JP2005321236A

JP2005321236A - Load measuring device of rolling bearing unit

Info

Publication number: JP2005321236A
Application number: JP2004137995A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Ono; 浩一郎小野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-11-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure capable of constituting at low cost, and capable of precisely calculating the load activated between a hub 11 and an outer race 1 regardless of secular change or assemble error. <P>SOLUTION: The revolution speed of balls 8a, 8b constituting each line is detected by a pair of revolution detection sensors 6a, 6b and encoders 10a, 10b for detecting the revolution assembled on each retainer 9a, 9b. The operator calculates the load based on the detection signal of each revolution speed detection sensor 6a, 6b. the operator estimates the preload of each ball 8a, 8b, and corrects the gain performance and zero point based on the estimated value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、自動車、鉄道車両等の車両の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに負荷される荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を測定し、上記車両の走行安定性確保を図る為に利用する。 A load measuring apparatus for a rolling bearing unit according to the present invention measures a load (one or both of a radial load and an axial load) applied to a rolling bearing unit for supporting a wheel of a vehicle such as an automobile or a railway vehicle. It is used to ensure the running stability of the vehicle.

例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の玉軸受ユニット等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えば非特許文献１に記載されている様な、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、更には、エレクトリックスタビリティコントロールシステム（ＥＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。 For example, an automobile wheel is supported by a rolling bearing unit such as a double-row angular ball bearing unit so as to be rotatable with respect to a suspension system. Moreover, in order to ensure the running stability of the automobile, for example, as described in Non-Patent Document 1, an antilock brake system (ABS), a traction control system (TCS), and an electric stability control system ( ESC) and other vehicle travel stabilization devices are used. In order to control such various vehicle running stabilization devices, signals such as the rotational speed of the wheels and the acceleration in each direction applied to the vehicle body are required. In order to perform more advanced control, it may be preferable to know the magnitude of a load (one or both of a radial load and an axial load) applied to the rolling bearing unit via the wheel.

この様な事情に鑑みて、特許文献１には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第１例の場合には、非接触式の変位センサにより、回転しない外輪と、この外輪の内径側で回転するハブとの径方向に関する変位を測定する事により、これら外輪とハブとの間に加わるラジアル荷重を求める様にしている。求めたラジアル荷重は、ＡＢＳを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる為に利用する。 In view of such circumstances, Patent Document 1 describes a rolling bearing unit with a load measuring device capable of measuring a radial load. In the case of the first example of this conventional structure, the outer ring and the hub are measured by measuring the radial displacement between the outer ring that does not rotate and the hub that rotates on the inner diameter side of the outer ring by a non-contact type displacement sensor. The radial load applied between and is calculated. The obtained radial load is used not only to properly control the ABS but also to inform the driver of a bad loading condition.

又、特許文献２には、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造が記載されている。この特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、外輪の外周面に設けた固定側フランジの内側面複数個所で、この固定側フランジをナックルに結合する為のボルトを螺合する為のねじ孔を囲む部分に、それぞれ荷重センサを添設している。上記外輪を上記ナックルに支持固定した状態でこれら各荷重センサは、このナックルの外側面と上記固定側フランジの内側面との間で挟持される。この様な従来構造の第２例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、車輪と上記ナックルとの間に加わるアキシアル荷重は、上記各荷重センサにより測定される。更に、特許文献３には、一部の剛性を低くした外輪相当部材に動的歪みを検出する為のストレンゲージを設け、このストレンゲージが検出する転動体の通過周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。 Patent document 2 describes a structure for measuring an axial load applied to a rolling bearing unit. In the case of the second example of the conventional structure described in Patent Document 2, bolts for connecting the fixed side flange to the knuckle are screwed at a plurality of positions on the inner side surface of the fixed side flange provided on the outer peripheral surface of the outer ring. Each load sensor is attached to a portion surrounding the screw hole. Each load sensor is clamped between the outer surface of the knuckle and the inner surface of the fixed flange in a state where the outer ring is supported and fixed to the knuckle. In the case of the load measuring device of the rolling bearing unit of the second example having such a conventional structure, the axial load applied between the wheel and the knuckle is measured by the load sensors. Furthermore, in Patent Document 3, a strain gauge for detecting dynamic strain is provided in a member corresponding to an outer ring whose rigidity is partially reduced, and the revolution speed of the rolling element is determined from the passing frequency of the rolling element detected by the strain gauge. In addition, a method for measuring an axial load applied to a rolling bearing is described.

前述の特許文献１に記載された従来構造の第１例の場合、変位センサにより、外輪とハブとの径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサとして、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。 In the case of the first example of the conventional structure described in Patent Document 1, the load applied to the rolling bearing unit is measured by measuring the displacement in the radial direction between the outer ring and the hub by the displacement sensor. However, since the displacement amount in the radial direction is small, it is necessary to use a highly accurate displacement sensor in order to obtain this load with high accuracy. Since high-precision non-contact sensors are expensive, it is inevitable that the cost of the entire rolling bearing unit with a load measuring device increases.

又、特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、ナックルに対し外輪を支持固定する為のボルトと同数だけ、荷重センサを設ける必要がある。この為、荷重センサ自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある他、十分な測定精度を得る事が難しいと考えられる。 In the second example of the conventional structure described in Patent Document 2, it is necessary to provide as many load sensors as bolts for supporting and fixing the outer ring to the knuckle. For this reason, coupled with the fact that the load sensor itself is expensive, it is inevitable that the cost of the entire load measuring device of the rolling bearing unit is considerably increased. In addition, the method described in Patent Document 3 needs to reduce the rigidity of a part of the outer ring equivalent member, which may make it difficult to ensure the durability of the outer ring equivalent member, and obtain sufficient measurement accuracy. Things are considered difficult.

この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットである転がり軸受ユニットを構成する１対の列の玉（転動体）の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明（先発明）を行なった（特願２００３−１７１７１５号、１７２４８３号、特願２００４−７６５５号）。図１は、この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置を示している。 In view of such circumstances, the present inventors firstly made this rolling based on the revolution speed of a pair of rows of balls (rolling elements) constituting a rolling bearing unit which is a double row angular type ball bearing unit. Inventions (prior inventions) related to a load measuring device for a rolling bearing unit that measures a radial load or an axial load applied to the bearing unit were made (Japanese Patent Application Nos. 2003-171715, 172483, and 2004-7655). FIG. 1 shows a load measuring device for a rolling bearing unit according to the present invention.

この先発明に係る構造の場合、外輪１（外輪相当部材、静止側軌道輪部材）の軸方向中間部で複列アンギュラ型の外輪軌道２、２の間部分に形成した取付孔３にセンサユニット４を挿通し、このセンサユニット４の先端部５を、上記外輪１の内周面から突出させている。この先端部５には、１対の公転速度検出用センサ６ａ、６ｂと、１個の回転速度検出用センサ７とを設けている。 In the case of the structure according to the present invention, the sensor unit 4 is provided in the mounting hole 3 formed in the intermediate portion between the double row angular type outer ring raceways 2 and 2 at the intermediate portion in the axial direction of the outer ring 1 (outer ring equivalent member, stationary side race ring member). The tip 5 of the sensor unit 4 protrudes from the inner peripheral surface of the outer ring 1. The tip portion 5 is provided with a pair of revolution speed detection sensors 6 a and 6 b and a single rotation speed detection sensor 7.

そして、このうちの各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの検出部を、複列に配置された、それぞれが転動体である各玉８ａ、８ｂを回転自在に保持した各保持器９ａ、９ｂに設けた、公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂに近接対向させて、上記各玉８ａ、８ｂの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ７の検出部を、内輪相当部材であり回転側軌道輪部材であるハブ１１の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ１２に近接対向させて、このハブ１１の回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、上記ハブ１１の回転速度の変動に拘らず、上記外輪１とこのハブ１１との間に加わる荷重（ラジアル荷重及びスラスト荷重）を求められる。 And the detection part of each revolution speed detection sensor 6a, 6b of these is arranged in a double row, and each retainer 9a, 9b that holds each ball 8a, 8b, each of which is a rolling element, rotatably. The revolution speed of each of the balls 8a and 8b is made freely detectable by being provided close to and opposed to the provided revolution speed detection encoders 10a and 10b. Further, the detection portion of the rotation speed detection sensor 7 is disposed close to and opposed to the rotation speed detection encoder 12 fitted and fixed to the intermediate portion of the hub 11 which is an inner ring equivalent member and is a rotation side race ring member. 11 rotation speeds can be detected. According to the load measuring device for a rolling bearing unit according to the prior invention having such a configuration, a load (a radial load and a load) applied between the outer ring 1 and the hub 11 regardless of fluctuations in the rotational speed of the hub 11. Thrust load).

