特開 2024-116860 自動車用アクチュエータ、操舵機能付きのハブユニット、操舵システムおよびそれを備えた車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024116860

(43)【公開日】2024-08-28

(54)【発明の名称】自動車用アクチュエータ、操舵機能付きのハブユニット、操舵システムおよびそれを備えた車両

(51)【国際特許分類】

   B62D 7/18 20060101AFI20240821BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20240821BHJP

【ＦＩ】

B62D7/18 Z

B62D5/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023022687

(22)【出願日】2023-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】石原 教雄

【テーマコード（参考）】

3D034

3D333

【Ｆターム（参考）】

3D034BA04

3D034BA07

3D034BC05

3D034BC15

3D034BC26

3D034BD06

3D333CB02

3D333CB29

3D333CB42

3D333CC02

3D333CC18

3D333CD04

3D333CD05

3D333CD12

3D333CD14

3D333CD16

3D333CD21

3D333CD28

3D333CE06

3D333CE09

(57)【要約】

【課題】無端伝達部材で減速機を構成している自動車用アクチュエータにおいて、無端伝達部材の張力を容易に調整できる自動車用アクチュエータ、操舵機能付きのハブユニット、操舵システムおよびこれを備えた車両を提供する。
【解決手段】本発明の操舵機能付きの自動車用アクチュエータ５は、車輪９を回転支持するハブベアリング１５を含み上下方向に延びる転舵軸心Ａを有するハブベアリング本体２を、転舵軸心Ａ回りに回転させる。自動車用アクチュエータ５は、回転力を発生させるモータ２６と、モータ２６の回転運動を直進運動に変換する直動機構２５と、モータ２６の回転力を直動機構２５に伝達するタイミングベルト２７ｃとを有している。モータ２６の取付部６０のインロー軸心ＡＸ２と、モータ２６の回転軸心ＡＸ１が偏心された位置に配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転力を発生させる駆動源と、
前記駆動源の回転運動を直進運動に変換する直動機構と、
前記駆動源の回転力を前記直動機構に伝達する無端伝達部材と、を備え、
前記駆動源の取付部のインロー軸心と、前記駆動源の回転軸心が偏心された位置に配置されている自動車用アクチュエータ。

【請求項2】

請求項１に記載の自動車用アクチュエータにおいて、前記駆動源は、前記回転軸心が前記インロー軸心よりも被駆動側プーリ側の位置で組付け可能で、且つ、前記インロー軸心回りに回転移動可能である自動車用アクチュエータ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の自動車用アクチュエータにおいて、前記回転軸心が、前記直動機構の軸心よりも上方に配置されている自動車用アクチュエータ。

【請求項4】

請求項１または２に記載の自動車用アクチュエータにおいて、自動車の車輪を回転支持するハブベアリングを含み上下方向に延びる転舵軸心を有するハブベアリング本体を、前記転舵軸心回りに回転させる自動車用アクチュエータであって、
前記ハブベアリングの回転軸心、前記直動機構の軸心および前記回転軸心が平行に配置されている自動車用アクチュエータ。

【請求項5】

請求項１または２に記載の自動車用アクチュエータにおいて、自動車の車輪を回転支持するハブベアリングを含み上下方向に延びる転舵軸心を有するハブベアリング本体を、前記転舵軸心回りに回転させる自動車用アクチュエータであって、
前記ハブベアリング本体は、前記転舵軸心を有する転舵軸部を備え、
前記転舵軸部を支持する上下の支持軸受がタイヤホイール内に位置している自動車用アクチュエータ。

【請求項6】

請求項１に記載の自動車用アクチュエータと、
前記ハブベアリング本体と、を備えた操舵機能付きのハブユニット。

【請求項7】

請求項６に記載の操舵機能付きのハブユニットと、前記操舵用アクチュエータを制御する制御装置を備えた操舵システムであって、
前記制御装置は、上位制御部の指令信号を受けてモータ電流指令信号を出力する制御部と、前記モータ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する電源部とを備えた操舵システム。

