JP2008107177A - 状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット - Google Patents

Abstract

【課題】第四世代ハブユニットを対象とする状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットの具体的な構造であって、且つ、状態量の測定を精度良く行える構造を実現する。
【解決手段】駆動軸部材１１の中間部外周面のうち、シール環１５により密封された空間内に存在する第二の円筒面部２５に、エンコーダ２７ａを添着固定した芯金３３を外嵌固定する。上記シール環１５を構成するカバー１６の内側に１対のセンサ２８ａ、２８ｂを支持すると共に、これら両センサ２８ａ、２８ｂの検出部を、被検出面である上記エンコーダ２７ａの外周面に近接対向させる。又、このエンコーダ２７ａと上記駆動軸部材１１の第二の段差面２６との間に、隙間３６を設ける。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。
【選択図】図４

Description

この発明に係る状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットは、自動車の駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全車輪）を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この駆動輪に作用する荷重を測定し、車両の安定運行を確保する為に利用する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するのに、車輪支持用ハブユニットを使用する。又、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）或はトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御する為には、車輪の回転速度を検出する必要がある。この為、上記車輪支持用ハブユニットに回転速度検出装置を組み込んで成る、回転速度検出装置付車輪支持用ハブユニットにより、上記車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する事が、近年広く行なわれる様になっている。

一方、上記車輪支持用ハブユニットのうち、駆動輪を支持する為の駆動輪用ハブユニットは、変速機からの回転力を伝達する部材である、等速ジョイント用外輪を結合した状態で使用する。そこで、近年、小型・軽量化と取り扱い性の向上とを図るべく、上記駆動輪用ハブユニットに上記等速ジョイント用外輪をユニット化した、所謂第四世代ハブユニットと呼ばれる駆動輪用ハブユニットが考えられている。図６〜８は、この様な第四世代ハブユニットと呼ばれる駆動輪用ハブユニットに回転速度検出装置を組み込んで成る、回転速度検出装置付駆動輪用ハブユニットの従来構造の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。

この従来構造の１例を構成する、第四世代ハブユニットと呼ばれる駆動輪用ハブユニット１は、外輪２と、内側部材３と、複数個の転動体４、４とを備える。このうちの外輪２は、内周面に第一、第二の外輪軌道５ａ、５ｂを、外周面に懸架装置に結合固定する為の結合フランジ６を、それぞれ有する。又、上記内側部材３は、外周面の外端寄り部分（軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図１１を除く各図の左側。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側となる、図１１を除く各図の右側を、軸方向に関して「内」と言う。本明細書及び特許請求の範囲の全体で同じ。）に車輪を支持固定する為の取付フランジ７を、同じく中間部に第一、第二の内輪軌道８ａ、８ｂを、内端部に等速ジョイント用外輪９を、それぞれ有する。

この様な内側部材３は、外周面に上記取付フランジ７及び上記第一の内輪軌道８を有する中空のハブ１０と、外周面に上記第二の内輪軌道８ｂを、内端部に上記等速ジョイント用外輪９を、それぞれ有する駆動軸部材１１とを、互いに結合固定して成る。これらハブ１０と駆動軸部材１１とを互いに結合固定する為に、図示の例では、この駆動軸部材１１の外端部に設けた中空の軸部１２に上記ハブ１０をがたつきなく外嵌した状態で、この軸部１２の外半部を治具で拡径する事により、この軸部１２の外半部外周面を、上記ハブ１０の内周面に形成した凹凸面部（螺旋状凹凸部、綾目ローレット部等）１３に食い込ませている。尚、この様なハブと駆動軸部材との結合構造に就いては、図示の構造以外にも、従来から各種の構造が知られている（例えば、上記特許文献１参照）。

又、上記第一、第二の各外輪軌道５ａ、５ｂと上記第一、第二の各内輪軌道８ａ、８ｂとの間に上記各転動体４、４を、それぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。これら各転動体４、４には、互いに逆向きの（図示の場合には背面組み合わせ型の）接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記各転動体４、４として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の駆動輪用ハブユニットの場合には、円すいころを使用する場合もある。又、上記外輪２の内周面と上記内側部材３の外周面との間に設けられた、上記各転動体４、４を設置した空間の両端開口は、それぞれが密封装置であるシール環１４、１５により密封している。

これら両シール環１４、１５のうち、上記空間の内端開口を密封するシール環１５は、カバー１６とシール材１７とから成る。このうちのカバー１６は、ＳＰＣＣ等の鋼板にプレス加工を施す事により、断面クランク形で全体を円環状に構成している。即ち、上記カバー１６は、大径円筒部１８と、この大径円筒部１８の軸方向内端縁から径方向内方に直角に折れ曲がった大径円輪部１９と、この大径円輪部１９の径方向内端縁から軸方向内方に直角に折れ曲がった小径円筒部２０と、この小径円筒部２０の軸方向内端縁から径方向内方に直角に折れ曲がった小径円輪部２１とを備える。この様なカバー１６は、上記大径円筒部１８を上記外輪２の内端部に締り嵌めで外嵌すると共に、上記大径円輪部１９を上記外輪２の内端面に当接させた状態で、この外輪２に支持固定している。又、上記シール材１７は、ゴムにより全体を円環状に構成すると共に、その基部を上記小径円輪部２１の内周縁部に、全周に亙り固定している。そして、この状態で、上記シール材１７を構成する複数本のシールリップ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの先端縁を、それぞれ上記駆動軸部材１１の内端寄り部外周面に形成した円筒面部２３及び段差面２４に全周に亙り摺接させている。これにより、上記複数個の転動体４、４を設置した空間の内端開口を密封している。

