(57)【要約】【課題】操舵輪の通常の操舵に加えて、操舵輪または非操舵輪に微小な角度の操舵が行えて、燃費の改善および走行安定性の向上等が図れると共に、転舵軸部の剛性を確保しつつ転舵軸周辺部に水および異物等が侵入することを防止することができ、且つハブユニット全体のサイズの小型化およびハブユニット全体の重量の低減を図ることができる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】操舵機能付ハブユニット１は、ハブユニット本体と、ハブユニット本体を転舵軸心Ａ回りに回転支持するユニット支持部材３と、ユニット支持部材３に対しハブユニット本体の回転を許容する回転許容支持部品４と、ハブユニット本体を回転駆動させる操舵用アクチュエータとを備える。さらにアウターリング１６とユニット支持部材３との間に配置された第１の密封手段３３と、回転許容支持部品４を覆う第２の密封手段３４とを備える。【選択図】図７
2020097268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を支持するハブベアリングおよびこのハブベアリングの固定輪の外周面に設けられたアウター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、
このユニット支持部材に対し、前記ハブユニット本体の前記転舵軸心回りの回転を許容する回転許容支持部品と、
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、
前記アウターリングと前記ユニット支持部材との間に配置された第１の密封手段と、
前記回転許容支持部品を覆う第２の密封手段と、を備えた操舵機能付ハブユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記回転許容支持部品は、前記転舵軸心と同軸に配置される転がり軸受であり、この転がり軸受の外輪が前記ユニット支持部材に形成された嵌合孔に設置され、内輪が前記アウターリングに支持され、
前記第２の密封手段は、前記ユニット支持部材の前記嵌合孔に固定される円筒部と、この円筒部の軸方向基端部に繋がり前記転がり軸受を覆う底面部とを有する操舵機能付ハブユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記アウターリングは、前記前記固定輪である外輪の外周面に固定された円環部と、この円環部の外周から上下に突出して前記回転許容支持部品をそれぞれ取付ける転舵軸部とを有し、
前記円環部のうち前記転舵軸心に垂直な平面部と、この平面部に隙間を介して互いに対向する前記ユニット支持部材の平面部との間に、前記第１の密封手段が配置されている操舵機能付ハブユニット。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記アウターリングは、前記前記固定輪である外輪の外周面に固定された円環部と、この円環部の外周から上下に突出して前記回転許容支持部品をそれぞれ取付ける転舵軸部とを有し、
前記上下の前記転舵軸部の外周面と、この転舵軸部の外周面に隙間を介して対向する前記ユニット支持部材の一部の内周面との間に、前記第１の密封手段が配置されている操舵機能付ハブユニット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記第１の密封手段として、摺動可能な弾性部材が用いられた操舵機能付ハブユニット。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記車輪のホイール内に前記回転許容支持部品が配置された操舵機能付ハブユニット。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項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８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項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、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、走行状況に合わせ左右の車輪を適切な操舵角に制御することで、燃費の改善および走行性の安定と安全性の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な自動車等の車両は、ハンドルとステアリング装置が機械的に接続され、また、ステアリング装置の両端はタイロッドによってそれぞれの左右輪につながっている。そのため、ハンドルの動きによる左右輪の切れ角度は初期の設定によって決まる。
車両のジオメトリには、(1) 左右輪の切れ角度が同じである「パラレルジオメトリ」、(2) 旋回中心を１か所にするために旋回内輪車輪角度を旋回外輪車輪角度よりも大きく切る「アッカーマンジオメトリ」が知られている。
【０００３】
