JP2014083939A - ロック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】破損し難く、後輪の転舵位置の保持力の高いロック装置２１を提供する。
【解決手段】モータと送りねじ機構を用いてアクチュエータを伸縮させ車両の後輪のホイールアライメントを調整する調整装置に搭載され、モータの回動に伴って回転する回転体１６の回転を抑止するロック装置２１であって、先端に形成されたテーパ面２２ａを、回転体１６の外周面１６ａに圧接可能なロックピン２２を有し、テーパ面２２ａの回転体１６の周方向の幅Ｗ１は、外周面１６ａに形成された溝１６ｃの周方向の幅Ｗ２よりも大きくなっている。回転体１６は、モータから送りねじ機構へ回転速度を減速させながら回転運動を伝える減速機のギアであり、溝１６ｃは、ギアの互いに隣接する歯１６ｂの間に構成されている。テーパ面２２ａのテーパ角θは鈍角になっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の後輪のホイールアライメントを調整するために伸縮するアクチュエータに設けられ、そのアクチュエータの伸縮を抑止するロック装置に関する。

前記アクチュエータは、モータと送りねじ機構によって伸縮する。そして、これらモータと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装置を設けることが、提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１７３１９２号公報

特許文献１では、モータや送りねじ機構の回転部の回動に伴って回転する回転体が設けられている。そして、ロック装置は、その回転体の円周面に摩擦係合して駆動力の逆伝達を阻止したり、凹凸係合して駆動力の逆伝達を阻止したりすることが提案されている。そして、凹凸係合では、ロック装置と回転体とがスリップすることがないため、車両の後輪の転舵位置を確実に保持することができるが、一方で、ロック装置と回転体にそれらのせん断許容応力以上の力が作用する場合があると考えられる。この場合、ロック装置等が破損してしまう。また、摩擦係合では、ロック装置と回転体とがスリップするため、ロック装置等が破損する可能性は低いが、摩擦力を超える外力に対して後輪の転舵位置を保持することができない場合があると考えられる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、破損し難く、後輪の転舵位置の保持力の高いロック装置を提供することとする。

本発明は、モータと送りねじ機構を用いて伸縮し車両の後輪のホイールアライメントを調整するアクチュエータに搭載され、前記モータの回動に伴って回転する回転体の回転を抑止するロック装置であって、
先端に形成されたテーパ面を、前記回転体の外周面に圧接可能なロックピンを有し、
前記テーパ面の前記回転体の周方向の幅は、前記外周面に形成された溝の前記周方向の幅よりも大きいことを特徴としている。

これによれば、テーパ面の幅が溝の幅よりも大きいので、ロックピンが溝に嵌って凹凸係合することはない。一方、テーパ面のような傾いた面が溝の開口部に当接すると、テーパ面に作用する垂直抗力を増大させることができる。そして、この垂直抗力に比例する最大静止摩擦力を増大させることができ、回転体に作用する摩擦力を増大させることができる。また、垂直抗力の周方向の成分は、回転体の回転を制止するように直接、回転体に作用する。このように、本発明によれば、垂直抗力と摩擦力の両方を増大でき、この増大する垂直抗力と摩擦力の両方を用いて回転体を保持するため、高い保持力を発揮させることができる。また、垂直抗力は、テーパ面に垂直に作用するところ、テーパ面はギアの周方向に対して傾いているので、せん断応力の増大を抑え、ロックピンの破損を防止できる。

また、本発明では、前記回転体は、前記モータから前記送りねじ機構へ回転速度を減速させながら回転運動を伝える減速機のギアであり、
前記溝は、前記ギアの互いに隣接する歯の間に構成されることが好ましい。

これによれば、前記回転体を、減速機のギアで兼ねることができるので、新たに、前記回転体を用意する必要がなく、省コスト化と省スペース化が図れる。

また、本発明では、前記回転体は、前記減速機を構成する複数のギアの中で最も歯先円直径が大きいギアであることが好ましい。

これによれば、前記アクチュエータに同じ大きさの外力が作用しても、最も小さな垂直抗力で回転体の回転を抑止できる。

また、本発明では、前記テーパ面のテーパ角は鈍角であることが好ましい。

これによれば、垂直抗力の方向が周方向に沿うように傾くのを抑制し、前記せん断応力が大きくなるのを抑制することができる。また、ロックピンが溝に嵌って凹凸係合することを抑制することができる。そして、これらにより、ロックピンの破損を防止できる。

