JP4889548B2 - センサ付車輪用軸受 - Google Patents
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Description
ところで、車体の懸架装置を構成するナックル16は、上記ナックル結合用フランジ1aに対して次のように結合される。すなわち、ナックル16の端面がフランジ1aの側面に接する状態で、ナックル16の締結ボルト挿通孔17に挿通した締結ボルト18を、フランジ1aの車体取付孔14に螺着させてある。この結合構造であると、車輪用軸受にフランジ1aをナックル16から引き離す方向の荷重が作用する場合に、フランジ1aとナックル16の接触面が離れることがある。接触面が離れると、車体取付孔14のねじ面に荷重が集中するため、荷重とセンサ素子23に検出される歪みとの直線特性が損なわれ、センサ素子23の出力信号から車輪用軸受に加わる荷重を正確に検出することが難しい。
なお、車輪用軸受にフランジ1aをナックル16に押し付ける方向の荷重が作用する場合は、この荷重をフランジ1aがナックル16との接触面全体で受けるため、荷重とセンサ素子23に検出される歪みとの直線特性が保たれ、センサ素子23の出力信号から車輪用軸受に加わる荷重を検出することができる。
前記フランジの車体取付孔の周辺部を前記ナックルに押し付けるナット状部材を前記フランジに取付けたため、常にフランジとナックルとが接触した状態に保持される。そのため、車輪用軸受にフランジをナックルに押し付ける方向の力が作用している場合、および車輪用軸受にフランジをナックルから引き離す方向の力が作用している場合のいずれについても、荷重に対するセンサ素子の出力信号の線形特性が維持され、センサ素子の出力信号から、補正処理することなく、または簡単な補正処理を施すだけで、車輪用軸受に加わる荷重を検出することができる。
歪み発生用部材は、固定側部材に対して2箇所の接触固定部を有し、前記接触固定部のうち第1の接触固定部は前記固定側部材に設けられたフランジ面に接触するナット状部材であり、第2の接触固定部は前記固定側部材の周面であるため、第1および第2の接触固定部の径方向位置が異なり、固定側部材の歪みが歪み発生用部材に転写かつ拡大して現れやすくなる。この転写かつ拡大された歪みに応じてセンサ素子が出力するため、固定側部材の歪みを感度良く検出でき、荷重の測定精度が高くなる。
この車輪用軸受は、歪み発生用部材およびこの歪み発生用部材に取付けたセンサ素子からなる歪みセンサを固定側部材に取付ける構成としたため、荷重検出用のセンサを車両にコンパクトに設置できる。歪み発生用部材は固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これにセンサ素子を取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。
歪み発生用部材の径方向部位は外方部材のフランジの変形に従って変形する。歪み発生用部材はL字形をしているため、径方向部位における軸方向部位との交差部の近傍に歪みが集中し、外方部材よりも大きな歪みが現れる。すなわち、径方向部位における軸方向部位との交差部の近傍で発生する歪みは、フランジの基端の歪みを転写かつ拡大したものとなる。この外方部材の歪みが転写かつ拡大して現れる箇所にセンサ素子が取付けられているため、拡大された外方部材の歪みに応じたセンサ素子の出力が得られ、その出力から外方部材の歪みを感度良く検出できる。
上記いずれかの方法で、予めナット状部材を固定側部材に固定しておけば、固定側部材のフランジとナックルとを締結ボルトで結合する作業が容易になる。また、フランジに対するナット状部材の位置が安定するため、歪みセンサの検出精度が向上する。さらに、ナット状部材を固定側部材に固定状態に設ければ、実質的にナット状部材はフランジの一部となり、フランジと締結ボルトとの結合部の長さが長くなるため、結合が強固なものとなる。フランジと締結ボルトとの結合部を長くするには、フランジにナット状部材と同形の凸部を設けてもよいが、鍛造により成形される軸受軌道輪の場合、凸部の加工が難しく、歩留まりが悪くなる。
ナックル16には、車体取付孔14に対応する位置に、段付きの締結ボルト挿入孔17が設けられており、この締結ボルト挿入孔17にインボード側から挿入した締結ボルト18を車体取付孔14に螺着することで、ナックル16がフランジ1aのインボード側の側面に接する状態でフランジ1aと結合される。また、フランジ1aのアウトボード側の側面に接してナット状部材19を設け、このナット状部材19のねじ孔19aに、締結ボルト18の車体取付孔14よりもアウトボード側に突出した部分が螺着されている。
