WO2019065779A1 - 転舵機能付ハブユニットおよびそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

この補助転舵機能付ハブユニット（１）は、ハブユニット本体（２）と、ハブユニット本体（２）を補助転舵軸心回りに回転自在に支持するユニット支持部材（３）と、ハブユニット本体（２）を回転駆動させる補助転舵用アクチュエータ（５）とを備える。補助転舵用アクチュエータ（５）は、モータ（２６）と、モータ（２６）の回転出力を直線動作に変換する直動機構（２５）とを有する。直動機構（２５）は、ハブユニット本体（２）に連結された送りねじ機構（３０）と、送りねじ機構（３０）を回転支持する回転支持軸受（３１）と、回転支持軸受（３１）に外部から入力される反力以上の予圧を与える予圧付与手段（３３）とを有する。

Description

転舵機能付ハブユニットおよびそれを備えた車両 関連出願

　本出願は、２０１７年９月２７日出願の特願２０１７－１８５６９６の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　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、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。

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、複雑な構成が必要であり、構成部品が多くなる。このため、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。

　また、車両の運動性能、または安全性を向上させるためには、左右の車輪角度を独立して正確に変化させる必要があるが、内部機構（例えば、ねじ部等）のガタがある場合、この車輪角度を正確に変化させることができなくなり、車両の挙動を制御するのが困難になる。

　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、また車輪角度を正確に変化させることができる転舵機能付ハブユニットおよびそ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、
　車輪支持用のハブベアリングを有するハブユニット本体と、
　懸架装置のナックルに設けられ、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、
　前記転舵用アクチュエータは、
　　モータと、
　　前記モータの回転出力を直線動作に変換する直動機構と
　を有し、
　前記直動機構は、
　　前記ハブユニット本体に連結された送りねじ機構と、
　　前記送りねじ機構を回転支持する回転支持軸受と、
　　前記回転支持軸受に外部から入力される反力以上の予圧を与える予圧付与手段と、
　を有する。
　前記「予圧」は、設計等によって任意に定める予圧であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な予圧を求めて定められる。

　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、転舵用アクチュエータの駆動により、前記転舵軸心回りに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、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、本発明の転舵機能付ハブユニットを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。転舵機能付ハブユニットを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。

　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。このように走行中に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。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など調整が可能である。

　このように車両の挙動を制御する製品は、正確に車輪角度を制御する必要があり、転舵用アクチュエータの直動機構の剛性を高めることが必要である。
　この構成によると、直動機構の送りねじ機構を回転支持する回転支持軸受に対し、予圧付与手段により適切な前記予圧を与える。回転支持軸受に適切な予圧が与えられていることで、転舵用アクチュエータのモータからの駆動力を適切にガタなく（特に軸方向のガタを抑えて）ハブベアリングに力を伝達することができる。したがって、時間的な遅れが発生しない。また、車輪側から地面との反力がハブベアリングに入力された場合、転舵用アクチュエータに前記反力が伝達されるが、この反力以上の予圧を回転支持軸受に与えておくことで、直動機構の軸方向の不所望な移動、および直動機構の半径方向の移動も抑えることができる。したがって、車輪角度を正確に変化させることができ、これにより車両の挙動を容易に且つ正確に制御することができる。

　前記送りねじ機構が滑りねじの送りねじ機構であってもよい。この場合、タイヤからの逆入力の防止効果を高めることができる。前記滑りねじ機構としては、例えば台形ねじや、三角ねじを用いることができる。

　前記予圧付与手段として、前記回転支持軸受に定位置予圧で予圧を与えるシムを備えてもよい。この場合、回転支持軸受の軸方向寸法を管理しておき、さらに厚さの異なる複数種類のシムを準備しておき付与すべき予圧に応じたシムを選択して所定位置に配置することで、回転支持軸受のアキシアル隙間を調整し得る。これにより、回転支持軸受に定位置予圧方法で予圧を与え得る。

　前記予圧付与手段として、前記回転支持軸受に定圧予圧で予圧を与えるばね座金を備えてもよい。この場合、使用条件にかかわらず回転支持軸受に一定の予圧を安定して与えることができる。

　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。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。

