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JP7229751B2 - Hub unit with steering function, steering system, and vehicle equipped with the same - Google Patents
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Hub unit with steering function, steering system, and vehicle equipped with the same Download PDF

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Description

この発明は、ステアリング装置による操舵に付加して補助的な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および操舵システム並びにこれを備えた車両に係り、走行状況に合わせ左右の車輪を適切な転舵角に制御することで、燃費の改善および走行性の安定と安全性の向上を図る技術に関する。 The present invention relates to a hub unit with a steering function, a steering system, and a vehicle equipped with the same, which have a function of performing auxiliary steering independently of the left and right wheels in addition to steering by a steering device. to an appropriate turning angle, thereby improving fuel consumption, stabilizing running performance, and improving safety.

一般的な自動車等の車両は、ハンドルとステアリング装置が機械的に接続され、また、ステアリング装置の両端はタイロッドによってそれぞれの左右輪につながっている。そのため、ハンドルの動きによる左右輪の切れ角度は初期の設定によって決まる。
車両のジオメトリには、(1) 左右輪の切れ角度が同じである「パラレルジオメトリ」、(2) 旋回中心を1か所にするために旋回内輪車輪角度を旋回外輪車輪角度よりも大きく切る「アッカーマンジオメトリ」が知られている。
In a vehicle such as a general automobile, a steering wheel and a steering device are mechanically connected, and both ends of the steering device are connected to left and right wheels by tie rods. Therefore, the turning angle of the left and right wheels due to the movement of the steering wheel is determined by the initial settings.
The vehicle geometry includes (1) "parallel geometry" in which the left and right wheels have the same turning angle, and (2) "turning inner wheel angle larger than turning outer wheel angle" in order to keep the turning center 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、車両をスムーズに旋回させるために、各輪が共通の一点を中心として旋回するように左右輪の舵角差を設定している。しかし、遠心力を無視できない高速域の旋回においては、車輪は遠心力とつり合う方向にコーナリングフォースを発生させることが望ましいため、アッカーマンジオメトリよりもパラレルジオメトリとすることが好ましい。 The Ackermann geometry is designed so that the steering angle difference between the left and right wheels is adjusted so that each wheel turns around a common point in order to turn the vehicle smoothly at low speeds where the centrifugal force acting on the vehicle can be ignored. is set. However, in high-speed turning where the centrifugal force cannot be ignored, it is desirable for the wheels to generate cornering force in a direction that balances the centrifugal force, so the parallel geometry is preferable to the Ackermann geometry.

前述したように一般的な車両の操舵装置は機械的に車輪と接続されているため、一般的には固定された単一のステアリングジオメトリしか取ることができず、アッカーマンジオメトリとパラレルジオメトリとの中間的なジオメトリに設定されることが多い。しかし、この場合、低速域では左右輪の舵角差が不足して外輪の舵角が過大となり、高速域では内輪の舵角が過大となる。このように内外輪の車輪横力配分に不要な偏りがあると、走行抵抗の悪化による燃費悪化及びタイヤの早期摩耗の原因となり、また内外輪を効率的に利用できないので、コーナリングのスムーズさが損なわれるといった課題がある。 As mentioned above, a typical vehicle steering system is mechanically connected to the wheels, so it is generally possible to have only a single fixed steering geometry, which is intermediate between the Ackermann geometry and the parallel geometry. It is often set to a typical geometry. However, in this case, the steering angle difference between the left and right wheels is insufficient in the low speed range, resulting in an excessive steering angle of the outer wheels, and an excessive steering angle of the inner wheels in the high speed range. Unnecessary imbalance in the wheel lateral force distribution between the inner and outer wheels causes deterioration of fuel efficiency and premature wear of tires due to worsening of running resistance. There is the issue of damage.

独国特許出願公開第102012206337号明細書DE 102012206337 A1 特開2014-061744号公報JP 2014-061744 A

特許文献1に記載の技術は、モータを2個使っているため、モータ個数の増大によるコスト増が生じるだけでなく、制御が複雑になる。
特許文献2に記載の技術は、転舵軸に対しハブベアリングを片持ち支持しているため、剛性が低下し、過大な走行Gの発生によってステアリングジオメトリが変化してしまう可能性がある。
また、転舵軸上に減速機を設けた場合、モータを含めてサイズが大きくなる。サイズが大きくなると車輪の内周部に全体を配置することが困難となる。また、減速比の大きい減速機を設けた場合、応答性が悪化する。
Since the technique described in Patent Document 1 uses two motors, the increase in the number of motors not only causes an increase in cost, but also complicates control.
In the technique described in Patent Document 2, since the hub bearing is cantilevered with respect to the steered shaft, the rigidity is lowered, and there is a possibility that the steering geometry will change due to the generation of excessive traveling G.
In addition, when a speed reducer is provided on the steering shaft, the size including the motor becomes large. As the size increases, it becomes difficult to arrange the whole on the inner periphery of the wheel. Moreover, when a reduction gear with a large reduction ratio is provided, the responsiveness deteriorates.

上記のように従来の補助的な操舵機能を備えた機構は、車両において車輪のトー角度やキャンバー角度を任意に変更することを目的としているため、モータ及び減速機構が複数個必要になり複雑な構成となっている。また、剛性を確保することが困難であり、剛性を確保するためには大型とする必要があり重くなる。
また、キングピン軸と転舵軸が一致する場合は、構成要素部品がハブユニットの後方(車体側)に配置されるために全体のサイズが大きくなり重くなる。
As described above, the conventional mechanism with an auxiliary steering function is intended to arbitrarily change the toe angle and camber angle of the wheels of the vehicle. It is configured. In addition, it is difficult to secure the rigidity, and in order to secure the rigidity, it is necessary to increase the size, which increases the weight.
Further, when the kingpin axis and the steered axis are aligned, the component parts are arranged behind the hub unit (on the vehicle body side), resulting in an increase in the overall size and weight.

走行中の車両において、車輪のトー角度とキャンバー角度を自由に変更するためには、複雑な構成が必要であり、構成部品が多くなり、巨大化する可能性がある。
操舵機能を備えた機構、例えば操舵機能付ハブユニット機構を車輪内の限られたスペースに収容するためには、小型化が必要であるが、センサ部品などが外径側につくことでサイズが大きくなる。
In order to freely change the toe angle and camber angle of the wheels in a running vehicle, a complicated configuration is required, and there is a possibility that the number of component parts increases and the vehicle becomes large.
A mechanism with a steering function, such as a hub unit mechanism with a steering function, needs to be made smaller in order to fit in the limited space inside the wheel. growing.

操舵機能付ハブユニットにおいて、転舵角を細密に制御するためには、台形ねじ等による直動機構の出力ロッドの移動量を適切に監視する必要がある。位置センサを前記直動機構の外部に配置すると操舵機能付ハブユニットが大きくなり、サスペンション等の他部品に干渉する可能性がある。モータに備えられたレゾルバなどの回転センサを用いて直動機構のナット部の回転量を算出し、この値から直動機構の出力ロッドの移動量を算出することも可能であるが、直動機構の遊びにより正確な移動量を求めることは困難である。
インクリメンタル式の回転センサでは、移動量は検出できるが、電源投入時の絶対位置の検出が行えない。アブソリュート式の回転センサによると、絶対位置の検出が可能であるが、回転センサが大型化し、またコスト高となる。
In a hub unit with a steering function, it is necessary to appropriately monitor the amount of movement of the output rod of the linear motion mechanism using a trapezoidal screw or the like in order to precisely control the steering angle. If the position sensor is arranged outside the linear motion mechanism, the hub unit with a steering function becomes large and may interfere with other parts such as the suspension. It is also possible to calculate the amount of rotation of the nut portion of the linear motion mechanism using a rotation sensor such as a resolver provided in the motor, and calculate the amount of movement of the output rod of the linear motion mechanism from this value. It is difficult to obtain an accurate amount of movement due to play in the mechanism.
The incremental rotation sensor can detect the amount of movement, but cannot detect the absolute position when the power is turned on. An absolute type rotation sensor can detect an absolute position, but the size of the rotation sensor increases and the cost increases.

