JP2021084501A - Hub unit with steering function and vehicle equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、左右の後輪を操舵する機能を備えた操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両に関し、走行状況に合わせ左右の後輪を適切な操舵角に制御することで、燃費の改善および走行性の安定と安全性の向上を図る技術に関する。 The present invention relates to a hub unit with a steering function having a function of steering the left and right rear wheels and a vehicle equipped with the hub unit, and improves fuel efficiency by controlling the left and right rear wheels to an appropriate steering angle according to a driving situation. And the technology to stabilize the running performance and improve the safety.
後輪操舵機構の例として、特許文献1、2が提案されている。
特許文献1では、操舵用アクチュエータをばね上(車体側)に取り付けている。この特許文献1は、ワットリンクを用いて、アームとボールジョイントで左右のタイヤが連結され、同相で後輪が操舵できる機構である。
In
特許文献2では、操舵用アクチュエータをばね下(トーションビーム)に取り付けている。車両前後方向のトレーリングアーム(トーションビーム)に沿って操舵用アクチュエータを配置することで、燃料タンクまたはサイレンサなどの他の部品との干渉を避けることができ、かつ車体との取付部位付近に操舵用アクチュエータを取り付けることで、タイヤの上下動に伴うトー角の変化を抑制できる。
In
特許文献1の機構を既存の車両に取り付ける場合、車両側の変更が大きく共通化が難しい。また、アームで左右両輪が連結されているため、アライメント調整が複雑になる。
また、右操舵と左操舵では角度が僅かに異なるため制御が難しい。さらに操舵用アクチュエータが1つのため左右独立制御を行うことができない。
特許文献1,2では、キングピン軸(転舵軸)が傾いているため、車体を持ち上げながら操舵することになり大きな動力が必要になる。また、タイヤの回転軌跡も大きくなるためタイヤハウスが大きくなる。
When the mechanism of
In addition, it is difficult to control the right steering and the left steering because the angles are slightly different. Further, since there is only one steering actuator, left and right independent control cannot be performed.
In
本件出願人の提案する操舵機能付ハブユニット(特願2018−183189)は、トーションビームのようなリジッドアクスルにも搭載することが可能で操舵角度を大きく別々に制御することができる。しかし、操舵用アクチュエータが一体となっていることでユニット重量が増加する。操舵機能付ハブユニットがトーションビーム(ばね下)に搭載されているため、乗り心地に影響を与える可能性がある。
また、操舵機能付ハブユニットがトーションビームの先端部(ばね下)に搭載されているため、バウンドなど路面の影響を受けやすく電力線およびコネクタ部等に繰り返し負荷がかかる課題があるため、電力線およびコネクタ部等を強化するなど対策が必要である。
The hub unit with steering function (Japanese Patent Application No. 2018-183189) proposed by the applicant can be mounted on a rigid axle such as a torsion beam, and the steering angle can be controlled largely and separately. However, the unit weight increases because the steering actuator is integrated. Since the hub unit with steering function is mounted on the torsion beam (unsprung), it may affect the ride quality.
In addition, since the hub unit with steering function is mounted on the tip (unsprung) of the torsion beam, it is easily affected by the road surface such as bouncing, and there is a problem that the power line and the connector part are repeatedly loaded. It is necessary to take measures such as strengthening the above.
この発明の目的は、最適な操舵角度を採ることができると共にばね下荷重の増加による乗り心地の悪化を防ぐことができ、さらに車両側の変更を少なくし組立時の調整工数等を低減することができる操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両を提供することである。 An object of the present invention is to be able to take an optimum steering angle, prevent deterioration of riding comfort due to an increase in unsprung load, reduce changes on the vehicle side, and reduce adjustment man-hours at the time of assembly. It is to provide a hub unit with a steering function capable of capable of steering and a vehicle equipped with the hub unit.
