JP2009236281A - Feed screw mechanism and rear wheel toe angle variable control device for vehicle using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は送りねじ機構およびこれを用いた車両の後輪トー角可変制御装置に関し、特に、外力によって送りねじが逆作動することを防止する技術に係る。 The present invention relates to a feed screw mechanism and a vehicle rear wheel toe angle variable control device using the same, and more particularly to a technique for preventing a feed screw from reversely operating due to an external force.
前後左右に4輪を備えた自動車では一般に、操縦安定性を確保するために前輪にトー角が設定されており、進行方向を変更する場合には左右の前輪を操舵する。近年では、制動時の安定性や加速時の応答性を高めるため、或いは、高速旋回走行時の斜め走りを防止し、低速旋回走行時に小回りできるように、後輪のトー角を制御可能なトー角可変制御装置を搭載した自動車が開発されている。 In general, a vehicle having four wheels on the front, rear, left and right has a toe angle set on the front wheels to ensure steering stability, and the left and right front wheels are steered when changing the traveling direction. In recent years, the toe angle of the rear wheels can be controlled to improve stability during braking and responsiveness during acceleration, or to prevent diagonal running during high-speed turning and to make a small turn during low-speed turning. Automobiles equipped with variable angle control devices have been developed.
このようなトー角可変制御装置として、左右の後輪を支持する懸架装置におけるラテラルリンク、あるいはトレーリングリンクの車体との連結部に直線変位する電動アクチュエータを設け、これを伸縮駆動することにより、左右輪のトー角を個々に変化させることができるように構成したものが知られている(特許文献1参照)。 As such a toe angle variable control device, a lateral link in the suspension device that supports the left and right rear wheels, or an electric actuator that linearly displaces at the connecting portion of the trailing link with the vehicle body, and by extending and retracting this, A configuration in which the toe angles of the left and right wheels can be individually changed is known (see Patent Document 1).
直線変位アクチュエータとしては、電動モータと送りねじ機構とを用いた直線変位アクチュエータが知られている。この種の直線変位アクチュエータでは、電動モータの回転運動を直線運動に変換(以下、「正作動」と称する)し、ねじのリード角が摩擦角よりも小さく設定されることで、非通電時であってもセルフロック機能が働き、軸方向に作用する外力が作用しても直線運動を回転運動に変換(以下、「逆作動」と称する)することはない。 As a linear displacement actuator, a linear displacement actuator using an electric motor and a feed screw mechanism is known. In this type of linear displacement actuator, the rotational motion of the electric motor is converted into linear motion (hereinafter referred to as “normal operation”), and the lead angle of the screw is set smaller than the friction angle. Even if there is a self-locking function, even if an external force acting in the axial direction is applied, the linear motion is not converted into a rotational motion (hereinafter referred to as “reverse operation”).
ところが、上記したトー角可変制御装置等、直線変位アクチュエータが車両に適用された場合、走行振動等の影響により、軸方向の外力が電動モータを回転させ、直線変位アクチュエータが逆作動する虞がある。このような場合であっても、逆作動しない(緩みを生じない)ようにしたねじ機構として、リード角の緩い区間とリード角の急な区間とが交互に繰り返されるようにねじ山を形成したねじ機構が提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、上記特許文献2に記載されたねじ機構では、例えば緩い区間のリード角を0度とすれば、軸方向に働く外力が回転トルクを発生させることはないが、リード角がつる巻きに沿って変化する構成であるため、ナット部材は段階的に軸方向作動し、モータの回転数や回転速度に比例するように円滑にアクチュエータを作動させることはできない。一方、リード角を極めて小さくすることによってセルフロックの確実性を高めることも考えられるが、このような制限は、モータ回転速度や減速機のギヤ比、電動モータの定格出力等、様々な設計緒元を制約することとなり、好ましくない。
However, in the screw mechanism described in
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、円滑な作動が可能で、リード角を可能な限り自由に設定でき、セルフロック性を高めた送りねじ機構、およびこれを用いた後輪トー角可変制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background. A feed screw mechanism that can operate smoothly, can set a lead angle as freely as possible, and has improved self-locking, and a rear wheel using the same. An object is to provide a variable toe angle control device.
