(57)【要約】【課題】正入力に対する効率を高めてモータ等の駆動源の小型化を図り、かつ逆入力を防止することができる直動アクチュエータ、操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両を提供する。【解決手段】この直動アクチュエータは、回転運動を直進運動に変換する直動機構２５を有する。直動機構２５が滑りねじ３７とボールねじ３８とを備え、これら滑りねじ３７とボールねじ３８のねじ軸３７ａ，３８ａ同士が互いに一体に設けられ、ナット部３７ｂ，３８ｂ同士が互いに別部材で構成され、別部材で構成されたナット部３７ｂ，３８ｂ間で回転方向に遊びを介して互いにトルク伝達可能に配置されている。ボールねじ３８の軸方向の遊びが、滑りねじ３７の軸方向の遊びよりも小さく、また滑りねじ３７とボールねじ３８とが直列に配置されている。【選択図】図２
2020094609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動を直進運動に変換する直動機構を有する直動アクチュエータであって、
前記直動機構が滑りねじとボールねじとを備え、これら滑りねじとボールねじのねじ軸同士およびナット部同士のいずれか一方が互いに一体に設けられ、他方が互いに別部材で構成され、前記別部材で構成された部材間で回転方向に遊びを介して互いにトルク伝達可能に配置された直動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の直動アクチュエータにおいて、前記ボールねじの軸方向の遊びが、前記滑りねじの軸方向の遊びよりも小さい直動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の直動アクチュエータにおいて、前記滑りねじと前記ボールねじとが直列に配置される直動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の直動アクチュエータにおいて、前記別部材で構成された部材間における、回転方向に前記遊びが設けられた部分に、弾性部材を備えた直動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の直動アクチュエータにおいて、前記滑りねじと前記ボールねじとが並列に配置される直動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載の直動アクチュエータにおいて、前記滑りねじのナット部と前記ボールねじのナット部が、歯車によってトルク伝達可能としている直動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６に記載の直動アクチュエータにおいて、前記歯車の歯面に弾性材被膜が設けられている直動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の直動アクチュエータにおいて、前記滑りねじのねじ軸と、前記ボールねじのねじ軸とが、ねじ部結合部材によって一体に結合されている直動アクチュエータ。
【請求項９】
車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、
懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、前記ハブユニット本体を上下方向に延びる転舵軸心回りに回転自在に支持するユニット支持部材と、
前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、この操舵用アクチュエータとして、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の直動アクチュエータを用いる操舵機能付ハブユニット。
【請求項１０】
請求項９に記載の操舵機能付ハブユニットと、この操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた操舵システムであって、前記制御装置は、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する操舵制御部と、この操舵制御部から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して前記操舵用アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを有する操舵システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の操舵機能付ハブユニットを用いて前輪および後輪のいずれか一方または両方が支持された車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直動アクチュエータ、操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両に関し、正入力に対する効率を高めると共に逆入力を防止することが可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にボールねじは、ねじ軸とネット間でボールが転がり運動をするため高い伝達効率が得られる直動送りねじである。
台形ねじには、セルフロック機能があり、直動部（車輪）からの逆入力を防止できるが、正入力に対する効率が悪い。