　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
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分解斜視図である。 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６のVIII -VIII線断面図である。 同転舵機能付ハブユニットのケース付ナックルの外観を示す斜視図である。 同ケース付ナックルの外観を別の角度からみた斜視図である。 同ナックルの正面図である。 この発明の第２の実施形態に係る転舵機能付ハブユニットの斜視図である、 同転舵機能付ハブユニットの分解正面図である。 各実施形態の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。 第１および第２の実施形態に用いられる転舵用アクチュエータの直動機構の水平断面図である。 図１５Ａの一部（Ｂ部）の拡大図である。 同直動機構の平面図である。 同直動機構の斜視図である。 転舵用アクチュエータの回転支持軸受の変更形態を示す水平断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に用いられる転舵用アクチュエータの直動機構の一部の拡大断面図である。

　＜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、および図１５Ａ，１５Ｂないし図１８と共に説明する。
　＜補助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（補助転舵機能付ハブユニット，以下、単に「ハブユニット」という。）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（補助転舵用アクチュエータ）５とを備える。図４および図５に示すように、ナックル６のインボード側に、補助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、ナックル６のアウトボード側に、ハブユニット本体２が設けられる。

　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のみによって連結されている。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。なおハブユニット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。

　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（補助転舵軸心）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およびナックル６に支持されている。補助転舵軸心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。

　＜ハブユニット１の設置箇所＞
　このハブユニット１は、この実施形態では転舵輪、具体的には図１４に示すように、車両１０の前輪９_Ｆ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）を転舵させる機構である。ハブユニット１は、懸架装置１２のナックル６に一体に設けられる。

　図２に示すように、ステアリング装置１１は、ハンドル（図示せず）の操作に応じて車輪９を転舵させる装置である。同図２は、車輪９の周辺部を上方から見た図である。このハブユニット１のステアリング結合部６ｄ（後述する）には、通常の車両用のステアリング装置１１がタイロッド１４を介して連結されており、運転者のハンドル操作によって車輪９を操舵することを可能としている。このハブユニット１は、この他に、前輪転舵に対する補助として後輪９_Ｒ（図１４）の転舵を行う機構として用いてもよい。懸架装置１２（図１４）としては、ストラット式サスペンション機構、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のいずれかが適用される。

　＜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、後述の補助転舵力受け部１７（図３，図５参照）とを備える。図８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）とを連結している。

　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８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、補助転舵軸心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６）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８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およびナックル６に後述するように嵌合された外輪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５に示すように、ナックル６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３が着脱自在に固定されている。ユニット支持部材３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７および図１０に示すように、ナックル６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６ａがそれぞれ形成されている。図３に示すように、ナックル６のアウトボード側端にユニット支持部材３が固定され、各上下の部分につき、嵌合孔形成部３ａ，６ａ（図７）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。なお図３において、ナックル６およびユニット支持部材３を、一点鎖線で表す。図８に示すように、この嵌合孔に外輪４ｂが嵌合されている。

　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。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２に示すように、補助転舵力受け部１７は、ハブベアリング１５の外輪１９に補助転舵力を与える作用点となる部位である。補助転舵力受け部１７は、外輪１９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。この補助転舵力受け部１７は、ジョイント部８を介して、後述する補助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、補助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が補助転舵軸心Ａ（図１）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５＞
　図３～図５に示すように、補助転舵用アクチュエータ５は、ハブユニット本体２を補助転舵軸心Ａ（図１）回りに回転駆動させるアクチュエータ本体７と、このアクチュエータ本体７の一部（略全体）を覆うケース６ｂとを有する。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，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にドライブプーリ２７ｂが設けられている。このドライブプーリ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，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。図１５Ａに示すように、この直動機構２５は、送りねじ機構３０、回転支持軸受３１、回転固定部材３２、予圧付与手段３３、およびこれらの構成部品を覆うカバー３４を備える。

　送りねじ機構３０は、ドリブンプーリ２７ｂの内周に設けられたナット３５と、このナット３５の内周に螺合状態に配置されたねじ軸３６と、すべり軸受３７とを有する。ナット３５およびねじ軸３６は、前記台形ねじのねじ部３８を構成するねじ溝およびねじ山を有するため、タイヤからの逆入力の防止効果を高め得る。すべり軸受３７は、ねじ軸３６のインボード側の外周面と、ナット３５との間に介在されている。

