(57)【要約】【課題】足回り構成部品の大きな変更を伴うことなくホイール内に収納可能で、かつ出来るだけ大きく構成しても、異物噛み込みの問題を解消することができる発電機付き車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車両の足回りフレーム部品８に設置される車輪用軸受２と、その固定輪４に取付けられたステータ１８および回転輪５のハブフランジ７に取付られたロータ１９を有する発電機３とを備える。発電機３は、ブレーキロータ１２の外周部１２ｂよりも小径であり、ハブフランジ７と足回りフレーム部品８との間に収まる。発電機３のロータ１９を含む回転部１９Ａと足回りフレーム部品８とが対向する円環状のアキシアルすきまδ１に、外側シール部材２５を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の足回りフレーム部品に取付けられる固定輪、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て前記足回りフレーム部品から遠い方の端部にハブフランジを有する回転輪を備える車輪用軸受と、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られたロータを有する発電機とを備え、
この発電機が、前記ハブフランジに取付けられたブレーキロータにおけるブレーキキャリパが押しつけられる外周部よりも小径であり、かつ前記ハブフランジと前記足回りフレーム部品との間の軸方向範囲に位置する発電機付き車輪用軸受装置であって、
前記発電機の前記ロータを含む回転部と前記足回りフレーム部品とが軸方向に対向する円環状のアキシアルすきまに外側シール部材を有することを特徴とする発電機付き車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記発電機が、給電により駆動力を出力する走行補助用のモータである発電機付き車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記発電機がアウターロータ型である発電機付き車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記外側シール部材よりも内側に位置して、前記車輪用軸受の前記固定輪を前記足回りフレーム部品に固定する固定部と前記ロータの回転部との間のラジルすきまに内側シール部材が設けられた発電機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項に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記外側シール部材が、前記回転部および前記足回りフレーム部品のいずれか一方または両方に設けられた植毛部である発電機付き車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項１に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記外側シール部材の前記植毛部が、前記回転部および前記足回りフレーム部品の両方に設けられ、前記植毛部のみが互いに接している発電機付き車輪用軸受装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記植毛部に撥液処理が施されている発電機付き車輪用軸受装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記外側シール部材がひれ状の弾性体である発電機付き車輪用軸受装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記外側シール部材がラビリンスシールである発電機付き車輪用軸受装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の発電機付き車輪用軸受装置において、前記外側シール部材が、他の部材に対して交換可能に構成された発電機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、主駆動源となる内燃機関、モータ、またはその組み合わせとは別に設けられて、車両の燃料消費量の向上、あるいはさらに制動性能、走行性能等の車両性能を向上させる発電機付き車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な車輪用軸受は、例えば図１３に示すように、固定輪となる外輪４と一体に、車体への取付用フランジ４ｃを持ち、車両の懸架装置におけるナックル等の足回りフレーム部品８に、車体側からボルト（図示せず）により締結される（例えば、特許文献１）。車輪用軸受２の取付は、軸受メーカとは別の車両メーカにより行われる。そのため、組み付け性の良さが求められる。
【０００３】
車輪の中にモータを組み込むインホイールモータ構造（例えば、特許文献２，３）は、モータを動作させるインバータや電池の車体への搭載が必要であるものの、動力ユニットを車体内に搭載する必要がないため、車体容積を占有することなく車両に動力を付与でき、車体設計の自由度も高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３０６９０３号公報
【特許文献２】特許第４６９４１４７号公報
【特許文献３】特許第４７２４０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、モータトルクはモータ体積と比例するため、大きなトルクを得るためには大きなモータとするか、減速機構などが必要となる。モータ体積が大きいものや減速機構を有するインホイールモータはホイール内に納めることは難しく、従来の車輪用軸受と同様の搭載方法を使うことができず、車体足回りの構造変更が避けられない。
