(57)【要約】【課題】車両の安全性を確保したまま、車両走行の状況に応じて、車両の運動性能を向上することができる車両システムおよびそれを備えた車両を提供する。【解決手段】この車両システムＳＳは、操舵量の指令に従い左右の前輪９Ｆ，９Ｆを操舵する第１のステアリング装置１１と、左右の前輪９Ｆ，９Ｆを支持する支持部材にそれぞれ設けられた操舵用アクチュエータの駆動により左右の前輪９Ｆ，９Ｆを個別に操舵する第２のステアリング装置１５０と、車速およびステアリング角度を含む車両情報を検出する車両情報検出部１１０と、左右の後輪９Ｒ，９Ｒを独立に駆動する左右独立駆動装置１６２とを備える。また車速およびステアリング角度に応じて、左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度を調整するように各操舵用アクチュエータを制御すると共に左右の後輪９Ｒ，９Ｒを個別に駆動または回生制動するように左右独立駆動装置１６２を制御する制御装置ＣＵを備えた。【選択図】図１
2019202571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い車両の左右の前輪を操舵する第１のステアリング装置と、
前記左右の前輪を支持する支持部材にそれぞれ設けられた操舵用アクチュエータの駆動により前記左右の前輪を個別に操舵する第２のステアリング装置と、
車速およびステアリング角度を含む車両情報を検出する車両情報検出部と、
左右の後輪を独立に駆動する左右独立駆動装置と、を備え、
少なくとも前記車速およびステアリング角度のいずれか一方の情報に応じて、前記左右の前輪の角度を調整するように前記各操舵用アクチュエータを制御すると共に前記左右の後輪を個別に駆動または回生制動するように前記左右独立駆動装置を制御する制御装置を備えた車両システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両システムにおいて、前記第２のステアリング装置は、
前記各前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、
懸架装置の前記支持部材である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する前記操舵用アクチュエータと、を備える車両システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両システムにおいて、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車両システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両システムにおいて、前記操舵用アクチュエータは、前記前輪からの逆入力を防止する逆入力防止機構を備える車両システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両システムにおいて、前記左右独立駆動装置は、インホイールモータを有する車両システム。
【請求項６】
請求項５に記載の車両システムにおいて、前記インホイールモータは、前記車両のブレーキロータの内径よりも半径方向内方にステータが配置された車両システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の車両システムにおいて、前記インホイールモータは、ロータがステータの半径方向外方に位置するアウターロータ型である車両システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両システムにおいて、前記左右独立駆動装置は、２モータ式オンボードモータを有する車両システム。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の車両システムにおいて、前記制御装置は、定められた条件に従って前記第２のステアリング装置および前記左右独立駆動装置の少なくともいずれか一方の異常を判定する判定手段を有し、前記制御装置は、前記判定手段により前記第２のステアリング装置および前記左右独立駆動装置の少なくともいずれか一方の異常を判定したとき、前記各操舵用アクチュエータおよび前記左右独立駆動装置の制御を中断する車両システム。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両システムを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハンドル操作および車速などの情報によって車両の運動を制御する車両システムおよびそれを備えた車両に関する。
【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。また、車体側に固定された懸架装置が機械的に車輪と接続されているため、例えば、旋回走行時に車両が傾く、または乗車人数（搭載重量）の違いで車体側の沈み込み量（車輪一輪毎の沈み込み量も異なる）が変化することで、車輪の角度に変化が生じる。
【０００５】
通常、車両の高速直進時に直進性を安定させるために、車輪に若干のトーインを付けている。しかし、同時にハンドリング性能が若干低下するため、コーナリング時には操作しにくくなる傾向がある。また、この車輪のトーインの状態は車輪の抵抗が増すため、高速直進時のように直進安定性を必要としない低速度域では燃料消費量を悪化させる。
【０００６】
［特許文献１］
特許文献１には、車両の四輪に制動力を別々に付与して、車両の挙動の安定化を図る車両挙動安定化制御について開示されている。
【０００７】
［特許文献２］
特許文献２のように、ヨーモーメントを制御して車両の旋回制御を行う技術についても知られている。また、車両の操舵角などに応じて、車両のヨーモーメントをフィードフォワード制御およびフィードバック制御する技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５９８８５６０号公報
【特許文献２】特許第４３８０３０７号公報
【特許文献３】特開平９−５８５１５号公報
【特許文献４】特開２００１−３２２５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
車輪とステアリング装置が機械的に連結されている従来の車両においては、車輪のトー角を走行中に変更することができない。したがって、低速域では前輪の左右輪の舵角差が不足して内外輪のタイヤ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タイヤの早期摩耗の原因となる。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ズさが損なわれ、最小回転半径が大きくなるといった課題がある。
また、高速域では、レーンチェンジまたは危険回避等で急ハンドルを切った場合に、前輪のみの操舵では、大きなヨーが発生して横滑りしてしまうといった課題があった。
【００１０】
これらの課題の解決のために、補助転舵機能付ハブベアリングを前輪となる左右の車輪に備え、これら左右の車輪の操舵角度を制御することで、車両の運動性能を大幅に改善させることが可能となる（特願２０１７−１８６４４１、特願２０１７−１８５６９５）。しかし、車両の運動性能が改善されるため旋回時の進入速度を上げることが可能となるが、前輪駆動車の場合は後輪（従動輪）に滑りが発生し、車両の挙動が不安定になる可能性がある。
【００１１】
この発明の目的は、車両の安全性を確保したまま、車両走行の状況に応じて、車両の運動性能を向上することができる車両システムおよびそ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】
この発明の車両システムＳＳは、
操舵指令装置２００，２００Ａが出力する操舵量の指令に従い車両１００の左右の前輪９Ｆ，９Ｆを操舵する第１のステアリング装置１１と、
前記左右の前輪９Ｆ，９Ｆを支持する支持部材にそれぞれ設けられた操舵用アクチュエータ５の駆動により前記左右の前輪９Ｆ，９Ｆを個別に操舵する第２のステアリング装置１５０と、
車速およびステアリング角度を含む車両情報を検出する車両情報検出部１１０と、
左右の後輪９Ｒ，９Ｒを独立に駆動する左右独立駆動装置１６２，１６２Ａと、を備え、
