(57)【要約】【課題】車両の操縦・安定性を向上させることができる転舵機能付きハブユニット、転舵システム、および転舵機能付きハブユニットを備えた車両を提供する。【解決手段】この転舵機能付きハブユニット１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２と、懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、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を転舵軸心回りに回転駆動させる転動用アクチュエータ５とを備える。ハブユニット本体２の転舵軸心回りの回転角度を検出する転舵角度検出手段を備えた。転舵角度検出手段は、転舵角度を直接検出する角度センサＳａと、モータ２６の回転角度から転舵角度を間接的に検出する回転センサＳｂと、直動機構における直動出力部の位置から転舵角度を間接的に検出する位置センサＳｃとを備える。【選択図】図３
2019151230.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転動用アクチュエータと、を備え、
前記ハブユニット本体の前記転舵軸心回りの回転角度を検出する転舵角度検出手段を備えた転舵機能付きハブユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の転舵機能付きハブユニットにおいて、前記転舵角度検出手段は、転舵角度を直接検出する角度センサであり、この角度センサが転舵軸上に設けられている転舵機能付きハブユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の転舵機能付きハブユニットと、この転舵機能付きハブユニットの前記転動用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた転舵システムであって、前記制御装置は、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転舵システム。
【請求項４】
請求項３に記載の転舵システムにおいて、前記転舵用アクチュエータは、モータと、このモータの回転出力を往復直線動作に変換する直動機構とを備え、前記転舵角度検出手段は、転舵角度を直接検出する角度センサと、前記モータの回転角度から定められた条件に従って転舵角度を間接的に検出する回転センサと、前記直動機構における直動出力部の位置から定められた条件に従って転舵角度を間接的に検出する位置センサと、を備え、
前記制御部は、前記角度センサ、前記回転センサおよび前記位置センサのうち少なくともいずれか二つのセンサの出力信号を互いに比較し定められた判定基準に従って前記転舵角度検出手段の異常を判定する転舵システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の転舵機能付き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転舵に付加する転舵、または後輪転舵等の補助的な転舵を行う機能を備えた転舵機能付きハブユニット、転舵システム、および転舵機能付き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の技術に関する。
【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】
車両のジオメトリは、走行性の安定と安全性に影響する。
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１，２が提案されている。特許文献１では、ナックルアームとジョイント位置を相対的に変化させて、ステアリングジオメトリを変化させる。特許文献２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輪独立転舵の機構につき、特許文献３で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２６９７２号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１２２０６３３７号明細書
【特許文献３】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】
【０００５】
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、車輪に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。
【０００６】
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。
【０００７】
特許文献１，２の提案によると、ステアリングジオメトリを変更させることができるが次の課題がある。
特許文献１では、前述のようにナックルアームとジョイント位置を相対的に変化させてステアリングジオメトリを変化させているが、このような部分で車両のジオメトリを変化させるほどの大きな力を得るモータアクチュエータを備えることは、空間の制約上、非常に困難である。また、この位置での変化による車輪角の変化が小さく、大きな効果を得るためには、大きく変化させる、つまり大きく動かす必要がある。
【０００８】
特許文献２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うえ、制御が複雑になる。
特許文献３は、４輪独立転舵の車両にしか適用出来ず、また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、大きな動力が必要となる。このため、モータを大きくするが、モータを大きくす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。
【０００９】
