CN103448799A - 后轮束角可变车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够高精度且稳定地检测出后束致动器的动作量的后轮束角可变车辆。当通过电动机(46)驱动从动齿轮(53)旋转时，经由销(55)与从动齿轮(53)卡合的旋转传感器(42)的转子(56)也旋转与从动齿轮(53)相同的旋转量。于是，在旋转传感器(42)内生成与转子(56)(即从动齿轮(53))的旋转量对应的检测信号，该检测信号经由线束(59)向转向ECU(7)输出。转向ECU(7)根据旋转传感器(42)的检测信号来运算杆(48)从中立位置的变位(或者从动齿轮(53)的旋转量)，并根据该运算结果来推定实际束角，从而以使实际束角与目标束角之差减小的方式进行驱动电流的反馈控制。

Description

后轮束角可变车辆
技术领域
本发明涉及具备对后轮束角进行可变控制的机构的后轮束角可变车辆，详细而言，涉及能够高精度且稳定地检测后束致动器的动作量的技术。
背景技术
在近年来的四轮机动车中，出现了除了具备根据驾驶员所进行的方向盘的旋转操作而使左右前轮转向的前轮转向机构，还具备根据前轮转向量或车速来对左右后轮的束角进行可变控制的后轮束角控制机构的四轮机动车(后轮束角可变车辆)。在后轮束角可变车辆中，根据驾驶员的转向操作量或车身的运动状态量(车速或横摆角速度、横向加速度、前后加速度)等，使左右后轮同相或反相(前束、后束)转向。后轮束角控制机构由将转向节或轮毂托架(以下，记作转向节)支承为摆动自如的转向主销、将车身与转向节连结的后束致动器等构成，后束致动器由后轮转向ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)来进行驱动控制(参照专利文献1)。
专利文献1的后束致动器包括与车身连结的壳体、由壳体保持为滑动自如且前端与转向节连结的杆、在杆的内部固接的螺母、由壳体保持为旋转自如且与螺母螺合(即，与螺母一起构成进给丝杠)的丝杠轴、经由减速机构来驱动丝杠轴的电动机、检测杆相对于壳体的轴向变位的行程传感器等。行程传感器的检测信号向后轮转向ECU输出，后轮转向ECU根据该检测信号来检测(推定)实际束角，并以减小目标束角与实际束角之差的方式对后束致动器的电动机进行反馈控制。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2011-131859号公报
在专利文献1的后束致动器中，行程传感器为对杆的轴向变位进行磁检测的结构，因此如下所述，存在因进给丝杠的轴向上的松动而使反馈控制变得不稳定这样的问题。通常，为了实现进给丝杠的顺畅的动作，需要在螺母的内螺纹与丝杠轴的外螺纹之间设置规定的间隙，因该间隙而不可避免在进给丝杠上产生轴向的松动。因此，例如在不良路面行驶时等对后轮输入交替的外力时，可能会因丝杠轴相对于螺母在轴向上移动(或者振动)松动的量，而使实际束角增减，从而在基于目标束角与实际束角之差的反馈控制中可能产生波动等。
发明内容
本发明鉴于这样的背景而提出，其目的在于提供一种能够高精度且稳定地检测后束致动器的动作量的后轮束角可变车辆。
本发明的第一方面涉及一种后轮束角可变车辆V，其通过在轴向上进行伸缩动作的后束致动器41使由后轮支承构件16支承的后轮3的束角变化，其中，所述后束致动器具备：与所述后轮支承构件和车身1中的某一方连结的壳体45；由所述壳体保持的电动机46；与所述后轮支承构件和所述车身中的另一方连结的杆48；设置在所述壳体和所述杆中的某一方上的螺母47；设置在所述壳体和所述杆中的另一方上，与所述螺母一起构成进给丝杠49的丝杠轴72；由所述壳体保持，将所述电动机的旋转向该螺母或该丝杠轴传递，以使所述螺母和所述丝杠轴在轴向上相对变位的旋转传递机构53、81；以及对所述螺母及所述丝杠轴中被该旋转传递机构传递旋转的一方的旋转量和所述旋转传递机构的旋转量中的某一方的旋转量进行检测的旋转量检测机构42，根据所述旋转量检测机构的检测结果来推定所述后束致动器的动作量，并使用该推定结果对所述电动机进行反馈控制。
