JP6254005B2 - 伸縮アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、分割して構成された第１ハウジング及び第２ハウジングが一体的に結合されたアクチュエータボディと、電動機の回転運動を往復直線運動に変換する送りねじ機構と、前記送りねじ機構により前記アクチュエータボディの軸線方向に沿って摺動する出力ロッドとを有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、送りねじ機構のねじ軸をハウジング側に回転可能に設けると共に、ねじ軸に螺合する送りナットを出力ロッドに設け、ハウジングと出力ロッドとの間のクリアランスを介して出力ロッドが摺動するアクチュエータ構造が開示されている。

この場合、ねじ軸は、ハウジング側にスラストベアリングを介して回転可能に固定され、送りナットは、ハウジングに対して径方向のクリアランスを有する出力ロッドに固定されている。

特開２００９−１７３１９２号公報

ところで、特許文献１に開示されたアクチュエータ構造では、例えば、曲げモーメントが入力されると、アクチュエータの中心軸線が円弧状に湾曲変形する場合がある。このため、曲げモーメントが入力されると、ハウジングと出力ロッドとの継ぎ目部位においてハウジングが略く字状に変形し、ねじ軸と送りナットは横力を受けながら傾斜した状態となる。

送りねじ機構は、傾斜した状態にねじ軸と送りナットがセットされると、コジリが発生し、このコジリによって出力ロッドが軸方向に沿って変位しにくくなり、出力ロッドの出力が低下する。このような事象は、ストライベック曲線の関係から、荷重が大きく、ゆっくりとした転舵状態のときに摩擦係数が高くなるので発生しやすくなる。なお、ストライベック曲線とは、摩擦係数（μ）が接触面間に作用する荷重（Ｗ）や、接触面の相対速度（Ｖ）、潤滑剤の粘度（η）によってどのように変化するかを示す曲線をいう。

また、ねじ軸と送りナットとの間の静摩擦係数と動摩擦係数との差が大きくなると、例えば、送りねじ機構において回り止め機構を有していない場合には、アクチュエータの両端に設けられたゴムブッシュをばねとするスティックスリップ現象（振動現象）が発生する。このため、自励的な振動が発生しやすくなる。

このような状態でアクチュエータを駆動すると、ねじ軸と送りナットとの摩擦力が静摩擦力を超えるまで、ねじ軸と送りナットとが共回りする。このため、ハウジングと出力ロッドとの間に介装され、出力ロッドを摺動可能に支持しているスライドベアリング（スライド軸受手段）が、ねじ軸の回転方向（ハウジングの周方向）に摺動する。

ねじ軸と送りナットとの摩擦力が静摩擦力を超えると、出力ロッドは、アクチュエータの両端のゴムブッシュに蓄えられていた弾性エネルギによって回転方向に戻りながら軸方向に変位する。このため、スライドベアリングは、回転方向と軸方向の両方に変位する。

このようにスティクスリップ現象が発生しない場合に対して回転方向の摺動を伴うため、スライドベアリングの磨耗量がその分だけ増加する。

また、スティックスリップ現象が発生している間は、出力ロッドにガタツキが発生するため、スライドベアリングに衝撃荷重が入力される。スライドベアリングが、例えば、樹脂製のスライドベアリングであるとすると、入力される衝撃荷重によってその磨耗量が増大する。スライドベアリングの磨耗量が増加すると、出力ロッドのガタツキがさらに大きくなるので、衝撃荷重が大きくなりやすくなる。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、スライド軸受手段の磨耗量を低減して出力ロッドのガタツキを抑制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、第１ハウジング及び第２ハウジングによって構成されるアクチュエータボディと、電動機の回転運動を往復直線運動に変換する送りねじ機構と、前記送りねじ機構により前記アクチュエータボディの軸線方向に沿って摺動する出力ロッドとを有する伸縮アクチュエータにおいて、前記アクチュエータボディに対する前記出力ロッドの摺動部位に配設されるスライド軸受手段と、前記アクチュエータボディと前記出力ロッドの間に設けられて前記アクチュエータボディに対して与圧を付与する与圧付与手段と、を備え、前記与圧付与手段は、前記アクチュエータボディに形成される凹部と、前記凹部を押圧して前記アクチュエータボディの径方向に与圧を付与する弾性部材と、前記出力ロッドに対して前記弾性部材を固定する固定部材と、を有し、前記弾性部材は、板ばねであり、前記固定部材は、前記板ばねによって与圧を付与するときに前記弾性部材と接触する曲面部を有し、前記板ばねは、前記アクチュエータボディの径方向に与圧を付与しない中立状態のときに前記曲面部と非接触状態に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、与圧付与手段を設けることで、アクチュエータボディに対する出力ロッドの回転方向（周方向）への変位を規制すると共に、出力ロッドをその軸線方向に沿って摺動変位させることができる。この結果、本発明では、スライド軸受手段の磨耗量を低減して出力ロッドのガタツキを抑制することができる。

