(57)【要約】【課題】アクチュエータにより操舵軸を推進する車輪転舵装置において、ブーツの劣化を抑制する。【解決手段】車輪転舵装置１０において、転舵アクチュエータ１２は、波動発生器３０を作動させてフレクスプライン３４とサーキュラスプライン３６とを軸方向に相対的に移動させることにより、体積を変化させながら伸縮してタイロッド４８を軸方向に推進する。ケーシング３８は、転舵アクチュエータ１２を内包し、タイロッド４８が挿通されるタイロッド挿通孔３８ｄを有する。ブーツ４６は、ケーシング３８の外側においてタイロッド挿通孔３８ｄを覆う。空気流通孔３６ａは、アクチュエータ気室６０とケーシング気室５６とを連通させる。【選択図】図１
2007126069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積を変化させながら伸縮することにより操舵軸を軸方向に推進する転舵アクチュエータと、
前記転舵アクチュエータを内包し、前記操舵軸が挿通される操舵軸挿通孔を有するケーシングと、
前記ケーシングの外側において前記操舵軸挿通孔を覆うブーツと、を備え、
前記転舵アクチュエータは、前記転舵アクチュエータの内部と外部とを連通させる空気流通路を有することを特徴とする車輪転舵装置。
【請求項２】
前記転舵アクチュエータは、外周に外歯および雄ネジを有し可撓性材料により形成されたフレクスプラインと、内周に内歯および前記雄ネジとリードが異なる雌ネジを有するサーキュラスプラインと、前記内歯と前記外歯を部分的に噛合させ且つ前記雄ネジと前記雌ネジを部分的に嵌合させる波動発生器を有し、前記転舵アクチュエータは、前記波動発生器を作動させて前記フレクスプラインと前記サーキュラスプラインとを軸方向に相対的に移動させることにより、体積を変化させながら伸縮して操舵軸を軸方向に推進するものであって、
前記空気流通路は、前記フレクスプラインまたは前記サーキュラスプラインに設けられることを特徴とする請求項１に記載の車輪転舵装置。
【請求項３】
前記転舵アクチュエータの内部から前記ケーシングの外部へ貫通する貫通路をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車輪転舵装置。
【請求項４】
前記貫通路には、前記転舵アクチュエータに電力を供給するためのワイヤが挿通されることを特徴とする請求項３に記載の車輪転舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪転舵装置に関し、特に、アクチュエータにより操舵軸を推進する車輪転舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両における車輪の転舵は、一般的に転舵機構によって操舵軸を軸方向に推進して車輪が支持されたナックルを回動することにより行われる。この転舵機構の両端には、通常転舵機構への水や異物の進入を抑制するためのブーツが設けられている。このような転舵機構におけるブーツ内のエアの流通を良好にさせるため、たとえば特許文献１では、一方のブーツと他方のブーツとを連通させる空気流通路が形成されたラック構造が提案されている。一方、車両の旋回性能を向上させるため、各々の車輪を独立に転舵するための技術の開発が近年進められている。この場合、一般に各々の車輪の操舵軸を転舵アクチュエータで軸方向に推進させることにより、各々の車輪の独立した転舵を実現している。このようなアクチュエータとして、たとえば特許文献２において提案されているようなリニアアクチュエータも採用し得る。
【特許文献１】実開平５−３５５４４号公報
【特許文献２】実開平２−９８２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
操舵軸を推進するための転舵アクチュエータを設ける場合、転舵アクチュエータを作動することにより転舵装置内部とブーツ内部との間でエアが流通する場合がある。特に、各々の車輪を独立に転舵する転舵機構を有する車両においては、転舵機構が車輪毎に独立して設けられるため、各々の車輪におけるブーツ同士を連通させる空気流通路を形成しにくい。このため、一方のブーツに流入するエアを他方のブーツに逃がすことは困難である。この場合、アクチュエータはステアリングが操舵されるたびに作動することから、操舵機構内とブーツ内との間で頻繁にエアが流通することとなる。これによってブーツは膨張と伸縮を繰り返すこととなり、ブーツが疲労により早期に劣化しブーツの交換時期を早めるおそれがある。
