(57)【要約】【課題】独立操舵装置にアクチュエータを容易に取り付けることができる独立操舵装置を提供する。【解決手段】独立操舵装置１０は、アクチュエータ１５のハウジング３０内に備えたモータ３８を回転させ、モータ３８の回転を送りねじ機構４３に伝え、送りねじ機構４３の雄ねじ部材１０７の回転で雌ねじ部材１０８を軸方向に送り出してアクチュエータ１５を伸縮させることで、車輪１８の舵角を制御するものである。この独立操舵装置１０は位置検出手段１２０を備えている。位置検出手段１２０は、第２ハウジング３３に被検出パターン１２２が設けられ、出力ロッド３４に被検出パターン１２２の反射光を検出する光学式検出部１２３が設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータのハウジング内に備えたモータを回転させ、前記モータの回転を送りねじ機構に伝え、前記送りねじ機構の雄ねじ部材の回転で雌ねじ部材を軸方向に送り出してアクチュエータを伸縮させることで、車輪の舵角を制御する独立操舵装置において、
前記ハウジング側および前記雌ねじ部材側の一方に、被検出パターンが設けられ、
前記ハウジング側および前記雌ねじ部材側の他方に、前記被検出パターンの反射光を検出する光学式検出部が設けられた位置検出手段を備え、
前記光学式検出部で前記被検出パターンの反射光を検出することで前記雌ねじ部材の位置を検出することを特徴とする独立操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータを伸縮させて車輪の舵角を制御する独立操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
独立操舵装置のなかには、アクチュエータを伸縮させてアッパリンクおよびロアリンクを制御することで、サスペンションのバンプ（伸び）、リバウンド（縮み）に伴うキャンバ角やトレッドの変化を抑えて操縦安定性能を高めるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特公平６−４７３８８号公報
【０００３】
特許文献１のアクチュエータは、モータの駆動で送りねじ機構の雄ねじ部材を回転させ、雄ねじ部材の回転で雌ねじ部材をモータから離れる方向や近づく方向に送り出すように構成されている。
モータの駆動で送りねじ機構の雌ねじ部材を送り出すことでアクチュエータが伸縮し、車輪のトー角を制御することができる。
車輪のトー角を制御することで、サスペンションのバンプ、リバウンドに伴うキャンバ角やトレッドの変化を抑えて操縦安定性能を高めることが可能であるとされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、通常の独立操舵装置は、雌ねじ部材の送出量（位置）を検出する位置検出手段を備えている。
位置検出手段で雌ねじ部材の送出量（位置）を検出し、検出した送出量（位置）に基づいて雌ねじ部材の送出量を適正に制御することが可能になる。
【０００５】
位置検出手段は、例えば、雌ねじ部材に被検出部が設けられ、被検出部の位置を磁気的に検出する検出部がアクチュエータのハウジング側に設けられている。
被検出部は、一例として永久磁石が用いられ、検出部は、一例としてコイルが用いられている。
【０００６】
ここで、検出部としてコイルを用いた場合、被検出部（永久磁石）を検出するために、コイルの伸縮方向寸法（すなわち、アクチュエータが伸縮する方向の寸法）を被検出部の移動範囲より大きく確保する必要がある。
よって、検出部が大きくなり、アクチュエータの全長を短く抑えることが難しい。このため、アクチュエータを操舵装置に取り付けるためレイアウトなどの工夫が要求される。
【０００７】
本発明は、独立操舵装置にアクチュエータを容易に取り付けることができる独立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】
【０００８】
請求項１に係る発明は、アクチュエータのハウジング内に備えたモータを回転させ、前記モータの回転を送りねじ機構に伝え、前記送りねじ機構の雄ねじ部材の回転で雌ねじ部材を軸方向に送り出してアクチュエータを伸縮させることで、車輪の舵角を制御する独立操舵装置において、前記ハウジング側および前記雌ねじ部材側の一方に、被検出パターンが設けられ、前記ハウジング側および前記雌ねじ部材側の他方に、前記被検出パターンの反射光を検出する光学式検出部が設けられた位置検出手段を備え、前記光学式検出部で前記被検出パターンの反射光を検出することで前記雌ねじ部材の位置を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明では、ハウジング側および雌ねじ部材側の一方に被検出パターンを設け、他方に光学式検出部を設けた。そして、光学式検出部で被検出パターンの反射光を検出するようにした。
