WO2022264877A1

WO2022264877A1 - 車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受装置

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Publication number: WO2022264877A1
Application number: PCT/JP2022/022914
Authority: WO
Inventors: 寛哲徳永
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2022-12-22
Also published as: JP2022190366A

Abstract

この車両用動力装置（１）は、車輪用軸受（２）と電動機（３）とを備える。ハブフランジ（７）に、車輪と共にブレーキロータ（１２）が取付けられ、車両用動力装置（１）の全体が、ブレーキロータ（１２）における、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部（１２ｂ）よりも小径である。固定輪である外輪（４）の外周面に、電動機（３）における半径方向内方に位置するステータ（１８）が圧入により固定されている。外輪（４）の外周面と、外輪（４）の外周面に対向し固定される電動機（３）の内周面のいずれか一方または両方に、環状の凹み（２１）が設けられている。

Description

車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受装置

関連出願

　この出願は、２０２１年６月１４日出願の特願２０２１－０９８６５０の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　本発明は、自動車等の車両に設置される車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受装置に関する。

　車輪内部に電動機を組み込んだ車両用動力装置は、車輪を支持する車輪用軸受と、車輪の駆動および回生を行う電動機が一体構造の装置で、車両の駆動アシスト、減速時の回生、各輪トルク制御による姿勢の安定化など多くの利点があり、自動車の電動化と相俟って今後需要が見込まれている。
　特許文献１に示す車輪用軸受装置は、装置が小型で、ブレーキロータの外周部よりも内径側に配置できるため、現行の車輪用軸受からの置き換えが容易である。

　＜従来構造＞
　図１０に示す従来の車両用動力装置は、車輪用軸受５０と電動機５１とを備え、ブレーキロータ５２のブレーキ摺動部よりも内周側に収められる。懸架装置５３に、車輪用軸受５０の外輪、電動機５１のステータ固定部材５４を介して、電動機５１のステータコアが固定されている。ステータコアには、電流を流し磁力を発生させるためのコイルが巻かれている。一方、車輪用軸受５０のハブフランジ５５に、電動機５１のロータと一体になったロータケース５６が取付けられ、ステータコアの周りを回転する。この車輪用軸受５０と一体化された電動機５１によって車両の走行状態に合わせて、駆動および回生を行う。

特開２０１８－５２４８２号公報

　従来の上記車両用動力装置では、ステータコアの固定として、ステータコアをステータ固定部材５４に焼き嵌めして、ステータ固定部材５４を、車輪用軸受５０の外輪の外径部に圧入または接着を行う。前記圧入の場合、外輪の外径よりステータ固定部材５４の内径が小さく、外輪を縮径する力が発生する。ステータ固定部材５４の内径が、外輪のアウトボード側の軌道面またはインボード側の軌道面と径方向で重なっていると、前記圧入の縮径する力が、直接軌道面に作用することになる。これにより、軌道面の形状の崩れ、予圧過大となり、圧痕による振動および早期の異常の原因となる。外輪の外径寸法とステータ固定部材５４の内径寸法を管理し、圧入による縮径を考慮して車輪用軸受５０の設計を行ったとしても、圧入による安定した固定を得るには、各部品の寸法公差が厳しくなり、量産に向かない構造となる。

　また、圧入の場合でも、接着の場合でも、外輪の外径とステータ固定部材５４の内径は、隙間なく接している。このため、電動機５１の動作時にコイルに電流が流れることによる発熱（銅損）と回転に伴うステータコア内部の磁束の変化による発熱（鉄損）が、ステータコアからステータ固定部材５４、外輪を通して軸受内部まで伝熱し、車輪用軸受５０の温度を上昇させる。この車輪用軸受５０の温度上昇は、車輪用軸受内部のグリースおよび転動体を保持する保持器の早期の異常を招き、信頼性を低下させる可能性がある。そして、接着の場合、電動機５１からの発熱により接着剤が経年劣化し、接着力の低下により振動および異常を引き起こす可能性もある。

　したがって、本発明の目的は、外輪の外周面に対向する電動機の内周面を容易に外輪の外周面に固定でき、電動機の固定による軸受形状の崩れ等を抑え、電動機で発生する銅損および鉄損による発熱を軸受内部に伝え難い車両用動力装置を提供することにある。
　本発明の他の目的は、外輪の外周面に対向する発電機の内周面を容易に外輪の外周面に固定でき、発電機の固定による軸受形状の崩れ等を抑え、発電機で発生する銅損および鉄損による発熱を軸受内部に伝え難い発電機付き車輪用軸受装置を提供することにある。

　この発明の車両用動力装置は、固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、
　前記固定輪に取付けられたステータおよび前記回転輪に取付けられたロータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、
　前記ハブフランジに、前記車輪と共にブレーキロータが取付けられ、前記車両用動力装置の全体が、前記ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であり、
　前記固定輪または前記回転輪である外輪の外周面に、前記電動機における半径方向内方に位置する前記ステータまたは前記ロータが圧入により固定され、前記外輪の外周面と、この外輪の外周面に対向し固定される前記電動機の内周面、のいずれか一方または両方に、環状の凹みが設けられている。

　この構成によると、車両用動力装置の全体が、ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であるため、ブレーキロータ内に電動機を設置するスペースを確保してこの電動機をコンパクトに収めることができる。
　外輪の外周面に、電動機における半径方向内方に位置するステータまたはロータが圧入により固定されるが、外輪の外周面または電動機の内周面に環状の凹みが設けられているため、前記圧入による軌道面の形状の崩れおよび予圧過大が起こることを防止することが可能となる。このため、圧痕による振動および早期の異常の原因を回避することができる。よって、各部品の寸法公差を厳しく管理することなく、外輪の外周面に電動機の内周面を容易に固定することができる。また環状の凹みが設けられているため、電動機で発生する銅損および鉄損による発熱が、車輪用軸受の軸受部に伝熱する割合が減り、外輪のインボード側から例えば車両の懸架装置に伝わる。これにより、軸受内部のグリース等の早期の異常を防ぎ、従来よりも高い信頼性が得られる。

