JP2015147562A - 伸縮アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアの温度上昇を低減し、与圧ばねのばね性能を安定して維持すること。【解決手段】モータ４２の回転駆動力を遊星歯車機構４４で減速してキャリア７８に伝達し、キャリア７８の回転運動を送りねじ機構４８によって出力ロッド３２の往復直線運動に変換するトーコントロールアクチュエータ１８において、送りねじ機構４８とキャリア７８との間に配置されて軸線Ｌ方向の弾発力を発生する弾性カップリング４６と、リングギヤ７４及びサンギヤ７６にそれぞれ噛合するピニオン８４とを備え、キャリア７８は、弾性カップリング４６に対向する第１端面７９と、第１端面７９の反対側でピニオン８４側に臨む第２端面８１とを有し、第１端面７９には、第２端面８１側に窪む凹部８３が設けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、出力ロッドを摺動自在に支持するハウジングの内部の軸線上に、モータ、遊星歯車機構、及び、送りねじ機構をそれぞれ直列に配置し、モータの回転駆動力を遊星歯車機構で減速してキャリアに出力し、キャリアの回転運動を前記送りねじ機構によって出力ロッドの往復運動に変換する伸縮アクチュエータに関する。

従来技術として、例えば、特許文献１には、キャリアに支持された複数のピニオンをリングギヤ及びサンギヤに噛合させることで、キャリアをハウジングに対して間接的に回転自在に支持する構造が開示されている。なお、特許文献１に開示された構造では、遊星歯車機構のキャリアをハウジングに対して直接的に回転自在に支持するための支持部が設けられていない。

また、特許文献２には、サンギヤを固定したサンギヤ軸の外周に皿ばね（与圧ばね）を配置し、この皿ばねでキャリアをリングギヤの側板部に押し付けるように付勢しておき、サンギヤ軸を軸線方向に押圧しキャリアを皿ばねの弾発力に抗して移動させることで、ピニオン及びリングギヤの噛合状態を解除する構造が開示されている。

特開２００９−１７３１９２号公報 実開平５−２０６４４号公報

ところで、特許文献１に開示された構造では、ハウジング内に回転自在に配置されたキャリアに支持される複数のピニオンが、モータ軸に固定されたサンギヤと、ハウジングに固定されたリングギヤとにそれぞれ噛合し、サンギヤの回転運動を減速してキャリアに出力している。この場合、キャリアは、ベアリングを介してハウジングに直接的に支持されておらず、複数のピニオンがリングギヤ及びサンギヤに噛合することで、キャリアは、ハウジングに間接的にフローティング支持されている。

特許文献１では、キャリアがハウジングに対して直接的に支持されていない構造が採用されているため、キャリアが傾動しやすく（傾き易く）なっている。仮に、キャリアが傾動すると、キャリアに支持されるピニオンがリングギヤやサンギヤに対して傾き、これらのギヤ間の噛合状態が悪くなって振動や騒音の原因となるおそれがある。

そこで、キャリアの傾動を回避するため、例えば、特許文献２に開示された構造のように、軸線上に配置した皿ばね（与圧ばね）の弾発力でキャリアを付勢（押圧）してリングギヤの側板部に押し付けることが考えられる。

しかしながら、皿ばね（与圧ばね）から付与された与圧によって、ピニオンは、常時、キャリアとリングギヤに押圧された状態にあり、摩擦力を受けながら回転する。同時にキャリアも摩擦力を受けながら回転する。この摩擦力によってキャリアは、摩擦熱を発生して温度上昇を引き起こす。

この場合、与圧ばねによって付与される与圧量が予め決まっているため、温度上昇を低減させるためには、キャリアの質量を増大させて発熱量に対する温度上昇を緩和する方法や、キャリアに放熱フィン等の放熱手段を設けて放熱面積を増やし、放熱によって温度上昇を低減させる方法等が考えられる。

しかしながら、上記のいずれの方法も、キャリアの質量が増大するため、キャリアがピニオンの反対側に倒れないように、さらに与圧量を増大させなければならないと共に、キャリアの慣性モーメントの増加に起因して応答性が悪化するという他の問題が発生する。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、キャリアの温度上昇を低減し、与圧ばねのばね性能を安定して維持することが可能な伸縮アクチュエータを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、出力ロッドを摺動自在に支持するハウジングの内部の軸線上に、モータ、遊星歯車機構、及び、送りねじ機構をそれぞれ直列に配置し、前記モータの回転駆動力を前記遊星歯車機構で減速してキャリアに伝達し、前記キャリアの回転運動を前記送りねじ機構によって前記出力ロッドの往復直線運動に変換する伸縮アクチュエータにおいて、前記送りねじ機構と前記キャリアとの間に配置されて前記軸線方向の弾発力を発生する与圧ばねと、前記キャリアに回転自在に支持され、リングギヤ及びサンギヤにそれぞれ噛合するピニオンと、を備え、前記キャリアは、前記与圧ばねに対向する第１端面と、前記第１端面の反対側で前記ピニオン側に臨む第２端面とを有し、前記第１端面には、前記第２端面側に窪む凹部が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、キャリアに凹部を形成することにより、凹部を設けない平坦面の場合と比較して放熱面積（放熱量）が増加し、キャリアが冷却されることによりキャリアの温度上昇を抑制することができる。

