WO2007066482A1 - センサ付車輪用軸受 - Google Patents

センサ付車輪用軸受 Download PDF

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Takayoshi Ozaki
Tomomi Ishikawa
Kentarou Nishikawa
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Ntn Corporation
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    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/02—Wheel hubs or castors

Definitions

  • 0001 This relates to a sensor wheel receiver with a built-in sensor that detects the weight of the wheel.
  • a sensor for detecting wheel rotation speed provided on a wheel carrier for automobiles.
  • Conventional general safety measures for automobiles have been implemented by detecting the rolling speed of the wheels in each part, but the rolling speed of the wheels alone is not enough. It is required to be able to control the aspect.
  • the outer ring has a large weight in the Nang
  • the left wheel has a heavy load in the left and right inclined planes
  • the front wheel has a heavy weight in the King.
  • the wheels will be uneven.
  • the suspension etc. can be controlled in advance, so that when the vehicle is running (stop when running, stop when running at the front, It is possible to estimate the amount of load evenly.
  • it is difficult to control the posture due to the load output because there is no precise location for the sensor that detects the weight acting on the wheels.
  • a wheel receiver has been proposed in which a wheel wheel is equipped with a gauge and only the wheel is detected (for example).
  • a spacer portion is provided between the spacer and the nuck in the position of the vehicle body, and except the spacer portion,
  • the fixed knuckle is touching through the spacer
  • the sensor has at least two positions with respect to a fixed position, and has a cut at least at a position between the parts, and the sensor is arranged at this position.
  • the deformation occurs through the body and brings only the sensort.
  • the sensor detects only the sensor. If the relationship between the weight and the weight is set in a preliminary experiment, the wheel force can be detected from the force of the sensor. That is, it is possible to estimate the external force acting on the wheel bearing, the tire force, or the wheel force by the force of the sensor. In addition, it can be used for both control of the output load vehicle.
  • the height of each part is increased to maintain it.
  • the relationship between the fixed part and the fixed part may change the relationship between the sensor part only and the tire part.
  • the spacer part is interposed between the above-mentioned and one of the two parts of the mounting hole of the vehicle body and the nuck in the position of the vehicle body, and the fixed nuck is the spacer part. Since there is a space between the solid nack and the opposing part except for the space between them, the small solid density between the solid knack and the large solid nack makes it possible to detect only the sensor and to fix it. Mimi can also be detected by the sensor.
  • the spacer portion can be formed by a spacer separate from the above and the nuck. In that case, it may be designed as a wheel for the knuck by fixing it and by mounting it on the knuck.
  • the senor of the sensorat has at least two places with respect to the fixed part, and has a cut at least at the part between the parts, and since this sensor is arranged, the sensor of the sensor is arranged.
  • the sensor of the sensor due to its nature, it produces only a larger amount than immobilization, and only immobilization can be detected.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for a sensor wheel in the clear state.
  • FIG. 7 is a front view of the external force of the two-wheel receiver as seen from the outboard side. 3 () is a plan view of the sensort in the wheel receiver, and () is a plan view of the sensort.
  • the figure is a combination of the cross-section for four wheels and the structure of it.
  • FIG. 6 is a front view of another example of the arrangement of the five-material sensor when viewed from the outboard side.
  • Fig. 7 is a front view of still another example of the position of the 6-material sensorat viewed from the outboard side.
  • FIG. 7 is a sectional view for a sensor wheel according to the second state of 7 of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view of the external force of the eight-wheel receiver as viewed from the outboard side.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for a sensor wheel in the three states of the ninth aspect. It is a front view in 109.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view for a sensor wheel according to four states of 11 of the description.
  • FIG. 12 is a view of an external force in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view for a sensor wheel according to the 13 fifth states.
  • FIG. 14 is a CC view of the nuck in FIG.
  • this wheel is composed of an external force that forms 3 on the inner circumference, an inner part 2 that forms 4 that opposes these 3, and a 5 that exists between these external force and 3 4 of the parts 2. .
  • 5 is a hollow and is retained by retainer 6.
  • 34 is arcuate, and 34 is formed so that the contact angle is outward.
  • a seal 78 is provided between the shaft and the inner part 2.
