(57)【要約】【課題】  生産性を高め、量産時のコスト低減を図ると共に、センサを安定して固定し、センサ出力をばらつくことなく安定化させることができ、また設計の自由度が得易いセンサ付車輪用軸受を提供する。【解決手段】  外方部材１の外周面における、隣合うボルト孔付き突片１Ａの間に、径方向外方へ突出するセンサ固定用突片ＳＰを設け、センサユニット２１の一部をセンサ固定用突片ＳＰに固定し、他の一部を外方部材１の台座５０に固定した。【選択図】      図１
2009014600.tif 000002
【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、この転走面と対向する転走面を外周に形成した内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周に、ナックルへ取付ける車体取付用のフランジを有し、このフランジの円周方向の複数箇所にボルト孔が設けられ、上記フランジは、各ボルト孔が設けられた円周方向部分が他の部分よりも外径側へ突出したボルト孔付き突片とされた車輪用軸受において、
前記固定側部材の外周面における、隣合う前記ボルト孔付き突片の間に、径方向外方へ突出するセンサ固定用突片を設け、
歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットの一部を、前記センサ固定用突片に固定し、前記センサユニットの他の一部を、前記固定側部材の外周面に固定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、前記固定側部材の外周面のうち、前記センサ固定用突片の周方向位置に対して同位相の位置に、径方向外方に突出する台座を設け、この台座の上面を平坦加工して平坦部を形成し、この平坦部に前記センサユニットの他の一部を固定したセンサ付車輪用軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記歪み発生部材と前記固定側部材との固定を、ボルトおよび接着剤のいずれかを用いて行うか、または両方を併用して行うか、または溶接を用いて行うセンサ付車輪用軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記歪み発生部材を、径方向に沿った径方向部位と、軸方向に沿った軸方向部位とでＬ字形状に構成した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、前記歪み発生部材は、上記センサ固定用突片および固定側部材の外周面にそれぞれ取付用部材を介して取付けられるセンサ付車輪用軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、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７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、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を推定する作用力推定手段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）、および横すべり発生時の瞬時な姿勢制御（スピン防止）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、例えば、車輪用軸受の外輪等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、２）。
【特許文献１】特表２００３−５３０５６５号公報
【特許文献２】特開２００６−７７８０７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、歪み発生部材に歪みセンサを取付けてセンサユニットとし、このセンサユニットを外輪の車輪取付用のフランジと周面とに取付けることを試みた（特願２００６−２２８９０６）。車輪取付用フランジは、ナックルボルトの取付用のボルト孔ごとに突出した複数のボルト孔付き突片で構成され、このボルト孔付き突片に上記歪み発生部材を取付ける。
