(57)【要約】【課題】ストロークセンサの検出値に温度変化による誤差が生じても車両の操縦性能の低下を抑制し、後輪の運動エネルギの損失を防止する。【解決手段】後輪５のトー角を個々に変化させる車両の後輪トー角可変制御装置１１において、伸縮動によってトー角を変化させる電動アクチュエータ１０を左右の後輪５に設け、電動アクチュエータ１０の伸縮ストローク量を検出するストロークセンサ１８を左右の電動アクチュエータ１０に設ける。電動アクチュエータ１０は、車体１側に連結されたハウジング３２と、後輪５側に連結された出力ロッド３５とから構成し、ストロークセンサ１８は、出力ロッド３５に固着されたマグネット７１と、電動アクチュエータ１０の伸縮方向に延在する差動変圧器７３とから構成し、左右の差動変圧器７３の一方はマグネット７１Ｌより車体１側で、他方はマグネット７１Ｒより後輪５Ｒ側でハウジング３２に固着する。【選択図】図６
2009120067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の後輪のトー角を個々に変化させる車両の後輪トー角可変制御装置であって、
前記左右の後輪に対してそれぞれ設けられ、伸縮動することによって前記後輪のトー角を変化させる左右のアクチュエータと、
前記左右のアクチュエータにそれぞれ設けられ、前記アクチュエータの伸縮ストローク量を検出するストロークセンサと
を備え、
前記左右のストロークセンサは、互いに対称とならない向きに取り付けられたことを特徴とする後輪トー角可変制御装置。
【請求項２】
前記左右のアクチュエータは、車体側に連結された第１部材と、車輪側に連結された第２部材とからなり、
前記ストロークセンサは、前記第１部材と第２部材とのどちらか一方に固着された被検出部材と、前記アクチュエータの伸縮方向に延在するように前記第１部材と第２部材とのどちらか他方に固着され、前記被検出部材の位置から前記伸縮ストローク量を検出する検出部材とからなり、
前記左右どちらか一方のストロークセンサの検出部材は、前記被検出部材に対して車体側で固着され、
前記左右どちらか他方のストロークセンサの検出部材は、前記被検出部材に対して車輪側で固着されたことを特徴とする、請求項１に記載の後輪トー角可変制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右の後輪のトー角を個々に変化させる車両の後輪トー角可変制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前後左右に４輪を備えた自動車では一般に、操縦安定性を確保するために前輪にトー角が設定されており、進行方向を変更する場合には左右の前輪を操舵する。近年では、制動時の安定性や加速時の応答性を高めるため、或いは、高速旋回走行時の斜め走りを防止し、低速旋回走行時に小回りできるように、後輪のトー角を制御可能なトー角可変制御装置を搭載した自動車が開発されている。
【０００３】
このようなトー角可変制御装置として、左右の後輪を支持する懸架装置におけるラテラルリンク、あるいはトレーリングリンクの車体との連結部に直線変位する電動アクチュエータを設け、これを伸縮駆動することにより、左右輪のトー角を個々に変化させることができるように構成したものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
リニアアクチュエータのストロークを検出できるストロークセンサとしては、例えば、軟磁性磁芯と、軟磁性磁芯に巻装された１次コイルと、軟磁性磁芯に同一巻き数で巻装された差動的な２次コイルと、軟磁性磁芯の長手方向に磁気回路を形成するように近接配置された磁界発生手段からなる被検出移動体とを含み、２つの２次コイル間の差動電圧で被検出移動体の軟磁性磁芯の長手方向における変位を検出するストロークセンサが知られている。
【特許文献１】特開平９−３０４３８号公報
