駆動車輪用軸受装置
【課題】ハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化した駆動車輪用軸受装置において、車両姿勢制御用の適切な情報を得るための手段を軸受装置自体に設けることにより、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させ、かつ正確で安全な車両姿勢制御を行えるようにする。
【解決手段】この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１０と等速自在継手４０と軸受２０とをユニット化し、等速自在継手４０の外側継手部材４１のステム部４５の外周にハブ輪１０を嵌合させてこれら外側継手部材４１とハブ輪１０とで内方部材２９を構成したものとする。軸受２０の複列の内周側軌道面２７，２８のうち、一方の軌道面２７をハブ輪１０に形成し、他方の軌道面２８を外側継手部材４１に形成する。
【解決手段】この駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪１０と等速自在継手４０と軸受２０とをユニット化し、等速自在継手４０の外側継手部材４１のステム部４５の外周にハブ輪１０を嵌合させてこれら外側継手部材４１とハブ輪１０とで内方部材２９を構成したものとする。軸受２０の複列の内周側軌道面２７，２８のうち、一方の軌道面２７をハブ輪１０に形成し、他方の軌道面２８を外側継手部材４１に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車輪を回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置に関し、特にハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化した形式であって、かつセンサ付きとした第４世代構造の駆動車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安定性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなく、その他のセンサ信号を用いてさらに安定しかつ高精度な車両姿勢制御を行うことが求められている。
【０００３】
そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御（コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等）を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する荷重を検出するセンサの適切な設置場所がなく、荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。
【０００４】
また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。
【０００５】
このような要請に応えるものとして、車輪用軸受に作用する荷重を検出するセンサを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
駆動輪支持用の車輪用軸受装置では、図１２に示すように、ハブ輪１０と等速自在継手４０と軸受２０とをユニット化した第４世代型と呼ばれる構成が採用されることがある。これまで第４世代型を始めとする駆動車輪用軸受装置へ直接設置される車輪の回転速度を検出するセンサを除いては、加速度センサ等の車両の姿勢制御に用いられる情報を得るための各種センサは、車体と駆動車輪用軸受装置との間に設けられるサスペンション用バネの上側、いわゆるバネ上の車体側に設けられるのが一般的であった。
【０００７】
また、上記第４世代型の車輪用軸受装置において、等速自在継手４０の外側継手部材４１のステム部４５を中空形状とし、このステム部４５をハブ輪１０の内径側に嵌合させた状態でステム部４５を拡径させることにより、ハブ輪１０と等速自在継手４０の外側継手部材４１とを締結する拡径加締形式のものが提案されている（特許文献２）。外側継手部材４１とハブ輪１０との締結構造としては、各種の加締形式のものがあるが、上記拡径加締形式のものは、加締部の緩みが生じ難く、したがって複列の軌道面間の寸法変化による予圧抜けが防止され、軸受の予圧維持に優れるという利点がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−９８６６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、ハブ輪、等速自在継手、および軸受をユニット化した駆動車輪用軸受装置では、車両姿勢制御用の各種センサが、いわゆるバネ上の車体側に設けられている。このため、得られる情報にタイムラグが生じ、路面の状況変化等に対する制御システムの応答性を上げることに限界があった。また、駆動車輪用軸受装置内部の詳細な情報、例えば軸受の予圧や剛性に関わる複列の軌道面間の寸法変化等を検出することができず、正確な車両姿勢制御を行うことができなかった。
【００１０】
ステム部４５を拡径させてハブ輪１０と等速自在継手４０の外側継手部材４１とを締結する拡径加締形式の場合には、上記のように加締部の緩みが生じ難くて、ハブ輪１０と等速自在継手４０の外側継手部材４１との間の位置ずれが生じ難い。しかし、拡径加締形式においても、例えば、縁石への乗り上げ等、過度の外部入力により、加締部の緩みが生じることがあり、これにより前記複列の軌道面間の寸法が変化し、予圧抜けが生じる恐れがある。予圧抜けは、軸受の早期剥離や剛性低下につながるため、両者の締結状態を常時監視しておくことが望ましい。
【００１１】
この発明の目的は、ハブ輪、等速自在継手、および軸受をユニット化した形式の駆動車輪用軸受装置において、車両姿勢制御用の適切な情報を得るための手段を軸受装置自体に設けることにより、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させ、かつ正確な車両姿勢制御を行うことである。
この発明の他の目的は、軸受装置自体の異常の有無について診断する機能を付加して、常に安全な車両姿勢制御を行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、拡径加締部の締結状態が監視できて、予圧抜けによる軸受の早期剥離等を未然に防ぐことができるものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化し、等速自在継手の外側継手部材のステム部の外周にハブ輪を嵌合させてこれら外側継手部材とハブ輪とで内方部材を構成し、軸受の複列の内周側軌道面のうち、一方の軌道面をハブ輪に形成し、他方の軌道面を外側継手部材に形成し、複列の外周側軌道面を有する外方部材を設け、対向する軌道面間に転動体を介在させ、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材の中空ステム部とハブ輪の嵌合部を拡径させて、当該凹凸部に食い込ませて加締めることにより、前記外側継手部材とハブ輪とが一体に塑性結合された駆動車輪用軸受装置において、前記外方部材に、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を測定する相対位置測定手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
