JP2009236526A - センサ付車輪用軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】センサユニットをボルトで固定する時に発生する初期歪みを抑制して、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センサ付車輪用軸受を提供する。
【解決手段】車輪用軸受は、外方部材と内方部材の対向し合う複列の転走面間に転動体を介在させたものである。外方部材と内方部材のうち固定側部材に１つ以上のセンサユニット２０をボルト２４で固定する。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に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出するセンサ２２とからなる。ボルト２４によるセンサユニット２０の固定時に、センサユニット２０に生じる初期歪みを小さく抑える初期歪み抑制手段として、例えば歪み発生部材２１の接触固定部２１ａを外方部材１の外径面に接触固定しておく接着剤２８を用いる。
【選択図】図４

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センサ付車輪用軸受に関する。

自動車の各車輪にかかる荷重を検出する技術として、車輪用軸受の固定輪である外輪のフランジ部外径面の歪みを検出することにより荷重を検出するセンサ付車輪用軸受が提案されている（例えば特許文献１）。また、車輪用軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、歪みを検出するようにした車輪用軸受も提案されている（例えば特許文献２）。

さらに、本発明者等は、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットを軸受の固定輪に取付け、前記歪み発生部材は、前記固定輪に対して少なくとも２箇所の接触固定部を有し、隣り合う接触固定部の間で少なくとも１箇所に切欠き部を有し、この切欠き部に前記歪みセンサを配置したセンサ付車輪用軸受を提案している（例えば特許文献３）。

特許文献３に開示のセンサ付車輪用軸受によると、車両走行に伴い回転輪に荷重が加わったとき、転動体を介して固定輪が変形するので、その変形がセンサユニットに歪みをもたらす。センサユニットに設けられた歪みセンサは、センサユニットの歪みを検出する。歪みと荷重の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、歪みセンサの出力から車輪にかかる荷重等を検出することができる。
特開２００２−０９８１３８号公報 特表２００３−５３０５６５号公報 特開２００７−５７２９９号公報

特許文献１に開示の技術では、固定輪のフランジ部の変形により発生する歪みを検出している。しかし、固定輪のフランジ部の変形には、フランジ面とナックル面の間に、静止摩擦力を超える力が作用した場合に滑りが伴うため、繰返し荷重を印加すると、図１３に示すように、出力信号にヒステリシスが発生するといった問題がある。また、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。

また、特許文献３に開示のセンサ付車輪用軸受では、接触固定部を有する歪み発生部材を軸受の固定輪にボルトで固定する場合、ボルトの締付け時に歪み発生部材に捩れが生じて歪みが発生し（以下、初期歪みと呼ぶ）、そのまま歪んだ状態で固定される。このように初期歪みを持った状態で固定した場合、塑性変形領域に達し易くなり、検出範囲が狭くなるといった問題がある。また、途中で接触面間に滑りがあって、ゼロ点（例えば荷重ゼロの時の歪み量）が変化し、荷重を正確に推定できないといった問題もある。

この発明の目的は、センサユニットをボルトで固定する時に発生する初期歪みを抑制して、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センサ付車輪用軸受を提供することである。

この発明の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センサからなる１つ以上のセンサユニットをボルトで固定したセンサ付車輪用軸受であって、前記ボルトによる前記センサユニットの固定時にセンサユニットに生じる初期歪みを小さくする初期歪み抑制手段を設けたことを特徴とする。
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にも荷重が印加されて変形が生じる。センサユニットにおける歪み発生部材の接触固定部が固定側部材に接触固定されているので、固定側部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達され、その歪みがセンサで検出され、その出力信号から荷重を推定できる。とくに、ボルトによるセンサユニットの固定時にセンサユニットに生じる初期歪みを小さくする初期歪み抑制手段を設けているので、センサユニットの初期歪みを小さくすることができる。これにより、センサユニットの荷重検出範囲が広くなり、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できる。

