CN113454355A - 带有操舵功能的轮毂单元和具有该轮毂单元的车辆 - Google Patents

Abstract

带有操舵功能的轮毂单元(1)包括：轮毂单元主体(2)，该轮毂单元主体(2)具有轮毂轴承(15)；单元支承部件(3)，该单元支承部件(3)设置于行走部分支架部件(6)上，以绕沿上下方向延伸的转向轴心而自由旋转的方式支承轮毂单元主体(2)；操舵用致动器(5)，该操舵用致动器(5)使轮毂单元主体(2)绕转向轴心而旋转驱动，在轮毂轴承(15)的外圈(19)的外周面上一体地设置有分别沿上下方向突出且轴心成为上述转向轴心的转向轴部(16b、16b)，轮毂单元主体(2)经由转向轴部(16b、16b)而自由旋转地支承于单元支承部件(3)上。

Description

带有操舵功能的轮毂单元和具有该轮毂单元的车辆

相关申请

本申请要求申请日为2019年2月13日、申请号为JP特愿2019－023540号申请的优先权，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

本发明涉及带有操舵功能的轮毂单元以及具有该轮毂单元的车辆，本发明涉及下述技术，即，通过根据行驶状况，将左右车轮控制为适当的舵角，来实现燃料消耗率的改善、行驶性的稳定以及安全性的提高。

背景技术

一般的汽车等车辆，方向盘和转向装置以机械方式连接，此外，转向装置的两端通过转向横拉杆而与各自的左右轮连接。因此，由方向盘的动作引起的左右轮的切换角度通过初始的设定而决定。

在车辆的几何结构中，已知有(1)左右轮的舵角度相同的“平行几何”；(2)为了使转弯中心为一处而使转弯内轮车轮角度比转弯外轮车轮角度大的“阿卡曼几何”。

阿卡曼几何是在可以忽略作用于车辆的离心力的低速区域的转弯中，为了使车辆顺利地转弯，设定左右轮的舵角差，以使各轮以共同的一点为中心而进行转弯。但是，在不能忽略离心力的高速区域的转弯中，由于希望车轮在与离心力平衡的方向上产生侧抗力，所以与阿卡曼几何相比，优选为平行几何。

如上所述，一般的车辆的转向装置以机械方式与车轮连接，因此一般只能采取固定的单一的转向几何，大多设定为阿卡曼几何与平行几何的中间的几何结构。但是，在该场合，在低速区域中左右轮的舵角差不足而外圈的舵角过大，在高速区域中内轮的舵角过大。像这样，若在内外轮的车轮横向力分配中存在不需要的偏差，则成为行驶阻力的恶化所引起的燃料消耗率恶化以及轮胎的早期磨损的原因，另外，由于无法有效地利用内外圈，因此存在损害转弯的顺畅性的课题。

另外，作为过去的带有辅助转向功能的轮毂单元，公开了一种带有辅助转向功能的轮毂单元(专利文献4)，该轮毂单元包括转向轴部，该转向轴部包括：具有凹球面座的旋转侧部件设置于外圈的外周面上，与上述凹球面座向任意方向自由旋转地嵌合的球面部。

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号公开说明书

专利文献3：JP特开2014－061744号公报

专利文献4：JP特开2019－006225号公报

发明内容

发明要解决的课题

按照专利文献1、2的方案，虽然能够改变转向装置的几何结构，但仍然存在以下问题。

在专利文献1中，使转向节臂和接头的位置相对变化来改变转向几何，但是，在这样的部分中设置获得使车辆的几何结构变化的程度的较大的力的电动机致动器这一点因空间的制约而非常困难。另外，由该转向节臂与接头的位置变化引起的车轮角的变化小，为了得到大的效果，需要使转向节臂与接头的位置大幅变化，即需要大幅移动。

在专利文献2中，由于使用两个马达，所以不仅产生马达个数的增加所导致的成本增加，而且控制变得复杂。

专利文献3仅能够应用于四轮独立转向的车辆，并且相对于转向轴而悬臂支承轮毂轴承，因此具有刚性降低，因过大的行驶G的产生而使转向装置几何结构变化的可能性。

另外，在于转向轴上设置减速器的场合，需要较大的动力。因此，虽然增大了马达，但若增大马达，则难以将整体配置在车轮的内周部。另外，在设置了减速比大的减速器的场合，响应性恶化。

像上述那样而具有过去的辅助转向功能的机构的目的在于任意改变车辆中的车轮的前束角或外倾角，因此需要多个电动机和减速机构，结构复杂。另外，难以确保刚性，为了确保刚性而需要大型化，变重。

