JP2009241832A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 送りねじ機構を用いた操舵装置の伸縮アクチュエータが外力により伸縮するのを機械的に規制する。
【解決手段】 モータ３６を駆動すると、その回転軸４５の回転が送りねじ機構３９で出力ロッド３３の伸縮動に変換され、出力ロッド３３に接続された車輪のトー角を変化させる。モータ３６が停止して車輪のトー角が保持されているとき、ハウジング３２に設けた弾性を有する摩擦材９８をセット荷重を付与して出力ロッド３３に摺接させることで、車輪側から逆伝達される荷重による出力ロッド３３の移動を摩擦材９８が発生する静摩擦力で阻止し、出力ロッド３３の意図せぬ伸縮を防止して車輪のトー角が不安定になるのを防止することができる。しかも、その際にモータ３６に保持電流を流して出力ロッド３３の伸縮を防止する必要がないため、モータ３６の消費電力が増加する問題もない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、モータの回転軸の回転を送りねじ機構で出力ロッドの伸縮動に変換し、前記出力ロッドに接続された車輪のトー角を変化させる操舵装置に関する。

車両のサスペンション装置のアッパーリンクおよびロアリンクをアクチュエータで伸縮制御することで、車輪のバンプおよびリバウンドに伴うキャンバー角や対地トレッドの変化を抑制して操縦安定性能を高めるものにおいて、前記アクチュエータをモータで相対回転する雄ねじ部材および雌ねじ部材を備えた送りねじ機構で構成したものが、下記特許文献１により公知である。
特公平６−４７３８８号公報

ところで、送りねじ機構を用いたこの種のアクチュエータでは、相対回転する雄ねじ部材および雌ねじ部材間に微小なバックラッシュが存在するため、出力側から逆伝達される振動的な荷重や大きな荷重によって雄ねじ部材および雌ねじ部材がスリップして相対回転してしまい、アクチュエータが意図しない伸縮をする問題があった。従って、かかるアクチュエータを操舵装置に用いた場合には、車輪側から逆伝達される荷重でアクチュエータが伸縮し、車輪のトー角が変化する可能性がある。これを防止するには、モータに雄ねじ部材および雌ねじ部材の相対回転を規制する保持トルクを発生させれば良いが、このようにするとモータの消費電力が増加してしまうという新たな問題が発生する。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、送りねじ機構を用いた操舵装置の伸縮アクチュエータが外力により伸縮するのを機械的に規制することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、モータの回転軸の回転を送りねじ機構で出力ロッドの伸縮動に変換し、前記出力ロッドに接続された車輪のトー角を変化させる操舵装置において、前記出力ロッドをハウジングの内部に収納し、前記出力ロッドおよび前記ハウジングの一方に弾性を有する摩擦材を設け、前記摩擦材を前記出力ロッドおよび前記ハウジングの他方にセット荷重を付与して摺接させたことを特徴とする操舵装置が提案される。

尚、実施の形態の第２ハウジング３２は本発明のハウジングに対応し、実施の形態の後輪Ｗは本発明の車輪に対応する。

請求項１の構成によれば、モータを駆動すると、その回転軸の回転が送りねじ機構で出力ロッドの伸縮動に変換され、出力ロッドに接続された車輪のトー角を変化させることができる。モータが停止して車輪のトー角が保持されているとき、車輪側から逆伝達される荷重で送りねじ機構の雄ねじ部材および雌ねじ部材がスリップして相対回転し、出力ロッドがハウジングに対して伸縮して車輪のトー角が不安定になったり、騒音の原因となったりする可能性があるが、出力ロッドおよびハウジングの一方に設けた弾性を有する摩擦材をセット荷重を付与して他方に摺接させることで、前記荷重による出力ロッドの移動を摩擦材が発生する静摩擦力で阻止し、出力ロッドの意図せぬ伸縮を防止して車輪のトー角が不安定になるのを防止することができる。しかも、その際にモータに保持電流を流して出力ロッドの伸縮を防止する必要がないため、モータの消費電力が増加する問題もない。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の実施の形態を示すもので、図１は左後輪のサスペンション装置の斜視図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は図３の４部拡大図、図５は図３の５部拡大図、図６は図５の６−６線断面図、図７は減速機およびカップリングの分解斜視図、図８は出力ロッドのストロークと摩擦材の摩擦力との関係を示すグラフである。

