JP2009250440A - 軸方向に設けられた変形可能な機器形成領域を少なくとも１つ備えたローラベアリング - Google Patents

Abstract

【課題】感応性物質のパターンがローラ体の通過によって起きる変形の大きさのバラツキに対して相対的に感度を最適化できる機器形成領域を有する固定部材を備えたローラベアリングを提案する。
【解決手段】ローラベアリングは固定部材１と回転部材とを備え、ローラ体は接触面を媒介にした固定部材１の軌道溝２上の支持部としての部材である。固定部材１は回転部材の回転中にローラ体の通過によって発生する力により弾性的に変形可能な自由面４を備え、自由面４は感応性物質の少なくとも１つのパターンが設けられた機器形成領域５を備え、少なくとも機器形成領域５は面Ｓ_１と面Ｓ_２との間で軸方向に設けられている。面Ｓ_１は自由面４を変形させるローラ体の中心を通る直線のベアリングの軸を中心にした回転とローラ体の接触面の中心とで規定する。面Ｓ_２は中心を通る変形可能な面４の法線からのベアリングの軸を中心にした回転で規定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、それぞれ少なくとも１つの軌道溝を有する固定部材と回転部材とを備え、該固定部材と回転部材とは軸を中心にして相対的に回転できるように、該軌道溝の間に少なくとも１列に並んだ複数のローラ体が設けられているローラベアリングに関する。

本発明は、特に自動車の車輪のベアリングに好適である。上記ベアリングの固定リングは車両のシャーシに取り付られるように構成され、車輪は上記ベアリングの回転リングを媒介にして回転可能に載置され、上記リングの間にはボールが２列に並べられている。

多くの適用例において、特にＡＢＳまたはＥＳＰなどの補助および安全システムとの関連において、車両の走行中に、車輪と、車輪が接触して回転している道路との境界面に加わる力を決定することが求められる。

具体的には、こういった力はローラ体の通過によって誘発される固定リングの変形を測定することによって決定する。この変形の大きさは実際にはベアリングによって伝達される力を表わす。このことに関して、特に欧州特許第１ １７６ ４０９号明細書では、上記変形を測定する少なくとも１つの計器に接続された複数の機器形成領域が該固定リングに設けられ、さらに、当該計器には、上記変形を表わす信号を送信して変形する少なくとも１つの感応性物質のパターンが設けられている。

ただし、このようにして実施する変形測定法は相変わらず使い難いままである。その原因は、特に変形の大きさがあまりばらつかないことにある。さらに、測定の感度は、ローラ体の通過以外の要因によって起こる固定部材の全体的な変形によって制限される。特に、温度は固定部材全体を変形させるが、ローラ体の通過によって起きる固定部材の周囲での変形のバラツキはわずかである。

欧州特許第１ １７６ ４０９号明細書

本発明の目的は、特に、感応性物質のパターンが、ローラ体の通過によって起きる変形の大きさのバラツキに対して相対的に感度を最適化できるように構成された機器形成領域を有する固定部材を備えているローラベアリングを提案することで先行技術の完成度を上げることである。

上記の目的を達成するために、本発明はローラベアリングを提案し、このローラベアリングはそれぞれ少なくとも１つの軌道溝を有する固定部材と回転部材とを備え、該固定部材と回転部材とは軸を中心にして相対的に回転できるように、該軌道溝の間に少なくとも１列に並んだ複数のローラ体が設けられ、上記ローラ体は、ローラ体における接触面を媒介にして固定部材の軌道溝上の支持部として設けられており、上記固定部材は、回転部材の回転中にローラ体の通過によって発生する力によって弾性的に変形可能な自由面を備え、上記自由面は、上記変形を表わす信号を送信して変形可能な感応性物質の少なくとも１つのパターンが設けられた少なくとも１つの機器形成領域を備え、上記機器形成領域は、上記自由面を変形させるローラ体の中心を通る直線のベアリングの軸を中心にした回転と上記ローラ体の接触面の中心とで規定される面と、上記接触面の中心を通る変形可能な面の法線からの、ベアリングの軸を中心にした回転で規定される面との間で軸方向に設けられている。

本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、添付図面を参照した以下に示す記載によって十分分かるであろう。

