(57)【要約】【課題】ハブ１３と車輪側等速ジョイント２との間で伝達されるトルクを正確に測定自在とする。同時に、測定の為の構造を小型に、且つ、低コストで構成できる様にする。【解決手段】ハブ１３の両端面と、車輪側等速ジョイント２側に設けたジョイント用外輪５の外端面及びナット５１の内側面との間に、それぞれ変形リング４１ａ、４１ｂを挟持する。このうちの変形リング４１ａを軸方向両側から挟む位置に、第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂを設ける。これら両エンコーダ６ｂ、７ｂにそれぞれの検出部を近接対向させた第一、第二の回転検出センサ８ｂ、９ｂの検出信号の位相差に基づき、上記トルクを検出自在とする。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心に配置され、一方が使用時に回転する回転輪であり他方が使用時にも回転しない静止輪である１対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ形成された軌道同士の間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記回転輪若しくはこの回転輪と共に回転する部材の一部にこの回転輪と同心に支持された第一のエンコーダと、この回転輪とこの回転輪を回転駆動する為の駆動部材との間に設けられた、円周方向に関して弾性変形自在な変形リングと、この変形リングの一部で上記回転輪から遠い側の端部若しくはこの端部に隣接してこの端部と共に回転する部分に、上記回転輪と同心に支持された第二のエンコーダと、上記固定輪若しくはこの固定輪を支持した部材に支持されて、それぞれの検出部を上記第一、第二のエンコーダの被検出部に対向させた第一、第二の回転検出センサとを備え、これら両回転検出センサの検出信号の位相差に基づいて、上記回転輪と上記駆動部材との間で伝達されるトルクを測定自在とした、トルク測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項２】
内周面に複列の外輪軌道を有し使用時にも回転しない外輪と、外周面の外端寄り部分に車輪を支持する為の取付フランジを、同じく中間部乃至内端寄り部分に複列の内輪軌道を、それぞれ有し、使用時に車輪と共に回転するハブと、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、上記ハブ若しくはこのハブと共に回転する部材の一部にこのハブと同心に支持された第一のエンコーダと、このハブとこのハブを回転駆動する為の等速ジョイントとの間に設けられた、円周方向に関して弾性変形自在な変形リングと、この変形リングの一部で上記ハブから遠い側の端部若しくはこの端部に隣接してこの端部と共に回転する部分に、上記ハブと同心に支持された第二のエンコーダと、上記外輪若しくはこの外輪を支持した部材に支持されて、それぞれの検出部を上記第一、第二のエンコーダの被検出部に対向させた第一、第二の回転検出センサとを備え、これら両回転検出センサの検出信号の位相差に基づいて、上記ハブと上記等速ジョイントとの間で伝達されるトルクを測定自在とした、トルク測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項３】
内周面に複列の外輪軌道を有し使用時にも回転しない軸受用外輪と、外周面の外端寄り部分に車輪を支持する為の取付フランジを、同じく中間部乃至内端寄り部分に複列の内輪軌道を、それぞれ有し、使用時に車輪と共に回転するハブと、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えた転がり軸受ユニットと、
伝達軸の両端部にそれぞれ車輪側等速ジョイントとデファレンシャル側等速ジョイントとを結合して成る等速ジョイントユニットとを備え、
上記ハブの中心部に形成したスプライン孔と、上記車輪側等速ジョイントを構成するスプライン軸とをスプライン係合させると共に、
上記ハブの両端面と上記スプライン軸の両端部との間にそれぞれ円周方向に関して弾性変形自在な変形リングを設け、
上記ハブ若しくはこのハブと共に回転する部材の一部外周面に第一のエンコーダを、上記両変形リングの一部で上記ハブから遠い側の端部若しくはこの端部に隣接してこの端部と共に回転する部分に第二のエンコーダを、それぞれ上記ハブと同心に支持し、上記外輪若しくはこの外輪を支持した部材に第一、第二の回転検出センサを、それぞれの検出部を上記第一、第二のエンコーダの被検出部に対向させた状態で設ける事により、上記両回転検出センサの検出信号の位相差に基づいて、上記ハブと上記等速ジョイントとの間で伝達されるトルクを測定自在とした、トルク測定装置付車輪駆動用ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトルク測定装置付転がり軸受ユニット及びトルク測定装置付車輪駆動用ユニットは、例えば独立懸架式サスペンションに駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を回転自在に支持すると共に、上記駆動輪にエンジンの回転駆動力を伝達する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
