WO2004059273A1 - センサ付きハブユニット - Google Patents

Abstract

センサ装置は、ハブユニット1の回転側軌道部材4に設けられたロータ8および同固定側軌道部材3に設けられたステータ7からなるレゾルバ2と、ステータ7とロータ8との間のエアギャップ量に応じて出力される信号を処理する処理回路とを備えている。処理回路は、ステータ7とロータ8との間のエアギャップ量から車輪にかかる接地荷重を求める車輪接地荷重演算部を有している。

Description

明細書 センサ付きハブュ一ッ 卜

背景技術

この発明は、 自動車を構成するノヽブュュッ ト と 自動車の各 種情報を検出するセンサ装置と がー体化されたセンサ付きハ プュ二 ッ トに関する。

自動車においては、 その制御を行ラ ために種々 の情報が必 要である こ と 力 ら、 車輪が.取り 付けられる回転側軌道部材、 車体側に固定される固定側軌道部材 、 および両軌道部材の間 に酉己置された 2列の転動体を有するノヽプュ ニ ッ 卜 に、 センサ 装置を設ける こ とが提案されている o

例えば、 特許文献 1 (特開平 3 — 2 0 9 0 1 6 号公報） に は 、 車体側軌道部材の内端面に環状の支持部材を取り 付け、 この環状支持部材に歪みセンサを貼り 付けたセンサ付きハブ ュ二ッ トが開示されている。

近年 、 自動車の制御手段と して、 A B S制御 (アンチ口 ッ クプレーキシステム） に加えて、 発進時や加速時に駆動輪を ス ピンさせない駆動力制御やコーナ y ング時の横滑り を抑制 するブレーキ力制御などが実施されているが、 よ り 精度のよ レ、制御を行う ために、 これらの制御に ¾効に使用でき るデー タの検出が重要となつている。

このよ う な実情に鑑み、 本願発明者は、 タイャの接地荷重 を个冃 ¾よ く 測定して、 車両制御の向上を図る とい う課題を創 出 した o しかしなが ら、 上記従来のセンサ付さノヽブュ二ッ 卜では、 環状支持部材の歪みを測定する ものであるのでヽ の歪みか ら接地荷重を求める場合に、 誤差が大き < な り 、 歪みセンサ

- の測定値から精度よ く 接地荷重を得る とができ ないとい ラ 問題があった。

こ の発明の 目 的は、 接地荷重を精度よ 求める こ とがでさ るセンサ付きハブュニッ ト を提供するゝ と にある。 発明の開示

こ の発明によ るセンサ付きハブュ二 V 卜はヽ 卓 $mが取 り 付 けられる回転側軌道部材、 車体側に固疋される固定側軌道部 材、 およぴ両軌道部材の間に配置された転動体を有するハブ ユニッ ト と、 ノ、ブユニッ ト に設けられたセンサ装置と からな るセンサ付きハブュニッ ト において、 センサ装置はヽ 回転側 軌道部材に設けられたロータおょぴ固定側軌道部材に設けら れたステータカ、らなる レゾルバと、 ステ一タ と π 一タ と の間 のエアギヤ ップ量に応じて出力 される信号を処理する処理回 路と を備えてお り 、 処理回路は、 ステ一タ と 一タ と の間の エアギヤ ッ'プ量から車輪にかかる接地荷重を求める車輪接地 荷重演算部を有している こ と を特徴とする ものである

走行する車両の速度変化や姿勢変化に伴つて 、 各タィャに 掛かる接地荷重が変動するが、 この接地荷重の大き さによつ て車軸の車体に対する変位量が変動する こ と となる この車 軸の変位は、 ハプユニ ッ ト における固定側軌道部材に対する 回転側軌道部材の変位すなわちステータ と 一タ と の間のェ ァギャ ップ量と対応関係にある。 したがつて 、 タィャの接地 荷 と回転側軌道部材の変位量と の関係を予め求めておく と と に 、 ステータ と ロータ と の間のエアギヤ Vプ量をレゾル で測定する こ と によ り 、 接地荷重一変位量の関係式とェァ ギャ ップ量から接地荷重を求める ゝ _ とができ る □

