JP2023047456A - Hub unit with steering function, steering system, and vehicle - Google Patents

Abstract

To provide a hub unit with a steering function which can achieve improvement of fuel consumption and running stability, and to provide a steering system and a vehicle.SOLUTION: A hub unit 1 with a steering function includes: a hub unit body 2 having a hub bearing 15 which rotatably supports a wheel 9; a unit support member 3 which is provided at an underbody frame component 6 of a suspension device 12, 12R and supports the hub unit body 2 in such a manner that the hub unit body 2 may rotate around a steering axis A extending in a vertical direction; and a steering actuator 5 which drives the hub unit body 2 in such a manner that the hub unit body 2 rotates around the steering axis A. The steering actuator 5 has: a motor 26; a speed reducer 27 which reduces a speed of rotation of the motor 26; and a straight motion mechanism 25 which converts rotational output of the speed reducer 27 into straight motion. An axis O2 of the straight motion mechanism of the steering actuator 5 is disposed above an axis O1 of wheel rotation of the hub bearing 15.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、操舵機能付ハブユニット、操舵システムおよび車両に関し、走行状況に合わせ車輪を適切な操舵角に制御する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hub unit with a steering function, a steering system, and a vehicle, and more particularly to technology for controlling the steering angle of the wheels to an appropriate steering angle according to the driving conditions.

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（または操舵装置）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) 車両の旋回中心を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。 In a vehicle such as a general automobile, a steering wheel and a steering device (or a steering device) are mechanically connected, and both ends of the steering device are connected to left and right wheels by tie rods. Therefore, the turning angle of the left and right wheels due to the movement of the steering wheel is determined by the initial settings. The vehicle geometry includes (1) "parallel geometry" in which the turning angles of the left and right wheels are the same, and (2) the turning inner wheel angle is larger than the turning outer wheel angle so that the turning center of the vehicle is in one place. The cutting "Ackermann geometry" is known.

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。 The Ackermann geometry is designed so that the steering angle difference between the left and right wheels is adjusted so that each wheel turns around a common point in order to turn the vehicle smoothly at low speeds where the centrifugal force acting on the vehicle can be ignored. is set. However, in high-speed turning where the centrifugal force cannot be ignored, it is desirable for the wheels to generate cornering force in a direction that balances the centrifugal force, so the parallel geometry is preferable to the Ackermann geometry.

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。 As mentioned above, a typical vehicle steering system is mechanically connected to the wheels, so it is generally possible to have only a single fixed steering geometry, which is intermediate between the Ackermann geometry and the parallel geometry. It is often set to a typical geometry. However, in this case, the steering angle difference between the left and right wheels is insufficient in the low speed range, resulting in an excessive steering angle of the outer wheels, and an excessive steering angle of the inner wheels in the high speed range. Unnecessary imbalance in the wheel lateral force distribution between the inner and outer wheels causes deterioration of fuel efficiency and premature wear of tires due to worsening of running resistance. There is the problem of damage.

そこで、車速や旋回Ｇに応じて車輪の切れ角を変更し、低速域ではアッカーマンジオメトリを、高速域ではパラレルジオメトリと任意に選択することで、走行抵抗を増大させることがなく、また低速でのスムーズな旋回性と高速でのコーナリング性能とを両立させることを可能とする技術が提案されている。 Therefore, by changing the steering angle of the wheels according to the vehicle speed and turning G, and arbitrarily selecting the Ackermann geometry in the low speed range and the parallel geometry in the high speed range, it does not increase the running resistance and also improves the speed at low speed. Techniques have been proposed that make it possible to achieve both smooth cornering performance and high-speed cornering performance.

特開２００９－２２６９７２号公報JP 2009-226972 A 独国特許出願公開第１０２０１２２０６３３７号明細書DE 102012206337 A1 特開２０１０－０５２５８４号公報JP 2010-052584 A

特許文献１の技術では、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ている。しかし、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力をえるモータアクチュエータをつけ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（動かす）必要がある。特許文献２の技術では、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が可能であるが、制御が複雑になる。一方、特許文献３の技術では、アクチュエータが車輪回転軸より下方に配置されているが、この場合泥水の浸入や飛び石により破損する可能性があるため対策が必要になる。 In the technique of Patent Document 1, the steering geometry is changed by relatively changing the knuckle arm and joint positions. However, it is very difficult to attach a motor actuator to such a portion that can exert enough force to change the geometry of the vehicle due to space restrictions. In addition, the change in the tire angle due to the change in this position is small, and in order to obtain a large effect, it is necessary to make a large change (movement). In the technique of Patent Document 2, two motors are used and both the toe angle and the camber angle can be tilted to arbitrary angles, but the control becomes complicated. On the other hand, in the technique of Patent Document 3, the actuator is arranged below the wheel rotation axis, but in this case, countermeasures are required because there is a possibility of damage due to intrusion of muddy water or stepping stones.

転舵軸および転舵軸を支持する転舵軸支持軸受は、車輪から受ける様々な方向からの荷重を支えるため、剛性、強度を高くする必要があるが、剛性を確保するために単純にサイズを大きくすると重量・サイズが増加し、バネ下荷重が増え車両の運動性能が低下する。また、転舵軸をタイヤホイール外に配置すると、転舵軸の中心から車輪の接地面中心までの距離が長くなり、車輪を転舵させる力が大きく必要になる。これによってもハブユニットに含まれるアクチュエータが大きくなり、ひいてはハブユニット全体の重量が増加する。一方、ハブユニットでは、アクチュエータがホイール内に配置されるため水やほこり等の浸入を防ぐ必要がある。車両が深い水たまり又は泥道を走行している際にアクチュエータやモータ等に水やほこり等が浸入すると、電気系統の失陥や機械部品の錆等による機能低下を起こしたり、電力線やコネクタの劣化や飛び石による破損を起こす可能性がある。 The steered shaft and the steered shaft support bearing that supports the steered shaft need to have high rigidity and strength to support loads from various directions from the wheels. If is increased, the weight and size increase, the unsprung load increases, and the maneuverability of the vehicle deteriorates. Further, if the steering shaft is arranged outside the tire wheel, the distance from the center of the steering shaft to the center of the contact surface of the wheel becomes long, and a large force is required to steer the wheel. This also increases the size of the actuator included in the hub unit, which in turn increases the weight of the entire hub unit. On the other hand, in the hub unit, since the actuator is arranged inside the wheel, it is necessary to prevent the entry of water, dust, and the like. If water or dust enters actuators or motors while the vehicle is driving through deep puddles or muddy roads, it can lead to malfunctions in the electrical system, rusting of mechanical parts, deterioration of power lines and connectors, and deterioration of functions. Damage from flying stones may occur.

本発明の目的は、上述のような点を改善することで、燃費の改善および走行安定性の向上を図ることができる操舵機能付ハブユニット、操舵システムおよび車両を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hub unit with a steering function, a steering system, and a vehicle capable of improving fuel consumption and driving stability by improving the above-described problems.