并且，在中心销轴与具有辅助的操舵功能的机构的转向轴一致的场合，构成要素部件配置于轮毂单元的后方(车身侧)，因此整体的尺寸变大而变重。

在过去的带有辅助转向功能的轮毂单元(专利文献4)中，具有凹球面座的旋转侧部件具有转向轴部，该转向轴部设置于外圈的外周面上，具有在任意方向自由旋转地与上述凹球面座嵌合的球面部。在这种具有凹球面座和球面部的球面滑动轴承中，制造困难，制造成本可能会增加。

在这里，如图12所示的那样，本申请人提出了轮毂单元主体2经由上下两处的滚动轴承4A、4A而通过单元支承部件3支承的带有操舵功能的轮毂单元。

如图12及图13所示的那样，在进行上述带有操舵功能的轮毂单元的辅助操舵的轮毂轴承15A中，从制造的容易性的观点出发，优选具有转向轴部16b的外环16a与具有轮毂轴承15A的轨道面的外圈19分别单独地制造，通过将外圈19的外周面以压配合等的方式嵌合固定于外环16a的内周面而进行组装。另一方面，分别单独制造并组装外环16a及外圈19存在以下的课题。

在通过压配合等而将外圈19的外周面嵌合固定于外环16a的内周面的场合，需要严格地管理外环16a与外圈19的压配合的过盈量。

若压配合的过盈量过小，则在从路面对带有操舵功能的轮毂单元作用外力的情况下，在外环16a与外圈19的嵌合面产生变形，从而认为有可能降低车轮的安装刚性。

另一方面，若压配合的过盈量过大，则外圈滚道槽(滚道面)的变形变大，在轮毂轴承15A的预压调节中使偏差增大，难以调节。如果轮毂轴承15A的预压量过小，则车轮的安装刚性降低，相反如果预压量过大，则成为短寿命的原因。

如上所述，在外环和外圈的分割构造中，为了适当地保持刚性，需要在压配合过盈量的管理以及轮毂轴承的预压管理等中花费很大的工时以及成本。

本发明的目的在于，提供一种能够提高轮毂单元整体的刚性，并且谋求工时的减少、成本的降低的带有操舵功能的轮毂单元以及具有该轮毂单元的车辆。

用于解决课题的技术方案

本发明的带有操舵功能的轮毂单元包括：

轮毂单元主体，该轮毂单元主体具有支承车轮的轮毂轴承；

单元支承部件，该单元支承部件设置于悬架装置的行走部分支架部件上，以绕沿上下方向延伸的转向轴心而自由旋转的方式支承上述轮毂单元主体；

操舵用致动器，该操舵用致动器使上述轮毂单元主体绕上述转向轴心而旋转驱动；

在上述轮毂轴承的外圈的外周面上一体地设置有转向轴部，该转向轴部分别沿上下方向突出且轴心成为上述转向轴心，上述轮毂单元主体经由转向轴部而自由旋转地支承于上述单元支承部件上。

上述“一体地设置”是指，上述外圈与上述转向轴部不是将多个要素结合而成的部件，而是由单一的材料例如通过锻造、机械加工等作为单独的部件的一部分成形的。

为了控制车辆的举动，需要正确地控制车轮的舵角，但为了保持车轮的适当的校准，提高操纵稳定性及安全性、操舵感觉，车轮的安装刚性是重要的。

在参考提案例的带有操舵功能的轮毂单元中，对于进行辅助转向的轮毂轴承，若优先考虑制造容易性，则优选分别制造具有转向轴部的外环与具有轮毂轴承的轨道面的外圈，并分别压配合组装。

但是，在外环与外圈的分割构造中，为了将车轮的安装刚性保持为高水平，需要严格地管理压配合的过盈量，需要花费大量的工时及成本。

按照本发明的结构，在轮毂轴承的外圈的外周面上一体地设置有分别沿上下方向突出且轴心成为上述转向轴心的转向轴部。换言之，在轮毂轴承中，将具有转向轴部的外环和具有轮毂轴承的滚道面的外圈一体化，在外环的内周面上直接设置轮毂轴承的滚道面。按照该结构，能够排除外环和外圈的压配合过盈量所引起的刚性的偏差要因，不花费大量的工时而维持高的刚性，能够控制正确的对准。并且，通过直接加工外圈的滚道面，容易管理轨道直径的精度，预压调整也变得容易，因此作为结果也能够提高制造性。另外，由于在外圈的外周面一体地设置有转向轴部，因此与在转向轴部应用球面滑动轴承的现有技术相比，能够简化制造，并谋求制造成本的降低。这样，能够提高轮毂单元整体的刚性，并且谋求工时的减少、成本的降低。

在上述外圈上设置有传递上述操舵用致动器的驱动力的臂部，该臂部以在上述外圈的外周面沿水平方向突出的方式与上述外圈设置为一体。在该场合，与外圈和臂部是分开的部件的构造相比，能够谋求部件数量的减少，能够简化轮毂单元的组装，并且能够进一步提高轮毂单元的刚性。