また、本発明では、前記回転体は、前記送りねじ機構の回転部に固定されていることが好ましい。

これによれば、前記アクチュエータに作用する外力は、まず、前記送りねじ機構に作用するので、その送りねじ機構の回転部に前記回転体が固定されていれば、それ以外のものに外力が作用するのを避けることができる。

本発明によれば、破損し難く、後輪の転舵位置の保持力の高いロック装置を提供できる。

本発明の実施形態に係るロック装置が組み込まれたアクチュエータが搭載された車両の一部分の縦断面図である。 本発明の実施形態に係るロック装置が組み込まれたアクチュエータの縦断面図である。 図２のＡ−Ａ方向の矢視断面図であり、本発明の実施形態に係るロック装置とその周辺の模式図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係るロック装置が組み込まれたアクチュエータ（ＲＴＣ（リアトーコントロール）機構）７が搭載された車両（四輪操舵車両）１の一部であるリヤサスペンション２周辺の縦断面図を示す。リヤサスペンション２は、ダブルウイッシュボーン式であり、後輪３を回転自在に支持するナックル４と、ナックル４を上下動可能に車体に連結するアッパーアーム５とロアアーム６と、後輪３のトー角やキャンバ角等のホイールアライメントを制御（調整・変更）するアクチュエータ７と、後輪３の上下動を緩衝するダンパ８とを有している。アクチュエータ７は、基端がゴムブッシュジョイント９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１０を介してナックル４の後部（又は後下部）に連結されている。

アクチュエータ７を伸長駆動すると、ナックル４の後部（又は後下部）が車幅方向外側に押されて後輪３のトー角がトーイン方向に変化し（キャンバ角は小さくなる方向に変化し）、アクチュエータ７を収縮駆動すると、ナックル４の後部（又は後下部）が車幅方向内側に引かれて後輪３のトー角がトーアウト方向に変化する（キャンバ角は大きくなる方向に変化する）。これにより、ステアリングホイールの操作による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３のトー角（とキャンバ角）を制御することで、車両１の直進安定性能や旋回性能を高めることができる。

図２に、本発明の実施形態に係るロック装置２１が組み込まれたアクチュエータ７の縦断面図を示す。アクチュエータ７は、車体側に連結されるゴムブッシュジョイント９が一体に設けられたハウジング１１と、ナックル４側に連結されるゴムブッシュジョイント１０が一体に設けられたロッド１２とを有している。ロッド１２が、ハウジング１１から出たり入ったりすることで、アクチュエータ７は伸縮する。ハウジング１１には、駆動源となるブラシ付きのモータ１３と、減速機１７と、送りねじ機構２０と、ロック装置２１とが設けられている。モータ１３は、回転軸１４に直結している。モータ１３は、回転軸１４を回転させることができる。回転軸１４は、減速機１７に連結している。減速機１７は、複数（図２の例では２つ）のギア１５、１６を有している。ギア１５は、回転軸１４に直結しており、回転軸１４と同じ回転速度で回転する。ギア（回転体）１６は、ギア１５より、直径（歯先円直径）が大きくなっている。すなわち、ギア（回転体）１６は、減速機１７を構成する複数のギア１５、１６の中で最も直径（歯先円直径）が大きくなっている。ギア１６は、ギア１５に接続しており、ギア１５の回転運動を自らに伝え、自身も回転運動する。ギア１６の回転速度は、ギア１５の回転速度より遅くなる。このように、減速機１７は、ギア１５（回転軸１４）から入力した回転速度を、減速して、ギア１６から出力することができる。

減速機１７は、送りねじ機構２０に接続している。送りねじ機構２０は、回転部１８と、直動部１９とを有している。回転部１８と直動部１９には、それぞれ、ねじが切られており、それぞれのねじが、互いに螺合している。回転部１８は、ギア１６に直結しており、ギア１６と同じ回転速度で回転する。一方、直動部１９は、回転しないように制限されている。これらにより、回転部１８が回転運動をすると、直動部１９はそれに伴って直線運動をする。直動部１９には、ロッド１２が直結しており、直動部１９の直線運動といっしょに、ロッド１２も直線運動する。この直線運動により、ロッド１２はハウジング１１から出たり入ったりして、アクチュエータ７は伸縮することができる。

