JP4810474B2 - アクチュエータ付き車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の右側に配置される右アクチュエータと車両の左側に配置される左アクチュエータとを有し、各々のアクチュエータは軸線方向に結合される第1ハウジングおよび第2ハウジングを備え、前記第1ハウジングの割り面に形成した結合フランジと前記第2ハウジングの割り面に形成した結合フランジとが、軸線を中心とする円周上に配置された複数本のボルトにより結合されるアクチュエータ付き車両に関する。
車両のサスペンション装置のアッパーリンクおよびロアリンクをアクチュエータで伸縮制御することで、車輪のバンプおよびリバウンドに伴うキャンバー角や対地トレッドの変化を抑制して操縦安定性能を高めるものにおいて、前記アクチュエータをモータで相対回転する雄ねじ部材および雌ねじ部材を備えた送りねじ機構で構成したものが、下記特許文献1により公知である。
特公平6−47388号公報
ところで、かかるアクチュエータは車両の左右両側に対称的に配置されるが、例えば右側のアクチュエータをそのまま左側のアクチュエータとして使用すると、左右のアクチュエータが車体中心面に対して鏡面対称にならないため、左右のアクチュエータから引き出される配線の方向や位置が左右非対称になり、配線が他部材と干渉したり長さが増加したりする問題がある。それを防止するには、右側のアクチュエータのハウジングおよび左側のアクチュエータのハウジングを互換不能な専用部品として製作すれば良いが、そのようにすると部品点数(部品の種類)が増加してコストアップの要因となってしまう。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の左右両側に鏡面対称に配置される二つのアクチュエータのハウジングの共用を可能にして部品点数の削減を図ることを目的とする。
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、車両の右側に配置される右アクチュエータと車両の左側に配置される左アクチュエータとを有し、各々のアクチュエータは軸線方向に結合される第1ハウジングおよび第2ハウジングを備え、前記第1ハウジングの割り面に形成した結合フランジと前記第2ハウジングの割り面に形成した結合フランジとが、軸線を中心とする円周上に配置された複数本のボルトにより結合されるアクチュエータ付き車両において、前記複数のボルトは円周方向に等間隔に配置され、前記第1、第2ハウジングの少なくとも一方は、前記複数本のボルトうちの2本のボルトの中間位置、あるいは何れか1本のボルトの位置に部品を取り付ける部品取付部を備えて左右のアクチュエータで同形状に形成され、前記左右のアクチュエータは、その各々の前記第1ハウジングの結合フランジに対する前記第2ハウジングの結合フランジの結合位置を、前記軸線を中心とした回転方向で互いに異ならせることにより、前記部品取付部を備えたハウジング相互が車体中心面に対して鏡面対称となるようにして車両に配置されることを特徴とするアクチュエータ付き車両が提案される。
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、前記左右のアクチュエータは車両のサスペンションアームを構成する伸縮アクチュエータであり、前記部品の配線は該部品から車幅方向内向きに延びることを特徴とするアクチュエータ付き車両が提案される。
尚、実施の形態のトーコントロールアクチュエータ14は本発明のアクチュエータに対応し、実施の形態のストロークセンサ102は本発明の部品に対応する。
請求項1の構成によれば、車両の左右のアクチュエータが軸線方向に結合される第1ハウジングおよび第2ハウジングを備え、第1ハウジングの割り面に形成した結合フランジと第2ハウジングの割り面に形成した結合フランジとを、軸線を中心とする円周上に配置された複数本のボルトにより結合するものにおいて、該複数のボルトは円周方向に等間隔に配置され、第1、第2ハウジングの少なくとも一方は、前記複数本のボルトのうちの2本のボルトの中間位置、あるいは何れか1本のボルトの位置に部品を取り付ける部品取付部を備えて左右のアクチュエータで同形状に形成され、左右のアクチュエータは、その各々の第1ハウジングの結合フランジに対する第2ハウジングの結合フランジの結合位置を、軸線を中心とした回転方向で互いに異ならせることにより、部品取付部を備えたハウジング相互が車体中心面に対して鏡面対称となるようにして車両に配置されるので、部品が取り付けられる前記ハウジングを左右のアクチュエータに対して共用化して部品点数を削減しながら、左右のアクチュエータの部品の位置を車体中心面に対して鏡面対称に配置することができる。
