JP2009241660A - 後輪独立操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータで雄ねじ部材を回転させた際に、雄ねじ部材で雌ねじ部材を円滑に送り出すことができる後輪独立操舵装置を提供する。
【解決手段】後輪独立操舵装置１０は、アクチュエータ１５のハウジング３０内に備えたモータ３８を回転させ、モータ３８の回転を雄ねじ部材１０７に伝え、雄ねじ部材１０７の回転で雌ねじ部材１０８と一体に出力ロッド３４を軸方向に送り出してアクチュエータ１５を伸縮させることで、後輪１８の舵角を制御するものである。この後輪独立操舵装置１０は、第２ハウジング３３および出力ロッド３４間に複数の球体が設けられ、出力ロッド３４を回転不能で、かつ、送出し可能に支持する回転防止部３５を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、アクチュエータを伸縮させて後輪の舵角を制御する後輪独立操舵装置に関する。

後輪独立操舵装置のなかには、アクチュエータで後輪のトー角を変化させて操縦安定性能を高めるようにしたものが知られている。
このアクチュエータは、モータの駆動で雄ねじ部材を回転させ、雄ねじ部材の回転で雌ねじ部材をモータから離れる方向や近づく方向に送り出すように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
ＥＰ０３４０８２３Ａ１

ところで、雄ねじ部材の回転で雌ねじ部材を送り出すためには、雌ねじ部材が雄ねじ部材とともに回転しないようにする必要がある。
そこで、雌ねじ部材を回転しないようにするために、雌ねじ部材の外周面に軸線方向の案内溝を形成し、この案内溝にボルトの先端部を差し込んでいる。

雄ねじ部材が回転したとき、案内溝の側壁がボルトに当たって雌ねじ部材の回転を阻止することが可能である。
一方、案内溝を軸線方向に延ばすことで雌ねじ部材の軸線方向への移動が可能である。
よって、モータの駆動で雌ねじ部材を送り出すことでアクチュエータが伸縮し、後輪のトー角を制御することが可能であるとされている。

しかし、特許文献１の後輪独立操舵装置では、案内溝の側壁をボルトに当てて雌ねじ部材の回転を阻止している。
このように、案内溝の側壁をボルトに当てることで、雌ねじ部材を送り出す際に、ボルトおよび側壁間に摩擦抵抗が発生する。
このため、モータの駆動で雄ねじ部材を回転した際に、雄ねじ部材で雌ねじ部材を円滑に送り出すことが難しい。

本発明は、モータで雄ねじ部材を回転させた際に、雄ねじ部材で雌ねじ部材を円滑に送り出すことができる後輪独立操舵装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、アクチュエータのハウジング内に備えたモータを回転させ、前記モータの回転を雄ねじ部材に伝え、前記雄ねじ部材の回転で雌ねじ部材と一体にロッド部材を軸方向に送り出してアクチュエータを伸縮させることで、後輪の舵角を制御する後輪独立操舵装置において、前記ハウジングおよび前記ロッド部材間に複数の球体が設けられ、前記ロッド部材を回転不能で、かつ、送出し可能に支持する回転防止部を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明において、前記回転防止部は、前記ロッド部材の外周面のうち周方向に等間隔な部位に、少なくとも３個の第１案内溝が軸方向に延びた状態で形成され、前記ハウジングの内周面のうち前記第１案内溝に対応する部位に、第２案内溝が軸方向に延びた状態で形成され、互いに対向する前記第１案内溝および前記第２案内溝に前記球体が嵌入されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ハウジングおよびロッド部材間に複数の球体を設けた回転防止部を備えた。そして、この回転防止部で、ロッド部材を回転不能に支持するとともに、送出し可能に支持するようにした。
よって、モータで雄ねじ部材を回転させた際に、回転防止部でロッド部材の回転を阻止することができる。

一方、回転防止部でロッド部材を送出し可能に支持することで、雌ねじ部材を送り出すことができる。
ここで、回転防止部として複数の球体を用いた。よって、雌ねじ部材を送り出す際に、複数の球体を回転させて、ハウジングおよび球体間の摩擦抵抗やロッド部材および球体間の摩擦抵抗を減らすことができる。
これにより、モータで雄ねじ部材を回転させた際に、雄ねじ部材で雌ねじ部材を円滑に送り出すことができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、ロッド部材の外周面に第１案内溝を軸方向に延びた状態で形成し、ハウジングの内周面に第２案内溝を軸方向に延びた状態で形成した。そして、互いに対向する第１、第２の案内溝に球体を嵌入した。
これにより、回転防止部を簡単な構成とすることができるので、アクチュエータをコンパクトに抑えることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」は運転者から見た方向にしたがい、前側をＦｒ、後側をＲｒ、左側をＬ、右側をＲとして示す。

