JP2007314164A - 自動車の後輪トー角制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動車の後輪を制御するためのアクチュエータを電動式で使用して、迅速に作動可能にし、走行安定性を確保することができ、左右後輪を一つのアクチュエータにより作動させ、車両の重量および製造費用を節減するのみならず、左右後輪のトー角が同一に制御されるので、走行安定性が向上した自動車の後輪トー角制御装置を提供すること。
【解決手段】左右後輪を支持するクロスメンバーと並設されるケースの内部に収容されるラックバーと、左右後輪にぞれぞれ一端が連結され、他端がラックバーの端部にそれぞれ連結される左右リンク部材と、ラックバーと連動可能に設けられ、左右のリンク部材が、左右後輪のトー角を同時に可変するように、ラックバーを移動させるアクチュエータと、を備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両の姿勢を制御して、走行安定性を向上させる車両の姿勢制御装置に関し、より詳しくは、車両の走行状態に応じてトー角が可変する後輪の両輪を、一つの減速部により作動させ、両輪のトー角が同期され、常時一定に可変され、製品の大きさおよび重量を減らすことができる車両の後輪トー角制御装置に関する。
一般に、車両に設けられる懸架装置は、車体とホイールとの間に設けられ、この両鋼体を一つまたは複数のリンクを用いて連結する装置であって、トレーリングアーム、ナックル、コントロールアーム等で構成されている。
前記懸架装置は、車両の走行中に発生する路面の不規則な入力を効果的に遮断し、搭乗者の安楽な乗り心地を提供し、運転者の走行操作または路面の屈曲等により生じた車体の揺れを適宜制御し、運転の便宜性を提供する。また、前記懸架装置は、不規則の路面の走行の際に、タイヤの接地面での垂直荷重を適切な水準に維持して、旋回、制動駆動時に車両の安定性を確保する。
一方、車両の旋回時、車両の速度および路面との摩擦等により、車両にオーバーステアまたはアンダーステアが発生し、車両の走行安定性が低下する。これを解決するために、車両の旋回時、リアコントロールアームの長さを伸縮させ、後輪のトー角を調整することにより、車両の姿勢制御および走行安定性を向上させる車両の後輪トー角制御装置(AGCS:Active Geometry Controlled System)が、本出願人により、韓国特許第511742号(2005年8月25日)として登録された。
図1は、従来の技術による自動車の後輪トー角制御装置を示す構成図であって、後輪トー角制御装置20は、リアクロスメンバー12の左右一端にそれぞれ設置された一対のアクチュエータ22、23と、左右後輪14、15と前記アクチュエータ22、23を連結し、前記アクチュエータ22、23に設けられて直線運動するロッド24、25により、前記左右後輪14、15のトー角を可変させるリンク機構26、27とを備える。
前記アクチュエータ22、23は、油圧式であり、前記アクチュエータ22、23のロッド24、25が直線運動することにより、前記リンク機構26、27が、前記左右後輪14、15のトー角を調整する。
このように構成された従来の技術による自動車の後輪トー角制御装置20は、特に、自動車の旋回走行時、前記アクチュエータ22、23の作動により、自動車のオーバーステアまたはアンダーステアが防止される。
しかしながら、従来の技術による自動車の後輪トー角制御装置20は、前記アクチュエータ22、23が油圧式で作動することにより、応答性が遅く、後輪14、15のトー角を迅速に制御できなかった。また、従来、左右後輪14、15の制御のためには、二つのアクチュエータ22、23が設けられるが、装着空間が狭くて、設置に制限があり、二つのアクチュエータ22、23により、車両の重量および製造費用が増加する要因となっている。また、二つのアクチュエータ22、23が用いられることにより、左右後輪14、15のトー角が相違して制御されることがあり、自動車の姿勢を安定的に制御できなかったことが実情である。