また、本発明によれば、第１端面から第２端面側に窪む凹部を形成することにより、キャリア全体の重心がピニオン側（第２端面側）に偏位（オフセット）する。従って、キャリアの与圧ばね側（第１端面側）への倒れモーメントが減少すると共に、キャリアの傾倒方向が負の方向（与圧ばね側を「正の方向」とするとピニオン側に倒れる「負の方向」）となるので、従来技術と比較して与圧ばねの与圧量を減少させることができる。この結果、本発明では、与圧ばねの与圧によって発生する摩擦熱を低減し、凹部を形成してキャリア全体の質量が減少する場合であっても、質量の減少によるキャリアの温度上昇を抑制することができる。これに伴って、キャリアに保持される与圧ばねの温度上昇を低減し、与圧ばねのばね性能を安定して長期間にわたって維持することができる。

さらに、本発明によれば、キャリアに凹部を形成することで、キャリアを軽量化することができるので、伸縮アクチュエータの応答性を向上させることができる。

さらにまた、本発明によれば、与圧ばねの与圧量を減少させることで、ピニオンの端面磨耗を低減することができ、磨耗量を考慮して設定されているピニオンの厚さ寸法を小さくすることができる。これにより、ピニオンの軽量化を達成することができる。また、ピニオンの軽量化により、伸縮アクチュエータの応答性をより一層向上させることができる。

さらにまた、本発明によれば、与圧ばねによる与圧が低減できるため、フリクションによる損失が低減し、機械効率が向上する。これにより、伸縮アクチュエータの駆動電力を低減して、例えば、伸縮アクチュエータが搭載された車両の燃費向上に寄与することができる。

また、本発明は、前記与圧ばねが、樹脂製のカップリングであることを特徴とする。

本発明によれば、キャリアの温度上昇を抑制してキャリアに保持されるカップリング（与圧ばね）の温度上昇も低減されるため、カップリングを樹脂製とすることができる。特に、カップリングに対して、カップリング機能の他に軸線方向に沿って与圧するばね機能（弾発力）を併有させた場合、トルク伝達特性だけでなく、ばね特性も安定して発揮することができるため、長期間にわたって作動音を抑制することができる。

また、本発明によれば、樹脂製のカップリングによって軸線方向のばね力（弾発力）を付与した場合、例えば、特許文献２に開示された皿ばね等の特別の弾性部材が不要となり、簡便に製造することができて、製造コストを低減することができる。

さらに、本発明は、前記キャリアに、前記ピニオンを回転自在に支持するピニオンピンが設けられ、前記第２端面は、前記凹部に対応する位置で、前記ピニオンピンの軸方向に沿って突出する凸部を有することを特徴とする。

本発明によれば、キャリアの第２端面に凸部を設けることにより、凸部を設けない平坦面の場合と比較して、第１端面側に形成された凹部の放熱面積（放熱量）が増加してキャリアの温度上昇をより一層抑制することができる。

また、本発明によれば、キャリアの重心がピニオン側にさらに偏位（移動）し、与圧ばねの与圧量をより一層低減することができる。

本発明では、キャリアの温度上昇を低減し、与圧ばねのばね性能を安定して維持することが可能な伸縮アクチュエータを得ることができる。

本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータが組み込まれたリヤサスペンション装置の斜視図である。 図１の矢印Ａ方向からみた矢視図である。 本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータの軸線方向に沿った縦断面図である。 図３に示すＢ部の拡大断面図である。 トーコントロールアクチュエータを構成する遊星歯車機構の分解斜視図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った拡大縦断面図である。 （ａ）は、キャリア側から見た弾性カップリングの拡大正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った拡大断面図、（ｃ）は、（ａ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線に沿った拡大断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、ゴムブッシュジョイントを介してトーコントロールアクチュエータに荷重が付与された場合の弾性カップリングの動作を示す模式図である。 （ａ）は、キャリアを爪部が設けられた第１端面側からみた正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。 キャリアを爪部の反対側である第２端面側からみた背面図である。 （ａ）は、変形例に係るキャリアを爪部側からみた正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。 図１１（ａ）に示すキャリアを反対側の第２端面側からみた背面図である。 キャリアに設けられた複数の凸部を第２端面側からみた背面図である。 本出願人が案出した比較例であり、キャリアの第２端面に凸部を設けない場合、ピニオンピンがピニオンの間に入った誤組付状態を示す説明図である。 本出願人が案出した比較例であり、キャリアの第２端面に凸部を設けた場合、凸部とピニオンとが干渉して組み付けが困難となる誤組付状態を示す説明図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータが組み込まれたリヤサスペンション装置の斜視図、図２は、図１の矢印Ａ方向からみた矢視図である。なお、各図中に矢印で示される、「前後」は、車両の前後方向を示し、「上下」は、車両の上下方向（鉛直方向）を示し、「左右」は、左右方向（車幅方向）を示している。

