(57)【要約】【課題】ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の各種車両安定装置の制御に利用する、車輪に加わる路面反力を表す信号を正確に得られる様にする。【解決手段】路面反力を測定する為に使用する歪みゲージ２６、２６を、外輪６を構成する結合フランジ１２の側面に添着する。車輪に加わる路面反力は、この外輪６を含んで構成する車輪支持用転がり軸受ユニットに直接伝達される為、この構成を採用する事により、上記課題を解決できる。【選択図】　図１
2004142577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を、外周面に車輪及び制動用回転部材を結合固定する為の取付フランジを、それぞれ有し、使用時にこれら車輪及び制動用回転部材と共に回転するハブと、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記静止輪の外周面に形成されて上記懸架装置に結合固定される結合フランジの表面に、荷重センサを取り付けた事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を、外周面に車輪及び制動用回転部材を結合固定する為の取付フランジを、それぞれ有し、使用時にこれら車輪及び制動用回転部材と共に回転するハブと、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記静止輪の内外両周面のうち上記静止側周面の径方向反対側に存在する周面の一部で、上記静止側軌道と上記各転動体との接触部に作用する、これら各転動体に付与された接触角方向の力の作用線と交わる部分若しくはその近傍部分に、荷重センサを取り付けた事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項３】
静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を、外周面に車輪及び制動用回転部材を結合固定する為の取付フランジを、それぞれ有し、使用時にこれら車輪及び制動用回転部材と共に回転するハブと、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、その表面に荷重センサを取り付けた弾性材製の環状部材を、上記静止輪に嵌合固定した事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項４】
静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を、外周面に車輪及び制動用回転部材を結合固定する為の取付フランジを、それぞれ有し、使用時にこれら車輪及び制動用回転部材と共に回転するハブと、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記取付フランジに荷重センサを取り付けた事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項５】
静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を、外周面に車輪及び制動用回転部材を結合固定する為の取付フランジを、それぞれ有し、使用時にこれら車輪及び制動用回転部材と共に回転するハブと、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記取付フランジに形成した支持孔内に軸方向内側から挿通したスタッドの頭部の側面と、この取付フランジの内側面との間に、荷重センサ又はこの荷重センサを取り付けた弾性材製の部材を挟持した事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪用転がり軸受ユニットの改良に関する。特に本発明は、この車輪用転がり軸受ユニットを改良して、安定した運転制御を行なう為の信号を得られる構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪を構成するホイール１、及び、制動用回転部材であって制動装置であるディスクブレーキを構成するロータ２は、例えば図１６に示す様な構造により、懸架装置を構成するナックル３に回転自在に支承している。即ち、このナックル３に形成した円形の支持孔４部分に、車輪用転がり軸受ユニット５を構成する静止輪である外輪６を、複数本のボルト７により固定している。一方、この車輪用転がり軸受ユニット５を構成するハブ８に上記ホイール１及びロータ２を、複数本のスタッド９とナット１０とにより結合固定している。又、上記外輪６の内周面には複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂを、外周面には結合フランジ１２を、それぞれ形成している。この様な外輪６は、この結合フランジ１２を上記ナックル３に、上記各ボルト７で結合する事により、このナックル３に対し固定している。
【０００３】
