JP2005104225A - アライメント制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
車両のアライメントを制御するアクチュエータを備えるアライメント制御装置に関して、車輪に加わる外力によるアクチュエータへの影響を抑えること。
【解決手段】
アライメント制御装置１０が、電動モータ２０と、偏心した第１軸４４および第２軸４２を備え、第１軸４４が、車輪２を回転自在に支持するキャリア６に対して連結すると共に、第２軸４２が、第１ロアアーム４に対して連結する偏心カムシャフト部材４０と、電動モータ２０により作動し、第１軸４４若しくは第２軸４２の何れか一方を回転させる作動機構３０とを備える構成としたこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用サスペンションに対して配設され、車両のアライメントを制御するアライメント制御装置に関する。

従来のこの種のアライメント制御装置としては、後掲の特許文献１に記載のものが公知となっている。

この従来のアライメント制御装置は、車輪を回転自在に支持するナックルと、車体側のサブフレームとの間に架設されたサスペンションアームの中間部に、アクチュエータとしての油圧シリンダが介装されている。そして、油圧シリンダの伸縮によりアーム長を変化させてキャンバ角やトー角を変化させることにより、アライメントを制御する。
特開平０７−００１９４１号公報（段落０００７、図５参照）

しかしながら、この従来のアライメント制御装置では、アクチュエータが車輪側に直接連結されている。従って、車輪に対して外力（例えば、車幅方向内側への外力）が加わった場合には、外力が、車輪を介してアクチュエータに直接伝わり、アクチュエータが外力による影響を受ける恐れがあった。

従って、本発明では、車両のアライメントを制御するアクチュエータを備えるアライメント制御装置に関して、車輪に加わる外力によるアクチュエータへの影響を抑えることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明にて講じた技術的手段は、アライメント制御装置が、請求項１に記載した様に、アクチュエータと、互いに偏心した第１軸および第２軸を備え、前記第１軸が、車輪を回転自在に支持する車輪側部材もしくは車体を支持する車体側部材の何れかに対して連結すると共に、前記第２軸が、前記車輪側部材と前記車体側部材とを連結する中間部材に対して連結する偏心カムシャフト部材と、前記アクチュエータにより作動し、前記第１軸若しくは前記第２軸の何れか一方を回転させる作動機構とを備える構成としたことである。

好ましくは、請求項２に記載した様に、前記作動機構が、前記アクチュエータにより回転するドライブシャフトと、一端が前記第１軸若しくは前記第２軸の何れか一方に対して一体回転可能に連結すると共に、他端が前記ドライブシャフトに対して連結し、前記ドライブシャフトが回転した場合に、前記他端が前記ドライブシャフトの軸方向に移動して前記一端を中心として揺動する作動アームとを備える構成とすると良い。

好ましくは、請求項３に記載した様に、前記車輪側部材、前記車体側部材、前記中間部材の何れかに対して、揺動可能に連結されると共に前記ドライブシャフトを回転可能に支持するハウジングと、前記作動アームの他端に対して揺動可能に連結されると共に前記ドライブシャフトに対して螺合し、前記ドライブシャフトが回転した場合に、該ドライブシャフトに沿って軸方向に移動するスライダとを備える構成とすると良い。

好ましくは、請求項４に記載した様に、前記アクチュエータおよび前記作動機構が、前記車両の左右に配される前記車輪の各々に対して独立して配設されている構成とすると良い。

好ましくは、請求項５に記載した様に、前記アクチュエータが電動アクチュエータである構成とすると良い。

請求項１にかかる発明によれば、アライメント制御装置が、偏心カムシャフト部材を備えている。ここで、偏心カムシャフト部材の互いに偏心した第１軸と第２軸に関して、第１軸が、車輪側部材に対して連結しており、第２軸が、車輪側部材と車体側部材とを連結する中間部材に対して連結している構成を例として説明する。この場合、アクチュエータが駆動して作動機構が作動すると、例えば、第１軸が軸周方向に回転し、偏心カムシャフト部材が作動して、車輪側部材と中間部材との間の距離が変化する。その結果、車輪のトー角やキャンバ角、キャスタ角を変化させて、アライメントを制御することができる。