図１は本発明に係る後輪独立操舵装置を示す斜視図、図２は図１の２矢視図である。
後輪独立操舵装置１０は、車体１１に上下動可能に連結されたアッパアーム１２およびロアアーム１３と、アッパアーム１２およびロアアーム１３に操舵自在に連結されたナックル１４と、ナックル１４を操舵するアクチュエータ１５と、ナックル１４の上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパー１６とを備えた四輪操舵車両用のダブルウイッシュボーン式のリヤサスペンションである。
ナックル１４に後輪１８が回転自在に支持されている。

アッパアーム１２は、基端部がゴムブッシュジョイント２１，２１で車体１１に上下動可能に連結されている。
ロアアーム１３は、基端部がゴムブッシュジョイント２２…で車体１１に上下動可能に連結されている。
アッパアーム１２の先端部およびロアアーム１３の先端部にボールジョイント２３，２４を介してナックル１４の上部および下部がそれぞれ連結されている。

アクチュエータ１５は、基端部がゴムブッシュジョイント２６を介して車体１１に連結され、先端部がボールジョイント２７を介してナックル１４の後部位１４ａに連結されている。
懸架ばね付きダンパー１６は、上端部１６ａが車体１１（具体的には、サスペンションタワーの上壁１９）に設けられ、下端部１６ｂがゴムブッシュジョイント２８を介してナックル１４の上部に連結されている。

後輪独立操舵装置１０によれば、アクチュエータ１５を伸長することで、ナックル１４の後部位１４ａが車幅方向外側に押圧されて後輪１８のトー角をトーイン方向に制御させることができる。
一方、アクチュエータ１５を収縮することで、ナックル１４の後部位１４ａが車幅方向内側に引っ張られて後輪１８のトー角をトーアウト方向に制御させることができる。
すなわち、アクチュエータ１５は、トー角をコントロールするトーコントロールアクチュエータである。

よって、通常のステアリングホイール（不図示）の操作による前輪の操舵に加えて、後輪１８のトー角を制御して車両の直進安定性能や旋回性能を高めることができる。
後輪１８のトー角は、例えば、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて制御される。
以下、図３〜図６に基づいてアクチュエータ１５の構造を詳しく説明する。

図３は図１の３−３線断面図である。
アクチュエータ１５は、車体１１（図２参照）側に連結されるゴムブッシュジョイント２６が設けられた第１ハウジング３１と、第１ハウジング３１にボルト３２…で一体に設けられた第２ハウジング３３と、第２ハウジング３３に回転防止部３５を介してスライド自在に支持された出力ロッド（ロッド部材）３４とを備えている。

出力ロッド３４は、その端部３４ｂに、ナックル１４の後部位１４ａに連結されるボールジョイント２７が設けられている。
なお、出力ロッド３４の端部３４ｂをボールジョイント２７でナックル１４の後部位１４ａに連結した理由については後述する。

第１、第２のハウジング３１，３３は、フランジ３１ａ，３３ａがボルト３２…で締結されることで一体に連結されている。すなわち、第１、第２のハウジング３１，３３でハウジング３０が形成されている。
第１ハウジング３１は、内部にモータ３８が収納されている。
第２ハウジング３３は、内部に、モータ３８に連結された減速機４１と、減速機４１に連結されたカップリング４２と、カップリング４２に連結された送りねじ機構４３とが収納されている。

モータ３８は、カップ状のヨーク４５と、ヨーク４５のフランジ４５ａにボルト４６…で締結されたベアリングホルダ４７とを備えている。
ヨーク４５およびベアリングホルダ４７を締結するボルト４６…を、第１ハウジング３１にねじ結合することでモータ３８は第１ハウジング３１に取り付けられている。

ヨーク４５の内周面に環状のステータ４８が支持され、ステータ４８内にロータ４９が配置されている。
ロータ４９の回転軸５１は、一端部がヨーク４５の底部にボールベアリング５２を介して回転自在に支持され、他端部がベアリングホルダ４７にボールベアリング５３を介して回転自在に支持されている。
ベアリングホルダ４７は、内面に、回転軸５１のコミュテータ５４に摺接するブラシ５５が支持されている。
ブラシ５５から延びた導線５６が、グロメット５７を介して外部に引き出されている。