これに対して、上記ハブ８は、ハブ本体１３と内輪１４とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体１３の外周面の一部で、上記外輪６の外端開口（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外側となる部分を言い、図１、４、５、６、８、９、１１、１２、１５、１６の左側。反対に、自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる部分を内と言う。本明細書全体で同じ。）から突出した部分には、取付フランジ１５を形成している。上記ホイール１及びロータ２はこの取付フランジ１５の外側面に、上記各スタッド９とナット１０とにより、結合固定している。
【０００４】
又、前記ハブ本体１３の中間部外周面で、上記外輪６の内周面に形成した複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂのうちの外側の外輪軌道１１ａに対向する部分には、内輪軌道１６ａを形成している。更に、上記本体１３の内端部に形成した小径段部１７に、このハブ本体１３と共に上記ハブ８を構成する上記内輪１４を外嵌固定している。そして、この内輪１４の外周面に形成した内輪軌道１６ｂを、上記複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂのうちの内側の外輪軌道１１ｂに対向させている。これら各外輪軌道１１ａ、１１ｂと各内輪軌道１６ａ、１６ｂとの間には、それぞれが転動体である玉１８、１８を複数個ずつ、それぞれ保持器１９、１９により保持した状態で転動自在に設けている。尚、図示の例では、上記ハブ本体１３の内端部で上記内輪１４の内端面よりも内方に突出した部分を径方向外方に塑性変形させる事で形成したかしめ部２０により、上記内輪１４の内端面を抑え付け、この内輪１４と上記ハブ本体１３との分離防止を図っている。この構成により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記外輪６の内径側に上記ハブ８を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持している。
【０００５】
尚、上記外輪６の両端部内周面と、上記ハブ８の中間部外周面及び内端部外周面との間には、それぞれシールリング２１ａ、２１ｂを設けて、上記各玉１８、１８を設けた空間と外部空間とを遮断している。更に、上記ハブ８に結合固定した車輪を回転駆動する為、上記ハブ本体１３の中心部に、スプライン孔２２を形成している。そして、このスプライン孔２２に、等速ジョイント２３のスプライン軸２４を挿入している。
【０００６】
上述の様な車輪用転がり軸受ユニット５の使用時には、図１６に示す様に、上記外輪６をナックル３に固定すると共に、上記ハブ８の取付フランジ１５に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール１及びロータ２を固定する。又、このうちのロータ２と、上記ナックル３に固定した、図示しないサポート及びキャリパとを組み合わせて、制動用のディスクブレーキを構成する。制動時には、上記ロータ２を挟んで設けた１対のパッドのライニングを、上記キャリパ内の油圧シリンダ内に嵌装した油圧ピストンの働きにより、上記ロータ２の両側面に押し付ける。
【０００７】
ところで、制動時や加速時、更には旋回時の車両の安定性を確保する為に従来から、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、ビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）等の車両安定装置が使用されている。これら各車両安定装置では、車輪の回転速度、車両の走行速度及び加速度（減速度）を検出すると共に、これらを相互に比較し、これに応じて上記油圧シリンダ内に導入する油圧やエンジン出力を調節する。これにより、車輪のスリップ率｛＝（車輪の周速度−車両の速度）／車輪の周速度｝を、この車輪と路面との接触部に作用する摩擦係数がピークとなる領域近傍に維持する事で、車両の安定性を確保する様にしている。
【０００８】
そして、この様な各車両安定装置を構成する為に従来から、車輪支持用の転がり軸受ユニットのうちの回転輪にエンコーダを、静止輪若しくはナックル等の懸架装置側に速度センサを、それぞれ設けて、上記車輪の回転速度を検出自在としている。又、車体の一部に加速度センサを設けて、この車体の加速度（減速度）を検出自在としている。尚、車両の走行速度は、これを直接求めるのは困難である事から、例えば、検出した車輪の回転速度のうちの最大値や、検出した車体の加速度を演算処理して得られる速度を、それぞれ車両の走行速度と推定する方法を採用している。
【０００９】
上述の様に、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の車両安定装置では、車輪のスリップ率に基づく制御を行なうが、このスリップ率の演算に必要な車両の走行速度は、上述した通り推定値である。この為、多少とは言え制御が不正確となって、制動距離の短縮や良好な発進特性の確保等を十分に図れなくなる可能性がある。
【００１０】