【０００６】
このような従来のインホイールモータ構造課題を解消するため、動力アシスト装置として、内燃機関などの動力機構と並行して、インホイールモータを備える補助動力装置付き車輪用軸受装置を提案した。
これは、例えば図１４に示すように、車両の足回りフレーム部品８に取付けられる固定輪である外輪４、およびこの外輪４に転動体６を介して回転自在に支持されて前記足回りフレーム部品８から遠い方の端部にハブフランジ７を有する内輪５を備える車輪用軸受２と、前記外輪５に取付けられたステータ１８および前記内輪５に取付られたロータ１９を有するモータ３とを備える。このモータ３は、ハブフランジ７に取付けられたブレーキロータ１２におけるブレーキキャリパが押しつけられる外周部１２ｂよりも小径とし、かつハブフランジ７と足回りフレーム部品８との間の軸方向範囲に位置させる。
このような構造とすることで、従来の車輪用軸受の締結方法をほとんど変えることなく取り付けることができ、省燃費化や車両の動力性能向上を図ることができる。前記モータ３は、回生制動により発電を行うが、発電専用の発電機であってもよい。
【０００７】
しかし、発電機兼用のモータ３をできるだけ大きくしようとすると、次のように異物噛み込みの問題が発生することがわかった。
従来の車輪用軸受（例えば図１３の例）を備えた従動輪の構造は、一般的にブレーキロータに近接する位置にバックプレート８ｃが設けられている。バックプレート８ｃは薄い金属板であるため、ブレーキロータ１２との間に異物を噛み込んでもバックプレート８ｃが変形し、回転を止めるような問題は生じない。また、ブレーキロータ１２と車輪用軸受２の取付面には大きな空間が空いており、回転部と固定部の間に異物が侵入し異常を生じることはない。
【０００８】
しかし、図１４の提案例のような動力補助および発電用とされるインホイール型のモータ３を組込んだ場合、ブレーキロータ１２の内径面にモータ３が組み込まれた車輪用軸受装置２とその取り付け部は、回転部１９Ａと足回りフレーム部品８の側面からなる取付面Ｓが近接する。モータ３の体積を限られた範囲で出来るだけ大きくしようとすると、前記回転部１９Ａと取付面Ｓがより一層近接する。
このため、前記回転部１９Ａと取付面Ｓとの間のすきまδ１に、車輪によって巻き上げられた砂利やブレーキダスト、その他異物を巻き込むことがある。巻き込まれた異物は軸受回転輪によって引きずられて接触し、周辺部品に傷をつけたり、モータ３を変形させたりする。変形によりモータ３や車輪用軸受２の性能を低下させる可能性がある。また、回転抵抗を増大させ、最悪の場合には噛み込んだ異物により車輪をロックさせる。
【０００９】
前記動力補助および発電用のインホイールモータ構造において、回転部１９Ａとナックル面等の取付面Ｓとの間のアキシアルすきまδ１を大きくするためには、車輪用軸受装置２の取付位置をインボード側へ引き込むか、車輪の取付位置をアウトボード側へ出す必要がある。車輪用軸受装置２の取付位置を車両内部へ引き込むと、車輪の懸架装置も車両の内側へ移動することとなり、車体の内部空間を狭くし、車両の床下の構成が複雑になるなどの弊害が生じる。ホイールを車体の外側へ出す場合、車体を大きくするか、それを防ぐためにタイヤを細くするなどの必要が生じ、車両の走行性能を変化させる。
上記の例は、モータ３が回生制動時に発電を行うものである場合につき説明したが、前記走行補助用のモータ３に代えて、走行駆動を行わずに制動時に発電を行う発電専用の発電機を設けた場合も、上記と同様の異物噛み込みの課題が生じる。
【００１０】
この発明は、上記課題を解消するものであり、足回り構成部品の大きな変更を伴うことなくホイール内に収納可能で、出来るだけ大きく構成しても、異物噛み込みの問題を解消することができる発電機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】
【００１１】
この発明の発電機付き車輪用軸受装置は、車両の足回りフレーム部品に取付けられる固定輪、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て前記足回りフレーム部品から遠い方の端部にハブフランジを有する回転輪を備える車輪用軸受と、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られたロータを有する発電機とを備え、
この発電機が、前記ハブフランジに取付けられたブレーキロータにおけるブレーキキャリパが押しつけられる外周部よりも小径であり、かつ前記ハブフランジと前記足回りフレーム部品との間の軸方向範囲に位置する発電機付き車輪用軸受装置であって、
前記発電機の前記ロータを含む回転部と前記足回りフレーム部品とが軸方向に対向する円環状のアキシアルすきまに、このアキシアルすきまから異物が侵入することを防止する外側シール部材を有することを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、発電機の全体が、ブレーキロータにおけるブレーキキャリパが押しつけられる外周部よりも小径であって、かつ車輪用軸受におけるハブフランジから足回りフレーム部品までの軸方向範囲に収まるため、従来の足回り構造に大幅な改造を行うこと無しにホイール内に収納可能である。発電機は車輪内に収まるだけの限られた大きさであるが、回生制動の発電用として用いられるため、出力不足の問題を生じることなく、燃料消費量の向上に貢献できる。
