CN111263706A - 车辆用动力装置和带有发电机的车轮用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本车辆用动力装置(1)包括：车轮用轴承(2)，该车轮用轴承(2)具有固定圈(4)和旋转圈(5)；电动机(3)，该电动机(3)具有定子(18)和转子(19)。电动机(3)的定子(18)和转子(19)的直径小于制动转子(12)的外周部的直径(12b)，并且电动机(3)中的除了向轮毂法兰(7)上的安装部以外的整体位于轮毂法兰(7)与行走系统支架部件(8)的外侧面之间的轴向范围(L1)。在固定圈(4)和定子(18)之间夹设有绝缘层(9)。

Description

车辆用动力装置和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10月17日、申请号为JP特愿2017－200780号的申请与申请日为2018年9月5日、申请号为JP特愿2018－165590号的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而引用。
技术领域
本发明涉及下述的技术，该技术涉及具有车轮用轴承和发电机的车辆用动力装置与带有发电机的车轮用轴承装置，其可通过消除因装载发电机而产生的轴承内外圈的电位差，防止轴承内部的电腐蚀。
背景技术
如果在具有转子和定子的车轮用轴承中，因固定圈和轮毂法兰的电位差，在滚动体和轴承轨道面之间产生火花，则因该火花，轴承滚动体和滚动面熔融，产生缎面状或瓦楞纸状的电腐蚀。如果电腐蚀，则从轴承产生异常声音，另外构成轴承的寿命的缩短的原因。
针对马达构成驱动源的车轮驱动装置，人们提出防止滚动轴承部的电腐蚀的技术(专利文献1)。在该技术中，针对内转子型的马达构成驱动源的车轮驱动装置，为了使转子和定子通电，将电连接有定子的圆锥面或球面的接触体按压于转子上，由此，防止车轮用轴承的滚动轴承部的电腐蚀。
像图15所示的那样，本申请人针对具有在车轮用轴承和制动转子之间构成的外侧转子型的马达的车轮结构，提出了下述的技术，在该技术中，在车轮用轴承的固定圈与轮毂法兰之间安装通电电刷Br(JP特愿2017－113246)。通过借助通电电刷Br以在轴承用轴承的内外圈之间产生的电位差而进行通电，由此，消除转子和定子之间的电位差，防止通过滚动体60的轮毂法兰与固定圈之间的通电，防止轴承的电腐蚀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特许第5402619号公报
发明内容
发明要解决的课题
在于专利文献1中记载的方案中，仅仅与内侧转子型的马达构成驱动源的车辆驱动装置相对应。另外，将接触体按压于转子上的电腐蚀防止单元的部件数量多，结构复杂，制造成本高。于是，在图15的方案中，通过在车轮用轴承的固定圈和轮毂法兰之间设置通电电刷Br，与外侧转子型的马达构成驱动源的车辆驱动装置相对应。在此场合，以在车轮用轴承的内外圈之间产生的电位差，对通电电刷Br进行通电，由此消除电位差，防止滚动体60的火花造成的电腐蚀。但是，在上述圆锥面或球面的接触体或通电电刷Br中，由于车轮用轴承在旋转中连续地滑动，故因磨耗，通电能力降低，必须要求定期的交换。
本发明的目的在于，提供可防止车轮用轴承的电腐蚀，并且针对绝缘的性能，实现免维护的车辆用动力装置和带有发电机的车轮用轴承装置。
用于解决课题的技术方案
本发明的第1方案的车辆用动力装置包括：车轮用轴承，该车轮用轴承具有固定圈和旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体自由旋转地支承于该固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
电动机，该电动机具有定子和转子，该定子安装于上述车轮用轴承的上述固定圈上，该转子安装于上述车轮用轴承的上述旋转圈上，
上述定子和转子的一部分或全部的直径小于上述制动转子中的形成按压制动钳的部分的外周部的直径，并且上述电动机中的除了轮毂法兰上的安装部以外的整体位于上述轮毂法兰与上述车辆的行走系统支架部件的外侧面之间的轴向范围；
在上述固定圈和上述定子之间夹设有绝缘层。
按照该方案，由于电动机的转子为安装于车轮用轴承的旋转圈上的直接驱动型，故车辆用动力装置整体的部件数量少，结构简单，空间节省，还抑制车辆重量的增加。
定子和转子的一部分或全部的直径小于上述制动转子的外周部的直径，并且向上述电动机中的轮毂法兰上的安装部以外的整体位于轮毂法兰、行走支架部件的外侧面之间的轴向范围。由此，可确保在制动转子的内部设置电动机的空间，可紧凑地接纳该电动机。
但是，由于在过去结构的电腐蚀防止单元等中部件数量多，故难以相对于制动转子的内部，接纳全部的结构部件的车辆用动力装置，确保设置上述电腐蚀防止单元的空间。正是因为在上述制动转子的内部接纳全部的结构部件的车辆用动力装置，在需要比平常的轮毂马达更紧凑的绝缘结构时，按照该方案，在通过利用固定圈和定子之间的稍稍的环状空间，在该环状空间中夹设绝缘层，由此，可在不增加车辆用动力装置的整体的直径的情况下(换言之，不妨碍在制动转子的内部接纳车辆用动力装置的结构部件的情况)，通过上述绝缘层隔断对滚动体的通电。
此外，作为电腐蚀对策，与采用通电电刷的方案相比较，列举有下述的优点。
(1)确认电腐蚀对策时的检查容易。