另外，在本发明的第二方面涉及的后轮束角可变车辆中，所述旋转传递机构包括与在所述电动机的轴51上形成的主动齿轮52啮合的从动齿轮53、或由该主动齿轮驱动的行星齿轮式减速机构81。
另外，在本发明的第三方面涉及的后轮束角可变车辆中，所述杆不经由齿轮而与所述后轮支承构件连结。
【发明效果】
根据本发明的第一方面，由于旋转量检测机构对旋转传递机构或螺母(或者丝杠轴)的旋转量进行检测，并根据该检测结果来推定后束致动器的动作量，因此即使在丝杠轴与螺母之间存在轴向的松动，也能够稳定地进行基于目标束角与实际束角之差的反馈控制。另外，根据第二方面，由于旋转量检测机构对从动齿轮等外径比较大的旋转构件的旋转量进行检测，因此能够高精度地推定出后束致动器的动作量。另外，根据第三方面，由于杆不经由齿轮而与后轮支承构件连结，因此作为结构来说不会变得复杂，但杆自身会强烈地受到外力的影响。然而，由于旋转量检测机构对旋转传递机构或螺母(或者丝杠轴)的旋转量进行检测，因此能够在不受到强的外力的影响的情况下推定后束致动器的动作量。
附图说明
图1是第一实施方式涉及的后轮束角可变车辆的简要结构图。
图2是表示第一实施方式涉及的后轮束角可变机构的立体图。
图3是第一实施方式涉及的后束致动器的纵剖视图。
图4是第二实施方式涉及的后束致动器的纵剖视图。
【符号说明】
1  车身
2  轮胎
3  车轮
4  后悬架
6  后轮束角可变机构
7  转向ECU
16  后轮侧转向节
42  旋转传感器
45  壳体
46  电动机
47  螺母
48  杆
51  轴
52  主动齿轮
53  从动齿轮(旋转传递机构)
56  转子
72  丝杠轴
81  行星齿轮式减速机构(旋转传递机构)
91  传感器圆盘(censor disk)
92  电磁式旋转检测器
V  机动车
具体实施方式
以下，参照附图，对将本发明适用于后轮束角可变式机动车的两个实施方式详细地进行说明。需要说明的是，在整体结构的说明中，对于四个车轮或相对于这四个车轮配置的构件、即轮胎或悬架等而言，在各自的数字的符号后附加表示前后左右的小写英文字母后缀，例如记作车轮3fl(左前)、车轮3fr(右前)、车轮3rl(左后)、车轮3rr(右后)等，另一方面，在后轮束角可变机构涉及的构件上，在数字的符号后附加表示左右的大写英文字母后缀，例如记作后束致动器41L(左)、后束致动器41R(右)等。
《第一实施方式》
<机动车的整体结构>
如图1所示，安装有轮胎2的车轮3在机动车V的车身1上前后左右地设置，上述各车轮3通过由悬架臂、弹簧、减震器等构成的悬架4而悬置在车身1上。在机动车V上设置有用于左右前轮3fl、3fr的转向辅助的EPS(Electric Power Steering：电动动力转向)5、分别用于左右后轮3rl、3rr的转向(束角调整)的左右后轮束角可变机构6L、6R、对EPS5及两后轮束角可变机构6L、6R进行驱动控制的转向ECU(Electronic ControlUnit：电子控制单元)7。
EPS5将由未图示的齿条或小齿轮构成的转向齿轮11、在后端安装有方向盘12的转向轴13、对转向轴13提供转向助力的EPS电动机14作为主要构成要素，在转向轴13上安装有转向角传感器(转向角检测机构)15。另一方面，后轮束角可变机构6L、6R由夹装在车身1与后轮侧转向节16rl、16rr之间的直动式的后束致动器41L、41R、用于检测后束致动器41L、41R的动作量的旋转传感器42L、42R等构成。而且，在机动车V上，除了检测车速的车速传感器21之外，检测横向加速度的横G传感器22、检测横摆角速度的横摆角速度传感器23、检测前后加速度的前后G传感器24等设置在车身1的适当位置处。
