(57)【要約】【課題】駆動輪用の転がり軸受ユニットに関して、軸受メーカーで、このユニットを構成する外輪１とハブ１１ｂとの間に加わる荷重の大きさと、センサ１６ｃ、１６ｄの検出信号との関係を把握できる技術を実現する。【解決手段】上記センサ１６ｃ、１６ｄの検出信号に基づいて上記荷重を求める演算器のメモリ中に、これら検出信号と荷重との関係を表すデータを記録する。このデータを求める際に、上記ハブ１１ｂを構成する内輪２４を、同じくハブ本体２３に対し軸方向外方に押圧して、各転動体８、８に、使用時に付与される予圧と同じ大きさの予圧を付与する。又、この状態で、上記外輪１と上記ハブ１１ｂとの間に、それぞれが既知である、異なる大きさの荷重を付与しつつ、このハブ１１ｂを回転させる。そして、上記センサ１６ｃ、１６ｄの検出信号を測定して、この検出信号と上記荷重との関係を求める。【選択図】図１
2007205392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪支持用転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用状態でも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を、中心部に等速ジョイントの駆動軸を係合させる為の係止孔を、それぞれ有し、使用時にこの等速ジョイントにより回転駆動されるハブと、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、各列毎に複数個ずつ、それぞれ予圧を付与された状態で設けられた転動体とを備えたものであり、
上記ハブは、ハブ本体とこのハブ本体の内端部に外嵌固定した内輪とから成り、このうちのハブ本体は、外周面の軸方向外寄り部分に車輪を支持固定する為のフランジを、同じく中間部に上記複列の内輪軌道のうちの軸方向外側の内輪軌道を、同じく内端部に小径段部を、それぞれ設けたものであり、上記内輪はこの小径段部に外嵌されており、
上記荷重測定装置は、上記ハブ若しくはこのハブの回転に伴って回転する部分の回転状態に応じて変化する物理量を検出する為のセンサと、このセンサの検出信号に基づいて上記外輪と上記ハブとの間に作用する荷重を求める演算器とを備えたものであり、
この演算器のメモリ中に、上記検出信号と、上記外輪と上記ハブとの間に作用する荷重との関係を表すデータが記録されており、
このデータは、上記内輪を上記ハブ本体に対し軸方向外方に押圧する事により上記各転動体に、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの使用時に付与される予圧と同じ大きさの予圧を付与した状態で、上記外輪と上記ハブとの間に、それぞれが既知である、異なる大きさの荷重を付与しつつこのハブを回転させて、上記センサの検出信号を測定する事により求めたものである
荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
荷重測定装置が、少なくとも一方の列の転動体の公転速度に基づいてハブと外輪との間に作用する荷重を測定するものである、請求項１に記載した荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項３】
荷重測定装置が、ハブ又はこのハブと共に回転する回転部材の一部に、このハブ又はこの回転部材と同心に固定された、エンコーダの変位に基づいて、ハブと外輪との間に作用する荷重を測定するものである、請求項１に記載した荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットを得る為の荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法であって、内輪をハブ本体に対し軸方向外方に押圧する事により各転動体に、車輪支持用転がり軸受ユニットの使用時に付与される予圧と同じ大きさの予圧を付与した状態で、外輪とハブとの間に、それぞれが既知である、異なる大きさの荷重を付与しつつこのハブを回転させてセンサの検出信号を測定する事により、この検出信号と、上記外輪と上記ハブとの間に作用する荷重との関係を表すデータを求めた後、このデータ若しくはこのデータを表す符号を記録した物品と共に当該荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットを出荷する、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
【請求項５】
等速ジョイントを構成する等速ジョイント用外輪の軸方向外端面と、この等速ジョイントを構成する駆動軸の先端部に螺合したナットの軸方向内端面との間でハブを挟持する事により、内輪をハブ本体に対し軸方向外方に押圧する、請求項４に記載した荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
【請求項６】
等速ジョイント用外輪の軸方向外端面を内輪の軸方向内端面に、ナットの軸方向内端面をハブ本体の軸方向外端面に、それぞれ軽く当接させた状態からこのナットを所定角度回転させる事により、上記内輪を上記ハブ本体に対し軸方向外方に押圧して各転動体に、車輪支持用転がり軸受ユニットの使用時に付与される予圧と同じ大きさの予圧を付与する、請求項５に記載した荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
【請求項７】
先端面を内輪の軸方向内端面に突き当てた押圧治具により、この内輪をハブ本体に対し軸方向外方に押圧する、請求項４に記載した荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の対象となる荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットは、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わされた外輪とハブとの間に加わる荷重を求める為に利用する。更に、この求めた荷重を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の車輪支持用転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えば非特許文献１に記載されている様な、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）、更には、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム（ＥＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。
【０００３】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットである転がり軸受ユニットを構成する１対の列の玉の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットに関する発明が記載されている。
図８は、上記特許文献１に記載された、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を示している。この従来構造の場合、外輪１の軸方向中間部で、複列アンギュラ型の外輪軌道２、２の間部分に形成した取付孔３にセンサユニット４を挿通し、このセンサユニット４の先端部５を、上記外輪１の内周面から突出させている。この先端部５には、１対の公転速度検出用センサ６ａ、６ｂと、１個の回転速度検出用センサ７とを設けている。
【０００４】
