(57)【要約】  転がり軸受ユニットは、軸方向の一方側に軸方向の他方側に向けて凹む凹部を有する内輪部材と、内輪部材の外周側に配置される外輪部材と、内輪部材と外輪部材との間に転動可能に設けられ内輪部材を外輪部材に対して回転可能に支持する転動体と、電力及び信号のうちの１つ以上を伝送可能で、静止側電極を有する静止側伝送部、及び、静止側電極と軸方向に間隔をおいて対向配置される回転側電極を有する回転側伝送部を含むと共に、少なくとも静止側伝送部が凹部の内方に収納される、電界結合による非接触式の伝送装置と、外輪部材の軸方向の一方側に支持され、内輪部材における軸方向の一方側を覆うと共に静止側伝送部を固定するカバー部材と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に沿う軸方向の一方側に前記軸方向の他方側に向けて凹む凹部を有する内輪部材と、
前記内輪部材の外周側に配置される外輪部材と、
前記内輪部材と前記外輪部材との間に転動可能に設けられ前記内輪部材を前記外輪部材に対して回転可能に支持する転動体と、
電力及び信号のうちの１つ以上を伝送可能で、静止側電極を有する静止側伝送部、及び、前記静止側電極と前記軸方向に間隔をおいて対向配置される回転側電極を有する回転側伝送部を含む電界結合による非接触式の伝送装置と、
前記外輪部材の前記軸方向の前記一方側に支持され、前記内輪部材における前記軸方向の前記一方側を覆うと共に、前記軸方向の一方側に前記静止側伝送部を固定するカバー部材と、を備える
転がり軸受ユニット。
【請求項２】
前記回転側伝送部及び前記静止側伝送部が前記凹部の内方に収納される、
請求項１に記載の転がり軸受ユニット。
【請求項３】
前記回転側伝送部は前記凹部の内方に収納され、前記内輪部材は、径方向内側に延びて前記凹部の底部となると共に前記軸方向に貫通する貫通孔が設けられた隔壁を有し、前記回転側伝送部は、前記隔壁に当接されることにより前記貫通孔が封止される
請求項１又は２に記載の転がり軸受ユニット。
【請求項４】
前記静止側伝送部は、前記カバー部材との一体成形品である
請求項１から３のいずれか１項に記載の転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪支持用の転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車輪は、転がり軸受ユニットを介して懸架装置に支持される。前記転がり軸受ユニットに、非接触給電装置を設ける構造が公知である（特許文献１参照）。【０００３】
この特許文献１に記載された転がり軸受ユニットにおいては、静止側の外輪の車幅方向内側にカバー部材を設けることで回転側の内輪の車幅方向内側を覆っている。また、非接触給電装置は、磁界共振結合方式の給電装置であり、カバー部材の車幅方向内側に配置した給電コイルと、カバー部材の車幅方向外側に配置した受電コイルと、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、特許文献１の非接触給電装置は、磁界共振結合方式であり、送電側、受電側ともにコイルが必要であって寸法が大きくなるという課題があった。また、給電コイルと受電コイルとがカバー部材を挟んで対向配置されるため、送受電間の距離が長くなり伝送効率が低下するという課題があった。【０００６】
本発明は、小型で搭載性がよく、伝送効率の高い非接触給電装置を有する車輪支持用の転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る転がり軸受ユニットは、回転軸に沿う軸方向の一方側に前記軸方向の他方側に向けて凹む凹部を有する内輪部材と、前記内輪部材の外周側に配置される外輪部材と、前記内輪部材と前記外輪部材との間に転動可能に設けられ前記内輪部材を前記外輪部材に対して回転可能に支持する転動体と、電力及び信号のうちの１つ以上を伝送可能で、静止側電極を有する静止側伝送部、及び、前記静止側電極と前記軸方向に間隔をおいて対向配置される回転側電極を有する回転側伝送部を含む電界結合による非接触式の伝送装置と、前記外輪部材の前記軸方向の前記一方側に支持され、前記内輪部材における前記軸方向の前記一方側を覆うと共に、前記軸方向の一方側に前記静止側伝送部を固定するカバー部材と、を備える。【０００８】
