JP2008081089A - Bearing device for wheel with sensor containing in-wheel type motor - Google Patents
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Description
本発明は、ハブ軸受と減速機と電動モータとを組み合わせたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置に関し、特にハブ軸受にかかる荷重を検出するセンサを設けたものに関する。 The present invention relates to an in-wheel motor-equipped wheel bearing device in which a hub bearing, a speed reducer, and an electric motor are combined, and more particularly to a device provided with a sensor that detects a load applied to the hub bearing.
電気自動車等の車両の車輪用軸受装置として、ハブ軸受と減速機と電動モータとを組み合わせたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置が注目されている(例えば、特許文献1,2)。このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を電気自動車の駆動輪に用いると、各駆動輪を個別に回転駆動させることができるため、プロペラシャフトやデファレンシャル等の大がかりな動力伝達機構が不要となり、車両の軽量化やコンパクト化が図れる。
インホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置を実用化する場合、走行速度制御等のため各車輪の回転速度を測定することが不可欠であるのは勿論であるが、車両の走行安全性確保のために、車両走行時に各車輪に作用する荷重を測定して、その測定結果から車両の姿勢制御を行うことも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御(コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等)を行うことが可能となる。 When putting in-wheel motor-equipped wheel bearing devices into practical use, it is of course essential to measure the rotational speed of each wheel for traveling speed control, etc. It is also conceivable to measure the load acting on each wheel during vehicle travel and to control the vehicle attitude from the measurement result. For example, a large load is applied to the outer wheel in cornering, and the load applied to each wheel is not uniform. In addition, even when the load is uneven, the load applied to each wheel is uneven. For this reason, if the load applied to the wheel can be detected at any time, the suspension control etc. is controlled in advance based on the detection result, thereby controlling the attitude during vehicle travel (preventing rolling during cornering, preventing the front wheel from sinking during braking, It is possible to prevent subsidence due to uneven load capacity.
また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。 In addition, when steer-by-wire is introduced in the future and the system becomes a system in which the axle and the steering are not mechanically coupled, it is required to detect the axle direction load and transmit the road surface information to the handle held by the driver.
なお、エンジン駆動の自動車に用いられる一般的な車輪用軸受においては、車輪に作用する荷重を測定するために、軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、歪みを検出するようにしたものが既に提案されている(例えば特許文献3)。
一般的な車輪用軸受は、軸受の外輪に取付けた懸架装置を介して車体に固定される。これに対し、インホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、減速機のハウジングもしくは電動モータのハウジングに取付けた懸架装置を介して車体に固定される。このため、インホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置についても、一般的な車輪用軸受と同様に、ハブ軸受の外輪に歪みゲージを貼り付けたのでは、車体に設けた電気制御ユニットと歪みゲージとを結ぶ配線の軸受装置側部分の長さが長くなり、この配線の軸受装置側部分を固定する手間がかかり、生産性が悪い。
In addition, in general wheel bearings used in engine-driven automobiles, in order to measure the load acting on the wheels, a strain gauge is attached to the outer ring of the bearing to detect distortion. (For example, Patent Document 3).
A general wheel bearing is fixed to a vehicle body via a suspension device attached to the outer ring of the bearing. On the other hand, the in-wheel motor built-in wheel bearing device is fixed to the vehicle body via a suspension device attached to the housing of the speed reducer or the housing of the electric motor. For this reason, in the in-wheel type motor-equipped wheel bearing device, as in the case of a general wheel bearing, if the strain gauge is attached to the outer ring of the hub bearing, the electric control unit and the strain gauge provided on the vehicle body The length of the portion of the wiring connecting the bearings on the bearing device side becomes long, and it takes time and effort to fix the portion of the wiring on the bearing device side, and the productivity is poor.
この発明の目的は、車両にコンパクトかつ生産性良く荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を感度良く検出できるインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wheel bearing device with a sensor with a built-in in-wheel type motor that can install a load detection sensor compactly and with high productivity in a vehicle and can detect a load applied to the wheel with high sensitivity.
