(57)【要約】【課題】  車両の走行状態に合わせて最適な予圧量に可変設定することができる車輪用軸受装置を提供すること。【解決手段】  複列の転がり軸受２に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、外方部材７は、内周に外側転走面のうち一方の外側転走面９ａが形成された外輪部材９と、この外輪部材９に突き合せ状態で圧入され、内周に外側転走面のうち他方の外側転走面１０ａが形成された別体の外輪１０とからなり、この外輪１０と外輪部材９の突き合せ部に電歪素子１５を介装し、舵角センサや車速センサ等からの出力信号に基き、電歪素子１５に所定の電圧を印加させることにより電歪素子１５を伸長させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、この複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成され前記ハブ輪を含む内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、
前記外方部材または内方部材のうち少なくとも一方は、別体の外輪または内輪を備え、この外輪または内輪と、前記外方部材または内方部材との突き合せ部に軸受の予圧量を可変とする予圧可変手段を介装し、車両の走行状態を検出する検出センサからの出力信号に基き、前記予圧可変手段を伸長・収縮させたことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記予圧可変手段が電歪素子からなる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記予圧可変手段が磁歪素子からなる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記予圧可変手段が形状記憶素子からなる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記予圧可変手段が、前記軸受構成部品よりも熱膨張係数の大きな部材からなる請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記予圧可変手段に、荷重センサ、車速センサ、温度センサのうち１個以上含めて組み込んだ請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、前記複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、この小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された別体の内輪とを有する内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、
前記外方部材は、内周に外側転走面のうち一方の外側転走面が形成された外輪部材と、この外輪部材に突き合せ状態で圧入され、内周に前記外側転走面のうち他方の外側転走面が形成された別体の外輪とからなり、この外輪と前記外輪部材の突き合せ部に電歪素子を介装し、センサからの出力信号に基き、前記電歪素子に所定の電圧を印加させることにより前記電歪素子を伸長させるようにしたことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記電歪素子が積層されたピエゾ素子からなる請求項７に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、前記複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、この小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された別体の内輪とを有する内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の端部に固定部を設け、この固定部と前記内輪との間に磁歪素子を介装すると共に、この磁歪素子に対峙して前記外方部材の端部に電磁コイルを装着し、前記外方部材と内方部材との間に内蔵された荷重センサからの出力信号に基き、前記電磁コイルによって前記磁歪素子に磁場を印加させることにより前記磁歪素子を伸長させるようにしたことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記荷重センサが、Ｆｅ−Ａｌ合金からなる被検出磁歪部と、この被検出磁歪部に対峙する検出コイルとからなる請求項９に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記複列の転がり軸受の内部に温度センサを設け、この温度センサからの出力信号が予め設定された許容値を超えた場合に印加電圧をオフとし、予圧可変機能を停止するように設定されている請求項１乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１２】
