が１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下、好ましくは４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下となるように、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角およびボールナット２６の雌ボールねじ溝６２のリード角を規制している。より具体的には、コイルスプリング６のばね定数をＫｓｐ［Ｎ／ｍ］とし、かつ、懸架装置１全体の反共振周波数をｆａ［Ｈｚ］とした場合に、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角（＝ボールナット２６の雌ボールねじ溝６２のリード角）φ［ｒａｄ］を、次の（１）式で求められる大きさとしている。
なお、懸架装置１全体の反共振周波数ｆａは、１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下、好ましくは４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下の値である。
【数1】
【0098】
ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角およびボールナット２６の雌ボールねじ溝６２のリード角を規制することで、懸架装置１全体の反共振周波数を調整することができる理由について、図８～図１２を用いて説明する。図８は、本例の懸架装置１を、モデル化した解析モデルを示している。
【0099】
ばね下重量をｍ１［ｋｇ］とし、かつ、ばね上重量をｍ２［ｋｇ］とすると共に、車両の上下方向に関して、路面の位置をＺ０［ｍ］とし、懸架装置１と、サスペンションアームやナックルなどの車輪を支持する部材との接続位置（ばね下位置）をＺ１［ｍ］とし、かつ、懸架装置１と車体との接続位置（ばね上位置）をＺ２とした場合、次の（２）式および（３）式の関係が成立する。
【数2】
【数3】
【0100】
ここで、（２）式および（３）式中の符号の意味は、下記のとおりである。
Ｃｔ：懸架装置１のうち、ボールねじ装置４およびコイルスプリング６を除く部材の車両の上下方向に関する直動減衰係数［Ｎｓ／ｍ］
Ｋｂｓ：軸受ユニット３０の軸方向（車両の上下方向）に関する剛性（ばね定数）とボールねじ軸２５の軸方向に関する剛性（ばね定数）との合成値［Ｎ／ｍ］
Ｚｂ：ボールねじ軸２５に対するボールナット２６の軸方向の相対変位量［ｍ］
Ｋｎ：ボールナット２６の軸方向に関する剛性（ばね定数）［Ｎ／ｍ］
Ｋｔｉｒｅ：車輪を構成するタイヤのばね定数［Ｎ／ｍ］
Ｃｔ：懸架装置１のうち、ボールねじ装置４およびコイルスプリング６を除く部材の車両の上下方向に関する直動減衰係数［Ｎｓ／ｍ］
Ｋｂｓ：軸受ユニット３０の軸方向（車両の上下方向）に関する剛性（ばね定数）とボールねじ軸２５の軸方向に関する剛性（ばね定数）との合成値［Ｎ／ｍ］
Ｚｂ：ボールねじ軸２５に対するボールナット２６の軸方向の相対変位量［ｍ］
Ｋｎ：ボールナット２６の軸方向に関する剛性（ばね定数）［Ｎ／ｍ］
Ｋｔｉｒｅ：車輪を構成するタイヤのばね定数［Ｎ／ｍ］
【0101】
また、電動モータ５の出力軸８９の回転角度をθｍ［ｒａｄ］とし、ボールねじ軸２５の回転角度をθｂ［ｒａｄ］とし、車両の上下方向に関するボールねじ軸２５の位置をＺｂとした場合、次の（４）式から（６）式の関係が成立する。
【数4】
【数5】
【数6】
【0102】
ここで、（４）式から（６）式中の符号の意味は、下記のとおりである。
ｊｍ：電動モータ５の出力軸８９の慣性モーメント［ｋｇ・ｍ２］
ｄｍ：電動モータ５の出力軸８９の粘性減衰係数［Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ）］
