JP4859866B2 - 伸縮機構 - Google Patents

Description

本発明は、回転力を直動力に変換して伸縮させる伸縮機構に関するものである。

伸縮機構として、回転出力軸からカップリングを介して動力が伝達され、回転力を直動力に変換するアクチュエータが知られている。
この種の伸縮機構は、駆動源としてのモータと、このモータの回転数を減速する減速機と、この減速機で減速したモータの回転力をカップリングを介して伝達される送りねじ（ねじ部）と、この送りねじに噛み合わせられ、回転力を直動力に変換するナット部とから構成されるものであった。

このような伸縮機構（アクチュエータ）として、独立後輪操舵装置に用いられるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２９０４１７公報

特許文献１の伸縮機構は、サーボモータ（モータ）の回転力をねじ部が形成された内筒に伝達され、雄ねじに噛み合わせられるナット部が形成された外筒に伝達され、モータの回転力が外筒の直動力に変換されて伸縮するものであった。
さらに、上記の伸縮機構の外筒の先端に、後輪のトー角を変化させるタイロッドを連結することで、独立後輪操舵装置が構成されていた。

このような伸縮機構（アクチュエータ）は、一般的には、駆動源としてのモータと、このモータの回転数を減速する減速機と、この減速機で減速したモータの回転力をカップリングを介して伝達される送りねじと、この送りねじに噛み合わせられ、回転力を直動力に変換するナット部と、これらのモータ、減速機、カップリング、送りねじ及びナット部を収納する２つ割りのハウジングとから構成され、モータ、減速機、カップリング、送りねじ及びナット部を２つ割りに構成されたハウジングに収納してハウジング同士を結合していた。

しかし、このような伸縮機構では、一方側のハウジングに収納される部品と、他方側のハウジングに収納される部品との間で組立誤差が累積し、各部品の組付け精度を向上させることが困難であった。
すなわち、上記の伸縮機構では、各部品の組付け精度を向上させて品質のばらつきを抑えることが望まれていた。

本発明は、各部品の組付け精度を向上させるとともに、品質の向上を図ることができる伸縮機構を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、駆動源としてのモータと、このモータの回転数を減速する減速機と、この減速機で減速したモータの回転力をカップリングを介して伝達される送りねじと、この送りねじに噛み合わせられ、回転力を直動力に変換するナット部と、これらのモータ、減速機、カップリング、送りねじ及びナット部を収納するとともに２分割構成された一方側及び他方側ハウジングとを備えた伸縮機構において、一方側ハウジングは車体に取付けられ、他方側ハウジングは後輪側に固定され、モータ及び減速機が、一方側ハウジングに専属的に収納され、減速機が、モータの出力軸に嵌合されるサンギヤと、このサンギヤと同軸に配置されるリングギヤと、これらのサンギヤ及びリングギヤに噛み合わされる複数の遊星歯車とから構成され、モータが、一方側ハウジング内に収納され、リングギヤで一方側ハウジングに保持されたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、リングギヤの外周部とモータケースの外周面とが、一方側ハウジングの同一の内周面に保持されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、リングギヤが、一方側ハウジングの内周面に螺合していることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、リングギヤの外周部に雄ねじが形成され、一方側ハウジングの内周面には雌ねじが形成され、リングギヤを一方側ハウジングの雌ねじ部に螺合したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、伸縮機構が、駆動源としてのモータと、このモータの回転数を減速する減速機と、この減速機で減速したモータの回転力をカップリングを介して伝達される送りねじと、この送りねじに噛み合わせられ、回転力を直動力に変換するナット部と、これらのモータ、減速機、カップリング、送りねじ及びナット部を収納するとともに２分割構成された一方側及び他方側ハウジングとから構成される。
一方側ハウジングは車体に取付けられ、他方側ハウジングは後輪側に固定され、モータ及び減速機を、一方側ハウジングに専属的に収納したので、例えば、減速機の一部の部品を別のハウジングに収納する場合に比べ、モータの出力軸に対する減速機の組付け精度の向上を図ることができる。この結果、組付け精度がよいので例えばギヤ等の摩耗が少ない。従って、減速機の耐久性を向上させることができる。

また、減速機が、モータの出力軸に嵌合されるサンギヤと、このサンギヤと同軸に配置されるリングギヤと、これらのサンギヤ及びリングギヤに噛み合わされる複数の遊星歯車とから構成され、モータは、一方側ハウジング内に収納され、リングギヤで一方側ハウジングに保持されたので、例えば、モータを一方側ハウジングに取付けるための取付ねじなどが不要であり、伸縮機構の組立性の向上を図ることができる。

請求項２に係る発明では、リングギヤの外周部とモータケースの外周面とが、一方側ハウジングの同一の内周面に保持されたので、リングギヤ及びモータの同軸精度の向上を図ることができる。

