JP6386903B2 - アクチュエータ、及び車両用転舵装置 - Google Patents
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Description
このような車両用転舵装置には、一つのアクチュエータで左右の車輪をまとめて転舵させる左右一体型と、左右それぞれにアクチュエータを設けて左右の車輪を別個独立で転舵させる左右独立型と、がある。
このような事情から、下記特許文献2,3では、モータの駆動力の伝達経路上に逆入力防止装置を設け、入力された外力がモータ側に伝達することを防止している。
なお、逆入力防止装置は、駆動力の伝達経路上の入力側の部品と接続する入力部材と、出力側の部品と接続する出力部材と、を有している。
図1に示すように、四輪車両の後輪400は、ダブルウイッシュボーン式で構成される懸架装置200に支持されている。
懸架装置200は、後輪400を回転自在に支持するナックル211と、ナックル211を上下動可能に車体に連結するアッパーアーム221およびロアアーム231と、後輪400の上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパー241と、ナックル211を回動させて後輪400の転舵角を変化させるアクチュエータ1と、アクチュエータ1を制御する制御部(不図示)と、を備えている。
モータ10は、回転軸10aが前方を指すようにハウジング70に固定されている。なお、モータ10の回転軸10aは、ハウジング70に設けられたボールベアリング13aに回転自在に支持されている。
ウォームギヤ11の基部11aには、モータ10の回転軸10aが嵌合し、回転軸10aとウォームギヤ11とが一体に回転する。なお、ウォームギヤ11の基部11aと先端11bとは、ボールベリアング13b、13cに回転自在に支持され、ウォームギヤ11の回転軸が偏心し難くなっている。
ウォームホイール12内には、筒状の入力部材30が配置されている。また、この入力部材30内には、筒状の出力部材40が配置されている。
図4に示すように、入力部材30は、ウォームホイール12に内嵌される略円筒状の固定部31と、固定部31から車幅方向外側に設けられた円筒部32と、円筒部32から車幅方向外側へ延びる複数の爪33と、固定部31の内周面から径方向内側に突出する伝達部34、34(図2参照)と、を有している。
なお、固定部31以外の構成の詳細は後述する。
図4に示すように、出力部材40は、入力部材30の固定部31の内側に位置する被伝達部41と、円筒部32の内側に位置し、円筒部32を軸支する軸支部42と、軸支部42の車幅方向外側に設けられたロック部43と、を有している。
なお、各構成の詳細は後述する。
一方で、出力部材40の被伝達部41の車幅方向内側には、ナット51の一部を構成する略円筒状の延出部51aが設けられている。
そして、ナット51(延出部51aを含む)と出力部材40とは、一つのSUS材等を切削等することで形成されている(図7参照)。このため、出力部材40とナット51とは一体であり、入力部材30からモータ10の駆動力が伝達されると、出力部材40とナット51とが一体に回転する。
また、本実施形態の変換装置50は、内周面に螺旋溝が形成された略円筒状のナット51と、外周面に螺旋溝が形成された略円柱状のねじ軸52と、ナット51の螺旋溝とねじ軸52の螺旋溝との両方に収容される複数のボール53と、を備える。
このロックナット26は、ボールベアリング54の内輪に対して車幅方向外側から当接し、ナット51が車幅方向内側に位置ずれしないように規制されている。
さらに、ボールベアリング54の外輪にハウジング70の段差部72が当接し、ボールベアリング54が車幅方向外側に移動しないように規制されている。
また、本実施形態では、ロッド60の突出量が増加すると、後輪400がトーイン側に回動する構成となっている。一方、ロッド60の突出量が減少すると、伸縮アクチュエータ1が収縮し、後輪400がトーアウト側に回動する構成となっている。
さらに、ねじ軸52の車幅方向内側に、有底筒状の有底筒部93が形成され、この有底筒部93内に被検出部91と検出部92とが収容されている。このため、ハウジング70内におけるストロークセンサ90の占有空間が狭小になり、アクチュエータ1が小型化する。
図6に示すように、逆入力防止装置20は、平坦面44が形成されたロック部43を有する出力部材40と、ロック部43の外周を囲む略円形状の内周面21aが形成されたアウターケース(外周壁部)21と、各平坦面44と内周面21aとの間に配置された一対のピン22、23と、一対のピン22、23の間に配置された複数の弾性体24と、複数の爪33を有する入力部材30と、取付部80(図4参照)と、を備えている。