この発明の目的は、通常のステアリング装置による操舵に付加して補助的な操舵を左右輪独立で行う機能を備え、走行状況に合わせ左右の車輪を適切な転舵角に制御することで、燃費の改善および走行性の安定と安全性の向上を図れ、かつタイヤハウス内に収まるコンパクトな構造で、直動機構の出力ロッドの移動量を正確に監視することができて、補助的な操舵を精度良く制御できる操舵機能付ハブユニット、および操舵システム、並びにこれを備えた車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide a function to perform auxiliary steering independently of the left and right wheels in addition to steering by a normal steering device, and to control the left and right wheels to an appropriate turning angle according to the driving situation, thereby improving fuel efficiency. In addition, the compact structure that can be accommodated in the tire house allows accurate monitoring of the amount of movement of the output rod of the linear motion mechanism, enabling auxiliary steering. An object of the present invention is to provide a hub unit with a steering function that can be accurately controlled, a steering system, and a vehicle equipped with the same.

この発明の操舵機能付ハブユニットは、車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、
懸架装置の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と、
前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、
前記操舵用アクチュエータは、出力ロッドが進退する直動機構とを有し、
前記直動機構の前記出力ロッドの中空部内に、前記出力ロッドの移動量または進退位置を検出する位置センサが配置されている。
A hub unit with a steering function of the present invention comprises a hub unit body having a hub bearing for supporting a wheel;
a unit support member provided on a suspension frame part of a suspension system for supporting the hub unit body rotatably around a steering shaft extending in the vertical direction;
a steering actuator that rotationally drives the hub unit body about the turning axis;
The steering actuator has a linear motion mechanism in which the output rod advances and retreats,
A position sensor for detecting the amount of movement or the forward/backward position of the output rod is arranged in the hollow portion of the output rod of the linear motion mechanism.

この構成を操舵輪である前輪に適用した場合、通常のステアリング装置により運転者のハンドル操作で、車輪はナックルおよびユニット支持部とともに操舵されるが、この操舵に付加する形で、この操舵機能付ハブユニットにおける転舵軸心回りに僅かな角度の補助的な操舵を車輪毎に独立して行える。
また、この構成を非転舵輪である後輪に適用した場合は、操舵機能付ハブユニットの全体は転舵しないが、補助操舵機能により、前輪と同様に僅かな角度の転舵を車輪毎に独立して行える。
前記操舵用アクチュエータにより、ハブベアリングを有する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、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。
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自由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、左右の車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。
When this configuration is applied to the front wheels, which are the steered wheels, the wheels are steered together with the knuckles and the unit support by the steering wheel operation of the driver with a normal steering device. Auxiliary steering of a slight angle around the steering axis in the hub unit can be performed independently for each wheel.
When this configuration is applied to the rear wheels, which are non-steerable wheels, the hub unit with steering function does not steer as a whole. can be done independently.
By the steering actuator, the hub unit body having the hub bearing can be freely rotated within a certain range around the turning axis, and the toe angle of the wheels, for example, can be arbitrarily changed according to the driving conditions of the vehicle. be able to.
Also, during turning, the steering angle difference between the left and right wheels can be changed according to the running speed. For example, it is possible to change the steering geometry during running, such as parallel geometry for high-speed cornering and Ackermann geometry for low-speed cornering. Since the wheel angle can be freely changed while the vehicle is running in this manner, the motion performance of the vehicle can be improved, and the vehicle can run stably and safely. Furthermore, by appropriately changing the steering angle of the left and right wheels, it is possible to reduce the turning radius of the vehicle during cornering and improve the tight turning performance.

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、低速時にはタイヤをまっすぐに向け抵抗を小さくし燃費を悪化させることなく、高速時にはタイヤ角度をトーインとし走行安定性を確保するなど調整が可能である。
後輪に適用した場合は、舵角を前輪と同じ位相にすると、転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。
このように車両の挙動を制御するためには、正確に車輪の舵角を制御する必要があり、この発明では、直動機構の出力ロッドの移動量を監視する位置センサを、直動機構の出力ロッドの中空部内に配置している。この出力ロッドの中空部内に位置センサを配置する構成を採用することで、操舵機能付ハブユニットを小型化することができ、タイヤハウス内に収まるようにできる。また、アッベの原理からの乖離が小さくなるため、位置の測定誤差が小さくなる。
この操舵機能付ハブユニットは、このように通常のステアリング装置による操舵に付加して補助的な操舵を左右輪独立で行う機能を備え、走行状況に合わせ左右の車輪を適切な転舵角に制御することで、燃費の改善および走行性の安定と安全性の向上を図れ、かつタイヤハウス内に収まるコンパクトな構造で、直動機構の出力ロッドの移動量を正確に監視することができて、補助的な操舵を精度良く制御できる。
Furthermore, by adjusting the amount of toe angle according to each situation, even when driving in a straight line, the tire angle is toeed in at high speeds to improve driving stability without deteriorating fuel efficiency by directing the tires straight at low speeds and reducing resistance. It is possible to make adjustments such as ensuring
When applied to the rear wheels, if the steering angle is set to the same phase as the front wheels, the yaw that occurs during steering can be suppressed and the stability of the vehicle can be enhanced. Furthermore, by adjusting the toe angle independently on the left and right sides, it is possible to ensure running stability even when driving in a straight line.
In order to control the behavior of the vehicle in this way, it is necessary to accurately control the steering angle of the wheels. It is arranged in the hollow part of the output rod. By adopting the configuration in which the position sensor is arranged in the hollow portion of the output rod, the hub unit with steering function can be downsized and can be accommodated in the tire house. In addition, since deviation from Abbe's principle is reduced, the position measurement error is reduced.
This hub unit with a steering function is equipped with a function to perform auxiliary steering independently of the left and right wheels in addition to the steering by the normal steering device, and controls the left and right wheels to the appropriate steering angle according to the driving situation. By doing so, it is possible to improve fuel efficiency, stability of running performance, and safety, and it is possible to accurately monitor the amount of movement of the output rod of the linear motion mechanism with a compact structure that can be accommodated in the tire house. Auxiliary steering can be controlled with high accuracy.

この発明において、前記位置センサが磁気センサであってもよい。
磁気センサであると、光源が不要で構成が簡素となり、また走行に伴い振動を受ける環境下での耐久性に優れる。
In this invention, the position sensor may be a magnetic sensor.
A magnetic sensor does not require a light source, simplifies the configuration, and has excellent durability in an environment where the vehicle is subjected to vibrations during travel.

磁気センサとする場合に、前記出力ロッドにセンサターゲットとなる磁石が固定され、前記位置センサは、前記ユニット支持部材に固定されて前記出力ロッドの前記進退運動により前記中空部内で相対的に進退するセンサ支持部材に取付けられた構成としてもよい。 これにより、出力ロッド内に位置センサを設ける構成が簡素に実現できる。 When used as a magnetic sensor, a magnet serving as a sensor target is fixed to the output rod, and the position sensor is fixed to the unit support member and relatively moves forward and backward in the hollow portion by the forward and backward movement of the output rod. It is good also as a structure attached to the sensor support member. This makes it possible to simply implement a configuration in which the position sensor is provided inside the output rod.

