JP5413602B2 - キャンバ角調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪のキャンバ角を簡単な構造で変更できるようにしたキャンバ角調整装置に関する。

従来、車体に対する車輪のキャンバ角を変更するキャンバ角調整装置において、簡単な構造で、アクチュエータへの負荷を軽減し、且つ、強度を確保したものがある（特許文献１）。

特開２００９−１３２３７７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明では、アクチュエータがバネ下に設置されているので、バネ下重量が増加し、乗り心地や運動性能に影響を及ぼす可能性があった。

本発明は、上記課題を解決するものであって、簡単な構造で、バネ下重量を軽減し、乗り心地や運動性能を向上するキャンバ角調整装置を提供することを目的とする。

そのために本発明は、懸架装置を介して車体に懸架される車輪のキャンバ角を変更するキャンバ角調整装置において、懸架装置に対してバネ下に支持されるベース部材と、バネ上の前記車体に設置され、駆動力を発生する駆動部材と、前記駆動部材の発生する駆動力を伝達するケーブル部材と、バネ下に配置され、前記ケーブル部材と連結された揺動レバーと、バネ下に配置され、前記揺動レバーの回転により回転するクランク部材と、バネ下に配置され、前記クランク部材の回転運動を変換して直進運動する移動部材と、前記車輪を支持し、前記移動部材の移動に伴い前記ベース部材に対してキャンバ軸を中心に回動可能に支持される回動部材と、を備えることを特徴とする。

また、前記揺動レバーの回転を増速し、前記クランク部材を回転する増速部をさらに備えることを特徴とする。

また、前記駆動部材は、モータ、前記モータの回転を減速する減速部、及びねじ山が台形ネジからなり、前記減速部が減速した回転運動を直進運動に変換する送りネジを有することを特徴とする。

また、バネ下において、前記クランク部材の位置を検出する角度センサをさらに有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、懸架装置を介して車体に懸架される車輪のキャンバ角を変更するキャンバ角調整装置において、懸架装置に対してバネ下に支持されるベース部材と、バネ上の前記車体に設置され、駆動力を発生する駆動部材と、前記駆動部材の発生する駆動力を伝達するケーブル部材と、バネ下に配置され、前記ケーブル部材と連結された揺動レバーと、バネ下に配置され、前記揺動レバーの回転により回転するクランク部材と、バネ下に配置され、前記クランク部材の回転運動を変換して直進運動する移動部材と、前記車輪を支持し、前記移動部材の移動に伴い前記ベース部材に対してキャンバ軸を中心に回動可能に支持される回動部材と、を備えるので、簡単な構造で、バネ下重量を軽減し、乗り心地や運動性能を向上することが可能となる。

また、請求項２記載の発明によれば、前記揺動レバーの回転を増速し、前記クランク部材を回転する増速部をさらに備えるので、ケーブルの移動距離が少なくてもクランク部材の回転角を多くすることができ、駆動力を効率的に伝達することが可能となる。

また、請求項３記載の発明によれば、前記駆動部材は、モータ、前記モータの回転を減速する減速部、及びねじ山が台形ネジからなり、前記減速部が減速した回転運動を直進運動に変換する送りネジを有するので、セルフロック時の信頼性を高めることが可能となる。

また、バネ下において、前記クランク部材の位置を検出する角度センサをさらに有するので、クランク位置の検出をバネ下側で行うことで、ワイヤの伸縮の影響なしで正確な位置を検出することが可能である。

本実施形態のキャンバ角調整装置を車両前方から見た図である。 本実施形態のキャンバ角調整装置を車幅方向の車体側から見た図である。 本実施形態の駆動部材を示す図である。 本実施形態の作動前のキャンバ角調整装置の断面図である。 本実施形態の作動前のキャンバ角調整装置の拡大斜視図である。 本実施形態の作動中のキャンバ角調整装置の拡大斜視図である。 本実施形態の作動後のキャンバ角調整装置の拡大斜視図である。 本実施形態の作動後のキャンバ角調整装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は実施形態のキャンバ角調整装置１を車両前方から見た図、図２は実施形態のキャンバ角調整装置１を車幅方向の車体側から見た図、図３は本実施形態の駆動部材３を示す図、図４は本実施形態の作動前のキャンバ角調整装置１の断面図、図５は本実施形態の作動前のキャンバ角調整装置１の拡大斜視図を示す。ただし、図１では車輪３０を断面で示し、図２では車輪３０の前方半分を省略している。