  • 016 is fixed and has a vehicle body lunge a to be attached to the knuck 25 in the vehicle body position on the outer circumference, and is integrated as a whole.
  • the external force of the lunge a is fixed to the nuck 2 by the knuckle bolt 25 screwed into the attachment 9 of the lunge a.
  • G is formed except for the part of the spacer 27 of 4 of the external force Nack 2.
  • attachment 9 of the lunge a may be used as a simple bottom, and a nut may be inserted into the knuckle bot 26 that penetrates the attachment 9 to fix the body lunge a to the knuck 25.
  • 017 part 2 is a rotating part, And the inner ring with the b inboard of this b. These and 4 above are formed.
  • An inner ring 2 with a smaller diameter is provided in the inboard of this, and the inner ring is attached to this inner ring 2.
  • Runge a is equipped with 4 bots. In the vicinity of the rung a of Fig. 5, a cylindrical it 5 with a hoi and a moving part (a part) protrudes to the outer board side.
  • a sensor 6 is provided on the inner circumference of the end of the 018 18 on the outboard side. It is said that this sensorat 6 corresponds to the position of 2 in 9 and the position of 2 in 9 of 9 above.
  • the sensor 6 consists of a sensor 7 to which external force is fixed and a sensor 8 attached to this sensor 7 to measure only the sensor 7.
  • the senor 7 has an elongated arc shape toward the external force, and has 7a and 7b protruding in the arc direction and in the direction.
  • the sensor 7 is formed with a circular arc 7c, and the sensor 8 is attached to the surface on the circular arc side located on the surface of this 7c.
  • the cross section of the sensor 7 is, for example, a shape, but various other shapes can be used.
  • the 002 sensor unit 6 is fixed to the external force by the sensors 7a and 7b. These 7a and 7b are fixed by bots or by gluing. Sensor 7
  • one side 7a is located at the upper position under the external force, and the other side 7b is located just above the position.
  • a sensor 6 is arranged in the same manner as the other one. It is the upper position in the point where the external force is deformed to the greatest extent due to the weight acting on the external force, and it is a few from the upper position.
  • the 002 sensor 7 is an external force applied to the wheel bridge or the tire
  • the maximum value that can be thought of is not good.
  • a metal material such as, brass, or aluminum.
  • the dense 8 on the inboard side is attached to the outer ring 8a made of an elastic body such as a rubber attached to
  • external force calculation 2 road surface calculation 22, calculation 23, and 24 are provided as means for processing the force of the sensort 6.
  • These 2 to 24 may be provided in the child circuit () of the circuit attached to this wheel or the like, or those provided in the air control unit (C) of the vehicle. Good.
  • the sensor 7 of sensor 6 has two
  • the shape of 7b is less in the shape of Zia than it is in the position directly above.
  • contact 7b is used as a fulcrum.
  • the sensor 7 and the sensor 8 are more distorted, and the sensor 8 can detect only the external force.
  • the sensor 8 is attached to the sensor 7 that is attached to the fixed external force, the sensor 6 is configured, so the sensor can be installed in the vehicle. Since the sensor 7 is a simple part that can be attached to a fixed external force, by attaching the sensor 8 to this, it is possible to achieve excellent productivity and to reduce the strike.
  • the external force acting on the wheel bridge can be detected. Since the difference in weight depends on the direction and size of the weight, if the relationship between weight and weight is determined experimentally, it will affect the wheel support. , Or of the tire can be calculated.
  • the force calculation 2 and the calculation 22 are the weight and the weight, respectively, which are set by the experiment and the weight as described above.Thus, the force of the sensor 8 is used to determine the external force acting on the wheel bearing and the tire, respectively. Put out.
  • 003024 issues an abnormal signal to the outside when it is determined that the external force acting on the wheel bearing calculated in this way or the tire's set force exceeds the set value. This issue can be used to control both vehicles. Further, by calculating the external force 2 and the calculation 22, when the external force acting on the wheel bearing or the tire is outputted at the time, more detailed vehicle control becomes possible.
  • the calculation 23 is given by the force of the sensor 8 because it was set by experiment or experiment as described above. In addition, by using the output from the calculation 23, it becomes easier to adjust for the wheels during standing.
  • the external force sensor 6 is arranged, but the external force (lower) sensor 6 may be arranged.