この発明の操舵機能付ハブユニットは、後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットであって、
前記後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、
車体に設置された後輪サスペンションのばね下部に設けられ、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させる操舵用アクチュエータと、
を備え、
前記操舵用アクチュエータが、前記車体または前記後輪サスペンションのばね上部に配置されている。
前記後輪サスペンションのばね上部とは、後輪サスペンションのばねよりも上の部分であり、「ばねうえぶ」と称される。
The hub unit with a steering function of the present invention is a hub unit with a steering function that steers the rear wheels.
A hub unit body having a hub bearing that supports the rear wheels, and
A unit support member provided under the spring of the rear wheel suspension installed on the vehicle body and rotatably supporting the hub unit body around the center of the steering axis extending in the vertical direction.
A steering actuator that rotationally drives the hub unit body around the steering axis, and
With
The steering actuator is arranged above the spring of the vehicle body or the rear wheel suspension.
The upper part of the spring of the rear wheel suspension is a portion above the spring of the rear wheel suspension, and is referred to as a "spring upper part".
この構成によると、後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を、操舵用アクチュエータの駆動により、転舵軸心回りに自由に回転させることができる。よって、最適な操舵角度を採ることが可能となる。これにより、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。また、走行条件に合わせて、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。
操舵用アクチュエータは、車体または後輪サスペンションのばね上部に配置されているため、ばね下重量を増加することなく、乗り心地への影響を小さくすることができる。また、操舵用アクチュエータが車体または後輪サスペンションのばね上部に配置されているため、ばね下に操舵用アクチュエータを配置した場合に比べて、操舵用アクチュエータから延びる電力線またはセンサー線などの配線は屈曲することがないため、配線等を簡易化でき取り回しおよび固定を容易に行うことができる。よって、配線等の耐久性を容易に確保し、配線等の固定作業の工数を低減することができる。
According to this configuration, the hub unit main body having the hub bearing that supports the rear wheels can be freely rotated around the steering axis center by driving the steering actuator. Therefore, it is possible to take the optimum steering angle. This makes it possible to improve the kinetic performance of the vehicle and to drive stably and safely. In addition, it is possible to improve fuel efficiency by setting an appropriate tire angle according to the driving conditions.
Since the steering actuator is arranged above the spring of the vehicle body or the rear wheel suspension, the influence on the ride quality can be reduced without increasing the unsprung weight. Further, since the steering actuator is arranged above the spring of the vehicle body or the rear wheel suspension, the wiring such as the power line or the sensor line extending from the steering actuator is bent as compared with the case where the steering actuator is arranged under the spring. Since there is no such thing, wiring and the like can be simplified, and handling and fixing can be easily performed. Therefore, the durability of the wiring and the like can be easily ensured, and the man-hours for the fixing work of the wiring and the like can be reduced.
ところで、通常の車両では、後輪は転舵軸を持たず、後輪を操舵するためには足回り構造に転舵軸を新たに設ける必要がある。この発明は、ハブユニット本体を車輪回転軸とは異な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を備え、ハブユニット本体を操舵用アクチュエータによって、前記転舵軸心回りに回転駆動させることが可能である。これにより、車両の足回り構造等を大幅に変更することなく既存の車両に操舵機能付ハブユニットを容易に設置することができるうえ、組立時のアライメント調整等の工数を低減することができる。 By the way, in a normal vehicle, the rear wheels do not have a steering shaft, and in order to steer the rear wheels, it is necessary to newly provide a steering shaft in the suspension structure. The present invention includes a unit support member that rotatably supports the hub unit main body around the steering shaft center different from the wheel rotation shaft, and the hub unit main body is rotationally driven around the steering shaft center by a steering actuator. It is possible. As a result, the hub unit with a steering function can be easily installed in an existing vehicle without significantly changing the undercarriage structure of the vehicle, and the man-hours for alignment adjustment at the time of assembly can be reduced.