ここで、車輪に外力が加わった場合、その外力は車輪側部材に伝達され、車輪側部材と中間部材との連結部分（偏心カムシャフト部材）にかかる。本発明では、アクチュエータが偏心カムシャフト部材に対して、第１軸若しくは第２軸を回転させる作動機構を介して連係されている。つまり、本発明では、アクチュエータと車輪との間には、外力を第１軸若しくは第２軸を回転させる方向へと変換させる偏心カムシャフト部材を備えている。ここで、外力は、偏心カムシャフト部材において第１軸若しくは第２軸を回転させる方向へ変換され難いため、外力がアクチュエータへは伝達され難いものとなっている。その結果、車輪に加わる外力によるアクチュエータへの影響が抑えられ、アクチュエータの、外力による損傷が起き難いものとなっている。

請求項２にかかる発明によれば、ドライブシャフトと作動アームという簡易な構成にて、上記の、車輪に加わる外力によるアクチュエータへの影響を抑えるという効果を得ることができる。

請求項３にかかる発明によれば、ハウジングが車輪側部材、車体側部材、中間部材の何れかに対して揺動可能であり、作動アームとドライブシャフトとがスライダを介して揺動可能となっているため、ドライブシャフトが回転した場合に、スライダとドライブシャフトのギアとの噛合い機構に応力がかからないものとなっている。その結果、作動機構の作動がスムーズなものとなっている。

請求項４にかかる発明によれば、車両の左右の車輪を、各々独立してトー角やキャンバ角、キャスタ角を変化させることができるため、アライメントをより多様に制御することができることとなる。

請求項５にかかる発明によれば、アクチュエータとして油圧により駆動する構成を採用してないため、油圧装置や油のシール構造が不要となる、構成が簡易なものとなる。

以下、本発明を図面を参照にした実施の形態を基に説明する。図１は、本発明のアライメント制御装置１０を搭載した車両のサスペンション装置１の一部を示す概略図である。図２は、図１に関して、アライメント制御装置１０の要部を詳細に示した図であり、一部を横断面図として示したものである。図３は、図２におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。図４ａは、図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図である（後述の偏心カムシャフト４１は、一部（図示上側部分）を外観図、一部（図示下側部分）を断面図として示している）。図４ｂは、図４ａにおけるＶ方向矢視図であり、偏心カムシャフト４１および後述のボールジョイント４３のみを示した図である。

本発明のアライメント制御装置１０（アライメント制御装置）は、車両のサスペンション装置１に配される。図１には、サスペンション装置１の一部を簡易に示している。本実施の形態では、サスペンション装置１が車両のリア側に位置するサスペンションとして示しているが、フロント側のサスペンションであっても良い。図１に示す様に、サスペンション装置１は、車輪２（車輪）を回転自在に支持するキャリア６（車輪側部材）と、車体の幅方向に延在して車体を支持する２本のサスペンションメンバ３（車体側部材）と、キャリア６とサスペンションメンバ３とを連結する第１ロアアーム４（連結部材）、第２ロアアーム５（連結部材）とを備えている。また、図１には示していないが、キャリア６には、車両の上方（図１紙面鉛直手前方向）に延出する延出部（車輪側部材）が一体的に形成されている。そして、延出部の車両上方側の端部には、キャリア６と、図示しないサスペンションメンバ（車体側部材）とを連結する図示しないアッパアーム（連結部材）が配設されている。

そして、サスペンション装置１において、キャリア６と第１ロアアーム４、キャリア６と第２ロアアーム５、サスペンションメンバ３と第１ロアアーム４、サスペンションメンバ３と第２ロアアーム５、さらには、キャリア６の延出部と図示しないアッパアーム、図示しないサスペンションメンバと図示しないアッパアームとは、それぞれ、揺動可能に連結されるものとなっている。

本発明のアライメント制御装置１０は、キャリア６と第１ロアアーム４とが連結される部分に作用する様にサスペンション装置１に対して配設されている。アライメント制御装置１０は大まかに見て、図１および図２に示す様に、電気モータ２０（アクチュエータ）と、作動機構３０（作動機構）と、偏心カムシャフト部材４０（偏心カムシャフト部材）とを備えている。なお、本発明のアライメント制御装置１０を構成する電気モータ２０、作動機構３０、偏心カムシャフト部材４０は、それぞれ、車両の左右に配されている車輪２の各々に対して独立して配設される構成となっている。