【０００３】
特許文献１では、車輪からの逆入力によって、軸が進退動作することを阻止する逆動作非伝達手段として、リニアクラッチを用いている。このリニアクラッチは、互いに軸方向に移動自在な駆動側部材および従動側部材を有し、駆動側部材の進退動作を従動側部材に伝達するが、従動側部材の進退動作を駆動側部材に対して伝達を遮断する機構である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７０１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的にボールねじは、高い正効率が得られる機構であり、直動部から逆入力がされた場合、逆入力を保持することができず、他の機構、もしくはそれに接続されるモータ等で保持する必要がある。
台形ねじは、逆入力に対してセルフロック機能があるが、効率が非常に低い。
【０００６】
特許文献１に示される機構は、逆入力を受ける構造であるが、逆入力を受ける部材がボールであり、限られた空間の中で大きな荷重を受ける必要があり、面圧が高く耐久性が低下する。また、逆入力を受けた状態からボールねじで駆動を与えた場合、クラッチが噛み込んでいるためこの状態からクラッチの噛み込みを解除する（外す）ことが困難な場合がある。
【０００７】
補助転舵機能付ハブユニット（特願２０１７−１２２９９５、特願２０１７−１２２９９６など）は、電力を使用することなく逆入力を遮断するために、台形ねじを採用している。但し、台形ねじは伝達効率が悪いため、モータサイズが大きくなる。モータサイズが大きくなると、ハブユニットが配置されるタイヤハウジングのスペースに、ハブユニットを収容することが困難になり、さらにコスト増になる。
【０００８】
この発明の目的は、正入力に対する効率を高めてモータ等の駆動源の小型化を図り、かつ逆入力を防止することができる直動アクチュエータ、操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の直動アクチュエータは、回転運動を直進運動に変換する直動機構を有する直動アクチュエータであって、
前記直動機構が滑りねじとボールねじとを備え、これら滑りねじとボールねじのねじ軸同士およびナット部同士のいずれか一方が互いに一体に設けられ、他方が互いに別部材で構成され、前記別部材で構成された部材間で回転方向に遊びを介して互いにトルク伝達可能に配置されたものである。
前記「一体に設けられ」とは、対象とする二つの部位同士が同一材料から互いに分割されることなく形成されていること、および対象とする二つの部材が互いに固定状態に結合されていることを含む。
【００１０】
滑りねじとボールねじが例えば直列に配置された場合、例えば、滑りねじのナット部とボールねじのナット部が互いに別部材で構成され、滑りねじのねじ軸とボールねじのねじ軸が互いに一体に構成される。この構成の場合に、ボールねじのナット部を例えばモータ等の駆動源によって回転させると、前記回転方向の遊び分だけ滑りねじのナット部が遅れて回転する。ボールねじのナット部が回転することで、ボールねじのねじ軸が軸方向に直進運動する。このねじ軸と一体の滑りねじのねじ軸も同じく軸方向に直進運動する。
【００１１】
滑りねじのナット部は、ボールねじのナット部に対して回転方向に遊びがある状態で構成されているため、ボールねじのナット部の回転に対して、遅れて回転することから、滑りねじのねじ軸では接触がなく、つまり力が発生しないかまたは力が極小さくボールねじのねじ軸のみでトルク伝達するため、滑り摩擦が生じず、効率が良い。これによりモータ等の駆動源の小型化を図れる。
逆に、直動部である、滑りねじおよびボールねじのねじ軸に逆入力の力が作用した場合、ボールねじのナット部は逆入力を支えることができず空回りしてしまう。しかし、滑りねじのナット部は、回転方向の遊び分だけ遅れて回転するため、滑りねじのナット部と回転方向に互いに接触し、セルフロック機構により逆入力を抑えることができる。したがって、モータ等を使用して回転を止める必要がなく電力を消費しない。
【００１２】
前記ボールねじの軸方向の遊びが、前記滑りねじの軸方向の遊びよりも小さいものであってもよい。この場合、正入力に対して確実にボールねじで効率よく推力を伝えることができる。
【００１３】
前記滑りねじと前記ボールねじとが直列に配置されるものであってもよい。この場合、滑りねじとボールねじのねじ軸同士が互いに一体に設けられ、ナット部同士が互いに回転方向に遊びを介して互いにトルク伝達可能に配置される。逆の構成として、ナット部同士が互いに一体に設けられる構成も可能である。この場合、ねじ軸同士は回転方向に互いに遊びを持った状態でトルク伝達可能に配置される。
【００１４】
前記別部材で構成された部材間における、回転方向に前記遊びが設けられた部分に、弾性部材を備えてもよい。この場合、別部材で構成された部材同士が接触したときの異音および振動を抑えることができる。
【００１５】
前記滑りねじと前記ボールねじとが並列に配置されるものであってもよい。この場合、ナット部同士が互いに回転方向に遊びを介して互いにトルク伝達可能に配置される。ねじ軸同士は、結合部材等で一体に結合される。
滑りねじとボールねじとが並列に配置される構成において、前記滑りねじのナット部と前記ボールねじのナット部が、歯車によってトルク伝達可能としてもよい。この場合、歯車の噛み合い部のバックラッシによって、ナット部同士の回転方向の遊びを実現し得る。
