JP7224198B2 - 車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に設置される車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受装置に関し、装置の内部空間に水等が浸入することを防ぐことができる技術に関する。

図１３に示すように、従来の車輪用軸受は、例えば、回転輪である内輪６０と、固定輪である外輪６１と、内外輪６０，６１間に介在される転動体６２とを有し、内輪６０のハブ輪にはハブボルト６３が圧入されている。このハブボルト６３とナットによってブレーキディスクとホイールが固定され、これらブレーキディスクおよびホイールが車軸回りを回転する。非回転側の外輪６１は、ナックル等の自動車固定部品にボルトで固定される。

近年、自動車の電動化と相俟って、車輪内部にモータを組み込んだ車両用動力装置が提案されている（例えば、特許文献１）。車両用動力装置は、車輪を支持する車輪用軸受と、車輪の駆動および回生を行う電動機が一体となった装置で、車両の駆動アシスト、減速時の回生、各輪トルク制御による姿勢の安定化など多くの利点を持つ。

図１４は、従来の車輪用軸受を用いた車両用動力装置の断面図である。ナックル等の自動車固定部品６４に中間部材５８が固定される。ステータコア６５および外輪６１は中間部材５８に固定される。ステータコア６５には磁力を発生させるためのコイル線６６が巻かれる。一方、車輪用軸受のハブ輪６０ａには、ロータケース６７を介してロータ６８が取り付けられ、このロータ６８がステータコア６５周りを回転する。ステータコア６５とロータ６８間のエアギャップは通常０．３ｍｍ～１．０ｍｍ程度である。この車輪用軸受と一体化された電動機によって自動車の駆動時の走行補助およびブレーキ時の発電によるエネルギの回収が行われる。

特開２０１８－５２４８２号公報

車両用動力装置では、雨天走行時などに装置内部の空間６９に水分が浸入すると、コイル線６６が電気的に短絡するか、またはステータコア６５などの金属部品が錆びて異常が発生する恐れがある。そこで通常の電動機のケーシングと同様に、装置内部の空間６９と外部間にシール部品７０，７１，７２を挿入して水分の浸入を防いでいる。

しかしながら、従来の車輪用軸受（図１３）を搭載した車両用動力装置では、シール部品７０，７１，７２でシールしても、車輪用軸受のハブボルト６３の圧入箇所から装置内部の空間６９に水分の浸入があり、コイル線６６の短絡および金属部品の錆などが発生する。電気部品を含む車両用動力装置を持たない従来の車両では問題とならなかったが、車両用動力装置を搭載する車両では、新たな問題となる。

この発明の目的は、装置内部を隔離し且つこの装置内部に水分が浸入することを防止することで内部部品を正常に保つことができる車両用動力装置および発電機付き車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車両用動力装置は、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た回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、
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けられたロータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、
前記車輪用軸受の前記ハブフランジよりもインボード側の部分および前記電動機を覆って内部を隔離空間とする覆い手段を有し、前記ハブフランジに設けられたボルト孔に圧入されるハブボルトの圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材が、前記圧入箇所または前記圧入箇所の周辺に設けられたものである。
前記圧入箇所の周辺とは、前記圧入箇所よりもインボード側で、且つ、ハブボルトまたはハブボルトの一部を覆う部分とハブフランジとの間に隙間が生じる部分を指す。

この構成によると、内燃機関等の主駆動源を搭載した車両に、電動機を備えた車両用動力装置を搭載する場合、電動機により車両駆動時の走行補助およびブレーキ時の発電によるエネルギの回収等を行うことができる。
また覆い手段は、車輪用軸受のハブフランジよりもインボード側の部分および電動機を覆って内部を隔離空間とする。さらにハブフランジのハブボルトの圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材が設けられたため、雨天時などにおいても、ハブボルトの圧入箇所から隔離空間に水分が浸入することを防止することができる。これにより、ステータのコイル線が電気的に短絡することを防止し、ステータのステータコアが錆びることを防止することができる。したがって電動機を正常に保つことができる。

