车轮支承用滚动轴承单元

文档序号:1539387 发布日期:2020-02-14 浏览:36次 >En<

阅读说明:本技术 车轮支承用滚动轴承单元 (Rolling bearing unit for wheel support ) 是由 郡司大辅 早田史明 于 2018-06-20 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种车轮支承用滚动轴承单元,其将伴随发电机以及无线通信设备的设置的轴向尺寸的增大抑制在最小限度,能够向安装于车轮的传感器供给充足的电力,而且能够将传感器的输出信号无线发送至车体侧的电子设备。轮毂(17)在轴向内侧部的内径侧具备在内周面具有与轮毂(17)的中心轴同轴的圆筒面状的嵌合面部(30)的内凹部(29),中空圆筒状的支承部件(67)以使设于外周面的圆筒面状的引导面部(70)与嵌合面部(30)嵌合的状态支承固定于内凹部(29)的内侧。在支承部件(67)的轴向内侧部,与支承部件(67)同轴地固定有作为电枢的转子(61),在支承部件(67)的径向内侧配置有无线通信设备(12)。在内凹部(29)的底面(31)开口有供配线(57)配置的贯通孔(34)。(The invention provides a rolling bearing unit for wheel support, which can supply sufficient power to a sensor mounted on a wheel and can wirelessly transmit an output signal of the sensor to an electronic device on a vehicle body side while suppressing an increase in axial dimension accompanying installation of a generator and a wireless communication device to a minimum. The hub (17) is provided with an inner concave part (29) having a cylindrical surface-shaped fitting surface part (30) on the inner peripheral surface thereof, which is coaxial with the central axis of the hub (17), on the inner diameter side of the axially inner part, and a hollow cylindrical support member (67) is supported and fixed to the inside of the inner concave part (29) in a state in which a cylindrical surface-shaped guide surface part (70) provided on the outer peripheral surface is fitted to the fitting surface part (30). A rotor (61) as an armature is fixed to the axial inner side of the support member (67) coaxially with the support member (67), and a wireless communication device (12) is disposed radially inside the support member (67). A through hole (34) for disposing the wiring (57) is opened in the bottom surface (31) of the inner recess (29).)

车轮支承用滚动轴承单元

技术领域

本发明涉及用于将汽车的车轮旋转自如地支承于悬架装置的车轮支承用滚动轴承单元。

背景技术

近年来,为了提高汽车的运动性能、安全性能,要求准确地收集车辆的行为、路面状态的信息,用于车辆控制。目前,与车辆的行为相关的信息根据设置于车体的G传感器、偏航传感器、加速器开度等来获得。为了获得更加准确的信息,希望把握与路面接近的轮胎、轮部的使用状况(例如,空气压信息)、运动状态(例如,负载信息)。因此,例如,在日本专利第5878612号公报中公开了通过在轮胎的内部设置传感器来推定路面状态的技术。

为了使设置在轮胎的内部的传感器工作,要求向该传感器供给电力。在日本专利第4627108号公报以及日本专利第5508124号公报中公开了在轮胎内设置发电机,并将由该发电机发出的电力供给至传感器的技术。但是,轮胎由于构成部件整体进行旋转而不具备不旋转的部分,因此为了构成发电机而需要另外设置利用车轮的旋转运动来相对位移的机构。因此,存在发电机的构造容易变得复杂、成本上升、而且难以获得充足的电力之类的问题。

在日本专利第3983509号公报中公开了在车轮支承用的滚动轴承单元安装发电机,将由该发电机发出的电力供给至安装于车轮的传感器的技术。但是,在该技术中,将发电机自身用作传感器,并非意在将发电机发出的电力供给至安装于车轮的传感器、或者使用具有充分的发电性能的体积较大的发电机。因此,无法将这样的发电机的安装构造原样用于向安装于车轮的传感器供给电力的技术。

在日本专利第3983509号公报中,公开了在滚动轴承单元安装无线通信设备的技术。但是,该无线通信设备是为了对发电机的输出信号进行无线发送而设置的,并非意在对与车轮一起旋转的传感器的输出信号进行无线通信。因此,也无法将该无线通信设备的安装构造原样用于对与车轮一起旋转的传感器的输出信号进行无线发送的技术。

在车轮支承用的滚动轴承单元中,由于配置于周围的部件的关系,因此对轴向尺寸有制约,也存在能够设置发电机以及无线通信设备的空间有限之类的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第5878612号公报