この発明の操舵システムは、この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、制御装置とを備え、前記制御装置は、上位制御部の指令信号を受け、前記直動機構の駆動源となるモータに対する電流指令信号を出力する操舵制御部、および前記電流指令信号に応じた電流を出力して前記モータに印加し前記操舵用アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動制御部を有する。
この構成の操舵システムによると、この発明の操舵機能付ハブユニットを簡単な構成で制御して、この操舵機能付ハブユニットの上記利点を効果的に得ることができる。
A steering system according to the present invention includes a hub unit with a steering function having any one of the above configurations according to the present invention, and a control device. and an actuator drive control unit that outputs a current corresponding to the current command signal and applies it to the motor to drive the steering actuator.
According to the steering system of this construction, the hub unit with steering function of the present invention can be controlled with a simple construction, and the above advantages of the hub unit with steering function can be obtained effectively.

この発明の第1の車両は、この発明の上記いずれかの構成の操舵機能付ハブユニット、またはこの発明の操舵システムを備え、前記操舵機能付ハブユニットを、左右の前輪に装備する。
この構成の車両によると、この発明の操舵機能付ハブユニットを前輪に装備した場合の前記各効果を得ることができる。
A first vehicle of the present invention includes the hub unit with steering function of any one of the above configurations of the present invention or the steering system of the present invention, and the hub units with steering function are provided on left and right front wheels.
According to the vehicle having this configuration, the above-described effects can be obtained when the hub unit with steering function of the present invention is installed on the front wheels.

この発明の他の車両は、この発明の上記いずれかの構成の操舵機能付ハブユニット、またはこの発明の操舵システムを備え、前記操舵機能付ハブユニットを、左右の後輪に装備する。
この構成の車両によると、この発明の操舵機能付ハブユニットを効率に装備した場合の前記各効果を得ることができる。
Another vehicle of the present invention includes the hub unit with steering function of any one of the above configurations of the present invention or the steering system of the present invention, and the hub units with steering function are provided on left and right rear wheels.
According to the vehicle having this configuration, the above-described effects can be obtained when the hub unit with steering function of the present invention is efficiently installed.

この発明の操舵機能付ハブユニットは、車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、懸架装置の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と、前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、前記操舵用アクチュエータは、出力ロッドが進退する直動機構とを有し、前記直動機構の前記出力ロッドの中空部内に、前記出力ロッドの移動量または進退位置を検出する位置センサが配置されているため、通常のステアリング装置による操舵に付加して補助的な操舵を左右輪独立で行う機能を備え、走行状況に合わせ左右の車輪を適切な転舵角に制御することで、燃費の改善および走行性の安定と安全性の向上を図れ、かつタイヤハウス内に収まるコンパクトな構造で、直動機構の出力ロッドの移動量を正確に監視することができて、前記補助的な操舵を精度良く制御することができる。 A hub unit with a steering function according to the present invention includes a hub unit body having a hub bearing for supporting a wheel, and a suspension frame component of a suspension system, and the hub unit body rotates around a steering shaft extending in the vertical direction. and a steering actuator for rotating the hub unit main body about the steering axis, the steering actuator having a linear motion mechanism for advancing and retracting an output rod. Since a position sensor for detecting the amount of movement or the forward/backward position of the output rod is arranged in the hollow portion of the output rod of the linear motion mechanism, auxiliary steering is performed in addition to the steering by the normal steering device. Equipped with a function to operate the left and right wheels independently, and by controlling the steering angle of the left and right wheels according to the driving situation, it is possible to improve fuel efficiency, stability and safety of driving, and to fit inside the tire housing. With a compact structure, the amount of movement of the output rod of the linear motion mechanism can be accurately monitored, and the auxiliary steering can be controlled with high accuracy.

この発明の操舵システムは、この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、制御装置とを備え、前記制御装置は、上位制御部の指令信号を受け、前記直動機構の駆動源となるモータに対する電流指令信号を出力する操舵制御部、および前記電流指令信号に応じた電流を出力して前記モータに印加し前記操舵用アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動制御部を有するため、この発明の操舵機能付ハブユニットを簡単な構成で制御して、この発明の操舵機能付ハブユニットの上記利点を効果的に得ることができる。 A steering system according to the present invention includes a hub unit with a steering function having any one of the above configurations according to the present invention, and a control device. and an actuator drive control unit that outputs a current corresponding to the current command signal and applies it to the motor to drive the steering actuator. By controlling the hub unit with a steering function with a simple configuration, the above advantages of the hub unit with a steering function of the present invention can be effectively obtained.

この発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成の操舵機能付ハブユニット、またはこの発明の操舵システムを備え、前記操舵機能付ハブユニットを、左右の前輪または後輪に装備するため、この発明の操舵機能付ハブユニットを前輪または後輪に装備した場合の前記各効果を得ることができる。 A vehicle according to the present invention includes a hub unit with a steering function having any one of the above configurations of the present invention or a steering system according to the present invention, and the hub units with a steering function are mounted on left and right front wheels or rear wheels. It is possible to obtain the above effects when the hub unit with steering function of the invention is mounted on the front wheels or the rear wheels.

この発明の第1の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットおよびその周辺の構成を示す縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a hub unit with a steering function and its surroundings according to a first embodiment of the present invention; FIG. 同操舵機能付ハブユニットおよびその周辺の構成を示す水平断面図である。FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view showing the structure of the hub unit with steering function and its surroundings; 同操舵機能付ハブユニットの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the hub unit with a steering function. 同操舵機能付ハブユニットの側面図である。It is a side view of the hub unit with a steering function. 同操舵機能付ハブユニットの平面図である。It is a top view of the same hub unit with a steering function. 図4のVI - VI 線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 4; 同操舵機能付ハブユニットにおける操舵用アクチュエータの拡大破断側面図である。4 is an enlarged cutaway side view of a steering actuator in the hub unit with steering function; FIG. 同操舵機能付ハブユニットを備えた車両の一例の模式平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of an example of a vehicle provided with the hub unit with steering function; 同操舵機能付ハブユニットを備えた車両の他の例の模式平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view of another example of a vehicle provided with the hub unit with steering function; 同操舵機能付ハブユニットを備えた車両のその他の例の模式平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view of another example of a vehicle provided with the hub unit with steering function;

[第1の実施形態]
この発明の第1の実施形態に係る操舵機能付ハブユニットを図1ないし図8と共に説明する。 <操舵機能付ハブユニットの概略構造>
図1に示すように、この操舵機能付ハブユニット1は、ハブベアリング15を有するハブユニット本体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。足回りフレーム部品であるナックル6に一体に前記ユニット支持部材3が設けられている。このユニット支持部材3のインボード側に、操舵用アクチュエータ5のアクチュエータ本体7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。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。
[First Embodiment]
A hub unit with a steering function according to a first embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. <Schematic structure of hub unit with steering function>
As shown in FIG. 1, this hub unit 1 with a steering function includes a hub unit body 2 having a hub bearing 15, a unit support member 3, and a steering actuator 5. As shown in FIG. The unit support member 3 is provided integrally with the knuckle 6, which is an underbody frame component. The actuator main body 7 of the steering actuator 5 is provided on the inboard side of the unit support member 3 , and the hub unit main body 2 is provided on the outboard side of the unit support member 3 . When the hub unit 1 with a steering function is mounted on the vehicle, the vehicle width direction outer side of the vehicle is called the outboard side, and the vehicle width direction central side of the vehicle is called the inboard side. Note that the hub unit 1 with a steering function may be simply referred to as the hub unit 1 in some cases.

