JP2006010478A

JP2006010478A - 荷重センサ付車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2006010478A
Application number: JP2004187531A
Authority: JP
Inventors: Ken Yamamoto; 山本　　憲
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】車両にコンパクトに荷重センサを設置できて、車輪にかかる荷重を安定して検出できる荷重センサ付車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】内周に軌道面４を有する外方部材１と、前記軌道面４に対向する軌道面５を有する内方部材２とを設け、両軌道面４，５の間に転動体３を介在させて軸受部２１とする。この軸受部２１の前記内方部材２と一体的に継手部材１３を固定する。前記内方部材２の端部および前記継手部材１３の外輪１３ａに、それぞれ一対のエンコーダ１５，１６を取付ける。これら一対のエンコーダ１５，１６に対向して前記外方部材１の端部に回転センサ１７，１８を取付けて回転センサ部１０とする。また、前記継手部材外輪１３ａの円周方向に対向して変位センサ２４を設ける。
【選択図】図１

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荷重センサ付車輪用軸受装置に関する。

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両用軸受に設けたものがある。このような車輪用軸受において、温度センサ、振動センサ等のセンサを設置し、回転速度の他に、自動車の運行に役立つ他の状態を検出できるようにしたものも提案されている（例えば特許文献１）。
特開２００３−３３６６５２号公報

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での制御を可能とすることが求められている。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偏るなど、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）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。

特許文献１に示した荷重センサを内蔵した車輪用軸受では、車体取付フランジに固定支持された変位センサで外方部材の表面との隙間を測定して荷重を得ているが、検出部が外部に露出しており耐久性に課題を残している。また、外方部材の変形量はわずかであり、検出精度にも限界がある。

この発明の目的は、このような課題を解消し、車両にコンパクトに荷重センサを設置できて、車輪にかかる荷重を安定して検出できる荷重センサ付車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の荷重センサ付車輪用軸受装置は、内周に軌道面を有する外方部材、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材、および両軌道面の間に介在した転動体を有する軸受部と、この軸受部の前記内方部材と一体的に固定される継手部材と、前記内方部材の端部および前記継手部材の外輪にそれぞれ取付けられる一対のエンコーダ、およびこれら一対のエンコーダに対向して前記外方部材の端部に取付けられる回転センサを有する回転センサ部と、前記継手部材外輪の円周方向に対向して変位センサとを備えている。
この構成によると、車輪に前後方向にトルクが作用したとき、内方部材と継手部材外輪とに相対回転が生じ、内方部材側のエンコーダに対応する回転センサの検出信号と継手部材外輪側のエンコーダに対応する回転センサの検出信号との間に位相差が生じる。この位相差から、トルクに換算することなどで、車輪に作用する前後方向の荷重を検出することができる。また、車輪から軸受部に曲げモーメントが作用したとき、軸受の剛性により内方部材と一体の継手部材外輪が変位するので、この変位を変位センサが曲げモーメトとして検出することができる。これにより、車両にコンパクトに荷重センサを設置できて、車輪にかかる荷重を安定して検出できる。いずれか一方の回転センサの出力は、例えばアンチロックブレーキシステムの制御用の車輪回転速度信号として利用することもできる。

この発明において、前記各エンコーダを、磁気エンコーダとしても良い。また、前記回転センサを、ホール素子または磁気抵抗素子としても良い。磁気エンコーダとすると、コンパクトな構成で精度の良い回転検出が行える。また、回転センサにホール素子または磁気抵抗素子を用いた場合も、コンパクトな構成とできる。
また、前記変位センサは、磁性体のヨークにコイルを巻回したリラクタンス型であっても良い。リラクタンス型であると、精度の良い検出が行える。

この発明において、少なくとも一つの変位センサを前記回転センサ部とまとめて一つのセンサユニットとしても良い。一つのセンサユニットにまとめると、軸受部への取付けを容易に、かつ位置精度良く行うことができる。

