CN111094114B - 带有辅助转向功能的轮毂单元和具有它的车辆 - Google Patents

Abstract

本带有辅助转向功能的轮毂单元(1)包括：轮毂轴承部组装部件(2)和辅助转向用促动器(5)，该轮毂轴承部组装部件(2)具有车轮支承用的轮毂轴承(15)。轮毂轴承部组装部件(2)经由上下2个部位的旋转允许支承部件(4、4)，围绕在上下方向延伸的转向轴心(A)而自由旋转地设置于悬架装置的单元支承部件的转向节(6)上。辅助转向用促动器(5)设置于上述转向节(6)上，使轮毂轴承部组装部件(2)围绕辅助转向轴心(A)而旋转。

Description

带有辅助转向功能的轮毂单元和具有它的车辆

相关申请

本申请要求申请日为2017年9月27日、申请号为JP特愿2017-186441的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及具有辅助的转向的功能的带有转向功能的轮毂单元和车辆，该辅助的转向用于附加给基于操纵的转向，本发明涉及车辆的行驶的稳定与安全性的提高的技术。

背景技术

由于在普通车辆中，方向盘和转向装置以机械方式连接，另外，转向装置的两端通过系杆而与左右轮连接，故相应的左右轮的切取角按照初始的设定，通过方向盘的动作而确定。

作为车辆的几何，人们知道(1)左右轮的切角相同的“平行几何”；(2)由于转弯中心为1个部位，转弯内轮轮胎角度大于转弯外轮轮胎角度而切取的“阿克曼(Ackerman)几何”。在阿克曼几何中，在可忽略离心力的低速区域，为了顺利地使车辆转弯，按照各轮以共同的一点为中心而转弯的方式设定左右轮的舵角差，但是，在不能忽略离心力的高速区域的转弯中，由于人们希望车轮在平衡离心力的方向，产生转弯力，故与阿克曼几何相比较，最好为平行几何。

由于像前述那样，普通的车辆的操舵装置以机械方式与车轮连接，只能取一般固定的单一的转向几何，多设定在阿克曼几何与平行几何的中间的几何。但是，在此场合，在低速区域，左右轮的舵角差不足，外轮的舵角过大，在高速区域，内轮的舵角过大。如果像这样，内外轮的轮胎横向力分配具有不需要的偏移，则构成行驶阻力的恶化造成的耗油量恶化和轮胎的早期磨耗的原因，另外，无法有效地采用内外轮，由此，具有转弯的顺利性受到损害的课题。

像上述那样，车辆的几何影响行驶性的稳定和安全性。针对对应于行驶状况，可改变转向几何的机构，比如，人们提出有专利文献1、2。在专利文献1中，相对地改变转向节臂和接头部位置，改变转向几何。在专利文献2中，可采用2个马达，使前束角和外倾角的两者倾斜到任意的角度。另外，在专利文献3中提出有4轮独立转向的机构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-226972号公报

专利文献2：DE102012206337号说明书

专利文献3：JP特开2014-061744号公报

发明内容

发明要解决的课题

在行驶中，通过对应于车速、转弯加速度变更车轮的切取角，通过任意地将在低速区域的阿克曼几何形选择为在高速区域的平行几何，不增加行驶阻力的情况下，另外可使低速的顺利的转弯性和高速的转弯性能同时成立。

在专利文献1中，相对地改变转向节臂和接头部位置，使转向几何变化。但是，在这样的部分设置施加改变车辆的几何的力的促动器这一点在空间的制约方面是非常困难的。另外，该位置的变化造成的轮胎角的变化小，为了获得大的效果，必须要求很大地改变车辆的几何，必须要求很大地使促动器动作。在专利文献2中，可采用2个马达，使前束角和外倾角的两者变为任意的角度，但是，控制复杂。另外，为了支承轮毂轴承部，设置大直径的球面滚珠轴承，重量增加。在专利文献3中，在转向轴上，悬臂支承轮毂轴承。由此，具有刚性降低，因行驶加速度的反射，转向几何变化的可能性。

像上述的各例子那样，在车辆中，为了任意地改变轮胎的前束角度、外倾角度，必须要求复杂的结构，结构部件多。由此，难以确保刚性，为了确保刚性，必须大型化、重量增加。

本发明消除了上述课题，本发明的目的在于，提供一种带有转向功能的轮毂单元和车辆，其中，在行驶中，与车辆的行驶条件相对应的辅助的转向可左右轮独立地进行，提高车辆的运动性能，稳定而安全地行驶，并且不降低整体的刚性，可简单地构成。

