(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪のハブを回転自在に支持する車輪用軸受と、前記駆動輪の回転駆動源となる電気モータと、この電気モータと前記車輪用軸受との間に介在する減速機とを備えるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、
歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取り付けられた１つ以上の測定用のセンサからなるセンサユニットを、前記車輪用軸受の静止側軌道輪である外輪に設け、前記歪み発生部材は、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなり、前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、
前記車輪用軸受の外輪ではない部位に信号処理ユニットを配置し、軸受外輪を減速機のケーシングに取り付けるためのフランジにセンサケーブルを取り出すための穴を設け、この穴を通じてセンサユニットの出力信号を信号処理ユニットまで配線し、
前記減速機のケーシングに、前記センサーケーブルを通した溝を設けた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。
【請求項２】
請求項１において、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記外輪の外周面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置したインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記センサユニットは、２つの接触固定部と１つのセンサを有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。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記センサユニットは，３つの接触固定部と２つのセンサを有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。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、センサユニットの設置部周辺に樹脂モールドなどが施され、防水処理されたインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、センサユニットを設置した前記車輪用軸受の外輪のアウトボード側外周面を保護するカバーを配置したインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置。
【請求項７】
駆動輪のハブを回転自在に支持する車輪用軸受と、前記駆動輪の回転駆動源となる電気モータと、この電気モータと前記車輪用軸受との間に介在する減速機とを備えるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、
歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取り付けられた１つ以上の測定用のセンサからなるセンサユニットを、前記車輪用軸受の静止側軌道輪である外輪に設け、前記歪み発生部材は、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなり、
前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、
前記信号処理ユニットは、前記センサユニットからの前記センサ出力信号を増幅する信号増幅機能と、前記センサ出力信号からノイズ成分を除去するフィルタリング機能と、前記センサ出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換機能とを有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。
【請求項８】
請求項７において、前記車輪用軸受の外輪ではない部位に信号処理ユニットを配置し、軸受外輪を減速機のケーシングに取り付けるためのフランジにセンサケーブルを取り出すための穴を設け、この穴を通じてセンサユニットの出力信号を信号処理ユニットまで配線したインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置。
【請求項９】
請求項８において、前記減速機のケーシングに、前記センサーケーブルを通した溝を設けたインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置。
【請求項１０】
駆動輪のハブを回転自在に支持する車輪用軸受と、前記駆動輪の回転駆動源となる電気モータと、この電気モータと前記車輪用軸受との間に介在する減速機とを備えるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、
歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取り付けられた１つ以上の測定用のセンサからなるセンサユニットを、前記車輪用軸受の静止側軌道輪である外輪に設け、前記歪み発生部材は、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなり、
前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、
前記信号処理ユニットは、少なくとも前記センサ出力信号を増幅する信号増幅機能と、前記センサ出力信号からノイズ成分を除去するフィルタリング機能と、前記センサ出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換機能とを有し、
前記信号処理ユニットは、さらに前記センサ出力信号を補正する補正機能と、前記センサ出力信号の平均値を求める平均値抽出機能と、前記センサ出力信号の振幅値を求める振幅値抽出機能と、前記補正に用いられる補正パラメータ、前記平均値抽出および振幅値抽出に用いられる計算パラメータ、および前記平均値と振幅値を変数として前記荷重推定手段で用いられる演算式の計算パラメータを記憶する記憶機能とを含む演算処理機能を有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。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、前記信号処理ユニットの一部の機能を果たす手段を、前記電気モータを制御するモータ制御ユニットに組み込んだインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪用軸受と減速機と電気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おいて、駆動輪と路面の接地点に作用する力を検出するセンサを設けたインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受と減速機と電気モータとブレーキ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を採用した電気自動車における走行安定性の制御技術として、車輪用軸受、電気モータ、減速機、ブレーキのうちの少なくとも一つの構成要素の状態から、駆動輪と路面の接地点から直交する３軸方向の力を測定するセンサを設けたものが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７４１３５号公報