また請求項2の構成によれば、左右のアクチュエータを車両のサスペンションアームを構成する伸縮アクチュエータとして使用し、その際に前記一方のハウジングに取り付けた部品の配線は車幅方向内向きに延びるので、配線を他部材と干渉しないようにすっきりと処理することができる。
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
図1〜図9は本発明の実施の形態を示すもので、図1は左後輪のサスペンション装置の斜視図、図2は図1の2方向矢視図、図3は図1の3−3線拡大断面図、図4は図3の4部拡大図、図5は図3の5部拡大図、図6は減速機およびカップリングの分解斜視図、図7は図3の7−7線拡大断面図、図8は図3の8−8線断面図、図9は実施の形態の作用説明図である。
図1および図2に示すように、四輪操舵車両のダブルウイッシュボーン式のリヤサスペンションSは、後輪Wを回転自在に支持するナックル11と、ナックル11を上下動可能に車体に連結するアッパーアーム12およびロアアーム13と、後輪Wのトー角を制御すべくナックル11および車体を連結するトーコントロールアクチュエータ14と、後輪Wの上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパー15等で構成される。
基端をそれぞれゴムブッシュジョイント16,17で車体に連結されたアッパーアーム12およびロアアーム13の先端は、それぞれボールジョイント18,19を介してナックル11の上部および下部に連結される。トーコントロールアクチュエータ14は、基端がゴムブッシュジョイント20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21を介してナックル11の後部に連結される。上端を車体(サスペンションタワーの上壁22)に固定された懸架ばね付きダンパー15の下端が、ゴムブッシュジョイント23を介してナックル11の上部に連結される。
トーコントロールアクチュエータ14を伸長駆動すると、ナックル11の後部が車幅方向外側に押されて後輪Wのトー角がトーイン方向に変化し、トーコントロールアクチュエータ14を収縮駆動すると、ナックル11の後部が車幅方向内側に引かれて後輪Wのトー角がトーアウト方向に変化する。従って、ステアリングホイールの操作による通常の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Wのトー角を制御することで、車両の直進安定性能や旋回性能を高めることができる。
次に、図3〜図8に基づいてトーコントロールアクチュエータ14の構造を詳細に説明する。
図3および図4に示すように、トーコントロールアクチュエータ14は、車体側に連結されるゴムブッシュジョイント20が一体に設けられた第1ハウジング31と、ナックル11側に連結されるゴムブッシュジョイント21が一体に設けられた出力ロッド33を伸縮自在に支持する第2ハウジング32とを備えており、第1、第2ハウジング31,32の対向部は、シール部材34を介してインロー嵌合した状態で、各々の結合フランジ31a,32aを複数本のボルト35…で締結して一体化される。第1ハウジング31の内部には駆動源となるブラシ付きのモータ36が収納され、第2ハウジング32の内部には遊星歯車式の減速機37と、弾性を有するカップリング38と、台形ねじを用いた送りねじ機構39とが収納される。
