JP6364320B2 - 伸縮アクチュエータの制御方法、伸縮アクチュエータ及び転舵装置 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る懸架装置200は、FF(Front-engine Front-drive)ベースで四輪操舵式の四輪駆動車の後輪400の懸架装置であり、ダブルウイッシュボーン式で構成されている。懸架装置200は、後輪400(車輪)を回転自在に支持するナックル211と、ナックル211を上下動可能で車体(図示しない)に連結するアッパーアーム221及びロアアーム231と、後輪400の上下動を緩衝するダンパー241と、伸縮アクチュエータ1と、を備えている。
伸縮アクチュエータ1について、図3〜図8を参照して説明する。
伸縮アクチュエータ1は、左右方向(車幅方向)に延びる伸縮装置であって、伸縮することで、ナックル211を回動させ、後輪400のトー角を変化させる装置である。すなわち、後輪400を転舵する転舵装置300は、伸縮アクチュエータ1と、後輪400を回転自在で支持するナックル211と、ナックル211を回動自在で支持するアッパーアーム221及びロアアーム231と、を備えて構成されている。
モータ10は、ECU130の指令に従って、動力である回転力を発生させる電動式のブラシ付き直流モータである(図4参照)。また、モータ10は、後記するようにモータ駆動回路110が短絡することで、その出力軸13を現在位置で保持する機能を備えている。
ウォーム20は、前後方向に延び、モータ10の出力軸13と一体で回転する駆動ギヤである(図4参照)。ウォーム20は、外周面にギヤ歯が形成されたウォーム本体21と、ウォーム本体21から前方に延びる第1軸部22と、ウォーム本体21から後方に延びる第2軸部23と、を備えている。第1軸部22は第1軸受24を介して第1ハウジング71に回転自在で支持され、第2軸部23は第2軸受25を介して第1ハウジング71に回転自在で支持されている。
ウォームホイール30は、後記するナット41の外周面にスプライン結合したハブ部31と、ハブ部31から径方向外側に延出し外周面にギヤ歯が形成されたホイール歯部32と、を備えている。
ボールねじ40は、円筒状のナット41と、ナット41を貫通したねじ棒42と、ナット41及びねじ棒42の間を転動する複数のボール43と、を備えている(図3参照)。そして、ボールねじ40は、ボール43がナット41内を循環する循環式で構成されている。
ロッド50は、左右方向(軸方向)において往復自在に配置された棒状の部材である(図3参照)。具体的に、ロッド50は、円筒状のカラー51を介して第2ハウジング72に左右方向において摺動自在で支持されている。
電磁ブレーキ装置60は、ウォーム20(第2軸部23)の回転を制動することで、周方向においてウォーム20(第2軸部23)を所望位置で保持し、伸縮アクチュエータ1を所望長さで保持し、後輪400を所望トー角で保持するものである(図4、図5参照)。電磁ブレーキ装置60は、ディスク61と、固定コア62と、ソレノイド63と、可動コア64(アーマチュア)と、ブレーキシュー65と、圧縮コイルばね66と、を備えている。そして、ソレノイド63のOFF時(非通電時)、ブレーキシュー65がディスク61に密着し、制動力(ブレーキ力)が発生するように構成されている(図5(a)参照)。
ハウジング70は、伸縮アクチュエータ1の外殻を構成する筐体であり、第1ハウジング71と、第2ハウジング72と、第3ハウジング73と、第4ハウジング74と、を備えている。そして、ハウジング70は、第1ハウジング71等が相互にボルト等で締結されることで構成されている。
モータ駆動回路110は、図7に示すように、ECU130の指令に従って、直流電源140からの直流電力をモータ10に供給し、モータ10を駆動させるH型のブリッジ回路である。モータ駆動回路110は、直流電源140に接続される第1電源側端子111A及び第2電源側端子111Bと、モータ10に接続される第1モータ側端子112A及び第2モータ側端子112Bと、第1接続線113〜第4接続線116と、ECU130によってON/OFF制御される第1リレー113A〜第4リレー116Aと、を備えている。
第2接続線114は、第1電源側端子111Aと第2モータ側端子112Bとを接続している。第2リレー114Aは、第2接続線114に設けられている。
第4接続線116は、第2電源側端子111Bと第2モータ側端子112Bとを接続している。第4リレー116Aは、第4接続線116に設けられている。
ECU130が、第2リレー114A及び第3リレー115AをONし、第1リレー113A及び第4リレー116AをOFFすると、直流電力が逆方向の向きでモータ10を通電し(矢印A2参照)、モータ10が逆回転するようになっている。
レゾルバ121は、ボールねじ40を構成するナット41の回転角を検出するセンサである(図3参照)。そして、レゾルバ121は、回転角をECU130に出力するようになっている。ここで、ナット41の回転角は、ねじ棒42及びロッド50のストローク量、モータ10の出力軸13の回転角と同期するので、ECU130は、ナット41の回転角に基づいて、ねじ棒42及びロッド50のストローク量(位置軸方向位置)、出力軸13の回転角(周方向位置)を検知可能となっている。
操舵角センサ122は、運転者の操作するステアリングホイール(図示しない)の操舵角を検出するセンサである。そして、操舵角センサ122は、操舵角をECU130に出力するようになっている。その他、操舵角センサ122が、メインの操舵輪である前輪(図示しない)の操舵角を検出し、ECU130に出力する構成としてもよい。