一方、ＡＢＳの作動状態をより一層向上させ、制動距離の短縮及び制動時の姿勢安定の為の制御をより高精度に行なう事を目的として、制動時に車輪に加わるトルクを測定する事が、例えば、特許文献１等に記載されて、従来から知られている。この様に車輪に加わるトルクを制御情報として用いれば、ＡＢＳだけでなく、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の各種車両安定装置による制御を、より高精度に行なう事ができると考えられる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−３１５２８２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、トルクセンサを、駆動軸等、車輪支持用転がり軸受ユニットとは別の部分に組み付けている。この為、必ずしも制動時に車輪に加わるトルクを正確に測定できない可能性がある。即ち、車輪に加わるトルクは、車輪支持用転がり軸受ユニットに直接伝達される。従って、このトルクを測定する為のトルクセンサを、ハブとデファレンシャルギヤの出力部とを結ぶ駆動軸等、車輪支持用転がり軸受ユニットとは別の部分に設けると、当該トルクセンサの測定値に外乱が入り込んで、測定すべきトルクを正確に測定できない可能性がある。
【００１３】
又、車輪に加わる路面反力としては、上記トルクの他、軸方向荷重やモーメント荷重等も、車両制御を行なう為の制御情報として有効に利用できる。但し、上述した場合と同様、軸方向荷重やモーメント荷重等を測定する為の荷重センサを上記駆動軸等、車輪支持用転がり軸受ユニットとは別の部分に設けたのでは、やはり正確な測定を行なう事が難しくなる。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、車輪に加わる路面反力を正確に測定できる構造を実現すべく発明したものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは何れも、静止輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。
このうちの静止輪は、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない。
又、上記ハブは、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を、外周面に車輪及び制動用回転部材を結合固定する為の取付フランジを、それぞれ有し、使用時にこれら車輪及び制動用回転部材と共に回転する。
又、上記各転動体は、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられている。
【００１５】
特に、本発明のうち、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記静止輪の外周面に形成されて上記懸架装置に結合固定される結合フランジの表面に、歪みゲージ、圧電素子等の荷重センサを取り付けている。
【００１６】
又、請求項２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記静止輪の内外両周面のうち、上記静止側周面の径方向反対側に存在する周面の一部で、上記静止側軌道と上記各転動体との接触部に作用する、これら各転動体に付与された接触角方向の力の作用線と交わる部分に、歪みゲージ、圧電素子等の荷重センサを取り付けている。
【００１７】
又、請求項３に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、その表面に歪みゲージ、圧電素子等の荷重センサを取り付けた弾性材製の環状部材を、上記静止輪に嵌合固定している。
【００１８】
又、請求項４に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記取付フランジに、歪みゲージ、圧電素子等の荷重センサを取り付けている。尚、この荷重センサを取り付ける部分として好ましくは、上記取付フランジの内側面の径方向内端部乃至内端寄り部の何れかの部分（車輪を取り付けるスタッド若しくはボルトよりも内径寄り部分）とする。
【００１９】
又、請求項５に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記取付フランジに形成した支持孔内に軸方向内側から挿通したスタッドの頭部の側面と、この取付フランジの内側面との間に、歪みゲージ、圧電素子等の荷重センサ又はこの荷重センサを取り付けた弾性材製の部材を挟持している。この荷重センサ又は弾性材製の部材を挟持する部分として好ましくは、上記取付フランジの内側面と、上記支持孔の軸方向内側の開口周縁部に形成した凹部の底面との間とする。
【００２０】
【作用】
上述の様に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、車輪に加わる路面反力を測定する為の荷重センサを、この路面反力が直接伝達される部分である、車輪支持用転がり軸受ユニットの一部に取り付けている。この為、外乱の影響を受ける事なく（影響を少なく抑えて）、測定すべき路面反力を正確に測定する事ができる。従って、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の各種装置による車両制御をより高精度に行なえる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、車輪に加わる路面反力を測定する為の荷重センサを、この路面反力が直接伝達される部分である、車輪支持用転がり軸受ユニットの一部に取り付けた点にある。その他の部分の構造及び作用は、後述する回転速度検出装置を備えている点を除き、前述の図１６に示した従来構造とほぼ同様である。この為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、上記従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００２２】
