JP2015090170A

JP2015090170A - ブレーキユニット、ブレーキユニットを搭載した車両、及び車両へのブレーキユニット搭載方法

Info

Publication number: JP2015090170A
Application number: JP2013229325A
Authority: JP
Inventors: 泰介井木; Taisuke IGI; 大場　浩量; Hirokazu Oba; 浩量大場
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2015-05-11
Also published as: WO2015068582A1

Abstract

【課題】ブレーキユニットを、インホイールモータを備えた車輪に容易に搭載すること。
【解決手段】車輪ｗの回転軸と同軸に設けられたインホイールモータＭを収納するモータハウジング７１ａと、このモータハウジング７１ａの外周面に、このモータハウジング７１ａの外径側から内径側に向かってボルト８１をねじ込むことによって固定されるキャリパ支持ブラケット７９ａと、このキャリパ支持ブラケット７９ａによって支持され、車輪ｗに設けられたディスクロータ７２を挟み込んで制動力を生じさせるブレーキキャリパ７５と、を備えたブレーキユニット７４を構成する。車両１の走行モードをその場旋回モードなどの特殊走行モードとすると、ホイールハウスとモータハウジング７１ａとの間に空間が形成されるため、この空間から、前記外周面にボルト８１を設け、ブレーキユニット７４を容易に車輪ｗに搭載することができる。
【選択図】図１２

Description

左右の車輪（以下、タイヤ、ホイール、ハブ、インホイールモータ等を含めて総合的に「車輪」と称する。）を結ぶステアリングリンク機構を用いて車輪を転舵するものに、アッカーマン・ジャントウ式と呼ばれる転舵機構がある。この転舵機構は、車両の旋回時に、左右の車輪が同一旋回中心をもつように、タイロッドとナックルアームを用いるものである。

上記のように同一旋回中心を保持したまま、車両の最小回転半径を小さくする手段として、例えば特許文献１に記載の転舵機構がある。この転舵機構は、前後輪の左右車輪間にそれぞれ配置され、軸心周りに回転可能で左右に２分割されたラックバーと、その２分割されたラックバー間に正逆切り替え手段とを備えている。この正逆切り替え手段は、分割されたラックバーの一方の回転を、他方に正逆方向へ切り替えて伝達する機構を備えている。この機構を備えた転舵機構を、インホイールモータを備えた車輪に適用すれば、この車輪を９０度転舵して横方向移動させる等の特殊走行モードでの運転が可能となる。

この車輪には、車両の制動を行うためのブレーキユニットが搭載される。このブレーキユニットとして、例えば本願発明に係る車輪ｗを説明する図１４に示すように、ディスクロータ７２の外周部を軸線方向両側から挟持する一対のブレーキパッド７６、７６を有し、そのブレーキパッド７６の背面に備えられたピストン７７を、油圧により、または機械的に作用させ、その軸線方向に押し出すことにより、ブレーキパッド７６をディスクロータ７２の外周部軸線一方向に接触するように構成したものがある。ここで、ブレーキパッド７６を内側に有するブレーキキャリパ７５は、それを支持するキャリパ支持ブラケット７９ａに、スライドピン７８を介してディスクロータ７２の軸線方向へスライド可能に浮動支持されている。

このブレーキパッド７６の背面に設けられたピストン７７を、油圧により、または機械的に作用させ、その軸線一方向に一対のブレーキパッド７６、７６のうち一方のブレーキパッド７６をディスクロータ７２の一方の面の外周部に接触させる。すると、この一方のブレーキパッド７６をディスクロータ７２に接触させた際に発生する反作用により、ディスクロータ７２の軸線方向にスライド可能に支持されたブレーキキャリパ７５がスライドし、他方のブレーキパッド７６が、ディスクロータ７２の他方の面の外周部に接触し、このディスクロータ７２が一対のブレーキパッド７６、７６によって両側から挟持される。この挟持によって、車輪ｗを制動することが可能となる。

また、ブレーキキャリパ７５は、全体をディスクロータ７２の外周部分に跨るコの字状とし、ディスクロータ７２の外周縁よりも径方向外側に配置されている。一般的に、上記のような構成を有するブレーキキャリパ７５は、フローティングキャリパと呼ばれている。このフローティングキャリパの他に、キャリパ内部にピストンを２つ以上左右両側に対向して配置された対向ピストンキャリパを用いることもできる。

このブレーキキャリパ７５の車輪ｗへの搭載は、このキャリパ支持ブラケット７９ａに、フレーム取り付け用の雌ネジ部を形成し、フレームとアームを介して連結されサスペンションにて車輪を支持する支持部材（ナックル）に前記雌ネジ部と連通したキャリパ固定用孔を設け、車両幅方向の内側からボルトを締めることによって行う。

しかし、車輪ｗ内部にインホイールモータＭを備えた車両に関しては、ブレーキキャリパ７５を車両幅方向内側から取り付けるための作業スペースが、インホイールモータＭに占有されているため（図１４参照）、車両幅方向内側からブレーキキャリパ７５を脱着することは困難である。

そこで、特許文献２では、モータハウジングの軸線方向一側面にブレーキユニットの固定用ネジ孔を形成し、または植設ボルトを設け、車両幅方向外側から内側に向かって、ブレーキユニットを取り付けられる構造としている。また、ディスクロータにボルトや締付工具等を通すための固定用孔を形成し、車両幅方向内側へのインホイールモータを拡大することなく（車輪の形状を変更することなく）ブレーキユニットの脱着を可能としている。さらに、ハブ軸受部の車輪ハブに、前記固定用孔に対応した孔もしくは肉抜き部を設け、ブレーキユニットの脱着作業の効率を高めている。このように構成することにより、ブレーキユニットの配置を変えることなく、ブレーキキャリパの脱着などの作業性とメンテナンス性の向上を図っている。