【請求項8】

請求項６に記載のハブユニットまたは請求項７に記載の操舵システムが左右の前輪に装備された車両。

【請求項9】

請求項６に記載のハブユニットまたは請求項７に記載の操舵システムが左右の後輪に装備された車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の転舵を左右輪独立で行う機能を備えた自動車用アクチュエータ、ハブユニット、操舵システムおよび車両に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な自動車等の車両は、ハンドルとステアリング装置が機械的に接続され、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左右輪につながっている（例えば、特許文献１、２）。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。

【0003】

車両のジオメトリには、（１）左右輪の切れ角度が同じである「パラレルジオメトリ」、（２）旋回中心を１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。

【0004】

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、車輪は遠心力と釣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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－２２６９７２号公報

【特許文献2】特許第７０３７３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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タイヤ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。

【0007】

特許文献１では、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。これにより、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が可能となる。

【0008】

特許文献１では、ナックルアームとジョイント位置を相対的に変化させて、ステアリングジオメトリを変化させている。しかしながら、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アクチュエータをつけることは空間の制約上困難である。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。

【0009】

特許文献２では、アクチュエータの設置空間を確保するために、タイミングベルトのような無端伝達部材を用いてアクチュエータの動力を伝達している。しかしながら、特許文献２では、モータとケースが一体となっており、各部品の公差や、タイミングベルトの製造公差によって管理する必要がある。そのため、タイミングベルトの張力を適正な範囲に設定することが難しい。タイミングベルトの張力が規定値よりも弱い場合、ベルトプーリに対してタイミングベルトの歯が滑ってしまう恐れがあり、強い場合には早期疲労に繋がる恐れがある。

【0010】

本発明は、無端伝達部材で減速機を構成しているアクチュエータにおいて、無端伝達部材の張力を容易に調整できる自動車用アクチュエータ、操舵機能付きのハブユニット、操舵システムおよびこれを備えた車両を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の自動車用アクチュエータは、回転力を発生させる駆動源と、前記駆動源の回転運動を直進運動に変換する直動機構と、前記駆動源の回転力を前記直動機構に伝達する無端伝達部材とを有している。前記駆動源の取付部のインロー軸心と、前記駆動源の回転軸心が偏心された位置に配置されている。ここで、「インロー」とは、凸部と凹部の嵌合により連結する構造である。前記駆動源は、例えば、モータで、前記無端伝達部材は、例えば、タイミングベルトである。

【0012】

この構成によれば、ハブユニット内に回転軸心とは異なる転舵軸心を持ち、ハブベアリング本体はこの転舵軸部の両端部で転舵軸心回りに回転可能に保持されている。また、ハブユニット内に配置される自動車用アクチュエータによって、ハブベアリング本体は転舵軸心を中心として回転作動される。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ができる。

【0013】

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ので、車両の運動性能を向上させ、安定走行を実現できる。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できる。

【0014】

さらに、駆動源を取り付ける際にインローを用いることで取り付け精度を保持することができる。また、駆動源取付部のインロー軸心と駆動源の回転軸心が偏心していることにより、タイミングベルトのような無端伝達部材の張力を適正に調整することができる。

【0015】

本発明において、前記駆動源は、前記回転軸心が前記インロー軸心よりも被駆動側プーリ側の位置で組付け可能で、且つ、前記インロー軸心回りに回転移動可能であってもよい。

【0016】

本発明において、前記回転軸心が、前記直動機構の軸心よりも上方に配置されていてもよい。

【0017】

本発明において、自動車用アクチュエータは、自動車の車輪を回転支持するハブベアリングを含み上下方向に延びる転舵軸心を有するハブベアリング本体を、前記転舵軸心回りに回転させるものであって、前記ハブベアリングの回転軸心、前記直動機構の軸心および前記回転軸心が平行に配置されていてもよい。

【0018】

本発明において、自動車用アクチュエータは、自動車の車輪を回転支持するハブベアリングを含み上下方向に延びる転舵軸心を有するハブベアリング本体を、前記転舵軸心回りに回転させるものであって、前記ハブベアリング本体は、前記転舵軸心を有する転舵軸部を備え、前記転舵軸部を支持する上下の軸受がタイヤホイール内に位置していてもよい。

【0019】

本発明の操舵機能付きのハブユニットは、本発明の自動車用アクチュエータと、前記ハブベアリング本体とを備えている。

【0020】

本発明の操舵システムは、本発明のハブユニットと、前記操舵用アクチュエータを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、上位制御部の指令信号を受けてモータ電流指令信号を出力する制御部と、前記モータ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する電源部とを備えている。