請求項３に係る発明では、リングギヤを、一方側ハウジングの内周面に螺合させたので、例えば、リングギヤを一方側ハウジングに取付けるための取付孔や取付フランジを設ける場合に比べ、ねじ頭などの突出する部分はないので、一方側ハウジングにリングギヤをコンパクトに収納することができる。
請求項４に係る発明では、リングギヤの外周部に雄ねじが形成され、一方側ハウジングの内周面には雌ねじが形成され、リングギヤを一方側ハウジングの雌ねじ部に螺合したので、一方側ハウジングに他方側ハウジングを組付けるときの組付け誤差が、サンギヤとリングギヤとの軸心のズレに影響をおよぼさない。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る伸縮機構が搭載される独立後輪操舵装置の原理図である。
独立後輪操舵装置１０は、車体１１の下部後方にトー角調整可能に設けられる後輪１２と、この後輪１２を揺動自在に支持するサスペンション（懸架装置）１３と、車体１１側と後輪１２側との間に掛け渡され、後輪１２のトー角を制御するアクチュエータ（伸縮機構）３０とから構成される。

サスペンション１３は、一例としてダブルウィッシュボン形式の懸架装置であり、車体１１下方から揺動自在に延出されるロアアーム１６と、このロアアーム１６の上方且つ車体１１から揺動自在に延出されるアッパアーム１７と、これらのアーム１６，１７に回転自在に設けられ、後輪１２を支持するナックル１８と、車体１１に上端が支持され、下端がロアアーム１６に取付けられ、後輪１２から車体１１に加わる衝撃を和らげるショックアブソーバユニット１９とからなる。

アクチュエータ３０は、一端が車体１１側に揺動自在に支持され、他端がナックル１８に揺動自在に取付けられ、後述するように、回転力を直動力に変換して後輪１２のトー角を制御するものである。
次図で独立後輪操舵装置１０の動作原理を説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る伸縮機構が搭載される独立後輪操舵装置の作用説明図である。
（ａ）において、後輪１２を車体中心に平行に位置させる初期状態の独立後輪操舵装置１０が示される。

（ｂ）において、アクチュエータ３０を矢印ａ１の如く伸ばすことで後輪１２を車体１１内方に駆動し、トーインの状態に制御することができる。
（ｃ）において、アクチュエータ３０を矢印ａ２の如く縮めることで、後輪１２を車体１１外方に駆動し、トーアウトの状態に制御することができる。
以下、アクチュエータ３０の詳細を説明する。

図３は本発明に係る伸縮機構の正面断面図であり、図４は本発明に係る伸縮機構の主要部品の分解斜視図である。
図３及び図４に示されたように、アクチュエータ（伸縮機構）３０は、回転力を直動力に変換する部材であり、２分割構成され、車体１１側に取付けられる一方側ハウジング（車体側部材）３１と、２分割構成され、後輪１２側に取付けられる他方側ハウジング（後輪側部材）３２と、一方側ハウジング３１の内周面３３に設けられ、回転力を発生する駆動源としてのモータ３４と、このモータ３４の出力軸（回転出力軸）３５に配置されるとともに、一方側ハウジング３１に構成され、モータ３４の回転数を減速する減速機３６と、この減速機３６の最終段（回転動力出力部材）７５にカップリング３７を介して接続されるとともに、他方側ハウジング３２に構成され、回転力から直動力に変換するための送りねじ３８と、この送りねじ３８に噛み合わされるとともに、他方側ハウジング３２に取付けられ、回転力から直動力に変換するためのナット部３９と、一方側ハウジング（車体側部材）３１と他方側ハウジング（後輪側部材）３２との間を回転シール部材４１を介して覆うダストブーツ４２とを主要構成とする部材である。

ダストブーツ４２は、飛び石に強く、耐候性優れた材料としてエラストマーが採用される。
エラストマーは、合成高分子材料で、特に常温付近でゴムのような弾性や屈曲性をもつ材料である。

なお、送りねじ３８及びナット部３９は、回転力から直動力に変換する変換部材であり、ナット部３９は、他方側ハウジング３２に止めねじ４７で係止されている。

一方側ハウジング３１は、車体１１側に連結される車体側連結部４８を備え、一方側ハウジング３１には、モータ３４及び減速機３６が設けられる。
他方側ハウジング３２は、後輪１２側に連結される後輪側連結部４９を備え、他方側ハウジング３２には、送りねじ３８及びナット部３９が設けられる。

すなわち、アクチュエータ３０は、モータ３４及び減速機３６が設けられた一方側ハウジング３１に、送りねじ３８及びナット部３９が設けられた他方側ハウジング３２をカップリング３７を介して合わせ、取付けねじ４６で結合し、一方側ハウジング３１と他方側ハウジング３２との間にダストブーツ４２が被せられる。

