(57)【要約】【課題】  車両の走行時に近い条件で車輪用軸受の状態を測定することができる車輪用軸受の状態測定方法および測定装置を提供する。【解決手段】  車輪用軸受３０の状態を測定する車輪用軸受の測定方法および測定装置であって、回転輪３１もしくは固定輪３２に荷重を負荷しながら、非接触の変位センサ１５，１６を用いて回転輪３１および固定輪３２の軸方向の相対変位を測定する車輪用軸受の状態測定方法および測定装置１０。【選択図】        図１
2006153554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪用軸受の状態を測定する測定方法であって、
回転輪もしくは固定輪に荷重を負荷しながら、非接触センサを用いて当該回転輪と当該固定輪との軸方向の相対変位を測定することを特徴とする車輪用軸受の状態測定方法。
【請求項２】
車輪用軸受の状態を測定する測定装置であって、
回転輪もしくは固定輪に荷重を負荷する荷重負荷手段と、
非接触センサと、
を備え、
前記荷重負荷手段により前記回転輪もしくは前記固定輪に荷重を負荷しながら、前記非接触センサにより当該回転輪と当該固定輪との軸方向の相対変位を測定することを特徴とする車輪用軸受の状態測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両の走行時もしくは走行時に近い条件における車輪用軸受の状態、特に車輪用軸受の剛性を測定する車輪用軸受の状態測定方法および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両の車輪を車両本体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受としては、例えば図２に示すものが知られている。図２に示す車輪用軸受３０は、駆動輪用であって、回転輪としての内方部材３１と、内方部材３１と同心に配置された固定輪としての外方部材３２と、を備えている。
【０００３】
内方部材３１はハブ輪３３を有し、ハブ輪３３の軸線上には、不図示の駆動軸（回転軸）を挿通される挿通孔３４が軸方向に貫通して設けられている。また、ハブ輪３３の軸方向外側（車両への組み付け状態で車幅方向外側）の端部には車輪取付用フランジ３５が設けられ、この車輪取付用フランジ３５には、車輪及びブレーキディスク等を取り付けるための複数のハブボルト３６が周方向に略等間隔でセレーション嵌合により固定されている。また、軸方向外側の側面で且つ軸方向に垂直な車輪取付用フランジ３５のフランジ面には、車輪のホイール（不図示）を組み付ける際に中心位置合せに用いられる、円環状の凸部４８が挿通孔３４と同心に設けられている。
【０００４】
また、ハブ輪３３の軸方向内側（自動車への組み付け状態で車幅方向内側）の端部には小径段部３７が形成されており、この小径段部３７に内輪（別体内輪）３８が揺動加締め部３９によってハブ輪３３に加締め固定されている。内輪３８の外周面には内輪軌道４０が形成され、また、ハブ輪３３の軸方向中間部の外周面には内輪軌道４１が形成されている。
【０００５】
外方部材３２の内周面には、ハブ輪３３の内輪軌道４１に対向する外輪軌道４２及び内輪３８の内輪軌道４０に対向する外輪軌道４３が形成されており、また、外方部材３２には、懸架装置取付用フランジ４４が設けられている。そして、複列の内輪軌道４１，４０と複列の外輪軌道４２，４３との間にそれぞれ複数の転動体４５が保持器４６を介して周方向に転動可能に配設されている。
【０００６】
そして、外方部材３２の軸方向内側の端部と内輪３８との間には、外方部材３２に固定されると共に内輪３８の外周面に全周にわたって摺接する複数のシールリップが設けられたシール装置４９が配設され、外方部材３２の軸方向外側の端部とハブ輪３３との間には、外方部材３２に固定されると共にハブ輪３３の外周面に全周にわたって摺接する複数のシールリップが設けられたシール装置４７が配設されており、これにより、内方部材３１と外方部材３２との間の軸方向両端の開口部をシールして、内部に封入されたグリースの外部への漏洩を防止するとともに、外部からの塵埃、水、泥水等の侵入を防止している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、自動車には高い安全性が求められてきており、例えばＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）等が装備されるようになっている。そのような背景の中、車輪用軸受にも更なる安全性が求められている。