JP7518611B2 - 操舵機能付ハブユニット - Google Patents
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Description
この発明は、トーションビーム式の懸架装置を用いた後輪を操舵する機能を備えた操舵機能付ハブユニットに関し、走行状況に合わせ左右の後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性の安定と安全性の向上を図る技術に関する。
後輪操舵機構の例として、特許文献１では、操舵用アクチュエータをばね下（トーションビーム式懸架装置）に取り付けている。車両前後方向のトレーリングアームに沿って操舵用アクチュエータを配置することで、燃料タンクまたはサイレンサ等の他の部品との干渉を避けることができ、且つ車体との取付部位付近に操舵用アクチュエータを取り付けることで、タイヤの上下動に伴うトー角の変化を抑制できる。
特許文献１の構造では、キングピン軸（転舵軸）がタイヤの接地面中心から離れた位置にあるため、タイヤを引きずりながら操舵することになり大きな動力が必要になる。また、タイヤの回転軌跡も大きくなるためタイヤハウスが大きくなる。
本件出願人の提案する操舵機能付ハブユニット（特願２０１８－１８３１８９）は、トーションビーム式懸架装置のようなリジッドアクスルにも搭載することが可能で操舵角度を別々に制御することができる。しかし、操舵機能付ハブユニットのハブベアリングの背面には、コイルばねおよびショックアブソーバが配置されている。操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータを配置するには、これらコイルばねおよびショックアブソーバに干渉しないように避けなければならない。このため、操舵機能付ハブユニットが大型化し重量が増加することで、乗り心地に影響を与える可能性がある。
また操舵角度を大きくしようとすると、操舵用アクチュエータのサイズが大きくなるため、操舵機能付ハブユニットを車両に搭載することが難しくなる。
また操舵角度を大きくしようとすると、操舵用アクチュエータのサイズが大きくなるため、操舵機能付ハブユニットを車両に搭載することが難しくなる。
車両の後輪に適用されるトーションビーム式懸架装置は、回転支持部で車体に回転支持されており、車両の動きに合わせて、バウンド／リバウンドする。トーションビーム式懸架装置は、ばね下部品であり、ばね下部品の重量増は車両の乗り心地に影響を及ぼす。また、前記回転支持部から遠い位置に重量物を取り付けると、慣性モーメントが増加し乗り心地を悪化させる原因となる。
また、車両の後輪周辺は、懸架装置用ショックアブソーバまたはマフラー等の部品が配置されており、操舵用アクチュエータを配置するスペースが限られている。よって、操舵用アクチュエータが他部品と干渉するため、操舵機能付ハブユニットを車両に簡易に搭載することは難しい。
また、車両の後輪周辺は、懸架装置用ショックアブソーバまたはマフラー等の部品が配置されており、操舵用アクチュエータを配置するスペースが限られている。よって、操舵用アクチュエータが他部品と干渉するため、操舵機能付ハブユニットを車両に簡易に搭載することは難しい。
この発明の目的は、所望の操舵角度にすることができると共に乗り心地の悪化を防ぐことができ、さらに車両の大掛かりな構造変更等を伴うことなく車両に簡易に搭載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、トーションビームと一対のトレーリングアームからなる懸架装置で支持される後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットであって、
前記後輪を回転支持し且つ上下方向に延びる転舵軸を有する転舵軸付ハブベアリングと、
この転舵軸付ハブベアリングを前記転舵軸の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、
このユニット支持部材とは別体で構成されて前記転舵軸付ハブベアリングを前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、
前記操舵用アクチュエータは、前記懸架装置の前記トーションビームの最下面よりも高い位置で、且つ、前記懸架装置における回転支持部と前記転舵軸付ハブベアリングとの間で、前記懸架装置に取り付けられている。
前記「別体」とは、操舵用アクチュエータとユニット支持部材とが、互いに分離可能な別の要素から成ることを意味する。
前記回転支持部は、懸架装置の構成要素であり、車体に対し車幅方向軸心回りに回転可能に支持される。
