JP5355042B2 - Wheel bearing with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a sensor-equipped wheel bearing with a built-in load sensor for detecting a load applied to a bearing portion of the wheel.
自動車の各車輪にかかる荷重を検出する技術として、車輪用軸受の固定輪である外輪のフランジ部外径面に歪みセンサを設け、荷重を検出するようにしたセンサ付車輪用軸受が提案されている(例えば特許文献1)。また、図13のように、車輪用軸受の外輪50に歪みゲージ51を貼り付け、歪みを検出するようにした車輪用軸受も提案されている(例えば特許文献2)。
As a technology for detecting the load applied to each wheel of an automobile, a sensor-equipped wheel bearing has been proposed in which a strain sensor is provided on the outer diameter surface of the flange portion of the outer ring, which is a fixed ring of the wheel bearing, and the load is detected. (For example, Patent Document 1). In addition, as shown in FIG. 13, a wheel bearing is proposed in which a
さらに、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を軸受の固定輪である外方部材の内径面に取付け、前記歪み発生部材は、前記外方部材に対して少なくとも2箇所の接触固定部を有し、隣り合う接触固定部の間で少なくとも1箇所に切欠き部を有し、この切欠き部に前記歪みセンサを配置したセンサ付車輪用軸受が提案されている(例えば特許文献3)。 Further, a sensor unit comprising a strain generating member and a strain sensor attached to the strain generating member is attached to an inner diameter surface of an outer member that is a fixed ring of a bearing, and the strain generating member is at least 2 with respect to the outer member. There has been proposed a sensor-equipped wheel bearing having a contact fixing portion at one location, a notch portion at least at one location between adjacent contact fixing portions, and the strain sensor being disposed in the notch portion ( For example, Patent Document 3).
特許文献3に開示のセンサ付車輪用軸受によると、車両走行に伴い回転輪に荷重が加わったとき、転動体を介して固定輪が変形するので、その変形が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等を検出することができる。
しかし、車輪用軸受の外輪フランジ部の外径面に歪みセンサを設けた特許文献1に開示の技術や、図13のように車輪用軸受の外輪50に歪みゲージ51を貼り付けた特許文献2に開示の技術では、センサが外部環境から保護されていない。そのため、車両走行中に跳ねた小石などがセンサにぶつかってセンサが破損したり、泥水を被ってセンサが腐食する恐れがある。
However, the technique disclosed in
また、特許文献3に開示の技術では、車輪用軸受の外輪の内径面にセンサユニットを取付けているので、センサを外部環境から守ることができるが、軸受内部から軸受外部へ信号ケーブルを引き出す処理や、センサユニットの組付けが困難である。
In the technique disclosed in
この発明の目的は、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出でき、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付けも容易なセンサ付車輪用軸受を提供することである。 The object of the present invention is to prevent sensor failure due to the influence of the external environment, accurately detect the load acting on the wheel bearings and the tire ground contact surface over a long period of time, and facilitate signal cable wiring processing and sensor assembly. It is to provide a wheel bearing with a simple sensor.
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、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、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、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、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に沿って設けられこの周面に接触して固定される歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出するセンサからなる複数のセンサユニットと、前記センサの出力信号を処理する信号処理用ICと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品を、円環状の保護カバーの内側に配置して円環状のセンサ組立品とし、このセンサ組立品を前記固定側部材の周面に固定側部材と同心に取付け、前記歪み発生部材は、平面概形が全長にわたり均一幅で中央の両側辺部に切欠き部を有し、前記センサを、前記歪み発生部材の外面側における、両側辺部の前記切欠き部間の中央部位に取付け、前記歪み発生部材における前記切欠き部が位置する中間部位を、前記固定側部材の周面に非接触とし、前記複数のセンサユニットを、それらの各センサが前記固定側部材の軸方向に対して同寸法となる位置に設けたことを特徴とする。前記固定側部材は、例えば前記外方部材である。 The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes an outer member having a double-row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface opposed to the rolling surface formed on the outer periphery, A wheel bearing comprising a double row rolling element interposed between opposing rolling surfaces of the member and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body, wherein the fixed side member of the outer member and the inner member a plurality of sensor units to the strain generating member is provided along the peripheral surface is fixed to come in contact with this peripheral surface, and attached to the strain generating member consists sensor for detecting the distortion of the strain generating member, An electronic sensor including a signal processing IC for processing the output signal of the sensor and a signal cable for taking out the processed output signal to the outside of the bearing is disposed inside the annular protective cover to form an annular sensor assembly. And this sensor assembly on the fixed side Only attached to the stationary member concentrically to the circumferential surface of the wood, the strain generating member has a notch on both sides of the central uniform width plane envelope is over its entire length, the sensor, the strain generating member The outer surface side is attached to a central portion between the notch portions on both sides, and an intermediate portion where the notch portion of the strain generating member is located is not in contact with the peripheral surface of the fixed side member, The sensor unit is provided at a position where each of the sensors has the same dimension with respect to the axial direction of the stationary member . The fixed side member is, for example, the outer member.
