JP2010083410A - スタビライザ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタビライザ制御装置において、小型の歯車装置で必要な減速比を確保し、装置全体として小型、軽量化を可能とする。
【解決手段】扁平薄型の波動歯車装置２０及び遊星歯車装置３０を備え、後者は、一方のスタビライザバー１１に対し第２のリングギヤ２２と共にサンギヤ３１が回転可能に支持され、他方のスタビライザバー１２に固定されたハウジングに第３のリングギヤ３３が固定され、第３のリングギヤ及びサンギヤに螺合しサンギヤ回りを回転するようにプラネタリギヤ３２が配設され、このプラネタリギヤを回転可能に支持するキャリア３４が、スタビライザバー１１に固定されると共に、ハウジングに対し回転可能に支持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のスタビライザ制御装置に関し、特に、車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーを備えたスタビライザ制御装置に係る。

一般的に、車両のスタビライザ制御装置は、車両の旋回走行中にスタビライザバーの作用により適切なロールモーメントを外部から付与し、車体のロール運動を低減または抑制するように構成されている。この機能を実現するため、車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーの間に歯車装置及びモータが介装された能動型スタビライザ制御装置、あるいは歯車装置及びクラッチ装置が介装された受動型スタビライザ制御装置が知られている。

そして、特許文献１には、「スタビライザのねじり力を制御するためのアクチュエータの小型化を図ると共に、アクチュエータ非作動時における一対のスタビライザバーのみによるねじり力をできるだけ大きくし、装置全体として小型、軽量化を可能とするスタビライザ制御装置を提供すること」を課題とし、「車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーと、モータ及び減速機構を有し、該減速機構を介して前記一対のスタビライザバーが連結され、前記モータの駆動によって前記一対のスタビライザバーに対してねじり力を付与するアクチュエータとを備えたスタビライザ制御装置において、前記減速機構は、第１の歯車と、該第１の歯車に対して相対的に回転速度差を生じさせる第２の歯車とを備え、前記第１の歯車と前記第２の歯車は同軸で近接配置され、前記一対のスタビライザバーは、相互に対向する夫々の端面が、夫々前記第１の歯車と前記第２の歯車に接続されて、前記減速機構内で近接配置された」スタビライザ制御装置が開示されている。

上記の歯車装置として、多段遊星歯車機構や不思議遊星歯車機構が用いられているが、大きな減速比を得ることができる減速機構として、非特許文献１に開示されたハーモニックドライブ（株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズの登録商標）と呼ばれ、波動歯車装置として知られる歯車装置が有効であり、特許文献１にも一実施形態が開示されている。更に、非特許文献１には、扁平薄型の減速機構に関し、「ＦＲシリーズコンポネントタイプは、高トルク用の扁平薄型タイプです。構成部品はＦＢシリーズと同様に４点となりますが、カップ型と同じ原理で動作します。構造も基本的にはＦＢシリーズと同じですが、ウェーブ・ジェネレータベアリングを２列に配置し、サーキュラ・スプライン、フレクスプラインの歯巾を広くして、高トルク容量に対応しています。」と説明され、分解構造図が開示されている。

特開２００４−３１４９４７号公報 「ＦＲシリーズコンポネントタイプ: ハーモニックドライブＲ：製品情報：ハーモニック・ドライブ・システムズ」[online]. [retrieved on 2008-8-20]. Retrieved from the Internet: <URL:http://www.hds.co.jp/products/hd/fr_c/index.html>

上記特許文献１に記載のスタビライザ制御装置においては、例えば１／２００といった大きな減速比を得ることができる歯車装置として、非特許文献１に記載のカップ型の波動歯車装置が用いられている。スタビライザ制御装置の減速機構に要求される強度を確保するには、特許文献１に記載のようにカップ型の波動歯車装置が必要であるが、非常に高価であり、径方向寸法が大きく、車両搭載時に大きなスペースが必要となる。また、不思議遊星歯車機構が用いられる場合には、必要な減速比を得るためには二段減速が必要となるので、部品点数が増えて高価となるだけでなく、高速回転する遊星歯車によって、転がり音が発生するので、消音対策を講ずる必要がある。

