JP2011252884A - Wheel bearing with sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wheel bearing with a compact configuration and good assemblability having a sensor that can accurately detect load on the bearing part of a wheel.SOLUTION: A wheel bearing consists of a rolling element 5 provided between double rows of a rotation surface 3 of an outer member 1 and double rows of a rotation surface 4 of an inner member 2 facing each other. A fixed-side member of the outer member 1 and the inner member 2 has, on its outer periphery, a vehicle attachment flange 1a that is attached to a knuckle. Plural load detection sensor units 20 are provided and fixed on the outer periphery surface of the fixed-side member. The plural sensor units 20 are covered with a cylindrical protective cover 80 surrounding the outer periphery of the fixed-side member. A waterproof connector 81A is provided integrally with the protective cover 80 to take out output signals from the sensor units 20 or arithmetically processed signals of the output signals to the outside of the bearing.

Description

この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重を検出する荷重センサを内蔵したセンサ付車輪用軸受に関する。   The present invention relates to a sensor-equipped wheel bearing with a built-in load sensor for detecting a load applied to a bearing portion of the wheel.

自動車の各車輪にかかる荷重を検出する技術として、図１９のように車輪用軸受の固定輪である外輪９０に歪みゲージ９１を貼り付け、歪みを検出することにより荷重を検出するセンサ付車輪用軸受が提案されている（例えば特許文献１）。   As a technique for detecting a load applied to each wheel of an automobile, as shown in FIG. 19, a strain gauge 91 is attached to an outer ring 90 that is a fixed ring of a wheel bearing, and the load is detected by detecting a strain. A bearing has been proposed (for example, Patent Document 1).

特表２００３−５３０５６５号公報Special table 2003-530565 gazette

しかし、図１９のように車輪用軸受の外輪９０に歪みゲージ９１を貼り付けた構成では、センサが外部環境から保護されない。そのため、車両走行中に跳ねた小石などがセンサにぶつかってセンサが破損したり、泥塩水を被ってセンサが腐食する恐れがある。   However, in the configuration in which the strain gauge 91 is attached to the outer ring 90 of the wheel bearing as shown in FIG. 19, the sensor is not protected from the external environment. For this reason, there is a possibility that the pebbles and the like jumped while the vehicle is running will hit the sensor and damage the sensor, or the sensor may be corroded by being covered with muddy salt water.

上記課題を解決するものとして、本発明者等は、図２０，図２１に示す構成のものを提案している（特願２００９−２４４３０３）。この提案例では、図２０のように、車輪用軸受の固定輪である外方部材１０１の外周面に荷重検出用の複数のセンサユニット１２０を設け、これら複数のセンサユニット１２０を、外方部材１０１を囲む筒状の保護カバ−１２９で覆っている。保護カバー１２９のアウトボード側端は外方部材１０１の外周面に嵌合させ、図２１のように、保護カバー１２９のインボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部１３５を外方部材１０１の外周に設けられた車体取付用のフランジ１０１ａのアウトボード側を向く側面に当接させている。また、前記センサユニット１２０と共に、このセンサユニット１２０の出力信号を処理する信号処理回路と、処理された出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとをフレキシブル基板１３０に取付けて円環状のセンサ組立品とし、このセンサ組立品を外方部材１０１の外周面にこれと同心に取付けている。保護カバー１２９のインボード側端部には、図２１のように信号ケーブルの保護カバー１２９からの引き出し部１３２Ｂが引き出される孔部１３６を設け、信号ケーブル引き出し部１３２Ｂが前記孔部１３６から引き出される部分にシール材１３７を塗布している。これにより、センサユニット１２０や他の電子部品が保護カバー１２９で被覆されて、これらを外部環境から保護することができる。   In order to solve the above problems, the present inventors have proposed the structure shown in FIGS. 20 and 21 (Japanese Patent Application No. 2009-244303). In this proposed example, as shown in FIG. 20, a plurality of sensor units 120 for load detection are provided on the outer peripheral surface of an outer member 101 which is a fixed ring of a wheel bearing, and the plurality of sensor units 120 are connected to the outer member. It is covered with a cylindrical protective cover 129 surrounding 101. The outboard side end of the protective cover 129 is fitted to the outer peripheral surface of the outer member 101, and a lip made of an annular elastic body provided along the opening edge of the inboard side end of the protective cover 129 as shown in FIG. The portion 135 is brought into contact with the side surface of the flange 101a for mounting the vehicle body provided on the outer periphery of the outer member 101 and facing the outboard side. In addition to the sensor unit 120, a signal processing circuit for processing the output signal of the sensor unit 120 and a signal cable for extracting the processed output signal to the outside of the bearing are attached to the flexible substrate 130 to form an annular sensor assembly. The sensor assembly is attached to the outer peripheral surface of the outer member 101 concentrically therewith. As shown in FIG. 21, a hole 136 through which the signal cable protective cover 129 is drawn out is provided at the inboard side end of the protective cover 129, and the signal cable lead-out part 132 B is drawn out from the hole 136. Sealing material 137 is applied to the portion. Accordingly, the sensor unit 120 and other electronic components are covered with the protective cover 129, and these can be protected from the external environment.

しかし、上記提案例では、保護カバー１２９に信号ケーブルを取付ける場合、軸受組立の際に信号ケーブルが干渉しないように処理する必要があることや、保護カバー１２９を取り外す際にも保護カバー１２９と信号ケーブルの間に設けたシール材１３７を剥がす等の作業が必要になるため、軸受組立や分解の工数が増大するという問題がある。   However, in the above proposed example, when the signal cable is attached to the protective cover 129, it is necessary to process the signal cable so that the signal cable does not interfere when the bearing is assembled, and the protective cover 129 and the signal are also removed when the protective cover 129 is removed. Since an operation such as peeling off the sealing material 137 provided between the cables is required, there is a problem that the number of man-hours for assembly and disassembly of the bearing increases.

この発明の目的は、コンパクトな構成で、信号ケーブルの引出処理等の組立性も良く、センサユニットの保護が確実で検出の信頼性が高く、車輪の軸受部にかかる荷重を正確に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 a sensor that has a compact configuration, has good assemblability such as signal cable drawing processing, has a reliable sensor unit protection and high detection reliability, and can accurately detect a load applied to a bearing portion of a wheel. It is to provide a bearing for a wheel with a wheel.

この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材は、ナックルに取付ける車体取付用のフランジを外周に有し、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、上記固定側部材の外周面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設けると共に、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーと一体に、前記センサユニットの出力信号もしくは出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための、防水型のコネクタを設けたことを特徴とする。この場合の固定側部材は例えば軸受の外方部材である。   The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes an outer member having a double-row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface opposed to the rolling surface formed on the outer periphery, A plurality of rolling elements interposed between the opposing rolling surfaces of the member, and the fixed side member of the outer member and the inner member has a flange for mounting the vehicle body attached to the knuckle on the outer periphery, In a wheel bearing for rotatably supporting a wheel with respect to a vehicle body, a plurality of sensor units for load detection fixed to the outer peripheral surface of the fixed side member are provided, and the plurality of sensor units are connected to the fixed side member. A waterproof protective connector is provided to take out the output signal of the sensor unit or a signal obtained by calculating the output signal to the outside of the bearing together with the protective cover that surrounds the outer periphery of the sensor. Features. In this case, the fixed member is, for example, an outer member of the bearing.

車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材（例えば外方部材）にも荷重が印加されて変形が生じる。固定側部材の歪みはセンサユニットに伝達されて感度良く検出され荷重を精度良く推定できる。
また、固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで複数のセンサユニットを覆っているので、これら複数のセンサユニットを外部環境から保護することができ、外部環境によるセンサユニットの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できる。特に、保護カバーと一体に、センサユニットの出力信号もしくはその出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための防水コネクタを設けているので、軸受組立の際に、センサユニット等に接続した信号ケーブルを保護カバーと干渉しないように保護カバーから取り出すといった煩雑な作業を必要とせず、構成がコンパクトで組立性も良く、車輪の軸受部にかかる荷重を正確に検出できる。
前記固定側部材が前記外方部材である場合は、前記保護カバーは外方部材の外周面に取付けられるが、その場合、保護カバーを取付け易くて、保護カバーによるセンサユニットの保護が行い易い。 When a load acts between the wheel bearing or the tire of the wheel and the road surface, the load is also applied to the stationary side member (for example, the outer member) of the wheel bearing to cause deformation. The distortion of the fixed side member is transmitted to the sensor unit and detected with high sensitivity, and the load can be estimated with high accuracy.
In addition, since the plurality of sensor units are covered with a cylindrical protective cover that surrounds the outer periphery of the fixed side member, the plurality of sensor units can be protected from the external environment, and the sensor unit can be prevented from being damaged by the external environment. Thus, the load acting on the wheel bearing and the tire ground contact surface can be accurately detected over a long period of time. In particular, a waterproof connector for taking out the output signal of the sensor unit or a signal obtained by processing the output signal to the outside of the bearing is provided integrally with the protective cover, so the signal connected to the sensor unit etc. when assembling the bearing The troublesome operation of taking out the cable from the protective cover so as not to interfere with the protective cover is not required, the structure is compact, the assembly is good, and the load applied to the bearing portion of the wheel can be accurately detected.
When the stationary member is the outer member, the protective cover is attached to the outer peripheral surface of the outer member. In this case, the protective cover can be easily attached and the sensor unit can be easily protected by the protective cover.

この発明において、前記保護カバーのアウトボード側端を前記固定側部材の外周面に嵌合させ、保護カバーのインボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部を前記固定側部材のフランジのアウトボード側を向く側面に当接させても良い。   In this invention, the outboard side end of the protective cover is fitted to the outer peripheral surface of the fixed side member, and the lip portion made of an annular elastic body provided along the opening edge of the inboard side end of the protective cover You may make it contact | abut to the side surface which faces the outboard side of the flange of a stationary-side member.