　前記車輪用軸受は複列のアンギュラ玉軸受であり、前記外輪における一方の軌道面の溝底位置から他方の軌道面の溝底位置までの軸方向範囲よりも軸方向外側に、前記電動機の内周面と前記外輪の外周面との当接部が設けられていてもよい。この場合、電動機の内周面と外輪の軌道面との径方向の重なり部分を低減することができ、軌道面の形状の崩れ、予圧過大をより確実に防止することができる。

　前記電動機および前記外輪のいずれか一方または両方に、前記環状の凹みと外部とを連通する連通孔が設けられていてもよい。この場合、環状の凹みの空気が連通孔から外部に抜けるため、電動機の内周面の位置が、外輪の外周面における所定の位置からずれることを防止することができる。

　前記車輪用軸受は複列のアンギュラ玉軸受であり、このアンギュラ玉軸受を軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面で、前記複列のアンギュラ玉軸受のそれぞれの接触角が前記外輪の外周面と交わる二点の間に、前記電動機の内周面と前記外輪の外周面との当接部が設けられていてもよい。この場合、転動体と外輪の各軌道面が接触する接触点と、当接部とが径方向で重ならないようにすることができ、軌道面の形状の崩れ、予圧過大をより確実に防止することができる。

　前記車輪用軸受は、前記固定輪が内輪、前記回転輪が前記外輪の外輪回転であり、前記外輪の外周面に前記ロータが固定されていてもよい。このような外輪回転方式の車輪用軸受を備えた車両用動力装置を実現し得る。

　前記内輪にブラケットを介して前記ステータが取付けられ、前記内輪に対する前記外輪の回転角度または回転速度を検出する回転検出器を備え、この回転検出器は、前記ロータを構成するロータコアに取付けられた被検出部と、前記ブラケットに固定されて前記被検出部を検出するセンサ部とを有してもよい。この場合、固定された部品間に円周方向のずれ、いわゆる位相のずれが生じたとしても、電動機と回転検出器との間の位相のずれを抑えることができる。これにより、電動機の制御または車両の制御を継続し、安全性の向上を図ることができる。

　前記車輪用軸受は、前記固定輪が前記外輪、前記回転輪が内輪の内輪回転であり、前記外輪の外周面に前記ステータが固定されていてもよい。このような内輪回転方式の車輪用軸受を備えた車両用動力装置を実現し得る。

　この発明の発電機付き車輪用軸受装置は、固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、
　前記固定輪に取付けられたステータおよび前記回転輪に取付けられたロータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受装置であって、
　前記ハブフランジに、前記車輪と共にブレーキロータが取付けられ、前記発電機付き車輪用軸受装置の全体が、前記ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であり、
　前記固定輪または前記回転輪である外輪の外周面に、前記発電機における半径方向内方に位置する前記ステータまたは前記ロータが圧入により固定され、前記外輪の外周面と、この外輪の外周面に対向し固定される前記発電機の内周面、のいずれか一方または両方に、環状の凹みが設けられている。

　この構成によると、発電機付き車輪用軸受装置の全体がブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であるため、ブレーキロータ内に発電機を設置するスペースを確保してこの発電機をコンパクトに収めることができる。
　外輪の外周面に、発電機における半径方向内方に位置するステータまたはロータが圧入により固定されるが、外輪の外周面または発電機の内周面に環状の凹みが設けられているため、前記圧入による軌道面の形状の崩れおよび予圧過大が起こることを防止することが可能となる。このため、圧痕による振動および早期の異常の原因を回避することができる。よって、各部品の寸法公差を厳しく管理することなく、外輪の外周面に発電機の内周面を容易に固定することができる。また環状の凹みが設けられているため、発電機で発生する銅損および鉄損による発熱が、車輪用軸受の軸受部に伝熱する割合が減り、外輪のインボード側から例えば車両の懸架装置に伝わる。これにより、軸受内部のグリース等の早期の異常を防ぎ、従来よりも高い信頼性が得られる。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。

　本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。本発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。
本発明の第１の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。本発明の第２の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。本発明の第３の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。本発明の第４の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。本発明の第５の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。本発明の第６の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。本発明の車両用動力装置におけるステータ固定部材またはロータコアの小径部の変形例の部分拡大断面図である。同小径部の変形例の部分拡大断面図である。本発明の内輪回転方式で、アウターロータ型の車両用動力装置の断面図である。本発明の外輪回転方式で、インナーロータ型の車両用動力装置の断面図である。本発明の車両用動力装置における電動機の内周面と外輪の外周面との当接部の第１の変形例を示す部分拡大断面図である。同当接部の第２の変形例を示す部分拡大断面図である。同当接部の第３の変形例を示す部分拡大断面図である。同当接部の第４の変形例を示す部分拡大断面図である。同当接部の第５の変形例を示す部分拡大断面図である。従来の車両用動力装置の断面図である。

　［第１の実施形態］：内輪回転方式、アウターロータ型
　この発明の第１の実施形態に係る車両用動力装置を図１と共に説明する。図１は、この車両用動力装置を、軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面である。後述する他の実施形態についても同様である。
　図１に示すように、この車両用動力装置１は、車輪用軸受２と、電動機を兼用する発電機である電動機３とを備える。電動機を兼用しない発電機である場合、この発電機と車輪用軸受２とを備える発電機付き車輪用軸受装置となる。なお図の二点鎖線で囲まれた部分を拡大して示す。