特開２００７−０２２１５９号公報特開２０１１−２４１８７１号公報

特許文献２に記載のブレーキユニットの取り付け構造では、ディスクロータに設けられえた固定用孔と、ブレーキユニット取り付け位置の位相（軸周りの相対角度）を合わせる必要があり、作業効率が低下する問題がある。

また、ディスクロータやハブ軸受部の車輪ハブに、固定用ネジ孔に対応した固定用孔を設ける必要があり、これらの孔の形成に伴って、部品の単価が上昇するという問題もある。

さらに、ブレーキユニットをモータハウジングの軸線方向一側面に取り付けるに当たっては、キャリパ支持ブラケットに設けられた貫通穴を挿通し、モータハウジングの軸線方向一側面に設けられた固定用ネジ孔にボルトをねじ込んで取り付けを行うが、ブレーキキャリパにてディスクロータを挟持し制動する場合、ディスクロータの回転方向に制動トルクが発生するため、キャリパ支持ブラケットに設けられた貫通穴と、それを挿通するボルトに隙間があった場合、がたつきが生じやすい問題もある。

そこで、この発明は、ブレーキユニットを、インホイールモータを備えた車輪に容易に搭載することを課題とする。

前記課題を解決するために、この発明では、車輪の回転軸と同軸に設けられたインホイールモータを収納するモータハウジングと、前記モータハウジングの外周面に、このモータハウジングの外径側から内径側に向かってボルトをねじ込むことによって固定されるキャリパ支持ブラケットと、前記キャリパ支持ブラケットによって支持され、車輪に設けられたディスクロータを挟み込んで制動力を生じさせるブレーキキャリパと、を備えたブレーキユニットを構成した。

このように、モータハウジングの外周面にボルトをねじ込むようにしたことにより、車輪を所定角度転舵して、車輪（タイヤ）を収めるホイールハウジングと車輪の間に隙間を形成し、この隙間を通して車輪にブレーキユニットを搭載して、このブレーキユニットを固定するボルトを容易に締めることができる。このため、ホイールハウジング内に作業者がもぐりこんで作業を行う必要がなく、このブレーキユニットの搭載やメンテナンスを容易に行うことができる。

前記ブレーキユニットの構成においては、前記モータハウジングの外周面に取り付け座を形成し、この取り付け座に、前記キャリパ支持ブラケットを固定することもできる。

このように、取り付け座を形成することにより、キャリパ支持ブラケットの固定状態が安定するため、このキャリパ支持ブラケットに取り付けられたキャリパの姿勢が安定する。このため、車輪の制動安定性が向上する。

前記各構成に係るブレーキユニットを車両に採用することによって、この車両のブレーキユニットの搭載やメンテナンスを容易に行うことができる。

前記車両においては、車輪の転舵可能範囲が最大１５０度であって、この転舵可能範囲の両端のいずれかにおいて、前記車輪と車両の前後方向のなす角度が９０度とすることができる。このように転舵可能範囲を設定することにより、横方向移動をはじめ、種々の特殊走行モードへの変更が可能となる。また、前記車両が、ステアリングの回転動作と連動して動作するアクチュエータを備え、前記ステアリングから前記アクチュエータに入力された角度情報に基づいて、左右の前記車輪を同方向又は逆方向に同角度転舵するように構成することもできる。なお、前記転舵可能範囲の最大角度は、車輪に設けられた微調整機能によって若干調整を行うことができる。このため、前記最大角度は厳密に１５０度で区切られるのではなく、この最大角度からさらに３〜５度程度の角度を上乗せした角度範囲まで許容される。

前記ブレーキユニットは、車輪を転舵して、ホイールハウスとモータハウジングとの間に空間を形成し、前記空間に、キャリパ支持ブラケットによって支持されたブレーキキャリパを差し入れ、前記モータハウジングの外周面に、このモータハウジングの外径側から内径側に向かってボルトをねじ込んで前記ブレーキキャリパをモータハウジングに固定する搭載方法によって車両に搭載することができる。

このような手順でブレーキユニットを車両に搭載することにより、作業者が前記空間にボルト締結工具を差し入れて、モータハウジングの外周面に設けたボルトを容易に締め付けることができるため、このブレーキユニットの搭載及びメンテナンス作業をスムーズに行うことができる。

また、前記搭載方法においては、前記車輪の転舵が、車両の走行モードを、左右前側車輪の前端が内向きに転舵するとともに左右後側車輪の前端が外向きに転舵したその場旋回モード、左右前側車輪の前端が内向きに９０度転舵するとともに左右後側車輪の前端が９０度外向きに転舵した横方向移動モード、又は左右前側車輪の前端が外向きに転舵するとともに左右後側車輪の前端が内向きに転舵したパーキングモードのうちいずれかのモードに変更することによって行うことができる。

その場旋回モード、横方向移動モード、パーキングモード等の特殊走行モードは、通常の走行モードと比較して転舵角度が大きく、この特殊走行モードに切り替えることにより、車輪内側のブレーキユニット搭載箇所を作業が容易な位置まで移動させることができる。このため、作業者がホイールハウジング内にもぐりこむことなく容易にブレーキユニットの搭載作業を行うことができ、作業効率とその安全性を大幅に向上することができる。

モータハウジングの外周面に、このモータハウジングの外径側から内径側に向かってボルトをねじ込むことによってキャリパ支持ブラケットを固定し、このキャリパ支持ブラケットでブレーキキャリパを支持するようにしたことにより、車輪を所定角度転舵して、車輪を収めるホイールハウジングと車輪との間に隙間を形成し、この隙間を通して車輪にブレーキユニットを搭載して、ボルトを容易に締めることができる。このため、このブレーキユニットの搭載及びメンテナンス作業を容易に行うことができる。

