JP2006052994A - 荷重センサ付き車輪用軸受 - Google Patents

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き車輪用軸受を提供する。
【解決手段】 複列の転走面４が内周面に形成された外方部材１と、この外方部材１の転走面４と対向する転走面５を形成した内方部材２とを設け、両転走面４，５間に複列の転動体３を介在させて、車体に対して車輪を回転自在に支持する。外方部材１の外径面における転動体列と対応する軸方向位置に、磁歪材からなる被検出部１５を設ける。この被検出部１５の磁歪変化を検出することで軸受に作用する荷重を検出する荷重センサ１６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き車輪用軸受に関する。

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輪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き車輪用軸受を提供することである。

この発明の荷重センサ付き車輪用軸受は、複列の転走面が内周面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、上記外方部材の外径面における転動体列と対応する軸方向位置に被検出部を設け、この被検出部の磁歪変化を検出することで軸受に作用する荷重を検出する荷重センサを設けたことを特徴とする。
外方部材において、軸受に作用する荷重変化が一番顕著に現れる箇所は、転動体列と対応する軸方向位置である。この位置は、特に車両の旋回走行時に、軸受に作用する荷重変化が顕著に現れる。固定側部材である外方部材に、上記のように荷重変化が顕著に現れる箇所を被検出部として、その磁歪変化を検出することで軸受に作用する荷重を検出する荷重センサを設けたため、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。

前記被検出部は、磁歪材とすることが好ましい。外方部材の歪みが大きい場合、特に磁歪材を用いなくても磁歪変化の検出が可能であり、これにより低コスト化が図れるが、磁歪材を設けた場合は、歪みの感度が向上し、荷重検出が良く行える。すなわち、外方部材における荷重変化が一番顕著に現れる箇所に磁歪材からなる被検出部を設けて歪みの感度を上げ、この被検出部の磁歪変化を検出することで軸受に作用する荷重を検出することにより、感度の良い荷重検出が可能になる。

この発明において、前記外方部材に被検出部を対応して設ける転動体列は、インボード側の転動体列であっても良い。
インボード側の転動体列に対応する外方部材の外径面では、旋回条件下で荷重変化が顕著に現れる。そのため、荷重センサの出力により、車両の旋回状況の変化による荷重変化が分かる。なお、インボード側列の場合、旋回状況下で、転動体列は、全周における上部に位置する転動体に荷重が集中するので、荷重センサを上部位置に設けることで、荷重の検出感度をより向上させることができる。

この発明において、前記荷重センサは、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。リラクタンス型の荷重センサによると、分解能の高い荷重検出が行える。

この発明において、前記被検出部が、外方部材の表層に形成されたＦｅ−Ａｌ合金の層であっても良い。Ｆｅ−Ａｌ合金は、優れた磁歪特性を示す磁歪材であるため、荷重検出の感度を向上させることができる。また、表面の層として磁歪材を設けるため、別体の被検出部を外方部材に設ける場合に比べてコストを低減できる。

この発明において、前記被検出部が、表面がＦｅ−Ａｌ合金であるクラッド鋼をリング状にした磁歪部材からなり、このリング状の磁歪部材を外方部材の外周に固着したものであっても良い。Ｆｅ−Ａｌ合金の単独の部材を外方部材に取付けることは、材質上で困難であるが、クラッド鋼を用いると、外方部材への取付作業が容易に行える。また、そのＦｅ−Ａｌ合金の優れた磁歪特性を荷重検出に利用し、感度を向上させることができる。

この発明において、前記荷重センサと対をなす温度補償用荷重センサを設けても良い。この構成の場合、荷重センサの検出信号と温度補償用荷重センサの検出信号の差動出力から、温度変化の影響をキャンセルした精度の高い荷重検出信号を得ることができる。

この発明において、前記内方部材の端部に設けられたエンコーダと、この内方部材と一体的に結合される軸継手の継手部材に設けられたエンコーダと、これら一対のエンコーダに対向してそれぞれ前記外方部材の端部に取付けられる２つの回転センサを含む回転センサ部とを備え、この回転センサ部は、前記２つの回転センサにより検出される回転信号の位相差から、前記内方部材に作用するトルクを検出する荷重センサとして用いるものとしても良い。
この構成の場合、内方部材と継手部材とは、トルクが作用すると、捩じりにより上記２つのエンコーダの位相差が生じる。この位相差を上記２つの回転センサの検出信号の比較により検出することで、上記トルクが検出できる。このトルクから車輪に作用する前後方向の荷重が検出できる。したがって、前記外方部材の外径面の磁歪変化を検出する荷重センサから得られる旋回走行時の荷重変化と、車輪前後方向の荷重との２種類の荷重の変化が検出できる。

