JP2008531396A - 自動車用トー能動制御システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、制御アーム又はリンク６を備える自動車５用のトー能動制御システムに関する。制御アーム又はリンク６はその長さを短縮又は伸長するように軸方向に調整可能である。制御アームは、制御アーム又はリンクの接続ポイント１８と１９の間に連結された電気モータ１６を備える。電気モータは電子制御部に反応し、電子制御部は電気モータに信号を伝達して電気モータの回転と電気モータが作動する時間とを制御する。部品の組み合わせが、自動車の車輪のトーを能動的に調整するように働く。

Description

自動車の後輪のトー角を車両の動作中に変化させることは車両の操作性及び操縦性を向上させる。以下の後輪反応が、各動作条件の下で、より良い車両動特性をもたらす：ａ．ブレーキング又は減速：トーイン、ｂ．加速：トーイン、ｃ．旋回：外側車輪が初期トーアウト、０．４〜０．５ｇの横力でトーインに変化する。また、後輪の最適アラインメントは、後輪タイヤのドラッグと空転とをできるだけ少なくすることにより車両の燃費に好ましい影響を与えることができる。

（１）車の操舵輪からの入力によって車輪を能動的に方向付けるために、及び（２）米国特許第４，７４０，０１２号公報に一般的に説明されているように、路面力（road forces）及び懸架装置の形状がトー角及びキャンバー角を再調整することを認めるために、２つの主要な手法が使用されてきた。第１の手法は、能動設計と呼ばれることがあり、第２のものは受動設計と呼ばれる。これら両方の装置は、より多くの可動部品、複雑さ、重量、及びコストを後輪懸架装置に付け加える。

本発明は、上記２つの従来手法の代わりとなり、費用効果が高くかつ効率的なトー能動制御システムに関する。

図面において、同一部品があるときは、同一数字・文字がその部品を参照する。
対応する参照文字は複数の図面を通じて対応する部品を指し示している。

本発明の一実施形態は図面及び以下に説明される。しかし、示されている実施形態は単に説明の目的のものであり、本発明が状況に応じて最も有利に利用できるように、本発明の趣旨及び意図からいかなる逸脱もなく、種々の構成の変更を製造過程においておこなうことができ、本発明の趣旨及び意図は特許請求の範囲によってのみ制限されると理解される。

図１に示すように、現在の後輪懸架装置の構造のほとんどは、対応する車輪のトー角を調整するために、後輪懸架装置用のトレーリングアーム又は制御アームの長さを手動で調整する手段を備えている。この構成は、後上部アーム１と、フォワードリンク２と、トーリンク３とを備えている。これらのリンクは、自動車５の後輪２つの各々のスピンドルアセンブリ４に連結されている。

図２を参照して、トー能動制御システムＡについての本発明は、内蔵型直線アクチュエータを備え、通常トレイリング位置にある制御アーム又はリンク６に属する。内蔵型直線アクチュエータは、連続可変トー角を実現するために、行程、力、反応時間、実装要求に適合可能である。連続可変トー角は、安全性、操作性、及び燃費に関して有意な利益を得るために、種々の車両動作状態を具体的に扱うことができる。制御アーム又はリンク６は、その長さが連続的に可変であり、後輪懸架装置構造の他の変更をすることなく図１のトーリンク３等の既存の制御アーム又はリンクを直接置換するために使用できる。最適トー角は、懸架装置コンプライアンスに依存して実現される。

電子制御部１０（図示なし）は、自動車５（図１）内に配置された多種多様なセンサからの信号を受信して処理する。たとえば、代表的なセンサの一群は、ヨーセンサ、車輪速度センサ、横加速度センサ、縦加速度センサ、及び操舵角センサを含んでいる。また、用途に応じて他のセンサが含まれることもあると理解される。電子制御部１０は、制御アーム又はリンク６の全長になされる変更及びトー角の調整が結果として必要となる変更について最終決定を行う。