上記のように従来の補助的な転舵機能を備えた機構は、車両において車輪のトー角度またはキャンバー角度を任意に変更することを目的としているため、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量増となる。
【００１０】
車両において、車輪のトー角度またはキャンバー角度を任意に変更するためには、複雑な構成が必要であり、構成部品が多くなる。
車両の操縦・安定性を向上させるためには、左右の車輪の転舵角度を正確に転舵させる必要がある。転舵用のアクチュエータ内にセンサを設けても、アクチュエータの剛性を含むため個体差があり、微小な角度（約±５ｄｅｇ）の範囲内で正確な転舵角度を採ることが難しい。前記剛性としては、例えば、歯車等のバックラッシ、直動機構のバックラッシ、アクチュエータのケース剛性等が挙げられる。
また、１つのセンサのみで転舵角度を制御している場合、そのセンサが異常となった場合に、車両の走行性等に支障をきたすおそれがある。
【００１１】
この発明の目的は、車両の操縦・安定性を向上させることができる転舵機能付きハブユニット、転舵システム、および転舵機能付き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】
【００１２】
この発明の転舵機能付きハブユニットは、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転動用アクチュエータと、を備え、
前記ハブユニット本体の前記転舵軸心回りの回転角度を検出する転舵角度検出手段を備えた。
【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、転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、車輪毎に独立して転舵が行え、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。
そのため、前輪等の転舵輪および後輪等の非転舵輪のいずれに用いてもよい。転舵輪に用いる場合は、ステアリング装置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転舵に付加して、左右の車輪個別の、または左右輪連動した車輪の微小な転舵角度変化を行わせる機構となる。
【００１４】
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ができる。このように走行中に車輪の転舵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。さらに、左右の操舵輪の転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度の量を調整することで、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。
【００１５】
このように車輪の転舵角度を変化させることで、車両の挙動を制御するためには、正確に車輪の転舵角度を制御する必要がある。
この構成によると、特に、ハブユニット本体の前記転舵軸心回りの回転角度を検出する転舵角度検出手段を備えたため、例えば、転舵用アクチュエータ内に設けた転舵角度を検出するセンサに異常が発生した場合でも、前記転舵角度検出手段を用いて車輪の角度を所望の角度に正確に制御することが可能となる。また転舵用アクチュエータの剛性に起因する個体差があっても、例えば、複数の転舵角度検出手段の出力信号の関係を予め試験等により設定しておくことで、微小な転舵角度の範囲内で正確な転舵角度を採ることが可能となる。したがって、車両の操縦・安定性を向上させることができる。
【００１６】
前記転舵角度検出手段は、転舵角度を直接検出する角度センサであり、この角度センサが転舵軸上に設けられていてもよい。このように角度センサが転舵軸上に設けられている場合、ハブベアリングの微小な角度変化を正確に出力することができる。これにより車輪の角度を所望の角度により正確に制御することが可能となる。
【００１７】
この発明の転舵システムは、この発明の上記いずれかの構成の転舵機能付きハブユニットと、この転舵機能付きハブユニットの前記転動用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた転舵システムであって、前記制御装置は、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。
【００１８】
この構成によると、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、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、運転者のハンドル操作による転舵に付加して車輪の転舵角度を任意に変更することができる。
【００１９】
前記転舵用アクチュエータは、モータと、このモータの回転出力を往復直線動作に変換する直動機構とを備え、前記転舵角度検出手段は、転舵角度を直接検出する角度センサと、前記モータの回転角度から定められた条件に従って転舵角度を間接的に検出する回転センサと、前記直動機構における直動出力部の位置から定められた条件に従って転舵角度を間接的に検出する位置センサと、を備え、
前記制御部は、前記角度センサ、前記回転センサおよび前記位置センサのうち少なくともいずれか二つのセンサの出力信号を互いに比較し定められた判定基準に従って前記転舵角度検出手段の異常を判定してもよい。
前記各定められた条件、前記定められた判定基準は、それぞれ設計等によって任意に定める条件、判定基準であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な条件、判定基準を求めて定められる。
【００２０】
この構成によると、制御部は、複数のセンサの出力信号を車輪の転舵角度に変換して、全て一致している場合、前記転舵角度検出手段が正常状態と判定し制御を維持することができる。制御部は、前記車輪の転舵角度が不一致の場合、いずれかの転舵角度検出手段が異常状態と判定し得る。