专利文献2:日本专利第4627108号公报

专利文献3:日本专利第5508124号公报

专利文献4:日本专利第3983509号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于,基于上述这样的事情,提供一种车轮支承用滚动轴承单元,其能够将伴随发电机以及无线通信设备的设置的轴向尺寸的增大抑制在最小限度,并且对安装于车轮的传感器供给充足的电力,而且能够对车体侧的电子设备无线发送与车轮一起旋转的传感器的输出信号。

用于解决课题的方案

本发明的车轮支承用滚动轴承单元用于将车轮旋转自如地支承于悬架装置,其具备轴承部、发电机以及无线通信设备。

上述轴承部具有外轮、轮毂以及多个滚动体。上述外轮在内周面具有外轮轨道,支承于上述悬架装置而不旋转。上述轮毂与上述外轮同轴地配置于上述外轮的径向内侧,在外周面中与上述外轮轨道对置的部分具有内轮轨道,固定车轮且与该车轮一起旋转。上述滚动体由滚珠或者滚子(包括圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子)构成,滚动自如地配置在上述外轮轨道与上述内轮轨道之间。

上述发电机具有相互同轴地配置的定子和转子,基于该定子与转子的相对旋转来进行发电。

上述无线通信设备通过无线在与配置于车体侧的电子设备之间进行通信。

尤其是,在本发明的车轮支承用滚动轴承单元中,上述轮毂在轴向内侧部的内径侧具备内凹部、和在轴向上贯通该轮毂的中心部的贯通孔,该内凹部在内周面具备与该轮毂的中心轴同轴的圆筒面状的嵌合面部,并且在底面具备上述贯通孔的开口。

在外周面具有圆筒面状的引导面部的中空圆筒状的支承部件以使该引导面部与上述嵌合面部嵌合的状态支承固定于上述内凹部的内侧。

上述转子是具备线圈的电枢,与上述支承部件同轴地固定于上述支承部件的轴向内侧部。

上述无线通信设备支承于上述轮毂,而且配置于上述支承部件的径向内侧。

在本发明中,以插通在上述内凹部的底面开口的上述贯通孔的方式设有配线,能够从配置于上述轮毂的轴向内侧部的上述转子向安装于车轮的传感器供给电力,以及能够将上述传感器的输出信号发送至配置于上述轮毂的轴向内方的上述无线通信设备。

上述轮毂在轴向外侧部的内径侧还能够具备外凹部,并且在该外凹部与上述内凹部之间还能够具备隔壁部。该情况下,上述贯通孔配备于该隔壁部。

本发明的车轮支承用滚动轴承单元还能够具备配置于上述外凹部的内侧且储蓄上述发电机发出的电力的电池。

本发明的车轮支承用滚动轴承单元还具备堵塞上述外轮的轴向内端开口的罩,该罩中至少与上述无线通信设备在轴向上对置的部分也能够由ABS树脂(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物合成树脂)、AS树脂(丙烯腈、苯乙烯的共聚物(共聚物化合物))等具有电波透过性的材料构成。

在本发明的车轮支承用滚动轴承单元中,也能够使上述定子与上述转子隔着径向的气隙(径向间隙)而对置,并且上述发电机由径向间隙型的发电机构成。

在构成上述转子的多个线圈的内侧也能够配置鉄芯或芯,或者也能够不配置这些鉄芯或芯而是做成中空的。

另外,上述发电机能够由单相发电机构成,或者能够由三相发电机构成。

发明的效果

根据本发明,能够将伴随设置发电机以及无线通信设备的轴向尺寸的增大抑制在最小限度,并且能够对安装于车轮的传感器供给充足的电力,而且能够将与车轮一起旋转的传感器的输出信号无线发送至车体侧的电子设备。

附图说明

图1是从轴向外侧观察利用实施方式的一例的车轮支承用滚动轴承单元将车轮支承于悬架装置的车轮支承构造的立体图。

图2是从轴向内侧观察图1所示的车轮支承构造的立体图。

图3是图1所示的车轮支承构造的剖视图。

图4从图1所示的车轮支承构造取出车轮支承用滚动轴承单元来表示的剖视图。

图5是分解图4所示的车轮支承用滚动轴承单元的一部分来表示立体图。

图6是表示将支承部件组装于构成图4所示的车轮支承用滚动轴承单元的轴承部的组装中途状态的剖视图。

具体实施方式

[实施方式的一例]