この実施形態のステアリング装置を用いた車両のイメージ図この発明の実施形態を示す平面図図２の車両において通常走行モード（通常の転舵モード）を示す平面図図２の車両において小回りモードを示す平面図図２の車両においてその場旋回モードを示す平面図図２の車両において横方向移動（平行移動）モードを示す平面図車輪の支持状態を示す断面図（ａ）（ｂ）はステアリング装置の外観を示す斜視図ステアリング装置の内部を示し、（ａ）は背面図、（ｂ）は平面図ステアリング装置を示し、（ａ）は対のラックバーが近接した状態を示す背面図、（ｂ）は対のラックバーが開いた状態を示す正面図ステアリング装置のラックバー動作手段の詳細を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図ブレーキユニットを搭載した車輪の斜視図図１２に示す車輪を車両幅方向外側から見た側面図図１３に示す車輪を右側面から見た縦断面図図１２に示す車輪の他例を示す側面図図１２に示す車輪の他例を示す斜視図図１２に示す車輪の他例を示す斜視図その場旋回モード時のブレーキユニット脱着作業位置を示す平面図横方向移動モード時のブレーキユニット脱着作業位置を示す平面図パーキングモード時のブレーキユニット脱着作業位置を示す平面図その場旋回モード時のブレーキユニット脱着作業を示す斜視図であって、（ａ）はその全体、（ｂ）は要部横方向移動モード時のブレーキユニット脱着作業を示す斜視図であって、（ａ）はその全体、（ｂ）は要部

この発明に係るステアリング装置及びこのステアリング装置を備えた車両の実施形態を説明する。実施形態において、車両１の駆動輪のステアリング装置には、前後左右すべての車輪ｗのホイール内にインホイールモータＭを装着している。インホイールモータＭを備えたことにより、様々な走行パターンが可能となる。

図１は、この実施形態のステアリング装置を用いた車両１のイメージ図を示す。これは、２人乗車（横並び二人乗り）の超小型モビリティである。車両１はステアリング２の操作によって、ステアリングロッド３を介して車輪ｗを転舵できるようになっている。ただし、この発明は、超小型モビリティに限定されるものではなく、通常車両にも適応可能である。

図２は、第一の実施形態の車両１の駆動系及び制御経路を示す平面略図である。この実施形態は、前輪の左右輪（ＦＬ、ＦＲ）及び後輪の左右輪（ＲＬ、ＲＲ）にタイロッド１２、２２を介して、それぞれ本案のステアリング装置１０、２０を連結させたものである。

前輪用のステアリング装置１０には、ステアリング２の操作によって通常転舵をさせ、後輪用のステアリング装置２０は、モータ等のアクチュエータによって走行モードに応じた転舵を可能とする４輪転舵機構を備えている。

ただし、この発明のステアリング装置を、前輪又は後輪のどちらかのみに装備する車両も採用可能であるし、あるいは、この発明のステアリング装置を後輪のみに装備し、前輪には通常の一般的なステアリング装置を装備する車両も採用可能である。

前輪と後輪の各ステアリング装置１０、２０には、左右の車輪ｗを転舵するために２つのラックバーが備えられている。以下、前輪及び後輪共に、車両の前後方向に対して左側の車輪ｗに接続されるラックバーを第一のラックバー５３と、右側の車輪ｗに接続されるラックバーを第二のラックバー５４と称する。なお、図２において紙面左側の矢印が示している方向が車両の前方方向になる。図３から図６においても同様である。

前輪又は後輪の左右車輪ｗには、それぞれタイロッド１２、２２を介して各ラックバー５３、５４の接続用部材１１、２１がヒンジ接続されている。タイロッド１２、２２と車輪ｗとの間には、適宜ナックルアーム等の各種部材が介在する。

図７は、インホイールモータＭが収容された車輪ｗとタイロッド１２、２２との接続状態を示す。すべての車輪ｗは、それぞれ車両のフレームに支持されたアッパーアームＵＡおよびロアアームＬＡの先端に備えられたボールジョイントＢＪの中心を結んでできるキングピン軸Ｐを中心軸として、転舵が可能となっている。インホイールモータＭは、車体内側から車輪ｗに向かって、モータ部１０１、減速部１０２、ハブ軸受け１０３が順番に直列に配置している。

第一のラックバー５３と第二のラックバー５４は、図８に示すように、各ステアリング装置１０、２０において、車両の直進方向（前後方向）に対して左右方向に伸びるラックケース（ステアリングシリンダ）５０内に収容されている。ラックケース５０は車両１の図示しないフレーム（シャーシ）に支持されている。

なお、ラックケース５０は、例えば、ラックケース５０に設けられたフランジ部を介して、車両１のフレームに直接又は間接的にネジ固定とすることができる。

第一のラックバー５３と第二のラックバー５４は、ラックケース５０内を車両の直進方向に対して左右方向へ同方向に同距離だけ移動可能である。この動作は、運転者が行うステアリング２の操作に基づき、通常転舵用アクチュエータ３１の動作によって行われる。この動作により、通常走行時、左右車輪を左右同方向に転舵させることができる。

また、ステアリング装置１０、２０は、図９に示すように、それぞれラックバー動作手段６０を備えている。ラックバー動作手段６０は、車両の直進方向に対する左右方向、すなわち、ラックの伸縮する方向（ラックの歯の並列する方向）に沿って、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を互いに反対方向（相反する方向）へ同距離移動させる機能を有する。

ラックバー動作手段６０は、図９（ａ）に示すように、対のラックバーの互いに対向するラックギア、すなわち、第一のラックバー５３の同期用ラックギア５３ａと第二のラックバー５４の同期用ラックギア５４ａにそれぞれ噛み合う第一の同期ギア５５を備える。

第一の同期ギア５５は、ラックバー５３、５４のラックの歯の並列方向に沿って一定の間隔で並列する三つのギア５５ａ、５５ｂ、５５ｃからなる。第一のラックバー５３がラックバー動作手段６０から入力された駆動力によって、そのラックの歯の並列方向に対して一方向へ動けば、その動きを第二のラックバー５４の他方向への動きに変換する。また、第二のラックバー５４の前記他方向への移動量を、第一のラックバー５３の前記一方向への移動量と同じとすることができる。

