JP2008215977A - Wheel bearing with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重と車輪の回転とを検出するセンサを内蔵したセンサ付車輪用軸受に関する。 The present invention relates to a sensor-equipped wheel bearing incorporating a sensor for detecting a load applied to a wheel bearing portion and rotation of the wheel.
従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安全性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなく、その他のセンサ信号を用いてさらに安全面の制御が可能なことが求められている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a wheel bearing provided with a sensor for detecting the rotational speed of each wheel for safe driving of an automobile. Conventional measures to ensure driving safety of general automobiles are performed by detecting the rotational speed of the wheels of each part, but the rotational speed of the wheels is not sufficient, and it is further safer by using other sensor signals. It is required that the surface can be controlled.
そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御(コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等)を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する荷重を検出するセンサの適切な設置場所がなく、荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。 Therefore, it is conceivable to control the posture from the load acting on each wheel during vehicle travel. For example, a large load is applied to the outer wheel in cornering, and the load applied to each wheel is not uniform. In addition, even when the load is uneven, the load applied to each wheel is uneven. For this reason, if the load applied to the wheel can be detected at any time, the suspension control etc. is controlled in advance based on the detection result, thereby controlling the attitude during vehicle travel (preventing rolling during cornering, preventing the front wheel from sinking during braking, It is possible to prevent subsidence due to uneven load capacity. However, there is no appropriate installation location of a sensor that detects a load acting on the wheel, and it is difficult to realize posture control by load detection.
また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。 In addition, when steer-by-wire is introduced in the future and the system becomes a system in which the axle and the steering are not mechanically coupled, it is required to detect the axle direction load and transmit the road surface information to the handle held by the driver.
このような要請に応えるものとして、複列の転動体を有する車輪用軸受において、各列の転動体を保持するそれぞれの保持器にエンコーダを組み付け、これらエンコーダに対向させた検出部により、各列の転動体の公転速度を検出し、これら両列の転動体の公転速度に基づいて軸受に加わる荷重を検出するようにしたものが提案されている(例えば特許文献1)。 In response to such a request, in a wheel bearing having double row rolling elements, an encoder is assembled to each cage that holds the rolling elements in each row, and each row is detected by a detection unit facing these encoders. There has been proposed a technique in which the revolution speed of the rolling elements is detected and the load applied to the bearing is detected based on the revolution speeds of the rolling elements in both rows (for example, Patent Document 1).
また、転動体と固定輪である例えば外輪との間に作用する力を、外輪に設けた超音波センサでエコー比として検出し、この超音波センサの出力から軸受に作用する荷重を求めるようにした車輪用軸受も提案されている(例えば特許文献2)。 Further, the force acting between the rolling element and the fixed ring, for example, the outer ring, is detected as an echo ratio by an ultrasonic sensor provided on the outer ring, and the load acting on the bearing is obtained from the output of the ultrasonic sensor. A wheel bearing has also been proposed (for example, Patent Document 2).
このほか、車輪用軸受の固定輪である例えば外輪に回転センサと振動センサとを設け、車輪の回転と路面の凹凸状態を検出するようにしたものも提案されている(例えば特許文献3)。
特許文献1に開示された車輪用軸受の場合、検出される転動体の公転速度から車輪の回転を求めることもできるが、転動体には公転滑りが存在するため、正確な回転検出はできない。そこで、正確な回転検出を行うためには回転検出用として別に回転センサを設ける必要がある。
In the case of the wheel bearing disclosed in
特許文献2に開示された車輪用軸受の場合も、超音波センサは荷重検出に専用のセンサであり、荷重検出のほかに回転検出を行おうとすれば、別に回転センサを設ける必要がある。
Also in the case of the wheel bearing disclosed in
特許文献3に開示された車輪用軸受の場合、振動センサは荷重を検出するものではないが、回転以外の事象を検出するために、回転センサと共に別のセンサを設けるという点では先の各提案例の場合と同様である。
In the case of the wheel bearing disclosed in
この発明の目的は、一種類のセンサを搭載するだけで、軸受に作用する荷重と車輪の回転とを検出できるセンサ付車輪用軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wheel bearing with a sensor that can detect a load acting on the bearing and rotation of the wheel only by mounting one type of sensor.
