(57)【要約】【課題】歪みゲージの個数が少なくても外輪の歪み検出精度を向上できる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】この転がり軸受装置によれば、第１,第２の歪みゲージ２６,２７が取り付けられた外輪１の第１の外周面２３は、法線Ｌ１が玉８の接触角θ１だけ径方向平面Ｐ１に対して傾斜していて玉８と交差している。また、第３,第４の歪みゲージ２８,３０が取り付けられた外輪１の第２の外周面２５は、法線Ｌ２が玉１２の接触角θ２だけ径方向平面Ｐ２に対して傾斜していて上記玉１２と交差している。第１,第２,第３,第４の歪みゲージ２６,２７,２８,３０が取り付けられた外輪１の第１,第２の外周面２３,２５に対応する第１,第２の軌道面５,６を玉８,１２が通過する時の上記外周面２３,２５の歪み量を、上記法線Ｌ１,Ｌ２の傾斜角が上記接触角θ１,θ２と異なる場合に比べて大きくできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、
上記外輪の軌道面を転動すると共に所定の接触角が与えられる転動体とを備え、
上記外輪は、
軸方向と直交する径方向平面に対して上記接触角だけ傾斜している法線を有すると共に上記法線が上記転動体と交差する外周面を有し、
さらに、上記外周面に取り付けた歪みゲージを備えることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり軸受装置において、
上記外輪は、軸方向に隣り合う第１および第２の軌道面を有し、
上記第１の軌道面を転動すると共に第１の接触角が与えられる第１の転動体と、
上記第２の軌道面を転動すると共に第２の接触角が与えられる第２の転動体とを備え、
上記外輪は、
軸方向と直交する径方向平面に対して上記第１の接触角だけ傾斜している第１の法線を有すると共に上記第１の法線が上記第１の転動体と交差する第１の外周面と、
軸方向と直交する径方向平面に対して上記第２の接触角だけ傾斜している第２の法線を有すると共に上記第２の法線が上記第２の転動体と交差する第２の外周面とを備え、
さらに、互いに周方向に１８０°位置ずれしていると共に上記第１の外周面に取付けられている第１、第２の歪みゲージと、
互いに周方向に１８０°位置ずれしていると共に上記第２の外周面に取付けられている第３、第４の歪みゲージとを備え、
上記第１の歪みゲージと上記第３の歪みゲージとは、周方向に同位相であることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の転がり軸受装置において、
上記歪みゲージは、
上記外輪の周方向の歪みを検出するように上記外輪の外周面に取付けられていることを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外輪の歪みを検出するための歪みゲージが取り付けられた転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の転がり軸受装置としては、特許文献１(特開２００４−１４２５７７号公報)に、車輪支持用転がり軸受ユニットが開示されている。この転がり軸受ユニットは、外輪の円筒形の外周面の円周方向等間隔の３〜４箇所に、それぞれ、２つの歪みゲージを互いの中心軸を直交させた状態で取り付けている(特許文献１の図６,図７参照)。
【０００３】
ところで、上記従来の転がり軸受装置では、外輪の歪みを検出するのに歪みゲージを多数個必要とする上に所望の検出精度を得ることが困難であった。
【特許文献１】特開２００４−１４２５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の課題は、歪みゲージの個数が少なくても外輪の歪み検出精度を向上できる転がり軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受装置は、外輪と、
上記外輪の軌道面を転動すると共に所定の接触角が与えられる転動体とを備え、
上記外輪は、
軸方向と直交する径方向平面に対して上記接触角だけ傾斜している法線を有すると共に上記法線が上記転動体と交差する外周面を備え、
さらに、上記外周面に取り付けた歪みゲージを備える。
【０００６】