本例の場合、静止輪である外輪６の外周面に形成した結合フランジ１２の外側面のうち、この結合フランジ１２の円周方向複数個所（図示の例では４個所）に形成したねじ孔２５、２５に対し径方向内方に隣接する部分に、それぞれ荷重センサである歪みゲージ２６、２６を、接着剤等により添着している。そして、これら各歪みゲージ２６、２６により、当該部分の歪み量を検出自在としている。又、本例の場合、同一個所に添着する歪みゲージ２６、２６の数を、それぞれ２個ずつとしている。そして、これら２個ずつの歪みゲージ２６、２６を当該個所に、互いの中心軸同士を直交させた状態で、互いに重ね合わせて添着している。
【００２３】
そして、上記各個所に添着した２個ずつの歪みゲージ２６、２６毎に、それぞれ図３に示す様なブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路を構成する電圧計２７の測定値に基づいて、当該個所に負荷されている荷重を検出できる様にしている。そして、上記各個所毎に検出した荷重同士を互いに比較する事により、車輪に加わっている路面反力の大きさ及び方向を測定できる様にしている。
【００２４】
又、本例の場合、上記結合フランジ１２の外側面のうち、少なくとも上記各歪みゲージ２６、２６を添着する部分に、研磨等の仕上げ処理を施している。これにより、当該部分の歪み量を上記各歪みゲージ２６、２６により高感度で検出できる様にしている。又、本例の場合、上記各歪みゲージ２６、２６やリード線は、コーティング等により保護して、外乱により上記各荷重信号に雑音が混入するのを防止している。
【００２５】
尚、上記各歪みゲージ２６、２６を添着する部分である、上記結合フランジ１２の外側面のうち、前記各ねじ孔２５、２５に対し径方向内方に隣接する部分は、上記結合フランジ１２を懸架装置を構成するナックル３に結合すべく、上記各ねじ孔２５、２５にボルト７（図１６参照）を螺合・緊締する事によって、多少弾性変形する。この為、本例の場合、この様に弾性変形した状態での上記各歪みゲージ２６、２６の抵抗値を、路面反力の測定を行なう際の基準値（歪みがゼロの値）に設定している。尚、この様な基準値の設定を行ない易くする為に、上記各ボルト７の緊締力は、それぞれ等しくするのが好ましい。或は、組み付け完了後の状態を上記基準値とすべく、上記各歪みゲージ２６、２６からの信号を入力する制御器にリセットスイッチを設ける事もできる。
【００２６】
又、本例の場合、ハブ８の中間部外周面に短円筒状のエンコーダ２８を外嵌固定すると共に、前記外輪６の中間部に形成した支持孔２９内にセンサユニット３０を挿通支持し、更にこのセンサユニット３０の検出面である先端面を、被検出面である上記エンコーダ２８の外周面に近接対向させている。これにより、上記ハブ８に固定した車輪の回転速度を検出する為の、回転速度検出装置を構成している。
【００２７】
上述の様に構成する本例の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、外輪６を構成する結合フランジ１２の外側面に、荷重センサである歪みゲージ２６、２６を添着している。前述した通り、上記結合フランジ１２を含んで構成する車輪支持用転がり軸受ユニットには、車輪に加わる路面反力が直接伝達される。従って、本例の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、外乱の影響を受ける事なく、上記各歪みゲージ２６、２６の抵抗値に基づいて、測定すべき路面反力を正確に測定する事ができる。
【００２８】
特に、上記各歪みゲージ２６、２６を添着した部分である、上記結合フランジ１２の外側面のうち上記各ねじ孔２５、２５に対し径方向内方に隣接する部分は、この外側面のうち比較的、上記路面反力に基づく歪み量が多くなる部分である。この為、上記各歪みゲージ２６、２６による上記路面反力の測定を、高感度で行なう事ができる。そして、この様に測定した路面反力を制御情報として利用する事により、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の各種装置による車両制御を、より高精度に行なえる様になる。
【００２９】
次に、図４〜５は、請求項２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、外輪６の外周面の円周方向複数個所（例えば、円周方向等間隔の３〜４個所）で、それぞれ各外輪軌道１１ａ、１１ｂと各玉１８、１８との接触部に作用する、これら各玉１８、１８に付与された接触角方向の力の作用線Ｌ、Ｌ′と交わる部分に、それぞれ歪みゲージ２６、２６を、接着剤等により添着している。本例の場合、これら各歪みゲージ２６、２６を添着する部分はそれぞれ、上記各作用線Ｌ、Ｌ′と直交する傾斜面３１、３１としている。
【００３０】
又、本例の場合も、同一個所に添着する歪みゲージ２６、２６の数を、それぞれ２個ずつとしている。そして、これら２個ずつの歪みゲージ２６、２６を当該個所に、互いの中心軸同士を直交させた状態で、互いに重ね合わせて添着している。更に、この状態で、上記２個ずつの歪みゲージ２６、２６のうちの何れか一方の歪みゲージ２６の中心軸の方向が、上記外輪６の円周方向と一致する様に、添着する方向を規制している。
【００３１】