アッカーマンジオメトリは、車両に作用する遠心力を無視できるような低速域での旋回において、車両をスムーズに旋回させるために、各輪が共通の一点を中心として旋回するように左右輪の舵角差を設定している。しかし、遠心力を無視できない高速域の旋回においては、車輪は遠心力とつり合う方向にコーナリングフォースを発生させることが望ましいため、アッカーマンジオメトリよりもパラレルジオメトリとすることが好ましい。
【０００４】
前述したように一般的な車両の操舵装置は機械的に車輪と接続されているため、一般的には固定された単一のステアリングジオメトリしか取ることができず、アッカーマンジオメトリとパラレルジオメトリとの中間的なジオメトリに設定されることが多い。しかし、この場合、低速域では左右輪の舵角差が不足して外輪の舵角が過大となり、高速域では内輪の舵角が過大となる。このように内外輪の車輪横力配分に不要な偏りがあると、走行抵抗の悪化による燃費悪化及びタイヤの早期摩耗の原因となり、また内外輪を効率的に利用できないので、コーナリングのスムーズさが損なわれるといった課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２２０６３３７号明細書
【特許文献２】特開２０１４−０６１７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、モータを２個使っているため、モータ個数の増大によるコスト増が生じるだけでなく、制御が複雑になる。
特許文献２は、転舵軸に対しハブベアリングを片持ち支持しているため、剛性が低下し、過大な走行Ｇの発生によってステアリングジオメトリが変化してしまう可能性がある。
また転舵軸上に減速機を設けた場合、モータを含めてサイズが大きくなる。全体のサイズが大きくなると、車輪の内周部に全体を配置することが困難となる。また、減速比の大きい減速機を設けた場合、応答性が悪化する。
【０００７】
上記のように従来の補助的な操舵機能を備えた機構は、車両において車輪のトー角またはキャンバー角を任意に変更することを目的としているため、モータおよび減速機構が複数必要になり複雑な構成となっている。また、剛性を確保することが困難となり、剛性を確保するためには大型化する必要があり重くなる。
まあ、これらの機構は、操舵機能をもたせた機構をホイール内に設けるため、水および泥の浸入対策が重要な課題となるが、この点に関する示唆または提案はなされていない。      
【０００８】
車両において、車輪のトー角またはキャンバー角を任意に変更するためには、複雑な構成が必要であり、構成部品が多くなり、全体サイズが大きくなり重くなる。ばね下重量の増加は、乗り心地の悪化など車両運転性能への悪影響が懸念される。
【０００９】
上記したサイズと重量増の課題を解決するため、本件出願人は補助転舵機能付ハブユニット（特願２０１７−１２２９９５、特願２０１７−１２２９９６など）を出願している。
これら補助転舵機能付ハブユニットの転舵軸周辺部の剛性および耐久性を低下させることなく水および泥などの浸入を防止するためには、操舵機能を備えた機構に用いられる転舵軸支持軸受の内部を密閉する必要がある。
【００１０】
この密封手段として複雑な構造を採用した場合、全体のサイズが増加し、転舵軸が車輪のホイールの中心部から離れた位置に構成され、転舵軸の中心から車輪の接地面までの距離が長く転舵させる力が過剰に必要となる。その場合、操舵用アクチュエータが大きくなるなどハブユニット全体の重量が増加してしまう。
【００１１】
この発明の目的は、操舵輪の通常の操舵に加えて、操舵輪または非操舵輪に微小な角度の操舵が行えて、燃費の改善および走行安定性の向上等が図れると共に、転舵軸部の剛性を確保しつつ転舵軸周辺部に水および異物等が侵入することを防止することができ、且つハブユニット全体のサイズの小型化およびハブユニット全体の重量の低減を図ることができる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】
【００１２】
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およびこのハブベアリングの固定輪の外周面に設けられたアウター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、
このユニット支持部材に対し、前記ハブユニット本体の前記転舵軸心回りの回転を許容する回転許容支持部品と、
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、
前記アウターリングと前記ユニット支持部材との間に配置された第１の密封手段と、
前記回転許容支持部品を覆う第２の密封手段と、を備えたものである。
【００１３】
この構成によると、車輪を支持するハブベアリングを含むハブユニット本体を、操舵用アクチュエータの駆動により、転舵軸心回りに自由に回転させることができる。これにより操舵輪の通常の操舵に加えて、操舵輪または非操舵輪に微小な角度の操舵が行える。旋回走行時にステアリングジオメトリを変化させることができるため、車両の走行安定性の向上を図れる。直線走行時にも、それぞれの場面に合わせてトー角度の量を調整することで、低速時には走行抵抗を下げ燃費を悪化させることなく、高速時には走行安定性を確保するなど調整が可能である。