【０００４】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータにより操舵軸を推進する車輪転舵装置において、ブーツの劣化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車輪転舵装置は、体積を変化させながら伸縮することにより操舵軸を軸方向に推進する転舵アクチュエータと、前記転舵アクチュエータを内包し、前記操舵軸が挿通される操舵軸挿通孔を有するケーシングと、前記ケーシングの外側において前記操舵軸挿通孔を覆うブーツと、を備える。前記転舵アクチュエータは、前記転舵アクチュエータの内部と外部とを連通させる空気流通路を有する。この態様によれば、伸縮することによるアクチュエータの体積の変化をアクチュエータの内部と外部とのエアの流通により吸収することができるため、アクチュエータが作動することによる、車輪転舵装置内部とブーツ内部とのエアの流通を抑制することができる。このためブーツの膨張および伸縮を抑制することができ、ブーツの劣化を抑制することができる。
【０００６】
前記転舵アクチュエータは、外周に外歯および雄ネジを有し可撓性材料により形成されたフレクスプラインと、内周に内歯および前記雄ネジとリードが異なる雌ネジを有するサーキュラスプラインと、前記内歯と前記外歯を部分的に噛合させ且つ前記雄ネジと前記雌ネジを部分的に嵌合させる波動発生器を有し、前記転舵アクチュエータは、前記波動発生器を作動させて前記フレクスプラインと前記サーキュラスプラインとを軸方向に相対的に移動させることにより、体積を変化させながら伸縮して操舵軸を軸方向に推進するものであって、前記空気流通路は、前記フレクスプラインまたは前記サーキュラスプラインに設けられてもよい。この態様によれば、フレクスプラインおよびサーキュラスプラインなどを有するリニアアクチュエータによって操舵軸を推進させる場合においても、アクチュエータが作動することによるブーツへのエアの流通を抑制することができ、ブーツの劣化を抑制することができる。
【０００７】
前記転舵アクチュエータの内部から前記ケーシングの外部へ貫通する貫通路をさらに備えてもよい。この態様によれば、アクチュエータ内部のエアをケーシングの外部に排出することが可能となる。このため、モータが発生する熱をエアと共に転舵装置の外部へ排出することができ、モータの信頼性を向上させることができる。
【０００８】
前記貫通路には、前記転舵アクチュエータに電力を供給するためのワイヤが挿通されてもよい。この態様によれば、モータが発生する熱をエアと共に外部に排出する貫通路を、ワイヤを配線するためのワイヤ挿通路として有効に利用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アクチュエータにより操舵軸を推進する車輪転舵装置において、ブーツの劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態の車輪転舵装置１０の全体構成図である。本図は、左後輪を車両後方に向かって見た図である。なお、右後輪にも本図に示す車輪転舵装置１０と線対称の形状を有する車輪転舵装置が設けられている。以下本図の左側を車輪側、右側を車体中央側として説明する。
【００１２】
車輪転舵装置１０は、転舵アクチュエータ１２、ケーシング３８、およびブーツ４６などを有している。ケーシング３８は、車両左右方向に軸方向を有する円筒状に形成された側部３８ａを有する。側部３８ａの車体中央側の開口部は、側部３８ａと略同一の厚みを有する平板状に形成された平板部３８ｂにより塞がれ、側部３８ａの車輪側の開口部は側部３８ａと略同一の厚みを有する半球状に形成された半球部３８ｃにより塞がれる。ケーシング３８は車体に固定されている。
【００１３】