上記課題を解決するために本発明は、互いに螺合する雄ねじ部材および雌ねじ部材のどちらか一方がハウジングに回転自在に支持されるとともに、どちらか他方が前記ハウジングに軸方向移動可能に支持された送りねじ機構において、前記雄ねじ部材は、前記雌ねじ部材の径より小さな径を有するとともに、その軸線が該雌ねじ部材の軸線に対して平行にオフセットするように配置する。 In order to solve the above-described problems, according to the present invention, one of a male screw member and a female screw member that are screwed together is rotatably supported by a housing, and the other is supported by the housing so as to be axially movable. In the feed screw mechanism, the male screw member has a diameter smaller than the diameter of the female screw member, and is arranged so that its axis is offset parallel to the axis of the female screw member.
また、車体側部材および後輪側部材のどちらか一方に連結された雄ねじ部材と、該雄ねじ部材に螺合するとともに、前記車体側部材および後輪側部材のどちらか他方に連結された雌ねじ部材とをそれぞれ備えた左右一対のねじ式リニアアクチュエータを伸縮駆動することにより、左右の後輪のトー角を個別に変化させる車両の後輪トー角可変制御装置において、前記雄ねじ部材および前記雌ねじ部材のどちらか一方はハウジングに回転自在に支持され、どちらか他方は該ハウジングに軸方向移動可能に支持され、前記雄ねじ部材は、前記雌ねじ部材の径より小さな径を有するとともに、その軸線が該雌ねじ部材の軸線に対して平行にオフセットするように配置する。 A male screw member connected to one of the vehicle body side member and the rear wheel side member, and a female screw member screwed to the male screw member and connected to either the vehicle body side member or the rear wheel side member In a vehicular rear wheel toe angle variable control device that individually changes the toe angle of the left and right rear wheels by extending and contracting a pair of left and right screw type linear actuators respectively provided with the male screw member and the female screw member Either one is rotatably supported by the housing, and the other is supported by the housing so as to be axially movable. The male screw member has a diameter smaller than the diameter of the female screw member, and the axis thereof is the female screw member. It arranges so that it may be offset in parallel to the axis line.
本発明の送りねじ機構によれば、雄ねじ部材または雌ねじ部材に軸方向の外力が入力した場合、ねじが噛み合う一方側のみに荷重が伝わるため、雄ねじ部材にモーメントが発生してこじりが生じる。したがって、収縮側への入力時には、雄ねじまたは雌ねじの山の頂が、互いに噛み合う雌ねじまたは雄ねじの谷底に径方向の力をもって当接するか、或いは雄ねじのフランクが雌ねじのフランクに対して径方向の力をもって当接することにより、雄ねじと雌ねじとの間の摩擦抵抗が大きくなる。一方、伸長側への入力時には、その反対側のねじ部の摩擦抵抗が大きくなる。したがって、逆作動時のセルフロック性が高まり、雄ねじ部材または雌ねじ部材に軸方向の外力が入力しても、送りねじ機構が逆作動する虞を低減することができる。 According to the feed screw mechanism of the present invention, when an external force in the axial direction is input to the male screw member or the female screw member, the load is transmitted only to one side with which the screw is engaged, so that a moment is generated in the male screw member and a twist occurs. Therefore, at the time of input to the contraction side, the tops of the threads of the external thread or the internal thread come into contact with the bottoms of the internal threads of the internal thread or the external thread with a radial force, or the flank of the external thread is a radial force against the flank of the internal thread. The frictional resistance between the male screw and the female screw is increased. On the other hand, at the time of input to the extension side, the frictional resistance of the screw portion on the opposite side increases. Therefore, the self-locking property at the time of reverse operation is enhanced, and the possibility that the feed screw mechanism reversely operates can be reduced even if an external force in the axial direction is input to the male screw member or the female screw member.