図１及び図２に示されるリヤサスペンション装置１０は、ダブルウィッシュボーン式からなり、図示しない四輪操舵車両の左後輪に配置されている。このリヤサスペンション装置１０は、後輪Ｗを回転自在に支持するナックル１２と、ナックル１２を上下動可能に車体フレームに連結するアッパアーム１４及びロアアーム１６と、後輪Ｗのトー角を制御すべくナックル１２及び図示しない車体フレームを連結するトーコントロールアクチュエータ（伸縮アクチュエータ）１８と、後輪Ｗの上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパ２０を含んで構成されている。

アッパアーム１４及びロアアーム１６の基端は、それぞれゴムブッシュジョイント２２ａ、２２ｂによって図示しない車体フレームに連結されている。アッパアーム１４及びロアアーム１６の先端は、それぞれボールジョイント２４ａ、２４ｂを介してナックル１２の上部及び下部に連結されている。

トーコントロールアクチュエータ１８の基端は、ゴムブッシュジョイント２６ａを介して図示しない車体フレームに連結されている。トーコントロールアクチュエータ１８の先端は、ゴムブッシュジョイント２６ｂを介してナックル１２の後部に連結されている。

懸架ばね付きダンパ２０の上端は、車体（図２に示すサスペンションタワーの上壁２８）に固定されている。懸架ばね付きダンパ２０の下端は、ゴムブッシュジョイント２６ｃを介してナックル１２の上部に連結されている。

トーコントロールアクチュエータ１８を伸長方向に駆動すると、ナックル１２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する。一方、トーコントロールアクチュエータ１８を収縮方向に駆動すると、ナックル１２の後部が車幅方向内側に引っ張られて後輪Ｗのトー角がトーアウト方向に変化する。従って、図示しない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向上させることができる。

次に、図３〜図６に基づいて、トーコントロールアクチュエータ１８の構造を以下詳細に説明する。

図３は、本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータの軸線方向に沿った縦断面図、図４は、図３に示すＢ部の拡大断面図、図５は、トーコントロールアクチュエータを構成する遊星歯車機構の分解斜視図、図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った拡大縦断面図、図７（ａ）は、キャリア側から見た弾性カップリングの拡大正面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った拡大断面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線に沿った拡大断面図である。

図３及び図４に示されるように、トーコントロールアクチュエータ１８は、車体フレーム側に連結されるゴムブッシュジョイント２６ａが一体に設けられた第１ハウジング３０ａと、ナックル１２側に連結されるゴムブッシュジョイント２６ｂが一体に設けられた出力ロッド３２を伸縮自在に支持する第２ハウジング３０ｂとを備える。第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂ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３６ａ、３６ｂを複数のボルト３８で締結することにより一体的に結合されている。

第１ハウジング３０ａの内部の室４０ａには、駆動源となるブラシ付きのモータ４２と、減速機として機能する遊星歯車機構４４とが収納されている。第２ハウジング３０ｂの内部の室４０ｂには、弾性カップリング４６と、台形ねじを用いた送りねじ機構４８とが収納されている。これらのモータ４２、遊星歯車機構４４、弾性カップリング４６、及び、送りねじ機構４８は、それぞれ、トーコントロールアクチュエータ１８の軸線Ｌ上に直列に配置されている。

モータ４２は、第１ハウジング３０ａ側に固定される環状のステータ５０と、ステータ５０内で回転可能に支持されるロータ５２とを備える。モータ４２の外郭は、フランジ５４を有するカップ状に形成されたヨーク５６と、ヨーク５６のフランジ５４に突き当てられて固定されるベアリングホルダ５８とによって構成されている。ロータ５２は、棒状の回転軸（モータ軸）６０を有する。回転軸６０の一端は、ヨーク５６の底部に設けられたボールベアリング６２ａに回転自在に支持されている。回転軸６０の他端は、ベアリングホルダ５８に設けられたボールベアリング６２ｂに回転自在に支持されている。