そして、このうちの各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの検出部を、複列に配置された各転動体８ａ、８ｂを回転自在に保持した各保持器９ａ、９ｂに設けた、公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂの被検出面である軸方向側面に近接対向させて、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ７の検出部を、ハブ１１の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ１２の被検出面である外周面に近接対向させて、このハブ１１の回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、上記ハブ１１の回転速度の変動に拘らず、上記外輪１とこのハブ１１との間に加わる荷重（ラジアル荷重及びアキシアル荷重）を求められる。
【０００５】
即ち、上述の様な荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、図示しない演算器が、上記各センサ６ａ、６ｂ、７から送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪１と上記ハブ１１との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂが検出する上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ７が検出する上記ハブ１１の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂが検出する上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ７が検出する上記ハブ１１の回転速度との比に基づいて算出する。或いは、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度同士の比によっても、上記アキシアル荷重を求められる。この点に就いて、図９を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Ｆｙが加わらない状態での、上記各列の転動体８ａ、８ｂの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
【０００６】
図９は、上述の図８に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列アンギュラ型の内輪軌道１３、１３と複列アンギュラ型の外輪軌道２、２との間に複列に配置された転動体８ａ、８ｂには予圧Ｆ0 、Ｆ0 を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の質量等により、ラジアル荷重Ｆｚが加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Ｆｙが加わる。これら予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙは、何れも上記各転動体８ａ、８ｂの接触角α（αa 、αb ）に影響を及ぼす。そして、この接触角αa 、αb が変化すると、これら各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc が変化する。これら各転動体８ａ、８ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各転動体８ａ、８ｂの直径をｄとし、上記両内輪軌道１３、１３を設けたハブ１１の回転速度をｎi とし、上記両外輪軌道２、２を設けた外輪１の回転速度をｎo とすると、上記公転速度ｎc は、次の（１）式で表される。
ｎc ＝｛１−（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎi ／２）｝＋｛１＋（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎo ／２）｝  −−−  （１）
【０００７】
この（１）式から明らかな通り、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc は、これら各転動体８ａ、８ｂの接触角α（αa 、αb ）の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角αa 、αb は、上記ラジアル荷重Ｆｚ及び上記アキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。従って上記公転速度ｎc は、これらラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。図８〜９に示した構造の場合、上記ハブ１１が回転し、上記外輪１が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Ｆｚに関しては、図１０に示す様に、大きくなる程上記公転速度ｎc が遅くなる。又、上記アキシアル荷重Ｆｙに関しては、図１１に示す様に、このアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の公転速度が速くなり、このアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の公転速度が遅くなる。従って、この公転速度ｎc に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる事になる。
【０００８】
尚、上記図１０中、実線イは、ラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の大きい側の転動体８ｂ、８ｂに関する、破線ロは同じくラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の小さい側の転動体８ａ、８ａに関する、それぞれの公転速度（とハブ１１の回転速度との比）とラジアル荷重Ｆｚとの関係を示している。又、上記図１１中、破線ハは、上記アキシアル荷重Ｆｙとこのアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の転動体８ａ、８ａの公転速度との関係を、実線ニは、このアキシアル荷重Ｆｙとこのアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の転動体８ｂ、８ｂの公転速度との関係を、それぞれ示している。この様な図１０〜１１から明らかな通り、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる。
【０００９】
尚、前記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの信号に基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚとアキシアル荷重Ｆｙとのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特許文献１に詳しく説明されているので、詳しい説明は省略する。
又、図８に示した構造は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂと前記回転速度検出用センサ７とを、単一のセンサユニット４の先端部５に保持した構造であるが、これら各センサ６ａ、６ｂ、７は、別々に設置しても良い。又、例えば、図１２に示した、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例の様に、１対の公転速度検出用センサ６ａ、６ｂを、センサユニット４ａの先端部５ａに保持し、回転速度検出用センサ７ａを、外輪１の内端部に嵌合固定したカバー１４に保持しても良い。この場合、回転速度検出用エンコーダ１２ａは、ハブ１１の内端部に嵌合固定する。
