JP2021146964A - Steering function-equipped hub unit and vehicle including the same - Google Patents

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Abstract

To provide a steering function-equipped hub unit which has the steering function of steering a rear wheel, and which enables the improvement of running stability and so on; and to provide a vehicle including the same.SOLUTION: A steering function-equipped hub unit includes: a hub unit body which has a hub bearing 15 for supporting a rear wheel 9R; a unit support member 3 which is provided on a rear wheel suspension and rotatably supports the hub unit body around a turning shaft center extending in a vertical direction; and a steering actuator 5 which rotationally drives the hub unit body around the turning shaft center. An intersection point Pt of a turning axis and a road surface is arranged, as viewed from the upper side of a vehicle, behind the line of action of cornering force at a maximum rear wheel sideslip angle which does not cause the slip of the rear wheel 9R.SELECTED DRAWING: Figure 11

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、操舵機能付ハブユニットの転舵軸と路面との交点と、タイヤ接地点の位置関係を調整することにより、走行安定性の向上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, the positional relationship between the intersection of the steering shaft of the hub unit with the steering function and the road surface and the tire contact point. It relates to a technology for improving running stability and safety by adjusting.

特許文献1では、トーションビーム式サスペンションにおいて、トレーリングアームとビームの間、およびトレーリングアームとホイールセンタの間でホイールセンタよりも後方に、剛性の低いブッシュを設ける。これにより、車輪に横力が入力された際に旋回外輪がトーイン状態となり、走行安定性および操縦安定性が向上する。 In Patent Document 1, in a torsion beam suspension, a bush having low rigidity is provided between the trailing arm and the beam and between the trailing arm and the wheel center behind the wheel center. As a result, when a lateral force is applied to the wheels, the turning outer ring is in a toe-in state, and running stability and steering stability are improved.

特許文献2は、車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット内に転舵軸が設けられた装置であり、前輪のキングピン軸の接地点、前記装置の転舵軸接地点、およびタイヤの接地点が概ね一致することを特徴とする。 Patent Document 2 is a device in which a steering shaft is provided in a hub unit having a hub bearing that supports wheels, and is a grounding point of a kingpin shaft of a front wheel, a grounding point of the steering shaft of the device, and a grounding point of a tire. Is characterized in that they generally match.

特開2016−179757号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-179757 特開2019−6226号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-6226

特許文献1は、横力作用時に車輪をトーイン状態とするために剛性の低いブッシュを採用しているが、ブッシュを設けない従来の構成と比べてロール剛性が低くなり、操舵応答性および乗り心地が悪化する。 Patent Document 1 employs a bush having low rigidity in order to bring the wheel into a toe-in state when a lateral force is applied, but the roll rigidity is low as compared with the conventional configuration in which the bush is not provided, and steering response and riding comfort are obtained. Get worse.

特許文献2のハブユニットは、車両の旋回時等において、部材の変形等により操舵角の検出値に微小な誤差が生じる可能性がある。但し、ハブユニットを前輪に搭載し、キングピン軸の接地点、ハブユニットの転舵軸接地点、およびタイヤの接地点が一致していれば、キングピン軸回りの回転等で誤差が相殺されるため、車両の挙動が乱れるおそれはない。
一方、特許文献2のようなハブユニットを後輪に搭載する場合は、タイヤはハブユニットの転舵軸のみを中心に回転するため、検出値の誤差による車両の挙動への影響が大きい。
In the hub unit of Patent Document 2, there is a possibility that a minute error may occur in the detected value of the steering angle due to deformation of the member or the like when the vehicle is turning. However, if the hub unit is mounted on the front wheels and the grounding point of the kingpin shaft, the grounding point of the steering shaft of the hub unit, and the grounding point of the tire match, the error will be offset by the rotation around the kingpin shaft. , There is no risk of the behavior of the vehicle being disturbed.
On the other hand, when the hub unit as in Patent Document 2 is mounted on the rear wheels, the tires rotate only around the steering shaft of the hub unit, so that the error of the detected value has a large influence on the behavior of the vehicle.

また、特許文献2によれば、前輪に搭載したハブユニットにおいて、キングピン軸の接地点、ハブユニットの転舵軸接地点、およびタイヤの接地点が一致しない場合、キングピン軸回りの回転とハブユニットの転舵軸回りの回転が同時に発生すると、タイヤに横方向のすべりが生じる。
一方、特許文献2のようなハブユニットを後輪に搭載する場合は、タイヤはハブユニットの転舵軸のみを中心に回転するため、タイヤに横方向のすべりは発生しない。そのため、ハブユニットの転舵軸接地点とタイヤの接地点が一致しない構造としても問題ない。
Further, according to Patent Document 2, when the grounding point of the kingpin shaft, the grounding point of the steering shaft of the hub unit, and the grounding point of the tire do not match in the hub unit mounted on the front wheel, the rotation around the kingpin shaft and the hub unit When the rotation around the steering axis of the tire occurs at the same time, the tire slips in the lateral direction.
On the other hand, when the hub unit as in Patent Document 2 is mounted on the rear wheels, the tire rotates only around the steering shaft of the hub unit, so that the tire does not slip in the lateral direction. Therefore, there is no problem even if the structure does not match the grounding point of the steering shaft of the hub unit and the grounding point of the tire.