  • the senor 6 in 5 may have a structure having 7a, 7b 7d at 3 locations and 7c 7e that opens in an arc in 7a 7b 7d as shown in 6.
  • the senor 6 may be arranged with an external force as shown in 2 states of 7 and 8.
  • 7a and 7b of sensor 7 are formed by projecting in the direction of the arc and in the direction of 7c. It is formed to open to the side.
  • the sensor 7 Even in the misaligned state, the sensor 7 needs to have a shape that does not cause the shape even when the maximum expected weight of the wheel bearing is marked. 003 3 9 and indicate the 3 states of this statement, and in
  • the knuck 25 can be easily used as a wheel.
  • the side view is shown.
  • the spacer 27 in the two types of sensor wheel receivers shown in 7 and 8 it is integrally formed on the outside in the area of the attachment 9 on the knuckle surface of the above-mentioned lung a.
  • a spacer S consisting of b is provided, and the car body lunge a is attached to the knuck 25 only at the b, and G is provided between the knuck 25 and the other parts. It is similar to the other two cases shown in 7 and 8.
  • 003 3 and 4 show the 5 states of this invention, and 4 shows the CC view at 3.
  • select 7 and 8. In place of the spacer 27 in the sensor wheel bearing of the two types, a spacer S consisting of 25c integrally formed with the knuck 25 is provided around the bot 25a on the side opposite to the lung a of the knuck 25 as described above. 25 is the vehicle body lunge a in 25c above.

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Abstract

　車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を感度良く検出でき、量産時のコストが安価となるセンサ付車輪用軸受を提供する。外方部材１と内方部材２の間に複列の転動体３を介在させた車輪用軸受において、固定側である外方部材１における車体取付け孔９と車体のナックル２５との間にスペーサ部材２７を介在させる。外方部材１にセンサ取付部材１７と歪みセンサ１８からなるセンサユニット１６を取付ける。センサ取付部材１７は、外方部材１に対して少なくとも２箇所の接触固定部１７ａ，１７ｂを有し、隣合う接触固定部１７ａ，１７ｂの間で少なくとも１箇所に切欠部１７ｃを有し、この切欠部１７ｃに歪みセンサ１８を配置したものとする。　　

Description

明 細 書
センサ付車輪用軸受
技術分野
[0001] この発明は、車輪の軸受部に力かる荷重を検出する荷重センサを内蔵したセンサ 付車輪用軸受に関する。
背景技術
[0002] 従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用 軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安全性確保対策は、各部 の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分 でなぐその他のセンサ信号を用いてさらに安全面の制御が可能なことが求められて いる。
[0003] そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる 。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面 走行では片側車輪に、ブレーキングにぉ 、ては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、 各車輪に力かる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪に 力かる荷重は不均等になる。このため、車輪に力かる荷重を随時検出できれば、その 検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢 制御（コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載 荷重不均等による沈み込み防止等）を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する 荷重を検出するセンサの適切な設置場所がなぐ荷重検出による姿勢制御の実現が 難しい。