【特許文献２】特開２００９−１２８２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置では、車輪用軸受の静止側軌道輪に設けた荷重センサで前記３軸方向の力を検出する構成が示されているが、ここで採用される荷重センサでは感度良く３軸方向の荷重を検出することはできない。とくに、車輪用軸受が減速機を介して電気モータに結合されているインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置では、車輪用軸受が電気モータや減速機の発熱の影響を受けるので、荷重センサの出力信号がドリフトして検出誤差が大きくなってしまい精度の良い荷重検出を行えないという問題がある。
【０００５】
なお、車輪用軸受に設けた荷重センサとして、薄板状の歪み発生部材の上に歪みセンサを取り付けてセンサユニットとしたものが提案されているが（特許文献２）、このようなセンサユニットをインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置に用いた例はない。
【０００６】
この発明の目的は、駆動輪と路面の接地点に作用する３軸方向の力を精度良く検出でき、電気モータや車両を精度良く制御するのに効果的な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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、駆動輪のハブを回転自在に支持する車輪用軸受と、前記駆動輪の回転駆動源となる電気モータと、この電気モータと前記車輪用軸受との間に介在する減速機とを備えるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取り付けられた１つ以上の測定用のセンサからなるセンサユニットを、前記車輪用軸受の静止側軌道輪となる外輪に設け、前記歪み発生部材は、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなり、前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、
前記車輪用軸受の外輪ではない部位に信号処理ユニットを配置し、軸受外輪を減速機のケーシングに取り付けるためのフランジにセンサケーブルを取り出すための穴を設け、この穴を通じてセンサユニットの出力信号を信号処理ユニットまで配線し、
前記減速機のケーシングに、前記センサーケーブルを通した溝を設けたことを特徴とする。
この構成によると、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取り付けられた１つ以上の測定用のセンサからなるセンサユニットを、前記車輪用軸受の静止側軌道輪となる外輪に設け、前記歪み発生部材は、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなるものとしたため、駆動輪と路面の接地点に作用する力で歪みが生じる車輪用軸受の外輪の歪みを前記センサユニットで精度良く検出できる。そのため、センサユニットで得られる複数のセンサ出力を用いて荷重を演算・推定することにより駆動輪と路面の接地点に作用する３軸方向の荷重を精度良く推定でき、電気モータや車両を精度良く制御するのに効果的となる。
【０００８】
この発明において、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記外輪の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置しても良い。
このように４つのセンユニットを配置することで、駆動輪と路面の接地点に作用する垂直方向荷重Ｆz 、駆動力や制動力となる荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy をより高精度に推定することができる。
【０００９】
この発明において、前記センサユニットは、２つの接触固定部と１つのセンサを有するものとしても良い。
【００１０】
この発明において、前記センサユニットは，３つの接触固定部と２つのセンサを有するものとしても良い。
【００１１】
この発明において、センサユニットの設置部周辺に樹脂モールドなどが施され、防水処理されていてもよい。
【００１２】
この発明において、センサユニットを設置した前記車輪用軸受の外輪のアウトボード側外周面を保護するカバーを設置してもよい。
【００１３】
この発明における他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、前記歪み発生部材が、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなる構成で、前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、
前記信号処理ユニットは、前記センサユニットからの前記センサ出力信号を増幅する信号増幅機能と、前記センサ出力信号からノイズ成分を除去するフィルタリング機能と、前記センサ出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換機能とを有する。
前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置する。
この構成の場合、センサユニットのセンサ出力信号が車輪用軸受装置に設置された信号処理ユニットで信号処理され荷重データとなって外部に出力されるため、微小なセンサ出力信号をそのまま外部に伝送する必要がなく、使用するケーブルの電磁シールドを簡単な構成で済ませることができる。
【００１４】
この構成の場合に、前記車輪用軸受の外輪ではない部位に信号処理ユニットを配置し、軸受外輪を減速機のケーシングに取り付けるためのフランジにセンサケーブルを取り出すための穴を設け、この穴を通じてセンサユニットの出力信号を信号処理ユニットまで配線してもよい。
前記フランジにセンサケーブルを取り出すための穴を設ける場合に、前記減速機のケーシングに、前記センサーケーブルを通した溝を設けたものとしてもよい。この場合、フランジの穴から取り出されたセンサケーブルは、減速機のケーシングの溝を経由して、信号処理ユニットへ接続される。前記穴から出たセンサーケーブルは、防水シール部材で覆われるが、センサーケーブルをケーシングの溝に経由させている分、センサーケーブルを径方向に取り出す場合よりも長い距離がシールされることになる。このため、ケーブル表面と防水シール部材とのシール性をより高めることができる。また、センサーケーブルを径方向に取り出す場合と比べて、センサーケーブルの曲げ半径を大きくとることが可能になる。このため、被覆の厚いセンサーケーブルでも配線が容易になり、径方向へのセンサーケーブルのはみ出しも小さく抑えられる。
【００１５】
この発明における、さらに他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、前記歪み発生部材が、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなる構成で、前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、
前記信号処理ユニットは、少なくとも前記センサ出力信号を増幅する信号増幅機能と、前記センサ出力信号からノイズ成分を除去するフィルタリング機能と、前記センサ出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換機能とを有する。
この構成の場合、センサユニットのセンサ出力信号がデジタル信号に変換されて荷重推定に用いられ、荷重データもデジタルデータとして演算出力されるため、必要な電線の本数も最小化され、使用するケーブルのコストを低減できる。同時に、断線などの発生リスクも低減され、信頼性も向上する。
【００１６】
前記信号処理ユニットは、さらに前記センサ出力信号を補正する補正機能と、前記センサ出力信号の平均値を求める平均値抽出機能と、前記センサ出力信号の振幅値を求める振幅値抽出機能と、前記補正に用いられる補正パラメータ、前記平均値抽出および振幅値抽出に用いられる計算パラメータ、および前記平均値と振幅値を変数として前記荷重推定手段で用いられる演算式の計算パラメータを記憶する記憶機能とを含む演算処理機能を有する。