ベアリングホルダ５８の内面には、回転軸６０の外周面に係止されて回転軸６０と一体的に回転するコミュテータ６４に摺接するブラシ６６が支持されている。ブラシ６６から延在してブラシ６６と電気的に接続される導線６８は、第１ハウジング３０ａに設けられたグロメット７０を介して第１ハウジング３０ａの外部に引き出されている。

図４及び図５に示されるように、遊星歯車機構４４は、第１ハウジング３０ａの略円筒状の開口部７２内に嵌合して固定されるリングギヤ７４と、モータ４２の回転軸６０の先端に直接形成されたサンギヤ７６と、リングギヤ７４よりも小径で略円板状に形成されるキャリア７８と、キャリア７８の支持孔１０２に圧入されて片持ち支持される３本のピニオンピン８０と、各ピニオンピン８０を介して回転自在に支持され、リングギヤ７４及びサンギヤ７６に対して同時に噛合する３つのピニオン８４とから構成されている。遊星歯車機構４４は、入力部材であるサンギヤ７６の回転運動を、出力部材であるキャリア７８に対して減速して伝達する機能を有する。

遊星歯車機構４４の出力部材であるキャリア７８は、送りねじ機構４８の入力部材である入力フランジ８６と弾性カップリング４６を介して連結されている。

キャリア７８は、略円板状を呈し、弾性カップリング４６に対向する円形状の第１端面７９と、第１端面７９の反対側でピニオン８４側に臨む円形状の第２端面８１とを有する。キャリア７８の第１端面７９には、第２端面８１側に向かって窪んで形成された複数の凹部８３が設けられている。複数の凹部８３は、図９（ａ）に示されるように、周方向に沿って等角度離間し、且つ、第１端面７９の外周縁部に近接する部位に配置されている。また、各凹部８３は、側面視して略三角形状からなり、第１端面７９と略直交する側壁８３ａと、凹部８３の底面を形成する底壁８３ｂとから構成されている（図９（ｂ）参照）。なお、凹部８３については、後記で詳細に説明する。

キャリア７８の第１端面７９の中心近傍部位には、３個の爪部８５が周方向に沿って等角度離間して配置されていると共に、軸線Ｌ方向に沿って突出している。キャリア７８の爪部８５には、軸線Ｌ方向からみて略Ｕ字状に切り欠かれた切欠部８７が形成されている。この切欠部８７を設けることで、ピニオンピン８０と爪部８５とが同一位相で、しかも径方向において近接して配置することが可能となる。

換言すると、ピニオンピン８０と爪部８５との位相を一致させることにより、キャリア７８の第１端面７９上に３つの凹部８３を好適に配置することが可能となる。また、ピニオンピン８０と爪部８５を同位相とすることで、回転トルクの無駄のないトルク伝達経路を設定することができる。これにより、第１端面７９に対し凹部８３を形成することが可能な面積を増大させ、凹部８３のレイアウトを向上させることができる。

図４及び図５に示されるように、弾性カップリング４６は、例えば、シリコーンゴム等のゴム体や樹脂体等で形成されている。この弾性カップリング４６は、単一の環状部４６ａと、複数の腕部４６ｂとが一体的に構成されている。環状部４６ａは、リング状からなり、その中心に円形の貫通孔９２が形成されている。複数（図５中では６つを例示）の腕部４６ｂは、環状部４６ａの外周面に所定角度だけ離間して配置され、環状部４６ａの外周面から半径外方向に放射状に突出するように配置されている。互いに隣接する腕部４６ｂ、４６ｂの間には、側面視して略Ｖ字状の溝部からなる谷部４６ｃが設けられている。

弾性カップリング４６の貫通孔９２には、コイルスプリング９４が挿通されている。このコイルスプリング９４の一端は、キャリア７８に当接し、コイルスプリング９４の他端は、入力フランジ８６に当接している（図４参照）。コイルスプリング９４のばね力によってキャリア７８と入力フランジ８６とが互いに離間する方向に付勢されている。

弾性カップリング４６の腕部４６ｂの先端側には、複数の突出部９６が設けられている。複数の突出部９６は、周方向に略等角度離間して６つ配置されている。６つの突出部９６のうち、キャリア７８と対向する腕部４６ｂの側面には、隣接する腕部４６ｂの１つおきに３本の突出部９６ａがそれぞれ突出して配置され、入力フランジ８６と対向する腕部４６ｂの側面には、隣接する腕部４６ｂの１つおきに３本の突出部９６ｂがそれぞれ配置されている。

換言すると、弾性カップリング４６の腕部４６ｂの先端側には、６つの突出部９６のうち、キャリア７８側に向かって突出する突出部９６ａと、入力フランジ８６側に向かって突出する突出部９６ｂとが交互に配置されている。キャリア７８側に向かって突出する突出部９６ａは、キャリア７８の第１端面７９と当接可能に設けられていると共に、入力フランジ８６側に向かって突出する突出部９６ｂは、入力フランジ８６の対向面９８と当接可能に設けられている。なお、突出部全体を総称するときは、「突出部９６」といい、一側又は他側に向かって突出する一方の突出部のみを示すときは、「突出部９６ａ」、又は、「突出部９６ｂ」という。