【0021】

本発明の車両は、本発明のハブユニットまたは本発明の操舵システムが、左右の前輪および／または左右の後輪に装備されている。

【発明の効果】

【0022】

本発明の自動車用アクチュエータ、ハブユニット、操舵システムおよび車両によれば、駆動源を取り付ける際にインローを用いることで取り付け精度を保持することができる。また、駆動源取付部のインロー軸心と駆動源の回転軸心が偏心していることにより、タイミングベルトのような無端伝達部材の張力を適正に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る自動車用アクチュエータの一種である操舵用アクチュエータを備えた操舵機能付のハブユニットの外観を示す斜視図である。

【図2】同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。

【図3】同ハブユニットの操舵用アクチュエータを示す縦断面図である。

【図4】同ハブユニットの側面図である。

【図5】同ハブユニットの平面図である。

【図6】図４のVI-VI線断面図である。

【図7A】同ハブユニットの操舵用アクチュエータの内部構造を詳細に示す拡大断面図である。

【図7B】図７ＡのVIIB部の部分拡大図である。

【図8A】同操舵用アクチュエータのモータの側面図である。

【図8B】同操舵用アクチュエータのモータの正面図である。

【図9A】同操舵用アクチュエータのアクチュエータケースを示す断面図である。

【図9B】図９Ａを矢印IVBから見た正面図である。

【図10A】タイミングベルトが緩んだ状態の同ハブユニットのモータの取付部のインロー軸心とモータの回転軸心の配置を示す図である。

【図10B】タイミングベルトが張った状態の同ハブユニットのモータの取付部のインロー軸心とモータの回転軸心の配置を示す図である。

【図11】同ハブユニットを備えた車両の模式平面図である。

【図12】同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。

【図13】同ハブユニットを備えた車両のその他の例の模式平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る自動車用アクチュエータを備えた操舵機能付のハブユニット１を図１ないし図１０Ａおよび図１０Ｂと共に説明する。以下の説明において、ハブユニット１を車両に搭載した状態で、車両の前進・後退の方向を「前後方向」といい、車両の車幅方向（左右方向）を側方という。また、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ＯＳといい、車両の車幅方向中央側をインボード側ＩＳという。また、操舵機能付のハブユニット１を単にハブユニット１という。

【0025】

図１に示すように、本実施形態のハブユニット１は、ハブユニット本体２と、ユニット支持部材３と、自動車用アクチュエータの一種である操舵用アクチュエータ５とを備えている。図１１に示すように、本実施形態では、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、前輪操舵付きの車両１０の後輪９Ｒ，９Ｒに適用されている。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ず、例えば、マルチリンク式サスペンションのような他のサスペンションであってもよい。

【0026】

本実施形態のハブユニット１は、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）だけ独立して操舵可能である。ただし、ハブユニット１の操舵角度は、微小な角度に限定されず、車両制御の要求によっては、例えば１０°～２０°のような比較的大きな角度を左右輪個別に採ることもある。

【0027】

懸架装置１２Ｒの左右両側部に、図１に示すユニット支持部材３が取り付けられている。図２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ＩＳ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ＯＳにハブユニット本体２が設けられている。

【0028】

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、ジョイント部８には、防水、防塵のためにブーツ８ａが取り付けられている。図６に示すように、ハブユニット本体２は、車輪の回転軸心Ｏに直交し且つ上下方向に延びる転舵軸心Ａ回りに回転自在なように、上下２箇所で支持軸受４，４を介してユニット支持部材３に支持されている。図２に示すように、車輪９は、ホイール９ａとタイヤ９ｂとを有する。

【0029】

＜ハブユニット本体２について＞
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、図６に示す上下の転舵軸部１６，１６と、図２に示す操舵力受け部であるアーム部１７とを有している。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間に介在された転動体２０とを有しており、車体側の部材と車輪９とを連結して車輪９を滑らかに回転させる。転動体２０は、例えば、ボールである。