なお、図９（ａ）（ｂ）に示すように、第一の同期ギア５５の隣り合うギア５５ａ、５５ｂ間、ギア５５ｂ、５５ｃ間には、それぞれ、第二の同期ギア５６を構成するギア５６ａ、５６ｂが配置されている。第二の同期ギア５６は、第一のラックバー５３の同期用ラックギア５３ａや第二のラックバー５４の同期用ラックギア５４ａには噛み合わず、第一の同期ギア５５にのみ噛み合っている。第二の同期ギア５６は、第一の同期ギア５５の３つのギア５５ａ、５５ｂ、５５ｃを、同方向に同角度だけ動かすためのものである。この第二の同期ギア５６によって、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を、スムーズに相対移動することが可能となる。

また、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４は、同期用ラックギア５３ａ、５４ａとは別に、それぞれ転舵用ラックギア５３ｂ、５４ｂを備えている。

第一のラックバー５３と第二のラックバー５４は、それぞれ、別体で形成された同期用ラックギア５３ａ、５４ａと前記転舵用ラックギア５３ｂ、５４ｂを、ボルト軸等の固定手段で一体に固定したものとしてよい。

転舵用ラックギア５３ｂ、５４ｂは、各ラックバー５３、５４を、車両１のフレームに対して、前記ラックの歯の並列方向に沿って移動させるための駆動力の入力手段として機能する。

ラックバー動作手段６０からの駆動力の入力により、第一のラックバー５３が、図１０（ａ）に示す状態から、図１０（ｂ）に示す状態へと移動すると、第二のラックバー５４には、第一の同期ギア５５を介してその力が伝達され、第二のラックバー５４は、同じく図１０（ａ）に示す状態から、図１０（ｂ）に示す状態へと移動する。なお、図１０（ｂ）は図１０（ａ）を反対側からみたものである。

次に、ラックバー動作手段６０の作用について説明する。

前輪のステアリング装置１０のラックバー動作手段６０は、図１に示すように、運転者が行うステアリング２の回転動作に連動して動作するモード切替用アクチュエータ３２の駆動力によって、又は、車両１が備えるモード切替手段４２の操作に連動して動作するモード切替用アクチュエータ３２の駆動力によって、図１１に示すように、回転する第一の回転軸６１と、その第一の回転軸６１に一体回転可能に取り付けられる第一ピニオンギア６２とを備える。モード切替用アクチュエータ３２の動作軸からステアリングシャフト３を介して、第一の回転軸６１側へ回転が伝達されるようになっている。

後輪のステアリング装置２０のラックバー動作手段６０は、同じく、運転者が行うステアリング２の回転動作に連動して動作するモード切替用アクチュエータ３２の駆動力によって、又は、車両１が備えるモード切替手段４２の操作に連動して動作するモード切替用アクチュエータ３２の駆動力によって回転する第一の回転軸６１と、その第一の回転軸６１に一体回転可能に取り付けられる第一ピニオンギア６２とを備える。モード切替用アクチュエータ３２の動作軸から、第一の回転軸６１側へ回転が伝達されるようになっている（図１１参照）。

ラックバー動作手段６０は、第一の回転軸６１と同一直線上に配置される第二の回転軸６４と、その第二の回転軸６４に一体回転可能に取り付けられた第二ピニオンギア６５を備える。

図８（ａ）（ｂ）は、ステアリング装置１０、２０の全体図である。前部カバー５２と後部カバー５１との間に、第一のラックバー５３や第二のラックバー５４が収容されている。なお、図示されていないが、タイロッド１２、２２からラックケース５０にかけて、可動部への異物の侵入を防止するためのブーツが備えられている。第一の回転軸６１（ピニオン軸）は、モード切替用アクチュエータ３２の動作軸に、ステアリングジョイントを介して接続される。

第一ピニオンギア６２は、図１１に示すように、第一のラックバー５３の転舵用ラックギア５３ｂに噛み合い、第二ピニオンギア６５は第二のラックバー５４の転舵用ラックギア５４ｂに噛み合うようになっている。

さらに、第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５との間に、互いに結合及び分離が可能な連結機構６３を備えている。連結機構６３は、第一の回転軸６１と第二の回転軸６４とを相対回転可能な状態（分離状態）と相対回転不能な状態（結合状態）とに切り替える機能を有する。

連結機構６３は、図１１に示すように、第二回転軸６４と、第一回転軸６１側の移動部６３ａを備える。移動部６３ａは、図示しないバネ等の弾性部材によって固定部６３ｂ側へ押し付けられ、連結機構６３の固定部６３ｂ側の凹部６３ｄに、移動部６３ａ側の凸部６３ｃが結合することで、両回転軸６１、６４が一体で回転可能となっている。なお、凹凸の形成部位を反対にして、固定部６３ｂ側に凸部６３ｃを、移動部６３ａ側に凹部６３ｄを設けてもよい。

図示しないプッシュソレノイドなどの駆動源からの外部入力によって、連結機構６３の固定部６３ｂに対して、移動部６３ａを軸方向に移動させることで、固定部６３ｂと移動部６３ａとの連結を分離し、第一回転軸６１と第二回転軸６４とは独立して回転可能な状態となる。すなわち、第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５は、それぞれが独立して回転可能となる（前記分離状態）。図１１は、その分離状態を示している。

このとき、第一ピニオンギア６２は第一のラックバー５３に噛合しており、第二ピニオンギア６５は第二のラックバー５４に噛合している。さらに、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４は、第一の同期ギア５５によって噛合されている。このため、第一ピニオンギア６２に入力された回転で、第一のラックバー５３がラックの歯の並列方向、すなわち、車両の左右方向に沿って横方向（一方向）へ移動する。第一のラックバー５３が横方向に移動することで、第一の同期ギア５５が回転し、第二のラックバー５４が第一のラックバー５３と反対方向（他方向）へ同距離だけ移動する。このとき第二ピニオンギア６５は第二のラックバー５４の移動により自由に回転している。