又、上記駆動軸部材１１の中間部外周面のうち、上記第二の内輪軌道８ｂと上記円筒面部２３との間部分に、この円筒面部２３よりも径寸法が小さい、第二の円筒面部２５を設けている。更に、これら円筒面部２３と第二の円筒面部２５との間部分に、第二の段差面２６を設けている。そして、この第二の段差面２６に、ゴム磁石製で円筒状のエンコーダ２７を外嵌固定している。又、この状態で、このエンコーダ２７の内端縁を上記第二の段差面２６に突き当てる事により、このエンコーダ２７の軸方向の位置決めを図っている。被検出面である、このエンコーダ２７の外周面には、図８に示す様に、Ｓ極とＮ極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Ｓ極とＮ極との境界は、それぞれ上記エンコーダ２７の軸方向に対して平行である。

又、上記カバー１６の一部に、センサ２８を支持固定している。具体的には、このカバー１６を構成する小径円筒部２０に形成した通孔２９を通じて、このカバー１６の内側に上記センサ２８の先端部（図６〜７の下端部）を挿入した状態で、このセンサ２８を上記カバー１６に支持固定している。そして、この状態で、検出部である、上記センサ２８の先端部を、被検出面である、上記エンコーダ２７の外周面に近接対向させている。尚、このセンサ２８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。

上述の様に構成する回転速度検出装置付駆動輪用ハブユニットの使用時、前記内側部材３に支持固定した車輪と共に、上記エンコーダ２７が回転すると、上記センサ２８の検出部の近傍を、このエンコーダ２７の外周面に設けたＳ極とＮ極とが交互に通過する。この結果、上記センサ２８の検出部を貫く磁束の向きが交互に変化し、これに伴って、このセンサ２８の出力が周期的に変化する。この様にしてセンサ２８の出力が変化する周波数は、上記車輪の回転速度に比例する。従って、このセンサ２８の出力信号に基づき、この車輪の回転速度を求められる。又、上述の様に構成する回転速度検出装置付駆動輪用ハブユニットの場合には、上記エンコーダ２７及びセンサ２８を、上記外輪２と上記駆動軸部材１１との間部分に存在する、径方向外方に開口する凹み部分の内側に配置している。この為、上記エンコーダ２７及びセンサ２８を備えた、回転速度検出装置付駆動輪用ハブユニットを小型に構成できる。

ところで、前述したＡＢＳやＴＣＳ、更には、例えば非特許文献１に記載されている様な、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）等の各種車両用走行安定化装置を、より高度に制御する為には、上述した車輪の回転速度の他、この車輪を介して車輪支持用ハブ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。この様な事情に鑑みて、特許文献２〜３には、特殊なエンコーダを使用して、車輪支持用ハブユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明が記載されている。

図９〜１１は、上記荷重を測定可能な、状態量測定装置付車輪支持用ハブユニットの従来構造の第１例として、上記特許文献２に記載されたものを示している。この従来構造の第１例を構成する、車輪支持用ハブユニット３０は、所謂第三世代ハブユニットと呼ばれるもので、使用時に懸架装置に結合固定された状態で回転しない外輪２の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブ１０ａを、複数個の転動体４、４を介して回転自在に支持している。これら各転動体４、４には、互いに逆向きの（図示の場合には背面組み合わせ型の）接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の第三世代ハブユニットは従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）用である為、使用時にも上記ハブ１０ａに等速ジョイント用外輪を結合する事はない。これに対して、駆動輪用の第三世代ハブユニットの場合には、使用時に、ハブに等速ジョイント用外輪を結合する。但し、前述した第四世代ハブユニットの場合と異なり、この等速ジョイント用外輪は、ハブユニットとは別個の部品として取り扱われる。何れにしても、本例の場合には、上記ハブ１０ａの中間部にエンコーダ２７ａを外嵌固定すると共に、上記外輪２の軸方向中間部で複列に配置された上記各転動体４、４の間部分に１対のセンサ２８ａ、２８ｂを、それぞれの検出部を、被検出面である上記エンコーダ２７ａの外周面に近接対向させた状態で設けている。

又、本例の場合、上記エンコーダ２７ａ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２７ａの外周面には、Ｓ極に着磁した部分とＮ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。そして、この外周面の軸方向片半部（図１０の左半部、図１１の上半部）を、上記Ｓ極と上記Ｎ極との境界の位相が上記外周面の軸方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する、第一特性変化部３１としている。これに対し、上記外周面の軸方向他半部（図１０の右半部、図１１の下半部）を、上記Ｓ極と上記Ｎ極との境界の位相が上記外周面の軸方向に対して上記所定方向と逆方向に上記所定角度と同じ角度で漸次変化する、第二特性変化部３２としている。従って、上記Ｓ極と上記Ｎ極とは、軸方向中央部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「Ｖ」字形（又は「く」字形）となっている。尚、検出精度は劣るが、上記両特性変化部３１、３２のうちの何れか一方の特性変化部の境界のみを軸方向に対し傾斜させ、他方の特性変化部の境界を軸方向と平行にする事もできる。