この構成の場合、センサ出力信号の平均値と振幅値から荷重を演算するので、とくに振幅値で温度の影響を軽減できて、電気モータや減速機の発熱による荷重演算誤差の増加を抑えることができ、それだけ荷重推定の精度を高めることができる。また、信号処理ユニットがこのような演算処理機能を備えることにより、車輪用軸受装置ごとに異なる補正パラメータや計算パラメータの調整を簡単に行うことができる。
【００１７】
この発明において、前記信号処理ユニットの一部の機能を果たす手段を、前記電気モータを制御するモータ制御ユニットに組み込んでも良い。
この構成の場合、例えば、電気モータの全体の制御に必要なパラメータを、信号処理ユニットに用いる各種パラメータとともに同じ記憶手段で記憶させておくことができ、車輪用軸受装置に必要な情報を集中管理しやすくなる。
【発明の効果】
【００１８】
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、駆動輪のハブを回転自在に支持する車輪用軸受と、前記駆動輪の回転駆動源となる電気モータと、この電気モータと前記車輪用軸受との間に介在する減速機とを備えるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取り付けられた１つ以上の測定用のセンサからなるセンサユニットを、前記車輪用軸受の外輪に設け、前記歪み発生部材は、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなり、前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、前記車輪用軸受の外輪ではない部位に信号処理ユニットを配置し、軸受外輪を減速機のケーシングに取り付けるためのフランジにセンサケーブルを取り出すための穴を設け、この穴を通じてセンサユニットの出力信号を信号処理ユニットまで配線し、前記減速機のケーシングに、前記センサーケーブルを通した溝を設けたため、駆動輪と路面の接地点に作用する３軸方向の力を精度良く検出でき、電気モータや車両を精度良く制御するのに効果的となる。
この発明における他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、前記歪み発生部材は、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなる構成で、前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、前記信号処理ユニットは、前記センサユニットからの前記センサ出力信号を増幅する信号増幅機能と、前記センサ出力信号からノイズ成分を除去するフィルタリング機能と、前記センサ出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換機能とを有するため、駆動輪と路面の接地点に作用する３軸方向の力を精度良く検出でき、電気モータや車両を精度良く制御するのに効果的となる。
この発明におけるさらに他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、前記歪み発生部材は、前記外輪の外径面に接触固定される２つ以上の接触固定部を有する薄板材からなる構成で、前記センサユニットのセンサ出力信号から駆動輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を有する信号処理ユニットを設け、この信号処理ユニットを前記車輪用軸受の外輪、または前記減速機もしくは前記電気モータのケーシングに配置し、前記信号処理ユニットは、少なくとも前記センサ出力信号を増幅する信号増幅機能と、前記センサ出力信号からノイズ成分を除去するフィルタリング機能と、前記センサ出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換機能とを有し、前記信号処理ユニットは、さらに前記センサ出力信号を補正する補正機能と、前記センサ出力信号の平均値を求める平均値抽出機能と、前記センサ出力信号の振幅値を求める振幅値抽出機能と、前記補正に用いられる補正パラメータ、前記平均値抽出および振幅値抽出に用いられる計算パラメータ、および前記平均値と振幅値を変数として前記荷重推定手段で用いられる演算式の計算パラメータを記憶する記憶機能とを含む演算処理機能を有するため、駆動輪と路面の接地点に作用する３軸方向の力を精度良く検出でき、電気モータや車両を精度良く制御するのに効果的となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施形態にかか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の概要図である。
【図２】同車輪用軸受装置の車輪用軸受および減速機の断面図である。
【図３】図２のIII − III矢視断面図である。
【図４】図３の要部を拡大して示す断面図である。
【図５】同車輪用軸受装置のブレーキの断面図である。
【図６】同車輪用軸受装置の車輪用軸受における外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図７】同車輪用軸受装置におけるセンサユニットの拡大平面図である。
【図８】図７におけるVIII− VIII 矢視断面図である。
【図９】センサユニットの他の設置例を示す断面図である。
【図１０】センサユニットの他の例の拡大平面図である。
【図１１】センサユニットのさらに他の例の拡大断面図である。
【図１２】同センサユニットのセンサ出力信号を処理する信号処理ユニットのブロック図である。
【図１３】同センサユニットのセンサ出力信号の波形図である。
【図１４】信号処理ユニットでの信号処理の概略説明図である。
【図１５】同車輪用軸受装置の制御系のブロック図である。
【図１６】この発明の他の実施形態にかか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の車輪用軸受における外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図１７】同車輪用軸受装置におけるセンサユニットの拡大平面図である。
【図１８】図１７におけるXVIII −XVIII 矢視断面図である。
【図１９】センサユニットの他の設置例を示す断面図である。
【図２０】センサユニットの出力信号に対する転動体位置の影響の説明図である。
【図２１】（Ａ）は、この発明のさらに他の実施形態の車輪用軸受装置の減速機のケーシングを、アウトボード側から見た正面図、（Ｂ）は、図２１（Ａ）の要部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１ないし図１５はこの発明の一実施形態を示す。まず、図１と共にこの実施形態の概要について説明する。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、駆動輪７０のハブを回転自在に支持する車輪用軸受Ａと、回転駆動源としての電気モータＢと、この電気モータＢの回転を減速してハブに伝達する減速機Ｃと、ハブに制動力を与えるブレーキＤとを、駆動輪７０の中心軸Ｏ上に配置したものである。ここで言う「中心軸Ｏ上に配置する」とは、必ずしも各構成要素が中心軸Ｏ上に位置するということではなく、各構成要素が中心軸Ｏに対して機能的に作用しているということである。なお、この明細書において、車両に取り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。
【００２１】
図２に示すように、車輪用軸受Ａは、内周に複列の転走面３を形成した外輪１と、これら各転走面３に対向する転走面４を外周に形成した内方部材２と、これら外輪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。この車輪用軸受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は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外輪１と内方部材２との間の軸受空間のアウトボード側端およびインボード側端は、シール部材７，８でそれぞれシールされている。