前記車輪用軸受の前記固定輪が外輪、前記回転輪が内輪であり、前記覆い手段が前記内輪のハブフランジに固定され、前記覆い手段は、前記ハブフランジよりもインボード側の部分および前記電動機を覆う円筒状のケース円筒状部を有し、前記ステータが前記外輪の外周に配置されたものであってもよい。この場合、ハブフランジからインボード側に円筒状に延びるケース円筒状部により、車輪用軸受の大部分および電動機を覆って内部を隔離空間とすることが可能となる。

前記覆い手段は、前記ハブフランジの側面に固定される平板状で且つ環状のケース底部と、このケース底部の外周縁部からインボード側に延びる前記ケース円筒状部とを有し、
前記ケース円筒状部のインボード側端と、前記車両における足回りフレーム部品との間を密封するインボード側密封部品が設けられ、且つ、前記ケース底部と前記ハブフランジの側面との間を密封するアウトボード側密封部品が設けられたものであってもよい。

この場合、インボード側密封部品により、ケース円筒状部のインボード側端と足回りフレーム部品との間から水分および異物が浸入することを簡易に防止することができる。また、アウトボード側密封部品により、ケース底部とハブフランジの側面との間から水分等が浸入することを簡易に防止することができる。

前記ハブフランジに、前記車輪と共にブレーキロータが取付けられ、前記電動機が前記ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であり、且つ、前記電動機が、前記ハブフランジと前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との間の軸方向範囲に位置してもよい。この場合、ブレーキロータ内に電動機を設置するスペースを確保してこの電動機をコンパクトに収めることができる。

前記シール材が、前記ハブボルトの頭部と前記ハブフランジのインボード側端との間に組み込まれたものであってもよい。この場合、一般的なハブボルトを用いてハブボルトの圧入箇所から隔離空間に水分が浸入することを防止することができる。

前記ボルト孔のインボード側部分に、インボード側に向かうに従って拡径するテーパ部が設けられ、前記シール材が、前記ハブボルトの頭部と前記テーパ部との間に組み込まれたものであってもよい。この場合、一般的なハブボルトを用いてハブボルトの圧入箇所から隔離空間に水分が浸入することを防止できるうえ、ハブフランジにシール用の溝を新たに加工する手間が無くなり工数低減を図れる。

前記ハブボルトの頭部の表面を覆う有底円筒状のシールキャップが、前記ハブボルトの頭部に取り付けられ、前記シールキャップの開口縁部に前記シール材が組み込まれたものであってもよい。この場合、ハブフランジに特別な加工を施すことなくハブボルトの圧入箇所から隔離空間に水分が浸入することを防止できる。

前記シール材がゴム材、樹脂材または金属材から成るリング形状であってもよい。この場合、ゴム材から成るリング形状のシール材としてＯリング等の市販品を用いることができる。

前記シール材が液状のガスケットであってもよい。この場合、液状のガスケットを前記圧入箇所または前記圧入箇所の周辺に塗布した後前記ガスケットが硬化することで、密封性を高め得る。また前記圧入箇所等に液状のガスケットを塗布する場合、前記圧入箇所等にＯリング等を組み込むよりも作業の簡素化を図ることができる。

この発明の発電機付き車輪用軸受装置は、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た回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、
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けられたロータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受装置であって、
前記車輪用軸受の前記ハブフランジよりもインボード側の部分および前記発電機を覆って内部を隔離空間とする覆い手段を有し、前記ハブフランジに設けられたボルト孔に圧入されるハブボルトの圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材が、前記圧入箇所または前記圧入箇所の周辺に設けられたものである。

この構成によると、内燃機関等の主駆動源を搭載した車両に、発電機付き車輪用軸受装置を搭載する場合、発電機によりブレーキ時の発電によるエネルギの回収等を行うことができる。
また覆い手段は、車輪用軸受のハブフランジよりもインボード側の部分および発電機を覆って内部を隔離空間とする。さらにハブフランジのハブボルトの圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材が設けられたため、雨天時などにおいても、ハブボルトの圧入箇所から隔離空間に水分が浸入することを防止することができる。これにより、ステータのコイル線が電気的に短絡することを防止し、ステータのステータコアが錆びることを防止することができる。したがって発電機を正常に保つことができる。

この発明の車両用動力装置は、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た回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、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けられたロータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、前記車輪用軸受の前記ハブフランジよりもインボード側の部分および前記電動機を覆って内部を隔離空間とする覆い手段を有し、前記ハブフランジに設けられたボルト孔に圧入されるハブボルトの圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材が、前記圧入箇所または前記圧入箇所の周辺に設けられた。このため、装置内部を隔離し且つこの装置内部に水分が浸入することを防止することで内部部品を正常に保つことができる。