また、上記構成を有する送りねじ機構を車両の後輪トー角可変制御装置を構成するねじ式リニアアクチュエータに適用すれば、リニアアクチュエータは正作動時には伸縮可能であるが、後輪に横力が作用した場合であっても、リニアアクチュエータは上記増大した摩擦抵抗によってより確実にセルフロック機能を発揮する。したがって、路面からのキックバックによる振動や蛇行走行時における伸縮の繰り返し入力に対しても、アクチュエータが逆作動する虞を低減することができる。 Further, if the feed screw mechanism having the above configuration is applied to the screw type linear actuator constituting the rear wheel toe angle variable control device of the vehicle, the linear actuator can be expanded and contracted during normal operation, but a lateral force acts on the rear wheel. Even in such a case, the linear actuator exhibits the self-locking function more reliably by the increased frictional resistance. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the actuator reversely operates even with vibrations caused by kickback from the road surface and repeated input of expansion and contraction during meandering.
≪実施形態の構成≫
以下、図面を参照して、本発明に係る後輪トー角可変制御装置の一実施形態について詳細に説明する。図1は左側リヤサスペンションの斜視図である。ダブルウィッシュボーン式のリヤサスペンション1は、後輪5を回転自在に支持するナックル2と、ナックル2を上下動可能に車体に連結するアッパアーム3およびロアアーム4と、後輪5のトー角を変化させるべくナックル2と車体とに連結された電動アクチュエータ10と、後輪5の上下動を緩衝する懸架スプリング付きダンパ6等で構成されている。
<< Configuration of Embodiment >>
Hereinafter, an embodiment of a rear wheel toe angle variable control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the left rear suspension. A double wishbone type
アッパアーム3およびロアアーム4は、基端がそれぞれゴムブッシュジョイント3a,4aを介して車体に連結され、先端がそれぞれボールジョイント3b,4bを介してナックル2の上部および下部に連結されている。電動アクチュエータ10は、基端がゴムブッシュジョイント10a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10bを介してナックル2の後部に連結されている。懸架スプリング付きダンパ6は、上端が車体に連結され、下端がゴムブッシュジョイント6aを介してナックル2の上部に連結されている。
The
このような構成を採ることにより、電動アクチュエータ10が伸長駆動されると、ナックル2は、その後部が車幅方向外側に回動して後輪5のトー角を車両進行方向内側(トーイン側)に変化させ、電動アクチュエータ10が収縮駆動されると、ナックル2は、その後部が車幅方向内側に回動して後輪5のトー角を車両進行方向外側(トーアウト側)に変化させる。このように、左右の後輪5に対してそれぞれ設けられた電動アクチュエータ10が伸縮駆動されることにより、後輪トー角可変制御装置は左右の後輪5のトー角を個別に制御可能である。
By adopting such a configuration, when the
次に、図2を参照して電動アクチュエータ10について説明する。図2は電動アクチュエータ10の縦断面図である。電動アクチュエータ10は、車体側のゴムブッシュジョイント10aが形成された第1ハウジング11と、複数のボルト13で第1ハウジング11に締結された第2ハウジング12と、第2ハウジング12に伸縮自在に支持され、ナックル2側のゴムブッシュジョイント10bが形成された出力ロッド15(雌ねじ部材)とを備えている。第1ハウジング11の内部には駆動源であるブラシ付きのDCモータ16が収容され、ボルト17で第1ハウジング11に締結されている。第2ハウジング12の内部には遊星歯車式の減速機18と、弾性を有するカップリング19と、台形ねじを用いた送りねじ機構20とが収容されている。
Next, the
DCモータ16は、カップ状に形成されたステータヨーク16bと、ステータヨーク16bの内周面に等間隔に配置され、複数磁極をなす2つのマグネット16cと、マグネット16cの内周側に近接して設けられたロータ16dと、ロータ16dの中心に一体に設けられた回転軸16aとを備えている。DCモータ16は、ステータヨーク16bのフランジ部16eが複数のボルト17で第1ハウジング11に固定され、通電によって回転した回転軸16aが減速機18を介して雄ねじ部材14を回転させる。
The
減速機18は、第1遊星歯車機構18aと第2遊星歯車機構18bとの2段が結合して構成されており、ブラシ付きDCモータ16の回転軸16aの回転を2段階に減速して出力部材であるキャリヤ18cに伝達する。キャリヤ18cは、カップリング19を介して送りねじ機構20の入力部材である入力フランジ20aに接続される。カップリング19は、2枚の外側弾性ブッシュや、内側弾性ブッシュ等を備えており、キャリヤ18cと入力フランジ20aとの微小な軸線のずれを吸収する自動調芯機能を発揮するとともに、トルクの急変を吸収してスムーズな動力伝達を可能にしている。
The
