JP2024035555A - Hub unit with steering function, steering system and vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hub unit with a steering function that converts straight motion of an actuator into rotary motion with good efficiency, and further, has high strength against reverse input from a wheel.
SOLUTION: A hub unit 1 with steering function comprises: a hub unit body 2 having a hub bearing 15 for rotationally supporting a wheel 9; a unit support member 3 which so supports the hub unit body as to be rotatable around a steering axis center A extending in a vertical direction; and a steering actuator 5 which rotationally drives the hub unit body around the steering axis center. The steering actuator has: a motor; and a direct-acting mechanism 25 which converts rotation output of the motor into straight motion. A joint part 8 is interposed between the direct-acting mechanism and the hub unit body. When the hub unit body is positioned at a neutral position of a steering angle, a direct-acting mechanism axis center L of the steering actuator is orthogonal to a flat surface P including the steering axis center of the hub unit body and a first center point JO1 of the joint part on the hub unit body side.
SELECTED DRAWING: Figure 2
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、車輪の操舵を左右輪独立で行う機能を備えた操舵機能付ハブユニット、操舵システムおよび車両に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hub unit with a steering function, a steering system, and a vehicle, which have the function of independently steering left and right wheels.

一般的な自動車等の車両では、ハンドルとステアリング装置が機械的に接続され、ステアリング装置の両端はタイロッドによって左右輪にそれぞれつながっている。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」と、（２）旋回中心を１箇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 typical vehicle such as an automobile, a steering wheel and a steering device are mechanically connected, and both ends of the steering device are connected to the left and right wheels by tie rods, respectively. Therefore, the turning angle of the left and right wheels due to the movement of the steering wheel is determined by the initial settings. There are two types of vehicle geometry: (1) "parallel geometry" in which the turning angle of the left and right wheels is the same, and (2) "parallel geometry" in which the turning angle of the inner wheel is set larger than the outer turning wheel angle in order to center the turning in one place. 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輪を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。しかしながら、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ので、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。そこで、車速や旋回加速度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ス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が考えられてきた。 Ackermann geometry adjusts the steering angle difference between the left and right wheels so that each wheel turns around a common point, in order to make the wheels turn smoothly when turning at low speeds where the centrifugal force acting on the vehicle can be ignored. It is set. However, in turning at high speeds where centrifugal force cannot be ignored, it is desirable for the wheels to generate cornering force in a direction that balances the centrifugal force, so parallel geometry is preferable to Ackermann geometry. Therefore, by changing the turning angle of the wheels according to vehicle speed and turning acceleration, and arbitrarily selecting Ackermann geometry in low speed ranges and parallel geometry in high speed ranges, running resistance does not increase, and the turning angle at low speeds is reduced. Consideration has been given to achieving both smooth turning performance and high-speed cornering performance.

上述のように、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ので、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ないから、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。しかしながら、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および車輪の早期摩耗の原因となる。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。これらを踏まえて、様々な装置が提案されている（例えば、特許文献１～２）。 As mentioned above, since the steering system of a typical vehicle is mechanically connected to the wheels, it can generally only have a single, fixed steering geometry. Often set to intermediate geometry. However, in this case, in a low speed range, the steering angle difference between the left and right wheels is insufficient and the steering angle of the outer wheel becomes excessive, and in a high speed range, the steering angle of the inner wheel becomes excessive. If there is an unnecessary bias in the wheel lateral force distribution between the inner and outer wheels as described above, the running resistance deteriorates, resulting in poor fuel efficiency and early wheel wear. Additionally, there is a problem in that cornering becomes less smooth due to inability to utilize the inner and outer wheels efficiently. Based on these considerations, various devices have been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).

特開２００９－２２６９７２号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-226972 独国特許出願公開第１０２０１２２０６３３７号明細書German Patent Application No. 102012206337

特許文献１～２の装置では、ステアリングジオメトリを変更させることができるが、次のような課題がある。 Although the devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 can change the steering geometry, they have the following problems.

特許文献１の装置では、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。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車輪角の変化が小さく、大きな効果を得るには、大きく変化させる、つまり大きく動かす必要がある。 In the device disclosed in Patent Document 1, the steering geometry is changed by relatively changing the knuckle arm and joint positions. Due to space constraints, it is extremely difficult to provide a motor actuator that generates a force large enough to change the geometry of the vehicle in such a portion. Further, the change in wheel angle caused by a change in this position is small, and in order to obtain a large effect, it is necessary to make a large change, that is, to move the wheel angle significantly.

特許文献２の装置では、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、モータが２つ用いられているので、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。 In the device of Patent Document 2, it is possible to tilt both the toe angle and the camber angle to arbitrary angles, but since two motors are used, the cost increases due to the increase in the number of motors, and the control becomes difficult. It gets complicated.

また、本出願人による特開２０２２－１０８１７９には、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た操舵機能付ハブユニットが記載されている。さらに該操舵機能付ハブユニットでは、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直進運動に変換して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直動機構とを有する。操舵用アクチュエータの直動機構の直動運動をハブユニット本体の操舵（回転運動）に変換するためには、直動機構とハブユニット本体の位置関係の補正が必要であり、例えば直動機構とハブユニット本体との間にジョイント（継手）部品を用いる必要がある。なお、１つの関節部分を有する１リンク式ジョイント方式（１ジョイント式）によるジョイント部品を使用する際にガタ（隙間などにおけるガタつき等）を利用して操舵させることも可能であるが、２つの関節部分を有する２リンク式ジョイント方式（２ジョイント式）によるジョイント部品で正確に位置が定まる方が好ましい。 Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2022-108179 by the present applicant discloses a hub unit body having a hub bearing for rotationally supporting a wheel, a steering axis provided in an underbody frame part of a suspension system, and a steering axis extending vertically around the hub unit body. A hub unit with a steering function is described, which includes a unit support member that supports the hub unit rotatably around the hub unit, and a steering actuator that rotates the hub unit body around the steering axis. Furthermore, in the hub unit with a steering function, the steering actuator includes a motor and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the motor into linear motion and drives the hub unit body to rotate around the steering axis. have In order to convert the linear motion of the linear motion mechanism of the steering actuator into steering (rotational motion) of the hub unit body, it is necessary to correct the positional relationship between the linear motion mechanism and the hub unit body. It is necessary to use a joint part between it and the hub unit body. It should be noted that when using joint parts with a one-link type joint system (one-joint type), which has one joint part, it is possible to use the play (such as play in gaps) to steer the vehicle. It is preferable to accurately determine the position using a joint component using a two-link joint system (two-joint system) having joint parts.

特開２０２２－１０８１７９では、取付誤差低減のために２方向以上の自由度を有するジョイント部（継手部）を介して直動機構とハブユニット本体が連結されている。これらのジョイント部（部品）は、アクチュエータからの動力を正確に伝え、ハブユニット本体を操舵させるだけではなく、タイヤからの反力を支えるために大きな負荷容量が必要となる。このため、上記リンクの部分にはボールジョイント等による負荷容量が大きいすべり軸受を用いることが望ましい。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2022-108179, a linear motion mechanism and a hub unit main body are connected via a joint portion (coupling portion) having degrees of freedom in two or more directions in order to reduce installation errors. These joint parts (components) not only accurately transmit the power from the actuator and steer the hub unit body, but also require a large load capacity to support the reaction force from the tires. For this reason, it is desirable to use a sliding bearing with a large load capacity such as a ball joint in the link portion.

ここで、転舵軸部および転舵軸部周りの回転支持部材（軸受）は、車輪からの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、転舵軸部をタイヤホイール外に配置すると、転舵軸心の中心から車輪の接地面中心までの距離が長くなり、車輪を操舵させる力が大きく必要になる。そのため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。 Here, the steering shaft and the rotation support member (bearing) around the steering shaft support loads from the wheels from various directions, so they need to have high rigidity and strength, but it is necessary to ensure rigidity. Therefore, simply increasing the size will increase the weight and size, which will increase the unsprung load and reduce the vehicle's dynamic performance. Further, if the steering shaft portion is disposed outside the tire wheel, the distance from the center of the steering axis to the center of the ground contact surface of the wheel becomes long, and a large force for steering the wheel is required. This increases the size of the actuator, which in turn increases the weight of the entire hub unit.