この発明の発電機付き車輪用軸受装置は、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た回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、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けられたロータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受装置であって、前記車輪用軸受の前記ハブフランジよりもインボード側の部分および前記発電機を覆って内部を隔離空間とする覆い手段を有し、前記ハブフランジに設けられたボルト孔に圧入されるハブボルトの圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材が、前記圧入箇所または前記圧入箇所の周辺に設けられた。このため、装置内部を隔離し且つこの装置内部に水分が浸入することを防止することで内部部品を正常に保つことができる。

この発明の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。 同車両用動力装置の側面図である。 この発明の実施形態に係る車両用動力装置の要部の拡大断面図である。 この発明の他の実施形態の車両用動力装置の要部の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態の車両用動力装置の要部の拡大断面図である。 通常のハブボルトの説明図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置の要部の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置のハブボルトの斜視図である。 同ハブボルト等の拡大断面図である。 いずれかの車両用動力装置を備えた車両の車両用システムの概念構成を示すブロック図である。 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。 同車両用動力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。 従来の車輪用軸受の断面図である。 従来の車輪用軸受を用いた車両用動力装置の断面図である。

［第１の実施形態］
この発明の実施形態に係る車両用動力装置を図１ないし図３と共に説明する。図１に示すように、この車両用動力装置１は、車輪用軸受２と、電動機３とを備える。
＜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と内輪５との間の軸受空間には、グリースが封入されている。内輪５は、ハブ輪５ａと、このハブ輪５ａのインボード側の外周面に嵌合された部分内輪５ｂとを有する。ハブ輪５ａ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。

ハブフランジ７のアウトボード側の側面には、車輪１０のホイール１０ａとブレーキロータ１２とケース底部１１（後述する）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。ホイール１０ａの外周に図示外のタイヤが取り付けられている。
なおこの明細書において、車両用動力装置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。

＜ブレーキについて＞
図１は、図２のI-I線断面図である。図１および図２に示すように、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１６とを備える摩擦ブレーキである。ブレーキロータ１２は、平板状部１２ａと、外周部１２ｂとを有する。平板状部１２ａは、ハブフランジ７にケース底部１１を介して重なる環状で且つ平板状の部材である。外周部１２ｂは、平板状部１２ａの外周縁部からインボード側に円筒状に延びる円筒状部１２ｂａと、この円筒状部１２ｂａのインボード側端から外径側に平板状に延びる平板部１２ｂｂとを有する。

ブレーキキャリパ１６は、ブレーキロータ１２の平板部１２ｂｂを挟み付ける摩擦パッド（図示せず）を有する。ブレーキキャリパ１６は、車両における足回りフレーム部品であるナックル８に取付けられている。ブレーキキャリパ１６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。

＜電動機３等について＞
図１に示すように、電動機３は、車輪１０の回転で発電を行い、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発電機である。電動機３は、ステータ１８と、ロータ１９とを有し、ロータ１９がステータ１８の半径方向外方に位置するアウターロータ型である。またロータ１９は、覆い手段としてのロータケース１５を介してハブフランジ７に取付けられたダイレクトドライブ形式である。ロータケース１５は、車輪用軸受２のハブフランジ７よりもインボード側の部分および電動機３を覆って内部を隔離空間Ｉｓとする。

この電動機３は、ステータ１８およびロータ１９の全部がブレーキロータ１２の外周部１２ｂよりも小径である。さらにステータ１８およびロータ１９の全部が、ハブフランジ７とナックル８のアウトボード側面８ａとの間の軸方向範囲Ｌ１に位置する。
電動機３は、アウターロータ型のＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）同期モータ（もしくはＩＰＭＳＭ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記）である。もしくはＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）同期モータでもよい。その他、電動機３は、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。各モータ形式において、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。

ロータケース１５は、有底円筒状であり、平板状で且つ環状のケース底部１１と、このケース底部１１の外周縁部からインボード側に円筒状に延びるケース円筒状部２５とを有する。これらケース底部１１とケース円筒状部２５とは一体もしくは別体で形成されている。ケース底部１１は、ブレーキロータ１２の平板状部１２ａと、ハブフランジ７との間に挟まれる。

