JP2022108179A - 操舵機能付ハブユニット、操舵システムおよびそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵用アクチュエータの取付誤差を吸収でき、ハブベアリングを転舵軸回りに円滑に操舵させることができる操舵機能付ハブユニットを提供する。【解決手段】操舵機能付ハブユニット１は、車輪１０を回転支持するハブベアリング８と、ハブベアリング８の外輪１２の外周面に設けられたアウターリング２２から上方および下方に延びる筒状の転舵軸部２４と、転舵軸部２４の軸心ＡＸ回りにハブベアリング８を回転させる操舵用のアクチュエータ４と、転舵軸部２４の軸心ＡＸ回りに回転自在にハブベアリング８を車体に対して支持するユニット支持部材６と、アウターリング２２から車両後方に突出し、アクチュエータ４が連結されるアーム部２８とを備えている。アクチュエータ４は、転舵軸部２４の軸心ＡＸに直交する方向に伸縮自在な伸縮部４２を有し、伸縮部４２とアーム部２８が２方向以上の自由度を有する継手部４４を介して連結されている。【選択図】図１

Description

この発明は、車輪の操舵を左右輪独立で行う機能を備えた操舵機能付ハブユニットおよび車両に関する。

一般的な自動車等の車両では、ハンドルとステアリング装置が機械的に接続され、ステアリング装置の両端はタイロッドによって左右輪にそれぞれつながっている。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」と、（２）旋回中心を１箇所にするために旋回内輪車輪角度を旋回外輪車輪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。

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を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。しかしながら、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ので、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。

上述のように、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ので、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ないから、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。しかしながら、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車輪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および車輪の早期摩耗の原因となる。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。これらを踏まえて、様々な装置が提案されている（例えば、特許文献１～４）。

特開２００９－２２６９７２号公報 ドイツ特許公開１０２０１２２０６３３７公報 特開２０１４－０６１７４４号公報 特開２０１９－０５９３８５号公報

特許文献１～３の装置では、ステアリングジオメトリを変更させることができるが、つぎのような課題がある。

特許文献１の装置では、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ている。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車輪角の変化が小さく、大きな効果を得るには、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の装置では、モータが２つ用いられているので、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の装置は、四輪独立操舵の車両にしか適用できない。また、転舵軸に対しハブベアリングが片持ち支持されているので、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。さらに、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、モータが大きくなるが、モータが大きくなると車輪の内周部に全体を配置することが困難となる。減速比の大きい減速機を設けた場合、応答性が悪化する。

このように、従来の操舵機能を備えた機構は、車両において車輪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ので、構成が複雑になっている。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形化する必要があり高重量化する。キングピン軸と転舵軸が一致する場合は、構成部品がハブユニットの後方（車体側）に配置され、全体のサイズが大きくなり高重量化する。

このような課題を克服すべく、簡単な構造でありながら、十分な剛性を確保できる装置として、特許文献４のハブユニットが提案されている。特許文献４の操舵機能付ハブユニットでは、操舵用アクチュエータの先端の伸縮部と、転舵軸から径方向に延びるアーム部とが連結されている。

操舵用アクチュエータの伸縮部の先端とアーム部の先端が、リンク部材を介して連結されている。詳細には、操舵用アクチュエータの伸縮部の先端とリンク部材がリンクピンにより転舵軸と平行な軸回りに回転自在に連結されるともに、リンク部材とアーム部の先端が別のリンクピンにより転舵軸と平行な軸回りに回転自在に連結されている。これにより、アクチュエータ側の直線運動とアーム側の円弧運動の軌跡のズレが吸収され、ハブベアリングが円滑に転舵する。

このような構造では、ハブベアリングを円滑に転舵させるためには、２つのリンクピンが、高い精度で転舵軸と平行に挿入される必要があった。２つのリンクピンと転舵軸の方向に誤差が生じると、リンクピンが挿入できない等の組立不良が発生する可能性がある。また、無理にリンクピンを組み付けると、リンク部材がスムーズに屈曲できず、ハブベアリングを転舵させる際の抵抗となる。その結果、アクチュエータ内の構成部品に大きな負担をかける可能性があった。