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、対向する両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、 前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材に、この回転側部材の円周方向に複数の磁極が並ぶリング状の磁気エンコーダを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、1つ以上の前記磁気エンコーダを検出するセンサを設け、前記センサの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段、および前記センサの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を設けたことを特徴とする。 この構成によると、磁気エンコーダを検出するセンサの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段、および前記センサの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を設けたため、磁気エンコーダとセンサとでなる一種類のセンサユニットだけのコンパクトな構成により、車輪の回転と車輪用軸受に作用する荷重とを検出することができる。 The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes an outer member in which a double row rolling surface is formed on the inner periphery, an inner member in which a rolling surface opposite to each of the rolling surfaces is formed on the outer periphery, In a wheel bearing comprising a double row rolling element interposed between both facing rolling surfaces and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body, the rotating side member of the outer member and the inner member A sensor for detecting one or more of the magnetic encoders on a fixed side member of the outer member and the inner member is provided with a ring-shaped magnetic encoder in which a plurality of magnetic poles are arranged in the circumferential direction of the rotating member. Rotational speed detection means for detecting the rotational speed from the period of the output signal of the sensor, and load detection means for detecting the load acting on the wheel bearing from the magnitude of the amplitude of the output signal of the sensor It is characterized by that. According to this configuration, the rotational speed detecting means for detecting the rotational speed from the period of the output signal of the sensor that detects the magnetic encoder, and the load acting on the wheel bearing are detected from the magnitude of the amplitude of the output signal of the sensor. Since the load detecting means is provided, the rotation of the wheel and the load acting on the wheel bearing can be detected with a compact configuration of only one type of sensor unit including a magnetic encoder and a sensor.
この発明において、前記センサを2つ以上設け、少なくても2つの前記センサは、前記磁気エンコーダの隣接する磁極N,Sを1周期とする周回位相において、90°の位相差を持つように配置してもよい。これにより、回転方向を検出することができる。 In the present invention, two or more sensors are provided, and at least two of the sensors are arranged so as to have a phase difference of 90 ° in a circular phase in which the adjacent magnetic poles N and S of the magnetic encoder are one cycle. May be. Thereby, the rotation direction can be detected.
この発明において、前記センサを2つ以上設け、少なくても2つの前記センサは、前記磁気エンコーダの隣接する磁極N,Sを1周期とする周回位相が同じになるように、周方向に180°(ここで言う角度は機械角)離して配置してもよい。
このようにセンサを配置した場合、例えば車輪用軸受に上方向の垂直方向荷重Fzが印加した時、上下に180°離した位置にセンサを配置すると、上が小、下が大となるギャップ変動を差動で検出でき、感度を向上させることができる。
In this invention, two or more of the sensors are provided, and at least two of the sensors are 180 ° in the circumferential direction so that the circulation phases with the adjacent magnetic poles N and S of the magnetic encoder as one cycle are the same. (An angle referred to here is a mechanical angle).
When the sensor is arranged in this way, for example, when an upward vertical load Fz is applied to the wheel bearing, if the sensor is arranged at a position 180 degrees apart up and down, the gap fluctuation becomes small at the top and large at the bottom. Can be detected differentially and the sensitivity can be improved.
この発明において、前記センサを4つ以上設け、前記磁気エンコーダの隣接する磁極N,Sを1周期とする周回位相において、90°の位相差を持つように配置した隣接する2つの前記センサからなるセンサ対を2組以上設け、少なくても2組の前記センサ対を、周方向に180°(機械角)離して配置してもよい。
このようにセンサを配置した場合、センサ対を構成する2つのセンサから振幅を算出できるため、静止時でも荷重を推定できる。センサ対を構成する2つのセンサを隣接して上記のような位相差で設置すると、それぞれの出力信号をX,Yとした場合、(X2+Y2)の平方根が振幅となるため、静止時でも振幅を求めることができる。たとえば、車輪用軸受に上方向の垂直方向荷重Fzが印加した時、上下に180°離した位置にセンサを配置すると、上が小、下が大となるギャップ変動が起こり、それぞれのセンサ対の出力信号の振幅が異なるため、各振幅を比較することにより、感度を向上させることができる。
In the present invention, four or more sensors are provided, and the two adjacent sensors are arranged so as to have a phase difference of 90 ° in a circular phase with one period of the adjacent magnetic poles N and S of the magnetic encoder. Two or more sensor pairs may be provided, and at least two of the sensor pairs may be arranged 180 ° (mechanical angle) apart in the circumferential direction.
