(57)【要約】【課題】  軸受を大型化することなく各種軸受情報を検出できる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  車輪用軸受装置１は、それぞれ外周に単列の転走面５を有し軸方向に並んで配置されて互いに端面で突き合わせられた２個の内輪３Ａと、これら２個の内輪３Ａ，３Ａの各転走面５に対向する複列の転走面４を内周に有する外輪２と、これら内外輪の転走面５，４間に介在した複列の転動体６とを備える。２個の内輪３Ａ，３Ａの互いに突き合わせられる端面間には、これら２個の内輪３Ａ，３Ａ間に作用する軸力、軸受温度、内外輪間の相対的な回転速度のうちの少なくとも一つの特性を検出するセンサ１０を介在させる。センサ１０は、センサ素子取付リング１１とセンサ素子１４とでなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ外周に単列の転走面を有し軸方向に並んで配置されて互いに端面で突き合わせられた２個の内輪と、これら２個の内輪の各転走面に対向する複列の転走面を内周に有する外輪と、これら内外輪の転走面間に介在した複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置であって、前記２個の内輪の互いに突き合わせられる端面間に、これら２個の内輪間に作用する軸力、軸受温度、内外輪間の相対的な回転速度のうちの少なくとも一つの特性を検出するセンサを介在させたことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記センサが、前記２個の内輪の互いに突き合わせられる端面間に介在するリング状のセンサ素子取付リングと、このセンサ素子取付リングに取付けられたセンサ素子とでなる車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記内輪の内径面に、前記センサの配線を引き出す配線溝を設けた車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記内輪が軸の外周に嵌合し、この軸の外径面における前記内輪と嵌合する部分に、前記センサの配線を引き出す配線溝を設けた車輪用軸受装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、前記配線を前記内輪に配線固定手段で固定した車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項５において、前記配線を、前記配線固定手段として接着剤を用いて固定した車輪用軸受装置。
【請求項７】
請求項１において、前記センサが、前記２個の内輪の互いに突き合わせられる端面間に介在するリング状のセンサ素子取付リングと、このセンサ素子取付リングに取付けられたセンサ素子とでなり、前記内輪の内径面に前記センサの配線を引き出す配線溝を設け、前記センサ素子取付リングの前記内輪に対する相対回転を阻止する回り止め手段を設けた車輪用軸受装置。
【請求項８】
請求項７において、前記回り止め手段が、前記配線溝とは別に内輪に設けた係止溝と、前記センサ素子取付リングに設けられて前記係止溝に係合する係止突部とでなる車輪用軸受装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記軸力を検出するセンサ素子は歪みゲージ、前記軸受温度を検出するセンサ素子は熱電対ゲージ、前記内外輪間の相対的な回転速度を検出するセンサ素子は磁気センサである車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受異常、固定状態、回転速度などの各種軸受情報を検出する機能を備えた車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車輪用軸受装置として、図１０に示すように、転がり軸受３１の内外輪３２，３３間の軸受空間の両端をシールするシール手段３４に、軸受内の温度を測定する温度センサ３７を取付けたものが提案されている（例えば特許文献１）。この場合の転がり軸受３１は、外輪回転型である複列の円すいころ軸受であり、固定輪である内輪３２は軸方向に並ぶ一対の分割内輪３２Ａ，３２Ａを互いに端面で付き合わせた分割型とされ、図示しない軸の外周に嵌合して固定される。シール手段３４は、内輪３２に取付けたシール部材３５と、外輪３３に取付けたシール部材３６とで構成され、固定輪である内輪３２側のシール部材３５に温度センサ３７が設けられている。転がり軸受３１の両端の温度センサ３７の配線３８を、いずれか片方へまとめて引き出せるように、片方の温度センサ３７の配線３８は、内輪３２の内径面に設けた軸方向溝３９を通して引き出される。