この発明において、内方部材のインボード側の端面の変位を検出して車輪用軸受に作用する軸方向荷重を検出する荷重センサを設けても良い。
この構成の場合、車輪用軸受に作用する軸方向荷重が検出できる。したがって、前記外方部材の外径面の磁歪変化を検出する荷重センサで得られる旋回走行時の荷重変化と、軸方向荷重の変化との２種類の荷重の変化が検出できる。前記２つの回転センサの回転センサ部を設けた場合は、旋回走行時の荷重変化、車輪前後方向の荷重変化、および車輪用軸受の軸方向の荷重変化の３種類の荷重変化が検出できる。

この発明の荷重センサ付き車輪用軸受は、複列の転走面が内周面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を備える車輪用軸受において、上記外方部材の外径面における転動体列と対応する軸方向位置に被検出部を設け、この被検出部の磁歪変化を検出することで軸受に作用する荷重を検出する荷重センサを設けたため、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５と共に説明する。この実施形態の荷重センサ付き車輪用軸受は第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、この車輪用軸受の軸受部１１は、内周に複列の転走面４を有する外方部材１と、これら転走面４にそれぞれ対向する転走面５を外周に有する内方部材２と、これら複列の転走面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１１は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、上記各転走面４，５は断面円弧状であり、各転走面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２のようにナックル１８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１８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および内輪２Ｂに、各列の転走面５がそれぞれ形成される。ハブ輪２Ａには軸継手の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１４ｂを有し、この雄ねじ部１４ｂに螺合させたナット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１１のインボード側端部には、荷重センサ部１０の被検出部１５が設けられている。すなわち、外方部材１の外径面におけるインボード側の転動体列と対応する軸方向位置に、リング状の被検出部１５が設けられている。この被検出部１５は、表面がＦｅ−Ａｌ合金であるクラッド鋼をリング状にした磁歪部材からなり、この被検出部１５が外方部材１の外径面に固着されている。また、前記ナックル１８の前記被検出部１５に対して外径側から対向する位置には、被検出部１５の磁歪変化を検出することで軸受部１１に作用する荷重を検出する荷重センサ１６が設けられている。この荷重センサ１６は、インボード側の転動体列における円周上の上部位置側に設けられている。具体的には、インボード側の転動体列の各転動体３の配置を模式的に示す図４において、転動体番号（８）で示す転動体３に対応する上位置に前記荷重センサ１６が設けられる。荷重センサ１６は、図３に一部を破断して示すように、磁性体のヨーク１６ａにコイル１６ｂを巻回してなるリラクタンス型とされている。

図５は、車両の各走行条件のもとでの、各転動体列に加わる荷重分布を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は各転動体３の番号（図４の番号に対応）を示し、縦軸は荷重を示す。また、ドット◆のグラフはアウトボード側の転動体列における直進条件での荷重分布、ドット■のグラフはインボード側の転動体列における直進条件での荷重分布、ドット▲のグラフはアウトボード側の転動体列における旋回条件での荷重分布、ドット●のグラフはインボード側の転動体列における旋回条件での荷重分布をそれぞれ示す。
このグラフから、旋回条件下では、インボード側の転動体列の荷重変化が顕著で、また上側に配置される転動体３に荷重が集中することが分かる。このことから、上記したように、インボード側の転動体列の上側に荷重センサ部１０を配置することで、旋回走行時に軸受部１１に加わる荷重を感度良く検出できる。具体的には、例えば車両の旋回走行時に軸受部１１に上下方向のモーメント荷重が加わると、内方部材２の軸心が傾斜し、前記被検出部１５と荷重センサ１６との間の軸方向隙間が変化し、その隙間変化を荷重センサ１６がモーメント荷重の変化として検出する。

また、図２に示すように、前記ナックル１８における荷重センサ１６の設置位置には、荷重センサ１６と対を成す温度補償用荷重センサ１７が、荷重センサ１６に隣接して周方向に分離配置されている。温度補償用荷重センサ１７は、図３の荷重センサ１６の構成において、ヨーク１６ａを非磁性材料で製作した空芯コイルである。このように、荷重センサ１６に隣接して温度補償用荷重センサ１７を配置することにより、荷重センサ１６の検出信号と、これと対を成す温度補償用荷重センサ１７の検出信号の差動出力から、温度変化の影響をキャンセルした精度の高い荷重検出信号を得ることができる。

