(57)【要約】      （修正有）【課題】回転側と固定側間の双方向に通信が行えて、部品点数の削減が図れ、また回転中，回転停止時を問わず荷重センサの検出信号の通信が行え、配線も容易な双方向通信機能付車輪用軸受を提供する。【解決手段】固定輪である外方部材１と回転輪である内方部材２との間に複列の転動体５を介在させる。外方部材１と内方部材２の間で、非接触で双方向に通信する双方向通信手段２１を設ける。内方部材２またはこの内方部材２に取付けられる部材には、ホイールの接地荷重を検出する荷重センサ１８を設ける。この荷重センサ１８に対して、前記双方向通信手段２１を介して電源の供給およびセンサ出力の送信を行う双方向通信補助手段を前記内方部材２に設ける。双方向通信手段２１は、例えば、固定輪に設置された１次コイル２２と、回転輪に設置された２次コイル２４とを有し、交流電流の印加により電磁誘導で電力やデータを伝達する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の転走面が形成された固定輪と、この固定輪の転走面と対向する転走面を形成した回転輪と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
前記固定輪と前記回転輪の間で、非接触で双方向に通信する双方向通信手段を設け、前記回転輪に取付けられるホイールに作用する接地荷重を検出する荷重センサを、前記回転輪またはこの回転輪に取付けられる部材に設け、この荷重センサに対して前記双方向通信手段を介して電源の供給およびセンサ出力の送信を行う双方向通信補助手段を前記回転輪に設け、前記固定輪および前記回転輪のいずれか一方または両方に、前記双方向通信手段に接続されたコネクタを設けたことを特徴とする双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記双方向通信手段は、前記固定輪に設けられるコアに巻回された１次コイルと、前記回転輪に設けられるコアに巻回された２次コイルとでなり、前記１次コイルと前記２次コイルとで磁気回路を構成することを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項３】
請求項２において、前記双方向通信手段は、データの通信と電力の伝達とを互いに異なる周波数で行うものであることを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記荷重センサは、タイヤのトレッド部に設けられて作用圧力によって抵抗値が変化する感圧導電体であることを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記荷重センサは、前記回転輪に取付けられたホイールのタイヤの空気圧を検出する圧力センサであることを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記荷重センサは、前記回転輪、この回転輪に取付けられたホイール、および前記回転輪に取付けられたブレーキロータのうちのいずれかの歪みを検出する歪みセンサであることを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記荷重センサは、前記回転輪にブレーキロータが取付けられたブレーキのトルクを検出するものであることを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記コネクタは、前記回転輪または前記固定輪に固定したことを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【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、前記コネクタとして、タイヤまたはホイール側へ配線を接続するコネクタを有し、このコネクタは前記回転輪の内径部に配置したことを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記コネクタとして、タイヤまたはホイール側へ配線を連結するコネクタを有し、このコネクタは前記回転輪に設けられたフランジに配置したことを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、前記固定輪および前記回転輪のいずれか一方または両方に、これら固定輪と回転輪の対向する周面から軸受外部に配線を出すための配線孔または配線溝を有することを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記双方向通信手段が電力を伝達する機能を有し、前記固定輪および前記回転輪のいずれか一方または両方に、伝達する電力の安定化を行う制御回路を有することを特徴とした双方向通信機能付車輪用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転輪と固定輪との間で非接触で信号や電力の受け渡しを行う双方向通信機能、および荷重検出機能を備えた双方向通信機能付車輪用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安定性向上のために、各車輪に作用する荷重を検出し、検出値に応じて姿勢制御を図ることが行われている。