以下、回転方向(回動方向)に関し、車幅方向の内側から外側に向って視た場合を基準として説明する。よって、「右回り」とは、図6の矢印Aが指す方向であり、「左回り」とは、図6の矢印Bが指す方向である。
また、図4に示すように、アウターケース21の車幅方向内側には、ハウジング70に螺合する固定スクリュー25が配置されている。そして、アウターケース21は、固定スクリュー25により車幅方向外側に締め付けられている。
このため、図3に示すように、アウターケース21とこのアウターケース21に隣接するボールベアリング54とが、固定スクリュー25とハウジング70の段差部72とに挟まれ、車幅方向に移動しないようにハウジング70に固定されている。
平坦面44は、ロッド60の中心軸Oを通る直線H1に対して直交している。このため、図8に示すように、平坦面44とアウターケース21の内周面21aとの幅L1は、平坦面44の中央部44aから平坦面44の右端部44b側や左端部44c側(両端側)に向うにつれて次第に狭くなる。
なお、図8に示すように、一対のピン22,23において、弾性体24を基準に右回り方向に配置されたピンを右側ピン22と称し、左回り方向に配置されたピンを左側ピン23と称する。
弾性体24は、蛇腹状の板バネであり(図7参照)、縮められた状態で一対のピン22、23の間に設けられている。このため、弾性体24により周方向に離間するように常時付勢された一対のピン22、23のそれぞれは、幅狭になっている平坦面44の右端部44bと内周面21aとの間や、左端部44cと内周面21aとの間に挟まり、出力部材40が回動不能となる。
この結果、ロッド60に外力が入力しても出力部材40が回動しないことから、出力部材40から入力部材30に外力が伝達することがない。
具体的に説明すると、ウォームホイール12が右回りに回動した場合、爪33は、弾性体24の付勢力に抗って左側ピン23を右回りに押圧する。このため、平坦面44の左端部44cと内周面21aとの間に挟まれていた左側ピン23が、平坦面44の中央部44aの方に移動し、ロック部43(出力部材40)の右回りの回動不能状態が解除される。
なお、爪33に押圧されない右側ピン22は、平坦面44の右端部44bと内周面21aとの間に挟まっている状態が維持されるため、ロック部43(出力部材40)の左回りへの回動不能状態も維持されている。
図2に示すように、伝達部34、34は、固定部31の内周側で180度ずれて設けられており、対向している。
一方で、図9(a)に示すように、被伝達部41の外周面において、伝達部34に対向する部分に、平坦状の平坦面41aが形成されている。
なお、被伝達部41の外周面において、伝達部34に対向していない部分には、固定部31の内周円弧面36に当接する円弧状の外周円弧面46が形成されている。
このため、入力部材30が回転した場合、図9(b)に示すように、押圧面35が被押圧面45と面接触するようになっている。
また、押圧面35が被押圧面45に面接触している状態から、さらに入力部材30が回転すると、押圧面35が被押圧面45を周方向に押圧する。これにより、図9(c)に示すように、被伝達部41が回転し、出力部材40にモータ10の駆動力が伝達される。
なお、図9(a)に示すように、伝達部31の内周面において押圧面35、35との間の部分は、中央部に向うにつれて平坦面41から離間するように窪む凹面47が形成されており、押圧面35以外の部分が平坦面41aに接触しないようになっている。
ここで、この隙間S2は、入力部材30の回転により爪33が周方向に回動して一対のピン22,23のいずれか一方を押圧してロック部43の回転不能が解除される後に、押圧面35が被押圧面45に当接する程度の距離に形成されている。
このため、例えば、入力部材30の回転により伝達部34と爪33とが右回り方向に回動した場合、最初に、爪33が左側ピン22を押圧し、ロック部43が回転可能状態となり(図8(b)参照)、つぎに、伝達部34の押圧面35が被伝達部41の被押圧面45に当接するようになる(図9(b)参照)。
そして、更に入力部材30が回転すると、図9(c)に示すように、押圧面35が被押圧面45を周方向に押圧し、出力部材40が回転する。
なお、入力部材30と出力部材40との両者が回転している場合、図8(c)に示すように、爪33が左側ピン23を押圧した状態(回転可能な状態)が維持されている。
図5に示すように、円筒部32は、円筒状を呈し、略円形状の内周面32aを有している。また、軸支部42の外周面42aは略円形状を呈し、円筒部32の内径と軸支部42の外径とが略同一径に形成されている。
