JP2009024816A - Sensor-equipped bearing for wheel - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重を検出する荷重センサを内蔵したセンサ付車輪用軸受に関する。 The present invention relates to a sensor-equipped wheel bearing with a built-in load sensor for detecting a load applied to a bearing portion of the wheel.
従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安全性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなく、その他のセンサ信号を用いてさらに安全面の制御が可能なことが求められている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a wheel bearing provided with a sensor for detecting the rotational speed of each wheel for safe driving of an automobile. Conventional measures to ensure driving safety of general automobiles are performed by detecting the rotational speed of the wheels of each part, but the rotational speed of the wheels is not sufficient, and it is further safer by using other sensor signals. It is required that the surface can be controlled.
そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御(コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等)、および横すべり発生時の瞬時な姿勢制御(スピン防止)を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する荷重を検出するセンサの適切な設置場所がなく、荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。 Therefore, it is conceivable to control the posture from the load acting on each wheel during vehicle travel. For example, a large load is applied to the outer wheel in cornering, and the load applied to each wheel is not uniform. In addition, even when the load is uneven, the load applied to each wheel is uneven. For this reason, if the load applied to the wheel can be detected at any time, based on the detection result, the suspension and the like are controlled in advance, thereby controlling the posture during vehicle travel (preventing rolling during cornering, preventing the front wheel from sinking during braking, It is possible to prevent subsidence due to uneven load load, etc.) and to perform instantaneous posture control (spin prevention) when a side slip occurs. However, there is no appropriate installation location of a sensor that detects a load acting on the wheel, and it is difficult to realize posture control by load detection.
また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。 In addition, when steer-by-wire is introduced in the future, and the system is such that the axle and the steering are not mechanically coupled, it is required to detect the axle direction load and transmit the road surface information to the handle held by the driver.
このような要請に応えるものとして、車輪用軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、歪みを検出するようにした車輪用軸受が提案されている(例えば特許文献1)。
車輪用軸受の外輪は、転走面を有し、強度が求められる部品であって、塑性加工や、旋削加工、熱処理、研削加工などの複雑な工程を経て生産される軸受部品であるため、特許文献1のように外輪に歪みゲージを貼り付けるのでは、生産性が悪く、量産時のコストが高くなるという問題点がある。また、外輪の歪みを感度良く検出することが難しく、その検出結果を車両走行時の姿勢制御に利用した場合、制御の精度が問題となる。
The outer ring of the wheel bearing is a part that has a rolling surface and requires strength, and is a bearing part that is produced through complicated processes such as plastic working, turning, heat treatment, and grinding. When a strain gauge is attached to the outer ring as in
そこで、本件出願人は、歪み発生部材および歪みセンサからなるセンサユニットを、スペーサ等の固定用部材を介して外輪に取付けたものを提案している(特許文献2,3)。この場合、上記固定用部材の位置ずれにより、センサ変形支点が不所望に移動し、センサ歪み感度のばらつきが大きくなるおそれがある。 In view of this, the present applicant has proposed a sensor unit comprising a strain generating member and a strain sensor attached to an outer ring through a fixing member such as a spacer (Patent Documents 2 and 3). In this case, the sensor deformation fulcrum may move undesirably due to the displacement of the fixing member, and the variation in sensor distortion sensitivity may increase.
この発明の目的は、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を感度良く検出でき、量産時のコストが安価となり、センサ変形支点が不所望に移動することを防止できると共に、センサ歪み感度のばらつきを低減することができるセンサ付車輪用軸受を提供することである。 The object of the present invention is to be able to install a load detection sensor compactly in a vehicle, detect the load applied to the wheel with high sensitivity, reduce the cost during mass production, and prevent the sensor deformation fulcrum from moving undesirably. It is possible to provide a sensor-equipped wheel bearing capable of reducing variations in sensor strain sensitivity.