車両（自動車）の走行状態を安定させる為に、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、ビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）が広く使用されている。これらＡＢＳやＴＣＳ、ＶＳＣを制御する為の信号として従来は、車輪の回転速度信号等を利用していた。これに対して、車輪に加わるトルクを表す信号を利用できれば、上記ＡＢＳやＴＣＳの制御をより高精度に行なえる可能性がある。
【０００３】
この様な観点で、車輪、特に駆動輪に加わるトルクを知る為の構造として、特許文献１には、図９に示す様な構造が記載されている。先ず、この従来構造に就いて説明する。トリポード型であるデファレンシャル側等速ジョイント１の出力部と、ツェッパ型或はバーフィールド型である車輪側等速ジョイント２の入力部とに、伝達軸３の両端部を、スプライン係合により連結している。そして、上記デファレンシャル側等速ジョイント１を構成するハウジング４に第一のエンコーダ６を、上記車輪側等速ジョイント２を構成するジョイント用外輪５に第二のエンコーダ７を、それぞれ外嵌固定している。更に、上記第一のエンコーダ６の外周面に第一の回転検出センサ８の検出部を、上記第二のエンコーダ７の外周面に第二の回転検出センサ９の検出部を、それぞれ対向させている。
【０００４】
この様な、特許文献１に記載された従来構造の場合、上記第一、第二の回転検出センサ８、９の出力が、上記ハウジング４及びジョイント用外輪５の回転に伴って変化する。そして、変化の周波数はこれらハウジング４及びジョイント用外輪５の回転速度に比例するので、上記第一、第二の回転検出センサ８、９の出力信号を図示しない制御器に送れば、上記車輪側等速ジョイント２と共に回転する車輪の回転速度を求められる。又、上記伝達軸３は、上記デファレンシャル側等速ジョイント１と上記車輪側等速ジョイント２との間で伝達するトルクに応じて捩じれ方向に変形する。そして、上記伝達軸３が捩じれ変形した場合には、上記第一、第二の回転検出センサ８、９の出力信号の位相にずれが生じる。このずれの方向及び大きさは、上記捩じれ変形の方向及び量、延ては上記トルクの作用方向及び大きさに比例する。従って、上記両回転検出センサ８、９の位相のずれの方向及び大きさに基づいて、上記デファレンシャル側等速ジョイント１と上記車輪側等速ジョイント２との間で伝達されるトルクの方向及び大きさを求める事ができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６３６２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な特許文献１に記載されたトルク検出の為の構造では、必ずしもデファレンシャル側等速ジョイント１と車輪側等速ジョイント２との間で伝達されるトルクの大きさを正確に求める事ができない。この理由は、上記デファレンシャル側等速ジョイント１及び車輪側等速ジョイント２の回転方向に関する剛性が、１回転の間に均一でない為である。特に、これら各等速ジョイント１、２のジョイント角（伝達軸３の中心軸と、ハウジング４又はジョイント用外輪５の中心軸との交差角度）が大きくなると、上記剛性が不均一になる程度が著しくなる。
【０００７】
又、上記伝達軸３の両端部と、上記デファレンシャル側等速ジョイント１の出力部及び上記車輪側等速ジョイント２の入力部とのスプライン係合部にバックラッシュが存在した場合には、加速状態と減速状態との切り換わりにより、上記トルクの伝達方向が逆転した場合に、このトルクの大きさを正確に求められなくなる可能性がある。
何れにしても、上記トルクの大きさを正確に求められない事は、このトルクに応じてＡＢＳやＴＣＳ、ＶＳＣの制御を高精度に行なう面からは好ましくない。
【０００８】
又、上記伝達軸３の両端部（互いに離れた位置）に設けた上記デファレンシャル側等速ジョイント１及び上記車輪側等速ジョイント２にそれぞれ装着した第一、第二のエンコーダ６、７に第一、第二の回転検出センサ８、９の検出部を対向させる為、これら両回転検出センサ８、９の装着作業が面倒になる。又、トルク検出の為の装置の小型化並びに低廉化が難しくなる。
本発明のトルク測定装置付転がり軸受ユニット及びトルク測定装置付車輪駆動用ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のトルク測定装置付転がり軸受ユニット及びトルク測定装置付車輪駆動用ユニットのうち、請求項１に記載したトルク測定装置付転がり軸受ユニットは、１対の軌道輪と、複数個の転動体と、第一のエンコーダと、変形リングと、第二のエンコーダと、第一、第二の回転検出センサとを備える。
このうちの１対の軌道輪は、互いに同心に配置され、一方が使用時に回転する回転輪であり、他方が使用時にも回転しない静止輪である。