このように、モータ36を収納する第1ハウジング31と、減速機37、カップリング38および送りねじ機構39を収納する第2ハウジング32とを予めサブアセンブリ化しておき、それらを結合することでトーコントロールアクチュエータ14を構成するので、モータ36を出力の大きいものや小さいものに変更したい場合や、減速機37や送りねじ機構39の作動特性を変更したい場合に、トーコントロールアクチュエータ14全体を設計変更することなく、第1ハウジング31側のサブアセンブリあるいは第2ハウジング32側のサブアセンブリだけの交換で対応することが可能となり、多機種に対する汎用性が向上してコストダウンが可能になる。
モータ36の外郭は、フランジ40aを有するカップ状に形成されたヨーク40と、ヨーク40のフランジ40aに複数のボルト41…で締結されたベアリングホルダ42とで構成される。ヨーク40およびベアリングホルダ42を締結するボルト41…は第1ハウジング31の端面に螺合しており、このボルト41…を利用してモータ36が第1ハウジング31に固定される。
ヨーク40の内周面に支持した環状のステータ43内に配置されるロータ44は、その回転軸45の一端がヨーク40の底部に設けたボールベアリング46に回転自在に支持され、他端がベアリングホルダ42に設けたボールベアリング47に回転自在に支持される。ベアリングホルダ42の内面には、回転軸45の外周に設けたコミュテータ48に摺接するブラシ49が支持される。ブラシ49から延びる配線50は、第1ハウジング31に設けたグロメット51を介して外部に引き出される。
ステータ43およびロータ44を収納する強固な部品であるヨーク40でモータ36の外郭を構成し、このヨーク40を第1ハウジング31に固定したので、後輪Wからトーコントロールアクチュエータ14に入力される荷重を第1ハウジング31で受けてモータ36に作用し難くし、モータ36の耐久性や信頼性を高めることができる。しかもモータ36のヨーク40の外周面と第1ハウジング31の内周面との間に隙間αが形成されているため、この隙間αによりモータ36の作動音が第1ハウジング31の外部に漏れるのを抑制することができるだけでなく、第1ハウジング31に作用する外力がモータ36に伝達されるのを更に確実に防止することができる。
またモータ36のヨーク40およびベアリングホルダ42を一体に締結するボルト41…を利用してモータ36を第1ハウジング31に固定するので、前記ボルト41…とは別のボルトでモータ36を第1ハウジング31に固定する場合に比べて、ボルトの本数を削減できるだけでなく、前記別のボルトを配置するスペースを削減してトーコントロールアクチュエータ14の小型化を図ることができる。
図4および図5に示すように、減速機37は第1遊星歯車機構61および第2遊星歯車機構62を2段に結合して構成される。第1遊星歯車機構61は、第2ハウジング32の開口部に嵌合して固定されたリングギヤ63と、モータ36の回転軸45の先端に直接形成された第1サンギヤ64と、円板状の第1キャリヤ65と、第1キャリヤ65に圧入により片持ち支持された第1ピニオンピン66…にボールベアリング67…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ63および前記第1サンギヤ64に同時に噛合する4個の第1ピニオン68…とで構成される。第1遊星歯車機構61は、入力部材である第1サンギヤ64の回転を、出力部材である第1キャリヤ65に減速して伝達する。
減速機37の第2遊星歯車機構62は、第1遊星歯車機構61と共通のリングギヤ63と、第1キャリヤ65の中心に固定された第2サンギヤ69と、円板状の第2キャリヤ70と、第2キャリヤ70に圧入により片持ち支持された第2ピニオンピン71…にスライドブッシュ72…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ63および前記第2サンギヤ69に同時に噛合する4個の第2ピニオン73…とで構成される。第2遊星歯車機構62は、入力部材である第2サンギヤ69の回転を、出力部材である第2キャリヤ70に減速して伝達する。
このように第1、第2遊星歯車機構61,62を直列に接続することで、大きな減速比を得ることができ、しかも減速機37の小型化を図ることができる。また第1遊星歯車機構61のサンギヤ64を、モータ36の回転軸45に固定することなく回転軸45に直接形成したので、回転軸45と別体の第1サンギヤ64を用いる場合に比べて部品点数を削減することができるだけでなく、第1サンギヤ64の直径を最小限に抑えて第1遊星歯車機構61の減速比を大きく設定することができる。
