(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトかつ生産性良く荷重検出用のセンサを設置することができ、車輪にかかる荷重を精度良く検出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。【解決手段】電動モータＢの出力軸２４と車両の車輪のハブ２とを減速機Ｃを介してまたは直接に同軸Ｏ上に連結し、ハブを支持する転がり形式の軸受Ａを設け、軸受を、電動モータのハウジング２２、または減速機のハウジング３３ｂを介して懸架装置のナックル４５に取付けた車輪用軸受装置に適用する。軸受の静止側軌道輪１と電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングとの相対変位を検出する変位センサ５３を設ける。変位センサの出力から、ハブに取付けられた車輪と路面の接地点におけ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軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出する演算手段５５を設ける。【選択図】図１
2008081090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、この軸受を、前記電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングを介して懸架装置のナックルに取付けた車輪用軸受装置において、
前記軸受の静止側軌道輪と電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングとの相対変位を検出する変位センサを設け、この変位センサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出する演算手段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】
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、この軸受を、前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングを介して懸架装置のナックルに取付けた車輪用軸受装置において、
前記軸受の静止側軌道輪と前記ナックルとの相対変位を検出する変位センサを設け、この変位センサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出する演算手段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３】
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、この軸受を、前記電動モータのハウジング、または減速機のハウジングを介して懸架装置のナックルに取付けた車輪用軸受装置において、
前記電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングと前記ナックルとの相対変位を検出する変位センサを設け、この変位センサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出する演算手段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４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記変位センサは、前記３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または前記ステアモーメントによって、前記相対変位が大きく現れる箇所の相対変位を検出するものと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５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記変位センサを、前記電動モータ、減速機、および軸受の中心軸に対して、上方または下方または上下両方の位置に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６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記変位センサを、前記電動モータ、減速機、および軸受の中心軸に対して、車両進行方向における前方または後方または前後両方の位置に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７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記変位センサは複数であ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１ないし請求項７のいずれか１項において、前記変位センサが渦電流式センサであ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９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記変位センサが磁気式センサであ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１０】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記変位センサが光学式センサであ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７のいずれか１項において、前記変位センサが接触式センサであ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１２】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記変位センサが超音波式センサであ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、特にハブ軸受が支持する車輪にかかる荷重を検出するセンサを設けたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開２００５−７９１４号公報
【特許文献２】特開平５−３３２４０１号公報（第１〜３図）
【特許文献３】特表２００３−５３０５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。
【０００５】
なお、エンジン駆動の自動車に用いられる一般的な車輪用軸受においては、車輪に作用する荷重を測定するために、軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、歪みを検出するようにしたものが既に提案されている（例えば特許文献３）。
しかし、インホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、車輪に作用する荷重によってハブ軸受の外輪だけでなく、外輪に結合一体化されている減速機のハウジングや電動モータのハウジングも変形する。したがって、車輪に作用する荷重を検出するには、車輪用軸受の外輪の変形を測定するだけでは不十分であり、減速機のハウジングや電動モータのハウジングの変形も含む車輪用軸受装置全体の変形を精度良く測定することが求められる。
【０００６】