固定部材の軌道溝にローラ体を設けた様子を示す部分斜視図である。 図１の固定部材の部分斜視図であり、機器形成領域の軸方向の規定面を示す。 本発明の第１の実施形態に関するローラベアリングの外側固定部材を表わす斜視図である。 本発明の第１の実施形態に関するローラベアリングの外側固定部材を表わす長手方向の断面図である。 本発明の第２の実施形態に関するローラベアリングの外側固定部材を表わす斜視図である。 本発明の第２の実施形態に関するローラベアリングの外側固定部材を表わす長手方向の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図１ないし図４ｂを参照して、車両のシャーシに接続された外側固定部材１と、車輪が載置可能な内側回転部材（図示せず）とを備える自動車の車輪のローラベアリングを説明する。

上記の各部材は、軸方向に離間している軌道溝２を２組備え、上記部材が共に軸を中心にして相対的に回転できるように該軌道溝の間に２列に並んだローラ体（ボール）３が設けられている。ただし、本発明は他の態様のローラベアリングにも、自動車などの分野での他の適用例におけるベアリングにも関連している。

車両の走行中、車輪が道路との境界面で力を発生させ、この力がベアリングを媒介にしてシャーシに伝達されることによって車輪が道路上で回転する。したがって、これらの力は、特に車両の補助および安全システムに対する入力として、ベアリングに加えられた力の筒方向に対する力の成分を時間内に推定することによって決定される。

特に固定部材１の回転部材の回転中に、ローラ体（ボール）３の通過によって固定部材１の円周をなす外周縁部が弾性的に変形するが、この変形の測定結果を使用すれば力の筒方向に対する力の成分を算出・推定することができる。実際、ローラ体３が通過すると外周縁部に力が加えられて、外周縁部が平均値の前後である周期をもって弾性的に変形する。

固定部材１の外周縁部には、回転部材の回転中にローラ体３の通過によって発生する力によって弾性的に変形可能な少なくとも１つの自由面４が設けられている。図示した実施形態では、４つの変形可能な自由面４が固定部材１の外周縁部に等間隔で設けられ、自由面４半径方向に延びる法線を有する平坦面を形成している。これらの平坦面はローラ体３の各列上に各ローラ体３によって弾性的に変形するように設けられている。

上記変形可能な自由面４は、上記変形を表わす信号を送信して変形可能な物質の少なくとも１つのパターン（図示せず）が接続された少なくとも１つの機器形成領域５を有する。一実施形態によれば、上記ベアリングには変形を測定する計器が備えられ、この計器は抵抗性物質（特に圧力抵抗性物質または磁気歪み性物質）を含んでなる１つないし数個程度のパターンを備え、該パターンは変形可能な自由面４上に直接形成される（設けられる）か、または、変形可能な自由面４を例えば糊付けすることによって接続された支持基板上に形成される。

特に、基板上にある間隔で配置した棒状パターンを有する計器を使用して、平均値の前後の値の、変形可能な自由面４の変形の関数である擬似正弦時間信号を送信してもよい。この場合、ローラ体３の通過によって起きる変形の大きさを表わす擬似正弦成分を使用するように、上記信号を制約することができる。ただし、本発明は変形測定計器の特定の具体的な形態によって限定されるものではない。

感応性物質のパターンの感度を、ローラ体３の通過によって発生する変形に対して相対的に最適化するために、以下の記載では、上記パターンが設けられている機器形成領域５の軸方向の規定について説明する。特に、変形可能な自由面４上の計器の基板は、感応性物質のパターンを機器形成領域５に設けることで接続される。

機器形成領域５の軸方向の規定は、測定する変形を発生させる列のローラ体３との関係においてなされる。さらに、少なくとも２種類の機器形成領域５を、各列のローラ体３との関係において軸方向に設ける。任意の列のローラ体３の通過によって起きる変形を表わす信号を送信できるように、上記感応性物質のパターンは各種類の機器形成領域５に設けられている。実際に、上記変形の大きさが小さいので、対応する機器形成領域５の規定に関連する特定列のローラ体３によって起きる変形にのみ上記パターンが反応する。図２はある種類の機器形成領域５の規定を図示している。もう１種類は、別の列に並んだローラ体３について同様に構成すればよい。

特に、１つの軌道溝２から別の軌道溝２へ軸方向に拡がる同一の変形可能な自由面４上で機器形成領域５を規定した場合には、特に、各種類の機器形成領域５の感応性物質のパターンを同一基板上に設けてもよい。

図１に図示するように、ローラ体３は、球状のローラ体３の場合、ほぼ楕円形状の接触面Ｓ_Ｃを媒介とする固定部材１の軌道溝２上の傾斜支持面として設けられている。特に、接触面Ｓ_Ｃは、ベアリングの決定した負荷状態で上記ローラ体３の傾斜支持面を基準にして規定する。

