JP5815620B2

JP5815620B2 - ロック装置

Info

Publication number: JP5815620B2
Application number: JP2013187199A
Authority: JP
Inventors: 亮河内; 一貴冨岡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: US20150069730A1; JP2015054536A; US9187126B2

Description

本発明は、車両の後輪のホイールアライメントを調整するために伸縮するアクチュエータに設けられ、そのアクチュエータの伸縮を抑止するロック装置に関する。

前記アクチュエータは、モータと送りねじ機構によって伸縮する。そして、これらモータと送りねじ機構とを接続する動力伝達経路に、駆動力の逆伝達を阻止するロック装置を設けることが、提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来のソレノイドによるピン挿入タイプのロック機構を説明する模式図である。
図５に示すように、ソレノイドによるシフトロック機構１００は、ソレノイドピン１０１が回転体１０２の溝１０３に挿入されることでソレノイド相手部品の位置を規制するように使われるのが一般的である。
シフトロック機構１００は、アクチュエータのギア（図示省略）などの回転体１０２をロックする機構として採用した場合、ソレノイドピン１０１を回転体１０２の溝１０３に挿入することでアクチュエータのストロークを規制することができる。

一方、摩擦ブレーキのようにピン端面を回転物に押し当て、その摩擦力でストロークを規制するフリクションブレーキタイプのロック機構がある。
図６は、従来のフリクションブレーキタイプのロック機構を説明する模式図である。
図６に示すように、フリクションブレーキタイプのロック機構１１０は、ピン１１１のピン端面１１１ａを回転物１１２に、適当なバネ力で押し当て、その摩擦力でストロークを規制する。

特開２００９−１７３１９２号公報

特許文献１では、ソレノイドと回転体とがスリップすることがないため、車両の後輪の転舵位置を確実に保持することができる。図５のシフトロック機構１００についても同様に、ソレノイドピン１０１が回転体１０２の溝１０３に挿入されることでソレノイド相手部品の位置を規制することができる。しかしながら、回転体１０２が回転している際にソレノイドの機能喪失や断線等が発生した場合、回転体１０２の慣性をソレノイドピン１０１直接受けるため、これに耐えうるピン強度を保有する必要がある。かかるピン強度の確保はコスト増や設計自由度の低下を招くことになる。

一方、図６のフリクションブレーキタイプのロック機構１１０では、上記したような回転時の失陥や断線等が発生した場合であってもピンに対する衝撃力は小さい。しかしながら、フリクションブレーキタイプのロック機構１１０は、ピン挿入タイプのシフトロック機構１００に比べて回転を規制する力がはるかに小さい。そのため、摩擦力ではロックできないような回転物の場合は、ピン挿入タイプのシフトロック機構１００を用いる必要があり、しかも強度確保のためにピン径を大きくせざるを得ないという制約があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、回転体の回転抑制時の衝撃が小さくて破損し難く、後輪の転舵位置の保持力の高いロック装置を提供することとする。

本発明は、モータと送りねじ機構を用いて伸縮し車両の後輪のホイールアライメントを調整するアクチュエータに搭載され、前記モータの回動に伴って回転する回転体の回転を抑止するロック装置であって、前記回転体の側面に備わって前記回転体と共に回転する外周面を有し、当該外周面にソレノイドピンを受けるレシーバと、先端を、前記レシーバの外周面に圧接可能な前記ソレノイドピンと、を備え、前記レシーバは、前記外周面に、前記ソレノイドピンの先端の幅より大きい凹部と、当該凹部から突出する凸部とを有し、前記凸部の勾配は、前記テーパ面の勾配よりも大きく、前記ソレノイドピンは、先端にテーパ面を有し、前記テーパ面は、先端が前記凹部に当接した状態で前記凸部の角部が接触する高さ以上であることを特徴としている。