前記後輪を回転支持し且つ上下方向に延びる転舵軸を有する転舵軸付ハブベアリングと、
この転舵軸付ハブベアリングを前記転舵軸の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、
このユニット支持部材とは別体で構成されて前記転舵軸付ハブベアリングを前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、
前記操舵用アクチュエータは、前記懸架装置の前記トーションビームの最下面よりも高い位置で、且つ、前記懸架装置における回転支持部と前記転舵軸付ハブベアリングとの間で、前記懸架装置に取り付けられている。
前記「別体」とは、操舵用アクチュエータとユニット支持部材とが、互いに分離可能な別の要素から成ることを意味する。
前記回転支持部は、懸架装置の構成要素であり、車体に対し車幅方向軸心回りに回転可能に支持される。
この構成によると、後輪を支持する転舵軸付ハブベアリングを、操舵用アクチュエータの駆動により、転舵軸心回りに自由に回転させることができる。操舵用アクチュエータをユニット支持部材とは別体にしたため、既存部品に干渉することなく操舵用アクチュエータのサイズを大きくして配置できる。これにより所望の操舵角度にすることができる。
ユニット支持部材とは別体に構成した操舵用アクチュエータが、懸架装置における回転支持部と転舵軸付ハブベアリングとの間で、懸架装置に取り付けられたため、ユニット支持部材と操舵用アクチュエータとを一体に構成した従来構成よりも、懸架装置の慣性モーメントの増加を抑えることができ、バウンド時等の乗り心地の悪化を防ぐことができる。重量のある操舵用アクチュエータを回転支持部に近づけて取り付ける程、慣性モーメントが小さくなり乗り心地の悪化を防ぐことができる。
操舵用アクチュエータをユニット支持部材とは別体にしたことで、機械要素の配置に関する選択範囲が広がり、ショックアブソーバ等の既存部品のスペースが損なわれることなく、操舵機能付ハブユニットを車両に簡易に配置することができる。したがって、車両の大掛かりな構造変更等を伴うことなく操舵機能付ハブユニットを車両に簡易に搭載することができる。
ユニット支持部材とは別体に構成した操舵用アクチュエータが、懸架装置における回転支持部と転舵軸付ハブベアリングとの間で、懸架装置に取り付けられたため、ユニット支持部材と操舵用アクチュエータとを一体に構成した従来構成よりも、懸架装置の慣性モーメントの増加を抑えることができ、バウンド時等の乗り心地の悪化を防ぐことができる。重量のある操舵用アクチュエータを回転支持部に近づけて取り付ける程、慣性モーメントが小さくなり乗り心地の悪化を防ぐことができる。
操舵用アクチュエータをユニット支持部材とは別体にしたことで、機械要素の配置に関する選択範囲が広がり、ショックアブソーバ等の既存部品のスペースが損なわれることなく、操舵機能付ハブユニットを車両に簡易に配置することができる。したがって、車両の大掛かりな構造変更等を伴うことなく操舵機能付ハブユニットを車両に簡易に搭載することができる。
前記操舵用アクチュエータは、直動機構本体と、この直動機構本体から出退可能で前記転舵軸付ハブベアリングの外輪に操舵力を与える直動出力部とを有し、この直動出力部が車体の左右方向に出退するように、前記直動機構本体が前記懸架装置に取り付けられてもよい。直動出力部が車体の左右方向に出退するように、直動機構本体が懸架装置に取り付けられるため、車体の空き空間を有効に使うことができる。
前記トレーリングアームは車両内側方向と車両外側方向とを連通する連通孔をさらに備え、前記直動出力部の一部は前記連通孔内に配置されてもよい。
直動出力部をトレーリングアームの上を通すように配置する場合はスプリング等の他部材との干渉があるため、レイアウトに制限がかかる。また直動出力部をトレーリングアームの下を通すように配置する場合には地面との干渉を避けるために車両の最低地上高を上げる必要がある。
一方、直動出力部をトレーリングアームの連通孔内を通すように配置することで、他部材との干渉を避けつつ、最低地上高を上げる必要がない。
直動出力部をトレーリングアームの上を通すように配置する場合はスプリング等の他部材との干渉があるため、レイアウトに制限がかかる。また直動出力部をトレーリングアームの下を通すように配置する場合には地面との干渉を避けるために車両の最低地上高を上げる必要がある。
一方、直動出力部をトレーリングアームの連通孔内を通すように配置することで、他部材との干渉を避けつつ、最低地上高を上げる必要がない。
前記操舵用アクチュエータは側面視で前記トレーリングアームと重なる位置に配置されてもよい。この場合、操舵用アクチュエータを側面視でトレーリングアームと重ならない位置に配置する場合に比べて、直動出力部の長さを短縮することが可能となる。