又、上記各転動体は、上記両軌道輪の互いに対向する周面にそれぞれ形成された軌道同士の間に、転動自在に設けられている。
又、上記第一のエンコーダは、上記回転輪若しくはこの回転輪と共に回転する部材の一部に、この回転輪と同心に支持されている。
又、上記変形リングは、上記回転輪とこの回転輪を回転駆動する為の駆動部材との間に設けられたもので、円周方向に関して弾性変形自在である。
又、上記第二のエンコーダは、上記変形リングの一部で上記回転輪から遠い側の端部若しくはこの端部に隣接してこの端部と共に回転する部分に、上記回転輪と同心に支持されている。
更に、上記第一、第二の回転検出センサは、上記固定輪若しくはこの固定輪を支持した部材に支持されて、それぞれの検出部を上記第一、第二のエンコーダの被検出部に対向させている。
そして、上記両回転検出センサの検出信号の位相差に基づいて、上記回転輪と上記駆動部材との間で伝達されるトルクを測定自在としている。
【００１０】
又、請求項２に記載したトルク測定装置付転がり軸受ユニットは、外輪と、ハブと、複数個の転動体と、第一のエンコーダと、変形リングと、第二のエンコーダと、第一、第二の回転検出センサとを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない。
又、上記ハブは、外周面の外端寄り部分に車輪を支持する為の取付フランジを、同じく中間部乃至内端寄り部分に複列の内輪軌道を、それぞれ有し、使用時に車輪と共に回転する。
又、上記各転動体は、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けられている。
又、上記第一のエンコーダは、上記ハブ若しくはこのハブと共に回転する部材の一部に、このハブと同心に支持されている。
又、上記変形リングは、上記ハブとこのハブを回転駆動する為の等速ジョイントとの間に設けられたもので、円周方向に関して弾性変形自在である。
又、上記第二のエンコーダは、上記変形リングの一部で上記ハブから遠い側の端部若しくはこの端部に隣接してこの端部と共に回転する部分に、上記ハブと同心に支持されている。
更に、上記第一、第二の回転検出センサは、上記外輪若しくはこの外輪を支持した部材に支持されて、それぞれの検出部を上記第一、第二のエンコーダの被検出部に対向させている。
そして、上記両回転検出センサの検出信号の位相差に基づいて、上記ハブと上記等速ジョイントとの間で伝達されるトルクを測定自在としている。
【００１１】
又、請求項３に記載したトルク測定装置付車輪駆動用ユニットは、転がり軸受ユニットと等速ジョイントユニットとを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し使用時にも回転しない軸受用外輪と、外周面の外端寄り部分に車輪を支持する為の取付フランジを、同じく中間部乃至内端寄り部分に複列の内輪軌道を、それぞれ有し、使用時に車輪と共に回転するハブと、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備える。
又、上記等速ジョイントユニットは、伝達軸の両端部に、それぞれ車輪側等速ジョイントとデファレンシャル側等速ジョイントとを結合して成る。
そして、上記ハブの中心部に形成したスプライン孔と、上記車輪側等速ジョイントを構成するスプライン軸とをスプライン係合させると共に、上記ハブの両端面と上記スプライン軸の両端部との間にそれぞれ円周方向に関して弾性変形自在な変形リングを設けている。
又、上記ハブ若しくはこのハブと共に回転する部材の一部外周面に第一のエンコーダを、上記両変形リングの一部で上記ハブから遠い側の端部若しくはこの端部に隣接してこの端部と共に回転する部分に第二のエンコーダを、それぞれ上記ハブと同心に支持している。
更に、上記外輪若しくはこの外輪を支持した部材に第一、第二の回転検出センサを、それぞれの検出部を上記第一、第二のエンコーダの被検出部に対向させた状態で設ける事により、上記両回転検出センサの検出信号の位相差に基づいて、上記ハブと上記等速ジョイントとの間で伝達されるトルクを測定自在としている。
【００１２】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトルク測定装置付転がり軸受ユニット及びトルク測定装置付車輪駆動用ユニットは、第一、第二のエンコーダを変形リングを挟んで配置しているので、トルクの大きさに応じたこれら両エンコーダの回転方向に関する位相のずれを安定させる事ができる。又、これら両エンコーダにそれぞれの検出部を対向させた第一、第二の回転検出センサ同士の間の距離を短くできるので、これら両回転検出センサの設置作業が容易になり、小型化も可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜５は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の場合、転がり軸受ユニット１０と等速ジョイントユニット１１とを組み合わせて、車輪駆動用ユニットを構成している。