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と前記内方部材との間の端部を密封する密封装置とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、センサ固定用ボスを形成しておき、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた少なくとも1つ以上の歪みセンサからなるセンサユニットを、前記センサ固定用ボスを介して前記固定側部材に設けたことを特徴とする。 The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes an outer member having a double row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface facing the rolling surface of the outer member, A double row rolling element interposed between both rolling surfaces, and a sealing device that seals an end between the outer member and the inner member, and rotatably supports the wheel with respect to the vehicle body. In the wheel bearing, a sensor fixing boss is formed on a fixed side member of the outer member and the inner member, and the strain generating member and at least one strain sensor attached to the strain generating member are used. The sensor unit is provided on the fixed member via the sensor fixing boss.
車両走行に伴い回転側部材に荷重が加わると、転動体を介して固定側部材が変形し、その変形はセンサユニットに歪みをもたらす。センサユニットに設けられた歪みセンサは、センサユニットの歪みを検出する。歪みと荷重の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、歪みセンサの出力から車輪にかかる荷重を検出することができる。また、この検出した荷重を自動車の車両制御に使用することが出来る。 When a load is applied to the rotation side member as the vehicle travels, the fixed side member is deformed via the rolling elements, and the deformation causes distortion of the sensor unit. The strain sensor provided in the sensor unit detects the strain of the sensor unit. If the relationship between strain and load is obtained in advance through experiments and simulations, the load applied to the wheel can be detected from the output of the strain sensor. Moreover, this detected load can be used for vehicle control of an automobile.
この車輪用軸受は、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットを、固定側部材に取付ける構成としたため、荷重検出用のセンサを車両にコンパクトに設置できる。歪み発生部材は、外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、この歪み発生部材に歪みセンサを取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。
また、センサユニットを、固定側部材に形成したセンサ固定用ボスを介して、この固定側部材に設けたため、次のような作用、効果を奏する。センサ固定用ボスが固定側部材本体に対して相対的に位置ずれすることがなくなる。これにより、センサ変形支点が不所望に移動することを確実に防止することができ、したがって、センサ歪み感度のばらつきを低減することができる。
Since the wheel bearing has a configuration in which the sensor unit including the strain generating member and the strain sensor attached to the strain generating member is attached to the fixed side member, the load detecting sensor can be compactly installed in the vehicle. Since the strain generating member is a simple part that can be attached to the fixed side member of the outer member and the inner member, by attaching a strain sensor to the strain generating member, the strain generating member can be excellent in mass productivity and cost. Reduction can be achieved.
Further, since the sensor unit is provided on the fixed side member via the sensor fixing boss formed on the fixed side member, the following operations and effects are achieved. The sensor fixing boss is not displaced relative to the stationary member body. Thereby, it is possible to reliably prevent the sensor deformation fulcrum from moving undesirably, and therefore it is possible to reduce variations in sensor distortion sensitivity.
この発明において、前記センサ固定用ボスは、前記固定側部材に設けられたフランジ面に形成した第1ボスと、前記固定側部材の周面に形成した第2ボスとを有し、前記歪み発生部材は、前記第1ボスの先端面に接触して固定される第1の接触固定部と、前記第2ボスの先端面に接触して固定される第2の接触固定部とを有するものとしても良い。 In this invention, the sensor fixing boss has a first boss formed on a flange surface provided on the fixed side member, and a second boss formed on a peripheral surface of the fixed side member, and the distortion is generated. The member has a first contact fixing portion fixed in contact with the tip surface of the first boss, and a second contact fixing portion fixed in contact with the tip surface of the second boss. Also good.
この場合、第1の接触固定部は、固定側部材のフランジ面に形成した第1ボスの先端面に接触し、第2の接触固定部は、固定側部材の周面に形成した第2ボスの先端面に接触するため、第1,第2ボスの突出長さが略同一とすると、第1および第2の接触固定部の径方向位置が異なる。これにより、固定側部材の歪みが歪み発生部材に転写しかつ拡大して現われやすくなる。この転写かつ拡大された歪みを歪みセンサで測定するため、固定側部材の歪みを感度良く検出でき、荷重の測定精度が高くなる。 In this case, the first contact fixing portion is in contact with the tip surface of the first boss formed on the flange surface of the fixed side member, and the second contact fixing portion is the second boss formed on the peripheral surface of the fixed side member. If the protruding lengths of the first and second bosses are substantially the same, the radial positions of the first and second contact fixing portions are different. Thereby, the distortion of the fixed side member is easily transferred to the distortion generating member and enlarged. Since this transferred and enlarged strain is measured by the strain sensor, the strain on the fixed side member can be detected with high sensitivity, and the load measurement accuracy is increased.
