JP4751315B2 - 伸縮アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、相互に螺合する雄ねじ部材および雌ねじ部材よりなる送りねじ機構をモータで減速機を介して駆動し、前記雄ねじ部材および前記雌ねじ部材の軸線方向の相対変位をスラスト力として出力する伸縮アクチュエータに関する。

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、上記従来のものは、モータの回転を直接送りねじ機構に伝達しているが、モータおよび送りねじ機構間に減速機を介在させる場合、モータ、減速機および送りねじ機構を直列に配置するとアクチュエータの軸線方向の寸法が長くなり、車体に搭載する際のレイアウトの自由度が損なわれる可能性がある。

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伸縮アクチュエータの軸線方向寸法を小型化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、相互に螺合する雄ねじ部材および雌ねじ部材よりなる送りねじ機構をモータで減速機を介して駆動し、前記雄ねじ部材および前記雌ねじ部材の軸線方向の相対変位をスラスト力として出力する伸縮アクチュエータにおいて、前記モータおよび前記減速機を前記軸線上に配置するとともに、前記送りねじ機構の、円筒状に形成した前記雄ねじ部材を、前記モータおよび前記減速機の各外周を何れも囲むように配置して、該減速機の出力部材に連結すると共に、該雄ねじ部材に前記雌ねじ部材を前記モータの径方向外側で螺合させ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、前記減速機および前記送りねじ機構を弾性カップリングを介して連結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３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記伸縮アクチュエータは、自動車の車輪のトー角を変更するトーコントロールアクチュエータであ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、相互に螺合する雄ねじ部材および雌ねじ部材よりなる送りねじ機構をモータで減速機を介して駆動すると、雄ねじ部材および雌ねじ部材の軸線方向の相対変位をスラスト力として出力することができる。また特に送りねじ機構の、円筒状に形成した雄ねじ部材を、軸線上に配置したモータおよび減速機の各外周を何れも囲むように配置して、減速機の出力部材に連結すると共に、該雄ねじ部材に雌ねじ部材をモータの径方向外側で螺合させたので、モータ、減速機および送りねじ機構を軸線上に直列に配置する場合に比べて、伸縮アクチュエータの軸線方向寸法を小型化することができる。

また請求項２の構成によれば、減速機および送りねじ機構を弾性カップリングを介して連結したので、弾性カップリングの弾性変形で減速機と送りねじ機構との間の微小な軸線のずれを吸収する自動調芯機能を発揮させるとともに、トルクの急変を吸収してスムーズな動力伝達を可能にすることができる。

また請求項３の構成によれば、小型で軽量な伸縮アクチュエータを自動車の車輪のトー角を変更するトーコントロールアクチュエータに適用したので、サスペンションのばね下荷重を低減することができる。

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５は本発明の第１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はトーコントロールアクチュエータの縦断面図、図４は図３の４部拡大図、図５は減速機および送りねじ機構の分解斜視図である。

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〜図５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概略円筒状の第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を一体に備えて第１ハウジング３１の外周に嵌合する概略円筒状の第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は軸線Ｌ上に同軸に配置される。第１ハウジング３１に収納されるモータ３３の外郭は、フランジ３４ａを有するをカップ状に形成されたヨーク３４と、ヨーク３４のフランジ３４ａに複数のボルト３５…で締結されたベアリングホルダ３６とで構成される。ヨーク３４およびベアリングホルダ３６を締結するボルト３５…は第１ハウジング３１の開口部に形成したフランジ３１ａを貫通しており、このボルト３５…を利用してモータ３３が第１ハウジング３１に固定される。

ヨーク３４の内周面に支持した環状のステータ３７内に配置されるロータ３８は、その回転軸３９の一端がヨーク３４の底部に設けたボールベアリング４０に回転自在に支持され、他端がベアリングホルダ３６に設けたボールベアリング４１に回転自在に支持される。ベアリングホルダ３６の内面には、回転軸３９の外周に設けたコミュテータ４２に摺接するブラシ４３が支持される。