　回転支持軸受３１は送りねじ機構３０を回転支持する。この回転支持軸受３１として、この例では、二個の円すいころ軸受が、ドリブンプーリ２７ｂを介して、背面合わせで組み合わされている。これらの回転支持軸受３１，３１の配置は、背面合わせ、正面合わせのどちらでもよいが、車輪から作用する反力は条件によってあらゆる方向から入力されるため、ケース６ｂ等の変形を考慮し、大きなモータ剛性を受けることが可能な背面合わせの配置が好ましい。後述するアンギュラ玉軸受（図１８）についても同じである。

　各回転支持軸受３１は、固定輪である外輪３１ａと、回転輪である内輪３１ｂと、内外輪３１ｂ，３１ａ間に介在する複数の転動体３１ｃと、これら転動体３１ｃを保持する保持器とを有する。各内輪３１ｂは、ナット３５の外周面に嵌合固定され、止め輪３９，３９により軸方向に規制されている。図１５Ａにおける右側（アウトボード側）の回転支持軸受３１の外輪３１ａは、ケース６ｂ内の後述する嵌合孔６ｂｂに嵌合固定され、図１５Ａにおける左側（インボード側）の回転支持軸受３１の外輪３１ａは、カバー３４におけるアウトボード側の内周面に嵌合固定されている。これらの回転支持軸受３１，３１により、ドリブンプーリ２７ｂとナット３５とが一体に回転自在である。

　図１５Ａ、図１６および図１７に示すように、回転固定部材３２は、ねじ軸３６を回り止めする。カバー３４内において、このカバー３４に同軸に有底略円筒状のねじ軸支持部材４０が設けられている。このねじ軸支持部材４０の円筒部には、半径方向内方に所定距離突出する軸状の回転固定部材３２が円周方向に複数（この例では三つ）設けられている。図１５Ａに示すように、カバー３４の内径部には、各回転固定部材３２を案内する軸方向の案内溝３６ａがそれぞれ形成されている。

　したがって、ドリブンプーリ２７ｂとナット３５とが一体に回転することで、各回転固定部材３２で回り止めされたねじ軸３６が前後すなわちこのねじ軸３６の軸方向に直線運動する。ねじ軸３６の先端の直動出力部２５ａには、ハブベアリング１５（図２）の外輪１９（図２）に設けられた補助転舵力受け部１７が、ジョイント部８を介して連結されている。ジョイント部８は、二本のピン４１，４２で補助転舵力受け部１７および直動出力部２５ａにそれぞれ回転自在に連結されている。このため、ねじ軸３６の前後移動によって、ナックル６に対して、ハブユニット本体２（図１）の全体が補助転舵軸心Ａ（図１）を中心に回転し得る。

　図１５Ａ，１５Ｂに示すように、予圧付与手段３３は、回転支持軸受３１，３１に外部から入力される反力以上の予圧を与える。この予圧付与手段３３は、複数のボルト３３ａと、シム３３ｂとを有する。ケース６ｂの開口端に、カバー３４のフランジ部が複数のボルト３３ａで着脱自在に固定されている。カバー３４の内周のうち、インボード側の回転支持軸受３１の外輪端面に臨む段差部３４ａと、前記外輪端面との間に、円板状のシム３３ｂが介在される。

　内外輪３１ｂ，３１ａの軸方向寸法（幅寸法）を管理しておき、さらに複数種類の厚さ（軸方向厚さ）のシム３３ｂを予め準備しておく。付与すべき予圧に応じたシム３３ｂを選択して前記の所定位置に配置し、前記複数のボルト３３ａを螺合することにより、回転支持軸受３１，３１のアキシアル隙間を調整し得る。これにより、回転支持軸受３１，３１に定位置予圧方法で予圧を与え得る。なお、予圧付与手段３３は、定位置予圧方法に限らず、例えば、定められたばね力を有するばね座金（図示せず）を前記の所定位置に配置することで、定圧予圧を与えることも可能である。後述するアンギュラ玉軸受についても同様である。前記定められたばね力は、付与すべき予圧に応じたばね力が定められる。

