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

Description

この発明は、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、走行状況に合わせ左右の車輪を適切な操舵角に制御することで、燃費の改善および走行安定性と安全性の向上を図る技術に関する。

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。

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２０１９－０５９３８５号公報

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、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、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。

上記のように従来の補助的な操舵機能を備えた機構は、車両において車輪のトー角またはキャンバー角を任意に変更することを目的としているため、モータおよび減速機構が複数必要になり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くなる。
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。

特許文献４は、過去に本件出願人が提案した操舵機能付ハブユニットの基本的な構造を示す一例である。前記操舵機能付ハブユニットでは、転舵軸を有するアウターリングをユニット支持部材に転舵軸回りに回転自在に支持すると共に、操舵用アクチュエータの伸縮運動をアウターリングより転舵軸に交差し、かつ車両前方または後方に延伸するアーム部に伝達する。これにより、アウターリングとその内方部材を含むハブベアリング部を転舵軸回りに揺動させることで補助操舵を成している。

この例では、転舵軸回りに揺動するハブベアリング部と、このハブベアリング部を揺動自在に支持するユニット支持部材との間には、ハブベアリング部が揺動するのに必要な空間が設けられている。

しかし、この空間は、路面に近いタイヤハウス内で、車両の前後方向に開口しているため、外部より異物が入り込む可能性があり、異物がハブベアリング部とユニット支持部材の間に挟まると、ハブベアリング部の揺動運動を阻害し、補助操舵機能の低下等に陥る懸念があった。前記異物とは、車両の走行中に路面から巻き上げられる泥または石等の固形物の他、雪または雨等の水分が前記空間に留まり、低温環境下に放置されることで時効的に氷に成長して固体化するものも考えられる。

この発明の目的は、ハブユニット本体が揺動するために必要となる空間に異物が侵入することを防止し、適正な操舵機能を維持することができる操舵機能付ハブユニット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遮蔽部材が設けられている。

この構成によると、ハブユニット本体とユニット支持部材との間に挟まれハブユニット本体が揺動するために必要となる空間に、遮蔽部材を設けることで外部と隔離し、前記空間に異物が侵入することを防止することができる。したがって、ハブユニット本体の揺動運動が異物によって阻害されることなく適正な操舵機能を維持することができる。

前記遮蔽部材は、蛇腹状の膜部を有するブーツであってもよい。この場合、ハブユニット本体が揺動するときブーツの蛇腹状の膜部が伸縮することで、ハブユニット本体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。

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っていてもよい。この場合、密閉性を高め異物の遮蔽効果を一層高めることができる。

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てもよい。このようにブーツの両端を固定することで、異物の遮蔽効果を得ることができる。

この発明の操舵システムは、この発明の上記いずれかの構成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、運転者のハンドル操作による操舵に付加して車輪角度を任意に変更することができる。

第１の発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成の操舵機能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に装備している。そのため、この発明の操舵機能付ハブユニットにつき前述した各効果、およびこの発明の操舵システムにつき前述した効果が得られる。前輪は一般的に操舵輪とされるが、操舵輪に、この発明の操舵機能付ハブユニットまたはこの発明の操舵システムを適用した場合は、走行中におけるトー角調整に効果的である。

第２の発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成の操舵機能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後輪に装備している。そのため、この発明の操舵機能付ハブユニットにつき前述した各効果、およびこの発明の操舵システムにつき前述した効果が得られる。後輪は一般的に非操舵輪とされるが、非操舵輪に適用した場合は、非操舵輪の若干の操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遮蔽部材が設けられている。このため、ハブユニット本体が揺動するために必要となる空間に異物が侵入することを防止し、適正な操舵機能を維持することができる。

この発明の操舵システムは、この発明の上記いずれかの構成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、ハブユニット本体が揺動するために必要となる空間に異物が侵入することを防止し、適正な操舵機能を維持することができる。

第１の発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成の操舵機能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に装備しているため、ハブユニット本体が揺動するために必要となる空間に異物が侵入することを防止し、適正な操舵機能を維持することができる。