車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材(例えば外方部材)にも荷重が印加されて変形が生じる。センサユニットにおける歪み発生部材が固定側部材に接触固定されているので、固定側部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達され、その歪みがセンサで感度良く検出され、その出力信号に生じるヒステリシスも小さくなり、荷重を精度良く推定できる。
とくに、複数のセンサユニットと、センサユニットのセンサの出力信号を処理する信号処理用ICと、処理された前記出力信号を軸受外部に取り出す信号ケーブルとを含む電子部品を、円環状の保護カバーの内側に配置して円環状のセンサ組立品とし、このセンサ組立品を前記固定側部材の周面に固定側部材と同心に取付けているので、前記電子部品を保護カバーで被覆できて、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できる。例えば、外部からの飛び石や泥水,塩水等から、センサ,信号処理用IC,信号ケーブル等の電子部品を確実に保護することができる。また、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付けも容易となる。
When a load acts between the wheel bearing or the tire of the wheel and the road surface, the load is also applied to the stationary side member (for example, the outer member) of the wheel bearing to cause deformation. Since the strain generating member in the sensor unit is fixed in contact with the fixed side member, the strain of the fixed side member is enlarged and transmitted to the strain generating member, the strain is detected with high sensitivity by the sensor, and the hysteresis generated in the output signal And the load can be estimated accurately.
In particular, an electronic component including a plurality of sensor units, a signal processing IC for processing an output signal of the sensor of the sensor unit, and a signal cable for taking out the processed output signal to the outside of the bearing is mounted on an annular protective cover. An annular sensor assembly is arranged on the inner side, and this sensor assembly is attached to the peripheral surface of the fixed side member concentrically with the fixed side member. It is possible to accurately detect the load acting on the wheel bearing and the tire ground contact surface over a long period of time by preventing the sensor failure due to the influence of the above. For example, electronic components such as sensors, signal processing ICs, and signal cables can be reliably protected from flying stones, muddy water, salt water, and the like from the outside. In addition, signal cable wiring processing and sensor assembly are facilitated.
この発明において、前記円環状のセンサ組立品は、円周方向に2つの分割体に2分割可能としても良い。例えば、中央で2分割可能とするのが望ましい。
センサ組立品を、例えば前記固定側部材の外径面に取付ける場合、センサ組立品を2分割構造とすることにより、固定側部材へのセンサ組立品の取付けを容易に行うことができる。
In the present invention, the annular sensor assembly may be divided into two parts in the circumferential direction. For example, it is desirable that it can be divided into two at the center.
For example, when the sensor assembly is attached to the outer diameter surface of the fixed side member, the sensor assembly can be easily attached to the fixed side member by forming the sensor assembly in a two-part structure.
この発明において、前記センサユニットは前記固定側部材にボルト固定されるものとしても良い。すなわち、センサユニットをボルト固定することで、保護カバーとセンサユニットとを同時に軸受へ固定できる構造とする。この固定は、モールド材等の介在部材を介さない固定構造となるため、センサユニットを強固に固定でき、荷重負荷時にも固定部に滑りが生じず、検出精度が向上する。 In the present invention, the sensor unit may be bolted to the stationary member. In other words, the sensor unit is bolted so that the protective cover and the sensor unit can be fixed to the bearing at the same time. Since this fixing has a fixing structure that does not involve an interposed member such as a molding material, the sensor unit can be firmly fixed, and the fixing portion does not slip even when a load is applied, and the detection accuracy is improved.