前記懸架装置にさらに配置されたスプリングシートを備え、前記操舵用アクチュエータは前記スプリングシートに固定されてもよい。
操舵用アクチュエータをトーションビームに固定すると、トーションビームの捻じれに対し操舵用アクチュエータが剛性部材として働いてしまうため、捻じれを抑制してしまい乗り心地が悪化する虞がある。
この構成では、前記操舵用アクチュエータをスプリングシートに固定することにより、トーションビームの捩じりへの影響が抑制され、乗り心地を確保することが可能となる。
操舵用アクチュエータをトーションビームに固定すると、トーションビームの捻じれに対し操舵用アクチュエータが剛性部材として働いてしまうため、捻じれを抑制してしまい乗り心地が悪化する虞がある。
この構成では、前記操舵用アクチュエータをスプリングシートに固定することにより、トーションビームの捩じりへの影響が抑制され、乗り心地を確保することが可能となる。
前記懸架装置の左右両側部に前記ユニット支持部材がそれぞれ取り付けられ、１つの前記操舵用アクチュエータで左右の前記後輪を操舵してもよい。この場合、２つの操舵用アクチュエータで左右の後輪を操舵する構成よりも、ばね下の軽量化および慣性モーメントの低減を図ることが可能となる。
この発明の操舵機能付ハブユニットは、トーションビームと一対のトレーリングアームからなる懸架装置で支持される後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットであって、前記後輪を回転支持し且つ上下方向に延びる転舵軸を有する転舵軸付ハブベアリングと、この転舵軸付ハブベアリングを前記転舵軸の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、このユニット支持部材とは別体で構成されて前記転舵軸付ハブベアリングを前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、前記操舵用アクチュエータは、前記懸架装置の前記トーションビームの最下面よりも高い位置で、且つ、前記懸架装置における回転支持部と前記転舵軸付ハブベアリングとの間で、前記懸架装置に取り付けられている。このため、所望の操舵角度にすることができると共に乗り心地の悪化を防ぐことができ、さらに車両の大掛かりな構造変更等を伴うことなく車両に簡易に搭載することができる。
［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３、図７と共に説明する。図７に示すように、実施形態に係る操舵機能付ハブユニット１は、トーションビーム式の懸架装置Ｒｓで支持される左右の後輪９Ｒ，９Ｒを各輪独立して操舵する機能を有し、前輪操舵付きの車両１０の後輪９Ｒ，９Ｒに適用される。
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３、図７と共に説明する。図７に示すように、実施形態に係る操舵機能付ハブユニット１は、トーションビーム式の懸架装置Ｒｓで支持される左右の後輪９Ｒ，９Ｒを各輪独立して操舵する機能を有し、前輪操舵付きの車両１０の後輪９Ｒ，９Ｒに適用される。
＜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、転舵軸付ハブベアリング１５と、ユニット支持部材３と、操舵用アクチュエータ５とを備える。図７に示すように、操舵機能付ハブユニット１は、ハンドル操作等による左右の前輪９Ｆ，９Ｆの操舵と共に、左右の後輪９Ｒ，９Ｒを微小な角度（約±５ｄｅｇ）独立して操舵可能である。但し、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。
図１に示すように、この操舵機能付ハブユニット１は、転舵軸付ハブベアリング１５と、ユニット支持部材３と、操舵用アクチュエータ５とを備える。図７に示すように、操舵機能付ハブユニット１は、ハンドル操作等による左右の前輪９Ｆ，９Ｆの操舵と共に、左右の後輪９Ｒ，９Ｒを微小な角度（約±５ｄｅｇ）独立して操舵可能である。但し、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。
図１および図２に示すように、ユニット支持部材３のアウトボード側に、転舵軸付ハブベアリング１５が設けられる。操舵機能付ハブユニット１を車両１０（図７）に搭載した状態で、車両１０（図７）の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両１０（図７）の車幅方向中央側をインボード側という。
