CN110709268A - 带有发电机的车轮用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种带有发电机的车轮用轴承装置，其可使结构简化，谋求成本的降低，并且防止电腐蚀。带有发电机的车轮用轴承装置(1)具有车轮用轴承(2)与发电机(3)。发电机(3)为具有安装于固定圈(4)上的定子(18)与安装于旋转圈(5)上的电动机转子(19)的发电机(3)，并且是定子(18)位于车轮用轴承(2)的外周，电动机转子(19)位于定子(18)的径向外方的外转子型。该带有发电机的车轮用轴承装置(1)还具有使固定圈(4)和旋转圈(5)通电的至少1个通电机构(26)。

Description

带有发电机的车轮用轴承装置
相关申请
本申请要求申请日为2017年6月8日、申请号为JP特愿2017－113246的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及带有发电机的车轮用轴承装置，本发明涉及可简化结构，谋求成本的降低，并且防止电腐蚀的技术。
背景技术
人们提出有以内转子型的电动机为驱动源的车轮驱动装置(专利文献1)。在该车轮驱动装置中，为了使转子和定子电连通，通过将与定子电连接的圆锥面或球面的接触体按压于转子上，防止车轮用轴承的滚动轴承部的电腐蚀。
人们将过去的内轮电动机系统视为行驶的主驱动源采用内轮电动机的设计。另一方面，人们提出下述的方案，其中，虽然不属于内轮电动机，但是，引擎汽车的行驶的辅助驱动源采用电动机。
作为辅助动力系统，人们提出按照下述方式构成的方案，该方式为：装载于车辆上的电动发电机可仅仅在不是通过主动力系统而驱动的后轮之间传递动力，电源装置仅仅向电动发电机供给驱动电力，并且仅仅积蓄来自电动发电机的再生电力(比如，专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特许第5402619号公报
专利文献2：JP特开2016－25789号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中，限于以内转子型的电动机为驱动源的车轮驱动装置，防止电腐蚀。在上述内转子型的电动机中，由于力矩发生位置位于内径侧，故其效率比外转子型差。另外，在专利文献1的车轮驱动装置中，由于必须要求减速器等，故结构部件多，制造成本高。
在专利文献2的方案中，形成电池与电动发电机连接，上述电动发电机经由离合器、动力分配机构、驱动轴，将动力传递给从动轮(轮胎)的机构。由此，通过装载辅助动力系统，形成与四轮驱动车等同的部件结构，结构复杂，并且车辆重量也增加。
在具有电动发电机的车轮用轴承装置中，在于车辆行驶时，上述电动发电机作为驱动电动机而动作的场合，以及于车辆制动时，作为再生制动器而动作的场合的相应的场合，在定子中产生电压。在因接线膜剥离，产生短路等的理由，在轴承内外圈上产生电位差，通过滚动体而进行通电的场合，在滚动体与轨道面之间产生火花。通过该火花，滚动体和轨道面熔融，另外，产生地形或波板状的电腐蚀。如果产生电腐蚀，则构成从轴承产生异常声音或轴承的短寿命的原因。
本发明的目的在于提供一种带有发电机的车轮用轴承装置，其可简化结构，谋求成本的降低，并且可防止电腐蚀。
用于解决课题的技术方案
本发明的带有发电机的车轮用轴承装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承包括固定圈与旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体而自由旋转地支承于上述固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
外转子型的发电机，该发电机包括定子和电动机转子(发电机的转子)，该定子安装于上述固定圈上，该电动机转子安装于上述旋转圈上，该定子位于上述车轮用轴承的外周上，上述电动机转子(发电机的转子)位于上述定子的径向外方；
至少1个通电机构，该通电机构对上述固定圈和上述旋转圈进行通电。
按照该方案，由于电动机转子为安装于车轮用轴承的旋转圈上的直接驱动型，发电机的结构简单，空间节省，车辆的重量的增加也受到抑制。由于发电机的结构简单，故谋求成本的降低。由于抑制车辆重量的增加，谋求耗油量的降低。由于发电机为电动机转子位于定子的径向外方的外转子型，故力矩发生位置位于外径侧，与内转子型相比较，发电效率良好。特别是，由于包括使固定圈和旋转圈通电的通电机构，故可防止消除电动机转子和定子之间的电位差，通过滚动体，电流在旋转圈和固定圈之间流动的情况。由此，可防止轴承功能的电腐蚀造成的异常。可通过防止电腐蚀，防止滚动体和轨道面的异常，可期待轴承的寿命的延长。