このうちの転がり軸受ユニット１０は、外輪１２とハブ１３と複数個の転動体１４、１４とを備える。このうちの外輪１２は、外周面に外向フランジ状の取付部１５を、内周面に複列の外輪軌道１６ａ、１６ｂを、それぞれ形成している。又、上記ハブ１３は、ハブ本体１７と内輪１８とから成る。このうちのハブ本体１７は、中心部にスプライン孔１９を、外周面の外端（軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる、図１、２、７〜９の左側を言う。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側となる、図１、２、７〜９の右側を「内」と言う。本明細書全体で同じ。）寄り部分に取付フランジ２０を、それぞれ設けている。又、上記ハブ本体１７の外周面の中間部で、上記外輪１２の内周面に形成した複列の外輪軌道１６ａ、１６ｂのうちの外側の外輪軌道１６ａと対向する部分に、内輪軌道２１ａを形成している。更に、上記ハブ本体１７の内端部に設けた小径段部２２に上記内輪１８を外嵌すると共に、このハブ本体１７の内端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部２３により、上記内輪１８の内端面を抑え付けている。
【００１４】
そして、この内輪１８の外周面に形成した内輪軌道２１ｂを、上記複列の外輪軌道１６ａ、１６ｂのうちの内側の外輪軌道１６ｂに対向させて、上記各外輪軌道１６ａ、１６ｂと上記各内輪軌道２１ａ、２１ｂとの間に上記各転動体１４、１４を、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けている。尚、図示の例では、これら各転動体１４、１４として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えてテーパころを使用する場合もある。又、上記外輪１２の内周面と上記ハブ１３の外周面との間で、上記複数個の転動体１４、１４を設置した空間の両端開口を、それぞれシールリング２４ａ、２４ｂにより密閉している。
【００１５】
一方、等速ジョイントユニット１１は、伝達軸３の両端部に、それぞれデファレンシャル側等速ジョイント１と車輪側等速ジョイント２とを結合して成る。このうちの車輪側等速ジョイント２は、ジョイント用外輪５とジョイント用内輪２６と複数個のボール２７、２７とを備える。このうちのジョイント用外輪５は、内周面の円周方向複数個所に外側係合溝２８、２８を、それぞれこの円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記ジョイント用内輪２６は、中心部にスプライン孔２９を形成すると共に、その外周面で上記各外側係合溝２８、２８と整合する部分に内側係合溝３０、３０を、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。そして、これら各内側係合溝３０、３０と上記各外側係合溝２８、２８との間に上記各ボール２７、２７を、これら各係合溝３０、２８に沿う転動自在に設けている。尚、この様な車輪側等速ジョイント２の構造及び作用は、従来から周知のツェッパ型或はバーフィールド型の等速ジョイントと同様であり、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい説明は省略する。
【００１６】
又、上記デファレンシャル側等速ジョイント１は、ハウジング４と、トリポード２５と、３個のローラ３１とを備える。このうちのハウジング４の内周面で円周方向等間隔の３個所位置には凹部３２を、それぞれ軸方向に形成している。又、上記トリポード２５は、中心部にスプライン孔３３を形成すると共に、外周面の円周方向等間隔の３個所位置にそれぞれ円柱状のトラニオン３４を、放射方向に設けている。そして、これら各トラニオン３４の周囲に上記各ローラ３１を、ニードル軸受（図示省略）等を介して回転自在に支持している。更に、これら各ローラ３１を、それぞれ上記ハウジング４の内周面の凹部３２に係合させている。尚、この様なデファレンシャル側等速ジョイント１の構造及び作用も、従来から周知のトリポード型の等速ジョイントと同様であり、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい説明は省略する。
【００１７】
又、上記車輪側等速ジョイント２を構成するジョイント用内輪２６の中心部に設けたスプライン孔２９と、上記デファレンシャル側等速ジョイント１を構成するトリポード２５の中心部に設けたスプライン孔３３とに、それぞれ前記伝達軸３の両端部に設けた雄スプライン部３５ａ、３５ｂをスプライン係合させている。これと共に、上記伝達軸３の両端部外周面に形成した係止溝３６、３６と上記ジョイント用内輪２６及びトリポード２５の端面との間に、それぞれ止め輪３７、３７を掛け渡して、上記各雄スプライン部３５ａ、３５ｂが上記各スプライン孔２９、３３から抜け出るのを防止している。又、上記各等速ジョイント１、２を構成するハウジング４及びジョイント用外輪５の開口側端部外周面と、上記伝達軸３の両端寄り部外周面との間に、それぞれ弾性材製で中間部を蛇腹状に形成した筒状のブーツ３８ａ、３８ｂを掛け渡して、上記各等速ジョイント１、２の開口部を密閉している。
