車輪用軸受
【課題】安価な構造により外方部材と内方部材との相対的な位置ずれを検出することができる車輪用軸受を提供する。
【解決手段】車体に対して揺動可能に設けた車体側部材と、車輪と一体回転可能に設けた車輪側部材との間に設け、前記車輪側部材を前記車体側部材に対して回転自在に支持する車輪用軸受（ハブベアリング）において、車体側部材に固定された外方部材４１と、車輪側部材に固定された内方部材４２とに設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部を備えた構成とした。
【解決手段】車体に対して揺動可能に設けた車体側部材と、車輪と一体回転可能に設けた車輪側部材との間に設け、前記車輪側部材を前記車体側部材に対して回転自在に支持する車輪用軸受（ハブベアリング）において、車体側部材に固定された外方部材４１と、車輪側部材に固定された内方部材４２とに設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部を備えた構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体に対して揺動可能に設けた車体側部材と、車輪と一体回転可能に設けた車輪側部材との間に設け、車輪側部材を車体側部材に対して回転自在に支持する車輪用軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転駆動源であるインホイールモータの出力軸に嵌合して、車輪と一体的に回転するハブを回転自在に支持する車輪用軸受において、変位センサを用いて車輪用軸受の外方部材と内方部材との間の距離を計測する車輪用軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この車輪用軸受では、外方部材と内方部材との距離に応じて、車輪用軸受に作用する外力を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-75789号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の車輪用軸受では、変位センサによってごく僅かな間隙の距離を検知しなければならず、例えば１０μm程度の距離を検出可能な高精度のセンサが必要であり、そのセンサの取り付けにも高い精度が要求されていた。そのため、製造コストが増大し、コストアップするという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、安価な構造により外方部材と内方部材との相対的な位置ずれを検出することができる車輪用軸受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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の車輪用軸受では、車体に対して揺動可能に設けた車体側部材と、車輪と一体回転可能に設けた車輪側部材との間に設け、前記車輪側部材を前記車体側部材に対して回転自在に支持する車輪用軸受を前提構成とし、外方部材と、内方部材と、対向面部と、を備えている。
前記外方部材は、前記車体側部材に固定され、外側面に転動体と接する外側転走面を有している。
前記内方部材は、前記車輪側部材に固定され、前記外方部材に対向する外側面に前記転動体と接する内側転走面を有している。
前記対向面部は、前記外方部材及び前記内方部材に設けられ、所定の間隙をあけて対向すると共に軸方向でラップする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車輪用軸受にあっては、外方部材及び内方部材に設けられた対向面部が、所定の間隔をあけて対向すると共に軸方向でラップすることで、外方部材と内方部材との相対的な位置が上記所定の間隙分ずれたとき、この対向面部が互いに干渉する。
そして、対向面部が干渉することで異音が発生し、外方部材と内方部材との位置ずれがこの所定の間隙よりも大きくなる前に、センサを用いることなくユーザーに異常を報知することができる。
すなわち、対向面部が所定の間隔をあけて対向すると共に軸方向でラップしているため、外方部材と内方部材に挟まれた転動体が摩耗で縮径した場合に、外方部材の軸に対して内方部材の軸が相対的に偏心することで生じる振れ回りや、軸方向への位置ずれを、積極的・意図的に発生させた異音として検出することができる。
この結果、安価な構造により外方部材と内方部材との相対的な位置ずれの発生を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の車輪用軸受が適用されたインホイールモータユニットを示す縦断側面図である。
【図２】図１に示すインホイールモータユニットの要部を拡大した縦断側面図である。
【図３】図２におけるＡ部拡大図である。
【図４】図３におけるＢ部拡大図である。
【図５】図３におけるＣ部拡大図である。
【図６】実施例１の車輪用軸受において、軸方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【図７】実施例１の車輪用軸受において、軸直方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【図８】実施例１の車輪用軸受において、軸方向に対して傾斜方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【図９】実施例１の車輪用軸受の他の例を示す要部拡大図である。
【図１０】実施例１の車輪用軸受のさらに他の例を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の車輪用軸受を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、本発明の軸継手における構成を、「車輪用軸受の適用例の構成」、「車輪用軸受の構成」に分けて説明する。
【００１１】
［車輪用軸受の適用例の構成］
図１は、実施例１の車輪用軸受が適用されたインホイールモータユニットを示す縦断側面図である。図２は、図１に示すインホイールモータユニットの要部を拡大した縦断側面図である。
【００１２】
車輪用軸受である実施例１のハブベアリング４０は、図１に示すインホイールモータユニットMUに適用されている。図１に示すインホイールモータユニットMUは、車輪３０を駆動する電動モータ１０を、この車輪３０を支持するホイール３１の内側に配置したものであり、ケース１と、電動モータ１０と、減速機２０と、を有している。
【００１３】
前記ケース１は、図１の左側におけるモータ側ケース部分２と、中央における減速機側ケース部分３と、図１の右側における出力軸側ケース部分（車体側部材）４とを相互に合体させて構成する。このケース１内には、回転駆動源となる電動モータ１０と、この電動モータ１０の回転を減速して出力する減速機２０とが同軸に配置収納される。また、このケース１は、図示しないサスペンション機構を介して、サイドメンバ等の車体に対して揺動可能に保持されている。
【００１４】
前記電動モータ１０は、モータ側ケース部分２の内側に位置し、環状のステータ１１と、このステータ１１内に同心に配置したロータ１２と、を有している。
【００１５】
前記ステータ１１は、コイル１１ａを巻線して具え、モータ側ケース部分２の内周に外周面が圧入嵌着することで固定される。
【００１６】
前記ロータ１２は、ロータ回転軸１２ａと、フランジ部１２ｂと、積層鋼板１２ｃと、永久磁石１２ｄと、を有している。
前記ロータ回転軸１２ａは、一端がモータ側ケース部分２に貫通させて形成した開口２ａの内側に嵌着された第１ロータ軸受１３Ａに回転自在に支持され、他端が減速機２０の後述するキャリア２４の内側端に嵌着された第２ロータ軸受１３Ｂに回転自在に支持される。そして、このロータ回転軸１２ａから径方向に突出したフランジ部１２ｂの外周に積層鋼板１２ｃが固設され、この積層鋼板１２ｃの外周に永久磁石１２ｄが埋設される。
なお、このロータ１２は、積層鋼板１２ｃの外周に埋設した永久磁石１２ｄがステータ１１の内周面と正対する軸線方向位置に配置され、この位置を保ってロータ回転軸１２ａが支持される。
【００１７】
