JP2019006225A - Hub unit with auxiliary steering function and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
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や、後輪転舵等の補助的な転舵を行う機能を備えた補助転舵機能付ハブユニットおよび車両に関し、走行性の安定と安全性の向上の技術に係る。 The present invention relates to a hub unit with an auxiliary turning function and a vehicle having a function of performing auxiliary turning such as turning and rear wheel turning for turning by a steering device, and stability and safety of running performance. Related to improved technology.
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タイヤ角度を旋回外輪タイヤ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。
In a vehicle such as a general automobile, a steering wheel and a steering device are mechanically connected, and both ends of the steering device are connected to the left and right wheels by tie rods. Therefore, the turning angle of the left and right wheels due to the movement of the handle is determined by the initial setting.
Vehicle geometry includes (1) “Parallel geometry” where the left and right wheels have the same turning angle, and (2) The turning inner wheel tire angle is cut larger than the turning outer wheel tire angle in order to have one turning center. Ackermann geometry is known.
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。
The geometry of the vehicle affects the stability and safety of running.
For example,
後輪ステアリング装置としては、前輪で操舵する転舵の補助として、左右両側の後輪を連動して転舵させる構成のものが種々提案されている(例えば、特許文献4)。 As the rear wheel steering device, various types of configurations that rotate the left and right rear wheels in conjunction with each other are proposed as an auxiliary to steering with the front wheels (for example, Patent Document 4).
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。 Ackerman geometry is a difference in rudder angle between the left and right wheels so that each wheel turns around a common point in order to smoothly turn the wheels when turning at low speeds where the centrifugal force acting on the vehicle can be ignored. Is set. However, in high-speed turning where the centrifugal force cannot be ignored, it is desirable that the wheels generate a cornering force in a direction that balances with the centrifugal force. Therefore, the parallel geometry is preferable to the Ackermann geometry.
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及びタイヤ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。 As described above, since a general vehicle steering device is mechanically connected to a wheel, generally only a single fixed steering geometry can be taken, and an intermediate between the Ackermann geometry and the parallel geometry. Often set to static geometry. However, in this case, the difference in steering angle between the left and right wheels is insufficient in the low speed range, the steering angle of the outer wheel is excessive, and the steering angle of the inner wheel is excessive in the high speed range. If there is an unnecessary bias in the tire lateral force distribution between the inner and outer wheels in this way, it causes deterioration of fuel consumption due to worsening of running resistance and early tire wear, and smooth cornering due to the inefficient use of the inner and outer wheels. There is a problem that is damaged.
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タイヤ角の変化が小さく、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。
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。
According to the proposals in
In
In
Moreover, when a reduction gear is provided on the steered shaft, a large amount of power is required. For this reason, although a motor is enlarged, when a motor is enlarged, it will become difficult to arrange | position the whole to the inner peripheral part of a wheel. Moreover, when a reduction gear with a large reduction ratio is provided, the responsiveness deteriorates.
上記のように従来の補助的な転舵機能を備えた機構は、車両においてタイヤのトー角度や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であり、剛性を確保するためには大型とする必要があり重くなる。 The conventional mechanism having an auxiliary turning function as described above has a complicated structure because it aims to arbitrarily change the toe angle and the camber angle of the tire in the vehicle. Moreover, it is difficult to ensure rigidity, and it is necessary to increase the size and weight in order to ensure rigidity.
一方、後輪ステアリング装置としては、前述のように左右両側の後輪を連動して転舵させる構成のものが種々提案されているが、左右の後輪の独立転舵やトー角調整が行えない構成のものが多く、また独立転舵可能な構成の場合、構成が複雑であったり、堅固さにおいて今一つ満足できない構成であったりする。 On the other hand, as described above, various types of rear wheel steering devices have been proposed in which the left and right rear wheels are interlocked and steered, but the left and right rear wheels can be independently steered and the toe angle can be adjusted. Many of the configurations are not configured, and in the case of a configuration that can be independently steered, the configuration is complicated or the configuration that is not satisfactory in terms of rigidity.
また、転舵輪の転舵の付加および後輪転舵のいずれにおいても、補助転舵用のアクチュエータに対するタイヤからの逆入力により、補助転舵の安定性が阻害されないようにすることが必要となる。
また、転舵輪の転舵の付加および後輪転舵のいずれにおいても、走行状況に合わせ、タイヤに適切な転舵角を設定するための応答性が重要になるが、従来の例はいずれも、前記応答性につき、十分に考慮されていない。
Further, in both the addition of the steered wheels and the rear wheel steer, it is necessary to prevent the stability of the assist steering from being hindered by the reverse input from the tire to the actuator for the assist steering.
Also, in both the addition of turning of the steered wheels and the rear wheel turning, the responsiveness for setting an appropriate turning angle for the tire is important in accordance with the traveling situation, but in all the conventional examples, The responsiveness is not fully considered.
