JP2017105416A

JP2017105416A - 駆動輪支持用転がり軸受ユニット

Info

Publication number: JP2017105416A
Application number: JP2016009680A
Authority: JP
Inventors: 大輔郡司; Daisuke Gunji; 松田　靖之; Yasuyuki Matsuda; 靖之松田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2017-06-15
Anticipated expiration: 2036-01-21
Also published as: EP3385089A1; US20180361789A1; JP6772465B2; CN108367591A; EP3385089A4; EP3385089B1

Abstract

【課題】軸受ユニットの中心軸に対しオフセットした位置から駆動力を入力できると共に、十分な減速比を部品点数の増大を抑えつつ得る事ができ、しかも、発電機や無線通信器等を、装置全体を大型化せずに配置できる、駆動輪支持用転がり軸受ユニットの構造を実現する。
【解決手段】ハブ３の軸方向外端部に設けられた回転側フランジ１６に対して、減速機２０を構成する内歯歯車２６を支持固定し、この内歯歯車２６を介して入力される駆動力に基づき、前記ハブ３を回転駆動する。これにより、ハブ３の中心孔には、このハブ３を回転駆動する駆動軸を接続しなくて済む為、このハブ３の軸方向内側に設けられた大きなスペースを有する収納空間３９に、発電機４１及び無線通信器４２を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全車輪）を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、前記駆動輪を回転駆動する為に利用する、駆動輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。

近年、地球温暖化や大気汚染などの環境問題への対策として電気自動車が注目されている。又、車輪を構成するホイール内に電動モータを配置する事で、デファレンシャルやドライブシャフトを介さずに車輪を回転駆動する、インホイールモータ式の電気自動車も考えられている。そして、この様なインホイールモータでは、電動モータの小型化を図るべく、タイヤの近傍に、電動モータの駆動力を増幅する為の減速機を設ける事が考えられている。

例えば特許文献１には、軸受ユニットに遊星歯車減速機を組み込み、電動モータの駆動力を増幅して車輪に伝達する構造が記載されている。ここで、遊星歯車減速機は、小型で大きなトルクを伝達できる為、インホイールモータの用途に適しているが、部品点数が多く構造が複雑になるというデメリットがある。又、遊星歯車減速機は、入力軸と出力軸とが同軸上に設けられる為、インホイールモータに適用した場合に、インホイールモータ部分の最低地上高さを確保しにくいという課題が存在する。

上記課題を解決する為、例えば特許文献２には、平行軸減速機（カウンターギヤ機構）を用いる事で、インホイールモータを構成する電動モータの出力軸を、軸受ユニットの中心軸に対しオフセットさせる構造が記載されている。この様な構造によれば、最低地上高さを確保し易くなるが、特許文献２に記載された発明の場合には、平行軸減速機のみでは十分な減速比を確保する事が難しい為、終減速機として遊星歯車減速機を設けており、部品点数が多く構造が複雑になるという課題は解決できていない。

ところで、自動車の運動性能や安全性能を向上させる為、様々な制御手法や制御装置が提案されている。自動車の走る・曲がる・止まるといった運動は、タイヤと路面の摩擦力（グリップ力、タイヤ力）を介してのみ操作する事ができる為、タイヤに作用する力（荷重）を検出する事は、運動制御に関する性能向上に大きく寄与し得る。この為、タイヤに作用する力を検出する事に関する、多くの技術が提案されている。例えば特許文献３や、本件特許出願人が本発明に先立って考えた未公開先願（特願２０１５−１８６３０７号）では、車輪（タイヤ又はホイール）に設けたセンサに電力を供給し、かつ、該センサで取得した情報を無線で車体側に通信する機能を有する、車輪支持用転がり軸受ユニットが記載されている。前記特許文献３や前記先願では、電力の供給手段として、車輪支持用転がり軸受ユニットに発電機を内蔵しているが、軸受ユニット内の限られた空間に、十分な発電量を有する発電機を設ける事は容易ではない。特に、車輪支持用軸受ユニットが駆動輪用である場合、回転側軌道輪部材（ハブ）には、駆動力を伝達する軸（例えばドライブシャフト）が中心孔に接続される為、この回転側軌道輪部材の軸方向内側の空間（特に回転側軌道輪部材の中心軸上）に、発電機や無線通信回路を配置する事は困難であり、装置全体が大型化し易くなる。
尚、本発明に関連するその他の先行技術文献として、例えば特許文献４に記載された発明がある。この特許文献４には、軸受ユニットに非接触給電装置を設ける発明が記載されている。

特開２０１３−３２８０４号公報特開２００９−１２５２３号公報特許第３９８３５０９号公報特許第５０８５１７３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、軸受ユニットの中心軸に対しオフセットした位置から駆動力を入力できると共に、十分な減速比を部品点数の増大を抑えつつ得る事ができ、しかも、発電機や無線通信器等を、装置全体を大型化せずに配置できる、駆動輪支持用転がり軸受ユニットの構造を実現すべく発明したものである。