【００１０】
又、未公開であるが、特願２００５−１４７６４２号には、荷重の作用方向に配置された１対のセンサの出力信号の位相差に基づき、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明が開示されている。図１３〜２０は、上記出願に開示された先発明のうちから選択した、先発明に係る４例の構造を示している。これら各先発明に係る構造のうち、図１３〜１７に示した第１〜２例の構造は、何れも、図１３に示す様に、懸架装置に支持された状態で回転しない外輪１の内径側に、車輪を支持固定（結合固定）した状態でこの車輪と共に回転するハブ１１を、複数個の転動体８、８を介して回転自在に支持している。そして、このハブ１１の中間部にエンコーダ１５、１５ａを外嵌固定すると共に、上記外輪１の軸方向中間部で複列に配置された上記各転動体８、８の間部分にセンサ１６、１６ａを、それぞれの検出部を、被検出面である上記エンコーダ１５、１５ａの外周面に近接対向させた状態で、それぞれ１対ずつ設けている。尚、上記センサ１６、１６ａの検出部には、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。
【００１１】
先発明の第１例の構造の場合、上記エンコーダ１５として、永久磁石製のものを使用している。被検出面である、このエンコーダ１５の外周面には、Ｎ極に着磁した部分とＳ極に着磁した部分とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これらＮ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との境界は、上記エンコーダ１５の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ１５の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「く」字形となっている。
【００１２】
又、上記両センサ１６、１６の検出部が上記エンコーダ１５の外周面に対向する位置は、このエンコーダ１５の円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両センサ１６、１６の検出部は、上記外輪１の中心軸を含む同一仮想平面上に配置されている。又、この外輪１と上記ハブ１１との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分（境界の傾斜方向が変化する部分）が、上記両センサ１６、１６の検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材１５、１６、１６の設置位置を規制している。尚、先発明の第１例の場合には、上記エンコーダ１５として永久磁石製のものを使用しているので、上記両センサ１６、１６側に永久磁石を組み込む必要はない。
【００１３】
上述の様に構成する先発明の第１例の場合、上記外輪１とハブ１１との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ１６、１６の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１とハブ１１との間にアキシアル荷重が作用しておらず、これら外輪１とハブ１１とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ１６、１６の検出部は、図１６の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ１６、１６の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。
【００１４】
これに対して、上記エンコーダ１５を固定したハブ１１に、図１６の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用し（外輪１とハブ１１とがアキシアル方向に相対変位し）た場合には、上記両センサ１６、１６の検出部は、図１６の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ１６、１６の出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ１５を固定したハブ１１に、図１６の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ１６、１６の検出部は、図１６の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ１６、１６の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【００１５】
上述の様に先発明の第１例の場合には、上記両センサ１６、１６の出力信号の位相が、上記外輪１とハブ１１との間に加わるアキシアル荷重の作用方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両センサ１６、１６の出力信号の位相がずれる程度（変位量）は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って第１例の場合には、上記両センサ１６、１６の出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ１１との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。
【００１６】
これに対して先発明の第２例の構造の場合には、前述した様に、ハブ１１の中間部に、図１７に示す様な磁性金属板製のエンコーダ１５ａを外嵌固定する。被検出面である、このエンコーダ１５ａの外周面には、スリット状の透孔１７ａ、１７ｂと柱部１８ａ、１８ｂとを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔１７ａ、１７ｂと各柱部１８ａ、１８ｂとは、上記エンコーダ１５ａの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ１５ａの軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。即ち、このエンコーダ１５ａは、軸方向片半部に、上記軸方向に対し所定方向に同じだけ傾斜した透孔１７ａ、１７ａを形成すると共に、軸方向他半部に、この所定方向と逆方向に同じ角度だけ傾斜した透孔１７ｂ、１７ｂを形成している。
【００１７】
一方、外輪１の軸方向中間部で複列に配置された転動体８、８同士の間部分に、前記１対のセンサ１６ａ、１６ａを設置し、これら両センサ１６ａ、１６ａの検出部を、上記エンコーダ１５ａの外周面に近接対向させている。これら両センサ１６ａ、１６ａの検出部がこのエンコーダ１５ａの外周面に対向する位置は、このエンコーダ１５ａの円周方向に関して同じ位置としている。又、上記外輪１とハブ１１との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記各透孔１７ａ、１７ｂ同士の間に位置し、全周に連続するリム部１９が、上記両センサ１６ａ、１６ａの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材１５ａ、１６ａ、１６ａの設置位置を規制している。尚、先発明の第２例の場合には、上記エンコーダ１５ａが単なる磁性材製である為、上記両センサ１６ａ、１６ａの側に永久磁石を組み込む必要がある。
【００１８】