ロック装置２１は、ギア（回転体）１６の近傍に配置されている。ロック装置２１は、ロックピン２２と、ロックピン２２を直線運動させるアクチュエータ（ソレノイド）２３とを有している。ロックピン２２の先端にはテーパ面２２ａが設けられている。テーパ面２２ａは、ギア１６の外周面１６ａに対向している。ロックピン２２のテーパ面２２ａは、アクチュエータ（ソレノイド）２３によって直線運動し、ギア１６の外周面１６ａへ向かって移動して外周面１６ａに圧接したり、外周面１６ａから離れて遠ざかる方向に移動したりする。そして、ロックピン２２のテーパ面２２ａが、ギア１６の外周面１６ａに圧接することで、ギア１６の回転運動を抑止し、アクチュエータ７の伸縮を抑止することができる。また、アクチュエータ（ソレノイド）２３は、電流オンで電流が流れると、ロックピン２２のテーパ面２２ａを、外周面１６ａから離してロックを解除する。アクチュエータ（ソレノイド）２３は、電流オフで電流が流れないと、ロックピン２２のテーパ面２２ａを、外周面１６ａに圧接してロックする。アクチュエータ（ソレノイド）２３（ロック装置２１）は、いわゆる、ノーマリーロックの仕様になっている。車両のイグニションスイッチがオン状態のときに、アクチュエータ（ソレノイド）２３に電流が流されて電流オン状態を保持し、ロックを解除して、車両１の後輪３のホイールアライメントの調整を可能にする。一方、イグニションスイッチがオフ状態のときには、アクチュエータ（ソレノイド）２３に電流を流さずに電流オフ状態として、ロックピン２２のテーパ面２２ａは、外周面１６ａを圧接しロックする。また、車両１、特に、アクチュエータ７等に異常が発生した場合には、アクチュエータ（ソレノイド）２３を電流オフ状態にしてロックする。そして、異常により、アクチュエータ（ソレノイド）２３に通電できなくなった場合にも、フェールセーフにロックされる。

図３に、図２のＡ−Ａ方向の矢視断面図を示す。ギア１６の外周面１６ａには、複数の歯１６ｂが一定のピッチで形成されている。互いに隣接する歯１６ｂの間には、溝１６ｃが構成されている。溝１６ｃも、ギア１６の外周面１６ａに、一定のピッチで複数個形成されている。ロックピン２２のテーパ面２２ａのギア１６の周方向の幅Ｗ１は、溝１６ｃのギア１６の周方向の幅Ｗ２よりも大きくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。このため、ロックピン２２のテーパ面２２ａがギア１６の外周面１６ａに圧接しても、ロックピン２２が溝１６ｃに嵌って凹凸係合することはない。

図３に示すように、回転方向が反時計周りの方向にギア１６が回転しているとすると、テーパ面２２ａは、溝１６ｃの回転方向の反対側の側壁の開口部に当接する。この当接箇所が作用点２４となり、ギア１６には、作用点２４からテーパ面２２ａに垂直な方向に垂直抗力が作用する。そして、作用点２４におけるテーパ面２２ａは、ギア１６の周方向と平行でなく、傾いているので、その垂直抗力の大きさを増大させることができる。なお、図３への記載は省略したが、作用反作用の法則により、ロックピン２２には、ギア１６に作用している垂直抗力と同じ大きさで反対方向の垂直抗力が作用している。

そして、それらの垂直抗力の増大により、その垂直抗力に略比例する（正の相関関係のある）最大静止摩擦力を増大させることができる。具体的には、垂直抗力が大きいほど、最大静止摩擦力は大きくなり、ロックピン２２のテーパ面２２ａとギア１６の外周面１６ａとの圧接が強くなるほど、それらは互いにすべり難くすることができる。すなわち、ギア１６にテーパ面２２ａから作用する摩擦力を増大させることができる。なお、図３への記載は省略したが、作用反作用の法則により、ロックピン２２には、ギア１６に作用している摩擦力と同じ大きさで反対方向の摩擦力が作用している。

また、垂直抗力の周方向の成分の方向は、ギア１６の回転方向とは逆方向であり、前記した増大する垂直抗力の周方向の成分は、ギア１６の回転を制止するように、ギア１６に作用する。

前記したように、本実施形態によれば、垂直抗力と摩擦力の両方を増大でき、これら増大する垂直抗力と摩擦力の両方を用いてギア１６を保持するため、高い保持力を発揮させることができる。また、垂直抗力は、テーパ面２２ａに垂直に作用するところ、テーパ面２２ａはギア１６の周方向に対して傾いているので、せん断応力の増大を抑え、ロックピン２２の破損を防止できる。

なお、本実施形態では、テーパ面２２ａのテーパ角θは、鈍角であることが好ましい。これによれば、垂直抗力の方向が周方向に沿うように傾くのを抑制し、せん断応力が大きくなるのを抑制することができる。また、ロックピン２２が溝１６ｃに嵌って凹凸係合することを抑制することができる。そして、これらにより、ロックピン２２の破損を防止できる。