【0030】

本実施形態のハブベアリング１５は、外輪１９が固定輪、内輪１８が回転輪であり、転動体２０が複列のアンギュラ玉軸受である。内輪１８は、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とを有している。ハブ輪部１８ａは、ハブフランジ１８ａａを有しており、このハブフランジ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９の回転軸心Ｏ回りに回転する。つまり、ハブベアリング１５の回転軸心は、車輪９の回転軸心Ｏに一致する。

【0031】

図６に示す上下の転舵軸部１６，１６は、外輪１９の外周面から上下方向に突出して設けられたトラニオン軸である。本実施形態では、上下の転舵軸部１６，１６は、外輪１９に一体に形成されている。ここで、「一体に形成されている」とは、各転舵軸部１６と外輪１９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一の部材により成形されていることをいう。なお、外輪１９の外周面に円環部が嵌合され、この円環部の外周面から上下に突出するトラニオン軸状の転舵軸部１６，１６であってもよい。

【0032】

図２に示すように、ブレーキ２１は、ブレーキロータ２１ａと、ブレーキキャリパ（図示せず）とを有する。ブレーキキャリパは、上下２箇所のブレーキキャリパ取付部２２（図４）に取り付けられる。上下２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。

【0033】

＜支持軸受等＞
図６に示すように、各支持軸受４は転がり軸受であり、本実施形態では、円すいころ軸受である。転がり軸受は、転舵軸部１６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。

【0034】

上下の転舵軸部１６，１６はそれぞれ、上下一対の支持軸受４，４を介してユニット支持部材３に支持されている。上下一対の支持軸受４，４は、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にそれぞれ嵌合している。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。

【0035】

図１に示すように、上下の保持部材Ｂｈ，Ｂｈに、上下の保持部材本体部Ｂｂ，Ｂｂを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、上下方向に延び、図５に示す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、図１に示す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で締結されている。これにより転舵軸部１６（図６）の剛性を高めることができる。各支持軸受４は車輪９のホイール９ａ（図２）内に位置する。本実施形態では、各支持軸受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ている。

【0036】

図６に示すように、各転舵軸部１６に、転舵軸心Ａに沿って延びる雌ねじ部が形成され、この雌ねじ部にボルト２３が螺合している。ボルト２３は、例えば、フランジ付きのボルト２３である。内輪４ａの端面にフランジを当接させた状態で雌ねじ部にボルト２３が螺合されることで、内輪４ａの端面に押圧力を付与している。これにより、各支持軸受４に予圧が与えられ、各支持軸受４の剛性を高めることができる。車両の重量がハブユニット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ている。

【0037】

支持軸受４は、円すいころ軸受に限定されず、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できる。その場合も、上述のよう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）を介在させた状態で、雌ねじ部にボルトを螺合して内輪４ａの端面に押圧力を付与することで、各支持軸受４に予圧を与えてもよい。

【0038】

＜操舵用アクチュエータ５＞
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。図３に示すように、操舵用アクチュエータ５は、駆動源であるモータ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の正逆の回転運動を往復直線動作に変換する直動機構２５とを有している。直動機構２５は、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。出力ロッド２５ａは、直動機構２５の出力部である。モータ２６は、例えば、永久磁石型同期モータであるが、直流モータであっても、誘導モータであってもよい。モータの２６の取付構造については後述する。

【0039】

＜減速機２７＞
本実施形態では、減速機２７は、ベルト伝達機構のような巻き掛け式伝達機構を有している。詳細には、本実施形態の減速機２７は、平行軸式の減速機であって、駆動側のドライブプーリ２７ａと、被駆動側のドリブンプーリ２７ｂと、これらプーリ２７ａ，２７ｂに掛け渡されたタイミングベルト２７ｃとを有している。モータ２６のモータ軸にドライブプーリ２７ａが結合され、直動機構２５のナット部（後述する）２５ｃにドリブンプーリ２７ｂが設けられている。

【0040】

本実施形態の減速機２７は、後述する回転支持部材２８よりも車両の車幅方向外側に配置されている。モータ２６の駆動力は、ドライブプーリ２７ａからタイミングベルト２７ｃを介してドリブンプーリ２７ｂに伝達される。つまり、タイミングベルト２７ｃは、モータ２６の回転力を直動機構２５に伝達する無端伝達部材の一種である。これらドライブプーリ２７ａ，ドリブンプーリ２７ｂとタイミングベルト２７ｃにより、巻き掛け式の減速機２７が構成されている。