このような構成によれば、レシーバは、ソレノイドピンの先端の幅より大きい凹部を有し、かつ、ソレノイドピンのテーパ面は、先端が凹部に当接した状態で凸部の角部が接触する高さ以上であることで、回転体の回転抑制時、まず、ソレノイドピン先端が、凹部に圧接して摩擦力を作用させた後、テーパ面が、凸部に当接して抗回転力を発生させることができる。この摩擦力の作用による回転体の回転力の抑制は、衝撃力が小さい利点がある。
また、凸部の勾配が、テーパ面の勾配よりも大きいことで、テーパ面と凸部とを確実に接触させることができ、接触点の垂直抗力の接線方向成分を抗回転力として作用させることができる。

また、発生する垂直抗力の接線方向成分を抗回転力とし、回転体の回転を規制する。これにより、摩擦力の作用による回転力抑制よりも大きな抗回転力を有することができる。一方でソレノイド失陥・断線等のピン強度についてはソレノイドピンのテーパ面によってピン軸方向と軸直角方向に分解されるため、ソレノイドピンに働く衝撃を緩和させることが可能である。すなわち、テーパ面が凸部と接触することで接触点の垂直抗力の接線方向成分を抗回転力として作用させ、抗回転力と衝撃強度要件を両立させることができる。

また、本発明では、前記凸部の角部は、Ｒを有することが好ましい。

このような構成によれば、凸部の角部及びテーパ面を保護することができる。また、凸部の角部がＲ形状でない場合、凸部にソレノイドピンが乗り上げる際にソレノイドピンが跳ね上がってしまい、両者の接触時間が短くなる。接触時間が短くなることで、摩擦力の付加時間が短くなり、回転体の回転規制が低下する。凸部の角部が、Ｒを有することで、ソレノイドピン跳ね上げを抑制することができ、フリクション付加状態の時間を増大させることができる。よってより短時間で回転体の回転を規制することができる。

また、本発明では、前記テーパ面の先端は、Ｒを有することが好ましい。

このような構成によれば、凸部の角部及びテーパ面を保護することができる。また、回転体の回転抑制時、ソレノイドピン先端をより円滑に凹部に圧接させることができる。

また、本発明では、前記凸部の勾配は、前記テーパ面の勾配よりも大きいことが好ましい。

このような構成によれば、テーパ面と凸部とを確実に接触させることができ、接触点の垂直抗力の接線方向成分を抗回転力として作用させることができる。

また、本発明では、前記凹部は、前記ソレノイドピンの先端が摩擦しながら摺動する摺動面を備えることが好ましい。

このような構成によれば、回転体の回転抑制時、ソレノイドピン先端が、凹部に圧接して摩擦力を作用させることができる。

本発明によれば、回転体の回転抑制時の衝撃が小さくて破損し難く、後輪の転舵位置の保持力の高いロック装置を提供できる。

本発明の実施形態に係るロック装置が組み込まれたアクチュエータが搭載された車両の一部分の縦断面図である。本発明の実施形態に係るロック装置が組み込まれたアクチュエータの縦断面図である。本発明の実施形態に係るロック装置の構成を示す斜視図である。図３のＡ−Ａ矢視断面図である。従来のソレノイドによるピン挿入タイプのロック機構を説明する模式図である。従来のフリクションブレーキタイプのロック機構を説明する模式図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明の実施形態に係るロック装置が組み込まれたアクチュエータ（ＲＴＣ（リアトーコントロール）機構）７が搭載された車両（四輪操舵車両）１の一部であるリヤサスペンション２周辺の縦断面図である。

図１に示すように、リヤサスペンション２は、後輪３を回転自在に支持するナックル４と、ナックル４を上下動可能に車体に連結するアッパーアーム５とロアアーム６と、後輪３のトー角やキャンバ角等のホイールアライメントを制御（調整・変更）するアクチュエータ７と、後輪３の上下動を緩衝するダンパ８とを有している。
アクチュエータ７は、基端がゴムブッシュジョイント９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１０を介してナックル４の後部（又は後下部）に連結されている。

アクチュエータ７を伸長駆動すると、ナックル４の後部（又は後下部）が車幅方向外側に押されて後輪３のトー角がトーイン方向に変化し（キャンバ角は小さくなる方向に変化し）、アクチュエータ７を収縮駆動すると、ナックル４の後部（又は後下部）が車幅方向内側に引かれて後輪３のトー角がトーアウト方向に変化する（キャンバ角は大きくなる方向に変化する）。これにより、ステアリングホイールの操作による前輪の操舵に加えて、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて後輪３のトー角（とキャンバ角）を制御することで、車両１の直進安定性能や旋回性能を高めることができる。