即ち、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない演算器が、上記各センサ６ａ、６ｂ、７から送り込まれる検出信号に基づいて、前記外輪１と上記ハブ１１との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂが検出する上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ７が検出する上記ハブ１１の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂが検出する上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ７が検出する上記ハブ１１の回転速度との比に基づいて算出する。或は、上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度の比によっても、上記アキシアル荷重を求められる。この点に就いて、図２を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Ｆｙが加わらない状態での、上記各列の玉８ａ、８ｂの接触角α_a 、α_b が互いに同じであるとして行なう。 That is, in the case of the load measuring device for a rolling bearing unit according to the above-described prior invention, an arithmetic unit (not shown) is configured to output the outer ring 1 and the hub 11 based on the detection signals sent from the sensors 6a, 6b, and 7. One or both of a radial load and an axial load applied between the two are calculated. For example, when calculating the radial load, the computing unit calculates the sum of the revolution speeds of the balls 8a and 8b in the rows detected by the revolution speed detection sensors 6a and 6b, and the sum and the rotation speed. The radial load is calculated based on a ratio with the rotational speed of the hub 11 detected by the detection sensor 7. The axial load is obtained by calculating the difference between the revolution speeds of the balls 8a and 8b in the respective rows detected by the revolution speed detection sensors 6a and 6b, and the difference and the rotational speed detection sensor 7 are detected. Calculation is based on the ratio to the rotational speed of the hub 11. Alternatively, the axial load can also be obtained by the ratio of the revolution speeds of the balls 8a and 8b in each row. This point will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that the contact angles α _a and α _b of the balls 8a and 8b in each row are the same in a state where the axial load Fy is not applied.

図２は、上述の図１に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列アンギュラ型の内輪軌道１３、１３と複列アンギュラ型の外輪軌道２、２との間に複列に配置された玉８ａ、８ｂには予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の質量等により、ラジアル荷重Ｆｚが加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Ｆｙが加わる。これら予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ 、ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙは、何れも上記各玉８ａ、８ｂの接触角α（α_a 、α_b ）に影響を及ぼす。そして、この接触角α_a 、α_b が変化すると、これら各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_c が変化する。これら各玉８ａ、８ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各玉８ａ、８ｂの直径をｄとし、上記両内輪軌道１３、１３を設けたハブ１１の回転速度をｎ_i とし、上記両外輪軌道２、２を設けた外輪１の回転速度をｎ_o とすると、上記公転速度ｎ_c は、次の（１）式で表される。
ｎ_c ＝｛１−（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎ_i ／２）｝＋｛１＋（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎ _o ／２）｝ −−− （１） FIG. 2 schematically shows the rolling bearing unit for supporting the wheel shown in FIG. 1 and shows the action state of the load. Preloads F ₀ and F ₀ are applied to the balls 8 a and 8 b arranged in a double row between the double row angular type inner ring raceways 13 and 13 and the double row angular type outer ring raceways 2 and 2. Further, a radial load Fz is applied to the rolling bearing unit during use due to the mass of the vehicle body or the like. Further, an axial load Fy is applied due to centrifugal force applied during turning. These preloads F ₀ , F ₀ , radial load Fz, and axial load Fy all affect the contact angles α (α _a , α _b ) of the balls 8a, 8b. Then, the contact angle alpha _a, the alpha _b is changed, respective balls 8a, the revolution speed n _c and 8b changes. Each of these balls 8a, the pitch diameter 8b is D, each of these balls 8a, and 8b diameter is d, the rotational speed of the hub 11 provided with the two inner raceways 13, 13 and n _i, the outer ring raceways When the rotational speed of the outer race 1 provided with 2,2 to n _o, the revolution speed n _c is expressed by the following equation (1).
n _c = {1− (d · cos α / D) · (n _i / 2)} + {1+ (d · cos α / D) · (n _o / 2)} (1)

この（１）式から明らかな通り、上記各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_c は、これら各玉８ａ、８ｂの接触角α（α_a 、α_b ）の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角α_a 、α_b は、上記ラジアル荷重Ｆｚ及び上記アキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。従って上記公転速度ｎ_c は、これらラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。本例の場合、上記ハブ１１が回転し、上記外輪１が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Ｆｚに関しては、図３に示す様に、大きくなる程上記公転速度ｎ_c が遅くなる。又、上記アキシアル荷重Ｆｙに関しては、図４に示す様に、このアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の公転速度が速くなり、このアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の公転速度が遅くなる。従って、この公転速度ｎ_c に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる事になる。 The (1) As apparent from the equation, the respective balls 8a, the revolution speed n _c and 8b, each of these balls 8a, the contact angle α (α _a, α _b) of 8b varies in response to changes in, above As described above, the contact angles α _a and α _b change according to the radial load Fz and the axial load Fy. Thus the revolution speed n _c is changed according to these radial load Fz and the axial load Fy. In this example, the hub 11 is rotated, since the outer ring 1 is not rotated, specifically, with respect to the radial load Fz, as shown in FIG. 3, the revolution speed n _c is slow enough to increase . Further, with respect to the axial load Fy, as shown in FIG. 4, the revolution speed of the row supporting the axial load Fy is increased, and the revolution speed of the row not supporting the axial load Fy is decreased. Therefore, on the basis of the revolution speed n _c, it will be asked to the radial load Fz and the axial load Fy.

但し、上記公転速度ｎ_c の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Ｆｚと上記アキシアル荷重Ｆｙとが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ によっても変化する。又、上記公転速度ｎ_c は、上記ハブ１１の回転速度ｎ_i に比例して変化する。尚、上記図３中、実線イは、ラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の大きい側の玉８ｂ、８ｂに関する、破線ロは同じくラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の小さい側の玉８ａ、８ａに関する、それぞれの公転速度（とハブ１１の回転速度との比）とラジアル荷重Ｆｚとの関係を示している。又、上記図４中、破線ハは、上記アキシアル荷重Ｆｙとこのアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の玉８ａ、８ａの公転速度との関係を、実線ニは、このアキシアル荷重Ｆｙとこのアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の玉８ｂ、８ｂの公転速度との関係を、それぞれ示している。この様な図３、４から、上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_c に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる事が分かる。 However, the contact angle α which leads to a change in the revolution speed n _c, as well as the radial load Fz and the axial load Fy changes while associated with each other, also vary according to the preload F _0, F _0. Also, the revolution speed n _c is changed in proportion to the rotational speed n _i of the hub 11. In FIG. 3, the solid line “a” relates to the balls 8 b and 8 b on the side where the radial load Fz is supported, and the broken line “b” relates to the balls 8 a and 8 a on the side where the ratio which supports the radial load Fz is small The relationship between the revolution speed (the ratio of the rotational speed of the hub 11) and the radial load Fz is shown. In FIG. 4, the broken line C indicates the relationship between the axial load Fy and the revolution speed of the balls 8a, 8a of the row supporting the axial load Fy, and the solid line D indicates the axial load Fy and the axial load Fy. The relationship with the revolution speed of the balls 8b and 8b in the row that does not support is shown. From such FIGS. 3 and 4, each row of balls 8a, based on the revolution speed n _c of 8b, it is seen to be asked to the radial load Fz and the axial load Fy.

但し、上記公転速度ｎ_c の変化に結び付く上記接触角αは、上述した様に、上記ラジアル荷重Ｆｚと上記アキシアル荷重Ｆｙとが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ によっても変化する。又、上記公転速度ｎ_c は、上記ハブ１１の回転速度ｎ_i に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙ、予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ 、ハブ１１の回転速度ｎ_i を総て関連させて考えなければ、上記公転速度ｎ_c から上記ラジアル荷重Ｆｚや上記アキシアル荷重Ｆｙを求める事はできない。このうちの予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙ、ハブ１１の回転速度ｎ_i は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。 However, the contact angle α which leads to a change in the revolution speed n _c, as described above, not only the above radial load Fz and the axial load Fy changes while associated with each other, the preload F _0, F ₀ It also changes depending on. Also, the revolution speed n _c is changed in proportion to the rotational speed n _i of the hub 11. For this reason, unless the radial load Fz, the axial load Fy, the preloads F ₀ and F ₀ , and the rotational speed n _i of the hub 11 are all considered, the radial load Fz and the axial load are _calculated from the revolution speed n _c. You can't ask for Fy. Of these, the preloads F ₀ and F ₀ do not change according to the operating state, so it is easy to eliminate the influence by initial setting or the like. The radial load Fz with respect to this, the axial load Fy, the rotational speed n _i of the hub 11, so constantly changing in accordance with the operating state, it is impossible to eliminate the influence by such initialization.

この様な事情に鑑みて先発明では、前述した様に、ラジアル荷重Ｆｚを求める場合には、前記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂが検出する各列の玉８ａ、８ｂの公転速度の和を求める事により、上記アキシアル荷重Ｆｙの影響を少なくしている。又、アキシアル荷重Ｆｙを求める場合には、上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度の差を求める事で、上記ラジアル荷重Ｆｚの影響を少なくしている。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ７が検出する上記ハブ１１の回転速度ｎ_i との比に基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚ又は上記アキシアル荷重Ｆｙを算出する事により、上記ハブ１１の回転速度ｎ_i の影響を排除している。但し、上記アキシアル荷重Ｆｙを、上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度の比に基づいて算出する場合には、上記ハブ１１の回転速度ｎ_i は、必ずしも必要ではない。 In view of such circumstances, in the prior invention, as described above, when the radial load Fz is obtained, the sum of the revolution speeds of the balls 8a and 8b in each row detected by the respective revolution speed detection sensors 6a and 6b. This reduces the influence of the axial load Fy. Further, when the axial load Fy is obtained, the influence of the radial load Fz is reduced by obtaining the difference between the revolution speeds of the balls 8a and 8b in each row. Furthermore, in any case, possible to calculate the radial load Fz or the axial load Fy on the basis of the ratio between the rotational speed n _i of the hub 11 and the sum or difference, the rotational speed detecting sensor 7 detects way, by eliminating the influence of the rotational speed n _i of the hub 11. However, the axial load Fy, when calculating on the basis of the ratio of the revolution speed of the respective rows of balls 8a, 8b is, the rotational speed n _i of the hub 11 is not necessarily required.