　＜車輪用軸受２について＞
　車輪用軸受２は、固定輪である外輪４と、複列の転動体６と、回転輪である内輪５と、転動体６を保持する図示外の保持器とを有する。車輪用軸受２として、背面合わせの複列のアンギュラ玉軸受が適用される。転動体６は鋼球から成る。外輪４と内輪５との間の軸受空間である軸受内部には、グリースが封入されている。外輪４は、円筒部４ｂと、この円筒部４ｂのインボード側端から半径方向外方に突出する車体取付フランジ４ａとを有する。円筒部４ｂの内周面には、複列の転動体６が転走する複列の軌道面４ｃ，４ｃが形成されている。車体取付フランジ４ａは、車体の懸架装置８に複数のボルト９で固定される。

　内輪５は、ハブ輪５ａと、部分内輪５ｂとを有する。ハブ輪５ａは、この外周面にアウトボード側の軌道面を有し、且つ外輪４よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ７を有する。部分内輪５ｂは、ハブ輪５ａのインボード側の外周面に嵌合され、この部分内輪５ｂの外周面にインボード側の軌道面を有する。
　ハブフランジ７のアウトボード側の側面には、ブレーキロータ１２と図示外の車輪のリムとが軸方向に重なった状態で、ハブボルト１３により取付けられている。前記リムの外周に図示外のタイヤが取付けられている。
　なおこの明細書において、車両用動力装置１が車両に搭載され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、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

　＜ブレーキについて＞
　ブレーキは、ディスク状のブレーキロータ１２と、図示外のブレーキキャリパとを備える摩擦ブレーキである。ブレーキロータ１２は、平板状部１２ａと、外周部１２ｂとを有する。平板状部１２ａは、ハブフランジ７に重なる環状で且つ平板状の部材である。外周部１２ｂは、平板状部１２ａの外周縁部からインボード側に円筒状に延びる円筒状部１２ｂａと、この円筒状部１２ｂａのインボード側端から外径側に平板状に延びる平板部１２ｂｂとを有する。前記ブレーキキャリパは、懸架装置８に取付けられ、前記平板部１２ｂｂを挟み付ける摩擦パッド（図示せず）を有する。前記ブレーキキャリパは、油圧式および機械式のいずれであってもよく、また電動モータ式であってもよい。

　＜電動機３について＞
　この例の電動機３は、車輪の回転で発電を行い、給電されることによって車輪を回転駆動可能な走行補助用の電動発電機である。電動機３は、ステータ１８と、このステータ１８に対し半径方向に対向して位置するロータ１９とを有する。この電動機３は、ロータ１９がステータ１８の半径方向外方に位置するアウターロータ型である。また、電動機３は、ロータ１９がロータケース１４を介してハブフランジ７に取付けられたダイレクトドライブ形式である。

　この電動機３は、ステータ１８およびロータ１９の全部がブレーキロータ１２の外周部１２ｂよりも小径である。よって、車両用動力装置１の全体が、ブレーキロータ１２における、前記ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部１２ｂよりも小径である。さらに電動機３は、ハブフランジ７と、ナックル８のアウトボード側面８ａとの間の軸方向範囲Ｌ１に設置されている。電動機３は、例えば表面磁石型永久磁石モータ、すなわちＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）同期モータ（もしくはＳＰＭＳＭ(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記）である。

　電動機３は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）同期モータ（もしくはＩＰＭＳＭ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記）でもよい。その他電動機３は、スイッチトリラクタンスモータ(Switched reluctance motor)であってもよい。各モータ形式において、ステータ１８の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。

　ロータケース１４は、内輪５と同心の有底円筒形状であり、平板状で且つ環状のケース底部１４ａと、このケース底部１４ａの外周縁部からインボード側に円筒状に延びるケース円筒状部１４ｂとを有する。これらケース底部１４ａとケース円筒状部１４ｂとは一体もしくは別体で形成されている。ケース底部１４ａは、ブレーキロータ１２の平板状部１２ａと、ハブフランジ７との間に挟まれる。また、ケース底部１４aをなくし、ハブフランジ７と円筒状部１４ｂで、ロータケースを構成する構造も可能である。

　ケース円筒状部１４ｂの内周面には、アウトボード側からインボード側に順次、小径部、中径部および大径部が設けられている。
　ロータ１９は、ケース円筒状部１４ｂの前記中径部に固定される円筒状のロータコア１９ａと、このロータコア１９ａの内周面に設けられる複数の永久磁石とを備える。前記複数の永久磁石は円周方向一定間隔おきに設けられる。ケース円筒状部１４ｂのうち、前記小径部と前記中径部とを繋ぐ段差部に、ロータ１９のアウトボード側端が当接することで、ロータケース１４に対しロータ１９が軸方向に位置決めされる。

　この例では、ロータコア１９ａが、ロータケース１４を介してハブフランジ７に取付けられ同ハブフランジ７と一体に回転するが、ロータコアがロータケースを兼ねてもよい。この場合、ロータコア１９ａがロータケース１４と別部品である構成よりも部品点数を低減できコスト低減が期待できる。この場合のロータケースは、例えば、軟磁性材料から成る。前記ロータケースは、一体の金属部品で切削または鋳造等を用いて製作してもよく、もしくは、複数の分割構造体で製作後、これら分割構造体を、例えば、溶接、接着等で固定してもよい。

　ステータ１８は、この電動機３における半径方向内方に位置する。ステータ１８は、環状のステータコア１８ａと、このステータコア１８ａのティース部に絶縁部材を介して巻き付けられたステータコイル１８ｂと、ステータコア１８ａが固定されるステータ固定部材１８ｃとを備える。前記絶縁部材は、ステータコイル１８ｂとステータコア１８ａとの間を絶縁する例えば樹脂製のボビンである。前記ボビンはインシュレーターとも称される。ステータ固定部材１８ｃは、円筒状であり外輪４における円筒部４ｂの外周面に固定される。ステータ固定部材１８ｃの内周面は、外輪４の前記外周面に対向して圧入により固定される。