When the sensors are arranged in this way, the amplitude can be calculated from the two sensors constituting the sensor pair, so that the load can be estimated even when the sensor is stationary. When two sensors constituting a sensor pair are installed adjacently with the above phase difference, when the output signals are X and Y, the square root of (X 2 + Y 2 ) is the amplitude, so that when stationary But you can find the amplitude. For example, when an upward vertical load Fz is applied to a wheel bearing, if a sensor is placed at a position 180 degrees apart up and down, a gap fluctuation occurs in which the top is small and the bottom is large. Since the amplitudes of the output signals are different, the sensitivity can be improved by comparing the amplitudes.
この発明において、前記磁気エンコーダの円周方向の1箇所に原点被検出部を設け、この原点被検出部を検出して前記回転側部材の回転位置の原点を検出する原点検出用センサを設けても良い。この構成の場合、磁気エンコーダを検出するセンサの出力信号の振幅のうち回転同期成分をオフセット変動として記憶してキャンセルすることが可能となるので、振幅の微小な変動も検出することができ、高精度な荷重検出が可能となる。 In the present invention, an origin detection unit is provided at one place in the circumferential direction of the magnetic encoder, and an origin detection sensor for detecting the origin of the rotation position of the rotation side member by detecting the origin detection unit is provided. Also good. In this configuration, the rotation synchronization component of the amplitude of the output signal of the sensor that detects the magnetic encoder can be stored and canceled as an offset variation, so that a minute variation in amplitude can be detected. Accurate load detection is possible.
この発明において、前記固定側部材が外方部材であり、前記磁気エンコーダを前記内方部材の外周に設けても良い。 In this invention, the fixed member may be an outer member, and the magnetic encoder may be provided on the outer periphery of the inner member.
この発明において、前記回転側部材が内方部材であり、この内方部材が車輪取付用のフランジを有し、このフランジの側面に前記磁気エンコーダを設けても良い。
車輪取付用のフランジは作用荷重により傾きを生じるため、感度良く荷重が検出できる。また、内方部材の車輪取付用のフランジと外方部材との間の隙間を利用して磁気エンコーダを配置できて、コンパクトな構成とできる。
In the present invention, the rotating side member may be an inner member, the inner member may have a wheel mounting flange, and the magnetic encoder may be provided on a side surface of the flange.
Since the wheel mounting flange is tilted by the applied load, the load can be detected with high sensitivity. Further, the magnetic encoder can be arranged by utilizing the gap between the flange for attaching the wheel of the inner member and the outer member, and a compact configuration can be achieved.
この発明において、前記センサを、前記固定側部材における円周方向の4箇所に設け、前記回転速度検出手段は、前記4箇所のセンサのうちの少なくとも一つのセンサの出力信号から回転速度を検出するものとし、前記荷重検出手段は前記4箇所のセンサの出力信号から前記荷重を検出するものとしても良い。
この構成の場合、4箇所のセンサの出力信号から様々な方向の荷重を推定することができる。
In the present invention, the sensors are provided at four locations in the circumferential direction of the stationary member, and the rotational speed detecting means detects the rotational speed from an output signal of at least one of the four sensors. The load detection means may detect the load from output signals of the four sensors.
In this configuration, loads in various directions can be estimated from the output signals of the four sensors.