【0041】

＜直動機構２５＞
図７Ａは、操舵用アクチュエータ５の内部構造を示す断面図で、図７Ｂは図７ＡのVIIB部の部分拡大図である。直動機構２５は、例えば、滑りねじ等の送りねじ機構であり、本実施形態では、台形ねじ３８ａ（図７Ｂ）の滑りねじ式の送りねじ機構３８である。本実施形態の直動機構２５は、送りねじ機構３８と、回転支持部材２８と、回転固定部材４３と、予圧付与手段４５と、これらの構成部品を覆う収納するアクチュエータケース４６とを備えている。アクチュエータケース４６は、回転支持部材２８が設置される第１のケース４６ａと、ユニット支持部材３を介してジョイント部８に当接する第２のケース４６ｂとを有し、これら第１および第２のケース４６ａ，４６ｂが連結部材５５により連結されている。

【0042】

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の内周に螺合されたねじ軸である出力ロッド２５ａと、すべり軸受４７とを有している。ナット部２５ｃは、回転支持部材２８によりアクチュエータケース４６に回転自在に設けられている。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および出力ロッド２５ａは、台形ねじ３８ａ（図７Ｂ）を構成するねじ溝およびねじ山を有するので、タイヤ９ｂ（図２）からの逆入力の防止効果が向上する。

【0043】

ナット部２５ｃの軸方向一端に、出力ロッド２５ａのアウトボード側端部を摺動可能に支持するすべり軸受４７が設けられている。すべり軸受４７は、出力ロッド２５ａの軸方向の移動を案内する。また、すべり軸受４７は、タイヤ側からの外力が出力ロッド２５ａに入力された場合に、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。

【0044】

ナット部２５ｃの外周に、アウトボード側からインボード側に向かって、小径部、大径部、中径部および雄ねじ部が形成されている。小径部に段差部を介して大径部が連なり、大径部のインボート側に段差部を介して中径部が連なっている。

【0045】

ナット部２５ｃの大径部にドリブンプーリ２７ｂが嵌合固定され、ナット部２５ｃの中径部に後述の回転支持部材２８が嵌合固定されている。回転支持部材２８は、ナット部２５ｃを回転支持する。ナット部２５ｃは、回転支持部材２８によって操舵用アクチュエータ５の推力の反力を受けつつ、アクチュエータケース４６に対して回転支持される。回転支持部材２８は、ドリブンプーリ２７ｂに対し所定間隔を隔てて隣り合う。

【0046】

また、回転支持部材２８は、ドリブンプーリ２７ｂを含む減速機２７に対し、インボード側に配置されている。換言すれば、減速機２７は、回転支持部材２８よりも車両の車幅方向外側に配置されている。なお、ナット部２５ｃの大径部に、キー（図示せず）を介してドリブンプーリ２７ｂの内周面が固定されてもよい。

【0047】

本実施形態では、回転支持部材２８は、背面合わせで組み合わされた一対の円すいころ軸受２８ａ，２８ａである。ナット部２５ｃの雄ねじ部に、ナット４９が螺合されている。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を有している。

【0048】

各円すいころ軸受２８ａの軸受空間に、グリースのような潤滑剤が封入されている。これにより、内部の摩耗が抑制され、円滑な回転を維持できる。ナット部２５ｃの中径部に円すいころ軸受２８ａの内輪が嵌合固定されている。ナット部２５ｃの中径部における内輪間に間座５０が配置されている。円すいころ軸受２８ａの外輪は、アクチュエータケース４６に嵌合固定されている。

【0049】

予圧付与手段４５は、内輪間に配置される間座５０と、雄ねじ部に螺合されるナット４９とを備え、回転支持部材２８に予圧を付与する。間座５０の厚み、つまり軸方向寸法を調整することで適正な予圧が掛けられる。アウトボード側の内輪におけるアウトボード側端面がナット部２５ｃの段差部に当接されている。一方、インボード側の内輪におけるインボード側端面がナット４９に当接されている。この状態でナット４９が雄ねじ部に締め付けられることで、回転支持部材２８に予圧が付与される。