前記減速機２０は、前記フランジ部１２ｂと前記減速機側ケース部分３との間に設けられる。この減速機２０は、図２に明示するごとく、ロータ回転軸１２ａに形成したサンギヤ２１と、減速機側ケース部分３内に固定したリングギヤ２２と、サンギヤ２１に噛合する大径ピニオン部分２３ａ及びリングギヤ２２に噛合する小径ピニオン部分２３ｂの一体成形になる３個（ここでは１個のみ図示）の段付きピニオン２３と、これら段付きピニオン２３を回転自在に支持したキャリア２４と、を有する遊星歯車組で構成する。
【００１８】
前記キャリア２４は、減速機２０の出力メンバであり、ロータ回転軸１２ａと出力軸２５の間で、この両軸１２ａ,２５と同軸位置に配置される。また、このキャリア２４は、３個の段付きピニオン２３を円周方向等間隔に配置して回転自在に支持するもので、相互に対向するキャリアプレート２４ａ,２４ｂを具えている。これらキャリアプレート２４ａ,２４ｂは、一方のキャリアプレート２４ａから他方のキャリアプレート２４ｂまで軸線方向に延在する橋絡部２４ｃを介してボルト２４ｄにより相互に結合する。そして、キャリアプレート２４ａ,２４ｂ間に３個（ここでは１個のみ図示）のピニオンシャフト２４ｅを架設し、これらピニオンシャフト２４ｅにそれぞれ段付きピニオン２３を回転自在に支持する。
【００１９】
前記出力軸２５は、車輪３０と一体回転する車軸であり、一端がキャリア２４と一体成形され、他端が出力軸側ケース部分４を貫通し、この出力軸側ケース部分４から突出した部分にホイールハブ（車輪側部材）２６が嵌合される。そして、この出力軸２５は、ホイールハブ２６と出力軸側ケース部分４の間に配置されたハブベアリング（車輪用軸受）４０により、出力軸側ケース部分４に対して回転自在に支持される。さらに、ホイールハブ２６にブレーキドラム２７とホイール３１を重ね合わせてボルト固定すると共に、出力軸２５の先端に螺合させたローディングナット２８によりホイールハブ２６を抜け止めする。
なお、図１において２９は、ブレーキドラム２７の内側開口を塞ぐよう配置して出力軸側ケース部分４に取り付けたバックプレートであり、このバックプレート２９には図示しないホイールシリンダが取り付けられる。そして、このホイールシリンダの液圧作動によりブレーキドラム２７、つまり車輪３０が制動される。
【００２０】
［車輪用軸受の構成］
図３は、図２におけるＡ部拡大図である。図４は、図３におけるＢ部拡大図である。図５は、図３におけるＣ部拡大図である。
【００２１】
前記ハブベアリング（車輪用軸受）４０は、図示しないサイドメンバ等の車体構造体に対して、図示しないサスペンション機構等を介して揺動可能に設けた車体側部材であるケース１の出力軸側ケース部分４と、車輪３０と一体回転可能に設けた車輪側部材であるホイールハブ２６との間に設け、ホイールハブ２６を出力軸側ケース部分４に対して回転自在に支持する。
【００２２】
このハブベアリング４０は、図３に示すように、外方部材４１と、内方部材４２と、転動体４３と、ここでは転動体４３の軸方向両側にそれぞれ設けられた２つの対向面部４４,４４と、を有している。
【００２３】
前記外方部材４１は、出力軸側ケース部分４に形成された出力軸２５が貫通する貫通孔４ａの内周面に形成され、ここでは出力軸側ケース部分４と一体になっている。そして、内方部材４２に対向する外側面４１ａには、転動体４３,４３と接触する外側転走面４１ｂ,４１ｂを有している。この外側転走面４１ｂは、転動体４３の形状に沿った湾曲面になっている。
【００２４】
前記内方部材４２は、ホイールハブ２６の外周面と、このホイールハブ２６に固定される内方部材片４２ｃと、により形成されている。そして、外方部材４１に対向する外側面４２ａには、転動体４３,４３と接触する内側転走面４２ｂ,４２ｂを有している。この内側転走面４２ｂは、転動体４３の形状に沿った湾曲面になっている。
【００２５】
前記転動体４３は、外方部材４１と内方部材４２の間で回転する金属球体であり、外側転走面４１ｂと内側転走面４２ｂの間に回転可能に挟持されている。なお、この転動体４３は、ここでは軸方向に並設している。また、転動体４３,４３の軸方向両側には、それぞれシール部材４３ａ,４３ａが設けられている。このシール部材４３ａは、いわゆるグリースシールである。
【００２６】
前記対向面部４４は、外方部材４１に形成された外側対向面部４５と、内方部材４２に形成された内側対向面部４６と、から構成されている。
【００２７】
前記外側対向面部４５は、一方のシール部材４３ａとこのシール部材４３ａに隣接する転動体４３との間に設けられた第１突起４５ａと、他方のシール部材４３ａに接した貫通孔４ａの先端位置に設けられた第２突起４５ｂと、を有している。
【００２８】
前記第１突起４５ａは、図４に示すように、外方部材４１の外側面４１ａから内方部材４２に向けて、つまり、ホイールハブ２６の軸直方向に沿って突出した突起であり、内方部材４２の外側面４２ａと所定の間隙Ｋをあけて対向する平行面４５ａ１と、内側対向面部４６と所定の間隙Ｋをあけて軸方向にラップする鉛直面４５ａ２と、を有している。ここで、平行面４５ａ１と鉛直面４５ａ２は、互いに直交する方向に伸びている。また、「所定の間隙Ｋ」とは、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれを許容できる寸法であり、以下同寸法とする。
【００２９】
前記第２突起４５ｂは、図５に示すように、ホイールハブ２６の軸方向に沿って突出した突起であり、内方部材４２の外側面４２ａと所定の間隙Ｋをあけて対向する平行面４５ｂ１と、内側対向面部４６と所定の間隙Ｋをあけて軸方向にラップする鉛直面４５ｂ２と、を有している。ここで、平行面４５ｂ１と鉛直面４５ｂ２は、互いに直交する方向に伸びている。
【００３０】
前記内側対向面部４６は、一方のシール部材４３ａとこのシール部材４３ａに隣接する転動体４３との間に設けられた第１突起４６ａと、他方のシール部材４３ａの車輪３０側に隣接して設けられた第２突起４６ｂと、を有している。
【００３１】
前記第１突起４６ａは、図４に示すように、内方部材４２の外側面４２ａから外方部材４１に向けて、つまり、ホイールハブ２６の軸直方向に沿って突出した突起であり、外方部材４１の外側面４１ａと所定の間隙Ｋをあけて対向する平行面４６ａ１と、外側対向面部４５と所定の間隙Ｋをあけて軸方向にラップする鉛直面４６ａ２と、を有している。ここで、平行面４６ａ１と鉛直面４６ａ２は、互いに直交する方向に伸びている。さらに、この内側対向面部４６の第１突起４６ａの鉛直面４６ａ２は、外側対向面部４５の第１突起４５ａの鉛直面４５ａ２と軸方向に対向する。
【００３２】
前記第２突起４６ｂは、図５に示すように、内方部材４２であるホイールハブ２６の一部の外周面から軸直方向に延在した壁面であり、外側対向面部４５と所定の間隙Ｋをあけて軸方向にラップする鉛直面４６ｂ２を有している。なお、この鉛直面４６ｂ２は、外側対向面部４５の第２突起４５ｂの鉛直面４５ｂ２と軸方向に対向する。
【００３３】
次に、作用を説明する。
まず、「比較例の車輪用軸受とその課題」を説明し、実施例１の車輪用軸受における作用を「軸方向位置ずれ時報知作用」、「軸直方向位置ずれ時報知作用」、「軸傾き時報知作用」に分けて説明する。
【００３４】
［比較例の車輪用軸受とその課題］
車両が悪路等を走行することで車両用軸受（ハブベアリング）内に泥水が浸入したり、事故等の発生より車両用軸受に過大な荷重入力が生じたりすることで、転動体が摩耗して、車両用軸受の外方部材と内方部材との相対的な位置がずれることがある。この位置ずれが生じると、車輪の回転に伴って異音や振動等が発生するが、この異音等は位置ずれが原因であり、非常に小さいものであるため、運転手がこの異音等に気がつかずに走行を続けてしまう。その結果、外方部材と内方部材の間に挟まれた転動体がさらに縮径してしまう。これにより、外方部材と内方部材との相対的な位置ずれが悪化し、この車両用軸受によって支持されている車軸の軸ブレが生じてしまう。
【００３５】
特に、上述の実施例１に示したインホイールモータでは、車軸が車両用軸受のみで支えられているため、軸ブレによる車軸の傾きで減速機を構成する遊星歯車のかみ合いが悪化し、車輪ロック等の異常が発生するおそれがある。
【００３６】
また、このような車両用軸受の異常による軸ブレを減速機の遊星歯車に伝達しないように、遊星歯車の出力メンバ（実施例１ではキャリア２４）と、車輪用軸受（実施例１ではハブベアリング４０）との間に、軸ブレを吸収する構造を介在させることが考えられる。ここで、「軸ブレを吸収する構造」とは、ズレを吸収可能なカップリング構造やジョイント構造等である。