少なくとも前記車速およびステアリング角度のいずれか一方の情報に応じて、前記左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度を調整するように前記各操舵用アクチュエータ５を制御すると共に前記左右の後輪９Ｒ，９Ｒを個別に駆動または回生制動するように前記左右独立駆動装置１６２，１６２Ａを制御する制御装置ＣＵを備えた。
制御装置ＣＵは、車速およびステアリング角度のいずれか一方または両方と、他の変数も含めて各制御対象を制御してもよい。
【００１３】
この構成によると、第１のステアリング装置１１は、操舵指令装置２００，２００Ａが出力する操舵量の指令に従い左右の前輪９Ｆ，９Ｆを操舵する。第２のステアリング装置１５０は、第１のステアリング装置１１による左右の前輪９Ｆ，９Ｆの操舵に付加して左右輪９Ｆ，９Ｆ個別に微小な角度を操舵させる機構である。第１のステアリング装置１１のタイロッド等に連結される支持部材に、第２のステアリング装置１５０が設けられる。制御装置ＣＵは、少なくとも車速およびステアリング角度のいずれか一方の情報に応じて、左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度を調整するように各操舵用アクチュエータ５を制御すると共に左右の後輪９Ｒ，９Ｒを個別に駆動または回生制動するように左右独立駆動装置１６２，１６２Ａを制御する。運転者のハンドル操作等による車両運動の挙動につき、前輪９Ｆ，９Ｆを第２のステアリング装置１５０で左右別々に修正操舵し、さらに後輪９Ｒ，９Ｒの駆動力または回生制動力を制御することで、車両１００の姿勢制御を適切に行うことが可能となる。
【００１４】
例えば低速域では、制御装置ＣＵは、左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度をそれぞれ別々に切り増し、アッカーマンジオメトリに近づくように設定することで、走行抵抗を増大させることがなく、スムーズな旋回をさせることができる。さらに制御装置ＣＵは、前輪９Ｆ，９Ｆの操舵角に応じて、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回内輪側を逆駆動（回生制動）、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回外輪側を正駆動とすることにより、前輪９Ｆ，９Ｆのみで操舵する場合より最小回転半径を小さくできる。
【００１５】
例えば高速域では、制御装置ＣＵは、左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度をそれぞれ別々に操舵することにより、パラレルジオメトリに近づくように設定することで、スムーズな旋回をさせることができる。さらに制御装置ＣＵは、前輪９Ｆ，９Ｆの操舵角に応じて、旋回開始時には後輪９Ｒ，９Ｒの旋回内輪側を逆駆動（回生制動）、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回外輪側を正駆動とすることにより、旋回力を増やし、旋回がし易くなる。また、後輪９Ｒの横滑り発生時には後輪９Ｒ，９Ｒの旋回内輪側を正駆動、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回外輪側を逆駆動とすることにより、横滑りを抑えることが可能となるため、車線変更などでの車両１００の走行安定性を向上することが可能となる。
その他第２のステアリング装置１５０等に異常が発生した場合、運転者のハンドル操作によって第１のステアリング装置１１を作動させて車両１００を確実に停止できる状態まで移動させることができ、安全性の向上を図れる。
【００１６】
前記第２のステアリング装置１５０は、
前記各前輪９Ｆ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の前記支持部材である足回りフレーム部品６に設けられ、前記ハブユニット本体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、
前記ハブユニット本体２を前記転舵軸心Ａ回りに回転駆動する前記操舵用アクチュエータ５と、を備えるものであってもよい。
【００１７】
この構成によると、各前輪９Ｆ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回りに一定の範囲で自由に回転させることができる。このため、既存の車両の基本構造を変更することなく簡単な構造で前輪毎に独立して操舵が行え、また車速およびステアリング角度などに応じて、各前輪９Ｆの角度を独立して調整することができる。
【００１８】
前記制御装置ＣＵ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１５１と、この補助操舵制御部１５１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５を駆動制御するアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌとを有するものであってもよい。
【００１９】
この構成によると、補助操舵制御部１５１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３１Ｒ，３１Ｌは、補助操舵制御部１５１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。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左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度を任意に変更することができる。
【００２０】
前記操舵用アクチュエータ５は、前記前輪９Ｆからの逆入力を防止する逆入力防止機構２５ｂを備えるものであってもよい。この構成によると、操舵用アクチュエータ５の制御を停止した状態で前輪９Ｆを支持するハブベアリング１５のふらつきを抑えることが可能となる。
【００２１】
前記左右独立駆動装置１６２は、インホイールモータ１６２ａを有するものであってもよい。
前記インホイールモータ１６２ａは、前記車両１００のブレーキロータ２１ａの内径よりも半径方向内方にステータ１７３が配置されたものであってよい。この場合、ブレーキロータ２１ａ内にインホイールモータ１６２ａを設置するスペースを確保してこのインホイールモータ１６２ａをコンパクトに収めることができる。
【００２２】
前記インホイールモータ１６２ａは、ロータ１７２がステータ１７３の半径方向外方に位置するアウターロータ型であってもよい。この場合、インナーロータ型のモータよりもロータ１７２とステータ１７３とが対向する面積を増やすことができる。これにより、限られた空間内で出力トルクを最大化することが可能となる。
【００２３】
前記左右独立駆動装置１６２Ａは、二モータ式オンボードモータ１６２ｃを有するものであってもよい。
【００２４】
前記制御装置ＣＵは、定められた条件に従って前記第２のステアリング装置１５０および前記左右独立駆動装置１６２，１６２Ａの少なくともいずれか一方の異常を判定する判定手段３３を有し、前記制御装置ＣＵは、前記判定手段３３により前記第２のステアリング装置１５０および前記左右独立駆動装置１６２，１６２Ａの少なくともいずれか一方の異常を判定したとき、前記各操舵用アクチュエータ５および前記左右独立駆動装置１６２，１６２Ａの制御を中断するものであってもよい。
前記定められた条件は、設計等によって任意に定める条件であって、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を求めて定められる。
【００２５】
この構成によると、第２のステアリング装置１５０および前記左右独立駆動装置１６２，１６２Ａの少なくともいずれか一方の異常が発生したとき、各操舵用アクチュエータ５および左右独立駆動装置１６２，１６２Ａの制御を中断し、運転者のハンドル操作により第１のステアリング装置１１を駆動させて前輪９Ｆ，９Ｆを操舵させて車両１００を路肩等の退避位置まで移動させることができ、安全を確保することができる。
【００２６】