また、上記継手に要求される機能として、操舵用アクチュエータの直進運動を転舵軸心回りの回転運動に効率よく変換することに寄与すること、車輪からの逆入力に対する強度が高いこと、がある。なお、上述のようにジョイントにおいてガタを意図的に使用すること等は取り得る方策であるが、アクチュエータの直進運動を転舵軸心回りの回転運動に変換する際に、直動機構等にガタやこじりが生じないことが原則的に好ましい。上述のようなすべり軸受を用いた場合、内部材と該内部材を外包する外部材の相対的な滑りが大きいと、作業効率が悪化するだけではなく、耐久性の低下も招く恐れがある。上記の逆入力に対する強度を高くする対策として上述のすべり軸受を大きくすることが考えられるが、ホイール内に配置するには限度がある。特開２０２２－１０８１７９には、こうした点について明示が無い。 In addition, the functions required of the above-mentioned joint are that it contributes to efficiently converting the linear motion of the steering actuator into rotational motion around the steering axis, and that it has high strength against reverse input from the wheels. . Although it is possible to intentionally use play in the joint as described above, when converting the linear movement of the actuator into rotational movement around the steering axis, play in the linear motion mechanism etc. In principle, it is preferable that no twisting occurs. When a sliding bearing as described above is used, if there is a large relative slippage between the inner member and the outer member enclosing the inner member, there is a risk that not only the working efficiency will be deteriorated but also the durability will be reduced. As a measure to increase the strength against the above reverse input, it is possible to increase the size of the above-mentioned sliding bearing, but there is a limit to how much it can be arranged inside the wheel. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2022-108179 does not explicitly mention these points.

本発明の目的は、アクチュエータの直進運動を転舵軸心回りの回転運動に効率よく変換することに寄与しつつ車輪からの逆入力に対する強度も高い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。 An object of the present invention is to provide a hub unit with a steering function, a steering system, and a vehicle that contribute to efficiently converting the linear movement of an actuator into rotational movement around a steering axis and that also has high strength against reverse input from wheels. It is to be.

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を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、このモータの回転出力を直進運動に変換して前記回転駆動を行う直動機構とを有する操舵機能付ハブユニットであって、
前記直動機構と前記ハブユニット本体との間にジョイント部が介在し、
前記ハブユニット本体が操舵角の中立位置にあるときに、前記操舵用アクチュエータの直動機構軸心は、前記ハブユニット本体の前記転舵軸心と前記ジョイント部の前記ハブユニット本体側の第１中心点とを含む平面に直交する。
ここで言う「直交」とは、例えば９０°±１０°の範囲が許容されうる。なお、組立上、例えば９０°±１°以下の範囲で製造可能である。 The hub unit with steering function of the present invention includes:
A hub unit body having a hub bearing that rotatably supports a wheel, a unit support member that is provided on an underbody frame component of a suspension system and that rotatably supports the hub unit body about a steering axis that extends in the vertical direction, and the hub. comprising a steering actuator that rotates the unit body around the steering axis,
The steering actuator is a hub unit with a steering function that includes a motor and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the motor into linear motion to perform the rotational drive,
A joint portion is interposed between the linear motion mechanism and the hub unit main body,
When the hub unit main body is at the neutral position of the steering angle, the linear motion mechanism axis of the steering actuator is aligned with the steering axis of the hub unit main body and the first one of the joint portion on the hub unit main body side. perpendicular to the plane containing the center point.
The term "orthogonal" used herein may be, for example, within a range of 90°±10°. In addition, in terms of assembly, it is possible to manufacture within a range of, for example, 90°±1°.

この構成によると、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と、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とを備える。操舵用アクチュエータが駆動する直動機構がハブユニット本体を転舵軸心回りに回転駆動する。この操舵用アクチュエータにより、ハブユニット本体を転舵軸心回りに一定の範囲で自由に回転させることができるので、車両の走行状況に応じて、例えば車輪のトー角を任意に変更することができる。 According to this configuration, the hub unit with a steering function of the present invention includes a hub unit main body having a hub bearing that rotatably supports a wheel, and a unit support that supports the hub unit main body rotatably around a steering axis extending in the vertical direction. It is equipped with a section. A linear motion mechanism driven by a steering actuator rotates the hub unit body around the steering axis. This steering actuator allows the hub unit body to be freely rotated within a certain range around the steering axis, making it possible to arbitrarily change the toe angle of the wheels, for example, depending on the vehicle's driving conditions. .

本発明の操舵機能付ハブユニットは、前輪、後輪の両方に適用可能である。この操舵機能付ハブユニットを前輪に適用した場合、ステアリング装置（操舵装置）により運転者のハンドル操作で車輪は例えばナックルおよびユニット支持部材とともに操舵されるが、ハブユニット本体をこの操舵に付加する形で転舵軸心回りに例えば僅かな角度の操舵（補助操舵とも呼ぶ）を車輪毎に独立して行える。よって、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。また例えば、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・安全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。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、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となる。 The hub unit with steering function of the present invention is applicable to both front wheels and rear wheels. When this hub unit with a steering function is applied to a front wheel, the wheel is steered together with, for example, the knuckle and the unit support member by the driver's steering operation using a steering device. For example, a small angle of steering (also called auxiliary steering) can be performed independently for each wheel around the steering axis. Therefore, the steering angle difference between the left and right wheels can be changed depending on the traveling speed during turning. Furthermore, the steering geometry can be changed while the vehicle is running, such as using parallel geometry when turning at high speeds and Ackermann geometry when turning at low speeds. In this way, the wheel angle can be changed arbitrarily while the vehicle is running, which improves the driving performance of the vehicle and allows it to run stably and safely. Furthermore, by appropriately changing the steering angles of the left and right steering wheels, it is possible to reduce the turning radius of the vehicle during cornering and improve the turning performance. Furthermore, 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 worsening fuel economy at low speeds.

また、この操舵機能付ハブユニットを後輪に適用した場合は、該ハブユニット全体は操舵（回転駆動）されないが、ハンドル操作等の操舵機能により、前輪と同様にハブユニット本体の僅かな角度の操舵を車輪毎に独立して行える。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度を調整することで、走行安定性を確保することができる。 In addition, when this hub unit with steering function is applied to the rear wheel, the entire hub unit is not steered (rotationally driven), but the steering function such as steering wheel operation allows the slight angle of the hub unit body to be adjusted in the same way as the front wheel. Steering can be performed independently for each wheel. By setting the steering angle in the same phase as the front wheels, the influence of the yaw direction that occurs during steering can be suppressed and the stability of the vehicle can be improved. Furthermore, even when driving in a straight line, the toe angle can be adjusted independently on the left and right sides to ensure driving stability.

さらに本発明の操舵機能付ハブユニットは、ハブユニット本体が操舵角の中立位置（ハブユニット本体の操舵角度が０度の位置）にあるときに、操舵用アクチュエータは、アクチュエータの直動機構軸心が転舵軸心とジョイント部の第１中心点とを通る平面に直交するように配置される。なお典型的には、アクチュエータ直動機構軸心上に該第１中心点が存在する。よって、操舵用アクチュエータの直進運動を転舵軸心回りの回転運動に効率よく変換することに寄与でき、加えて車輪からの逆入力に対する強度も高い構造とすることができる。この構成では、ハブユニット本体が操舵された場合に、第１中心点のアクチュエータの直動部軸心からの距離を最も小さくすることができる。なお少なくとも、上記構成は第１中心点のみが存在する１ジョイント式となり得るので、例えば１ジョイント式のジョイント部品による操舵においてガタが勘案される。 Further, in the hub unit with a steering function of the present invention, when the hub unit main body is at the neutral position of the steering angle (the steering angle of the hub unit main body is 0 degree position), the steering actuator is centered on the axis of the linear motion mechanism of the actuator. is arranged so as to be orthogonal to a plane passing through the steering axis and the first center point of the joint portion. Note that typically, the first center point exists on the axis of the actuator linear motion mechanism. Therefore, it is possible to contribute to efficiently converting the linear movement of the steering actuator into rotational movement around the steering axis, and in addition, it is possible to provide a structure with high strength against reverse input from the wheels. With this configuration, when the hub unit main body is steered, the distance of the first center point from the axis of the linear motion part of the actuator can be minimized. Note that at least the above configuration can be a one-joint type in which only the first center point exists, so play is taken into consideration, for example, in steering by a one-joint type joint component.

なお、前記ハブユニット本体は、前記ハブユニット本体から延伸して前記操舵用アクチュエータが連結されるアーム部を有し、
前記操舵用アクチュエータは、前記転舵軸心に直交する方向に移動自在な出力ロッドを前記直動機構に有し、
前記出力ロッドとアーム部とが、前記ジョイント部によって連結されてもよい。なお、ジョイント部には所謂ボールジョイント構造が含まれうる。この構成により更に、操舵用アクチュエータの直進運動を転舵軸心回りの回転運動に効率よく変換することに寄与でき、加えて車輪からの逆入力に対する強度も高い構造とすることができる。 Note that the hub unit main body has an arm portion extending from the hub unit main body and to which the steering actuator is connected,
The steering actuator has an output rod in the linear motion mechanism that is movable in a direction perpendicular to the steering axis,
The output rod and the arm portion may be connected by the joint portion. Note that the joint portion may include a so-called ball joint structure. This configuration can further contribute to efficiently converting the linear movement of the steering actuator into rotational movement around the steering axis, and can also provide a structure with high strength against reverse input from the wheels.