前記電歪素子または磁歪素子からの出力信号により、初期の軸受予圧が設定されている請求項７乃至１１いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等、車両の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に車両の走行状態に合わせて最適な予圧量に可変設定することができる予圧可変手段を内蔵した車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪への動力伝達と共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、例えば図１２に示すように、エンジン側と駆動車輪側との間に介装されるドライブシャフト１００の一端を、摺動型等速自在継手１０１を介してディファレンシャル１０２に連結し、他端を、固定型等速自在継手１０３を含む車輪用軸受装置１０４を介して車輪１０５に連結している。
【０００３】
この車輪用軸受装置１０４は、図１１に示すように、前記車輪１０５が一端部に装着されたハブ輪１０６と、このハブ輪１０６を回転自在に支承する複列の転がり軸受１０７、およびハブ輪１０６に連結し、ドライブシャフト１００の動力をハブ輪１０６に伝達する固定型等速自在継手１０３の外側継手部材１０８を備えている。複列の転がり軸受１０７は、外方部材１１０と、ハブ輪１０６に外嵌された別体の内輪１０９と、これらハブ輪１０６、内輪１０９と外方部材１１０との間に転動自在に収容された複列の転動体１１１とを有している。
【０００４】
こうした車輪用軸受装置１０４において、所望の軸受剛性を確保するため、所定の軸受予圧を付与することが従来から行なわれている。軸受予圧量の管理は、ハブ輪１０６と内輪１０９との突き合せ面を精度良く管理すると共に、ハブ輪１０６と外側継手部材１０８とを固定ナット１１２によって所定のトルク（軸力）で締結することにより行なわれている。当然、軸受予圧量は軸受寿命に影響するものであるが、それだけでなく、車両の安全走行や燃費向上等の環境問題に対して、この軸受予圧量は大きく関わってくる。すなわち、軸受予圧量は、図９に示すように、軸受の回転トルクと比例関係にあるため、予圧量を低下させれば回転トルクが軽減でき燃費向上へ貢献することがきる。一方、軸受の剛性の主要因となる軸受傾き角と軸受予圧量との関係は、図１０に示すように、反比例関係にあるため、予圧量を大きくすれば軸受剛性が向上して軸受傾き角は減少し、車両旋回時に発生するブレーキロータ（図示せず）の傾きを抑制することができる。
【０００５】
もし、このような軸受の予圧量を車両の走行状態に合わせて最適に制御することができれば、軸受の寿命だけでなく、車両の安全性や燃費向上の面で理想的な車輪用軸受装置を提供することができるが、車輪用軸受装置において、車両の走行状態に合わせて最適な予圧量に可変設定することができるものは未だ開発されていない。
【０００６】
ただ、図８に示すような予圧可変軸受ユニットは知られている。この予圧可変軸受ユニット５０は、２個の転がり軸受５１、５１を保持する内側円筒部５２および外側円筒部５４の一方の円筒部軸線方向端面に配設された電歪素子５４に印加する電圧を制御する電圧制御装置５５を備え、円筒部５２、５４が電歪素子５４と共に軸受ユニット５０の被取り付け部５６、５７に挟持固定されている。ここで、図示しない温度センサにより内側円筒部５２や被取り付け部５６の温度変化を検知し、この温度変化に応じて電歪素子５４に印加する電圧を電圧制御装置５５で制御することにより電歪素子５４を伸長・収縮させ、内輪距離を所定値に自動調整して、予圧の安定化を図ることができるものである。
【特許文献１】特開平１１−２２４２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、こうした予圧可変軸受ユニット５０は、初期に設定された２組の転がり軸受５１、５１の予圧量が、温度変化によって変動するのを電歪素子５４による制御で単に抑制するものであって、車輪用軸受装置において、車両の走行状態に合わせて最適な予圧量に可変設定するものと異なる。すなわち、車輪用軸受装置においては、車両の直進と旋回とがランダムに繰り返され、その走行状態が常時変化すると共に、走行状態の変化に伴い装置に負荷される荷重も常時変化する。したがって、温度変化によって転がり軸受５１、５１の予圧量が変動するのを電歪素子５４による制御で抑制するものでは、車両の走行状態に合わせて車輪用軸受装置を常に最適な予圧量に可変設定することはできない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、車両の走行状態に合わせて最適な予圧量に可変設定することができる車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
係る目的を達成すべく、本発明は、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、この複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成され前記ハブ輪を含む内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、前記外方部材または内方部材のうち少なくとも一方は、別体の外輪または内輪を備え、この外輪または内輪と、前記外方部材または内方部材との突き合せ部に軸受の予圧量を可変とする予圧可変手段を介装し、車両の走行状態を検出する検出センサからの出力信号に基き、前記予圧可変手段を伸長・収縮させる構成を採用した。