この発明において、前記初期歪み抑制手段は、前記ボルトによるセンサユニットの固定時に、前記歪み発生部材の接触固定部を前記固定側部材の外径面に接着固定しておく接着剤であっても良い。
初期歪み抑制手段として、歪み発生部材の接触固定部を固定側部材の外径面に接着固定しておく接着剤を用いた場合は、歪み発生部材の接触固定部の固定側部材の外径面への接触固定面の摩擦係数が大きくなる。その結果、ボルトでセンサユニットを固定側部材の外径面に締付け固定するときに、歪み発生部材の接触固定部での捩れが減少し、歪み発生部材に生じる初期歪みを小さくすることができる。

この発明において、前記初期歪み抑制手段は、前記ボルトによるセンサユニットの固定時に、前記歪み発生部材に予圧を与えて前記固定側部材の外径面に押し付けておく予圧手段であっても良い。
初期歪み抑制手段として、歪み発生部材に予圧を与えて固定側部材の外径面に押し付けておく予圧手段を用いた場合は、軸力を与えた状態でボルトによる歪み発生部材の固定側部材への締付け固定を行うことになるので、歪み発生部材の接触固定部での捩れが減少し、歪み発生部材に生じる初期歪みを小さくすることができる。

この発明において、前記初期歪み抑制手段は、前記ボルトの頭部と前記歪み発生部材との間に介在させたスペーサであっても良い。
初期歪み抑制手段として、ボルトの頭部と歪み発生部材との間に介在させるスペーサを用いた場合は、ボルトによる締付け固定により歪み発生部材に生じようとする捩れをスペーサが吸収するので、歪み発生部材に生じる初期歪みを小さくすることができる。

この発明において、前記センサユニットの２つ以上の接触固定部を、前記固定側部材の軸方向に対して同寸法となる位置に設けても良い。
固定側部材に固定されるセンサユニットの各接触固定部の軸方向寸法が異なると、固定側部材から接触固定部を介して歪み発生部材に伝達される歪みも異なる。センサユニットの各接触固定部を、このように軸方向に同寸法となるように設けると、歪み発生部材に歪みが集中しやすくなり、それだけ検出感度が向上する。

この発明において、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ものであっても良い。
歪み発生部材が薄板材であると、固定側部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達され易く、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り、荷重を精度良く検出できる。また、歪み発生部材の形状が簡単なものとなり、量産性に優れたものとなる。その歪み発生部材を、平面概形が均一幅の帯状とした場合、さらに形状が簡単なものとなり、量産性が向上する。また、その歪み発生部材を、平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有するものとすると、固定側部材の歪みがさらに拡大されて歪み発生部材に伝達されるので、さらに精度良く荷重を検出できる。

この発明において、前記センサユニットの歪み発生部材は、前記固定側部材に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が印加された状態においても塑性変形しないものとしても良い。想定される最大の力が印加された状態になるまでに塑性変形が生じると、固定側部材の変形がセンサユニットに正確に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすので、想定される最大の力が印加された状態においても、塑性変形しないものとするのが望ましい。想定される最大の力は、例えば車輪用軸受が軸受としての機能を損傷しない最大の外力である。

この発明において、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ても良い。この構成の場合、車輪用軸受に作用する垂直方向荷重Ｆz 、軸方向荷重Ｆy 、および駆動力や制動力による荷重Ｆx を精度良く検出できる。

この発明の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センサからなる１つ以上のセンサユニットをボルトで固定したセンサ付車輪用軸受であって、前記ボルトによる前記センサユニットの固定時にセンサユニットに生じる初期歪みを小さくする初期歪み抑制手段を設けたため、センサユニットをボルトで固定する時に発生する初期歪みを抑制して、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。

この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。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の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

このセンサ付車輪用軸受における軸受は、図１に断面図で示すように、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を外周に形成した内方部材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、ボール接触角が背面合わせ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、一対のシール７，８によってそれぞれ密封されている。

外方部材１は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックル１６に取付ける車体取付用フランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには円周方向の複数箇所にナックル取付用のボルト孔１４が設けられ、インボード側よりナックル１６のボルト挿通孔１７に挿通したナックルボルト１８を前記ボルト孔１４に螺合することにより、車体取付用フランジ１ａがナックル１６に取付けられる。
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。

図２は、この車輪用軸受の外方部材１をアウトボード側から見た正面図を示す。なお、図１は、図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図を示す。前記車体取付用フランジ１ａは、図２のように、各ボルト孔１４が設けられた円周方向部分が他の部分よりも外径側へ突出した突片１ａａとされている。

