(57)【要約】【課題】円滑な作動が可能で、リード角を可能な限り自由に設定でき、セルフロック性を高めた送りねじ機構を提供する。【解決手段】車体に連結されたハウジング１０，１１に回転自在に支持されるとともに、雄ねじ１４ａが形成された雄ねじ部材１４と、雄ねじ１４ａに螺合する雌ねじ１５ａを有し、ハウジング１０，１１に軸方向移動可能に支持されるとともに後輪５側に連結された出力ロッド１５とを備えた送りねじ機構２０において、出力ロッド１５の雌ねじ１５ａの谷の径ｄを、雄ねじ部材１４の雄ねじ１４ａの外径Ｄよりも大きく形成し、出力ロッド１５を、その軸線１５Ａが雄ねじ部材の軸線１４Ａに対して平行にオフセットするように配置する。【選択図】図３
2009236281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに螺合する雄ねじ部材および雌ねじ部材のどちらか一方がハウジングに回転自在に支持されるとともに、どちらか他方が前記ハウジングに軸方向移動可能に支持された送りねじ機構であって、
前記雄ねじ部材は、前記雌ねじ部材の径より小さな径を有するとともに、その軸線が該雌ねじ部材の軸線に対して平行にオフセットするように配置されたことを特徴とする送りねじ機構。
【請求項２】
車体側部材および後輪側部材のどちらか一方に連結された雄ねじ部材と、該雄ねじ部材に螺合するとともに、前記車体側部材および後輪側部材のどちらか他方に連結された雌ねじ部材とをそれぞれ備えた左右一対のねじ式リニアアクチュエータを伸縮駆動することにより、左右の後輪のトー角を個別に変化させる車両の後輪トー角可変制御装置であって、
前記雄ねじ部材および前記雌ねじ部材のどちらか一方はハウジングに回転自在に支持され、どちらか他方は該ハウジングに軸方向移動可能に支持され、
前記雄ねじ部材は、前記雌ねじ部材の径より小さな径を有するとともに、その軸線が該雌ねじ部材の軸線に対して平行にオフセットするように配置されたことを特徴とする後輪トー角可変制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は送りねじ機構およびこれを用いた車両の後輪トー角可変制御装置に関し、特に、外力によって送りねじが逆作動することを防止する技術に係る。
【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】
直線変位アクチュエータとしては、電動モータと送りねじ機構とを用いた直線変位アクチュエータが知られている。この種の直線変位アクチュエータでは、電動モータの回転運動を直線運動に変換（以下、「正作動」と称する）し、ねじのリード角が摩擦角よりも小さく設定されることで、非通電時であってもセルフロック機能が働き、軸方向に作用する外力が作用しても直線運動を回転運動に変換（以下、「逆作動」と称する）することはない。
【０００５】
ところが、上記したトー角可変制御装置等、直線変位アクチュエータが車両に適用された場合、走行振動等の影響により、軸方向の外力が電動モータを回転させ、直線変位アクチュエータが逆作動する虞がある。このような場合であっても、逆作動しない（緩みを生じない）ようにしたねじ機構として、リード角の緩い区間とリード角の急な区間とが交互に繰り返されるようにねじ山を形成したねじ機構が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−３０４３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１６７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載されたねじ機構では、例えば緩い区間のリード角を０度とすれば、軸方向に働く外力が回転トルクを発生させることはないが、リード角がつる巻きに沿って変化する構成であるため、ナット部材は段階的に軸方向作動し、モータの回転数や回転速度に比例するように円滑にアクチュエータを作動させることはできない。一方、リード角を極めて小さくすることによってセルフロックの確実性を高めることも考えられるが、このような制限は、モータ回転速度や減速機のギヤ比、電動モータの定格出力等、様々な設計緒元を制約することとなり、好ましくない。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、円滑な作動が可能で、リード角を可能な限り自由に設定でき、セルフロック性を高めた送りねじ機構、およびこれを用いた後輪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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、互いに螺合する雄ねじ部材および雌ねじ部材のどちらか一方がハウジングに回転自在に支持されるとともに、どちらか他方が前記ハウジングに軸方向移動可能に支持された送りねじ機構において、前記雄ねじ部材は、前記雌ねじ部材の径より小さな径を有するとともに、その軸線が該雌ねじ部材の軸線に対して平行にオフセットするように配置する。
【０００９】
