(57)【要約】  本発明は、車両の駆動されるか又は駆動可能な車輪を支持する軸受装置（０１）に関する。軸受装置（０１）は、車輪と駆動軸との間に作用する駆動トルク又は牽引トルクの測定を可能にする。駆動軸と車輪との間のトルク伝達は内レース（０３）にある端面歯（１２）を介して行われ、そこにそのつど作用するトルクの特性量としての軸線方向力を測定する感圧測定素子（１７）が設けられている。更に本発明は車両の駆動可能な車輪に作用する駆動トルク及び牽引トルクの分配を制御する装置に関する。駆動可能な車輪における駆動トルク及び牽引トルク分配を測定するため、それぞれの車輪に作用するトルクを測定するセンサ装置（１７，１８）がそれぞれ設けられている。
2009539052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動可能な車輪を車両の車輪支持体（０２）に支持する軸受装置（０１）であって、
内レース（０３）が車輪に相対回転しないように結合され、端面歯（１２）を介してトルクを伝達するため、軸線方向に対して斜めの歯面（２３）により駆動軸に連結可能であり、
外レース（０７）が車輪支持体（０２）に相対回転しないように結合され、
感圧測定素子（１７）が、軸線方向において端面歯（１２）の近くに設けられて、そこに生じる軸線方向力に感応し、
少なくとも１つのセンサ（１８）が、測定素子（１７）に作用する力を求める
軸受装置。
【請求項２】
感圧測定素子（１７）が内レース（０３）に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
凹所（１３）が、内レース（０３）において少なくとも部分的に、軸線方向において端面歯（１２）の近くに延び、内レース（０３）の凹所（１３）に、感圧測定素子（１７）が設けられていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項４】
凹所が、内レース（０３）を取巻いて軸線方向において端面歯（１２）のすぐ近くに設けられる溝（１３）として形成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項５】
センサ（１８）が外レース（０７）に設けられて、感圧測定素子（１７）に対向していることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項６】
センサ（１８）が外レース（０７）に設けられ、内レース（０３）の凹所（１３）に対向していることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項７】
転動体（０８）が内レース（０３）と外レース（０７）との間に設けられて、一緒に転がり軸受を構成していることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項８】
転がり軸受が２列玉軸受として構成されていることを特徴とする、請求項の７に記載の軸受装置。
【請求項９】
内レース（０３）が車輪のボス（０６）にある延長部（０４）として形成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１０】
内レース（０３）特に内レース（０３）の凹所（１３）に更に測定素子支持体（１６）が設けられ、測定素子（１７）が、軸線方向において測定素子支持体（１６）の近くに、この測定素子支持体（１６）と端面歯（１２）との間に設けられていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１１】
測定素子支持体（１６）が同時に転動体（０８）用転動路を形成していることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１２】
測定素子（１７）が逆磁気歪み効果を持つ測定環により形成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１３】
測定素子（１７）が磁気弾性効果を持つ測定環により形成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１４】
測定素子（１７）が測定素子支持体（１６）上の感圧被覆により形成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１５】
測定素子（１７）が、センサ（１８）を介して読取られる測定信号を発生する感圧センサ素子を持つ測定環により形成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１６】
測定環が複数のセグメントに分割されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１７】
センサ（１８）が一重又は二重に存在し、車輪側方力のため生じる傾倒軸線にあることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１８】
センサ（１８）が多重に存在し、これらのセンサ（１８）が外レース（０７）の周囲にわたって分布されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の軸受装置。
【請求項１９】
