JP6945799B2 - 後輪操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の後輪を支持するサスペンション機構のうち車輪の側の部材と車体の側の部材とに亘って取り付けられ、モータによって後輪を操舵する後輪操舵装置に関する。

従来、このような後輪操舵装置としては、例えば特許文献１に示すものがある。このような後輪操舵装置が備えられた車両では、ステアリングハンドルの操作に応じて前輪と共に後輪が転舵される。その際には、駆動電流が供給されてモータが回転し、この回転運動がボールネジなどを介してシャフトの直線運動に変換される。このシャフトは後輪の支持部に連結されており、シャフトの移動距離に応じて後輪が転舵される。

当該公知文献の〔００１１〕〜〔００１５〕の記載および図２によれば、ケーシング２１の内部にモータ３０が内蔵され、このモータ３０の回転駆動に基づいてシャフト２２が往復の直線運動に変換される。モータ３０は、ケーシング２１に固定された永久磁石３２と、当該永久磁石の中心側に位置し、電流が供給されるロータ３１を備えている。ロータ３１と共にボールナット４１が回転し、この回転がボールナット４１に係合するボールネジ４２に伝達される。ボールネジ４２はシャフト２２の一部に一体形成されているが、シャフト２２は他の構成物によってケーシング２１に対して相対回転しない。これにより、モータ３０の駆動によってシャフト２２の往復直線運動が可能となる。

特開平６−２１１１４３号公報

上記特許文献１の図２によれば、モータ３０によって駆動されるロータ３１はベアリング２３，２４によって支持されている。特に、ベアリング２４は環状の支持部材を介してケーシング２１に支持されている。当該特許文献１ではこの支持部材の取り付け構造は明確に記載されていないが、通常であれば、このような支持部材はケーシング２１と別体に形成され、ケーシング２１に内挿されたあと位置決め用のＣリングなどによって固定される。

ただし、このような支持部材はケーシング２１の内面に沿って固定位置まで移動させる必要がある。よって、支持部材とケーシング２１の内面との間には僅かな隙間が存在する。この隙間のため、モータ３０が駆動されロータ３１が回転すると、ロータ３１の回転振動がベアリング２４を介してケーシング２１の壁面に伝達され、異音が発生する。このような異音は、特に車内の静寂性が高い車両の場合などでは運転者が不快に感じる要因となる。

また、支持部材が振動する結果、ロータ３１やロータ３１から回転が伝えられるボールナット４１の回転動作が円滑でなくなり、モータの駆動効率が低下するなどの不都合も生じる。

このような問題に鑑み、従来から後輪駆動装置の技術分野では、モータの駆動が円滑で静寂性に優れたアクチュエータの開発が求められている。

（特徴構成）
本発明に係る後輪操舵装置の特徴構成は、
車両の後輪を支持するサスペンション機構のうち、車輪の側の部材と、車体の側の部材とに亘って取り付けられ、
両端に設けられた第１連結部および第２連結部と、
前記第１連結部から延出する筒状のハウジングと、
前記第２連結部から延出して前記ハウジングの内部で前記ハウジングの軸芯と同一軸芯上に往復移動可能なロッドと、
前記ハウジングの内部に設けられて前記ロッドを駆動するモータと、
前記モータの出力軸の回転速度を減速しつつ当該回転を前記ロッドの往復移動に変換する減速部と、
前記ハウジングの内側に配置され、前記モータと前記減速部との間を仕切ると共に、前記出力軸を支持する軸受を有するカバーと、を備え、
前記カバーと前記ハウジングとの間に、互いの振動伝達を抑制する防振材が設けられ、
前記ハウジングが金属材料で構成されると共に、前記カバーが樹脂材料で構成され、
前記カバーが、前記ハウジングの内面の全周に対向する外周面を備え、当該外周面と前記内面との間に前記防振材が全周に亘って設けられ、
前記防振材がゴム製のリング部材であり、
前記カバーの前記外周面のうち軸心の方向に沿った一方の縁部に前記軸心に沿って外側が窄まるテーパー部が形成されている点にある。

