JP2009173192A - 後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 送りねじ機構を用いたトーコントロールアクチュエータが外力により伸縮するのを機械的に規制する。
【解決手段】 後輪から後輪操舵装置の送りねじ機構３９および動力伝達経路を介してモータ３６に駆動力が逆伝達されても、その動力伝達経路に設けたロック手段１１１のロックピン１１６の先端を、前記動力伝達経路における回転軸線からの径方向距離が最も大きい入力フランジ７４の円周面７４ｂに摩擦係合あるいは凹凸係合させる。これにより、モータ３６に前記駆動力に対抗する電流を供給することなく、容量の小さい小型のロック手段１１１でモータ３６の回転を阻止して後輪のトー角が変化するのを防止することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、モータで作動する送りねじ機構でハウジングに対して出力ロッドを伸縮させるトーコントロールアクチュエータによって後輪を操舵す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

ところで、送りねじ機構を用いたこの種のアクチュエータでは、相対回転する雄ねじ部材および雌ねじ部材間に微小なバックラッシュが存在するため、出力側から逆伝達される振動的な荷重や大きな荷重によって雄ねじ部材および雌ねじ部材がスリップして相対回転してしまい、アクチュエータが意図しない伸縮をする可能性があった。これを防止するには、モータに雄ねじ部材および雌ねじ部材の相対回転を規制する保持トルクを発生させれば良いが、このようにするとモータの消費電力が増加してしまうという新たな問題が発生する。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、送りねじ機構を用いたトーコントロールアクチュエータが外力により伸縮するのを機械的に規制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、モータで作動する送りねじ機構でハウジングに対して出力ロッドを伸縮させるトーコントロールアクチュエータによって後輪を操舵する後輪操舵装置において、前記モータと前記送りねじ機構とを接続する動力伝達経路に、駆動力の逆伝達を阻止するロック手段を設けた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、前記ロック手段は、前記動力伝達経路における回転軸線からの径方向距離が最も大きい円周面に作用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３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記ロック手段は、前記円周面に摩擦係合して駆動力の逆伝達を阻止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４に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記ロック手段は、前記円周面に凹凸係合して駆動力の逆伝達を阻止することを特徴とする、請求項２に記載の後輪操舵装置が提案される。

請求項１の構成によれば、後輪から送りねじ機構および動力伝達経路を介してモータに駆動力が逆伝達されても、その動力伝達経路に駆動力の逆伝達を阻止するロック手段を設けたので、モータが回転して後輪のトー角が変化するのを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、動力伝達経路における回転軸線からの径方向距離が最も大きい円周面にロック手段が作用するので、容量の小さい小型のロック手段でモータの回転を阻止することができる。

また請求項３の構成によれば、動力伝達経路における回転軸線からの径方向距離が最も大きい円周面にロック手段が摩擦係合して駆動力の逆伝達を阻止するので、車輪側から逆伝達される駆動力が機種により異なっても、押付力の異なるロック手段を交換するだけで対応することができる。

また請求項４の構成によれば、動力伝達経路における回転軸線からの径方向距離が最も大きい円周面にロック手段が凹凸係合して駆動力の逆伝達を阻止するので、車輪側から逆伝達される駆動力が大きくてもモータの回転を確実に阻止することができる。

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は本発明の第１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。

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複数の扇形のマグネットからなるステータ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、軸方向および第２ハウジング３２の円周方向に延びる開口３２ｂが形成される。

出力ロッド３３の外周には環状のストッパ１０７が設けられており、このストッパ１０７は出力ロッド３３が伸長方向に限界位置まで移動したときに、前記エンド部材９３の突き当て部９３ａに当接する。このストッパ１０７を設けたことにより、何らかの異常でモータ３６が暴走しても、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ことができる。また第１、第２スライドベアリング９１，９２に挟まれたデッドスペースを利用してストッパ１０７を配置したので、スペースの削減が可能になる。しかも第２スライドベアリング９２が第２ハウジング３２から分離可能なエンド部材９３に設けられているので、ストッパ１０７を備えた出力ロッド３３を、第２スライドベアリング９２に邪魔されることなく第２ハウジング３２に着脱することができる。

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。

図４から明らかなように、モータ３６から送りねじ機構３９までの動力伝達経路において、回転軸線（モータ３６および送りねじ機構３９の軸線）から最も遠い回転面である入力フランジ７４の円周面７４ｂに対向する第２ハウジング３２に、ソレノイドよりなるロック手段１１１が設けられる。ボルト１１３…で第２ハウジング３２の外周面に固定されたロック手段１１１のケーシング１１２の内部には、コイル１１４と、スプリング１１５と、ロックピン１１６とが収納されており、ロックピン１１６の先端はケーシング１１２、第２ハウジング３２およびスペーサカラー７７を貫通して入力フランジ７４の円周面７４ｂに当接可能に対向する。好ましくは、ロックピン１１６の先端および入力フランジ７４の円周面７４ｂの少なくとも一方に、摩擦力を増加させるためのライニングやコーティングが施される。