ケース円筒状部２５は、円筒状部本体２５ａと、この円筒状部本体２５ａのインボード側端に繋がるロータケース端リング部材２６とを有する。円筒状部本体２５ａの内周面には、アウトボード側からインボード側に順次、小径部、中径部および大径部が設けられている。ロータ１９は、円筒状部本体２５ａの前記中径部に圧入などにより設けられる磁性体１９ａと、この磁性体１９ａに内蔵される複数の永久磁石（図示せず）とを備える。円筒状部本体２５ａのうち、前記小径部と前記中径部とを繋ぐ段差部に、ロータ１９のアウトボード側端が当接することで、ロータケース１５に対しロータ１９が軸方向に位置決めされる。

円筒状部本体２５ａの前記大径部およびこの端面に、環状のロータケース端リング部材２６が図示外のボルト等により固定されている。ロータケース端リング部材２６と、ナックル８のアウトボード側面８ａとの間には、所定の軸方向すきまが形成されている。ロータケース端リング部材２６における、円筒状部本体２５ａの前記大径部に対向する外周面に、半径方向内方に凹む環状溝が形成され、この環状溝にシール部品２８が設けられている。

シール部品２８として例えばＯリングが適用され、このＯリングにより、ロータケース１５の端部内周面とロータケース端リング部材２６との接触面を密封している。このロータケース端リング部材２６は、磁性体１９ａに内蔵される永久磁石の軸方向についての位置決め部材を兼ねる。なお、円筒状部本体２５ａとロータケース端リング部材２６とは、複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば機械加工等により一体成形されたものであってもよい。

図１および図２に示すように、ステータ１８は、外輪４の外周面に、車輪用軸受固定部材２４を介して取付けられている。ステータ１８は、ステータコア１８ａと、このステータコア１８ａの各ティースに巻回された巻線コイル１８ｂとを有する。巻線コイル１８ｂは配線Ｗｒに接続されている。
車輪用軸受固定部材２４は、ステータコア１８ａの内周面およびアウトボード側端面に接ししてこのステータコア１８ａを保持する。ステータコア１８ａは、例えば、車輪用軸受固定部材２４に対し、圧入またはボルト締結などにより回転方向および径方向に固定されている。

車輪用軸受固定部材２４とナックル８はボルト２０により締結される。車輪用軸受固定部材２４のインボード側端面とナックル８のアウトボード側面８ａとの間に、ユニットカバー２２のカバー立板部２２ａが介在されている。車輪用軸受固定部材２４のインボード側の端面には、巻線コイル１８ｂの結線を、この車輪用軸受固定部材２４の外径側から内径側へ通す図示外の連通孔が設けられている。前記連通孔は、一般的にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の三線から成る配線Ｗｒを通す連通孔であればよい。ナックル８には、ユニットカバー２２における円筒部２２ｂの外周面の挿入を許す貫通孔８ｂが形成され、この貫通孔８ｂの周囲に、複数のボルト２０の挿通孔が形成されている。

車輪用軸受固定部材２４には、軸方向に延びる雌ねじが円周等配に複数形成されている。カバー立板部２２ａには、各雌ねじと同位相の貫通孔が形成されている。各ボルト２０は、ナックル８のインボード側から同ナックル８の前記挿通孔に挿通され、カバー立板部２２ａの貫通孔を通して、車輪用軸受固定部材２４の各雌ねじに螺合されている。なお、車輪用軸受固定部材２４と外輪４は一体でも良い。

＜シール構造について＞
図１および図３に示すように、この車両用動力装置１は、インボード側密封部品Ｓａと、アウトボード側密封部品Ｓｂと、シール材Ｓｃとを備える。
＜インボード側密封部品Ｓａ＞
インボード側密封部品Ｓａは、ケース円筒状部２５のインボード側端と、ナックル８のアウトボード側面８ａとの間を密封する。このインボード側密封部品Ｓａはシール部品２７を有する。

ロータケース端リング部材２６のインボード側の内周面に半径方向外方に凹む環状溝が形成され、この環状溝とカバー立板部２２ａの外周面との間に、シール部品２７が設けられている。シール部品２７は、前記環状溝とカバー立板部２２ａの外周面との間で、例えば、互いに対向する環状のシール板および弾性シール部材を有する。