なお、本実施形態では右後輪について説明するが、左後輪についても同様の構成である。また、前後方とは、車両の前後方向に対応する。また、車幅方向とは、車両の前後方向及び鉛直方向に直交する方向である（以下同じ。）。

図１において、１はキャンバ角調整装置、２はベース部材、３は駆動部材、４はケーブル、５は揺動レバー、６はケーブル取付部材、７は揺動軸、８は増速部、９はクランク部材、１０は移動部材、１１は連結部材、１２は回動部材としてのキャンバプレート、１３は回動部材支持部としてのキャンバプレート支持部、２１は懸架装置としてのトーションビーム、３１はハブ、４０は車輪、４１はホイール、４２はタイヤである。

本実施形態のキャンバ角調整装置１は、図示しない車体に揺動可能に取り付けられたトーションビーム２１に支持されたベース部材２と、トーションビーム２１等の懸架装置に対してバネ上にあたるフレーム等の車体に配置された駆動部材３と、一端を駆動部材３に連結され駆動力を伝達するケーブル部材４と、バネ下に配置され、ケーブル部材４の他端に連結された揺動レバー５と、バネ下に配置され、ケーブル部材４を揺動レバー５に取り付けるケーブル取付部材６と、バネ下に配置され、揺動レバー５の揺動中心となる揺動軸７と、バネ下に配置され、揺動レバー５の揺動角を増速する増速部８と、バネ下に配置され、増速部８により増速され回動するクランク軸９ａを有するクランク部材９と、バネ下に配置され、一方をクランク部材９のクランクピン９ｂに取り付けられクランク９軸の回転により直進又は略直進方向に往復移動する移動部材１０と、バネ下に配置され、移動部材１０の他方に取り付けられた連結部材１１と、連結部材１１により移動部材１０に連結されたキャンバプレート１２と、ベース部材２に対してキャンバプレート１２を回動可能に支持するキャンバプレート支持部１３と、を備える。

ベース部材２は、車体と車輪３０とを連結するトーションビーム２１に設けられ、駆動部材３を除く大部分のキャンバ角調整装置１をバネ下で支持する部材である。また、ベース部材２は、ケーブル部材４を支持するケーブル支持部材２ａを有する。ケーブル支持部材２ａは、後述するケーブル部材４のチューブ４ｂを固定し、ケーブル４ａはその内部を移動可能に支持する。そのため、ケーブル部材４のケーブル４ａはケーブル支持部材２ａより揺動レバー５側で伸縮且つ揺動可能であり、チューブ４ｂはケーブル支持部材２ａより揺動レバー５側で揺動可能である。

駆動部材３は、図３に示すように、ＤＣモータ等からなるモータ３ａ、モータの駆動力を減速する減速部３ｂ、及び減速部３ｂから伝達された回転駆動力を直進運動に変換する送りネジ３ｃ等からなる。減速部３ｂは、歯数の異なるギヤを組み合わせることで減速する。また、送りネジ３ｃは、ねじ山が台形からなる台形ネジを使用することで、セルフロックが可能となる。駆動部材３は、トーションビーム２１等の懸架装置に対してバネ上にあたるフレーム等の車体に配置される。このように、駆動部材３をバネ上に設置することにより、バネ下の軽量化が実現でき、乗り心地及び車両の運動性能が向上する。