本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、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、および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操舵用アクチュエータを備え、
前記操舵用アクチュエータは、モータと、このモータの回転を減速する減速機と、この減速機の回転出力を直進運動に変換する直動機構とを有する、
操舵機能付ハブユニットであって、
前記操舵用アクチュエータの直動機構の軸心が、前記ハブベアリングの車輪回転の軸心よりも上方の位置に配置される。 A hub unit with a steering function according to the present invention comprises a hub unit body having a hub bearing for rotationally supporting a wheel; and a steering actuator for rotationally driving the hub unit main body around the turning axis,
The steering actuator has a motor, a speed reducer that reduces rotation of the motor, and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the speed reducer into linear motion.
A hub unit with a steering function,
The axis of the linear motion mechanism of the steering actuator is arranged above the wheel rotation axis of the hub bearing.

この構成によると、前記操舵機能付ハブユニット内の前記転舵軸心で前記ハブユニット本体は回転自在に保持されている。また、前記操舵機能付ハブユニット内に配置される前記操舵用アクチュエータによって、前記ハブユニット本体は、この転舵軸心を中心として回転作動させることが可能である。これによって、簡単な構造でハブユニットに取り付けられた車輪のトー角度を任意に変更すること等が可能となる。例えば、車両の走行条件に応じて、左右の車輪を独立して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。以上により、燃費の改善および走行安定性の向上を図ることができる。加えて、前記操舵用アクチュエータの直動機構の軸心が、前記ハブベアリングの車輪回転の軸心よりも上方の位置に配置される。これにより、浸水やほこり等の浸入を防ぐことや飛び石等の飛散物の影響を低減することができ、機能低下を回避することができる。 According to this configuration, the hub unit main body is rotatably held by the steering shaft center in the hub unit with steering function. Further, the steering actuator arranged in the hub unit with steering function allows the hub unit main body to rotate around the turning axis. This makes it possible to arbitrarily change the toe angle of the wheel attached to the hub unit with a simple structure. For example, since the angles of the left and right wheels can be changed independently according to the running conditions of the vehicle, the motion performance of the vehicle can be improved and the vehicle can run stably. In addition, it is also possible to improve fuel efficiency by setting an appropriate wheel angle. As described above, it is possible to improve the fuel efficiency and the running stability. In addition, the axis of the linear motion mechanism of the steering actuator is arranged at a position above the wheel rotation axis of the hub bearing. As a result, it is possible to prevent the ingress of water and dust, reduce the influence of flying objects such as stepping stones, and avoid functional deterioration.

前記操舵用アクチュエータの前記モータの軸心が、該操舵用アクチュエータの前記直動機構の前記軸心よりも上方の位置に配置されてもよい。これにより、さらに、浸水やほこり等の浸入を防ぐことや飛び石等の飛散物の影響を低減することができ、機能低下を回避することができる。 A shaft center of the motor of the steering actuator may be arranged at a position above a shaft center of the linear motion mechanism of the steering actuator. As a result, it is possible to further prevent the entry of water, dust, etc., reduce the influence of flying objects such as stepping stones, and avoid functional deterioration.

前記ハブベアリングの車輪回転の前記軸心、前記操舵用アクチュエータの前記直動機構の前記軸心、および前記モータの前記軸心の３つの軸心が平行に配置されてもよい。この場合、例えば、車輪からの外力を均等に支持することができ、前記操舵用アクチュエータのアクチュエータケースと前記ユニット支持部材を締結させる部材にかかる荷重は、圧縮又は引張荷重となり、例えば前記アクチュエータケースの構造を簡素にすることができる。 The axis of wheel rotation of the hub bearing, the axis of the linear motion mechanism of the steering actuator, and the axis of the motor may be arranged in parallel. In this case, for example, the external force from the wheels can be evenly supported, and the load applied to the member that fastens the actuator case of the steering actuator and the unit support member is a compressive or tensile load. The structure can be simplified.

前記操舵用アクチュエータの電力用および信号用の電線の位置が、前記ハブベアリングの車輪回転の前記軸心よりも上方の位置に配置されてもよい。電力用および信号用の電線の位置を車輪回転軸心より高い位置に配置することで、さらに、浸水やほこり等の浸入を防ぐことや飛び石等の飛散物の影響を低減することができ、機能低下を回避することができる。 Electric power and signal wires for the steering actuator may be positioned above the wheel rotation axis of the hub bearing. By locating the power and signal wires at a position higher than the wheel rotation axis, it is possible to further prevent the ingress of water and dust, as well as reduce the impact of flying stones and other flying objects. decline can be avoided.

前記転舵軸心を有する転舵軸部を支える上下に存在する軸受が、前記車輪のホイール内に位置してもよい。これにより、操舵機能付ハブユニットを車輪のホイール内にコンパクトに搭載しうる。 Upper and lower bearings that support the steering shaft portion having the steering axis may be positioned within the wheel of the wheel. As a result, the hub unit with steering function can be compactly mounted in the wheel of the wheel.

前記転舵軸心は、前記ハブユニット本体側に存在していてもよい。これにより、転舵軸心がハブユニット本体側に存在しない場合と比して、転舵に要する操舵用アクチュエータの駆動力を低減できるので操舵機能付ハブユニットのコンパクト化が可能であり、また転舵軸心周りに不具合が生じた場合に、ハブユニット本体のみを取り出しての修理またはハブユニット本体の交換のみで容易に対応することができる。 The steering shaft center may exist on the hub unit main body side. As a result, the driving force of the steering actuator required for steering can be reduced compared to the case where the steering shaft center is not located on the hub unit main body side. If a problem occurs around the rudder axis, it can be easily dealt with by taking out the hub unit main body alone for repair or replacing the hub unit main body.

本発明の操舵システムは、本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前記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。 A steering system according to the present invention includes a hub unit with a steering function having any one of the configurations according to the present invention, and a control device for controlling the steering actuator of the hub unit with a steering function. The control device includes a steering control section that outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal, and a current corresponding to the current command signal input from the steering control section to drive the steering actuator. and an actuator drive control unit for controlling.

この構成によると、本発明に含まれる操舵機能付ハブユニットにつき前述した各効果を奏しうる。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、例えば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。 According to this configuration, the hub unit with steering function included in the present invention can achieve the above-described effects. The steering control section outputs a current command signal corresponding to the given steering angle command signal. The actuator drive control section outputs a current corresponding to the current command signal input from the steering control section to drive and control the steering actuator. Therefore, for example, the wheel angle can be arbitrarily changed in addition to the steering by the steering wheel operation of the driver.

本発明の車両は、本発明の上記いずれかの構成の操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。このため、本発明に含まれる操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。前輪は一般的に操舵輪とされるが、操舵輪に、本発明の操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。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および高速走行時における車両安定性の向上を図ることができる。 In the vehicle of the present invention, one or both of the front wheels and the rear wheels are supported using the hub unit with a steering function having any of the above configurations of the present invention. Therefore, each of the effects described above can be obtained for the hub unit with a steering function included in the present invention. The front wheels are generally steered wheels, and if the hub unit with steering function of the present invention is applied to the steered wheels, it is effective in adjusting the toe angle during running. Rear wheels are generally non-steered wheels, but when applied to non-steered wheels, the minimum turning radius is reduced at low speeds and vehicle stability is improved at high speeds by slightly steering the non-steered wheels. can be achieved.

