JP4931537B2 - Wheel bearing device with in-wheel motor built-in sensor - 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, based on the detection result, the suspension and the like are controlled in advance, thereby controlling the posture 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.
車両走行時に車輪と路面の接地点に作用する作用力としては、上下方向の力、左右方向の力、および前後方向の力がある。これら3軸方向の力は、いずれも車両の走行に影響を与えるものであるが、中でも前後方向の力は、ブレーキの制動に大きく関わるものであるため、これを精度良く検知することが車体姿勢を安定させて安全走行を図る上で非常に重要である。 The acting force acting on the contact point between the wheel and the road surface when the vehicle travels includes a vertical force, a horizontal force, and a longitudinal force. These triaxial forces all affect the running of the vehicle, but in particular the longitudinal force is largely related to the braking of the brake, so it is important to detect this with high accuracy. It is very important for stable driving and safe driving.
この発明の目的は、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車両の姿勢制御に用いるための車輪と路面の接地点に作用する前後方向の力を精度良く検知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。 The purpose of this invention is made compact install sensors for detecting load on the vehicle, in-wheel type which can accurately detect the longitudinal force acting on the ground contact point of the car wheels and the road surface for use in attitude control of the vehicle A wheel bearing device with a motor built-in sensor is provided.
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、前記ハブの回転を制動するブレーキを設けた車輪用軸受装置において、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点に作用する、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、前後方向の力を、前記電動モータの電流および前記ブレーキの制動力の両方から推定する前後方向作用力推定手段を設け、この推定した前後方向の力は車両の姿勢制御に用いられることを特徴とする。 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 the wheel bearing device provided with a brake for braking the rotation of the hub, the vertical direction, the left-right direction, and the front-rear direction, which are perpendicular to each other, act on the grounding point of the wheel mounted on the hub and the road surface of the three axial forces, a force in the longitudinal direction, the only setting the longitudinal direction acting force estimation means for both whether we estimate the braking force of the electric motor current and the braking force of the estimated longitudinal direction It is used for attitude control of vehicles .
車両走行時に車輪と路面の接地点に作用する前後方向の作用力の大きさによって、電動モータに流れる電流量が異なる。同様に、前記前後方向の作用力の大きさによって、ブレーキの制動力も異なる。したがって、前後方向の作用力と電動モータの電流およびブレーキの制動力との関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、電動モータの電流およびブレーキの制動力を測定することにより、前後方向の作用力を推定することができる。電動モータの電流またはブレーキの制動力の単独の測定結果からでも前後方向の作用力を推定することは可能であるが、両者を比較対照することで、前後方向の作用力を精度良く推定することができる。
前後方向作用力推定手段は、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前後方向の作用力と電動モータの電流およびブレーキの制動力との関係から、前後方向の作用力を推定する。推定により得られた前後方向の作用力は、車両の姿勢制御に使用される。それにより、高度な車両制御が可能となる。
The amount of current flowing through the electric motor varies depending on the magnitude of the acting force in the front-rear direction that acts on the contact points between the wheels and the road surface when the vehicle is traveling. Similarly, the braking force of the brake varies depending on the magnitude of the acting force in the front-rear direction. Therefore, if the relationship between the acting force in the front-rear direction and the current of the electric motor and the braking force of the brake is obtained in advance through experiments and simulations, the action in the front-rear direction can be determined by measuring the current of the electric motor and the braking force of the brake. The force can be estimated. Although it is possible to estimate the acting force in the front-rear direction from a single measurement result of the electric motor current or the braking force of the brake, it is possible to accurately estimate the acting force in the front-rear direction by comparing and contrasting the two. Can do.
The front-rear direction acting force estimation means estimates the front-rear direction acting force from the relationship between the front-rear direction acting force determined in advance through experiments and simulations, the electric motor current, and the braking force of the brake. To do. Acting force in the longitudinal direction obtained by estimation is used your the attitude system of the vehicle. Thereby, advanced vehicle control becomes possible.