転舵アクチュエータ１２は、ケーシング３８に内包されるよう配置される。転舵アクチュエータ１２は、モータ１４、ベアリング２４、波動発生器３０、フレクスプライン３４、サーキュラスプライン３６などを有している。
【００１４】
モータ１４は、モータ軸１６、ロータ１８、ステータ２０、モータハウジング２２、ベアリング２４などを有する。モータ軸１６はケーシング３８の側部３８ａと同軸に設けられる。モータ軸１６の両端はベアリング２４を介してモータハウジング２２に固定されており、これによりモータ軸１６はモータハウジング２２に回転可能に支持される。モータ軸１６の略中央には永久磁石を有するロータ１８が固定されている。モータハウジング２２の内面には、ロータ１８を囲うように巻回されたコイルにより構成されるステータ２０が固定されている。ステータ２０はモータ１４外部のワイヤ４２に接続される。ワイヤ４２は車体に設けられた電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１００に接続される。ステータ２０に電流が供給されることにより、ロータ１８およびモータ軸１６が回転させられる。ＥＣＵ１００は、ステータ２０に供給する電流を制御する。
【００１５】
フレクスプライン３４は、可撓性を有する材料により、断面が略Ｕ字状の回転体として形成される。フレクスプライン３４の外周の略全面に、外歯と雄ネジの双方が形成されている。フレクスプライン３４は、開口部が車輪側に向くように配置され、またモータ軸１６と同軸かつモータ１４を内包するよう設けられる。車体中央側に向いたフレクスプライン３４のＵ字底部は、ケーシング３８の平板部３８ｂに固定される。
【００１６】
サーキュラスプライン３６は、金属などの可撓性を有しない材料により、断面が略Ｕ字状の回転体として形成される。サーキュラスプライン３６の内周の略全面に、内歯と雌ネジの双方が形成されている。サーキュラスプライン３６の内周に形成された雌ネジは、フレクスプライン３４の外周に形成された雄ネジとリードが異なるものとされている。フレクスプライン３４は、開口部が車体中央側に向くように配置され、また、サーキュラスプライン３６の内周がフレクスプライン３４の外周と対向するよう、フレクスプライン３４と同軸に設けられる。
【００１７】
サーキュラスプライン３６の内周の径は、フレクスプライン３４の外周の径よりも微小に大きく形成されている。このため、後述する波動発生器３０が取り付けられていない状態では、サーキュラスプライン３６の内歯とフレクスプライン３４の外歯は噛合せず、またサーキュラスプライン３６の雌ネジとフレクスプライン３４の雄ネジは嵌合しない。
【００１８】
車輪側に向いたサーキュラスプライン３６のＵ字底部の中心には、軸状に形成されたタイロッド４８の一端が、サーキュラスプライン３６と同軸に固定される。ケーシング３８の半球部３８ｃにおける車輪側から見た中心には操舵軸挿通孔としてのタイロッド挿通孔３８ｄが設けられ、タイロッド挿通孔３８ｄにはベアリング４４が設けられる。サーキュラスプライン３６に一端が固定されたタイロッド４８は、ベアリング４４に挿通され、タイロッド４８の他端がケーシング３８から突出して配置される。
【００１９】
モータ１４の車輪側にはブラケット２６が取り付けられており、ブラケット２６には逆入力遮断機構２８が固定される。逆入力遮断機構２８は同軸上に設けられた入力部と出力部とを有し、入力部からトルクが与えられた場合にそのトルクを出力部に伝達するが、出力部からトルクが与えられた場合にそのトルクを入力部に伝達しない。本実施形態においては、逆入力遮断機構２８の入力部はモータ軸１６に連結され、出力部には波動発生器３０が連結される。このため、逆入力遮断機構２８は、モータ軸１６により与えられたトルクを波動発生器３０に伝達するが、波動発生器３０により与えられたトルクをモータ軸１６に伝達しない。また、本実施形態における逆入力遮断機構２８は、出力部からトルクが与えられた場合に、出力部の回転を規制する、いわゆるロック型のものが採用されている。これによって、車輪に外力が与えられた場合にタイロッド４８の軸方向の移動をロックすることができ、外力により車輪が転舵されることを抑制することができる。