本発明の第１の態様によれば、電界結合による非接触式の伝送装置の全体をカバー部材における軸方向の他方側に配置している。従って、従来技術のように給電コイルと受電コイルとがカバー部材を挟んで対向配置された磁界共振結合方式の非接触給電装置と比較すると、本発明の方が送受電間の距離が短いので高い伝送効率を得やすいメリットがある。【０００９】
本発明の第２の態様では、前記回転側伝送部及び前記静止側伝送部が前記凹部の内方に収納される。【００１０】
本発明の第２の態様によれば、前記伝送装置が軸方向の一方側へ突き出る突出長さを小さく設定することができる。このため、転がり軸受ユニット全体の大型化を抑制することができる。【００１１】
本発明の第３の態様では、前記回転側伝送部は前記凹部の内方に収納され、前記内輪部材は、径方向内側に延びて前記凹部の底部となると共に前記軸方向に貫通する貫通孔が設けられた隔壁を有し、前記回転側伝送部は、前記隔壁に当接されることにより前記貫通孔が封止される。【００１２】
本発明の第３の態様によれば、回転側伝送部が隔壁に当接されることにより貫通孔が封止される。このため、簡素な構造で、貫通孔から凹部内に水が浸入することを抑制することができる。【００１３】
本発明の第４の態様では、前記静止側伝送部は、前記カバー部材との一体成形品である。【００１４】
本発明の第４の態様によれば、静止側電極を有する静止側伝送部がカバー部材に一体に設けられるため、静止側電極に水が浸入することを抑制することができる。また、カバー部材の部品点数を低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の転がり軸受ユニットによれば、非接触給電装置の伝送効率が従来よりも向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態に係る転がり軸受ユニットを示す断面図である。
【図２】図２は、図１の一部を拡大した断面図である。
【図３】図３は、図１の第１伝送部を車幅方向内側から見た側面図であり、被覆部を省略している。
【図４】図４は、実施形態に係る伝送装置の回路構成を示す図である。
【図５】図５は、変形例に係る転がり軸受ユニットを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。なお、以下の説明においては、内輪部材の回転軸をＡＸとし、回転軸ＡＸに沿った方向を「軸方向」または「左右方向」と称し、回転軸ＡＸに直交する方向を「径方向」と称する。「軸方向の一方側」を「車幅方向の内側（ＩＮ側）」と称し、「軸方向の他方側」を「車幅方向の外側（ＯＵＴ側）」と称する。また、車両の前方側をＦＲ側、後方側をＲＲ側と称する。
【００１８】
図１は、実施形態に係る転がり軸受ユニット（ハブベアリング）１の一例を示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、転がり軸受ユニット１は、自動車の車輪を回転可能に支持すると共に自動車の懸架装置１０に支持される。即ち、自動車の車輪は、転がり軸受ユニット１を介して懸架装置１０に支持される。
【００２０】
転がり軸受ユニット１は、内輪部材２３と、外輪部材４（外輪）と、転動体５と、伝送装置３０と、第１カバー６０（カバー部材）と、を備える。内輪部材２３は、回転軸ＡＸを中心に回転可能である。外輪部材４（外輪）は、円筒状の形状を有し、内輪部材２３の径方向外側（外周側）に配置されて静止された状態で支持される。
【００２１】
転動体５は、内輪部材２３と外輪部材４との間に配置される。伝送装置３０は、電界結合による非接触式の伝送装置であり、静止側伝送部３１及び回転側伝送部３２を有する。第１カバー６０（カバー部材）は、外輪部材４に支持され、内輪部材２３車幅方向内側を覆う。また、内輪部材２３と外輪部材４との間隙を塞ぐようにシール部材７が設けられている。
【００２２】
内輪部材２３は、ハブ２と内輪３とを含む。ハブ２は、軸方向に延びる筒状のハブ本体部２Ａと、ハブ本体部２Ａの外周面から径方向外側に延びるフランジ部２Ｂと、ハブ本体部２Ａにおける車幅方向中央部の内周面から径方向内側に延びる隔壁２Ｃと、を有する。ハブ本体部２Ａの車幅方向内側の外周部には、径方向の内側に凹む溝部２Ｄが設けられている。溝部２Ｄには、円環状の内輪３が嵌合され、ハブ２と内輪３とは一体になって回転軸ＡＸを中心に回転する。図示しない車輪は、ハブボルト９を介してフランジ部２Ｂに固定される。
【００２３】
