JP3954796B2

JP3954796B2 - Suspension control device for automobile

Info

Publication number: JP3954796B2
Application number: JP2001001542A
Authority: JP
Inventors: 浩一北沢; 真仁須藤; 光則河島; 和久渡邊
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-01-09
Also published as: JP2002205523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータによりトーションバーを介して左右の車輪を上下動させる自動車のサスペンション制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクチュエータで左右の車輪を上下動させるサスペンション制御装置は、特開平７−１４９１３０号公報によって公知である。このサスペンション制御装置はモータの回転を減速機構で減速して出力するアクチュエータを備えており、車輪を懸架するサスペンションアームの基端をアクチュエータの出力軸に直結し、あるいはサスペンションアームの基端を支持する支点付近をピニオンおよびセクタギヤを介して前記出力軸に接続している。従って、アクチュエータを駆動することにより、サスペンションアームを積極的に上下動させて乗り心地性能や操縦安定性能の向上を図ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、アクチュエータをサスペンションアームの近傍に設ける必要があるため、アクチュエータの取付位置の自由度が大幅に制約される問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車輪を上下動させるアクチュエータの取付位置の自由度を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、左右の車輪と共に上下動する部材に外端部が接続され、各々の内端部が車体中央部において互いに同軸に対向する左右のトーションバーと、左右のトーションバーの内端部を互いに反対方向に回転駆動するアクチュエータとを備え、そのアクチュエータは、一方のトーションバーの内端部および他方のトーションバーの内端部にロータおよびステータをそれぞれ接続した単一のモータと、そのモータに対し同一軸線上に配置されて該モータの駆動力をトーションバーに減速して伝達する歯車機構とを備えていて、そのモータがトーションバーの外周を囲繞している、自動車のサスペンション制御装置であって、モータの、ロータを固定した回転軸を筒状に形成し、その回転軸の内側をトーションバーが相対回転可能に貫通していることを特徴とする自動車のサスペンション制御装置が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、左右の車輪と共に上下動する部材に外端部を接続された左右のトーションバーの内端部を、車体中央部において互いに同軸に対向させてアクチュエータの単一のモータで互いに反対方向に回転駆動することにより、その単一のモータの駆動力でトーションバーを介して左右の車輪を逆位相で上下動させてローリングを効果的に制御することができる。しかもアクチュエータを車体中央部に配置することができるので、アクチュエータが左右の車輪のサスペンションと干渉し難くなり、アクチュエータの取付位置の自由度を高めることができる。しかもモータの数が１個で済むので部品点数、重量およびコストの削減に寄与することができる。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記歯車機構の中心部に、ロータの前記回転軸に連結されたギヤが配置され、一方のトーションバーは前記ギヤを貫通して、モータとは反対側から且つ該ギヤの径方向外側において歯車機構に連結され、他方のトーションバーは、同じくモータとは反対側から且つ該ギヤの径方向外側において歯車機構に連結されることを特徴とする自動車のサスペンション制御装置が提案される。
【０００８】
尚、実施例のロアアーム１２は本発明の車輪と共に上下動する部材に対応する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した参考例および本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図５は第１参考例を示すもので、図１は自動車の右後輪のサスペンションの平面図、図２は図１の２部拡大断面図、図３は図２の要部拡大図、図４は図２の４−４線断面図、図５はプラネタリキャリヤ組立体の斜視図である。
【００１１】
図１は四輪駆動車両の右後輪のサスペンションを示すもので、車輪Ｗを回転自在に支持するナックル１１はＡ型のロアアーム１２およびアッパーアーム１３を介して上下動可能に支持される。ロアアーム１２は先端に設けたボールジョイント（図示せず）を介してナックル１１の下部に接続され、基端に設けた一対のゴムブッシュジョイント１４，１５を介して車体１６に接続される。アッパーアーム１３は先端に設けたボールジョイント１７を介してナックル１１の上部に接続され、基端に設けた一対のゴムブッシュジョイント１８，１９を介して車体１６に接続される。更にナックル１１の後部と車体１６とがラテラルリンク２０および２個のゴムブッシュジョイント２１，２２を介して接続される。またロアアーム１２の先端側に設けたゴムブッシュジョイント２３にショックアブソーバ２４の下端が接続され、ロアアーム１２の中央に設けたばね座に懸架ばね２５の下端が支持される。エンジンの駆動力を伝達するドライブシャフト２６がナックル１１を貫通して車輪Ｗに接続される。
【００１２】
「へ」字状に形成されたトーションバー２７は、中間の屈曲部から車体外側後方に延びる部分の外端部がロアアーム１２に連結され、中間の屈曲部から車体内側に延びる部分の内端部が車体中心線Ｌの近傍まで延びている。従って、左右のトーションバー２７，２７の内端部は車体中心線Ｌを挟んで同軸に対向しており、その対向部間に左右のアクチュエータ２８，２８が配置される。左右のアクチュエータ２８，２８は車体中心線Ｌを挟んで左右対称な構造を持ち、各々のアクチュエータ２８が対応するトーションバー２７の内端部を捩じるように回転駆動する。