図１および図３に示すように、転舵軸付ハブベアリング１５は、上下方向に延びる転舵軸１６ｂ，１６ｂをその転舵軸心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、後輪９Ｒ（図７）の回転軸心Ｏとは異なる軸心である。
図１および図３に示すように、転舵軸付ハブベアリング１５は、上下方向に延びる転舵軸１６ｂ，１６ｂをその転舵軸心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、後輪９Ｒ（図７）の回転軸心Ｏとは異なる軸心である。
＜転舵軸付ハブベアリング１５＞
転舵軸付ハブベアリング１５は、車体側の部材と後輪９Ｒ（図７）とを繋ぎ、後輪９Ｒ（図７）を滑らかに回転させる。転舵軸付ハブベアリング１５は、内外輪１８，１９およびこれら内外輪１８，１９間に介在したボール等の転動体２０を有し、且つ上下方向に延びる転舵軸１６ｂ，１６ｂを有する。さらに転舵軸付ハブベアリング１５は、後述するアーム部１７を有する。
転舵軸付ハブベアリング１５は、車体側の部材と後輪９Ｒ（図７）とを繋ぎ、後輪９Ｒ（図７）を滑らかに回転させる。転舵軸付ハブベアリング１５は、内外輪１８，１９およびこれら内外輪１８，１９間に介在したボール等の転動体２０を有し、且つ上下方向に延びる転舵軸１６ｂ，１６ｂを有する。さらに転舵軸付ハブベアリング１５は、後述するアーム部１７を有する。
この転舵軸付ハブベアリング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。ハブフランジ１８ａａに、後輪９Ｒ（図７）のホイールがブレーキロータ（図示せず）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。
転舵軸１６ｂ，１６ｂは、外輪１９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軸部であり、転舵軸心Ａに同軸に設けられる。各転舵軸１６ｂは、外輪１９に一体に設けられているが、例えば、外輪１９の外周面に嵌合可能な円環部を設け、この円環部の外周から上下に突出する転舵軸としてもよい。前記「一体に設けられ」とは、外輪１９と転舵軸１６ｂ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。
ブレーキは、前記ブレーキロータと、図示外のブレーキキャリパとを有する。前記ブレーキキャリパは、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に取り付けられる。
＜ユニット支持部材等＞
図１および図２に示すように、トーションビーム式の懸架装置Ｒｓの左右両側部には、ユニット支持部材３がそれぞれ取り付けられている。懸架装置Ｒｓは、車体１０ａ（図７）の前後方向にそれぞれ伸びる左右一対のトレーリングアームＴａ，Ｔａと、これらトレーリングアームＴａ，Ｔａを繋ぐトーションビームＴｂと、コイルばねＣｂ（図５参照）およびショックアブソーバとを有する。
図１および図２に示すように、トーションビーム式の懸架装置Ｒｓの左右両側部には、ユニット支持部材３がそれぞれ取り付けられている。懸架装置Ｒｓは、車体１０ａ（図７）の前後方向にそれぞれ伸びる左右一対のトレーリングアームＴａ，Ｔａと、これらトレーリングアームＴａ，Ｔａを繋ぐトーションビームＴｂと、コイルばねＣｂ（図５参照）およびショックアブソーバとを有する。
各トレーリングアームＴａの一端部（後端部）に設けられた取付部３４に、ユニット支持部材３がそれぞれ固定されている。左右の各取付部３４のアウトボード側面に、それぞれユニット支持部材３がボルト等により着脱自在に固定されている。各トレーリングアームＴａの他端部には、それぞれ回転支持部Ｔａａが設けられている。左右の回転支持部Ｔａａ，Ｔａａが左右同軸で車体１０ａ（図７）に対し車幅方向軸心回りに回転可能に支持され、これにより左右のトレーリングアームＴａ，Ｔａは、回転支持部Ｔａａ，Ｔａａを介して上下方向に揺動可能に車体１０ａ（図７）に取り付けられる。なおトーションビームＴｂにおける長手方向両端付近の後端部には、それぞれ前記コイルばねの下端部を取り付けるスプリングシートＳｓ，Ｓｓが設けられている。
図３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。上下の転がり軸受は前記ホイール内に位置するように設けられている。ユニット支持部材３の上下の部分３Ａ，３Ｂには、それぞれ嵌合孔が形成され、各嵌合孔に外輪４ｂが嵌合固定されている。前記各嵌合孔は、転舵軸心Ａに同軸に設けられる。