車両走行に伴い駆動車輪用軸受装置に荷重が加わると、主として回転側である内方部材が変形する。内方部材の変形は、外側継手部材およびハブ輪において生じるが、外側継手部材とハブ輪とで変形の程度が異なる。そこで、外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を、外方部材に設けた相対位置測定手段によって測定し、その測定結果に基づき車両の姿勢制御を行う。このように、センサ等からなる相対位置測定手段を軸受装置自体に設けるため、車体側に設けたセンサによって軸受装置の情報を得る場合と異なり、介在物を介することなく軸受装置の情報を得ることができ、かつ軸受装置内部の詳細な情報を得ることができる。そのため、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性が高く、軸受装置内部の詳細な情報に基づく正確な車両姿勢制御を行える。
【００１４】
前記相対位置測定手段は、前記外側継手部材の外径面に設けたマークに対向して外方部材に取付けられて対向するマークを検出する第１のセンサと、前記ハブ輪に設けたマークに対向して外方部材に取付けられて対向するマークを検出する第２のセンサと、これら第１および第２のセンサの出力を比較する手段とでなるものとするのが良い。
駆動車輪用軸受装置に荷重が加わった場合でも外方部材の変形は少ないため、第１および第２のセンサを外方部材に取付けると、これらのセンサが軸受装置の変形の影響を受けることが少なく、外側継手部材の外径面およびハブ輪に設けたマークを精度良く検出することができる。そして、その精度良く検出された第１および第２のセンサの出力を比較することにより、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置が正確に求められる。
【００１５】
前記各マークは、周辺に対して、磁気的、または光学的、または形状的に差異を有するものとすることができ、また、前記各センサは、磁気式センサまたは光学式センサとすることができる。
周辺に対して、磁気的、または光学的、または形状的に差異を有するものであるマークを、磁気式センサまたは光学式センサである第１および第２のセンサで検出する構成とすると、外方部材に第１および第２のセンサを設けながら、内方部材である外側継手部材の外径部およびハブ輪の回転軸方向位置を検出することができる。
【００１６】
前記相対位置測定手段の出力から、軸受部の作用力を検出する作用力検出手段、同じく等速自在継手の外側継手部材の内部応力を推定する継手内部応力推定手段、および同じくハブ輪の内部応力を推定するハブ輪内部応力推定手段を設けると良い。
相対位置測定手段は軸受自体に設置されるため、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を精度良く、かつ応答性良く検出できる。そのため、その前記相対位置、軸受部への作用力、等速自在継手の外側継手部材の内部応力、およびハブ輪の内部応力との関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、相対位置測定手段の出力から上記各検出項目値を検出することができる。この検出した各検出項目値を自動車の車両制御に使用することが出来る。
【００１７】
また、前記相対位置測定手段の出力から、ハブ輪と外側継手部材との拡径加締部の締結状態を推定する締結状態推定手段を設けると良い。
等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置と、拡径加締部の締結状態との関係についても、予め実験やシミュレーションで求めておくことができる。締結状態推定手段は、このように求めておいた関係を用いて、相対位置測定手段の出力から拡径加締部の締結状態の推定、例えば締結の緩みの程度を推定する。
締結状態推定手段を設けると、ハブ輪と外側継手部材との締結状態を常時監視することができるため、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との間に緩みや位置ずれが生じた場合にすぐに発見することができ、予圧抜けによる軸受の早期剥離や剛性低下による問題を未然に防ぐことができる。
【００１８】
さらに、前記相対位置測定手段の出力、または測定の結果、または推定の結果を設定範囲と比較して設定範囲外である場合に警報を出力する警報出力手段を設けると良い。
警報出力手段を設けると、相対位置測定手段の出力、または測定の結果、または推定の結果が設定範囲外である場合に、そのことを迅速に運転者等に知らせることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化し、等速自在継手の外側継手部材のステム部の外周にハブ輪を嵌合させてこれら外側継手部材とハブ輪とで内方部材を構成し、軸受の複列の内周側軌道面のうち、一方の軌道面をハブ輪に形成し、他方の軌道面を外側継手部材に形成し、複列の外周側軌道面を有する外方部材を設け、対向する軌道面間に転動体を介在させ、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材の中空ステム部とハブ輪の嵌合部を拡径させて、当該凹凸部に食い込ませて加締めることにより、前記外側継手部材とハブ輪とが一体に塑性結合された駆動車輪用軸受装置において、前記外方部材に、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を測定する相対位置測定手段を設けたため、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させ、かつ正確な車両姿勢制御を行うことができる。また、相対位置測定手段の出力と軸受の状態との関係が精度良く、かつ応答性良く得られ、そのため診断機能を付加することで、軸受装置自体の異常の有無について診断することができて、常に正確で安全な車両姿勢制御を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施形態を図１と共に説明する。この駆動車輪用軸受装置は、第４世代型の駆動輪支持用の駆動車輪用軸受装置であり、ハブ輪１０と、等速自在継手４０と、軸受２０とをユニット化して構成される。なお、以下の説明では、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００２１】
ハブ輪１０は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取付けるためのフランジ１４を備えており、フランジ１４の円周方向等間隔位置にホイールディスクを固定するためのハブボルト１５を植え込んである。ハブ輪１０のフランジ１４よりもインボード側の外周面に、軸受２０の複列の内周側軌道面のうちのアウトボード側の軌道面２７を形成してある。ハブ輪１０は軸心部に軸方向の貫通孔を有する中空状に形成されている。
【００２２】
等速自在継手４０は、ドライブシャフトからのトルクを内側継手部材４２およびトルク伝達ボール４３を介して外側継手部材４１に伝達する。外側継手部材４１の内周部には複数のトラック溝４１ａが形成されている。このトラック溝４１ａと内側継手部材４２の外周部に設けた複数のトラック溝４２ａとの協働で複数のボールトラックが形成され、各ボールトラックにトルク伝達ボール４３を配置することで等速自在継手４０が構成される。各トルク伝達ボール４３は、保持器４４によって同一平面内に保持されている。
【００２３】
外側継手部材４１は、ステム部４５とマウス部４６とからなり、ステム部４５にてハブ輪１０の内周に嵌合している。マウス部４６の肩面４７寄りの外周面に、軸受２０の複列の内周側軌道面のうちのインボード側の軌道面２８を形成してある。マウス部４６の肩面４７がハブ輪１０のインボード側の端面と当接し、これにより、ハブ輪１０と外側継手部材４１の軸方向の位置決めがなされ、かつ、軌道面２７，２８間の寸法が規定される。ステム部４５は、椀状のマウス部４６の底と連通した軸方向の貫通孔４８を設けることによって中空にしてある。
【００２４】