使用图1~图6对实施方式的一例进行说明。本例的车轮支承用滚动轴承单元1是从动轮用,相对于构成悬架装置的关节6旋转自如地支承构成汽车的车轮的轮胎2及轮部3、以及构成作为制动装置的盘式制动装置4的回转器5。在图示的构造中,关节6由相对于车体7能够摆动位移地支承的上臂8和下臂9支承。

车轮支承用滚动轴承单元1具备:具有轴承功能的轴承部10;具有发电功能的发电机11;具有无线通信功能的无线通信设备12;具有蓄电功能的电池13;处理传感器信号的接口电路14;以及连接器15。

轴承部10具备作为静止轮的外轮16、作为旋转轮的轮毂17、以及作为滚动体的多个滚珠18,相对于关节6旋转自如地支承轮胎2及轮部3。

外轮16整体为大致圆环状,在内周面具备多列外轮轨道19a、19b,在外周面的轴向中间部具备静止侧凸缘20。静止侧凸缘20具备沿轴向贯通的作为螺纹孔或者通孔的多个安装孔21。此外,轴向上的“内侧”相当于在车轮支承用滚动轴承单元1组装到车辆的组装的状态下成为车辆的宽度方向中央侧的图3以及图4的右侧,轴向上的“外侧”相当于成为车辆的宽度方向外侧的图3以及图4的左侧。

轮毂17具备轮毂轮22和内轮23。轮毂轮22在外周面的靠轴向内端的部分具备小径台阶部。内轮23外嵌固定于轮毂轮22的小径台阶部25。内轮23的轴向内端面由铆接部26保持,该铆接部26通过使轮毂轮22的轴向内端部向径向外方塑性变形而形成。轮毂17在外周面中分别与外轮轨道19a、19b对置的部分具有内轮轨道24a、24b,与外轮16同轴地支承于外轮16的径向内侧。轴向外侧列的内轮轨道24a形成于轮毂轮22的外周面的轴向中间部。轴向内侧列的内轮轨道24b形成于内轮23的外周面。

轮毂轮22在轴向外端部且比外轮16的轴向外端开口部靠轴向外方突出的部分具备用于支承车轮的旋转侧凸缘27。旋转侧凸缘27具备沿轴向贯通的作为内螺纹孔的多个结合孔28。

在本例中,轮毂轮22具备内凹部29,该内凹部29位于铆接部26的径向内方,在轴向内侧部的内径侧朝向轴向外方凹陷。内凹部29具有越朝向轴向内方则内径尺寸越阶段性地变大的剖面大致梯形形状。内凹部29在内周面的轴向外端部具备与轮毂17的中心轴同轴的圆筒面状的嵌合面部(凹窝部)30。内凹部29具备底面31,该底面31是存在于与轮毂17的中心轴正交的假想平面上的平坦面。

轮毂轮22具备外凹部32,该外凹部32位于旋转侧凸缘27的径向内方,在轴向外侧部的内径侧朝向轴向内方凹陷。外凹部32具有越朝向轴向外方则内径尺寸越大的剖面大致梯形形状。

轮毂轮22在轴向中间部的中心部而且在内凹部29与外凹部32之间的部分具备隔壁部33。隔壁部33在中心部具备沿轴向贯通隔壁部33的贯通孔34。贯通孔34的轴向内侧部向内凹部29的底面31开口,贯通孔34的轴向外侧部向外凹部32的底面开口。

在本例中,轴承部10具备多个滚珠18作为滚动体。各个滚珠18以分别由保持器35保持的状态滚动自如地配置在外轮轨道19a、19b与内轮轨道24a、24b之间。在图示的例子中,对各个滚珠18与背面组合型的接触角一起施加预压,在两列滚珠18彼此之间,直径、节圆直径、以及接触角的大小等各种尺寸彼此相同。但是,通过使构成内侧(轴向内侧)的滚珠列的滚珠的直径比构成外侧(轴向外侧)的滚珠列的滚珠的直径大、而且使外侧的滚珠列的节圆直径比内侧的滚珠列的节圆直径大,从而也能够采用更大地确保外凹部的空间的容积的结构。

