JP2009161152A - 後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自車が障害物に衝突する可能性が有ると判定されたときに、衝突の被害を軽減し得るようにした後輪操舵装置を提供する。
【解決手段】 自車が障害物に衝突する可能性が無い通常時には、伸長側および収縮側第１ストッパ１１１Ａ，１１２Ａと突き当て部９３ａ，３３ｃとでトーコントロールアクチュエータ１４の出力ロッド３３の伸縮可能範囲を規制するので、後輪のトー角変化を適切な大きさに抑制し、違和感のない操舵感覚を得ることができる。また自車が障害物に衝突する可能性が有る緊急時には、モータ３６の駆動力で伸長側および収縮側第１ストッパ１１１Ａ，１１２Ａを破断し、伸長側および収縮側第２ストッパ１１１Ｂ，１１２Ｂと突き当て部９３ａ，３３ｃとでトーコントロールアクチュエータ１４の出力ロッド３３の伸縮可能範囲を規制するので、後輪のトー角変化を拡大して急旋回を可能にすることで衝突の被害を軽減することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、駆動源の駆動力でハウジングに対して出力ロッドを伸縮駆動するトーコントロールアクチュエータで後輪のトー角を変化させる後輪操舵装置に関する。

車両のサスペンション装置のアッパーリンクおよびロアリンクをアクチュエータで伸縮制御することで、車輪のバンプおよびリバウンドに伴うキャンバー角や対地トレッドの変化を抑制して操縦安定性能を高めるものにおいて、前記アクチュエータをモータで相対回転する雄ねじ部材および雌ねじ部材を備えた送りねじ機構で構成したものが、下記特許文献１により公知である。
特公平６−４７３８８号公報

かかるアクチュエータで後輪のトー角を制御する場合、通常時は運転者が車両挙動の違和感を感じないように、前記トー角の制御可能範囲が所定範囲に制限されている。しかしながら、車両の衝突が避けられないような緊急時には、運転者の違和感を軽減することよりも車両を急激に回頭させて衝突の被害を軽減することの方が重要となる。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、自車が障害物に衝突する可能性が有ると判定されたときに、衝突の被害を軽減し得るようにした後輪操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動源の駆動力でハウジングに対して出力ロッドを伸縮駆動するトーコントロールアクチュエータで後輪のトー角を変化させる後輪操舵装置において、自車が障害物に衝突する可能性の有無を判定する衝突可能性判定手段を備え、前記衝突可能性判定手段が自車が障害物に衝突する可能性が有ると判定したときには、無いと判定したときに比べて、前記トーコントロールアクチュエータの出力ロッドの伸縮可能範囲を拡大することを特徴とする後輪操舵装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記トーコントロールアクチュエータの出力ロッドの伸長限界位置を規制する伸長側第１ストッパおよび伸長側第２ストッパと、前記トーコントロールアクチュエータの出力ロッドの収縮限界位置を規制する収縮側第１ストッパおよび収縮側第２ストッパとを備え、前記衝突可能性判定手段が自車が障害物に衝突する可能性が無いと判定したときには、前記伸長側第１ストッパまたは前記収縮側第１ストッパにより前記トーコントロールアクチュエータの出力ロッドの伸縮可能範囲を規制し、前記衝突可能性判定手段が自車が障害物に衝突する可能性が有ると判定したときには、前記駆動源の駆動力で前記伸長側第１ストッパまたは前記収縮側第１ストッパを破断し、前記伸長側第２ストッパまたは前記収縮側第２ストッパにより前記トーコントロールアクチュエータの出力ロッドの伸縮可能範囲を規制することを特徴とする後輪操舵装置が提案される。

尚、実施の形態の第１、第２ハウジング３１，３２は本発明のハウジングに対応し、実施の形態のモータ３６は本発明の駆動源に対応し、実施の形態の電子制御ユニットＵは本発明の衝突可能性判定手段に対応する。

請求項１の構成によれば、衝突可能性判定手段が自車が障害物に衝突する可能性が無いと判定した場合には、後輪のトー角を変化量を小さく抑えて運転者の違和感を防止しながら、衝突可能性判定手段が自車が障害物に衝突する可能性が有ると判定した場合には、後輪のトー角を変化させる後輪操舵装置のトーコントロールアクチュエータの出力ロッドの伸縮可能範囲を拡大することで後輪のトー角を大きく変化させ、車両の回頭性を高めて衝突の被害を軽減することができる。