この発明の転がり軸受装置によれば、上記歪みゲージが取り付けられた外輪の外周面は、法線が転動体の接触角だけ径方向平面に対して傾斜していて上記転動体と交差している。これにより、上記歪みゲージが取り付けられた外周面に対応する外輪の軌道面を転動体が通過する時の上記外周面の歪み量を、上記法線の傾斜角が上記接触角と異なる場合に比べて、大きくできる。よって、上記外輪の上記外周面は、軸受に径方向の曲げモーメントが加わったときに、歪みが発生し易くなる。よって、上記外輪の外周面に取り付けられた歪みゲージによれば、外輪の歪みを検出する精度を向上できる。
【０００７】
また、一実施形態の転がり軸受装置は、上記外輪は、軸方向に隣り合う第１および第２の軌道面を有し、
上記第１の軌道面を転動すると共に第１の接触角が与えられる第１の転動体と、
上記第２の軌道面を転動すると共に第２の接触角が与えられる第２の転動体とを備え、
上記外輪は、
軸方向と直交する径方向平面に対して上記第１の接触角だけ傾斜している第１の法線を有すると共に上記第１の法線が上記第１の転動体と交差する第１の外周面と、
軸方向と直交する径方向平面に対して上記第２の接触角だけ傾斜している第２の法線を有すると共に上記第２の法線が上記第２の転動体と交差する第２の外周面とを備え、
さらに、互いに周方向に１８０°位置ずれしていると共に上記第１の外周面に取付けられている第１、第２の歪みゲージと、
互いに周方向に１８０°位置ずれしていると共に上記第２の外周面に取付けられている第３、第４の歪みゲージとを備える。
【０００８】
この実施形態によれば、上記外輪の第１の外周面に取り付けられた上記第１の歪みゲージとこの第１の歪みゲージに対して軸方向に離隔していると共に周方向に１８０°位置ずれしている第４の歪みゲージとによって、軸受に径方向に加わった曲げモーメントによる外輪の歪みを高い精度で検出できる。また、上記外輪の第１の外周面に取り付けられた上記第２の歪みゲージとこの第２の歪みゲージに対して軸方向に離隔していると共に周方向に１８０°位置ずれしている第３の歪みゲージとによって、軸受に径方向に加わった上記曲げモーメントとは逆方向の曲げモーメントによる外輪の歪みを高い精度で検出できる。
【０００９】
また、一実施形態の転がり軸受装置では、上記歪みゲージは、上記外輪の周方向の歪みを検出するように上記外輪の外周面に取付けられている。
【００１０】
この実施形態の転がり軸受装置によれば、上記外輪の外周面に取付けられている歪みゲージは、上記外輪の周方向の歪みを検出することによって、軸受に加わる曲げモーメントを高精度で測定できる。上記曲げモーメントにより、外輪の軸方向の歪みに比べて、上記外輪の周方向の歪みの方が大きいことが判明した。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の転がり軸受装置によれば、上記歪みゲージが取り付けられた外輪の外周面は、法線が転動体の接触角だけ径方向平面に対して傾斜していて上記転動体と交差している。これにより、上記外輪の上記外周面は、軸受に径方向の曲げモーメントが加わったときに、歪みが発生し易くなる。よって、上記外輪の上記外周面に取り付けられた歪みゲージによれば、外輪の歪みを高精度で検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１に、この発明の転がり軸受装置の実施形態としてのハブユニットを示す。このハブユニットは、外輪１と軸部材２と内輪３を備える。軸部材２は内輪３に嵌合,固定されていると共に軸部材２の軸方向の端部のかしめ部２Ａでもってかしめ固定されている。
【００１４】
上記外輪１は、アンギュラ型の第１の軌道面５と、この第１の軌道面５から軸方向に離隔したアンギュラ型の第２の軌道面６とを有する。上記第１の軌道面５と内輪３の軌道面７との間に第１の転動体としての玉８が周方向に所定間隔を隔てて複数個配置されている。この複数個の玉８は保持器９によって保持されている。また、上記外輪１の第２の軌道面６と軸部材２の軌道面１１との間に第２の転動体としての玉１２が周方向に所定間隔を隔てて複数個配置されている。この複数個の玉１２は保持器１０によって保持されている。
【００１５】