【特許文献１】特開２００２−１３０２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、軸受情報として検出することが望まれるものは軸受温度に限らず、軸受固定状態など他の軸受異常情報や回転速度などの情報があり、上記構成の車輪用軸受装置ではこれらの情報は検出できない。また、上記構成の車輪用軸受装置では、温度センサ３７をシール部材３５に取付けているが、温度センサ以外のセンサを取付ける場合、軸受を大型化することなく取付けることができる構造が求められる。
【０００４】
この発明の目的は、軸受を大型化することなく各種軸受情報を検出できる車輪用軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の車輪用軸受装置は、それぞれ外周に単列の転走面を有し軸方向に並んで配置されて互いに端面で突き合わせられた２個の内輪と、これら２個の内輪の各転走面に対向する複列の転走面を内周に有する外輪と、これら内外輪の転走面間に介在した複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置であって、前記２個の内輪の互いに突き合わせられる端面間に、これら２個の内輪間に作用する軸力、軸受温度、内外輪間の相対的な回転速度のうちの少なくとも一つの特性を検出するセンサを介在させたことを特徴とする。
この構成によると、２個の内輪の互いに突き合わせられる端面間に、これら２個の内輪間に作用する軸力、軸受温度、内外輪間の相対的な回転速度のうちの少なくとも一つの特性を検出するセンサを介在させたため、軸受を大型化することなく、前記軸力、軸受温度、回転速度などの各種軸受情報を検出することができる。
【０００６】
この発明において、前記センサが、前記２個の内輪の互いに突き合わせられる端面間に介在するリング状のセンサ素子取付リングと、このセンサ素子取付リングに取付けられたセンサ素子とでなるものであっても良い。この構成の場合、軸受へのセンサの組付を容易に行うことができる。
【０００７】
この発明において、前記内輪の内径面に、前記センサの配線を引き出す配線溝を設けても良い。この構成の場合、センサの配線が内輪と軸との間に強く押し付け状態に挟まるのを防止できる。
【０００８】
この発明において、前記内輪が軸の外周に嵌合し、この軸の外径面における前記内輪と嵌合する部分に、前記センサの配線を引き出す配線溝を設けても良い。この構成の場合も、センサの配線が内輪と軸との間に強く押し付け状態に挟まるのを防止できる。
【０００９】
上記のように配線を内輪等の配線溝内に配置する場合に、前記配線を前記内輪に配線固定手段で固定しても良い。このように配線を配線固定手段で内輪に固定すると、配線が緩むのを防止できる。
【００１０】
上記のように配線固定手段を用いる場合に、この前記配線固定手段として接着剤を用いて配線を固定しても良い。
【００１１】
この発明において、前記センサが、前記２個の内輪の互いに突き合わせられる端面間に介在するリング状のセンサ素子取付リングと、このセンサ素子取付リングに取付けられたセンサ素子とでなり、前記内輪の内径面に前記センサの配線を引き出す配線溝を設け、前記センサ素子取付リングの前記内輪に対する相対回転を阻止する回り止め手段を設けても良い。この構成の場合、センサの配線が上記相対回転で引っ張られて断線するなどの不具合の発生を防止できる。
【００１２】
この発明において、前記回り止め手段が、前記配線溝とは別に内輪に設けた係止溝と、前記センサ素子取付リングに設けられて前記係止溝に係合する係止突部とでなるものとしても良い。この構成の場合、軸受を大型化することなく、センサ素子取付リングの内輪に対する相対回転、すなわちクリープを阻止することができる。
【００１３】