車輪用軸受の安全性を向上させるためには、車両の走行時、特に旋回時における車輪用軸受の剛性等の状態を把握する必要があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の走行時もしくは走行時に近い条件で、あるいは走行時を想定した条件で車輪用軸受の状態を測定することができる車輪用軸受の状態測定方法および測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明に係る車輪用軸受の状態測定方法は、車輪用軸受の状態を測定する測定方法であって、回転輪もしくは固定輪に荷重を負荷しながら、非接触センサを用いて当該回転輪と当該固定輪との軸方向の相対変位を測定することを特徴としている。
【００１０】
上記の車輪用軸受の状態測定方法によれば、回転輪もしくは固定輪に荷重が負荷された状態で非接触センサを用いて回転輪および固定輪の軸方向の相対変位を測定しており、車両の走行時もしくは走行時に近い条件で、車輪用軸受の剛性等の状態を測定することができる。この測定結果をフィードバックすることにより車輪用軸受の品質を高めることができる。
【００１１】
また、本発明に係る車輪用軸受の状態測定装置は、車輪用軸受の状態を測定する測定装置であって、回転輪もしくは固定輪に荷重を負荷する荷重負荷手段と、非接触センサと、を備え、前記荷重負荷手段により前記回転輪もしくは前記固定輪に荷重を負荷しながら、前記非接触センサにより当該回転輪と当該固定輪との軸方向の相対変位を測定することを特徴としている。
【００１２】
上記の車輪用軸受の状態測定装置によれば、荷重負荷手段により回転輪もしくは固定輪に荷重を負荷しながら、非接触センサにより回転輪および固定輪の軸方向の相対変位を測定することができ、車両の走行時に近い条件で、車輪用軸受の剛性等の状態を測定することができる。この測定結果をフィードバックすることにより車輪用軸受の品質を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車輪用軸受の状態測定方法および測定装置によれば、車両の走行時もしくは走行時に近い条件で車輪用軸受の状態を測定することができ、これにより、車輪用軸受の品質を高め、車輪用軸受の安全性を向上させることができる。また、車検等の検査時に車両を走らせることなく、軸受の機能をテストすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る好適な実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る車輪用軸受の状態測定方法を実施するための車輪用軸受の状態測定装置の全体構成図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施形態である車輪用軸受の状態測定方法を実施するための車輪用軸受の状態測定装置１０は、内輪用アダプタ１１と、外輪用アダプタ１２と、旋回荷重負荷手段１３と、ラジアル荷重負荷手段１４と、非接触センサである変位センサ１５，１６と、を備えている。尚、本測定装置１０に装着される車輪用軸受は、上述した従来の車輪用軸受３０と同一のものであるので、同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００１６】
内輪用アダプタ１１は、全体として円環状に形成されており、ハブ輪３３の円環状の凸部４８が挿嵌されるハブ輪取付孔２０が中央部に設けられ且つ、ハブ輪３３の車輪取付用フランジ３５に固定されたハブボルト３６が挿通される複数のハブボルト孔２１がハブ輪取付孔２０の外周側に設けられている。
【００１７】
この内輪用アダプタ１１は、ハブ輪取付孔２０にハブ輪３３の円環状の凸部４８が挿嵌され、ハブボルト孔２１にハブ輪３３の車輪取付用フランジ３５に固定されたハブボルト３６が挿通され、また、車輪取付用フランジ３５のフランジ面に平行に相対する軸方向端面において車輪取付用フランジ３５に当接して、内方部材３１に同心に組み付けられており、回転駆動手段（不図示）によって回転駆動され且つ、支持されている。尚、車輪取付用フランジ３５のフランジ面に当接する平坦面は変位測定面２２となっている。
【００１８】
外輪用アダプタ１２は、全体として円環状に形成されており、外方部材３２が挿嵌される外方部材取付孔２３が中央部に設けられており、外方部材取付孔２３に外方部材３２が挿嵌され、また、軸方向内側の側面で且つ軸方向に垂直な懸架装置取付用フランジ４４のフランジ面に平行に相対する軸方向端面において懸架装置取付用フランジ４４に当接して、外方部材３２に同心に組み付けられている。
【００１９】