本发明的带有发电机的车轮用轴承装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承包括固定圈与旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体而自由旋转地支承于上述固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
外转子型的电动发电机，该电动发电机包括定子和电动机转子，该定子安装于上述固定圈上，该电动机转子安装于上述旋转圈上，该定子位于上述车轮用轴承的外周上，上述电动机转子位于上述定子的径向外方；
至少1个通电机构，该至少1个通电机构对上述固定圈和上述旋转圈进行通电。
该至少1个通电机构的第1通电机构也可为导电性环，该导电性环固定于上述固定圈和上述旋转圈中的任意一者的轨道圈的周面上，该导电性环的一部分抵接于上述固定圈和上述旋转圈的另一轨道圈上。在此场合，可利用已有的车轮用轴承的轨道圈的周面容易设置导电性环。
上述至少1个通电机构的第2通电机构也可为外侧密封部件，该外侧密封部件由具有导电性的材料构成，将上述固定圈和上述旋转圈之间的外侧端密封。在此场合，由于外侧密封部件兼作密封上述外侧端的功能以及作为通电机构的功能，故谋求部件的数量的降低，使结构简化，谋求成本的降低。
上述至少1个通电机构的第3通电机构还可为内侧密封部件，该内侧密封部件由具有导电性的材料构成，将上述固定圈和上述旋转圈之间的内侧端密封。在此场合，由于内侧密封部件兼作密封上述内侧端的功能以及作为通电机构的功能，故谋求部件的数量的降低，使结构简化，谋求成本的降低。
上述至少1个通电机构的第4通电机构还可为覆盖部件，该覆盖部件覆盖上述固定圈的内侧端，具有导电性，该覆盖部件与上述旋转圈的旋转轴中心接触。在此场合，可不受到车轮用轴承的周速的影响，使覆盖部件与旋转圈接触。由此，可谋求车轮用轴承的转矩的降低，可提高车辆的每公升燃料的行驶公里数或单位电量的行驶公里数。
上述至少1个通电机构的第5通电机构也可为导电性润滑脂，该导电性润滑脂密封于上述车轮用轴承内部的内部。在此场合，不增加新的结构部件，获得防止电腐蚀的效果。
本发明的另一方案的带有发电机的车轮用轴承装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承包括固定圈与旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体而自由旋转地支承于上述固定圈上，在该轮毂法兰上，安装车辆的车轮和制动转子；
外转子型的发电机，该发电机包括定子和电动机转子(发电机的转子)，该定子安装于上述固定圈上，该电动机转子安装于上述旋转圈上，该定子位于上述车轮用轴承的外周上，上述电动机转子(发电机的转子)位于上述定子的径向外方；
至少1个导电体，该导电体设置于上述固定圈和上述旋转圈之间，对上述固定圈和上述旋转圈进行通电。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为本发明的第1实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的剖视图；
图2为图1的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构的放大剖视图；
图3为本发明的第2实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构的放大剖视图；
图4为本发明的第3实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构的放大剖视图；
图5A为本发明的第4实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构的放大剖视图；
图5B为图5A的通电机构的主视图；
图5C为图5B的通电机构的第1变形形式的主视图；
图5D为图5B的通电机构的第2变形形式的主视图；
图6为本发明的第5实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构的放大剖视图；
图7为本发明的第6实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的剖视图；
图8为本发明的第7实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的剖视图；
图9为表示采用第1～第7实施方式中的任何一个的带有发电机的车轮用轴承装置的车辆用系统的构思方案的方框图；
图10为作为装载有图9的车辆用系统的车辆的一个例子的电源系统图；
图11为独立于图9的车辆系统的车辆用系统的构思的说明图。
具体实施方式
