JP7060984B2 - 転舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両 - 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、または後輪転舵等の補助的な転舵を行う機能を備えた転舵機能付ハブユニットおよびそれを備えた車両に関し、燃費の改善、車両の走行性の安定と安全性の向上の技術に関する。

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。

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。

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

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、車両をスムーズ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ので、コーナリングのスムーズ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車輪角の変化が小さく、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だけでなく、制御が複雑になる。
特許文献３は、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、モータを含めてサイズが大きくなる。サイズ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。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、車両において車輪のトー角度または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となり、剛性を確保するためには大型化する必要があり重量増となる。

車両において、車輪のトー角度またはキャンバー角度を任意に変更するためには、複雑な構成が必要であり、構成部品が多くなる。
転舵機能を備えた機構を車輪内の限られたスペースに収容するためには、小型化が必要である。しかし、アクチュエータが異常に動作した場合に、過大に動くことを防ぐために、直動機構の両端部にストッパーを設けると、ストッパー分だけ直動機構部が長くなり、転舵機能付ハブユニットの小型化が難しい。

また、直動機構部またはジョイントに異常が発生した場合には、ハブベアリング部を一定の転舵角度に保持できなくなり、車輪回転軸まわりに回転する回転部材（ハブ輪とハブボルト）が他の非回転部材と干渉し、最悪の場合、タイヤがロックまたは異常となる恐れがある。従来の技術において、このような異常の影響を防止するための機構は提案されていない。

この発明の目的は、転舵機能付ハブユニットの小型化を図ると共に、転舵機能付ハブユニットの異常発生時の信頼性を向上することができる転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。

この発明の転舵機能付ハブユニットは、車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、
懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、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転舵用アクチュエータと、を備え、
前記ユニット支持部材は、このユニット支持部材に対し前記ハブユニット本体の一部が当接して前記転舵軸心回りの相対運動の範囲を制限するストッパーを有する。

この構成によると、車輪を支持するハブベアリングを含むハブユニット本体を、転動用アクチュエータの駆動により、前記転舵軸心回りに一定の範囲で自由に回転させることができる。このため、車輪毎に独立して転舵が行え、また車両の走行状況に応じて、車輪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で、車輪は足回りフレーム部品およびユニット支持部材とともに転舵されるがこの転舵に付加して、左右の車輪個別の、または左右輪連動した車輪の微小な角度変化を行わせる機構となる。この構成を後輪等の非転舵輪に適用する場合は、ハブユニット全体は転舵しないが、補助転舵機能により、前輪等の転舵輪と同様に僅かな角度の転舵を車輪毎に独立して行える。

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等、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。さらに、左右の操舵輪の転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、小回り性能を向上させることもできる。

さらに直線走行時にも、それぞれの場面に合わせてトー角度の量を調整することで、低速時には燃費を悪化させることなく、高速時には走行安定性を確保する等調整が可能である。
この構成を後輪等の非転舵輪に適用した場合は、舵角を前輪等の転舵輪と同じ位相にすると、転舵時に発生するヨーを抑え、車両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トー角度を調整することで、走行安定性を確保することができる。

ところで、転舵用アクチュエータの異常動作等で規定の転舵角度以上に転舵した場合、またはタイヤから過大な外力が作用した場合には、車輪回転軸で回転するハブ輪がユニット支持部材と接触し、車輪のロックまたはハブベアリングの異常に結びつく可能性がある。
そこで、この構成では、ハブ輪を除くハブユニット本体の一部が、ユニット支持部材に備えたストッパーと先に当接することで、前記ハブ輪とユニット支持部材が直接当接せず、車輪のロックおよびハブベアリングの干渉または異常を防止することができる。

前記ストッパーは、前記足回りフレーム部品に一体に設けられていてもよい。この場合、転舵機能付ハブユニットの部品点数の低減を図れ、これにより組立工数の削減および製造コストの低減を図ることができる。