しかしながら、このような軸ブレを吸収する構造を介在させる場合では、想定される軸ブレが大きいほど減速機と車輪との軸方向距離が大きくなってしまい、結果的にユニット全体が大型化してしまう。
【００３７】
そこで、軸ブレ量を縮小することで軸ブレ吸収構造の小型化を図り、ユニットの大型化を抑制する必要がある。しかし、例えば、外方部材と内方部材との間の距離を検出する高精度センサを用いて軸ブレの発生を検出するものでは、センサ自体の検出精度だけでなく、取り付けにも高い精度が要求される。そのため、製造コストが上昇し、コストアップせざるをえない。また、センサを設けることで、部品点数が増加し、重量増加にもつながってしまうという問題があった。
【００３８】
［軸方向位置ずれ時報知作用］
図６は、実施例１の車輪用軸受において、軸方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【００３９】
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、ハブベアリング４０に泥水の浸入や過大な荷重入力等が生じて転動体４３が摩耗し、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が出力軸２５の軸方向に沿ってずれた場合を考える。
【００４０】
ここで、ハブベアリング４０は、外方部材４１及び内方部材４２に設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部４４を有している。すなわち、外側対向面部４５の第１突起４５ａの鉛直面４５ａ２と、内側対向面部４６の第１突起４６ａの鉛直面４６ａ２とが、所定の間隙Ｋをあけて軸方向でラップしている。また、外側対向面部４５の第２突起４５ｂの鉛直面４５ｂ２と、内側対向面部４６の第２突起４６ｂの鉛直面４６ｂ２とが、所定の間隙Ｋをあけて軸方向でラップしている。
【００４１】
そのため、外方部材４１が図６の左方向へ移動し、内方部材４２が図６の右方向へ移動するように互いの相対的な位置が出力軸２５の軸方向に沿って、所定の間隙Ｋと同じ寸法だけずれると、第１突起４５ａの鉛直面４５ａ２と、第１突起４６ａの鉛直面４６ａ２とが干渉する。
【００４２】
そして、この鉛直面４５ａ２,４６ａ２同士の干渉によって異音が発生し、運転者にハブベアリング４０の異常発生、すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれの発生が報知される。
【００４３】
このように、実施例１のハブベアリング４０では、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が、出力軸２５の軸方向に沿って鉛直面４５ａ２,４６ａ２の間の所定の間隙Ｋと同じ寸法ずれた段階で、対向面部４４を干渉させて異音を積極的に発生することができる。このため、センサ等を用いることのない安価な構造で、位置ずれの悪化前に異常の検出が可能となる。すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な軸方向の位置ずれは、上記「所定の間隙Ｋ」分に抑えられ、軸ブレ量を小さくすることができる。この結果、軸ブレ吸収構造の小型化を図ることができて、ユニットの大型化が抑制される。
【００４４】
また、対向面部４４が所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップすることで、外方部材４１と内方部材４２との間にラビリンス構造を有することとなる。このため、この対向面部４４により、外方部材４１と内方部材４２の間に泥水や砂等の異物の浸入防止効果を持たせることもできる。
【００４５】
［軸直方向位置ずれ時報知作用］
図７は、実施例１の車輪用軸受において、軸直方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【００４６】
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、ハブベアリング４０に泥水の浸入や過大な荷重入力等が生じて転動体４３が摩耗し、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が出力軸２５の軸直方向（径方向）に沿ってずれた場合を考える。
【００４７】
ここで、ハブベアリング４０は、外方部材４１及び内方部材４２に設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部４４を有している。すなわち、外側対向面部４５の第１突起４５ａの平行面４５ａ１と、内方部材４２の外側面４２ａとが、所定の間隙Ｋをあけて対向している。また、内側対向面部４６の第１突起４６ａの平行面４６ａ１と、外方部材４１の外側面４１ａとが、所定の間隙Ｋをあけて対向している。さらに、外側対向面部４５の第２突起４５ｂの平行面４５ｂ１と、内方部材４２の外側面４２ａとが、所定の間隙Ｋをあけて対向している。
【００４８】
そのため、図７に示すように、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が出力軸２５の軸直方向に沿って、所定の間隙Ｋと同じ寸法だけずれると、平行面４５ａ１と外側面４２ａとが干渉し、平行面４６ａ１と外側面４１ａとが干渉し、平行面４５ｂ１と外側面４２ａとが干渉する。
【００４９】
そして、この平行面４５ａ１,４６ａ１,４５ｂ１と外側面４１ａ,４２ａの干渉によって異音が発生し、運転者にハブベアリング４０の異常発生、すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれの発生が報知される。
【００５０】
このように、実施例１のハブベアリング４０では、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が、出力軸２５の軸直方向に沿って、対向する平行面４５ａ１と外側面４２ａとの間の所定の間隙Ｋ、平行面４６ａ１と外側面４１ａとの間の所定の間隙Ｋ、平行面４５ｂ１と外側面４２ａとの間の所定の間隙Ｋと同じ寸法ずれた段階で、対向面部４４を干渉させて異音を積極的に発生することができる。このため、センサ等を用いることのない安価な構造で、位置ずれの悪化前に異常の検出が可能となる。すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な軸直方向の位置ずれは、上記「所定の間隙Ｋ」分に抑えられ、軸ブレ量を小さくすることができる。この結果、軸ブレ吸収構造の小型化を図ることができて、ユニットの大型化が抑制される。
【００５１】
［軸傾き時報知作用］
図８は、実施例１の車輪用軸受において、軸方向に対して傾斜方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【００５２】
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、ハブベアリング４０に泥水の浸入や過大な荷重入力等が生じて転動体４３が摩耗し、出力軸２５に対して傾く方向に外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置がずれた場合を考える。なお、図８では、例えば車輪３０が車両上方に向かって上がるように傾いた場合を考える。
【００５３】
ここで、ハブベアリング４０は、外方部材４１及び内方部材４２に設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部４４を有している。
【００５４】
そのため、図８に示すように、出力軸２５に対して傾く方向に外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置がずれると、平行面４５ａ１と外側面４２ａとが干渉し、平行面４６ａ１と外側面４１ａとが干渉する。
【００５５】
そして、この平行面４５ａ１,４６ａ１と外側面４１ａ,４２ａの干渉によって異音が発生し、運転者にハブベアリング４０の異常発生、すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれの発生が報知される。