[0004] また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しな いシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情 報を伝達することが求められる。
[0005] このような要請に応えるものとして、車輪用軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、歪 みを検出するようにした車輪用軸受が提案されている (例えば特許文献 1)。
特許文献 l :WO0lZ077634(特表 2003— 530565号公報). [0006] 車輪用軸受の外輪は、転走面を有し、強度が求められる部品であって、塑性加工 や、旋削加工、熱処理、研削加工などの複雑な工程を経て生産される軸受部品であ る。そのため特許文献 1のように外輪に歪みゲージを貼り付けるのでは、生産性が悪 ぐ量産時のコストが高くなるという問題点がある。また、特許文献 1のものに代表され る従来の車輪用軸受は、軸受各部の剛性が高ぐ固定側部材の歪が小さいため、車 輪に力かる荷重を感度良く検出することが難し 、と 、う問題点もある。
発明の開示
[0007] この発明の目的は、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪に かかる荷重を感度良く検出でき、量産時のコストが安価となる車輪用軸受を提供する ことである。
[0008] この発明のセンサ付車輪用軸受は、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 受であって、
前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材が有する車体取付用フランジに おける車体取付け孔の周囲と車体の懸架装置におけるナックルとの間にスぺーサ部 を設けて、前記スぺーサ部を除き、前記固定部材とナックルの互いの対向面間に、 隙間を形成し、
固定側部材とナックルがスぺーサ部を介して接触しており、
前記固定側部材にセンサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセ ンサからなるセンサユニットを取付け、
前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し 、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪み センサを配置したものである。
例えば、外方部材が固定側部材、内方部材が回転側部材の場合、外方部材に前 記センサユニットを取付ける。
[0009] 車両走行に伴い回転側部材に荷重が加わると、転動体を介して固定側部材が変 形し、その変形はセンサユニットに歪みをもたらす。センサユニットに設けられた歪み センサは、センサユニットの歪みを検出する。歪みと荷重の関係を予め実験やシミュ レーシヨンで求めておけば、歪みセンサの出力力 車輪に力かる荷重等を検出する ことができる。すなわち、前記歪みセンサの出力によって、車輪用軸受に作用する外 力、またはタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定することがで きる。また、この検出した荷重等を自動車の車両制御に使用することができる。
[0010] このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材に取付けられるセンサ取付部材に歪みセ ンサを取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。センサ取付部材 は固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに歪みセンサを取付ける ことで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。
[0011] 一般的に、車輪用軸受はその性能確保のために、各部の剛性は高い。このため、 固定側部材の歪みが小さぐ固定側部材とナックルとの干渉および取付け位置によ つてセンサユニットでの歪みとタイヤと路面間の作用力の関係が変化する場合がある ため、センサユニットでの荷重検出が難しい場合が多い。その点、この発明にかかる センサ付車輪用軸受では、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材が有 する車体への車体取付け孔の周囲と車体の懸架装置におけるナックルとの間にスぺ ーサ部が介在し、固定側部材とナックルとは、スぺーサ部を介して接触し、両者間の スぺーサ部を除いた対向面間には隙間が存在するため、固体側部材とナックル間の 密着面積が小さくなつて固定側部材の変形量が大きくなる結果、センサ取付部材の 歪みを精度良く検出でき、固定側部材のわずかな歪みもセンサユニットで検出可能 となる。
前記スぺーサ部は、前記固定側部材およびナックルとは別体のスぺーサ部材によ り形成することができる。その場合、固定側部材の車体取付け孔およびナックルに設 けられた凹部に嵌合させることで、ナックルに対する車輪用軸受の位置決めを図って も良い。