Ｋｇ：カップリング９１のねじり剛性［Ｎｍ／ｒａｄ］
ｊｂ：ボールねじ軸２５の慣性モーメント［ｋｇ・ｍ２］
ｄｂ：ボールねじ軸２５の粘性減衰係数［Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ）］
Ｒ：ボールねじ軸２５の単位回転角度当りの軸方向変位量［ｍ／ｒａｄ］
ｊｍ：電動モータ５の出力軸８９の慣性モーメント［ｋｇ・ｍ２］
ｄｍ：電動モータ５の出力軸８９の粘性減衰係数［Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ）］
Ｋｇ：カップリング９１のねじり剛性［Ｎｍ／ｒａｄ］
ｊｂ：ボールねじ軸２５の慣性モーメント［ｋｇ・ｍ２］
ｄｂ：ボールねじ軸２５の粘性減衰係数［Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ）］
Ｒ：ボールねじ軸２５の単位回転角度当りの軸方向変位量［ｍ／ｒａｄ］
【0103】
なお、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード（およびボールナット２６の雌ボールねじ溝６２のリード）をＬ［ｍ］とした場合、ボールねじ軸２５の単位回転角度当りの軸方向変位量Ｒは、次の（７）式で表される。
【数7】
【0104】
ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角（ボールナット２６の雌ボールねじ溝６２のリード角）φ［ｒａｄ］は、雄ボールねじ溝２８（雌ボールねじ溝６２）のボールピッチ円径をｄ［ｍ］とすると、次の（８）式で表される。
【数8】
【0105】
上記（２）式から（６）式に基づいて、路面から入力される振動の周波数と、ばね上加速度（ばね上位置における、車両の上下方向に関する加速度）との関係は、図９（Ａ）～図９（Ｄ）に示すようになる。図９（Ａ）～図９（Ｄ）から明らかなように、本例の懸架装置１は、その周波数の振動が増幅される２つの共振周波数（ばね上共振周波数およびばね下共振周波数）に加え、その周波数の振動が抑制される反共振周波数（反共振点）を有することが分かる。また、図９（Ａ）～図９（Ｄ）からは、反共振周波数ｆａは、ばね下重量ｍ１（図９（Ａ）参照）やばね上重量ｍ２（図９（Ｂ）参照）によってはほとんど変化せず、コイルスプリング６のばね定数Ｋｓｐ（図９（Ｃ）参照）やボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角（＝ボールナット２６の雌ボールねじ溝６２のリード角）φ（図９（Ｄ）参照）に応じて変化する値であることも分かる。
【0106】
ここで、コイルスプリング６のばね定数Ｋｓｐは、車高や懸架装置１のストローク長などに応じて適切な大きさに設定される。そこで、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角φを規制することで、懸架装置１の反共振周波数ｆａを、１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下、好ましくは４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下の範囲の値に調整することを考える。
【0107】