【００１３】
しかして、車両の走行に伴って車輪Ｗと共にナックル１１が上下動し、ナックル１１に接続されたロアアーム１２およびアッパーアーム１３が車体１６に支持された基端を支点として上下動すると、ロアアーム１２に接続されたショックアブソーバ２４および懸架ばね２５が伸縮して車輪Ｗの上下動が緩衝される。そしてアクチュエータ２８を駆動してトーションバー２７の内端部を捩じるように回転させると、そのトーションバー２７の外端部に接続されたロアアーム１２が上下動する。従って、左右の車輪Ｗ，Ｗにそれぞれ対応するアクチュエータ２８，２８を相互に関連して駆動することにより、車両のローリングやピッチングを積極的に制御することができる。
【００１４】
次に、図２〜図５に基づいてアクチュエータ２８の構造を説明する。
【００１５】
アクチュエータ２８はモータ３１と減速ギヤボックス３２とから構成されており、減速ギヤボックス３２は車体前後方向に延びる左右一対の第１ハウジング３３，３３と、左右の第１ハウジング３３，３３の前端間を接続して車体左右方向に延びる第２ハウジング３４とを備える。第１ハウジング３３は概略円筒状の部材であって、その後端にモータ３１が同軸に結合される。第１ハウジング３３の後端開口部から挿入されたカップ状のホルダー３５にボールベアリング３６を介して入力軸３７が支持されており、この入力軸３７の後端はモータ３１の回転軸３１ａにスプライン結合される。減速ギヤボックス３２は例えば車体のリヤサブフレームに固定されるため、車輪Ｗの上下動によりトーションバー２７が曲げ荷重を受けることになるが、その曲げ荷重はトーションバー２７の弾性変形により吸収される。
【００１６】
入力軸３７の回転は第１ハウジング３３の内部に収納した３セットの遊星歯車機構Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚを介して減速され、第１ハウジング３３の前端にボールベアリング３８で支持された出力軸３９に出力される。３セットの遊星歯車機構Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚは同軸上に直列に配置されるもので、実質的に同じ構造を備えているが、その軸方向の幅が入力側から出力側に向かって順次増加している。その理由は、減速によって伝達トルクが増加するため、その伝達トルクに耐えるようにギヤの厚さを増加させる必要があるためである。
【００１７】
先ず、出力側の第３遊星歯車機構Ｐｚの構造を説明する。第３遊星歯車機構Ｐｚはサンギヤ５６ｚ、リングギヤ５７ｚ、３個のプラネタリギヤ５８ｚ…、３本のプラネタリギヤ軸５９ｚ…およびプラネタリキャリヤ６０ｚを備える。プラネタリキャリヤ６０ｚは、円板状の第１側板６０ａと、第１側板６０ａの外周から１２０°間隔で軸方向に延びる３本の脚部６０ｂ…と、脚部６０ｂ…の先端に結合される円板状の第２側板６０ｃとを備えており、第１側板６０ａおよび第２側板６０ｃの中央にそれぞれ円形の開口６０ｄ，６０ｅが形成される。３本のプラネタリギヤ軸５９ｚ…の両端は第１側板６０ａおよび第２側板６０ｃにそれぞれ固定されており、これらプラネタリギヤ軸５９ｚ…にプラネタリギヤ５８ｚ…がニードルベアリング６１ｚ，６１ｚを介して支持される。プラネタリギヤ５８ｚ…の一部は、隣接する脚部６０ｂ…と一対の側板６０ａ，６０ｃとによって囲まれた開口から外部に突出している。これらプラネタリキャリヤ６０ｚ、３本のプラネタリギヤ軸５９ｚ…およびプラネタリギヤ５８ｚ…は、第３プラネタリキャリヤ組立体６２ｚ（図５参照）として予め組み立てられる。
【００１８】
第３遊星歯車機構Ｐｚの各プラネタリギヤ５８ｚは、捩じれ方向が相互に逆なヘリカルギヤから成る一対のギヤ半体５１ｚ，５１ｚを背中合わせに組み合わせて構成される。一対のギヤ半体５１ｚ，５１ｚには同一部品が用いられており、その一方の表裏を反転させて使用することにより、部品の種類を減少させてコストを削減することができる
第２遊星歯車機構Ｐｙのプラネタリキャリヤ６０ｙは、第３遊星歯車機構Ｐｚのプラネタリキャリヤ６０ｚの側板６０ｃに形成された開口６０ｅ（図５参照）の代わりに、側板６０ｃの中央部から突出するサンギヤ軸６０ｆ（図３参照）を備える。前記サンギヤ軸６０ｆにスプライン結合される第３遊星歯車機構Ｐｚのサンギヤ５６ｚは、捩じれ方向が相互に逆なヘリカルギヤから成る一対のギヤ半体５２ｚ，５２ｚを背中合わせに組み合わせて構成される。第３遊星歯車機構Ｐｚのリングギヤ５７ｚは、捩じれ方向が相互に逆なヘリカルギヤから成る一対のギヤ半体５３ｚ，５３ｚを背中合わせに組み合わせて構成されており、第１ハウジング３３の内周に嵌合してピン５４…で回り止めされ、第１ハウジング３３の段部３３ａに当接して軸方向に固定される。サンギヤ５６ｚの一対のギヤ半体５２ｚ，５２ｚを同一部品で構成して一方の表裏を反転させて使用することにより、部品の種類を減少させてコストを削減することができ、同様にリングギヤ５７ｚの一対のギヤ半体５３ｚ，５３ｚを同一部品で構成して一方の表裏を反転させて使用することにより、部品の種類を減少させてコストを削減することができる。
【００１９】
第１遊星歯車機構Ｐｘおよび第２遊星歯車機構Ｐｙの構造は第３遊星歯車機構Ｐｚの構造と実質的に同じであり、その符号は第３遊星歯車機構Ｐｚの構成要素の符号の添字ｚを、それぞれｘおよびｙに変更したものである。また第２、第３遊星歯車機構Ｐｙ，Ｐｚのサンギヤ５６ｙ，５６ｚはプラネタリキャリヤ６０ｘ，６０ｙに設けたサンギヤ軸６０ｆ，６０ｆにスプライン結合されるが、第１遊星歯車機構Ｐｘのサンギヤ５６ｘは入力軸３７に一体に形成される。
【００２０】
第１プラネタリキャリヤ組立体６２ｘのサンギヤ５６ｘとプラネタリキャリヤ６０ｘ内面との間にスラストベアリング６６が配置され、第２プラネタリキャリヤ組立体６２ｙのサンギヤ５６ｙとプラネタリキャリヤ６０ｙ内面との間にスラストベアリング６７が配置され、第３プラネタリキャリヤ組立体６２ｚのサンギヤ５６ｚと出力軸３９との間にスラストベアリング６８が配置され、第３プラネタリキャリヤ組立体６２ｚが出力軸３９にスプライン結合される。そして第１〜第３遊星歯車機構Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚのプラネタリギヤ５８ｘ…，５８ｙ…，５８ｚ…は、それぞれ対応するサンギヤ５６ｘ，５６ｙ，５６ｚおよびリングギヤ５７ｘ，５７ｙ，５７ｚに噛合する。