そして、上記各個所に添着した２個ずつの歪みゲージ２６、２６毎に、それぞれ前述の図３に示す様なブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路を構成する電圧計２７の測定値に基づいて、当該個所に負荷されている荷重を検出できる様にしている。そして、上記各個所毎に検出した荷重同士を互いに比較する事により、車輪に加わっている路面反力の大きさ及び方向を測定できる様にしている。
【００３２】
又、本例の場合も、上記外輪６の外周面のうち、少なくとも上記各歪みゲージ２６、２６を添着する部分に、研磨等の仕上げ処理を施して、当該部分の歪み量を上記各歪みゲージ２６、２６により高感度で検出できる様にしている。又、本例の場合も、上記各歪みゲージ２６、２６やリード線は、コーティング等により保護して、外乱により上記各荷重信号に雑音が混入するのを防止している。
【００３３】
上述の様に構成する本例の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合も、外輪６の外周面に添着した歪みゲージ２６、２６により、外乱の影響を受ける事なく、測定すべき路面反力を正確に測定する事ができる。特に、上記各歪みゲージ２６、２６を添着した部分である、上記外輪６の外周面のうち前記各作用線Ｌ、Ｌ′と交わる部分は、この外周面のうち比較的、上記路面反力に基づく歪み量が多くなる部分である。この為、上記各歪みゲージ２６、２６による上記路面反力の測定を、高感度で行なう事ができる。そして、この様に測定した路面反力を制御情報として利用する事により、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の各種装置による車両制御を、より高精度に行なえる様になる。
【００３４】
次に、図６〜７は、請求項３に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、外輪６の中間部外周面に環状のセンサユニット３２を外嵌固定している。このセンサユニット３２は、環状部材３３と、複数の歪みゲージ２６、２６とを備える。このうちの環状部材３３は、上記外輪６と同じ鋼材、或はこの鋼材と線膨張係数がほぼ等しい弾性材により、短円筒状に構成している。
【００３５】
又、上記各歪みゲージ２６、２６は、上記環状部材３３の外周面の複数個所（例えば、円周方向等間隔の３〜４個所）に、接着剤等により添着している。本例の場合も、同一個所に添着する歪みゲージ２６、２６の数を、それぞれ２個ずつとしている。そして、これら２個ずつの歪みゲージ２６、２６を当該個所に、互いの中心軸同士を直交させた状態で、互いに重ね合わせて添着している。更に、この状態で、上記２個ずつの歪みゲージ２６、２６のうちの何れか一方の歪みゲージ２６の中心軸の方向が、上記環状部材３３の円周方向と一致する様に、添着する方向を規制している。
【００３６】
又、上記各個所に添着した２個ずつの歪みゲージ２６、２６毎に、それぞれ前述の図３に示す様なブリッジ回路を構成している。又、上記環状部材３３の外周面のうち、少なくとも上記各歪みゲージ２６、２６及びリード線を設けた部分に、シリコンや樹脂等のコーティング材３４、３４を被覆して、これら各歪みゲージ２６、２６及びリード線を保護している。
【００３７】
そして、上述の様に構成するセンサユニット３２のうち、上記環状部材３３を、上記外輪６の中間部外周面に締り嵌めで外嵌固定している。これにより、車輪に加わる路面反力が上記外輪６に伝達された場合に、この路面反力に見合った分、この外輪６と共に上記環状部材３３が弾性変形する様にしている。尚、本例の場合、上記外輪６の外周面のうち上記環状部材３３を外嵌する部分に、研磨等の仕上げ処理を施して、この外周面からこの環状部材３３ａに路面反力に基づく変形が効率良く伝達される様にしている。又、この状態で、上記各個所に添着した２個ずつの歪みゲージ２６、２６毎に構成した、上記各ブリッジ回路（図３）を構成する電圧計２７の測定値に基づき、当該個所に負荷されている荷重を検出できる様にしている。そして、上記各個所毎に検出した荷重同士を互いに比較する事により、車輪に加わっている路面反力の大きさ及び方向を測定できる様にしている。
【００３８】
尚、上記各歪みゲージ２６、２６を添着する部分である、上記環状部材３３の外周面は、この環状部材３３を上記外輪６の中間部外周面に締り嵌めで外嵌固定する事によって、多少弾性変形する。この為、本例の場合、前述の様にリセットスイッチを設ける等により、この様に弾性変形した状態での上記各歪みゲージ２６、２６の抵抗値を、路面反力の測定を行なう際の基準値（歪みがゼロの値）に設定している。
【００３９】
上述の様に構成する本例の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合も、外輪６に外嵌したセンサユニット３２により、外乱の影響を受ける事なく、測定すべき路面反力を正確に測定する事ができる。そして、この様に測定した路面反力を制御情報として利用する事により、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の各種装置による車両制御を、より高精度に行なえる様になる。特に、本例の場合には、それぞれが荷重センサである複数の歪みゲージ２６、２６を、上記センサユニット３２として一体的に取り扱える。この為、これら各歪みゲージ２６、２６を上記外輪６に設置する作業を容易にできる。
