JPH03209016A - ハブ軸受ユニット - Google Patents

ハブ軸受ユニット

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JPH03209016A
JPH03209016A JP2330946A JP33094690A JPH03209016A JP H03209016 A JPH03209016 A JP H03209016A JP 2330946 A JP2330946 A JP 2330946A JP 33094690 A JP33094690 A JP 33094690A JP H03209016 A JPH03209016 A JP H03209016A
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hub bearing
bearing unit
ring
measuring
coating layer
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JP2330946A
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Rune Adolfsson
ルーン　アドルフソン
Sture Asberg
シュトゥーレ　オズベリー
Tore Hesthamar
トーレ　ヘスタマル
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SKF Nova AB
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は上記請求項（１）に記載したような種類の車輛
に用いられるハブ軸受ユニットに関する。より正確には
、この種類のハブ軸受ユニットを有する車輛の、特に、
操舵及びロードホールディングに関する安全性を積極的
に向上させ、かつ、乗心地の改善を可能とするものであ
る。
〔従来の技術〕
車輛の後輪操舵に関する多くの装置が従来から知られて
いるが、後輪の操舵角は自動的に前輪の操舵角に合わせ
て調整される。そのため、後輪は、かなり高い速度にお
いては通常前輪と同方向に操舵され、比較的低い速度に
おいては前輪と違う方向に操舵される。このような装置
において、走行性に関するいくつかの点で、小さな改善
が行われているが、それらは比較的限られた範囲のもの
である。前輪の操舵角と後輪の操舵角の間の関係は車輛
の速度と独立であるから、道路の凹凸や摩擦の違いによ
って、横揺れや滑りが発生する可能性はいまだに存在す
る。
その結果、このような種類の装置を能動的なものにする
ことが提案されている。すなわち、道路の状況を検知し
、その信号によって問題の車輪のゆがみを修正するとい
う手法である。
このような能動的装置は英国特許第２１５３３１１Ａ号
及び米国特許第４７（１３８２２号に示されてる。英国
特許第２１５３３１１Ａ号による装置はサスペンション
ユニットの垂直方向の減衰連動を検知することによって
、垂直方向または水平方向の加速度あるいは縦荷重を検
知するセンサを用いることが提案されている。米国特許
第４７（１３８２２号による装置は、運転状況を検知す
るセンサを用いることが提案されている。これらのセン
サは後輪の負荷を検知するもので構成されているが、そ
の詳細な構戒は上記公報には明らかにされていない。
また、以前から、開発や車輪及びホイールサスペンショ
ンを構成している部品の詳細な測定のための実走試験に
おいては、車輪に作用するトルクや力を測定する装置が
知られている。そのため、例えば米国特許第４７４８８
４４号や米国特許第４１８６５９６号に見られるように
、ストレインゲージセンサが特別に設計されたハブ軸受
ユニットと共に用いられている。また、これらの公報に
は、車輪に作用する転がり抵抗を実験室用に開発された
測定器によって測定することが提案されている。
〔発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来から自動車に備えられる公知の
