JP5264206B2 - 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11のような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。
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。
また、特許文献3に開示のセンサ付車輪用軸受では、センサユニットが取付けられる軸受固定輪の外径面と内周の転走面の間の肉厚が薄く、しかも固定輪の外径面には焼入れ部があるため、センサユニットを堅固に固定できない。このため、センサユニットと軸受の固定輪外径面との間に滑りが生じ、その滑りに起因するヒステリシスがセンサユニットの出力信号に生じて、荷重を精度良く検出できない。
この構成によると、固定側部材の厚肉部の表面に荷重検出手段を固定するので、その固定が堅固なものとなり、荷重検出手段と固定側部材との間での滑りを抑えることができ、荷重検出手段の出力信号に現れる前記滑りによるヒステリシスを小さくすることができる。その結果、車輪用軸受に作用する荷重を正確に検出できる。
この構成の場合、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固定側部材に接触固定されているので、固定側部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達され、その歪みがセンサで感度良く検出され、その出力信号から荷重を検出できる。
また、固定側部材の厚肉部の表面に固定されるセンサユニットの各接触固定部の軸方向寸法が異なると、固定側部材から接触固定部を介して歪み発生部材に伝達される歪みも異なる。この構成の場合、センサユニットの各接触固定部を、固定側部材の厚肉部表面に対して軸方向に同寸法となるように設けているので、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。
歪み発生部材が薄板材であると、固定側部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達されやすく、その歪みがセンサで感度良く検出され、その出力信号に生じるヒステリシスも小さくなり、荷重を精度良く検出できる。また、歪み発生部材の形状が簡単なものとなり、量産性に優れたものとなる。その歪み発生部材を、平面概形が均一幅の帯状とした場合、さらに形状が簡単なものとなり、量産性が向上する。また、その歪み発生部材を、平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有するものとすると、固定側部材の歪みがさらに拡大されて歪み発生部材に伝達されるので、さらに精度良く荷重を検出できる。
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。
上記外方部材1の円周方向の一部である前記各センサユニット20が設置される上部および下部は、円周方向の他の部分よりも外径面が外径側に張り出して厚肉となった厚肉部1bとされている。これらの各厚肉部1bの表面に、前記各センサユニット20が固定されている。前記厚肉部1bは、外方部材1の鍛造形成において形成される。これにより、製造工程を増やすことなく厚肉部1bを容易に形成できる。
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。
また、歪み発生部材21の中央部には内面側に開口する1つの切欠き部21bが形成されている。歪みセンサ22は、歪み発生部材21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21bの周辺、具体的には歪み発生部材21の外面側で切欠き部21bの背面側となる位置が選ばれており、歪みセンサ22は切欠き部21bの周辺の歪みを検出する。
センサユニット20は、外方部材1のアウトボード側列の転走面3の周辺となる軸方向位置に設けられるので、センサ22の出力信号は転動体5の影響を受ける。すなわち、転動体5がセンサユニット20におけるセンサ22に最も近い位置を通過するとき、センサ22の出力信号の振幅はピーク値となり、転動体5がその位置から遠ざかるにつれて低下する。転動体5は所定の配列ピッチで前記センサユニット20の設置部の近傍を順次通過するので、センサ22の出力信号は、その振幅が転動体の配列ピッチを周期とする波形となる。そこで、前記平均化処理手段29は、転動体5が配列ピッチ分公転する期間での前記出力信号の振幅を平均化して、転動体5の影響を解消する。この平均化処理手段29の次段に推定手段30が設けられる。推定手段30は、前記平均化処理手段29で求められた前記センサ22の出力信号の平均値から、車輪用軸受や車輪と路面間(タイヤ接地面)に作用する力(垂直方向荷重Fz ,駆動力や制動力となる荷重Fx ,軸方向荷重Fy )を推定する。その他の構成は、図1〜図4の実施形態の場合と同様である。
また、前記各実施形態では第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。
1b…厚肉部
1c…溝
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
20…センサユニット(荷重検出手段)
21…歪み発生部材
21a…接触固定部
21b…切欠き部
22…センサ
Claims (7)
- 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、
上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の一部に、部分的に厚肉となった厚肉部を設け、車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を前記厚肉部の表面に固定し、前記厚肉部は、固定側部材の円周方向の一部を、円周方向の他の部分よりも厚肉としたものであ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、前記固定側部材の厚肉部における前記荷重検出手段の設置面を平坦面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、前記荷重検出手段は、前記固定側部材の厚肉部表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からなり、前記各接触固定部は、前記固定側部材の厚肉部表面に対して、軸方向に同寸法となるように設けたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項3において、前記歪み発生部材は、平面概形が均一幅の帯状、または平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有する薄板材からなるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項3または請求項4において、前記固定側部材の厚肉部表面における前記センサユニットの隣り合う接触固定部の固定位置の間に溝を設けたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項5において、前記固定側部材の厚肉部、または厚肉部および前記溝を鍛造により形成したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項3ないし請求項6のいずれか1項において、前記センサユニットを、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固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置したセンサ付車輪用軸受。
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