また、本発明によれば、与圧付与手段によって、回転方向のスティックスリップ現象が抑制される。これにより、スライド軸受手段の磨耗量を低減して出力ロッドのガタツキをより一層抑制することができる。

さらに、本発明によれば、スティックスリップ現象による荷重変動が大幅に低減されるため、送りねじ機構を構成する送りねじと送りナットとの螺合部位における荷重が低減し、互いに螺合するねじ部の耐久性を向上させることができる。また、仮に、現況と同等の耐久性を確保することを前提とすると、送りねじ機構の軸径やピッチを小さくすることができる。さらに、電動機の発生トルクが減少するため、電動機の消費電力を低減することができる。従って、例えば、電動機と送りねじ機構との間に遊星歯車機構を設けた場合、遊星歯車機構への入力トルクも低減することから、遊星歯車機構の負荷が減少し、遊星歯車機構の小型化を達成することができる。この結果、車両への搭載性を向上させると共に、車両の軽量化や消費電力の低減にも寄与することから、車両の燃費向上に貢献することができる。

さらにまた、本発明によれば、与圧付与手段は、アクチュエータボディに対しその回転方向（周方向）と径方向に与圧することができ、出力ロッドのガタツキによる衝撃的な荷重の入力がなくなるため、スライド軸受手段に入力される歪速度を緩和することができる。これにより、例えば、低温時等においてもスライド軸受手段の軸受性能を安定して保持することができる。

さらにまた、本発明によれば、与圧付与手段の弾性力によって、出力ロッドはアクチュエータボディに対して回転方向に僅かに弾性変位可能に設けられているため、車両への伸縮アクチュエータの搭載時に伸縮アクチュエータと組み付けられる他の部材（例えば、サスペンション構成部材）との間の回転方向の位相ずれを吸収し、組付作業を容易に遂行することができる。

さらにまた、本発明によれば、与圧付与手段は、アクチュエータボディと出力ロッドの間で与圧をもって保持されているため、例えば、打音等の異音の発生を抑制することができる。

さらにまた、本発明によれば、例えば、出力ロッドに対して過大な荷重が付与されると、板ばねが固定部材の曲面部と接触して接触部分の面圧を低減することで、スライド軸受手段の摩耗を抑制することができる。

本発明では、スライド軸受手段の磨耗量を低減して出力ロッドのガタツキを抑制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。 与圧付与手段を構成する板ばねが第２ハウジングの溝部に装着される前の自由状態を示す拡大断面図である。 与圧付与手段の分解斜視図である。 板ばねのセット状態を示した図４のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。 第１ハウジング及び第２ハウジングに荷重が入力された際、図１０のセット状態から与圧付与手段によって与圧が付与される状態を示す拡大断面図である。 送りねじ部及び送りナット部間に発生する摩擦力と時間との関係を示す特性図である。 板ばねによって付与される与圧とその分力との関係を示す説明図である。 （ａ）は、第１変形例に係る板ばねの斜視図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｚ方向からみた矢視図である。 （ａ）は、第２変形例に係る板ばねの斜視図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｚ方向からみた矢視図である。 （ａ）は、第３変形例に係る板ばねの斜視図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｚ方向からみた矢視図である。 （ａ）は、第４変形例に係る板ばねの斜視図、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ｚ方向からみた矢視図である。

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。なお、第１ハウジング３０ａと第２ハウジング３０ｂとが、軸線Ｌ方向に沿って一体的に結合されることにより、アクチュエータボディが構成される。

