(57)【要約】【課題】足回りフレーム部品に設けられるユニット支持部材の剛性を確保しつつ、ハブユニット全体をコンパクトな形状にす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】この操舵機能付ハブユニットは、ハブベアリング１５および上下にそれぞれ突出する転舵軸部を有するハブユニット本体２と、ハブユニット本体２を上下の転舵軸部の転舵軸心回りに回転自在に支持するユニット支持部材３と、操舵用アクチュエータとを備える。ユニット支持部材３は、ハブユニット本体２を組込み離脱自在な状態に、転舵軸部の一部分を残して支持するユニット支持部材本体３Ａと、ユニット支持部材本体３Ａに結合されて転舵軸部の残り部分を支持し、ハブユニット本体２がユニット支持部材３から離脱することを阻止するユニット支持部材結合体３Ｂとに分割された。【選択図】図８
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【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から上下にそれぞれ突出する転舵軸部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の前記転舵軸部の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、
前記ユニット支持部材は、
前記足回りフレーム部品と一体または別体に設けられて前記ハブユニット本体を組込み離脱自在な状態に、前記転舵軸部の一部分を残して支持するユニット支持部材本体と、
このユニット支持部材本体に結合されて前記転舵軸部の前記一部分である残り部分を支持し、前記ハブユニット本体が前記ユニット支持部材から離脱することを阻止するユニット支持部材結合体と、に分割され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、上下の前記転舵軸部はそれぞれ軸受を介して前記ユニット支持部材に支持され、前記各軸受が前記車輪のホイール内に位置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、上下の前記転舵軸部のいずれか一方の転舵軸部が前記ユニット支持部材本体に支持され、他方の転舵軸部が前記ユニット支持部材結合体に支持された操舵機能付ハブユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記ユニット支持部材本体には、上側の転舵軸部を支持する支持部が前記ユニット支持部材本体に一体に設けら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補助操舵制御部と、この補助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６】
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、ステアリング装置による操舵に付加して補助的な操舵を左右独立で行う機能を備えた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、ナックル等の剛性を確保しつつ、転舵軸をタイヤホイール内に収まるようにコンパクトな形状とした技術に関する。
【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。
【０００５】
走行状況に応じてステアリングジオメトリを可変とした機構に関しては、例えば特許文献１が提案されている。この特許文献１では、モータ２個を使い、トー角とキャンバー角の両方を任意の角度に傾けることを可能にしている。また、４輪独立操舵の機構につき、特許文献２で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。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。
【０００８】
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。
また、キングピン軸と補助的な操舵機能を備えた機構の転舵軸が一致する場合は、構成要素部品がハブユニットの後方（車体側）に配置されるために全体のサイズが大きくなり重くなる。
【０００９】
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、巨大化する。
転舵軸および転舵軸支持軸受は、車輪からの荷重を支えるため、剛性、強度を高くする必要があるが、剛性確保のためにサイズを大きくすると重量が増加し、車両の運動性能が低下する。また、転舵軸をタイヤホイール外に配置すると、転舵軸の中心から車輪の接地面中心までの距離が長くなり、車輪を操舵させる力がより必要になりアクチュエータが大きくなることでハブユニット全体の重量が増加してしまう。
【００１０】
この発明の目的は、足回りフレーム部品に設けられるユニット支持部材の剛性を確保しつつ、ハブユニット全体をコンパクトな形状にす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】
【００１１】
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から上下にそれぞれ突出する転舵軸部と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の前記転舵軸部の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、
前記ユニット支持部材は、
前記足回りフレーム部品と一体または別体に設けられて前記ハブユニット本体を組込み離脱自在な状態に、前記転舵軸部の一部分を残して支持するユニット支持部材本体と、
このユニット支持部材本体に結合されて前記転舵軸部の前記一部分である残り部分を支持し、前記ハブユニット本体が前記ユニット支持部材から離脱することを阻止するユニット支持部材結合体と、に分割された。
【００１２】
この構成を前輪等の操舵輪に用いる場合は、運転者のハンドル操作で、車輪は足回りフレーム部品およびユニット支持部材とともに操舵されるがこの操舵に付加する形で転舵軸心回りに僅かな角度の補助操舵を車輪毎に独立して行える。この構成を後輪等の非操舵輪に適用する場合は、ハブユニット全体は操舵しないが、補助操舵機能により、前輪等の操舵輪と同様に僅かな角度の操舵を車輪毎に独立して行える。
【００１３】