装置は、二つの車輪が付加されている。
一つは試験用車輪、他はダミーの車輪である。そのため
、試験用車輪は二つの部分で形成された・ステアリング
ナックルハウジング内に軸支されており、一方はボール
ジョイントを支持する部分、他方は軸受台として形成さ
れている。１２個の独立したビエゾ電子センサのパック
が上記二つの部分の間に挟まれている。この種のビエゾ
電子センサを用いた測定装置は、複数で非常に正確な装
置や温度に対する高感度性に依存した試験環境以外他の
応用にはあまり適さないものである。
本発明の目的は、上述した請求項（１）に記載したよう
に車輪に作用する力を検知して得られる信号が車輪及び
ホイールサスペンションの動作時に発生する慣性力の影
響を極力小さくするような装置を有するハブ軸受ユニッ
トを提供することにある．本発明の他の目的は、ユニッ
トを形戒する測定体の装着及び電気的な接続を簡単な方
法で行うノ＼ブ軸受ユニットを提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、センサ及び電気的部品が、
湿度、温度、機械的損傷に関して厳しい条件下に置かれ
ても、高い信頼性を得られるようなハブ軸受ユニットを
提供することにある。
さらに、本発明の目的は、車輪に作用する力の検知を確
実で正確に行うハブ軸受ユニットを提供することにある
。
（課題を解決するための手段〕 本発明によれば、上記目的は、 車輪に連結可能で回転可能な第一リングと、車輛のシャ
ーシに連結可能で非回転な第二リングとを有し、該第二
リングが第二リングと車輛のシャーシとの連結のために
円筒部とラジアルフランジを備えており、転動体が、第
一リングを軸線まわりに第二リングに対して回転可能な
ように半径方向で第一リングと第二リングの間に配置さ
れていることとする車輛の車輪用のハブ軸受ユニ・ント
において、 独立した非回転の測定手段が車輪に作用する外力を測定
するために第二リングに対して竪固に取り付けられてお
り、独立した測定手段は、環状の支持体と、該支持体に
軸に対して予め定められた方向に竪固に連結された複数
のカセンサとを備え、該カセンサが支持体上の円周上に
所定の間隔を有して配置され、支持体とカセンサが上記
第二リングに対してユニットとして軸方向に挿入または
引き抜き自在である、 ことによって達威される。
〔実施例〕
第１図には、ホイールサスペンション２６と関連して後
車輪２５が示されている。ホイールサスペンション２６
は従来の形式のもので、車体シャーシの一部をなしてい
る。車輪２５に作用する力は三つの戒分に分解されてお
り、そのうちＦｘとＦＶは車輪の面にあり、またＦｚは
車軸に平行となっている。
後車輪操舵の作動装置、すなわち、路面の状態が検知さ
れ、それにより種々の信号が作られて後車輪の角度を修
正するために用いられる装置は、後車輪２５に作用する
力を検知するセンサ２７、信号処理ユニット２８、計算
ユニット２９そして車輪２５に接続されているアクチュ
エータ３０を有している。
本発明は好ましくは第２図に示されているハブ軸受ユニ
ットに適用される。かかるハブ軸受ユニットは、内輪１
０、外輪１１そして通常両．輪１０，１１間に二列のボ
ール列が配される転動体３１を備えている。内輪１０は
しばしば、連結される二つのリングに分割されている。
内輪１０は、それ自体例えば米国特許第３５８９７４７
Ａ号で知られているように、車輪２５に連結される。外
輪１１はフランジ１２を有しており、該フランジ１２に
は該フランジ１２をシャーシ２６に連結するためボルト
２２を受け入れる複数の、図示の例では四つの取付孔１
３が設けられている。
車輪２５に作用する力を簡単に、実際的にそして信頼性
をもって測定するために、本発明では非回転部材上でこ
れらの力が測定される。上述のごとく本発明は測定系を
提供することを意図している。
この測定系では、得られる信号が車輪及びホイールサス
ペンションの運動における慣性力によって受ける影響を
最小となるようにされている。非回転の軸受輪すなわち
外輪１１は路面に最も近く位置している部分をなしてい
