(57)【要約】【課題】構造が簡単であり、高剛性で且つ小型化を図れる操舵機能付ハブユニット、操舵システム、および操舵機能付ハブユニット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１は、車輪９を支持するハブベアリング１５を有するハブユニット本体２と、懸架装置１２のナックル６に設けられ、ハブユニット本体２を上下方向に延びる転舵軸心Ａ回りに回転自在に支持するユニット支持部材３と、ハブユニット本体２を転舵軸心Ａ回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータ５とを備える。ハブユニット本体２は、予圧を与えられた転がり軸受４，４を介してユニット支持部材３に支持された。【選択図】図１
2019171912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力部と車輪とが機械的に分離され且つ前記車輪を操舵させるステアバイワイヤシステムに用いる操舵機能付きハブユニットにおいて、
前記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前記操舵用アクチュエータと、を備え、
前記ハブユニット本体は、予圧を与えられた転がり軸受を介して前記ユニット支持部材に支持された操舵機能付きハブユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵機能付きハブユニットと、この操舵機能付ハブユニットの転動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制御部と、この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転動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３】
請求項１に記載の操舵機能付ハブユニットを左右の前輪に装備した車両。
【請求項４】
請求項１に記載の操舵機能付ハブユニットを左右の後輪に装備した車両。
【請求項５】
請求項１に記載の操舵機能付ハブユニットを左右の前輪および左右の後輪に装備した車両。
【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、操舵システム、および操舵機能付ハブユニットを備えた車両に関し、燃費の改善、車両の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、車輪をスムース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および車輪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ことによって、コーナリングのスムースさが損なわれるといった課題がある。
【０００５】
［特許文献１］
特許文献１などに代表されるステアバイワイヤシステム（装置）は、ハンドルの舵角を検出するための舵角センサと、ステアリングシャフトに実際にかかる操舵反力を検出するためのトルクセンサとが備えられており、これらのセンサ信号を利用してステアリング装置のアクチュエータを操作し、左右の車輪を１つのステアリング装置で操舵させている。この場合、シャーシのフロント部に配置されるステアリング装置には、大きなモータが組み込まれ、システム全体が大きくなる。シャーシのフロント部はエンジン・トランスミッションなどの他の機構部が多く、スペースには限りがある。
【０００６】
［特許文献２］
前輪または後輪系統の各輪を独立に操舵可能なステアリングアクチュエータを作動させるステアリングシステムであるが、このステアリングアクチュエータはシャーシに固定されており、特許文献１と同様にスペースの確保が難しい。また、運転条件に合わせて、左右を独立して別々に車輪角度を自由に制御できるが、ステアリングアクチュエータがシャーシに固定されているうえに、ステアリングアクチュエータと車輪を連結しているタイロッドの長さが一定であるため、コーナリング時など車両がタイヤに対して沈み込むような状況、もしくは浮き上がるような状況では、車輪角度が大きく変化し、所定の角度に調整することは難しい。
【０００７】
［特許文献３］
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、走行Ｇ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、モータを含めて機構全体のサイズが大きくなる。機構全体のサイズが大きくなると車輪の内周部に機構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車輪毎に操舵機能を備えた機構は、シャーシのフロント部分におけるステアリング装置に必要なスペースを低減できるが、車両において車輪のトー角またはキャンバー角を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であり、剛性を確保するためには大型とする必要があり重くなる。
また、キングピン軸と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】
［特許文献４］
これらのアクチュエータは走行中には車輪から常に荷重を受ける必要があり、ウォームなど歯車を使った構造の場合、車輪側から逆入力される荷重はこの歯車部で受けることとなる。路面状況が悪い場合には急激な衝撃荷重を車輪が受けることがあり、これらの荷重を受けている歯車に異常が生じる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３４９８４５号公報
【特許文献２】特許第４２３０９４７号公報
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１２２０６３３７号明細書
【特許文献４】特許第５６１５０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
全輪駆動（略称；ＡＷＤ）、ＦＦ、ＦＲの車両は通常、フロントにエンジンとトランスミッションなどを備えており、フロントのシャーシ内部空間は場所の取り合いになっており、各部品には小型化が求められている。前輪を操舵するステアリング装置も同様な場所に配置されるため、複雑で大きな機構では採用が難しい。
また、ハンドルからステアリング装置および車輪が機械的に連結されていると、砂利道または石畳など、悪路を走行した場合にタイヤが受けた振動が運転者にとって不快な振動として伝達される。
【００１２】
シャーシ側を広く余裕をもたせるために、ホイール内に配置された機構で、車輪のトー角またはキャンバー角を変更するためには、複雑な構成が必要で、構成部品が多くなり剛性が低下してしまう。