しかし、ボルト孔付き突片にセンサユニットが干渉する恐れがあって、設計の自由度が制限されるという問題があった。また、外輪の周面すなわち外輪外径面に、歪み発生部材を取付ける場合、この歪み発生部材の接触固定部が平坦性のある金属製板状のものであるため、略円筒面である外輪外径面に対し、歪み発生部材の固定が安定し難い場合がある。したがって、歪みセンサからのセンサ出力が不所望にばらつく問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、生産性を高め、量産時のコスト低減を図ると共に、センサを安定して固定し、センサ出力をばらつくことなく安定化させることができ、また設計の自由度が得易い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、この転走面と対向する転走面を外周に形成した内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周に、ナックルへ取付ける車体取付用のフランジを有し、このフランジの円周方向の複数箇所にボルト孔が設けられ、上記フランジは、各ボルト孔が設けられた円周方向部分が他の部分よりも外径側へ突出したボルト孔付き突片とされた車輪用軸受において、前記固定側部材の外周面における、隣合う前記ボルト孔付き突片の間に、径方向外方へ突出するセンサ固定用突片を設け、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットの一部を、前記センサ固定用突片に固定し、前記センサユニットの他の一部を、前記固定側部材の外周面に固定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ョンで求めておけば、歪みセンサ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。
【００１１】
このセンサ付車輪用軸受は、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットの一部を、固定側部材の外周面における、隣合う前記ボルト孔付き突片の間に、径方向外方へ突出するセンサ固定用突片に固定した。これと共に、センサユニットの他の一部を、固定側部材の外周面に固定したため、荷重検出用のセンサを車両にコンパクトに設置できる。
センサユニットの一部を、専用部であるセンサ固定用突片に固定するため、このセンサユニットの歪み発生部材を固定側部材に安定して固定することができる。したがって、歪みセンサからのセンサ出力のばらつきを抑え、安定化させることができる。また、歪み発生部材は固定側部材に設けられる簡易な部品であるため、これに歪みセンサ等を設けることで、外輪に歪みゲージを貼り付ける従来技術等に比べて、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。また、センサユニットの一部をボルト孔付き突片に固定する場合と比べて、ボルト孔付き突片に螺合するボルト等にセンサユニットが干渉するおそれがなくなるため、その分、設計の自由度が高まる。
【００１２】
前記固定側部材の外周面のうち、前記センサ固定用突片の周方向位置に対して同位相の位置に、径方向外方に突出する台座を設け、この台座の上面を平坦加工して平坦部を形成し、この平坦部に前記センサユニットの他の一部を固定しても良い。この場合、センサユニットの他の一部を、平坦部の平坦面に対応して密接に設けることができる。したがって、車輪用軸受の固定側部材の略円筒面の外周面に固定する場合と異なり、センサユニットの他の一部を、平坦部に強固にかつ安定して固定することができる。このセンサユニットの他の一部を固定する作業は、前記略円筒面に歪み発生部材を固定する場合と比べて、作業時間の短縮を図ることができ、作業負荷の軽減を図ることができる。
【００１３】
前記歪み発生部材と前記固定側部材との固定を、ボルトおよび接着剤のいずれかを用いて行うか、または両方を併用して行うか、または溶接を用いて行うことができる。
上記いずれかの方法で歪み発生部材と固定側部材とを固定すると、歪み発生部材を固定側部材に強固に固定することができる。そのため、歪み発生部材が固定側部材に対して位置ずれすることがなく、固定側部材の変形を歪み発生部材に正確に伝えることが可能となる。
【００１４】
前記歪み発生部材を、径方向に沿った径方向部位と、軸方向に沿った軸方向部位とでＬ字形状に構成しても良い。固定側部材が変形すると、この変形は歪み発生部材に伝わり、この歪み発生部材が変形する。その歪み発生部材の歪みを歪みセンサにより測定する。この際、前記径方向部位は、固定側部材のセンサ固定用突片の変形に従って変形する。特に、歪み発生部材を、径方向部位と軸方向部位とでＬ字形状に構成したため、径方向部位と軸方向部位との間である角部付近に歪みが集中し、固定側部材よりも大きな歪みとなって現れる。すなわち、径方向部位と軸方向部位との間で発生する歪みは、固定側部材の歪みを転写しかつ拡大したものとなる。この歪みを歪みセンサで測定するため、固定側部材の歪みを感度良く検出でき、歪み測定精度が高くなる。
【００１５】
前記歪み発生部材は、上記センサ固定用突片および固定側部材の外周面にそれぞれ取付用部材を介して取付けられるものであっても良い。この場合、歪み発生部材を簡略な形状とすることができ、したがって、歪み発生部材の加工が容易となり、コスト低下が図れる。
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、センサユニットの一部を、外方部材の外周面のセンサ固定用突片に取付ける。