図2および図3に示すように、ハブユニット本体2とアクチュエータ本体7とはジョイント部8により連結されている。通常、このジョイント部8は、防水、防塵のために図示外のブーツが取り付けられている。 As shown in FIGS. 2 and 3 , the hub unit body 2 and the actuator body 7 are connected by a joint portion 8 . Normally, this joint portion 8 is attached with a boot (not shown) for waterproofing and dustproofing.

図1に示すように、ハブユニット本体2は、上下方向に延びる転舵軸心A回りに回転自在なように、上下二箇所で回転許容支持部品4,4を介してユニット支持部材3に支持されている。転舵軸心Aは、車輪9の回転軸心Oとは異なる軸心であり、主な操舵を行うキングピン軸とも異なっている。通常の車両は、車両走行の直進安定性の向上を目的としてキングピン角度が10~20度で設定されているが、この実施形態の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。車輪9は、ホイール9aとタイヤ9bとを備える。 As shown in FIG. 1, the hub unit main body 2 is supported by a unit support member 3 via rotation-permitting support parts 4, 4 at two upper and lower positions so as to be rotatable about a steering axis A extending in the vertical direction. It is The steering axis A is different from the rotation axis O of the wheel 9, and is also different from the kingpin axis for main steering. In a normal vehicle, the kingpin angle is set at 10 to 20 degrees for the purpose of improving the straight running stability of the vehicle. It has a rudder axis of (shaft). The wheel 9 includes a wheel 9a and a tire 9b.

<操舵機能付ハブユニット1の設置箇所>
この操舵機能付ハブユニット1は、この実施形態では操舵輪、具体的には図8に示すように、車両10の前輪9Fの通常の操舵を行うステアリング装置11による操舵に付加して左右輪個別に微小な角度(約±5deg)を操舵させる機構として、懸架装置12のナックル6に一体に設けられる。
<Location of hub unit 1 with steering function>
In this embodiment, the steering function-equipped hub unit 1, in addition to steering by a steering device 11 that normally steers the steered wheels, specifically the front wheels 9F of a vehicle 10 as shown in FIG. It is provided integrally with the knuckle 6 of the suspension system 12 as a mechanism for steering a very small angle (approximately ±5 degrees).

図8に示すように、ステアリング装置11は、車体に取り付けられ、運転者のハンドル11aの操作、または図示外の自動運転装置、運転支援装置の指令等によって動作し、その進退するタイロッド14が、ユニット支持部材3(図2参照)のステアリング結合部6d(後述する)に連結されている。ステアリング装置11は、ラック・ピニオン式等とされるが、どのタイプのステアリング装置でも構わない。懸架装置12は、例えば、ショックアブソーバーをナックル6に直接固定するストラット式サスペンション機構を適用しているが、マルチリンク式サスペンション機構、その他のサスペンション機構を適用してもよい。 As shown in FIG. 8, the steering device 11 is attached to the vehicle body and is operated by a driver's operation of a steering wheel 11a or by commands from an automatic driving device or a driving support device (not shown). It is connected to a steering coupling portion 6d (described later) of the unit support member 3 (see FIG. 2). The steering device 11 is of a rack and pinion type or the like, but any type of steering device may be used. The suspension system 12 employs, for example, a strut-type suspension mechanism that directly fixes the shock absorber to the knuckle 6, but a multi-link suspension mechanism or other suspension mechanisms may be applied.

<ハブユニット本体2について>
図1に示すように、ハブユニット本体2は、車輪9の支持用のハブベアリング15と、アウターリング16と、このアウターリング16に設けられた後述の補助操舵用の操舵力受け部であるアーム部17(図3)とを備える。
図6に示すように、ハブベアリング15は、内輪18と、外輪19と、これら内外輪18,19間に介在したボール等の転動体20とを有し、車体側の部材と車輪9(図1)とを繋ぐ役目をしている。
<Regarding the hub unit body 2>
As shown in FIG. 1, the hub unit main body 2 includes a hub bearing 15 for supporting the wheel 9, an outer ring 16, and an arm provided on the outer ring 16 as a steering force receiving portion for assist steering, which will be described later. and a portion 17 (FIG. 3).
As shown in FIG. 6, the hub bearing 15 has an inner ring 18, an outer ring 19, and rolling elements 20 such as balls interposed between the inner and outer rings 18, 19. 1) It serves as a link between

このハブベアリング15は、図示の例では、外輪19が固定輪、内輪18が回転輪となり、転動体20が複列とされたアンギュラ玉軸受とされている。内輪18は、ハブフランジ18aaを有しアウトボード側の軌道面を構成するハブ輪部18aと、このハブ輪部18aの外周に嵌合して固定されてインボード側の軌道面を構成する内輪部18bとを有する。図1に示すように、ハブフランジ18aaに、車輪9のホイール9aがブレーキロータ21aと重なり状態で、ハブボルト41により固定されている。内輪18は、回転軸心O回りに回転する。 In the illustrated example, the hub bearing 15 is an angular contact ball bearing in which the outer ring 19 is a fixed ring, the inner ring 18 is a rotating ring, and the rolling elements 20 are double rows. The inner ring 18 includes a hub ring portion 18a that has a hub flange 18aa and forms an outboard side raceway surface, and an inner ring that is fitted and fixed to the outer periphery of the hub ring portion 18a to form an inboard side raceway surface. and a portion 18b. As shown in FIG. 1, the wheel 9a of the wheel 9 is fixed to the hub flange 18aa by the hub bolt 41 in a state of being overlapped with the brake rotor 21a. The inner ring 18 rotates around the rotation axis O.

図6に示すように、アウターリング16は、ハブベアリング15の外輪19の外周面に嵌合された円環部16aと、この円環部16aの外周から上下に突出して設けられた転舵中心部であるトラニオン軸状の転舵軸部16b,16bとを有する。上下の取付軸部である各転舵軸部16bは、転舵軸心Aに同軸に設けられる。各転舵軸部16bは、基端が外輪19の外周面に向かうに従って大径となるテーパ状に拡径した拡径部16bbと、この拡径部16bbよりも先端側の部分である一定の外径の一定径部16baとで構成されている。拡径部16bbの外径側縁部が円環部16aに一体に繋がるように形成されている。 As shown in FIG. 6, the outer ring 16 includes an annular portion 16a fitted to the outer peripheral surface of the outer ring 19 of the hub bearing 15, and a steering center provided vertically protruding from the outer periphery of the annular portion 16a. trunnion shaft-shaped turning shaft portions 16b, 16b. The steered shaft portions 16b, which are upper and lower mounting shaft portions, are provided coaxially with the steered shaft center A. As shown in FIG. Each steered shaft portion 16b includes a tapered enlarged diameter portion 16bb whose base end increases in diameter toward the outer peripheral surface of the outer ring 19, and a fixed portion which is a tip side portion of the enlarged diameter portion 16bb. It is composed of a constant diameter portion 16ba having an outer diameter. The outer diameter side edge of the expanded diameter portion 16bb is formed so as to be integrally connected to the annular portion 16a.

図2に示すように、ブレーキ21は、ブレーキロータ21aと、ブレーキキャリパ21bとを有する。ブレーキキャリパ21bは、ハブユニット本体2の前記アウターリング16に一体にアーム状に突出して形成された上下二箇所のブレーキキャリパ取付部22(図4)に取付けられる。 As shown in FIG. 2, the brake 21 has a brake rotor 21a and a brake caliper 21b. The brake caliper 21b is attached to two upper and lower brake caliper attachment portions 22 (FIG. 4) formed integrally with the outer ring 16 of the hub unit body 2 so as to protrude in the form of arms.

