(57)【要約】【課題】接地荷重を精度よく求めることができるセンサ付きハブユニットを提供する。【解決手段】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。【選択図】    図１
2004205388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、および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、ハ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ユニットにおいて、
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バと、ステータとロータ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おり、処理回路は、ステータとロータ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ことを特徴とするセンサ付きハブユニット。
【請求項２】
レゾルバは、ＶＲ形レゾルバである請求項１のセンサ付きハブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車を構成するハブユニットと自動車の各種情報を検出するセンサ装置とが一体化されたセンサ付きハブユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車においては、その制御を行うために種々の情報が必要であることから、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配置された２列の転動体を有するハブユニットに、センサ装置を設けることが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１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ユニットが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２０９０１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自動車の制御手段として、ＡＢＳ制御（アンチロックブレーキシステム）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リ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、より精度のよい制御を行うために、これらの制御に有効に使用できるデータの検出が重要となっている。
【０００６】
このような実情に鑑み、本願発明者は、タイヤの接地荷重を精度よく測定して、車両制御の向上を図るという課題を創出した。
【０００７】
しかしながら、上記従来のセンサ付きハブユニットでは、環状支持部材の歪みを測定するものであるので、この歪みから接地荷重を求める場合に、誤差が大きくなり、歪みセンサの測定値から精度よく接地荷重を得ることができないという問題があった。
【０００８】
この発明の目的は、接地荷重を精度よく求めることができるセンサ付きハブユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によるセンサ付きハブユニットは、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配置された転動体を有するハブユニットと、ハ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ユニットにおいて、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バと、ステータとロータ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おり、処理回路は、ステータとロータ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ことを特徴とするものである。
【００１０】
走行する車両の速度変化や姿勢変化に伴って、各タイヤ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っ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、ハブ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ロータとの間のエアギャップ量と対応関係にある。したがって、タイヤの接地荷重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もに、ステータとロータとの間のエアギャップ量をレゾルバで測定することにより、接地荷重−変位量の関係式とエアギャップ量から接地荷重を求めることができる。
【００１１】
レゾルバは、回転角度検出装置として公知のものであり、ステータに正弦波電圧を入力した状態で、回転側軌道部材と固定側軌道部材とが相対回転すると、ステータとロータとのエアギャップ量が変化することに伴い、ステータに回転角に応じた電圧が得られ、これにより、ハブユニットの回転状態を検出することができる。
【００１２】
この発明のセンサ付きハブユニットによると、レゾルバが固定側軌道部材に対する回転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ことから、得られた変位量を使用して接地荷重を精度よく求めることができる。こうして得られたタイヤ接地荷重は、ＡＢＳ制御におけるスリ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おいて使用され、車両制御の精度向上に資することができる。レゾルバは、それ自体が回転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、車輪の回転とタイヤの接地荷重という車両制御で重要なパラメータを１つのセンサで得ることができる。
【００１３】
レゾルバのステータは、例えば、内径が櫛歯状に形成されたリング状の鉄心と、すべ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とから構成される。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る。レゾルバのロータは、例えば、回転側軌道部材のステー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る。この場合、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。ロータは、また、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定することにより設けてもよい。
【００１４】
レゾルバは、ハブユニ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ことがある。前者の場合には、ステータは、回転側軌道部材の端部に圧入され、ロータは、シャフト部、リング部およびこれらを結合するナットを有している回転側軌道部材のうちのナットとリングとの間にロータとなる環状体を介在させたり、ロータとなるフランジ部をナットに一体に設けたりすることによって形成される。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、シャフト部、リング部およびこれらを結合するナッ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ことにより形成される。
【００１５】
レゾルバとしては、種々のタイプのブラシレスレゾルバや、ブラシレスシンクロを用いることができ、このうち、ＶＲ（バリアブル・リアクタンス）形レゾルバが好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１７】
図１および図３は、この発明のセンサ付きハブユニットの第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。
【００１８】
図１に示すように、センサ付きハブユニットは、ハブユニット(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。
【００１９】
ハブユニット(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。
【００２０】
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。
【００２１】
回転側軌道部材(4)は、第１の軌道溝(15a)を有する大径部(15)および第１の軌道溝(15a)の径よ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ット(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(17a)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。