（効果）
本構成のように、カバーとハウジングとの間に、互いの振動伝達を抑制する防振材が設けられることで、モータの回転に基づく振動がカバーからハウジングに伝達され難くなる。よって、車内に伝わる振動や騒音が大幅に低減された後輪操舵装置を得ることができる。

（効果）
モータと減速部との間を仕切るカバーは、例えば樹脂材料を用いて構成される。これにより、モータの出力軸の軸受けを効率的に構成することができる。ただしこの場合、ハウジングに対する取り付けに際してカバーに過度な応力が集中しないように、隙間嵌めなどの構成とされることが多い。このような隙間の残存により、モータの駆動時に出力軸の振動がカバーを介してハウジングに伝わる可能性がある。

そこで、本構成のごとく、ハウジングの内面とカバーの外周面との間に全周に亘って防振材を設けることで、特にカバーからハウジングに伝わる振動を効果的に低減することができる。これにより、振動や音の発生をさらに抑制した後輪操舵装置を得ることができる。

（効果）
本構成のように防振材をゴム製のリング部材とし、例えばゴム材料の種類や弾性を適度に選択することで防振効果をさらに高めることができる。

また、ゴム材料の弾性を利用して、ハウジングに対するカバーの位置を適切に設定することができ、モータの出力軸の軸芯を長期に亘って適正位置に調芯する効果を維持することもできる。

さらには、ゴム製のリング部材であれば構造が簡単であって製造が容易であり、後輪操舵装置のコスト上昇を抑えることもできる。
加えて、カバーの外周面のうち軸心の方向に沿った一方の縁部に軸心に沿って外側が窄まるテーパー部を形成しておくことで、例えば、リング部材をカバーの外周面に設けた溝部に装着する場合に装着作業が容易になる。また、この場合に、リング部材を装着したカバーをハウジングの内部に挿入する作業も容易となる。
仮に、リング部材をハウジングの内面に設けた溝部に取り付ける場合には、リング部材を予め当該溝部に装着しておくことができる。その後、カバーを挿入する際には、カバーの端部にテーパー部を設けてあるため、カバーの挿入に際してテーパー部の先端がリング部材に当接することは少ない。また、仮にテーパー部の表面がリング部材に当接する場合でもテーパー部の面は所定の角度を有するから、リング部材は当該面によって溝部の底面に押し付けられるに過ぎない。よって、リング部材の抜け出しが確実に防止される。

（特徴構成）
本発明に係る後輪操舵装置においては、前記リング部材を配置する環状の溝部が、前記外周面および前記内面のうち少なくとも何れか一方に設けられていると好都合である。

（効果）
リング部材をハウジングの内面およびカバーの外周面の間に配置する場合、リング部材を溝部に嵌めこむ構成であれば装着が容易となり、さらに当該位置からリング部材が脱落し難いものとなる。ただし、装着のための溝は、ハウジングの内面に設けておいても良いし、カバーの外周面に設けておいても良い。

例えば、カバーの外周面に溝を設ける構成とすることで、カバーの縁部による傷付きなどを防止することができる。ただし、カバーの外周面に溝部を設ける場合、当該溝部にリング部材を設置した状態でカバーをハウジングの内部に挿入することとなる。仮に、ハウジングの挿入開口からリング部材の取付位置までの距離が長い場合、リング部材がハウジングの内面と擦れる距離が長くなる。よって、この場合には、ハウジングの内面を極力凹凸のない平滑な面に構成しておくのが好ましい。

また、溝部をハウジングの内面に設ける場合には、ハウジングに対するカバーの挿入に先立ってリング部材を溝部に装着することが多い。この場合、カバーの挿入に際してカバーの外周面がリング部材に当接し、軸方向に沿った所定の距離だけ摺接する。ただし、カバーの外周面のうち軸方向に沿う長さはそれほど長くはなく、摺動距離も限られるため、リング部材が損傷する事態は殆ど生じず、リング部材を確実に設置することができる。