＜アウトボード側密封部品Ｓｂ＞
アウトボード側密封部品Ｓｂは、ロータケース１５のケース底部１１とハブフランジ７のアウトボード側端との間を密封する。ケース底部１１のインボード側面のうち、内径側の部分には、軸方向に凹む環状溝が形成されている。この環状溝に、アウトボード側密封部品Ｓｂとして例えばＯリングが設けられ、このＯリングにより、ケース底部１１のインボード側面とハブフランジ７のアウトボード側面との接触面を密封している。

＜シール材Ｓｃ＞
シール材Ｓｃは、ハブボルト１３の圧入箇所から水分が浸入することを防止する。
ハブフランジ７には、複数のボルト孔７ａが円周等配に設けられ、各ボルト孔７ａにインボード側からハブボルト１３がそれぞれ圧入されている。ハブボルト１３の外周面における、ボルト孔７ａに圧入される箇所である基端側部分に、同ハブボルト１３の回転防止目的でセレーション２９が設けられ、ハブフランジ７のボルト孔７ａに、前記セレーション２９に噛み合う被噛合部７ａａが設けられている。

ハブフランジ７のインボード側面のうち、ハブボルト１３の頭部１３ａが接触する部分（圧入箇所の周辺）には、前記ハブボルト１３と同軸心の環状溝７ｂが形成され、この環状溝７ｂに、リング形状のシール材Ｓｃが設けられている。このシール材Ｓｃとして、例えば、ゴム材から成るＯリングが適用される。したがって、ハブボルト１３の雄ねじ部にナット２３を螺合しシール材Ｓｃがハブボルト１３の頭部１３ａに押圧されて環状溝７ｂ内で弾性変形することにより、ハブフランジ７のインボード側面とハブボルト１３の頭部１３ａとの接触面を密封している。なお、シール材Ｓｃは、樹脂材または金属材から成るものであってもよい。その他、シール材Ｓｃは、環状溝７ｂに充填される液状のガスケットであってもよい。

＜回転検出器等について＞
この車両用動力装置１には、回転検出器３１が設けられている。回転検出器３１は、ステータ１８の中空内部に位置する。この回転検出器３１は、走行補助用の電動機３の回転を制御するために、外輪４に対する内輪５の回転角度または回転速度を検出する。回転検出器３１は、被検出部保持部材３２等に取付けられた被検出部３１ａと、車輪用軸受固定部材２４の内周面に取付けられて前記被検出部３１ａを検出するセンサ部３１ｂとを有する。この回転検出部３１として例えばレゾルバが適用される。なお回転検出部３１としては、レゾルバに限定されるものではなく、例えば、エンコーダ、パルサーリングまたはホールセンサなど形式を問わず採用可能である。

図１および図２に示すように、ユニットカバー２２の円筒部２２ｂのインボード側端には、このインボード側端を覆うコネクタカバー３３が取付けられている。このコネクタカバー３３に、いわゆるパネルマウント型のパワー線用コネクタ３４を介して、電動機３の配線Ｗｒが支持されている。コネクタカバー３３には、パネルマウント型のセンサコネクタＣｎも支持されている。

＜作用効果＞
以上説明した車両用動力装置１によれば、内燃機関等の主駆動源を搭載した車両に、電動機３を備えた車両用動力装置１を搭載する場合、電動機３により車両駆動時の走行補助およびブレーキ時の発電によるエネルギの回収等を行うことができる。
また覆い手段としてのロータケース１５は、車輪用軸受２のハブフランジ７よりもインボード側の部分および電動機３を覆って内部を隔離空間Ｉｓとする。さらにハブフランジ７のハブボルト１３の圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材Ｓｃが設けられたため、雨天時などにおいても、ハブボルト１３の圧入箇所から隔離空間Ｉｓに水分が浸入することを防止することができる。これにより、ステータ１８のコイル線１８ｂが電気的に短絡することを防止し、ステータコア１８ａが錆びることを防止することができる。したがって電動機３を正常に保つことができる。