【００１０】
このように、所定の予圧が付与された複列の転がり軸受の外方部材または内方部材のうち少なくとも一方は、別体の外輪または内輪を備え、この外輪または内輪と、前記外方部材または内方部材との突き合せ部に軸受の予圧量を可変とする予圧可変手段を介装し、車両の走行状態を検出する検出センサからの出力信号に基き、前記予圧可変手段を伸長・収縮させるようにしたので、軸受剛性が必要な車両旋回時には軸受予圧量が増大してブレーキロータの傾きを抑制することができ、フラツキのない安全走行が確保できると共に、車両直進時には軽予圧で軸受の回転トルクを抑制することができ、フリクションロスを低減させて燃費向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明は、前記予圧可変手段が電歪素子、磁歪素子、形状記憶素子、あるいは前記軸受構成部品よりも熱膨張係数の大きな部材であっても良い。
【００１２】
また、本発明は、前記予圧可変手段に、荷重センサ、車速センサ、温度センサのうち１個以上含めて組み込むことにより、車両が旋回状態であるか直進状態であるかを判別するセンサや車速や荷重等のリアルタイムな情報を取得し、車両走行時に刻々と軸受予圧量を算出して予圧可変手段に所定の電圧等を印加することができ、常に所望の最適軸受予圧量が得られる。
【００１３】
また、本発明は、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、前記複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、この小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された別体の内輪とを有する内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、前記外方部材は、内周に外側転走面のうち一方の外側転走面が形成された外輪部材と、この外輪部材に突き合せ状態で圧入され、内周に前記外側転走面のうち他方の外側転走面が形成された別体の外輪とからなり、この外輪と前記外輪部材の突き合せ部に電歪素子を介装し、センサからの出力信号に基き、前記電歪素子に所定の電圧を印加させることにより前記電歪素子を伸長させるようにした構成を採用した。
【００１４】
このように、ステアリングの舵角センサや車速センサ等の出力信号に基き、車両の旋回走行時に、その舵角量や車速に応じて電歪素子に所定の電圧が印加され、電歪素子が膨張して軸受予圧量が増大し、最適な予圧量に設定されるので、軸受剛性が必要な車両旋回時には軸受予圧量が増大してブレーキロータの傾きを抑制することができ、フラツキのない安全走行が確保できる。一方、直進走行時は、電歪素子に電圧は印加されず初期の予圧量のまま維持されるので、車両直進時には軽予圧で軸受の回転トルクを抑制することができ、フリクションロスを低減させて燃費向上を図ることができる。
【００１５】
好ましくは、前記電歪素子が積層されたピエゾ素子であれば、装置の組み付けが容易で、予圧調整も比較的正確かつ簡便にすることができる。
【００１６】
また、本発明は、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、前記複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、この小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された別体の内輪とを有する内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の端部に固定部を設け、この固定部と前記内輪との間に磁歪素子を介装すると共に、この磁歪素子に対峙して前記外方部材の端部に電磁コイルを装着し、前記外方部材と内方部材との間に内蔵された荷重センサからの出力信号に基き、前記電磁コイルによって前記磁歪素子に磁場を印加させることにより前記磁歪素子を伸長させるようにした構成を採用した。
【００１７】
こうした構成を採用すれば、車両の旋回走行時、装置にモーメント荷重等の大きな荷重が負荷されると、その荷重に応じて電磁コイルを通して磁歪素子に所定の磁場が印加され、磁歪素子が膨張して軸受予圧量が増大して最適な予圧量に設定されるので、軸受剛性が必要な車両旋回時には軸受予圧量が増大してブレーキロータの傾きを抑制することができ、フラツキのない安全走行が確保できる。一方、直進走行時等、装置に負荷される荷重の変動がない場合、磁歪素子に磁場は印加されず初期の予圧量のまま維持されるので、軸受寿命が向上すると共に、軽予圧で軸受の回転トルクを抑制することができ、フリクションロスを低減させて燃費向上を図ることができる。
【００１８】
好ましくは、前記荷重センサが、Ｆｅ−Ａｌ合金からなる被検出磁歪部と、この被検出磁歪部に対峙する検出コイルとからなれば、グリース等の潤滑剤の影響を受けず、正確な荷重を検出することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記複列の転がり軸受の内部に温度センサを設け、この温度センサからの出力信号が予め設定された許容値を超えた場合に印加電圧をオフとし、予圧可変機能を停止するように設定されているので、異常な温度上昇による故障を未然に防止することができ、車両の安全性を高めることができる。
