(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024166928
(43)【公開日】2024-11-29
(54)【発明の名称】ホイールナット緩み検出システム及び該検出システムを備えるハブユニット軸受、並びに車軸管式懸架装置
(51)【国際特許分類】
F16C 41/00 20060101AFI20241122BHJP
G01L 5/00 20060101ALI20241122BHJP
F16J 15/3256 20160101ALI20241122BHJP
F16C 33/78 20060101ALI20241122BHJP
F16C 19/38 20060101ALI20241122BHJP
F16C 19/52 20060101ALI20241122BHJP
B60B 35/02 20060101ALI20241122BHJP
【FI】
F16C41/00
G01L5/00 K
F16J15/3256
F16C33/78 Z
F16C19/38
F16C19/52
B60B35/02 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023083364
(22)【出願日】2023-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】平川 裕雅
【テーマコード(参考)】
2F051
3J043
3J216
3J217
3J701
【Fターム(参考)】
2F051AA01
2F051AB05
2F051BA07
3J043AA17
3J043CA03
3J043CA05
3J043CB13
3J043CB20
3J043DA20
3J043HA01
3J043HA04
3J216AA03
3J216AA14
3J216AB03
3J216BA30
3J216CA02
3J216CA04
3J216CB03
3J216CB07
3J216CB18
3J216CC03
3J216CC14
3J216CC15
3J216CC35
3J216CC41
3J216CC68
3J216EA03
3J216EA05
3J216EA10
3J217JA02
3J217JA13
3J217JA24
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3J217JA38
3J217JA43
3J217JA47
3J217JB04
3J217JB44
3J217JB55
3J217JB64
3J701AA16
3J701AA25
3J701AA32
3J701AA43
3J701AA54
3J701AA62
3J701BA77
3J701BA79
3J701BA80
3J701EA01
3J701EA74
3J701FA26
3J701FA48
3J701GA03
(57)【要約】
【課題】ホイールナットの緩みを精度よく、安価に検出することができるホイールナット緩み検出システム及び該検出システムを備えるハブユニット軸受、並びに車軸管式懸架装置を提供する。
【解決手段】ホイールナット緩み検出システム10の検出装置40は、回転側部材30に固定され、周面に被検出面が形成されたエンコーダ41と、検出面をエンコーダ41の被検出面に対向させ、静止側部材25に支持固定された複数のセンサ51、52と、演算部と、を備える。複数の前記センサを、前記エンコーダの周方向に離間するとともに、少なくとも2つのセンサを前記ホイールの進行方向に対向する位置に設け、演算部は、回転側部材の一回転内で、鉛直方向成分の荷重変化パターンのズレの有無を検出することにより、前記ホイールナットの緩みの有無を検出する。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転しない静止側部材と、
複数のボルト部材及び複数のホイールナットを用いて、外周部にホイール及び制動用回転部材が取り付けられる回転フランジと一体に回転する回転側部材と、
前記静止側部材と前記回転側部材との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
前記ホイールナットの緩みを検出する検出装置と、
を備えるホイールナット緩み検出システムであって、
前記検出装置は、
前記回転側部材、又は、前記回転側部材と共に回転及び変位する部分に固定され、周面に被検出面が形成されたエンコーダと、
検出面を前記エンコーダの被検出面に対向させ、前記静止側部材、又は前記静止側部材と共に回転しない部分に支持固定された複数のセンサと、
演算部と、を備え、
複数の前記センサを、前記エンコーダの周方向に離間して配置するとともに、少なくとも2つのセンサを前記ホイールの進行方向に対向する位置に設け、
前記演算部は、前記回転側部材の一回転内で、鉛直方向成分の荷重変化パターンのズレの有無を監視することにより、前記ホイールナットの緩みの有無を検出する、
ホイールナット緩み検出システム。
【請求項2】
前記静止側部材は、回転しないアクスルケースまたはスタブアクスルであり、
前記回転側部材は、前記回転フランジと、内周面に外輪軌道を有する外輪とを有するハブであり、
前記エンコーダが前記外輪のインボード側端部を軸方向に延長した延長部に配置される、
請求項1に記載のホイールナット緩み検出システム。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のホイールナット緩み検出システムを備えるハブユニット軸受。