前記発電機の前記ロータを含む回転部と前記足回りフレーム部品とが軸方向に対向する円環状のアキシアルすきまに、このアキシアルすきまから異物が侵入することを防止する外側シール部材を有するため、発電機のロータの軸方向長さを前記足回りフレーム部品に接触しない程度に出来るだけ長く構成しても、これにより狭くなったアキシアルすきまから異物が侵入して噛み込みを生じることを防止することができる。
【００１３】
この発明において、給電により駆動力を出力するモータであってもよい。
このように発電機を走行補助用のモータで構成することで、回生制動により発電を、また給電により回転駆動して走行補助を行うことができる。この場合にも、従来の足回り構造に大幅な改造を行うこと無しにホイール内に収納可能であり、かつ異物の侵入が防止できる。減速機を持たないダイレクトドライブ方式であるため、車輪内に収まる制限範囲内でモータの体積をできるだけ大きくでき、このことからも小型ながらできるだけ大きな出力を得ることができる。車輪内に収まる小型のモータとなるが、補助動力用として使用することで、出力不足の問題が生じない。
【００１４】
この発明において、前記発電機がアウターロータ型であってもよい。
アウターロータ型であると、モーメント発生位置が外径側となるため、インナーロータ型に比べて発電の効率が優れる。また、アウターロータ型である場合、前記回転部と固定部との間のすきまが発電機の最外周部付近となり、その最外周部付近で異物の侵入が防止される。
【００１５】
この発明において、前記外側シール部材よりも内側に位置して、前記車輪用軸受の前記固定輪を前記足回りフレーム部品に固定する固定部と前記発電機の前記ロータの前記回転部との間のラジルすきまに、このラジアルすきまから内部潤滑油の漏れおよび外部からの水の侵入防止を行う内側シール部材が設けられてもよい。
この内側シール部材が設けられていると、内部潤滑油の漏れおよび外部からの水の侵入防止が行える。そのため、前記外側シール部材は、異物の侵入防止機能だけを得るものでよく、回転抵抗を増大することなく、かつ異物の侵入防止性に優れた構成のものが採用できる。
【００１６】
この発明において、前記外側シール部材が、前記回転部分および前記足回りフレーム部品のいずれか一方または両方に設けられた植毛部であってよい。
外側シール部材が植毛部であると、回転抵抗が小さく、かつ異物の侵入防止には優れた性能が得られる。
【００１７】
前記外側シール部材が植毛部である場合に、前記植毛部が、前記回転部および前記足回りフレーム部品の両方に設けられ、植毛部のみが互いに接していてもよい。
この場合、前記ラジアル隙間が大きくても、異物の浸入防止が行える。
【００１８】
前記植毛部には撥液処理が施されていてもよい。撥液処理は、撥水性や撥油性を得る処理である。
植毛部に撥水性・撥油性を持たせることで、この発電機付き車輪用軸受装置の内部への水や油の侵入を防ぐ効果を高めることができる。
【００１９】
この発明において、前記外側シール部材がひれ状の弾性体、いわゆるリップシールであってもよい。
外側シール部材がひれ状の弾性体であると、ひれ部が常に接触して摺動するため、耐塵性・耐水性に優れる。前記ひれ部は、単段であっても複数段であってもよい。
【００２０】
この発明において、前記外側シール部材がラビリンスシールであってもよい。
ラビリンスシールとすることで、回転部と固定部が摺接しないため、回転抵抗が低い。ラビリンスシールは、１段の構成であっても、複数段の構成であってもよい。複数段とすることで、シールの効果を高めることができる。また、ラビリンスシールは、摺接しないため、ひれ状のシールより耐塵性・耐水性に劣る。
【００２１】
この発明において、前記外側シール部材が、他の部材に対して交換可能に構成されていてもよい。
この構成の場合、植毛部が摩耗等を生じた場合に、発電機付き車輪用軸受装置を分割することなく交換することができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の発電機付き車輪用軸受装置は、車両の足回りフレーム部品に取付けられる固定輪、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て前記足回りフレーム部品から遠い方の端部にハブフランジを有する回転輪を備える車輪用軸受と、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られたロータを有する発電機とを備え、この発電機が、前記ハブフランジに取付けられたブレーキロータにおけるブレーキキャリパが押しつけられる外周部よりも小径であり、かつ前記ハブフランジと前記足回りフレーム部品との間の軸方向範囲に位置する発電機付き車輪用軸受装置であって、前記発電機の前記ロータを含む回転部と前記足回りフレーム部品とが軸方向に対向する円環状のアキシアルすきまに、このアキシアルすきまから異物が侵入することを防止する外側シール部材を有するため、足回り構成部品の大きな変更を伴うことなくホイール内に収納可能で、出来るだけ大きく構成しても、異物噛み込みの問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る発電機付き車輪用軸受装置の断面図である。
【図２】同発電機付き車輪用軸受装置を車体内側から見た斜視図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る発電機付き車輪用軸受装置の分解斜視図である。
【図４】同発電機付き車輪用軸受装置の車体内側から見た斜視図である。
【図５】さらに他の実施形態に係る発電機付き車輪用軸受装置の部分拡大断面図である。