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。このため、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。さらに、左右の操舵輪の操舵角度を適切に変えることで、旋回走行における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の量を調整することで、低速時には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等調整が可能である。
【００１４】
特に、ユニット支持部材は、ハブユニット本体を組込み離脱自在な状態に、転舵軸部の一部分を残して支持するユニット支持部材本体と、このユニット支持部材本体に結合されて前記転舵軸部の残り部分を支持するユニット支持部材結合体とに分割された構造にすることで、上下方向に延びる転舵軸部を車輪のホイール内に配置させることができる。これにより、転舵軸部の中心から車輪の接地面中心までの距離が短くなり、車輪を操舵させる力を低減することができる。
【００１５】
したがって、操舵用アクチュエータの小型化を図りハブユニット全体の小型化および重量低減を図ることができる。さらにユニット支持部材をユニット支持部材本体とユニット支持部材結合体とに分割された構造にすることで、転舵軸部および転舵軸部を支持する軸受を大型化でき、ユニット支持部材の剛性を確保することができる。
【００１６】
上下の前記転舵軸部はそれぞれ軸受を介して前記ユニット支持部材に支持され、前記各軸受が前記車輪のホイール内に位置するものであってもよい。この場合、転舵軸部がタイヤホイール外に配置される従来構造よりも、転舵軸部の中心から車輪の接地面中心までの距離を確実に短縮でき、車輪を操舵させる力を低減することができる。したがって、操舵用アクチュエータの小型化を図りハブユニット全体の小型化および重量低減を図ることができる。これにより車両の運動性能を高めることができる。
【００１７】
上下の前記転舵軸部のいずれか一方の転舵軸部が前記ユニット支持部材本体に支持され、他方の転舵軸部が前記ユニット支持部材結合体に支持されたものであってもよい。この場合、例えば、ユニット支持部材が転舵軸心を含む平面で分割された構造等よりも、ユニット支持部材の剛性を高めることが可能となる。
【００１８】
前記ユニット支持部材本体には、上側の転舵軸部を支持する支持部が前記ユニット支持部材本体に一体に設けられていてもよい。この場合、タイヤが段差等に乗り上げたときに受ける荷重は、上下の転舵軸部をそれぞれ支持する軸受を介して、ボルト等の締結部品ではなくユニット支持部材本体に直接作用する。したがって、ハブユニット全体の剛性を高め得る。特に、このユニット支持部材本体が足回りフレーム部品と一体に設けられている場合、ユニット支持部材の剛性をさらに高めることができる。
【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補助操舵制御部と、この補助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、補助操舵制御部は、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、補助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から上下にそれぞれ突出する転舵軸部と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の前記転舵軸部の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、前記ユニット支持部材は、前記足回りフレーム部品と一体または別体に設けられて前記ハブユニット本体を組込み離脱自在な状態に、前記転舵軸部の一部分を残して支持するユニット支持部材本体と、このユニット支持部材本体に結合されて前記転舵軸部の前記一部分である残り部分を支持し、前記ハブユニット本体が前記ユニット支持部材から離脱することを阻止するユニット支持部材結合体と、に分割されたため、足回りフレーム部品に設けられるユニット支持部材の剛性を確保しつつ、ハブユニット全体をコンパクトな形状にすることができる。
【００２３】
この発明の操舵システムは、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補助操舵制御部と、この補助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、足回りフレーム部品に設けられるユニット支持部材の剛性を確保しつつ、ハブユニット全体をコンパクトな形状にすることができる。
【００２４】
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、足回りフレーム部品に設けられるユニット支持部材の剛性を確保しつつ、ハブユニット全体をコンパクトな形状にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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のユニット支持部材等を示す斜視図である。
【図８】同ユニット支持部材をユニット支持部材本体とユニット支持部材結合体に分割して示す分解斜視図である。
【図９】同操舵機能付ハブユニットの一部を分割して示す分解断面図である。
【図１０】同ユニット支持部材本体の斜視図である。
【図１１】同ユニット支持部材をユニット支持部材本体とユニット支持部材結合体に分割して示す分解正面図である。
【図１２】同ユニット支持部材本体の側面図である。
【図１３】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１４】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のユニット支持部材等を示す斜視図である。
【図１５】同ユニット支持部材をユニット支持部材本体とユニット支持部材結合体に分割して示す分解斜視図である。
【図１６】同ユニット支持部材をユニット支持部材本体とユニット支持部材結合体に分割して示す分解正面図である。
【図１７】同ユニット支持部材をユニット支持部材本体とユニット支持部材結合体に分割して示す分解側面図である。
【図１８】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１９】いずれかの操舵機能付ハブユニットを備えた車両のさらに他の例の模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