参照图1和图2，对本发明的第1实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置进行说明。像图1所示的那样，该带有发电机的车轮用轴承装置1包括车轮用轴承2与发电机3。
<车轮用轴承2>
车轮用轴承2包括作为旋转圈的外圈4、多排的滚动体6与作为旋转圈的内圈5。在外圈4上，经由多排的滚动体6，内圈5自由旋转地被支承。在内外圈5、4之间的轴承空间中，密封有润滑脂。内圈5在突出于外圈4的轴向的外侧的部位，具有轮毂法兰7。外圈4在作为与轮毂法兰7相反的一侧(内侧)的端部的车身安装面4a上，通过螺栓9而安装于转向节等的底盘系统支架部件8，支承车身的重量。另外，在本说明书中，将在带有发电机的车轮用轴承装置1装载于车辆上的状态，靠近车辆的车宽度方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车辆的车宽度方向的中间的一侧称为内侧。
在轮毂法兰7的外侧的侧面上，车轮的轮圈(在图中没有示出)与制动转子12和外壳底部11(后述)在于轴向重合的状态，通过轮毂螺栓13而安装。在上述轮圈的外周上安装轮胎。
<制动器17>
制动器17为摩擦制动器，该摩擦制动器包括盘式的制动转子12与图示之外的制动钳。制动转子12包括平板状部12a与外周部12b。平板状部12a为经由上述外壳底部11而重合于轮毂法兰7上的环状，并且平板状的部件。外周部12b从平板状部12a向外圈4的外周侧而延伸。外周部12b包括圆筒状部12ba和平板部12bb，该圆筒状部12ba从平板状部12a的外周缘部呈圆筒状而延伸到内侧，该平板部12bb从该圆筒状部12ba的内侧端呈平板状而延伸到外径侧。
上述制动钳包括摩擦垫(在图中没有示出)，该摩擦垫夹持制动转子12的平板部12bb。上述制动钳安装于底盘系统支架部件8上。上述制动钳也可为液压式和机械式中的任意者。也可代替它们而为电动机。
<发电机3>
本例子的发电机3为行驶辅助用的电动发电机，该电动发电机通过车辆的旋转进行发电，通过供电，由此可对车轮进行旋转驱动。发电机3包括电动机外壳15、定子18和电动机转子19，该电动机外壳15安装于内圈5的轮毂法兰7上，该定子18安装于外圈4的外周面上，该电动机转子19由电动机外壳15所覆盖。发电机3为外转子电动机，在该外转子电动机中，电动机转子19位于定子18的径向外方。图示的例子的发电机3为外转子型的IPM(Interior Permanent Magnet，内置式永磁)同步电动机(或IPMSM(Interior PermanentMagnet Synchronous Motor，内置式永磁同步电动机)与标记)，但是，也可为外转子型的SPM(Surface Permanent Magnet，表贴式永磁)同步电动机(或SPMSM(Surface PermanentMagnet Synchronous Motor，表贴式永磁同步电动机)与标记)。在同步电动机中，可采用作为定子18的卷线形式的分布卷、集中卷的各形式。
电动机外壳15由带底圆筒状的外壳本体16构成，外壳本体16包括外壳底部11与外壳圆筒状部25。该外壳底部11与外壳圆筒状部25成一体地形成。外壳底部11为平板状并且呈环状的部件，该部件夹持于制动转子12的平板状部12a与轮毂法兰7之间。从该外壳底部11的外周缘部向内侧，外壳圆筒状部25呈圆筒状而延伸。
外壳圆筒状部25中的内侧的开口端通过后述的发电机用密封部件27而覆盖。在外壳圆筒状部25的内周面上，设置外侧的小直径部25a、台阶部25b与内侧的大直径部25c。
定子18包括磁芯18a与线圈18b，该线圈18b卷绕于该磁芯18a的各齿上。在外圈4中的外侧的外周面上，设置在径向外方延伸的法兰部。在该法兰部上，抵接磁芯18a的外侧端，由此，相对外圈4，定子18在周向进行定位。电动机转子19包括图示之外的磁性体与内置于该磁性体中的图示之外的永久磁铁。电动机转子19通过粘接等的方式设置于外壳圆筒状部25中的内周面中的大直径部25c上。通过电动机转子19的外侧端与外壳圆筒状部25的台阶部25b的抵接，相对电动机外壳15，电动机转子19在轴向进行定位。
该带有发电机的车轮用轴承装置1包括发电机用密封部件27、内侧密封部件28与外侧密封部件29。发电机用密封部件27将电动机外壳15的开口端与车轮用轴承2的外周之间的内侧端密封。该发电机用密封部件27在径向与外圈4的外周面滑接。内侧密封部件28为将外圈4和内圈5之间的内侧端密封的接触式的密封部件。内侧密封部件28防止内外圈5、4之间的环状空间的内侧的开口端部处的相对轴承内部的润滑脂的流出，并且防止水等从外部而侵入的情况。
像图2所示的那样，外侧密封部件29比如为接触式，其将外圈4和内圈5之间的外侧端密封。外侧密封部件29防止内外圈5、4之间的环状空间的外侧的开口端部处的相对轴承内部的润滑脂的流出，并且防止水等从外部而侵入的情况。