リンクピンと転舵軸の平行を高い精度で保つには、リンクピンを挿入する孔の精度や各部品の組付け精度を極めて高いレベルに揃える必要があり、これには多大なコストや手間を要していた。また、各部品の単品精度や組付け精度を高めても、リンクピンと転舵軸の平行を完全に一致させることは難しい。現実的には、リンクピンの嵌め合いに若干の隙間を設け、最終的に残る平行精度の微妙な誤差を吸収せざるを得ない。

しかしながら、リンクピンの嵌合すきまは、転舵方向のガタを増加させることとなり、操舵制御に遅れや誤差が生じ、操舵機能が低下する。また、リンクピンの嵌合すきまは、アクチュエータが作動していない状態であっても、車輪の取り付けにガタを生じさせることとなる。このため、車輪のアライメントに誤差が生じ、車両の運動性や安定性に悪い影響を与える。以上より、アクチュエータの先端とアーム部の先端の連結には、高い工作精度を必要とせず、アクチュエータの取付誤差を吸収し、かつガタの小さな連結構造が求められている。

この発明の目的は、操舵用アクチュエータの取付誤差を吸収でき、ハブベアリングを転舵軸回りに円滑に操舵させることができる操舵機能付ハブユニット、操舵システムおよびそれを備えた車両を提供することである。

この発明の操舵機能付ハブユニットは、車輪を回転支持するハブベアリングと、前記ハブベアリングの外輪の外周面に設けられたアウターリングと、前記アウターリングの外面から上方および下方に延びる筒状の転舵軸部と、前記転舵軸部の軸心回りに前記ハブベアリングを回転させる操舵用アクチュエータと、転舵軸部の軸心回りに回転自在に前記ハブベアリングを車体に対して支持するユニット支持部材と、前記アウターリングから車両前方または後方に突出して前記操舵用アクチュエータが連結されるアーム部とを備えている。前記操舵用アクチュエータは、前記転舵軸部の軸心に直交する方向に伸縮自在な伸縮部を有している。前記伸縮部と前記アーム部が、２方向以上の自由度を有する継手部を介して連結されている。

この発明の操舵機構付ハブユニットを前輪に適用した場合、ステアリング装置により運転者のハンドル操作で、車輪の方向がハブユニット全体とともに操舵されるが、この操舵に付加する形で転舵軸の軸心回りに僅かな角度の操舵を車輪毎に独立して行える。また、この発明の操舵機構付ハブユニットを後輪に適用した場合は、ハブユニット全体は操舵しないが、操舵機能により、前輪と同様に僅かな角度の操舵を車輪毎に独立して行える。この場合に、操舵用アクチュエータにより、ハブベアリングを補助転舵軸部の軸心回りに自由に回転させることができ、車両の走行状況に応じて、例えば車輪のトー角を任意に変更することができる。

また、旋回走行時に、走行速度に応じて左右輪の舵角差を変えることができる。例えば、高速域の旋回走行においてはパラレルジオメトリとし、低速域の旋回走行において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。このように走行中に車輪角度を任意に変更することができるので、車両の運動性能、安定性が向上する。さらに、左右の操舵輪の操舵角度を適切に変えることで、旋回走行における車両の旋回半径を小さくし、小回り性能が向上する。さらに、直線走行時にも状況に応じてトー角度の量を調整することで、燃費を悪化させることなく、走行安定性を確保することができる。

このような操舵機能を十分に発揮するには、操舵量を正確かつ高い応答速度で制御する必要がある。これには、操舵方向のガタを極力抑えることが重要である。特に、アクチュエータの伸縮部の先端とアーム部の先端を連結する機構部分にガタがあると、操舵の制御に遅れや誤差が生じるだけでなく、アクチュエータを作動させていない状態であっても車輪の取り付けにガタが生じる。その結果、車輪のアライメントにずれが生じ、車両の運動性や安定性に悪い影響を与える恐れがある。

従来、アクチュエータの伸縮部の先端とアーム部の先端は、転舵軸と回転軸に平行な２つのリンク構造により連結されていた。そのため、それぞれの平行の誤差を吸収するために、リンクの嵌め合いに隙間を設けなければならず、操舵方向のガタが避けられなかった。