前記操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出力ロッドの直進運動に変換する直動機構とを有し、前記出力ロッドが進退することで、前記ハブユニット本体が前記転舵軸心回りに回転駆動されてもよい。このように直動機構の出力ロッドが進退することで、ハブユニット本体が転舵軸心回りに回転駆動されることにより操舵される。 The steering actuator has a motor and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the motor into a linear motion of the output rod, and when the output rod advances and retreats, the hub unit main body becomes the steering axis. It may be rotationally driven around. By advancing and retreating the output rod of the linear motion mechanism in this way, the hub unit main body is rotationally driven around the center of the steering shaft to be steered.
前記直動機構と前記ハブユニット本体とがボールジョイントを介して連結されていてもよい。このようにボールジョイントを使用することで、直動機構の出力ロッドと、この出力ロッドに連結されるハブユニット本体の一部との取付高さを揃える必要がなくなり、操舵用アクチュエータとハブユニット本体との距離を任意に設定し得る。このように操舵用アクチュエータの取付高さ、およびハブユニット本体に対する操舵用アクチュエータの距離を自由に変えることができるため、車両に対する操舵用アクチュエータの搭載性の自由度が上がる。 The linear motion mechanism and the hub unit main body may be connected via a ball joint. By using the ball joint in this way, it is not necessary to align the mounting heights of the output rod of the linear motion mechanism and a part of the hub unit main body connected to this output rod, and the steering actuator and the hub unit main body do not need to be aligned. The distance to and can be set arbitrarily. Since the mounting height of the steering actuator and the distance of the steering actuator to the hub unit body can be freely changed in this way, the degree of freedom in mounting the steering actuator on the vehicle is increased.
1つの前記操舵用アクチュエータで左右の前記後輪を操舵してもよい。この場合、2つの操舵用アクチュエータで左右の後輪を操舵する構成よりも部品点数を低減でき、構造を簡単化することができる。但し、この場合は、左右の後輪を同相で操舵角度を制御することになる。 The left and right rear wheels may be steered by one steering actuator. In this case, the number of parts can be reduced and the structure can be simplified as compared with the configuration in which the left and right rear wheels are steered by two steering actuators. However, in this case, the steering angles of the left and right rear wheels are controlled in the same phase.
前記ハブユニット本体は、前記転舵軸心回りに回転自在なように、上下二箇所で転がり軸受を介して前記ユニット支持部材に支持され、前記上下の転がり軸受が前記後輪のホイール内に位置してもよい。この場合、高剛性で且つ小型化を図ることができる操舵機能付ハブユニットを車両に容易に装備することができる。したがって、既存の車両に操舵機能付ハブユニットを容易に装備し得ることから、この操舵機能付ハブユニットの汎用性を高めることができる。 The hub unit main body is supported by the unit support member via rolling bearings at two upper and lower positions so as to be rotatable around the steering axis center, and the upper and lower rolling bearings are located in the wheels of the rear wheels. You may. In this case, the vehicle can be easily equipped with a hub unit with a steering function that has high rigidity and can be miniaturized. Therefore, since the existing vehicle can be easily equipped with the hub unit with the steering function, the versatility of the hub unit with the steering function can be enhanced.
この発明の操舵システムは、前述のいずれかに記載の操舵機能付ハブユニットと、この操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた操舵システムであって、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操舵制御部と、この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。 The steering system of the present invention is a steering system including the hub unit with a steering function according to any one of the above and a control device for controlling a steering actuator of the hub unit with a steering function. , A steering control unit that outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal, and an actuator that outputs a current corresponding to the current command signal input from the steering control unit to drive and control the steering actuator. It has a drive control unit.
この構成によると、操舵制御部は、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は、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操舵用アクチュエータを駆動制御する。したがって、運転者の操舵入力部の操作による前輪の操舵に付加して後輪の操舵角度を任意に変更することができる。 According to this configuration, the steering control unit outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal. The actuator drive control unit drives and controls the steering actuator by outputting a current corresponding to the current command signal input from the steering control unit. Therefore, the steering angle of the rear wheels can be arbitrarily changed in addition to the steering of the front wheels by the operation of the steering input unit of the driver.