本発明のうち、請求項１に記載した駆動輪支持用転がり軸受ユニットは、懸架装置に対して車輪（駆動輪）を回転自在に支持する為のもので、静止側軌道輪部材（例えば外輪）と、回転側軌道輪部材（例えばハブ）と、複数個の転動体と、回転側フランジ（ホイール側フランジ）と、内歯歯車と、発電機と、無線通信器とを備える。
このうちの静止側軌道輪部材は、懸架装置に支持固定されて、使用時にも回転しない。
前記回転側軌道輪部材は、車輪を支持固定した状態で、この車輪と共に回転する。
前記各転動体は、前記静止側軌道輪部材と前記回転側軌道輪部材との互いに対向する周面同士の間に、転動自在に設けられている。
前記回転側フランジは、前記車輪を支持固定する為のもので、前記回転側軌道輪部材の一部（例えば軸方向外端部外周面）に設けられている。
前記内歯歯車は、例えば電動モータ等の駆動源の駆動力を前記回転側軌道輪部材に伝達する為の減速機を構成するもので、前記回転側フランジ（例えば径方向外端部の軸方向内側面）に対しボルトなどの締結手段により固定され、この回転側フランジと共に（一体的に）回転する。
前記発電機は、前記静止側軌道輪部材に直接又は間接的に支持された固定子と、前記回転側軌道輪部材に直接又は間接的に支持された回転子とを有し、これら固定子と回転子との相対回転に基づき発電するものである。
前記無線通信器は、車体側に配置された電子機器との間で無線通信するものである。
そして、請求項１に記載した発明の場合には、前記回転側軌道輪部材を、前記内歯歯車を介して入力される駆動力に基づき回転駆動し、前記発電機及び前記無線通信器を、前記回転側軌道輪部材の軸方向内側に存在する収納空間内に配置している。
又、請求項１に記載した発明を実施する場合には、前記発電機及び前記無線通信器を、前記回転側軌道輪部材の中心軸上に配置する事できる。
又、請求項１に記載した発明を実施する場合には、前記無線通信器を、前記回転側軌道輪部材に直接又は間接的に設ける（支持固定する）事ができる。
又、請求項１に記載した発明を実施する場合には、前記駆動輪支持用転がり軸受ユニットに、前記発電機が発電した電力を蓄える為のバッテリと、前記発電機が発電した電力を前記バッテリに供給し、該バッテリを充電する為の充電制御回路とを設ける事ができる。又、この場合には、これらバッテリ及び充電制御回路を、前記回転側軌道輪部材に設ける事ができる。

これに対し、請求項２に記載した駆動輪支持用転がり軸受ユニットは、懸架装置に対して車輪（駆動輪）を回転自在に支持する為のもので、静止側軌道輪部材（例えば外輪）と、回転側軌道輪部材（例えばハブ）と、複数個の転動体と、回転側フランジと、内歯歯車と、非接触給電装置（非接触電力伝送部）と、無線通信器と、を備える。
このうちの静止側軌道輪部材は、懸架装置に支持固定されて、使用時にも回転しない。
前記回転側軌道輪部材は、車輪を支持固定した状態で、この車輪と共に回転する。
前記各転動体は、前記静止側軌道輪部材と前記回転側軌道輪部材との互いに対向する周面同士の間に、転動自在に設けられている。
前記回転側フランジは、前記車輪を支持固定する為のもので、前記回転側軌道輪部材の一部（例えば軸方向外端部外周面）に設けられている。
前記内歯歯車は、例えば電動モータ等の駆動源の駆動力を前記回転側軌道輪部材に伝達する為の減速機を構成するもので、前記回転側フランジ（例えば径方向外端部の軸方向内側面）に対し締結手段により固定され、この回転側フランジと共に（一体的に）回転する。
前記非接触給電装置は、送電側部材（一次側部材、回路及びコイル）と受電側部材（二次側部材、回路及びコイル）とを有しており、このうちの送電側部材から受電側部材に対し非接触で送電を行うものである。
前記無線通信器は、車体側に配置された電子機器との間で無線通信するものである。
そして、請求項２に記載した発明の場合には、前記回転側軌道輪部材を、前記内歯歯車を介して入力される駆動力に基づき回転駆動し、前記非接触給電装置のうちの少なくとも受電側部材と前記無線通信器とを、前記回転側軌道輪部材の軸方向内側に存在する収納空間内に配置している。
又、請求項２に記載した発明を実施する場合には、前記送電側部材に就いても、前記収納空間内に配置する事ができる。
又、請求項２に記載した発明を実施する場合には、前記送電側部材を、前記静止側軌道輪部材に直接又は間接的に設け、かつ、前記受電側部材と、前記無線通信器とを、前記回転側軌道輪部材に直接又は間接的に設ける事ができる。