この発明において、前記固定側部材を外方部材としても良い。その場合、センサユニットを外方部材の外周面に取付ける。
この発明において、前記センサ固定用ボスを、前記固定側部材に一体成形することが望ましい。この場合、部品点数の低減を図り、構造を簡単化でき、量産時のコストを確実に低減することができる。
In the present invention, the fixed side member may be an outward member. In that case, the sensor unit is attached to the outer peripheral surface of the outer member.
In this invention, it is desirable that the sensor fixing boss is integrally formed with the fixed side member. In this case, the number of parts can be reduced, the structure can be simplified, and the cost during mass production can be surely reduced.
この発明において、前記歪みセンサの出力によって、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を推定する作用力推定手段を設けても良い。この作用力推定手段によって得られる車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を自動車の車両制御に使用することにより、きめ細かな車両制御が可能となる。
この発明において、前記歪み発生部材と前期固定部材との固定を、ボルト,ピン(これらを固定具と称す)および接着剤の少なくともいずれか一つを用いて行うか、または固定具および接着剤の両方を併用して行うか、または溶接を用いて行っても良い。このような固定具を用いて歪み発生部材と前期固定部材とを固定する場合、溶接等により固定する場合に比べて、作業品質の均一化を図り作業工数を低減でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。前記固定具および接着剤の両方を併用して行う場合、歪み発生部材を固定部材により強固に固定することができる。
この発明において、前記歪み発生部材を、径方向に沿った径方向部材と、軸方向に沿った軸方向部材とでL字形状に構成しても良い。この場合、径方向部材と軸方向部材との間である径方向部材側の角部付近に歪みが集中し、外方部材等よりも大きな歪みとなって現れる。この大きな歪みとなって現れる歪みを測定することができるため、上記外方部材の歪みを感度良く検出でき、歪み測定精度が高くなる。
In the present invention, there may be provided an acting force estimating means for estimating an external force acting on the wheel bearing or an acting force between the tire and the road surface based on the output of the strain sensor. By using the external force acting on the wheel bearing obtained by the acting force estimation means or the acting force between the tire and the road surface for vehicle control of the automobile, fine vehicle control becomes possible.
In the present invention, the distortion generating member and the first fixing member are fixed using at least one of a bolt, a pin (these are referred to as a fixing tool) and an adhesive, or the fixing tool and the adhesive You may carry out using both together or using welding. When the strain generating member and the first-stage fixing member are fixed using such a fixing tool, the work quality can be made uniform and the man-hours can be reduced and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where fixing is performed by welding or the like. It becomes possible. When both the fixing tool and the adhesive are used in combination, the strain generating member can be firmly fixed by the fixing member.
In the present invention, the strain generating member may be formed in an L shape with a radial member along the radial direction and an axial member along the axial direction. In this case, the strain concentrates near the corner on the radial member side between the radial member and the axial member, and appears as a larger strain than the outer member. Since the distortion that appears as this large distortion can be measured, the distortion of the outer member can be detected with high sensitivity, and the distortion measurement accuracy is increased.
この発明のセンサ付車輪用軸受は、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、センサ固定用ボスを形成しておき、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた少なくとも1つ以上の歪みセンサからなるセンサユニットを、前記センサ固定用ボスを介して前記固定側部材に設けたため、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を感度良く検出でき、量産時のコストが安価となり、センサ変形支点が不所望に移動することを防止できると共に、センサ歪み感度のばらつきを低減することができる。 In the wheel bearing with sensor according to the present invention, a sensor fixing boss is formed on a fixed side member of the outer member and the inner member, and the strain generating member and at least one attached to the strain generating member are provided. Since the sensor unit composed of the above strain sensors is provided on the fixed side member via the sensor fixing boss, a sensor for load detection can be compactly installed in the vehicle, and the load on the wheel can be detected with high sensitivity. The cost during mass production is reduced, the sensor deformation fulcrum can be prevented from undesirably moving, and variations in sensor strain sensitivity can be reduced.