懸架装置取付用フランジ４４のフランジ面に当接する外輪用アダプタ１２の前記軸方向端面には、懸架装置取付用フランジ４４の外径側において内輪用アダプタ１１の変位測定面２２に向けて伸びる円筒部２４が延設されている。変位測定面２２に平行に相対する円筒部２４の軸方向端面には、内方部材３１の回転軸に関して対称な位置に、内輪用アダプタ１１の変位測定面２２と隙間をおいて（即ち、非接触に）、一組の変位センサ１５，１６が設けられている。変位センサ１５，１６は、当該変位センサ１５，１６から変位測定面２２までの距離を非接触で測定する。
【００２０】
変位センサ１５，１６としては、変位測定面２２との距離を非接触で測定できるものであればよく、例えば、渦電流方式、レーザー方式、超音波方式の変位測定器を用いることができ、測定精度の高い渦電流方式の変位測定器を用いることが好ましい。尚、変位センサ１５，１６の測定精度としては、分解能が０．２μｍ〜５．０μｍであり、通常１０００回／秒でサンプリングを行い且つ４００００回／秒までのサンプリングが可能であることが好ましい。
【００２１】
旋回荷重負荷手段１３は、車両の旋回時を想定して、外輪用アダプタ１２を介して外方部材３２にモーメント荷重を負荷できるように構成されている。本実施形態においては、内方部材３１の回転軸に直交する位置に配置されて、懸架装置取付用フランジ４４のフランジ面に当接する外輪用アダプタ１２の前記軸方向端面とは他方の軸方向端面に接合されたアーム２５と、アーム２５に荷重を負荷する一組のシリンダ２６，２７およびシリンダ２６，２７のピストンロッドを駆動するための圧力源となる圧力発生手段２８と、から構成されている。
【００２２】
シリンダ２６，２７は、内方部材３１の回転軸に平行な両方向に駆動されるピストンロッドを有する復動シリンダであり、外輪用アダプタ１２を介して外方部材３２にモーメント荷重を負荷することができるように、各ピストンロッドは、前記回転軸から外れたアーム２５の箇所に連結され、回転軸に平行な荷重を当該箇所に負荷する。本実施形態においては、前記回転軸に関して対称となるアーム２５の２箇所に連結されており、シリンダ２６は荷重Ｆを、シリンダ２７は荷重Ｆ´を、アーム２５にそれぞれ負荷する。この場合、外方部材３２にモーメント荷重を負荷することができるのはもちろんのこと、シリンダ２６による荷重Ｆとシリンダ２７による荷重Ｆ´とを等しくすることにより、アーム２５および外輪用アダプタ１２を介して外方部材３２にアキシアル荷重のみを負荷することができる。尚、本実施形態においては、一組のシリンダ２６，２７を用いてアーム２５の２箇所に荷重を負荷しているが、外方部材３２にモーメント荷重を負荷するには、前記回転軸から外れたアーム２５の１箇所以上に荷重を負荷することができればよく、シリンダの数は２つに限定さるものではない。
【００２３】
圧力発生手段２８は、シリンダ２６，２７のピストンロッドを駆動するため圧力源であって、例えば、空気、ガス、オイル、水、等の圧力媒体をポンプにより各シリンダ２６，２７に供給してピストンロッドに圧力を付与する。
【００２４】
ラジアル荷重負荷手段１４は、車両の重量を想定して、外輪用アダプタ１２を介して外方部材３２にラジアル荷重を負荷することができるように構成されている。本実施形態においては、例えば内方部材３１の回転軸に直交する方向に駆動されるピストンロッドを有するシリンダを用い、このピストンロッドをアーム２５に連結し、アーム２５および外輪用アダプタ１２を介して外方部材３２にラジアル荷重を負荷する。これにより、車両の走行時により近い条件とすることができる。
【００２５】
尚、変位センサ１５，１６の他にも、車輪用軸受３０の状態を測定するための、例えば、温度センサ、振動センサ、等の各種センサを設けてもよい。
【００２６】
温度センサ１７は、例えば熱起電力を利用した熱電対であり、外方部材３２の外周面に取り付けられている。温度センサ１７は、車輪用軸受３０の表面の温度を測定する。
【００２７】
振動センサ１８は、外輪用アダプタ１２の外周面に取り付けられている。振動センサ１８は、内輪用アダプタ１１が回転する際に外輪用アダプタ１２に生ずる振動（加速度）を測定する。
【００２８】
制御部１９は、上記回転駆動手段によって内輪用アダプタ１１および内方部材３１が回転駆動される際に、シリンダ２６，２７によりアーム２５に所望の荷重Ｆ，Ｆ´が負荷されるように旋回荷重負荷手段１３の圧力発生手段２８を制御する。また、アーム２５に所定のラジアル荷重が負荷されるようにラジアル荷重負荷手段１４を制御する。そして、変位センサ１５，１６により測定された変位測定面２２までの距離（より詳細には、当該距離に応じて変位センサ１５，１６より出力された電気信号）を取得し、また、温度センサ１７により測定された車輪用軸受３０の表面の温度（より詳細には、当該温度に応じて温度センサ１７より出力された電気信号）を取得し、また、振動センサ１８により測定された外輪用アダプタ１２に生ずる振動（より詳細には、当該振動に応じて振動センサ１８より出力された電気信号）を取得する。