レゾルノ によ る回転角度検出原理は、 公知の のであ り 、 ステ一タに正弦波電圧を入力 した状態で、 回転側軌道部材と 固 側軌 部材と が相対回転する と 、 ステータ と 一タ と の ェァギャ クプ量が変化する こ と に伴い、 ステ一タに回転角に 応じた電圧が得られ、 これによ り 、 ノヽブュニク 卜の回転状態 を検出する こ とができ る。

の発明のセンサ付きノヽブュ二 ッ 卜 による と 、 レゾルバが 固定側軌道部材に対する回 側軌道部材の相対変位を検出 し この変位量が接地荷重と対応関係にある 、 と から、 得られた

- 変位量を使用 して接地荷重を精度よ く 求める 、 とがでさ « 。 こ う して得られたタイヤ接地荷重は、 A B S制御に けるス ップ率の代替えデータ と して使用されるほか 、 駆動力制御 やブレーキ力制御などに いて使用 され 、 車両制御の 度向 上に資する こ とができ る o レゾルバは、 それ自体が回 sを検 出する ものである こ と から 、 接地荷重と と もに回転情報も知 る こ と ができ、 車輪の回転と タィャの接地荷重とい 車両制 御で重要なパラメ ータ を 1 つのセンサで得る とがでさ る o レゾノレノ のステータは 、 例えば 、 内径が櫛歯状に形成され た リ ング状の鉄心と、 すベての歯の部分に順次 =rィルが巻か れて形成されたステータ巻線とから構成される 。 ステ一タは その鉄心部分が歯の先端を径方向内向きに した状態で固定側 軌道部材の内径に圧入されて固定される 0 レゾルノ の 一タ は、 例 ば、 回転側軌道部材のステータ対向部分が 13ータ用

- - と して加ェされる こ と によ り 形成される 0 ^v "の場 a 、 ロータ の形状は 、 回転側軌道部材の他の外周面と偏心している 円筒 面、 周方向の所要箇所に削除部が形成された円筒面などと さ れる。 一タは、 また、 内周面が円筒面で外田面が非円筒面 である環状の磁性体を回転側軌道部材のステ タ対向部分に 嵌合固疋する こ と によ り設けても よい 0

レゾルノ は 、 ハブュ -ッ トの端部に設けられる こ とがあ り また、 2 列の転動体の中間部分に設け られる とがあ o 刖 者の場 P には 、 ステータは、 回転側軌道部材の端部に圧入さ れ、 口一タは 、 シャフ ト部、 リ ング部およびこれらを結合す るナツ を有している回転側軌道部材の う ちのナク 卜 と リ ン グと の間に口ータ と なる環状体を介在させた り 、 口 タ と な る フランジ部をナツ トに一体に設けた り する こ と によつて形 成される O 後者の場合には、 ステータは 、 回転側軌道部材の 中央部に圧入され、 ロータは、 例えば 、 シャ フ 部 、 リ ング 部およぴこれらを結合するナツ ト を有している回転側軌道部 材の う ちの シャ フ ト部の外周面を所定形状にする と によ り 形成される o

レゾルノ と しては 、 種々のタイ プのプラシレス レゾノレノ や プラシレスシンク ロ を用いる こ とがでさ 、 の ラ ち 、 V R

(バ リ ァプル • リ ァク タ ンス ） 形レゾルノ 力 s好適である o

図面の簡単な説明 図 1 は 、 の発明によ るセ ンサ付きハブュ二ク 卜の第 1 実 施形態を示す縦断面図である。

図 2 は 、 ご の発明によるセンサ付きノヽプュ二 ク 卜のセンサ 置のブ π ック図である o

図 3 は 、 ^ ~の発明によるセ ンサ付さノヽブュ： ：ッ 卜の第 2 実 形態を示す縦断面図である o

図 4 は 、 の発明によ るセ ンサ付さ /ヽづュ：ニッ 卜の第 3 実 形態を示す縦断面図である 0 発明を実施するための最良の形態 この発明の実施の形態を、 以下図面を参照して説明する。 図 1 およぴ図 2 は、 この発明のセンサ付きハプュ - ッ トの 第 1 実施形態を示している。 以下の説明において、 左右およ び上下は、 図の左右および上下をい う ものとする。 なお、 左 が車両の内側に、 右が車両の外側と なっている。