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（電動機）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、４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。

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８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の第１端面７９に当接し、コイルスプリング９４の他端は、入力フランジ８６の後記する対向面９８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８つ配置されている。８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４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４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、８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。

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、４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４個の爪部８５と、入力フランジ８６の対向面９８に設けられる４個の爪部１００とは、周方向においてその位相が約４５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。この軸受け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８つの谷部４６ｃには、キャリア７８の４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４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８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、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。

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、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、送りねじ部１１２と、送りナット部１１４と、出力ロッド３２とを備える。

送りねじ部１１２は、入力フランジ８６と一体に形成され、軸線Ｌ方向に沿ったシャフト状の外周面に雄ねじが形成されている。出力ロッド３２は、内部が中空の有底円筒体からなり、送りナット部１１４と一体に形成されている。送りナット部１１４は、有底円筒体の内周面に形成され、送りねじ部１１２の雄ねじに螺合する雌ねじを有する。

図３及び図４に示されるように、第２ハウジング３０ｂの軸線Ｌ方向に沿った中間部の内周面と出力ロッド３２の外周面との間には、環状の第１スライドベアリング（スライド軸受手段）１０８が固定されている。また、図３に示されるように、第２ハウジング３０ｂの軸線Ｌ方向の端部に螺合するエンド部材１１０の内周面には、環状の第２スライドベアリング１０９が固定されている。この第１スライドベアリング１０８及び第２スライドベアリング１０９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。

第１スライドベアリング１０８は、巻きブッシュタイプからなり、軸線Ｌ方向に沿って延在する切り欠き部１０８ａが形成されている（後記する図１３参照）。この切り欠き部１０８ａには、第２ハウジング３０ｂに対する出力ロッド３２の回転方向への変位を規制すると共に、出力ロッド３２を軸線Ｌ方向に沿って摺動変位させる与圧付与手段２００が設けられている。第１スライドベアリング１０８は、与圧付与手段２００を間にして出力ロッド３２の外径面に沿った両側から組み付けられている。

図８は、与圧付与手段を構成する板ばねが第２ハウジングの溝部に装着される前の自由状態を示す拡大断面図、図９は、与圧付与手段の分解斜視図、図１０は、板ばねのセット状態を示した図４のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。

図３、図４及び図１０に示されるように、第２ハウジング３０ｂに対する出力ロッド３２の回転方向（周方向）の変位を規制する与圧付与手段２００は、第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２との間に設けられている。この与圧付与手段２００は、出力ロッド３２に固定されて出力ロッド３２と一体的に変位可能に設けられている。また、与圧付与手段２００は、第２ハウジング３０ｂの内壁に設けられた溝部（凹部）２０２にその一部が嵌合し、第２ハウジング３０ｂに対する出力ロッド３２の回転方向（周方向）の変位を規制しながら、溝部２０２に摺接した状態を保持したまま軸線Ｌ方向に沿って摺動可能な構造となっている。

溝部２０２は、軸線Ｌ方向に沿って直線状に所定長（出力ロッドの変位量よりも僅かに長い）延在する長溝からなり（図３、図４参照）、第２ハウジング３０ｂの内壁側から外径側に向かって窪む凹部によって構成されている（図１０、図１１参照）。また、図１０に示されるように、溝部２０２は、第２ハウジング３０ｂの外径面と略平行な底壁２０２ａと、断面円弧状に湾曲して形成される一対の側壁２０２ｂとを有する。一対の側壁２０２ｂは、底壁２０２ａの両端部に連続し、底壁２０２ａを間にして相互に対向するように設けられる。

図９及び図１０に示されるように、与圧付与手段２００は、板ばね２０４と、ボルト２０６を介して板ばね２０４を出力ロッド３２に固定する固定部材２０８とを備える。板ばね２０４は、そのばね特性が非線形で薄板状からなり、出力ロッド３２の外周面に形成された窪み部２１２内に嵌挿される。また、板ばね２０４は、ボルト挿通孔２０４ｃを有し出力ロッド３２に固定される基部２０４ａと、基部２０４ａの両側から略直交する方向に折曲し、互いに対向する対称形状の片持ち梁で形成される一対の与圧壁２０４ｂとから構成される。各与圧壁２０４ｂは、基部２０４ａから第２ハウジング３２ｂ側に向かって立ち上がる縦部２０５と、縦部２０５から固定部材２０８側に折れ曲がって形成される先端部２０７とを有する。