固定側部材である外方部材１の外径面には、４つのセンサユニット２０が設けられている。ここでは、これらのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して上下位置および前後位置となる外方部材１の外径面における上面部、下面部、右面部、および左面部に設けられている。

これらのセンサユニット２０は、図３および図４に拡大平面図および拡大断面図で示すように、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２１の歪みを検出するセンサ２２とでなる。歪み発生部材２１は、鋼材等の弾性変形可能な金属製で３ｍｍ以下の薄板材からなり、平面概形が全長にわたり均一幅の帯状で中央の両側辺部に切欠き部２１ｂを有する。切欠き部２１ｂの隅部は断面円弧状とされている。なお、歪み発生部材２１の平面概形は、前記切欠き部２１ｂの無い単調な帯状としても良い。また、歪み発生部材２１は、外方部材１の外径面に接触固定される２つの接触固定部２１ａを両端部に有する。なお、歪み発生部材２１の形状によっては、接触固定部２１ａを２つ以上有するものとしても良い。センサ２２は、歪み発生部材２１における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。ここでは、その箇所として、歪み発生部材２１の外面側で両側辺部の切欠き部２１ｂで挟まれる中央部位が選ばれており、センサ２２は切欠き部２１ｂ周辺の周方向の歪みを検出する。歪み発生部材２１は、固定側部材である外方部材１に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が印加された状態においても、塑性変形しないものとするのが望ましい。塑性変形が生じると、外方部材１の変形がセンサユニット２０に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。想定される最大の力は、例えば車輪用軸受が軸受としての機能を損傷しない最大の外力である。

前記センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが、外方部材１の軸方向に同寸法の位置で、かつ両接触固定部２１ａが互いに円周方向に離れた位置に来るように配置される。接触固定部２１ａが配置される軸方向位置として、ここでは外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置が選ばれる。ここでいうアウトボード側列の転走面３の周辺とは、インボード側列およびアウトボード側列の転走面３の中間位置からアウトボード側列の転走面３の形成部までの範囲である。

歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａは、図４のようにそれぞれボルト２４と接着剤２８により外方部材１の外径面に固定される。外方部材１の外径面へセンサユニット２０を安定良く固定する上で、外方部材１の外径面における前記歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが接触固定される箇所には平坦部１ｂが形成される。さらに、外方部材１の外径面における前記歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが固定される２箇所の中間部には、前記平坦部１ｂよりも一段低くなった溝１ｃが設けられる。これにより、薄板状である歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂが位置する２つの接触固定部２１ａの中間部位が外方部材１の外径面から離れた状態となり、切欠き部２１ｂの周辺の歪み変形が容易となる。

これら接触固定部２１ａは、その裏面が接着面として接着剤２８により外方部材１の外径面（平坦部１ｂ）に接着固定される。この場合の接着剤２８は、前記ボルト２４によりセンサユニット２０を外方部材１の外径面に固定する時に、センサユニット２０に生じる初期歪みを小さくする初期歪み抑制手段となるものである。
図４のように、前記各ボルト２４は、それぞれ接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔２５に挿通し、外方部材１の外周部に設けられたボルト孔２７に螺合させる。

このほか、図４の取付け例において接着剤２８を省略し、代わりに図５に断面図で示すように、初期歪み抑制手段として、前記各ボルト２４の頭部２４ａと歪み発生部材２１との間にスペーサ２９を介在させても良い。この場合、各ボルト２４は、それぞれスペーサ２９のボルト挿通孔３０から、接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔２５に挿通し、外方部材１の外周部に設けられたボルト孔２７に螺合させる。

