JP2012066751A - 車輪軸受装置のシールキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】走行音の小さい電気自動車などの接近時の安全性を確保する為、車両の接近を知らせることができる装置を供給する。
【解決手段】車輪支持軸受のハブ輪６の開口部に装着されるシールキャップ本体１１に、内部に少なくとも一つのボール１３を収めた箱部材１２を取付け、ハブ輪６の回転により、箱部材１２の内部のボール同士、あるいはボール１３と箱部材１２とを接触させて、走行時にシールキャップ１から打音が発生するようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、特に、電気自動車やハイブリッドカー等、走行音の小さな自動車に適した車輪軸受装置のシールキャップに関するものである。

従来、自動車等の車輪軸受装置は、一般的に、車輪の回転を円滑に支持し、且つ静粛性の高いものが要求される。

例えば、特許文献１には、等速ジョイントと軸受装置の配置を工夫し、駆動時の騒音対策をしたものが開示されている。

一方、自動車等の車輪軸受装置は、防水・防塵性を確保するために、軸受部分やハブ輪の開口部分を、シールキャップなどでシールを行っている（特許文献１、特許文献２）。

このような車輪軸受装置やシールキャップは、通常のガソリンエンジン車両の他に、ハイブリットカー（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、燃料電池車（ＦＣＥＶ）などにも適用されており、特許文献３には、インホイールタイプの電気自動車に適用した例が開示されている。

特開２００９−２４１６１７号公報 特開２００９−１６２３０４号公報 特開２００９−１２５２３号公報

ところで、現在広く普及しているガソリンエンジン車両に比べ、ＨＥＶやＥＶなどのモータ駆動車両は、走行音が小さく、通行者が接近を察知し難く、事故の要因となる可能性がある。

そこで、この発明は、車輪軸受装置やシールキャップの構造を大幅に変更することなく、特に、低速走行時にシールキャップから音が発生するようにして、歩行者等、周辺の通行者に対して車両の接近を知らせることにより、高い安全性を確保しようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、車輪支持軸受のハブ輪の開口部に装着されるシールキャップ本体に、内部に少なくとも一つのボールを収めた箱部材を取付けたものである。

このような箱部材をシールキャップ本体に取付けると、ハブ輪の回転により、箱部材の内部のボール同士、あるいはボールと箱部材とが接触するため、打音が発生する。

この打音が発生するシールキャップを、ガソリンエンジン車に比べて、走行音が小さい、例えば、ハイブリッドカー、燃料電池車、電気自動車等に搭載すると、歩行者等、周辺の通行者に対して車両の接近を知らせることができるので、安全である。

前記箱部材を、ホイール回転軸と同軸の略円筒形状に形成すると、ホイールがある回転以上になると、箱部材に収容したボールが遠心力により、箱部材の内周面に押し当てられるので、ボールによる打音が消える。これにより、高速走行時には、打音による騒音の発生を防止できる。

箱部材に収容するボールは、直径の異なる複数のボールであってもよい。

また、ボールの材質としては、耐腐食性が高いステンレス材が好ましい。

前記箱部材の内周部に凹凸部を設けてもよい。この内周部の凹凸部は、不規則に配置してもよい。

この発明のシールキャップは、以上のように、ＥＶ（モータ駆動車両）等の極めて走行音の小さい車両に搭載すると、箱部材から発生する打音により、歩行者等、周辺の通行者に対して車両の接近を知らせ、注意を促すことができる。

上記箱部材をホイール回転軸と同軸の略円筒形状とすることにより、ホイールがある回転数以上になったとき、内部のボールが遠心力により、箱部材の内周に押し当てられ、打音が消える。これにより、低速時のみ音を発生させ、高速走行時には騒音を防止することが可能となる。