車輪の荷重を検出には、例えば、タイヤのトレッド部に感圧導電ゴム体等のセンサを設け、タイヤ接地力を検出するものが提案されている（特許文献１）。また、制動時および加速時に駆動輪に加わるトルクを、ハブフランジに設けた歪みゲージ等で検出するものが提案されている（特許文献２）。この他に、タイヤ空気圧センサを設け、タイヤ空気圧によって作用荷重を検出するものが提案されている（特許文献３）。これらの各例のように、回転側へセンサを設置する場合には、回転側に電源とセンサ出力信号の送信手段を設ける必要がある。
【０００３】
このような要望に応えるものとして、タイヤの回転側に電磁コイル、非回転側に磁界発生手段を設けたタイヤ電源供給装置が提案されている（例えば、特許文献４）。また、車輪用軸受に発電装置を組み込んだ車輪用軸受装置が提案されている（特許文献５）。また、軸受に非接触信号伝達機構を設けた非接触信号伝達機構付き軸受が提案されている（例えば、特許文献６）。その他、スリップリングや無線給電などの方法で回転側へ電力を供給する手段が挙げられる。
【特許文献１】特開２００５−０８２０１０号
【特許文献２】特開２００３‐２４６２０１号
【特許文献３】特開２００５−２５７２９７号
【特許文献４】特開２００６‐２３２１９５号
【特許文献５】特開２００２‐０５５１１３号
【特許文献６】特開２００２‐１３０２６２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献４の回転側に電磁コイル，非回転側に磁界発生手段を設けたタイヤ電源供給装置や、特許文献５の車輪用軸受に発電装置を組み込んだものでは、いずれも、回転側への電力供給しか行えない。そのため、別途に光や無線等でセンサ出力を伝達する手段を設ける必要があり、部品点数が多くなり、設計の自由度が狭くなる。特許文献５では、車輪用軸受で発電しているが、回転側への電力供給や通信手段として用いられていない。また、特許文献４、５の構成は、いずれも回転中しか電力を供給することができない。特許文献６の構成ではコネクタを搭載していないため、回転側での配線が困難である。なお、スリップリングを利用した場合、摩擦や配線の取り回しが問題となる。
【０００５】
この発明の目的は、荷重センサを回転側に設けるにつき、回転側と固定側間の双方向に通信が行えて、部品点数の削減、設計の自由度向上が図れ、また回転中，回転停止時を問わず検出信号の通信が行え、配線も容易で、通信のための摩擦の増大の問題のない双方向通信機能付車輪用軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の双方向通信機能付車輪用軸受は、複列の転走面が形成された固定輪と、この固定輪の転走面と対向する転走面を形成した回転輪と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
前記固定輪と前記回転輪の間で、非接触で双方向に通信する双方向通信手段を設け、前記回転輪に取付けられるホイールに作用する接地荷重を検出する荷重センサを、前記回転輪またはこの回転輪に取付けられる部材に設け、この荷重センサに対して前記双方向通信手段を介して電源の供給およびセンサ出力の送信を行う双方向通信補助手段を前記回転輪に設け、前記固定輪および前記回転輪のいずれか一方または両方に、前記双方向通信手段に接続されたコネクタを設けたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、固定輪と回転輪の間で双方向の通信を行う双方向通信手段を設けたため、回転側に取付けた荷重センサの信号を、双方向通信手段を介して固定側に伝達することで、荷重センサの信号を無線で送信する手段を設けることが不要となる。また、接地荷重をリアルタイムで検出することができる。多数の荷重センサがあっても、中継機でまとめてバスにデータを流すことも可能であるため、必要な数だけの荷重センサを少ない配線で接続することができる。その場合、例えば通信データをＣＡＮ（Controller Area Network)バスなどのシリアル通信プロトコルに基づくインタフェース等を使用することで、やり取りすれば良い。また、双方向通信手段を利用することで、固定側から回転側への電力供給を容易に行うことができる。双方向通信手段は、発電機と異なり、回転しなくても電力の供給が可能となる。そのため、タイヤなどに取り付けたセンサに必要な無線給電機能、電池、単体での発電機能、などを不要にできる。また、固定輪または回転輪の少なくとも一方にコネクタを設けたため、車輪用軸受と車体側の配線または車輪用軸受とタイヤやホイール側への配線が容易となる。車輪用軸受を車体やホイールに組み込んだ後でも配線できるため、組立てが容易になる。双方向通信手段は非接触で通信を行うものであるため、摩擦の増大の問題も生じない。