用于解决课题的技术方案

本发明的带有转向功能的轮毂单元包括：

轮毂轴承部组装部件，该轮毂轴承部组装部件具有车轮支承用的轮毂轴承；

转向用促动器，

上述轮毂轴承部组装部件经由上下2个部位的旋转允许支承部件，围绕在上下方向延伸的转向轴心而自由旋转地设置于悬架装置的单元支承部件上；

上述转向用促动器设置于上述单元支承部件上，使上述轮毂轴承部组装部件围绕上述转向轴心而旋转。

按照该结构的带有转向功能的轮毂单元，由于支承车轮的轮毂轴承组装部件按照围绕在上下方向延伸的转向轴心而自由旋转的方式支承于上下2个部位，并且设置转舵用促动器，故在行驶中，与车辆的行驶条件相对应的辅助的转向可左右轮独立地进行，提高车辆的运动性能，稳定而安全地行驶。还改善耗油量。

该带有转向功能的轮毂单元可进行辅助的转向，由此，产生刚性确保上的课题，但是，由于形成在刚性高的车辆的单元支承部件上安装转向用促动器，并且在相同单元支承部件上安装轮毂轴承部组装部件的结构，故可提高刚性。

另外，由于该带有转向功能的轮毂单元为独立于基于操舵装置的转向而进行的转向，故可转向的角度为在数度以内的稍稍的角度即可，即使在因电力的瘫痪等原因，无法使转向用促动器动作的情况下，仍可通过操舵装置，安全地将车辆引导到停止的位置。

在本发明中，上述单元支承部件也可为转向节。本发明的带有转向功能的轮毂单元也可用于转向轮和非转向轮中的任意的支承，但是，在用于转向轮的支承的场合，设置于转向节上。在该场合，通过该带有转向功能的轮毂单元，修正通过方向盘操作等而在操舵装置中转向的转向轮的转向角度。另外，在设置于转向节上的场合，即使在上述转向轴心与构成转向节的旋转中心的主销轴同心，也没有关系。在本发明的带有转向功能的轮毂单元用于非转向轮的支承的场合，比如，在通过方向盘操作等进行前轮转向的车辆中，进行形成辅助的转向的后轮转向。

也可在本发明中，以相对上述单元支承部件，向车宽方向的外侧而突出的方式设置上述轮毂轴承部组装部件，并且以向车宽方向的内侧突出的方式设置上述转向用促动器。在像这样，相对单元支承部件，轮毂轴承部组装部件和转向用促动器分配到内外而设置的场合，可相对围绕单元支承的空间，以良好的效率，设置该带有转向功能的轮毂单元，另外，转向用促动器位于单元支承部件的车辆宽度方向的内侧，由此，在不产生转向用促动器的电动马达、传感器类的布线在不产生对其它的部件的干涉的情况下进行。

上述轮毂轴承部组装部件和上述转向用促动器也可仅仅通过将上述转向用促动器的动作传递给轮毂轴承部组装部件的接头部而连接。仅仅通过接头部而连接轮毂轴承部组装部件和转向用促动器，通过将转向用促动器和轮毂轴承部组装部件分别独立地安装于上述单元支承部件上，可更进一步地获得提高刚性的效果。

也可在该方案的场合，上述轮毂轴承部组装部件包括与上述转向轴相正交的方向所突出的臂部，在上述臂部上连接上述转向用促动器的进退动作的直线移动输出部。通过像这样设置臂部，在单元支承部件上独立于轮毂轴承部组装部件而设置的转向用促动器的转向的转向的动作的传递通过简单的方案，以良好的效率而进行。

本发明的车辆装载本发明的上述任意的方案的带有转向功能的轮毂单元。由此，在行驶中，与车辆的行驶条件相对应的辅助的转向可左右轮独立地进行，提高车辆的运动性能，稳定而安全地行驶。另外，在具有进行转向功能的机构的同时，防止刚性的降低。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为表示本发明的一个实施方式的带有辅助转向功能的轮毂单元和其周边的结构的纵向剖视图；