【００２１】
出力軸３９の前端に設けた駆動ベベルギヤ４０が、第２ハウジング３４にボールベアリング４１を介して支持したギヤ軸４５に固定した従動ベベルギヤ４２に噛合しており、従動ベベルギヤ４２にトーションバー２７の内端部がスプライン結合される。トーションバー２７の内端部から所定の範囲は、第２ハウジング３４の開口端に結合されたカバー４３に覆われてボールベアリング４４により支持される。
【００２２】
而して、モータ３１を駆動すると、その回転軸３１ａの回転は入力軸３７を経て第１遊星歯車機構Ｐｘのサンギヤ５６ｘに伝達される。すると、回転するサンギヤ５６ｘおよび停止したリングギヤ５７ｘに噛合するプラネタリギヤ５８ｘ…がプラネタリギヤ軸５９ｘ…回りに回転しながら、第１プラネタリキャリヤ組立体６２ｘがサンギヤ５６ｘよりも減速されて回転する。このようにして第１プラネタリキャリヤ組立体６２ｘが回転すると、その回転は第１プラネタリキャリヤ組立体６２ｘのサンギヤ軸６０ｆにスプライン結合された第２遊星歯車機構Ｐｙのサンギヤ５６ｙに伝達される。
【００２３】
第２遊星歯車機構Ｐｙのサンギヤ５６ｙの回転は減速されて第２プラネタリキャリヤ組立体６２ｙに出力され、第２プラネタリキャリヤ組立体６２ｙのサンギヤ軸６０ｆにスプライン結合７０された第３遊星歯車機構Ｐｚのサンギヤ５６ｚの回転は減速されて第３プラネタリキャリヤ組立体６２ｚに出力される。その結果、第３プラネタリキャリヤ組立体６２ｚにスプライン結合された出力軸３９が回転する。出力軸３９が回転は駆動ベベルギヤ４０および従動ベベルギヤ４２を介してトーションバー２７の内端部に伝達され、その内端部をモータ２１の回転方向に応じて捩じるように回転させる。
【００２４】
従って、左右のトーションバー２７，２７を介して左右のロアアーム１２，１２を上下に揺動させ、左右の車輪Ｗ，Ｗを逆位相に上下動させることができるので、車両のローリングが検知されたときに、そのローリングを抑制することが可能となる。また左右の車輪Ｗ，Ｗを同位相に上下動させることも可能であり、これによりショックアブソーバ２４や懸架ばね２５の特性を変化させてピッチングモーメント制御やスカイフック制御を実現することができる。
【００２５】
このよう、減速ギヤボックス３２の内部で３セットの遊星歯車機構Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚを直列に接続したので、コンパクトな構造で大きな減速比を確保し、トーションバー２７を大きなトルクで確実に駆動することができる。また左右のアクチュエータ２８，２８が車体中心線Ｌの近傍に配置されるので、アクチュエータ２８，２８が左右のサスペンションと干渉するのを回避してレイアウトの自由度を大幅に増加させることができる。
【００２６】
また第１〜第３遊星歯車機構Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚのプラネタリキャリヤ組立体６２ｘ，６２ｙ，６２ｚは、そのプラネタリキャリヤ６０ｘ，６０ｙ，６０ｚの一対の側板６０ａ，６０ｃが３本の脚部６０ｂ…で一体に結合されてボックス状の構造となっているため、一対の側板を３本のプラネタリギヤ軸だけで結合した従来のものに比べて剛性を大幅に高めることが可能となり、プラネタリキャリヤ６０ｘ，６０ｙ，６０ｚの歪みによるトルク伝達効率の低下や、各ギヤの噛合部の摩耗による耐久性の低下を防止することができる。
【００２７】
また第１〜第３遊星歯車機構Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚのサンギヤ５６ｘ，５６ｙ，５６ｚ、プラネタリギヤ５８ｘ…，５８ｙ…，５８ｚ…およびリングギヤ５７ｘ，５７ｙ，５７ｚが、捩じれ方向が相互に逆なヘリカルギヤから成る一対のギヤ半体５１ｘ〜５１ｚ，５２ｘ〜５２ｚ，５３ｘ〜５３ｚを背中合わせに組み合わせて構成されるので、噛合騒音の小さいヘリカルギヤの長所をそのまま生かしながら、ヘリカルギヤの短所であるスラスト力の発生を軽減することができる。即ち、捩じれ方向が相互に逆な一対のヘリカルギヤを組み合わせることにより、両ヘリカルギヤが互いに押し合うスラスト力を発生する場合には、それらスラスト力を完全に相殺することができる。また両ヘリカルギヤが相互に離反する方向のスラスト力を発生する場合には、それらスラスト力を２方向に分散させて実質的に半分に減少させることができる。これにより、前記スラスト力を支持するスラストベアリング６６〜６８を小型化し、あるいは廃止することができる。
【００２８】
また捩じれ方向が相互に逆な一対のヘリカルギヤを組み合わせる代わりに、山歯ギヤ（ダブルヘリカルギヤ）を採用しても同様の効果を得ることができる。しかしながら山歯ギヤは加工が面倒でコストが嵩む問題があり、それに対して本参考例のヘリカルギヤは加工が容易で低コストである。しかもプラネタリギヤ５８ｘ…，５８ｙ…，５８ｚ…の全てのギヤ半体５２ｘ…，５２ｙ…，５２ｚ…はサンギヤ５６ｘ，５６ｙ，５６ｚおよびリングギヤ５７ｘ，５７ｙ，５７ｚの両方に噛合するので、プラネタリギヤ５８ｘ…，５８ｙ…，５８ｚ…のギヤ半体５２ｘ…，５２ｙ…，５２ｚ…がサンギヤ５６ｘ，５６ｙ，５６ｚおよびリングギヤ５７ｘ，５７ｙ，５７ｚを何れか一方だけに噛合させた場合に比べて、トルク伝達容量を高めることができる。
【００２９】
次に、図６および図７に基づいて第２参考例を説明する。
【００３０】
第１参考例ではアクチュエータ２８のモータ３１および第１ハウジング３３が車体前後方向に配置されていたが、第２参考例ではアクチュエータ２８のモータ３１および第１ハウジング３３がトーションバー２７の後部に沿って車体左右方向配置されている点で異なっている。第１ハウジング３３に収納された第１〜第３遊星歯車機構Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚの構造は第１参考例のものと同一であるが、出力軸３９の回転をトーションバー２７に伝達する構造が、第１ハウジング３３の配置方向の変更に応じて変更されている。