図１０（Ａ）～図１０（Ｄ）は、コイルスプリング６のばね定数Ｋｓｐを１６．９［Ｎ／ｍｍ］～４５［Ｎ／ｍｍ］の範囲で変化させた場合の、路面から入力される振動の周波数とばね上加速度と関係を、雄ボールねじ溝２８のリード角φごとに示している。なお、図１０（Ａ）～図１０（Ｄ）においては、横軸（路面から入力される振動の周波数）を対数スケールで表している。図１０（Ａ）～図１０（Ｄ）から明らかなとおり、反共振周波数ｆａは、リード角φの大きさに比例して大きくなる。すなわち、反共振周波数ｆａと、雄ボールねじ溝２８のリード角φとの関係を、コイルスプリング６のばね定数Ｋｓｐごとに求めると、図１１に示すようになる。さらに、横軸をコイルスプリング６のばね定数Ｋｓｐとし、縦軸を図１１に示す関係の線形近似式の傾きとしてグラフ上にプロットすると、図１２に示すようになる。図１２に示す関係を線形近似すると、次の（９）式で表される。
したがって、雄ボールねじ溝２８のリード角φを、上記（１）式で求められる大きさとすることにより、懸架装置１全体の反共振周波数を１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下、好ましくは４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下とすることができる。
【数9】
【0108】
本例の懸架装置１では、ボールねじ軸２５の雄ボールねじ溝２８のリード角φを規制することで、懸架装置１全体の反共振周波数を１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下、好ましくは４Ｈｚ以上８Ｈｚ以下としている。このため、コイルスプリング６のばね定数Ｋｓｐを、車高や懸架装置１のストローク長などに応じて適切な大きさに設定しつつ、運転者を含む乗員に違和感を与えやすい、１Ｈｚ～１０Ｈｚ程度の周波数の振動を低減することができて、車両の乗り心地を良好に確保することができる。
【0109】
また、本例の懸架装置１によれば、組立作業を容易に行うことができる。
【0110】
すなわち、懸架装置１を組み立てる際には、まず、図４に示すように、ボールねじ軸２５のうち、軸方向片側部分の周囲に、複数個のボールとボールナット２６とを配置し、かつ、ボールナット２６にインナチューブ６３を結合固定する。また、ボールねじ軸２５のうち、軸方向中間部の周囲に、バンプストッパ１２０を配置し、かつ、軸方向他側部分の周囲に、軸受ユニット３０を配置する。すなわち、ボールねじ軸２５と軸受ユニット３０とボールナット２６とバンプストッパ１２０とを組み合わせて、中間組立体を得る。
【0111】
具体的には、まず、ボールねじ軸２５のうち、雄ボールねじ溝２８が備えられた軸方向片側部分に、ボールナット２６を、複数個のボールを介して螺合する。次いで、コンタクトプレート８５の通孔８６と、ボールナット２６の通孔６７とにボルト８７を挿通し、さらに、ボルト８７を、チューブフランジ部６９のねじ孔７２にボルト８７を螺合することで、ボールナット２６とインナチューブ６３とを結合固定する。また、ボールねじ軸２５を、ストッパホルダ５１に外嵌したバンプストッパ１２０に軸方向片側から挿入し、ボールねじ軸２５の軸方向他側部分に、軸受ユニット３０とカラー４８とを外嵌する。さらに、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部にナット４９を螺合する。
【0112】
また、図５に示すように、アッパシェル２の小径筒部８の内側に、滑り軸受７５とオイルシール７８とを支持する。
【0113】
次に、図６に示すように、中間組立体をアッパシェル２の内側に支持し、かつ、アッパシェル２の軸方向他側の端部に、マウント部材１０２を支持固定する。
【0114】
具体的には、中間組立体を、アッパシェル２の内側に軸方向他側から挿入する。これにより、インナチューブ６３を、アッパシェル２の軸方向片側の端部に支持された滑り軸受７５に挿入（内嵌）し、かつ、ボールナット２６を、段部７（フランジ部１２４）の内側を通過させ、小径筒部８の軸方向中間部まで移動させる。そして、軸受ユニット３０の軸方向片側面の径方向外側の端部を、ストッパホルダ５１を介して、段部７（フランジ部１２４の軸方向他側面）に突き当てることで、アッパシェル２に対する軸受ユニット３０の軸方向の位置決めを図る。そして、アッパシェル２の大径筒部９にスリーブ５３を内嵌し、さらに、大径筒部９の軸方向他側の端部内周面に備えられた雌ねじ部５４に、マウント部材１０２のロックナット５５を螺合する。