減速機37の出力部材である第2キャリヤ70は、送りねじ機構39の入力部材である入力フランジ74にカップリング38を介して接続される。概ね円板状の入力フランジ74は、その外周部を一対のスラストベアリング75,76に挟まれて回転自在に支持される。即ち、第2ハウジング32の内周面にスペーサカラー77を挟むように環状のロックナット78が締結されており、一方のスラストベアリング75は第2ハウジング32と入力フランジ74との間のスラスト荷重を支持し、他方のスラストベアリング76はロックナット78と入力フランジ74との間のスラスト荷重を支持するように配置される。
図4、図6および図7から明らかなように、カップリング38は、例えばポリアセタールで構成された2枚の外側弾性ブッシュ79,79と、例えばシリコンゴムで構成された1枚の内側弾性ブッシュ80とを備えており、それらの外周には各8個の突起79a…,80a…および各8個の溝79b…,80b…が等間隔で放射状に突出する。一方、第2キャリヤ70および入力フランジ74の対向面には、各4個の爪70a…,74a…が等間隔で軸方向に対峙するように突出する。
外側弾性ブッシュ79,79および内側弾性ブッシュ80は突起79a…,80a…の位相が揃うように重ね合わされ、8個の溝79b…,80b…のうちの一つおきの4個に第2キャリヤ70の4個の爪70a…が係合し、8個の溝79b…,80b…のうちの残りの4個に入力フランジ74の4個の爪74a…が係合する。
従って、第2キャリヤ70のトルクは、該第2キャリヤ70の爪70a…から外側弾性ブッシュ79,79および内側弾性ブッシュ80は突起79a…,80a…と、入力フランジ74の爪74a…とを介して、該入力フランジ74に伝達される。その際に、弾性体で構成された外側弾性ブッシュ79,79および内側弾性ブッシュ80が、第2キャリヤ70および入力フランジ74間の微小な軸線のずれを吸収する自動調芯機能を発揮するとともに、トルクの急変を吸収してスムーズな動力伝達を可能にすることができる。
図5から明らかなように、第2ハウジング32の軸方向中間部の内周面に第1スライドベアリング91が固定され、また第1ハウジング32の軸方向端部に螺合するエンド部材93の内周面に第2スライドベアリング92が固定されており、これら第1、第2スライドベアリング91,92に前記出力ロッド33が摺動自在に支持される。入力フランジ74の回転運動を出力ロッド33のスラスト運動に変換する送りねじ機構39は、入力フランジ74の中心を貫通してナット94(図4参照)で締結された雄ねじ部材95と、この雄ねじ部材95の外周に螺合するとともに、中空の出力ロッド33の内周面に嵌合してロックナット97で固定された雌ねじ部材96とを備える。
このように、出力ロッド33を複数個(実施の形態では2個)のスライドベアリング91,92を介して第2ハウジング32に支持したので、出力ロッド33に加わる径方向の荷重を第2ハウジング32で確実に支持して送りねじ機構39のコジリを防止することができる。
雄ねじ部材95の先端にスラストベアリング98を介して支持したばね座99と、出力ロッド33の先端に設けたばね座100との間に、コイルばね101が縮設される。このコイルばね101の弾発力は、出力ロッド33に固定された雌ねじ部材96と、この雌ねじ部材96に螺合する雄ねじ部材95とを相互に逆方向に付勢し、雄ねじ部材95および雌ねじ部材96のねじ山間のガタを消滅させるように機能する。
これにより、雄ねじ部材95および雌ねじ部材96のねじ山を常に密着させて摩擦力を発生させ、後輪W側から雌ねじ部材96に振動的な荷重が入力したときに、あるいは後輪W側から雌ねじ部材96に大荷重が入力したときに、雄ねじ部材95が勝手に回転して後輪Wのトー角が変化してしまうのを防止することができ、トー角の制御精度が向上する。その結果、モータ36に電流を流して雄ねじ部材95の意図せぬ回転を抑制する必要がなくなり、モータ36の消費電力が削減される。