转向ECU7由微型计算机或ROM、RAM、周边电路、输入输出接口、各种驱动器等构成，且经由通信线路(在本实施方式中为CAN(ControllerArea Network))与各传感器15、21～24、42、EPS电动机14及两后轮束角可变机构6L、6R等连接。并且，转向ECU7根据来自各传感器15、21～24、42的输入信号，来设定前轮侧助力或后轮束角的目标值，之后对EPS5及后束致动器41L、41R进行反馈控制。
<后轮束角控制机构>
接着，参照图2，对左后轮侧的后轮束角可变机构的结构进行说明。需要说明的是，后悬架或后轮束角可变机构在左后轮侧和右后轮侧呈左右对称，因此在后轮束角可变机构及后束致动器(图3)的说明中，为了避免标记复杂，不附加后缀而记作后轮侧转向节16、后束致动器41等。
图2所示，后悬架4采用了双横臂形式，由将后轮侧转向节16能够上下运动地连结于车身1的上臂25及下臂26、将后轮侧转向节16与车身1连结的减震器27、卷绕安装在减震器27的上部外周上的弹簧28等构成。后轮3由后轮侧转向节16支承为旋转自如，与后轮侧转向节16一起向上下等进行变位。
上臂25及下臂26的基端分别经由橡胶衬套31、32与车身1连结，前端分别经由球窝接头33、34与后轮侧转向节16的上部和下部连结。后束致动器41的基端经由车身侧橡胶衬套43与车身1连结，前端经由转向节侧橡胶衬套44与后轮侧转向节16的后部连结。减震器27的上端经由橡胶衬套(未图示)与车身1连结，下端经由橡胶衬套38与后轮侧转向节16的上部连结。
<后束致动器>
接着，参照图3，说明后束致动器41的结构。需要说明的是，在后束致动器41的说明中，在图3中用箭头示出前后·左右，并据此标记位置或方向。
如图3所示，后束致动器41除了包括构成装置的外部轮廓的壳体45之外，还包括由壳体45保持的电动机46、螺母47、杆48等。在本实施方式的情况下，壳体45由第一壳体半体45a和第二壳体半体45b构成，该第一壳体半体45a在右端压入有车身侧橡胶衬套43，该第二壳体半体45b通过未图示的螺栓与第一壳体半体45a紧固连结。
在第一壳体半体45a上，由转向ECU7进行驱动控制的电动机46与后部紧固连结，与在电动机46的轴51上形成的主动齿轮52啮合的从动齿轮53收容在前部，并且在从动齿轮53的右方保持有旋转传感器42。旋转传感器42为所谓的绝对式的回转式编码器，具备经由一对销55与从动齿轮53卡合的转子56、将检测信号(转子56的旋转角度)向转向ECU7输出的插座57。需要说明的是，图3中的符号58表示用于从转向ECU7向电动机46供给电力的引线，符号59表示将转向ECU7与插座(旋转传感器42)连接的线束。
另一方面，与从动齿轮53固接·一体化的螺母47经由多列角接触轴承61旋转自如地保持在第二壳体半体45b上。螺母47沿其轴心形成有供后述的丝杠轴72的外螺纹72a螺合的内螺纹47a，且该螺母47与丝杠轴72一起构成进给丝杠49。在图中，符号62所示的构件为将螺母47紧固连结到多列角接触轴承61的内圈61a上的六角螺母，符号63所示的构件为将多列角接触轴承61的外圈61b固定到第二壳体半体45b上的C型挡圈。
杆48包括：压入有转向节侧橡胶衬套44的主体部71；从主体部71的右端延伸设置的丝杠轴72；通过螺杆73与丝杠轴72的右端紧固连结的限动件74。在丝杠轴72上成形有与螺母47的内螺纹47a螺合的外螺纹74a。另外，在主体部71的右端侧与第二壳体半体45b的左端侧之间通过开口环76、77来固定防止水或灰尘的进入的橡胶制的波纹管75。
<第一实施方式的作用>
当机动车V开始运转时，转向ECU7根据转向角或车速等来设定前轮3fl、3fr侧的辅助转矩，并向EPS电动机14输出驱动电流。另外，在转弯行驶时等，转向ECU7根据转向角或车速、横摆角速度等，分别设定左右后轮3rl、3rr的目标束角，并向后束致动器41L、41R的电动机46输出驱动电流，以减小目标束角与实际束角之差的方式进行基于旋转传感器42L、42R的检测信号的反馈控制。