この発明の目的は、後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットにおいて、走行安定性の向上等を図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 provide a hub unit with a steering function for steering rear wheels, a hub unit with a steering function capable of improving running stability, 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、後輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、
後輪サスペンションに設けられ、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、前記後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットであって、
前記転舵軸と路面との交点が、前記後輪の滑りを生じない最大の後輪横すべり角におけるコーナリングフォースの作用線よりも、車両上方から見て後方に配置される。
The hub unit with steering function of the present invention includes a hub unit body having a hub bearing that supports the rear wheels, and a hub unit body.
A unit support member provided on the rear wheel suspension that rotatably supports the hub unit body around the steering axis extending in the vertical direction.
A steering actuator that rotationally drives the hub unit body around the steering axis, and
A hub unit with a steering function that steers the rear wheels.
The intersection of the steering shaft and the road surface is arranged behind the line of action of the cornering force at the maximum rear wheel side slip angle at which the rear wheels do not slip.

この構成によると、このハブユニットの転舵軸と路面との交点が、後輪の滑りを生じない最大の後輪横すべり角におけるコーナリングフォースの作用線よりも、車両上方から見て後方に配置される。このため、車両の旋回により後輪にコーナリングフォースが作用すると、旋回外輪はトーイン方向に、旋回内輪はトーアウト方向に操舵させる力のモーメントが発生する。このとき、旋回内輪に対し、旋回外輪の方がコーナリングフォースが大きく、より力のモーメントが大きくなる。したがって、後輪に転舵軸を設けた車両の受動的な走行安定性を改善することができる。前記受動的な走行安定性とは、制御則等に従って積極的に後輪を操舵した場合の走行安定性と異なり、後輪を意図的に操舵しない場合、つまり、足回りの剛性またはガタ等によってタイヤ角度が変化した場合の走行安定性を指す。 According to this configuration, the intersection of the steering axis of the hub unit and the road surface is located behind the line of action of the cornering force at the maximum rear wheel side slip angle that does not cause the rear wheels to slip. NS. Therefore, when the cornering force acts on the rear wheels due to the turning of the vehicle, a moment of force is generated to steer the turning outer wheels in the toe-in direction and the turning inner wheels in the toe-out direction. At this time, the cornering force of the turning outer ring is larger than that of the turning inner ring, and the moment of force is larger. Therefore, it is possible to improve the passive running stability of a vehicle provided with a steering shaft on the rear wheels. The passive running stability is different from the running stability when the rear wheels are actively steered according to a control rule or the like, and is different from the running stability when the rear wheels are not intentionally steered, that is, depending on the rigidity of the suspension or the backlash. It refers to running stability when the tire angle changes.

前記転舵軸と路面との交点が、前記後輪の接地点よりも、車両上方から見て外側であってもよい。
この構成によると、車両の制動時には、制動力により左右の後輪を共にトーイン方向に操舵させる力のモーメントが発生する。これにより、後輪の支持剛性が小さい場合でも、走行安定性を維持または向上することができる。
The intersection of the steering shaft and the road surface may be outside the ground contact point of the rear wheels when viewed from above the vehicle.
According to this configuration, when braking the vehicle, a moment of force is generated by the braking force to steer both the left and right rear wheels in the toe-in direction. As a result, running stability can be maintained or improved even when the support rigidity of the rear wheels is small.

前記転舵軸が車両の前後方向に傾きを有してもよい。この場合、転舵軸と路面との交点と、タイヤ接地点との位置関係を容易に且つ確実に調整することができる。 The steering shaft may be tilted in the front-rear direction of the vehicle. In this case, the positional relationship between the intersection of the steering shaft and the road surface and the tire contact point can be easily and surely adjusted.

前記操舵用アクチュエータは、モータと、このモータの回転を減速する減速機と、この減速機の回転出力を直進運動に変換する直動機構とを有してもよい。このように直動機構が減速機の回転出力を直進運動に変換することで、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 may include a motor, a speed reducer that reduces the rotation of the motor, and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the speed reducer into linear motion. In this way, the linear motion mechanism converts the rotational output of the speed reducer into a linear motion, so that the hub unit main body is rotationally driven around the center of the steering axis to be steered.

前記直動機構は、台形ねじを用いた送りねじ機構であってもよい。この場合、台形ねじのいわゆるセルフロック機能によりタイヤからの逆入力の防止効果を高めることができる。 The linear motion mechanism may be a feed screw mechanism using a trapezoidal thread. In this case, the so-called self-locking function of the trapezoidal thread can enhance the effect of preventing reverse input from the tire.

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 bearings at two upper and lower positions so as to be rotatable around the steering axis center, and the upper and lower bearings are located in the wheels of the rear wheels. May be good. 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リジッドアクスルサスペンションである。この構成によると、リジッドアクスルサスペンションに、操舵機能付ハブユニットのユニット支持部材を設けることで、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 rigid axle suspension. According to this configuration, by providing the rigid axle suspension with the unit support member of the hub unit with steering function, the hub unit with steering function can be easily installed without major structural changes.

この発明の操舵機能付ハブユニットは、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、後輪サスペンションに設けられ、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、前記後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットであって、前記転舵軸と路面との交点が、前記後輪の滑りを生じない最大の後輪横すべり角におけるコーナリングフォースの作用線よりも、車両上方から見て後方に配置される。このため、後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットにおいて、走行安定性の向上等を図ることができる。 The hub unit with a steering function of the present invention is provided on a hub unit main body having a hub bearing for supporting the rear wheels and a rear wheel suspension, and the hub unit main body is rotatably supported around a steering axis extending in the vertical direction. A hub unit with a steering function for steering the rear wheels, comprising a unit support member for steering and a steering actuator for rotationally driving the hub unit main body around the steering shaft center, wherein the steering shaft and the road surface are used. The intersection with the vehicle is arranged behind the line of action of the cornering force at the maximum rear wheel side slip angle at which the rear wheels do not slip. Therefore, in the hub unit with a steering function that steers the rear wheels, it is possible to improve the running stability and the like.

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、後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットにおいて、走行安定性の向上等を図ることができる。 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, in the hub unit with a steering function that steers the rear wheels, it is possible to improve the running stability and the like.