　ステータ固定部材１８ｃは、鋼製または樹脂製の材料から成るが、外輪４の圧入部への熱膨張の影響を小さくするには、外輪４と同質の中高炭素鋼を適用することが好ましい。前記中高炭素鋼として、例えば、ＪＩＳ規格のＳ５３Ｃ等が挙げられるがこのＳ５３Ｃに限定されるものではない。ステータ固定部材１８ｃの外周面に、円環状の絶縁層２０を介してステータコア１８ａが取付けられている。ステータコア１８ａおよび絶縁層２０は、ステータ固定部材１８ｃの外周面に焼き嵌めで固定されている。

　絶縁層２０は、車輪用軸受２の電食を防止する絶縁層であって、例えば、樹脂材料またはゴム材料等の絶縁性を有する軟材料、あるいはセラミックス等の絶縁材料等から成る。絶縁層２０は、ステータコア１８ａの内周面の幅寸法と略同一でステータコア１８ａの内周面を全て覆うように形成されている。絶縁層２０の径方向の厚みは、この電動機３の駆動電圧に応じて適宜に設定されている。このような絶縁層２０により、転動体６への通電を遮断することにより、車輪用軸受２の電食を防止し得る。なおステータコア１８ａの内周面に、絶縁材料を塗布または溶射することにより絶縁層２０を形成してもよい。

　ステータ固定部材１８ｃの内周面には、環状の凹み２１が設けられている。具体的には、ステータ固定部材１８ｃの内周面には、アウトボード側からインボード側に順次、小径部２２、大径部２３および小径部２２が設けられている。軸方向両側の小径部２２，２２はこの例では同一径に設定され、且つ、大径部２３は各小径部２２よりも所定寸法大径に形成されている。大径部２３と軸方向両側の小径部２２，２２とは、それぞれ段差部２４，２４により繋がっている。前記環状の凹み２１は、大径部２３と段差部２４，２４から成る。軸方向両側の小径部２２，２２が、外輪４の外周面に圧入により固定されている。軸方向両側の小径部２２，２２が、この電動機３の内周面と外輪４の外周面との「当接部」に相当する。

　アウトボード側における小径部２２の軸方向の位置は、外輪４のアウトボード側端面からアウトボード側の転動体６の中心（軌道面４ｃの溝底位置）Ｐ１までの軸方向範囲にある。インボード側における小径部２２の軸方向の位置は、インボード側の転動体６の中心（軌道面４ｃの溝底位置）Ｐ２よりもインボード側の軸方向範囲にある。換言すれば、外輪４におけるアウトボード側（一方）の軌道面４ｃの溝底位置からインボード側（他方の）軌道面４ｃの溝底位置までの軸方向範囲よりも軸方向外側に、小径部２２，２２が設けられている。また、小径部２２，２２の取付け位置は、転動体６と外輪４の軌道面４ｃが接触する二つの接触点Ｐ３,Ｐ４に径方向で重ならないようにしている。このように小径部２２，２２の位置を規定することで、ステータ固定部材１８ｃの前記圧入による軌道面４ｃの形状の崩れおよび予圧過大が起こることを防止することが可能となる。このため、圧痕による振動および早期の異常の原因を回避し得る。また、電動機と一体構造でない一般的な車輪用軸受と同等の寸法管理で部品を製作できる。

　＜シール構造について＞
　ケース円筒状部１４ｂのインボード側の内周面と、車体取付フランジ４ａの外周面との間には、電動機３および車輪用軸受２内部への水および異物の侵入を防ぐシール部材２５が配置されている。

　＜回転検出器等について＞
　この車両用動力装置１には、回転検出器２６が設けられている。この回転検出器２６は、電動機３の回転を制御するために、外輪４に対する内輪５の回転角度または回転速度を検出する。回転検出器２６は、回転側の被検出部２６ａと、この被検出部２６ａを検出する非回転側のセンサ部２６ｂとを有する。ハブ輪５ａのインボード側端に螺合された被検出部保持部材２７に、被検出部２６ａがハブ輪５ａと同軸に取付けられている。外輪４のインボード側の内周面に、センサ固定部材２８を介してセンサ部２６ｂが固定されている。

　この回転検出器２６として例えばレゾルバが適用される。但し、回転検出器２６としては、レゾルバに限定されるものではなく、例えば、エンコーダ、パルサーリングあるいはホールセンサなど形式を問わず採用可能で、それぞれを１つ以上もしくは組み合わせて搭載してもよい。外輪４のインボード側端には、このインボード側端を覆うキャップ２９が固定されている。このキャップ２９により、回転検出器２６および軸受部への水の浸入を防止する。
　別途、車両の速度を検出するために、この車両用動力装置１に車輪速センサを設けることもあるが、前記回転検出器２６が、車輪速センサを兼ねることも可能である。

　＜作用効果＞
　以上説明した車両用動力装置１によれば、車両用動力装置１の全体が、ブレーキロータ１２における外周部１２ｂよりも小径であるため、ブレーキロータ１２内に電動機３を設置するスペースを確保してこの電動機３をコンパクトに収めることができる。外輪４の外周面にステータ１８が圧入により固定されるが、ステータ固定部材１８ｃの内周面に環状の凹み２１が設けられているため、前記圧入による軌道面４ｃの形状の崩れおよび予圧過大が起こることを防止することが可能となる。このため、圧痕による振動および早期の異常の原因を回避することができる。よって、各部品の寸法公差を厳しく管理することなく、外輪４の外周面に電動機３の内周面を容易に固定することができる。また環状の凹み２１が設けられているため、電動機３で発生する銅損および鉄損による発熱が、車輪用軸受２の軸受部に伝熱する割合が減り、外輪４のインボード側から例えば車両の懸架装置８に伝わる。これにより、軸受内部のグリース等の早期の異常を防ぎ、従来よりも高い信頼性が得られる。