各転舵軸１６ｂには雌ねじ部が形成され、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、各転がり軸受にそれぞれ適切な予圧を与えている。これにより各回転許容支持部品４の強度・耐久性を確保している。車両の重量がこの操舵機能付ハブユニット１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。このため、この操舵機能付ハブユニット１は操舵装置としての剛性を確保し得る。なお、回転許容支持部品４は、円すいころ軸受に限るものではなく、最大負荷率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１に示すように、アーム部１７は、転舵軸付ハブベアリング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、外輪１９の外周の一部に一体に半径方向外方に突出する。このアーム部１７は、ボールジョイントＢｊを介して、操舵用アクチュエータ５の直動出力部である出力ロッド２５ａに回転自在に連結されている。操舵用アクチュエータ５の出力ロッド２５ａが進退することで、転舵軸付ハブベアリング１５が転舵軸心Ａ回りに回転、つまり操舵させられる。前記ボールジョイントＢｊを使用することで、操舵用アクチュエータ５と転舵軸付ハブベアリング１５のアーム部１７の取付け高さを揃える必要がなくなり、操舵用アクチュエータ５と転舵軸付ハブベアリング１５との距離を任意に設定し得る。
このように操舵用アクチュエータ５の取付け高さ、および転舵軸付ハブベアリング１５に対する操舵用アクチュエータ５の距離を自由に変えることができるため、車両に対する操舵用アクチュエータ５の搭載性の自由度が上がる。さらに、搭載時にボールジョイントＢｊの長さおよび操舵用アクチュエータ５の位置によってトー角調整を行うことができる。通常、このボールジョイントＢｊの周辺は、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。
＜操舵用アクチュエータ５＞
図１および図２に示すように、操舵用アクチュエータ５は、ユニット支持部材３とは別体で構成されて転舵軸付ハブベアリング１５を転舵軸心Ａ回りに回転駆動させる。前記「別体」とは、操舵用アクチュエータ５とユニット支持部材３とが、互いに分離可能な別の要素から成ることを意味する。
操舵用アクチュエータ５は、回転駆動源であるモータ２６と、このモータ２６の回転を減速する図示外の減速機と、この減速機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、直流モータまたは誘導モータであってもよい。前記減速機は、例えば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る。
図１および図２に示すように、操舵用アクチュエータ５は、ユニット支持部材３とは別体で構成されて転舵軸付ハブベアリング１５を転舵軸心Ａ回りに回転駆動させる。前記「別体」とは、操舵用アクチュエータ５とユニット支持部材３とが、互いに分離可能な別の要素から成ることを意味する。
操舵用アクチュエータ５は、回転駆動源であるモータ２６と、このモータ２６の回転を減速する図示外の減速機と、この減速機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、直流モータまたは誘導モータであってもよい。前記減速機は、例えば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る。
直動機構２５は、台形ねじまたは三角ねじ等の滑りねじ式の送りねじ機構を用いることができる。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。この直動機構２５は、前記送りねじ機構と、この送りねじ機構等の構成部品を覆うカバーである直動機構本体２５Ａとを備える。前記送りねじ機構は、図示外のナット部と、ねじ軸である前記出力ロッド２５ａとを有する。出力ロッド２５ａは、直動機構本体２５Ａに対して回り止めされている。なおモータ２６の駆動力を、減速機を介さず直接に直動機構２５へ伝達する機構も可能である。
操舵用アクチュエータ５は、懸架装置ＲｓのトーションビームＴｂの最下面Ｌｖよりも高い位置で、且つ、懸架装置Ｒｓにおける回転支持部Ｔａａと転舵軸付ハブベアリング１５との間で、懸架装置Ｒｓに取り付けられている。具体的には、懸架装置ＲｓのうちトーションビームＴｂにおける長手方向両端付近の一側面に、直動機構本体２５Ａが固定されている。この直動機構本体２５Ａは、車体の左右方向に延びて出力ロッド２５ａが前記左右方向に出退するように、トーションビームＴｂに固定されている。また直動機構本体２５Ａは、出力ロッド２５ａがアウトボード側に向くように配置されている。