ステータ３７およびロータ３８を収納する強固な部品であるヨーク３４でモータ３３の外郭を構成し、このヨーク３４を第１ハウジング３１に固定したので、後輪Ｗからトーコントロールアクチュエータ１４に入力される荷重を第１ハウジング３１で受けてモータ３３に作用し難くし、モータ３３の耐久性や信頼性を高めることができる。しかもモータ３３のヨーク３４の外周面と第１ハウジング３１の内周面との間に隙間αが形成されているため、この隙間αによりモータ３３の作動音が第１ハウジング３１の外部に漏れるのを抑制することができるだけでなく、第１ハウジング３１に作用する外力がモータ３３に伝達されるのを更に確実に防止することができる。

ベアリングハウジング３６の反モータ３３側に形成した開口部３６ａに収納される減速機４４は、第１遊星歯車機構４５および第２遊星歯車機構４６を２段に結合して構成される。第１遊星歯車機構４５は、ベアリングハウジング３６の開口部３６ａに嵌合して固定されたリングギヤ４７と、モータ３３の回転軸３９に固定された第１サンギヤ４８と、円板状の第１キャリヤ４９と、第１キャリヤ４９に圧入により片持ち支持された第１ピニオンピン５０…にボールベアリング５１…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ４７および前記第１サンギヤ４８に同時に噛合する４個の第１ピニオン５２…とで構成される。第１遊星歯車機構４５は、入力部材である第１サンギヤ４８の回転を、出力部材である第１キャリヤ４９に減速して伝達する。

減速機４４の第２遊星歯車機構４６は、第１遊星歯車機構４５と共通のリングギヤ４７と、第１キャリヤ４９の中心に固定された第２サンギヤ５３と、円板状の第２キャリヤ５４と、第２キャリヤ５４に圧入により片持ち支持された第２ピニオンピン５５…にスライドブッシュ５６…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ４７および前記第２サンギヤ５３に同時に噛合する４個の第２ピニオン５７…とで構成される。第２遊星歯車機構４６は、入力部材である第２サンギヤ５３の回転を、出力部材である第２キャリヤ５４に減速して伝達する。

このように第１、第２遊星歯車機構４５，４６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４４の小型化を図ることができる。

軸線Ｌ上に直列に配置されたモータ３３および減速機４４の外周を囲むように、雄ねじ部材５８および雌ねじ部材５９よりなる送りねじ機構６０が配置される。第１ハウジング３１の外周に螺合するロックナット６１と第１ハウジング３１の大径部３１ｂとの間にスペーサカラー６２が挟持される。外周面に雄ねじが形成された概ね円筒状の雄ねじ部材５８は、ベアリングホルダ３６の外周面に設けたニードルベアリング６３と、ロックナット６１の外周面に設けたニードルベアリング６４とに内周面を回転自在に支持される。

そのとき、雄ねじ部材５８の内周面に突設した環状のフランジ５８ａが、前記スペーサカラー６２によってロックナット６１と第１ハウジング３１の大径部３１ｂとの間に形成された環状溝に嵌合し、その両側面が一対のスラストベアリング６５，６６により支持される。よって、雄ねじ部材５８は軸線Ｌ方向に移動不能に拘束されながら、軸線Ｌまわりに回転自在に支持される。

第２遊星歯車機構４６の第２キャリヤ５４の外周に所定間隔で形成した複数の突起５４ａ…が、雄ねじ部材５８の一端部外周に所定間隔で形成した複数の切欠き５８ｂ…に係合しており、第２遊星歯車機構４６の出力部材である第２キャリヤ５４の回転は雄ねじ部材５８に伝達される。

雄ねじ部材５８の外周にモータ３３の径方向外側で螺合する概ね円筒状の雌ねじ部材５９は、第２ハウジング３２の内周面に嵌合し、ロックナット６７で第２ハウジング３２の段部３２ａに押し付けられて固定される。従って、雄ねじ部材５８が回転すると、それに螺合する雌ねじ部材５９は軸線Ｌ方向に移動する。

第１、第２ハウジング３１，３２の隙間に水や塵が侵入するのを防止すべく、第１ハウジング３１の外周面と第２ハウジング３２の外周面とにブーツ６８の両端が嵌合し、それぞれバンド６９，７０で固定される。第１、第２ハウジング３１，３２が軸線Ｌ方向に伸縮して内圧が変化しても、その内圧変化はブーツ６８の伸縮により吸収される。