この発明では、アクチュエータの伸縮部の先端とアーム部の先端が、２方向以上の自由度を有する継手により連結されている。従来のリンク機構では、転舵軸と平行な軸回りの１方向の角度にしか屈曲できなかったが、上記構成では、転舵軸と直交する軸回りにも屈曲可能な連結構造で、アクチュエータの伸縮部の先端とアーム部の先端が連結されている。これにより、アクチュエータの取付精度において、転舵軸と直交する軸回りにずれが生じた場合でも、連結部の隙間を拡大することなく、アクチュエータの伸縮部先端とアーム部の先端を連結することができる。その結果、操舵方向のガタが抑制され、操舵機能を十分に発揮することが期待できる。

この発明の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記継手部は、直列に配置された複数の継手を有していてもよい。この場合、複数の前記継手の少なくとも一つが、ボールジョイントであってもよく、クロスジョイントであってもよい。

この発明の操舵システムは、この発明の操舵機能付ハブユニットと、上位制御部の指令信号を受けてモータ電流指令信号を出力する制御部と、前記モータ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する電源部とを備えている。

この発明の車両は、この発明の操舵機構付ハブユニットまたはこの発明の操舵システムを左右の前輪あるいは左右の後輪に装備している。

この発明の操舵機能付ハブユニットによれば、操舵用アクチュエータの取付誤差を吸収でき、ハブベアリングを転舵軸回りに円滑に操舵させることができる

この発明の第１実施形態に係る操舵機能付ハブユニットを示す斜視図である。 同操舵機能付ハブユニットを車輪の外側方から見た側面図である。 同操舵機能付ハブユニットを示す平面図である。 同操舵機能付ハブユニットを示す縦断面図である。 同操舵機能付ハブユニットを備えた車両の足回りの構造を示す縦断面図である。 同操舵機能付ハブユニットのアクチュエータの伸縮部の先端とアーム部の先端の連結構造を示す断面図である。 従来の操舵機能付ハブユニットを備えた車両の足回りの構造を示す縦断面図である。 同操舵機能付ハブユニットのアクチュエータの伸縮部の先端とアーム部の先端の連結構造を示す断面図である。

以下、この発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書において、「右」、「左」は、車両に操舵機能付ハブユニットが搭載された状態で、車両に乗車した運転者から見た「右」、「左」をいう。また、「前」「後」とは、車両の進行方向の「前」「後」をいう。さらに、「上」「下」とは、車両に搭載された状態の「上」「下」をいう。

図１はこの発明の第１実施形態に係る操舵機能付ハブユニットの斜視図で、図２は車輪側から見た側面図で、図３は上方から見た平面図である。操舵機能付ハブユニット１は、ハブベアリング部２と、操舵用アクチュエータ４と、ユニット支持部材６とを有している。この実施形態では、ユニット支持部材６は、懸架装置の一種であるナックルと一体に形成されている。ナックルと別部品で構成されたユニット支持部材６をナックルに固定してもよい。このユニット支持部材６により、ハブベアリング部２および操舵用アクチュエータ４が車体に支持される。

ハブベアリング部２は、ナックルの車輪側に配置されており、車輪１０（図５）を回転支持するハブベアリング８を有している。図４に示すように、ハブベアリング８は、複列の転がり軸受で、外側軌道面１２ａ，１２ａを有する外輪１２と、一方（車輪側）の内側軌道面１４ａを有し車軸を形成するハブ輪１４と、他方（車体側）の内側軌道面１６ａを有する内輪１６と、外側軌道面１２ａ，１２ａと内側軌道面１４ａ，１６ａとの間に介在された転動体１８を有している。転動体１８は、例えば、ボールである。ハブ輪１４は車輪取付フランジ１４ｂを有し、ボルトのような締結部材２０により車輪１０（図５）が車輪取付フランジ１４ｂに取り付けられている。

ハブベアリング部２は、さらに、外輪１２の外周面に設けられた環状のアウターリング２２を有している。この実施形態では、アウターリング２２は外輪１２と一体に形成されている。アウターリング２２が外輪１２と別体に形成されてもよい。アウターリング２２は、その外面から上方および下方に延びる筒状の転舵軸部２４，２４を有している。この実施形態では、各転舵軸部２４，２４は円筒形状である。２つの転舵軸部２４，２４は同芯に形成されている。つまり、２つの転舵軸部２４，２４は、上下方向に延びる共通の転舵軸ＡＸを有する。