このように、回転側と固定側間の双方向に通信が行えて、部品点数の削減、設計の自由度向上が図れ、また回転中，回転停止時を問わず荷重センサの検出信号の通信が行え、配線も容易で、通信のための摩擦の増大の問題も生じない。
【０００８】
この発明において、前記双方向通信手段は、前記固定輪に設けられるコアに巻回された１次コイルと、前記回転輪に設けられるコアに巻回された２次コイルとでなり、前記１次コイルと前記２次コイルとで磁気回路を構成するものであっても良い。いわゆるロータリトランスとする。これにより、回転体である回転輪を有する車輪用軸受に適した構造となる。
【０００９】
このように、１次コイルおよび２次コイルを用いた場合に、前記双方向通信手段は、データの通信と電力の伝達とを互いに異なる周波数で行うものとしても良い。例えば、電力の伝送を低周波側で行い、データの伝送を高周波側で行う。これにより、共通の１次コイルおよび２次コイルを用いて、データと電力の通信が行える。
【００１０】
上記のようにデータの通信と電力の伝達とを互いに異なる周波数で行うものとする場合に、前記１次コイルおよび２次コイルのコアを、低周波側のコアと高周波側のコアとに分割して設けても良い。このようにコアを周波数に応じて分割することで、伝達の効率を上げることができる。
【００１１】
前記荷重センサは、結果として、前記回転輪に取付けられるホイールに作用する荷重を検出できるセンサを言い、その直接の検出対象は、圧力、歪み、トルクなど、特に問わない。
例えば、前記荷重センサは、タイヤのトレッド部に設けられて作用圧力によって抵抗値が変化する感圧導電体であっても良い。感圧導電体には感圧導電ゴム体等が使用でき、タイヤに埋め込み状態に設置しても良い。また、この感圧導電体からなる荷重センサは、タイヤのトレッド部における円周方向および幅方向の複数箇所に設けても良い。複数の荷重センサを設ける場合、この発明の利点がより一層効果的に発揮される。
【００１２】
前記荷重センサは、前記回転輪に取付けられたホイールのタイヤの空気圧を検出する圧力センサであっても良い。タイヤ空気圧の変化によっても、ホイールに作用する荷重が検出できる。
【００１３】
また、記荷重センサは、前記回転輪、この回転輪に取付けられたホイール、および前記回転輪に取付けられたブレーキロータのうちのいずれかの歪みを検出する歪みセンサであっても良い。これらの部材の歪みの検出によっても、ホイールに作用する荷重が検出できる。
【００１４】
さらに、前記荷重センサは、前記回転輪にブレーキロータが取付けられたブレーキのトルクを検出するものであっても良い。ブレーキのトルクを検出することで、車両進行方向の荷重が検出できる。
【００１５】
この発明において、前記コネクタは、前記回転輪または前記固定輪に固定しても良い。コネクタを回転輪または固定輪に固定すれば、ホイールなどの組立時に配線が邪魔にならず、タイヤ側や車体側への配線も容易に行える。
【００１６】
タイヤやホイール側へ配線を接続するコネクタを、回転輪の内径部または回転輪に設けられたフランジに配置しても良い。これによりタイヤやホイールへの通信が容易となる。また、コネクタが回転輪の内径部またはフランジに配置されることで、コネクタが周辺部品の邪魔とならず、配線も行い易い。
【００１７】
前記固定輪および前記回転輪のいずれか一方または両方に、これら固定輪と回転輪の対向する周面から軸受外部に配線を出すための配線孔または配線溝を設けても良い。このような配線孔または配線溝を設けると、配線を外部に引き出すことが容易となり、また車輪用軸受に等速ジョイントを組み付けるときなどに、配線を断線することが防止される。
前記配線孔または前記配線溝の一部をモールドしても良い。配線孔や配線溝の一部をモールドすることで、内部へ水等の異物が侵入することが防止できる。
【００１８】
この発明において、前記固定輪および前記回転輪のいずれか一方または両方に、伝達する電力の安定化を行う制御回路を設けても良い。この制御回路は、例えば、整流回路、レギュレータ、インバータ等を含む回路とされる。このような制御回路を設けることで安定した電力を供給することができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の双方向通信機能付車輪用軸受は、複列の転走面が形成された固定輪と、この固定輪の転走面と対向する転走面を形成した回転輪と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、前記固定輪と前記回転輪の間で、非接触で双方向に通信する双方向通信手段を設け、前記回転輪に取付けられるホイールに作用する接地荷重を検出する荷重センサを、前記回転輪またはこの回転輪に取付けられる部材に設け、この荷重センサに対して前記双方向通信手段を介して電源の供給およびセンサ出力の送信を行う回転側送受信回路を前記回転輪に設け、前記固定輪および前記回転輪のいずれか一方または両方に、前記双方向通信手段に接続されたコネクタを設けたため、回転側と固定側間の双方向に通信が行えて、部品点数の削減、設計の自由度向上が図れ、また回転中，回転停止時を問わず荷重センサの検出信号の通信が行え、配線も容易で、通信のための摩擦増大の問題も生じないという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。