又、上記１対のセンサ２８ａ、２８ｂのうち、一方のセンサ２８ａの検出部を上記第一特性変化部３１に、他方のセンサ２８ｂの検出部を上記第二特性変化部３２に、それぞれ近接対向させている。これら両センサ２８ａ、２８ｂの検出部が上記両特性変化部３１、３２に対向する位置は、上記エンコーダ２７ａの円周方向に関して同じ位置としている。又、上記外輪２と上記ハブ１０ａとの間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｓ極と上記Ｎ極との軸方向中央部で円周方向に関して最も突出した部分（これらＳ極とＮ極との境界の傾斜方向が変化する部分）が、上記両センサ２８ａ、２８ｂの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の設置位置を規制している。尚、本例の場合も、上記各センサ２８ａ、２８ｂの検出部には、前述した様な磁気検知素子を組み込んでいる。

上述の様に構成する本例の場合、上記外輪２と上記ハブ１０ａとの間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ２８ａ、２８ｂの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪２と上記ハブ１０ａとの間にアキシアル荷重が作用しておらず、これら外輪２とハブ１０ａとが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ２８ａ、２８ｂの検出部は、図１１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２８ａ、２８ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。これに対し、上記エンコーダ２７ａを固定したハブ１０ａに、図１１の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用｛上記外輪２と上記ハブ１０ａとがアキシアル方向（軸方向）に相対変位｝した場合には、上記両センサ２８ａ、２８ｂの検出部は、図１１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２８ａ、２８ｂ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２７ａを固定したハブ１０ａに、図１１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２８ａ、２８ｂの検出部は、図１１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２８ａ、２８ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。

上述の様に、本例の場合には、上記両センサ２８ａ、２８ｂの出力信号の位相が、上記外輪２と上記ハブ１０ａとの間に加わるアキシアル荷重の作用方向（これら外輪２とハブ１０ａとのアキシアル方向の相対変位の方向）に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重（相対変位）により上記両センサ２８ａ、２８ｂの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重（相対変位）が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ２８ａ、２８ｂ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向き及び大きさに基づいて、上記外輪２と上記ハブ１０ａとのアキシアル方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪２とハブ１０ａ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、上記両センサ２８ａ、２８ｂの出力信号の位相差に基づいて上記アキシアル方向の相対変位及び荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器には、予め理論計算や実験により調べておいた上記位相差と上記アキシアル方向の相対変位及び荷重との関係を、計算式やマップ等の型式で組み込んでおく。

尚、上述した先発明の構造の１例の場合には、それぞれの検出部を第一、第二の特性変化部に対向させた１対のセンサから成るセンサ組を１組だけ設けている。これに対し、特願２００６−１４３０９７、特願２００６−２１４１９７には、それぞれが１対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多方向の変位或は外力を求められる構造が開示されている。

次に、図１２〜１３は、状態量測定装置付車輪支持用ハブユニットの従来構造の第２例として、前記特許文献３に記載されたものを示している。本例の場合、車輪支持用ハブユニット３０を構成するハブ１０ａの中間部にエンコーダ２７ｂを外嵌固定すると共に、外輪２の軸方向中間部で複列に配置された上記各転動体４、４の間部分に１個のセンサ２８を、その検出部を、被検出面である上記エンコーダ２７ｂの外周面に近接対向させた状態で設けている。

本例の場合も、上記エンコーダ２７ｂ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２７ｂの外周面には、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。そして、図１３に示す様に、上記Ｓ極と上記Ｎ極との境界を、上記外周面の軸方向に対し所定角度だけ傾斜した直線形状とすると共に、円周方向に隣り合う各境界同士で、軸方向に対する傾斜方向を互いに逆にしている。これにより、径方向から見た、上記Ｓ極及び上記Ｎ極の形状をそれぞれ台形として、これらＳ極及びＮ極の円周方向に関する幅寸法を、それぞれ軸方向に関して漸次変化させている。そして、この様なエンコーダ２７ｂの外周面に、上記１個のセンサ２８の検出部を近接対向させている。この様に構成する本例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記外輪２と上記ハブ１０ａとが軸方向に相対変位すると、上記センサ２８の出力信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。従って、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の向き及び大きさ、更には上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。

尚、上述した従来構造の第１〜２例では、エンコーダの被検出面を円筒面とし、この被検出面にセンサの検出部を径方向に対向させる構成を採用している。これに対し、エンコーダの被検出面を円輪面とし、この被検出面にセンサの検出部を軸方向に対向させる構成を採用すれば、外輪とハブとの径方向の相対変位、並びに、これら外輪とハブとの間に作用するラジアル荷重を求める事ができる。