この発明の車両１００は、この発明の上記の構成の車両システムＳＳを備えている。そのため、この発明の車両システムＳＳにつき前述した各効果が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明の車両システムは、操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い車両の左右の前輪を操舵する第１のステアリング装置と、前記左右の前輪を支持する支持部材にそれぞれ設けられた操舵用アクチュエータの駆動により前記左右の前輪を個別に操舵する第２のステアリング装置と、車速およびステアリング角度を含む車両情報を検出する車両情報検出部と、左右の後輪を独立に駆動する左右独立駆動装置と、を備え、少なくとも前記車速およびステアリング角度のいずれか一方の情報に応じて、前記左右の前輪の角度を調整するように前記各操舵用アクチュエータを制御すると共に前記左右の後輪を個別に駆動または回生制動するように前記左右独立駆動装置を制御する制御装置を備えたため、車両の安全性を確保したまま、車両走行の状況に応じて、車両の運動性能を向上することができる。
【００２８】
この発明の車両は、この発明の上記の構成の車両システムを備えているため、車両の安全性を確保したまま、車両走行の状況に応じて、車両の運動性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る車両システムの概念構成を概略示す図である。
【図２】同車両システムにおける第２のステアリング装置の機構部およびその周辺の構成を示す縦断面図である。
【図３】同第２のステアリング装置の機構部等の構成を示す水平断面図である。
【図４】同第２のステアリング装置の機構部の外観を示す斜視図である。
【図５】同第２のステアリング装置の機構部の分解正面図である。
【図６】同第２のステアリング装置の機構部の正面図である。
【図７】同第２のステアリング装置の機構部の平面図である。
【図８】図６のVIII - VIII線断面図である。
【図９】同車両システムの概念構成を示すブロック図である。
【図１０】同第２のステアリング装置により操舵可能な前輪の作動範囲とステアリング角度との関係を示す図である。
【図１１】車速と前輪の補正舵角係数との関係を示す図である。
【図１２】同車両システムにおけるインホイールモータの断面図である。
【図１３】図１２のXIII- XIII線断面図である。
【図１４】同車両システムにおける左右独立駆動装置のブロック図である。
【図１５】低速左旋回時の車両システムの動作を概略示す概念図である。
【図１６】高速レーンチェンジ時の車両システムの動作を概略示す概念図である。
【図１７】同第２のステアリング装置の補助操舵制御部の構成を示すブロック図である。
【図１８】実横加速度／規範横加速度およびタイヤ角度と摩擦係数の関係例を示すグラフである。
【図１９】この発明の他の実施形態に係る車両システムの概念構成を概略示す図である。
【図２０】この発明のさらに他の実施形態に係る車両システムの概念構成を概略示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［第１の実施形態］
この発明の第１の実施形態を図１ないし図１８と共に説明する。
図１は、この実施形態に係る車両システムＳＳを搭載した自動車等の車両１００の概念構成を概略示す図である。車両１００は、前輪となる左右の車輪９Ｆ，９Ｆと、後輪となる左右の車輪９Ｒ，９Ｒとを有する４輪車両であり、駆動方式は前輪駆動である。この前輪駆動の駆動源として、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関ＥＮＧ、または図示外の電動モータ、または両者を組み合わせたハイブリッド型の駆動源が適用される。
【００３１】
この車両システムＳＳは、操舵機能付ハブユニット１（図２）を含む第２のステアリング装置１５０を前輪に、左右独立駆動装置１６２を後輪に適用している。
この車両システムＳＳは、車両１００の前輪の操舵を行うステアリングシステム１０１と、左右の後輪を独立に駆動する左右独立駆動装置１６２と、ＥＣＵ１３０とを備える。ステアリングシステム１０１は、車両１００の操舵を行うための第１，第２のステアリング装置１１，１５０と、車両情報検出部１１０とを備える。
第１のステアリング装置１１は、ハンドル２００等の操舵指令装置に対する運転者の操作により車両１００の前輪となる左右の車輪９Ｆ，９Ｆを転舵させる装置であり、この実施形態では前輪操舵形式とされている。
【００３２】
第２のステアリング装置１５０は、車両１００の状態に応じた制御によって補助的な操舵を行う装置である。第２のステアリング装置１５０は、各車輪９Ｆの向きの補正を目的とするため、操舵の範囲は±数度に制限されている。この第２のステアリング装置１５０は、機構部１５０ａと、制御部１５０ｂとを有する。
【００３３】
機構部１５０ａは、補助操舵の対象となる車輪９Ｆ，９Ｆ毎に設けられる機構である。この機構部１５０ａは、車両１００のタイヤハウジング１０５内に設けられて操舵用アクチュエータ５（図２）の駆動により車輪９Ｆ，９Ｆを個別に操舵させる。制御部１５０ｂは、車両情報検出部１１０により検出された車両１００の状態を表す車両情報に基づいて、前輪となる左右の車輪９Ｆ，９Ｆを個別に転舵させる。
【００３４】
換言すれば、ステアリングシステムＳＳは、
車両１００の前輪となる左右の車輪９Ｆ，９Ｆが機械的に連動し、前記操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い車両１００の前輪となる左右の車輪９Ｆ，９Ｆを、これら左右の車輪９Ｆ，９Ｆが設置される懸架装置１２の左右の足回りフレーム部品であるナックル６，６の角度変更によって操舵する第１のステアリング装置１１と、
左右の車輪９Ｆ，９Ｆを支持する支持部材であるナックル６，６にそれぞれ設けられた操舵補助用アクチュエータ５（図２）を駆動することで前記足回りフレーム部品であるナックル６，６に対する車輪９Ｆ，９Ｆの角度を変えて左右の車輪９Ｆ，９Ｆを個別に操舵させる第２のステアリング装置１５０と、
後述する車両情報検出部１１０と、を備える。
【００３５】
車両情報検出部１１０は、車両１００の状態を検出する手段であり、各種のセンサ類の群を称している。車両情報検出部１１０の検出した車両情報は、メインのＥＣＵ１３０を介して第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂに転送される。
ＥＣＵ１３０は、車両１００の全体の協調制御または統括制御を行う制御装置であり、ＶＣＵとも称される。
【００３６】
＜第１のステアリング装置１１の構成＞
第１のステアリング装置１１は、運転者によるハンドル２００に対する入力に応じて、車両１００の前輪となる左右の車輪９Ｆ，９Ｆを連動して操舵するシステムであり、ステアリングシャフト３２、ラックアンドピニオン（図示せず）、タイロッド１４等、周知の機械的な構成を備える。運転者がハンドル２００に対して回転入力を行うと、ステアリングシャフト３２も連動して回転する。ステアリングシャフト３２が回転すると、ラックアンドピニオンによってステアリングシャフト３２と連結されているタイロッド１４が車幅方向に移動することで、車輪９Ｆの向きが変わり、左右の車輪９Ｆ，９Ｆを連動して操舵することが可能である。
【００３７】
＜第２のステアリング装置１５０の概略構成＞
図１および図９に示すように、第２のステアリング装置１５０は、左右の車輪９Ｆ，９Ｆを独立して操舵可能である。この第２のステアリング装置１５０の機構部１５０ａとして右輪ハブユニット１Ｒおよび左輪ハブユニット１Ｌを備える。これら右輪ハブユニット１Ｒおよび左輪ハブユニット１Ｌは、タイヤハウジング１０５内に設けられた操舵用アクチュエータ５（図２）により車輪９Ｆ，９Ｆの操舵を行う。
【００３８】
＜第２のステアリング装置１５０の機構部１５０ａの具体的構成例＞
第２のステアリング装置１５０の機構部１５０ａは、前述のように右輪ハブユニット１Ｒおよび左輪ハブユニット１Ｌを備えるが、これら右輪ハブユニット１Ｒおよび左輪ハブユニット１Ｌは、いずれも図２に示す操舵機能付ハブユニット１として構成されている。
同図２に示すように、このハブユニット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。
【００３９】
図５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。ハブユニット１（図２）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。