図１は、この実施形態の双方向通信機能付車輪用軸受をナックル６０に固定した組立図を示す。図２は図３のＩ−Ｏ−Ｉ′線に沿う断面図である。この実施形態の双方向通信機能付車輪用軸受は、第３世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の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。
この双方向通信機能付車輪用軸受における軸受は、図２に断面図で示すように、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記転走面３，４は断面円弧状であり、各転走面３，４は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、密封装置となるシール７，８によってそれぞれ密封されている。
【００２１】
外方部材１は固定輪であり、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックル６０（図１）に取付ける車体取付用のフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには、周方向の複数箇所に車体取付用のボルト孔１４が設けられ、このボルト孔１４に螺合するボルト６１（図１）でフランジ１ａがナックル６０に連結される。
内方部材２は回転輪であって、車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部のインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に、前記各列の転走面４が形成されている。ハブ輪９のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面１２が設けられ、この内輪嵌合面１２に内輪１０が嵌合している。図１では、ハブ輪９のインボード側端が、内輪１０を加締固定する加締部９ｃとされているが、図２のように加締めによらず内輪１０を内輪嵌合面１２に固定しても良い。ハブ輪９の中心には貫通孔１１が設けられている。この貫通孔１１に、図１のように、等速ジョイント６２の外輪６３のステム部６３ａを挿通し、ステム部６３ａの基端周辺の段面と先端のナット６４との間で内方部材２を挟み込むことで、車輪用軸受と等速ジョイント６２とを連結している。ハブフランジ９ａには、周方向複数箇所にハブボルトの圧入孔１６が設けられている。ハブ輪９のハブフランジ９ａの根元部付近には、ブレーキロータ４０とホイール５０（図１）を案内する円筒状のパイロット部１３がアウトボード側に突出している。このパイロット部１３の案内により、前記ハブフランジ９ａにブレーキロータ４０とホイール５０とを重ね、ハブボルト１５（図１）で固定する。ホイール５０にはタイヤ５０ａが取付けられている。
【００２２】
この車輪用軸受に、固定輪である外方部材１と回転輪である内方部材２の間で非接触で双方向に通信する双方向通信手段２１が設けられている。双方向通信手段２１は、複列の転走面３，３（４，４）間に配置されている。また、回転輪である内方部材２のハブフランジ９ａに、車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重センサ１８が設けられている。
【００２３】
図２に示すように、双方向通信手段２１は、１次コイル２２、ステータコア２３、２次コイル２４、ロータコア２５、および配線２６，２７から構成される。１次コイル２２および２次コイル２４は互いに一つの磁気回路を構成するように設けられる。ステータコア２３は、内径面に溝があるリング状部材からなり、その溝部内に１次コイル２２が巻かれている。ロータコア２５は外径面に溝があるリング状部材からなり、その溝部内に２次コイル２４が巻かれている。ステータコア２３およびロータコア２５の一部には、配線を通すための配線孔（図示せず）が設けられている。ステータコア２３および１次コイル２２は、固定輪である外方部材１の内径面に、またロータコア２５および２次コイル２４は、回転輪である内方部材２の外径面に、お互いがラジアル方向に対向するように設置されている。ステータコア２３およびロータコア２５は、外方部材１および内方部材２に対して圧入または接着などの方法で固定される。なお、ステータコア２３およびロータコア２５のアキシャル方向の位置決めをするために、外方部材１の内径面や内方部材２の外径面に、段差や突起（図示せず）などを設けてもよい。
【００２４】