前記ストッパーは、前記転舵用アクチュエータを支持するケースに取り付けられていてもよい。この場合、例えば、ハブユニット本体の一部とユニット支持部材が当接する転舵角度を任意に微調整することが可能となり、汎用性を高めることができる。

この発明の転舵システムは、この発明の上記いずれかの構成の転舵機能付ハブユニットと、この転舵機能付ハブユニットの転動用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた転舵システムであって、前記制御装置は、与えられた転舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する制御部と、この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転動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。

この構成によると、制御部は、与えられた転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、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転動用アクチュエータを駆動制御する。したがって、運転者のハンドル操作等による転舵に付加して車輪角度を任意に変更することができる。

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。

この発明の転舵機能付ハブユニットは、車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、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転舵用アクチュエータと、を備え、前記ユニット支持部材は、このユニット支持部材に対し前記ハブユニット本体の一部が当接して前記転舵軸心回りの相対運動の範囲を制限するストッパーを有する。このため、転舵機能付ハブユニットの小型化を図ると共に、転舵機能付ハブユニットの異常発生時の信頼性を向上することができる。

この発明の転舵システムは、この発明におけるいずれかの構成の転舵機能付ハブユニットと、この転舵機能付ハブユニットの転動用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた転舵システムであって、前記制御装置は、与えられた転舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する制御部と、この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転動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、転舵機能付ハブユニットの小型化を図ると共に、転舵機能付ハブユニットの異常発生時の信頼性を向上することができる。

この発明の車両は、この発明におけるいずれかの構成の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、転舵機能付ハブユニットの小型化を図ると共に、転舵機能付ハブユニットの異常発生時の信頼性を向上することができる。

この発明の第１の実施形態に係る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。 同転舵機能付ハブユニットの外観を示す斜視図である。 同転舵機能付ハブユニットの分解正面図である。 同転舵機能付ハブユニットの側面図である。 同転舵機能付ハブユニットの平面図である。 図５のVII - VII線断面図である。 同転舵機能付ハブユニットにおけるユニット支持部材のケースの外観を示す斜視図である。 規定以上に転舵した場合の同転舵機能付ハブユニット等の水平断面図である。 図９のX部の拡大図である。 同転舵機能付ハブユニットを備えた車両の一例の模式平面図である。 同転舵機能付ハブユニットを備えた車両の他の例の模式平面図である。

＜第１の実施形態＞
この発明の第１の実施形態に係る転舵機能付ハブユニットを図１ないし図１１と共に説明する。
＜転舵機能付ハブユニットの概略構造＞
図１に示すように、この転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４と、転舵用アクチュエータ５とを備える。足回りフレーム部品であるナックル６に一体にユニット支持部材３が設けられている。図４に示すように、このユニット支持部材３のインボード側に、転舵用アクチュエータ５のアクチュエータ本体７が設けられ、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。転舵機能付ハブユニット１（図１）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。

図２および図３に示すように、ハブユニット本体２とアクチュエータ本体７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１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、上下二箇所で回転許容支持部品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、車輪９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とも異なっている。通常の車両は、車両走行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度で設定されているが、この実施形態の転舵機能付ハブユニット１は、前記キングピン角度とは別の角度（軸）の転舵軸を有する。車輪９は、ホイール９ａとタイヤ９ｂとを備える。

＜転舵機能付ハブユニット１の設置箇所＞
この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１１に示すように、車両１０の前輪９Ｆのステアリング装置１１による転舵に付加して左右輪個別に微小な角度（約±５ｄｅｇ）を転舵させる機構として、懸架装置１２のナックル６に一体に設けられる。

図２および図１１に示すように、ステアリング装置１１は、車体に取り付けられ、運転者のハンドル１１ａの操作、または図示外の自動運転装置、運転支援装置の指令等によって動作し、その進退するタイロッド１４が、ユニット支持部材３のステアリング結合部６ｄ（後述する）に連結されている。ステアリング装置１１は、ラック・ピニオン式等とされるが、どのタイプのステアリング装置でも構わない。懸架装置１２は、例えば、ショックアブソーバーをナックル６に直接固定するストラット式サスペンション機構を適用しているが、マルチリンク式サスペンション機構、その他のサスペンション機構を適用してもよい。