モータ３４は、ロータ５１と、このロータ５１の周りに設けられるステータ５２と、これらのロータ５１とステータ５２とを覆うモータケース５３とからなり、ロータ５１の中心に出力軸３５が設けられる。

モータケース５３は、出力軸３５の一端を減速機３６側に突出させるブロック部５４と
このブロック部５４に取付けられ、ステータ５２を固定するとともにロータ５１を回転自在に支持する収納部５５とからなる。
さらに、モータケース５３は、一方側ハウジング３１にモータケース５３の外周面５６（ブロック部５４の端面）が挟持され、減速機３６の構成部品であるリングギヤ６２で一方側ハウジング３１に保持される。

減速機３６は、図４に示されたように、モータ３４の出力軸３５に嵌合されるサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同軸に配置されるリングギヤ６２と、これらのサンギヤ６１及びリングギヤ６２に噛み合わされる第１のギヤ組立体６４と、第１のギヤ組立体６４に噛み合わされる第２のギヤ組立体６５とからなる。

一方側ハウジング３１の内周面３３には雌ねじ６６が形成されており、リングギヤ６２は、外周部６７に雄ねじ６８が形成され、一方側ハウジング３１の内周面３３に螺合される。

第１のギヤ組立体６４は、円板状の第１の基部７１と、この第１の基部７１に回転自在に取付けられ、サンギヤ６１及びリングギヤ６２に噛み合わされる複数の遊星歯車７２と、第１の基部７１の中心に且つ複数の遊星歯車７２の対向面に設けられたピニオン７３とからなる。

第２のギヤ組立体６５は、円板状の第２の基部７５と、この第２の基部７５に回転自在に取付けられ、第１のギヤ組立体６４のピニオン７３に噛み合わされる複数の歯車７６ととからなる。

第２の基部７５は、減速機３６の最終段であって、回転動力出力部材に相当する部材であり、第２の基部７５に同心状に且つ複数の歯車７６の対向面に設けられ、カップリング３７に係合する複数の突起７７と、複数の歯車７６を回転自在に支持する支持軸７８とを備える。
図中、７９は一方側ハウジング３１と他方側ハウジング３２との間に介在させたオイルシールである。

図５は本発明に係る伸縮機構のねじ部及びカップリングの斜視図であり、図６は本発明に係る伸縮機構のカップリング及び減速機の構成部品の斜視図である。
送りねじ３８は、図５に示されるように、ナット部３９に螺合するねじ部８１と、このねじ部８１のカップリング３７側にカップリング３７を収納するカップ部８２と、カップリング３７の円筒部９１が摺接する底部８３と、カップリング３７に噛み合う複数のつめ部８４とを備える。

カップリング３７は、図５及び図６に示されたように、一方側部材８７、中間部材８８及び他方側部材８９の３つの部材が積層された部材であり、中央の円筒部９１と、この円筒部９１から放射状に延出され、送りねじ３８の複数のつめ部８４と、減速機３６の複数の突起７７との間に介在され、送りねじ３８側の軸心とモータ３４側の軸心とのズレを吸収しつつ、モータ３４側の回転力を送りねじ３８側に伝達する係合片９２とからなる。

図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る伸縮機構の減速機の構成部品であるリングギヤの取付け状態の比較検討図である。
（ａ）において、実施例の伸縮機構３０のリングギヤ６２の取付け状態が示され、（ｂ）において、比較例の伸縮機構２３０のリングギヤ２３４の取付け状態が示される。

伸縮機構３０では、リングギヤ６２が、外周部６７に雄ねじ６８が形成され、一方側ハウジング３１の内周面３３には雌ねじ６６が形成され、リングギヤ６２は、一方側ハウジング３１の内周面３３（雌ねじ部６６）に螺合される。一方側ハウジング３１にはモータ３４が取付けられ、このモータ３４の出力軸３５にサンギヤ６１が取付けられている。従って、一方側ハウジング３１に他方側ハウジング３２を組付けるときの組付け誤差が、サンギヤ６１とリングギヤ６２との軸心のズレに影響をおよぼさない。
また、モータ３４は、一方側ハウジング３１内に収納され、リングギヤ６２で一方側ハウジング３１の段部９８に保持される。

伸縮機構２３０では、リングギヤ２３４が、他方側ハウジング２３２の内周面２３３に圧入形成される。また、他方側ハウジング２３２に対向する一方側ハウジング２３１にはモータ２３５が取付けられ、このモータ２３５の出力軸２３６にサンギヤ２３７が取付けられている。

従って、一方側ハウジング２３１に他方側ハウジング２３２を組付けるときの組付け誤差が、サンギヤ２３７とリングギヤ２３４との軸心のズレとなって現れる。従って、リングギヤ２３４とサンギヤ２３７（モータ２３５）との同軸精度がよくない。
また、モータ２３５は、一方側ハウジング２３１に取付ねじ２３８で保持される。