この発明において、前記リップ部を構成する弾性体はゴム材料からなるものとしても良い。リップ部を構成する弾性体がゴム材であると、保護カバーのインボード側端の密封性を確実なものとすることができる。このほか、リップ部を保護カバーに一体形成しても良い。   In the present invention, the elastic body constituting the lip portion may be made of a rubber material. When the elastic body constituting the lip portion is a rubber material, the sealing performance of the inboard side end of the protective cover can be ensured. In addition, the lip portion may be integrally formed with the protective cover.

この発明において、前記リップ部は、インボード側に向かって拡径する形状であっても良い。この構成の場合、インボード側端から保護カバー内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。   In the present invention, the lip portion may have a shape whose diameter increases toward the inboard side. In the case of this configuration, the intrusion of muddy water, salt water or the like from the inboard side end into the protective cover can be more reliably prevented.

この発明において、前記保護カバーは、耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形したものであっても良い。この構成の場合、保護カバーが外部環境により腐食するのを防止できる。   In this invention, the protective cover may be formed by pressing a steel plate having corrosion resistance. In this configuration, the protective cover can be prevented from being corroded by the external environment.

この発明において、前記保護カバーは、鋼板をプレス加工して成形し、その表面に金属メッキまたは塗装処理を施したものであっても良い。この構成の場合も、保護カバーが外部環境により腐食するのを防止できる。   In the present invention, the protective cover may be formed by pressing a steel plate and performing metal plating or coating treatment on the surface thereof. Also in this configuration, the protective cover can be prevented from being corroded by the external environment.

この発明において、前記固定側部材の外周に前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路を設けても良い。   In this invention, you may provide the arithmetic processing circuit which arithmetically processes the output signal of the said sensor unit in the outer periphery of the said fixed side member.

この発明において、前記演算処理回路を前記防水型のコネクタと一体に樹脂モールドしても良い。この構成の場合、演算処理回路と防水コネクタとの接続作業を省略できる。センサユニットと演算処理回路との接続は、固定側部材への保護カバーの取付け時に行うことになる。   In this invention, the arithmetic processing circuit may be resin-molded integrally with the waterproof connector. In the case of this configuration, the connection work between the arithmetic processing circuit and the waterproof connector can be omitted. The sensor unit and the arithmetic processing circuit are connected when the protective cover is attached to the fixed member.

この発明において、前記演算処理回路は、前記センサユニットの出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を備えるものであっても良い。   In this invention, the said arithmetic processing circuit may be provided with the load estimation means which estimates the load added to a wheel from the output signal of the said sensor unit.

この発明において、前記演算処理回路は、前記センサユニットの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を推定する第１の荷重推定手段と、前記センサユニットの出力信号の振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を推定する第２の荷重推定手段と、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段のうちいずれかの推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段とを備えるものとしても良い。
この構成の場合、車輪が静止あるいは低速状態のときには時間平均処理することなく求められる平均値から得られる第１の荷重推定手段の推定荷重値を出力することで、検出処理時間を短くできる。また、車輪が通常回転状態にあるときには、出力信号の平均値と振幅値を精度良く演算できるので、振幅値、または平均値と振幅値とから得られる第２の荷重推定手段の推定荷重値を出力することで、推定荷重値の誤差が小さくなり、検出遅延時間も十分短くなる。
その結果、車輪にかかる荷重を正確に推定でき、かつ検出した荷重信号を遅延なく出力できる。このため、その荷重信号を利用した車両の制御の応答性や制御性が向上し、より安全性や走行安定性を高めることができる。 In the present invention, the arithmetic processing circuit includes a first load estimating means for estimating a load acting on the wheel bearing using an average value of the output signal of the sensor unit, an amplitude value of the output signal of the sensor unit, Or the second load estimating means for estimating the load acting on the wheel bearing using the amplitude value and the average value, and the first and second load estimating means depending on the wheel rotational speed. Selection output means for switching and selecting the estimated load value may be provided.
In the case of this configuration, the detection processing time can be shortened by outputting the estimated load value of the first load estimating means obtained from the average value obtained without performing the time averaging process when the wheel is stationary or at a low speed. Further, when the wheel is in the normal rotation state, the average value and the amplitude value of the output signal can be calculated with high accuracy. Therefore, the estimated load value of the second load estimating means obtained from the amplitude value or the average value and the amplitude value can be obtained. By outputting, the error of the estimated load value is reduced, and the detection delay time is sufficiently shortened.
As a result, the load applied to the wheel can be accurately estimated, and the detected load signal can be output without delay. For this reason, the responsiveness and controllability of the vehicle control using the load signal are improved, and safety and running stability can be further improved.

この場合に、前記センサユニットは３つ以上の接触固定部と２つのセンサを有し、隣り合う第１および第２の接触固定部の間、および隣り合う第２および第３の接触固定部の間に各センサをそれぞれ取付け、隣り合う接触固定部もしくは隣り合うセンサの前記固定側部材の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍とし、前記第１および第２の荷重推定手段は前記２つのセンサの出力信号の和を平均値として用いるものとしても良い。この構成の場合、２つのセンサの出力信号は略１８０度の位相差を有することになり、その平均値は転動体通過による変動成分をキャンセルした値となる。これにより、前記平均値を用いた荷重推定がより正確なものとなる。   In this case, the sensor unit has three or more contact fixing portions and two sensors, and is between the adjacent first and second contact fixing portions and between the adjacent second and third contact fixing portions. The sensors are respectively mounted between them, and the interval between the contact fixing portions adjacent to each other or the circumferential direction of the fixed side member of the adjacent sensors is {1/2 + n (n: integer)} times the arrangement pitch of the rolling elements, The first and second load estimating means may use the sum of output signals of the two sensors as an average value. In the case of this configuration, the output signals of the two sensors have a phase difference of about 180 degrees, and the average value is a value obtained by canceling the fluctuation component due to passing through the rolling elements. Thereby, the load estimation using the average value becomes more accurate.

この発明において、前記センサユニットをフレキシブル基板に取付けても良い。このように、フレキシブル基板にセンサユニットを取付けることで、センサユニットの取付けが容易になる。   In the present invention, the sensor unit may be attached to a flexible substrate. As described above, the sensor unit can be easily attached by attaching the sensor unit to the flexible substrate.

さらに、前記フレキシブル基板に、前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路と、この演算処理回路を前記防水型のコネクタに接続する信号ケーブルとを取付けても良い。このように、フレキシブル基板に、センサユニット、演算処理回路および信号ケーブルを取付けることにより、フレキシブル基板に配線回路のパターンを形成することで、センサユニット、演算処理回路、信号ケーブル間の接続を容易に行うことができる。   Furthermore, an arithmetic processing circuit that performs arithmetic processing on the output signal of the sensor unit and a signal cable that connects the arithmetic processing circuit to the waterproof connector may be attached to the flexible substrate. In this way, by attaching the sensor unit, arithmetic processing circuit, and signal cable to the flexible substrate, and forming the wiring circuit pattern on the flexible substrate, the connection between the sensor unit, arithmetic processing circuit, and signal cable can be facilitated. It can be carried out.

この発明において、前記フレキシブル基板のベース材質がポリイミドであっても良い。フレキシブル基板のベース材質をポリイミドとすると、フレキシブル基板に十分な屈曲性と耐熱性を持たせることができる。   In this invention, the base material of the flexible substrate may be polyimide. When the base material of the flexible substrate is polyimide, the flexible substrate can have sufficient flexibility and heat resistance.

この発明において、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に円周方向９０度の位相差で４つ等配しても良い。
このように、４つのセンサユニットを配置することで、車輪用軸受に作用する垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy を推定することができる。 In the present invention, the sensor unit is arranged at 90 degrees in the circumferential direction on the upper surface portion, the lower surface portion, the right surface portion, and the left surface portion of the outer diameter surface of the fixed side member that is in the vertical position and the horizontal position with respect to the tire ground contact surface. Four of them may be equally arranged with a phase difference.
Thus, by arranging four sensor units, it is possible to estimate the vertical load Fz acting on the wheel bearing, the load Fx serving as the driving force and the braking force, and the axial load Fy.

この発明において、前記固定側部材のフランジの正面形状を、軸受軸心に直交する線分に対して線対称となる形状、または軸受軸心に対して点対称となる形状としても良い。
この構成の場合、固定側部材の形状が単純化され、固定側部材の形状の複雑さに起因する温度分布や膨張・収縮量のばらつきを低減できる。これにより、固定側部材における温度分布や膨張・収縮量のばらつきによる影響を十分小さくして、荷重による歪み量をセンサユニットに検出させることができる。 In the present invention, the front shape of the flange of the stationary member may be a shape that is line symmetric with respect to a line segment orthogonal to the bearing axis or a shape that is point symmetric with respect to the bearing axis.
In the case of this configuration, the shape of the fixed side member is simplified, and variations in temperature distribution and expansion / contraction amount due to the complexity of the shape of the fixed side member can be reduced. Thereby, the influence by the variation in the temperature distribution and the expansion / contraction amount in the fixed side member can be sufficiently reduced, and the strain amount due to the load can be detected by the sensor unit.

この発明において、前記固定側部材のフランジが設けられる周面に、耐蝕性または防食性を有する表面処理を施しても良い。この場合の表面処理は、例えば金属メッキ、または塗装、またはコーティング処理である。
このように、固定側部材のフランジが設けられる周面に耐食性または防食性を有する表面処理を施した場合、固定側部材の周面の錆によりセンサユニットの取付部が盛り上がったり、センサユニットにもらい錆が発生するのを防止でき、錆に起因するセンサユニットの誤動作を解消でき、荷重検出をさらに長期にわたり正確に行うことができる。 In this invention, you may give the surface treatment which has corrosion resistance or corrosion resistance to the surrounding surface in which the flange of the said stationary-side member is provided. The surface treatment in this case is, for example, metal plating, painting, or coating treatment.
In this way, when the peripheral surface on which the flange of the fixed side member is provided is subjected to corrosion resistance or anticorrosive surface treatment, the mounting portion of the sensor unit rises due to rust on the peripheral surface of the fixed side member, or the sensor unit receives it. Rust can be prevented from occurring, malfunction of the sensor unit due to rust can be eliminated, and load detection can be accurately performed over a longer period.

