特許第6107427号(P6107427)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6107427
(24)【登録日】2017年3月17日
(45)【発行日】2017年4月5日
(54)【発明の名称】車両の後輪操舵装置
(51)【国際特許分類】
   B62D 7/14 20060101AFI20170327BHJP
   B62D 5/04 20060101ALI20170327BHJP
【FI】
   B62D7/14 A
   B62D5/04
【請求項の数】5
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2013-112478(P2013-112478)
(22)【出願日】2013年5月29日
(65)【公開番号】特開2014-231275(P2014-231275A)
(43)【公開日】2014年12月11日
【審査請求日】2016年4月11日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】アイシン精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100084124
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 一眞
(72)【発明者】
【氏名】種子田 彰哉
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 秀悦
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 輝英
【審査官】 鈴木 敏史
(56)【参考文献】
【文献】 特開平8−337106(JP,A)
【文献】 特開平9−118246(JP,A)
【文献】 特開平10−203399(JP,A)
【文献】 特開平11−5556(JP,A)
【文献】 特開平11−350955(JP,A)
【文献】 米国特許第4987788(US,A)
【文献】 特許第5098242(JP,B2)
【文献】 特表2012−511465(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B62D 7/14
B62D 5/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の後輪を支持するサスペンション機構に介装し当該後輪を操舵する車両の後輪操舵装置において、前記サスペンション機構に第1の連結部材及び第2の連結部材を介して連結するハウジングと、該ハウジング内に収容する電動モータと、当該ハウジング内に収容し前記電動モータの出力を減速する減速機構と、該減速機構に連結して回転するナット部材及び該ナット部材に螺合すると共に前記第2の連結部材に連結するロッドを有し、前記ナット部材の回転運動を前記ロッドの直線運動に変換する直動機構とを備え、前記ハウジングが、前記電動モータ及び前記減速機構を直列に配置して収容し前記電動モータと前記減速機構との間の内面に係止部を有する筒体と、前記第1の連結部材を有し前記筒体の前記減速機構側の開口を閉塞する連結カバーとを具備し、前記減速機構を前記筒体内で保持する筒状保持部材と、該筒状保持部材に対し前記ナット部材を回転可能に支持する軸受を備え、該軸受及び前記筒状保持部材を前記筒体の係止部と前記連結カバーとの間に挟持し、前記筒状保持部材を前記筒体に対して回転不能に保持することを特徴とする車両の後輪操舵装置。
【請求項2】
前記係止部が、前記筒体の内面に形成した段差であることを特徴とする請求項1記載の車両の後輪操舵装置。
【請求項3】
前記係止部を、前記筒体の内面に固定したスナップリングで構成することを特徴とする請求項1記載の車両の後輪操舵装置。
【請求項4】
前記筒体と前記連結カバーとを環状のロックナットで締結することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の車両の後輪操舵装置。
【請求項5】
前記筒体から延出する前記ロッドを囲繞するように配置して前記筒体の前記電動モータ側の開口に固定する筐体を備え、該筐体内に前記電動モータを駆動制御するコントローラを収容することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の車両の後輪操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の後輪を支持するサスペンション機構に介装し当該後輪を操舵する車両の後輪操舵装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近時、車両の四輪操舵システム(4WS)の一部を構成する後輪操舵装置として、種々の態様の装置が知られているが、基本的な構成は、下記の特許文献1に記載のような「車両の後輪に連結されるロッドと、ロッドを支持するとともに車両のシャシーに固定されるハウジングと、ハウジングに収容されるとともに前記後輪を操舵すべく前記ロッドを駆動するモータ」から成る。また、車両の後輪を支持するサスペンション機構も種々の態様があり、これに装着される後輪操舵装置も多様なものとなる。例えば、下記の特許文献2に記載の装置は特許文献1に記載の装置と基本構成が異なるだけでなく、電気モータからプッシュロッドへの駆動力の伝達を断続するブロッキング装置も備えており、電気モータ及びその回転運動をプッシュロッドの並進運動に変換するためのトランスミッションと共に、モジュールハウジングに支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第5098242号公報