減速機４１は、第１遊星歯車減速機構６１および第２遊星歯車減速機構６２が直列に連結されている。
第１、第２の遊星歯車減速機構６１，６２を直列に連結することで、モータ３８の回転を減速機４１で大きく減速させてカップリング４２に伝えることができる。
カップリング４２に伝えられた回転は、送りねじ機構４３の入力フランジ８１に伝えられる。

図４は図３の４部拡大図である。
第２ハウジング３３の内周面３３ｃと出力ロッド３４の外周面３４ａとの間に回転防止部３５が介在されている。
第２ハウジング３３の軸方向端部１０６にエンド部材１０５がねじ結合されている。このエンド部材１０５で第２ハウジング３３と出力ロッド３４との間から回転防止部３５が抜け出さないように保持されている。
回転防止部３５は、出力ロッド３４の回転を阻止し、出力ロッド３４の送出しを可能に支持するものである。
なお、回転防止部３５については図５、図６で詳しく説明する。

出力ロッド３４内に送りねじ機構４３が収納されている。
送りねじ機構４３は、入力フランジ８１（図３参照）に同軸上に設けられた雄ねじ部材１０７と、雄ねじ部材１０７の外周にねじ結合された雌ねじ部材１０８とを備えている。
雄ねじ部材１０７は、一端側（右側）が入力フランジ８１の中心を貫通してナット１１２（図３参照）で締結されている。
雌ねじ部材１０８は、中空の出力ロッド３４の内周面に嵌合され、他端側（左側）の外周が出力ロッド３４の内周にねじ結合部１１４でねじ結合されている。

この送りねじ機構４３は、入力フランジ８１（図３参照）の回転を雄ねじ部材１０７に伝えることで、雌ねじ部材１０８を軸線１１１方向（軸方向）に移動させることができる。
よって、雌ねじ部材１０８と一体に出力ロッド３４を軸線１１１方向に移動させることができる。

ここで、アクチュエータ１５には、出力ロッド３４の移動位置を検出し、検出した移動位置を制御装置（図示せず）にフィードバックする位置検出手段１２０が設けられている。
位置検出手段１２０は、出力ロッド３４の外周にボルト１２１で固定された被検出部１２２と、被検出部１２２の位置を磁気的に検出する検出部１２３とを備えている。

検出部１２３は、第２ハウジング３３に設けられたセンサ本体１２４に収納されている。
被検出部１２２は、一例として、永久磁石が用いられている。
検出部１２３は、一例として、コイル等が用いられている。
第２ハウジング３３には開口部３３ｂが形成されている。開口部３３ｂを形成することで、出力ロッド３４の移動に伴って被検出部１２２が移動した際に、被検出部１２２が第２ハウジング３３に干渉することを防止できる。

図３に戻って、アクチュエータ１５によれば、ハウジング３０内に備えたモータ３８を回転させ、モータ３８の回転を入力フランジ８１を介して雄ねじ部材１０７に伝えることができる。
雄ねじ部材１０７が回転することで、雌ねじ部材１０８を軸線１１１方向（軸方向）に送り出すことができる。
雌ねじ部材１０８を送り出してアクチュエータ１５を伸縮させることで、後輪１８（図２参照）の舵角を制御することができる。

つぎに、回転防止部３５を図５〜図６に基づいて説明する。
図５は本発明に係る後輪独立操舵装置の回転防止部を示す分解斜視図、図６は図４の６−６線断面図である。
回転防止部３５は、出力ロッド３４の外周面３４ａに形成された複数の第１案内溝７１と、第２ハウジング３３の内周面３３ｃに形成された複数の第２案内溝７２と、第１案内溝７１および第２案内溝７２に設けられたボール支持体７３とを備えている。
出力ロッド３４の外周面３４ａと第２ハウジング３３の内周面３３ｃとの間に隙間Ｓ（図６参照）が形成されている。

第１案内溝７１は、出力ロッド３４の外周面３４ａのうち周方向に等間隔な部位に、一例として、３個が軸線１１１方向（軸方向）に延びた状態で形成されている。
それぞれの第１案内溝７１の内側端部７１ａには、リテーナ７７の内側係止片８４を差込可能な係止溝部７５が形成されている。

第２案内溝７２は、第２ハウジング３３の内周面３３ｃのうち、第１案内溝７１に対応する部位に軸線１１１方向に延びた状態で形成されている。
それぞれの第２案内溝７２の外側端部７２ａには、リテーナ７７の外側係止片８５を収納可能な係止凹部７６が形成されている。