【００２０】
また、本発明は、前記電歪素子または磁歪素子からの出力信号により、初期の軸受予圧が設定されているので、組立作業が予圧可変手段となる電歪素子１５からの出力信号を見ながら行うことができるので、所定の予圧量になった時点で組立作業を完了することができ、従来のトルク管理等に比べ予圧管理が正確かつ容易にできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る車輪用軸受装置は、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、この複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、この外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成され前記ハブ輪を含む内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、前記外方部材または内方部材のうち少なくとも一方は、別体の外輪または内輪を備え、この外輪または内輪と、前記外方部材または内方部材との突き合せ部に軸受の予圧量を可変とする予圧可変手段を介装し、車両の走行状態を検出する検出センサからの出力信号に基き、前記予圧可変手段を伸長・収縮させるようにしたので、軸受剛性が必要な車両旋回時には軸受予圧量が増大してブレーキロータの傾きを抑制することができ、フラツキのない安全走行が確保できると共に、車両直進時には軽予圧で軸受の回転トルクを抑制することができ、フリクションロスを低減させて燃費向上を図ることができる。
【００２２】
また、本発明に係る車輪用軸受装置は、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、前記複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、この小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された別体の内輪とを有する内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、前記外方部材は、内周に外側転走面のうち一方の外側転走面が形成された外輪部材と、この外輪部材に突き合せ状態で圧入され、内周に前記外側転走面のうち他方の外側転走面が形成された別体の外輪とからなり、この外輪と前記外輪部材の突き合せ部に電歪素子を介装し、センサからの出力信号に基き、前記電歪素子に所定の電圧を印加させることにより前記電歪素子を伸長させるようにしたので、車両の旋回走行時に、その舵角量や車速に応じて電歪素子に所定の電圧が印加され、電歪素子が膨張して軸受予圧量が増大して最適な予圧量に設定され、軸受剛性が必要な車両旋回時には軸受予圧量が増大してブレーキロータの傾きを抑制することができ、フラツキのない安全走行が確保できる。一方、直進走行時は、電歪素子に電圧は印加されず初期の予圧量のまま維持されるので、車両直進時には軽予圧で軸受の回転トルクを抑制することができ、フリクションロスを低減させて燃費向上を図ることができる。
【００２３】
さらに、本発明に係る車輪用軸受装置は、車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、前記複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、この小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された別体の内輪とを有する内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の端部に固定部を設け、この固定部と前記内輪との間に磁歪素子を介装すると共に、この磁歪素子に対峙して前記外方部材の端部に電磁コイルを装着し、前記外方部材と内方部材との間に内蔵された荷重センサからの出力信号に基き、前記電磁コイルによって前記磁歪素子に磁場を印加させることにより前記磁歪素子を伸長させるようにしたので、車両の旋回走行等、軸受剛性が必要な車両旋回時には軸受予圧量が増大してブレーキロータの傾きを抑制することができ、フラツキのない安全走行が確保できる。一方、直進走行時等、装置に負荷される荷重の変動がない場合、磁歪素子に磁場は印加されず初期の予圧量のまま維持されので、軸受寿命が向上すると共に、軽予圧で軸受の回転トルクを抑制することができ、フリクションロスを低減させて燃費向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