【００５６】
このように、実施例１のハブベアリング４０では、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が出力軸２５に対して傾く方向にずれた場合であっても、上記所定の間隙Ｋと同じ寸法、あるいはそれ以下の寸法分ずれた段階で、対向面部４４を干渉させて異音を積極的に発生することができる。このため、センサ等を用いることのない安価な構造で、位置ずれの悪化前に異常の検出が可能となる。そして、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれは、傾く方向にずれたときも上記「所定の間隙Ｋ」以下に抑えられ、軸ブレ量を小さくすることができる。この結果、軸ブレ吸収構造の小型化を図ることができて、ユニットの大型化が抑制される。
【００５７】
特に、実施例１のハブベアリング４０では、図３に示すように、対向面部４４が、転動体４３,４３の軸方向の両側位置にそれぞれ設けられている。
【００５８】
そのため、例えば車輪３０が車両下方に向かって下がるように傾いた場合では、平行面４５ｂ１と外側面４２ａとが干渉する。また、外方部材が図６の右方向へ移動し、内方部材が図６の左方向へ移動するように互いの相対的な位置が出力軸２５の軸方向に沿ってずれたときには、第２突起４５ｂの鉛直面４５ｂ２と、第２突起４６ｂの鉛直面４６ｂ２とが干渉する。
【００５９】
このように、対向面部４４を転動体４３,４３の軸方向の両側位置にそれぞれ設けることで、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置がどのように変化しても対向面部４４において積極的な干渉を生じさせて、積極的・意図的に異音を発生することができ、異常検知のシーンを拡大することができる。
【００６０】
次に、効果を説明する。
実施例１のハブベアリング（車輪用軸受）にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。
【００６１】
(1) 車体に対して揺動可能に設けた車体側部材（出力軸側ケース部分）４と、車輪３０と一体回転可能に設けた車輪側部材（ホイールハブ）２６との間に設け、前記車輪側部材２６を前記車体側部材４に対して回転自在に支持する車輪用軸受（ハブベアリング）４０において、
前記車体側部材４に固定され、外側面４１ａに転動体４３と接する外側転走面４１ｂを有する外方部材４１と、
前記車輪側部材２６に固定され、前記外方部材４１に対向する外側面４２ａに前記転動体４３と接する内側転走面４２ｂを有する内方部材４２と、
前記外方部材４１及び前記内方部材４２に設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部４４と、
を備えた構成とした。
このため、安価な構造により外方部材と内方部材との相対的な位置ずれを検出することができる。
【００６２】
(2) 前記対向面部４４は、前記転動体４３の軸方向の両側位置にそれぞれ設けた構成とした。
このため、外方部材４１と内方部材４２との位置ずれ方向に拘らず、対向面部４４の積極的な干渉を生じさせて、異常検知のシーンを拡大することができる。
【００６３】
(3) 前記車輪３０のホイール３１内に配置された電動モータ１０の回転軸（ロータ回転軸）１２ａと、前記車輪３０の中心に設けた車軸（出力軸）２５とを同軸に付き合わせて対向配置し、
前記車体側部材は、前記電動モータ１０を収納したモータケース（ケース）１であり、
前記車輪側部材は、前記車軸２５に嵌合したホイールハブ２６である構成とした。
このため、車輪用軸受（ハブベアリング）４０のみで支えられている車軸（出力軸）２５が僅かに傾いた段階で、この傾きを検出することができ、車輪ロック等の異常の発生を防止することができる。
【００６４】
以上、本発明の車輪用軸受を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６５】
実施例１では、外方部材４１及び内方部材４２に設けた対向面部４４が、互いに直交する方向に伸びる平行面４５ａ１,４６ａ１と鉛直面４５ａ２,４６ａ２等を有しているが、これに限らない。図９に示すように、外方部材４１に形成した外側対向面部４５の先端面４７、すなわち内側対向面部４６と所定の間隙Ｋをあけて対向する面を、軸方向に沿って、内方部材４２の外側面４２ａから次第に離れるように傾斜させる。一方、内方部材４２に形成した内側対向面部４６の先端面４８、すなわち、外側対向面部４５の先端面４７に対向する面を、所定の間隙Ｋを保ったまま、軸方向に沿って、外方部材４１の外側面４１ａから次第に離れるように傾斜させる。
【００６６】
これにより、外側対向面部４５の傾斜した先端面４７と内側対向面部４６の傾斜した先端面４８とが、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする。この結果、外方部材４１と内方部材４２の相対的な位置が軸方向及び軸直方向のいずれにずれた場合であっても、先端面４７,４８同士が干渉することで、異音を積極的・意図的に発生させて、異常の報知をすることができる。
【００６７】
また、実施例１では、対向面部４４を外方部材４１の外側面４１ａと、内方部材４２の外側面４２ａのそれぞれに一体的に形成しているが、これに限らない。図１０に示すように、外方部材４１や内方部材４２とは別の部材として対向面部４４を形成し、外方部材４１及び内方部材４２に圧入してもよい。この場合であっても、対向面部４４が所定の間隙をあけて対向すると共に軸方向でラップすることで、位置ずれ発生時に対向面部４４を干渉させて異音を積極的に発生させ、異常の報知を行うことができる。
【００６８】
さらに、実施例１の車輪用軸受であるハブベアリング４０は、インホイールモータユニットMUに適用されているが、これに限らない。一般的なエンジン自動車やハイブリッド自動等における車輪を支持する軸受として適用することもできる。
【００６９】
そして、実施例１の車輪用軸受であるハブベアリング４０では、車体側部材である出力軸側ケース部分４の一部を外方部材４１とすると共に、車輪側部材であるホイールハブ２６の一部及び内方部材片４２ｃによって内方部材４２を構成した。しかしながら、これに限らず、車体側部材に対して外方部材４１を別部材で構成してもよいし、車輪側部材に対して内方部材４２を別部材で構成してもよい。
【００７０】
また、車体側部材は出力側ケース部分４に限らず、車体から搖動可能に伸びたトレーリングアーム等であってもよい。また、車輪側部材はホイールハブ２６に限らず、車輪に接続した車軸等であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ ケース
４ 出力軸側ケース部分（車体側部材）
１０ 電動モータ（駆動源）
１１ ステータ
１２ ロータ
１２ａ ロータ回転軸
２０ 減速機
２５ 出力軸
２６ ホイールハブ（車輪側部材）
４０ ハブベアリング
４１ 外方部材
４１ａ 外側面
４１ｂ 外側転走面
４２ 内方部材
４２ａ 外側面
４２ｂ 内側転送面
４３ 転動体
４４ 対向面部
４５ 外側対向面部
４５ａ 第１突起
４５ａ１ 平行面
４５ａ２ 鉛直面
４５ｂ 第２突起
４５ｂ１ 平行面
４５ｂ２ 鉛直面
４６ 内側対向面部
４６ａ 第１突起
４６ａ１ 平行面
４６ａ２ 鉛直面
４６ｂ 第２突起