さらに、図４の取付け例における接着剤２８や、図５の取付け例におけるスペーサ２９を省略して、代わりに図６に平面図で示すように、初期歪み抑制手段として、前記各ボルト２４で歪み発生部材２１を外方部材１の外径面（平坦部１ｂ）に締付け固定するときに、歪み発生部材２１に径方向への予圧を与えることで歪み発生部材２１を外方部材１の外径面に押し付けておく予圧手段３１を設けても良い。ここでは、その予圧手段３１として、歪み発生部材２１の長手方向に対して直交する方向に延びて配置され、歪み発生部材２１における各接触固定部２１ａが位置する両端部表面側に重なる２枚の弾性帯材３２が用いられ、これら各弾性帯材３２の両端部は、それぞれボルト３３により外方部材１の外径面に締付け固定されている。弾性帯材３２は例えば鋼材等の弾性変形可能な金属製薄板材からなり、その中間部には、ボルト頭部２４ａとの干渉をさける切欠き部３２ａが形成されている。この予圧手段３１は、ボルト２４で歪み発生部材２１を外方部材１の外径面（平坦部１ｂ）に締付け固定した後に外方部材１から取り外しても、あるいは取り外さずにそのままの状態で外方部材１に取付けておいても良い。

センサ２２としては、種々のものを使用することができる。例えば、センサ２２を金属箔ストレインゲージで構成することができる。その場合、通常、歪み発生部材２１に対しては接着による固定が行なわれる。また、センサ２２を歪み発生部材２１上に厚膜抵抗体にて形成することもできる。

センサユニット２０のセンサ２２は推定手段４０に接続される。推定手段４０は、センサ２２の出力信号により、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 ）を推定する手段であり、信号処理回路や補正回路などが含まれる。この推定手段４０は、前記作用力とセンサ２２の出力信号との関係を演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段（図示せず）を有し、入力されたセンサ２２の出力信号から前記関係設定手段を用いて作用力の値を出力する。前記関係設定手段の設定内容は、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。

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である外方部材１にも荷重が印加されて変形が生じる。センサユニット２０における歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが外方部材１に接触固定されているので、外方部材１の歪みが歪み発生部材２１に拡大して伝達され、その歪みがセンサ２２で検出され、その出力信号から荷重を推定できる。
センサユニット２０はボルト２４により外方部材１の外径面に固定されるが、図４のように歪み発生部材２１の接触固定部２１ａを外方部材１の外径面に接着固定しておく接着剤２８、あるいは図５のようにボルト頭部２４ａと歪み発生部材２１との間に介在させるスペーサ２９、あるいは図６のように歪み発生部材２１に予圧を与えて外方部材１の外径面に押し付けておく予圧手段３１を初期歪み抑制手段として用いているので、ボルト２４によるセンサユニット２０の固定時にセンサユニット２０に生じる初期歪みを小さくすることができる。これにより、センサユニット２０の荷重検出範囲が広くなり、長期的に荷重を正確に検出できる。

初期歪み抑制手段として、図４のように歪み発生部材２１の接触固定部２１ａを外方部材１の外径面に接着固定しておく接着剤２８を用いた場合は、歪み発生部材２１の接触固定部２１ａの外方部材１の外径面（平坦部１ｂ）への接触固定面の摩擦係数が大きくなる。その結果、ボルト２４でセンサユニット２０を外方部材１の外径面に締付け固定するときに、歪み発生部材２１の接触固定部２１ａでの捩れが減少し、歪み発生部材２１に生じる初期歪みを小さくすることができる。

初期歪み抑制手段として、図５のようにボルト頭部２４ａと歪み発生部材２１との間に介在させるスペーサ２９を用いた場合は、ボルト２４による締付け固定により歪み発生部材２１に生じようとする捩れをスペーサ２９が吸収するので、歪み発生部材２１に生じる初期歪みを小さくすることができる。

初期歪み抑制手段として、図６のように歪み発生部材２１に予圧を与えて外方部材１の外径面に押し付けておく予圧手段３１を用いた場合は、軸力を与えた状態でボルト２４による歪み発生部材２１の外方部材１への締付け固定を行うことになるので、歪み発生部材２１の接触固定部２１ａでの捩れが減少し、歪み発生部材２１に生じる初期歪みを小さくすることができる。

上記説明では車輪のタイヤと路面間の作用力を検出する場合を示したが、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。

固定側部材である外方部材１の外径面に固定されるセンサユニット２０の各接触固定部２１ａの軸方向寸法が異なると、外方部材１の外径面から接触固定部２１ａを介して歪み発生部材２１に伝達される歪みも異なる。この実施形態では、センサユニット２０の各接触固定部２１ａを、外方部材１の外径面に対して軸方向に同寸法となるように設けているので、歪み発生部材２１に歪みが集中しやすくなり、それだけ検出感度が向上する。