【００１６】
前記歯車の歯面に弾性材被膜が設けられていてもよい。この場合、歯面の摩耗を低減することができるうえ、歯打ち音の低減を図れる。
前記滑りねじのねじ軸と、前記ボールねじのねじ軸とが、ねじ部結合部材によって一体に結合されていてもよい。このねじ部結合部材により、滑りねじとボールねじとが並列に配置される構造でありながら、ねじ軸同士が互いに一体に設けられる構造を実現できる。
【００１７】
この発明の操舵機能付ハブユニットは、車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、
懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、前記ハブユニット本体を上下方向に延びる転舵軸心回りに回転自在に支持するユニット支持部材と、
前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、この操舵用アクチュエータとして、この発明の前記いずれかの構成の直動アクチュエータを用いる。
【００１８】
この構成によると、この発明の直動アクチュエータにつき前述した各効果が得られる。また、操舵用アクチュエータとして前記直動アクチュエータを用いるため、正入力に対する効率を高めてモータの小型化を図れることから、操舵機能付ハブユニット全体の小型化を図ることが可能となる。したがって、タイヤハウジングの限られたスペースに操舵機能付ハブユニットを容易に収容することができる。
【００１９】
この発明の操舵システムは、この発明の操舵機能付ハブユニットと、この操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた操舵システムであって、前記制御装置は、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する操舵制御部と、この操舵制御部から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して前記操舵用アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを有する。
【００２０】
この構成によると、操舵制御部は、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する。アクチュエータ駆動制御部は、操舵制御部から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して操舵用アクチュエータを駆動制御する。したがって、運転者のハンドル操作等による操舵に付加して車輪角度を任意に変更することができる。
【００２１】
この発明の車両は、この発明の操舵機能付ハブユニットを用いて前輪および後輪のいずれか一方または両方が支持される。そのため、この発明の操舵機能付ハブユニットにつき前述した効果が得られる。前輪は一般的に操舵輪とされるが、操舵輪にこの発明の操舵機能付ハブユニットを適用した場合は、走行中におけるトー角調整に効果的である。また、後輪は一般的に非操舵輪とされるが、非操舵輪に適用した場合は、非操舵輪の若干の操舵によって低速走行時における最小回転半径の低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の直動アクチュエータは、回転運動を直進運動に変換する直動機構を有する直動アクチュエータであって、前記直動機構が滑りねじとボールねじとを備え、これら滑りねじとボールねじのねじ軸同士およびナット部同士のいずれか一方が互いに一体に設けられ、他方が互いに別部材で構成され、前記別部材で構成された部材間で回転方向に遊びを介して互いにトルク伝達可能に配置されたため、正入力に対する効率を高めてモータ等の駆動源の小型化を図り、かつ逆入力  を防止することができる。
【００２３】
この発明の操舵機能付ハブユニットは、車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、前記ハブユニット本体を上下方向に延びる転舵軸心回りに回転自在に支持するユニット支持部材と、前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、この操舵用アクチュエータとして、この発明の前記いずれかの構成の直動アクチュエータを用いるため、正入力に対する効率を高めてモータ等の駆動源の小型化を図り、かつ逆入力を防止することができる。
【００２４】
この発明の操舵システムは、この発明の操舵機能付ハブユニットと、この操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた操舵システムであって、前記制御装置は、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する操舵制御部と、この操舵制御部から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して前記操舵用アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを有するため、正入力に対する効率を高めてモータ等の駆動源の小型化を図り、かつ逆入力を防止することができる。