図４に示されるように、入力フランジ８６は、略円板状からなり、その外周部の表裏両面を一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂに挟持されることで、回転自在に支持されている。一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂは、第２ハウジング３０ｂの内周面に締結される環状のロックナット９０により第２ハウジング３０ｂに保持されている。一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂのうち、一方のスラストベアリング８８ａは、第２ハウジング３０ｂと入力フランジ８６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８８ｂは、ロックナット９０と入力フランジ８６との間のスラスト荷重を支持する。

図４及び図５に示されるように、軸線Ｌ方向においてキャリア７８と対向する入力フランジ８６の対向面９８には、３個の爪部１００が周方向に沿って等角度離間して配置されていると共に、弾性カップリング４６側（キャリア７８側）に向かって所定長だけ突出している。なお、キャリア７８の第１端面７９に設けられる３個の爪部８５と、入力フランジ８６の対向面９８に設けられる３個の爪部１００とは、周方向においてその位相が約６０度だけずれるように配置されている。

さらに、図７（ａ）に示されるように、弾性カップリング４６の腕部４６ｂの径方向外端部には、キャリア７８側と入力フランジ８６側とに向かって交互に突出する複数の突出部９６が設けられている。この場合、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示されるように、複数の突出部９６が支点となって腕部４６ｂを弾性変形（撓曲）させる。このとき支点となる突出部９６に発生する反力が、入力フランジ８６を基準としてキャリア７８を軸線Ｌ方向に付勢することで、キャリア７８の倒れを防止することができる。なお、図６に示されるように、複数の突出部９６ａ、９６ｂは、キャリア７８の爪部８５と入力フランジ８６の爪部１００との間に周方向に沿って配置されている。

ピニオンピン８０とピニオン８４との間には、例えば、すべり軸受けやニードル軸受け等の軸受部材（図示せず）が介装されている。この軸受部材によって回転自在に支持されるピニオン８４の厚さは、ピニオンピン８０の軸方向の長さよりも大きく設定されている。このため、ピニオン８４の端面（外周に形成された歯部と略直交する面）が、キャリア７８とリングギヤ７４の内径フランジ部７４ａとの間で挟持されることによって、ピニオン８０の取付姿勢を制御することができる。

弾性カップリング４６の６つの谷部４６ｃには、キャリア７８の３個の爪部８５が一つおきに係合すると共に、キャリア７８の爪部８５と異なる位相で、入力フランジ８６の３個の爪部１００が一つおきに係合する。すなわち、図６に示されるように、弾性カップリング４６の６つの谷部４６ｃには、キャリア７８の爪部８５と入力フランジ８６の爪部１００とが周方向に沿って交互に係合する。

従って、キャリア７８の回転トルクは、キャリア７８の爪部８５から、弾性カップリング４６の腕部４６ｂと、入力フランジ８６の爪部１００を介して、入力フランジ８６に伝達される。その際、弾性体で構成された弾性カップリング４６が、その弾発力によって弾性変形することで、キャリア７８及び入力フランジ８６間の軸線のズレ（芯ズレ）を吸収すると共に、回転トルクの急変を吸収して円滑な動力伝達を遂行することができる。

さらに、キャリア７８の第２端面８１において、ピニオン８０がリングギヤ７４の内径フランジ部７４ａと接触する部分（接触部）は、歯幅より１段高くなっており、且つ、直径が小さくなっている。これは、接触部の有効半径を小さく設定することにより、接触部に生じる摩擦トルクを低減するためであり、与圧荷重による摩擦トルクの増加を抑制することができる。また、接触部が磨耗してもピニオン８０の歯幅が減少しないようにするためであり、所定の強度耐久性を確保することができる。

図５に示されるように、キャリア保持部材１０６は、金属板をプレス加工したものであり、図示しないボルトを介してリングギヤ７４に締結される。このキャリア保持部材１０６は、環状の平板からなる本体部１０６ａと、本体部１０６ａの内周を断面Ｌ字状に折り曲げたフランジ部１０６ｂとを有する。

図３に示されるように、第２ハウジング３０ｂの軸線Ｌ方向の中間部の内周面には、第１スライドベアリング１０８ａが固定されている。また、第２ハウジング３０ｂの軸線Ｌ方向の端部に螺合するエンド部材１１０の内周面には、第２スライドベアリング１０８ｂが固定されている。この第１スライドベアリング１０８ａ及び第２スライドベアリング１０８ｂによって、出力ロッド３２が軸線Ｌ方向に沿って摺動自在に支持されている。