ケーブル部材４は、一端を駆動モータ３の送りネジ３ｃに連結され他端の揺動レバー５に駆動力を伝達するケーブル４ａと、ケーブル４ａの周囲に被覆されるチューブ４ｂとを有する。チューブ４ｂは、ベース部材２のチューブ支持部２ａに支持される。動力の伝達にケーブル部材４を用いることにより、バネ上に設置した駆動部材３とバネ下に設置した揺動レバー５とをフレキシブルに連結することができ、サスペンションの特性を損ねることが低減される。また、ケーブル部材４は、プッシュプル機能を有するので、１本でよく、部品点数が少なくなり、低コストを実現することが可能となる。

揺動レバー５は、一端側にケーブル取付部材６によりケーブルが取り付けられ、他端側を揺動軸７により支持されている。そのため、揺動レバー５は、ケーブル４ａの移動に伴い一端側が押し引きされて揺動軸７を中心に揺動する。

揺動軸７は、揺動レバー５の他端側に一体に取り付けられ、揺動レバー５の揺動と共に回転する。揺動軸７の回転は、増速部８に伝達される。

増速部８は、図５に示すように、揺動軸７と共に回転するように接続され略扇形に並んだ歯を有する第１ギヤ８ａと、第１ギヤ８ａの扇形よりも径が小さい円形であり円周に並んだ歯が第１ギヤ８ａの歯に噛み合い、第１ギヤ８ａの回転によって伝達された駆動力を中心軸に接続されたクランク部材９に回転によって伝達する第２ギヤ８ｂと、第１ギヤ８ａ及び第２ギヤ８ｂを覆うケース８ｃと、を有する。なお、本実施形態のケース８ｃは、クランク部材９の第２ギヤ８ｂと反対側の軸端部を支持する図示しない軸受け等も被覆している。増速部８を設けることにより、ケーブル４ａの移動距離が少なくてもクランク部材９の回転角を多くすることができ、駆動力を効率的に伝達することが可能となる。

クランク部材９は、クランク軸９ａと、クランク軸９ａに対して軸と直交する方向のずれた位置に配置されたクランクピン９ｂとからなる。クランクピン９ｂは、増速部８の第２ギヤ８ｂの回転によりクランク軸９ａが回転し、クランク軸９ａの回転に伴いクランク軸９ａを中心に円弧状に回転運動をする。なお、クランク部材９は角度センサ１５を有することが好ましい。バネ下のクランク軸９ａにキャンバ角を制御するポジションセンサを設置することで、経年劣化等によるケーブル４ａの伸縮の影響なしで正確な位置を検出することが可能である。また、図３に示した送りネジ３ｃはセルフロックが可能となる。

移動部材１０は、一端をクランクピン９ｂに対して回動可能に取り付けられ、他端に連結部材１１を連結される。移動部材１０は、クランクピン９ｂの回転運動を直進運動に変換し、往復移動する。本実施形態では、ゴムブッシュ等を用いている。

連結部材１１は、移動部材１０とキャンバプレート１２を連結する部材である。なお、連結部材１１を設けず、移動部材１０とキャンバプレート１２を直接連結してもよい。

キャンバプレート１２は、ハブ３１のケース３１ａを支持し、一端側を連結部材１１により移動部材１０に連結され、他端側をキャンバプレート支持部１３によりベース部材２に対して回動可能に支持されている。キャンバプレート１２は、移動部材１０の移動によりベース部材２に対して回動する。キャンバプレート１２が回動することにより、ハブ３１が回動し、結果的に、車輪４０のキャンバ角を調整することが可能となる。

キャンバプレート支持部１３は、第１支持部１３ａと、第１支持部１３ａよりも後方に配置された第２支持部１３ｂと、を有する。第１支持部１３ａは、ベース部材２とキャンバプレート１２とをキャンバ軸に軸支する軸部材からなる。また、第２支持部１３ｂは、ゴムブッシュ等からなる。なお、第１支持部１３ａと第２支持部１３ｂとは車両前後方向の一直線上に配置する必要はない。したがって、キャンバ角調整装置１を作動した場合、キャンバ角だけでなく、トウ角も変化するように設定可能である。なお、第２支持部１３ｂは設けなくてもよく、図１、図５〜７では、第２支持部１３ｂは省略している。