【００２１】
この発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成の転舵機能付き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、この発明の転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。前輪は一般的に転舵輪とされるが、転舵輪にこの発明の転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、後輪は一般的に非転舵輪とされるが、非転舵輪に適用した場合は、非転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】
【００２２】
この発明の転舵機能付きハブユニットは、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転動用アクチュエータと、を備え、前記ハブユニット本体の前記転舵軸心回りの回転角度を検出する転舵角度検出手段を備えた。このため、車両の操縦・安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る転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】同転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】同転舵機能付ハブユニットの外観を示す斜視図である。
【図４】同転舵機能付ハブユニットの側面図である。
【図５】（Ａ）は、同転舵機能付ハブユニットの平面図、（Ｂ）は、図５（Ａ）の一部の部分拡大図である。
【図６】図４のVI - VI線断面図である。
【図７】同転舵機能付ハブユニットの直動機構の水平断面図である。
【図８】同転舵機能付ハブユニットの転舵用アクチュエータを制御する制御装置のブロック図である。
【図９】実施形態の転舵機能付ハブユニットが適用される車両の一例の模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１の実施形態＞
この発明の第１の実施形態に係る転舵機能付ハブユニットを図１ないし図８と共に説明する。
＜転舵機能付ハブユニットの概略構造＞
図１に示すように、この転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、転舵用アクチュエータ５と、後述する複数の転舵角度検出手段とを備える。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、転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。転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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、主な転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、この実施形態の補助転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。
【００２７】
＜転舵機能付ハブユニット１の設置箇所＞
この転舵機能付ハブユニット１は、この実施形態では転舵輪、具体的には図９に示すように、車両１０の前輪９Ｆのステアリング装置１１による転舵に付加して左右輪個別に微小な角度（約±５ｄｅｇ）を転舵させる機構として、懸架装置１２の足回りフレーム部品であるナックル６に一体に設けられる。
【００２８】
図２に示すように、ステアリング装置１１は、ハンドル（図示せず）の操作に応じて車輪９を転舵させる装置である。同図２は、足回りの様子を上方から見た図である。この転舵機能付ハブユニット１のステアリング結合部６ｄ（後述する）には、通常の車両用のステアリング装置１１がタイロッド１４を介して連結されており、運転者のハンドル操作によって車輪９を操舵することを可能としている。この転舵機能付ハブユニット１は、この他に、前輪転舵に対する補助として後輪９Ｒ（図９）の転舵を行う機構として用いてもよい。懸架装置１２（図９）としては、ストラット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のいずれかが適用される。
【００２９】
＜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、後述の補助転舵力受け部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。
【００３０】
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。
【００３１】
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４）に取付けられる。
【００３２】
＜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、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に後述するように嵌合された外輪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。
【００３３】
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。
【００３４】
図５（Ａ）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。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５（Ａ））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。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。図６に示すように、この嵌合孔に外輪４ｂが嵌合されている。