送りねじ機構４８は、入力フランジ８６の回転運動を出力ロッド３２の往復直線運動に変換する機能を有し、入力フランジ８６と一体に形成され外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部材１１２と、雄ねじ部材１１２の雄ねじと螺合する雌ねじを有し、中空の出力ロッド３２の内周面に嵌合してナット１１３で固定された雌ねじ部材１１４とを備える。

出力ロッド３２の外周には、環状のストッパ１１６が装着されている。出力ロッド３２が伸長方向に向かって最大位置まで変位したとき、ストッパ１１６が第２ハウジング３０ｂに固定されたエンド部材１１０と当接することにより、その変位が規制されてストッパ機能が発揮される。このストッパ１１６を設けることにより、出力ロッド３２が第２ハウジング３０ｂから脱落することを確実に防止することができる。

第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２の間には、第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２との隙間内に水（水分）や塵埃等が進入することを防止するためにシール機構が設けられている。このシール機構は、伸縮可能な蛇腹部を有するゴム製のブーツ１２０と、ブーツ１２０の両端の嵌合部を締結する異径のバンド１２２ａ、１２２ｂとから構成されている。ブーツ１２０の一端部は、第２ハウジング３０ｂの端部外周面に形成される環状段部１１８に嵌合され、ブーツ１２０の他端部は、出力ロッド３２に形成された環状溝１１９に嵌合するように設けられている。

出力ロッド３２が伸長変位すると、第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂ内の室４０ａ、４０ｂの容積が増加し、これとは反対に出力ロッド３２が収縮変位すると、第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂ内の室４０ａ、４０ｂの容積が減少する。このため、室４０ａ、４０ｂ内の圧力が変動してトーコントロールアクチュエータ１８の円滑な作動を妨げるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、中空の出力ロッド３２の内部空間とブーツ１２０の内部空間とが、出力ロッド３２に形成された通気孔１２４を介して連通しているため、圧力変動がブーツ１２０の変形により緩和され、トーコントロールアクチュエータ１８を円滑に作動させることができる。

第２ハウジング３０ｂには、トーコントロールアクチュエータ１８を伸縮制御する際、出力ロッド３２のストローク位置（変位量）を検出して図示しない制御装置に検出信号をフィードバックするストロークセンサ１２６が配設されている。このストロークセンサ１２６は、出力ロッド３２の外周面にボルト１２８を介して固定される永久磁石１３０と、永久磁石１３０の位置を磁気的に検出するコイル等の検出部１３２が収納されたセンサ本体１３４とを備える。第２ハウジング３０ｂには、出力ロッド３２の変位に伴って永久磁石１３０との干渉を回避するために、軸線Ｌ方向に延在する長溝（開口）１３６が形成されている。

本実施形態に係るトーコントロールアクチュエータ１８が組み付けられたリヤサスペンション装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

図３において、後輪Ｗのトー角を変更すべく図示しない制御装置から出力される駆動信号に基づいてモータ４２を駆動すると、モータ４２の回転軸６０に形成されたサンギヤ７６の回転運動が、遊星歯車機構４４（サンギヤ７６と同時に噛合するリングギヤ７４及びピニオン８４）で減速されてキャリア７８に出力される。キャリア７８の回転運動は、弾性カップリング４６を介して入力フランジ８６に伝達され、入力フランジ８６と一体的に連結された雄ねじ部材１１２を回転させる。雄ねじ部材１１２が回転すると、雄ねじ部材１１２に螺合する雌ねじ部材１１４が軸線Ｌ方向に変位し、雌ねじ部材１１４に連結された出力ロッド３２が第２ハウジング３０ｂから進退動作することで、トーコントロールアクチュエータ１８が伸縮して後輪Ｗのトー角が変更される。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、ゴムブッシュジョイントを介してトーコントロールアクチュエータに荷重が付与された場合の弾性カップリングの動作を示す模式図である。図８（ａ）は、曲げモーメントによってトーコントロールアクチュエータ１８が軸線Ｌの上側に変形した場合を示している。一方、図８（ｂ）は、曲げモーメントによってトーコントロールアクチュエータ１８が軸線Ｌの下側に変形した場合を示している。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、トーコントロールアクチュエータ１８が伸長すると、その両端に配置されたゴムブッシュジョイント２２ａ、２２ｂが受ける反力（荷重）によって、トーコントロールアクチュエータ１８は、軸線Ｌ方向の両端側から中央部に向かって圧縮され、第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂが上下の円弧状に湾曲する場合がある。