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を図１ないし図１３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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
＜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１３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。
【００３０】
図２および図１３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、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。
【００３１】
＜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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
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。
【００３４】
＜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。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。
【００３５】
＜ユニット支持部材３の分割構造等について＞
図７および図８に示すように、ユニット支持部材３は、インボード側のユニット支持部材本体３Ａと、アウトボード側のユニット支持部材結合体３Ｂとを有する。図７において、ユニット支持部材３を斜線で表す。図９および図１０に示すように、ユニット支持部材本体３Ａは、ナックル６に一体に設けられてハブユニット本体２を組込み離脱自在な状態に、各転舵軸部１６ｂの一部分を残して支持する。前記各転舵軸部１６ｂの一部分とは、この例では、各転舵軸部１６ｂの円周方向における略半分の部分である。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、部分的な半凹球面状の嵌合孔形成部３Ａａがそれぞれ形成されている。
【００３６】
図８、図１１および図１２に示すように、ユニット支持部材結合体３Ｂは、ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端に、複数（この例では４つ）のボルト３３により着脱自在に結合される。図８および図９に示すように、ユニット支持部材結合体３Ｂは、ユニット支持部材本体３Ａに結合されて各転舵軸部１６ｂの残り部分を支持し、ハブユニット本体２がユニット支持部材３から離脱することを阻止する。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、部分的な半凹球面状の嵌合孔形成部３Ｂａがそれぞれ形成されている。
【００３７】
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が結合され、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。この嵌合孔に回転許容支持部品４の外輪４ｂが嵌合されている。
【００３８】
アウターリング１６における各転舵軸部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。車両の重量がこのハブユニットに作用した場合でも初期予圧が抜けないように設定される。なお、回転許容支持部品４の転がり軸受は、テーパころ軸受に限るものではなく、最大負荷等の使用条件によってはアンギュラ玉軸受を用いることも可能である。その場合も、上記と同様に予圧を与えることができる。
【００３９】
＜組立＞
ユニット支持部材３およびハブユニット本体２を組立てる際、先ず、ハブベアリング１５（ブレーキキャリパ取付部２２は除く）およびアウターリング１６とユニット支持部材結合体３Ｂとを共にＸ方向に動かし、ユニット支持部材本体３Ａに対しボルト３３による締結を行う。次に、ブレーキキャリパ取付部２２をＹ方向に動かしハブベアリング１５に対しボルト３４による締結を行う。最後に、回転許容支持部品４および押圧部材２４をＺ方向から組付ける。
【００４０】
＜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。
【００４１】
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と、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とドリブンプーリ２７ｂとベルト２７ｃとで、巻き掛け式の減速機２７が構成される。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図３および図１０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。
【００４５】
＜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、ユニット支持部材３は、ハブユニット本体２を組込み離脱自在な状態に、転舵軸部１６ｂの一部分を残して支持するユニット支持部材本体３Ａと、このユニット支持部材本体３Ａに結合されて転舵軸部１６ｂの残り部分を支持するユニット支持部材結合体３Ｂとに分割された構造にすることで、上下方向に延びる転舵軸部１６ｂを車輪９のホイール９ａ内に配置させることができる。これにより、転舵軸部１６ｂの中心から車輪９の接地面中心までの距離が短くなり、車輪９を操舵させる力を低減することができる。したがって、操舵用アクチュエータ５の小型化を図りハブユニット全体の小型化および重量低減を図ることができる。さらにユニット支持部材３をユニット支持部材本体３Ａとユニット支持部材結合体３Ｂとに分割された構造にすることで、転舵軸部１６ｂおよび転舵軸部１６ｂを支持する回転許容支持部品４を大型化でき、ユニット支持部材３の剛性を確保することができる。転舵軸部１６ｂおよび転舵軸部１６ｂを支持する回転許容支持部品４を大型化してもこれらの組付けは容易にできるため、ナックル６の剛性を確保することができる。
【００４６】
