(57)【要約】【課題】本発明は、軸受負荷や使用条件に関する情報収集を安価に行なうことが可能であるセンサ付車輪用軸受ユニットを提供すると共に、市場における路面の状態や車両の使用状態に関する情報を収集する。【解決手段】静止輪と、車輪を支持した状態でこの車輪と共に回転する回転輪と、これら静止輪の周面に形成された静止側軌道と回転輪の周面に形成された回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、センサとを備える。センサは外部からのエネルギー供給を受けずに動作可能であり、このセンサは検出した状態を表示すると共に保持する機能を有し、センサとしては、衝撃センサ、水分検出センサ、温度センサのうち少なくとも一つを軸受ユニット内部に設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸架装置に支持された状態で使用時に回転しない静止輪と、車輪を支持した状態でこの車輪と共に回転する回転輪と、これら静止輪の周面に形成された静止側軌道と回転輪の周面に形成された回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、センサとを備えたセンサ付車輪用軸受ユニットにおいて、
上記センサは、外部からのエネルギー供給を受けずに動作可能であり、検出した状態を表示すると共に保持することを特徴とするセンサ付車輪用軸受ユニット。 
【請求項２】
上記センサとして、衝撃センサ、水分検出センサ、温度センサのうち少なくとも一つを軸受ユニット内部に設けたことを特徴とする請求項1に記載したセンサ付車輪用軸受ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載したセンサ付車輪用軸受ユニットを使用して、自動車が使用される市場の特性情報を収集する市場調査方法であって、
センサ付車輪用軸受ユニットを市場から回収し、センサに保持された検出状態から軸受使用状態及び環境を定量的に得ることで市場の路面状態や自動車の使用状態を調べる市場調査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪を支持する軸受ユニットに衝撃（振動）、水分浸入、温度等を検出するセンサを内蔵したセンサ付車輪用軸受ユニットと、このセンサ付車輪用軸受ユニットを使用して、自動車が使用される路面状態や使用状態等の市場特性情報を得る市場調査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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）を制御すべく車輪の回転速度を得る為に、懸架装置に対し車輪を支持する為の車輪用軸受ユニットに回転速度検出センサを組み込んだ、回転速度検出センサ付の車輪用軸受ユニットが各種知られている。
【０００３】
ところで、上述した様な回転速度検出センサ付の車輪用軸受ユニットの場合には、車輪の回転速度や回転数を検出できても、車輪用軸受ユニットの他の状態を検出する事はできない。これに対して、近年に於ける自動車技術の高度化により、車輪用軸受ユニット部分からより多くの情報を得る事が求められる様になっている。
例えば、車輪用軸受ユニット部分の振動の大きさは、路面の状態、タイヤの空気圧の状態の他、この車輪用軸受ユニットの寿命に大きな影響を及ぼす入力荷重履歴を知る上での重要なデータとなる。又、泥水に直接晒される環境下で使用される車輪用軸受ユニットにおいて、水分の浸入履歴を知る事ができれば、軸受の寿命に関して重要なデータとなる。さらに、車輪用軸受ユニットの温度履歴を知る事ができれば、ブレーキロータからの熱による車輪用軸受ユニット部分の温度上昇を知る事ができ、この車輪用軸受ユニット自体の寿命を知る上での重要なデータとなる。
【０００４】
上記振動、水分浸入、温度を知る為には、車輪用軸受ユニットの一部に振動センサ（加速度センサ）、水分検出センサ、温度センサを組付ければよいが、単にこれらのセンサを回転検出センサと独立して組み付ける場合には、重量並びに組み付けスペースが嵩むだけでなく、組み付け工数が増大して、自動車の製造コストを増大させてしまうという問題があった。
【０００５】