ロック手段１１１のロックピン１１６はスプリング１１５で突出方向に付勢されており、その付勢力でロックピン１１６が円周面７４ｂに弾発的に当接することで入力フランジ７４の回転を拘束する。コイル１１４を励磁するとロックピン１１６がスプリング１１５の弾発力に抗して引き上げられることで円周面７４ｂから離間し、入力フランジ７４は回転可能な状態になる。

しかして、トーコントロールアクチュエータ１４のモータ３６が作動していないとき、つまり後輪Ｗのトー角が一定値に保持されているとき、ロック手段１１１のコイル１１４を消磁すると、スプリング１１５で突出方向に付勢されたロックピン１１６の先端が入力フランジ７４の円周面７４ｂに弾発的に当接して摩擦力を発生する。よって、後輪Ｗ側から雌ねじ部材９６に振動的な荷重が入力しても、あるいは後輪Ｗ側から雌ねじ部材９６に大荷重が入力しても、雄ねじ部材９５が勝手に回転して後輪Ｗのトー角が変化してしまうのを防止することができ、トー角の制御精度が向上する。その結果、モータ３６に電流を流して雄ねじ部材９５の意図せぬ回転を抑制する必要がなくなり、電力消費量の削減にも寄与することができる。

特に、ロック手段１１１のロックピン１１６は、回転軸線から最も遠い回転面である入力フランジ７４の円周面７４ｂに当接するので、小さい押し付け荷重を付与するだけでモータ３６の回転を確実に阻止することができ、ロック手段１１１として小型軽量なものを採用することができる。また入力フランジ７４に大がかりな設計変更を施す必要がないため、後輪Ｗ側から逆伝達される駆動力の大きさが機種により異なっても、押付力の異なるロック手段１１１に交換するだけで対応することができる。

次に、図７および図８に基づいて本発明の第２、第３の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態は、ロック手段１１１のロックピン１１６と入力フランジ７４の円周面７４ｂとが摩擦係合するものであるが、第２、第３の実施の形態は、ロック手段１１１のロックピン１１６と入力フランジ７４の円周面７４ｂとが凹凸係合するものである。

即ち、図７に示す第２の実施の形態は、ロックピン１１６の先端および入力フランジ７４の円周面７４ｂに細かい凹凸を形成し、それらをスリップしないように係合させるものである。また図８に示す第３の実施の形態は、入力フランジ７４の円周面７４ｂに所定間隔で多数のピン孔７４ｃ…を形成し、このピン孔７４ｃ…の何れかにロックピン１１６の先端を係合させるものである。

これら第２、第３の実施の形態によれば、ロックピン１１６の先端が入力フランジ７４の円周面７４ｂに対してスリップすることがないため、後輪Ｗ側から雌ねじ部材９６に入力する荷重によりモータ３６が回転するのを一層確実に防止することができる。

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、実施の形態ではロック手段１１１をソレノイドで駆動しているが、それを油圧シリンダやモータで駆動することができる。

また実施の形態ではロックピン１１６を入力フランジ７４の円周面７４ｂに係合させているが、ロックピン１１６の係合相手は入力フランジ７４の円周面７４ｂに限定されるものではない。

第１の実施の形態に係る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 第２の実施の形態に係るロック手段を示す図 第３の実施の形態に係るロック手段を示す図

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）
３９ 送りねじ機構
７４ｂ 円周面
１１１ ロック手段
Ｗ 後輪

Claims (4)

1. モータ（３６）で作動する送りねじ機構（３９）でハウジング（３１，３２）に対して出力ロッド（３３）を伸縮させるトーコントロールアクチュエータ（１４）によって後輪（Ｗ）を操舵する後輪操舵装置において、
   前記モータ（３６）と前記送りねじ機構（３９）とを接続する動力伝達経路に、駆動力の逆伝達を阻止するロック手段（１１１）を設けたことを特徴とする後輪操舵装置。
2. 前記ロック手段（１１１）は、前記動力伝達経路における回転軸線からの径方向距離が最も大きい円周面（７４ｂ）に作用することを特徴とする、請求項１に記載の後輪操舵装置。
3. 前記ロック手段（１１１）は、前記円周面（７４ｂ）に摩擦係合して駆動力の逆伝達を阻止することを特徴とする、請求項２に記載の後輪操舵装置。
4. 前記ロック手段（１１１）は、前記円周面（７４ｂ）に凹凸係合して駆動力の逆伝達を阻止することを特徴とする、請求項２に記載の後輪操舵装置。

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