<回転許容支持部品4およびユニット支持部材3について>
図6に示すように、各回転許容支持部品4は転がり軸受から成る。この例では、転がり軸受として、円すいころ軸受が適用されている。転がり軸受は、転舵軸部16bの外周における一定径部16baに嵌合した内輪4aと、ユニット支持部材3に嵌合した外輪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。
<Regarding Rotation Allowable Supporting Part 4 and Unit Supporting Member 3>
As shown in FIG. 6, each rotation-permitting support component 4 consists of a rolling bearing. In this example, tapered roller bearings are used as rolling bearings. The rolling bearing includes an inner ring 4a fitted to the constant diameter portion 16ba on the outer periphery of the steering shaft portion 16b, an outer ring 4b fitted to the unit support member 3, and a plurality of rolling elements 4c interposed between the inner and outer rings 4a and 4b. and

ユニット支持部材3は、ナックル6と一体のユニット支持部材本体3Aと、ユニット支持部材結合体3Bとを有する。ユニット支持部材本体3Aのアウトボード側端に、略半割りリング形状のユニット支持部材結合体3Bが着脱自在に固定されている。ユニット支持部材結合体3Bのインボード側側面のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部3Baがそれぞれ形成されている。 The unit support member 3 has a unit support member main body 3A integral with the knuckle 6 and a unit support member combined body 3B. A substantially half-ring-shaped unit support member assembly 3B is detachably fixed to the outboard side end of the unit support member main body 3A. Partial concave spherical fitting hole forming portions 3Ba are formed in the upper and lower portions of the inboard-side side surface of the unit support member combined body 3B.

図5および図6に示すように、ユニット支持部材本体3Aのアウトボード側端のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部3Aaがそれぞれ形成されている。ユニット支持部材本体3Aのアウトボード側端にユニット支持部材結合体3Bが固定され、各上下の部分につき、嵌合孔形成部3Aa,3Baが互いに組み合わされることにより、全周に連なる嵌合孔が形成される。この嵌合孔に外輪4bが嵌合されている。なお図3において、ユニット支持部材3を、一点鎖線のハッチングを付して表す。 As shown in FIGS. 5 and 6, the upper and lower portions of the outboard side end of the unit support member main body 3A are formed with partially concave spherical fitting hole forming portions 3Aa, respectively. A unit support member assembly 3B is fixed to the outboard side end of the unit support member main body 3A, and the fitting hole forming portions 3Aa and 3Ba are combined with each other in each of the upper and lower portions, thereby forming a fitting hole extending all around. It is formed. The outer ring 4b is fitted into this fitting hole. In addition, in FIG. 3, the unit support member 3 is represented by hatching with a dashed line.

図6に示すように、各取付軸部16bは、中空軸とされて内周孔内に雌ねじ部が径方向に延びるように形成され、この雌ねじ部に螺合するボルト23が設けられている。内輪4aの端面に円板状の押圧部材24を介在させ、前記雌ねじ部に螺合するボルト23により、内輪4aの端面に押圧力を付与することで、各回転許容支持部品4にそれぞれ予圧を与えている。すなわち、車両の重量などの外力がハブユニットに作用した場合でも予圧が抜けないように初期予圧が設定されている。これにより各回転許容支持部品4の剛性を高め得る。なお、回転許容支持部品4の転がり軸受は、円すいころ軸受に代えてアンギュラ玉軸受または四点接触玉軸受など、他の形式の軸受を用いることも可能であるが、予圧を与えることができる軸受が好ましい。 As shown in FIG. 6, each mounting shaft portion 16b is formed as a hollow shaft with a female thread portion extending radially in an inner peripheral hole, and a bolt 23 screwed into the female thread portion is provided. . A disk-shaped pressing member 24 is interposed on the end surface of the inner ring 4a, and a bolt 23 screwed into the female thread portion applies a pressing force to the end surface of the inner ring 4a, thereby preloading each rotation-allowing support member 4. giving. That is, the initial preload is set so that the preload is not lost even when an external force such as the weight of the vehicle acts on the hub unit. Thereby, the rigidity of each rotation-permitting support component 4 can be increased. As the rolling bearing of the rotation-allowing support component 4, it is possible to use other types of bearings such as angular contact ball bearings or four-point contact ball bearings instead of tapered roller bearings. is preferred.

図1に示すように、上下の転舵軸部16b,16bは、それぞれ回転許容支持部品4,4を介してユニット支持部材3に支持され、各回転許容支持部品4が車輪9のホイール9a内に位置する。この例では、各回転許容支持部品4が、ホイール9a内でこのホイール9aの幅方向中間付近に配置される。 As shown in FIG. 1, the upper and lower steered shafts 16b, 16b are supported by the unit support member 3 via rotation-permitting support parts 4, 4, respectively, and each rotation-permitting support part 4 is inside the wheel 9a of the wheel 9. Located in In this example, each rotation-permitting support component 4 is arranged in the wheel 9a near the middle in the width direction of the wheel 9a.

図2に示すように、ハブユニット本体2のアーム部17は、ハブベアリング15の外輪19に補助的な操舵力を与える作用点となる部位であり、アウターリング16の外周の一部に一体に突出する。アーム部17は、ジョイント部8を介して、操舵用アクチュエータ5の直動出力部25aに回転自在に連結されている。これにより、操舵用アクチュエータ5の直動出力部25aが進退することで、ハブユニット本体2が転舵軸心A(図1)回りに回転、つまり補助操舵させられる。 As shown in FIG. 2, the arm portion 17 of the hub unit main body 2 is a portion that acts as a point of action for applying an auxiliary steering force to the outer ring 19 of the hub bearing 15, and is integrated with a portion of the outer circumference of the outer ring 16. protrude. The arm portion 17 is rotatably connected to the direct-acting output portion 25 a of the steering actuator 5 via the joint portion 8 . As a result, the direct-acting output portion 25a of the steering actuator 5 advances and retreats, so that the hub unit main body 2 rotates about the turning axis A (FIG. 1), that is, is assisted to be steered.

<操舵用アクチュエータ5>
図3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(図1)回りに回転駆動させるアクチュエータ本体7を有する。
図2に示すように、アクチュエータ本体7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の正逆の回転出力を直動出力部である出力ロッド25aの往復直線動作に変換する直動機構25とを備える。モータ26は、例えば永久磁石型同期モータとされるが、直流モータであっても、誘導モータであってもよい。
<Steering actuator 5>
As shown in FIG. 3, the steering actuator 5 has an actuator body 7 that rotates the hub unit body 2 around the turning axis A (FIG. 1).
As shown in FIG. 2, the actuator main body 7 includes a motor 26 as a drive source, a speed reducer 27 that reduces the rotation of the motor 26, and a direct-acting output section that outputs the forward and reverse rotation output of the speed reducer 27. and a linear motion mechanism 25 that converts the rod 25a into reciprocating linear motion. The motor 26 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor, but may be a DC motor or an induction motor.