本発明を実施する場合には、例えば、前記回転側軌道輪部材の軸方向外端部に、車輪に設置したセンサへの電力供給と、該センサの信号の通信が可能なコネクタを設ける事ができる。

更に、本発明を実施する場合には、例えば請求項３に記載した発明の様に、前記静止側軌道輪部材の軸方向内端開口を、電波透過性材料から造られたカバーにより塞ぎ、このカバーの内側の空間を、前記収納空間とする事ができる。

上述の様に構成する、本発明の駆動輪支持用転がり軸受ユニットによれば、軸受ユニットの中心軸に対しオフセットした位置から駆動力を入力できると共に、十分な減速比を部品点数の増大を抑えつつ得る事ができ、しかも、発電機や無線通信器等を、装置全体を大型化せずに配置できる。
即ち、本発明の場合には、回転側軌道輪部材の一部に設けられた回転側フランジに対して、減速機を構成する内歯歯車を支持固定し、この内歯歯車を介して入力される駆動力に基づき、前記回転側軌道輪部材を回転駆動する。この為、この内歯歯車と噛合する入力軸（ピニオンギヤ）を、軸受ユニットの中心軸に対しオフセットした位置に配置する事ができる。又、前記内歯歯車の直径を十分に大きく確保できる為、この内歯歯車と前記入力軸とから構成される減速機の減速比を大きくできる。この為、遊星歯車減速機を使用しなくても、電動モータ等の駆動源の駆動力を十分に増幅でき、部品点数を少なくできる。更に、本発明の場合には、回転側軌道輪部材に対し駆動力を伝達する為の軸を、この回転側軌道輪部材の中心孔に同軸上に接続する必要がない。この為、前記回転側軌道輪部材の軸方向内側に十分に大きな収納空間を確保できる。従って、この収納空間に発電機や無線通信器等を配置する事ができ、装置全体の大型化を防止できる。
又、請求項３に記載した発明によれば、無線通信器と車体側の演算器との間で通信される無線信号が、カバーにより遮られる事を有効に防止する事ができる。

本発明の実施の形態の第１例の駆動輪支持用転がり軸受ユニットの断面図。同じく分解斜視図。本発明の実施の形態の第２例を示す図１と同様の図。同じく図２と同様の図。

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１〜２を参照しつつ説明する。本例では、転がり軸受ユニットに発電機を内蔵し、この発電機が発電する電力を利用して、車輪に配置したセンサなどを動作させる場合に就いて説明する。本例の転がり軸受ユニット１は、自動車の駆動輪を懸架装置を構成するナックルに対して回転自在に支持すると共に、前記駆動輪を回転駆動する為に利用するもので、特許請求の範囲に記載した静止側軌道輪部材に相当する外輪２と、特許請求の範囲に記載した回転側軌道輪部材に相当するハブ３と、複数個の転動体（玉）４、４とを備えている。

このうちの外輪２は、全体を略円筒状に構成されており、内周面に複列の外輪軌道５ａ、５ｂを、外周面に静止側フランジ６を、それぞれ有している。そして、使用状態で前記外輪２は、前記ナックルに支持されて回転しない。又、本例の場合、前記外輪２のうち、軸方向内側列の外輪軌道５ｂよりも軸方向内側（軸方向に関して内とは、懸架装置に組み付けた状態で車体の幅方向中央側となる側をいい、反対に軸方向に関して外とは、懸架装置に組み付けた状態で車体の幅方向外寄りとなる側を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に、軸方向外側に隣接する部分よりも内径寸法の大きい、張出筒部７が設けられている。この張出筒部７の軸方向内端部は、前記ハブ３の軸方向内端部（後述するかしめ部１２）よりも軸方向内方に大きく突出している。

又、前記ハブ３は、ハブ本体８と内輪９とを組み合わせて成るもので、外周面に複列の内輪軌道１０ａ、１０ｂを有し、前記外輪２の内径側にこの外輪２と同軸上に支持されている。具体的には、前記ハブ本体８の外周面の軸方向中間部に軸方向外側列の内輪軌道１０ａを直接形成すると共に、同じく軸方向内端寄り部分に形成した小径段部１１に、外周面に軸方向内側列の内輪軌道１０ｂを形成した前記内輪９を外嵌固定している。そして、前記ハブ本体８の軸方向内端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部１２により、前記内輪９の軸方向内端面を抑え付けている。又、前記ハブ本体８の中心部には、軸方向に貫通する貫通孔１３が設けられている。該貫通孔１３は、軸方向外端部に設けられた外端側大径孔部１４と、軸方向中間部内端部に設けられた小径孔部１５とから構成されている。又、前記ハブ本体８の軸方向外端部外周面で、前記外輪２の軸方向外端開口部よりも軸方向外方に突出した部分には、径方向外方に延出する状態で、車輪を支持する為の回転側フランジ１６を設けている。