４６ｂ２ 鉛直面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体に対して揺動可能に設けた車体側部材と、車輪と一体回転可能に設けた車輪側部材との間に設け、車輪側部材を車体側部材に対して回転自在に支持する車輪用軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転駆動源であるインホイールモータの出力軸に嵌合して、車輪と一体的に回転するハブを回転自在に支持する車輪用軸受において、変位センサを用いて車輪用軸受の外方部材と内方部材との間の距離を計測する車輪用軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この車輪用軸受では、外方部材と内方部材との距離に応じて、車輪用軸受に作用する外力を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-75789号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の車輪用軸受では、変位センサによってごく僅かな間隙の距離を検知しなければならず、例えば１０μm程度の距離を検出可能な高精度のセンサが必要であり、そのセンサの取り付けにも高い精度が要求されていた。そのため、製造コストが増大し、コストアップするという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、安価な構造により外方部材と内方部材との相対的な位置ずれを検出することができる車輪用軸受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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の車輪用軸受では、車体に対して揺動可能に設けた車体側部材と、車輪と一体回転可能に設けた車輪側部材との間に設け、前記車輪側部材を前記車体側部材に対して回転自在に支持する車輪用軸受を前提構成とし、外方部材と、内方部材と、対向面部と、を備えている。
前記外方部材は、前記車体側部材に固定され、外側面に転動体と接する外側転走面を有している。
前記内方部材は、前記車輪側部材に固定され、前記外方部材に対向する外側面に前記転動体と接する内側転走面を有している。
前記対向面部は、前記外方部材及び前記内方部材に設けられ、所定の間隙をあけて対向すると共に軸方向でラップする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車輪用軸受にあっては、外方部材及び内方部材に設けられた対向面部が、所定の間隔をあけて対向すると共に軸方向でラップすることで、外方部材と内方部材との相対的な位置が上記所定の間隙分ずれたとき、この対向面部が互いに干渉する。
そして、対向面部が干渉することで異音が発生し、外方部材と内方部材との位置ずれがこの所定の間隙よりも大きくなる前に、センサを用いることなくユーザーに異常を報知することができる。
すなわち、対向面部が所定の間隔をあけて対向すると共に軸方向でラップしているため、外方部材と内方部材に挟まれた転動体が摩耗で縮径した場合に、外方部材の軸に対して内方部材の軸が相対的に偏心することで生じる振れ回りや、軸方向への位置ずれを、積極的・意図的に発生させた異音として検出することができる。
この結果、安価な構造により外方部材と内方部材との相対的な位置ずれの発生を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の車輪用軸受が適用されたインホイールモータユニットを示す縦断側面図である。
【図２】図１に示すインホイールモータユニットの要部を拡大した縦断側面図である。
【図３】図２におけるＡ部拡大図である。
【図４】図３におけるＢ部拡大図である。
【図５】図３におけるＣ部拡大図である。
【図６】実施例１の車輪用軸受において、軸方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【図７】実施例１の車輪用軸受において、軸直方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【図８】実施例１の車輪用軸受において、軸方向に対して傾斜方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【図９】実施例１の車輪用軸受の他の例を示す要部拡大図である。
【図１０】実施例１の車輪用軸受のさらに他の例を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の車輪用軸受を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、本発明の軸継手における構成を、「車輪用軸受の適用例の構成」、「車輪用軸受の構成」に分けて説明する。
【００１１】
［車輪用軸受の適用例の構成］
図１は、実施例１の車輪用軸受が適用されたインホイールモータユニットを示す縦断側面図である。図２は、図１に示すインホイールモータユニットの要部を拡大した縦断側面図である。
【００１２】
車輪用軸受である実施例１のハブベアリング４０は、図１に示すインホイールモータユニットMUに適用されている。図１に示すインホイールモータユニットMUは、車輪３０を駆動する電動モータ１０を、この車輪３０を支持するホイール３１の内側に配置したものであり、ケース１と、電動モータ１０と、減速機２０と、を有している。
【００１３】
前記ケース１は、図１の左側におけるモータ側ケース部分２と、中央における減速機側ケース部分３と、図１の右側における出力軸側ケース部分（車体側部材）４とを相互に合体させて構成する。このケース１内には、回転駆動源となる電動モータ１０と、この電動モータ１０の回転を減速して出力する減速機２０とが同軸に配置収納される。また、このケース１は、図示しないサスペンション機構を介して、サイドメンバ等の車体に対して揺動可能に保持されている。
【００１４】
前記電動モータ１０は、モータ側ケース部分２の内側に位置し、環状のステータ１１と、このステータ１１内に同心に配置したロータ１２と、を有している。
【００１５】
前記ステータ１１は、コイル１１ａを巻線して具え、モータ側ケース部分２の内周に外周面が圧入嵌着することで固定される。
【００１６】
前記ロータ１２は、ロータ回転軸１２ａと、フランジ部１２ｂと、積層鋼板１２ｃと、永久磁石１２ｄと、を有している。
前記ロータ回転軸１２ａは、一端がモータ側ケース部分２に貫通させて形成した開口２ａの内側に嵌着された第１ロータ軸受１３Ａに回転自在に支持され、他端が減速機２０の後述するキャリア２４の内側端に嵌着された第２ロータ軸受１３Ｂに回転自在に支持される。そして、このロータ回転軸１２ａから径方向に突出したフランジ部１２ｂの外周に積層鋼板１２ｃが固設され、この積層鋼板１２ｃの外周に永久磁石１２ｄが埋設される。
なお、このロータ１２は、積層鋼板１２ｃの外周に埋設した永久磁石１２ｄがステータ１１の内周面と正対する軸線方向位置に配置され、この位置を保ってロータ回転軸１２ａが支持される。
【００１７】
前記減速機２０は、前記フランジ部１２ｂと前記減速機側ケース部分３との間に設けられる。この減速機２０は、図２に明示するごとく、ロータ回転軸１２ａに形成したサンギヤ２１と、減速機側ケース部分３内に固定したリングギヤ２２と、サンギヤ２１に噛合する大径ピニオン部分２３ａ及びリングギヤ２２に噛合する小径ピニオン部分２３ｂの一体成形になる３個（ここでは１個のみ図示）の段付きピニオン２３と、これら段付きピニオン２３を回転自在に支持したキャリア２４と、を有する遊星歯車組で構成する。
【００１８】
前記キャリア２４は、減速機２０の出力メンバであり、ロータ回転軸１２ａと出力軸２５の間で、この両軸１２ａ,２５と同軸位置に配置される。また、このキャリア２４は、３個の段付きピニオン２３を円周方向等間隔に配置して回転自在に支持するもので、相互に対向するキャリアプレート２４ａ,２４ｂを具えている。これらキャリアプレート２４ａ,２４ｂは、一方のキャリアプレート２４ａから他方のキャリアプレート２４ｂまで軸線方向に延在する橋絡部２４ｃを介してボルト２４ｄにより相互に結合する。そして、キャリアプレート２４ａ,２４ｂ間に３個（ここでは１個のみ図示）のピニオンシャフト２４ｅを架設し、これらピニオンシャフト２４ｅにそれぞれ段付きピニオン２３を回転自在に支持する。
【００１９】
前記出力軸２５は、車輪３０と一体回転する車軸であり、一端がキャリア２４と一体成形され、他端が出力軸側ケース部分４を貫通し、この出力軸側ケース部分４から突出した部分にホイールハブ（車輪側部材）２６が嵌合される。そして、この出力軸２５は、ホイールハブ２６と出力軸側ケース部分４の間に配置されたハブベアリング（車輪用軸受）４０により、出力軸側ケース部分４に対して回転自在に支持される。さらに、ホイールハブ２６にブレーキドラム２７とホイール３１を重ね合わせてボルト固定すると共に、出力軸２５の先端に螺合させたローディングナット２８によりホイールハブ２６を抜け止めする。