この発明において、前記固定側部材に取付けられた前記センサ組立品における前記電子部品の前記保護カバーからの露出部分をモールド材で密封するのが望ましい。例えば、センサ組立品は、上記のように2分割構造としたり、ボルト固定等により軸受に固定した後に、モールド材を充填して2次モールドすることで密封する。なお、モールド材の代わりに、接着剤やシール剤を充填してから、センサ組立品の外径面に円筒状の保護カバーを接着しても良い。
この構成の場合、センサユニット、信号処理用IC、信号ケーブルなどの電子部品を、保護カバーとモールド材とで完全に被覆でき、外部環境の影響でこれらの電子部品が故障するのを確実に防止できる。
In the present invention, it is preferable that an exposed portion of the electronic component from the protective cover in the sensor assembly attached to the fixed side member is sealed with a molding material. For example, the sensor assembly is sealed by being divided into two parts as described above, or after being fixed to the bearing by bolting or the like, and then filled with a molding material and secondarily molded. Instead of the molding material, a cylindrical protective cover may be bonded to the outer diameter surface of the sensor assembly after filling with an adhesive or a sealant.
In this configuration, the electronic parts such as the sensor unit, signal processing IC, and signal cable can be completely covered with the protective cover and the molding material, and these electronic parts are reliably prevented from being damaged by the external environment. it can.
この発明において、前記歪み発生部材は、平面概形が均一幅の帯状で薄板材からなるものとしても良い。
この構成の場合、固定側部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達されやすく、その歪みがセンサで感度良く検出され、その出力信号に生じるヒステリシスも小さくなり、荷重を精度良く推定できる。また、歪み発生部材の形状も簡単なものとなり、コンパクトで低コストなものとできる。
In the present invention, the strain generating member may be as flat outline is made of a thin plate material in strip form of uniform width.
In the case of this configuration, the distortion of the fixed side member is easily transmitted to the distortion generating member, the distortion is detected with high sensitivity by the sensor, the hysteresis generated in the output signal is reduced, and the load can be estimated with high accuracy. Further, the shape of the strain generating member can be simplified, and it can be made compact and inexpensive.
この発明において、前記複数のセンサユニットを、それらの各センサが前記固定側部材の軸方向に対して同寸法となる位置に設けるのが望ましい。
この構成の場合、センサユニットが固定側部材において、同一軸方向位置に並ぶことになるので、全てのセンサユニットを保護カバーで覆うことが容易となり、保護カバーをコンパクトに構成できる。
In the present invention, it is desirable that the plurality of sensor units be provided at positions where each of the sensors has the same dimension with respect to the axial direction of the stationary member.
In the case of this configuration, since the sensor units are arranged at the same axial position in the fixed member, it is easy to cover all the sensor units with the protective cover, and the protective cover can be configured compactly.
この発明において、前記固定側部材の周面に全周にわたる円筒研削面を設け、この円筒研削面のうち前記歪み発生部材が接触する部分を平面研削面部とするのが望ましい。特に前記固定側部材が前記外方部材である場合に、このように外周全周を円筒研削面とすることが好ましい。この構成の場合、固定側部材へのセンサ組立品の取付けが容易となり、かつ固定側部材の周面への歪み発生材の接触が確実なものとなる。 In the present invention, it is preferable that a cylindrical grinding surface is provided on the peripheral surface of the fixed side member, and a portion of the cylindrical grinding surface that is in contact with the strain generating member is a surface grinding surface portion. In particular, when the fixed-side member is the outer member, it is preferable that the entire outer periphery is a cylindrical grinding surface. In the case of this configuration, the sensor assembly can be easily attached to the fixed member, and the distortion generating material can be reliably contacted with the peripheral surface of the fixed member.
この発明において、前記センサ組立品を前記固定側部材の外径面に取付けても良い。この構成の場合、固定側部材へのセンサ組立品の取付けが容易で、保護カバーによるセンサユニット、信号処理用IC、信号ケーブルなどの電子部品の保護が行い易い。 In the present invention, the sensor assembly may be attached to the outer diameter surface of the stationary member. In this configuration, it is easy to attach the sensor assembly to the fixed member, and it is easy to protect the electronic parts such as the sensor unit, the signal processing IC, and the signal cable by the protective cover.