＜ハブユニット本体２について＞
図１に示すように、ハブユニット本体２は、車輪９の支持用のハブベアリング１５と、アウターリング１６と、後述の転舵力受け部であるアーム部１７（図３）とを備える。
図７に示すように、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、車体側の部材と車輪９（図１）とを繋ぐ役目をしている。

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１に示すように、ハブフランジ１８ａａに、車輪９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。

図７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２１ｂ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５）に取付けられる。

＜回転許容支持部品およびユニット支持部材について＞
図７に示すように、各回転許容支持部品４は転がり軸受から成る。この例では、転がり軸受として、テーパころ軸受が適用されている。転がり軸受は、取付軸部１６ｂの外周に嵌合された内輪４ａと、ユニット支持部材３に嵌合された外輪４ｂと、内外輪４ａ，４ｂ間に介在する複数の転動体４ｃとを有する。

ユニット支持部材３は、ユニット支持部材本体３Ａと、ユニット支持部材結合体３Ｂとを有する。ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端に、略リング形状のユニット支持部材結合体３Ｂが着脱自在に固定されている。ユニット支持部材結合体３Ｂのインボード側側面のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部３ａがそれぞれ形成されている。

図６～図８に示すように、ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部３Ａａがそれぞれ形成されている。図３に示すように、ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端にユニット支持部材結合体３Ｂが固定され、各上下の部分につき、嵌合孔形成部３ａ，３Ａａ（図６）が互いに組み合わされることにより、全周に連なる嵌合孔が形成される。この嵌合孔に外輪４ｂが嵌合されている。なお図３において、ユニット支持部材３を一点鎖線で表す。

図７に示すように、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。内輪４ａ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、内輪４ａの端面に押圧力を付与することで、各回転許容支持部品４にそれぞれ予圧を与えている。これにより各回転許容支持部品４の剛性を高め得る。車両の重量がこのハブユニット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。なお、回転許容支持部品４の転がり軸受は、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。

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に転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突出する。このアーム部１７は、ジョイント部８を介して、転舵用アクチュエータ５の直動出力部２５ａに回転自在に連結されている。これにより、転舵用アクチュエータ５の直動出力部２５ａが進退することで、ハブユニット本体２が転舵軸心Ａ（図１）回りに回転、つまり転舵させられる。

＜転舵用アクチュエータ５＞
図３に示すように、転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（図１）回りに回転駆動させるアクチュエータ本体７を有する。
図２に示すように、アクチュエータ本体７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直動出力部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。

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と、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とドリブンプーリ２７ｂとベルト２７ｃとで、巻き掛け式の減速機２７が構成される。

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を備えたアクチュエータ本体７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。

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、直動出力部２５ａの進退を許す貫通孔等が形成されている。

図３に示すように、ユニット支持部材本体３Ａは、前記ケース６ｂ、ショックアブソーバの取り付け部となるショックアブソーバ取り付け部６ｃ、およびステアリング装置１１（図２）の結合部となるステアリング装置結合部６ｄを有する。これらショックアブソーバ取り付け部６ｃおよびステアリング装置結合部６ｄも、ユニット支持部材本体３Ａに一体に形成されている。ユニット支持部材本体３Ａの外表面部における上部に、ショックアブソーバ取り付け部６ｃが突出するように形成されている。ユニット支持部材本体３Ａの外表面部における側面部には、ステアリング装置結合部６ｄが突出するように形成されている。

＜ストッパー構造について＞
図２に示すように、ユニット支持部材３はストッパー（「ストッパープレート」とも言う）３４を有する。このストッパー３４は、ユニット支持部材３に対するハブユニット本体２の転舵軸心Ａ（図１）回りの相対運動の範囲を制限する部材である。ストッパー３４は、ユニット支持部材３に対しハブユニット本体２のインボード側の一部が当接することで、前記相対運動の範囲を制限する。