【００３１】
即ち、第１参考例では出力軸３９とトーションバー２７の内端部とが直交しているために、出力軸３９の回転を駆動ベベルギヤ４０および従動ベベルギヤ４２を介してトーションバー２７に伝達していたが、第２参考例では出力軸３９とトーションバー２７の内端部とが平行であるために、出力軸３９の回転を駆動スパーギヤ４０′および従動スパーギヤ４２′を介してトーションバー２７に伝達している。しかして、本参考例によっても、第１参考例と同様の作用効果を奏することができる。
【００３２】
次に、図８および図９に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００３３】
第１、第２参考例が左右の車輪Ｗ，Ｗに対応して左右一対のアクチュエータ２８，２８を備えているのに対し、本発明の実施例は左右の車輪Ｗ，Ｗに対応して単一のアクチュエータ７１を備えており、このアクチュエータ７１で左右のトーションバー２７，２７が相互に逆方向に捩じられる。
【００３４】
アクチュエータ７１のハウジング７２は、中央左寄りの位置に小径部７３ａが形成された概略円筒状のハウジング本体７３と、ハウジング本体７３の左端部に結合されて遊星歯車機構収納室７４を区画する左カバー７５と、ハウジング本体７３の右端部に結合される右カバー７６とを備える。右側のトーションバー２７はハウジング７２の内部を貫通し、その内端部は遊星歯車機構収納室７４の内部に延びており、左側のトーションバー２７の内端部はハウジング７２の左カバー７５に固定されている。
【００３５】
遊星歯車機構収納室７４の内部に収納された遊星歯車機構７７は、プラネタリキャリヤ７８と、リングギヤ７９と、サンギヤ８０と、複数のピニオンシャフト８１…と、複数のピニオン８２…とから構成されており、プラネタリキャリヤ７８は右側のトーションバー２７の内端部に固定され、リングギヤ７９はハウジング本体７３に固定され、サンギヤ８０はハウジング本体７３および右カバー７６にボールベアリング８３，８４で支持された筒状の回転軸８５に固定されている。プラネタリキャリヤ７８に固定したピニオンシャフト８１…に支持されたピニオン８２…は、リングギヤ７９およびサンギヤ８０に同時に噛合する。
【００３６】
ハウジング本体７３に収納されたモータ８６は、ハウジング本体７３の内周面に固定された永久磁石よりなるステータ８７と、回転軸８５の外周に固定されたコイルよりなるロータ８８とを備えており、このモータ８６と、その駆動力を減速して右側のトーションバー２７に伝達する遊星歯車機構７７とが、右側のトーションバー２７の外周を囲繞して互いに同一軸線上に配置される。
【００３７】
従って、モータ８６を駆動するとステータ８７に対してロータ８８が回転し、ロータ８８の回転は回転軸８５を経て遊星歯車機構７７の入力部材であるサンギヤ８０に入力され、その出力部材であるプラネタリキャリヤ７８から出力されて右側のトーションバー２７の内端部に一方向の捩じりを与える。その結果、右側のトーションバー２７の捩じり荷重の反力が、モータ８６のステータ８７からハウジング本体７３および左カバー７５を介して左側のトーションバー２７に伝達され、そのトーションバー２７の内端部に右側のトーションバー２７と逆の他方向の捩じりを与る。その結果、左右のトーションバー２７，２７は等しいトルクで相互に逆方向に捩じられ、左右の車輪Ｗ，Ｗの一方を押し上げて他方を押し下げることにより、所望のロールモーメントを発生させることができる。
【００３８】
本実施例によっても、アクチュエータ７１を車体中心線Ｌの近傍に配置することができるので、アクチュエータ７１が左右のサスペンションと干渉するのを回避してレイアウトの自由度を大幅に増加させることができる。しかも単一のアクチュエータ７１で左右の車輪Ｗ，Ｗを上下動させることができるので、第１、第２参考例に比べて構造が簡単になり、部品点数およびコストを更に削減することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、実施例ではトーションバー２７，２７の左右方向外端部をロアアーム１２，１２に接続しているが、車輪Ｗ，Ｗと共に上下動する部材（例えば、アッパーアーム１３，１３やナックル１１，１１）に接続することができる。また実施例では本発明を後輪のサスペンションに適用しているが、それを前輪のサスペンションに適用することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、左右の車輪と共に上下動する部材に外端部を接続された左右のトーションバーの内端部を、車体中央部において互いに同軸に対向させてアクチュエータの単一のモータで互いに反対方向に回転駆動することにより、その単一のモータの駆動力でトーションバーを介して左右の車輪を逆位相で上下動させてローリングを効果的に制御することができる。しかもアクチュエータを車体中央部に配置することができるので、アクチュエータが左右の車輪のサスペンションと干渉し難くなり、アクチュエータの取付位置の自由度を高めることができる。しかもモータの数が１個で済むので部品点数、重量およびコストの削減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１参考例に係る自動車の右後輪のサスペンションの平面図
【図２】図１の２部拡大断面図
【図３】図２の要部拡大図
【図４】図２の４−４線断面図
【図５】プラネタリキャリヤ組立体の斜視図
【図６】第２参考例に係るアクチュエータの平面図
【図７】図６の要部拡大断面図
【図８】本発明の実施例に係る自動車の右後輪のサスペンションの平面図
【図９】図８の９−９線断面図
【符号の説明】
Ｗ車輪
１２ロアアーム（車輪と共に上下動する部材）
２７トーションバー
２８アクチュエータ
３１モータ
７１アクチュエータ
８５回転軸
８６モータ
８７ステータ
８８ロータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a suspension control device for an automobile in which left and right wheels are moved up and down by an actuator via a torsion bar.