前記操舵用アクチュエータの前記直動機構軸心上に、前記ジョイント部の前記第１中心点と、前記ジョイント部の前記直動機構側の第２中心点とが配置されてもよい。この場合、２ジョイント式のジョイント部となり得、１ジョイント式のようなガタを利用した操舵ではなくて、２ジョイント式で正確に位置決めが可能となる。加えて第１中心点の操舵用アクチュエータの直動機構軸心に対する距離が最小にされた場合に、ハブユニット本体が操舵されたときに第２中心点における相対すべり（屈曲角度）を小さくすることができる。相対すべりとは例えば、アクチュエータの直動機構軸心の、第１中心点ＪＯ１および第２中心点ＪＯ２を通るジョイント部の軸心に対する傾きが変化すること（該２軸心がなす角度が変化すること）を意味する。よって、操舵用アクチュエータの直進運動を転舵軸心回りの回転運動に変換する際に、ガタやこじりを生じさせることなく直進動作を効率よく行うことができる。また、車輪からの外力を直接（真っ直ぐ）受けることができるため、操舵用アクチュエータを小型化できる。 The first center point of the joint portion and the second center point of the joint portion on the side of the linear motion mechanism may be arranged on the axis of the linear motion mechanism of the steering actuator. In this case, the joint part can be a two-joint type, and the two-joint type allows accurate positioning, rather than steering using backlash like the one-joint type. In addition, when the distance between the first center point and the axis of the linear motion mechanism of the steering actuator is minimized, the relative slip (bending angle) at the second center point is reduced when the hub unit body is steered. Can be done. Relative slip is, for example, a change in the inclination of the axis of the linear motion mechanism of the actuator with respect to the axis of the joint part passing through the first center point JO1 and the second center point JO2 (the angle formed by the two axes changes). meaning). Therefore, when converting the straight motion of the steering actuator into rotational motion about the steering axis, the straight motion can be efficiently performed without causing backlash or twisting. Furthermore, since the external force from the wheels can be directly (straightly) received, the steering actuator can be downsized.

前記操舵用アクチュエータは、前記ユニット支持部材に対して、前記上下方向に延びる揺動軸心である第２中心点回りに揺動自在に支持されてもよい。この場合、上述のジョイント部に直動機構側の第２中心点を有する構成と同様の効果を奏することができる。 The steering actuator may be supported to be swingable about the second center point, which is a swing axis extending in the vertical direction, with respect to the unit support member. In this case, it is possible to achieve the same effect as the above-described configuration in which the joint portion has the second center point on the linear motion mechanism side.

前記ユニット支持部材における、前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転自在に支持する上下の回転支持部材が、前記車輪のホイール内に配置されてもよい。この回転支持部材（転舵軸心）の位置によって、操舵機能付ハブユニットのコンパクト化が可能となり、地面からの衝撃に安定的に対応できる。 In the unit support member, upper and lower rotation support members that rotatably support the hub unit main body around the steering axis may be disposed within a wheel of the wheel. The position of this rotational support member (steering axis) allows the hub unit with steering function to be made more compact and can stably respond to impacts from the ground.

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 of the present invention is a steering system comprising a hub unit with a steering function having any of the above configurations of the present invention, and a control device that controls a steering actuator of the hub unit with a steering function, the control device comprising: The device includes a steering control unit that outputs a current command signal according to a given steering angle command signal, and a drive control unit that outputs a current according to the current command signal input from the steering control unit to drive and control the steering actuator. and an actuator drive control section.

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、上記の操舵機能付ハブユニットについて前述したのと同様の各効果が得られる上に、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 steering control section outputs a current command signal according to a given steering angle command signal. The actuator drive control section drives and controls the steering actuator by outputting a current according to a current command signal input from the steering control section. Therefore, not only can the same effects as those described above for the hub unit with a steering function described above be obtained, but also the wheel angle can be arbitrarily changed in addition to the steering by the driver's steering wheel operation.

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、上記の操舵機能付ハブユニットについて前述したのと同様の各効果が得られる。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, the same effects as described above for the above-mentioned hub unit with steering function can be obtained. The front wheels are generally used as steered wheels, and when the hub unit with a steering function of the present invention is applied to the steered wheels, it is effective for adjusting the toe angle during driving. The rear wheels are generally considered non-steered wheels, but when applied to non-steered wheels, slight steering of the non-steered wheels reduces the minimum turning radius when driving at low speeds and improves vehicle stability when driving at high speeds. can be achieved.

本発明の操舵機能付ハブユニット、操舵システムおよび車両により、アクチュエータの直進運動を転舵軸心回りの回転運動に効率よく変換することに寄与しつつ車輪からの逆入力に対する強度も高くできる。 The hub unit with a steering function, the steering system, and the vehicle of the present invention contribute to efficiently converting the linear movement of the actuator into rotational movement about the steering axis, while also increasing the strength against reverse input from the wheels.

本発明の第１の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。FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a hub unit with a steering function according to a first embodiment of the present invention. 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横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the hub unit with a steering function and its surroundings. 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 same hub unit with a steering function. 同操舵機能付ハブユニットの上面図である。It is a top view of the same hub unit with a steering function. 図３のV-V線断面図である。4 is a sectional view taken along the line V-V in FIG. 3. FIG. ハブユニット本体が操舵角中立位置にあるときの同操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータと転舵軸心との位置関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the positional relationship between the steering actuator and the steering axis of the hub unit with a steering function when the hub unit main body is in a neutral steering angle position. ハブユニット本体が操舵角中立位置にあるときの同操舵用アクチュエータと転舵軸心との位置関係を示す他の図である。FIG. 7 is another diagram showing the positional relationship between the steering actuator and the turning axis when the hub unit main body is in the steering angle neutral position. ハブユニット本体が操舵角中立位置にあるときの同操舵用アクチュエータと転舵軸心との位置関係を示すさらに他の図である。FIG. 7 is yet another diagram showing the positional relationship between the steering actuator and the turning axis when the hub unit body is in the steering angle neutral position. 本発明の第２の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータと転舵軸心との位置関係を示す（Ａ）平面図および（Ｂ）側面図である。FIG. 6 is a plan view (A) and a side view (B) showing the positional relationship between a steering actuator and a steering axis of a hub unit with a steering function according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータを例に転舵軸心との位置関係による作用効果を説明する図である（操舵角中立位置）。FIG. 2 is a diagram illustrating the effect of the steering actuator of the hub unit with steering function according to the first embodiment of the present invention depending on the positional relationship with the steering axis (steering angle neutral position). 同操舵用アクチュエータを例に転舵軸心との位置関係による作用効果を説明する図である（操舵角中立位置から移動）。It is a figure explaining the effect by the positional relationship with a steering axis center using the same steering actuator as an example (movement from a steering angle neutral position). 図１１の部分拡大図である。12 is a partially enlarged view of FIG. 11. FIG. 従来の操舵機能付ハブユニットの操舵用アクチュエータと転舵軸心との位置関係による作用を説明する図である（操舵角中立位置）。FIG. 3 is a diagram illustrating an effect due to the positional relationship between a steering actuator and a steering axis of a conventional hub unit with a steering function (steering angle neutral position). 同操舵用アクチュエータと転舵軸心との位置関係による作用を説明する図である（操舵角中立位置から移動。FIG. 3 is a diagram illustrating the effect of the positional relationship between the steering actuator and the steering axis (moving from the steering angle neutral position). 図１４の部分拡大図である。15 is a partially enlarged view of FIG. 14. FIG. 本発明のいずれかの実施形態の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. 1 is a schematic plan view of a vehicle equipped with a hub unit with a steering function according to an embodiment of the present invention. 本発明のいずれかの実施形態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。FIG. 3 is a schematic plan view of another example of a vehicle equipped with a hub unit with a steering function according to any embodiment of the present invention. 本発明のいずれかの実施形態の操舵機能付ハブユニットを備えた車両のさらに他の例の模式平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view of still another example of a vehicle equipped with a hub unit with a steering function according to any embodiment of the present invention.

［第１の実施形態］
本発明の実施形態に係る操舵機能付ハブユニット１を、図面を参照しつつ説明する。図１～９は、ハブユニット本体が後述の操舵角の中立位置（ハブユニット本体の操舵角度が０度の位置）にある。図１に示すように、この操舵機能付ハブユニット１は、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１６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、操舵装置による前輪操舵付きの車両１０における後輪９Ｒ，９Ｒに適用される（後輪搭載）。懸架装置は、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、ストラット式サスペンションやマルチリンク式サスペンション等他のサスペンションを適用可能である。 [First embodiment]
A hub unit with a steering function 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIGS. 1 to 9, the hub unit main body is at a neutral position of the steering angle (a position where the steering angle of the hub unit main body is 0 degrees), which will be described later. As shown in FIG. 1, this hub unit 1 with a steering function includes a hub unit main body 2, a unit support member 3, and a steering actuator 5. As shown in FIG. 16, in this embodiment, the hub unit with steering function 1 has a function of independently steering the left and right rear wheels 9R, 9R supported by a torsion beam suspension system 12R, It is applied to the rear wheels 9R, 9R of a vehicle 10 with front wheel steering by a steering device (rear wheel mounted). The suspension system is not limited to a torsion beam type suspension, and other suspensions such as a strut type suspension or a multi-link type suspension can be applied.