尚、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの信号に基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚとアキシアル荷重Ｆｙとのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願２００３−１７１７１５号、１７２４８３号、特願２００４−７６５５号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。 There are various other methods for calculating one or both of the radial load Fz and the axial load Fy based on the signals of the revolution speed detection sensors 6a and 6b. This method is described in detail in the aforementioned Japanese Patent Application Nos. 2003-171715, 172483, and 2004-7655, and since it is not related to the gist of the present invention, detailed description is omitted.

又、図１に示した構造は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂと上記回転速度検出用センサ７とを、単一のセンサユニット４の先端部５に保持した構造であるが、これら各センサ６ａ、６ｂ、７は、別々に設置しても良い。又、例えば、図５に示す様に、１対の公転速度検出用センサ６ａ、６ｂを、センサユニット４ａの先端部５ａに保持し、回転速度検出用センサ７ａを、外輪１の内端部に嵌合固定したカバー１４に保持しても良い。この場合、回転速度検出用エンコーダ１２ａは、ハブ１１の内端部に嵌合固定する。 The structure shown in FIG. 1 is a structure in which the revolution speed detection sensors 6a and 6b and the rotational speed detection sensor 7 are held at the tip 5 of a single sensor unit 4. Each sensor 6a, 6b, 7 may be installed separately. For example, as shown in FIG. 5, a pair of revolution speed detection sensors 6a and 6b are held at the tip 5a of the sensor unit 4a, and the rotational speed detection sensor 7a is attached to the inner end of the outer ring 1. You may hold | maintain to the cover 14 fixed by fitting. In this case, the rotational speed detecting encoder 12 a is fitted and fixed to the inner end portion of the hub 11.

何れにしても、上述の様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置により測定した荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）は、路面（地面）と車輪（タイヤ）との接触面で生じている荷重と等価である。従って、上記測定した荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防できてフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。 In any case, the load (one or both of radial load and axial load) measured by the load measuring device of the rolling bearing unit as described above is generated on the contact surface between the road surface (ground) and the wheel (tire). Is equivalent to the load. Therefore, if the control for stabilizing the running state of the vehicle is performed based on the measured load, it is possible to prevent the posture of the vehicle from becoming unstable and to enable feedforward control. High-level control for ensuring safety is possible.

上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置により、上記外輪１と上記ハブ１１との間に加わる荷重を求める為には、ハブ１１の回転速度ｎ_i 及び上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbと上記ラジアル荷重Ｆｚ又は上記アキシアル荷重Ｆｙとの関係（ゲイン特性並びに零点）を正確に把握しておく必要がある。この点に関し、基本的には、転がり軸受ユニットを工場から出荷するのに先立ち、無負荷状態（荷重零の状態）で回転させて、公転速度の零点、即ち、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙが零である場合に於ける上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbを把握しておく。 The load measuring device of the rolling bearing unit according to the above such prior invention, in order to determine the load applied between the outer ring 1 and the hub 11, the rotation speed n _i and balls 8a of each column of the hub 11 8b, it is necessary to accurately grasp the relationship (gain characteristics and zero point) between the revolution speeds n _ca and n _{cb of} 8b and the radial load Fz or the axial load Fy. In this regard, basically, before the rolling bearing unit is shipped from the factory, the rolling bearing unit is rotated in a no-load state (zero load state), and the zero point of the revolution speed, that is, the radial load Fz and the axial load Fy. The revolution speeds n _ca and n _cb of the balls 8a and 8b in each row in the case where is zero are grasped.

又、上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbの変化量と上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙとの関係である荷重ゲインに関しても、工場から出荷するのに先立って求めておく。この場合、例えば、上記転がり軸受ユニットに既知の荷重を負荷させた状態で上記ハブ１１を回転させて上記公転速度ｎ_ca、ｎ_cbを計測し、これら荷重と公転速度ｎ_ca、ｎ_cbとの関係（荷重ゲイン）を予め把握しておく。或は、荷重を負荷しない状態での公転速度ｎ_ca、ｎ_cbから接触角α_a 、α_b の初期値を算出し、この初期値から、転がり軸受ユニットの分野で広く知られているヘルツの理論等を利用して、上記公転速度ｎ_ca、ｎ_cbの変化量と転がり軸受ユニットに加わる荷重Ｆｚ、Ｆｙとの関係（荷重ゲイン：荷重に基づく公転速度の変化特性：ゲイン特性）を、予め設計的に規定しておく。更には、上述の様な方法により求めた、荷重ゲイン（ゲイン特性）と零点とが予め設定しておいた範囲に納まっている転がり軸受ユニットだけを選別して出荷する。 The load gain, which is the relationship between the amount of change in the revolution speeds n _ca and n _cb of the balls 8a and 8b in each row and the radial load Fz and the axial load Fy, is also determined prior to shipping from the factory. deep. In this case, for example, in a state of being loaded with a known load to the rolling bearing unit by rotating the hub 11 the revolution speed n _ca, measured n _cb, these load and revolution speed n _ca, and n _cb The relationship (load gain) is grasped in advance. Alternatively, the initial values of the contact angles α _a , α _b are calculated from the revolution speeds n _ca , n _cb in a state where no load is applied, and from this initial value, Hertz widely known in the field of rolling bearing units Using theory or the like, the relationship between the amount of change in the revolution speeds n _ca and n _{cb and} the loads Fz and Fy applied to the rolling bearing unit (load gain: characteristic of change in revolution speed based on load: gain characteristic) is determined in advance. It is specified by design. Furthermore, only the rolling bearing units in which the load gain (gain characteristic) and the zero point obtained by the method as described above are within a preset range are selected and shipped.

何れの方法を採用した場合でも、転がり軸受ユニットが設計通り組み付けられ、且つ、荷重が加わらない状態での接触角α_a 、α_b が工場で出荷に先立って計測されたままであれば、上記公転速度ｎ_ca、ｎ_cbに基づいて上記荷重Ｆｚ、Ｆｙを、自動車の安定性確保の為の制御に必要な精度で求められる。但し、自動車の転がり軸受ユニットの場合、上記荷重が加わらない状態での接触角α_a 、α_b は、長期間に亙る走行に伴う予圧の低下等により変化する可能性がある。又、駆動輪（ＦＲ車、ＲＲ車、ＭＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全輪）用として使用する転がり軸受ユニットのうちには、内輪相当部材であるハブを構成するハブ本体と内輪との結合固定が、このハブを等速ジョイントに結合固定した状態で初めて完了する構造のものがある。この様な構造の転がり軸受ユニットの場合、各転動体に付与する予圧の値は、上記ハブを等速ジョイントに結合固定した状態で確定する。そして、このハブを等速ジョイントに結合固定する作業は、上記転がり軸受ユニットの製造工場ではなく、自動車の組立工場で行なう。従って、転がり軸受ユニットの製造工場で前記ゲイン特性並びに零点を把握していても、実際に自動車に組み付けられた状態でのゲイン特性並びに零点はこれと異なる事態も考えられる。何れにしても、その時点でのゲイン特性並びに零点が、初期に把握していたゲイン特性並びに零点と異なると、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確には求められなくなる。 Regardless of which method is used, if the rolling bearing unit is assembled as designed and the contact angles α _a and α _b with no load applied are still measured prior to shipment at the factory, the above revolution Based on the speeds n _ca and n _cb , the loads Fz and Fy are obtained with an accuracy required for control for ensuring the stability of the automobile. However, in the case of a rolling bearing unit of an automobile, the contact angles α _a and α _{b in} _a state where the load is not applied may change due to a decrease in preload accompanying traveling over a long period of time. Among rolling bearing units used for driving wheels (FR wheel, RR wheel, rear wheel of MR vehicle, front wheel of FF vehicle, all wheels of 4WD vehicle), a hub constituting a hub corresponding to an inner ring There is a structure in which the coupling and fixing of the main body and the inner ring is completed only when the hub is coupled and fixed to the constant velocity joint. In the case of a rolling bearing unit having such a structure, the preload value applied to each rolling element is determined in a state where the hub is coupled and fixed to a constant velocity joint. The operation of connecting and fixing the hub to the constant velocity joint is performed not at the rolling bearing unit manufacturing plant but at the automobile assembly plant. Therefore, even if the gain characteristic and the zero point are grasped at the manufacturing factory of the rolling bearing unit, the gain characteristic and the zero point actually assembled in the automobile may be different. In any case, if the gain characteristic and the zero point at that time are different from the gain characteristic and the zero point grasped at the beginning, the load applied to the rolling bearing unit cannot be obtained accurately.

