JP5235306B2 - センサ付車輪用軸受 - Google Patents
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Description
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。
また、歪み発生用部材の連接部は、折れ曲がり部が固定側部材に近づく向きに中途部で折れ曲がっているため、折れ曲がり部よりも第1の接触固定部側で、かつ折れ曲がり部の近傍に特に歪みが大きく現れる。その特に歪みが大きく現れる箇所にセンサ素子が取付けられているため、より一層固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。
歪み発生用部材の連接部の径方向に沿った部分は、外方部材のフランジの変形に従って変形する。連接部がL字形をしているため、連接部の径方向に沿った部分における折れ曲がり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、連接部の径方向に沿った部分における折れ曲がり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。
その理由は、図6のグラフに示すように、歪み発生用部材の連接部に生じる歪みの大きさxは、連接部の肉厚をtとしたとき、折れ曲がり部からtの位置で最も大きく、3t以上離れると歪みの測定に適さない小さな値となるからである。
センサ素子が周方向に複数個並べて配置されていると、各センサ素子の出力の平均値を用いて固定側部材の歪みを検出することができるため、固定側部材の歪みの検出精度を高めることができる。
歪み発生用部材における第1の接触固定部や、歪み発生用部材における第1の接触固定部から第2の接触固定部と反対側へ延長して設けた延長部は、固定側部材の歪みの影響をほとんど受けない箇所である。この固定側部材の歪みの影響をほとんど受けない箇所である第1の接触固定部や延長部の素子と、固定側部材の歪みが大きく現れる箇所である連接部のセンサ素子とをブリッジ接続して増幅回路を構成することにより、連接部のセンサ素子の出力を増幅した新たな信号を出力することができる。その増幅された信号を固定側部材の歪み検出に用いることで、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。
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、ホイールおよび制動部品(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。
この実施形態の歪み発生用部材22は、例えば板材をプレス加工して製作されたものであり、全体が径方向に沿った径方向部位22Aと軸方向に沿った軸方向部位22BとでL字の形状に構成されている。そして、径方向部位22Aの中間部が第1の接触固定部22aとされ、軸方向部位22Bのアウトボード側部分が第2の接触固定部22bとされている。連接部22cは、径方向に沿う部分22caと軸方向に沿う部分22cbとでなり、中途部で直角に折れ曲がった形状をしている。また、径方向部位22Aの第1の接触固定部22aよりも外径側には延長部22dが設けられている。歪み発生用部材22を板材のプレス加工品とすると、歪み発生用部材22の製作が容易であり、コストダウンが可能である。
連接部22cのセンサ素子23(S1)の取付箇所は、連接部22cの径方向に沿う部分22caのうちでも歪みが大きく現れる箇所とするのが良い。具体的には、連接部22cの折れ曲がり部22eから第1の接触固定部22aの側へ連接部22cの肉厚tの3倍以内の位置とする。すなわち、折れ曲がり部22eからセンサ素子23の取付箇所までの距離をxとしたとき、x<3tの関係が成り立つようにする。その理由は、図6のグラフに示すように、歪み発生用部材22の連接部22cに生じる歪みの大きさは、折れ曲がり部22eからtの位置で最も大きく、3t以上離れると歪みの測定に適さない小さな値となるからである。
対して、もう一方のセンサ素子23(S2)は、外方部材1の歪みの影響をほとんど受けない箇所として延長部22dに取付けられている。
歪みセンサ21は、歪み発生用部材22のボルト挿通孔70および第1の取付用部材24のボルト挿通孔71にアウトボード側からボルト76を挿通し、そのボルト76の雄ねじ部76aを外方部材1のボルト螺着孔74に螺着させ、かつ歪み発生用部材22のボルト挿通孔72および第2の取付用部材25のボルト挿通孔73に外周側からボルト76を挿通し、そのボルト76の雄ねじ部76aを外方部材1のボルト螺着孔75に螺着させることにより、外方部材1に固定される。
これらの固定構造のいずれを採用した場合でも、歪み発生用部材22と第1、第2取付用部材24,25、および第1、第2取付用部材24,25と外方部材1を強固に固定することができる。そのため、歪み発生用部材22が外方部材1に対して位置ずれすることがなく、外方部材1の変形を歪み発生用部材22に正確に伝えることが可能である。
歪み発生用部材22は、前記第1の接触固定部22aと第2の接触固定部22bとを連接する連接部22cが、径方向に沿った部分22caと軸方向に沿った部分22cbとでなり、L字の形状に構成されている。径方向に沿った部分22caは、軸方向に沿った部分22cbに比べ、剛性が低くなるよう肉厚を薄くしてある。そして、連接部22cの径方向に沿った部分22caにおける折れ曲がり部22eの近傍に、センサ素子23が1個取付けられている。このセンサ素子23の取付箇所も、前記同様に、連接部22cの折れ曲がり部22eから連接部22cの軸方向に沿った部分22cbの肉厚tの3倍以内の位置と(x<3t)とされている。
他は前記実施形態と同じ構成である。同一構成箇所については同一符号を付してある。
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。
1a…フランジ
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
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
22c…連接部
22ca…連接部の径方向に沿った部分
22cb…連接部の軸方向に沿った部分
22e…折れ曲がり部
23…センサ素子
30…増幅回路
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車輪用軸受において、
前記外方部材および内方部材のうちの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、前記固定側部材に設けられたフランジ面に、第1の取付用部材を介して固定される第1の接触固定部と、前記固定側部材の周面に、第2の取付用部材を介して固定される第2の接触固定部とを有し、これら両接触固定部を連接する連接部は、折れ曲がり部が前記固定側部材に近づく向きに中途部で折れ曲がっているものであり、前記センサ素子の前記歪み発生用部材への取付箇所を、前記連接部における折れ曲がり部よりも前記第1の接触固定部側で、かつ折れ曲がり部の近傍とし、前記歪み発生用部材は、前記第1,第2の取付用部材のみに接しており、前記歪みセンサは、前記連接部における、これら取付用部材のない箇所に設けられてい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2において、前記歪み発生用部材の連接部を、径方向に沿った部分と軸方向に沿った部分とでなるL字の形状に構成したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項3において、前記センサ素子の歪み発生用部材への取付箇所が、前記連接部の折れ曲がり部から第1の接触固定部側へ連接部の肉厚の3倍以内の位置であるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記歪み発生用部材に対して前記センサ素子を周方向に複数個並べて配置したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項5において、前記歪み発生用部材における前記第1の接触固定部、または前記歪み発生用部材における前記第1の接触固定部から前記第2の接触固定部と反対側へ延長した延長部に、前記連接部のセンサ素子と同様のセンサ素子を同数個取付け、これら連接部および延長部のセンサ素子の出力信号から連接部のセンサ素子の出力を増幅した新たな信号を出力する増幅回路を設けたセンサ付車輪用軸受。
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