JP3969142B2

JP3969142B2 - 車輪支持用転がり軸受ユニット

Info

Publication number: JP3969142B2
Application number: JP2002080504A
Authority: JP
Inventors: 寛朗石川; 護青木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2003279425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。特に本発明は、駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットを改良して、ＡＢＳやＴＣＳ等、車両の姿勢安定化の為の各種装置の制御を安定して行なう為の信号を精度良く得られる構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪を構成するホイール１、及び、制動用回転体であって制動装置であるディスクブレーキを構成するロータ２は、例えば図１０に示す様な構造により、懸架装置を構成するナックル３に回転自在に支承している。即ち、このナックル３に形成した円形の支持孔４部分に、転がり軸受ユニット５を構成する外輪６を、複数本のボルト７により固定している。一方、この転がり軸受ユニット５を構成するハブ８に上記ホイール１及びロータ２を、複数本のスタッド９とナット１０とにより結合固定している。又、上記外輪６の内周面には外輪軌道１１ａ、１１ｂを、外周面には結合フランジ１２を、それぞれ形成している。この様な外輪６は、この結合フランジ１２を上記ナックル３に、上記各ボルト７で結合する事により、このナックル３に対し固定している。
【０００３】
これに対して、上記ハブ８は、ハブ本体１３と内輪１４とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体１３の外周面の一部で、上記外輪６の外端開口（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外側となる部分を言い、図２、４、６を除く各図の左側。反対に、自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる、図２、４、６を除く各図の右側を内と言う。本明細書全体で同じ。）から突出した部分には、取付フランジ１５を形成している。上記ホイール１及びロータ２はこの取付フランジ１５の外側面に、上記各スタッド９とナット１０とにより、結合固定している。
【０００４】
又、前記ハブ本体１３の中間部外周面で、上記外輪６の内周面に形成した複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂのうちの外側の外輪軌道１１ａに対向する部分には、内輪軌道１６ａを形成している。更に、上記ハブ本体１３の内端部に形成した小径段部１７に、このハブ本体１３と共に上記ハブ８を構成する上記内輪１４を外嵌固定している。そして、この内輪１４の外周面に形成した内輪軌道１６ｂを、上記複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂのうちの内側の外輪軌道１１ｂに対向させている。これら各外輪軌道１１ａ、１１ｂと各内輪軌道１６ａ、１６ｂとの間には、それぞれが転動体である玉１８、１８を複数個ずつ、それぞれ保持器１９、１９により保持した状態で転動自在に設けている。尚、図示の例では、上記ハブ本体１３の内端部で上記内輪１４の内端面よりも内方に突出した部分を径方向外方に塑性変形させる事により形成したかしめ部２０により、上記内輪１４の内端面を抑え付け、この内輪１４と上記ハブ本体１３との分離防止を図っている。この構成により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記外輪６の内側に上記ハブ８を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持している。
【０００５】
尚、上記外輪６の両端部内周面と、上記ハブ８の中間部外周面及び内端部外周面との間には、それぞれシールリング２１ａ、２１ｂを設けて、上記各玉１８、１８を設けた空間と外部空間とを遮断している。更に、上記ハブ８に結合固定した車輪を回転駆動する為、上記ハブ本体１３の中心部に、スプライン孔２２を形成している。そして、このスプライン孔２２に、等速ジョイント２３のスプライン軸３４を挿入している。