この発明において、内方部材と継手部材との間に摩擦係数低減処理を施しても良い。この摩擦係数低減処理を施すと、内方部材と継手部材との相対回転を滑らかにすることができ、車輪に前後方向に作用するトルクの回転センサ部による検出をより確実に行うことができる。

この発明において、前記継手部材側のエンコーダに弾性体を設け、この弾性体により、前記外方部材に取付けられて前記回転センサを取付けるセンサ取付部材との間のシールを施しても良い。
この構成の場合、継手部材側のエンコーダとセンサ取付部材側の回転センサとの間に、泥水の浸入や路面からの石跳ね等による砂粒等の異物が噛み込むことが防止できる。シール用の弾性体はエンコーダに設けるため、簡単にシールを取付けることができる。

前記各エンコーダを、磁気エンコーダとした場合に、前記回転センサを、コイルを内蔵した環状の磁気ヨークからなるアニューラ型のものとしても良い。回転センサを前記構成のアニューラ型とした場合は、回転センサから発電電力を得ることができるので、その発電電力を回転センサ部や荷重センサ部の電源として利用することができる。
内方部材および継手部材の外輪に設けられる一対のエンコーダに対向するセンサのうちのいずれか一方のみをアニューラ型としても良く、また両方を共にアニューラ型としても良い。

この発明の他の荷重センサ付車輪用軸受装置は、内周に軌道面を有する外方部材、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材、および両軌道面の間に介在した転動体を有する軸受部と、この軸受部の前記内方部材と一体的に固定される継手部材と、前記内方部材の端部および継手部材の外輪にそれぞれ取付けられる一対のエンコーダ、およびこれら一対のエンコーダに対向して前記外方部材の端部に取付けられる回転センサを有する回転センサ部と、前記内方部材に軸方向に対向する変位センサとを備えたものである。
この構成によると、軸受部に軸方向荷重が加わったとき、内方部材と変位センサとの間に生じる軸方向変位置を、変位センサが軸方向荷重として検出することができる。

この発明の荷重センサ付車輪用軸受装置は、内周に軌道面を有する外方部材、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材、および両軌道面の間に介在した転動体を有する軸受部と、この軸受部の前記内方部材と一体的に固定される継手部材と、前記内方部材の端部および前記継手部材の外輪にそれぞれ取付けられる一対のエンコーダ、およびこれら一対のエンコーダに対向して前記外方部材の端部に取付けられる回転センサを有する回転センサ部と、前記継手部材外輪の円周方向に対向して変位センサとを備えたため、車両にコンパクトに荷重センサを設置できて、車輪にかかる荷重を安定して検出できる。

この発明の他の荷重センサ付車輪用軸受装置は、内周に軌道面を有する外方部材、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材、および両軌道面の間に介在した転動体を有する軸受部と、この軸受部の前記内方部材と一体的に固定される継手部材と、前記内方部材の端部および継手部材の外輪にそれぞれ取付けられる一対のエンコーダ、およびこれら一対のエンコーダに対向して前記外方部材の端部に取付けられる回転センサを有する回転センサ部と、前記内方部材に軸方向に対向する変位センサとを備えたため、車両にコンパクトに荷重センサを設置できて、車輪にかかる荷重を安定して検出できる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図１０と共に説明する。この実施形態の荷重センサ付車輪用軸受装置は第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受に適用した例である。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外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。
図１において、この車輪用軸受装置の軸受部２１は、内周に複列の軌道面４を有する外方部材１と、これら軌道面４にそれぞれ対向する軌道面５を外周に有する内方部材２と、これら複列の軌道面４，５間に介在させた複列の転動体３とを備える。この軸受部２１は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、上記各軌道面４，５は断面円弧状であり、各軌道面４，５は接触角が背面合わせとなるように形成されている。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、図１のようにナックル（図示せず）に固定するための車体取付フランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部材とされている。前記車体取付フランジ１ａは、車体（図示せず）に設置されたナックルに周方向複数箇所のボルト（図示せず）で締結される。