車両の駆動可能な車輪の駆動トルク及び牽引トルクを分配する制御装置であって、
駆動可能な車輪の駆動トルク及び牽引トルクを制御する手段及び
駆動可能な各車輪にあって車輪に作用するトルクを測定するそれぞれ１つのセンサ装置（１７，１８）を持ちかつ駆動トルク及び牽引トルクの分配を測定する手段
を含んでいる装置。
【請求項２０】
駆動トルク及び牽引トルクの分配を測定する手段が、先行する請求項の１つに記載の軸受装置に統合されていることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、駆動されるか又は駆動可能な車輪を車両の車輪支持体に支持する軸受装置に関する。本発明による軸受装置は、車輪と駆動軸との間に作用するトルクの測定を可能にする。更に本発明は、車両の駆動可能な駆動トルク及び牽引トルクの分配を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  特に４つの車輪すべてが駆動される自動車は、次第に駆動トルク分配を制御する装置を備えるようになっており、それにより走行安全性を高めながら車両動特性の改善が行われる。駆動トルク分配の制御のため、そのつどの走行状況を決定できるために、適当な測定装置が必要である。【０００３】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１１２９０４号明細書から、車両用の駆動トルク分配制御装置が公知であり、第１の駆動車輪と第２の駆動車輪との間にトルク分配を制御するクラッチを持っている。クラッチは、加速度位置センサ及び横加速度センサの測定値に基いて決定される制御信号により制御される。この解決策の欠点は、そのつどの走行状況を限られた精度でしか求められないことである。実際に車輪へ作用するトルクは、この解決策では求められない。【０００４】  他の量を検出するため種々のそれ以外の解決策も公知であるが、すべてトルク分配を決定する目的を持っている。【０００５】  これに関して国際出願のドイツ連邦共和国公開第６８９２８００４号明細書から、４輪駆動車両の動力伝達制御装置が公知であり、駆動トルク分配の変化が、特に現在のかじ取り角、加速ペダル位置、機関出力及び制動力にも応じて選ばれる。【０００６】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０３１８９０号明細書には、前輪と後輪の回転数差を求めることが提案されている。ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１３３０６０号明細書から、更に横風により生じる風片揺れモーメントを求めることが公知である。前記のすべての解決策に共通なことは、トルク分配が間接的に求められるだけなので、多くの走行状況において得られる精度が満足できないことである。【０００７】  ドイツ連邦共和国特許第１９５１４０９３号明細書から、車両の車輪駆動軸のねじれを車輪駆動軸にある速度センサで求めることが公知である。このため駆動装置の回転速度及び絞り弁開度のような別の特性量を求めることが必要である。この解決策の利点は、特性量の測定が駆動軸で直接行われることである。その欠点は、駆動軸に作用するトルクが間接的に求められ、それにより限られた精度しか得られないことである。【０００８】  ドイツ連邦共和国特許第１０３３８１７２号明細書から、この構成又は類似の構成で自動車の駆動可能な車輪の支持のためにしばしば使用されるような車輪ボス−回転継手装置が公知である。この解決策では、駆動軸の回転継手にある突起が外歯を持ち、この外歯が車輪ボスの内歯にかみ合い、それにより駆動トルクが伝達可能である。車輪ボスは、かみ合う突起の範囲で、車輪支持体の２列玉軸受に支持されている。車輪軸受装置の別の解決策はドイツ連邦共和国特許第３６０４６３０号明細書から公知であり、駆動軸の回転継手から端面歯を経て車輪ボスへ駆動トルクの伝達が行われる。車輪ボスは同時に車輪を支持する２列玉軸受の内レースを形成している。回転継手を介して駆動される車輪を支持するための解決策に対して、車輪へ作用するトルクを求める解決策は知られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  従って本発明の課題は、車輪と駆動軸との間に作用するトルクの直接測定を可能にする、車両の駆動可能な車輪を支持する軸受装置を利用可能にすることである。本発明の上述の課題は、車両の駆動可能な車輪の駆動トルク分配を制御するための改善された装置を利用可能にし、それによりそのつどの走行状況の一層精確な測定を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  この課題は、独立請求項１に記載の軸受装置によって解決され、この軸受装置において車輪と駆動軸との間の駆動トルク及び牽引トルクの伝達が、内レースにある端面歯を介して行われる。【００１１】  感圧測定素子が、軸線方向において端面歯の近くに設けられて、そこに生じる軸線方向力に感応する。この測定素子により、軸線方向に作用する力が求められ、この力は作用するトルクに正比例している。なぜならば、端面歯の斜めの歯に作用するトルクは、軸線方向に作用する力成分に一部変換されるからである。【００１２】  一般化された形で課題は、請求項１９に記載の車両の駆動可能な車輪の駆動トルク及び牽引トルクの分配する制御装置により解決される。