また、車体側部材および後輪側部材のどちらか一方に連結された雄ねじ部材と、該雄ねじ部材に螺合するとともに、前記車体側部材および後輪側部材のどちらか他方に連結された雌ねじ部材とをそれぞれ備えた左右一対のねじ式リニアアクチュエータを伸縮駆動することにより、左右の後輪のトー角を個別に変化させる車両の後輪トー角可変制御装置において、前記雄ねじ部材および前記雌ねじ部材のどちらか一方はハウジングに回転自在に支持され、どちらか他方は該ハウジングに軸方向移動可能に支持され、前記雄ねじ部材は、前記雌ねじ部材の径より小さな径を有するとともに、その軸線が該雌ねじ部材の軸線に対して平行にオフセットするように配置する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の送りねじ機構によれば、雄ねじ部材または雌ねじ部材に軸方向の外力が入力した場合、ねじが噛み合う一方側のみに荷重が伝わるため、雄ねじ部材にモーメントが発生してこじりが生じる。したがって、収縮側への入力時には、雄ねじまたは雌ねじの山の頂が、互いに噛み合う雌ねじまたは雄ねじの谷底に径方向の力をもって当接するか、或いは雄ねじのフランクが雌ねじのフランクに対して径方向の力をもって当接することにより、雄ねじと雌ねじとの間の摩擦抵抗が大きくなる。一方、伸長側への入力時には、その反対側のねじ部の摩擦抵抗が大きくなる。したがって、逆作動時のセルフロック性が高まり、雄ねじ部材または雌ねじ部材に軸方向の外力が入力しても、送りねじ機構が逆作動する虞を低減することができる。
【００１１】
また、上記構成を有する送りねじ機構を車両の後輪トー角可変制御装置を構成するねじ式リニアアクチュエータに適用すれば、リニアアクチュエータは正作動時には伸縮可能であるが、後輪に横力が作用した場合であっても、リニアアクチュエータは上記増大した摩擦抵抗によってより確実にセルフロック機能を発揮する。したがって、路面からのキックバックによる振動や蛇行走行時における伸縮の繰り返し入力に対しても、アクチュエータが逆作動する虞を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
≪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。図１は左側リヤサスペンションの斜視図である。ダブルウィッシュボーン式のリヤサスペンション１は、後輪５を回転自在に支持するナックル２と、ナックル２を上下動可能に車体に連結するアッパアーム３およびロアアーム４と、後輪５のトー角を変化させるべくナックル２と車体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６等で構成されている。
【００１３】
アッパアーム３およびロアアーム４は、基端がそれぞれゴムブッシュジョイント３ａ，４ａを介して車体に連結され、先端がそれぞれボールジョイント３ｂ，４ｂを介してナックル２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１０ａを介して車体に連結され、先端がゴムブッシュジョイント１０ｂを介してナックル２の後部に連結されている。懸架スプリング付きダンパ６は、上端が車体に連結され、下端がゴムブッシュジョイント６ａを介してナックル２の上部に連結されている。
【００１４】
このような構成を採ることにより、電動アクチュエータ１０が伸長駆動されると、ナックル２は、その後部が車幅方向外側に回動して後輪５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１０が収縮駆動されると、ナックル２は、その後部が車幅方向内側に回動して後輪５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、左右の後輪５に対してそれぞれ設けられた電動アクチュエータ１０が伸縮駆動されることにより、後輪トー角可変制御装置は左右の後輪５のトー角を個別に制御可能である。
【００１５】
次に、図２を参照して電動アクチュエータ１０について説明する。図２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、車体側のゴムブッシュジョイント１０ａが形成された第１ハウジング１１と、複数のボルト１３で第１ハウジング１１に締結された第２ハウジング１２と、第２ハウジング１２に伸縮自在に支持され、ナックル２側のゴムブッシュジョイント１０ｂが形成された出力ロッド１５（雌ねじ部材）とを備えている。第１ハウジング１１の内部には駆動源であるブラシ付きのＤＣモータ１６が収容され、ボルト１７で第１ハウジング１１に締結されている。第２ハウジング１２の内部には遊星歯車式の減速機１８と、弾性を有するカップリング１９と、台形ねじを用いた送りねじ機構２０とが収容されている。
【００１６】
ＤＣモータ１６は、カップ状に形成されたステータヨーク１６ｂと、ステータヨーク１６ｂの内周面に等間隔に配置され、複数磁極をなす２つのマグネット１６ｃと、マグネット１６ｃの内周側に近接して設けられたロータ１６ｄと、ロータ１６ｄの中心に一体に設けられた回転軸１６ａとを備えている。ＤＣモータ１６は、ステータヨーク１６ｂのフランジ部１６ｅが複数のボルト１７で第１ハウジング１１に固定され、通電によって回転した回転軸１６ａが減速機１８を介して雄ねじ部材１４を回転させる。
【００１７】
減速機１８は、第１遊星歯車機構１８ａと第２遊星歯車機構１８ｂ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１６の回転軸１６ａの回転を２段階に減速して出力部材であるキャリヤ１８ｃに伝達する。キャリヤ１８ｃは、カップリング１９を介して送りねじ機構２０の入力部材である入力フランジ２０ａに接続される。カップリング１９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１８ｃと入力フランジ２０ａ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。
