JP5436191B2 - インホイール型モータ内蔵センサ付き車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
この構成によると、減速機の出力軸の回転を検出する回転検出装置を設けたため、駆動輪の回転状態を正確に検出することができる。そのため、路面の状態や駆動輪と路面の接地状態を正確に推測することができ、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。
この構成の場合、センサの発生するパルスを逓倍手段で逓倍して逓倍パルスを生成するので、高い分解能で駆動輪の回転検出を行うことができる。
この構成の場合、路面の状態や駆動輪と路面の接地状態をより正確に推測することができる。また、接地状態検出手段で得られた情報を車両や電気モータの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可能となる。
この構成の場合、接地状態検出手段で演算された回転速度変動がどのような駆動状態で発生しているかを、電気モータの駆動トルクおよび前記ブレーキに作用するブレーキ力から判断することができる。これにより、路面状態などの推定精度を向上させることができる。
駆動輪と路面の接地点に作用する進行方向の力の大きさによって電気モータに流れる電流量が異なるため、予め上記作用力と電流量の関係を実験やシミュレーションにて求めておくことにより、上記作用力の大きさを算出することができる。荷重推定手段は、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作用力と電流量の関係から、電流センサの出力により、駆動輪と路面の接地点に作用する進行方向の力を算出する。この方法で進行方向の作用力を求めることにより、同作用力を精度良く検出することができる。
駆動輪と路面の接地点に作用する進行方向の力の大きさによってブレーキに作用するブレーキ力(すなわち制動力)の大きさが異なるため、予め上記作用力とブレーキ力の関係を実験やシミュレーションにて求めておくことにより、上記作用力の大きさを算出することができる。荷重推定手段は、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作用力とブレーキ力の関係から、ブレーキ力センサの出力により、駆動輪と路面の接地点に作用する進行方向の力を算出する。この方法で進行方向の作用力を求めることにより、同作用力を精度良く検出することができる。
駆動輪と路面の接地点に作用する駆動輪の軸方向の力の大きさによって静止側軌道輪の軸方向歪みの変化が異なるため、予め上記作用力と軸方向歪みの関係を実験やシミュレーションにて求めておくことにより、上記作用力の大きさを算出することができる。荷重推定手段は、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作用力と軸方向歪みの関係から、軸方向歪みセンサの出力により、駆動輪と路面の接地点に作用する駆動輪の軸方向の力を算出する。この方法で軸方向の作用力を求めることにより、同作用力を精度良く検出することができる。
なお、前記センサ103と前記逓倍手段104が、複数の整列させられた磁気検出素子(図示せず)で構成され、それら複数の磁気検出素子の出力を演算して生成された内部信号に基づいて、あらかじめ定められた逓倍数の出力を生成するものであってもよい。
タイマ107は、逓倍パルスbが発生する都度、その生成時刻(具体的には逓倍パルスの立ち上がり時の時刻)を計時して前記パルス生成時刻記憶手段106に記憶させる。このとき、上記のように、パルス生成時刻記憶手段106の記憶内容が、最新の逓倍数N分の逓倍パルスbの生成時刻となるように更新する。
なお、ここで言う「タイマ107」は、本来のタイマの機能も持つ計時部と、この計時部で計時した時刻をパルス生成時刻記憶手段106に入力する入力処理部とを含む計時・入力処理手段を言う。
例えば、連続して生成される逓倍パルスbの出力波形を示す図11において、最新の逓倍パルスbの生成時刻tN がパルス生成時刻記憶手段106に記憶されると同時に、速度算出手段108では、前記生成時刻tN と逓倍数N分だけ過去の逓倍パルスbの生成時刻t1 との差分(tN −t1 )を差分演算部108aで計算し、この差分を用いて、平均回転速度(角速度)vを
v=Δθ/(tN −t1 )
として平均速度演算部108bで算出する。ただし、Δθは、前記エンコーダ102における1磁極対102a分の周回角度である。すなわち、前記エンコーダ102の磁極対102a(図7,図8)の数をmとすると、Δθは
Δθ=360°/m
として求められる値である。
同様に、次の逓倍パルスbの生成時刻tN+1 がパルス生成時刻記憶手段106に記憶されると、速度算出手段108では、その生成時刻tN+1 と逓倍数N分だけ過去の逓倍パルスの生成時刻t2 との差分(tN+1 −t2 )を差分演算部108aで計算し、平均回転速度vを
v=Δθ/(tN+1 −t2 )
として平均速度演算部108bで算出する。
これに対して、図11における逓倍パルスbの一つ一つのパルスピッチに相当する回転角度Δθi と、前記パルスピッチの時間間隔Tとから、速度vを
v=Δθi /T
として算出した場合、図12にBで示すように検出速度の誤差の変動が大きい。
また、センサ取付部材92は、金属粉末射出成形による焼結金属品としてもよい。金属粉末射出成形は、金属、金属間化合物等の成形技術の一つであり、金属粉末をバインダーと混練する工程、この混練物を用いて射出成型する工程、成形体の脱脂処理を行なう工程、成形体の焼結を行なう工程を含む。この金属粉末射出成形によれば、一般の粉末冶金に比べて焼結密度の高い焼結体が得られ、焼結金属品を高い寸法精度で製作することができ、また機械的強度も高いという利点がある。
また、この参考提案例では、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。
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。