車輪取付フランジを一端部外周に一体に有するハブ輪と、複列の転がり軸受とを備え、前記複列の転がり軸受は、外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪と、この小径段部に圧入され、外周に前記複列の転がり軸受における内側転走面のうち他方の内側転走面が形成された別体の内輪とを有する内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを有し、前記複列の転がり軸受に所定の予圧が付与された車輪用軸受装置において、前記外方部材は、内周に外側転走面のうち一方の外側転走面が形成された外輪部材と、この外輪部材に突き合せ状態で圧入され、内周に前記外側転走面のうち他方の外側転走面が形成された別体の外輪とからなり、この外輪と前記外輪部材の突き合せ部に電歪素子が積層されたピエゾ素子を介装し、センサからの出力信号に基き、前記ピエゾ素子に所定の電圧を印加させることにより前記ピエゾ素子を伸長させるようにした。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本実施形態に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【００２６】
この車輪用軸受装置は従動輪側の車輪用軸受装置で、ハブ輪１と複列の転がり軸受２とで構成されている。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で、車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００２７】
ハブ輪１は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ３を一体に有し、外周に複列の転がり軸受２におけるアウトボード側の内側転走面１ａ、およびこの内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが一体に形成されている。車輪取付フランジ３には円周等配に車輪を締結するためのハブボルト４が植設されている。また、ハブ輪１の外周面には、内側転走面１ａから小径段部１ｂに亙って表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。ここで、小径段部１ｂの端部は表面硬さを２５ＨＲＣ以下の未焼入れとし、径方向外方に塑性変形させて加締部５が形成されている。
【００２８】
ハブ輪１の小径段部１ｂには別体の内輪６が圧入され、加締部５によって内輪６が軸方向に固着されている。この内輪６の外周には複列の転がり軸受２におけるインボード側の内側転走面６ａが形成され、ハブ輪１の外周に直接形成された内側転走面１ａとで複列の内側転走面１ａ、６ａを構成している。
【００２９】
複列の転がり軸受２は、外方部材７と内方部材８と複列の転動体１１、１１とを備え、外方部材７は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ９ｂを一体に有し、内周に外側転走面９ａが形成された外輪部材９と、この外輪部材９のインボード側に内嵌され、内周に外側転走面１０ａが形成された別体の外輪１０とからなる。ここで、内方部材８はハブ輪１と内輪６を指している。複列の外側転走面９ａ、１０ａと複列の内側転走面１ａ、６ａ間には複列の転動体１１、１１がそれぞれ収容され、保持器１２、１２で転動自在に保持されている。外輪部材９の内周面には、外側転走面９ａからインボード側端部に亙って表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。複列の転がり軸受２の端部にはシール１３、１４が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止している。ここでは、複列の転がり軸受２は転動体１１、１１をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００３０】
ここで、外輪部材９と外輪１０との突き合せ面には積層されたピエゾ素子等からなるリング状の電歪素子１５が介装されており、この電歪素子１５に印加する電圧を制御する電圧制御装置（図示せず）が電極端子の引出し線１６を介して接続されている。本実施形態では、図示しないステアリングの舵角センサや車速センサの出力信号に基き、車両の旋回走行時に、その舵角量や車速に応じて電歪素子１５に所定の電圧が印加され、電歪素子１５が膨張して軸受予圧量が増大し、最適な予圧量に設定される。一方、直進走行時は、電歪素子１５に電圧は印加されず初期の予圧量のまま維持される。したがって、軸受剛性が必要な車両旋回時には軸受予圧量が増大してブレーキロータ（図示せず）の傾きを抑制することができ、フラツキのない安全走行が確保できると共に、車両直進時には軽予圧で軸受の回転トルクを抑制することができ、フリクションロスを低減させて燃費向上を図ることができる。一般的に旋回走行に比べ直進走行の時間割合が圧倒的に多く、本実施形態では直進走行時の条件に合わせて予め軸受予圧量（軽予圧）に設定することができるので、さらに軸受寿命の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００３１】
図２は本実施形態に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した第１の実施形態と同一部品、同一部位、あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００３２】