この回転側フランジ１６は、断面クランク形に構成されており、径方向内側に位置する基半部１７に対し、径方向外側に位置する先半部１８が、軸方向内側にオフセットしている。このうちの基半部１７には、複数本（例えば４本）のスタッドボルト１９、１９が圧入固定されている。そして、これらスタッドボルト１９、１９を利用して、前記ハブ３に対し図示しないホイール（車輪）が結合固定される。

前記各転動体（玉）４、４は、前記両外輪軌道５ａ、５ｂと前記両内輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、両列毎に複数個ずつ、図示しない保持器により保持された状態で、背面組み合わせ型の接触角と共に予圧を付与された状態で転動自在に設けられている。又、図示の例の場合、前記両列の転動体４、４同士の間で、直径、ピッチ円直径、及び、接触角の大きさを、互いに同じに設定している。但し、本発明を実施する場合には、両列の転動体の直径は必ずしも同じである必要はない。例えば、インナ側（軸方向内側）列を構成する転動体の直径を、アウタ側（軸方向外側）列を構成する転動体の直径よりも大きくすると共に、アウタ側列のピッチ円直径を、インナ側列のピッチ円直径よりも大きく事もできる。又、図示の例では、転動体として玉を使用した場合を示しているが、本発明を実施する場合には、転動体として、ころ（円すいころ、円筒ころを含む）やニードルを使用しても良い。

特に本例の場合には、前記回転側フランジ１６に対し、図示しないピニオンギヤと共に減速機２０を構成する内歯歯車部材２１が支持固定されている。この内歯歯車部材２１は、全体を略円筒状に構成されており、軸方向内半部の小径筒部２２と軸方向外半部の大径筒部２３とを有している。又、前記内歯歯車部材２１（大径筒部２３）の軸方向外端部外周面には、径方向外方に突出した取付フランジ部２４が設けられている。この取付フランジ部２４には、軸方向に貫通する結合孔（ねじ孔又は通孔）２５、２５が設けられている。又、前記内歯歯車部材２１の軸方向内半部内周面（小径筒部２２の内周面）には、平歯状の(ねじれ角のない)内歯歯車２６が設けられている。

この様な構成を有する前記内歯歯車部材２１は、前記各結合孔２５、２５と、前記回転側フランジ部１６の先半部１８に形成された通孔２７、２７とを互いに整合させた状態で、これら各通孔２７、２７と前記各結合孔２５、２５とに、結合部材（ボルト）２８、２８を螺合又は挿通し更に締め付ける事で、前記先半部１８の軸方向内側面に支持固定される。又、この状態で、前記内歯歯車部材２１は、前記外輪２の軸方向外半部の周囲に配置されている。そして、前記内歯歯車部材２１を構成する前記内歯歯車２６には、図示しない入力軸である平歯状のピニオンギヤが噛み合わされる。これにより、前記ハブ３は、前記内歯歯車部材２１を介して、図示しない電動モータ等の駆動源によって回転駆動される。又、図示の例では、前記内歯歯車２６の歯底円直径よりも、前記大径筒部２３の内径寸法を大きくしている。これにより、前記内歯歯車２６をブローチ加工やスロッタ等で加工する場合にも、袋穴加工にならない様にして、前記内歯歯車２６の加工性を確保している。

又、前記内歯歯車２６と噛合する前記ピニオンギヤを回転自在に支持する為に、前記外輪２の軸方向外端部の外周面のうちの円周方向１個所位置で、前記外輪２を前記ナックルに支持固定した状態で上端部となる位置に、径方向外方に突出する支持腕部２９を設けている。図示の例では、前記支持腕部２９は、前記内歯歯車部材２２を構成する大径筒部２３の径方向内方に設けられている。又、前記支持腕部２９の先端部（径方向外端部）には、軸方向に貫通する状態で支持孔３０が形成されている。そして、この様な支持孔３０の内側に、ラジアルニードル軸受３１が配置（圧入）されている。

このラジアルニードル軸受３１は、アウタレース３２と、複数本のニードル３３、３３と、保持器３４とを備えており、このうちのアウタレース３２を前記支持孔３０の内側に内嵌固定している。この状態で、前記アウタレース３２の軸方向内端部外周面に設けた外向鍔部３５を、前記支持孔３０の内周面に形成した段差面３６に突き当てている。これにより、前記アウタレース３２の前記支持孔３０に対する軸方向の位置決めを図っている。又、前記各ニードル３３、３３は、前記保持器３４により保持された状態で、前記アウタレース３２の内周面に形成された円筒面状の外輪軌道と、前記ピニオンギヤの外周面に形成された円筒面状の内輪軌道との間に転動自在に設けられている。