また請求項２に記載された発明によれば、衝突可能性判定手段が自車が障害物に衝突する可能性が無いと判定した通常時には、伸長側第１ストッパまたは収縮側第１ストッパによりトーコントロールアクチュエータの出力ロッドの伸縮可能範囲を規制するので、後輪のトー角変化を適切な大きさに抑制し、違和感のない操舵感覚を得ることができる。また衝突可能性判定手段が自車が障害物に衝突する可能性が有ると判定した緊急時には、駆動源の駆動力で伸長側第１ストッパまたは収縮側第１ストッパを破断し、伸長側第２ストッパまたは収縮側第２ストッパによりトーコントロールアクチュエータの出力ロッドの伸縮可能範囲を規制するので、後輪のトー角変化を拡大して急旋回を可能にすることで衝突の被害を軽減することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の実施の形態を示すもので、図１は左後輪のサスペンション装置の斜視図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は図３の４部拡大図、図５は図３の５部拡大図、図６は減速機およびカップリングの分解斜視図である。

図１および図２に示すように、四輪操舵車両のダブルウイッシュボーン式のリヤサスペンションＳは、後輪Ｗを回転自在に支持するナックル１１と、ナックル１１を上下動可能に車体に連結するアッパーアーム１２およびロアアーム１３と、後輪Ｗのトー角を制御すべくナックル１１および車体を連結するトーコントロールアクチュエータ１４と、後輪Ｗの上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパー１５等で構成される。

基端をそれぞれゴムブッシュジョイント１６，１７で車体に連結されたアッパーアーム１２およびロアアーム１３の先端は、それぞれボールジョイント１８，１９を介してナックル１１の上部および下部に連結される。トーコントロールアクチュエータ１４は、基端がゴムブッシュジョイント２０を介して車体に連結され、先端がゴムブッシュジョイント２１を介してナックル１１の後部に連結される。上端を車体（サスペンションタワーの上壁２２）に固定された懸架ばね付きダンパー１５の下端が、ゴムブッシュジョイント２３を介してナックル１１の上部に連結される。

トーコントロールアクチュエータ１４を伸長駆動すると、ナックル１１の後部が車幅方向外側に押されて後輪Ｗのトー角がトーイン方向に変化し、トーコントロールアクチュエータ１４を収縮駆動すると、ナックル１１の後部が車幅方向内側に引かれて後輪Ｗのトー角がトーアウト方向に変化する。従って、ステアリングホイールの操作による通常の前輪の操舵に加えて、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて後輪Ｗのトー角を制御することで、車両の直進安定性能や旋回性能を高めることができる。

また電子制御ユニットＵにはレーダー装置Ｓａ、車速センサＳｂ、横加速度センサＳｃ、ヨーレートセンサＳｄおよび操舵角センサＳｅが接続される。レーダー装置Ｓａおよび各センサＳｂ〜Ｓｅからの信号に基づいて、電子制御ユニットＵが自車が障害物に衝突することが避けられないと判断すると、トーコントロールアクチュエータ１４を通常時と異なった態様で、即ち後輪Ｗの転舵角を通常時よりも増加するように制御し、これにより衝突の被害の軽減するようになっている。

次に、図３〜図６に基づいてトーコントロールアクチュエータ１４の構造を詳細に説明する。

図３および図４に示すように、トーコントロールアクチュエータ１４は、車体側に連結されるゴムブッシュジョイント２０が一体に設けられた第１ハウジング３１と、ナックル１１側に連結されるゴムブッシュジョイント２１が一体に設けられた出力ロッド３３を伸縮自在に支持する第２ハウジング３２とを備えており、第１、第２ハウジング３１，３２の対向部は、シール部材３４を介してインロー嵌合した状態で、各々の結合フランジ３１ａ，３２ａを複数本のボルト３５…で締結して一体化される。第１ハウジング３１の内部には駆動源となるブラシ付きのモータ３６が収納され、第２ハウジング３２の内部には遊星歯車式の減速機３７と、弾性を有するカップリング３８と、台形ねじを用いた送りねじ機構３９とが収納される。

モータ３６の外郭は、フランジ４０ａを有するをカップ状に形成されたヨーク４０と、ヨーク４０のフランジ４０ａに複数のボルト４１…で締結されたベアリングホルダ４２とで構成される。ヨーク４０およびベアリングホルダ４２を締結するボルト４１…は第１ハウジング３１の端面に螺合しており、このボルト４１…を利用してモータ３６が第１ハウジング３１に固定される。

