JP2003246201A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制動時及び加速時に駆動輪に加わるトルク
を、外乱の影響を受ける事なく正確に測定できる様にす
る。 【解決手段】 制動時及び加速時に駆動輪に加わるトル
クが直接伝達される部位である、ハブ８を構成する取付
フランジ１５ａの円周方向複数個所に、透孔２６を形成
する。これにより、この取付フランジ１５ａの剛性を、
問題が生じない程度に低下させ、トルクの負荷時にこの
取付フランジ１５ａの歪み量が大きくなる様にする。上
記各透孔２６の内周面に歪みゲージ２５を添着し、この
歪みゲージ２５の検出値に基づいて上記トルクを測定す
る事により、上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、自動車の懸架装
置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用転
がり軸受ユニットの改良に関する。特に本発明は、駆動
輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車
の全輪）を支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニット
を改良して、滑り易い路面（低μ路面）での制動を安定
して行なう為の信号を得られる構造を実現するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】自動車の車輪を構成するホイール１、及
び、制動用回転部材であって制動装置であるディスクブ
レーキを構成するロータ２は、例えば図７に示す様な構
造により、懸架装置を構成するナックル３に回転自在に
支承している。即ち、このナックル３に形成した円形の
支持孔４部分に、転がり軸受ユニット５を構成する外輪
６を、複数本のボルト７により固定している。一方、こ
の転がり軸受ユニット５を構成するハブ８に上記ホイー
ル１及びロータ２を、複数本のスタッド９とナット１０
とにより結合固定している。又、上記外輪６の内周面に
は複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂを、外周面には結合フ
ランジ１２を、それぞれ形成している。この様な外輪６
は、この結合フランジ１２を上記ナックル３に、上記各
ボルト７で結合する事により、このナックル３に対し固
定している。 【０００３】これに対して、上記ハブ８は、ハブ本体１
３と内輪１４とを組み合わせて成る。このうちのハブ本
体１３の外周面の一部で、上記外輪６の外端開口（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、４、７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、図１、
４、７の右側を内と言う。本明細書全体で同じ。）から
突出した部分には、取付フランジ１５を形成している。
上記ホイール１及びロータ２はこの取付フランジ１５の
外側面に、上記各スタッド９とナット１０とにより、結
合固定している。 【０００４】又、前記ハブ本体１３の中間部外周面で、
上記外輪６の内周面に形成した複列の外輪軌道１１ａ、
１１ｂのうちの外側の外輪軌道１１ａに対向する部分に
は、内輪軌道１６ａを形成している。更に、上記本体１
３の内端部に形成した小径段部１７に、このハブ本体１
３と共に上記ハブ８を構成する上記内輪１４を外嵌固定
している。そして、この内輪１４の外周面に形成した内
輪軌道１６ｂを、上記複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂの
うちの内側の外輪軌道１１ｂに対向させている。これら
各外輪軌道１１ａ、１１ｂと各内輪軌道１６ａ、１６ｂ
との間には、それぞれが転動体である玉１８、１８を複
数個ずつ、それぞれ保持器１９、１９により保持した状
態で転動自在に設けている。尚、図示の例では、上記ハ
ブ本体１３の内端部で上記内輪１４の内端面よりも内方
に突出した部分を径方向外方に塑性変形させる事で形成
したかしめ部２０により、上記内輪１４の内端面を抑え
付け、この内輪１４と上記ハブ本体１３との分離防止を
図っている。この構成により、背面組み合わせである複
列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記外輪６の内径側
に上記ハブ８を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及び