外轮16支承固定于关节6。具体而言,外轮16中设于比静止侧凸缘20靠轴向内侧的部分(关节侧先导部)***形成于关节6的圆形的支承孔36,而且静止侧凸缘20的轴向内侧面与关节6的轴向外端面抵接。在该状态下,外轮16利用多个连结部件(螺栓)38支承固定于关节6,该多个连结部件(螺栓)38插通而且紧固于设于相互匹配的位置的静止侧凸缘20的多个安装孔21、和关节6所具备的多个关节侧安装孔37。

在设于作为旋转轮的轮毂17的旋转侧凸缘27固定有构成车轮的轮部3以及盘式制动装置4的回转器5。具体而言,在设于回转器5的中央部的回转器中心孔39、以及设于轮部3的中央部的轮部中心孔40,依次***(内嵌)有设于轮毂轮22的轴向外端部的被称为先导部的定位筒部41。由此,实现轮部3以及回转器5的径向的定位。在该状态下,轮部3以及回转器5利用连结部件44固定于旋转侧凸缘27的轴向外侧面,该连结部件44分别插通设于相互匹配的位置的轮部3所具备的多个轮部结合孔42以及形成于回转器5的多个回转器结合孔43,与旋转侧凸缘27的结合孔28螺纹结合而且紧固。

未图示的密封环存在于外轮16的内周面与轮毂17的外周面之间,堵塞设置有滚珠18的内部空间的轴向外端开口。有底圆筒状的罩45堵塞外轮16的轴向内端开口。由此,可防止封入到设置有滚珠18的内部空间的润滑脂向外部空间泄漏、或者存在于外部空间存在的異物侵入内部空间。

罩45具备圆筒状的嵌合筒部46和圆板状的底板部47。嵌合筒部46和底板部47由多个螺栓48连结。罩45的嵌合筒部46的轴向外侧部所具备的小径部49内嵌固定于外轮16的轴向内侧部。嵌合筒部46的轴向中间部所具备且朝向轴向外侧的台阶面50与外轮16的轴向内端面抵接,由此,实现罩45相对于外轮16的轴向的定位。这样,罩45安装于外轮16。

嵌合筒部46为金属制品,在内周面的轴向中间部具备朝向径向内方突出的内向凸缘51。底板部47是ABS树脂、AS树脂等电波透过性优异的树脂制品。但是,在实施本发明的情况下,罩整体为金属制品,在罩中与构成无线通信设备的天线在轴向上对置的部分具备通孔,也能够采用该通孔由具有电波透过性的树脂等密封的罩的构造。底板部47的轴向外侧面的外径侧部所具备的小圆筒部52内嵌于嵌合筒部46,由此,实现底板部47相对于嵌合筒部46的径向上的定位。通过在嵌合筒部46与外轮16的抵接部具备密封部件,也能够提高罩45的防水性能。

在本例中,安装于轮毂17的轮部3为铝合金制品,具备结合固定于旋转侧凸缘27的轴向外侧面的盘部53、和设于盘部53的外周缘部的圆筒状的轮圈部54。在轮圈部54的周围支承固定有轮胎2。回转器5呈剖面曲柄形,而且整体为圆圈板状。回转器5在内径侧部分具备结合固定于旋转侧凸缘27的轴向外侧面的檐部55,并且在外径侧部分具备滑动部56,在制动工作时,该滑动部56由支承于构成盘式制动装置4的卡盘的一对衬垫夹持。

在本例的车轮支承用滚动轴承单元1中,在上述的轴承部10组装有发电机11、无线通信设备12、电池13、接口电路14、以及连接器15。

在本例中,在存在于轴承部10的轮毂17的轴向内方的空间配置有利用外轮16与轮毂17的相对旋转来进行发电的发电机11以及无线通信设备12。另一方面,在能够较大地确保收纳空间的轮毂17的外凹部32的内侧配置有电池13、接口电路14、以及连接器15。发电机11以及无线通信设备12、电池13、接口电路14、以及连接器15通过插通于轮毂17的隔壁部33所具备的贯通孔34的配线57而电连接。车轮支承用滚动轴承单元1将由发电机11发出的电力暂时储蓄于电池13,之后供给至无线通信设备12以及接口电路14,而且通过连接器15供给至设置于车轮侧的传感器(轮胎侧传感器58a、轮部侧传感器58b)。车轮支承用滚动轴承单元1通过连接器15将传感器58a、58b的输出信号发送至接口电路14,通过无线通信设备12对配置于车体7侧的作为电子设备的运算器59进行无线发送。