図３および図４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。
【００４０】
図２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９Ｆ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９Ｆは、ホイール９ａとタイヤ９ｂとを備える。
【００４１】
図１に示すように、この実施形態のハブユニット１（図２）は、第１のステアリング装置１１による前輪となる左右の車輪９Ｆ，９Ｆの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。第１のステアリング装置１１は、ラックアンドピニオン式とされるが、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。
【００４２】
＜ハブユニット本体２について＞
図２に示すように、ハブユニット本体２は、車輪９Ｆ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４）とを備える。
図８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９Ｆ（図２）とを繋ぐ役目をしている。
【００４３】
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２に示すように、ハブフランジ１８ａａに、車輪９Ｆ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。
【００４４】
図８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３に示すように、各車輪９Ｆには、車両を制動するブレーキ装置であるブレーキ２１が設けられている。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、アウターリング１６または外輪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６）に取付けられる。
【００４５】
＜回転許容支持部品およびユニット支持部材について＞
図８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。
【００４６】
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。
【００４７】
図７および図８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４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７）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８）が嵌合されている。なお図４において、ユニット支持部材３を一点鎖線で表す。
【００４８】
図８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。
【００４９】
図３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、円環部１６ａの外周の一部または外輪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２）回りに回転、つまり操舵させられる。
【００５０】
＜操舵用アクチュエータ５について＞
図４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２）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３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。
【００５１】
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３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。
【００５２】
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（逆入力防止機構）２５ｂ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２５ｂ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。なお、前記台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構２５ｂの代わりに、ウォームギヤ等の逆入力防止機構を採用してもよい。この場合にもタイヤ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。
【００５３】
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】
図４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、および第１のステアリング装置１１（図３）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】
＜車両情報検出部１１０の構成＞
図９に示すように、車両情報検出部１１０は、車両情報を検出しＥＣＵ１３０へ出力する。車両情報検出部１１０は、車速検出部１１１、操舵角検出部１１２、車高検出部１１３、実ヨーレート検出部１１４、実横加速度検出部１１５、アクセルペダルセンサ１１６、およびブレーキペダルセンサ１１７を備える。
【００５６】
車速検出部１１１は、例えば車両が備えるトランスミッションの内部に取り付けたスピードセンサ等のセンサ（図示せず）の出力に基づいて、この車両の速度（車速）を検出し、ＥＣＵ１３０へ車速情報（単に「車速」とも言う）を出力する。
操舵角検出部１１２は、例えば第１のステアリング装置１１が備えるモータ部に取り付けられたレゾルバ等のセンサ（図示せず）の出力に基づいてステアリング角度（操舵角）を検出し、ＥＣＵ１３０へ操舵角情報（単に「ステアリング角度」または「車輪角度」とも言う）を出力する。
【００５７】
車高検出部１１３は、車両１００（図１）のシャーシと地面との距離をレーザ変位計により測定する方法、あるいは車両１００の懸架装置１２（図１）における図示外のアッパーアームまたはロアアームの角度を角度センサにより検出する方法等により、第２のステアリング装置１５０により操舵される各車輪９Ｆ（図１）の車高を検出する。そして、車高検出部１１３は、検出した車高を車高情報としてＥＣＵ１３０へ出力する。
【００５８】
実ヨーレート検出部１１４は、例えば車両１００（図１）に取り付けられたジャイロセンサ等のセンサの出力に基づいて、実ヨーレートを検出し、ＥＣＵ１３０へ実ヨーレート情報を出力する。
実横加速度検出部１１５は、例えば車両１００（図１）に取り付けられたジャイロセンサ等のセンサの出力に基づいて、実横加速度を検出し、ＥＣＵ１３０へ実横加速度情報を出力する。
【００５９】
アクセルペダルセンサ１１６は、運転者によるアクセルペダル２１０への入力を検出し、検出した値をアクセル指令値としてＥＣＵ１３０へ出力する。ブレーキペダルセンサ１１７は、運転者によるブレーキペダル２２０への入力をブレーキ踏力として検出し、検出した値をブレーキ指令値としてＥＣＵ１３０へ出力する。ＥＣＵ１３０は、操舵角指令信号を含む車両情報を第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂに出力する。
またＥＣＵ１３０はトルク指令生成手段１３０ａを備え、このトルク指令生成手段１３０ａは、取得したアクセル指令値およびブレーキ指令値に従ってトルク指令を生成し、このトルク指令を定められた規則に従って内燃機関ＥＮＧ（図１）、左右独立駆動装置１６２に分配して出力する。内燃機関ＥＮＧ（図１）に対するトルク指令は図示外の内燃機関制御手段に伝達され、同内燃機関制御手段によるバルブ開度制御等に用いられる。左右独立駆動装置１６２に対するトルク指令は、制御部１６２ｂ（図１４）に伝達されこの制御部１６２ｂ（図１４）により左右の後輪を個別に駆動または回生制動可能である。