電気モータ２０は、車両に配設された図示しないＥＣＵに電気的に接続されている。そして、ＥＣＵからの駆動信号（給電）に基づいて電気的に駆動するものとなっている。上記の様に、電気モータ２０は、車両の左右の車輪２の各々に対して独立して配設されているため、左右の各電気モータ２０は、ＥＣＵにより、それぞれ独立して駆動するものとなっている。電動モータ２０は、その出力軸側が、ハウジング５０（ハウジング）に連結されている。

作動機構３０は、ドライブシャフト３１（ドライブシャフト）と、作動アーム３６（作動アーム）とを備えている。

図２に示す様に、ドライブシャフト３１は、大まかに見て、一端３１ａ側に、電動モータ２０からのトルクが入力され、他端３１ｂ側にてその軸方向にスライダ３７（スライダ）が移動する様に配設される構成となっている。以下、ドライブシャフト３１を詳説する。ドライブシャフト３１は、上記の電動モータ２０からのトルクが入力される部分と、スライダ３７が移動する部分との間において、ハウジング５０に軸周方向に回転可能に支持されている。つまり、ドライブシャフト３１は、スラストベアリング３２および軸受３３を挟んで、固定用ナット３４ａがドライブシャフト３１に螺合することにより、ハウジング５０に固定される。この状態では、固定用ナット３４ａとハウジング５０の段部５１とが、１つのスラストベアリング３２を軸方向に挟み、ドライブシャフト３１の段部３１ｃとハウジング５０の段部５２とが、もう１つのスラストベアリング３２を軸方向に挟んでいる。その結果、ドライブシャフト３１がハウジング５０に対して、軸方向にガタ付かない様に支持される構成となっている。

ここで、ハウジング５０は、第１ロアアーム４に対して揺動可能に連結されている。図１および図２に示す様に、第１ロアアーム４は、分枝したサブアーム４ａを備えている。サブアーム４ａは、その先端側が、図２示紙面鉛直方向（図３示上下方向）に分かれる二又形状となっており、その間に、ハウジング５０が配設される構成となっている。サブアーム４ａの連結孔４ｂには、ピボット５６が螺合されている。つまり、ピボット５６に形成されたネジ山と連結孔４ｂに形成されたネジ山が嵌合することにより、ピボット５６がサブアーム４ａの連結孔４ｂに固定されている。ピボット５６の先端側は、ハウジング５０の摺接孔５０ａと摺接する構成となっている。そして、ピボット５６とハウジング５０の摺接孔５０ａとが摺動することにより、ハウジング５０が、第１ロアアーム４に対して揺動（ピボット５６を中心として揺動）するものとなっている。つまり、ドライブシャフト３１も、第１ロアアーム４に対して、ピボット５６を中心として揺動する関係となっている。

ドライブシャフト３１の一端３１ａ側には、ホイルギア３５がセレーション結合にて連結している。ホイルギア３５は、電動モータ２０の出力軸に配設されたウォームギア２１と噛合っている。従って、ドライブシャフト３１は、電動モータ２０により軸周方向に回転するものとなっている。なお、図２および図３に示す様に、ホイルギア３５は、固定用ナット３４ａと固定用ナット３４ｂとの間で挟持されることにより、ドライブシャフト３１に対して軸方向にガタ付くことなく固定されている。

ドライブシャフト３１の他端３１ｂ側には、その表面に形成された送りネジ３１ｄに螺合するスライダ３７が配設されている。つまり、スライダ３７は、一体的に固定されている台形ネジ３７ａが送りネジ３１ｄに噛合っており、ドライブシャフト３１が軸周方向に回転した場合にドライブシャフト３１の軸長方向に沿って軸方向に移動するものとなっている。なお、スライダ３７の台形ネジ３７ａは、スライダ３７に配設されている調節ネジ３８およびスプリング３９により、送りネジ３１ｄに対して噛合う方向に付勢されている。