【請求項4】
請求項1又は2に記載のホイールナット緩み検出システムを、左右輪のうち片輪のみに備える車軸管式懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ホイールナット緩み検出システム及び該検出システムを備えるハブユニット軸受、並びに車軸管式懸架装置に関する。
【背景技術】
【0002】
大型車の車輪脱落事故発生の防止のため、国土交通省と日本自動車工業会では、特に事故発生率の高い左後輪のホイールナットの緩みを検出可能なインジケータの取付けを推奨している。
【0003】
特許文献1に記載のホイールナットキャップは、
図15に示すように、全体が樹脂製でドーム状のキャプ本体110と、各ホイールナット100に取り付けられる略三角形状のインジケータ120とを有する。そして、隣接するホイールナット100に取り付けたインジケータ120の向きが対向するように、或いは全てのインジケータ120の向きが同一方向を向くように、インジケータ120をホイールナット100に取り付け、インジケータ120の向きが変化したことを視認することでホイールナット100の緩みを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載のホイールナットキャップは安価であるものの、以下の3つの課題などがあり、さらなる改善が望まれていた。
1. インジケータ120の取付け可能位相に限りがあるため、隣接するホイールナット100同士のインジケータ120の向きを完全に対向させることが難しく、その分、ナット緩みの検出精度が低下する。
2. 取付け箇所が多く、取り付けに手間がかかる。また、手間を考えると、すべての車輪に取付けることが難しい。
3. 気流で外れる虞があるので、前輪には適用しづらい。
【0006】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホイールナットの緩みを精度よく、安価に検出することができるホイールナット緩み検出システム及び該検出システムを備えるハブユニット軸受、並びに車軸管式懸架装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の上記目的は、ホイールナット緩み検出システムに係る下記[1]及びハブユニット軸受に係る下記[2」、並びに車軸管式懸架装置のタイヤ支持構造に係わる下記[3]の構成により達成される。
[1] 回転しない静止側部材と、
複数のボルト部材及び複数のホイールナットを用いて、外周部にホイール及び制動用回転部材が取り付けられる回転フランジと一体に回転する回転側部材と、
前記静止側部材と前記回転側部材との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
前記ホイールナットの緩みを検出する検出装置と、
を備えるホイールナット緩み検出システムであって、
前記検出装置は、
前記回転側部材、又は、前記回転側部材と共に回転及び変位する部分に固定され、周面に被検出面が形成されたエンコーダと、
検出面を前記エンコーダの被検出面に対向させ、前記静止側部材、又は前記静止側部材と共に回転しない部分に支持固定された複数のセンサと、
演算部と、を備え、
複数の前記センサを、前記エンコーダの周方向に離間して配置するとともに、少なくとも2つ前記センサを前記ホイールの進行方向に対向する位置に設け、
前記演算部は、前記回転側部材の一回転内で、鉛直方向成分の荷重変化パターンのズレの有無を監視することにより、前記ホイールナットの緩みの有無を検出する、
ホイールナット緩み検出システム。
[2] [1]に記載のホイールナット緩み検出システムを備えるハブユニット軸受。
[3] [1]に記載のホイールナット緩み検出システムを、左右輪のうち片輪のみに備える車軸管式懸架装置。
【発明の効果】
【0008】
本発明のホイールナット緩み検出システム及び該検出システムを備えるハブユニット軸受、及び車軸管式懸架装置によれば、ホイールナットの緩みを精度よく、安価に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】
図1は、本発明の第1実施形態に係るタイヤ支持構造の断面図である。
【
図2】
図2は、
図1の要部を180°反転して示す拡大図である。
【
図4】
図4(a)は、正常時のエンコーダとセンサの配置関係を示すモデル図であり、
図4(b)は、鉛直荷重増加時のエンコーダとセンサの配置関係を示すモデル図である。
【
図5】
図5(a)は、ホイールナットの緩みがない状態のタイヤ支持構造の断面図であり、
図5(b)は、ホイールナットの緩みがある状態のタイヤ支持構造の断面図である。
【
図6】
図6は、第1実施形態の第1変形例に係るタイヤ支持構造の断面図である。
【
図7】
図7は、第1実施形態の第2変形例に係るタイヤ支持構造の断面図である。
【
図8】
図8は、本発明の第2実施形態に係るタイヤ支持構造の断面図である。
【
図9】
図9は、第2実施形態の第1変形例に係るタイヤ支持構造の断面図である。
【
図10】
図10(a)は、第2実施形態の第2変形例に係るタイヤ支持構造の断面図であり、
図10(b)は、第2実施形態の第3変形例に係るタイヤ支持構造の断面図である。
【
図11】
図11(a)は、本発明の第3実施形態に係るタイヤ支持構造の断面図であり、
図11(b)は、第3実施形態の第1変形例に係るタイヤ支持構造の断面図である。
【
図12】