【００２５】
この発明の車両は、この発明の操舵機能付ハブユニットを用いて前輪および後輪のいずれか一方または両方が支持されるため、正入力に対する効率を高めてモータ等の駆動源の小型化を図り、かつ逆入力を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットおよびその周辺の構成を示す縦断面図である。
【図２】同操舵機能付ハブユニットおよびその周辺の構成を示す水平断面図である。
【図３】同操舵機能付ハブユニットの外観を示す斜視図である。
【図４】同操舵機能付ハブユニットの側面図である。
【図５】同操舵機能付ハブユニットの平面図である。
【図６】図４のVI - VI線断面図である。
【図７】同操舵機能付ハブユニットにおける直動アクチュエータの直動機構の断面図である。
【図８】図７のVIII - VIII線断面図である。
【図９】同直動アクチュエータの動作を示す断面図である。
【図１０】同直動アクチュエータの直動部に逆入力が発生した場合の動作を示す断面図である。
【図１１】同操舵機能付ハブユニットを備えた車両の一例の模式平面図である。
【図１２】この発明の他の実施形態に係る直動アクチュエータの直動機構の断面図である。
【図１３】いずれかの操舵機能付ハブユニットを備えた車両の他の例の模式平面図である。
【図１４】いずれかの操舵機能付ハブユニットを備えた車両のその他の例の模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１の実施形態］
この発明の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットを図１ないし図１１と共に説明する。
＜操舵機能付ハブユニットの概略構造＞
図１に示すように、この操舵機能付ハブユニット１は、ハブユニット本体２と、ユニット支持部材３と、回転許容支持部品４と、操舵用アクチュエータ５とを備える。足回りフレーム部品であるナックル６に一体にユニット支持部材３が設けられている。このユニット支持部材３のインボード側に、操舵用アクチュエータ５のアクチュエータ本体７が設けられ、ユニット支持部材３のアウトボード側に、ハブユニット本体２が設けられる。操舵機能付ハブユニット１を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央側をインボード側という。
【００２８】
図２および図３に示すように、ハブユニット本体２とアクチュエータ本体７とはジョイント部８により連結されている。通常、このジョイント部８は、防水、防塵のために図示外のブーツが取り付けられている。
【００２９】
図１に示すように、ハブユニット本体２は、上下方向に延びる転舵軸心Ａ回りに回転自在なように、上下二箇所で回転許容支持部品４，４を介してユニット支持部材３に支持されている。転舵軸心Ａは、車輪９の回転軸心Ｏとは異なる軸心であり、主な操舵を行うキングピン軸とも異なっている。通常の車両は、車両走行の直進安定性の向上を目的としてキングピン角度が１０〜２０度で設定されているが、この実施形態の操舵機能付ハブユニット１は、前記キングピン角度とは別の角度（軸）の転舵軸を有する。車輪９は、ホイール９ａとタイヤ９ｂとを備える。
【００３０】
＜操舵機能付ハブユニット１の設置箇所＞
この操舵機能付ハブユニット１は、この実施形態では操舵輪、具体的には図１１に示すように、車両１０の前輪９Ｆのステアリング装置１１による操舵に付加して左右輪個別に微小な角度（約±５ｄｅｇ）を操舵させる機構として、懸架装置１２のナックル６に一体に設けられる。
【００３１】
図２および図１１に示すように、ステアリング装置１１は、車体に取り付けられ、運転者のハンドル１１ａの操作、または図示外の自動運転装置、運転支援装置の指令等によって動作し、その進退するタイロッド１４が、ユニット支持部材３のステアリング結合部６ｄ（後述する）に連結されている。ステアリング装置１１は、ラック・ピニオン式等とされるが、どのタイプのステアリング装置でも構わない。懸架装置１２は、例えば、ショックアブソーバーをナックル６に直接固定するストラット式サスペンション機構を適用しているが、ダブルウィッシュボーン式、マルチリンク式など他のサスペンション機構を適用してもよい。
【００３２】
＜ハブユニット本体２について＞
図１に示すように、ハブユニット本体２は、車輪９の支持用のハブベアリング１５と、アウターリング１６と、後述の操舵力受け部であるアーム部１７（図３）とを備える。
図６に示すように、ハブベアリング１５は、内輪１８と、外輪１９と、これら内外輪１８，１９間に介在したボール等の転動体２０とを有し、車体側の部材と車輪９（図１）とを繋ぐ役目をしている。
【００３３】
このハブベアリング１５は、図示の例では、外輪１９が固定輪、内輪１８が回転輪となり、転動体２０が複列とされたアンギュラ玉軸受とされている。内輪１８は、ハブフランジ１８ａａを有しアウトボード側の軌道面を構成するハブ輪部１８ａと、インボード側の軌道面を構成する内輪部１８ｂとを有する。図１に示すように、ハブフランジ１８ａａに、車輪９のホイール９ａがブレーキロータ２１ａと重なり状態でボルト固定されている。内輪１８は、回転軸心Ｏ回りに回転する。
【００３４】