図 1 に示すよ う に、 センサ付きハプユニッ ト は、 ハブュュ

V 卜 (1)と 、 その回転および接地荷重を検出するセンサ装置と しての レゾルバ （2)と を備えている。

ノヽプュニッ ト （1)は、 車体側に固定される固定側軌道部材

(3)、 車輪が取 り 付けられる回転側軌道部材（4)、 両部材（3)

(4)の間に 2列に配置された複数の転動体である玉（5)、 およ び各列の玉（5)をそれぞれ保持する保持器（6)を備えている。

固定側軌道部材（3)は、 内周面に 2列の外輪軌道が形成され ている円筒部（12)と、 円筒部（12)の左端部近く に設け られて 懸架装置 （車体） にボル トで取 り 付けられるフ ラ ンジ部（13) と を有している。

回転側軌道部材（4)は、 第 1 の軌道溝（15a)を有する大径部 (15)およぴ第 1 の軌道溝（15a)の径ょ り も小さい外径を有する 小径部（ 16)からなるシャ フ ト部（ 14)と、 シャ フ ト部（ 14)の小 径部（16)外径に嵌め止められて右面がシャフ ト部（14)の大径 部（15)左面に密接させられている リ ング部（17)と、 シャフ ト 部（14)の小径部（16)の左端部に形成されたおねじ部（16a)にね じ合わされたナツ ト （ 18)とからなる。 シャ フ ト部（ 14)の右端 近く には、 車輪を取 り付けるための複数のボル ト （ 19)が固定 されたフランジ部（20)が設けられている。 リ ング部（17)には、 シャ フ ト部（15)の軌道溝（15a)と並列する よ う に、 軌道溝（17 a)が形成されている。 固定側軌道部材（3)の右端部と シャ フ ト 部（ 15)と の間には、 シール装置（21 )が設け られている。

レゾルノ （2)は、 V R形ブラシレス レゾルバで、 ステータ (7)およびロータ （8)からな り 、 そのス テータ （7)が固定側軌道 部材（3)の左端部に、 そのロータ （8)が回転側軌道部材（4)のス テータ対向位置にそれぞれ設けられている。

ステータ （7)は、 内径が櫛歯状に形成された リ ング状の鉄心 (9)と、 鉄心（9)のすベての歯の部分に順次コイルが巻かれて 形成されたス テータ卷線（10)とからなる。 ステータ （7)は、 鉄 心（9)が歯の先端を径方向内向き に した状態で固定側軌道部材 (3)の左端部に圧入されて固定されている。 これによ り 、 ステ ータ （7)の鉄心（9)の内径は、 固定側軌道部材（3)の内径と 同心 と されている。 鉄心（9)の内径は、 リ ング部（17)の外径よ り も 若干大さ < なされている。 ステータ （7)には信号線（11)が取り 付けられてお り 、 ステータ （7)の電圧変化がこ の信号線（11)を 介 して処理回路に送られる。

レゾルノ (2)のロータ （8)は、 孔あきの円板状に形成されて お り 、 ジ ング部（17)の左面に当接する よ う に、 シャ フ ト小径 部 (16)の ねじ部（16a)基部に嵌め入れられ、 おねじ部（16a) 2 にねじ合わされたナツ ト （18)によって回転側軌道部材（4)に固 定されている。 ロータ （8)の外径は、 リ ング部（17)の外径と ほ ぼ等しく されてお り 、 これによ り 、 ロータ （8)と ステータ （7) と の間に所要のエアギヤ ップが形成されている。

こ のセンサ付きハプユニッ トによる と 、 タイヤの接地荷重 が変動する と、 固定側軌道部材（3)に対する回転側軌道部材 (4)の変位量が変化し、 これに伴って、 レゾルバ（2)で検出 さ れるステ一タ (7)と ロ ー -タ （8)と の間のェァギヤ Vプ

が変化 す 図 2 に示すよ に、 こ のェァギャ ップ量の変化は 圧変動量と して レゾルノ から出力される 。 レゾルノ^ (センサ 装置） の処理回路の回転検出部では 、 ^ν "~ の出力信号に基づさ