図12(a)は、本発明の第4実施形態に係るタイヤ支持構造の断面図であり、
図12(b)は、本発明の第4実施形態の第1変形例に係るタイヤ支持構造の断面図であり、
図12(c)は、本発明の第4実施形態の第2変形例に係るタイヤ支持構造の断面図であり、
図12(d)は、本発明の第4実施形態の第3変形例に係るタイヤ支持構造の断面図である。
【
図13】
図13は、エンコーダとセンサの配置関係の変形例を示すモデル図である。
【
図14】
図14(a)は、センサの取付構造の第1変形例を示すモデル図であり、
図14(b)は、センサの取付構造の第2変形例を示すモデル図であり、
図14(c)は、センサの取付構造の第3変形例を示すモデル図である。
【
図15】
図15は、従来のホイールナットキャップがホイールナットに取り付けられたホイールの正面図ある。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明に係るホイールナット緩み検出システム及び該検出システムを備えるハブユニット軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
(第1実施形態)
図1及び
図2に示すように、本実施形態のホイールナット緩み検出システム10では、車両のフレームにバネを介して(以上、図示せず)支持されたアクスルケース12の内部に、駆動源からの駆動トルクをハブ30に伝達するアクスルシャフト11が配置されている。アクスルシャフト11の端部には,径方向に延びるフランジ部11aが一体的に形成されている。フランジ部11aの外周部に対して、ハブ30が複数のボルト13によって取り付けられている。
【0012】
なお、本実施形態におけるハブ30は、ハブユニット軸受を構成する外輪24と、外輪24の外周部の軸方向中間部に径方向外側に延びる回転フランジ32と、が一体に形成されている。したがって、回転フランジ32と外輪24とは一体に回転する。
【0013】
回転フランジ32には、ダブルタイヤ14のディスクホイール15が、ブレーキドラム(制動用回転部材)16と共に複数のボルト部材17及び複数のホイールナット18(
図1は、1本のみ示す)によって取付けられている。
【0014】
ハブ30は、アクスルケース12に対して,互いにアクスルシャフト11の軸方向に隔置して配置された複列の軸受、即ち、インボード側軸受部21及びアウトボード側軸受部22によって回転自在に支持されている。これにより、ダブルタイヤ14がアクスルケース12に対して回転自在に支持される。即ち、本実施形態においては、ハブ30が回転側部材の一部を構成する。
【0015】
インボード側軸受部21及びアウトボード側軸受部22は、円すいころ軸受であり、各軸受部21、22の外輪軌道24a、24bがハブ30の外輪24の内周面に直接形成されている。また、インボード側軸受部21の内輪25とアウトボード側軸受部22の内輪26とは、アクスルケース12の外周面12aにガタのない隙間嵌めで嵌合している。内輪25及び26の外周面には、それぞれ内輪軌道25a及び26aが形成されている。外輪軌道24aと内輪軌道25a、及び外輪軌道24bと内輪軌道26aとの間には、保持器27に回動自在に保持された転動体である複数の円錐ころ23が、転動自在に装填されている。
【0016】
インボード側軸受部21の内輪25は、大鍔側においてアクスルケース12の段部12bによって車両の内側に向かう変位が規制されており、アウトボード側軸受部22の内輪26は、その大鍔側においてハブナット19によって車両の外側に向かう変位が規制されてアクスルケース12に固定されている。即ち、本実施形態においては、内輪25、26が静止側部材の一部を構成する。
【0017】
そして、ハブナット19をアクスルケース12の端部外面に形成された雄ねじ部12cにねじ込んで締め付けることにより、インボード側軸受部21及びアウトボード側軸受部22に対して予圧を与えて、軸受の剛性を高めると共に、円錐ころ23と外輪軌道24a、24b及び内輪軌道25a、26aとの間に生じる隙間を吸収させる。なお、シール部材20a、20bは,軸受内部の潤滑剤が外部へ流出することを防止し、且つ、シール部材20aは外部から塵埃等の異物が、シール部材20bはアクスルケース12内のデフオイルが軸受内部に進入することを防止している。
【0018】
ハブ30の外輪24のインボード側内径端部には、エンコーダ41が配設されている。また、アクスルケース12の外周面のうち、インボード側軸受部21の内輪25のインボード側の側方には、一対のセンサ51、52がエンコーダ41の被検出面である内周面に対向して固定されている。エンコーダ41及び一対のセンサ51、52は、検出装置40を構成する。
【0019】
エンコーダ41は、
図3に示すように、磁性ゴムから成る永久磁石製であり、特性変化部であるエンコーダ41の内周面には、N極に着磁した部分42と、S極に着磁した部分43とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されている。
【0020】
一対のセンサ51、52は、その検出面が、被検出面であるエンコーダ41の内周面に近接対向すると共に、軸方向同一位置で、かつ周方向に離間して静止側部材であるアクスルケース12の外周面に固定されている。このとき、各センサ51、52は、内輪25の外周面のインボード側端部よりも軸方向の内側に設けられている。この構成は、