固定輪である外方部材１には、１次コイル２２に接続された配線２６を通す配線孔２８が、内径面から外径面に貫通して設けられている。回転輪である内方部材２のハブ輪９には、２次コイル２４に接続された配線２７を通す配線孔２９が外径面から内径面に貫通して設けられ、内径面の円周方向の一部に、上記配線２７を軸方向に沿って内部に這わす配線溝３０が設けられている。１次コイル２２およびステータコア２３を組立てる場合、配線２６を予め配線孔２８に通した状態で、軸方向から外方部材１の内径面に嵌合すれば良い。
【００２５】
各配線２６，２７の先端には、車体側および回転輪２のハブフランジ９ａに配線２６，２７を接続するためのコネクタ３１，３２を設けている。ハブフランジ９ａに設けられる荷重センサ１８へ連結するコネクタ３２は、内方部材２におけるハブ輪９の、パイロット部１３よりも内径部でアウトボード側端面に固定されている。車体側へ連結するためのコネクタ３１は、外方部材１の外径面に固定されない状態で設けられている。なお、このコネクタ３１は、図１に示すように、外方部材１に固定されていてもよい。
【００２６】
コネクタ３１，３２は、上記配線２６，２７として、固定側から回転側へ電力を供給する電源線と、回転側から固定側へセンサ等の出力信号を送信する信号線の両方を接続している。
【００２７】
コネクタ３１，３２は、一対のコネクタを互いに差し込み接続する差し込み接続型のコネクタ対における片方のものであり、プラグ型およびソケット型のうちのいずれであっても良い。コネクタ３１，３２は、多極のものであっても、同軸のものであっても良い。
図４は、ハブ輪９に固定したコネクタ３２と、このコネクタ３２に接続されるハブフランジ９ａ側の配線３４のコネクタ３３の一例を、概略図で示す。
【００２８】
上記固定側のコネクタ３１および回転側のコネクタ３２は、これら各コネクタ３１，３２に差し込み接続されたコネクタ３５，３３およびその配線３７，３４を介して、固定側および回転側の双方向通信補助手段３８，３９に接続される。これら双方向通信補助手段３８，３９を介して、電源や荷重センサ１８に接続される。双方向通信補助手段３９から荷重センサ１８に至る配線７０は、図１に示すように、ホイール５０の内径部およびハブフランジ９ａの根元部を軸方向に貫通して、ハブフランジ９ａのインボード側を向く側面の根元部に配置される荷重センサ１８に接続される。
荷重センサ１８は、ホイール５０のタイヤ５０ａに作用する接地荷重を検出するセンサであれば良く、直接に検出する検出対象は特に問わない。この実施形態では、荷重センサ１８は、車輪用軸受のハブフランジ９ａの歪みを検出する歪みゲージ等の歪みセンサとされている。荷重センサ１８は、この他にハブフランジ９ａまたは他の部材の変位等を検出する超音波センサや変位センサであっても良い。また、図示の例では、荷重センサ１８をハブフランジ９ａに設置しているが、荷重センサ１８の設置場所や、個数は、自由に設計すれば良い。
【００２９】
双方向通信補助手段３８，３９は、荷重センサ１８に対して双方向通信手段２１を介して電源の供給およびセンサ出力の送信を行うための電気回路であり、例えば電力を伝達するための交流電圧を発生する手段や、データを送信するための搬送波の発生および搬送波への信号の重畳等の処理を行う。
固定側から回転側の荷重センサ１８へ電力を送信し、回転側から荷重センサ１８のデータを外部に送信する場合の例を説明する。この場合、固定側の双方向通史補助手段３８は、電源（図示せず）の直流電流を、双方向通信手段２１を介して伝達するための周波数の交流電流に変換する交流電流発生機能部と、受信した電流から信号成分を抽出する復調手段等を備えるものとされる。回転側の双方向通信補助手段３９は、受信した交流電流を荷重センサ１８の電源として利用するために直流電流に変換する整流手段と、荷重センサ１８の出力信号を搬送波に重畳させる変調手段とを有するものとされる。
双方向通信補助手段３８，３９は、この例では、データの通信と電力の伝達とを互いに異なる周波数で行うものとされる。この場合に、電力を低周波側で、データを高周波側で行うようにする。
【００３０】
また、回転側に複数の荷重センサ１８や別種のセンサを設ける場合は、回転側の双方向通信補助手段３９に中継機を設け、この中継機に、複数のセンサ出力等の通信データをシリアル通信で受信するためのインタフェースを設ける。このインタフェースとしては、例えば、ＣＡＮなどのシリアル通信プロトコルを用いるものとされる。固定側の双方向通信補助手段３８には、シリアル通信で送信された信号を個々のセンサの出力として抽出する手段を設ける。
なお、固定側の双方向通信補助手段３８は、独立して設けられたものであっても、また自動車の電気制御ユニット（ＥＣＵ）等に組み込まれたものであっても良い。また、回転側の双方向通信補助手段３９は、独立して設けられたものであっても、荷重センサ１８と一体の部品として組まれたものであっても良い。
【００３１】
また、前記双方向通信手段２１による通信が正常に確立されているか否かを確認する確認手段４９を設けても良い。確認手段４９は、例えば、固定側の双方向通信補助手段３８に設けても良く、また固定側のコネクタ３１や、このコネクタ３１と１次コイル２２との間等に設けても良い。