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リジッドアクスルサスペンションであるため、後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットにおいて、走行安定性の向上等を図ることができる。 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 since the rear wheel suspension is a rigid axle suspension, the rear wheels are steered. In the hub unit with a steering function, it is possible to improve the running stability and the like.

この発明の第1の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットの車載搭載時の全体の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole appearance when the hub unit with a steering function which concerns on 1st Embodiment of this invention is mounted on a vehicle. 同操舵機能付ハブユニットおよびその周辺の構成を示す水平断面図である。It is a horizontal cross-sectional view which shows the structure of the hub unit with a steering function and its periphery. 同操舵機能付ハブユニットの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance of the hub unit with a steering function. 同操舵機能付ハブユニットの側面図である。It is a side view of the hub unit with a steering function. 同操舵機能付ハブユニットの平面図である。It is a top view of the hub unit with the steering function. 図4のVI - VI線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line VI --VI of FIG. 同操舵機能付ハブユニットの車載搭載時の側面図である。It is a side view when the hub unit with a steering function is mounted on a vehicle. 同操舵機能付ハブユニットの車載搭載時の部分平面図である。It is a partial plan view when the hub unit with a steering function is mounted on a vehicle. 車両の旋回時に作用するコーナリングフォース等を示す図である。It is a figure which shows the cornering force which acts when the vehicle turns. 転舵軸と路面との交点と、コーナリングフォースの作用線との位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the positional relationship between the intersection of a steering shaft and a road surface, and the action line of a cornering force. 転舵軸と路面の交点と、タイヤ接地点との位置関係を示す操舵機能付ハブユニット等の側面図である。It is a side view of the hub unit with a steering function which shows the positional relationship between the intersection of a steering shaft and a road surface, and a tire contact point. 転舵軸と路面の交点と、タイヤ接地点との位置関係を示す操舵機能付ハブユニット等の側面図である。It is a side view of the hub unit with a steering function which shows the positional relationship between the intersection of a steering shaft and a road surface, and a tire contact point. 旋回時に旋回外輪がトーインとなる、転舵軸と路面の交点の領域を表す図である。It is a figure which shows the region of the intersection of a steering shaft and a road surface where a turning outer ring becomes toin at the time of turning. 旋回時かつ制動時に旋回外輪がトーインとなる、転舵軸と路面の交点の領域を表す図である。It is a figure which shows the region of the intersection of a steering shaft and a road surface where a turning outer ring becomes toin at the time of turning and braking. いずれかの操舵機能付ハブユニットを備えた車両の模式平面図である。It is a schematic plan view of the vehicle provided with any of the hub units with a steering function.

[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15と共に説明する。
図15に示すように、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9R,9Rを各輪独立して操舵する機能を有し、前輪操舵付きの車両10の後輪9R,9Rに適用される。操舵機能付ハブユニット1は、この転舵軸と路面との交点(以下、「転舵軸接地点」)と、タイヤ接地点の位置関係を調整することにより、走行安定性の向上と安全性の向上を図る。
[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 15.
As shown in FIG. 15, the hub unit 1 with a steering function according to the embodiment has a function of independently steering the left and right rear wheels 9R and 9R, and the rear wheels 9R of the vehicle 10 with front wheel steering. Applies to 9R. The hub unit 1 with a steering function improves running stability and safety by adjusting the positional relationship between the intersection of the steering shaft and the road surface (hereinafter, "steering shaft grounding point") and the tire grounding point. To improve.

<操舵機能付ハブユニットの概略構造>
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軸受4と、操舵用アクチュエータ5とを備える。図15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 FIG. 3, the hub unit 1 with a steering function includes a hub unit main body 2, a unit support member 3, a bearing 4 which is a rotation allowable support component, and a steering actuator 5. As shown in FIG. 15, the vehicle 10 equipped with the hub unit 1 with a steering function steers the left and right front wheels 9F and 9F by operating the steering wheel and the like, and also steers the left and right rear wheels 9R and 9R at a minute angle (about ± 5 deg). ) It can be steered independently. However, in the hub unit 1 with a steering function, depending on the demand of vehicle control, not only the minute angle but also a relatively large angle such as 10 ° to 20 ° may be taken individually for the left and right wheels.

図5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。ユニット支持部材3のインボード側に、操舵用アクチュエータ5が設けられる。操舵機能付ハブユニット1(図15)を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央側をインボード側という。 As shown in FIG. 5, the hub unit main body 2 is provided on the outboard side of the unit support member 3. A steering actuator 5 is provided on the inboard side of the unit support member 3. With the hub unit 1 with steering function (FIG. 15) mounted on the vehicle, the outside of the vehicle in the vehicle width direction is referred to as the outboard side, and the center side of the vehicle in the vehicle width direction is referred to as the inboard side.

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とはジョイント部8により連結されている。通常、このジョイント部8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。
図6に示すように、ハブユニット本体2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。
The hub unit main body 2 and the output rod 25a of the steering actuator 5 are connected by a joint portion 8. Normally, boots (not shown) are attached to the joint portion 8 for waterproof and dustproof purposes.
As shown in FIG. 6, the hub unit main body 2 is supported by the unit support member 3 via bearings 4 and 4 at two upper and lower positions so as to be rotatable around the steering axis A extending in the vertical direction. .. The steering axis A is an axis different from the rotation axis O of the rear wheel 9R. The rear wheel 9R includes a wheel 9a and a tire 9b.