又、前記ピニオンギヤの先端部（軸方向外端部）を、前記ラジアルニードル軸受３１の内側に回転自在に支持する為に、前記外輪２の外周面のうち、円周方向に関して前記支持腕部２９と位相が一致する部分（車両への組み付け状態での上端部）に、径方向内方に凹んだ凹み部（逃げ部）３７を設けている。

又、前記外輪２の軸方向内端開口部には、有底円筒状のカバー３８を装着している。このカバー３８は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）やＡＳ樹脂（アクリロニトリル、スチレンのコポリマー（共重合化合物））等の電波透過性に優れた（無線通信に用いる電波を透過可能な）樹脂（繊維強化樹脂も含む）から構成されている。そして、本例の場合には、前記カバー３８の内側（軸方向外側）に、十分に大きなスペースを有する収納空間３９を設けている。この収納空間３９は、前記ハブ３の軸方向内側に位置すると共に、前記張出筒部７の径方向内側に位置している。

又、本例の場合には、タイヤの状態量を検出する為に、車輪に設置した図示しない１乃至複数のセンサに電力を供給すると共に、車両の運動制御に利用するべく、前記センサの出力信号を車体側に配置した演算器４０に対し送信する為に、前記転がり軸受ユニット１に、発電機能を有する発電機４１と、無線通信機能を有する無線通信器４２と、蓄電機能を有する図示しないバッテリと、充電機能を有する充電器（充電制御回路）４３とを備えている。

このうちの発電機４１は、三相の交流を発電する磁石式交流発電機で、前記センサ（タイヤ側、ホイール側各センサ）に対し供給する電力を発電するものであり、互いに同軸上に配置された固定子４４と回転子４５とを備えている。尚、本発明を実施する場合には、単相の交流を発電する交流発電機を使用する事もできる。

このうちの固定子４４は、磁性金属板により円筒状に構成された支持環４６と、該支持環４６の内周面の円周方向複数個所に等間隔に支持固定された永久磁石４７、４７とを備えている。該永久磁石４７、４７は、ブロック状に構成されており、径方向に着磁すると共に、円周方向に隣り合う永久磁石４７、４７同士の間で着磁の向きを異ならせている。この為、前記支持環４６の内側には、Ｓ極とＮ極とが交互に且つ等間隔で配置されている。又、該支持環４６を、前記外輪２の軸方向内端部（張出筒部７）の内周面に内嵌固定している。又、前記張出筒部７の内周面の軸方向中間部には段差面を設けており、前記支持環４６が軸方向外側に変位する事を阻止している。

これに対し、前記回転子４５は、複数枚の電磁鋼板を積層する事により形成したステータコア４８と、コイル４９、４９とから構成されている。これら各コイル４９、４９は、前記ステータコア４８を構成する放射状に配置された複数本のティース（突極）の周囲に巻装されている。本例の場合には、前記回転子４５を構成する前記ステータコア４８を、前記ハブ本体８の貫通孔１３を構成する小径孔部１５に内嵌固定された支持軸５０の軸方向内端部に外嵌固定すると共に螺子止め固定している。前記支持軸５０は、段付の中空筒状に構成されており、軸方向外端部に設けられ前記小径孔部１５に内嵌固定された小径軸部５１と、前記小径孔部１５から露出した部分に設けられた大径軸部５２と、これら小径軸部５１と大径軸部５２との間に設けられた突当面５３とを有している。そして、前記小径軸部５１を前記ハブ本体８の小径孔部１５に内嵌（挿入）した状態で、前記突当面５３を、前記小径孔部１５の軸方向内端寄り部分に形成された段差面５４に突き当て、前記ハブ本体８に対する前記支持軸５０の軸方向に関する位置決めを図っている。又、前記大径軸部５２の軸方向中間部には、径方向外方に突出した外向フランジ部５５が設けられている。本例の場合には、前記ステータコア４８を、前記大径軸部５２の軸方向内端部に外嵌固定した状態で、前記外向フランジ部５５に対してボルト５６により螺子止め固定している。

本例の場合には、上述の様に、前記固定子４４を、前記外輪２の張出筒部７の内周面に支持固定すると共に、前記回転子４５を、前記支持軸５０を介して前記ハブ本体８に支持固定している。この状態で、前記固定子４４と前記回転子４５とが、前記収納空間３９内で同軸上に配置され、該回転子４５の外周面が、前記固定子４４を構成する永久磁石４７、４７の内周面に対し、微小隙間を介して径方向に対向する。この様な構成を採用する事で、前記回転子４５が前記ハブ３と共に回転した際に、前記各コイル４９、４９の電磁誘導作用により起電力が発生する様にしている。つまり、前記車輪と共に前記ハブ３が回転する事により、前記発電機４１が発電する様にしている。