そこで、本発明は、車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーを備えたスタビライザ制御装置において、小型の歯車装置で必要な減速比を確保し、装置全体として小型、軽量化を可能とすることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーを備えたスタビライザ制御装置において、前記一対のスタビライザバーの一方の回りを回転可能に支持される中空部材と、前記一対のスタビライザバーの他方に固定され前記中空部材を回転可能に支持するハウジングと、該ハウジングに固定され前記中空部材を回転駆動する駆動手段と、該駆動手段に連結され前記ハウジング内に並設される波動歯車装置及び遊星歯車装置とを備え、前記波動歯車装置は、前記ハウジングに固定され、内周面に螺子溝が形成された第１のリングギヤと、該第１のリングギヤに並設され、内周面に螺子溝が形成された第２のリングギヤと、前記第１のリングギヤの螺子溝の歯数と同じで、前記第２のリングギヤの螺子溝の歯数より２枚少ない歯数の螺子山が外周面に形成され、前記第１及び第２のリングギヤの螺子溝と螺合する可撓性ギヤと、前記中空部材に対し回転を阻止する状態で固定され、前記可撓性ギヤを前記第１及び第２のリングギヤに対し部分的に噛み合せる楕円ギヤを具備し、前記遊星歯車装置は、前記第２のリングギヤと一体的に結合され、前記一対のスタビライザバーの一方に対し前記第２のリングギヤと共に回転可能に支持される外歯歯車のサンギヤと、前記ハウジングに固定された内歯歯車の第３のリングギヤと、該第３のリングギヤ及び前記サンギヤに螺合し前記サンギヤ回りを回転する外歯歯車のプラネタリギヤと、該プラネタリギヤを回転可能に支持するキャリアであって、前記一対のスタビライザバーの一方に固定されると共に、前記ハウジングに対し回転可能に支持されるキャリアとを具備して成る構成としたものである。

前記サンギヤは、請求項２に記載のように、前記第２のリングギヤの外周面を囲繞するように形成されたスカート部を有し、該スカート部内に前記第２のリングギヤが収容された状態で、前記サンギヤが前記第２のリングギヤと一体的に結合される構成としてもよい。そして、前記第１のリングギヤは、請求項３に記載のように、前記ハウジング内に固定された固定用リングを介して、前記ハウジングに固定される構成としてもよい。

而して、請求項１に記載のスタビライザ制御装置によれば、波動歯車装置及び遊星歯車装置を備え、遊星歯車装置は、一対のスタビライザバーの一方に対し第２のリングギヤと共に回転可能に支持されるサンギヤと、ハウジングに固定された第３のリングギヤと、第３のリングギヤ及びサンギヤに螺合しサンギヤ回りを回転するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤを回転可能に支持するキャリアであって、一対のスタビライザバーの一方に固定されると共に、ハウジングに対し回転可能に支持されるキャリアとを具備しているので、扁平薄型の波動歯車装置とこれに連結される遊星歯車装置によって歯車装置を小型に形成することができ、このような小型の歯車装置で必要な減速比を確保することができるので、装置全体として小型、軽量化を可能とし、安価な装置を提供することができる。

また、請求項２に記載のスタビライザ制御装置によれば、サンギヤのスカート部内に第２のリングギヤが収容された状態で両者が一体的に結合されるので、組み付け時の位置決めが容易であり、両者の安定した結合状態を維持することができる。更に、請求項３に記載のように構成すれば、第１のリングギヤは固定用リングを介してハウジングに固定されるので、可撓性ギヤ等に対する第１のリングギヤの位置決めを容易に行うことができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスタビライザ制御装置におけるアクチュエータ部分の断面を示すもので、スタビライザバーは左右のスタビライザバー１１及び１２に二分割されており、夫々の一端が左右の車輪（図示せず）に接続され、夫々の他端がアクチュエータＡＣ内で連結されている。これらのスタビライザバー１１及び１２は保持手段（図示せず）により車体（図示せず）に保持される。而して、スタビライザバー１１及び１２のねじり力がアクチュエータＡＣによって可変制御され、車体のロール運動である車体ロール角を抑制し得るように構成されている。

本実施形態のアクチュエータＡＣは、一対のスタビライザバーの一方（１１）の回りを回転可能に支持される中空部材たるロータ４３と、スタビライザバー１２に固定されロータ４３を回転可能に支持するハウジング５０と、このハウジング５０に固定されロータ４３を回転駆動する駆動手段としてモータ４０と、このモータ４０に連結されハウジング５０内に並設される波動歯車装置２０及び遊星歯車装置３０とを備えている。本実施形態では、波動歯車装置２０として、前掲の非特許文献１に記載の扁平薄型のハーモニックドライブ（株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズの登録商標）機構が用いられている。尚、本実施形態ではモータ４０として３相のブラシレスモータが用いられるが、これに限定されるものではなく、他の相数を有するモータを用いることとしてもよく、ブラシ付モータを用いることとしてもよい。以下、上記の各構成要素について順次説明する。

図１において、スタビライザバー１１の先端部１１ａに対しスタビライザバー１２の先端部１２ａが近接配置され、スタビライザバー１１の先端部１１ａを収容するように、ハウジング５２がリング部材５２ａを介してスタビライザバー１２の先端部１２ａに固定されている。本実施形態では、ハウジング５２は容器状に形成されており、この開口端部にセレーション結合により一体的に接合される筒状のハウジング５１と、この開口端部に固定される蓋部材５３によって、全体のハウジング５０が構成されている。ハウジング５２及びスタビライザバー１１には、遊星歯車装置３０の出力部が固定されており、モータ４０の回転を減速して出力するように構成されている。一方、波動歯車装置２０の入力部はロータ４３に固定されている。