この発明において、ブレーキロータとブレーキパッド間の押付力を測定する押付力測定手段を設け、この押付力測定手段の出力する押付力からブレーキの制動力を求めることができる。前記押付力測定手段は、前記ブレーキロータとブレーキパッド間の押付力をブレーキ液の液圧から求めるものであると良い。その場合、押付力測定手段として、例えば液圧計を使用できる。また、前記押付力測定手段は、前記ブレーキロータとブレーキパッド間の押付力をブレーキキャリパの変形から求めるものであっても良い。その場合、押付力測定手段として、例えば歪みセンサを使用できる。
いずれの場合も、液圧計、歪みセンサ等の押付力測定手段を取付けるだけで、前記押付力を測定することが可能であるため、ブレーキの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
In this invention, the pressing force measuring means for measuring the pressing force between the brake rotor and the brake pad is provided, and the braking force of the brake can be obtained from the pressing force output from the pressing force measuring means. The pressing force measuring means preferably obtains the pressing force between the brake rotor and the brake pad from the hydraulic pressure of the brake fluid. In that case, for example, a hydraulic pressure gauge can be used as the pressing force measuring means. Further, the pressing force measuring means may determine a pressing force between the brake rotor and a brake pad from deformation of a brake caliper. In that case, for example, a strain sensor can be used as the pressing force measuring means.
In either case, the pressing force can be measured simply by attaching a pressing force measuring means such as a hydraulic pressure gauge or a strain sensor. Therefore, a sensor for measuring the braking force of the brake can be installed compactly in the vehicle. it can.
この発明において、ブレーキの構成部品の変形の検出信号からブレーキの制動力を求めることができる。前記変形の検出信号を得るブレーキの構成部品は、ブレーキキャリパであると良い。その場合、ブレーキキャリパの変形の検出には、例えば歪みセンサが使用できる。
ブレーキの構成部品の変形を検出するための検出対象がブレーキキャリパであるため、例えば歪みセンサをブレーキキャリパに取付けるだけで、ブレーキの構成部品の変形の検出信号を得ることができ、ブレーキの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
In this invention, the braking force of the brake can be obtained from the detection signal of the deformation of the brake components. The brake component for obtaining the deformation detection signal may be a brake caliper. In that case, for example, a strain sensor can be used to detect deformation of the brake caliper.
Since the brake caliper is the detection target for detecting the deformation of the brake components, for example, simply by attaching a strain sensor to the brake caliper, a detection signal for the deformation of the brake components can be obtained, and the braking force of the brake It is possible to install a sensor for measuring the vehicle in a compact manner.
この発明において、懸架装置の構成部品の変形の検出信号からブレーキの制動力を求めることができる。前記変形の検出信号を得る懸架装置の構成部品は、ナックルであると良い。その場合、ナックルの変形の検出には、例えば歪みセンサが使用できる。
懸架装置の構成部品の変形を検出するための検出対象がナックルであるため、例えば歪みセンサをナックルに取付けるだけで、懸架装置の構成部品の変形の検出信号を得ることができ、ブレーキの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
In this invention, the braking force of the brake can be obtained from the detection signal of the deformation of the components of the suspension device. The component of the suspension device that obtains the deformation detection signal may be a knuckle. In that case, for example, a strain sensor can be used to detect the deformation of the knuckle.
Since the detection target for detecting the deformation of the suspension component is a knuckle, for example, simply by attaching a strain sensor to the knuckle, a detection signal for the deformation of the suspension component can be obtained, and the braking force of the brake It is possible to install a sensor for measuring the vehicle in a compact manner.
この発明において、ブレーキの構成部品と懸架装置の構成部品との相対変位の検出信号からブレーキの制動力を求めることができる。前記相対変位を求めるブレーキの構成部品は、ブレーキキャリパであると良い。また、前記相対変位を求める懸架装置の構成部品は、ナックルであると良い。その場合、懸架装置の構成部品に対するブレーキキャリパの相対変位の検出、およびブレーキの構成部品に対するナックルの相対変位の検出には、例えば変位センサが使用できる。
ブレーキの構成部品の変形を検出するための検出対象がブレーキキャリパであり、かつ懸架装置の構成部品の変形を検出するための検出対象がナックルであると、例えば歪みセンサをナックルまたはブレーキキャリパに取付けるだけで、ブレーキの構成部品と懸架装置の構成部品との相対変位の検出信号を得ることができ、ブレーキの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
In the present invention, the braking force of the brake can be obtained from the detection signal of the relative displacement between the brake component and the suspension device component. The brake component for determining the relative displacement may be a brake caliper. Moreover, the component part of the suspension apparatus which calculates | requires the said relative displacement is good in it being a knuckle. In that case, for example, a displacement sensor can be used to detect the relative displacement of the brake caliper relative to the suspension component and to detect the relative displacement of the knuckle relative to the brake component.
When the detection target for detecting the deformation of the brake component is a brake caliper and the detection target for detecting the deformation of the suspension component is a knuckle, for example, a strain sensor is attached to the knuckle or the brake caliper. The detection signal of the relative displacement between the components of the brake and the components of the suspension device can be obtained simply, and a sensor for measuring the braking force of the brake can be compactly installed in the vehicle.
