JP2007057299A - センサ付車輪用軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 外方部材1と内方部材2の間に複列の転動体3を介在させた車輪用軸受において、センサユニット21を取付ける。センサユニット21は、固定側部材である外方部材1の内周面に取付けられるセンサ取付部材22と、このセンサ取付部材22の歪みを測定する複数の歪みセンサ23とでなる。センサ取付部材22は、外方部材1に対して少なくとも2箇所の接触固定部22a,22bを有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも1箇所に切欠部22cを有し、この切欠部22cに歪みセンサ23を配置したものとする。なお、内方部材2が固定側部材である場合は、内方部材2にセンサ取付部材22を取付ける。
【選択図】 図1
Description
この車輪用軸受は、固定側部材に取付けられるセンサ取付部材に歪みセンサを取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。センサ取付部材は固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに歪みセンサを取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。
また、センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセンサの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。
固定側部材は、円周方向の各部によって、上記外力や作用力によるラジアル方向の変形の程度が異なる。解析結果によると、タイヤと路面との接触点に作用する軸方向力による固定側部材のラジアル方向の変形は、反路面側である真上位置および路面側である真下位置で最も大きくなる。第1の接触固定部が、上記のような固定側部材における他の箇所と比べてラジアル方向に大きく変形する箇所に取付けられていると、センサ取付部材は、変形の少ない第2の接触固定部が支点となって、第1の接触固定部が固定側部材の大きな変形に伴い大きく変形する。そのため、センサ取付部材の歪みセンサの取付部分がより一層大きな歪みを生じることになり、歪みセンサにより、固定側部材の歪みをさらに感度良く検出することができる。
第2の接触固定部と第1の接触固定部とが、固定側部材のラジアル方向の歪みの方向が正逆異なる箇所とされていると、両方向の歪みが加算されることになって、固定側部材の変形がセンサ取付部材により大きく伝わり、より一層大きな歪みを検出して、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。
解析および試験結果によると、固定側部材のラジアル方向歪みおよび周方向歪みとも、前記外力あるいは作用力等の荷重の正負によって歪みに正負の方向性を持つのは、固定側部材におけるアウトボード側の部分のみであった。したがって、荷重の正負の方向を検出するには、センサユニットを固定側部材におけるアウトボード側の位置に配置することが必要である。
センサユニットを固定側部材の内周側の周面に取付ける場合に、センサユニットよりもアウトボード側に軸受空間の密封用の密封手段を設けると、センサユニットが泥水等の影響を受けずに済み、またセンサユニット専用の密封手段を設けることが不要となる。
塑性変形が生じると固定側部材の変形がセンサ取付部材に正確に伝わらず、歪み測定に影響を与えるが、前記外力、作用力の予想される最大値において塑性変形しないものであると、固定側部材の変形がセンサ取付部材に正確に伝わり、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。
センサ取付部材の第1の接触固定部が、固定側部材に作用する外力等によってラジアル方向に大きく変形する箇所に取付けられている場合、またはセンサ取付部材の第2の接触固定部が、第1の接触固定部とは、固定側部材に作用する外力等によって生じるラジアル方向の歪みの方向が異なる箇所とされている場合は、固定側部材の変形がセンサ取付部材に大きく伝わり、固定側部材の歪みをより精度良く検出することができる。
この車輪用軸受は、内周に複列の転走面3を形成した外方部材1と、これら各転走面3に対向する転走面4を形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の転走面3,4間に介在した複列の転動体5とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記転走面3,4は断面円弧状であり、各転走面3,4は接触角が外向きとなるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の両端は、密封手段7,8によりそれぞれ密封されている。
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、ホイールおよび制動部品(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。
この実施形態の場合、第1の接触固定部22aは、外方部材1の全周における真上の位置(反路面側位置)とされ、第2の接触固定部22bは、真上の位置から数十度、例えば30度ないし45度程度下方の位置とされる。
また、歪みセンサ23が半導体ストレインゲージで構成されている場合、センサ取付部材22は車軸用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、半導体ストレインゲージの耐久性を考慮すると、歪みセンサ23の歪み量が1000マイクロストレイン以下であることが好ましい。
すなわち、第1の接触固定部22aが外方部材1における他の箇所と比べてラジアル方向に大きく変形する箇所に取付けられていると、センサ取付部材22は、変形の少ない第2の接触固定部22bが支点となって、第1の接触固定部22aが外方部材1の大きな変形に伴い大きく変形する。そのため、センサ取付部材22の歪みセンサ23の取付位置がより一層大きな歪みを生じることになり、歪みセンサ23により、外方部材1の歪みをより一層感度良く検出することができる。
FEM解析および試験結果によると、外方部材1のラジアル方向歪みおよび周方向歪みとも、前記外力あるいは作用力等の荷重の正負によって歪みに正負の方向性を持つのは、外方部材1における前記3箇所に区分した位置のうち、アウトボード側の部分のみであった。したがって、荷重の正負の方向を検出するには、センサユニット21を外方部材1におけるアウトボード側の位置に配置することが必要である。
センサユニトット21をアウトボード側位置に取付ける場合は、真上位置の周方向の両側で歪みの方向が正負逆になるため、第1の接触固定部22aと第2の接触固定部22bとを真上位置の両側に配置することによっても、感度良く歪みを検出することができる。
また、外力計算手段31および路面作用力計算手段32により、リアルタイムで車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を出力すると、よりきめ細やかな車両制御が可能となる。
いずれの実施形態についても、センサ取付部材22は車輪用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、塑性変形を起こさない形状とする必要がある。
また、上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も適用することができる。また、この車輪用軸受は、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。
2…内方部材(回転側部材)
3,4…転走面
5…転動体
7,8…密封手段
21…センサユニット
22…センサ取付部材
22a…第1の接触固定部
22b…第2の接触固定部
22c…切欠部
23…歪みセンサ
Claims (9)
- 複列の転走面が内周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、
センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットを前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、前記固定側部材に対して少なくとも2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置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、前記固定側部材が外方部材であるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1または請求項2において、前記センサ取付部材の接触固定部のうち第1の接触固定部が、前記固定側部材に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力によって、固定側部材の他の箇所と比べてラジアル方向に大きく変形する箇所に取付けられているセンサ付車輪用軸受。
- 請求項3において、前記接触固定部のうちの第2の接触固定部は、第1の接触固定部とは、前記固定側部材に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力によって生じるラジアル方向歪みの方向が正逆異なる箇所と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は複数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は、前記固定側部材におけるアウトボード側の転走面よりもアウトボード側の位置に配置したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項6において、前記センサユニットは前記固定側部材の周面に取付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は前記固定側部材の内周面に取付け、前記センサユニットよりもアウトボード側に、前記外方部材と内方部材間の軸受空間を密封する密封手段を設け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、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力の予想される最大値において、前記センサ取付部材は塑性変形しないものであるセンサ付車輪用軸受。
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