　複列のアンギュラ玉軸受のうち、アウトボード側の軸受には、タイヤからの外力が大きな割合で作用し、外輪のアウトボード側開口部は変形が起こり易い。この例では、ステータ固定部材１８ｃにおける一方の小径部２２が、外輪４のアウトボード側の端面付近に取付けられる。これにより、外輪４のアウトボード側開口部の剛性が上がり、アウトボード側の軌道面４ｃの変形が抑えられ、外力に起因する振動および異常が避けられる。

　また、外輪４のインボード側に、ステータ固定部材１８ｃにおける他方の小径部２２の取付け位置があることにより、ステータ１８の発熱が、車輪用軸受２の軸受部に伝熱する割合が減り、外輪４のインボード側から直接懸架装置８に伝わる。これにより、軸受内部のグリースおよび前記保持器の早期の異常を防ぎ、従来よりも高い信頼性が得られる。

　ステータ固定部材１８ｃの小径部２２の軸方向位置は、アウトボード側の転動体６の中心Ｐ１からインボード側の転動体６の中心Ｐ２までの軸方向範囲よりも軸方向外側に配置された例を示している。外輪４に対し圧入による安定した固定ができる場合には、ステータ固定部材１８ｃの小径部２２の軸方向位置は、軌道面４ｃの溝にかからないようにした方が、軌道面４ｃの形状の崩れ、予圧過大に対し、さらに望ましい形態となる。

　＜他の実施形態について＞
　以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

　［第２の実施形態］：内輪回転方式、アウターロータ型
　図２に示すように、ステータ固定部材１８ｃの内周面における軸方向中央部に、小径部２２が設けられていてもよい。具体的には、複列のアンギュラ玉軸受を軸受軸方向を含む平面で切断した断面で、前記複列のアンギュラ玉軸受のそれぞれの接触角α，αが外輪４の外周面と交わる二点Ｐ５，Ｐ６の間に、小径部（当接部）２２が設けられている。
　この構成によると、転動体６と外輪４の各軌道面４ｃが接触する接触点と、小径部２２とが径方向で重ならないようにすることができ、軌道面４ｃの形状の崩れ、予圧過大をより確実に防止することができる。

　［第３の実施形態］：内輪回転方式、アウターロータ型
　図３に示すように、外輪４の外周面に鍛造の抜け勾配βが形成される場合に、ステータ固定部材１８ｃの軸方向両側の小径部２２，２２が、外輪４の外周面に圧入により固定される構成であってもよい。外輪４の外周面には、アウトボード側に向かうに従って小径となる鍛造の抜け勾配βが形成されている。この勾配βは軸受軸方向を含む円筒面に対する傾きの度合いである。外輪４の外周面のうち、小径部２２，２２が固定される部分のみ平坦つまり円筒状に加工されている。外輪４の外周面に前記抜け勾配βが形成されている分、ステータ固定部材１８ｃのアウトボード側（図３左側）の小径部２２がインボード側の小径部２２よりも小径となる。
　この構成によると、外輪４の外周面のうち、小径部２２，２２が固定される部分のみ円筒状に加工すればよいため、外輪４の外周面の略全体を加工する第１，第２の実施形態等よりも加工工数の低減を図れ、製造コストの低減を図れる。

　ステータ固定部材の内周面の軸方向両側に小径部が設けられる構成において、ステータ固定部材を外輪の外周面に圧入する際、ステータ固定部材の大径部の空気が抜けず、ステータコアの位置が所定の位置からずれる不具合が発生することがある。

　［第４の実施形態］：内輪回転方式、アウターロータ型
　そこで、図４に示すように、ステータ固定部材１８ｃに、環状の凹み２１と外部とを連通する連通孔３０が設けられていてもよい。この例の連通孔３０は、ステータ固定部材１８ｃのアウトボード側端からインボード側に所定距離延びる軸方向孔３０ａと、この軸方向孔３０ａと環状の凹み２１とを連通する径方向孔３０ｂとを有する。

　この構成によると、環状の凹み２１の空気が連通孔３０から外部に抜けるため、電動機３の内周面の位置が、外輪４の外周面における所定の位置からずれることを防止することができる。連通孔３０は軸方向孔３０ａと径方向孔３０ｂとを有することから、例えば軸方向に対し傾斜する孔よりも孔が加工し易く製造コストの低減を図れる。なお、連通孔３０は円周方向一箇所に設けられているが、円周方向複数箇所に設けられてもよい。また環状の凹み２１と、ステータ固定部材１８ｃのインボード側の外部とを連通する連通孔であってもよい。

　［第５の実施形態］：外輪回転方式、インナーロータ型
　図５に、電動機３がインナーロータ型で車輪用軸受２が外輪回転方式の場合の車両用動力装置１の構造を示す。この車両用動力装置１は、車輪用軸受２と電動機３とを備える。
　＜車輪用軸受２＞
　車輪用軸受２は、固定輪である内輪５と、複列の転動体６と、回転輪である外輪４と、転動体６を保持する図示外の保持器とを有する。外輪４のアウトボード側部分から外径側に突出するハブフランジ７が設けられている。このハブフランジ７のアウトボード側の側面に、ブレーキロータ１２と図示外の車輪のリムとが軸方向に重なった状態で、ハブボルト１３により取付けられている。