【００２９】
次に、このような車輪用軸受の状態測定装置１０を用いて行う車輪用軸受の状態測定方法について説明する。
【００３０】
まず、上述のとおり車輪用軸受３０を内輪用アダプタ１１および外輪用アダプタ１２に組み付け、上記回転駆動手段によって内輪用アダプタ１１および内方部材３１を回転駆動する。そして、旋回荷重負荷手段１３により車両の旋回時を想定した荷重を、並びにラジアル荷重負荷手段１４により車両の重量を想定した荷重を、アーム２５および外輪用アダプタ１２を介して車輪用軸受３０の外方部材３２に負荷する。
【００３１】
この状態で、変位センサ１５，１６により当該変位センサ１５，１６から内輪用アダプタ１１の変位測定面２２までの距離が逐次測定される。旋回荷重負荷手段１３並びにラジアル荷重負荷手段１４により荷重を負荷された車輪用軸受３０は、例えば、内方部材３１および外方部材３２の撓みや、転動体４５と内輪軌道４０，４１および外輪軌道４２，４３との接触部に生じる弾性変形などにより、内方部材３１の回転軸と外方部材３２の中心軸とに不一致が生じ、懸架装置取付用フランジ４４のフランジ面に対して車輪取付用フランジ３５のフランジ面が傾く場合がある。
【００３２】
この場合、内輪用アダプタ１１の変位測定面２２は、相対する外輪用アダプタ１２の円筒部２４の軸方向端面に対して傾くこととなり、変位測定面２２と円筒部２４の前記軸方向端面円との軸方向の距離は円周方向に変化している（即ち、内方部材３１は外方部材３２に対して軸方向に相対変位したといえる。）。この内方部材３１と外方部材３２との軸方向の相対変位は、筒部２４の前記軸方向端面において内方部材３１の回転軸に関して対称位置に取り付けられた変位センサ１５，１６により測定され、これにより、懸架装置取付用フランジ４４のフランジ面に対する車輪取付用フランジ３５のフランジ面の傾き（即ち、車輪用軸受３０の剛性）が測定される。
【００３３】
同時に、温度センサ１７により、車輪用軸受３０の表面の温度が測定され、また、振動センサ１８により外輪用アダプタ１２に生ずる振動が測定される。
【００３４】
制御部１９により取得された変位センサ１５，１６、温度センサ１７、および振動センサ１８の各測定値は、車輪用軸受３０の剛性等の状態が基準値を満足しているか否かを判定する判断材料とされると共に、車輪用軸受３０の品質を高めるために設計開発にフィードバックされる。
【００３５】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
【００３６】
上述した実施形態においては、本発明に係る車輪用軸受の状態測定装置１０を用いて本発明に係る車輪用軸受の状態測定を行うものとして説明したが、例えば、内輪用アダプタ１１の変位測定面２２を、車輪取付用フランジ３５の軸方向内側の側面に設けると共に、変位センサ１５，１６を、車輪取付用フランジ３５の変位測定面に相対する懸架装置取付用フランジ４４の軸方向外側の側面に設けるなどして、本発明に係る車輪用軸受の状態測定方法を実際の車両において実施することも可能である。
【００３７】
また、上記外輪用アダプタ１２等の別部材を介する場合も含めて非接触センサを車輪用軸受の回転輪もしくは固定輪に固定しなくても、非接触センサを所定の位置に固定し、回転輪および固定輪のそれぞれの軸方向変位を測定して両者の相対変位を測定することもできる。
【００３８】
また、温度センサ１７、振動センサ１８は一例であり、これらに代えて好ましいセンシング手段を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る車輪用軸受の状態測定方法を実施するための車輪用軸受の状態測定装置の全体構成図である。
【図２】従来の車輪用軸受を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０        車輪用軸受の状態測定装置
１３        旋回荷重負荷手段（荷重負荷手段）
１４        ラジアル荷重負荷手段（荷重負荷手段）
１５，１６  変位センサ（非接触センサ）
１９        制御部
３０        車輪用軸受
３１        内方部材（回転輪）
３２        外方部材（固定輪）
【図１】
2006153554.tif 000003
【図２】
2006153554.tif 000004