固定部材２０８は、出力ロッド３２に固定された状態で一対の与圧壁２０４ｂの間に位置し一対の与圧壁２０４ｂと対向するように設けられる。一対の与圧壁２０４ｂと対向する固定部材２０８の両側は、板ばね２０４によって与圧が付与されたときに与圧壁２０４ｂと接触する曲面部２０８ａを有する。板ばね２０４の各与圧壁２０４ｂは、基部２０４ａに対してばね力（弾性力）を有し、ばね力で与圧を付与しない中立状態のときに固定部材２０８の曲面部２０８ａと非接触状態に設けられている（図１０参照）。

出力ロッド３２のねじ穴２１０にボルト２０６を螺合させて締結することで、板ばね２０４（基部２０４ａ）を出力ロッド３２に固定することができる。なお、本実施形態では、板ばね２０４を一体で構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、基部２０４ａを２つに分割した構成を採用してもよい。

図３に戻って、出力ロッド３２の略中央部の外周には、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と一体的に形成された送りねじ部１１２を回転させる。送りねじ部１１２が回転すると、送りねじ部１１２に螺合する送りナット部１１４が軸線Ｌ方向に変位する。この結果、送りナット部１１４と一体的に形成された出力ロッド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１１は、第１ハウジング及び第２ハウジングに荷重が入力された際、図１０のセット状態から与圧付与手段によって与圧が付与される状態を示す拡大断面図、図１２は、送りねじ部及び送りナット部間に発生する摩擦力と時間との関係を示す特性図、図１３は、板ばねによって付与される与圧とその分力との関係を示す説明図である。

次に、与圧付与手段２００の板ばね２０４による回転方向（周方向）と径方向への与圧のかかり方を図１３に基づいて説明する。

図１３に示されるように、板ばね２０４による与圧（力）Ｆによって径方向の分力Ｆ１と、回転方向の分力Ｆ２とが付与される。分力Ｆ１によって径方向のガタツキを一方向（半径外方向）に付与し、径方向のガタツキを抑制することができる。また、分力Ｆ２によって回転方向への初期動作の荷重（セット状態において予め初期荷重Ｆ２が付与されている）を設定することができる（図１２参照）。なお、分力Ｆ１と分力Ｆ２との関係は、溝部２０２の側壁２０２ｂと板ばね２０４の先端部２０７との接触角αによって任意に設定することが可能である。

図１０に示されるように、板ばね２０４は、第２ハウジング３０ｂの溝部２０２内に組み込まれることで、自由長（図７の自由状態参照）からセット長に撓み、図１０のセット状態において両側（一側及び他側）の一組の与圧壁２０４ｂに対して均等の与圧が加わって釣り合っている。このとき、第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２とは、時計回り方向及び反時計回り方向のいずれの方向にも板ばね２０４の弾性変形領域が略均等となるように設定されている。

例えば、図１０のセット状態から、第２ハウジング３０ｂを固定して出力ロッド３２に反時計回り方向（図１１の矢印Ｃ方向）の回転トルクが付与されると、図１１に示されるように、板ばね２０４の周方向の一側の片持ち梁である与圧壁２０４ｂは、固定部材２０８の曲面部２０８ａと接触してセット長から「密着高さ」の位置まで変位し与圧荷重が増大する。これに対し、一側と反対側に位置し、板ばね２０４の周方向の他側の片持ち梁である与圧壁２０４ｂは、自由長の方向（固定部材２０８の曲面部２０８ａから離間する方向）に戻るように「最大高さ」の位置まで変位し与圧荷重が減少する。このとき、他側の片持ち梁である与圧壁２０４ｂは、完全に自由長（２点鎖線参照）の位置まで戻らないように設定しておく必要がある。