内方部材２は回転側の部材となるものであって、車輪取付フランジ２ａを外周に有するハブ輪２Ａと、このハブ輪２Ａのインボード側の端部外径面に嵌合した別体の内輪２Ｂとからなり、ハブ輪２Ａには継手部材である等速ジョイント１３の外輪１３ａが連結されている。ハブ輪２Ａおよび内輪２Ｂに、各列の軌道面５がそれぞれ形成される。ハブ輪２Ａは中央穴９を有し、この中央穴９に等速ジョイント外輪１３ａに一体に形成されたステム部１４が挿通される。ステム部１４は先端に雄ねじ部１４ｃを有し、この雄ねじ部１４ｃに螺合せたナット１２が、ハブ輪２Ａの中央穴９におけるアウトボード側に形成された段面２ｃに押し当てられることで、等速ジョイント外輪１３ａがハブ輪２Ａに対してアウトボード側に押し付けられて連結される。

ハブ輪２Ａの中央穴９にはスプライン溝２ｂが形成されており、このスプライン溝２ｂにステム部１４の外周面に形成されたスプライン溝１４ａが嵌合する。内輪２Ｂは、等速ジョイント外輪１３ａにおけるステム部１４の基端の段面１３ａａが、前記ナット１２の締め付けで内輪２Ｂのインボード側幅面に押し当てられることにより、ハブ輪２Ａに対して軸方向に締め付け固定される。内外の部材２，１間に形成される環状空間のアウトボード側およびインボード側の各開口端部は、密封装置である接触式のシール７，８で密封されている。

前記軸受部２１のインボード側端部には、図２に示すように、回転センサ部１０および荷重センサ部１１が設けられる。回転センサ部１０は、一対のエンコーダ１５，１６と、これらエンコーダ１５，１６に対して軸方向に対向して配置される一対のセンサ１７，１８とでなる２つの回転センサ１９，２０を有する。すなわち、内方部材２の端部外周に取付けられるエンコーダ１５と、このエンコーダ１５に対向して外方部材１の端部に取付けられるセンサ１７とで第１の回転センサ１９が構成され、等速ジョント外輪１３ａの外周に取付けられるエンコーダ１６と、このエンコーダ１６に対向して外方部材１の端部に取付けられるセンサ１８とで第２の回転センサ２０が構成される。なお、センサ１７，１８は、被検出部であるエンコーダ１５，１６に対する検出素子等の検出部である。

第１の回転センサ１９の構成部品であるエンコーダ１５は磁気エンコーダからなり、断面Ｌ字状の環状の芯金１５ａの側板部に多極磁石１５ｂを設けたものとされている。このエンコーダ１５は、芯金１５ａの円筒部を内輪２Ｂの外周に圧入することによって、内方部材２に取付けられている。多極磁石１５ｂは、図３に示すように円周方向に交互に磁極Ｎ，Ｓを形成した部材であり、ゴム磁石、プラスチック磁石、または焼結磁石などからなる。このエンコーダ１５は、この実施形態では、インボード側のシール８を兼ねており、芯金１５ａの外周端に設けたゴム等からなる弾性体リップ部１５ｃが、外方部材１の内径面に摺接することで、内外の部材２，１間に形成される環状空間のインボード側の開口端部が密封される。
また、第１の回転センサ１９の他の構成部品であるセンサ１７は、エンコーダ１５の磁界を検出する磁気センサであり、センサ取付部材２２を介して外方部材１に取付けられる。センサ１７はホール素子や磁気抵抗素子などからなり、樹脂製等のセンサホルダ２３内に埋め込まれている。