この発明の目的は、走行状況に応じた補助的な転舵が左右輪独立で行えて、車両の運動性能を向上させ、走行の安定・安全性の向上と燃費の改善を図ることが可能となり、また構成が簡素でかつ堅固である補助転舵機能付ハブユニットおよび車両を提供することである。 The object of the present invention is that the auxiliary steering according to the driving situation can be performed independently for the left and right wheels, improving the motion performance of the vehicle, improving the stability and safety of driving, and improving the fuel efficiency. Another object of the present invention is to provide a hub unit with an auxiliary turning function and a vehicle that have a simple structure and are robust.
この発明の補助転舵機能付ハブユニットは、 車輪支持用のハブベアリングを有するハブユニット本体と、車体に懸架装置を介して設置されて前記ハブユニット本体を上下方向に延びる補助転舵軸心回りに回転自在なように上下2箇所でそれぞれ回転許容支持部品を介して支持するユニット支持部材と、前記ユニット支持部材に設置されて前記ハブユニット本体を前記補助転舵軸心回りに回転させる補助転舵用アクチュエータとを備え、この補助転舵用アクチュエータが、モータと、このモータの回転出力を直線動作に変換する直動機構とで構成され、前記直動機構の直動出力部が前記ハブユニット本体に回転自在に連結されている。 A hub unit with an auxiliary turning function according to the present invention includes a hub unit main body having a hub bearing for supporting wheels, and an auxiliary turning shaft center that is installed in a vehicle body via a suspension device and extends in the vertical direction. A unit support member that is supported at two upper and lower positions via a rotation-supporting support component, and an auxiliary rolling device that is installed on the unit support member and rotates the hub unit body about the auxiliary turning axis. A steering actuator, and the auxiliary steering actuator includes a motor and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the motor into a linear motion, and the linear motion output portion of the linear motion mechanism is the hub unit. It is rotatably connected to the main body.
この構成によると、車輪を支持するハブベアリングをハブユニット本体と共に、前記詩の駆動により、前記補助転舵軸心回りに自由に回転させることができて、1輪の独立転舵が行え、また車両の走行状況に応じて、タイヤ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タイヤの微小な角度変化を行わせる機構となる。
走行中に、左右輪独立してタイヤ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。例えば高速域の旋回においてはパラレルジオメトリとし、低速域で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。また、適切なタイヤ角度を設定することで燃費を改善することも可能となる。
この補助転舵機能付ハブユニットを非転舵輪となる後輪に用いた場合は、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。
また、この補助転舵機能付ハブユニットは、補助転舵軸心回りの回転自在な支持を上下2箇所でそれぞれ回転許容支持部品により行うため、両端支持となって剛性が確保され、構成の簡単である。
補助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直線動作に変換する直動機構とで構成されるため、簡素な構成でモータ駆動により補助転舵のための駆動が行え、制御も容易である。
このように、走行状況に応じた補助的な転舵が左右輪独立して行えて、車両の運動性能を向上させ、走行の安定・安全性の向上と燃費の改善が可能となり、また簡素でかつ堅固な構成となる。
According to this configuration, the hub bearing supporting the wheel can be freely rotated around the auxiliary turning axis by driving the poem together with the hub unit body, and independent turning of one wheel can be performed. The toe angle of the tire can be arbitrarily changed according to the traveling state of the vehicle. Therefore, it may be used for any of the steered wheels such as front wheels and the non-steered wheels such as rear wheels. When used for steered wheels, it is installed on a member whose direction is changed by the steering device, so that it can be added to the steer by the steering operation of the driver, and the left and right wheels are individually or linked to the left and right wheels. It is a mechanism that makes an angle change.
While traveling, the tire angle can be arbitrarily changed independently for the left and right wheels, so that it is possible to improve the motion performance of the vehicle and travel stably and safely. For example, the steering geometry can be changed while the vehicle is running, such as a parallel geometry for turning at high speeds and an Ackermann geometry for low speeds. It is also possible to improve fuel efficiency by setting an appropriate tire angle.
When this hub unit with an auxiliary turning function is used as a rear wheel that is a non-steering wheel, the minimum turning radius during low-speed traveling can be reduced.
In addition, this hub unit with an auxiliary steering function is supported at both upper and lower portions by means of rotation-supporting support parts, so that both ends are supported and rigidity is ensured. It is.
Since the auxiliary steering actuator is composed of a motor and a linear motion mechanism that converts the rotation output of this motor into linear motion, it can be driven for auxiliary steering by motor drive with a simple configuration, and control is also possible. Easy.
In this way, auxiliary steering according to the driving situation can be performed independently on the left and right wheels, improving the movement performance of the vehicle, improving driving stability and safety and improving fuel efficiency, And it becomes a solid composition.