ところで、上述した従来構造の第１〜２例が記載された特許文献２〜３等に示される様に、従来は、第三世代ハブユニットを対象とした状態量測定装置付車輪支持用ハブユニットの具体的な構造は知られていたが、第四世代ハブユニットを対象とした状態量測定装置付車輪支持用ハブユニットの具体的な構造は知られていなかった。この為、この第四世代ハブユニットを対象とした状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットの具体的な構造を実現する事が望まれる。この場合、特に、第四世代ハブユニットに対する、状態量測定装置を構成するエンコーダ及びセンサの設置位置を工夫する事により、状態量の測定精度を十分に良好にできる構造を実現する事が望まれる。

特開２００５−１４０１４６号公報 特開２００６−１３３０４５号公報 特開２００６−１１３０１７号公報 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

本発明は、上述の様な事情に鑑み、第四世代ハブユニットを対象とした状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットの具体的な構造であって、且つ、状態量の測定精度を良好にできる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の請求項１に記載した状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットは、駆動輪用ハブユニットと、状態量測定装置とを備える。
このうちの駆動輪用ハブユニットは、所謂第四世代ハブユニットと呼ばれるもので、内周面に第一、第二の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に結合された状態で回転しない外輪と、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持する為の取付フランジを、同じく中間部に第一、第二の内輪軌道を、軸方向内端部に等速ジョイント用外輪を、それぞれ有し、使用時に回転する内側部材と、上記第一、第二の各外輪軌道と上記第一、第二の各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、上記外輪の内周面と上記内側部材の外周面との間でこれら各転動体を設置した空間の両端開口を密封する１対の密封装置とを備える。そして、このうちの内側部材は、外周面に上記取付フランジ及び上記第一の内輪軌道を有するハブと、外周面に上記第二の内輪軌道を、軸方向内端部に上記等速ジョイント用外輪を、それぞれ有する駆動軸部材とを、互いに結合固定して成る。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記内側部材の一部に支持固定されると共に、この内側部材と同心の被検出面を有する。そして、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、この被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相若しくはピッチを、少なくともこの被検出面の幅方向一部分で、この幅方向に関して連続的に変化させている。
又、上記センサ装置は、使用時にも回転しない部分に支持されると共に、少なくとも１個のセンサを備える。そして、この少なくとも１個のセンサは、その検出部を上記被検出面のうちで、上記特性変化の位相若しくはピッチが幅方向に関して連続的に変化する部分に対向させており、且つ、この被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号に関する情報（１対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差、１個のセンサの出力信号のデューティ比等）に基づいて、上記外輪と上記内側部材との間の状態量（これら外輪と内側部材との間の相対変位、これら外輪と内側部材との間に作用する外力）を算出する機能を有する。
特に、本発明の状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットの場合には、上記エンコーダ及び上記センサを、上記両密封装置により密封された空間内に配置している。

上述の様な請求項１に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記１対の密封装置のうち、軸方向内側の密封装置として、基端部を外輪の軸方向内端部に嵌合固定した環状のカバーと、その基端部をこのカバーの先端部に全周に亙り固定すると共に、その先端縁を駆動軸部材の表面に全周に亙り摺接させたシール材とから成るものを使用する。そして、上記エンコーダを、上記駆動軸部材の中間部外周面のうち第二の内輪軌道と上記シール材を摺接させた部分との間部分に支持固定する。これと共に、上記センサ装置を、上記カバーを介して上記外輪に支持固定する。

又、上述の請求項２に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項３に記載した様に、上記エンコーダを永久磁石（ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石）製とすると共に、このエンコーダの被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させるべく、この被検出面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置する。
又、この様な請求項３に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項４に記載した様に、エンコーダを、磁性材製で円環状の芯金の全周に添着固定すると共に、この芯金を内側部材の一部に嵌合固定する事により、この内側部材に対して上記エンコーダを支持固定する。
又、この様な請求項４に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項５に記載した様に、接着剤を使用して上記芯金の全周に上記エンコーダを添着固定する。
又は、請求項６に記載した様に、上記芯金をインサート部品として上記エンコーダをインサート成形する事により、この芯金の全周にこのエンコーダを添着固定する。

又、上述の請求項４〜６に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項７に記載した様に、上記芯金の表面のうち、上記エンコーダを添着固定した部分から外れた部分に、軸方向内側の密封装置を構成するシール材の一部を摺接させる。
又、上述の請求項３〜７に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項８に記載した様に、上記エンコーダの被検出面の幅方向端縁部と、上記内側部材又は上記芯金との間に、この被検出面の幅方向に関する隙間（好ましくは、上記エンコーダの厚さ寸法と同程度以上の幅寸法を有する隙間）を設ける。
又、上述の請求項３〜８に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項９に記載した様に、上記エンコーダの被検出面の幅方向端部に、Ｓ極及びＮ極が配置されていない無着磁領域を設ける。

上述の様に構成する本発明の状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットによれば、第四世代ハブユニットを対象とした状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットの具体的な構造を実現できる。又、本発明の場合には、状態量測定装置を構成するエンコーダ及びセンサを、１対の密封装置により密封された空間内に配置している為、これらエンコーダ及びセンサに塵芥や泥水等の異物が付着する事を防止できる。従って、状態量の測定精度を良好にできる。
又、請求項２に記載した構成を採用すれば、上記エンコーダ及びセンサを、外輪と駆動軸部材との間に存在する、凹み部分の内側に配置できる。この為、上記エンコーダ及びセンサを備えた駆動輪用ハブユニットを小型に構成できる。