この発明において、前記複数のセンサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置しても良い。この構成の場合、どのような荷重条件においても、荷重を精度良く推定することができる。すなわち,ある方向への荷重が大きくなると、転動体と転走面が接触している部分と接触していない部分が180度位相差で現れるため、その方向に合わせてセンサユニットを180度位相差で設置すれば、いずれかのセンサユニットには必ず転動体を介して固定側部材に印加される荷重が伝達され、その荷重をセンサにより検出可能となる。 In the present invention, the plurality of sensor units may be arranged on an upper surface portion, a lower surface portion, a right surface portion, and a left surface portion of the outer diameter surface of the fixed side member that are in a vertical position and a horizontal position with respect to a tire ground contact surface. good. In this configuration, the load can be accurately estimated under any load condition. That is, when the load in a certain direction increases, the portion where the rolling element and the rolling surface are in contact with each other and the portion not in contact appear with a 180-degree phase difference. If installed, the load applied to the stationary member is always transmitted to any one of the sensor units via the rolling elements, and the load can be detected by the sensor.
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、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、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、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、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に沿って設けられこの周面に接触して固定される歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出するセンサからなる複数のセンサユニットと、前記センサの出力信号を処理する信号処理用ICと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品を、円環状の保護カバーの内側に配置して円環状のセンサ組立品とし、このセンサ組立品を前記固定側部材の周面に固定側部材と同心に取付け、前記歪み発生部材は、平面概形が全長にわたり均一幅で中央の両側辺部に切欠き部を有し、前記センサを、前記歪み発生部材の外面側における、両側辺部の前記切欠き部間の中央部位に取付け、前記歪み発生部材における前記切欠き部が位置する中間部位を、前記固定側部材の周面に非接触とし、前記複数のセンサユニットを、それらの各センサが前記固定側部材の軸方向に対して同寸法となる位置に設けたため、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出でき、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付けも容易となる。例えば、外部からの飛び石や泥水,塩水等から、センサ,信号処理用IC,信号ケーブル等の電子部品を確実に保護することができる。 The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes an outer member having a double-row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface opposed to the rolling surface formed on the outer periphery, A wheel bearing comprising a double row rolling element interposed between opposing rolling surfaces of the member and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body, wherein the fixed side member of the outer member and the inner member a plurality of sensor units to the strain generating member is provided along the peripheral surface is fixed to come in contact with this peripheral surface, and attached to the strain generating member consists sensor for detecting the distortion of the strain generating member, An electronic sensor including a signal processing IC for processing the output signal of the sensor and a signal cable for taking out the processed output signal to the outside of the bearing is disposed inside the annular protective cover to form an annular sensor assembly. And this sensor assembly on the fixed side Only attached to the stationary member concentrically to the circumferential surface of the wood, the strain generating member has a notch on both sides of the central uniform width plane envelope is over its entire length, the sensor, the strain generating member The outer surface side is attached to a central portion between the notch portions on both sides, and an intermediate portion where the notch portion of the strain generating member is located is not in contact with the peripheral surface of the fixed side member, The sensor unit is provided at a position where each of the sensors has the same dimension with respect to the axial direction of the fixed side member. The load acting on the sensor can be accurately detected over a long period of time, and signal cable wiring processing and sensor assembly are also facilitated. For example, electronic components such as sensors, signal processing ICs, and signal cables can be reliably protected from flying stones, muddy water, salt water, and the like from the outside.
この発明の一実施形態を図1ないし図12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。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a third generation inner ring rotating type and is applied to a wheel bearing for driving wheel support. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.