在本例中,利用固定于轮毂17的内凹部29的内侧的有底圆筒状的支承部件67,以在径向上重叠的方式配置有发电机11以及无线通信设备12。这样,在存在于轮毂17的轴向内方的有限的空间内高效地配置发电机11以及无线通信设备12,可防止车轮支承用滚动轴承单元1的轴向尺寸无益地变大。

在本例中,通过提高支承部件67相对于轮毂17的同轴度、而且提高构成发电机11的转子61相对于支承部件67的同轴度,从而实现提高发电机11的发电能力。以下,对本例所使用的发电机11、无线通信设备12、以及支承部件67的构造、以及它们的安装构造进行说明。

发电机11是对单相或者三相的交流进行发电的磁石式交流发电机。发电机11具备相互同轴配置的定子60和转子61,发出对设置于车轮侧的传感器58a、58b供给的电力。在本例中,为了利用外轮16与轮毂17的相对旋转,发电机11配置于容易利用外轮16与轮毂17的相对旋转的轮毂17的轴向内方的空间。

定子60内嵌固定于外轮16上所固定的嵌合筒部46的内周面。定子60具备由圆筒状的磁性钢板的层叠体构成的定子芯62、和支承于定子芯62的内周面的圆周方向多个部位的多个永久磁铁63。这些永久磁铁63为矩形板状,在径向上磁化,而且使磁化的方向在圆周方向上相邻的永久磁铁63彼此处于相互反向。因此,在定子60的内周面,在圆周方向上交替地而且等间隔地配置有S极和N极。定子芯62通过与设于嵌合筒部46的内周面的内向凸缘51的轴向内侧面抵接,来实现定子芯62的轴向上的定位。此外,也能够将定子60直接固定于外轮16。

转子61经由支承部件67支承于轮毂17。转子61是具备由多个电磁钢板的层叠体构成的大致圆环状的转子芯64和多个线圈65的电枢。转子芯64具备以放射状配置的多个齿(突极)66。线圈65卷装于转子芯64的齿66的周围。

在本例中,为了有效利用存在于轮毂17的轴向内方的有限的空间,转子61利用支承部件67支承固定于轮毂17的轴向内端部。支承部件67具备带台阶圆筒状的固定筒部68、和堵塞固定筒部68的轴向外端开口的底部69。

固定筒部68在轴向外端部的外周面具备直径比在轴向内侧相邻的部分小、而且与支承部件67的中心轴同轴的圆筒面状的引导面部70。固定筒部68在轴向内端部具备向径向外方突出的外向凸缘71。外向凸缘71在圆周方向多个部位具备沿轴向贯通的凸缘侧结合孔72。针对于此,底部69具备沿轴向贯通的插通孔73、带台阶孔74以及安装孔75。插通孔73供配线57插通,并且配备于底部69中在将支承部件67支承固定于轮毂17的状态下与隔壁部33的贯通孔34匹配的部分。带台阶孔74以及安装孔75配备于底部69中在将支承部件67支承固定于轮毂17的状态下与从贯通孔34偏移的内凹部29的底面31匹配的位置。在本例中,支承部件67的轴向外端面(底部69的轴向外侧面)以及外向凸缘71的轴向内侧面是存在于与支承部件67的中心轴正交的假想平面上的平坦面。

支承部件67的轴向外端面与内凹部29的底面31抵接,而且,支承部件67的引导面部70无晃动地内嵌固定于内凹部29的嵌合面部30。由此,支承部件67支承固定于轮毂17。插通于底部69的带台阶孔74的安装螺栓76螺纹结合于内凹部29的底面31而紧固。这样,由于支承部件67支承固定于轮毂17,因此支承部件67相对于轮毂17的同轴度、以及支承部件67相对于轮毂17的轴向上的安装精度均变高。

