JP2008286220A - センサ付車輪用軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この車輪用軸受は、外方部材1と内方部材2の間に複列の転動体5が介在し、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周に車体取付用フランジ1aを有する。この車体取付用フランジ1aの円周方向にボルト孔14が設けられ、このボルト孔14に挿通されたナックルボルト18により、前記車体取付用フランジ1aがナックル16に取付けられる。前記車体取付用フランジ1aとナックル16との間に、両者の相対滑りを抑制する摩擦防止手段としてピン21が設けられる。ピン21の代わりにねじ結合部を設けても良い。また、摩擦防止手段として、両者の接触面の静摩擦係数を小さくする固定潤滑剤を介在させても良い。前記車輪用軸受に取付けられる車輪のタイヤと路面間の作用力、または前記車輪用軸受の予圧量を検出する、歪みゲージ19等の荷重検出手段を設ける。
【選択図】図1
Description
これにつき説明する。車輪用軸受は、車体取付用フランジにボルト孔が設けられ、このボルト孔に挿通されたナックルボルトによりナックルに締め付け固定される。ナックルボルトによる締め付けのため、車輪用軸受とナックルとは、通常は相対滑りが生じないが、作用荷重が最大静止摩擦力を超えると、相対滑りが発生する。ボルト孔の内面とナックルボルトとの間には許容隙間があり、この隙間の範囲で車輪用軸受とナックルとの相対滑りが可能である。また、車輪用軸受の弾性変形により、車輪用軸受とナックルとの相対滑りが発生する。
車輪用軸受に対して、ある方向への作用荷重が大きくなる場合、車輪用軸受の車体取付用フランジのフランジ面とナックル面の間は、最初は作用荷重よりも静止摩擦力の方が大きいために滑らないが、作用荷重がある大きさを超えると、最大静止摩擦力に打ち勝って滑るようになる。その状態で作用荷重を抜いて行くと、車輪用軸受の弾性復元力で元の作用荷重と逆方向の荷重が接触面に作用し、やはり最初は滑らないが、ある大きさになると滑るようになる。その結果、この部分の変形が作用する部分で荷重を検出しようとすると、出力信号に図13に示すようなヒステリシスが生じる。このヒステリシスは、接触面の状態や温度など、種々の条件によって変わるため、補正が困難であり、そのため精度の良い荷重検出が困難となる。
この構成の作用を説明する。車輪用軸受に対して、ある方向への作用荷重が大きくなる場合、車輪用軸受の車体取付用フランジのフランジ面とナックル面の間は、最初は作用荷重よりも静止摩擦力の方が大きいために滑らないが、作用荷重がある大きさを超えると、最大静止摩擦力に打ち勝って滑るようになる。その状態で作用荷重が減少すると、車輪用軸受の弾性復元力で元の作用荷重と逆方向の荷重が接触面に作用し、やはり最初は滑らないが、ある大きさになると滑るようになる。その結果、この部分の変形が作用する部分で荷重を検出しようとすると、出力信号にヒステリシスが生じる。
しかし、車体取付用フランジとナックルとの間に上記構成の摩擦防止手段を設けることで、上記のヒステリシスが減少し、そのため荷重検出手段による検出が正確に行える。
上記摩擦防止手段が、車体取付用フランジとナックル間の相対滑りを抑制するものである場合は、その相対滑りが減少することによって、上記ヒステリシスが減少する。
上記摩擦防止手段が、車体取付用フランジとナックル間の静摩擦係数を小さくするものである場合は、上記とは逆に、小さな荷重で相対滑りが生じることで、上記ヒステリシスが減少する。
このようにピンを設けると、フランジとナックルの間の接触面方向への自由度が抑制され、相対滑りの最大滑り量が減少する。このため、荷重検出手段の出力信号のヒステリシスを小さくすることができ、荷重検出手段による検出が精度良く行える。
このようにねじ結合部を設けた場合も、フランジとナックルの間の接触面方向への自由度が抑制され、相対滑りの最大滑り量が減少する。このため、荷重検出手段の出力信号のヒステリシスを小さくすることができ、荷重検出手段による検出が精度良く行える。
このように歪み拡大手段を設けることで、固定側部材の小さな歪みを拡大して検出することができて、感度良く正確に荷重や予圧量を検出することができる。
特に、固定側部材の車体取付用フランジのボルト孔周辺のような変形が小さい部分と、固定側部材の外径面のような変形が大きい部分とに上記接触固定部を設ければ、歪み拡大手段が変形し易くなる。また、歪み拡大手段に切欠部などを設ければ、その部分に歪みが集中し易くなる。これらによって、より一層感度良く、また正確に荷重や予圧量を検出することができる。
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。
