JP2006177835A

JP2006177835A - センサ付き転がり軸受ユニット

Info

Publication number: JP2006177835A
Application number: JP2004372607A
Authority: JP
Inventors: Minoru Chitoku; 稔千徳; Shiro Nakano; 史郎中野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】センサとしてＡＥセンサを使用した荷重検知を可能としたセンサ付き転がり軸受ユニットを提供する。
【解決手段】センサ10は、ＡＥセンサで、固定側軌道部材3と回転側軌道部材4との間に設けられたシール装置20の近傍に配置されており、ＡＥセンサ10で検知されたシール装置21の摺動音から転がり軸受1に作用する荷重が求められている。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受とその各種情報を検出するセンサ装置とが一体化されたセンサ付き転がり軸受ユニットに関する。

自動車においては、その制御を行うために種々の情報が必要であることから、車体側に固定される固定側軌道部材、車輪が取り付けられる回転側軌道部材、および両部材の間に配置された二列の転動体を有するハブユニット（転がり軸受）に、センサ装置を設けることが提案されている。従来のセンサ装置は、ＡＢＳに必要な車軸の回転速度などを求めるものが主であったが、車両制御をより一層精度良く行うため、タイヤ接地荷重の検出が新たな課題となっている。

特許文献１には、センサ付き転がり軸受ユニットのセンサとして、ＡＥセンサを転動体近傍に配置することが開示されている。
特開２００３−２３２３７８号公報

そこで、荷重検出用センサとしてＡＥセンサを使用することが考えられるが、従来のように、転動体近傍にＡＥセンサを配置した場合、軌道面が研磨されかつグリースが封入されていることから、転動体から発せられる音が小さく、荷重検知のための十分な出力が得られないという問題があった。

この発明の目的は、センサとしてＡＥセンサを使用した荷重検知を可能としたセンサ付き転がり軸受ユニットを提供することにある。

この発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットは、固定側軌道部材、回転側軌道部材および転動体を有する転がり軸受と、固定側軌道部材に設けられたセンサおよびセンサの出力から転がり軸受に作用する荷重を求める処理手段を有するセンサ装置とを備えているセンサ付き転がり軸受ユニットにおいて、センサは、ＡＥセンサで、固定側軌道部材と回転側軌道部材との間に設けられたシール装置の近傍に配置されており、ＡＥセンサで検知されたシール装置の摺動音から転がり軸受に作用する荷重が求められていることを特徴とするものである。

シール装置は、例えば、固定側軌道部材に設けられたシール部材（芯金に弾性シールが接着されたもの）からなることがあり、固定側軌道部材に設けられたシール部材および回転側軌道部材に設けられたスリンガからなることがある。シール装置の構成は、回転側軌道部材の回転に伴って摺動音を発するものであれば、これに限定されるものではない。

ＡＥ（アコースティック・エミッション）センサは、公知のもので、これを使用することにより、転がり軸受において接触しながら運動する部材間の音、例えば、転動体と固定側軌道部材との間の接触音の検知が可能となる。しかしながら、この接触音は、回転に伴う変化が小さいものとなっており、この接触音に代えて、固定側軌道部材に設けられたシール装置と回転側軌道部材との摺動音を使用することで、回転に伴う変化が大きい音の検知が可能となる。そして、この摺動音と転がり軸受に作用する荷重（例えばタイヤ接地荷重）との関係を予め求めておくとともに、ＡＥセンサで得られた摺動音を荷重に変換することにより、転がり軸受に作用する荷重を求めることができる。ＡＥセンサの数は、少なくとも１つとされ、必要とする荷重の成分の数に応じて適宜増減される。

この発明のセンサ転がり軸受ユニットによると、回転に伴う変化が大きいシール装置からの摺動音がＡＥセンサによって検知され、得られた摺動音を荷重に変換することにより、軸受に作用する荷重を精度良く求めることができる。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、この発明のセンサ付き転がり軸受ユニットの１実施形態を示している。以下の説明において、左右は図１の左右をいうものとする。なお、左が車両の内側に、右が車両の外側となっている。

このセンサ付き転がり軸受ユニットは、センサ付きハブユニットとして使用されるもので、ハブユニット(1)と、タイヤの接地荷重を検出するセンサ装置(2)とを備えている。