この発明の補助転舵機能付ハブユニットにおいて、前記補助転舵用アクチュエータが、前記モータの回転を減速する減速機をさらに含んでいても良い。前記減速機が巻き掛け式伝達機構からなり、前記直動機構が滑りねじの送りねじ機構であってもよい。前記巻き掛け式伝達機構は、ベルト伝達機構であっても、チェーン伝達機構であってもよい。前記補助転舵用アクチュエータは、モータから減速機を介さず駆動力を直動機構に直接伝達する機構であっても良い。
直動機構として滑りねじを用いた場合、タイヤからの逆入力が防止できる。また、減速機が巻き掛け式伝達機構であると、簡素な構成の減速機となる。前記滑りねじとしては、例えば台形ねじや、三角ねじを用いることができる。
In the hub unit with an auxiliary turning function of the present invention, the auxiliary turning actuator may further include a speed reducer that decelerates the rotation of the motor. The speed reducer may be a winding transmission mechanism, and the linear motion mechanism may be a sliding screw feed screw mechanism. The winding transmission mechanism may be a belt transmission mechanism or a chain transmission mechanism. The auxiliary steering actuator may be a mechanism that directly transmits a driving force from a motor to a linear motion mechanism without using a reduction gear.
When a slide screw is used as the linear motion mechanism, reverse input from the tire can be prevented. Further, when the speed reducer is a winding transmission mechanism, the speed reducer has a simple configuration. For example, a trapezoidal screw or a triangular screw can be used as the sliding screw.
この発明の補助転舵機能付ハブユニットにおいて、前記減速機がギヤ列からなり、前記直動機構が滑りねじの送りねじ機構であってもよい。
減速機がギヤ列であると、剛性が高く、応答性の高い駆動伝達が可能となる。
In the hub unit with an auxiliary turning function of the present invention, the speed reducer may be a gear train, and the linear motion mechanism may be a sliding screw feed screw mechanism.
When the reduction gear is a gear train, the drive transmission is highly rigid and highly responsive.
前記直動機構を構成する滑りねじの送りねじ機構は、セルフロック機能を備える形式であることが好ましい。
セルフロック機能を備える滑りねじを使用した場合、タイヤからの逆入力が防止され、モータが失陥した場合も、セルフロック機能があることでタイヤがふらつくことなく、ハンドル操作によって安全な場所まで車両を寄せることができ、安全性が確保される。また、直動機構にセルフロック機能があると、補助転舵を行わない場合や高速走行時等において、一定の補助転舵の角度を持ち続けることができ、一定角を維持するためのモータ駆動が不要で、モータ電力を削減できる。
The slide screw feed screw mechanism constituting the linear motion mechanism is preferably of a type having a self-locking function.
If a slide screw with a self-locking function is used, reverse input from the tire is prevented, and even if the motor fails, the vehicle does not wobble due to the self-locking function and the vehicle can be moved to a safe place by operating the steering wheel. Safety can be ensured. In addition, if the linear motion mechanism has a self-locking function, it can continue to have a certain angle of auxiliary steering when it does not perform auxiliary steering or when traveling at high speed, etc. Is unnecessary and the motor power can be reduced.
この発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成の補助転舵機能付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、この発明の補助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補助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。
In the vehicle of the present invention, either or both of the front wheels and the rear wheels are supported using the hub unit with an auxiliary turning function having any one of the above-described configurations of the present invention.
Therefore, each effect mentioned above about the hub unit with an auxiliary turning function of this invention is acquired. The front wheels are generally steered wheels, but when the hub unit with an auxiliary steer function of the present invention is applied to the steered wheels, it is effective for adjusting the toe angle during traveling. The rear wheels are generally non-steered wheels, but when applied to non-steered wheels, the minimum turning radius during low-speed traveling can be reduced by slightly turning the non-steered wheels.
この発明の補助転舵機能付ハブユニットは、車輪支持用のハブベアリングを有するハブユニット本体と、車体に懸架装置を介して設置されて前記ハブユニット本体を上下方向に延びる補助転舵軸心回りに回転自在なように上下2箇所でそれぞれ回転許容支持部品を介して支持するユニット支持部材と、前記ユニット支持部材に設置されて前記ハブユニット本体を前記補助転舵軸心回りに回転させる補助転舵用アクチュエータとを備え、この補助転舵用アクチュエータが、モータと、このモータの回転出力を直線動作に変換する直動機構とで構成され、前記直動機構の直動出力部が前記ハブユニット本体に回転自在に連結されたため、走行状況に応じた補助的な転舵が左右輪独立で行えて、車両の運動性能を向上させ、走行の安定・安全性の向上と燃費の改善を図ることが可能となり、また構成が簡素でかつ堅固である。 A hub unit with an auxiliary turning function according to the present invention includes a hub unit body having a hub bearing for supporting wheels, and an auxiliary turning shaft center that is installed in a vehicle body via a suspension device and extends in the vertical direction. A unit support member that is supported at two upper and lower positions via a rotation-supporting support component, and an auxiliary rolling device that is installed on the unit support member and rotates the hub unit body about the auxiliary turning axis. A steering actuator, and the auxiliary steering actuator includes a motor and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the motor into a linear motion, and the linear motion output portion of the linear motion mechanism is the hub unit. Since it is connected to the main body so as to rotate freely, auxiliary steering according to the driving situation can be performed independently for the left and right wheels, improving the movement performance of the vehicle and improving the stability and safety of driving. And it is possible to improve the fuel consumption, also the configuration is simple, and robust.