ケース円筒状部２５のインボード側端とナックル８との間を密封するインボード側密封部品Ｓａが設けられたため、ケース円筒状部２５のインボード側端とナックル８との間から水分および異物が浸入することを簡易に防止することができる。また、ケース底部１１とハブフランジ７のアウトボード側端との間を密封するアウトボード側密封部品Ｓｂが設けられたため、ケース底部１１とハブフランジ７のアウトボード側端との間から水分等が浸入することを簡易に防止することができる。

電動機３がブレーキロータ１２における外周部１２ｂよりも小径であり、且つ、電動機３が、ハブフランジ７とナックル８のアウトボード側面８ａとの間の軸方向範囲Ｌ１に位置しているため、ブレーキロータ１２内に電動機３を設置するスペースを確保してこの電動機３をコンパクトに収めることができる。

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図４に示すように、ボルト孔７ａのインボード側部分に、インボード側に向かうに従って拡径するテーパ部Ｔｐが設けられ、シール材Ｓｃがハブボルト１３の頭部１３ａとテーパ部Ｔｐとの間に組み込まれた構成としてもよい。但し、テーパ部Ｔｐに臨むハブボルト１３の外周面部分には、セレーションが設けられておらず、ボルト孔７ａのうちテーパ部Ｔｐが無い圧入箇所に対応するハブボルト１３の外周面部分のみにセレーション２９が設けられている。
この場合、一般的なハブボルト１３を用いてハブボルト１３の圧入箇所から隔離空間Ｉｓに水分が浸入することを防止できるうえ、ハブフランジ７にシール用の溝を新たに加工する手間が無くなり工数低減を図れる。

図５に示すように、ハブボルト１３の頭部１３ａの表面を覆う有底円筒状のシールキャップＣｐが、ハブボルト１３の頭部１３ａに圧入嵌合等により取り付けられ、シールキャップＣｐの開口縁部（圧入箇所の周辺）にシール材Ｓｃが組み込まれたものであってもよい。この構成によると、ハブフランジ７に特別な加工を施すことなくハブボルト１３の圧入箇所から隔離空間Ｉｓに水分が浸入することを防止できる。

図６に示すように、ハブボルト１３の外周面における基端側部分には、ハブフランジ７（図１）に対してハブボルト１３が回転することを防止するセレーション２９が設けられている。このセレーション２９が設けられるハブボルト１３の基端側部分は、ハブフランジ７（図１）のボルト孔７ａ（図３）に圧入される。
図７（ｂ）は、図７（ａ）のVII(b) - VII(b) 線拡大断面図である。図７および図８に示すように、セレーション２９の縦溝部および外径部に、液状のガスケットであるシール材Ｓｃを充填してシールを行ってもよい。この場合、液状のガスケットＳｃを充填した後前記ガスケットが硬化することで、密封性を高め得る。またセレーション２９に液状のガスケットを充填する場合、環状溝にＯリング等を組み込むよりも、加工工数の低減および作業の簡素化を図ることができる。

図８および図９では、ハブボルト１３の外周面のうち、セレーション２９に隣接した基端部分に、セレーション２９の無い大径部１３ｂが設けられている。この大径部１３ｂは、セレーション２９の外径部よりも大径に形成されている。ハブフランジ７のボルト孔７ａのインボード側部分には、ハブボルト１３の前記大径部１３ｂが挿入される大径孔が形成されている。ハブフランジ７の前記大径孔とハブボルト１３の大径部１３ｂとの間の環状隙間に、シール材Ｓｃが挿入されてシールが行われている。

＜車両用システムについて＞
図１０は、いずれかの車両用動力装置１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。
この車両用システムにおいて、車両用動力装置１は、主駆動源と機械的に非連結である従動輪１０_Ｂを持つ車両３０において、従動輪１０_Ｂに対して搭載される。車両用動力装置１における車輪用軸受２（図１）は、従動輪１０_Ｂを支持する軸受である。

主駆動源３５は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関、または電動発電機（電動モータ）、または両者を組み合わせたハイブリッド型の駆動源である。前記「電動発電機」は、回転付与による発電が可能な電動モータと称す。図示の例では、車両３０は、前輪が駆動輪１０_Ａ、後輪が従動輪１０_Ｂとなる前輪駆動車であって、主駆動源３５が内燃機関３５ａと駆動輪側の電動発電機３５ｂとを有するハイブッリド車（以下、「ＨＥＶ」と称することがある）である。