在本例中,转子61的转子芯64利用多个弹簧销等连结部件77固定于支承部件67的外向凸缘71的平坦面状的轴向内侧面。具体而言,使转子芯64的内径部的轴向外侧面与外向凸缘71的轴向内侧面抵接,而且使转子芯64的内径部的位于圆周方向多个部位的转子芯侧结合孔78与外向凸缘71的凸缘侧结合孔72在圆周方向上的位相一致。在该状态下,将连结部件77圧入转子芯侧结合孔78和凸缘侧结合孔72这双方。这样,在将转子61支承固定于支承部件67的状态下,转子61配置于轮毂17的铆接部26的轴向内方。这样,转子61支承固定于支承部件67,因此轮毂17与转子61的同轴度变高。关于转子芯侧结合孔78以及凸缘侧结合孔72,只要能够对径向位置高精度地加工即可,也可以分别加工,也可以将转子芯64与支承部件67同轴地配置而同时加工。

关于转子芯相对于支承部件的安装构造,能够采用在支承部件的外向凸缘内嵌转子芯的一部分的构造,来代替使用了弹簧销那样的连结部件的安装构造。但是,该情况下,与使用了连结部件的安装构造相比,支承部件的径向内侧的空间容易变得狭窄。在本例中,由于在支承部件的径向内侧的空间配置无线通信设备12,从较宽地确保无线通信设备12的设置空间的观点出发,优选采用使用了连结部件的安装构造。

在本例中,定子60结合固定于罩45的嵌合筒部46的内周面,转子61经由支承部件67支承固定于轮毂17,而且定子60与转子61同轴配置。转子61(齿66)的外周面相对于定子60的永久磁铁63的内周面经由微小间隙在径向上对置。由这样配置的定子60和转子61构成径向间隙型的发电机11。若转子61与轮毂17一起旋转,则通过各个线圈65的电磁感应作用而产生电动势。即,通过轮毂17与车轮一起旋转,从而发电机11发电。在本例中,由于支承部件67相对于轮毂17的同轴度较高,而且转子61相对于支承部件67的同轴度也较高,因此转子61与定子60的径向间隙变小,提高发电机11的发电能力。

无线通信设备12具备无线通信电路(基板)和天线,在与设置于车体7侧的运算器59之间进行无线的通信。在本例中,无线通信设备12能够进行与运算器59的发送和接收。无线通信设备12配置在与运算器59之间不存在构成轮毂17的钢材的位置、即配置在存在于轮毂17的轴向内方的空间,可防止无线通信设备12的无线通信功能因轮毂17的钢材而下降。但是,如上所述,在存在于轮毂17的轴向内方的空间需要配置发电机11。因此,为了有效利用有限的空间,无线通信设备12以安装于整流电路79的状态配置于支承部件67的固定筒部68的径向内侧。这样,无线通信设备12与发电机11以在径向上重叠的方式配置,因此伴随发电机11以及无线通信设备12的设置的、车轮支承用滚动轴承单元1的轴向尺寸的增大可抑制在最小限度。

整流电路79具备大致圆板状的电路主体80和多个脚部81,该大致圆板状的电路主体80具有比固定筒部68的内径稍小的外径。多个脚部81通过多个连结螺栓82与电路主体80连结。整流电路79通过使脚部81的各个前端部与支承部件67的底部69的安装孔75螺纹结合,从而安装于支承部件67。无线通信设备12经由整流电路79以及支承部件67支承于轮毂17。具体而言,无线通信设备12安装于整流电路79的电路主体80的轴向内侧面。无线通信设备12的天线在轴向上与电波透过性树脂制的底板部47近接对置。因此,有效地防止出入于无线通信设备12的天线的无线信号被轮毂17的钢材以及罩45遮挡,从而确保无线通信设备12与运算器59之间的无线的通信的高效率性。

电池13经由配线57和整流电路79而与发电机11电连接。整流电路79具备:用于将发电机11发出的交流电压变换成直流电压的整流电路部;电池13的充电放电控制电路部;以及将输出电压保持为恒定的电压控制电路部。

此外,在本发明中,也能够将发电机发出的电力不经由电池地变换成直流电压,而且调整成恒定电压并供给至传感器等。另外,在发电机发出的发电量足以使传感器等动作的情况下,将剩余的电力供给至电池,能够对该电池进行充电。

接口电路14对设置于车轮侧的传感器58a、58b的输出信号进行汇集,而且变换成适当的信号,通过配线57发送至无线通信设备12。

连接器15具备:用于向设置于车轮侧的传感器58a、58b供给电力的电力输出端子;以及用于输入传感器58a、58b的输出信号的信号输入端子。连接器15的电力输出端子与电池13连接,连接器15的信号输入端子经由接口电路14而与无线通信设备12连接。