減速機27は、ベルト伝達機構等の巻き掛け式伝達機構またはギヤ列等を用いることができ、図2の例ではベルト伝達機構が用いられている。減速機27は、ドライブプーリ27a,ドリブンプーリ27bと、ベルト27cとを有する。モータ26のモータ軸にドライブプーリ27aが結合され、直動機構25に、後述のようにドリブンプーリ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、ドライブプーリ27aからベルト27cを介してドリブンプーリ27bに伝達される。前記各ドライブプーリ27a,ドリブンプーリ27bとベルト27cとで、巻き掛け式の減速機27が構成される。 The speed reducer 27 can use a winding type transmission mechanism such as a belt transmission mechanism, a gear train, or the like, and the belt transmission mechanism is used in the example of FIG. The speed reducer 27 has a drive pulley 27a, a driven pulley 27b, and a belt 27c. A drive pulley 27a is coupled to the motor shaft of the motor 26, and the linear motion mechanism 25 is provided with a driven pulley 27b as described later. The driven pulley 27b is arranged parallel to the motor shaft. The driving force of the motor 26 is transmitted from the drive pulley 27a to the driven pulley 27b via the belt 27c. The drive pulley 27a, the driven pulley 27b, and the belt 27c constitute a winding-type speed reducer 27. As shown in FIG.

<直動機構25>
直動機構25は、滑りねじまたはボールねじ等の送りねじ機構、またはラック・ピニオン機構等を用いることができ、この例では台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構が用いられている。この直動機構25は、具体的には、外周部に前記ドリブンプーリ27bが設けられて軸方向両側の軸受42,42によりユニット支持部材3に回転自在に設置されたナット部材25bと、このナット部材25bに噛み合う雄ねじ部25aaが外周に設けられた直動出力部である出力ロッド25aとでなる。出力ロッド25aは、ピン状の回り止め部材40(図7参照)によってユニット支持部材3に対して回り止めされている。
直動機構25は、前記台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構を備えるため、タイヤ9bからの逆入力の防止効果を高め得る。モータ26、減速機27および直動機構25を備えたアクチュエータ本体7は、準組立品として組み立てられてケース6bにボルト等により着脱自在に取り付けられる。なおモータ26の駆動力を、減速機を介さず直接直動機構25へ伝達する機構も可能である。
<Linear motion mechanism 25>
The linear motion mechanism 25 can use a feed screw mechanism such as a slide screw or a ball screw, or a rack and pinion mechanism, etc. In this example, a feed screw mechanism using a trapezoidal slide screw is used. Specifically, the linear motion mechanism 25 includes a nut member 25b, which is provided with the driven pulley 27b on the outer peripheral portion and is rotatably installed on the unit support member 3 by bearings 42, 42 on both sides in the axial direction, and the nut member 25b. It is composed of an output rod 25a, which is a direct-acting output portion, provided on the outer periphery with a male screw portion 25aa that meshes with the member 25b. The output rod 25a is prevented from rotating with respect to the unit support member 3 by a pin-shaped anti-rotation member 40 (see FIG. 7).
Since the direct-acting mechanism 25 includes a feed screw mechanism using the sliding screw of the trapezoidal screw, the effect of preventing reverse input from the tire 9b can be enhanced. The actuator main body 7 including the motor 26, the speed reducer 27, and the linear motion mechanism 25 is assembled as a sub-assembly and detachably attached to the case 6b with bolts or the like. A mechanism is also possible in which the driving force of the motor 26 is directly transmitted to the direct acting mechanism 25 without using a speed reducer.

<位置センサ44>
図6に拡大して示すように、出力ロッド25aは、断面形状が円形の中空軸であって、その内径孔における後部が、前部よりも大径の中空部25aaとされている。前記出力ロッド25aの中空部25aa内に、この出力ロッド25aの移動量または進退位置を検出する位置センサ44が配置されている。位置センサ44は、各種の形式の位置センサを用いることができるが、この例では磁気センサが用いられている。
<Position sensor 44>
As shown enlarged in FIG. 6, the output rod 25a is a hollow shaft with a circular cross-sectional shape, and the rear portion of the inner diameter hole is a hollow portion 25aa having a larger diameter than the front portion. A position sensor 44 is arranged in the hollow portion 25aa of the output rod 25a to detect the amount of movement or the forward/backward position of the output rod 25a. Although various types of position sensors can be used for the position sensor 44, a magnetic sensor is used in this example.

位置センサ44は、ユニット支持部材3に取付けられたセンサ取付部材45の軸状支持部材45bの先端に設置されている。センサ取付部材45は、出力ロッド25aの後退端の後方に位置してユニット支持部材3に取付けられた基板45aと、この基板45aから垂直に突出するように基端で基板45aに取付けられて出力ロッド25aの前記中空部25aaに進入した前記軸状支持部材45aとでなる。
出力ロッド25aにはセンサターゲットとなる2個の永久磁石46,47が、互いに出力ロッド25aの軸方向に離れて固定されている。前記位置センサ44は、出力ロッド25aの進退運動によりその中空部25aa内で相対的に前後に進退することで、前記永久磁石46,47の移動による磁場の変化を読み取る。位置センサ44は、例えばアナログ式の磁気センサであり、出力ロッド25aの進退により例えば正弦波状の検出信号を出力する。
なお、前記2個の永久磁石46,47は、具体的には、出力ロッド25aの中空部25aaに嵌合した有底筒状の磁石取り付け部材47の内周に開口する取付孔に込め込まれ、スリーブ48によって脱出防止されることにより、出力ロッド25aに取付けられている。
位置センサ44およびセンサ取付部材45は、センサハウジング49によって覆われている。
The position sensor 44 is installed at the tip of the shaft-shaped support member 45b of the sensor mounting member 45 mounted on the unit support member 3. As shown in FIG. The sensor mounting member 45 includes a substrate 45a attached to the unit support member 3 behind the retracted end of the output rod 25a, and a proximal end attached to the substrate 45a so as to protrude vertically from the substrate 45a. and the shaft-like support member 45a inserted into the hollow portion 25aa of the rod 25a.
Two permanent magnets 46 and 47, which serve as sensor targets, are fixed to the output rod 25a so as to be separated from each other in the axial direction of the output rod 25a. The position sensor 44 relatively advances and retreats back and forth within the hollow portion 25aa according to the forward and backward movement of the output rod 25a, thereby reading changes in the magnetic field caused by the movement of the permanent magnets 46 and 47. As shown in FIG. The position sensor 44 is, for example, an analog magnetic sensor, and outputs a sinusoidal detection signal, for example, according to the forward/backward movement of the output rod 25a.
Specifically, the two permanent magnets 46 and 47 are fitted in mounting holes opening on the inner periphery of a bottomed cylindrical magnet mounting member 47 fitted in the hollow portion 25aa of the output rod 25a. , and is attached to the output rod 25a by being prevented from escaping by a sleeve 48. As shown in FIG.
Position sensor 44 and sensor mounting member 45 are covered by sensor housing 49 .

<その他の機構的構成>
図2において、前記ケース6bは、ユニット支持部材3の一部として、ユニット支持部材本体3Aに一体に形成されている。ケース6bは、有底筒状に形成され、モータ26を支持するモータ収容部と、直動機構25を支持する直動機構収容部が設けられている。前記モータ収容部には、モータ26をケース内所定位置に支持する嵌合孔が形成されている。前記直動機構収容部には、直動機構25をケース内所定位置に支持する嵌合孔、および、出力ロッド25aの進退を許す貫通孔等が形成されている。
<Other mechanical configurations>
In FIG. 2, the case 6b is integrally formed with the unit support member main body 3A as a part of the unit support member 3. As shown in FIG. The case 6b is formed in a cylindrical shape with a bottom, and is provided with a motor accommodating portion that supports the motor 26 and a linear motion mechanism accommodating portion that supports the linear motion mechanism 25 . A fitting hole for supporting the motor 26 at a predetermined position inside the case is formed in the motor accommodating portion. A fitting hole for supporting the linear motion mechanism 25 at a predetermined position in the case, a through hole for allowing the forward and backward movement of the output rod 25a, and the like are formed in the linear motion mechanism accommodating portion.