図１および図２に示すように、四輪操舵車両のダブルウイッシュボーン式のリヤサスペンションＳは、後輪Ｗを回転自在に支持するナックル１１と、ナックル１１を上下動可能に車体に連結するアッパーアーム１２およびロアアーム１３と、後輪Ｗのトー角を制御すべくナックル１１および車体を連結するトーコントロールアクチュエータ１４と、後輪Ｗの上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパー１５等で構成される。

基端をそれぞれゴムブッシュジョイント１６，１７で車体に連結されたアッパーアーム１２およびロアアーム１３の先端は、それぞれボールジョイント１８，１９を介してナックル１１の上部および下部に連結される。トーコントロールアクチュエータ１４は、基端がゴムブッシュジョイント２０を介して車体に連結され、先端がゴムブッシュジョイント２１を介してナックル１１の後部に連結される。上端を車体（サスペンションタワーの上壁２２）に固定された懸架ばね付きダンパー１５の下端が、ゴムブッシュジョイント２３を介してナックル１１の上部に連結される。

トーコントロールアクチュエータ１４を伸長駆動すると、ナックル１１の後部が車幅方向外側に押されて後輪Ｗのトー角がトーイン方向に変化し、トーコントロールアクチュエータ１４を収縮駆動すると、ナックル１１の後部が車幅方向内側に引かれて後輪Ｗのトー角がトーアウト方向に変化する。従って、ステアリングホイールの操作による通常の前輪の操舵に加えて、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて後輪Ｗのトー角を制御することで、車両の直進安定性能や旋回性能を高めることができる。

次に、図３〜図７に基づいてトーコントロールアクチュエータ１４の構造を詳細に説明する。

図３および図４に示すように、トーコントロールアクチュエータ１４は、車体側に連結されるゴムブッシュジョイント２０が一体に設けられた第１ハウジング３１と、ナックル１１側に連結されるゴムブッシュジョイント２１が一体に設けられた出力ロッド３３を伸縮自在に支持する第２ハウジング３２とを備えており、第１、第２ハウジング３１，３２の対向部は、シール部材３４を介してインロー嵌合した状態で、各々の結合フランジ３１ａ，３２ａを複数本のボルト３５…で締結して一体化される。第１ハウジング３１の内部には駆動源となるブラシ付きのモータ３６が収納され、第２ハウジング３２の内部には遊星歯車式の減速機３７と、弾性を有するカップリング３８と、台形ねじを用いた送りねじ機構３９とが収納される。

モータ３６の外郭は、フランジ４０ａを有するをカップ状に形成されたヨーク４０と、ヨーク４０のフランジ４０ａに複数のボルト４１…で締結されたベアリングホルダ４２とで構成される。ヨーク４０およびベアリングホルダ４２を締結するボルト４１…は第１ハウジング３１の端面に螺合しており、このボルト４１…を利用してモータ３６が第１ハウジング３１に固定される。

ヨーク４０の内周面に支持した環状のステータ４３内に配置されるロータ４４は、その回転軸４５の一端がヨーク４０の底部に設けたボールベアリング４６に回転自在に支持され、他端がベアリングホルダ４２に設けたボールベアリング４７に回転自在に支持される。ベアリングホルダ４２の内面には、回転軸４５の外周に設けたコミュテータ４８に摺接するブラシ４９が支持される。ブラシ４９から延びる導線５０は、第１ハウジング３１に設けたグロメット５１を介して外部に引き出される。

図４および図７から明らかなように、減速機３７は第１遊星歯車機構６１および第２遊星歯車機構６２を２段に結合して構成される。第１遊星歯車機構６１は、第２ハウジング３２の開口部に嵌合して固定されたリングギヤ６３と、モータ３６の回転軸４５の先端に直接形成された第１サンギヤ６４と、円板状の第１キャリヤ６５と、第１キャリヤ６５に圧入により片持ち支持された第１ピニオンピン６６…にボールベアリング６７…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ６３および前記第１サンギヤ６４に同時に噛合する４個の第１ピニオン６８…とで構成される。第１遊星歯車機構６１は、入力部材である第１サンギヤ６４の回転を、出力部材である第１キャリヤ６５に減速して伝達する。