一実施形態によれば、上記決定した負荷状態はベアリングの負荷前状態に対応する。別の一実施形態によれば、上記決定した負荷状態は、ベアリングが最も必要とされている状態、および／または、適切な方法あるいは最大の正確さで変形を測定することが必要な状態に対応する。

図２に示すように、機器形成領域５は面Ｓ_１と面Ｓ_２との間で軸方向に設けられている。ここで、面Ｓ_１は、面４を変形させるローラ体３の中心Ｃ_ｒを通る直線Ｄ_１のベアリングの軸を中心にした回転と上記ローラ体の接触面Ｓ_Ｃの中心Ｃ_Ｓとで規定する。また、面Ｓ_２は、上記接触面Ｓ_Ｃの中心Ｃ_Ｓを通る変形可能な面４の法線Ｄ_２からの、ベアリングの軸を中心にした回転で規定する。

さらに、感応性物質パターンの感度向上のために、後者は機器形成領域５で精密に設けてもよい。第１の実施形態によれば、感応性物質のパターンは、機器形成領域５で固定部材１の厚さが最小になる位置に設けてもよい。なお、この厚さは、上記機器形成領域で法線Ｄ_２に基づいて測定する。この場合、感応性物質のパターンは、最も大きな変形が測定できるようにローラ体３に可能な限り近づけて設ける。

第２の実施形態によれば、感応性物質のパターンは、機器形成領域５で上記領域の堅さが最大になる位置に設けてもよい。この場合、感応性物質のパターンは、測定値における平均的変形のバラツキの影響を抑制できるように設ける。したがって、特に、ローラ体３の通過によって起きる変形の大きさバラツキと固定部材１の変形の平均的な大きさとの関係はより緊密になっている。実際に、平均的な変形、特に固定部材１の外周縁部の真円からの変形と膨みによる変形とは、感応性物質パターン上では制限される。

第３の実施形態によれば、先の２つの実施形態の長所を取り入れて折衷するために、感応性物質のパターンを、機器形成領域５で固定部材１の厚さと上記機器形成領域の堅さとの関係が最も小さくなる位置に設けてもよい。

ローラベアリングの外側固定部材１の２つの実施形態を以下で図３ａ、図３ｂ、および図４を参照して説明する。この部材の外周縁部には少なくとも１つの留め具６が設けられ、この留め具６には、ベアリングをボルトで固定構造に留める手段を形成する４つの開口部７がある。

特に、留め具６は、上記領域の堅固性が保証できるように、少なくとも１つの機器形成領域５と軸方向に隣り合うことによってほぼ半径方向に延びている。

図３ａおよび図３ｂでは、留め具６がローラ体３の列の間に形成され、変形可能な面４は、上記留め具の両側の軸方向の拡長として形成されている。本実施形態では、各種類の機器形成領域５の上記感応性物質のパターンは、それぞれ、留め具６の横面の、軸方向の近傍に設けてもよい。

図４ａおよび図４ｂでは、留め具６ａおよび６ｂが外周縁部の各縁の近傍に形成され、変形可能な面４は当該留め具の間で軸方向に拡がっている。この場合、上記全ての種類の機器形成領域はそれぞれ留め具６ａおよび６ｂで堅く留めてもよく、各種類の機器形成領域５の上記感応性物質のパターンは、留め具６ａおよび６ｂの横面の、軸方向の近傍に設けてもよい。

さらに、機器形成領域５と固定部材１の周縁部の他の部分との間の堅固性の差を大きくするために、留め具６の非機器形成領域と反対の部分は、上記高さ全体が、上記留め具の機器形成領域５と反対の部分の高さ全体より低い。

図示した実施形態では、感応性物質パターンは、留め具６、６ａおよび６ｂの横面に対して、変形可能な面４上の上記パターンの製造および注入条件が許す限り後者の近傍に設けてもよい。この場合、感応性物質のパターンは、測定値における平均的変形のバラツキの影響を抑制できるように、堅固になった機器形成領域５に設ける。

さらに、感応性物質のパターンを上記留め具の近傍、かつ、上記ローラ体３の可能な限り近くに設けることができるように、留め具６、６ａおよび６ｂの各横面は軌道溝２を半径方向に延ばした方向にほぼ拡がっている。

本発明によれば、感応性物質のパターンが、ローラ体の通過によって起きる変形の大きさのバラツキに対して相対的に感度を最適化できるように構成された機器形成領域を有する固定部材を備えているローラベアリングを提案できる。本発明は、特に自動車の車輪のベアリングに好適に利用できる。