外側継手部材４１のステム部４５は、ハブ輪１０に対して、拡径加締めにより締結される。この実施形態の拡径加締めは、事前にハブ輪１０の内周面における一部、例えばアウトボード側の端部に凹凸部３１を形成し、その凹凸部３１を熱処理によって硬化させておき、このように内周面に凹凸部３１が形成されたハブ輪１０の内周に、外側継手部材４１のステム部４５を嵌合し、ステム部４５を内径側から外径側に拡径させることにより、ステム部４５の外周部をハブ輪１０の凹凸部３１に食い込ませて、ハブ輪１０と外側継手部材４１とを締結するものである。ハブ輪１０の内周面における凹凸部３１以外の部分は、ステム部４５の円筒状外周面と密着嵌合する円筒状に形成されている。
【００２５】
前記凹凸部３１の凹凸形状は任意であり、例えばねじ形状やセレーション（スプラインを含む）形状、あるいは互いに平行な複数列の溝同士を交差させたアヤメローレット形状に形成される。これらの中でもアヤメローレットは加締め後のフレッティング（特に軸方向および円周方向のフレッティング）防止に特に有効である。
【００２６】
軸受２０は、ハブ輪１０および外側継手部材４１で構成される内方部材２９と、外方部材２１と、複列の転動体２２とを含む。外方部材２１は車体（図示せず）に取付けるためのフランジ２３を備え、内周面に、前記ハブ輪１０の内周側軌道面２７および前記外側継手部材４１の内周側軌道面２８に対向する複列の外周側軌道面２４を形成してある。そして、内周側軌道面２７，２８と複列の外周側軌道面２４との間に、複列の転動体２２が組み込まれている。ここでは転動体２２としてボールを使用した複列のアンギュラ玉軸受の場合を図示してあるが、重量の嵩む自動車用の駆動車輪用軸受装置の場合には、転動体として円すいころを使用した複列円すいころ軸受を採用する場合もある。外方部材２１の両端開口部にはシール２５，２６が装着され、軸受内部に充填したグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。
【００２７】
外方部材２１の内周面におけるインボード側の転動体２２とインボード側のシール２６との間には、外側継手部材４１の外径面に設けた環状のマーク５０（１）をそれぞれ検出する第１のセンサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ）が設けられ、同じく外方部材２１の内周面におけるアウトボード側の転動体２２とアウトボード側のシール２５との間には、ハブ輪１０に設けた環状のマーク５０（２）をそれぞれ検出する第２のセンサ５１（２Ａ），５１（２Ｂ）が設けられている。
第１のセンサ５１（１Ａ）および第２のセンサ５１（２Ａ）は軸受装置の回転軸回り同一位相に配置されており、両センサの出力を比較手段５２Ａで比較することにより、等速自在継手４０の外側継手部材４１の回転軸方向（ｘ方向）位置とハブ輪１０の回転軸方向位置との相対位置を測定する。これら第１のセンサ５１（１Ａ）、第２のセンサ５１（２Ａ）、および比較手段５２Ａで相対位置測定手段５３Ａを構成する。
同様に、第１のセンサ５１（１Ｂ）および第２のセンサ５１（２Ｂ）も軸受装置の回転軸回り同一位相に配置されており、両センサの出力を比較手段５２Ｂで比較することにより、等速自在継手４０の外側継手部材４１の回転軸方向位置とハブ輪１０の回転軸方向位置との相対位置を測定する。これら第１のセンサ５１（１Ｂ）、第２のセンサ５１（２Ｂ）、および比較手段５２Ｂで相対位置測定手段５３Ｂを構成する。センサ５１（１Ａ），５１（２Ａ）とセンサ５１（１Ｂ），５１（２Ｂ）とは軸受装置の回転軸回りの異なる位相、例えば互いに１８０度の位相で設けられている。
【００２８】
この実施形態の場合、各センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）は光学式センサであり、これに対向するマーク５０（１，２）は、例えば図２に示すように、黒色部分５０ａと白色部分５０ｂとに色分けされたターゲット面とされる。つまり、マーク５０（１，２）は、周辺に対して光学的に差異を有するものとされている。センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）は、ターゲット面の黒色部分５０ａと白色部分５０ｂとの境界部の位置を検出することで、外側継手部材４１の回転軸方向位置またはハブ輪１０の回転軸方向位置を検出する。
【００２９】
前記比較手段５２Ａ，５２Ｂは、それぞれ軸受作用力測定手段５４、継手内部応力推定手段５５、ハブ輪内部応力推定手段５６、締結状態推定手段５７、および警報出力手段５８に接続されている。これら各手段５４，５５，５６，５７，５８の作用については後で説明する。
【００３０】
上記構成の駆動車輪用軸受装置の作用を説明する。車両走行に伴い駆動車輪用軸受装置に荷重が加わると、主として回転側である内方部材２９が変形する。この内方部材２９の変形は、外側継手部材４１とハブ輪１０とで異なるし、また回転軸回りの周方向位置によっても異なる。そこで、回転軸回りの位相が異なる複数箇所で、外側継手部材４１およびハブ輪１０の回転軸方向位置をそれぞれ個別に検出することにより、軸受装置内部の詳細な情報を得ることができる。
【００３１】
具体的には、各センサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ），５１（２Ａ），５１（２Ｂ）の出力をそれぞれｓ１Ａ，ｓ１Ｂ，ｓ２Ａ，ｓ２Ｂとした場合、（ｓ１Ａ−ｓ１Ｂ）＋（ｓ２Ａ−ｓ２Ｂ）と、外側継手部材４１とハブ輪１０との回転軸方向（ｘ軸方向）の相対変位ｘとの関係は図３で示され、（ｓ１Ａ−ｓ１Ｂ）−（ｓ２Ａ−ｓ２Ｂ）と、外側継手部材４１とハブ輪１０とのｙ軸回りの歪θｙとの関係は図４で示される。ｙ軸は、ｘ軸に直交する水平方向であって、この軸受装置が取付けられる車両の前後方向となる。ここで、（ｓ１Ａ−ｓ１Ｂ）および（ｓ２Ａ−ｓ２Ｂ）は、それぞれ外側継手部材４１の回転軸方向位置とハブ輪１０の回転軸方向位置との相対位置であって、比較手段５２Ａ，５２Ｂにより求められるものである。図３および図４に示す関係に基づき、各センサの出力より、外側継手部材４１とハブ輪１０とのｘ軸方向の相対変位ｘ、および外側継手部材４１とハブ輪１０とのｙ軸回りの歪θｙが求められる。
【００３２】
このようにして求められた値ｘ，θｙと下記の各項目との関係を実験やシミュレーションにて予め求めておけば、軸受に作用する作用力、等速自在継手４０の外側継手部材４１に発生する内部応力、およびハブ輪１０に発生する内部応力を算出または推定することができる。軸受作用力測定手段５４は、このように実験やシミュレーションより予め求めておいた関係から、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の出力より、軸受に作用する作用力を算出する。また、継手内部応力推定手段５５、およびハブ輪内部応力推定手段５６は、上記関係から、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の出力より、等速自在継手４０の外側継手部材４１に発生する内部応力、およびハブ輪１０に発生する内部応力をそれぞれ推定する。
【００３３】
また、締結状態推定手段５７は、軸受作用力測定手段５４の測定結果や、継手内部応力推定手段５５およびハブ輪内部応力推定手段５６の推定結果等から、設定規則に基づき総合的に判断して、ハブ輪１０と外側継手部材４１の締結状態を推定する。
【００３４】
そして、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の出力、軸受作用力測定手段５４の測定結果、および各推定手段５５，５６，５７の推定結果が予め定めた所定の設定結果と比較して設定範囲外である場合は、警報出力手段５８により警報を出力する。
【００３５】
このように、この実施形態の駆動車輪用軸受装置は、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の検出結果に基づき、軸受作用力測定手段５４、継手内部応力推定手段５５、ハブ輪内部応力推定手段５６、締結状態推定手段５７、および警報出力手段５８により、車両姿勢制御に関わる軸受装置内部の詳細な情報を得られるため、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させることができるともに、軸受装置自体の異常の有無について診断することができて、常に正確で安全な車両姿勢制御を行える。