【００１４】
ハブユニット本体のアウターリングとユニット支持部材との間に、第１の密封手段を配置すると共に回転許容支持部品を覆う第２の密封手段を備えたため、回転許容支持部品に水および異物等が浸入するのを防止し、回転許容支持部品の寿命および信頼性を改善することができる。第１の密封手段として、例えば、Ｏリング等を採用し得る。第２の密封手段は、回転許容支持部品を覆うだけで足りることから、例えば、薄い蓋状の密封手段とすることで、コンパクトな密封手段とすることができる。これにより転舵軸部の剛性を確保しつつ転舵軸周辺部に水および異物等が侵入することを防止することができる。また第１，第２の密封手段の構造をそれぞれ簡単化することができるため、ハブユニット全体のサイズの小型化およびハブユニット全体の重量の低減を図ることができる。
【００１５】
前記回転許容支持部品は、前記転舵軸心と同軸に配置される転がり軸受であり、この転がり軸受の外輪が前記ユニット支持部材に形成された嵌合孔に設置され、内輪が前記アウターリングに支持され、
前記第２の密封手段は、前記ユニット支持部材の前記嵌合孔に固定される円筒部と、この円筒部の軸方向基端部に繋がり前記転がり軸受を覆う底面部とを有するものであってもよい。この場合、第２の密封手段を金型等により容易に量産することができてコスト低減を図れるうえ、回転許容支持部品の上部または下部から水および異物等が侵入することをより確実に防止することができる。
【００１６】
前記アウターリングは、前記固定輪である外輪の外周面に固定された円環部と、この円環部の外周から上下に突出して前記回転許容支持部品をそれぞれ取付ける転舵軸部とを有し、
前記円環部のうち前記転舵軸心に垂直な平面部と、この平面部に隙間を介して互いに対向する前記ユニット支持部材の平面部との間に、前記第１の密封手段が配置されてもよい。
この場合、第１の密封手段として簡単でコンパクトな構造を採用できるため、転舵軸部、回転許容支持部品の各断面を所望の大きさにすることができ、これら転舵軸部および回転許容支持部品の剛性を容易に確保することができる。
【００１７】
前記アウターリングは、前記前記固定輪である外輪の外周面に固定された円環部と、この円環部の外周から上下に突出して前記回転許容支持部品をそれぞれ取付ける転舵軸部とを有し、
前記上下の前記転舵軸部の外周面と、この転舵軸部の外周面に隙間を介して対向する前記ユニット支持部材の一部の内周面との間に、前記第１の密封手段が配置されてもよい。
この場合、第１の密封手段として簡単でコンパクトな構造を採用できるため、転舵軸部、回転許容支持部品の断面を所望の大きさにすることができ、これら転舵軸部および回転許容支持部品の剛性を容易に確保することができる。
【００１８】
前記第１の密封手段として、摺動可能な弾性部材が用いられてもよい。この場合、第１の密封手段の構造をコンパクト化でき、またハブユニット全体のコスト低減を図ることができる。
【００１９】
前記車輪のホイール内に前記回転許容支持部品が配置されてもよい。この場合、転舵軸心と車輪の接地面との距離を短縮または零にすることができるため、ハブユニット本体を回転駆動させる力を過剰に必要とせず、操舵用アクチュエータの小型化を図ることが可能となる。したがって、ハブユニット全体の重量を確実に低減することができる。
【００２０】
この発明の操舵システムは、この発明の上記いずれかの構成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。
【００２１】
この構成によると、操舵制御部は、与えられた転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。
【００２２】
この発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成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各効果が得られる。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、非操舵輪の若干の転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】
【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およびこのハブベアリングの固定輪の外周面に設けられたアウター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、このユニット支持部材に対し、前記ハブユニット本体の前記転舵軸心回りの回転を許容する回転許容支持部品と、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、前記アウターリングと前記ユニット支持部材との間に配置された第１の密封手段と、前記回転許容支持部品を覆う第２の密封手段と、を備えたため、操舵輪の通常の操舵に加えて、操舵輪または非操舵輪に微小な角度の操舵が行えて、燃費の改善および走行安定性の向上等が図れると共に、転舵軸部の剛性を確保しつつ転舵軸周辺部に水および異物等が侵入することを防止することができ、且つハブユニット全体のサイズの小型化およびハブユニット全体の重量の低減を図ることができる。