第２の回転センサ２０の構成部品であるエンコーダ１６も磁気エンコーダからなり、断面Ｌ字状の環状の芯金１６ａの側板部に多極磁石１６ｂを設けたものとされている。このエンコーダ１６は、芯金１６ａの円筒部を等速ジョイント外輪１３ａの外周に圧入することにより、等速ジョイント外輪１３ａに取付けられている。多極磁石１６ｂは、第１の回転センサ１９のエンコーダ１５における多極磁石１５ｂと同じ構造のものである。このエンコーダ１６は、前記センサ取付部材２２と等速ジョイント外輪１３ａとの間に形成される環状空間の端部開口を密閉するシールを兼ねており、芯金１６ａの外周端に設けたゴム等からなる弾性体リップ部１６ｃが、センサ取付部材２２の側面に摺接する。このように、エンコーダ１６と一体の弾性体リップ部１６ｃで、エンコーダ１６とセンサ取付部材２２との間を密封することにより、泥水の浸入や路面からの石跳ね等によりエンコーダ１６とセンサ１８の間に砂粒等の異物が噛み込むのを防止できる。
また、第２の回転センサ２０の他の構成部品であるセンサ１８は、エンコーダ１６の磁界を検出する磁気センサであり、センサ取付部材２２を介して外方部材１に取付けられる。このセンサ１８もホール素子や磁気抵抗素子などからなり、前記センサホルダ２３内に他のセンサ１７と軸方向に略背面合わせとなるように重ねた状態で埋め込まれている。

荷重センサ部１１は、等速ジョイント外輪１３ａが荷重によって傾斜することを検出して荷重を推定処理するものであり、検出部である変位センサ２４と被検出部２５とからなる。荷重センサ部１１の断面を模式的に示す図６のように、変位センサ２４は、磁性体からなるヨーク２４ａにコイル２４ｂを巻回したリラクタンス型のものであり、複数個（ここでは２４Ａ，２４Ｂの２個）が周方向の上下に配置されている。上下の各ヨーク２４ａ１，２４ａ２に巻回される各コイル２４ｂ１，２４ｂ２の巻回処理は、ヨーク２４ａ１，２４ａ２の極性が互いに異なるようになされる。コイル２４ｂはヨーク２４ａに直接巻いても良いが、図示しない樹脂ボビンを介在させても良い。
荷重センサ部１１の被検出部２５は、等速ジョイント外輪１３ａの前記段面１３ａａに隣接するインボード側の外径面からなり、その外径面は研削等が施され、回転振れが少なくなるように同軸度等を管理して製作される。軸受部２１に荷重が加わらない状態において、前記各ヨーク２４ａ１，２４ａ２の内周側に向く先端は被検出部２５との隙間がほぼ同じとなるように設定される。

図７に、上記荷重センサ部１１の検出回路を示す。ここでは、軸受部２１に上下方向の荷重が加わった場合の荷重検出を例として説明する。この検出回路は、コイル２４ｂ１と抵抗とからなる第１の直列回路部２６と、コイル２４ｂ２と抵抗とからなる第２の直列回路部２７とを並列に接続したものからなり、第１の直列回路部２６とこれに並列に接続される第２の直列回路部２７とに、発信器２８から数十ｋＨｚの交流電圧が印加される。第１のコイル２４ｂ１にかかる分割電圧は、整流器２９およびローパスフィルタ３０で直流電圧に変換されて差動増幅器３１の第１入力端子に入力される。また、第２のコイル２４ｂ２にかかる分割電圧も、別の整流器２９およびローパスフィルタ３０で直流電圧に変換されて、差動増幅器３１の第２入力端子に入力される。差動増幅器３１はこれら２入力の差分を増幅して出力する。この出力は軸受部２１にかかるトルクを検出したものとなる。

センサ取付部材２２は、外方部材１の外径面に嵌合する嵌合筒部２２ａ、および外方部材１の端面に接して軸方向に位置決めされる側板部２２ｂを有する。この側板部２２ｂに、互いに対面する内側および外側の対向板部３２，３３が設けられ、これら内外の対向板部３２，３３間に上記センサホルダ２３が挟み込み状態に取付けられている。センサホルダ２３は、本体部２３ａから後方に延びるコードカバー部２３ｂを有し、このコードカバー部２３ｂの先端からコード３４が延びている。図５は、センサ取付部材２２を、図１の矢印Ｂ方向から見た図を示す。センサホルダ２３は、センサ取付部材２２とは別体に製作されて、センサ取付部材２２に取付けられる。センサ取付部材２２は、互いに内外に重なった２枚の金属板製の内板３５および外板３６からなり、前記側板部２２ｂの内外の対向板部３２，３３は内板３５および外板３６の一部によって構成される。内板３５および外板３６は、いずれも板金のプレス加工品からなる。