この発明の車両は、補助転舵機能付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ため、走行状況に応じた補助的な転舵が左右輪独立で行えて、運動性能に優れ、走行の安定・安全性の向上と燃費の改善が可能で、また補助転舵機能付ハブユニットにつき簡素でかつ堅固な構成となる。 In the vehicle of the present invention, either or both of the front wheels and the rear wheels are supported by using the hub unit with an auxiliary turning function, so that auxiliary steering according to the traveling state can be performed independently on the left and right wheels, It has excellent performance, can improve driving stability and safety, and can improve fuel efficiency. The hub unit with an auxiliary steering function is simple and robust.
この発明の第1の実施形態を図面と共に説明する。図1において、この補助転舵機能付ハブユニット1は、車輪2の支持用のハブベアリング3を有するハブユニット本体4と、ユニット支持部材5と、補助転舵用アクチュエータ6とを備える。ハブユニット本体4は、上下方向に延びる補助転舵軸心A回りに回転自在なように、上下2箇所で回転許容支持部品7,7を介してユニット支持部材5に支持されている。補助転舵軸心Aは、車輪2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Kとも異なっている。車輪2は、ホイール8とタイヤ9とでなる。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the
この補助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15に示すように、車両10の前輪2Fのステアリング装置25による転舵に付加して左右輪個別に微小角転舵させる機構としてナックル22に設置される。ステアリング装置25は、ハンドル(図示せず)の操作に応じて車輪2F,2Fを転舵させる装置である。この補助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2Rの転舵を行う機構として用いてもよい。
The auxiliary steering function with the
図1において、ユニット支持部材5は、車体10A(図15参照)に設置された懸架装置21のナックル22に取付けられている。ユニット支持部材5は、ナックル22と一体として、つまりナックル22の一部として設けられていてもよい。懸架装置21は、この例ではダブルウイッシュボーン式であり、ショックアブソーバ(図示せず)を介して接続されたアッパーアーム23とロアアーム24とを有し、これらアッパーアーム23とロアアーム24の先端間で傾斜したキングピン軸K回りに回動自在なように前記ナックル22が設置されている。懸架装置21は、この他に独立懸架式など、他の種々の形式が採用できる。ナックル22は、図2に示すようにアーム状に突出したステアリング装置連結部22aが、ステアリング装置25のタイロッド26に回転可能に連結されている。
In FIG. 1, the
図3に示すように、ハブベアリング3は、内輪12と外輪11とこれら内外輪間に介在したボール等の転動体13とで構成されており、車体側の部材と車輪2とを繋ぐ役目をしている。ハブベアリング3は、図示の例では、外輪11が固定輪、内輪12が回転輪となり、転動体13が複列とされたアンギュラ玉軸受とされている。内輪12は、ハブフランジ12aaを有しアウトボード側の軌道面を構成するハブ輪部12aと、インボード側の軌道面を構成する内輪部12bとの二つの部品で構成されている。前記ハブフランジ12aaに、図2のように車輪2のホイール8がブレーキロータ14aと重なり状態でボルト固定されている。内輪12は、回転軸心O回りに回転する。
As shown in FIG. 3, the
ブレーキロータ14aは、ブレーキキャリパ14bとでブレーキ14を構成する。ブレーキキャリパ14bは、図4,図5に示す外輪11(図3参照)に一体にアーム状に突出して形成された上下2箇所のブレーキキャリパ取付部36に取付けられる。
The
図3において、ハブユニット本体4は、この補助転舵機能付ハブユニット1における補助転舵軸心A周りに回転する部分であり、ハブベアリング3と、前記回転許容支持部品7の回転側部品15と、補助転舵力受け部18(図2、図4参照)とを備える。
回転許容支持部品7は、この実施形態では球面滑り軸受からなり、凹球面座15aを有する回転側部品15と、前記凹球面座15aに任意方向に回転自在に嵌合する球面部16aを軸部16bの先端に有する固定側部品16とで主に構成される。凹球面座15aは、前記軸部16bの外周を覆う蛇腹状で可撓性のブーツ17で覆われている。
上下の各回転許容支持部品7の回転側部品15は、ハブベアリング3の外輪11における外周面の上下2箇所に取付用部として突出して設けられた底付き円筒状等の取付座部19,19にそれぞれ嵌合状態に取付けられている。
回転許容支持部品7の固定側部品16は、ユニット支持部材5に、予圧調整手段48により回転許容支持部品7の予圧調整が可能なように取り付けられている。具体的には、ユニット支持部材5が、ナックル22に固定された支持部材本体5aと、この支持部材本体5aに対して補助転舵軸心Aに沿う方向に位置調整可能な支持部材分割体5bとに分割され、支持部材分割体5bが調整ボルト49の締め付け回転により位置調整可能とされている。この分割構造と調整ボルト49とで前記与圧調整手段48が構成される。
この明細書において、前記「球面滑り軸受」は、球面ブッシュおよびピボット軸受を含む意味である。
In FIG. 3, the hub unit
In this embodiment, the rotation-
The rotation-
The stationary-
In this specification, the “spherical plain bearing” includes a spherical bush and a pivot bearing.