A B S な どのために必要な回 角度や回

などが求め ら れる レゾルパの処理回路にはヽ さ らに 、 電圧の変動量と し て出力 された変位量から接地荷重を求める演算式が蓄えられ

- た接地 Hi

荷重演算部が R け られて り 、 の演算部によつて接 地荷重が求め られる 得られた接地荷重は、 車両制御手段に 出力され 、 車 に適正な制御が施される

図 3 は 、 の発明のセ ンサ付さノヽブュニ ッ トの第 2実施形 態を示 してい 0 以下の説明に レ、て、 ^tn ¾ιおよぴ上下は 、 図の左右 よび上下をレ、 う ちのとする。

この第 2実施形態のものはヽ 第 1 実施形態の の と レゾル ノ、の口 タの構成が異なるだけで 、 その他の構成は同 じであ り 、 第 1 実施形態と じものには じ符号を付してその 明 を省略する。

第 2実施形態のセンサ付きノヽブュ二ッ ト において 、 レゾル パ (32)は 、 V R形ブラシレス レゾノレ Λで 、 ステ タ (7)およて ロータ （38)からな り 、 そのステータ （7)が固定側軌道部材（3) の左端部に、 そのロータ （38)が回転側軌道部材（4)のステータ 対向位置にそれぞれ設けられている。

ステータ （7)は、 内径が櫛歯状に形成された リ ング状の鉄心 (9)と 、 鉄心（9)のすベての歯の部分に順次コィルが巻かれて 形成されたステータ卷線（10)とからなる。 ステータ （7)は、 鉄 心（9)が歯の先端を径方向内向きに した状態で固定側軌道部材 (3)の左端部に圧入されて固定されている。 これによ り 、 ステ ータ （7)の鉄心（9)の内径は、 固定側軌道部材（3)の内径と 同心 と されている。 鉄心（9)の内径は、 リ ング部（17)の外径よ り も 若干大さ < なされている。 ステータ （7)には信号線（11)が取り 付けられてお り 、 ステータ （7)の電圧変化がこ の信号線（11)を 介 して処理回路に送られる。

レゾルノ (32)のロータ （38)は、 リ ング部（17)をシャ フ ト部 (14)の大径部（15)左面に密接させているナツ ト （18)のフラ ン ジ部が所定の形状と される こ と によって形成されている。 口 一タ ナ V ト フ ラ ンジ部（38)の外径は、 リ ング部（17)の外径 と ほぼ等しく されてお り 、 これによ り 、 ロータ （38)と ステー タ （7)と の間に所要のエアギヤ ップが形成されている。

このセンサ付きハブュ -ッ トによ る と、 タイヤの接地荷重 が変動する と、 固定側軌道部材（³)に対する回転側軌道部材 (4)の変位量が変化し、 これに伴って、 レゾルバ（32)で検出さ れるステータ （7)と ロータ （38)と の間のエアギヤ ップ量が変化 する。 図 2 に示すよ う に、 このエアギャ ップ量の変化は、 電 圧変動量と してレゾルバから出力される。 レゾルバ （センサ 装置） の処理回路の回転検出部では、 この出力信号に基づき、 A B S な どのために必要な回転角度や回転速度などが求め ら れる 。 レゾルパの処理回路には、 さ らに 、 電圧の変動量と し て出力された変位量から接地荷重を求める演算式が蓄え られ た接地荷重演算部が HXけ られてお り 、 の演算部によつて接 地荷重が求め られる 得られた接地荷重は、 車両制御手段に 出力されヽ 单両に適正な制御が施される

図 4 は この発明のセンサ付きハブュニッ トの第 3 実施形 態を示している 。 以下の説明において 、 およぴ上下は 、 図の左右ねよぴ上下をい う ものとする

図 4 に示すよ う に 、 センサ付きノヽプュ -ッ 卜 は、 ノヽブュ二 ク 卜 (41) よびその回転および接地荷重を検出するセ ンサ装 置と しての レゾノレノく (42)を備えている

ノヽブュ二ッ 卜 (41)は 、 車体側に固定される固定側軌道部材

(43) 、 車輪が取り 付け られる回転側軌道部材 (44)、 両部材 (4

3) (44)の間に 2列に配置された複数の転動体である玉 (45)ヽ よぴ各列の玉 (45)をそれぞれ保持する保持器 (46)を備えて いる

固定側軌道部材（43)は、 内周面に 2列の外輪軌道が形成さ れている円筒部（52)と、 円筒部（52)の左端部近く に設けられ て懸架装置 （車体） にボル ト で取り 付けられる フラ ンジ部 (5