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。この実施形態は、第3世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a third generation inner ring rotating type and is applied to a wheel bearing for driving wheel support. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.
このセンサ付車輪用軸受は、内周に複列の転走面3を形成した外方部材1と、これら各転走面3に対向する転走面4を形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の転走面3,4間に介在した複列の転動体5とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記転走面3,4は断面円弧状であり、各転走面3,4は接触角が外向きとなるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の両端は、密封装置7,8によりそれぞれ密封されている。
This sensor-equipped wheel bearing includes an
外方部材1は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置(図示せず)におけるナックルに取付けるフランジ1aを外周に有し、このフランジ面1aaに第1ボスBS1が形成されると共に、この外方部材1の周面に第2ボスBS2が形成され、全体が一体の部品とされている。フランジ1aには、周方向の複数箇所に車体取付孔14が設けられている。
内方部材2は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハブ輪9および内輪10に、前記各列の転走面4が形成されている。ハブ輪9のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面12が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が嵌合している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が設けられている。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト(図示せず)の圧入孔15が設けられている。ハブ輪9のハブフランジ9aの根元部付近には、ホイールおよび制動部品(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。
The
The inner member 2 is a rotating side member, and includes a
外方部材1の外周部には、図3に示すセンサユニット21が設けられている。センサユニット21は、歪み発生部材22に、この歪み発生部材22の歪みを測定する歪みセンサ23を取付けたものである。歪み発生部材22は、第1の接触固定部22aと第2の接触固定部22bとを有する。外方部材1の車体取付孔14の近傍に、第1ボスBS1が一体に形成され、この第1ボスBS1の先端面BS1aに、前記第1の接触固定部22aが接触固定される。前記第1ボスBS1の先端面BS1aは、軸方向から見て円形状に形成されている。この先端面BS1aの外形寸法つまり外方部材本体1Aからの軸方向突出長さL1のばらつきを小さくする、この先端面BS1aの平面度の公差を小さくしている。これにより、センサ変形支点を一定にすることができる。
A
外方部材1の外周面に第2ボスBS2が一体に形成され、この第2ボスBS2の先端面BS2aに、前記第2の接触固定部22bが接触固定される。この第2ボスBS2の先端面BS2aは、径方向から見て円形状に形成されている。この先端面BS2aの外形寸法つまり外方部材本体1Aからの径方向突出長さL2のばらつきを小さくする、この先端面BS2aの平面度の公差を小さくしている。これにより、センサ変形支点を一定にすることができる。なお、第1,第2ボスBS1,BS2の形状は、前記円形状に限定されるものではなく、例えば矩形状等であっても良い。
A second boss BS2 is integrally formed on the outer peripheral surface of the
この第1ボスBS1および外方部材本体1Aに、軸方向に沿って雌ねじ72が形成される。この雌ねじ72は第1ボスBS1の先端面BS1aにおいて外方に臨む。この先端面BS1aに第1の接触固定部22aが接触された状態で、固定具であるボルト76を、第1の接触固定部22aに形成されたボルト挿通孔70を介して前記雌ねじ72に螺着し固定するようになっている。また、第2ボスBS2および外方部材本体1Aに、径方向に沿って雌ねじ73が形成される。この雌ねじ73は第2ボスBS2の先端面BS2aにおいて外方に臨み、この先端面BS2aに第2の接触固定部22bが接触された状態で、固定具であるボルト76を、第2の接触固定部22bに形成されたボルト挿通孔71を介して前記雌ねじ73に螺着し固定するようになっている。前記外方部材本体1Aとは、外方部材1全体のうち第1および第2ボスBS1,BS2を除く本体部分と同義である。
A
また、歪み発生部材22は、前記第1の接触固定部22aを含む径方向に沿った径方向部位22akと、前記第2の接触固定部22bを含む軸方向部位22bjとでL字の形状に形成されている。これら径方向部位22akと軸方向部位22bjのうち、径方向部位22akを軸方向部位22ajに比べて剛性が低くなるように、例えば、図3に示すように肉厚t1を肉厚t2よりも薄く形成している。また、径方向部位22akの径方向長さと軸方向部位の軸方向長さとは、同一寸法または、前記軸方向長さよりも前記径方向長さが長くなるように形成されている。歪センサ23は、径方向部位22akに取付けられている。
Further, the