この発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法は、前記発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の周面に前記センサユニットを取付け、さらに前記保護カバーを固定側部材の周面に取付けた後、軸受を組み立てることを特徴とする。
この組立方法によると、固定側部材にセンサユニットや保護カバーを取付けたセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。 The method of assembling the sensor-equipped wheel bearing according to the present invention is the method of assembling the sensor-equipped wheel bearing according to the present invention, wherein the stationary member is a single member or the rolling element is assembled to the stationary member. The sensor unit is attached to the peripheral surface of the fixed side member, and further, the bearing is assembled after the protective cover is attached to the peripheral surface of the fixed side member.
According to this assembling method, the sensor-equipped wheel bearing in which the sensor unit and the protective cover are attached to the stationary member can be easily assembled.

この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材は、ナックルに取付ける車体取付用のフランジを外周に有し、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、上記固定側部材の外径面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設けると共に、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーと一体に、前記センサユニットの出力信号もしくは出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための防水型のコネクタを設けたため、コンパクトな構成で、信号ケーブルの引出処理等の組立性も良く、センサユニットの保護が確実で検出の信頼性が高く、車輪の軸受部にかかる荷重を正確にすることができる。
この発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法は、この発明のセンサ付車輪用軸受を組み立てる組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の周面に前記センサユニットを取付け、さらに保護カバーを固定側部材の周面に取付けた後、軸受を組み立てることとしたため、固定側部材にセンサユニットや保護カバーを取付けたセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。 The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes an outer member having a double-row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface opposed to the rolling surface formed on the outer periphery, A plurality of rolling elements interposed between the opposing rolling surfaces of the member, and the fixed side member of the outer member and the inner member has a flange for mounting the vehicle body attached to the knuckle on the outer periphery, In a wheel bearing that rotatably supports a wheel with respect to a vehicle body, a plurality of sensor units for load detection fixed to the outer diameter surface of the fixed side member are provided, and the plurality of sensor units are connected to the fixed side. Covered with a cylindrical protective cover that surrounds the outer periphery of the member, and with this protective cover, a waterproof connector for taking out the output signal of the sensor unit or a signal that has been processed from the output signal is provided outside the bearing. With a simple configuration No. assembly of the withdrawal process or the like of the cable is good, protection of the sensor unit is reliable detection and reliable, the load applied to the bearing portion of the wheel can be accurately.
The method for assembling the sensor-equipped wheel bearing according to the present invention is an assembly method for assembling the sensor-equipped wheel bearing according to the present invention, wherein the stationary member is in a single state or the rolling element is assembled in the stationary member. Since the sensor unit is attached to the peripheral surface of the fixed side member and the protective cover is further attached to the peripheral surface of the fixed side member, the bearing is assembled. Therefore, the sensor unit and the protective cover are attached to the fixed side member. The sensor wheel bearing can be easily assembled.

この発明の一実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。It is sectional drawing of the bearing for wheels with a sensor concerning one Embodiment of this invention. 同センサ付車輪用軸受の外方部材の断面図である。It is sectional drawing of the outward member of the wheel bearing with a sensor. 同外方部材をアウトボード側から見た正面図である。It is the front view which looked at the outward member from the outboard side. 同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a sensor unit in the wheel bearing with sensor. 図４におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。It is a VV arrow sectional view in FIG. （Ａ）はフレキシブル基板の一例の展開平面図、（Ｂ）は（Ａ）のVIｂ−VIｂ矢視断面図である。(A) is an expanded top view of an example of a flexible substrate, (B) is VIb-VIb arrow sectional drawing of (A). （Ａ）はフレキシブル基板の他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。(A) is an expansion | deployment top view of the other example of a flexible substrate, (B) is the same sectional drawing. （Ａ）はフレキシブル基板のさらに他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。(A) is a development top view of the further another example of a flexible substrate, (B) is the same sectional drawing. （Ａ）はフレキシブル基板のさらに他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。(A) is a development top view of the further another example of a flexible substrate, (B) is the same sectional drawing. センサユニットの出力信号に対する転動***置の影響の説明図である。It is explanatory drawing of the influence of a rolling-element position with respect to the output signal of a sensor unit. 同センサ付車輪用軸受における検出系の全体構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the whole structure of the detection system in the bearing for wheels with the said sensor. センサ出力信号の平均値と振幅値を演算する演算部の回路例のブロック図である。It is a block diagram of the circuit example of the calculating part which calculates the average value and amplitude value of a sensor output signal. 平均値および振幅値から荷重を推定・出力する回路部のブロック図である。It is a block diagram of the circuit part which estimates and outputs a load from an average value and an amplitude value. この発明の他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受における外方部材の断面図である。It is sectional drawing of the outward member in the bearing for wheels with a sensor concerning other embodiment of this invention. 同外方部材をアウトボード側から見た正面図である。It is the front view which looked at the outward member from the outboard side. この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受における外方部材の断面図である。It is sectional drawing of the outward member in the bearing for wheels with a sensor concerning further another embodiment of this invention. 同外方部材をアウトボード側から見た正面図である。It is the front view which looked at the outward member from the outboard side. この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。It is sectional drawing of the bearing for wheels with a sensor concerning further another embodiment of this invention. 従来例の斜視図である。It is a perspective view of a prior art example. 提案例の正面図である。It is a front view of a proposal example. 提案例の断面図である。It is sectional drawing of a proposal example.

この発明の一実施形態を図１ないし図１３と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a third generation inner ring rotating type and is applied to a wheel bearing for driving wheel support. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.

このセンサ付車輪用軸受における軸受は、図１に断面図で示すように、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を外周に形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記転走面３，４は断面円弧状であり、ボール接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、一対のシール７，８によってそれぞれ密封されている。   As shown in the sectional view of FIG. 1, the bearing for this sensor-equipped wheel bearing includes an outer member 1 in which a double row rolling surface 3 is formed on the inner periphery, and rolling facing each of these rolling surfaces 3. The inner member 2 has a surface 4 formed on the outer periphery, and the outer member 1 and the double row rolling elements 5 interposed between the rolling surfaces 3 and 4 of the inner member 2. This wheel bearing is a double-row angular ball bearing type, and the rolling elements 5 are made of balls and are held by a cage 6 for each row. The rolling surfaces 3 and 4 have an arc shape in cross section, and are formed so that the ball contact angle is aligned with the back surface. Both ends of the bearing space between the outer member 1 and the inner member 2 are sealed by a pair of seals 7 and 8, respectively.

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１６に取付ける車体取付用フランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには周方向複数箇所にナックル取付用のねじ孔１４が設けられ、インボード側よりナックル１６のボルト挿通孔１７に挿通したナックルボルト（図示せず）を前記ねじ孔１４に螺合することにより、車体取付用フランジ１ａがナックル１６に取付けられる。
内方部材２は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に、前記各列の転走面４が形成されている。ハブ輪９のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面１２が設けられ、この内輪嵌合面１２に内輪１０が嵌合している。ハブ輪９の中心には貫通孔１１が設けられている。ハブフランジ９ａには、周方向複数箇所にハブボルト（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、車輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部１３がアウトボード側に突出している。 The outer member 1 is a fixed side member, and has a vehicle body mounting flange 1a attached to a knuckle 16 in a suspension device (not shown) of the vehicle body on the outer periphery, and the whole is an integral part. The flange 1a is provided with screw holes 14 for attaching a knuckle at a plurality of locations in the circumferential direction, and knuckle bolts (not shown) inserted into the bolt insertion holes 17 of the knuckle 16 from the inboard side are screwed into the screw holes 14. Thus, the vehicle body mounting flange 1a is attached to the knuckle 16.
The inner member 2 is a rotating side member, and includes a hub wheel 9 having a hub flange 9a for wheel mounting, and an inner ring 10 fitted to the outer periphery of the end portion on the inboard side of the shaft portion 9b of the hub wheel 9. And become. The hub wheel 9 and the inner ring 10 are formed with the rolling surfaces 4 of the respective rows. An inner ring fitting surface 12 having a small diameter with a step is provided on the outer periphery of the inboard side end of the hub wheel 9, and the inner ring 10 is fitted to the inner ring fitting surface 12. A through hole 11 is provided at the center of the hub wheel 9. The hub flange 9a is provided with press-fitting holes 15 for hub bolts (not shown) at a plurality of locations in the circumferential direction. In the vicinity of the base portion of the hub flange 9a of the hub wheel 9, a cylindrical pilot portion 13 for guiding a wheel and a braking component (not shown) protrudes toward the outboard side.

図２はこの車輪用軸受における外方部材１の断面図を示し、図３はその外方部材１をアウトボード側から見た正面図を示す。なお、図２は、図３におけるII−II矢視断面図を示す。前記車体取付用フランジ１ａは、その正面形状が、軸受軸心Ｏに直交する線分（例えば図３における縦線分ＬＶあるいは横線分ＬＨ）に対して線対称となる形状、または軸受軸心Ｏに対して点対称となる形状とされている。具体的には、この例ではその正面形状が前記縦線分ＬＶに対して線対称となる円形とされている。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the outer member 1 in this wheel bearing, and FIG. 3 shows a front view of the outer member 1 viewed from the outboard side. 2 shows a cross-sectional view taken along arrow II-II in FIG. The vehicle body mounting flange 1a has a shape in which the front surface shape is symmetrical with respect to a line segment perpendicular to the bearing axis O (for example, a vertical line segment LV or a horizontal line segment LH in FIG. 3), or a bearing axis O The shape is point-symmetric with respect to. Specifically, in this example, the front shape is a circle that is line symmetric with respect to the vertical line segment LV.

固定側部材である外方部材１の外径面には、４つのセンサユニット２０が設けられている。ここでは、これらのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して上下位置および前後位置となる外方部材１の外径面における上面部、下面部、右面部、および左面部に、円周方向９０度の位相差で等配されている。   Four sensor units 20 are provided on the outer diameter surface of the outer member 1 that is a stationary member. Here, these sensor units 20 are arranged in the circumferential direction 90 on the upper surface portion, the lower surface portion, the right surface portion, and the left surface portion of the outer diameter surface of the outer member 1 that is in the vertical position and the front and rear position with respect to the tire ground contact surface. They are equally distributed with a phase difference of degrees.