尚、リング部材の断面直径の寸法に合わせて、カバーの外周面とハウジングの内面との双方に溝部を設けておいても良い。

本発明に係る後輪操舵装置の全体構成を示す説明図 第１実施形態に係る後輪操舵装置の要部構成を示す分解斜視図 第１実施形態に係る防振材の取付構造を示す要部断面図 第２実施形態に係る防振材の取付構造を示す要部断面図 第３実施形態に係る防振材の取付構造を示す要部断面図 第４実施形態に係る防振材の取付構造を示す要部断面図

〔第１実施形態〕
本発明に係る後輪操舵装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。

(概要)
図１乃至図３に、本発明に係る第１実施形態の後輪操舵装置Ｓの構造を示す。当該後輪操舵装置Ｓは、例えば四輪操舵システム（４ＷＳ）の一部を構成する。この後輪操舵装置Ｓは、車両の後輪ＲＬ、ＲＲを支持するサスペンション機構のうち、車輪の側の部材と、車体の側の部材とに亘って取り付けられる。

具体的には、図１に示すように、車体側のクロスメンバ９５に対して左右のホイールサポート９６が揺動自在に連結されており、これら左右のホイールサポート９６は、クロスメンバ９５に揺動自在に設けられた操舵リンク９７に夫々左右のタイロッド９８を介して連結されている。今般の後輪操舵装置Ｓは、両端に設けた第１連結部Ｊ１および第２連結部Ｊ２がクロスメンバ９５の一部と操舵リンク９７の一端とに夫々連結され、当該後輪操舵装置Ｓの伸縮によって操舵リンク９７を揺動することで後輪を操舵する。

図１に示すように、第１連結部Ｊ１からは筒状のハウジング１が延出しており、第２連結部Ｊ２からはハウジング１の内部に向けてハウジング１の軸芯Ｘと同軸芯上に往復移動可能なロッド２が延出している。ハウジング１の内部には、ロッド２を駆動するモータＭが設けられている。モータＭはハウジング１の内部に設けたコントローラ９２によって制御される。

(減速部)
モータＭを構成するロータ４の出力軸４１には、出力軸４１の回転速度を減速しつつこの回転をロッド２の往復移動に変換する減速部５が設けられている。減速部５としては例えば遊星ギア機構が用いられる。モータＭの出力軸４１は中空構造であり、二つのベアリングＢ１，Ｂ２で支持されている。一方のベアリングＢ２は、第２連結部Ｊ２の側でハウジング１に取り付けられている。他方のベアリングＢ１は、ハウジング１に内挿された環状のカバー６に設けられた孔部６１に取り付けられている。このカバー６は、ハウジング１の内部においてモータＭと減速部５とを仕切っている。

出力軸４１の端部のうち例えば第１連結部Ｊ１に近い端部には、遊星ギア機構を構成するサンギア５１が固定されている。サンギア５１には、プラネタリギア５２、リングギア５３が歯合している。例えば３個のプラネタリギア５２が環状のキャリア５４に軸支され、このキャリア５４はベアリングＢ３を介してハウジング１に固定されている。因みに、当該ベアリングＢ３およびリングギア５３は、例えばハウジング１に内挿された筒状の支持体７に固定されている。

ハウジング１やロータ４あるいはキャリア５４は、例えば鋼材あるいはアルミニウム材などの金属で構成される。また、カバー６やサンギア５１・プラネタリギア５２・リングギア５３は、例えば樹脂材料で構成される。

図１および図３に示すように、キャリア５４の中心部には、ロータ４と同軸芯上の雌ネジ部４２が設けられている。雌ネジ部４２は、ロッド２の端部に形成された雄ネジ部２１に螺合している。ロータ４の回転が、減速部５を介してキャリア５４に伝えられ、キャリア５４の回転が雌ネジ部４２および雄ネジ部２１を介してロッド２に伝達され、ロッド２が軸芯Ｘに沿って往復移動する。

尚、ロッド２は、位置検出部９１等においてハウジング１に対して回転不能すなわちスラスト移動のみ可能に支持されている。ロッド２は、例えばロッド２と一体に設けられた磁石の位置を計測する位置検出部９１により位置が特定される。