ヨーク４０の内周面に支持した環状のステータ４３内に配置されるロータ４４は、その回転軸４５の一端がヨーク４０の底部に設けたボールベアリング４６に回転自在に支持され、他端がベアリングホルダ４２に設けたボールベアリング４７に回転自在に支持される。ベアリングホルダ４２の内面には、回転軸４５の外周に設けたコミュテータ４８に摺接するブラシ４９が支持される。ブラシ４９から延びる導線５０は、第１ハウジング３１に設けたグロメット５１を介して外部に引き出される。

図４および図６から明らかなように、減速機３７は第１遊星歯車機構６１および第２遊星歯車機構６２を２段に結合して構成される。第１遊星歯車機構６１は、第２ハウジング３２の開口部に嵌合して固定されたリングギヤ６３と、モータ３６の回転軸４５の先端に直接形成された第１サンギヤ６４と、円板状の第１キャリヤ６５と、第１キャリヤ６５に圧入により片持ち支持された第１ピニオンピン６６…にボールベアリング６７…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ６３および前記第１サンギヤ６４に同時に噛合する４個の第１ピニオン６８…とで構成される。第１遊星歯車機構６１は、入力部材である第１サンギヤ６４の回転を、出力部材である第１キャリヤ６５に減速して伝達する。

減速機３７の第２遊星歯車機構６２は、第１遊星歯車機構６１と共通のリングギヤ６３と、第１キャリヤ６５の中心に固定された第２サンギヤ６９と、円板状の第２キャリヤ７０と、第２キャリヤ７０に圧入により片持ち支持された第２ピニオンピン７１…にスライドブッシュ７２…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ６３および前記第２サンギヤ６９に同時に噛合する４個の第２ピニオン７３…とで構成される。第２遊星歯車機構６２は、入力部材である第２サンギヤ６９の回転を、出力部材である第２キャリヤ７０に減速して伝達する。

このように第１、第２遊星歯車機構６１，６２を直列に接続することで、大きな減速比を得ることができ、しかも減速機３７の小型化を図ることができる。また第１遊星歯車機構６１のサンギヤ６４を、モータ３６の回転軸４５に固定することなく回転軸４５に直接形成したので、回転軸４５と別体の第１サンギヤ６４を用いる場合に比べて部品点数を削減することができるだけでなく、第１サンギヤ６４の直径を最小限に抑えて第１遊星歯車機構６１の減速比を大きく設定することができる。

減速機３７の出力部材である第２キャリヤ７０は、送りねじ機構３９の入力部材である入力フランジ７４にカップリンング３８を介して接続される。概ね円板状の入力フランジ７４は、その外周部を一対のスラストベアリング７５，７６に挟まれて回転自在に支持される。即ち、第２ハウジング３２の内周面にスペーサカラー７７を挟むように環状のロックナット７８が締結されており、一方のスラストベアリング７５は第２ハウジング３２と入力フランジ７４との間のスラスト荷重を支持し、他方のスラストベアリング７６はロックナット７８と入力フランジ７４との間のスラスト荷重を支持するように配置される。

カップリング３８は、例えばポリアセタールで構成された２枚の外側弾性ブッシュ７９，７９と、例えばシリコンゴムで構成された１枚の内側弾性ブッシュ８０とを備えており、それらの外周には各８個の突起７９ａ…，８０ａ…および各８個の溝７９ｂ…，８０ｂ…が等間隔で放射状に突出する。一方、第２キャリヤ７０および入力フランジ７４の対向面には、各４個の爪７０ａ…，７４ａ…が等間隔で軸方向に対峙するように突出する。

外側弾性ブッシュ７９，７９および内側弾性ブッシュ８０は突起７９ａ…，８０ａ…の位相が揃うように重ね合わされ、８個の溝７９ｂ…，８０ｂ…のうちの一つおきの４個に第２キャリヤ７０の４個の爪７０ａ…が係合し、８個の溝７９ｂ…，８０ｂ…のうちの残りの４個に入力フランジ７４の４個の爪７４ａ…が係合する。

図５から明らかなように、第２ハウジング３２の軸方向中間部の内周面に第１スライドベアリング９１が固定され、また第１ハウジング３２の軸方向端部に螺合するエンド部材９３の内周面に第２スライドベアリング９２が固定されており、これら第１、第２スライドベアリング９１，９２に前記出力ロッド３３が摺動自在に支持される。入力フランジ７４の回転運動を出力ロッド３３のスラスト運動に変換する送りねじ機構３９は、入力フランジ７４の中心を貫通してナット９４（図４参照）で締結された雄ねじ部材９５と、この雄ねじ部材９５の外周に螺合するとともに、中空の出力ロッド３３の内周面に嵌合してロックナット９７で固定された雌ねじ部材９６とを備える。