上記歪み発生部材22は、外方部材1への固定により塑性変形を起こさない形状や材質とされている。また、歪み発生部材22は、車輪用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、塑性変形を起こさない形状とする必要がある。上記の想定される最大の力は、車両故障につながらない走行において想定される最大の力である。歪み発生部材22に塑性変形が生じると、外方部材1の変形が歪み発生部材22に正確に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすためである。
The
この歪み発生部材22は、例えばプレス加工により製作することができる。この場合、切削加工等の機械加工により歪み発生部材を製作するものより、コストダウンを図ることが可能となる。また、歪み発生部材22は、金属粉末射出成形による焼結金属品としてもよい。金属粉末射出成形は、金属、金属間化合物等の成形技術の一つであり、金属粉末をバインダーと混練する工程、この混練物を用いて射出成型する工程、成形体の脱脂処理を行う工程、および成形体の焼結を行う工程を含む。この金属粉末射出成形によれば、一般の粉末冶金に比べて焼結密度の高い焼結体が得られ、焼結金属品を高い寸法精度で製作することができ、また機械的強度も高いという利点がある。また、径方向部位22akと軸方向部位22bjとを略同一肉厚とし、かつ、前記径方向部位22akの一部に図示外の弱部を形成しても良い。これにより、この径方向部位22akを軸方向部位22bjに比べて剛性が低くすることも可能である。
The
上記センサユニット21は、図2に示すように、歪み発生部材22の第1および第2の接触固定部22a,22bにより、両接触固定部22a,22bが外方部材1の周方向に対して同位相の位置となるように、外方部材1の外周部に固定される。また、図6に示すように、外方部材1の隣り合うフランジ1a間のフランジ1cに、センサユニット21を固定しても良い。第1および第2の接触固定部22a,22bを周方向において同位相とすると、歪み発生部材22の長さを短くすることができるため、センサユニット21の設置が容易である。この実施形態の場合、歪みセンサ23は、歪み発生部材22のうち第1の接触固定部22aに形成された凹形状部22aaに、例えば接着剤を用いて固定されている。前記凹形状部22aaは、歪みセンサ23の形状に合わせて加工され、これにより、歪み発生部材22と歪みセンサ23との密着性を確保することができる。また、歪み発生部材22に対する歪みセンサ23の位置決め精度を高めることができる。
As shown in FIG. 2, the
歪みセンサ23としては、種々のものを使用することができる。例えば、歪みセンサ23が金属箔ストレインゲージで構成されている場合、この金属箔ストレインゲージの耐久性を考慮すると、車輪用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、歪み発生部材22における歪みセンサ取付部分の歪み量が1500マイクロストレイン以下であることが好ましい。同様の理由から、歪みセンサ23が半導体ストレインゲージで構成されている場合は、同歪み量が1000マイクロストレイン以下であることが好ましい。また、歪みセンサ23が厚膜式センサで構成されている場合は、同歪み量が1500マイクロストレイン以下であることが好ましい。
図1に示すように、歪みセンサ23の出力を処理する手段として、作用力推定手段31および異常判定手段32が設けられている。これらの手段31,32は、この車輪用軸受の外方部材1等に取付けられた回路基板等の図示外の電子回路装置に設けられたものであっても、また自動車の電気制御ユニット(ECU)に設けられたものであっても良い。
As shown in FIG. 1, acting force estimating means 31 and abnormality determining means 32 are provided as means for processing the output of the
上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を説明する。ハブ輪9に荷重が印加されると、転動体5を介して外方部材1が変形し、その変形は外方部材1に取付けられた歪み発生部材22に伝わり、この歪み発生部材22が変形する。その歪み発生部材22の歪みを歪みセンサ23により測定する。この際、歪み発生部材22の径方向部位22akは、外方部材1のフランジ1aの変形に従って変形する。
The operation of the sensor-equipped wheel bearing with the above configuration will be described. When a load is applied to the
この実施形態の場合、外方部材1と比べ前記径方向部位22akは剛性が低く、かつ歪み発生部材22は、相対的に剛性の低い径方向部位22akと剛性の高い軸方向部位22bjとで構成されたL字形をしているため、径方向部位22akと軸方向部位22bjとの間である径方向部位22ak側の角部22c付近に歪みが集中し、外方部材1よりも大きな歪みとなって現れる。すなわち、径方向部位22akと軸方向部位22bjとの間で発生する歪みは、フランジ1aの基端のR部1bの歪みを転写しかつ拡大したものとなる。この歪みを歪みセンサ23で測定するため、外方部材1の歪みを感度良く検出でき、歪み測定精度が高くなる。
In the case of this embodiment, the radial portion 22ak is lower in rigidity than the
荷重の方向や大きさによって歪みの変化が異なるため、予め歪みと荷重の関係を実験やシミュレーションにて求めておけば、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を算出することができる。前記作用力推定手段31は、このように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておいた歪みと荷重の関係から、歪みセンサ23の出力により、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を算出する。前記異常判定手段32は、作用力推定手段31により算出された車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を出力すると、よりきめ細やかな車両制御が可能となる。