上述带有操舵功能的轮毂单元包括对上述轮毂轴承施加预压的预压施加机构，该预压施加机构是通过将上述轮毂轴承的内圈部的内侧端紧固于上述轮毂轴承的外侧的轮毂圈部而进行固定的螺母。在该场合，通过用螺母而紧固内圈部件的内侧端，能够容易地向轮毂轴承施加预压。由此能够提高轮毂轴承的刚性。

也可以是，上述带有操舵功能的轮毂单元包括对上述轮毂轴承施加预压的预压施加机构，该预压施加机构是敛缝部，其通过摆动敛缝而将上述轮毂轴承的内圈部的内侧端固定于上述轮毂轴承的外侧的轮毂圈部。在此场合，与通过螺母而紧固内圈部的内侧端的结构相比较，可谋求部件数量的减少，可简化结构。

还可这样形成，上述外圈由高碳钢形成，在该外圈的滚道面上设置有通过高频淬火而形成的表面硬化处理层。在该场合，因为外圈的滚道表面是表面硬化处理层，所以谋求耐磨性的提高，并且因为外圈的内层没有硬化，所以能够保持韧性。由于在表面硬化处理层中存在高的压缩残余应力，所以同时也谋求疲劳强度的提高。又，根据上述高频淬火，仅在外圈的滚道面的其它必要的位置能够容易设置表面硬化处理层。

也可这样形成，上述外圈由表面硬化钢构成，在该外圈的整个面上设置有通过渗碳淬火而形成的表面硬化处理层。在该场合，与仅在外圈的一部分上设置表面硬化处理层相比，制造变得容易，实现成本降低。

本发明的操舵系统包括本发明的上述任一项构成的带有操舵功能的轮毂单元、以及对该带有操舵功能的轮毂单元的操舵用致动器进行控制的控制装置，上述控制装置具有：操舵控制部，该操舵控制部输出与所提供的舵角指令信号相对应的电流指令信号；致动器驱动控制部，致动器驱动控制部输出与从上述操舵控制部而输入的电流指令信号相对应的电流，对上述操舵用致动器进行驱动控制。

按照该结构，操舵控制部输出与所提供的舵角指令信号相对应的电流指令信号。致动器驱动控制部输出与从操舵控制部而输入的电流指令信号相对应的电流，对操舵用致动器进行驱动控制。因此，除了由驾驶员的方向盘操作进行的操舵之外，还可以任意地改变车轮角度。

本发明的车辆使用本发明的上述任一项构成的带有操舵功能的轮毂单元，支承前轮和后轮中的任一方或者双方。

因此，本发明的带有操舵功能的轮毂单元能够获得上述的各效果。前轮一般为操舵轮，但在操舵轮中应用本发明的带有操舵功能的轮毂单元的场合，对行驶中的前束角调整有效。另外，后轮一般是非操舵轮，但在适用于非操舵轮的场合，通过非操舵轮的若干操舵，能够谋求低速行驶时的最小旋转半径的降低。

在权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两种方案的任何组合都包括在本发明中。特别是，权利要求书的各项权利要求的两个以上的任意组合也包含在本发明中。

附图说明

本发明通过参考附图的以下优选实施方式的说明，能够更清楚地理解。然而，实施方式和附图仅是为了图示和说明，而不是为了限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书来确定。在附图中，多个附图中的相同的标号表示相同或相当的部分。

图1为表示本发明的第1实施方式的带有操舵功能的轮毂单元以及其周边的结构的纵剖视图；

图2为表示该带有操舵功能的轮毂单元及其周边的构成的水平剖视图；

图3为表示该带有操舵功能的轮毂单元的外观的立体图；

图4为该带有操舵功能的轮毂单元的侧视图；

图5为该带有操舵功能的轮毂单元的俯视图；

图6为沿图4中的VI－VI线的剖视图；

图7为该轮毂单元中的轮毂轴承的外圈等的放大剖视图；

图8为表示该轮毂轴承的部件结构的分解立体图；

图9为具有该带有操舵功能的轮毂单元的车辆的一个例子的示意俯视图；

图10为具有任意的带有操舵功能的轮毂单元的车辆的另一例子的示意俯视图；

图11为具有任意的带有操舵功能的轮毂单元的车辆的还一例子的示意俯视图；

图12为参考提案例的带有操舵功能的轮毂单元的纵向剖视图；

图13为表示参考提案例的轮毂轴承的部件结构的分解立体图。

具体实施方式

[第一实施方式]