本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、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、および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操舵用アクチュエータを備え、前記操舵用アクチュエータは、モータと、このモータの回転を減速する減速機と、この減速機の回転出力を直進運動に変換する直動機構とを有する、操舵機能付ハブユニットであって、前記操舵用アクチュエータの直動機構の軸心が、前記ハブベアリングの車輪回転の軸心よりも上方の位置に配置される。これにより、燃費の改善および走行安定性の向上を図ることができる。 A hub unit with a steering function according to the present invention comprises a hub unit body having a hub bearing for rotationally supporting a wheel; and a steering actuator for rotationally driving the hub unit main body about the steering axis, the steering actuator comprising a motor, a speed reducer for reducing the rotation of the motor, and the A hub unit with a steering function, comprising a linear motion mechanism for converting rotational output of a speed reducer into linear motion, wherein the axis of the linear motion mechanism of the steering actuator is aligned with the wheel rotation axis of the hub bearing. are also placed in the upper position. As a result, it is possible to improve the fuel efficiency and the running stability.

本発明の操舵システムは、本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前記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、上述の各効果を奏しつつ、操舵用アクチュエータの性能を落とすことなく小型化を図り、車両への搭載性および周辺設計の自由度を向上させることができる。 A steering system according to the present invention includes a hub unit with a steering function having any one of the configurations according to the present invention, and a control device for controlling the steering actuator of the hub unit with a steering function. The control device includes a steering control section that outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal, and a current corresponding to the current command signal input from the steering control section to drive the steering actuator. and an actuator drive control unit for controlling. As a result, the actuator for steering can be miniaturized without degrading its performance, and the mountability on the vehicle and the degree of freedom in peripheral design can be improved while exhibiting the above-described effects.

本発明の車両は、本発明の上記いずれかの構成の操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。このため、上述の各効果を奏しつつ、操舵用アクチュエータの性能を落とすことなく小型化を図り、車両への搭載性および周辺設計の自由度を向上させることができる。 In the vehicle of the present invention, one or both of the front wheels and the rear wheels are supported using the hub unit with a steering function having any of the above configurations of the present invention. As a result, the actuator for steering can be miniaturized without degrading its performance, and the mountability on the vehicle and the degree of freedom in peripheral design can be improved while exhibiting the above-described effects.

本発明の一実施形態に係る操舵機能付ハブユニットの外観を示す斜視図である。1 is a perspective view showing the appearance of a hub unit with a steering function according to one embodiment of the present invention; FIG. 同操舵機能付ハブユニットの正面図である。It is a front view of the hub unit with a steering function. 同操舵機能付ハブユニットの上方図である。It is an upper view of the same hub unit with a steering function. 図２のIV-IV線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2; 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。FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view showing the structure of the hub unit with steering function and its surroundings; 同操舵機能付ハブユニットにおける３つの軸心の配置を説明する概念説明図である。FIG. 3 is a conceptual explanatory diagram for explaining the arrangement of three shaft centers in the hub unit with steering function; アセンブリ化後の同操舵機能付ハブユニットの背面斜視図である。It is a back perspective view of the hub unit with a steering function after assembly. アセンブリ化後の同操舵機能付ハブユニットの背面図である。It is a rear view of the hub unit with a steering function after assembly. 同操舵機能付ハブユニットを備えた車両の模式平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of a vehicle provided with the hub unit with steering function; 同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。FIG. 11 is a schematic plan view of another example of a vehicle provided with the hub unit with steering function; 同操舵機能付ハブユニットを備えた車両の更に他の例の模式平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of still another example of a vehicle provided with the hub unit with steering function;

本発明の一実施形態に係る操舵機能付ハブユニットを、図を参照しながら説明する。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、操舵用アクチュエータ５とを備える。図９に示すように、本実施形態では、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１２Ｒ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、例えば前輪操舵付きの車両１０の後輪９Ｒ，９Ｒに適用される。図１のユニット支持部材３は、トーションビーム式サスペンションのステイ部分となっているが、これに限定されるものではなく、マルチリンク式サスペンションのナックル等であってもよい。懸架装置として、このトーションビーム式のサスペンションに限定されるものではなく、マルチリンク式のサスペンション等の他のサスペンションが適用可能である。 A hub unit with a steering function according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the hub unit 1 with steering function includes a hub unit body 2, a unit support member 3, and a steering actuator 5. As shown in FIG. As shown in FIG. 9, in this embodiment, the hub unit 1 with a steering function has the function of independently steering the left and right rear wheels 9R, 9R supported by the torsion beam suspension system 12R. For example, it is applied to the rear wheels 9R, 9R of the vehicle 10 with front wheel steering. Although the unit support member 3 in FIG. 1 is a stay portion of a torsion beam suspension, it is not limited to this, and may be a knuckle of a multi-link suspension or the like. The suspension system is not limited to this torsion beam type suspension, and other suspensions such as a multi-link type suspension can be applied.

操舵機能付ハブユニット１は、ハンドル１１ａ（図９）のステアリング装置１１からの操作による左右の前輪９Ｆ，９Ｆの操舵と共に、左右の後輪９Ｒ，９Ｒを微小な角度（約±５ｄｅｇ）で独立して操舵可能である（この場合、例えば補助操舵とも呼ばれる場合がある）。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可能である。 The hub unit 1 with a steering function steers the left and right front wheels 9F, 9F by operating the steering wheel 11a (Fig. 9) from the steering device 11, and the left and right rear wheels 9R, 9R are steered independently at a minute angle (approximately ±5 degrees). can be steered (in this case, for example, it may also be called auxiliary steering). However, in the steering function-equipped hub unit 1, depending on the vehicle control requirements, it is possible to adopt a relatively large angle, such as 10° to 20°, for each of the left and right wheels instead of the small angle.

図９に示すように、懸架装置１２Ｒの左右両側部には、図１のユニット支持部材３がそれぞれ取り付けられている。図１に示すように、ユニット支持部材３は、例えば、平板状の部材から成る。同図及び図５に示すようにユニット支持部材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。ここで、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。 As shown in FIG. 9, the unit support members 3 of FIG. 1 are attached to the left and right sides of the suspension device 12R. As shown in FIG. 1, the unit support member 3 is made of, for example, a flat member. As shown in FIG. 1 and FIG. 5 , the steering actuator 5 is provided on the inboard side of the unit support member 3 , and the hub unit main body 2 is provided on the outboard side of the unit support member 3 . Here, when the hub unit 1 with a steering function is mounted on the vehicle, the vehicle width direction outer side of the vehicle is called the outboard side, and the vehicle width direction central side of the vehicle is called the inboard side. Note that the hub unit 1 with a steering function may be simply referred to as the hub unit 1 in some cases.

ハブユニット本体２と操舵用アクチュエータ５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およびその周辺は、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。 The hub unit main body 2 and the steering actuator 5 are connected by a joint portion 8 . Normally, a boot (not shown) is attached to the joint portion 8 and its periphery for waterproofing and dustproofing.

図４に示すように、ハブユニット本体２は、車輪の回転軸心Ｏ１に直交し且つ上下方向に延びる転舵軸心Ａ回りに回転自在（または揺動自在）なように、上下二箇所で後述の回転支持部材４，４を介してユニット支持部材３に支持されている。例えば車輪の回転軸心Ｏ１は水平方向に延び、転舵軸心Ａはハブユニット本体２側に存在して鉛直方向に延びている。図５に示すように、車輪９は、ホイール９ａとタイヤ９ｂとを備える。 As shown in FIG. 4, the hub unit main body 2 is provided at two upper and lower positions so as to be rotatable (or swingable) about a steering axis A that extends perpendicularly to the rotation axis O1 of the wheel and extends in the vertical direction. It is supported by the unit support member 3 via rotation support members 4, 4 which will be described later. For example, the wheel rotation axis O1 extends in the horizontal direction, and the steering axis A exists on the hub unit main body 2 side and extends in the vertical direction. As shown in FIG. 5, the wheel 9 includes a wheel 9a and a tire 9b.