このように、第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５とを結合状態と分離状態に切り替えることで、対のラックバー５３、５４が一体に左右同方向に同距離だけ動く状態と、反対方向へ同距離だけ動く状態との切り替えが容易に可能となる。

すなわち、連結機構６３が、第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５を介して、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を結合した状態で、運転者が行うステアリング２の回転動作に連動して動作する通常転舵用アクチュエータ３１の駆動力によって、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を車両の直進方向に対して左右方向へそれぞれ同方向に同距離だけ動かすことにより、左右車輪ｗをキングピン軸Ｐ（図７参照）周りに同方向へ転舵させることができる。このとき第一のラックバー５３と第二のラックバー５４が同方向に同距離だけ動くことにより、第一の同期ギア５５は回転していない。

また、連結機構６３が、第一ピニオンギア６２と第二ピニオンギア６５を分離した状態で、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を車両の直進方向に対して左右方向へそれぞれ反対方向に動かすことにより、左右車輪をキングピン軸Ｐ（図７参照）周りに逆方向へ、すなわち、互いに相反する方向へ転舵させることができる。

すなわち、この実施形態では、通常運転時のステアリング２の操作による回転が、ステアリングシャフト３の回転を通じて第一の回転軸６１に入力されるようになっている。ラックバー動作手段６０は、通常運転時に、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を同方向に同距離だけ移動させる手段としても機能している。

また、モード切替時には、モード切替用アクチュエータ３２の駆動力が、ピニオンギア６２、６５の回転を通じてそれぞれのラックバー５３、５４に入力されるようになっている。なお、モード切替用アクチュエータ３２の駆動力がピニオンギア６２の回転を通じてそれぞれのラックバー５３、５４に入力される際は、そのステアリングシャフト３の回転がステアリング２に伝達されないようにしてもよいし、その伝達を許容するようにしてもよい。

さらに、モード切替用アクチュエータ３２の役割を、通常転舵用アクチュエータ３１が兼ねることも可能である。すなわち、通常転舵用アクチュエータ３１が、モード切替時において、ステアリングシャフト３を介して第一の回転軸６１に回転を入力するようにしてもよい。

また、モード切替用アクチュエータ３２は、ステアリング２の左右に配置されたインホイールモータＭの駆動力によってその役割をすることも可能である。さらに、これら通常転舵用アクチュエータ３１、モード切替用アクチュエータ３２、若しくは左右のインホイールモータＭは、互いにアシストをすることも可能である。

以下、これらの各構成からなるステアリング装置を、車両に装着した場合のいくつかの走行モードについて説明する。

（通常走行モード）
図２に示す直進状態の車輪位置で、前輪のステアリング装置１０の第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を同方向に同距離だけ移動可能な状態、つまり図１１の連結機構６３が結合した状態とする。ステアリング装置１０のラックケース５０全体が、車両１のフレームに取り付けられた保持ケース内を、左右方向に移動する。

ステアリング装置１０が、通常転舵用アクチュエータ３１の駆動力又はステアリング２の操作によって、直進方向に対して左右方向に動くことで、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４も左右同方向に同距離だけ動いて、図３に示すように、前輪の左右車輪ｗを所定の角度に車輪を転舵する。図３は、右に転舵した場合を示す。すなわち、２つのラックバー５３、５４を左右同方向に同距離だけ動かすことで、通常の車両と同等の走行が可能となる。通常走行モードでは、運転者のステアリング２の操作により、前輪のステアリング装置１０を通じて、直進、右折、左折、その他、各場面に応じた必要な転舵が可能である。

（小回りモード）
小回りモードを図４に示す。図３に示す前輪のステアリング装置１０の動作に加え、後輪のステアリング装置２０の第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を同方向に同距離だけ移動可能な状態、つまり図１１の連結機構６３が結合した状態とする。前輪と同じく、ステアリング装置２０が、車両１のフレームに取り付けられた保持ケース内を、左右方向に移動する。

後輪のステアリング装置２０が、通常転舵用アクチュエータ３１の駆動力によって、直進方向に対して左右方向に動くことで、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４も左右同方向に同距離だけ動いて、図４に示すように、後輪の左右車輪ｗを所定の角度に転舵する。このとき、後輪と前輪とは逆位相に転舵しており（図中において、前輪が右転舵、後輪は左転舵）、通常走行モード時よりもより回転半径の小さい小回りが可能となる。なお、図４では、後輪と前輪とが逆位相に同角度分だけ転舵した状態を示しているが、前後で転舵角度を相違させてもよい。

（その場旋回モード）
その場旋回モードを図５に示す。連結機構６３（図１１参照）が分離されることで、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４は別々に動作可能となる。このとき、モード切替用アクチュエータ３２から第一のピニオンギア６２の入力によって、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４は互いに相反する方向に同距離移動する。すなわち、第一のラックバー５３と第二のラックバー５４との間に第一の同期ギア５５が介在することによって、第一のラックバー５３が左右方向一方向へ動けば、第二のラックバー５４は他方向へ移動する。

第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を互いに逆方向に移動させ、図５に示すように、前後４つの車輪ｗすべての中心軸がほぼ車両中心を向く位置で、連結機構６３を結合固定させる。４つの車輪ｗすべての中心軸がほぼ車両中心を向いているため、それぞれの車輪ｗに備えられたインホイールモータＭの駆動力によって、車両中心がその場所で一定の状態（又はほぼ移動しない状態）を維持しながら向きを変える、いわゆるその場旋回が可能となる。

図５では、それぞれの車輪ｗにインホイールモータＭを装備しているが、少なくとも１つの車輪ｗにインホイールモータＭが装備され、その一つのインホイールモータＭが作動すれば、その場旋回が可能である。

（横方向移動モード）
横方向移動モードを図６に示す。その場旋回モードと同様に、連結機構６３を分離し（図１１参照）、前後４つの車輪ｗすべてが直進方向に対して９０度の方向（車両の直進方向に対する左右方向）へ向くように、モード切替用アクチュエータ３２から第一のピニオンギア６２への回転の入力によって、ステアリング装置１０、２０内の第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を反対方向へ移動させる。そして、車輪ｗが前記９０度となった位置で連結機構６３（図１１参照）を結合させて、対のラックバー５３、５４を固定する。