この発明において、前記固定側部材と回転側部材との間の軸受空間のアウトボード側端およびインボード側端をそれぞれ覆う一対のシールを設け、アウトボード側のシールとこのシール側の転動体列との間に、アウトボード側の磁気エンコーダおよびこの磁気エンコーダを検出するアウトボード側のセンサを配置し、かつインボード側のシールとこのシール側の転動体列との間に、インボード側の磁気エンコーダおよびこの磁気エンコーダを検出するインボード側のセンサを配置し、前記回転速度検出手段は、前記アウトボード側およびインボード側のセンサのうちの少なくとも一方のセンサの出力信号から回転速度を検出するものとし、前記荷重検出手段は前記アウトボード側およびインボード側のセンサの両方の出力信号から前記荷重を検出するものとしても良い。
この構成の場合、軸方向に離れたアウトボード側とインボード側の2箇所に磁気エンコーダとセンサの組を2組設けているので、車輪用軸受に作用する荷重をより詳しく検出することができる。例えば、アウトボード側とインボード側のセンサの出力の差から、車幅方向の荷重が検出できる。また、シールと転動体列の間に磁気エンコーダおよびセンサを配置するため、軸受内の空間を利用してコンパクトにセンサ等を設置でき、かつシールによりセンサおよび磁気エンコーダの防水,防塵が行える。
In this invention, a pair of seals are provided to cover the outboard side end and the inboard side end of the bearing space between the fixed side member and the rotation side member, respectively, and the seal on the outboard side and the rolling element row on the seal side are provided. Between the magnetic encoder on the outboard side and the sensor on the outboard side for detecting the magnetic encoder, and between the seal on the inboard side and the rolling element row on the seal side, A magnetic encoder and an inboard side sensor for detecting the magnetic encoder are arranged, and the rotational speed detecting means detects a rotational speed from an output signal of at least one of the outboard side sensor and the inboard side sensor. The load detection means calculates the load from the output signals of both the outboard side and inboard side sensors. It may be one that out.
In this configuration, two sets of magnetic encoders and sensors are provided at two locations on the outboard side and the inboard side that are separated in the axial direction, so that the load acting on the wheel bearing can be detected in more detail. . For example, the load in the vehicle width direction can be detected from the difference between the outputs of the sensors on the outboard side and the inboard side. In addition, since the magnetic encoder and the sensor are arranged between the seal and the rolling element row, a sensor or the like can be installed compactly using the space in the bearing, and the sensor and the magnetic encoder can be waterproofed and dust-proof by the seal.
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、対向する両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、 前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材に、この回転側部材の円周方向に複数の磁極が並ぶリング状の磁気エンコーダを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、1つ以上の前記磁気エンコーダを検出するセンサを設け、前記センサの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段、および前記センサの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を設けたため、一種類のセンサを搭載するたけで、軸受に作用する荷重と車輪の回転とを検出することができる。 The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes an outer member in which a double row rolling surface is formed on the inner periphery, an inner member in which a rolling surface opposite to each of the rolling surfaces is formed on the outer periphery, In a wheel bearing comprising a double row rolling element interposed between both facing rolling surfaces and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body, the rotating side member of the outer member and the inner member A sensor for detecting one or more of the magnetic encoders on a fixed side member of the outer member and the inner member is provided with a ring-shaped magnetic encoder in which a plurality of magnetic poles are arranged in the circumferential direction of the rotating member. And a rotation speed detecting means for detecting the rotation speed from the period of the output signal of the sensor, and a load detection means for detecting the load acting on the wheel bearing from the magnitude of the amplitude of the output signal of the sensor. , With only one type of sensor It is possible to detect the rotation of the load and the wheel acting on the bearing.
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。この実施形態は、第3世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a third generation inner ring rotating type and is applied to a wheel bearing for driving wheel support. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.
このセンサ付車輪用軸受における軸受は、図1に断面図で示すように、内周に複列の転走面3を形成した外方部材1と、これら各転走面3に対向する転走面4を形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の転走面3,4間に介在した複列の転動体5とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記転走面3,4は断面円弧状であり、ボール接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の両端は、一対のシール7,8によってそれぞれ密封されている。
As shown in the sectional view of FIG. 1, the bearing for this sensor-equipped wheel bearing includes an
外方部材1は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置(図示せず)におけるナックルに取付けるフランジ1aを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ1aには、周方向の複数箇所に車体取付孔14が設けられている。
内方部材2は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハブ輪9および内輪10に、前記各列の転走面4が形成されている。ハブ輪9のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面12が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が嵌合している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が設けられている。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト(図示せず)の圧入孔15が設けられている。ハブ輪9のハブフランジ9aの根元部付近には、ホイールおよび制動部品(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。
図2は、この車輪用軸受のインボード側から見た正面図を示す。なお、図1は、図2におけるI−O−I矢視断面図を示す。
The
The
FIG. 2 shows a front view of the wheel bearing as viewed from the inboard side. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line I-O-I in FIG.