结合图1～图9，对本发明的实施方式的带有操舵功能的轮毂单元进行说明。

＜带有操舵功能的轮毂单元＞

如图1所示的那样，该带有操舵功能的轮毂单元1具有轮毂单元主体2、单元支承部件3、旋转容许支承部件4以及操舵用致动器5。在作为行走部分支架部件的转向节6上一体地设置有单元支承部件3。在该单元支承部件3的内侧设置有操舵用致动器5的致动器主体7，在单元支承部件3的外侧设置有轮毂单元主体2。在将带有操舵功能的轮毂单元1搭载于车辆的状态下，将车辆的车宽方向外侧称为外侧，将车辆的车宽方向中央侧称为内侧。有时将具有操舵功能的轮毂单元1简称为轮毂单元1。

如图2以及图3所示的那样，轮毂单元主体2与致动器主体7通过接头部8而连结。通常，在该接头部8上，为了防水、防尘而安装有图示以外的保护罩。

如图1所示的那样，轮毂单元主体2以绕沿上下方向延伸的转向轴心A而自由旋转的方式在上下两处经由旋转容许支承部件4、4而支承于单元支承部件3上。转舵轴心A是与车轮9的旋转轴心O不同的轴心，与进行主要转向的转向销轴也不同。通常的车辆以提高车辆行驶的直进稳定性为目的而将转向销角度设定为10～20度，但本实施方式的带有操舵功能的轮毂单元1具有与上述转向销角度不同的角度(轴)的转向轴。车轮9包括轮体9a和轮胎9b。

＜带有操舵功能的轮毂单元1的设置部位＞

该带有操舵功能的轮毂单元1在本实施方式中是操舵轮，具体而言，如图9所示的那样，是在基于车辆10的前轮9F的转向装置11的操舵的基础上，使左右轮分别以微小的角度转向的机构。轮毂单元1一体地设置于悬架装置12的转向节6上。

如图2和图9所示的那样，转向装置11安装于车身上，根据驾驶员对方向盘11a的操作或者未图示的自动驾驶装置、驾驶辅助装置的指令等而动作。转向装置11的进退的转向横拉杆14与单元支承部件3的转向结合部6d(后述)连接。转向装置11例如为齿条齿轮式，但可以是任意类型的转向装置。悬架装置12例如应用将减震器直接固定于转向节6的撑杆式悬架机构，但也可以应用多连杆式悬架机构、其他的悬架机构。制动器21具有制动转子21a和制动卡钳21b。制动卡钳21b安装在与后述的外圈19一体地突出形成臂状的上下两处的制动卡钳安装部22(图4)上。

＜轮毂单元主体2＞

如图1所示的那样，轮毂单元主体2包括车轮9的支承用的轮毂轴承15、对该轮毂轴承15施加预压的预压施加机构Ym、以及作为操舵力承受部的臂部17(图3)。如图6所示的那样，轮毂轴承15具有内圈18、外圈19、以及介于这些内圈18和外圈19之间的滚珠等的滚动体20，起到将车身侧的部件与车轮9(图1)相连的作用。

在图示的例子中，该轮毂轴承15为外圈19为固定圈、内圈18为旋转圈、滚动体20设置为多列的角接触球轴承。内圈18包括轮毂圈部18a和内圈部18b，该轮毂圈部18a具有轮毂法兰18aa，构成外侧的轨道面，该内圈部18b构成内侧的轨道面。如图1所示的那样，车轮9的轮9a以与制动盘21a重叠的状态螺栓固定于轮毂法兰18aa上。内圈18绕旋转轴心O旋转。

如图6以及图8所示的那样，在外圈19的外周面上设置有分别沿上下方向突出且轴心成为上述转舵轴心A的转向轴部16b、16b。作为上下安装轴部的转向轴部16b、16b，在外圈19的外周面呈耳轴状且一体地设置在上述外圈19上。上下的转向轴部16b、16b分别经由后述的旋转容许支承部件4、4支承于单元支承部件3上。上述“一体地设置”是指外圈19与各转向轴部16b不是将多个要素结合而成的部件，而是由单一的材料例如通过锻造、机械加工等作为单独的部件的一部分而成形的。

在图12、图13所示的参考提案例中，优先考虑外环16a以及轮毂轴承15A的外圈19的制造性，采用分别制造并通过压配合而进行组合的构造，但为了高水平地保持轮毂轴承的刚性，需要严密的压配合过盈量的管理，花费了大量的工时以及成本。

另一方面，在本实施方式中，如图6以及图8所示的那样，在外圈19的外周面上直接设置有上下的转向轴部16b、16b。换言之，在轮毂轴承15中，通过将具有转向轴部16b、16b的外环和具有滚道面19a的外圈19一体化，能够排除由压配合过盈量引起的车轮安装刚性的偏差因素，不花费压配合过盈量的管理工时，而以高水平稳定地维持车轮安装刚性。上述偏差因素是压配合嵌合面处的变形以及外圈变形所引起的轮毂轴承15的预压调整的偏差。