この発明のシールキャップは、従来のホイール周りの構成を変更することなく適用可能である。

また、この発明のシールキャップは、シール性能を損なうことがなく、回転抵抗による効率低下等を起こさない。

この発明に係るシールキャップを装着した車輪軸受装置の一例を示す縦断面図である。 図１のシールキャップの拡大図である。 キャップ本体の円盤部と箱部材との締結方法の別例を示す拡大図である。 図１のシールキャップを構成する箱部材の内部を示す正面図である。 シールキャップを構成する箱部材の別例の内部を示す正面図である。 シールキャップを構成する箱部材の別例の内部を示す正面図である。 インホイールモータ駆動装置を搭載した車両の概略平面図である。 インホイールモータ駆動装置の概略平面図である。 １モータ型駆動装置を搭載した車両の概略平面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、この発明に係るシールキャップ１を装着した車輪軸受装置を示している。

図１の車輪軸受装置は、第３世代ハブベアリングユニットであり、車体（サスペンション部材）に回転不能に固定される外輪２と、複列の転動体３と、アキシャル方向に与圧を付与する内輪４と、ホイール取付部５を有し、外輪２に対して相対回転可能なハブ輪６とからなる。この第３世代ハブベアリングユニットは、センタナット締め付けによる予圧付与を必要としないため、スペース的に、この発明に係るシールキャップ１を装着するのに最も適している。

ハブ輪６は、駆動装置出力軸７と結合して駆動される。駆動装置出力軸７とは、ハイブリットカー（ＨＶ）や１モータタイプの電気自動車（ＥＶ）の場合は、ドライブシャフト（等速ジョイント等）であり、インホイールモータタイプの電気自動車（ＥＶ）の場合は、減速機（またはモータ）出力軸である。

上記ハブ輪６のアウトボード側の開口部の内周には、シールキャップ１が嵌められている。なお、アウトボード側とは、ホイール回転軸上で車体外側方向をいい、インボード側とは、車体内側方向をいう。

この発明のシールキャップ１は、円盤部１１ａと、この円盤部１１ａの外周に設けた鍔部１１ｂとからなる皿型のキャップ本体１１と、キャップ本体１１の円盤部１１ａのインボード側に固定された、ホイール回転軸と同軸で略円筒形状をした箱部材１２と、この箱部材１２内に収容された少なくとも１つ以上のボール１３とによって構成されている。

上記キャップ本体１１の鍔部１１ｂには、ハブ輪６とのシール性を向上させるために、シール部材１４が装着されている。

キャップ本体１１の円盤部１１ａと箱部材１２との締結方法は、図１及び図２に示すように、ボルト１５による締結方法の他、図３に示すように、スポット溶接による方法でもよい。図３の符号１６は、スポット溶接された部分を示している。

この発明のシールキャップ１は、ハブ輪６の開口部に嵌められ、ハブ輪６と共に回転する。

シールキャップ１がハブ輪６と共に回転すると、箱部材１２も一体に回転する。箱部材１２が回転すると、箱部材１２内のボール１３は、ボール１３同士、あるいは、箱部材１２の内周面と衝突して、打音が発生する。

ハブ輪６の回転数が高くなると、遠心力により、箱部材１２内のボール１３が、箱部材１２の内周面に押し付けられ、打音が消える。

これにより、車両の低速時に打音を発生させ、高速時に打音を消すことが可能になる。

上記箱部材１２の内周面は、図４に示すように、凹凸のない形状でもよいが、図５及び図６に示すように、波形の凹凸を設けてもよい。

上記箱部材１２の内周面に凹凸を設けることにより、低速回転域ではボール１３同士がランダムに撥ねて、効果的に打音が発生し、中・高速回転域では波形の凹部にボール１３が保持されるため、消音効果が高まる。

上記箱部材１２の内周面の凹部の寸法をボール１３の径より大きくすれば、ボール１３を保持する効果が高くなり、消音効果がより高まる。

上記箱部材１２の内周面の凹凸は、均等に配置することも、ランダムに配置することもできる。この凹凸の配置により、発生する打音の調子を変えることができる。

また、箱部材１２に収容するボール１３の重さにより、音の発生する速度域を自由に設定できる。即ち、ボール１３が重いほど、箱部材１２の内周に押し当てるのに必要な遠心力が大きくなるため、発生させたい音の大きさ、速度域、音質により、ボール１３の材質、大きさ、数量等を選択する。また、ボール１３の大きさは、均一である必要はなく、大小様々なものであってもよい。