この発明の車両は、前述のいずれかに記載の操舵機能付ハブユニットを用いて前記後輪が支持された車両であって、前記後輪サスペンションがトーションビーム式サスペンションである。省スペースで車両の空間を確保するのに有効な懸架装置として採用されることの多いトーションビーム式サスペンションで後輪の操舵を実現しようとした場合には、特に転舵軸をハブベアリングにコンパクトに一体化した本操舵機能付ハブユニットの特長を生かすことができる。既存のトーションビーム式サスペンションに対し、大掛かりな構造変更を行うことなく操舵機能付ハブユニットを容易に設置することができる。 The vehicle of the present invention is a vehicle in which the rear wheels are supported by using the hub unit with a steering function according to any one of the above, and the rear wheel suspension is a torsion beam type suspension. When trying to steer the rear wheels with a torsion beam suspension, which is often used as a suspension device that saves space and secures vehicle space, the steering shaft is compactly integrated with the hub bearing. It is possible to take advantage of the features of this hub unit with steering function. A hub unit with a steering function can be easily installed on the existing torsion beam suspension without major structural changes.
この発明の操舵機能付ハブユニットは、後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットであって、前記後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、車体に設置された後輪サスペンションのばね下部に設けられ、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させる操舵用アクチュエータと、を備え、前記操舵用アクチュエータが、前記車体または前記後輪サスペンションのばね上部に配置されている。このため、最適な操舵角度を採ることができると共にばね下荷重の増加による乗り心地の悪化を防ぐことができ、さらに車両側の変更を少なくし組立時の調整工数等を低減することができる。 The hub unit with a steering function of the present invention is a hub unit with a steering function that steers the rear wheels, and has a hub unit body having a hub bearing that supports the rear wheels and a spring lower portion of the rear wheel suspension installed on the vehicle body. A unit support member provided in the above to rotatably support the hub unit main body around the steering shaft center extending in the vertical direction, and a steering actuator for rotationally driving the hub unit main body around the steering shaft center. The steering actuator is arranged above the spring of the vehicle body or the rear wheel suspension. Therefore, the optimum steering angle can be taken, the deterioration of the riding comfort due to the increase in the unsprung load can be prevented, the change on the vehicle side can be reduced, and the adjustment man-hours at the time of assembly can be reduced.
この発明の操舵システムは、前述のいずれかに記載の操舵機能付ハブユニットと、この操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた操舵システムであって、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操舵制御部と、この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。このため、最適な操舵角度を採ることができると共にばね下荷重の増加による乗り心地の悪化を防ぐことができ、さらに車両側の変更を少なくし組立時の調整工数等を低減することができる。 The steering system of the present invention is a steering system including the hub unit with a steering function according to any one of the above and a control device for controlling a steering actuator of the hub unit with a steering function. , A steering control unit that outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal, and an actuator that outputs a current corresponding to the current command signal input from the steering control unit to drive and control the steering actuator. It has a drive control unit. Therefore, the optimum steering angle can be taken, the deterioration of the riding comfort due to the increase in the unsprung load can be prevented, the change on the vehicle side can be reduced, and the adjustment man-hours at the time of assembly can be reduced.
この発明の車両は、前述のいずれかに記載の操舵機能付ハブユニットを用いて前記後輪が支持された車両であって、前記後輪サスペンションがトーションビーム式サスペンションであるため、最適な操舵角度を採ることができると共にばね下荷重の増加による乗り心地の悪化を防ぐことができ、さらに車両側の変更を少なくし組立時の調整工数等を低減することができる。 The vehicle of the present invention is a vehicle in which the rear wheels are supported by using the hub unit with a steering function according to any one of the above, and the rear wheel suspension is a torsion beam type suspension, so that an optimum steering angle can be obtained. It can be adopted, and it is possible to prevent deterioration of riding comfort due to an increase in unsprung load, and it is possible to reduce changes on the vehicle side and reduce adjustment man-hours at the time of assembly.