上述の様に構成する先発明の第２例の場合、上記外輪１とハブ１１との間にアキシアル荷重が作用（し外輪１とハブ１１とがアキシアル方向に相対変位）すると、前述した先発明の第１例の場合と同様に、上記両センサ１６ａ、１６ａの出力信号が変化する位相がずれる。従って、先発明の第２例の場合も、前述の先発明の第１例の場合と同様に、上記両センサ１６ａ、１６ａの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ１１との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。
尚、エンコーダを円輪状に構成すると共に、このエンコーダの軸方向側面を被検出面とし、この被検出面に１対のセンサの検出部を、径方向にずらせた状態で対向させれば、上記外輪１と上記ハブ１１とのラジアル方向に関する変位、延てはこれら外輪１とハブ１１との間に加わるラジアル荷重を求める事も可能である。
【００１９】
図１８〜１９は、先発明の第３例として、単一のセンサにより外輪１ａとハブ１１ａとの間に加わるアキシアル方向の変位を求める構造を示している。先発明の第３例の場合には、重量の嵩む自動車の駆動輪を支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットを対象としている為に、転動体８ｃ、８ｃとして円すいころを使用している。又、ハブ１１ａの中心部に、等速ジョイントに付属のスプライン軸を挿通する為のスプライン孔２０を形成している。そして、上記ハブ１１ａの中間部に、磁性金属材製で円環状のエンコーダ１５ｂを外嵌固定している。このエンコーダ１５ｂの外周面には、凹部２１、２１と凸部２２、２２とを、円周方向に関して交互に配置している。これら各凹部２１、２１と凸部２２、２２との円周方向に関する幅寸法は、軸方向に関して漸次変化している。
【００２０】
一方、上記外輪１ａの中間部に形成した取付孔３ａに、磁気検知式のセンサ１６ｂを挿通し、このセンサ１６ｂの先端部に設けた検出部を、被検出面である、上記エンコーダ１５ｂの外周面に近接対向させている。上記センサ１６ｂの検出信号は、上記検出部の近傍を上記各凹部２１、２１と上記各凸部２２、２２とが交互に通過する事に伴って変化する。そして、付属の波形整形回路により矩形波とされてから、図示しない演算器に送り出される。この様に、波形整形回路から演算器に送り出される、上記センサ１６ｂの検出信号の変化のパターン（検出信号のデューティ比＝高電位継続時間／１周期）は、上記検出部が対向する、上記エンコーダ１５ｂの外周面の軸方向位置によって変化する。そこで、上記変化のパターンに基づいて、上記外輪１ａと上記ハブ１１ａとの間に作用するアキシアル荷重を求められる。
【００２１】
次に、図２０は、先発明に係る構造の第４例として、単一のセンサにより外輪１、１ａとハブ１１、１１ａと（図８、１２、１３、１８参照）の間のラジアル方向の変位を求める為の構造を示している。この構造に組み込むエンコーダ１５ｃは、磁性金属板により円輪状に形成されたもので、それぞれが径方向外側程円周方向に関する幅が大きくなる、台形の透孔１７ｃ、１７ｃを、円周方向に関して等間隔に形成している。この様なエンコーダ１５ｃの軸方向片側面には、センサの検出部を近接対向させる。この様なエンコーダ１５ｃを含んで構成する、先発明の第４例の場合、ラジアル荷重に基づいて外輪１、１ａとハブ１１、１１ａとがラジアル方向に相対変位すると、上記センサの検出信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。そこで、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の方向及び大きさ、更には上記外輪１、１ａとハブ１１、１１ａとの間に加わるラジアル荷重の大きさを求められる。
【００２２】
何れにしても、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットにより求めた荷重は、車輪（タイヤ）と路面との接触面（接地面）で生じている荷重とに見合ったものである。従って、この求めた荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防する為のフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。
【００２３】
以上に述べた様な荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットを実施する場合に、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさと、この車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪とハブとの相対変位量との関係（零点及びゲイン）が既知である事が必要である。そして、この荷重と相対変位量との関係（車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性）は、この車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する各転動体に付与している予圧の値により大きく変化する。又、この予圧の値は、不可避的な製造誤差により、各車輪支持用転がり軸受ユニット毎に微妙に相違する可能性がある。
【００２４】
従って、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットのメーカー（以下「軸受メーカー」とする）から出荷される多くの製品に関して、演算器のメモリ中に記憶している上記零点及びゲイン（或いはマップ、以下同じ）を同じとした場合には、必ずしも正確な荷重測定を行なえなくなる可能性がある。この様な事情を考慮した場合には、各製品毎に、上記零点及びゲインを求めてから、これら各製品を出荷する事が望ましい。そして、この零点及びゲインを求める作業は、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する各転動体に、使用時と同じ予圧を付与した状態で行なう必要がある。これら各転動体への予圧付与は、従動輪（ＦＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、軸受メーカーの段階で完了する為、出荷前にこの軸受メーカーで上記零点及びゲインを求める事は容易に行なえる。
【００２５】
例えば、特許文献２には、前述の図８〜１２に示した様な特許文献１に記載された、公転速度の変動に基づいて荷重を測定する構造に関して、個々の転がり軸受ユニット毎に各列毎の転動体の公転速度ｎca、ｎcbとラジアル荷重Ｆｚ又はアキシアル荷重Ｆｙとの関係（零点及びゲイン）を求める発明が記載されている。この様な特許文献２に記載された発明によれば、個々の転がり軸受ユニット毎に予圧状態が異なった場合でも、これら各転がり軸受ユニットに加わる荷重を精度良く求められる。但し、上記特許文献２に記載された発明を実施する為には、軸受メーカーから出荷される以前の段階で、上記各転動体への予圧付与が完了している事が前提となる。
【００２６】
これに対して、駆動輪（ＦＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）用の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する転動体への予圧付与は、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを組み合わせた状態で完了する構造が多い。又、これら荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを組み合わせる作業は、軸受メーカーにとって客先である、自動車メーカーの組立ラインで行なう事が一般的である。そして、この組立ラインで、上記荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを組み合わせてから、上記零点及びゲインを求める事は非現実的である。