【００１８】
そして、前述の様に構成する転がり軸受ユニット１０と、上述の様に構成する等速ジョイントユニット１１とを組み合わせる事により、車輪駆動用ユニットを構成している。即ち、上記転がり軸受ユニット１０を構成するハブ１３の中心部に設けたスプライン孔１９に、上記車輪側等速ジョイント２を構成するジョイント用外輪５の外端面に設けたスプライン軸３９をスプライン係合させている。これと共に、このスプライン軸３９の先端部に設けた雄ねじ部４０に螺合・緊締したナット５１の軸方向内側面と、上記車輪側等速ジョイント２を構成するジョイント用外輪５の軸方向外側面との間で、上記ハブ１３を挟持する事により、上記車輪駆動用ユニットを構成している。
【００１９】
特に、本例の場合には、上記ハブ１３の両端面と、上記ジョイント用外輪５の軸方向外側面及び上記ナット５１の軸方向内側面との間に、それぞれ変形リング４１ａ、４１ｂを挟持している。これら両変形リング４１ａ、４１ｂは、全体を弾性変形自在な金属により造ったもので、例えば図３に示す様に、それぞれが円輪状に形成されて互いに同心に配置された１対の円輪板４２、４２を、放射状に配置された複数枚（図示の例では８枚）の連結板４３、４３により連結して成る。それぞれがこの様に構成される、上記各変形リング４１ａ、４１ｂは、それぞれ一方の円輪板４２を上記ハブ１３の軸方向端面に、他方の円輪板４２を上記ナット５１の軸方向内側面又は上記ジョイント用外輪５の軸方向外側面に、それぞれ突き当てた状態で、上記ハブ１３の両端面と、上記ナット５１の軸方向内側面及び上記ジョイント用外輪５の軸方向外側面との間に挟持している。尚、上記スプライン軸３９と上記スプライン孔１９との間には、回転方向に関する遊びを設けており、これらスプライン軸３９と上記スプライン孔１９とは、若干の相対回転自在である。上記遊びの大きさは、検出すべきトルクの大きさ（特に最大値）に応じて適切に規制する。又、トルク伝達が行なわれない状態で、上記遊びがその中立位置（両方向に同じ遊びが存在する位置）となる様にしている。
【００２０】
この様にして上記車輪駆動用ユニットに組み込んだ、上記各変形リング４１ａ、４１ｂは、前記スプライン軸３９と上記ハブ１３との間で伝達されるトルクの方向及び大きさに応じて、円周方向に弾性変形する。即ち、上記スプライン軸３９と上記ハブ１３との間にトルクが加わると、上記各変形リング４１ａ、４１ｂを構成する各連結板４３、４３が弾性変形しつつ、上記１対の円輪板４２、４２同士の円周方向に関する位相が変化する。この様に位相の変化する方向は、上記トルクの伝わる方向に見合ったものとなり、位相の変化量は上記トルクの大きさに比例する。従って、何れかの変形リング４１ａ（又は４１ｂ）の軸方向両側で、当該変形リングを構成する１対の円輪板４２、４２の円周方向に関する位相のずれ方向とそのずれ量とを検出すれば、上記スプライン軸３９と上記ハブ１３との間に加わるトルクの方向及び大きさを検出できる。
【００２１】
本例の場合には、上記ハブ１３の内端面と上記ジョイント用外輪５の軸方向外側面との間に挟持した、変形リング４１ａの軸方向両側の円周方向に関する位相のずれを検出自在としている。この為に本例の場合には、上記変形リング４１ａを軸方向両側から挟む状態で設けた上記ハブ１３と前記ジョイント用外輪５とに、第一、第二のエンコーダ６ａ、７ａを、それぞれこれらハブ１３又はジョイント用外輪５と同心に支持している。このうちのハブ１３を構成する内輪１８の内端部に外嵌固定した、前記シールリング２４ｂを構成するスリンガ４４の内側面に、円輪状に形成された上記第一のエンコーダ６ａを、全周に亙って添設している。これに対して上記ジョイント用外輪５の外端部外周面に、円筒状に形成された上記第二のエンコーダ７ａを、全周に亙って添設している。
【００２２】
本例の場合にこれら第一、第二のエンコーダ６ａ、７ａは、ゴム磁石等の永久磁石製としている。そして、それぞれ被検出面である第一のエンコーダ６ａの内側面と第二のエンコーダ７ａの外周面とに、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に亙って交互に、且つ等間隔で配置している。又、第一のエンコーダ６ａと第二のエンコーダ７ａとで、Ｓ極とＮ極とのピッチ（中心角ピッチ）は互いに等しくしている。更に、上記ハブ１３と上記ジョイント用外輪５との間でトルク伝達が行なわれない状態で、第一のエンコーダ６ａと第二のエンコーダ７ａとで、円周方向に亙るＳ極とＮ極との位相が互いに一致する様にしている。
【００２３】
車両への組み付け時には、上記デファレンシャル側等速ジョイント１を構成するハウジング４の内端面に設けた軸部４５を、図示しないデファレンシャルギヤの出力部に結合する。又、前記転がり軸受ユニット１０を構成する外輪１２の外周面に設けた取付部１５を、図示しない懸架装置を構成するナックルに結合固定する。更に、上記ハブ１３の外周面外端寄り部分に設けた取付フランジ２０に、図示しない駆動輪を支持固定する。運転時には、上記等速ジョイントユニット１１の回転に伴って上記転がり軸受ユニット１０を構成するハブ１３及び上記駆動輪が回転する。
