JP2737512B2 - アーム長可変アクチュエータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばサスペンション
アームの実質的な長さを伸縮させるなど、車両用のサス
ペンションにおける構成要素を変位すべく設置される、
アーム長可変アクチュエータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両においては、サスペンシ
ョンのサスペンションアームの長さを積極的に調整でき
るようにした装置が提案されている。かかる装置（即
ち、アーム長可変アクチュエータ装置）としては、油圧
シリンダ装置が考えられ、この油圧シリンダ装置の本体
を例えばサスペンションアームの車体への取付部に介装
して、油圧の給排により油圧シリンダ本体を伸縮させ
て、サスペンションアームの実質的な長さを調整するよ
うな構成が考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、油圧シリン
ダ装置における油圧シリンダ本体や油圧給排系等の駆動
機構が故障（フェイル）すると、サスペンションアーム
のアーム長を適当な状態に保持できなくなる。そこで、
駆動機構のフェイル時にアーム伸縮機構を所定の長さ状
態に保持するようにコイルスプリング等のバネを油圧シ
リンダ内に介装することが考えられる。

【０００４】しかしながら、このようなコイルスプリン
グ等のバネによるフェイルセーフ用付勢手段では、アー
ムの調整ストロークを所要量だけ得ようとするにはバネ
を長くすることが必要になり、装置の全体長が大きくな
り、伸縮させたい特定のサスペンションアームに収めら
れないことが多い。また、装置の重量も大きくなり、サ
スペンション性能上好ましくない。

【０００５】そこで、比較的柔らかくて伸縮ストローク
の大きいバネを並列的に複数設置して、バネの全長を抑
える手段が考えられるが、この手段によるバネ全長の縮
小には限度があり、装置の全体長を十分に抑えることが
できない上、バネを並列的に複数設置こと自体が、装置
のレイアウト上困難である。本発明は、このような課題
に鑑みて案出されたもので、フェイルセーフ機能をそな
えながら装置全体を小型で軽量なものにすることで装置
を所望のサスペンション部分に装着できるようにした、
アーム長可変アクチュエータ装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のアー
ム長可変アクチュエータ装置は、車両のサスペンション
における構成要素を変位すべく設置されるアーム長可変
アクチュエータ装置において、アーム長方向へ伸縮しう
るアーム伸縮機構と、該アーム伸縮機構を伸縮駆動する
駆動機構とをそなえ、上記アーム伸縮機構が、端部に取
付部をそなえた軸状の本体部と、上記駆動機構で駆動さ
れて該本体部に対して軸方向に移動する第１の移動部材
と、該第１の移動部材の軸方向への動きを回転運動に変
換する第１の変換機構と、該第１の変換機構を介して上
記第１の移動部材に連動して回転するが軸方向へは動か
ないように拘束されている回転部材と、該回転部材の回
転運動を軸方向への動きに変換する第２の変換機構と、
該第２の変換機構を介して上記回転部材に連動して上記
本体部に対して軸方向へ移動するとともに端部に取付部
をそなえた第２の移動部材とから構成され、上記第２の
変換機構が、回転運動を軸方向への動きに変換しやすい
が軸方向の動きを回転運動に変換しにくいネジ機構によ
り構成されていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】上述の本発明のアーム長可変アクチュエータ装
置では、駆動機構によりアーム伸縮機構が所望のアーム
長になるように伸縮駆動されるが、この時、アーム伸縮
機構では、第１の移動部材が上記駆動機構で駆動されて
本体部に対して軸方向に移動する。この第１の移動部材
の軸方向への動きが第１の変換機構で回転運動に変換さ
れて回転部材に伝えられ、回転部材が回転する。このと
き回転部材は軸方向には停止している。

【０００８】そして、この回転部材の回転運動が第２の
変換機構により軸方向への動きに変換されて第２の移動
部材に伝えられ、第２の移動部材が上記本体部に対して
軸方向へ移動する。これにより、本体部の取付部と第２
の移動部材の取付部との距離が変化してアーム長が調整
される。また、第２の変換機構が、回転運動を軸方向へ
の動きに変換しやすいが軸方向の動きを回転運動に変換
しにくいネジ機構により構成されているので、駆動機構
がフェイルした場合には、第２の移動部材と回転部材と
の間に軸方向力が作用しても、この軸方向力で回転部材
が回転するようなことがない。回転部材が回転しなけれ
ば、第２の移動部材が回転部材即ち本体部に対して軸方
向へ移動することはない。したがって、アーム長が一定
の状態に保持される。