この部分の改善の先行技術として特許文献１には、荷重検出用センサおよび軸受の状態を検出する各種センサ（加速度センサ、振動センサ、水分検出センサ）を設置し、これらセンサの近傍にセンサ信号処理回路を設けることにより、コンパクトで安価なセンサ付車輪用軸受ユニットが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０６４３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この先行技術は、センサ付車輪用軸受ユニットへの負荷や異常入力、軸受の状態をリアルタイムで把握し、必要なら警報を発することが出来る優れた性能をもっているが、新たなセンサを設けることによりセンサ付車輪用軸受ユニット自体が高価となり、車両側にも信号処理回路や記録回路、センサ電源装置などが必要となるために車両も高価となり、所謂高級車に対してのみ採用が可能な技術である。
【０００８】
近年、ＢＲＩＣｓ（ブラジル、ロシア、インド、中国）等の高度経済発展を遂げている国々を中心として、自動車の普及が進んでいる。これらの地域では、路面の状態や使用条件が先進国とは異なる場合があり、車輪用軸受ユニットに想定外の事態が発生することがある。軸受負荷や使用条件に対して調査を行い、適応設計をして行く必要がある一方で、このような地域では安価なエントリーモデルの自動車が求められ、特許文献１に開示されているような情報収集機能を持つ軸受を使用することは困難である。本発明は、軸受負荷や使用条件に関する情報収集を安価に行なうことが可能であるセンサ付車輪用軸受ユニットと、このセンサ付車輪用軸受ユニットを使用して、自動車が使用される路面状態や使用状態等の市場特性情報を得る市場調査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するために、懸架装置に支持された状態で使用時に回転しない静止輪と、車輪を支持した状態でこの車輪と共に回転する回転輪と、これら静止輪の周面に形成された静止側軌道と回転輪の周面に形成された回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、センサとを備えたセンサ付車輪用軸受ユニットにおいて、上記センサは、外部からのエネルギー供給を受けずに動作可能であり、検出した状態を表示すると共に保持する。
また、上記センサとしては、軸受ユニットの振動を検出する衝撃センサ、軸受ユニット内部への水分浸入を検出する水分検出センサ、軸受ユニットの温度を検出する温度センサのうち少なくとも一つを軸受ユニット内部に設けている。
【００１０】
さらに、上記センサ付車輪用軸受ユニットを使用して、自動車が使用される市場の特性情報を収集する市場調査方法であって、センサ付車輪用軸受ユニットを市場から回収し、センサに保持された検出状態から軸受使用状態及び環境を定量的に得ることで市場の路面状態や自動車の使用状態を調べる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、センサ付車輪用軸受ユニット内に外部からのエネルギー供給を受けずに検出結果を表示且つ保持するセンサを設置することにより、衝撃や水分浸入等の車輪用軸受ユニット部分の状態を知る事ができる。上記センサの設置位置としては、駆動輪用のセンサ付車輪用軸受ユニットにおいては、各軌道の間にセンサを設け、従動輪用の車輪用軸受ユニットにあっては、カバー又はキャップ内にセンサを設けることができる。これにより、このセンサの重量並びに組み付けスペースが嵩んだり、組み付け工数が増大して、自動車の製造コストを増大させる事がない。
センサ付車輪用軸受ユニットを市場から回収することで、軸受ユニットの使用状態（環境）の調査を定量的に実施することが可能であり、軸受ユニットの状態履歴を知ることによって、市場特性や軸受負荷履歴などを知ることができる。市場地域での市場特性情報を得ることにより、新市場向け車輪用軸受ユニットの設計品質向上に繋げることができるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図３】本発明の実施の形態の第３例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示しており、駆動輪用のセンサ付車輪用軸受ユニットである。