このとき、微調整機能として、ステアリング装置１０、２０内の第一のラックバー５３と第二のラックバー５４を、通常転舵アクチュエータ３１の駆動力又はステアリング２の操作によって、直進方向に対して同距離だけ左右同方向へ移動させることで、車輪ｗの向き（タイヤ角度）を微調整することが可能となる。

図６は、横方向移動モードでの前後輪のステアリング装置１０、２０の位置関係と、車輪ｗの向きを示す。その場旋回モード時に比べて、さらに、対のラックバー５３、５４が外側に張り出しており、タイロッド１２、２２の車輪ｗへの接続部が、車両の幅方向に対して最も外側に位置する走行モードである。この横方向移動モードにおいても、通常転舵アクチュエータ３１の駆動力又はステアリング２の操作によって、車輪ｗの向き（タイヤ角度）を微調整することが可能である。

（その他の走行モード）
その他の走行モードとして、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０が、車両１が高速走行中であることを認識した時は、ＥＣＵ４０の出力に基づき、アクチュエータドライバ３０が、後輪のモード切替用アクチュエータ３２に指令して、後輪の左右輪ｗ（ＲＬ、ＲＲ）を、平行状態よりも前方側がわずかに閉じた状態（トーイン状態）に設定する。これにより、安定した高速走行が可能となる。

このトー調整は、ＥＣＵ４０による車速や車軸にかかる荷重などの走行状態の判断に基づき自動的に行われるようにしてもよいし、運転室に設けられたモード切替手段４２からの入力に基づいて行われるようにしてもよい。モード切替手段４２を運転者が操作することで、走行モードの切り替えを行うことができる。モード切替手段４２は、例えば、運転者が操作できるスイッチ、レバー、ジョイスティック等であってもよい。

（モードの切り替え）
なお、前述の各走行モードの切り替え時についても、適宜、このモード切替手段４２を使用する。車室内にあるモード切替手段４２を操作することで、通常走行モード、その場旋回モード、横方向移動モード、小回りモード等を選択することができる。スイッチ操作等で切り替えが可能とすれば、より安全な操作が可能である。

通常走行モードにおいて、前輪のステアリング装置１０では、ステアリング２の回転操作に伴うセンサ４１からの情報に基づき、ＥＣＵ４０が各ラックバー５３、５４の左右方向への必要な動作量を算出し出力する。その出力に基づき、前輪の通常転舵用アクチュエータ３１に指令して、各ラックバー５３、５４を収容するラックケース５０を左右方向へ移動させ、左右車輪ｗを必要方向へ必要角度だけ転舵する。

例えば、モード切替手段４２を操作し、その場旋回モードを選択すれば、車両１の中心部に回転中心を持つように、前後輪のステアリング装置１０、２０を通じて４輪ｗを転舵させることができる。この操作は、車両１の停車中のみ許可される。このとき、２つのラックバー５３、５４の左右方向への相対移動量は、ＥＣＵ４０が算出し出力する。その出力に基づき、アクチュエータドライバ３０が前後輪のモード切替用アクチュエータ３２に指令して転舵が行われる。

また、モード切替手段４２を操作し、横方向移動モードを選択すれば、４輪ｗの舵角が９０度になるように、前後輪のステアリング装置１０、２０を通じて４輪ｗを転舵させることができる。このとき、２つのラックバー５３、５４の左右方向への相対移動量は、同じく、ＥＣＵ４０が算出し出力する。その出力に基づき、アクチュエータドライバ３０が前後輪のモード切替用アクチュエータ３２に指令して転舵が行われる。このとき、通常転舵用アクチュエータ３１は、必要に応じて動作しない状態に設定してもよいし、通常転舵用アクチュエータ３１の動作を許可することで、その動作により転舵角の微調整も可能である。

さらに、モード切替手段４２を操作し、小回りモードを選択すれば、前輪と後輪は逆位相に転舵され、小回りが可能となるように設定できる。このとき、後輪のステアリング装置２０において、対のラックバー５３、５４を収容したラックケース５０の左右方向への移動量は、ステアリング２の操作等に基づいて、ＥＣＵ４０が算出し出力する。その出力に基づき、アクチュエータドライバ３０が前後輪の通常転舵用アクチュエータ３１、モード切替用アクチュエータ３２に指令して転舵が行われる。前輪のステアリング装置１０の制御は、通常走行モードと同じである。

このように、前後輪のステアリング装置１０、２０では、運転席のステアリング２の操舵角、若しくは、操舵トルク等を検出するセンサ４１からの情報や、モード切替手段４２からの入力に基づき、ＥＣＵ４０がラックバー５３、５４の左右方向への必要な動作量を出力する。あるいは、ＥＣＵ４０自身による走行状態の判断に基づき、対のラックバー５３、５４の必要な移動量を出力する。その出力に基づき、アクチュエータドライバ３０が、通常転舵用アクチュエータ３１やモード切替用アクチュエータ３２を通じて前後輪を所定の向きに転舵することができる。

この実施形態では、後輪のステアリング装置２０の制御は、運転者が行うステアリング操作やモード切替の操作を電気信号に置き換えて転舵するステアバイワイヤ方式を採用している。

前輪のステアリング装置１０として、後輪と同様、通常転舵用アクチュエータ３１、モード切替用アクチュエータ３２を用いたステアバイワイヤ方式としてもよいが、特に、通常転舵用アクチュエータ３１として、運転者が操作するステアリング２、又は、ステアリングシャフト３に連結されたモータ等を備え、そのモータ等が、ステアリングシャフト３の回転によるラックバー５３、５４の左右方向の移動に必要なトルクを算出する構成としてもよい。このとき、モード切替用アクチュエータ３２については後輪と同様である。