又、請求項３に記載した様にエンコーダを永久磁石製とする場合に、請求項４に記載した構成を採用すれば、このエンコーダ自身を内側部材に圧入嵌合する場合に生じる様な不都合｛例えば、圧入に伴ってエンコーダの内部に発生する応力が過大になって、このエンコーダが破損すると言った不都合や、使用時の温度上昇により上記内側部材が熱膨張した際に、ゴム磁石製又はプラスチック磁石製のエンコーダがクリープ（樹脂に作用する応力を一定に保った場合に、その樹脂の変形量が時間と共に増大する現象）を起こし、その後の温度低下により上記内側部材が熱収縮した際に、この内側部材の外周面と上記エンコーダの内周面との間に隙間が生じて、このエンコーダの組付け位置がずれる（状態量の測定誤差が生じる）と言った不都合｝が生じる事を防止できる。即ち、請求項４に記載した構成を採用すれば、エンコーダ自身ではなく、このエンコーダを添着固定した芯金を内側部材に圧入嵌合できる為、圧入に伴うこのエンコーダの内部発生応力を十分に小さくできる。従って、このエンコーダがこの内部発生応力によって破損する事を有効に防止できる。又、このエンコーダは、上記芯金の全周に添着固定しており、使用時に上記内側部材が熱膨張と熱収縮とを繰り返しても、上記エンコーダと上記芯金との間に隙間が生じる事はない為、このエンコーダの組付け位置がずれる事を防止できる。更に、請求項４に記載した構成を採用すれば、磁性材製の芯金の存在に基づき、上記エンコーダの着磁強度の向上やこの着磁強度の均一化を図れる。

又、請求項３〜７に記載した様にエンコーダを永久磁石製とする場合に、請求項８〜９に記載した構成を採用すれば、エンコーダの被検出面から出入りする磁束が磁性材製の内側部材又は芯金に流れ、状態量の測定を正確に行なえなくなる、と言った不都合が生じる事を有効に防止できる。即ち、上記エンコーダの被検出面の幅方向端縁部を、上記内側部材又は上記芯金の一部に存在する段差面に突き当てると、この被検出面の幅方向端部から出入りする磁束が、上記段差面の周辺部分に向けて多く流れる様になる。この理由は、上記内側部材及び芯金の透磁率が、空気の透磁率に比べて桁違いに大きい為であり、上記磁束がこれら内側部材及び芯金の内部を通過しようとする傾向が強くなる為である。何れにしても、上述の様な原因で磁束の流れ方向が歪むと、上記被検出面に近接対向する部分（各センサの検出部を配置する部分）の磁束密度が、この被検出面の幅方向両側で著しく異なった大きさになり、結果として、状態量の測定を正確に行なえなくなる可能性がある。

これに対し、請求項８に記載した構成を採用すれば、上記被検出面の幅方向端縁部と上記内側部材又は上記芯金との間に、この被検出面の幅方向に関する隙間を設けている為、この被検出面から出入りする磁束が内側部材又は芯金に流れて、磁束の流れ方向が歪む事を有効に防止できる。又、請求項９に記載した構成を採用すれば、エンコーダの被検出面の幅方向端部に無着磁領域を設けている為、このエンコーダの幅方向端縁部を上記内側部材又は上記芯金の一部に突き当てない場合には勿論、仮に突き当てた場合でも、上記被検出面（着磁領域）から出入りする磁束が上記内側部材又は上記芯金に流れて、磁束の流れ方向が歪む事を有効に防止できる。従って、請求項８〜９に記載した構成を採用すれば、エンコーダの被検出面（着磁領域）に近接対向する部分（各センサの検出部を配置する部分）の磁束密度が、この被検出面の幅方向両側で著しく異なった大きさになる事を有効に防止できる。この結果、状態量の測定を正確に行なえなくなると言った不都合が生じる事を有効に防止できる。又、請求項８に記載した構成、即ち、エンコーダの幅方向端縁部を内側部材の一部に突き当てない構成を採用すれば、このエンコーダをこの内側部材に圧入する際に、このエンコーダが上記段差面と圧入治具との間で圧縮されない為、この圧入の際にエンコーダが破損すると言った不都合が生じる事を防止できる。

［実施の形態の第１例］
図１〜２は、請求項１、２、３、４、６、９に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、第四世代ハブユニットである、前述の図６〜７に示した駆動輪用ハブユニット１に、状態量測定装置を構成するエンコーダ２７ｃ及び１対のセンサ２８ａ、２８ｂを組み付けて、第四世代ハブユニットを対象とした状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットの具体的な構造を実現すると共に、状態量（外輪２と内側部材３との間のアキシアル方向の相対変位、これら外輪２と内側部材３との間に作用するアキシアル荷重）の測定精度を良好にできる構造を実現する点にある。上記駆動輪用ハブユニット１の全体構造に就いては、前述の図６〜７に示した通りであり、且つ、上記エンコーダ２７ｃ及び上記両センサ２８ａ、２８ｂを含んで構成する状態量測定装置の基本構造、及び、この状態量測定装置による状態量の測定原理は、前述の図９〜１１に示した従来構造の第１例の場合とほぼ同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、上記従来構造と異なる部分を中心に説明する。

