(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置の外殻を構成するハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に支持され、その外周に第１ドリブンギヤが形成された第１ロータと、
回転運動を直線運動に変換する送り手段を介して前記第１ロータに結合され、その外周に第２ドリブンギヤが形成された第２ロータと、
前記ハウジングに回転自在に支持され、前記第１ドリブンギヤと噛み合う第１ドライブギヤと、
前記第２ドリブンギヤと噛み合う第２ドライブギヤとを有するドライブシャフトと、
前記ドライブシャフトを回転駆動する回転駆動手段と
を有し、
前記第１ドリブンギヤと前記第１ドライブギヤとの間の歯数比に対して、前記第２ドリブンギヤと前記第２ドライブギヤとの間の歯数比を異ならせた直動アクチュエータにおいて、
前記ハウジングに連結され、第２ドライブギヤと前記第２ドリブンギヤとの噛み合い部位に対して角度位相が略１８０°異なる位置で、当該第２ロータをラジアル方向に支持するラジアル支持手段を備えたことを特徴とする直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記ドライブシャフトが中空円筒状を呈し、前記第１ドライブギヤが前記第１ドリブンギヤに外接する内歯ギヤであり、前記第２ドライブギヤが前記第２ドリブンギヤに外接する内歯ギヤであり、
前記ラジアル支持手段は、前記ドライブシャフトと前記第２ロータとの間に介装されて当該第２ロータと伴に直進移動する支持ピースを備えたことを特徴とする、請求項１に記載の直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記支持ピースが前記第２ロータに摺接する含油樹脂製の支持部を有したことを特徴とする、請求項２に記載の直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記支持ピースが前記第２ロータに転接する転動体を保持したことを特徴とする、請求項２に記載の直動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の車高調整装置等に好適な直動アクチュエータに係り、小型・軽量化や作動の円滑化等を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のサスペンションに設けられる車高調整装置としては、油圧式やハイドロニューマチック式が一般的であるが、制御精度が高いことやシステム構成が簡素となる（油圧ユニットやアキュムレータ等が不要となる）ことから、ウォーム減速機構やボールねじ式送り機構等を備えた電動式も開発されている（特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１の車高調整装置は、機械効率の低いウォーム減速機構と高価なボールねじ式送り機構とを用いることから、トルクロスや消費電力が大きくなることが避けられないだけでなく、装置の小型化や低コスト化を図ることも難しい等の欠点を有していた。
【０００３】
そこで、本発明者等は、歯数が互いに異なる２枚のドリブンギヤ（固定側ドリブンギヤおよび移動側ドリブンギヤ）と、これらドリブンギヤを駆動する単一のドライブギヤとをハウジングに収納し、両ドリブンギヤの間に送りねじ機構を設けてなる直動アクチュエータ（特許文献２参照）を車高調整装置に適用することを検討した。特許文献２の直動アクチュエータは、ドライブギヤに駆動された両ドリブンギヤの回転差によって送りねじ機構が作動するため、コンパクトな構成で大きな減速比を実現できるとともに、作動時におけるトルクロスも比較的少ない。したがって、車高調整装置に適用した場合には、電動モータの小型化や電力消費の削減等が可能となる他、スペースの限られた自動車用サスペンションへの設置も比較的容易となる。
【特許文献１】特開平１１−１０８１００号公報