操舵機能付ハブユニット１は、操舵装置のハンドル１１ａの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）で独立して操舵（補助操舵とも呼ぶ）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。 The hub unit 1 with a steering function not only steers the left and right front wheels 9F, 9F by operating the handle 11a of the steering device, but also independently steers (assists) the left and right rear wheels 9R, 9R at a minute angle (approximately ±5 degrees). (also called steering) is possible. However, in the hub unit with steering function 1, depending on the requirements of vehicle control, the angle is not limited to the above-mentioned minute angle, but a relatively large angle such as 10° to 20° may be taken individually for the left and right wheels.

懸架装置１２Ｒの左右両側部には、図３のII-II線断面図に相当する図２のユニット支持部材３が、例えば車載用のインロー構造ＳＰ１を介して、それぞれ取り付けられている。図に示すように、ユニット支持部材３は、例えば、平板状の部材から成る。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。なおユニット支持部材３は、マルチリンク式サスペンションのナックルであっても構わない。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。 The unit support members 3 of FIG. 2, which correspond to the cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 3, are attached to the left and right sides of the suspension system 12R, for example, via vehicle-mounted spigot structures SP1. As shown in the figure, the unit support member 3 is made of, for example, a flat member. A steering actuator 5 is provided on the inboard side of the unit support member 3, and a hub unit body 2 is provided on the outboard side of the unit support member 3. Note that the unit support member 3 may be a knuckle of a multi-link suspension. When the hub unit 1 with a steering function is mounted on a vehicle, the outer side in the vehicle width direction of the vehicle is referred to as an outboard side, and the center side in the vehicle width direction is referred to as an inboard side. Note that the hub unit 1 with a steering function may be simply referred to as the hub unit 1.

ハブユニット本体２と操舵用アクチュエータ５とは、例えばボールジョイント構造（以下、単にボールジョイントと呼ぶ）を含むジョイント部８により連結されている。本実施形態では、具体的には、後述の直動機構２５とハブユニット本体２との間のジョイント部８により連結されており、さらに具体的には、該直動機構２５の出力ロッド２５ａとハブユニット本体２の後述のアーム部１７とがジョイント部８によって連結されている。なお本実施形態のジョイント部８は、２ジョイント式の例を示す。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。 The hub unit main body 2 and the steering actuator 5 are connected by a joint portion 8 including, for example, a ball joint structure (hereinafter simply referred to as a ball joint). In this embodiment, specifically, the linear motion mechanism 25 and the hub unit main body 2 are connected by a joint portion 8, which will be described later, and more specifically, the output rod 25a of the linear motion mechanism 25 and An arm portion 17, which will be described later, of the hub unit main body 2 is connected to the hub unit body 2 by a joint portion 8. Note that the joint portion 8 of this embodiment shows an example of a two-joint type. Usually, a boot (not shown) is attached to this joint portion 8 for waterproofing and dustproofing.

図５に示すように、ハブユニット本体２は、操舵角の中立位置（ハブユニット本体２の操舵角度が０度の位置）から車輪の回転軸心Ｏに直交しかつ上下方向に延びる転舵軸心Ａ回りに回転自在なように、上下二箇所で回転支持部材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Ｏ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。ここでハブユニット本体２の操舵角度が０度の位置とは、車両が直進するように（左右にぶれないように）操舵装置が設定されている状態において、車両が直進するような（左右にぶれないような）操舵機能付ハブユニット１の転舵軸心Ａに対する位置のことをいう。図２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. 5, the hub unit body 2 has a steering shaft that extends vertically from the neutral position of the steering angle (the position where the steering angle of the hub unit body 2 is 0 degrees) and is perpendicular to the rotation axis O of the wheel. It is supported by the unit support member 3 via rotation support members 4, 4 at two upper and lower locations so as to be freely rotatable about the center A. For example, the rotation axis O of the wheel 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. Here, the position where the steering angle of the hub unit body 2 is 0 degrees refers to the position where the steering device is set so that the vehicle travels straight (without wobbling left or right). This refers to the position of the hub unit 1 with steering function relative to the steering axis A so that it does not wobble. As shown in FIG. 2, 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２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（図５）と、操舵力受け部であるアーム部１７とを備える。アーム部１７は、ハブユニット本体２から延伸して、ジョイント部８を介して操舵用アクチュエータ５（出力ロッド２５ａ）に連結される。ハブベアリング１５は、内方部材１８と、外方部材１９と、これら内方部材１８，外方部材１９間に介在した鋼球等の転動体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。 <About the hub unit body 2>
As shown in FIG. 2, the hub unit main body 2 includes a hub bearing 15 that rotatably supports the wheel 9, upper and lower steering shaft portions 16b, 16b (FIG. 5), and an arm portion 17 that is a steering force receiving portion. Be prepared. The arm portion 17 extends from the hub unit main body 2 and is connected to the steering actuator 5 (output rod 25a) via the joint portion 8. The hub bearing 15 includes an inner member 18, an outer member 19, rolling elements 20 such as steel balls interposed between the inner member 18 and the outer member 19, and a retainer that holds the rolling elements 20. It connects the vehicle body side member and the wheel 9 and allows the wheel 9 to rotate smoothly.

このハブベアリング１５は、外方部材１９が固定輪、内方部材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。内方部材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。内方部材１８は車輪とともに、車輪の回転軸心Ｏ回りに回転する。 The hub bearing 15 is an angular ball bearing in which the outer member 19 is a fixed ring, the inner member 18 is a rotating ring, and the rolling elements 20 are arranged in a double row. The inner member 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 a wheel 9 is bolted to the hub flange 18aa, overlapping the brake rotor 21a. The inner member 18 rotates together with the wheel around the rotation axis O of the wheel.

上下の転舵軸部１６ｂ，１６ｂは、外方部材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、外方部材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と外方部材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。なお外方部材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 steering shaft portions 16b, 16b are in the form of trunnion shafts that are provided to protrude vertically from the outer periphery of the outer member 19. In this example, the upper and lower steering shaft portions 16b, 16b are integrally formed on the outer member 19. The above-mentioned "formed integrally" means that each steered shaft portion 16b and the outer member 19 are made of a single material, for example, by forging, machining, etc., rather than being formed by combining a plurality of elements. It means that it was molded as a part of. It should be noted that the steering shaft portions 16b, 16b may be provided in the form of trunnion shafts, which include an annular portion fitted to the outer peripheral surface of the outer member 19, and are provided to protrude vertically from the outer periphery of the annular portion.

図２および図３に示すように、ブレーキ２１は、ブレーキロータ２１ａと、図示外のブレーキキャリパとを有し、前記ブレーキキャリパ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、外方部材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。 As shown in FIGS. 2 and 3, the brake 21 includes a brake rotor 21a and a brake caliper (not shown), and the brake caliper is attached to two brake caliper attachment portions 22, upper and lower. The two upper and lower brake caliper mounting portions 22 are provided so as to protrude like arms from the inboard side end of the outer peripheral surface of the outer member 19 . Therefore, the hub bearing 15 and the brake caliper mounting portion 22 are steered together.

＜回転支持部材等＞
図４および図５に示すように、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方部材４ａと、保持部材Ｂｈに嵌合された外方部材４ｂと、内方部材４ａ，外方部材４ｂ間に介在する複数の転動体４ｃとを有する。なお回転支持部材４に隣接して、防水、防塵のためにＯリング等のシール部材ＲＮＧが取り付けられている。 <Rotation support members, etc.>
As shown in FIGS. 4 and 5, each rotation support member 4 is a rolling bearing, and in this example, a tapered roller bearing is used as the rolling bearing. The rolling bearing includes an inner member 4a fitted to the outer periphery of the steered shaft portion 16b, an outer member 4b fitted to the holding member Bh, and a plurality of rollers interposed between the inner member 4a and the outer member 4b. It has a rolling element 4c. Note that a sealing member RNG such as an O-ring is attached adjacent to the rotation support member 4 for waterproofing and dustproofing.

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に回転自在に支持されている。各保持部材Ｂｈは、外方部材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および図４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５）の剛性をより高め得る。本実施形態では、各回転支持部材４，４は車輪９のホイール９ａ（図２）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２）内でこのホイール９ａ（図２）内の幅方向中間付近に配置される。 The upper and lower steering shaft parts 16b, 16b are connected to the pair of upper and lower rotation support members 4, 4 which are fitted into the bearing fitting recesses 13, 13 of the upper and lower holding members Bh, Bh provided on the unit support member 3, respectively. It is rotatably supported by the unit support member 3 via. Each holding member Bh has a substantially cylindrical holding member main body portion Bb into which the outer peripheral surface of the outer member 4b is fitted. As shown in FIGS. 1 and 4, the upper and lower holding members Bh, Bh are provided with a pair of beams Bm, Bm that connect the upper and lower holding member body parts Bb, Bb to each other. Each beam Bm extends in the vertical direction, and its upper end in the longitudinal direction is fastened to the threaded part of the upper holding member body part Bb with a bolt 33, and its lower end in the longitudinal direction is bolted to the threaded part of the lower holding member main body part Bb. It was concluded on 33rd. Thereby, the rigidity of the steered shaft portion 16b (FIG. 5) can be further increased. In this embodiment, each rotational support member 4,4 is located within a wheel 9a (FIG. 2) of the wheel 9. In this example, each rotary support member 4 is arranged within the wheel 9a (FIG. 2) near the middle in the width direction within the wheel 9a (FIG. 2).