如图6以及图7所示的那样，具有上下的转向轴部16b、16b的外圈19例如，通过对S45C或者S53C等的高碳钢进行热锻而成形。在该外圈19的滚道面19a、19a及各转向轴部16b设置有通过高频淬火而形成的表面硬化处理层Sf。表面硬化处理层Sf的层深度优选根据施加于外圈19以及各转向轴部16b的冲击力以及重复载荷的大小，鉴于所需的耐冲击性以及疲劳强度而适当设定。另外，作为其他的方法，也可以是例如，用SCM415或SCr420等的表面硬化钢通过冷锻成形具有上下转向轴部16b、16b的外圈19，在外圈19的整个面上设置通过渗碳淬火形成的表面硬化处理层Sf的方法。

如图2以及图8所示的那样，臂部17是成为对轮毂轴承15的外圈19施加辅助的转向力的作用点的部位。臂部17与外圈19成一体地设置在外圈19的外周面上，并沿水平方向突出。“一体地设置”是指外圈19和臂部17不是由多个部件结合而成的，而是由单一的材料通过例如锻造、机械加工等作为单独的部件的一部分而成形的。该臂部17经由接头部8而自由旋转地连接于操舵用致动器5的线性移动输出部25a。由此，通过操舵用致动器5的线性移动输出部25a的进退，轮毂单元主体2绕转向轴心A(图1)旋转，即进行辅助转向。

＜预压施加机构Ym＞

如图6和图8所示的那样，预压施加机构Ym是螺母Nt，上述螺母Nt通过紧固将内圈部分18b的内侧端固定到轮毂轴承15的外侧轮毂圈部分18a。具体来说，具有底部的大致圆柱形的挤压部件28的底部插入在内圈部分18b的内侧端，并且通过与轮毂圈部分18a的内侧上的外螺纹部分18ab螺纹接合的螺母Nt将挤压力施加到内圈部分18b的内侧端表面，由此将期望的预压施加到轮毂轴承15上。由此能够提高轮毂轴承15的刚性。

另外，预压施加机构Ym也可以是通过摆动敛缝产生的塑性变形而将内圈部18b的内侧端固定于轮毂圈部18a的敛缝部Km(图7)。在该场合，能够通过敛缝部Km而对轮毂轴承15施加期望的预压。

<旋转容许支承部件以及单元支承部件>

如图6所示的那样，各旋转容许支承部件4由滚动轴承构成。在该例子中，作为滚动轴承，应用圆锥滚子轴承。滚动轴承具有：与转向轴部16b的外周嵌合的内圈4a、与单元支承部件3嵌合的外圈4b、以及介于内圈4a和外圈4b之间的多个滚动体4c。

单元支承部件3具有单元支承部件主体3A和单元支承部件结合体3B。在单元支承部件主体3A的外侧端，自由装卸地固定有大致环形的单元支承部件结合体3B。在单元支承部件结合体3B的内侧侧面中的上下部分，分别形成有部分的凹球面状的嵌合孔形成部3Ba。

如图5和图6所示的那样，在单元支承部件主体3A的外侧端中的上下部分，分别形成有部分凹球面状的嵌合孔形成部3Aa。在单元支承部件主体3A的外侧端固定有单元支承部件结合体3B，对于各上下部分，通过嵌合孔形成部3Aa、3Ba相互组合，形成与整周相连的嵌合孔。在该嵌合孔中嵌合有外圈4b。另外，在图3中，用点划线表示单元支承部件3。

如图6所示的那样，在各转向轴部16b上设置以沿径向延伸的方式形成有内螺纹部，与该内螺纹部螺合的螺栓23。在内圈4a的端面夹设圆板状的按压部件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，从而对各旋转容许支承部件4分别施加预压。由此能够提高各旋转容许支承部件4的刚性。

如图1所示的那样，各旋转容许支承部件4位于车轮9的轮体9a内。在该例子中，各旋转容许支承部件4在轮体9a内配置在该轮体9a的宽度方向中间附近。另外，旋转容许支承部件4的滚动轴承也可以使用角接触球轴承或四点接触球轴承来代替圆锥滚子轴承。在该场合，也能够与上述同样地施加预压。

<作用于轮毂单元1的力>

在车辆行驶时，回转力F2或来自路面的反作用力F3从各个方向经常地反复输入到轮毂单元1。特别是，在轮胎9b或者轮体9a如驶上路缘石等那样，与路面上的障碍物碰撞时，或者进行过度的急转弯时，在轮胎9b的接地面，相对于车辆行进方向在横向上作用有较大的力FL，作为较大的力矩力F1传递至轮毂单元1。为了即使在对轮毂单元1作用力的情况下也能够正常地保持轮胎9b的校准，并确保操纵性以及稳定性，支承轮胎9b的轮毂单元1的刚性很重要，要求更高刚性的特性。