このように、この荷重センサ付き車輪用軸受では、軸受部１１に作用する荷重変化が一番顕著に現れる外方部材１の外径面における転動体列（インボード側の転動体列）と対応する軸方向位置に磁歪材からなる被検出部１５を設け、この被検出部１５の磁歪変化を検出することで軸受部１１で作用する荷重を検出する荷重センサ１６を設けているので、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、この実施形態では、前記被検出部１５が、表面がＦｅ−Ａｌ合金であるクラッド鋼をリング状にした磁歪部材からなり、このリング状の磁歪部材を外方部材１の外周に固着しているので、Ｆｅ−Ａｌ合金の優れた磁歪特性により、荷重センサ１６による被検出部１５の磁歪変化の検出感度を上げることができる。また、クラッド鋼を用いるため、磁歪部材からなる別体の被検出部１５を外方部材１に固定する作業が容易に行える。

なお、クラッド鋼を用いる代わりに、外方部材１の表層にＦｅ−Ａｌ合金の層を形成して、この層を被検出部１５としても良い。
また、荷重に伴う歪みが十分大きい場合には、上記の各例のような磁歪材を設けずに、鋼材からなる外方部材１の一部を被検出部１５として用い、その磁歪特性を検出するようにしても良い。これにより、磁歪材に必要な材料コストが不要となり、また組付作業が要らずコストを低減できる。

図６ないし図９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き車輪用軸受では、第１の実施形態において、荷重センサ部１０の他に、回転センサ部２０が設けられている。回転センサ部２０は、図７に示すように、一対のエンコーダ２１，２２と、これらエンコーダ２１，２２に対して軸方向に対向して配置される一対のセンサ２３，２４とでなる２つの回転センサ２５，２６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２１と、このエンコーダ２１に対向して外方部材１の端部に取付けられるセンサ２３とで第１の回転センサ２５が構成され、等速ジョイント外輪１３ａの外周に取付けられるエンコーダ２２と、このエンコーダ２２に対向して外方部材１の端部に取付けられるセンサ２４とで第２の回転センサ２６が構成される。

第１の回転センサ２５の構成部品であるエンコーダ２１は磁気エンコーダからなり、断面Ｌ字状の環状の芯金２１ａの側板部に多極磁石２１ｂを設けたものとされている。このエンコーダ２１は、芯金２１ａの円筒部を内輪２Ｂの外周に圧入することにより、内方部材２に取付けられている。多極磁石２１ｂは、図８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、または焼結磁石等からなる。このエンコーダ２１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２１ａの外周端に設けたゴム等からなる弾性体リップ部２１ｃ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２５の他の構成部品であるセンサ２３は、エンコーダ２１の磁界を検出する磁気センサであり、センサ取付部材２７を介して外方部材１に取付けられる。センサ２３は、磁気ヨーク２３ａにコイル２３ｂを内蔵してなるアニューラ型とされ、樹脂製等のセンサホルダ２８内に埋め込まれている。前記磁気ヨーク２３ａのエンコーダ２１に対面して開口する側面には、図９に示すように、互いに径方向に対向して延びる櫛歯状の歯２３ａａ，２３ａｂが形成され、この各歯２３ａａ，２３ａｂは円周方向に上記エンコーダ２１の多極磁石２１ｂ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２５では、内方部材２と共にエンコーダ２１が回転すると、エンコーダ２１とセンサ２３の相対回転により、センサ２３のコイル２３ｂ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２３から出力される。

第２の回転センサ２６の構成部品であるエンコーダ２２も磁気エンコーダからなり、断面Ｌ字状の環状の芯金２２ａの側板部に多極磁石２２ｂを設けたものとされている。このエンコーダ２２は、芯金２２ａ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２２ｂは、第１の回転センサ２５のエンコーダ２１における多極磁石２１ｂと同じ構造のものである。このエンコーダ２２は、前記センサ取付部材２７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２２ａの外周端に設けたゴム等からなる弾性体リップ部２２ｃが、センサ取付部材２７の側面に摺接する。このように、エンコーダ２２と一体の弾性体リップ部２２ｃで、エンコーダ２２とセンサ取付部材２７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２２とセンサ２４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２６の他の構成部品であるセンサ２４は、エンコーダ２２の磁界を検出する磁気センサであり、センサ取付部材２７を介して外方部材１に取付けられる。このセンサ２４も、磁気ヨーク２４ａにコイル２４ｂを内蔵してなるアニューラ型とされ、前記センサホルダ２８内に他のセンサ２３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。