この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受１７とで構成され、複列の転がり軸受１７は、外方部材１８と内方部材１９と複列の転動体１１、１１とを備え、外方部材１８は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ９ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面９ａ、９ａが形成されている。
【００３３】
ハブ輪１の小径段部１ｂには別体の内輪６が圧入され、加締部５によって内輪６が軸方向に固着されている。複列の外側転走面９ａ、９ａと複列の内側転走面１ａ、６ａ間には複列の転動体１１、１１がそれぞれ収容され、保持器１２、１２で転動自在に保持されている。外方部材１８の内周面には、外側転走面９ａからシール１３、１４の圧入部に亙って表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。
【００３４】
内輪６の大径側端面６ｂと加締部５間にはリング状の磁歪素子２０が介装されている。一方、この磁歪素子２０に対峙して外方部材１８のインボード側端面に電磁コイル２１が装着されている。この電磁コイル２１によって磁歪素子２０に磁場が印加されると磁歪素子２０が伸長し予圧量が増大する。ここで、内方部材１９はハブ輪１、内輪６および磁歪素子２０を指している。
【００３５】
本実施形態では、外方部材１８とハブ輪１間に荷重センサ２２が配設されている。この荷重センサ２２は、ハブ輪１に装着され、Ｆｅ−Ａｌ合金等の磁歪材からなる被検出部２２ａと、外方部材１８に装着された検出コイル２２ｂとからなり、装置に負荷される荷重の増減により発生する磁歪の変化を検出コイル２２ｂで検出される磁気抵抗の変化と捉えることができる。したがって、車両の旋回走行時、装置にモーメント荷重等の大きな荷重が負荷されると、その荷重に応じて電磁コイル２１を通して磁歪素子２０に所定の磁場が印加され、磁歪素子２０が膨張して軸受予圧量が増大し、最適な予圧量に設定される。一方、直進走行時等、装置に負荷される荷重の変動がない場合、磁歪素子２０に磁場は印加されず初期の予圧量のまま維持される。したがって、軸受剛性が必要な車両旋回時には軸受予圧量が増大してブレーキロータ（図示せず）の傾きを抑制することができ、フラツキのない安全走行が確保できると共に、車両直進時には軽予圧で軸受の回転トルクを抑制することができ、フリクションロスを低減させて燃費向上を図ることができる。
【００３６】
次に図３に示したフロー図にしたがって予圧制御の方法を説明する。車輪用軸受装置には、電歪素子１５または磁歪素子２０と電磁コイル２１とからなる予圧可変手段と、前述した車両の走行状態を検出するための荷重センサ２２以外に、車速センサ、温度センサ等が備えられている。車両が旋回状態であるか直進状態であるかを判別する舵角センサや車速や荷重等のリアルタイムな情報を取得し、車両走行時に刻々と軸受予圧量を算出して所望の最適予圧量が得られるように予圧可変手段に所定の電圧等を印加する。なお、この時、軸受内部に設けられた温度センサの出力が予め設定された許容値を超えた場合には印加電圧をオフとし、予圧可変機能を停止するように設定されている。これにより、異常な温度上昇による故障を未然に防止することができ、車両の安全性を高めることができる。
【００３７】
本実施形態では、電歪素子１５および磁歪素子２０と電磁コイル２１とからなる予圧可変手段を例示したが、これに限らず、形状記憶合金であっても良い。この場合、形状記憶合金を変態点以上または以下の温度に設定すれば、２値の軸長状態を確保できるので、直進状態では伸長させず、旋回状態で伸長させることができる。この形状記憶合金を加熱する手段としては、電磁コイルへの通電による接触または非接触による方法が挙げられる。さらに、形状記憶合金の代わりに熱膨張係数の大きいアルミ合金や樹脂等を使用することも可能である。また、舵角センサや荷重センサ等の出力信号は、ワイヤレスで外部に伝送することも可能である。
【実施例３】
【００３８】
図４は本実施形態に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した第２の実施形態と異なるのは予圧を付与する構成のみで、その他同一部品、同一部位、あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
この車輪用軸受装置は、ハブ輪２３と複列の転がり軸受２４とで構成され、複列の転がり軸受２４は、外方部材１８と内方部材２５と複列の転動体１１、１１とを備え、外方部材１８は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ９ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面９ａ、９ａが形成されている。一方、ハブ輪２３の小径段部１ｂには別体の内輪６が圧入されている。複列の外側転走面９ａ、９ａと複列の内側転走面１ａ、６ａ間には複列の転動体１１、１１がそれぞれ収容され、保持器１２、１２で転動自在に保持されている。
【００４０】