具体的には、駆動輪側の電動発電機３５ｂが４８Ｖ等の中電圧で駆動されるマイルドハイブリッド形式である。ハイブリッドはストロングハイブリッドとマイルドハイブリッドとに大別されるが、マイルドハイブリッドは、主要駆動源が内燃機関であって、発進時や加速時等にモータで走行の補助を主に行う形式を言い、ＥＶ（電気自動車）モードでは通常の走行を暫くは行えても長時間行うことができないことでストロングハイブリッドと区別される。同図の例の内燃機関３５ａは、クラッチ３６および減速機３７を介して駆動輪１０_Ａのドライブシャフトに接続され、減速機３７に駆動輪側の電動発電機３５ｂが接続されている。

この車両用システムは、従動輪１０_Ｂの回転駆動を行う走行補助用の電動発電機である電動機３と、この電動機３の制御を行う個別制御手段３９と、上位ＥＣＵ４０に設けられて前記個別制御手段３９に駆動および回生の制御を行わせる指令を出力する個別電動発電機指令手段４５とを備える。電動機３は、蓄電手段に接続されている。この蓄電手段は、バッテリー（蓄電池）またはキャパシタ、コンデンサ等を用いることができ、その形式や車両３０への搭載位置は問わないが、この実施形態では、車両３０に搭載された低電圧バッテリー５０および中電圧バッテリー４９のうちの中電圧バッテリー４９とされている。

従動輪用の電動機３は、変速機を用いないダイレクトドライブモータである。電動機３は、電力を供給することで電動機として作用し、また車両３０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。
電動機３は、ハブ輪５ａ（図１）にロータ１９（図１）が取付けられているため、電動機３に電流を印加すると内輪５（図１）が回転駆動され、逆に電力回生時には誘起電圧を負荷することで回生電力が得られる。

＜車両３０の制御系について＞
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１０_Ｂ，１０_Ｂをそれぞれ駆動する二つの電動機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。

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。従動輪側の電動機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、電動機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。

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、電動機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、二つの電動機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。

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と中電圧バッテリー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。電動機３は二つあるが、代表して一つで図示している。図１０の駆動輪側の電動発電機３５ｂは、図１１では図示を省略しているが、従動輪側の電動機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。

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良い。

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。

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、前記駆動輪側の電動機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、およびエアーコンプレッサなどである。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。

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。

これに対してこの実施形態の車両用システムは従動輪１０_Ｂ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１０_Ｂ内に収まるこの車両用システムの電動機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１０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。

図１２は、いずれかの実施形態に係る車両用動力装置１を、前輪である駆動輪１０_Ａおよび後輪である従動輪１０_Ｂにそれぞれ適用した例を示す。駆動輪１０_Ａ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３７を介して駆動される。この前輪駆動車において、各駆動輪１０_Ａおよび従動輪１０_Ｂの支持および補助駆動に、車両用動力装置１が設置されている。このように車両用動力装置１を、従動輪１０_Ｂだけでなく、駆動輪１０_Ａにも適用し得る。

図１０に示す車両システムは、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。この車両用システムには、モータを兼用しない発電機３と、車輪用軸受２とを備える発電機付き車輪用軸受装置が搭載される。この発電機付き車輪用軸受装置は、いずれかの実施形態の車両用動力装置に対し、電動機を除き同一構成である。

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。

本願における車両用動力装置１は、回転輪として、一つの部分内輪が嵌合されたハブ輪を備え、固定輪である外輪と、ハブ輪および部分内輪の嵌合体で構成された第３世代構造としているが、これに限定するものではない。

ハブフランジを有するハブと、転動体の軌道面を有する部材とを合わせた構造体が請求項でいう回転輪となる。例えば、主に固定輪である外輪と、ハブフランジを有するハブの外周面に嵌合された内輪とを備えた第１世代構造であってもよい。固定輪である外輪と、ハブフランジを有するハブの外周面に嵌合された内輪とを備えた内輪回転形式の第２世代構造であってもよい。これらの例では、前記ハブと前記内輪とが組み合わさったものが請求項でいう「回転輪」に相当する。ハブフランジを有する回転輪である外輪と、固定輪である内輪とを備えた外輪回転形式の第２世代構造であってもよい。