【0115】
図６の例では、ロックナット５５の軸方向片側の端面と、スリーブ５３の軸方向他側の端面との間に、シム板１２３を挟持している。ただし、シム板１２３は、省略することもできる。
【0116】
次いで、図７に示すように、アッパシェル２の周囲にコイルスプリング６を配置した後、インナチューブ６３に対しロアシェル３を、ロアブッシュ６４により支持するとともに、電動モータ５の出力軸８９をボールねじ軸２５に接続し、かつ、ケーシング１００をマウント部材１０２に対し支持固定する。
【0117】
すなわち、コイルスプリング６にアッパシェル２を軸方向片側から挿入し、コイルスプリング６の軸方向他側の端部を、エンド部材１１７に突き当てる。次いで、アッパシェル２の軸方向片側部分の周囲にロアシェル３を配置し、ロアシェル３の係合孔１７とインナチューブ６３の係合軸部７１とをがたつきなく嵌合する。次いで、インナチューブ６３のねじ孔７４に、ロアブッシュ６４の雄ねじ部８２を螺合することで、インナチューブ６３とロアシェル３とを結合する。
【0118】
また、電動モータ５の出力軸８９の軸方向片側の端部を、継手９０を介して、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部に、トルクの伝達を可能に接続し、かつ、電動モータ５のケーシング１００を、マウント部材１０２に対し、ねじ止めなどにより、支持固定する。
【0119】
上述のように、本例の懸架装置１を組み立てる際には、ボールねじ軸２５と軸受ユニット３０とボールナット２６とインナチューブ６３とバンプストッパ１２０とからなる中間組立体を、アッパシェル２に軸方向他側から挿入する。そして、軸受ユニット３０の軸方向片側面を、アッパシェル２の段部７（フランジ部１２４の軸方向他側面）に、ストッパホルダ５１を介して突き当てることにより、アッパシェル２に対するボールねじ軸２５の軸方向の位置決めを図った状態で、ボールねじ軸２５をアッパシェル２の内側に支持する。その後、電動モータ５の出力軸８９を、ボールねじ軸２５の軸方向他側の端部に、継手９０により、トルクの伝達を可能に接続し、かつ、電動モータ５のケーシング１００を、マウント部材１０２により、アッパシェル２の軸方向他側の端部に支持固定している。
【0120】
すなわち、重量が嵩む電動モータ５をアッパシェル２に対し支持固定する以前に、ボールねじ軸２５をアッパシェル２の内側に、アッパシェル２に対するボールねじ軸２５の軸方向の位置決めを図った状態で支持することができる。このため、本例の懸架装置１の組立方法によれば、組立作業を容易に行うことができる。
【0121】
これに対し、特開２０１０－２２８５７９号公報に記載の懸架装置では、ボールねじ機構およびインナチューブを、電磁モータのケーシングに対し支持固定し、かつ、ケーシングを、マウント部および防振ゴムを介してアッパーサポートに結合固定している。すなわち、ボールねじ機構およびインナチューブは、重量が嵩む電磁モータを介して、アッパーサポートに対し軸方向の位置決めを図った状態で支持固定されている。したがって、組立作業の際に、重量が嵩む電磁モータを、ボールねじ機構およびインナチューブと一体に（サブアセンブリとして）扱う必要があり、組立作業が面倒である。
【0122】