作为上述理由，在组装车辆用动力装置的状态，在通电电刷的方式中，无法仅仅通过轴承内外圈之间的电阻的测定，确认是否通过通电电刷，在轴承内外圈之间导通。另一方面，在于固定圈和定子之间夹设绝缘层的本发明的方案中，如果通过定子和固定圈之间或定子和旋转圈之间的电阻的测定而进行绝缘，则不会产生电腐蚀。
(2)由于绝缘层像通电电刷那样不磨耗，故不必要求对其进行更换，抑制成本。作为上述理由，由于绝缘层不滑动，故不产生伴随运转时间的推移造成的劣化。
由于像前述那样，在固定圈和定子之间夹设绝缘层，故可通过借助该绝缘层，隔断对滚动体的通电，防止车轮用轴承的电腐蚀。可通过防止车轮用轴承的电腐蚀，防止车轮用轴承的滚动体和滚动面的异常，可期待车轮用轴承的寿命的延长，可在今后防止来自车轮用轴承的异常声音。由于上述绝缘层没有像通电电刷等那样而磨耗的情况，不必要求更换，故对于绝缘的性能来说，是免维护的。于是，与采用通电电刷等的已有例子相比较，谋求成本的降低。
上述电动机也可为外侧转子型，其中，上述定子位于上述车轮用轴承的外周上，上述转子位于上述定子的径向外方。在此场合，与内侧转子型相比较，可增加转子和定子面对的面积。由此，可在有限的空间内，使输出转矩最大。
上述电动机还可为可旋转驱动上述车轮的电动发电机。在于装载过去的内燃机等的车辆上，装载具有上述电动发电机的车辆用动力装置的场合，可通过电动发电机的动力协助，减少耗油量。在装载过去的减速机构的方案中，不必要求在车轮用轴承的周边上设置电动发电机，可形成在轴承内外圈之间不产生电位差的方案。在于轴承内外圈之间，构成电动发电机的定子和转子的场合，在轴承内外圈之间产生电位差。由此，本发明限于在车轮用轴承上装载直接驱动式的电动发电机的方案。
上述电动机的旋转驱动用的驱动电压或再生电压也可小于等于60V。在此场合，可将所谓的中电压电池装载于车辆上，该中电压电池的电压小于用于所谓的强混合动力车等的大于等于100V的高电压电池，且在作业时不会造成触电导致的影响人体的问题。由此，比如，即使在仅仅内燃机的车辆中，仍可在不进行车辆的大幅度的改造的情况下，形成轻度混合动力车辆。
也可在上述固定圈和上述定子之间设置中间部件，该中间部件将上述固定圈固定于上述行走系统支架部件上，在该中间部件和上述固定圈之间、以及上述中间部件和上述定子之间中的任意一者或两者上设置上述绝缘层。在于中间部件与定子之间设置绝缘层的场合，可使绝缘层为比如树脂材料或橡胶材料等的软材料。其原因在于：作用于中间部件和定子之间的力仅仅为通过发电机而产生的力，不必要求那么大程度的强度。在于中间部件与固定圈之间设置绝缘层的场合，在中间部件与固定圈之间，该绝缘层必须要求具有刚性的绝缘材料。其原因在于：在中间部件和固定圈之间作用通过车重与车辆的运动而产生的力。
也可在上述固定圈和上述定子之间设置中间部件，该中间部件将上述固定圈固定于上述行走系统支架部件上，该中间部件由绝缘材料构成。在此场合，与不但设置中间部件且设置由绝缘材料构成的部件的场合相比较，可减少部件数量，可简化结构。
也可针对第1方案，在上述定子和上述旋转圈之间设置绝缘件。具有下述的危险，即，不但前述的轴承内外圈之间的电位差对滚动体的通电，而且因在电动机的转子、定子之间的微量的涡电流的发生，从转子，通过旋转圈对滚动体进行通电。按照本方案，不但形成在固定圈和定子之间夹设绝缘层的方案，而且通过在转子和旋转圈之间设置绝缘件，可进行转子和旋转圈之间的绝缘，可更加确实地防止滚动体的电腐蚀。
本发明的第2发明的车辆用动力装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承具有固定圈和旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体自由旋转地支承于该固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
电动机，该电动机具有定子和转子，该定子安装于上述车轮用轴承的上述固定圈上，该转子安装于上述车轮用轴承的上述旋转圈上；
上述定子和转子的一部分或全部的直径小于上述制动转子中的构成按压制动钳的部分的外周部的直径，并且上述电动机中的除了向轮毂法兰上的安装部以外的整体位于上述轮毂法兰与上述车辆的行走系统支架部件的外侧面之间的轴向范围；
上述滚动体由绝缘件构成。
按照该方案，由于滚动体由绝缘材料构成，故可通过隔断对滚动体的通电，防止车轮用轴承的电腐蚀。可通过防止车轮用轴承的电腐蚀，防止车轮用轴承的滚动体和滚动面的异常，可期待车轮用轴承的寿命的延长。由于由上述绝缘材料构成的滚动体没有像通电电刷等那样而磨耗的情况，不必要求更换，故针对绝缘的性能，是免维护的。于是，与采用通电电刷等的已有例子相比较，谋求成本的降低。
本发明的带有发电机的车辆用动力装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承具有固定圈和旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体自由旋转地支承于该固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
发电机，该发电机具有定子和转子，该定子安装于上述车轮用轴承的上述固定圈上，该转子安装于上述车轮用轴承的上述旋转圈上，
上述定子和转子的一部分或全部的直径小于上述制动转子中的构成按压制动钳的部分的外周部的直径，并且上述发电机中的除了向轮毂法兰上的安装部以外的整体位于上述轮毂法兰与上述车辆的行走系统支架部件的外侧面之间的轴向范围；
在上述固定圈和上述定子之间夹设有绝缘层。