また、本実施形態では、ギア１６は、送りねじ機構２０の回転部１８に固定されているので、後輪３からナックル４を介してアクチュエータ７に外力が作用したときに、その外力は、送りねじ機構２０とギア１６を介してロック装置２１に伝達され、ギア１６より上流側のギア１５からモータ１３までには伝達されない。すなわち、外力は、減速機１７の最も下流側のギア１６までしか伝達しないので、減速機１７の他のギア１５やモータ１３を外力から保護することができる。

なお、本実施形態では、減速機１７を構成するギア１６に、ロックピン２２を圧接させたが、これに限らない。すなわち、別途、モータ１３の回動に伴って回転する回転体を設けてもよい。そして、その回転体に前記溝１６ｃを形成すればよい。逆に、本実施形態では、このような回転体を省くことができると考えれば、省コスト化と省スペース化が図れる。

また、本実施形態では、ロックピン２２が圧接するギア１６を、減速機１７を構成する複数のギア１５、１６の中で最も歯先円直径ｄ（半径ｄ／２）が大きいギアとしたが、これに限らない。ただ、歯先円直径ｄ（半径ｄ／２）の大きい方にロックピン２２を設ければ、小さい方にロックピン２２を設けた場合に比べて、後輪３からナックル４を介してアクチュエータ７に同じ大きさの外力が作用したときに、小さな前記垂直抗力でギア１５等の回転を抑止できる。

また、本実施形態では、テーパ面２２ａは円錐形の側面の形状としたが、これに限らない。すなわち、本実施形態のテーパ面２２ａの先端は、一点だけ尖っているが、尖っている箇所が山の峰（尾根）のように直線状になっていてもよい。この場合、直線状の先端は、ギア（回転体）１６の周方向と径方向の両方に略直交する方向に沿うように配置すればよい。すなわち、テーパ面２２ａとしては、２つの平面がテーパ角θで交わったような切妻屋根の形状であってもよい。テーパ面２２ａの先端が、平坦になり、テーパ面２２ａが円錐台形の側面と上面からなる形状になっていてもよい。また、テーパ面２２ａは球面の一部分、例えば、半球面のように丸まっていてもよい。この場合も、テーパ面２２ａの先端の一点を特定でき、その先端におけるテーパ角θは１８０度であると考えることができる。そして、その先端から離れる程、テーパ角θは小さくなると考えることができる。そして、その変化するテーパ角θの範囲（より厳密には、作用点２４の発生可能な範囲における変化するテーパ角θの範囲）が、鈍角の範囲内になっていればよい。

１ 車両（四輪操舵車両）
２ リヤサスペンション
３ 後輪
４ ナックル
５ アッパーアーム
６ ロアアーム
７ アクチュエータ（ＲＴＣ（リアトーコントロール）機構）
８ ダンパ
９、１０ ゴムブッシュジョイント
１１ ハウジング
１２ ロッド
１３ モータ
１４ 回転軸
１５ ギア
１６ ギア（回転体）
１６ａ 回転体の外周面
１６ｂ 歯
１６ｃ 溝
１７ 減速機
１８ 送りねじ機構の回転部
１９ 送りねじ機構の直動部
２０ 送りねじ機構
２１ ロック装置
２２ ロックピン
２２ａ テーパ面
２３ アクチュエータ（ソレノイド）
２４ 作用点
Ｗ１ テーパ面の周方向の幅
Ｗ２ 溝の周方向の幅
ｄ 歯先円直径（ｄ／２：半径）
θ テーパ角

Claims (5)

1. モータと送りねじ機構を用いて伸縮し車両の後輪のホイールアライメントを調整するアクチュエータに搭載され、前記モータの回動に伴って回転する回転体の回転を抑止するロック装置であって、
   先端に形成されたテーパ面を、前記回転体の外周面に圧接可能なロックピンを有し、
   前記テーパ面の前記回転体の周方向の幅は、前記外周面に形成された溝の前記周方向の幅よりも大きいことを特徴とするロック装置。
2. 前記回転体は、前記モータから前記送りねじ機構へ回転速度を減速させながら回転運動を伝える減速機のギアであり、
   前記溝は、前記ギアの互いに隣接する歯の間に構成されることを特徴とする請求項１に記載のロック装置。
3. 前記回転体は、前記減速機を構成する複数のギアの中で最も歯先円直径が大きいギアであることを特徴とする請求項２に記載のロック装置。
4. 前記テーパ面のテーパ角は鈍角であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のロック装置。
5. 前記回転体は、前記送りねじ機構の回転部に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のロック装置。

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