るので、センサは該外輪１１に取付けられている。
本実施例ではフランジ１２には、そのぞれの取付孔１３
にて、車輪２５に作用する外力を検知するセンサ要素１
６をもった測定体】４が設けられている。本発明の主た
る形態にあっては、四箇所の取付孔ｌ３におけるすべて
の測定体１４は共通のワッシャ１５上に設けられ、二亥
ワッシャ１５はボノレト２２によってフランジ１２に竪
固に取付けられている。
本発明の他の形態によれば、測定体１４はアモルファス
磁歪材料を含むコーティングｌ’ｉ１６で威るセンサ要
素をもつものであってもよい。コーティング層１６は接
着、溶着、スパッタリングあるいは他の方法で測定体１
４に取付けられる。力の測定はすでに知られている状態
を基準として行われる。アモルファス磁歪材料の磁気特
性は材料における歪の状態に依存して変わる。かくして
、測定体１４に取付けられているコーティング層１６は
フランジ１２が力を受けると歪を生ずる。
好ましい形態において、四つの測定体１４．　１４’　
，１４”，１４゜”は互いに間隔３２をもって一つの共
通の基板３３に取付けられており、該基板３３にボルト
２２のための貫通孔が形成されている。コーティング層
１６は車軸に平行となる測定体の面上に設けられている
。測定体１４．　１４″のコーティング層１６は領域２
１．２１”を有しており、該領域は一方ではハブ軸受ユ
ニットのＺ軸の方向に延び、他方ではこれに直角なＸ軸
の方向に延びている。測定体１４′，１４”のコーティ
ング層１６は領域２１’，２１’”を有しており、該領
域は一方ではＺ軸の方向に延び、他方ではこれに直角な
Ｙ軸の方向に延びている。アモルファス磁歪材料の簡易
軸（ｅａｓｙ　ａｘｉｓ）はＺ軸に対して角度をなす方
向Ａ−Ａで与えられる。この角度好ましくは４５″位で
ある。「簡易軸」は、外部から与えられる磁界の仕事が
該磁界の方向に磁区を配列させるのに最小である方向の
軸を指している。
この仕事は、磁界の方向が材料の簡易軸に一致している
ときに最小値となる。
材料の上記軸方向の伸びが磁気特性の最大変化すなわち
最大の感度をもたらす。
アモルファス磁歪材料の磁区は該材料の簡易軸に対称に
位置している。
伸び量が飽和した状態において、磁区は方向Ａ−Ａに平
行となる。
また、コーティング層は、アモルファス磁歪材料の複数
の平行な帯とすることもでき、その場合、縦軸は上記軸
Ｚに対し上記の角度を形或する。
第５図の実施例にあっては、アモルファス磁歪材料の簡
易軸とＸ軸そしてＹ軸となすそれぞれの角は、対をなし
て平行にかつ直径方向で対向位置に配されたそれぞれの
領域２１．２１”と２１′，２ｌ゜”において等しくな
っている。しかしながら、上記簡易軸は第５図における
コーティングＮ１６．１６”に示されるような反対方向
に位置している。
各領域２１では測定体１４のまわりにビンクアソプコイ
ル２０が設けられており、該コイルは軸Ｚに直角な面に
形成されている。駆動源に接続されている励磁コイル２
４がすべてのコーティング領域２１とビソクアップコイ
ル２０を包囲するように設けられている。励磁コイル２
４によって上記ピックアンプコイル２０と領域２１を覆
う範囲に磁界が形成されると、ピックアップコイルに電
流が生しる。該電流は、アモルファス磁歪材料を有しコ
イル内に位置するコーティング層により影響される。ビ
，ツクアップコイルからの出力信号は、かくしてコーテ
ィング層の磁気特性に依存し、そしてこれらの特性がコ
ーティング層内の機械的な歪の状態に関係して変化する
ので、ピックアップコイルからの出力信号は測定体１４
すなわちフランジ１２で生じた応力を示すこととなる。
すべての四つのコーティング領域２ｌのアモルファス磁
歪材料がＺ軸の方向に延びているので、力Ｆと四つの取
付孔１３におけるすべてのピックアップコイル２０から
の出力信号の合計との間に関連が出てくる。コーティン
グ領域２１．２１”はＸ方向には延びているがＹ方向に
は延びておらず、またコーティング領域２１’，２１’
”はＹ方向には延びているがＸ方向には延びていない。
対向する一対の領域での簡易軸は互に反対なので、力Ｆ