ハブ輪２３は中空に形成され、軸状の固定部材２６が嵌挿されている。この固定部材２６は、一端にフランジ部２６ａと、このフランジ部２６ａから軸方向に延びる軸部２６ｂと、軸部２６ｂの先端には雄ねじ２６ｃが形成されている。そして、内輪６の大径側端面６ｂとフランジ部２６ａ間にはリング状の磁歪素子２０が介装され、雄ねじ２６ｃに固定ナット２７を所定の締付トルクで締結することにより、ハブ輪２４に対して内輪６が軸方向に固着されている。一方、磁歪素子２０に対峙して外方部材１８のインボード側端面に電磁コイル２１が装着されている。この電磁コイル２１によって磁歪素子２０に磁場が印加されると磁歪素子２０が伸長し予圧量が増大する。ここで、内方部材２５はハブ輪２３、固定部材２６、固定ナット２７、内輪６および磁歪素子２０を指している。
【実施例４】
【００４１】
図５は本実施形態に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した第３の実施形態の変形例であり、同一部品、同一部位、あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４２】
この車輪用軸受装置は、ハブ輪２８と複列の転がり軸受２９とで構成され、複列の転がり軸受２９は、外方部材１８と内方部材３０と複列の転動体１１、１１とを備えている。ハブ輪２８は、内側転走面１ａから軸方向に延びる小径段部１ｂと軸部２８ａが形成されている。この軸部２８ａの先端には雄ねじ２８ｂが形成されている。小径段部１ｂには別体の内輪６が圧入され、軸部２８ａに外挿されたリング状の固定部材３１を介して固定ナット２７で内輪６が軸方向に固着されている。
【００４３】
内輪６の大径側端面６ｂと固定部材３１間にはリング状の磁歪素子２０が介装され、また、この磁歪素子２０に対峙して外方部材１８のインボード側端面に電磁コイル２１が装着されている。この電磁コイル２１によって磁歪素子２０に磁場が印加されると磁歪素子２０が伸長し予圧量が増大する。ここで、内方部材３０はハブ輪２８、固定部材３１、固定ナット２７、内輪６および磁歪素子２０を指している。
【実施例５】
【００４４】
図６は本実施形態に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。なお、前述した第３の実施形態（図４）の変形例であり、異なるのは固定部材を固着する構成のみで、その他同一部品、同一部位、あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４５】
この車輪用軸受装置は、ハブ輪３２と複列の転がり軸受３３とで構成され、複列の転がり軸受３３は、外方部材１８と内方部材３４と複列の転動体１１、１１とを備えている。ハブ輪３２は中空に形成され、このハブ輪３２に固定部材３５が嵌挿されている。この固定部材３５は中空状をなし、一端にフランジ部２６ａと、このフランジ部２６ａから軸方向に延びる軸部２６ｂと、軸部２６ｂの先端には嵌合部３６が形成されている。そして、内輪６の大径側端面６ｂとフランジ部２６ａ間にはリング状の磁歪素子２０が介装されている。
【００４６】
ハブ輪３２の内周面には凹凸部３２ａが形成され、熱処理によって表面に５４〜６４ＨＲＣの範囲の硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。なお、凹凸部３２ａは、旋削等により独立して形成した複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成した複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝でアヤメローレット状に形成されている。
【００４７】
こうした固定部材３５の嵌合部３６にマンドレルを挿入・抜脱させる等、適宜な手段で嵌合部３６を拡径してハブ輪３２の凹凸部３２ａに食い込ませ、ハブ輪３２と固定部材３５とが一体に塑性結合されている。これにより、内輪６はハブ輪３２に対して軸方向に固着される。拡径される嵌合部３６は、鍛造後の素材表面硬さ２４ＨＲＣ以下の未焼入れ部とし、前記したハブ輪３２の凹凸部３２ａの表面硬さ５４〜６４ＨＲＣとの硬度差を３０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。これにより、嵌合部３６が凹凸部３２ａに容易に、かつ深く食い込み、凹凸部３２ａの先端が潰れることなく強固に両者を塑性結合することができる。ここで、内方部材３４はハブ輪３２、固定部材３５、内輪６および磁歪素子２０を指している。
【００４８】
次に、本発明に係る車輪用軸受装置の組立時における予圧制御方法を、図１に示した実施形態を用いて説明する。
この車輪用軸受装置の組立においては、ハブ輪１に対して内輪６が加締部５によって軸方向に固着される際、電歪素子１５からの出力信号として、例えば、図１０に示すような波形が得られる。この波形は、ピーク値を中心として左側の部分（図中ハッチングで示す）は予圧荷重変化のプラス分を示し、右側の部分は電歪素子１５に蓄えられた電荷の放電を示している。したがって、左側の部分を積分した値が予圧量に対応することから、この積分量を管理すれば、適切な初期の予圧量を精度良く設定することができる。これにより、組立作業が予圧可変手段となる電歪素子１５からの出力信号を見ながら行うことができるので、所定の予圧量になった時点で組立作業を完了することができ、従来のトルク管理等に比べ予圧管理が正確かつ容易にできる。
【００４９】