このように、出力ロッド３３を複数個（実施の形態では２個）のスライドベアリング９１，９２を介して第２ハウジング３２に支持したので、出力ロッド３３に加わる径方向の荷重を第２ハウジング３２で確実に支持して送りねじ機構３９のコジリを防止することができる。

トーコントロールアクチュエータ１４を伸縮制御する際に、その出力ロッド３３ストローク位置を検出して制御装置にフィードバックすべく第２ハウジング３２に設けられたストロークセンサ１０２は、出力ロッド３３の外周面にボルト１０３で固定された永久磁石よりなる被検出部１０４と、この被検出部１０４の位置を磁気的に検出するコイル等の検出部１０５を収納するセンサ本体１０６とを備える。第２ハウジング３２には、出力ロッド３３の移動に伴って被検出部１０４が干渉するのを回避すべく、軸方向に延びる開口３２ｂが形成される。

第２ハウジング３２と出力ロッド３３との隙間に水や塵が侵入するのを防止すべく、第２ハウジング３２に形成した環状段部３２ｃと、出力ロッド３３に形成した環状溝３３ａとにブーツ１０８の両端が嵌合し、それぞれバンド１０９，１１０で固定される。

出力ロッド３３が伸長すると第１、第２ハウジング３１，３２の内部空間の容積が増加し、逆に出力ロッド３３が収縮すると第１、第２ハウジング３１，３２の内部空間の容積が減少するため、前記内部空間の圧力が変動してトーコントロールアクチュエータ１４のスムーズな作動を妨げる虞がある。しかしながら、中空の出力ロッド３３の内部空間とブーツ１０８の内部空間とが、出力ロッド３３に形成した通気孔３３ｂを介して連通しているため、前記圧力の変動がブーツ１０８の変形により緩和されてトーコントロールアクチュエータ１４のスムーズな作動が可能になる。

出力ロッド３３の外周には何れもサークリップよりなる伸長側第１ストッパ１１１Ａおよび伸長側第２ストッパ１１１Ｂが設けられる。伸長側第１ストッパ１１１Ａは比較的に脆弱なものであり、モータ３６の出力を通常時よりも高めた最大出力の状態でエンド部材９３の突き当て部９３ａに当接すると、出力ロッド３３が更に伸長側に移動できるように破断する。一方、伸長側第２ストッパ１１１Ｂは比較的に強固なものであり、モータ３６が最大出力の状態で前記エンド部材９３の突き当て部９３ａに当接しても、出力ロッド３３のそれ以上の伸長側への移動を阻止することができる。

第２ハウジング３２の内周面にはサークリップよりなる収縮側第１ストッパ１１２Ａが設けられるとともに、入力フランジ７４の端面には収縮側第２ストッパ１１２Ｂが設けられる。収縮側第１ストッパ１１２Ａは比較的に脆弱なものであり、モータ３６の出力を通常時よりも高めた最大出力の状態で出力ロッド３３の突き当て部３３ｃに当接すると、出力ロッド３３が更に収縮側に移動できるように破断する。一方、収縮側第２ストッパ１１２Ｂは比較的に強固なものであり、モータ３６が最大出力の状態で前記出力ロッド３３の突き当て部３３ｃに当接しても、出力ロッド３３のそれ以上の収縮側への移動を阻止することができる。

しかして、電子制御ユニットＵが自車が障害物と衝突する可能性が無いと判断した通常時には、伸縮アクチュエータ１４の出力ロッド３３の伸長側の限界位置は、伸長側第１ストッパ１１１Ａがエンド部材９３の突き当て部９３ａに当接する手前位置に設定され、また伸縮アクチュエータ１４の出力ロッド３３の収縮側の限界位置は、収縮側第１ストッパ１１２Ａが出力ロッド３３の突き当て部３３ｃに当接する手前位置に設定される。従って、出力ロッド３３は伸長側第１ストッパ１１１Ａおよび収縮側第１ストッパ１１２Ａにより規制された範囲内で伸縮することになり、後輪Ｗの転舵角の最大値を所定範囲に制限して運転者の違和感を防止することができる。

