JP5019988B2 - センサ付車輪用軸受 - Google Patents
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Description
例えば、車輪用軸受に対してある方向の荷重が大きくなる場合、固定輪フランジ面とナックル面の間は、最初は荷重よりも静止摩擦力の方が大きいため滑らないが、ある大きさを超えると静止摩擦力に打ち勝って滑るようになる。その状態で荷重を小さくしていくと、やはり最初は静止摩擦力により滑らないが、ある大きさになると滑るようになる。その結果、この変形が生じる部分で荷重を推定しようとすると、出力信号に図12のようなヒステリシスが生じる。
また、特許文献2に開示の技術においても、L字型部材からなる歪み拡大機構のフランジ面に固定されている部位が、フランジ面とナックル面の摩擦(滑り)の影響を受けるため、同様の問題が生じる。
また、車輪用軸受に作用する上下方向の荷重Fz を検出する場合、荷重Fz に対する固定輪変形量が小さいため歪み量も小さく、上記した技術では検出感度が低く、荷重Fz を精度良く検出できない。
車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材(例えば外方部材)にも荷重が印加されて変形が生じる。ここでは、センサユニットにおける歪み発生部材の2つ以上の接触固定部が外方部材の外径面に固定され、この外方部材の外径面における前記センサユニットの隣り合う2つの接触固定部の間に溝が設けられており、溝が設けられた部位の周辺は剛性が低くなる。そのため、センサユニットの隣り合う2つの接触固定部が固定される外方部材の外径面の被接触固定部は変形量の大きい部位となる。その結果、外方部材の外径面の歪みが拡大して伝達される歪み発生部材に大きな歪みが発生し、その拡大された歪みがセンサで感度良く検出される。上記したように、センサユニットは、ヒステリシスの主な原因となる外方部材フランジの突片に固定せず、突片から離れた外方部材の外径面上に設置されることから、センサの出力信号に生じるヒステリシスが小さくなり、荷重を正確に検出することができる。これにより、ヒステリシスの影響を受けることなく車輪にかかる荷重を精度良く検出できる。
前記固定側部材の外径面は径方向で変形量が異なるため、センサユニットの各接触固定部を、固定側部材の外径面に対して軸方向に同寸法の位置に固定すると、歪み発生部材に歪みが集中しやすくなり、それだけ検出感度が向上する。
このように、固定側部材の一部に厚肉部を設けると、この部分の剛性が高くなり、変形量が小さくヒステリシスの影響の小さい部分となる。そこで、センサユニットを固定側部材の外径面に固定する場合に、その歪み発生部材の接触固定部の1つを例えば前記厚肉部の近傍に固定すると、センサの出力信号に生じるヒステリシスが小さくなる。
固定側部材の外径面において、上下方向の荷重Fz や前後方向の荷重Fy が印加された場合でも常に転動体の荷重が印加される位置、つまりタイヤ接地面に対して上面部となる位置に1つのセンサユニットを設けると、どのような場合でも荷重を精度良く検出することができる。
センサユニットは、微小な歪みでも拡大して検出するものであるため、固定側部材の変形量が小さい上下方向の荷重Fz でも感度良く検出することができる。
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、車輪および制動部品(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。
また、歪み発生部材20の軸方向中央部には内面側に開口する1つの切欠き部20bが形成されている。センサ21は、歪み発生部材20における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。ここでは、その箇所として、前記切欠き部20bの周辺、具体的には歪み発生部材20の外面側で切欠き部20bの背面側となる位置が選ばれており、センサ21は切欠き部20b周辺の歪みを検出する。
ここでは、センサユニット19における歪み発生部材20の2つの接触固定部20aが外方部材1の外径面に固定され、この外方部材1の外径面における前記センサユニット19の隣り合う2つの接触固定部20aの間に溝25が設けられており、溝25が設けられた部位の周辺は剛性が低くなる。そのため、センサユニット19の隣り合う2つの接触固定部20aが固定される外方部材1の外径面の被接触固定部1bは変形量の大きい部位となる。その結果、外方部材1の外径面の歪みが拡大して伝達される歪み発生部材20に大きな歪みが発生し、その拡大された歪みがセンサ21で感度良く検出される。
推定手段26は、前記センサ21の出力信号から車輪用軸受に作用する荷重を推定する。これにより、静止時や低速時を問わず車輪のタイヤと路面間の作用力を感度良く検出することができる。上記したように、センサユニット19は、ヒステリシスの主な原因となる外方部材フランジ1aの突片1aaに固定せず、突片1aaから離れた外方部材1の外径面上に設置されることから、センサ21の出力信号に生じるヒステリシスが小さくなり、荷重を正確に推定することができる。
このセンサ付車輪用軸受から得られた検出荷重を自動車の車両制御に使用することにより、自動車の安定走行に寄与できる。また、このセンサ付車輪用軸受を用いると、車両にコンパクトに荷重センサを設置でき、量産性に優れたものとでき、コスト低減を図ることができる。
・ センサユニット19の設置個数、設置場所や、接触固定部20a,センサ21,切 欠き部20bの数。
・ 溝25の大きさ、形状、数。
・ センサユニット19の形状、固定方法(接着、溶接など)。
なお、この実施形態において、外方部材1の外周の厚肉部1cとして、リング状の部材を、外方部材1の外径面にアウトボード側から嵌合し、ボルト等で外方部材1の外径面に固定しても良い。
1a…車体取付用フランジ
1aa…突片
1b…被接触固定部
1c…厚肉部
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
14…ボルト孔
16…ナックル
19,19A…センサユニット
20…歪み発生部材
20a…接触固定部
20b…切欠き部
21…センサ
25…溝
26…推定手段
Claims (10)
- 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、上記転走面と対向する転走面を外周に形成した内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、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、
上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外径面に、この外径面に接触して固定される2つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出するセンサを有するセンサユニットを少なくとも1つ設け、前記固定側部材の外径面における前記センサユニットの隣り合う2つの接触固定部の間に溝を設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。 - 請求項1において、前記センサユニットの前記歪み発生部材に切欠き部を設け、前記センサを前記切欠き部の周辺に設けたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1または請求項2において、前記センサユニットの前記各接触固定部は、前記固定側部材の外径面における円周方向に同位相の位置に配置したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1または請求項2において、前記センサユニットの前記各接触固定部は、前記固定側部材の外径面に対して、軸方向に同寸法の位置に固定したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記センサユニットの前記各接触固定部が固定される固定側部材の各被接触固定部のうちの少なくとも1箇所は、転走面のある軸方向位置の周辺に配置したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記固定側部材の外周に、ナックルに取付ける車体取付用のフランジが設けられ、このフランジの円周方向複数箇所にボルト孔が設けられ、前記フランジは各ボルト孔が設けられた円周方向部分が他の部分よりも外径側へ突出した突片とされ、前記センサユニットの前記各接触固定部が固定される固定側部材の各被接触固定部は、隣り合う上記突片の間の中央に配置したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、前記固定側部材の一部に、部分的に厚肉となった部分である厚肉部を設けたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項7において、前記センサユニットの1つの接触固定部を前記厚肉部に固定したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、前記センサユニットのうちの少なくとも1つは、タイヤ接地面に対して前記固定側部材の外径面の上面部に配置したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか1項において、前記センサユニットは、車輪用軸受に作用する上下方向の荷重を検出するものであることを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
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