ここで、被検出パターンを、例えば、三角形に形成することで、被検出パターンが雌ねじ部材とともに移動した際に、光学式検出部で検出する被検出パターンの面積を変えることができる。
【００１０】
よって、被検出パターンが雌ねじ部材とともに移動することで、光学式検出部で検出する被検出パターンの面積が変化する。
検出する被検出パターンの面積が変化することで、光学式検出部で検出した被検出パターンの面積Ｓに基づいて雌ねじ部材の移動位置を検出することができる。
【００１１】
これにより、光学式検出部を被検出パターンの移動範囲全域に渡って設ける必要がなく、光学式検出部の伸縮方向寸法（すなわち、アクチュエータが伸縮する方向の寸法）を小さく抑えて光学式検出部のコンパクト化を図ることができる。
したがって、アクチュエータの全長を短くすることができるので、アクチュエータを独立操舵装置に容易に取り付けることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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、「前」、「後」、「左」、「右」は運転者から見た方向にしたがい、前側をＦｒ、後側をＲｒ、左側をＬ、右側をＲとして示す。
【００１３】
図１は本発明に係る独立操舵装置を示す斜視図、図２は図１の２矢視図である。
独立操舵装置１０は、車体１１に上下動可能に連結されたアッパアーム１２およびロアアーム１３と、アッパアーム１２およびロアアーム１３に操舵自在に連結されたナックル１４と、ナックル１４を操舵するアクチュエータ１５と、ナックル１４の上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパー１６とを備えた四輪操舵車両用のダブルウイッシュボーン式のリヤサスペンションである。
ナックル１４に車輪（後輪）１８が回転自在に支持されている。
【００１４】
アッパアーム１２は、基端部がゴムブッシュジョイント２１，２１で車体１１に上下動可能に連結されている。
ロアアーム１３は、基端部がゴムブッシュジョイント２２…で車体１１に上下動可能に連結されている。
アッパアーム１２の先端部およびロアアーム１３の先端部にボールジョイント２３，２４を介してナックル１４の上部および下部が連結されている。
【００１５】
アクチュエータ１５は、基端部がゴムブッシュジョイント２６を介して車体１１に連結され、先端部がゴムブッシュジョイント２７を介してナックル１４の後部位に連結されている。
懸架ばね付きダンパー１６は、上端部１６ａが車体１１（具体的には、サスペンションタワーの上壁１９）に設けられ、下端部１６ｂがゴムブッシュジョイント２８を介してナックル１４の上部に連結されている。
【００１６】
独立操舵装置１０によれば、アクチュエータ１５を伸長することで、ナックル１４の後部が車幅方向外側に押圧されて車輪１８のトー角をトーイン方向に制御させることができる。
一方、アクチュエータ１５を収縮することで、ナックル１４の後部が車幅方向内側に引っ張られて車輪１８のトー角をトーアウト方向に制御させることができる。
すなわち、アクチュエータ１５は、トー角をコントロールするトーコントロールアクチュエータである。
【００１７】
よって、通常のステアリングホイール（不図示）の操作による前輪の操舵に加えて、車輪１８のトー角を制御して車両の直進安定性能や旋回性能を高めることができる。
車輪１８のトー角は、例えば、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて制御される。
以下、図３〜図５に基づいてアクチュエータ１５を詳しく説明する。
【００１８】
図３は図１の３−３線断面図である。
アクチュエータ１５は、車体１１（図２参照）側に連結されるゴムブッシュジョイント２６が設けられた第１ハウジング３１と、第１ハウジング３１にボルト３２…で一体に設けられた第２ハウジング３３と、第２ハウジング３３にスライド自在に支持された出力ロッド３４とを備えている。
出力ロッド３４は、ナックル１４側に連結されるゴムブッシュジョイント２７が設けられている。
【００１９】
第１、第２のハウジング３１，３３は、フランジ３１ａ，３３ａがボルト３２…で締結されることで一体に連結されている。すなわち、第１、第２のハウジング３１，３３でハウジング３０が形成されている。
第１ハウジング３１は、内部にモータ３８が収納されている。