按照该方案，通过利用固定圈和定子之间的稍稍的环状空间，在该环状空间夹设绝缘层，不增加带有发电机的车轮用轴承装置整体的直径(换言之，不妨碍在制动转子的内部接纳带有发电机的车轮用轴承装置的结构部件的情况)，通过上述绝缘层隔断对滚动体的通电。由此，可防止车轮用轴承的电腐蚀。此外，实现与第1方案的车辆用动力装置相同的作用效果。
也可在上述转子和上述旋转圈之间设置绝缘件。具有下述的危险，即，不但有前述的轴承内外圈之间的电位差对滚动体的通电，而且因在发电机的转子、定子之间的微量的涡电流的发生，从转子通过旋转圈对滚动体进行通电。按照本方案，不但形成在固定圈和定子之间夹设绝缘层的方案，而且通过在转子和旋转圈之间设置绝缘件，可进行转子和旋转圈之间的绝缘，可更加确实地防止滚动体的电腐蚀。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2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2个以上的任意的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，不应用于限制本发明的范围。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为本发明的一个实施方式的车辆用动力装置(带有发电机的车轮用轴承装置)的剖视图；
图2为该车辆用动力装置的侧视图；
图3为该车辆用动力装置的主视图；
图4为沿图1中的IV－IV线的剖视图；
图5为从转向节面而观看该车辆用动力装置的中间部分的立体图；
图6为本发明的另一实施方式的车辆用动力装置的剖视图；
图7为本发明的还一实施方式的车辆用动力装置的剖视图；
图8为表示本发明的又一实施方式的车辆用动力装置的剖视图；
图9为表示本发明的再一实施方式的车辆用动力装置的剖视图；
图10为沿图9中的X－X线的剖视图；
图11为以概括方式表示该车辆用动力装置的绝缘件的固定方法的剖视图；
图12为本发明的另一实施方式的车辆用动力装置的剖视图；
图13为表示具有任意者的车辆用动力装置的车辆的车辆用系统的构思方案的方框图；
图14为作为装载有该车辆用系统的车辆的一个例子的电源系统图；
图15为过去例子的车辆用动力装置的剖视图。
具体实施方式
根据图1～图5，对本发明的实施方式进行说明。像图1所示的那样，该车辆用动力装置1包括车轮用轴承2与电动发电机3，该电动发电机3为兼作电动机的发电机。另外，本发明的实施方式的带有发电机的车轮用轴承装置可通过下述的方式构成，该方式为：在车辆用动力装置1中，代替电动发电机3，而采用不兼作电动机的发电机。即，该带有发电机的车轮用轴承装置包括发电机3与车轮用轴承2，该发电机3不兼作电动机。除了兼作电动机的电动发电机3以外，该带有发电机的车轮用轴承装置为与车辆用动力装置1相同的结构。
<车轮用轴承2>
车轮用轴承2包括作为固定圈的外圈4、多排的滚动体6与作为旋转圈的内圈5。外圈4通过多排的滚动体6被内圈5可旋转地支承。外圈4和内圈5之间的轴承空间里封入油脂。内圈5包括轮毂圈5a与部分内圈5b，该部分内圈5b嵌合于轮毂圈5a的内侧的外周面上。在轮毂圈5a向外圈4的轴向的外侧而突出的部位，具有轮毂法兰7。
在轮毂法兰7的外侧的侧面上，在于轴向重合的状态，通过轮毂螺栓13而安装车轮的轮圈(在图中没有示出)、制动转子12与外壳底部11。在上述轮圈的外周上安装图示之外的轮胎。另外，在本说明书中，将在车辆用动力装置装载于车辆上的状态，靠近车辆的车宽方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车辆的车宽方向的中间的一侧称为内侧。
<制动器>
像图2和图3所示的那样，制动器为摩擦制动器，该摩擦制动器包括盘式的制动转子12与制动钳Kp。图1为沿图3中的I－I线的剖视图。像图1所示的那样，制动转子12包括平板状部12a与外周部12b。平板状部12a为呈经由外壳底部11而与轮毂法兰7重合的环状，并且呈平板状的部件。外周部12b从平板状部12a延伸到外圈4的外周侧。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。
制动钳Kp包括摩擦垫，该摩擦垫夹持制动转子12的平板部12bb。制动钳Kp安装于作为车辆的行走系统支架部件的转向节8上。制动钳Kp也可为液压式和机械式中的任意者，还可为电动马达式。
<电动发动机3>
本例子的电动发动机3为行驶辅助用的电动发电机(电动机)，该行驶辅助用的电动发电机通过车轮的旋转而进行发电，通过对其进行供电，可旋转驱动车轮。在后面，具有将电动发电机3称为电动机3的情况。电动发电机3包括旋转外壳15、定子18与转子19。旋转外壳15安装于轮毂法兰7上，覆盖转子19和定子18。电动发动机3为外侧转子型，其中，转子19位于定子18的径向外方。另外，电动发动机3的转子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。
在该电动发动机3中，定子18和转子19的全部直径小于制动转子12的外周部12b的直径。另外，电动发动机3中的除了向轮毂法兰部7的安装部以外的整体位于轮毂法兰7与转向节8的外侧面8a之间的轴向范围L1。
电动发动机3为外侧转子型的IPM(内埋式永磁)同步马达(或IPMSM(或标记为内埋式永磁同步马达)。或者，电动发动机3也可为SPM同步马达。此外，电动发动机3可采用开关磁阻马达(Switched reluctance motor；简称：SR马达)、感应马达(Induction Motor；简称：IM)等的各种方式。在各马达形式中，定子18的卷线绕形式可采用分布卷、集中卷的各种形式。