＜操舵用致动器5＞

如图3所示的那样，操舵用致动器5具有使轮毂单元主体2绕转向轴心A(图1)旋转驱动的致动器主体7。如图2所示的那样，致动器主体7具有：马达26，使马达26的旋转减速的减速器27，以及将该减速器27的正反旋转输出转换为线性移动输出部25a的往复直线动作的线性移动机构25。马达26例如是永磁铁式同步马达，但也可以是直流马达，也可以是感应马达。

减速器27可以使用带传递机构等的卷挂式传递机构或齿轮系等，在图2的例子中使用带传递机构。减速器27具有驱动带轮27a、从动带轮27b以及皮带27c。驱动带轮27a与马达26的马达轴26a结合，从动带轮27b设置在线性移动机构25上。该从动皮带轮27b与上述马达轴26a平行地配置。马达26的驱动力从驱动带轮27a经由皮带27c传递至从动带轮27b。由上述各驱动带轮27a、从动带轮27b和皮带27c构成卷绕式减速器27。

线性移动机构25可以是诸如，滑动螺杆或滚珠螺杆的进给螺杆机构，或者是齿条-齿轮机构等，并且在该例子中，使用具有梯形螺杆的滑动螺杆的进给螺杆机构。由于线性运动机构25包括使用梯形螺纹的滑动螺纹的进给螺纹机构，因此能够提高防止来自轮胎9b的反向输入的效果。具有马达26、减速器27以及线性移动机构25的致动器主体7作为准组装品而组装，并通过螺栓等自由装卸地安装在壳体6b上。另外，也可以是将马达26的驱动力不经由减速器而直接向线性移动机构25传递的机构。

壳体6b作为单元支承部件3的一部分，与单元支承部件主体3A一体地形成。壳体6b形成为带底筒状，设置有支承马达26的马达收纳部和支承线性移动机构25的线性移动机构收纳部。在上述马达收容部形成有将马达26支承在壳体内规定位置的嵌合孔。在上述直线移动机构容纳部中形成有将直线移动机构25支承在壳体内的预定位置处的装配孔、允许直线运动输出部25a前后移动的通孔等。

如图3所示的那样，单元支承部件主体3A具有上述壳体6b、作为减震器的安装部的减震器安装部6c、以及作为转向装置11(图2)的结合部的转向装置结合部6d。这些减震器安装部6c及转向装置结合部6d也与单元支承部件主体3A一体形成。减震器安装部6c以突出的方式形成在单元支承部件主体3A的外表面部的上部。转向装置结合部6d以从单元支承部件主体3A的外表面部分的侧表面部分而突出的方式形成。

＜作用效果＞

按照以上说明的带有操舵功能的轮毂单元1，能够通过致动器主体7的驱动而使包含支承车轮9的轮毂轴承15的轮毂单元主体2绕转向轴心A自由地旋转。即，通过利用马达26的驱动使操舵用致动器5的线性移动输出部25a进退，经由与线性移动输出部25a连接的臂部17，使轮毂单元主体2旋转。

该旋转附加于驾驶员的基于方向盘操作的转向，即附加于基于转向装置11的绕转向主销的转向节6的旋转，作为辅助的转向进行，并且能够进行一个轮的独立操舵。通过使左右车轮9、9的辅助操舵的角度不同，能够任意地改变左右车轮9、9之间的束角。

因此，也可以将带有操舵功能的轮毂单元1用于前轮等的操舵轮以及后轮等的非操舵轮的任一者。在用于操舵轮的场合，通过设置在方向通过转向装置11变化的部件上，成为除了基于驾驶员的方向盘操作的转向以外，还进行左右车轮各自的、或与左右轮连动的车轮9的微小的角度变化的机构。关于辅助转向的角度，为了谋求车辆的运动性能的提高、行驶的稳定、安全性的提高，只要微小的角度就足够，即使可辅助操舵角度为±5度以下也足够。辅助转向的角度通过操舵用致动器5的控制来进行。

另外，在转弯行驶时，能够对应于行驶速度而改变左右轮的舵角差。例如，在高速区域的旋转中为平行几何，在低速区域的旋转行驶中为阿卡曼几何等，能够在行驶中使转向几何变化。由于能够象这样在行驶中任意地改变车轮角度，因此能够提高车辆的运动性能，稳定且安全地行驶。通过适当地改变转弯行驶时的左右操舵轮的操舵角度，能够减小车辆的转弯半径，提高小弯性能。并且，在直线行驶时，通过与各个情况相匹配地调整束角度的量，能够进行降低行驶阻力而不使燃料消耗率恶化，确保行驶稳定性等的调整。