ボール支持体７３は、軸線１１１方向に延びた帯状のリテーナ７７と、リテーナ７７に所定間隔をおいて設けられた複数の球体７８とが備えられている。
リテーナ７７は、軸線１１１方向に直線状に延出されたリテーナ本体８３と、リテーナ本体８３の内端部に設けられた内側係止片８４と、外端部に設けられた外側係止片８５とを有する。

図５に示すリテーナ７７の板厚Ｔ寸法は、外周面３４ａおよび内周面３３ｃ間の隙間Ｓ（図６参照）より小さく形成されている。
よって、リテーナ本体８３を外周面３４ａおよび内周面３３ｃ間の隙間Ｓに配置することが可能である。

リテーナ本体８３は、球体７８を回転自在に支持する複数の嵌入部８３ａが所定間隔をおいて設けられている。
リテーナ本体８３の嵌入部８３ａに球体７８を回転自在に支持した状態において、球体７８の一部が第１、第２の案内溝７１，７２側にそれぞれ突出されている。

リテーナ７７の嵌入部８３ａから突出された球体の一部は、互いに対向する第１案内溝７１および第２案内溝７２にそれぞれ嵌入されている。
この状態で、内側係止片８４が係止溝部７５に差し込まれ（係止され）、外側係止片８５が係止凹部７６に収容（係止）されている。

第２ハウジング３３の軸方向端部１０６の雌ねじ１０６ａに、エンド部材１０５の雄ねじ１０５ａがねじ結合され、エンド部材１０５が外側係止片８５に当接されている。
よって、ボール支持体７３の軸線１１１方向への移動が阻止され、ボール支持体７３が、第１案内溝７１および第２案内溝７２に保持されている。

これにより、ボール支持体７３、すなわち、回転防止部３５で出力ロッド３４が支持されている。
出力ロッド３４は、第２ハウジング３３に対して隙間Ｓの間隔をおいて同軸上に配置されている。
また、第２ハウジング３３の雌ねじ１０６ａに、エンド部材１０５の雄ねじ１０５ａをねじ結合するだけでボール支持体７３を支持できるので、回転防止部３５を容易に備えることができる。

以上説明したように、第２ハウジング３３および出力ロッド３４間に３個のボール支持体７３が設けられ、球体の一部が第１案内溝７１および第２案内溝７２にそれぞれ嵌入されている。

よって、複数の球体７８は、第１、第２の案内溝７１，７２に対して直交する方向に移動不能に支持されている。
これにより、第２ハウジング３３に対して出力ロッド３４が軸線１１１を中心に回転することを、複数の球体７８で防ぐことができる。

一方、複数の球体７８は、第１、第２の案内溝７１，７２に沿って移動可能に支持されている。
これにより、第２ハウジング３３に対して出力ロッド３４が軸線１１１に沿って移動することを複数の球体７８の回転により許容することができる。

すなわち、出力ロッド３４は、軸線１１１を中心にして回転不能に、かつ、軸線１１１に沿って移動可能に支持されている。
したがって、モータ３８（図３参照）で雄ねじ部材１０７を回転させた際に、回転防止部３５で出力ロッド３４の回転を阻止した状態で、出力ロッド３４を雌ねじ部材１０８と一体に軸線１１１に沿って送り出すことができる。

ここで、回転防止部３５は、出力ロッド３４の外周面３４ａに第１案内溝７１を形成し、第２ハウジング３３の内周面３３ｃに第２案内溝７２を形成し、第１、第２の案内溝７１，７２に複数の球体７８を嵌入した。
これにより、回転防止部３５を簡単な構成とすることができるので、アクチュエータ１５（図３参照）をコンパクトに抑えることができる。

つぎに、回転防止部３５の作用を図３、図４に基づいて説明する。
図３に示すモータ３８で雄ねじ部材１０７を回転させた際に、出力ロッド３４が軸線１１１を中心にして回転することを回転防止部３５で阻止される。
出力ロッド３４の回転を阻止することで、出力ロッド３４を雌ねじ部材１０８と一体に軸線１１１に沿って送り出すことができる。