[0012] 前記別体のスぺーサ部材に代えて、固定側部材のナックルと対向する側面におけ る車体取付け孔の周囲に凸部を一体形成し、この凸部で固定側部材がナックルに当 接するようにしても、スぺーサ部材を用いた場合と同様の効果が得られる。また、前記 スぺーサ部材に代えて、ナックルの固定側部材と対向する側面におけるボルト挿通 孔の周囲に凸部を設け、この凸部でナックルが固定側部材に当接するようにしても同 様の効果が得られる。
[0013] また、センサユニットのセンサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の 接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するもの とされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセン サの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定 側部材の歪みを精度良く検出することができる。
図面の簡単な説明
[0014] この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明から、より明瞭 に理解されるであろう。し力しながら、実施例および図面は単なる図示および説明の ためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この 発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面に おける同一の部品番号は、同一部分を示す。
[図 1]この発明の第 1実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の縦断面図である。
[図 2]同車輪用軸受における外方部材をアウトボード側力も見た正面図である。
[図 3] (A)は同車輪用軸受におけるセンサユニットの側面図、（B)は同センサユニット の背面図である。
[図 4]同車輪用軸受の縦断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組合せて 示す図である。
[図 5]外方部材へのセンサユニットの配置の他の例をアウトボード側力 見た正面図 である。
[図 6]外方部材へのセンサユニットの配置のさらに他の例をアウトボード側から見た正 面図である。
[図 7]この発明の第 2実施形態に係るセンサ付車輪用軸受の縦断面図である。
[図 8]同車輪用軸受における外方部材をアウトボード側力も見た正面図である。
[図 9]この発明の第 3実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の縦断面図である。
[図 10]図 9における外方部材の A— A矢視断面図である。
[図 11]この発明の第 4実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の縦断面図である。 [図 12]図 11における外方部材の B— B矢視断面図である。
[図 13]この発明の第 5実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の縦断面図である。
[図 14]図 13におけるナックルの C C矢視正面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0015] この発明の第 1の実施形態を図 1ないし図 3と共に説明する。この実施形態は、第 3 世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。な お、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる 側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
この車輪用軸受は、内周に複列の転走面 3を形成した外方部材 1と、これら各転走 面 3に対向する転走面 4を形成した内方部材 2と、これら外方部材 1および内方部材 2の転走面 3, 4間に介在した複列の転動体 5とで構成される。この車輪用軸受は、複 列のアンギユラ玉軸受型とされていて、転動体 5はボール力 なり、各列毎に保持器 6で保持されている。上記転走面 3, 4は断面円弧状であり、各転走面 3, 4は接触角 が外向きとなるように形成されている。外方部材 1と内方部材 2との間の軸受空間の 両端は、密封手段 7, 8によりそれぞれ密封されている。
[0016] 外方部材 1は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置におけるナックル 25 に取付ける車体取付用フランジ laを外周に有し、全体が一体の部品とされている。 車体取付用フランジ laのねじ孔である 4つの車体取付け孔 9の周辺とナックル 25との 間には、ボルト揷通孔 27aを有するスぺーサ部材 27からなるスぺーサ部 Sを介在さ せ、ナックル 12およびスぺーサ部材 27のボルト揷通孔 12a, 27aを貫通し前記車体 取付用フランジ laの車体取付け孔 9にねじ込まれるナックルボルト 25により、外方部 材 1の車体取付用フランジ laがナックル 12に固定される。この状態で、外方部材 1と ナックル 12の互いの対向面間に、 4つのスぺーサ部材 27の部分を除き、隙間 Gが形 成されている。
なお、前記車体取付用フランジ laの車体取付け孔 9を単純なボルト揷通孔として、 この車体取付け孔 9を貫通したナックルボルト 26にナットを螺合させることで、車体取 付用フランジ laをナックル 25に締め付け固定しても良い。