センサ取付部材２２の外方部材１への取付けは、嵌合筒部２２ａを外方部材１の外径面に圧入することで行われる。嵌合筒部２２ａの内径面には、ゴム等からなるシート状の弾性体３７が固着され、この弾性体３７の内径面の係止部が、外方部材１の外径面の係合溝に係合することで、センサ取付部材２２の抜け止めが図られている。

センサ取付部材２２の内外の対向板部３２，３３は、センサホルダ本体部２３ａを内外に貫通させるセンサ取付開口３２ａ，３３ａを有し、第１の回転センサ１９のセンサ１７は、内側の対向板部３２のセンサ取付開口３２ａを挟んで内方部材２側のエンコーダ１５と軸方向に対向する位置に配置される。また、第２の回転センサ２０のセンサ１８は、外側の対向板部３３のセンサ取付開口３３ａを挟んで等速ジョイント外輪１３ａ側のエンコーダ１６と軸方向に対向する位置に配置される。

荷重センサ部１１の変位センサ２４は、センサ取付部材２２の側板部２２ｂの内周縁側に配置される。このように、回転センサ部１０の各センサ１７，１８と、荷重センサ部１１の変位センサ２４とは同じセンサホルダ２３内に埋め込まれて、一つのセンサユニットとされている。センサ取付部材２２の内板３５と外板３６との間にはゴム材等からなる弾性体３８が挟み込まれている。この弾性体３８はシート状とされ、側板部２２ｂにおいては、センサホルダ２３と外側の対向板部３３との間に介在する。外側の対向板部３３の内周縁部外面には、等速ジョイント外輪１３ａの段面１３ａｂに摺接するゴム材等からなる弾性体リップ部３９が設けられている。段面１３ａｂは、荷重センサ部１１の被検出部２５に隣接するインボード側の部分である。断面１３ａａ，１３ａｂにより、等速ジョイント外輪１３ａの外周面は階段状に形成されている。内側の対向板部３３の内周縁部外面には、内方部材２の内輪２Ｂ幅面に摺接するゴム材等からなる弾性体リップ部４０が設けられている。これらリップ部３９，４０と、エンコーダ１６の弾性体リップ部１６ｃとにより、センサ取付部材２２と等速ジョイント外輪１３ａとの間に形成される環状空間が３重にわたって密封される。

荷重センサ部１１の変位センサ２４（２４Ａ，２４Ｂの２個）は、上記センサホルダ２３において、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図を示す図４のように配置される。変位センサ２４の設置部を除く部分には弾性体３８が配置され、その外周側の一部には、回転センサ１９，２０のセンサ１７，１８や各変位センサ２４Ａ，２４Ｂのリード線を配線するリード線配線路４２が確保されている。

なお、この実施形態では、荷重センサ部１１の変位センサ２４が、周方向の上下に配置される２個の変位センサ２４Ａ，２４Ｂからなるものとして、軸受部２１に加わる上下方向の荷重を検出するようにしているが、さらに軸受部２１に加わる左右方向の荷重も検出する場合には、周方向の左右に配置される２個の変位センサを前記センサホルダ２３内に追加しても良い。

この構成の荷重センサ付車輪用軸受装置によると、回転センサ部１０の２つの回転センサ１９，２０により、車輪に作用する前後方向の荷重を検出できる。すなわち、車輪に前後方向にトルクが作用したとき、内方部材２と等速ジョイント外輪１３ａとに相対回転が生じ、第１の回転センサ１９の検出信号と、第２の回転センサ２０の検出信号との間に位相差が生じる。この位相差から車輪に作用する前後方向の荷重を検出することができる。また、２つの回転センサ１９，２０の検出信号は車輪の回転信号であるため、そのうちの１つをアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の制御用信号として利用することができる。