第２の発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成の操舵機能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後輪に装備しているため、ハブユニット本体が揺動するために必要となる空間に異物が侵入することを防止し、適正な操舵機能を維持することができる。

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およびその周辺の構成を示す縦断面図である。 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。 同操舵機能付ハブユニットの外観を示す斜視図である。 同操舵機能付ハブユニットの側面図である。 同操舵機能付ハブユニットの平面図である。 図４のVI - VI線断面図である。 同操舵機能付ハブユニットを車両後方より見た図である。 同操舵機能付ハブユニットの分解斜視図である。 同操舵機能付ハブユニットを別の角度から見た分解斜視図である。 同操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。 いずれかの操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。 いずれかの操舵機能付ハブユニットを備えた車両のそ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。

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（揺動自在）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、主な操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、この実施形態の操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。

＜操舵機能付ハブユニット１の設置箇所＞
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２および図１０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、ダブルウィッシュボーン式サスペンション、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。

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転舵軸部１６ｂ，１６ｂとを有する。上下の取付軸部である各転舵軸部１６ｂは、転舵軸心Ａに同軸に設けられる。ここで、アウターリング１６は外輪１９と一体に形成されてもよい。前記「一体に形成され」とは、アウターリング１６は外輪１９とが、複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば鍛造、機械加工等により単独の物の一部として成形されたことを意味する。

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４）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および図８に示すように、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３Ｂａがそれぞれ形成されている。

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。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３Ａａ，３Ｂａ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。

図６に示すように、各転舵軸部１６ｂは、中空軸とされて内周孔内に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。すなわち、車両の重量等の外力がハブユニットに作用した場合でも予圧が抜けないように初期予圧が設定されている。これにより各回転許容支持部品４の剛性を高め得る。なお、回転許容支持部品４の転がり軸受は、円すいころ軸受に代えてアンギュラ玉軸受または四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。

図１に示すように、上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂは、それぞれ回転許容支持部品４，４を介してユニット支持部材３に支持され、各回転許容支持部品４が車輪９のホイール９ａ内に位置する。この例では、各回転許容支持部品４が、ホイール９ａ内でこのホイール９ａの幅方向中間付近に配置される。

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に補助的な操舵力を与える作用点となる部位であり、アウターリング１６または外輪１９の外周の一部に一体に突出する。このアーム部１７は、転舵軸心Ａに交差し、かつアウターリング１６または外輪１９から車両後方に延伸する。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の直動出力部となる出力ロッド２５ａに回転自在（揺動自在）に連結されている。これにより、操舵用アクチュエータ５の出力ロッド２５ａが進退（直進運動）することで、ハブユニット本体２が転舵軸心Ａ回りに揺動、つまり補助操舵させられる。なお、操舵用アクチュエータ５の出力ロッド２５ａおよびアーム部１７は、車軸から見て車両後方に設けられるだけでなく、車両前方に設けられてもよい。

＜遮蔽部材について＞
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。

ブーツＢｔは、例えば、ゴムまたは樹脂を含む弾性変形可能な材質つまり柔軟な材質から成る。中間の蛇腹状の膜部Ｂｔａがハブユニット本体２の揺動に合わせて変形し追従することで、ハブユニット本体２の揺動を阻害することなく、スムーズな操舵を可能とする。

図８は、ハブユニット本体２を背面側から見た操舵機能付ハブユニット１の分解斜視図である。同図８に示すように、ブーツＢｔは両端に開口を有し、一端の開口の周縁は、ハブユニット本体２の背面もしくはハブユニット本体２と一体に揺動するブレーキキャリパ取付部２２に固定される。例えば、アウターリング１６におけるインボード側の外周面、またはハブベアリング１５のインボード側の外輪外周面に、ブーツＢｔにおける一端の開口の周縁が嵌合固定されている。ブーツＢｔの固定方法は前述の嵌め合わせによる方法の他、ブーツバンド等の締結具による方法、接着による方法等が挙げられる。さらにブーツＢｔの端部をフランジ状にし、このフランジ状の端部をボルト等で固定する方法、またはブーツＢｔを板金製の金属環に加硫接着あるいは加締めで固定し、前記金属環を取付面に固定することも考えられる。