歪み発生用部材22は、径方向に沿った径方向部位22cと、軸方向に沿った軸方向部位22dとでL字の形状に構成されており、径方向部位22cの中央部が前記第1の接触固定部22aとされ、軸方向部位22dの先端部が前記第2の接触固定部22bとされている。径方向部位22cは、軸方向部位22dに比べ、剛性が低くなるよう肉厚を薄くしてある。センサ素子23は、径方向部位22cのインボード側の面であるセンサ取付面22Aにおける第1の接触固定部22aよりも径方向内側の位置に配置されている。
歪みセンサ21を固定した状態では、図1ないし図3に示すように、歪み発生用部材22の第1の接触固定部22aが第1の取付用部材40を介してナット状部材19に接触固定され、第2の接触固定部22bが第2の取付用部材41を介して外方部材1の外周面に接触固定される。また、第1および第2の接触固定部22a,22bが、外方部材1の周方向に対して同位相の位置となるよう固定される。このように第1および第2の接触固定部22a,22bを周方向において同位相とすると、歪み発生用部材22の長さを短くすることができるため、歪みセンサ21の設置が容易である。
上記のように、ナット状部材19を外方部材1のフランジ1aに固定しておけば、フランジ1aとナックル16とを締結ボルト18で結合する作業が容易になる。また、フランジ1aに対するナット状部材19の位置が安定するため、歪みセンサ21の検出精度を向上させることができる。さらに、ナット状部材19を外方部材1に固定状態に設ければ、実質的にナット状部材19はフランジ1aの一部となり、フランジ1aと締結ボルト18との結合部の長さが長くなるため、結合が強固なものとなる。
また、前記各実施形態では第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。
2…内方部材(回転側部材)
3,4…転走面
5…転動体
7,8…密封装置
14…車体取付孔
14a…雌ねじ部
16…ナックル
19…ナット状部材
19c…雄ねじ部
21…歪みセンサ
22…歪み発生用部材
22a…第1の接触固定部
22b…第2の接触固定部
23…センサ素子
40…第1の取付用部材
41…第2の取付用部材
Claims (6)
- 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両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ものであり、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に形成されたフランジと車体の懸架装置を構成するナックルとが、前記フランジに設けられた車体取付孔に挿通された締結ボルトにより結合される車輪用軸受において、
前記フランジの車体取付孔の周辺部を前記ナックルに押し付けるナット状部材を前記フランジに取付け、前記固定側部材に固定された歪み発生用部材と、この歪み発生用部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子とからなる歪みセンサを設け、この歪みセンサの前記歪み発生用部材は、前記固定側部材に対して2箇所の接触固定部を有し、前記接触固定部のうち第1の接触固定部の固定対象は前記ナット状部材であり、かつ第2の接触固定部の固定対象は前記固定側部材の周面である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、前記固定側部材が外方部材であるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1または請求項2において、前記歪み発生用部材を、径方向に沿った径方向部位と軸方向に沿った軸方向部位とでL字の形状に構成し、径方向部位における軸方向部位との交差部の近傍に前記センサ素子を取付け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、前記ナット状部材は、前記車体取付孔に圧入することで前記固定側部材に固定されている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、前記ナット状部材は、前記車体取付孔の雌ねじ部にナット状部材の雄ねじ部を螺着することで前記固定側部材に固定されている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、前記ナット状部材は、溶接により前記固定側部材に固定されているセンサ付車輪用軸受。
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