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することができ、車輪用軸受装置全体の変形を測定して、車輪にかかる荷重を精度良く検出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。
【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、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、この軸受を、前記電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングを介して懸架装置のナックルに取付けた車輪用軸受装置である。
この発明における第１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、前記車輪用軸受装置において、前記軸受の静止側軌道輪と電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングとの相対変位を検出する変位センサを設け、この変位センサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出する演算手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明における第２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、前記車輪用軸受装置において、前記軸受の静止側軌道輪と前記ナックルとの相対変位を検出する変位センサを設け、この変位センサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出する演算手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、この発明における第２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、前記車輪用軸受装置において、前記電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングと前記ナックルとの相対変位を検出する変位センサを設け、この変位センサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出する演算手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
この発明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によれば、次の作用が得られる。すなわち、車両走行に伴い、車輪と路面の接地点に外力が作用すると、軸受の回転側軌道輪に荷重が加わり、その荷重により軸受の静止側軌道輪が変形する。この変形は、減速機のハウジングおよび電動モータのハウジングにも伝わる。これら軸受の静止側軌道輪、減速機のハウジング、および電動モータのハウジングの変形の程度を変位センサにより測定する。第１の発明の場合、軸受の静止側軌道輪と電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングとの相対変位を変位センサで検出することで、軸受の静止側軌道輪および電動モータのハウジング、または軸受の静止側軌道輪および減速機のハウジングの変形の程度を測定する。第２の発明の場合、軸受の静止側軌道輪とナックルとの相対変位を変位センサで検出することで、軸受の静止側軌道輪の変形の程度を測定する。第３の発明の場合、電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングとナックルとの相対変位を変位センサで検出することで、電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングの変形の程度を測定する。これらの測定結果から、車輪用軸受装置全体の変形が分かる。
【００１１】
車輪と路面の接地点に作用する外力や車輪用軸受装置に作用するステアモーメントの大きさによって変形の程度が異なるため、変形と前記外力、または変形と前記ステアモーメントの関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、変位センサの出力から前記外力または前記ステアモーメントを検出することができる。なお、ステアモーメントは、車両が曲線進路を走行する際に車輪用軸受装置にかかるモーメントである。演算手段は、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変形と外力、または変形とステアモーメントの関係から、変位センサの出力により、車輪と路面の接地点に作用する外力または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを演算する。その際に検出される車輪と路面の接地点に作用する外力は、車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力である。この検出した外力やステアモーメントを車両の姿勢制御に使用することができる。
【００１２】
前記変位センサは、前記３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または前記ステアモーメントによって、前記相対変位が大きく現れる箇所の相対変位を検出するものとするのが好ましい。
相対変位が大きく現れる箇所の相対変位を検出すると、３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、またはステアモーメントを感度良く検出することができる。
【００１３】
この発明において、前記変位センサを、前記電動モータ、減速機、および軸受の中心軸に対して、上方または下方または上下両方の位置に設けることができる。
この場合、変位センサの出力により、車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力を算出することができる。
【００１４】
また、この発明において、前記変位センサを、前記電動モータ、減速機、および軸受の中心軸に対して、車両進行方向における前方または後方または前後両方の位置に設けることができる。
この場合、変位センサの出力により、車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出することができる。
【００１５】
前記変位センサは複数とすることができる。
変位センサを複数設けると、軸受の静止側軌道輪、または電動モータのハウジング、または減速機のハウジングの変形を複数箇所で測定することができるため、精度の高い外力やステアモーメントの検出が可能になる。
【００１６】
前記変位センサとしては、渦電流式、磁気式、光学式、超音波式、接触式等のセンサを用いることができる。変位を検出できるものであれば、上記以外の形式のセンサであってもよい。各種条件に合わせて、適当なセンサを選択すればよい。
【発明の効果】
【００１７】