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を推定する作用力推定手段を設けると良い。
この作用力推定手段によって得られる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自動車の車両制御に使用することにより、きめ細かな車両制御が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
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、この転走面と対向する転走面を外周に形成した内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周に、ナックルへ取付ける車体取付用のフランジを有し、このフランジの円周方向の複数箇所にボルト孔が設けられ、上記フランジは、各ボルト孔が設けられた円周方向部分が他の部分よりも外径側へ突出したボルト孔付き突片とされた車輪用軸受において、前記固定側部材の外周面における、隣合う前記ボルト孔付き突片の間に、径方向外方へ突出するセンサ固定用突片を設け、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットの一部を、前記センサ固定用突片に固定し、前記センサユニットの他の一部を、前記固定側部材の外周面に固定したため、生産性を高め、量産時のコスト低減を図ると共に、センサを安定して固定し、センサ出力をばらつくことなく安定化させることができ、また設計の自由度が高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の一実施形態を図１ないし図４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。
【００１８】
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。
【００１９】
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）におけるナックルへ取付ける車体取付用のフランジ１ａを外周に有し、このフランジ１ａの円周方向の複数箇所にボルト孔１４が設けられている。ボルト孔１４は雌めじ加工を有する場合、また、ない場合がある。前記フランジ１ａは、各ボルト孔１４が設けられた円周方向部分１ａａが他の部分よりも外径側へ突出したボルト孔付き突片１Ａとされている。本実施形態では、円周方向に所定間隔をあけて４つのボルト孔付き突片１Ａを設けている。ただし、ボルト孔付き突片１Ａは４つに限定されるものではない。外方部材１の外周面における、隣合う前記ボルト孔付き突片１Ａ，１Ａの間に、径方向外方へ突出する後述のセンサ固定用突片ＳＰ、本実施形態では１個のセンサ固定用突片ＳＰを設けている。
【００２０】
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、周方向複数箇所に図示外のハブボルトの圧入孔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、ホイールおよび図示外の制動部品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。
【００２１】
外方部材１の外周面には、センサユニット２１が設けられている。センサユニット２１は、歪み発生部材２２に、この歪み発生部材２２の歪みを測定する歪みセンサ２３と、この歪みセンサ２３の出力信号を処理するセンサ信号処理回路６０とを設けたものである。このセンサユニット２１は、第１および第２の取付用部材４０，４１を介して外方部材１に取付けられる。
【００２２】
歪み発生部材２２は、第１の取付用部材４０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４１に接触固定される第２の接触固定部２２ｂとを有する。歪み発生部材２２は、径方向に沿った径方向部位２２ｃと、軸方向に沿った軸方向部位２２ｄとでＬ字形状に構成されている。前記径方向部位２２ｃの長手方向中間付近部が、前記第１の接触固定部２２ａとされ、軸方向部位２２ｄの先端付近部が、前記第２の接触固定部２２ｂとされている。径方向部位２２ｃは、軸方向部位２２ｄに比べ、剛性が低くなるよう肉厚を薄くしてある。歪みセンサ２３は、径方向部位２２ｃのインボード側の面であるセンサ取付面２２Ａにおける第１の接触固定部２２ａよりも径方向内側の位置に配置されている。
【００２３】
前記歪みセンサ２３は、歪み発生部材２２のセンサ取付面２２Ａ上に厚膜抵抗体にて形成したものである。すなわち、センサ取付面２２Ａ上に絶縁層が形成され、この絶縁層の表面の両側に対を成す電極５１，５１が形成され、これら電極５１，５１の間で前記絶縁層の上に歪みセンサとなる厚膜抵抗体からなる歪み測定用抵抗体が形成され、さらに前記電極５１，５１と前記歪み測定用抵抗体の上に保護膜が形成された構造となっている。