[第1の実施形態]
この発明の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットを図1ないし図3、図8と共に説明する。実施形態に係る操舵機能付ハブユニット1は、左右の後輪を各輪独立して操舵する機能を有し、図8に示すように、前輪操舵付きの車両10の後輪9R,9Rに適用される。
[First Embodiment]
A hub unit with a steering function according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and 8. The
<操舵機能付ハブユニットの概略構造>
図1および図3に示すように、操舵機能付ハブユニット1は、ハブユニット本体2と、ユニット支持部材3と、回転許容支持部品である転がり軸受4と、操舵用アクチュエータ5とを備える。後述する後輪サスペンションのばね下部に、ユニット支持部材3が設けられている。図8に示すように、この操舵機能付ハブユニット1を備えた車両10は、ハンドル操作等による左右の前輪9F,9Fの操舵と共に、左右の後輪9R,9Rを微小な角度(約±5deg)独立して操舵可能である。但し、操舵機能付ハブユニット1において、車両制御の要求によっては、前記微小な角度に限らず例えば10°〜20°等の比較的大きな角度を左右輪個別に採ることもある。
<Outline structure of hub unit with steering function>
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図1および図3に示すように、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。操舵機能付ハブユニット1を車両10(図8)に搭載した状態で、車両10(図8)の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両10(図8)の車幅方向中央側をインボード側という。
ハブユニット本体1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、上下二箇所で転がり軸受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、後輪9Rの回転軸心Oとは異なる軸心である。後輪9Rは、ホイール9aとタイヤ9bとを備える。
As shown in FIGS. 1 and 3, the hub unit
The hub unit
<操舵用アクチュエータ5の設置箇所>
操舵用アクチュエータ5は車体(ばね上)10aのブラケットBkに固定され、ハブユニット本体2と、操舵用アクチュエータ5の出力ロッド25aとはボールジョイントBjを介して連結されている。ボールジョイントBjを使用することで、操舵用アクチュエータ5とハブユニット本体2のアーム部17の取付高さを揃える必要がなくなり、操舵用アクチュエータ5とハブユニット本体2との距離を任意に設定し得る。このように操舵用アクチュエータ5の取付高さ、およびハブユニット本体2に対する操舵用アクチュエータ5の距離を自由に変えることができるため、車両に対する操舵用アクチュエータ5の搭載性の自由度が上がる。
さらに、搭載時にボールジョイントBjの長さおよび操舵用アクチュエータ5の位置によってトー角調整を行うことができる。通常、このボールジョイントBjの周辺は、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。
<Installation location of steering
The
Further, the toe angle can be adjusted according to the length of the ball joint Bj and the position of the
<ユニット支持部材3の設置箇所>
図1および図8に示すように、ユニット支持部材3は、車両10における後輪サスペンションであるリジッドアクスルサスペンションRsのばね下部に固定される。この例では、リジッドアクスルサスペンションRsのうちトーションビーム式サスペンションが適用されている。トーションビーム式サスペンションにおけるビーム33の左右両端部に設けられた取付部34,34に、それぞれユニット支持部材3が固定されている。図示しないが、後輪のサスペンション形式として、マルチリンク式サスペンション機構など、他のサスペンション機構に、操舵機能付ハブユニット1のユニット支持部材3を固定してもよい。
<Installation location of
As shown in FIGS. 1 and 8, the
<ハブユニット本体2について>
図1および図3に示すように、ハブユニット本体2は、後輪9Rを支持するハブベアリング15と、アウターリング16と、操舵力受け部であるアーム部17とを備える。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、車体側の部材と後輪9Rとを繋ぐ役目をしている。
<About
As shown in FIGS. 1 and 3, the hub unit
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。ハブフランジ18aaに、後輪9R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。
In the illustrated example, the hub bearing 15 is an angular contact ball bearing in which the
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。