〔カバー〕
本実施形態の後輪操舵装置Ｓでは、モータＭの駆動に基づく振動や騒音の発生を防止するためにカバー６の固定部を以下の如く構成している。図３に示すように、カバー６は、その外周面６５をハウジング１の内面１１に対向させた状態で、モータＭと減速部５との間に挿入され固定される。

図３に示すように、カバー６をハウジング１の所定位置に設置する際には固定リング１３が用いられる。この固定リング１３は、例えばＣ字状の部材であり、ハウジング１の内面１１に形成した環状のハウジング溝１２に係合させる。カバー６の縁部には、この固定リング１３が嵌まり込む段部６４が形成してある。この段部６４を設けて固定リング１３をカバー６の側に近付けることにより、カバー６に隣接する減速部５がより近付き、ハウジング１の長さが短くなる。このように、カバー６は固定リング１３とモータＭとによって挟まれ、ハウジング１の内部に位置固定される。

カバー６の中心側に設けた孔部６１はベアリングＢ１の保持部となる。モータＭが駆動されるとロータ４が回転し、この回転が減速部５の遊星歯車機構に伝達されるが、その際にロータ４には幾分の振動が発生する。この振動は、ベアリングＢ１を介してカバー６に伝わり、さらにハウジング１に伝わってハウジング１の全体が振動することになる。また、カバー６とハウジング１との衝突音が騒音となり、ハウジング１の全体が振動することで周囲に広がる騒音が大きくなることもある。

そこで、図３に示すように、カバー６の外周面６５とハウジング１の内面１１との間に防振材８を設けておく。この防振材８は、例えば、シリコン材などを利用することができ、形状は任意である。例えば、図２および図３に示すようにカバー６の外周面６５の全周を覆う薄板状にすることができる。また、この他に、周方向に沿って断続的に防振材８を貼り付けるものであっても良い。

このように、カバー６とハウジング１との間に防振材８を設けることで、モータＭの回転に基づく振動がカバー６からハウジング１に伝わるのを抑制することができる。よって、車内に伝わる振動や音が大幅に軽減される。

また、このような防振材８は所定の弾力性を有する。よって、ハウジング１の内面１１に対してカバー６のガタつきを無くすと同時に、ハウジング１に対するカバー６およびロータ４の調芯効果が発揮される。よって、モータＭの駆動がより円滑なものとなる。

尚、カバー６が樹脂材料で構成され、ハウジング１が各種の金属材料で構成される場合で、防振材８をカバー６の外周面６５の全周に亘って設ける場合に、防振材８はより効果的なものとなる。即ち、カバー６を樹脂材料で形成する場合、モータＭの出力軸４１の軸受けが簡略かつ効率的に得られることとなり、当該装置の低コスト化を図ることができる。

樹脂材料としては、例えば、耐熱性や耐油性や寸法安定性に優れ、高い機械的強度を有するポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等が好適である。その場合、ハウジング１への取り付けに際してカバー６に過度な応力が集中しないように、両者の取り合いは隙間嵌めなどの構成とされる。その場合、カバー６とハウジング１との間には幾分の隙間が生じるから、モータＭの駆動時に生じる振動がカバー６を介してハウジング１に伝わり易くなる。

このようにカバー６を樹脂材料で形成した場合には、特にハウジング１の内面１１とカバー６の外周面６５との間に全周に亘って防振材８を設けることで、カバー６からハウジング１に伝わる振動を効果的に低減することができる。

〔第２実施形態〕
防振材８の構成としては、図４に示すように、例えばゴム製のリング部材８２で構成する。

ゴム材料を用いる場合、ゴム材料の種類や弾性特性を適宜選択することで、防振効果を最適に設定することができる。また、ゴム材料の弾性を適切に設定することで、ハウジング１に対するカバー６の彫芯効果が適切なものとなる。ゴム材料の種類を適宜選択することで、このような防振効果や彫芯効果を長期に亘って維持することもできる。さらに、ゴム製のリング部材８２であればより簡便に構成することができ、後輪操舵装置Ｓの低コスト化にもなる。用いるゴム材料としては、例えば、耐摩耗性や耐油性に優れたニトリルゴム（ＮＢＲ）等が好ましい。