ｘすなわちＸ方向での剪断とピックアップコイル２０．
２０”からの出力信号の差との間に関係が生ずる。また
、力ｐｙすなわちＹ方向での剪断とピックアップコイル
２０’，２０’”からの出力信号の差との間にも関係が
生ずる。
センサをアモルファス磁歪材料として、例えば上述のご
とくに形或すれば、車輪に作用する力の検知において高
性能なものとなる。
第８図に見られるように、ピックアップコイル２０のそ
れぞれに二つの線路が要求される。取付孔１３のそれぞ
れに四つのビソクアップコイルが設けられているので、
八木の線路３４が一つのケーブル３５内で結線されてい
る。かかる四本のケーブル３５が信号処理ユニット１８
に結線されている。この様子が第７図と第９図に示され
ており、取付孔１３のそれぞれにおける励磁コイル２４
が線路３６によって直列に結線されまた信号処理ユニッ
ト１８に結線されている。
信号処理ユニット１８からはケーブル３７が外部コネク
タ３８まで延びており、該ケーブル３７は力Ｆｘ，ｐｙ
そしてＦｚを示す信号のための複数の線路を有している
。
上述のごと《本発明の一つの形態として、すべての測定
体１４に一つの共通なワッシャ１５が設けられている。
第７図からも判るように、一方ではコーティング層１６
の範囲に要求される磁界を生ずるためそして力が生じた
ときに発生した信号の登録のためのすべての線路３５，
３６．３７を、また他方、信号処理ユニッ目８をそれぞ
れワッシャ１５の内部に設けることを可能である。かか
る構或とすることによって、湿度、温度の影響や機械的
損傷等を受けやすいハブ軸受の外面に取付けるにも拘ら
ず、測定系の一部を構或するセンサやエレクトロニクス
において、高い信頼性を確保することができる。
さらに、ハブ軸受ユニットの一部をなす測定体の組立て
や電気接続を簡単に行うこともできる。
感度の高い測定体に影響をもたらすような歪をワッシャ
１５に生じさせることを回避するために、ワッシャ１５
は測定体１４よりも可撓性の高い材料で作られているこ
とが好ましい。
図示の例では、測定体１４はフランジ１２より分離自在
なユニットとなっている。しかし、測定体とフランジと
を一体的に構戒することも可能である。
勿論フランジ１２を分離自在として外輪１１に結合する
形態とすることもできる。
図示の例では、内輪は車輪に結合され、外輪はシャーシ
に結合されている。勿論、これに代えて外輪を車輪に結
合し、内輪をシャーシに結合させることも可能である。
図示の実施例では、磁界は別体の励磁コイルによって発
生する。しかし、ピノクアップコイルで同時に励磁を構
成せしめることも可能であり、こうすることにより別体
の励磁コイルは不要となる。
また永久磁石による磁界を用いることも可能で、こうす
ることによっても別体の励磁コイルを不要とすることが
できる。
図示の実施例においは、アモルファスコーティングの簡
易軸はＸ軸そしてＹ軸とそれぞれ４５゜の角度をなして
おり、センサに良好な感度をもたらしている。反対側に
ある二つのコーティング層の簡易軸は互に対向している
。これらの軸に対する簡易軸のなす角度は広い範囲で変
わり得る。特に、各領域における簡易軸は異方向となっ
てもよい。
さらに、二つの対向せるコーティング層のアモルファス
磁歪材料の簡易軸は同方向をなしていてもよい。
図示の実施例では、各取付孔１３における四つの測定体
が設けられている。各取付孔においては、例えば一つの
環状の測定体を用いることもできる。
これによって、ピックアップコイル、そして必要とあら
ば励磁コイルがこの測定体を包囲するようになる。アモ
ルファス帯あるいはアモルファスコーティング層は、適
切な方向、特にＺ軸及びもしくはこれに垂直な方向に位
置づけられた帯もしくは双極子をもつ測定体の周囲に配
設される。こように配されたセンサは車輛の後輪の操舵
を行うための各可能性ある装置に不可欠なものとして用
いられるのがよい。しかしながら、すべての車輛の前輪
と同様に上述の後輪の操舵なしで、車輛における後輪の
片寄り（ｄｅｆ　ｌｅｃｔｉｏｎ）の修正のためのセン
サを用いることも可能である。上述のセンサの配設形態
は、車輛の乗心地や道路の保全の改善の目的で、車輛の
