JP2009192392A - センサ付車輪用軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 車輪用軸受は、外方部材1と内方部材2の対向し合う複列の転走面3,4間に転動体5を介在させたものである。外方部材1と内方部材2のうちの固定側部材に、1つ以上のセンサユニット20を設ける。センサユニット20は、固定側部材に接触して固定される2つ以上の接触固定部21aを有する歪み発生部材21と、この歪み発生部材21に取付けられて歪み発生部材の歪みを検出する2つ以上のセンサ22A,22Bとでなる。2つ以上の接触固定部21aは、固定側部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に離間して配置する。2つ以上のセンサ22A,22Bの出力信号A,Bの和により、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6
Description
例えば、車輪用軸受に対してある方向の荷重が大きくなる場合、固定輪フランジ面とナックル面の間は、最初は荷重よりも静止摩擦力の方が大きいため滑らないが、ある大きさを超えると静止摩擦力に打ち勝って滑るようになる。その状態で荷重を小さくしていくと、やはり最初は静止摩擦力により滑らないが、ある大きさになると滑るようになる。その結果、この変形が生じる部分で荷重を推定しようとすると、出力信号にヒステリシスが生じる。ヒステリシスが生じると、検出分解能が低下する。
特許文献2のように外輪に歪みゲージを貼り付けるのでは、組立性に問題がある。
特許文献3に開示のセンサ付車輪用軸受では、車輪用軸受の転動体がセンサユニットの設置部の近傍を通過する毎にセンサユニットの出力信号の振幅が大きくなる。すなわち、センサユニットの出力信号が転動体の影響を受けた周期的な波形となり、荷重を精度良く検出できない。
車輪用軸受や、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、その変形からセンサユニットが荷重を検出する。センサユニットの2つ以上のセンサの出力信号は、そのままでは転動体の通過の影響を受けるが、推定手段はこれらセンサの出力信号の和から、車輪用軸受や車輪と路面間(タイヤ接地面)に作用する力(垂直方向荷重Fz ,駆動力や制動力となる荷重Fx ,軸方向荷重Fy )を推定するものとしているので、2つ以上のセンサの各出力信号に現れる転動体の位置の影響を相殺することができる。また、ローパスフィルタが不要なため、応答速度が向上する。これにより、転動体の影響を受けることなく、しかも停止時においても、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に作用する荷重(垂直方向荷重Fz ,駆動力や制動力となる荷重Fx ,軸方向荷重Fy )を精度良く検出できる。
この構成の場合、前記2つの接触固定部の中間位置に例えば2つのセンサが配置されていれば、これら両センサの間での前記円周方向の間隔は、転動体の配列ピッチの略1/2となる。その結果、両センサの出力信号は略180度の位相差を有することになり、その平均値は転動体の位置の影響を十分相殺した値となる。これにより、推定手段によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間に作用する力は、転動体の位置の影響をより確実に排除した正確なものとなる。
2つのセンサの間での前記円周方向の間隔が、転動体の配列ピッチPの1/2であると、それらセンサの出力信号は180度の位相差を有することになり、その平均値は、転動体の位置の影響を完全に相殺した値となる。これにより、推定手段によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間に作用する力は、転動体の位置の影響をより確実に排除した正確なものとなる。
この構成の場合、両端に位置する2つの接触固定部(第1の接触固定部と第3の接触固定部)の間での前記円周方向の間隔を、転動体の配列ピッチと同一とすると、隣り合う2つのセンサ間での前記円周方向の間隔は転動体の配列ピッチの1/2となる。これにより、推定手段によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間に作用する力は、転動体の位置の影響を排除した正確なものとなる。
このように、平面概形が均一幅の帯状である薄板材で歪み発生部材を構成した場合、歪み発生部材をコンパクトで低コストなものとできる。
この構成によると、2つのセンサの出力信号の和により、転動体の位置の影響が相殺されるので、転動体の影響を受けることなく、しかも停止時においても、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に作用する荷重を精度良く検出できる。
この発明の第2の構成にかかるセンサ付車輪用軸受は、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に、この固定側部材に接触して固定される3つ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に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する2つのセンサからなる1つ以上の荷重検出用センサユニットを設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、前記3つの接触固定部を、前記固定側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となるように配置し、隣り合う前記接触固定部の間隔または隣り合う前記センサの前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの1/2+n(n:整数)またはこれらの値に近似した値とし、前記2つのセンサの出力信号の和により、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ため、転動体の影響を受けることなく、しかも停止時においても、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を正確に検出できる。
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。
なお、この場合に、2つの歪みセンサ22A,22Bの前記円周方向の間隔を、転動体5の配列ピッチPの1/2+n(n:整数)、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ22A,22Bの出力信号A,Bの平均値(A+B)/2は、転動体5の位置の影響を相殺した値となる。
この場合、2つの歪みセンサ22A,22Bの前記円周方向の間隔を、転動体5の配列ピッチPの1/2+n(n:整数)、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ22A,22Bの出力信号A,Bの平均値(A+B)/2は、転動体5の位置の影響を相殺した値となる。
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
6…保持器
20…センサユニット
21…歪み発生部材
21a…接触固定部
21b…切欠き部
22A,22B…歪みセンサ
30…推定手段
Claims (8)
- 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に、この固定側部材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、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する2つ以上のセンサからなる1つ以上の荷重検出用センサユニットを設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、前記2つ以上の接触固定部を、前記固定側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となるように配置し、前記2つ以上のセンサの出力信号の和により、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2つ以上の接触固定部のうち、前記固定側部材の外径面の円周方向配列の両端に位置する2つの接触固定部の間隔を、転動体の配列ピッチと同一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2つ以上のセンサにおける隣り合うセンサ間の前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの1/2+n(n:整数)またはこれらの値に近似した値としたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記センサユニットは3つの接触固定部と2つのセンサを有し、隣り合う第1および第2の接触固定部の間、および隣り合う第2および第3の接触固定部の間に前記各センサをそれぞれ取付けたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項4において、隣り合う接触固定部または隣り合うセンサの前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの1/2+n(n:整数)またはこれらの値に近似した値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、前記歪み発生部材は、平面概形が均一幅の帯状、または平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有する薄板材から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、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置したセンサ付車輪用軸受。
- 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に、この固定側部材に接触して固定される3つ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に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する2つのセンサからなる1つ以上の荷重検出用センサユニットを設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、前記3つの接触固定部を、前記固定側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となるように配置し、隣り合う前記接触固定部の間隔または隣り合う前記センサの前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの1/2+n(n:整数)またはこれらの値に近似した値とし、前記2つのセンサの出力信号の和により、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。
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