このセンサ付車輪用軸受における軸受は、図1に断面図で示すように、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を外周に形成した内方部材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、ボール接触角が背面合わせ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、一対のシール7,8によってそれぞれ密封されている。
As shown in the sectional view of FIG. 1, the bearing for this sensor-equipped wheel bearing includes an
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(図示せず)に取付ける車体取付用フランジ1aを外周に有し、全体が一体の部品とされている。車体取付用フランジ1aには周方向複数箇所にナックル取付用のねじ孔14が設けられ、インボード側よりナックルのボルト挿通孔に挿通したナックルボルト(図示せず)を前記ねじ孔14に螺合することにより、フランジ1aがナックルに取付けられる。
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15の圧入孔16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、車輪および制動部品(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。
The
The
固定側部材である外方部材1の外径面には、4個のセンサユニット20が設けられている。ここでは、これらのセンサユニット20が、タイヤ接地面に対して上下位置および前後位置となる外方部材1の外径面における上面部、下面部、右面部、および左面部に設けられている。
Four
これらのセンサユニット20は、図8に示すように、歪み発生部材21と、この歪み発生部材21に取付けられて歪み発生部材21の歪みを検出する歪みセンサ22とでなる。歪み発生部材21は、鋼材等の弾性変形可能な金属製で2mm以下の薄板材からなり、平面概形が全長にわたり均一幅の帯状で中央の両側辺部に切欠き部21aを有する。また、歪みセンサ22は、歪み発生部材21における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。ここでは、その箇所として、歪み発生部材21の外面側で両側辺部の切欠き部21aで挟まれる中央部位が選ばれており、歪みセンサ22は切欠き部21a周辺の周方向の歪みを検出する。歪み発生部材21の前記歪みセンサ22を挟んで長手方向に離れた2箇所には、センサユニット20を前記外方部材1の外径面に固定するボルト23(図2)の挿通孔24が設けられている。
なお、歪み発生部材21は、固定側部材である外方部材1に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が印加された状態においても、塑性変形しないものとするのが望ましい。塑性変形が生じると、外方部材1の変形がセンサユニット20に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。
As shown in FIG. 8, these
Note that the
前記4個のセンサユニット20は、これらの歪みセンサ22の出力信号を処理する信号処理用IC25、各センサユニット20と信号処理用IC25を接続して処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブル26(図8)などの電子部品と共に、図6(A),(B)に正面図および側面図で示す円環状の保護カバー27の内側に配置して、図9(A),(B)に正面図および側面図で示す円環状のセンサ組立品28が構成される。図8は、保護カバー27の内側に配置される前記電子部品の展開図を示す。各センサユニット20間に信号ケーブル26が、保護カバー27の溝部29に沿って配線され、その信号ケーブル26の途中に信号処理用IC25が配置されている。信号ケーブル26は、溝部29の底面に巻き付けるように取付ける。信号ケーブル26の車体側への引き出し部26aは、保護カバー27の一箇所から保護カバー27の外側に引き出される。保護カバー27の材質は、プラスチックやゴムであっても良く、また金属製であっても良い。
The four
保護カバー27は、図6(A),(B)のVIIa−VIIa矢視断面図およびVIIb−VIIb矢視断面図を示す図7(A),(B)のように、その内径面における周方向の前記各センサユニット20の配置部となる4箇所が、前記幅に渡り平面状のフラット部27aとされている。この保護カバー27の外径面には、周方向に沿って延びる溝部29が設けられ、前記各フラット部27aが設けられた箇所に、溝部29から内径面へ径方向に貫通する矩形の開口部30がそれぞれ設けられている。これら開口部30の内径側における周方向に沿う両側縁には、センサユニット20の歪み発生部材21が係合する係合段部30aが設けられている。各係合段部30aは、前記フラット部27aに設けられている。これにより、図9(A),(B)のXa−Xa矢視断面図およびXb−Xb矢視断面図を示す図10(A),(B)のように、保護カバー27の開口部30に、各センサユニット20がその歪み発生部材21を内径側に露出させて、各フラット部27aに取付けられる。このように各センサユニット20は、保護カバー27の内径面に歪み発生部材21を露出させて取付けてあるため、歪み発生部材21を固定側部材である外方部材1の外径面に密着させ、外方部材1の弾性変形を歪み発生部材21に効果的に伝えることができる。なお、開口部30は、保護カバー27の外周側からセンサユニット20の配線とボルト固定を行えようにようにした開口部である。
As shown in FIGS. 7A and 7B showing the sectional view taken along the arrows VIIa-VIIa and VIIb-VIIb in FIGS. Four locations serving as arrangement portions of the
前記円環状のセンサ組立品28は、図11(A),(B)のように中央で2分割可能とされている。具体的には、円環状の保護カバー27が、2つの分割体27A,27Bの各一端をヒンジ31で開閉可能に連結してなり、そのヒンジ31を介してセンサ組立品28の2つの半円弧部が開閉可能とされている。このセンサ組立品28の開放状態での開口寸法Wの最大値は、外方部材1の外径寸法D(図4)よりも大きくなるようにされている。これにより、前記センサ組立品28を、その開口寸法Wが最大となる状態に開いて外方部材1の外径面に取付けることができる。