操舵用アクチュエータ５の配置方向によって、転舵軸付ハブベアリング１５のアーム部１７の位置が変更される。効率的に少ないエネルギーで後輪を操舵するためには、転舵軸付ハブベアリング１５の転舵軸１６ｂ（図３）に対して垂直な方向にアーム部１７を真っ直ぐ押し引きすることが望ましく、アーム部１７および操舵用アクチュエータ５はそのように配置されている。トーションビームＴｂは、このトーションビームＴｂの長手方向に垂直な平面で切断した見た断面が例えば凹形状に形成され、トーションビームＴｂの前記最下面Ｌｖは、凹形状部の開口先端縁部となる。なおトーションビームＴｂにトーションバー（図示せず）が内蔵されてもよい。
＜作用効果＞
後輪９Ｒを支持する転舵軸付ハブベアリング１５を、操舵用アクチュエータ５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。よって、最適な操舵角度を採ることが可能となり、例えば、車両１０の走行状況に応じて、後輪９Ｒの操舵角を任意に制御することができる。例えば、後輪９Ｒの操舵角を前輪９Ｆと同じ位相にすると、操舵時に車両１０に発生するヨーを抑え、車両１０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操舵角度を調整することで、車両１０の走行安定性を確保することができる。
後輪９Ｒを支持する転舵軸付ハブベアリング１５を、操舵用アクチュエータ５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。よって、最適な操舵角度を採ることが可能となり、例えば、車両１０の走行状況に応じて、後輪９Ｒの操舵角を任意に制御することができる。例えば、後輪９Ｒの操舵角を前輪９Ｆと同じ位相にすると、操舵時に車両１０に発生するヨーを抑え、車両１０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操舵角度を調整することで、車両１０の走行安定性を確保することができる。
操舵用アクチュエータ５をユニット支持部材３とは別体にしたため、既存部品に干渉することなく操舵用アクチュエータ５のサイズを大きくして配置できる。これにより出力ロッド２５ａのストローク量を稼ぐことで所望の操舵角度にすることができる。
ユニット支持部材３とは別体に構成した操舵用アクチュエータ５が、懸架装置Ｒｓにおける回転支持部Ｔａａと転舵軸付ハブベアリング１５との間で、懸架装置Ｒｓに取り付けられたため、ユニット支持部材３と操舵用アクチュエータ５とを一体に構成した従来構成よりも、懸架装置Ｒｓの慣性モーメントの増加を抑えることができ、バウンド時等の乗り心地の悪化を防ぐことができる。重量のある操舵用アクチュエータ５を回転支持部Ｔａａに近づけて取り付ける程、慣性モーメントが小さくなり乗り心地の悪化を防ぐことができる。
ユニット支持部材３とは別体に構成した操舵用アクチュエータ５が、懸架装置Ｒｓにおける回転支持部Ｔａａと転舵軸付ハブベアリング１５との間で、懸架装置Ｒｓに取り付けられたため、ユニット支持部材３と操舵用アクチュエータ５とを一体に構成した従来構成よりも、懸架装置Ｒｓの慣性モーメントの増加を抑えることができ、バウンド時等の乗り心地の悪化を防ぐことができる。重量のある操舵用アクチュエータ５を回転支持部Ｔａａに近づけて取り付ける程、慣性モーメントが小さくなり乗り心地の悪化を防ぐことができる。
操舵用アクチュエータ５をユニット支持部材３とは別体にしたことで、機械要素の配置に関する選択範囲が広がり、ショックアブソーバ等の既存部品のスペースが損なわれることなく、操舵機能付ハブユニット１を車両１０に簡易に配置することができる。また出力ロッド２５ａが車体１０ａの左右方向に出退するように、直動機構本体２５Ａが懸架装置Ｒｓに取り付けられるため、車体１０ａの空き空間を有効に使うことができる。したがって、車両１０の大掛かりな構造変更等を伴うことなく操舵機能付ハブユニット１を車両１０に簡易に搭載することができる。
転舵軸付ハブベアリング１５は、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、上下の回転許容支持部品４，４が後輪９Ｒのホイール内に位置する。このため、高剛性で且つ小型化を図ることができる操舵機能付ハブユニット１を車両に容易に装備することができる。したがって、既存の車両１０に操舵機能付ハブユニット１を容易に装備し得ることから、この操舵機能付ハブユニット１の汎用性を高めることができる。