この発明のインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置は、電動モータの出力軸と車両の車輪のハブとを減速機を介してまたは直接に同軸上に連結し、前記ハブを支持する転がり形式の軸受を設け、この軸受を、前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングを介して車両の懸架装置に取付けた車輪用軸受装置において、前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングに、このハウジングの歪みを検出する歪みセンサを取付け、この歪みセンサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の3軸方向の力のうちの少なくとも1つの方向の力を検出する演算手段を設けたことを特徴とする。 The in-wheel motor-equipped sensor-equipped wheel bearing device according to the present invention is a rolling type in which an output shaft of an electric motor and a vehicle wheel hub are connected coaxially via a speed reducer or directly and support the hub. In a wheel bearing device attached to a vehicle suspension through the housing of the electric motor or the housing of the speed reducer, the bearing is mounted on the housing of the electric motor or the housing of the speed reducer. A strain sensor for detecting the strain of the housing is attached, and the forces in the vertical direction, the left and right direction, and the front and rear direction that are orthogonal to each other at the contact point between the wheel attached to the hub and the road surface are determined from the output of the strain sensor. An arithmetic means for detecting a force in at least one of the directions is provided.
車両走行に伴い、車輪と路面の接地点に外力が作用すると、軸受に荷重が加わり、軸受の各部が変形する。この変形は減速機のハウジングおよび電動モータのハウジングに伝わる。ハウジングの変形による歪みを、電動モータのハウジング、または減速機のハウジングに取付けた歪みセンサが検出する。外力の大きさによって歪みの程度が異なるため、歪みと外力の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、歪みセンサの出力から車輪と路面の接地点に作用する外力を検出することができる。演算手段は、このように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておいた外力と歪みの関係から、歪みセンサの出力により、車輪と路面の接地点に作用する外力を演算する。その際に検出される車輪と路面の接地点に作用する外力は、車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の3軸方向の力のうちの少なくとも1つの方向の力である。この検出した外力を車両の姿勢制御に使用することができる。 When an external force acts on the contact point between the wheel and the road surface as the vehicle travels, a load is applied to the bearing, and each part of the bearing is deformed. This deformation is transmitted to the reduction gear housing and the electric motor housing. The strain due to the deformation of the housing is detected by a strain sensor attached to the housing of the electric motor or the housing of the reduction gear. Since the degree of distortion varies depending on the magnitude of the external force, the external force acting on the contact point between the wheel and the road surface can be detected from the output of the strain sensor if the relationship between the distortion and the external force is obtained in advance through experiments and simulations. The calculation means calculates the external force acting on the contact point between the wheel and the road surface by the output of the strain sensor based on the relationship between the external force and the strain obtained and set in advance through experiments and simulations. The external force acting on the contact point between the wheel and the road surface detected at that time is at least one of the forces in the three axial directions in the vertical direction, the left-right direction, and the front-rear direction orthogonal to each other at the contact point between the wheel and the road surface. It is the force of direction. This detected external force can be used for attitude control of the vehicle.
電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングに歪みセンサを取付けたので、車体に設けた電気制御ユニットと歪みセンサとを結ぶ配線の軸受装置側部分の長さを短くすることができ、歪みセンサをコンパクトかつ生産性良く設置することができる。例えば、電動モータのハウジングに懸架装置が取付けられている場合は、電動モータのハウジングに歪みセンサを取付け、また減速機のハウジングに懸架装置が取付けられている場合は、減速機のハウジングに歪みセンサを取付けるようにすると、配線の軸受装置側部分の長さをより一層短くすることができる。 Since the strain sensor is attached to the housing of the electric motor or the reducer, the length of the bearing side of the wiring connecting the electrical control unit and the strain sensor on the vehicle body can be shortened, making the strain sensor compact. And it can be installed with good productivity. For example, when a suspension is attached to the housing of the electric motor, a strain sensor is attached to the housing of the electric motor, and when a suspension is attached to the housing of the reduction gear, the strain sensor is attached to the housing of the reduction gear. When the is attached, the length of the portion of the wiring on the bearing device side can be further shortened.