【0050】

回転固定部材４３は、出力ロッド２５ａをユニット支持部材３に対して回り止めする軸状部材である。この回転固定部材４３は、出力ロッド２５ａのインボード側端部において、出力ロッド２５ａの軸方向に直交する方向に延びるように、出力ロッド２５ａに貫通状に嵌合固定されている。回転固定部材４３の外周における軸方向両端部に、例えば、すべり軸受（図示せず）が嵌合されている。

【0051】

アクチュエータケース４６内に、すべり軸受の外周面を、出力ロッド２５ａの軸方向に沿って案内する案内溝が形成されている。つまり、回転固定部材４３は、すべり軸受を介して、直動機構２５の固定部分であるアクチュエータケース４６の案内溝に摺動自在に接触する。これにより、回転固定部材４３がすべり軸受を介してアクチュエータケース４６の案内溝に沿って摺動することで、出力ロッド２５ａが軸方向に往復運動する。

【0052】

＜シール部材について＞
ハブユニット１は、第１から第３のシール部材５１，５２，５３を有している。第１のシール部材５１は、アウトボード側の円すいころ軸受２８ａと、減速機２７との間を封止する。第１のシール部材５１は、回転支持部材２８と減速機２７との間の空間に配置されている。具体的には、第１のシール部材５１は、リップ５１ａを有する接触式のシールである。さらに、アクチュエータケース４６の第１のケース４６ａにおける外輪嵌合面４６ａａに第１のシール部材５１の基端部が嵌合固定され、ナット部２５ｃの大径部にリップ５１ａが接触するように配置されている。

【0053】

第２のシール部材５２は、ナット部２５ｃの外周のうち減速機２７よりも車幅方向外側（アウトボード側）に設けられている。第２のシール部材５２は、リップ５２ａを有する接触式のシールである。アクチュエータケース４６の第２のケース４６ｂの内周面４６ｂａにおけるナット部２５ｃの小径部の半径方向外側の部分に、第２のシール部材５２の基端部が嵌合固定され、ナット部２５ｃの小径部にリップ５２ａが接触するように配置されている。

【0054】

第３のシール部材５３は、出力ロッド２５ａのアウトボード側端部とナット部２５ｃとの間に設けられている。第３のシール部材５３は、リップ５３ａを有する接触式のシールである。ナット部２５ｃのアウトボード側端の内周面に、第３のシール部材５３の基端部が嵌合固定され、出力ロッド２５ａのアウトボード側端部における外周面にリップ５３ａが接触するように配置されている。

【0055】

モータ２６（図３）、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にボルトのような締結部材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、直動機構２５を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ｈａ等が形成されている。なお、本実施形態の直動機構２５は、台形ねじ３８ａの滑りねじを用いた送りねじ機構３８であったが、ボールねじ（図示せず）を用いた直動機構であってもよい。

【0056】

＜操舵システムについて＞
図１に示すように、操舵システムＳＹは、ハブユニット１と、このハブユニット１の操舵用アクチュエータ５を制御する制御装置２９とを備えている。制御装置２９は、操舵制御部３０と、電源部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電源部３１に出力する。

【0057】

操舵制御部３０および電源部３１は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせを含む回路または処理回路である。プロセッサは、トラジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路とみなされる。つまり、操舵制御部３０および電源部３１は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアがプロセッサである場合、操舵制御部３０および電源部３１はハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

【0058】

上位制御部３２は、操舵制御部３０の上位の制御手段であり、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）である。

【0059】

電源部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。電源部３１は、モータ２６のコイルに供給する電力を制御する。この電源部３１は、例えば、スイッチ素子（図示せず）を用いたハーフブリッジ回路を構成し、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できる。

【0060】

操舵システムＳＹは、運転者のハンドル操作に代えて、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。

【0061】

＜モータ２６の取付構造について＞
図３に示すように、モータ２６の取付部６０はインロー構造６２を有している。インロー構造６２は、インロー凹部６２ａと、インロー凸部６２ｂとを有している。インロー凸部６２ｂはモータ２６の端面に設けられている。詳細には、インロー凸部６２ｂは、モータ２６のアウトボード側端面からアウトボード側に突出している。