この発明において、前記軸力を検出するセンサ素子は歪みゲージ、前記軸受温度を検出するセンサ素子は熱電対ゲージ、前記内外輪間の相対的な回転速度を検出するセンサ素子は磁気センサであっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の車輪用軸受装置は、それぞれ外周に単列の転走面を有し軸方向に並んで配置されて互いに端面で突き合わせられた２個の内輪と、これら２個の内輪の各転走面に対向する複列の転走面を内周に有する外輪と、これら内外輪の転走面間に介在した複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置であって、前記２個の内輪の互いに突き合わせられる端面間に、これら２個の内輪間に作用する軸力、軸受温度、内外輪間の相対的な回転速度のうちの少なくとも一つの特性を検出するセンサを介在させたため、軸受を大型化することなく、軸受に関する各種の状態の情報を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。この車輪用軸受装置１は、第２世代型に分類される複列の円すいころ軸受型であり、外輪回転タイプでかつ従動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置１は、内周に複列の転走面４を有するハブ輪兼用の外輪２と、これら転走面４にそれぞれ対向する転走面５を有する内輪組３と、これら複列の転走面４，５間に介在する複列の転動体６とを備える。外輪２は一体型のものであり、外周にホイール取付用のハブフランジ２ａを有する。内輪組３は、単列の転走面５をそれぞれ有する２個の内輪３Ａ，３Ａが軸方向に並んで配置されて、互いに端面で突き合わせられた分割型とされ、各内輪３Ａは両鍔付きとされている。内輪組３は、図示しない軸の外周に嵌合して固定される。転動体６は各列毎に保持器７で保持されている。内外輪３，２間に形成される環状空間の両端は一対のシール手段８，９により密封されている。
【００１６】
前記内輪組３を構成する２個の内輪３Ａ，３Ａの互いに突き合わせられる端面間には、これら２個の内輪３Ａ，３Ａ間に作用する軸力（内輪組３の幅方向の固定力）、軸受温度、内外輪２，３間の相対的な回転速度の各特性を検出するセンサ１０が介在させてある。なお、センサ１０は、前記軸力、軸受温度、回転速度の各特性のうちの少なくとも一つの特性を検出するものであっても良い。センサ１０は、２個の内輪３Ａの互いに突き合わせられる端面間に介在するリング状のセンサ素子取付リング１１と、このセンサ素子取付リング１１に取付けられたセンサ素子１２，１３，１４（図１，図２）とでなる。ここでは、軸力を検出するセンサ素子１２として歪みゲージが、軸受温度を検出するセンサ素子１３として熱電対ゲージが、回転速度を検出するセンサ素子１４（図１）として磁気センサがそれぞれ用いられる。磁気センサからなるセンサ素子１４のセンサターゲットとして、外輪２の内周におけるセンサ１０と径方向に対向する位置には、リング状の磁気エンコーダ１５が取付けられる。磁気エンコーダ１５は、円周方向に磁極Ｎ，Ｓを交互に設けた多極磁石である。
【００１７】
軸受温度を検出するセンサ素子１３は、図２のように、センサ素子取付リング１１の外周部における前記センサ素子１４とは異なる周方向位置に取付けられる。軸力を検出するセンサ素子１２は、センサ素子取付リング１１の内周部に、その両端面から若干軸方向に突出するように取付けられる。磁気センサからなるセンサ素子１４は、センサ素子取付リング１１の外周部に取付けられる。
【００１８】
前記２個の内輪３Ａのうち一方の内輪３Ａには、前記センサ１０の配線１６を引き出すための軸方向配線溝１７と径方向配線溝１８が設けられている。軸方向配線溝１７は、内輪３Ａの内径面に軸方向に延びて形成される。この軸方向配線溝１７は、例えば図１の矢印Ｐで示す方向から見た正面図を示す図３（Ａ），（Ｂ）のように、断面半円形や断面方形とされる。径方向配線溝１８は、内輪３Ａの外側の端面における前記軸方向配線溝１７が臨む周方向位置において、径方向に延びて形成される。径方向配線溝１８も、軸方向配線溝１７と同様の断面形状とされる。センサ１０の配線１６の端部には、外部の回路と接続するためのコネクタ１９が接続されている。センサ１０の配線１６は、図４のように軸方向配線溝１７に沿わせて内輪３Ａの外側端面に向けて引き出し、図５のように径方向配線溝１８に沿わせて外側端面の外径側に引き出す。これにより、センサ１０の配線１６が内輪組３と図示しない軸との間に強く押し付け状態に挟まるのを防止できる。
【００１９】
この構成の車輪用軸受装置１によると、２個の内輪３Ａ，３Ａの互いに突き合わせられる端面間に、これら２個の内輪３Ａ，３Ａ間に作用する軸力、軸受温度、内外輪３，２間の相対的な回転速度のうちの少なくとも一つの特性を検出するセンサ１０を介在させたため、軸受を大型化することなく、前記軸力（軸受の固定状態）、軸受温度、回転速度などの各種軸受情報を検出することができる。
【００２０】