なお、この実施形態では、上記のようにハブベアリング3の外輪11に取付座部19が一体に形成されて回転許容支持部品7の回転側部品15が外輪11に直接に取付けられているが、外輪11の外周に軸箱等の取付用部品(図示せず)を設け、この取付用部品に前記回転許容支持部品7の回転側部品15を取付けてもよい。
In this embodiment, as described above, the mounting
図1に示すように、ハブユニット本体4の補助転舵軸心Aは、上下方向に延びるが、キングピン軸Kとは異なる方向であり、例えば鉛直方向である。この実施形態では、補助転舵軸心Aは、キングピン軸Kの延長線と路面Sとの交点位置PKと、補助転舵軸心Aの延長線と路面Sとの交点位置PAが、共にタイヤ接地面9a内に位置するように設計されている。さらに、これらの交点位置PK,PAは、互いに一致していることが、タイヤのすべりを最小となるため最適である。なお、前記「タイヤ接地面」は、運転席に1名(55kg相当)が乗車した状態において、タイヤ9が路面Sに接地している場所を言う。
As shown in FIG. 1, the auxiliary turning axis A of the
図2、図4に示す前記補助転舵力受け部18は、ハブベアリング3の外輪11に補助転舵力を与える作用点となる部位であり、ハブベアリング3の外輪11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。補助転舵力受け部18は、後に図13と共に説明するようにジョイント57を介して前記補助転舵用アクチュエータ6の直動出力部6aに回転自在に連結されている。これにより、補助転舵用アクチュエータ6の直動出力部6aが進退することで、ハブユニット本体4が前記補助軸心A回りに回転、つまり補助転舵させられる。
The auxiliary turning
補助転舵用アクチュエータ6は、モータ27(図3参照)と、このモータ27の回転を減速する図2の減速機28と、この減速機28の正逆の回転出力を前記直動出力部6aの往復直線動作に変換する直動機構29とで構成される。モータ27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。
減速機28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。
直動機構29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。
モータ27の駆動力を、減速機を介さず直接直動機構29へ伝達する機構も可能である。
The
The
As the
A mechanism that directly transmits the driving force of the
前記ハブユニット本体4のナックル22に対する補助転舵の角度θ(図6、図7参照)は、ストッパ35により規制される。図6は、主な転舵が直進状態で補助転舵が内側に行われた状態を示し、図7は主な転舵が左側を向き、かつ補助転舵が内側に行われた状態を示す。ストッパ35は、例えば、ユニット支持部材5におけるハブユニット本体4と軸方向に対向する面、例えば、ハブベアリング3の外輪11の端面に対向する面に設けられ、その外輪端面が当接することで、ハブユニット本体4の補助転舵の角度θが規制される。ハブユニット本体4の補助転舵可能角度の許容範囲は、僅かな角度でよく、ストッパ35による補助転舵可能角度の許容範囲は、例えば±5度以下とされる。
The auxiliary turning angle θ (see FIGS. 6 and 7) of the
なお、この実施形態では、ハブベアリング3の外輪11に前記回転許容支持部品7を取付ける取付座部19(図3、図4)と、前記補助転舵力受け部18(図2、図4)と、前記ブレーキキャリパ取付部36とが一体に形成されているが、これら取付座部19、補助転舵力受け部18、およびブレーキキャリパ取付部36は、いずれも、ハブユニット本体4に設けられていればよく、前記外輪11に前記軸箱等の取付用部品(図示せず)を設ける場合は、その取付用部品に設けられていてもよい。
In this embodiment, a mounting seat 19 (FIGS. 3 and 4) for attaching the rotation-allowing
上記構成の動作および作用を説明する。この補助転舵機能付ハブユニット1は、ハブベアリング3およびブレーキキャリパ14b(図2参照)を有するハブユニット本体4が、図1のナックル22に設けられたユニット支持部材5に対し補助転舵軸心Aを中心として回転自在であり、作用点となるアーム状の補助転舵力受け部18(図2)に力を与えることで、ハブユニット本体4が回転可能である。ハブユニット本体4は、ユニット支持部材5に設置された補助転舵用アクチュエータ6の直動出力部6aをモータ27の駆動により進退させることで、直動出力部6aに連結された補助転舵力受け部18を介して回転させられる。
この回転は、運転者のハンドル操作による転舵に付加して、すなわちステアリング装置25によるキングピン軸K(図1)回りのナックル22の回転に付加して、補助的な転舵として行われ、また1輪の独立転舵が行える。左右の車輪2,2の補助転舵の角度を異ならせることで、左右の車輪2,2間のトー角を任意に変更することができる。
The operation and action of the above configuration will be described. In the
This rotation is performed as an auxiliary steering in addition to the steering by the driver's steering operation, that is, in addition to the rotation of the
車両10の走行条件に応じて、走行中に左右輪独立してタイヤ角度を任意に変更することができるため、車両10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。また、適切なタイヤ角度を設定することで燃費を改善することも可能となる。
この補助転舵機能付ハブユニット1を非転舵輪となる後輪2R(図15)に用いた場合は、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。
また、この補助転舵機能付ハブユニット1は、補助転舵軸心A回りの回転自在な支持を上下2箇所でそれぞれ回転許容支持部品7,7により行うため、両端支持となって剛性が確保され、かつ構成が簡単である。