[0017] 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 10aを有 するハブ輪 10と、このハブ輪 10の軸部 10bのインボード側端の外周に嵌合した内輪 11とでなる。これらハブ輪 10および内輪 11に、前記各列の転走面 4が形成されてい る。ハブ輪 10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 11が嵌合している。ハブ輪 10の中心には貫通 孔 13が設けられている。ハブフランジ 10aには、周方向複数箇所にハブボルト（図示 せず）の圧入孔 14が設けられている。ハブ輪 10のハブフランジ 10a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 15がァゥ トボード側に突出している。
[0018] 外方部材 1のアウトボード側の端部における内周にはセンサユニット 16が設けられ ている。このセンサユニット 16の設置位置は、図 2のように、反路面側の隣合う 2つの 車体取付け孔 9の位相間、つまりこれら 2つの車体取付け孔 9で挟まれる周方向位置 に相当する位置とされている。センサユニット 16は、外方部材 1の内周に固定される センサ取付部材 17と、このセンサ取付部材 17に貼り付けられてセンサ取付部材 17 の歪みを測定する歪みセンサ 18とでなる。
[0019] センサ取付部材 17は、図 3 (A) , (B)に側面図および背面図で示すように、外方部 材 1に沿う周方向に細長い略円弧状とされ、その両端部に円弧の外周側および横幅 方向に張り出した接触固定部 17a, 17bが形成されている。また、センサ取付部材 17 の中央部には円弧の外周側に開口する切欠部 17cが形成され、この切欠部 17cの 背面に位置する円弧の内周側の面に歪みセンサ 18が貼り付けられている。センサ取 付部材 17の横断面形状は、例えば矩形状とされるが、この他の各種の形状とするこ とがでさる。
[0020] このセンサユニット 16は、センサ取付部材 17の接触固定部 17a, 17bによって外方 部材 1に固定される。これら接触固定部 17a, 17bの外方部材 1への固定は、ボルト による固定や、接着剤による接着等で行われる。センサ取付部材 17の接触固定部 1 7a, 17b以外の箇所では、外方部材 1との間に隙間が生じている。
この実施形態の場合、図 2のように一方の接触固定部 17aが外方部材 1の全周に おける真上の位置に位置し、もう一方の接触固定部 17bが真上位置力も周方向に数 10° 下方の位置の位置するように、センサユニット 16が配置されている。外方部材 1 の全周における真上の位置は、外方部材 1に作用する軸方向荷重により外方部材 1 力 Sラジアル方向に最も大きく変形する箇所であり、また真上位置力も周方向に数 10
° 下方の位置は、真上位置よりもラジアル方向の変形が少ない箇所である。
[0021] センサ取付部材 17は、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用 力の予想される最大値において、塑性変形しないものであることが好ましい。センサ 取付部材 17の材質としては、鋼材の他、銅、黄銅、アルミニウム等の金属材料を用い ることがでさる。
[0022] なお、インボード側の密封手段 8は、外方部材 1の内周面に取付けられた芯金付き のゴム等の弾性体力もなるシール 8aと、内輪 10の外周面に取付けられて前記シー ル 8aが接触するスリンガ 8bとでなり、スリンガ 8bに、円周方向に交互に磁極を有する 多極磁石カゝらなる回転検出用の磁気エンコーダ 19が設けられている。磁気ェンコ一 ダ 19に対向して、外方部材 1に磁気センサ 20が取付けられる。
[0023] 図 4に示すように、センサユニット 16の出力を処理する手段として、外力計算手段 2 1、路面作用力計算手段 22、軸受予圧量計算手段 23、および異常判定手段 24が 設けられている。これら各手段 21〜24は、この車輪用軸受の外方部材 1等に取付け られた回路基板等の電子回路装置（図示せず）に設けられたものであっても、また自 動車の電気制御ユニット（ECU)に設けられたものであっても良い。
[0024] 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を説明する。ハブ輪 10に荷重が印加され ると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付け られたセンサユニット 16のセンサ取付部材 17に伝わり、センサ取付部材 17が変形す る。このセンサ取付部材 17の歪みを、歪センサ 18により測定する。この際、センサ取 付部材 17は外方部材 1におけるセンサ取付部材 17の固定箇所のラジアル方向の変 形に従って変形する力 センサ取付部材 17はラジアル方向に最も大きく変形する個 所に取付けられているので、センサ取付部材 17の歪みが大きくなり、固定側部材で ある外方部材 1のわずかな歪みもセンサユニット 16で検出できる。
[0025] 一般的に、車輪用軸受はその性能確保のために、各部の剛性は高い。このため、 固定側部材の歪みが小さぐ固定側部材とナックルとの干渉および取付け位置によ つてセンサユニットでの歪とタイヤと路面間の作用力の関係が変化する場合があるた め、センサユニットでの荷重検出が難しい場合が多い。これに対して、この実施形態 のセンサ付車輪用軸受では、固定側部材である外方部材 1が有する車体への車体 取付け孔 9の周囲と、車体の懸架装置におけるナックル 25との間にスぺーサ部材 27 が介在し、外方部材 1とナックル 25とがスぺーサ部材 27を介して接触し、他の部分で は両者 1,25間が接触しないため、両者 1, 25の密着面積が小さくなつて外方部材 1 の変形量が大きくなる結果、センサ取付部材 17の歪みを精度良く検出でき、外方部 材 1のわずかな歪みもセンサユニット 16で検出可能となる。
