JP2009156583A - センサ付車輪用軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 車輪用軸受の内外部材1,2のうち固定側部材の外径面に2つのセンサユニット20A,20Bを設ける。センサユニット20A,20Bは、固定側部材の外径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と、2つの接触固定部間に取付けられて歪みを検出するセンサ22A,22Bを有する。2つの接触固定部は、同一軸方向位置で円周方向に離間させて配置する。1つのセンサユニット20Aは、車輪用軸受に作用するコーナリング力の印加方向を判定するセンサ22Bを有する。センサ22Aの出力信号から車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段30を設ける。
【選択図】 図2
Description
また、特許文献2に開示の技術においても、L字型部材からなる歪み拡大機構のフランジ面に固定されている部位が、フランジ面とナックル面の摩擦(滑り)の影響を受けるため、同様の問題が生じる。
また、車輪用軸受に作用する垂直方向の荷重Fz を検出する場合、荷重Fz に対する固定輪変形量が小さいため歪み量も小さく、上記した技術では検出感度が低く、荷重Fz を精度良く検出できない。
車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材(例えば外方部材)にも荷重が印加されて変形が生じる。ここでは、センサユニット対の2つのセンサユニットにおける歪み発生部材の2つの接触固定部が、外方部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置に固定され,この2つの接触固定部間に歪み発生部材の歪みを検出するセンサが取付けられているので、外方部材の歪みが歪み発生部材に集中して伝達されることになり、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る。これにより、推定手段は、センサの出力信号から、車輪用軸受に作用するコーナリング力の絶対値と、少なくとも垂直方向荷重および駆動力やブレーキ力となる前後方向荷重のいずれか一方の荷重とを正確に推定することができる。また、1つのセンサユニットは、車輪用軸受に作用するコーナリング力の印加方向を判定するためのセンサを有するので、推定手段は、このセンサの出力信号からコーナリング力の印加方向についても判定することができる。その結果、車輪用軸受に作用するコーナリング力と、少なくとも垂直方向荷重および駆動力やブレーキ力となる前後方向荷重のいずれか一方の荷重とを正確に推定することができる。
垂直方向荷重に対しては、固定側部材の上面部と下面部が変形するため、この構成の場合、ヒステリシスの影響を受けることなく、どのような荷重条件においても、コーナリング力と垂直方向荷重を正確に検出できる。
駆動力となる荷重に対しては、固定側部材の右面部と左面部が変形するため、この構成の場合、ヒステリシスの影響を受けることなく、どのような荷重条件においても、コーナリング力と駆動力やブレーキ力となる前後方向荷重を正確に検出できる。
車輪用軸受の回転中には、転走面におけるセンサユニットの近傍部位を通過する転動体の有無によって、センユニットのセンサの出力信号の振幅に周期的な変化が生じる場合がある。そこで、出力信号における振幅の周期を推定手段で測定することにより、転動体の通過速度つまり車輪の回転数を検出することができる。このように、出力信号に変動がみられる場合は、出力信号の平均値や振幅により荷重を算出することができる。変動がみられない場合は、絶対値より荷重を算出することができる。
歪み発生部材に歪み検出用のセンサ以外のセンサが設けられる場合には、前記信号処理回路部を介して歪み検出用のセンサと他のセンサとを接続できるので、センサ間の配線が不要となる。
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、円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。
例えば、図3に示すセンサユニット20Aにおける歪み発生部材21の接触固定部22bの軸方向位置において、位置y1から位置y2までの歪み発生部材21の径方向の変位量lyは図6のようになる。同図に示すように、コーナリング力Fy の方向によって、径方向に最も変位する位置が異なる。また、図7に示すように、前記位置y2における径方向の変位量は、印加されるコーナリング力Fy の増減によって単調に増減する。その結果、センサユニット20Aにおける歪み発生部材21の軸方向に並ぶ2つの接触固定部21b,21cの中間位置の歪み量も、図8に示すようにコーナリング力Fy の方向性に従って増減する。そこで、推定手段30は、センサユニット20Aにおける歪み発生部材21の前記2つの接触固定部21b,21cの中間位置に設置されるセンサ22Bの出力信号の大きさから、コーナリング力Fy の印加方向を判別することができる。センサ22Bの出力信号の大きさは、図8のように垂直方向荷重Fzの増減によっても増減する。そこで、推定手段30は、センサ22Bの出力信号を、先に推定した垂直方向荷重Fzで補正してコーナリング力Fy の印加方向を判別する。
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
19,19A…センサユニット対
20A,20B…センサユニット
21…歪み発生部材
21a〜21c…接触固定部
21d…切欠き部
22A,22B…センサ
30…推定手段
31…信号処理回路部
Claims (10)
- 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外径面に配置された2つのセンサユニットからなるセンサユニット対を少なくとも1対設け、前記センサユニットは、前記固定側部材の外径面に接触して固定される少なくとも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の2つの接触固定部間に取付けられて歪み発生部材の歪みを検出するセンサを有し、前記接触固定部のうち少なくとも2つの接触固定部は、前記固定側部材の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置となるように配置し、前記センサユニット対における1つのセンサユニットは、車輪用軸受に作用するコーナリング力の印加方向を判定するためのセンサを有し、前記センサユニット対のセンサの出力信号から車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段を設けた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、前記センサユニット対におけるコーナリング力の印加方向を判定するためのセンサを有するセンサユニットは、その歪み発生部材が少なくとも3つ以上の接触固定部を有し、そのうち少なくとも2つ以上の接触固定部を、前記固定側部材の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置となるように配置し、少なくとも1つ以上の接触固定部を、前記固定側部材の前記接触固定部と円周方向に同位相となる位置でかつ軸方向に互いに離間した位置となるように配置し、軸方向に離間した2つの接触固定部間に取付けたセンサをコーナリング力の印加方向判定用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、前記センサユニット対の2つのセンサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置となる前記固定側部材の外径面の上面部と下面部とに配置し、前記推定手段は、コーナリング力と垂直方向の荷重を推定するもの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、前記センサユニット対の2つのセンサユニットを、タイヤ接地面に対して前後位置となる前記固定側部材の外径面の右面部と左面部とに配置し、前記推定手段は、コーナリング力と駆動力やブレーキ力による前後方向荷重を推定するもの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、前記センサユニット対を2対設け、1対のセンサユニット対の2つのセンサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置となる前記固定側部材の外径面の上面部と下面部とに配置すると共に、他の一対のセンサユニット対の2つのセンサユニットを、タイヤ接地面に対して前後位置となる前記固定側部材の外径面の右面部と左面部とに配置し、前記推定手段は、コーナリング力と垂直方向の荷重と駆動力やブレーキ力となる前後方向荷重を推定するものとした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対の2つのセンサユニットの前記歪み発生部材は切欠き部を有し、この切欠き部の周辺に前記センサを設けた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、前記推定手段は、前記センサの出力信号の絶対値、および平均値、および振幅のうち、少なくともいずれか1つにより荷重を算出するものとしたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項において、前記センサは、前記歪み発生部材におけるセンサ設置面に絶縁層を印刷および焼成により形成し、前記絶縁層の上に電極および歪み測定用抵抗体を印刷および焼成により形成したものである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、前記歪み発生部材に温度検出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9のいずれか1項において、前記歪み発生部材に前記センサの出力信号を処理する信号処理回路部を設けたセンサ付車輪用軸受。
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