【特許文献２】特公平８−１９９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２の直動アクチュエータには、移動側ドリブンギヤにラジアル荷重が作用することに起因する次のような問題が存在していた。このような直動アクチュエータでは、固定側ドリブンギヤはベアリングを介してハウジングに支持させることができるが、移動側ドリブンギヤは送りねじ機構によって直進動するためにベアリングによる支持が行えない。その結果、ドライブギヤと噛み合うことによって発生するラジアル荷重が送りねじ機構の螺合面に側圧として印可され、円滑な送り作動が行われ難くなる他、長期の使用による螺合面の摩耗等が生じる問題があった。また、車高調整装置では移動側ドリブンギヤの移動量を大きく設定する必要があるため、固定側ドリブンギヤと移動側ドリブンギヤとが離間した際等に送りねじ機構の噛み込み（ロック）が発生する虞があった。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、小型・軽量化や作動の円滑化等を実現した直動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る直動アクチュエータは、装置の外殻を構成するハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支持され、その外周に第１ドリブンギヤが形成された第１ロータと、回転運動を直線運動に変換する送り手段を介して前記第１ロータに結合され、その外周に第２ドリブンギヤが形成された第２ロータと、前記ハウジングに回転自在に支持され、前記第１ドリブンギヤと噛み合う第１ドライブギヤと、前記第２ドリブンギヤと噛み合う第２ドライブギヤとを有するドライブシャフトと、前記ドライブシャフトを回転駆動する回転駆動手段とを有し、前記第１ドリブンギヤと前記第１ドライブギヤとの間の歯数比に対して、前記第２ドリブンギヤと前記第２ドライブギヤとの間の歯数比を異ならせた直動アクチュエータにおいて、前記ハウジングに連結され、第２ドライブギヤと前記第２ドリブンギヤとの噛み合い部位に対して角度位相が略１８０°異なる位置で、当該第２ロータをラジアル方向に支持するラジアル支持手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明に係る直動アクチュエータは、請求項１に記載の直動アクチュエータにおいて、前記ドライブシャフトが中空円筒状を呈し、前記第１ドライブギヤが前記第１ドリブンギヤに外接する内歯ギヤであり、前記第２ドライブギヤが前記第２ドリブンギヤに外接する内歯ギヤであり、前記ラジアル支持手段は、前記ドライブシャフトと前記第２ロータとの間に介装されて当該第２ロータと伴に直進移動する支持ピースを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明に係る直動アクチュエータは、請求項２に記載の直動アクチュエータにおいて、前記支持ピースが前記第２ロータに摺接する含油樹脂製の支持部を有したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明に係る直動アクチュエータは、請求項２に記載の直動アクチュエータにおいて、前記支持ピースが前記第２ロータに転接する転動体を保持したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の直動アクチュエータによれば、移動側ドリブンギヤは、ドライブギヤとの噛み合いによってラジアル荷重が作用しても、ラジアル支持手段に支持されることによってラジアル方向への変位が抑制され、送り手段の螺合面に側圧が印可されることに起因する作動の阻害や、螺合面の摩耗、噛み込み等が生じ難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を４輪自動車のリアサスペンションに適用した実施形態とその一部変形例とを詳細に説明する。
【００１２】
［実施形態］
図１は実施形態に係るリアサスペンションを示す斜視図であり、図２は図１中のII部拡大縦断面図であり、図３はドライブシャフトとアイドラギヤとドライブピニオンとの噛み合い状態を示す平面図である。また、図４は各ギヤとラジアル支持機構の組合せ状態を示す斜視図であり、図５はラジアル支持機構の構成を示す分解斜視図であり、図６はスライダの背面を示す斜視図であり、図７はラジアル支持機構の作用を示す横断面図である。
【００１３】
≪実施形態の構成≫
＜サスペンションの構成＞