この場合、第１ハウジング３０ａに収納されたモータ４２の軸線と、第２ハウジング３０ｂに収納された送りねじ機構４８の軸線とが略く字状に折れ曲がってしまい、モータ４２及び送りねじ機構４８間に配置された遊星歯車機構４４のキャリア７８がリングギヤ７４に対して傾動することで、キャリア７８に支持されたピニオン８４がリングギヤ７４やサンギヤ７６との噛み合い具合が悪くなる。この結果、ピニオン８４がリングギヤ７４やサンギヤ７６から受ける軸線Ｌ方向の反力でキャリア７８が送りねじ機構４８側に押し出されてしまい、振動や騒音が発生するおそれがある。このため、本実施形態では、弾性カップリング４６の弾発力で与圧を付与することによって、振動や騒音の発生を抑制している。しかしながら、この与圧の付与によって、キャリア７８が摩擦熱による温度上昇を起こすおそれがある。

そこで、本実施形態では、キャリア７８の第１端面７９から第２端面８１側に向かって窪む複数の凹部８３を形成している。すなわち、複数の凹部８３で増加した表面積（側壁８３ａの面積分だけ増加）によって放熱量を増大させ、キャリア７８を冷却することにより、キャリア７８の温度上昇を抑制することができる。また、この複数の凹部８３によって、キャリア７８の重心がピニオン８４側（第２端面側）の方向に移動（偏位、オフセット）させることで、キャリア７８の質量を低減させると共に、与圧量も低減することができる。これによって摩擦熱が低減するので、キャリア７８の温度上昇を好適に抑制することができる。

従って、本実施形態では、キャリア７８の温度の低減により樹脂製の弾性カップリング４６の性能が劣化することを抑制し、長期にわたって初期性能を維持することができる。さらにこのような状態にできることから、弾性カップリング４６に与圧ばねの機能を併有させた場合であっても、安定したカップリング性能を発揮することができるため、長期にわたってトーコントロールアクチュエータ１８のトー角制御機能を維持することができる。

さらに、キャリア７８及びピニオン８４の軽量化を達成することができるので、リヤサスペンション装置１０全体の軽量化に寄与することができると共に、可動部の慣性質量が低減するので応答性を向上させることができる。

さらにまた、与圧量が低減して摩擦損失が低減することから、リヤサスペンション装置１０の効率が向上し、消費電力を低減させると共に、燃費を向上させることができる。

図９（ａ）は、キャリアを爪部が設けられた第１端面側からみた正面図、図９（ｂ）は、（ａ）のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。図９（ａ）中の矢印Ｃは、ピニオン８４から付与された熱が、ピニオンピン８０を経由してキャリア７８に伝達され、さらに爪部８５を介して弾性カップリング４６側に伝達される熱伝達経路を示している。また、図９（ｂ）の白抜き矢印Ｄは、ピニオンピン８０を経由してキャリア７８に伝達された熱が凹部８５（側壁８５ａ及び底壁８５ｂ）から外部に放熱される放熱状態を示している。

本実施形態では、キャリア７８の第１端面７９に複数の凹部８３（図９（ａ）中では３箇所を例示）を設けることによって、第１端面７９が平坦面の場合と比較して、凹部８３の側壁８３ａの表面積ΔＡだけ放熱面積を増加させることができる（図９（ｂ）参照）。この放熱面積の増加によってキャリア７８の温度上昇を抑制することができる。また、複数の凹部８３を設けることによってキャリア７８の爪部８５側（第１端面７９側）の質量が減少するため、凹部８３を設けない平坦面の場合と比較して、キャリア７８全体の重心Ｇがピニオンピン８０側（第２端面８１側）に偏位する（図９（ｂ）参照）。従って、キャリア７８がピニオン８４と反対側に傾動（傾倒）するモーメントが減少し、弾性カップリング４６がキャリア７８に対して付与する与圧量を減少させることができる。これにより、キャリア７８及び弾性カップリング４６間の摩擦力が減少し、摩擦熱が減少するのでキャリア７８の温度上昇を抑制することができる。

図１０は、キャリアを爪部の反対側である第２端面側からみた背面図である。図１０に示されるように、ピニオン６６が設けられる第２端面８１は、平坦面で形成されている。また、キャリア７８の各爪部８５と各ピニオンピン８０は、径方向で一致して同位相となるように設定されている。

図１１（ａ）は、変形例に係るキャリアを爪部側からみた正面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図、図１２は、図１１（ａ）に示すキャリアを反対側の第２端面側からみた背面図である。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示される構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１１（ｂ）に示されるように、変形例に係るキャリア７８の第２端面８１には、第１端面７９の凹部１５０に対応する位置で、ピニオンピン８０の軸方向に沿って突出する凸部１５２が設けられている点に特徴がある。

図１２に示されるように、この凸部１５２は、第２端面８１側からみて略三角形状を呈し、隣接するピニオン８４の外周部の間に周方向に沿って３つ配置されている。略三角形状からなる凸部１５２の一つの頂点１５２ａは、径方向内側に配置されたサンギヤ７６の中心に向かって突出するように形成されている。