【００３６】
また、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）として光学式センサを採用しているため、変形の少ない外方部材２１に取付けたセンサによる外側継手部材４１およびハブ輪１０の回転軸方向位置の検出が可能となり、検出精度を向上させることができる。
【００３７】
図５は異なる実施形態を示す。この実施形態と前記実施形態（図１）と異なる点は、センサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ），５１（２Ａ），５１（２Ｂ）として磁気式センサを採用し、これに対向するマーク５０（１），５０（２）を、図６ないし図９の（Ａ）に示すように、外側継手部材４１およびハブ輪１０の外周面に形成された円周方向の溝状切欠きとしたことである。マーク５０（１），５０（２）の回転軸方向位置ｘ１Ａ，ｘ１Ｂ，ｘ２Ａ，ｘ２Ｂとセンサ出力ｓ１Ａ，ｓ１Ｂ，ｓ２Ａ，ｓ２Ｂとの関係は、図６ないし図９の（Ｂ）に示される。
【００３８】
この実施形態の場合も、第１のセンサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ）の出力と、第２のセンサ５１（２Ａ），５１（２Ｂ）の出力とを比較手段５２Ａ，５２Ｂで比較して、外側継手部材４１の回転軸方向位置とハブ輪１０の回転軸方向位置との相対位置を測定する。そして、その測定結果に基づき、軸受作用力測定手段５４、継手内部応力推定手段５５、ハブ輪内部応力推定手段５６、締結状態推定手段５７、および警報出力手段５８により、車両姿勢制御に関わる軸受装置内部の詳細な情報を得る。このため、上記同様、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させることができるともに、軸受装置自体の異常の有無について診断することができて、常に正確で安全な車両姿勢制御を行える。
【００３９】
センサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ），５１（２Ａ），５１（２Ｂ）として磁気式センサを採用した場合も、光学式センサを採用した場合と同様に、変形の少ない外方部材２１に取付けたセンサによる外側継手部材４１およびハブ輪１０の回転軸方向位置の検出が可能となり、検出精度を向上させることができる。
【００４０】
図１０および図１１に示すように、センサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ），５１（２Ａ），５１（２Ｂ）として磁気式センサを採用する場合、これに対向するターゲット面に設けられるマーク５０（１），５０（２）を、Ｎ極５０ａとＳ極５０ｂとからなる着磁パターンとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施形態にかかる駆動車輪用軸受装置の断面図に制御系のブロック図を組み合わせて表示した図である。
【図２】センサおよびシールの拡大図である。
【図３】センサ出力と、外側継手部材とハブ輪とのｘ軸方向の相対変位との関係を示すグラフである。
【図４】センサ出力と、外側継手部材とハブ輪とのｙ軸回りの歪との関係を示すグラフである。
【図５】異なる実施形態にかかる駆動車輪用軸受装置の断面図に制御系のブロック図を組み合わせて表示した図である。
【図６】（Ａ）は図５における上側の第１のセンサおよびマークの拡大図、（Ｂ）はセンサのｘ方向の位置とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図７】（Ａ）は図５における上側の第２のセンサおよびマークの拡大図、（Ｂ）はセンサのｘ方向の位置とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図８】（Ａ）は図５における下側の第１のセンサおよびマークの拡大図、（Ｂ）はセンサのｘ方向の位置とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図９】（Ａ）は図５における下側の第２のセンサおよびマークの拡大図、（Ｂ）はセンサのｘ方向の位置とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図１０】さらに異なる実施形態にかかる駆動車輪用軸受装置の断面図である。
【図１１】図１０のXI部の拡大図である。
【図１２】従来の駆動車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ハブ輪
２０…軸受
２１…外方部材
２２…転動体
２４…外周側軌道輪
２５，２６…シール
２７，２８…内周側軌道輪
２９…内方部材
３１…凹凸部
４０…等速自在継手
４１…外側継手部材
４２…内側継手部材
４３…トルク伝達ボール
４４…保持器
４５…ステム部
５０（１），５０（２）…マーク
５１（１Ａ），５１（１Ｂ）…第１のセンサ
５１（２Ａ），５１（２Ｂ）…第２のセンサ
５２Ａ，５２Ｂ…比較手段
５３Ａ，５３Ｂ…相対位置測定手段
５４…軸受作用力測定手段
５５…継手内部応力推定手段
５６…ハブ輪内部応力推定手段
５７…締結状態推定手段
５８…警報出力手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車輪を回転自在に支持する駆動車輪用軸受装置に関し、特にハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化した形式であって、かつセンサ付きとした第４世代構造の駆動車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安定性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなく、その他のセンサ信号を用いてさらに安定しかつ高精度な車両姿勢制御を行うことが求められている。
【０００３】
そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御（コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等）を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する荷重を検出するセンサの適切な設置場所がなく、荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。
【０００４】
また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。
【０００５】
このような要請に応えるものとして、車輪用軸受に作用する荷重を検出するセンサを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
駆動輪支持用の車輪用軸受装置では、図１２に示すように、ハブ輪１０と等速自在継手４０と軸受２０とをユニット化した第４世代型と呼ばれる構成が採用されることがある。これまで第４世代型を始めとする駆動車輪用軸受装置へ直接設置される車輪の回転速度を検出するセンサを除いては、加速度センサ等の車両の姿勢制御に用いられる情報を得るための各種センサは、車体と駆動車輪用軸受装置との間に設けられるサスペンション用バネの上側、いわゆるバネ上の車体側に設けられるのが一般的であった。
【０００７】