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、前記ハブの回転を制動するブレーキを設けた車輪用軸受装置において、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点に作用する、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、前後方向の力を、前記電動モータの電流および前記ブレーキの制動力の両方から推定する前後方向作用力推定手段を設けたため、車輪と路面の接地点に作用する前後方向の力を精度良く検知できて、車両の姿勢制御に使用され、それによって高度な車両制御が可能になる。 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 the wheel bearing device provided with a brake for braking the rotation of the hub, the vertical direction, the left-right direction, and the front-rear direction, which are perpendicular to each other, act on the grounding point of the wheel mounted on the hub and the road surface 3 out of axial forces, the longitudinal force, due to the provision of the longitudinal direction acting force estimation means for both whether we estimate the braking force of the current and the brake of the electric motor, acts on the ground contact point of the wheel and the road surface of the It made accurately detect the front-rear direction of the force is used to the attitude control of the vehicle, allowing sophisticated vehicle control by Re it.
ブレーキロータとブレーキパッド間の押付力を測定する押付力測定手段を設け、この押付力測定手段の出力する押付力からブレーキの制動力を求めるようにするか、またはブレーキの構成部品の変形の検出信号からブレーキの制動力を求めるようするか、またはブレーキの構成部品と懸架装置の構成部品との相対変位の検出信号からブレーキの制動力を求めるようにするか、またはブレーキの構成部品と懸架装置の構成部品との相対変位の検出信号からブレーキの制動力を求めるようにすることにより、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できる。 A pressing force measuring means for measuring the pressing force between the brake rotor and the brake pad is provided, and the braking force of the brake is obtained from the pressing force output from the pressing force measuring means, or deformation of the brake components is detected. The braking force of the brake is determined from the signal, or the braking force of the brake is determined from the detection signal of the relative displacement between the brake component and the suspension component, or the brake component and the suspension device. By detecting the braking force of the brake from the detection signal of the relative displacement with the component, the load detection sensor can be installed in the vehicle in a compact manner.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図3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とを同一中心軸O上に配置したものであり、ハブに制動力を与えるブレーキDと共に車体組付けられる。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. The transmission speed reducer C is arranged on the same central axis O, and is assembled to the vehicle body together with a brake D that applies a braking force to the hub. 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ケーシング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、ケーシング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がケーシング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、車輪およびブレーキ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、車輪のホイール19およびブレーキDのブレーキロータ56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 is a rotating raceway, and the outboard side member 9 having a
電動モータBは、筒状のケーシング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のインボード側のケーシング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とケーシング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、ケーシング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。電動モータBに流れる電流値を検出する電流計29が設けられている。
The electric motor B is an axial gap type in which an axial gap is provided between a
図1および図2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、ケーシング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はインボード側のケーシング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 2, 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に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3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. 3,
この車輪用軸受装置はブレーキDと共に、減速機Cのケーシング33bもしくは電動モータBのケーシング22の外周部に取付けた懸架装置のナックル45を介して車体に組付けられる。この実施形態では、電動モータBのケーシング22にナックル45を取付けている。
This wheel bearing device is assembled to the vehicle body together with the brake D via a
図1に示すように、ブレーキDは、ブレーキキャリパ51内に設けられた一対のブレーキパッド55,55でブレーキロータ56を挟み付けることにより制動力を作用させる。ブレーキロータ56は、タイヤホイール19と内方部材2のハブフランジ9a間に設けられる。ブレーキキャリパ51は、懸架装置のナックル45に固定したブレーキ支持部材45aに設置されている。