一方、電子制御ユニットＵが自車が障害物と衝突する可能性が有ると判断した異常時には、より具体的には自車が障害物と衝突することが避けられないと判断した異常時には、伸縮アクチュエータ１４のモータ３６が最大出力で駆動される。出力ロッド３３が伸長する場合には、伸長側第１ストッパ１１１Ａがエンド部材９３の突き当て部９３ａに当接して破断することで、出力ロッド３３は伸長側第２ストッパ１１１Ｂがエンド部材９３の突き当て部９３ａに当接する位置まで更に伸長し、後輪Ｗの転舵角を最大限に増加させる。また出力ロッド３３が収縮する場合には、収縮側第１ストッパ１１２Ａが出力ロッド３３の突き当て部３３ｃに当接して破断することで、出力ロッド３３は収縮側第２ストッパ１１２Ｂがエンド部材９３の突き当て部９３ａに当接する位置まで更に収縮し、後輪Ｗの転舵角を最大限に増加させる。これにより、後輪Ｗの転舵角が通常時よりも大きくなり、自車が障害物を避ける回避行動を容易に行わせて衝突の被害を軽減することができる。

また伸長側第１ストッパ１１１Ａおよび伸長側第２ストッパ１１１Ｂは、何らかの異常でモータ３６が暴走した場合に、出力ロッド３３が第２ハウジング３２から脱落するのを確実に防止する機能も発揮する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、伸長側第１、第２ストッパ１１１Ａ，１１１Ｂおよび収縮側第１、第２ストッパ１１２Ａ，１１２Ｂは必ずしも必要はなく、省略することも可能である。この場合には、通常時と緊急時とで、出力ロッド３３の移動可能範囲を電子制御ユニットＵの制御により変化させれば良い。また伸長側および収縮側第１ストッパ１１１Ａ，１１２Ａだけを省略しても良いし、伸長側および収縮側第２ストッパ１１１Ｂ，１１２Ｂだけを省略しても良い。

左後輪のサスペンション装置の斜視図 図１の２方向矢視図 図１の３−３線拡大断面図 図３の４部拡大図 図３の５部拡大図 減速機およびカップリングの分解斜視図

符号の説明

１４ トーコントロールアクチュエータ
３１ 第１ハウジング（ハウジング）
３２ 第２ハウジング（ハウジング）
３３ 出力ロッド
３６ モータ（駆動源）
１１１Ａ 伸長側第１ストッパ
１１１Ｂ 伸長側第２ストッパ
１１２Ａ 収縮側第１ストッパ
１１２Ｂ 収縮側第２ストッパ
Ｕ 電子制御ユニット（衝突可能性判定手段）
Ｗ 後輪

Claims (2)

1. 駆動源（３６）の駆動力でハウジング（３１，３２）に対して出力ロッド（３３）を伸縮駆動するトーコントロールアクチュエータ（１４）で後輪（Ｗ）のトー角を変化させる後輪操舵装置において、
   自車が障害物に衝突する可能性の有無を判定する衝突可能性判定手段（Ｕ）を備え、
   前記衝突可能性判定手段（Ｕ）が自車が障害物に衝突する可能性が有ると判定したときには、無いと判定したときに比べて、前記トーコントロールアクチュエータ（１４）の出力ロッド（３３）の伸縮可能範囲を拡大することを特徴とする後輪操舵装置。
2. 前記トーコントロールアクチュエータ（１４）の出力ロッド（３３）の伸長限界位置を規制する伸長側第１ストッパ（１１１Ａ）および伸長側第２ストッパ（１１１Ｂ）と、前記トーコントロールアクチュエータ（１４）の出力ロッド（３３）の収縮限界位置を規制する収縮側第１ストッパ（１１２Ａ）および収縮側第２ストッパ（１１２Ｂ）とを備え、 前記衝突可能性判定手段（Ｕ）が自車が障害物に衝突する可能性が無いと判定したときには、前記伸長側第１ストッパ（１１１Ａ）または前記収縮側第１ストッパ（１１２Ａ）により前記トーコントロールアクチュエータ（１４）の出力ロッド（３３）の伸縮可能範囲を規制し、前記衝突可能性判定手段（Ｕ）が自車が障害物に衝突する可能性が有ると判定したときには、前記駆動源（３６）の駆動力で前記伸長側第１ストッパ（１１１Ａ）または前記収縮側第１ストッパ（１１２Ａ）を破断し、前記伸長側第２ストッパ（１１１Ｂ）または前記収縮側第２ストッパ（１１２Ｂ）により前記トーコントロールアクチュエータ（１４）の出力ロッド（３３）の伸縮可能範囲を規制することを特徴とする、請求項１に記載の後輪操舵装置。

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