为了这样控制车辆的举动，需要正确地控制车轮9的舵角，但为了适当地保持车轮9的校准，提高操纵稳定性及安全性、操纵感，车轮9的安装刚性是重要的。

在参考提案例的带有操舵功能的轮毂单元中，对于进行辅助转向的轮毂轴承，若优先考虑制造容易性，则优选分别制造具有转向轴部的外环与具有轮毂轴承的轨道面的外圈，并分别压配合而组装。但是，在外环与外圈的分割构造中，为了将车轮的安装刚性保持为高水平，需要严格地管理压配合的过盈量，需要花费大量的工时及成本。

因此，在本实施方式中，在轮毂轴承15的外圈19的外周面上一体地设置有上下的转向轴部16b、16b。换言之，在轮毂轴承15中，将具有转向轴部16b的外环与具有轮毂轴承15的滚道面19a的外圈19一体化，在外环的内周面上直接设置轮毂轴承15的滚道面。按照该结构，能够排除受外环和外圈的压配合过盈量影响的两者的边界面的变形，削减压配合过盈量的管理工时，并且将车轮的安装刚性保持为高水平。

另外，通过上述结构，能够排除受外环与外圈的压配合过盈量影响的外圈滚道面的变形，削减压配合过盈量的管理工时，并且容易进行轮毂轴承15的预压调节，将车轮的安装刚性保持为高水平。

此外，若将外环与外圈19一体化，在外环的内周面上直接设置轮毂轴承15的轨道面，则轨道面的尺寸精度也不会受到压配合带来的影响，能够提高接触角以及圆度等的精度。另外，由于在外圈19的外周面一体地设置有上下的转向轴部16b、16b，因此，与在转向轴部应用球面滑动轴承的现有技术相比，能够简化制造，并实现制造成本的降低。

这样，能够提高轮毂单元整体的刚性，并且能够谋求工时的减少、成本的降低。

由于臂部17与外圈19一体设置，因此与外圈和臂部为不同部件的构造相比，能够减少部件数量，能够简化轮毂单元1的组装，另外能够进一步提高轮毂单元1的刚性。

在采用其中轮毂轴承15的内圈部分18b的内侧端通过螺母Nt的紧固而固定的结构作为预负荷施加装置Ym的场合，能够容易地将预压施加至轮毂轴承15。由此能够提高轮毂轴承15的刚性。在采用利用通过摆动敛缝的敛缝部Km而将内圈部件18b的内侧端固定到毂轮部件18a的预压施加装置Ym的场合，能够通过预压而提高轮毂轴承15的刚性，并且与通过螺母Nt而将内圈部件18b的内侧端紧固的结构相比，能够减少部件的数量，并且能够简化结构。

在外圈19由高碳钢构成且至少对外圈19的滚道面19a实施高频淬火的场合，通过使外圈19的滚道面19a成为表面硬化处理层Sf，谋求耐磨损性的提高，由于外圈19的内部的层未硬化，因此能够维持韧性。由于在表面硬化处理层Sf中存在高的压缩残余应力，所以同时也谋求疲劳强度的提高。

在外圈19由表面硬化钢构成、且在该外圈19的整个面上设置有通过渗碳淬火而形成的表面硬化处理层Sf的场合，与仅在外圈19的一部分上设置表面硬化处理层相比，制造变得容易，谋求成本的降低。

<其他实施方式>

在以下的说明中，对与各实施方式中先说明的事项对应的部分标注相同的标号，省略重复的说明。在仅说明结构的一部分的场合，只要没有特别记载，结构的其他部分与先前说明的方式相同。由相同的结构起到相同的作用效果。不仅是在各实施方式中具体说明的部分的组合，只要对组合没有特别的障碍，也可以将实施方式彼此部分地组合。

根据施加于各转向轴部16b的冲击力以及重复负载的大小，也能够省略对各转向轴部16b的表面硬化处理。

也可以将单元支承部件3与行走部分支架部件分体地构成，并将单元支承部件3自由装卸地设置在该行走部分支架部件上。

<向非操舵轮的应用>

也可以将带有操舵功能的轮毂单元1用于非操舵轮。例如，如图10所示的那样，在前轮操舵的车辆中，还可以设定为支承后轮9R的悬架装置12R的车轮用轴承设置部的行走部分支架部件6R，用于后轮转向。

此外，如图11所示的那样，也可以将带有操舵功能的轮毂单元1分别用于作为操舵轮的左右前轮9F、9F以及作为非操舵轮的左右后轮9R、9R。

<操舵系统>

如图3所示的那样，该操舵系统具有：任一实施方式的带有操舵功能的轮毂单元1、以及对该带有操舵功能的轮毂单元1的操舵用致动器5进行控制的控制装置29。控制装置29具有操舵控制部30和致动器驱动控制部31。操舵控制部30输出与从上位控制部32所提供的辅助舵角指令信号(舵角指令信号)S1相对应的电流指令信号S2。