＜ハブユニット本体２について＞
図４および図５に示すように、ハブユニット本体２は、車輪９を回転支持するハブベアリング１５と、上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂと、操舵力受け部であるアーム部１７とを備える。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、転動体２０を保持する保持器とを有し、車体側の部材と車輪９とを繋ぎ、車輪９を滑らかに回転させる。 <Regarding the hub unit body 2>
As shown in FIGS. 4 and 5, the hub unit main body 2 includes a hub bearing 15 that rotationally supports the wheel 9, upper and lower steering shaft portions 16b, 16b, and an arm portion 17 as a steering force receiving portion. . The hub bearing 15 has an inner ring 18, an outer ring 19, rolling elements 20 such as balls interposed between the inner and outer rings 18 and 19, and a retainer for holding the rolling elements 20. 9 and rotate the wheel 9 smoothly.

このハブベアリング１５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、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、車輪回転軸心Ｏ１回りに回転する。 The hub bearing 15 is an angular contact ball bearing in which the outer ring 19 is a fixed ring, the inner ring 18 is a rotating ring, and the rolling elements 20 are arranged in double rows. The inner ring 18 has a hub ring portion 18a having a hub flange 18aa and forming an outboard side raceway surface, and an inner ring portion 18b forming an inboard side raceway surface. A wheel 9a of the wheel 9 is bolted to the hub flange 18aa so as to overlap the brake rotor 21a. The inner ring 18 rotates around the wheel rotation axis O1.

上下の転舵軸部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である。この例では、上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂは、外輪１９に一体に形成されている。前記「一体に形成されている」とは、各転舵軸部１６ｂと外輪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。なお外輪１９の外周面に嵌合された円環部を備え、この円環部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であってもよい。 The upper and lower steered shaft portions 16 b , 16 b are trunnion shaft-shaped and protrude vertically from the outer circumference of the outer ring 19 . In this example, the upper and lower turning shaft portions 16b, 16b are formed integrally with the outer ring 19. As shown in FIG. The above-mentioned "integrally formed" means that each steering shaft portion 16b and the outer ring 19 are not formed by combining a plurality of elements, but are made of a single material by, for example, forging or machining. It means molded as a part. Alternatively, the steering shaft portions 16b, 16b may be trunnion shaft-shaped steerable shaft portions 16b, 16b provided with an annular portion fitted to the outer peripheral surface of the outer ring 19 and protruding vertically from the outer periphery of the annular portion.

図５に示すように、ブレーキ２１は、ブレーキロータ２１ａと、例えば図７、図８に図示するブレーキキャリパＣＡとを有し、ブレーキキャリパＣＡは上下二箇所のブレーキキャリパ取付部２２に取付けられる。上下二箇所のブレーキキャリパ取付部２２は、外輪１９の外周面におけるインボード側端部からアーム状に突出して設けられている。よってハブベアリング１５とブレーキキャリパ取付部２２は一体に操舵される構成であり、この構成によりハブユニット本体２が操舵されうる。なお、車両の懸架装置に固定され、ハブユニット本体２を操舵可能に支持するユニット支持部材３は、図４の保持部材Ｂｈ、回転支持部材４を含む。 As shown in FIG. 5, the brake 21 has a brake rotor 21a and a brake caliper CA shown in, for example, FIGS. The upper and lower brake caliper mounting portions 22 are provided so as to protrude in the form of arms from the inboard side end portion of the outer peripheral surface of the outer ring 19 . Therefore, the hub bearing 15 and the brake caliper mounting portion 22 are integrally steered, and the hub unit main body 2 can be steered by this structure. The unit support member 3 fixed to the suspension system of the vehicle and steerably supporting the hub unit body 2 includes the holding member Bh and the rotation support member 4 shown in FIG.

＜回転支持部材等＞
各回転支持部材４は転がり軸受であり、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、保持部材Ｂｈ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。 <Rotating support member, etc.>
Each rotation support member 4 is a rolling bearing, and in this example, a tapered roller bearing is applied as the rolling bearing. The rolling bearing has an inner ring 4a fitted to the outer circumference of the steering shaft portion 16b, an outer ring 4b fitted to the holding member Bh, and a plurality of rolling elements 4c interposed between the inner and outer rings 4a and 4b.

上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂは、それぞれユニット支持部材３に設けられた上下の保持部材Ｂｈ，Ｂｈの軸受嵌合凹部１３，１３にそれぞれ嵌合する上下一対の前記回転支持部材４，４を介して、ユニット支持部材３に対して転舵軸心Ａを中心に回転自在に支持されている。各保持部材Ｂｈは、外輪４ｂの外周面が嵌合される略円筒形状の保持部材本体部Ｂｂを有する。図１に示すように、上下の保持部材Ｂｈ，Ｂｈには、上下の保持部材本体部Ｂｂ，Ｂｂ同士を互いに連結する一対のビームＢｍ，Ｂｍが設けられている。各ビームＢｍはそれぞれ上下方向に延び、長手方向上端部が上側の保持部材本体部Ｂｂのねじ部にボルト３３で締結され、長手方向下端部が下側の保持部材本体部Ｂｂのねじ部にボルト３３で締結される。これにより転舵軸部１６ｂ（図４）の剛性をより高め得る。図１等に示す各回転支持部材４は、車輪９のホイール９ａ（図５）内に位置する。この例では、各回転支持部材４が、ホイール９ａ（図５）内でこのホイール９ａ内の幅方向中間付近に配置される。 The upper and lower steered shaft portions 16b, 16b are fitted into the pair of upper and lower rotation support members 4, 4 respectively fitted in the bearing fitting recesses 13, 13 of the upper and lower holding members Bh, Bh provided in the unit support member 3, respectively. It is rotatably supported on the unit support member 3 through the center of the steering axis A. As shown in FIG. Each holding member Bh has a substantially cylindrical holding member body portion Bb into which the outer peripheral surface of the outer ring 4b is fitted. As shown in FIG. 1, the upper and lower holding members Bh, Bh are provided with a pair of beams Bm, Bm for connecting the upper and lower holding member main bodies Bb, Bb to each other. Each beam Bm extends in the vertical direction, its longitudinal upper end is fastened with a bolt 33 to the threaded portion of the upper holding member body Bb, and its longitudinal lower end is bolted to the threaded portion of the lower holding member body Bb. 33. Thereby, the rigidity of the steered shaft portion 16b (FIG. 4) can be further increased. Each rotation support member 4 shown in FIG. 1 and the like is positioned within a wheel 9a (FIG. 5) of the wheel 9. As shown in FIG. In this example, each rotary support member 4 is arranged within the wheel 9a (FIG. 5) near the middle in the width direction within this wheel 9a.