【００２４】
又、ナックル等、車体側の回転しない部分に、第一、第二の回転検出センサ８ａ、９ａを有するセンサユニット４６を支持する。更に、このうちの第一の回転検出センサ８ａの検出部を上記第一のエンコーダ６ａの内側面の円周方向の一部に、第二の回転検出センサ９ａの検出部を上記第二のエンコーダ７ａの外周面の円周方向一部に、それぞれ近接対向させる。そして、上記両回転検出センサ８ａ、９ａの検出信号の位相差に基づいて、上記ハブ１３と上記等速ジョイントユニット１１との間で伝達されるトルク（伝達トルク）を測定自在とする。即ち、図４に示す様に、上記第一、第二の回転検出センサ８ａ、９ａの検出信号を、位相差検出回路４７を介してトルク算出回路４８に送り、上記伝達トルクの方向及び大きさを算出する。そして、このトルク算出回路４８で算出した上記伝達トルクを、ＡＢＳやＴＣＳ、ＶＳＣの制御回路４９に送り込む。尚、上記センサユニット４６は、上記外輪１２に支持しても良い。更に、上記第一、第二のセンサ８ａ、９ａを、（センサユニット４６を構成する事なく）個別に支持する事もできる。
【００２５】
上述の様に構成する本例のトルク測定装置付転がり軸受ユニット及びトルク測定装置付車輪駆動用ユニットの使用時には、次の様にして、上記ハブ１３と上記等速ジョイントユニット１１との間で伝達されるトルクの方向とその大きさとを求める。先ず、トルク伝達が行なわれず、前記各変形リング４１ａ、４１ｂが円周方向に関して弾性変形していない（中立状態にある）場合には、上記第一、第二のエンコーダ６ａ、７ａの特性変化の円周方向に関する変化の位相が一致する。この状態では、上記第一、第二の回転検出センサ８ａ、９ａの検出信号の位相が一致し、上記トルク算出回路４８は、上記伝達トルクが０であるとの信号を、上記制御回路４９に送り込む。
【００２６】
これに対して、上記ハブ１３と上記等速ジョイントユニット１１との間でトルクが伝達されると、図５に示す様に、上記第一の回転検出センサ８ａの検出信号αと上記第二の回転検出センサ９ａの検出信号βとの間に、位相差δが生じる。この位相差δの方向（±）は上記伝達トルクの方向により変化し、同じく大きさはこの伝達トルクの大きさに比例する。そこで、上記位相差検出回路４７により検出した上記位相差δを上記トルク算出回路４８に送り込めば、上記伝達トルクの方向及び大きさを求める事ができる。そして、上記トルク算出回路４８で算出した上記伝達トルクを上記制御回路４９に送り込めば、ＡＢＳやＴＣＳ、ＶＳＣを適切に制御できる。尚、上記各回転検出センサ８ａ、９ａと上記位相差検出回路４７との間に、出力信号を増幅する為の増幅回路や、この出力信号の波形を整形する為の波形整形回路等を設ける事もできる。又、波形整形回路以降をＣＰＵで処理しても良い。この場合には、上記制御回路４９を構成するＣＰＵと別に、トルク算出用のＣＰＵを設けても良いし、この制御回路４９のＣＰＵで総ての処理を行なっても良い。この制御回路４９のＣＰＵで総ての処理を行なえば、上記各回転検出センサ８ａ、９ａの検出信号をそのまま上記制御回路４９のＣＰＵに入力するだけで済む為、装置全体の構成が簡単になり、低コスト化を図れる。
【００２７】
特に、本例の構造の場合には、上記第一、第二のエンコーダ６ａ、７ａを前記変形リング４１ａを軸方向両側から挟んで配置しているので、トルクの大きさに応じた上記両エンコーダ６ａ、７ａの回転方向に関する位相のずれを安定させる事ができる。即ち、上記変形リング４１ａの円周方向に関する剛性は、前記デファレンシャル側、車輪側各等速ジョイント１、２のジョイント角に関係なく、常に一定である為、上記伝達トルクに基づく上記位相のずれを安定させて、この伝達トルクを正確に求める事ができる。又、上記両エンコーダ６ａ、７ａにそれぞれの検出部を対向させた上記第一、第二の回転検出センサ８ａ、９ａの距離を短くできる。この為、本例の様に、これら両センサ８ａ、９ａを１個のセンサユニット４６にまとめる事が可能になる等、これら両回転検出センサ８ａ、９ａの設置作業が容易になり、小型化も可能になる。
【００２８】
尚、上述した様な第一、第二のエンコーダ６ａ、７ａと第一、第二の回転検出センサ８ａ、９ａとから成る回転検出装置の、より具体的な構造及び作用に就いては、従来から各種知られている。上記各エンコーダ６ａ、７ａとしては、上述した様な永久磁石製のものの他、例えば、円輪状又は円筒状の磁性金属板に透孔若しくは切り欠きを、円周方向に関して等間隔に形成する事により、円周方向に関する磁気特性を交互に且つ等間隔で変化させたものや、光の反射率を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させたもの等が知られている。
【００２９】
