JP2014234077A

JP2014234077A - 伸縮アクチュエータ

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Publication number: JP2014234077A
Application number: JP2013116941A
Authority: JP
Inventors: 亮輔山崎; Ryosuke Yamazaki; 一貴冨岡; Kazutaka Tomioka; 忠嗣高田; Tadatsugu Takada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2014-12-15
Anticipated expiration: 2033-06-03
Also published as: JP6110732B2

Abstract

【課題】構造を簡素化するために本体の中心軸に対してモータの回転軸をずらした状態でモータを配置しても、伸縮アクチュエータに発生する振動を抑制して、乗り心地や操安性の低下を避けることができるようにする。【解決手段】ナックルおよび車体に接続されて伸縮動作により車輪の舵角を変化させる伸縮アクチュエータ７において、ナックルおよび車体に対する２つの接続部１８，１９を両端に有し、伸縮可能に構成された本体１７と、この本体に固定されて、この本体を伸縮駆動するモータ２５と、本体に固定されて、この本体の伸縮運動を規制するソレノイド２６と、を備え、モータの回転軸Ａ１が２つの接続部の中心を結ぶ本体の中心軸Ａ０と一致しない状態でモータが配置され、本体の中心軸を挟んで、ソレノイドが車両前側に配置され、モータが車両後側に配置されたものとする。【選択図】図４

Description

本発明は、車両においてナックルおよび車体に接続されて伸縮動作により車輪の舵角を変化させる伸縮アクチュエータに関するものである。

４輪自動車では、近年、車両の走行安定性の向上などを図る目的で、左右の後輪の舵角（トー角）を個別に変化させる後輪操舵装置を設けることが行われており、この後輪操舵装置では、ナックルおよび車体に対する２つの接続部を有する本体をモータにより伸縮動作させることで車輪の舵角を変化させる伸縮アクチュエータを左右の後輪にそれぞれ設けるようにしている。

このような伸縮アクチュエータにおいては、ナックルおよび車体に対する２つの接続部の中心を結ぶ本体の中心軸に対して、モータや、モータの回転運動を本体の伸縮運動に変換する送りねじ機構を同軸的に配置した技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、本体の中心軸に対してモータを同軸的に配置するために、減速機構に遊星歯車機構が採用されている。

特開２００９−２４１８５３号公報

さて、近年、製造コストを削減する観点から、伸縮アクチュエータの構造を簡素化することが求められており、このような伸縮アクチュエータの構造を簡素化する案の一つとして、遊星歯車機構を廃止することが考えられる。

しかしながら、遊星歯車機構を廃止すると、モータの中心軸を本体の中心軸からずらした状態でモータを配置する必要があり、このような構成では、重量のあるモータが本体の中心軸から離れた位置にあるため、本体の中心軸周りの重量バランスが大きく悪化する。このような状態では、車両走行時に伸縮アクチュエータが加振されると、本体の中心軸周りに発生する回転モーメントが伸縮アクチュエータの振動を助長して、乗り心地や操安性に影響を及ぼすという問題が生じる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、構造を簡素化するために本体の中心軸に対してモータの回転軸をずらした状態でモータを配置しても、伸縮アクチュエータに発生する振動を抑制して、乗り心地や操安性の低下を避けることができるように構成された伸縮アクチュエータを提供することにある。

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、ナックルおよび車体に接続されて伸縮動作により車輪の舵角を変化させる伸縮アクチュエータであって、前記ナックルおよび前記車体に対する２つの接続部を両端に有し、伸縮可能に構成された本体と、この本体に固定されて、この本体を伸縮駆動するモータと、前記本体に固定されて、この本体の伸縮運動を規制するソレノイドと、を備え、前記モータの回転軸が前記２つの接続部の中心を結ぶ前記本体の中心軸と一致しない状態で前記モータが配置され、前記本体の中心軸を挟んで、前記モータおよび前記ソレノイドの一方が車両前側に配置され、前記モータおよび前記ソレノイドの他方が車両後側に配置された構成とする。