この様な事情に鑑みて、特願２００３−３３６７０１号には、車両の走行中にゲイン特性並びに零点を補正する転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明が開示されている。この先発明の構造では、演算器は、各公転速度検出用センサの検出信号に基づき、上記荷重を算出する事に加えて、車両の安定走行時に、車体に加わる横加速度、走行速度、ヨーレート、或は前輪に付与された舵角等から荷重を推定する。そして、この推定値と上記各公転速度検出用センサの検出信号から算出した荷重とを比較し、算出の為のゲイン特性や零点の自己学習及び補正を行なう。 In view of such circumstances, Japanese Patent Application No. 2003-336701 discloses an invention relating to a load measuring device for a rolling bearing unit that corrects the gain characteristics and the zero point during traveling of the vehicle. In the structure of the prior invention, the computing unit calculates the load based on the detection signal of each revolution speed detection sensor, and in addition, calculates the lateral acceleration, travel speed, yaw rate applied to the vehicle body when the vehicle travels stably, or Estimates the load from the rudder angle etc. given to the front wheels. Then, this estimated value is compared with the load calculated from the detection signal of each of the revolution speed detection sensors, and gain characteristics and zero point self-learning and correction for calculation are performed.

この様な先発明の構造により、上記ゲイン特性や零点の精度を或る程度確保できるが、荷重の測定精度をより向上させる為には改良が望まれる。即ち、上記先発明の様に、横加速度、走行速度、ヨーレート、操舵角等から推定した荷重は、車両の重量によって変化する為、この重量の変動分が誤差として入り込む事になる。この為、上記ゲイン特性や零点を大まかに補正する事はできるが、車両の重量を一定としない限り、それだけでは、正確な補正を行なう事はできない。例えば、自動車の場合でも、乗員が運転者１人だけの場合と、フル乗車或はフル積載とでは、車両重量が大きく異なる。そして、これら両極端の場合に発生する荷重は、標準質量に基づいて、横加速度、走行速度、ヨーレート、操舵角等の情報から推定した荷重と異なる。この為、この推定した荷重と上記各公転速度検出用センサの検出信号から算出した荷重とを比較しても、これら各公転速度検出用センサの検出信号から荷重を算出する為のゲイン特性や零点の自己学習及び補正を正しく行なう事はできない。 With such a structure of the prior invention, the gain characteristics and zero point accuracy can be secured to some extent, but improvement is desired in order to further improve the load measurement accuracy. That is, the load estimated from the lateral acceleration, the traveling speed, the yaw rate, the steering angle, and the like, as in the above-described invention, changes depending on the weight of the vehicle. For this reason, the gain characteristic and the zero point can be roughly corrected. However, unless the weight of the vehicle is made constant, accurate correction cannot be performed by itself. For example, even in the case of an automobile, the vehicle weight is greatly different between a case where there is only one driver and a full ride or full load. And the load which generate | occur | produces in these extremes differs from the load estimated from information, such as a lateral acceleration, a running speed, a yaw rate, a steering angle, based on standard mass. For this reason, even if this estimated load is compared with the load calculated from the detection signal of each revolution speed detection sensor, the gain characteristics and zero point for calculating the load from the detection signal of each revolution speed detection sensor are as follows. Self-learning and correction cannot be performed correctly.

特開２００１−２１５７７号公報JP 2001-21577 A 特開平３−２０９０１６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-209016 特公昭６２−３３６５号公報Japanese Patent Publication No.62-3365 青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ／クルマの最新メカがわかる本」、ｐ．１３８−１３９、ｐ．１４６−１４９、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日Motoo Aoyama, “Red Badge Super Illustrated Series / A book that shows the latest mechanics of cars”, p. 138-139, p. 146-149, Sangensha Co., Ltd./Kodansha Co., Ltd., December 20, 2001

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、長期間に亙る使用等に伴って、転がり軸受ユニットの特性（特に予圧）が変化した場合でも、この転がり軸受ユニットに加わる荷重を、前述した先発明の場合よりも更に正確に求められる荷重測定装置を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention provides a load applied to the rolling bearing unit even if the characteristics (especially preload) of the rolling bearing unit change with use over a long period of time. The invention was invented to realize a load measuring device that is required more accurately than in the case of the invention.

本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、前述した先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置と同様に、外輪相当部材と、内輪相当部材と、複数個の転動体と、公転速度検出用センサと、演算器とを備える。
このうちの外輪相当部材は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記内輪相当部材は、上記外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置されたもので、外周面に内輪軌道を有する。
又、上記各転動体は、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に、接触角を付与した状態で設けられている。
又、上記公転速度検出用センサは、上記各転動体の公転速度を検出する。
又、上記演算器は、この公転速度検出用センサから送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する。
更に、上記演算器は、この荷重を算出する第一の機能に加えて、上記各転動体に加わる予圧を推定する第二の機能と、この第二の機能により推定した予圧に基づいて、上記検出信号に基づいて上記荷重を算出する際の零点及びゲイン特性を補正する第三の機能とを有する。 The load measuring device of the rolling bearing unit of the present invention is similar to the above-described load measuring device of the rolling bearing unit of the previous invention, the outer ring equivalent member, the inner ring equivalent member, a plurality of rolling elements, and a revolution speed detection sensor. And an arithmetic unit.
Of these, the outer ring equivalent member has an outer ring raceway on the inner peripheral surface.
The inner ring equivalent member is disposed concentrically with the outer ring equivalent member on the inner diameter side of the outer ring equivalent member, and has an inner ring raceway on the outer peripheral surface.
Each of the rolling elements is provided with a contact angle between the inner ring raceway and the outer ring raceway.
The revolution speed detection sensor detects the revolution speed of each rolling element.
The computing unit calculates a load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member based on a detection signal sent from the revolution speed detection sensor.
Furthermore, in addition to the first function for calculating the load, the computing unit is based on the second function for estimating the preload applied to each rolling element, and the preload estimated by the second function. And a third function for correcting the zero point and the gain characteristic when calculating the load based on the detection signal.

上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、転動体の公転速度を検出する事により、転がり軸受ユニットに負荷される荷重を測定できる。即ち、玉軸受の如き転がり軸受ユニットに荷重が負荷されると、転動体（玉）の接触角が変化し、これら各転動体の公転速度が変化する。そこで、この公転速度を検出すれば、外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用する荷重を求められる。
更に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、演算器が、第二の機能により各転動体に加わる予圧を推定し、この予圧の推定値に基づいて第三の機能により荷重を算出する際の零点及びゲイン特性を補正する。この為、長期間に亙る使用等に拘らず、第一の機能により、外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用する荷重を正確に算出できる。 The load measuring device of the rolling bearing unit of the present invention configured as described above can measure the load applied to the rolling bearing unit by detecting the revolution speed of the rolling element. That is, when a load is applied to a rolling bearing unit such as a ball bearing, the contact angle of the rolling elements (balls) changes, and the revolution speed of each rolling element changes. Therefore, if this revolution speed is detected, a load acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member can be obtained.
Furthermore, in the load measuring device for a rolling bearing unit according to the present invention, the computing unit estimates the preload applied to each rolling element by the second function, and calculates the load by the third function based on the estimated value of the preload. The zero and gain characteristics are corrected. For this reason, the load acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member can be accurately calculated by the first function regardless of the use over a long period of time.

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する部材である回転側軌道輪部材の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサを備える。そして、第二の機能による予圧の推定を、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間にアキシアル荷重が作用していない状態での、各転動体の公転速度と上記回転側軌道輪部材の回転速度との関係に基づいて行なう。
この様に構成すれば、この回転速度の変動に拘らず、上記予圧の推定を正確に行なえる。 Preferably, when carrying out the present invention, preferably, as described in claim 2, the rotational speed of the rotating side race ring member which is a member that rotates during use of one of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member is detected. For this purpose, a rotation speed detection sensor is provided. Then, the preload estimation by the second function is performed with the revolution speed of each rolling element and the rotation-side bearing ring member in a state where an axial load is not acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member. This is based on the relationship with the rotation speed.
With this configuration, the preload can be accurately estimated regardless of the fluctuation in the rotational speed.

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する部材である回転側軌道輪部材に車輪を結合固定し、これら外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの他方で使用時にも回転しない部材である静止側軌道輪部材を懸架装置に結合固定した状態で、上記外輪相当部材と内輪相当部材との間に加わる荷重を求める為に使用する。
この様に構成すれば、上記車輪に加わる荷重を正確に求めて、この車輪を有する車両の走行安定性確保の為の制御を有効に図れる。 Preferably, when carrying out the present invention, preferably, as described in claim 3, a wheel on a rotating side race ring member that is a member that rotates during use of one of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member. The outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member in a state where the stationary side race ring member, which is a member that does not rotate during use on the other of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member, is connected and fixed to the suspension device. Used to calculate the load applied between
If comprised in this way, the load added to the said wheel can be calculated | required correctly, and the control for ensuring running stability of the vehicle which has this wheel can be aimed at effectively.