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、この軸受を、前記電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングを介して懸架装置のナックルに取付けた車輪用軸受装置において、前記軸受の静止側軌道輪と電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングとの相対変位を検出するか、または前記軸受の静止側軌道輪と前記ナックルとの相対変位を検出するか、または前記電動モータのハウジングまたは減速機のハウジングと前記ナックルとの相対変位を検出する変位センサを設け、この変位センサの出力から、前記ハブに取付けられた車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出する演算手段を設けたため、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置することができ、車輪用軸受装置全体の変形を測定して、車輪にかかる荷重を精度良く検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図５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、同心の中心軸Ｏ上に並べて組み合わせたものである。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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ハウジング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、ハウジング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がハウジング３３ｂに取付けられる。
【００２１】
内方部材２は回転側軌道輪となるものであって、車輪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、ホイールおよび制動部品（図示せず）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。
【００２２】
電動モータＢは、筒状のハウジング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のインボード側のハウジング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とハウジング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、ハウジング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。
【００２３】
図１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、ハウジング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はインボード側のハウジング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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
この車輪用軸受装置は、電動モータＢのハウジング２２の外周部に取付けたナックル４５等の懸架装置を介して車体に固定される。
【００２８】
減速機Ｃのアウトボード側ハウジング３３ｂの上部、すなわち中心軸Ｏの上方位置に、図５に示すセンサユニット５１が取付けられている。センサユニット５１は、先端が鉤状に屈曲した細長いセンサ取付部材５２と、このセンサ取付部材５２の先端に取付けた変位センサ５３とからなる。センサ取付部材５２の基部は、ハウジング３３ｂへ取付けるための接触固定部５２ａとなっている。
【００２９】
図１および図２に示すように、センサ取付部材５２の接触固定部５２ａを接着剤等で減速機Ｃのアウトボード側ハウジング３３ｂの端面に固定することにより、センサユニット５１が前記ハウジング３３ｂに取付けられる。この実施形態の場合、変位センサ５３は例えば渦電流式等の非接触型のセンサであり、変位センサ５３は、外方部材１とハウジング３３ｂとの径方向の相対変位を測定するように、外方部材１の外周面に対して所定の間隔を開けてセンサ取付部材５２に取付けられている。変位センサ５３を対向させる外方部材１の軸方向位置は、例えばアウトボード側列の転走面３の付近、または転走面３よりもアウトボード側の位置とされる。外方部材１における転走面３よりもアウトボード側の部分は、他の部分に比べて荷重に対するラジアル方向の変形が比較的大きくなる。センサ取付部材５２は、センサユニット５１をハウジング３３ｂに取付けた状態において、外力によって変形しない剛性をもつ材質で構成されている。
【００３０】
変位センサ５３としては、渦電流式の他に、磁気式、光学式、超音波式、接触式等のセンサや、あるいはこれら以外の形式の変位を検出可能なセンサを用いることができる。各種条件に合わせて、適当なセンサを選択すれば良い。
【００３１】
歪みセンサ５３は、この歪みセンサ５３の出力を処理するための演算手段５５および異常判定手段５６に接続されている。これらの手段５５，５６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。
【００３２】
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。
【００３３】
前記車輪と路面の接地点に作用する外力により、ハブ軸受Ａの内方部材２に荷重が加わると、転動体５を介して外方部材１が変形する。この変形は、減速機Ｃのアウトボード側ハウジング３３ｂおよび電動モータＢのハウジング２２にも伝わる。変形によって生じる外方部材１とハウジング３３ｂとの相対変位を、変位センサ５３が検出する。この際、変位センサ５３が測定する相対変位の一方の測定対象である外方部材１の外周面は、周囲と比較してラジアル方向に大きく変位する箇所であるため、相対変位を感度良く測定できる。
【００３４】
荷重の大きさによって相対変位の大きさが異なるため、相対変位と荷重の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、変位センサ５３の出力から、車輪用軸受装置にかかる荷重を検出することができる。この実施形態のように、中心軸Ｏの上方位置に変位センサ５３を設けた場合、車輪と路面の接地点に作用する外力を検出することができる。その際に検出される車輪と路面の接地点に作用する外力は、車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力である。
【００３５】
前記演算手段５５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外力と歪みの関係から、歪みセンサ５３の出力により、車輪と路面の接地点に作用する外力を演算する。得られた外力の情報は、車両の姿勢制御に使用することができる。また、前記異常判定手段５６は、演算手段５５により演算された車輪と路面の接地点に作用する外力が、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外力を出力すると、よりきめ細かな姿勢制御が可能となる。
【００３６】
この実施形態は、外方部材１とハウジング３３ｂとの相対変位を検出するセンサユニット５１を、中心軸Ｏの上方１箇所にだけ設けた構成としているが、例えば図６に示すように、中心軸Ｏの上方および下方の２箇所以上にセンサユニット５１を設けた構成としても良い。センサユニット５１を２箇所以上に設けると、外方部材１とハウジング３３ｂとの相対変位を複数箇所で測定することができるため、より一層精度の高い外力の検出が可能となる。センサユニット５１を中心軸Ｏの下方１箇所だけに設けた構成とすることもできる。
【００３７】