[0002]
[Prior art]
A suspension control device that moves the left and right wheels up and down with an actuator is known from Japanese Patent Laid-Open No. 7-149130. This suspension control device includes an actuator that decelerates and outputs the rotation of the motor by a speed reduction mechanism, and directly connects the base end of the suspension arm that suspends the wheel to the output shaft of the actuator or supports the base end of the suspension arm. The vicinity of the fulcrum is connected to the output shaft through a pinion and a sector gear. Therefore, by driving the actuator, the suspension arm can be actively moved up and down to improve ride comfort performance and steering stability performance.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned conventional device has a problem that the degree of freedom of the mounting position of the actuator is greatly restricted because the actuator needs to be provided in the vicinity of the suspension arm.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to increase the degree of freedom of the mounting position of an actuator that moves a wheel up and down.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the outer end portion is connected to the member that moves up and down together with the left and right wheels, and the respective inner end portions are coaxially opposed to each other at the vehicle body center portion. The left and right torsion bars and an actuator that rotationally drives the inner ends of the left and right torsion bars in opposite directions, the actuators are provided at the inner end of one torsion bar and the inner end of the other torsion bar. a single motor connected to the rotor and stator, respectively, have a gear mechanism for that motor is arranged on the same axis and transmits the decelerated driving force of the motor to the torsion bar, the motor torsion It surrounds the outer periphery of the bar, a vehicle suspension control system, to form the motor, a rotary shaft fixed to the rotor to the cylindrical, its axis of rotation The inner torsion bar automobile suspension control device characterized by being relatively rotatably through is proposed.
[0006]
According to the above configuration, the inner end portions of the left and right torsion bars, whose outer end portions are connected to the members that move up and down together with the left and right wheels, are coaxially opposed to each other at the center of the vehicle body and are mutually connected by the single motor of the actuator. By rotationally driving in the opposite direction, it is possible to effectively control rolling by moving the left and right wheels up and down in opposite phases via the torsion bar with the driving force of the single motor. In addition, since the actuator can be arranged at the center of the vehicle body, the actuator is less likely to interfere with the suspension of the left and right wheels, and the degree of freedom of the mounting position of the actuator can be increased. In addition, since only one motor is required, the number of parts, weight, and cost can be reduced.
[0007]
According to the invention described in claim 2, in addition to the structure of claim 1, a gear connected to the rotating shaft of the rotor is arranged in the center of the gear mechanism , and one torsion bar is the The gear passes through the gear and is connected to the gear mechanism from the opposite side of the motor and outside the gear in the radial direction, and the other torsion bar is also connected to the gear mechanism from the opposite side of the motor and outside the gear in the radial direction. A suspension control device for an automobile characterized by being connected is proposed.
[0008]
In addition, the lower arm 12 of an Example respond | corresponds to the member which moves up and down with the wheel of this invention.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below based on reference examples shown in the accompanying drawings and examples of the present invention.
[0010]
1 to 5 show a first reference example, FIG. 1 is a plan view of a suspension of a right rear wheel of an automobile, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a part 2 in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2, and FIG. 5 is a perspective view of the planetary carrier assembly.
[0011]
FIG. 1 shows a suspension of a right rear wheel of a four-wheel drive vehicle. A knuckle 11 that rotatably supports a wheel W is supported through an A-type lower arm 12 and an upper arm 13 so as to be vertically movable. The lower arm 12 is connected to the lower part of the knuckle 11 via a ball joint (not shown) provided at the distal end, and is connected to the vehicle body 16 via a pair of rubber bush joints 14 and 15 provided at the proximal end. The upper arm 13 is connected to the upper portion of the knuckle 11 via a ball joint 17 provided at the distal end, and is connected to the vehicle body 16 via a pair of rubber bush joints 18 and 19 provided at the proximal end. Further, the rear portion of the knuckle 11 and the vehicle body 16 are connected via a lateral link 20 and two rubber bush joints 21 and 22. The lower end of the shock absorber 24 is connected to a rubber bush joint 23 provided on the front end side of the lower arm 12, and the lower end of the suspension spring 25 is supported on a spring seat provided in the center of the lower arm 12. A drive shaft 26 that transmits the driving force of the engine passes through the knuckle 11 and is connected to the wheel W.
[0012]
The torsion bar 27 formed in a “heavy” shape has an outer end portion connected to the lower arm 12 extending from the middle bent portion to the rear side of the vehicle body, and an inner end portion of the portion extending from the middle bent portion to the vehicle body inner side. Extends to the vicinity of the vehicle body center line L. Accordingly, the inner end portions of the left and right torsion bars 27, 27 are concentrically opposed with the vehicle body center line L interposed therebetween, and the left and right actuators 28, 28 are disposed between the opposed portions. The left and right actuators 28, 28 have a symmetrical structure with respect to the vehicle body center line L, and are driven to rotate so that each actuator 28 twists the inner end portion of the corresponding torsion bar 27.
[0013]
As the vehicle travels, the knuckle 11 moves up and down together with the wheels W, and when the lower arm 12 and the upper arm 13 connected to the knuckle 11 move up and down with the base end supported by the vehicle body 16 as a fulcrum, the lower arm 12 The connected shock absorber 24 and suspension spring 25 expand and contract, and the vertical movement of the wheel W is buffered. When the actuator 28 is driven and rotated so as to twist the inner end portion of the torsion bar 27, the lower arm 12 connected to the outer end portion of the torsion bar 27 moves up and down. Therefore, the rolling and pitching of the vehicle can be positively controlled by driving the actuators 28 and 28 corresponding to the left and right wheels W and W in association with each other.
