JP5195045B2 - サスペンション制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のサスペンション制御装置に関し、特に、車両の各車輪にトーションバーを配設し、このトーションバーのねじり力をアクチュエータによって可変制御するサスペンション制御装置に係る。

車両のサスペンション制御装置として、車輪に一端を支持すると共に中間部を車体に支持するトーションバーと、このトーションバーの他端に連結し、減速機構を介してモータの回転を減速してトーションバーの他端を回転駆動するアクチュエータとを備えたものが知られている。例えば、下記の特許文献１には、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し、「左右の車輪と共に上下動する部材に外端部が接続され、内端部が車体中央部において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各々回転駆動するアクチュエータとを備えた」装置が開示されている。

また、下記の特許文献２には、「一端にて車体に枢支され他端にて車輪を回転可能に支持するサスペンションアームと、前記車体に担持され前記サスペンションアームの前記一端とトルク伝達可能に駆動接続された出力軸を有する電気モータと、前記電気モータへ通電される駆動電流を制御する制御手段とを有する電気モータ式サスペンション」が開示されており、「前記出力軸及び前記サスペンションアームの前記一端は減速機構を介して互いに駆動接続される」と記載されている。そして、その第三の実施例に関し、「サスペンションアームの前端と減速機構３０との間にはロック装置６４が設けられており、ロック装置６４は電子制御装置３６よりの信号に基づき枢軸１４を選択的にロックするようになっている。」と記載され、「サスペンションの制御開始時にロック装置６４のロック状態が解除され、逆にサスペンションの制御終了時にロック装置はロック状態に切換えられ、これにより車輌の駐車状態に於ける車高の変化及び電力消費が回避される。」と記載されている。

一方、下記の特許文献３には、車両用スタビライザに関し、「システム欠陥等によりモータの駆動が停止した場合でも、少なくともその時点の捩り剛性を維持できる」ことを目的として、「捩り剛性の切り換えを行うモータと、前記モータの駆動停止時に、その時の捩り剛性を維持する捩り剛性維持手段と」を備えた装置が提案され、この剛性維持手段として、乾式多板クラッチ装置が開示されている。

尚、前述のサスペンション制御装置に供されるモータとしては例えばブラシレスモータが用いられ、減速機構としては、多段遊星歯車機構や不思議遊星歯車機構が用いられており、ハーモニックドライブ（株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズの登録商標）と呼ばれる歯車機構も用いられている。後者に関しては、例えば下記の特許文献４に、「内周面にねじ溝を有するサーキュラスプラインと、サーキュラスプラインの内側に配置された外周面にねじ山を有するフレクスプラインと、フレクスプラインを非円形に撓めてサーキュラスプラインに部分的に噛み合わせる波動発生器とを備え、サーキュラスプラインとフレクスプラインの相対回転によりサーキュラスプラインの軸方向変位を生ぜしめるようにねじ溝およびねじ山が形成される波動歯車装置と、波動発生器を回転駆動するモータと、サーキュラスプラインの一端に結合され、サーキュラスプラインと同軸上を軸方向に滑動可能に保持された出力軸と」を備える直動アクチュエータが開示されている。

特開２００２−２０５５２３号公報 特開平７−１４９１３０号公報 特開２００５−１７０１９５号公報 特開２００７−１５４９５５号公報

前掲の特許文献２に記載の電気モータ式サスペンションにおいては、サスペンションアームと減速機構との間にはロック装置が設けられており、車輌の駐車状態に於ける車高の変化及び電力消費が回避される旨記載されている。しかし、このようにサスペンションアームと減速機構との間にロック装置が設けられた構成では、車輪側からの入力（振動等）が直接ロック装置に伝達されることになるので、ロック装置に対し大きな保持力や強度が要求され、結果的に大型で高価なロック装置が必要となる。もっとも、特に駐車状態のような車両停止時に供されるロック装置として、前掲の特許文献３に記載の乾式多板クラッチ装置を用いることは現実的ではない。

そこで、本発明は、減速機構を介してモータの回転を減速してトーションバーを回転駆動するアクチュエータを備えたスタビライザ制御装置において、モータの停止時にはトーションバーを確実に保持し得るサスペンション制御装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、車輪に一端を支持すると共に中間部を車体に支持するトーションバーと、該トーションバーの他端に連結し、減速機構を介してモータの回転を減速して当該トーションバーの他端を回転駆動するアクチュエータとを備えたスタビライザ制御装置において、前記モータの回転軸の一端側に前記減速機構を連結すると共に、前記回転軸の他端側に連結し前記回転軸の回転に応じて軸方向移動する可動摩擦部材と、該可動摩擦部材と摩擦係合する固定摩擦部材と、該固定摩擦部材を前記可動摩擦部材方向に付勢する付勢手段を備えたロック機構を備え、該ロック機構により、前記モータの停止時には、前記可動摩擦部材と前記固定摩擦部材との摩擦係合状態を保持するように構成したものである。尚、前記付勢手段としては、板ばね等のばね部材を用いるとよい。