【００２７】
【特許文献１】特開２００５−３１０６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０６０６号公報
【非特許文献１】青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ／クルマの最新メカがわかる本」、ｐ．１３８−１３９、ｐ．１４６−１４９、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、等速ジョイントと組み合わされる事で各転動体への予圧付与が完了する、駆動輪用の転がり軸受ユニットに関して、軸受メーカーで、このユニットに加わる荷重の大きさと、このユニットを構成する外輪とハブとの相対変位量との関係を把握できる技術を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の対象となる荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。又、この外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用状態でも回転しない。又、上記ハブは、外周面に複列の内輪軌道を、中心部に等速ジョイントの駆動軸を係合させる為の係止孔を、それぞれ有し、使用時にこの等速ジョイントにより回転駆動される。又、上記各転動体は、上記両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、各列毎に複数個ずつ、それぞれ予圧を付与された状態で設けられている。
又、上記ハブは、ハブ本体とこのハブ本体の内端部に外嵌固定した内輪とから成り、このうちのハブ本体は、外周面の軸方向外寄り部分（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外側を言う。これに対して、自動車への組み付け状態で中央側を軸方向に関して内と言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に車輪を支持固定する為のフランジを、同じく中間部に上記複列の内輪軌道のうちの軸方向外側の内輪軌道を、同じく内端部に小径段部を、それぞれ設けたものである。そして、上記内輪は、この小径段部に外嵌されている。尚、上記軸方向外側の内輪軌道は、上記ハブ本体の中間部外周面に直接形成する他、この中間部に外嵌固定した、別の内輪の外周面に形成する事もできる。
【００３０】
一方、上記荷重測定装置は、上記ハブ若しくはこのハブの回転に伴って回転する部分の回転状態に応じて変化する物理量を検出する為のセンサと、このセンサの検出信号に基づいて上記外輪と上記ハブとの間に作用する荷重を求める演算器とを備える。
そして、この演算器のメモリ中に、上記検出信号と、上記外輪と上記ハブとの間に作用する荷重との関係を表すデータ（零点及びゲイン、或いはマップ）が記録されている。
このデータは、上記内輪を上記ハブ本体に対し軸方向外方に押圧する事により上記各転動体に、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの使用時に付与される予圧と同じ大きさの予圧を付与した状態で、上記外輪と上記ハブとの間に、それぞれが既知である、異なる大きさの荷重を付与しつつこのハブを回転させて、上記センサの検出信号を測定する事により求めたものである。
【００３１】
上述の様な本発明は、例えば前述の図８〜１２に記載した従来から知られている構造、或いは前述の図１３〜２０に示した先発明の構造の、何れでも実施できる。
上記図８〜１２に記載した従来から知られている構造で実施する場合には、請求項２に記載した様に、荷重測定装置が、少なくとも一方の列の転動体の公転速度に基づいて、ハブと外輪との間に作用する荷重を測定する。
これに対して、上記図１３〜２０に示した先発明の構造で実施する場合には、請求項３に記載した様に、荷重測定装置が、ハブ又はこのハブと共に回転する回転部材の一部に、このハブ又はこの回転部材と同心に固定された、エンコーダの変位に基づいて、ハブと外輪との間に作用する荷重を測定する。尚、上記回転部材としては、ディスクブレーキ用のロータ或いは等速ジョイントが考えられる。
【００３２】
又、請求項４に記載した荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法は、上述の様な荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットを造る為に、上記内輪を上記ハブ本体に対し軸方向外方に押圧する事により各転動体に、車輪支持用転がり軸受ユニットの使用時に付与される予圧と同じ大きさの予圧を付与する。更に、この状態で、上記外輪と上記ハブとの間に、それぞれが既知である、異なる大きさの荷重を付与しつつこのハブを回転させて、上記センサの検出信号を測定する。そして、この検出信号と、上記外輪と上記ハブとの間に作用する荷重との関係を表すデータを求めた後、このデータ若しくはこのデータを表す符号を記録した、ＩＣタグ、紙片等の物品と共に、当該荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットを出荷する。
【００３３】
上記各転動体に上記予圧を付与すべく、上記内輪を上記ハブ本体に対し軸方向外方に押圧する為に、例えば請求項５に記載した様に、等速ジョイントを構成する等速ジョイント用外輪の軸方向外端面と、この等速ジョイントを構成する駆動軸の先端部に螺合したナットの軸方向内端面との間でハブを挟持する。
この場合に、例えば請求項６に記載した様に、上記等速ジョイント用外輪の軸方向外端面を内輪の軸方向内端面に、ナットの軸方向内端面をハブ本体の軸方向外端面に、それぞれ軽く当接させた状態からこのナットを所定角度回転させる事により、上記内輪を上記ハブ本体に対し軸方向外方に押圧する。そして各転動体に、車輪支持用転がり軸受ユニットの使用時に付与される予圧と同じ大きさの予圧を付与する。
或いは、上記各転動体に上記予圧を付与すべく、上記内輪を上記ハブ本体に対し軸方向外方に押圧する為に、請求項７に記載した様に、先端面をこの内輪の軸方向内端面に突き当てた押圧治具により、この内輪をハブ本体に対し軸方向外方に押圧する。
【発明の効果】
【００３４】
上述の様に構成する本発明によれば、等速ジョイントと組み合わされる事で各転動体への予圧付与が完了する、駆動輪用の転がり軸受ユニットに関して、軸受メーカーで、このユニットに加わる荷重の大きさと、（このユニットを構成する外輪とハブとの相対変位に基づく）センサの検出信号の変動量との関係を把握できる。そして、この把握した関係を表すデータを、ＩＣタグに記録したり、バーコードとして紙片にプリントする等して、センサを組み付けた車輪支持用転がり軸受ユニットと共に自動車メーカーに送る。そして、自動車メーカーでは、この車輪支持用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを組み合わせて、各転動体に上記関係を把握した際と同じ予圧を付与すると共に、この関係を表すデータを、車体側に設ける演算器のメモリ中に記録する。或いは、上記荷重の大きさとセンサの検出信号の変動量との関係を示すパターンを複数（例えば十乃至数十）種類用意しておき、軸受メーカーでは、当該荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットが何れのパターンに属するかを判定し、該当するパターンを表す符号を、紙片等の物品に表示する事もできる。この場合に自動車メーカーでは、この符号に基づいて、演算器中のメモリに、該当するパターンの関係を記憶させる。