各転舵軸部１６ｂ（図４）には、転舵軸心Ａに沿って延びる雌ねじ部がそれぞれ形成され、この雌ねじ部に螺合するボルト２３が設けられている。ボルト２３は、フランジ２３ａ付きのボルト２３であって、内輪４ａの端面にフランジ２３ａを当接させた状態で前記雌ねじ部に螺合することで内輪４ａの端面に押圧力を付与し得る。これにより各回転支持部材４にそれぞれ予圧を与えることで各回転支持部材４の剛性を高め得る。車両の重量がこのハブユニット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。 Each steered shaft portion 16b (FIG. 4) is formed with a female thread extending along the steered shaft A, and a bolt 23 is provided to be screwed into this female thread. The bolt 23 is a bolt 23 with a flange 23a, and can apply a pressing force to the end face of the inner ring 4a by screwing it into the internal thread portion while the flange 23a is in contact with the end face of the inner ring 4a. Thus, by applying a preload to each rotation support member 4, the rigidity of each rotation support member 4 can be increased. Even when the weight of the vehicle acts on the hub unit 1, the initial preload is set so as not to be lost.

回転支持部材４は、円すい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、球面滑り軸受等の他の形式の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。なお、フランジ無しのボルトの頭部と内輪４ａの端面との間に円板状の押圧部材（図示せず）を介在させ、前記雌ねじ部に螺合するボルトにより、内輪４ａの端面に押圧力を付与することで、各回転支持部材４にそれぞれ予圧を与えてもよい。 The rotary support member 4 is not limited to a tapered roller bearing, and other types of bearings such as an angular contact ball bearing and a spherical slide bearing can be used depending on usage conditions such as maximum load. Also in that case, preload can be applied in the same manner as described above. A disc-shaped pressing member (not shown) is interposed between the head of the bolt without a flange and the end face of the inner ring 4a, and the bolt screwed into the female thread portion exerts a pressing force on the end face of the inner ring 4a. Preload may be applied to each rotation support member 4 by applying .

＜操舵用アクチュエータ５＞
図５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機能を有する。操舵用アクチュエータ５は、図１に示す、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。 <Steering actuator 5>
As shown in FIG. 5, the steering actuator 5 has a function of rotationally driving the hub unit body 2 around the turning axis A. As shown in FIG. The steering actuator 5 includes, as shown in FIG. and a mechanism 25 . The motor 26 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor, but may be a DC motor or an induction motor.

なお、上述の直動機構２５やモータ２６は、図４、図５に示すように直動機構２５の軸心Ｏ２およびモータ２６の（回転）軸心Ｏ３と、車輪回転軸心Ｏ１とが平行となるように配置される。また、図５のように操舵用アクチュエータ５とユニット支持部材３とはインロー嵌合を用いて固定され、図１および図２のようにボルト締結で結合する。インロー嵌合を用いることで、取付精度を保持でき、トー方向以外の外力を保持することができる。より剛性を高めるためにユニット支持部材３と操舵用アクチュエータ５のアクチュエータケース４６とは一体であっても構わない。 4 and 5, the linear motion mechanism 25 and the motor 26 have the axis O2 of the linear motion mechanism 25 and the (rotational) axis O3 of the motor 26 parallel to the wheel rotation axis O1. are arranged so that Further, the steering actuator 5 and the unit support member 3 are fixed by spigot fitting as shown in FIG. 5, and are coupled by bolting as shown in FIGS. By using spigot fitting, mounting accuracy can be maintained, and external force in directions other than the toe direction can be maintained. The unit support member 3 and the actuator case 46 of the steering actuator 5 may be integrated in order to further increase the rigidity.

＜減速機２７＞
図１に示す減速機２７は、ベルト伝達機構等の巻き掛け式伝達機構または歯車列等を用いることができ、本実施形態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（不図示），ドリブンプーリ２７ｂ（図５）と、これらドライブプーリ，ドリブンプーリ２７ｂに掛け渡されたベルト（不図示）とを有する平行軸式の減速機である。モータ２６のモータ軸２６Ａ（図６）にドライブプーリが結合され、図５の直動機構２５のナット部２５ｃ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、図６に示すモータ２６の（回転）軸心Ｏ３を中心に含む前記モータ軸２６Ａに平行に配置されている。モータ２６の駆動力は、ドライブプーリからベルトを介してドリブンプーリ２７ｂに伝達される。前記ドライブプーリ、ドリブンプーリ２７ｂとベルトとで、巻き掛け式の減速機２７が構成される。なお、減速機２７は必ずしも備えられていなくてもよい。 <Reducer 27>
The speed reducer 27 shown in FIG. 1 can use a winding type transmission mechanism such as a belt transmission mechanism, a gear train, or the like, and the belt transmission mechanism is used in this embodiment. The reducer 27 is a parallel shaft reducer having a drive pulley (not shown), a driven pulley 27b (FIG. 5), and a belt (not shown) stretched over the drive pulley and driven pulley 27b. A drive pulley is coupled to the motor shaft 26A (FIG. 6) of the motor 26, and a driven pulley 27b is provided to the nut portion 25c of the linear motion mechanism 25 of FIG. The driven pulley 27b is arranged parallel to the motor shaft 26A including the (rotational) axis O3 of the motor 26 shown in FIG. The driving force of the motor 26 is transmitted from the drive pulley to the driven pulley 27b via the belt. The drive pulley, the driven pulley 27b, and the belt constitute a winding-type speed reducer 27. As shown in FIG. Note that the speed reducer 27 may not necessarily be provided.

＜直動機構２５＞
図５の直動機構２５は、滑り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、本実施形態では台形ねじの滑りねじ式の送りねじ機構３８が用いられている。この直動機構２５は、送りねじ機構３８、回転支持部２８、およびこれらの構成部品を覆うカバーであるアクチュエータケース４６を備える。 <Linear motion mechanism 25>
The linear motion mechanism 25 of FIG. 5 can use a feed screw mechanism such as a slide screw, or a rack and pinion mechanism, etc. In this embodiment, a trapezoidal slide screw type feed screw mechanism 38 is used. The linear motion mechanism 25 includes a feed screw mechanism 38, a rotation support portion 28, and an actuator case 46 that is a cover that covers these components.

送りねじ機構３８は、ドリブンプーリ２７ｂが締結されたナット部２５ｃと、このナット部２５ｃの内周に螺合状態に配置され、直動機構軸心Ｏ２をその内部の中心に含むねじ軸２５Ａと、すべり軸受４７とを有する。滑りねじ内部には、潤滑剤であるグリースが封入されている。ナット部２５ｃの軸方向一端には、ねじ軸２５Ａの出力ロッド２５ａが摺動可能に貫通する前記すべり軸受４７が設けられている。すべり軸受４７は、ねじ軸２５Ａの軸方向の移動を案内すると共に、タイヤ側からの外力がねじ軸２５Ａに入力された場合に、前記滑りねじにラジアル方向およびモーメント方向の力が負荷されることを防止する。なお、ナット部２５ｃと、これに対向するアクチュエータケース４６の内周面との間には、外部からアクチュエータケース４６内に異物、水等が浸入することを防止する環状のシール部材４８が設けられている。 The feed screw mechanism 38 includes a nut portion 25c to which the driven pulley 27b is fastened, and a screw shaft 25A which is arranged in a threaded state on the inner periphery of the nut portion 25c and includes the linear motion mechanism axis O2 at the center thereof. , slide bearings 47 . Grease, which is a lubricant, is sealed inside the slide screw. One end of the nut portion 25c in the axial direction is provided with the slide bearing 47 through which the output rod 25a of the screw shaft 25A slidably penetrates. The slide bearing 47 guides the movement of the screw shaft 25A in the axial direction, and when an external force from the tire side is input to the screw shaft 25A, forces are applied to the slide screw in the radial and moment directions. to prevent An annular seal member 48 is provided between the nut portion 25c and the inner peripheral surface of the actuator case 46 facing the nut portion 25c to prevent foreign substances, water, etc. from entering the actuator case 46 from the outside. ing.