また、これ以外にも前述した第２の実施形態（図２参照）における磁歪素子２０でも同様の予圧管理を行うことができる。この磁歪素子２０においては予圧荷重の変化が透磁率の変化、すなわち、電磁コイル２１でリニアの関係となる電圧変化として容易に検出することができる。したがって、電歪素子１５と同様、組立作業が予圧可変手段となる磁歪素子２０からの出力信号を見ながら行うことができるので、予圧管理が正確かつ容易にできる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受に所定の予圧が付与されたあらゆる構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る車輪用軸受装置の予圧制御の方法を示すフロー図である。
【図４】本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】本発明に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】本発明に係る電歪素子からの出力信号の波形図である。
【図８】従来の予圧可変軸受ユニットを示す縦断面図である。
【図９】軸受予圧量と回転トルクとの関係を示すグラフである。
【図１０】軸受予圧量と軸受傾き角との関係を示すグラフである。
【図１１】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図１２】車輪用軸受装置を組込んだ動力伝達装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、２３、２８、３２・・・・・ハブ輪
１ａ、６ａ・・・・・・・・・・内側転走面
１ｂ・・・・・・・・・・・・・小径段部
２、１７、２４、２９、３３・・複列の転がり軸受
３・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
４・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５・・・・・・・・・・・・・・加締部
６・・・・・・・・・・・・・・内輪
７、１８・・・・・・・・・・・外方部材
８、１９、２５、３４・・・・・内方部材
９・・・・・・・・・・・・・・外輪部材
９ａ、１０ａ・・・・・・・・・外側転走面
９ｂ・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
１０・・・・・・・・・・・・・外輪
１１・・・・・・・・・・・・・転動体
１２・・・・・・・・・・・・・保持器
１３、１４・・・・・・・・・・シール
１５・・・・・・・・・・・・・電歪素子
１６・・・・・・・・・・・・・引出し線
２０・・・・・・・・・・・・・磁歪素子
２１・・・・・・・・・・・・・電磁コイル
２２・・・・・・・・・・・・・荷重センサ
２２ａ・・・・・・・・・・・・被検出部
２２ｂ・・・・・・・・・・・・検出コイル
２６、３１、３５・・・・・・・固定部材
２６ａ・・・・・・・・・・・・フランジ部
２６ｂ、２８ａ・・・・・・・・軸部
２６ｃ、２８ｂ・・・・・・・・雄ねじ
２７・・・・・・・・・・・・・固定ナット
３２ａ・・・・・・・・・・・・凹凸部
３６・・・・・・・・・・・・・嵌合部
５０・・・・・・・・・・・・・軸受ユニット
５１・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
５２・・・・・・・・・・・・・内側円筒部
５３・・・・・・・・・・・・・外側円筒部
５４・・・・・・・・・・・・・電歪素子
５５・・・・・・・・・・・・・電圧制御装置
５６、５７・・・・・・・・・・被取り付け部
１００・・・・・・・・・・・・ドライブシャフト
１０１・・・・・・・・・・・・摺動型等速自在継手
１０２・・・・・・・・・・・・ディファレンシャル
１０３・・・・・・・・・・・・固定型等速自在継手
１０４・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
１０５・・・・・・・・・・・・車輪
１０６・・・・・・・・・・・・ハブ輪
１０７・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
１０８・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１０９・・・・・・・・・・・・内輪
１１０・・・・・・・・・・・・外方部材
１１１・・・・・・・・・・・・転動体
１１２・・・・・・・・・・・・固定ナット
【図１】
2005016714.tif 000003
【図２】
2005016714.tif 000004
【図３】
2005016714.tif 000005
【図４】
2005016714.tif 000006
【図５】
2005016714.tif 000007
【図６】
2005016714.tif 000008
【図７】
2005016714.tif 000009
【図８】
2005016714.tif 000010
【図９】
2005016714.tif 000011
【図１０】
2005016714.tif 000012
【図１１】
2005016714.tif 000013
【図１２】
2005016714.tif 000014