【０００６】
上述の様な転がり軸受ユニット５の使用時には、図１０に示す様に、上記外輪６をナックル３に固定すると共に、上記ハブ８の取付フランジ１５に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール１及びロータ２を固定する。又、このうちのロータ２と、上記ナックル３に固定した、図示しないサポート及びキャリパとを組み合わせて、制動用のディスクブレーキを構成する。制動時には、上記ロータ２を挟んで設けた１対のパッドのライニングを、上記キャリパ内の油圧シリンダ内に嵌装した油圧ピストンの働きにより、上記ロータ２の両側面に押し付ける。
【０００７】
この様にして行なう制動時に於ける車両の安定性を確保する為には、車両が走行している限り、車輪が回転し続ける（ロックしない）事が重要である。この為に従来から、車輪の回転速度と車両の減速度とを比較して制動時にこの車輪がロックする事を防止する、アンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）が、広く使用されている。ＡＢＳを構成する為に従来から、車輪支持用の転がり軸受ユニットのうちの回転輪にエンコーダを、静止輪若しくはナックル等の懸架装置側に速度センサを、それぞれ設けて、上記車輪の回転速度を検出自在としている。又、車体の一部に加速度センサを設けて、制動時にこの車体の減速度を検出自在としている。制動時には、この加速度センサの検出信号と上記速度センサの検出信号とを比較して、上記油圧シリンダ内に導入する油圧を調節し、上記車輪のロックを防止する。
【０００８】
この様なＡＢＳの作動状態をより一層向上させ、制動距離の短縮及び制動時の姿勢安定の為の制御をより高精度に行なう事を目的として、制動時に車輪に加わるトルクを測定する事が、特開平９−３１５２８２号公報、同１１−３４８４６号公報に記載されて、従来から知られている。このうちの特開平９−３１５２８２号公報に記載された従来技術の場合には、駆動輪に加わるトルクを測定する事を意図したもので、この駆動輪を回転駆動する為の駆動軸にトルクセンサを設置するとしている。一方、特開平１１−３４８４６号公報の場合には、懸架装置に加わるブレーキトルクを測定するもので、制動時に加わるトルクの測定対象は、駆動輪、従動輪を問わないものである。
【０００９】
制動時に車輪に作用する力を測定する従来構造は何れも、トルクセンサを懸架装置や駆動軸等、車輪支持用転がり軸受ユニットとは別の部分に組み付けていた。この為、必ずしも制動時に車輪に加わる情報を十分に取り込めない可能性がある。例えば、制動時に駆動輪に加わるトルクを測定する、特開平９−３１５２８２号公報に記載された従来技術の場合、トルクセンサを、ハブとデファレンシャルギヤの出力部とを結ぶ駆動軸の途中に設ける為、測定しようとするトルク以外の外乱が入り込む可能性が増える。又、このトルク以外に、上記駆動輪に加わる路面反力等を測定する事が、より精密なＡＢＳ制御を行なう為に必要とされる可能性があるが、上記駆動軸にトルクセンサを設けた場合には、上記路面反力等を測定する事は難しい。この様な点を考慮して本発明者は先に、荷重センサを組み込んだ車輪支持用転がり軸受ユニットを発明（特願２００２−４８２１号）した。
【００１０】
【先発明の説明】
この先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットは、駆動輪を支持する為の転がり軸受ユニットのうちで制動時及び加速時に捻りトルクが加わる部分である、上記転がり軸受ユニットを構成するハブとこのハブに結合する結合部材との間に荷重センサを設置し、使用時にこの結合部材とハブとの間に作用する力を測定自在としている。この様な先発明の具体的構造に就いて、本発明の実施の形態の第１例を示す、図１〜２を用いて説明する。
【００１１】