また、図２は本発明の一実施形態の断面図を示す。図２において、制御アーム又はリンク６は、電気モータ１６とボールねじ又は台形ねじ機構１７と油圧装置（hydraulic system）１８とを備えた一体型直線アクチュエータ１５を含んでいる。油圧装置１８は、接続ポイント１８と１９の間の軸方向行程を短縮する一方で、制御アーム又はリンク６内部の軸力を増幅する。電気モータ１６のロータ２０は、ナット２３及びスモールシリンダ２５の一体型スモールピストン２４の軸方向変位を制御するねじ機構１７と一体となっている。スモールピストン２４は、スモールシリンダ２５の中に流体を押し込み、スモールピストン２４の軸方向変位を、接続ポイント１９に連結されたラージシリンダ２６に伝達する。接続ポイント１９自体は、自動車５の懸架アーム（図示なし）のジョイントに接続される。

スモールシリンダ２５の軸方向変位とラージシリンダ２６の軸方向変位との間の比率が、スモールシリンダ２５と軸方向断面に加わる軸力の間の比率を制御する。スモールシリンダ２５とラージシリンダ２６は、一緒になって１つの油圧装置として働き、力増幅器及び変位低減器として機能する。こうして、直線アクチュエータ構造のあるものでトルク増幅器／減速機として使用されるより高価かつ信頼性のより低い遊星歯車機構を置き換えることができる。

制御アーム又はリンク６の長さを短縮するために、電気モータ１６のロータ２０はねじ機構１７を回して、ナット２３を電気モータ２１の方に引き寄せることでスモールピストン２４を後退させる。この動作が、流体３０をスモールシリンダ２５のスモールピストン２４の背後に、アクチュエータ・ハウジング３６とアクチュエータ・ハウジングシリンダ３６の外径との間に位置する流路３３を通してラージシリンダ２６のラージピストン３４の背後のキャビティ３２まで押し込む。ピストン２４及び３４は、アクチュエータ・ハウジングシリンダの中で作動する。

本発明の別の構成が図４に提示されている。ここでは、スモールシリンダ４０を後退させ、ラージピストン４２の背後のばね４１を使用して追加の軸力を与えることでアーム長の短縮が実現される。図４の実施形態の全ての他の部品と動作は、図３に示された実施形態とほぼ同一である。

本発明のさらに別の実施形態では、必要十分なトルク容量と回転位置決め能力とを備えた電気モータ２１が使用されているならば、スモールピストン２４により生成される油圧力／変位で十分であり、ラージピストン３４を削減することができる。

上記は本発明の種々の実施形態を説明しているが、本発明が、自動車用トー能動制御システムが必要とされるいかなる構成にも適合するように他の方法で容易に適用可能なことは明らかであろう。上記構成において本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形が可能であるから、上記説明及び添付の図面に含まれる全事項は説明のためとして解釈され、制限する意味としては解釈されないことを意図している。

標準的な自動車用後輪懸架装置の透視図である。 本発明の一実施形態の断面図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。

Claims (17)