【０００９】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
アーム長可変アクチュエータ装置について説明すると、
図１はその装置本体を摸式的に示す縦断面図、図２はそ
の装置本体を摸式的に示す横断面図（図１のＡ−Ａ矢視
断面図）、図３はそのサスペンションへの装着例を示す
サスペンションの模式的な斜視図、図４はその駆動機構
の模式的な構成図である。

【００１０】このアーム長可変アクチュエータ装置Ａ
は、例えば図３に示すように、車両のサスペンションア
ームのアッパアームの１つとして、図示しない車体側と
車輪側であるハブキャリア（又はナックル）７８との間
に介装されたり、符号Ａ′で示すように、ロアアーム７
６の車体側への取付部に介装されたりする。なお、図３
において、符号７２はストラット、７４はアッパアー
ム、７５はロアアーム、７８Ａはハブキャリアのリンク
（又はナックルの延長部）、８０は車輪である。

【００１１】このように設置されるアーム長可変アクチ
ュエータ装置Ａは、図１に示すように、アーム状（軸
状）のもので、そのアーム長を伸縮させるアーム伸縮機
構Ａ１と、このアーム伸縮機構を伸縮駆動する駆動機構
Ａ２とをそなえている。アーム伸縮機構Ａ１は、シリン
ダ本体（本体部）５０と、このシリンダ本体５０の内部
で油圧駆動されるピストン（第１の移動部材）５２と、
このピストン５２に一体に結合されたピストンロッド
（第１の移動部材）５７と、このピストンロッド５７と
連動して回転する筒状の回転部材５４と、この回転部材
５４と連動して移動するロッド（第２の移動部材）５９
とをそなえている。

【００１２】シリンダ本体５０は、ピストン５２を内装
されるピストン収容部５０Ｂと、このピストン収容部５
０Ｂに螺合又は嵌合により固定された回転部材支承部５
０Ａと、この回転部材支承部５０Ａの端部に螺合又は嵌
合により固定された端部部材５０Ｃ，５０Ｄとから構成
される。回転部材支承部５０Ａはスラストベアリング５
３Ａ，５３Ｂ及び回転ベアリング５５Ａ，５５Ｂを介し
て回転部材５４を支承しており、回転部材５４は軸方向
へ移動することなく滑らかに回転できるようになってい
る。

【００１３】なお、ピストン収容部５０Ｂの外端部に
は、取付部６４が設けられており、この取付部６４でブ
ッシュ等を介して例えば車体側に取り付けられるように
なっている。ピストン５２は、シリンダ本体５０のピス
トン収容部５０Ｂ内に装備されるが、このピストン５２
とピストン収容部５０Ｂの内壁に包囲されて油室６０が
形成されている。この油室６０内の油圧は、後述する駆
動機構Ａ２の油圧給排系を通じて制御されるようになっ
ている。

【００１４】なお、このピストン５２の外周形状及び油
室６０の内周形状は図２に示すように楕円形になってお
り、ピストン５２が油室６０内で回転しないように規制
されている。ピストン５２に連結されるピストンロッド
５７と回転部材５４との間には、第１の変換機構として
のボールねじ６１が介装されており、ピストンロッド５
７がシリンダ本体５０に対して軸方向への動くと、この
軸方向への動きがボールねじ６１を介して回転部材５４
の回転運動に滑らかに効率よく変換されるようになって
いる。

【００１５】なお、回転部材５４は二つの部分５４Ａ，
５４Ｂを一体に結合して形成されているが、ピストンロ
ッド５７と回転部材５４との間にボールねじ６１を内蔵
させるための処置であり、これらの部分５４Ａ，５４Ｂ
を一体に回転する。また、回転部材５４とロッド５９と
の間には、第２の変換機構としての台形ねじ６３が介装
されており、回転部材５４の回転運動がロッド５９の軸
方向への動きに滑らかに変換されるようになっている。
なお、このロッド５９も回転しないように規制されてい
る。

【００１６】そして、上記の台形ねじ６３の特性とし
て、回転運動を軸方向への動きに効率よく変換するが、
これとは逆に、軸方向への動きを受けてこれを回転運動
に変換するのは困難である。このため、ロッド５９が軸
方向に力を受けても、この軸方向の力は台形ねじ６３で
回転運動に変換されることはなく、回転部材５４の回転
運動には至らない。したがって、回転部材５４が回転し
ないかぎりロッド５９は軸方向に移動しないので、ロッ
ド５９が軸方向に力を受けてもロッド５９は軸方向に移
動しないようになっているのである。