また、スライダ３７は、作動アーム３６の他端３６ｂに対して揺動可能に連結されている。作動アーム３６は、その他端３６ｂ側が、上記のサブアーム４ａの様に図２示紙面鉛直方向（図３示上下方向）に分かれる二又形状となっており、その間に、スライダ３７が配設される構成となっている。作動アーム３６の連結孔３６ｃには、ピボット５７が螺合されている。つまり、ピボット５７に形成されたネジ山と連結孔３６ｃに形成されたネジ山が嵌合することにより、ピボット５７が作動アーム３６の連結孔３６ｃに固定されている。ピボット５７の先端側は、スライダ３７の摺接孔３７ｂと摺接する構成となっている。そして、ピボット５７とスライダ３７の摺接孔３７ｂとが摺動することにより、スライダ３７が、作動アーム３６の他端３６ｂに対して揺動（ピボット５７を中心として揺動）するものとなっている。

作動アーム３６は、図４に詳しく示す様に、一端３６ａが、偏心カムシャフト部材４０を構成する偏心カムシャフト４１の第２軸４２（第２軸）に対して一体回転可能に連結されている。つまり、作動アーム３６の一端３６ａに形成された連結孔３６ｄは、第２軸４２に対してセレーション結合しており、第２軸４２と一体回転するものとなっている。

一方作動アーム３６の他端３６ｂは、上記の様に、スライダ３７と連結している。そして、ドライブシャフト３１が軸周方向に回転した場合に、スライダ３７が軸方向に移動するのに伴って他端３６ｂが軸方向に移動するものとなっている。その結果、作動アーム３６は、一端３６ａを中心として揺動するものとなっている。

次に、偏心カムシャフト部材４０について説明する。偏心カムシャフト部材４０は、図４に示す様に、偏心カムシャフト４１と、ボールジョイント４３とを備えている。偏心カムシャフト４１と、ボールジョイント４３とは、偏心カムシャフト４１が構成する第２軸４２と、ボールジョイント４３が構成する第１軸４４（第１軸）とが、互いに偏心する様に（図５に示す様に、第１軸４４が、第２軸４２からα分オフセットする様に）連結されている。尚、偏心カムシャフト部材４０（偏心カムシャフト４１およびボールジョイント４３全体）は、第２軸４２を中心として回転するものとなっている。

偏心カムシャフト４１は、その第２軸４２が、スラストベアリング５８、摺動材５９、固定ナット６０により、第１ロアアーム４に対して相対回転可能に連結されている。つまり、偏心カムシャフト４１は、スラストベアリング５８および摺動材５９により、第１ロアアーム４と相対回転可能となっている。なお、摺動材５９は樹脂製であり、偏心カムシャフト４１と、その軸方向および径方向に摺接する構成となっているが、摺動材５９の替わりに、スラストベアリングとラジアルベアリング若しくは、アンギュラーベアリングを用いる構成としても良い。また、偏心カムシャフト４１は、その段部４１ａと固定ナット６０とが、摺動材５９を介して第１ロアアーム４、スラストベアリング５８、および作動アーム３６を挟持することにより、第１ロアアーム４に対して軸方向（第２軸４２の軸方向）にガタ付かない構成となっている。

ボールジョイント４３は、ボール４３ａと中心として揺動可能に偏心カムシャフト４１に対して連結されている。ボールジョイント４３は、その第１軸４４が、キャリア６に対して連結する構成となっている。ボールジョイント４３は、ボール４３ａから離れる方向に向って先細りとなるテーパ形状を呈しており、そのテーパ面と固定ナット６１とがキャリア６を挟持することにより、ボールジョイント４３がキャリア６に対して軸方向（第１軸４４の軸方向）にガタ付かない構成となっている。

ここで、本発明のアライメント制御装置１０の作動について説明する。例えば、本発明のアライメント制御装置１０を搭載した車両が、旋回するなどして車両の横力が発生した場合に、その横力を検出する手段が、検出信号を上記のＥＣＵに対して送る。その結果、ＥＣＵは、必要に応じて、予め設定された処理フローに基づき、電動モータ２０に駆動信号を送信し、電動モータ２０を電気的に駆動させる。