減速機３７の第２遊星歯車機構６２は、第１遊星歯車機構６１と共通のリングギヤ６３と、第１キャリヤ６５の中心に固定された第２サンギヤ６９と、円板状の第２キャリヤ７０と、第２キャリヤ７０に圧入により片持ち支持された第２ピニオンピン７１…にスライドブッシュ７２…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ６３および前記第２サンギヤ６９に同時に噛合する４個の第２ピニオン７３…とで構成される。第２遊星歯車機構６２は、入力部材である第２サンギヤ６９の回転を、出力部材である第２キャリヤ７０に減速して伝達する。

このように第１、第２遊星歯車機構６１，６２を直列に接続することで、大きな減速比を得ることができ、しかも減速機３７の小型化を図ることができる。また第１遊星歯車機構６１のサンギヤ６４を、モータ３６の回転軸４５に固定することなく回転軸４５に直接形成したので、回転軸４５と別体の第１サンギヤ６４を用いる場合に比べて部品点数を削減することができるだけでなく、第１サンギヤ６４の直径を最小限に抑えて第１遊星歯車機構６１の減速比を大きく設定することができる。

減速機３７の出力部材である第２キャリヤ７０は、送りねじ機構３９の入力部材であるスラスト受けフランジ７４にカップリンング３８を介して接続される。概ね円板状のスラスト受けフランジ７４は、その外周部を一対のスラストベアリング７５，７６に挟まれて回転自在に支持される。即ち、第２ハウジング３２の内周面にスペーサカラー７７を挟むように環状のロックナット７８が締結されており、一方のスラストベアリング７５は第２ハウジング３２とスラスト受けフランジ７４との間のスラスト荷重を支持し、他方のスラストベアリング７６はロックナット７８とスラスト受けフランジ７４との間のスラスト荷重を支持するように配置される。

カップリング３８は、例えばポリアセタールで構成された２枚の外側弾性ブッシュ７９，７９と、例えばシリコンゴムで構成された１枚の内側弾性ブッシュ８０とを備えており、それらの外周には各８個の突起７９ａ…，８０ａ…および各８個の溝７９ｂ…，８０ｂ…が等間隔で放射状に突出する。一方、第２キャリヤ７０およびスラスト受けフランジ７４の対向面には、各４個の爪７０ａ…，７４ａ…が等間隔で軸方向に対峙するように突出する。

外側弾性ブッシュ７９，７９および内側弾性ブッシュ８０は突起７９ａ…，８０ａ…の位相が揃うように重ね合わされ、８個の溝７９ｂ…，８０ｂ…のうちの一つおきの４個に第２キャリヤ７０の４個の爪７０ａ…が係合し、８個の溝７９ｂ…，８０ｂ…のうちの残りの４個にスラスト受けフランジ７４の４個の爪７４ａ…が係合する。

図５から明らかなように、第２ハウジング３２の軸方向中間部の内周面に第１スライドベアリング９１が固定され、また第１ハウジング３２の軸方向端部に螺合するエンド部材９３の内周面に第２スライドベアリング９２が固定されており、これら第１、第２スライドベアリング９１，９２に前記出力ロッド３３が摺動自在に支持される。スラスト受けフランジ７４の回転運動を出力ロッド３３のスラスト運動に変換する送りねじ機構３９は、スラスト受けフランジ７４の中心を貫通してナット９４（図４参照）で締結された雄ねじ部材９５と、この雄ねじ部材９５の外周に螺合するとともに、中空の出力ロッド３３の内周面に嵌合してロックナット９７で固定された雌ねじ部材９６とを備える。

このように、出力ロッド３３を第１、第２スライドベアリング９１，９２を介して第２ハウジング３２に支持したので、出力ロッド３３に加わる径方向の荷重を第２ハウジング３２で確実に支持して送りねじ機構３９のコジリを防止することができる。

トーコントロールアクチュエータ１４を伸縮制御する際に、その出力ロッド３３のストローク位置を検出して制御装置にフィードバックすべく第２ハウジング３２に設けられたストロークセンサ１０２は、出力ロッド３３の外周面にボルト１０３で固定された永久磁石よりなる被検出部１０４と、この被検出部１０４の位置を磁気的に検出するコイル等の検出部１０５を収納するセンサ本体１０６とを備える。第２ハウジング３２には、出力ロッド３３の移動に伴って被検出部１０４が干渉するのを回避すべく、軸方向に延びる開口３２ｂが形成される。

第２ハウジング３２と出力ロッド３３との隙間に水や塵が侵入するのを防止すべく、第２ハウジング３２に形成した環状段部３２ｃと、出力ロッド３３に形成した環状溝３３ａとにブーツ１０８の両端が嵌合し、それぞれバンド１０９，１１０で固定される。