<通电机构26>
该带有发电机的车轮用轴承装置1包括通电机构26，该通电机构26提高外圈4和内圈5的通电性。本例子的通电机构26由通电电刷Br构成。该通电电刷Br在内外圈5、4之间的环状空间的外侧的开口端部的全周的范围内设置多个。另外，通电机构26在外侧密封部件29的外侧，并且设置于外圈4的肩部的内周面上。但是，通电电刷Br也可设置于外侧密封部件29的内侧。
通电电刷Br从外圈4的内周面延伸到径向内方，其前端与内圈5的外周面抵接。另外，通电电刷Br为从内圈5的外周面呈辐射状而延伸到径向外方，其前端与外圈4的肩部的内周面抵接的结构。
通电电刷Br也可由比如碳制的所谓的碳刷、包含碳的树脂材料或橡胶材料、或铜线那样的具有导电性的金属线等构成。如果采用上述树脂材料或橡胶材料，则可在不损伤相对面等的情况下，连续地确保通电性。
按照以上描述的第1实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置1，由于发电机3的电动机转子19为安装于作为车轮用轴承2的旋转圈的内圈5上的直接驱动式，故发电机3的结构简单，空间节省，还抑制车辆重量的增加。由于发电机3的结构简单，由此故谋求成本的降低。由于抑制车辆重量的增加，故谋求润滑脂的降低。发电机3为电动机转子19位于定子18的径向外方的外转子电动机，故力矩发生位置为外径侧，与内转子型相比较，发电效率良好。
特别是，由于发电机3包括通电机构26，该通电机构26由通电电刷Br构成，其提高外圈4和内圈5之间的通电性，故可防止消除电动机转子19和定子18之间的相位差，通过滚动体6，在内圈5和外圈4之间，电流流动的情况。由此，可防止轴承功能的电腐蚀造成的异常。通过防止电腐蚀，可防止滚动体6和内外圈5、4的轨道面的异常，可期待轴承的寿命的延长。
<其它的实施方式>
在下面的说明中，针对对应于通过各实施方式而在先描述的事项的部分采用同一标号，省略重复的说明。在仅仅说明方案的一部分的场合，方案的其它的部分只要没有特别记载，与在先说明的形式相同。由同一结构实现相同的作用效果。不仅包括在实施的各方式中具体描述的部分的组合，而且如果特别是对组合不产生妨碍，则也可部分地将实施方式之间进行组合。
像图3所示的那样，在第2实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构26A中，还可通过具有导电性的材料，构成外侧密封部件29。即，外侧密封部件29包括由钢材构成的导电性的芯铁29a与固定于该芯铁29a上的导电性的弹性部件29b。芯铁29a包括圆筒部29aa与立板部29ab，该立板部29ab从该圆筒部29aa的外侧的端部延伸到径向内方。圆筒部29aa通过压紧嵌入而压配合于外圈4的肩部的内周面上。
弹性部件29b由比如导电性橡胶件构成。该导电性橡胶件最好为体积固有电阻值小于等于30×103Ω·cm的类型。弹性部件29b包括固定于芯铁29a上的密封本体29ba与从该密封本体29ba而延伸的多个唇部29bb、29bc、29bd。该密封本体29ba和多个(在图示的例子中，为3个)唇部29bb、29bc、29bd一体地成形。位于最靠近内侧的唇部29bb伴随朝向径向内方的进行，向内侧倾斜而延伸，其前端与内圈5的外周的轮毂法兰7的附近在径向接触。其它的2个唇部29bc、29bd分别伴随朝向径向外方的进行，向外侧倾斜而延伸，其前端与轮毂法兰7的附近在径向接触。
按照该方案，由于外侧密封部件29兼具将内外圈5、4之间的环状空间的外侧的开口端部密封的功能、以及作为通电机构26A的功能，故与前述的实施方式相比较，谋求部件数量的减少，简化结构，谋求成本的降低。
像图4所示的那样，在第3实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构26B中，也可通过具有导电性的材料，构成内侧密封部件28。在此场合，外侧密封部件29(图3)既可为通过具有导电性的材料构成，也可通过没有导电性的材料构成。具体来说，在由没有导电性的材料构成的外侧密封部件的场合，弹性部件29(图3)由比如天然橡胶、丁二烯橡胶、腈橡胶等的弹性材料构成。
上述内侧密封部件28包括环状的密封板31和环状的密封部件32，该环状的密封板31和环状的密封部件32分别安装于内圈5和外圈4上，相互面对。密封板31由具有导电性的钢材构成。该密封板31的截面呈L形，其包括圆筒部31a和立板部31b，该圆筒部31a嵌合于内圈5的外周面上，该立板部31b从该圆筒部31a的内侧的端部而立起。