【特許文献2】特表2012−511465号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献1及び2に開示された装置においては、タイヤ反力や外乱によるロッドの軸方向の力を吸収するため、ハウジングに対し高強度が要求されるので、小型化、軽量化が困難である。特に、特許文献2に記載の装置は、電気モータ、トランスミッション及びブロッキング装置がモジュールハウジングに支持される構成であるので、ハウジングに対し高強度が要求され、小型化が困難である。
【0005】
そこで、本発明は、車両の後輪を支持するサスペンション機構に介装し当該後輪を操舵する車両の後輪操舵装置において、軸方向の力を適切に吸収し得る構造とし、小型軽量化を可能とする後輪操舵装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を達成するため、本発明は、車両の後輪を支持するサスペンション機構に介装し当該後輪を操舵する車両の後輪操舵装置において、前記サスペンション機構に第1の連結部材及び第2の連結部材を介して連結するハウジングと、該ハウジング内に収容する電動モータと、当該ハウジング内に収容し前記電動モータの出力を減速する減速機構と、該減速機構に連結して回転するナット部材及び該ナット部材に螺合すると共に前記第2の連結部材に連結するロッドを有し、前記ナット部材の回転運動を前記ロッドの直線運動に変換する直動機構とを備え、前記ハウジングが、前記電動モータ及び前記減速機構を直列に配置して収容し前記電動モータと前記減速機構との間の内面に係止部を有する筒体と、前記第1の連結部材を有し前記筒体の前記減速機構側の開口を閉塞する連結カバーとを具備し、前記減速機構を前記筒体内で保持する筒状保持部材と、該筒状保持部材に対し前記ナット部材を回転可能に支持する軸受を備え、該軸受及び前記筒状保持部材を前記筒体の係止部と前記連結カバーとの間に挟持し、前記筒状保持部材を前記筒体に対して回転不能に保持することとしたものである。
【0007】
上記の後輪操舵装置において、前記係止部は、前記筒体の内面に形成した段差で構成とするとよい。あるいは、前記係止部を、前記筒体の内面に固定したスナップリングで構成してもよい。
【0008】
また、上記の後輪操舵装置において、前記筒体と前記連結カバーとを環状のロックナットで締結する構成とするとよい。
【0009】
更に、上記の後輪操舵装置において、前記筒体から延出する前記ロッドを囲繞するように配置して前記筒体前記電動モータ側の開口に固定する筐体を備えたものとし、該筐体内に前記電動モータを駆動制御するコントローラを収容する構成とするとよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の後輪操舵装置においては、サスペンション機構に第1の連結部材及び第2の連結部材を介して連結するハウジングと、ハウジング内に収容する電動モータと、ハウジング内に収容し電動モータの出力を減速する減速機構と、この減速機構に連結して回転するナット部材及びこれに螺合すると共に第2の連結部材に連結するロッドを有し、ナット部材の回転運動をロッドの直線運動に変換する直動機構とを備え、ハウジングが、電動モータ及び減速機構を直列に配置して収容し電動モータと減速機構との間の内面に係止部を有する筒体と、第1の連結部材を有し筒体の開口を閉塞する連結カバーとを具備し、減速機構を筒体内で保持する筒状保持部材と、この筒状保持部材に対しナット部材を回転可能に支持する軸受を備えており、軸受及び筒状保持部材を筒体の係止部と連結カバーとの間に挟持し、筒状保持部材を筒体に対して回転不能に保持するように構成されているので、第1の連結部材と第2の連結部材との間の軸方向荷重を、ロッド、ナット部材、軸受、筒状保持部材、筒体及び連結カバーによって適切に吸収することができる。この結果、従来装置のような大型のハウジングを必要とすることなく、小型で軽量な装置とすることができる。
【0011】
特に、係止部を段差あるいはスナップリングで構成すれば、製造及び組付が容易で安価な装置とすることができる。
【0012】
更に、筒体と連結カバーとを環状のロックナットで締結する構成とすれば、組付が容易で、確実に軸方向荷重を吸収することができる。
【0013】