スラスト荷重を支承自在に支持している。 【０００５】尚、上記外輪６の両端部内周面と、上記ハ
ブ８の中間部外周面及び内端部外周面との間には、それ
ぞれシールリング２１ａ、２１ｂを設けて、上記各玉１
８、１８を設けた空間と外部空間とを遮断している。更
に、上記ハブ８に結合固定した車輪を回転駆動する為、
上記ハブ本体１３の中心部に、スプライン孔２２を形成
している。そして、このスプライン孔２２に、等速ジョ
イント２３のスプライン軸２４を挿入している。 【０００６】上述の様な転がり軸受ユニット５の使用時
には、図７に示す様に、上記外輪６をナックル３に固定
すると共に、上記ハブ８の取付フランジ１５に、図示し
ないタイヤを組み合わせたホイール１及びロータ２を固
定する。又、このうちのロータ２と、上記ナックル３に
固定した、図示しないサポート及びキャリパとを組み合
わせて、制動用のディスクブレーキを構成する。制動時
には、上記ロータ２を挟んで設けた１対のパッドのライ
ニングを、上記キャリパ内の油圧シリンダ内に嵌装した
油圧ピストンの働きにより、上記ロータ２の両側面に押
し付ける。 【０００７】この様にして行なう制動時に於ける車両の
安定性を確保する為には、車両が走行している限り、車
輪が回転し続ける（ロックしない）事が重要である。こ
の為に従来から、車輪の回転速度と車両の減速度とを比
較して制動時にこの車輪がロックする事を防止する、ア
ンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が、広く使用さ
れている。そして、この様なＡＢＳを構成する為に従来
から、車輪支持用の転がり軸受ユニットのうちの回転輪
にエンコーダを、静止輪若しくはナックル等の懸架装置
側に速度センサを、それぞれ設けて、上記車輪の回転速
度を検出自在としている。又、車体の一部に加速度セン
サを設けて、制動時にこの車体の減速度を検出自在とし
ている。制動時には、この加速度センサの検出信号と上
記速度センサの検出信号とを比較して、上記油圧シリン
ダ内に導入する油圧を調節し、上記車輪のロックを防止
する。 【０００８】この様なＡＢＳの作動状態をより一層向上
させ、制動距離の短縮及び制動時の姿勢安定の為の制御
をより高精度に行なう事を目的として、制動時に車輪に
加わるトルクを測定する事が、特開平９−３１５２８２
号公報、同１１−３４８４６号公報に記載されて、従来
から知られている。このうちの特開平９−３１５２８２
号公報に記載された従来技術の場合には、駆動輪に加わ
るトルクを測定する事を意図したもので、この駆動輪を
回転駆動する為の駆動軸にトルクセンサを設置するとし
ている。一方、特開平１１−３４８４６号公報の場合に
は、懸架装置に加わるブレーキトルクを測定するもの
で、制動時に加わるトルクの測定対象は、駆動輪、従動
輪を問わないものである。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】制動時に車輪に加わる
トルクを測定する従来構造は何れも、トルクセンサを懸
架装置や駆動軸等、車輪支持用転がり軸受ユニットとは
別の部分に組み付けている。この為、必ずしも制動時に
車輪に加わるトルクを正確に測定できない可能性があ
る。即ち、制動時に車輪に加わるトルクは、車輪支持用
転がり軸受ユニットを構成するハブに直接伝達される。
これに対し、例えば上記特開平９−３１５２８２号公報
に記載された従来技術の場合には、トルクセンサを、ハ
ブとデファレンシャルギヤの出力部とを結ぶ駆動軸の途
中に設けている。この為、上記トルクセンサの測定値に
外乱が入り込んで、測定すべきトルクを正確に測定でき
ない可能性がある。 【００１０】これに対し、制動時に車輪に加わるトルク
が直接伝達される部材である、上記ハブの表面に歪みゲ
ージを添着し、この歪みゲージの検出値に基づいて上記
トルクを算出すれば、外乱の影響を受ける事なく、測定
すべきトルクを正確に測定できると考えられる。ところ
が、上記ハブは、剛性が高い為、トルクが加わった際の
歪み量が小さい。従って、このハブの表面に単に歪みゲ
ージを添着するだけでは、この歪みゲージによる測定値
を十分に大きくできず、上記トルクを正確に測定できな
い可能性がある。本発明の車輪支持用転がり軸受ユニッ
トは、この様な事情に鑑みて、上記ハブの構造とこのハ
ブに対する歪みゲージの添着位置とを工夫する事によ
り、制動時に駆動輪に加わるトルクを正確に測定自在な
構造を実現すべく発明したものである。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明の車輪支持用転が