The
図4は、アウトボード側から見た外方部材1の部分破断正面図を示す。外方部材1の車体取付用フランジ1aは、各ねじ14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突片1aaとされている。外方部材1の外径面の前記センサ組立品28が取付けられる軸方向位置には、全周にわたる円筒研削面1bが設けられる。また、前記円筒研削面1bのうち、前記センサユニット20の歪み発生部材21が接触する4箇所、つまり上面部、下面部、右面部および左面部は、図5に示すように平面研削面部1cとされている。これにより各センサユニット20の歪み発生部材21を平面研削面部1cに確実に接触させることができる。また、前記各平面研削面部1cには、前記歪み発生部材21のボルト挿通孔24に整合するねじ孔32が設けられている。これにより、前記円筒研削面1bにセンサ組立品28を組み付けた後で、歪み発生部材21のボルト挿通孔24に挿通したボルト23を前記ねじ孔32に螺合させることで、センサユニット20が外方部材1の外径面に固定され、同時にセンサ組立品28の全体も固定される。前記平面研削面部1cにおける2つのねじ孔32で挟まれる中間部には軸方向に延びて溝1dが設けられる。これにより、歪み発生部材21における切欠き部21aが位置する中間部位が平面研削面部1cから離されるので、切欠き部21aの周辺の歪み変形が容易となる。4個のセンサユニット20は、それらの各歪みセンサ22が外方部材1の軸方向に対して同寸法となる位置に設けられる。
FIG. 4 shows a partially broken front view of the
図1における外方部材1のセンサ組立品28の取付部を拡大して図3に示す。同図のように、外方部材1の外径面にセンサ組立品28を取付けた後で、センサ組立品28における電子部品(センサユニット20、信号処理用IC25、信号ケーブル26)の保護カバー27からの露出部分がモールド材33で密封される。すなわち、モールド材33により2次モールドする。具体的には、保護カバー27の溝部29に全周にわたってモールド材33が充填されて、前記電子部品の露出部分が密封される。
FIG. 3 is an enlarged view of the mounting portion of the
なお、前記電子部品の露出部分を密封するのに、前記モールド材33を用いる代わりに、保護カバー27の溝部29に接着剤やシール剤を充填してから、センサ組立品28の外径面に、図12(A),(B)に示すような2つの半円形の分割体34A,34Bからなるリング状外側カバー34を、図3に仮想線で示すように接着固定しても良い。すなわちセンサ組立品28を軸受に取付けた後、このリング状外側カバー34をセンサ組立品28の外径面に取付けても良い。
Instead of using the
歪みセンサ22としては、種々のものを使用することができる。例えば、歪みセンサ22を金属箔ストレインゲージで構成することができる。その場合、通常、歪み発生部材21に対しては接着による固定が行なわれる。また、歪みセンサ22を歪み発生部材21上に厚膜抵抗体にて形成することもできる。
センサユニット20の歪みセンサ22は前記信号処理用IC25に接続される。信号処理用IC25は、歪みセンサ22の出力信号により、車輪用軸受や車輪と路面間(タイヤ接地面)に作用する力(垂直方向荷重Fz ,駆動力または制動力となる荷重Fx ,軸方向荷重Fy )を推定する推定手段となるものであって、信号処理回路や補正回路などが含まれる。この信号処理用IC25は、前記作用力と歪みセンサ22の出力信号との関係を演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段(図示せず)を有し、入力された出力信号から前記関係設定手段を用いて作用力の値を出力する。前記関係設定手段の設定内容は、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。
The
車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材である外方部材1にも荷重が印加されて変形が生じる。センサユニット20における歪み発生部材21が外方部材1の周面に接触して固定されているので、外方部材1の歪みが歪み発生部材21に拡大して伝達され、その歪みが歪みセンサ22で感度良く検出され、その出力信号に生じるヒステリシスも小さくなり、荷重を精度良く推定できる。とくに、複数のセンサユニット20と、歪みセンサ22の出力信号を処理する信号処理用IC25と、各センサユニット20と信号処理用IC25を接続して処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブル26とを含む電子部品を、円環状の保護カバー27の内側に配置して円環状のセンサ組立品28とし、このセンサ組立品28を外方部材1の周面に外方部材1と同心に取付けているので、外部環境によりセンサユニット20を含む電子部品が故障する(飛び石による破損や、泥水・塩水などによる腐食)のを防止でき、長期にわたって荷重を正確に検出することができる。また、信号ケーブル26の配線処理や歪みセンサ22の組付けも容易となる。
When a load acts between the tire of the wheel and the road surface, the load is also applied to the
上記説明では車輪のタイヤと路面間の作用力を検出する場合を示したが、車輪のタイヤと路面間の作用力だけでなく、車輪用軸受に作用する力(例えば予圧量)を検出するものでも良い。
このセンサ付車輪用軸受から得られた検出荷重を車両制御に使用することにより、自動車の安定走行に寄与できる。また、このセンサ付車輪用軸受を用いると、車両にコンパクトに荷重センサを設置でき、量産性に優れたものとでき、コスト低減を図ることができる。
In the above description, the case where the acting force between the wheel tire and the road surface is detected is shown. However, not only the acting force between the wheel tire and the road surface but also the force acting on the wheel bearing (for example, the preload amount) is detected. But it ’s okay.