【００６０】
＜第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂ＞
第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂは、ＥＣＵ１３０から、車速情報（車速）、操舵角情報（ステアリング角度）、車高情報、実ヨーレート情報、実横加速度情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含む車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて、補助操舵制御部１５１が右輪用のアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ、左輪用のアクチュエータ駆動制御部３１Ｌを制御することで、右輪ハブユニット１Ｒ、および左輪ハブユニット１Ｌが備えるモータ２６を駆動し、左右の車輪を独立して操舵可能である。
【００６１】
制御部１５０ｂにおいて、前記車両情報である操舵角情報等の各情報と前記モータ２６を駆動する指令値との関係は、例えばマップまたは演算式等を用いて制御規則として定められており、その制御規則を用いて制御を行う。
制御部１５０ｂは、例えば専用のＥＣＵとして設けられるが、メインのＥＣＵ１３０の一部として設けてもよい。
【００６２】
制御部１５０ｂは、前記車速およびステアリング角度に応じて、左右の前輪の角度を調整するように各操舵用アクチュエータ５（図４）を制御する。これと共に、後述の制御部１６２ｂ（図１４）は、ＥＣＵ１３０から取得した前記車速およびステアリング角度に応じて、左右の後輪９Ｒ，９Ｒ（図１）を個別に駆動または回生制動するように左右独立駆動装置１６２（図１４）を制御する。これら制御部１５０ｂ、制御部１６２ｂ（図１４）およびＥＣＵ１３０により制御装置ＣＵ（図１）が構成される。
【００６３】
制御部１５０ｂは、具体的には、ハンドル２００と連結される第１のステアリング装置１１により操舵される車輪角度（ステアリング角度）θＴを、操舵角検出部１１２からＥＣＵ１３０を介して取得する。
図１０に示すように、第２のステアリング装置１５０により操舵可能な前輪の作動範囲を±θｆｍａｘとする。また、図１１に示すように、車速によって前輪の補正舵角係数（切り増し係数）αθｆを決定する。この前輪の補正舵角係数αθｆを使って、前輪の補正舵角量θｆは次式で表現され、制御部１５０ｂ（図９）は、車速によって車輪角度の補正舵角量を決定する。
θｆ＝αθｆ・θｆｍａｘ
【００６４】
前輪の補正舵角係数αθｆについて図１１で説明する。
低速度域（０〜ＶＬＦｋｍ／ｈ以下）では前輪の補正舵角係数αθｆを「１．０」とし、ＶＬＦｋｍ／ｈから車速の上昇に合わせ徐々に補正舵角係数αθｆを減少させ、高速度域（ＶＨＦｋｍ／ｈ以上）では「Ａ」とする。係数Ａ、車速ＶＬＦｋｍ／ｈ、ＶＨＦｋｍ／ｈは、車両情報によって異なる値であり、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により定められる。
【００６５】
＜左右独立駆動装置の具体的構成例＞
図１２および図１３に示すように、左右独立駆動装置１６２は、左右の後輪の駆動・回生トルクを左右別々に制御し、車両の横滑りなどを抑制して安定してスムーズに操作するための装置である。この左右独立駆動装置１６２は、インホイールモータ１６２ａと、このインホイールモータ１６２ａを制御する制御部１６２ｂ（後述する）とを有する。
インホイールモータ１６２ａは、車輪用軸受１６３と、モータを兼用する発電機である電動発電機１６４とを備える。このインホイールモータ１６２ａは、後輪となる左右の車輪９Ｒ，９Ｒ（図１）に駆動力を補助的に与えるものとして小型のインホイールモータを採用しているが、左右の車輪９Ｒ，９Ｒ（図１）を別々に駆動制御できるものであれば、後述するオンボード式でもよい。
【００６６】
＜車輪用軸受１６３について＞
車輪用軸受１６３は、固定輪である外輪１６５と、複列の転動体１６６と、回転輪であるハブ輪１６７とを有する。外輪１６５とハブ輪１６７との間の軸受空間には、グリースが封入されている。外輪１６５は、複列の軌道面が形成された外輪本体１６５ａと、この外輪本体１６５ａのアウトボード側の外周面に設けられた外輪外周体１６５ｂとを有し、この例では、これら外輪本体１６５ａと外輪外周体１６５ｂとは同一材料から一体形成されている。
【００６７】
ハブ輪１６７は、ハブ輪本体１６７ａと、このハブ輪本体１６７ａのインボード側の外周面に嵌合された部分内輪１６７ｂとを有する。ハブ輪本体１６７ａは、外輪１６５よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ１６８を有する。ハブフランジ１６８のアウトボード側の側面には、ブレーキロータ２１ａと図示外の車輪のリムとが軸方向に重なった状態で、ハブボルト１６９により取り付けられている。前記リムの外周に図示外のタイヤが取付けられている。
【００６８】
車両の足回りフレーム部品であるナックル６に、車輪用軸受１６３を固定するための車輪用軸受固定部材１７０が複数のボルト（図示せず）により着脱可能に固定されている。車輪用軸受固定部材１７０は、大径円筒部１７０ａと、この大径円筒部１７０ａよりもインボード側に位置する小径円筒部１７０ｂとを有する略円筒形状である。
【００６９】
大径円筒部１７０ａは、車輪用軸受１６３の軸心と同軸でナックル６のアウトボード側に設けられる。大径円筒部１７０ａのインボード側の外周面には、車体取付フランジ１７０ａａが設けられている。ナックル６に対し、車体取付フランジ１７０ａａが前記複数のボルトにより着脱可能に固定されている。大径円筒部１７０ａのアウトボード側の内周面には、段差部が形成されている。外輪本体１６５ａにおけるインボード側端が、前記段差部に嵌まり込み外輪１６５が軸方向に位置決めされる。
【００７０】
小径円筒部１７０ｂは、大径円筒部１７０ａと同軸で且つ一体に設けられる。この小径円筒部１７０ｂの外周面は、大径円筒部１７０ａの外周面よりも小径に形成されている。ナックル６には、小径円筒部１７０ｂの挿通を許す貫通孔が形成されている。ナックル６の貫通孔に小径円筒部１７０ｂが挿通された状態で、ナックル６のアウトボード側面６ａに車体取付フランジ１７０ａａが固定される。前記大径円筒部１７０ａおよび小径円筒部１７０ｂを有する車輪用軸受固定部材１７０に対し、外輪１６５が着脱可能に固定されている。
【００７１】
外輪本体１６５ａにおけるインボード側の外周面に大径円筒部１７０ａがすきま嵌めで挿入され、この大径円筒部１７０ａは、外輪本体１６５ａにおけるインボード側の外周面と、外輪外周体１６５ｂのインボード側端との環状凹みに嵌まり込む。また外輪外周体１６５ｂには、軸方向に延びる雌ねじから成るねじ孔１６５ｂａが円周方向所定間隔おきに複数形成されている。
大径円筒部１７０ａには、複数のねじ孔１６５ｂａに対応する複数のボルト孔が形成されている。各ボルト孔は、各ボルト１７１の雄ねじを通す貫通孔と、この貫通孔に連通する座繰り孔とを有する。大径円筒部１７０ａの各ボルト孔にボルト１７１が挿入され、同ボルト１７１が外輪外周体１６５ｂのねじ孔１６５ｂａに着脱可能に螺合されている。
【００７２】
＜ブレーキ２１について＞
図１２に示すように、ブレーキ２１は、ディスク状のブレーキロータ２１ａと、ブレーキキャリパ（図示せず）とを備える摩擦ブレーキである。ブレーキロータ２１ａは、平板状部２１ａａと、外周部２１ａｂとを有する。平板状部２１ａａは、ハブフランジ１６８に重なる環状で且つ平板状の部材である。外周部２１ａｂは、平板状部２１ａａの外周縁部からインボード側に円筒状に延びる円筒状部と、この円筒状部のインボード側端から外径側に平板状に延びる平板部とを有する。
前記ブレーキキャリパは、ナックル６に取付けられ、前記平板部を挟み付ける摩擦パッド（図示せず）を有する。前記ブレーキキャリパは、油圧式および機械式のいずれであってもよく、また電動モータ式であってもよい。
【００７３】
＜電動発電機１６４について＞