しかして、モータ３３を駆動すると、その回転軸３９の回転が減速機４４の第１遊星歯車機構４５の第１サンギヤ４８に入力されて第１キャリヤ４９から減速されて出力され、第１キャリヤ４９の回転が減速機４４の第２遊星歯車機構４６の第２サンギヤ５３に入力されて第２キャリヤ５４から減速されて出力される。そして第２キャリヤ５４に接続された送りねじ機構６０の雄ねじ部材５８が回転すると、それに螺合する雌ねじ部材５９が軸線Ｌ方向に移動することで、トーコントロールアクチュエータ１４が伸縮駆動されて後輪Ｗのトー角が変更される。

このトーコントロールアクチュエータ１４は、軸線Ｌ上に配置したモータ３３および減速機４４の外周を囲むように送りねじ機構６０を配置したので、モータ３３、減速機４４および送りねじ機構６０を軸線Ｌ上に直列に配置する場合に比べて、その軸線Ｌ方向寸法を小型化することができる。

図６〜図８は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図６は前記図４に対応する図、図７は図６の７−７線矢視図、図８は減速機および送りねじ機構の分解斜視図である。

第２の実施の形態は、減速機４４と送りねじ機構６０とを合成樹脂製の弾性カップリング７１を介して連結したものである。環状に形成された弾性カップリング７１は円周上に所定間隔で形成した複数の突起７１ａ…を備えており、それらの突起７１ａ…が第２遊星歯車機構４６の第２キャリヤ５４に形成した複数の突起５４ａ…に被さるように固定される。従って、第２キャリヤ５４の複数の突起５４ａ…と雄ねじ部材５８の複数の切欠き５８ｂ…とを係合させると、両者間に弾性カップリング７１の突起７１ａ…が介在することになる。

よって、弾性カップリング７１の弾性変形で減速機４４と送りねじ機構６０との間の微小な軸線Ｌのずれを吸収する自動調芯機能を発揮させるとともに、弾性カップリング７１の弾性変形でトルクの急変を吸収してスムーズな動力伝達を可能にすることができる。

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の用途は実施の形態で説明したトーコントロールアクチュエータ１４に限定されず、任意の用途に適用することができる。但し、本伸縮アクチュエータをトーコントロールアクチュエータ１４に適用すれば、その小型軽量な特徴によりサスペンションＳのばね下荷重を低減することができる。

また実施の形態では送りねじ機構６０に台形ねじを用いているが、ボールねじのような他種のねじを用いることができる。

第１の実施の形態に係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 トーコントロールアクチュエータの縦断面図 図３の４部拡大図 減速機および送りねじ機構の分解斜視図 第２の実施の形態に係る、前記図４に対応する図 図６の７−７線矢視図 減速機および送りねじ機構の分解斜視図

１４ トーコントロールアクチュエータ
３３ モータ
４４ 減速機
５８ 雄ねじ部材
５９ 雌ねじ部材
６０ 送りねじ機構
７１ 弾性カップリング
Ｌ 軸線
Ｗ 後輪（車輪）

Claims (3)

1. 相互に螺合する雄ねじ部材（５８）および雌ねじ部材（５９）よりなる送りねじ機構（６０）をモータ（３３）で減速機（４４）を介して駆動し、前記雄ねじ部材（５８）および前記雌ねじ部材（５９）の軸線（Ｌ）方向の相対変位をスラスト力として出力する伸縮アクチュエータにおいて、
   前記モータ（３３）および前記減速機（４４）を前記軸線（Ｌ）上に配置するとともに、前記送りねじ機構（６０）の、円筒状に形成した前記雄ねじ部材（５８）を、前記モータ（３３）および前記減速機（４４）の各外周を何れも囲むように配置して、該減速機（４４）の出力部材（５４）に連結すると共に、該雄ねじ部材（５８）に前記雌ねじ部材（５９）を前記モータ（３３）の径方向外側で螺合させたことを特徴とする伸縮アクチュエータ。
2. 前記減速機（４４）および前記送りねじ機構（６０）を弾性カップリング（７１）を介して連結したことを特徴とする、請求項１に記載の伸縮アクチュエータ。
3. 前記伸縮アクチュエータは、自動車の車輪（Ｗ）のトー角を変更するトーコントロールアクチュエータ（１４）であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の伸縮アクチュエータ。

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