また、上記第４世代型の車輪用軸受装置において、等速自在継手４０の外側継手部材４１のステム部４５を中空形状とし、このステム部４５をハブ輪１０の内径側に嵌合させた状態でステム部４５を拡径させることにより、ハブ輪１０と等速自在継手４０の外側継手部材４１とを締結する拡径加締形式のものが提案されている（特許文献２）。外側継手部材４１とハブ輪１０との締結構造としては、各種の加締形式のものがあるが、上記拡径加締形式のものは、加締部の緩みが生じ難く、したがって複列の軌道面間の寸法変化による予圧抜けが防止され、軸受の予圧維持に優れるという利点がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−９８６６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、ハブ輪、等速自在継手、および軸受をユニット化した駆動車輪用軸受装置では、車両姿勢制御用の各種センサが、いわゆるバネ上の車体側に設けられている。このため、得られる情報にタイムラグが生じ、路面の状況変化等に対する制御システムの応答性を上げることに限界があった。また、駆動車輪用軸受装置内部の詳細な情報、例えば軸受の予圧や剛性に関わる複列の軌道面間の寸法変化等を検出することができず、正確な車両姿勢制御を行うことができなかった。
【００１０】
ステム部４５を拡径させてハブ輪１０と等速自在継手４０の外側継手部材４１とを締結する拡径加締形式の場合には、上記のように加締部の緩みが生じ難くて、ハブ輪１０と等速自在継手４０の外側継手部材４１との間の位置ずれが生じ難い。しかし、拡径加締形式においても、例えば、縁石への乗り上げ等、過度の外部入力により、加締部の緩みが生じることがあり、これにより前記複列の軌道面間の寸法が変化し、予圧抜けが生じる恐れがある。予圧抜けは、軸受の早期剥離や剛性低下につながるため、両者の締結状態を常時監視しておくことが望ましい。
【００１１】
この発明の目的は、ハブ輪、等速自在継手、および軸受をユニット化した形式の駆動車輪用軸受装置において、車両姿勢制御用の適切な情報を得るための手段を軸受装置自体に設けることにより、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させ、かつ正確な車両姿勢制御を行うことである。
この発明の他の目的は、軸受装置自体の異常の有無について診断する機能を付加して、常に安全な車両姿勢制御を行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、拡径加締部の締結状態が監視できて、予圧抜けによる軸受の早期剥離等を未然に防ぐことができるものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化し、等速自在継手の外側継手部材のステム部の外周にハブ輪を嵌合させてこれら外側継手部材とハブ輪とで内方部材を構成し、軸受の複列の内周側軌道面のうち、一方の軌道面をハブ輪に形成し、他方の軌道面を外側継手部材に形成し、複列の外周側軌道面を有する外方部材を設け、対向する軌道面間に転動体を介在させ、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材の中空ステム部とハブ輪の嵌合部を拡径させて、当該凹凸部に食い込ませて加締めることにより、前記外側継手部材とハブ輪とが一体に塑性結合された駆動車輪用軸受装置において、前記外方部材に、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を測定する相対位置測定手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
車両走行に伴い駆動車輪用軸受装置に荷重が加わると、主として回転側である内方部材が変形する。内方部材の変形は、外側継手部材およびハブ輪において生じるが、外側継手部材とハブ輪とで変形の程度が異なる。そこで、外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を、外方部材に設けた相対位置測定手段によって測定し、その測定結果に基づき車両の姿勢制御を行う。このように、センサ等からなる相対位置測定手段を軸受装置自体に設けるため、車体側に設けたセンサによって軸受装置の情報を得る場合と異なり、介在物を介することなく軸受装置の情報を得ることができ、かつ軸受装置内部の詳細な情報を得ることができる。そのため、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性が高く、軸受装置内部の詳細な情報に基づく正確な車両姿勢制御を行える。
【００１４】
前記相対位置測定手段は、前記外側継手部材の外径面に設けたマークに対向して外方部材に取付けられて対向するマークを検出する第１のセンサと、前記ハブ輪に設けたマークに対向して外方部材に取付けられて対向するマークを検出する第２のセンサと、これら第１および第２のセンサの出力を比較する手段とでなるものとするのが良い。
駆動車輪用軸受装置に荷重が加わった場合でも外方部材の変形は少ないため、第１および第２のセンサを外方部材に取付けると、これらのセンサが軸受装置の変形の影響を受けることが少なく、外側継手部材の外径面およびハブ輪に設けたマークを精度良く検出することができる。そして、その精度良く検出された第１および第２のセンサの出力を比較することにより、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置が正確に求められる。
【００１５】
前記各マークは、周辺に対して、磁気的、または光学的、または形状的に差異を有するものとすることができ、また、前記各センサは、磁気式センサまたは光学式センサとすることができる。
周辺に対して、磁気的、または光学的、または形状的に差異を有するものであるマークを、磁気式センサまたは光学式センサである第１および第２のセンサで検出する構成とすると、外方部材に第１および第２のセンサを設けながら、内方部材である外側継手部材の外径部およびハブ輪の回転軸方向位置を検出することができる。
【００１６】
前記相対位置測定手段の出力から、軸受部の作用力を検出する作用力検出手段、同じく等速自在継手の外側継手部材の内部応力を推定する継手内部応力推定手段、および同じくハブ輪の内部応力を推定するハブ輪内部応力推定手段を設けると良い。
相対位置測定手段は軸受自体に設置されるため、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を精度良く、かつ応答性良く検出できる。そのため、その前記相対位置、軸受部への作用力、等速自在継手の外側継手部材の内部応力、およびハブ輪の内部応力との関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、相対位置測定手段の出力から上記各検出項目値を検出することができる。この検出した各検出項目値を自動車の車両制御に使用することが出来る。
【００１７】
また、前記相対位置測定手段の出力から、ハブ輪と外側継手部材との拡径加締部の締結状態を推定する締結状態推定手段を設けると良い。
等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置と、拡径加締部の締結状態との関係についても、予め実験やシミュレーションで求めておくことができる。締結状態推定手段は、このように求めておいた関係を用いて、相対位置測定手段の出力から拡径加締部の締結状態の推定、例えば締結の緩みの程度を推定する。
締結状態推定手段を設けると、ハブ輪と外側継手部材との締結状態を常時監視することができるため、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との間に緩みや位置ずれが生じた場合にすぐに発見することができ、予圧抜けによる軸受の早期剥離や剛性低下による問題を未然に防ぐことができる。
【００１８】
さらに、前記相対位置測定手段の出力、または測定の結果、または推定の結果を設定範囲と比較して設定範囲外である場合に警報を出力する警報出力手段を設けると良い。