3)と を有している。 回転側軌道部材（44)は、 第 1 の軌道溝 (5

5a)を有する大径部（55)および第 1 の軌道溝（55 a)の径よ り ¾ 小さい外径を有する小径部（56)からなるシャ フ ト部 (54)と シャ フ ト部（54)の小径部（56)_外径に嵌め止められた リ ング部 (57)と力 らなる。 シャフ ト部（54)の左端部には 、 おねじ部が 形成されてお り 、 このおねじ部には、 リ ング部 (57)をシャフ ト部 (54)の大径部（55)左端面に密接させるナッ ト (58)がねじ 合わされている。 シャ フ ト部 (54)の右端近く には、 单 ¾を敢 り 付けるための複数のボル ト (59)が固定されフラ ンジ部 (60) が設け られ惟 ている。 リ ング部 (57)には、 シャ フ ト部 (55)の軌 道溝 (55a)と並寸列する よ う に、 軌道溝（57 a)が形成されている 固定側軌道部材（43)の右端部と シャ フ ト部 (55)と の間には、 シ一ル装置（61)が設け られている。

レゾルパ（42)は、 V R形ブラシレス レゾノレノ で、 ステ一タ

(47)およびロータ （48)からな り 、 そのステ一タ (47)が固定側 軌道部材（43)に、 そのロータ (48)が回転側軌道部材 (44)にそ れぞれ設け られている。

ステータ （47)は、 内径が櫛歯状に形成された リ ング状の鉄 心（49)と 、 鉄心（49)のすベて の歯の部分に順次コイルが巻か れて形成されたス テータ巻線（50)と からなる。 ステータ （47) は、 鉄心（49)が歯の先端を径方向内向き にした状態で固定側 軌道部材（43)の軸方向ほぼ中央部に圧入されて固定されてい る 。 これによ り 、 ステ一タ (47)の鉄心 (49)の内径は、 固定側 軌道部材 (43)の內径と |p]心と されている o 鉄心（49)の内径は、 シャ フ 卜 の大径部 (55)の外径よ り も若干大き く なされ ている。

レゾルバ (42)の 一タ (48)は、 回転側軌道部材 (44)のステ 一タ対向部分が ―タ用 と して加ェされる こ と によ り 形成さ れている で 、 ステ一タ (47)は 、 シャフ ト部 (54)の大径 部 (55)の左端近 < を臨むよ う に位置させられている。 そ して、 口ータ用 と しての加ェは 、 シャフ 卜部 (54)の大径部（55)に施 されてレヽる。 このセンサ付きハプュニッ トによる と 、 タイ ヤの接地荷重 が変動する とヽ 固定側軌道部材 ( 43 )に対する回転側軌道部材

( 44 )の変位量が変化しヽ これに伴って 、 レゾルパ（42 )で検出 されるステ一タ ( 47 )と 口一タ （48 )と の間のエアギヤ ップ量が 変化する 図 2 に示すよ う に、 このェァギヤ ップ量の変化は、 電圧変動量と して レゾルパから出力される。 レゾルノ （セン サ装置 ) の処理回路の回転検出部ではヽ こ の出力信号に基づ き、 A B S などのために必要な回転角度や回転速度などが求 め られる レゾルバの処理回路には、 さ らに、 電圧の変動量 と して出力 された変位量から接地荷重を求める演算式が蓄え られた接地荷重演算部が設け られてお り 、 この演算部によつ て接地荷重が求め られる 。 得られた接地荷重は、 車両制御手 段に出力 され 、 单両に適正な制御が施される。

なおヽ 上記の レゾルパ ( 2 ) ( 32 ) ( 42 )は、 V R形ブラシレス レ ゾルパに限られる ものではな く 、 また 、 その設置位置も上記 各実施形態のものに限られる も のではない。 産業上の利用可能性

の発明に るセンサ付さハプュ二ク 卜は 、 動車を 成 するハプュ二ッ をこれに置さ換える こ と によ り 、 自動車の 各種情報を検出するセンサ装置がハブュ二ッ 卜 に一体化され、 れによ り 、 制御を行う ための有用な情報を得る こ とがでさ、 白動車の制御性能向上に資する こ と がで る