ブレーキキャリパ51内は、ブレーキ液の液圧でピストン54を進退自在に収容したシリンダ室が設けられ、ブレーキパッド55,55は、ピストン54に取付けられている。ブレーキキャリパ51内のシリンダ室には、ブレーキペダル57の踏力をブレーキ液の液圧に片端するマスタシリンダ58から、ブレーキパイプ(あるいはブレーキホース)59を介してブレーキ液の液圧が与えられる。
As shown in FIG. 1, the brake D applies a braking force by sandwiching a
Inside the
マスタシリンダ58からブレーキパイプ59を介してブレーキキャリパ51内に至るブレーキ液の経路における任意箇所に、ブレーキ液の液圧を測定する液圧計52が設けられている。この液圧計52は、ブレーキロータ56とブレーキパッド55,55間の押付力を測定する押圧力測定手段である。予め実験やシミュレーションにより、ブレーキ液の液圧と前記押付力との関係を求めておくことにより、液圧から押付力を検出することができる。
A
前記電動モータBの電流計29およびブレーキDの液圧計52には、これらの測定値を処理して、車輪と路面の接地点に作用する前後方向の力を推定する前後方向作用力推定手段60が接続されている。また、前後方向作用力推定手段60には、異常判定手段61が接続されている。これらの手段60,61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。そのうちの前後方向の力を前後方向作用力推定手段60により推定する。その原理を以下に示す。
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
車両走行時に車輪と路面の接地点に作用する前後方向の作用力の大きさによって、電動モータBに流れる電流量が異なる。同様に、前記前後方向の作用力の大きさによって、ブレーキDの制動力も異なる。したがって、前後方向の作用力と電動モータBの電流およびブレーキDの制動力との関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、電動モータBの電流およびブレーキDの制動力を測定することにより、前後方向の作用力を推定することができる。電動モータBの電流またはブレーキDの制動力の単独の測定結果からでも前後方向の作用力を推定することは可能であるが、両者を比較対照することで、精度良く前後方向の作用力を推定することができる。 The amount of current flowing through the electric motor B varies depending on the magnitude of the acting force in the front-rear direction that acts on the contact point between the wheel and the road surface when the vehicle is traveling. Similarly, the braking force of the brake D varies depending on the magnitude of the acting force in the front-rear direction. Therefore, if the relationship between the front-rear direction acting force and the current of the electric motor B and the braking force of the brake D is obtained in advance through experiments and simulations, by measuring the current of the electric motor B and the braking force of the brake D, The acting force in the front-rear direction can be estimated. Although it is possible to estimate the acting force in the front-rear direction from a single measurement result of the current of the electric motor B or the braking force of the brake D, it is possible to accurately estimate the acting force in the front-rear direction by comparing and comparing the two. can do.
前後方向作用力推定手段60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前後方向の作用力と電動モータBの電流およびブレーキDの制動力との関係から、前後方向の作用力を推定する。推定により得られた前後方向の作用力は、車両の姿勢制御に使用する。それにより、高度な車両制御が可能となる。また、異常判定手段61は、前後方向作用力推定手段60により推定された前後方向の作用力が、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、車両の姿勢制御等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前後方向の作用力を出力すると、よりきめ細かな姿勢制御が可能となる。
The front / rear direction acting force estimation means 60 acts in the front / rear direction based on the relationship between the acting force in the front / rear direction determined in advance through experiments and simulations, the current of the electric motor B, and the braking force of the brake D. Estimate force. Acting force in the longitudinal direction obtained by estimation is used your the attitude system of the vehicle. Thereby, advanced vehicle control becomes possible. The abnormality determining unit 61 outputs an abnormality signal to the outside when it is determined that the front-rear direction acting force estimated by the front-rear direction acting force estimating unit 60 exceeds the allowable value. This abnormal signal can also be used for vehicle attitude control and the like. Furthermore, if the front-rear direction acting force acting on the contact point between the wheel and the road surface is output in real time, more precise posture control becomes possible.
この実施形態の場合、ブレーキ液の経路における任意箇所に液圧計52を取付けるだけで、ブレーキ液の液圧を測定することでブレーキロータ56とブレーキパッド55,55間の押付力を測定することができる。このため、ブレーキDの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
In the case of this embodiment, the pressing force between the
押圧力測定手段としては、液圧計52の代わりに、図4のようにブレーキキャリパ51に取付けた歪みセンサ53Aとしても良い。この場合、ブレーキロータ56とブレーキパッド55の間に働く押付力により生じるブレーキキャリパ51の変形が、上記歪みセンサ53Aで測定され、その変形量から押付力が求められる。測定する変形の方向は、ブレーキパッド55がブレーキロータ56に押し付けられる方向とする。予め実験やシミュレーションにより、ブレーキキャリパ51の変形と前記押付力との関係を求めておくことにより、歪みセンサ53Aの出力から押付力を検出することができる。
この場合、ブレーキキャリパ51に歪みセンサ53Aを取付けるだけで、ブレーキロータ56とブレーキパッド55,55間の押付力を測定することができる。このため、ブレーキDの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