図２および図８に示すように、ケース６ｂのうち、モータ２６との隔壁を成すアウトボード側端面に、ボルト（図示せず）または溶接等により板状のストッパー３４が取り付けられている。このストッパー３４は、例えば、機械構造用炭素鋼または一般構造用圧延鋼材等から成るが、これらの材料に限定されるものではない。

ストッパー３４は、ハブベアリング１５における、車輪９と共に回転しない部分と所定の隙間δを介して対向する当接面３４ａを備える。前記ハブベアリング１５における、車輪９と共に回転しない部分とは、例えば、アウターリング１６の円環部１６ａのインボード側端に連結された円環状部材３５である。
なお、ストッパー３４は、ナックル６およびユニット支持部材３に一体に設けられてもよい。換言すれば、ストッパー３４が、ユニット支持部材３と同一材料からこのユニット支持部材３の一部として構成されてもよい。ハブベアリング１５における、車輪９と共に回転しない部分の他の例として、アウターリング１６の円環部１６ａそのものをインボード側端に延在してもよいし、外輪１９のインボード側端をさらにインボード側端に延在してもよい。

図９は、転舵用アクチュエータ５の異常もしくは直動機構２５またはジョイント部８の異常等により規定以上に転舵し、ハブユニット本体２の一部とストッパー３４が干渉したときの図を示す。図１０は、その干渉部（図９のX部）の拡大図を示す。
図９および図１０に示すように、転舵用アクチュエータ５が異常な動作をした場合等、規定の転舵角度以上に転舵した場合、車輪回転軸まわりに回転するハブ輪部１８ａおよびハブボルトＢｔ等がユニット支持部材３に接触することなくハブベアリング１５における、車輪９と共に回転しない部分が、ストッパー３４に当接する。

これにより、回転するハブ輪部１８ａおよびハブボルトＢｔ等がユニット支持部材３に干渉することを防止し、車輪９のロックまたはユニット支持部材３の異常が生じないようにする。
また、タイヤ９ｂからの過大な外力がハブユニット本体２に作用し、ジョイント部８または直動機構２５に異常が生じると、ハブベアリング１５を任意の転舵角度で制御できなくなる。この場合にも、ジョイント部８または直動機構２５に異常が生じる前に、ストッパー３４の当接面３４ａが前記円環状部材３５等に接触して力を受けることにより、前記と同様の作用効果を奏する。

転舵機能付ハブユニット１による規定転舵角度：約±Ａｄｅｇ（Ａ＝数ｄｅｇ）
ハブ輪部を除くハブユニット本体２とユニット支持部材３が接触する転舵角度：±Ｂｄｅｇ
車輪回転軸で回転するハブ輪部１８ａとユニット支持部材３が接触する転舵角度：±Ｃｄｅｇ
｜±Ａｄｅｇ｜＜｜±Ｂｄｅｇ｜＜｜±Ｃｄｅｇ｜
上記の式を満足すれば、異常時でも、車輪９のロックもしくはハブユニット本体３が脱落することはないため、通常のステアリング装置１１によって安全に車両を停止する位置まで誘導することができる。

＜作用効果＞
以上説明した転舵機能付ハブユニット１によれば、車輪９を支持するハブベアリング１５を含むハブユニット本体２を、アクチュエータ本体７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。つまり、ハブユニット本体２は、転舵用アクチュエータ５の直動出力部２５ａをモータ２６の駆動により進退させることで、直動出力部２５ａに連結されたアーム部１７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１１によるキングピン軸回りのナックル６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９，９の補助転舵の角度を異ならせることで、左右の車輪９，９間のトー角を任意に変更することができる。
車両の走行条件に応じて、左右の車輪角度を独立して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。また、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となる。