【特許文献２】特開平７−３３２９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなストロークセンサをトー角可変制御装置に適用し、左右のアクチュエータをフィードバック制御する場合、使用環境や使用状態の変化により、ストロークセンサの検出値に温度変化による誤差が生じる場合がある。温度変化による誤差には、主にアクチュエータの熱膨張によるものとストロークセンサの熱膨張によるものとがあり、検出値の誤差量は通常、温度変化量に比例する。そして、フィードバック制御されたアクチュエータは、温度誤差に応じて左右の後輪がトーインまたはトーアウトになるように駆動制御される。温度変化の幅が大きい環境下においては、後輪の希望しないトーインまたはトーアウトにより、車両の操縦性能の低下や、タイヤと路面との摩擦力の増大、これによるタイヤの磨耗、更には燃費の悪化等が生じる。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、ストロークセンサの検出値に温度変化による誤差が生じても車両の操縦性能の低下を抑制し、後輪の運動エネルギの損失を防止することができるトー角可変制御装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、左右の後輪のトー角を個々に変化させる車両の後輪トー角可変制御装置において、伸縮動することによって後輪トー角を変化させるアクチュエータを前記左右の後輪に対してそれぞれ設け、前記アクチュエータの伸縮ストローク量を検出するストロークセンサを前記左右のアクチュエータにそれぞれ設け、前記左右のストロークセンサを互いに対称とならない向きに取り付けるように構成する。この後輪トー角可変制御装置においては、車体側に連結された第１部材と、車輪側に連結された第２部材とから前記左右のアクチュエータを構成し、前記第１部材と第２部材とのどちらか一方に固着された被検出部材と、前記アクチュエータの伸縮方向に延在するように前記第１部材と第２部材とのどちらか他方に固着され、前記被検出部材の位置から前記伸縮ストローク量を検出する検出部材とから前記ストロークセンサを構成し、前記左右どちらか一方のストロークセンサの検出部材が前記被検出部材に対して車体側で固着され、前記左右どちらか他方のストロークセンサの検出部材が前記被検出部材に対して車輪側で固着されるように構成すると良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ストロークセンサに温度変化による誤差が生じた場合、左右のストロークセンサが互いに対称とならない向きに取り付けられていることにより、一方のストロークセンサの検出値が誤差によって大きくなれば、他方のストロークセンサの検出値は誤差によって小さくなる。そのため、左右の後輪はストロークセンサ検出値に基づくフィードバック制御によって、車両進行方向に対して同じ方向、すなわち、一方がトーインであれば他方はトーアウトに（以下、このように変化する左右両輪の角を「スラスト角」と称する）変化する。したがって、温度誤差によって後輪がトーインまたはトーアウトになることが防止され、車両操縦性能の低下や、タイヤと路面との摩擦力の増大、これによるタイヤの磨耗、燃費の悪化を抑制することができる。
【０００９】
また、左右どちらか一方のストロークセンサの検出部材が、被検出部材に対して車体側で固着され、左右どちらか他方のストロークセンサの検出部材が、被検出部材に対して車輪側で固着されることで、取り付け向き以外の要素によって出力に誤差が生じるようなストロークセンサであっても上記効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
≪実施形態の構成≫
以下、図面を参照して、本発明に係る後輪トー角可変制御装置の一実施形態について詳細に説明する。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤや電動アクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字ＬまたはＲを付して、例えば、後輪５Ｌ（左）、後輪５Ｒ（右）と記すとともに、総称する場合には、例えば、後輪５と記す。
【００１１】
図１は実施形態に係る後輪トー角可変制御装置１１を適用した自動車Ｖの概略構成図である。自動車Ｖは、タイヤ２Ｌ，２Ｒが装着された前輪３Ｌ・３Ｒと、タイヤ４Ｌ，４Ｒが装着された後輪５Ｌ，５Ｒとを備えており、これら前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪５Ｌ，５Ｒが、左右のフロントサスペンション６Ｌ，６Ｒおよびリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒによってそれぞれ車体１に懸架されている。
【００１２】