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、自動車の後輪を制御するためのアクチュエータを電動式で使用して、迅速に作動可能にし、走行安定性を確保することができ、左右後輪を一つのアクチュエータにより作動させ、車両の重量および製造費用を節減するのみならず、左右後輪のトー角が同一に制御されるので、走行安定性が向上した自動車の後輪トー角制御装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る自動車の後輪トー角制御装置は、左右後輪を支持するクロスメンバーと並設されるケースの内部に収容されるラックバーと、前記左右後輪にぞれぞれ一端が連結され、他端が前記ラックバーの端部にそれぞれ連結される左右リンク部材と、前記ラックバーと連動可能に設けられ、前記左右のリンク部材が、前記左右後輪のトー角を同時に可変するように、前記ラックバーを移動させるアクチュエータと、を備える。
前記アクチュエータは、駆動源として用いられるモータと、前記モータの回転軸上に設けられたウォームギアおよびこれと噛み合って回転するウォームホイールからなる減速部と、前記ウォームホイールの回転軸上に設けられ、前記ラックバーを移動させるために、前記ラックバーのラック歯と噛み合わされるピニアンギアと、を有してもよい。ここで、前記ピニアンギアは、前記ウォームホイールの中央部に圧入され固定されてもよい。また、前記ラックバーの移動線上に設けられ、前記ラックバーの端部を感知し、前記ラックバーの初期位置、および過移動時の前記アクチュエータの作動を制御するためのリミットスイッチを備えてもよい。また、前記ウォームギアに設けられたマグネットリングと、前記マグネットリングの磁力を感知するために設けられた磁気センサと、を備え、前記マグネットリングの回転量と、前記減速部のギア比、および前記ラックバーのラック歯のピッチサイズの比率によるラックの直線変位を測定することができる。
本発明によると、後輪のトー角が、応答性がよく、迅速に作動することができる電動式アクチュエータにより作動されるので、走行安定性が向上し、一つのアクチュエータにより、左右後輪を同時に作動させ、左右後輪のトー角制御による走行安定性がさらに向上し、それが占める体積が小さく、装着が容易であり、重量および製造費用を節減することができる。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。
図2は、本発明に係る自動車の後輪トー角制御装置を示す構成図であり、図3は、本発明に係る自動車の後輪トー角制御装置を簡略に示す斜視図である。
図2と図3を参考すると、自動車の左右後輪54、55は、リアクロスメンバー52により懸架支持される。この際、前記後輪54、55は、ナックル56に結合され、前記ナックル56は、車幅方向にはコントロールアーム57に支持され、車体の長さ方向にはトレーリングアーム(図示せず)により支持される。また、上下方向には、ばね58とショックアブソーバ59により支持される。
一方、前記左右後輪54、55には、自動車の旋回走行時、後輪54、55のトー角を可変するための後輪トー角制御装置60が設けられる。
前記後輪トー角制御装置60は、前記クロスメンバー52と並設されるケース66の内部にラックバー67が収容される。前記ラックバー67は、前記ケース66の内部に移動可能に支持され、表面に複数のラック歯67aが形成される。
また、前記ラックバー67の両端には、左右後輪54、55とそれぞれ連結される一対のリンク部材64、65が連結される。前記リンク部材64、65は、移動可能に設けられ、一つの部材または複数の部材からなり、その回転中心が、前記クロスメンバー52の一側に固定されることも可能である。
一方、前記リンク部材64、65は、前記ラックバー67の直線運動により、前記後輪54、55のトー角を調整し、このため、前記ラックバー67を直線運動するためのアクチュエータ62が設けられる。
これにより、前記アクチュエータ62が作動することにより、前記ラックバー67が移動し、前記リンク部材64、65を移動させ、前記左右後輪54、55のトー角が同時に可変される。すなわち、自動車の旋回走行時、回転方向に応じて前記左右後輪54、55は、いずれか一方はトーインされ、他方はトーアウトされ、自動車の回転時の姿勢を制御する。