図2を参照するとよい。尚、センサ51、52の検出面には、ホールIC、ホール素子、MR素子、GMR素子等の磁気検知素子が組み込まれて、エンコーダ41の磁力の変化を検出する。
【0021】
また、一対のセンサ51、52は、アクスルシャフト11と直交する鉛直面に対して、水平方向(前後方向)に対向する位置に設けられている。言い換えると、一対のセンサ51、52は、ダブルタイヤ14の路上への接地点に対して前後に対向する位置に配置される。さらに具体的には、一対のセンサ51、52は、アクスルケース12の外周面上で180°ずらした位置に設けられ、側面視でアクスルシャフト11を前後方向で挟むように水平方向に並べて配置されている。この構成は、
図4(aA)を参照するとよい。
【0022】
両センサ51、52を、回転しない静止側部材であるアクスルケース12に取付けることで、両センサ51、52を内輪に取付けた場合に両センサ51,52から延びることになるワイヤハーネスとソケットを省略することが出来、コストダウンが図れると共に、ハブ30と共に内輪25、26をアクスルケース12の外周面12aへ組付ける際の作業性を向上させることができる。この構成は、
図2を参照するとよい。
【0023】
そして、不図示の演算部は、エンコーダ41を用い、水平方向に対向する一対のセンサ51、52の速度センサ信号の位相差の変化から外内輪の相対鉛直方向変位を検出する。
言い換えると、演算部は、出力信号の位相差の変化の有無、位相差の変化が存在する場合にはその大きさ及び変化の方向に基づいて、ハブ30とアクスルケース12(内輪25)との間の鉛直方向変位量を求めることができる。すなわち、演算部は、ハブ30とアクスルケース12との間の鉛直方向の変位量に基づいて、軸受に掛かる鉛直方向の荷重の変化を検出できる。
例えば、
図4(b)は、
図4(a)のハブ30(回転フランジ32)が時計回りに回転している状態から鉛直方向荷重が増加し、ハブ30(回転フランジ32)が鉛直方向上側へ変位した状態を誇張して示す図である。
図4(b)の状態では、
図4(a)の状態に対し、センサ51側ではエンコーダ41が回転方向と逆側に変位するので、センサ51の出力信号は
図4(a)の状態に対し位相の遅れが発生する。一方、センサ52側ではエンコーダ41が回転方向と同じ側に変位するので、センサ52の出力信号は
図4(a)の状態に対し位相の進みが発生する。演算部は、センサ51とセンサ52の出力信号の位相差の変化を捉え、鉛直方向の変位量に基づいて、軸受に掛かる鉛直方向の荷重の変化を検出する。
【0024】
一方、
図5(a)に示すように、ボルト部材17及びホイールナット18によってダブルタイヤ14がディスクホイール15を介してハブ30の回転フランジ32に固定されたトラックでは、通常、0.5~1°(路面側が狭い、正のキャンバ角)のキャンバ角が付いており、直進走行において、各タイヤ14には、車体外側(
図5(a)では右方向)へ向かうキャンバスラストが作用している。この時、タイヤ半径は位相に係わらす一定である。
【0025】
しかし、車両左右両側に配置されたタイヤ14の内、片側のタイヤ14のいずれかのホイールナット18が緩むと、緩んだホイールナット18が路面側にくる円周方向位相で、
図5(b)に示すように、ダブルタイヤ14のディスクホイール15がハの字形に開き、緩んだホイールナット18が路面側に来た時だけタイヤ半径が小さくなったのと同様の状態が発生する。このため、ダブルタイヤ14の内、車両外側のタイヤ14に作用するキャンバスラストの方向が逆転し、車両内側のタイヤ14のキャンバスラストと相殺し、ダブルタイヤ14としてはキャンバスラストが失われる。これにより、車両反対側のタイヤ14のキャンバスラストに押されて車体が後方に流れ、走行が不安定になると共に、ダブルタイヤ14の鉛直方向荷重が、一瞬、抜けた様な状態になる。その後、緩んだホイールナット18が路面側から外れる円周方向位相になった瞬間、キャンバスラストが復元すると共に、ダブルタイヤ14の鉛直方向荷重が、一瞬、突き上げた様な状態になる。
【0026】
キャンバスラストの変化は鉛直方向荷重にも影響し、ホイールナット18が緩むことで発生するダブルタイヤ14の鉛直方向荷重の変化は、ディスクホイール15を介して回転側部材であるハブ30に伝達され、ハブ30が固定側部材であるアクスルケース12(内輪25)に対して鉛直方向に相対変位する。
【0027】
このハブ30と内輪25との鉛直方向の相対変位は、前述したように検出装置40の一対のセンサ51、52の出力信号の位相変化として検出され、演算部により鉛直方向相対変位量が求められる。
【0028】
具体的に説明すると、緩んだホイールナット18が路面側に来る位相では、一時的に軸受に掛かる鉛直方向の荷重が減少し、再びホイールナット18が閉まっている位相が路面側に来ると、軸受に掛かる鉛直方向の荷重が衝撃的(瞬間的)に増加する。このため、検出装置40によって軸受に掛かる荷重を継続的にモニタリングし、タイヤが一回転する間での鉛直方向の荷重変化を検出した場合には、ホイールナット18の緩みがあると判断する。
【0029】
このように、検出装置40によりタイヤ14が1周する間に、軸受負荷のラジアル成分が急激に変化するポイント(円周方向位相)、即ち、ハブ30と内輪25との鉛直方向相対変位が発生するポイントの有無を監視することで、ホイールナット18の緩みを精度よく検出することができる。
【0030】