<ユニット支持部材3の設置箇所>
図1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。図7および図8に示すように、トーションビーム式サスペンションにおける車体取付部35が車体に支持されている。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 unit support member 3>
As shown in FIG. 1, the unit support member 3 is fixed to the rigid axle suspension Rs, which is the rear wheel suspension in the vehicle 10. In this example, the torsion beam type suspension of the rigid axle suspension Rs is applied. As shown in FIGS. 7 and 8, the vehicle body mounting portion 35 in the torsion beam suspension is supported by the vehicle body. The unit support members 3 are fixed to the mounting portions 34 and 34 provided at both left and right ends of the beam 33 in the torsion beam type suspension, respectively. Although not shown, as a rear wheel suspension type, the unit support member 3 of the hub unit 1 with a steering function may be fixed to another suspension mechanism such as a multi-link suspension mechanism.

<ハブユニット本体2について>
図2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 hub unit body 2>
As shown in FIG. 2, the hub unit main body 2 includes a hub bearing 15 that supports the rear wheels 9R, an outer ring 16, and an arm portion 17 that is a steering force receiving portion. The hub bearing 15 has an inner ring 18, an outer ring 19, and a rolling element 20 such as a ball interposed between the inner and outer rings 18 and 19, and serves to connect a member on the vehicle body side and the rear wheel 9R. ..

図6に示すように、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。図2に示すように、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。 As shown in FIG. 6, in the illustrated example, the hub bearing 15 is an angular contact ball bearing in which the outer ring 19 is a fixed wheel, the inner ring 18 is a rotating wheel, and the rolling elements 20 are in a double row. The inner ring 18 has a hub ring portion 18a having a hub flange 18aa and forming a raceway surface on the outboard side, and an inner ring portion 18b forming a raceway surface on the inboard side. As shown in FIG. 2, the wheel 9a of the rear wheel 9R is bolted to the hub flange 18aa in a state of overlapping with the brake rotor 21a. The inner ring 18 rotates around the rotation axis O.

図6に示すように、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。
図2に示すように、ブレーキ21は、ブレーキロータ21aと、ブレーキキャリパ21bとを有する。ブレーキキャリパ21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(図4)に取付けられる。
As shown in FIG. 6, the outer ring 16 has a ring portion 16a fitted to the outer peripheral surface of the outer ring 19 and a trunnion shaft-shaped mounting shaft portion provided so as to project vertically from the outer circumference of the ring portion 16a. It has 16b and 16b. Each mounting shaft portion 16b is provided coaxially with the steering shaft center A.
As shown in FIG. 2, the brake 21 has a brake rotor 21a and a brake caliper 21b. The brake caliper 21 is attached to the upper and lower brake caliper mounting portions 22 (FIG. 4) formed by integrally projecting from the outer ring 19 in an arm shape.

<回転許容支持部品およびユニット支持部材について>
図6に示すように、各回転許容支持部品である軸受4は転がり軸受が適用され、転がり軸受として、この例では、テーパころ軸受が適用されている。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、それぞれ嵌合孔が形成され、各嵌合孔に前記外輪が嵌合固定されている。前記各嵌合孔は、前記転舵軸心Aに同軸に設けられる。
<Rotation allowable support parts and unit support members>
As shown in FIG. 6, a rolling bearing is applied to the bearing 4, which is each rotation allowable support component, and a tapered roller bearing is applied as the rolling bearing in this example. The bearing 4 has an inner ring fitted to the outer periphery of the mounting shaft portion 16b, an outer ring fitted to the unit support member 3, and a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings. The upper and lower bearings 4 and 4 are provided so as to be located in the wheel 9a. Fitting holes are formed in the upper and lower portions of the unit support member 3, and the outer ring is fitted and fixed in each fitting hole. Each of the fitting holes is provided coaxially with the steering axis A.

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、各軸受4にそれぞれ予圧を与えている。これにより各軸受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、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 shaft portion 16b of the outer ring 16 is formed so that a female screw portion extends in the radial direction, and a bolt 23 screwed into the female screw portion is provided. A disk-shaped pressing member 24 is interposed on the end surface of the inner ring, and a pressing force is applied to the end surface of the inner ring by a bolt 23 screwed into the female thread portion to give a preload to each bearing 4. .. Thereby, the rigidity of each bearing 4 can be increased. Even if the weight of the vehicle acts on the hub unit 1, the initial preload is set so as not to come off. Therefore, the hub unit 1 with a steering function can secure the rigidity as a steering device. The bearing 4 is not limited to the tapered roller bearing, and an angular contact ball bearing can also be used depending on the usage conditions such as the maximum load. In that case as well, a preload can be applied in the same manner as described above.

図2に示すように、アーム部17は、ハブベアリング15の外輪19に補助的な操舵力を与える作用点となる部位であり、外輪19の外周の一部に一体に半径方向外方に突出する。このアーム部17は、ジョイント部8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が進退することで、ハブベアリング15が転舵軸心A回りに回転、つまり操舵させられる。 As shown in FIG. 2, the arm portion 17 is a portion serving as an action point for applying an auxiliary steering force to the outer ring 19 of the hub bearing 15, and protrudes outward in the radial direction integrally with a part of the outer circumference of the outer ring 19. do. The arm portion 17 is rotatably connected to an output rod 25a, which is a linear output portion of the steering actuator 5, via a joint portion 8. By advancing and retreating the output rod 25a of the steering actuator 5, the hub bearing 15 is rotated around the steering axis A, that is, steered.

<操舵用アクチュエータ5>
操舵用アクチュエータ5は、ハブユニット本体2を転舵軸心A回りに回転駆動させる。操舵用アクチュエータ5は、モータ26と、モータ26の回転を減速する減速機27と、この減速機27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とを備える。モータ26は、例えば永久磁石型同期モータとされるが、直流モータであっても、誘導モータであってもよい。
<Steering actuator 5>
The steering actuator 5 rotationally drives the hub unit main body 2 around the steering axis A. The steering actuator 5 includes a motor 26, a speed reducer 27 that reduces the rotation of the motor 26, and a linear motion mechanism 25 that converts the forward and reverse rotation outputs of the speed reducer 27 into a reciprocating linear operation of the output rod 25a. .. The motor 26 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor, but may be a DC motor or an induction motor.