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。このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道
を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転
しない。又、上記ハブは、外周面の外端部に車輪及び制
動用回転体を支持する為の取付フランジを、同じく中間
部乃至内端部に複列の内輪軌道を、中心部に駆動用のス
プライン軸を係合させる為のスプライン孔を、それぞれ
有し、使用時に車輪と共に回転する。又、上記各転動体
は、上記各外輪軌道と上記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ている。 【００１２】特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニ
ットに於いては、上記取付フランジの一部で、上記車輪
及び制動用回転体を取り付ける為のスタッド若しくはボ
ルトを支持すべくこの取付フランジに形成した支持孔
（スタッドの基端部を嵌合させる為の円孔若しくはボル
トの先端部を螺合させる為のねじ孔）から外れた部分
に、この取付フランジの両側面を貫通する透孔を形成し
ている。これと共に、この取付フランジの表面に歪みゲ
ージを添着している。そして、この歪みゲージの検出値
に基づいて上記取付フランジに加わるトルクを測定自在
としている。 【００１３】尚、本発明の場合、上記透孔は、上記取付
フランジの剛性を低下させ、トルクの負荷時にこの取付
フランジの表面の歪み量を大きくする為に形成する。こ
の透孔の形状及び大きさ、個数等は、何れも特に限定し
ないが、上記取付フランジに必要な剛性（耐久性）を確
保できる程度に規制する。又、上記取付フランジの表面
に対する上記歪みゲージの添着位置としては、例えば、
上記透孔の内周面や、上記取付フランジの側面のうち上
記透孔の近傍部分（例えば、円周方向に隣り合う透孔の
間部分）等を採用できる。又、上記歪みゲージの検出信
号は、例えば電波を利用した無線やスリップリングを用
いた有線等により車体側の制御装置へ送り込み、この制
御装置により当該検出信号から上記トルクを算出する。 【００１４】 【作用】上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり
軸受ユニットの場合には、ＡＢＳの制御が必要となる様
な急制動時或は滑り易い路面での制動時、又は、トラク
ションコントロールシステム（ＴＣＳ）の制御が必要と
なる様な急加速時或は滑り易い路面での加速時に、駆動
輪に作用するトルクを正確に測定できる。先ず、制動時
には、ディスクブレーキ或はドラムブレーキ等の制動装
置の作動に基づく制動トルクにより回転速度が低下する
上記駆動輪と、エンジンのクランクシャフトと共に回転
する駆動軸との間で、回転速度がずれる傾向になる。そ
して、この回転速度がずれる傾向に応じて上記ハブに、
所定方向のトルクが加わる。又、加速時には、上記エン
ジンからの駆動力が加わる駆動軸と、路面との接触部に
働く摩擦抵抗により回転上昇が遅れる傾向にある駆動輪
との間で、回転速度がずれる傾向になる。そして、この
回転速度がずれる傾向に応じて上記ハブに、上記所定方
向とは逆方向のトルクが加わる。 【００１５】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの
場合には、制動時及び加速時に駆動輪に加わるトルクが
直接伝達される部位である、上記ハブを構成する取付フ
ランジの表面に歪みゲージを添着している。この為、こ
の歪みゲージにより、上記トルクに比例した上記取付フ
ランジの表面の歪み量を、外乱の影響を受ける事なく検
出できる。又、上記取付フランジの一部に透孔を形成し
ている為、この取付フランジの剛性が低下し、この取付
フランジの表面の歪み量が大きくなる。従って、上記歪
みゲージの検出値を大きくできる。この結果、本発明の
場合には、制動時及び加速時に駆動輪に加わるトルク
を、上記歪みゲージの検出値に基づいて正確に測定でき
る。 【００１６】 【発明の実施の形態】図１〜２は、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、制動時にＡ
ＢＳを制御する為、或は加速時にＴＣＳを制御する為、
駆動輪を支持する為の転がり軸受ユニット５ａのうちで
制動時及び加速時に直接トルクが加わる部分に歪みゲー
ジ２５を添着した点、並びに、この添着した部位の構造
を工夫した点にある。上記転がり軸受ユニット５ａ、並
びにこの転がり軸受ユニット５ａと組み合わされる等速
ジョイント２３の基本構造及び作用に就いては、前述の