又、上記第一、第二の回転検出センサ８ａ、９ａとしては、例えば、上記第一、第二のエンコーダ６ａ、７ａが上述した透孔若しくは切り欠きを形成して成るもの（磁束の発生源である永久磁石を備えていないもの）である場合には、磁束の大きさの変化を検出自在なホール素子等の磁気検出素子と永久磁石とを組み合わせて成るものを、上記第一、第二のエンコーダ６ａ、７ａが前述した永久磁石製のものである場合には、磁束の大きさ及び方向の変化を検出自在なホール素子等の磁気検出素子から成るものを、上記第一、第二のエンコーダ６ａ、７ａが上述した光の反射率を変化させたものである場合には、反射する光の強さの変化を検出自在な光センサを、それぞれ使用する。回転検出装置を構成する第一、第二のエンコーダと回転検出センサとの組み合わせは、上述したもの以外にも各種知られているが、何れにしても、回転速度に応じた周波数信号が得られるものであれば使用できる。
【００３０】
尚、本発明の実施に使用する変形リング４１ａ、４１ｂの構造としては、前述の図３に示す様に、１対の円輪板４２、４２を複数枚の連結板４３、４３により連結したものが、軸方向の剛性を確保しつつ円周方向の剛性を或る程度低くする面からは好ましい。尚、上記各連結板４３、４３は、図３（Ｂ）に示す様に放射状に配置するだけでなく、同図（Ｃ）に示す様に、径方向に対し傾斜して配置する事もできる。更に、場合によっては、図６に示す様に、１対の円輪板４２を、それぞれが断面円形である複数本（図示の例では８本）の連結ロッド５０、５０により連結した変形リング４１ｃを使用する事もできる。何れの構造を採用するかにより、更には、上記各連結板４３、４３の長さ、幅、厚さ、上記各連結ロッド５０、５０の長さ、直径を変える事により、上記各変形リング４１ａ、４１ｂの捩れ剛性を調節する事ができる。尚、この捩れ剛性は、前記ハブ１３と前記等速ジョイントユニット１１との間で伝達される（検出すべき）トルクの大きさに応じて調節する。
【００３１】
次に、図７は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合も、上述した第１例の場合と同様に、ハブ１３の両端面と、ジョイント用外輪５の軸方向外側面及びナット５１の軸方向内側面との間に、それぞれ変形リング４１ａ、４１ｂを挟持している。特に、本例の場合には、上記ハブ１３の内端部外周面と、軸方向内側の変形リング４１ａを構成する１対の円輪板４２、４２のうちで上記ジョイント用外輪５の軸方向外側面に突き当たった円輪板４２の外周縁とに、第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂを外嵌固定している。そして、転がり軸受ユニット１０ａを構成する外輪１２ａに支持した第一、第二の回転検出センサ８ｂ、９ｂの検出部を、上記第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂの外周面に近接対向させている。尚、これら第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂは、上記各円輪板４２、４２の外周縁部に直接形成する事もできる。更に、上記各変形リング４１ａ、４１ｂは、その一部を上記ハブ１３に圧入固定しても良いし、これら各変形リング４１ａ、４１ｂの一部（ハブ１３側の円輪板４２、４２）を、このハブ１３と一体に形成する事もできる。
【００３２】
上述の様に構成する本例の場合も、トルクの大きさに応じた上記第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂの回転方向に関する位相のずれを安定させる事ができる。又、これら両エンコーダ６ｂ、７ｂにそれぞれの検出部を対向させた上記第一、第二の回転検出センサ８ｂ、９ｂの距離を短くして、これら両回転検出センサ８ｂ、９ｂの設置作業を容易にすると共に、小型化も図れる。
【００３３】
尚、図示の例では、軸方向内側の変形リング４１ａのジョイント用外輪５側の円輪板４２に、上記第二のエンコーダ７ｂを外嵌しているが、軸方向外側の変形リング４１ｂのナット５１側の円輪板４２の外周縁に第二のエンコーダを、外嵌若しくは直接形成しても良い。更には、上記両変形リング４１ａ、４１ｂの双方に、第二のエンコーダを固定若しくは直接形成する事もできる。この場合には、少なくとも一方の変形リングに固定若しくは直接形成した第二のエンコーダにより、回転を検出する。一方の第二のエンコーダでのみ回転を検出する場合には、他方の第二のエンコーダは特に機能しないが、上記両変形リング４１ａ、４１ｂの部品共通化を図れる。更に、両方の第二のエンコーダで回転を検出する場合には、フェイルセーフを図る等により、検出値の信頼性向上が可能になる。
【００３４】
次に、図８は、やはり請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、軸方向内側の変形リング４１ａを構成する１対の円輪板４２、４２の外周縁に、第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂを外嵌固定している。そして、転がり軸受ユニット１０ａを構成する外輪１２ａに支持した第一、第二の回転検出センサ８ｂ、９ｂの検出部を、上記第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂの外周面に近接対向させている。この様な本例の場合、これら両エンコーダ６ｂ、７ｂと上記変形リング４１ａとを一体に取り扱える。この為、部品管理、組立作業を容易にできる他、上記両エンコーダ６ｂ、７ｂを設置した部分、並びにトルク測定装置付転がり軸受ユニット全体の小型・軽量化を図れる。その他の部分の構成及び作用は、上述した第２例の場合と同様である。尚、本例の場合も、上記第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂを上記各円輪板４２、４２の外周縁部に直接形成しても良い。