旋转外壳15由带底圆筒状的外壳本体16构成。外壳本体16具有外壳底部11与外壳圆筒部25。该外壳底部11与外壳圆筒部25一体地或由单独体而构成。外壳底部11为夹持于制动转子12的平板状部12a与轮毂法兰7之间的平板状，并且为环状的部件。从该外壳底部11的外周缘部到内侧，外壳圆筒部25呈圆筒状而延伸。
在外壳圆筒部25的内周面上，从外侧到内侧，依次地设置小直径部、中径部和大直径部。像图4所示的那样，转子19包括磁性体19a与多个永久磁铁19b，该磁性体19a通过压入等方式设置于外壳圆筒部25的上述中径部上，多个永久磁铁19b内置于该磁性体19a中。像图1所示的那样，在外壳圆筒状部25中，将上述小直径部和上述中间部连接的台阶部抵接转子19的外侧端，由此，相对旋转外壳15，转子19在轴向而定位。
定子18在外圈4的外周面上，经由绝缘层9和作为中间部件的定子保持部件24而安装。像图1和图4所示的那样，定子18包括磁芯18a与卷绕于该磁芯18a的各齿上的线圈18b。线圈18b与布线17(图1)连接。
像图1所示的那样，定子保持部件24与定子18的内周面和外侧端面接触，保持该定子18。定子18比如相对定子保持部件24，通过压配合或螺栓紧固等，在旋转方向和径向固定。另外，定子保持部件24经由绝缘层9，通过压配合等而固定于外圈4的外周面上。
定子保持部件24和转向节8通过螺栓20而紧固。在定子保持部件24的内侧端面与转向节8的外侧面之间，夹设有单元罩22的外罩立板部22a。像图5所示的那样，在作为中间部件的定子保持部件24中的内侧(转向节面侧)的端面上，在圆周方向而开设多个(在本例子中为6个)连通孔24c，该连通孔24c使线圈18b(图1)的连线从该定子保持部件24的外径侧通到内径侧。比如，在定子保持部件24的内侧的端面上设置圆周均等配置的缺口，由此，形成多个连通孔24c。另外，多个连通孔24c不必要求圆周均等配置，另外一般可为使由U相、V相、W相的三线构成的布线17(图1)通过的连通孔。像图1所示的那样，在转向节8上形成贯通孔8b，该贯通孔8b允许单元罩22的圆筒部22b的外周面的插入，在该贯通孔8b的周围形成多个螺栓20的插孔(在图中没有示出)。
像图1和图5所示的那样，在定子保持部件24上，在圆周均等配置地形成在轴向而延伸的多个内螺纹24d。在外罩立板部22a上，形成其相位与上述各内螺纹24d相同的通孔(在图中没有示出)。各螺栓20从转向节8的内侧穿过该转向节8的上述插孔，通过外罩立板部22a的通孔，与定子保持部件24的各螺纹24d螺合。
<绝缘层9>
像图1所示的那样，在定子保持部件24的内周面上，形成在径向外方而下凹的环状凹部24a。在该环状凹部24a中，插入绝缘层9，该绝缘层9由绝缘材料形成，该绝缘层9呈圆筒状，具有所需的刚性。作为绝缘层9的材质，比如，列举有树脂材料或橡胶材料等的具有绝缘型的软材料或陶瓷等的绝缘材料。由于在作为中间部件的定子保持部件24与外圈4之间，作用因车重与车辆的运动而产生的力，故最好为，由具有刚性的绝缘材料形成的绝缘层9。
绝缘层9的轴向长度，即宽度按照与外圈4的外周面的宽度基本相同，全部地覆盖外圈4的外周面的方式形成，绝缘层9的径向的厚度对应于该电动发电机3的驱动电压而适当地设定。通过借助这样的绝缘层9隔断对滚动体6的通电，可防止车轮用轴承2的电腐蚀。另外，比如，也可在定子保持部件24的内周面和外圈4的外周面中的任意一者或两者上，通过涂敷或热喷涂绝缘材料而形成绝缘层9。
<密封结构>
在旋转外壳15和转向节8的外侧面之间设置密封部件23，该密封部件23防止电动发电机3和车轮用轴承2的内部的水和异物的侵入。密封部件23包括相互面对的环状的密封板和弹性密封部件。在旋转外壳15的外壳圆筒状部25中的上述大直径部和其端面上，通过螺栓而固定环状的转子端环状部件26。在转子端环状部件26与转向节8的外侧8a之间，形成轴向间隙。
另外，在转子端环状部件26的外周面上形成环状槽，在该环状槽中设置密封环。通过该密封环，将旋转外壳15的端部内周面和转子端环状部件26的接触面密封。该转子端环状部件26兼作内置于磁性体19a(图4)的内部的永久磁铁19b(图4)的轴向的定位部件。
<旋转检测器等>
在该车辆用动力装置1中设置旋转检测器27。该旋转检测器27位于定子18的中空内部。为了控制行驶辅助用的发动发电机3的旋转，该旋转检测器27检测相对外圈4的内圈5的旋转角度或旋转速度。该旋转检测器27包括被检测部27a和传感部27b，该被检测部27a安装于被检测部保持部件28等上，该传感部27b安装于定子保持部件24的内周面上，检测上述被检测部27a。该旋转检测器27采用比如分解器。另外，旋转检测器27不限于分解器，比如，无论编码器、脉冲环或霍尔传感器等的形式均可采用。
<布线类等>
在单元罩22的圆筒部22b的内侧端上，通过多个螺栓而自由装卸地安装连接器外罩66，该连接器外罩66覆盖该内侧端。在该连接器外罩66上，经由所谓的面板安装型的电源线用连接器67，支承该电动发电机3的布线17。在连接器外罩66上，还支承面板安装型的传感器连接器64。
<作用效果>
按照以上描述的车辆用动力用装置1，由于电动发电机3的转子19为安装于作为车轮用轴承2的旋转圈的内圈5上的直接驱动型，故与具有减速机构等的方案相比较，车辆用动力装置整体的部件少，结构简单，空间节省，还抑制车辆重量的增加。在装载过去的减速机构的方案中，不必要求于车轮用轴承周边上设置电动机，可形成轴承内外圈不产生电位差的结构。在于轴承内外圈之间构成电动机的定子和转子的场合，在轴承内外圈之间产生电位差。由此，本发明的实施方式限于在车轮用轴承上装载直接驱动式的电动发电机的结构。