電動モータ２０が駆動すると、ウォームギア２１とホイルギア３５との噛合いにより、ホイルギア３５およびドライブシャフト３１が一体的に軸周方向に回転する。そうすると、スライダ３７の台形ネジ３７ａとドライブシャフト３１の送りネジ３１ｄとの噛合いにより、スライダ３７がドライブシャフト３１の軸方向に移動する。その結果、作動アーム３６が、一端３６ａを中心として揺動する。

この場合、上記の様に、偏心カムシャフト４１の第２軸４２と作動アーム３６とは、セレーションにより結合しているため、作動アーム３６の揺動によって、偏心カムシャフト部材４０全体が、第２軸４２を中心として回転する。その結果、ボールジョイント４３が構成する第１軸４４が、第２軸４２を中心として公転する（図１、図４ｂ示矢印Ｒ方向）。そして、偏心カムシャフト部材４０全体が、第２軸４２を中心として角度θ分回転すると、第２軸４２と第１軸４４との間の所定の直線方向（図４ｂ示矢印Ｔ方向）の距離は、γ分変化することとなる。その結果、図１の矢印Ｔにて示す様に、キャリア６と第１ロアアーム４との間の距離が変化する。そして、車両の車輪２のアライメントを制御することとなる（本実施の形態では、車輪２のトー角を制御することとなる）。なお、ＥＣＵからの電動モータ２０の駆動信号の発信は、上記の様に、車両に横力が発生した場合に限られない。

この構成において、車輪２が何らかの障害物に当たることにより、車輪２に外力が加わった場合を想定する。例えば、外力が、車輪２に対して図１示Ｔ方向の成分を与える様に加わると、その外力がキャリア６に伝達され、キャリア６と第１ロアアーム４とを連結する偏心カムシャフト部材４０の部分にかかる。この場合、外力の成分は、偏心カムシャフト４１の第２軸４２と、ボールジョイント４３の第１軸４４との間の所定の直線方向（図１、図４示Ｔ方向）の距離を変化させる様にかかる。

ここで、本発明のアライメント制御装置１０では、電動モータ２０が、偏心カムシャフト部材４０に対して、第２軸４２を回転させる作動機構３０を介して連係されている。つまり、本発明では、電動モータ２０と車輪２との間には、外力を第２軸４２と第１軸４４との間の所定の直線方向（図１示、図４示Ｔ方向）の距離を変化させる方向から、第２軸４２を回転させる方向（図１示、図４ｂ示Ｒ方向）へ変換させる偏心カムシャフト部材４０が配設される構成となっている。そして、車輪２に加わった外力は、偏心カムシャフト部材４０において、第２軸４２を回転させる方向に変換され難いため、外力が、電動モータ２０まで伝達され難いものとなっている。その結果、車輪２に加わる外力による電動モータ２０への影響が抑えられ、電動モータ２０の、外力による損傷が起き難いものとなっている。

本発明のアライメント制御装置１０では、上記の様に、ハウジング５０が第１ロアアーム４のサブアーム４ａに対して揺動可能であり、作動アーム３６とドライブシャフト３１とがスライダ３７を介して揺動可能となっている。従って、ドライブシャフト３１が回転した場合に、スライダ３７とドライブシャフト３１との噛合いの機構である台形ネジ３７ａと送りネジ３１ｄとの間に応力がかからないものとなっている。その結果、作動機構３０全体の作動がスムーズなものとなっている。

また、本発明のアライメント制御装置１０は、上記の様に、車両の左右の車輪２の各々に対して独立して配設される構成となっている。従って、車両のアライメントをより多様に制御することができることとなる。

また、本発明のアライメント制御装置１０は、アクチュエータとして電動モータ２０を採用している。つまり、アクチュエータとして例えば、油圧により駆動する構成を採用していないため、油圧装置や油のシール構造等の構成が不要となる。

尚、本実施の形態では、偏心カムシャフト部材４０が、偏心カムシャフト４１とボールジョイント４３とを備える（第２軸４２と第１軸４４とが別々の部材から構成される）ものとしたが、互いに偏心する第２軸４２と第１軸４４とが一体の部材に形成されるものであっても良い。