前記無線通信器４２は、車体側に設置された電子機器である演算器４０との間で、無線による通信を行うもの（本例の場合には送受信が可能）であり、無線通信回路（基板）と、アンテナとを備えている。又、前記無線通信器４２は、前記支持軸５０の軸方向内端面、複数本のボルト５７、５７により固定されている。この為、本例の場合には、前記無線通信器４２は、前記ハブ３の軸方向内側部分のうち、該ハブ３の中心軸上に位置している。これにより、前記無線通信器４２は、前記収納空間３９のうち、前記発電機４１の軸方向内側に配置され、該無線通信器４２を構成するアンテナは、前記カバー３８を構成する底部に対し軸方向に近接対向した状態となる。従って、該アンテナに出入りする無線信号が、前記カバー３８により遮られる事を有効に防止して、前記無線通信器４２と前記演算器４０との間で、無線による通信が効率良く行える様にしている。

前記充電器（充電制御回路）４３は、前記支持軸５０を構成する大径軸部５２のうち、前記外向フランジ部５５よりも軸方向外側部分に外嵌固定されており、前記収納空間３９に配置されている。又、前記充電器４３は、前記発電機４１が発電した交流電圧を直流電圧に変換する為の整流回路と、図示しない（充電器４３中に含まれる）バッテリの残量及び前記発電機４１の発電量に応じて、充放電を制御する充放電制御回路と、前記回転子４５の回転数変化に拘らず定電圧出力を行う為の電圧制御回路とを備えている。そして、前記充電器４３は、前記発電機４１が発電した電力を、整流すると共に電圧値を一定として、車輪に配置した図示しないセンサ及び前記無線通信器４２に対して供給する。又、前記充電器４３は、前記発電機４１が発電した電力が、前記センサや前記無線通信器４２を動作させるのに不足していると判定した場合には、前記バッテリから、これらセンサや前記無線通信器４２に対して電力を供給する。尚、図面中には、前記充電器４３と前記発電機４１とを接続する配線は省略して示している。前記充電器４３と前記センサ及び前記無線通信器４２とを接続する配線（電源配線）５８ａ、５８ｂは、それぞれ前記支持軸５０の内側及び前記ハブ本体８の貫通孔１３に配置される。又、後述する様に、前記センサの信号は、前記支持軸５０の内側及び前記ハブ本体８の貫通孔１３に配置された配線（信号配線）５９を通じて前記無線通信器４２に送られる。

又、前記発電機４１により発電した電力を前記センサに供給すると共に、該センサの出力信号を前記無線通信器４２に送信する為に、前記ハブ本体８の軸方向外端部の中央部（外端側大径孔部１４内）に、コネクタ６０を配置（内嵌固定）している。この為、本例の場合には、このコネクタ６０に対して、前記センサに電力を供給する為の配線５８ａと、前記センサの出力信号を前記無線通信器４２に送信する為の配線５９とをそれぞれ接続している。

又、タイヤ交換時のコストを抑える面から、図示は省略するが、タイヤの状態量を測定する為のセンサのうち、摩耗センサ、タイヤ歪みセンサ、温度センサなどの、タイヤに直接設置しなければ測定できない状態量を測定するセンサのみを、タイヤ内に直接設置し、空気圧センサ、ホイール歪みセンサ、加速度センサなどの、タイヤに設置しなくても測定可能な状態量を測定するセンサに就いては、ホイール（例えばリム部）に設置している。

以上の様な構成を有する本例の場合、図示しない電動モータ等の駆動源の駆動力を、前記外輪２の支持腕部２９に対し回転自在に支持された入力軸（駆動軸）であるピニオンギヤと、前記回転側フランジ１６に固定した内歯歯車２６とから成る減速機２０を介して、前記ハブ３に伝達し、このハブ３を回転駆動する。従って、本例の駆動輪支持用の転がり軸受ユニット１は、前記駆動源と共に減速機構付きのインホイールモータ（電動車両駆動装置）を構成する。

特に本例の場合には、前記減速機２０を構成する前記内歯歯車２６を前記回転側フランジ１６に固定している為、前記ピニオンギヤを、前記転がり軸受ユニット１の中心軸（回転中心）に対しオフセットした位置に配置する事ができる。又、前記内歯歯車２６の直径を十分に大きく確保できる為、該内歯歯車２６の歯数を十分に増やす事ができる。この為、この内歯歯車２６と前記ピニオンギヤとから構成される前記減速機２０の減速比を大きくできる。従って、遊星歯車減速機を使用しなくても、電動モータ等の駆動源の駆動力を十分に増幅でき、部品点数を少なくできる。

更に、本例の場合には、前記ハブ３を駆動する為の駆動軸（例えばドライブシャフト）を、このハブ３の中心孔に同軸上に接続する必要がない。この為、駆動輪用にも拘らず、前記ハブ３の軸方向内側に十分に大きな収納空間３９を設ける事ができる。従って、前記転がり軸受ユニット１を大型化しなくても、この収納空間３９内に、前記発電機４１、前記無線通信器４２、前記充電器４３、及び、前記バッテリをそれぞれ配置する事ができる。