図６に示すように、アウターリング１６は、外輪１９の外周面に嵌合された円環部１６ａと、この円環部１６ａの外周から上下に突出して設けられたトラニオン軸状の転舵軸部１６ｂ，１６ｂとを有する。上下の取付軸部である各転舵軸部１６ｂは、転舵軸心Ａに同軸に設けられる。
【００３５】
図２に示すように、ブレーキ２１は、ブレーキロータ２１ａと、ブレーキキャリパ２１ｂとを有する。ブレーキキャリパ２１ｂは、外輪１９に一体にアーム状に突出して形成された上下二箇所のブレーキキャリパ取付部２２（図４）に取付けられる。
【００３６】
＜回転許容支持部品およびユニット支持部材について＞
図６に示すように、各回転許容支持部品４は転がり軸受から成る。この例では、転がり軸受として、テーパころ軸受が適用されている。転がり軸受は、転舵軸部１６ｂの外周にに嵌合された内輪４ａと、ユニット支持部材３に嵌合された外輪４ｂと、内外輪４ａ，４ｂ間に介在する複数の転動体４ｃとを有する。
【００３７】
ユニット支持部材３は、ユニット支持部材本体３Ａと、ユニット支持部材結合体３Ｂとを有する。ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端に、略リング形状のユニット支持部材結合体３Ｂが着脱自在に固定されている。ユニット支持部材結合体３Ｂのインボード側側面のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部３Ｂａがそれぞれ形成されている。
【００３８】
図５および図６に示すように、ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部３Ａａがそれぞれ形成されている。ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端にユニット支持部材結合体３Ｂが固定され、各上下の部分につき、嵌合孔形成部３Ａａ，３Ｂａが互いに組み合わされることにより、全周に連なる嵌合孔が形成される。この嵌合孔に外輪４ｂが嵌合されている。なお図３において、ユニット支持部材３を一点鎖線で表す。
【００３９】
図６に示すように、各取付軸部１６ｂには、雌ねじ部が径方向に延びるように形成され、この雌ねじ部に螺合するボルト２３が設けられている。内輪４ａの端面に円板状の押圧部材２４を介在させ、前記雌ねじ部に螺合するボルト２３により、内輪４ａの端面に押圧力を付与することで、各回転許容支持部品４にそれぞれ予圧を与えている。これにより各回転許容支持部品４の剛性を高め得る。なお、回転許容支持部品４の転がり軸受は、テーパころ軸受に代えてアンギュラ玉軸受または四点接触玉軸受を用いてもよい。その場合も、上記と同様に予圧を与えることができる。
【００４０】
図１に示すように、上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂは、それぞれ回転許容支持部品４，４を介してユニット支持部材３に支持され、各回転許容支持部品４が車輪９のホイール９ａ内に位置する。この例では、各回転許容支持部品４が、ホイール９ａ内でこのホイール９ａの幅方向中間付近に配置される。
【００４１】
図２に示すように、アーム部１７は、ハブベアリング１５の外輪１９に補助的な操舵力を与える作用点となる部位であり、アウターリング１６（図１）または外輪１９の外周の一部に一体に突出する。アーム部１７は、ジョイント部８を介して、操舵用アクチュエータ５の直動出力部２５ａに回転自在に連結されている。ジョイント部８は、二本のピンでアーム部１７および直動出力部２５ａにそれぞれ回転自在に連結されている。これにより、操舵用アクチュエータ５の直動出力部２５ａが進退することで、ハブユニット本体２が転舵軸心Ａ（図１）回りに回転、つまり補助操舵させられる。
【００４２】
＜操舵用アクチュエータ（直動アクチュエータ）５＞
図２に示すように、直動アクチュエータである操舵用アクチュエータ５は、ハブユニット本体２を転舵軸心Ａ（図１）回りに回転駆動させるアクチュエータ本体７を有する。
アクチュエータ本体７は、モータ２６と、モータ２６の回転を減速する減速機２７と、この減速機２７の正逆の回転出力を直動出力部２５ａの往復直線動作に変換する直動機構２５とを備える。
【００４３】
モータ２６、減速機２７および直動機構２５を備えたアクチュエータ本体７は、準組立品として組み立てられてケース６ｂにボルト等により着脱自在に取り付けられる。なおモータ２６の駆動力を、減速機を介さず直接直動機構２５へ伝達する機構も可能である。
モータ２６は、例えば永久磁石型同期モータとされるが、直流モータであっても、誘導モータであってもよい。
【００４４】
減速機２７は、ベルト伝達機構等の巻き掛け式伝達機構またはギヤ列等を用いることができ、図２の例ではベルト伝達機構が用いられている。減速機２７は、ドライブプーリ２７ａ，ドリブンプーリ２７ｂと、ベルト２７ｃとを有する。モータ２６のモータ軸にドライブプーリ２７ａが結合され、直動機構２５にドリブンプーリ２７ｂが設けられている。このドリブンプーリ２７ｂは、前記モータ軸に平行に配置されている。モータ２６の駆動力は、ドライブプーリ２７ａからベルト２７ｃを介してドリブンプーリ２７ｂに伝達される。前記各ドライブプーリ２７ａ，ドリブンプーリ２７ｂとベルト２７ｃとで、巻き掛け式の減速機２７が構成される。
【００４５】
＜直動機構２５について＞
＜直列構造＞