出力ロッド15は、第2ハウジング12の内周面に固定された2つのスライドベアリング21によって摺動可能且つ回転不能に支持されている。出力ロッド15の中空内周面に形成された台形断面を呈する1条のつる巻き状の雌ねじ15aが、入力フランジ20aに締結された雄ねじ部材14の同じく台形断面を呈する1条のつる巻き状の雄ねじ14aに螺合することで送りねじ機構20を構成している。
The
出力ロッド15の雌ねじ15aの谷の径dは、雄ねじ部材14の雄ねじ14aの外径Dよりも大きく、出力ロッド15の軸線15Aは、雄ねじ部材14の軸線14Aに対して平行にオフセットしている(図3,4参照)。これにより、出力ロッド15は、雌ねじ15aが軸線15Aに対して一方側(図2では図面下側)のみが雄ねじ部材14の雄ねじ14aに螺合した状態となり、当該部分の摺動により、入力フランジ20aの回転運動をスラスト運動に変換して直線移動する。
The trough diameter d of the
送りねじ機構20は、ねじのリード角が雌ねじ15aに対する雄ねじ14aの摩擦角よりも小さく設定されていることにより、出力ロッド15に荷重がかかったときに、荷重の大小にかかわらず雄ねじ部材14が回転しないセルフロック機能を備えている。
In the
≪実施形態の作用効果≫
次に図1〜図4を参照して実施形態に係るトー角可変制御装置の作用効果について説明する。図3は送りねじ機構20の概略図を示し、図4は、図3中のIV−IV断面図であって右側が雄ねじ部材14aを、左側が出力ロッド15を示している。
<< Effects of Embodiment >>
Next, with reference to FIGS. 1-4, the effect of the toe angle variable control apparatus which concerns on embodiment is demonstrated. 3 is a schematic view of the
自動車の走行時、後輪5に作用する荷重は大きさおよび方向を変えながらナックル2を介して電動アクチュエータ10に入力する。特に、高速旋回走行時には、大きな横方向荷重が出力ロッド15に入力するが、上記したように、電動アクチュエータ10の送りねじ機構20にはセルフロック機能が備わっているため、一定の荷重に対しては雄ねじ14が回転することはない。ところが、路面からのキックバックや伸縮方向の外力が交互に入力する場合、または長期の使用によってフランクの摩擦係数が小さくなった場合などに、雄ねじ14が僅かに回転してしまう虞がある。
When the automobile travels, the load acting on the
しかしながら、図3および図4に示すように、本実施形態に係る送りねじ機構20によれば、出力ロッド15に収縮側の軸方向の外力Fが入力した場合には、雄ねじ14aと雌ねじ15aとが噛み合う一方側(図3において下側)の接触領域22のみを荷重が伝わるため、雄ねじ部材14に入力フランジ20aを中心として当該一方側へ回転するモーメントMが発生し、送りねじ機構20にこじりが生じる。つまり、雄ねじ14aの一方側の山の頂と雌ねじ15aの一方側の谷底とが径方向の力をもって当接するとともに、雌ねじ15aの一方側の山の頂と雄ねじ14aの一方側の谷底とが径方向の力をもって当接する。したがって、雄ねじ14と雌ねじ14との間の摩擦抵抗が大きくなり、電動アクチュエータ10のセルフロック機能がより確実に作用する。
However, as shown in FIGS. 3 and 4, according to the
一方、出力ロッド15に伸長側の軸方向の外力が入力した場合には、雄ねじ部材14に入力フランジ20aを中心として図中上側へ回転するモーメントが発生することにより、雄ねじ14と雌ねじ14との間の摩擦抵抗が大きくなり、電動アクチュエータ10のセルフロック機能がより確実に作用する。これにより、出力ロッド15に軸方向の外力が入力しても、強力なセルフロック機能が働き、電動アクチュエータ10が逆作動する虞が低減されている。
On the other hand, when an external force in the axial direction on the extension side is input to the
したがって、本実施形態に係る車両の後輪トー角可変制御装置では、路面からのキックバックによる振動や蛇行走行時における伸縮の繰り返し入力に対しても、電動アクチュエータ10が逆作動して後輪5のトー角が変化する虞が低減される。
Therefore, in the rear wheel toe angle variable control device of the vehicle according to the present embodiment, the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、後輪トー角可変制御装置は、雌ねじ部材がハウジングに対して摺動自在とされるのではなく、雄ねじ部材が摺動自在とされても良く、また、雌ねじ部材が車体側部材に連結されてもよい。また、雄ねじと雌ねじとは送りねじを構成すれば、台形ねじである必要はなく、三角ねじや角ねじであってもよい。 Although the description of the specific embodiment is finished as above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the rear wheel toe angle variable control device, the internal thread member may not be slidable with respect to the housing, but the external thread member may be slidable, and the internal thread member is connected to the vehicle body side member. May be. Further, the male screw and the female screw need not be trapezoidal screws as long as they constitute feed screws, and may be triangular screws or square screws.