【００２２】
外輪１は静止側軌道輪となるものであって、減速機Ｃのケーシング３３に取り付けるフランジ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ねじ孔１４が設けられている。外輪１は、前記ケーシング３３のボルト挿通孔３３ａに挿通した取付ボルト１５を前記ねじ孔１４に螺合させることにより、前記ケーシング３３に取り付けられる。
【００２３】
内方部材２は回転側軌道輪となるものであって、駆動輪７０およびブレーキ輪４６取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に、前記各列の転走面４が形成されている。ハブ輪９は、特許請求の範囲で言う「ハブ」に該当する。ハブ輪９のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面１２が設けられ、この内輪嵌合面１２に内輪１０が嵌合している。ハブ輪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の圧入孔１７が設けられている。ハブ輪９のハブフランジ９ａの根元部付近には、駆動輪７０およびブレーキ輪４６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が取り付けられている。
【００２４】
電気モータＢは、図１のように、筒状のケーシング２２に固定したステータ２３と出力軸２４に取り付けたロータ２５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のものである。出力軸２４は、２つの軸受２６でケーシング２２に支持されている。電気モータＢは、インバータ等を含む制御回路からなるモータ制御ユニット１３７により制御される。
【００２５】
図２および図３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３３のインボード側壁とアウトボード側壁の間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、ハブ輪９の貫通孔１１にスプライン嵌合されて一体に回転する出力軸３７に取り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に嵌挿挿入したものである。入力軸３２は、電気モータ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はケーシング３３と出力軸３７の内径面とに２つの軸受４０で両持ち支持されている。また、曲線板３４ａ，３４ｂの外形となるトロコイド曲線は、サイクロイド曲線であることが好ましいが、その他のトロコイド曲線であっても良い。上記の「サイクロイド減速機」は、上記のように外形をトロコイド曲線とした減速機であるトロコイド減速機を含めて称している。
【００２６】
電気モータ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に取り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。
【００２７】
前記２枚の曲線板３４ａ，３４ｂは、互いに偏心運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。
【００２８】
図４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。
【００２９】
図５に示すように、ブレーキＤは、駆動輪７０と共にハブフランジ９ａに取り付けられたブレーキ輪４６およびこのブレーキ輪４６に摩擦接触可能なブレーキパッド４７を有する作動部４８と、ブレーキパッド４７を作動させる駆動部４９とを有し、この駆動部４９の駆動源としてブレーキ用電気モータ５０を用いた電動ブレーキとされている。ブレーキ輪４６はブレーキディスクからなる。ブレーキパッド４７は、ブレーキ輪４６を挟み付けるように一対設けられている。片方のブレーキパッド４７は、ブレーキフレーム５１に固定され、もう片方のブレーキパッド４７は、ブレーキフレーム５１に直線的に進退自在に設置された進退部材５２に取り付けられている。進退部材５２の進退可能方向はブレーキ輪４６に対面する方向である。進退部材５２は、ブレーキフレーム５１に対して回り止めされている。
【００３０】
駆動部４９は、上記ブレーキ用電気モータ５０と、この電気モータ５０の回転出力を往復直線運動に変換してブレーキパッド４７に制動力として伝えるボールねじ５３とを有し、電気モータ５０の出力は減速伝達機構５８を介してボールねじ５３に伝達される。ボールねじ５３は、ねじ軸５４が軸受５７を介してブレーキフレーム５１に回転のみ自在に支持され、ナット５５が上記進退部材５２に固定されている。進退部材５２とナット５５とは、互いに一体の部材であっても良い。
【００３１】
ボールねじ５３は、ねじ軸５４およびナット５５と、これらねじ軸５４の外周面およびナット５５の内周面に対向して形成されたねじ溝間に介在する複数のボール５６とを有する。ナット５５には、ねじ軸５４とナット５５の間に介在するボール５６を無端の経路で循環させる循環手段（図示せず）を有している。循環手段は、リターンチューブやガイドプレートを用いた外部循環形式のものであっても、エンドキャップや駒を用いた内部循環形式のものであっても良い。また、このボールねじ５３は、短い距離を往復動作させるものであるため、上記循環手段を有しない形式のもの、例えばねじ軸５４とナット５５間の複数のボール５６をリテナ（図示せず）で保持したリテナ式のものであっても良い。
【００３２】
減速伝達機構５８は、ブレーキ用電気モータ５０の回転をボールねじ５３のねじ軸５４に減速して伝える機構であり、ギヤ列で構成されている。減速伝達機構５８は、この例では、電気モータ５０の出力軸に設けられたギヤ５９、およびねじ軸５４に設けられて上記ギヤ５９に噛み合うギヤ６０からなる。減速伝達機構５８は、この他に、例えばウォームおよびウォームホイル（図示せず）からなるものとしても良い。
【００３３】
このブレーキＤは、ブレーキペダル等の操作部材６１の操作に従い上記電気モータ５０を制御する操作部６２を有する。この操作部６２には、アンチロック制御手段６５が設けられている。操作部６２は、上記操作部材６１と、この操作部材６１の動作量および動作方向を検出可能なセンサ６４と、このセンサ６４の検出信号に応答して電気モータ５０を制御する制御装置６３とでなり、この制御装置６３に上記アンチロック制御手段６５が設けられている。制御装置６３は、モータ制御信号を生成する手段およびそのモータ制御信号によりモータ電流を制御可能なモータ駆動回路（いずれも図示せず）を有している。
【００３４】
アンチロック制御手段６５は、操作部材６１の操作による制動時に、駆動輪７０の回転に応じて電気モータ５０による制動力を調整することで、駆動輪７０の回転ロックを防止する手段である。アンチロック制御手段６５は、上記制動時に、駆動輪７０の回転速度を検出し、検出速度から駆動輪７０の回転ロックまたはその兆候が検出されると、電気モータ５０の駆動電流を低下させ、または一時的に逆回転出力を発生するなどして、制動力、つまりブレーキパッド４７の締め付け力を調整する処理を行う。駆動輪７０の回転速度の検出には、電気モータＢに設けられる回転数センサ８７の出力が利用される。
【００３５】
図１に示すように、車輪用軸受Ａのハブフランジ９ａには、前記ブレーキ輪４６と共に駆動輪７０が取り付けられる。駆動輪７０は、ホイール７１の周囲にタイヤ７２を設けたものである。ハブフランジ９ａとホイール７１との間にブレーキ輪４６を挟み込んだ状態で、ハブフランジ９ａの圧入孔１７に圧入したハブボルト１６をホイール７１に螺着させることで、駆動輪７０およびブレーキ輪４６がハブフランジ９ａに固定される。