ハブベアリング部２の転舵軸部２４に、回転支持部材２６を介してユニット支持部材６が連結されている。この実施形態では、回転支持部材２６としてテーパころ軸受が用いられている。つまり、ハブベアリング８は、ユニット支持部材６を介して転舵軸部２４の軸心ＡＸ回りに回転自在に車体に対して支持されている。

通常の車両では、車両走行時の直進安定性の向上を目的として、キングピン角度が１０～２０度に設定されている。この実施形態の操舵機能付ハブユニット１は、キングピン軸とは別の転舵軸部２４を有しており、ユニット支持部材６に対して転舵軸部２４の軸心ＡＸ回りにハブユニット１が微小角度（±５°程度）転舵する。ただし、操舵機能付ハブユニットにおいて、車両制御の要求によっては、このような微小角度に限らず、例えば、１０～２０°程度の比較的大きな角度を左右輪個別にとることもある。

図５に示すように、ハブベアリング部２は、さらに、アウターリング２２から車両の後方に突出するアーム部２８を有している。これらハブベアリング８、アウターリング２２、転舵軸部２４およびアーム部２８により、ハブベアリング部２が構成されている。

この実施形態のアーム部２８は、アウターリング２２と一体に形成されている。ただし、アーム部２８は、アウターリング２２と別体に形成され、圧入嵌合、ボルトによる締結、溶接、加締め等により結合されてもよい。アーム部２８に、前述の操舵用アクチュエータ４が連結される。アーム部２８と操舵用アクチュエータ４の連結構造の詳細は後述する。

図４に示す操舵用アクチュエータ４は、ナックル６の車体側に配置され、転舵軸２４の軸心ＡＸ回りにハブベアリング８を回転させる。図５に示すように、操舵用アクチュエータ４は、モータ３８と、減速機４０と、直動機構４２とを有している。すなわち、モータ３８の駆動力が減速機４０で減速されたのち、直動機構４２で回転運動が直線運動に変換されて出力される。ただし、減速機４０はなくてもよい。

直動機構４２は、転舵軸部２４の軸心ＡＸに直交する方向に伸縮自在な伸縮部４２を構成する。この実施形態では、直動機構４２として台形ねじが用いられている。直動機構４２は、台形ねじに限定されず、例えば、ボールねじ、ラック＆ピニオン機構等であってもよい。

図１に示すように、操舵用アクチュエータ４の伸縮部４２の先端（出力部）は、ハブベアリング部２のアーム部２８の先端に継手部４４を介して連結されている。通常、ジョイント部周辺には、防水防塵のためにブーツが取り付けられるが、図示を省略している。

継手部４４は、２方向以上の自由度を有している。この実施形態では、継手部４４は、第１の継手７０と第２の継手７２とを有し、両継手７０，７２が直列に配置されている。詳細には、操舵用アクチュエータ４の伸縮部４２の先端に第１の継手７０が設けられ、第２の継手７２に連結されている。さらに、第２の継手７２は、アーム部２８に連結されている。

この実施形態では、第１および第２の継手７０，７２として、ボールジョイントが用いられている。ただし、継手は、ボールジョイントに限定されず、例えば、２つの直交するリンクを組み合わせたクロスジョイント（たわみ自在継手）であってもよい。ここで、継手部４４は、２方向以上の角度に対する自由度を有していればよく、継手は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、継手部４４が複数の継手を有する場合、少なくとも一つの継手にボールジョイントまたはクロスジョイントを適用してもよい。さらに、ボールジョイントとクロスジョイントを組み合わせて用いてもよい。

ここで、各ボールジョイント７０，７２は車両の操舵装置において、タイロッドの両端部に主に用いられるものと基本構造は同じであり、図６に示すように、球体を成す内包部材７０ａ，７２ａと、これを取り囲む外包部材７０ｂ，７２ｂにより構成される。内包部材７０ａ，７２ａと外包部材７０ｂ，７２ｂは加締めや鋳込み等により、ガタを抑えて連結されている。内部には摩耗を抑え、動きを円滑にするため、グリースや樹脂シートが内包されている。さらに、グリースの流出や異物の侵入を防ぐため、開放部分がブーツ等で覆われる。これらの構成は、この実施形態においても同様に適用が可能である。