さらに、本例では、ボールナット２６とインナチューブ６３とをボルト８７により結合した状態で、ボールナット２６とインナチューブ６３とが、アッパシェル２の段部７（フランジ部１２４）の径方向内側を通過できるようにしている。このため、ボールナット２６を、軸受ユニット３０およびバンプストッパ１２０とともにボールねじ軸２５の周囲に配置し、中間組立体を構成した状態で、該中間組立体をアッパシェル２の内側に、前記中間組立体の軸方向片側の端部を先頭にして前記アッパシェル２の軸方向他側の開口から挿入した場合でも、ボールナット２６を、アッパシェル２のフランジ部１２４の内側を通過させることができる。要するに、アッパシェル２の内側に支持される、ボールねじ軸２５と軸受ユニット３０とボールナット２６とインナチューブ６３とバンプストッパ１２０とを組み合わせて、中間組立体として一体に取り扱うことができる。この面からも、懸架装置１の組立作業の容易化を図ることができる。
【0123】
なお、上述した懸架装置１を組み立てる工程は、中間組立体を組み立てた後で、該中間組立体をアッパシェル２の内側に支持する工程を備え、かつ、矛盾を生じない限り、順番を入れ替えたり、同時に実施したりすることができる。
【0124】
本例の懸架装置１では、アッパシェル２に対し、ロアシェル３を軸方向の相対変位を可能に外嵌し、かつ、アッパシェル２の軸方向他側の端部に支持固定されたエンド部材１１７と、ロアシェル３の外向フランジ部１８との間でコイルスプリング６を挟持している。コイルスプリング６は、懸架装置１が全長を収縮させる、すなわちアッパシェル２とロアシェル３とが互いに近づく方向に相対変位するのに伴って、弾性的に収縮する。懸架装置１は、アッパシェル２の内向フランジ部７６の軸方向他側面と、ロアシェル３に支持されたボールナット２６の軸方向片側の端面とが、リバウンドストッパ８８を介して衝突するまで、全長を収縮させることができる。したがって、本例の懸架装置１によれば、特開２０１０－２２８５７９号公報に記載の懸架装置と比較して、コイルスプリング６の収縮可能量を確保しやすくできる。
【0125】
本発明の懸架装置は、本例のように、ボールねじ装置の周囲にコイルスプリングが配置されている構造に限らず、車体と、車輪を支持する部材との間に、ボールねじ装置とコイルスプリングとが並列に配置されている構造であれば、任意の構造に適用することができる。具体的には、たとえば、ボールねじ装置とコイルスプリングとを車両の進行方向に並列に配列することもできるし、車両の幅方向に並列に配置することもできる。
【符号の説明】
【0126】
１ 懸架装置
２ アッパシェル
３ ロアシェル
４ ボールねじ装置
５ 電動モータ
６ コイルスプリング
７ 段部
８ 小径筒部
９ 大径筒部
１０ 円すい筒部
１１ シェル本体
１２ ロアリテーナ
１３ 筒状部
１４ 底部
１５ 長孔
１６ 雄ねじ部
１７ 係合孔
１８ 外向フランジ部
１９ ねじ孔
２０ ボルト
２１ 第１ロックナット
２２ 第２ロックナット
２３ シート
２４ ダストシール
２５ ボールねじ軸
２６ ボールナット
２７ ボール
２８ 雄ボールねじ溝
２９ 被支持部
３０ 軸受ユニット
３１ 大径部
３２ 小径部
３３ ロア段部
３４ 雄ねじ部
３５ 軸受ホルダ
３６ 押えプレート
３７ａ、３７ｂ 転がり軸受
３８ ホルダ円筒部
３９ 外向フランジ部
４０ 内向フランジ部
４１ ねじ孔
４２ 円輪部
４３ プレート円筒部
４４ 通孔
４５ａ、４５ｂ 内輪
４６ａ、４６ｂ 外輪
４７ａ、４７ｂ 転動体
４８ カラー
４９ ナット
５０ ボルト
５１ ストッパホルダ
５２ Ｏリング
５３ スリーブ
５４ 雌ねじ部
５５ ロックナット
５６ａ、５６ｂ オイルシール
５７ 有底孔
５８ 径方向通気孔
５９ 軸方向通気孔
６０ 通気路
６１ 内部空間
６２ 雌ボールねじ溝
６３ インナチューブ
６４ ロアブッシュ
６５ 本体部
６６ ナットフランジ部
６７ 通孔
６８ 円筒部
６９ チューブフランジ部
７０ 底部
７１ 係合軸部