また、自動車Ｖには、ステアリングホイール８の操舵によって左右の前輪３Ｌ，３Ｒを直接転舵する前輪操舵装置９と、左右のリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒに対して設けられた左右の電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒを伸縮駆動することにより、後輪５Ｌ，５Ｒのトー角を個別に変化させる後輪トー角可変制御装置１１とが備わっている。
【００１３】
自動車Ｖには、各種システムを統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２の他、車速センサ１３や、操舵角センサ１４、ヨーレイトセンサ１５、横加速度センサ１６の他、図示しない種々のセンサが設置されており、各センサの検出信号はＥＣＵ１２に入力して車両の制御に供される。ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線を介して各センサ１３〜１６等や、電動アクチュエータ１０を駆動制御するＭＣＵ（Motor Control Unit）１７と接続されている。ＥＣＵ１２は、各センサ１３〜１６等の検出結果に基づいて後輪トー角を算出し、各電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒの変位量を決定した上でＭＣＵ１９に対して制御信号を出力して後輪５のトー角制御を行う。
【００１４】
各電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒには、出力ロッドのストローク位置を検出するストロークセンサ１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ設置されている。ストロークセンサ１８Ｌ，１８Ｒの信号がＭＣＵ１９に入力することで、ＭＣＵ１９による電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒのフィードバック制御が行われる。これにより、各電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒは、ＥＣＵ１２によって決定された所定量だけ伸縮動し、後輪５Ｌ，５Ｒが所望のトー角に変化する。
【００１５】
このように構成された自動車Ｖによれば、左右の電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒを同時に対称的に変位させることにより、両後輪５Ｌ，５Ｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる他、左右の電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪５Ｌ，５Ｒを左右に転舵することも可能である。例えば、自動車Ｖは、各種センサによって把握される車両の運動状態に基づき、加速時に後輪５をトーアウトに、制動時に後輪５をトーインに変化させ、高速旋回走行時に後輪５を前輪舵角と同相に、低速旋回走行時に後輪５を前輪舵角と逆相にトー角制御して、操縦性を高めるべく後輪トー角制御を行う。
【００１６】
次にリヤサスペンションについて図２および図３を参照して説明する。図２は左側リヤサスペンション７Ｌの斜視図であり、図３は左側リヤサスペンション７Ｌの背面図である。ダブルウィッシュボーン式のリヤサスペンション７は、後輪５を回転自在に支持するナックル２１と、ナックル２１を上下動可能に車体１に連結するアッパアーム２２およびロアアーム２３と、後輪５のトー角を変化させるべくナックル２１と車体１とに連結された電動アクチュエータ１０と、後輪５の上下動を緩衝する懸架スプリング付きダンパ２４等で構成されている。
【００１７】
アッパアーム２２およびロアアーム２３は、基端がそれぞれゴムブッシュジョイント２５，２６を介して車体１に連結され、先端がそれぞれボールジョイント２７，２８を介してナックル２１の上部および下部に連結されている。電動アクチュエータ１０は、基端がゴムブッシュジョイント２９を介して車体１に連結され、先端がゴムブッシュジョイント３０を介してナックル２１の後部に連結されている。懸架スプリング付きダンパ２４は、上端が車体１に固定され、下端がゴムブッシュジョイント３１を介してナックル２１の上部に連結されている。
【００１８】
このような構成を採ることにより、電動アクチュエータ１０Ｌが伸長駆動されると、ナックル２１は、その後部が車幅方向外側に回動して後輪５Ｌのトー角を車両進行方向内側（トーイン側）に変化させ、電動アクチュエータ１０Ｌが収縮駆動されると、ナックル２１は、その後部が車幅方向内側に回動して後輪５Ｌのトー角を車両進行方向外側（トーアウト側）に変化させる。このように、左右の電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒが伸縮駆動されることにより、左右の後輪５Ｌ，５Ｒのトー角が変化する。
