JP5171589B2 - 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ヒステリシスが生じる。ヒステリシスが生じると、検出分解能が低下する。
また、特許文献2のように外輪に歪みゲージを貼り付けるのでは、組立性に問題がある。
車輪用軸受や、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(外方部材)にも荷重が印加されて変形が生じる。センサユニットにおける歪み発生部材の接触固定部が外方部材に接触固定されているので、外方部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達され、その歪みが歪みセンサで感度良く検出され、荷重を精度良く推定できる。
また、センサユニットの歪み発生部材に歪みセンサの設置部の温度を検出する温度センサを取付け、推定手段では、歪みセンサの出力信号を温度センサの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するようにしているので、軸受回転による発熱や周囲環境などにより車輪用軸受の温度が変化した場合に、外方部材とセンサユニットとの線膨張率の差などにより歪みセンサの出力信号に生じる変動を補正することができる。
この場合に、センサユニットと外気との断熱が不十分であると、外気の状態や歪みセンサの周辺の状態(風量、水分の付着の有無など)によって放熱抵抗が変わるため、外方部材の温度と温度センサの検出した温度とがずれて、前記推定手段での補正により算出される補正値と、実際の温度膨張の状態とがずれ、最終的に推定手段で推定される荷重に誤差が生じる。このセンサ付車輪用軸受では、センサユニットとその周辺の外気との間に断熱材料を介在させたので、外気の状態や水分の付着等に影響されず、上記した外部環境の影響を最小限度に抑えることができて、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出できる。
この構成の場合は、保護カバーにより、飛び石などの異物の接触等に対してセンサユニットのセンサや配線系等を保護すると共に、センサユニットを外気温や水等の外部環境の影響から最小限度に抑えることができる。
このように保護カバーを設けてその内部に断熱材料を充填した場合、保護カバーにより、飛び石などの異物の接触等に対してセンサユニット保護すると共に、センサユニットの外気に対する断熱が図れる。また、断熱材料を保護カバー内に設けるため、断熱材料の取付け作業が簡単となる。
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。
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。
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
20…センサユニット
21…歪み発生部材
21a…接触固定部
22…歪みセンサ
28…温度センサ
29…断熱材料
30…推定手段
31…温度補正手段
35…信号処理用IC
37,37A…保護カバー
42…熱伝導率の高い材料
43…空気層(断熱材料)
Claims (11)
- 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、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、
上記外方部材の外周面にセンサユニットを設け、前記センサユニットは、前記外方部材の外周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、この歪み発生部材に取付けられて歪み発生部材の歪みを検出する1つ以上の歪みセンサ、および前記歪み発生部材に取付けられて前記歪みセンサ設置部の温度を検出する温度センサを有し、前記センサユニットとこのセンサユニット周辺の外気との間に断熱材料を介在させ、前記センサユニットのセンサ出力信号を前記温度センサの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する推定手段を設け、
前記外方部材の外周面に前記センサユニットを覆う円環状の保護カバーを前記外方部材と同心に取付け、前記センサユニットを3つ以上設け、これら3つ以上のセンサユニットが、前記保護カバー内の溝部に円周方向に並べて取付けられている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3つ以上のセンサユニットのセンサ出力信号から、前記推定手段は車輪用軸受もしくはタイヤに加わる径方向荷重および軸方向荷重を推定するものと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を4つ設け、これらのセンサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記外方部材の周面の上面部、下面部、右面部、および左面部に、周方向に互いに90度の位相差をなすように配置したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記断熱材料が樹脂またはゴムからなるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項4において、前記断熱材料が発泡材からなる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、前記断熱材料が、前記センサユニットの外気に対する露出面を被覆する被覆層である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、前記センサユニット、前記センサの出力信号を処理する信号処理用IC、およびこれらセンサおよび信号処理用ICの配線系を、前記外方部材の周面に取付けられる円環状の前記保護カバーの内側に配置し、この保護カバーは、センサユニットの配置部にセンサユニットを露出させる開口する開口部を有し、この開口部を前記断熱材料で密封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、前記保護カバーの内部に断熱材料が充填されているセンサ付車輪用軸受。
- 請求1ないし請求項5のいずれか1項において、前記センサユニットを外気から遮断する前記断熱材料として、前記保護カバーの内部に空気層が密封されている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、前記保護カバーがステンレススチールからなるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項10のいずれか1項において、前記センサユニットの表面、および前記外方部材の周面の前記センサユニットの設置部周辺を、樹脂材料の平均となる熱伝導率に比べて熱伝導率の高い材料で覆ったセンサ付車輪用軸受。
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