また、上記外輪１の軸方向の一端部１３の内周面には、磁気センサ１５の係合金具１５Ａが嵌合されて固定されている。なお、１５Ｂは、磁気センサ１５のコネクタ部である。一方、内輪３の外周面には、周方向に所定の間隔を隔てて複数の開口１６Ａを有するパルサリング１６が固定されている。外輪１に対して内輪３が回転すると、パルサリング１６の回転に応じた周期で磁路が断続され、パルス状の信号がコネクタ部１５Ｂから出力される。
【００１６】
また、上記外輪１の軸方向の他端部１７には、シール部２０が固定され、このシール部２０のシールリップは軸部材２の段部１８に摺接するようになっている。また、軸部材２は、段部１８に隣接するフランジ部２１を有し、このフランジ部２１に形成された複数の貫通孔にボルト２２のセレーション２２Ａが圧入されている。このフランジ部２１には、ボルト２２によって、例えば、ブレーキディスク(図示せず)が締結される。
【００１７】
図１,図２に示すように、外輪１の第１の軌道面５に対応する第１の外周面２３は、第１の転動体としての玉８と交差する法線Ｌ１を有し、この法線Ｌ１は、外輪１の第１の外周面２３と第１，第２の歪みゲージ２６,２７との密着性を向上させるように、中心軸Ｊと直交する径方向平面Ｐ１に対して玉８の接触角と等しい傾斜角θ１(一例として４５°)だけ傾斜している。また、上記外輪１の第２の軌道面６に対応する第２の外周面２５は、第２の転動体としての玉１２と交差する法線Ｌ２を有し、この法線Ｌ２は、外輪１の第２の外周面２５と第３，第４の歪みゲージ２８,３０との密着性を向上させるように、中心軸Ｊと直交する径方向平面Ｐ２に対して玉１２の接触角と等しい傾斜角θ２(一例として４５°)だけ傾斜している。この傾斜した外周面２３,２５により、ハブユニットの軽量化が可能となる。また、２つの傾斜角θ１とθ２によって形成される２つの外周面２３と２５の間の平坦面(円筒面)に第１〜第４歪みゲージ２６,２７,２８,３０の一端が引っ掛かる様になり、上記歪みゲージ２６〜３０の玉間方向(軸方向)へのずれを防ぐことができる。
【００１８】
また、この実施形態は、図１に示すように、上記第１の外周面２３に取付けられている第１の歪みゲージ２６と、この第１の歪みゲージ２６に対して周方向に１８０°位置ずれして第１の外周面２３に取付けられている第２の歪みゲージ２７を有する。また、この実施形態は、上記第２の外周面２５に取付けられている第３の歪みゲージ２８と、この第３の歪みゲージ２８に対して周方向に１８０°位置ずれしている第４の歪みゲージ３０を有する。また、第１の歪みゲージ２６と第３の歪みゲージ２８とは周方向に同位相である。なお、上記第１〜第４の歪みゲージ２６〜３０は、それぞれ、外輪１の周方向の歪みを検出するように、第１,第２の外周面２３,２５に取り付けることが望ましい。また、第１〜第４の歪みゲージ２６〜３０は、一例として、接着剤による接着でもって第１,第２の外周面２３,２５に取り付けられる。
【００１９】
上記構成のハブユニットによれば、上記第１,第２の歪みゲージ２６,２７が取り付けられた外輪１の第１の外周面２３は、法線Ｌ１が玉８の接触角θ１だけ径方向平面Ｐ１に対して傾斜していて上記玉８と交差している。また、上記第３,第４の歪みゲージ２８,３０が取り付けられた外輪１の第２の外周面２５は、法線Ｌ２が玉１２の接触角θ２だけ径方向平面Ｐ２に対して傾斜していて上記玉１２と交差している。
【００２０】
したがって、上記第１,第２,第３,第４の歪みゲージ２６,２７,２８,３０が取り付けられた外輪１の第１,第２の外周面２３,２５に対応する第１,第２の軌道面５,６を玉８,１２が通過する時の上記外周面２３,２５の歪み量を、上記法線Ｌ１,Ｌ２の傾斜角が上記接触角θ１,θ２と異なる場合に比べて大きくできる。よって、上記外輪１の上記外周面２３,２５は、ハブユニットに矢印Ｍ１で示される径方向の曲げモーメントが加わったときに、歪みが発生し易くなる。よって、上記外輪１の外周面２３,２５に取り付けられた歪みゲージ２６,２７,２８,３０によれば、外輪１の歪みを検出する精度を向上できる。
【００２１】
ここで、図４に、歪みゲージ２６,２７,２８,３０から得られる信号が表す歪み量の時間変化を示す。図４に示す歪み量の時間変化を表す波形Ｗ１の振幅△εが歪み振幅量を表している。なお、上記波形Ｗ１の各ピークは、玉が歪みゲージを通過するときに発生している。この歪み振幅量から外輪１に加わる荷重を推定できる。一例として、この歪み振幅量(μｍ)と旋回荷重(Ｇ)との関係を、図５に示す。図５に示すように、上記歪み振幅量から旋回荷重を求めることができる。なお、上記歪みゲージ２６,２７,２８,３０から得られる信号が表す歪み量の絶対値から旋回荷重を求める場合には、温度変化等の影響を受けて、精度が低下する。