図１〜２に示す転がり軸受ユニット５の場合には、ハブ８の一部である取付フランジ１５の外側面と、この外側面に結合された結合部材であるロータ２の内側面との間に、荷重センサである圧電素子２４を装着している。この圧電素子２４を設ける為に、上記取付フランジ１５の外側面内径寄り部分と上記ロータ２の内側面内径寄り部分との互いに整合する位置に、それぞれハブ本体１３の回転中心をそれぞれの中心とする環状凹部２５ａ、２５ｂを、全周に亙って設けている。そして、これら両環状凹部２５ａ、２５ｂに掛け渡す状態で、環状に形成された上記圧電素子２４を設置している。上記取付フランジ１５に対して上記ロータ２を、複数本のスタッド９とナット１０とにより結合固定した状態で、上記圧電素子２４は、この圧電素子２４との当接面である上記両環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６同士の間で軸方向に強く挟持（押圧）された状態となる。この状態では、上記圧電素子２４に予圧が付与される。そして、上記ハブ本体１３或は上記ロータ２に外力が加わった場合には、直ちに上記圧電素子２４がこの外力を検出自在となる。言い換えれば、この圧電素子２４の応答性が向上する。
【００１２】
上述の様にして、上記取付フランジ１５の外側面と上記ロータ２の内側面との間に上記圧電素子２４を装着している為、この圧電素子２４により、上記ロータ２と上記取付フランジ１５との間に作用する力を測定できる。即ち、上記圧電素子２４は、引っ張り力、圧縮力、剪断力を受けた場合に、受けた力の大きさに応じた電荷を発生させる。制動時或は加速時に上記圧電素子２４には、この圧電素子２４の軸方向両面と上記両環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６との間に作用する摩擦力に基づいて剪断力が、円周方向に作用する。そして上記圧電素子２４が、この剪断力に応じた電荷を発生させ、図示しないチャージアンプが、この電荷に応じた電圧を惹起させる。この剪断力は、上記ロータ２と上記取付フランジ１５との間に加わるトルクに比例するので、制動時或は加速時に上記圧電素子２４に発生した電荷に基づいてチャージアンプにより惹起される電圧は、このトルクの大きさに応じたものとなる。そこで、この電圧（圧電素子２４の出力信号）を車体側に設けた制御器に送れば、上記トルクの大きさを、前記ＡＢＳやトラクションコントロール（ＴＣＳ）の制御に利用できる。
【００１３】
又、上記圧電素子２４の円周方向各位置に発生する電荷に応じてチャージアンプに惹起される電圧を検出できる様に（例えば、この圧電素子２４の円周方向に関して４〜１６分割し、各部に惹起される電圧を互いに独立して検出自在と）すれば、車輪が路面から受ける力（路面反力）等に基づいてハブ本体１３に加わるモーメント荷重を算出できる。この様なモーメント荷重を算出すれば、車両の運行状態を判定して、この車両の姿勢を安定させる為の装置の制御に利用できる。この場合に、各部毎に、測定値を表す信号に、各部を表すＩＤデータを組み合わせて、制御器側で何れの部分の測定信号かを見分けられる様にする。この様にＩＤデータを付する事は、荷重センサを複数個使用する場合も同様にして行なう。更に、検出する力の方向が互いに９０度ずつ異なる３個の圧電素子を組み合わせて成る多成分力センサを使用すれば、各方向の力を検出できる。
【００１４】
上述の様に構成する先発明の構造では、トルクを精度良く測定でき、又、路面反力等の測定も可能である。即ち、先発明の構造の場合、荷重センサである圧電素子２４を駆動輪に近い部分に設けている為、測定しようとするトルク以外の外乱が入り込む可能性が少ない。又、上記圧電素子２４が測定する力の方向を適切にする事により、路面反力等の測定が可能となる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に、圧電素子２４により測定されるトルクや路面反力等は、ＡＢＳやＴＣＳ等の車両の姿勢安定化の為の各種装置の制御に利用できるが、上記トルクや路面反力等の測定精度が良好でなければ、上記ＡＢＳ等の制御を常に安定して行なう事は難しい。即ち、上記路面反力等を精度良く測定できれば、路面の状況に応じた制御を行なう事ができるが、測定精度が悪ければこの様な制御を安定して行なう事は難しい。一方、前述した先発明の構造の様に、圧電素子２４を取付フランジ１５とロータ２との間に挟持する構造の場合、上記圧電素子２４と上記取付フランジ１５及びロータ２との当接状態によっては、この圧電素子２４によるトルクや路面反力等の測定精度が不十分となる可能性がある。即ち、上記取付フランジ１５及びロータ２の圧電素子２４との当接面である、環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６の表面粗さが大きい場合には、これら各底面２６、２６から作用する力が上記圧電素子２４の表面全体に対して均等に負荷されない可能性がある。この為、上記圧電素子２４による上記トルクや路面反力等の測定精度が不十分となる可能性があり、不十分となった場合には、上記ＡＢＳやＴＣＳ等の、車両の姿勢安定化の為の各種装置の制御を常に安定して行なう事が難しくなる可能性がある。