以上説明したように、ホイールナット18の緩みにより、アクスルケース12(内輪25)に対してハブ30が鉛直方向に相対変位すると、検出装置40のセンサ51、52の出力信号に位相差の変化が生じる。出力信号の位相差の変化の大きさは、ハブ30とアクスルケース12(内輪25)との鉛直方向相対変位の大きさに比例するので、ホイールナット18の緩みを精度よく検出することができる。また、出力信号に位相差の変化が生じる位置は、緩みが発生したホイールナット18が、路面側にくる位相であるので、緩みが発生したホイールナット18を特定することができる。
【0031】
さらに、エンコーダ41と一対のセンサ51、52とで構成される検出装置40は、ABSセンサに対して速度センサが1つ増えるだけなので、振動計やGセンサを用いるシステムに比較して安価にホイールナット18の緩みが検出可能となる。また、センサ51、52は、静止側部材に設けることができるので有線での結線も可能となる。
【0032】
(第1実施形態の第1変形例)
図6は、第1実施形態の第1変形例に係るタイヤ支持構造の断面図である。本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、検出装置40のエンコーダ41が、ハブ30側に設けたエンコーダホルダ33に固定されている点で、第1実施形態のホイールナット緩み検出システム10と異なる。
【0033】
具体的には、ハブ30の外輪24のインボード側端部の外周面に、断面略クランク状に形成されたエンコーダホルダ33が圧入固定され、該エンコーダホルダ33のインボード方向に突出した円環部33aの内周面にエンコーダ41が内嵌固定されている。即ち、エンコーダホルダ33は、外輪24のインボード側端部を軸方向に延長する延長部となる。
その他の構成及び効果は、第1実施形態のホイールナット緩み検出システム10と同様であるので、説明を省略する。
【0034】
(第1実施形態の第2変形例)
図7に示すように、本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、検出装置40が、ハブ30のインボード側軸受部21とアウトボード側軸受部22との軸方向中間部に配置されている。即ち、エンコーダ41は、ハブ30の外輪24の両外輪軌道24a、24b間の円筒状の内周面31aに固定されている。
【0035】
一対のセンサ51、52は、その検出面を被検出面であるエンコーダ41の内周面に近接対向すると共に、軸方向同一位置で、かつ周方向に離間して、静止側部材である内輪25及び内輪26の小鍔部側の肩部外周面にそれぞれ固定されている。
【0036】
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、検出装置40が、一対のシール部材20a、20bで封止された円錐ころ軸受の内部空間に配置されているので、外部からの泥水や塵埃等の異物による影響を抑制でき、精度よくホイールナット18の緩みを検出できる。
【0037】
(第2実施形態)
図8に示すように、本発明に係るホイールナット緩み検出システム10は、シングルタイヤ(図示せず)を有する前輪にも同様に適用することができる。
【0038】
本実施形態のホイールナット緩み検出システム10は、車両のフレームにバネを介して取付けられたアクスルビームにスラスト軸受とキングピン(以上、図示せず)を用いて支持されたスタブアクスル12dの外径側に、インボード側軸受部21及びアウトボード側軸受部22を介してハブ30が回転自在に支持されている。
【0039】
インボード側軸受部21の内輪25及びアウトボード側軸受部22の内輪26は、それぞれの外周面に内輪軌道25a及び26aを備え、スタブアクスル12dの外周面12eにガタのない隙間嵌めで嵌合し、スタブアクスル12dの段部12f及びハブナット19によって軸方向位置が規制されている。
【0040】
ハブ30は、内周面に外輪軌道24a、24bが一体に形成され、外周面のアウトボード寄り端部に回転フランジ32が設けられている。回転フランジ32には、シングルタイヤのディスクホイール15が、ブレーキドラム16と共に複数のボルト部材17及び複数のホイールナット18によって取付けられている。
【0041】
ハブ30の外輪24のアウトボード側内径端部には、ハブ30のアウトボード側開口を塞ぐように、ハブキャップ35が内嵌固定されている。また、インボード側軸受部21のインボード側には、外輪24とインボード側軸受部21の内輪25の間にシール部材20aが取り付けられて、軸受内部の潤滑剤が外部へ流出することを防止し、且つ、外部から塵埃等の異物がインボード側軸受部21及びアウトボード側軸受部22の内部に進入することを防止している。
【0042】
そして、シール部材20aよりインボード側となる外輪24のインボード側内周面にエンコーダ41が取り付けられている。さらに、一対のセンサ51、52が、その検出面を被検出面であるエンコーダ41の内周面に近接対向すると共に、軸方向同一位置で、かつ周方向に離間して静止側部材であるスタブアクスル12dの外周面に固定されている。
【0043】
このようなホイールナット緩み検出システム10において、ホイールナット18が緩むと、そのホイールナット18の位相が路面側にきた際に、シングルタイヤのキャンバ角が負の側に傾き、キャンバスラストが減少する、或いは逆転すると共に、タイヤ半径が小さくなったかのような変化が起き、それに伴い鉛直方向荷重の変化が起きる。これにより、スタブアクスル12d(内輪25、26)に対してハブ30が鉛直方向に相対変位する。この鉛直方向の相対変位は、ダブルタイヤ14を例にして