詳細には、各内包部材７０ａ，７２ａは、球体部７０ａａ，７２ａａと、球体部７０ａａ，７２ａａから車輪側に延びる軸部７０ａｂ，７２ａｂとを有している。軸部７０ａｂ，７２ａｂの外周面には雄ねじが形成されている。

第１のボールジョイント７０の外包部材７０ｂは、球体部７０ａａを保持する保持部７０ｂａと、保持部７０ｂａから車体側に延びる軸部７０ｂｂとを有している。軸部７０ｂｂの外周面には雄ねじが形成されている。一方、第２のボールジョイント７２の外包部材７２ｂは、球体部７２ａａを保持する保持部７２ｂａと、保持部７２ｂａから車体側に延びる筒部７２ｂｂとを有している。筒部７２ｂｂの内面には雌ねじが形成されている。

この実施形態では、各内包部材７０ａ，７２ａの軸部７０ａｂ，７２ａｂは、球体部７０ａａ，７２ａａから車輪側に延びているが、球体部７０ａａ，７２ａａから車体側に延びていてもよい。この場合、第１のボールジョイント７０の外包部材７０ｂが保持部と筒部とを有し、第２のボールジョイント７２の外包部材７２ｂが保持部と軸部７０ｂｂとを有する。

図５に示す２つのボールジョイント７０，７２は、転舵軸２４の軸心ＡＸと平行な軸回り（この実施形態では鉛直軸心回り）に屈曲する。このように、２つのボールジョイント７０，７２を有する継手部４４を介して操舵用アクチュエータ４の出力部がアーム部２８に連結されることで、アクチュエータ４の伸縮運動（直線運動）が転舵軸回りの回転運動に変換され、ハブベアリング部２が転舵される。これにより、アクチュエータ側の直線運動とアーム側の円弧運動の軌跡のズレを吸収しつつ動力を伝達し、ハブベアリング部を円滑に操舵させることができる。この実施形態では、アクチュエータ４およびアーム部２８は車軸から見て後方に設けられるが、前方に設けられてもよい。

図６は、アクチュエータ４の伸縮部４２の先端とアーム部２８の先端の連結構造を車両後方より見た断面図である。この実施形態のアクチュエータ４の直動機構（伸縮部）４２は、台形ねじからなり、ナット部４２ａと、これに螺合するねじ軸４２ｂとを有している。詳細には、ナット部４２ａの内周面のねじ孔４２ａａに、ねじ軸４２ｂの外周面のねじ部４２ｂａが螺合されている。

アクチュエータ４のナット部４２ａの外周面にプーリ７６が嵌合され、プーリ７６にタイミングベルトのような動力伝達部材７８が掛け渡されている。操舵用アクチュエータ４のモータ３８の回転が、動力伝達部材７８を介して直動機構（台形ねじ）４２のナット部４２ａに伝達され、ナット部４２ａが回転駆動される。

ナット部４２ａが回転すると、これに螺合するねじ軸４２ｂが車両の左右方向に直進運動する。台形ねじ４２のねじ軸４２ｂの後方（車体側）に回り止め部８０が設けられており、この回り止め部８０によりねじ軸４２ｂの回転が規制される。また、ねじ軸４２ｂの後方部に、ねじ軸位置検出部８２が設けられており、アクチュエータ４の伸縮状態を監視またはフィードバック制御することが可能に構成されている。

アクチュエータ４の前方（車輪側）にねじ軸４２ｂの先端が突出しており、その先端に第１の継手７０の外包部材７０ｂが固定されている。この実施形態では、ねじ軸４２ｂの先端に設けられた雌ねじ部４２ｂｂに、第１の継手７０の外包部材７０ｂの軸部７０ｂｂに設けられた雄ねじが締結されることで連結されている。

また、第１の継手７０の内包部材７０ａが第２の継手７２の外包部材７２ｂに固定されている。この実施形態では、第１の継手７０の内包部材７０ａの軸部７０ａｂに設けられた雄ねじ部が、第２の継手７２の外包部材７２ｂの筒部７２ｂｂに設けられた雌ねじに締結されることで連結されている。