【００３５】
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。
【００３６】
図２に示すように、補助転舵力受け部１７は、ハブベアリング１５の外輪１９に補助転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したアーム部として設けられている。この補助転舵力受け部１７は、ジョイント部８を介して、転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、転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、つまり補助転舵させられる。
【００３７】
＜転舵用アクチュエータ５＞
図３に示すように、転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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
＜転舵角度検出手段について＞
図５〜図７に示すように、複数（この例では３つ）の転舵角度検出手段Ｓは、ハブユニット本体２の転舵軸心Ａ回りの回転角度を検出する。図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、複数の転舵角度検出手段Ｓにおける一つは、転舵角度を直接検出する角度センサＳａであり、転舵軸上に設けられている。この角度センサＳａは、回転側の押圧部材２４の上面に設けられたエンコーダＳａａと、固定側のユニット支持部材３に設けられエンコーダＳａａに対し隙間を空けて対峙する磁気センサ部Ｓａｂとを有する。
【００４３】
図５（Ｂ）に示すように、この例のエンコーダＳａａは、円周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に着磁された磁気トラックを有する磁気エンコーダである。なお押圧部材２４自体にエンコーダＳａａを形成してもよい。その他エンコーダＳａａは、図示しないが円周方向に凹部と凸部が交互に並ぶ歯車形状とされた磁性体の金属材料から成るパルサーリングであってもよい。磁気センサ部Ｓａｂの出力信号は、後述する目標左右輪タイヤ角度計算部１５９（図８）に与えられる。目標左右輪タイヤ角度計算部１５９（図８）では、例えば、前記出力信号をパルス化しこのパルス数に基づいて転舵角度を演算する。
【００４４】
図６および図７に示すように、複数の転舵角度検出手段Ｓは、転舵角度を間接的に検出する回転センサＳｂおよび位置センサＳｃを有する。図６に示すように、回転センサＳｂは、モータ２６のステータ，ロータ間の相対的な回転角度を表す信号を検出して出力する。この回転センサＳｂは、ロータの回転出力軸２６ａの外周面に設けられる被検出部Ｓｂａと、ケース６ｂ内のモータ収容部に設けられ被検出部Ｓｂａに対し例えば径方向に対向して近接配置される検出部Ｓｂｂとを有する。回転センサＳｂの出力信号は、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９（図８）に与えられる。このような回転センサＳｂとして例えばレゾルバ等が適用される。なお回転センサＳｂは、転舵角度を検出すると共にモータ２６の回転制御に用いられる。
【００４５】
図７に示すように、位置センサＳｃは、直動機構２５における直動出力部２５ａの位置から定められた条件に従って転舵角度を間接的に検出する。この位置センサＳｃは、例えば、磁気式のセンサが適用される。位置センサＳｃは、磁気ターゲットと、磁気センサ部Ｓｃａとを有する。前記磁気ターゲットは、直動する直動出力部２５ａに設けられた永久磁石からなる。ケース６ｂ内の前記直動機構収容部に前記磁気センサ部Ｓｃａが設けられる。この磁気センサ部Ｓｃａは、所定位置の前記磁気ターゲットに対し半径方向に対向するように配置される。前記磁気センサ部Ｓｃａとして、例えば、ホールＩＣ等が適用される。磁気センサ部Ｓｃａは、前記磁気ターゲットの磁力を読み取り、直動出力部２５ａの軸方向位置を検出する。この磁気センサ部Ｓｃａの出力信号は、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９（図８）に与えられる。
【００４６】
＜転舵システムについて＞
図３に示すように、この転舵システムは、この転舵機能付ハブユニット１と、この転舵機能付ハブユニット１の転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。制御部３０は、
角度センサＳａ、回転センサＳｂ（図８）および位置センサＳｃ（図８）のうち少なくともいずれか一つの出力、および上位制御部３２から与えられた補助転舵角指令信号（転舵角指令信号）に応じた電流指令信号を出力する。
【００４７】
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転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、例えば、図示外のスイッチング素子を用いたハーフブリッジ回路を構成し、前記スイッチング素子の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転舵に付加して、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度の量を調整し得る。
【００４８】
＜制御部３０の詳細構成について＞
図８に示すように、制御部３０は、規範横加速度計算部１５２、右輪タイヤ角度計算部１５３、左輪タイヤ角度計算部１５４、右輪路面摩擦係数計算部１５５、目標ヨーレート計算部１５６、左輪路面摩擦係数計算部１５７、目標ヨーレート補正部１５８、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９、右輪指令値計算部１６０、および左輪指令値計算部１６１を備える。