【００２４】
センサ信号処理回路６０は、歪みセンサ２３の出力信号を処理するオペアンプ、抵抗、マイコン等や、歪みセンサ２３を駆動する電源等の回路素子を集積した半導体チップ等の電気・電子部品６３を有し、前記絶縁層の表面に、歪みセンサ２３と上記電気・電子部品６３とを電気的に接続する電極６４、電気・電子部品６３の各部品間の配線となる電極６５、およびセンサ信号処理回路６０から自動車の電気制御ユニット（ＥＣＵ）等の外部装置への信号伝達経路となるケーブル６９を接続するためのパット６８が形成されている。
【００２５】
センサユニット２１の取付構造について説明する。
前記外方部材１の外周面に、径方向外方へ突出するセンサ固定用突片ＳＰを設けている。このセンサ固定用突片ＳＰは、外方部材１の外周面における、一のボルト孔付き突片１Ａと、このボルト孔付き突片１Ａと隣合うボルト孔付き突片１Ａとの間に介在され、図３に示すように、正面視略矩形状に形成されている。前記正面視とは、対象物を軸方向に視ることと同義である。このセンサ固定用突片ＳＰの先端部つまり半径方向外縁部ＳＰａの半径方向位置Ｐ１は、ボルト孔付き突片１Ａの半径方向外周縁部の半径方向位置Ｐ２と例えば同一ピッチ円をなす位置に設けられる。ただし、同一ピッチ円に限定されるものではない。
【００２６】
前記センサ固定用突片ＳＰのインボード側表面ＳＰ１つまり図１の右側端面と、ボルト孔付き突片１Ａのインボード側表面１Ａ１とは、軸方向において同一位置となるように設けられる。これにより、センサ固定用突片ＳＰおよびボルト孔付き突片１Ａのインボード側表面ＳＰ１，１Ａ１は、上記ナックルに押し当てられた状態で設置され得る。また、センサ固定用突片ＳＰのアウトボード側表面ＳＰ２つまり図１の左側端面と、ボルト孔付き突片１Ａのアウトボード側表面１Ａ２とは、軸方向において同一位置となるように設けられる。ただし、同一位置に限定されるものではない。また、センサ固定用突片ＳＰのアウトボード側表面ＳＰ２は平坦加工されており、第１の取付用部材４０の一表面４０ａに密接に固定可能に構成される。
歪み発生部材２２において、径方向部位２２ｃの第１の接触固定部２２ａに軸方向のボルト挿通孔７０が形成され、かつ軸方向部位２２ｄの第２の接触固定部２２ｂに径方向のボルト挿通孔７１が形成されている。
【００２７】
外方部材１の外周面のうち、センサ固定用突片ＳＰの周方向位置に対して同位相の位置に、径方向外方に突出する台座５０を設けている。前記台座５０の径方向の突出位置は、センサ固定用突片ＳＰの径方向の突出位置よりも半径方向内方となるように設けられる。台座５０の外方部材１の外周面基端部からの突出量Ｚ１は、センサ固定用突片ＳＰ外周面基端部からの突出量Ｚ２の例えば約１／２となる。
【００２８】
前記台座５０の上面を平坦加工して平坦部５０ａを形成し、この平坦部５０ａに、歪み発生部材２２の軸方向部位２２ｄを固定している。この台座５０の平坦部５０ａは軸受中心を通る径方向軸線に対し垂直となるように形成されている。台座５０の一側面５０ｂは、センサ固定用突片ＳＰの一側面ＳＰｂに沿って形成つまり図３に示すように正面視でラップし、台座５０の他側面５０ｃは、このセンサ固定用突片ＳＰの他側面ＳＰｃに沿って正面視でラップする。これら一側面５０ｂと他側面５０ｃとの間の距離は、半径方向外方に向かうに従って幅狭でも良いし、平行でも良い。
【００２９】
前記第１の取付用部材４０に軸方向のボルト挿通孔７２が形成され、前記センサ固定用突片ＳＰには、前記第１の接触固定部２２ａのボルト挿通孔７０および第１の取付用部材４０のボルト挿通孔７２に対応する位置に、内周面に雌ねじが形成されたボルト螺着孔７４が軸方向に沿って形成されている。
前記第２の取付用部材４１に径方向のボルト挿通孔７３が形成され、前記台座５０には、前記第２の接触固定部２２ｂのボルト挿通孔７１および第２の取付用部材４１のボルト挿通孔７３に対応する位置に、内周面に雌ねじが形成されたボルト螺着孔７５が径方向に沿って形成されている。
【００３０】
歪み発生部材２２の径方向部位２２ｃのボルト挿通孔７０と、第１の取付用部材４０のボルト挿通孔７２と、センサ固定用突片ＳＰのボルト螺着孔７４とが同心状になるように配置する。これと共に、歪み発生部材２２の軸方向部位２２ｄのボルト挿通孔７１と、第２の取付用部材４１のボルト挿通孔７３と、台座５０のボルト螺着孔７５とが同心状になるように配置する。このような配置状態において、アウトボード側からボルト挿通孔７０，７２にボルト７６を挿通する。また、アウトボード側からボルト挿通孔７１，７３にボルト７６を挿通する。これらボルト７６，７６の雄ねじ部をボルト螺着孔７４，７５に螺着させることにより、センサユニット２１は外方部材１に固定される。
【００３１】