これによると、モータおよびソレノイドが、本体の中心軸を挟んで車両前側と車両後側とに分けて配置されるため、ソレノイドが、モータに対するカウンターウエイトとして機能し、モータおよびソレノイドの各々により本体の中心軸周りに発生する回転モーメントが相殺されて、全体として本体の中心軸周りに発生する回転モーメントを低減することができるため、伸縮アクチュエータに発生する振動を抑制して、乗り心地や操安性の向上を図ることができる。

また、第２の発明は、前記モータおよび前記ソレノイドのうちの重量の大きいものの重心が重量の小さいものの重心より前記本体の中心軸に近接するように、前記モータおよび前記ソレノイドが配置された構成とする。

これによると、モータおよびソレノイドの重量が異なる場合でも、全体として本体の中心軸周りに発生する回転モーメントを低減することができるため、伸縮アクチュエータに発生する振動をより一層抑制して、乗り心地や操安性をより一層向上させることができる。

また、第３の発明は、前記モータおよび前記ソレノイドが、車両前後方向から見て互いに重なり合う位置に配置された構成とする。

これによると、モータおよびソレノイドの各々により本体の中心軸周りに発生する回転モーメントの発生位置が軸方向に近づくため、モータおよびソレノイドを支持する本体に発生するねじれを低減することができ、これにより乗り心地の向上を図ることができる。

このように本発明によれば、モータおよびソレノイドが、本体の中心軸を挟んで車両前側と車両後側とに分けて配置されるため、ソレノイドが、モータに対するカウンターウエイトとして機能し、モータおよびソレノイドの各々により本体の中心軸周りに発生する回転モーメントが相殺されて、全体として本体の中心軸周りに発生する回転モーメントを低減することができるため、伸縮アクチュエータに発生する振動を抑制して、乗り心地や操安性の向上を図ることができる。

本実施形態に係るリアサスペンション１を示す斜視図である。図１に示した伸縮アクチュエータ７の平面図である。図１に示した伸縮アクチュエータ７を車体３側からみた側面図である。図３に示したIV−IV線で切断した伸縮アクチュエータ７の断面図である。図２に示したモータ２５およびソレノイド２６の軸方向位置に関する２つの例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係るリアサスペンション１を示す斜視図である。なお、この図１には車輪左側のリアサスペンション１を示すが、車輪右側のリアサスペンションはこれと対称に現れる。

リアサスペンション１は、図示しない車輪（後輪）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３に連結するアッパアーム４及びロアアーム５と、車輪の上下動を緩衝する懸架スプリング付きダンパ６と、ナックル２および車体３に接続されて伸縮動作により車輪の舵角（トー角）を変化させる伸縮アクチュエータ７と、を備えている。

このリアサスペンション１は、マルチリンク型のダブルウイッシュボーン・サスペンションであり、アッパアーム４は、いわゆるＡ型アームであり、ナックル２に接続される接続部１２と、車体３に接続される前後２つの接続部１３ａ，１３ｂとを有している。ロアアーム５は、ナックル２に接続される接続部１４と、車体３に接続される接続部１５とを有している。

伸縮アクチュエータ７は、本体１７の両端に、ナックル２に接続される第１接続部１８と、車体３に接続される第２接続部１９とを有している。この第１接続部１８および第２接続部１９はゴムブッシュジョイントで構成される。第１接続部１８は、ロアアーム５の接続部１４の上方で且つスピンドル１１の前方の位置でナックル２に接続されている。第２接続部１９は、アッパアーム４の前側の接続部１３ａの下方の位置で車体３に接続されている。

このように配置された伸縮アクチュエータ７を伸縮動作させると、仮想キングピン軸を中心にしてナックル２がトーイン方向及びトーアウト方向に回転し、車輪の舵角（トー角）を変化させることができる。なお、この伸縮アクチュエータ７は、ジオメトリー変化に寄与するサスペンションアームとしても機能する。

次に、図１に示した伸縮アクチュエータ７について説明する。図２は、伸縮アクチュエータ７の平面図である。図３は、伸縮アクチュエータ７を車体３側からみた側面図である。

図２に示すように、伸縮アクチュエータ７は、本体１７を構成する部材として、第１接続部１８と一体的に形成された出力ロッド（可動体）２２と、第２接続部１９と一体的に形成された第１ハウジング２３と、第１ハウジング２３にボルト３０で締結される第２ハウジング２４と、を備えている。出力ロッド２２は、第２ハウジング２４に進退自在に支持され、この出力ロッド２２の進退に応じて本体１７全体が伸縮動作する。