【００１７】そして、ロッド５９の一端は端部部材５０
Ｃを貫通しシリンダ本体５０の外部に露出するように設
けられ、このロッド５９の外部に露出した端部に、取付
部６６が装着され、この取付部６６に枢着されたロッド
６６Ａを介して、ハブキャリア（又はナックル）側に取
り付けられるようになっている。なお、シリンダ本体５
０のピストン収容部５０Ｂとロッド５９側の取付部６６
との間には、アーム長又はアーム長の伸縮状態を検知す
るストロークセンサ７０がそなえられている。

【００１８】また、上述のシリンダ本体５０及びこの内
部のアクチュエータ装置の本体を単にアクチュエータと
もいう。次に、駆動機構Ａ２について説明すると、駆動
機構Ａ２は、図４に示すように構成される。この図４で
は、４輪の各サスペンションにそれぞれアクチュエータ
Ａを設けた場合を示しており、図４において、符号２は
左前輪のサスペンションを調整するアクチュエータ、４
は右前輪のサスペンションを調整するアクチュエータ、
６は左後輪のサスペンションを調整するアクチュエー
タ、８は右後輪のサスペンションを調整するアクチュエ
ータである。これらのアクチュエータ２〜８は前述のア
クチュエータＡに相当する。

【００１９】各アクチュエータ２，４，６及び８は夫々
電磁式の制御弁１０，１２，１４及び１６により駆動さ
れるようになっている。そして、各制御弁１０，１２，
１４及び１６は、供給路１８を介してポンプ２０に接続
されるとともに、排出路２２を介してオイルリザーバ２
４に接続されている。なお、ポンプ２０は図示しないエ
ンジン等により駆動されオイルリザーバ２４内のオイル
を吸引して供給路１８へ吐出するものである。また、供
給路１８には、アキュムレータ２６が接続されるととも
に、リリーフ弁２８を介してリザーバ２４が接続されて
おり、これにより供給路１８が設定圧に保たれるように
なっている。

【００２０】各制御弁１０，１２，１４及び１６は、駆
動回路３０からの各制御信号により、各アクチュエータ
２〜８へのオイルの給排を禁止してロックする第１位置
と、各アクチュエータ２〜８が伸長する方向にオイルを
給排する第２位置と、各アクチュエータ２〜８が縮小す
る方向にオイルを給排する第３位置とを個々にとること
ができるようになっている。

【００２１】したがって、現在のロッド長さを目標長さ
まで駆動するには、第１位置にある制御弁１０，１２，
１４及び１６を、第２位置又は第３位置に切り替えてア
クチュエータ２〜８を伸縮させて、目標長さになったら
第１位置に戻すように、駆動回路３０からそれぞれ制御
信号が送られる。そして、駆動回路３０からロッド長さ
を変化すべき制御信号が送られなければ、制御弁１０，
１２，１４及び１６を第１位置に保持するようになって
いる。

【００２２】３２は駆動回路３０へ制御信号を出力する
制御手段としてのコントローラであり、このコントロー
ラ３２は、後述する各センサから入力される信号に基づ
いて所定のプログラム処理を行ない、駆動回路３０へ制
御信号を出力するものである。なお、コントローラ３２
内には、所定のプログラム及びこのプログラム処理に用
いるマップ等を記憶したＲＯＭ３４，更に図示しないが
各センサから出力信号を入力するための入力回路、プロ
グラムに沿った演算及び処理を実行するためのＣＰＵ、
ＲＡＭおよび出力回路並びにこれら各エレメント間のイ
ンターフェイスをそなえている。

【００２３】上述した各センサを具体的に上げると、車
高センサ３６や操舵センサ３８や車速センサ４０の他
に、左前輪のアクチュエータ２のストローク位置を検出
する変位センサ４２や、右前輪のアクチュエータ４のス
トローク位置を検出する変位センサ４４や、左後輪のア
クチュエータ６のストローク位置を検出する変位センサ
４６や、右後輪のアクチュエータ８のストローク位置を
検出する変位センサ４８等があり、車高センサ３６や操
舵センサ３８や車速センサ４０といった車両の走行状態
に関する情報に基づいて、各アクチュエータＡ（＝２〜
８）の目標とするロッド長さを設定して、ロッド長さが
この目標値になるように変位センサ４２〜４８を通じて
フィードバック制御できるようになっている。