図２および図７に示すように、直動機構２５は、滑りねじ３７およびボールねじ３８を備える送りねじ機構と、第１，第２の回転支持軸受３９，４０と、後述するねじ軸３７ａ，３８ａを回り止めする図示外の回転固定部材と、これらの構成部品を覆うカバー４１とを備える。滑りねじ３７として、この例では台形ねじが適用される。滑りねじ３７とボールねじ３８とは直列に配置される。滑りねじ３７のねじ軸３７ａとボールねじ３８のねじ軸３８ａは、互いに同軸で一体に設けられている。但し、滑りねじ３７のねじ軸３７ａは、ボールねじ３８のねじ軸３８ａよりも大径に形成されている。この例では、ねじ軸３７ａ，３８ａ同士が同一材料から一体に形成されているが、別部材から成るねじ軸同士を同軸で一体に、つまり互いに固定状態に結合してもよい。滑りねじ３７のナット部３７ｂと、ボールねじ３８のナット部３８ｂとは、互いに別部材で構成されている。
【００４６】
図８（ａ）は図７のVIII - VIII線断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のVIII(b)部の部分拡大図である。前記互いに別部材で構成されるナット部３７ｂ，３８ｂ同士は、長手方向の端部が突合せ状に噛み合い互いに回転方向に遊びδを介して互いにトルク伝達可能に配置されている。
【００４７】
図７に示すように、ボールねじ３８は、ドリブンプーリ２７ｂの内周に設けられたナット部３８ｂと、このナット部３８ｂの内周に多数のボール３８ｃを介して組付けられるねじ軸３８ａと、すべり軸受４２とを有する。ねじ軸３８ａの外周面に螺旋状のボール転走溝が形成され、ナット部３８ｂの内周面に螺旋状のボール転走溝が形成され、これらボール転走溝間に多数のボール３８ｃが転動するように配置されている。各ボール転走溝は、定められたリード量に形成されている。ボールねじ３８の軸方向の遊びは、滑りねじ３７の軸方向の遊びよりも小さく設定されている。
すべり軸受４２は、ねじ軸３８ａのアウトボード側の外周面と、ナット部３８ｂとの間に介在されている。
【００４８】
第１の回転支持軸受３９はボールねじ３８を回転支持する。第１の回転支持軸受３９として、この例では、二個の円すいころ軸受が、ドリブンプーリ２７ｂを介して、背面合わせで組み合わされている。これら第１の回転支持軸受３９，３９の配置は、背面合わせ、正面合わせのどちらでもよいが、車輪９（図１）から作用する反力は条件によってあらゆる方向から入力されるため、ケース６ｂ等の変形を考慮し、大きなモータ剛性を受けることが可能な背面合わせの配置が好ましい。後述するアンギュラ玉軸受（図１２）についても同様である。
【００４９】
各第１の回転支持軸受３９は、固定輪である外輪３９ａと、回転輪である内輪３９ｂと、内外輪３９ｂ，３９ａ間に介在する複数の転動体３９ｃと、これら転動体３９ｃを保持する保持器３９ｄとを有する。各内輪３９ｂは、ナット部３８ｂの外周面に嵌合固定され、ナット部３８ｂの外周面におけるインボード側のフランジと同外周面におけるアウトボード側の止め輪により軸方向に規制されている。
【００５０】
図７右側（アウトボード側）における第１の回転支持軸受３９の外輪３９ａは、ケース６ｂ内の嵌合孔に嵌合固定され、図７左側（インボード側）における第１の回転支持軸受３９の外輪３９ａは、カバー４１におけるアウトボード側の内周面に嵌合固定されている。これらの第１の回転支持軸受３９，３９により、ドリブンプーリ２７ｂとナット部３８ｂとが一体に回転自在である。ドリブンプーリ２７ｂとナット部３８ｂとが一体に回転することで、ねじ軸３８ａがこの軸方向に直線運動する。
【００５１】
滑りねじ３７は、ナット部３７ｂと、このナット部３７ｂの内周に螺合状態に配置されたねじ軸３７ａとを有する。この滑りねじ３７のリード量は、前記ボールねじ３８のリード量と同一に設定されている。ナット部３７ｂおよびねじ軸３７ａは、台形ねじのねじ部を構成するねじ溝およびねじ山を有するため、タイヤからの逆入力の防止効果を高め得る。
第２の回転支持軸受４０は滑りねじ３７を回転支持する。第２の回転支持軸受４０として、この例では、二個の深溝玉軸受がナット部３７ｂの段差に位置決めされた状態で組み合わされている。
【００５２】
各第２の回転支持軸受４０は、固定輪である外輪４０ａと、回転輪である内輪４０ｂと、内外輪４０ｂ，４０ａ間に介在する複数の転動体４０ｃとを有する。各内輪４０ｂは、ナット部３７ｂの外周面に嵌合固定され前記段差により軸方向に規制されている。各外輪４０ａは、カバー４１の内周面に嵌合固定されている。これらの第２の回転支持軸受４０，４０によりナット部３７ｂが回転自在である。
【００５３】
図２に示すように、ケース６ｂは、ユニット支持部材３の一部として、ユニット支持部材本体３Ａに一体に形成されている。ケース６ｂは、有底筒状に形成され、モータ２６を支持するモータ収容部と、直動機構２５を支持する直動機構収容部が設けられている。前記モータ収容部には、モータ２６をケース内所定位置に支持する嵌合孔が形成されている。前記直動機構収容部には、直動機構２５をケース内所定位置に支持する嵌合孔、および、直動出力部２５ａの進退を許す貫通孔等が形成されている。
【００５４】
＜各種結合部等＞
図３に示すように、ユニット支持部材本体３Ａは、前記ケース６ｂ、ショックアブソーバの取り付け部となるショックアブソーバ取り付け部６ｃ、およびステアリング装置１１（図２）の結合部となるステアリング装置結合部６ｄを有する。これらショックアブソーバ取り付け部６ｃおよびステアリング装置結合部６ｄも、ユニット支持部材本体３Ａに一体に形成されている。ユニット支持部材本体３Ａの外表面部における上部に、ショックアブソーバ取り付け部６ｃが突出するように形成されている。ユニット支持部材本体３Ａの外表面部における側面部には、ステアリング装置結合部６ｄが突出するように形成されている。