このため、入力部材30は、入力部材30と出力部材40との回転軸が同軸となった状態で、出力部材40に回動自在に支持されている。
そして、モータ10の駆動力がウォームホイール12及び入力部材30に伝達され、出力部材40に伝達されていない場合、円筒部32の内周面32aが軸支部42の外周面42aを摺動しながら、ウォームホイール12と入力部材30とが出力部材40回りに回動する。
ここで、円筒部32が軸支部42の外周面42aを摺動するものの、ロック部43が一対のピン22、23により回転不能となっているため、出力部材40は回転しない。
そして、モータ10の駆動力が出力部材40に伝達された場合、つまり、出力部材40の回転不能が解除されるとともに、伝達部34の押圧面35が被伝達部41の被押圧面45を押圧した場合には、ウォームホイール12と入力部材30と出力部材40とナット51とは、ロッド60の中心軸O回りに回転するようになる。
このため、入力部材30の回動時において、内周円弧面36、36が外周円弧面46、46を摺動しており、出力部材40の被伝達部41も入力部材30を軸支する機能を有している。
取付部80は、出力部材40の外周面に形成されたねじ溝に螺合するロックナット81と、ロックナット81よりも車幅方向外側に設けられて入力部材30を車幅方向外側に付勢するスプリングシート82と、ロックナット81とスプリングシート82との間に配置された第1ワッシャ83と、スプリングシート82と入力部材30の固定部31との間に配置された第2ワッシャ84と、入力部材30の円筒部32と出力部材40のロック部43との間に配置された第3ワッシャ85と、を備えている。
これによれば、スプリングシート82に付勢されていることから、入力部材30が出力部材40の軸方向に移動することなく、かつ、入力部材30と出力部材40との相対的回動が許容された状態で、入力部材30が出力部材40に取り付けられる。
また、第1ワッシャ83〜第3ワッシャ85が介在していることから、入力部材30と出力部材40とが相対的に回動し易くなっている。
さらに、本実施形態によれば、入力部材30が出力部材40の軸支部42と被伝達部41の外周円弧面46に軸支されているため、入力部材30を回転自在に支持するベアリング自体が不要となる。
つまり、本実施形態によれば、ウォームホイール12と入力部材30と出力部材40とを支持するベアリングが不要となり、部品点数が大きく低減する。
このため、ウォームホイール12と入力部材30と出力部材40とナット51との回転時の振動が低減し、静寂性が向上するとともに、ウォームホイール12と入力部材30と出力部材40とナット51との回転を支持するボールベアリング54及びローラベアリング55に対する負荷が低減し、長寿命化を図ることができる。
たとえば、実施形態の逆入力防止装置20は、出力部材40のロック部43の平坦面44に対向する円形状の内周面21aとして、アウターケース21を備えているが、ハウジング70の内周面に、円形状の内周面21aを形成してもよい。これによれば、アウターケース21を不要とすることができる。
たとえば、ウォームギヤ11、ウォームホイール12以外の回転伝達部材としては、ベルトとプーリとが挙げられる。または、傘歯車を用いて、モータ10の回転軸10aの回転が入力部材30に伝達されるようにしてもよく、他には、モータ10の回転軸10aの向きを入力部材30と同方向にし、平歯車によりモータ10の回転軸10aの回転を入力部材30に伝達されるようにしてもよい。
そして、ウォームギヤ11、ウォームホイール12以外の回転伝達部材を用いた場合には、入力部材と回転伝達部材とを一体に構成することで、実施形態で説明したウォームギヤ11、ウォームホイール12と同じ効果を得ることができる。
10 モータ
10a 回転軸
11 ウォームギヤ(回転伝達部材)
12 ウォームホイール(回転伝達部材)
20 逆入力防止装置
21 アウターケース
21a 内周面
22、23 ピン
24 弾性体
25 固定スクリュー
26 ロックナット
30 入力部材
31 固定部
32 円筒部
33 爪
34 伝達部
35 押圧面
40 出力部材
41 被伝達部
42 軸支部
43 ロック部
44 平坦面
45 被押圧面
50 変換装置
51 ナット
52 ねじ軸
53 ボール
54 ボールベアリング
55 ローラベアリング
60 ロッド
70 ハウジング
80 取付部
Claims (8)
- 回転軸を有するモータと、
前記回転軸の回転を伝達する回転伝達部材と、
前記回転伝達部材の回転に伴い回転する入力部材及び出力部材を有し、前記出力部材側に入力された外力を前記入力部材に伝達することを防止する逆入力防止装置と、