図5で説明したと同様に、検出装置40により検出することで、ホイールナット18の緩みを検出できる。
【0044】
(第2実施形態の第1変形例)
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、
図9に示すように、検出装置40が、ハブ30及び内輪25のインボード側の側方に設けられている。
【0045】
具体的には、ハブ30の外輪24のインボード側端部の外周面に、断面略クランク状に形成されたエンコーダホルダ33が圧入固定され、該エンコーダホルダ33のインボード方向に突出した円環部33aの内周面にエンコーダ41が内嵌固定されている。そして、一対のセンサ51、52は、その検出面を被検出面であるエンコーダ41の内周面に近接対向すると共に、軸方向同一位置で、かつ周方向に離間して、静止側部材であるスタブアクスル12dの外周面に固定されている。
【0046】
(第2実施形態の第2変形例)
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、
図10(a)に示すように、検出装置40が、アウトボード側軸受部22のアウトボード側に配置されている。即ち、エンコーダ41がハブ30の外輪24のアウトボード側端部に固定され、一対のセンサ51、52が、その検出面を被検出面であるエンコーダ41の内周面に近接対向すると共に、軸方向同一位置で、かつ周方向に離間して、静止側部材であるアウトボード側軸受部22の内輪26の大鍔部側の肩部外周面に固定されている。
【0047】
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、検出装置40が、シール部材20aとハブキャップ35とで封止された円錐ころ軸受の内部空間に配置されているので、外部からの泥水や塵埃等の異物により影響を抑制でき、精度よくホイールナット18の緩みを検出できる。
【0048】
(第2実施形態の第3変形例)
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、
図10(b)に示すように、検出装置40が、インボード側軸受部21とアウトボード側軸受部22との間に配置されている。即ち、エンコーダ41がハブ30の外輪24の軸方向中間部に形成された円筒状の内周面31aに固定され、一対のセンサ51、52が、その検出面を被検出面であるエンコーダ41の内周面に近接対向させて、それぞれ内輪25及び26の小鍔側の肩部外周面に固定している。
【0049】
本変形例のホイールナット緩み検出システム10においても、検出装置40は、シール部材20aとハブキャップ35とで封止された円錐ころ軸受の内部空間に配置されているので、外部からの異物による影響を抑制でき、精度よくホイールナット18の緩みを検出できる。
【0050】
(第3実施形態)
本実施形態のホイールナット緩み検出システム10は、
図11(a)に示すように、ダブルタイヤ14のディスクホイール15が、ブレーキドラム16と共に複数のボルト部材17及び複数のホイールナット18によってハブ30の回転フランジ32に取付けられている。
【0051】
内周面に外輪軌道24a、24bが形成された一体型外輪24が、ハブ30の内周面に嵌合固定されている。一体型外輪24は、ハブ30の円筒部31に内嵌し、アウトボード側の端部をハブ30の円筒部31の段部34に突き当てた状態で、インボード側の端部をハブ30に形成されたリング溝36に嵌合する止め輪37により軸方向が位置決めされている。
また、シール部材20aよりインボード側となる外輪24のインボード側内周面にエンコーダ41が取り付けられている。さらに、一対のセンサ51、52が、その検出面を被検出面であるエンコーダ41の内周面に近接対向すると共に、軸方向同一位置で、かつ周方向に離間して静止側部材であるアクスルケース12の外周面に固定されている。
その他の構成は、
図2に示す第1実施形態のホイールナット緩み検出システム10と同様である。
【0052】
(第3実施形態の第1変形例)
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、
図11(b)に示すように、シングルタイヤのディスクホイール15が、ブレーキドラム16と共に複数のボルト部材17及び複数のホイールナット18によってハブ30の回転フランジ32に取付けられている。
【0053】
本変形例においても、内周面に外輪軌道24a、24bが形成された一体型外輪24が、段部34及び止め輪37により軸方向が位置決めされてハブ30の円筒部31の内周面に嵌合固定されている。
また、
図8に示す第2実施形態と同様に、シール部材20aよりインボード側となる外輪24のインボード側内周面にエンコーダ41が取り付けられている。さらに、一対のセンサ51、52が、その検出面を被検出面であるエンコーダ41の内周面に近接対向すると共に、軸方向同一位置で、かつ周方向に離間して静止側部材であるスタブアクスル12dの外周面に固定されている。
その他の構成は、第3実施形態のホイールナット緩み検出システム10と同様である。
【0054】
(第4実施形態)
本実施形態のホイールナット緩み検出システム10は、
図12(a)に示すように、外輪24(ハブ30)のインボード側端部を、内輪25よりも軸方向外(インボード)側に延長部を設けている。延長部には、内径を拡径する方向に凹設するに段部24cが形成される。この段部24cを、内径に着磁されたエンコーダ41の取付スペースとしている点で、第3実施形態と異なる。
【0055】