ロータ４３（中空部材）は、円筒部材の外周面に多極の磁石（図示せず）が取付けられたもので、モータ４０のロータ（回転子）を構成し、図１に示すように、その両端が軸受（６３ａ，６３ｂ）を介してハウジング５１及びその蓋部材５３の内面に回転可能に支持され、これらの中空部内にスタビライザバー１１が挿通されている。一方、モータ４０のステータ（固定子）４１はロータ４３を囲繞するように配置され、ハウジング５１の内面に固着されている。

スタビライザバー１１はモータ４０の外側で、軸受６３ｃを介して蓋部材５３の内面に回転可能に支持されている。更に、スタビライザバー１１の軸回転を検出するための回転センサ８０が、ハウジング５１内に配置されている。本実施形態の回転センサ８０は、ロータ４３の磁石と同相となるように着磁されロータ４３の外周面に環状に配置された磁石８１と、これに対向するようにハウジング５１内に支持されたホールＩＣ８２で構成されているが、例えば光学式ロータリ−エンコーダ等、他の回転センサを用いることとしてもよい。

図１に示すように、スタビライザバー１１は、先端部１１ａから他方側に向かい、中間部１１ｂ、これより大径の中間部１１ｃ、更に大径の本体部１１ｄを有する。一方、スタビライザバー１２は、大径の先端部１２ａと、これより小径で本体部１１ｄと同径の本体部１２ｄを有する。スタビライザバー１１及び１２は同軸上に配置され、夫々の先端部１１ａ及び先端部１２ａの軸方向端面が対峙するように近接配置される。そして、ハウジング５２にリング部材５２ａが固着されており、このリング部材５２ａがスタビライザバー１２の先端部１２ａにセレーション結合されている。従って、ハウジング５２はスタビライザバー１２と一体となって回動するように構成されている。

本実施形態では、スタビライザバー１１の先端部１１ａに軸受部３５が一体的に結合（セレーション結合）されており、この軸受部３５に容器状のナット７１が螺合され、先端部１１ａにボルト７０が螺合される。尚、ボルト７０は、その頭部が図１に示すように、スタビライザバー１２の先端部１２ａに形成された凹部１２ｂに収容されるように配置されている。

次に、波動歯車装置２０においては、ハウジング５０（５２）内に圧入固定された固定用リング２５に対し、内周面に螺子溝が形成された第１のリングギヤ２１が固定（セレーション結合）されている。この第１のリングギヤ２１に対し、内周面に螺子溝が形成された第２のリングギヤ２２が並設されている。更に、第１のリングギヤ２１の螺子溝の歯数と同じで、第２のリングギヤ２２の螺子溝の歯数より２枚少ない歯数の螺子山が外周面に形成された可撓性ギヤ２３が、第１及び第２のリングギヤ２１及び２２の螺子溝と螺合するように配設されている。そして、可撓性ギヤ２３を第１及び第２のリングギヤ２１及び２２に対し部分的に噛み合せるように、楕円ギヤ２４がロータ４３に固定（セレーション結合）されている。上記のように、第１のリングギヤ２１は固定用リング２５を介してハウジング５０に固定されるので、可撓性ギヤ２３等に対する第１のリングギヤ２１の位置決めを容易に行うことができる。

一方、遊星歯車装置３０においては、外歯歯車のサンギヤ３１が上記の第２のリングギヤ２２と一体的に結合され、スタビライザバー１１に対し第２のリングギヤ２２と共に回転可能に支持されている。また、内歯歯車の第３のリングギヤ３３がハウジング５０（５２）に圧入固定されており、外歯歯車のプラネタリギヤ３２がサンギヤ３１及び第３のリングギヤ３３に螺合しサンギヤ３１回りを回転するように配設されている。そして、このプラネタリギヤ３２を回転可能に支持するキャリア３４が、軸受部３５を介してスタビライザバー１１に固定（セレーション結合）されると共に、ハウジング５０に対し回転可能に支持されている。

上記のサンギヤ３１には、第２のリングギヤ２２の外周面を囲繞するようにスカート部３１ａが一体的に形成されている。図１においては、第２のリングギヤ２２がサンギヤ３１のスカート部３１ａ内に嵌合された後、螺子Ｂによってサンギヤ３１と第２のリングギヤ２２が固定される。而して、サンギヤ３１と第２のリングギヤ２２の組み付け時の位置決めが容易であり、両者の安定した結合状態を維持することができる。あるいは、図２に示すように、サンギヤ３１のスカート部３１ａと第２のリングギヤ２２とをセレーション結合によって固定し、スカート部３１ａ内に第２のリングギヤ２２を収容した状態で、サンギヤ３１と第２のリングギヤ２２を一体的に結合することとしてもよい。