【００４９】
右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４は、所定の周期で、上位制御部３２から操舵角情報および車高情報を取得する。右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４は、取得した操舵角情報および車高情報に基づいて、この転舵システムが転舵を行うタイヤ（車輪）の現在の角度を算出する。右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４は、算出したタイヤ角度情報を規範横加速計算部１５２に出力する。
【００５０】
規範横加速度計算部１５２は、上位制御部３２から取得した車速情報、ならびに前記タイヤ角度情報に基づいて、規範横加速度の計算を行う。すなわち、規範横加速度計算部１５２は、右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４からタイヤ角度情報で表されるタイヤ角度、車速情報で表される車速に基づいて、規範横加速度の計算を行う。規範横加速度計算部１５２は、算出した規範横加速度を規範横加速度情報として右輪路面摩擦係数算出部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７に出力する。
【００５１】
右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７は、上位制御部３２から取得する実横加速度情報および規範横加速度計算部１５２から入力される規範横加速度情報に基づいて、路面摩擦係数の計算を行う。具体的には、右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７は、規範横加速度計算部１５２から規範横加速度情報と、右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４からタイヤ角度情報を取得し、予め定められたマップに基づいて、実横加速度／規範横加速度とタイヤ角度とから、路面摩擦係数を算出する。前記マップには、実横加速度／規範横加速度と、タイヤ角度と、摩擦係数との関係が定められている。このマップは例えば試験またはシミュレーション等により定められる。
【００５２】
右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７は、算出した右輪の路面摩擦係数である右輪路面摩擦係数情報と、左輪の路面摩擦係数である左輪路面摩擦係数情報を目標ヨーレート補正部１５８に出力する。
目標ヨーレート計算部１５６は、上位制御部３２から取得する車速情報および操舵角情報に基づいて、目標ヨーレートを計算し、この算出した目標ヨーレートを目標ヨーレート情報として目標ヨーレート補正部１５８に出力する。
【００５３】
目標ヨーレート補正部１５８は、前記右輪路面摩擦係数情報および前記左輪路面摩擦係数情報と、前記目標ヨーレート情報を取得し、前記右輪路面摩擦係数情報および前記左輪路面摩擦係数情報で表される路面摩擦係数に応じて目標ヨーレートの補正を行う。目標ヨーレート補正部１５８は、この補正後の目標ヨーレートを補正後ヨーレート情報として目標左右輪タイヤ角度計算部１５９へ出力する。
【００５４】
目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、前記補正後ヨーレート情報と、上位制御部３２から実ヨーレート情報、アクセル指令値およびブレーキ指令値と、右輪路面摩擦係数計算部１５５から右輪路面摩擦係数情報、左輪路面摩擦係数計算部１５７から左輪路面摩擦係数情報を取得し、左右輪のタイヤ角度の目標値である目標左右輪タイヤ角度を計算する。目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、計算した左右輪それぞれの目標タイヤ角度を目標タイヤ角度情報として、右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１へ出力する。
【００５５】
右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１は、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９から目標タイヤ角度情報を、右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４から、現在のタイヤ角度を表すタイヤ角度情報を取得する。取得後、右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１は、目標タイヤ角度情報で表される目標タイヤ角度と、現在のタイヤ角度とを比較し、偏差量に応じて右輪の転舵機能付ハブユニット１および左輪の転舵機能付ハブユニット１のそれぞれを転舵させる量を表す右輪転舵量情報および左輪転舵量情報を生成する。右輪指令値計算部１６０は、生成した右輪転舵量情報（電流指令信号）を右輪用のアクチュエータ駆動制御部３１へ出力する。左輪指令値計算部１６１は、生成した左輪転舵量情報（電流指令信号）を左輪用のアクチュエータ駆動制御部３１へ出力する。
【００５６】
各アクチュエータ駆動制御部３１は、右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１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舵用アクチュエータ５（図３）を駆動制御する。具体的には、左右輪のアクチュエータ駆動制御部３１，３１は、右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１から右輪転舵量情報および左輪転舵量情報が入力されると、原則として（正常時には）、現在の左右輪の転舵角を表す各モータ２６（図３）の位置情報である回転センサＳｂの出力信号を取得する。