ところで、転舵用アクチュエータ５が異常に動作した場合等で規定の転舵角度以上に転舵した場合、またはタイヤ９ｂから過大な外力がハブユニット本体２に作用し、ジョイント部８または直動機構２５に異常が発生した場合には、ハブベアリング１５の転舵角度を所定の角度で維持することができなくなる。このような状況に陥った場合、車輪回転軸で回転するハブ輪部１８ａがユニット支持部材３の一部と接触し、車輪９のロックまたはハブベアリング１５の異常に結びつく可能性がある。

そこで、この転舵機能付ハブユニット１によれば、ハブ輪部１８ａとユニット支持部材３が当接しないように、ハブベアリング１５における、車輪９と共に回転しない部分が、ユニット支持部材３に設けられたストッパー３４の当接面３４ａと先に当接することで、車輪９のロックまたはハブベアリング１５の干渉または異常を未然に防止することができる。

＜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。

第１の実施形態のストッパー３４は一枚の板状部材から成るが、ハブベアリング１５における、車輪９と共に回転しない部分に当接する部分に、正逆方向に接触する複数（例えば二つ）の部材から成るストッパーとしてもよい。
第１の実施形態では、図２に示すように、アクチュエータ本体７の略全体がケース６ｂに覆われているが、この例に限定されるものではない。他の実施形態として、例えば、アクチュエータ本体７のうちモータ２６が、ケース６ｂから露出して同ケース６ｂの外表面に取り付けられる所謂外付け構造であってもよい。この場合、既製品のモータを用いることができるうえ、モータを容易に交換することができる等、メンテナンス性を高めることが可能となる。
その他の実施形態として、ユニット支持部材３を、足回りフレーム部品に別体に構成し、この足回りフレーム部品にユニット支持部材３を着脱自在に設けてもよい。

＜非転舵輪への適用について＞
この転舵機能付ハブユニット１は、非転舵輪に対して用いてもよい。例えば、図１２に示すように、前輪転舵の車両において、後輪９Ｒを支持する懸架装置１２Ｒの車輪用軸受設置部となる足回りフレーム部品６Ｒに設定し、後輪転舵に用いてもよい。

＜転舵システムについて＞
図３に示すように、この転舵システムは、いずれかの実施形態に係る転舵機能付ハブユニット１と、この転舵機能付ハブユニット１の転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、制御部３０と、アクチュエータ駆動制御部３１とを有する。制御部３０は、上位制御部３２から与えられた補助転舵角指令信号（転舵角指令信号）に応じた電流指令信号を出力する。

前記上位制御部３２は制御部３０の上位の制御手段であり、この上位制御部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。アクチュエータ駆動制御部３１は、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転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、運転者のハンドル操作による転舵に付加して、車輪を微小に角度変化することができる。直線走行時にも、それぞれの場面に合わせてトー角度の量を調整し得る。

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。

１…転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
５…転舵用アクチュエータ
６…ナックル（足回りフレーム部品）
６ｂ…ケース
９…車輪，９Ｆ…前輪，９Ｒ…後輪
１０…車両
１２，１２Ｒ…懸架装置
１５…ハブベアリング
２９…制御装置
３０…制御部
３１…アクチュエータ駆動制御部
３４…ストッパー

Claims (4)

1. 車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、
   懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、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転舵用アクチュエータと、を備え、
   前記ユニット支持部材は、このユニット支持部材に対し前記ハブユニット本体の一部が当接して前記転舵軸心回りの相対運動の範囲を制限するストッパーを有し、前記ストッパーは、前記転舵用アクチュエータを支持するケースに取り付けられ、このケースのうち、前記転舵用アクチュエータの回転駆動源であるモータとの隔壁を成すアウトボード側側面に、板状の前記ストッパーが取り付けられている転舵機能付ハブユニット。
2. 請求項１に記載の転舵機能付ハブユニットにおいて、前記ストッパーは、前記足回りフレーム部品に一体に設けられている転舵機能付ハブユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の転舵機能付ハブユニットと、この転舵機能付ハブユニットの転舵用アクチュエータを制御する制御装置とを備えた転舵システムであって、前記制御装置は、与えられた転舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する制御部と、この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転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転舵システム。
4. 請求項１または請求項２に記載の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。

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