図４には、断面形状が例えば円形のリング部材８２が示されている。図４ではリング部材８２がハウジング１とカバー６との間で適度な圧縮を受け、楕円形に変形している様子を示している。ただし、リング部材８２の断面形状は楕円形状や矩形状など、ハウジング１とカバー６とに当接させる面積やゴム材料の弾性特性など種々の条件に応じて適宜変更するとよい。

また、図４には、リング部材８２をカバー６の外周面６５に設けた環状の溝部６３に取り付ける例を示している。

このようにリング部材８２を溝部６３に嵌めこむ構成であれば、リング部材８２の装着が容易となりその後、溝部６３から脱落し難いものとなる。特に、カバー６の外周面６５に溝部６３を設ける場合、溝部６３にリング部材８２を取り付けた状態でカバー６をハウジング１の内部に挿入することができるため、カバー６等の取り付け作業が効率的なものとなる。

カバー６をハウジング１の内部に挿入する際には、リング部材８２が若干の圧縮変形を受ける。しかし、リング部材８２が、カバー６の溝部６３とハウジング１の内面１１との間に位置した後は、カバー６の挿入操作に応じて、リング部材８２は溝部６３と共にハウジング１の内部に移動する。よって、カバー６を所定の位置に装着する際にはリング部材８２も所期の位置に確実に設置することができる。

カバー６の外周面６５のうち軸芯Ｘの方向に沿った一方の縁部には、軸芯Ｘの方向に沿って外側が窄まるようなテーパー部６２が形成してある。このようなテーパー部６２を形成することで、リング部材８２をカバー６の外周面６５に装着し易くなる。また、リング部材８２を装着したカバー６をハウジング１の内部に挿入する作業も容易となる。

尚、ハウジング１の内面１１には、固定リング１３を固定する環状のハウジング溝１２が形成されている。このハウジング溝１２は、カバー６を挿入する際にゴム部材を傷付けるおそれがあるため注意が必要である。例えば、リング部材８２の断面寸法に比べて特にハウジング溝１２の幅が大きい場合、カバー６の挿入操作に際してリング部材８２がハウジング溝１２に嵌まり込むおそれがある。この場合、リング部材８２が、ハウジング溝１２の角部と、カバー６の溝部６３の角部とで噛み込まれた状態となり、リング部材８２が損傷する可能性がある。よって、ハウジング溝１２の幅はできるだけ狭く構成するか、リング部材８２の断面寸法のうち軸方向に沿った長さを大きく形成しておくと良い。

このようにカバー６に溝部６３を設ける場合、ハウジング１の設計を特に変更する必要がなく、低振動・低騒音の後輪操舵装置Ｓを合理的に実現することができる。

〔第３実施形態〕
ゴム製のリング部材８２は、図５に示すように、ハウジング１の内面１１に設けた環状の溝部１４に取り付けるものであっても良い。

溝部１４がハウジング１の内面１１に設けられている場合、ハウジング１に対するカバー６の挿入に先立ってリング部材８２を溝部１４に装着する。ハウジング１の内面１１には固定リング１３を取り付けるハウジング溝１２が設けてあるが、リング部材８２は単体で溝部１４に取り付けられるため、リング部材８２がハウジング溝１２で傷付くことはない。

ただし、引き続きカバー６を挿入する際にはリング部材８２を目視することができない。よって、仮にカバー６の挿入姿勢が傾くとカバー６の外周面６５の縁部がリング部材８２に干渉してリング部材８２が溝部１４から押し出されたり、リング部材８２の表面に傷が付く可能性がある。しかしながら、図５に示すように、カバー６の端部には先細状のテーパー部６２を設けてあるため、カバー６の挿入に際してテーパー部６２の先端がリング部材８２に当接することは少ない。また、仮にテーパー部６２の表面がリング部材８２に当接する場合でもテーパー部６２の面は所定の角度を有するから、リング部材８２は当該面によって溝部１４の底面に押し付けられるに過ぎない。よって、リング部材８２の抜け出しが確実に防止される。