図９に示すように、ブーツＢｔにおける他端の開口の周縁は、ユニット支持部材３のアウトボード側に固定される。つまりブーツＢｔの他端は、ユニット支持部材本体３Ａにおける、ハブユニット本体２の背面に対峙する面に固定される。例えば、ユニット支持部材本体３Ａにおける、ハブユニット本体２の背面に対峙する面に環状溝３Ａｂが形成され、この環状溝３ＡｂにブーツＢｔの他端の開口の周縁が嵌まり込むように固定されている。その他、前述のブーツＢｔの固定方法を適用してもよい。

ここで、図６～図９ではブーツＢｔによる異物侵入の抑制例を示したが、簡易的には、開口部を外周から覆うダストカバー状のもの、または板状のフラップ状のものでも、大きな異物の侵入を抑制する効果は期待できると共に、前述のブーツＢｔと併用することで、空間Ａｒを外部から遮蔽する遮蔽効果をさらに高めることが期待できる。

＜操舵用アクチュエータ５＞
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。

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。

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。

＜その他の機構的構成＞
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。

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。

＜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、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。

この揺動は、運転者のハンドル操作による操舵に付加して、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、補助的な操舵として行われ、また１輪の独立操舵が行える。左右の車輪９，９の補助操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。

そのため、操舵機能付ハブユニット１を前輪等の操舵輪および後輪等の非操舵輪のいずれに用いてもよい。操舵輪に用いる場合は、ステアリング装置１１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操舵に付加して、左右の車輪個別の、または左右輪に連動した車輪９の微小な角度変化を行わせる機構となる。補助操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、補助操舵可能角度が±５度以下であっても十分に足りる。補助操舵の角度は操舵用アクチュエータ５の制御により行う。

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。旋回走行時における左右の操舵輪の操舵角度を適切に変えることで、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、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。

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ブーツＢｔを設けることで外部と隔離する。これにより、前記空間Ａｒに異物が侵入することを防止し、悪路等の異物が侵入し易い走行環境においても補助操舵機能が低下等することがなく、車両安定性および応答性等の走行性能の改善が期待できる。

また、走行中に雪または水等がハブユニット本体２とユニット支持部材３に挟まれる空間Ａｒに滞留し、その後、氷に成長するような低温環境下においても、ブーツＢｔ等の遮蔽部材によって、水または雪等が前記空間Ａｒに侵入することを防ぐことから、操舵機能の低下を起こすリスクを回避できる。
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。

＜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。

ブーツＢｔは、ハブユニット本体２の揺動に合わせて伸縮し追従する機能を有し、定められた試験において遮蔽効果を維持できるものであれば、蛇腹状の膜部Ｂｔａが無い円筒状であってもよい。またブーツＢｔは角筒状であってもよい。
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。

遮蔽部材として、ブーツＢｔに代えて、例えば、円筒状の金属ベローズ、中空または中実のスポンジ状の部材を適用することも可能である。また前記空間Ａｒを遮蔽する遮蔽部材としてのブーツＢｔと、ジョイント部８（図２）を覆うブーツとを一体に形成してもよい。

＜非操舵輪への適用について＞
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。

＜操舵システムについて＞
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。

上位制御部３２は操舵制御部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、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、運転者のハンドル操作による操舵に付加して、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の量を調整し得る。

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。
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。

２…ハブユニット本体、３…ユニット支持部材、５…操舵用アクチュエータ、６…ナックル（足回りフレーム部品）、９…車輪、９Ｆ…前輪、９Ｒ…後輪、１２，１２Ｒ…懸架装置、１５…ハブベアリング、２９…制御装置、３０…操舵制御部、３１…アクチュエータ駆動制御部、Ａｒ…空間、Ｂｔ…ブーツ（遮蔽部材）

Claims (7)

1. 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。
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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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