さらに、第２の継手７２の内包部材７２ａが、アーム部２８に固定されている。この実施形態では、第２の継手７２の内包部材７２ａの軸部７２ａｂがアーム部２８の貫通孔２８ａに挿通され、軸部７２ａｂに設けられた雄ねじにナット７４が締結されることで連結されている。

ボールジョイント７０，７２は２方向以上の角度に対する自由度を有し、転舵軸２４の軸心ＡＸと平行な軸心回り（図６の矢印Ａ方向）に屈曲可能で、且つ、転舵軸２４の軸心ＡＸと直交する軸回り（図６の矢印Ｂの方向）にも屈曲可能である。このため、アクチュエータ４の取付精度等によりアクチュエータ４の伸縮方向にずれが生じた場合でも、誤差を吸収しつつアクチュエータ４とアーム部２８を連結し、円滑に操舵することが可能である。

図７および図８は、従来のリンク機構による連結構造を示す。従来の連結構造では、２つのリンクピン１０２，１０４を有する継手部１００によりアクチュエータ４の伸縮部４２とアーム部２８とが連結されている。このような従来の連結構造では、転舵軸２４と直交する軸回り（図８の矢印Ｃ）に屈曲できない。このため、リンクの嵌め合いに隙間を拡げて吸収する必要があった。図６に示す本実施形態では、隙間を拡げる必要が無いので、操舵方向のガタを最小限に抑えることが可能となる。また、２つのボールジョイント７０，７２で連結することで、アクチュエータ４の搭載位置がアーム部２８の連結位置に対してずれても、２つのボールジョイント７０，７２が互いに屈曲することで、ずれを吸収しつつ、アクチュエータ４とアーム部２８を連結することができる。

操舵用アクチュエータ４は、制御装置６０により制御される。制御装置６０は、例えば、プログラムとこれを実装した演算装置からなる。制御装置６０は、これに限定されず、電気回路あるいは電子回路であってもよい。操舵機能付ハブユニット１と制御装置６０により、操舵システムＳＹが構成されている。制御装置６０は、上位制御部６２と、制御部６４と、電源部６６とを有している。

上位制御部６２は、車両の状況に合わせて左右輪の操舵角指令信号Ｓ１を出力する。制御部６４は、上位制御部６２の指令信号Ｓ１を受けてモータ電流指令信号Ｓ２を出力する。電源部６６は、モータ電流指令信号Ｓ２に応じた電流Ｅ１を出力して操舵用アクチュエータ４を駆動する。このように、指令信号Ｓ２に応じたモータ駆動電流Ｅ１を左右の操舵用アクチュエータ４のモータ３８に出力することにより、ユニット支持部材６に対するハブベアリング部２の角度が任意に微小変化し、運動性能および燃費の向上が図られている。

この実施形態の操舵機能付ハブユニット１は、図５に示すステアリング装置４５による操舵に付加して補助的な操舵を行う機能を備えた補助操舵機能付ハブユニットである。操舵機能付ハブユニット１にステアリング装置４５が取り付けられるステアリング装置結合部４８が設けられ、このステアリング装置結合部４８にステアリング装置４５がタイロッド５０を介して連結されている。ステアリング装置４５は、例えば、ラックピニオン式である。ステアリング装置４５は、ラックピニオン式に限定されず、他の形式のステアリング装置であってもよい。

この実施形態では、ステアリング装置結合部４８はユニット支持部材６に設けられている。ユニット支持部材６は、懸架装置のナックルと一体に設けられている。この実施形態の懸架装置は、ショックアブソーバー（図示せず）をナックル６に直接固定するストラット式サスペンション機構であるが、ダブルウイッシュボーン式、マルチリンク式等の他のサスペンション機構であってもよい。

このように、この実施形態の操舵機能付ハブユニット１は補助操舵機能付ハブユニットであり、運転者のハンドル操作（ステアリング装置４５）によって車輪の舵角を操作することが可能である。ただし、本発明の操舵機能付ハブユニット１は、補助操舵機能付ハブユニットに限定されず、メインの操舵装置としても適用可能である。この場合、ステアリング装置４５、タイロッド５０およびステアリング装置結合部４８が省略される。また、タイロッド５０が連結される位置は車軸よりも前方（前引き）でも、車軸よりも後方（後引き）でもよい。