更に、筒体から延出するロッドを囲繞するように配置して筒体に固定する筐体を備えたものとし、筐体内に電動モータを駆動制御するコントローラを収容する構成とすれば、軸方向荷重は筒体によって適切に吸収することができるので、筐体を高強度とする必要はなく、小型で軽量な装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】本発明の一実施形態に係る後輪操舵装置の全体構成を示す横断面図である。
図2】本発明の一実施形態におけるアクチュエータ部分を拡大して示す横断面図である。
図3】本発明の一実施形態におけるコントローラ部分を拡大して示す横断面図である。
図4】本発明の一実施形態におけるコントローラ部分を拡大して示す縦断面図である。
図5】本発明の一実施形態における減速機構を構成するホルダの横断面図である。
図6】本発明の一実施形態における減速機構を構成するリングギヤの正面図である。
図7】本発明の一実施形態における減速機構を構成するリングギヤの係合部を拡大して示す正面図である。
図8】本発明の一実施形態における減速機構を構成するリングギヤの側面図である。
図9】本発明の一実施形態における減速機構の一部を示す斜視図である。
図10】本発明の一実施形態におけるアクチュエータの一部を構成するサブアセンブリの縦断面図である。
図11】本発明の一実施形態におけるアクチュエータの一部を構成するサブアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係る後輪操舵装置の全体構成を図1に示す。本実施形態の後輪操舵装置は四輪操舵システム(4WS)の一部を構成するものであるが、前輪操舵装置は従前と同様であるので省略している。また、車両の後輪を支持するサスペンション機構には種々の態様があるが、本実施形態では、図1に二点鎖線で示すように構成されており、車両の後輪RL、RRを支持するリヤアクスルRAへの支持部RSと、リヤアクスルRAに軸支され揺動中心Cを中心に揺動するリンクLSとの間に、本実施形態の後輪操舵装置を構成するアクチュエータユニットAUが介装され、これによって支持部RSとリンクLSとの間が伸縮駆動され、リンクLSの揺動に応じてタイロッドTR、TRを介して後輪RL、RRが操舵される。
【0016】
アクチュエータユニットAUは、ハウジング1にロッド2が軸方向移動(直線運動)可能に支持され、その一端部がボールジョイントJLを介してリンクLSに連結され、ハウジング1がボールジョイントJAを介して支持部RSに連結されており、アクチュエータ3によってロッド2が駆動され、リヤアクスルRAの支持部RSとリンクLSとの間が伸縮駆動されるように構成されている。具体的には、アクチュエータ3を構成する電動モータ3aはコントローラ4によって制御され、電動モータ3aの回転出力が減速機構3bによって減速された後、直動機構3cを介してロッド2の直線運動に変換されるように構成されている。尚、本実施形態では電動モータ3aはブラシレスモータで構成されている。
【0017】
本実施形態においては、ハウジング1は主としてアクチュエータ3の構成部品(電動モータ3a等)を内蔵するハウジング1aと、主としてコントローラ4の構成部品(電子回路基板40等)を内蔵するハウジング1bに大別され、ハウジング1aを構成する筒体10に連結カバー11が接合されると共に、ハウジング1bを構成し上下及び軸方向に開口部を有する筐体12が接合され、この筐体12の上下の開口部に蓋体15及び16が接合されるように構成されている。本実施形態のハウジング1は金属製で、連結カバー11及び筐体12はアルミニウム製で、筒体10並びに蓋体15及び16は鉄製である。
【0018】
アクチュエータ3は、図2に拡大して示すように構成され、ステータ24にコイル23が巻装された状態で、筒体10内に圧入固定されている。電動モータ3aの出力軸は中空回転軸20で構成され、この中空回転軸20は、筒体10内に挿入される環状のモータカバー25の内径部25aと、筐体12に形成される環状溝12aに対し、夫々軸受25b及び12bを介して回転可能に支持されている。中空回転軸20の軸方向中間部には、電動モータ3aのロータを構成するコア21が圧入固定され、このコア21の円周方向に均等に永久磁石22が配設されている。
【0019】
更に、中空回転軸20内には、ロッド2が同軸に配置され、ハウジング1に対し軸方向移動(直線運動)可能に支持されると共に、ハウジング1に対し回転不能に支持されるが、この支持構造については後述する。尚、ロッド2と筐体12の支持部との間にはブッシュ2a及び2bが介装されているが、これらはロッド2の軸方向移動を円滑に行うために摺動抵抗を低減するものである。即ち、本実施形態は言わば片持支持の伸縮機構であるので、ブッシュ2a及び2bには両端支持の軸方向移動機構における軸受としての機能は要求されない。
【0020】