本例の場合、上記駆動輪用ハブユニット１を構成する、鋼製の駆動軸部材１１の中間部外周面に設けた第二の円筒面部２５に、プラスチック磁石製の上記エンコーダ２７ｃを、軟鋼板（磁性材）製で円筒状の芯金３３を介して外嵌固定している。即ち、本例の場合には、この芯金３３の外周面に上記エンコーダ２７ｃの内周面を、全周に亙り接着固定している。そして、この状態で、この芯金３３を、上記第二の円筒面部２５に圧入（締り嵌めで外嵌）している。又、この状態で、これら芯金３３及びエンコーダ２７ｃの内端縁を、上記第二の円筒面部２５の内端縁に存在する第二の段差面２６に突き当てる事により、軸方向の位置決めを図っている。又、本例の場合には、図２に示す様に、被検出面である、上記エンコーダ２７ｃの外周面のうち、軸方向内端部に、Ｓ極とＮ極とを配置していない、無着磁領域３４を設けている。これと共に、本例の場合、上記エンコーダ２７ｃの外周面のうち、この無着磁領域３４を除いた部分の幅方向中央部に、第一、第二両特性変化部３１、３２同士の境界を配置している。又、上記外輪２の内端部に外嵌固定した、シール環１５を構成するカバー１６の内側に、合成樹脂製のセンサホルダ３５を支持固定すると共に、このセンサホルダ３５に上記１対のセンサ２８ａ、２８ｂを包埋支持している。そして、これら両センサ２８ａ、２８ｂの検出部を、上記第一、第二両特性変化部３１、３２に近接対向させている。

上述の様に構成する本例の状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットによれば、第四世代ハブユニットを対象とした状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットの具体的な構造を実現できる。又、本例の場合には、状態量測定装置を構成するエンコーダ２７ｃ及び１対のセンサ２８ａ、２８ｂを、１対のシール環１４、１５（シール環１４に就いては、図６参照）により密封された空間内に配置している為、これらエンコーダ２７ｃ及び両センサ２８ａ、２８ｂに、塵芥や泥水等の異物が付着する事を防止できる。従って、状態量の測定精度を良好にできる。又、本例の場合には、上記エンコーダ２７ｃ及び両センサ２８ａ、２８ｂを、上記外輪２と上記駆動軸部材１１との間部分に存在する、径方向外方に開口する凹み部分の内側に配置している。この為、上記エンコーダ２７ｃ及び両センサ２８ａ、２８ｂを備えた、状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットを小型に構成できる。

又、本例の場合、上記駆動軸部材１１の中間部外周面に設けた第二の円筒面部２５に、上記エンコーダ２７ｃ自身ではなく、このエンコーダ２７ｃを接着固定した芯金３３を圧入嵌合する構成を採用している。この為、この圧入に伴って上記エンコーダ２７ｃの内部で発生する応力を、十分に小さくできる。従って、このエンコーダ２７ｃがこの応力によって破損する事を有効に防止できる。又、このエンコーダ２７ｃは、上記芯金３３の外周面の全周に接着固定している為、使用時に上記駆動軸部材１１が熱膨張と熱収縮とを繰り返しても、上記エンコーダ２７ｃと上記芯金３３との間に隙間が生じる事はない。従って、このエンコーダ２７ｃの組付け位置がずれる事を防止できる。

又、本例の場合には、上記エンコーダ２７ｃの内端縁を、上記駆動軸部材１１の中間部外周面に設けた第二の段差面２６に突き当てている。但し、上記エンコーダ２７ｃの外周面の軸方向内端部に無着磁領域３４を設ける事により、この外周面の外端部乃至中間部に存在する第一、第二両特性変化部３１、３２と、上記第二の段差面２６との間に、間隔をあけている。この為、これら第一、第二両特性変化部３１、３２のうち、上記第二の段差面２６側の第二の特性変化部３２から出入りする磁束が、この第二の段差面２６の周辺部分に向けて流れる事を有効に防止できる。従って、上記第一、第二両特性変化部３１、３２に近接対向する部分（１対のセンサ２８ａ、２８ｂの検出部を配置する部分）の磁束密度が、上記両特性変化部３１、３２同士の間で著しく異なった大きさになる事を有効に防止できる。この結果、状態量の測定を正確に行なえなくなると言った不都合が生じる事を有効に防止できる。

尚、上述した実施の形態の第１例では、上述したエンコーダ２７ｃの代わりに、図３に示す様な被検出面を有するエンコーダ２７ｄ、即ち、第二特性変化部３２の幅寸法を、第一特性変化部３１の幅寸法よりも大きくしたエンコーダ２７ｄを使用する事もできる。この様なエンコーダ２７ｄを使用すれば、上記第二特性変化部３２の内端部（鎖線αよりも右側の領域）で上述した様な原因で磁束の流れ方向が変化しても、検出領域である外端部乃至中間部（鎖線αよりも左側の領域）で上述した様な原因で磁束の流れ方向が変化しない様にできる。従って、この場合も、上記検出領域に近接対向する部分（１対のセンサ２８ａ、２８ｂの検出部を配置する部分）の磁束密度が、軸方向の両側で著しく異なった大きさになる事を有効に防止できる。