図１に示すように、実施形態のリアサスペンション１は、いわゆるマルチリンク式サスペンションであり、ハブベアリング（図示せず）を介してホイールＷを回転自在に支持するナックル２と、ナックル２の上端を車体側に連結するアッパアーム３と、ナックル２の下端を車体側に連結するロアアーム４と、ナックル２の前端を車体側に連結するトレーリングアーム５と、ロアアーム４とサスペンションメンバ（車体側部材）６との間に介装された緩衝用のスプリング７と、スプリング７より車体外側の部位でロアアーム４と車体側との間に介装されたダンパ８と、スプリング７とサスペンションメンバ６との間に設置された車高調整装置（直動アクチュエータ）９とを主要構成要素としている。また、図１中に符号１０で示す装置は、車高調整装置９を駆動制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、車室内あるいはトランクルームに搭載されている。
【００１４】
＜車高調整装置＞
図２に示すように、車高調整装置９は、アッパハーフ２１ａとロアハーフ２１ｂとからなる上下分割形で中央下方に円筒状の保持筒部２１ｃが突設されたハウジング２１、その上端がハウジング２１のアッパハーフ２１ａにアンギュラベアリング２２を介して回転自在に支持された第１ロータ２４、第１ロータ２４に相対回転自在に結合した円筒状の第２ロータ２５、ハウジング２１の保持筒部２１ｃを外囲する筒状部２７ａを有するとともに第２ロータ２５の下端にアンギュラベアリング２６を介して連結されたシートホルダ２７、シートホルダ２７の上端部下面に固着されてスプリング７の上端の支持を行うアッパスプリングシート２８、第１，第２ロータ２４，２５を外囲するとともにハウジング２１内に上下一対のニードルベアリング２９を介して回転自在に支持されたドライブシャフト３１、ハウジング２１にニードルベアリング３２を介して回転自在に支持されたアイドラギヤ３３、ハウジング２１に上下一対のボールベアリング３４を介して回転自在に支持されたドライブピニオン３５、ハウジング２１に締結されてドライブシャフト３１の駆動を行う電動モータ３６、ドライブシャフト３１の回転量を検出してＥＣＵ１０に出力するロータリエンコーダ３７、ハウジング２１に保持されて第２ロータ２５のラジアル方向の支持を行うラジアル支持機構３８を主要構成要素としている。
【００１５】
本実施形態の場合、シートホルダ２７の筒状部２７ａは、その上部に固着された筒状ベアリング５１を介して、ハウジング２１の保持筒部２１ｃの外周面に摺接している。また、ハウジング２１の保持筒部２１ｃは、その下端に固着された筒状ベアリング５２を介して、第２ロータ２５の外周面に摺接している。本実施形態の場合、筒状ベアリング５１，５２は、ポリアセタール等の含油樹脂を素材としている。
【００１６】
ドライブシャフト３１の上部外周には円盤状のギヤ部５３が形成されており、図３に示すように、このギヤ部５３がアイドラギヤ３３を介してドライブピニオン３５と連結されて、１次減速機構を構成している。本実施形態の場合、ギヤ部５３の歯数が７２、ドライブピニオン３５の歯数が１１であるため、１次減速機構の減速比ＲＰは、
ＲＰ＝７２／１１＝６．５４５
となる。
【００１７】
図２に示すように、第１ロータ２４は、円筒状の軸部２４ａと、軸部２４ａの上端に形成された軸部２４ａより大径のギヤ部２４ｂとからなっている。また、第２ロータ２５は、第１ロータ２４の軸部２４ａに外嵌する円筒部２５ａと、円筒部２５ａの上部に形成されたギヤ部２５ｂとからなっている。第１ロータ２４の軸部２４ａの外周には雄ねじ部２４ｃが形成される一方、第２ロータ２５の円筒部２５ａの内周には第１ロータ２４の雄ねじ部２４ｃに螺合する雌ねじ部２５ｃが形成され、これら雄ねじ部２４ｃと雌ねじ部２５ｃとによって送りねじ機構（送り機構）３９が構成される。図２中に符号４０で示す部材は、第２ロータ２５の円筒部２５ａ内下端に締結されたストッパであり、第１ロータ２４の軸部２４ａが降下した際における第２ロータ２５とのメタルタッチを防止する。
【００１８】