【００３５】
尚、図示の例では、上記第一、第二のエンコーダ６ｂ、７ｂを、軸方向内側（図８の右側）の変形リング４１ａを構成する上記各円輪板４２、４２の外周縁に外嵌固定しているが、軸方向外側（図８の左側）の変形リング４１ｂを構成する各円輪板４２、４２に第一、第二のエンコーダを、固定若しくは直接形成しても良い。又、第一、第二の変形リング４１ａ、４１ｂの双方に、第一、第二のエンコーダを固定若しくは一体に形成しても良い。この場合には、少なくとも一方の変形リングに固定若しくは直接形成した第二のエンコーダにより、回転を検出する。一方の第二のエンコーダでのみ回転を検出する場合には、他方の第二のエンコーダは特に機能しないが、上記両変形リング４１ａ、４１ｂの部品共通化を図れる。更に、両方の第二のエンコーダで回転を検出する場合には、フェイルセーフを図る等により、検出値の信頼性向上が可能になる。
又、本発明を実施する構造は、図示の様な、内周面に複列の外輪軌道を有する一体型の外輪を備えた構造に限らず、単列転がり軸受を組み合わせた構造で本発明を実施する事もできる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のトルク測定装置付転がり軸受ユニット及びトルク測定装置付車輪駆動用ユニットは、以上に述べた様に構成され作用する為、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等による車両制御に利用する為の信号を正確に得る事ができる。従って、この車両制御をより高精度に行なう事ができる。又、トルク検出の為の機構を組み込む事に伴う、組み付け作業の煩雑化や大型化を抑える事もできて、トルク測定装置付転がり軸受ユニット及びトルク測定装置付車輪駆動用ユニットの実用化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】変形リングを示しており、（Ａ）は中心軸を含む平面に関する断面図、（Ｂ）は中心軸に直交する平面に関する断面図、（Ｃ）は別例を示す、（Ｂ）と同様の図。
【図４】伝達トルクを検出する回路のブロック図。
【図５】第一、第二の回転検出センサの出力信号を示す線図。
【図６】変形リングの別例を示す、中心軸に直交する平面に関する断面図。
【図７】本発明の実施の形態の第２例を示す半部略断面図。
【図８】同第３例を示す半部略断面図。
【図９】車輪駆動用ユニットの従来構造の１例を示す断面図。
【符号の説明】
１    デファレンシャル側等速ジョイント
２    車輪側等速ジョイント
３    伝達軸
４    ハウジング
５    ジョイント用外輪
６、６ａ、６ｂ  第一のエンコーダ
７、７ａ、７ｂ  第二のエンコーダ
８、８ａ、８ｂ  第一の回転検出センサ
９、９ａ、９ｂ  第二の回転検出センサ
１０、１０ａ  転がり軸受ユニット
１１    等速ジョイントユニット
１２、１２ａ  外輪
１３    ハブ
１４    転動体
１５    取付部
１６ａ、１６ｂ  外輪軌道
１７    ハブ本体
１８    内輪
１９    スプライン孔
２０    取付フランジ
２１ａ、２１ｂ  内輪軌道
２２    小径段部
２３    かしめ部
２４ａ、２４ｂ  シールリング
２５    トリポード
２６    ジョイント用内輪
２７    ボール
２８    外側係合溝
２９    スプライン孔
３０    内側係合溝
３１    ローラ
３２    凹部
３３    スプライン孔
３４    トラニオン
３５ａ、３５ｂ  雄スプライン部
３６    係止溝
３７    止め輪
３８ａ、３８ｂ  ブーツ
３９    スプライン軸
４０    雄ねじ部
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ  変形リング
４２    円輪板
４３    連結板
４４    スリンガ
４５    軸部
４６    センサユニット
４７    位相差検出回路
４８    トルク算出回路
４９    制御回路
５０    連結ロッド
５１    ナット
【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】
2004271180.tif 000009
【図８】
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【図９】
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