1. 自動車の後輪懸架装置において、
   前記自動車の後輪の角度を能動的に変化させる制御アームを備え、前記制御アームが、前記懸架装置の一部品に結合されるように構成されるとともに前記自動車の車体に対して固定された近傍の部品に結合されるように構成される接続端を備え、
   前記端の間に配置され、前記接続端に前記端間の間隔を可変に連結された電気モータを備える後輪懸架装置。
2. 前記モータが中に配置され、前記接続端の一方が取り付けられるハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、前記モータによって駆動されるねじと、
   前記ハウジング内に配置され、前記ねじとはまり合うナットと、
   前記ハウジング内のスモール及びラージシリンダと、
   前記スモールシリンダ内に配置され、前記ナットと連結されたスモールピストンと、
   前記ラージシリンダ内に配置され、他方の接続端と転結されたラージピストンと、をさらに備え、
   前記ねじの回転が、前記ナットを前記ハウジング内部で軸方向に動かし、
   前記ハウジングにおいて、前記スモール及びラージシリンダが連通する請求項１の組合せ。
3. 軸長を調整可能な制御アームと、
   前記制御アームに伝達される制御信号を使用して前記制御アームと通信可能な電子制御部と、を備え、
   前記電子制御部が、少なくとも１つのセンサにより前記電子制御部に伝達された少なくとも１つの信号に反応する自動車用トー能動制御システム。
4. 前記制御アームが、電気モータと、ボールねじ機構又は台形ねじ機構のいずれか一方と、前記制御アームの近位端の第１接続ポイントと前記制御アームの遠位端の第２接続ポイントの間の軸方向行程を短縮する油圧装置と、を有する一体型直線アクチュエータを備え、
   前記制御アーム内部で、前記油圧装置が軸力を増幅可能であることを特徴とする請求項３のトー能動制御システム。
5. 前記電子制御部から前記電気モータに伝達される制御信号により前記制御アームの長さが調整されて、自動車の車輪のトーイン又はトーアウトを制御することを特徴とする請求項４のトー能動制御システム。
6. 前記油圧装置が流体制御スモールシリンダと流体制御ラージシリンダとを備えることを特徴とする請求項５のトー能動制御システム。
7. 前記流体制御スモールシリンダ内のスモールピストンが軸方向に移動するときに、前記流体制御ラージシリンダが前記流体制御スモールシリンダの力を増幅するように働くことを特徴とする請求項６のトー能動制御システム。
8. 前記流体制御スモールシリンダの前記スモールピストンが、ロータを有する電気モータによって、軸方向に調整されることを特徴とする請求項７のトー能動制御システム。
9. 前記流体制御スモールシリンダの前記スモールピストンがナットに接続されていることを特徴とする請求項８のトー能動制御システム。
10. 前記電気モータの前記ロータに接続された前記ボールねじ機構又は前記台形ねじ機構のいずれか一方の回転により前記ナットが前記制御アーム内部で軸方向に、前記ロータが時計回りに回転するときに前記ナットが前記電気モータの方に動き、前記ロータが反時計回りに回転するときに、前記ナットが前記電気モータから離れるように動くように調整されることを特徴とする請求項９のトー能動制御システム。
11. 前記電気モータの回転方向及び前記電気モータが作動する時間が前記電子制御部により伝達される前記制御信号で制御されることを特徴とする請求項１０のトー能動制御システム。
12. 前記少なくとも１つのセンサが、ヨーセンサ、車輪速度センサ、横加速度センサ、縦加速度センサ、及び操舵角センサの少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１１のトー能動制御システム。
13. 軸長を調整可能な制御アームと、
    少なくとも１つのセンサにより伝達される少なくとも１つの信号に反応して
    前記制御アームの軸長を受動調整する手段と、を備える自動車用トー能動制御システム。
14. 自動調整可能な制御アームを自動車の懸架装置に取り付けるステップと、
    自動車に関する特定の状態に対応する信号を与える少なくとも１つのセンサに反応して前記自動調整可能な制御アームの長さを変化させるステップと、
    前記自動調整可能な制御アームの長さを調整することにより、前記自動車の車輪のトーを調整するステップと、を備える、自動車のトーイン又はトーアウトを能動的に制御する方法。
15. 前記自動調整可能な制御アーム内部で一体型直線アクチュエータを使用して、前記自動調整可能な制御アームの長さを調整するステップをさらに備える請求項１４の方法。
16. 前記一体型直線アクチュエータ内部で油圧装置を使用して、前記制御アームの長さを調整するために使用される前記制御アーム内部の力を増幅するステップをさらに備える請求項１５の方法。
17. 電気モータを使用して、前記一体型直線アクチュエータ内部で前記油圧装置を作動させるステップをさらに備える請求項１６の方法。

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