【図６】同発電機付き車輪用軸受装置の一部分解状態の斜視図である。
【図７】さらに他の実施形態に係る発電機付き車輪用軸受装置の植毛部の部分拡大断面図である。
【図８】さらに他の実施形態に係る発電機付き車輪用軸受装置の部分拡大断面図である。
【図９】さらに他の実施形態に係る発電機付き車輪用軸受装置の部分拡大断面図である。
【図１０】いずれかの発電機付き車輪用軸受装置を用いた車両用システムの概念構成を示すブロック図である。
【図１１】同車両用システムを搭載した車両の一例となる電源系統図である。
【図１２】同発電機付き車輪用軸受装置を用いた他の車両用システムの概念の説明図である。
【図１３】従来の車輪用軸受およびその周辺構造の断面図である。
【図１４】提案例に係る発電機付き車輪用軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明の第１の実施形態を、図１および図２と共に説明する。この発電機付き車輪用軸受装置１は、車輪用軸受２と、発電機を兼ねるモータ３とを備える。
この発電機付き車輪用軸受装置１は、前輪駆動もしく後輪駆動などの非駆動輪（従動輪）を持つ車両において、主駆動源（モータ、内燃機関、もしくはこれらを組合せたハイブリッド）とは、機械的に非連結である従動輪に、動力補助システムおよび発電機として搭載する。この動力補助システムとなる発電機付き車輪用軸受装置１は、変速機を用いないダイレクトドライブモータであり、電力を供給することで電動機として作用し、また、車両の運動エネルギーを電力に変換する発電機としても作用する。
【００２５】
＜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とを有する。外輪４に複列の転動体６を介して内輪５が回転自在に支持されている。外輪４は軌道面を有する外輪本体４ａとその外周の外周部材４ｂとでなる。内輪５は、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。内輪５は、図示の例では、前記ハブフランジ７を有するハブ輪５ａと、このハブ輪５ａのインボード側端の外周に嵌合する部分内輪５ｂとでなる。前記外輪４は、ハブフランジ７とは反対側（インボード側）の端部の固定部２１で、ナックル等の足回りフレーム部品８にボルト２６で取付けられ、車体の重量を支持する。なおこの明細書において、発電機付き車輪用軸受装置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。
【００２６】
ハブフランジ７のアウトボード側の側面には、ホイール１０のリム１１とブレーキロータ１２とが軸方向に重なった状態で、ハブボルト１３により取り付けられている。リム１１の外周にタイヤ（図示せず）が取付けられている。
【００２７】
＜ブレーキ１７について＞
ブレーキ１７は、ディスク式のブレーキロータ１２と、ブレーキキャリパ２２とを備える摩擦ブレーキである。ブレーキロータ１２は、ハブフランジ７に重なる環状でかつ平板状の円板状部１２ａと、外周部１２ｂとでなる。外周部１２は、円板状部１２ａの外周からモータ３の外周側へ延びる円筒状部１２ｂａと、この円筒状部１２ｂａの先端から径方向外方へ延びる外径側平板部１２ｂｂとでなる。ブレーキロータ１２は、例えば鋼板のプレス加工品からなる。
【００２８】
前記ブレーキキャリパ２２は、ブレーキロータ１２の外周部１２ｂにおける外径側平板部１２ｂｂを挟み付ける一対の摩擦パッド２２ａを有する。前記ブレーキキャリパ２２は車両の懸架装置を構成するナックル等の足回りフレーム部品８に取付けられている。前記ブレーキキャリパ２２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。
【００２９】
＜モータ３について＞
モータ３は、給電されることによって車輪１０を回転駆動可能な走行補助用の電動のモータであり、回生制動時に発電機として用いられる。モータ３は、外輪４の外周面に取付けられたステータ１８と、内輪５のハブフランジ７に取付けられたモータロータ１９とを有する。図示の例のモータ３は、アウターロータ型のＩＰＭ（Interior Permanent Magnet Motor ）同期モータである。その他、モータ３として、スイッチトリラクタンスモータ(Switched reluctance motor；略称：ＳＲモータ) 、インダクションモータ（Induction Motor ；略称：ＩＭ）等各種形式が採用できる。同期モータにおいては、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。
【００３０】
モータ３は、その全体が、ブレーキロータ１２の外周部１２ｂよりも小径である。モータ３におけるハブフランジ７への取付部を除く全体が、ハブンフランジ７と前記足回りフレーム部品８の取付面Ｓとの間の軸方向範囲に位置する。すなわち、モータ３は、ブレーキロータ１２の外周部１２ｂと外輪４の外周との間の径方向範囲に収められ、軸方向範囲については、ブレーキロータ１２の外周部１２ｂにおける円筒部１２ｂａに、モータ３の一部（アウトボード側半部）が入っている。
【００３１】
モータ３のステータ１８は、コア１８ａと、このコア１８ａの各ティースに巻回されたコイル１８ｂとを有する。コイル１８ｂは配線６０に接続されている。
モータロータ１９は、モータケースとなる回転ケース１９ａと、この回転ケース１９ａの内周に設けられる磁性体１９ｂと、この磁性体１９ｂに内蔵される図示外の永久磁石とを備え、回転ケース１９ａがハブフランジ７に取付けられている。回転ケース１９ａのハブフランジ７への取付けは、前記ボルト１３による締め付け固定としても、またハブフランジ７の外周面への嵌合、溶接、または接着等で行ってもよい。回転ケース１９ａの外周面は、ブレーキロータ１２の円筒状部１２ｂの内周面に接触し、または近接している。