また、ハブ２には、車幅方向に沿って延びる２つの凹部が設けられている。具体的には、車幅方向内側に開口し車幅方向外側に向けて延びる第１凹部２１（凹部）と、車幅方向外側に開口し車幅方向内側に向けて延びる第２凹部２２と、が設けられている。第１凹部２１と第２凹部２２とは、隔壁２Ｃを介して軸方向に隣接している。即ち、第１凹部２１の縁は、ハブ２の車幅方向内側の内周面２Ｅと、段差部２Ｆと、隔壁２Ｃの車幅方向内側の側面２Ｃ１と、を有する。隔壁２Ｃには、貫通孔２Ｃ２が軸方向に貫通している。このように、隔壁２Ｃは、径方向内側に延びて第１凹部２１の底部となっている。
【００２４】
外輪部材４（外輪）は、回転不能であり、ハブ２及び内輪３の径方向外側（外周側）に配置される。外輪部材４は、フランジ部４Ａを有し、フランジ部４Ａは、懸架装置１０と結合される。
【００２５】
転動体５は、内輪部材２３と外輪部材４との間に配置される。転動体５は、ハブ本体部２Ａと外輪部材４との間に配置される複数の転動体５Ａと、内輪３と外輪部材４との間に配置される複数の転動体５Ｂとを含む。
【００２６】
本実施形態において、転動体５は、球体であるが、ころ（テーパころ）でもよい。例えば、重量が大きい自動車に転がり軸受ユニット１を適用する場合、転動体５としてテーパころが使用されてもよい。このように、転動体５は、内輪部材２３と外輪部材４との間に転動可能に設けられ内輪部材２３を外輪部材４に対して回転可能に支持する。
【００２７】
内輪部材２３の外周面には、転動体５Ａの外表面の一部が位置する第１内輪軌道１１と、転動体５Ｂの外表面の一部が位置する第２内輪軌道１３と、が設けられている。外輪部材４の内周面には、転動体５Ａの外表面の一部が位置する第１外輪軌道１４と、転動体５Ｂの外表面の一部が位置する第２外輪軌道１５と、が設けられている。転動体５Ａは、第１内輪軌道１１と第１外輪軌道１４との間に配置され、転動体５Ｂは、第２内輪軌道１３と第２外輪軌道１５との間に配置される。
【００２８】
外輪部材４の車幅方向外側の端部とハブ本体部２Ａの外周面との間には、軸方向及び径方向に離隔すると共に周方向に延びる間隙が設けられている。本実施形態では、外輪部材４の軸方向外側の端部にシール部材７を設けることにより、間隙を塞いでいる。
【００２９】
第１カバー６０（カバー部材）は、第１部位６１、第２部位６２、第３部位６３及び第４部位６４を有する。第１部位６１は、円盤状の形状を有し、径方向内側に配置される。第２部位６２は、第１部位の径方向外側端から径方向外側に行くにつれて車幅方向外側に向かうように傾斜する。第３部位６３は、第２部位６２の径方向外側端から径方向外側に向けて広がって延び、円環状の形状を有する。第４部位６４は、第３部位６３の径方向外側端から車幅方向外側に向けて延びる。
【００３０】
第１部位６１の径方向中央部には、円形の貫通孔６５が設けられている。外輪部材４における車幅方向内側の端部の内周面に第４部位６４が嵌合されることにより、第１カバー６０が外輪部材４に組み付けられている。なお、第１カバー６０の材質は、樹脂である。
【００３１】
図２は、図１の一部を拡大した断面図である。図３は、図１の静止側伝送部３１を車幅方向内側から見た側面図であり、被覆部３１４を省略している。
【００３２】
伝送装置３０は、電界結合による非接触式の伝送装置であり、図２に示すように、静止側伝送部３１及び回転側伝送部３２を有する。伝送装置３０においては、静止側伝送部３１と回転側伝送部３２との間で、タイヤの空気圧等の信号や電力などを送受信する。
【００３３】
なお、実施形態に係る伝送装置３０は、電力と信号の双方を伝送する機能を有するが、電力と信号との一方を伝送する機能のみであってもよい。伝送装置３０は、ハブ２の第１凹部２１（凹部）に軸方向に沿って収納されている。以下、具体的に説明する。
【００３４】
静止側伝送部３１は、静止側の伝送部であり、第１カバー６０に一体に接合（固定）される。よって、静止側伝送部３１は、第１カバー６０を介して外輪部材４に支持されている。静止側伝送部３１は、静止側本体部３１０と、被覆部３１４と、静止側第１電極３１１（静止側電極）、静止側第２電極３１２（静止側電極）及び静止側第３電極３１３（静止側電極）と、を有する。静止側本体部３１０は、円柱状の形状を有し、材質は樹脂である。被覆部３１４は、静止側本体部３１０の車幅方向外側端３１８に接合され、材質は樹脂である。静止側第１電極３１１（静止側電極）、静止側第２電極３１２（静止側電極）及び静止側第３電極３１３（静止側電極）は、被覆部３１４の内部に埋設されている。
【００３５】