ここで、図４に示すように、回転防止部３５は複数の球体７８を備えている。よって、出力ロッド３４を軸線１１１方向に送り出す際に複数の球体７８が回転する。
複数の球体７８が回転することで、第２ハウジング３３（具体的には、第２案内溝７２）および球体７８…間の摩擦抵抗や、出力ロッド３４（具体的には、第１案内溝７１）および球体７８…間の摩擦抵抗を減らすことができる。
これにより、モータ３８（図３参照）で雄ねじ部材１０７を回転させた際に、雄ねじ部材１０７で出力ロッド３４を円滑に送り出すことができる。

ここで、出力ロッド３４の端部３４ｂ（図３参照）、アクチュエータ１５の先端部をボールジョイント２７でナックル１４の後部位１４ａに連結した理由について説明する。
ボールジョイント２７は、ナックル１４の後部位１４ａに連結されたスタッド９１と、スタッド９１の先端に一体形成された球体９２と、球体９２に嵌合されたソケット９３とを有する。

ボールジョイント２７は、ソケット９３が球体９２の球面に沿って任意の方向に摺動自在に嵌合されている。
このため、ボールジョイント２７をナックル１４との連結に用いるためには、出力ロッド３４の回転を回転防止部３５で阻止する必要がある。

出力ロッド３４の回転を回転防止部３５で阻止することで、出力ロッド３４の回転でソケット９３が球体９２を中心にして回転することを防止できる。
よって、回転防止部３５を備えることで、出力ロッド３４の端部３４ｂを、ゴムブッシュジョイントに代えてボールジョイント２７を介してナックル１４の後部位１４ａに連結することが可能である。

ところで、前述したように、ボールジョイント２７は、球体９２の球面に沿ってソケット９３を任意の方向に円滑に摺動させることが可能である。
よって、アクチュエータ１５の伸縮に応じてナックル１４が変位する際に、ナックル１４の変位をソケット９３の摺動で円滑に吸収できる。

これにより、ナックル１４が変位する際に、ナックル１４側から出力ロッド３４に、出力ロッド３４の送出しを損なわせる荷重が作用することがない。
したがって、出力ロッド３４を軸線１１１方向に一層円滑に送り出すことができる。

なお、前記実施の形態では、回転防止部３５のボール支持体７３を、出力ロッド３４の外周面３４ａに沿って等間隔に３個設けた例について説明したが、ボール支持体７３の個数はこれに限定するものではない。

また、前記実施の形態では、リテーナ７７に内側係止片８４および外側係止片８５を備え、内外側の係止片８４，８５をそれぞれ係止溝部７５および係止凹部７６に係止することで回転防止部３５を保持する例を説明したが、内外側の係止片８４，８５、係止溝部７５および係止凹部７６の形状は適宜変更が可能である。
さらには、回転防止部３５を保持する方法はこれに限定するものではない。

本発明は、アクチュエータを伸縮させて後輪の舵角を制御する後輪独立操舵装置を備えた自動車への適用に好適である。

本発明に係る後輪独立操舵装置を示す斜視図である。 図１の２矢視図である。 図１の３−３線断面図である。 図３の４部拡大図である。 本発明に係る後輪独立操舵装置の回転防止部を示す分解斜視図である。 図４の６−６線断面図である。

符号の説明

１０…後輪独立操舵装置、１５…アクチュエータ、１８…後輪、３０…ハウジング、３３…第２ハウジング、３３ｃ…内周面、３４…出力ロッド（ロッド部材）、３４ａ…外周面、３５…回転防止部、３８…モータ、７１…第１案内溝、７２…第２案内溝、７８…球体、１０７…雄ねじ部材、１０８…雌ねじ部材、１１１…軸線。

Claims (2)

1. アクチュエータのハウジング内に備えたモータを回転させ、前記モータの回転を雄ねじ部材に伝え、前記雄ねじ部材の回転で雌ねじ部材と一体にロッド部材を軸方向に送り出してアクチュエータを伸縮させることで、後輪の舵角を制御する後輪独立操舵装置において、
   前記ハウジングおよび前記ロッド部材間に複数の球体が設けられ、前記ロッド部材を回転不能で、かつ、送出し可能に支持する回転防止部を備えたことを特徴とする後輪独立操舵装置。
2. 前記回転防止部は、
   前記ロッド部材の外周面のうち周方向に等間隔な部位に、少なくとも３個の第１案内溝が軸方向に延びた状態で形成され、
   前記ハウジングの内周面のうち前記第１案内溝に対応する部位に、第２案内溝が軸方向に延びた状態で形成され、
   互いに対向する前記第１案内溝および前記第２案内溝に前記球体が嵌入されたことを特徴とする請求項１記載の後輪独立操舵装置。

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