(57)【要約】【課題】車軸用転がり軸受において、ハブ軸の軸方向一端側端面を拡径するように環状部材の端面に対してかしめて負隙間とすることで所定の予圧（予圧量）を付与するようにする場合、予圧の大きさを正確に知ることは難しく、従って、車軸用転がり軸受装置の寿命を正確に知ることは難しかった。【解決手段】超音波センサ２６を外輪部材７に固定して、走行中に超音波センサ２６から超音波を継続的あるいは断続的に発信するようにして、超音波センサ２６に接続した演算器２８で受信超音波のエコー高さを演算し、その演算結果に基づいて、外輪軌道面２ａと玉４の接触部における面圧を演算器２８が演算するとともに、この面圧から、転がり軸受装置１に付与されている予圧を演算器２８が演算するようにしたので、予め決められている予圧との相違により、転がり軸受装置１の寿命を知ることができる。【選択図】　図１
2004100841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非回転に設けられる固定輪と、前記固定輪に同心に配置されるとともに軸心回りに回転自在に設けられる回転輪と、前記固定輪と前記回転輪との間に転動自在に配置される複数の転動体とを含み、前記固定輪および前記回転輪間にアキシャル荷重が付与されて前記転動体と前記固定輪および前記回転輪それぞれの軌道面との間の内部隙間が負隙間とされて予圧が付与される転がり軸受装置であって、
前記固定輪に、前記転動体と前記軌道面との接触部に向けて超音波を発信する超音波発信器と、前記超音波発信器から発信されて前記接触部で反射した超音波を受信する超音波受信器とが設けられている、ことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１記載の転がり軸受装置において、
前記超音波受信器の受信出力から得られる受信超音波のレベルに基づいて、前記接触部における面圧を演算する機能を有する演算器が設けられている、ことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項２記載の転がり軸受装置において、
前記演算器は、前記面圧の演算結果から前記予圧を推定する機能を有する、ことを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車軸を支持するために用いられる転がり軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車軸用転がり軸受は、車体側に非回転に支持されるとともに内周面に外輪軌道面が形成された外輪部材と、この外輪部材の内周面に２列の玉を介して軸心回りに回転自在に支持される内輪部材とを備える。
【０００３】
この内輪部材は、ハブフランジを有するハブ軸と、このハブ軸の軸方向一端側内周面に形成された環状凹部に嵌着する環状部材とを備える。ハブ軸の外周面および環状部材の外周面には、各列の玉の内輪軌道面が形成されている。
【０００４】
ハブ軸の軸方向一端側端面を拡径するように環状部材の端面に対してかしめることにより、ハブ軸および環状部材が軸心回りに回転一体とされるとともに、予圧が付与される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記車軸用転がり軸受において、ハブ軸の軸方向一方側端面を拡径するように環状部材の端面に対してかしめ、これにより両玉に対してアキシャル荷重を付与して負隙間として車軸用転がり軸受装置に所定の予圧（予圧量）を付与するようにしている。
【０００６】
このようにして車軸用転がり軸受装置に予圧を付与することによれば、車軸用転がり軸受装置の剛性向上を図り、騒音低下を図る等の効果を奏する。
【０００７】
しかし、この種の車軸用転がり軸受装置において予圧の大きさを正確に知ることは難しく、従って車軸用転がり軸受装置の寿命を正確に知ることは難しかった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明における転がり軸受装置は、非回転に設けられる固定輪と、前記固定輪に同心に配置されるとともに軸心回りに回転自在に設けられる回転輪と、前記固定輪と前記回転輪との間に転動自在に配置される複数の転動体とを含み、前記固定輪および前記回転輪間にアキシャル荷重が付与されて前記転動体と前記固定輪および前記回転輪それぞれの軌道面との間の内部隙間が負隙間とされ、前記固定輪に、前記転動体と前記軌道面との接触部に向けて超音波を発信する超音波発信器と、前記超音波発信器から発信されて前記接触部で反射した超音波を受信する超音波受信器とが設けられている。
【０００９】
また本発明の転がり軸受装置は、前記超音波受信器の受信出力から得られる受信超音波のレベルに基づいて、前記接触部における面圧を演算する機能を有する演算器が設けられている。
【００１０】
さらに本発明の転がり軸受装置は、前記演算器は、前記面圧の演算結果から前記予圧を推定する機能を有する。