第２端面８１側に複数の凸部１５２を設けることで、その反対側の第１端面７９側に形成される凹部１５０は、図１１（ｂ）に示されるように、第１側壁１５０ａ及び第２側壁１５０ｂと、第１底壁１５０ｃ及び第２底壁１５０ｄから構成される。キャリア７８の凹部１５０は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す凹部８３の表面積と比較して、第２側壁１５０ｂの表面積分だけ放熱面積が増大して放熱機能をより一層向上させることができる。

複数の凸部１５２は、遊星歯車機構４４内の空間部の容積を減少させるように設けているので、潤滑油（グリス）の飛散する容積が減少し、従前と比較して少ない潤滑油の量で効果的に潤滑することができる。

図１３は、キャリアに設けられた複数の凸部を第２端面側からみた背面図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、トーコントロールアクチュエータ１８に対し、その両端に配置されたゴムブッシュジョイント２２ａ、２２ｂを介して反力（荷重）が付与された場合、上下振動が発生し、キャリア７８とキャリア保持部材１０６とが接触する。図１３に示されるように、このときにキャリア７８の凸部１５２に付着した潤滑油（グリス）は、鉛直下方向に位置する凸部１５２の頂点１５２ａから、慣性の法則によってピニオン８４の外周面に形成されたギヤ歯面上に滴下しやすくなる。この結果、本実施形態では、凸部１５２から滴下された潤滑油により、ピニオン８４とサンギヤ７６との潤滑性を向上させ、その噛合状態を良好に保持することができる。

図１４は、本出願人が案出した比較例であり、キャリアの第２端面に凸部を設けない場合、ピニオンピンがピニオンの間に入った誤組付状態を示す説明図、図１５は、本出願人が案出した比較例であり、キャリアの第２端面に凸部を設けた場合、凸部とピニオンとが干渉して組み付けが困難となる誤組付状態を示す説明図である。

図１４に示されるように、キャリア７８の第２端面８１に凸部１５２を設けない場合、ピニオンピン８０が隣接するピニオン８４の間に入っても組み付けることが可能であり、適正な組付状態と異なる誤組付状態となるおそれがある。また、図１５に示されるように、組み付けるときに凸部１５２がピニオン８４に干渉して適正に組み付けることが困難となる。このように、本実施形態では、キャリア７８の第２端面８１に凸部１５２を設けることで、誤組付を確実に防止することができ、生産性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、車両のサスペンション装置１０に組み込まれたトーコントロールアクチュエータ１８に基づいて説明しているが、これに限定されるものではなく、出力部材を往復動作させる他の伸縮アクチュエータにも適用することができる。

１８ トーコントロールアクチュエータ（伸縮アクチュエータ）
３２ 出力ロッド
４２ モータ
４４ 遊星歯車機構
４６ 弾性カップリング（与圧ばね、カップリング）
４８ 送りねじ機構
７４ リングギヤ
７６ サンギヤ
７８ キャリア
７９ 第１端面
８０ ピニオンピン
８１ 第２端面
８３、１５０ 凹部
８４ ピニオン
９６、９６ａ、９６ｂ 突出部
１５２ 凸部
Ｗ 後輪

Claims (3)

1. 出力ロッドを摺動自在に支持するハウジングの内部の軸線上に、モータ、遊星歯車機構、及び、送りねじ機構をそれぞれ直列に配置し、前記モータの回転駆動力を前記遊星歯車機構で減速してキャリアに伝達し、前記キャリアの回転運動を前記送りねじ機構によって前記出力ロッドの往復直線運動に変換する伸縮アクチュエータにおいて、
   前記送りねじ機構と前記キャリアとの間に配置されて前記軸線方向の弾発力を発生する与圧ばねと、
   前記キャリアに回転自在に支持され、リングギヤ及びサンギヤにそれぞれ噛合するピニオンと、
   を備え、
   前記キャリアは、前記与圧ばねに対向する第１端面と、前記第１端面の反対側で前記ピニオン側に臨む第２端面とを有し、
   前記第１端面には、前記第２端面側に窪む凹部が設けられることを特徴とする伸縮アクチュエータ。
2. 請求項１記載の伸縮アクチュエータにおいて、
   前記与圧ばねは、樹脂製のカップリングであることを特徴とする伸縮アクチュエータ。
3. 請求項１又は請求項２記載の伸縮アクチュエータにおいて、
   前記キャリアには、前記ピニオンを回転自在に支持するピニオンピンが設けられ、
   前記第２端面は、前記凹部に対応する位置で、前記ピニオンピンの軸方向に沿って突出する凸部を有することを特徴とする伸縮アクチュエータ。

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