本発明はこの様な事情に鑑みて、車輪に作用するトルクや路面反力等の測定精度を十分に確保すべく発明したものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した従来構造と同様に、外輪と、ハブと、転動体とを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない。
又、上記ハブは、外周面の外端部に車輪及び制動用回転体を支持する為の取付フランジを、同じく中間部乃至内端部に複列の内輪軌道を、中心部に駆動用のスプライン軸を係合させる為のスプライン孔を、それぞれ有し、使用時に車輪と共に回転する。
又、上記転動体は、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられている。
【００１７】
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記ハブと、このハブに結合する、制動用回転体、ホイール、ナット等の結合部材との間に、使用時にこの結合部材とハブとの間に作用する力を測定自在な荷重センサを挟持している。
又、上記ハブ及び結合部材の表面の一部で上記荷重センサとの当接面に、それぞれ仕上げ加工を施して、これら各当接面を平滑面としている。
更に、上記荷重センサの表面と上記ハブ及び結合部材の各当接面との間に、それぞれグリースを介在させている。
【００１８】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、前述した先発明の構造の場合と同様に、ハブと結合部材との間に荷重センサを挟持している為、車輪に作用するトルクを精度良く測定でき、又、路面反力等の測定が可能となる。
特に、本発明では、上記ハブ及び結合部材の表面の一部で上記荷重センサとの当接面に、それぞれ仕上げ加工を施している為、上記トルクや路面反力等の測定精度を十分に確保できる。即ち、上記各当接面に研削加工等の仕上げ加工を施す事により、これら各当接面の表面粗さを小さくしている（平滑面としている）。これにより、各当接面から上記荷重センサに負荷される力が、この荷重センサの表面全体に均等に負荷される。この結果、荷重センサによる上記トルクや路面反力等の測定精度を十分に確保できる。
又、上記荷重センサの表面と上記ハブ及び結合部材の各当接面との間に、それぞれグリースを介在させる事により、上記荷重センサの表面とこれら各当接面との間でのフレッチングを抑え、フレッチングに基づく摩耗粉の発生を抑える事ができる。そして、上記トルクや路面反力等の測定精度及び荷重センサの耐久性確保を図れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、駆動輪に作用するトルクや路面反力等に関する測定精度及び荷重センサである圧電素子２４の耐久性を確保する為、この圧電素子２４との当接面である環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６に仕上げ加工を施して、これら各底面を平滑面とし、更には、上記圧電素子２４の表面と上記環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６との間にそれぞれグリースを介在させた点にある。その他の部分の構造及び作用に関しては、前述した先発明の構造と同様であるから、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。本例の転がり軸受ユニット５の場合には、前述した先発明の構造の場合と同様に、上記圧電素子２４を、上記取付フランジ１５と上記ロータ２にそれぞれ形成した、環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６同士の間に挟持している。
【００２０】