図3に示すように、ユニット支持部材本体3Aは、前記ケース6b、ショックアブソーバの取り付け部となるショックアブソーバ取り付け部6c、およびステアリング装置11(図2)の結合部となるステアリング装置結合部6dを有する。これらショックアブソーバ取り付け部6cおよびステアリング装置結合部6dも、ユニット支持部材本体3Aに一体に形成されている。ユニット支持部材本体3Aの外表面部における上部に、ショックアブソーバ取り付け部6cが突出するように形成されている。ユニット支持部材本体3Aの外表面部における側面部には、ステアリング装置結合部6dが突出するように形成されている。 As shown in FIG. 3, the unit support member main body 3A includes the case 6b, a shock absorber mounting portion 6c that serves as a shock absorber mounting portion, and a steering device connecting portion 6d that serves as a connecting portion for the steering device 11 (FIG. 2). have. The shock absorber attachment portion 6c and the steering device coupling portion 6d are also formed integrally with the unit support member main body 3A. A shock absorber attachment portion 6c is formed so as to protrude from the upper portion of the outer surface portion of the unit support member main body 3A. A steering device coupling portion 6d is formed so as to protrude from the side portion of the outer surface portion of the unit support member main body 3A.

<操舵システムについて>
図3に示すように、この操舵システムは、第1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。
<About the steering system>
As shown in FIG. 3, this steering system includes the hub unit 1 with steering function according to the first embodiment, and a control device 29 that controls the steering actuator 5 of this hub unit 1 with steering function. The control device 29 has a steering control section 30 and an actuator drive control section 31 .

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。
上位制御部32は操舵制御部30の上位の制御手段であり、この上位制御部32として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニット(Vehicle Control Unit, 略称VCU)が適用される。
The steering control section 30 outputs a current command signal according to the auxiliary steering angle command signal (steering angle command signal) given from the host control section 32 .
The host controller 32 is a host controller of the steering controller 30. As the host controller 32, for example, an electric control unit (vehicle control unit, abbreviated as VCU) that controls the entire vehicle is applied.

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モータ26に出力して操舵用アクチュエータ5の出力ロッド25aの進退位置を駆動制御し、転舵軸心A(図1参照)回りのハブユニット本体2の転舵角度を制御する。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。
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。
また、アクチュエータ駆動制御部31は、前記位置センサ44(図7参照)により検出される出力ロッド25aの進退位置の進退位置を用いてフィードバック制御を行う。
The actuator drive control unit 31 outputs to the motor 26 a current corresponding to the current command signal input from the steering control unit 30 to drive and control the forward/backward position of the output rod 25a of the steering actuator 5. (See FIG. 1) It controls the steering angle of the surrounding hub unit main body 2 . As a result, the angle of the wheels can be slightly changed in addition to the steering by the steering wheel operation of the driver. Even when driving in a straight line, the amount of toe angle can be adjusted according to each situation.
The actuator drive control unit 31 configures, for example, a half-bridge circuit using switch elements (not shown), and performs PWM control for determining the voltage applied to the motor according to the ON-OFF duty ratio of the switch elements.
Further, the actuator drive control section 31 performs feedback control using the advancing/retreating position of the output rod 25a detected by the position sensor 44 (see FIG. 7).

操舵システムは、運転者のハンドル操作に代えて、図示外の自動運転装置、運転支援装置の指令等によって操舵用アクチュエータ5,5を動作させてもよい。 The steering system may operate the steering actuators 5, 5 according to a command from an automatic driving device or a driving support device (not shown) instead of the steering wheel operation by the driver.

<非操舵輪への適用について>
操舵機能付ハブユニット1は、非操舵輪に対して用いてもよい。例えば、図9に示すように、前輪操舵の車両において、後輪9Rを支持する懸架装置12Rの車輪用軸受設置部となる足回りフレーム部品6Rに設定し、後輪操舵に用いてもよい。
その他図10に示すように、操舵機能付ハブユニット1を、操舵輪である左右の前輪9F,9Fおよび非操舵輪である左右の後輪9R,9Rにそれぞれ用いてもよい。
<About application to non-steering wheels>
The hub unit 1 with steering function may be used for non-steering wheels. For example, as shown in FIG. 9, in a vehicle with front-wheel steering, it may be set in a suspension frame component 6R serving as a wheel bearing installation portion of a suspension device 12R that supports a rear wheel 9R, and used for rear-wheel steering.
Alternatively, as shown in FIG. 10, the hub unit 1 with steering function 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.

<作用効果>
上記構成の操舵機能付ハブユニット1によれば、通常の操舵を行うステアリング装置11(図8参照)のキングピン軸とは異なる転舵軸心Aを持ち、ハブベアリング15を有するハブユニット本体2が前記転舵軸心A回りに上下両端部で回転可能に保持されている。また、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によって、ハブユニット本体2を転舵軸心Aを中心として回転作動させることが可能である。これによって、簡単な構造でハブユニット本体2に取り付けられた車輪9のトー角度を走行中に自由に変更することができる。
<Effect>
According to the hub unit 1 with a steering function configured as described above, the hub unit main body 2 having the hub bearing 15 and having the steering axis A different from the kingpin axis of the steering device 11 (see FIG. 8) that performs normal steering. It is held rotatably around the steered axis A at both upper and lower ends. Further, it is possible to rotate the hub unit main body 2 about the steering axis A by the steering actuator 5 arranged in the hub unit 1 . As a result, the toe angle of the wheels 9 attached to the hub unit body 2 can be freely changed during running with a simple structure.

車両の走行条件に応じ、左右の車輪9,9(9F,9F)を独立して角度を任意に変更することができるため、適切にタイヤ角度を補正転舵することで、車両10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。また、適切な車輪角度を設定することで燃費を改善することも可能となる。
具体例を挙げると、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自由に変更することができるため、車両10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、左右の操舵輪の転舵角度を適切に変えることで、旋回走行における車両10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。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、低速時にはタイヤをまっすぐに向け抵抗を小さくし燃費を悪化させることなく、高速時にはタイヤ角度をトーインとし走行安定性を確保するなど調整が可能である。
Since the angles of the left and right wheels 9, 9 (9F, 9F) can be independently and arbitrarily changed according to the running conditions of the vehicle, the motion performance of the vehicle 10 can be improved by appropriately correcting the tire angle. and enable stable and safe driving. In addition, it is also possible to improve fuel efficiency by setting an appropriate wheel angle.
As a specific example, the steering geometry can be changed during running, such as using parallel geometry for high-speed cornering and Ackermann geometry for low-speed cornering. Since the wheel angle can be freely changed during running in this manner, the motion performance of the vehicle 10 can be improved, and the vehicle can run stably and safely. Furthermore, by appropriately changing the steering angle of the left and right steered wheels, the turning radius of the vehicle 10 during turning can be reduced, and the tight turning performance can be improved. Even when driving in a straight line, by adjusting the amount of toe angle according to each situation, the tire angle is toe-in at high speeds to improve driving stability without deteriorating fuel efficiency by directing the tires straight at low speeds and reducing resistance. It is possible to make adjustments such as securing