【００２４】
この発明の操舵システムは、この発明の上記いずれかの構成のこの発明の上記いずれかの構成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、操舵輪の通常の操舵に加えて、操舵輪または非操舵輪に微小な角度の操舵が行えて、燃費の改善および走行安定性の向上等が図れると共に、転舵軸部の剛性を確保しつつ転舵軸周辺部に水および異物等が侵入することを防止することができ、且つハブユニット全体のサイズの小型化およびハブユニット全体の重量の低減を図ることができる。
【００２５】
この発明の車両は、この発明におけるいずれかの構成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ため、操舵輪の通常の操舵に加えて、操舵輪または非操舵輪に微小な角度の操舵が行えて、燃費の改善および走行安定性の向上等が図れると共に、転舵軸部の剛性を確保しつつ転舵軸周辺部に水および異物等が侵入することを防止することができ、且つハブユニット全体のサイズの小型化およびハブユニット全体の重量の低減を図ることができる。
【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正面図である。
【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の回転許容支持部品の周辺部の拡大断面図である。
【図８】この発明の第２の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットにおける回転許容支持部品の周辺部の拡大断面図である。
【図９】この発明の第３の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットにおける回転許容支持部品の周辺部の拡大断面図である。
【図１０】いずれかの操舵機能付ハブユニットを備えた車両の模式平面図である。
【図１１】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１２】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７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、第１，第２の密封手段３３，３４（図７）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１０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１０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サスペンション機構、マルチリンク式サスペンション機構、その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および図７に示すように、アウターリング１６は、ハブベアリング１５の外輪１９の外周面に設けられ外輪１９と一体に動作するものであり、後述する回転許容支持部品４で支持される。この例では、アウターリング１６は、外輪１９の外周面に圧入または溶接によってこの外輪１９に固定されている。なおアウターリング１６は、外輪１９と同一材料から成る一体構造であってもよい。
アウターリング１６は、外輪に外周面に固定された円環部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。略鉛直方向に延びる各転舵軸部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および図７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、円すいころ軸受が適用されている。転がり軸受は、転舵軸部１６ｂ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、これら転動体４ｃを保持する保持器とを有する。
【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。例えば、上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂのうち上側の転舵軸部１６ｂがユニット支持部材本体３Ａに支持され、下側の転舵軸部１６ｂがユニット支持部材結合体３Ｂに支持されている。この場合、ユニット支持部材本体３Ａの上側のアウトボード側端に、上側の転舵軸部１６ｂを支持する支持部３Ａｂが一体に設けられている。この支持部３Ａｂに、上側の回転許容支持部品４の外輪外周面を嵌合する嵌合孔３Ａｃが形成されている。