センサユニット２１を固定した状態では、歪み発生部材２２の第１の接触固定部２２ａが、第１の取付用部材４０を介して、センサ固定用突片ＳＰにおけるアウトボード側表面ＳＰ２の径方向外径部に接触固定される。これと共に、第２の接触固定部２２ｂが、第２の取付用部材４１を介して、台座５０の平坦部５０ａに接触固定される。また、第１および第２の接触固定部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固定される。このように、第１および第２の接触固定部２２ａ，２２ｂを周方向において同位相とすると、歪み発生部材２２の長さを短くすることができるため、外方部材１に対するセンサユニット２１の設置が容易である。
【００３２】
図１に示すように、歪みセンサ２３の出力を処理する手段として、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。これらの手段３１，３２は、この車輪用軸受のセンサ信号処理回路６０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。
【００３３】
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が変形する。その外方部材１の変形は、第１および第２の取付用部材４０，４１を介して歪み発生部材２２に伝わり、この歪み発生部材２２が変形する。その歪み発生部材２２の歪みを歪みセンサ２３により測定する。この際、歪み発生部材２２の径方向部位２２ｃは、外方部材１のセンサ固定用突片ＳＰの変形に従って変形する。この実施形態の場合、歪み発生部材２２はＬ字形をしているため、径方向部位２２ｃと軸方向部位２２ｄとの間である径方向部位２２ｃ側の角部付近に歪みが集中し、そこに外方部材１よりも大きな歪みが現れる。すなわち、前記径方向部位２２ｃにおける折れ曲がり部２２ｃａの近傍に発生する歪みは、センサ固定用突片ＳＰの基端のＲ部ＳＰＲの歪みを転写しかつ拡大したものとなる。この歪みを歪センサ２３で測定するため、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】
また、センサ固定用突片ＳＰのインボード側表面ＳＰ１と、ボルト孔付き突片１Ａのインボード側表面１Ａ１とを、軸方向において同一位置となるように設け、これらセンサ固定用突片ＳＰおよびボルト孔付き突片１Ａのインボード側表面ＳＰ１，１Ａ１を、上記ナックルに押し当てた状態で設置した。さらに、センサ固定用突片ＳＰには、車体取付用のボルト孔等が形成されていないため、第１の接触固定部２２ａをこのセンサ固定用突片ＳＰの外径部に接触固定することが可能となる。
このため、第１の接触固定部２２ａを車体取付用のフランジ１ａ面に設けた場合と同様に、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る。それ故、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。
【００３５】
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、歪みセンサ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。
【００３６】
このセンサ付車輪用軸受は、センサユニット２１の第１の接触固定部２２ａを、第１の取付用部材４０を介して、外方部材１の外周面における、隣合うボルト孔付き突片１Ａ，１Ａの間に、径方向外方へ突出するセンサ固定用突片ＳＰに固定した。これと共に、センサユニット２１の第２の接触固定部２２ｂを、第２の取付用部材４１を介して、外方部材１の外周面の台座５０に固定したため、荷重検出用のセンサを車両にコンパクトに設置できる。
【００３７】
センサユニット２１の一部を、専用品であるセンサ固定用突片ＳＰに固定するため、このセンサ固定用突片ＳＰのセンサユニット２１に対する接触固定部分を、追加工等することなくセンサユニット２１に対応して密接に設けることができる。このように、歪み発生部材２２を、固定側部材である外方部材１の外周面に安定して固定することができる。したがって、歪みセンサ２３からのセンサ出力のばらつきを抑え、安定化させることができる。また、歪み発生部材２２は、例えばプレス加工等により製作可能で簡易な部品であるため、この歪み発生部材２２に歪みセンサ２３等を設けることで、外方部材に歪みゲージを貼り付ける従来技術等に比べて、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。ただし、歪み発生部材２２はプレス加工品に限定されるものではない。また、センサユニットの一部をボルト孔付き突片に固定する場合と比べて、ボルト孔付き突片１Ａに螺合するボルト等にセンサユニット２１が干渉するおそれがなくなるため、その分、設計の自由度が高まる。
【００３８】