箱部材１２、ボール１３の材質は、使用環境、即ち、潤滑油の流入や、水分の浸入、温度等に合わせて選択するが、タイヤ周りで使用するため、耐腐食性の高いステンレス等が適している。この他、ボール１３の材質は、ガラス、セラミックス、プラスチック、軽合金等、様々なものが選択可能である。

図７に示すような、インホイールモータ駆動装置２１を搭載した車両１０は、走行音が極めて小さいので、この発明に係る打音発生機構を備えたシールキャップ１を使用することにより、車両の接近を周囲に知らせ、注意を促すことができるため、特に高い価値を発揮する。

インホイールモータ駆動装置２１は、図８に示すように、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備える。

この発明に係る打音発生機構を備えたシールキャップ１は、図８に示すインホイールモータ駆動装置２１以外にも、図９に示すような、駆動用モータ、減速機、ディファレンシャル、ドライブシャフト（ＣＶＪ）を備えた１モータ型駆動装置Ｄを搭載した車両１０に装着しても特に高い価値を発揮する。なお、図７及び図９において、符号８は、タイヤを示している。

この発明を適用する車両形態として、インホイールモータ駆動装置、１モータ構造のモータ駆動装置を例に挙げたが、これに限定するものではなく、走行音の小さいあらゆる駆動形態の車両で同様の効果が得られる。

例えば、ハイブリットカー、燃料電池車、前述以外の電気自動車等である。当然のことながら、ガソリンエンジン車に適用しても良い。

また、減速機、モータ、ディファレンシャル、ドライブシャフトの形態も前述の例に限定するものではない。

車輪軸受装置の構造も前述のものに限定するものではない。例えば、第１世代ハブベアリングに適用してもよい。箱部材１２の形状やボール１３の形状等も同様の効果が得られるものであれば、前述の形状に限定するものではない。各部品の材質についても同様である。

１ シールキャップ
２ 外輪
３ 転動体
４ 内輪
５ ホイール取付部
６ ハブ輪
７ 駆動装置出力軸
８ タイヤ
１０ 車両
１１ キャップ本体
１１ａ 円盤部
１１ｂ 鍔部
１２ 箱部材
１３ ボール
１４ シール部材
１５ ボルト
１６ スポット溶接部
２１ インホイールモータ駆動装置
Ａ モータ部
Ｂ 減速部
Ｃ 車輪ハブ軸受部
Ｄ １モータ型駆動装置

Claims (11)

1. ハブ輪の開口端部に装着されるシールキャップ本体に、少なくとも一つのボールを収めた箱部材を取付けたことを特徴とする車輪軸受装置のシールキャップ。
2. 上記箱部材とボールをステンレス鋼によって形成したことを特徴とする車輪軸受装置のシールキャップ。
3. 前記ボールは、直径の異なる複数のボールであることを特徴とする請求項1又は２に記載の車輪軸受装置のシールキャップ。
4. 前記箱部材の内周部に凹凸部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車輪軸受装置のシールキャップ。
5. 前記内周部の凹凸部を不規則に配置したことを請求項４に記載の車輪軸受装置のシールキャップ。
6. 前記内周部の凹形状を、ボール径よりも大きくしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の車輪軸受装置のシールキャップ。
7. 前記箱部材をシールキャップ本体に対してボルト固定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車輪軸受装置のシールキャップ。
8. 前記箱部材をシールキャップ本体に対して溶接により固定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車輪軸受装置のシールキャップ。
9. 請求項１〜８のシールキャップを備えた車輪軸受装置。
10. 請求項９の車輪軸受装置を備えたインホイールモータ駆動装置。
11. 請求項９の車輪軸受装置を備えた１モータ型駆動装置。

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