このように、剛性を確保したまま、簡単な構造で、走行状況に応じた補助的な転舵が左右輪独立して行えて、車輪2のトー角を任意に変更することができ、ステアリングジオメトリを変更することができるため、車両10の運動性能を向上させ、走行の安定・安全性の向上と燃費の改善が可能となる。
Since the tire angle can be arbitrarily changed independently of the left and right wheels during traveling according to the traveling conditions of the
When this auxiliary steering function-equipped
In addition, the
In this way, with a simple structure and securing rigidity, auxiliary steering according to the driving situation can be performed independently on the left and right wheels, and the toe angle of the
上記の走行速度に応じた左右輪の舵角差の制御例につき説明する。上記のように、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、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。このような舵角課題等により内外輪のタイヤ横力配分に不要な偏りが生じると、走行抵抗の悪化による燃費悪化及びタイヤ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。 A control example of the steering angle difference between the left and right wheels according to the traveling speed will be described. As mentioned above, a typical vehicle steering device is mechanically connected to the wheels, so it can only take a single fixed steering geometry, and is an intermediate geometry between Ackermann and parallel geometries. It is often set to. However, in this case, the difference in steering angle between the left and right wheels is insufficient in the low speed range, the steering angle of the outer wheel is excessive, and the steering angle of the inner wheel is excessive in the high speed range. If there is an unnecessary bias in the tire lateral force distribution of the inner and outer wheels due to such steering angle problems, etc., it will cause fuel consumption deterioration due to deterioration of running resistance and early wear of the tire, and the inner and outer wheels cannot be used efficiently. , Cornering smoothness is impaired.
この実施形態の補助転舵機能付ハブユニット1は、左右の車輪2を個別に制御できるため、車速や旋回Gに応じて車輪2の転舵角、いわゆる切れ角を変更し、低速域ではアッカーマンジオメトリ(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)を、高速域ではパラレルジオメトリ(左右輪の転舵角が同じ)を任意に選択することで、走行抵抗を増大させることがなく、また低速でのスムースな旋回性と高速でのコーナリング性能とを両立させることが可能となる。
Since the
前記補助転舵軸心Aは、上下方向に延びた軸心であればよく、多少は傾斜していてもよいが、この実施形態では鉛直方向であり、補助転舵によるキャンパー角の変化をより良好に抑え、走行抵抗の増大をさらに抑えることができる。キングピン軸Kと補助転舵軸心Aとが一致している場合、キングピン軸Kでブユニット本体4を補助転舵させるとキャンパー角が大きく変化し、走行抵抗が増す。しかし、補助転舵軸心Aをキングピン軸Kと別に設定することで、この補助転舵によるキャンパー角の変化を抑え、走行抵抗の増大を抑えることができる。
また、キングピン軸Kと補助転舵軸Aが一致する場合は、構成要素部品がハブユニット本体4の車体側に配置されるために全体のサイズが大きくなり重くなるが、補助転舵軸心Aが懸架装置21のキングピン軸Kと異なる方向であると、装置全体のサイズを抑え、軽量化することができる。
The auxiliary turning axis A may be an axis extending in the vertical direction, and may be slightly inclined. In this embodiment, however, the auxiliary turning axis A is in the vertical direction, and the camper angle changes due to auxiliary turning. It can suppress well and can further suppress the increase in running resistance. When the kingpin axis K and the auxiliary turning axis A coincide with each other, if the
Further, when the kingpin axis K and the auxiliary turning axis A coincide with each other, since the component parts are arranged on the vehicle body side of the hub unit