【００２２】
また、この実施形態によれば、上記外輪１の第１の外周面２３に取り付けられた上記第１の歪みゲージ２６とこの第１の歪みゲージ２６に対して軸方向に離隔していると共に周方向に１８０°位置ずれしている第４の歪みゲージ３０とによって、ハブユニットに矢印Ｍ１で示される径方向に加わった曲げモーメントによる外輪１の歪みを高い精度で検出できる。また、上記外輪１の第１の外周面２３に取り付けられた上記第２の歪みゲージ２７とこの第２の歪みゲージ２７に対して軸方向に離隔していると共に周方向に１８０°位置ずれしている第３の歪みゲージ２８とによって、ハブユニットに矢印Ｍ１で示される径方向とは逆方向の曲げモーメントによる外輪１の歪みを高い精度で検出できる。
【００２３】
また、上記実施形態において、上記第１〜第４の歪みゲージ２６〜３０は、それぞれ、外輪１の周方向の歪みを検出するように、第１,第２の外周面２３,２５に取り付けた場合には、各歪みゲージ２６〜３０により、上記外輪１の周方向の歪みを検出することによって、ハブユニットに加わる曲げモーメントを高精度で測定できる。その理由は、上記曲げモーメントにより、外輪１の軸方向の歪みに比べて、上記外輪１の周方向の歪みの方が大きいことが判明したからである。この実施形態によれば、タイヤに加わるモーメント荷重を比較的安価に検出でき、車両の横滑り制御装置等へ上記歪みゲージ２６,２７,２８,３０から得られる歪み量を表す信号を入力することにより、高精度の制御を達成できる。
【００２４】
尚、上記実施形態では、外輪１が複列の軌道面５,６を有する場合について説明したが、外輪が単列の軌道面を有する場合にも本発明を適用できる。また、上記実施形態では、外輪１の第１の外周面２３と第２の外周面２５とが軸方向に所定寸法だけ離隔していたが、外輪１に替えて、図３に示す外輪３１を備えてもよい。この外輪３１は、軸方向に離隔したアンギュラ型の第１,第２の軌道面３８,３９と、軸方向に隣接した第１の外周面３３と第２の外周面３５を有する。そして、この第１の外周面３３に上記第１,第２の歪みゲージ２６,２７が取り付けられる。また、第２の外周面３５に上記第３,第４の歪みゲージ２８,３０が取り付けられる。上記第１の外周面３３の法線Ｌ３１は、中心軸Ｊと直交する径方向平面Ｐ３１に対して、上記玉８の接触角θ３１だけ傾斜している。また、上記第２の外周面３５の法線Ｌ３２は、中心軸Ｊと直交する径方向平面Ｐ３２に対して、上記玉１２の接触角θ３２だけ傾斜している。図３に示す外輪３１によれば、上記第１,第２の外周面３３,３５は、例えば、外輪３１の平坦な外周面３１Ａに形成した断面Ｖ字形状の周溝で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の転がり軸受装置の実施形態であるハブユニットの断面図である。
【図２】上記実施形態の外輪の断面図である。
【図３】上記実施形態の変形例が有する外輪の断面図である。
【図４】上記実施形態において歪みゲージ２６,２７,２８,３０から得られる信号が表す歪み量の時間変化を表す波形図である。
【図５】歪み振幅量(μｍ)と旋回荷重(Ｇ)との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、３１  外輪
２  軸部材
３  内輪
５、３８  第１の軌道面
６、３９  第２の軌道面
７  軌道面
８、１２  玉
１３  一端部
１５  磁気センサ
１５Ａ  係合金具
１５Ｂ  コネクタ部
１６  パルサリング
１６Ａ  開口
１７  他端部
１８  段部
２０  シール部
２１  フランジ部
２２  ボルト
２３、３３  第１の外周面
２５、３５  第２の外周面
２６  第１の歪みゲージ
２７  第２の歪みゲージ
２８  第３の歪みゲージ
３０  第４の歪みゲージ
Ｌ１,Ｌ２  法線
Ｐ１,Ｐ２  径方向平面
Ｊ  中心軸
θ１,θ２  傾斜角
【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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