特に、請求項２に記載のように、前記モータの回転軸の他端側の先端部に雄螺子部を形成すると共に、該雄螺子部に螺合する雌螺子部を前記可動摩擦部材に形成し、前記回転軸の回転に応じて前記可動摩擦部材が軸方向移動するように構成するとよい。前記ロック機構は、請求項３に記載のように、前記可動摩擦部材を介して前記雄螺子部の軸方向の両側に、夫々前記固定摩擦部材及び前記付勢手段を配設するとよい。

そして、請求項４に記載のように、前記モータ、前記減速機構及び前記ロック機構を同一のハウジング内に収容することとしてもよい。

而して、請求項１に記載のサスペンション制御装置によれば、モータの回転軸の一端側に減速機構が連結され、ロック機構は、モータの回転軸の他端側に連結され、この回転軸の回転に応じて軸方向移動する可動摩擦部材と、この可動摩擦部材と摩擦係合する固定摩擦部材と、この固定摩擦部材を可動摩擦部材方向に付勢する付勢手段を備え、モータの停止時には、可動摩擦部材と固定摩擦部材との摩擦係合状態を保持するように構成されているので、モータの停止時には、電力を必要とすることなく可動摩擦部材と固定摩擦部材との摩擦係合状態が保持され、確実に停止状態が維持される。即ち、ロック機構はモータの回転軸の他端側に連結されており、この回転軸の回転は、回転軸の一端側に連結された減速機構を介して減速され、逆に車輪側からの振動等の入力は減速機構を介して増速されて小さなトルクとなるので、ロック機構ではこのトルクを保持すればよく、ロック機構に対し大きな強度が要求されることはなく、小型且つ安価な装置とすることができる。また、ロック機構自体のガタに起因する異音の車体側への伝達を抑えることができる。

また、請求項２に記載のサスペンション制御装置においては、モータの回転軸の先端部に形成された雄螺子部が、可動摩擦部材に形成された雌螺子部と螺合し、回転軸の回転に応じて可動摩擦部材が軸方向移動するように構成されており、既存のモータの回転軸を利用することができるので、部品点数を低減することができ、安価な装置とすることができる。また、従前のサスペンション制御装置に対し、容易にロック機構を付加することができる。例えば、ロック機構を請求項３に記載のように構成すれば、簡単な構造で、モータの正逆回転の何れの停止時においても確実に停止状態を維持することができる。

そして、請求項４に記載のように、モータ、減速機構及びロック機構を同一のハウジング内に収容すれば、一層小型な装置とすることができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置におけるアクチュエータ部分の断面を示すもので、図４にサスペンション制御装置の後輪側の構成を示しているが、前輪側も同様に構成されている。先ず、図４において、車両前方又は後方の左側の車輪ＷＬ、及び車両前方又は後方の右側の車輪ＷＲに夫々、トーションバーＴＢの一端が支持されると共に、その中間部がブラケットＢＫによって車体（図示せず）に支持されている。このトーションバーＴＢの他端にはアクチュエータＡＣが連結されており、各アクチュエータＡＣは各々の電子制御ユニットＥＣＵによって電気的に制御されるように構成されている。

各アクチュエータＡＣは実質的に同一の構造で、図１に示すように、モータ１０と減速機構２０を備え、モータ１０としてブラシレス型ＤＣモータ（ブラシレスモータ）が用いられ、減速機構２０として、前掲の特許文献４に記載の波動歯車装置と同様の構成の波動歯車機構が用いられている。尚、本実施形態ではモータ１０として例えば３相のブラシレスモータが用いられるが、これに限定されるものではなく、他の相数を有するモータを用いることとしてもよく、ブラシ付モータを用いることとしてもよい。また、減速機構２０としては不思議遊星歯車機構（図示せず）を用いることとしてもよい。以下、上記の各構成要素について順次説明する。