図２は、本発明の実施形態に係るロック装置３０が組み込まれたアクチュエータ７の縦断面図である。
アクチュエータ７は、車体側に連結されるゴムブッシュジョイント９が一体に設けられたハウジング１１と、ナックル４側に連結されるゴムブッシュジョイント１０が一体に設けられたロッド１２とを有している。ロッド１２が、ハウジング１１から出たり入ったりすることで、アクチュエータ７は伸縮する。ハウジング１１には、駆動源となるブラシ付きのモータ１３と、減速機１７と、送りねじ機構２０と、ロック装置２１とが設けられている。

モータ１３は、回転軸１４に直結している。モータ１３は、回転軸１４を回転させることができる。回転軸１４は、減速機１７に連結している。減速機１７は、複数（図２の例では２つ）のギア１５、１６を有している。ギア１５は、回転軸１４に直結しており、回転軸１４と同じ回転速度で回転する。ギア（回転体）１６は、ギア１５より、直径（歯先円直径）が大きくなっている。すなわち、ギア（回転体）１６は、減速機１７を構成する複数のギア１５、１６の中で最も直径（歯先円直径）が大きくなっている。ギア１６は、ギア１５に接続しており、ギア１５の回転運動を自らに伝え、自身も回転運動する。ギア１６の回転速度は、ギア１５の回転速度より遅くなる。このように、減速機１７は、ギア１５（回転軸１４）から入力した回転速度を、減速して、ギア１６から出力することができる。

減速機１７は、送りねじ機構２０に接続している。送りねじ機構２０は、回転部１８と、直動部１９とを有している。回転部１８と直動部１９には、それぞれ、ねじが切られており、それぞれのねじが、互いに螺合している。回転部１８は、ギア１６に直結しており、ギア１６と同じ回転速度で回転する。一方、直動部１９は、共回りで回転しないように制限されている。これらにより、回転部１８が回転運動をすると、直動部１９はそれに伴って直線運動をする。直動部１９には、ロッド１２が直結しており、直動部１９の直線運動といっしょに、ロッド１２も直線運動する。この直線運動により、ロッド１２はハウジング１１から出たり入ったりして、アクチュエータ７は伸縮することができる。

ロック装置３０は、ギア（回転体）１６の近傍に配置されている。ロック装置３０は、先端にテーパ面３１ａを備えるソレノイドピン３１と、ソレノイドピン３１を直線運動させるアクチュエータ（ソレノイド）３２と、ギア（回転体）１６の回転を抑制するソレノイドピン３１を受ける受け専用部品であるレシーバ３３と、を有している。

図３は、ロック装置３０の構成を示す斜視図である。図４は、図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
図３及び図４に示すように、レシーバ３３は、円筒本体３３ａと、その外周面３３ｂに形成された凹部である溝３３ｃと、溝３３ｃに所定ピッチで形成された凸部３３ｄと、を備える。凸部３３ｄの角部にはＲが設けられている（図４参照）。なお、外周面３３ｂが溝３３ｃの底面であると見做せば、外周面３３ｂに凸部３３ｄが形成されていると表現することができ、逆に外周面３３ｂが凸部３３ｄの上面であると見做せば、外周面３３ｂに溝３３ｃが形成されていると表現することができる。

ここで、互いに隣接する凸部３３ｄと凸部３３ｄ間の距離、すなわち溝３３ｃ（凹部）の周方向距離は、ソレノイドピン３１の先端のピン幅よりも大きい。このため、ギア（回転体）１６の回転抑制開始時には、ソレノイドピン３１の先端が溝３３ｃ（凹部）の表面に当接（圧接）した状態（フリクション付加状態）を所定時間経た後に、ソレノイドピン３１のテーパ面３１ａが凸部３３ｄ角部に当接することになる。本実施形態では、外周面３３ｂの溝３３ｃ（凹部）に対して、例えば４〜２４個設けることで、上記凸部３３ｄと凸部３３ｄとの間の距離を、ソレノイドピン３１の先端のピン幅よりも大きくしている。換言すれば、溝３３ｃ（凹部）の表面を摩擦摺動面としており、凸部３３ｄの表面も摩擦摺動面としている。なお、凸部３３ｄの個数を変えることで、フリクション付加状態の時間を調整することができる。

