(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトにセンサを設置できて、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。【解決手段】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歪みセンサ２１を取付ける。例えば、固定側部材が外方部材とする。歪みセンサ２１は、歪み発生用部材２２と、この歪み発生用部材２２に取付けられたセンサ素子２３とからなる。歪み発生用部材２２は、外方部材に設けられたフランジ面に対する第１の接触固定部２２ａと外方部材の周面に対する第２の接触固定部２２ｂとを有し、これら両接触固定部２２ａ，２２ｂを連接する連接部２２ｃは、折れ曲がり部２２ｅが外方部材側に近づく向きに中途部で折れ曲がったものとする。センサ素子２３の歪み発生用部材２２への取付箇所を、連接部２２ｃにおける折れ曲がり部２２ｅよりも第１の接触固定部２２ａ側で、かつ折れ曲がり部２２ｅの近傍とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項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対する第１の接触固定部と前記固定側部材の周面に対する第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たことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
【請求項２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪の軸受部にか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く、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、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にか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かかる荷重は不均等になる。このため、車輪にか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く、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１】特表２００３−５３０５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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、生産性が悪く、量産時のコストが高くなるという問題点がある。また、外輪の歪みを感度良く検出することが難しく、その検出結果を車両走行時の姿勢制御に利用した場合、制御の精度が問題となる。
【０００７】
そこで、外輪に歪み発生用部材を固定して設け、この歪み発生用部材に歪み測定用のセンサ素子を取付けることを考えついた。この構成とすれば、センサ素子が取付けられた歪み発生用部材を外輪に固定すればよく、生産性が向上する。しかし、外輪の歪みを感度良く検出することが、いま一つ不十分であった。
【０００８】
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センサ付車輪用軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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対する第１の接触固定部と前記固定側部材の周面に対する第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たことを特徴とする。
【００１０】
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、その変形は歪み発生用部材に歪みをもたらす。歪み発生用部材に取付けたセンサ素子は、歪み発生用部材の歪みに応じて出力する。この出力から固定用部材の歪みを検出することができる。歪みと荷重の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、センサ素子の出力から車輪にかかる荷重を検出することができる。また、この検出した荷重を自動車の車両制御に使用することが出来る。
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。
【００１１】
前記固定側部材を外方部材とすることができる。その場合、歪みセンサを外方部材の外周面に取付ける。また、その場合、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。
【００１２】
歪み発生用部材の連接部が上記のようなＬ字形である場合、前記センサ素子の歪み発生用部材への取付箇所を、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倍以内の位置とするのが良い。
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。
【００１３】
この発明において、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てもよい。
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。
【００１４】
また、この発明において、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に取付け、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てもよい。
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。
【発明の効果】
【００１５】
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対する第１の接触固定部と前記固定側部材の周面に対する第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たため、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置でき、かつ車輪にかかる荷重を感度良く検出できる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の実施形態を図１ないし図５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。