【００２０】
波動発生器３０は、プラグ３１および可撓性ベアリング３２により構成される。プラグ３１は外周が楕円形状に形成された板状部材であり、楕円形状の中心が逆入力遮断機構２８の出力部に連結される。プラグ３１の外周には可撓性を有する可撓性ベアリング３２が嵌合される。波動発生器３０はフレクスプライン３４の内部に配置される。波動発生器３０の外周の最大径はフレクスプライン３４の内周よりも微小に大きく形成され、また波動発生器３０の外周の最小径はフレクスプライン３４の内周よりも微小に小さく形成される。このため、波動発生器３０がフレクスプライン３４の内部に配置されることによりフレクスプライン３４の一部を撓められる。波動発生器３０によってフレクスプライン３４の一部が撓められることによって、フレクスプライン３４の外歯の一部とサーキュラスプライン３６の内歯の一部が噛合し、フレクスプライン３４の雄ネジの一部とサーキュラスプライン３６の雌ネジの一部が嵌合する。この状態でモータ１４が作動し、波動発生器３０が駆動されることによって、内歯と外歯が噛合する箇所、および雄ネジと雌ネジが嵌合する箇所が周方向に移動する。前述した通り、雄ネジと雌ネジはリードが異なるため、噛み合う箇所が周方向に移動することによって、フレクスプライン３４に対してサーキュラスプライン３６が軸方向に相対的に移動する。
【００２１】
タイロッド４８の他端にはボルト部４８ａが形成される。ボルト部４８ａには、タイロッドエンド５２の一端に形成された雌ネジ部（図示せず）に嵌合され、ナット５０によって両者が締結される。タイロッドエンド５２の他端には、タイロッドエンド５２の軸方向と垂直な方向に向かって延在するボルト５４が設けられており、ボルト５４が上方に向くようにタイロッドエンド５２がタイロッド４８に固定される。
【００２２】
ボルト５４は、車輪を回動可能に支持するナックルアーム（図示せず）に連結される。ナックルアームは上方においてアッパーアーム（図示せず）のジョイント部と、下方においてロアアーム（図示せず）のジョイント部と、略鉛直な軸を中心に回動可能に支持されている。このように、アッパーアームのジョイント部およびロアアームのジョイント部によって、仮想軸としてのキングピンが形成され、車輪はこのキングピンを中心に回動する。ボルト５４がナックルアームに連結されることにより、タイロッド４８が軸方向に推進されると、ナックルアームが回動され車輪が転舵される。したがって、タイロッド４８は車輪を転舵するための操舵軸として機能する。
【００２３】
以上より、モータ１４が作動することにより波動発生器３０が駆動され、サーキュラスプライン３６が軸方向に移動される。これによってタイロッド４８が軸方向に推進され、車輪が転舵される。
【００２４】
ケーシング３８の半球部３８ｃ外部にはブーツ４６が設けられる。ブーツ４６は、ゴムなどの弾性材料により蛇腹状に形成される。ブーツ４６は、両端に大開口部と小開口部とを有し、大開口部はケーシング３８の半球部３８ｃに取り付けられ、小開口部はタイロッド４８の外周に取り付けられる。こうしてブーツ４６は、タイロッド挿通孔３８ｄを覆うようにケーシング３８に取り付けられる。ブーツ４６内面、半球部３８ｃ、およびタイロッド４８により、ブーツ気室５８が画定される。
【００２５】
本実施形態における転舵アクチュエータ１２は、カップ型のフレクスプライン３４の開口部に、同じくカップ型のサーキュラスプライン３６の開口部を被せるように構成される。このため、フレクスプライン３４とサーキュラスプライン３６により、閉塞されたアクチュエータ気室６０が画定される。モータ１４が作動することにより、転舵アクチュエータ１２は体積を変化させながら伸縮してタイロッド４８を軸方向に推進する。
【００２６】