环状密封部件32包括由导电性的钢材构成的芯铁33与固定于该芯铁33上的导电性的弹性体34。芯铁33包括圆筒部与立板部，该圆筒部嵌合于外圈4的内周面，该立板部从该圆筒部的外侧的端部而降低，芯铁33呈在轴向而与上述密封板31面对的截面为倒L的形状。弹性体34由比如导电性橡胶件构成。该导电性橡胶件最好为体积固有电阻值小于等于30×103Ω·cm的类型。弹性体34以覆盖芯铁33的内侧的方式设置，包括2个侧唇34a、34a与一个径向唇34b。
两个侧唇部34a、34a相互在芯铁33的径向的内外并列而设置，从芯铁33的立板部向倾斜外侧而延伸，其前端分别与密封板31的立板部31b接触。这些侧唇34a、34a防止水等从外部侵入的情况。径向唇34b用于防止润滑脂的泄漏，从芯铁33的立板部的前端向倾斜内径侧而延伸，其前端与密封板31的圆筒部31a接触。
按照该方案，可通过具有作为通电机构26B的功能的内侧密封部件28，防止轴承功能的电腐蚀造成的异常。通过防止电腐蚀，可防止滚动体6和内外圈5、4的轨道面的异常，可使轴承的寿命可延长。另外，由于内侧密封部件28兼有将内外圈5、4之间的环状空间的内侧的开口端部密封的功能以及作为通电机构26B的功能，故谋求部件数量的减少，简化结构，谋求成本的降低。
像图5A和图5B分别所示的那样，作为第4实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构26C，也可代替由前述的具有导电性的材料形成的外侧密封部件，采用导电性环Ra。在外圈4的肩部的内周面上形成环状槽，在该环状槽中，嵌入而固定导电性环Ra的外周缘部，导电性环Ra的内周缘部与内圈5的外周面抵接。导电性环Ra由比如包含碳的树脂材料或橡胶材料形成。在采用这样的树脂材料或橡胶材料的场合，由于不损伤相对面(在本例子中，为内圈5的外周面)，连续地确保通电性，故最好采用该方式。也可将导电性环Ra的内周缘部固定于内圈5的外周面上，使导电性环的外周缘部与外圈4的内周面抵接。也可与没有导电性的外侧密封部件一起地，采用导电性环Ra，虽然关于这一点在图中没有示出。
像图5C和图5D分别所示的那样，第4实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构26C(图5B)的第1和第2变形形态的通电机构26D、26E也可由通电电刷Br构成。通电电刷Br也可在内外圈5、4之间的环状空间的外侧的开口端部的全周的范围内，按照多个而设置(图5C)。还可代替之，按照圆周方向的规定间隔而设置(图5D)。通电电刷Br从内圈5的外周面向径向外方而呈辐射状而延伸，其前端与外圈4的内周面抵接。反之，也可形成下述的方案，其中，通电电刷Br从外圈4的内周面向径向内方而延伸，其前端与内圈5的外周面抵接。
按照图5C和图5D的方案，与适用导电性环等相比较，可谋求车轮用轴承的转矩的降低，可提高车轮的每公升的燃料费的行驶公里数或单位电量的行驶公里数。按照图5D的方案，与在全周的范围内时的通电电刷Br(图5C)相比较，可减少通电电刷Br的量，谋求转矩的降低和成本的减少。
也可像图6所示的那样，形成下述的方案，其中，第5实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电电刷Br从外圈4的外侧的端面而向轴向延伸，其前端与轮毂法兰7的内侧的端面抵接。该通电电刷Br既可在全周的范围内设置多个，也可代替它们而在圆周方向以规定间隔而设置。另外，还可为下述的方案，其中，通电电刷Br从轮毂法兰7的内侧的端面而向轴向延伸，其前端与外圈4的外侧的端面抵接。
按照图6的方案，与适用通电性环等的场合相比较，可谋求车轮用轴承的转矩的降低，可提高车辆的每公升的燃料费的行驶公里数或单位电量的行驶公里数。
像图7所示的那样，第6实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构26F为覆盖外圈4的内侧端的具有导电性的覆盖部件Cp，该覆盖部件Cp也可为与内圈5的旋转轴中心L1接触的结构。覆盖部件Cp防止水和异物等从内侧而侵入的情况。该覆盖部件Cp通过固定于外圈4上的圆筒部Cpa与覆盖该圆筒部Cpa的内侧端的底面部Cpb，呈截面为凹状的带底圆筒形状。在覆盖部件Cp中的底面部Cpb的内侧面的中心部与内圈5的内侧端的旋转轴中心部之间，安装向轴向延伸的通电电刷Br。此外，也可使底面部Cpb的内侧面的中心部、内圈5的内侧端的旋转轴中心部直接地接触。还可形成下述的方案，其中，设置覆盖部件Cp中的从底面部Cpb而突出的板簧状的部件(在图中没有示出)，相对内圈5的旋转轴中心部，对上述板簧状的部件进行加压。
按照包括具有导电性的覆盖部件Cp的方案，可不受到车轮用轴2的周速的影响，而使覆盖部件Cp与内圈5接触。通过该覆盖部件Cp可防止电腐蚀，并且可谋求车轮用轴2的转矩的降低，可提高车辆的每公升的燃料费的行驶公里数或单位电量的行驶公里数。在设置上述板簧状的部件的场合，可相对内圈5的旋转轴中心部，使上述板簧状的部件稳定而实现接触。