图2为表示该带有辅助转向功能的轮毂单元和其周边的结构的水平剖视图；

图3为表示该带有辅助转向功能的轮毂单元的外观的立体图；

图4为该带有辅助转向功能的轮毂单元的分解主视图；

图5为该带有辅助转向功能的轮毂单元的俯视图；

图6为该带有辅助转向功能的轮毂单元的俯视图；

图7为沿图5中的VII-VII线的剖视图；

图8为采用本实施方式的带有辅助转向功能的轮毂单元的车辆的一个例子的模式俯视图；

图9为采用本实施方式的带有辅助转向功能的轮毂单元的车辆的另一例子的模式俯视图。

具体实施方式

根据图1～图8，对本发明的一个实施方式的带有转向功能的轮毂单元进行说明。

<带有转向功能的轮毂单元的概况结构>

像图4的以分解方式所示的那样，该带有转向功能的轮毂单元(带有辅助转向功能的轮毂单元在下面简称为“轮毂单元”。)1包括轮毂轴承部组装部件2和辅助转向用促动器5。轮毂轴承部组装部件2和辅助转向用促动器5像图3的示出外观的那样，相对构成悬架装置的单元支承部件的转向节6，分别组装于两个面上。在图3中，设置了点划线的影线的部分表示转向节6和轮毂轴承部组装部件2。图5表示从车轮侧而观看轮毂单元1的图，图6为正上方而观看图3的图。

像图1所示的那样，轮毂轴承部组装部件2经由上下2个部位的旋转允许支承部件4、4，围绕在上下方向延伸的转向轴心(辅助转向轴心A)而自由旋转地设置于转向节6上。辅助转向用促动器5设置于转向节6上，轮毂轴承部组装部件2围绕上述辅助转向轴心A而旋转。轮毂轴承部组装部件2以在车宽方向的外侧突出的方式设置于转向节6上，辅助转向用促动器5突出而设置于车宽方向的内侧。

轮毂轴承部组装部件2和辅助转向用促动器5仅仅通过将辅助转向用促动器5的动作传递给轮毂轴承部组装部件2的接头部8(参照图2、图3)而连接。另外，在轮毂单元1装载于车辆上的状态，车辆的车宽方向外侧称为外侧，车辆的车宽方向中间侧称为内侧。

<轮毂单元1的设置部位>

该轮毂单元1在本实施方式中，为下述的机构，该机构附加于转向轮，具体来说像图8所示的那样，车辆10的前轮9F的车辆用转向装置11的转向上，分别使左右轮以微小的角度(约±5deg)转向。轮毂单元1一体地设置于悬架装置12的转向节6上。

车辆用转向装置11通过驾驶员的方向盘11a的操作、自动驾驶装置、驾驶支援装置的指令等而动作，该进退的系杆14与设置于转向节6上的转向接合部6d(图2)连接。车辆用转向装置11为齿条·小齿轮式等，但是无论为什么类型的转向装置均没有关系。悬架装置12为撑杆式悬架机构，但是，即使为多连杆式悬架机构等的其它的悬架机构，也没有关系。

在普通的车辆中，为了提高车辆行驶的直行稳定性，以10～20度的程度而设定转向销角度，本实施方式的带有辅助转向功能的轮毂单元1具有独立于上述转向销轴K(图1)的角度(轴)的辅助转向轴心A，通过辅助转向用促动器5，任意地变更轮毂轴承部组装部件2相对转向节6的角度。

<轮毂轴承部组装部件2>

在轮毂轴承部组装部件2中，轮毂轴承15与外环16以及制动钳安装部件22(参照图3、图5)作为一个组装部件而一体地组装，一体地转向。

轮毂轴承15包括兼作轮毂圈的内圈18、作为固定圈的外圈19与介设于该内外圈18、19之间的滚珠等的滚动体20，围绕旋转轴心O而旋转。轮毂轴承15具有将车身侧的部件与车轮9连接，平滑地使车轮9旋转的作用。内圈18包括轮毂圈部18a和内圈部18b，该轮毂圈部18a具有轮毂凸缘18aa，构成外侧的轨道面，该内圈部18b构成内侧的轨道面。

像图1所示的那样，在轮毂凸缘18aa上，在与制动盘21a重合的状态，通过螺栓而固定车轮9的轮体9a。在轮体9a的外周设置轮胎9b。

像图2所示的那样，制动器21包括：制动盘21a与制动钳21b。制动钳21b安装于上下两个部位的制动钳安装部22(图3、图5)上，该上下两个部位的制动钳安装部22一体地呈臂状突出而形成于外圈19上。