【００５５】
＜直動機構の動作について＞
図９（ｂ）は図９（ａ）のIX(b)部の部分拡大図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のIX(c)部の部分拡大図である。
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ボールねじ３８のナット部３８ｂにモータ２６（図２）からの回転トルクが伝達されることで、ボールねじ３８のねじ軸３８ａが軸方向に移動する。このとき滑りねじ３７のねじ軸３７ａは、ボールねじ３８のねじ軸３８ａと一体構造であるため、同ねじ軸３８ａと一体に軸方向に移動する。
また、滑りねじ３７のナット部３７ｂは、ボールねじ３８のナット部３８ｂと回転方向に遊びδ（図８（ｂ））がある状態で結合されているため、滑りねじ３７のねじ軸３７ａの動きに対して、滑りねじ３７のナット部３７ｂは遅れて回転する。このことから、滑りねじ３７のナット部３７ｂとねじ軸３７ａとは、互いに接触がない、換言すれば、摩擦による損失が発生しない。
【００５６】
図１０（ｂ）は図１０（ａ）のX(b)部の部分拡大図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のX(c)部の部分拡大図である。
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、逆に、直動部に逆入力が発生した場合、ボールねじ３８のナット部３８ｂは、逆入力を抑えられないため、回転してしまう。しかし、ボールねじ３８のナット部３８ｂと回転方向に遊びδ（図８（ｂ））をもった滑りねじ３７のナット部３７ｂは、前記遊び分だけ遅れて回転するため、滑りねじ３７のナット部３７ｂと滑りねじ３７のねじ軸３７ａとが互いに接触し、セルフロック機能により逆入力を抑え得る。
【００５７】
＜作用効果＞
滑りねじ３７のナット部３７ｂは、ボールねじ３８のナット部３８ｂに対して回転方向に遊びδがある状態で構成されているため、ボールねじ３８のナット部３８ｂの回転に対して、遅れて回転することから、滑りねじ３７のねじ軸３７ａでは接触がなく、つまり力が発生しないかまたは力が極小さくボールねじ３８のねじ軸３８ａのみでトルク伝達するため、滑り摩擦が生じず、効率が良い。これによりモータ２６の小型化を図れることから、操舵機能付ハブユニット全体の小型化を図ることが可能となる。したがって、タイヤハウジングの限られたスペースに操舵機能付ハブユニット１を容易に収容することができる。また、ボールねじ３８の軸方向の遊びが、滑りねじ３７の軸方向の遊びよりも小さいため、正入力に対して確実にボールねじ３８で効率よく推力を伝えることができる。
【００５８】
逆に、直動部である、ボールねじ３８のねじ軸３８ａに逆入力の力が作用した場合、ボールねじ３８のナット部３８ｂは逆入力を支えることができず空回りしてしまう。しかし、滑りねじ３７のナット部３７ｂは、回転方向の遊び分だけ遅れて回転するため、滑りねじ３７のナット部３７ｂと回転方向に互いに接触し、セルフロック機構により逆入力を抑えることができる。したがって、モータ２６を使用して回転を止める必要がなく電力を消費しない。
【００５９】
＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００６０】
図８（ｂ）に示すように、ナット部材３７ｂ，３８ｂ間における、回転方向に遊びδが設けられた部分に、弾性部材４３を備えてもよい。弾性部材４３として、ゴムまたは弾性変形可能な合成樹脂等を適用し得る。この構成によると、ナット部材３７ｂ，３８ｂ同士が円周方向に接触したときの異音および振動を抑えることができる。
図示しないが滑りねじ３７として、三角ねじを適用してもよい。
【００６１】
＜並列構造＞
図１２に示すように、滑りねじ３７とボールねじ３８とが並列に配置されてもよい。この例の滑りねじ３７のナット部３７ｂとボールねじ３８のナット部３８ｂは、歯車等の減速機４４によってトルク伝達可能としている。ボールねじ３８の軸方向の遊びは、滑りねじ３７の軸方向の遊びよりも小さく設定されている。滑りねじ３７のねじ軸３７ａと、ボールねじ３８のねじ軸３８ａとは、平行に配置され、且つねじ部結合部材４５によって一体に結合されている。
【００６２】
ねじ部結合部材４５の長手方向一端部に、滑りねじ３７のねじ軸３７ａのアウトボード側端部が嵌合され、ねじ部結合部材４５の長手方向他端部に、ボールねじ３８のねじ軸３８ａのアウトボード側端部が嵌合されている。各ねじ軸３７ａ，３８ａのアウトボード側端部が、ねじ部結合部材４５にそれぞれピン４６，４６により連結されている。ねじ部結合部材４５の長手方向中間部に、アウトボード側に突出する突出部４５ａが設けられ、この突出部４５ａに、ジョイント部８（図２）を介してアーム部１７（図２）が連結されている。
【００６３】
減速機４４は、ボールねじ３８のナット部３８ｂの外周面に嵌合固定された歯車４４ａと、この歯車４４ａに噛み合い滑りねじ３７のナット部３７ｂの外周面に嵌合固定された歯車４４ｂとを有する。