定子18和转子19的全部直径小于制动转子12的外周部12b的直径，并且电动发电机3中的除了向轮毂法兰7的安装部以外的整体位于轮毂法兰7、转向节8的外侧面8a之间的轴向范围L1。由此，确保在制动转子12的内部设置电动发电机3的空间，可紧凑地接纳该电动发电机3。
但是，由于在过去结构的电腐蚀防止单元等中，部件数量多，故相对在制动转子内部接纳全部的结构部件的车辆用动力装置，难以确保设置上述电腐蚀防止单元的空间。正是因为在上述制动转子的内部接纳全部的结构部件的车辆用动力装置，在需要比平常的轮毂马达更紧凑的绝缘结构时，按照该方案，在通过利用外圈4和定子18之间的稍稍的环状空间，在该环状空间中夹设绝缘层9，由此，可在不增加车辆用动力装置1的整体的直径的情况下(换言之，不妨碍在制动转子12的内部接纳车辆用动力装置1的结构部件的情况)，通过绝缘层9隔断对滚动体6的通电。
另外，作为电腐蚀对策，与采用通电电刷的方案相比较，列举有以下的优点。
(1)进行电腐蚀对策的确认时的检查容易。
作为上述理由，在组装车辆用动力装置的状态，在通电电刷的方式的场合，无法仅仅通过轴承内外圈之间的电阻的测定，确认是否通过通电电刷在轴承内外圈之间进行导通。另一方面，在作为固定圈的外圈4和定子18之间夹设绝缘层9的本实施方式的方案中，如果通过定子18和外圈4之间、或定子18与内圈5之间的电阻的测定而进行绝缘，则不会产生电腐蚀。
(2)由于绝缘层9不像通电电刷那样而磨耗，故不必要求对其进行更换，抑制成本。作为上述理由，由于绝缘层9不滑动，故不产生运动时间造成的劣化。
由于像前述的那样，在作为固定圈的外圈4和定子18之间夹设有绝缘层9，故可通过该绝缘层9隔断对滚动体9的通电，防止车轮用轴承2的电腐蚀。通过防止车轮用轴承2的电腐蚀，防止车轮用轴承2的滚动体6和滚动面的异常，可期待车轮用轴承2的寿命的延长，可在今后防止来自车轮用轴承2的异常声音。由于对于上述绝缘层9，没有像通电电刷等那样磨耗的情况，不必要求对其进行更换，故关于绝缘的性能，免除维护。于是，与采用通电电刷等的已有例子相比较，谋求成本的降低。
由于电动发电机3为转子19位于定子18的径向外方的外侧转子型，故与内侧转子型相比较，可增加转子19和定子18面对的面积。由此，可在有限的空间内部，使输出转矩达到最大。
<其它实施方式>
在以下的说明中，对于对应于通过各实施方式而在先说明的事项的部分采用同一标号，省略重复的说明。在仅仅对结构的一部分进行说明的场合，对于结构的其它的部分，只要没有特别的记载，与在先说明的方式相同。同一结构实现同一作用效果。不仅可进行通过实施的各方式而具体描述的部分的组合，而且如果没有特别地对组合产生妨碍，还可部分地将实施的方式之间组合。
像图6所示的那样，车辆用动力装置1也可在定子保持部件24和定子18之间设置绝缘层9A。圆筒状的绝缘层9A的内周面固定于定子保持部件24的外周面上。在定子保持部件24中的外侧的外周面上，形成在径向外方以规定小距离而突出的法兰部24b。在该法兰部24b上接触有绝缘层9A的外侧端面，其在轴向进行定位。
绝缘层9A的宽度按照与定子18的宽度基本相同，通过绝缘层9A而覆盖定子保持部件24的外周面的方式形成。该绝缘层9A的材质采用比如树脂材料或橡胶材料等的具有绝缘性的软材料。其原因在于：作用于定子保持部件24和定子18之间的力仅仅为由电动发电机3而产生的力，不必要求那么大程度的强度。按照该方案，与采用前述的陶瓷等的绝缘材料的场合相比较，谋求成本的降低。此外，实现与前述的实施方式相同的作用效果。另外，定子保持部件24和定子18之间的绝缘层9A的材质也可采用陶瓷等的绝缘材料。
也可像图7所示的那样，作为中间部件的定子保持部件24由绝缘材料构成。在此场合，与不但设置定子保持部件24，而且设置由绝缘材料构成的部件的场合相比较，可减少部件数量，可简化结构。由此，谋求成本的降低。此外，作为中间部件的定子保持部件24与外圈4也可为不为单独部件，而为由同一材料形成的一体的结构。在此场合，外圈4的外周面上成为定子18的内周面所嵌合的形状。按照该方案，可提高中间部件和车轮用轴承2的刚性，削减部件的数量。
像图8所示的那样，滚动体6也可由绝缘材料构成。该绝缘材料可采用陶瓷等。在此场合，由于滚动体6由绝缘材料构成，故通过隔断对滚动体6的通电，可防止车轮用轴承2的电腐蚀。
在本例子的电动发电机3中，定子18和转子19的全部直径小于制动转子12的外周部12b的直径，并不限于此。比如，定子18和转子19的一部分也可为小于制动转子12的外周部12b的直径。电动发电机也可为转子位于定子的径向内方的内侧转子型，虽然关于这一点的图示没有给出。
像图9～图11所示的那样，不仅形成于外圈4和定子18之间夹设绝缘层9的结构(参照图1)，而且也可在转子19和内圈(旋转圈)5之间夹设绝缘件31。像图9和图10所示的那样，在旋转外壳15中的外壳圆筒状部25的外侧的基端部与外壳底部11之间安装环状的绝缘件31。该绝缘件31与内圈5同轴。在本例子的旋转外壳15中，外壳底部11和外壳圆筒状部25由单独件构成，通过后述的螺栓而经由绝缘件31进行固定。
像图11所示的那样，在外壳圆筒状部25的外侧的基端部，在圆周方向以规定间隔而形成多个内螺纹，在绝缘件31和外壳底部11中，形成与上述多个内螺纹相同的螺栓孔、沉孔。螺栓29与各内螺纹紧固，该各内螺纹分别从旋转外壳15的外侧穿过各螺栓孔。绝缘件31和螺栓29的材质最好为树脂材料或陶瓷等的具有刚性的绝缘部件。