その際駆動可能な車輪における駆動トルク及び牽引トルクの分配を測定するために、それぞれの車輪に作用するトルクを測定するセンサ装置が設けられている。【００１３】  本発明による軸受装置の重要な利点は、このために従来の軸受装置に対して僅かな構造変化しか必要としないことである。現在の製造技術を、測定素子及びセンサの取付けのために拡張しさえすればよい。【００１４】  感圧測定素子が内レースに設けられているのがよい。【００１５】  更に内レースが凹所を持ち、この凹所が、内レースにおいて少なくとも部分的に、軸線方向において端面歯の近くに延び、内レースの凹所に、感圧測定素子が設けられている。凹所が、内レースを取巻いて設けられる溝として形成されているのが特に好ましい。【００１６】  更に溝が軸線方向において端面歯のすぐ近くで内レースに設けられ、即ち内レースが、端面歯の底面と溝との間に、端面歯が生じる応力を吸収できるのにちょうど必要な軸線方向長さを持っている。この実施形態では、作用する力により端面歯に生じる軸線方向力が感圧測定素子へ充分伝達されるので、精確な測定が可能である。【００１７】  その代わりに、当接面又は類似な面が内レースの適当な位置に設けられ、そこに感圧測定素子が設けられている。【００１８】  測定素子は、顕著な逆磁気歪み効果又は磁気弾性効果を持つ材料から成る測定環により形成することができる。力の作用により生じる変形は磁界を変化させ、この変化を１つ又は複数の適当なセンサで求めることができる。１つ又は複数のセンサは外レース又は車輪支持体に取付けられ、測定環の変化する磁界中にある。特にセンサは、例えば内レースの凹所に設けられる感圧素子に対向している。【００１９】  センサは、車輪側方力により生じる傾倒軸線内にある位置で、外レースに設けられているのがよい。これにより車輪側方力による横向きの影響が最小にされ、測定精度が向上する。【００２０】  この実施形態では、第２のセンサを外レースに設けられ、この第２のセンサも同様に前記の傾倒軸線にあり、外レースの周囲で第１のセンサに対向している。【００２１】  別の実施形態では、測定素子は、別の感圧材料又はセンサ素子又は測定素子支持体上の被覆によっても形成でき、外レースにあるセンサに読取られる。【００２２】  環状の測定素子がセグメントに分割され、これらのセグメントが円筒状であるか同時に読出されるのがよい。個々のセグメントの同時読出しの際、車輪側方力による横方向の影響を最小にする���め、センサの位置に応じて測定値を重み付けして加算することができる。加算の別の重み付けでは傾倒モーメントが求められるので、タイヤ半径が既知であると、車輪側方力が誘導される。【００２３】  本発明による軸受装置が２列玉軸受として構成され、内レースが車輪のボスにある延長部として形成されているのがよい。このような構成は、摩擦の少ない支持、コンパクトな構造及び大きいトルクの確実な伝達を可能にする。【００２４】  車両の駆動可能な車輪の駆動トルクを制御する装置の重要な利点は、トルク分配の制御が個々の車輪の実際に生じるトルクに応じて行われることである。トルク分配の必要な制御のため今まで評価された加速度成分、かじ取り角等の測定値は必要でない。本発明による軸受装置によって、実際に車輪に作用するトルクを求め、この値を本発明による制御のために使用することが今や可能である。【００２５】  本発明のそれ以外の利点、詳細及び展開は、図面を参照して複数の実施例の以下の説明からわかる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】  図１は、車両の車輪支持体０２に駆動可能な車輪を支持する軸受装置０１の一部を切断された側面図を示し、図２は軸受装置０１の一部を切断された斜視図を示す。軸受装置０１は、車輪のボス０６にある延長部０４により形成される内レース０３を含んでいる。外レース０７は車輪支持体０２に形成されている。内レース０３及び外レース０７は、車輪ボス０６及び車輪支持体０２と固定的に結合される独立の部分として構成されていてもよい。軸受装置０１はここでは２列玉軸受として構成され、玉０８が転動体として動作する。しかし本発明による軸受装置は、任意の転がり軸受又は滑り軸受としても構成可能である。【００２７】  車輪ボス０６は回転継手０９に取付けられている。回転継手０９は駆動軸（図示せず）に結合され、駆動軸から車輪ボス０６へトルクを伝達する。車輪ボス０６はボルト１１により回転継手０９と結合されている。この結合は車輪ボス０６から回転継手０９へ軸線方向押圧力を発生する。この結合だけでは、生じるトルクを伝達するには適していない。このため車輪ボス０６と回転継手０９との間の当接面はそれぞれ端面歯１２を持っている。端面歯１２は、車輪ボス０６と回転継手０９との間でトルクの確実な伝達を可能にする。同時にこのような結合は、車輪ボス０６の速やかな取付け及び取外しを可能にする。【００２８】  内レース０３は、軸線方向において端面歯１２の近くに、取巻き溝１３の形の凹所を持っている。これにより内レース０３は、溝１３と端面歯１２との間の範囲で材料弱体化を受け、カラー１４として構成されている。カラー１４は数ｍｍの軸線方向長さを持ち、この長さは増大する半径と共に減少する。カラー１４の軸線方向長さは、カラーが端面歯１２に作用する力を吸収できるように設定されている。