【００３５】
この結果、自動車メーカーでは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットと上記等速ジョイントとを所定の条件で組み合わせると共に、上記ＩＣタグに記録されたり、バーコードとしてプリントされる等したデータを上記演算器のメモリ中に記録されたり、パターンの設定を行なうのみで、駆動輪用の転がり軸受ユニットに加わる荷重を精度良く求められる。言い換えれば、駆動輪用の転がり軸受ユニットに加わる荷重を精度良く求める為に、自動車メーカーの組立ラインで、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを組み合わせてから、零点及びゲインを求めると言った事を行なう必要はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、３〜６に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、前述の図１３〜１７に記載した先発明の荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットに関して、本発明を実施する状態を示している。この荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの構造に就いては、基本的には前述した通りであるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略し、以下、先に説明しなかった部分、先に説明した構造と異なる部分、及び、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００３７】
ハブ１１ｂは、ハブ本体２３と内輪２４とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体２３は、その外周面の軸方向外寄り（図１〜３の左寄り）部分に車輪を支持固定する為のフランジ２５を、同じく中間部に複列の内輪軌道１３、１３のうちの軸方向外側の内輪軌道１３を、同じく内端部に小径段部２６を、それぞれ形成したものである。又、上記内輪２４は、この小径段部２６に外嵌された状態で、軸方向内端部を上記ハブ本体２３の軸方向内端面よりも少し軸方向内方に突出させている。このハブ本体２３の中心部に形成したスプライン孔２０には、等速ジョイント２７を構成する駆動軸２８を、軸方向内側から外側に挿通する状態でスプライン係合させている。そして、この駆動軸２８の先端部で上記スプライン孔２０から突出した部分に螺合したナット２９の軸方向内端面と、上記等速ジョイント２７を構成する等速ジョイント用外輪３０の軸方向外端面との間で上記ハブ１１ｂを挟持して、各転動体８、８に適正な（使用状態と同じ）予圧を付与している。
【００３８】
上記ハブ１１ｂの軸方向中間部外周面には、磁性金属板を断面クランク形で全体を円環状に形成したエンコーダ１５ｃを外嵌固定している。このエンコーダ１５ｃには、前述の図１７に示したエンコーダ１５ａを構成する透孔１７ａ、１７ｂを連続させた如き、「く」字形の透孔１７ｄ、１７ｄを、円周方向に亙り等間隔で形成している。又、外輪１の軸方向中間部に形成した取付孔３ｂに内嵌したセンサユニット４ｂに組み込んだ１対のセンサ１６ｃ、１６ｄを、上記エンコーダ１５ｃのうちで上記各透孔１７ｄ、１７ｄを形成した部分に対向させて、上記ハブ１１ｂと上記外輪１との間に作用するアキシアル荷重を測定できる様にしている。
【００３９】
上述の様に構成する荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットに関する、上記両センサ１６ｃ、１６ｄの検出信号と、上記外輪１と上記ハブ１１ｂとの間に作用する荷重との関係を表すデータ（零点及びゲイン、或いはマップ）を求める作業は、次の様にして行なう。先ず、上記外輪１を、支持フレーム３１に支持する。この為に図示の例では、この外輪１の軸方向内端部をこの支持フレーム３１に内嵌し、更に、この支持フレーム３１と、この外輪１の外周面に設けた取付フランジ３２とを、ボルト等により結合固定している。上記支持フレーム３１は固定フレーム３３に対し、複数個のアキシアル荷重付与用アクチュエータ３４、３４と、１乃至複数個のラジアル荷重付与用アクチュエータ３５とを介して、若干の変位を可能に支持している。これら各アクチュエータ３４、３５は、伸縮両方向の力を付与可能な複動式である。従って上記外輪１には、軸方向に関して両方向のアキシアル荷重、及び、上下両方向のラジアル荷重を付与できる。尚、上記荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットに要求される機能によっては、上記各アクチュエータ３４、３５として、伸長方向の力のみを付与可能な、単動式のものを使用する事もできる。この場合には、上記支持フレーム３１を上記取付フランジ３２に結合固定せず、突き合わせるのみでも良い。
【００４０】
一方、上記ハブ１１ｂは、アキシアル方向及びラジアル方向の変位を抑えた状態で、回転のみ自在に支持している。この為に例えば、上記ハブ１１ｂに結合固定した前記等速ジョイント用外輪３０を上記固定フレーム３３の一部に設けた回転支持部に、がたつきなく、且つ、回転自在に支持する。又、上記ハブ１１ｂの軸方向外端部外周面に設けた、車輪支持用のフランジ２５にカップリング３７を結合固定し、このカップリング３７を、モータ３８により回転駆動する様にしている。上記データを求める際にこのカップリング３７は、図示しない回転支持部に、アキシアル方向及びラジアル方向の変位を抑えた状態で、回転のみ自在に支持される。
【００４１】
上記データを求めるには、上記モータ３８により上記ハブ１１ｂを回転させつつ、上記各アクチュエータ３４、３５によりこのハブ１１ｂに所定の（既知の）アキシアル荷重及びラジアル荷重（更に必要に応じてモーメント）を付与する。付与する荷重や力の方向は、実際に自動車への組み付け状態で求めようとする荷重や力の方向に応じて決定する（求めようとする荷重や力の方向に一致させる）。これらアキシアル荷重及びラジアル荷重を表す信号は、上記モータ３８（により回転駆動される上記ハブ１１ｂ）の回転速度を表す信号、及び、前記１対のセンサ１６ｃ、１６ｄの検出信号と共に、上記データを求める為のデータ算出用演算器に入力する。すると、このデータ算出用演算器は、上記両センサ１６ｃ、１６ｄの検出信号と、上記アキシアル荷重とラジアル荷重とのうちの少なくとも一方の荷重との関係を表すデータを算出し、ＩＣチップ（ＩＣタグ）等に記録したり、或いはバーコードとして印刷する。そこで、軸受メーカーでは、上記ＩＣチップ或いはバーコードを印刷した紙片等の物品を、この荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット（のうちで演算器以外の構成部材）と共に（貼付等により分離しない様にして）、自動車メーカーに送る。前記等速ジョイント２７は、上記データを求める為に使用するものであり、自動車メーカーへの搬送に先立って上記荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットから取り外し、次の測定作業に使用する。
【００４２】