第１ロータ２４のギヤ部２４ｂの外周には歯数Ｚａ（本実施形態の場合、３５）の第１ドリブンギヤ４１が形成され、第２ロータ２５のギヤ部２５ｂの外周には歯数Ｚｂ（本実施形態の場合、３６）の第２ドリブンギヤ４２が形成されている。一方、ドライブシャフト３１の内周には、第１ドリブンギヤ４１に噛み合う歯数Ｚｃ（本実施形態の場合、４０）の第１ドライブギヤ４３と、第２ドリブンギヤ４２に噛み合う歯数Ｚｄ（本実施形態の場合、４０）の第２ドライブギヤ４４との２枚の内歯ギヤが形成されている。なお、第１ドライブギヤ４３と第１ドリブンギヤ４１とはその軸方向長さが略同一であるが、第２ドリブンギヤ４２が上下動しても噛み合いが維持されるように、第２ドライブギヤ４４の軸方向長さは第２ドリブンギヤ４２の軸方向長さに対して十分に大きく設定されている。以下、第１ドライブギヤ４３と第１ドリブンギヤ４１とを第１ギヤ組とし、第２ドライブギヤ４４と第２ドリブンギヤ４２とを第２ギヤ組として説明する。
【００１９】
ロータリエンコーダ３７は、ドライブシャフト３１の上部に固着されたエンコーダディスク３７ａと、ハウジング２１のアッパハーフ２１ａに取り付けられたセンサ３７ｂとから構成されており。車両の運転時においては、ロータリエンコーダ３７のセンサ３７ｂからＥＣＵ１０に検出信号が常時出力され、ＥＣＵ１０はこの検出信号に基づき車高調整装置９をフィードバック制御する。
【００２０】
＜ラジアル支持機構＞
ラジアル支持機構３８は、図４，図５にも示すように、ハウジング２１に上下端が保持されたガイドプレート６１、ガイドプレート６１の内面に案内されて上下に摺動するスライダ６２、スライダ６２に固着された上下一対のワッシャ６３、ガイドプレート６１とハウジング２１との間に介装された上下一対の調整ブロック６４，６５とから構成されている。ラジアル支持機構３８は、第２ロータ２５を軸心側（図２中左方）に付勢すべく、第２ドリブンギヤ４２と第２ドライブギヤ４４との噛み合い部位に対して角度位相が略１８０°異なる位置に設置されており、そのスライダ６２が第２ロータ２５の上下動に伴って上下に移動する。
【００２１】
図５に示すように、ガイドプレート６１は、円弧状断面を呈する比較的長尺の鋼板プレス成形品であり、長手方向に穿設されたガイド孔６１ａと、ハウジング２１のアッパハーフ２１ａとロアハーフ２１ｂとにそれぞれ嵌入する上下一対の嵌入部６１ｂ，６１ｃとを有している。スライダ６２は、円弧状断面を呈する含油樹脂射出成形品であり、図５，図６に示すように、第２ロータ２５のギヤ部２５ｂが遊嵌する凹部６２ａと、ギヤ部２５ｂの上下部分にそれぞれ摺接する一対の摺接部６２ｂ，６２ｃと、ガイドプレート６１のガイド孔６１ａに嵌入する係合凸部６２ｄとを有している。ワッシャ６３は、円弧状を呈する鋼板打抜き成形品であり、スライダ６２の凹部６２ａの上下端に固着されて第２ロータ２５のギヤ部２５ｂとスライダ６２との接触を防止する。調整ブロック６４，６５は、樹脂の射出成形等により製造されており、第２ロータ２５とスライダ６２との接触圧の調整を可能とすべく、種々の厚みのものが用意されている。
【００２２】
≪実施形態の作用≫
車両が運転を開始し、運転者による車高調整スイッチの操作や、車両走行状況の変化（通常走行から悪路走行や高速走行への変化等）があった場合、ＥＣＵ１０は、各車輪における目標地上高を設定した後、各車高調整装置９の電動モータ３６にそれぞれ駆動電流を出力する。
【００２３】
電動モータ３６が起動すると、その出力軸３６ａに固着されたドライブピニオン５５が正逆いずれかの方向に回転し、アイドラギヤ３３を介してドライブシャフト３１が回転駆動される。すると、ドライブシャフト３１の第１ドライブギヤ４３に噛み合った第１ドリブンギヤ４１（すなわち、第１ロータ２４）と、第２ドライブギヤ４４に噛み合った第２ドリブンギヤ４２（すなわち、第２ロータ２５）とは同一の方向に回転駆動される。この際、第１ギヤ組の減速比Ｒ１と第２ギヤ組の減速比Ｒ２とはそれぞれ、
Ｒ１＝Ｚａ／Ｚｂ＝３６／４０＝０．９００
Ｒ２＝Ｚｃ／Ｚｄ＝３５／４０＝０．８７５
となる。
【００２４】
本実施形態の場合、第１ギヤ組の減速比Ｒ１と第２ギヤ組の減速比Ｒ２とがごくわずか異なるため、ドライブシャフト３１が回転すると、第１ロータ２４と第２ロータ２５とは微少に差動回転し、送りねじ機構３９の作用によって、第１ロータ２４に対して第２ロータ２５が上下に移動する。これにより、アンギュラベアリング２６およびシートホルダ２７を介して第２ロータ２５の下面に圧接したアッパスプリングシート２８も上下に移動し、車体側部材であるサスペンションメンバ６と車輪側部材であるロアアーム４との間の距離（すなわち、車高）が変化する。この際、ドライブシャフト３１の回転数と送りねじ機構３９の回転数との比を総減速比ＲＴとすると、総減速比ＲＴは、前述した１次減速機構の減速比ＲＰが存在するため、