この減速機４４において、ボールねじ３８（リードがＬｂ）のナット部３８ｂに嵌合された歯車４４ａの歯数をＺｂ、滑りねじ３７（リードがＬｄ）のナット部３７ｂに嵌合された歯車４４ｂの歯数Ｚｄとすると、Ｚｂ／Ｌｄ＝Ｚｄ／Ｌｂが成り立つように設計される。歯車４４ａ，４４ｂの噛み合い部４４ｃにはバックラッシが設けられ、このバックラッシによって、ナット部３７ｂ，３８ｂ同士の回転方向の遊びを実現している。
【００６４】
ボールねじ３８を回転支持する第１の回転支持軸受３９として、この例では、二個のアンギュラ玉軸受が、歯車４４ａを介して、背面合わせで組み合わされている。滑りねじ３７を回転支持する第２の回転支持軸受４０として、二個のアンギュラ玉軸受が、歯車４４ｂを介して、背面合わせで組み合わされている。
【００６５】
この例の回転固定部材４７は、ねじ軸３７ａ，３８ａ毎に設けられている。各ねじ軸３７ａ，３８ａのインボード側端部には、各ねじ軸３７ａ，３８ａの軸方向に直交するように貫通状態で支持された軸状の回転固定部材４７が設けられている。各回転固定部材４７は、各ねじ軸３７ａ，３８ａの外周よりも半径方向に突出する。カバー４１の内径部には、各回転固定部材４７の突出部分を案内する軸方向の案内溝４８がそれぞれ形成されている。
【００６６】
歯車４４ａ，４４ｂの歯面に弾性材被膜４９が設けられていてもよい。この場合、歯面の摩耗を低減することができるうえ、歯打ち音の低減を図れる。
前記減速機４４は、歯車４４ａ，４４ｂだけに限定されるものではなくベルトであってもよい。
直動アクチュエータを、例えば、工作機械、搬送装置のＸ-Ｙテーブル、昇降テーブル等の駆動源、または電動ブレーキ装置に適用してもよい。
【００６７】
＜非操舵輪への適用について＞
操舵機能付ハブユニット１は、非操舵輪に対して用いてもよい。例えば、図１３に示すように、前輪操舵の車両において、後輪９Ｒを支持する懸架装置１２Ｒの車輪用軸受設置部となる足回りフレーム部品６Ｒに設定し、後輪操舵に用いてもよい。
その他図１４に示すように、操舵機能付ハブユニット１を、操舵輪である左右の前輪９Ｆ，９Ｆおよび非操舵輪である左右の後輪９Ｒ，９Ｒにそれぞれ用いてもよい。
【００６８】
＜操舵システムについて＞
図３に示すように、この操舵システムは、いずれかの実施形態に係る操舵機能付ハブユニット１と、この操舵機能付ハブユニット１の操舵用アクチュエータ５を制御する制御装置２９とを備える。制御装置２９は、操舵制御部３０と、アクチュエータ駆動制御部３１とを有する。操舵制御部３０は、上位制御部３２から与えられた補助操舵角指令信号（操舵角指令信号）に応じた電流指令信号を出力する。
【００６９】
上位制御部３２は操舵制御部３０の上位の制御手段であり、この上位制御部３２として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニット（Vehicle Control Unit,略称ＶＣＵ）が適用される。アクチュエータ駆動制御部３１は、操舵制御部３０から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して操舵用アクチュエータ５を駆動制御する。アクチュエータ駆動制御部３１は、モータ２６のコイルに供給する電力を制御する。このアクチュエータ駆動制御部３１は、例えば、図示外のスイッチ素子を用いたハーフブリッジ回路を構成し、前記スイッチ素子のＯＮ−ＯＦＦデューティ比によりモータ印加電圧を決定するＰＷＭ制御を行う。これにより、運転者のハンドル操作による操舵に付加して、車輪を微小に角度変化することができる。直線走行時にも、それぞれの場面に合わせてトー角の量を調整し得る。
【００７０】
操舵システムは、運転者のハンドル操作に代えて、図示外の自動運転装置、運転支援装置の指令等によって操舵用アクチュエータ５，５を動作させてもよい。
【００７１】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７２】
１…操舵機能付ハブユニット、２…ハブユニット本体、３…ユニット支持部材、５…操舵用アクチュエータ（直動アクチュエータ）、６…ナックル（足回りフレーム部品）、９…車輪、１２，１２Ｒ…懸架装置、１５…ハブベアリング、２５…直動機構、２９…制御装置、３０…操舵制御部、３１…アクチュエータ駆動制御部、３７…滑りねじ、３７ａ…ねじ軸、３７ｂ…ナット部、３８…ボールねじ、３８ａ…ねじ軸、３８ｂ…ナット部、４３…弾性部材、４４ａ，４４ｂ…歯車、４５…ねじ部結合部材、４９…弾性材被膜、δ…遊び
【図１】
2020094609.tif 000003
【図２】
2020094609.tif 000004
【図３】
2020094609.tif 000005
【図４】
2020094609.tif 000006
【図５】
2020094609.tif 000007
【図６】
2020094609.tif 000008
【図７】
2020094609.tif 000009
【図８】
2020094609.tif 000010
【図９】
2020094609.tif 000011
【図１０】
2020094609.tif 000012
【図１１】
2020094609.tif 000013
【図１２】
2020094609.tif 000014
【図１３】
2020094609.tif 000015
【図１４】
2020094609.tif 000016