【００３２】
上記構成の双方向通信機能付車輪用軸受によると、双方向通信手段２１と荷重センサ１８とを設けたため、例えば、固定輪である外方部材１側から回転輪である内方部材２側に電力を供給する場合、１次コイル２２に交流電圧を加えると、コア２３，２５に発生した磁束により、誘導電力として２次コイル２４に伝達される。そのため、非接触で回転側の荷重センサ１８への電力供給を行うことができる。この場合に、双方向通信手段２１は、発電機と異なり、回転しなくても電力の供給が可能となる。そのため、回転輪である内方部材２に取り付けた荷重センサ１８に必要な無線給電機能、電池、単体での発電機能、などを不要にできる。
【００３３】
また、双方向通信手段２１により、回転側に取付けた荷重センサ１８の検出信号を、双方向通信手段２１を介して固定側に伝達することで、荷重センサ１８の検出信号を無線で送信する手段を設けることが不要となる。多数の荷重センサ１８もしくは別種のセンサがあっても、上記のように中継機でまとめてバスにデータを流すことも可能であるため、必要な数だけのセンサを少ない配線で接続することができる。その場合、上記のように通信データをＣＡＮバスなどのシリアル通信プロトコルに基づくインタフェース等を使用することで、やり取りすれば良い。
【００３４】
コネクタ３１，３２は、嵌合状態となる差し込み接続状態で防水性を有するものを使用すると良い。そうすることで、自動車の足回りのような環境が悪い条件でも使用できる。また、ハブ輪９側の配線２７は、配線溝３０に固定しておくと良い。そうすれば、等速ジョイント６２を組み込む際にも、配線２７が邪魔にならず、断線することなく組み込むことが可能となる。配線孔２８，２９や配線溝３０の一部をモールド樹脂（図示せず）等でモールドしておけば、軸受内部へ水などが浸入することを防止できる。１次コイル２２および２次コイル２４には、保護用の隔壁となる樹脂等のカバー（図示せず）で覆っても良く、これによりコイル２２，２４を保護することが出来る。
【００３５】
なお、この実施形態では、双方向通信手段２１として１次コイル２２と２次コイル２４からなるロータリトランス構造を示しているが、双方向通信手段２１は、非接触でデータの通信や電力の供給が可能なものであれば良く、この他に、赤外線、光、電波、超音波、容量カップリング、磁気結合、などを利用して電力を伝送するものであっても良い。ただし、車輪用軸受のような回転体の場合は、この実施形態のようなロータリトランス構造が適していると考えられる。
【００３６】
図５は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、荷重センサ１８をホイール５０のアウトボード側を向く表面に配置している。双方向通信補助手段３９と配線７０は、ホイール５０の荷重センサ配置面に配置される。荷重センサ１８は、車輪用軸受に作用する荷重によるホイールの歪みを検出する歪みゲージからなる。ホイール５０における荷重センサ１８の設置場所や設置個数は、任意に設計すれば良い。
【００３７】
この実施形態では、双方向通信手段２１がコネクタ３２を介してホイール５０に配置される荷重センサ１８と連結されるので、車輪用軸受をホイール５０へ設置する際に配線が邪魔にならず、車輪用軸受を設置する前でもホイール５０での配線を行うことが可能になる。
【００３８】
図６および図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、荷重センサ１８は、ホイール５０のタイヤ５０ａの内部に配置されている。具体的には、タイヤ５０ａのトレッド部５０ａａの内部に設置されている。この場合の荷重センサ１８には、タイヤ５０ａの歪みを検出する歪みセンサ、またはタイヤ５０ａの圧力を検出する感圧センサ、またはタイヤ５０ａ内の空気圧を検出する空気圧センサであっても良い。感圧センサとする場合、作用圧力によって抵抗値が変化する感圧導電ゴム体等の感圧導電体が用いられる。なお、荷重センサ１８は、タイヤ５０ａ内に埋め込んでも良い。
また、この実施形態では、双方向通信手段２１として、第１および第２の双方向通信手段部２１1 ，２１2 を備える。また、第１の双方向通信手段部２１1 は、図２と共に前述した双方向通信手段２１と同じである。
図７に一部を拡大して示すように、第２の双方向通信手段２１2 は、１次コイル２２Ｂおよび２次コイル２４Ｂを、固定輪である外方部材１の外周と回転輪である内方部材２の外周とに位置させ、互いに軸方向に対向させている。ステータコア２３Ｂは外方部材１の外径面に固定し、ロータコア２５Ｂはハブフランジ９ａの側面に固定している。ステータコア２３Ｂおよびロータコア２５Ｂは、側面に溝を有するリング状とされ、それぞれ溝内に１次コイル２２Ｂおよび２次コイル２４Ｂを収容している。１次コイル２２Ｂは、そのステータコア２３Ｂに取付けられたコネクタ３１′に配線（図示せず）で接続されている。２次コイル２４Ｂは、配線２７′を介してコネクタ３２′に接続されている。配線２７′は、ハブフランジ９ａに設けられた配線孔４２内に挿通され、コネクタ３２′は、ハブフランジ９ａの側面に固定されている。なお、ハブフランジ９ａに重ねて取付けられるホイール５０およびブレーキロータ４０には、コネクタ３２′が内部に入る逃がし溝（図示せず）を成形する。コネクタ３２′には、コネクタ３３’、配線７０’を介してタイヤ５０ａ内の荷重センサ１８に接続される。配線７０’はホイール５０のアウトボード側を向く表面から、ホイール５０に開けられた孔８０を貫通してタイヤ５０ａ内の荷重センサ１８に接続される。孔８０にはシールコネクタ（図示せず）等を設け、シール性を持たせる。
