JP2009243621A - 伸縮アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ボールねじ機構を用いた伸縮アクチュエータが外力により伸縮することを、小型のモータを用いながら確実に阻止する。
【解決手段】モータ３９の回転軸の回転を減速機６６およびボールねじ機構５７を介して出力ロッド３４の伸縮動に変換する際に、減速機６６をウオーム５０およびウオームホイール６５よりなるウオームギヤで構成したので、ボールねじ機構５７によりモータ３９側から出力ロッド３４側への駆動力の伝達効率を高めながら、出力ロッド３４側からモータ３９側に荷重が逆伝達された場合に、ウオームギヤの不可逆性でモータ３９の回転を抑制し、モータ３９に通電することなく出力ロッド３４の不要な伸縮動を防止することができ、モータ３９の小型化が可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータの回転軸の回転を減速機およびボールねじ機構を介して出力ロッドの伸縮動に変換する伸縮アクチュエータに関する。

自動車の後輪を操舵する操舵装置に、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する伸縮アクチュエータを用いるものが、下記特許文献１および下記特許文献２により公知である。
特開２００７−２９０４１７号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、送りねじ機構に雄ねじ部材および雌ねじ部材が滑り接触する滑りねじを用いているため、雄ねじ部材および雌ねじ部材が１回転相対回転したときの移動量であるリードを大きく設定すると送りねじ機構の不可逆性が確保できなくなり、車輪側から逆伝達される荷重によって雄ねじ部材および雌ねじ部材が相対回転してしまい、伸縮アクチュエータが意図しない伸縮をして後輪のトー角が変化してしまう可能性があった。そこで、送りねじ機構の不可逆性を確保すべくリードを小さく設定することが考えられるが、そのようにすると、送りねじ機構の伝達効率が低下するためにモータが大型するという問題がある。

またモータ側から出力ロッド側への駆動力の伝達効率を高めるには、送りねじ機構にボールねじ機構を採用することが望ましいが、ボールねじ機構は不可逆性が低く自己保持機能を持たないため、出力ロッド側からモータ側への駆動力の逆伝達を阻止するのが一層難しくなるという問題がある。この場合、モータに通電して前記駆動力の逆伝達を阻止することも可能であるが、そのようにするとモータの消費電力が増加する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、ボールねじ機構を用いた伸縮アクチュエータが外力により伸縮するの、小型のモータを用いながら確実に阻止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減速機およびボールねじ機構を介して出力ロッドの伸縮動に変換する伸縮アクチュエータにおいて、前記減速機をウオームおよびウオームホイールで構成したことを特徴とする伸縮アクチュエータが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記出力ロッドを車輪に接続して該車輪を転舵することを特徴とする伸縮アクチュエータが提案される。

尚、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、モータの回転軸の回転を減速機およびボールねじ機構を介して出力ロッドの伸縮動に変換する際に、減速機をウオームおよびウオームホイールよりなるウオームギヤで構成したので、ボールねじ機構によりモータ側から出力ロッド側への駆動力の伝達効率を高めながら、出力ロッド側からモータ側に荷重が逆伝達された場合に、ウオームギヤの不可逆性でモータの回転を抑制し、モータに通電することなく出力ロッドの不要な伸縮動を防止することができ、モータの小型化が可能になる。

また請求項２の構成によれば、出力ロッドを車輪に接続して該車輪を転舵するので、路面から車輪のトー角を変化させるような荷重が加わっても、ウオームギヤの不可逆性でモータの回転を抑制し、車輪のトー角の不要な変化を防止することができる。

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４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４−４線断面図である。

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および図４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。

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３４を伸縮自在に支持する第２ハウジング３２と、第１、第２ハウジング３１，３２に挟まれた第３ハウジング３３とを備えており、第１、第３ハウジング３１，３３の対向部は、シール部材３５を介してインロー嵌合した状態で複数本のボルト３６…で結合されるとともに、第２、第３ハウジング３２，３３の対向部は、シール部材３７を介してインロー嵌合した状態で複数本のボルト３８…で結合される。

第２ハウジング３２の側面に形成された開口に、トーコントロールアクチュエータ１４の駆動源となるモータ３９を支持するベアリングハウジング４０が、シール部材４１を介してインロー嵌合した状態で複数本のボルト４２…で結合される。モータ３９の外郭を構成するカップ状にのヨーク４３は、そのフランジ４３ａを貫通する前記ボルト４２…および他の複数のボルト４４…でベアリングハウジング４０に固定される。ヨーク４３の内周面に支持した環状のステータ４５内に配置されるロータ４６は、その回転軸４７の一端がヨーク４３の底部に設けたボールベアリング４８に回転自在に支持され、他端がベアリングハウジング４０に設けたボールベアリング４９に回転自在に支持される。