また、静止側本体部３１０には、径方向外側に延びるフランジ３１５が周方向に沿って環状に設けられ、フランジ３１５よりも車幅方向内側の部位には、嵌合部３１６が設けられている。嵌合部３１６は、静止側本体部３１０における車幅方向内側端３１７とフランジ３１５の車幅方向内側端との部位である。第１カバー６０の貫通孔６５の内周面に嵌合部３１６の外周面が嵌合及び接合されている。
【００３６】
また、フランジ３１５が第１カバー６０の第１部位６１の径方向内側端部に接合されている。なお、静止側本体部３１０には、車幅方向内側に向けてコネクタ３１９が静止側本体部３１０と一体に接合されている。このように、静止側伝送部３１は、静止側本体部３１０と被覆部３１４とが一体に接合された一体成形品である。また、静止側伝送部３１と第１カバー６０とについても、互いに一体に接合された一体成形品である。
【００３７】
図３に示すように、静止側第１電極３１１、静止側第２電極３１２及び静止側第３電極３１３は、回転軸を中心とした同心円状に形成されている。具体的には、それぞれの電極は、面積が略同一に設定され、円の一部が途切れたＣ形形状に形成されている。
【００３８】
図２に示すように、回転側伝送部３２は、回転側の伝送部であり、ハブ２に一体に固定されている。回転側伝送部３２は、回転側本体部３２０と、被覆部３２４と、回転側第１電極３２１（回転側電極）、回転側第２電極３２２（回転側電極）及び回転側第３電極３２３（回転側電極）と、を有する。回転側本体部３２０は、円筒状の形状を有し、材質は樹脂である。被覆部３２４は、回転側本体部３２０の車幅方向内側に接合され、材質は樹脂である。回転側第１電極３２１（回転側電極）、回転側第２電極３２２（回転側電極）及び回転側第３電極３２３（回転側電極）は、被覆部３２４の内部に埋設されている。
【００３９】
また、回転側本体部３２０における車幅方向外側の部位は、嵌合部３２６となっている。嵌合部３２６は、第１凹部２１の縁の一部である段差部２Ｆに嵌合されている。換言すれば、嵌合部３２６と段差部２Ｆとはインロー構造になっている。回転側第１電極３２１、回転側第２電極３２２及び回転側第３電極３２３は、図３で説明した静止側第１電極３１１、静止側第２電極３１２及び静止側第３電極３１３と略同一形状及び略同一面積に形成され、被覆部３２４の内部に埋設されている。なお、嵌合部３２６と段差部２Ｆのインロー部との間に図示しないＯリングを配置して封止性を高めてもよい。
【００４０】
このように、略同一面積に形成することにより、第１電極、第２電極及び第３電極間の静電容量を同等に設定することができる。なお、被覆部３１４，３２４の材質を、樹脂の中でも誘電率が高い種類を用いることにより、静電容量を大きく設定することができる。
【００４１】
また、静止側第１電極３１１と回転側第１電極３２１とが対向して配置され、静止側第２電極３１２と回転側第２電極３２２とが対向して配置され、及び静止側第３電極３１３と回転側第３電極３２３とが対向して配置されている。回転側伝送部３２における車幅方向外側の端面３２８は、隔壁２Ｃの側面２Ｃ１に当接し、貫通孔２Ｃ２を封止している。そして、図１に示すように、回転側伝送部３２には配線３２７が接続され、配線３２７は貫通孔２Ｃ２を挿通して配索されている。なお、端面３２８と側面２Ｃ１との間に図示しないＯリングを配置するか、端面３２８と一体に柔軟材料を形成して封止性を高めてもよい。
【００４２】
図４は、実施形態に係る伝送装置の回路構成を示す図である。
【００４３】
第１カバー６０に設けられた固定側の静止側伝送部３１は、バッテリ等の直流電源３３２に接続されると共に半導体スイッチング素子を有する駆動回路３３０と、駆動回路３３０に接続されたインダクタ３３１と、静止側第１電極３１１及び静止側第２電極３１２と、を有する。なお、静止側第３電極３１３は便宜上省略している。
【００４４】
ハブ２に設けられた回転側伝送部３２は、タイヤやホイールに設けられたセンサ等の負荷３４１と、負荷３４１に接続された整流回路３４０と、整流回路３４０に接続された回転側第１電極３２１及び回転側第２電極３２２と、を有する。なお、回転側第３電極３２３は便宜上省略している。静止側第１電極３１１と回転側第１電極３２１とは、軸方向に離隔して対向配置されたコンデンサＣ１となっている。
【００４５】
また、静止側第２電極３１２と回転側第２電極３２２とは、軸方向に離隔して対向配置されたコンデンサＣ２となっている。コンデンサＣ１とインダクタ３３１とは、直列に接続されてＬＣ直列共振回路となる。静止側伝送部３１においては、駆動回路３３０を共振周波数で駆動することで、高効率で回転側の回転側伝送部３２に電力を伝送することができる。回転側伝送部３２では、高周波電流を整流して、負荷３４１に直流で供給することができる。