【００４０】
次に、図８〜１０は、請求項４に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、ハブ８の外端寄り部分の外周面に形成した取付フランジ１５の内側面の径方向内端寄り部分で、この取付フランジ１５の円周方向等間隔の複数個所（図示の例では５個所）に形成した支持孔３５、３５に対し径方向内方に隣り合う部分に、それぞれ歪みゲージ２６、２６を、接着剤等により添着している。本例の場合も、同一個所に添着する歪みゲージ２６、２６の数を、それぞれ２個ずつとしている。そして、これら２個ずつの歪みゲージ２６、２６を当該個所に、互いの中心軸同士を直交させた状態で、互いに重ね合わせて添着している。更に、この状態で、上記２個ずつの歪みゲージ２６、２６のうちの何れか一方の歪みゲージ２６の中心軸の方向が、上記ハブ８の円周方向と一致する様に、添着する方向を規制している。
【００４１】
そして、上記各個所に添着した２個ずつの歪みゲージ２６、２６毎に、それぞれ図３に示す様なブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路を構成する電圧計２７の測定値に基づいて、当該個所に負荷されている荷重を検出できる様にしている。尚、本例の場合、この様なブリッジ回路を構成する、上記各歪みゲージ２６、２６以外の他の要素は、それぞれ車体側の回転しない部分に設けている。この為、上述の様なブリッジ回路を構成すべく、上記各歪みゲージ２６、２６と上記他の要素とを、スリップリング３６を介して電気的に接続している。
【００４２】
即ち、上記ハブ８の外端寄り部に外嵌固定した、上記スリップリング３６を構成する環状の回転子３７に、上記各歪みゲージ２６、２６を、ハーネス３８により接続している。これと共に、外輪６の外端部に外嵌固定した、上記スリップリング３６を構成する環状の固定子３９に、上記他の要素を、別のハーネス４０により接続している。そして、互いに相対回転する上記回転子３７と上記固定子３９との間に設けたブラシ４１を介して、上記各歪みゲージ２６、２６と上記他の要素とを電気的に接続している。尚、上記回転子３７と上記固定子３９との間で上記ブラシ４１を設けた環状空間の径方向両端開口部は、それぞれシール装置４２ａ、４２ｂにより塞いでいる。尚、上記各歪みゲージ２６、２６への電圧の負荷、並びに、これら各歪みゲージ２６、２６の出力信号の送信は、上述の様なスリップリング３６等の有線手段を利用して行なう他、電波や電磁結合等の無線手段を利用して行なう事もできる。
【００４３】
何れにしても、本例の場合には、前述したエンコーダ２８とセンサユニット３０とから成る回転速度検出装置の出力波形に基づいて算出した、上記各歪みゲージ２６、２６の円周方向位置（静止座標系で見た回転角度）を考慮しつつ、上述の様に構成する各ブリッジ回路により検出した、上記各個所毎の負荷荷重同士を互いに比較する事で、車輪に加わっている路面反力の大きさ及び方向を測定できる様にしている。尚、本例の場合も、前記取付フランジ１５の内側面のうち、少なくとも上記各歪みゲージ２６、２６を添着する部分に、研磨等の仕上げ処理を施して、当該部分の歪み量を上記各歪みゲージ２６、２６により高感度で検出できる様にしている。又、本例の場合も、上記各歪みゲージ２６、２６やリード線は、コーティング等により保護して、外乱により上記各荷重信号に雑音が混入するのを防止している。
【００４４】
尚、上記各歪みゲージ２６、２６を添着する部分である、上記取付フランジ１５の内側面のうち、前記支持孔３５、３５に対し径方向内方に隣り合う部分は、上記取付フランジ１５にホイール１及びロータ２（図１６参照）を支持固定すべく、上記各支持孔３５、３５にスタッド９、９を圧入する事によって、更にはこれら各スタッド９、９にナット１０（図１６参照）を螺合・緊締する事によって、多少弾性変形する。この為、本例の場合、この様に弾性変形した状態での上記各歪みゲージ２６、２６の抵抗値を、路面反力の測定を行なう際の基準値（歪みがゼロの値）に設定している。尚、この様な基準値の設定を行ない易くする為に、上記各スタッド９、９毎の圧入荷重、並びに、上記各ナット１０毎の緊締力は、それぞれ等しくするのが好ましい。但し、前述した様なリセットスイッチを設ければ、上記圧入荷重や緊締力を、あまり厳密に一致させる必要はない。
【００４５】
上述の様に構成する本例の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、取付フランジ１５の内側面に添着した歪みゲージ２６、２６により、外乱の影響を受ける事なく、測定すべき路面反力を正確に測定する事ができる。特に、上記各歪みゲージ２６、２６を添着した部分である、上記取付フランジ１５の内側面のうち前記各支持孔３５、３５に対し径方向内方に隣り合う部分は、この内側面のうち比較的、上記路面反力に基づく歪み量が多くなる部分である。この為、上記各歪みゲージ２６、２６による上記路面反力の測定を、高感度で行なう事ができる。そして、この様に測定した路面反力を制御情報として利用する事により、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の各種装置による車両制御を、より高精度に行なえる様になる。
【００４６】