第３ハウジング３３の内部に、中央にウオーム５０が形成されたウオーム軸５１の両端が一対のボールベアリング５２，５３を介して回転自在に支持される。ウオーム軸５１のモータ３９側の端部を支持するボールベアリング５３は、そのアウターレースが第３ハウジング３３に螺合するロックナット５４により固定され、そのインナーレースがウオーム軸５１に螺合するロックナット５５により固定される。そしてボールベアリング５３から突出するウオーム軸５１の軸端が、カップリング５６を介してモータ３９の回転軸４７に結合される。

第３ハウジング３３の内部に収納されるボールねじ機構５７は、ロッド状の雄ねじ部材５８と、雄ねじ部材５８の外周を囲む筒状の雌ねじ部材５９と、雄ねじ部材５８および雌ねじ部材５９の両方に係合して循環する複数のボール６０…とで構成される。雄ねじ部材５８は前記出力ロッド３４と同軸かつ一体に形成されており、雌ねじ部材５９はタンデムに配置された一対のボールベアリング６１，６２で第３ハウジング３３に回転自在に支持される。両ボールベアリング６１，６２は、そのアウターレースがロックナット６３で第３ハウジングに３３に固定され、そのインナーレースがロックナット６４で雌ねじ部材５９に固定される。

雌ねじ部材５９の外周に、前記ウオーム５０に噛合するウオームホイール６５がスプライン結合されており、これらのウオーム５０およびウオームホイール６５によって減速機６６が構成される。

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３４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３ハウジング３３と雌ねじ部材５９との間にレゾルバよりなるストロークセンサ６７が設けられる。

第２ハウジング３２からスライドベアリング６８を介して出力ロッド３４が延出する部分から水や塵が侵入するのを防止すべく、第２ハウジング３２と出力ロッド３４とにブーツ６９の両端が嵌合し、それぞれバンド７０，７１で固定される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

モータ３９を駆動すると、その回転軸４７の回転がカップリング５６→ウオーム軸５１→ウオーム５０→ウオームホイール６５→雌ねじ部材５９→ボール６０…→雄ねじ部材５８の経路で出力ロッド３４に伝達され、モータ３９の回転方向に応じて出力ロッド３４が伸長あるいは収縮して後輪Ｗのトー角が制御される。このとき、転がりねじを用いたボールねじ機構５７は伝達効率が高く、かつ滑りねじを用いたものに比べてがたが小さいため、小型のモータ３９を用いても出力ロッド３４を確実に伸縮駆動することができるだけでなく、がたによる騒音の発生を抑制することができる。

さて、路面の凹凸によって後輪Ｗに入力された荷重がリヤサスペンションＳを介して出力ロッド３４およびボールねじ機構５７の雄ねじ部材５８にスラスト荷重として逆伝達されたとき、伝達効率が高いボールねじ機構５７には前記スラスト荷重を受け止める自己保持機能を持たないため、雄ねじ部材５８にボール６０…を介して係合する雌ねじ部材５９が回転してしまい、後輪Ｗのトー角が意図せぬ変化をしてしまう可能性がある。

しかしながら本実施の形態によれば、ボールねじ機構５７とモータ３９との間に配置された減速機６６が、ウオーム５０およびウオームホイール６５で構成されており、かつ前記逆伝達された荷重によるトルクはウオームホイール６５側からウオーム５０側に伝達するように作用するため、減速機６６が自己保持機能を発揮して車輪Ｗ側からモータ３９への駆動力の逆伝達を阻止し、後輪Ｗのトー角の意図せぬ変化を防止して車両挙動を安定させることができる。

このように、伝達効率が高いボールねじ機構５７を用いてモータ３９の小型化を図りながら、減速機６６の自己保持機能によって後輪Ｗのトー角の変化を防止することができるので、モータ３９に通電して後輪Ｗのトー角を保持する必要がなくなって消費電力の節減にも寄与することができる。

また第１〜第３ハウジング３１，３２，３３の軸線に対してモータ３９の軸線が直交するように配置されるため、トーコントロールアクチュエータ１４の全長を短縮して車体への搭載性を向上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、本発明の伸縮アクチュエータは、実施の形態のトーコントロールアクチュエータ１４以外の任意の用途に適用することができる。

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４−４線断面図

符号の説明

３４ 出力ロッド
３９ モータ
４７ 回転軸
５０ ウオーム
５７ ボールねじ機構
６５ ウオームホイール
６６ 減速機
Ｗ 後輪（車輪）

Claims (2)

1. モータ（３９）の回転軸（４７）の回転を減速機（６６）およびボールねじ機構（５７）を介して出力ロッド（３４）の伸縮動に変換する伸縮アクチュエータにおいて、
   前記減速機（６６）をウオーム（５０）およびウオームホイール（６５）で構成したことを特徴とする伸縮アクチュエータ。
2. 前記出力ロッド（３４）を車輪（Ｗ）に接続して該車輪（Ｗ）を転舵することを特徴とする、請求項１に記載の伸縮アクチュエータ。

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