【００１１】
上記のように、固定輪に、転動体と軌道面との接触部に向けて超音波を発信する超音波発信器と、超音波発信器から発信されて接触部で反射した超音波を受信する超音波受信器とが設けられている構成によれば、演算器によって、超音波受信器の受信出力から得られる受信超音波のレベルに基づいて、接触部における面圧を演算し、この面圧の演算結果から予圧をほぼ正確に推定させるようにすることができる。そして、予圧の変化を知ることで、転がり軸受装置の寿命を正確に知ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る転がり軸受装置を、従動輪側の車軸用転がり軸受装置を例に、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態を示す転がり軸受装置の使用状態を示す全体構成断面図である。
【００１３】
この車軸用転がり軸受装置（以下単に「転がり軸受装置」という）１は、固定輪としての外輪部材２と、この外輪部材２の径方向内方位置で外輪部材２と同心に配置されて軸心回りに回転自在に配置される、回転輪としての内輪部材３と、外輪部材２と内輪部材３との間に転動自在に配置される、転動部材としての複数個２列の玉４，５と、これら両列の玉４，５をそれぞれ円周方向等配位置に保持するための保持器４ａ，５ａとを備える。
【００１４】
外輪部材２は、車両アウタ側の小径部７と、車両インナ側の大径部８とから中空円筒状に形成される。大径部８の車両アウタ側外周面に、径方向外向きに突出する固定用フランジ９が形成されている。この固定用フランジ９が車体側に設けられたナックル１０に固定されることで、外輪部材２が軸心回りに非回転に支持される。外輪部材２の内周面には、各列の玉４，５が嵌合する外輪軌道面２ａ，２ｂが形成されている。
【００１５】
内輪部材３は、ハブ軸１１と、このハブ軸１１の車両インナ側に嵌着される環状部材１２とを備える。ハブ軸７は、その車両アウタ側位置に、径方向外向きに突出するハブフランジ１３を有する。このハブフランジ１３に、ブレーキディスク１４およびタイヤホイール１５が、ハブボルト１６を介して重ねて取付けられる。
【００１６】
環状部材１２は、ハブ軸１１の車両インナ側に形成された環状凹部１７に嵌合されている。ハブ軸１１の外周面途中部および環状部材１２の外周面に、玉４，５の内輪軌道面１１ａ，１２ａが形成されている。
【００１７】
ハブ軸１１において、環状部材１２から車両インナ側に突出した部分は、径方向外向きに拡径されて環状部材１２の車両インナ側端面に対してかしめられることでかしめ部２０とされている。これにより、外輪部材２，内輪部材３間にアキシャル荷重が付与され、各列の玉４，５と外輪軌道面２ａ，２ｂ、各列の玉４，５と内輪軌道面１１ａ，１２ａの間の内部隙間が負隙間となり、各列の玉４，５に対して所定の予圧（予圧量）が付与される。またハブ軸１１と環状部材１２とが軸心回りに回転一体となる。
【００１８】
外輪部材２の車両アウタ側端部とハブフランジ１３との間に、外輪部材２と内輪部材３との間の環状空間２１を、その車両アウタ側で密封するシール部材２２が設けられている。
【００１９】
前記外輪部材２における小径部７の外周面に、一方列の玉４，５と外輪軌道面２ａとの接触部に向けて超音波を送受信する超音波センサ２６が、ボルト２５によって固定されている。この超音波センサ２６は、その内部に一方列の玉４と外輪軌道面２ａとの接触部に向けて超音波を発信する超音波発信部（超音波発信器）と、この超音波発信部から発信されて接触部で反射した超音波を受信する超音波受信部（超音波受信器）とが備えられている。
【００２０】
超音波受信部の受信出力から得られる受信超音波のエコー高さ（レベル）に基づいて、前記接触部における面圧を演算する機能を有する演算器２８が、超音波センサ２６にリード線２９を介して電気的に接続されている。この演算器２８は、面圧の演算結果から、転がり軸受装置１に付与されている予圧を演算する機能を有する。
【００２１】
ところで、本発明の実施形態では、上記構成の転がり軸受装置１を車両に搭載するのに先立って、予圧を検査しておくようにする。以下に、この検査方法を示す。
【００２２】
すなわち、ハブ軸１１の、環状部材１２から車両インナ側に突出した部分をかしめることで、超音波センサ２６を設置する前の転がり軸受装置１に所定の予圧を付与した状態で、かつ転がり軸受装置１の軸心が鉛直方向に沿うよう、ハブフランジ１３を支持台３１に載置する。
【００２３】
図２では、ナックル１０の代わりとなる回り止め部材３０を用いて外輪部材２を軸心回りに非回転に支持し、超音波センサ２６Ａを外輪部材２に固定することなく、外輪部材（小径部７）２の外周面に接触させている。
【００２４】