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する部材である回転側軌道輪部材の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサを備える。又、この回転側軌道輪部材に車輪を結合固定し、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの他方で使用時にも回転しない部材である静止側軌道輪部材を懸架装置に結合固定した状態で、この懸架装置と上記車輪との間に加わる荷重を求める為に使用する。そして、上記第二の機能による予圧の推定を、上記車輪を地面から浮上させた状態での、上記各転動体の公転速度と上記回転側軌道輪部材の回転速度との関係に基づいて行なう。
この様に構成すれば、車体の重量に基づくラジアル荷重の影響をなくして、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間（懸架装置と車輪との間）に加わる荷重を求める為に必要な零点及びゲイン特性を、アキシアル荷重に関する零点及びゲイン特性に限らず、ラジアル荷重に関する零点及びゲイン特性に就いても、正確に求められる。 Further, when the present invention is implemented, preferably, as described in claim 4, one of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member is rotated by a rotating side race ring member which is a member that rotates during use. A rotational speed detection sensor for detecting the speed is provided. In addition, a wheel is coupled and fixed to the rotating side race ring member, and a stationary side race ring member that is a member that does not rotate when used on the other of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member is coupled and fixed to the suspension device. It is used to determine the load applied between the suspension device and the wheel. Then, the preload is estimated by the second function based on the relationship between the revolution speed of the rolling elements and the rotation speed of the rotating raceway member in a state where the wheel is lifted from the ground.
With this configuration, it is necessary to obtain the load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member (between the suspension device and the wheel) without the influence of the radial load based on the weight of the vehicle body. The zero point and the gain characteristic are not limited to the zero point and the gain characteristic related to the axial load, but the zero point and the gain characteristic related to the radial load can be accurately obtained.

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する部材である回転側軌道輪部材の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサを備える。又、演算器が第一の機能により算出する荷重を、外輪相当部材と内輪相当部材との間（懸架装置と車輪との間）に作用するアキシアル荷重とする。そして、第二の機能による予圧の推定を、車両が直進走行中に測定した、各転動体の公転速度と上記回転側軌道輪部材の回転速度との関係に基づいて行なう。
この様な請求項５に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実施する場合には、例えば、請求項６に記載した様に、車両が直進走行中であるか否かを、車体に設置されている、前輪に付与されている舵角を検出する舵角センサと、横方向の加速度を検出する加速度センサと、ヨーレートセンサとのうちから選択された１乃至２以上のセンサの信号に基づいて推定する。
或は、請求項７に記載した様に、車両が直進走行中であるか否かを、互いに別の車輪の回転速度を表す複数の信号に基づいて推定する。
この様にすれば、乗車人数や積載状態の差により、車両重量が大きく変化した場合であっても、上記各転動体に加わる予圧を正確に推定し、アキシアル荷重算出に関する零点とゲイン特性とを正確に求めて、このアキシアル荷重を正確に算出できる。 When the present invention is carried out, preferably, as described in claim 5, one of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member is rotated by a rotating side race ring member which is a member that rotates during use. A rotational speed detection sensor for detecting the speed is provided. In addition, the load calculated by the computing unit using the first function is an axial load acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member (between the suspension device and the wheel). Then, the preload is estimated by the second function based on the relationship between the revolution speed of each rolling element and the rotation speed of the rotation-side raceway member, which is measured while the vehicle is traveling straight ahead.
When carrying out such a load measuring device for a rolling bearing unit as described in claim 5, for example, as described in claim 6, whether or not the vehicle is traveling straight is installed on the vehicle body. Based on signals from one or more sensors selected from a steering angle sensor for detecting a steering angle applied to the front wheels, an acceleration sensor for detecting lateral acceleration, and a yaw rate sensor. presume.
Alternatively, as described in claim 7, it is estimated whether or not the vehicle is traveling straight ahead based on a plurality of signals representing the rotational speeds of different wheels.
In this way, even if the vehicle weight changes greatly due to differences in the number of passengers and loading conditions, the preload applied to each rolling element is accurately estimated, and the zero point and gain characteristics related to the axial load calculation are obtained. This axial load can be accurately calculated by obtaining it accurately.

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項８に記載した様に、外輪相当部材の内周面に複列アンギュラ型の外輪軌道を、内輪相当部材の外周面に複列アンギュラ型の内輪軌道を、それぞれ形成する。そして、これら各外輪軌道と各内輪軌道との間に、それぞれが転動体である複数個の玉を、各列毎に複数個ずつ配置する。
この様な構造で本発明を実施すれば、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重の測定精度を良好にできる。即ち、本発明は、転動体に接触角を付与した転がり軸受であれば、複列アンギュラ型の玉軸受に限らず、単列玉軸受や複列円すいころ軸受でも実施できるが、複列アンギュラ玉軸受であれば、予圧変動に伴って各転動体の公転速度が明りょうに変化する為、予圧変動を捉え、荷重算出に関する零点とゲイン特性とを正確に求められる。 Further, when the present invention is implemented, preferably, as described in claim 8, a double row angular type outer ring raceway is provided on the inner peripheral surface of the outer ring equivalent member, and a double row angular type is provided on the outer peripheral surface of the inner ring equivalent member. Each of the inner ring raceways is formed. A plurality of balls, each of which is a rolling element, are arranged between each outer ring raceway and each inner ring raceway for each row.
If the present invention is implemented with such a structure, the measurement accuracy of the load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member can be improved. That is, the present invention is not limited to a double-row angular ball bearing as long as it is a rolling bearing in which a contact angle is imparted to the rolling element, but it can also be implemented with a single-row ball bearing or a double-row tapered roller bearing. In the case of a bearing, since the revolution speed of each rolling element clearly changes with the preload fluctuation, the preload fluctuation can be captured and the zero point and the gain characteristic relating to the load calculation can be accurately obtained.

本発明の実施例に就いて説明する。尚、本実施例の特徴は、前述の図１、５に示した先発明の構造の様に、複列に配置された各玉８ａ、８ｂの公転速度、延いては転がり軸受ユニットに加わる荷重を、長期間に亙る使用後、或は自動車の組立工場での組み付け後にも正確に求められる、転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実現すべく、転がり軸受ユニットの経年変化或は組み付け誤差の影響を排除する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１〜５で説明した先発明の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略し、以下、本実施例の特徴である、上記経年変化或は組み付け誤差の影響を排除する点に就いて説明する。 Examples of the present invention will be described. The feature of this embodiment is that the revolution speed of the balls 8a and 8b arranged in a double row, and hence the load applied to the rolling bearing unit, as in the structure of the prior invention shown in FIGS. In order to realize a load measuring device for a rolling bearing unit that can be accurately obtained after long-term use or after assembly at an automobile assembly plant, the effects of aging or assembly errors of the rolling bearing unit can be reduced. The point is to eliminate. Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the case of the prior invention described with reference to FIGS. The point of eliminating the influence of changes or assembly errors will be described.

本発明が対象とする転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記各玉８ａ、８ｂの公転速度、具体的には、これら各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbとハブ１１の回転速度ｎ_i との比「ｎ_ca／ｎ_i 、ｎ_cb／ｎ_i 」、或は、両列の玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cb同士の比「ｎ_ca／ｎ_cb」を求める。そして、これら各比に関する、前述の図３、４に示す様な関係に基づいて、外輪１とハブ１１との間に加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を算出する。何れの場合でも、上記公転速度ｎ_ca、ｎ_cb（必要に応じて上記ハブ１１の回転速度ｎ_i ）により上記ラジアル荷重Ｆｚ又はアキシアル荷重Ｆｙを算出する場合には、これら各速度ｎ_ca、ｎ_cb、ｎ_i に関する比と、これら各荷重Ｆｚ、Ｆｙとの関係を示す、零点及びゲイン特性が必要になる。そして、これら零点及びゲイン特性は、転がり軸受ユニット各部の寸法と予圧Ｆ₀ とによって定まる。このうちの各部の寸法は、車体への取り付け作業時に異なったり、経年的に変化する事はない。仮に各部の寸法が変化するとすれば、転がり軸受ユニットが寿命限界を超えて使用され、外輪、内輪各軌道２、１３や玉８ａ、８ｂが磨耗した状態と考えられる。この様な場合には、荷重測定装置の特性を論じる以前に、転がり軸受ユニットを交換しなければならない。これに対して、上記予圧Ｆ₀ は、前述した様に、ハブ１１を等速ジョイントに結合固定する際の作業工程の相違により異なる可能性がある他、経年変化する可能性もある。 In the case of a load measuring device for a rolling bearing unit targeted by the present invention, the revolution speeds of the balls 8 a and 8 b, specifically, the revolution speeds n _ca and n _{cb of the} balls 8 a and 8 b and the rotation of the hub 11. The ratio “n _ca / n _i , n _cb / n _i ” with the speed n _i or the ratio “n _ca / n _cb ” between the revolution speeds n _ca and n _cb of the balls 8 a and 8 b in both rows is obtained. . Then, the radial load or the axial load applied between the outer ring 1 and the hub 11 is calculated based on the relationship as shown in FIGS. In any case, when the radial load Fz or the axial load Fy is calculated from the revolution speeds n _ca and n _cb (the rotation speed n _{i of the} hub 11 as necessary), these speeds n _ca and n _c _cb, the ratio relating to n _i, each of these load Fz, showing the relationship between Fy, are required zero point and gain characteristics. These zero points and gain characteristics are determined by the dimensions of each part of the rolling bearing unit and the preload F ₀ . The dimensions of each of these parts do not differ during installation to the vehicle body or change over time. If the dimensions of each part change, it is considered that the rolling bearing unit is used beyond the life limit, and the outer ring and inner ring raceways 2 and 13 and balls 8a and 8b are worn. In such cases, the rolling bearing unit must be replaced before discussing the characteristics of the load measuring device. On the other hand, as described above, the preload F ₀ may be different depending on the work process when the hub 11 is coupled and fixed to the constant velocity joint, and may change with time.