又、本例の転がり軸受ユニット１の場合には、前記駆動源の駆動力に基づき車輪が回転すると、回転側軌道輪部材であるハブ３が回転し、該ハブ３の軸方向内端部に支持固定された前記回転子４５が、静止側軌道輪部材である前記外輪２に支持固定された前記固定子４４に対して相対回転する。これにより、これら固定子４４及び回転子４５から構成される前記発電機４１が発電する。そして、該発電機４１により発電された交流電圧は、図示しないケーブル等を通じて前記充電器４３に送られる。そして、該充電器４３にて直流電圧に変換された後、前記配線５８ａ及び前記コネクタ６０を介して、車輪に設置されたセンサに供給される。これにより、このセンサは、タイヤやホイールの状態量（例えばタイヤ空気圧、歪み、上下力、加速度、温度など）を検出する。又、前記発電機４１により発電した電力は、前記配線５８ｂを介して、前記無線通信器４２にも供給される。

その後、前記センサの出力信号は、前記コネクタ６０に送られた後、前記配線５９等を介して、前記無線通信器４２に送られる。そして、該無線通信器４２を構成するアンテナにより、前記センサの出力信号を、前記カバー３８の底部を通じて、車体側に配置された前記演算器４０に対し無線送信される。この結果、該演算器４０は、前記センサの出力信号であるタイヤ及びホイールの状態量を受け取り、車両の運動制御に利用する。

以上の様に、本例の転がり軸受ユニット１によれば、車輪の状態量を検出する事ができ、しかも、前記センサを車輪側に設置している為、転がり軸受ユニット１側に設置した場合の様に、ブレーキ装置の作動状態の影響を受けずに、車輪の状態量を正確に検出する事ができる。又、本例の場合には、前記発電機４１で発電した電力を前記センサに供給できると共に、該センサの出力信号を、前記無線通信器４２を通じて車体側の演算器４０に送れる為、前記転がり軸受ユニット１をナックルに対して取り付ける際に、ハーネスの取り回し作業を行う必要がなく、組立作業性を良好にできる。又、タイヤ交換時にも、前記転がり軸受ユニット１に設けられた前記発電機４１、前記無線通信器４２、前記充電器４３、前記バッテリ、及び、前記コネクタ６０は、そのまま継続して使用できる（タイヤに設置されたセンサのみ交換すれば足りる）。この為、発電装置等をタイヤ内に設置する場合に比べて、タイヤ交換時のコストを低く抑えられる。更に、偏摩耗防止の為にタイヤローテーション（タイヤの位置変更）を実施した場合にも、無線通信機能を有する前記転がり軸受ユニット１自体の取付位置には変更がない為、車体側の演算器４０で受信した信号が、どのタイヤの信号か判別がつかなくなる事も防止できる。

［実施の形態の第２例］
本発明の実施の形態の第２例に就いて、図３〜４を参照しつつ説明する。本例では、発電機に代えて、転がり軸受ユニット１ａに非接触給電装置（非接触電力伝送部）６１を内蔵し、この非接触給電装置６１を通じて外部から供給される電力を利用して、車輪に配置したセンサなどを動作させる場合に就いて説明する。転がり軸受ユニット１ａの基本的な構成に就いては、前記実施の形態の第１例の場合と同様である為、重複する説明は省略し、以下、本例の特徴部分である非接触給電装置６１に関連する部分を中心に説明する。

前記非接触給電装置６１は、電磁誘導方式の装置であり、送電コイル（一次側コイル）と送電回路（一次側回路）とを有する送電側部材６２と、受電コイル（二次側コイル）と受電回路（二次側回路）とを有する受電側部材６３とから構成されている。そして、このうちの送電側部材６２を、外輪２の軸方向内端部（張出筒部７）の内周面に内嵌固定している。又、前記張出筒部７の内周面の軸方向中間部には段差面を設けており、前記送電側部材６２が軸方向外側に変位する事を阻止している。この様な送電側部材６２には、前記外輪２の軸方向内端開口を塞いだカバー３８ａに設けられた電源コネクタ６４を介して、車体側から電力（電源）が供給される。

これに対し、前記受電側部材６３は、ハブ本体８の貫通孔１３（小径孔部１５）に内嵌固定された支持軸５０ａの軸方向内端部（大径軸部５２）に外嵌されている。又、前記受電側部材６３は、前記送電側部材６２から非接触により送られた電力を受電すると共に直流に整流し、所望の電源電圧を生成する。そして、前記受電側部材６３で得られた電力により、車輪に設置したセンサ及び前記支持軸５０の軸方向内端面に支持固定した無線送信器４２を動作させる。又、前記受電側部材６３と前記送電側部材６２とは、微小隙間を介して軸方向に対向配置された状態で、収納空間３９内に配置される。