［実施の形態の第２例］
次に、図４は、請求項１、２、３、４、６、８に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、エンコーダ２７ａとして、前述の図９〜１１に示した、被検出面である外周面に無着磁領域を有しないエンコーダ２７ａを使用している。その代わりに、本例の場合、このエンコーダ２７ａ及び芯金３３の内端縁と、駆動輪部材１１の中間部外周面に存在する第二の段差面２６との間に、上記エンコーダ２７ａの厚さ寸法と同程度の幅寸法（図４の左右方向寸法）を有する、隙間３６を設けている。これにより、被検出面である、上記エンコーダ２７ａの外周面と、上記第二の段差面２６との間に、上記隙間３６の幅寸法分の間隔をあけている。この為、本例の場合も、上記エンコーダ２７ａの外周面から出入りする磁束が上記第二の段差面２６の周辺部分に流れて、磁束の流れ方向が変化する事を有効に防止できる。従って、上記エンコーダ２７ａの外周面に近接対向する部分（１対のセンサ２８ａ、２８ｂの検出部を配置する部分）の磁束密度が、軸方向の両側で著しく異なった大きさになる事を有効に防止できる。この結果、状態量の測定を正確に行なえなくなる、と言った不都合が生じる事を有効に防止できる。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例］
次に、図５は、請求項１、２、３、４、６、７、８に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合も、エンコーダ２７ａとして、前述の図９〜１１に示した、被検出面である外周面に無着磁領域を有しないエンコーダ２７ａを使用している。又、このエンコーダ２７ａを添着固定する芯金３３ａとして、断面クランク形で全体を円環状に構成したものを使用している。この芯金３３ａは、大径円筒部３７と、小径円筒部３８と、これら両円筒部３７、３８を連結する円輪部３９とを備える。そして、このうちの小径円筒部３８の外周面に、上記エンコーダ２７ａの内周面を全周に亙り接着固定している。又、この状態で、このエンコーダ２７ａの内端縁と上記円輪部３９との間に、このエンコーダ２７ａの厚さ寸法と同程度の幅寸法（図５の左右方向寸法）を有する、隙間３６を設けている。又、この様にエンコーダ２７ａを支持固定した芯金３３ａは、上記大径円筒部３７を、駆動軸部材１１の中間部外周面に設けた円筒面部２３に圧入する事により、この駆動軸部材１１に支持固定している。又、この状態で、上記円輪部３９を、上記円筒面部２３の外端部に存在する第二の段差面２６に突き当てる事により、軸方向の位置決めを図っている。又、この状態で、上記大径円筒部３７の外周面に、シール環１５を構成するシール材１７に形成した３本のシールリップ２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうちの２本のシールリップ２２ａ、２２ｂの先端縁を、全周に亙り摺接させている。

上述の様に構成する本例の場合、芯金３３ａを構成する各部位のうち、エンコーダ２７ａを外嵌固定した小径円筒部３８ではなく、このエンコーダ２７ａを外嵌固定していない大径円筒部３７を、駆動軸部材１１の円筒面部２３に圧入している。この為、この圧入時に上記エンコーダ２７ａが拡径する量を、上述した各実施の形態の場合に比べて、更に小さくできる。従って、この圧入時に上記エンコーダ２７ａの内部で発生する応力を、更に小さくできる。この結果、この応力によって上記エンコーダ２７ａが破損する事を、より有効に防止できる。又、本例の場合、被検出面である、上記エンコーダ２７ａの外周面と、上記芯金３３ａを構成する円輪部３９との間に、上記隙間３６の幅寸法分の間隔をあけている。この為、上記エンコーダ２７ａの外周面から出入りする磁束が上記円輪部３９に流れて、磁束の流れ方向が変化する事を有効に防止できる。従って、上記エンコーダ２７ａの外周面に近接対向する部分（１対のセンサ２８ａ、２８ｂの検出部を配置する部分）の磁束密度が、軸方向の両側で著しく異なった大きさになる事を有効に防止できる。この結果、状態量の測定を正確に行なえなくなる、と言った不都合が生じる事を有効に防止できる。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１に示した実施の形態の第１例の場合と同様である。

尚、上述した各実施の形態では、エンコーダ及びセンサを含んで構成する状態量測定装置として、前述の図９〜１１に示した、位相差検出方式の状態量測定装置を採用した。但し、本発明を実施する場合には、前述の図１２〜１３に示した、デューティ比検出方式の状態量測定装置を採用する事もできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、図７と同様の図。 この第１例に組み込むエンコーダの被検出面の一部を径方向外方から見た図。 エンコーダの被検出面の別例を示す、図２と同様の図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。 同第３例を示す、図１と同様の図。 回転速度検出装置付駆動輪用ハブユニットの従来構造の１例を示す断面図。 図６のＡ部拡大図。 この従来構造の１例に組み込むエンコーダの被検出面の一部を径方向外方から見た図。 状態量測定装置付車輪支持用ハブユニットの従来構造の第１例を示す断面図。 この第１例に組み込むエンコーダの被検出面の一部を径方向外方から見た図。 アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。 状態量測定装置付車輪支持用ハブユニットの従来構造の第２例を示す断面図。 この第２例に組み込むエンコーダの被検出面の一部を径方向外方から見た図。