減速機27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。減速機27は、ドライブプーリ27a,ドリブンプーリ27bと、ベルト27cとを有する。モータ26のモータ軸にドライブプーリ27aが結合され、直動機構25にドリブンプーリ27bが設けられている。このドリブンプーリ27bは、前記モータ軸に平行に配置されている。モータ26の駆動力は、ドライブプーリ27aからベルト27cを介してドリブンプーリ27bに伝達される。前記各ドライブプーリ27a,ドリブンプーリ27bとベルト27cとで、巻き掛け式の減速機27が構成される。 As the speed reducer 27, a winding type transmission mechanism such as a belt transmission mechanism or a gear train or the like can be used, and the belt transmission mechanism is used in the example of FIG. The speed reducer 27 has a drive pulley 27a, a driven pulley 27b, and a belt 27c. A drive pulley 27a is coupled to the motor shaft of the motor 26, and a driven pulley 27b is provided in the linear motion mechanism 25. The driven pulley 27b is arranged parallel to the motor shaft. The driving force of the motor 26 is transmitted from the drive pulley 27a to the driven pulley 27b via the belt 27c. The drive pulley 27a, the driven pulley 27b, and the belt 27c form a winding type speed reducer 27.

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Ts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Tsの滑りねじを用いた送りねじ機構を備えるため、タイヤ9bからの逆入力の防止効果を高め得る。モータ26、減速機27および直動機構25を備えた操舵用アクチュエータ5は、準組立品として組み立てられてケース6bにボルト等により着脱自在に取り付けられる。なおモータ26の駆動力を、減速機を介さず直接直動機構25へ伝達する機構も可能である。 As the linear motion mechanism 25, a feed screw mechanism such as a slide screw or a ball screw, a rack and pinion mechanism, or the like can be used. In this example, a feed screw mechanism using a slide screw of a trapezoidal thread Ts is used. Since the linear motion mechanism 25 includes a feed screw mechanism using the sliding screw of the trapezoidal thread Ts, the effect of preventing reverse input from the tire 9b can be enhanced. The steering actuator 5 provided with the motor 26, the speed reducer 27, and the linear motion mechanism 25 is assembled as a semi-assembly and is detachably attached to the case 6b with bolts or the like. A mechanism that directly transmits the driving force of the motor 26 to the linear motion mechanism 25 without going through a speed reducer is also possible.

<その他の機構的構成>
図3に示すように、ケース6bは、ユニット支持部材3の一部として、ユニット支持部材本体3Aに一体に形成されている。ケース6bは有底筒状に形成され、モータ26を支持するモータ収容部と、直動機構25を支持する直動機構収容部が設けられている。前記モータ収容部には、モータ26をケース内所定位置に支持する嵌合孔が形成されている。前記直動機構収容部には、直動機構25をケース内所定位置に支持する嵌合孔、および、出力ロッド25aの進退を許す貫通孔等が形成されている。
<Other mechanical configurations>
As shown in FIG. 3, the case 6b is integrally formed with the unit support member main body 3A as a part of the unit support member 3. The case 6b is formed in a bottomed cylindrical shape, and is provided with a motor accommodating portion for supporting the motor 26 and a linear motion mechanism accommodating portion for supporting the linear motion mechanism 25. The motor accommodating portion is formed with a fitting hole that supports the motor 26 at a predetermined position in the case. The linear motion mechanism accommodating portion is formed with a fitting hole that supports the linear motion mechanism 25 at a predetermined position in the case, a through hole that allows the output rod 25a to move forward and backward, and the like.

<旋回時に車輪に働くコーナリングフォース>
一般的に車両が旋回する場合、車両およびタイヤは横すべり角を持ち、タイヤには各輪の進行方向に垂直な方向にコーナリングフォースが働く。例えば、車両が左方向に旋回する場合の横すべり角とコーナリングフォースは図9のように表される。図9において、F、βはそれぞれコーナリングフォース、横すべり角であり、添字のFL、FR、RL、RRはそれぞれ左前輪、右前輪、左後輪、右後輪を示している。図10についても同様である。コーナリングフォースは、通常であればタイヤの横すべり角と垂直荷重に比例するため、旋回内輪よりも垂直荷重の大きい旋回外輪(図9では右側のタイヤ)の方がコーナリングフォースが大きい。
<Cornering force acting on the wheels when turning>
Generally, when the vehicle turns, the vehicle and the tires have a side slip angle, and the tires have a cornering force acting in a direction perpendicular to the traveling direction of each wheel. For example, the side slip angle and cornering force when the vehicle turns to the left are shown as shown in FIG. In FIG. 9, F and β are cornering force and side slip angle, respectively, and the subscripts FL, FR, RL, and RR indicate the left front wheel, the right front wheel, the left rear wheel, and the right rear wheel, respectively. The same applies to FIG. Since the cornering force is normally proportional to the lateral slip angle of the tire and the vertical load, the cornering force of the turning outer ring (the tire on the right side in FIG. 9) having a larger vertical load than that of the turning inner ring is larger.