警報出力手段を設けると、相対位置測定手段の出力、または測定の結果、または推定の結果が設定範囲外である場合に、そのことを迅速に運転者等に知らせることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の駆動車輪用軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化し、等速自在継手の外側継手部材のステム部の外周にハブ輪を嵌合させてこれら外側継手部材とハブ輪とで内方部材を構成し、軸受の複列の内周側軌道面のうち、一方の軌道面をハブ輪に形成し、他方の軌道面を外側継手部材に形成し、複列の外周側軌道面を有する外方部材を設け、対向する軌道面間に転動体を介在させ、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材の中空ステム部とハブ輪の嵌合部を拡径させて、当該凹凸部に食い込ませて加締めることにより、前記外側継手部材とハブ輪とが一体に塑性結合された駆動車輪用軸受装置において、前記外方部材に、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を測定する相対位置測定手段を設けたため、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させ、かつ正確な車両姿勢制御を行うことができる。また、相対位置測定手段の出力と軸受の状態との関係が精度良く、かつ応答性良く得られ、そのため診断機能を付加することで、軸受装置自体の異常の有無について診断することができて、常に正確で安全な車両姿勢制御を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施形態を図１と共に説明する。この駆動車輪用軸受装置は、第４世代型の駆動輪支持用の駆動車輪用軸受装置であり、ハブ輪１０と、等速自在継手４０と、軸受２０とをユニット化して構成される。なお、以下の説明では、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００２１】
ハブ輪１０は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取付けるためのフランジ１４を備えており、フランジ１４の円周方向等間隔位置にホイールディスクを固定するためのハブボルト１５を植え込んである。ハブ輪１０のフランジ１４よりもインボード側の外周面に、軸受２０の複列の内周側軌道面のうちのアウトボード側の軌道面２７を形成してある。ハブ輪１０は軸心部に軸方向の貫通孔を有する中空状に形成されている。
【００２２】
等速自在継手４０は、ドライブシャフトからのトルクを内側継手部材４２およびトルク伝達ボール４３を介して外側継手部材４１に伝達する。外側継手部材４１の内周部には複数のトラック溝４１ａが形成されている。このトラック溝４１ａと内側継手部材４２の外周部に設けた複数のトラック溝４２ａとの協働で複数のボールトラックが形成され、各ボールトラックにトルク伝達ボール４３を配置することで等速自在継手４０が構成される。各トルク伝達ボール４３は、保持器４４によって同一平面内に保持されている。
【００２３】
外側継手部材４１は、ステム部４５とマウス部４６とからなり、ステム部４５にてハブ輪１０の内周に嵌合している。マウス部４６の肩面４７寄りの外周面に、軸受２０の複列の内周側軌道面のうちのインボード側の軌道面２８を形成してある。マウス部４６の肩面４７がハブ輪１０のインボード側の端面と当接し、これにより、ハブ輪１０と外側継手部材４１の軸方向の位置決めがなされ、かつ、軌道面２７，２８間の寸法が規定される。ステム部４５は、椀状のマウス部４６の底と連通した軸方向の貫通孔４８を設けることによって中空にしてある。
【００２４】
外側継手部材４１のステム部４５は、ハブ輪１０に対して、拡径加締めにより締結される。この実施形態の拡径加締めは、事前にハブ輪１０の内周面における一部、例えばアウトボード側の端部に凹凸部３１を形成し、その凹凸部３１を熱処理によって硬化させておき、このように内周面に凹凸部３１が形成されたハブ輪１０の内周に、外側継手部材４１のステム部４５を嵌合し、ステム部４５を内径側から外径側に拡径させることにより、ステム部４５の外周部をハブ輪１０の凹凸部３１に食い込ませて、ハブ輪１０と外側継手部材４１とを締結するものである。ハブ輪１０の内周面における凹凸部３１以外の部分は、ステム部４５の円筒状外周面と密着嵌合する円筒状に形成されている。
【００２５】
前記凹凸部３１の凹凸形状は任意であり、例えばねじ形状やセレーション（スプラインを含む）形状、あるいは互いに平行な複数列の溝同士を交差させたアヤメローレット形状に形成される。これらの中でもアヤメローレットは加締め後のフレッティング（特に軸方向および円周方向のフレッティング）防止に特に有効である。
【００２６】
軸受２０は、ハブ輪１０および外側継手部材４１で構成される内方部材２９と、外方部材２１と、複列の転動体２２とを含む。外方部材２１は車体（図示せず）に取付けるためのフランジ２３を備え、内周面に、前記ハブ輪１０の内周側軌道面２７および前記外側継手部材４１の内周側軌道面２８に対向する複列の外周側軌道面２４を形成してある。そして、内周側軌道面２７，２８と複列の外周側軌道面２４との間に、複列の転動体２２が組み込まれている。ここでは転動体２２としてボールを使用した複列のアンギュラ玉軸受の場合を図示してあるが、重量の嵩む自動車用の駆動車輪用軸受装置の場合には、転動体として円すいころを使用した複列円すいころ軸受を採用する場合もある。外方部材２１の両端開口部にはシール２５，２６が装着され、軸受内部に充填したグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。
【００２７】
外方部材２１の内周面におけるインボード側の転動体２２とインボード側のシール２６との間には、外側継手部材４１の外径面に設けた環状のマーク５０（１）をそれぞれ検出する第１のセンサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ）が設けられ、同じく外方部材２１の内周面におけるアウトボード側の転動体２２とアウトボード側のシール２５との間には、ハブ輪１０に設けた環状のマーク５０（２）をそれぞれ検出する第２のセンサ５１（２Ａ），５１（２Ｂ）が設けられている。
第１のセンサ５１（１Ａ）および第２のセンサ５１（２Ａ）は軸受装置の回転軸回り同一位相に配置されており、両センサの出力を比較手段５２Ａで比較することにより、等速自在継手４０の外側継手部材４１の回転軸方向（ｘ方向）位置とハブ輪１０の回転軸方向位置との相対位置を測定する。これら第１のセンサ５１（１Ａ）、第２のセンサ５１（２Ａ）、および比較手段５２Ａで相対位置測定手段５３Ａを構成する。
同様に、第１のセンサ５１（１Ｂ）および第２のセンサ５１（２Ｂ）も軸受装置の回転軸回り同一位相に配置されており、両センサの出力を比較手段５２Ｂで比較することにより、等速自在継手４０の外側継手部材４１の回転軸方向位置とハブ輪１０の回転軸方向位置との相対位置を測定する。これら第１のセンサ５１（１Ｂ）、第２のセンサ５１（２Ｂ）、および比較手段５２Ｂで相対位置測定手段５３Ｂを構成する。センサ５１（１Ａ），５１（２Ａ）とセンサ５１（１Ｂ），５１（２Ｂ）とは軸受装置の回転軸回りの異なる位相、例えば互いに１８０度の位相で設けられている。
【００２８】
この実施形態の場合、各センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）は光学式センサであり、これに対向するマーク５０（１，２）は、例えば図２に示すように、黒色部分５０ａと白色部分５０ｂとに色分けされたターゲット面とされる。つまり、マーク５０（１，２）は、周辺に対して光学的に差異を有するものとされている。センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）は、ターゲット面の黒色部分５０ａと白色部分５０ｂとの境界部の位置を検出することで、外側継手部材４１の回転軸方向位置またはハブ輪１０の回転軸方向位置を検出する。