また、レシーバ３３は、円筒本体３３ａの内周面３３ｅにボルト締結部３３ｆと、補強用の突起部３３ｇと、を備え、ボルト締結部３３ｆは、ギア（回転体）１６の横にボルト３４により固定される。なお、ギア（回転体）１６の歯部の記載は省略している。レシーバ３３は、ギア（回転体）１６に固定され、ギア（回転体）１６と一体となって回転し、またギア（回転体）１６の回転抑制時には共に回転が抑止される。

図４に示すように、ソレノイドピン３１は、先端にテーパ面３１ａを備える。テーパ面３１ａの高さ（テーパ面３１ａのレシーバ３３の外周面３３ｂ方向への高さ）は、先端がレシーバ３３の溝３３ｃ（凹部）に当接した状態で凸部３３ｄと接触する高さ以上に設定される。テーパ面３１ａの先端部の角部３１ｂにはＲが設けられている。

ソレノイドピン３１の先端とテーパ面３１ａは、レシーバ３３の外周面３３ｂに対向している。ソレノイドピン３１の先端は、アクチュエータ（ソレノイド）３２によって直線運動し、レシーバ３３の外周面３３ｂへ向かって移動して外周面３３ｂの溝３３ｃ（凹部）及び凸部３３ｄに圧接したり、外周面３３ｂから離れて遠ざかる方向に移動したりする。そして、ソレノイドピン３１の先端がレシーバ３３の外周面３３ｂの溝３３ｃ（凹部）に圧接すること、さらにテーパ面３１ａが凸部３３ｄの角部に当接することで、レシーバ３３が固定されたギア（回転体）１６の回転運動を抑止し、アクチュエータ７の伸縮を抑止することができる。また、アクチュエータ（ソレノイド）３２は、電流オンで電流が流れると、ソレノイドピン３１のテーパ面３１ａを、レシーバ３３の外周面３３ｂから離してロックを解除する。

アクチュエータ（ソレノイド）３２は、電流オフで電流が流れないと、ソレノイドピン３１の先端をレシーバ３３の外周面３３ｂの溝３３ｃ（凹部）に圧接し、その後テーパ面３１ａを凸部３３ｄの角部に当接してギア（回転体）１６をロックする。アクチュエータ（ソレノイド）３２（ロック装置２１）は、いわゆる、ノーマリーロックの仕様になっている。

車両のイグニションスイッチがオン状態のときに、アクチュエータ（ソレノイド）３２に電流が流されて電流オン状態を保持し、ロックを解除して、車両１の後輪３のホイールアライメントの調整を可能にする。一方、イグニションスイッチがオフ状態のときには、アクチュエータ（ソレノイド）３２に電流を流さずに電流オフ状態として、ソレノイドピン３１の先端はレシーバ３３の外周面３３ｂの溝３３ｃ（凹部）に圧接し、その後テーパ面３１ａは凸部３３ｄの角部に当接してギア（回転体）１６をロックする。また、車両１、特に、アクチュエータ７等に異常が発生した場合には、アクチュエータ（ソレノイド）３２を電流オフ状態にしてギア（回転体）１６をロックする。そして、異常により、アクチュエータ（ソレノイド）３２に通電できなくなった場合にも、フェールセーフにロックされる。

以下、上述のように構成されたロック装置３０の作用効果について説明する。
図４に示すように、レシーバ３３の外周面３３ｂには、溝３３ｃ（凹部）が形成され、溝３３ｃ（凹部）には凸部３３ｄが所定のピッチで形成されている。
互いに隣接する凸部３３ｄと凸部３３ｄ間の距離、すなわち溝３３ｃ（凹部）の周方向距離は、ソレノイドピン３１の先端のピン幅よりも大きくなっている。また、テーパ面３１ａのレシーバ３３の外周面３３ｂ方向への高さは、先端がレシーバ３３の溝３３ｃ（凹部）に当接した状態で凸部３３ｄと接触する高さ以上に設定されている。さらに、テーパ面３１ａの先端部の角部３１ｂと凸部３３ｄの角部にはＲが設けられている。