また、本実施の形態では、偏心カムシャフト部材４０が、第１ロアアーム４とキャリア６との間に配設される構成であったが、その他、第２ロアアーム５とキャリア６、第１ロアアーム４とサスペンションメンバ３、第２ロアアーム５とサスペンションメンバ３、キャリア６と図示しないアッパメンバ、図示しないアッパメンバと図示しないサスペンションメンバとの間に配設される構成であっても良い。つまり、本実施の形態では、第２軸４２が第１ロアアーム４に連結された構成であったが、第２軸４２が第２ロアアーム５に連結された構成であっても良い。或いは、第１軸４４がサスペンションメンバ３に連結され、第２軸４２が第１ロアアーム４若しくは第２ロアアーム５の車両幅内側（図１示上側）の端部に連結される構成であっても良い。さらには、第１軸４４が、キャリア６若しくは図示しないサスペンションメンバに連結されて、第２軸４２が、図示しないアッパメンバに連結される構成であっても良い。偏心カムシャフト部材４０の配設位置およびサスペンション装置１の構成によって、本発明のアライメント制御装置１０は、車両のトー角、キャンバ角、キャスタ角等、様々なアライメントを制御する様に構成することができる。

尚、本実施の形態では、ハウジング５０が、第１ロアアーム４に対して揺動可能に連結されていたが、ハウジング５０が、サスペンションメンバ３や、キャリア６に対して揺動可能に連結されるものであっても良い。また、本実施の形態では、作動アーム３６が、第２軸４２に対して一体回転可能に連結する構成としたが、偏心カムシャフト部材４０が第１軸４４を中心として回転するものとし、作動アーム３６が第１軸４４に対して一体回転可能に連結する構成としても良い。

本発明のアライメント制御装置を搭載した車両のサスペンション装置の一部を示す概略図である。 本発明のアライメント制御装置の一部を横断面図として示したものである。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。 図４ａにおけるＶ矢視図である。

符号の説明

２ 車輪（車輪）
３ サスペンションメンバ（車体側部材）
４ 第１ロアアーム（連結部材）
５ 第２ロアアーム（連結部材）
６ キャリア（車輪側部材）
１０ アライメント制御装置（アライメント制御装置）
２０ 電気モータ（アクチュエータ）
３０ 作動機構（作動機構）
３１ ドライブシャフト（ドライブシャフト）
３６ 作動アーム（作動アーム）
３６ａ 一端（一端）
３６ｂ 他端（他端）
３６ｃ 連結孔
３７ スライダ（スライダ）
４０ 偏心カムシャフト部材（偏心カムシャフト部材）
４２ 第２軸（第２軸）
４４ 第１軸（第１軸）
５０ ハウジング（ハウジング）

Claims (5)

1. アクチュエータと、
   互いに偏心した第１軸および第２軸を備え、前記第１軸が、車輪を回転自在に支持する車輪側部材もしくは車体を支持する車体側部材の何れかに対して連結すると共に、前記第２軸が、前記車輪側部材と前記車体側部材とを連結する中間部材に対して連結する偏心カムシャフト部材と、
   前記アクチュエータにより作動し、前記第１軸若しくは前記第２軸の何れか一方を回転させる作動機構と
   を備えることを特徴とするアライメント制御装置。
2. 前記作動機構が、
   前記アクチュエータにより回転するドライブシャフトと、
   一端が前記第１軸若しくは前記第２軸の何れか一方に対して一体回転可能に連結すると共に、他端が前記ドライブシャフトに対して連結し、前記ドライブシャフトが回転した場合に、前記他端が前記ドライブシャフトの軸方向に移動して前記一端を中心として揺動する作動アームと
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のアライメント制御装置。
3. 前記車輪側部材、前記車体側部材、前記中間部材の何れかに対して、揺動可能に連結されると共に前記ドライブシャフトを回転可能に支持するハウジングと、
   前記作動アームの他端に対して揺動可能に連結されると共に前記ドライブシャフトに対して螺合し、前記ドライブシャフトが回転した場合に、該ドライブシャフトに沿って軸方向に移動するスライダと
   を備えることを特徴とする請求項１若しくは請求項２の何れかに記載のアライメント制御装置。
4. 前記アクチュエータ、前記作動機構、および前記偏心カムシャフト部材が、前記車両の左右に配される前記車輪の各々に対して独立して配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアライメント制御装置。
5. 前記アクチュエータが電動アクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のアライメント制御装置。

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