また、前記外方部材１の外周面のうち、センサ固定用突片ＳＰの周方向位置に対して同位相の位置に、径方向外方に突出する台座５０を設け、この台座５０の上面を平坦加工して平坦部５０ａを形成し、この平坦部５０ａにセンサユニット２１の第２の接触固定部２２ｂを固定した。このため、センサユニット２１の第２の接触固定部２２ｂを、平坦部５０ａの平坦面に対応して密接に設けることができる。したがって、センサユニット２１の他の一部を、平坦部５０ａに強固にかつ安定して固定することができる。このセンサユニット２１の他の一部を固定する作業は、略円筒面に歪み発生部材を固定する場合と比べて、作業時間の短縮を図ることができ、作業負荷の軽減を図ることができる。
【００３９】
本実施形態は、外方部材１に一つのセンサ固定用突片ＳＰを設け、このセンサ固定用突片ＳＰにセンサユニット２１の一部を固定しているが、この形態に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、外方部材１に複数のセンサ固定用突片ＳＰを設け、各センサ固定用突片ＳＰにセンサユニット２１の一部を固定する構成としても良い。このようにセンサユニット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。
【００４０】
前記各実施形態は、歪み発生部材２２と、第１および第２の取付用部材４０，４１と、外方部材１とをボルト７６を用いて固定しているが、接着剤を用いて固定しても良い。また、両者を併用しても良い。さらには、接着剤やボルトを用いず、溶接で歪み発生部材２２と、取付用部材４０，４１と、外方部材１とを固定しても良い。また、ピンで固定しても良い。これらの固定構造のいずれを採用した場合でも、歪み発生部材２２と取付用部材４０，４１と外方部材１とを強固に固定することができる。そのため、歪み発生部材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の変形を歪み発生部材２２に正確に伝えることが可能である。
歪み発生部材２２の径方向部位２２ｃと第１の取付用部材４０とを一体に設け、軸方向部位２２ｄと第２の取付用部材４１とを一体に設けても良い。また、第１，第２の取付用部材４０，４１をセンサユニットの構成要素から除去し、歪み発生部材の径方向部位、軸方向部位を、直接センサ固定用突片、台座に固定することも可能である。このような場合、センサ付車輪用軸受の部品点数を低減し、組立てを簡単化することができる。
【００４１】
センサユニットの異なる実施形態として、歪み発生部材２２の径方向部位２２ｃに、歪みセンサ２３とは別に温度センサ等を設けても良い。この温度センサとしては、例えば白金測温抵抗または熱電対またはサーミスタを使用することができる。さらに、これら以外の温度を検出することが可能なセンサを使用することもできる。
上記センサユニットを設けた車輪用軸受も、歪みセンサ２３が歪み発生部材２２の歪みを検出し、その歪みにより車輪に加わる荷重を測定する。ところで、車輪用軸受は使用中に温度が変化し、その温度変化が歪み発生部材２２の歪み、または歪みセンサ２３の動作に影響を及ぼす。そこで、歪み発生部材２２に配置した上記温度センサにて歪み発生部材２２の温度を検出し、その検出した温度により歪みセンサ２３の出力を補正することにより、歪みセンサ２３の温度による影響を除去することができる。これにより、精度の高い荷重検出を行うことが可能となる。
【００４２】
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。このような車輪用軸受にセンサ付車輪用軸受を適用した場合にも、本実施形態と同様の作用、効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の一実施形態に係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】同センサ付車輪用軸受の要部を拡大して表す破断断面図である。
【図３】同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す破断正面図である。
【図４】（Ａ）は同センサユニットおよび第１、第２の取付用部材を互いに分離して表示した背面図、（Ｂ）はその破断側面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係るセンサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…外方部材
１Ａ…ボルト孔付き突片
１ａ…フランジ
２…内方部材
３，４…転走面
５…転動体
１４…ボルト孔
２１…センサユニット
２２…歪み発生部材
２２ｃ…径方向部位
２２ｄ…軸方向部位
２３…歪みセンサ
３１…作用力推定手段
４０…第１の取付用部材
４１…第２の取付用部材
５０…台座
５０ａ…平坦部
７６…ボルト
ＳＰ…センサ固定用突片
【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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