前記アクチュエータ62は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられたモータ63により駆動され、前記モータ63の回転軸は減速部68と連結される。前記減速部68は、前記モータ63の回転軸63aに結合されたウォームギア68aと、前記ウォームギア68aと噛み合わされるウォームホイール68bとからなり、前記ウォームギア68aと前記ウォームホイール68bのギア比により前記ウォームホイール68bの回転速度が低減される。
また、前記減速部68のウォームホイール68bには、前記ラックバー67と結合されるピニアンギア69が設けられる。前記ピニアンギア69は、前記ウォームホイール68bの回転軸63a上に設けられ、好ましくは、前記ウォームホイール68bの中央孔に圧入されて固定される。また、前記ウォームホイール68bの回転軸の上部にはベアリング(図示せず)が設けられ、前記ベアリングは、前記ハウジングに固設される。
ここで、前記モータ63は、電動式に作動され、好ましくは、DCモータからなる。本発明の実施の形態において、モータ63は、DC10〜16Vの入力電圧で駆動され、13.5Vの定格入力電圧で作動される。
また、前記モータ63の回転時、回転量の測定のために、前記ウォームギア68aにはマグネットリングが設けられ、前記マグネットリングと近接する位置に、前記マグネットリングの磁力を感知するための磁気センサが設けられる。前記磁気センサで検出された磁気信号は、自動車の中央処理装置に送信され、前記中央処理装置により前記ウォームギア68aの回転量を測定する。
一方、前記ラックバー67の直線変位は、前記マグネットリングの回転量により測定されたウォームギア68aの回転量と、減速部68のギア比およびラックバー67のラック歯67aピッチの比率により測定され、前記ラックバー67の直線変位に応じて、前記左右後輪54、55のトー角が調整される。
前記ラックバー67の移動線上には、前記ラックバー67の行程範囲を制限するためのリミットスイッチが設けられる。前記リミットスイッチは、前記ラックバー67の初期位置を感知し、ラックバー67の基準位置を設定し、前記ラックバー67の過移動時の前記ラックバー67の端部を感知し、前記アクチュエータ62の作動を停止するように制御する。
上述のように構成された自動車の後輪トー角制御装置60は、一つのアクチュエータ62により左右後輪54、55が同時に可変されるので、姿勢制御の信頼性が向上する。
以下、このように構成された自動車の後輪トー角制御装置の作用について説明する。
自動車の走行の際に、特に、旋回走行時、自動車の車体が重力または路面との摩擦等の要因により、アンダーステアまたはオーバーステアが生じ得る。この際、後輪トー角制御装置60のアクチュエータ62が作動し、自動車のアンダーステアまたはオーバーステアを防止する。より詳しくは、前記アクチュエータ62のモータ63に電源が供給されると、前記モータ63が回転し、その回転力を減速部68に伝達する。
前記減速部は、前記モータ63の回転軸63aに設けられたウォームギア68aと、前記ウォームギア68aと噛み合わされたウォームホイール68bとからなり、前記ウォームギア68aと前記ウォームホイール68bのギア比に応じて前記ウォームホイール68bの回転速度を低減させる。
このように、前記減速部68により回転速度が調節されたウォームホイール68bは、その中央部に圧入されているピニアンギア69を回転させ、これにより、前記ピニアンギア69が回転し、ラックバー67を移動させるようになる。
前記ラックバー67は、左右側のいずれか一方に移動し、左右後輪54、55と連結されたリンク部材64、65を移動させる。これにより、前記リンク部材64、65は、左右後輪54、55のトー角を同時に調整し、一方はトーイン、また他方はトーアウトさせ、自動車のアンダーステアまたはオーバーステアを防止する。
すなわち、前記後輪トー角制御装置60は、自動車の旋回時に発生するサスペンションのトーアウトによる不安定な姿勢を、アクチュエータ62の駆動により、旋回外輪はトーインで制御し、旋回内輪はトーアウトで制御し、タイヤと路面の摩擦力を通じた自動車の安定した姿勢制御、および走行安定性が得られる。