図１２および図１３に示すように、この例の電動発電機１６４は、車輪の回転で発電を行い、給電されることによって車輪を回転駆動可能な走行補助用の電動発電機である。電動発電機１６４は、ロータ１７２がステータ１７３の半径方向外方に位置するアウターロータ型である。つまりステータ１７３は外輪１６５の外周に位置し、ロータ１７２はステータ１７３の外周に位置する。また、電動発電機１６４は、ロータ１７２がハブ輪１６７に取付けられたダイレクトドライブ形式である。
【００７４】
この電動発電機１６４は、ブレーキロータ２１ａの内径よりも半径方向内方に設置され、且つ、ハブフランジ１６８と、ナックル６のアウトボード側面６ａとの間の軸方向範囲に設置されている。電動発電機１６４は、アウターロータ型の例えば表面磁石型永久磁石モータ、すなわちＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）同期モータ（もしくはＳＰＭＳＭ(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記）である。
【００７５】
もしくは電動発電機１６４は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）同期モータ（もしくはＩＰＭＳＭ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記）でもよい。その他、電動発電機１６４は、スイッチトリラクタンスモータ(Switched reluctance motor；略称：ＳＲモータ)、インダクションモータ（Induction Motor；略称：ＩＭ）等各種形式が採用できる。各モータ形式において、ステータ１７３の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。
【００７６】
ロータ１７２は、ハブフランジ１６８の外周部にボルト１７４により着脱可能に固定された円筒形状の回転ケース１７２ａと、この回転ケース１７２ａの内周面に設けられる複数の永久磁石１７２ｂとを備える。回転ケース１７２ａは、例えば、軟磁性材料から成り、ハブ輪１６７と同心の円筒形状である。ハブフランジ１６８の外周部におけるインボード側面に環状凹みが形成され、この環状凹みに回転ケース１７２ａのアウトボード側端部がインロー嵌合される。また回転ケース１７２ａのアウトボード側端部には、軸方向に延びる雌ねじから成るねじ孔が円周方向所定間隔おきに複数形成されている。ハブフランジ１６８の外周部には、複数の前記ねじ孔に対応する複数のボルト孔が形成されている。前記ねじ孔にボルト１７４が螺合される。
【００７７】
回転ケース１７２ａの内周面に円周方向一定間隔おきに複数の凹み部が形成され、各凹み部に永久磁石１７２ｂが嵌り込んで接着等により固定されている。回転ケース１７２ａは、一体の金属部品で切削または鋳造等を用いて製作してもよく、もしくは、複数の分割構造体で製作後、これら分割構造体を、例えば、溶接、接着等で固定してもよい。
【００７８】
ステータ１７３は、環状のステータコア１７３ａと、このステータコア１７３ａに巻回されたステータコイル１７３ｂとを有する。ステータコア１７３ａは、例えば、電磁鋼板、圧粉磁心、またはアモルファス合金等から構成される。ステータコア１７３ａは、外輪１６５における外輪外周体１６５ｂの外周面、および、車輪用軸受固定部材１７０における大径円筒部１７０ａの外周面に、絶縁層１７５を介して取付けられている。ステータコア１７３ａおよび絶縁層１７５は、大径円筒部１７０ａの外周面にしまり嵌めにより嵌合固定されている。
【００７９】
絶縁層１７５は、車輪用軸受１６３の電食を防止する絶縁層であって、例えば、樹脂材料またはゴム材料などの絶縁性を有する軟材料、あるいはセラミックスなどの絶縁材料等から成る。絶縁層１７５は、ステータコア１７３ａの内周面の幅寸法と略同一でステータコア１７３ａの内周面を全て覆うように形成されている。絶縁層１７５の径方向の厚みは、この電動発電機１６４の駆動電圧に応じて適宜に設定されている。このような絶縁層１７５により、転動体１６６への通電を遮断することにより、車輪用軸受１６３の電食を防止し得る。なおステータコア１７３ａの内周面に、絶縁材料を塗布または溶射することにより絶縁層１７５を形成してもよい。
【００８０】
＜シール構造について＞
図１２に示すように、回転ケース１７２ａのインボード側の内周面と、車体取付フランジ１７０ａａの外周面との間には、電動発電機１６４および車輪用軸受１６３内部への水および異物の侵入を防ぐ環状のシール部材１７６が配置されている。
【００８１】
＜回転検出器について＞
このインホイールモータ１６２ａには、回転検出器１７７が設けられている。この回転検出器１７７は、走行補助用の電動発電機１６４の回転を制御するために、外輪１６５に対するハブ輪１６７の回転角度または回転速度を検出する。回転検出器１７７は、被検出部１７７ａと、この被検出部１７７ａを検出するセンサ部１７７ｂとを有する。
【００８２】
ハブ輪１６７のインボード側端に螺合された被検出部保持部材等に、被検出部１７７ａが取付けられている。車輪用軸受固定部材１７０における小径円筒部１７０ｂの内周面に、センサ固定部材を介してセンサ部１７７ｂが固定されている。この回転検出器１７７として例えばレゾルバが適用される。なお回転検出器１７７としては、レゾルバに限定されるものではなく、例えば、エンコーダ、パルサーリングあるいはホールセンサなど形式を問わず採用可能である。
【００８３】
＜左右独立駆動装置の制御部＞
図１４に示すように、左右独立駆動装置１６２の制御部１６２ｂは、ＥＣＵ１３０から、車速およびステアリング角度を含む車両情報を取得し、取得した車速およびステアリング角度に応じて、駆動制御部１７８が右後輪用のモータ制御装置１７９Ｒ、左後輪用のモータ制御装置１７９Ｌを制御することで、右後輪用のインホイールモータ１６２ａ、および左後輪用のインホイールモータ１６２が備える電動発電機１６４（図１２）を駆動し、左右の後輪を個別に駆動または回生制動可能である。
【００８４】
前記制御部１６２ｂにおいて、車速およびステアリング角度と各電動発電機１６４（図１２）を駆動する指令値との関係は、例えばマップまたは演算式等を用いて制御規則として定められており、その制御規則を用いて制御を行う。前記制御部１６２ｂは、例えば専用のＥＣＵとして設けられるが、メインのＥＣＵ１３０の一部として設けてもよい。
【００８５】
各モータ制御装置１７９Ｒ，１７９Ｌは例えばインバータ装置であり、図示外のバッテリの直流電力を三相の交流電圧に変換するインバータと、前記指令値（トルク指令）により前記インバータの出力をＰＷＭ制御等で制御するインバータ制御部とを有する。前記インバータは、半導体スイッチング素子等によるブリッジ回路（図示せず）と、電動発電機の回生電力を前記バッテリに充電する充電回路（図示せず）とを備える。
【００８６】
ＥＣＵ１３０は、第２のステアリング装置１５０および左右独立駆動装置１６２の少なくともいずれか一方の異常を判定する判定手段３３と、この判定手段３３により第２のステアリング装置１５０および左右独立駆動装置１６２の少なくともいずれか一方の異常を判定したとき、各操舵用アクチュエータ５（図２）および左右輪独立駆動装置１６２の制御を中断する駆動停止手段３４とを有する。
【００８７】
第２のステアリング装置１５０の異常としては、図９に示すアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌの異常、例えば、与えられた電流指令信号に対して所望の駆動電流が出力されない等の異常、またはアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌの電源の異常等が挙げられる。前記駆動電流はモータ電流を検出する図示外の電流検出手段等から取得可能である。
図１４に示すように、左右独立駆動装置１６２の異常としては、モータ制御装置１７９Ｒ、１７９Ｌの異常、例えば、与えられた電流指令信号に対して所望の駆動電流が出力されない等の異常、または前記バッテリの異常等が挙げられる。前記駆動電流はモータ電流を検出する図示外の電流検出手段等から取得可能である。
【００８８】
＜車両システムの動作例＞
図１５は、低速左旋回時の車両システムの動作を概略示す概念図である。
左右の前輪９Ｆ，９Ｆは、第２のステアリング装置１５０によって、矢印Ｙ１のように切り増し操作が行われる。また、後輪９Ｒ，９Ｒは旋回外輪側が正駆動、旋回内輪側を逆駆動（回生制動）とすることにより、前輪９Ｆのみで操舵する場合より最小回転半径を小さくできる。
【００８９】