像图8所示的那样，第7实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置的通电机构也可为密封于车轮用轴承内部的导电性润滑脂Gr。对于用于导电性润滑脂Gr的基油，没有特别的限制，可采用周知的润滑油的一种或将其中的两种混合而使用，比如，列举有矿物油、合成碳化氢油、酯油、醚油、二醇系油或烷基环戊烷系油等。这样的基油的优选的粘度(40℃)在10～200mm2/s的范围内。在小于上述范围的低粘度的基油的场合，蒸发量多，寿命短，不耐用。在超过上述范围的高粘度的基油的场合，车轮用轴承的转矩大，不耐用。由于这样的理由，更加优选的基油的粘度范围为10～100mm2/s，进一步优选的范围为20～100mm2/s。
对于在这样的基油中配合的增稠剂，没有特别的限制，可采用金属肥皂，但是，作为增稠剂，最好采用碳黑，以便充分地提高导电性。
在润滑脂中为了提供所需要的导电性而添加的导电性碳最好为粒径在
Figure BDA0002304156350000151
的类型，最好采用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的吸油量在50～300ml/100g的导电性碳。为了提高导电性润滑脂的导电性，最好添加尽可能多的导电性碳。
另外，对于粒径为小于规定粒径的粒径，吸油性大于规定值的导电性碳，增稠性高，即，在轴承内部承受剪切时容易提高增稠剂，凝聚的润滑脂难以在滚动面上扩展，难以获得所希望的导电性。
由于这样的倾向，特别优选的导电性碳为粒径在
Figure BDA0002304156350000162
邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的吸油量在50～200ml/100g的导电性碳，优选的配合量在20～40重量％的范围内。
为了充分地提高导电性，导电性润滑脂Gr不但可采用导电性碳，还可采用配合有金属粉末、导电性金属丝的润滑脂。作为导电性金属丝，特别是最好长高比大于等于10，体积电阻率小于等于1×102Ω·cm的金属丝，其添加量在0.5～10重量％的范围内，在小于0.5重量％的场合，没有充分的添加效果，如果超过10重量％，则具有损害轴承的音响特性(静音性)的可能性。由于特别优选的倾向，上述添加量在0.5～5重量％的范围内。
<车辆用系统>
图9为表示采用多个第1～第7实施方式中的任意者的带有发电机的车轮用轴承装置1的车辆用系统的构思方案的方框图。
多个带有发电机的车轮用轴承装置1中的各自的装置在具有以机械方式没有与主驱动源连接的从动轮10B的车辆30中，装载于各从动轮10B上。带有发电机的车轮用轴承装置1中的车轮用轴承2(图1)为支承对应的从动轮10B的轴承。
主驱动源35为汽油发动机或柴油发动机等的内燃机或电动发电机(电动机)或由这两者组合而成的混合动力型的驱动源。上述“电动发电机”称为可进行旋转施加带来的发电的电动机。在图示的例子中，车辆30为前轮是驱动轮10A、10A，后轮是从动轮10B、10B的前轮驱动车，该车辆30为主驱动源35包括内燃机35a和驱动轮侧的电动发电机35b的混合动力车(在下面称为“HEV”)。
具体来说，驱动轮侧的电动发电机35b为通过48V等的中电压而进行驱动的轻度混合电力形式。混合动力分为强力混合动力和轻度混合动力，而轻度混合电力指主要驱动源为内燃机，在出发时、加速时等的场合，主要通过电动机而进行行驶的辅助的形式，因在EV(电动车)模式的场合，即使在暂时进行通常的行驶的情况下，仍无法长时间地进行，故与强力混合动力相区别。本图的例子的内燃机35a经由离合器36和减速器37，与驱动轮10A、10A的驱动轴连接，在减速器37上连接驱动轮侧的电动发电机35b。
该车辆用系统包括发电机3、3，该发电机3、3构成进行从动轮10B、10B的旋转驱动的行驶辅助用的电动发电机；各自控制机构39、39，该各自控制机构39、39进行该发电机3、3的控制；各自电动发电机指令机构45，该各自电动发电机指令机构45设置于高级ECU 40中，对上述各自控制机构39、39进行驱动和再生的控制。发电机3、3与蓄电机构连接。该蓄电机构可采用电池(蓄电池)或电容、电容器等，其形式、在车辆30上的装载位置是没有关系的，但是，在本实施方式中，其为装载于车辆30中的低电压电池50和中电压电池49中的中电压电池49。
从动轮用的发电机3为没有采用变速器的直接驱动电动机。发电机3通过供给电力而用作电动机，另外还用作将车辆30的运动能量转换为电力的发电机。
由于在发电机3中，在作为轮毂圈的内圈5(图1)上安装电动机转子19(图1)，故如果对发电机3施加电流，则旋转驱动内圈5(图1)，相反地，在电力再生时，负荷感应电压，由此，获得再生电力。
<车辆30的控制系统>