【００２２】
レゾルバ(2)は、ＶＲ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。
【００２３】
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)のすべ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(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きくなされている。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。
【００２４】
レゾルバ(2)のロータ(8)は、孔あきの円板状に形成されており、リング部(17)の左面に当接するように、シャフト小径部(16)のおねじ部(16a)基部に嵌め入れられ、おねじ部(16a)にねじ合わされたナット(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ャップが形成されている。
【００２５】
このセンサ付きハブユニットによると、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)で検出されるステータ(7)とロータ(8)との間のエアギャップ量が変化する。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、ＡＢＳ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、この演算部によっ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、車両に適正な制御が施される。
【００２６】
図３は、この発明のセンサ付きハブユニットの第２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。
【００２７】
この第２実施形態のものは、第１実施形態のものとレゾルバのロー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実施形態と同じものには同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
第２実施形態のセンサ付きハブユニットにおいて、レゾルバ(32)は、ＶＲ形ブラシレスレゾルバで、ステータ(7)およびロータ(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。
【００２９】
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)のすべ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(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きくなされている。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。
【００３０】
レゾルバ(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ット(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。ロータ＝ナットフランジ部(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ャップが形成されている。
【００３１】
このセンサ付きハブユニットによると、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(32)で検出されるステータ(7)とロータ(38)との間のエアギャップ量が変化する。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、ＡＢＳ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、この演算部によっ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、車両に適正な制御が施される。
【００３２】
図４は、この発明のセンサ付きハブユニットの第３実施形態を示している。以下の説明において、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。
【００３３】
図４に示すように、センサ付きハブユニットは、ハブユニット(41)お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ルバ(42)を備えている。
【００３４】
ハブユニット(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(43)(44)の間に２列に配置された複数の転動体である玉(45)、および各列の玉(45)をそれぞれ保持する保持器(46)を備えている。
【００３５】
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(53)とを有している。回転側軌道部材(44)は、第１の軌道溝(55a)を有する大径部(55)および第１の軌道溝(55a)の径よりも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)とからなる。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、車輪を取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)が設けられている。リング部(57)には、シャフト部(55)の軌道溝(55a)と並列するように、軌道溝(57a)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、シール装置(61)が設けられている。
【００３６】
レゾルバ(42)は、ＶＲ形ブラシレスレゾルバで、ステータ(47)およびロータ(48)からなり、そのステータ(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。
【００３７】
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)のすべ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、ステータ(47)の鉄心(49)の内径は、固定側軌道部材(43)の内径と同心とされている。鉄心(49)の内径は、シャフト部(54)の大径部(55)の外径よりも若干大きくなされている。
【００３８】
レゾルバ(42)のロータ(48)は、回転側軌道部材(44)のステー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。ここで、ステータ(47)は、シャフト部(54)の大径部(55)の左端近くを臨むように位置させられている。そして、ロータ用としての加工は、シャフト部(54)の大径部(55)に施されている。
【００３９】
このセンサ付きハブユニットによると、タイヤの接地荷重が変動すると、固定側軌道部材(43)に対する回転側軌道部材(44)の変位量が変化し、これに伴って、レゾルバ(42)で検出されるステータ(47)とロータ(48)との間のエアギャップ量が変化する。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、ＡＢＳ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、この演算部によっ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、車両に適正な制御が施される。
【００４０】
なお、上記のレゾルバ(2)(32)(42)は、ＶＲ形ブラシレスレゾルバ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるセンサ付きハブユニットの第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】この発明によるセンサ付きハブユニットのセンサ装置のブロック図である。
【図３】この発明によるセンサ付きハブユニットの第２実施形態を示す縦断面図である。
【図４】この発明によるセンサ付きハブユニットの第３実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
(1)(41)     ハブユニット
(2)(32)(42) レゾルバ（センサ装置）
(3)(43)     固定側軌道部材
(4)(44)     回転側軌道部材
(5)(45)     玉（転動体）
(7)(47)     ステータ
(8)(38)(48) ロータ（円筒偏心面）
【図１】
2004205388.tif 000003
【図２】
2004205388.tif 000004
【図３】
2004205388.tif 000005
【図４】
2004205388.tif 000006