また、上記実施形態では、雌ねじ部材がつる巻き状を呈しているが、雄ねじ部材と雌ねじ部材の径の差、ねじのリード角およびねじ山の角度等によっては、螺合しない側において雌ねじが分断するような形態としてもよい。更にこれら変更の他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 In the above embodiment, the female screw member has a helical shape. However, depending on the difference in diameter between the male screw member and the female screw member, the lead angle of the screw, the angle of the thread, etc., the female screw is divided on the non-threaded side. It is good also as a form to do. Furthermore, in addition to these changes, changes can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
10 電動アクチュエータ
11 第1ハウジング
12 第2ハウジング
14 雄ねじ部材
14a 雄ねじ
15 出力ロッド(雌ねじ部材)
15a 雌ねじ
16 ブラシ付きDCモータ
20 送りねじ機構
d 出力ロッドの谷の径
D 雄ねじ部材の外径
F 外力
M モーメント
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記雄ねじ部材は、前記雌ねじ部材の径より小さな径を有するとともに、その軸線が該雌ねじ部材の軸線に対して平行にオフセットするように配置されたことを特徴とする送りねじ機構。 One of a male screw member and a female screw member that are screwed together is rotatably supported by the housing, and the other is a feed screw mechanism that is supported by the housing so as to be axially movable.
The feed screw mechanism, wherein the male screw member has a diameter smaller than that of the female screw member, and is arranged so that an axis thereof is offset in parallel to an axis of the female screw member.
前記雄ねじ部材および前記雌ねじ部材のどちらか一方はハウジングに回転自在に支持され、どちらか他方は該ハウジングに軸方向移動可能に支持され、
前記雄ねじ部材は、前記雌ねじ部材の径より小さな径を有するとともに、その軸線が該雌ねじ部材の軸線に対して平行にオフセットするように配置されたことを特徴とする後輪トー角可変制御装置。 A male screw member connected to one of the vehicle body side member and the rear wheel side member, and a female screw member screwed to the male screw member and connected to either the vehicle body side member or the rear wheel side member. A vehicle rear wheel toe angle variable control device that individually changes the toe angle of the left and right rear wheels by extending and retracting a pair of left and right screw type linear actuators respectively provided,
One of the male screw member and the female screw member is rotatably supported by the housing, and the other is supported by the housing so as to be axially movable.
The rear wheel toe angle variable control device characterized in that the male screw member has a diameter smaller than the diameter of the female screw member and is arranged so that its axis is offset in parallel to the axis of the female screw member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008086114A JP2009236281A (en) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | Feed screw mechanism and rear wheel toe angle variable control device for vehicle using the same |
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Cited By (1)
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JP2012254784A (en) * | 2011-05-16 | 2012-12-27 | Nsk Ltd | Vehicle suspension device |
-
2008
- 2008-03-28 JP JP2008086114A patent/JP2009236281A/en active Pending
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JP2012254784A (en) * | 2011-05-16 | 2012-12-27 | Nsk Ltd | Vehicle suspension device |
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