サスペンションの能動的操舵にも使用可能である。
（発明の効果〕 本発明は以上のように構戒したので、車輪に作用する力
を検知して得られる信号が車輪及びホイールサスベンシ
ゴンの動作時に発生する慣性力の影響を極力小さくする
ことができ、また、ユニットを形戒する測定体の装着及
び電気的な接続を簡単な方法で行うことができる。さら
に、センサ及び電気的部品が、湿度、温度、機械的損傷
に関して厳しい条件下に置かれても、高い信頼性を得る
ことのができる。また、車輪に作用する力の検知を確実
で正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるマイクロ操舵装置を備えたホイー
ルサスペンション及び車軸の一実施例を示す斜視図、第
２図は本発明による測定体を有するハブ軸受ユニットの
断面図、第３図は第２図ユニットの側面図、第４図は第
２図の／’１ブ軸受ユニットを形成する部品であるワ・
ンシャと本発明による測定体を示す平面図、第５図は第
４図の測定体を示す斜視図、第６図は第５図の測定体の
断面図、第７図はマイクロ操舵システムを形或スルピッ
クアップコイル、励振コイル、及び信号処理ユニットの
相互の接続の概略を説明する図、第８図は第７図のピン
クアソブコイルの結線を説明する図、第９図は第７図の
励振コイルの結線を説明する図である。 １０・・・・・・・・・第一リング（内輪）１１・・・
・・・・・・第二リング（外輪）１２・・・・・・・・
・フランシ １４・・・・・・・・・測定手段（測定体）１６・・・
・・・・・・カセンサ（コーティング層）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）車輪に連結可能で回転可能な第一リング（１０）
    と、車輛のシャーシに連結可能で非回転な第二リング（
    １１）とを有し、該第二リング（１１）が第二リング（
    １１）と車輛のシャーシとの連結のために円筒部とラジ
    アルフランジ（１２）を備えており、転動体（３１）が
    、第一リング（１０）を軸線まわりに第二リング（１１
    ）に対して回転可能なように半径方向で第一リング（１
    ０）と第二リング（１１）の間に配置されていることと
    する車輛の車輪用のハブ軸受ユニットにおいて、 独立した非回転の測定手段（１４）が車輪に作用する外
    力を測定するために第二リング（１１）に対して竪固に
    取り付けられており、独立した測定手段（１４）は、環
    状の支持体と、該支持体に軸に対して予め定められた方
    向に竪固に連結された複数の力センサ（１６）とを備え
    、該力センサ（１６）が支持体上の円周上に所定の間隔
    を有して配置され、支持体と力センサ（１６）が上記第
    二リング（１１）に対してユニットとして軸方向に挿入
    または引き抜き自在である、 ことを特徴とするハブ軸受ユニット。 （２）ワッシャ（１５）は測定体（１４）よりも可撓性
    の高い材料で作られていることとする請求項（１）に記
    載のハブ軸受ユニット。 （３）測定体（１４）はストレインゲージの形で与えら
    れていることとする請求項（２）に記載のハブ軸受ユニ
    ット。 （４）センサ要素（１６）は磁歪材料たるアモルファス
    から成り、測定体（１４）上のコーティング層（１６）
    として構成されていることとする請求項（３）に記載の
    ハブ軸受ユニット。 （５）コーティング層（１６）の範囲に要求される磁界
    を生ずるためそして力が生じたときに発生した信号の登
    録のために必要とされる線路（３５、３６）は、ワッシ
    ャ（１５）内部に配設され、すべての測定体（１４）に
    共通な外部コネクタ（３８）に連結されていることとす
    る請求項（４）に記載のハブ軸受ユニット。 （６）測定体（１４）は信号処理ユニット（１８）に接
    続されており、信号処理ユニット（１８）と、該信号処
    理ユニット（１８）と測定体（１４）の間に延びている