図７は、センサユニット５１を中心軸Ｏに対して車両の進行方向における前方に設けた場合を示す。この場合、相対変位と荷重の関係から、車輪用軸受に作用するステアモーメントを算出することができる。ステアモーメントは、車両が曲線進路を走行する際に車輪用軸受にかかるモーメントである。前記演算手段５５は、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相対変位と荷重の関係から、変位センサ５３の出力により、車輪用軸受に作用するステアモーメントを算出する。得られたステアモーメントの情報は、車両の姿勢制御に使用することができる。前記異常判定手段５６は、車輪用軸受に作用するステアモーメント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、車両の姿勢制御に使用することができる。また、リアルタイムで車輪用軸受に作用するステアモーメントを出力すると、よりきめ細かな車両制御が可能となる。
【００３８】
ステアモーメントを検出する場合も、図８に示すように、外方部材１とハウジング３３ｂとの相対変位を検出するセンサユニット５１を、中心軸Ｏの前方および後方の２箇所以上に設けた構成としても良い。センサユニット５１を２箇所以上に設けると、外方部材１とハウジング３３ｂとの相対変位を複数箇所で測定することができるため、より一層精度の高いステアモーメントの検出が可能となる。センサユニット５１を中心軸Ｏの後方１箇所だけに設けた構成とすることもできる。
【００３９】
上記実施形態は、変位センサ５３により、ハブ軸受Ａの外方部材１と減速機Ｃのハウジング３３ｂとの相対変位を検出するようにしているが、図９に示すように、変位センサ５３により、ハブ軸受Ａの外方部材１と電動モータＢのハウジング２２との相対変位を検出するようにしてもよい。また、図１０に示すように、変位センサ５３により、ハブ軸受Ａの外方部材１とナックル４５との相対変位を検出するようにしてもよい。
また、図１１および図１２に示すように、変位センサ５３により、電動モータＢのハウジング２２または減速機Ｃのハウジング３３ｂとナックル４５との相対変位を検出するようにしてもよい。さらには、図１３に示すように、変位センサ５３により、電動モータＢのハウジング２２と減速機Ｃのハウジング３３ｂとの相対変位を検出するようにしてもよい。
いずれの場合も、変位センサ５３の出力より、車輪と路面の接地点における、互いに直交する上下方向、左右方向、および前後方向の３軸方向の力のうちの少なくとも１つの方向の力、または車輪用軸受装置に作用するステアモーメントを算出することができ、これを車両の姿勢制御に有効に利用することができる。
【００４０】
図１４ないし図１９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、ハウジング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。
第２の実施形態についても、変位センサ５３によって相対変位を検出する検出対象を、第１の実施形態の場合と同様に、ハブ軸受Ａの外方部材１、減速機Ｃのハウジング３３ｂ、電動モータＢのハウジング１０２、およびナックル４５のうちの２つを組み合わせて任意に選択することができる。いずれの場合も、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
図２０ないし図２５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ハウジング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。
第３の実施形態についても、変位センサ５３によって相対変位を検出する検出対象を、前記同様に、ハブ軸受Ａの外方部材１、減速機Ｃのハウジング３３ｂ、電動モータＢのハウジング１０２、およびナックル４５のうちの２つを組み合わせて任意に選択することができる。いずれの場合も、前記同様の作用効果が得られる。
【００４２】
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２４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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の第１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断面図である。
【図２】同車輪用軸受装置のハブ軸受の外方部材、減速機のハウジング、およびセンサユニットの正面図である。
【図３】図１のIII−III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】（Ａ）は同センサユニットの側面図、（Ｂ）はその底面図である。
【図６】センサユニットの異なる配置を示す説明図である。
【図７】センサユニットのさらに異なる配置を示す説明図である。
【図８】センサユニットのさらに異なる配置を示す説明図である。
【図９】第１の実施形態の異なる例を示す断面図である。
【図１０】第１の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図１１】第１の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図１２】第１の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図１３】第１の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図１４】この発明の第２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断面図である。
【図１５】第２の実施形態の異なる例を示す断面図である。
【図１６】第２の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図１７】第２の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図１８】第２の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図１９】第２の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図２０】この発明の第３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断面図である。
【図２１】第３の実施形態の異なる例を示す断面図である。
【図２２】第３の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図２３】第３の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図２４】第３の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【図２５】第３の実施形態のさらに異なる例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…外方部材(静止側軌道輪)
２…内方部材（ハブ）
５…転動体
２２，１０２…電動モータのハウジング
２４，１０４…出力軸
３３ｂ…減速機のハウジング
４５…ナックル
５１…センサユニット
５２…センサ取付部材
５３…変位センサ
５５…演算手段
５６…異常判定手段
Ａ…ハブ軸受
Ｂ…電動モータ
Ｃ…減速機
Ｏ…中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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