符号の説明

１ 駆動輪用ハブユニット
２ 外輪
３ 内側部材
４ 転動体
５ａ、５ｂ 外輪軌道
６ 結合フランジ
７ 取付フランジ
８ａ、８ｂ 内輪軌道
９ 等速ジョイント用外輪
１０、１０ａ ハブ
１１ 駆動軸部材
１２ 軸部
１３ 凹凸面部
１４ シール環
１５ シール環
１６ カバー
１７ シール材
１８ 大径円筒部
１９ 大径円輪部
２０ 小径円筒部
２１ 小径円輪部
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ シールリップ
２３ 円筒面部
２４ 段差面
２５ 第二の円筒面部
２６ 第二の段差面
２７、２７ａ〜２７ｄ エンコーダ
２８、２８ａ、２８ｂ センサ
２９ 通孔
３０ 車輪支持用ハブユニット
３１ 第一特性変化部
３２ 第二特性変化部
３３、３３ａ 芯金
３４ 無着磁領域
３５ センサホルダ
３６ 隙間
３７ 大径円筒部
３８ 小径円筒部
３９ 円輪部

Claims (9)

1. 駆動輪用ハブユニットと、状態量測定装置とを備え、
   このうちの駆動輪用ハブユニットは、内周面に第一、第二の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に結合された状態で回転しない外輪と、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持する為の取付フランジを、同じく中間部に第一、第二の内輪軌道を、軸方向内端部に等速ジョイント用外輪を、それぞれ有し、使用時に回転する内側部材と、上記第一、第二の各外輪軌道と上記第一、第二の各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、上記外輪の内周面と上記内側部材の外周面との間でこれら各転動体を設置した空間の両端開口を密封する１対の密封装置とを備え、このうちの内側部材は、外周面に上記取付フランジ及び上記第一の内輪軌道を有するハブと、外周面に上記第二の内輪軌道を、軸方向内端部に上記等速ジョイント用外輪を、それぞれ有する駆動軸部材とを、互いに結合固定して成るものであり、
   上記状態量測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、演算器とを備え、
   このうちのエンコーダは、上記内側部材の一部に支持固定されると共に、この内側部材と同心の被検出面を有し、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、この被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相若しくはピッチを、少なくともこの被検出面の幅方向一部分で、この幅方向に関して連続的に変化させたものであり、
   上記センサ装置は、使用時にも回転しない部分に支持されると共に、少なくとも１個のセンサを備え、この少なくとも１個のセンサは、その検出部を上記被検出面のうちで、上記特性変化の位相若しくはピッチが幅方向に関して連続的に変化する部分に対向させており、且つ、この被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
   上記演算器は、上記センサの出力信号に関する情報に基づいて、上記外輪と上記内側部材との間の状態量を算出する機能を有するものである、
   状態量測定装置付駆動輪用ハブユニットであって、
   上記エンコーダ及び上記センサを、上記両密封装置により密封された空間内に配置した事を特徴とする状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット。
2. １対の密封装置のうち、軸方向内側の密封装置は、基端部を外輪の軸方向内端部に嵌合固定した環状のカバーと、その基端部をこのカバーの先端部に全周に亙り固定すると共にその先端縁を駆動軸部材の表面に全周に亙り摺接させたシール材とから成り、エンコーダは、上記駆動軸部材の中間部外周面のうち第二の内輪軌道と上記シール材を摺接させた部分との間部分に支持固定されており、センサ装置は、上記カバーを介して上記外輪に支持固定されている、請求項１に記載した駆動輪用ハブユニット。
3. エンコーダを永久磁石製とすると共に、このエンコーダの被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させるべく、この被検出面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置している、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット。
4. エンコーダを、磁性材製で円環状の芯金の全周に添着固定すると共に、この芯金を内側部材の一部に嵌合固定する事により、この内側部材に対して上記エンコーダを支持固定している、請求項３に記載した状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット。
5. 接着剤を使用して芯金の全周にエンコーダを添着固定している、請求項４に記載した状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット。
6. 芯金をインサート部品としてエンコーダをインサート成形する事により、この芯金の全周にエンコーダを添着固定している、請求項４に記載した状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット。
7. 芯金の表面のうち、エンコーダを添着固定した部分から外れた部分に、軸方向内側の密封装置を構成するシール材の一部を摺接させている、請求項４〜６のうちの何れか１項に記載した状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット。
8. エンコーダの被検出面の幅方向端縁部と、内側部材又は芯金との間に、この被検出面の幅方向に関する隙間を設けている、請求項３〜７のうちの何れか１項に記載した状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット。
9. エンコーダの被検出面の幅方向端部に、Ｓ極及びＮ極が配置されていない無着磁領域を設けている、請求項３〜８のうちの何れか１項に記載した状態量測定装置付駆動輪用ハブユニット。
   

Images