次に、図１１は、やはり請求項４に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。上述した第４例が、駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）用の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用しているのに対し、本例の場合には、従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）用の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用している。
【００４７】
即ち、本例の車輪支持用転がり軸受ユニットは、それぞれの外周面に内輪軌道１６ａ、１６ｂを設けた１対の内輪４３、４３と、内周面に複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂを設けると共に、外周面の外端寄り部分に取付フランジ１５を設けた円筒状のハブ４４と、上記各内輪軌道１６ａ、１６ｂと上記各外輪軌道１１ａ、１１ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ、保持器１９、１９により保持された状態で転動自在に設けられた玉１８、１８とを備える。このうちの内輪４３、４３は、使用時に懸架装置を構成する固定軸に外嵌固定して回転しない。又、上記ハブ４４は、使用時に上記取付フランジ１５に車輪及び制動用回転部材を支持固定して、これら車輪及び制動用回転部材と共に回転する。尚、図示の例では、上記ハブ４４の内端部に内嵌固定したシール装置２１ｂの内側面に、回転速度検出装置を構成する円輪状のエンコーダ４５を添設している。
【００４８】
その他、上述の様に構成する車輪支持用転がり軸受ユニットに対する歪みゲージ２６、２６の添着位置、並びに、これら各歪みゲージ２６、２６の検出値に基づいて車輪に加わる路面反力を測定する部分の構造及び作用は、上述した第４例の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。尚、本例の場合、上記各歪みゲージ２６、２６の検出信号を取り出す為のスリップリング３６（図８〜９参照）等は、上記ハブ４４と、ナックル３（図１６参照）等の固定部分との間に設ける。
【００４９】
次に、図１２〜１４は、請求項５に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合、取付フランジ１５に形成した各支持孔３５の軸方向内端開口周縁部で、これら各支持孔３５に圧入するスタッド９の頭部４６の外側面｛図１２及び図１３（Ａ）の左側面｝と対向する部分に、全周に亙り凹部４７を形成している。そして、この凹部４７の底面と上記スタッド９の頭部４６の内側面との間で、円環状のセンサユニット３２ａを挟持している。このセンサユニット３２ａは、前述の図７に示したセンサユニット３２と同様の構成を有するもので、この図７に示したセンサユニット３２よりもサイズを小さく構成したものである。
【００５０】
この様なセンサユニット３２ａは、このセンサユニット３２ａを構成する弾性材製の環状部材３３ａを、上記凹部４７の底面と上記スタッド９の頭部４６の内側面との間で弾性的に挟持している。これにより、車輪に加わる路面反力が上記取付フランジ１５に伝達された場合に、この取付フランジ１５と共に上記環状部材３３ａが、この路面反力に見合った分だけ、弾性変形する様にしている。尚、本例の場合、上記凹部４７の底面と上記頭部４６の外側面とに、それぞれ研磨等の仕上げ処理を施して、これら両面から上記環状部材３３ａに路面反力に基づく変形が効率良く伝達される様にしている。又、この状態で、この環状部材３３ａの外周面に添着した２個ずつの歪みゲージ２６、２６毎に、それぞれ図３に示す様なブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路を構成する電圧計２７の測定値に基づいて、当該個所に負荷されている荷重を検出できる様にしている。
【００５１】
本例の場合、上述の様なブリッジ回路を構成する、上記各歪みゲージ２６、２６以外の他の要素は、それぞれ車体側の回転しない部分に設けている。この為、本例の場合には、上記各歪みゲージ２６、２６への電圧の負荷、並びに、これら各歪みゲージ２６、２６の出力信号の送信を、電波や電磁結合等の無線手段を利用して行なっている。又、この様な無線手段を利用する事に伴い、上記取付フランジ１５の内側面で上記センサユニット３２ａに隣接する部分に設けた送信部４８からは、上記各歪みゲージ２６、２６の出力信号と共に各車輪を表すＩＤ情報を同時に送信して、受信側で混信が起こらない様にしている。尚、本例の場合も、上記各歪みゲージ２６、２６への電圧の負荷、並びに、これら各歪みゲージ２６、２６の出力信号の送信は、上述の様な無線手段を利用して行なう他、スリップリング等の有線手段を利用して行なう事もできる。
【００５２】
何れにしても、本例の場合には、前述したエンコーダ２８とセンサユニット３０とから成る回転速度検出装置の出力波形に基づいて算出した、上記各歪みゲージ２６、２６の円周方向位置（静止座標系で見た回転角度）を考慮しつつ、上述の様に構成する各ブリッジ回路により検出した、上記各個所毎の負荷荷重同士を互いに比較する事で、車輪に加わっている路面反力の大きさ及び方向を測定できる様にしている。
【００５３】