これらのセンサユニット２０は、図４および図５に拡大平面図および拡大断面図で示すように、歪み発生部材２１と、この歪み発生部材２１に取付けられて歪み発生部材２１の歪みを検出する２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂとでなる。歪み発生部材２１は、鋼材等の弾性変形可能な金属製で２ｍｍ以下の薄板材からなり、平面概形が全長にわたり均一幅の帯状で両側辺部に切欠き部２１ｂを有する。切欠き部２１ｂの隅部は断面円弧状とされている。また、歪み発生部材２１は、外方部材１の外径面にスペーサ２３を介して接触固定される３つの接触固定部２１ａを有する。３つの接触固定部２１ａは、歪み発生部材２１の長手方向に向けて１列に並べて配置される。つまり、図５において、左端の接触固定部２１ａと中央の接触固定部２１ａとの間に１つの歪みセンサ２２Ａが配置され、中央の接触固定部２１ａと右端の接触固定部２１ａとの間に他の１つの歪みセンサ２２Ｂが配置される。切欠き部２１ｂは、図４のように、歪み発生部材２１の両側辺部における前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの配置部に対応する２箇所の位置にそれぞれ形成されている。これにより、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂは歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂ周辺における長手方向の歪みを検出する。なお、歪み発生部材２１は、固定側部材である外方部材１に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が印加された状態においても、塑性変形しないものとするのが望ましい。塑性変形が生じると、外方部材１の変形がセンサユニット２０に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。想定される最大の力は、例えば、その力が作用しても車輪用軸受は損傷せず、その力が除去されると車輪用軸受の正常な機能が復元される範囲で最大の力である。   As shown in the enlarged plan view and the enlarged sectional view in FIGS. 4 and 5, these sensor units 20 are attached to the strain generating member 21 and detect the strain 2 of the strain generating member 21. The two strain sensors 22A and 22B. The strain generating member 21 is made of an elastically deformable metal such as a steel material and is made of a thin plate material of 2 mm or less, and has a planar shape with a strip shape having a uniform width over the entire length, and has notches 21b on both sides. The corner of the notch 21b has an arcuate cross section. The strain generating member 21 has three contact fixing portions 21 a that are contact-fixed to the outer diameter surface of the outer member 1 via the spacers 23. The three contact fixing portions 21 a are arranged in a line in the longitudinal direction of the strain generating member 21. That is, in FIG. 5, one strain sensor 22A is arranged between the contact fixing portion 21a at the left end and the contact fixing portion 21a at the center, and the other between the contact fixing portion 21a at the center and the contact fixing portion 21a at the right end. One strain sensor 22B is arranged. As shown in FIG. 4, the notches 21 b are formed at two positions corresponding to the placement portions of the strain sensors 22 </ b> A and 22 </ b> B on both sides of the strain generating member 21. Thereby, the strain sensors 22A and 22B detect the strain in the longitudinal direction around the notch 21b of the strain generating member 21. Note that the strain generating member 21 is plastically deformed even in a state in which an assumed maximum force is applied as an external force acting on the outer member 1 that is a fixed member or an acting force acting between the tire and the road surface. It is desirable not to do so. This is because when the plastic deformation occurs, the deformation of the outer member 1 is not transmitted to the sensor unit 20 and affects the measurement of strain. The assumed maximum force is, for example, the maximum force within a range in which the normal functioning of the wheel bearing is restored when the force is removed without the wheel bearing being damaged. .

前記センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の３つの接触固定部２１ａが外方部材１の軸方向について同じ位置で、かつ各接触固定部２１ａが互いに円周方向に離れた位置に来るように配置され、これら接触固定部２１ａがそれぞれスペーサ２３を介してボルト２４により外方部材１の外径面に固定される。このとき、センサユニット２０の上面に配置されるフレキシブル基板３０も、センサユニット２０と共に外方部材１の外径面に固定される。フレキシブル基板３０は、外方部材１の外径面に沿って外方部材１と同心にリング状に配置される帯状の一枚基板である。つまり、４つのセンサユニット２０は１つのフレキシブル基板３０の裏面側に取付けられ、フレキシブル基板３０と共に外方部材１の外径面に固定される。フレキシブル基板３０は外方部材１の外径面に沿ってリング状に配置されるため、そのベース材質としてはポリイミドが望ましい。フレキシブル基板３０のベース材質をポリイミドとすると、フレキシブル基板３０に十分な屈曲性と耐熱性を持たせることができ、外方部材１の周方向に容易に沿わせることができる。   In the sensor unit 20, the three contact fixing portions 21a of the strain generating member 21 are at the same position in the axial direction of the outer member 1, and the contact fixing portions 21a are positioned away from each other in the circumferential direction. These contact fixing portions 21 a are respectively fixed to the outer diameter surface of the outer member 1 by bolts 24 through spacers 23. At this time, the flexible substrate 30 disposed on the upper surface of the sensor unit 20 is also fixed to the outer diameter surface of the outer member 1 together with the sensor unit 20. The flexible substrate 30 is a strip-shaped single substrate disposed in a ring shape concentrically with the outer member 1 along the outer diameter surface of the outer member 1. That is, the four sensor units 20 are attached to the back surface side of one flexible substrate 30 and are fixed to the outer diameter surface of the outer member 1 together with the flexible substrate 30. Since the flexible substrate 30 is arranged in a ring shape along the outer diameter surface of the outer member 1, the base material is preferably polyimide. When the base material of the flexible substrate 30 is polyimide, the flexible substrate 30 can have sufficient flexibility and heat resistance, and can be easily along the circumferential direction of the outer member 1.

前記各ボルト２４は、それぞれフレキシブル基板３０のボルト挿通孔３０ａから、歪み発生部材２１の接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔２５、スペーサ２３のボルト挿通孔２６に挿通し、外方部材１の外周部に設けられたねじ孔２７に螺合させる。ボルト２４の頭部と歪み発生部材２１との間にはワッシャ２８を介在させる。このように、スペーサ２３を介して外方部材１の外径面に接触固定部２１ａを固定することにより、薄板状である歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂを有する各部位が外方部材１の外径面から離れた状態となり、切欠き部２１ｂの周辺の歪み変形が容易となる。接触固定部２１ａが配置される軸方向位置として、ここでは外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置が選ばれる。ここでいうアウトボード側列の転走面３の周辺とは、インボード側列およびアウトボード側列の転走面３の中間位置からアウトボード側列の転走面３の形成部までの範囲である。外方部材１の外径面へセンサユニット２０を安定良く固定する上で、外方部材１の外径面における前記スペーサ２３が接触固定される箇所には平坦部１ｂが形成される。   Each of the bolts 24 is inserted from a bolt insertion hole 30a of the flexible substrate 30 into a bolt insertion hole 25 provided in the contact fixing portion 21a of the strain generating member 21 in the radial direction and a bolt insertion hole 26 of the spacer 23. Then, the outer member 1 is screwed into the screw hole 27 provided in the outer peripheral portion. A washer 28 is interposed between the head of the bolt 24 and the distortion generating member 21. In this way, by fixing the contact fixing portion 21a to the outer diameter surface of the outer member 1 via the spacer 23, each portion having the cutout portion 21b in the strain generating member 21 which is a thin plate shape becomes the outer member 1. It becomes a state away from the outer diameter surface of this, and distortion deformation around the notch 21b becomes easy. As the axial position where the contact fixing portion 21a is disposed, an axial position that is the periphery of the rolling surface 3 of the outboard side row of the outer member 1 is selected here. Here, the periphery of the rolling surface 3 of the outboard side row is a range from the intermediate position of the rolling surface 3 of the inboard side row and the outboard side row to the formation portion of the rolling surface 3 of the outboard side row. It is. In order to stably fix the sensor unit 20 to the outer diameter surface of the outer member 1, a flat portion 1 b is formed at a location where the spacer 23 is contacted and fixed on the outer diameter surface of the outer member 1.

歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂとしては、種々のものを使用することができる。例えば、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂを金属箔ストレインゲージで構成することができる。その場合、通常、歪み発生部材２１に対しては接着による固定が行なわれる。また、歪みセンサ２２２２Ａ，２２Ｂを歪み発生部材２１上に厚膜抵抗体にて形成することもできる。   As the strain sensors 22A and 22B, various sensors can be used. For example, the strain sensors 22A and 22B can be configured with a metal foil strain gauge. In that case, the distortion generating member 21 is usually fixed by adhesion. Further, the strain sensors 2222A and 22B can be formed on the strain generating member 21 with a thick film resistor.

図６（Ａ），（Ｂ）は、前記フレキシブル基板３０でのセンサユニット２０の一配置例の平面展開図およびその断面図を示す。この配置例では、フレキシブル基板３０上に４つのセンサユニット２０が直接に取付けられている。センサユニット２０はフレキシブル基板３０の裏面（外方部材１の外径面と対向する面）側に取付けられ、配線回路３４がフレキシブル基板３０の裏面または表面または表裏両面に回路パターンとして印刷されている。センサユニット２０は半田付けなどにより前記配線回路３４に接続される。センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の外方部材１との接触面とは反対側の表面が回路印刷面とされ、この回路印刷面がフレキシブル基板３０の配線回路３４の印刷面と向かい合わせとなるようにフレキシブル基板３０に取付けられる。この例では、フレキシブル基板３０のセンサユニット配置部におけるセンサユニット２０の両側部に相当する部分に、フレキシブル基板３０の長手方向に延びる帯状の開口３０ｂが形成されている。これにより、センサユニット２０の外方部材１との密着面は、回路印刷面や半田部がない平坦面となり、外方部材１にセンサユニット２０を密着させて取付けることができる。   6A and 6B are a plan development view and a sectional view of an arrangement example of the sensor unit 20 on the flexible substrate 30. FIG. In this arrangement example, four sensor units 20 are directly mounted on the flexible substrate 30. The sensor unit 20 is attached to the back surface of the flexible substrate 30 (the surface facing the outer diameter surface of the outer member 1), and the wiring circuit 34 is printed as a circuit pattern on the back surface, front surface, or both front and back surfaces of the flexible substrate 30. . The sensor unit 20 is connected to the wiring circuit 34 by soldering or the like. In the sensor unit 20, the surface of the distortion generating member 21 opposite to the contact surface with the outer member 1 is a circuit printed surface, and this circuit printed surface faces the printed surface of the wiring circuit 34 of the flexible substrate 30. It attaches to the flexible substrate 30 so that it becomes. In this example, strip-shaped openings 30 b extending in the longitudinal direction of the flexible substrate 30 are formed in portions corresponding to both side portions of the sensor unit 20 in the sensor unit arrangement portion of the flexible substrate 30. Thereby, the contact surface of the sensor unit 20 with the outer member 1 becomes a flat surface without a circuit printing surface or a solder portion, and the sensor unit 20 can be attached to the outer member 1 in close contact.