これらのことから、ギア（回転体）１６の回転抑制開始時には、ソレノイドピン３１の先端がまず溝３３ｃ（凹部）に嵌まって圧接し、ソレノイドピン３１の先端と溝３３ｃとに摩擦力が発生するフリクション付加状態となる。このフリクション付加状態は、凸部３３ｄと凸部３３ｄ間の距離が、ソレノイドピン３１の先端のピン幅よりも大きくなっていることで所定時間続くことになる。そして、フリクション付加状態が所定時間経過した後に、ソレノイドピン３１の先端が凸部３３ｄの角部に当接することになる。

なお、ソレノイドピン３１が溝３３ｃ（凹部）に挿入されるタイミングによって、溝３３ｃ（凹部）とソレノイドピン３１との相対的な位置関係が変わるので、フリクション付加状態の時間は一定ではない。

図４に示すように、回転方向が反時計周りの方向にギア（回転体）１６が回転しているとすると、フリクション付加状態経過後に、ソレノイドピン３１のテーパ面３１ａが回転方向の反対側の凸部３３ｄの角部に当接する。この当接箇所が作用点３５となり、凸部３３ｄの角部には、作用点３５からテーパ面３１ａに垂直な方向に垂直抗力が作用する（図４実線矢印参照）。そして、作用点３５におけるテーパ面３１ａは、凸部３３ｄのテーパ勾配がテーパ面３１ａのテーパ勾配より高いので、凸部３３ｄとテーパ面３１ａを確実に接触させることができる。テーパ面３１ａは、作用点３５で凸部３３ｄと接触することで、作用点３５の垂直抗力の接線方向成分（図４破線矢印参照）を抗回転力として作用させることができる。

このように、発生する垂直抗力の接線方向成分を抗回転力とし、レシーバ３３を介してギア（回転体）１６の回転を規制することで、図６に示す摩擦ブレーキタイプよりも大きな抗回転力を有することができる。一方でソレノイド失陥・断線等のピン強度についてはソレノイドピン３１のテーパ面３１ａによってピン軸方向と軸直角方向に分解されるため、ソレノイドピン３１に働く衝撃を緩和させることが可能である。

図３及び図４に示すように、レシーバ３３は、円筒本体３３ａと、その外周面３３ｂに形成された凹部である溝３３ｃと、溝３３ｃに所定ピッチで形成された凸部３３ｄと、を備える。凸部３３ｄの角部にはＲが設けられている（図４参照）。なお、外周面３３ｂが溝３３ｃ底面であると見做せば、外周面３３ｂに凸部３３ｄが形成されていると表現することができ、逆に外周面３３ｂが凸部３３ｄ上面であると見做せば、外周面３３ｂに溝３３ｃが形成されていると表現することができる。

ここで、互いに隣接する凸部３３ｄと凸部３３ｄ間の距離、すなわち溝３３ｃ（凹部）の周方向距離は、ソレノイドピン３１の先端のピン幅よりも大きい。このため、ギア（回転体）１６の回転抑制開始時には、ソレノイドピン３１の先端が溝３３ｃ（凹部）に当接（圧接）した状態（フリクション付加状態）を所定時間経た後に、ソレノイドピン３１のテーパ面３１ａが凸部３３ｄ角部に当接することになる。本実施形態では、外周面３３ｂの溝３３ｃ（凹部）に対して、例えば４〜２４個設けることで、上記凸部３３ｄと凸部３３ｄ間の距離を、ソレノイドピン３１の先端のピン幅よりも大きくしている。なお、凸部３３ｄの個数を変えることで、フリクション付加状態の時間を調整することができる。