【００１３】
この発明の目的は、構造が簡単であり、高剛性で且つ小型化を図れる操舵機能付ハブユニット、操舵システム、および操舵機能付ハブユニット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】
【００１４】
この発明の操舵機能付ハブユニットは、操舵入力部と車輪とが機械的に分離され且つ前記車輪を操舵させるステアバイワイヤシステムに用いる操舵機能付きハブユニットにおいて、
前記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前記操舵用アクチュエータと、を備え、
前記ハブユニット本体は、予圧を与えられた転がり軸受を介して前記ユニット支持部材に支持された。
前記予圧は、例えば、車両の重量が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ている。
【００１５】
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、前記転舵軸心回りに自由に回転させることができる。このため、車輪毎に独立して操舵が行え、また車両の走行状況に応じて、車輪のトー角を任意に変更することができる。
ハブユニット本体が、予圧を与えられた転がり軸受を介してユニット支持部材に支持されたため、この操舵機能付きハブユニットはステアリング装置としての剛性を確保することができる。
【００１６】
この構成を前輪に適用した場合、運転者のハンドル操作によって、前輪である車輪が操舵される。また車輪毎に独立して操舵を行える。
前輪操舵付きの車両において、この構成を後輪に適用することができ、その場合、この後輪の操舵機能により、車両の回転半径を小さくし小回り性能を向上することが可能となる。後輪の操舵角を大きく確保する必要はないため、操舵用アクチュエータを小型化することができる。
どちらの場合においても、前記操舵用アクチュエータにより、ハブユニット本体を転舵軸心回りに自由に回転させることができるため、車両の走行状況に応じて、例えば車輪のトー角を自由に左右独立して変更することができる。操舵機構をハブユニットに備えるため、シャーシフロント部の空間に余裕ができる。
【００１７】
また旋回走行時には、車両のセンサなどから得られる情報（車速、ハンドル角、横力など）に応じて、左右輪の舵角差を変更することで、例えば、高速域の旋回走行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も可能である。このように走行中に車輪の操舵角度を自由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ると共に、安定・安全に走行することも可能となる。
【００１８】
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を調整することで、燃費を悪化させることなく、走行安定性を確保するなど調整が可能である。
また、ハンドルなどの操舵入力部と車輪とが機械的に連結されていないため、砂利道または石畳などを走行する場合など、運転者にとって不快な振動を遮断することができる。運転者にとって必要な情報のみを操舵入力部の例えば反力アクチュエータなどから運転者に伝達することも可能である。
【００１９】
この発明の操舵システムは、この発明の前記構成の操舵機能付きハブユニットと、この操舵機能付ハブユニットの転動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制御部と、この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転動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、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、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転動用アクチュエータを駆動制御する。したがって、運転者の操舵入力部の操作による操舵に付加して車輪の操舵角度を任意に変更することができる。
【００２１】
この発明における第１の発明の車両は、この発明の前記構成の操舵機能付ハブユニットを左右の前輪に装備したものである。
この発明における第２の発明の車両は、この発明の前記構成の操舵機能付ハブユニットを左右の後輪に装備したものである。
この発明における第３の発明の車両は、この発明の前記構成の操舵機能付ハブユニットを左右の前輪および左右の後輪に装備したものである。
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。この操舵機能付ハブユニットを前後輪に適用した場合は、走行中におけるトー角調整に効果的であり、また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きハブユニットは、操舵入力部と車輪とが機械的に分離され且つ前記車輪を操舵させるステアバイワイヤシステムに用いる操舵機能付きハブユニットにおいて、前記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前記操舵用アクチュエータと、を備え、前記ハブユニット本体は、予圧を与えられた転がり軸受を介して前記ユニット支持部材に支持された。このため、構造が簡単であり、高剛性で且つ小型化を図ることができる操舵機能付きハブユニットを実現できる。
【００２３】
この発明の操舵システムは、この発明の前記構成の操舵機能付きハブユニットと、この操舵機能付ハブユニットの転動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制御部と、この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転動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、構造が簡単であり、高剛性で且つ小型化を図ることができる操舵システムを実現できる。
【００２４】
この発明の車両は、この発明の前記構成の操舵機能付ハブユニットを左右の前輪または後輪に装備したため、構造が簡単であり、高剛性で且つ小型化を図ることができる操舵機能付きハブユニットを車両に容易に装備することができる。
【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分解正面図である。
【図５】同操舵機能付ハブユニットの側面図である。
【図６】同操舵機能付ハブユニットの平面図である。