　内輪５は、内輪本体５Ａと、部分内輪５ｂとを有する。内輪本体５Ａのアウトボード側の外周面に、車輪用軸受２のアウトボード側の軌道面を有し、内輪本体５Ａのインボード側の外周面に、部分内輪５ｂが嵌合固定されている。内輪本体５Ａには、部分内輪５ｂが嵌合固定される位置よりもインボード側に突出する突出部５Ａａが設けられている。この突出部５Ａａの外周面には、後述するブラケット３１の回転を止めるインボリュートスプライン溝３２と、固定用のねじ部３３とが形成されている。部分内輪５ｂのインボード側端面が前記ブラケット３１に当接され、内輪本体５Ａにおける突出部５Ａａの被嵌合部３４に、ブラケット３１が嵌合される。さらにねじ部３３に固定ナット３５が締結されている。固定ナット３５により、軸受部に所定の軸力が発生するトルク値でねじ部３３に締め付けるようになっている。

　＜ブラケット３１＞
　内輪５にブラケット３１を介してステータ１８が取付けられている。ブラケット３１は、内輪５と同心でアウトボード側に開口した有底円筒形状である。ブラケット３１は、懸架装置８と当接する平板状で且つ環状のブラケット底部３１ａと、このブラケット底部３１ａの外周縁部からアウトボード側に円筒状に延びるブラケット円筒状部３１ｂとを有する。ブラケット底部３１ａの内周面に、車輪用軸受２との嵌合部３１ａａを有する。ブラケット底部３１ａには、複数のねじ孔が円周方向に形成され、懸架装置８のアウトボード側から挿通される固定ボルト３６が前記ねじ孔に螺合される。これによりブラケット底部３１ａが懸架装置８に取付けられる。内輪本体５Ａの被嵌合部３４、およびブラケット底部３１ａの内周面には、互いに嵌合するインボリュートスプライン溝３２，３７が形成されている。これらインボリュートスプライン溝３２，３７が互いに嵌合することで、固定輪である内輪５の回転および回転方向への振動を抑制し得る。

　＜電動機３＞
　この電動機３は、ロータ１９がステータ１８の半径方向内方に位置するインナーロータ型である。ブラケット円筒状部３１ｂの内周面にステータコア１８ａが嵌合され、外輪４の外周面にロータ１９が取付けられている。ロータ１９は、外輪４の外周面に圧入により固定されるロータコア１９ａと、このロータコア１９ａの外周面に設けられる複数の永久磁石１９ｂとを備える。前記複数の永久磁石１９ｂは円周方向一定間隔おきに設けられる。ロータコア１９ａは、外輪４の圧入部への熱膨張の影響を小さくするには、外輪４と同質の中高炭素鋼を適用することが好ましい。前記中高炭素鋼として、例えば、ＪＩＳ規格のＳ５３Ｃ等が挙げられるがこのＳ５３Ｃに限定されるものではない。

　ロータコア１９ａの内周面には、環状の凹み２１が設けられている。ロータコア１９ａの内周面には、アウトボード側からインボード側に順次、小径部２２、大径部２３および小径部２２が設けられている。軸方向両側の小径部２２，２２はこの例では同一径に設定され、且つ、大径部２３は各小径部２２よりも所定寸法大径に形成されている。大径部２３と軸方向両側の小径部２２，２２とは、それぞれ段差部２４，２４により繋がっている。前記環状の凹み２１は、大径部２３と段差部２４，２４から成る。軸方向両側の小径部２２，２２が、外輪４の外周面に圧入により固定されている。その他、小径部２２の軸方向の位置は、前述の第１の実施形態と同様に規定されている。

　＜シール構造について＞
　ブラケット円筒状部３１ｂのアウトボード側の内周面と、外輪４のハブフランジ７の外周面との間には、電動機３および車輪用軸受２内部への水および異物の侵入を防ぐシール部材２５が配置されている。

　＜回転検出器２６＞
　この回転検出器２６は、外輪４のアウトボード側端にキャップ３８を介して取付けられる回転側の被検出部２６ａと、この被検出部２６ａを検出する非回転側のセンサ部２６ｂとを有する。被検出部２６ａは外輪４と同軸に配置されている。キャップ３８は防水性があり、回転検出器２６および軸受部への水の浸入を防止する。内輪本体５Ａのアウトボード側端に、センサ固定部材２８を介してセンサ部２６ｂが固定されている。内輪本体５Ａの内部には、この回転検出器２６のセンサ部２６ｂから延びるケーブルＣｂが挿通される挿通孔が形成され、この挿通孔を通るケーブルＣｂが外部へ取り出される。

　＜車輪速センサ３９＞
　この車両用動力装置には、車両の速度を検出する車輪速センサ３９が設けられている。この車輪速センサ３９は、外輪４のインボード側端に設置される磁気エンコーダリング３９ａと、この磁気エンコーダリング３９ａに所定のギャップを介して対向する車輪速センサ部（図示せず）とを有する。前記車輪速センサ部は、例えば、部分内輪５ｂまたはブラケット底部３１ａ等に固定される。なお前記回転検出器２６が、車輪速センサを兼ねることも可能である。

　この車両用動力装置１によると、ロータコア１９ａの小径部２２の軸方向の位置は、外輪３のインボード側端面からインボード側の転動体６の中心（軌道面４ｃの溝底位置）Ｐ２までの軸方向範囲と、アウトボード側の転動体６の中心（軌道面４ｃの溝底位置）Ｐ１よりもアウトボード側の軸方向範囲にある。また、ロータコア１９ａの小径部２２，２２の取付け位置が、転動体６と外輪４の軌道面４ｃが接触する二つの接触点Ｐ３,Ｐ４に径方向で重ならないようにしている。これにより、ロータコア１９ａの外輪４への圧入による軌道面４ｃの形状の崩れおよび予圧過大が起こることを防止することが可能となる。このため、圧痕による振動および早期の異常の原因を回避し得る。また、電動機と一体構造でない一般的な車輪用軸受と同等の寸法管理で部品を製作できる。