    線路（３５、３６）とがワッシャ（１５）内部に配設さ
    れ、信号処理ユニット（１８）からの信号は外部コネク
    タ（３８）に与えられることとする請求項（４）に記載
    のハブ軸受ユニット。（７）磁歪材料たるアモルファス
    のコーティング層は、一方ではハブ軸受ユニットの軸方
    向（Ｚ）に延び、他方ではこの軸方向に垂直な方向に延
    びた領域（２１）に配設されており、磁歪材料たるアモ
    ルファスの簡易軸は、上記軸方向（Ｚ）に対して好まし
    くは４５゜の角度をなす方向（Ａ−Ａ）で与えられ、上
    記領域（２１）には測定体（１４）を覆うピックアップ
    コイル（２０）が配設されていることとする請求項（１
    ）ないし請求項（６）のうちの一つに記載のハブ軸受ユ
    ニット。 （８）四つの測定体（１４、１４’、１４”、１４’”
    ）はそれぞれ取付孔（１３）を有しており、対をなして
    平行にかつ直径方向で対向位置に配設されていることと
    する請求項（７）に記載のハブ軸受ユニット。 （９）磁界は励磁コイル（２４）によって発生し、該励
    磁コイル（２４）は駆動源に接続可能で、すべてのコー
    ティング層領域（２１）とピックアップコイル（２０）
    を覆っていることとする請求項（８）に記載のハブ軸受
    ユニット。 （１０）車輪に連結可能で回転可能な少なくとも一つの
    第一リング（１０）と車輛のシャーシに連結可能で回転
    不可の第二リング（１１）を有し、第二リング（１１）
    にはフランジ（１２）が形成され、該フランジ（１２）
    がフランジ（１２）とシャーシを相互に連結せしめるボ
    ルト（２２）を受けるための複数の取付孔（１３）を備
    えており、フランジ（１２）には各取付孔（１３）に対
    応して車輪に作用する外力を検知する少なくとも一つの
    測定体（１４）が配設されているハブ軸受ユニットにお
    いて、 測定体（１４）は、磁性材料たるアモルファスの測定体
    上のコーティング層（１６）として形成されたセンサ要
    素を有している、 ことを特徴とするハブ軸受ユニット。 （１１）磁歪材料たるアモルファスのコーティング層（
    １６）は領域（２１）に配設されており、該領域（２１
    ）が、一方ではハブ軸受ユニットの軸方向（Ｚ）に延び
    、他方ではこの軸方向に垂直な方向（Ｘ；Ｙ）に延びて
    おり、磁歪材料たるアモルファスの簡易軸は、上記軸方
    向（Ｚ）に対して好ましくは４５゜の角度をなす方向（
    Ａ−Ａ）に位置していることとする請求項（８）に記載
    のハブ軸受ユニット。 （１２）領域（２１）には測定体（１４）を覆うピック
    アップコイル（２０）が配設されていることとする請求
    項（１１）に記載のハブ軸受ユニット。 （１３）磁歪材料たるアモルファスのセンサ要素を有す
    る四つの測定体（１４、１４’、１４”、１４’”）は
    それぞれ取付孔（１３）を有しており、対をなして平行
    にかつ直径方向で対向位置に配設されていることとする
    請求項（１２）に記載のハブ軸受ユニット。（１４）磁
    界は励磁コイル（２４）によって発生し、該励磁コイル
    （２４）は駆動源に接続可能で、すべてのコーティング
    層領域（２１）とピックアップコイル（２０）を覆って
    いることとする請求項（８）に記載のハブ軸受ユニット
    。 （１５）測定体（１４）とフランジ（１２）は一体化さ
    れたユニットを構成していることとする請求項（１０）
    ないし請求項（１４）のうちの一つに記載のハブ軸受ユ
    ニット。 （１６）フランジ（１２）は第二リング（１１）から分
    離した部分として構成されており、さらに一つのユニッ
    トに連結可能であることとする請求項（１）ないし請求
    項（１５）のうちの一つに記載のハブ軸受ユニット。
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