尚、リング部材８２を取り付ける溝部６３，１４は、カバー６の外周面６５とハウジング１の内面１１との双方に設けても良い。この場合、双方の溝部６３，１４の深さの合計が長くなるから、断面積の大きなリング部材８２を取り付けることができる。よって、リング部材８２が発揮する防振性能や防音性能あるいは調芯機能をより高めることができる。

〔第４実施形態〕
図６には、防振材８の他の実施形態を示す。ここでは、防振材８を例えば弾性あるいはバネ性を有する線状部材８３で構成する。線状部材８３は、金属製のバネ材料などの他に、樹脂材料あるいはゴム材料などであっても良く、ハウジング１とカバー６との間に反発力を生じさせるものであれば何れの材料であっても良い。

図６には例えば波線形状に構成した線状部材８３を用いる例を示す。当該構成であれば、線状部材８３がカバー６の外周面６５とハウジング１の内面１１との間で挟まれたとき線状部材８３が屈曲可能である。よって、ゴム製のリング部材８２を単なる円環状に形成した場合などと比べて、防振材８の最内径と最大径との差の変化量を大きく確保できる。よって、カバー６とハウジング１との隙間を広く確保して両者の当接を確実に防止しつつ両者を芯合わせすることが容易となる。

さらに、線状部材８３の曲がり変形を利用するものであれば、線状部材８３の材質や断面寸法を適宜選択することで、任意の弾性特性を有する防振材８を得ることができる。尚、当該線状部材８３は、環状に連続しているものの他、Ｃ字状のものであっても良い。

線状部材８３を金属材料で構成する場合には、例えばカバー６の外周面６５とハウジング１の内面１１との双方に溝部６３，１４を形成しておき、当該線状部材８３を係合させるとよい。線状部材８３が金属製であれば自身の剛性が高く、ハウジング１に対するカバー６の位置ずれ防止機能が期待できる。よって、別途の固定リング１３とハウジング溝１２とを省略することができ、後輪操舵装置Ｓの構成をより簡略化することも可能となる。

後輪操舵装置は、例えば、車両の後輪を支持するサスペンション機構のうち車輪の側の部材と車体の側の部材とに亘って取り付けられ、モータによって後輪を操舵する後輪操舵装置に対して広く適用することができる。

１ ハウジング
２ ロッド
４１ 出力軸
５ 減速部
６ カバー
６５ カバーの外周面
８ 防振材
８２ リング部材
Ｊ１ 第１連結部
Ｊ２ 第２連結部
Ｍ モータ
Ｓ 後輪操舵装置
Ｘ 軸芯

Claims (2)

1. 車両の後輪を支持するサスペンション機構のうち、車輪の側の部材と、車体の側の部材とに亘って取り付けられ、
   両端に設けられた第１連結部および第２連結部と、
   前記第１連結部から延出する筒状のハウジングと、
   前記第２連結部から延出して前記ハウジングの内部で前記ハウジングの軸芯と同一軸芯上に往復移動可能なロッドと、
   前記ハウジングの内部に設けられて前記ロッドを駆動するモータと、
   前記モータの出力軸の回転速度を減速しつつ当該回転を前記ロッドの往復移動に変換する減速部と、
   前記ハウジングの内側に配置され、前記モータと前記減速部との間を仕切ると共に、前記出力軸を支持する軸受を有するカバーと、を備え、
   前記カバーと前記ハウジングとの間に、互いの振動伝達を抑制する防振材が設けられ、
   前記ハウジングが金属材料で構成されると共に、前記カバーが樹脂材料で構成され、
   前記カバーが、前記ハウジングの内面の全周に対向する外周面を備え、当該外周面と前記内面との間に前記防振材が全周に亘って設けられ、
   前記防振材がゴム製のリング部材であり、
   前記カバーの前記外周面のうち軸心の方向に沿った一方の縁部に前記軸心に沿って外側が窄まるテーパー部が形成される後輪操舵装置。
2. 前記リング部材を配置する環状の溝部が前記外周面および前記内面のうち少なくとも何れか一方に設けてある請求項１に記載の後輪操舵装置。

Images