　複列のアンギュラ玉軸受のうち、インボード側の軸受にも、タイヤからの外力が作用し、外輪のインボード側開口部に変形が起こり易い。この例では、ロータコア１９ａにおける一方の小径部２２が、外輪４のインボード側の端面付近に取付けられる。これにより、外輪４のインボード側開口部の剛性が上がり、インボード側の軌道面４ｃの変形が抑えられ、外力に起因する振動および異常が避けられる。

　また、外輪４のアウトボード側に、ロータコア１９ａにおける他方の小径部２２の取付け位置があることにより、ロータ１９の鉄損による発熱が、車輪用軸受２の軸受部に伝熱する割合が減り、外輪４のアウトボード側から直接ブレーキロータ１２および図示外の車輪に伝わる。これにより、軸受内部のグリースおよび前記保持器の早期の異常を防ぎ、従来よりも高い信頼性が得られる。

　図示しないが、この外輪回転方式、インナーロータ型の車両用動力装置において、複列のアンギュラ玉軸受を軸受軸方向を含む平面で切断した断面で、前記複列のアンギュラ玉軸受のそれぞれの接触角α，αが外輪４の外周面と交わる二点Ｐ５，Ｐ６（図２参照）の間に、ロータコア１９ａの小径部２２が設けられていてもよい。この場合でも、圧入による軌道面の形状の崩れ、予圧過大が起こらず、圧痕による振動および早期の異常の原因を回避し得る。

　［第６の実施形態］：外輪回転方式、インナーロータ型
　＜回転検出器２６＞
　図６に示すように、この車両用動力装置１では、回転検出器２６は、ロータコア１９ａに取付けられた回転側の被検出部２６ａと、ブラケット３１に固定されて前記被検出部２６ａを検出する非回転側のセンサ部２６ｂとを有する。具体的には、ブラケット底部３１ａのアウトボード側端のうち、径方向中間部から軸方向に所定距離突出する環状の突出部４０が設けられ、この環状の突出部４０の内周面にセンサ部２６ｂが取付けられている。またブラケット底部３１ａには、センサ部２６ｂ、被検出部２６ａおよびロータコア１９ａの各インボード側端が挿入される環状溝３１ａｂが形成されている。この環状溝３１ａｂは、ブラケット３１に同心状である。

　ロータコア１９ａは、外輪４のインボード側端および部分内輪５ｂのインボード側端よりもインボード側に延び、このロータコア１９ａのインボード側端が前記環状溝３１ａｂに挿入されている。ロータコア１９ａの外周面のインボード側部分に被検出部２６ａが取付けられ、この被検出部２６ａはセンサ部２６ｂに対し所定の径方向隙間を介して対向する。

　＜車輪速センサ３９＞
　この車輪速センサ３９は、ロータコア１９ａの内周面のインボード側部分に取付けられる磁気エンコーダリング３９ａと、ブラケット底部３１ａに取付けられ前記磁気エンコーダリング３９ａに所定のギャップを介して対向する車輪速センサ部（図示せず）とを有する。なお前記回転検出器２６が、車輪速センサを兼ねることも可能である。その他、第５の実施形態と同様の構成となっている。

　この構成によると、ロータコア１９ａに、ロータ１９の永久磁石１９ｂと、回転検出器２６の回転側の被検出部２６ａと、磁気エンコーダリング３９ａが取付けられ、ブラケット３１にステータ１８と、回転検出器２６の非回転側のセンサ部２６ｂと、前記車輪速センサ部とが取付けられる。このため、万一、内輪本体５Ａと部分内輪５ｂとの間、またはロータコア１９ａと外輪４との間、またはブラケット３１と内輪本体５Ａとの間に、外力によるすべり等が生じ、固定された部品間に円周方向のずれ、いわゆる位相のずれが生じたとしても、電動機３、回転検出器２６、車輪速センサ３９間の位相のずれは生じない。このため、回転検出器２６および車輪速センサ３９に不具合が起こらず、電動機３の制御または車両の制御を継続し、安全性の向上を図ることができる。その他、前述の第５の実施形態と同様の作用効果を奏する。

　回転検出器２６と車輪速センサ３９の両方の位相がずれない第６の実施形態が電動機等の制御上最も効果が高いが、センサの全てをロータコア１９ａとブラケット３１に搭載できない場合は、いずれか一方のセンサを搭載し、この一方のセンサの位相がずれないようにするだけでも安全性は高まる。

　［さらに他の実施形態］
　ステータ固定部材１８ｃまたはロータコア１９ａの小径部２２は、図７Ａのようにインボード側のみに設けられていてもよく、図７Ｂのようにアウトボード側のみに設けられていてもよい。その他、小径部２２は、図示しないが、インボード側と軸方向中央部、アウトボード側と軸方向中央部という組み合わせも可能である。ステータの発熱、またはタイヤからの外力、空間等の都合により適宜選択して設計し得る。

　図８Ａに示す内輪回転方式で、アウターロータ型の車両用動力装置１では、外輪４の外周面に、ステータコア１８ａが圧入により固定される。このステータコア１８ａの内周面に、環状の凹み２１が設けられている。この例の環状の凹み２１は、軸方向所定間隔おきに複数設けられているが、この例に限定されるものではない。ステータコア１８ａの内周面に小径部２２が一つ以上あればよい。この環状の凹み２１における軸方向の間隔は一定間隔おきに設けられているが、不均一であってもよい。

　図８Ｂに示すように、外輪回転方式で、インナーロータ型の車両用動力装置１において、外輪４の外周面に圧入により固定されるロータコア１９ａの内周面に、環状の凹み２１が軸方向所定間隔おきに複数設けられていてもよい。この環状の凹み２１における軸方向の間隔は一定間隔おきに設けられているが、不均一であってもよい。