また、この実施形態では、センサユニット２０の歪み発生部材２１が、平面概形が均一幅の帯状、あるいは図３のように平面概形が帯状で側辺部に切欠き部２１ｂを有する薄板材からなるものとしているので、外方部材１の歪みが歪み発生部材２１に拡大して伝達されやすく、その歪みがセンサ２２で感度良く検出される。その結果、出力信号に生じるヒステリシスも小さくなり、荷重を精度良く推定できる。また、歪み発生部材２１の形状も簡単なものとなり、量産性に優れたものとなる。

また、この実施形態では、センサユニット２０を、外方部材１における複列の転走面３のうちのアウトボード側の転走面３の周辺となる軸方向位置、つまり比較的設置スペースが広く、タイヤ作用力が転動体５を介して外方部材１に伝達されて比較的変形量の大きい部位に配置しているので、検出感度が向上し、荷重をより精度良く推定できる。

図７ないし図９は、この発明の他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図６に示す先の実施形態において、外方部材１の外径面へのセンサユニット２０の固定を図９のように行なっている。この場合、歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが、それぞれスペーサ２３を介して接着剤２８とボルト２４により外方部材１の外径面に固定される。具体的には、各接触固定部２１ａの裏面が接着面として接着剤２８によりスペーサ２３の上面に接着固定され、さらにスペーサ２３の下面が接着剤２８により外方部材１の外径面（平坦部１ｂ）に接着固定される。前記各ボルト２４は、それぞれ接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔２５からスペーサ２３のボルト挿通孔２６に挿通し、外方部材１の外周部に設けられたボルト孔２７に螺合させる。このように、スペーサ２３を介して外方部材１の外径面に接触固定部２１ａを固定すると、先の実施形態のように外方部材１の外径面（平坦部１ｂ）の一部に溝１ｃを設けることなく、歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂを有する中央部位を外方部材１の外径面から離すことができ、切欠き部２１ｂの周辺の歪み変形が容易となる。この場合の接着剤２８も、前記ボルト２４によりセンサユニット２０を外方部材１の外径面に固定する時に、センサユニット２０に生じる初期歪みを小さくする初期歪み抑制手段となるものである。なお、図７は、車輪用軸受の外方部材１をアウトボード側から見た正面図を示す図８におけるVII −VII 矢視断面図である。その他の構成は、先の実施形態の場合と同様である。

この実施形態の場合、歪み発生部材２１の接触固定部２１ａのスペーサ２３への固定、およびスペーサ２３の外方部材１の外径面（平坦部１ｂ）への固定に用いられる接着剤２８を初期歪み抑制手段としているので、接触固定部２１ａのスペーサ２３への接触固定面、およびスペーサ２３の外方部材１の外径面（平坦部１ｂ）への接触固定面の摩擦係数が大きくなる。その結果、ボルト２４でセンサユニット２０をスペーサ２３を介して外方部材１の外径面に締付け固定するときに、歪み発生部材２１の接触固定部２１ａでの捩れが減少し、歪み発生部材２１に生じる初期歪みを小さくすることができる。

図１０ないし図１２は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図６に示す実施形態において、センサユニット２０を以下のように構成している。なお、この実施形態では、図１１のように、２つのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して上下位置となる外方部材１の外径面における上面部および下面部に設けられている。この場合も、センサユニット２０は、図１２に拡大断面図で示すように、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２１の歪みを検出するセンサ２２とでなる。歪み発生部材２１は、外方部材１の外径面に対向する内面側に張り出した２つの接触固定部２１ａを両端部に有し、これら接触固定部２１ａで外方部材１の外径面に接触して固定される。その接触固定は、接着剤２８とボルト４７とで行なわれる。２つの接触固定部２１ａのうち、１つの接触固定部２１ａは、外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に配置され、この位置よりもアウトボード側の位置にもう１つの接触固定部２１ａが配置され、かつこれら両接触固定部２１ａは互いに外方部材１の円周方向における同位相の位置に配置される。つまり、センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが、固定側部材である外方部材１の同一周方向位置でかつ軸方向に互いに離れた位置となるように、外方部材１の外径面に配置される。ここでいうアウトボード側列の転走面３の周辺とは、インボード側列およびアウトボード側列の転走面３の中間位置からアウトボード側列の転走面３の形成部までの範囲である。この場合も、外方部材１の外径面へセンサユニット２０を安定良く固定する上で、外方部材１の外径面における前記歪み発生部材２１の接触固定部２１ａが接触固定される箇所に平坦部を形成するのが望ましい。
また、歪み発生部材２１の中央部には内面側に開口する１つの切欠き部２１ｂが形成されている。センサ２２は、歪み発生部材２１における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。ここでは、その箇所として、前記切欠き部２１ｂの周辺、具体的には歪み発生部材２１の外面側で切欠き部２１ｂの背面側となる位置が選ばれており、センサ２２は切欠き部２１ｂ周辺の歪みを検出する。