外环16包括圆环部16a与凸耳轴状的安装轴部16b，该圆环部16a嵌合于轮毂轴承15的外圈19的外周面上，该安装轴部16b从该圆环部16a的外周而在上下突出而设置。各安装轴部16b以与辅助转向轴心A相同轴心的方式设置。

<旋转允许支承部件4>

旋转允许支承部件4由滚动轴承构成。作为该旋转允许支承部件4的滚动轴承像图7所示的那样，包括内圈4a、外圈4b与多排的滚动体4c，该多排的滚动体4c介设于内外圈4a、4b之间，内圈4a嵌合而设置于设置在上述外环16上的上述安装轴部16b的外周上。外圈4b在嵌合状态，设置在设于转向节6上的轴承嵌合部上。

在本例子中，作为构成旋转允许支承部件4的滚动轴承，采用圆锥滚子轴承，形成提供预压的结构，按照即使在车辆的重量作用于有辅助转向功能的轮毂单元1上的情况下，仍不会释放预压的方式设定。具体来说，在各安装轴部16b上，按照于径向延伸的方式形成内螺纹部，设置与该内螺纹部螺合的螺栓23。在内圈4a的端面上，经由板状的按压部件24，通过与上述内螺纹部螺合的螺栓23，对内圈4a的端面施加按压力，由此，在各旋转允许支承部件4上分别施加预压。由此，可提高各旋转允许支承部件4的刚性。旋转允许支承部件4不限于圆锥滚子轴承，也可根据最大负荷等的使用条件，采用角接触滚珠轴承。旋转允许支承部件4不限于滚动轴承，也可采用球面轴承等的滑动轴承。

<转向节分割体3>

在转向节6中，相对于嵌合上述旋转允许支承部件4的外圈4b的轴承嵌合部的中心，前端侧的部分作为转向节分割体3而被分割。转向节分割体3通过螺栓，紧固于转向节6的本体部分上。通过形成该分割结构，可将轮毂轴承部组装部件2的耳轴状的安装轴部16b组装于转向节6的轴承嵌合部的内部。另外，在为不产生对转向节6的组装上的妨碍的旋转支承结构的场合，不必要求将转向节6的一部分作为转向节分割体3而分割。

<臂部17>

像图2所示的那样，按照在轮毂轴承部组装部件2的外环16的外周的一部分上一体地突出的方式设置臂部17。该臂部17经由接头部8自由旋转地连接于辅助转向用促动器5的直线移动输出部25a上。通过这样的连接结构，通过辅助转向用促动器5的直线移动输出部25a的进退，轮毂轴承部组装部件2围绕辅助转向轴心A(图1)而旋转，即，进行辅助转向。

<辅助转向用促动器5>

像图1所示的那样，辅助转向用促动器5包括促动器本体7与外壳7b，该促动器本体7使轮毂轴承部组装部件2围绕辅助转向轴心A而旋转驱动，该外壳7b覆盖该促动器本体7的一部分(基本整体)。辅助转向用促动器5的一部分嵌合于设置在转向节6上的安装凹部6b上，该辅助转向用促动器5通过螺栓(在图中没有示出)等而安装。像图2所示的那样，促动器本体7包括马达26、减速器27与直线移动机构25，该减速器27减小马达26的旋转速度，该直线移动机构25将该减速器27的正反的旋转输出变换为直线移动输出部25a的往复直线动作。马达26为比如永久磁铁型同步马达，但是，其既可为直流马达，也可为感应马达。

减速器27可采用皮带传递机构等的卷挂式传递机构或齿轮排等，在图2的例子中，采用皮带传递机构。直线移动机构25可采用丝杠或滚珠丝杠等的给进机构，或齿条·小齿轮机构等，在本例子中，采用使用梯形螺纹的滑动丝杠的给进丝杠机构。具有马达26、减速器27和直线移动机构25的促动器本体7作为准组装件而组装，通过螺栓等，自由装卸地安装于外壳7b上。另外，不经由减速器，而将马达26的驱动力传递直线移动机构25的机构也是可能的。