Claims

請求の範囲

1 • 車輪が取り 付けられる回転側軌道部材、 車体側に固定さ れる固定側軌道部材、 およぴ両軌道部材の間に配置された転 動体を有するハブユエッ ト と 、 ハブュ ッ 卜 に設け られたセ ンサ装置と からなるセンサ付きハブュ二ッ 卜において、

センサ装置は 、 回転側軌道部材に設け られたロ ータおよび 固定側軌道部材に設け られたステータからなる レゾルノくと 、 ステータ と ロ ータ と の間のエアギヤ ップ量に応じて出力 され る信号を処理する処理回路と を備えて Ό 、 処理回路は、 ス テ一タ と ロータ と の間のエアギャ ップ量から車輪にか る接 地荷重を求める車輪接地荷重演算部を有してレヽる こ と を特徴 とするセンサ付きハブュニッ ト。

2 • 処理回路は 、 ス テータ と ロータ と の間のエアギヤ ップ量 から車輪の回転情報を求める回転検出部をさ に している ク レ —ム 1 のセンサ付きハブュ二ッ ト

3 • ス テータは 、 内径が櫛歯状に形成された リ ング状の鉄心 と 、 すべての歯の部分に順次コイルが卷かれて形成されたス テ一タ巻線とから構成され、 ステータは 、 その鉄心部分が歯 の先端を径方向内向きにした状態で固定側軌道部材の内径に 圧入されて固定されている ク レーム 1 のセンサ付きノヽブュ二 r

4 ロータ は、 回転側軌道部材のステ一タ対向部分がロ ータ 用 と して加工される こ と によ り 形成されている ク レ —ム 3 の センサ付きハブュニッ ト。

5 • ロータ は、 内周面が円筒面で外周面が非円筒面である環 状の磁性体を回転側軌道部材のス テータ対向部分に嵌合固疋 する - と によ り設け られている ク レ ム 3 のセンサ付きハブ ュ二ッ 卜

6 • 回転側軌道部材が 、 第 1 の軌道溝を有する大怪部およぴ 第 1 の軌道溝の径よ り あ小さい外径を有する小径部からなる シャ フ 卜部と 、 第 2 の軌道溝を有しかっシャ フ 卜部の小径部 に嵌め られた リ ング部とからな り 、 シャフ ト部の小径部の端 部に設け られた ね レ部にねじ合わされたナク ト.によつて.リ ング部がシャ フ ト部に固定されているク レーム 1 のセンサ付 さノヽプュ ニ ッ ト 0

7 • レゾルパは 、 固定側軌道部材の 部に設け られてお り 、 ステ一タは、 回転側軌道部材の端部に圧入されヽ 一タは、 ナ V 卜 と リ ングと の間に π一タ と なる環状体を介在させる こ と によつて形成されている ク レ一ム 6 のセンサ付ぎノヽブュニ ッ h o

8 レゾルバは 、 固定側軌道部材の端部に設け られてお り 、 ステ一タ は、 回転側軌道部材の端部に圧入されヽ Π一タは、 ナ V 卜にロータ と なるフラ ンジ部を一体に設ける - と によつ て形成されているタ レ ム 6 のセ ンサ付きハプュ二ッ 卜。

9 • レゾルパは 、 固定側軌道部材の ちの 2列の転動体の中 間部分に設け られてお り 、 ステ一タは 、 回転側軌道部材の中 央部に圧入されヽ 口―タは、 回転側軌道部材の う ちのシャ フ 卜部の外周面を所定形状にする こ と によ り 形成されている ク レ一ム 6 のセンサ付きノヽプュ二 ッ 卜 o

1 0 • レゾノレノ は、 V R形 ゾルノ^である ク レ一ム 1 のセン サ付さハブュニッ 卜。

1 1 πータ の被検出面は、 ハブュ二ッ ト の軸を中心とする 円筒面に対して偏心した円筒面である ク レーム 1 のセンサ付 き ノヽプュ ニ ッ ト 。

1 2 . ロータの被検出面は、 ノヽブユニッ トの軸を中心とする 円筒面に切欠きが設けられたものである ク レーム 1 のセンサ 付きハブュュッ ト。