センサ取付部材２７は、外方部材１の外径面に嵌合する嵌合筒部２７ａ、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２７ｂを有する。この側板部２７ｂに、互いに対面する内側および外側の対向板部２９，３０が設けられ、これら内外の対向板部２９，３０間に上記センサホルダ２８が挟み込み状態に取付けられる。センサホルダ２８は、本体部２８ａから後方に延びるコードカバー部２８ｂを有し、このコードカバー部２８ｂの先端からコード３１が延びている。センサホルダ２８は、センサ取付部材２７とは別体に製作されて、センサ取付部材２７に取付けられる。センサ取付部材２７は、互いに内外に重なった２枚の金属板製の内板および外板からなり、前記側板部２７ｂの内外の対向板部２９，３０は内板および外板の一部によって構成される。内板および外板は、いずれも板金のプレス加工品からなる。センサ取付部材２７の外方部材１への取付けは、嵌合筒部２７ａを外方部材１の外径面に圧入することで行われる。外側の対向板部３０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３２が設けられている。段面１３ａｂは、ハブ輪２Ａに押し当てられる段面１３ａａに隣接するインボード側の部分である。

また、この実施形態では、内方部材２の内輪２Ｂが、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２Ａに対して軸方向に締め付け固定される。なお、等速ジョイント外輪１３ａのステム部１４の雄ねじ部１４ｂにナット１２を螺合させ、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に連結する際に、前記加締部２Ａａへの等速ジョイント外輪１３ａの押し付け力を調整し、ステム部１４に回り止めの加締めを施すことにより、軸受部１１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の間の相対回転が可能となるようにしている。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。

この実施形態の荷重センサ付き車輪用軸受では、回転センサ部２０の２つの回転センサ２５，２６によっても、軸受部１１に作用する荷重を検出できる。すなわち、車輪にトルクが作用したときに、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２５の検出信号と、第２の回転センサ２６の検出信号との間に位相差が生じる。この位相差をトルクに換算することにより、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２５，２６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ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）用の信号として利用することができる。

このように、この実施形態の荷重センサ付き車輪用軸受では、２つの回転センサ２５，２６の検出信号により、車輪に作用する前後方向の荷重を検出することができ、また第１の実施形態と同様に設けた荷重センサ部１０により、旋回走行により変化する荷重を検出することができる。このように検出される２種類の荷重検出信号により、車両の走行姿勢等の高度な制御が行える。また、さらにＡＢＳ用の回転信号も得ることができる。

また、この構成によると、センサ取付部材２７に設けられた内外の対向板部２９，３０の間に回転センサ部２０のセンサ２３，２４が挟み込み状態に取付けられるため、センサ２３，２４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２７は、嵌合筒部２７ａで外方部材１の外径面に嵌合し、側板部２７ｂ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２３，２４の位置決め精度を優れたものとできる。

なお、センサ取付部材２７の対向板部２９，３０とセンサ２３，２４との間に弾性体（図示せず）を介在させても良い。弾性体を介在させることて、センサ２３，２４をがたつきなく、また無理な挟み付け力を生じさせることなく、安定して取付けることができる。前記弾性体は、前記弾性体リップ部３２を兼ねるものとしても良い。

図１０および図１１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き車輪用軸受では、図６ないし図９に示した実施形態において、さらに他の荷重センサ部１０Ａが加えられている。この荷重センサ部１０Ａは、被検出部１５Ａとなる内輪２Ｂの端面の変位を検出する変位センサを、荷重センサ１６として設けたものである。荷重センサ１６は、外方部材１にセンサ取付部材２７を介して取付けられた前記センサホルダ２８に設置されている。

この荷重センサ１６は、軸受部１１に軸方向荷重が加わったときに生じる外方部材１と内方部材２間の軸方向変位を、内輪２Ｂの端面で検出するものであり、この変位量を軸方向荷重に換算することで、軸方向荷重が検出される。
この実施形態の場合、図６〜図９に示す実施形態と同様に、外方部材１の外径部の被検出部１５の検出により得られる旋回走行による荷重変化と、２つの回転センサ２５，２６による車輪前後方向の荷重変化とが検出でき、さらに軸受部１１の軸方向荷重とが検出される。このように、軸受部１１に作用する３種類の荷重が検出できるため、より高度な制御に貢献することができる。