従って、上記各速度ｎ_ca、ｎ_cb、ｎ_i に基づいて上記各荷重Ｆｚ、Ｆｙを正確に求める為には、上記予圧Ｆ₀ の値を正確に把握する必要がある。逆に言えば、上記各荷重を求める為に必要となる、転がり軸受ユニットに関する予圧Ｆ₀ 以外の寸法諸元は変化しないので、予圧Ｆ₀ を正確に把握できれば、上記零点及びゲイン特性を推定できる。そして、把握した予圧Ｆ₀ の値に応じて零点及びゲイン特性を補正する事により、上記各速度ｎ_ca、ｎ_cb、ｎ_i に基づいて上記各荷重Ｆｚ、Ｆｙを正確に求める事ができる。即ち、予圧Ｆ₀ と零点及びゲイン特性との関係は、予め設計的に予測できるし、或は実験的に求めて、各転がり軸受ユニットにＩＣタグ等により、当該転がり軸受ユニット毎の情報（零点及びゲイン特性）を付加しておく事もできる。 Accordingly, the respective speeds n _ca, n _cb, each load Fz on the basis of n _i, in order to obtain Fy accurately, it is necessary to accurately grasp the value of the preload F _0. In other words, since the dimensions other than the preload F ₀ relating to the rolling bearing unit, which are necessary for obtaining the respective loads, do not change, the zero point and gain characteristics can be estimated if the preload F ₀ can be accurately grasped. . Then, by correcting the zero point and gain characteristics depending on the value of the preload F ₀ after grasping, the respective speeds n _ca, n _cb, each load Fz, the Fy can accurately determine that based on the n _i. That is, the relationship between the preload F ₀ , the zero point, and the gain characteristic can be predicted by design in advance or experimentally obtained, and information (zero point) for each rolling bearing unit can be obtained by using an IC tag or the like for each rolling bearing unit. And gain characteristics) can also be added.

図６は、前記各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbとハブ１１の回転速度ｎ_i との比「ｎ_ca／ｎ_i 、ｎ_cb／ｎ_i 」と、上記アキシアル荷重Ｆｙとの関係の３例に就いて示している。予圧Ｆ₀ の値がＡ、Ｂ、Ｃと異なる場合、零点（各曲線と縦軸との交点）及びゲイン特性（各曲線の傾斜角度）が異なる。この図６から、上記各玉８ａ、８ｂの予圧Ｆ₀ が正確に分からない限り、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を正確に求められない事が分かる。同時に、上記各玉８ａ、８ｂの予圧Ｆ₀ が正確に分かれば、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を正確に求められる事も分かる。 FIG. 6 shows the ratio “n _ca / n _i , n _cb / n _i ” between the revolution speeds n _ca and n _{cb of the} balls 8 a and 8 b and the rotational speed n _i of the hub 11 and the axial load Fy. Three examples of relationships are shown. When the value of the preload F ₀ is different from A, B, and C, the zero point (intersection of each curve and the vertical axis) and the gain characteristic (inclination angle of each curve) are different. From FIG. 6, it can be seen that the axial load applied to the rolling bearing unit cannot be obtained accurately unless the preload F ₀ of the balls 8a, 8b is accurately known. At the same time, it can be seen that if the preload F ₀ of each of the balls 8a and 8b is accurately known, the axial load applied to the rolling bearing unit can be accurately obtained.

一方、上記各玉８ａ、８ｂの予圧Ｆ₀ は、転がり軸受ユニットに外部荷重が作用していない状態での、上記各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbとハブ１１の回転速度ｎ_i との比「ｎ_ca／ｎ_i 、ｎ_cb／ｎ_i 」から求める事ができる。図７は、何れかの列の転動体の公転速度ｎ_c とハブ１１の回転速度ｎ_i との比「ｎ_c ／ｎ_i 」と、予圧Ｆ₀ との関係の１例を示している。この様な図７から明らかな通り、公転速度ｎ_c とハブ１１の回転速度ｎ_i との比「ｎ_c ／ｎ_i 」を計測すば、上記各玉８ａ、８ｂの予圧Ｆ₀ を推定できる。この場合に、上記転がり軸受ユニットに外部荷重が作用しない状態とする為には、この転がり軸受ユニットにより懸架装置に回転自在に支持された車輪を地面から浮き上がらせた状態で、この車輪と共に上記ハブ１１を回転させれば良い。この状態でも、厳密にはタイヤ、ホイール、ブレーキロータ等の重量に基づき、上記ハブ１１と外輪１との間にはラジアル荷重が作用している。但し、上記タイヤ等の重量は、車両の走行安定性確保の為の信号を得る為に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置により求めるラジアル荷重に比べれば、遥かに小さい。従って、上記各玉８ａ、８ｂの予圧Ｆ₀ を求める為に、上記車輪を地面から浮き上がらせた状態で、この車輪と共に上記ハブ１１を回転させる事は有効である。この場合には、上記各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbに基づいてアキシアル荷重Ｆｙを求める為の零点及びゲイン特性の補正は勿論、ラジアル荷重Ｆｙを求める為の零点及びゲイン特性の補正も行なえる。尚、上記車輪が駆動輪の場合には、車体をジャッキアップした状態でエンジンによりこの駆動輪を回転させるのに対して、車輪が従動輪の場合には、作業者がこの従動輪を回転させる等、外部からこの従動輪を回転させる。 On the other hand, the preload F ₀ of the balls 8a and 8b is determined by the revolution speeds n _ca and _{ncb of the} balls 8a and 8b and the rotational speed n of the hub 11 when no external load is applied to the rolling bearing unit. _It can be obtained from the ratio “n _ca / n _i , n _cb / n _i ” with _i . FIG. 7 shows an example of the relationship between the ratio “n _c / n _i ” between the revolution speed n _c of the rolling elements in any row and the rotation speed n _i of the hub 11 and the preload F ₀ . As is clear from FIG. 7, the preload F ₀ of the balls 8a and 8b can be estimated by measuring the ratio “n _c / n _i ” between the revolution speed n _c and the rotation speed n _i of the hub 11. . In this case, in order to prevent an external load from acting on the rolling bearing unit, the wheel supported by the suspension device by the rolling bearing unit is lifted from the ground and lifted from the ground together with the hub. 11 may be rotated. Even in this state, a radial load acts between the hub 11 and the outer ring 1 strictly based on the weight of the tire, wheel, brake rotor and the like. However, the weight of the tire or the like is much smaller than the radial load obtained by the load measuring device of the rolling bearing unit of the present invention in order to obtain a signal for ensuring the running stability of the vehicle. Therefore, in order to obtain the preload F ₀ of the balls 8a and 8b, it is effective to rotate the hub 11 together with the wheels while the wheels are lifted from the ground. In this case, the zero point and gain characteristic for obtaining the radial load Fy as well as the zero point and gain characteristic correction for obtaining the axial load Fy based on the revolution speeds n _ca and _ncb of the balls 8a and 8b are described. Corrections can also be made. When the wheels are drive wheels, the drive wheels are rotated by the engine with the vehicle body jacked up, whereas when the wheels are driven wheels, the operator rotates the driven wheels. The driven wheel is rotated from the outside.

但し、上述の様に、車輪を地面から浮き上がらせる方法の場合、車両をジャッキアップしなければならない。従って、車両整備を行なう際には予圧Ｆ₀ を求め、この予圧Ｆ₀ に基づいて零点及びゲイン特性を補正できるが、走行中にはこの補正を行なえない。
これに対して、車両が直進走行中であれば、ラジアル荷重Ｆｚを求める為の零点及びゲイン特性の補正は行なえないが、アキシアル荷重Ｆｙを求める為の零点及びゲイン特性の補正であれば、走行中でも行なう事ができる。 However, as described above, in the case of the method of lifting the wheel from the ground, the vehicle must be jacked up. Therefore, when carrying out vehicle maintenance, the preload F ₀ can be obtained, and the zero point and gain characteristic can be corrected based on the preload F ₀ , but this correction cannot be performed during traveling.
On the other hand, if the vehicle is traveling straight ahead, the zero point and gain characteristics cannot be corrected to determine the radial load Fz, but if the zero point and gain characteristics are corrected to determine the axial load Fy, the vehicle travels Among other things you can do.