不仅有上述轴承内外圈之间的电位差的滚动体6的通电，而且具有因在电动发电机3的转子19、定子18之间的微量的涡电流的发生，从转子9，通过内圈5而对滚动体6进行通电的危险。按照本方案，不仅具有在外圈4和定子18之间夹设绝缘层9的结构，而且通过在转子19和内圈5之间设置绝缘件31，在转子19和内圈5之间实现绝缘，可更加确实地防止滚动体6的电腐蚀。
作为该方案的变形例子，也可在旋转外壳15的整体上涂敷或热喷涂绝缘材料，另外，旋转外壳15的材质为树脂或陶瓷。虽然关于这一点的图示没有给出。按照本变形例子，可获得与上述方案相同的效果。在此场合，上述绝缘材料、上述旋转外壳15的材质为树脂或陶瓷的部分分别相当于在本说明书中所说的“绝缘件”。也可形成下述的方案，其包括图9的方案与在旋转外壳15的整体上涂敷绝缘材料或热喷涂绝缘材料的变形例子。
像图12所示的那样，不仅包括在定子保持部件24和定子18之间具有绝缘层9A的结构(参照图6)，还在转子19和内圈5之间具有绝缘件31。同样在本例子的旋转外壳15中，外壳底部11和外壳圆筒状部25由各自部件构成，通过上述螺栓，经由绝缘件31而固定。按照该方案，通过在转子19和内圈5之间设置绝缘件31，转子19和内圈5之间进行绝缘，可更加确实地防止滚动体6的电腐蚀。
<车辆用系统>
图13为表示采用任意的实施方式的车辆用动力装置1的车辆用系统的构思方案的方框图。在该车辆用系统中，车辆用动力装置1在具有以机械方式不与主驱动源连接的从动源10B的车辆中，装载于从动轮10B上。车辆用动力装置1中的车轮用轴承2(图1、图6～图8、图9、图12)为支承从动轮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动机(电动马达)、或由该两者构成的强混合动力型的驱动源。上述“电动发电机”称为可进行旋转造成的发电的电动马达。在图示的例子中，车辆30为混合动力车(在下面称为“HEV”)，其为前轮为驱动轮10A与后轮为从动轮10B的前轮驱动车，主驱动源35具有内燃机35a和驱动轮侧的电动发动机35b。
具体来说，为驱动轮侧的电动发电机35b通过48V等的中电压而驱动的轻度混合动力形式。混合动力分为强混合动力和轻度混合动力，但是，轻度混合动力指主要驱动源为内燃机，在出发时、加速时等，主要通过马达而进行行驶的辅助的形式，轻度混合动力与强混合动力的区别在于在EV(电动汽车)模式中，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。本图的例子的内燃机35a经由离合器36和变速器37与驱动轮10A的变速箱连接，驱动轮侧的电动发电机35b与变速器37连接。
本车辆用系统包括：电动机3，该电动机3为进行从动轮10B的旋转驱动的行驶辅助用的发电机；各自控制机构39，该各自控制机构39进行该电动机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上，对上述各自控制机构39输出进行驱动和再生的控制的指令。电动机3与蓄电机构连接。该蓄电机构可采用电池(蓄电池)或电容器、电容等，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，采用装载于车辆30上的低电压电池50和中电压电池49中的中电压电池49。
从动轮用的电动机3为没有采用变速器的直接驱动马达。电动机3通过供给电力而用作电动机，另外也可用作将车辆30的运动能量变换为电力的发电机。在电动机3中，由于在内圈5(图1)上安装转子19(图1)，故如果对电动机3外加电流，在车辆的行进方向产生转矩，则旋转驱动内圈5(图1)，在逆向产生转矩，由此获得再生电力。该电动机3的旋转驱动用的驱动电压或再生电压小于等于60V。
<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根据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，产生转矩指令。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，另外具有分别驱动2个从动轮10B、10B的两个电动机3、3，故按照由各驱动源35a、35b、3、3而确定的规则，分配上述转矩指令的转矩指令分配机构44设置于高级ECU 40中。
对内燃机35a的转矩指令传递给内燃机控制机构47，其用于内燃机控制机构47的阀打开度控制等。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。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中的对各自控制机构39、39进行输出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，该功能指相对制动操作机构57的操作量的信号，将转矩指令提供给各自控制机构39，该转矩指令构成电动机3通过再生制动而分担制动的制动力的指令。
各自控制机构39为逆变装置，各自控制机构39包括逆变器41和控制部42，该逆变器41将中电压电池49的直流电变换为三相的交流电，该控制部42借助上述转矩指令等，通过PWM控制等，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)。