【００３２】
回転ケース１９ａのインボード側端には、ロータ端リング部材２７が取付けられている。ロータ端リング部材２７は、外周面が段差付き円筒面に形成され、その小径部分に回転ケース１９ａの端部が嵌合し、小径部分側の端面は磁性体１９ｂの端面に当接している。ロータ端リング部材２７の前記小径部分の外周面には環状のシール溝が形成され、Ｏリング等からなるシール部材２８が嵌まり込んで回転ケース１９ａの端部内周面とロータ端リング部材２７との接触面を密封している。ロータ端リング部材２７は、磁性体１９ｂに内蔵される前記永久磁石の軸方向についての位置決め部材を兼ねる。
＜車輪用軸受２の固定について＞
【００３３】
車輪用軸受２を足回りフレーム部品８に固定する固定部２１について具体的に説明する。前記固定部２１は、外輪４の一部であってもよいが、この例では外輪４の外周部材４ｂにおける外輪本体４ａよりもインボード側に突出した部分の内周に嵌合する内側部材２１ａと、この内側部材２１ａの外周に嵌合して外周部材４の端面に接する内側リング部材２１ｂと、外側リング部材２１ｃとの複数の部材で構成される。足回りフレーム部品８は、図示の例では、フレーム部品本体８ａと取付面Ｓを構成する板状の部材８ｂからなる。足回りフレーム部品８の中央孔に前記外側リング部材２１ｃの内周縁から突出する筒部２１ｃｂが嵌合する。外側リング部材２１ｃの板状のリング部２１ｃａが取付面Ｓのアウトボード側面に重なった状態で、前記ボルト２６により、前記内側リング部材２１ｂおよび外側リング部材２１ｃが、足回りフレーム部品８に固定されている。
【００３４】
＜外側シール部材２５について＞
モータ３におけるロータ１９を含む回転部１９Ａと、足回りフレーム部品８とが軸方向に対向する円環状のアキシアルすきまδ１に、このアキシアルすきまδ１から異物が侵入することを防止する外側シール部材２５を有する。回転部１９Ａは、ロータ１９およびこのロータ１９と一体に回転する部分とを合わせたものを言うが、この実施形態の場合、回転部１９Ａにおける前記ロータ端リング部材２７と前記足回りフレーム部品８のバック取付面Ｓとの間に、前記アキシアルすきまδ１が構成され、外側シール部材２５が設けられている。外側シール部材２５は、前記アキシアルすきまδ１の外径部に設けることが好ましい。
外側シール部材２５は、異物の侵入が防止でき、かつ回転抵抗が小さいものであればよく、例えば、植毛部、ひれ状の弾性体（リップシール）、ラビリンスシール等を採用することができる。
外側シール部材２５は、回転部１９Ａと、固定部である足回りフレーム部品８のいずれに設けられていてもよく、また両方に設けられていてもよい。
【００３５】
＜内側シール部材２９について＞
前記外側シール部材２５よりも内側に位置して、前記回転部１９Ａと前記固定部２１との間のラジルすきまδ２に、このラジアルすきまδ２から内部潤滑油の漏れおよび外部からの水の侵入防止を行う内側シール部材２９が設けられている。図示の例では、前記固定部２１を構成する外側リング部材２１ｃの外周面と前記回転部１９Ａを構成するロータ端リング部材２７との間に前記ラジアルすきまδ２があり、このラジアルすきまδ２に内側シール部材２９が構成されている。
内側シール部材２９は、回転が許容できるシール構造であればよく、種々の構成が採用でき、オイルシールなどが採用できる。内側シール部材２９は、例えば図５に示すような内周側のスリンガ２９ａと、このスリンガ２９に摺接する複数のリップを有する外周側の弾性部材２９ｂとで構成される。弾性部材２９ｂは、外周部と反スリンガ側の側面部とでなる断面Ｌ字形の芯金（図示せず）を有している。
なお、前記固定部２１は、前記足回りフレーム部品８の一部を構成する部分であってもよい。
【００３６】
＜作用、効果＞
この構成の発電機付き車輪用軸受装置によると、モータ３の全体が、ブレーキロータ１２におけるブレーキキャリパ１２が押しつけられる外周部１２ｂよりも小径であって、かつ車輪用軸受３におけるハブフランジ７から足回りフレーム部品８までの軸方向範囲に収まるため、従来の足回り構造に大幅な改造を行うこと無しに車輪１０内に収納可能である。しかも、減速機を有しないダイレクトドライブ方式であるため、発電機付き車輪用軸受装置１の全体が小型化され、モータ３の部分の割合を大きく構成できる。モータ３は車輪１０内に収まる小型であるが、補助駆動用または回生制動による発電用として利用されるため、満足できる機能が得られる。
また、モータ３のロータ１９を含む回転部１９Ａと足回りフレーム部品８とが軸方向に対向する円環状のアキシアルすきまδ１、具体的にはロータ１９と一体のロータ端リング部材２７と足回りフレーム部品８の取付面Ｓとの間のアキシアルすきまδ１に、このアキシアルすきまδ１から異物が侵入することを防止する外側シール部材２５を有するため、モータ３のロータ１９の軸方向長さを前記足回りフレーム部品８に接触しない程度に出来るだけ長く構成しても、これにより狭くなったアキシアルすきまδ１から異物が侵入して噛み込みを生じることを防止することができる。
【００３７】
このように異物の侵入による噛み込みが防止されるため、回転部１９Ａと取付面Ｓとの間で異物が引きずられ、周辺部品にキズをつけたり、変形させたりすることが防止される。ここで言う異物は、車両走行時に車輪により巻き上げられる路上の砂利やブレーキ時に発生するブレーキダストなどがある。
【００３８】