【００５７】
各アクチュエータ駆動制御部３１は、前記右輪転舵量情報および前記左輪転舵量情報に基づいて、各モータ２６（図３）の目標位置を決定し、各モータ２６（図３）へ流す電流を出力し、左右輪の角度センサＳａ、位置センサＳｃおよび回転センサＳｂの舵角情報を出力する。すなわち左右の転舵機能付きハブユニット１，１にそれぞれ設けられた回転センサＳｂ、位置センサＳｃおよび角度センサＳａの出力信号は、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９に返され左右輪の転舵角度に変換される。なお回転センサＳｂの出力信号は、減速機２７の減速比等を考慮して転舵角度に変換される。
【００５８】
目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、各輪において、変換された三つの転舵角度を互いに比較し全てが一致している場合、回転センサＳｂ、位置センサＳｃおよび角度センサＳａが全て正常状態と判定し各転舵用アクチュエータ５（図３）の駆動制御を維持する。いずれかの転舵角度に不一致がある場合、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、いずれかのセンサが異常状態と判断して、上位制御部３２および各アクチュエータ駆動制御部３１に異常発生情報を出力する。
【００５９】
これにより上位制御部３２は、例えば、警告灯、警告音等により運転者に異常状態を報知する制御を行う。これと共に各アクチュエータ駆動制御部３１は、各転舵用アクチュエータ５（図３）の駆動制御を停止する。またいずれか一つのセンサから変換された転舵角度のみが、他の二つのセンサから変換された転舵角度に対し不一致となっている場合、不一致となったセンサの使用を中止し他のセンサを用いて各転舵用アクチュエータ５（図３）の駆動制御を維持することも可能である。
【００６０】
＜作用効果＞
以上説明した転舵機能付きハブユニット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、転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９毎に独立して転舵が行え、また車両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。
そのため、前輪等の転舵輪および後輪等の非転舵輪のいずれに用いてもよい。転舵輪に用いる場合は、ステアリング装置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転舵に付加して、左右の車輪個別の、または左右輪連動した車輪の微小な転舵角度変化を行わせる機構となる。
【００６１】
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ができる。このように走行中に車輪の転舵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。さらに、左右の操舵輪の転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度の量を調整することで、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。
【００６２】
このように車輪９の転舵角度を変化させることで、車両の挙動を制御するためには、正確に車輪の転舵角度を制御する必要がある。
この構成によると、特に、ハブユニット本体２の前記転舵軸心Ａ回りの回転角度を検出する複数の転舵角度検出手段Ｓを備えたため、複数の転舵角度検出手段Ｓのうちのいずれか１つに異常が発生した場合でも、他の転舵角度検出手段を用いて車輪９の角度を所望の角度に正確に制御することが可能となる。
【００６３】
また転舵用アクチュエータ５の剛性に起因する個体差があっても、複数の転舵角度検出手段Ｓの出力信号の関係を予め試験等により設定しておくことで、微小な転舵角度の範囲内で正確な転舵角度を採ることが可能となる。したがって、車両の操縦・安定性を向上させることができる。
複数の転舵角度検出手段Ｓの一つとして、角度センサＳａが転舵軸上に設けられているため、ハブベアリング１５の微小な角度変化を正確に出力することができる。これにより車輪９の角度を所望の角度により正確に制御することが可能となる。
【００６４】
＜他の実施形態について＞
第１の実施形態では、図２に示すように、アクチュエータ本体７の略全体がケース６ｂに覆われているが、この例に限定されるものではない。他の実施形態として、例えば、アクチュエータ本体７のうちモータ２６が、ケース６ｂから露出して同ケース６ｂの外表面に取り付けられる所謂外付け構造であってもよい。この場合、既製品のモータを用いることができるうえ、モータを容易に交換することができる等、メンテナンス性を高めることが可能となる。
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。
【００６５】
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】
【００６６】
２…ハブユニット本体
３…ユニット支持部材
５…転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
１２…懸架装置
１５…ハブベアリング
２５…直動機構
２６…モータ
２９…制御装置
３０…制御部
３１…アクチュエータ駆動制御部
Ｓ…転舵角度検出手段
Ｓａ…角度センサ，Ｓｂ…回転センサ，Ｓｃ…位置センサ
【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】
2019151230.tif 000009
【図８】
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【図９】
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