前記フレキシブル基板３０には、前記４つのセンサユニット２０と共に、これらの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号を処理する演算処理回路３１、この演算処理回路３１の出力端子を、防水型のコネクタ８１Ａ（図１）に接続する信号ケーブル３２などの電子部品がリング状に接続され、センサ組立品３３が構成される。演算処理回路３１は例えば集積回路チップからなる。このようにリング状とされたセンサ組立品３３が、外方部材１の外径面に外方部材１と同心に取付けられる。   The flexible substrate 30 has an arithmetic processing circuit 31 for processing output signals of the strain sensors 22A and 22B together with the four sensor units 20, and an output terminal of the arithmetic processing circuit 31 is connected to a waterproof connector 81A (FIG. Electronic components such as the signal cable 32 connected to 1) are connected in a ring shape, and the sensor assembly 33 is configured. The arithmetic processing circuit 31 is composed of an integrated circuit chip, for example. The ring-shaped sensor assembly 33 is attached to the outer diameter surface of the outer member 1 concentrically with the outer member 1.

防水型のコネクタ８１Ａは、ソケットとプラグとでなる差し込み接続形式のコネクタ組８１におけるソケットとなるコネクタであって、一端が開口した角筒状のコネクタ本体８１Ａａと、このコネクタ本体８１Ａａの底面から突出した複数のピン状の接続端子８１Ａｂとを有する。複数の接続端子８１Ａｂは、端子板に取付けられてこの端子板を介してコネクタ本体８１Ａａに取付けられたものであっても、コネクタ本体８１Ａａに直接に取付けられたものであっても良い。前記信号ケーブル３２は、前記接続端子８１Ａｂに接続される。このソケットとなるコネクタ８１Ａには、プラグとなるコネクタ８１Ｂが差し込み接続される。プラグとなるコネクタ８１Ｂは、車輪用軸受からの信号取出用のケーブル８９の先端に設けられる。プラグとなるコネクタ８１Ｂは、ソケットとなるコネクタ８１Ａのコネクタ本体８１Ａａ内に差し込まれて嵌合するコネクタ本体８１Ｂａと、このコネクタ本体８１Ｂａの先端面に設けられた凹部内に設けられて前記ソケットとなるコネクタ８１Ａの各接続端子８１Ａｂにそれぞれ接触して接続される複数の接続端子８１Ｂｂとでなる。前記ソケットとなるコネクタ８１Ａは、コネクタ本体８１Ａａが、プラグとなるコネクタ８１Ｂのコネクタ本体８１Ｂａの周面が隙間なく差し込まれる形状とされることなどで、両コネクタ８１Ａ，８１Ｂの嵌合面から水が浸入しない防水型とされる。   The waterproof connector 81A is a connector that serves as a socket in a plug-and-connect type connector set 81 including a socket and a plug, and protrudes from the bottom surface of the connector body 81Aa having a rectangular tube shape with one end opened. And a plurality of pin-shaped connection terminals 81Ab. The plurality of connection terminals 81Ab may be attached to the terminal board and attached to the connector main body 81Aa via the terminal board, or may be attached directly to the connector main body 81Aa. The signal cable 32 is connected to the connection terminal 81Ab. A connector 81B serving as a plug is inserted and connected to the connector 81A serving as a socket. A connector 81B serving as a plug is provided at the tip of a cable 89 for extracting signals from the wheel bearing. The connector 81B serving as a plug is provided in a connector body 81Ba to be inserted and fitted into the connector body 81Aa of the connector 81A serving as a socket, and provided in a recess provided in the distal end surface of the connector body 81Ba to be the socket. It consists of a plurality of connection terminals 81Bb that are in contact with and connected to the connection terminals 81Ab of the connector 81A. In the connector 81A serving as the socket, the connector main body 81Aa has a shape in which the peripheral surface of the connector main body 81Ba of the connector 81B serving as a plug is inserted without a gap. It is a waterproof type that does not enter.

図７（Ａ），（Ｂ）は、前記フレキシブル基板３０でのセンサユニット２０の他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この配置例でも、センサユニット２０のすべてがフレキシブル基板３０上に取付けられている。この配置例では、フレキシブル基板３０のセンサユニット配置部に、センサユニット２０の略全体が露出する方形の開口３０ｃが形成されている。
このように、フレキシブル基板３０におけるセンサユニット３０の配置部に、センサユニット２０の略全体が露出する方形の開口３０ｃを形成することにより、センサユニット２０における歪み発生部材２１の変形がフレキシブル基板３０で規制されるのを確実に防ぐことができ、荷重の検出精度をそれだけ向上させることができる。その他の構成は、図６に示した配置例の場合と同様である。 FIGS. 7A and 7B are a plan development view and a sectional view of another arrangement example of the sensor unit 20 on the flexible substrate 30. FIG. Also in this arrangement example, all of the sensor units 20 are mounted on the flexible substrate 30. In this arrangement example, a rectangular opening 30 c is formed in the sensor unit arrangement portion of the flexible substrate 30 so that substantially the entire sensor unit 20 is exposed.
In this way, by forming the rectangular opening 30 c in which the entire sensor unit 20 is exposed in the arrangement portion of the sensor unit 30 in the flexible substrate 30, the deformation of the strain generating member 21 in the sensor unit 20 is caused by the flexible substrate 30. It can be surely prevented from being restricted, and the load detection accuracy can be improved accordingly. Other configurations are the same as those in the arrangement example shown in FIG.

図８（Ａ），（Ｂ）は、前記フレキシブル基板３０でのセンサユニット２０のさらに他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この配置例では、各センサユニット２０を、フレキシブル基板３０の配線回路３４との接続部を除いて、フレキシブル基板３０から切り離している。
また、フレキシブル基板３０は演算処理回路３１の取付部を広幅部とし、それ以外の部分を狭幅部とし、フレキシブル基板３０の狭幅部の側部に各センサユニット２０を配置することで、全体の配置構成が幅広くならないようにしている。これにより、センサ組立品３３をコンパクトに構成できる。その他の構成は、図６に示した配置例の場合と同様である。 FIGS. 8A and 8B are a plan development view and a cross-sectional view of still another arrangement example of the sensor unit 20 on the flexible substrate 30. FIG. In this arrangement example, each sensor unit 20 is separated from the flexible substrate 30 except for a connection portion between the flexible substrate 30 and the wiring circuit 34.
In addition, the flexible substrate 30 has the mounting portion of the arithmetic processing circuit 31 as a wide portion, the other portion as a narrow portion, and each sensor unit 20 is disposed on the side of the narrow portion of the flexible substrate 30, so that The arrangement configuration is not widened. Thereby, the sensor assembly 33 can be comprised compactly. Other configurations are the same as those in the arrangement example shown in FIG.

図９（Ａ），（Ｂ）は、前記フレキシブル基板３０でのセンサユニット２０のさらに他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この配置例でも、図８の場合と同様に各センサユニット２０を、フレキシブル基板３０の配線回路３４との接続部を除いて、フレキシブル基板３０から切り離している。ただし、この配置例では、フレキシブル基板３０を同一幅の帯状とし、そのフレキシブル基板３０の一側部にフレキシブル基板３０に沿って各センサユニット２０を配置している。その他の構成は、図６に示した配置例の場合と同様である。   9A and 9B are a plan development view and a cross-sectional view of still another arrangement example of the sensor unit 20 on the flexible substrate 30. FIG. Also in this arrangement example, each sensor unit 20 is separated from the flexible substrate 30 except for the connection portion with the wiring circuit 34 of the flexible substrate 30 as in the case of FIG. However, in this arrangement example, the flexible substrate 30 is formed in a strip shape having the same width, and each sensor unit 20 is arranged along one side of the flexible substrate 30 along the flexible substrate 30. Other configurations are the same as those in the arrangement example shown in FIG.

各センサユニット２０の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂは、前記フレキシブル基板３０の配線回路３４を介して演算処理回路３１に接続される。演算処理回路３１は、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号を演算処理して、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する回路である。この演算処理回路３１の構成の一例を図１１にブロック図で示す。   The strain sensors 22A and 22B of each sensor unit 20 are connected to the arithmetic processing circuit 31 through the wiring circuit 34 of the flexible substrate 30. The arithmetic processing circuit 31 performs arithmetic processing on the output signals of the strain sensors 22A and 22B to obtain force (vertical load Fz, driving force and braking force) acting between the wheel bearing and the wheel and the road surface (tire contact surface). This is a circuit for estimating the load Fx and the axial load Fy). An example of the configuration of the arithmetic processing circuit 31 is shown in a block diagram in FIG.