ブレーキは、ブレーキロータ21aと、図示外のブレーキキャリパとを有する。このブレーキキャリパは、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に取付けられる。
The
The brake has a
<回転許容支持部品およびユニット支持部材について>
図3に示すように、各回転許容支持部品である転がり軸受4として、この例ではテーパころ軸受が適用されている。転がり軸受4は、取付軸部16bの外周に嵌合された内輪と、ユニット支持部材3に嵌合された外輪と、内外輪間に介在する複数の転動体とを有する。上下の転がり軸受4,4はホイール9a内に位置するように設けられている。ユニット支持部材3の上下の部分には、それぞれ外輪4bを嵌合固定する嵌合孔が形成され、各嵌合孔に外輪4bが嵌合固定されている。前記各嵌合孔は、転舵軸心Aに同軸に設けられる。
<Rotation allowable support parts and unit support members>
As shown in FIG. 3, as the rolling
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。前記内輪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、前記内輪の端面に押圧力を付与することで、各転がり軸受4にそれぞれ予圧を与えている。これにより各転がり軸受4の剛性を高め得る。車両の重量がこのハブユニット1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。このため、この操舵機能付ハブユニット1は操舵装置としての剛性を確保することができる。なお、転がり軸受4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。
Each mounting
図1および図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、ブレーキキャリパ取付部22に例えば溶接、ボルト等により固定またはブレーキキャリパ取付部22に一体に設けられている。このアーム部17は、ブレーキキャリパ取付部22のインボード側端面からインボード側に所定長さ突出する。ユニット支持部材3およびサスペンションの取付部34には、アーム部17のインボード側への突出を許し且つアーム部17との干渉を防止する孔3a,34aが形成されている。このアーム部17は、前記ボールジョイントBjを介して、操舵用アクチュエータ5の直動出力部である出力ロッド25aに回転自在に連結されている。操舵用アクチュエータ5の出力ロッド25aを進退することで、ハブユニット本体2が転舵軸心A回りに回転、つまり操舵させられる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
<操舵用アクチュエータ5>
ハブユニット本体2に対し操舵用アクチュエータ5を別体とすることで、ハブベアリング15のハブ輪部18aに図示外のドライブシャフトを配置できるため、この操舵機能付ハブユニット1を後輪駆動車にも搭載可能となる。
この例の操舵用アクチュエータ5は、アクチュエータ本体が車両の前後方向に延びるように、前記ブラケットBkにアクチュエータ本体の一側面が固定されている。操舵用アクチュエータ5は、モータ26と直動機構25とを備えるが、モータ26の回転出力を減速する図示外の減速機を介在させてもよい。モータ26は、例えば永久磁石型同期モータとされるが、直流モータまたは誘導モータであってもよい。
<
By separating the
In the
直動機構25は、モータ26の正逆の回転出力を出力ロッド25aの往復直線動作に変換する。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であるため、タイヤ9bからの逆入力の防止効果を高め得る。
The
<作用効果>
以上説明した操舵機能付ハブユニット1によれば、後輪9R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回りに自由に回転させることができる。よって、最適な操舵角度を採ることが可能となり、例えば、車両10の走行状況に応じて、後輪9Rの操舵角を任意に制御することができる。例えば、後輪9Rの操舵角を前輪9Fと同じ位相にすると、操舵時に車両10に発生するヨーを抑え、車両10の安定性を高めることができる。さらに、直線走行時にも左右独立で操舵角度を調整することで、車両10の走行安定性を確保することができる。
<Effect>
According to the
操舵用アクチュエータ5は車体(ばね上)10aに配置されているため、ばね下重量を増加することなく、乗り心地への影響を小さくすることができる。また、操舵用アクチュエータ5が車体10aに配置されているため、ばね下に操舵用アクチュエータを配置した場合に比べて、操舵用アクチュエータ5から延びる電力線またはセンサー線などの配線Wr(図2)は屈曲することがないため、配線等を簡易化でき取り回しおよび固定をクランプKp(図2)等を用いて容易に行うことができる。よって、配線等の耐久性を容易に確保し、配線等の固定作業の工数を低減することができる。
Since the
ところで、通常の車両では、後輪は転舵軸を持たず、後輪を操舵するためには足回り構造に転舵軸を新たに設ける必要がある。この操舵機能付ハブユニット1は、ハブユニット本体2を車輪回転軸とは異なる転舵軸心A回りに回転自在に支持するユニット支持部材3を備え、ハブユニット本体2を操舵用アクチュエータ5によって、転舵軸心A回りに回転駆動させることが可能である。これにより、車両10の足回り構造等を大幅に変更することなく既存の車両10に操舵機能付ハブユニット1を容易に設置することができるうえ、組立時の調整工数等を低減することができる。また操舵機能付ハブユニット1を取り付けるだけで剛性を確保したまま、簡単な構造でハブユニット本体2に取り付けられたタイヤ9bの操舵角を左右独立して任意に変更することができる。