各転舵軸部１６ｂ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図５のボルト２３が設けられている。ボルト２３は、フランジ２３ａ（図４）付きのボルト２３であって、図５の内方部材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方部材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 is formed with a female threaded portion extending along the steered axis A, and a bolt 23 shown in FIG. 5 is provided to be screwed into this female threaded portion. The bolt 23 is a bolt 23 with a flange 23a (FIG. 4), and is screwed into the female threaded portion with the flange 23a in contact with the end surface of the inner member 4a in FIG. A pressing force can be applied to the end face of. Thereby, the rigidity of each rotation support member 4 can be increased by applying a preload to each rotation support member 4, respectively. The initial preload is set so as not to be released even when the weight of the vehicle acts on the hub unit 1.

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方部材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、内方部材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 rotation support member 4 is not limited to a tapered roller bearing, and other types of bearings such as an angular ball bearing or a spherical sliding bearing may be used depending on usage conditions such as maximum load. In that case as well, preload can be applied in the same way as above. In addition, 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 member 4a, and the bolt screwed into the female thread portion allows the inner member 4a to be pressed. A preload may be applied to each rotary support member 4 by applying a pressing force to the end face.

＜操舵用アクチュエータ５＞
図２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、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の前記転舵軸心Ａに直交するスラスト方向Ｘの往復直線動作に変換する直動機構２５とを備える。なお、減速機２７は必要に応じて省略されてもよい。出力ロッド２５ａは、直動機構２５に含まれ、上記スラスト方向Ｘおよび操舵用アクチュエータ５の直動機構２５の軸心Ｌ（後述）と平行である。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. 2, the steering actuator 5 has a function of rotating the hub unit body 2 around the steering axis A. The steering actuator 5 includes a motor 26, a reducer 27 that decelerates the rotation of the motor 26, and a forward and reverse rotational output of the reducer 27 in a thrust direction X perpendicular to the steering axis A of an output rod 25a. It includes a linear motion mechanism 25 that converts into reciprocating linear motion. Note that the reduction gear 27 may be omitted if necessary. The output rod 25a is included in the linear motion mechanism 25, and is parallel to the thrust direction X and the axis L (described later) of the linear motion mechanism 25 of the steering actuator 5. The motor 26 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor, but may also be a DC motor or an induction motor.

＜減速機２７＞
図１の減速機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２）と、これらのプーリ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のモータ軸に上記ドライブプーリが結合され、直動機構２５のナット部２５ｃ（図２）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、前記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。 <Reducer 27>
As the reducer 27 in FIG. 1, a winding type transmission mechanism such as a belt transmission mechanism, a gear train, or the like can be used, and in this embodiment, a belt transmission mechanism is used. The reducer 27 is a parallel shaft type reducer that includes a drive pulley (not shown), a driven pulley 27b (FIG. 2), and a belt (not shown) stretched around these pulleys. The drive pulley is coupled to the motor shaft of the motor 26, and a driven pulley 27b is provided on the nut portion 25c (FIG. 2) of the linear motion mechanism 25. This driven pulley 27b is arranged parallel to the motor shaft. The driving force of the motor 26 is transmitted from the drive pulley to the driven pulley 27b via a belt. The drive pulley, the driven pulley 27b, and the belt constitute a wrap-around speed reducer 27.

＜直動機構２５＞
図２に示すように、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、後述の回転支持部２８およびこれを含む各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。アクチュエータケース４６により、直動機構２５は送りねじ機構３８および回転支持部２８に異物等が侵入することを防止できると共に、送りねじ機構３８および回転支持部２８に潤滑剤を保持することができる。 <Linear motion mechanism 25>
As shown in FIG. 2, the linear motion mechanism 25 can use a feed screw mechanism such as a sliding screw, a rack and pinion mechanism, etc. In this embodiment, a trapezoidal sliding screw type feed screw mechanism 38 is used. It is being The linear motion mechanism 25 includes a feed screw mechanism 38, a rotation support section 28 (described later), and an actuator case 46 that is a cover that covers each component including the rotation support section 28. The actuator case 46 allows the linear motion mechanism 25 to prevent foreign matter from entering the feed screw mechanism 38 and the rotation support section 28, and also allows the feed screw mechanism 38 and the rotation support section 28 to retain lubricant.

図２には、足回り部品を含む、操舵用アクチュエータ５の直動機構２５の軸心Ｌに対し直交する上方向から見た水平方向の図が示されている。同図の操舵用アクチュエータ５は、直動機構軸心Ｌが、転舵軸心Ａと、ジョイント部８のハブユニット本体２側のボールジョイントＪ１の第１中心点ＪＯ１とを含む平面Ｐに直交するように配置される。さらに本実施形態では、操舵用アクチュエータ５は、直動機構軸心ＬがボールジョイントＪ１の第１中心点ＪＯ１を通るように配置される。加えて本実施形態では、ジョイント部８の直動機構２５側にボールジョイントＪ２およびその中心点（第２中心点）ＪＯ２が配置され、第２中心点ＪＯ２は直動機構軸心Ｌ上に配置される。本実施形態では、２方向以上の角度に対する自由度を有する継手としてボールジョイントを使用したが、この他に２つの直交するリンクを組み合わせたクロスジョイント（カルダンジョイント）等でも同様の機能が実現可能である。 FIG. 2 shows a horizontal view from above perpendicular to the axis L of the linear motion mechanism 25 of the steering actuator 5, including the suspension components. In the steering actuator 5 shown in the figure, the linear motion mechanism axis L is orthogonal to a plane P including the steering axis A and the first center point JO1 of the ball joint J1 on the hub unit main body 2 side of the joint portion 8. It is arranged so that Furthermore, in this embodiment, the steering actuator 5 is arranged so that the linear motion mechanism axis L passes through the first center point JO1 of the ball joint J1. In addition, in this embodiment, the ball joint J2 and its center point (second center point) JO2 are arranged on the linear motion mechanism 25 side of the joint portion 8, and the second center point JO2 is arranged on the translation mechanism axis L. be done. In this embodiment, a ball joint is used as a joint that has degrees of freedom for angles in two or more directions, but the same function can also be achieved with a cross joint (Cardan joint) that combines two orthogonal links. be.

図２に示すように、操舵用アクチュエータ５は、インロー構造ＳＰ２によってユニット支持部材３に取り付けられ、更にボルトＢＬＴ（図３）によりボルト締結結合される。インロー構造ＳＰ２を用いることで、取付精度が向上し、トー方向以外の外力を保持することが可能となる。なお、より剛性を高めるためにユニット支持部材３とアクチュエータケース４６は一体であっても構わない。 As shown in FIG. 2, the steering actuator 5 is attached to the unit support member 3 using a spigot structure SP2, and further bolted and coupled using bolts BLT (FIG. 3). By using the spigot structure SP2, the mounting accuracy is improved and it becomes possible to hold external forces in directions other than the toe direction. In addition, in order to further increase rigidity, the unit support member 3 and the actuator case 46 may be integrated.