また、車輪から軸受部２１に曲げモーメントが作用したとき、軸受の剛性により内方部材２と一体の等速ジョイント外輪１３ａが変位するので、この変位を荷重センサ部１１の変位センサ２４が曲げモーメトとして検出することができる。上記変位を荷重に換算するために、荷重に対する変位量は、予め実験で確認しておくことによりデータマップ化して用意することができる。

このように、この荷重センサ付車輪用軸受装置では、内方部材２の端部および等速ジョイント外輪１３ａにそれぞれ取付けられる一対のエンコーダ１５，１６、およびこれら一対のエンコーダ１５，１６に対向して外方部材１の端部に取付けられるセンサ１７，１８を有する回転センサ部１０と、等速ジョイント外輪１３ａの円周方向に対向して荷重センサ部１１の変位センサ２４とを備えたものとしているので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できて、車輪にかかる荷重を安定して検出できる。

また、この構成によると、センサ取付部材２２に設けられた内外の対向板部３２，３３の間に回転センサ部１０のセンサ１７，１８と、荷重センサ部１１の変位センサ２４とが挟み込み状態に取付けられるため、センサ１７，１８や変位センサ２４が外れる恐れがなく、取付けが確実で、信頼性の高いものとできる。センサ取付部材２２は、嵌合筒部２２ａで外方部材１の外径面に嵌合し、側板部２２ｂで外方部材１の端面に接して軸方向に位置決めされるため、位置決めが簡単に精度良く行え、センサ１７，１８や変位センサ２４の位置決め精度を優れたものとできる。センサ１７，１８および変位センサ２４は、樹脂製等のセンサホルダ２３内に埋め込んだものとされるが、このセンサホルダ２３は、センサ取付部材２２とは別体に製作されてセンサ取付部材２２に取付けられる。そのため、種々異なるサイズの軸受部２１に取付ける場合に、センサ取付部材２２を軸受部２１のサイズに合わせたものとすることで対処でき、センサホルダ２３付きのセンサは同一のものを用いて種々異なるサイズの軸受部２１に対応できる。したがって、センサ（センサ１７，１８、変位センサ２４）およびセンサ取付部材２２からなるセンサユニットを低コストで製作できる。また、このようなセンサユニット化により、軸受部２１へのセンサ１７，１８および変位センサ２４の取付けを容易に、かつ位置精度良く行うことができる。

図８は、図１の構成において、内方部材２と等速ジョイント外輪１３ａとの間に摩擦係数低減処理を施した例を示す。すなわち、この例では、図９（Ａ），（Ｂ）に正面図および断面図で示すように、リング状板材４４の片面に、周方向に向けて等間隔に複数の凹部４４ａを設け、これら凹部４４ａに固体潤滑剤４５を施して摩擦低減環体４３とし、この摩擦低減環体４３を内輪２Ｂのインボード側幅面と等速ジョイント外輪１３ａの段面１３ａａとの間に介在させたものである。上記固体潤滑剤４５としては、超高分子量ポリエチレン等の合成樹脂材にグリースを含有させた熱硬化型のグリース（例えば、ポリルーブ（ＮＴＮ株式会社））等を用いることができる。

このように、内輪２Ｂと等速ジョイント外輪１３ａとの間に摩擦低減環体４３を介在させて摩擦係数を下げることにより、内方部材２と等速ジョイント１３との相対回転を滑らかにすることができ、車輪に前後方向に作用するトルクの回転センサ部１０による検出をより確実に行うことができる。
なお、このように前記摩擦低減環体４３を内輪２Ｂと等速ジョイント外輪１３ａとの間に介在させるのに代えて、内輪２Ｂのインボード側幅面や等速ジョイント外輪１３ａの段面１３ａａに、モリブデンコーティング等の摩擦係数低減処理を直接施しても良い。