図１１に示す演算処理回路３１の構成例では、各センサユニット２０の歪みセンサ２２がＡＤ変換器４９を介して荷重推定手段５０に接続される。すなわち、歪みセンサ２２の出力信号は、ＡＤ変換器４９で直接にＡＤ変換されて、このＡＤ変換された歪みセンサ２２の出力信号が荷重推定手段５０に入力される。この場合のＡＤ変換器４９としては、少なくとも２０ビット以上の分解能を持つものが用いられる。また、ＡＤ変換器４９は多チャンネル入力の小型素子とし、複数のセンサユニット２０からのセンサ出力信号を一つにまとめてデジタルデータに変換する変換ユニット５９を構成している。ＡＤ変換器４９の方式は、デジタル・シグマ型変換器とすることが、高精度で比較的高速な特徴を持つ点で望ましい。   In the configuration example of the arithmetic processing circuit 31 shown in FIG. 11, the strain sensor 22 of each sensor unit 20 is connected to the load estimating means 50 via the AD converter 49. That is, the output signal of the strain sensor 22 is directly AD converted by the AD converter 49, and the output signal of the strain sensor 22 subjected to the AD conversion is input to the load estimating means 50. In this case, an AD converter 49 having a resolution of at least 20 bits is used. The AD converter 49 is a small multi-channel input element, and constitutes a conversion unit 59 that combines sensor output signals from a plurality of sensor units 20 into digital data. The AD converter 49 is preferably a digital sigma converter because it has high accuracy and relatively high speed characteristics.

荷重推定手段５０は、センサユニット２０の歪みセンサ２２のＡＤ変換された出力信号から、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する手段であり、例えばマイクロコンピュータで構成される。このマイクロコンピュータからなる荷重推定手段５０は、一つの基板上に各種の電子部品を実装したものであっても、１チップのものであっても良い。荷重推定手段５０は、オフセット調整回路５１、温度補正回路５２、ローパスフィルタ等のフィルタ処理回路５３、荷重推定演算回路５４、コントロール回路５５などを有する。オフセット調整回路５１は、歪みセンサ２２の初期オフセットや、車輪用軸受への固定によるオフセットなどを、正規の値に調整するものであり、コントロール回路５５による調整、もしくは外部からの指令によるオフセット調整が可能なように構成されている。すなわち、オフセット調整回路５１は、正規化の処理としてオフセット調整を行う。オフセットの原因は歪みセンサ２２のばらつきやセンサ固定時の歪みなどであることから、車輪用軸受にセンサユニット２０を取付けて、組立が完了した段階でオフセットを調整するのが望ましい。   The load estimator 50 generates force (vertical load Fz, driving force and braking force) acting on the wheel bearing and between the wheel and the road surface (tire contact surface) from the AD-converted output signal of the strain sensor 22 of the sensor unit 20. The load Fx and the axial load Fy) are estimated by, for example, a microcomputer. The load estimating means 50 composed of this microcomputer may be one in which various electronic components are mounted on one substrate or one chip. The load estimation unit 50 includes an offset adjustment circuit 51, a temperature correction circuit 52, a filter processing circuit 53 such as a low-pass filter, a load estimation calculation circuit 54, a control circuit 55, and the like. The offset adjustment circuit 51 adjusts the initial offset of the strain sensor 22 and the offset due to fixing to the wheel bearing to a normal value. Adjustment by the control circuit 55 or offset adjustment by an external command is performed. It is configured as possible. That is, the offset adjustment circuit 51 performs offset adjustment as a normalization process. Since the cause of the offset is a variation in the strain sensor 22 or a strain when the sensor is fixed, it is desirable to attach the sensor unit 20 to the wheel bearing and adjust the offset when the assembly is completed.

このように、センサ付車輪用軸受の組立完了後に、歪みセンサ２２の出力信号が規定値となるようにオフセット調整回路５１でオフセットを調整すると、センサ付車輪用軸受が完成品となった時点でのセンサ出力をゼロ点とすることができるため、センサ出力信号の品質を確保することができる。   As described above, after the assembly of the sensor-equipped wheel bearing is completed, when the offset is adjusted by the offset adjustment circuit 51 so that the output signal of the strain sensor 22 becomes the specified value, the sensor-equipped wheel bearing is completed. Therefore, the sensor output signal quality can be ensured.

また、歪みセンサ２２の出力信号には、歪みセンサ自体の温度特性や、固定側部材である外方部材１の温度歪みなどによるドリフト量が存在する。温度補正回路５２は、オフセット調整された歪みセンサ２２の出力信号の温度に起因するドリフトを補正する回路である。温度によるドリフトを補正するために、図４のように少なくとも１つのセンサユニット２０の歪み発生部材２１には温度センサ２９が設けられ、この温度センサ２９の出力信号がＡＤ変換器４９でデジタル化されてから前記温度補正回路５２に入力される。   In addition, the output signal of the strain sensor 22 includes a drift amount due to temperature characteristics of the strain sensor itself, temperature distortion of the outer member 1 that is a fixed member, and the like. The temperature correction circuit 52 is a circuit that corrects drift caused by the temperature of the output signal of the strain sensor 22 that has been offset adjusted. In order to correct the drift due to temperature, a temperature sensor 29 is provided in the strain generating member 21 of at least one sensor unit 20 as shown in FIG. 4, and an output signal of the temperature sensor 29 is digitized by an AD converter 49. And then input to the temperature correction circuit 52.

荷重推定演算回路５４では、前記オフセット調整回路５１、温度補正回路５２、フィルタ処理回路５３によりオフセット調整処理、温度補正処理、フィルタ処理などが施された歪みセンサ２２のデジタル化された出力信号に基づき、荷重推定演算が行われる。この荷重推定演算回路５４は、前記垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy と、歪みセンサ２２の出力信号との関係を演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段（図示せず）を有し、歪みセンサ２２の出力信号から前記関係設定手段を用いて作用力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する。前記関係設定手段の設定内容は、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。荷重推定手段５０の荷重推定演算回路５４で得られた荷重データは、車体側に設置される上位の電気制御ユニット（ＥＣＵ）まで、車内通信バス（例えばＣＡＮバス）などを通じて出力される。この通信経路は無線化されたものであっても良く、軸受側と車体側にそれぞれ送受信器を設置し、荷重データ等の出力を行う構成としても良い。この場合、電源供給などの必須なケーブルを配線接続してセンサを動作させ、得られたデータは無線で送信する構成とすることで、必要なケーブルの本数を減らすことができ、車体への取付けが簡単になる。電気制御ユニットは、例えば車両の全体を制御する手段であり、マイクロコンピュータ等により構成される。必要に応じてアナログ電圧で出力するものとしても良い。   In the load estimation calculation circuit 54, based on the digitized output signal of the strain sensor 22 subjected to the offset adjustment process, the temperature correction process, the filter process, and the like by the offset adjustment circuit 51, the temperature correction circuit 52, and the filter processing circuit 53. A load estimation calculation is performed. The load estimation calculation circuit 54 is a relationship setting in which the relationship between the vertical load Fz, the load Fx as a driving force or braking force, the axial load Fy, and the output signal of the strain sensor 22 is set by an arithmetic expression or a table. Means (not shown), and using the relation setting means from the output signal of the strain sensor 22, the acting force (vertical load Fz, load Fx serving as driving force or braking force, axial load Fy) is estimated. . The setting contents of the relationship setting means are obtained by a test or simulation in advance. The load data obtained by the load estimation calculation circuit 54 of the load estimating means 50 is output to an upper electric control unit (ECU) installed on the vehicle body side through an in-vehicle communication bus (for example, CAN bus). This communication path may be wireless, and may be configured such that a transmitter / receiver is installed on each of the bearing side and the vehicle body side to output load data and the like. In this case, it is possible to reduce the number of necessary cables by attaching the necessary cables such as power supply and operating the sensor and transmitting the obtained data wirelessly. Becomes easier. The electric control unit is, for example, a unit that controls the entire vehicle, and includes a microcomputer or the like. It is good also as what outputs with an analog voltage as needed.

荷重推定手段５０の荷重推定演算回路５４は、図１２に示す平均演算部６８と、振幅演算部６９とを備える。平均演算部６８は加算器からなり、センサユニット２０の２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の和を演算して、その和を平均値Ａとして取り出す。振幅演算部６９は減算器からなり、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の差分を演算して、その差分値を振幅値Ｂとして取り出す。   The load estimation calculation circuit 54 of the load estimation means 50 includes an average calculation unit 68 and an amplitude calculation unit 69 shown in FIG. The average calculation unit 68 includes an adder, calculates the sum of the output signals of the two strain sensors 22A and 22B of the sensor unit 20, and extracts the sum as an average value A. The amplitude calculation unit 69 includes a subtracter, calculates the difference between the output signals of the two strain sensors 22A and 22B, and extracts the difference value as the amplitude value B.

荷重推定演算回路５４では、前記平均演算部６８と振幅演算部６９で演算される平均値Ａおよび振幅値Ｂから、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力Ｆ（例えば垂直方向荷重Ｆz ）を演算・推定する。その演算・推定のために、荷重推定演算回路５４は図１３に示す２つの荷重推定手段７１，７２を有する。第１の荷重推定手段７１は前記平均値Ａを用いて車輪用軸受に作用する荷重Ｆを演算・推定する。第２の荷重推定手段７２は、前記平均値Ａと振幅値Ｂとを用いて車輪用軸受に作用する荷重Ｆを演算・推定する。   In the load estimation calculation circuit 54, a force F (for example, a force acting on the wheel bearing or between the wheel and the road surface (tire contact surface) is calculated from the average value A and the amplitude value B calculated by the average calculation unit 68 and the amplitude calculation unit 69. Calculate and estimate the vertical load Fz). For the calculation and estimation, the load estimation calculation circuit 54 has two load estimation means 71 and 72 shown in FIG. The first load estimating means 71 uses the average value A to calculate / estimate the load F acting on the wheel bearing. The second load estimating means 72 calculates and estimates the load F acting on the wheel bearing using the average value A and the amplitude value B.