回転側部材である内方部材2の外周面における前記両列の転走面4,4間の軸方向中間位置には、図3に断面図で示すように、内方部材2の円周方向に複数の磁極N,Sが等ピッチで並ぶリング状の磁気エンコーダ16が芯金17を介して設けられている。
また、固定側部材である外方部材1の内周面には、前記磁気エンコーダ16とでセンサユニット30を構成する一対のセンサ18A,18B、18Cが設けられている。これら一対のセンサ18A,18B、18Cは、前記磁気エンコーダ16を検出する検出部となるものであって、磁気エンコーダ16の着磁面と径方向に対向するようにリング状のセンサハウジング19を介して外方部材1の内周面に設けられている。これらのセンサ18A,18B、18Cは例えばMR素子(磁気抵抗素子),GMR素子,ホールICなどからなり、ここでは上下に分けて設けられている。これら一対のセンサ18A,18Bは、磁気エンコーダ16の隣接する磁極N,Sを1周期とする周回位相において、例えば90°の位相差を持つように配置される。また、これら一対のセンサ18A、18Cは、磁気エンコーダ16の隣接する磁極N,Sを1周期とする周回位相において、同位相差となるように、180°(機械角)離れた位置に配置される。
As shown in a cross-sectional view in FIG. 3, the circumferential direction of the
A pair of
図4(A),(B)、(C)は、内方部材2の回転に伴い前記両センサ18A,18B、18Cから出力される検出信号の波形図を示し、図4(D)はセンサ18Bの出力波形図に対応する磁気エンコーダ16の磁極配列を示す。図4(A),(B)に示す両センサ18A,18Bの出力信号の間では、上記した両センサ18A,18Bの設置において設けられた位相差に対応して、90°の位相差が生じる。すなわち、両センサ18A,18Bの出力信号はAB相信号となる。また、上記した両センサ18A,18Cの設置において設けられた位相差に対応して、同位相の出力信号が生じる。
4A, 4B, and 4C show waveform diagrams of detection signals output from the
前記両センサ18A,18B、18Cは、回転速度検出手段20と荷重検出手段21とに接続される。回転速度検出手段20は、センサ18A,18Bの出力信号の周期から、磁気エンコーダ16つまり内方部材2の回転速度を検出する手段である。この回転速度の検出には、両センサ18A,18Bの出力信号のうち、いずれか一方を用いれば足りるが、回転方向は両方の出力信号の位相差から検出される。
荷重検出手段21は、センサ18A,18B,18Cの少なくてもどちらか一方の出力信号の振幅の大きさから車輪用軸受に作用する荷重を検出する手段である。また、センサ18A,18Cの出力信号の差動より車輪用軸受に作用する荷重を検出する手段としてもよい。荷重検出手段21は電子回路やマイクロコンピュータ等からなり、センサ18A,18B,18Cの出力信号の振幅の大きさと荷重との関係を設定した関係設定手段(図示せず)を有していて、センサ18A,18B、18Cの出力信号を上記関係設定手段に照らして荷重の検出信号を出力する。
Both
The load detection means 21 is a means for detecting the load acting on the wheel bearing from the magnitude of the amplitude of at least one of the output signals of the
荷重検出手段21による荷重検出処理は、具体的には例えば以下のように行われる。磁気エンコーダ16の磁界を検出するセンサ18A,18Bは隣接しているため、センサ18A,18Bの出力信号の振幅A,Bは、磁気エンコーダ16とセンサ18A,18Bとの距離の変動、つまり内方部材2の外周面と外方部材1の内周面との間のギャップの変動により同じように変動する。したがって、センサ18A,18Bの出力信号の振幅は、車輪用軸受に加わる荷重の大きさに応じて変動することになる。
そこで、ここでは、荷重検出手段21は、例えば、センサ18A,18Bの出力信号の振幅A,Bから、A2 +B2 を演算してギャップ変動を検出するものとしている。また、センサ18A,18Bの出力信号をX,Yとした場合、(X2+Y2)の平方根が振幅となるため、(X2+Y2)を計算すれば、静止時でも振幅を求めることができる。
あるいは、荷重検出手段21は、このセンサ付車輪用軸受を車両に組み込む前におけるセンサ18A,18B,18Cの出力信号の振幅を基準値として、センサ18A,18B,18Cの出力信号の振幅A,B,Cの前記基準値に対する変動分ΔA,ΔB,ΔCを求め、前記ギャップの変動量の大きさGとして、
G=ΔA2 +ΔB2+ΔC2
を演算することにより、車輪用軸受に作用する荷重を検出するものとする。
あるいは、センサ18A,18Cは、磁気エンコーダ16の隣接する磁極N,Sを1周期とする周回位相において、同位相差となるように、180°(機械角)離れた位置に配置しているため、例えば車輪用軸受に上方向の垂直方向荷重Fzが印加した場合、センサ18A部のギャップは狭くなるが、センサ18C部のギャップは同じ量だけギャップが広くなる。そのため、荷重検出手段21は、センサ18A,18Cの出力信号の差動(振幅A,Cの差)を求め、車輪用軸受に作用する荷重を検出するものとする。
Specifically, the load detection process by the load detection means 21 is performed as follows, for example. Since the