図６に、ハブユニット本体２が操舵角中立位置にあるときの、本実施形態における操舵機能付ハブユニット１の操舵用アクチュエータ５（直動機構２５）と転舵軸心Ａとの位置関係を示す。図６では、直動機構軸心Ｌが、図２のように上記平面Ｐに直交するように配置され、さらにボールジョイントＪ１の第１中心点ＪＯ１およびボールジョイントＪ２の第２中心点ＪＯ２を通るように配置されており、車輪の回転軸心Ｏと平行となっている例が示されている。同図では、転舵軸心Ａに直交し第１中心点ＪＯ１を含む平面上において、直線Ｌが、転舵軸心Ａを中心とする第１中心点ＪＯ１の軌跡円Ｃに対する接線となっている。図７、図８は、ハブユニット本体２が操舵角中立位置にあるときの上記位置関係の他の例を示しており、図７では直動機構軸心Ｌが車輪の回転軸心Ｏと平行となっていない点、図８では直動機構軸心Ｌが車輪の回転軸心Ｏと直交している点を除き、他の構成、作用および効果は図６の例と略同じである。直動機構軸心Ｌが、ボールジョイントＪ１の第１中心点ＪＯ１と転舵軸心Ａを含む上記平面Ｐに直交するように配置され、加えてボールジョイントＪ１の第１中心点ＪＯ１を通るように配置されていれば、操舵用アクチュエータ５は図６～８のように配置することが可能である。さらに、ジョイント部８に含まれるボールジョイントＪ２の第２中心点ＪＯ２が、直動機構軸心Ｌを通るように配置されていれば好ましい。これにより、ジョイント部８のボールジョイントＪ１、Ｊ２に内包される球状の部材（図２）におけるすべり軸受部を最大限に大きく設計することができ、強度や信頼性を向上させることが可能となる。 FIG. 6 shows the positional relationship between the steering actuator 5 (linear motion mechanism 25) and the steering axis A of the hub unit with steering function 1 in this embodiment when the hub unit main body 2 is in the neutral steering angle position. show. In FIG. 6, the linear motion mechanism axis L is arranged to be orthogonal to the plane P as shown in FIG. 2, and further passes through the first center point JO1 of the ball joint J1 and the second center point JO2 of the ball joint J2. An example is shown in which the wheels are arranged so as to be parallel to the rotational axis O of the wheel. In the figure, on a plane that is perpendicular to the steering axis A and includes the first center point JO1, a straight line L is a tangent to the locus circle C of the first center point JO1 centered on the steering axis A. There is. 7 and 8 show other examples of the above-mentioned positional relationship when the hub unit main body 2 is in the neutral steering angle position, and in FIG. 7, the linear motion mechanism axis L is parallel to the rotation axis O of the wheel. The other configurations, functions, and effects are substantially the same as in the example of FIG. 6, except that in FIG. 8, the linear motion mechanism axis L is orthogonal to the rotation axis O of the wheel. The linear motion mechanism axis L is arranged so as to be perpendicular to the plane P that includes the first center point JO1 of the ball joint J1 and the steering axis A, and in addition passes through the first center point JO1 of the ball joint J1. If the steering actuator 5 is arranged as shown in FIGS. 6 to 8, the steering actuator 5 can be arranged as shown in FIGS. Furthermore, it is preferable that the second center point JO2 of the ball joint J2 included in the joint portion 8 is arranged to pass through the axis L of the linear motion mechanism. As a result, the sliding bearing part of the spherical member (Fig. 2) included in the ball joints J1 and J2 of the joint part 8 can be designed to be as large as possible, making it possible to improve strength and reliability. .

［第２の実施形態］
図６の構成の変形例として、上記ボールジョイントＪ２の第２中心点ＪＯ２に対応する図９（Ａ）、（Ｂ）のような第２中心点ＪＯ２’を中心軸心Ｍに含むトラニオン軸状部材をアクチュエータケース４６と一体化させて、操舵用アクチュエータ５自身が揺動する構造であってもよい。具体的には、操舵用アクチュエータ５は、ユニット支持部材３に対して、前記上下方向に延びる揺動軸心である第２中心点ＪＯ２’回りに揺動自在に支持されている。この場合、ジョイント部８はボールジョイントＪ２を有さない、ボールジョイントＪ１のみを有する１ジョイント式の例であるが、ハブユニット本体２が操舵角中立位置にあるときに、直動機構軸心ＬがボールジョイントＪ１の第１中心点ＪＯ１と転舵軸心Ａを含む上記平面Ｐに直交するように配置されていれば、さらに直動機構軸心ＬがボールジョイントＪ１の第１中心点ＪＯ１を通るように配置されていれば、こうした構成の操舵用アクチュエータ５であっても採用可能であり、図６の構成と同様の効果を奏しうる。また、このアクチュエータケース４６が上記の第２中心点ＪＯ２’を中心軸心に含むトラニオン軸状部材を有する構成において、図７、図８のように直動機構軸心Ｌが車輪の回転軸心Ｏと平行となっていない位置関係、車輪の回転軸心Ｏと直交している位置関係で操舵用アクチュエータ５を配置することもできる。 [Second embodiment]
As a modification of the configuration of FIG. 6, a trunnion shaft shape including a second center point JO2' in the central axis M as shown in FIGS. 9(A) and (B) corresponding to the second center point JO2 of the ball joint J2 The member may be integrated with the actuator case 46 so that the steering actuator 5 itself swings. Specifically, the steering actuator 5 is supported by the unit support member 3 so as to be swingable about a second center point JO2' that is a swing axis extending in the vertical direction. In this case, the joint part 8 is an example of a one-joint type having only the ball joint J1 without the ball joint J2, but when the hub unit main body 2 is in the neutral steering angle position, the linear motion mechanism axis L is arranged so as to be orthogonal to the above-mentioned plane P that includes the first center point JO1 of the ball joint J1 and the steering axis A, then the linear motion mechanism axis L is further aligned with the first center point JO1 of the ball joint J1. As long as the steering actuator 5 is arranged so as to pass through the steering actuator 5, it is possible to employ the steering actuator 5 having such a configuration, and the same effect as the configuration shown in FIG. 6 can be achieved. In addition, in a configuration in which the actuator case 46 has a trunnion shaft member whose central axis includes the second center point JO2', the linear motion mechanism axis L is the rotation axis of the wheel as shown in FIGS. 7 and 8. It is also possible to arrange the steering actuator 5 in a positional relationship that is not parallel to O, or in a positional relationship that is perpendicular to the rotation axis O of the wheel.

＜操舵用アクチュエータ５と転舵軸心Ａとの位置関係における効果＞
上記の各実施形態の操舵用アクチュエータ５と転舵軸心Ａとの位置関係による効果を、本発明の第１の実施形態に係る操舵機能付ハブユニット１の操舵用アクチュエータ５を例に、図１０～１５の模式図を使用して説明する。ここで、図１０、１１、１２は同実施形態の位置関係の構成を示し、図１３、１４、１５は従来の位置関係の構成、すなわちハブユニット本体２が操舵角中立位置にあるときに直動機構軸心Ｌが上記平面Ｐに直交しない操舵機能付ハブユニットを示す。図１０、１３は、ハブユニット本体２が操舵角の中立位置（操舵角が０度）である状態を示し、図１１、１４は、ハブユニット本体２が操舵角中立位置にある状態からジョイント部８（直動機構２５）がスラスト方向Ｘに移動した後の状態を示す。図１２、１５は、図１１、１４のそれぞれのジョイント部８部周りの拡大図である。 <Effects on the positional relationship between the steering actuator 5 and the steering axis A>
The effects of the positional relationship between the steering actuator 5 and the steering axis A in each of the above embodiments are explained using the steering actuator 5 of the steering function hub unit 1 according to the first embodiment of the present invention as an example. This will be explained using schematic diagrams 10 to 15. Here, FIGS. 10, 11, and 12 show the configuration of the positional relationship of the same embodiment, and FIGS. 13, 14, and 15 show the configuration of the conventional positional relationship, that is, when the hub unit main body 2 is at the neutral steering angle position, This figure shows a hub unit with a steering function in which the moving mechanism axis L is not orthogonal to the above-mentioned plane P. 10 and 13 show a state where the hub unit main body 2 is at the neutral steering angle position (steering angle is 0 degrees), and FIGS. 11 and 14 show a state where the hub unit main body 2 is at the neutral steering angle position and the joint portion 8 (linear motion mechanism 25) moves in the thrust direction X. 12 and 15 are enlarged views of the vicinity of the joint portion 8 in FIGS. 11 and 14, respectively.

図１０に示すように、ハブユニット本体２が操舵角中立位置にあるときに、直動機構軸心Ｌが転舵軸心Ａとジョイント部８の第１中心点ＪＯ１を通る平面Ｐに直交しかつ直動機構軸心Ｌが第２中心点ＪＯ２および第１中心点ＪＯ１を通るように配置されることで、ジョイント部８の相対すべり（以下、屈曲角度θとも呼ぶ）を小さくできる。この相対すべりを小さくすることで直動機構２５がこじりを発生することなくスラスト方向Ｘの進退動作が行えるため、作業効率が良くなるため操舵用アクチュエータ５の小型化が可能である。 As shown in FIG. 10, when the hub unit body 2 is at the neutral steering angle position, the linear motion mechanism axis L is orthogonal to a plane P passing through the steering axis A and the first center point JO1 of the joint portion 8. In addition, by arranging the linear motion mechanism axis L to pass through the second center point JO2 and the first center point JO1, the relative slip (hereinafter also referred to as the bending angle θ) of the joint portion 8 can be reduced. By reducing this relative slip, the linear motion mechanism 25 can move forward and backward in the thrust direction X without twisting, improving work efficiency and making it possible to downsize the steering actuator 5.