【００１７】
このセンサ付車輪用軸受は、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、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、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、密封装置７，８によりそれぞれ密封されている。
【００１８】
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（図示せず）におけるナックルに取付けるフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには、周方向の複数箇所に車体取付孔１４が設けられている。
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。
【００１９】
外方部材１の外周部には、図４に示す歪みセンサ２１が設けられている。歪みセンサ２１は、第１の取付用部材２４および第２の取付用部材２５を介して外方部材１に固定される歪み発生用部材２２と、この歪み発生用部材２２に取付けられた歪み測定用のセンサ素子２３とからなる。
【００２０】
歪み発生用部材２２は、第１の取付用部材２４を介して外方部材１のフランジ１ａ面に接触固定される第１の接触固定部２２ａと、第２の取付用部材２５を介して外方部材１の周面に接触固定される第２の接触固定部２２ｂとを有し、これら両接触固定部２２ａ，２２ｂを連接する連接部２２ｃは、折れ曲がり部２２ｅが外方部材１の側に近づく向きに中途部で折れ曲がったものとされる。
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。
【００２１】
センサ素子２３は、連接部２２ｃの径方向に沿う部分２２ｃａにおける折れ曲がり部２２ｅの近傍、および延長部２２ｄのそれぞれに、２個ずつ周方向に並べて取付けられている。これらセンサ素子２３は、例えば接着剤を用いて歪み発生用部材２２に固定されている。
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。
【００２２】
図１乃至図３に示すように、この歪みセンサ２１は、ボルト７６を用いて外方部材１に固定するものであり、歪み発生用部材２２の第１の接触固定部２２ａおよび第１の取付用部材２４に軸方向のボルト挿通孔７０，７１がそれぞれ形成され、かつ歪み発生用部材２２の第２の接触固定部２２ｂおよび第２の取付用部材２５に径方向のボルト挿通孔７２，７３がそれぞれ形成されている。また、外方部材フランジ１ａのアウトボード側の面には、前記軸方向のボルト挿通孔７０，７１に対応するボルト螺着孔７４が形成され、外方部材１の外周面には前記径方向のボルト挿通孔７２，７３に対応するボルト螺着孔７５が形成されている。ボルト螺着孔７４の位置は、フランジ１ａ面における車体取付孔１４の近傍である。
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。
【００２３】
歪み発生用部材２２と第１、第２取付用部材２４，２５の固定、および第１、第２取付用部材２４，２５と外方部材１の固定は、接着剤による接着固定としてもよい。また、接着剤およびボルトを併用してもよい。さらには、接着剤やボルトを用いず、溶接で上記固定を行ってもよい。
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。
【００２４】
図３に示すように、歪みセンサ２１は、歪み発生用部材２２の第１、第２の接触固定部２２ａ，２２ｂにより、両接触固定部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に、第１、第２の取付用部材２４，２５を介して外方部材１の外周部に固定される。第１、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。
【００２５】
歪み発生用部材２２は、外方部材１への固定により塑性変形を起こさない形状や材質とされている。また、歪み発生用部材２２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い形状とする必要がある。上記の想定される最大の力は、車両故障につながらない走行において想定される最大の力である。歪み発生用部材２２に塑性変形が生じると、外方部材１の変形が歪み発生用部材２２に正確に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすためである。
【００２６】
センサ素子２３としては、種々のものを使用することができる。例えば、センサ素子２３が金属箔ストレインゲージで構成されている場合、この金属箔ストレインゲージの耐久性を考慮すると、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、歪み発生用部材２２におけるセンサ素子２３取付部分の歪み量が１５００マイクロストレイン以下であることが好ましい。同様の理由から、センサ素子２３が半導体ストレインゲージで構成されている場合は、同歪み量が１０００マイクロストレイン以下であることが好ましい。また、センサ素子２３が厚膜式センサで構成されている場合は、同歪み量が１５００マイクロストレイン以下であることが好ましい。
【００２７】
図１に示すように、歪みセンサ２１の各センサ素子２３の出力を処理する手段として、増幅回路３０、作用力推定手段３１、および異常判定手段３２が設けられている。増幅回路３０は、図５に示すように、外方部材１の歪みが大きく現れる連接部２２ｃに取付けた２個のセンサ素子２３（Ｓ１）と外方部材１の歪みの影響がほとんど無い延長部２３ｄに取付けた２個のセンサ素子２３（Ｓ２）とをブリッジ接続し、片方のセンサ素子Ｓ１，Ｓ２の直列回路の中間端子、およびもう片方のセンサ素子Ｓ２，Ｓ１の直列回路の中間端子を差動増幅器３１ａの反転入力端子および非反転入力端子にそれぞれ接続した回路であって、センサ素子２３（Ｓ１）の出力を２倍に増幅するよう作用する。作用力推定手段３１および異常判定手段３２の作用については後で説明する。これらの回路および手段３０，３１，３２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に電子回路装置（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。
【００２８】