　図９Ａに示すように、外輪４の外周面に、ロータ１９またはステータ１８と接する大径部２３，２３と、ロータ１９またはステータ１８と接しない小径部２２とを設けてもよい。外輪４の外周面におけるアウトボード側、インボード側に、それぞれ径方向外方に突出する大径部２３，２３が設けられている。この場合、環状の凹み２１は、小径部２２と段差部２４，２４から成る。軸方向両側の大径部２３，２３が、この電動機の内周面と外輪４の外周面との「当接部」に相当する。

　図９Ｂに示すように、外輪４の外周面における軸方向中央部に大径部２３が設けられていてもよい。図９Ｃに示すように、外輪４の外周面におけるインボード側に大径部２３が設けられてよく、図９Ｄに示すように、外輪４の外周面におけるアウトボード側に大径部２３が設けられてもよい。図９Ｅに示すように、外輪４の外周面に環状の凹み２１が軸方向所定間隔おきに複数設けられていてもよい。

　電動機は、走行補助用ではなく、主たる走行用駆動源であってもよい。

　各実施形態において、電動機３を兼用しない発電機と、車輪用軸受２とを備える発電機付き車輪用軸受装置１Ａとしてもよい。この発電機付き車輪用軸受装置１Ａが搭載される車両用システムでは、発電を行う機能を有するが、給電による回転駆動をしない構成となっている。この発電機付き車輪用軸受装置１Ａは、各実施形態の車両用動力装置１に対し電動機を除き同一構成である。

　本願における内輪回転方式の車両用動力装置、発電機付車輪用軸受は、回転輪として、一つの部分内輪が嵌合されたハブ輪を備え、固定輪である外輪と、ハブ輪および部分内輪の嵌合体で構成された第３世代構造としているが、これに限定するものではない。ハブフランジを有するハブと、転動体の軌道面を有する部材とを合わせた構造体が請求項でいう回転輪となる。例えば、主に固定輪である外輪と、ハブフランジを有するハブの外周面に嵌合された内輪とを備えた第１世代構造であってもよい。固定輪である外輪と、ハブフランジを有するハブの外周面に嵌合された内輪とを備えた内輪回転形式の第２世代構造であってもよい。これらの例では、前記ハブと前記内輪とが組み合わさったものが請求項でいう「回転輪」に相当する。ハブフランジを有する回転輪である外輪と、固定輪である内輪とを備えた外輪回転形式の第２世代構造であってもよい。

　以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

　１…車両用動力装置
　１Ａ…発電機付き車輪用軸受装置
　２…車輪用軸受
　４…外輪
　４ｃ…軌道面
　５…内輪
　６…転動体
　７…ハブフランジ
　１２…ブレーキロータ
　１２ｂ…外周部
　１８…ステータ
　１９…ロータ
　２１…環状の凹み
　２２…小径部
　２３…大径部
　２６…回転検出器
　２６ａ…被検出部
　２６ｂ…センサ部
　３０…連通孔
　３１…ブラケット

Claims

　固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、
　前記固定輪に取付けられたステータおよび前記回転輪に取付けられたロータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、
　前記ハブフランジに、前記車輪と共にブレーキロータが取付けられ、前記車両用動力装置の全体が、前記ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であり、
　前記固定輪または前記回転輪である外輪の外周面に、前記電動機における半径方向内方に位置する前記ステータまたは前記ロータが圧入により固定され、前記外輪の外周面と、この外輪の外周面に対向し固定される前記電動機の内周面、のいずれか一方または両方に、環状の凹みが設けられた車両用動力装置。
　請求項１に記載の車両用動力装置において、前記車輪用軸受は複列のアンギュラ玉軸受であり、前記外輪における一方の軌道面の溝底位置から他方の軌道面の溝底位置までの軸方向範囲よりも軸方向外側に、前記電動機の内周面と前記外輪の外周面との当接部が設けられている車両用動力装置。
　請求項２に記載の車両用動力装置において、前記電動機および前記外輪のいずれか一方または両方に、前記環状の凹みと外部とを連通する連通孔が設けられている車両用動力装置。
　請求項１に記載の車両用動力装置において、前記車輪用軸受は複列のアンギュラ玉軸受であり、このアンギュラ玉軸受を軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面で、前記複列のアンギュラ玉軸受のそれぞれの接触角が前記外輪の外周面と交わる二点の間に、前記電動機の内周面と前記外輪の外周面との当接部が設けられている車両用動力装置。
　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記車輪用軸受は、前記固定輪が内輪、前記回転輪が前記外輪の外輪回転であり、前記外輪の外周面に前記ロータが固定されている車両用動力装置。
　請求項５に記載の車両用動力装置において、前記内輪にブラケットを介して前記ステータが取付けられ、前記内輪に対する前記外輪の回転角度または回転速度を検出する回転検出器を備え、この回転検出器は、前記ロータを構成するロータコアに取付けられた被検出部と、前記ブラケットに固定されて前記被検出部を検出するセンサ部とを有する車両用動力装置。
　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記車輪用軸受は、前記固定輪が前記外輪、前記回転輪が内輪の内輪回転であり、前記外輪の外周面に前記ステータが固定されている車両用動力装置。
　固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、
　前記固定輪に取付けられたステータおよび前記回転輪に取付けられたロータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受装置であって、
　前記ハブフランジに、前記車輪と共にブレーキロータが取付けられ、前記発電機付き車輪用軸受装置の全体が、前記ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であり、
　前記固定輪または前記回転輪である外輪の外周面に、前記発電機における半径方向内方に位置する前記ステータまたは前記ロータが圧入により固定され、前記外輪の外周面と、この外輪の外周面に対向し固定される前記発電機の内周面、のいずれか一方または両方に、環状の凹みが設けられた発電機付き車輪用軸受装置。