外側シール部材２５の配置については、すきまの異物侵入を防止する構造のため、回転体２９Ａと固定部となる取付面Ｓとの小さいアキシアルすきまδ１における、できるだけ外径部に備えられていることが望ましい。アキシアル接触構造では、回転体の最外径に設けることが容易であり、車輪用軸受２の取付面のナックル面を、外側シール部材２５の相手材として使用することができ、構造の簡素化・部品点数が少なくなるなど利点が多い。ラジアル接触構造ではナックル面に段差を設ける必要があり、部品点数・加工工数が多くなる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
以下、外側シール部材２５の形態を異ならせた各種の実施形態につき説明する。これらの実施形態において、特に説明する事項の他は、図１，２と共に説明した第１の実施形態と同様である。
＜図３の実施形態＞
図３は、図１において、外側シール部材２５を植毛部２５Ａとした例を示す。植毛範囲Ａは、足回りフレーム部品８における、車輪用軸受２が当接する範囲Ｂ（一点鎖線のハッチングで示す範囲）の外周の全域（破線のハッチングで示す範囲である。車輪用軸受２が当接する範囲Ｂは、この例では、前記固定部２１の外側リング部材２１ｃ（図１）が接する面の範囲である。
植毛部２５Ａは接着剤層と短繊維の植毛層からなり、静電植毛や空気圧による吹付などにより製作される。植毛部２５Ａの短繊維の材料は樹脂などが利用され、耐摩耗性、耐候性、耐熱性、耐油性などを備える。植毛部２５Ａの短繊維が立つ方向はアキシアル方向（図４のＹ方向）とされる。
植毛部２５Ａは、植毛が成されたシート状または板状の部材（図示せず）を植毛範囲Ａに貼り付けてもよい。
【００４０】
植毛に用いる短繊維としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されないが、具体例を挙げると、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
【００４１】
繊維（短繊維）の形状としては、特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．２〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、植毛部の繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１〜４０％が好ましい。短繊維の形状として、ストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、いずれも使用できる。また、短繊維の断面形状として、円形や多角形状があり、いずれも使用できる。      
【００４２】
接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
なお、前記植毛部の短繊維の材質、形状や接着剤、植毛方法は、外側シール部材２５を植毛部としたいずれの実施形態においても適用できる。
【００４３】
このように植毛部２５Ａを設けた場合は、植毛部２５Ａが回転部１９Ａに摺接することにより耐塵性・耐水性を発揮する。植毛部２５Ａは、相手側部材と接触していることが好ましい。接触していることですきまが最小限となる。また、接触していない場合でも回転による遠心力で、異物を回転部１９Ａ（図１）の外へ掃き出す効果が得られる。摺接して回転する場合、ラビリンスシールよりも回転抵抗が高いが、シール性が高く、車輪用軸受２の回転触れが生じてもシール性を保つことができる。また、リップシールよりもシール性は劣るが、回転抵抗は低い。
【００４４】
外側シール部材２５は、前記回転部１９Ａと、固定側となる足回りフレーム部品８のいずれに設けてもよいが、特に植毛部２５Ａを用いた場合は、固定側に設けることで、回転部１９Ａの形状を選ばずに異物侵入防止の効果が得られる。図３の例のように、取付面Ｓの軸受当接範囲Ｂを除く全面に植毛部２５Ａを設けた場合は、車輪用軸受２に対して全面対向していない場合、例えば図４の例のように回転部１９Ａが足回りフレーム部品８の回転部１９Ａとの対向面よりも大きい箇所１９Ａａを有する場合も、回転部１９Ａと固定部となる取付面Ｓとの間のラジアルすきまδ１（図１）に異物が侵入することを防止する効果が得られる。
一方、回転部１９Ａに植毛部２５Ａを設ける場合は、植毛面積が小さくて済み、植毛部２５Ａの材料の使用量を減らすことができる。
【００４５】
図７に示すように、固定側となる足回りフレーム部品８と回転部１９Ａとの両方に植毛部２５Ａを設けた場合は、回転部２５と固定部との距離が大きい場合にも植毛部２５Ａ同士が接触することにより、異物侵入防止の効果を高めることができる。
【００４６】
外側シール部材２５として植毛部２５Ａを設ける場合に、植毛部２５Ａを構成する各短繊維に、撥水性・撥油性を持たせてもよい。これにより、この発電機付き車輪用軸受装置１の内部への水や油の侵入を防ぐ効果を高めることができる。回転部１９Ａに撥水性を持った植毛部材２５Ａを取付けた場合は、回転中に遠心力により水を弾き、この発電機付き車輪用軸受装置１の内部への水の侵入を防ぐことができる。撥水性の付与はフッ素材などで植毛材を製造するほかに、植毛部への撥水剤のスプレー塗布などでもよい。
【００４７】
＜図５，６の実施形態＞
図５、図６は、外側シール部材２５を別体として分割構造とし、回転部１９Ａに取付けるように構成した例を示す。この例では、外側シール部材を、リング部材２５ａと、このリング部材２５ａの取付面Ｓとの対向面に設けた植毛部２５′とからなる外側シール部材２５Ｂとした例を示す。外側シール部材２５Ｂは、円周方向複数箇所の取付ボルト６２により回転部１９に取付けられる。
【００４８】