車速センサ123は、車両の車体速度(例えば、変速装置の出力軸の回転速度)を検出するセンサである。そして、車速センサ123は、車体速度をECU130に出力するようになっている。その他、車速センサ123が、車輪速度を検出し、ECU130に出力する構成としてもよい。
ECU130は、伸縮アクチュエータ1を電子制御する制御装置であり、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されている。そして、ECU130は、その内部に記憶されたプログラムに従って、モータ10(モータ駆動回路110)、電磁ブレーキ装置60を制御するようになっている。
図8を参照して、転舵装置300、伸縮アクチュエータ1の動作と、伸縮アクチュエータ1の制御方法を説明する。
位置保持開始ステップ(S102)は、ロッド50の位置を保持する位置保持制御を開始するステップである。解除信号出力ステップ(S103)は、電磁ブレーキ装置60にブレーキの解除信号(ソレノイド63のON信号)を出力するステップである。位置保持解除ステップ(S105)は、電磁ブレーキ装置60によるブレーキの解除後、前記位置保持制御を解除するステップである。ロッド移動ステップ(S106)は、モータ10を駆動させロッド50を移動させるステップである。
ソレノイド63をOFFすることで、電磁ブレーキ装置60がウォーム20を保持し、その結果、ロッド50が軸方向において移動し難くなる。これにより、後輪400のトー角が好適に保持される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。
具体的には、ECU130は、外力によってトー角が変更し、ロッド50が移動した場合、ロッド50が前記目標位置に戻るように、モータ駆動回路110を制御し、モータ10を正回転又は逆回転させる。
10 モータ
20 ウォーム(変換機構)
30 ウォームホイール(変換機構)
40 ボールねじ(変換機構)
60 電磁ブレーキ装置
61 ディスク
62 固定コア
63 ソレノイド
64 可動コア
65 ブレーキシュー
66 圧縮コイルばね
110 モータ駆動回路
130 ECU(制御部)
200 懸架装置
211 ナックル
221 アッパーアーム
231 ロアアーム
300 転舵装置
400 後輪(車輪)
Claims (8)
- 回転力を発生するモータと、
軸方向において往復自在であるロッドと、
前記モータの回転力を前記ロッドの往復運動に変換する変換機構と、
前記ロッドの往復運動を制動する電磁ブレーキ装置と、
前記モータ及び前記電磁ブレーキ装置を制御する制御部と、
を備える伸縮アクチュエータの制御方法であって、
前記電磁ブレーキ装置がブレーキ中である状態において、
前記ロッドの位置を保持する位置保持制御を開始する位置保持開始ステップと、
前記電磁ブレーキ装置にブレーキの解除信号を出力する解除信号出力ステップと、
前記電磁ブレーキ装置によるブレーキの解除後、前記位置保持制御を解除する位置保持解除ステップと、
前記モータを駆動させ前記ロッドを移動させるロッド移動ステップと、
を含む
ことを特徴とする伸縮アクチュエータの制御方法。 - 前記位置保持制御において、前記モータを短絡させることで前記ロッドの位置を保持する
ことを特徴とする請求項1に記載の伸縮アクチュエータの制御方法。 - 前記位置保持制御において、前記ロッドの現在位置を目標位置とし、前記ロッドが前記目標位置に留まるように前記モータを作動させることで、前記ロッドの位置を保持する
ことを特徴とする請求項1に記載の伸縮アクチュエータの制御方法。 - 前記ロッドが往復することで、車両の車輪が転舵される
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の伸縮アクチュエータの制御方法。 - 回転力を発生するモータと、
軸方向において往復自在であるロッドと、
前記モータの回転力を前記ロッドの往復運動に変換する変換機構と、
前記ロッドの往復運動を制動する電磁ブレーキ装置と、
を備え、
前記変換機構は、前記モータの出力軸に固定されたウォームと、前記ウォームに噛合するウォームホイールと、前記ウォームホイールの回転運動を前記ロッドの往復運動に変換するボールねじと、を備え、
前記ウォームは、外周面にギヤ歯が形成されたウォーム本体と、前記ウォーム本体から延びる軸部と、を有し、
前記電磁ブレーキ装置は、前記軸部に同軸で固定され、前記軸部と一体で回転するディスクと、前記ディスクと密着し、制動力を発生させるブレーキシューと、を備える
ことを特徴とする伸縮アクチュエータ。 - 前記ボールねじは、前記ウォームホイールと一体で回転するナットと、前記ナットが回転すると前記ロッドと一体で往復運動するねじ棒と、を備える
ことを特徴とする請求項5に記載の伸縮アクチュエータ。 - 前記モータ及び前記電磁ブレーキ装置を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記電磁ブレーキ装置がブレーキ中である状態において、
前記ロッドの位置を保持する位置保持制御を開始する位置保持開始ステップと、
前記電磁ブレーキ装置にブレーキの解除信号を出力する解除信号出力ステップと、
前記電磁ブレーキ装置によるブレーキの解除後、前記位置保持制御を解除する位置保持解除ステップと、
前記モータを駆動させ前記ロッドを移動させるロッド移動ステップと、
を実行する
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の伸縮アクチュエータ。 - 請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の伸縮アクチュエータを備え、
前記ロッドが往復することで車両の車輪が転舵される
ことを特徴とする転舵装置。
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