By the way, in a normal vehicle, the rear wheels do not have a steering shaft, and in order to steer the rear wheels, it is necessary to newly provide a steering shaft in the suspension structure. The
ハブユニット本体2は、転舵軸心A回りに回転自在なように、上下二箇所で転がり軸受4,4を介してユニット支持部材3に支持され、上下の転がり軸受4,4が後輪9Rのホイール9a内に位置する。このため、高剛性で且つ小型化を図ることができる操舵機能付ハブユニット1を車両10に容易に装備することができる。したがって、既存の車両10に操舵機能付ハブユニット1を容易に装備し得ることから、この操舵機能付ハブユニット1の汎用性を高めることができる。
The hub unit
<他の実施形態について>
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。
<About other embodiments>
In the following description, the same reference numerals will be given to the parts corresponding to the matters previously described in each embodiment, and duplicate description will be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described above unless otherwise specified. It produces the same action and effect from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the combinations of the embodiments can be partially combined as long as the combination does not cause any trouble.
図4〜図7に示すように、各操舵用アクチュエータ5は、それぞれアクチュエータ本体が車両の左右方向に延びるように車体(ばね上)10aに配置されてもよい。左後輪用の操舵用アクチュエータ5は、ビーム33の上方で車体10aの左側部に設けられ、且つ出力ロッド25aがアウトボード側に向くように配置されている。右後輪用の操舵用アクチュエータ5は、ビーム33の上方で車体10aの右側部に設けられ、且つ出力ロッド25aがアウトボード側に向くように配置されている。
As shown in FIGS. 4 to 7, each steering
この例のアーム部17は、外輪19の外周の一部またはアウターリング16の外周の一部に一体に設けられ、基端から車両前方に向けて所定長さ突出する。外輪19の外周の一部またはアウターリング16の外周の一部に、アーム部17を溶接、ボルト等により固定してもよい。このアーム部17は、ボールジョイントBjを介して、操舵用アクチュエータ5の直動出力部である出力ロッド25aに回転自在に連結されている。前記のようにアーム部17が車両前方に向けて突出するように配置されているため、ユニット支持部材3およびサスペンションの取付部34に、アーム部17との干渉等を防止する孔は形成されていない。
The
この構成によると、車体10aの空きスペースに操舵用アクチュエータ5を設置することが可能となることから、前述の実施形態よりもさらに車両側の構造の変更を低減し得る。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
According to this configuration, since the
図9および図10に示すように、1つの操舵用アクチュエータ5で左右の後輪9R,9Rを操舵してもよい。この操舵用アクチュエータ5は、アクチュエータ本体が車両の左右方向に延びるように車体(ばね上)10aの車幅方向中間付近に配置されている。1つの前記アクチュエータ本体から左右の出力ロッド25a,25aがそれぞれアウトボード側に向くように配置されている。
1つの操舵用アクチュエータ5で左右の後輪9R,9Rを操舵する場合、2つの操舵用アクチュエータで左右の後輪を操舵する構成よりも部品点数を低減でき、構造を簡単化することができる。但し、この場合は、左右の後輪9R,9Rを同相で操舵角度を制御することになる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
As shown in FIGS. 9 and 10, one
When the left and right
図11に示すように、操舵用アクチュエータ5が後輪サスペンションのばね上部Rsaに固定されてもよい。このばね上部Rsaは車体10aに固定される。
As shown in FIG. 11, the
<操舵システムについて>
図2に示すように、操舵システムは、実施形態に係る操舵機能付ハブユニット1と、この操舵機能付ハブユニット1の操舵用アクチュエータ5を制御する制御装置29とを備える。制御装置29は、操舵制御部30と、アクチュエータ駆動制御部31とを有する。図2および図8、図10に示すように、運転者はハンドルによって前輪9Fの舵角を操作するが、上位制御部32ではハンドルである操舵入力部11aの操作角に応じ、さらに車両10の状況などを加味して算出した左右の後輪9R,9Rの操舵角指令信号を出力する。操舵制御部30は、上位制御部32から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。
<About the steering system>