前記出力部材の回転に伴い回転するナットを有し、前記ナットの回転運動を直線運動に変換する変換装置と、
前記変換装置の直線運動により進退するロッドと、
を備え、
前記入力部材と前記回転伝達部材とは、一体であり、
前記出力部材と前記ナットとは、一体であり、
前記入力部材は、内周面から径方向内側に突出する伝達部を有し、
前記出力部材は、前記伝達部の軌跡上に位置する被伝達部を有し、
前記伝達部は、前記入力部材の回転により周方向に移動して、前記出力部材の前記被伝達部を周方向に押圧する
ことを特徴とするアクチュエータ。 - 回転軸を有するモータと、
前記回転軸に連結するウォームギヤと、
前記ウォームギヤに歯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に伴い回転する入力部材及び出力部材を有し、前記出力部材側に入力された外力を前記入力部材に伝達することを防止する逆入力防止装置と、
前記出力部材の回転に伴い回転するナットを有し、前記ナットの回転運動を直線運動に変換する変換装置と、
前記変換装置の直線運動により進退するロッドと、
を備え、
前記入力部材と前記ウォームホイールとは、一体であり、
前記出力部材と前記ナットとは、一体であり、
前記入力部材は、内周面から径方向内側に突出する伝達部を有し、
前記出力部材は、前記伝達部の軌跡上に位置する被伝達部を有し、
前記伝達部は、前記入力部材の回転により周方向に移動して、前記出力部材の前記被伝達部を周方向に押圧する
ことを特徴とするアクチュエータ。 - 前記入力部材は、前記回転伝達部材又は前記ウォームホイールが固定される円筒状の固定部を有し、
前記固定部の内周面に前記伝達部が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアクチュエータ。 - 前記入力部材は、略円形状の内周面を有する円筒部を有し、
前記出力部材は、前記円筒部の内側に位置し、前記円筒部を軸支する軸支部を有することを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ。 - 前記モータの駆動力が前記入力部材に伝達され、前記出力部材に伝達されていない場合、前記円筒部の内周面が前記軸支部の外周面を摺動しながら、前記回転伝達部材と前記入力部材、又は前記ウォームホイールと前記入力部材、が前記出力部材回りに回動することを特徴とする請求項4に記載のアクチュエータ。
- 前記逆入力防止装置は、
外周面に複数の平坦面が形成されたロック部を有する前記出力部材と、
前記ロック部の外周を囲む略円形状の内周面が形成された外周壁部と、
前記平坦面と前記内周面との間に配置された一対のピンと、
前記一対のピンの間に配置され、前記一対のピン同士を周方向に離間するように付勢する複数の弾性体と、
前記外周壁部と前記ロック部との間であって、前記複数の平坦面に対して周方向にずれて配置された複数の爪を有する前記入力部材と、
を備え、
前記弾性体によって押圧された前記一対のピンのそれぞれが前記平坦面と前記内周面との間に挟まり、前記出力部材が回動不能になり、
前記入力部材の回動により周方向に移動する前記爪が前記弾性体の付勢力に抗って前記一対のピンのどちらか一方を押圧し、前記出力部材が回動可能になる
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のアクチュエータ。 - 前記被伝達部と前記伝達部とは、周方向に離間している
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のアクチュエータ。 - 進退するロッドを有するアクチュエータを備え、前記ロッドの進退によって車両の車輪が転舵される車両用転舵装置であって、
前記アクチュエータは、
前記ロッドと、
回転軸を有するモータと、
前記回転軸の回転を伝達する回転伝達部材と、
前記回転伝達部材の回転に伴い回転する入力部材及び出力部材を有し、前記出力部材側に入力された外力を前記入力部材に伝達することを防止する逆入力防止装置と、
前記出力部材の回転に伴い回転するナットを有し、前記ナットの回転運動を前記ロッドの直線運動に変換する変換装置と、
を備え、
前記入力部材と前記回転伝達部材とは、一体であり、
前記出力部材と前記ナットとは、一体であり、
前記入力部材は、内周面から径方向内側に突出する伝達部を有し、
前記出力部材は、前記伝達部の軌跡上に位置する被伝達部を有し、
前記伝達部は、前記入力部材の回転により周方向に移動して、前記出力部材の前記被伝達部を周方向に押圧する
ことを特徴とする車両用転舵装置。
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