【００２９】
前記比較手段５２Ａ，５２Ｂは、それぞれ軸受作用力測定手段５４、継手内部応力推定手段５５、ハブ輪内部応力推定手段５６、締結状態推定手段５７、および警報出力手段５８に接続されている。これら各手段５４，５５，５６，５７，５８の作用については後で説明する。
【００３０】
上記構成の駆動車輪用軸受装置の作用を説明する。車両走行に伴い駆動車輪用軸受装置に荷重が加わると、主として回転側である内方部材２９が変形する。この内方部材２９の変形は、外側継手部材４１とハブ輪１０とで異なるし、また回転軸回りの周方向位置によっても異なる。そこで、回転軸回りの位相が異なる複数箇所で、外側継手部材４１およびハブ輪１０の回転軸方向位置をそれぞれ個別に検出することにより、軸受装置内部の詳細な情報を得ることができる。
【００３１】
具体的には、各センサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ），５１（２Ａ），５１（２Ｂ）の出力をそれぞれｓ１Ａ，ｓ１Ｂ，ｓ２Ａ，ｓ２Ｂとした場合、（ｓ１Ａ−ｓ１Ｂ）＋（ｓ２Ａ−ｓ２Ｂ）と、外側継手部材４１とハブ輪１０との回転軸方向（ｘ軸方向）の相対変位ｘとの関係は図３で示され、（ｓ１Ａ−ｓ１Ｂ）−（ｓ２Ａ−ｓ２Ｂ）と、外側継手部材４１とハブ輪１０とのｙ軸回りの歪θｙとの関係は図４で示される。ｙ軸は、ｘ軸に直交する水平方向であって、この軸受装置が取付けられる車両の前後方向となる。ここで、（ｓ１Ａ−ｓ１Ｂ）および（ｓ２Ａ−ｓ２Ｂ）は、それぞれ外側継手部材４１の回転軸方向位置とハブ輪１０の回転軸方向位置との相対位置であって、比較手段５２Ａ，５２Ｂにより求められるものである。図３および図４に示す関係に基づき、各センサの出力より、外側継手部材４１とハブ輪１０とのｘ軸方向の相対変位ｘ、および外側継手部材４１とハブ輪１０とのｙ軸回りの歪θｙが求められる。
【００３２】
このようにして求められた値ｘ，θｙと下記の各項目との関係を実験やシミュレーションにて予め求めておけば、軸受に作用する作用力、等速自在継手４０の外側継手部材４１に発生する内部応力、およびハブ輪１０に発生する内部応力を算出または推定することができる。軸受作用力測定手段５４は、このように実験やシミュレーションより予め求めておいた関係から、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の出力より、軸受に作用する作用力を算出する。また、継手内部応力推定手段５５、およびハブ輪内部応力推定手段５６は、上記関係から、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の出力より、等速自在継手４０の外側継手部材４１に発生する内部応力、およびハブ輪１０に発生する内部応力をそれぞれ推定する。
【００３３】
また、締結状態推定手段５７は、軸受作用力測定手段５４の測定結果や、継手内部応力推定手段５５およびハブ輪内部応力推定手段５６の推定結果等から、設定規則に基づき総合的に判断して、ハブ輪１０と外側継手部材４１の締結状態を推定する。
【００３４】
そして、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の出力、軸受作用力測定手段５４の測定結果、および各推定手段５５，５６，５７の推定結果が予め定めた所定の設定結果と比較して設定範囲外である場合は、警報出力手段５８により警報を出力する。
【００３５】
このように、この実施形態の駆動車輪用軸受装置は、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）の検出結果に基づき、軸受作用力測定手段５４、継手内部応力推定手段５５、ハブ輪内部応力推定手段５６、締結状態推定手段５７、および警報出力手段５８により、車両姿勢制御に関わる軸受装置内部の詳細な情報を得られるため、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させることができるともに、軸受装置自体の異常の有無について診断することができて、常に正確で安全な車両姿勢制御を行える。
【００３６】
また、センサ５１（１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ）として光学式センサを採用しているため、変形の少ない外方部材２１に取付けたセンサによる外側継手部材４１およびハブ輪１０の回転軸方向位置の検出が可能となり、検出精度を向上させることができる。
【００３７】
図５は異なる実施形態を示す。この実施形態と前記実施形態（図１）と異なる点は、センサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ），５１（２Ａ），５１（２Ｂ）として磁気式センサを採用し、これに対向するマーク５０（１），５０（２）を、図６ないし図９の（Ａ）に示すように、外側継手部材４１およびハブ輪１０の外周面に形成された円周方向の溝状切欠きとしたことである。マーク５０（１），５０（２）の回転軸方向位置ｘ１Ａ，ｘ１Ｂ，ｘ２Ａ，ｘ２Ｂとセンサ出力ｓ１Ａ，ｓ１Ｂ，ｓ２Ａ，ｓ２Ｂとの関係は、図６ないし図９の（Ｂ）に示される。
【００３８】
この実施形態の場合も、第１のセンサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ）の出力と、第２のセンサ５１（２Ａ），５１（２Ｂ）の出力とを比較手段５２Ａ，５２Ｂで比較して、外側継手部材４１の回転軸方向位置とハブ輪１０の回転軸方向位置との相対位置を測定する。そして、その測定結果に基づき、軸受作用力測定手段５４、継手内部応力推定手段５５、ハブ輪内部応力推定手段５６、締結状態推定手段５７、および警報出力手段５８により、車両姿勢制御に関わる軸受装置内部の詳細な情報を得る。このため、上記同様、路面の状況変化等に対する車両姿勢制御システムの応答性を向上させることができるともに、軸受装置自体の異常の有無について診断することができて、常に正確で安全な車両姿勢制御を行える。
【００３９】
センサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ），５１（２Ａ），５１（２Ｂ）として磁気式センサを採用した場合も、光学式センサを採用した場合と同様に、変形の少ない外方部材２１に取付けたセンサによる外側継手部材４１およびハブ輪１０の回転軸方向位置の検出が可能となり、検出精度を向上させることができる。
【００４０】
図１０および図１１に示すように、センサ５１（１Ａ），５１（１Ｂ），５１（２Ａ），５１（２Ｂ）として磁気式センサを採用する場合、これに対向するターゲット面に設けられるマーク５０（１），５０（２）を、Ｎ極５０ａとＳ極５０ｂとからなる着磁パターンとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施形態にかかる駆動車輪用軸受装置の断面図に制御系のブロック図を組み合わせて表示した図である。
【図２】センサおよびシールの拡大図である。
【図３】センサ出力と、外側継手部材とハブ輪とのｘ軸方向の相対変位との関係を示すグラフである。
【図４】センサ出力と、外側継手部材とハブ輪とのｙ軸回りの歪との関係を示すグラフである。
【図５】異なる実施形態にかかる駆動車輪用軸受装置の断面図に制御系のブロック図を組み合わせて表示した図である。