この際、前記後輪54、55のトー角は、前記ラックバー67の直線変位に応じて調整することができる。このため、前記ウォームギア68aに設けられたマグネットリングの磁力を磁気センサで測定し、前記マグネットリングの回転量を通じて、前記モータ63の回転量を判断し、前記減速部68のギア比およびラックバー67のラック歯67aピッチサイズの比率により、ラックバー67の直線変位を測定することができる。
一方、前記ラックバー67は、リミットスイッチにより初期開始位置が設定され、これにより、前記ラックバー67の行程範囲を正確に調節する。また、前記リミットスイッチは、前記ラックバー67の端部を感知し、前記ラックバー67が過移動しないように、アクチュエータ62の作動を制御する。
以上、本発明に係る自動車の後輪トー角制御装置を例示された図面を参照して説明したが、本発明は、上述した実施の形態と図面により限定されず、特許請求の範囲内において、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者により、様々な修正および変形され得ることは言うまでもない。一例として、前記減速部は、前記ウォームギアおよびウォームホイールにより、単一の減速比を有するように構成されているが、もちろん、前記ウォームギアおよびウォームホイールを多段に設置し、クラッチ手段を設け、様々な減速比を有するように構成することも可能である。但し、本発明の実施の形態では、その設置場所の大きさ等を考慮して、単一の減速比を有する実施の形態として説明する。
従来の技術による自動車の後輪トー角制御装置を示す構成図である。 本発明に係る自動車の後輪トー角制御装置を示す構成図である。 本発明に係る自動車の後輪トー角制御装置を簡略に示す斜視図である。
符号の説明
52 リアクロスメンバー
54 左後輪
55 右後輪
56 ナックル
57 コントロールアーム
58 ばね
59 ショックアブソーバ
60 後輪トー角制御装置
62 アクチュエータ
63 モータ
63a 回転軸
64、65 リンク部材
66 ケース
67 ラックバー
67a ラック
68 減速部
68a ウォームギア
68b ウォームホイール
69 ピニアンギア

Claims (5)

  1. 左右後輪を支持するクロスメンバーと並設されるケースの内部に収容されるラックバーと、
    前記左右後輪にぞれぞれ一端が連結され、他端が前記ラックバーの端部にそれぞれ連結される左右リンク部材と、
    前記ラックバーと連動可能に設けられ、前記左右のリンク部材が、前記左右後輪のトー角を同時に可変するように、前記ラックバーを移動させるアクチュエータと、
    を備えることを特徴とする自動車の後輪トー角制御装置。
  2. 前記アクチュエータは、駆動源として用いられるモータと、前記モータの回転軸上に設けられたウォームギアおよびこれと噛み合って回転するウォームホイールからなる減速部と、前記ウォームホイールの回転軸上に設けられ、前記ラックバーを移動させるために、前記ラックバーのラック歯と噛み合わされるピニアンギアと、を備えることを特徴とする請求項1に記載の自動車の後輪トー角制御装置。
  3. 前記ピニアンギアは、前記ウォームホイールの中央部に圧入され固定されることを特徴とする請求項2に記載の自動車の後輪トー角制御装置。
  4. 前記ラックバーの移動線上に設けられ、前記ラックバーの端部を感知し、前記ラックバーの初期位置、および過移動時の前記アクチュエータの作動を制御するためのリミットスイッチを備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の自動車の後輪トー角制御装置。
  5. 前記ウォームギアに設けられたマグネットリングと、前記マグネットリングの磁力を感知するために設けられた磁気センサと、を備え、前記マグネットリングの回転量と、前記減速部のギア比、および前記ラックバーのラック歯のピッチサイズの比率によるラックの直線変位を測定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の自動車の後輪トー角制御装置。
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