トーコントロールアクチュエータ14を伸縮制御する際に、その出力ロッド33のストローク位置を検出して制御装置にフィードバックすべく第2ハウジング32に設けられたストロークセンサ102は、出力ロッド33の外周面にボルト103で固定された永久磁石よりなる被検出部104と、この被検出部104の位置を磁気的に検出するコイル等の検出部105を収納するセンサ本体106とを備える。第2ハウジング32には、出力ロッド33の移動に伴って被検出部104が干渉するのを回避すべく、軸方向に延びる開口32bが形成される。
出力ロッド33の外周には環状のストッパ107が設けられており、このストッパ107は出力ロッド33が伸長方向に限界位置まで移動したときに、前記エンド部材93の付き当て面93bに当接する。このストッパ107を設けたことにより、何らかの異常でモータ36が暴走しても、出力ロッド33が第2ハウジング32から脱落するのを確実に防止することができる。また第1、第2スライドベアリング91,92に挟まれたデッドスペースを利用してストッパ107を配置したので、スペースの削減が可能になる。しかも第2スライドベアリング92が第2ハウジング32から分離可能なエンド部材93に設けられているので、ストッパ107を備えた出力ロッド33を、第2スライドベアリング92に邪魔されることなく第2ハウジング32に着脱することができる。
第2ハウジング32と出力ロッド33との隙間に水や塵が侵入するのを防止すべく、第2ハウジング32に形成した環状段部32cと、出力ロッド33に形成した環状溝33aとにブーツ108の両端が嵌合し、それぞれバンド109,110で固定される。このとき、第2ハウジング32の環状段部32cと、エンド部材93のフランジ93aとが協働して環状溝を構成するので、バンド109で固定されたブーツ108の一端部の脱落を防止することができる。またエンド部材93のフランジ93aを利用してブーツ108の脱落を防止するので、第2ハウジング32に環状溝を設けずに環状段部32cを設けるだけで済み、環状溝を形成する場合に比べて加工が容易になる。しかも二つの肩部を持つ環状溝よりも一つの肩部だけを持つ環状段部32c方が幅が小さくなるため、そ分だけ第2ハウジング32の軸方向寸法を小型化することができる。
出力ロッド33が伸長すると第1、第2ハウジング31,32の内部空間の容積が増加し、逆に出力ロッド33が収縮すると第1、第2ハウジング31,32の内部空間の容積が減少するため、前記内部空間の圧力が変動してトーコントロールアクチュエータ14のスムーズな作動を妨げる虞がある。しかしながら、中空の出力ロッド33の内部空間とブーツ108の内部空間とが、出力ロッド33に形成した通気孔33bを介して連通しているため、前記圧力の変動がブーツ108の変形により緩和されてトーコントロールアクチュエータ14のスムーズな作動が可能になる。
図2に示すように、左右のトーコントロールアクチュエータ14,14は車体中心面Pに対して鏡面対称な構造を有しているが、左右の第1ハウジング31,31には同一部品が使用され、かつ左右の第2ハウジング32,32には同一部品が使用されており、これにより部品点数の削減が図られる。
図8に示すように、第2ハウジング32の4個の結合フランジ32a…を第1ハウジング31の4個の結合フランジ31a…に固定する4本のボルト35…は、軸線Lを中心として90°の等間隔で配置される。従って、第1、第2ハウジング31,32は、軸線Lまわりに90°、180°あるいは270°回転させた位置で結合可能である。第2ハウジング32に設けられるストロークセンサ102は、隣接する2本のボルト35,35の中間部に配置される。
図9(A)および図9(B)に示すように、左右のトーコントロールアクチュエータ14,14の車両幅方向内側の第1ハウジング31,31は互換可能な同一部材であり、そのモータ36,36に連なる配線50,50は、第1ハウジング31,31の上面から車幅方向内向きに延びている。また左右のトーコントロールアクチュエータ14,14の車両幅方向外側の第2ハウジング32,32に設けられたストロークセンサ102,102は、車体の上方側かつ後方側に位置している。従って、例えば右側のトーコントロールアクチュエータ14をそのまま左側のトーコントロールアクチュエータ14として使用すると、その第2ハウジング32のストロークセンサ102が車体の上方側かつ後方側に位置せず、車体の上方側かつ前方側に位置してしまい、左右のトーコントロールアクチュエータ14,14は車体中心面Pに対して鏡面対称の関係にならない。