<モーメントの大きさ>
特に後輪がコーナリングフォースを発生している状態で、転舵軸接地点が、コーナリングフォースの作用線上に位置するタイヤ接地点と一致しない場合、コーナリングフォースによって転舵軸を中心に力のモーメントが発生する。この力のモーメントによってこの発明品である操舵機能付ハブユニットのガタおよび微小変形分だけ、転舵軸を中心としてタイヤが操舵される。
力のモーメントは、コーナリングフォースに比例する。コーナリングフォースは、前述したように垂直荷重に比例するため、旋回内輪よりも旋回外輪の方が大きい。よって、力のモーメントも旋回外輪の方が大きく、操舵量も大きくなる。
<Most of the moment>
Especially when the rear wheels are generating cornering force and the steering shaft grounding point does not coincide with the tire grounding point located on the line of action of the cornering force, the cornering force causes a moment of force around the steering shaft. appear. The moment of this force causes the tire to be steered around the steering shaft by the amount of play and slight deformation of the hub unit with steering function, which is the product of the present invention.
The moment of force is proportional to the cornering force. Since the cornering force is proportional to the vertical load as described above, the turning outer ring is larger than the turning inner ring. Therefore, the moment of force is also larger in the turning outer ring, and the steering amount is also larger.

<モーメントの方向>
例えば、図9のように車両が左方向に旋回している状態、つまり車輪の向きに対して左方向にコーナリングフォースが働いている状態では、コーナリングフォースの作用線Lsよりも後方に転舵軸接地点Ptがある場合は、図10(a)のように鉛直上方から見て反時計回りの力のモーメントが車輪に発生する。逆に、コーナリングフォースの作用線Lsよりも前方に転舵軸接地点Ptがある場合は、図10(b)のように鉛直上方から見て時計回りの力のモーメントが車輪に発生する。図10において、Mはタイヤに発生する力のモーメントを表す。
<Direction of moment>
For example, when the vehicle is turning to the left as shown in FIG. 9, that is, when the cornering force is acting to the left with respect to the direction of the wheels, the steering shaft is behind the action line Ls of the cornering force. When there is a grounding point Pt, a moment of force counterclockwise is generated on the wheel when viewed from above vertically as shown in FIG. 10A. On the contrary, when the steering shaft contact point Pt is located ahead of the cornering force action line Ls, a moment of clockwise force is generated on the wheel when viewed from vertically above as shown in FIG. 10 (b). In FIG. 10, M represents the moment of force generated in the tire.

図10で表されるタイヤ接地点Pwと転舵軸接地点Ptの位置関係を適用した場合の、車両側方から車幅方向に見た後輪の例を図11、図12に示す。図11(a)、図11(b)はそれぞれ図10(a)を適用した場合の左後輪、右後輪である。図12(a)、図12(b)はそれぞれ図10(b)を適用した場合の左後輪、右後輪である。図11、図12のように、転舵軸を車両前方に傾けて、図10のタイヤ接地点Pwと転舵軸接地点Ptの位置関係を実現してもよい。つまり図11の例では、転舵軸が上方に向かうに従って車両前方に傾斜する傾きαを有することで、図10(a)で表されるタイヤ接地点Pwと転舵軸接地点Ptの位置関係を実現し得る。図12の例では、転舵軸が下方に向かうに従って車両前方に傾斜する傾きβを有することで、図10(b)で表されるタイヤ接地点Pwと転舵軸接地点Ptの位置関係を実現し得る。 11 and 12 show examples of the rear wheels viewed from the vehicle side in the vehicle width direction when the positional relationship between the tire contact point Pw and the steering shaft contact point Pt shown in FIG. 10 is applied. 11 (a) and 11 (b) are the left rear wheel and the right rear wheel when FIG. 10 (a) is applied, respectively. 12 (a) and 12 (b) are the left rear wheel and the right rear wheel when FIG. 10 (b) is applied, respectively. As shown in FIGS. 11 and 12, the steering shaft may be tilted forward of the vehicle to realize the positional relationship between the tire contact point Pw and the steering shaft contact point Pt in FIG. That is, in the example of FIG. 11, the positional relationship between the tire ground contact point Pw and the steering shaft ground contact point Pt represented by FIG. Can be realized. In the example of FIG. 12, by having an inclination β that inclines forward of the vehicle as the steering shaft goes downward, the positional relationship between the tire ground contact point Pw and the steering shaft grounding point Pt represented by FIG. It can be realized.

<旋回時に旋回外輪がトーインとなる転舵軸接地点の位置>
以上より、車両が左方向に旋回している状態においては、旋回外輪(右後輪)の転舵軸接地点がコーナリングフォースの作用線よりも後方、つまり前記作用線を含まない作用線よりも後方位置であれば、旋回外輪(右後輪)は、力のモーメントにより、ガタおよび部材の変形に応じて車両上方から見て反時計回りに微小操舵する。旋回外輪がトーイン方向に操舵することで、車両の走行安定性が向上する。
同様に、車両が右方向に旋回している状態についても、旋回外輪(左後輪)の転舵軸接地点がコーナリングフォースの作用線より後方の場合に、旋回外輪がトーイン方向に操舵し、車両の走行安定性が向上する。
<Position of the steering shaft grounding point where the turning outer ring is toe-in when turning>
From the above, when the vehicle is turning to the left, the steering axis grounding point of the turning outer ring (right rear wheel) is behind the action line of the cornering force, that is, from the action line that does not include the action line. In the rear position, the turning outer wheel (right rear wheel) is slightly steered counterclockwise when viewed from above the vehicle according to the backlash and deformation of the member due to the moment of force. By steering the turning outer wheel in the toe-in direction, the running stability of the vehicle is improved.
Similarly, when the vehicle is turning to the right, when the turning shaft grounding point of the turning outer wheel (left rear wheel) is behind the action line of the cornering force, the turning outer ring steers in the toe-in direction. The running stability of the vehicle is improved.