ＲＤ＝ＲＰ・Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１−Ｒ２）
＝６．５４５・０．９００・０．８７５／（０．９００−０．８７５）＝２０６．２
と非常に大きくなり、電動モータ３６の小型化や消費電力の削減が実現できた。
【００２５】
一方、車高調整装置９の作動時において、第２ドリブンギヤ４２（すなわち、第２ロータ２５）には、図７中に矢印で示すように、第２ドライブギヤ４４との噛み合いによってラジアル荷重が作用する。ところが、本実施形態の場合、第２ロータ２５は、噛み合い部位に対して角度位相が略１８０°異なる位置でラジアル支持機構３８のスライダ６２に支持されているため、ラジアル方向に変位することが殆ど無い。その結果、側圧が送りねじ機構３９に印可されなくなり、円滑な送り作動が実現されるとともに、長期の使用による螺合面の摩耗や送りねじ機構の噛み込みが発生する虞も無くなった。なお、スライダ６２に作用したラジアル荷重は、ガイドプレート６１および調整ブロック６４，６５を介してハウジング２１に伝達される。また、第１ロータ２４は、アンギュラベアリング２２を介してハウジング２１のアッパハーフ２１ａに回転自在に支持されているため、第１ドリブンギヤ４１と第１ドライブギヤ４３との噛み合いによるラジアル荷重が作用してもラジアル方向には殆ど変位しない。
【００２６】
［一部変形例］
図８は一部変形例に係るスライダの斜視図である。
同図に示すように、本変形例のスライダ６２では、転動体（ニードルローラ）６６ａを保持した円弧状の転がり軸受６６を摺接部６２ｂ，６２ｃに固着させている。一部変形例も、その作用および効果は上述した実施形態と略同様の作用であるが、実施形態に較べてスライダ６２と第２ロータ２５との摩擦が小さくなる他、耐久性の向上等を図ることができた。
【００２７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は４輪自動車のリアサスペンションに設けられる車高調整装置に本発明を適用したものであるが、フロントサスペンションや２輪車や６輪以上の自動車のサスペンションに設けられる車高調整装置にも適用できるし、車高調整装置以外の直動アクチュエータにも適用できる。また、上記実施形態では送り機構として送りねじ機構を用いたが、ボールねじ式の送り機構や円筒カム機構等を採用してもよい。また、上記実施形態ではドライブギヤを内歯ギヤとしたが、ドリブンギヤをドライブギヤが内接する内歯ギヤとしてもよいし、ドライブギヤをドリブンギヤと外接する外歯ギヤとしてもよい。その他、車高調整装置やラジアル支持機構の具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態に係るリヤサスペンションを示す斜視図である。
【図２】図１中のII部拡大縦断面図である。
【図３】実施形態に係るドライブシャフトと第１，第２ロータとの噛み合い状態を示す斜視図である。
【図４】実施形態に係る各ギヤとラジアル支持機構の組合せ状態を示す斜視図である。
【図５】実施形態に係るラジアル支持機構の構成を示す分解斜視図である。
【図６】実施形態に係るスライダの背面を示す斜視図である。
【図７】実施形態に係るラジアル支持機構の作用を示す横断面図である。
【図８】一部変形例に係るスライダの斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
９      車高調整装置（直動アクチュエータ）
２１    ハウジング
２４    第１ロータ
２５    第２ロータ
３１    ドライブシャフト
３６    電動モータ（回転駆動手段）
３８    ラジアル支持機構
３９    送りねじ機構（送り手段）
４１    第１ドリブンギヤ
４２    第２ドリブンギヤ
４３    第１ドライブギヤ
４４    第２ドライブギヤ
６１    ガイドプレート
６２    スライダ（支持ピース）
６２ｂ  摺接部（支持部）
６６    軸受
６６ａ  転動体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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