また、前記センサ１０は、前記２個の内輪３Ａ，３Ａの互いに付き合わせられる端面間に介在するリング状のセンサ素子取付リング１１に、センサ素子１２，１３，１４を取付けて構成されるので、軸受へのセンサ１０の組付を容易に行うことができる。
【００２１】
図６は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図１〜図５に示す車輪用軸受装置１において、配線１６を配線固定手段２０で内輪３Ａに固定して、配線１６が緩むのを防止するようにしている。ここでは、配線固定手段２０として接着剤を用いて、前記径方向配線溝１８に配線１６を固定している。
【００２２】
図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図１〜図５に示す車輪用軸受装置１において、センサ１０を構成するセンサ素子取付リング１１の内輪３Ａに対する相対回転を阻止する回り止め手段２１を設けている。ここでは、回り止め手段２１が、前記軸方向配線溝１７および径方向配線溝１８とは別に内輪３Ａに設けた係止溝２２と、センサ素子取付リング１１に設けられて前記係止溝２２に係合する係止突部２３とでなる。前記係止溝２２は、センサ素子取付リング１１に突き合わせられる内輪３Ａの端面の周方向の複数箇所に設けられる。センサ素子取付リング１１は、リング状芯金１１Ｂの外周にセンサ素子取付リング本体１１Ａを固定してなり、そのリング状芯金１１Ｂの前記内輪３Ａに突き合わせられる端面の周方向の複数箇所に前記係止突部２３が設けられる。
【００２３】
このように、センサ素子取付リング１１の内輪３Ａに対する相対回転を阻止する回り止め手段２１を設けることにより、センサ１０の配線１６が上記相対回転で引っ張られて断線するなどの不具合の発生を防止できる。また、内輪３Ａに設けた係止溝２２と、センサ素子取付リング１１に設けた係止突部２３で回り止め手段２１を構成することにより、軸受を大型化することなく上記相対回転を阻止することができる。
【００２４】
図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この車輪用軸受装置１Ａは、図１〜図５に示す車輪用軸受装置１の構成を、第１世代型に分類される複列の円すいころ軸受型であり、外輪回転タイプでかつ従動輪支持用の軸受に起用したものである。すなわち、この車輪用軸受装置１Ａでは、外輪２はハブ輪兼用ではなくハブフランジを有しない。その他の構成は図１〜図５の車輪用軸受装置１と同様である。
【００２５】
図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図１〜図５に示す車輪用軸受装置１において、内輪３Ａの内径面に軸方向配線溝１７を設けるのに替えて、内輪組３が嵌合する軸２６の外径面における１個の内輪３Ａと嵌合する部分に、センサ１０の配線１６を引き出す軸方向配線溝２７を軸方向に延ばして設けている。その他の構成は図１〜図５の車輪用軸受装置１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図２】同車輪用軸受装置における他の周方向位置での断面図である。
【図３】（Ａ）は図１における矢印Ｐ方向から見た軸方向配線溝の断面形状の一例を示し、（Ｂ）は他の例の断面形状を示す。
【図４】同車輪用軸受装置におけるセンサ配線の引き出し処理の説明図である。
【図５】同車輪用軸受装置におけるセンサ配線の引き出し処理完了の説明図である。
【図６】この発明の他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である．
【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図１０】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１，１Ａ…車輪用軸受装置
２…外輪
３…内輪組
３Ａ…内輪
４，５…転走面
６…転動体
１０…センサ
１１…センサ素子取付リング
１２〜１４…センサ素子
１６…配線
１７…軸方向配線溝
１８・・・径方向配線溝
１９・・・コネクタ
２０…配線固定手段
２１…回り止め手段
２２…係止溝
２３…係止突部
２６…軸
２７…軸方向配線溝
【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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