当向电动机46输出驱动电流时，如图3所示，通过形成在轴51上的主动齿轮52来驱动从动齿轮53向正向和逆向中的任一方向旋转，与从动齿轮53一体化的螺母47也旋转和从动齿轮53相同的旋转量。即，外螺纹72a与螺母47的内螺纹47a啮合的丝杠轴72(即杆48)向左右中的任一方向变位，从而与杆48的左端连结的后轮侧转向节16绕着假想转向主销L(将两球窝接头33、34的旋转中心连结的线：参照图2)进行摆动。
通过采用这样的结构，当后束致动器41向伸长侧动作时(杆48从中立位置向左方向变位时)，后轮侧转向节16的后部向车宽方向外侧转动，后轮3的束角相对于车辆行进方向朝内侧(前束侧)变位。反之，当后束致动器41向收缩侧动作时(杆48从中立位置向右方向变位时)，后轮侧转向节16的后部向车宽方向内侧转动，后轮3rl的束角相对于车辆行进方向朝外侧(后束侧)变化。
另一方面，当从动齿轮53旋转时，经由销55与从动齿轮53卡合的旋转传感器42的转子56也旋转与从动齿轮53相同的旋转量。即，在旋转传感器42内生成与转子56(即从动齿轮53)的旋转量对应的检测信号，该检测信号经由线束59向转向ECU7输出。
转向ECU7根据旋转传感器42的检测信号来运算杆48从中立位置的变位(或者从动齿轮53的旋转量)，并根据该运算结果来推定实际束角，从而以使实际束角与目标束角之差减小的方式进行驱动电流的反馈控制。
在本实施方式中，由于这样根据从动齿轮53的旋转量来推定实际束角，因此能够消除因构成进给丝杠49的丝杠轴72和螺母47的松动而使反馈控制变得不稳定这样的问题。即，由于旋转传感器42对从动齿轮53的旋转量(即，电动机46的动作量)进行检测，因此即使在不良路面行驶时等对后轮输入外力而使丝杠轴72(即杆48)相对于螺母47(即壳体45)沿轴向变位与松动相应的量，转向ECU7也能够与该变位无关而进行稳定的反馈控制。另外，在本实施方式的情况下，旋转传感器42对构成进给丝杠49的螺母47的旋转进行检测，因此与检测电动机46的旋转量的情况相比，能够提高实际束角的推定精度。
《第二实施方式》
接着，参照图4，说明本发明的第二实施方式。第二实施方式中，机动车的整体结构和后轮束角控制机构的结构与上述的第一实施方式相同，但后束致动器、旋转传感器的结构与第一实施方式不同。需要说明的是，在本实施方式的说明中，对具有与第一实施方式相同功能的构件标注同一符号，并省略重复的说明。
如图4所示，第二实施方式的后束致动器41与上述现有技术同样，包括：与车身连结的壳体45；由壳体45保持为滑动自如且左端与后轮侧转向节16(参照图2)连结的杆48；固接在杆48的内部的螺母47；由壳体45保持为旋转自如且与螺母47螺合(即与螺母47一起构成进给丝杠49)的丝杠轴72；经由行星齿轮式减速机构81来驱动丝杠轴72的电动机46等。
壳体45由第一壳体半体45a和第二壳体半体45b构成，该第一壳体半体45a在右端压入有车身侧橡胶衬套43，该第二壳体半体45b通过螺栓83与第一壳体半体45a紧固连接。在第一壳体半体45a中，将由转向ECU7进行驱动控制的电动机46与杆48同轴地收容。另外，第二壳体半体45b收容行星齿轮式减速机构81，并且将丝杠轴72的右端侧支承为旋转自如，并且将杆48保持为在轴向上滑动自如。
在本实施方式的情况下，在外周形成有多个梳齿91a的传感器圆盘91一体地形成在丝杠轴72的右端，另一方面，与传感器圆盘91接近的电磁式旋转检测器92安装在第二壳体半体45b上，通过上述传感器圆盘91和电磁式旋转检测器92来构成绝对式的旋转传感器42。旋转传感器42的检测信号与第一实施方式同样，经由线束59向转向ECU7输出。
<第二实施方式的作用>