上記構成によれば、ハブユニット１内に回転軸ＢＸとは異なる転舵軸２４が設けられ、この転舵軸２４でハブベアリング部２が回転可能に保持されている。また、ハブユニット１内に配置された操舵用アクチュエータ４により、転舵軸２４の軸心ＡＸを中心としてハブベアリング部２を回転させることが可能である。これにより、簡単な構造でハブユニット１に取り付けられた車輪１０のトー角度を任意に変更することができる。

また、車両の走行条件に応じて、左右の車輪を独立して角度を任意に変更することができるので、車両の運動性能を向上させ、安定した走行を実現可能である。適切な車輪角度を設定することで、燃費を改善することも可能である。

上記構成では、操舵用アクチュエータ４の伸縮部４２の先端とアーム部２８の先端が、転舵軸２４の軸心ＡＸと平行な軸回り（鉛直軸回り）に屈曲可能で、かつ、転舵軸２４の軸心ＡＸと直交する軸回り（車輪の回転軸ＢＸ回り）にも屈曲可能な継手部４４にて連結されている。これにより、連結部のガタを増やすことなく、アクチュエータ側の直線運動とアーム側の円弧運動の軌跡のずれや、アクチュエータの取付誤差を吸収しつつ、ハブベアリング部２を円滑に操舵させることができる。

連結部のガタを抑えることで、タイヤのアライメントがずれることなく、より正確に操舵角度を制御することが可能となり、車両の運動性や安定性の向上に貢献できる。さらに、アクチュエータ４の取付誤差に対する許容範囲が拡がるので、加工精度や組立精度の緩和につながり、コストや工数の削減を図ることができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、操舵用アクチュエータ４はモータ３８と減速機４０と直動機構４２で構成されていたが、直動アクチュエータであってもよい。本発明の操舵機能付ハブユニットは前輪に限定されたものではなく、運転者のハンドル操作などに合わせて後輪を操舵する後輪操舵装置にも適用可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ 操舵機能付ハブユニット
２ ハブベアリング部
４ 操舵用アクチュエータ
６ ユニット支持部材
８ ハブベアリング
１０ 車輪
２４ 転舵軸部
２８ アーム部
４２ 伸縮部
４４ 継手部
６２ 上位制御部
６４ 制御部
６６ 電源部
７０ 第１の継手（ボールジョイント）
７２ 第２の継手（ボールジョイント）
ＡＸ 転舵軸部の軸心
ＳＹ 操舵システム

Claims (7)

1. 車輪を回転支持するハブベアリングと、
   前記ハブベアリングの外輪の外周面に設けられたアウターリングと、
   前記アウターリングの外面から上方および下方に延びる筒状の転舵軸部と、
   前記転舵軸部の軸心回りに前記ハブベアリングを回転させる操舵用アクチュエータと、
   転舵軸部の軸心回りに回転自在に前記ハブベアリングを車体に対して支持するユニット支持部材と、
   前記アウターリングから車両前方または後方に突出し、前記操舵用アクチュエータが連結されるアーム部と、を備え、
   前記操舵用アクチュエータは、前記転舵軸部の軸心に直交する方向に伸縮自在な伸縮部を有し、
   前記伸縮部と前記アーム部が、２方向以上の自由度を有する継手部を介して連結されている操舵機能付ハブユニット。
2. 請求項１に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記継手部は、直列に配置された複数の継手を有している操舵機能付ハブユニット。
3. 請求項２に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、複数の前記継手の少なくとも一つがボールジョイントである操舵機能付ハブユニット。
4. 請求項２または３に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、複数の前記継手の少なくとも一つがクロスジョイントである操舵機能付ハブユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の操舵機能付ハブユニットと、
   上位制御部の指令信号を受けてモータ電流指令信号を出力する制御部と、
   前記モータ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する電源部と、
   を備える操舵システム。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の操舵機構付ハブユニットまたは請求項５に記載の操舵システムを左右の前輪に装備した車両。
7. 請求項１から４のいずれか一項に記載の操舵機構付ハブユニットまたは請求項５に記載の操舵システムを左右の後輪に装備した車両。

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