ハブユニット(1)は、車体側に固定される固定側軌道部材(3)、車輪が取り付けられる回転側軌道部材(4)、両部材(3)(4)の間に２列に配置された複数の転動体である玉(5)、および各列の玉(5)をそれぞれ保持する保持器(6)を備えている。

固定側軌道部材(3)は、軸受の外輪（固定輪）機能を有しているもので、内周面に２列の外輪軌道が形成されている円筒部(12)と、円筒部(12)の左端部近くに設けられて懸架装置（車体）にボルトで取り付けられるフランジ部(13)とを有している。

回転側軌道部材(4)は、第１の軌道溝(15a)を有する大径部(15)および第１の軌道溝(15a)の径よりも小さい外径を有する小径部(16)を有している内軸(14)と、内軸(14)の小径部(16)外径に嵌め止められて右面が内軸(14)の大径部(15)左面に密接させられている内輪(17)とからなる。内軸(14)の右端近くには、車輪を取り付けるための複数のボルト(19)が固定されたフランジ部(18)が設けられている。内輪(17)の右部には、内軸(14)の軌道溝(15a)と並列するように、軌道溝(17a)が形成されており、内輪(17)の左部に肩部(17b)が形成されている。固定側軌道部材(3)の右端部と内軸(14)との間には、シール装置(20)が設けられている。内軸(14)の小径部(16)の左端部には、おねじ部が設けられており、このおねじ部にねじ合わされたナット(21)によって、内輪(17)が内軸(14)に固定されている。固定側軌道部材(3)の左端部には、カバー(22)が被せ止められている。

センサ装置(2)は、固定側軌道部材(3)の外径に設けられたＡＥセンサ(10)と、センサ(10)の出力を処理する処理手段（図示略）とを備えている。ＡＥセンサ(10)は、シール装置(20)の近傍に配置されている。タイヤに接地荷重（ラジアル荷重およびアキシアル荷重）が作用すると、固定側軌道部材(3)に対する回転側軌道部材(4)の変位量が変化し、これにより、回転側軌道部材(4)に接触するシール装置(20)の摺動音が変化する。図２は、ＡＥセンサ(10)をシール装置(20)の近傍（図１に実線で示す位置）に配置した場合と、ＡＥセンサ(S)を図１に二点鎖線で示す位置（内列の玉(5)の近傍）に配置した場合とで、回転前後のセンサ出力の変化を調べたグラフで、（ａ）がＡＥセンサ(10)をシール装置(20)の近傍に配置した場合、（ｂ）が玉(5)の近傍に配置した場合をそれぞれ示している。このグラフから、ＡＥセンサ(S)が玉(5)の近傍に配置された場合は、回転前後で音の変化が小さいのに対し、ＡＥセンサ(10)をシール装置(20)の近傍に配置することにより、回転前後で音が大きく変化しており、この配置によれば、シール装置(20)の摺動音の検知が可能であることが分かる。そこで、ＡＥセンサ(10)で検出される摺動音とタイヤ接地荷重との関係を予め求めておくことにより、この関係式を使用してＡＥセンサ(10)で得られた摺動音からタイヤ接地荷重を求めることができる。得られた接地荷重は、車両制御手段に出力され、車両に適正な制御が施される。

なお、上記においては、センサ付きハブユニットについて説明したが、上記センサ装置は、ハブユニット以外の各種転がり軸受に一体化して使用することができる。

図１は、この発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットの１実施形態を示す縦断面図である。図２は、ＡＥセンサで検知される音の大きさを示すグラフで、（ａ）は、本発明の位置に設けた場合、（ｂ）は、これと比較するために玉近傍に設けた場合をそれぞれ示している。

符号の説明

(1) 転がり軸受
(2) センサ装置
(3) 固定側軌道部材
(4) 回転側軌道部材
(5) 玉（転動体）
(10) ＡＥセンサ
(20) シール装置

Claims

固定側軌道部材、回転側軌道部材および転動体を有する転がり軸受と、固定側軌道部材に設けられたセンサおよびセンサの出力から転がり軸受に作用する荷重を求める処理手段を有するセンサ装置とを備えているセンサ付き転がり軸受ユニットにおいて、
センサは、ＡＥセンサで、固定側軌道部材と回転側軌道部材との間に設けられたシール装置の近傍に配置されており、ＡＥセンサで検知されたシール装置の摺動音から転がり軸受に作用する荷重が求められていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受ユニット。