＜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。
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。
図４に示すように、操舵用アクチュエータ５の直動機構本体２５Ａは車両の前後方向に延びて出力ロッド２５ａが前記前後方向に出退するように、各トレーリングアームＴａにそれぞれ固定されてもよい。この操舵用アクチュエータ５も、トーションビームＴｂの最下面Ｌｖよりも高い位置で、且つ、回転支持部Ｔａａと転舵軸付ハブベアリング１５との間で、懸架装置Ｒｓに取り付けられている。この例のアーム部１７は、外輪１９の外周からインボード側に突出する。ユニット支持部材３、取付部３４には、アーム部１７のインボード側への突出を許し且つアーム部１７との干渉を防止する切欠き部、孔３４ａがそれぞれ形成されている。この例においても前述と同様の作用効果を奏する。
図５および図６に示すように、操舵用アクチュエータ５は、この直動機構本体２５Ａが車体の左右方向に延びて出力ロッド２５ａが前記左右方向に出退するように、スプリングシートＳｓに直動機構本体２５Ａが固定されてもよい。この直動機構本体２５Ａは、出力ロッド２５ａがアウトボード側に向くように配置されている。トレーリングアームＴａは、車両内側方向と車両外側方向とを連通する連通孔Ｔａｂを備え、出力ロッド２５ａの一部が前記連通孔Ｔａｂ内に配置される。つまり出力ロッド２５ａをトレーリングアームＴａの連通孔Ｔａｂ内を通すように配置する。また操舵用アクチュエータ５は側面視でトレーリングアームＴａと重なる位置に配置されている。
ところで、直動出力部をトレーリングアームの上を通すように配置する場合はスプリング等の他部材との干渉があるため、レイアウトに制限がかかる。また直動出力部をトレーリングアームの下を通すように配置する場合には地面との干渉を避けるために車両の最低地上高を上げる必要がある。
一方、図５および図６に示すように、直動出力部である出力ロッド２５ａをトレーリングアームＴａの連通孔Ｔａｂ内を通すように配置することで、他部材との干渉を避けつつ、最低地上高を上げる必要もない。
一方、図５および図６に示すように、直動出力部である出力ロッド２５ａをトレーリングアームＴａの連通孔Ｔａｂ内を通すように配置することで、他部材との干渉を避けつつ、最低地上高を上げる必要もない。
操舵用アクチュエータ５は側面視でトレーリングアームＴａと重なる位置に配置されているため、操舵用アクチュエータを側面視でトレーリングアームと重ならない位置に配置する場合に比べて、出力ロッド２５ａの長さを短縮することが可能となる。
操舵用アクチュエータをトーションビームに固定すると、トーションビームの捻じれに対し操舵用アクチュエータが剛性部材として働いてしまうため、捻じれを抑制してしまい乗り心地が悪化する虞がある。
この構成では、操舵用アクチュエータ５をスプリングシートＳｓに固定することにより、トーションビームＴｂの捩じりへの影響が抑制され、乗り心地を確保することが可能となる。
操舵用アクチュエータをトーションビームに固定すると、トーションビームの捻じれに対し操舵用アクチュエータが剛性部材として働いてしまうため、捻じれを抑制してしまい乗り心地が悪化する虞がある。
この構成では、操舵用アクチュエータ５をスプリングシートＳｓに固定することにより、トーションビームＴｂの捩じりへの影響が抑制され、乗り心地を確保することが可能となる。
図８および図９に示すように、１つの操舵用アクチュエータ５で左右の後輪９Ｒ，９Ｒを操舵してもよい。この操舵用アクチュエータ５は、直動機構本体２５Ａが車体１０ａの左右方向に延びるようにトーションビームＴｂに固定されている。１つの操舵用アクチュエータ５から左右の出力ロッド２５ａ，２５ａがそれぞれアウトボード側に向くように配置されている。この場合、２つの操舵用アクチュエータで左右の後輪を操舵する構成よりも、軽量化および慣性モーメントの低減を図ることが可能となる。但し、この場合は、左右の後輪９Ｒ，９Ｒを同相で操舵角度を制御することになる。その他第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
＜操舵システムについて＞
図７、図９に示すように、操舵システムは、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（図１、図４、図５、図８）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。運転者はハンドルによって前輪９Ｆの舵角を操作するが、上位制御部３２ではハンドルである操舵入力部１１ａの操作角に応じ、さらに車両１０の状況などを加味して算出した左右の後輪９Ｒ，９Ｒの操舵角指令信号を出力する。操舵制御部３０は、上位制御部３２から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。