特に本例の場合、上記環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６にそれぞれ仕上げ加工として研削加工を施す事により、これら各底面２６、２６を平滑面としている。即ち、上記取付フランジ１５の外側面内径寄り部分と上記ロータ２の内側面内径寄り部分に、上記環状凹部２５ａ、２５ｂをそれぞれ形成した後、更にこれら環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６にそれぞれ研削加工を施している。これら各底面２６、２６の表面粗さは、算術平均粗さＲ_a で０．４μｍ以下、十点平均粗さＲ_z で１．６μｍ以下とする事が好ましい。尚、仕上げ加工を、研削加工に代えて、精密切削加工により行なう事もできる。又、本例の場合には、上記取付フランジ１５とロータ２との両部材にそれぞれ環状凹部２５ａ、２５ｂを形成したが、どちらか一方の部材のみに環状凹部を形成し、他方の部材は環状凹部を形成しないで平坦面のままとしても良い。その場合には、この平坦面のうちで上記一方の部材の環状凹部に対向する部分を、仕上げ加工により平滑面とする。
【００２１】
又、上記環状凹部２５ａ、２５ｂの内径側壁面２７と外径側壁面２８とのうちの内径側壁面２７にも、研削加工を施している。即ち、本例の場合には、この内径側壁面２７により、上記圧電素子２４の径方向の位置決めを図っている。この為、この内径側壁面２７に研削加工を施して、この内径側壁面２７の寸法精度を確保し、上記圧電素子２４の環状凹部２５ａ、２５ｂに対する位置決め精度を確保している。尚、この圧電素子２４の位置決めを外径側壁面２８により行なう場合には、この外径側壁面の寸法精度を、研削加工により確保する。
【００２２】
更に、本例では、上記圧電素子２４の表面と上記環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６との間にそれぞれグリースを介在させている。即ち、上記圧電素子２４を上記各底面２６、２６同士の間に挟持する前に、この圧電素子２４の表面と上記各底面２６、２６とのうちの少なくとも一方の面にグリースを塗布しておく。そして、グリースを塗布した状態で、上記圧電素子２４を上記各底面２６、２６同士の間に挟持する事により、この圧電素子２４の表面と各底面２６、２６との間にグリースを介在させる。この様に当接部にグリースを介在させる事により、圧電素子２４の表面と上記各底面２６、２６との間でのフレッチングを抑え、フレッチングに基づく摩耗粉の発生を抑える事ができる。
【００２３】
即ち、制動時或は加速時に、上記圧電素子２４と上記各底面２６、２６との間に作用する摩擦力により上記フレッチングが発生する。このフレッチングにより摩耗粉が発生すると、上記圧電素子２４の表面の摩耗粉が存在する部分に、局所的な応力が負荷される。この様に、上記圧電素子２４の一部に局所的な応力が負荷されると、上記トルクや路面反力等の測定精度が低下するだけでなく、著しい場合には上記圧電素子２４が損傷する可能性がある。これに対して、上記圧電素子２４と上記環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６との間にグリースを介在させれば、上記フレッチングによる摩耗粉の発生を抑え、測定精度及び圧電素子の耐久性確保を図れる。
【００２４】
上述の様に構成する本例の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、前述した先発明の場合と同様に、上記取付フランジ１５とロータ２との間に上記圧電素子２４を挟持している為、制動時及び加速時に駆動輪に加わるトルクの測定を精度良く行なう事ができる。又、上記圧電素子２４が測定する力の方向を適切にする事により、上記駆動輪が受ける路面反力等の測定も行なう事ができる。
【００２５】
特に、本例では、上記環状凹部２５ａ、２５ｂの各底面２６、２６に、それぞれ仕上げ加工として研削加工を施している為、上記トルクや路面反力等の測定精度を十分に確保ができる。即ち、上記各底面２６、２６に研削加工を施す事により、これら各底面２６、２６の表面粗さが小さくなる。これにより、各底面２６、２６から上記圧電素子２４に負荷される力が、この圧電素子２４の表面全体に均等に負荷される。この結果、圧電素子２４による上記トルクや路面反力等の測定精度を十分に確保できる。尚、本例の場合、上記各底面２６、２６の表面粗さを、算術平均粗さＲ_a で０．４μｍ、十点平均粗さＲ_z で１．６μｍ以下に仕上げている為、上記トルクや路面反力等の測定精度の確保を効果的に行なえる。
【００２６】