Therefore, here, for example, the load detection means 21 calculates A 2 + B 2 from the amplitudes A and B of the output signals of the
Alternatively, the load detection means 21 uses the amplitudes of the output signals of the
G = ΔA 2 + ΔB 2 + ΔC 2
By calculating, the load acting on the wheel bearing is detected.
Alternatively, since the
このように、このセンサ付車輪用軸受によると、軸受の回転側部材である内方部材2に設けられた磁気エンコーダ16と、軸受の固定側部材である外方部材1に設けられ磁気エンコーダ16を検出するセンサ18A,18B,18Cとでなる一種類のセンサユニット30だけのコンパクトな構成により、車輪の回転と車輪用軸受に作用する荷重とを検出することができる。
また、この実施形態では、車輪用軸受の内部空間における両列の転動体5,5の間に上記センサユニット30が配置されているので、センサユニット30の防錆処理も不要である。
Thus, according to the wheel bearing with sensor, the
Further, in this embodiment, since the
図5は上記実施形態の車両用軸受におけるセンサの他の配置例を示す。回転側部材である内方部材2の外周面における前記両列の転走面4,4間の軸方向中間位置には、同図に断面図で示すように、内方部材2の円周方向に複数の磁極N,Sが等ピッチで並ぶリング状の磁気エンコーダ16が芯金17を介して設けられている。
また、固定側部材である外方部材1の内周面には、前記磁気エンコーダ16とでセンサユニット30を構成する2組のセンサ対24A,24Bが設けられている。センサ対24A,24Bは、磁気エンコーダ16の隣接する磁極N,Sを1周期とする周回位相において、例えば90°の位相差を持つように隣接して配置されるセンサ24A´とセンサ24A”およびセンサ24B´とセンサ24B”からなる。2組のセンサ対24A,24Bは180°(機械角)離れた位置に上下に配置している。これらのセンサ24A´,24A”,24B´,24B”は、前記磁気エンコーダ16を検出する検出部となるものであって、磁気エンコーダ16の着磁面と径方向に対向するようにリング状のセンサハウジング19を介して外方部材1の内周面に設けられている。
FIG. 5 shows another example of arrangement of sensors in the vehicle bearing of the above embodiment. As shown in the cross-sectional view in the drawing, the circumferential direction of the
Further, two sets of sensor pairs 24 </ b> A and 24 </ b> B that constitute the
図6(A),(B),(C),(D)は、内方部材2の回転に伴い前記両センサ24A´,24A”,24B´,24B”から出力される検出信号の波形図を示す。図6(A),(B)に示す両センサ24A´,24A”の出力信号と図6(C),(D)に示す両センサ24B´,24B”の出力信号の間では、上記した両センサ24A´,24A”,24B´,24B”の設置において設けられた位相差に対応して、90°の位相差が生じる。すなわち、両センサ24A´,24A”および24B´,24B”の出力信号はAB相信号となる。また、上記した両センサ24A´,24B´および24A”,24B”の設置において設けられた位相差に対応して、同位相の出力信号が生じる。90°位相差となる2つの信号の出力信号をX,Yとした場合、(X2+Y2)の平方根が振幅となるため、それぞれのセンサ対24A,24Bにおける振幅、車輪用軸受に加わる荷重の大きさに応じて変動することになり、その変動量に応じて荷重を推定することができる。この場合、内方部材2が回転していなくても振幅を求めることができるため、静荷重を推定することも可能となる。
FIGS. 6A, 6B, 6C, and 6D are waveform diagrams of detection signals output from the
図7は、上記実施形態のセンサ付車輪用軸受におけるセンサ18A,18Bのさらに他の配置例の断面図を示す。この例では、一対のセンサ18A,18Bを、外方部材1の内周面の上位置において、磁気エンコーダ16の隣接する磁極N,Sを1周期とする周回位相の90°の位相差分だけ離して配置している。
この場合にも、両センサ18A,18Bの出力信号はAB相信号となり、両出力信号の位相差から回転方向を検出でき、いずれか一方の出力信号の周期を用いて回転速度を検出することができる。ただし、この場合の両センサ18A,18Bの出力信号の振幅変動は、ともに上位置における内方部材2の外周面と外方部材1の内周面の間のギャップ変動だけを反映したものとなるので、荷重検出手段21はいずれか一方のセンサの出力信号から荷重を検出するものとしても良い。
FIG. 7 shows a cross-sectional view of still another arrangement example of the
Also in this case, the output signals of both the