なお、図１において２９は、ブレーキドラム２７の内側開口を塞ぐよう配置して出力軸側ケース部分４に取り付けたバックプレートであり、このバックプレート２９には図示しないホイールシリンダが取り付けられる。そして、このホイールシリンダの液圧作動によりブレーキドラム２７、つまり車輪３０が制動される。
【００２０】
［車輪用軸受の構成］
図３は、図２におけるＡ部拡大図である。図４は、図３におけるＢ部拡大図である。図５は、図３におけるＣ部拡大図である。
【００２１】
前記ハブベアリング（車輪用軸受）４０は、図示しないサイドメンバ等の車体構造体に対して、図示しないサスペンション機構等を介して揺動可能に設けた車体側部材であるケース１の出力軸側ケース部分４と、車輪３０と一体回転可能に設けた車輪側部材であるホイールハブ２６との間に設け、ホイールハブ２６を出力軸側ケース部分４に対して回転自在に支持する。
【００２２】
このハブベアリング４０は、図３に示すように、外方部材４１と、内方部材４２と、転動体４３と、ここでは転動体４３の軸方向両側にそれぞれ設けられた２つの対向面部４４,４４と、を有している。
【００２３】
前記外方部材４１は、出力軸側ケース部分４に形成された出力軸２５が貫通する貫通孔４ａの内周面に形成され、ここでは出力軸側ケース部分４と一体になっている。そして、内方部材４２に対向する外側面４１ａには、転動体４３,４３と接触する外側転走面４１ｂ,４１ｂを有している。この外側転走面４１ｂは、転動体４３の形状に沿った湾曲面になっている。
【００２４】
前記内方部材４２は、ホイールハブ２６の外周面と、このホイールハブ２６に固定される内方部材片４２ｃと、により形成されている。そして、外方部材４１に対向する外側面４２ａには、転動体４３,４３と接触する内側転走面４２ｂ,４２ｂを有している。この内側転走面４２ｂは、転動体４３の形状に沿った湾曲面になっている。
【００２５】
前記転動体４３は、外方部材４１と内方部材４２の間で回転する金属球体であり、外側転走面４１ｂと内側転走面４２ｂの間に回転可能に挟持されている。なお、この転動体４３は、ここでは軸方向に並設している。また、転動体４３,４３の軸方向両側には、それぞれシール部材４３ａ,４３ａが設けられている。このシール部材４３ａは、いわゆるグリースシールである。
【００２６】
前記対向面部４４は、外方部材４１に形成された外側対向面部４５と、内方部材４２に形成された内側対向面部４６と、から構成されている。
【００２７】
前記外側対向面部４５は、一方のシール部材４３ａとこのシール部材４３ａに隣接する転動体４３との間に設けられた第１突起４５ａと、他方のシール部材４３ａに接した貫通孔４ａの先端位置に設けられた第２突起４５ｂと、を有している。
【００２８】
前記第１突起４５ａは、図４に示すように、外方部材４１の外側面４１ａから内方部材４２に向けて、つまり、ホイールハブ２６の軸直方向に沿って突出した突起であり、内方部材４２の外側面４２ａと所定の間隙Ｋをあけて対向する平行面４５ａ１と、内側対向面部４６と所定の間隙Ｋをあけて軸方向にラップする鉛直面４５ａ２と、を有している。ここで、平行面４５ａ１と鉛直面４５ａ２は、互いに直交する方向に伸びている。また、「所定の間隙Ｋ」とは、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれを許容できる寸法であり、以下同寸法とする。
【００２９】
前記第２突起４５ｂは、図５に示すように、ホイールハブ２６の軸方向に沿って突出した突起であり、内方部材４２の外側面４２ａと所定の間隙Ｋをあけて対向する平行面４５ｂ１と、内側対向面部４６と所定の間隙Ｋをあけて軸方向にラップする鉛直面４５ｂ２と、を有している。ここで、平行面４５ｂ１と鉛直面４５ｂ２は、互いに直交する方向に伸びている。
【００３０】
前記内側対向面部４６は、一方のシール部材４３ａとこのシール部材４３ａに隣接する転動体４３との間に設けられた第１突起４６ａと、他方のシール部材４３ａの車輪３０側に隣接して設けられた第２突起４６ｂと、を有している。
【００３１】
前記第１突起４６ａは、図４に示すように、内方部材４２の外側面４２ａから外方部材４１に向けて、つまり、ホイールハブ２６の軸直方向に沿って突出した突起であり、外方部材４１の外側面４１ａと所定の間隙Ｋをあけて対向する平行面４６ａ１と、外側対向面部４５と所定の間隙Ｋをあけて軸方向にラップする鉛直面４６ａ２と、を有している。ここで、平行面４６ａ１と鉛直面４６ａ２は、互いに直交する方向に伸びている。さらに、この内側対向面部４６の第１突起４６ａの鉛直面４６ａ２は、外側対向面部４５の第１突起４５ａの鉛直面４５ａ２と軸方向に対向する。
【００３２】
前記第２突起４６ｂは、図５に示すように、内方部材４２であるホイールハブ２６の一部の外周面から軸直方向に延在した壁面であり、外側対向面部４５と所定の間隙Ｋをあけて軸方向にラップする鉛直面４６ｂ２を有している。なお、この鉛直面４６ｂ２は、外側対向面部４５の第２突起４５ｂの鉛直面４５ｂ２と軸方向に対向する。
【００３３】
次に、作用を説明する。
まず、「比較例の車輪用軸受とその課題」を説明し、実施例１の車輪用軸受における作用を「軸方向位置ずれ時報知作用」、「軸直方向位置ずれ時報知作用」、「軸傾き時報知作用」に分けて説明する。
【００３４】
［比較例の車輪用軸受とその課題］
車両が悪路等を走行することで車両用軸受（ハブベアリング）内に泥水が浸入したり、事故等の発生より車両用軸受に過大な荷重入力が生じたりすることで、転動体が摩耗して、車両用軸受の外方部材と内方部材との相対的な位置がずれることがある。この位置ずれが生じると、車輪の回転に伴って異音や振動等が発生するが、この異音等は位置ずれが原因であり、非常に小さいものであるため、運転手がこの異音等に気がつかずに走行を続けてしまう。その結果、外方部材と内方部材の間に挟まれた転動体がさらに縮径してしまう。これにより、外方部材と内方部材との相対的な位置ずれが悪化し、この車両用軸受によって支持されている車軸の軸ブレが生じてしまう。
【００３５】
特に、上述の実施例１に示したインホイールモータでは、車軸が車両用軸受のみで支えられているため、軸ブレによる車軸の傾きで減速機を構成する遊星歯車のかみ合いが悪化し、車輪ロック等の異常が発生するおそれがある。
【００３６】
また、このような車両用軸受の異常による軸ブレを減速機の遊星歯車に伝達しないように、遊星歯車の出力メンバ（実施例１ではキャリア２４）と、車輪用軸受（実施例１ではハブベアリング４０）との間に、軸ブレを吸収する構造を介在させることが考えられる。ここで、「軸ブレを吸収する構造」とは、ズレを吸収可能なカップリング構造やジョイント構造等である。
しかしながら、このような軸ブレを吸収する構造を介在させる場合では、想定される軸ブレが大きいほど減速機と車輪との軸方向距離が大きくなってしまい、結果的にユニット全体が大型化してしまう。
【００３７】
そこで、軸ブレ量を縮小することで軸ブレ吸収構造の小型化を図り、ユニットの大型化を抑制する必要がある。しかし、例えば、外方部材と内方部材との間の距離を検出する高精度センサを用いて軸ブレの発生を検出するものでは、センサ自体の検出精度だけでなく、取り付けにも高い精度が要求される。そのため、製造コストが上昇し、コストアップせざるをえない。また、センサを設けることで、部品点数が増加し、重量増加にもつながってしまうという問題があった。
【００３８】
［軸方向位置ずれ時報知作用］
図６は、実施例１の車輪用軸受において、軸方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【００３９】
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、ハブベアリング４０に泥水の浸入や過大な荷重入力等が生じて転動体４３が摩耗し、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が出力軸２５の軸方向に沿ってずれた場合を考える。
【００４０】
ここで、ハブベアリング４０は、外方部材４１及び内方部材４２に設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部４４を有している。すなわち、外側対向面部４５の第１突起４５ａの鉛直面４５ａ２と、内側対向面部４６の第１突起４６ａの鉛直面４６ａ２とが、所定の間隙Ｋをあけて軸方向でラップしている。また、外側対向面部４５の第２突起４５ｂの鉛直面４５ｂ２と、内側対向面部４６の第２突起４６ｂの鉛直面４６ｂ２とが、所定の間隙Ｋをあけて軸方向でラップしている。