【００３９】
このように、荷重センサ１８がタイヤ５０ａのトレッド部５０ａに設置されたものである場合、接地荷重が直接に検出できる。また、この実施形態のように、双方向通信手段２１として、２系統の双方向通信手段部２１1 ，２１2 を設けた場合、いずれか片方、例えば第２の双方向通信手段部２１2 を、電力の伝達用に用い、もう片方となる第１の双方向通信手段部２１1 を、データの送信および受信に用いることができる。この場合に、電力の伝達とデータの通信とで周波数を異ならせ、電力を低周波側で、データを高周波側で伝達するようにしても良い。これにより、効率の良い伝達を行うことができる。
【００４０】
図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、荷重センサ１８は、ブレーキロータ４０に配置され、制動時のブレーキトルクを検出するものとしている。荷重センサ１８には歪みゲージ等が用いられる。荷重センサ１８の設置場所は、ブレーキトルクを検出できる場所であれば良く、図示の箇所に限らない。荷重センサ１８の個数につていも、適宜設計すれば良い。
双方向通信手段には、図６および図７に示す実施形態における第２の双方向通信手段部と同様な構成の双方向通信手段部２１2 を設けている。この双方向通信手段部２１2 を、コネクタ３２’，３３’、配線３４’、双方向通信補助手段３９、配線７０’を介して、荷重センサ１８に接続している。図６，図７の実施形態におけるる第１の双方向通信手段部２１1 は省略されている。この実施形態の場合、１つの双方向通信手段部２１2 で、電力の伝達とセンサ出力の送信が行われる。その他の構成は図６および図７に示す実施形態の場合と同様である。
【００４１】
図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図２に示す実施形態において、双方向通信手段２１における１次コイル２２および２次コイル２４を、互いがアキシャル方向に対向するように設置したものである。ステータコア２３Ａおよびロータコア２５Ａは、Ｌ字形断面となるリング状部材とし、その内部に１次コイル２２および２次コイル２４が巻かれている。
１次コイル２２または２次コイル２４に交流電圧を加えた場合の磁路つまり磁気回路は、回転輪を構成するハブ輪９の一部を含んでいる。このように磁気回路がハブ輪９の一部を含むように構成すれば、磁気回路を構成し易く、ロータコア２５Ａやステータコア２３Ａの形状を簡素化できる。その他の構成，効果については、図２の実施形態と同様である。
【００４２】
図１０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、例えば図５に示す実施形態において、双方向通信手段２１が、回転輪を構成するハブ輪９のハブフランジ９ａの基端と、固定輪となる外方部材１のアウトボード側端の内径面との間に配置されている。１次コイル２２と２次コイル２４は、アキシャル方向に対向するように配置されている。回転輪のハブフランジ９ａと外方部材１のアウトボード側の端面との間には密封装置７Ｂを設けている。ハブフランジ９ａの円周方向の一部には、２次コイルの配線２７を這わす配線溝３６が設けられており、ハブフランジ９ａの外径面から配線２７に連結されたコネクタ３２を外に出している。この配線２７のハブフランジ９ａから外に出された部分は、ブレーキロータ４０の一部に配線孔４１を設けて外径側へ引き出すと良い。それ以外の構成は、図９と共に前述した実施形態と同じである。
【００４３】
図１１は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、例えば図１０の実施形態において、回転輪を構成する内方部材２のハブ輪９と、固定輪である外方部材１に、それぞれ制御回路５３，５４を設置している。制御回路５３，５４は、回路基板に回路素子を実装したもの、または回路チップからなり、ハブ輪９のハブフランジ９ａの側面、および外方部材１の外径面に固定されている。これら制御回路５３，５４は、伝達する電力の安定化を行うものであり、整流回路、レギュレータ、インバータなどを含む。例えば、固定輪である外方部材１側の制御回路５４にインバータ、回転輪を構成するハブ輪９側に整流回路およびレギュレータを設ける。これにより、車体側からの直流電圧を交流電圧に変換し、１次コイル２２に交流電圧を加える。１次コイル２２に交流電圧を加えると、誘導電力として２次コイル２４に伝達されるため、２次コイル２４で発生した交流電圧を整流回路で直流電圧に変換し、レギュレータで平滑、定電圧化して出力すれば、タイヤやホイールに設置したセンサへ安定した電力を供給できる。ハブフランジ９ａに設ける配線２７の案内用の溝３６は、ハブフランジの内径部から、制御回路５３の取付位置までとされている。この実施形態におけるその他の構成は、図１０に示す実施形態と同様である。