中空円筒状に形成したハブ１０の外端部外周面に形成したフランジ１０ｆには、複数本のボルト１０ｂにより、車輪を構成するホイール（図示せず）と、制動装置を構成するディスクロータ（図示せず）とを固定する。この様なハブ１０の中間部外周面には外側の内輪軌道６を形成し、内端部に形成した段部には、外周面に内側の内輪軌道６を有する内輪１２を外嵌固定して、回転輪２を構成している。この様な回転輪２を構成する上記ハブ１０の中心部内周面に形成したスプライン孔１１には、自動車への組み付け状態で、図示しない等速ジョイントに付属したスプライン軸を挿入する。なお、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となる部分を言い（図１、２、３の左側）、反対に、自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる部分を内と言う。
【００１４】
一方、上記回転輪２の周囲には、内周面に複列の外輪軌道８、８を、外周面に取付フランジ４ｆを、それぞれ形成した外輪４を、上記回転輪２と同心に配置している。このうちの取付フランジ４ｆは、ナックル等の図示しない懸架装置に対し上記外輪４を支持固定する為に使用し、これにより外輪４は回転しない静止輪となる。又、上記各外輪軌道８、８と上記各内輪軌道６、６との間に、それぞれが転動体である玉２０、２０を複数個ずつ設けて、上記懸架装置に固定する外輪４の内径側に、ホイールを含む車輪を固定する上記回転輪２を、回転自在に支持している。尚、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、上記各転動体として、図示の様な玉２０、２０に代えて、円すいころを使用する場合もある。又、外側の内輪軌道６を、上記ハブ１０の外周面に直接形成するのに代えて、別体の内輪の外周面に形成する場合もある。
【００１５】
又、上記外輪４の両端部内周面と、上記ハブ１０の中間部外周面及び上記内輪１２の内端部外周面との間には、ぞれぞれシール部材２４、２４を装着して、上記複数の玉２０、２０を設けた空間の両端開口部を塞いで密封している。そして、この密封空間内に封入したグリースが外部に漏洩したり、外部に浮遊する異物や水分がこの密封空間内に浸入する事を防止している。
【００１６】
本実施の形態である駆動輪用のセンサ付車輪用軸受ユニットにおいては、センサは静止輪である外輪４の各外輪軌道８、８の間部分に周方向１２時方向（上方）に前後方向及び横方向の衝撃を検知する衝撃検知センサ３０を設け、３時及び９時方向の位相に上下方向の衝撃を検知する衝撃検知センサ３０を設け（図示せず）、６時方向（下方）には水分検出センサ３１を設けている。各センサは、外輪４の内周面に設けられた溝の溝底に固定され、衝撃検知センサ（水検出センサ以外）は、グリースによる影響を軽減する為に保護部材４０により覆われている。
各センサは、外部からのエネルギー供給を受けることなく検出動作が可能で有り、検出結果を表示する事ができる。さらに、不可逆的な変化が発生して表示した内容を保持することにより、検出動作後においても履歴として検出結果を確認することができる。上記した衝撃検知センサの配置により、衝撃の大きさと方向を履歴に残すことができ、水検出センサ３１を保護部材４０で覆わないことにより、水分を効率よく検出して履歴に残すことができる
【００１７】
例えば、衝撃検知の履歴を残す衝撃検知センサとしては、設定値以上の衝撃を関知すると発色する衝撃検知表示器、所定以上の衝撃を受けると配線が断線する衝撃感知センサ、衝撃の強さと方向を記録として残せる衝撃検知センサが使用可能である。特に、衝撃の強さと方向の履歴を残せる衝撃検知センサの情報は、軸受ユニットの使用状態の調査に於いて有用なデータである。
また、水分検出センサとしては、水検知により着色部が変色し、乾燥後も変色が判別可能な水分検出センサが使用可能である。軸受ユニット内部に水分が浸入した場合、運転中に軸受の温度が上昇して水分が蒸発したり、調査返却のための輸送時間中に水分が蒸発したりするので、軸受内部への水浸入を確実に捉えることは難しいが、上記水分検出センサにより、水浸入履歴を確実に残すことが出来る。
この他にも、温度指示センサなど各種のセンサが利用可能である。センサは検出レベルにより不可逆的に変化の状態が変わるもの、あるいは、変化発生の閾値が複数あるものを使用することが好ましい。