何れにしても、上記ＩＣチップ或いは紙片と荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットを納入された自動車メーカーでは、この荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットを懸架装置に組み付けると共に、図２〜３に示す様に、この荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ１１ｂと等速ジョイント２７とを結合固定する。この結合固定作業は、上記データを求める為に軸受メーカーでハブ１１ｂと等速ジョイント２７とを結合固定した場合と同じ条件で行なう。従って、自動車メーカーで上記ハブ１１ｂと上記等速ジョイント２７とを結合固定した状態で、各転動体８、８には、軸受メーカーで上記データを求めた場合と同じ大きさの予圧が付与される。従って、上記ＩＣチップ或いは紙片等の物品に記録されたデータを、車体側に設けた演算器のメモリ中に記録すれば、上記両センサ１６ｃ、１６ｄの検出信号に基づいて、上記ハブ１１ｂと前記外輪１との間に加わる荷重（本例の場合には、少なくともアキシアル荷重）を、精度良く求める事ができる。
【００４３】
上記説明から明らかな通り、本例を実施する場合には、軸受メーカーと自動車メーカーとで、同じ条件で上記ハブ１１ｂと上記等速ジョイント２７とを結合固定する事が重要である。そこで、これらハブ１１ｂと等速ジョイント２７とを同じ条件で組み合わせる為の結合固定方法に就いて説明する。これらハブ１１ｂと等速ジョイント２７とを組み合わせる為には、先ず、ハブ本体２３の中心部に形成したスプライン孔２０に上記等速ジョイント２７を構成する駆動軸２８を、軸方向内側から外側に挿通する状態でスプライン係合させる。次いで、図２に示す様に、上記駆動軸２８の先端部で上記スプライン孔２０から突出した部分にナット２９を螺合させる。この状態では、等速ジョイント用外輪３０の軸方向外端面と内輪２４との間には、隙間３９が存在する。勿論、この状態では、上記各転動体８、８には予圧は付与されていない。
【００４４】
この状態から上記ナット２９を締め付け方向に回転させると、上記駆動軸２８が上記スプライン孔２０に引き込まれて、図３に示す様に、等速ジョイント用外輪３０の軸方向外端面と上記内輪２４の軸方向内端面とが当接する。この状態から更に上記ナット２９を緊締すると、上記各転動体８、８に予圧が付与され始める。従って、上記両端面が当接する迄の間（図２に示した状態）は、上記ナット２９を締め付け方向に回転させる事に対する抵抗は、螺合部とスプライン係合部との摩擦抵抗に留まり、上記ナット２９を回転させる為に要するトルクは、図４の（Ａ）の実線のうちで、横軸に対し平行なａ部分で表した様に、小さくて済む。
【００４５】
これに対して、上記両端面が当接した後、上記ナット２９を緊締方向に回転させる為には、このナット２９と上記等速ジョイント用外輪３０との間に存在する各構成部材（ハブ本体２３と内輪２４と各転動体８、８）を弾性変形させる事が必要になる。従って、上記両端面が当接してから上記ナット２９を緊締方向に回転させる為に要するトルクは、図４の（Ａ）の実線のうちで、横軸に対し傾斜したｂ部分で表した様に、それ以前に比べて急激に大きくなる。そこで、適切な閾値を設定する等により、上記等速ジョイント用外輪３０の軸方向外端面と上記内輪２４の軸方向内端面とが当接した事を、容易、且つ、確実に検知できる。一方、上記各転動体８、８に付与される予圧の値は、上記各構成部材の弾性変形量（これら各転動体８、８の転動面と外輪軌道２、２及び内輪軌道１３、１３との間に存在する負の隙間のアキシアル方向の寸法）で表される。又、上記弾性変形量（負の隙間のアキシアル方向の寸法）は、上記ナット２９の回転角度に比例する。
【００４６】
そこで、このナット２９を緊締方向に回転させる為に要するトルクが急上昇した瞬間から、このナット２９を、付与すべき予圧の値に応じて予め設定しておいた所定角度だけ回転させれば、上記各転動体８、８に所定の予圧を付与できる。この様な予圧付与を、軸受メーカーと自動車メーカーとで行なえば、前述の様に、前記両センサ１６ｃ、１６ｄの検出信号に基づいて、上記ハブ１１ｂと前記外輪１との間に加わる荷重を精度良く求める事ができる。
【００４７】
尚、上述した様に、上記等速ジョイント用外輪３０の軸方向外端面と上記内輪２４の軸方向内端面とが当接した瞬間を判定してから、上記ナット２９を更に所定角度分緊締方向に回転させる為には、このナット２９を緊締する為の緊締装置とは別に、このナット２９を回転させる為に要するトルクを測定する為の装置が必要となる。この為、上記各転動体８、８に所定の予圧を付与する為の装置のコストが嵩む他、予圧付与の為の作業が面倒になる可能性がある。この様な問題は、後述する様に（図５の様に）、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットと等速ジョイント２７とを組み合わせる際に、スプライン孔２０に駆動軸２８を、プレス機等で圧入する方法を採用した場合も、同様に生じる。
【００４８】
これに対して、上記ナット２９を、予圧付与の為には不足するが、上記駆動軸２８を上記スプライン孔２０に引き込む為には十分である、一定のトルク（規定トルク）で締め付けた後に、上記ナット２９を付与すべき予圧の値に応じて予め設定しておいた所定角度だけ回転させれば、上述の様な問題を解消できる。この様な予圧付与方法に就いて、図４の（Ｂ）を参照しつつ説明する。上記規定トルクは、破線ｃに示した、螺合部とスプライン係合部との摩擦抵抗に相当するトルク｛図４の（Ａ）の実線ａ範囲に相当｝よりも少しだけ大きい。従って、図４の実線のｄ部分で示した上記規定トルクで、上記ナット２９を緊締方向に回転させれば、上記駆動軸２８を上記スプライン孔２０に引き込んで、上記等速ジョイント用外輪３０の軸方向外端面と上記内輪２４の軸方向内端面とを当接させる事ができる。
【００４９】
そこで、この状態から、図４の（Ｂ）の実線のうちのｂ部分で示した様に上記ナット２９を、付与すべき予圧の値に応じて予め設定しておいた所定角度だけ回転させれば、前記各転動体８、８に所定の予圧を付与できる。尚、上記規定トルクで上記ナット２９を緊締方向に締め付けると、上記破線ｃと上記実線のｄ部分との差に相当する分だけ、このナット２９が（上記両端面同士が当接した瞬間よりも）余分に緊締される事になる。又、上記螺合部とスプライン係合部との摩擦抵抗は個々の荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット及び等速ジョイント２７毎に異なる。従って、上記ナット２９が余分に緊締される量は、個々に異なる。但し、上記摩擦抵抗は、上記各転動体８、８に予圧を付与する為に必要なトルクに比べて遥かに小さい為、上記破線ｃと上記実線のｄ部分との差の絶対値も小さい。従って、上述の様に上記ナット２９が余分に緊締される量及びそのばらつきの絶対値は小さく、図４の（Ｂ）に実線で示した様にして上記ナット２９を緊締する事で、各転動体８、８に所望の予圧を、実用上問題ない精度で付与できる。
【００５０】
尚、上記説明から明らかな通り、軸受メーカーで上記ハブ１１ｂと上記等速ジョイント２７とを組み合わせるのは、上記各転動体８、８に所望の予圧を付与する為だけである。従って、上記等速ジョイント２７に代えて、上記ハブ１１ｂを軸方向両側から挟持する為に適切な構造（等速ジョイント２７と同じ引っ張り剛性）を有する予圧付与用治具を使用する事もできる。この場合に、この予圧付与用治具を構成する軸部の外周面に形成する雄スプラインを、前記スプライン孔２０と緩く係合する大きさとしたり、更には、単なる円柱状の軸とする事もできる。又、上記予圧付与用治具を使用する場合には、予圧付与の為に、上記等速ジョイント２７を使用する場合と同様にナットを所定角度分だけ緊締しても良いし、軸方向の力を測定できるセンサを内蔵して、このセンサの測定値により予圧の値を求めても良い。
【００５１】
［実施の形態の第２例］