なお、前輪のステアリング装置１０の通常走行モードにおける転舵に使用する機構として、機械的なラックピニオン機構等を用いた一般的なステアリング装置を採用してもよい。

上記に記載した種々の走行モードは例であり、それ以外にも、これらの機構を用いた様々な制御が可能となる。

この発明では、通常の走行モードにおいては、従来のステアリング操作と違和感なく作動し、且つ、その場旋回、横方向移動、小回り等、さまざまな走行モードをも可能とする。これにより、複雑な機構を用いず、低コストで、横方向移動、小回り等が可能となる。

この発明に係る車輪ｗについて説明する。

図１２から図１４は、車輪ｗへブレーキユニット７４を搭載した状態を示す。図１２はその斜視図、図１３は図１２に示した車輪を車両幅方向外側からみた側面図、図１４は図１２に示した車輪の右側面からみた縦断面図である。

車輪ｗは、この車輪ｗまたは図示しないその支持部材（ナックル）と連結したアームを介してフレームに取り付けられる。さらに、アームまたは車輪ｗもしくはその支持部材と連結したサスペンションを介して、フレームに支持されている。左右前後の車輪ｗが同様にフレームに取り付けられることにより、車両としての形態を成す。図１２に記載の車輪ｗは、フレームに取り付けられた、車両進行方向側の前車輪のうち左右どちらか一方に取り付けられたものを示す。

車輪ｗを構成するインホイールモータＭは、モータハウジング７１ａに内蔵されたモータ部１０１および減速部１０２から構成される。

インホイールモータＭのモータ部１０１および減速部１０２より発生した駆動力は、モータハウジング７１ａの軸線方向一側面から突出する出力軸７３を介して、ハブ軸受け１０３に伝達され、ハブ軸受け１０３に連結された車輪ｗを回転させることにより車両を駆動することができる。

このハブ軸受け１０３には、車輪ｗとともに回転するディスクロータ７２が設けられている。このディスクロータ７２の外周部を軸線方向両側からブレーキユニット７４にて挟持することにより、車輪ｗを制動する。

以下に、ブレーキユニット７４について説明する。

このブレーキユニット７４は、ディスクロータ７２の外周部を軸線方向両側から挟持する一対のブレーキパッド７６、７６を有している。この一対のブレーキパッド７６、７６は、コ字形の凹部を有するブレーキキャリパ７５のその凹部に対向するように設けられている。このブレーキキャリパ７５は、ディスクロータ７２の外周円よりも径方向外側に、スライドピン７８を介してディスクロータ７２の軸線方向へスライド可能に、キャリパ支持ブラケット７９ａによって浮動支持されている。

一般的に、上記のような構成を有するブレーキキャリパ７５は、フローティングキャリパと呼ばれている。また、本実施形態はそれに限られるものではなく、キャリパ内部にピストンを２つ以上左右両側に対向して配置された対向ピストンキャリパを用いてもよい。

図１５から図１７に、本願発明に係るブレーキユニット７４を装着した車輪ｗの他例を示す。

図１５に示すように、キャリパ支持ブラケット７９ｂに、モータハウジング７１ｂの径方向中心に向かうキャリパ固定用孔を形成し、この固定用孔にボルト８１をねじ込むようにすることができる。また、図１６に示すように、キャリパ支持ブラケット７９ｃに、車輪ｗの接地面に対して垂直で、かつモータハウジング７１ｃの径方向内側に向かうキャリパ固定用孔を形成し、この固定用孔にボルト８１をねじ込むようにすることができる。もしくは、図示しないが、すべてのキャリパ固定用孔を同一面内で形成する構成とすることもできる。

さらに、図１７に示すように、モータハウジング７１ｄに、ブレーキユニット７４を取り付けるための取り付け座８２を形成し、より強固にモータハウジング７１ｄにブレーキユニット７４を固定し得る構成とすることもできる。

図１２から図１６に記載の構成では、キャリパ支持ブラケット７９ａ〜７９ｃを、モータハウジング７１ａ〜７１ｃの軸線方向に延長し、キャリパ固定用孔を径方向内側に向かって設けているが、図１７に示すように、キャリパ支持ブラケット７９ｄを取り付けブラケット８０に取り付け、その取り付けブラケット８０にモータハウジング７１ｄの径方向内側に向かうキャリパ固定用孔を形成し、この固定用孔にボルト８１をねじ込むようにすることもできる。

また、図１２から図１７では、ブレーキユニット７４をモータハウジング７１ａ〜７１ｄの外周部真上に搭載しているが、モータハウジング７１ａ〜７１ｄの外周部であれば、その搭載位置は特に限定されない。

なお、例えば図１２に示した実施形態では、モータハウジング７１ａの外周部にブレーキユニット取り付け用雌ネジ部を形成し、このモータハウジング７１ａの外径側から内径側に向かってボルト８１をねじ込むことによって、キャリパ支持ブラケット７９ａ（ブレーキユニット７４）を車輪ｗに搭載しているが、モータハウジング７１ａの外周部に植設ボルトを設けるとともに、キャリパ支持ブラケット７９ａにキャリパ固定用孔を形成し、前記植設ボルトをこのキャリパ固定用孔に挿し込み、ナットをこの植設ボルトにねじ込むことによって、キャリパ支持ブラケット７９ａ（ブレーキユニット７４）を車輪ｗに搭載するようにしてもよい。

次に、ブレーキユニット７４を車輪ｗへ搭載する方法について説明する。

まず、図１８及び図１９に示すように、ブレーキユニット７４が前後左右の車輪ｗの車両中央側、すなわち、前車輪においては後方側、後車輪においては前方側に搭載するように構成されている場合について説明する。なお、図１８から図２０の図中における白抜き矢印は、車両１のフロント側を示す。