さらに、懸架装置21のキングピン軸Kの延長線と路面Sとの交点位置PKと、補助転舵軸心Aの延長線と路面との交点位置PAが、共にタイヤ接地面9a内に位置するため、主な転舵および補助転舵が共に安定して効率よく行える。
キングピン軸Kと補助転舵軸Aが異なる場合に、両方の軸の延長上とタイヤ9の接地位置が異なっていると、両方が同時に動く場合に滑りが生じ、非効率であるとともに、車両挙動が乱れる恐れがある。そのため、キングピン軸Kの延長線と路面Sとの交点位置PKと、補助転舵軸心Aの延長線と路面Sとの交点位置PAとが互いに近傍に配置されることが望ましい。理想的には上記2点PA、PKは一致することが好ましく、これにより、主な転舵と補助転舵とが同時に行われても、滑りが生じず効率的に主な転舵および補助転舵が行え、安定して車両を操作することができる。
Furthermore, the intersecting point P K between the extension and the road surface S of the kingpin axis K of the
When the kingpin axis K and the auxiliary steering axis A are different, if the extension of both axes and the ground contact position of the
補助転舵の角度については、車両の運動性能の向上、走行の安定・安全性向上を図るにつき、僅かな角度で足り、補助転舵可能角度が±5度以下であっても十分に足りる。補助転舵の角度は補助転舵用アクチュエータ6の制御により行うが、ストッパ35を設けて規制しているため、万一、この補助転舵機能付ハブユニット1が電源系の失陥等で故障した場合にも、大きな影響が生じることが防止される。そのため、ハンドル操作によって安全な場所まで車両を寄せることができる。
As for the angle of the auxiliary steering, a slight angle is sufficient for improving the motion performance of the vehicle and improving the stability and safety of traveling, and even if the auxiliary steering possible angle is ± 5 degrees or less, it is sufficient. The auxiliary steering angle is controlled by the
前記回転許容支持部品7は、この実施形態では球面滑り軸受であるため、その球面中心回りの任意方向に回転可能であり、回転許容支持部品7の中心軸が補助転舵軸心Aに対して傾いていてもその吸収が行える。そのため、補助転舵軸心Aとは異なる方向で固定することができて、取り付け位置の自由度が増えると共に、機械加工が容易になる。また、球面滑り軸受であると、取り付け時の締め付け等によって軸受の固定側部品16と可動側部品15の間に予圧を付与し、剛性を高めることが可能となる。
In this embodiment, the rotation-
図8ないし図12は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図1の球面滑り軸受からなる回転許容支持部品7に代えて、テーパころ軸受からなる回転許容支持部品7Aを用いている。図10に示すように、このテーパころ軸受からなる回転許容支持部品7Aは、ハブベアリング3の外輪11に取付用部として上下に突出して設けられたトラニオン軸状の取付軸部19Aの外周に内輪15Aが嵌合し、外輪16Aは、ユニット支持部材5Aに設けられた嵌合孔38内に嵌合している。上側の回転許容支持部品7Aについては、前記取付軸部19Aの先端に雄ねじ部が形成され、この雄ねじ部に螺合するナット39により、前記内輪15Aが軸方向に押し付けられている。下側の回転許容支持部品7Aについては、ユニット支持部材5Aの嵌合孔38に押さえ部材41が嵌合し、前記取付軸部19Aの先端に設けられたねじ孔に螺合するボルト42により、外輪16Aの端面を押し付けている。前記ナット39およびボルト42による押し付けにより、テーパころ軸受からなる上下の回転許容支持部品7Aにそれぞれ予圧を与えている。ユニット支持部材5Aは、一つのユニット支持部材主部材5Aaと、各回転許容支持部品7A、7Aに対して設けられたユニット支持部材分割体5Abとに分割され、ボルト44で相互に結合されている。ユニット支持部材5Aは、ユニット支持部材分割体5Abの箇所で、図8に示すようにナックル22にボルト43で取付けられている。この分割構成とボルト43とにより、予圧手段48Aが構成される。
なお、上下の回転許容支持部品7A、7Aのユニット支持部材5Aに対する取り付け構造は互いに同じ構成でよく、例えば、図10における上側の回転許容支持部品7Aのユニット支持部材5Aおよびハブベアリング3の外輪11に対する固定の構造を下側の回転許容支持部品7Aに対して適用しても、また下側の回転許容支持部品7Aの固定の構造を上側の回転許容支持部品7Aの固定に適用してもよい。
8 to 12 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, instead of the rotation
Note that the upper and lower rotation
このようにテーパころ軸受からなる回転許容支持部品7Aを設けた場合も、回転許容支持部品7Aに予圧を与え、剛性を高めることができる。なお、回転許容支持部品7Aは、テーパころ軸受に代えてアンギュラ玉軸受または4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。
この実施形態におけるその他の構成、効果は、第1の実施形態と同様であり、対応部分に同一符号を付してその説明を省略する。
As described above, even when the rotation
Other configurations and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment, and the corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図13は、前記補助転舵用アクチュエータ6の具体例を示す。この補助転舵用アクチュエータ6は、前記第1および第2の実施形態のいずれに適用してもよい。モータ27の駆動力は、モータ軸27aに結合されたドライブプーリ51に伝達され、モータ軸27aと平行に配置されたドリブンプーリ52へベルト53によって伝達される。前記各プーリ51,52とベルト53とで、巻き掛け式の減速機28が構成される。