図１６は、高速レーンチェンジ時の車両システムの動作を概略示す概念図である。
左右の前輪９Ｆ，９Ｆは、第２のステアリング装置１５０によって、矢印Ｙ２のように切り増し操作が行われる。また、後輪９Ｒ，９Ｒは旋回外輪側が正駆動、旋回内輪側を逆駆動（回生制動）とすることで旋回力を大きくし、旋回し易くする。
このとき、後輪９Ｒに横滑りが発生した場合、スピンする方向とは逆向きに旋回トルクが作用するように後輪９Ｒの駆動方向を変更する。つまり、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回内輪側を正駆動、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回外輪側を逆駆動とすることにより、横滑りを抑えることが可能となるため、車線変更などでの車両の走行安定性を向上することが可能となる。
【００９０】
図９に示すように、補助操舵制御部１５１は、車両情報検出部１１０の車速、操舵角、車高、実ヨーレート、実横加速度、アクセル開度、ブレーキ開度の情報のいずれかを用いて制御してもよい。
補助操舵制御部１５１は、前記車速およびステアリング角度に応じて、左右の前輪の角度を調整する制御に加えて以下の図１７に示すように左右の前輪を独立して操舵する制御を行ってもよい。前記車速およびステアリング角度に応じた制御と、図１７に示す制御とを、運転者の操作または車両状況等に応じて切替えてもよいし、並行して実行してもよい。
補助操舵制御部１５１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。
【００９１】
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、ＥＣＵ１３０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、第２のステアリング装置１５０（図９）が操舵を行うタイヤの現在の角度を算出し、算出したタイヤ角度情報を規範横加速度計算部１５２に出力する。
【００９２】
規範横加速度計算部１５２は、ＥＣＵ１３０から取得した車速情報および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。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計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７に出力する。
【００９３】
図１８は路面摩擦係数を算出するためのマップを表す図であり、このマップは、図１７に示す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に記憶されている。
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、ＥＣＵ１３０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が入力されると、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する。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、前記マップ（図１８）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。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とを、目標ヨーレート補正部１５８に出力する。
【００９４】
目標ヨーレート計算部１５６は、ＥＣＵ１３０から所定の周期で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、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。
目標ヨーレート補正部１５８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から、右輪路面摩擦係数情報および左輪路面摩擦係数情報が入力されると、目標ヨーレート計算部１５６から目標ヨーレート情報を取得し、右輪路面摩擦係数情報および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、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。
【００９５】
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が入力されると、ＥＣＵ１３０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を取得し、右輪路面摩擦係数情報および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。具体的には、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、下記式（１）に基づいて、左右それぞれのタイヤの目標の角度を算出する。
【００９６】
【数１】
2019202571.tif 000003
【００９７】
式（１）において、θｙは実ヨーレート情報で表される実際の車両のヨーレート量、ＸＡはアクセル指令値、ＸＢはブレーキ指令値、μＲは右輪路面摩擦係数、μＬは左輪路面摩擦係数、β，γは他の変数、θｔＲ１は右輪の目標タイヤ角度、θｔＬ１は左輪の目標タイヤ角度である。
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。
【００９８】
右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１は、前記各目標タイヤ角度情報が入力されると、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、現在のタイヤ角度を表すタイヤ角度情報を取得し、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する。目標タイヤ角度と現在のタイヤ角度とを比較した結果、偏差がある場合には、右輪ハブユニット１Ｒ（図９）および左輪ハブユニット１Ｌ（図９）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３１Ｒへ出力し、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３１Ｌへ出力する。
【００９９】
各アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌはインバータを備える。各アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌ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、各転舵用アクチュエータのモータ２６（図９）への電流を制御する。
具体的には、図９および図１７に示すように、各アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌ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、現在の右輪ハブユニット１Ｒ、および左輪ハブユニット１Ｌの転舵角を表す各モータ２６の位置情報を取得し、右輪転舵量情報および左輪転舵量情報に基づいてモータ２６の目標位置を決定し、各モータ２６へ流す電流の制御を行う。
【０１００】
すなわち、図４に示すように、各アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌは、補助操舵制御部１５１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３１Ｒ，３１Ｌ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３１Ｒ，３１Ｌ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、車輪を角度変化することができる。
【０１０１】
＜作用効果＞