上記の構成になる波動歯車装置２０及び遊星歯車装置３０の作動を中心に説明すると、モータ４０の回転駆動により、ロータ４３に固定されている楕円ギヤ２４に回転運動が伝達される。このとき、楕円ギヤ２４の外周に楕円状に撓められている可撓性ギヤ２３は、その外周面に形成された螺子山の歯数が、ハウジング５０に固定された入力側の第１のリングギヤ２１の螺子溝の歯数と同じで、ハウジング５０に対し固定されていない出力側の第２のリングギヤ２２の螺子溝の歯数より２枚少なく形成されているので、楕円ギヤ２４の回転運動は例えば約１／７０に減速されて第２のリングギヤ２２に伝達される。

続いて、第２のリングギヤ２２の回転運動は、これと一体的に結合されたサンギヤ３１に伝達され、更にサンギヤ３１の回転運動は、これと第３のリングギヤ３３との間のプラネタリギヤ３２を介し、例えば約１／３に減速されてキャリア３４に伝達される。このキャリア３４は、軸受部３５を介してスタビライザバー１１に対し回転を阻止する状態で固定されているので、スタビライザバー１１は（スタビライザバー１２が固定された）ハウジング５０に対して回転することとなる。

この結果、モータ４０の回転駆動力は波動歯車装置２０及び遊星歯車装置３０を介してスタビライザバー１１とスタビライザバー１２との間の相対回転駆動力として伝達され、高トルクで捩りが加えられることとなる。従って、モータ４０の出力を可変とすることにより、スタビライザバー１１とスタビライザバー１２の捩り剛性を可変とすることができる。

本発明の一実施形態に係るスタビライザ制御装置におけるアクチュエータ部分の断面図である。 本発明の他の実施形態に係るスタビライザ制御装置におけるアクチュエータ部分の断面図である。

符号の説明

１１，１２ スタビライザバー
２０ 波動歯車装置
２１ 第１のリングギヤ
２２ 第２のリングギヤ
２３ 可撓性ギヤ
２４ 楕円ギヤ
３０ 遊星歯車装置
３１ サンギヤ
３１ａ スカート部
３２ プラネタリギヤ
３３ 第３のリングギヤ
３４ キャリア
３５ 軸受部
４０ モータ
５０，５１，５２ ハウジング

Claims (3)

1. 車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーを備えたスタビライザ制御装置において、前記一対のスタビライザバーの一方の回りを回転可能に支持される中空部材と、前記一対のスタビライザバーの他方に固定され前記中空部材を回転可能に支持するハウジングと、該ハウジングに固定され前記中空部材を回転駆動する駆動手段と、該駆動手段に連結され前記ハウジング内に並設される波動歯車装置及び遊星歯車装置とを備え、前記波動歯車装置は、前記ハウジングに固定され、内周面に螺子溝が形成された第１のリングギヤと、該第１のリングギヤに並設され、内周面に螺子溝が形成された第２のリングギヤと、前記第１のリングギヤの螺子溝の歯数と同じで、前記第２のリングギヤの螺子溝の歯数より２枚少ない歯数の螺子山が外周面に形成され、前記第１及び第２のリングギヤの螺子溝と螺合する可撓性ギヤと、前記中空部材に対し回転を阻止する状態で固定され、前記可撓性ギヤを前記第１及び第２のリングギヤに対し部分的に噛み合せる楕円ギヤを具備し、前記遊星歯車装置は、前記第２のリングギヤと一体的に結合され、前記一対のスタビライザバーの一方に対し前記第２のリングギヤと共に回転可能に支持される外歯歯車のサンギヤと、前記ハウジングに固定された内歯歯車の第３のリングギヤと、該第３のリングギヤ及び前記サンギヤに螺合し前記サンギヤ回りを回転する外歯歯車のプラネタリギヤと、該プラネタリギヤを回転可能に支持するキャリアであって、前記一対のスタビライザバーの一方に固定されると共に、前記ハウジングに対し回転可能に支持されるキャリアとを具備して成ることを特徴とするスタビライザ制御装置。
2. 前記サンギヤは、前記第２のリングギヤの外周面を囲繞するように形成されたスカート部を有し、該スカート部内に前記第２のリングギヤが収容された状態で、前記サンギヤが前記第２のリングギヤと一体的に結合されることを特徴とする請求項１記載のスタビライザ制御装置。
3. 前記第１のリングギヤは、前記ハウジング内に固定された固定用リングを介して、前記ハウジングに固定されることを特徴とする請求項１又は２記載のスタビライザ制御装置。

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