【図７】図５のVII - VII線断面図である。
【図８】左に操舵させた同操舵機能付ハブユニットの水平断面図である。
【図９】右に操舵させた同操舵機能付ハブユニットの水平断面図である。
【図１０】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１１】同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】同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１０と共に説明する。この操舵機能付ハブユニットは、ハンドルである操舵入力部と車輪とが機械的に分離され、且つ前記車輪を操舵させるステアバイワイヤシステムに適用する。
【００２７】
＜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、回転許容支持部品である転がり軸受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。この例のナックル６は、操舵方向には回転しないよう固定されており、通常の懸架装置１２に取り付けられている。したがって、この操舵機能付ハブユニット１を装備した車両の車輪９の操舵は、操舵用アクチュエータ５の動作のみで決定される。この操舵機能付ハブユニット１は、ハンドル操作により車輪９の操舵に加えて、左右の車輪９の角度を、独立して変化させるのに使用される。
【００２８】
図４に示すように、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（図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。
【００２９】
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。このジョイント部８には、後述する反力センサＳａが設けられている。
【００３０】
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、上下二箇所で転がり軸受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る。車輪９は、ホイール９ａとタイヤ９ｂとを備える。
【００３１】
＜操舵機能付ハブユニット１の設置箇所＞
図３および図１０に示すように、操舵機能付ハブユニット１は、懸架装置１２（図１）のナックル６に一体に設けられ、且つ、車両１０における操舵輪である左右の前輪９Ｆ，９Ｆにそれぞれ装備されている。懸架装置１２（図１）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。
【００３２】
ステアバイワイヤシステムでは、操舵機能付ハブユニット１と、ハンドルである操舵入力部１１ａは、機械的に連結されておらず、電気信号でのみ電気的に接続されている。操舵入力部１１ａには、運転者のハンドル操作による回転角および角速度を検出し出力するセンサＳｂが設けられ、ステアバイワイヤシステムは、このセンサＳｂから出力された電気信号に基づいて操舵用アクチュエータ５，５を動作させ、車両１０の走行条件に合わせて、左右の前輪９Ｆ，９Ｆを独立して自由に操舵させる。
【００３３】
前記センサＳｂとして、回転角を検出する例えばレゾルバ等の回転角検出手段を採用し得る。前記角速度は、回転角検出手段で検出した回転角を微分する等して求められる。ステアバイワイヤシステムは、タイヤからの反力を検出する反力センサＳａと、この反力センサＳａで検出する反力から運転者に必要な情報（操舵反力）のみ操舵入力部１１ａに与える反力アクチュエータＨａとを有する。
【００３４】
反力センサＳａは、ジョイント部８に作用する反力を検出するセンサであって、例えば、ロードセルまたは荷重センサ等が適用される。この場合、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、反力センサＳａは、直動出力部２５ａに与えられる軸方向の力を検出し電気信号に変換する。この反力センサＳａで得られる電気信号と、反力アクチュエータＨａで生成する操舵反力との関係は、例えば、マップまたは演算式等に定められている。したがって、このステアバイワイヤシステムによれば、車両状況に応じた操舵感を実現し得る。ステアバイワイヤシステムは、前記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。
【００３５】
＜ハブユニット本体２について＞
図１および図７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。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とを繋ぐ役目をしている。
【００３６】
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。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。
【００３７】
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取付軸部１６ｂ，１６ｂとを有する。各取付軸部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５）に取付けられる。
【００３８】
＜回転許容支持部品およびユニット支持部材について＞
図７に示すように、各回転許容支持部品である転がり軸受４として、テーパころ軸受が適用されている。この例では、転がり軸受４としてテーパころ軸受が適用されている。転がり軸受４は、取付軸部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。
【００３９】
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３ａがそれぞれ形成されている。
【００４０】
図６および図７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。図３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３ａ，３Ａａ（図６）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。図７に示すように、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。
【００４１】