なお、制御回路５３，５４は、図２と共に前述した回転側の双方向通信補助手段３９および固定側の双方向通信補助手段３８の機能を備えるものであっても良い。
【００４４】
図１２は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この双方向通信機能付車輪用軸受は、例えば図２に示す実施形態において、双方向通信手段２１が、ステータコア２３に設けられた送信用１次コイル２２ａおよび受信用１次コイル２２ｂと、ロータコア２５に設けられた送信用２次コイル２４ａおよび受信用２次コイル２４ｂとでなる。
ステータコア２３は、内周に２本の溝があるリング状部材であり、各溝内に送信用１次コイル２２ａおよび受信用１次コイル２２ｂが収容されて、これら送信用および受信用の１次コイル２２ａ，２２ｂに共通のものとされている。ロータコア２５は、外周に２本の溝があるリング状部材であり、各溝内に送信用２次コイル２４ａおよび受信用２次コイル２４ｂが収容されて、これら送信用および受信用の２次コイル２４ａ，２４ｂに共通のものとされている。
【００４５】
ステータコア２３は、固定輪である外方部材１の内周面に取付けられ、ロータコア２５は回転輪を構成するハブ輪９の外周面に取付けられている。ステータコア２３の送信用１次コイル２２ａとロータコア２５の送信用２次コイル２４ａとが互いに対向して磁気回路を構成し、またステータコア２３の受信用１次コイル２２ｂとロータコア２５の受信用２次コイル２４ｂとが互いに対向して磁気回路を構成する。
【００４６】
固定側の配線２６は電力配線およびデータ配線を有し、電力配線が送信用１次コイル２２ａに接続され、データ配線が受信用１次コイ２２ｂに接続されている。回転側の配線２７は、電源線および信号線を有し、電源線が送信用２次コイル２４ａに接続され、信号線が受信用２次コイ２４ｂに接続されている。
【００４７】
この実施形態の場合、電力が１次コイル２２ａ，２次コイル２４ａ間で伝達され、データが１次コイル２２ｂ，２次コイル２４ｂ間で伝送される。この実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４８】
図１３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、例えば図６および図７に示す実施形態において、第１の双方向通信手段部２１1 を、図１２に共に前述した双方向通信手段２１と同じ構成としたものである。
【００４９】
なお、上記各実施形態では、双方向通信手段２１を複列の転走面３，３間か、または車輪用軸受装置のアウトボード側端に配置したが、車輪用軸受装置のインボード側部に双方向通信手段２１を設け、等速ジョイントに設置したセンサに対して電力供給および出力信号の伝達を行うようにしても良い。その場合、固定輪となる外方部材１のインボード側端面に１次コイル２２を設置し、内輪１０に２次コイル２４を設けても良い。
また、上記各実施形態は、外方部材１が固定輪としたが、この発明は内方部材が固定輪で外方部材が回転輪となる車輪用軸受装置にも適用することができる。
さらに、この発明は、駆動輪用の車輪用軸受に限らず、従動輪用の車輪用軸受に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる双方向通信機能付車輪用軸受のホイール組付け状態の断面図である。
【図２】同双方向通信機能付車輪用軸受の軸受部分を示す一部を変形した例の拡大断面図である。
【図３】同双方向通信機能付車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。
【図４】コネクタの一例を示す概略図である。
【図５】この発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図７】同双方向通信機能付車輪用軸受の部分拡大断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…外方部材（固定輪）
２…内方部材（回転輪）
３，４…転走面
５…転動体
１８…荷重センサ
２１…双方向通信手段
２２…１次コイル
２３…ステータコア
２４…２次コイル
２５…ロータコア
２６，２７…配線
２８，２９…配線孔
３０…配線溝
３１，３２…コネクタ
３８，３９…双方向通信補助手段
５０…ホイール
５０ａ…タイヤ
５０ａａ…トレッド
５３，５４…制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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