図７に示した従来構造と同様であるから、同等部分には
同一符号を付して重複する説明は省略若しくは簡略に
し、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。 【００１７】本例の転がり軸受ユニット５ａの場合に
は、制動時及び加速時に駆動輪に加わるトルクが直接伝
達される部材である、ハブ本体１３の外端部外周面に設
けた取付フランジ１５ａの内周寄り部分に、この取付フ
ランジ１５ａの両側面を貫通する複数の透孔２６、２６
を、円周方向に関して等間隔に形成している。図示の例
では、これら各透孔２６、２６を、円周方向寸法が長く
且つ径方向寸法が短い扇形としている。又、これら各透
孔２６、２６の円周方向の位相と、スタッド９、９の基
端部を挿通支持すべく上記取付フランジ１５ａの外周寄
り部分に形成した各支持孔２７、２７の円周方向の位相
とを、互いに一致させている。そして、この様な複数の
透孔２６、２６を形成する事により、上記取付フランジ
１５ａの剛性を低くし、トルクの負荷時にこの取付フラ
ンジ１５ａの歪み量が大きくなる様にしている。但し、
本例の場合、上記取付フランジ１５ａに必要な剛性（耐
久性）を確保できる程度に、上記各透孔２６、２６の形
状及び寸法等を規制している。 【００１８】又、上記各透孔２６、２６の内周面のう
ち、上記取付フランジ１５ａの外径側に位置する周面の
円周方向中央部に、それぞれ歪みゲージ２５、２５を添
着している。そして、これら各歪みゲージ２５、２５に
より、上記取付フランジ１５ａの径方向中央部分の歪み
量を検出自在としている。これら各歪みゲージ２５、２
５により検出する歪み量は、制動時及び加速時に駆動輪
と上記取付フランジ１５ａとの間で伝達されるトルクに
比例する。そこで、本例の場合、上記各歪みゲージ２
５、２５の検出信号を、電波を利用した無線やスリップ
リングを用いた有線等により車体側の制御装置へ送り込
み、この制御装置により当該検出信号から上記トルクを
算出する。そして、算出したトルクをＡＢＳやＴＣＳの
制御に利用する。尚、外乱により上記各歪みゲージ２
５、２５の検出信号に雑音が混入するのを防止する為、
上記各歪みゲージ２５、２５やこれら各歪みゲージ２
５、２５の検出信号を取り出す為のリード線は、コーテ
ィング等により保護する事が好ましい。 【００１９】上述した様な本例の転がり軸受ユニット５
ａの場合には、上記各歪みゲージ２５、２５を、制動時
及び加速時に駆動輪に加わるトルクが直接伝達される部
位である、取付フランジ１５ａの表面（上記各透孔２
６、２６の内周面）に添着している。この為、これら各
歪みゲージ２５、２５により、上記トルクに比例した上
記取付フランジ１５ａの表面の歪み量を、外乱の影響を
受ける事なく検出できる。又、上記取付フランジ１５ａ
の内周寄り部分に透孔２６、２６を形成している為、こ
の取付フランジ１５ａの剛性が低下し、この取付フラン
ジ１５ａの表面の歪み量が大きくなる。従って、上記各
歪みゲージ２５、２５による歪み量の検出値を大きくで
きる。この結果、本例の場合には、制動時及び加速時に
駆動輪に加わるトルクを、上記各歪みゲージ２５、２５
の検出値に基づいて正確に測定できる。 【００２０】次に、図３は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合、取付フランジ１５ｂの径
方向中間部に複数の透孔２６ａ、２６ａを、円周方向に
関して等間隔に形成している。本例の場合には、これら
各透孔２６ａ、２６ａを、円周方向寸法が短く且つ径方
向寸法が長い扇形としている。又、これら各透孔２６
ａ、２６ａの外径側半部を、それぞれ円周方向に隣り合
う各スタッド９、９用の支持孔２７、２７同士の間部分
に配置している。そして、上記各透孔２６ａ、２６ａの
内周面のうち、円周方向片側（図３の反時計方向前方
側）の側面に、それぞれ歪みゲージ２５、２５を添着し
ている。その他の構成及び作用は、上述の図１〜２に示
した第１例の場合と同様である。 【００２１】次に、図４〜５は、本発明の実施の形態の
第３例を示している。本例の場合、取付フランジ１５ｃ
に形成する各透孔２６、２６の形状及び大きさ、並びに
形成位置は、前述の図１〜２に示した第１例の場合と同
様である。特に、本例の場合、複数の歪みゲージ２５、
２５を、上記取付フランジ１５ｃの外側面で、それぞれ
円周方向に隣り合う透孔２６、２６同士の間部分に添着
している。又、本例の場合、スタッド９、９とナット１
０とを螺合し更に緊締する事により、上記取付フランジ
１５ｃの外側面とロータ２の内側面とを互いに当接させ
た状態で、上記各歪みゲージ２５、２５が上記ロータ２