この発明において、前記軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面が形成された内方部材と、両転走面間に介在する複列の転動体とを備え、前記外方部材の外周に形成されたフランジで前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングと結合された構成とすることができる。その場合、前記外方部材のフランジと結合される前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングの外周で、かつフランジとの結合箇所の近傍に前記歪みセンサを取付けると良い。
前記ハウジングの外周に歪みセンサを取付けると、歪みセンサの設置が容易である。また、歪みセンサの取付位置を前記ハウジングにおけるフランジとの結合箇所の近傍とすると、外方部材の変形があまり減衰されずに歪みセンサ取付箇所に伝わるため、歪みを感度良く検出することができる。
In this invention, the bearing comprises an outer member having a double row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface facing the rolling surface of the outer member, A double row rolling element interposed between the rolling surfaces, and a flange formed on the outer periphery of the outer member and coupled to the electric motor housing or the speed reducer housing. In this case, the strain sensor may be attached to the outer periphery of the housing of the electric motor or the housing of the speed reducer that is coupled to the flange of the outer member, and in the vicinity of the coupling location with the flange.
When a strain sensor is attached to the outer periphery of the housing, the strain sensor can be easily installed. Further, if the strain sensor mounting position is in the vicinity of the location where the housing is connected to the flange, the deformation of the outer member is transmitted to the strain sensor mounting location without being attenuated so much, so that the strain can be detected with high sensitivity.
また、前記歪みセンサはセンサ取付部材を介して前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングに取付けられ、前記センサ取付部材は、その両端が前記ハウジングの円周方向に離れた2箇所に取付けられるものとしても良い。
車輪と路面の接地点に作用する外力による電動モータのハウジング、または減速機のハウジングの変形の程度は、円周方向の各部によって異なる。センサ取付部材の両端をハウジングの円周方向に離れた2箇所に取付けると、センサ取付部材は、変形の小さい箇所に取付けられた側が支点となって、変形の大きい箇所に取付けられた側が大きく変形する。そのため、センサ取付部材の歪みセンサ取付箇所がより一層大きな歪みを生じることとなり、歪みセンサにより、ハウジングの歪みを感度良く検出することができる。
The strain sensor is attached to the housing of the electric motor or the reducer through a sensor attachment member, and the sensor attachment member is attached at two locations whose both ends are separated in the circumferential direction of the housing. It is good as a thing.
The degree of deformation of the housing of the electric motor or the housing of the speed reducer due to an external force acting on the contact point between the wheel and the road surface varies depending on each part in the circumferential direction. When both ends of the sensor mounting member are mounted at two locations that are separated in the circumferential direction of the housing, the sensor mounting member is deformed greatly on the side mounted at a location where deformation is large, with the side mounted at a location where deformation is small serving as a fulcrum. To do. For this reason, the strain sensor mounting portion of the sensor mounting member generates a larger strain, and the strain of the housing can be detected with high sensitivity by the strain sensor.
この発明のインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置は、電動モータの出力軸と車両の車輪のハブとを減速機を介してまたは直接に同軸上に連結し、前記ハブを支持する転がり形式の軸受を設け、この軸受を、前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングを介して車両の懸架装置に取付けた車輪用軸受装置において、前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングに、このハウジングの歪みを検出する歪みセンサを取付け、この歪みセンサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の3軸方向の力のうちの少なくとも1つの方向の力を検出する演算手段を設けたため、車両にコンパクトかつ生産性良く荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を感度良く検出できる。 The in-wheel motor-equipped sensor-equipped wheel bearing device according to the present invention is a rolling type in which an output shaft of an electric motor and a vehicle wheel hub are connected coaxially via a speed reducer or directly and support the hub. In a wheel bearing device attached to a vehicle suspension through the housing of the electric motor or the housing of the speed reducer, the bearing is mounted on the housing of the electric motor or the housing of the speed reducer. A strain sensor for detecting the strain of the housing is attached, and the forces in the vertical direction, the left and right direction, and the front and rear direction that are orthogonal to each other at the contact point between the wheel attached to the hub and the road surface are determined from the output of the strain sensor. Since the calculation means for detecting the force in at least one of the directions is provided, a sensor for detecting the load is installed on the vehicle in a compact and highly productive manner. Can be, the load applied to the wheel can be sensitively detected.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図4と共に説明する。このインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置は、車輪のハブを回転自在に支持するハブ軸受Aと、回転駆動源としての電動モータBと、この電動モータBの回転を減速してハブに伝達する減速機Cとを組み合わせたものである。この実施形態では、ハブ軸受Aは、軸受の内方部材がハブの一部を構成する第3世代型の内輪回転タイプとされている。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This in-wheel type sensor-equipped wheel bearing device with a built-in in-wheel motor includes a hub bearing A that rotatably supports a wheel hub, an electric motor B as a rotational drive source, and a speed reduction of the rotation of the electric motor B. It is a combination of a reduction gear C that transmits. In this embodiment, the hub bearing A is a third generation type inner ring rotating type in which the inner member of the bearing forms part of the hub. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.