【００１９】
次に、図４を参照して電動アクチュエータ１０およびストロークセンサ１８について説明する。図４は電動アクチュエータ１０の縦断面図である。電動アクチュエータ１０は、車体１側のゴムブッシュジョイント２９が形成された第１ハウジング３２ａ、および複数のボルト３３で第１ハウジング３２ａに締結された第２ハウジング３２ｂからなるハウジング３２（第１部材）と、第２ハウジング３２ｂに伸縮自在に支持され、ナックル２１側のゴムブッシュジョイント３０が形成された出力ロッド３５（第２部材）とを備えている。第１ハウジング３２ａの内部には駆動源であるブラシ付きのＤＣモータ４１が収容され、ボルト３６で第１ハウジング３２ａに締結されている。第２ハウジング３２ｂの内部には遊星歯車式の減速機５１と、弾性を有するカップリング５６と、台形ねじを用いた送りねじ機構６１とが収容されている。
【００２０】
ＤＣモータ４１は、カップ状のステータヨーク４３と、ステータヨーク４３の内周面に配置された２つのマグネット４４と、マグネット４４の内周側に近接して設けられたロータ４５と、ロータ４５の中心に一体に設けられた回転軸４２とを備えている。ステータヨーク４３は、フランジ部４３ａが複数のボルト３６でベアリングホルダ３７と共に第１ハウジング３２ａに締結されている。回転軸４２は、一端がステータヨーク４３の底部に設けられたボールベアリング３８に回転自在に支持され、他端がベアリングホルダ３７に保持されたボールベアリング３９に回転自在に支持されている。ベアリングホルダ３７には、回転軸４２の外周に設けたコミュテータ４８に摺接するブラシ４９が保持され、ブラシ４９に接続された導線５０がグロメット４０を介して電動アクチュエータ１０の外部に引き出されている。
【００２１】
減速機５１は、第１遊星歯車機構５２と第２遊星歯車機構５３との２段が結合して構成されており、ブラシ付きＤＣモータ４１の回転軸４２の回転を２段階に減速して出力部材であるキャリヤ５４に伝達する。キャリヤ５４は、カップリング５６を介して送りねじ機構６１の入力部材である入力フランジ６２に接続される。カップリング５６は、２枚の外側弾性ブッシュや、内側弾性ブッシュ等を備えており、キャリヤ５４と入力フランジ６２との微小な軸線のずれを吸収する自動調芯機能を発揮するとともに、トルクの急変を吸収してスムーズな動力伝達を可能にしている。
【００２２】
出力ロッド３５は、第２ハウジング３２ｂの内周面に固定された２つのスライドベアリング６３によって摺動可能に支持されている。出力ロッド３５の中空内周面に嵌合する雌ねじ部材６４が入力フランジ６２の中央から延出する雄ねじ部材６５に螺合することで送りねじ機構６１が構成される。入力フランジ６２の回転運動が送りねじ機構６１によってスラスト運動に変換されることによって出力ロッド３５が直線駆動され、電動アクチュエータ１０が伸縮動する。
【００２３】
第２ハウジング３２ｂの外周面に設けられたストロークセンサ１８は、出力ロッド３５の外周面に取り付けられたボルト６６によって出力ロッド３５に固着されたマグネット７１（被検出部材）と、センサハウジング７２内に収容された差動変圧器７３（検出部材）とから構成されておいる。差動変圧器７３は、出力ロッド３５の直線駆動方向と平行に延在するようにマグネット７１に近接して配置され、一端側が第２ハウジング３２ｂに固着されており、他端側は摺動可能に第２ハウジング３２ｂに支持されている。
【００２４】
次に、図５を参照してストロークセンサ１８の検出原理について説明する。図５はストロークセンサの検出原理を示す概念図である。差動変圧器７３は、図示しないボビンに巻装された１次コイル７４と、１次コイル７４の軸方向両端に近接して同一巻き数で巻装された作動的な２つの２次コイル７５，７６とを備えている。１次コイル７４の端子７４ａ，７４ｂに交流電圧Ｅが印加されると、１次コイル７４の内外に交番磁界が発生し、電磁誘導によって２次コイル７５，７６に発生する誘導電圧ｅ１，ｅ２が同一となるため、差動電圧は０となる。
【００２５】