[0014]
Next, the structure of the actuator 28 will be described with reference to FIGS.
[0015]
The actuator 28 includes a motor 31 and a reduction gear box 32. The reduction gear box 32 is formed between a pair of left and right first housings 33 and 33 extending in the longitudinal direction of the vehicle body and the front ends of the left and right first housings 33 and 33. And a second housing 34 that is connected and extends in the left-right direction of the vehicle body. The first housing 33 is a substantially cylindrical member, and the motor 31 is coaxially coupled to the rear end thereof. An input shaft 37 is supported via a ball bearing 36 on a cup-shaped holder 35 inserted from the rear end opening of the first housing 33, and the rear end of the input shaft 37 is splined to the rotating shaft 31 a of the motor 31. Combined. Since the reduction gear box 32 is fixed to, for example, the rear subframe of the vehicle body, the torsion bar 27 receives a bending load due to the vertical movement of the wheel W. The bending load is absorbed by the elastic deformation of the torsion bar 27. .
[0016]
The rotation of the input shaft 37 is decelerated through three sets of planetary gear mechanisms Px, Py, Pz housed in the first housing 33, and the output shaft 39 is supported by a ball bearing 38 at the front end of the first housing 33. Is output. Three sets of planetary gear mechanisms Px, Py, and Pz are arranged in series on the same axis and have substantially the same structure, but their axial widths gradually increase from the input side to the output side. is doing. The reason is that the transmission torque increases due to the deceleration, and it is necessary to increase the thickness of the gear to withstand the transmission torque.
[0017]
First, the structure of the third planetary gear mechanism Pz on the output side will be described. The third planetary gear mechanism Pz includes a sun gear 56z, a ring gear 57z, three planetary gears 58z, three planetary gear shafts 59z, and a planetary carrier 60z. The planetary carrier 60z is a disc-shaped first side plate 60a, three leg portions 60b extending in the axial direction from the outer periphery of the first side plate 60a at an interval of 120 °, and a circle coupled to the tips of the leg portions 60b. A plate-like second side plate 60c is provided, and circular openings 60d and 60e are formed at the centers of the first side plate 60a and the second side plate 60c, respectively. Both ends of the three planetary gear shafts 59z are fixed to the first side plate 60a and the second side plate 60c, respectively, and the planetary gears 58z are supported by the planetary gear shafts 59z through needle bearings 61z and 61z. A part of the planetary gear 58z... Protrudes to the outside from an opening surrounded by the adjacent leg portions 60b... And the pair of side plates 60a and 60c. These planetary carriers 60z, the three planetary gear shafts 59z, and the planetary gears 58z are pre-assembled as a third planetary carrier assembly 62z (see FIG. 5).
[0018]
Each planetary gear 58z of the third planetary gear mechanism Pz is configured by combining a pair of gear halves 51z, 51z composed of helical gears whose torsion directions are opposite to each other, back to back. The same parts are used for the pair of gear halves 51z, 51z, and the first planetary gear mechanism can reduce the cost by reducing the types of parts by using one of the two sides reversed. The planetary carrier 60y of Py is a sun gear shaft 60f (see FIG. 3) protruding from the center of the side plate 60c instead of the opening 60e (see FIG. 5) formed in the side plate 60c of the planetary carrier 60z of the third planetary gear mechanism Pz. ). The sun gear 56z of the third planetary gear mechanism Pz that is spline-coupled to the sun gear shaft 60f is configured by combining a pair of gear halves 52z, 52z composed of helical gears whose torsional directions are opposite to each other back to back. The ring gear 57z of the third planetary gear mechanism Pz is configured by combining a pair of gear halves 53z and 53z made of helical gears whose torsional directions are opposite to each other, and fitted to the inner periphery of the first housing 33. The pin 54 is prevented from rotating, and abuts against the step 33a of the first housing 33 to be fixed in the axial direction. By configuring the pair of gear halves 52z, 52z of the sun gear 56z with the same parts and using one side upside down, the type of parts can be reduced and the cost can be reduced. Similarly, the ring gear 57z By configuring the pair of gear halves 53z and 53z with the same parts and using one of the front and back reversed, the types of parts can be reduced and the cost can be reduced.
[0019]
The structure of the first planetary gear mechanism Px and the second planetary gear mechanism Py is substantially the same as the structure of the third planetary gear mechanism Pz, and the reference numeral is the subscript z of the reference sign of the component of the third planetary gear mechanism Pz. , Respectively changed to x and y. The sun gears 56y and 56z of the second and third planetary gear mechanisms Py and Pz are spline-coupled to sun gear shafts 60f and 60f provided on the planetary carriers 60x and 60y, but the sun gear 56x of the first planetary gear mechanism Px is an input shaft. 37 is formed integrally.
[0020]
A thrust bearing 66 is disposed between the sun gear 56x of the first planetary carrier assembly 62x and the inner surface of the planetary carrier 60x, and a thrust bearing 67 is disposed between the sun gear 56y of the second planetary carrier assembly 62y and the inner surface of the planetary carrier 60y. Then, a thrust bearing 68 is disposed between the sun gear 56z of the third planetary carrier assembly 62z and the output shaft 39, and the third planetary carrier assembly 62z is splined to the output shaft 39. The planetary gears 58x... 58y... 58z of the first to third planetary gear mechanisms Px, Py, Pz mesh with the corresponding sun gears 56x, 56y, 56z and ring gears 57x, 57y, 57z, respectively.
[0021]
A drive bevel gear 40 provided at the front end of the output shaft 39 meshes with a driven bevel gear 42 fixed to a gear shaft 45 supported by a second housing 34 via a ball bearing 41, and the driven bevel gear 42 is connected to the inside of the torsion bar 27. The ends are splined. A predetermined range from the inner end of the torsion bar 27 is covered with a cover 43 coupled to the open end of the second housing 34 and supported by a ball bearing 44.