トーションビーム２１は、車体に対して揺動し、振動を吸収するサスペンションである。本実施形態では、ベース部材２がトーションビーム２１に設置されている。

ハブ３１は、キャンバプレート１２に支持されるケース３１ａと、図示しないドライブシャフトに連結されエンジンやモータ等の駆動力により回転する回転部３１ｂを有する。

車輪４０は、ハブ３１の回転部３１ｂにボルト等により締着され、回転部３１ｂと共に回転するホイール４１と、ホイール４１の外周に組み付けられるタイヤと、を有する。

次に、本実施形態のキャンバ角調整装置１の作動について説明する。

図６は本実施形態の作動中のキャンバ角調整装置１の拡大斜視図、図７は本実施形態の作動後のキャンバ角調整装置１の拡大斜視図、図８は本実施形態の作動後のキャンバ角調整装置１の断面図、である。

図４に示すように、本実施形態では、キャンバ角調整装置１の調整前にアライメント調整をして車輪４０にはあらかじめキャンバ角が付与されている。なお、キャンバ角調整装置１の調整前のキャンバ角は０°としてもよい。

この時、クランク軸９ａ、クランクピン９ｂ、及び移動部材１０とキャンバプレート１２との連結部分である連結部材１１を結ぶ線は、一直線となることが望ましい。一直線となることでセルフロックがかかり、外力に対して移動するおそれが低減する。

図５に示すように、キャンバ角調整装置１の調整前は、ケーブル４ａが引かれておらず、揺動レバー５が揺動軸７よりも上方に配置されている。

次に、モータ３ａが駆動を開始し、キャンバ角調整装置１が調整中となった場合について説明する。まず、図示しない制御装置等によりキャンバ角を調整するよう指示があると、駆動部材３のモータ３ａが駆動する。

モータ３ａの駆動力は、減速部３ｂで減速され、送りネジ３ｃを移動させる。送りネジ３ｃによりモータ３ａの回転運動は、直進運動に変換される。この直進運動により、ケーブル部材４のケーブル４ａは引かれる。なお、チューブ４ｂはベース部材２に取り付けられているので、ケーブル４ａはチューブ４ｂに対して摺動して移動する。

ケーブル４ａは、ケーブル取付部材６によって揺動レバー５の一端側に取り付けられているので、ケーブル４ａが引かれることによって、図６に示すように、揺動レバー５は他端側の揺動軸７を中心に揺動する。

揺動軸７は揺動レバー５と一体に回転する。揺動軸７の回転は、一体に回転する増速部８の第１ギヤ８ａに伝達される。第１ギヤ８ａの回転は、第１ギヤ８ａと噛み合う第２ギヤ８ｂに伝達される。ここで、第１ギヤ８ａと第２ギヤ８ｂの歯数の比により増速される。

第２ギヤ８ｂとクランク部材９のクランク軸９ａは、一体に回転するので、第２ギヤ８ｂの回転により、クランク部材９が回転する。クランク部材９の回転により、一端側をクランクピン９ｂに取り付けられた移動部材１０の他端側は、略直進方向に移動する。移動部材１０の移動により、連結部材１１も、略直進方向に移動する。そして、一端側を連結部材１１に取り付けられたキャンバプレート１２は、他端側を支持したキャンバプレート支持部１３を中心にベース部材２に対して回動する。

その後、さらに、モータ３ａは駆動し、ケーブル４ａが引かれ、図７に示すように、揺動レバー５は他端側の揺動軸７を中心にさらに揺動する。すると、キャンバプレート１２がさらに回動し、キャンバ角がさらに付与される。

モータ３ａの回転する角度は、減速部３ｂ及び増速部８での増減速を考慮した上でクランク部材９が約１８０°回転する角度となるようにあらかじめ設定されていることが好ましい。具体的には、図７及び図８に示すように、クランク部材９が約１８０°回転すると、キャンバ角があらかじめ設定した所定の角度となるように設定されており、この角度にあわせてモータ３ａの回転角度が設定されている。