インボード側のシール部材20aには、外輪24のインボード側端部に固定されるシールリング61と、内輪25のインボード側端部に固定されるスリンガ62とを有する。
シールリング61は、芯金63と、シールリップ64と、を有する。芯金63は、外輪24に嵌合する芯金円筒部63aの内径が被覆ゴム部65によって覆われている。
スリンガ62は、円環状の防錆性能を有する鋼板がプレス加工等により屈曲されて形成されており、断面視で略L字状である。
スリンガ62の一部にシールリップ64の一部が摺接することにより、軸受内部から外部へのグリース漏れや、外部からの軸受内部への泥水等の侵入を防止できる。
【0056】
外輪24の段部24cは、シール部材20aのインボード側であって、外輪24のインボード側端部の内径に凹設されている。段部24cには、インボード側の端部がL字状に屈曲形成されると共に、エンコーダ41が加硫接着成形されるバックヨーク44が設けられている。すなわち、この様態では、段部24cによってエンコーダ41の設置スペースが確保されているため、シール部材20aと、エンコーダ41の組付け順序を任意に変更できる。
その他の構成は、
図2に示す第1実施形態のホイールナット緩み検出システムと同様である。
また、本実施形態のホイールナット緩み検出システム10は、
図2に示す様なハブ30と外輪24が一体化された様態にも適用可能である。
【0057】
(第4実施形態の第1変形例)
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、
図12(b)に示すように、外輪24のインボード側端部の内径に段部24cを形成せず、シール部材20のインボード側にエンコーダ41を取付けている。
【0058】
この様態では、シール部材20aの組付け後にエンコーダ41が組付けられる。
この場合も、路面側位相での排水を妨げないように、エンコーダ41の内径は芯金円筒部63aの内径に設けた被覆ゴム部65の内径より大径となっている。
その他の構成は、
図2に示す第1実施形態のホイールナット緩み検出システムと同様である。
また、本実施形態のホイールナット緩み検出システム10は、
図2に示す様なハブ30と外輪24が一体化された様態にも適用可能である。
【0059】
(第4実施形態の第2変形例)
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、
図12(c)に示すように、外輪24のインボード側端部の内径に段部24cを形成し、エンコーダ41を芯金63に一体的に取付けている。
【0060】
芯金63は、芯金円筒部63aのインボード側の端部に、外輪24に形成した段部24cに沿って径方向外側に向けて拡径するバックヨーク部63bが一体化され、バックヨーク部63bにエンコーダ41が加硫接着成形されている。外輪24の段部24cと、芯金63のバックヨーク部63bと、の間には隙間66が設けられる。この構成は、
図12(c)を参照するとよい。
その他の構成は、
図2に示す第1実施形態のホイールナット緩み検出システムと同様である。
また、本実施形態のホイールナット緩み検出システム10は、
図2に示す様なハブ30と外輪24が一体化された様態にも適用可能である。
【0061】
(第4実施形態の第3変形例)
本変形例のホイールナット緩み検出システム10は、
図12(d)に示すように、外輪24のインボード側端部に段部24cを形成せず、芯金63にエンコーダ41を嵌合するバックヨーク部63cが一体形成される。
【0062】
この様態では、芯金63のバックヨーク部63cが外輪24の内径に嵌合し、芯金円筒部63aと、外輪24の内径と、の間には隙間66が設けられている。この構成は、
図12(d)を参照するとよい。
その他の構成は、
図2に示す第1実施形態のホイールナット緩み検出システムと同様である。
また、本実施形態のホイールナット緩み検出システム10は、
図2に示す様なハブ30と外輪24が一体化された様態にも適用可能である。
【0063】
尚、本発明は、前述した各実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本明細書中では、検出装置40を、エンコーダ41と、エンコーダ41の内周面に対向する一対のセンサ51、52とで構成されているが、内輪25の外周面に沿って設けられるセンサの数を3つ以上にしてもよい。
【0064】
例えば、上述の例では、一対のセンサ51、52を、180°ずらした位置に配置しているが、
図13に示す例では、3つのセンサ53、54、55を、120°ずらした位置に配置している。このとき、1つのセンサ55は、路面から最も近接する位置に設けられている。
これにより、検出装置40は、前後方向の荷重の変化も捉えることができるため、ホイールナット緩みの検出精度が向上する。
【0065】
また、本明細書中では、センサ51、52は、アクスルケース12の外周面に直接取付固定されているが、これには限られない。以下、
図14に基づき、具体的に説明する。
【0066】
センサ51、52は、
図14(a)に示すように、アクスルケース12に嵌合するようにして組付けられるリング状の樹脂センサホルダ56の外周面近傍にモールド固定してもよい。このとき、アクスルケース12側に嵌合された樹脂センサホルダ56は、径方向に締結される固定ねじ57によってアクスルケース12側にねじ止めされる。
これにより、リング状の樹脂センサホルダ56をアクスルケース12に嵌合することで、一対のセンサ51、52を適した位置にセットして固定できるため、組付作業がスムーズ且つ容易になる。