の内側面に接触しない様にしている。この為に、本例の
場合には、上記取付フランジ１５ｃの外側面内周寄り部
分で上記各歪みゲージ２５、２５を装着する部分に、こ
れら歪みゲージ２５、２５の厚さよりも大きな深さを有
する環状凹部２８を形成している。その他の構成及び作
用は、前述の図１〜２に示した第１例の場合と同様であ
る。 【００２２】次に、図６は、本発明の実施の形態の第４
例を示している。本例の場合、取付フランジ１５ｄに形
成する各透孔２６ａ、２６ａの形状及び大きさ、並びに
形成位置は、前述の図３に示した第２例の場合と同様で
ある。特に、本例の場合、複数の歪みゲージ２５、２５
を、上記取付フランジ１５ｃの外側面で、それぞれ円周
方向に隣り合う透孔２６ａ、２６ａ同士の間部分（より
具体的には、径方向に関してこの間部分の中央部）に添
着している。又、本例の場合も、スタッド９、９とナッ
ト１０（図１、４参照）とを螺合し更に緊締する事によ
り、上記取付フランジ１５ｄの外側面とロータ２（図
１、４参照）の内側面とを互いに当接させた状態で、上
記各歪みゲージ２５、２５が上記ロータ２の内側面に接
触しない様にしている。この為に、本例の場合には、上
記取付フランジ１５ｄの外側面のうち、上記各歪みゲー
ジ２５、２５を添着する部分に、これら歪みゲージ２
５、２５の厚さよりも大きな深さを有する矩形の凹部２
９、２９を形成している。その他の構成及び作用は、前
述の図３に示した第２例の場合と同様である。 【００２３】 【発明の効果】本発明の車輪支持用転がり軸受ユニット
は、以上に述べた通り構成され作用するので、ＡＢＳや
ＴＣＳ等の車両の姿勢安定の為の各種装置の制御に利用
する為の信号を正確に得る事ができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面
図。 【図２】ロータ、ホイール、ナットを省略して図１の左
方から見た図。 【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同
様の図。 【図４】本発明の実施の形態の第３例を示す半部断面
図。 【図５】ロータ、ホイール、ナットを省略して図４の左
方から見た図。 【図６】本発明の実施の形態の第４例を示す、図２と同
様の図。 【図７】本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニ
ットを組み付けた懸架装置部分の断面図。 【符号の説明】 １ ホイール ２ ロータ ３ ナックル ４ 支持孔 ５ 転がり軸受ユニット ６ 外輪 ７ ボルト ８ ハブ ９ スタッド １０ ナット １１ａ、１１ｂ 外輪軌道 １２ 結合フランジ １３ ハブ本体 １４ 内輪 １５、１５ａ〜１５ｄ 取付フランジ １６ａ、１６ｂ 内輪軌道 １７ 小径段部 １８ 玉 １９ 保持器 ２０ かしめ部 ２１ａ、２１ｂ シールリング ２２ スプライン孔 ２３ 等速ジョイント ２４ スプライン軸 ２５ 歪みゲージ ２６、２６ａ 透孔 ２７ 支持孔 ２８ 環状凹部 ２９ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D046 BB28 HH52 3J101 AA02 AA32 AA43 AA54 AA62 BA77 FA60 GA03

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時
   に懸架装置に支持固定された状態で回転しない外輪と、
   外周面の外端部に車輪及び制動用回転体を支持する為の
   取付フランジを、同じく中間部乃至内端部に複列の内輪
   軌道を、中心部に駆動用のスプライン軸を係合させる為
   のスプライン孔を、それぞれ有し、使用時に車輪と共に
   回転するハブと、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との
   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
   を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記
   取付フランジの一部で、上記車輪及び制動用回転体を取
   り付ける為のスタッド若しくはボルトを支持すべくこの
   取付フランジに形成した支持孔から外れた部分に、この
   取付フランジの両側面を貫通する透孔を形成すると共
   に、この取付フランジの表面に歪みゲージを添着し、こ
   の歪みゲージの検出値に基づいて上記取付フランジに加
   わるトルクを測定自在とした事を特徴とする車輪支持用
   転がり軸受ユニット。