第２ハウジング３３は、内部に、モータ３８に連結された減速機４１と、減速機４１に連結されたカップリング４２と、カップリング４２に連結された送りねじ機構４３とが収納されている。
【００２０】
モータ３８は、カップ状のヨーク４５と、ヨーク４５のフランジ４５ａにボルト４６…で締結されたベアリングホルダ４７とを備えている。
ヨーク４５およびベアリングホルダ４７を締結するボルト４６…を、第１ハウジング３１にねじ結合することでモータ３８は第１ハウジング３１に取り付けられている。
【００２１】
ヨーク４５の内周面に環状のステータ４８が支持され、ステータ４８内にロータ４９が配置されている。
ロータ４９の回転軸５１は、一端部がヨーク４５の底部にボールベアリング５２を介して回転自在に支持され、他端部がベアリングホルダ４７にボールベアリング５３を介して回転自在に支持されている。
ベアリングホルダ４７は、内面に、回転軸５１のコミュテータ５４に摺接するブラシ５５が支持されている。
ブラシ５５から延びた導線５６が、グロメット５７を介して外部に引き出されている。
【００２２】
減速機４１は、第１遊星歯車減速機構６１および第２遊星歯車減速機構６２が直列に連結されている。
第１、第２の遊星歯車減速機構６１，６２を直列に連結することで、モータ３８の回転を減速機４１で大きく減速させてカップリング４２に伝えることができる。
カップリング４２に伝えられた回転は、送りねじ機構４３の入力フランジ８１に伝えられる。
【００２３】
図４は図３の４部拡大図である。
第２ハウジング３３の軸方向中間部の内周面に第１スライドベアリング１０４が設けられ、第２ハウジング３３の軸方向端部にエンド部材１０５がねじ結合されている。
エンド部材１０５の内周面に第２スライドベアリング１０６が設けられている。
第１、第２のスライドベアリング１０４，１０６に出力ロッド３４が摺動自在に支持されている。
【００２４】
出力ロッド３４内に送りねじ機構４３が収納されている。
送りねじ機構４３は、入力フランジ８１（図３参照）に同軸上に設けられた雄ねじ部材１０７と、雄ねじ部材１０７の外周にねじ結合された雌ねじ部材１０８とを備えている。
雄ねじ部材１０７は、一端側（右側）が入力フランジ８１の中心を貫通してナット１１２（図３参照）で締結されている。
雌ねじ部材１０８は、中空の出力ロッド３４の内周面に嵌合され、他端側（左側）の外周が出力ロッド３４の内周にねじ結合部１１４でねじ結合されている。
【００２５】
この送りねじ機構４３は、入力フランジ８１の回転を雄ねじ部材１０７に伝えることで、雌ねじ部材１０８を軸線１１１方向に移動させることができる。
よって、雌ねじ部材１０８と一体に出力ロッド３４を軸線１１１方向に移動させることができる。
【００２６】
ここで、アクチュエータ１５には、出力ロッド３４の移動位置を検出し、検出した移動位置を制御装置（図示せず）にフィードバックする位置検出手段１２０が設けられている。
位置検出手段１２０は、出力ロッド３４の外周に設けられた被検出パターン１２２と、被検出パターン１２２を検出する光学式検出部１２３とを備えている。
なお、位置検出手段１２０については図５〜図７に基づいて説明する。
【００２７】
図３に戻って、アクチュエータ１５によれば、ハウジング３０内に備えたモータ３８を回転させ、モータ３８の回転を入力フランジ８１を介して雄ねじ部材１０７に伝えることができる。
雄ねじ部材１０７が回転することで、雌ねじ部材１０８を軸線１１１方向（軸方向）に送り出すことができる。
雌ねじ部材１０８を送り出してアクチュエータ１５を伸縮させることで、車輪１８の舵角を制御することができる。
【００２８】
図５は本発明に係る独立操舵装置の位置検出手段を示す概略平面図である。
位置検出手段１２０は、出力ロッド３４の外周３４ａに設けられた被検出パターン１２２と、被検出パターン１２２の位置を検出する光学式検出部１２３とを備えている。
光学式検出部１２３は、図３に示す第２ハウジング３３に設けられたセンサ本体１２４に収納されている。
【００２９】
被検出パターン１２２は、一例として、出力ロッド３４の外周３４ａのうち、上面略中央３４ｂに三角形のパターンが黒色の塗料で描かれている。
この被検出パターン１２２は、中心線１３１が出力ロッド３４の軸線１１１（図４参照）に沿って延出されている。
【００３０】
この被検出パターン１２２は、被検出パターン１２２の左端１２２ａから右端１２２ｂに向けて幅寸法Ｗ１が徐々に大きくなるように両側辺１２２ｃ、１２２ｄが描かれている。
被検出パターン１２２の幅寸法Ｗ１を左端１２２ａから右端１２２ｂに向けて徐々に大きくなるように描いた理由については後述する。