ここで、左右後輪の横すべり角は車両速度および前輪の操舵角度等の走行状況によって変化し、それに伴ってコーナリングフォースの方向も変化する。走行状況に関わらず旋回時に旋回外輪をトーインとするには、最大の横すべり角におけるコーナリングフォースを基準に、そのコーナリングフォースの作用線よりも転舵軸接地点が後方であればよい。最大の横すべり角とは、車両がいわゆるスピンをしない領域の最大値、つまり後輪の滑りを生じない最大の後輪横すべり角であり、タイヤ材質、路面の状況等の条件によって変わるが、一般的な乗用車、ゴムタイヤ、アスファルト路であれば、概ね7〜10°程度である。
以上をまとめると、車両の旋回方向または走行状況に関わらず車両の旋回時に旋回外輪がトーインとなる転舵軸接地点の領域は、図13の斜線部Ldで表される。
Here, the lateral slip angles of the left and right rear wheels change depending on the traveling conditions such as the vehicle speed and the steering angles of the front wheels, and the direction of the cornering force also changes accordingly. In order to make the turning outer ring toe-in when turning regardless of the traveling situation, it is sufficient that the turning shaft contact point is behind the action line of the cornering force with reference to the cornering force at the maximum side slip angle. The maximum side slip angle is the maximum value in the so-called non-spin region of the vehicle, that is, the maximum rear wheel side slip angle that does not cause the rear wheels to slip, and varies depending on conditions such as tire material and road surface conditions, but is generally used. For passenger cars, rubber tires, and asphalt roads, the temperature is about 7 to 10 °.
Summarizing the above, the region of the steering shaft contact point where the turning outer ring becomes toin when the vehicle turns, regardless of the turning direction of the vehicle or the traveling condition, is represented by the shaded portion Ld in FIG.

<制動時のトーイン>
図14の斜線部Ldに示すように、転舵軸接地点の位置を、最大の横すべり角におけるコーナリングフォースの作用線Lsよりも後方で、且つ、タイヤ接地点Pwよりも車両外側とすれば、車両の旋回時に旋回外輪がトーインとなる特性は保持され、さらに、制動時には、車両上方から見て左後輪は時計回りに操舵され、右後輪は反時計回りに操舵される。よって旋回時だけでなく制動時にも後輪がトーインとなり、走行安定性がさらに向上する。
<Toe-in during braking>
As shown in the shaded area Ld of FIG. 14, if the position of the steering shaft contact point is behind the action line Ls of the cornering force at the maximum side slip angle and outside the vehicle contact point Pw, The characteristic that the turning outer wheel is toe-in when the vehicle is turning is maintained, and further, when braking, the left rear wheel is steered clockwise and the right rear wheel is steered counterclockwise when viewed from above the vehicle. Therefore, the rear wheels become toe-in not only when turning but also when braking, further improving running stability.

<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、このハブユニット1の転舵軸接地点Ptが、後輪の滑りを生じない最大の後輪横すべり角におけるコーナリングフォースの作用線Lsよりも、車両上方から見て後方に配置される。このため、車両の旋回により後輪9Rにコーナリングフォースが作用すると、旋回外輪はトーイン方向に、旋回内輪はトーアウト方向に操舵させる力のモーメントが発生する。このとき、旋回内輪に対し、旋回外輪の方がコーナリングフォースが大きく、より力のモーメントが大きくなる。したがって、後輪9Rに転舵軸を設けた車両の受動的な走行安定性を改善することができる。
<Effect>
According to the hub unit 1 with a steering function described above, the steering shaft contact point Pt of the hub unit 1 is more than the action line Ls of the cornering force at the maximum rear wheel side slip angle at which the rear wheels do not slip. It is placed behind when viewed from above. Therefore, when the cornering force acts on the rear wheels 9R due to the turning of the vehicle, a moment of force is generated to steer the turning outer wheels in the toe-in direction and the turning inner wheels in the toe-out direction. At this time, the cornering force of the turning outer ring is larger than that of the turning inner ring, and the moment of force is larger. Therefore, it is possible to improve the passive running stability of the vehicle provided with the steering shaft on the rear wheel 9R.

さらにハブユニット1の転舵軸接地点Ptが、後輪9Rの接地点Pwよりも、車両上方から見て外側に配置される。この場合、車両の制動時には、制動力により左右の後輪9R,9Rを共にトーイン方向に操舵させる力のモーメントが発生する。これにより、後輪9Rの支持剛性が小さい場合でも、走行安定性を維持または向上することができる。 Further, the steering shaft grounding point Pt of the hub unit 1 is arranged outside the grounding point Pw of the rear wheels 9R when viewed from above the vehicle. In this case, when braking the vehicle, a moment of force is generated by the braking force to steer both the left and right rear wheels 9R and 9R in the toe-in direction. Thereby, even when the support rigidity of the rear wheel 9R is small, the running stability can be maintained or improved.

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、上下の軸受4,4が後輪9Rのホイール9a内に位置している。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 main body 2 is supported by the unit support member 3 via bearings 4 and 4 at two upper and lower positions so as to be rotatable around the steering axis A, and the upper and lower bearings 4 and 4 are the wheels of the rear wheels 9R. It is located within 9a. Therefore, the vehicle can be easily equipped with the hub unit 1 with a steering function, which has high rigidity and can be miniaturized. Therefore, since the existing vehicle can be easily equipped with the hub unit 1 with a steering function, the versatility of the hub unit 1 with a steering function can be enhanced.

<操舵システムについて>
図3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15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. 3, the steering system includes a hub unit 1 with a steering function according to an embodiment and a control device 29 for controlling a steering actuator 5 of the hub unit 1 with a steering function. The control device 29 has a steering control unit 30 and an actuator drive control unit 31. As shown in FIG. 15, the driver operates the steering angle of the front wheels 9F with the steering wheel, but the upper control unit 32 takes into consideration the situation of the vehicle 10 and the like according to the operating angle of the steering input unit 11a which is the steering wheel. The calculated steering angle command signals for the left and right rear wheels 9R and 9R are output. The steering control unit 30 outputs a current command signal corresponding to the steering angle command signal given by the upper control unit 32.