図1に示すように、ハブ軸受Aは、内周に複列の転走面3を形成した外方部材1と、これら各転走面3に対向する転走面4を形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の転走面3,4間に介在した複列の転動体5とで構成される。このハブ軸受Aは、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記転走面3,4は断面円弧状であり、各転走面3,4は接触角が外向きとなるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材7でシールされている。
As shown in FIG. 1, the hub bearing A includes an
外方部材1は静止側軌道輪となるものであって、減速機Cのアウトボード側のハウジング33bに取付けるフランジ1aを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ1aには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔14が設けられている。また、ハウジング33bには、ボルト挿通孔14に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔44が設けられている。ボルト挿通孔14に挿通した取付ボルト15をボルト螺着孔44に螺着させることにより、外方部材1がハウジング33bに取付けられる。
The
内方部材2は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ9aを有するアウトボード側材9と、このアウトボード側材9の外周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材9に一体化されたインボード側材10とでなる。これらアウトボード側材9およびインボード側材10に、前記各列の転走面4が形成されている。インボード側材10の中心には貫通孔11が設けられている。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト16の挿入孔17が設けられている。アウトボード側材9のハブフランジ9aの根元部付近には、ホイールおよび制動部品(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。このパイロット部13の内周には、前記貫通孔11のアウトボード側端を塞ぐキャップ18が取付けられている。
The inner member 2 serves as a rotating raceway, and the
電動モータBは、筒状のハウジング22に固定したステータ23と出力軸24に取付けたロータ25との間にアキシアルギャップを設けたアキシアルギャップ型のものである。出力軸24は、減速機Cのインボード側のハウジング33aの筒部に2つの軸受26で片持ち支持されている。出力軸24とハウジング33a間の隙間のインボード側端は、シール部材27でシールされている。また、ハウジング22のインボード側の開口にはキャップ28が装着されている。
The electric motor B is an axial gap type in which an axial gap is provided between a
図1および図3に示すように、減速機Cはサイクロイド減速機として構成されている。すなわち、この減速機Cは、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された2枚の曲線板34a,34bを、それぞれ軸受35を介して入力軸32の各偏心部32a,32bに装着し、ハウジング33bに差し渡した複数の外ピン36で、各曲線板34a,34bの偏心運動を外周側で案内するとともに、内方部材2のインボード側材10に取付けた複数の内ピン38を、各曲線板34a,34bの内部に設けた複数の貫通孔39に嵌挿係合したものである。入力軸32は、電動モータBの出力軸24とスプライン結合されて一体に回転するようになっている。なお、入力軸32はインボード側のハウジング33aと内方部材2のインボード側材10の内径面とに2つの軸受40で両持ち支持されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the speed reducer C is configured as a cycloid speed reducer. In other words, the speed reducer C has two
電動モータBの出力軸24が回転すると、これと一体回転する入力軸32に取付けられた各曲線板34a,34bが偏心運動を行う。この各曲線板34a,34bの偏心運動が、内ピン38と貫通孔39との係合によって、車輪のハブである内方部材2に回転運動として伝達される。出力軸24の回転に対して内方部材2の回転は減速されたものとなる。例えば、1段のサイクロイド減速機で1/10以上の減速比を得ることができる。
When the
前記2枚の曲線板34a,34bは、互いに偏心運動による振動が打ち消されるように180°位相をずらして入力軸32の各偏心部32a,32bに装着され、各偏心部32a,32bの両側には、各曲線板34a,34bの偏心運動によって発生する回転軸に直交する軸回りの慣性偶力よる振動を打ち消すように、各偏心部32a,32bの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト41が装着されている。
The two