１ 固定部材
２ 軌道溝
３ ローラ体
４ 自由面
５ 機器形成領域
６・６ａ・６ｂ 留め具
Ｓ_Ｃ 接触面
Ｃ_ｒ 中心
Ｃ_Ｓ 中心
Ｄ_１ 直線
Ｓ_１ 面
Ｓ_２ 面

Claims (11)

1. それぞれ少なくとも１つの軌道溝（２）を有する固定部材（１）と回転部材とを備え、
   該固定部材と回転部材とは軸を中心にして相対的に回転できるように、該軌道溝（２）の間に少なくとも１列に並んだ複数のローラ体（３）が設けられ、
   上記ローラ体（３）は、ローラ体（３）における接触面（Ｓ_Ｃ）を媒介にして固定部材（１）の軌道溝（２）上の支持部として設けられており、
   上記固定部材（１）は、回転部材の回転中にローラ体（３）の通過によって発生する力によって弾性的に変形可能な自由面（４）を備え、
   上記自由面（４）は、上記変形を表わす信号を送信して変形可能な感応性物質の少なくとも１つのパターンが設けられた少なくとも１つの機器形成領域（５）を備えたローラベアリングであって、
   上記機器形成領域（５）は、
   上記自由面（４）を変形させるローラ体（３）の中心（Ｃ_ｒ）を通る直線（Ｄ_１）のベアリングの軸を中心にした回転と上記ローラ体（３）の接触面（Ｓ_Ｃ）の中心（Ｃ_Ｓ）とで規定される面（Ｓ_１）と、
   上記接触面（Ｓ_Ｃ）の中心（Ｃ_Ｓ）を通る変形可能な自由面（４）の法線（Ｄ_２）からの、ベアリングの軸を中心にした回転で規定される面（Ｓ_２）との間で軸方向に設けられていることを特徴とするローラベアリング。
2. 上記感応性物質のパターンは、機器形成領域（５）で固定部材（１）の厚さが最小になる位置に設けられ、機器形成領域（５）の厚さは、機器形成領域（５）の法線（Ｄ_２）に基づいて測定されることを特徴とする請求項１に記載のローラベアリング。
3. 上記感応性物質のパターンは、機器形成領域（５）で上記機器形成領域の堅さが最大になる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のローラベアリング。
4. 上記感応性物質のパターンは、機器形成領域（５）で固定部材（１）の厚さと上記機器形成領域（５）の堅さとの関係が最も小さくなる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のローラベアリング。
5. 上記接触面（Ｓ_Ｃ）は、上記ベアリングの決定した負荷状態でローラ体（３）の支持部を基準にして規定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のローラベアリング。
6. 上記変形可能な自由面（４）は、半径方向に延びる法線を有する平坦面を形成していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のローラベアリング。
7. 軸方向に離間している２つの軌道溝（２）の間に２列のローラ体（３）をそれぞれ備え、
   少なくとも２種類の機器形成領域（５）がそれぞれ１列のローラ体（３）と相対的に軸方向に設けられており、
   １列のローラ体（３）の通過によって起きる変形を表わす信号を上記感応性物質のパターンが送信できるように、該感応性物質のパターンは各種類の機器形成領域（５）に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のローラベアリング。
8. 上記機器形成領域（５）が軸方向に拡がる同一の変形可能な自由面（４）で規定されていることを特徴とする請求項７に記載のローラベアリング。
9. 上記固定部材（１）は、固定部材（１）の外周縁部に半径方向に延びる少なくとも１つの留め具（６）を備え、
   該留め具（６）は、機器形成領域（５）の堅固性が保証できるように、少なくとも１つの機器形成領域（５）と軸方向に隣接していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のローラベアリング。
10. 留め具（６）がローラ体（３）の列の間に形成され、
    各種類の機器形成領域（５）の上記感応性物質のパターンは、該留め具（６）のそれぞれ１つの横面の、軸方向の近傍に設けられていることを特徴とする請求項７または９に記載のローラベアリング。
11. 上記全ての種類の機器形成領域（５）はそれぞれ留め具（６ａおよび６ｂ）で堅く留められ、
    各種類の機器形成領域（５）の上記感応性物質のパターンは、留め具（６ａおよび６ｂ）の横面の、軸方向の近傍に設けられていることを特徴とする請求項７または９に記載のローラベアリング。

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