FIG. 13 shows a specific example of the
ドリブンプーリ52の内周のナット55に、送りねじ機構からなる直動機構29におけるねじ軸54が螺合状態に配置されている。これらナット55およびねじ軸54は、滑りねじ、具体的にはセルフロック機能を持つ台形ねじのねじ部58を構成するねじ溝およびねじ山を有している。ドリブンプーリ52と一体に回転するナット55が回転することで、ねじ軸54が回り止め部56で回り止めされているため、ねじ軸54が前後に直動運動する。
A
ねじ軸54の先端の直動出力部29aには、ハブベアリング3の外輪11に設けられたアーム状の補助転舵力被伝達部18が、ジョイント57を介して連結されている。ジョイント57は、2本のピン57aで、補助転舵力被伝達部18および直動出力部29aにそれぞれ回転自在に連結されている。このため、ねじ軸54の前後移動によって、ユニット支持部材5(5A)に対して、ハブベアリング3を含むハブユニット本体4の全体が補助転舵軸心Aを中心に回転することができる。
なお、この実施形態では、ドリブンプーリ52と直動機構29のナット55とは、別体として製作されたものを結合しているが、これらドリブンプーリ52とナット55とは、互いに一体に製作された部品の一部であってもよい。
An arm-shaped auxiliary turning force transmitted
In this embodiment, the driven
このように直動機構29にセルフロック機能を備える滑りねじを使用した場合、タイヤからの逆入力が防止され、モータ27が失陥した場合も、セルフロック機能があることでタイヤ9がふらつくことなく、ハンドル操作によって安全な場所まで車両を寄せることができ、安全性が確保される。また、直動機構29にセルフロック機能があると、補助転舵を行わない場合や高速走行時等において、一定の補助転舵の角度を持ち続けることができ、一定角を維持するためのモータ27の駆動が不要で、モータ電力を削減できる。
In this way, when a slide screw having a self-lock function is used for the
図14は、前記補助転舵用アクチュエータ6の他の具体例を示す。同図の補助転舵用アクチュエータ6においても、前記第1および第2の実施形態のいずれに適用してもよい。モータ27の駆動力は、モータ軸27aに結合されたドライブギヤ59に伝達され、モータ軸27aと平行に配置されたドリブンギヤ60へ伝達される。前記各ドライブギヤ59とドリブンギヤ60とで、前記減速機28となるギヤ列が構成される。
FIG. 14 shows another specific example of the
ドリブンギヤ60の中心に設けられたナット55Aに、送りねじ機構からなる直動機構29におけるねじ軸54が螺合状態に配置されている。直動機構29の構成、およびこの直動機構29とハブユニット本体4との連結については、図13に示す例と同様である。すなわち、前記ナット55Aおよびねじ軸54のねじ部58は滑りねじであり、具体的にはセルフロック機能を持つ台形ねじとされている。ドリブンプーリ52と一体に回転するナット55が回転することで、ねじ軸54が回り止め部56で回り止めされているため、ねじ軸54が前後に直動運動する。
A
ねじ軸54の先端の直動出力部29aには、ハブベアリング3の外輪11に設けられたアーム状の補助転舵力被伝達部18が、ジョイント57を介して連結されている。ジョイント57は、2本のピン57aで、補助転舵力被伝達部18および直動出力部29aにそれぞれ回転自在に連結されている。このため、ねじ軸54の前後移動によって、ユニット支持部材5に対して、ハブベアリング3を含むハブユニット本体4の全体が補助転舵軸心Aを回りに回転することができる。
なお、この実施形態では、ドリブンギヤ60と直動機構29のナット55とは、一体に製作されたものとしているが、これらドリブンギヤ60とナット55とは、互いに一体に製作されて相互に結合されたものであってもよい。
An arm-shaped auxiliary turning force transmitted
In this embodiment, the driven
この実施形態の場合も、図13の実施形態と同様に、直動機構29にセルフロック機能を備える滑りねじが使用されているため、そのセルフロック機能による前述の各効果が得られる。また、この実施形態の場合、減速機28がギヤ列からなるため、剛性が高く、応答性の高い駆動伝達が可能となる。
Also in this embodiment, since the slide screw having a self-locking function is used for the
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と考えられるべきである。本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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1…補助転舵機能付ハブユニット
2…車輪
3…ハブベアリング
4…ハブユニット本体
5…ユニット支持部材
5A…ユニット支持部材
6…補助転舵用アクチュエータ
6a…直動出力部
7…回転許容支持部品
7A…回転許容支持部品
9…タイヤ
9a…タイヤ接地面
10…車両
10A…車体
11…外輪
12…内輪
13…転動体
12c…ハブフランジ
14…ブレーキ
14a…ブレーキロータ
14b…ブレーキキャリパ
15…回転側部品
16…固定側部品
18…補助転舵力受け部
21…懸架装置
22…ナックル
25…ステアリング装置
26…タイロッド
27…モータ
28…減速機
29…直動機構
35…ストッパ
36…ブレーキキャリパ取付部
48,48A…予圧手段
51…ドライブプーリ
52…ドリブンプーリ
53…ボルト
54…ねじ軸
55…ナット
56…回り止め部
57…ジョイント
57a,57b…ピン
58…ねじ部
59…ドライブギヤ
60…ドリブンギヤ
A…補助転舵軸心
K…キングピン軸
O…回転軸心
PK…交点位置
PA…交点位置
S…路面
θ…補助転舵の角度
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