図１０は、図８の構成において、荷重センサ部１１の変位センサ２４を、内輪２Ａのインボード側幅面に対面するように配置したものである。すなわち、変位センサ２４のヨーク（図示せず）を内輪２Ａのインボード側幅面に対向する軸方向に向けて配置し、内輪２Ａのインボード側幅面を荷重センサ部１１の被検出部２５Ａとしている。なお、変位センサ２４を内輪２Ａのインボード側幅面に対面させるために、センサ取付部材２２における内側の対向板部３２のセンサ取付開口３２ａは内周端に渡って形成されており、対向板部３２のリップ部４０は省略されている。

このように荷重センサ部１１の変位センサ２４を配置した場合、軸受部２１に軸方向荷重が加わったとき、前記内輪２Ａのインボード側幅面と変位センサ２４との間に生じる変位（軸方向隙間の変化）を、変位センサ２４が軸方向荷重として検出することができる。

図１１および図１２は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の荷重センサ付車輪用軸受装置では、第１の実施形態において、荷重センサ部１１が図１０に示した構成とされると共に、内方部材２の内輪２Ｂは、ハブ輪２Ａのインボード側端部に設けられた加締部２Ａａにより、ハブ輪Ａに対して軸方向に締め付け固定される。また、第１の実施形態では、等速ジョイント外輪１３ａのステム部１４の雄ねじ部１４ｃにナット１２を螺合させることで、等速ジョイント外輪１３ａをアウトボード側に押し付けてハブ輪２Ａに連結していたのに代えて、ワッシャ４６およびスペーサ４７を介してボルト４８をステム部１４の中央に設けられたねじ孔１４ｂに螺合させることで、等速ジョイント外輪１３ａをハブ輪２Ａに連結している。すなわち、前記ワッシャ４６がハブ輪２Ａの中央孔９の段面２ｃに当接するように配置されると共に、中央孔９には前記ワッシャ４６とステム部１４で挟まれるようにスペーサ４７が配置される。また、ワッシャ４６およびスペーサ４７に挿通されるボルト４８をステム部１４のねじ孔１４ｂに螺合させることで、図１２に拡大して示すように、ハブ輪２Ａの前記加締部２Ａａと等速ジョイント外輪１３ａの段面１３ａａとの間に軸方向隙間δを確保している。これにより、軸受部２１に荷重が加わったときに、内方部材２と等速ジョイント外輪１３ａの間の相対回転が確実に行えるようにしている。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。

図１３および図１４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の荷重センサ付車輪用軸受装置は、図１１および図１２に示した実施形態において、回転センサ部１０の各センサ１７，１８をアニューラ型としたものである。すなわち、例えば第２の回転センサ２０は、センサ取付部材２２に設けられるセンサ１８がコイル５１を内蔵した磁気ヨーク５０からなる。この回転センサ２０のエンコーダ１６は、先の各実施形態の場合と同じ構成の磁気エンコーダである。磁気ヨーク５０は断面コ字状とした磁性体のリング部材であって、エンコーダ１６に対して軸方向に対向する位置にコイル５１を内蔵している。この磁気ヨーク５０のエンコーダ１６に対面して開口する側面には、図１３のＣ−Ｃ矢視方向から見た状態を示す図１４のように、互いに径方向に対向して延びる櫛歯状の歯５０ａ，５０ｂが形成され、この各歯５０ａ，５０ｂは円周方向に上記エンコーダ１６の多極磁石１６ｂの磁極と同じ間隔で交互に配列されている。

このように構成された回転センサ２０では、内方部材２と共にエンコーダ１６が回転すると、エンコーダ１６とセンサ１８との相対回転により、センサ１８のコイル５１に回転数に比例した周波数の電圧が誘導され、これが回転信号としてセンサ１８から出力される。第１の回転センサ１９については説明を省略するが、そのセンサ１７も第２の回転センサ２０のセンサ１８と同じ構成であって、第１の回転センサ１９のエンコーダ１５も先の各実施形態の場合と同じ構成の磁気エンコーダである。