【００３１】
ここで、被検出パターン１２２を黒色の塗料で描くことで、出力ロッド３４の外周３４ａに対して光の反射率を変えることができる。
なお、本実施の形態では、被検出パターン１２２を黒色の塗料で描いたが、被検出パターン１２２は出力ロッド３４の外周３４ａとの濃淡を光学的に識別できればよく、黒色の塗料に限定するものではない。
【００３２】
図６は本発明に係る位置検出手段の被検出パターンを拡大して示す平面図である。
光学式検出部１２３は、一例として、複数のフォトカプラ（すなわち、受光素子）１３５が、被検出パターン１２２の中心線１３１に対して直交する方向に１０行配置され、かつ被検出パターン１２２の中心線１３１に沿って３列配置されている。
【００３３】
すなわち、光学式検出部１２３は、複数のフォトカプラ１３５が１０行×３列に配列されている。
複数のフォトカプラ１３５が１０行×３列に配列されることで、光学式検出部１２３は平面視で略矩形状に形成されている。
【００３４】
フォトカプラ１３５、すなわち受光素子は、被検出パターン１２２で反射された光（反射光）や、出力ロッド３４の外周３４ａで反射された光（反射光）を検出し、検出した光（反射光）を電気信号に変えて制御装置に伝える素子である。
検出した光は、フォトカプラ（受光素子）１３５で電気信号に変換され、制御装置において、予め入力されていたしきい値と比較して２値化することで「０」または「１」の信号が出力される。
【００３５】
第２ハウジング３３には、フォトカプラ１３５が被検出パターン１２２を認識するための光路１３７（図４参照）が形成されている。
この光路１３７は、１０行×３列に配列されたフォトカプラ１３５が被検出パターン１２２で反射された光を検出可能な大きさに形成されている。
【００３６】
ここで、前述したように、被検出パターン１２２は、左端１２２ａから右端１２２ｂに向けて幅寸法Ｗ１（図５参照）が徐々に大きくなるように描かれている。
よって、被検出パターン１２２が中心線１３１の方向に移動することで、光学式検出部１２３で検出する被検出パターン１２２の面積が変化する。
これにより、検出した面積から被検出パターン１２２の位置、すなわち出力ロッド３４の移動位置を検出することができる。
【００３７】
再度、図３に戻って、位置検出手段１２０は、出力ロッド３４の外周に三角形の被検出パターン１２２を黒色の塗料で描き（図６参照）、光学式検出部１２３として複数のフォトカプラ１３５（図６参照）を備えた。
【００３８】
被検出パターン１２２を三角形の被検出パターンとすることで、被検出パターン１２２が中心線１３１の方向に移動することで、光学式検出部１２３で検出する被検出パターン１２２の面積が変化する。
よって、複数のフォトカプラ１３５は、被検出パターン１２２の全域のうち、一部を検出することで、出力ロッド３４の移動位置を検出することができる。
【００３９】
これにより、光学式検出部１２３、すなわち、複数のフォトカプラ１３５を被検出パターン１２２の移動範囲Ｌ１全域に渡って設ける必要がない。
したがって、光学式検出部１２３（センサ本体１２４）の伸縮方向寸法（すなわち、アクチュエータ１５が伸縮する方向の寸法）Ｗ２を小さく抑えて光学式検出部１２３のコンパクト化を図ることができる。
この結果、アクチュエータ１５の全長Ｌ２を短くすることができるので、アクチュエータ１５を独立操舵装置１０に容易に取り付けることができる。
【００４０】
つぎに、図６、図７に基づいて光学式検出部１２３で検出した被検出パターン１２２をデータ処理する例を説明する。
ここで、被検出パターン１２２は黒色の塗料で描かれている。よって、被検出パターン１２２は、黒色の塗料で描かれていない出力ロッド３４の外周３４ａと比較して光の反射が弱い。
なお、複数のフォトカプラ１３５を、便宜上、被検出パターン１２２の検出状態に応じて１３５ａ〜１３５ｆに分けて説明する。
【００４１】
図７は本発明に係る検出部で被検出パターンをデータ処理した例を示す図である。
図６に示すように、複数のフォトカプラ１３５のうち、中央に４行×３列で配列された１２個のフォトカプラ１３５ａは、被検出パターン１２２の反射光を全面で検出する。
検出した光は、電気信号に変換されて制御装置に伝えられ、検出した光がしきい値と比較して強いか否かを判断する。
検出した光は、しきい値と比較して弱いので、２値化することで「０」信号が出力される。
【００４２】
また、図６に示すように、中央に配列された１２個のフォトカプラ１３５ａの外側で、かつ右端１２２ｂ側の２個のフォトカプラ１３５ｂは、被検出パターン１２２の反射光を殆どの面で検出する。