図4に示すように、前記各外ピン36と内ピン38には軸受42,43が装着され、これらの軸受42,43の外輪42a,43aが、それぞれ各曲線板34a,34bの外周と各貫通孔39の内周とに転接するようになっている。したがって、外ピン36と各曲線板34a,34bの外周との接触抵抗、および内ピン38と各貫通孔39の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板34a,34bの偏心運動をスムーズに内方部材2に回転運動として伝達することができる。
As shown in FIG. 4,
この車輪用軸受装置は、減速機Cのハウジング33bもしくは電動モータBのハウジング22の外周部に取付けたナックル等の懸架装置(図示せず)を介して車体に固定される。
This wheel bearing device is fixed to the vehicle body via a suspension device (not shown) such as a knuckle attached to the outer peripheral portion of the
図1および図2に示すように、減速機Cのアウトボード側ハウジング33bの外周に、このハウジング33bの歪みを測定する歪みセンサ53が取付けられている。この実施形態の場合、歪みセンサ53の周方向の取付位置は、真上の位置すなわち反路面側の位置とされている。また、軸方向の取付位置は、前記フランジ1aとの結合箇所の近傍とされている。歪みセンサ53は、例えば接着剤を用いてハウジング33bに固定される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
歪みセンサ53は、この歪みセンサ53の出力を処理するための演算手段55および異常判定手段56に接続されている。これらの手段55,56は、車輪用軸受装置に取付けられた回路基板等の電子回路装置(図示せず)に設けられたものであっても、また自動車の電気制御ユニット(ECU)に設けられたものであっても良い。
The
上記構成のインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置の作用を説明する。電動モータBを回転駆動すると、電動モータBの出力軸24の回転が、減速機Cを介して車輪のハブである内方部材2に減速して伝達され、車輪が回転して車両が走行する。車両走行時には、車輪と路面の接地点より、車輪に力が加わる。その力は、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の3軸方向の力が複合されたものである。
The operation of the in-wheel motor-equipped sensor-equipped wheel bearing device having the above-described configuration will be described. When the electric motor B is driven to rotate, the rotation of the
上記外力によりハブ軸受Aが変形する。この変形は、ハブ軸受Aの外方部材1から減速機Cのアウトボード側ハウジング33bに伝わる。この変形による歪みを、歪みセンサ53が検出する。外力の大きさによって歪みの程度が異なるため、歪みと外力の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、歪みセンサ53の出力から車輪と路面の接地点に作用する外力を検出することができる。その際に検出される車輪と路面の接地点に作用する外力は、車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の3軸方向の力のうちの少なくとも1つの方向の力である。
The hub bearing A is deformed by the external force. This deformation is transmitted from the
前記演算手段55は、このように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておいた外力と歪みの関係から、歪みセンサ53の出力により、車輪と路面の接地点に作用する外力を演算する。検出した外力の情報は、車両の姿勢制御に使用することができる。また、前記異常判定手段56は、演算手段55により演算された車輪と路面の接地点に作用する外力が、許容値を超えたと判断される場合に、外部に異常信号を出力する。この異常信号も、車両の姿勢制御に使用することができる。さらに、リアルタイムで車輪と路面の接地点に作用する外力を出力すると、よりきめ細かな姿勢制御が可能となる。
The calculating means 55 calculates the external force acting on the contact point between the wheel and the road surface from the output of the
減速機Cのハウジング33bに歪みセンサ53を取付けたので、懸架装置と歪みセンサ53との距離が近い。このため、車体に設けた電気制御ユニットと歪みセンサ53とを結ぶ配線の軸受装置側部分の長さを短くすることができ、歪みセンサ53をコンパクトかつ生産性良く設置することができる。また、ハウジング33bの外周に歪みセンサ53を取付けたので、歪みセンサ53の設置が容易である。
Since the
この実施形態のように、ハウジング33bにおけるフランジ1aとの結合箇所の近傍に歪みセンサ53を取付けると、外方部材1の変形があまり減衰されずに歪みセンサ53の取付箇所に伝わるため、歪みを感度良く検出することができる。物理的な事情等により、上記位置に歪みセンサ53を取付けるのが困難な場合は、図1において二点鎖線で示すように、減速機Cのハウジング33bの外周における他の箇所や電動モータBのハウジング22の外周に歪みセンサ53を取付けてもよい。
When the