【００３８】
ユニット支持部材結合体３Ｂは略円筒状の筒状部材から成り、ユニット支持部材本体３Ａの下側のアウトボード側端には、前記筒状部材の外周面の一部が嵌め込まれる部分的な凹球面状の被結合部（図示せず）が形成されている。前記被結合部に前記筒状部材の外周面の一部が嵌め込まれてユニット支持部材本体３Ａに対しユニット支持部材結合体３Ｂが固定される。このユニット支持部材結合体３Ｂの嵌合孔に、下側の回転許容支持部品４の外輪外周面が嵌合される。よって、上側の転舵軸部１６ｂがユニット支持部材本体３Ａに支持され、下側の転舵軸部１６ｂがユニット支持部材結合体３Ｂに支持される。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】
なお、ユニット支持部材本体３Ａの上下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る構造であってもよい。この場合、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がそれぞれ形成されている。また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（図６）が嵌合されている。
【００４０】
図６および図７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、円すい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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。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。
【００４３】
＜密封手段について＞
図７（ａ）は操舵機能付ハブユニット１の回転許容支持部品４の周辺部の拡大断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のVII(b)部の部分拡大図である。
＜第１の密封手段３３＞
第１の密封手段３３は、アウターリング１６とユニット支持部材３との間に配置され、後述する第２の密封手段３４は上下の回転許容支持部品４，４を覆う。アウターリング１６における円環部１６ａのうち、上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂがある位相つまり円周方向の上下の部分には、転舵軸心Ａに垂直な平面部３５がそれぞれ形成されている。換言すれば、各平面部３５は、各転舵軸部１６ｂの基端部周辺で転舵軸心Ａに垂直に形成されている。
【００４４】
円環部１６ａのうち転舵軸心Ａに垂直な平面部３５と、この平面部３５に隙間δ１を介して互いに対向するユニット支持部材３の平面部３６との間に、第１の密封手段３３がそれぞれ配置されている。円環部１６ａの各平面部３５には、転舵軸心Ａ回りの環状溝３５ａがそれぞれ形成され、各環状溝３５ａに第１の密封手段３３がそれぞれ嵌め込まれている。第１の密封手段３３として、摺動可能なＯリング等の弾性部材が用いられている。環状溝３５ａに嵌め込まれた前記弾性部材に、潤滑剤が塗布されて使用される。環状溝３５ａに嵌め込まれた前記弾性部材がユニット支持部材３の平面部３６に潰されて弾性変形することで、前記隙間δ１を密封し得る。円環部１６ａの平面部３５に環状溝３５ａが形成される構成に代えて、ユニット支持部材３の平面部３６に環状溝が形成されて、このユニット支持部材３の平面部３６の環状溝に第１の密封手段３３が嵌め込まれてもよい。
【００４５】
＜第２の密封手段＞
第２の密封手段３４は、薄い蓋状の密封手段であり、ユニット支持部材３に固定されている。具体的には、第２の密封手段３４は、有底略円筒状に形成され、ユニット支持部材３に固定される大径の円筒部３４ａと、この円筒部３４ａの軸方向基端部に繋がる底面部３４ｂとを有する。底面部３４ｂは、円筒部３４ａの軸方向基端部から半径方向に延びる円板部分３４ｂａと、この円板部分３４ｂａの中央付近から軸方向に突出し大径の円筒部３４ａに同心に形成された小径の円筒部分３４ｂｂと、この小径の円筒部分３４ｂｂの軸方向基端部を覆う底部分３４ｂｃとを有する。
【００４６】
図７（ａ）に示す上側の第２の密封手段３４については、大径の円筒部３４ａが、例えば、ユニット支持部材本体３Ａの嵌合孔３Ａｃに嵌まり込み固定される。下側の第２の密封手段３４（図１）については、大径の円筒部３４ａが、例えば、筒状部材のユニット支持部材結合体３Ｂ（図１）の内周面に嵌まり込み固定される。小径の円筒部分３４ｂｂは、大径の円筒部３４ａよりも小径に形成されている。ボルト２３の頭部が小径の円筒部分３４ｂｂおよび底部分３４ｂｃで覆われ、押圧部材２４および回転許容支持部品４が主に円板部分３４ｂａおよび大径の円筒部３４ａで覆われている。また第２の密封手段３４は、小径の円筒部分３４ｂｂおよび円板部分３４ｂａを設けたことでブレーキロータ２１ａとの干渉を防いでいる。