以上の様な構成を有する本例の場合には、発電機に代えて前記非接触給電装置６１を備えており、回転側軌道輪部材であるハブ３の回転数とは無関係に、前記センサ及び前記無線通信器４２に電力を供給できる為、充電器（充電制御回路）及びバッテリは不要である。又、図示の例では、前記送電側部材６２に対し電力を供給する為の電源コネクタ６４を前記カバー３８ａに設けた場合に就いて説明したが、電源コネクタは外輪２に設けてもよい。更に、前記送電側部材６２は、前記カバー３８ａに固定しても良いし、前記外輪２を支持固定する為の懸架装置（収納空間３９の外側）に固定しても良い。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第１例の場合と同様である。

本発明を実施する場合には、外輪に対して回転自在に支持された設けたピニオンギヤを、内歯歯車に対して直接噛合させずに、これらピニオンギヤと内歯歯車との間に１乃至複数の歯車を介在させて、より減速比を大きくする事もできる。又、尚、本発明の技術的範囲からは外れるが、回転側フランジに外歯歯車を固定し、回転側軌道輪部材を回転駆動する構成を採用する事もできる。又、本発明を実施する場合に、非接触給電装置の構造は、前記実施の形態の第２例で示した電磁誘導方式の構造に限定されず、磁界共鳴方式、電界共鳴方式など、従来から知られている各種構造の非接触給電装置を利用できる。

１、１ａ転がり軸受ユニット
２外輪
３ハブ
４転動体
５ａ、５ｂ外輪軌道
６静止側フランジ
７張出筒部
８ハブ本体
９内輪
１０ａ、１０ｂ内輪軌道
１１小径段部
１２かしめ部
１３貫通孔
１４外端側大径孔部
１５小径孔部
１６回転側フランジ
１７基半部
１８先半部
１９スタッドボルト
２０減速機
２１内歯歯車部材
２２小径筒部
２３大径筒部
２４取付フランジ部
２５結合孔
２６内歯歯車
２７通孔
２８結合部材
２９支持腕部
３０支持孔
３１ラジアルニードル軸受
３２アウタレース
３３ニードル
３４保持器
３５外向鍔部
３６段差面
３７凹み部
３８、３８ａカバー
３９収納空間
４０演算器
４１発電機
４２無線通信器
４３充電器
４４固定子
４５回転子
４６支持環
４７永久磁石
４８ステータコア
４９コイル
５０、５０ａ支持軸
５１小径軸部
５２大径軸部
５３突当面
５４段差面
５５外向フランジ部
５６ボルト
５７ボルト
５８ａ、５８ｂ配線
５９配線
６０コネクタ
６１非接触給電装置
６２送電側部材
６３受電側部材
６４電源コネクタ

Claims

懸架装置に支持固定されて回転しない静止側軌道輪部材と、
車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する回転側軌道輪部材と、
前記静止側軌道輪部材と前記回転側軌道輪部材との互いに対向する周面同士の間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、
前記回転側軌道輪部材の一部に設けられ、前記車輪を支持固定する回転側フランジと、
前記回転側フランジに固定されこの回転側フランジと共に回転する、減速機を構成する内歯歯車と、
前記静止側軌道輪部材に支持された固定子と、前記回転側軌道輪部材に支持された回転子とを有し、これら固定子と回転子との相対回転に基づき発電する発電機と、
車体側に配置された電子機器との間で無線通信する無線通信器と、を備え、
前記回転側軌道輪部材が、前記内歯歯車を介して入力される駆動力に基づき回転駆動され、前記発電機及び前記無線通信器が前記回転側軌道輪部材の軸方向内側に存在する収納空間内に配置されている事を特徴とする駆動輪支持用転がり軸受ユニット。
懸架装置に支持固定されて回転しない静止側軌道輪部材と、
車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する回転側軌道輪部材と、
前記静止側軌道輪部材と前記回転側軌道輪部材との互いに対向する周面同士の間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、
前記回転側軌道輪部材の一部に設けられ、前記車輪を支持固定する回転側フランジと、
前記回転側フランジに固定されこの回転側フランジと共に回転する、減速機を構成する内歯歯車と、
送電側部材と受電側部材とを有し、このうちの送電側部材から受電側部材に対し非接触で送電を行う非接触給電装置と、
車体側に配置された電子機器との間で無線通信する無線通信器と、を備え、
前記回転側軌道輪部材が、前記内歯歯車を介して入力される駆動力に基づき回転駆動され、前記非接触給電装置のうちの少なくとも受電側部材と前記無線通信器とが前記回転側軌道輪部材の軸方向内側に存在する収納空間内に配置されている事を特徴とする駆動輪支持用転がり軸受ユニット。
前記静止側軌道輪部材の軸方向内端開口を、電波透過性材料から造られたカバーにより塞いでおり、このカバーの内側の空間を前記収納空間としている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した駆動輪支持用転がり軸受ユニット。