[0026] センサユニット 16のセンサ取付部材 17は、外方部材 1に対して 2箇所の接触固定 部 17a, 17bを有し、隣合う接触固定部 17a, 17bの間に切欠部 17cを有するものとさ れ、この切欠部 17cに歪みセンサ 18が配置されているので、センサ取付部材 17にお ける歪みセンサ 18の配置箇所で、その剛性の低下により、外方部材 1よりも大きな歪 みが生じ、外方部材 1の歪みを精度良く検出することができる。
[0027] また、センサ取付部材 17の 2箇所の接触固定部 17a, 17bのうち、一方の接触固定 部 17aが、外方部材 1に作用する荷重により外方部材 1がラジアル方向に最も大きく 変形する箇所である全周における真上の位置 (反路面側）に位置し、もう一方の接触 固定部 17bが、真上位置よりもラジアル方向の変形が少ない真上位置力も周方向に 数 10° 下方の位置に位置しているため、接触固定部 17bを支点にして接触固定部 17aが大きく変形するときに、センサ取付部材 17の歪みセンサ 18の取付部分で一層 大きな歪みが生じることとなり、歪みセンサ 18によって外方部材 1の歪みを感度良く 検出することができる。
[0028] さらに、このセンサ付車輪用軸受では、固定側部材である外方部材 1に取付けられ るセンサ取付部材 17に歪みセンサ 18を取付けてセンサユニット 16を構成しているの で、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。センサ取付部材 17は固定側部材 である外方部材 1に取付けられる簡易な部品であるため、これに歪みセンサ 18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。
[0029] このようにして検出される歪みの値から、車輪用軸受に作用する外力等を検出する ことができる。荷重の方向や大きさによって歪みの変化が異なるため、予め歪みと荷 重の関係を実験やシミュレーションにて求めておけば、車輪用軸受に作用する外力 、またはタイヤと路面間の作用力を算出することができる。外力演算手段 21および路 面作用力計算手段 22は、それぞれ、このように実験やシミュレーションにより予め求 めて設定しておいた歪みと荷重の関係から、歪センサ 18の出力により、車輪用軸受 に作用する外力およびタイヤと路面間の作用力をそれぞれ算出する。
[0030] 異常判定手段 24は、このように算出した車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤ と路面間の作用力が、設定された許容値を超えたと判断される場合に、外部に異常 信号を出力する。この異常信号を、自動車の車両制御に使用することができる。 また、外力計算手段 21および路面作用力計算手段 22により、リアルタイムで車輪 用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を出力すると、よりきめ細や 力な車両制御が可能となる。
[0031] また、車輪用軸受には内輪 11によって予圧が付加される力 その予圧によってもセ ンサ取付部材 17は変形する。このため、予め歪みと予圧の関係を実験ゃシミュレ一 シヨンにて求めておけば、車輪用軸受の予圧の状態を知ることができる。軸受予圧量 計算手段 23は、上記のように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておい た歪みと予圧の関係から、歪センサ 18の出力により、軸受予圧量を出力する。また、 軸受予圧量計算手段 23から出力される予圧量を用いることで、車輪用軸受の組立 時における予圧の調整が容易になる。
[0032] 上記した実施形態では、外方部材 1の反路面側の内周にセンサユニット 16を配置 している力 外方部材 1の路面側 (真下の位置）の内周にセンサユニット 16を配置し ても良い。
さらには、図 5に示すように、反路面側および路面側の内周の両方にセンサユニット 16をそれぞれ配置しても良い。
また、図 5における各センサユニット 16を、図 6に示すように 3箇所の接触固定部 17 a、 17b、 17dと、各接触固定部 17a、 17b、 17d間の中央部における円弧の外周側 に開口する切欠部 17c、 17eとを有する構造のものとしても良い。
また、センサユニット 16は、図 7および図 8の第 2実施形態に示すように、外方部材 1の外周に配置しても良い。この場合、センサ取付部材 17の接触固定部 17a, 17b は、円弧の内周側および横幅方向に張り出して形成され、切欠部 17cは円弧の内周 側に開口するように形成される。
いずれの実施形態についても、センサ取付部材 17は車輪用軸受に予想される最 大の荷重が印加された場合でも、塑性変形を起こさな ヽ形状とする必要がある。
[0033] 図 9および図 10はこの発明の第 3実施形態を示し、図 10は図 9における A— A矢視 断面図を示す。この実施形態のセンサ付車輪用軸受では、図 7および図 8に示す第 2実施形態において、外方部材 1の車体取付用フランジ laのナックル対向面におけ る車体取付け孔 9の周囲に嵌合凹部 labが設けられると共に、この嵌合凹部 labに 対向してナックル 25にも嵌合凹部 25bが設けられ、これら両嵌合凹部 lab, 25bに渡 つてスぺーサ部材 27が嵌合させてある。この場合のスぺーサ部材 27は、前記両嵌 合凹部 lab, 25bに嵌合した状態で、車体取付用フランジ laとナックル 25とが接触し ない厚みとされる。その他の構成は図 7および図 8に示す第 2実施形態の場合と同様 である。