【００３６】
静止側軌道輪である外輪１の外径面には、４つのセンサユニット１２０が設けられている。図６は、外輪１をアウトボード側から見た正面図を示す。ここでは、これらのセンサユニット１２０が、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる外輪１における外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に設けられている。
【００３７】
これらのセンサユニット１２０は、図７および図８に拡大平面図および拡大断面図で示すように、歪み発生部材１２１と、この歪み発生部材１２１に取り付けられて歪み発生部材１２１の歪みを検出する歪みセンサ１２２とでなる。歪み発生部材１２１は、鋼材等の弾性変形可能な金属製の厚さ３ｍｍ以下の薄板材からなり、平面概形が全長にわたり均一幅の帯状で中央の両側辺部に切欠き部１２１ｂを有する。また、歪み発生部材１２１は、外輪１の外径面にスペーサ１２３を介して接触固定される２つの接触固定部１２１ａを両端部に有する。歪みセンサ１２２は、歪み発生部材１２１における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。ここでは、その箇所として、歪み発生部材１２１の外面側で両側辺部の切欠き部１２１ｂで挟まれる中央部位が選ばれており、歪みセンサ１２２は切欠き部１２１ｂの周辺の周方向の歪みを検出する。なお、歪み発生部材１２１は、静止側軌道輪である外輪１に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が印加された状態においても、塑性変形しないものとするのが望ましい。塑性変形が生じると、外輪１の変形がセンサユニット１２０に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。「想定される最大の力」は、車輪用軸受Ａに異常な大きさの力が作用しても、その力が除かれるとセンサ系を除く車輪用軸受としての正常な機能が復元される範囲の最大の力である。
【００３８】
前記センサユニット１２０は、その歪み発生部材１２１の２つの接触固定部１２１ａが、外輪１の軸方向に同寸法の位置で、かつ両接触固定部１２１ａが互いに円周方向に離れた位置に来るように配置され、これら接触固定部１２１ａがそれぞれスペーサ１２３を介してボルト１２４により外輪１の外径面に固定される。前記各ボルト１２４は、それぞれ接触固定部１２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔１２５からスペーサ１２３のボルト挿通孔１２６に挿通し、外輪１の外周部に設けられたねじ孔１２７に螺合させる。このように、スペーサ１２３を介して外輪１の外径面に接触固定部１２１ａを固定することにより、薄板状である歪み発生部材１２１における切欠き部１２１ｂを有する中央部位が外輪１の外径面から離れた状態となり、切欠き部１２１ｂの周辺の歪み変形が容易となる。接触固定部１２１ａが配置される軸方向位置として、ここでは外輪１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置が選ばれる。ここでいうアウトボード側列の転走面３の周辺とは、インボード側列およびアウトボード側列の転走面３の中間位置からアウトボード側列の転走面３の形成部までの範囲である。外輪１の外径面における前記スペーサ１２３が接触固定される箇所には平坦部１ｂが形成される。
【００３９】
このほか、図９に断面図で示すように、外付部材１の外径面における前記歪み発生部材１２１の２つの接触固定部１２１ａが固定される２箇所の中間部に溝１ｃを設けることで、前記スペーサ１２３を省略し、歪み発生部材１２１における切欠き部１２１ｂが位置する２つの接触固定部１２１ａの中間部位を外輪１の外径面から離すようにしても良い。
また、歪み発生部材１２１は、図１０に示すように、平面概形が単調な帯状とし、図７の例のような切欠き部１２１ｂを形成しないものであっても良い。
【００４０】
歪みセンサ１２２としては、種々のものを使用することができる。例えば、歪みセンサ１２２を金属箔ストレインゲージで構成することができる。その場合、通常、歪み発生部材１２１に対しては接着による固定が行われる。
【００４１】
また、歪みセンサ１２２を歪み発生部材１２１上に厚膜抵抗体にて形成することができる。その場合のセンサユニット１２０の構造を図１１に示す。このセンサユニット１２０は、歪み発生部材１２１のセンサ取付面１２１Ａ上に絶縁層１５０が形成され、この絶縁層１５０の表面の両側に対を成す電極１５１，１５１が形成され、これら電極１５１，１５１の間で前記絶縁層１５０の上に歪みセンサとなる歪み測定用抵抗体１５２が形成され、さらに電極１５１，１５１と歪み測定用抵抗体１５２の上に保護膜１５３が形成された構造となっている。
【００４２】
外輪１の外径面に取り付けられた前記センサユニット１２０は、図２のように保護カバー９０で覆われる。なお、図６では前記保護カバー９０を省略して示している。保護カバー９０は、インボード側に向かって内径が拡大する筒状とされている。具体的には、保護カバー９０は、インボード側が大径部でアウトボード側半部が内径側に縮小する小径部となる円筒状とされている。この保護カバー９０のインボード側端はＯリング９１を介して外輪１のフランジ１ａの外径面に取り付けられ、保護カバー９０のアウトボード側端は外輪１の外径面に嵌合させられる。保護カバー９０の材料としては、ステンレス鋼等の金属材料や、ＰＡ６６＋ＧＦ等の樹脂材料が用いられる。外輪１のフランジ１ａの外径面には周方向に延びるＯリング嵌着用の溝１ｄが設けられ、この溝１ｄにＯリング９１を嵌着させることで、Ｏリング９１が軸方向に位置決めされると共に、保護カバー９０のインボード側端と外輪１のフランジ１ａの外径面との間が確実に密封される。また、センサユニット１２０の設置部周辺には樹脂モールドなどが施され、防水処理される。
このように、センサユニット１２０は保護カバー９０内における外輪１の外径面に固定されることになるので、それらの固定部が、外部環境により腐食して固定が不安定になるのを防止でき、足廻りの過酷な環境で使用される車輪用軸受装置でありながらセンサユニット１２０の正常動作が可能となる。
【００４３】
各センサユニット１２０は信号ケーブル（センサーケーブル）１２９を介して信号処理ユニット１３０に接続される。信号処理ユニット１３０は、各センサユニット１２０のセンサ出力信号から駆動輪７０に加わる荷重を推定する荷重推定手段１３３を有する信号処理装置であり、ここでは減速機Ｃのケーシング３３のアウトボード側端の外径面に設置されている。信号処理ユニット１３０は、センサユニット１２０と共に外輪１の外径面に設置しても良いし、電気モータＢのケーシング２２の外径面に設置しても良い。
【００４４】
外輪１のフランジ１ａには、各センサユニット１２０の信号ケーブル１２９を引き出すケーブル挿通孔９２が軸方向に貫通して設けられ、信号ケーブル１２９を引き出したあとで、ケーブル挿通孔９２にはモールド樹脂などの弾性充填材９３が充填される。また、前記ケーブル挿通孔９２を出た信号ケーブル１２９は、減速機Ｃのケーシング３３のアウトボード側端に形成したケーブル案内用の切欠き部３３ｂを経由して信号処理ユニット１３０へと引き出され、信号ケーブル１２９の周囲は防水シール部材９４によって防水処理が施される。切欠き部３３ｂは外径面に開口する貫通孔であっても良い。これにより、外部から泥水や塩水等がケーブル挿通孔９２を経て保護カバー９０内に浸入するのを防止できる。
このほか、センサユニット１２０から信号処理ユニット１３０までの配線を、減速機Ｃのケーシング３３内部を通過するように構成し、信号ケーブル１２９が外部に出ることなく信号処理ユニット１３０に接続されるようにしても良い。この場合、信号ケーブル１２９が外部に露出せず、泥水などの浸入経路も最小限に抑えることができるので、防水性能が向上し、信頼性を高めることができる。
【００４５】