図１において、トーションバーＴＢの他方の端部（図１では左側）が軸受４２を介してハウジング５２に支持されている。本実施形態では、ハウジング５２は容器状に形成されており、この開口端部にスプライン結合により一体的に接合される筒状のハウジング５１と、この開口端部にボルト結合されるハウジング５３と、これに嵌着される蓋部材５４によって、全体のハウジング５０が構成されている。ハウジング５２及びトーションバーＴＢには、減速機構２０の出力部が夫々固定されており、モータ１０の回転を減速して出力するように構成されている。そして、減速機構２０の入力部は中空部材１２に固定されている。

中空部材１２は、外周面に多極の磁石（図示せず）が取付けられた円筒部材で、モータ１０のロータ（回転子）を構成し、本発明の回転軸を構成する。図１に示すように、中空部材１２の両端が軸受４３ａ及び４３ｂを介してハウジング５１及び５３の内側で回転可能に支持されている。一方、モータ１０のステータ（固定子）１１は中空部材１２を囲繞するように配置され、ハウジング５１の内面に固着されている。

更に、トーションバーＴＢの軸回転を検出するための回転センサ６０が、ハウジング５１内に配置されている。本実施形態の回転センサ６０は、中空部材１２の磁石と同相となるように着磁され中空部材１２の外周面に環状に配置された磁石６１と、これに対向するようにハウジング５１内に支持されたホールＩＣ６２で構成されているが、例えば光学式ロータリ−エンコーダ等、他の回転センサを用いることとしてもよい。

減速機構２０は、図１に示すように、トーションバーＴＢの他方の端部に可撓性ギヤ２２がスプライン結合され、ハウジング５２の開口端部内周面にはリングギヤ２３が嵌着されており、夫々一体的に接合されている。尚、可撓性ギヤ２２は、「フレクスプライン」と呼ばれているが、可撓性を有する（フレクシブルな）スプライン部材の短縮表現と解する。また、リングギヤ２３は「サーキュラスプライン」とも呼ばれる。一体的に接合する手段としてはスプライン結合があるが、その他の接合手段を用いて一体化することとしてもよく、例えばハウジング５２の開口端部内周面にリングギヤ２３を直接形成することとしてもよい。

上記のようにトーションバーＴＢに固定された可撓性ギヤ２２の軸部は、軸受４２を介して、ハウジング５２に対して相対的に回転可能に支持されている。尚、可撓性ギヤ２２の軸部及び軸受４２はナット部材４１によってトーションバーＴＢに保持される。一方、中空部材１２には楕円ギヤ２１がスプライン結合されて一体的に接合され、可撓性ギヤ２２と連動するように構成されている。この楕円ギヤ２１は「波動発生器」あるいは「ウェーブジェネレータ」と呼ばれ、楕円状カムの外周に薄肉のボールベアリングが装着された部品で、外輪はボールを介して弾性変形する。可撓性ギヤ２２は薄肉カップ状の金属弾性体の部品で、開口部外周に歯が刻まれている。そして、リングギヤ２３は剛体リング状の部品で、内周に歯が刻まれており、可撓性ギヤ２２より歯数が２枚多くなっている。これにより、楕円ギヤ２１を入力側とし、これが回転駆動されると、上記のように歯数が異なる可撓性ギヤ２２がリングギヤ２３に対して噛み合いながら回転し、減速されることとなる。

そして、本実施形態では、ハウジング５３及び蓋部材５４内にロック機構３０が収容されており、モータ１０、減速機構２０及びロック機構３０は同一のハウジング５０内に収容されている。ロック機構３０は、モータ１０の回転に応じて軸方向移動する可動摩擦部材３１と、この可動摩擦部材３１と摩擦係合する固定摩擦部材３２及び３３を有し、これらの固定摩擦部材３２及び３３を夫々可動摩擦部材３１方向に付勢する付勢手段として、例えば板ばねで形成されたばね部材３４及び３５が設けられている。

具体的には、モータ１０の回転軸たる中空部材１２の一端から軸方向に延出する先端部１３に雄螺子部が形成されており、この雄螺子部に螺合する雌螺子部が可動摩擦部材３１に形成されている。可動摩擦部材３１の外周及びハウジング５３の内周は軸方向から見て、図３に示すように上下で側面が切除された端面形状、所謂ホースレーストラック形状に形成されており、中空部材１２の軸回りの回転が規制される。従って、モータ１０の回転駆動による中空部材１２の回転に応じて、可動摩擦部材３１が軸方向に移動することになる。