転舵アクチュエータ１２の外面およびケーシング３８の内面によってケーシング気室５６が画定される。たとえばタイロッド４８を車輪側に推進する場合、サーキュラスプライン３６が車輪側に移動することにより、転舵アクチュエータ１２は体積を増加させながら伸張してタイロッド４８を車輪側に推進する。転舵アクチュエータ１２はケーシング３８に内包されているため、転舵アクチュエータ１２の体積が増加することにより、ケーシング気室５６の気圧が上昇し、ケーシング気室５６のエアがタイロッド挿通孔３８ｄを通過してブーツ気室５８に流入する。これによってブーツ４６が膨張する。逆に、たとえばタイロッド４８を車体中央側に推進する場合、サーキュラスプライン３６が車体中央側に移動することにより、転舵アクチュエータ１２は体積を減少させながら収縮してタイロッド４８を車体中央側に推進する。転舵アクチュエータ１２の体積が減少することによりケーシング気室５６の気圧が減少し、ブーツ気室５８のエアがタイロッド挿通孔３８ｄを通過してケーシング気室５６に流入する。これによってサーキュラスプライン３６が収縮する。
【００２７】
転舵アクチュエータ１２は、運転者によってステアリングが操舵されるたびに伸縮するため、ブーツ４６も同様に膨張と収縮を繰り返すこととなる。これによって、ブーツ４６が早期に劣化し、ブーツ４６の交換時期が早められる可能性がある。このため、本実施形態では、サーキュラスプライン３６に、エアを流通させる空気流通路としての空気流通孔３６ａが設けられる。これによって、転舵アクチュエータ１２が伸縮した場合においても、ケーシング気室５６のエアが空気流通孔３６ａを通過してアクチュエータ気室６０に流入することにより、ケーシング気室５６の気圧の変化が抑制される。したがって、転舵アクチュエータ１２を伸縮することによるブーツ４６の膨張および収縮を抑制することができ、ブーツ４６の劣化を抑制することができる。
【００２８】
さらに本実施形態では、フレクスプライン３４にブッシュ孔３４ａが設けられ、ケーシング３８の平板部３８ｂにもブッシュ孔３８ｅが設けられる。ブッシュ孔３４ａとブッシュ孔３８ｅは同軸に設けられ、ケーシング３８外部から円筒状のブッシュ４５が嵌着される。ブッシュ４５は弾性材料により円筒状に形成された保護管４０に結合されている。ブッシュ４５および保護管４０によってワイヤ挿通路４７が形成され、このワイヤ挿通路４７にモータ１４に電力を供給するためのワイヤが挿通され、一端がモータ１４に接続される。ワイヤの他端はＥＣＵ１００に接続される。ワイヤ挿通路４７の断面はワイヤを収容するために十分な広さを有する。このため、このワイヤ挿通路４７は、アクチュエータ気室６０からケーシング３８の外部へ貫通する貫通路として機能する。これによって、アクチュエータ気室６０からケーシング３８の外部にエアを排出することが可能となる。このため、モータ１４が発生する熱をエアと共に車輪転舵装置１０の外部へ排出することができ、モータ１４の信頼性を向上させることができる。また、モータ１４が発生する熱をエアと共に外部に排出する貫通路を、ワイヤを配線するためのワイヤ挿通路４７として有効に利用することができる。
【００２９】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。
【００３０】
空気流通孔は、フレクスプライン３４に設けられても良い。これによっても、ケーシング気室５６とアクチュエータ気室６０とを連通させることができ、転舵アクチュエータ１２の伸縮によるブーツ４６の膨張および収縮を抑制することができる。
【００３１】
右前輪および左前輪に、図１に示す車輪転舵装置１０が設けられても良い。これにより、前輪においてもブーツの劣化を抑制することができる。また、フレクスプライン３４およびサーキュラスプライン３６を有するリニアアクチュエータではなく、他のアクチュエータが採用されてよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態の車輪転舵装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  車輪転舵装置、  １２  転舵アクチュエータ、  １４  モータ、  ２８  逆入力遮断機構、  ３０  波動発生器、  ３４  フレクスプライン、  ３６  サーキュラスプライン、  ３６ａ  空気流通孔、  ３８  ケーシング、  ３８ｄ  タイロッド挿通孔、  ４６  ブーツ、  ４７  ワイヤ挿通路、  ４８  タイロッド、  １００  ＥＣＵ。
【図１】
2007126069.tif 000003