As shown in FIG. 2, the steering system includes a
上位制御部32は操舵制御部30の上位の制御手段であり、上位制御部32として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニット(Vehicle Control Unit,略称VCU)が適用される。なお操舵用アクチュエータ5から配線Wrを介して接続されるECUを、前記VCUに統合して設けてもよいし、前記VCUとは別に独立して設けてもよい。
The
アクチュエータ駆動制御部31は、操舵制御部30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31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31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、ユニット支持部材3に対するハブユニット本体2の角度を変化させて後輪9Rの操舵角を任意に変更することができる。車両10の走行条件に応じて、後輪9Rの操舵角を変更できるため、車両10の運動性能および燃費向上を図ることが可能となる。
The actuator
操舵システムは、運転者のハンドル操作に代えて、図示外の自動運転装置、運転支援装置の指令等によって操舵用アクチュエータ5,5を動作させてもよい。
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。
Instead of operating the steering wheel of the driver, the steering system may operate the
Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1…操舵機能付ハブユニット、2…ハブユニット本体、3…ユニット支持部材、4…転がり軸受、5…操舵用アクチュエータ、9R…後輪、9a…ホイール、10…車両、10a…車体、15…ハブベアリング、25…直動機構、25a…出力ロッド、26…モータ、29…制御装置、30…操舵制御部、31…アクチュエータ駆動制御部、A…転舵軸心、Bj…ボールジョイント、Rs…リジッドアクスルサスペンション(後輪サスペンション)、Rsa…ばね上部
1 ... Hub unit with steering function, 2 ... Hub unit body, 3 ... Unit support member, 4 ... Rolling bearing, 5 ... Steering actuator, 9R ... Rear wheel, 9a ... Wheel, 10 ... Vehicle, 10a ... Body, 15 ... Hub bearing, 25 ... linear motion mechanism, 25a ... output rod, 26 ... motor, 29 ... control device, 30 ... steering control unit, 31 ... actuator drive control unit, A ... steering axis, Bj ... ball joint, Rs ... Rigid axle suspension (rear wheel suspension), Rsa ... Spring upper part
Claims (7)
前記後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、
車体に設置された後輪サスペンションのばね下部に設けられ、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させる操舵用アクチュエータと、
を備え、
前記操舵用アクチュエータが、前記車体または前記後輪サスペンションのばね上部に配置されている操舵機能付ハブユニット。 A hub unit with a steering function that steers the rear wheels.
A hub unit body having a hub bearing that supports the rear wheels, and
A unit support member provided under the spring of the rear wheel suspension installed on the vehicle body and rotatably supporting the hub unit body around the center of the steering axis extending in the vertical direction.
A steering actuator that rotationally drives the hub unit body around the steering axis, and
With
A hub unit with a steering function in which the steering actuator is arranged above the spring of the vehicle body or the rear wheel suspension.
A vehicle in which the rear wheels are supported by using the hub unit with a steering function according to any one of claims 1 to 5, and the rear wheel suspension is a torsion beam type suspension.
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