ナット部２５ｃにドリブンプーリ２７ｂが例えば嵌合により固定され、ナット部２５ｃに、該ナット部２５ｃを回転支持する回転支持部２８が嵌合固定されている。回転支持部２８として、この例では、一対の円すいころ軸受２８ａ，２８ａが背面合わせで組み合わされている。各円すいころ軸受２８ａは、固定輪である外輪と、回転輪である内輪と、内外輪間に介在する複数の転動体と、これら転動体を保持する保持器とを有する。ナット部２５ｃに前記各内輪が嵌合固定されると共に、アクチュエータケース４６に、前記各外輪が嵌合固定されている。アクチュエータケース４６内には、前記すべり軸受の外周面を、ねじ軸２５Ａの軸方向に沿ってそれぞれ案内する案内面を含む矩形断面状の案内溝が形成されている。 A driven pulley 27b is fixed to the nut portion 25c by, for example, fitting, and a rotation support portion 28 that rotationally supports the nut portion 25c is fitted and fixed to the nut portion 25c. As the rotation support portion 28, in this example, a pair of tapered roller bearings 28a, 28a are combined back to back. Each tapered roller bearing 28a has an outer ring that is a fixed ring, an inner ring that is a rotating ring, a plurality of rolling elements interposed between the inner and outer rings, and a retainer that holds these rolling elements. The inner rings are fitted and fixed to the nut portion 25 c , and the outer rings are fitted and fixed to the actuator case 46 . In the actuator case 46, there is formed a guide groove having a rectangular cross-section including a guide surface for guiding the outer peripheral surface of the sliding bearing along the axial direction of the screw shaft 25A.

モータ２６、減速機２７および直動機構２５を備えた操舵用アクチュエータ５は、準組立品として組み立てられユニット支持部材３にボルト等により着脱自在に取り付けられる。ユニット支持部材３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。なお本実施形態の直動機構２５には台形ねじ（図示せず）の滑りねじを用いているが、ボールねじを用いた直動機構としてもよい。 The steering actuator 5 including the motor 26, the speed reducer 27 and the linear motion mechanism 25 is assembled as a sub-assembly and detachably attached to the unit support member 3 with bolts or the like. The unit support member 3 is formed with a fitting hole for supporting the linear motion mechanism 25 at a predetermined position in the case, a through hole for allowing the forward and backward movement of the output rod 25a, and the like. Although trapezoidal sliding screws (not shown) are used for the linear motion mechanism 25 of the present embodiment, a linear motion mechanism using a ball screw may be used.

＜センサ等＞
車輪の操舵角度をより正確に制御するために、アクチュエータケース４６には、同ケース内に固定された基板（不図示）に、直動機構２５の位置を検出する位置センサ（不図示）が設けられており、後述の位置センサ信号線Ｌ３（図８）が接続されている。位置センサは、出力ロッド２５ａの軸方向の移動量を検出し位置センサ値として出力可能である。位置センサは、磁気式、光学式、静電容量式等の各種のセンサを用いることができるが、この実施形態では、磁気センサが用いられている。 <Sensors, etc.>
In order to more accurately control the steering angle of the wheels, the actuator case 46 is provided with a position sensor (not shown) for detecting the position of the linear motion mechanism 25 on a substrate (not shown) fixed inside the case. A position sensor signal line L3 (FIG. 8), which will be described later, is connected. The position sensor can detect the amount of axial movement of the output rod 25a and output it as a position sensor value. Various types of sensors such as magnetic, optical, and capacitive sensors can be used as the position sensor. In this embodiment, a magnetic sensor is used.

＜同操舵機能付ハブユニットを備えた車両について＞
図１０に示すように、操舵機能付ハブユニット１は、前輪操舵の車両において、操舵輪である左右の前輪９Ｆに装備されてもよい。この場合、ユニット支持部材３（図１）が、懸架装置１２のナックル（足回りフレーム部品）６に一体または別体に設けられる。前記操舵機能付ハブユニット１の転舵軸心Ａは、主な操舵を行うキングピン軸とは異なっている。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。 <Vehicles equipped with the same hub unit with steering function>
As shown in FIG. 10, the hub unit 1 with a steering function may be mounted on the left and right front wheels 9F, which are steered wheels, in a front-wheel steering vehicle. In this case, the unit support member 3 ( FIG. 1 ) is provided integrally or separately with the knuckle (undercarriage frame component) 6 of the suspension system 12 . The steering axis A of the hub unit 1 with steering function is different from the kingpin axis for main steering. In a normal vehicle, the kingpin angle is set at 10 to 20 degrees for the purpose of improving the straight running stability of the vehicle. It has a steering shaft of (axis).

その他図１１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。 In addition, as shown in FIG. 11, the hub unit 1 with steering function may be used for left and right front wheels 9F, 9F which are steered wheels and left and right rear wheels 9R, 9R which are non-steered wheels.

＜操舵システムについて＞
図１に示すように、この操舵システムは、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（または操舵角指令信号）に応じた電流指令信号を出力する。 <About the steering system>
As shown in FIG. 1, this steering system includes a hub unit 1 with a steering function and a control device 29 that controls a steering actuator 5 of the hub unit 1 with a steering function. The control device 29 has a steering control section 30 and an actuator drive control section 31 . The steering control section 30 outputs a current command signal according to the auxiliary steering angle command signal (or steering angle command signal) given from the host control section 32 .

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（駆動）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、例えば後述のモータ用電力線Ｌ１等でモータ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、運転者のハンドル等の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。これにより、運動性能および燃費の向上を達成しうる。なお、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。 The host controller 32 is a host controller of the steering controller 30. As the host controller 32, for example, a vehicle control unit (VCU) for controlling the entire vehicle is applied. The actuator drive control section 31 drives and controls the steering actuator 5 by outputting (driving) current according to the current command signal input from the steering control section 30 . The actuator drive control unit 31 controls power supplied to the coils of the motor 26, for example, through a motor power line L1 or the like, which will be described later. The actuator drive control unit 31, for example, constitutes a half-bridge circuit using switch elements (not shown), and performs PWM control for determining the voltage applied to the motor according to the ON-OFF duty ratio of the switch elements. As a result, the angle of the wheels can be slightly changed in addition to the steering by the operation of the steering wheel or the like of the driver. Even when driving in a straight line, the amount of toe angle can be adjusted according to each situation. As a result, improved maneuverability and fuel efficiency can be achieved. Note that the steering system may operate the steering actuators 5, 5 in response to commands from an automatic driving device, a driving support device, or the like (not shown) instead of the steering wheel operation by the driver.