また、伸縮アクチュエータ７は、第１ハウジング２３に固定されて、出力ロッド２２を進退駆動するモータ２５と、第１ハウジング２３に固定されて、出力ロッド２２の進退運動を規制するソレノイド２６と、を備えている。ソレノイド２６はソレノイドカバー２７で覆われた状態で設けられている。

次に、モータ２５およびソレノイド２６の配置位置について説明する。

本実施形態では、第１接続部１８の中心Ｃ１と第２接続部１９の中心Ｃ２とを結ぶ本体１７の中心軸Ａ０とモータ２５の回転軸Ａ１とが一致しない状態でモータ２５が配置されている。特に本実施形態では、本体１７の中心軸Ａ０とモータ２５の回転軸Ａ１とが平行で、且つ本体１７の中心軸Ａ０に対してモータ２５の回転軸Ａ１が車両後側にずれた状態でモータ２５が配置されている。

なお、本体１７の中心軸Ａ０を規定する第１接続部１８および第２接続部１９の中心Ｃ１，Ｃ２は、第１接続部１８および第２接続部１９を構成するゴムブッシュジョイントにおけるブッシュ（内筒部材）２８，２９の中心とすればよい。

また、本実施形態では、本体１７の中心軸Ａ０を挟んで、モータ２５が車両後側に配置され、ソレノイド２６が車両前側に配置されている。モータ２５およびソレノイド２６の軸方向位置については、モータ２５が車体側に配置され、ソレノイド２６がナックル側に配置されている。

また、本実施形態では、図３に示すように、モータ２５の重量がソレノイド２６の重量より大きいため、モータ２５の重心Ｇ１がソレノイド２６の重心Ｇ２より本体１７の中心軸Ａ０に近接するようにモータ２５およびソレノイド２６が配置されている。

特に、次の式１で示されるように、モータ２５およびソレノイド２６に関する力のモーメントが釣り合うか、あるいは近似するように、モータ２５およびソレノイド２６の配置位置を設定するとよい。
Ｗ１×Ｌ１＝Ｗ２×Ｌ２（式１）
ここで、Ｌ１は、本体１７の中心軸Ａ０からモータ２５の重心Ｇ１までの距離であり、Ｌ２は、本体１７の中心軸Ａ０からソレノイド２６の重心Ｇ２までの距離であり、Ｗ１は、モータ２５の重量であり、Ｗ２は、ソレノイド２６の重量である。

次に、図２に示した伸縮アクチュエータ７の内部構造について説明する。図４は、図３に示したIV−IV線で切断した伸縮アクチュエータ７の断面図である。

伸縮アクチュエータ７は、モータ２５の回転運動を出力ロッド２２の進退運動（直線運動）に変換する送りねじ機構（運動変換機構）３２と、モータ２５の回転を減速して送りねじ機構３２に伝達する減速機構３３と、出力ロッド２２の進退運動を規制するロック機構３４と、を備えている。送りねじ機構３２、減速機構３３およびロック機構３４は第１ハウジング２３および第２ハウジング２４に収容されている。

送りねじ機構３２は、外面に台形ねじが形成されたおねじ部材４１と、おねじ部材４１に噛み合うめねじ部材４２と、めねじ部材４２に外装された円筒状のガイド部材４３と、を有している。この送りねじ機構３２は、第１接続部１８の中心Ｃ１と第２接続部１９の中心Ｃ２とを結ぶ本体１７の中心軸Ａ０と同軸的に設けられている。

おねじ部材４１は出力ロッド２２と一体的に形成され、出力ロッド２２と相反する側の端部には、ガイド部材４３に軸方向に変位可能に支持されたスライダ４４が固定されている。ガイド部材４３は、軸受け４５を介して第２ハウジング２４に回転可能に支持されている。めねじ部材４２はガイド部材４３に回転不能に固定されている。