しかしながら、本実施の形態によれば、例えば右側のトーコントロールアクチュエータ14の第1ハウジング31に対して第2ハウジング32を軸線Lまわりに90°回転させた状態で固定し、これを左側のトーコントロールアクチュエータ14として使用すれば、図9(C)に示すように、第2ハウジング32,32を左右のトーコントロールアクチュエータ14,14に共用しながら、左右のトーコントロールアクチュエータ14,14は車体中心面Pに対して鏡面対称に配置することができる。その結果、左右のストロークセンサ102,102から延びる配線111,111を車両幅方向内向きに左右対称に引き出し、他部材との干渉を回避しながらコンパクトに配置することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、本発明のアクチュエータ付き車両におけるアクチュエータの用途は実施の形態で説明したトーコントロールアクチュエータ14に限定されず、任意の用途に適用することができる。
また本発明の部品は実施の形態のストロークセンサ102,102に限定されるものではない。
また実施の形態では第1、第2ハウジング31,32を4本のボルト35…で結合しているが、ボルト35…の本数は4本に限定されず、2本,3本あるいは5本以上の複数本であれば良い。但し、それら複数本のボルト35…は円周方向に等間隔で配置する必要がある。
また実施の形態ではストロークセンサ102を隣接する2本のボルト35,35の中間位置に配置しているが、それを何れか1本のボルト35の位置に配置しても同様の作用効果を達成することができる。
また実施の形態では第1ハウジング31が左右のトーコントロールアクチュエータ14,14に対して共用化されているが、それを左右別部品として構成しても良い。
左後輪のサスペンション装置の斜視図 図1の2方向矢視図 図1の3−3線拡大断面図 図3の4部拡大図 図3の5部拡大図 減速機およびカップリングの分解斜視図 図3の7−7線拡大断面図 図3の8−8線断面図 実施の形態の作用説明図
14 トーコントロールアクチュエータ(アクチュエータ)
31 第1ハウジング
31a 結合フランジ
32 第2ハウジング
32a 結合フランジ
35 ボルト
102 ストロークセンサ(部品)
111 配線
L 軸線

Claims (2)

  1. 車両の右側に配置される右アクチュエータ(14)と車両の左側に配置される左アクチュエータ(14)とを有し、各々のアクチュエータ(14)は軸線(L)方向に結合される第1ハウジング(31)および第2ハウジング(32)を備え、前記第1ハウジング(31)の割り面に形成した結合フランジ(31a)と前記第2ハウジング(32)の割り面に形成した結合フランジ(32a)とが、軸線(L)を中心とする円周上に配置された複数本のボルト(35)により結合されるアクチュエータ付き車両において、
    前記複数のボルト(35)は円周方向に等間隔に配置され、前記第1、第2ハウジング(31,32)の少なくとも一方は、前記複数本のボルト(35)うちの2本のボルト(35)の中間位置、あるいは何れか1本のボルト(35)の位置に部品(102)を取り付ける部品取付部を備えて左右のアクチュエータ(14)で同形状に形成され、前記左右のアクチュエータ(14)は、その各々の前記第1ハウジング(31)の結合フランジ(31a)に対する前記第2ハウジング(32)の結合フランジ(32a)の結合位置を、前記軸線(L)を中心とした回転方向で互いに異ならせることにより、前記部品取付部を備えたハウジング(31,32)相互が車体中心面(P)に対して鏡面対称となるようにして車両に配置されることを特徴とするアクチュエータ付き車両
  2. 前記左右のアクチュエータ(14)は車両のサスペンションアームを構成する伸縮アクチュエータであり、前記部品(102)の配線(111)は該部品(102)から車幅方向内向きに延びることを特徴とする、請求項1に記載のアクチュエータ付き車両
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