【００４１】
そのため、外方部材４１が図６の左方向へ移動し、内方部材４２が図６の右方向へ移動するように互いの相対的な位置が出力軸２５の軸方向に沿って、所定の間隙Ｋと同じ寸法だけずれると、第１突起４５ａの鉛直面４５ａ２と、第１突起４６ａの鉛直面４６ａ２とが干渉する。
【００４２】
そして、この鉛直面４５ａ２,４６ａ２同士の干渉によって異音が発生し、運転者にハブベアリング４０の異常発生、すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれの発生が報知される。
【００４３】
このように、実施例１のハブベアリング４０では、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が、出力軸２５の軸方向に沿って鉛直面４５ａ２,４６ａ２の間の所定の間隙Ｋと同じ寸法ずれた段階で、対向面部４４を干渉させて異音を積極的に発生することができる。このため、センサ等を用いることのない安価な構造で、位置ずれの悪化前に異常の検出が可能となる。すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な軸方向の位置ずれは、上記「所定の間隙Ｋ」分に抑えられ、軸ブレ量を小さくすることができる。この結果、軸ブレ吸収構造の小型化を図ることができて、ユニットの大型化が抑制される。
【００４４】
また、対向面部４４が所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップすることで、外方部材４１と内方部材４２との間にラビリンス構造を有することとなる。このため、この対向面部４４により、外方部材４１と内方部材４２の間に泥水や砂等の異物の浸入防止効果を持たせることもできる。
【００４５】
［軸直方向位置ずれ時報知作用］
図７は、実施例１の車輪用軸受において、軸直方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【００４６】
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、ハブベアリング４０に泥水の浸入や過大な荷重入力等が生じて転動体４３が摩耗し、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が出力軸２５の軸直方向（径方向）に沿ってずれた場合を考える。
【００４７】
ここで、ハブベアリング４０は、外方部材４１及び内方部材４２に設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部４４を有している。すなわち、外側対向面部４５の第１突起４５ａの平行面４５ａ１と、内方部材４２の外側面４２ａとが、所定の間隙Ｋをあけて対向している。また、内側対向面部４６の第１突起４６ａの平行面４６ａ１と、外方部材４１の外側面４１ａとが、所定の間隙Ｋをあけて対向している。さらに、外側対向面部４５の第２突起４５ｂの平行面４５ｂ１と、内方部材４２の外側面４２ａとが、所定の間隙Ｋをあけて対向している。
【００４８】
そのため、図７に示すように、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が出力軸２５の軸直方向に沿って、所定の間隙Ｋと同じ寸法だけずれると、平行面４５ａ１と外側面４２ａとが干渉し、平行面４６ａ１と外側面４１ａとが干渉し、平行面４５ｂ１と外側面４２ａとが干渉する。
【００４９】
そして、この平行面４５ａ１,４６ａ１,４５ｂ１と外側面４１ａ,４２ａの干渉によって異音が発生し、運転者にハブベアリング４０の異常発生、すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれの発生が報知される。
【００５０】
このように、実施例１のハブベアリング４０では、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が、出力軸２５の軸直方向に沿って、対向する平行面４５ａ１と外側面４２ａとの間の所定の間隙Ｋ、平行面４６ａ１と外側面４１ａとの間の所定の間隙Ｋ、平行面４５ｂ１と外側面４２ａとの間の所定の間隙Ｋと同じ寸法ずれた段階で、対向面部４４を干渉させて異音を積極的に発生することができる。このため、センサ等を用いることのない安価な構造で、位置ずれの悪化前に異常の検出が可能となる。すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な軸直方向の位置ずれは、上記「所定の間隙Ｋ」分に抑えられ、軸ブレ量を小さくすることができる。この結果、軸ブレ吸収構造の小型化を図ることができて、ユニットの大型化が抑制される。
【００５１】
［軸傾き時報知作用］
図８は、実施例１の車輪用軸受において、軸方向に対して傾斜方向に沿って位置ずれが生じたときの要部拡大図である。
【００５２】
実施例１のインホイールモータユニットMUにおいて、ハブベアリング４０に泥水の浸入や過大な荷重入力等が生じて転動体４３が摩耗し、出力軸２５に対して傾く方向に外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置がずれた場合を考える。なお、図８では、例えば車輪３０が車両上方に向かって上がるように傾いた場合を考える。
【００５３】
ここで、ハブベアリング４０は、外方部材４１及び内方部材４２に設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部４４を有している。
【００５４】
そのため、図８に示すように、出力軸２５に対して傾く方向に外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置がずれると、平行面４５ａ１と外側面４２ａとが干渉し、平行面４６ａ１と外側面４１ａとが干渉する。
【００５５】
そして、この平行面４５ａ１,４６ａ１と外側面４１ａ,４２ａの干渉によって異音が発生し、運転者にハブベアリング４０の異常発生、すなわち、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれの発生が報知される。
【００５６】
このように、実施例１のハブベアリング４０では、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置が出力軸２５に対して傾く方向にずれた場合であっても、上記所定の間隙Ｋと同じ寸法、あるいはそれ以下の寸法分ずれた段階で、対向面部４４を干渉させて異音を積極的に発生することができる。このため、センサ等を用いることのない安価な構造で、位置ずれの悪化前に異常の検出が可能となる。そして、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置ずれは、傾く方向にずれたときも上記「所定の間隙Ｋ」以下に抑えられ、軸ブレ量を小さくすることができる。この結果、軸ブレ吸収構造の小型化を図ることができて、ユニットの大型化が抑制される。
【００５７】
特に、実施例１のハブベアリング４０では、図３に示すように、対向面部４４が、転動体４３,４３の軸方向の両側位置にそれぞれ設けられている。
【００５８】
そのため、例えば車輪３０が車両下方に向かって下がるように傾いた場合では、平行面４５ｂ１と外側面４２ａとが干渉する。また、外方部材が図６の右方向へ移動し、内方部材が図６の左方向へ移動するように互いの相対的な位置が出力軸２５の軸方向に沿ってずれたときには、第２突起４５ｂの鉛直面４５ｂ２と、第２突起４６ｂの鉛直面４６ｂ２とが干渉する。
【００５９】
このように、対向面部４４を転動体４３,４３の軸方向の両側位置にそれぞれ設けることで、外方部材４１と内方部材４２との相対的な位置がどのように変化しても対向面部４４において積極的な干渉を生じさせて、積極的・意図的に異音を発生することができ、異常検知のシーンを拡大することができる。
【００６０】
次に、効果を説明する。
実施例１のハブベアリング（車輪用軸受）にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。
【００６１】