前記シール板124は、外方部材1の内周面に圧入される円筒部124aおよびこの円筒部124aのアウトボード側端から内径側へ延びるフランジ部124bからなる断面L字状で環状の部材であって、エンコーダ102の芯金フランジ部112bに摺接するサイドリップ125aと、芯金円筒部112aに摺接するラジアルリップ125b,125cとを一体に有する。これらリップ125a〜125cは、シール板124に加硫接着された弾性部材125の一部として設けられている。このシール板124の円筒部124aとエンコーダ102の芯金フランジ部112bとは僅かな径方向隙間を持って対峙させ、その隙間でラビリンスシールを構成している。その他の構成は図1〜図22に示した参考提案例の場合と同様である。
2…内方部材(回転側軌道輪)
3,4…転走面
8…シール部材
9…ハブ輪(ハブ)
37…減速機の出力軸
70…駆動輪
80…電流センサ
81…軸方向歪みセンサ
82…径方向歪みセンサ
83…荷重推定手段
88…ブレーキ力センサ
90…接地状態検出手段
100…電気モータの出力ケーブル
101…回転検出装置
102…エンコーダ
102a…磁極対
103…センサ
104…逓倍手段
105…速度検出手段
122…回転検出装置の出力ケーブル
Claims (13)
- 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、前記車輪用軸受のインボード側に前記減速機を介して前記電気モータが配置されるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置において、
前記減速機の出力軸の回転を検出する回転検出装置を設け、この回転検出装置は、前記減速機のケーシングのアウトボード側端に径方向に貫通させたセンサ取付孔に挿通して取り付けられるセンサ側ユニットを有し、前記車輪用軸受における静止側軌道輪のインボード側端と前記出力軸との間に形成される環状空間に、前記センサ側ユニットの先端に配置されるセンサ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1において、前記回転検出装置は、前記車輪用軸受の回転側軌道輪またはこの回転側軌道輪と一体の部材に設けられ円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配されたエンコーダと、前記車輪用軸受の静止側軌道輪またはこの静止側軌道輪と一体の部材に設けられ前記エンコーダの被検出極を検出してパルスを発生するセンサと、このセンサの発生するパルスを逓倍して逓倍パルスを生成する逓倍手段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2において、前記回転検出装置は、前記逓倍手段が逓倍パルスを発生する毎に、その逓倍パルスから過去に逓倍数分の逓倍パルスを発生した区間における前記エンコーダの平均速度を検出する速度検出手段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1ないし請求項3のいずれか1項において、前記回転検出装置の検出する回転速度の変動を演算して、前記駆動輪と路面の接地状態に関する情報を出力する接地状態検出手段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において、前記駆動輪のハブに制動力を与えるブレーキを設け、前記接地状態検出手段は、前記回転速度の変動の演算に加えて、前記電気モータの駆動トルクおよび前記ブレーキに作用するブレーキ力の推定値または測定値を用いて前記接地状態に関する情報を出力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1ないし請求項5のいずれか1項において、前記回転検出装置からの出力ケーブルと、前記電気モータの制御ユニットからの出力ケーブルとを1つにまとめ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1ないし請求項6のいずれか1項において、前記回転検出装置のエンコーダを、前記車輪用軸受におけるインボード側端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において、前記回転検出装置のエンコーダを、前記車輪用軸受における静止側軌道輪と回転側軌道輪の間に形成される環状空間のインボード側端を密閉するシール部材の一部として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1ないし請求項6のいずれか1項において、前記回転検出装置のエンコーダを前記減速機の出力軸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1ないし請求項9のいずれか1項において、前記電気モータの電流値を測定する電流センサを設け、この電流センサの出力から前記駆動輪と路面の接地点に作用する進行方向の力を推定する荷重推定手段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1ないし請求項9のいずれか1項において、前記駆動輪のハブに制動力を与えるブレーキと、このブレーキに作用するブレーキ力を測定するブレーキ力センサを設け、このブレーキ力センサの出力から前記駆動輪と路面の接地点に作用する進行方向の力を推定する荷重推定手段を設けたインホイール型モータ内臓センサ付き車輪用軸受装置。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか1項において、前記車輪用軸受の静止側軌道輪にこの軌道輪の歪みを測定する歪みセンサを設け、この歪みセンサの出力から前記駆動輪と路面の接地点に作用する互いに直交する3軸方向の力のうち少なくとも1軸方向の力を推定する荷重推定手段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1ないし請求項9のいずれか1項において、前記車輪用軸受の静止側軌道輪にこの軌道輪の歪みを測定する少なくとも3つ以上の歪みセンサを設け、これら歪みセンサの出力から前記駆動輪と路面の接地点に作用する互いに直交する3軸方向の力を推定する荷重推定手段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。
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