従って作動中に力が生じても、カラー１４は塑性変形しない。同時にカラー１４の軸線方向長さは、軸線方向に車輪ボス０６の方へ端面歯１２に作用する力が、カラー１４の自由端に塑性変形を生じ、溝１３の所までも高度に作用するように設定されている。溝１３内には測定素子１７を持つ測定素子支持体１６がある。測定素子支持体１６は溝１３を殆ど完全に満たし、硬質材料から成っている。測定素子支持体は１列の玉０８のため内レース０３の転動路としても機能する。測定素子支持体１６とカラー１４との間に、測定素子１７は遊隙なしに設けられている。硬い測定素子支持体１６に対する測定素子１７の遊隙なし配置によって、軸線方向に車輪ボス０６の方へカラー１４に作用する力が高度に測定素子１７に作用するようにすることができる。測定素子支持体１６は同時に玉０８用転動路として機能するので、軸線方向に車輪ボス０６の方へカラー１４に作用する力は、測定素子支持体１６から直接玉０８へ伝達され、従って力は車輪ボス０６の延長部０４により少しだけ吸収される。この構造的構成も、軸線方向に作用する力が高度に測定素子１７へ作用するのを保証する。【００２９】  測定素子１７は溝１３に相当する環形状を持ち、著しい逆磁気歪み効果を持つ材料から成っている。力が測定素子１７へ作用すると逆磁気歪み効果のため測定素子１７の磁界が変化する。【００３０】  測定素子１７の変化する磁界は、セ��サ１８により測定される。センサ１８は外レース０７に取付けられ、測定素子１７に対向している。センサ１８と測定素子１７との間には、数ｍｍの間隙がある。センサ１８は、例えばＭＲセンサ、ＡＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＣＭＲセンサ又はＧＭＩセンサのような磁気抵抗センサである。しかし生じる磁界変化を測定できるあらゆる形式のセンサ、例えば誘導電圧を測定するセンサを使用することができる。センサ１８は接続導線１９により評価電子装置（図示せず）に接続されている。【００３１】  軸受装置０１により、駆動軸、回転継手０９、車輪ボス０６及び車輪に作用するトルクを求めることが可能である。駆動トルク及び牽引トルクも求めることができる。両種のトルクにより、端面歯１２に現れるトルクの一部が、トルクに比例して軸線方向に作用する力に変化され、この力が測定素子１７に作用する。この作用がセンサ１８により測定されて、評価電子装置へ通報される。【００３２】  車両はなるべく３つの別の駆動可能な車輪を含み、これらの車輪の軸受装置０１と同じように構成されている。評価電子装置はすべての４つの軸受装置のセンサの信号をうける。こうして常に車量の車輪のトルク分配を検出することができる。車両は更にトルク分配を制御する装置を持っている。このような制御装置は、駆動装置のトルク、差動装置の調節、駆動軸と個々の車輪制動機との連結に影響を及ぼす。評価電子装置によるトルク分配は永続的に測定されるので、車両の車輪の駆動トルク及び牽引トルクを制御する制御回路を構成することができる。この制御回路は、与えられる走行状況へトルク分配の精確な適合を可能にする。【００３３】  図示した実施例では、センサ装置は測定素子１７とセンサ１８により形成されている。本発明によりトルク分配を制御する装置のセンサ装置は、それぞれの車輪に作用するトルクを求める別の装置によっても形成することができる。【００３４】  図３は、図１及び２に示す軸受装置の詳細図を示す。特にカラー１４にある端面歯の歯２１及び測定素子１７が示されている。図からわかるように、カラー１４の構成は、軸線方向に作用する力を測定素子１７へ伝達するのを可能にする。なぜならば、カラー１４は適当に小さい材料厚さを持っているからである。矢印２２は、車輪と駆動軸との間に作用するトルクを表わし、このトルクは側方へ作用する力として歯２１へ作用する。歯２１の歯面２３の傾斜する構成のため、トルク２２は軸線方向に作用する力成分を生じ、この力成分が矢印２４で表わされている。側方へ作用するトルク２２の力と軸線方向に作用する力２４とほ比は、歯面２３の傾斜角によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による軸受装置の好ましい実施例の側面図を示す。
【図２】図１に示す軸受装置の斜視図を示す。
【図３】図１及び２に示す軸受装置の詳細図を示す。
【符号の説明】
【００３６】０１    軸受装置
０２    車輪支持体
０３    内レース
０４    車輪ボスの延長部
０６    車輪ボス
０７    外レース
０８    玉
０９    回転継手
１１    ボルト
１２    端面歯
１３    溝
１４    カラー
１６    測定素子支持体
１７    測定素子
１８    センサ
１９    接続導線
２１    歯
２２    トルク
２３    傾斜する歯面
２４    軸線方向力
【図１】
2009539052.tif 000003
【図２】
2009539052.tif 000004
【図３】
2009539052.tif 000005
【国際調査報告】
2009539052.tif 000006
2009539052.tif 000007
2009539052.tif 000008
2009539052.tif 000009
2009539052.tif 000010
2009539052.tif 000011