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内に位置するため、転舵軸部がタイヤホイール外に配置される従来構造よりも、転舵軸部１６ｂの中心から車輪９の接地面中心までの距離を確実に短縮でき、車輪９を操舵させる力を低減することができる。したがって、操舵用アクチュエータ５の小型化を図りハブユニット全体の小型化および重量低減を図ることができる。これにより車両の運動性能を高めることができる。
【００４７】
＜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。
【００４８】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る操舵機能付ハブユニット１を図１４ないし図１７と共に説明する。
図１５に示すように、この操舵機能付ハブユニット１は、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。ユニット支持部材本体３Ａには、上側の転舵軸部１６ｂを支持する支持部３Ａｂがユニット支持部材本体３Ａに一体に設けられている。支持部３Ａｂは、ユニット支持部材本体３Ａの上側のアウトボード側端に設けられている。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。
【００４９】
図１４および図１５に示すように、ユニット支持部材結合体３Ｂは、略円筒状の筒状部材３Ｂｂと、この筒状部材３Ｂｂの外周面から半径方向外方に延びるフランジ部３Ｂｃとを有する。図１５〜図１７に示すように、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、筒状部材３Ｂｂ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３Ａｄが形成されている。この被結合部３Ａｄに、ユニット支持部材結合体３Ｂのフランジ部３Ｂｃを介して複数のボルト３５が螺合可能である。
【００５０】
＜組立＞
図１５に示すように、ユニット支持部材３およびハブユニット本体２を組立てる際、先ず、ハブベアリング１５（ブレーキキャリパ取付部２２は除く）およびアウターリングを、転舵軸部１６ｂがＺ方向に対し傾けた状態でユニット支持部材本体３Ａに組み付ける。つまりユニット支持部材本体３Ａにおける上側の支持部３Ａｂの嵌合孔３Ａｃに、上側の転舵軸部１６ｂを収容する。次に、ブレーキキャリパ取付部２２をＹ方向に動かしハブベアリング１５に対しボルト３４による締結を行う。最後に、ユニット支持部材本体３Ａの下側の被結合部３Ａｄに対し、ユニット支持部材結合体３ＢをＺ方向から組み付けボルト結合した後、回転許容支持部品４および押圧部材２４をＺ方向から組付ける。この第２の実施形態においても、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（図１）内に位置する。
【００５１】
第２の実施形態の操舵機能付ハブユニット１によると、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に支持されたため、第１の実施形態のようにユニット支持部材が転舵軸心を含む平面で分割された構造等よりも、ユニット支持部材３の剛性を高めることが可能となる。
【００５２】
また、ユニット支持部材本体３Ａには、上側の転舵軸部１６ｂを支持する支持部３Ａｂがユニット支持部材本体３Ａに一体に設けられているため、タイヤが段差等に乗り上げたときに受ける荷重は、上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂをそれぞれ支持する軸受を介して、ボルト等の締結部品ではなくユニット支持部材本体３Ａに直接作用する。したがって、ハブユニット全体の剛性を高め得る。特に、このユニット支持部材本体３Ａが足回りフレーム部品であるナックル６と一体に設けられている場合、ユニット支持部材３の剛性をさらに高めることができる。
【００５３】
他の実施形態として、下側の転舵軸部１６ｂがユニット支持部材本体３Ａに支持され、上側の転舵軸部１６ｂがユニット支持部材結合体３Ｂに支持されてもよい。この場合、下側の転舵軸部を支持する支持部がユニット支持部材本体に一体に設けられ、ユニット支持部材本体に対し、上側のユニット支持部材結合体が着脱自在に構成される。
その他の実施形態として、ユニット支持部材３を、足回りフレーム部品に別体に構成し、この足回りフレーム部品にユニット支持部材３を着脱自在に設けてもよい。
【００５４】
＜非操舵輪への適用について＞
この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１８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１９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。
【００５５】
＜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、補助操舵制御部３０と、アクチュエータ駆動制御部３１とを有する。補助操舵制御部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。
【００５６】
前記上位制御部３２は補助操舵制御部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、補助操舵制御部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。
【００５７】
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】
【００５８】
２…ハブユニット本体、３…ユニット支持部材、３Ａ…ユニット支持部材本体、３Ａｂ…支持部、３Ｂ…ユニット支持部材結合体、４…回転許容支持部品（軸受）、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）、６Ｒ…足回りフレーム部品、９…車輪、９ａ…ホイール、９Ｆ…前輪、９Ｒ…後輪、１２，１２Ｒ…懸架装置、１５…ハブベアリング、１６ｂ…転舵軸部、１９…外輪（固定輪）、２９…制御装置、３０…補助操舵制御部、３１…アクチュエータ駆動制御部
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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