この場合、超音波センサ２６Ａは、取付け部材３２に取付けられ、この取付け部材３２は、超音波センサ２６Ａを、外輪部材２の外周面に対して離着座自在に支持する構成を有する。超音波センサ２６には、接触部における面圧を演算する機能を有する演算器２８Ａがリード線２９Ａを介して電気的に接続されている。
【００２５】
ここで、内輪部材３を軸心回りに所定の回転数で回転させた状態で、超音波センサ２６の超音波発信部から超音波ｗを発信させる。そうすると、外輪軌道面２ａと一方列の玉４ａとの接触部に達した超音波は、そこで反射して折り返し、超音波センサ２６Ａが接触している外輪部材２の外周面に戻り、超音波受信部で受信される。
【００２６】
その超音波の往復時間から、受信超音波のエコー高さ（レベル）を演算器２８Ａが演算し、その演算結果に基づいて接触部における面圧を演算器２８Ａが演算するとともに、この面圧から転がり軸受装置１に付与されている予圧を演算する。そして予め決められている予圧の付与が完了している転がり軸受装置１を、車両に搭載させる。このようにすることによって製品の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
但し、この転がり軸受装置１を車両に搭載する前に、今度は実使用の超音波センサ２６を、上記構成で説明したように、外輪部材２における小径部７の外周面にボルト２５によって固定する。そして外輪部材７をナックル１０に組付け、外輪部材７を軸心回りに非回転に支持し、超音波センサ２６と車体側に取付けてある演算器２８とを、リード線２９を介して接続する。
【００２８】
この超音波センサ２６と演算器２８とは、例えば車両におけるエンジンの駆動・停止に伴なって駆動・停止となるよう、エンジンと電気的に接続しておく。そして走行中に超音波センサ２６から超音波を、継続的あるいは断続的に発信するようにして、上記と同様に受信超音波のエコー高さを演算器２８で演算させ、その演算結果に基づいて接触部における面圧を演算器２８が演算するとともに、この面圧から転がり軸受装置１に付与されている予圧を演算器２８が演算する。
【００２９】
このようにして得られた予圧と、予め決められている予圧との相違により、転がり軸受装置１の寿命を知ることができる。
【００３０】
上記のように本発明の実施形態によれば、超音波センサ２６を用いて、車両に転がり軸受装置１を搭載する前に、実際に転がり軸受装置１に付与されている予圧を知ることができるので、製品の適正・不適正の判断が可能となり、製品の信頼性を向上させることができる。加えて、転がり軸受装置１を車両に搭載した場合にも、予圧の変化を知ることができ、転がり軸受装置１の寿命を、確実に知ることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、従動輪側の転がり軸受装置１について説明したが、外輪非回転・内輪回転型の転がり軸受であれば、駆動側の転がり軸受装置１にも適用可能であり、この場合も転がり軸受装置１に実際に働いている予圧を正確に知ることができ、転がり軸受装置１の寿命を正確に知ることができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、かしめ部２０を形成することによって、転がり軸受装置１に所定の予圧を付与する構成を示したが、これに限定されない。
【００３３】
すなわち、かしめ部２０を形成する代わりに、ハブ軸１１の車両インナ側端部に不図示のねじ部を形成し、このねじ部にナット部材を螺着することで、外輪部材２，内輪部材３間にアキシャル荷重を付与し、各列の玉４，５と外輪軌道面２ａ，２ｂ、各列の玉４，５と内輪軌道面１１ａ，１２ａの間の内部隙間を負隙間として、所定の予圧を付与する転がり軸受装置１についても適用させることができる。
【００３４】
この場合は、転がり軸受装置１を車両に搭載する前に演算器２８Ａが演算した予圧の過不足に基づいてナット部材の締付力を調整することで、転がり軸受装置１に付与される予圧を必要な値に補正することができる点で有効である。他の作用効果は上実施形態と同様である。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、転がり軸受装置に付与されている予圧を正確に知ることができ、もって転がり軸受装置の寿命を正確に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】同じく転がり軸受装置を車両に搭載する前の予圧を検査するための検査方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　転がり軸受装置
２　　　　　外輪部材
２ａ，２ｂ　外輪軌道面
３　　　　　内輪部材
４，５　　　玉
７　　　　　外輪部材の小径部
８　　　　　外輪部材の大径部
１０　　　　ナックル
１１　　　　ハブ軸
１２　　　　環状部材
２６　　　　超音波センサ
２８　　　　演算器
【図１】
2004100841.tif 000003
【図２】
2004100841.tif 000004