【0062】

インロー凹部６２ａは、アクチュエータケース４６の第１のケース４６ａの一部が軸方向（図３の右側）に凹入することで形成されている。詳細には、第１のケース４６ａに、モータ２６の軸方向端部が挿入されるモータ開口４６ａａが形成されており、モータ開口４６ａａの一部が縮径するとともに、軸方向（図３の右側）に凹入することでインロー凹部６２ａが形成されている。

【0063】

本実施形態では、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、第１のケース４６ａの上部が軸方向に凹入することでインロー凹部６２ａが形成されている。つまり、一部（図９Ｂの下部）が切り欠かれた部分円筒形状である。本実施形態では、インロー凹部６２ａの周壁は、徐々に縮径する傾斜面であるが、段差部を介して小さくなる円筒面であってもよい。

【0064】

図３に示すインロー凹部６２ａの内径面にインロー凸部６２ｂが嵌め込まれることで、モータ２６が、アクチュエータケース４６に対して位置決めされる。このとき、インロー凸部６２ｂの外周面がインロー凹部６２ａの周壁にガイドされる。インロー凹部６２ａは、インロー凸部６２ｂが嵌め込まれることでモータ２６をアクチュエータケース４６に対して位置決めできるものであればよく、インロー凹部６２ａの形状は図示の例に限定されない。

【0065】

モータ２６の取付部６０のインロー軸心ＡＸ２とモータ２６の回転軸心ＡＸ１は偏心された位置に配置されている。本実施形態では、インロー軸心ＡＸ２が回転軸心ＡＸ１よりも上方に配置されている。

【0066】

本実施形態では、モータ２６の回転軸心ＡＸ１、モータ２６の取付部６０のインロー軸心ＡＸ２および直動機構２５の軸心ＡＸ３は平行に配置されており、回転軸心ＡＸ１が直動機構２５の軸心ＡＸ３よりも上方に配置されている。つまり、上方からインロー軸心ＡＸ２、モータ２６の回転軸心ＡＸ１、直動機構２５の軸心ＡＸ３の順に並んでいる。

【0067】

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、本実施形態では、インロー軸心ＡＸ２とモータ２６の回転軸心ＡＸ１は、上下方向に偏心されており、左右方向には偏心されていない。ただし、偏心の方向はこれに限定されず、インロー軸心ＡＸ２と回転軸心ＡＸ１は左右方向にのみ偏心されていてもよく、上下方向と左右方向の両方に偏心されていてもよい。

【0068】

図１０Ａは、タイミングベルト２７ｃが緩んだ状態のインロー軸心ＡＸ２とモータ２６の回転軸心ＡＸ１の配置を示す図である。図１０Ｂは、タイミングベルト２７ｃが張った状態のインロー軸心ＡＸ２とモータ２６の回転軸心ＡＸ１の配置を示す図である。換言すれば、図１０Ａは、モータ２６がアクチュエータケース４６（図３）に取り付けられ、タイミングベルト２７ｃの張力が調整されていない状態を示す。図１０Ｂは、モータ２６がアクチュエータケース４６（図３）に取り付けられ、タイミングベルト２７ｃの張力が調整された状態を示す。

【0069】

図１０Ａに示すように、モータの回転軸心ＡＸ１がインロー軸心ＡＸ２よりも被駆動側のドリブンプーリ２７ｂ側に位置するようにモータ２６が取り付けられる。このようにタイミングベルト２７ｃが緩んだ状態で組み立てられることで、容易にモータ２６を組み込むことができる。

【0070】

モータ２６は、図１０Ａの状態から、インロー軸心ＡＸ２を中心に矢印ＡＲ１方向（反時計回り）に回転させて、図１０Ｂの状態となる。つまり、タイミングベルト２７ｃが緩んだ状態から張った状態に移動し、タイミングベルト２７ｃの張力が適正に調整される。

【0071】

モータ２６を取り付ける際にインロー構造６２を用いることで、取付精度を保持することができる。また、インローが入った状態でモータ取付部６０を回転させると、インロー軸心ＡＸ２とモータ２６の回転軸心ＡＸ１の偏心の位置により、タイミングベルト２７ｃの張力を適正に調整することができる。つまり、偏心の距離を適正に設定することで、タイミングベルト２７ｃの張力を適正に調整できる。