[0022]
Thus, when the motor 31 is driven, the rotation of the rotary shaft 31a is transmitted to the sun gear 56x of the first planetary gear mechanism Px via the input shaft 37. Then, while the rotating sun gear 56x and the planetary gears 58x meshing with the stopped ring gear 57x rotate around the planetary gear shafts 59x, the first planetary carrier assembly 62x rotates at a speed lower than that of the sun gear 56x. When the first planetary carrier assembly 62x rotates in this way, the rotation is transmitted to the sun gear 56y of the second planetary gear mechanism Py that is splined to the sun gear shaft 60f of the first planetary carrier assembly 62x.
[0023]
The rotation of the sun gear 56y of the second planetary gear mechanism Py is decelerated and output to the second planetary carrier assembly 62y, and the third planetary gear mechanism Pz spline-coupled 70 to the sun gear shaft 60f of the second planetary carrier assembly 62y. The rotation of the sun gear 56z is decelerated and output to the third planetary carrier assembly 62z. As a result, the output shaft 39 splined to the third planetary carrier assembly 62z rotates. The rotation of the output shaft 39 is transmitted to the inner end portion of the torsion bar 27 via the drive bevel gear 40 and the driven bevel gear 42, and the inner end portion is rotated so as to be twisted according to the rotation direction of the motor 21.
[0024]
Accordingly, the left and right lower arms 12, 12 can be swung up and down via the left and right torsion bars 27, 27, and the left and right wheels W, W can be moved up and down in opposite phases, so that rolling of the vehicle is detected. Sometimes, it is possible to suppress the rolling. It is also possible to move the left and right wheels W, W up and down in the same phase, thereby changing the characteristics of the shock absorber 24 and the suspension spring 25 to realize pitching moment control and skyhook control.
[0025]
Since the three sets of planetary gear mechanisms Px, Py, and Pz are connected in series inside the reduction gear box 32 as described above, a large reduction ratio is ensured with a compact structure, and the torsion bar 27 is reliably driven with a large torque. be able to. Further, since the left and right actuators 28 and 28 are disposed in the vicinity of the vehicle body center line L, it is possible to avoid the actuators 28 and 28 from interfering with the left and right suspensions and to greatly increase the degree of freedom of layout.
[0026]
The planetary carrier assemblies 62x, 62y, 62z of the first to third planetary gear mechanisms Px, Py, Pz have a pair of side plates 60a, 60c of the planetary carriers 60x, 60y, 60z with three leg portions 60b. Since it is integrally connected and has a box-like structure, it is possible to greatly increase the rigidity compared to the conventional one in which a pair of side plates are connected only by three planetary gear shafts, and planetary carriers 60x, 60y, It is possible to prevent a decrease in torque transmission efficiency due to a distortion of 60z and a decrease in durability due to wear of the meshing portion of each gear.
[0027]
Further, the sun gears 56x, 56y, 56z of the first to third planetary gear mechanisms Px, Py, Pz, the planetary gears 58x, 58y,. Since the pair of gear halves 51x to 51z, 52x to 52z, and 53x to 53z are combined back to back, the advantage of the helical gear with low meshing noise is utilized as it is, and the generation of thrust force, which is a disadvantage of the helical gear, is reduced. be able to. That is, by combining a pair of helical gears whose torsional directions are opposite to each other and generating a thrust force that pushes the helical gears against each other, the thrust forces can be completely offset. Further, when the thrust forces in the directions in which the helical gears are separated from each other are generated, the thrust forces can be distributed in two directions and reduced to substantially half. Thereby, the thrust bearings 66 to 68 that support the thrust force can be downsized or eliminated.
[0028]
The same effect can be obtained by adopting a toothed gear (double helical gear) instead of combining a pair of helical gears whose twist directions are opposite to each other. However, the angle gear has a problem that the machining is troublesome and the cost is high. On the other hand, the helical gear of this reference example is easy to machine and low in cost. Moreover, since all the gear halves 52x ..., 52y ..., 52z ... of the planetary gears 58x ..., 58y ..., 58z ... mesh with both the sun gears 56x, 56y, 56z and the ring gears 57x, 57y, 57z, the planetary gears 58x ..., 58y. The gear halves 52x, 52y, 52z,..., 58z, increase the torque transmission capacity as compared with the case where the sun gears 56x, 56y, 56z and the ring gears 57x, 57y, 57z are engaged with only one of them. Can do.
[0029]
Next, a second reference example will be described based on FIG. 6 and FIG.
[0030]
In the first reference example, the motor 31 and the first housing 33 of the actuator 28 are arranged in the longitudinal direction of the vehicle body. However, in the second reference example, the motor 31 and the first housing 33 of the actuator 28 are arranged along the rear part of the torsion bar 27. It differs in that it is arranged in the left-right direction of the vehicle body. The first to third planetary gear mechanisms Px, Py, Pz housed in the first housing 33 are the same as those in the first reference example, but the structure for transmitting the rotation of the output shaft 39 to the torsion bar 27 is provided. The first housing 33 is changed in accordance with the change in the arrangement direction.
[0031]
That is, in the first reference example, since the output shaft 39 and the inner end portion of the torsion bar 27 are orthogonal to each other, the rotation of the output shaft 39 is transmitted to the torsion bar 27 via the drive bevel gear 40 and the driven bevel gear 42. However, in the second reference example, since the output shaft 39 and the inner end of the torsion bar 27 are parallel, the rotation of the output shaft 39 is transmitted to the torsion bar 27 via the drive spur gear 40 'and the driven spur gear 42'. is doing. Thus, this reference example can provide the same effects as those of the first reference example.
[0032]
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0033]
Whereas the first and second reference examples include a pair of left and right actuators 28, 28 corresponding to the left and right wheels W, W, the embodiment of the present invention simply corresponds to the left and right wheels W, W. One actuator 71 is provided, and the left and right torsion bars 27, 27 are twisted in opposite directions by this actuator 71.