図１２は、信号処理ユニット１３０の概略構成をブロック図で示す。この信号処理ユニット１３０は、前処理手段１３１と、平均・振幅抽出手段１３２と、荷重推定手段１３３と、パラメータ記憶手段１３４と、Ｉ／Ｆ機能を有する通信手段１３５とを備える。前処理手段１３１は、各センサユニット１２０からのセンサ出力信号を増幅する機能と、これらセンサ出力信号からノイズ成分を除去するフィルタリング機能と、増幅・フィルタリングされたセンサ出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換機能を持つ。これにより、センサユニット１２０からの微弱なセンサ出力信号が近くに設置された信号処理ユニット１３０でデジタル信号に変換されるので、ノイズの影響を受けにくくなり、検出精度を高めることができる。平均・振幅抽出手段１３２は、前処理手段１３１を経たセンサ出力信号から後述する平均値と振幅値とを抽出する機能と、抽出した平均値などを補正する機能を有する。荷重推定手段１３３は、平均・振幅抽出手段１３２で抽出された平均値と振幅値とを用いて駆動輪７０に加わる荷重を推定する機能を有する。このように、センサユニット１２０のセンサ出力信号の演算をすべて信号処理ユニット１３０で行うようにしているので、使い勝手がよくなり、また外部配線の本数も最小化され、信頼性が向上する。
【００４６】
センサユニット１２０は、外輪１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に設けられるので、歪みセンサ１２２の出力信号は、センサユニット１２０の設置部の近傍を通過する転動体５の影響を受ける。すなわち、転動体５がセンサユニット１２０における歪みセンサ１２２に最も近い位置を通過するときにセンサ出力信号の振幅は最大値となり、その位置から転動体５が遠ざかるにつれて低下する。これにより、軸受回転時にはセンサ出力信号は、その振幅が転動体５の配列ピッチを周期として変化する図１３のような正弦波に近い波形となる。そこで、前記平均・振幅抽出手段１３２では、荷重を求めるデータとしてセンサ出力信号の振幅値（交流成分）と振幅の平均値（直流成分）を演算して抽出する。
【００４７】
平均・振幅抽出手段１３２で演算された平均値には、歪みセンサ１２２自体の温度特性や外輪１の温度歪みや、その他の原因によるドリフト量が存在する。そこで、平均・振幅抽出手段１３２では、センサ出力信号のドリフトを補正する。その補正のためのパラメータは前記パラメータ記憶手段１３４に記憶され、このパラメータ記憶手段１３４から読み出して前記ドリフトの補正に使用される。パラメータ記憶手段１３４は例えば不揮発メモリからなる。また、温度によるドリフトを補正するため、例えば図７に仮想線で示すように少なくとも１つのセンサユニット１２０の歪み発生部材１２１に温度センサ１２８を設け、この温度センサ１２８の出力信号をセンサユニット１２０のセンサ出力信号とともに前記前処理手段１３１を経て平均・振幅抽出手段１３２に入力し、これをドリフト補正に使用しても良い。この場合、温度センサ１２８に必要な情報も、前記パラメータ記憶手段１３４に記憶させておいても良い。平均・振幅抽出手段１３２で用いる演算式や補正パラメータは、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。
【００４８】
荷重推定手段１３３では、平均・振幅抽出手段１３２で演算・抽出された平均値および振幅値を変数とし、これらの変数にそれぞれ所定の補正係数を乗算した一次式から駆動輪７０に加わる荷重（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する。前記一次式における補正係数も前記パラメータ記憶手段１３４に記憶され、このパラメータ記憶手段１３４から読み出して使用される。この場合の補正係数も予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。荷重推定手段１３３で得られた荷重データは、通信手段１３５を経て、車体側に設置される上位の電気制御ユニット（ＥＣＵ）８５（図１５）との通信（例えばＣＡＮバスなどを通じて）により電気制御ユニット８５へ出力される。必要に応じて荷重データをアナログ電圧で出力するものとしても良い。前記パラメータ記憶手段１３４に記憶される各種パラメータは、通信手段１３５を通して外部から書き込むようにしても良い。図１４は、センサユニット１２０のセンサ出力信号から各荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz が荷重推定手段１３３で推定されるまでの処理の概略の流れを示す。
【００４９】
駆動輪７０と路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受Ａの静止側軌道輪である外輪１にも荷重が印加されて変形が生じる。ここではセンサユニット１２０における薄板材からなる歪み発生部材１２１の２つの接触固定部１２１ａが、外輪１の外径面に接触固定されているので、外輪１の歪みが歪み発生部材１２１に拡大して伝達され易く、その歪みが歪みセンサ１２２で感度良く検出される。
【００５０】
また、この実施形態では前記センサユニット１２０を４つ設け、各センサユニット１２０を、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる外輪１の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に円周方向９０度の位相差で等配しているので、車輪用軸受Ａに作用する垂直方向荷重Ｆz 、駆動力や制動力となる荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy を精度良く推定することができる。
【００５１】
図１５のように、前記荷重データが入力される電気制御ユニット８５には、その荷重データから路面の状態や駆動輪７０と路面の接地状態が異常であることを判定する異常判定手段８４が設けられている。また、電気制御ユニット８５の出力側には、電気モータＢ、ブレーキＣの電気モータ５０、およびサスペンションＤの減衰手段７４が接続されていて、電気制御ユニット８５は信号処理ユニット１３０から送られてくる荷重データに基づき路面の状態や駆動輪７０と路面の接地状態に関する情報を、電気モータＢ、ブレーキＣの電気モータ５０、およびサスペンションＤの減衰手段７４に出力する。
【００５２】
このように、電気制御ユニット８５では、信号処理ユニット１３０から送られてくる荷重データに基づき路面の状態や駆動輪７０と路面の接地状態に関する情報を出力するようにしているので、路面の状態や接地状態をより正確に推測することができる。このようにして得られる各種情報を、電気モータＢの制御や車両の姿勢制御に利用することにより安全性や経済性を向上させることができる。例えば、車両の旋回が円滑に行われるように、前記情報を電気モータＢに出力して左右の駆動輪７０の回転速度を制御する。制動時に駆動輪７０のロックが生じないように、ブレーキＤの電気モータ５０に前記情報を出力して制動を制御する。旋回時に車体が左右に大きく傾いたり、加速時や制動時に車体が前後に大きく傾いたりするのを防止するために、サスペンション７３の減衰手段７４に前記情報を出力してサスペンション制御を行う。また、異常判定手段８４は、前記３軸方向の力が許容値を超えたと判断される場合に、異常信号を出力する。この異常信号も、自動車の車両制御に使用することができる。さらに、リアルタイムで駆動輪７０と路面間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。
【００５３】