伸縮機構３０は、駆動源としてのモータ３４と、このモータ３４の回転数を減速する減速機３６と、この減速機３６で減速したモータ３４の回転力をカップリング３７を介して伝達される送りねじ３８と、この送りねじ３８に噛み合わせられ、回転力を直動力に変換するナット部３９と、これらのモータ３４、減速機３６、カップリング３７、送りねじ３８及びナット部３９を収納するとともに２分割構成された一方側・他方側ハウジング３１，３２とから構成される。

モータ３４及び減速機３６を、一方側ハウジング３１に専属的に収納したので、例えば、減速機３６の一部の部品を別のハウジングに収納する場合に比べ、モータ３４の出力軸３５に対する減速機３６の組付け精度の向上を図ることができる。この結果、組付け精度がよいので例えばギヤ等の摩耗が少ない。従って、減速機３６の耐久性を向上させることができる。

減速機３６は、モータ３４の出力軸３５に嵌合されるサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同軸に配置されるリングギヤ６２と、これらのサンギヤ６１及びリングギヤ６２に噛み合わされる複数の遊星歯車７２とから構成され、モータ３４は、一方側ハウジング３１内に収納され、リングギヤ６２で一方側ハウジング３１に保持されたので、例えば、モータ３４を一方側ハウジング３１に取付けるための取付ねじなどが不要であり、伸縮機構３０の組立性の向上を図ることができる。

さらに、リングギヤ６２の外周部６７とモータケース５３の外周面５６とが、一方側ハウジング３１の同一の内周面３３に保持されたので、リングギヤ６２及びモータ３４の同軸精度の向上を図ることができる。

また、リングギヤ６２を、一方側ハウジング３１の内周面３３に螺合させたので、例えば、リングギヤ６２を一方側ハウジング３１に取付けるための取付孔や取付フランジを設ける場合に比べ、ねじ頭などの突出する部分はないので、一方側ハウジング３１にリングギヤ６２をコンパクトに収納することができる。

尚、本発明に係る伸縮機構３０は、図７に示すように、一方側ハウジング３１の段部９８でモータ３４を受けるようにしたが、これに限るものではなく、一方側ハウジングの内周面の一部でモータを受けるようにしたものあってもよい。

本発明に係る伸縮機構は、セダンやワゴンなどの乗用車に採用するのに好適である。

本発明に係る伸縮機構が搭載される独立後輪操舵装置の原理図である。 本発明に係る伸縮機構が搭載される独立後輪操舵装置の作用説明図である。 本発明に係る伸縮機構の正面断面図である。 本発明に係る伸縮機構の主要部品の分解斜視図である。 本発明に係る伸縮機構のねじ部及びカップリングの斜視図である。 本発明に係る伸縮機構のカップリング及び減速機の構成部品の斜視図である。 本発明に係る伸縮機構の減速機の構成部品であるリングギヤの取付け状態の比較検討図である。

符号の説明

３０…伸縮機構（アクチュエータ）、３１…一方側ハウジング、３２…他方側ハウジング、３３…内周面、３４…モータ、３５…出力軸、３６…減速機、３７…カップリング、３８…送りねじ、３９…ナット部、５３…モータケース、５６…外周面、６１…サンギヤ、６２…リングギヤ、７２…遊星歯車。

Claims (4)

1. 駆動源としてのモータと、このモータの回転数を減速する減速機と、この減速機で減速したモータの回転力をカップリングを介して伝達される送りねじと、この送りねじに噛み合わせられ、回転力を直動力に変換するナット部と、これらのモータ、減速機、カップリング、送りねじ及びナット部を収納するとともに２分割構成された一方側及び他方側ハウジングとを備えた伸縮機構において、
   前記一方側ハウジングは車体に取付けられ、前記他方側ハウジングは後輪側に固定され、前記モータ及び前記減速機が、一方側ハウジングに専属的に収納され、
   前記減速機は、前記モータの出力軸に嵌合されるサンギヤと、このサンギヤと同軸に配置されるリングギヤと、これらのサンギヤ及びリングギヤに噛み合わされる複数の遊星歯車とから構成され、
   前記モータは、一方側ハウジング内に収納され、前記リングギヤで前記一方側ハウジングに保持されたことを特徴とする伸縮機構。
2. 前記リングギヤの外周部と前記モータケースの外周面とは、前記一方側ハウジングの同一の内周面に保持されることを特徴とする請求項１記載の伸縮機構。
3. 前記リングギヤは、前記一方側ハウジングの内周面に螺合していることを特徴とする請求項２記載の伸縮機構。
4. 前記リングギヤの外周部に雄ねじが形成され、前記一方側ハウジングの内周面には雌ねじが形成され、前記リングギヤを前記一方側ハウジングの雌ねじ部に螺合したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の伸縮機構。

Images