【００２４】なお、このアクチュエータＡ（＝２〜８）
のロッド長さを変更することで、例えばキャスタやキャ
ンバやトーイン等のホイールアライメントを調整するよ
うに設定されている。本発明の一実施例としてのアーム
長可変アクチュエータ装置は、上述のごとく構成される
ので、コントローラ３２を通じて、各制御弁１０，１
２，１４及び１６を駆動しながら、各アクチュエータＡ
（＝２〜８）の油室６０内のオイルを給排して、アクチ
ュエータＡ（＝２〜８）のロッド長さを調整する。

【００２５】例えば、油室６０へオイルを供給すると、
ピストン５２及びピストンロッド５７が図１中の右方へ
移動して、このピストンロッド５７の軸方向への動きが
ボールねじ６１を介して回転部材５４の回転運動に滑ら
かに効率よく変換される。そして、台形ねじ６３を介し
て、回転部材５４の回転運動がロッド５９の軸方向への
動きに滑らかに変換される。

【００２６】この結果、ロッド５９がシリンダ本体５０
に対して離れるように図１中の右方へ移動して、取付部
６４，６６間が離隔してアーム長さが大きくなる。逆
に、油室６０内のオイルを排出すると、ピストン５２及
びピストンロッド５７が図１中の左方へ移動して、この
ピストンロッド５７の軸方向への動きがボールねじ６１
を介して回転部材５４の回転運動に滑らかに効率よく変
換されて、台形ねじ６３を介して、回転部材５４の回転
運動がロッド５９の軸方向への動きに滑らかに変換され
る。

【００２７】この結果、ロッド５９がシリンダ本体５０
に対して接近するように図１中の左方へ移動して、取付
部６４，６６間が接近してアーム長さが小さくなる。こ
のようにして、駆動機構Ａ２を通じて、ロッド長さが目
標とする長さまで適宜調整されて、常に目標長さを保持
するように制御されるが、駆動機構Ａ２がフェイル（故
障）して、ピストン５２及びピストンロッド５７に油圧
を与えられなくなったときにも、以下のようにしてロッ
ド長が固定される。

【００２８】つまり、ロッド長が変化するのはロッド５
９が軸方向に移動した場合であり、またロッド５９が軸
方向に移動するには回転部材５４が回転しなくてはなら
ない。ロッド５９と回転部材５４との間に介装される台
形ねじ６３は、軸方向への動きを回転運動にはほとんど
変換しないので、ロッド５９が軸方向に力を受けても、
この軸方向の力は台形ねじ６３で回転運動に変換される
ことはなく、回転部材５４の回転運動には至らず、ロッ
ド５９は軸方向に移動しないのである。

【００２９】これにより、フェイル時にも車両の走行性
が確保される。そして、ロッド長が確実に固定されるの
でフェイル時の信頼性が高く、また、コイルスプリング
等のバネによるフェイルセーフ用付勢機構に比べて付勢
機構Ａ３を格段に小型なものにでき、装置Ａを小型で全
長が短く軽量なものにできる。これにより、伸縮させた
い特定のサスペンションアームが短かったり狭隘な部分
にあっても十分に本装置を収めることができるようにな
り、サスペンション重量のバランスも良好に保つことが
できる。

【００３０】さらに、バネ等の中立付勢力がはたらかな
いので、駆動機構で駆動する際のパワーロスが少なく、
効率よく制御できる。なお、第２の変換機構は、回転運
動を軸方向への動きに変換しやすいが軸方向の動きを回
転運動に変換しにくいネジ機構であればよく、台形ねじ
に代えて三角ねじ等の他のネジ機構を設置することも考
えられる。第１の変換機構は、軸方向の動きを回転運動
に変換できる機構であればよく、ボールねじに限定され
るものではない。

【００３１】また、このアーム長可変アクチュエータ装
置の取付は本実施例の位置や形態に限るものでなく、ホ
イールアライメントを調整するために種々の位置に種々
の形態で設置できる。勿論、取付部６４を車輪側に取付
部６６を車体側に配置してもよい。また、装置の各部の
形状等も本実施例のものに限定されず、本装置の作動原
理を有するように構成すれば種々の態様が考えられる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のアーム長
可変アクチュエータ装置によれば、車両のサスペンショ
ンにおける構成要素を変位すべく設置されるアーム長可
変アクチュエータ装置において、アーム長方向へ伸縮し
うるアーム伸縮機構と、該アーム伸縮機構を伸縮駆動す
る駆動機構とをそなえ、上記アーム伸縮機構が、端部に
取付部をそなえた軸状の本体部と、上記駆動機構で駆動
されて該本体部に対して軸方向に移動する第１の移動部
材と、該第１の移動部材の軸方向への動きを回転運動に
変換する第１の変換機構と、該第１の変換機構を介して
上記第１の移動部材に連動して回転するが軸方向へは動
かないように拘束されている回転部材と、該回転部材の
回転運動を軸方向への動きに変換する第２の変換機構
と、該第２の変換機構を介して上記回転部材に連動して
上記本体部に対して軸方向へ移動するとともに端部に取
付部をそなえた第２の移動部材とから構成され、上記第
２の変換機構が、回転運動を軸方向への動きに変換しや
すいが軸方向の動きを回転運動に変換しにくいネジ機構
により構成されることにより、フェイルセーフを確保し
ながら装置を格段に小型化でき、伸縮させたい特定のサ
スペンションアームが短かったり狭隘な部分にあっても
十分に本装置を収めることができるようになり、サスペ
ンション重量のバランスも良好に保つことができる。