図６は、図２の操舵機能付ハブユニット１の正面図に対応する、上述の３つの軸心Ｏ１～Ｏ３の配置を説明する概念説明図である。直動機構軸心Ｏ２は、車輪回転軸心Ｏ１に平行で、かつ鉛直方向において車輪回転軸心Ｏ１より上方に配置される。モータ軸心Ｏ３は、直動機構軸心Ｏ２に平行で、かつ鉛直方向において車輪回転軸心Ｏ１より上方に配置され、より好ましくは直動機構軸心Ｏ２より上方に配置される。モータ軸心Ｏ３は、本実施形態では減速機２７を介して配置しているため、直動機構軸心Ｏ２を中心に、これらの軸間の距離を一定に保ちつつ、回転方向Ｒだけ所定の配置自由度を有する。また、直動機構軸心Ｏ２は、車輪回転軸心Ｏ１を基準に、所定の配置自由度Ｍを有する。 FIG. 6 is a conceptual explanatory diagram for explaining the arrangement of the three axes O1 to O3, corresponding to the front view of the hub unit 1 with steering function in FIG. The linear motion mechanism axis O2 is arranged parallel to the wheel rotation axis O1 and above the wheel rotation axis O1 in the vertical direction. The motor axis O3 is arranged parallel to the linear motion mechanism axis O2 and above the wheel rotation axis O1 in the vertical direction, more preferably above the linear motion mechanism axis O2. In the present embodiment, the motor axis O3 is arranged via the speed reducer 27. Therefore, while maintaining a constant distance between these axes about the linear motion mechanism axis O2, only the rotation direction R rotates in a predetermined range. It has a degree of freedom in placement. Further, the linear motion mechanism axis O2 has a predetermined degree of freedom M in arrangement with respect to the wheel rotation axis O1.

図７は、ブレーキキャリパＣＡやブレーキディスクＢＤを取り付けてアセンブリ化した後の操舵機能付ハブユニット１の背面斜視図であり、図８は、背面図である。なお、操舵用アクチュエータ５における（モータ用の）電力線Ｌ１および信号線Ｌ２（本実施形態では、モータの回転センサに接続された回転センサ信号線）や、信号線Ｌ３（本実施形態では、上述の位置センサ信号線）は、車輪回転軸心Ｏ１より鉛直方向において上方となる位置に配置され、モータ２６および操舵用アクチュエータ５に対して同図に矢印で各々示す方向へ導入される。なお、電力用および信号用の電線には、上記のような電力線と信号線とが別々の電線となっている場合と、電力線に回転センサ信号や位置センサ信号等の信号が多重されて同一の電線となっている場合とが含まれうる。また電力用および信号用の電線は、電力用および信号用のいずれか一方のみの電線であってもよい。 FIG. 7 is a rear perspective view of the hub unit 1 with a steering function after being assembled by attaching the brake caliper CA and the brake disc BD, and FIG. 8 is a rear view. In the steering actuator 5, the power line L1 (for the motor) and the signal line L2 (in this embodiment, the rotation sensor signal line connected to the rotation sensor of the motor) and the signal line L3 (in this embodiment, the above-mentioned position sensor signal line) is arranged at a position vertically above the wheel rotation axis O1, and is introduced into the motor 26 and the steering actuator 5 in the directions indicated by the arrows in FIG. In addition, the electric wires for electric power and the electric wires for signals are the same as the case where the power line and the signal line are separate electric wires as described above, and the signals such as the rotation sensor signal and the position sensor signal are multiplexed on the power line. A case where it is an electric wire may be included. Also, the electric wires for electric power and signals may be electric wires for only one of electric power and signal.

＜作用効果＞
本実施形態の操舵機能付ハブユニット１によれば、図５の車輪９を回転支持するハブベアリング１５を有するハブユニット本体２は、車輪回転軸Ｏ１と直交する方向に上下方向に延びる転舵軸心Ａを有する転舵軸部１６ｂを一体に備え、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（揺動）されうる。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を介して回転させられる。 <Effect>
According to the steering function-equipped hub unit 1 of the present embodiment, the hub unit body 2 having the hub bearing 15 for rotationally supporting the wheel 9 shown in FIG. A steering shaft portion 16b having a center A is integrally provided, and can be freely rotated (swinged) around the steering shaft center A by driving the steering actuator 5. As shown in FIG. The hub unit main body 2 is rotated via the arm portion 17 connected to the output rod 25a by moving the output rod 25a of the steering actuator 5 forward and backward by driving the motor 26. As shown in FIG.

操舵用アクチュエータ５により、ハブベアリング１５を転舵軸心Ａ回りに一定の範囲で自由に回転させることができ、車両の走行状況に応じて、例えば車輪９のトー角を任意に変更することができる。この操舵機能付ハブユニット１の構成を前輪に適用した場合、ステアリング装置１１（図９）により運転者のハンドル１１ａの操作で、車輪９はナックル６（図１０）およびユニット支持部材３とともに操舵されるが、この操舵に付加する形で転舵軸心Ａ回りに僅かな角度の（補助）操舵を車輪毎に独立して行える。なお、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。 The steering actuator 5 allows the hub bearing 15 to rotate freely within a certain range around the steering axis A, so that the toe angle of the wheels 9 can be arbitrarily changed, for example, according to the running conditions of the vehicle. can. When the configuration of the hub unit 1 with steering function is applied to the front wheels, the wheels 9 are steered together with the knuckles 6 (FIG. 10) and the unit support member 3 by the driver's operation of the steering wheel 11a by the steering device 11 (FIG. 9). However, in addition to this steering, (auxiliary) steering at a slight angle around the steering axis A can be performed independently for each wheel. As for the angle of the assist steering, a slight angle is sufficient to improve the motion performance of the vehicle and to improve the running stability. The angle of the auxiliary steering is controlled by the steering actuator 5 .

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、安定に走行することが可能となる。さらに、左右の操舵輪の操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。また直線走行時にも、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など調整が可能である。 Also, during turning, the steering angle difference between the left and right wheels can be changed according to the running speed. For example, it is possible to change the steering geometry while driving, such as parallel geometry for high-speed cornering and Ackermann geometry for low-speed cornering. Since the wheel angle can be arbitrarily changed during running in this manner, the motion performance of the vehicle can be improved and the vehicle can run stably. Furthermore, by appropriately changing the steering angle of the left and right steered wheels, it is possible to reduce the turning radius of the vehicle during cornering and improve the sharp turning performance. In addition, even when driving in a straight line, by adjusting the amount of toe angle according to each situation, it is possible to make adjustments such as ensuring driving stability at high speeds without deteriorating fuel efficiency at low speeds.

この操舵機能付ハブユニット１の構成を後輪に適用した場合は、ハブユニット全体は操舵しないが、操舵機能により、前輪と同様に僅かな角度の操舵を車輪毎に独立して行える。後輪の舵角を前輪と同じ位相にすると、操舵時に発生するヨー方向の影響を抑え、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を調整することで、燃費の向上および走行安定性を確保することができる。 When the configuration of the hub unit 1 with steering function is applied to the rear wheels, the hub unit as a whole does not steer, but the steering function allows each wheel to be steered independently by a slight angle in the same manner as the front wheels. By setting the steering angle of the rear wheels to the same phase as that of the front wheels, the influence of the yaw direction that occurs during steering can be suppressed, and the stability of the vehicle can be enhanced. Furthermore, by adjusting the left and right toe angles independently even during straight running, it is possible to improve fuel efficiency and ensure running stability.