車輪用軸受に作用する荷重Ｆと歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ｓとの関係は、線形な範囲内でオフセット分を除外すれば、
Ｆ＝Ｍ１×Ｓ ……（１）
という関係で表すことができ、この関係式（１）から荷重Ｆを推定することができる。ここで、Ｍ１は所定の補正係数である。
前記第１の荷重推定手段７１では、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号からオフセット分を除いた変数として前記平均値Ａを用い、この変数に所定の補正係数Ｍ１を乗算した一次式、つまり
Ｆ＝Ｍ１×Ａ ……（２）
から荷重Ｆを演算・推定する。このようにオフセット分を除外した変数を用いることにより、荷重推定精度を向上させることができる。 The relationship between the load F acting on the wheel bearing and the output signal S of the strain sensors 22A and 22B is as follows:
F = M1 × S (1)
The load F can be estimated from this relational expression (1). Here, M1 is a predetermined correction coefficient.
In the first load estimation means 71, the average value A is used as a variable obtained by removing the offset from the output signals of the strain sensors 22A and 22B, and this variable is multiplied by a predetermined correction coefficient M1, that is, F = M1 × A (2)
The load F is calculated and estimated from the above. In this way, the load estimation accuracy can be improved by using the variable excluding the offset.

前記第２の荷重推定手段７２では、前記平均値Ａおよび振幅値Ｂを変数として用い、これらの変数に所定の補正係数Ｍ２，Ｍ３を乗算した一次式、つまり
Ｆ＝Ｍ２×Ａ＋Ｍ３×Ｂ ……（３）
から荷重Ｆを演算・推定する。このように２種類の変数を用いることで、荷重推定精度をさらに向上させることができる。
上記各演算式における各補正係数の値は、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。前記第１の荷重推定手段７１および第２の荷重推定手段７２による演算は並行して行われる。なお、式（３）において、変数である平均値Ｂを省略しても良い。つまり、第２の荷重推定手段７２では、振幅値Ｂのみを変数として用いて荷重Ｆを演算・推定することもできる。 In the second load estimating means 72, the average value A and the amplitude value B are used as variables, and these variables are multiplied by predetermined correction coefficients M2 and M3, that is, F = M2 × A + M3 × B. (3)
The load F is calculated and estimated from the above. Thus, load estimation accuracy can be further improved by using two types of variables.
The value of each correction coefficient in each of the above arithmetic expressions is set by obtaining in advance by a test or simulation. The calculations by the first load estimating means 71 and the second load estimating means 72 are performed in parallel. In equation (3), the average value B, which is a variable, may be omitted. That is, the second load estimating means 72 can also calculate and estimate the load F using only the amplitude value B as a variable.

センサユニット２０は、図１のように外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に設けられるので、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、図１０のようにセンサユニット２０の設置部の近傍を通過する転動体５の影響を受ける。つまり、この転動体５の影響がオフセット分として作用する。また、軸受の停止時においても、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、転動体５の位置の影響を受ける。すなわち、転動体５がセンサユニット２０における歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂに最も近い位置を通過するとき（または、その位置に転動体５があるとき）、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの振幅は最大値となり、図１０（Ａ），（Ｂ）のように転動体５がその位置から遠ざかるにつれて（または、その位置から離れた位置に転動体５があるとき）低下する。軸受回転時には、転動体５は所定の配列ピッチＰで前記センサユニット２０の設置部の近傍を順次通過するので、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂのアナログ出力信号ａ，ｂは、その振幅が転動体５の配列ピッチＰを周期として図１０（Ｃ）のように周期的に変化する正弦波に近い波形となる。そこで、演算処理回路３１における前記荷重推定演算回路５４では、荷重を求めるデータとして、前記２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの振幅の和を上記した平均値Ａとし、振幅の差分（絶対値）｜ａ−ｂ｜を上記した振幅値Ｂとする。これにより、平均値Ａは転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となる。また、振幅値Ｂは、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの各出力信号ａ，ｂに現れる温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。したがって、この平均値Ａと振幅値Ｂを用いることにより、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を正確に検出することができる。   Since the sensor unit 20 is provided at an axial position around the rolling surface 3 of the outboard side row of the outer member 1 as shown in FIG. 1, the output signals a and b of the strain sensors 22A and 22B are shown in FIG. 10 is affected by the rolling element 5 passing through the vicinity of the installation part of the sensor unit 20. That is, the influence of this rolling element 5 acts as an offset. Even when the bearing is stopped, the output signals a and b of the strain sensors 22A and 22B are affected by the position of the rolling element 5. That is, when the rolling element 5 passes the position closest to the strain sensors 22A and 22B in the sensor unit 20 (or when the rolling element 5 is at that position), the amplitude of the output signals a and b of the strain sensors 22A and 22B. Becomes the maximum value, and decreases as the rolling element 5 moves away from the position as shown in FIGS. 10A and 10B (or when the rolling element 5 is located away from the position). When the bearing rotates, the rolling elements 5 sequentially pass through the vicinity of the installation portion of the sensor unit 20 at a predetermined arrangement pitch P, so that the analog output signals a and b of the strain sensors 22A and 22B have an amplitude of the rolling elements 5. A waveform similar to a sine wave that periodically changes as shown in FIG. Therefore, in the load estimation calculation circuit 54 in the calculation processing circuit 31, as the data for obtaining the load, the sum of the amplitudes of the output signals a and b of the two strain sensors 22A and 22B is set to the above-described average value A, and the amplitude difference is obtained. (Absolute value) | a−b | is the amplitude value B described above. Thus, the average value A is a value obtained by canceling the fluctuation component due to the passage of the rolling elements 5. The amplitude value B is a value that offsets the influence of temperature appearing in the output signals a and b of the two strain sensors 22A and 22B and the influence of slippage between the knuckle and flange surfaces. Therefore, by using the average value A and the amplitude value B, the load acting on the wheel bearing and the tire ground contact surface can be accurately detected.

ここでは、センサユニット２０は、固定側部材である外方部材１の外径面の円周方向に並ぶ３つの接触固定部２１ａのうち、その配列の両端に位置する２つの接触固定部２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定している。この場合、隣り合う接触固定部２１ａの中間位置にそれぞれ配置される２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔は、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となる。その結果、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは略１８０度の位相差を有することになり、その和として求められる平均値Ａは転動体５の通過による変動成分をキャンセルしたものとなる。また、その差分として求められる振幅値Ｂは温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。   Here, the sensor unit 20 includes two contact fixing portions 21a positioned at both ends of the array among the three contact fixing portions 21a arranged in the circumferential direction of the outer diameter surface of the outer member 1 which is a fixed side member. The interval is set to be the same as the arrangement pitch P of the rolling elements 5. In this case, the circumferential interval between the two strain sensors 22A and 22B respectively disposed at the intermediate positions of the adjacent contact fixing portions 21a is approximately ½ of the arrangement pitch P of the rolling elements 5. . As a result, the output signals a and b of the two strain sensors 22A and 22B have a phase difference of about 180 degrees, and the average value A obtained as the sum is obtained by canceling the fluctuation component due to the passage of the rolling element 5. It becomes. Further, the amplitude value B obtained as the difference is a value obtained by offsetting the influence of temperature and the influence of slippage between the knuckle and the flange surface.

なお、図１０では、接触固定部２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定し、隣り合う接触固定部２１ａの中間位置に各１つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ配置することで、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となるようにした。これとは別に、直接、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの１／２に設定しても良い。
この場合に、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの和として求められる平均値Ａは転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となり、差分として求められる振幅値Ｂは温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。 In FIG. 10, the interval between the contact fixing portions 21 a is set to be the same as the arrangement pitch P of the rolling elements 5, and one strain sensor 22 </ b> A, 22 </ b> B is disposed at an intermediate position between the adjacent contact fixing portions 21 a. Thus, the circumferential interval between the two strain sensors 22A and 22B is set to be approximately ½ of the arrangement pitch P of the rolling elements 5. Alternatively, the circumferential interval between the two strain sensors 22A and 22B may be directly set to ½ of the arrangement pitch P of the rolling elements 5.
In this case, the circumferential interval between the two strain sensors 22A and 22B may be {1/2 + n (n: integer)} times the arrangement pitch P of the rolling elements 5, or a value approximated to these values. good. Also in this case, the average value A obtained as the sum of the output signals a and b of both strain sensors 22A and 22B is a value obtained by canceling the fluctuation component due to the passage of the rolling element 5, and the amplitude value B obtained as the difference is the temperature. It is a value that offsets the influence and the effect of slippage between the knuckle and flange surfaces.

図１３のように、荷重推定演算回路５４の両荷重推定手段７１，７２は次段の選択出力手段７３に接続される。この選択出力手段７３は、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段７２のうちいずれかの推定荷重値を切り替え選択して出力するものである。具体的には、車輪回転速度が所定の下限速度よりも低い場合に、選択出力手段７３は、第１の荷重推定手段７１の推定荷重値を選択して出力するものとしている。
車輪の低速回転時には、センサ出力信号の振幅を検出するための処理時間が長くなり、さらに静止時には振幅の検出そのものが不可能になる。そこで、このように、車輪回転速度が所定の下限値よりも低い場合、平均値Ａだけを用いた第１の荷重推定手段７１からの推定荷重値を選択して出力することにより、検出した荷重信号を遅延なく出力することができる。 As shown in FIG. 13, both load estimation means 71 and 72 of the load estimation calculation circuit 54 are connected to the selection output means 73 in the next stage. The selection output means 73 switches and selects one of the estimated load values of the first and second load estimation means 72 according to the wheel rotation speed and outputs it. Specifically, the selection output means 73 selects and outputs the estimated load value of the first load estimation means 71 when the wheel rotation speed is lower than a predetermined lower limit speed.
When the wheel rotates at a low speed, the processing time for detecting the amplitude of the sensor output signal becomes longer, and further, the amplitude cannot be detected when the wheel is stationary. Thus, in this way, when the wheel rotation speed is lower than the predetermined lower limit value, the detected load is obtained by selecting and outputting the estimated load value from the first load estimating means 71 using only the average value A. The signal can be output without delay.