【００４６】
なお、図４では、電力を伝送する態様を説明したが、電極数を増やして情報通信（信号の伝送）を行う回路とすることができる。情報通信を行う場合は、回路を高周波で作動させ、その高周波を変調して通信を行うことができる。例えば、振幅偏移変調などの変調方式を用いることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、電界結合による非接触式の伝送装置３０の全体を第１カバー６０（カバー部材）における車幅方向外側（軸方向の他方側）に配置している。従って、従来技術における給電コイルと受電コイルとがカバー部材を挟んで対向配置された磁界共振結合方式の非接触給電装置と比較すると、送受電間の距離が短いので高い伝送効率を得やすいメリットがある。
【００４８】
また、電界結合による伝送装置に含まれる一対の電極の間に第１カバー６０がないため、第１カバー６０の厚さ分だけ、一対の電極同士の距離を小さくできることによる伝送効率の向上を得ることができる。なお、本発明では、一対の電極を有する伝送装置３０を第１カバー６０の内側に配置することができる。よって、従来技術の非接触給電装置のように、給電コイルと受電コイルとがカバー部材の内側と外側にそれぞれ配置された給電装置と比較すると、本発明の方がより構造が簡素化される。
【００４９】
また、回転側伝送部３２及び静止側伝送部３１が第１凹部２１（凹部）の内方に収納される。このため、伝送装置３０が車幅方向内側（軸方向の一方側）へ突き出る突出長さを小さく設定することができる。よって、転がり軸受ユニット１全体の大型化を抑制することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、回転側伝送部３２が隔壁２Ｃに当接されることにより貫通孔２Ｃ２が封止されるため、簡素な構造で、貫通孔２Ｃ２から第１凹部２１（凹部）の内方に水が浸入することを抑制することができる。
【００５１】
さらに、本実施形態によれば、静止側第１電極３１１、静止側第２電極３１２及び静止側第３電極３１３（静止側電極）を有する静止側伝送部３１が第１カバー６０（カバー部材）に一体に設けられるため、静止側電極に水が浸入することを抑制することができる。また、第１カバー６０の部品点数を低減することができる。
【００５２】
以上、実施形態を説明したが、前述した内容により実施形態が限定されるものではない。
【００５３】
例えば、図５の変形例の転がり軸受ユニット１Ａに示すように、静止側本体部３１０に配線３１９Ａを直接接続してもよい。即ち、図１に示すように、実施形態に係る転がり軸受ユニット１では、コネクタ３１９が静止側本体部３１０と一体に接合されている。しかし、コネクタ３１９を一体に接合（結合）させることは必須要件でなく、静止側本体部３１０から配線３１９Ａを接続させてもよい。
【００５４】
また、実施形態においては、静止側伝送部３１は、静止側本体部３１０と被覆部３１４とが一体に接合され、また、静止側伝送部３１と第１カバー６０とが互いに一体に接合された一体成形品である。しかし、静止側第１電極３１１、静止側第２電極３１２及び静止側第３電極３１３を樹脂でモールド成形することにより、静止側本体部３１０、被覆部３１４及び第１カバー６０の全体を同一の樹脂で一体に成形してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１，１Ａ  転がり軸受ユニット
２Ｃ  隔壁
２Ｃ２  貫通孔
４  外輪部材
５  転動体
２１  第１凹部（凹部）
２３  内輪部材
３０  伝送装置
３１  静止側伝送部
３２  回転側伝送部
６０  第１カバー（カバー部材）
３１１  静止側第１電極（静止側電極）
３１２  静止側第２電極（静止側電極）
３１３  静止側第３電極（静止側電極）
３２１  回転側第１電極（回転側電極）
３２２  回転側第２電極（回転側電極）
３２３  回転側第３電極（回転側電極）
ＡＸ  回転軸
【図１】
2020022267.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2020022267.tif 000009
2020022267.tif 000010
2020022267.tif 000011