JP7450376B2 - 操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両 - Google Patents
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Description
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。
特許文献1では、ナックルアームとジョイントとの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、このナックルアームとジョイントと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、ナックルアームとジョイントとの位置を大きく変化させる、つまり大きく動かす必要がある。
特許文献3は、4輪独立転舵の車両にしか適用できず、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。
また、キングピン軸と補助的な操舵機能を備えた機構の転舵軸が一致する場合は、構成要素部品がハブユニットの後方(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。
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揺動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揺動駆動させる操舵用アクチュエータと、を備えた操舵機能付ハブユニットであって、
前記ハブユニット本体と前記ユニット支持部材との間に挟まれ前記ハブユニット本体が揺動するために必要となる空間に、この空間を外部から遮蔽する遮蔽部材が設けられている。
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10と共に説明する。
<操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4と、操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。このユニット支持部材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。操舵機能付ハブユニット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。なお、操舵機能付ハブユニット1を単に、ハブユニット1と言う場合がある。
この操舵機能付ハブユニット1は、この実施形態では操舵輪である左右の前輪に装備されている。図10に示すように、操舵機能付ハブユニット1は、車両10の前輪9Fのステアリング装置11による操舵に付加して左右輪個別に微小な角度(約±5deg)を操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。但し、操舵輪の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。後述する図11、図12に示す操舵機能付ハブユニット1についても同様である。
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、後述の操舵力受け部であるアーム部17(図3)とを備える。
図6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。
図5および図6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、円すいころ軸受が適用されている。転がり軸受は、転舵軸部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。
図6~図9に示すように、この操舵機能付ハブユニット1では、ハブユニット本体2とユニット支持部材3との間に挟まれハブユニット本体2が揺動するために必要となる空間Arに、この空間Arを外部から遮蔽する遮蔽部材であるブーツBtが設けられている。このブーツBtは略円筒状であり蛇腹状の膜部Btaを有する。
図3に示すように、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。
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。
以上説明した操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、操舵用アクチュエータ5の出力ロッド25aをモータ26の駆動により進退させることで、出力ロッド25aに連結されたアーム部17を介して回転つまり揺動させられる。
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、走行抵抗を下げ燃費を悪化させることなく、走行安定性を確保する等調整が可能である。
遮蔽部材が蛇腹状の膜部Btaを有するブーツBtである場合、ハブユニット本体2が揺動するときブーツBtの蛇腹状の膜部Btaが伸縮することで、ハブユニット本体2の揺動を阻害することなく異物の侵入を防止することができる。
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。
ブーツBt内に図示外のセンサ等の配線を設けてもよい。この場合、例えば配線が異物によって傷つくことを未然に防止し得る。
操舵機能付ハブユニット1は、非操舵輪に対して用いてもよい。例えば、図11に示すように、前輪操舵の車両において、操舵機能付ハブユニット1は、非操舵輪である左右の後輪に装備されている。前記車両において、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、操舵機能付ハブユニット1のユニット支持部材が設置され、後輪操舵に用いられる。
その他図12に示すように、操舵機能付ハブユニット1を、操舵輪である左右の前輪9F,9Fおよび非操舵輪である左右の後輪9R,9Rにそれぞれ用いてもよい。
図3に示すように、この操舵システムは、いずれかの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。操舵制御部30は、上位制御部32から与えられた補助操舵角指令信号(操舵角指令信号)に応じた電流指令信号を出力する。
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。
Claims (7)
- 車輪を回転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揺動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揺動駆動させる操舵用アクチュエータと、を備えた操舵機能付ハブユニットであって、
前記ハブユニット本体と前記ユニット支持部材との間に挟まれ前記ハブユニット本体が揺動するために必要となる空間に、この空間を外部から遮蔽する略円筒状の遮蔽部材が設けられ、前記ユニット支持部材のアウトボード側に前記ハブユニット本体が設けられ、前記ハブユニット本体のインボード側に、前記遮蔽部材の一端の開口の周縁が固定され、前記ユニット支持部材のアウトボード側に、前記遮蔽部材の他端の開口の周縁が固定され、前記遮蔽部材内に配線が設けられている操舵機能付ハブユニット。 - 請求項1に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記遮蔽部材は、蛇腹状の膜部を有するブーツである操舵機能付ハブユニット。
- 請求項2に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記ブーツは、ゴムまたは樹脂を含む弾性変形可能な材質から成る操舵機能付ハブユニット。
- 請求項2または請求項3に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記ブーツは両端に開口を有し、一端の開口の周縁が前記ハブユニット本体に固定され、前記ブーツの他端の開口の周縁が前記ユニット支持部材に固定されている操舵機能付ハブユニット。
- 請求項1ないし請求項4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。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の操舵機能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。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の操舵機能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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