By using the detected load obtained from the sensor-equipped wheel bearing for vehicle control, it is possible to contribute to stable running of the automobile. In addition, when this sensor-equipped wheel bearing is used, a load sensor can be installed in a compact vehicle, the mass productivity can be improved, and the cost can be reduced.
また、この実施形態では、センサ組立品28を、中央で2分割可能としているので、固定側部材である外方部材1の周面への取付けが容易となり、組立性が向上する。
In this embodiment, since the
また、この実施形態では、センサユニット20の歪み発生部材21を固定側部材である外方部材1の周面にボルト23で直接固定するようにしており、モールド材等を介在させない固定となるため、センサユニット20を強固に固定することができる。また、荷重負荷時でも、センサユニット20と固定側部材である外方部材1との間で滑りが発生することが防止され、それだけ検出精度を向上させることができる。また、センサユニット20をボルト23で外方部材1に固定することで、同時にセンサ組立品28を外方部材1に取付けることができるので、組立性がさらに向上する。なお、保護カバー27に貫通孔30を設けているため、センサ組立品28を外方部材1に取付けた後に、センサ組立品28の歪み発生部材21とボルト23が直接に接触した状態で外方部材1に固定することができる。
Further, in this embodiment, the
固定側部材である外方部材1の外径面に固定されるセンサユニット20の軸方向位置の寸法が異なると、外方部材1の外径面から歪み発生部材21に伝達される歪みも異なる。この実施形態では、センサユニット20を、それらの各歪みセンサ22が外方部材1の軸方向に対して同寸法となる位置に設けているので、その軸方向位置を周回する保護カバー27で複数のセンサユニット20を含む電子部品を保護することができ、保護カバー27をコンパクトに構成できる。
If the dimension of the axial position of the
また、この実施形態では、固定側部材である外方部材1の外径面にセンサ組立品28を取付けるものとし、その外方部材1の外径面に全周にわたる円筒研削面1bを設け、この円筒研削面1bのうちセンサユニット20の歪み発生部材21が接触する部分を平面研削面部1cとしているので、外方部材1へのセンサ組立品28の取付けが容易となり、かつ外方部材1の外径面の歪み発生材21の接触が確実なものとなる。
Further, in this embodiment, the
また、この実施形態では、センサユニット20の歪み発生部材21が、図8のように平面概形が帯状で側辺部に切欠き部21aを有する薄板材からなるものとしているので、外方部材1の歪みが歪み発生部材21に拡大して伝達されやすく、その歪みが歪みセンサ22で感度良く検出され、その出力信号に生じるヒステリシスも小さくなり、荷重を精度良く推定できる。また、歪み発生部材21の形状も簡単なものとなり、コンパクトで低コストなものとできる。歪み発生部材21を、平面概形が均一幅の帯状とした場合でも同様である。
Moreover, in this embodiment, since the
また、この実施形態では、固定側部材である外方部材1の外径面の上面部と下面部、および右面部と左面部にセンサユニット20を設けているので、どのような荷重条件においても、荷重を精度良く推定することができる。すなわち,ある方向への荷重が大きくなると、転動体5と転走面3が接触している部分と接触していない部分が180度位相差で現れるため、その方向に合わせてセンサユニット20を180度位相差で設置すれば、いずれかのセンサユニット20には必ず転動体5を介して外方部材1に印加される荷重が伝達され、その荷重を歪みセンサ22により検出可能となる。
この場合、外方部材1の外径面におけるセンサユニット20が設けられる上面部および下面部は、図4のように車体取付用フランジ1aにおける左右に隣り合う突片1aa間の間隔Bの中間位置とするのが望ましい。また、外方部材1の外径面におけるセンサユニット20が設けられる右面部および左面部も、図4のように車体取付用フランジ1aにおける上下に隣り合う突片1aa間の間隔Aの中間位置とするのが望ましい。このように、センサユニット20の固定位置を設定すると、ヒステリシスの原因となるナックルボルトを中心とした横滑りの影響を小さくでき、それだけ歪みセンサ22の出力信号に生じるヒステリシスが小さくなり、荷重をより精度良く推定できる。
In this embodiment, since the
In this case, the upper surface portion and the lower surface portion on which the
上記各実施形態では、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、センサ組立品28は内方部材の内周となる周面に設ける。
In each of the above embodiments, the case where the
また、この実施形態では第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。また、外方部材が回転側部材となる車輪用軸受に適用することもできる。その場合、内方部材の外周にセンサ組立品を設ける。 