　図１８に示すように、回転支持軸受３１をアンギュラ玉軸受としてもよい。この場合にも、回転支持軸受３１，３１の配置は、背面合わせ、正面合わせのどちらでもよい。

　図５に示すように、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、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６ｂａ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６ｂｂ、および図２に示すように、直動出力部２５ａの進退を許す貫通孔６ｂｃ（図９）等が形成されている。

　図５に示すように、ケース６ｂ付きのナックル６は、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、ケース６ｂに一体に形成されている。ケース６ｂ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。ケース６ｂ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。

　＜作用および効果＞
　以上説明したハブユニット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、補助転舵軸心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、補助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に連結された補助転舵力受け部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。

　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転舵に付加して、左右の車輪個別の、または左右輪に連動したタイヤ９ｂの微小な角度変化を行わせる機構となる。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。このように走行中に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。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など調整が可能である。また、車両が走行中に、本実施形態のハブユニット１の電源等の機能に異常が発生した場合でも、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、安全が確保される。

　直動機構２５の送りねじ機構３０を回転支持する回転支持軸受３１に対し、予圧付与手段３３により適切な予圧が与えられていることで、モータ２６からの駆動力を適切にガタなく（特に軸方向のガタを抑えて）ハブベアリング１５に力を伝達することができる。したがって、時間的な遅れが発生しない。

　また、このハブユニット１では、車輪側からの反力を補助転舵用アクチュエータ５の直動機構２５で受ける。前記反力によって回転支持軸受の予圧が抜けると、送りねじ機構のナットとねじ軸の軸心が傾く可能性がある。前記軸心が傾いた場合、車輪角度が正確に制御できないだけでなく、直動機構の耐久性の悪化も懸念される。そこで、車輪側からの反力以上予圧を回転支持軸受３１に与えておくことで、直動機構２５の軸方向の不所望な移動、および直動機構２５の半径方向の移動も抑えることができる。したがって、車輪角度を正確に変化させることができ、これにより車両の挙動を容易に且つ正確に制御することができる。

　回転支持軸受３１を円すいころ軸受とした場合、アンギュラ玉軸受等よりも小さなサイズで大きな反力を受けることができるため、全体の構造を小さくし得る。比較的反力の小さな条件のみで使用される場合には、回転支持軸受３１として回転抵抗の低いアンギュラ玉軸受が好ましく、直動機構２５を効率よく動作させることができる。

　＜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２の実施形態＞
　第１の実施形態では、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。図１２および図１３に第２の実施形態として示すように、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構造（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２６を用いることができるうえ、モータ２６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。

　図１９に示すように、予圧付与手段３３として、回転支持軸受３１に定圧予圧で予圧を与えるばね座金３３ｃを備えた構成にしてもよい。ばね座金３３ｃは、カバー３４の内周のうち、インボード側の回転支持軸受３１の外輪端面に臨む段差部３４ａと、前記外輪端面との間に介在される。前記回転支持軸受３１を円すいころ軸受としているが、アンギュラ玉軸受としてもよい。この構成によると、使用条件にかかわらず回転支持軸受に一定の予圧を安定して与えることができる。

　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…補助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
４…回転許容支持部品
５…補助転舵用アクチュエータ
６…ナックル
９…車輪
１０…車両
１２…懸架装置
１５…ハブベアリング
２５…直動機構
２６…モータ
３０…送りねじ機構
３１…回転支持軸受
３３…予圧付与手段
３３ｂ…シム
３３ｃ…ばね座金

Claims (5)

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、
   　懸架装置のナックルに設けられ、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、
   　前記転舵用アクチュエータは、
   　　モータと、
   　　前記モータの回転出力を直線動作に変換する直動機構と
   　を有し、
   　前記直動機構は、
   　　前記ハブユニット本体に連結された送りねじ機構と、
   　　前記送りねじ機構を回転支持する回転支持軸受と、
   　　前記回転支持軸受に外部から入力される反力以上の予圧を与える予圧付与手段と、
   　を有す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、前記送りねじ機構が滑りねじの送りねじ機構であ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において、前記予圧付与手段として、前記回転支持軸受に定位置予圧で予圧を与えるシムを備えた転舵機能付ハブユニット。
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において、前記予圧付与手段として、前記回転支持軸受に定圧予圧で予圧を与えるばね座金を備えた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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