控制部42比如按照所发生的转矩与通过各自电动发电机指令机构45而提供的转矩指令一致的方式对电动机3进行跟踪控制。即，控制部42根据指令转矩，通过旋转检测器27(图1)而检测的旋转速度(在旋转角度传感器的场合，可容易计算)与试验结果而计算外加于电动机3上的电流。另外，根据已计算的电流与旋转角度以及图示之外的电流传感器的值，计算外加于电动机3上的电压。将已计算的电压外加于电动机3上，产生与指令转矩一致的转矩。另外，各自控制机构39相对2个电动发电机3、3而分别地设置，但是，其也可为接纳于1个外壳内，2个各自控制机构39、39共同具有控制部42的结构。
图14为作为装载图13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49，2个电池49、50经由DC/DC转换器51而连接。电动发电机3具有2个，但是作为代表，在图中示出1个。图13的驱动轮侧的电动发电机35b的图示在图14中省略，但是，其按照与从动轮侧的电动发电机3并列的方式与中电力系统连接。在低电压系统上连接低电压负荷52，在中电压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，但是作为代表而示出1个。
低电压电池50为作为控制系统等的电源的一般用于各种的汽车的电池，其为比如12V或24V。低电压负荷52包括内燃机35a的启动马达、灯具类、高级ECU 40和其它的ECU(在图中没有示出)等的基本部件。低电压电池50称为电器配件类用辅助电池，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的电压高于低电压电池50，并且低于用于强混合动力车的高压电池(大于等于100V，比如200～400V)，而且为在作业时触电造成的人体的影响不造成问题的程度的电压，最好为最近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了过去的内燃机的车辆上，可通过作为轻度混合动力产生的动力辅助、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，其为作为上述驱动轮侧的电动发电机35b的动力辅助马达、电动泵、电动动力转向器、超级充电器、以及空调等。通过48V系统，构成辅助的负荷，由此，虽然动力辅助的输出低于高电压(大于等于100V的强混合动力车等)，但是可降低乘客、维修作业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，由于可通过小于12V的电流量，输入输出大的电量，故可减小电动机或发电机的体积。由于这些原因，有助于车辆的耗电量降低的效果。
该车辆用系统最好用于这样的轻度混合动力车的辅助部件，用作动力辅助和电力再生部件。另外，与过去相比较，在轻度混合动力车中，采用CMG、GMG、皮带驱动式启动马达(均在图中没有示出)等。由于这些装置对内燃机或动力装置进行动力辅助或再生，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，本例子的车辆用系统装载于从动轮10B上，故与内燃机35a和电动马达(在图中没有示出)等的主驱动源分开，可在电力再生时，直接地采用车身的运动能量。另外，在装载CMG、GMG、皮带驱动式启动马达等时，必须要求从车辆30的设计阶段而考虑，进行组装，难以在之后设置。
相对该情况，接纳于从动轮10B的内部的本车辆用系统的电动发电机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。通过在仅仅具有内燃机35a的已有的车辆中，装载任意的实施方式的车辆用动力装置1，与作为电动发电机用的电池的该电动机的旋转驱动用的驱动电压或再生电压小于等于60V的上述中电压电池49，可在不进行车辆的大幅度的改造的情况下，形成轻度混合动力汽车。在装载本实施方式的车辆用系统的车辆中，即使像图13的例子那样，装载另外的辅助驱动用的电动发电机35b的情况下，仍没有关系。此时，可增加相对车辆30的动力辅助量、再生电力量，进一步有助于耗油量的降低。
也可将任意的实施方式的车辆用动力装置用于驱动轮，虽然这一点在图中没有示出。也可将车辆用动力装置分别用于驱动力和从动轮。
图13所示的车辆用系统具有进行发电的功能，但是其也可为下述的系统，该系统不进行供电的旋转驱动。在该车辆用系统中，装载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发电机3和车轮用轴承2，该发电机3不兼作电动机。除了兼作电动机的电动发电机以外，该带有发电机的车轮用轴承装置为与任意的实施方式的车辆用动力装置系统相同的结构。在此场合，通过将发电机3发出的再生电力积蓄于中电压电池49中，可产生制动力。通过与机械式的制动操作机构57并用或分别使用，还可提高制动性能。在像这样，限于进行发电的功能的场合，各自控制机构39不为逆变装置，而可构成AC/DC转换装置(在图中没有示出)。上述AC/DC转换装置具有通过将3相交流电压变换为直流电压，将发电机3的再生电力充电给中电压电池49的功能，如果与逆变器相比较，则控制方法容易，可实现小型化。
此外，在本申请的车辆用动力装置1中，车轮用轴承2为第3代结构，其中，旋转圈由外圈与轮毂圈和部分内圈的嵌合体构成，该旋转圈包括嵌合有一个部分内圈的轮毂圈，构成固定圈，但是，并不限于此。