このように、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では、歪み発生部材１２１およびこの歪み発生部材１２１に取り付けられた１つの歪みセンサ１２２からなるセンサユニット１２０を、車輪用軸受Ａの静止側軌道輪である外輪１の外径面に取り付け、歪み発生部材１２１は、外輪１の外径面に接触固定される２つの接触固定部１２１ａを有する薄板材からなるものとしたため、駆動輪７０と路面の接地点に作用する力で歪みが生じる車輪用軸受Ａの外輪１の歪みをセンサユニット１２０で精度良く検出できる。これにより、センサユニット１２０で得られる複数のセンサ出力信号を用いて荷重を演算・推定することで、駆動輪７０と路面の接地点に作用する３軸方向の荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz を精度良く推定でき、電気モータＢや車両を精度良く制御するのに効果的となる。
【００５４】
また、この実施形態では、センサユニット１２０のセンサ出力信号から駆動輪７０に加わる荷重を推定する荷重推定手段１３３を有する信号処理ユニット１３０を設け、この信号処理ユニット１３０を減速機Ｃのケーシング３３に配置しているので、センサユニット１２０のセンサ出力信号が信号処理ユニット１３０で信号処理され荷重データとなって外部に出力される。このため、微小なセンサ出力信号をそのまま外部に伝送する必要がなく、使用する信号ケーブル１２９の電磁シールドを簡単な構成で済ませることができる。
【００５５】
また、この実施形態では、信号処理ユニット１３０がセンサ出力信号を増幅する信号増幅機能と、センサ出力信号からノイズ成分を除去するフィルタリング機能と、センサ出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換機能とを有するものとしているので、センサユニット１２０のセンサ出力信号がデジタル信号に変換されて荷重推定に用いられ、荷重データもデジタルデータとして演算出力される。このため、必要な電線の本数も最小化され、使用する信号ケーブル１２９のコストを低減できる。同時に、断線などの発生リスクも低減され、信頼性も向上する。
【００５６】
また、信号処理ユニット１３０は、さらにセンサ出力信号を補正する補正機能と、センサ出力信号の平均値を求める平均値抽出機能と、センサ出力信号の振幅値を求める振幅値抽出機能と、補正に用いられる補正パラメータ、平均値抽出および振幅値抽出に用いられる計算パラメータ、および平均値と振幅値を変数として荷重推定手段１３３で用いられる演算式の計算パラメータを記憶する記憶機能とを含む演算処理機能を有するので、とくに振幅値で温度の影響を軽減できて、電気モータや減速機の発熱による荷重演算誤差の増加を抑えることができ、それだけ荷重推定の精度を高めることができる。また、信号処理ユニット１３０がこのような演算処理機能を備えることにより、車輪用軸受装置ごとに異なる補正パラメータや計算パラメータの調整を簡単に行うことができる。
【００５７】
なお、この実施形態において、信号処理ユニット１３０の一部の機能を果たす手段を、電気モータＢを制御するモータ制御ユニットに１３７に組み込んでも良い。前記の信号処理ユニット１３０の一部の機能を果たす手段は、例えば、図１２と共に説明した各手段１３１，１３２，１３３，１３４，１３５のいずれか一つまたは複数である。特に、パラメータ記憶手段１３４等を前記モータ制御ユニットに１３７に組み込みことが好ましい。このように構成した場合、例えば、電気モータＢの全体の制御に必要なパラメータを、信号処理ユニット１３０に用いる各種パラメータとともに同じパラメータ記憶手段１３４で記憶させておくことができ、車輪用軸受装置に必要な情報を集中管理し易くなる。
【００５８】
この実施形態では、内方部材がハブの一部を構成する第３世代型の車輪用軸受Ａとしたが、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としても良い。さらに、各世代形式のテーパころタイプである車輪用軸受としても良い。
【００５９】
この車輪用軸受装置は、ブレーキＤが電気モータ５０でブレーキパッド４７を移動させる電動ブレーキであるため、油圧式のブレーキで発生する油漏れによる環境汚染を回避することができる。また、電動ブレーキであるため、ブレーキパッド４７の移動量を素早く調整することができ、旋回時における左右の駆動輪７０の回転速度制御の応答性を向上させられる。
【００６０】
また、この車輪用軸受装置は、サスペンション７３の減衰手段７４を電動で作動させるため、サスペンション制御の応答性を向上させることができ、車両姿勢を安定させられる。
【００６１】
以上の説明では、駆動輪７０と路面に作用する３軸方向の力を推定する信号処理ユニット１３０の出力から、電気モータＢの駆動、ブレーキＤの作動、サスペンション７３の作動を制御するものとしたが、ステアリング装置からの信号も含めて上記各制御を行うと、実際の走行に即した制御を行う上でさらに望ましいものとなる。
また、この発明の車輪用軸受装置は、自動車の車輪の全てに設けても良く、あるいは一部の車輪だけに設けても良い。
【００６２】
図１６〜図２０は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図１〜図１５に示したインホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置において、各センサユニット１２０を以下のように構成している。この場合、センサユニット１２０は、図１７および図１８に拡大平面図および拡大断面図で示すように、歪み発生部材１２１とこの歪み発生部材１２１に取り付けられて歪み発生部材１２１の歪みを検出する２つの歪みセンサ１２２とでなる。歪み発生部材１２１は、外輪１の外径面にスペーサ１２３を介して接触固定される３つの接触固定部１２１ａを有する。３つの接触固定部１２１ａは、歪み発生部材１２１の長手方向に向けて１列に並べて配置される。２つの歪みセンサ１２２のうち１つの歪みセンサ１２２Ａは、図１８において、左端の接触固定部１２１ａと中央の接触固定部１２１ａとの間に配置され、中央の接触固定部１２１ａと右端の接触固定部１２１ａとの間に他の１つの歪みセンサ１２２Ｂが配置される。図１７のように、歪み発生部材１２１の両側辺部における前記各歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの配置部に対応する２箇所の位置にそれぞれ切欠き部１２１ｂが形成されている。
【００６３】
センサユニット１２０は、その歪み発生部材１２１の３つの接触固定部１２１ａが、外輪１の軸方向に同寸法の位置で、かつ各接触固定部１２１ａが互いに円周方向に離れた位置に来るように配置され、これら接触固定部１２１ａがそれぞれスペーサ１２３を介してボルト１２４により外輪１の外径面に固定される。
【００６４】
このほか、図１９に断面図で示すように、外輪１の外径面における前記歪み発生部材１２１の３つの接触固定部１２１ａが固定される３箇所の各中間部に溝１ｃを設けることで、前記スペーサ１２３を省略し、歪み発生部材１２１における切欠き部１２１ｂが位置する各部位を外輪１の外径面から離すようにしても良い。センサユニット１２０におけるその他の構成や、センサユニット１２０の配置などは、図１〜図１５に示す実施形態の場合と同様である。
【００６５】
この実施形態の場合、図１〜図１５に示す実施形態における信号処理ユニット１３０の平均・振幅抽出手段１３２において、各センサユニット１２０の２つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号の和を演算して、その和を平均値として取り出す。また、２つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号の差分を演算して、その差分値を振幅値として取り出す。
【００６６】