【0072】

＜作用効果＞
上記構成によれば、車輪９を支持するハブベアリング１５を含むハブユニット本体２が、操舵用アクチュエータ５の駆動により、転舵軸心Ａ回りに自由に回転できる。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、ハブユニット本体２は、出力ロッド２５ａに連結されたアーム部１７を介して回転する。

【0073】

このように、操舵用アクチュエータ５によりハブベアリング１５が転舵軸心Ａ回りに一定の範囲で自由に回転することで、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。

【0074】

図１２は、本実施形態のハブユニット１を前輪に適用した例を示す。ステアリング装置１１により運転者のハンドル１１ａの操作で、図２に示す車輪９はナックル６（図１２）およびユニット支持部材３と共に操舵される。本実施形態のハブユニット１を前輪に適用した場合、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、走行の安定性等の向上を図るにつき、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。

【0075】

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ので、車両の運動性能を向上させ、安定して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、ケース毎に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ような調整が可能である。

【0076】

図１１は、本実施形態のハブユニット１を後輪に適用した例を示す。この場合、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。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。

【0077】

回転支持部材２８は、背面合わせの一対の円すいころ軸受２８ａ，２８ａであるから、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。回転支持部材２８は、一対のアンギュラ玉軸受を背面合わせとしてもよい。

【0078】

上述のように車両の挙動を制御するためには、アクチュエータ５内部の減速機２７にあるタイミングベルトを２７ｃの張力を適正に調整することで、正確にモータ２６と直動機構２５の位置を制御する必要がある。また、モータ２６を取り付けにインロー構造６２を用いることで取り付け精度を保持することができるが、タイミングベルトを２７ｃの張力を張りながらモータ２６のインロー凸部６２ｂをインロー凹部６２ａに装着することは困難である。

【0079】

本実施形態では、インロー軸心ＡＸ２とモータ２６の回転軸心ＡＸ１を偏心させることで、タイミングベルトを２７ｃが緩んだ状態で、インロー構造６２を用いてモータ２６を取り付けることができる。具体的には、モータ２６の回転軸心ＡＸ１が、タイミングベルト２７ｃを張る方向と反対側である被駆動側のドリブンプーリ２７ｂ側となるようにモータ２６が装着されることで、タイミングベルト２７ｃと干渉することなくモータ２６を取り付けることができる。

【0080】

インローが入った状態でモータ取付部６０を回転させると、インロー軸心とＡＸ２モータ２６の回転軸心ＡＸ１の偏心の位置、すなわち両者の距離の調整により、タイミングベルト２７ｃの張力を適正に調整することができる。これにより、張力を調整するテンショナが不用となる。

【0081】

このように、モータ２６を取り付けにインロー構造６２を用いることで取付精度を保持することができるうえに、インロー軸心ＡＸ２と回転軸心ＡＸ１が偏心していることにより、テンショナなしでタイミングベルト２７ｃの張力を適正に調整することができる。

【0082】

図１２に示すように、前輪操舵の車両において、本実施形態の操舵機能付のハブユニット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。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。

【0083】

また、図１３に示すように、本実施形態の操舵機能付のハブユニット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の両方に装備されてもよい。

【0084】

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0085】

１ ハブベアリング
２ ハブベアリング本体
５ 操舵用アクチュエータ（自動車用アクチュエータ）
４ 支持軸受
９ 車輪
９ａ タイヤホイール
９Ｆ 前輪
９Ｒ 後輪
１５ ハブユニット
１６ 転舵軸部
２５ 直動機構
２６ モータ（駆動源）
２７ａ ドライブプーリ（駆動側プーリ）
２７ｂ ドリブンプーリ（被駆動側プーリ）
２７ｃ 無端伝達部材（タイミングベルト）
２９ 制御装置
３０ 操舵制御部（制御部）
３１ 電源部
３２ 上位制御部
６０ 駆動源の取付部
Ａ 転舵軸心
ＡＸ１ 駆動源の回転軸心
ＡＸ２ インロー軸心
ＡＸ３ 直動機構の軸心
Ｏ 車輪の回転軸心（ハブベアリングの回転軸心）
ＳＹ 操舵システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】