【００１８】
出力ロッド１５は、第２ハウジング１２の内周面に固定された２つのスライドベアリング２１によって摺動可能且つ回転不能に支持されている。出力ロッド１５の中空内周面に形成された台形断面を呈する１条のつる巻き状の雌ねじ１５ａが、入力フランジ２０ａに締結された雄ねじ部材１４の同じく台形断面を呈する１条のつる巻き状の雄ねじ１４ａに螺合することで送りねじ機構２０を構成している。
【００１９】
出力ロッド１５の雌ねじ１５ａの谷の径ｄは、雄ねじ部材１４の雄ねじ１４ａの外径Ｄよりも大きく、出力ロッド１５の軸線１５Ａは、雄ねじ部材１４の軸線１４Ａに対して平行にオフセットしている（図３，４参照）。これにより、出力ロッド１５は、雌ねじ１５ａが軸線１５Ａに対して一方側（図２では図面下側）のみが雄ねじ部材１４の雄ねじ１４ａに螺合した状態となり、当該部分の摺動により、入力フランジ２０ａの回転運動をスラスト運動に変換して直線移動する。
【００２０】
送りねじ機構２０は、ねじのリード角が雌ねじ１５ａに対する雄ねじ１４ａの摩擦角よりも小さく設定されていることにより、出力ロッド１５に荷重がかかったときに、荷重の大小にかかわらず雄ねじ部材１４が回転しないセルフロック機能を備えている。
【００２１】
≪実施形態の作用効果≫
次に図１〜図４を参照して実施形態に係るトー角可変制御装置の作用効果について説明する。図３は送りねじ機構２０の概略図を示し、図４は、図３中のIV−IV断面図であって右側が雄ねじ部材１４ａを、左側が出力ロッド１５を示している。
【００２２】
自動車の走行時、後輪５に作用する荷重は大きさおよび方向を変えながらナックル２を介して電動アクチュエータ１０に入力する。特に、高速旋回走行時には、大きな横方向荷重が出力ロッド１５に入力するが、上記したように、電動アクチュエータ１０の送りねじ機構２０にはセルフロック機能が備わっているため、一定の荷重に対しては雄ねじ１４が回転することはない。ところが、路面からのキックバックや伸縮方向の外力が交互に入力する場合、または長期の使用によってフランクの摩擦係数が小さくなった場合などに、雄ねじ１４が僅かに回転してしまう虞がある。
【００２３】
しかしながら、図３および図４に示すように、本実施形態に係る送りねじ機構２０によれば、出力ロッド１５に収縮側の軸方向の外力Ｆが入力した場合には、雄ねじ１４ａと雌ねじ１５ａとが噛み合う一方側（図３において下側）の接触領域２２のみを荷重が伝わるため、雄ねじ部材１４に入力フランジ２０ａを中心として当該一方側へ回転するモーメントＭが発生し、送りねじ機構２０にこじりが生じる。つまり、雄ねじ１４ａの一方側の山の頂と雌ねじ１５ａの一方側の谷底とが径方向の力をもって当接するとともに、雌ねじ１５ａの一方側の山の頂と雄ねじ１４ａの一方側の谷底とが径方向の力をもって当接する。したがって、雄ねじ１４と雌ねじ１４との間の摩擦抵抗が大きくなり、電動アクチュエータ１０のセルフロック機能がより確実に作用する。
【００２４】
一方、出力ロッド１５に伸長側の軸方向の外力が入力した場合には、雄ねじ部材１４に入力フランジ２０ａを中心として図中上側へ回転するモーメントが発生することにより、雄ねじ１４と雌ねじ１４との間の摩擦抵抗が大きくなり、電動アクチュエータ１０のセルフロック機能がより確実に作用する。これにより、出力ロッド１５に軸方向の外力が入力しても、強力なセルフロック機能が働き、電動アクチュエータ１０が逆作動する虞が低減されている。
【００２５】
したがって、本実施形態に係る車両の後輪トー角可変制御装置では、路面からのキックバックによる振動や蛇行走行時における伸縮の繰り返し入力に対しても、電動アクチュエータ１０が逆作動して後輪５のトー角が変化する虞が低減される。
【００２６】
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、後輪トー角可変制御装置は、雌ねじ部材がハウジングに対して摺動自在とされるのではなく、雄ねじ部材が摺動自在とされても良く、また、雌ねじ部材が車体側部材に連結されてもよい。また、雄ねじと雌ねじとは送りねじを構成すれば、台形ねじである必要はなく、三角ねじや角ねじであってもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、雌ねじ部材がつる巻き状を呈しているが、雄ねじ部材と雌ねじ部材の径の差、ねじのリード角およびねじ山の角度等によっては、螺合しない側において雌ねじが分断するような形態としてもよい。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】
【００２８】
【図１】リヤサスペンションの斜視図
【図２】電動アクチュエータの縦断面図
【図３】送りねじ機構の概略図
【図４】図３中のIV−IV断面図
【符号の説明】
【００２９】
１０    電動アクチュエータ
１１    第１ハウジング
１２    第２ハウジング
１４    雄ねじ部材
１４ａ  雄ねじ
１５    出力ロッド（雌ねじ部材）
１５ａ  雌ねじ
１６    ブラシ付きＤＣモータ
２０    送りねじ機構
ｄ      出力ロッドの谷の径
Ｄ      雄ねじ部材の外径
Ｆ      外力
Ｍ      モーメント
【図１】
2009236281.tif 000003
【図２】
2009236281.tif 000004
【図３】
2009236281.tif 000005
【図４】
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