当向电动机46输出驱动电流时，如图4所示，通过形成在轴51上的主动齿轮52来驱动行星齿轮式减速机构81向正向和逆向中的任一方向旋转，由行星齿轮式减速机构81减速后的旋转力被向丝杠轴72传递。于是，内螺纹47a与丝杠轴72的外螺纹72a啮合的螺母47(即，杆48)向左右方向中的任一方向变位，从而与杆48的左端连结的后轮侧转向节16绕着假想转向主销L(将两球窝接头33、34的旋转中心连结的线：参照图2)摆动。
在本实施方式的情况下，当后束致动器41向伸长侧动作时(杆48从中立位置向左方向变位时)，后轮侧转向节16的后部也向车宽方向外侧转动，后轮3的束角相对于车辆行进方向朝内侧(前束侧)变化。反之，当后束致动器41向收缩侧动作时(杆48从中立位置向右方向变位时)，后轮侧转向节16的后部向车宽方向内侧转动，后轮3rl的束角相对于车辆行进方向朝外侧(后束侧)变化。
另一方面，当丝杠轴72旋转时，传感器圆盘91的梳齿91a与电磁式旋转检测器92接近或分离，由此从旋转传感器42向转向ECU7输出检测信号。
转向ECU7根据旋转传感器42的检测信号来运算杆48从中立位置的变位(或者传感器圆盘91(即，丝杠轴72)的旋转量)，并根据该运算结果来推定实际束角，从而以使实际束角与目标束角之差减小的方式进行驱动电流的反馈控制。
在本实施方式中，由于这样根据传感器圆盘91(即，丝杠轴72)的旋转量来推定实际束角，因此能够消除因构成进给丝杠49的丝杠轴72和螺母47的松动而使反馈控制变得不稳定这样的问题。即，由于旋转传感器42对传感器圆盘91的旋转量(即，电动机46的动作量)进行检测，因此即使在不良路面行驶时等对后轮输入外力而使螺母47(即，杆48)相对于丝杠轴72(即，壳体45)沿轴向变位与松动相应的量，转向ECU7也能够与该变位无关而进行稳定的反馈控制。另外，在本实施方式的情况下，由于旋转传感器42对构成进给丝杠49的丝杠轴72的旋转进行检测，因此与检测电动机46的旋转量的情况相比，也能够提高实际束角的推定精度。
以上，结束了具体的实施方式的说明，但本发明的方式并不局限于上述实施方式。例如，在上述两实施方式中，旋转传感器对从动齿轮或丝杠轴的旋转进行检测，但在电动机与螺母(或者丝杠轴)之间夹装有减速齿轮或行星齿轮式减速机构的结构中，旋转传感器也可以对减速齿轮或行星齿轮式减速机构(内齿齿轮等)的旋转进行检测。此外，只要在不脱离本发明的主旨的范围内，就可以对后轮束角可变机构或后束致动器的具体的结构等适当进行变更。

Claims (3)

1.一种后轮束角可变车辆，其通过在轴向上进行伸缩动作的后束致动器使由后轮支承构件支承的后轮的束角变化，所述后轮束角可变车辆的特征在于，
所述后束致动器具备：
与所述后轮支承构件和车身中的某一方连结的壳体；
由所述壳体保持的电动机；
与所述后轮支承构件和所述车身中的另一方连结的杆；
设置在所述壳体和所述杆中的某一方上的螺母；
设置在所述壳体和所述杆中的另一方上，与所述螺母一起构成进给丝杠的丝杠轴；
由所述壳体保持，将所述电动机的旋转向该螺母或该丝杠轴传递，以使所述螺母和所述丝杠轴在轴向上相对变位的旋转传递机构；以及
对所述螺母及所述丝杠轴中被该旋转传递机构传递旋转的一方的旋转量和所述旋转传递机构的旋转量中的某一方的旋转量进行检测的旋转量检测机构，
根据所述旋转量检测机构的检测结果来推定所述后束致动器的动作量，并使用该推定结果对所述电动机进行反馈控制。
2.根据权利要求1所述的后轮束角可变车辆，其特征在于，
所述旋转传递机构包括与在所述电动机的轴上形成的主动齿轮啮合的从动齿轮、或由该主动齿轮驱动的行星齿轮式减速机构。
3.根据权利要求1或2所述的后轮束角可变车辆，其特征在于，
所述杆不经由齿轮而与所述后轮支承构件连结。
CN201310097165.0A 2012-05-30 2013-03-25 后轮束角可变车辆 Active CN103448799B (zh)

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