次に、図４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述の第１例が、円環状に形成された１個の圧電素子２４を使用していたのに対して、本例の場合には、それぞれがピース状である複数個の圧電素子２４ａ、２４ａを使用している。そして、これら各圧電素子２４ａ、２４ａを、ロータ２（図１参照）の内側面と取付フランジ１５の外側面との間で、各スタッド９、９よりも内径寄り部分にそれぞれ設けた各凹部３５、３５内に設置している。本例の場合、上記圧電素子２４ａ、２４ａとの当接面である上記各凹部３５、３５の底面にそれぞれ研削加工を施している。又、上記圧電素子２４ａ、２４ａの位置決めの為の基準面としての機能を有する上記各凹部３５、３５の壁面３６（内周面）にも研削加工を施している。尚、上記各圧電素子２４ａ、２４ａの数と上記各凹部３５、３５の設置位置とは、図示の状態が最も好ましいが、上記トルクや路面反力等を検出できる範囲内で、適宜変更実施する事もできる。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００２７】
次に、図５〜７は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、それぞれが円環状である圧電素子２４ｂ、２４ｂを、取付フランジ１５の外側面とロータ２の内側面との間に挟持する為、これら取付フランジ１５及びロータ２の円周方向複数個所にそれぞれ設けた各取付孔２９、２９及び各通孔３０の周囲に、それぞれ凹入部３１ａ、３１ｂを形成している。これら各取付孔２９、２９は、上記取付フランジ１５の円周方向複数個所に形成され、複数の各スタッド９、９の基端部を圧入嵌合する。又、上記各通孔３０は、これら複数の各スタッド９、９を挿通する為に、ロータ２の円周方向複数個所で上記各取付孔２９、２９と整合する位置に設けている。従って、これら各取付孔２９、２９及び各通孔３０の周囲に形成した上記各凹入部３１ａ、３１ｂは、互いに整合する位置に存在する。そして、上記圧電素子２４ｂ、２４ｂは、上記各スタッド９、９の基部周囲で上記各凹入部３１ａ、３１ｂ同士の間に挟持される。本例では、上記圧電素子２４ｂ、２４ｂとの当接面である、上記各凹入部３１ａ、３１ｂの奥端面３２、３２にそれぞれ研削加工を施している。又、上記各圧電素子２４ｂ、２４ｂの位置決めの為の基準面としての役割を有する、上記各凹入部３１ａ、３１ｂの壁面（内周面）３３、３３にも研削加工を施している。その他の構成及び作用は、前述した第１例と同様である。
【００２８】
次に、図８〜９は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、上述した第３例と異なり、取付フランジ１５及びロータ２に、各圧電素子２４ｂを挟持する為の凹入部を設けてはいない。即ち、本例の場合には、これら各圧電素子２４ｂを、各スタッド９の基部に外嵌すると共に、上記取付フランジ１５の外側面で各取付孔２９の周囲部分と、上記ロータ２の内側面で各通孔３０の周囲部分との間で挟持している。即ち、上記各取付孔２９及び各通孔３０の周囲部分の面を、それぞれ上記各圧電素子２４ｂとの当接面とし、上記各スタッド９の基部外周面を、上記圧電素子２４ｂの位置決めの為の基準面としている。従って、これら各取付孔２９及び各通孔３０の周囲部分の面及び上記各スタッド９の基部外周面にそれぞれ研削加工を施している。その他の構成及び作用は、上述した第１例と同様である。
【００２９】
尚、上述した各実施の形態では、荷重センサとして圧電素子を使用する構造に就いて示したが、この圧電素子に代えて、磁歪材料を使用した荷重センサを使用しても良い。この様な荷重センサは、非磁性材製の保持リングと、この保持リングの内径側に嵌着された永久磁石と、同じく外周面に添着された磁歪材料製の励磁部と、この励磁部の周囲に配置した検出コイルとから成る。この磁歪材料を使用した荷重センサは、保持リングの歪み状態に応じて、永久磁石により励磁される励磁部の磁気特性が変化する。従って、この磁気特性の変化を検出コイルにより検出する事により、ロータ２と取付フランジ１５との間に作用するトルクを検出できる。即ち、制動或は加速により、ロータ２と取付フランジ１５との間にトルクが加わると、この取付フランジ１５と上記ロータ２との間に挟持された、上記磁歪材料を使用した荷重センサの保持リングが歪む。この歪みを上述の様に検出コイルにより検出する事により、上記トルクを検出する事ができる。
【００３０】