As the pressing force measuring means, a
In this case, the pressing force between the
ブレーキDの制動力は、ブレーキロータ56とブレーキパッド55,55間の押付力以外からも求めることができる。例えば、ブレーキDの構成部品の変形を測定することにより求められる。その場合、図5に示すように、ブレーキキャリパ51の変形を歪みセンサ53Aで検出すると良い。
ブレーキDの構成部品の変形を検出するための検出対象をブレーキキャリパ51とすることにより、ブレーキキャリパ51に歪みセンサ53Aを取付けるだけで、ブレーキDの構成部品の変形の検出信号を得ることができる。このため、ブレーキDの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
The braking force of the brake D can be obtained from other than the pressing force between the
By using the
また、懸架装置の構成部品の変形を測定することによっても、ブレーキDの制動力を求められる。その場合、図6に示すように、懸架装置のナックル45(正確にブレーキ支持部材45a)の変形を歪みセンサ53Aで検出すると良い。
懸架装置の構成部品の変形を検出するための検出対象をナックル45とすることにより、ブレーキ支持部材45aに歪みセンサ53Aを取付けるだけで、懸架装置の構成部品の変形の検出信号を得ることができる。このため、ブレーキDの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
Also, the braking force of the brake D can be obtained by measuring the deformation of the components of the suspension device. In that case, as shown in FIG. 6, the deformation of the knuckle 45 (exactly the
By using the
さらに、ブレーキDの構成部品と懸架装置の構成部品との相対変位を測定することによっても、ブレーキDの制動力を求められる。その場合、図7または図8に示すように、ブレーキDのブレーキキャリパ51と懸架装置のナックル45(正確にはブレーキ支持部材45a)との相対変位を変位センサ53Bで検出すると良い。図7はナックル45に取付けた変位センサ53Bで前記相対変位を測定する場合を示し、図8はブレーキキャリパ51に取付けた変位センサ53Bで前記相対変位を測定する場合を示す。
相対変位を求めるブレーキDの構成部品をブレーキキャリパ51とし、かつ相対変位を求める懸架装置の構成部品をナックル45とすることにより、ナックル45のブレーキ支持部材45aまたはブレーキキャリパ51に変位センサ53Bを取付けるだけで、ブレーキDの構成部品と懸架装置の構成部品との相対変位を求めることができる。このため、ブレーキDの制動力を測定するためのセンサを車両にコンパクトに設置できる。
Furthermore, the braking force of the brake D can also be obtained by measuring the relative displacement between the components of the brake D and the components of the suspension device. In this case, as shown in FIG. 7 or FIG. 8, the relative displacement between the
A
図9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、ケーシング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、第1の実施形態の場合と同様に、電流計(図示せず)で電動モータBの電流を測定するとともに、液圧計、歪みセンサ、変位センサ等(図示せず)によりブレーキDの制動力を測定し、それらの測定結果より、前後方向作用力推定手段(図示省略)で車輪と路面の接地点に作用する前後方向の力を推定することができる。それにより、高度な車両制御が可能となる。
FIG. 9 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10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ケーシング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、前記同様に、電流計(図示せず)で電動モータBの電流を測定するとともに、液圧計、歪みセンサ、変位センサ等(図示せず)によりブレーキDの制動力を測定し、それらの測定結果より、前後方向作用力推定手段(図示省略)で車輪と路面の接地点に作用する前後方向の力を推定することができる。それにより、高度な車両制御が可能となる。
FIG. 10 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
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。
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 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
24…出力軸
29…電流計
45…ナックル
51…ブレーキキャリパ
52…液圧計(押付力測定手段)
53A…歪みセンサ(押付力測定手段)
53B…変位センサ(押付力測定手段)
55…ブレーキパット
56…ブレーキロータ
60…前後方向作用力推定手段
61…異常判定手段
A…ハブ軸受
B…電動モータ
C…減速機
D…ブレーキ
1 ... Outer member 2 ... Inner member (hub)
5 ... rolling
53A ... Strain sensor (pressing force measuring means)
53B ... Displacement sensor (pressing force measuring means)
55 ...
Claims (11)
前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点に作用する、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、前後方向の力を、前記電動モータの電流および前記ブレーキの制動力の両方から推定する前後方向作用力推定手段を設け、この推定した前後方向の力は車両の姿勢制御に用いられる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。 The output shaft of the electric motor and the hub of the vehicle wheel are connected coaxially via a speed reducer or directly, provided with a rolling bearing that supports the hub, and provided with a brake that brakes the rotation of the hub. In the wheel bearing device,
Of the three axial forces in the vertical direction, the left-right direction, and the front-rear direction that act on the wheels attached to the hub and the ground contact point of the road surface, the force in the front-rear direction is the current of the electric motor and the before and after only set the direction acting force estimation means, the estimated longitudinal force is in-wheel motor built-in sensor equipped wheel support bearing, characterized in that used for the attitude control of the vehicle to both whether we estimate the braking force of the brake apparatus.
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