図8は、上記実施形態のセンサ付車輪用軸受におけるセンサのさらに他の配置例の断面図を示す。この例では、固定側部材である外方部材1における円周方向の4箇所にセンサ18A〜18Dを配置している。すなわち、この例では、上記した上下に配置される一対のセンサ18A,18Bのほかに、左右に配置される一対のセンサ18C,18Dを付加している。この場合、回転方向検出のために、例えば上下一対のセンサ18A,18Bの間で上記した位相差を設定すると、左右一対のセンサ18C,18Dの間では位相差は考慮しなくて良い。回転速度検出手段20は、前記4箇所のセンサ18A〜18Dのうちの少なくとも1つのセンサの出力信号から回転速度を検出し、荷重検出手段21は前記4箇所のセンサ18A〜18Dの出力信号から荷重を検出するものとしている。
この場合には、上下一対のセンサ18A,18Bの出力信号の振幅変動が、上下位置における内方部材2の外周面と外付部材1の内周面の間のギャップ変動を反映し、左右一対のセンサ18C,18Dの出力信号の振幅変動が、左右位置における前記ギャップ変動を反映したものとなるので、それらの出力信号から様々な方向の荷重を推定することができる。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of still another arrangement example of sensors in the wheel bearing with sensor of the embodiment. In this example,
In this case, the amplitude fluctuation of the output signals of the pair of upper and
図9は、上記実施形態のセンサ付車輪用軸受における磁気エンコーダ16の他の構成例の部分平面図を示す。この構成例の磁気エンコーダ16では、その円周方向の1箇所に原点被検出部22が設けられている。ここでは、磁気エンコーダ16における1つの磁極部分(図9では磁極Nの部分)だけを、他の磁極部分よりも軸方向に突出させ、その突出部を原点被検出部22としている。この場合、磁気エンコーダ16を検出するセンサとして、全磁極N,Sを検出できる軸方向長さの上記したセンサ18A,18Bとは別に、前記原点被検出部22だけを検出して回転側部材である内方部材2の回転位置の原点を検出する原点検出用センサ23が設けられる。なお、原点被検出部22は、S,N,Sの順またはN,S,Nの順の3つの磁極で構成されるものとしても良い。
FIG. 9 shows a partial plan view of another configuration example of the
このように、磁気エンコーダ16の円周方向の1箇所に原点被検出部22を設け、この原点被検出部22を原点検出用センサ23で検出して、回転側部材である内方部材2の回転位置の原点を検出する構成とした場合、センサ18A,18Bの出力信号の振幅のうち回転同期成分をオフセット変動として記憶してキャンセルすることが可能となるので、振幅の微小な変動も検出することができ、高精度な荷重検出が可能となる。
Thus, the origin detected
図10は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図1のセンサ付車輪用軸受において、回転側部材である内方部材2におけるハブ輪9のハブフランジ9a のインボード側に向く片面に、着磁面が軸方向に向くリング状の磁気エンコーダ16を、内方部材2と同心となるように設けると共に、固定側部材である外方部材1のアウトボード側の端部に、前記磁気エンコーダ16の着磁面と軸方向に対向するように上下一対のセンサ18A,18Bを設けたものである。すなわち、図1の実施形態では磁気エンコーダ16とセンサ18A,18Bを径方向に対向させているのに対して、この実施形態では軸方向に対向させている。その他の構成は図1の実施形態の場合と同様である。
この実施形態の場合、軸受空間内に磁気エンコーダ16やセンサ18A,18Bを設置する余裕空間が無くても、これら磁気エンコーダ16やセンサ18A,18Bを設置することができる。また、ハブフランジ9aは、車輪に作用する荷重による傾きを生じるため、ここに磁気エンコーダ16を設けることで、感度良く荷重を検出することができる。
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the sensor-equipped wheel bearing of FIG. 1, a ring having a magnetized surface in the axial direction on one side facing the inboard side of the
In the case of this embodiment, the
図11および図12は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態も、図3のセンサ付車輪用軸受と同様に、磁気エンコーダ16の着磁面とセンサ18A,18B,18Cを配置させたものであるが、ここでは、磁気エンコーダ16とセンサ18A,18B,18Cとでなる2組のセンサユニット30A,30Bを、外方部材1と内方部材2の間の軸受内部空間におけるアウトボード側の転動体5の列とアウトボード側シール7との間と、インボード側の転動体5の列とインボード側シール8との間とに分配して設けている。図12は、センサユニット30A(30B)の設置部の断面図を示している。磁気エンコーダ16がリング状の芯金17を介して内方部材2の外周面に設けられること、センサ18A,18B,18Cが外方部材1の内周面に設けられるリング状のセンサハウング19に保持されることは、図1の実施形態の場合と同様である。
この場合、回転速度検出手段20は、前記2つのセンサユニット30A,30Bのうち、すくなくともいずれか一方のセンサユニットにおけるセンサ18A,18B,18Cの出力信号から回転速度を検出し、荷重検出手段21は、両方のセンサユニット30A,30Bのすべてのセンサ18A,18B,18Cの出力信号から荷重を検出するものとしている。