高级ECU 40为进行车辆30的综合控制的机构，其包括转矩指令形成机构43。该转矩指令形成机构43按照从加速踏板等的加速操作机构56和制动踏板等的制动操作机构57而分别输入的操作量的信号，形成转矩指令。由于该车辆30包括作为主驱动源35的内燃机35a和驱动轮侧的电动发电机35b，另外，包括分别驱动两个从动轮10B、10B的两个发电机3、3，故在各驱动源35a、35a、3、3中，于高级ECU 40内设置按照预先确定的规则而分配上述转矩指令的转矩指令分配机构44。
相对内燃机35a的转矩指令传递给内燃机控制机构47，用于内燃机控制机构47的阀打开度控制等。针对驱动轮侧的发电电动机35b的转矩指令传递给驱动轮侧电动发电机控制机构48而执行。针对从动轮侧的发电机3、3的转矩指令传递给各自控制机构39、39。上述转矩指令分配机构44中的输出给各自控制机构39、39的部分称为各自电动发电机指令机构45。该各自电动发电机指令机构45还具有下述的功能，即，相对制动操作机构57的操作量的信号，将构成发电机3通过再生制动而负担制动的制动力的指令的转矩指令提供给各自控制机构39。通过各自电动发电机指令机构45和各自控制机构39、39，构成控制发电机3、3的控制机构68。
各自控制机构39为逆变装置，其包括逆变器41和控制部42，该逆变器41将中电压电池49的直流电力转换为三相的交流电压，该控制部42通过PWM控制等，借助上述转矩指令等控制逆变器41的输出。逆变器41包括半导体开关元件等的桥接电路(在图中没有示出)与将辅助动力装置3的再生电力充电给中电压电池49的充电电路(在图中没有示出)。另外，每个各自控制机构39分别地相对两个发电机3、3而设置，但是，也可为下述的结构，其中，它们接纳于一个外壳内部，通过两个各自控制机构39、39而共享控制部42。
图10为装载图9所示的车辆用系统的车辆的一个例子的电源系统图。在该图的例子中，设置作为电池的低电压电池50和中电压电池49，两个电池49、50经由DC/DC转换器51而连接。在图10中示出两个发电机3、3中的作为代表的一个发电机3。图9的驱动轮侧的电动发电机35b(图9)的图示在图10中省略，但是，图9的驱动轮侧的电动发电机35b与从动轮侧的发电机3并列地与中电力系统连接。在低电力系统上连接低电压负荷52，在中电力系统上连接中电压负荷53。低电压负荷52和中电压负荷53分别具有多个，作为代表，示出一个。
低电压电池50为作为控制系统等的电源而一般用于各种的汽车的电池，其比如为12V或24V。作为低电压负荷52，包括内燃机35a的启动电动机、灯类、高级ECU 40和其它的ECU(在图中没有示出)等的骨干部件。低电压电池50称为电气辅助设备类用辅助电池，中电压电池49也称为电动系统用辅助电池等。
中电压电池49的电压为高于低电压电池50，并且低于用于强力混合动力车等的高电压电池(100V以上，比如，200～400V的程度)，而且在作业时触电造成的人体的影响不构成问题的电压。比如，最好为用于轻度混合动力的48V电池。48V电池等的中电压电池49可较容易地装载于装载有过去的内燃机的车辆上，可通过作为轻度混合动力的电力的动力助力、再生，降低耗油量。
上述48V系统的中电压负荷53为上述附属部件，为作为上述驱动轮侧的发电机3的动力助力电动机、电动泵、电动动力操纵机构、超级充电器和空调等。通过借助48V系统而构成附属部件的负荷，虽然与高电压(100V以上的强力混合动力车等)相比较，动力助力的输出低，但是，可降低乘客、维护人员的触电的危险性。由于可减小电线的绝缘膜的厚度，故可减小电线的重量、体积。另外，由于可以小于12V的电流量而输入输出大的电力量，故可减小电动机或发电机的体积。由于这样情况，有助于车辆的耗油量降低的效果。
该车辆用系统最好用于这样的轻度混合动力车的附属部件，作为动力助力和电力再生部件而适用。另外，与过去相比较，在轻度混合动力车中，采用CMG、GMG、皮带驱动式启动电动机(均在图中没有示出)等，但是，由于它们均相对内燃机或动力装置进行动力助力或再生，故受到传递装置和减速器等的效率的影响。
由于相对该情况，本实施方式的车辆用系统装载于从动轮10B上，故其可与内燃机35a和电动电动机(在图中没有示出)等的主驱动源分开，在电力再生时，直接地利用车身1的运动能量。另外，在装载CMG、GMG、皮带驱动式定子电动机等时，必须要求从车辆30的设计阶段而考虑，进行组装，难以在后设置，接纳于从动轮10B的内部的该车辆用系统的发电机3即使在为成品车的情况下，仍可以与部件更换相同的工时而安装，即使相对仅仅内燃机35a的成品车，仍可构成48V的系统。在装载有本实施方式的车辆用系统的车辆中，也可像图9的例子那样，装载单独的辅助驱动用的电动发电机35b。在此场合，可增加车辆30的动力助力量，再生电力量，还有助于耗油量的降低。