以上のように設定しておくと、送りねじ部１１２及び送りナット部１１４間で発生する静摩擦力と動摩擦力との大きさに極端な違いが発生した場合、図１２の太実線Ｄで示されるように、速やかで滑らかに静摩擦力まで上昇する。このため、弾性エネルギをほとんど蓄えることがなく、摩擦力の上限である静摩擦力を超えた後は、弾性エネルギの解放による自励的な運動が発生することなく急激に動摩擦力まで下降し動摩擦力で滑る運動状態を持続して安定した荷重特性が得られる。なお、図１２の細実線Ｅは、与圧付与手段２００が設けられていない従来技術における送りねじ部１１２及び送りナット部１１４間で発生する摩擦力と時間との関係を示している。

図１２の細実線Ｅで示される従来技術のように、摩擦力が静摩擦力と動摩擦力との間で増減変更して不安定な状態であると、送りねじ部１１２及び送りナット部１１４間の螺合部位に付与される荷重が周期的に変動してしまうため、この変動分を見込んで設定する必要がある。しかしながら、本実施形態では、図１２の太実線Ｄで示されるように、送りねじ部１１２及び送りナット部１１４間で発生する摩擦力を動摩擦力で一定に保持することができるため、コジリを発生させることなく、送りねじ部１１２及び送りナット部１１４間で螺合するねじ部の耐久性を向上させることができる。さらに、モータ４２の発生トルクを減少させることができることから、モータ４２の消費電力が低減する。従って、遊星歯車機構４４への入力トルクも低減することから、遊星歯車機構４４の小型化を達成することができる。

また、回転トルクの方向が反時計回りから時計回りに反転する場合、前記したように、板ばね２０４は、一側の片持ち梁である与圧壁２０４ｂに与圧が付与されているため、ガタツキを有する滑りキーのように急激な荷重の上昇を抑制することができる。

以上から、本実施形態では、同一回転方向でのスティックスリップ現象による荷重変動の低減、及び回転方向の切換時に発生する急激な荷重の上昇を抑制し、特に、送りねじ部１１２及び送りナット部１１４間の螺合部位におけるねじ部の耐久性を向上させることができる。

なお、板ばね２０４と第２ハウジング３０ｂの溝部２０２とは、低荷重のときに板ばね２０４の先端部２０７のみで接触し（図１０のセット状態参照）、例えば、出力ロッド３２に過大な回転トルクが発生すると、板ばね２０４の先端部２０７及び縦部２０５の両方が溝部２０２の側壁２０２ｂと接触して接触部分の面圧が低減されることで（図１１参照）、第１スライドベアリング１０８の過大な磨耗を抑制することができる。

なお、本実施形態では、車両のリヤ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。

本実施形態では、与圧付与手段２００を設けることで、第２ハウジング３０ｂに対する出力ロッド３２の回転方向（周方向）への変位を規制すると共に、出力ロッド３２を溝部２０２に沿って軸線Ｌ方向に摺動変位させることができる。この結果、本実施形態では、第１スライドベアリング１０８の磨耗量を低減して出力ロッド３２のガタツキを抑制することができる。

また、本実施形態では、与圧付与手段２００によって、回転方向のスティックスリップ現象が抑制される。これにより、第１スライドベアリング１０８の磨耗量を低減して出力ロッド３２のガタツキをより一層抑制することができる。

さらに、本実施形態では、スティックスリップ現象による荷重変動が大幅に低減されるため、送りねじ機構４８を構成する送りねじ部１１２と送りナット部１１４との噛合部位における荷重が低減し、互いに噛合する歯部の耐久性を向上させることができる。また、仮に、現況と同等の耐久性を確保することを前提とすると、送りねじ機構４８の軸径やピッチを小さくすることができる。さらに、モータ４２の発生トルクを低減できることから消費電力が低減し、従って、遊星歯車機構４４への入力トルクも低減することから、遊星歯車機構４４の小型化を達成することができる。この結果、車両への搭載性を向上させると共に、車両の軽量化や消費電力の低減にも寄与することから、車両の燃費向上に貢献することができる。

さらにまた、本実施形態では、与圧付与手段２００が、第２ハウジング３０ｂに対しその回転方向（周方向）と径方向に与圧することができ、出力ロッド３２のガタツキによる衝撃的な荷重の入力がなくなるため、第１スライドベアリング１０８に入力される歪速度を緩和することができる。これにより、例えば、低温時等においても第１スライドベアリングの軸受性能を安定して保持することができる。