この場合、車両１の走行モードをその場旋回モード（図１８及び図２１参照）または横方向移動モード（図１９及び図２２参照）に切り替える。このように切り替えることにより、ホイールハウスとモータハウジング７１ａとの間、すなわち、前車輪においては後方側、後車輪においては前方側に空間が形成されるため、この空間に、キャリパ支持ブラケット７９ａによって支持されたブレーキキャリパ７５及びボルト締結工具を容易に差し入れることができる。しかも、前後左右車輪ｗの一部が、車両全幅寸法よりも外側位置もしくはこの付近に突出するため、ブレーキユニット７４を車両全幅寸法よりも外側位置もしくはこの付近にて容易に脱着することが可能である。

次に、図２０に示すように、ブレーキユニット７４が前後左右の車輪ｗの車両前後端側、すなわち、前車輪においては前方側、後車輪においては後方側に搭載するように構成されている場合について説明する。

この場合、車両１の走行モードをパーキングモード（図２０参照）に切り替える。このパーキングモードは４つの車輪ｗがＸ字状に配置され、いずれの方向にも車輪ｗが回転できない（固定された）モードである。このパーキングモードに切り替えることにより、ホイールハウスとモータハウジング７１ａとの間、すなわち、前車輪においては前方側、後車輪においては後方側に空間が形成されるため、この空間に、キャリパ支持ブラケット７９ａによって支持されたブレーキキャリパ７５及びボルト締結工具を容易に差し入れることができる。しかも、前後左右車輪ｗの一部が、車両全幅寸法よりも外側位置もしくはこの付近に突出するため、ブレーキユニット７４を車両全幅寸法よりも外側位置もしくはこの付近にて容易に脱着することが可能である。

このようにその場旋回モード等の特殊走行モードとした上で、ブレーキユニット７４をホイールハウスとモータハウジング７１ａとの間の隙間から搭載し得るようにしたことにより、その搭載のためにインホイールモータＭを採用する車輪ｗの形状を変更する必要はない。このため、ホイールハウス内の十分な空間が確保され、良好な転舵特性を確保することができる。

また、車両幅方向外側からブレーキユニット７４を取り付けるために、ディスクロータ７２やハブ軸受け１０３に特別な工夫をする必要もないため、安価な車両１を提供することが可能である。

さらに、このブレーキユニット７４はモータハウジング７１ａの外周部に沿って搭載されているため、制動時の制動トルクによるブレーキユニット７４のがたつきや、制動力の低下を抑えることが可能である。また、キャリパ支持ブラケット７９ａをモータハウジング７１ａの軸線方向一側面に当接するよう搭載すれば、より強固にブレーキユニット７４を車輪ｗに搭載することが可能である。

さらに、本願発明に係るブレーキユニット搭載方法を適用し、上記の特殊走行モードにてブレーキユニット７４を脱着すれば、このブレーキユニット７４の搭載方向と、ディスクロータ７２とブレーキパッド７６との接触面方向とが平行に配置されるため、ブレーキユニット７４の脱着作業をより簡易に行うことが可能である（図２１及び図２２参照）。

上記に記載したブレーキユニット７４は例であり、各部の形状等の仕様は、本願発明の目的を達成できる限りにおいて適宜変更することができる。

１車両
２ステアリング
３１通常転舵用アクチュエータ（アクチュエータ）
７１ａモータハウジング
７２ディスクロータ
７４ブレーキユニット
７５ブレーキキャリパ
７９ａキャリパ支持ブラケット
８１ボルト
８２取り付け座
ｗ車輪
Ｍインホイールモータ

Claims

車輪（ｗ）の回転軸と同軸に設けられたインホイールモータ（Ｍ）を収納するモータハウジング（７１ａ）と、
前記モータハウジング（７１ａ）の外周面に、このモータハウジング（７１ａ）の外径側から内径側に向かってボルト（８１）をねじ込むことによって固定されるキャリパ支持ブラケット（７９ａ）と、
前記キャリパ支持ブラケット（７９ａ）によって支持され、車輪（ｗ）に設けられたディスクロータ（７２）を挟み込んで制動力を生じさせるブレーキキャリパ（７５）と、
を備えたブレーキユニット。
前記モータハウジング（７１ａ）の外周面に取り付け座（８２）を形成し、この取り付け座（８２）に、前記キャリパ支持ブラケット（７９ａ）を固定した請求項１に記載のブレーキユニット。
請求項１又は２に記載のブレーキユニット（７４）を搭載した車両。
車輪（ｗ）の転舵可能範囲が最大１５０度であって、この転舵可能範囲の両端のいずれかにおいて、前記車輪（ｗ）と車両（１）の前後方向のなす角度が９０度となっている請求項３に記載の車両。
ステアリング（２）の回転動作と連動して動作するアクチュエータ（３１）を備え、前記ステアリング（２）から前記アクチュエータ（３１）に入力された角度情報に基づいて、左右の前記車輪（ｗ）を同方向又は逆方向に同角度転舵する請求項３又は４に記載の車両。
車輪（ｗ）を転舵して、ホイールハウスとモータハウジング（７１ａ）との間に空間を形成し、
前記空間に、キャリパ支持ブラケット（７９ａ）によって支持されたブレーキキャリパ（７５）を差し入れ、
前記モータハウジング（７１ａ）の外周面に、このモータハウジング（７１ａ）の外径側から内径側に向かってボルト（８１）をねじ込むことによって前記ブレーキキャリパ（７５）を前記モータハウジング（７１ａ）に固定する、
車両へのブレーキユニット搭載方法。
前記車輪（ｗ）の転舵が、車両（１）の走行モードを、左右前側車輪（ｗ）の前端が内向きに転舵するとともに左右後側車輪（ｗ）の前端が外向きに転舵したその場旋回モード、左右前側車輪（ｗ）の前端が内向きに９０度転舵するとともに左右後側車輪（ｗ）の前端が９０度外向きに転舵した横方向移動モード、又は左右前側車輪（ｗ）の前端が外向きに転舵するとともに左右後側車輪（ｗ）の前端が内向きに転舵したパーキングモードのうちいずれかのモードに変更することによって行われる請求項６に記載の車両へのブレーキユニット搭載方法。