以上説明した車両システムＳＳによれば、第１のステアリング装置１１は、操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い左右の前輪９Ｆ，９Ｆを操舵する。制御装置ＣＵは、車速およびステアリング角度に応じて、左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度を調整するように各操舵用アクチュエータ５を制御すると共に左右の後輪９Ｒ，９Ｒを個別に駆動または回生制動するように左右独立駆動装置１６２を制御する。運転者のハンドル操作等による車両運動の挙動につき、前輪９Ｆ，９Ｆを第２のステアリング装置１５０で左右別々に修正操舵し、さらに後輪９Ｒ，９Ｒの駆動力または回生制動力を制御することで、車両１００の姿勢制御を適切に行うことが可能となる。
【０１０２】
・例えば低速域では、制御装置ＣＵは、左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度をそれぞれ別々に切り増し、アッカーマンジオメトリに近づくように設定することで、走行抵抗を増大させることがなく、スムーズな旋回をさせることができる。さらに制御装置ＣＵは、前輪９Ｆ，９Ｆの操舵角に応じて、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回内輪側を逆駆動（回生制動）、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回外輪側を正駆動とすることにより、前輪のみで操舵する場合より最小回転半径を小さくできる。
【０１０３】
・例えば高速域では、制御装置ＣＵは、左右の前輪９Ｆ，９Ｆの角度をそれぞれ別々に操舵することにより、パラレルジオメトリに近づくように設定することで、スムーズな旋回をさせることができる。さらに制御装置ＣＵは、前輪９Ｆ，９Ｆの操舵角に応じて、旋回開始時には後輪９Ｒ，９Ｒの旋回内輪側を逆駆動（回生制動）、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回外輪側を正駆動とすることにより、旋回力を増やし、旋回がし易くなる。また、後輪９Ｒ，９Ｒの横滑り発生時には後輪９Ｒ，９Ｒの旋回内輪側を正駆動、後輪９Ｒ，９Ｒの旋回外輪側を逆駆動とすることにより、横滑りを抑えることが可能となるため、車線変更などでの車両の走行安定性を向上することが可能となる。
・その他第２のステアリング装置等に異常が発生した場合、運転者のハンドル操作によって第１のステアリング装置１１を作動させて車両を確実に停止できる状態まで移動させることができ、安全性の向上を図れる。
【０１０４】
第２のステアリング装置１５０は、ハブユニット本体２と、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回りに回転駆動する操舵用アクチュエータ５とを備えるため、各前輪９Ｆ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、転舵軸心Ａ回りに一定の範囲で自由に回転させることができる。このため、既存の車両の基本構造を変更することなく簡単な構造で前輪毎に独立して操舵が行え、また車速およびステアリング角度などに応じて、各前輪９Ｆの角度を独立して調整することができる。
【０１０５】
直動機構２５は、前輪からの逆入力を防止する、台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構２５ｂを備えるため、前輪９Ｆを支持するハブベアリング１５のふらつきを抑えることが可能となる。操舵用アクチュエータ５が前述のような逆入力防止機構である送りねじ機構２５ｂを備え、且つハブユニット１Ｒ，１Ｌの最大転舵角は修正動作に必要な±数度に制限されているので、一方のアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ（３１Ｌ）の電源異常が発生した場合、制御装置ＣＵが他方のアクチュエータ駆動制御部３１Ｌ（３１Ｒ）の制御を停止することで、ハブユニット１Ｒ，１Ｌの転舵角は固定され、運転者は安全にハンドル２００を使って、車両１００を路肩等の安全な場所に移動させることができる。
【０１０６】
制御装置ＣＵは、判定手段３３により第２のステアリング装置１５０および左右独立駆動装置１６２の少なくともいずれか一方の異常を判定したとき、各操舵用アクチュエータ５および左右独立駆動装置１６２の制御を中断する。この場合、運転者のハンドル操作により第１のステアリング装置１１を駆動させて前輪９Ｆ，９Ｆを操舵させて車両１００を路肩等の退避位置まで移動させることができ、安全を確保することができる。
【０１０７】
＜他の実施形態＞
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。
【０１０８】
図１９に示す車両システムでは、駆動方式が後輪駆動でこの後輪駆動の駆動源として、左右の車輪９Ｒ，９Ｒに駆動力を与えるインホイールモータ１６２ａ，１６２ａを採用している。この場合、図１の車両システムよりもインホイールモータ１６２ａの出力を大きくする必要があるものの、内燃機関を省略することができるため、車両の全体構造を簡単化し得る。
図２０に示すように、左右独立駆動装置１６２Ａは、二モータ式オンボードモータ１６２ｃ，１６２ｃを有するものであってもよい。この例は、二つのモータ１６２ｃ，１６２ｃが車両の車体に搭載されたものである。
【０１０９】
なお、前記各実施形態は、操舵指令装置がハンドル２００である場合につき説明したが、ハンドル２００以外の手動の操舵指令装置、例えばジョイスティックであってもよく、また例えば図９に示すような自動の操舵指令装置２００Ａであってもよい。この自動の操舵指令装置２００Ａは、車両周辺状況検出手段２３０から車両周辺状況等を認識し、操舵指令を自動生成する装置である。車両周辺状況検出手段２３０は、例えば、カメラまたはミリ波のレーダ等のセンサ類である。
自動の操舵指令装置２００Ａは、例えば道路上の白線および障害物を認識し、操舵指令を生成して出力する。自動の操舵指令装置２００Ａは、車両の自動運転を行う装置の一部であっても、手動運転による操舵の支援を行う装置であってもよい。
【０１１０】
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】
【０１１１】
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、６…ナックル（支持部材、足回りフレーム部品）、９Ｆ…前輪、９Ｒ…後輪、１１…第１のステアリング装置、１２…懸架装置、１５…ハブベアリング、２１ａ…ブレーキロータ、２５ｂ…送りねじ機構（逆入力防止機構）、３１Ｒ，３１Ｌ…アクチュエータ駆動制御部、３３…判定手段、１００…車両、１１０…車両情報検出部、１５０…第２のステアリング装置、１５１…補助操舵制御部、１６２，１６２Ａ…左右独立駆動装置、１６２ａ…インホイールモータ、１６２ｃ…二モータ式オンボードモータ、１７２…ロータ、１７３…ステータ、２００…ハンドル（操舵指令装置）、２００Ａ…自動の操舵指令装置、ＣＵ…制御装置、ＳＳ…車両システム
【図１】
2019202571.tif 000004
【図２】
2019202571.tif 000005
【図３】
2019202571.tif 000006
【図４】
2019202571.tif 000007
【図５】
2019202571.tif 000008
【図６】
2019202571.tif 000009
【図７】
2019202571.tif 000010
【図８】
2019202571.tif 000011
【図９】
2019202571.tif 000012
【図１０】
2019202571.tif 000013
【図１１】
2019202571.tif 000014
【図１２】
2019202571.tif 000015
【図１３】
2019202571.tif 000016
【図１４】
2019202571.tif 000017
【図１５】
2019202571.tif 000018
【図１６】
2019202571.tif 000019
【図１７】
2019202571.tif 000020
【図１８】
2019202571.tif 000021
【図１９】
2019202571.tif 000022
【図２０】
2019202571.tif 000023