Further, in this embodiment, the case where the present invention is applied to a third generation type wheel bearing has been described. However, the present invention relates to a first or second generation type wheel bearing in which the bearing portion and the hub are independent parts. In addition, the present invention can also be applied to a fourth generation type wheel bearing in which a part of the inner member is composed of an outer ring of a constant velocity joint. The sensor-equipped wheel bearing can also be applied to a wheel bearing for a driven wheel, and can also be applied to a tapered roller type wheel bearing of each generation type. Further, the present invention can be applied to a wheel bearing in which the outer member is a rotation side member. In that case, a sensor assembly is provided on the outer periphery of the inner member.
1…外方部材
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
20…センサユニット
21…歪み発生部材
21a…切欠き部
22…歪みセンサ
23…ボルト
25…信号処理用IC
26…信号ケーブル
27…保護カバー
28…センサ組立品
33…モールド材
DESCRIPTION OF
26 ...
Claims (9)
上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に沿って設けられこの周面に接触して固定される歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出するセンサからなる複数のセンサユニットと、前記センサの出力信号を処理する信号処理用ICと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品を、円環状の保護カバーの内側に配置して円環状のセンサ組立品とし、このセンサ組立品を前記固定側部材の周面に固定側部材と同心に取付け、前記歪み発生部材は、平面概形が全長にわたり均一幅で中央の両側辺部に切欠き部を有し、前記センサを、前記歪み発生部材の外面側における、両側辺部の前記切欠き部間の中央部位に取付け、前記歪み発生部材における前記切欠き部が位置する中間部位を、前記固定側部材の周面に非接触とし、前記複数のセンサユニットを、それらの各センサが前記固定側部材の軸方向に対して同寸法となる位置に設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。 An outer member having a double row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface facing the rolling surface formed on the outer periphery, and interposed between the opposing rolling surfaces of both members A double row rolling element, and a wheel bearing for rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body,
The outer member and the inner strain generating member fixed to come in contact with this circumferential surface is provided along the peripheral surface of the stationary member of the member, and attached to the strain generating member the strain generating member An electronic component including a plurality of sensor units composed of sensors for detecting distortion of the sensor, a signal processing IC for processing the output signal of the sensor, and a signal cable for extracting the processed output signal to the outside of the bearing the annular sensor assembly disposed in the inside of the protective cover, only mounting the sensor assembly to the stationary member concentrically to the circumferential surface of the stationary member, the strain generating member is a plan outline overall length Having a notch on both sides of the center with a uniform width, and attaching the sensor to a central portion between the notches on both sides on the outer surface side of the strain generating member. Cut off The intermediate portion where the groove portion is located is not in contact with the peripheral surface of the fixed side member, and the plurality of sensor units are provided at positions where the respective sensors have the same dimensions with respect to the axial direction of the fixed side member. A sensor-equipped wheel bearing characterized by the above.
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