減速機構３３は、駆動ギヤ５１と被動ギヤ５２とを有する１段減速機構である。駆動ギヤ５１および被動ギヤ５２はヘリカルギヤで構成される。駆動ギヤ５１は、一端がモータ２５の出力軸５３に回転不能に連結され、他端が軸受け５４に保持されている。軸受け５４は第２ハウジング２４に支持されている。被動ギヤ５２は、送りねじ機構３２のガイド部材４３に固定され、ガイド部材４３およびめねじ部材４２と一体的に回転する。

このように構成された送りねじ機構３２および減速機構３３において、モータ２５を回転動作させると、出力軸５３の回転に連動して減速機構３３の駆動ギヤ５１が回転し、この駆動ギヤ５１の回転に応じて、被動ギヤ５２と、送りねじ機構３２のガイド部材４３およびめねじ部材４２とが一体的に回転し、めねじ部材４２の回転に応じておねじ部材４１が軸方向に移動し、これに連動して出力ロッド２２が進退動作する。

ロック機構３４は、ロックプレート６１と、ロックピン６２と、を有している。ロックプレート６１は、減速機構３３の被動ギヤ５２に固定され、被動ギヤ５２と一体的に回転する。ロックプレート６１にはロックピン６２が嵌入する溝が形成されている。ロックピン６２は、被動ギヤ５２の径方向に進退自在に設けられ、ソレノイド２６により進退駆動される。

ソレノイド２６は、内部に図示しないコイル、プランジャ（磁性体）およびばねを備え、プランジャがばねにより突出方向に付勢され、コイルに通電することで発生する電磁力によりプランジャを吸引する、いわゆるプル型のものであり、ソレノイド２６の非通電時には、プランジャに連結されたロックピン６２が前進位置にあり、コイルに通電すると、ロックピン６２が後退する。

ソレノイド２６の非通電時には、ロックピン６２が前進してロックプレート６１の溝に嵌入することで、被動ギヤ５２の回転が規制されるロック状態となり、ソレノイド２６に通電すると、ロックピン６２が後退してロックプレート６１の溝から脱出して、被動ギヤ５２の回転を許容するロック解除状態となる。

したがって、車両走行中にはソレノイド２６に常時通電してロック解除状態に保持することで、モータ２５により出力ロッド２２に進退動作させる後輪操舵制御が可能になり、駐車時やフェイル（機能失陥）時には、ソレノイド２６の通電を停止して出力ロッド２２の進退動作が不能なロック状態とする。

なお、ソレノイド２６により駆動されるロックピン６２などのロック部材を被動ギヤ５２などギヤの歯に直接係合させる構成も可能である。

このように本実施形態では、図２に示したように、モータ２５の回転軸Ａ１が本体１７の中心軸Ａ０に対してずれた状態でモータ２５が配置されているため、モータ２５を本体１７に同軸的に配置した場合に必要となる遊星歯車機構が不要になり、図４に示したように、駆動ギヤ５１および被動ギヤ５２で構成された１段減速機構で済むため、構造を簡素化することができる。

また、本実施形態では、モータ２５およびソレノイド２６が、本体１７の中心軸Ａ０を挟んで車両前側と車両後側とに分けて配置されるため、ソレノイド２６が、モータ２５に対するカウンターウエイトとして機能して、本体１７の中心軸Ａ０廻りの重量バランスを向上させることができる。すなわち、モータ２５およびソレノイド２６の各々により本体２０の中心軸Ａ０周りに発生する回転モーメントが相殺されて、全体として本体２０の中心軸Ａ０周りに発生する回転モーメントを低減することができる。このため、伸縮アクチュエータに発生する振動を抑制して、乗り心地や操安性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、図３に示したように、モータ２５およびソレノイド２６のうちの重量の大きいものの重心（ここではモータ２５の重心Ｇ１）が、重量の小さいものの重心（ここではソレノイド２６の重心Ｇ２）より、本体１７の中心軸Ａ０に近接するように、モータ２５およびソレノイド２６が配置されているため、モータ２５およびソレノイド２６の重量が異なる場合でも、全体として本体２０の中心軸Ａ０周りに発生する回転モーメントを低減することができるため、伸縮アクチュエータに発生する振動をより一層抑制して、乗り心地や操安性をより一層向上させることができる。

次に、モータ２５およびソレノイド２６の軸方向位置について説明する。図５は、図２に示したモータ２５およびソレノイド２６の軸方向位置に関する２つの例を示す模式図である。