本実施形態の減速機構3bは遊星歯車機構30で構成され、外歯歯車のサンギヤ31が中空回転軸20と一体的に結合され、中空回転軸20と共に回転可能に支持されている。また、内歯歯車のリングギヤ33が筒状保持部材のホルダ34に固定されており、外歯歯車のプラネタリギヤ32がサンギヤ31及びリングギヤ33に噛合しサンギヤ31回りを回転するように配設されている。そして、このプラネタリギヤ32を、ピン35を介して回転可能に支持するキャリアとして、ナット部材36がホルダ34に対し軸受37を介して回転可能に支持されている。軸受37はボールベアリングで、その内輪37aがナット部材36に嵌合されると共に、その外輪37bがホルダ34に嵌合され、C字状のスペーサ37cによってナット部材36に保持されている。
【0021】
本実施形態においては、ホルダ34及びピン35は金属製(例えば鉄製)であるが、サンギヤ31、プラネタリギヤ32及びリングギヤ33が合成樹脂製であり、サンギヤ31は金属製の中空回転軸20に一体成形されている。そして、リングギヤ33はホルダ34に対し回転不能に支持され、ホルダ34は筒体10に対して回転不能に支持されている。即ち、図2に示すように、筒体10内に形成された環状溝10aにスナップリング14が保持され、このスナップリング14の環状側面と連結カバー11の環状開口端面との間に、軸受37の外輪37b及びホルダ34が挟持された状態で、筒体10の減速機構3b側(図2の左側)の開口端に形成された螺子部に環状のロックナット13が螺合され、筒体10と連結カバー11が締結される。而して、ロックナット13の螺合に伴って生ずる軸方向の押圧力によって、軸受37の外輪37b及びホルダ34はスナップリング14と連結カバー11との間に強固に挟持され、この結果、ホルダ34は筒体10に対して回転不能に保持される。尚、環状溝10a及びスナップリング14に代えて、筒体10の内周面に環状の段差(図示せず)を形成し、これを係止部に供することとしてもよい。
【0022】
そして、ロッド2の一端部の外周面に所定の軸方向長さに亘って台形螺子が形成された雄螺子部2cとナット部材36の内周面に形成された雌螺子部36cが螺合するように配置されており、これらナット部材36とロッド2によって直動機構3cが構成されている。尚、ロッド2の脱落防止用に、雄螺子部2cの先端にはナット2dが螺着されている。ロッド2は、前述のように支持されているので、ロッド2に付与され得る軸方向の荷重は、ナット部材36、軸受37、ホルダ34及びスナップリング14を介して、筒体10及び連結カバー11で吸収される。
【0023】
一方、図3に示すように、コントローラ4として、電子制御装置(図示せず)を構成する電子回路基板40及び変位検知装置5を構成する磁石ブロック50がハウジング1b内に収容されている。変位検知装置5は、例えば磁気ベクトルセンサで構成される変位センサ5aと例えばネオジウム磁石で構成される永久磁石5bを備え、変位センサ5aは電子回路基板40に支持され、永久磁石5bは磁石ブロック50内に保持されている。この磁石ブロック50は、ロッド2の直線運動時の軸方向変位を検出する機能を有する共に、前述のロッド2の回転を阻止する機能を有している。
【0024】
図3及び図4に示すように、ロッド2の両側面には、軸方向に長尺となる長溝(略矩形の凹部)2r、2sが形成されており、一方の長溝2rに磁石ブロック50が配置され、反対側の長溝2sからボルト51が挿通され、ロッド2に固定されている。磁石ブロック50は合成樹脂で形成され、図3に示すように、永久磁石5bを収容する保持部52と、その両端に一対の脚部53、53が延出形成されると共に、両脚部53、53間に金属製のナット54がインサート成形されている。一方、図4に示すように、筐体12の内部には支持部12sが形成されており、ロッド2の軸に平行に一対の立壁部12w、12wが形成されている。そして、保持部52が一対の立壁部12w、12w間に保持されるように組付けられ、ロッド2の貫通孔2hにボルト51が挿通されナット54に螺合される。この結果、磁石ブロック50によって、ロッド2が筐体12の立壁部12w、12wひいてはハウジング1に対し回転不能に支持される。
【0025】
而して、本実施形態のアクチュエータ3においては、電動モータ3aによって中空回転軸20が回転駆動されると、その回転出力が遊星歯車機構30の減速機構3bによって減速されてナット部材36が回転駆動され、更に、直動機構3cによって、ナット部材36の回転運動がロッド2の直線運動に変換される。これにより、前述のようにリヤアクスルRAの支持部RSとリンクLSとの間が伸縮駆動されて、後輪の舵角が調整される。
【0026】
ここで、前述のホルダ34に対するリングギヤ33の支持構造について説明する。先ず、ホルダ34は、図5に示すように段付円筒状に形成され、その側壁(周壁)には軸方向に開口すると共に内外周面に開口する切欠状の溝34c、34cが形成されている。尚、溝34c、34cは(外周面に開口することなく)内周面のみに開口する形状としてもよい。
【0027】