すなわち、図１１のようにジョイント部８（直動機構２５）がスラスト方向Ｘに移動した場合に、直動機構軸心Ｌが、図１２に示すようにボールジョイントＪ１の第１中心点ＪＯ１およびボールジョイントＪ２の第２中心点ＪＯ２を通るジョイント部８の軸心たる直線ＪＪに対して変化角度（屈曲角度）θをとる。このとき、転舵軸心Ａに直交し第１中心点ＪＯ１を含む上記平面上で直線Ｌが転舵軸心Ａを中心とする第１中心点ＪＯ１の軌跡円Ｃに対する接線となっているから、上記スラスト方向Ｘの移動において第１中心点ＪＯ１の平面Ｐに平行な偏向方向の移動量が微小となって屈曲角度θが微小角となるため、従来の場合（図１５）よりも屈曲角度θを小さくできる。なお従来例では、図１３に示すハブユニット本体２が操舵角中立位置にある状態から直動機構２５の出力ロッド２５ａが図１４のようにスラスト方向Ｘに移動した場合に、上記平面上で図１５に示す直線Ｌが上記軌跡円Ｃに対する接線となっていないから第１中心点ＪＯ１の上記偏向方向の移動量が大きくなり直動機構軸心Ｌに対して直線ＪＪが同図における下方へ大きく傾くため、該直線ＪＪに対する屈曲角度θが本実施形態の場合（図１２）よりも大きくなる。 That is, when the joint part 8 (linear motion mechanism 25) moves in the thrust direction X as shown in FIG. A change angle (bending angle) θ is taken with respect to a straight line JJ that is the axis of the joint portion 8 and passes through the second center point JO2 of the ball joint J2. At this time, on the above-mentioned plane that is perpendicular to the steering axis A and includes the first center point JO1, the straight line L is a tangent to the locus circle C of the first center point JO1 centered on the steering axis A. , in the movement in the thrust direction X, the amount of movement of the first center point JO1 in the deflection direction parallel to the plane P becomes minute and the bending angle θ becomes a minute angle, so the bending angle is smaller than in the conventional case (FIG. 15). θ can be made smaller. In the conventional example, when the output rod 25a of the linear motion mechanism 25 moves in the thrust direction Since the straight line L shown in 15 is not tangent to the locus circle C, the amount of movement of the first center point JO1 in the deflection direction increases, and the straight line JJ with respect to the axis L of the linear motion mechanism moves downward in the figure. Because of the inclination, the bending angle θ with respect to the straight line JJ becomes larger than in the present embodiment (FIG. 12).

＜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、直動機構２５における位置を検出する位置センサ５２が設けられている。本実施形態の位置センサは、出力ロッド２５ａの軸方向（スラスト方向Ｘ）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 52 that detects the position in the linear motion mechanism 25. The position sensor of this embodiment can detect the amount of movement of the output rod 25a in the axial direction (thrust direction X) 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, and in this embodiment, a magnetic sensor is used.

＜操舵機能付ハブユニット１の作用効果＞
以上説明した操舵機能付ハブユニット１は、ハブユニット本体２の内部に車輪の回転軸Ｏとは異なる転舵軸心Ａを持ち、ハブユニット本体２は回転支持部材４と、転舵軸部１６ｂとボルト２３とにより上下の両端部でこの転舵軸心Ａに対して回転可能に保持されている。すなわちこの操舵機能付ハブユニット１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、操舵機能付ハブユニット１内に配置される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。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に連結されたジョイント部８およびアーム部１７を介して回転させられる。 <Functions and effects of hub unit 1 with steering function>
The hub unit 1 with a steering function described above has a steering axis A different from the rotation axis O of the wheel inside the hub unit body 2, and the hub unit body 2 has a rotation support member 4 and a steering axis part 16b. It is rotatably held with respect to the steering axis A at both upper and lower ends by bolts 23 and 23 . That is, according to this hub unit 1 with a steering function, the hub unit main body 2 including the hub bearing 15 that supports the wheel 9 is driven by the steering actuator 5 disposed inside the hub unit 1 with a steering function, so that the steering axis It can be freely rotated around A. The hub unit main body 2 is rotated by moving the output rod 25a of the steering actuator 5 forward and backward by driving the motor 26 via the joint portion 8 and the arm portion 17 connected to the output rod 25a.

操舵用アクチュエータ５によりハブベアリング１５（図２）によってハブユニット本体２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１７）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１７）およびユニット支持部材３と共に操舵されるが、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。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。 The steering actuator 5 allows the hub unit body 2 to freely rotate within a certain range around the steering axis A using the hub bearing 15 (FIG. 2). The toe angle can be changed arbitrarily. When this configuration of the hub unit 1 with steering function is applied to the front wheels, the wheel 9 is steered together with the knuckle 6 (FIG. 17) and the unit support member 3 by the driver's operation of the steering wheel 11a by the steering device 11 (FIG. 17). However, in addition to this steering, auxiliary steering of a small angle around the steering axis A can be performed independently for each wheel. Regarding the angle of the auxiliary steering, in order to improve the driving performance of the vehicle and improve the stability and safety of running, a small angle is sufficient, and even if the auxiliary steering possible angle is ±5 degrees or less, it is sufficient. 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。さらに、左右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。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等調整が可能である。 Furthermore, during cornering, the steering angle difference between the left and right wheels can be changed depending on the traveling speed. For example, the steering geometry can be changed during driving, such as using parallel geometry when turning in a high speed range and using Ackermann geometry when turning in a low speed range. In this way, the wheel angle can be changed arbitrarily while the vehicle is running, which improves the driving performance of the vehicle and allows it to run stably and safely. Furthermore, by appropriately changing the steering angles of the left and right wheels, it is possible to reduce the turning radius of the vehicle during cornering and improve the turning performance. Furthermore, even when driving in a straight line, by adjusting the toe angle according to each situation, it is possible to make adjustments such as ensuring running stability at high speeds without worsening fuel economy 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（図１６）、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を抑え、車両の安定性を高めることができる。これによって、簡単な構造でハブユニット１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ができる。さらに車両の走行条件に応じて、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 this configuration of the hub unit 1 with steering function is applied to the rear wheels (Fig. 16), the entire hub unit does not steer, but the steering function allows each wheel to be independently steered by a small angle in the same way as the front wheels. I can do it. By setting the steering angle of the rear wheels in the same phase as the front wheels, it is possible to suppress the yaw that occurs during steering and improve the stability of the vehicle. Thereby, the toe angle of the wheel attached to the hub unit 1 can be arbitrarily changed with a simple structure. Furthermore, by adjusting the toe angle independently on the left and right sides even when driving in a straight line, it is possible to improve fuel efficiency and ensure driving stability, depending on the driving conditions of the vehicle.

操舵用アクチュエータ５の直動機構軸心Ｌを、ハブユニット本体２の操舵角の中立位置（ハブユニット本体２の操舵角度が０度の位置）で、ハブユニット本体２の転舵軸心Ａと第１中心点ＪＯ１を含む平面Ｐに、直交して配置することで、ハブユニット本体２が操舵された場合に第１中心点ＪＯ１が、操舵用アクチュエータ５の直動機構軸心Ｌからの距離を最も小さくすることができる。この距離が小さいほどスラスト方向Ｘの移動時の相対すべり（屈曲角度θ）が小さくなり、操舵用アクチュエータ５の効率及び耐久性の向上が可能となる。さらに、操舵用アクチュエータ５の直動機構軸心Ｌ上にジョイント部８の第１中心点ＪＯ１と第２中心点ＪＯ２とが配置されることで、ハブユニット本体２が操舵されたときに第２中心点における相対すべり（屈曲角度）を小さくすることができ、操舵用アクチュエータの直進運動を転舵軸心回りの回転運動に変換する際に、ガタやこじりを生じさせることなく直進動作を効率よく行うことができる。また、車輪からの外力を直接（真っ直ぐ）受けることができるため、操舵用アクチュエータを小型化できる。なお、継手においてピン構造を採用した場合は、ピンの中心軸を第１（第２）中心点とできる。また、ボールジョイント構造を採用した場合は、上述のようにボールジョイントに内包される球状部材の中心を第１（２）中心点とできる。 The linear motion mechanism axis L of the steering actuator 5 is aligned with the steering axis A of the hub unit body 2 at the neutral position of the steering angle of the hub unit body 2 (the position where the steering angle of the hub unit body 2 is 0 degrees). By arranging it perpendicularly to the plane P that includes the first center point JO1, when the hub unit main body 2 is steered, the first center point JO1 is the distance from the linear motion mechanism axis L of the steering actuator 5. can be made the smallest. The smaller this distance is, the smaller the relative slip (bending angle θ) during movement in the thrust direction X becomes, making it possible to improve the efficiency and durability of the steering actuator 5. Furthermore, by arranging the first center point JO1 and the second center point JO2 of the joint portion 8 on the linear motion mechanism axis L of the steering actuator 5, when the hub unit main body 2 is steered, the second center point Relative slip (bending angle) at the center point can be reduced, and when converting the straight motion of the steering actuator into rotational motion around the steering axis, straight motion can be efficiently performed without rattling or twisting. It can be carried out. Furthermore, since the external force from the wheels can be directly (straightly) received, the steering actuator can be downsized. Note that when a pin structure is employed in the joint, the central axis of the pin can be the first (second) central point. Further, when a ball joint structure is adopted, the center of the spherical member included in the ball joint can be the first (2) center point as described above.