【００４７】
＜操舵用アクチュエータ５＞
図３に示すように、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。
図２に示すように、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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
直動機構２５は、滑りねじまたはボールねじ等の送りねじ機構、またはラック・ピニオン機構等を用いることができ、この例では台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構が用いられている。直動機構２５は、前記台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構を備えるため、タイヤ９ｂからの逆入力の防止効果を高め得る。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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
＜作用効果＞
以上説明した操舵機能付ハブユニット１によれば、車輪９を支持するハブベアリング１５を含むハブユニット本体２を、アクチュエータ本体７の駆動により、転舵軸心Ａ回りに自由に回転させることができる。この回転は、運転者のハンドル操作による操舵に付加して、すなわちステアリング装置１１によるキングピン軸回りのナックル６の回転に付加して、補助的な操舵として行われ、また１輪の独立操舵が行える。左右の車輪９，９の補助操舵の角度を異ならせることで、左右の車輪９，９間のトー角を任意に変更することができる。
【００５３】
そのため、操舵機能付ハブユニット１を前輪等の操舵輪および後輪等の非操舵輪のいずれに用いてもよい。操舵輪に用いる場合は、ステアリング装置１１により方向が変化させられる部材に設置されることにより、運転者のハンドル操作による操舵に付加して、左右の車輪個別の、または左右輪に連動した車輪９の微小な角度変化を行わせる機構となる。補助操舵の角度については、車両の運動性能の向上、走行の安定・安全性向上を図るにつき、僅かな角度で足り、補助操舵可能角度が±５度以下であっても十分に足りる。補助操舵の角度は操舵用アクチュエータ５の制御により行う。
【００５４】
また、旋回走行時に、走行速度に応じて左右輪の舵角差を変えることができる。例えば高速域の旋回においてはパラレルジオメトリとし、低速域の旋回走行においてはアッカーマンジオメトリとするなど、走行中にステアリングジオメトリを変化させることができる。このように走行中に車輪角度を任意に変更することができるため、車両の運動性能を向上させ、安定・安全に走行することが可能となる。旋回走行時における左右の操舵輪の操舵角度を適切に変えることで、車両の旋回半径を小さくし、小回り性能を向上させることもできる。
さらに直線走行時にも、それぞれの場面に合わせてトー角度の量を調整することで、低速時には走行抵抗を下げ燃費を悪化させることなく、高速時には走行安定性を確保するなど調整が可能である。
【００５５】
操舵機能付ハブユニット１を後輪９Ｒである非操舵輪に適用した場合は、旋回走行時に、舵角を前輪９Ｆと同じ位相にすると、操舵時に発生するヨーを抑え、車両の安定性を高めることができる。直線走行時にも左右独立でトー角度を調整することで、走行安定性を確保することができる。
但し、ホイール９ａ内にある転舵軸心Ａ回りで操舵するための機構は、防水性、防塵性の確保が必要である。
【００５６】
この操舵機能付ハブユニット１では、特に、ハブユニット本体２のアウターリング１６とユニット支持部材３との間に、第１の密封手段３３を配置すると共に回転許容支持部品４を覆う第２の密封手段３４を備えたため、回転許容支持部品４に水および異物等が浸入するのを防止し、回転許容支持部品４の寿命および信頼性を改善することができる。第１の密封手段３３として、Ｏリング等を採用し得る。第２の密封手段３４は、回転許容支持部品４を覆うだけで足りることから、薄い蓋状の密封手段とすることで、コンパクトな密封手段とすることができる。これにより転舵軸部１６ｂの剛性を確保しつつ転舵軸周辺部に水および異物等が侵入することを防止することができる。また第１，第２の密封手段３３，３４の構造をそれぞれ簡単化することができるため、ハブユニット全体のサイズの小型化およびハブユニット全体の重量の低減を図ることができる。
【００５７】
第２の密封手段３４は、有底略円筒状に形成され、ユニット支持部材３に固定される円筒部３４ａと、この円筒部３４ａの軸方向基端部に繋がる底面部３４ｂとを有するものである。このため、第２の密封手段３４を金型等により容易に量産することができてコスト低減を図れるうえ、回転許容支持部品４の上部または下部から水および異物等が侵入することをより確実に防止することができる。
【００５８】