一方、リングギヤ33は、図6乃至図8に示すように構成されており、このリングギヤ33が上記ホルダ34に嵌合されて一体となる。本実施形態のリングギヤ33は、図8に示すように、径方向で対向する位置に、径方向外側に延出する一対の係合部33e、33eが一体成形されている。これら係合部33e、33eの径方向長さ(高さ)及び軸方向長さは、何れもホルダ34の溝34c、34cの径方向長さ(高さ)及び軸方向長さより小に設定されている。
【0028】
図7にリングギヤ33の一部を拡大して示すように、各係合部33eの両外側面には突起33f、33fが形成されている。従って、リングギヤ33がホルダ34内に収容されるときには、図8及び図9に示すように、係合部33e、33eの突起33f、33fが溝34c、34cの両内側面に押圧されながらリングギヤ33がホルダ34に嵌合される。この結果、図9及び図10に示すように、リングギヤ33の径方向端面及び軸方向端面がホルダ34の径方向端面及び軸方向端面より内側に位置する状態で、リングギヤ33がホルダ34に保持される。そして、プラネタリギヤ32及びナット部材36が組み付けられると図9に示す状態となり、更に軸受37及びロッド2等が装着されると、図10及び図11に示すサブアセンブリSAが構成される。
【0029】
上記の構成になるアクチュエータユニットAUの製造方法を説明すると、先ず、コイル23が巻装されたステータ24が、圧入装置(図示せず)によって筒体10内に圧入され、図2に示す所定の位置で固定される。また、モータカバー25が筒体10内に挿入され、スナップリング14が筒体10内の環状溝10aに固定される。これとは別に、サンギヤ31が一体成形された中空回転軸20に、軸受25bが圧入された後、永久磁石22を保持するための樹脂製の押え部材22aが圧入されると共に、コア21が圧入固定される。そして、コア21内に永久磁石22が収容され、更に押え部材22bが圧入されたサブアセンブリの状態で、永久磁石22が着磁される。
【0030】
次に、上記の中空回転軸20がステータ24の中空部内に挿入され、軸受25bがモータカバー25の中空部に嵌合した状態で保持される。更に、磁極センサ6用のプラスチックマグネット6bが固着された支持部材26が中空回転軸20の端部に圧入され、プラスチックマグネット6bが着磁された後、筐体12が筒体10の電動モータ3a側(図2の右側)の開口に接合され、ボルト結合される。尚、筐体12の環状溝12aには軸受12bの外輪が圧入されており、筒体10に筐体12を接合すると軸受12bの内輪が中空回転軸20に嵌合する。
【0031】
一方、軸受37の内輪37aがナット部材36に嵌合され、スペーサ37cによって保持され、軸受37の外輪37bがホルダ34に嵌合される。次に、リングギヤ33がホルダ34に装着され、ピン35によってプラネタリギヤ32がナット部材36に支持されると、図10に示す状態となり、ピン35に係止部材38が係止される。そして、ナット部材36の雌螺子部36cにロッド2の雄螺子部2cが螺合され、雄螺子部2cの先端にナット2dが螺着されて、図10及び図11に示すサブアセンブリSAが構成される。
【0032】
上記のサブアセンブリSAのロッド2が図1乃至図3に示す中空回転軸20内に挿通され、サンギヤ31がプラネタリギヤ32及びリングギヤ33に噛合するように組み付けられ、ホルダ34の軸方向端面がスナップリング14の側端面に当接するまで押し込まれる。続いて、連結カバー11が装着され、筒体10にロックナット13が螺合される。これにより、軸受37の外輪37b及びホルダ34がスナップリング14と連結カバー11との間に強固に挟持される。このとき、サブアセンブリSAのロッド2は、筐体12に配設されたブッシュ2a及び2b内を挿通し、筐体12の外部まで延出している。
【0033】
そして、筐体12内で、ロッド2の長溝2rに磁石ブロック50が配置され、その保持部52が立壁部12w、12w間に保持されるように組付けられる。而して、ロッド2の貫通孔2hにボルト51が挿通されナット54に螺合されると、ロッド2はハウジング1に対し回転不能に支持される。
【0034】
更に、変位センサ5aが装着された電子回路基板40が、筐体12内に収容され、変位センサ5aが永久磁石5bと対向する位置で固定される。そして、ワイヤハーネス(図示せず)が接続された後、蓋体15及び16がシール部材のOリングORを介して筐体12にボルト結合されると、筐体12内が液密空間となる。以上のように組付けられた後、ロッド2の先端にボールジョイントJLが連結され、ラバーブーツBTが装着される。
【符号の説明】
【0035】
1 ハウジング
2 ロッド
3 アクチュエータ
3a 電動モータ
3b 減速機構
3c 直動機構
4 コントローラ
5 変位検知装置
10 筒体
11 連結カバー
12 筐体
13 ロックナット
14 スナップリング
15、16 蓋体
20 中空回転軸
25 モータカバー
30 遊星歯車機構
31 サンギヤ
33 リングギヤ
34 ホルダ(筒状保持部材)
36 ナット部材
37 軸受
40 電子回路基板
50 磁石ブロック
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11