将具有轮毂法兰的轮毂与具有滚动体的轨道面的部件对准的结构体构成本说明书中所说的旋转圈。车轮用轴承2比如也可为第1代结构，其包括主要作为固定圈的外圈与内圈，该内圈嵌合于具有轮毂法兰的轮毂的外周面上，车轮用轴承2还可为内圈旋转式的第2代结构，其包括作为固定圈的外圈与内圈，该内圈嵌合于具有轮毂法兰的轮毂的外周面上。在这些例子中，上述轮毂和上述内圈组合的部分相当于本说明书中所说的“旋转圈”。车轮用轴承2还可为外圈旋转式的第2代结构，其包括作为具有轮毂法兰的旋转圈的外圈与作为固定圈的内圈。
以上，根据实施方式，对用于实施本发明的方式进行了描述，但是，本次公开的实施方式在全部的发明为列举性的，没有限定性。本发明的范围不通过上述的说明，而通过权利要求书给出，应包括与权利要求书等同的含义和范围内的全部的变更。
标号的说明：
标号1表示车辆用动力装置；
标号2表示车轮用轴承；
标号3表示电动发电机(电动机、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7表示轮毂法兰；
标号8表示转向节(行走系统支架部件)；
标号9、9A表示绝缘层；
12表示制动转子；
标号18表示定子；
标号19表示转子；
标号24表示定子保持部件(中间部件)；
标号31表示绝缘件；
符号Kp表示制动钳。

Claims (10)

1.一种车辆用动力装置，该车辆用动力装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承具有固定圈和旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体自由旋转地支承于该固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
电动机，该电动机具有定子和转子，该定子安装于上述车轮用轴承的上述固定圈上，该转子安装于上述车轮用轴承的上述旋转圈上；
上述定子和转子的一部分或全部的直径小于上述制动转子中的构成按压制动钳的部分的外周部的直径，并且上述电动机中的除了轮毂法兰上的安装部以外的整体位于上述轮毂法兰与上述车辆的行走系统支架部件的外侧面之间的轴向范围；
在上述固定圈和上述定子之间夹设有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的车辆用动力装置，其中，上述电动机为外侧转子型，其中，上述定子位于上述车轮用轴承的外周上，上述转子位于上述定子的径向外方。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用动力装置，其中，上述电动机为能旋转驱动上述车轮的电动发电机。
4.根据权利要求3所述的车辆用动力装置，其中，上述电动机的旋转驱动用的驱动电压或再生电压小于等于60V。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆用动力装置，其中，在上述固定圈和上述定子之间设置中间部件，该中间部件将上述固定圈固定于上述行走系统支架部件上，在该中间部件和上述固定圈之间、以及上述中间部件和上述定子之间中的任意一者或两者上设置上述绝缘层。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆用动力装置，其中，在上述固定圈和上述定子之间设置中间部件，该中间部件将上述固定圈固定于上述行走系统支架部件上，该中间部件由绝缘材料构成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的车辆用动力装置，其中，在上述定子和上述旋转圈之间设置绝缘件。
8.一种车辆用动力装置，车辆用动力装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承具有固定圈和旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体自由旋转地支承于该固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
电动机，该电动机具有定子和转子，该定子安装于上述车轮用轴承的上述固定圈上，该转子安装于上述车轮用轴承的上述旋转圈上；
上述定子和转子的一部分或全部的直径小于上述制动转子中的构成按压制动钳的部分的外周部的直径，并且上述电动机中的除了向轮毂法兰上的安装部以外的整体位于上述轮毂法兰与上述车辆的行走系统支架部件的外侧面之间的轴向范围；
上述滚动体由绝缘材料构成。
9.一种车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置包括：
车轮用轴承，该车轮用轴承具有固定圈和旋转圈，该旋转圈具有轮毂法兰，经由滚动体自由旋转地支承于该固定圈上，在该轮毂法兰上安装车辆的车轮和制动转子；
发电机，该发电机具有定子和转子，该定子安装于上述车轮用轴承的上述固定圈上，该转子安装于上述车轮用轴承的上述旋转圈上；
上述定子和转子的一部分或全部的直径小于上述制动转子中的构成按压制动钳的部分的外周部的直径，并且上述发电机中的除了向轮毂法兰上的安装部以外的整体位于上述轮毂法兰与上述车辆的行走系统支架部件的外侧面之间的轴向范围；
在上述固定圈和上述定子之间夹设有绝缘层。
10.根据权利要求9所述的车轮用轴承装置，其中，在上述转子和旋转圈之间设置绝缘件。
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