この場合の様に、直進走行中にアキシアル荷重Ｆｙを求める為の零点及びゲイン特性の補正を行なうには、直進走行中に測定した、何れか又は双方の列の各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbと、ハブ１１の回転速度ｎ_i との比「ｎ_ca／ｎ_i 、ｎ_cb／ｎ_i 」に基づいて、上記各玉８ａ、８ｂの予圧Ｆ₀ を推定する。即ち、直進走行中には転がり軸受ユニットに、アキシアル荷重Ｆｙが殆ど発生していないと考えられるので、この直進走行中に上記補正を実施する。尚、直進走行中であっても、車重等によるラジアル荷重Ｆｚが転がり軸受ユニットに作用しているが、このラジアル荷重Ｆｚを考慮した上で、図７に示した様な、予圧Ｆ₀ と、何れか又は双方の列の各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbとハブ１１の回転速度ｎ_i との比「ｎ_ca／ｎ_i 、ｎ_cb／ｎ_i 」との関係を示す特性線図を、予め求めておく。そして、この特性線図に示した様な関係を、実験式或はマップとして、上記各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbに基づいて上記アキシアル荷重Ｆｙを求める演算器に記憶させておく。 In this case, in order to correct the zero point and the gain characteristic for obtaining the axial load Fy during the straight traveling, the revolution speeds of the balls 8a and 8b in either or both rows measured during the straight traveling are measured. Based on the ratio “n _ca / n _i , n _cb / n _i ” between n _ca and n _cb and the rotational speed n _i of the hub 11, the preload F ₀ of each of the balls 8 a and 8 b is estimated. That is, since it is considered that the axial load Fy is hardly generated in the rolling bearing unit during the straight traveling, the above correction is performed during the straight traveling. Even during straight running, the radial load Fz due to the vehicle weight or the like is acting on the rolling bearing unit. In consideration of this radial load Fz, the preload F ₀ as shown in FIG. indicates either or each ball 8a of both columns, the revolution speed n _ca of 8b, n _cb and the ratio _{_{_{"n ca / n i, n cb}}} / n i " between the rotation speed n _i of the hub 11 the relationship between A characteristic diagram is obtained in advance. Then, the relationship as shown in the characteristic diagram is stored as an empirical formula or a map in an arithmetic unit that calculates the axial load Fy based on the revolution speeds n _ca and n _cb of the balls 8a and 8b. deep.

但し、発明の背景部分で述べた様に、乗員が運転者１人だけの場合と、フル乗車或はフル積載とでは、車両重量が大きく異なる。又、予圧Ｆ₀ による公転速度ｎ_ca、ｎ_cbの変動と、この車両重量を含むラジアル荷重の変動に基づく公転速度ｎ_ca、ｎ_cbの変動とを分離する事はできない。従って、厳密に言えば、上述の様に直進走行中に求めた上記比「ｎ_ca／ｎ_i 、ｎ_cb／ｎ_i 」に基づいて、上記各玉８ａ、８ｂの予圧Ｆ₀ を正確に推定する事はできず、推定した予圧Ｆ₀ に基づく補正も不正確になる事は避けられない。但し、この場合には、意図的に、図８に示す様に、アキシアル荷重Ｆｙに対するゲインを大きくする反面、図９に示す様に、ラジアル荷重Ｆｚに対するゲインを小さくする設計を行なう。図８、９に示した例では、アキシアル荷重Ｆｙに対するゲインを、ラジアル荷重Ｆｚに対するゲインの１０倍程度に設定している。 However, as described in the background section of the invention, the vehicle weight differs greatly between the case of only one driver and the full ride or full load. Further, it is impossible to separate the fluctuations of the revolution speeds n _ca and n _cb due to the preload F ₀ and the fluctuations of the revolution speeds n _ca and n _cb based on the fluctuation of the radial load including the vehicle weight. Therefore, strictly speaking, the preload F ₀ of each of the balls 8a and 8b is accurately estimated based on the ratio “n _ca / n _i , n _cb / n _i ” obtained during straight traveling as described above. Inevitably, the correction based on the estimated preload F ₀ is inaccurate. In this case, however, the gain for the axial load Fy is intentionally increased as shown in FIG. 8, while the gain for the radial load Fz is designed to be reduced as shown in FIG. In the example shown in FIGS. 8 and 9, the gain for the axial load Fy is set to about 10 times the gain for the radial load Fz.

この様な特性は、上記各玉８ａ、８ｂの接触角α_a 、α_b を小さくする事で可能である。そして、転がり軸受ユニットの荷重測定装置を、アキシアル荷重Ｆｙを測定する為にのみ使用する（ラジアル荷重Ｆｚを測定する為には使用しない）。この様に、測定すべき荷重をアキシアル荷重Ｆｙに限定し、アキシアル荷重Ｆｙに対するゲインをラジアル荷重Ｆｚに対するゲインよりも十分に大きくすれば、直進走行時に於ける上記各玉８ａ、８ｂの公転速度ｎ_ca、ｎ_cbと、ハブ１１の回転速度ｎ_i との比「ｎ_ca／ｎ_i 、ｎ_cb／ｎ_i 」に基づいて、上記各玉８ａ、８ｂの予圧Ｆ₀ を推定し、上記アキシアル荷重Ｆｙを求める為の零点及びゲイン特性を補正できる。 Such characteristics can be achieved by reducing the contact angles α _a and α _b of the balls 8a and 8b. The load measuring device of the rolling bearing unit is used only for measuring the axial load Fy (not used for measuring the radial load Fz). In this way, if the load to be measured is limited to the axial load Fy, and the gain for the axial load Fy is sufficiently larger than the gain for the radial load Fz, the revolution speed n of each of the balls 8a and 8b during straight traveling is as follows. _ca, and n _cb, based on the ratio _{_{_{"n ca / n i, n cb}}} / n i " between the rotation speed n _i of the hub 11, to estimate the preload F ₀ of the balls 8a, 8b, said axial load The zero point and gain characteristic for obtaining Fy can be corrected.

又、車両の走行状態が直進状態であるか否かは、車両に搭載されている舵角センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等の情報に基づいて判断できる。直進走行状態であれば、操舵角、横加速度、ヨーレートが、何れもほぼ零となる。従って、上記各センサのうちから選択された１乃至２以上のセンサの信号に基づいて、上記走行状態が直進状態であるか否かを推定する。具体的には、選択されたセンサから得られる情報の何れか、或は総てが、予め規定した閾値以下であれば、直進走行状態であると推定する。尚、操舵角が或る一定の値であっても、走行速度によって、発生するアキシアル荷重は変化する為、舵角センサやヨーレートセンサの検出信号に基づく閾値は、走行速度に応じて可変にする事が望ましい。又、好ましくは、走行速度の変化が小さい、即ち、定速走行時若しくはそれに近い状態の時に、上記零点及びゲイン特性の補正を実施する事が、補正を正確に行なう面から好ましい。定速走行状態にあるか否かは、車輪の回転速度で判断しても良いし、前後方向の加速度を検知する為の加速度センサの検出値から判断しても良い。更に、上記零点及びゲイン特性の補正は、ブレーキが作動していない状態で行なう事が好ましい。この理由は、ブレーキが作動している状態で上記補正を行なうと、キャリパがパッドをディスクに押し付ける荷重が、このディスクを固定したハブ１１にも、アキシアル荷重として作用する可能性がある為である。 Further, whether or not the traveling state of the vehicle is a straight traveling state can be determined based on information such as a steering angle sensor, an acceleration sensor, and a yaw rate sensor mounted on the vehicle. In a straight traveling state, the steering angle, lateral acceleration, and yaw rate are all zero. Therefore, it is estimated whether or not the traveling state is a straight traveling state based on signals from one or more sensors selected from the sensors. Specifically, if any or all of the information obtained from the selected sensor is equal to or less than a predetermined threshold value, it is estimated that the vehicle is traveling straight ahead. Even if the steering angle is a certain value, the generated axial load varies depending on the traveling speed. Therefore, the threshold value based on the detection signals of the steering angle sensor and the yaw rate sensor is variable according to the traveling speed. Things are desirable. In addition, it is preferable that the zero point and the gain characteristic are corrected when the change in the traveling speed is small, that is, when the traveling speed is constant or close to that, from the viewpoint of accurately performing the correction. Whether or not the vehicle is in a constant speed traveling state may be determined from the rotational speed of the wheel, or may be determined from a detection value of an acceleration sensor for detecting acceleration in the front-rear direction. Further, it is preferable to correct the zero point and the gain characteristic while the brake is not operating. This is because if the above correction is performed while the brake is operating, the load by which the caliper presses the pad against the disk may act as an axial load on the hub 11 to which the disk is fixed. .

又、直進走行状態にあるか否かは、左右の車輪の回転速度を検出するセンサ（各転がり軸受ユニットに組み込んだ回転速度検出センサ７、７ａ）の検出信号に基づいてを判断する事もできる。即ち、左右両車輪（を固定したハブ１１）の回転速度がほぼ等しければ、車両が直進走行状態であると推定できる。この場合には、アキシアル荷重Ｆｙの算出にも使用する場合もある、上記回転速度検出センサ７、７ａの検出信号により直進状態であるか否かを推定するので、この推定作業を、上記アキシアル荷重Ｆｙを算出する演算器の中だけで（外部から信号を取り入れせずに）行なって、上記零点とゲイン特性との補正を行なえる。 Further, whether or not the vehicle is in a straight traveling state can be determined based on detection signals from sensors (rotational speed detection sensors 7 and 7a incorporated in each rolling bearing unit) that detect rotational speeds of the left and right wheels. . That is, if the rotational speeds of the left and right wheels (the hub 11 to which the wheel 11 is fixed) are substantially equal, it can be estimated that the vehicle is traveling straight. In this case, the axial load Fy, which may be used to calculate the axial load Fy, is estimated based on the detection signals of the rotational speed detection sensors 7, 7a. The correction of the zero point and the gain characteristic can be performed only in an arithmetic unit for calculating Fy (without taking in a signal from the outside).