このように、車体取付用フランジ laの嵌合凹部 labおよびナックル 25の嵌合凹部 2 5bにスぺーサ部材 27を嵌合することで、ナックル 25に対する車輪用軸受の位置決 めを容易に行うことができる。
[0034] 図 11および図 12はこの発明の第 4実施形態を示し、図 12は図 11における B—B 矢視断面図を示す。この実施形態のセンサ付車輪用軸受では、図 7および図 8に示 す第 2実施形態のセンサ付車輪用軸受におけるスぺーサ部材 27に代えて、前記外 方部材 1の車体取付用フランジ laのナックル対向側面における前記車体取付け孔 9 の周囲に、外部部材 1に一体形成された凸部 lbからなるスぺーサ Sを設け、車体取 付用フランジ laを前記凸部 lbでのみナックル 25に当接させ、他の部分にはナックル 25との間に隙間 Gを設けている。その他の構成は図 7および図 8に示す第 2実施形 態の場合と同様である。
このように、図 7および図 8の第 2実施形態におけるスぺーサ部材 27に代えて、車 体取付用フランジ laのナックル対向側面に凸部 lbを設けることで部品点数を低減で き、それだけナックル 25への車輪用軸受の固定作業を簡略ィ匕できる。
[0035] 図 13および図 14はこの発明の第 5実施形態を示し、図 14は図 13における C— C 矢視断面図を示す。この実施形態のセンサ付車輪用軸受では、図 7および図 8に示 す第 2実施形態のセンサ付車輪用軸受におけるスぺーサ部材 27に代えて、前記ナ ックル 25の車体取付用フランジ laと対向する側面におけるボルト揷通孔 25aの周囲 に、ナックル 25に一体形成された凸部 25cからなるスぺーサ Sを設け、ナックル 25は 前記凸部 25cで車体取付用フランジ laに当接するものとしている。その他の構成は 図 7および図 8に示す実施形態の場合と同様である。
このように、図 7および図 8に示す第 2実施形態におけるスぺーサ部材 27に代えて 、ナックル 25の車体取付用フランジ laと対向する側面に凸部 25cを設けることで部 品点数を低減でき、それだけナックル 25への車輪用軸受の固定作業を簡略化でき る。
[0036] なお、上記各実施形態では、外方部材が固定側部材である場合につき説明したが 、この発明は、内方部材が固定側部材である車輪用軸受にも適用することができ、そ の場合、前記センサ取付部材 17は内方部材の外周または内周となる周面に取付け る。
また、上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 代型の車輪用軸受も適用することができる。また、この車輪用軸受は、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。
[0037] 以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、 本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであ ろう。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲力も定まる発明の範囲内の ものと解釈される。

Claims

請求の範囲
[1] 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であって、
前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材が有する車体取付用フランジに おける車体取付け孔の周囲と車体の懸架装置におけるナックルとの間にスぺーサ部 を設けて、前記スぺーサ部を除き、前記固定部材とナックルの互いの対向面間に隙 間を形成し、
固定側部材とナックルがスぺーサ部を介して接触しており、
前記固定側部材にセンサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセ ンサからなるセンサユニットを取付け、
前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し 、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪み センサを配置したセンサ付車輪用軸受。
[2] 請求項 1にお 、て、前記スぺーサ部は、前記固定側部材およびナックルとは別体 のスぺーサ部材力 なるセンサ付車輪用軸受。
[3] 請求項 2において、前記スぺーサ部材は車体取付け孔およびナックルに設けられ た凹部に嵌合されているセンサ付車輪用軸受。
[4] 請求項 3において、前記固定側部材が有する車体取付け孔の周囲に嵌合凹部を 設け、この嵌合凹部に対向して前記ナックルに嵌合凹部を設け、これら対向する嵌 合凹部に渡って前記スぺーサ部材を嵌合させることで、車輪用軸受の位置決めが行 なわれるものとしたセンサ付車輪用軸受。
[5] 請求項 1において、前記スぺーサ部は、前記固定側部材が有する車体取付用フラ ンジにおける車体取付け孔の周囲に一体形成された凸部からなるセンサ付車輪用 軸受。
[6] 請求項 1にお 、て、前記スぺーサ部は、前記ナックルにおける前記固定側部材の 車体取付用フランジと対向する側面におけるボルト揷通孔の周囲に一体形成された 凸部からなるセンサ付車輪用軸受。 [7] 請求項 1において、前記固定部材が外方部材であるセンサ付き車輪用軸受。
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