<作用>

该轮毂单元1具有辅助转向轴A，该辅助转向轴A不同于构成转向装置的转向节的旋转中心的转向销轴，通过该辅助转向轴A，轮毂轴承部组装部件2在上下两端部以可旋转的方式保持。另外，可通过设置于该轮毂单元1的内部的辅助转向用促动器5，以上述辅助转向轴A为中心而旋转动作。由此，可通过简单的结构，任意地变更安装于轮毂单元1上的车轮9的轮胎9b的前束角度。由于对应于车辆的行驶条件，独立而任意地变更左右的车轮的角度，故可提高车辆的运动性能，可稳定而安全地行驶。另外，也通过设定适合的前束角度，改善耗油量。

由于特别是，该轮毂单元1为下述的结构，故可在不降低整体的刚性的情况下，简单地构成，在该结构中，在刚性高的转向节6上，安装轮毂轴承部组装部件2，另外在该转向节6上安装包括减速机构部的辅助转向用促动器5。

另外，该轮毂单元1用于独立地使左右的轮胎的微小的角度(约±5deg)变化的场合。由此，即使在车辆于行驶中，本开发品的轮毂单元1的功能瘫痪的情况下，仍可通过方向盘操作，使车辆偏靠到安全的场所，确保安全。

此外，在上述实施方式中，轮毂单元1针对设置在支承作为转向轮的前轮9F的悬架装置12的转向节6上的场合进行了说明，但是，本发明的带有辅助转向功能的轮毂单元也可用于非转向轮。比如，也可像图9所示的那样，在前轮转向的车辆10中，设定在构成支承后轮的悬架装置12R的车辆用轴承设置部的单元支承部件6R中，用于后轮转向。

如上面所述，根据实施方式，对用于实施本发明的方式进行了说明，但是，本次公开的实施方式在全部的方面是列举性的，没有限定性。本发明的范围不通过上述的说明，而通过权利要求书而给出，应包括权利要求书和等同的含义和范围内的全部的变更。

标号的说明：

标号1表示带有辅助转向功能的轮毂单元；

标号2表示轮毂轴承部组装部件；

标号4表示旋转允许支承部件；

标号5表示辅助转向用促动器；

标号6表示单元支承部件(转向节)；

标号6R表示单元支承部件；

标号7表示促动器本体；

标号8表示接头部；

标号10表示车辆；

标号12、12R表示悬架装置；

标号15表示轮毂轴承；

标号25a表示直线移动输出部。

Claims (6)

1.一种带有辅助转向功能的轮毂单元，该带有辅助转向功能的轮毂单元包括：

轮毂轴承部组装部件，该轮毂轴承部组装部件具有车轮支承用的轮毂轴承；

转向用促动器，

上述轮毂轴承部组装部件围绕在上下方向延伸的转向轴心而自由旋转地设置于悬架装置的单元支承部件上；

上述转向用促动器设置于上述单元支承部件上，使上述轮毂轴承部组装部件围绕上述转向轴心而旋转，

上述轮毂轴承部组装部件经由上下2个部位的被施加预压的旋转允许支承部件，被支承在上述悬架装置的单元支承部件上，

上述轮毂轴承部组装部件具有上下突出而设置的凸耳轴状的安装轴部，各安装轴部与上述转向轴心以相同轴心的方式设置，

通过上述旋转允许支承部件与上述安装轴部的外周嵌合，上述轮毂轴承部组装部件经由上述旋转允许支承部件以可自由旋转的方式被支承在上述单元支承部件上。

2.根据权利要求1所述的带有辅助转向功能的轮毂单元，其中，上述单元支承部件为转向节。

3.根据权利要求1或2所述的带有辅助转向功能的轮毂单元，其中，以相对上述单元支承部件，向车宽方向的外侧而突出的方式设置上述轮毂轴承部组装部件，并且以向车宽方向的内侧突出的方式设置上述转向用促动器。

4.根据权利要求1或2所述的带有辅助转向功能的轮毂单元，其中，上述轮毂轴承部组装部件和上述转向用促动器仅仅通过将上述转向用促动器的动作传递给上述轮毂轴承部组装部件的接头部而直接地连接。

5.根据权利要求4所述的带有辅助转向功能的轮毂单元，其中，上述轮毂轴承部组装部件包括与上述转向轴心相正交的方向所突出的臂部，在上述臂部上连接上述转向用促动器的进退动作的直线移动输出部。

6.一种车辆，该车辆装载根据权利要求1～5中的任意一项所述的带有辅助转向功能的轮毂单元。

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