この時、キャンバ角調整装置１の調整前と同様に、クランクピン９ｂ、クランク軸９ａ、及び移動部材１０とキャンバプレート１２との連結部分である連結部材１１を結ぶ線は、一直線となることが望ましい。一直線となることでセルフロックがかかり、外力に対して移動するおそれが低減する。

図８に示すように、キャンバ角調整装置１によりキャンバ角を調整前と比較してネガティブに調整された車輪４０は、モータ３ａを正逆回転可能な構成とし、モータ３ａを逆回転することにより、図４に示した調整前のキャンバ角に戻ることが可能である。なお、駆動部材３のモータ３ａをさらに回転させる調整前のキャンバ角に戻る構成としてもよい。

このように、本実施形態によれば、トーションビーム２１を介して車体に懸架される車輪４０のキャンバ角を変更するキャンバ角調整装置１において、懸架装置に対してバネ下に支持されるベース部材２と、バネ上の車体に設置され、駆動力を発生する駆動部材３と、駆動部材３の発生する駆動力を伝達するケーブル部材４と、ケーブル部材４と連結された揺動レバー５と、揺動レバー５の回転により回転するクランク部材９と、クランク部材９の回転運動を変換して直進運動する移動部材１０と、車輪４０を支持し、移動部材１０の移動に伴いベース部材２に対してキャンバ軸を中心に回動可能に支持されるキャンバプレート１２と、を備えるので、簡単な構造で、バネ下重量を軽減し、乗り心地や運動性能を向上することが可能となる。

また、揺動レバー５の回転を増速し、クランク部材９を回転する増速部８をさらに備えるので、ケーブル４ａの移動距離が少なくてもクランク部材９の回転角を多くすることができ、駆動力を効率的に伝達することが可能となる。

また、駆動部材３は、モータ３ａ、モータ３ａの回転を減速する減速部３ｂ、及びねじ山が台形ネジからなり、減速部３ｂが減速した回転運動を直進運動に変換する送りネジ３ｃを有するので、セルフロック時の信頼性を高めることが可能となる。

また、バネ下において、前記クランク部材の位置を検出する角度センサをさらに有するので、クランク位置の検出をバネ下側で行うことで、ワイヤの伸縮の影響なしで正確な位置を検出することが可能である。

１…キャンバ角調整装置、２…ベース部材、３…駆動部材、４…ケーブル部材、５…揺動レバー、６…ケーブル取付部材、７…揺動軸、８…増速部、９…クランク部材、１０…移動部材、１１…連結部材、１２…キャンバプレート（回動部材）、１３…キャンバプレート支持部（回動部材支持部）、２１…トーションビーム（懸架装置）、３１……ハブ、４０…車輪、４１…ホイール、４２…タイヤ

Claims (4)

1. 懸架装置を介して車体に懸架される車輪のキャンバ角を変更するキャンバ角調整装置において、
   懸架装置に対してバネ下に支持されるベース部材と、
   バネ上の前記車体に設置され、駆動力を発生する駆動部材と、
   前記駆動部材の発生する駆動力を伝達するケーブル部材と、
   バネ下に配置され、前記ケーブル部材と連結された揺動レバーと、
   バネ下に配置され、前記揺動レバーの回転により回転するクランク部材と、
   バネ下に配置され、前記クランク部材の回転運動を変換して直進運動する移動部材と、
   前記車輪を支持し、前記移動部材の移動に伴い前記ベース部材に対してキャンバ軸を中心に回動可能に支持される回動部材と、
   を備えることを特徴とするキャンバ角調整装置。
2. 前記揺動レバーの回転を増速し、前記クランク部材を回転する増速部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のキャンバ角調整機構。
3. 前記駆動部材は、モータ、前記モータの回転を減速する減速部、及びねじ山が台形ネジからなり、前記減速部が減速した回転運動を直進運動に変換する送りネジを有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のキャンバ角調整機構。
4. バネ下において、前記クランク部材の位置を検出する角度センサをさらに有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のキャンバ角調整機構。

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