【0067】
また、センサ51、52は、
図14(b)に示すように、リング状の樹脂センサホルダ56の外周面に形成した切欠き56a内に圧入や接着固定してもよい。
これにより、センサ51、52を樹脂センサホルダ56にモールドする場合と比較して容易に作成できる。
【0068】
また、樹脂センサホルダ56は、
図14(c)に示すように、センサ51、52がモールド固定されたリング状の樹脂センサホルダ56に、一部を不連続にする間欠部58を設け、間欠部58によって離間している端部同士を固定ねじ57によって連結可能にしてもよい。このとき、間欠部58には、固定ねじ57をリング状の樹脂センサホルダ56の接線方向に沿って設けるための切欠き59が形成されている。
該構成によれば、樹脂センサホルダ56は、固定ねじ57の締結量を調整することでリング状の樹脂センサホルダ56の径を調整できる。すなわち、樹脂センサホルダ56は、アクスルケース12側に取付けた後に、樹脂センサホルダ56を縮径してアクスルケース12側に固定することができる。
これにより、樹脂センサホルダ56をアクスルケース12側に取付ける際に、アクスルケース12側に固定ねじ57を固定するためのネジ孔を形成する必要がないため、コストをより低く抑えることができる。
【0069】
なお、車軸管式の懸架装置では、左右輪が連成運動を行う為、前述のように緩んだホイールナット18が路面側に来る位相ではタイヤ半径が若干小さくなったのと同様の状態となり、緩んだホイールナット18が路面側に来る位相において、アクスルケース12(駆動輪)やアクスルビーム(従動輪)が、ホイールナット18が緩んだ側が路面に近くなる方向に傾く結果、ホイールナット18が緩んでない側の車輪の正のキャンバ角とそれによるキャンバスラストが失われる為、その結果は両輪のうち、それぞれの車輪が支承する鉛直方向荷重の変化としても現れる。
【0070】
従って、左右輪が連成運動を行う車軸管式の懸架装置においては、左右輪のうち片輪のみに上述したホイールナット緩み検出システム10を付けただけでも、反対側車輪のホイールナット緩みを検出可能である。
特に大型トラックでは3~4軸車が多い為、ホイールナット緩み検出システム10を1対の車輪の片輪だけに設ければ、コスト増を最小限に抑えることができる。
【0071】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 回転しない静止側部材と、
複数のボルト部材及び複数のホイールナットを用いて、外周部にホイール及び制動用回転部材が取り付けられる回転フランジと一体に回転する回転側部材と、
前記静止側部材と前記回転側部材との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
前記ホイールナットの緩みを検出する検出装置と、
を備えるホイールナット緩み検出システムであって、
前記検出装置は、
前記回転側部材、又は、前記回転側部材と共に回転及び変位する部分に固定され、周面に被検出面が形成されたエンコーダと、
検出面を前記エンコーダの被検出面に対向させ、前記静止側部材、又は前記静止側部材と共に回転しない部分に支持固定された複数のセンサと、
演算部と、を備え、
複数の前記センサを、前記エンコーダの周方向に離間して配置するとともに、少なくとも2つのセンサを前記ホイールの進行方向に対向する位置に設け、
前記演算部は、前記回転側部材の一回転内で、鉛直方向成分の荷重変化パターンのズレの有無を監視することにより、前記ホイールナットの緩みの有無を検出する、
ホイールナット緩み検出システム。
この構成によれば、センサの出力信号が変化するパターンに基づいて、ホイールナットの緩みを精度よく、安価に検出することができる。
【0072】
(2) 前記静止側部材は、回転しないアクスルケースまたはスタブアクスルであり、
前記回転側部材は、前記回転フランジと、内周面に外輪軌道を有する外輪とを有するハブであり、
前記エンコーダが前記外輪のインボード側端部を軸方向に延長した延長部に配置される、
(1)に記載のホイールナット緩み検出システム。
この構成によれば、ホイールナットの緩みを、鉛直方向の荷重変化の有無により検出できる。
【0073】
(3) (1)又は(2)に記載のホイールナット緩み検出システムのエンコーダを備えるハブユニット軸受。
この構成によれば、精度よく、安価なホイールナット緩み検出システムを備えるハブユニット軸受を提供できる。
【0074】
(4) (1)又は(2)に記載のホイールナット緩み検出システムを、左右輪のうち片輪のみに備える車軸管式懸架装置。
この構成によれば、軸数の多い大型トラックにホイールナット緩み検出システムを設置する際のコスト増を最小限に抑えることができる。
【符号の説明】
【0075】
10 ホイールナット緩み検出システム
12 アクスルケース(回転しない部分)
12d スタブアクスル(回転しない部分)
15 ディスクホイール(ホイール)
16 ブレーキドラム(制動用回転部材)
17 ボルト部材
18 ホイールナット
21 インボード側軸受部
22 アウトボード側軸受部
23 円錐ころ(転動体)
24 一体型外輪
24a、24b 外輪軌道
24c 段部(延長部)
25、26 内輪(静止側部材)
25a、26a 内輪軌道
30 ハブ(回転側部材)
32 回転フランジ
33 エンコーダホルダ(延長部)
40 検出装置
41 エンコーダ
51、52 センサ