ナット部２５ｃの中径部でナット部２５ｃを回転支持する回転支持部２８（図２）として、背面合わせされた一対の円すいころ軸受２８ａ，２８ａを採用することで、正面合わせの場合よりも作用点間の距離が拡がり、アキシアル荷重に対する剛性に加えて、モーメント荷重に対する剛性を向上させることができる。例えば、操舵角度が増大すると、ハブユニット本体２から直動機構２５に加わる荷重が、直動機構２５の直進方向に対して斜めにずれる。このため、モーメント荷重に対する剛性が高いと、路面から外力が作用した際の操舵角度を正確に保つうえで有利である。 By employing a pair of tapered roller bearings 28a, 28a, which are aligned back to back, as the rotation support part 28 (FIG. 2) that rotatably supports the nut part 25c in the middle diameter part of the nut part 25c, the action is better than in the case of face-to-face alignment. The distance between the points is increased, and in addition to the rigidity against axial loads, the rigidity against moment loads can be improved. For example, when the steering angle increases, the load applied from the hub unit main body 2 to the linear motion mechanism 25 shifts obliquely with respect to the straight direction of the translation mechanism 25. Therefore, high rigidity against moment loads is advantageous in maintaining accurate steering angle when external force is applied from the road surface.

［他の実施形態］
図１７に示すように、前輪操舵の車両において、上記各実施形態の操舵機能付ハブユニット１は、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）の転舵軸心を有する。 [Other embodiments]
As shown in FIG. 17, in a vehicle with front wheel steering, the hub unit 1 with a steering function of each of the embodiments described above may be installed on left and right front wheels 9F, which are steered wheels. In this case, the unit support member 3 (FIG. 1) is provided integrally or separately with the knuckle (suspension frame component) 6 of the suspension device 12. The steering axis A of the hub unit 1 with a steering function is different from the kingpin axis that performs main steering. In a normal vehicle, the kingpin angle is set at 10 to 20 degrees for the purpose of improving the straight-line stability of vehicle running, but the hub unit 1 with steering function of this embodiment has a kingpin angle that is different from the kingpin angle. It has a steering axis of (shaft).

その他図１８に示すように、上記各実施形態の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. 18, the hub unit 1 with a steering function of each of the above embodiments may be used for the left and right front wheels 9F, 9F, which are steered wheels, and the left and right rear wheels 9R, 9R, which are non-steered wheels. .

＜操舵システムＳＹについて＞
図１に示すように、この操舵システムＳＹ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。 <About the steering system SY>
As shown in FIG. 1, the steering system SY includes a hub unit 1 with a steering function according to any embodiment, and a control device 29 that controls the steering actuator 5 of the hub unit 1 with a steering function. The control device 29 includes a steering control section 30 and an actuator drive control section 31. The steering control section 30 outputs a current command signal according to an auxiliary steering angle command signal (steering angle command signal) given from the higher-level 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、車両の状況に合わせた操舵角指令信号等を出力する。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、または、Electronic Control Unit,略称ＥＣＵ）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。 The higher-level control unit 32 is a higher-level control means than the steering control unit 30, and outputs a steering angle command signal and the like in accordance with the situation of the vehicle. As this upper control unit 32, for example, an electric control unit (Vehicle Control Unit, abbreviated as VCU, or Electronic Control Unit, abbreviated as ECU) that controls the entire vehicle is applied. The actuator drive control section 31 drives and controls the steering actuator 5 by outputting a current according to the current command signal input from the steering control section 30 . The actuator drive control section 31 controls the electric power supplied to the coil of the motor 26. The actuator drive control section 31 constitutes, for example, a half-bridge circuit using switch elements not shown, and performs PWM control that determines the motor applied voltage based on the ON-OFF duty ratio of the switch elements. Thereby, in addition to steering by the driver's steering wheel operation, the angle of the wheels can be changed minutely. Even when driving in a straight line, the amount of toe angle can be adjusted to suit each situation.

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。例えば直動機構２５には台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構３８を示したが、ボールねじ（図示せず）を用いた直動機構としてもよい。また、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を動作させてもよい。 Although the mode for implementing the present invention has been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included. For example, although the feed screw mechanism 38 using a trapezoidal sliding screw is shown as the linear motion mechanism 25, it may be a linear motion mechanism using a ball screw (not shown). Further, in the steering system, the steering actuator 5 may be operated by a command from an automatic driving device, a driving support device, etc. (not shown) instead of the driver's steering wheel operation.

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、６…ナックル（足回りフレーム部品）、８…ジョイント部、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、１７…アーム部、２５…直動機構、２５ａ…出力ロッド、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、２８ｃ…アンギュラ玉軸受、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、ＪＯ１…第１中心点、ＪＯ２、ＪＯ２’…第２中心点、Ｌ…直動機構軸心、Ｏ…車輪軸心、、Ｐ…平面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Hub unit with steering function, 2... Hub unit main body, 3... Unit support member, 6... Knuckle (suspension frame part), 8... Joint part, 9... Wheel, 9F... Front wheel, 9R... Rear wheel, 10... Vehicle, 12, 12R...Suspension system, 15...Hub bearing, 17...Arm part, 25...Linear motion mechanism, 25a...Output rod, 25c...Nut part, 26...Motor, 27...Reducer, 27b...Driven pulley, 28 ...Rotation support section, 28a...Tapered roller bearing, 28c...Angular ball bearing, 29...Control device, 30...Steering control section, 31...Actuator drive control section, 38...Feed screw mechanism, 46...Actuator case, A...Steering Axial center, JO1...first center point, JO2, JO2'...second center point, L...linear motion mechanism axis, O...wheel axis, P...plane

Claims (7)

車輪を回転支持するハブベアリングを有するハブユニット本体、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を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、このモータの回転出力を直進運動に変換して前記回転駆動を行う直動機構とを有する操舵機能付ハブユニットであって、
前記直動機構と前記ハブユニット本体との間にジョイント部が介在し、
前記ハブユニット本体が操舵角の中立位置にあるときに、前記操舵用アクチュエータの直動機構軸心は、前記ハブユニット本体の前記転舵軸心と前記ジョイント部の前記ハブユニット本体側の第１中心点とを含む平面に直交する、
操舵機能付ハブユニット。 A hub unit body having a hub bearing that rotatably supports a wheel, a unit support member that is provided on an underbody frame component of a suspension system and that rotatably supports the hub unit body about a steering axis that extends in the vertical direction, and the hub. comprising a steering actuator that rotates the unit body around the steering axis,
The steering actuator is a hub unit with a steering function that includes a motor and a linear motion mechanism that converts the rotational output of the motor into linear motion to perform the rotational drive,
A joint portion is interposed between the linear motion mechanism and the hub unit main body,
When the hub unit main body is in the neutral position of the steering angle, the linear motion mechanism axis of the steering actuator is aligned with the steering axis of the hub unit main body and the first one of the joint portion on the hub unit main body side. perpendicular to the plane containing the center point,
Hub unit with steering function. 請求項１に記載の操舵機能付ハブユニットにおいて、
前記ハブユニット本体は、前記ハブユニット本体から延伸して前記操舵用アクチュエータが連結されるアーム部を有し、
前記操舵用アクチュエータは、前記転舵軸心に直交する方向に移動自在な出力ロッドを前記直動機構に有し、
前記出力ロッドとアーム部とが、前記ジョイント部によって連結された、
操舵機能付ハブユニット。 The hub unit with a steering function according to claim 1,
The hub unit main body has an arm extending from the hub unit main body and to which the steering actuator is connected,
The steering actuator has an output rod in the linear motion mechanism that is movable in a direction perpendicular to the steering axis,
the output rod and the arm portion are connected by the joint portion;
Hub unit with steering function. 請求項１または２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直動機構軸心上に、前記ジョイント部の前記第１中心点と、前記ジョイント部の前記直動機構側の第２中心点とが配置される、
操舵機能付ハブユニット。 The hub unit with a steering function according to claim 1 or 2,
The first center point of the joint portion and the second center point of the joint portion on the linear motion mechanism side are arranged on the axis of the linear motion mechanism of the steering actuator.
Hub unit with steering function. 請求項１または２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は、前記ユニット支持部材に対して、前記上下方向に延びる揺動軸心である第２中心点回りに揺動自在に支持された、
操舵機能付ハブユニット。 The hub unit with a steering function according to claim 1 or 2,
The steering actuator is supported to be swingable about a second center point, which is a swing axis extending in the vertical direction, with respect to the unit support member.
Hub unit with steering function. 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、
前記ユニット支持部材における、前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転自在に支持する上下の回転支持部材が、前記車輪のホイール内に配置される、
操舵機能付ハブユニット。 The hub unit with a steering function according to any one of claims 1 to 4,
In the unit support member, upper and lower rotation support members that rotatably support the hub unit main body around the steering axis are disposed within 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。 A steering system comprising the hub unit with a steering function according to any one of claims 1 to 5, and a control device for controlling a steering actuator of the hub unit with a steering function, the control device The steering control section outputs a current command signal according to a given steering angle command signal, and the steering control section outputs a current according to the current command signal inputted from the steering control section to drive and control the steering actuator. A steering system having an actuator drive control section. 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 a front wheel and a rear wheel is supported using the hub unit with a steering function according to any one of claims 1 to 5.
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