よって、検出した光（電気信号に変換された信号）はしきい値と比較して弱いので、２値化することで「０」信号が出力される。
【００４３】
さらに、図６に示すように、中央に配列された１２個のフォトカプラ１３５ａの外側で、かつ中間の２個のフォトカプラ１３５ｃは、被検出パターン１２２の反射光を略半分を超えた面で検出する。
よって、検出した光（電気信号に変換された信号）はしきい値と比較して弱いので、２値化することで「０」信号が出力される。
【００４４】
加えて、図６に示すように、中央に配列された１２個のフォトカプラ１３５ａの外側で、かつ左端１２２ａ側の２個のフォトカプラ１３５ｄは、被検出パターン１２２の反射光を略半分以下の面で検出する。
よって、検出した光（電気信号に変換された信号）はしきい値と比較して強いので、２値化することで「１」信号が出力される。
【００４５】
また、図６に示すように、右端１２２ｂ側の２個のフォトカプラ１３５ｅは、被検出パターン１２２の反射光を微少な面で検出する。
よって、検出した光（電気信号に変換された信号）はしきい値と比較して強いので、２値化することで「１」が出力される。
【００４６】
さらに、図６に示すように、その他の１０個のフォトカプラ１３５ｆは、被検出パターン１２２の反射光から全面が外れている。
よって、検出した光（電気信号に変換された信号）はしきい値と比較して強いので、２値化することで「１」が出力される。
【００４７】
このように、複数のフォトカプラ１３５ａ〜１３５ｆの検出結果を２値化することで、図７に示すように、「０」信号、「１」信号のデータ１４１が得られる。
このデータ１４１に基づいて、「０」信号から被検出パターン１２２の面積Ｓを求める。
【００４８】
ここで、被検出パターン１２２は、中心線１３１が軸線１１１（図４参照）に沿って延出され、左端１２２ａから右端１２２ｂに向けて幅寸法Ｗ１（図５参照）が徐々に大きくなるように両側辺１２２ｃ，１２２ｄが描かれている。
【００４９】
よって、被検出パターン１２２が中心線１３１の方向に移動することで、フォトカプラ１３５で検出する被検出パターン１２２の面積Ｓが変化する。
これにより、フォトカプラ１３５で検出した被検出パターン１２２の面積Ｓに基づいて出力ロッド３４の移動位置を検出することができる。
【００５０】
なお、前記実施の形態では、被検出パターン１２２を出力ロッド３４（雌ねじ部材１０８側）に設け、光学式検出部１２３を第２ハウジング３３側に設けた例について説明したが、これに限らないで、被検出パターン１２２を第２ハウジング３３側に設け、光学式検出部１２３を出力ロッド３４（雌ねじ部材１０８側）に設けることも可能である。
【００５１】
また、前記実施の形態では、被検出パターンを三角形に形成した例について説明したが、被検出パターンの形状はこれに限定するものではなく、例えば、台形などの他の形状に描くことも可能である。
【００５２】
さらに、前記実施の形態では、被検出パターン１２２を、出力ロッド３４の外周３４ａに塗料で描いた例について説明したが、これに限らないで、被検出パターン１２２をシート状の部材に形成してシート状部材を外周３４ａに設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、アクチュエータを伸縮させて車輪の舵角を制御する独立操舵装置を備えた自動車への適用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る独立操舵装置を示す斜視図である。
【図２】図１の２矢視図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図３の４部拡大図である。
【図５】本発明に係る独立操舵装置の位置検出手段を示す概略平面図である。
【図６】本発明に係る位置検出手段の被検出パターンを拡大して示す平面図である。
【図７】本発明に係る検出部で被検出パターンをデータ処理した例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…独立操舵装置、１５…アクチュエータ、１８…車輪、３０…ハウジング、３３…第２ハウジング、３４…出力ロッド、３８…モータ、４３…送りねじ機構、１０７…雄ねじ部材、１０８…雌ねじ部材、１２０…位置検出手段、１２２…被検出パターン、１２３…光学式検出部、１２４…センサ本体、１３５…フォトカプラ。
【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】
2009241740.tif 000008
【図７】
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