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。
図3に示すように、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図15に示す後輪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 upper control unit 32 is a higher control means of the steering control unit 30, and as the upper control unit 32, for example, an electric control unit (Vehicle Control Unit, abbreviated as VCU) that controls the entire vehicle is applied.
As shown in FIG. 3, the actuator drive control unit 31 outputs a current corresponding to the current command signal input from the steering control unit 30 to drive and control the steering actuator 5. The actuator drive control unit 31 controls the electric power supplied to the coil of the motor 26. The actuator drive control unit 31 constitutes, for example, a half-bridge circuit using a switch element (not shown), and performs PWM control for determining the motor applied voltage according to the ON-OFF duty ratio of the switch element. As a result, the steering angle of the rear wheel 9R shown in FIG. 15 can be arbitrarily changed by changing the angle of the hub unit main body 2 with respect to the unit support member 3. Since the steering angle of the rear wheels 9R can be changed according to the traveling conditions of the vehicle 10, it is possible to improve the kinetic performance and fuel efficiency of the vehicle 10.

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。 Instead of operating the steering wheel of the driver, the steering system may operate the steering actuators 5 and 5 by commands of an automatic driving device, a driving support device, etc. (not shown).

各回転許容支持部品4としてすべり軸受を適用してもよい。前記すべり軸受として、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重が負荷できる自動調心形の球面すべり軸受が適用可能である。この球面すべり軸受は、転舵軸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を有する。 A plain bearing may be applied as each rotation allowable support component 4. As the slide bearing, a self-aligning spherical slide bearing capable of applying a radial load and an axial load in both directions can be applied. This spherical plain bearing has an inner ring fitted to the outer periphery of the steering shaft 16b and an outer ring fitted to the unit support member 3.

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。 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 it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

2…ハブユニット本体、3…ユニット支持部材、4…軸受、5…操舵用アクチュエータ、9R…後輪、9a…ホイール、15…ハブベアリング、25…直動機構、26…モータ、27…減速機、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、Ls…作用線、Pt…転舵軸接地点(転舵軸と路面との交点)、Pw…タイヤ接地点(後輪の接地点)、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)、Ts…台形ねじ 2 ... Hub unit body, 3 ... Unit support member, 4 ... Bearing, 5 ... Steering actuator, 9R ... Rear wheel, 9a ... Wheel, 15 ... Hub bearing, 25 ... Linear mechanism, 26 ... Motor, 27 ... Reducer , 29 ... Control device, 30 ... Steering control unit, 31 ... Actuator drive control unit, A ... Steering axis, Ls ... Action line, Pt ... Steering shaft grounding point (intersection of steering shaft and road surface), Pw ... Tire ground contact point (rear wheel ground contact point), Rs ... Rigid axle suspension (rear wheel suspension), Ts ... Trapezoidal screw

Claims (8)

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、
後輪サスペンションに設けられ、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、前記後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットであって、
前記転舵軸と路面との交点が、前記後輪の滑りを生じない最大の後輪横すべり角におけるコーナリングフォースの作用線よりも、車両上方から見て後方に配置される操舵機能付ハブユニット。
A hub unit body with hub bearings that support the rear wheels,
A unit support member provided on the rear wheel suspension that rotatably supports the hub unit body around the steering axis extending in the vertical direction.
A steering actuator that rotationally drives the hub unit body around the steering axis, and
A hub unit with a steering function that steers the rear wheels.
A hub unit with a steering function in which the intersection of the steering shaft and the road surface is arranged behind the line of action of the cornering force at the maximum rear wheel side slip angle at which the rear wheels do not slip.
請求項1に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記転舵軸と路面との交点が、前記後輪の接地点よりも、車両上方から見て外側である操舵機能付ハブユニット。 The hub unit with a steering function according to claim 1, wherein the intersection of the steering shaft and the road surface is outside the ground contact point of the rear wheels when viewed from above the vehicle. 請求項1または請求項2に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記転舵軸が車両の前後方向に傾きを有する操舵機能付ハブユニット。 The hub unit with a steering function according to claim 1 or 2, wherein the steering shaft is tilted in the front-rear direction of the vehicle. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記操舵用アクチュエータは、モータと、このモータの回転を減速する減速機と、この減速機の回転出力を直進運動に変換する直動機構とを有する操舵機能付ハブユニット。 In the hub unit with a steering function according to any one of claims 1 to 3, the steering actuator travels straight through a motor, a speed reducer that reduces the rotation of the motor, and the rotation output of the speed reducer. A hub unit with a steering function that has a linear motion mechanism that converts it into motion. 請求項4に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記直動機構は、台形ねじを用いた送りねじ機構である操舵機能付ハブユニット。 In the hub unit with a steering function according to claim 4, the linear motion mechanism is a hub unit with a steering function which is a feed screw mechanism using a trapezoidal thread. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、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、前記上下の軸受が前記後輪のホイール内に位置する操舵機能付ハブユニット。 In the hub unit with a steering function according to any one of claims 1 to 5, the hub unit main body is provided with bearings at two upper and lower positions so as to be rotatable around the steering axis center. A hub unit with a steering function that is supported by a unit support member and whose upper and lower bearings are located inside the wheels of the rear wheels. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項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操舵システム。 A steering system including the hub unit with a steering function according to any one of claims 1 to 6 and a control device for controlling a steering actuator of the hub unit with a steering function. Is a steering control unit that outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal, and outputs a current corresponding to the current command signal input from the steering control unit to drive and control the steering actuator. Steering system with actuator drive control unit. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項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リジッドアクスルサスペンションである車両。 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 6, wherein the rear wheel suspension is a rigid axle suspension.
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