又、上述した各実施例では、圧電素子等の荷重センサを取付フランジ１５とロータ２との間に設置する構造に、本発明を適用した場合に就いて示したが、本発明は、荷重センサを他の部分に設置した構造にも適用できる。例えば、荷重センサを、ハブの外端面と、等速ジョイントを構成するスプライン軸の雄ねじ部に螺合したナットの内側面との間に設置した構造に本発明を適用する事が考えられる。この場合、上記ハブの外端面でスプライン孔の周囲部分と、請求項に記載した結合部材に相当する、上記ナットのワッシャ部の内側面との互いに整合する位置にそれぞれ環状凹部を形成し、これら両環状凹部の底面にそれぞれ研削加工を施す。そして、これら研削加工を施した両環状凹部の底面同士の間に上記荷重センサを挟持する。これにより、上記ハブの外側面と上記ナットのワッシャ部の内側面との間に作用する力の測定精度を良好にする事ができる。
【００３１】
又、本発明によりトルクの測定を行なえる車輪は、駆動輪に限定されるが、トルク以外に関しては、駆動輪に限らず、従動輪でも測定する事は可能である。この場合には、内輪が静止輪で外輪が回転輪であっても良い。この点に就いては、請求項２に記載した発明が対応する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、ＡＢＳやＴＣＳ等の車両の姿勢安定化の為の各種装置の制御を常に安定して行なう事ができる。そして、車両の安定した運行状態を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面図。
【図２】ロータ、ホイール、ナットを省略して図１の左方から見た図。
【図３】図１のＡ部を分解して示す図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図５】同第３例を示す半部断面図。
【図６】ロータ、ホイール、ナットを省略して図５の左方から見た図。
【図７】図５のＢ部を分解して示す図。
【図８】同第４例を示す半部断面図。
【図９】図８のＣ部を分解して示す図。
【図１０】本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットを組み付けた懸架装置部分の断面図。
【符号の説明】
１ホイール
２ロータ
３ナックル
４支持孔
５転がり軸受ユニット
６外輪
７ボルト
８ハブ
９スタッド
１０ナット
１１ａ、１１ｂ外輪軌道
１２結合フランジ
１３ハブ本体
１４内輪
１５取付フランジ
１６ａ、１６ｂ内輪軌道
１７小径段部
１８玉
１９保持器
２０かしめ部
２１ａ、２１ｂシールリング
２２スプライン孔
２３等速ジョイント
２４、２４ａ、２４ｂ圧電素子
２５ａ、２５ｂ環状凹部
２６底面
２７内径側壁面
２８外径側壁面
２９取付孔
３０通孔
３１ａ、３１ｂ凹入部
３２奥端面
３３壁面
３４スプライン軸
３５凹部
３６壁面

Claims

内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない外輪と、外周面の外端部に車輪及び制動用回転体を支持する為の取付フランジを、同じく中間部乃至内端部に複列の内輪軌道を、中心部に駆動用のスプライン軸を係合させる為のスプライン孔を、それぞれ有し、使用時に車輪と共に回転するハブと、上記各外輪軌道と上記各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記ハブとこのハブに結合する結合部材との間に、使用時にこの結合部材とハブとの間に作用する力を測定自在な荷重センサを挟持しており、これらハブ及び結合部材の表面の一部で上記荷重センサとの当接面に、それぞれ仕上げ加工を施し、この荷重センサの表面と上記ハブ及び結合部材の各当接面との間にそれぞれグリースを介在させた事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
周面に複列の静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止輪と、周面の外端部に車輪及び制動用回転体を支持する為の取付フランジを、同じく中間部乃至内端部に複列の回転側軌道を、それぞれ有し、使用時に車輪と共に回転するハブと、上記各静止側軌道と上記各回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記取付フランジと制動用回転体又はホイールとの間に、使用時にこの制動用回転体又はホイールと取付フランジとの間に作用する力を測定自在な荷重センサを挟持しており、これら取付フランジ及び制動用回転体又はホイールの表面の一部で上記荷重センサとの当接面に、それぞれ仕上げ加工を施し、この荷重センサの表面と上記取付フランジ及び制動用回転体又はホイールの各当接面との間にそれぞれグリースを介在させた事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。