この実施形態の場合も、歪み発生部材２１の各接触固定部２１ａは、その裏面が接着面として接着剤２８により外方部材１の外径面に接着固定される。この場合の接着剤２８は、前記ボルト４７によりセンサユニット２０を外方部材１の外径面に締結する時に、センサユニット２０に生じる初期歪みを小さくする初期歪み抑制手段となるものである。
歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａを外方部材１の外径面へ締結する各ボルト４７は、それぞれ接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔４８に挿通し、外方部材１の外周部に設けられたボルト孔４９に螺合させる。歪み発生部材２１の接触固定部２１ａ以外の箇所では、外方部材１の外径面との間に隙間が生じている。その他の構成は、図１〜図６に示した実施形態の場合と同様である。なお、図１０は、車輪用軸受の外方部材１をアウトボード側から見た正面図を示す図１１におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。

この実施形態では、２つのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して上下位置となる外方部材１の外径面における上面部および下面部に設けられているので、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する垂直方向荷重Ｆz と軸方向荷重Ｆy を検出することができる。

なお、上記した各実施形態では、外方部材１が固定側部材である場合につき説明したが、この発明は、内方部材が固定側部材である車輪用軸受にも適用することができ、その場合、センサユニット２０は内方部材の内周となる周面に設ける。
また、これらの実施形態では第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にも適用することができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、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。

この発明の一実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す図である。 同センサ付車輪用軸受の外方部材をアウトボード側から見た正面図である。 同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの拡大平面図である。 図３におけるIV−IV矢視断面図である。 センサユニットの他の設置例を示す断面図である。 センサユニットのさらに他の設置例を示す平面図である。 この発明の他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。 同センサ付車輪用軸受の外方部材をアウトボード側から見た正面図である。 同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。 同センサ付車輪用軸受の外方部材をアウトボード側から見た正面図である。 同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの拡大断面図である。 従来例での出力信号におけるヒステリシスの説明図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３，４…転走面
５…転動体
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
２２…センサ
２３…スペーサ
２４、４７…ボルト
２４ａ…ボルト頭部
２８…接着剤
２９…スペーサ
３１…予圧手段

Claims (8)

1. 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センサからなる１つ以上のセンサユニットをボルトで固定したセンサ付車輪用軸受であって、前記ボルトによる前記センサユニットの固定時にセンサユニットに生じる初期歪みを小さくする初期歪み抑制手段を設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
2. 請求項１において、前記初期歪み抑制手段は、前記ボルトによるセンサユニットの固定時に、前記歪み発生部材の接触固定部を前記固定側部材の外径面に接着固定しておく接着剤であるセンサ付車輪用軸受。
3. 請求項１において、前記初期歪み抑制手段は、前記ボルトによるセンサユニットの固定時に、前記歪み発生部材に予圧を与えて前記固定側部材の外径面に押し付けておく予圧手段であるセンサ付車輪用軸受。
4. 請求項１において、前記初期歪み抑制手段は、前記ボルトの頭部と前記歪み発生部材との間に介在させたスペーサであるセンサ付車輪用軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記センサユニットの２つ以上の接触固定部を、前記固定側部材の軸方向に対して同寸法となる位置に設けたセンサ付車輪用軸受。
6. 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。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記センサユニットの歪み発生部材は、前記固定側部材に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が印加された状態においても塑性変形しないものとしたセンサ付車輪用軸受。
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。
   

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