【００３３】さらに、ロッド長が確実に固定されるので
フェイル時の信頼性が高く、また、バネ等の中立付勢力
がはたらかないので、駆動機構で駆動する際のパワーロ
スが少なく、効率よく制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのアーム長可変アクチ
ュエータ装置の要部縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例としてのアーム長可変アクチ
ュエータ装置の要部横断面図であり、図１のＡ−Ａ矢視
断面に相当する。

【図３】本発明の一実施例としてのアーム長可変アクチ
ュエータ装置のサスペンションへの装着例を示すサスペ
ンションの模式的な斜視図である。

【図４】本発明の一実施例としてのアーム長可変アクチ
ュエータ装置の駆動機構の模式的な構成図である。

【符号の説明】

２，４，６，８，Ａ，Ａ′ アーム長可変アクチュエー
タ装置（アクチュエータ） １０，１２，１４，１６ 電磁式の制御弁 １８ 供給路 ２０ ポンプ ２２ 排出路 ２４ オイルリザーバ ２６ アキュムレータ ２８ リリーフ弁 ３０ 駆動回路 ３２ コントローラ ３４ コントローラ３２内のＲＯＭ ３６ 車高センサ ３８ 操舵センサ ４０ 車速センサ ４２，４４，４６，４８，７０ 変位センサ（ストロー
クセンサ） ５０ シリンダ本体（本体部） ５０Ａ 回転部材支承部 ５０Ｂ ピストン収容部 ５０Ｃ，５０Ｄ 端部部材 ５２ ピストン（第１の移動部材） ５３Ａ，５３Ｂ スラストベアリング ５４ 回転部材 ５４Ａ，５４Ｂ 回転部材の構成部分 ５５Ａ，５５Ｂ 回転ベアリング ５７ ピストンロッド（第１の移動部材） ５９ ロッド（第２の移動部材） ６０ 油室 ６１ 第１の変換機構としてのボールねじ ６３ 第２の変換機構としての台形ねじ ６４，６６ 取付部 ６６Ａ ロッド ７２ ストラット ７４ アッパアーム ７５ ロアアーム ７６ ロアアーム ７８ ハブキャリア（又はナックル） ７８Ａ ハブキャリアのリンク（又はナックルの延長
部） ８０ 車輪 Ａ１ アーム伸縮機構 Ａ２ 駆動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 隆夫 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 田中 忠夫 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 増田 広之 愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地 三 菱自動車エンジニアリング株式会社 岡 崎事業所内 (72)発明者 柳 隆広 愛知県岡崎市橋目町字中新切１番地 三 菱自動車エンジニアリング株式会社 岡 崎事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−210110（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−80173（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のサスペンションにおける構成要素
   を変位すべく設置されるアーム長可変アクチュエータ装
   置において、アーム長方向へ伸縮しうるアーム伸縮機構
   と、該アーム伸縮機構を伸縮駆動する駆動機構とをそな
   え、上記アーム伸縮機構が、端部に取付部をそなえた軸
   状の本体部と、上記駆動機構で駆動されて該本体部に対
   して軸方向に移動する第１の移動部材と、該第１の移動
   部材の軸方向への動きを回転運動に変換する第１の変換
   機構と、該第１の変換機構を介して上記第１の移動部材
   に連動して回転するが軸方向へは動かないように拘束さ
   れている回転部材と、該回転部材の回転運動を軸方向へ
   の動きに変換する第２の変換機構と、該第２の変換機構
   を介して上記回転部材に連動して上記本体部に対して軸
   方向へ移動するとともに端部に取付部をそなえた第２の
   移動部材とから構成され、上記第２の変換機構が、回転
   運動を軸方向への動きに変換しやすいが軸方向の動きを
   回転運動に変換しにくいネジ機構により構成されている
   ことを特徴とする、アーム長可変アクチュエータ装置。