【図６】（Ａ）は図５における上側の第１のセンサおよびマークの拡大図、（Ｂ）はセンサのｘ方向の位置とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図７】（Ａ）は図５における上側の第２のセンサおよびマークの拡大図、（Ｂ）はセンサのｘ方向の位置とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図８】（Ａ）は図５における下側の第１のセンサおよびマークの拡大図、（Ｂ）はセンサのｘ方向の位置とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図９】（Ａ）は図５における下側の第２のセンサおよびマークの拡大図、（Ｂ）はセンサのｘ方向の位置とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図１０】さらに異なる実施形態にかかる駆動車輪用軸受装置の断面図である。
【図１１】図１０のXI部の拡大図である。
【図１２】従来の駆動車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ハブ輪
２０…軸受
２１…外方部材
２２…転動体
２４…外周側軌道輪
２５，２６…シール
２７，２８…内周側軌道輪
２９…内方部材
３１…凹凸部
４０…等速自在継手
４１…外側継手部材
４２…内側継手部材
４３…トルク伝達ボール
４４…保持器
４５…ステム部
５０（１），５０（２）…マーク
５１（１Ａ），５１（１Ｂ）…第１のセンサ
５１（２Ａ），５１（２Ｂ）…第２のセンサ
５２Ａ，５２Ｂ…比較手段
５３Ａ，５３Ｂ…相対位置測定手段
５４…軸受作用力測定手段
５５…継手内部応力推定手段
５６…ハブ輪内部応力推定手段
５７…締結状態推定手段
５８…警報出力手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化し、等速自在継手の外側継手部材のステム部の外周にハブ輪を嵌合させてこれら外側継手部材とハブ輪とで内方部材を構成し、軸受の複列の内周側軌道面のうち、一方の軌道面をハブ輪に形成し、他方の軌道面を外側継手部材に形成し、複列の外周側軌道面を有する外方部材を設け、対向する軌道面間に転動体を介在させ、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材の中空ステム部とハブ輪の嵌合部を拡径させて、当該凹凸部に食い込ませて加締めることにより、前記外側継手部材とハブ輪とが一体に塑性結合された駆動車輪用軸受装置において、
前記外方部材に、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を測定する相対位置測定手段を設けたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記相対位置測定手段は、前記外側継手部材の外径面に設けたマークに対向して外方部材に取付けられて対向するマークを検出する第１のセンサと、前記ハブ輪に設けたマークに対向して外方部材に取付けられて対向するマークを検出する第２のセンサと、これら第１および第２のセンサの出力を比較する手段とでなる駆動車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項２において、前記各マークは、周辺に対して、磁気的、または光学的、または形状的に差異を有するものである駆動車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項２において、前記各センサは、磁気式センサまたは光学式センサである駆動車輪用軸受装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の出力から、軸受部の作用力を検出する作用力検出手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の出力から、等速自在継手の外側継手部材の内部応力を推定する継手内部応力推定手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の出力から、ハブ輪の内部応力を推定するハブ輪内部応力推定手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の出力から、ハブ輪と外側継手部材との拡径加締部の締結状態を推定する締結状態推定手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の測定値、または前記いずれかの推定手段の推定の結果を設定範囲と比較して設定範囲外である場合に警報を出力する警報出力手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項１】
ハブ輪と等速自在継手と軸受とをユニット化し、等速自在継手の外側継手部材のステム部の外周にハブ輪を嵌合させてこれら外側継手部材とハブ輪とで内方部材を構成し、軸受の複列の内周側軌道面のうち、一方の軌道面をハブ輪に形成し、他方の軌道面を外側継手部材に形成し、複列の外周側軌道面を有する外方部材を設け、対向する軌道面間に転動体を介在させ、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材の中空ステム部とハブ輪の嵌合部を拡径させて、当該凹凸部に食い込ませて加締めることにより、前記外側継手部材とハブ輪とが一体に塑性結合された駆動車輪用軸受装置において、
前記外方部材に、等速自在継手の外側継手部材の回転軸方向位置とハブ輪の回転軸方向位置との相対位置を測定する相対位置測定手段を設けたことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記相対位置測定手段は、前記外側継手部材の外径面に設けたマークに対向して外方部材に取付けられて対向するマークを検出する第１のセンサと、前記ハブ輪に設けたマークに対向して外方部材に取付けられて対向するマークを検出する第２のセンサと、これら第１および第２のセンサの出力を比較する手段とでなる駆動車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項２において、前記各マークは、周辺に対して、磁気的、または光学的、または形状的に差異を有するものである駆動車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項２において、前記各センサは、磁気式センサまたは光学式センサである駆動車輪用軸受装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の出力から、軸受部の作用力を検出する作用力検出手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の出力から、等速自在継手の外側継手部材の内部応力を推定する継手内部応力推定手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の出力から、ハブ輪の内部応力を推定するハブ輪内部応力推定手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の出力から、ハブ輪と外側継手部材との拡径加締部の締結状態を推定する締結状態推定手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記相対位置測定手段の測定値、または前記いずれかの推定手段の推定の結果を設定範囲と比較して設定範囲外である場合に警報を出力する警報出力手段を設けた駆動車輪用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２０５３８１（Ｐ２００７−２０５３８１Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２１７８（Ｐ２００６−２２１７８）
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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