上级控制部32是操舵控制部30的上级控制单元，作为该上级控制部32，例如应用控制整个车辆的电子控制单元(Vehicle Control Unit，简称VCU)。致动器驱动控制部31输出与从操舵控制部30输入的电流指令信号相对应的驱动电流C，对操舵用致动器5进行驱动控制。致动器驱动控制部31控制向电机26的线圈供给的电力。该致动器驱动控制部31例如，以使用在图中未示出的开关元件的半桥电路，进行根据上述开关元件的ON-OFF占空比来决定电动机施加电压的PWM控制的方式构成。由此，能够附加于基于驾驶员的方向盘操作的转向，使车轮微小地进行角度变化。在直线行驶时，也能够与各个情况相匹配地调整束角的量。

操舵系统可以通过来自在图中未示出的自动驾驶设备、驾驶辅助设备的指令等代替驾驶员的方向盘操作来操作操舵用致动器5、5。

如上所述，基于实施方式对实施本发明的方式进行了说明，但是，此次公开的实施方式的所有的特征均为例示，并非对本申请的限制。本发明的范围并非为上述说明的内容，而是由权利要求书而确定，并包括与权利要求书同等的含义以及范围内的所有变更。

标号的说明：

标号1表示带有操舵功能的轮毂单元；

标号2表示轮毂单元主体；

标号3表示单元支承部件；

标号5表示操舵用致动器；

标号6表示转向节(行走部分支架部件)；

标号9表示车轮；

标号9F表示前轮；

标号9R表示后轮；

标号12、12R表示悬架装置；

标号15表示轮毂轴承；

标号16b表示转向轴部；

标号17表示臂部；

标号18a表示轮毂部；

标号18b表示内圈部；

标号19表示外圈；

标号29表示控制装置；

标号30表示操舵控制部；

标号31表示致动器驱动控制部；

标号Sf表示表面硬化处理层；

符号Ym表示预压施加机构。

Claims (8)

1.一种带有操舵功能的轮毂单元，该带有操舵功能的轮毂单元包括：

轮毂单元主体，该轮毂单元主体具有支承车轮的轮毂轴承；

单元支承部件，该单元支承部件设置于悬架装置的行走部分支架部件上，以绕沿上下方向延伸的转向轴心而自由旋转的方式支承上述轮毂单元主体；

操舵用致动器，该操舵用致动器使上述轮毂单元主体绕上述转向轴心而旋转驱动；

在上述轮毂轴承的外圈的外周面上一体地设置有转向轴部，该转向轴部分别沿上下方向突出且轴心成为上述转向轴心，上述轮毂单元主体经由上述转向轴部而自由旋转地支承于上述单元支承部件上。

2.根据权利要求1所述的带有操舵功能的轮毂单元，其中，在上述外圈上设置有传递上述操舵用致动器的驱动力的臂部，该臂部以在上述外圈的外周面沿水平方向突出的方式与上述外圈设置为一体。

3.根据权利要求1或2所述的具有操舵功能的轮毂单元，其中，包括对上述轮毂轴承施加预压的预压施加机构，该预压施加机构是通过将上述轮毂轴承的内圈部的内侧端紧固于上述轮毂轴承的外侧的轮毂圈部而进行固定的螺母。

4.根据权利要求1或2所述的带有操舵功能的轮毂单元，其中，包括对上述轮毂轴承施加预压的预压施加机构，该预压施加机构是敛缝部，该敛缝部通过摆动敛缝而将上述轮毂轴承的内圈部的内侧端固定于上述轮毂轴承的外侧的轮毂圈部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的带有操舵功能的轮毂单元，其中，上述外圈由高碳钢形成，在该外圈的滚道面上设置有通过高频淬火而形成的表面硬化处理层。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的带有操舵功能的轮毂单元，其中，上述外圈由表面渗碳钢制成，在该外圈的整个表面上设置有通过渗碳淬火而形成的表面硬化处理层。

7.一种操舵系统，该操舵系统具有权利要求1～6中任一项所述的带有操舵功能的轮毂单元、以及对该带有操舵功能的轮毂单元的操舵用致动器进行控制的控制装置，上述控制装置具有：操舵控制部，该操舵控制部输出与所提供的舵角指令信号相对应的电流指令信号；致动器驱动控制部，该致动器驱动控制部输出电流，对上述操舵用致动器进行驱动控制，该电流与从上述操舵控制部输入的电流指令信号相对应。

8.一种车辆，该车辆使用权利要求1～6中任一项所述的带有操舵功能的轮毂单元，支承前轮和后轮中的任一方或者双方。

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