図５も、請求項１、３〜６に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述した実施の形態の第１例が、等速ジョイント２７の駆動軸２８をハブ１１ｂのスプライン孔２０に引き込む為に、この駆動軸２８の先端部に螺合したナット２９を回転させているのに対して、本例の場合には、この駆動軸２８を上記スプライン孔２０に押し込む様にしている。即ち、エアシリンダ等のアクチュエータの出力ロッドの先端部を、上記等速ジョイント２７を構成する等速ジョイント用外輪３０の軸方向内端面に突き当て、この等速ジョイント用外輪３０の軸方向外端面と内輪２４の軸方向内端面とが当接する迄、上記駆動軸２８を上記スプライン孔２０に押し込む。その後、この駆動軸２８の先端部にナット２９（図１〜３参照）を螺合して、各転動体８、８に所望の予圧を付与する。上記駆動軸２８と上記スプライン孔２０とをスプライン係合させる際の方法以外の点は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００５２】
［実施の形態の第３例］
図６は、請求項１、２、４〜６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、複列に配置した転動体８ａ、８ｂの公転速度同士の比に基づいて、外輪１とハブ１１ｂとの間に作用するアキシアル荷重を求められる様に構成している。この荷重を求める手順に就いては、前述の図８〜１２に示した従来構造とほぼ同様であり、軸受メーカーと自動車メーカーとで上記各転動体８ａ、８ｂに所望の予圧を付与する方法に就いては、前述した第１例と同様である為、重複する図示並びに説明は省略する。
【００５３】
［実施の形態の第４例］
図７は、請求項１、３、４、７に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、軸受メーカーで外輪１とハブ１１ｂとの間に作用する荷重との関係を表すデータ（零点及びゲイン、或いはマップ）を求めるべく、各転動体８、８に所望の予圧を付与する作業を、等速ジョイント２７（図１〜３、５〜６参照）使用せずに行なう様にしている。この為に本例の場合には、支持フレーム３１に支持固定したホルダ４０に保持した予圧付与用アクチュエータ４１の出力ロッドの先端部に設けた押圧治具４２により、内輪２４をハブ本体２３に向け押圧する様にしている。図示は省略するが、この押圧治具４２の先端面と上記内輪２４の軸方向内端面との間にはスラスト軸受を設けて、上記ハブ１１ｂの回転が上記押圧治具４２にまでは伝わらない様にしている。
【００５４】
この様な本例の方法によれば、軸受メーカーで、各センサ１６ｃ、１６ｄの検出信号と、上記外輪１と上記ハブ１１ｂとの間に作用する荷重との関係を表すデータを求める為の作業を能率良く行なえる。自動車メーカーで上記各転動体８、８に、このデータを求める際と同じ予圧を付与する為に、上記押圧治具４２の押し付け力に見合う分だけの軸力を、ナット２９（図１〜３、６参照）を緊締する事により得る。この為、ナット２９の緊締トルクと軸力との関係を、予め求めておく。荷重付与方法等、その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
尚、本発明は、前述の図１８〜２０に示した様に、センサの検出信号のデューティ比に基づいて荷重を検出する構造に就いても適用できる。又、軸受メーカーで外輪とハブとの間に作用する荷重との関係を表すデータを求める為に既知の荷重を加える部材は、外輪に限らず、ハブであっても良い。
又、本発明の技術思想を、従動輪用の転がり軸受ユニットに適用する事もできる。即ち、従動輪用の転がり軸受ユニットでも、自動車への組み付け後に、メンテナンス等の為にハブ本体と内輪とを結合固定するナットを外す場合がある。この様な場合に、本発明の技術思想を適用すれば、ナット組み付け後に外輪とハブとの間に加わる荷重の測定精度を確保できる。更に、ハブ本体の一部を塑性変形させて、このハブ本体と内輪とを結合固定する構造の車輪支持用転がり軸受ユニットでも、ハブ本体と内輪とを分解後、再組立する可能性があれば、本発明の技術思想を適用する余地がある。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態の第１例に関し、軸受メーカーで零点及びゲインを求める状態を示す断面図。
【図２】同じく自動車メーカーで車輪支持用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを組み合わせる途中の状態を示す断面図。
【図３】同じく組み合わせて予圧を付与する状態を示す断面図。
【図４】予圧付与の為にナットを螺合し更に緊締する状態の２例を示す線図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図６】同第３例を示す、図１と同様の図。
【図７】同第４例を示す、図１と同様の図。
【図８】従来から知られている荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図９】この第１例の構造により荷重を求められる理由を説明する為の模式図。
【図１０】各列の転動体の公転速度とラジアル荷重との関係を示す線図。
【図１１】同じくアキシアル荷重と公転速度との関係を示す線図。
【図１２】従来から知られている荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図１３】先発明に係る荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図１４】この第１例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図１５】同じく展開図。
【図１６】アキシアル荷重に基づいて１対のセンサの出力信号が変化する状態を説明する為の線図。
【図１７】先発明に係る荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第２例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図１８】同第３例を示す断面図。
【図１９】この第３例に組み込むエンコーダの部分斜視図。
【図２０】先発明に係る荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第４例に組み込むエンコーダを軸方向から見た側面図。
【符号の説明】
【００５７】
１、１ａ  外輪
２    外輪軌道
３、３ａ、３ｂ  取付孔
４、４ａ、４ｂ  センサユニット
５、５ａ  先端部
６ａ、６ｂ    公転速度検出用センサ
７、７ａ  回転速度検出用センサ
８、８ａ、８ｂ、８ｃ  転動体
９ａ、９ｂ  保持器
１０ａ、１０ｂ  公転速度検出用エンコーダ
１１、１１ａ、１１ｂ  ハブ
１２、１２ａ  回転速度検出用エンコーダ
１３    内輪軌道
１４    カバー
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  エンコーダ
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  センサ
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ  透孔
１８ａ、１８ｂ  柱部
１９    リム部
２０    スプライン孔
２１    凹部
２２    凸部
２３    ハブ本体
２４    内輪
２５    フランジ
２６    小径段部
２７    等速ジョイント
２８    駆動軸
２９    ナット
３０    等速ジョイント用外輪
３１    支持フレーム
３２    取付フランジ
３３    固定フレーム
３４    アキシアル荷重付与用アクチュエータ
３５    ラジアル荷重付与用アクチュエータ
３７    カップリング
３８    モータ
３９    隙間
４０    ホルダ
４１    予圧付与用アクチュエータ
４２    押圧治具
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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