以上説明したように、ロック装置３０は、ギア（回転体）１６の側面に取り付けられてギア（回転体）１６と共に回転する外周面３３ｂを有し、外周面３３ｂにソレノイドピン３１を受けるレシーバ３３と、先端を、レシーバ３３の外周面３３ｂに圧接可能なソレノイドピン３１と、を備え、レシーバ３３は、外周面３３ｂに、ソレノイドピン３１の先端の幅より大きい溝３３ｃ（凹部）と、溝３３ｃ（凹部）から突出する凸部３３ｄとを有し、ソレノイドピン３１は、先端にテーパ面３１ａを有し、テーパ面３１ａは、先端が溝３３ｃ（凹部）に当接した状態で凸部３３ｄの角部が接触する高さ以上である。

この構成により、ギア（回転体）１６の回転抑制時、まず、ソレノイドピン先端が、溝３３ｃ（凹部）に圧接して摩擦力を作用させた後、テーパ面が、凸部３３ｄに当接して抗回転力を発生させることができる。この摩擦力の作用による回転体の回転力の抑制は、衝撃力が小さい利点がある。また、発生する垂直抗力の接線方向成分を抗回転力とし、ギア（回転体）１６の回転を規制する。これにより、摩擦力の作用による回転力抑制よりも大きな抗回転力を有することができる。一方でソレノイド失陥・断線等のピン強度についてはソレノイドピン３１のテーパ面３１ａによってピン軸方向と軸直角方向に分解されるため、ソレノイドピンに働く衝撃を緩和させることが可能である。テーパ面３１ａが凸部３３ｄと接触することで接触点の垂直抗力の接線方向成分を抗回転力として作用させ、抗回転力と衝撃強度要件を両立させることができる。

また、本実施形態では、凸部３３ｄの角部は、Ｒを有することで、凸部３３ｄの角部及びテーパ面３１ａを保護することができる。また、ソレノイドピン３１跳ね上げを抑制することができ、フリクション付加状態の時間を増大させることができる。よってより短時間でギア（回転体）１６の回転を規制することができる。

また、本実施形態では、テーパ面３１ａの先端は、Ｒを有することで、凸部３３ｄの角部及びテーパ面３１ａを保護することができる。また、回転体の回転抑制時、ソレノイドピン先端をより円滑に溝３３ｃ（凹部）に圧接させることができる。

また、本実施形態では、凸部３３ｄの勾配は、テーパ面３１ａの勾配よりも大きいことで、テーパ面３１ａと凸部３３ｄとを確実に接触させることができ、接触点の垂直抗力の接線方向成分を抗回転力として作用させることができる。

以上、本実施形態に係るロック装置３０について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
適宜変更可能であることは言うまでもない。

１車両（四輪操舵車両）
２リヤサスペンション
３後輪
４ナックル
５アッパーアーム
６ロアアーム
７アクチュエータ（ＲＴＣ（リアトーコントロール）機構）
８ダンパ
９、１０ゴムブッシュジョイント
１６ギア（回転体）
３０ロック装置
３１ソレノイドピン
３１ａテーパ面
３３レシーバ
３３ｂ外周面
３３ｃ溝（凹部）
３３ｄ凸部
３５作用点

Claims

モータと送りねじ機構を用いて伸縮し車両の後輪のホイールアライメントを調整するアクチュエータに搭載され、前記モータの回動に伴って回転する回転体の回転を抑止するロック装置であって、
前記回転体の側面に備わって前記回転体と共に回転する外周面を有し、当該外周面にソレノイドピンを受けるレシーバと、
先端を、前記レシーバの外周面に圧接可能な前記ソレノイドピンと、を備え、
前記レシーバは、
前記外周面に、前記ソレノイドピンの先端の幅より大きい凹部と、当該凹部から突出する凸部とを有し、
前記凸部の勾配は、前記テーパ面の勾配よりも大きく、
前記ソレノイドピンは、
先端にテーパ面を有し、前記テーパ面は、先端が前記凹部に当接した状態で前記凸部の角部が接触する高さ以上であることを特徴とするロック装置。
前記凸部の角部は、Ｒを有することを特徴とする請求項１に記載のロック装置。
前記テーパ面の先端は、Ｒを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロック装置。
前記凹部は、前記ソレノイドピンの先端が摩擦しながら摺動する摺動面を備えることを特徴とする請求項１に記載のロック装置。