７２ ねじ孔
７３ 通気孔
７４ ねじ孔
７５ 滑り軸受
７６ 内向フランジ部
７７ 止め輪
７８ オイルシール
７９ 円環部
８０ 軸部
８１ 押えフランジ部
８２ 雄ねじ部
８３ 弾性材
８４ 支持環部
８５ コンタクトプレート
８６ 通孔
８７ ボルト
８８ リバウンドストッパ
８９ 出力軸
９０ 継手
９１ カップリング
９２ａ、９２ｂ キー
９３ａ、９３ｂ 切り欠き
９４ａ、９４ｂ 結合部材
９５ ロアカラー
９６ アッパカラー
９７ 切り欠き
９８ アッパ段部
９９ 切り欠き
１００ ケーシング
１０１ ブラケット
１０２ マウント部材
１０３ 防振部材
１０４ 雄ねじ部
１０５ 筒状部
１０６ 円輪部
１０７ アッパ部材
１０８ ロア部材
１０９ 円筒部
１１０ ロア円輪部
１１１ アッパ円輪部
１１２ 支持ボルト
１１３ 円筒部
１１４ 円輪部
１１５ 折れ曲がり部
１１６ 外向フランジ部
１１７ エンド部材
１１８ 弾性部材
１１９ 支持部材
１２０ バンプストッパ
１２１ 円輪部
１２２ 円筒部
１２３ シム板
１２４ フランジ部
１２５ 円筒面部
２ アッパシェル
３ ロアシェル
４ ボールねじ装置
５ 電動モータ
６ コイルスプリング
７ 段部
８ 小径筒部
９ 大径筒部
１０ 円すい筒部
１１ シェル本体
１２ ロアリテーナ
１３ 筒状部
１４ 底部
１５ 長孔
１６ 雄ねじ部
１７ 係合孔
１８ 外向フランジ部
１９ ねじ孔
２０ ボルト
２１ 第１ロックナット
２２ 第２ロックナット
２３ シート
２４ ダストシール
２５ ボールねじ軸
２６ ボールナット
２７ ボール
２８ 雄ボールねじ溝
２９ 被支持部
３０ 軸受ユニット
３１ 大径部
３２ 小径部
３３ ロア段部
３４ 雄ねじ部
３５ 軸受ホルダ
３６ 押えプレート
３７ａ、３７ｂ 転がり軸受
３８ ホルダ円筒部
３９ 外向フランジ部
４０ 内向フランジ部
４１ ねじ孔
４２ 円輪部
４３ プレート円筒部
４４ 通孔
４５ａ、４５ｂ 内輪
４６ａ、４６ｂ 外輪
４７ａ、４７ｂ 転動体
４８ カラー
４９ ナット
５０ ボルト
５１ ストッパホルダ
５２ Ｏリング
５３ スリーブ
５４ 雌ねじ部
５５ ロックナット
５６ａ、５６ｂ オイルシール
５７ 有底孔
５８ 径方向通気孔
５９ 軸方向通気孔
６０ 通気路
６１ 内部空間
６２ 雌ボールねじ溝
６３ インナチューブ
６４ ロアブッシュ
６５ 本体部
６６ ナットフランジ部
６７ 通孔
６８ 円筒部
６９ チューブフランジ部
７０ 底部
７１ 係合軸部
７２ ねじ孔
７３ 通気孔
７４ ねじ孔
７５ 滑り軸受
７６ 内向フランジ部
７７ 止め輪
７８ オイルシール
７９ 円環部
８０ 軸部
８１ 押えフランジ部
８２ 雄ねじ部
８３ 弾性材
８４ 支持環部
８５ コンタクトプレート
８６ 通孔
８７ ボルト
８８ リバウンドストッパ
８９ 出力軸
９０ 継手
９１ カップリング
９２ａ、９２ｂ キー
９３ａ、９３ｂ 切り欠き
９４ａ、９４ｂ 結合部材
９５ ロアカラー
９６ アッパカラー
９７ 切り欠き
９８ アッパ段部
９９ 切り欠き
１００ ケーシング
１０１ ブラケット
１０２ マウント部材
１０３ 防振部材
１０４ 雄ねじ部
１０５ 筒状部
１０６ 円輪部
１０７ アッパ部材
１０８ ロア部材
１０９ 円筒部
１１０ ロア円輪部
１１１ アッパ円輪部
１１２ 支持ボルト
１１３ 円筒部
１１４ 円輪部
１１５ 折れ曲がり部
１１６ 外向フランジ部
１１７ エンド部材
１１８ 弾性部材
１１９ 支持部材
１２０ バンプストッパ
１２１ 円輪部
１２２ 円筒部
１２３ シム板
１２４ フランジ部
１２５ 円筒面部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】