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９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に取付けられた歪み発生用部材２２に伝わり、歪み発生用部材２２が変形する。その歪み発生用部材２２の歪みに応じて、各センサ素子２３が出力する。これら各センサ素子２３の出力より、増幅回路３０から、センサ素子２３（Ｓ１）の出力が２倍に増幅されて出力される。この増幅された出力から外方部材１の歪みを検出することができる。
【００２９】
歪み発生用部材２２の径方向部位２２Ａは外方部材１のフランジ１ａの変形に従って変形する。歪み発生用部材２２はＬ字形をしているため、径方向部位２２Ａと軸方向部位２２Ｂとの間である径方向部位２２Ａ側の角部付近、すなわち連接部２２ｃの径方向に沿う部分２２ｃａにおける折れ曲がり部２２ｅの近傍に歪みが集中し、そこに外方部材１よりも大きな歪みが現れる。すなわち、連接部２２ｃの径方向に沿う部分２２ｃａにおける折れ曲がり部２２ｅの近傍に発生する歪みは、フランジ１ａの基端のＲ部１ｂの歪みを転写かつ拡大したものとなる。第１の接触固定部２２ａの固定箇所をフランジ１ａ面の車体取付孔１４の近傍としているため、第１および第２の接触固定部２２ａ，２２ｂの径方向位置の異なりを可能な限り大きくすることができ、外方部材１の歪みが歪み発生用部材２２に転写かつ拡大して現れやすい。
【００３０】
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。前記作用力推定手段３１は、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、センサ素子２３の出力により、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。前記異常判定手段３２は、作用力推定手段３１により算出され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、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、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、よりきめ細かな車両制御が可能となる。
【００３１】
この実施形態は、歪みセンサ２１を外方部材１の１箇所にだけ設けた構成としているが、例えば図７に示すように、歪みセンサ２１を２箇所以上に設けた構成としても良い。歪みセンサ２１を２箇所以上に設けると、より一層精度の高い荷重の検出が可能となる。
【００３２】
図８および図９は異なる実施形態を示す。この実施形態の歪みセンサ２１は、削り出し加工品からなる歪み発生用部材２２に、この歪み発生用部材２２の歪みを測定するセンサ素子２３を取付けたものである。歪み発生用部材２２は、外方部材１の車体取付孔１４の近傍に接触固定される第１の接触固定部２２ａと、外方部材１の外周面に接触固定される第２の接触固定部２２ｂとを有し、これらの接触固定部２２ａ，２２ｂにより外方部材１に直接取付けられる。この実施形態では、接着剤により接着固定するものとしている。
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。
【００３３】
この実施形態の場合も、外方部材１の歪みが歪み発生用部材２２に伝わり、その歪み発生用部材２２の歪みに応じてセンサ素子２３が出力する。その際、連接部２２ｃの径方向に沿った部分２２ｃａは外方部材１のフランジ１ａの変形に従って変形する。歪み発生用部材２２の連接部２２ｃは、径方向に沿った部分２２ｃａの剛性が低く、かつこの剛性の低い径方向に沿った部分２２ｃａと剛性の高い軸方向に沿った部分２２ｃｂとで構成されたＬ字形をしているため、径方向に沿った部分２２ｃａにおける折れ曲がり部２２ｅの近傍、すなわちセンサ素子２３が取付けられている箇所に歪みが集中し、そこに外方部材１よりも大きな歪みが現れる。つまり、センサ素子２３が取付けられている箇所で発生する歪みは、フランジ１ａの基端のＲ部１ｂの歪みを転写かつ拡大したものとなる。この歪みに応じてセンサ素子２３が出力するため、外方部材１の歪みを感度良く検出でき、歪み測定精度が高くなる。
【００３４】
この実施形態に用いられている削り出し加工品からなる歪み発生用部材２２についても、前記実施形態と同様に、連接部２２ｃの周方向複数箇所にセンサ素子２３を取付けてもよい。また、連接部２２ｃのセンサ素子２３とは別に、外方部材１の歪みの影響がほとんど無い箇所、例えば第１接触固定部２２ａにセンサ素子２３を取付け、両センサ素子２３の出力から、連接部２２ｃのセンサ素子２３の出力を増幅させるようにしてもよい。
【００３５】
前記各実施形態は、歪み発生部材２２の連接部２２ｃが径方向に沿った部分２２ｃａと軸方向に沿った部分２２ｃｂとでなるＬ字の形状であるが、歪み発生部材の連接部は、必ずしもＬ字の形状である必要はなく、折れ曲がり部が外方部材１の側に近づく向きに中途部で折れ曲がっているものであればよい。その場合も、連接部に取付けられる素子センサの取付箇所は、連接部における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とする。
【００３６】
なお、前記各実施形態では、外方部材１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、歪みセンサ２１は内方部材の内周となる周面に設ける。
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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】同センサ付車輪用軸受の外方部材と歪みセンサとを示す正面図である。
【図４】（Ａ）は同歪みセンサの破断側面図、（Ｂ）はその背面図、（Ｃ）はその斜視図である。
【図５】増幅回路の回路図である。
【図６】歪み発生用部材の連接部の折れ曲がり部からの距離と歪みの大きさとの関係を示すグラフである。
【図７】異なるセンサ付車輪用軸受の外方部材と歪みセンサとを示す正面図である。
【図８】この発明の異なる実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。
【図９】（Ａ）は同センサ付車輪用軸受の歪みセンサの平面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はその背面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…外方部材（固定側部材）
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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