出力ロッド３３が伸長すると第１、第２ハウジング３１，３２の内部空間の容積が増加し、逆に出力ロッド３３が収縮すると第１、第２ハウジング３１，３２の内部空間の容積が減少するため、前記内部空間の圧力が変動してトーコントロールアクチュエータ１４のスムーズな作動を妨げる虞がある。しかしながら、中空の出力ロッド３３の内部空間とブーツ１０８の内部空間とが、出力ロッド３３に形成した通気孔３３ｂを介して連通しているため、前記圧力の変動がブーツ１０８の変形により緩和されてトーコントロールアクチュエータ１４のスムーズな作動が可能になる。

図５および図６から明らかなように、第２ハウジング３２の内周面に円周方向に１２０°間隔で形成した３個の凹部３３ａ…に、弾性を有する軟質の合成樹脂で構成した摩擦材９８…の外周部がそれぞれ固定されており、これらの摩擦材９８…は径方向に圧縮された状態で、その内周面が出力ロッド３３の外周面に摺接する。

さて、路面の凹凸から後輪Ｗに伝達される荷重によってトーコントロールアクチュエータ１４の出力ロッド３３に軸方向の荷重が入力したとき、出力ロッド３３に固定された雌ねじ部材９６とモータ３６に接続された雄ねじ部材９５との間には若干の軸方向のガタが存在することが避けられないため、軸方向に移動しようとする雌ねじ部材９６に対して雄ねじ部材９５が次第に回転してしまい、後輪Ｗのトー角が変化してしまう可能性がある。このとき、雄ねじ部材９５に接続されたモータ３６に通電して回転を抑制すれば後輪Ｗのトー角の変化を防止することが可能であるが、このようにするとモータ３６の消費電力が増加する問題がある。

しかしながら本実施の形態によれば、第２ハウジング３２の内面に固定した摩擦材９８…を出力ロッド３３の外周面に弾発的に摺接させたので、摩擦材９８…が発生する静摩擦力で、路面側から入力される荷重によって出力ロッド３３が軸方向に移動するのを防止することができる。これにより、出力ロッド３３に固定されて軸方向に移動しようとする雌ねじ部材９６に対して雄ねじ部材９５が回転するのを防止し、後輪Ｗのトー角が変化を抑制することができる。このように、モータ３６に通電して雄ねじ部材９５の回転を抑制することなく後輪Ｗのトー角の変化を防止できるので、モータ３６の消費電力が増加する問題もない。

図８は出力ロッド３３のストロークと摩擦材９８…が発生する摩擦力との関係を示すグラフであって、出力ロッド３３がストロークを開始するまでに摩擦材９８…は大きな静摩擦力を発生し、路面からの荷重による出力ロッド３３の移動を効果的に阻止することができる。そしてモータ３６が作動して前記静摩擦力を上回る駆動力を発生すると、摩擦材９８…と出力ロッド３３との間の摩擦力は前記静摩擦力よりも小さい動摩擦力となり、出力ロッド３３をスムーズに作動させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では摩擦材９８…を第２ハウジング３２側に設けて出力ロッド３３側に摺接させているが、摩擦材９８…を出力ロッド３３側に設けて第２ハウジング３２側に摺接させても良い。

左後輪のサスペンション装置の斜視図 図１の２方向矢視図 図１の３−３線拡大断面図 図３の４部拡大図 図３の５部拡大図 図５の６−６線断面図 減速機およびカップリングの分解斜視図 出力ロッドのストロークと摩擦材の摩擦力との関係を示すグラフ

符号の説明

３２ 第２ハウジング（ハウジング）
３３ 出力ロッド
３６ モータ
３９ 送りねじ機構
４５ 回転軸
９８ 摩擦材
Ｗ 後輪（車輪）

Claims (1)

1. モータ（３６）の回転軸（４５）の回転を送りねじ機構（３９）で出力ロッド（３３）の伸縮動に変換し、前記出力ロッド（３３）に接続された車輪（Ｗ）のトー角を変化させる操舵装置において、
   前記出力ロッド（３３）をハウジング（３２）の内部に収納し、前記出力ロッド（３３）および前記ハウジング（３２）の一方に弾性を有する摩擦材（９８）を設け、前記摩擦材（９８）を前記出力ロッド（３３）および前記ハウジング（３２）の他方にセット荷重を付与して摺接させたことを特徴とする操舵装置。

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