一方、１次コイル７４にマグネット７１が近接していると、マグネット７１から出る磁束が１次コイル７４から出る磁束と干渉してボビン内の透磁率が低下するため、１次コイル７４から発生する磁界は、２次コイル７５側の磁束φ１と２次コイル側の磁束φ２とに分かれる。マグネット７１が１次コイル７４の長手方向中央にある場合、同一巻き数の２次コイル７５，７６の誘導電圧ｅ１，ｅ２は同率で低下するため、差動電圧は０となり、マグネット７１が１次コイル７４の長手方向中央からどちらか一方向に移動すると、磁束φ１と磁束φ２とに差が生じるため、２次コイル７５，７６の誘導電圧ｅ１，ｅ２に差すなわち差動電圧が発生する。差動電圧はマグネット７１の移動距離に比例して大きくなるため、差動電圧を検出することにより、マグネット７１が固着された出力ロッド３５の伸縮ストロークを求めることができる。
【００２６】
図６は後輪トー角可変制御装置の概略構成図である。図６に示すように、左右の電動アクチュエータ１０Ｌ，１０Ｒは、車両中心線Ｃを中心に対称となる向きに配置されている。一方、左右のストロークセンサ１８Ｌ，１８Ｒは、車両中心線Ｃを中心に対称となる向きと逆向きに設けられている。ここで、差動変圧器７３はそれ自体が回転対称となるので逆向きという概念は存在し得ないが、左の差動変圧器７３Ｌはマグネット７１Ｌに対して車体１側の端部でハウジング３２Ｌに固着されているのに対し、右の差動変圧器７３Ｒはマグネット７１Ｒに対して後輪５Ｒ側の端部でハウジング３２Ｒに固着されており、その固着位置（取り付け）が対称とならないようにされている。
【００２７】
≪実施形態の作用効果≫
上記のような構成を有する後輪トー角可変制御装置１１は、ストロークセンサ１８に温度変化による誤差が生じた場合、左右のストロークセンサ１８Ｌ，１８Ｒが互いに対称とならない向きに取り付けられているため、一方のストロークセンサ１８の検出値が誤差によって大きくなれば、他方のストロークセンサ１８の検出値は誤差によって小さくなる。したがって、左右の後輪５Ｌ，５Ｒは、ストロークセンサ１８の検出値に基づくフィードバック制御によって、スラスト角をもつように変化し、トーアウトまたはトーインとなることが防止される。
【００２８】
例えば、左のストロークセンサ１８Ｌは高温時に出力が減少する温度特性となり、右のストロークセンサ１８Ｒは高温時に出力が上昇する温度特性となる。すると、ＭＣＵ１９は、左のストロークセンサ１８Ｌのストローク量が小さくなるように電動アクチュエータ１０Ｌを収縮させる一方、右のストロークセンサ１８Ｒのストローク量が大きくなるように電動アクチュエータ１０Ｒを伸長させる。したがって、左の後輪５Ｌはトーイン側（車両進行方向に対して右側）にトー角が変化し、右の後輪５Ｒはトーアウト側（車両進行方向に対して右側）にトー角が変化してスラスト角変化する。
【００２９】
このように、後輪５は温度誤差によってトーインまたはトーアウトになることが防止されるため、自動車Ｖでは、車両操縦性能の低下や、タイヤ４と路面との摩擦力の増大、これによるタイヤ４の磨耗、燃費の悪化を抑制される。
【００３０】
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、上記実施形態では、アクチュエータとして電動アクチュエータを用いたが、油圧アクチュエータ他の種類のアクチュエータを用いてもよい。また、ストロークセンサにも上記した差動変圧器以外に、ポテンショメータやリニアエンコーダ等、他の形式のセンサを用いてもよい。更にこれら変更の他、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】
【００３１】
【図１】後輪トー角可変制御装置を適用した自動車Ｖの概略構成図
【図２】リヤサスペンションの斜視図
【図３】リヤサスペンションの背面図
【図４】電動アクチュエータの縦断面図
【図５】ストロークセンサの検出原理を示す概念図
【図６】後輪トー角可変制御装置の概略構成図
【符号の説明】
【００３２】
Ｖ      自動車
１      車体
４      タイヤ
５      後輪
７      リヤサスペンション
１０    電動アクチュエータ
１１    後輪トー角制御装置
１８    ストロークセンサ
３２    ハウジング（第１部材）
３５    出力ロッド（第２部材）
７１    マグネット（被検出部材）
７３    差動変圧器（検出部材）
【図１】
2009120067.tif 000003
【図２】
2009120067.tif 000004
【図３】
2009120067.tif 000005
【図４】
2009120067.tif 000006
【図５】
2009120067.tif 000007
【図６】
2009120067.tif 000008