Since the strain changes depending on the direction and magnitude of the load, if the relationship between the strain and the load is obtained in advance through experiments and simulations, the external force acting on the wheel bearing or the acting force between the tire and the road surface is calculated. be able to. From the relationship between the strain and the load obtained and set in advance through experiments and simulations, the acting force estimation means 31 is configured so that the external force acting on the wheel bearing or the distance between the tire and the road surface is determined by the output of the
この実施形態のセンサユニット21は、歪み発生部材22に歪みセンサ23を1個だけ取付けた構成としているが、歪み発生部材22に歪みセンサ23を複数個取付けた構成としても良い。この場合、歪み発生部材22の複数箇所の歪みを測定することができ、より一層精度の高い荷重の検出が可能となる。また、複数個の歪みセンサのうちいずれか1個の歪みセンサに不具合等が生じたとしても、他の歪みセンサにより荷重の検出を行うことができる。
The
また、この実施形態は、センサユニット21を外方部材1の周方向1箇所にだけ設けた構成としているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図5に示すように、センサユニット21を外方部材1の周方向2箇所以上に設けた構成としても良い。これら複数のセンサユニット21を周方向一定間隔おきに配置してもよく、また周方向適当間隔おきに配置してもよい。このように、センサユニット21を外方部材1の周方向2箇所以上に設けた場合、より一層精度の高い荷重の検出が可能となる。
In this embodiment, the
以上説明したセンサ付車輪用軸受は、歪み発生部材22および歪みセンサ23からなるセンサユニット21を、固定側部材である外方部材1に取付ける構成としたため、荷重検出用のセンサを車両にコンパクトに設置できる。歪み発生部材22は、外方部材1および内方部材2のうちの固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、この歪み発生部材22に歪みセンサ23を取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。
Since the sensor-equipped wheel bearing described above has a configuration in which the
また、センサユニット21を、外方部材1に形成したセンサ固定用ボスBS1,BS2を介して、この外方部材1に設けたため、次のような作用、効果を奏する。センサ固定用ボスBS1,BS2が外方部材本体1Aに対して相対的に位置ずれすることがなくなる。これにより、センサ変形支点が不所望に移動することを確実に防止することができ、したがって、センサ歪み感度のばらつきを低減することができる。
Further, since the
前記歪み発生部材22は、第1ボスBS1の先端面BS1aに接触して固定される第1の接触固定部22aと、第2ボスBS2の先端面BS2aに接触して固定される第2の接触固定部22bとを有するため、第1,第2ボスBS1,BS2の突出長さが略同一とすると、第1および第2の接触固定部22a,22bの径方向位置が異なる。これにより、外方部材1の歪みが歪み発生部材22に転写しかつ拡大して現れやすくなる。この転写かつ拡大された歪みを歪みセンサ23で測定するため、外方部材1の歪みを感度良く検出でき、荷重の測定精度が高くなる。
The
前記歪み発生部材22の第1,第2の接触固定部22a,22bを、固定具としてのボルト76により第1,第2ボスBS1,BS2を介して外方部材1に固定するため、接着剤や溶接等により歪み発生部材を固定する場合に比べて、作業品質の均一化を図り作業工数を低減でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。なお、歪み発生部材22をボルト固定するのに加えて、接着剤および溶接等の少なくともいずれか一つを併用することも可能である。この場合、歪み発生部材22を外方部材1により強固に固定することができる。また、ボルト固定の代替手段として、ピン固定やこれら溶接等を用いても良い。
Since the first and second
前記実施形態では、外方部材1が固定側部材である場合につき説明したが、この発明は、内方部材が固定側部材である車輪用軸受にも適用することができ、その場合、センサユニット21は内方部材の内周となる周面に設ける。
また、前記実施形態では第3世代型の車輪用軸受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第1または第2世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第4世代型の車輪用軸受にも適用することができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。このような車輪用軸受にセンサ付車輪用軸受を適用した場合にも、本実施形態と同様の作用、効果を奏する。
In the above embodiment, the case where the