図5および図6は歪みセンサ53の異なる取付方法を示す。この取付方法は、歪みセンサ53をセンサ取付部材52に取付けてセンサユニット51とし、このセンサユニット51を減速機Cのハウジング33bまたは電動モータBのハウジング22の外周に取付けるものである。図例では、減速機Cのハウジング33bの軸方向中央部の外周にセンサユニット51を取付けている。
5 and 6 show different attachment methods of the
センサ取付部材52は、ハウジング33bの外周に沿う周方向に細長い略円弧状とされ、その両端部に円弧の内周側に張り出す接触固定部52a,52bが形成されている。また、センサ取付部材52の中央部には円弧の内周側に開口する切欠部52cが形成され、この切欠部52cの背面に位置する円弧の外周側の面に歪みセンサ53が貼り付けられている。センサ取付部材52の断面形状は、例えば矩形状とされるが、この他に各種の形状とすることができる。
The
このセンサユニット51は、センサ取付部材52の長手方向がハウジング33bの周方向を向くように、センサ取付部材52の接触固定部52a,52bによってハウジング33bの外周に固定される。これら接触固定部52a,52bのハウジング33bへの固定は、ボルトによる固定や、接着剤により接着等で行われる。センサ取付部材52の接触固定部52a,52b以外の箇所では、ハウジング33bの外周面との間に隙間を生じている。接触固定部52a,52bのいずれか一方である第1の接触固定部52aは、ハウジング33bに作用する荷重によりハウジング33bがラジアル方向に最も大きく変形する周方向箇所でハウジング33bに固定される。第2の接触固定部52bは、前記固定箇所よりもラジアル方向の変形が少ない箇所で固定される。
The
上記したように第1の接触固定部52aがハウジング33bにおける他の箇所と比べてラジアル方向に大きく変形する箇所に取付けられていると、センサ取付部材52は、変形の少ない第2の接触固定部52bが支点となって、第1の接触固定部52aがハウジング33bの大きな変形に伴い大きく変形する。そのため、センサ取付部材52の歪みセンサ53の取付箇所がより一層大きな歪みを生じることになり、歪みセンサ53により、ハウジング33bの歪みをより一層感度良く検出することができる。
As described above, when the first
なお、前記接触固定部52a,52bのうちの第2の接触固定部52bは、第1の接触固定部52aとは、車輪と路面の接地点に作用する外力によって生じるラジアル方向の歪みの方向が正逆異なる箇所としてもよい。例えば、ハウジング33bの真横位置(路面側位置から90度上方の位置)よりも上側の位置と、真横位置よりも下側(路面側に近い位置)とでは、タイヤと路面間の接地点に作用する軸方向力に対するハウジング33bのラジアル方向の変形の方向が、正逆異なる方向となる。第1の接触固定部52aがハウジング33bの真上位置(反路面側位置)の場合、第2の接触固定部52bをハウジング33bの真横位置よりも下側位置とすると、両接触固定部52a,52bにおけるハウジング33bの変形の方向は正逆異なる方向となる。このように、第2の接触固定部52bと第1の接触固定部52aとがハウジング33bのラジアル方向の歪みの方向が正逆異なる箇所とされていると、両側の歪みが加算されることになって、ハウジング33bの変形がセンサ取付部材52により大きく伝わり、より一層大きな歪みを検出して、ハウジング33bの歪みをさらに感度良く検出することができる。
Of the
図7はこの発明の第2の実施形態を示す。この実施形態は、電動モータBを、ハウジング102に固定したステータ103と出力軸104に取付けたロータ105との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型としたものである。出力軸104は、減速機Cの入力軸32にスプライン結合されている。電動モータB以外は、第1の実施形態と同じ構成である。この第2の実施形態も、減速機Cのハウジング33bまたは電動モータBのハウジング102の外周に歪みセンサ53が取付けられる。これにより、車輪と路面の接地点で車輪に作用する力を測定して、車両の姿勢制御を行うことができる。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the electric motor B is a radial gap type in which a radial gap is provided between a
図8はこの発明の第3の実施形態を示す。この実施形態は、減速機Cを遊星減速機としたものである。電動モータBは、第2の実施形態と同様に、ラジアルギャップ型とされている。遊星減速機Cは、入力軸112の外周に太陽歯車113を一体に設け、この太陽歯車113と減速機のアウトボード側ハウジング33bの内周に設けた内歯114とに噛み合う複数の遊星歯車115を、内方部材2のインボード側材10に取付けた内ピン118で回転自在に支持させてある。この遊星減速機によっても、電動モータBの出力軸104の回転をハブである内方部材2に減速して伝達することができる。しかし、サイクロイド減速機ほど大きな減速比は得られない。この第3の実施形態も、減速機Cのハウジング33bまたは電動モータBのハウジング102の外周に歪みセンサ53が取付けられる。これにより、車輪と路面の接地点で車輪に作用する力を測定して、車両の姿勢制御を行うことができる。
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the speed reducer C is a planetary speed reducer. The electric motor B is a radial gap type as in the second embodiment. In the planetary reduction gear C, a sun gear 113 is integrally provided on the outer periphery of the