电池13、接口电路14以及连接器15经由安装部件83而支承固定于外凹部32的内侧。安装部件83具备圆环状的支承环部84、和从支承环部84的轴向内侧面向轴向内方突出的多个支承筒部85。另外,接口电路14以在轴向上分离的状态利用连结螺栓86固定于支承筒部85的前端部。安装部件83通过将支承环部84内嵌固定(圧入)于外凹部32的内周面的轴向外端部(定位筒部41的内周面)而支承于外凹部32的内侧。

在安装部件83中的支承环部84的径向内侧安装有连接器15。连接器15以将轮部3结合固定于车轮支承用滚动轴承单元1的状态位于轮部中心孔40的内侧。

如图3所示,设置于车体侧的传感器即轮胎侧传感器58a以及轮部侧传感器58b安装于车轮。轮胎侧传感器58a直接设置于轮胎2内。从抑制轮胎更换时的成本的观点出发,轮胎侧传感器58a具有为了测定轮胎2的状态量而需要直接设置轮胎2的磨损传感器、轮胎应变传感器、温度传感器等。轮部侧传感器58b设置于轮部3的轮圈部54。轮部侧传感器58b不设置于轮胎2,也具有用于测定能够测定的状态量的空气圧传感器、轮部应变传感器、加速度传感器等。轮胎侧传感器58a以及轮部侧传感器58b与连接器15通过沿轮部3的盘部53的轴向内侧面配置的配线88而连接。

本例的车轮支承用滚动轴承单元1中,若伴随车辆的行驶而车轮(轮胎2以及轮部3)旋转,则轴承部10中作为旋转轮的轮毂17旋转。支承固定于轮毂17的轴向内端部的转子61相对于支承固定于作为静止轮的外轮16的定子60相对旋转。由此,由定子60以及转子61构成的发电机11发电。由发电机11发出的交流电压通过配线57而输送至电池13。储蓄在电池13的电力通过连接器15供给至设置于轮胎2的轮胎侧传感器58a以及设置于轮部3的轮部侧传感器58b。轮胎侧传感器58a以及轮部侧传感器58b检测轮胎2以及轮部3的状态量,即、轮胎空气圧、轮胎或者轮部的应变、上下力、加速度、温度等。另外,储蓄在电池13的电力也供给至无线通信设备12以及接口电路14。

轮胎侧传感器58a以及轮部侧传感器58b的输出信号通过配线88而输出至连接器15,并且经由接口电路14而输送至无线通信设备12。利用无线通信设备12的天线,轮胎侧传感器58a以及轮部侧传感器58b的输出信号通过罩45的底板部47被无线发送至配置于车体7侧的运算器59。运算器59接收作为轮胎侧传感器58a以及轮部侧传感器58b的输出信号的轮胎2以及轮部3的状态量,将它们状态量利用于车辆的主动安全技术等。

车轮支承用滚动轴承单元1能够通过无线通信设备12的天线从运算器59接收与车辆的行驶速度相关的信号。该情况下,仅在能够判定为行驶速度处于行驶状态的预定值以上的情况下,对轮胎侧传感器58a以及轮部侧传感器58b实行电力的供给,在小于能够判定为行驶速度实质上停止的预定值的情况下,能够停止电力的供给。通过这样的电力供给控制,可防止电池13的不必要的电力的消耗。

在本例的车轮支承用滚动轴承单元1中,能够将伴随发电机11以及无线通信设备12的设置的轴向尺寸的增大抑制在最小限度,并且能够对设置于车轮侧的传感器58a、58b供给充足的电力,而且能够将与车轮一起旋转的传感器58a、58b的输出信号无线发送至车体侧的运算器59。即,从利用外轮16与轮毂17的相对旋转来进行发电,并且确保无线通信设备12的无线通信功能的观点出发,发电机11以及无线通信设备12配置在存在于轮毂17的轴向内方的空间,但该空间的大小受到限制。在本例的车轮支承用滚动轴承单元1中,通过固定于轮毂17的内凹部29的内侧的有底圆筒状的支承部件67,发电机11以及无线通信设备12以在径向上重叠的方式高效地配置,伴随发电机11与无线通信设备12的设置的、车轮支承用滚动轴承单元1的轴向尺寸的增大被抑制在最小限度。通过这样的结构,也能够利用发电性能高的体积大的发电机11。

