JP6982416B2 - 補助転舵機能付ハブユニットおよび車両 - Google Patents

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。

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。

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。

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）。

特開２００９−２２６９７２号公報 独国特許出願公開第１０２０１２２０６３３７号明細書 特開２０１４−０６１７４４号公報 特開２０１６−１４７５１３号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

この発明の第１の実施形態に係る補助転舵機能付ハブユニットおよびその周辺の構成を示す縦断面図である。 同補助転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。 同補助転舵機能付ハブユニットの縦断面図である。 同補助転舵機能付ハブユニットの外観斜視図である。 同補助転舵機能付ハブユニットの左側面図である。 同補助転舵機能付ハブユニットの主転舵中立状態を示す水平断面図である。 同補助転舵機能付ハブユニットの主転舵非中立状態を示す水平断面図である。 この発明の第２の実施形態に係る補助転舵機能付ハブユニットおよびその周辺の構成を示す縦断面図である。 同補助転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。 同補助転舵機能付ハブユニットの縦断面図である。 同補助転舵機能付ハブユニットの外観斜視図である。 同補助転舵機能付ハブユニットの左側面図である。 第１および第２の実施形態に用いられる補助転舵用アクチュエータの具体例を示す水平断面図である。 第１および第２の実施形態に用いられる補助転舵用アクチュエータの他の具体例を示す水平断面図である。 各実施形態の補助転舵機能付ハブユニットが適用される車両の一例の模式平面図である。

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。

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２_Ｆ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２_Ｆ，２_Ｆ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２_Ｒの転舵を行う機構として用いてもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｐ_Ｋと、補助転舵軸心Ａの延長線と路面Ｓとの交点位置Ｐ_Ａ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Ｐ_Ｋ，Ｐ_Ａ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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２_Ｒ（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。

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。

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。

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。

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Ｐ_Ｋと、補助転舵軸心Ａの延長線と路面との交点位置Ｐ_Ａ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Ｐ_Ｋと、補助転舵軸心Ａの延長線と路面Ｓとの交点位置Ｐ_Ａ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Ｐ_Ａ、Ｐ_Ｋ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
Ｐ_Ｋ…交点位置
Ｐ_Ａ…交点位置
Ｓ…路面
θ…補助転舵の角度

Claims (6)

1. 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、
   前記懸架装置は、運転者のステアリング操作によりキングピン軸回りに車輪を転舵させるものであり、前記懸架装置に前記ユニット支持部材が前記キングピン軸回りに回転自在に設置され、
   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補助転舵機能付ハブユニット。
2. 請求項１に記載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む補助転舵機能付ハブユニット。
3. 請求項２に記載の補助転舵機能付ハブユニットにおいて、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る補助転舵機能付ハブユニット。
4. 請求項２に記載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る補助転舵機能付ハブユニット。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の補助転舵機能付ハブユニットにおいて、前記直動機構を構成する滑りねじの送りねじ機構がセルフロック機能を備える形式である補助転舵機能付ハブユニット。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載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た車両。

Images