(1) 車体に対して揺動可能に設けた車体側部材（出力軸側ケース部分）４と、車輪３０と一体回転可能に設けた車輪側部材（ホイールハブ）２６との間に設け、前記車輪側部材２６を前記車体側部材４に対して回転自在に支持する車輪用軸受（ハブベアリング）４０において、
前記車体側部材４に固定され、外側面４１ａに転動体４３と接する外側転走面４１ｂを有する外方部材４１と、
前記車輪側部材２６に固定され、前記外方部材４１に対向する外側面４２ａに前記転動体４３と接する内側転走面４２ｂを有する内方部材４２と、
前記外方部材４１及び前記内方部材４２に設けられ、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部４４と、
を備えた構成とした。
このため、安価な構造により外方部材と内方部材との相対的な位置ずれを検出することができる。
【００６２】
(2) 前記対向面部４４は、前記転動体４３の軸方向の両側位置にそれぞれ設けた構成とした。
このため、外方部材４１と内方部材４２との位置ずれ方向に拘らず、対向面部４４の積極的な干渉を生じさせて、異常検知のシーンを拡大することができる。
【００６３】
(3) 前記車輪３０のホイール３１内に配置された電動モータ１０の回転軸（ロータ回転軸）１２ａと、前記車輪３０の中心に設けた車軸（出力軸）２５とを同軸に付き合わせて対向配置し、
前記車体側部材は、前記電動モータ１０を収納したモータケース（ケース）１であり、
前記車輪側部材は、前記車軸２５に嵌合したホイールハブ２６である構成とした。
このため、車輪用軸受（ハブベアリング）４０のみで支えられている車軸（出力軸）２５が僅かに傾いた段階で、この傾きを検出することができ、車輪ロック等の異常の発生を防止することができる。
【００６４】
以上、本発明の車輪用軸受を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６５】
実施例１では、外方部材４１及び内方部材４２に設けた対向面部４４が、互いに直交する方向に伸びる平行面４５ａ１,４６ａ１と鉛直面４５ａ２,４６ａ２等を有しているが、これに限らない。図９に示すように、外方部材４１に形成した外側対向面部４５の先端面４７、すなわち内側対向面部４６と所定の間隙Ｋをあけて対向する面を、軸方向に沿って、内方部材４２の外側面４２ａから次第に離れるように傾斜させる。一方、内方部材４２に形成した内側対向面部４６の先端面４８、すなわち、外側対向面部４５の先端面４７に対向する面を、所定の間隙Ｋを保ったまま、軸方向に沿って、外方部材４１の外側面４１ａから次第に離れるように傾斜させる。
【００６６】
これにより、外側対向面部４５の傾斜した先端面４７と内側対向面部４６の傾斜した先端面４８とが、所定の間隙Ｋをあけて対向すると共に軸方向でラップする。この結果、外方部材４１と内方部材４２の相対的な位置が軸方向及び軸直方向のいずれにずれた場合であっても、先端面４７,４８同士が干渉することで、異音を積極的・意図的に発生させて、異常の報知をすることができる。
【００６７】
また、実施例１では、対向面部４４を外方部材４１の外側面４１ａと、内方部材４２の外側面４２ａのそれぞれに一体的に形成しているが、これに限らない。図１０に示すように、外方部材４１や内方部材４２とは別の部材として対向面部４４を形成し、外方部材４１及び内方部材４２に圧入してもよい。この場合であっても、対向面部４４が所定の間隙をあけて対向すると共に軸方向でラップすることで、位置ずれ発生時に対向面部４４を干渉させて異音を積極的に発生させ、異常の報知を行うことができる。
【００６８】
さらに、実施例１の車輪用軸受であるハブベアリング４０は、インホイールモータユニットMUに適用されているが、これに限らない。一般的なエンジン自動車やハイブリッド自動等における車輪を支持する軸受として適用することもできる。
【００６９】
そして、実施例１の車輪用軸受であるハブベアリング４０では、車体側部材である出力軸側ケース部分４の一部を外方部材４１とすると共に、車輪側部材であるホイールハブ２６の一部及び内方部材片４２ｃによって内方部材４２を構成した。しかしながら、これに限らず、車体側部材に対して外方部材４１を別部材で構成してもよいし、車輪側部材に対して内方部材４２を別部材で構成してもよい。
【００７０】
また、車体側部材は出力側ケース部分４に限らず、車体から搖動可能に伸びたトレーリングアーム等であってもよい。また、車輪側部材はホイールハブ２６に限らず、車輪に接続した車軸等であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ ケース
４ 出力軸側ケース部分（車体側部材）
１０ 電動モータ（駆動源）
１１ ステータ
１２ ロータ
１２ａ ロータ回転軸
２０ 減速機
２５ 出力軸
２６ ホイールハブ（車輪側部材）
４０ ハブベアリング
４１ 外方部材
４１ａ 外側面
４１ｂ 外側転走面
４２ 内方部材
４２ａ 外側面
４２ｂ 内側転送面
４３ 転動体
４４ 対向面部
４５ 外側対向面部
４５ａ 第１突起
４５ａ１ 平行面
４５ａ２ 鉛直面
４５ｂ 第２突起
４５ｂ１ 平行面
４５ｂ２ 鉛直面
４６ 内側対向面部
４６ａ 第１突起
４６ａ１ 平行面
４６ａ２ 鉛直面
４６ｂ 第２突起
４６ｂ２ 鉛直面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に対して揺動可能に設けた車体側部材と、車輪と一体回転可能に設けた車輪側部材との間に設け、前記車輪側部材を前記車体側部材に対して回転自在に支持する車輪用軸受において、
前記車体側部材に固定され、外側面に転動体と接する外側転走面を有する外方部材と、
前記車輪側部材に固定され、前記外方部材に対向する外側面に前記転動体と接する内側転走面を有する内方部材と、
前記外方部材及び前記内方部材に設けられ、所定の間隙をあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部と、
を備えたことを特徴とする車輪用軸受。
【請求項２】
請求項１に記載された車輪用軸受において、
前記対向面部は、前記転動体の軸方向の両側位置にそれぞれ設けたことを特徴とする車輪用軸受。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された車輪用軸受において、
前記車輪のホイール内に配置された電動モータの回転軸と、前記車輪の中心に設けた車軸とを同軸に付き合わせて対向配置し、
前記車体側部材は、前記電動モータを収納したモータケースであり、
前記車輪側部材は、前記車軸に嵌合したホイールハブであることを特徴とする車輪用軸受。
【請求項１】
車体に対して揺動可能に設けた車体側部材と、車輪と一体回転可能に設けた車輪側部材との間に設け、前記車輪側部材を前記車体側部材に対して回転自在に支持する車輪用軸受において、
前記車体側部材に固定され、外側面に転動体と接する外側転走面を有する外方部材と、
前記車輪側部材に固定され、前記外方部材に対向する外側面に前記転動体と接する内側転走面を有する内方部材と、
前記外方部材及び前記内方部材に設けられ、所定の間隙をあけて対向すると共に軸方向でラップする対向面部と、
を備えたことを特徴とする車輪用軸受。
【請求項２】
請求項１に記載された車輪用軸受において、
前記対向面部は、前記転動体の軸方向の両側位置にそれぞれ設けたことを特徴とする車輪用軸受。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された車輪用軸受において、
前記車輪のホイール内に配置された電動モータの回転軸と、前記車輪の中心に設けた車軸とを同軸に付き合わせて対向配置し、
前記車体側部材は、前記電動モータを収納したモータケースであり、
前記車輪側部材は、前記車軸に嵌合したホイールハブであることを特徴とする車輪用軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５３６４２（Ｐ２０１３−５３６４２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０４６７（Ｐ２０１１−１９０４６７）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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