なお、前記各実施形態では、電動モータBの出力を減速機Cで減速して車輪のハブに伝達する構成につき説明したが、減速機Cを設けずに、電動モータBの出力軸と車輪のハブ2とを直接に連結する構成としてもよい。その場合、歪みセンサ53は電動モータCのハウジング22に取付ける。
また、前記各実施形態ではハブ軸受Aが第3世代型である車輪用軸受装置に適用した場合につき説明したが、この発明は、ハブ軸受Aの内方部材と車輪のハブとが互いに独立した第1または第2世代型の車輪用軸受装置にも適用することができる。さらに、ハブ軸受Aが各世代形式のテーパころタイプである車輪用軸受装置にも適用することができる。
In each of the embodiments described above, the output of the electric motor B is decelerated by the reduction gear C and transmitted to the wheel hub. However, without providing the reduction gear C, the output shaft of the electric motor B and the wheel It is good also as a structure which connects with the hub 2 directly. In that case, the
In each of the above embodiments, the case where the hub bearing A is applied to a wheel bearing device of the third generation type has been described. However, in the present invention, the inner member of the hub bearing A and the wheel hub are independent of each other. The present invention can also be applied to a first or second generation type wheel bearing device. Further, the present invention can be applied to a wheel bearing device in which the hub bearing A is a tapered roller type of each generation type.
1…外方部材
2…内方部材(ハブ)
5…転動体
22,102…電動モータのハウジング
24,104…出力軸
33b…減速機のハウジング
51…センサユニット
52…センサ取付部材
53…歪みセンサ
55…演算手段
56…異常判定手段
A…ハブ軸受
B…電動モータ
C…減速機
1 ... Outer member 2 ... Inner member (hub)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングに、このハウジングの歪みを検出する歪みセンサを取付け、この歪みセンサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の3軸方向の力のうちの少なくとも1つの方向の力を検出する演算手段を設けたことを特徴とするインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置。 An output shaft of the electric motor and a wheel hub of the vehicle are connected coaxially via a reduction gear or directly, and a rolling type bearing is provided to support the hub, and the bearing is connected to the housing of the electric motor, or In the wheel bearing device attached to the vehicle suspension through the housing of the reduction gear,
A strain sensor for detecting the distortion of the housing is attached to the housing of the electric motor or the reducer, and from the output of the strain sensor, the upper and lower surfaces orthogonal to each other at the grounding point of the wheel attached to the hub and the road surface. An in-wheel motor-equipped sensor-equipped wheel bearing device, comprising: a calculating means for detecting a force in at least one of three directions of a direction, a left-right direction, and a front-rear direction.
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