図５（Ａ）に示す例では、モータ２５およびソレノイド２６が軸方向に離間して配置され、モータ２５とソレノイド２６とが車両前後方向から見て重なり合わない構成となっている。このような構成では、モータ２５およびソレノイド２６の各々により本体１７の中心軸Ａ０周りに発生する回転モーメントの発生位置が軸方向に大きくずれるため、モータ２５およびソレノイド２６を支持する第１ハウジング２３にねじれが発生する。

一方、図５（Ｂ）に示す例では、モータ２５およびソレノイド２６が軸方向に近接して配置され、モータ２５とソレノイド２６とが車両前後方向からみて重なり合う構成となっている。このような構成では、モータ２５およびソレノイド２６の各々により本体１７の中心軸Ａ０周りに発生する回転モーメントの発生位置が軸方向に近づくため、モータ２５およびソレノイド２６を支持する第１ハウジング２３に発生するねじれを低減することができ、これにより乗り心地の向上を図ることができる。

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。また、上記実施形態に示した本発明に係る伸縮アクチュエータ７の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

すなわち、本実施形態では、図２に示したように、本体１７の中心軸Ａ０を挟んで、モータ２５が車両後側に配置され、ソレノイド２６が車両前側に配置された構成としたが、これとは逆に、本体１７の中心軸Ａ０を挟んで、モータ２５が車両前側に配置され、ソレノイド２６が車両後側に配置された構成も可能である。なお、車両前側に配置されると、チッピング、すなわち前輪で跳ね上げられた小石などの異物が衝突することで、故障が発生する確率が高くなるため、故障したときの影響が小さなソレノイド２６を車両前側に配置することが望ましい。

また、本実施形態では、図３に示したように、モータ２５の重心Ｇ１がソレノイド２６の重心Ｇ２より本体１７の中心軸Ａ０に近接するようにモータ２５およびソレノイド２６が配置された構成としたが、ソレノイド２６の重量がモータ２５の重量より大きい場合には、ソレノイド２６の重心Ｇ２がモータ２５の重心Ｇ１より本体１７の中心軸Ａ０に近接するようにモータ２５およびソレノイド２６を配置すればよい。

また、本実施形態では、図４に示したように、モータ２５の回転軸Ａ１が本体１７の中心軸Ａ０に対して平行で且つ車両前後方向にずれた構成としたが、減速機構３３をウォームおよびウォームホイールで構成するなどして、モータ２５の回転軸Ａ１が本体１７の中心軸Ａ０に対して直交するようにモータ２５を配置してもよい。

１リアサスペンション
２ナックル
３車体
７伸縮アクチュエータ
１７本体
１８第１接続部
１９第２接続部
２２出力ロッド
２３第１ハウジング
２４第２ハウジング
２５モータ
２６ソレノイド
３２送りねじ機構
３３減速機構
３４ロック機構
５３出力軸
Ａ０本体の中心軸
Ａ１モータの回転軸
Ｇ１モータの重心
Ｇ２ソレノイドの重心

Claims

ナックルおよび車体に接続されて伸縮動作により車輪の舵角を変化させる伸縮アクチュエータであって、
前記ナックルおよび前記車体に対する２つの接続部を両端に有し、伸縮可能に構成された本体と、
この本体に固定されて、この本体を伸縮駆動するモータと、
前記本体に固定されて、この本体の伸縮運動を規制するソレノイドと、
を備え、
前記モータの回転軸が前記２つの接続部の中心を結ぶ前記本体の中心軸と一致しない状態で前記モータが配置され、
前記本体の中心軸を挟んで、前記モータおよび前記ソレノイドの一方が車両前側に配置され、前記モータおよび前記ソレノイドの他方が車両後側に配置されたことを特徴とする伸縮アクチュエータ。
前記モータおよび前記ソレノイドのうちの重量の大きいものの重心が重量の小さいものの重心より前記本体の中心軸に近接するように、前記モータおよび前記ソレノイドが配置されたことを特徴とする請求項１に記載の伸縮アクチュエータ。
前記モータおよび前記ソレノイドが、車両前後方向から見て互いに重なり合う位置に配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の伸縮アクチュエータ。