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a third generation type wheel bearing has been described. However, the present invention relates to a first or second generation type wheel bearing in which the bearing portion and the hub are independent parts. In addition, the present invention can also be applied to a fourth generation type wheel bearing in which a part of the inner member is composed of an outer ring of a constant velocity joint. Further, this sensor-equipped wheel bearing can be applied to a wheel bearing for a driven wheel, and can also be applied to a tapered roller type wheel bearing of each generation type. Even when the sensor-equipped wheel bearing is applied to such a wheel bearing, the same operations and effects as in the present embodiment can be obtained.
1…外方部材
1aa…フランジ面
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
7,8…密封装置
21…センサユニット
23…歪みセンサ
31…作用力推定手段
76…ボルト
BS1…第1ボス
BS2…第2ボス
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、センサ固定用ボスを形成しておき、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた少なくとも1つ以上の歪みセンサからなるセンサユニットを、前記センサ固定用ボスを介して前記固定側部材に設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。 An outer member in which a double row rolling surface is formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface opposite to the rolling surface of the outer member, and a double row interposed between both rolling surfaces A rolling bearing, and a sealing device that seals an end between the outer member and the inner member, and a wheel bearing that rotatably supports a wheel with respect to a vehicle body,
A sensor unit consisting of a strain generating member and at least one strain sensor attached to the strain generating member, with a sensor fixing boss formed on the fixed side member of the outer member and the inner member, A wheel bearing with a sensor, wherein the bearing is provided on the fixed side member via the sensor fixing boss.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007190358A JP2009024816A (en) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Sensor-equipped bearing for wheel |
PCT/JP2008/000713 WO2008117534A1 (en) | 2007-03-27 | 2008-03-25 | Sensor-equipped bearing for wheel |
US12/450,442 US8123411B2 (en) | 2007-03-27 | 2008-03-25 | Sensor-equipped bearing for wheel |
US13/349,934 US8313242B2 (en) | 2007-03-27 | 2012-01-13 | Sensor-equipped bearing for wheel |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007190358A JP2009024816A (en) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Sensor-equipped bearing for wheel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009024816A (en) |
-
2007
- 2007-07-23 JP JP2007190358A patent/JP2009024816A/en active Pending
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