また、この実施形態では、内方部材２と等速ジョイント外輪１３ａとの結合について、トルク作用時に回転センサ部２０によるトルク検出が精度良く行えるように工夫を図っている。すなわち、ワッシャ３３およびスペーサ３４を介して、ボルト３５をステム部１４の中央に設けられたねじ孔１４ｃ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。詳しくは、ワッシャ３３がハブ輪２Ａの端面２ｃに当接して他のボルト４１により固定され、中央穴９には前記ワッシャ３３とステム部１４で挟まれるようにスペーサ３４が配置される。これらワッシャ３３およびスペーサ３４に挿通されるボルト３５をステム部１４のねじ孔１４ｃにねじ込む。これにより、図１１に拡大して示すように、ハブ輪２Ａの加締部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、軸受部１１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。

また、この実施形態では、センサ取付部材２７における嵌合筒部２７ａの内径面に、ゴム等からなるシート状の弾性体３６が固着され、この弾性体３６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２７の抜け止めが図られている。センサ取付部材２７の内板と外板との間にはゴム材等からなる弾性体３７が挟み込まれている。この弾性体３７はシート状とされ、側板部２７ｂにおいては、センサホルダ２８と外側の対向板部３０との間に介在する。これにより、センサ２３，２４、および荷重センサ１６Ａをガタツキなく、また無理な挟み付け力を生じさせることなく、安定してセンサ取付部材２７に取付けることができる。

この発明の第１の実施形態にかかる荷重センサ付き車輪用軸受の断面図である。 図１における矢印Ａ方向から見たナックルの正面図である。 同ナックルに取付けられる荷重センサの部分破断正面図である。 車輪用軸受におけるインボード側の転動体列での転動体の配置を示す模式図である。 各転動体列に加わる荷重分布を示すグラフである。 この発明の他の実施形態にかかる荷重センサ付き車輪用軸受の断面図である。 同軸受の部分拡大断面図である。 同軸受に取付けられるエンコーダの部分正面図である。 同軸受に取付けられるセンサの部分正面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる荷重センサ付き車輪用軸受の断面図である。 同軸受の部分拡大断面図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３…転動体
４，５…転走面
７，８…シール
１０，１０Ａ…荷重センサ部
１３…等速ジョイント
１３ａ…等速ジョイント外輪
１５，１５Ａ…被検出部
１６，１６Ａ…荷重センサ
１６ａ…ヨーク
１６ｂ…コイル
１７…温度補償用荷重センサ
２０…回転センサ部
２１，２２…エンコーダ
２３，２４…センサ

Claims (9)

1. 複列の転走面が内周面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、
   上記外方部材の外径面における転動体列と対応する軸方向位置に被検出部を設け、この被検出部の磁歪変化を検出することで軸受に作用する荷重を検出する荷重センサを設けたことを特徴とする荷重センサ付き車輪用軸受。
2. 請求項１において、前記被検出部が磁歪材である荷重センサ付き車輪用軸受。
3. 請求項１または請求項２において、前記外方部材に被検出部を対応して設ける転動体列が、インボード側の転動体列である荷重センサ付き車輪用軸受。
4. 請求項１ないし請求項３いずれか１項において、前記荷重センサは、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き車輪用軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記被検出部が、外方部材の表層に形成されたＦｅ−Ａｌ合金の層である荷重センサ付き車輪用軸受。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記被検出部が、表面がＦｅ−Ａｌ合金であるクラッド鋼をリング状にした磁歪部材からなり、このリング状の磁歪部材を外方部材の外周に固着したものである荷重センサ付き車輪用軸受。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記荷重センサと対をなす温度補償用荷重センサを設けた荷重センサ付き車輪用軸受。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記内方部材の端部に設けられたエンコーダと、この内方部材と一体的に固定される軸継手の継手部材に設けられたエンコーダと、これら一対のエンコーダに対向してそれぞれ前記外方部材の端部に取付けられる２つの回転センサを含む回転センサ部とを備え、この回転センサ部は、前記２つの回転センサにより検出される回転信号の位相差から、前記内方部材に作用するトルクを検出する荷重センサとして用いるものとした荷重センサ付き車輪用軸受。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、内方部材のインボード側の端面の変位を検出して車輪用軸受に作用する軸方向荷重を検出する荷重センサを設けた荷重センサ付き車輪用軸受。

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