尚、本発明の様に、荷重を算出する際に使用する零点及びゲイン特性を補正する技術は、前述した特願２００４−７６５５号に開示されている様に、両列の玉８ａ、８ｂの公転速度から、或は両列の公転速度とハブ１１の回転速度とから荷重を検出する構造の何れにも適用できる。更に、何れか一方の列の公転速度とハブ１１の回転速度とから荷重を算出する構造にも適用できる。 Note that, as disclosed in Japanese Patent Application No. 2004-7655, the technique for correcting the zero and gain characteristics used when calculating the load as in the present invention is the same as that of the balls 8a and 8b in both rows. The present invention can be applied to any structure in which a load is detected from the revolution speed or from the revolution speed of both rows and the rotation speed of the hub 11. Furthermore, the present invention can be applied to a structure for calculating a load from the revolution speed of one of the rows and the rotation speed of the hub 11.

本発明の対象となる転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１例を示す断面図。Sectional drawing which shows the 1st example of the load measuring apparatus of the rolling bearing unit used as the object of this invention. 転がり軸受ユニットに加わる荷重を求められる理由を説明する為の模式図。The schematic diagram for demonstrating the reason for which the load added to a rolling bearing unit is calculated | required. 転動体の公転速度と回転輪の回転速度との比と、ラジアル荷重との関係を示す線図。The diagram which shows the relationship between the ratio of the revolution speed of a rolling element, and the rotational speed of a rotating wheel, and radial load. 転動体の公転速度と回転輪の回転速度との比と、アキシアル荷重との関係を示す線図。The diagram which shows the relationship between the ratio of the revolution speed of a rolling element, and the rotational speed of a rotating wheel, and an axial load. 本発明の対象となる転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第２例を示す断面図。Sectional drawing which shows the 2nd example of the load measuring apparatus of the rolling bearing unit used as the object of this invention. 転動体の公転速度と回転輪の回転速度との比と、アキシアル荷重と、予圧との関係の１例を示す線図。The diagram which shows one example of the relationship between the revolution speed of a rolling element and the rotational speed of a rotating wheel, an axial load, and a preload. 転動体の公転速度と回転輪の回転速度との比と、予圧との関係の１例を示す線図。The diagram which shows one example of the relationship between the ratio of the revolution speed of a rolling element, and the rotational speed of a rotating wheel, and a preload. 転動体の公転速度と回転輪の回転速度との比と、アキシアル荷重との関係の１例を示す線図。The diagram which shows one example of the relationship between the ratio of the revolution speed of a rolling element and the rotational speed of a rotating wheel, and an axial load. 転動体の公転速度と回転輪の回転速度との比と、ラジアル荷重との関係の１例を示す線図。The diagram which shows one example of the relationship between the ratio of the revolution speed of a rolling element, and the rotational speed of a rotating wheel, and radial load.

符号の説明Explanation of symbols

１外輪
２外輪軌道
３取付孔
４、４ａセンサユニット
５、５ａ先端部
６ａ、６ｂ公転速度検出用センサ
７、７ａ回転速度検出用センサ
８ａ、８ｂ玉
９ａ、９ｂ保持器
１０ａ、１０ｂ公転速度検出用エンコーダ
１１ハブ
１２、１２ａ回転速度検出用エンコーダ
１３内輪軌道
１４カバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer ring 2 Outer ring raceway 3 Mounting hole 4, 4a Sensor unit 5, 5a Tip 6a, 6b Revolution speed detection sensor 7, 7a Rotational speed detection sensor 8a, 8b Ball 9a, 9b Retainer 10a, 10b Revolution speed detection Encoder 11 Hub 12, 12a Rotational speed detection encoder 13 Inner ring raceway 14 Cover

Claims

内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、この外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置された、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に接触角を付与した状態で設けられた複数個の転動体と、これら各転動体の公転速度を検出する為の公転速度検出用センサと、この公転速度検出用センサから送り込まれる検出信号に基づいて上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する演算器とを備え、この演算器は、この荷重を算出する第一の機能に加えて、上記各転動体に加わる予圧を推定する第二の機能と、この第二の機能により推定した予圧に基づいて、上記検出信号に基づいて上記荷重を算出する際の零点及びゲイン特性を補正する第三の機能とを有する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 An outer ring equivalent member having an outer ring raceway on the inner peripheral surface, an inner ring equivalent member having an inner ring raceway on the outer peripheral surface disposed concentrically with the outer ring equivalent member on the inner diameter side of the outer ring equivalent member, the inner ring raceway and the outer ring A plurality of rolling elements provided with a contact angle between them and a raceway, a revolution speed detection sensor for detecting the revolution speed of each of the rolling elements, and the revolution speed detection sensor. A computing unit that calculates a load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member based on a detection signal, and the computing unit includes the first function for calculating the load, and each of the rolling elements. A second function for estimating the preload applied to the moving body, and a third function for correcting the zero point and gain characteristics when calculating the load based on the detection signal based on the preload estimated by the second function And rolling Load measuring device of the bearing unit.

外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する部材である回転側軌道輪部材の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサを備えており、第二の機能による予圧の推定は、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間にアキシアル荷重が作用していない状態での、各転動体の公転速度と上記回転側軌道輪部材の回転速度との関係に基づいて行なうものである、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 A rotation speed detection sensor is provided for detecting the rotation speed of the rotating side race ring member, which is a member that rotates during use, of one of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member. The estimation is performed based on the relationship between the revolution speed of each rolling element and the rotation speed of the rotating side race ring member in a state where an axial load is not acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member. The load measuring device for a rolling bearing unit according to claim 1, wherein the device is a load measuring device.

外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する部材である回転側軌道輪部材に車輪を結合固定し、これら外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの他方で使用時にも回転しない部材である静止側軌道輪部材を懸架装置に結合固定した状態で、上記外輪相当部材と内輪相当部材との間に加わる荷重を求める為に使用される、請求項１〜２のうちの何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 One of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member is coupled and fixed to a rotating side race ring member that is a member that rotates during use, and the other of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member also rotates during use. The stationary side race ring member, which is a non-operating member, is used for obtaining a load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member in a state of being coupled and fixed to the suspension device. A load measuring device for a rolling bearing unit as described above.

外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する部材である回転側軌道輪部材の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサを備えており、この回転側軌道輪部材に車輪を結合固定し、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの他方で使用時にも回転しない部材である静止側軌道輪部材を懸架装置に結合固定した状態で、この懸架装置と上記車輪との間に加わる荷重を求める為に使用されるものであり、第二の機能による予圧の推定は、上記車輪を地面から浮上させた状態での、各転動体の公転速度と上記回転側軌道輪部材の回転速度との関係に基づいて行なうものである、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 One of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member is provided with a rotation speed detection sensor for detecting the rotation speed of the rotation side race ring member that is a member that rotates during use. The suspension device and the wheel in a state in which the stationary side race ring member, which is a member that does not rotate when used in the other of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member, is coupled and fixed to the suspension device. The preload estimation by the second function is based on the revolution speed of each rolling element and the rotation side trajectory when the wheel is levitated from the ground. The load measuring device for a rolling bearing unit according to claim 1, which is performed based on a relationship with a rotation speed of a ring member.

外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方で使用時に回転する部材である回転側軌道輪部材の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサを備えており、演算器が第一の機能により算出する荷重は、上記外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用するアキシアル荷重であり、第二の機能による予圧の推定は、車両が直進走行中に測定した、各転動体の公転速度と上記回転側軌道輪部材の回転速度との関係に基づいて行なう、請求項３に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 A rotation speed detection sensor for detecting the rotation speed of the rotating side race ring member that is a member that rotates during use of one of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member is provided. Is the axial load acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member, and the preload estimation by the second function is the revolution speed of each rolling element measured while the vehicle is traveling straight ahead. The load measuring device for a rolling bearing unit according to claim 3, wherein the load measuring device is performed based on a relationship between a rotation speed of the rotating side race ring member.

車両が直進走行中であるか否かを、車体に設置されている舵角センサと加速度センサとヨーレートセンサとのうちから選択された１乃至２以上のセンサの信号に基づいて推定する、請求項５に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 Whether the vehicle is traveling straight ahead is estimated based on signals from one or more sensors selected from a rudder angle sensor, an acceleration sensor, and a yaw rate sensor installed in the vehicle body. 5. A load measuring device for a rolling bearing unit described in 5.

車両が直進走行中であるか否かを、互いに別の車輪の回転速度を表す複数の信号に基づいて推定する、請求項５に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 6. The load measuring device for a rolling bearing unit according to claim 5, wherein whether or not the vehicle is traveling straight ahead is estimated based on a plurality of signals representing rotational speeds of different wheels.

外輪相当部材の内周面に複列アンギュラ型の外輪軌道が、内輪相当部材の外周面に複列アンギュラ型の内輪軌道が、それぞれ形成されており、これら各外輪軌道と各内輪軌道との間に、それぞれが転動体である複数個の玉が、各列毎に複数個ずつ配置されている、請求項１〜７の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 A double-row angular type outer ring raceway is formed on the inner peripheral surface of the outer ring equivalent member, and a double-row angular type inner ring raceway is formed on the outer peripheral surface of the inner ring equivalent member. Between these outer ring raceways and each inner ring raceway, The load measuring device for a rolling bearing unit according to claim 1, wherein a plurality of balls, each of which is a rolling element, are arranged in each row.