この実施形態において、前記2つのセンサユニット30A,30Bをシールに兼用する構成として、図中のシール7,8を省略しても良い。
11 and 12 show still another embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the magnetized surface of the
In this case, the rotational speed detection means 20 detects the rotational speed from the output signals of the
In this embodiment, the
この実施形態では、軸方向に離れたアウトボード側とインボード側の2箇所にセンサユニット30A,30Bを設けているので、車輪用軸受に作用する荷重をより詳しく検出することができる。
In this embodiment, since the
1…外方部材
1a…車体取付用フランジ
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
7,8…シール
16…磁気エンコーダ
18A〜18D…センサ
20…回転速度検出手段
21…荷重検出手段
22…原点被検出部
23…原点検出用センサ
24A,24B…センサ対
24A´,24A”,24B´,24B”…センサ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材に、この回転側部材の円周方向に複数の磁極が並ぶリング状の磁気エンコーダを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、1つ以上の前記磁気エンコーダを検出するセンサを設け、前記センサの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段、および前記センサの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。 An outer member in which a double row rolling surface is formed on the inner periphery, an inner member in which a rolling surface facing each of the rolling surfaces is formed on the outer periphery, and the both facing rolling surfaces are interposed In a wheel bearing comprising a double row rolling element, and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body,
A ring-shaped magnetic encoder in which a plurality of magnetic poles are arranged in a circumferential direction of the rotating side member is provided on the rotating side member of the outer member and the inner member, and the fixed member of the outer member and the inner member is fixed. A sensor for detecting one or more of the magnetic encoders is provided on the side member, a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed from a period of an output signal of the sensor, and the wheel based on the magnitude of the amplitude of the output signal of the sensor A sensor-equipped wheel bearing, comprising load detecting means for detecting a load acting on the bearing.
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WO2015090479A1 (en) | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Aktiebolaget Skf | Load determining system for a rolling element bearing |
WO2016096418A1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | Aktiebolaget Skf | Load determining system for a rolling element bearing |
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US10697037B2 (en) | 2015-06-26 | 2020-06-30 | Aktiebolaget Skf | Inductor for an induction hardening system |
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