[0034]
A housing 72 of the actuator 71 includes a substantially cylindrical housing main body 73 having a small diameter portion 73a formed at a position on the left side of the center, and a left cover 75 that is coupled to the left end of the housing main body 73 and defines a planetary gear mechanism storage chamber 74. And a right cover 76 coupled to the right end portion of the housing main body 73. The right torsion bar 27 passes through the inside of the housing 72, and the inner end thereof extends into the planetary gear mechanism housing chamber 74. The inner end of the left torsion bar 27 is fixed to the left cover 75 of the housing 72. Has been.
[0035]
The planetary gear mechanism 77 housed in the planetary gear mechanism housing chamber 74 includes a planetary carrier 78, a ring gear 79, a sun gear 80, a plurality of pinion shafts 81, and a plurality of pinions 82. The planetary carrier 78 is fixed to the inner end of the right torsion bar 27, the ring gear 79 is fixed to the housing main body 73, and the sun gear 80 is a cylindrical shape supported by the housing main body 73 and the right cover 76 by ball bearings 83 and 84. The rotation shaft 85 is fixed. The pinions 82 supported by the pinion shafts 81 fixed to the planetary carrier 78 mesh with the ring gear 79 and the sun gear 80 simultaneously.
[0036]
The motor 86 housed in the housing body 73 includes a stator 87 made of a permanent magnet fixed to the inner peripheral surface of the housing body 73 and a rotor 88 made of a coil fixed to the outer periphery of the rotary shaft 85. The motor 86 and a planetary gear mechanism 77 that decelerates the driving force and transmits it to the right torsion bar 27 are disposed on the same axis so as to surround the outer periphery of the right torsion bar 27.
[0037]
Therefore, when the motor 86 is driven, the rotor 88 rotates with respect to the stator 87, and the rotation of the rotor 88 is input to the sun gear 80, which is the input member of the planetary gear mechanism 77, via the rotating shaft 85, and the planetary carrier that is the output member. 78 to output a torsion in one direction to the inner end of the right torsion bar 27. As a result, the reaction force of the torsional load of the right torsion bar 27 is transmitted from the stator 87 of the motor 86 to the left torsion bar 27 through the housing body 73 and the left cover 75, and the inner end of the torsion bar 27 The part is twisted in the other direction opposite to the right torsion bar 27. As a result, the left and right torsion bars 27, 27 are twisted in opposite directions with equal torque, and a desired roll moment can be generated by pushing up one of the left and right wheels W, W and pushing down the other. .
[0038]
Also according to the present embodiment, the actuator 71 can be disposed in the vicinity of the vehicle body center line L, so that the actuator 71 can be prevented from interfering with the left and right suspensions, and the degree of layout freedom can be greatly increased. In addition, since the left and right wheels W, W can be moved up and down by a single actuator 71, the structure becomes simpler than the first and second reference examples, and the number of parts and the cost can be further reduced.
[0039]
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
[0040]
For example, in the embodiment, the left and right outer ends of the torsion bars 27, 27 are connected to the lower arms 12, 12, but members that move up and down together with the wheels W, W (for example, the upper arms 13, 13 and the knuckle 11, 11). ) Can be connected. In the embodiments, the present invention is applied to the suspension of the rear wheel, but it can also be applied to the suspension of the front wheel.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inner ends of the left and right torsion bars, whose outer ends are connected to the members that move up and down together with the left and right wheels, are coaxially opposed to each other at the center of the vehicle body, so By rotating and driving the motors in opposite directions, the right and left wheels can be moved up and down in opposite phases via the torsion bar by the driving force of the single motor, and the rolling can be controlled effectively. In addition, since the actuator can be arranged at the center of the vehicle body, the actuator is less likely to interfere with the suspension of the left and right wheels, and the degree of freedom of the mounting position of the actuator can be increased. In addition, since only one motor is required, the number of parts, weight, and cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a right rear wheel suspension of an automobile according to a first reference example. FIG. 2 is an enlarged sectional view of part 2 in FIG. 1. FIG. 3 is an enlarged view of essential parts in FIG. Sectional view taken along line 4-4 [FIG. 5] A perspective view of a planetary carrier assembly [FIG. 6] A plan view of an actuator according to a second reference example [FIG. 7] An enlarged sectional view of the main part of FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 in FIG. 8;
W Wheel 12 Lower arm (member that moves up and down with the wheel)
27 Torsion bar 28 Actuator 31 Motor 71 Actuator
85 Rotating shaft 86 Motor 87 Stator 88 Rotor

Claims

Left and right torsion bars (27) whose outer ends are connected to a member (12) that moves up and down together with the left and right wheels (W), and whose inner ends are coaxially opposed to each other at the center of the vehicle body,
An actuator (71) that rotationally drives the inner ends of the left and right torsion bars (27) in opposite directions;
The actuator (71) includes a single motor (86) in which a rotor (88) and a stator (87) are connected to the inner end of one torsion bar (27) and the inner end of the other torsion bar (27), respectively. ) and, for that motor (86) comprise a gear mechanism for transmitting decelerating the torsion bar (27) (77) to be arranged on the same axis driving force of the motor (86), the motor (86) is a suspension control device for an automobile surrounding the outer periphery of the torsion bar (27) ,
The rotating shaft (85) of the motor (86) to which the rotor (88) is fixed is formed in a cylindrical shape, and the torsion bar (27) penetrates the rotating shaft (85) so as to be relatively rotatable. A suspension control device for an automobile.

A gear (80) connected to the rotating shaft (85) of the rotor (88) is disposed at the center of the gear mechanism (77) , and one torsion bar (27) passes through the gear (80). The other side of the torsion bar (27) is connected to the gear mechanism (77) from the opposite side to the motor (86) and radially outside the gear (80). 2. The suspension control device for an automobile according to claim 1, wherein the suspension control device is connected to a gear mechanism (77) on a radially outer side of the gear (80) .