また、車輪のタイヤと路面間の作用力だけでなく、車輪用軸受に作用する力(例えば予圧量)を検出するものとしても良い。
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。
また、この実施形態では、摩擦防止手段となるピン21を、各ナックルボルト18の取付部近傍において、車体取付用フランジ1aとナックル16の両接触面にわたって各1本設けた例を示しているが、その数や設置位置についてはとくに限定しない。
また、歪み拡大手段32は、金属粉末射出成形による焼結金属品としてもよい。金属粉末射出成形は、金属、金属間化合物等の成形技術の一つであり、金属粉末をバインダーと混練する工程、この混練物を用いて射出成形する工程、成形体の脱脂処理を行なう工程、成形体の焼結を行なう工程を含む。この金属粉末射出成形によれば、一般の粉末冶金に比べて焼結密度の高い焼結体が得られ、焼結金属品を高い寸法精度で製作することができ、また機械的強度も高いという利点がある。
されている場合は、同歪み量が1000マイクロストレイン以下であることが好ましい。また、センサ素子33が厚膜式センサで構成されている場合は、同歪み量が1500マイクロストレイン以下であることが好ましい。
このように固体潤滑剤29を介在させることにより、フランジ1aとナックル16の両接触面間の静摩擦が小さくなり、荷重検出手段の出力信号のヒステリシスを小さくすることができる。これよっても、車輪とタイヤの路面間の作用力を精度良く検出することができる。この実施形態におけるその他の構成,効果は、図1,図2に示す第1の実施形態と同様である。
なお、図3〜図11の各実施形態においても、ピンまたはねじ結合部からなる摩擦防止手段に代えて、図12の例と同様に、フランジ1aとナックル16の両接触面の間に、摩擦防止手段として固体潤滑剤を介在させても良い。
1a…車体取付用フランジ
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
14…ボルト孔
18…ナックルボルト
19…歪みゲージ(荷重検出手段)
21…ピン(摩擦防止手段)
24,24A…ボルト
28,28A…ねじ結合部(摩擦防止手段)
31,31A,31B…歪みセンサ(荷重検出手段)
32,32A,32B…歪み拡大手段
32b,32c…接触固定部
33…センサ素子
53,54…接触固定部材
Claims (7)
- 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この転走面と対向する転走面を外周に形成した内方部材と、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、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周に車体取付用フランジを有し、この車体取付用フランジの円周方向の複数箇所にボルト孔が設けられ、このボルト孔に挿通されたナックルボルトにより、前記車体取付用フランジがナックルに取付けられた車輪用軸受において、
前記車体取付用フランジとナックルとの間に、両者の間の相対滑りを抑制するか、または両者の接触面の静摩擦係数を小さくする摩擦防止手段を設け、前記車輪用軸受に取付けられる車輪のタイヤと路面間の作用力、または前記車輪用軸受の予圧量を検出する荷重検出手段を設けたセンサ付車輪用軸受。 - 請求項1において、前記摩擦防止手段は、車体取付用フランジとナックルとに渡って設けられたピンであるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1において、前記摩擦防止手段は、前記ナックルボルトとは別に、車体取付用フランジとナックルとの間に設けられたねじ結合部であるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1において、前記摩擦防止手段は、車体取付用フランジとナックルとの接触面間に介在させた固体潤滑剤である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、前記荷重検出手段は、前記固定側部材の歪みを検出する手段である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、前記荷重検出手段は、前記固定側部材に対して固定される2つ以上の接触固定部を有し前記固定側部材の歪みを拡大した歪みを発生する歪み拡大手段と、この歪み拡大手段の歪みを検出する歪み検出手段とでなるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、前記摩擦防止手段は、前記ナックルボルトの取付部の周辺に設けたセンサ付車輪用軸受。
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