图11表示第1～第7实施方式中的任意者的带有发电机的车轮用轴承装置1分别适用于作为前轮的驱动轮10A、10A和作为后轮的从动轮10B、10B的例子。驱动轮10A、10A通过由内燃机构成的主驱动源35，经由离合器36和减速器37而进行驱动。在该前轮驱动车中，在各驱动轮10A和从动轮10B的支承和辅助驱动中，设置带有发电机的车轮用轴承装置1。像这样，带有发电机的车轮用轴承装置1不仅可适用于从动轮10B、10B，还可适用于驱动轮10A、10A。
图9所示的车辆用系统具有进行发电的功能，但是，也可形成不进行供电的旋转驱动的系统。在此场合，可通过将发电机3、3发出的再生电力积蓄于中电压电池49中，产生制动力。还可通过与机械式的制动操作机构57的并用、分别使用，提高制动性能。在像这样，限定于进行发电的功能的场合，每个各自控制机构39不是逆变装置，而可构成AC/DC转换器(在图中没有示出)。上述AC/DC转换器具有通过将三相交流电压转换为直流电压，将发电机3的再生电力充电于中电压电池49中的功能，与逆变器相比较，控制方法容易，可小型化。
如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施方式进行了描述，但是在不脱离本发明的实质的范围内，可进行各种的追加、变更或删除。于是，这样的方案包括在本发明的范围内。
标号的说明：
标号1表示带有发电机的车轮用轴承装置；
标号2表示车轮用轴承；
标号3表示发电机；
标号4表示外圈(固定圈)；
标号5表示内圈(旋转圈)；
标号6表示滚动体；
标号7表示轮毂法兰；
标号18表示定子；
标号19表示电动机定子；
标号26、26A～26F表示通电机构。

Claims (7)

1.一种带有发电机的车轮用轴承装置，该带有发电机的车轮用轴承装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承包括固定圈与旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体而自由旋转地支承于上述固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
外转子型的发电机，该发电机包括定子和电动机转子，该定子安装于上述固定圈上，该电动机转子安装于上述旋转圈上，该定子位于上述车轮用轴承的外周上，上述电动机转子位于上述定子的径向外方；
至少1个通电机构，该通电机构对上述固定圈和上述旋转圈进行通电。
2.根据权利要求1所述的带有发电机的车轮用轴承装置，其中，上述至少1个通电机构的第1通电机构为导电性环，该导电性环固定于上述固定圈和上述旋转圈中的任意一者的轨道圈的周面上，该导电性环的一部分抵接于上述固定圈和上述旋转圈的另一轨道圈上。
3.根据权利要求1或2所述的带有发电机的车轮用轴承装置，其中，上述至少1个通电机构的第2通电机构为外侧密封部件，该外侧密封部件由具有导电性的材料构成，将上述固定圈和上述旋转圈之间的外侧端密封。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的带有发电机的车轮用轴承装置，其中，上述至少1个通电机构的第3通电机构为内侧密封部件，该内侧密封部件由具有导电性的材料构成，将上述固定圈和上述旋转圈之间的内侧端密封。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的带有发电机的车轮用轴承装置，其中，上述至少1个通电机构的第4通电机构为覆盖部件，该覆盖部件覆盖上述固定圈的内侧端，具有导电性，该覆盖部件与上述旋转圈的旋转轴中心接触。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的带有发电机的车轮用轴承装置，其中，上述至少1个通电机构的第5通电机构为导电性润滑脂，该导电性润滑脂密封于上述车轮用轴承内部。
7.一种带有发电机的车轮用轴承装置，该带有发电机的车轮用轴承装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承包括固定圈与旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体而自由旋转地支承于上述固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
外转子型的发电机，该发电机包括定子和电动机转子，该定子安装于上述固定圈上，该电动机转子安装于上述旋转圈上，该定子位于上述车轮用轴承的外周上，上述电动机转子位于上述定子的径向外方；
至少1个导电体，该导电体设置于上述固定圈和上述旋转圈之间，对上述固定圈和上述旋转圈进行通电。
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