このように外側シール部材２５を別体として分割構造とした場合、植毛部２５′が摩耗した場合の取り替えが容易であり、この発電機付き車輪用軸受装置１を車体から取り外すことなく、外側シール部材２５を取り替えて機能を復元させることも可能となる。そのため、メンテナンス性に優れる。
また、図１４の提案例のような既存の発電機付き車輪用軸受装置１に前記外側シール部材部品２５Ｂを取付けることで、この発明の構成の発電機付き車輪用軸受装置とすることができる。図５，図６の実施形態は植毛部２５′を設ける場合の例であるが、外側シール部材２５Ｂに、植毛部２５′の代わりに着脱可能なリップシールやラビリンスシール等を設けた場合も、前記と同様に交換容易となる。
【００４９】
＜図８の実施形態＞
図８は、外側シール部材をひれ状の弾性体２５Ｃ、いわゆるリップシールとした例を示す。このひれ状の弾性体２５Ｃは、回転部１９の側面に取付けられる弾性体本体２５Ｃａと、この弾性体本体２５Ｃａからそれぞれアキシアル方向に延びて取付面Ｓの表面に先端が接する複数の径方向内外に並ぶリップ部２５Ｃｂとでなる。
リップシールはリップ部２５Ｃｂが常に接触して摺動するため、回転抵抗が高くなるが、耐塵性・耐水性に優れる。摺接するリップ部２５Ｃｂは、同図の例のような複数段であっても、また単段であってもよい。リップシールは常に摺接するために回転抵抗が高くなる。
【００５０】
＜図９の実施形態＞
図９は、外側シール部材をラビリンスシール２５Ｄとした例を示す。このラビリンスシール２５Ｄは、ナックル表面、すなわち足回りフレーム部品８の取付面Ｓに溝２５Ｄａを設け、溝２５Ｄａに近接する凸部品２Ｄｂを回転部１９Ａに設けることで構成されている。
ラビリンスシール２５Ｄとすることで、回転部１９Ａと固定部となる足回りフレーム部品８の取付面Ｓとが摺接しないため、回転抵抗が低い。しかし、摺接しないためリップシールよりは耐塵性・耐水性に劣る。また、微少なすきまで構成されるため車輪用軸受２に振れ回りが発生した場合は、シール材（凸部）と溝２５Ｄａの内面が接触する。
【００５１】
同図の例は、ラビリンスシール２５Ｄの蛇行部分が１段の構成であるが、複数段の構成でもよい。複数段に構成することで、シールの効果を高めることができる。
【００５２】
＜車両３０の制御系について＞
図１０において、上位ＥＣＵ４０は、車両３０の統合制御を行う手段であり、トルク指令生成手段４３を備える。このトルク指令生成手段４３は、アクセルペダル等のアクセル操作手段５６およびブレーキペダル等のブレーキ操作手段５７からそれぞれ入力される操作量の信号に従ってトルク指令を生成する。この車両３０は、主駆動源３５として内燃機関３５ａおよび駆動輪側の電動発電機３５ｂを備え、また二つの従動輪１０Ｂ，１０Ｂをそれぞれ駆動する二つの発電機３，３を備えるため、前記トルク指令を各駆動源３５ａ，３５ｂ，３，３に定められた規則によって分配するトルク指令分配手段４４が上位ＥＣＵ４０に設けられている。
【００５３】
内燃機関３５ａに対するトルク指令は内燃機関制御手段４７に伝達され、内燃機関制御手段４７によるバルブ開度制御等に用いられる。駆動輪側の発電電動機３５ｂに対するトルク指令は、駆動輪側電動発電機制御手段４８に伝達されて実行される。従動輪側の発電機３，３に対するトルク指令は、個別制御手段３９，３９に伝達される。前記トルク指令分配手段４４のうち、個別制御手段３９，３９へ出力する部分を個別電動発電機指令手段４５と称している。この個別電動発電機指令手段４５は、ブレーキ操作手段５７の操作量の信号に対して、発電機３が回生制動により制動を分担する制動力の指令となるトルク指令を個別制御手段３９へ与える機能も備える。
【００５４】
個別制御手段３９はインバータ装置であり、中電圧バッテリー４９の直流電力を三相の交流電圧に変換するインバータ４１と、前記トルク指令等によりインバータ４１の出力をＰＷＭ制御等で制御する制御部４２とを有する。インバータ４１は、半導体スイッチング素子等によるブリッジ回路（図示せず）と、発電機３の回生電力を中電圧バッテリー４９に充電する充電回路（図示せず）とを備える。なお個別制御手段３９は、二つの発電機３，３に対して個別に設けられるが、一つの筐体内に収められ、制御部４２を両個別制御手段３９，３９で共有する構成であってもよい。
【００５５】
図１１は、図１０に示した車両用システムを搭載した車両の一例となる電源系統図である。同図の例では、バッテリーとして低電圧バッテリー５０と中電力バッテリー４９とが設けられ、両バッテリー４９，５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介して接続されている。発電機３は二つあるが、代表して一つで図示している。図１５の駆動輪側の電動発電機３５ｂは、図１２では図示を省略しているが、従動輪側の発電機３と並列に中電力系統に接続されている。低電圧系統には低電圧負荷５２が接続され、中電圧系統には中電圧負荷５３が接続される。低電圧負荷５２および中電圧負荷５３は、それぞれ複数あるが、代表して一つで示している。
【００５６】
低電圧バッテリー５０は、制御系等の電源として各種の自動車一般に用いられているバッテリーであり、例えば１２Ｖまたは２４Ｖとされる。低電圧負荷５２としては、内燃機関３５ａのスタータモータ、灯火類、上位ＥＣＵ４０およびその他のＥＣＵ（図示せず）等の基幹部品がある。低電圧バッテリー５０は電装補機類用補助バッテリーと称し、中電圧バッテリー４９は電動システム用補助バッテリー等と称してもよい。
【００５７】