このように、回転センサ１９，２０のセンサ１７，１８をアニューラ型とした場合には、回転センサ１９，２０から発電電力を得ることができるので、その発電電力を回転センサ部１０や荷重センサ部１０の電源として利用することができる。なお、先の各実施形態においても、回転センサ１９，２０のセンサ１７，１８を同様にアニューラ型としても良い。また、全周にわたって櫛歯状の歯が形成され、なおかつ同心円上に巻かれたコイルで検出するため、磁気エンコーダのアキシャル方向の面振れが平均化され、安定したセンサ出力が得られる。

この発明の第１の実施形態にかかる荷重センサ付車輪用軸受装置の断面図である。同軸受装置の部分拡大断面図である。同軸受装置における回転センサのエンコードの部分正面図である。図１のＡ−Ａ矢視断面図である。図１におけるセンサ取付部材を矢印Ｂ方向からみた図である。同軸受装置における荷重センサ部の横断面図である。同軸受装置における荷重センサ部の検出回路の概略構成図である。同軸受装置の変形例を示す部分拡大断面図である。（Ａ）は同変形例に用いられる摩擦低減環体の正面図、（Ｂ）はその側面断面図である。同軸受装置のさらに他の変形例を示す部分拡大断面図である。この発明の他の実施形態にかかる荷重センサ付車輪用軸受装置の断面図である。同軸受装置の部分拡大断面図である。同軸受装置の変形例を示す部分拡大断面図である。同軸受装置における回転センサ磁気ヨークの部分側面図である。

符号の説明

１…外方部材２…内方部材３…転動体４，５…軌道面１０…回転センサ部１１…荷重センサ部１３ａ…等速ジョイント外輪１５，１６…エンコーダ１７，１８…センサ１９，２０…回転センサ２１…軸受部
２２…センサ取付部材２４…変位センサ２４ａ…ヨーク２４ｂ…コイル３９…弾性体リップ部
４３…摩擦低減環体

Claims

内周に軌道面を有する外方部材、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材、および両軌道面の間に介在した転動体を有する軸受部と、この軸受部の前記内方部材と一体的に固定される継手部材と、前記内方部材の端部および前記継手部材の外輪にそれぞれ取付けられる一対のエンコーダ、およびこれら一対のエンコーダに対向して前記外方部材の端部に取付けられる回転センサを有する回転センサ部と、前記継手部材外輪の円周方向に対向して変位センサとを備えた荷重センサ付車輪用軸受装置。
請求項１において、前記エンコーダは、磁気エンコーダとした荷重センサ付車輪用軸受装置。
請求項１または請求項２において、前記回転センサを、ホール素子または磁気抵抗素子とした荷重センサ付車輪用軸受装置。
請求項１ないし請求項３において、前記変位センサは、磁性体のヨークにコイルを巻回したリラクタンス型である荷重センサ付車輪用軸受装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、少なくとも一つの変位センサを前記回転センサ部とまとめて一つのセンサユニットとした荷重センサ付車輪用軸受装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記内方部材と継手部材との間に摩擦係数低減処理を施した荷重センサ付車輪用軸受装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記継手部材側のエンコーダに弾性体を設け、この弾性体により、前記外方部材に取付けられて前記回転センサを取付けるセンサ取付部材との間のシールを施した荷重センサ付車輪用軸受装置。
請求項２において、前記回転センサが、コイルを内蔵した環状の磁気ヨークからなるアニューラ型である荷重センサ付車輪用軸受装置。
内周に軌道面を有する外方部材、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材、および両軌道面の間に介在した転動体を有する軸受部と、この軸受部の前記内方部材と一体的に固定される継手部材と、前記内方部材の端部および継手部材の外輪にそれぞれ取付けられる一対のエンコーダ、およびこれら一対のエンコーダに対向して前記外方部材の端部に取付けられる回転センサを有する回転センサ部と、前記内方部材に軸方向に対向する変位センサとを備えた荷重センサ付車輪用軸受装置。