円環部１６ａのうち転舵軸心Ａに垂直な平面部３５と、この平面部３５に隙間δ１を介して互いに対向するユニット支持部材３の平面部３６との間に、第１の密封手段３３が配置されているため、第１の密封手段３３として簡単でコンパクトな構造を採用できる。これにより、転舵軸部１６ｂ、回転許容支持部品４の各断面を所望の大きさにすることができ、これら転舵軸部１６ｂおよび回転許容支持部品４の剛性を容易に確保することができる。また円環部１６ａの平面部３５と、ユニット支持部材３の平面部３６との間に、第１の密封手段３３が配置されているため、転舵軸部１６ｂの外周面とユニット支持部材３の一部の内周面との間に第１の密封手段３３が配置されている後述の構成（図８）よりも、転舵軸部１６ｂの上下方向寸法を短縮でき、コンパクトな設計が可能となる。
【００５９】
回転許容支持部品４が車輪９のホイール９ａ内に位置するため、転舵軸心Ａと車輪９の接地面との距離を短縮または零にすることができる。これにより、ハブユニット本体２を回転駆動させる力を過剰に必要とせず、操舵用アクチュエータ５の小型化を図ることが可能となる。したがって、ハブユニット全体の重量を確実に低減することができる。
【００６０】
＜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。
【００６１】
［第２の実施形態］
図８（ａ）は、この発明の第２の実施形態に係る操舵機能付ハブユニット１における回転許容支持部品４の周辺部の拡大断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のVIII(b)部の部分拡大図である。第２の実施形態は、第１の実施形態に対し第１の密封手段３３のみ構成が異なり、第２の密封手段３４は第１の実施形態と同様の構成となっている。
【００６２】
この操舵機能付ハブユニット１では、上下の転舵軸部１６ｂにおける基端側の外周面と、各転舵軸部１６ｂの外周面に隙間δ２を介して対向するユニット支持部材３の一部の内周面との間に、第１の密封手段３３が配置されている。上側の第１の密封手段３３については、ユニット支持部材本体３Ａの上側の支持部３Ａｂが「ユニット支持部材３の一部」に相当し、図示外の下側の第１の密封手段については、ユニット支持部材結合体３Ｂ（図１）が「ユニット支持部材３の一部」に相当する。
【００６３】
各転舵軸部１６ｂにおける基端側の外周面には、環状溝３７がそれぞれ形成され、各環状溝３７に、Ｏリング等の弾性部材である第１の密封手段３３がそれぞれ嵌め込まれている。環状溝３７に嵌め込まれた弾性部材がユニット支持部材３の一部に潰されて弾性変形することで、前記隙間δ２を密封し得る。
【００６４】
この構成においても、第１の密封手段３３として簡単でコンパクトな構造を採用できるため、転舵軸部１６ｂ、回転許容支持部品４の断面を所望の大きさにすることができ、これら転舵軸部１６ｂおよび回転許容支持部品４の剛性を容易に確保することができる。
なお転舵軸部１６ｂの外周面に環状溝３７が形成される構成に代えて、ユニット支持部材３の一部に環状溝が形成されて、このユニット支持部材３に形成された環状溝に第１の密封手段３３が嵌め込まれてもよい。
【００６５】
［第３の実施形態］
図９に示すように、上下の転舵軸部１６ｂにおける基端側の外周面と、各転舵軸部１６ｂの外周面に隙間を介して対向するユニット支持部材３の一部の内周面との間に、オイルシールから成る第１の密封手段３３が配置されてもよい。
【００６６】
＜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１１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１２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。
【００６７】
＜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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
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】
【００７０】
２…ハブユニット本体、３…ユニット支持部材、４…回転許容支持部品、４ｂ…外輪、５…操舵用アクチュエータ、６…ナックル（足回りフレーム部品）、９…車輪、１０…車両、１２，１２Ｒ…懸架装置、１５…ハブベアリング、１６…アウターリング、１６ａ…円環部、１６ｂ…転舵軸部、２９…制御装置、３０…操舵制御部、３１…アクチュエータ駆動制御部、３３…第１の密封手段、３４…第２の密封手段、３４ａ…円筒部、３４ｂ…底面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020097268.tif 000011
【図１０】
2020097268.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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