ここでも、センサユニット１２０は、外輪１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に設けられるので、歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、図２０のようにセンサユニット１２０の設置部の近傍を通過する転動体５の影響を受ける。また、軸受の停止時においても、歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、転動体５の位置の影響を受ける。すなわち、転動体５がセンサユニット１２０における歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂに最も近い位置を通過するとき（または、その位置に転動体５があるとき）、歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号ａ，ｂは最大値となり、図２０（Ａ），（Ｂ）のように転動体５がその位置から遠ざかるにつれて（または、その位置から離れた位置に転動体５があるとき）低下する。軸受回転時には、転動体５は所定の配列ピッチＰで前記センサユニット１２０の設置部の近傍を順次通過するので、歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、転動体５の配列ピッチＰを周期として図２０（Ｃ）に実線で示すように周期的に変化する正弦波に近い波形となる。また、歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、温度の影響などを受ける。この実施形態では、前記２つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号ａ，ｂの和を上記した平均値とし、振幅の差分からを上記した振幅値を検出するものとする。これにより、平均値は転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となる。また、振幅値は、２つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの各出力信号ａ，ｂに現れる温度の影響などを相殺した値となる。したがって、この平均値と振幅値を用いることにより、車輪用軸受Ａやタイヤ接地面に作用する荷重をより正確に推定することができる。
【００６７】
図２０では、静止側軌道輪である外輪１の外径面の円周方向に並ぶ３つの接触固定部１２１ａのうち、その配列の両端に位置する２つの接触固定部１２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定している。この場合、隣り合う接触固定部１２１ａの中間位置にそれぞれ配置される２つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの間での前記円周方向の間隔は、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となる。その結果、２つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号ａ，ｂは略１８０度の位相差を有することになり、その和として求められる平均値は転動体５の通過による変動成分をキャンセルしたものとなる。また、その差分として求められる振幅値は温度の影響などを相殺した値となる。
【００６８】
なお、図２０では、接触固定部１２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定し、隣り合う接触固定部１２１ａの中間位置に各１つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂをそれぞれ配置することで、２つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピットＰの略１／２となるようにした。これとは別に、直接、２つの歪み発生部座字１２２Ａ，１２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの１／２に設定しても良い。
この場合に、２つの歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ１２２Ａ，１２２Ｂの出力信号ａ，ｂの和として求められる平均値は転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となり、差分として求められる振幅値は温度の影響などを相殺した値となる。
【００６９】
図２１（Ａ）は、この発明のさらに他の実施形態に係り、減速機Ｃのケーシング３３をアウトボード側から見た正面図、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）の要部の側面図（Ａ−Ａ線端面図）である。同図２１（Ａ）に示すように、減速機Ｃのケーシング３３のアウトボード側端に形成したケーブル案内用の切欠き部３３ｂを周方向に伸びた溝形状、すなわち周方向の溝とし、外輪１のフランジ１ａのケーブル挿通孔９２から引き出された信号ケーブル１２９を、この溝形状の切欠き部３３ｂを経由して信号処理ユニット１３０へと接続している。
【００７０】
ケーシング３３における切欠き部３３ｂは、信号処理ユニット１３０に対して位相のずれた位置、この例では約９０度位相のずれた位置に設けられる。切欠き部３３ｂの溝の一側面３３ｂａは、ケーシング３３のうち、ケーブル挿通孔９２に対向する円周方向の位置Ｐ１から同ケーシング３３の接線方向に延びる方向と平行に切欠き形成されている。切欠き部３３ｂの溝の他側面３３ｂｂは、位置Ｐ１付近においてケーシング３３の半径方向に切欠き形成されている。また、切欠き部３３ｂの溝底面３３ｂｃは、図１２（Ｂ）に示すように、軸受軸方向に垂直な平面となるように切欠き形成されている。
【００７１】
ケーブル挿通孔９２から出た信号ケーブル１２９は、防水シール部材９４で覆われる。この防水シール部材９４は、ケーシング３３の切欠き部３３ｂの溝全体を埋めるように設けられている。信号ケーブル１２９をケーシング３３の溝形状の切欠き部３３ｂに経由させている分、図２に示すように信号ケーブル１２９を径方向に取り出す場合よりも長い距離がシールされることになり、信号ケーブル１２９のケーブル表面と、防水シール部材９４との間のシール性をより高めることができる。また、信号ケーブルを径方向に取り出す場合と比べて、信号ケーブル１２９の曲げ半径を大きくとることが可能になる。このため、被覆の厚い信号ケーブル１２９でも配線が容易になり、径方向への信号ケーブル１２９のはみ出しも小さく抑えられる。したがってセンサユニット全体のコンパクト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１…外輪
２２…電気モータのケーシング
３３…減速機のケーシング
３３ｂ…切欠き部（溝）
７０…駆動輪
１２０…センサユニット
１２１…歪み発生部材
１２１ａ…接触固定部
１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ…歪みセンサ
１３０…信号処理ユニット
１３３…荷重推定手段
１３７…モータ制御ユニット
【図１】
0005517869.tif 000002
【図２】
0005517869.tif 000003
【図３】
0005517869.tif 000004
【図４】
0005517869.tif 000005
【図５】
0005517869.tif 000006
【図６】
0005517869.tif 000007
【図７】
0005517869.tif 000008
【図８】
0005517869.tif 000009
【図９】
0005517869.tif 000010
【図１０】
0005517869.tif 000011
【図１１】
0005517869.tif 000012
【図１２】
0005517869.tif 000013
【図１３】
0005517869.tif 000014
【図１４】
0005517869.tif 000015
【図１５】
0005517869.tif 000016
【図１６】
0005517869.tif 000017
【図１７】
0005517869.tif 000018
【図１８】
0005517869.tif 000019
【図１９】
0005517869.tif 000020
【図２０】
0005517869.tif 000021
【図２１】
0005517869.tif 000022