本実施形態は、上述の構成により、前記車輪回転軸Ｏ１と、ハブユニット本体２を前記転舵軸心Ａ回りに回転させる前記操舵用アクチュエータ５の直動機構２５における直動機構軸心Ｏ２と、モータ２６のモータ（回転）軸心Ｏ３の平行な3本の軸心が存在する。直動機構２５の直動機構軸心Ｏ２、および／または直動機構２５に使用する位置センサの信号線等の電力用および信号用の電線を、車輪回転軸心Ｏ１より上方に配置することで、浸水やほこりの浸入を防ぐことや飛び石等の飛散物の影響を低減することができる。加えて、モータ軸心Ｏ３を、車輪回転軸心Ｏ１より上方に配置することで、さらに直動機構軸心Ｏ２に対して上方に配置することで、上記等同様の効果を奏することができる。なお電力用および信号用の電線についても、さらに直動機構軸心Ｏ２に対して上方に配置することで、より上記等同様の効果を奏することができる。 In this embodiment, the wheel rotation axis O1 and the linear motion mechanism axis O2 in the linear motion mechanism 25 of the steering actuator 5 that rotates the hub unit main body 2 around the steering axis A are configured as described above. , the motor (rotational) axis O3 of the motor 26 are parallel to each other. By arranging the power and signal wires such as the signal line of the position sensor used for the linear motion mechanism axis O2 of the linear motion mechanism 25 and/or the linear motion mechanism 25 above the wheel rotation axis O1 , the ingress of water and dust can be prevented, and the influence of flying objects such as stepping stones can be reduced. In addition, by arranging the motor axis O3 above the wheel rotation axis O1 and further above the linear motion mechanism axis O2, the same effects as those described above can be obtained. Further, by arranging the power and signal wires above the linear motion mechanism axis O2, it is possible to achieve the same effect as described above.

前記操舵用アクチュエータ５の直動機構２５は、ハブユニット本体２を、転舵軸心Ａ回りを回転させるとともに、タイヤ９ｂからの様々な方向からの外力を受け、動かないように支える必要がある。そこで、直動機構軸心Ｏ２を前記車輪回転軸心Ｏ１に対して平行に配置することで、タイヤ９ｂからの外力を均等に支えることが可能となり、前記操舵用アクチュエータ５を簡素にすることができる。 The direct-acting mechanism 25 of the steering actuator 5 needs to rotate the hub unit body 2 around the turning axis A and receive external forces from various directions from the tire 9b to support it so that it does not move. . Therefore, by arranging the linear motion mechanism axis O2 in parallel with the wheel rotation axis O1, it becomes possible to support the external force from the tire 9b evenly, and the steering actuator 5 can be simplified. can.

以上、実施形態に基づいて本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。本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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated based on embodiment, embodiment disclosed this time is an illustration and is not restrictive at all points. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.

１…操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…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、１０…車両、１２，１２Ｒ…懸架装置、１５…ハブベアリング、２５…直動機構、２５Ａ…ねじ軸、２５ｃ…ナット部、２６…モータ、２７…減速機、２７ｂ…ドリブンプーリ、２８…回転支持部、２８ａ…円すいころ軸受、２９…制御装置、３０…操舵制御部、３１…アクチュエータ駆動制御部、３８…送りねじ機構、４６…アクチュエータケース、Ａ…転舵軸心、Ｏ１…車輪回転の軸心、Ｏ２…直動機構の軸心、Ｏ３…モータの軸心、Ｌ１…電力線、Ｌ２…（回転センサ）信号線、Ｌ３…（位置センサ）信号線 REFERENCE SIGNS LIST 1 hub unit with steering function, 2 hub unit main body, 3 unit support member, 5 steering actuator, 6 knuckle (undercarriage frame part), 9 wheel, 9F front wheel, 9R rear wheel, 10 DESCRIPTION OF SYMBOLS Vehicle 12, 12R Suspension system 15 Hub bearing 25 Linear motion mechanism 25A Threaded shaft 25c Nut part 26 Motor 27 Reduction gear 27b Driven pulley 28 Rotation support part , 28a Tapered roller bearing 29 Control device 30 Steering control unit 31 Actuator drive control unit 38 Feed screw mechanism 46 Actuator case A Steering shaft center O1 Wheel rotation shaft center , O2...Axis of linear motion mechanism, O3...Axis of motor, L1...Power line, L2...(Rotation sensor) signal line, L3...(Position sensor) signal line

Claims (8)

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、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、および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操舵用アクチュエータを備え、
前記操舵用アクチュエータは、モータと、このモータの回転を減速する減速機と、この減速機の回転出力を直進運動に変換する直動機構とを有する、
操舵機能付ハブユニットであって、
前記操舵用アクチュエータの直動機構の軸心が、前記ハブベアリングの車輪回転の軸心よりも上方の位置に配置される、操舵機能付ハブユニット。 A hub unit body having a hub bearing that supports a wheel for rotation, a unit support member that is provided on an underbody frame component of a suspension system and supports the hub unit body rotatably around a steering shaft that extends in the vertical direction, and the hub A steering actuator for driving the unit main body to rotate about the turning axis,
The steering actuator has a motor, a speed reducer that reduces rotation of the motor, and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the speed reducer into linear motion.
A hub unit with a steering function,
A hub unit with a steering function, wherein the axis of the linear motion mechanism of the steering actuator is arranged at a position higher than the wheel rotation axis of the hub bearing. 請求項１に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記操舵用アクチュエータの前記モータの軸心が、該操舵用アクチュエータの前記直動機構の前記軸心よりも上方の位置に配置される、操舵機能付ハブユニット。 2. A hub unit with steering function according to claim 1, wherein the axis of said motor of said actuator for steering is arranged at a position above said axis of said linear motion mechanism of said actuator for steering. hub unit. 請求項２に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記ハブベアリングの車輪回転の前記軸心、前記操舵用アクチュエータの前記直動機構の前記軸心、および前記モータの前記軸心の３つの軸心が平行に配置される、操舵機能付ハブユニット。 3. The hub unit with steering function according to claim 2, wherein three axes are the axis of wheel rotation of the hub bearing, the axis of the linear motion mechanism of the steering actuator, and the axis of the motor. A hub unit with a steering function that is arranged in parallel. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、前記操舵用アクチュエータの電力用および信号用の電線の位置が、前記ハブベアリングの車輪回転の前記軸心よりも上方の位置に配置される、操舵機能付ハブユニット。 4. The hub unit with steering function according to claim 1, wherein the power and signal wires of the steering actuator are positioned relative to the axis of rotation of the wheel of the hub bearing. Hub unit with steering function placed in the upper position. 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において、前記転舵軸心を有する転舵軸部を支える上下に存在する軸受が、前記車輪のホイール内に位置する、操舵機能付ハブユニット。 5. The hub unit with steering function according to claim 1, wherein upper and lower bearings supporting the steering shaft portion having the steering shaft center are positioned inside the wheel of the wheel. , hub unit with steering function. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、
前記転舵軸心は、前記ハブユニット本体側に存在している、操舵機能付ハブユニット。 In the hub unit with steering function according to any one of claims 1 to 5,
A hub unit with a steering function, wherein the steering axis is present on the hub unit main body side. 請求項１ないし請求項６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前記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。 A steering system comprising: the hub unit with steering function according to any one of claims 1 to 6; and a control device for controlling the steering actuator of the hub unit with steering function, wherein the control The device includes a steering control section that outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal, and a current corresponding to the current command signal input from the steering control section to drive and control the steering actuator. a steering system having an actuator drive control that 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の操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。 A vehicle in which one or both of front wheels and rear wheels are supported using the hub unit with a steering function according to any one of claims 1 to 6.

Images