尚、上記各歪みゲージ２６、２６を添着する部分である、前記環状部材３３ａの外周面は、この環状部材３３ａを前記凹部４７の底面と前記スタッド９の頭部４６の内側面との間で弾性的に挟持する事によって、更にはこれら各スタッド９にナット１０（図１６参照）を螺合・緊締する事によって、弾性変形する。この為、本例の場合、前述した様なリセットスイッチ等により、この様に弾性変形した状態での上記各歪みゲージ２６、２６の抵抗値を、路面反力の測定を行なう際の基準値（歪みがゼロの値）に設定している。
【００５４】
上述の様に構成する本例の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記凹部４７の底面と上記スタッド９の頭部４６の内側面との間に設けたセンサユニット３２ａにより、外乱の影響を受ける事なく、測定すべき路面反力を正確に測定する事ができる。そして、この様に測定した路面反力を制御情報として利用する事により、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の各種装置による車両制御を、より高精度に行なえる様になる。
【００５５】
次に、図１５は、やはり請求項５に対応する、本発明の実施の形態の第７例を示している。上述した第６例が、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用しているのに対し、本例の場合には、従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに本発明を適用している。その他、車輪支持用転がり軸受ユニットに対するセンサユニット３２ａの設置位置、並びに、このセンサユニット３２ａの検出値に基づいて車輪に加わる路面反力を測定する部分の構造及び作用は、上述した第６例の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５６】
尚、上述した各実施の形態では、荷重センサとして歪みゲージを使用する例を示したが、この荷重センサとして例えば圧電素子を使用する場合でも、同様の効果を得られる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、以上に述べた様に構成され作用するので、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の車両の姿勢安定の為の各種装置の制御に利用する為の信号を正確に得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】外輪のみを取り出して、図１の左方から見た図。
【図３】荷重を測定する為のブリッジ回路を示す図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図５】外輪のみを取り出して、図１の上方から見た図。
【図６】本発明の実施の形態の第３例を示す断面図。
【図７】センサユニットの側面図。
【図８】本発明の実施の形態の第４例を示す断面図。
【図９】図８のＡ部拡大図。
【図１０】図８のＢ−Ｂ断面図。
【図１１】本発明の実施の形態の第５例を示す断面図。
【図１２】同第６例を示す断面図。
【図１３】（Ａ）は、図１２のＣ部拡大図、（Ｂ）は、（Ａ）の右方から見た図。
【図１４】センサユニットの拡大斜視図。
【図１５】本発明の実施の形態の第７例を示す断面図。
【図１６】本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットを組み付けた懸架装置部分の断面図。
【符号の説明】
１　　ホイール
２　　ロータ
３　　ナックル
４　　支持孔
５　　車輪用転がり軸受ユニット
６　　外輪
７　　ボルト
８　　ハブ
９　　スタッド
１０　　ナット
１１ａ、１１ｂ　外輪軌道
１２　　結合フランジ
１３　　ハブ本体
１４　　内輪
１５　　取付フランジ
１６ａ、１６ｂ　内輪軌道
１７　　小径段部
１８　　玉
１９　　保持器
２０　　かしめ部
２１ａ、２１ｂ　シールリング
２２　　スプライン孔
２３　　等速ジョイント
２４　　スプライン軸
２５　　ねじ孔
２６　　歪みゲージ
２７　　電圧計
２８　　エンコーダ
２９　　支持孔
３０　　センサユニット
３１　　傾斜面
３２　　センサユニット
３３　　環状部材
３４　　コーティング材
３５　　支持孔
３６　　スリップリング
３７　　回転子
３８　　ハーネス
３９　　固定子
４０　　ハーネス
４１　　ブラシ
４２ａ、４２ｂ　シール装置
４３　　内輪
４４　　ハブ
４５　　エンコーダ
４６　　頭部
４７　　凹部
４８　　送信部
【図１】
2004142577.tif 000003
【図２】
2004142577.tif 000004
【図３】
2004142577.tif 000005
【図４】
2004142577.tif 000006
【図５】
2004142577.tif 000007
【図６】
2004142577.tif 000008
【図７】
2004142577.tif 000009
【図８】
2004142577.tif 000010
【図９】
2004142577.tif 000011
【図１０】
2004142577.tif 000012
【図１１】
2004142577.tif 000013
【図１２】
2004142577.tif 000014
【図１３】
2004142577.tif 000015
【図１４】
2004142577.tif 000016
【図１５】
2004142577.tif 000017
【図１６】
2004142577.tif 000018