これらセンサの軸受ユニット内の設置位置に関しては、センサの検出特性に応じ、グリース等の影響度を考慮して決める必要がある。また、センサの形態としてはシート状で、貼り付けにより軸受に固定すれば、センサの取付けが容易である。
【００１８】
次に、図２は、本発明の実施の形態の第２例を示しており、従動輪用のセンサ付車輪用軸受ユニットである。本例のセンサ付車輪用軸受ユニットにおいては、軸方向内側にはシール部材に換えてカバー２６を外輪４の内周面に内嵌している。センサ３０は、カバー２６の内側（軸受側）に、上記駆動輪と同様に周方向１２時方向（上方）に前後方向及び横方向の衝撃を検知する衝撃検知センサ３０を設け、３時及び９時方向の位相に上下方向の衝撃を検知する衝撃検知センサ３０を設け、６時方向（下方）には水分検出センサ３１を設けている。カバー２６の内部空間を利用し、カバー２６の底板にセンサを設置すれば、センサをグリースから保護する保護部材は不要であり、さらに、カバー２６の底面は平面であるため、センサの取り付けが容易である。
【００１９】
次に、図３は、本発明の実施の形態の第３例を示しており、第２例と同様に従動輪用のセンサ付車輪用軸受ユニットである。本例のセンサ付車輪用軸受ユニットにおいてはハブ１０の軸方向外側にはキャップ２８を装着している。センサ３０は、キャップ２８の内側（軸受側）の回転中心部付近に、回転軸に対して同方向及び垂直方向の衝撃を検知する衝撃検出センサを設けている。車輪に近い場所に装着されたキャップ２８にセンサを設けることにより、より精度よく外部環境の状態を検知することができ、更に、軸受ユニット本体を車体から取り外すことなくセンサのみを回収、再装着することができる。
【００２０】
以上のように、各種センサにより車輪用軸受ユニットの状態が検出され、検出された車輪用軸受ユニットの状態は、軸受の寿命判定、保守判定等に使用することができる。例えば、各種センサとして衝撃検知センサを設けた場合は、振動状況から軸受寿命の予測や管理が行える。水分検出センサを設けた場合は、シール手段２４から軸受密封空間内に浸入した水分が検出でき、浸入水分によるグリースの劣化がわかる。
また、各種センサーは、外部との電気配線等は不要であり、カバー又はキャップ内に設けることにより、このセンサの重量並びに組み付けスペースが嵩んだり、組み付け工数が増大して、自動車の製造コストを増大させる事がない。
さらに、センサ付車輪用軸受ユニットを市場から回収することで、軸受ユニットの使用状態（環境）の調査を定量的に実施することが可能であり、軸受ユニットの状態履歴を知ることによって、市場特性や軸受負荷履歴などを知ることができる。市場地域での市場特性情報を得ることにより、新市場向け車輪用軸受ユニットの設計品質向上に繋げることができる
【００２１】
上記各実施の形態は、外輪が静止輪である場合につき説明したが、この発明は、外輪が回転輪である車輪用軸受ユニットにも適用することができ、その場合、センサは内輪の外周面に取付ける。また、上記各実施の形態では回転輪に車輪取付用フランジが一体的に設けられた車輪用軸受ユニットに適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる車輪用軸受ユニットや、回転輪の一部が等速ジョイントの外輪で構成される車輪用軸受ユニットにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、自動車の車輪を回転自在に支持するセンサ付車輪用軸受ユニットに適用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
２  回転輪
４  外輪
４Ａ  取付フランジ
６  内輪軌道
８  外輪軌道
１０  ハブ
１０ｂ  ボルト
１０ｆ  フランジ
１１  スプライン孔
１２  内輪
２０  玉
２４  シール部材
２６  カバー
２８  キャップ
３０  衝撃検知センサ
３１  水分検出センサ
４０  保護部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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