上記の構成になる本実施形態のサスペンション制御装置の作動を説明すると、図４に示す電子制御ユニットＥＣＵによってアクチュエータＡＣが制御され、モータ１０が回転駆動され、この回転駆動トルクが減速機構２０を介してトーションバーＴＢに伝達されて、トーションバーＴＢのねじり力が制御され、車体（図示せず）と車輪（例えばＷＬ）との間の力が制御される。このとき、左右の車輪ＷＬ及びＷＲに装着されたトーションバーＴＢに対し同方向にねじり力を付与すれば、車高調整を行うことができる。

一方、上記のサスペンション制御開始時には、モータ１０の回転駆動に伴い、その回転軸たる中空部材１２の回転に応じて、その先端部１３と螺合する可動摩擦部材３１が軸方向移動し、図１に示すように二つの固定摩擦部材３２及び３３間に位置し、ロック状態が解除された中立状態となる。これに対し、上記のサスペンション制御終了時には、モータ１０の回転駆動に伴い、可動摩擦部材３１は図１の中立状態から、中空部材１２の回転に応じて軸方向に移動し、固定摩擦部材３２又は３３に当接した後は、ばね部材３４又は３５の付勢力に抗して軸方向移動する。そして、モータ１０の回転駆動が停止されると、図２に示すロック状態となり、可動摩擦部材３１と固定摩擦部材３２又は３３との摩擦係合状態が保持される。このように、モータ１０が停止すると、ロック機構３０は図１の中立状態から図２のロック状態となり、モータ１０に対し電力を供給しなくとも可動摩擦部材３１と固定摩擦部材３２又は３３との摩擦係合状態が保持されるので、確実に停止状態が維持される。しかも、モータ１０の正逆回転の何れの停止時においても確実に停止状態を維持することができる。

上記のようにロック機構３０はモータ１０の中空部材１２に連結されており、中空部材１２の回転は減速機構２０を介して減速され、車輪ＷＬ又はＷＲ側からの振動等の入力は減速機構２０を介して増速されて小さなトルクとなるので、ロック機構３０ではこのトルクに抗して上記の摩擦係合状態を保持すればよく、大きな強度が要求されることはない。また、ロック機構３０自体のガタに起因する異音の車体側への伝達も抑えられる。しかも、既存のモータ１０の中空部材１２（回転軸）を延長して先端部１３を構成することができるので、少ない部品点数で安価にロック機構３０を構成することができる。従って、既存のサスペンション制御装置に対し、容易にロック機構３０を付加することもできる。

本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置のアクチュエータにおけるロック機構の中立状態を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置のアクチュエータにおけるロック機構のロック状態を示す横断面図である。 本発明の一実施形態におけるロック機構の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置の後輪側の例を示す平面図である。

符号の説明

ＡＣ アクチュエータ
ＴＢ トーションバー
５０，５１，５２，５３ ハウジング
１０ モータ
１２ 中空部材（回転軸）
２０ 減速機構
３０ ロック機構
３１ 可動摩擦部材
３２，３３ 固定摩擦部材
３４，３５ ばね部材（付勢手段）

Claims (4)

1. 車輪に一端を支持すると共に中間部を車体に支持するトーションバーと、該トーションバーの他端に連結し、減速機構を介してモータの回転を減速して当該トーションバーの他端を回転駆動するアクチュエータとを備えたスタビライザ制御装置において、前記モータの回転軸の一端側に前記減速機構を連結すると共に、前記回転軸の他端側に連結し前記回転軸の回転に応じて軸方向移動する可動摩擦部材と、該可動摩擦部材と摩擦係合する固定摩擦部材と、該固定摩擦部材を前記可動摩擦部材方向に付勢する付勢手段を備えたロック機構を備え、該ロック機構により、前記モータの停止時には、前記可動摩擦部材と前記固定摩擦部材との摩擦係合状態を保持するように構成したことを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 前記モータの回転軸の他端側の先端部に雄螺子部を形成すると共に、該雄螺子部に螺合する雌螺子部を前記可動摩擦部材に形成し、前記回転軸の回転に応じて前記可動摩擦部材が軸方向移動するように構成したことを特徴とする請求項１記載のサスペンション制御装置。
3. 前記ロック機構は、前記可動摩擦部材を介して前記雄螺子部の軸方向の両側に、夫々前記固定摩擦部材及び前記付勢手段を配設したことを特徴とする請求項２記載のサスペンション制御装置。
4. 前記モータ、前記減速機構及び前記ロック機構を同一のハウジング内に収容したことを特徴とする請求項１、２又は３記載のサスペンション制御装置。

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