中電圧バッテリー４９は、低電圧バッテリー５０よりも電圧が高く、かつストロングハイブリッド車等に用いられる高圧バッテリー（１００Ｖ以上、例えば２００〜４００Ｖ程度）よりも低く、かつ作業時に感電による人体への影響が問題とならない程度の電圧であり、近年マイルドハイブリッドに用いられている４８Ｖバッテリーが好ましい。４８Ｖバッテリー等の中電圧バッテリー４９は、従来の内燃機関を搭載した車両に比較的容易に搭載することができ、マイルドハイブリッドとして電力による動力アシストや回生により、燃費低減することができる。
【００５８】
前記４８Ｖ系統の中電圧負荷５３は前記アクセサリー部品であり、前記駆動輪側の発電機３である動力アシストモータ、電動ポンプ、電動パワーステアリング、スーパーチャージャ、およびエアーコンフレッサなどである。アクセサリーによる負荷を４８Ｖ系統で構成することで、高電圧（１００Ｖ以上のストロングハイブリッド車など）よりも動力アシストの出力が低くなるものの、乗員やメンテナンス作業者への感電の危険性を低くすることができる。電線の絶縁被膜を薄くすることができるので、電線の重量や体積を減らすことができる。また、１２Ｖよりも小さな電流量で大きな電力量を入出力することができるため、電動機または発電機の体積を小さくすることができる。これらのことから、車両の燃費低減効果に寄与する。
【００５９】
この車両用システムは、こうしたマイルドハイブリッド車のアクセサリー部品に好適であり、動力アシストおよび電力回生部品として適用される。なお、従来よりマイルドハイブリッド車において、ＣＭＧ、ＧＭＧ、ベルト駆動式スタータモータ（いずれも図示せず）などが採用されることがあるが、これらはいずれも、内燃機関または動力装置に対して動力アシストまたは回生するため、伝達装置および減速機などの効率の影響を受ける。
【００６０】
これに対してこの例の車両用システムは従動輪１０Ｂに対して搭載されるため、内燃機関３５ａおよび電動モータ（図示せず）等の主駆動源とは切り離されており、電力回生の際には車体１の運動エネルギーを直接利用することができる。また、ＣＭＧ、ＧＭＧ、ベルト駆動式スタータモータなどを搭載する際には、車両３０の設計段階から考慮して組み込む必要があり、後付けすることが難しいが、従動輪１０Ｂ内に収まるこの車両用システムの発電機３は、完成車であっても部品交換と同等の工数で取り付けることができ、内燃機関３５ａのみの完成車に対しても４８Ｖのシステムを構成することができる。この実施形態の車両用システムを搭載した車両に、図１５の例のように別の補助駆動用の電動発電機３５ｂが搭載されていても構わない。その際は車両３０に対する動力アシスト量や回生電力量を増加させることができ、さらに燃費低減に寄与する。
【００６１】
図１３は、いずれかの実施形態に係る発電機付き車輪用軸受装置１を、前輪である駆動輪１０Ａおよび後輪である従動輪１０Ｂにそれぞれ適用した例を示す。駆動輪１０Ａは内燃機関からなる主駆動源３５により、クラッチ３６および減速機７を介して駆動される。この前輪駆動車において、各駆動輪１０Ａおよび従動輪１０Ｂの支持および補助駆動に、発電機付き車輪用軸受装置１が設置されている。このように発電機付き車輪用軸受装置１を、従動輪１０Ｂだけでなく、駆動輪１０Ａにも適用し得る。
【００６２】
図１０、図１２に示す車両用システムは、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システムとしてもよい。この場合、発電機３が発電した回生電力を中電圧バッテリー４９に蓄えることにより、制動力を発生させることができる。機械式のブレーキ操作手段５７と併用や使い分けで、制動性能も向上させることができる。このように発電を行う機能に限定した場合、個別制御手段３９はインバータ装置ではなく、AC/DC コンバータ装置（図示せず）として構成することができる。前記AC/DC コンバータ装置は、３相交流電圧を直流電圧に変換することで、発電機３の回生電力を中電圧バッテリー４９に充電する機能を備え、インバータと比較すると制御方法が容易であり、小型化が可能となる。
【００６３】
なお、前記各実施形態は、モータ３を発電機として用いる例につき説明したが、この発明は、モータ３に変えて発電専用の発電機を設けた場合にも適用することができる。
【００６４】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６５】
１…発電機付き車輪用軸受装置
２…車輪用軸受
３…発電機
４…外輪（固定輪）
４ａ…車体取り付け面
５…内輪（回転輪）
６…転動体
７…ハブフランジ
８…足回りフレーム部品
１２…ブレーキロータ
１２ｂ…外周部
１８…ステータ
１９…モータロータ
１９ａ…ロータケース
２１…固定部
２７…回転部
２５…外側シール部材
２５Ａ…植毛部
２５Ｂ…外側シール部材
２５Ｃ…ひれ状の弾性体
２５Ｄ…ラビリンスシール
２８…シール
２９…内側シール部材
Ｓ…取付面
δ１…アキシアルすきま
δ２…ラジアル隙間
【図１】
2019060413.tif 000003
【図２】
2019060413.tif 000004
【図３】
2019060413.tif 000005
【図４】
2019060413.tif 000006
【図５】
2019060413.tif 000007
【図６】
2019060413.tif 000008
【図７】
2019060413.tif 000009
【図８】
2019060413.tif 000010
【図９】
2019060413.tif 000011
【図１０】
2019060413.tif 000012
【図１１】
2019060413.tif 000013
【図１２】
2019060413.tif 000014
【図１３】
2019060413.tif 000015
【図１４】
2019060413.tif 000016