さらにまた、本実施形態では、与圧付与手段２００の板ばね２０４のばね力（弾性力）によって、出力ロッド３２が第２ハウジング３０ｂに対して回転方向に対して僅かに弾性変位可能に設けられているため、車両へのトーコントロールアクチュエータ１８の搭載時にゴムブッシュジョイント２６ａ、２６ｂと組み付けられる他の部材（例えば、サスペンション構成部材）との間の回転方向の位相ずれを吸収し、組付作業を容易に遂行することができる。

さらにまた、本実施形態では、与圧付与手段２００が、第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２の間で与圧をもって保持されているため、例えば、打音等の異音の発生を抑制することができる。

さらにまた、本実施形態では、固定部材２０８を介して与圧付与手段２００を出力ロッド３２側に固定し、溝部２０２を第２ハウジング３０ｂ側に設けているが、これを逆に配置して、与圧付与手段２００を第２ハウジング３０ｂ側に固定し、溝部２０２を出力ロッド３２側に設けるようにしてもよい。

次に、与圧付与手段２００を構成する板ばね２０４の変形例について説明する。なお、図９に示される板ばね２０４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１４（ａ）は、第１変形例に係る板ばねの斜視図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の矢印Ｚ方向からみた矢視図である。
第１変形例に係る板ばね２０４では、互いに対向する一組の与圧壁２０４ｂに略矩形状の切欠部２２０を形成することで、板ばね２０４の軽量化を達成することができる。

図１５（ａ）は、第２変形例に係る板ばねの斜視図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の矢印Ｚ方向からみた矢視図である。
第２変形例に係る板ばね２０４では、与圧壁２０４ｂの上部角部に一対の面取り部２２２を形成することで、板ばね２０４の軽量化を達成することができる。

図１６（ａ）は、第３変形例に係る板ばねの斜視図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の矢印Ｚ方向からみた矢視図である。
第３変形例に係る板ばね２０４では、互いに対向する一組の与圧壁２０４ｂを略台形状に形成すると共に、先端部２０７の幅寸法を小さくしている。これにより、板ばね２０４の軽量化を達成することができる。

図１７（ａ）は、第４変形例に係る板ばねの斜視図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の矢印Ｚ方向からみた矢視図である。
第４変形例に係る板ばね２０４では、一組の与圧壁２０４ｂの形状を略台形状に形成すると共に、点対称の位置に配置している。これにより、板ばね２０４の軽量化を達成することができる。

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）
３０ａ 第１ハウジング（アクチュエータボディ）
３０ｂ 第２ハウジング（アクチュエータボディ）
３２ 出力ロッド
４２ モータ（電動機）
４８ 送りねじ機構
１０８ スライドベアリング（スライド軸受手段）
２００ 与圧付与手段
２０２ 溝部（凹部）
２０４ 板ばね（弾性部材）
２０８ 固定部材
２０８ａ 曲面部

Claims (1)

1. 第１ハウジング及び第２ハウジングによって構成されるアクチュエータボディと、電動機の回転運動を往復直線運動に変換する送りねじ機構と、前記送りねじ機構により前記アクチュエータボディの軸線方向に沿って摺動する出力ロッドとを有する伸縮アクチュエータにおいて、
   前記アクチュエータボディに対する前記出力ロッドの摺動部位に配設されるスライド軸受手段と、
   前記アクチュエータボディと前記出力ロッドの間に設けられて前記アクチュエータボディに対して与圧を付与する与圧付与手段と、
   を備え、
   前記与圧付与手段は、
   前記アクチュエータボディに形成される凹部と、
   前記凹部を押圧して前記アクチュエータボディの径方向に与圧を付与する弾性部材と、
   前記出力ロッドに対して前記弾性部材を固定する固定部材と、
   を有し、
   前記弾性部材は、板ばねであり、
   前記固定部材は、前記板ばねによって与圧を付与するときに前記弾性部材と接触する曲面部を有し、
   前記板ばねは、前記アクチュエータボディの径方向に与圧を付与しない中立状態のときに前記曲面部と非接触状態に設けられることを特徴とする伸縮アクチュエータ。

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