上記の制御を精度良く行うには、タイヤの角度をより正確に把握することが必要であり、そのためには、できる限りタイヤ側の構成部品の動作量を把握する必要がある。この実施形態では、車輪9の角度を適切に管理するために、または、指令値通りに動作しているかを確認するために、台形ねじの直動機構25の出力ロッド25aの移動量を位置センサ44によってセンシングするとともに、位置センサ44を直動機構25の出力ロッド25aの中空部25aaに配置している。
このように直線方向の移動量または進退位置を検出する位置センサ44を用いるため、モータ回転位置を検出する回転センサと異なり、直動機構25の遊びによる誤差を伴わずに直接に検出できて、精度良く検出することができる。また、アブソリュート式の回転センサに比べ、コンパクトな構成で絶対位置を検出することができる。しかも、位置センサ44は直動機構25の出力ロッド25aの中空部25aaに配置しているため、出力ロッド25aの中空部25aaを効果的に利用し、別途に設置場所を要することなく位置センサ44が設置でき、操舵機能付ハブユニット1を小型化することができる。
In order to perform the above control with high accuracy, it is necessary to grasp the angle of the tire more accurately, and for that purpose, it is necessary to grasp the amount of movement of the component parts on the tire side as much as possible. In this embodiment, in order to appropriately manage the angle of the wheels 9 or to check whether the operation is performed according to the command value, the displacement of the output rod 25a of the trapezoidal screw direct-acting mechanism 25 is detected by a position sensor. 44 , and the position sensor 44 is arranged in the hollow portion 25 aa of the output rod 25 a of the linear motion mechanism 25 .
Since the position sensor 44 is used to detect the amount of movement in the linear direction or the forward/backward position in this way, unlike the rotation sensor that detects the rotational position of the motor, direct detection is possible without an error due to the play of the linear motion mechanism 25. It can be detected with high accuracy. In addition, the absolute position can be detected with a compact configuration compared to an absolute type rotation sensor. Moreover, since the position sensor 44 is arranged in the hollow portion 25aa of the output rod 25a of the linear motion mechanism 25, the hollow portion 25aa of the output rod 25a is effectively used, and the position sensor 44 can be operated without requiring a separate installation place. can be installed, and the hub unit 1 with a steering function can be miniaturized.

また、この操舵機能付ハブユニット1を備えた操舵システムによると、運転者はハンドル11aによって車輪9の舵角を操作するが、車両10の上位制御部32では車両10の状況に合わせて左右輪の補助転舵角の指令信号を出力し、操舵制御部30は入力された(舵角指令信号)に応じて電流指令信号を出力する。電流指令信号を受けたアクチュエータ駆動制御部31は、指令信号に応じてモータ駆動電流を左右の操舵用アクチュエータ5のモータに出力することにより、ユニット支持部材3に対するハブベアリング15を有するハブユニット本体2の角度を微小に変化させる。これにより、運動性能および燃費向上を図ることができる。 In addition, according to the steering system provided with this hub unit 1 with a steering function, the driver operates the steering angle of the wheels 9 with the steering wheel 11a, but the host controller 32 of the vehicle 10 adjusts the steering angle of the left and right wheels according to the situation of the vehicle 10. , and the steering control unit 30 outputs a current command signal according to the input (steering angle command signal). Upon receiving the current command signal, the actuator drive control section 31 outputs a motor drive current to the motors of the left and right steering actuators 5 according to the command signal, thereby causing the hub unit main body 2 having the hub bearing 15 for the unit support member 3 to move. change the angle of As a result, it is possible to improve exercise performance and fuel efficiency.

なお、図示はしないが位置センサを図7のように後方から入れるのではなく、出力ロッド25aに軸方向に延びるスリットを設けることで、位置センサ44を横方向から取り付けてもよい。この場合、位置センサ44を取り付けた基板は片持ちではなく、両持ちで固定できるため、振動など外乱が多き場合でも安定してセンシングすることが可能となる。 Although not shown, the position sensor 44 may be attached laterally by providing a slit extending in the axial direction in the output rod 25a instead of inserting the position sensor from the rear as shown in FIG. In this case, the board on which the position sensor 44 is attached can be fixed not in a cantilever but in a double-supported position, so that stable sensing is possible even when there are many disturbances such as vibrations.

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、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated based on embodiment, embodiment disclosed here is an illustration and is not restrictive at all points. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.

2…ハブユニット本体、3…ユニット支持部材、5…操舵用アクチュエータ、6…ナックル(足回りフレーム部品)、9…車輪、12,12R…懸架装置、15…ハブベアリング、16a…円環部、16b…転舵軸部(転舵中心部)、25…直動機構、25a…出力ロッド、25aa…中空部、44…位置センサ、45…センサ取り付け部材
2 Hub unit main body 3 Unit support member 5 Steering actuator 6 Knuckle (suspension frame part) 9 Wheel 12, 12R Suspension device 15 Hub bearing 16a Annular portion 16b... Steering shaft portion (steering center part), 25... Linear motion mechanism, 25a... Output rod, 25aa... Hollow part, 44... Position sensor, 45... Sensor mounting member

Claims (4)

車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、
懸架装置の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と、
前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転駆動させる操舵用アクチュエータと、を備え、
前記操舵用アクチュエータは、出力ロッドが進退する直動機構とを有し、
前記直動機構の前記出力ロッドの中空部内に、前記出力ロッドの移動量または進退位置を検出する位置センサが配置され、前記位置センサが磁気センサであり、前記出力ロッドにセンサターゲットとなる磁石が固定され、前記位置センサは、前記ユニット支持部材に固定されて前記出力ロッドの前記進退運動により前記中空部内で相対的に進退するセンサ支持部材に取付けられた操舵機能付ハブユニット。
a hub unit body having a hub bearing that supports a wheel;
a unit support member provided on a suspension frame part of a suspension system for supporting the hub unit body rotatably around a steering shaft extending in the vertical direction;
a steering actuator that rotationally drives the hub unit body about the turning axis;
The steering actuator has a linear motion mechanism in which the output rod advances and retreats,
A position sensor is arranged in the hollow portion of the output rod of the linear motion mechanism to detect the amount of movement or the forward/backward position of the output rod, the position sensor is a magnetic sensor, and the output rod is a magnet serving as a sensor target. is fixed, and the position sensor is fixed to the unit support member and attached to the sensor support member that moves relatively forward and backward in the hollow portion by the forward and backward movement of the output rod.
請求項1に記載の操舵機能付ハブユニットと、制御装置とを備え、前記制御装置は、上位制御部の指令信号を受け、前記直動機構の駆動源となるモータに対する電流指令信号を出力する操舵制御部、および前記電流指令信号に応じた電流を出力して前記モータに印加し前記操舵用アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動制御部を有する操舵システム。 A hub unit with a steering function according to claim 1 and a control device, wherein the control device receives a command signal from a host control unit and outputs a current command signal to a motor that is a driving source of the linear motion mechanism. A steering system comprising: a steering control section; and an actuator drive control section that outputs a current corresponding to the current command signal and applies it to the motor to drive the steering actuator. 請求項1に記載の操舵機能付ハブユニット、または請求項2に記載の操舵システムを備え、前記操舵機能付ハブユニットを、左右の前輪に装備した車両。 3. A vehicle comprising the hub unit with steering function according to claim 1 or the steering system according to claim 2 , wherein the hub unit with steering function is mounted on left and right front wheels. 請求項1に記載の操舵機能付ハブユニット、または請求項2に記載の操舵システムを備え、前記操舵機能付ハブユニットを、左右の後輪に装備した車両。 3. A vehicle comprising the hub unit with steering function according to claim 1 or the steering system according to claim 2 , wherein the hub unit with steering function is mounted on left and right rear wheels.
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