図７、図９に示すように、操舵システムは、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（図１、図４、図５、図８）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。運転者はハンドルによって前輪９Ｆの舵角を操作するが、上位制御部３２ではハンドルである操舵入力部１１ａの操作角に応じ、さらに車両１０の状況などを加味して算出した左右の後輪９Ｒ，９Ｒの操舵角指令信号を出力する。操舵制御部３０は、上位制御部３２から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。
上位制御部３２は操舵制御部３０の上位の制御手段であり、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（図１、図４、図５、図８）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、ユニット支持部材３に対する転舵軸付ハブベアリング１５（図１、図４、図５、図８）の角度を変化させて後輪９Ｒの操舵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、後輪９Ｒの操舵角を変更できるため、車両１０の運動性能および燃費向上を図ることが可能となる。
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。
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…操舵機能付ハブユニット、３…ユニット支持部材、５…操舵用アクチュエータ、９Ｒ…後輪、１０ａ…車体、１５…転舵軸付ハブベアリング、１６ｂ…転舵軸、１９…外輪、２５Ａ…直動機構本体、２５ａ…出力ロッド（直動出力部）、Ｔａ…トレーリングアーム、Ｔｂ…トーションビーム、Ｒｓ…トーションビーム式の懸架装置、Ｔａａ…回転支持部、Ｔａｂ…連通孔、Ｓｓ…スプリングシート
Claims (3)
- トーションビームと一対のトレーリングアームからなる懸架装置で支持される後輪を操舵する操舵機能付ハブユニットであって、
前記後輪を回転支持し且つ上下方向に延びる転舵軸を有する転舵軸付ハブベアリングと、
この転舵軸付ハブベアリングを前記転舵軸の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、
このユニット支持部材とは別体で構成されて前記転舵軸付ハブベアリングを前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、前記転舵軸は、前記転舵軸付ハブベアリングの外輪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軸部であり、前記操舵用アクチュエータは、前記懸架装置の前記トーションビームの最下面よりも高い位置で、且つ、前記懸架装置における回転支持部と前記転舵軸付ハブベアリングとの間で、前記懸架装置に取り付けられ、
前記操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出力ロッドの往復直線運動に変換し前記転舵軸付ハブベアリングの固定輪に操舵力を与える直動機構と、を備え、
前記転舵軸付ハブベアリングの固定輪に操舵力を与えるアーム部を備え、このアーム部は、前記固定輪からインボード側に突出し前記出力ロッドに連結され、
前記ユニット支持部材、および前記懸架装置における前記ユニット支持部材の取付部には、前記アーム部のインボード側への突出を許し且つ前記アーム部との干渉を防止する孔が形成さ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きハブユニットであって、前記懸架装置にさらに配置されたスプリングシートを備え、前記操舵用アクチュエータは前記スプリングシートに固定される操舵機能付きハブユニット。
- 請求項１または請求項２に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記懸架装置の左右両側部に前記ユニット支持部材がそれぞれ取り付けられ、１つの前記操舵用アクチュエータで左右の前記後輪を操舵する操舵機能付ハブユニット。
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