ケース底部１１がハブフランジ７のインボード側面に固定され、アウトボード側密封部品Ｓｂがケース底部１１とハブフランジ７のインボード側面との間を密封する構造としてもよい。
覆い手段としてのロータケース１５がハブフランジ７の外周面に固定され、ケース底部が省略された構造としてもよい。

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。

１…車両用動力装置、２…車輪用軸受、３…電動機（発電機）、４…外輪（固定輪）、５…内輪（回転輪）、６…転動体、７…ハブフランジ、８…ナックル（足回りフレーム部品）、１１…ケース底部、１２…ブレーキロータ、１２ｂ…外周部、１３…ハブボルト、１３ａ…頭部、１５…ロータケース（覆い手段）、１６…ブレーキキャリパ、１８…ステータ、１９…ロータ、２５…ケース円筒状部、Ｃｐ…シールキャップ、Ｓａ…インボード側密封部品、Ｓｂ…アウトボード側密封部品、Ｓｃ…シール材、Ｔｐ…テーパ部

Claims (10)

1. 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た回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、
   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けられたロータを有する電動機と、を備えた車両用動力装置であって、
   前記車輪用軸受の前記ハブフランジよりもインボード側の部分および前記電動機を覆って内部を隔離空間とする覆い手段を有し、前記ハブフランジに設けられたボルト孔に圧入されるハブボルトの圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材が、前記圧入箇所または前記圧入箇所の周辺に設けられ、
   前記電動機が、前記隔離空間に配置され、
   前記シール材が、前記隔離空間への水分の浸入を防ぐ車両用動力装置。
2. 請求項１に記載の車両用動力装置において、前記車輪用軸受の前記固定輪が外輪、前記回転輪が内輪であり、前記覆い手段が前記内輪のハブフランジに固定され、前記覆い手段は、前記ハブフランジよりもインボード側の部分および前記電動機を覆う円筒状のケース円筒状部を有し、前記ステータが前記外輪の外周に配置された車両用動力装置。
3. 請求項２に記載の車両用動力装置において、前記覆い手段は、前記ハブフランジの側面に固定される平板状で且つ環状のケース底部と、このケース底部の外周縁部からインボード側に延びる前記ケース円筒状部とを有し、
   前記ケース円筒状部のインボード側端と、前記車両における足回りフレーム部品との間を密封するインボード側密封部品が設けられ、且つ、前記ケース底部と前記ハブフランジの側面との間を密封するアウトボード側密封部品が設けられた車両用動力装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の車両用動力装置において、前記ハブフランジに、前記車輪と共にブレーキロータが取付けられ、前記電動機が前記ブレーキロータにおける、ブレーキキャリパが押し付けられる部分となる外周部よりも小径であり、且つ、前記電動機が、前記ハブフランジと前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との間の軸方向範囲に位置する車両用動力装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記シール材が、前記ハブボルトの頭部と前記ハブフランジのインボード側端との間に組み込まれた車両用動力装置。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記ボルト孔のインボード側部分に、インボード側に向かうに従って拡径するテーパ部が設けられ、前記シール材が、前記ハブボルトの頭部と前記テーパ部との間に組み込まれた車両用動力装置。
7. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記ハブボルトの頭部の表面を覆う有底円筒状のシールキャップが、前記ハブボルトの頭部に取り付けられ、前記シールキャップの開口縁部に前記シール材が組み込まれた車両用動力装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記シール材がゴム材、樹脂材または金属材から成るリング形状である車両用動力装置。
9. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用動力装置において、前記シール材が液状のガスケットである車両用動力装置。
10. 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た回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、
    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けられたロータを有する発電機と、を備えた発電機付き車輪用軸受装置であって、
    前記車輪用軸受の前記ハブフランジよりもインボード側の部分および前記発電機を覆って内部を隔離空間とする覆い手段を有し、前記ハブフランジに設けられたボルト孔に圧入されるハブボルトの圧入箇所から水分が浸入することを防止するシール材が、前記圧入箇所または前記圧入箇所の周辺に設けられ、
    前記発電機が、前記隔離空間に配置され、
    前記シール材が、前記隔離空間への水分の浸入を防ぐ発電機付き車輪用軸受装置。

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