作为具备线圈65的电枢的转子61经由支承部件67而支承于轮毂17。支承部件67在底部69具备插通孔73,而且,隔壁部33具备贯通孔34。与转子61连接的配线57通过插通孔73以及贯通孔34被引出至轴向外侧,能够利用配线57将线圈65所产生的电动势供给至设置于车轮侧的传感器58a、58b。无线通信设备12经由整流电路79以及支承部件67而支承于轮毂17。与无线通信设备12连接的配线57通过支承部件67的插通孔73以及隔壁部33的贯通孔34被引出至轴向外侧,能够利用配线57将与车轮一起旋转的传感器58a、58b的输出信号发送至无线通信设备12。

设于支承部件67的外周面的引导面部70无晃动地内嵌固定于内凹部29的内周面所具备的嵌合面部30,因此提高支承部件67相对于轮毂17的同轴度,而且提高转子61相对于支承部件67的同轴度。因此,转子61与定子60的径向间隙变小,提高发电机11的发电能力。因此,能够将伴随发电机11以及无线通信设备12的设置的轴向尺寸的增大抑制在最小限度,并且能够对设置于车轮侧的传感器58a、58b供给充足的电力,而且能够将与车轮一起旋转的传感器58a、58b的输出信号无线发送至车体侧的运算器59。

在本例中,在轮毂17的径向外侧未配置发电机11以及无线通信设备12,因此也能够在构成轮毂17的内轮23的外周面固定构成ABS等所使用的旋转速度检测装置的编码器等。

在本例中,能够对设置于车轮侧的传感器58a、传感器58b供给由发电机11发出的电力,而且能够将与车轮一起旋转的传感器58a、58b的输出信号从无线通信设备12无线发送至设置于车体7侧的运算器59,因此在将车轮支承用滚动轴承单元1安装于关节6时,不需要进行线束的取回作业,可确保良好的组装作业性。

在更换轮胎2时,设置于车轮支承用滚动轴承单元1的发电机11、无线通信设备12、电池13、接口电路14、以及连接器15也能够原样继续使用。即,仅更换设置于轮胎2的轮胎侧传感器58a即可。因此,与将发电装置等设置在轮胎内的情况相比,能够将更换轮胎时的成本抑制较低。

并且,在为了防止偏磨损防止而实施了轮胎旋转(变更轮胎的位置)的情况下,具有无线通信功能的车轮支承用滚动轴承单元1自身的安装位置也不变更,因此也能够防止无法判别由车体7侧的运算器59接收的信号是哪个轮胎的信号。

符号的说明

1—车轮支承用滚动轴承单元,2—轮胎,3—轮部,4—盘式制动装置,5—回转器,6—关节,7—车体,8—上臂,9—下臂,10—轴承部,11—发电机,12—无线通信设备,13—电池,14—接口电路,15—连接器,16—外轮,17—轮毂,18—滚珠,19a、19b—外轮轨道,20—静止侧凸缘,21—安装孔,22—轮毂轮,23—内轮,24a、24b—内轮轨道,25—小径台阶部,26—铆接部,27—旋转侧凸缘,28—结合孔,29—内凹部,30—嵌合面部,31—底面,32—外凹部,33—隔壁部,34—贯通孔,35—保持器,36—支承孔,37—关节侧安装孔,38—连结部件,39—回转器中心孔,40—轮部中心孔,41—定位筒部,42—轮部结合孔,43—回转器结合孔,44—连结部件,45—罩,46—嵌合筒部,47—底板部,48—螺栓,49—小径部,50—台阶面,51—内向凸缘,52—小圆筒部,53—盘部,54—轮圈部,55—檐部,56—滑动部,57—配线,58a—轮胎侧传感器,58b—轮部侧传感器,59—运算器,60—定子,61—转子,62—定子芯,63—永久磁铁,64—转子芯,65—线圈,66—齿,67—支承部件,68—固定筒部,69—底部,70—引导面部,71—外向凸缘,72—凸缘侧结合孔,73—插通孔,74—带台阶孔,75—安装孔,76—安装螺栓,77—连结部件,78—转子芯侧结合孔,79—整流电路,80—电路主体,81—脚部,82—连结螺栓,83—安装部件,84—支承环部,85—支承筒部,86—连结螺栓,88—配线。

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