図７に示すように、アウターリング１６における各取付軸部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、各転がり軸受４にそれぞれ予圧を与えている。これにより各転がり軸受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。このため、この操舵機能付きハブユニットはステアリング装置としての剛性を確保することができる。なお、転がり軸受４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。
【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に操舵力を与える作用点となる部位であり、外輪１９の外周の一部に一体に突出する。このアーム部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、つまり操舵させられる。
図８、図９に、それぞれ左旋回時、右旋回時の右車輪９の様子を示す。後述する操舵用アクチュエータ５の直動機構２５をモータ２６によって前後することで車輪９の操舵角を変更している。
【００４３】
＜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。
【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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、および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を有する。このショックアブソーバ取り付け部６ｃ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。
【００４８】
＜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、操舵用アクチュエータ５の駆動により、前記転舵軸心Ａ回りに自由に回転させることができる。このため、車輪毎に独立して操舵が行え、また車両１０の走行状況に応じて、車輪９のトー角を任意に変更することができる。
ハブユニット本体２が、予圧を与えられた転がり軸受４，４を介してユニット支持部材３に支持されたため、この操舵機能付きハブユニット１はステアリング装置としての剛性を確保することができる。
【００４９】
この構成を前輪９Ｆに適用した場合、運転者のハンドル操作によって、前輪９Ｆである車輪９が操舵される。また車輪毎に独立して操舵を行える。
前輪操舵付きの車両において、この構成を後輪９Ｒ（図１１）に適用することができ、その場合、この後輪９Ｒ（図１１）の操舵機能により、車両の回転半径を小さくし小回り性能を向上することが可能となる。後輪９Ｒ（図１１）の操舵角を大きく確保する必要はないため、操舵用アクチュエータを小型化することができる。
【００５０】
どちらの場合においても、前記操舵用アクチュエータ５により、ハブユニット本体２を転舵軸心Ａ回りに自由に回転させることができるため、車両１０の走行状況に応じて、例えば車輪９のトー角を自由に左右独立して変更することができる。操舵機構をハブユニット１に備えるため、シャーシフロント部の空間に余裕ができる。さらに操舵用アクチュエータ５をハブユニット１に配置したため、ステアリング装置を車幅方向に配置する必要がなく車両内のスペースを広く使える。
【００５１】
また旋回走行時には、車両１０のセンサなどから得られる情報（車速、ハンドル角、横力など）に応じて、左右輪９，９の舵角差を変更することで、例えば、高速域の旋回走行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も可能である。このように走行中に車輪９の操舵角度を自由に変更することができるため、車両１０の運動性能を向上させると共に、安定・安全に走行することも可能となる。
【００５２】
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１０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を調整することで、燃費を悪化させることなく、走行安定性を確保するなど調整が可能である。
また、ハンドルなどの操舵入力部１１ａと車輪９とが機械的に連結されていないため、砂利道または石畳などを走行する場合など、運転者にとって不快な振動を遮断することができる。運転者にとって必要な情報のみを操舵入力部１１ａの例えば反力アクチュエータＨａなどから運転者に伝達することも可能である。
【００５３】
＜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、制御部３０と、アクチュエータ駆動制御部３１とを有する。運転者はハンドルによって車輪の舵角を操作するが、上位制御部３２ではハンドルの操作角に応じ、さらに車両の状況などを加味して算出した左右輪の操舵角指令信号を出力する。制御部３０は、上位制御部３２から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。
【００５４】
前記上位制御部３２は制御部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、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、ユニット支持部材３に対するハブユニット本体２の角度を変化させて車輪の角度を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。よって、運動性能および燃費向上を図ることができる。
【００５５】
図１２に示すように、この操舵機能付ハブユニット１を左右の前輪９Ｆ，９Ｆおよび左右の後輪９Ｒ，９Ｒに装備してもよい。この場合、走行中におけるトー角調整に効果的であり、また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。
【００５６】
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】
【００５７】
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、４…転がり軸受、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）、９…車輪，９Ｆ…前輪，９Ｒ…後輪、１０…車両、１１ａ…操舵入力部、１２…懸架装置、１５…ハブベアリング、２９…制御装置、３０…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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