この実施形態では、前記選択出力手段７３に車輪の回転速度情報を与えるために、図１のように外方部材１の内周に転動体５の位置を検出する転動体検出センサ６０が設けられ、この転動体検出センサ６０の出力信号から車輪の回転速度が求められる。選択出力手段７３には、外部から車輪回転速度の情報が入力されるものとしても良い。この場合、外部からの車輪回転速度の情報として、車体側からのＡＢＳセンサなどの回転センサ信号を用い、これにより車輪回転速度を推定するようにしても良い。また、車体側の車内通信バスに接続された上位制御装置から、車輪回転速度の情報に代わるものとして、切り替え選択指令を選択出力手段７３が受ける構成としても良い。さらに車輪回転速度の情報として、前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂから転動体５の通過周波数を検出して、車輪回転速度を推定するものとしても良い。   In this embodiment, a rolling element detection sensor 60 for detecting the position of the rolling element 5 is provided on the inner periphery of the outer member 1 as shown in FIG. The rotational speed of the wheel is obtained from the output signal of the rolling element detection sensor 60. The selection output means 73 may receive information on wheel rotation speed from the outside. In this case, as information on the wheel rotation speed from the outside, a rotation sensor signal such as an ABS sensor from the vehicle body side may be used to estimate the wheel rotation speed. Moreover, it is good also as a structure which the selection output means 73 receives a switching selection instruction | command from the high-order control apparatus connected to the in-vehicle communication bus | bath by the side of a vehicle body as an alternative to the wheel rotational speed information. Further, as the wheel rotation speed information, the wheel rotation speed may be estimated by detecting the passing frequency of the rolling element 5 from the output signals a and b of the strain sensors 22A and 22B.

この実施形態では、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる、前記固定側部材である外方部材１の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に、円周方向９０度の位相差で４つのセンサユニット２０を等配しているので、車輪用軸受に作用する垂直方向荷重Ｆz 、駆動力や制動力となる荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy を推定することができる。   In this embodiment, the upper surface portion, the lower surface portion, the right surface portion, and the left surface portion of the outer diameter surface of the outer member 1 that is the fixed side member, which are in the vertical position and the horizontal position with respect to the tire ground contact surface, Since the four sensor units 20 are equally arranged with a phase difference of 90 degrees in the direction, it is possible to estimate the vertical load Fz acting on the wheel bearing, the load Fx serving as a driving force and a braking force, and the axial load Fy. it can.

外方部材１の外径面に取付けられた前記センサユニット２０を含むセンサ組立品３３は、図１のように保護カバー８０で覆われる。保護カバー８０は、外方部材１の外周を囲む筒状の部材であり、具体的には、インボード側半部が大径部８０ａでアウトボード側半部が小径部８０ｂとなる段付き円筒状とされている。この保護カバー８０のインボード側端は車体取付用のフランジ１ａの外径面に嵌合させられ、保護カバー８０のアウトボード側端は外方部材１のアウトボード側端の外径面に嵌合させられる。保護カバー８０の材料としては、ステンレス鋼等の耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形したものや、プレス加工して成形した鋼板に金属メッキまたは塗装を施したものが用いられる。これにより、保護カバー８０が外部環境により腐食するのを防止できる。保護カバー８０の材質は、このほかプラスチックやゴムであっても良い。   The sensor assembly 33 including the sensor unit 20 attached to the outer diameter surface of the outer member 1 is covered with a protective cover 80 as shown in FIG. The protective cover 80 is a cylindrical member that surrounds the outer periphery of the outer member 1, and specifically, a stepped cylinder in which the inboard side half is the large diameter portion 80a and the outboard side half is the small diameter portion 80b. It is made into a shape. The inboard side end of the protective cover 80 is fitted to the outer diameter surface of the flange 1a for mounting the vehicle body, and the outboard side end of the protective cover 80 is fitted to the outer diameter surface of the outer board 1 of the outer member 1. Can be combined. As the material of the protective cover 80, a steel plate having a corrosion resistance such as stainless steel, which is formed by pressing, or a steel plate which is formed by pressing, is subjected to metal plating or coating. Thereby, it can prevent that the protective cover 80 corrodes by an external environment. In addition, the material of the protective cover 80 may be plastic or rubber.

また、保護カバー８０にはこれと一体に、前記演算処理回路３１の出力信号を軸受外部へ取り出すための防水コネクタ８１Ａが設けられ、演算処理回路３１と防水コネクタ８１Ａが前記信号ケーブル３２を介して接続される。防水コネクタ８１Ａは、そのコネクタ帆８１ａを保護カバー８０に対して接着し、または溶着することなどで、保護カバー８０と一体とされる。信号ケーブル３２を防水コネクタ８１Ａへ接続する作業は、保護カバー８０を外方部材１に取付ける際に行われる。
この実施形態では、センサユニット２０の出力信号を演算処理する演算処理回路３１も外方部材１の外周に設けるものとしたが、演算処理回路３１を省略してセンサユニット２０の出力信号をそのまま軸受外部に取り出し、例えば車体側で出力信号の演算処理を行って荷重推定を行う場合には、センサユニット２０の出力端子が前記信号ケーブル３２を介して前記防水コネクタ８１Ａに接続される。 In addition, the protective cover 80 is integrally provided with a waterproof connector 81A for taking out the output signal of the arithmetic processing circuit 31 to the outside of the bearing. The arithmetic processing circuit 31 and the waterproof connector 81A are connected via the signal cable 32. Connected. The waterproof connector 81 </ b> A is integrated with the protective cover 80 by bonding or welding the connector sail 81 a to the protective cover 80. The operation of connecting the signal cable 32 to the waterproof connector 81 </ b> A is performed when the protective cover 80 is attached to the outer member 1.
In this embodiment, the arithmetic processing circuit 31 for arithmetic processing of the output signal of the sensor unit 20 is also provided on the outer periphery of the outer member 1, but the arithmetic processing circuit 31 is omitted and the output signal of the sensor unit 20 is directly used as a bearing. For example, when load estimation is performed by performing output signal arithmetic processing on the vehicle body side, the output terminal of the sensor unit 20 is connected to the waterproof connector 81A via the signal cable 32.

なお、この実施形態において、前記防水コネクタ８１Ａと一体に前記演算処理回路３１を樹脂モールドしても良いし、防水コネクタ８１Ａと演算処理回路３１を一体で射出成形しても良い。防水コネクタ８１Ａと一体に演算処理回路３１を樹脂モールドする場合は、保護カバー８０の取付時に演算処理回路３１と防水コネクタ８０を接続する作業を省略できる。また、防水コネクタ８１Ａと演算処理回路３１を一体で射出成形する場合には、これらの接続作業を省略できるだけでなく、これらの製造工程を簡略化できる。これらの場合に、センサユニット２０と演算処理回路３１との接続は、固定側部材である外方部材１へ保護カバー８０を取付ける際に行うことになる。   In this embodiment, the arithmetic processing circuit 31 may be resin-molded integrally with the waterproof connector 81A, or the waterproof connector 81A and arithmetic processing circuit 31 may be integrally injection-molded. When the arithmetic processing circuit 31 is resin-molded integrally with the waterproof connector 81A, the operation of connecting the arithmetic processing circuit 31 and the waterproof connector 80 when the protective cover 80 is attached can be omitted. Further, when the waterproof connector 81A and the arithmetic processing circuit 31 are integrally formed by injection molding, not only these connection operations can be omitted, but also the manufacturing process can be simplified. In these cases, the sensor unit 20 and the arithmetic processing circuit 31 are connected when the protective cover 80 is attached to the outer member 1 that is a fixed member.

この実施形態のセンサ付車輪用軸受の組立は、以下の手順で行われる。先ず、外方部材１の単体の状態、または外方部材１に転動体５を組み付けた状態で、外方部材１にセンサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３２を取付ける。つぎに、保護カバー８０を、外方部材１のアウトボード側から挿入し、そのインボード側端を外方部材１のフランジ１ａの外径面に嵌合させ、アウトボード側端を外方部材１のアウトボード側円筒部外径面に嵌合させることで、センサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３２などからなるセンサ組立品３３を保護カバー８０で覆う。この後で軸受の全体を組み立てる。この手順で組み立てることにより、外方部材１に取付けたセンサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３２を保護カバー８０で覆ってなるセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。   The assembly of the sensor-equipped wheel bearing of this embodiment is performed according to the following procedure. First, the sensor unit 20, the flexible substrate 30, and the arithmetic processing circuit 32 are attached to the outer member 1 in a state where the outer member 1 is a single body or the rolling member 5 is assembled to the outer member 1. Next, the protective cover 80 is inserted from the outboard side of the outer member 1, the inboard side end is fitted to the outer diameter surface of the flange 1 a of the outer member 1, and the outboard side end is fitted to the outer member. The sensor assembly 33 including the sensor unit 20, the flexible substrate 30, the arithmetic processing circuit 32, and the like is covered with the protective cover 80 by being fitted to the outer diameter surface of the cylindrical part 1 on the outboard side. After this, the entire bearing is assembled. By assembling in this procedure, the sensor-equipped wheel bearing in which the sensor unit 20, the flexible substrate 30, and the arithmetic processing circuit 32 attached to the outer member 1 are covered with the protective cover 80 can be easily assembled.

車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材である外方部材１にも荷重が印加されて変形が生じる。ここではセンサユニット２０における歪み発生部材２１の２つ以上の接触固定部２１ａが、外方部材１に接触固定されているので、外方部材１の歪みが歪み発生部材２１に拡大して伝達され易く、その歪みが歪みセンサ２２で感度良く検出される。   When a load acts between the tire of the wheel and the road surface, the load is also applied to the outer member 1 that is a stationary member of the wheel bearing, causing deformation. Here, since the two or more contact fixing portions 21 a of the strain generating member 21 in the sensor unit 20 are contact fixed to the outer member 1, the strain of the outer member 1 is transmitted to the strain generating member 21 in an enlarged manner. The distortion is easily detected by the distortion sensor 22.

また、固定側部材である外方部材１の外周を囲む筒状の保護カバー８０で複数のセンサユニット２０を含むセンサ組立品３３を覆っているので、センサ組立品３３を構成する複数のセンサユニット２０や他の電子部品を外部環境から保護することができ、外部環境によるセンサユニット２０や他の電子部品の故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できる。特に、保護カバー８０と一体に、センサユニット２０の出力信号もしくはその出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための防水コネクタ８１Ａを設けているので、軸受組立の際に、演算処理回路３１あるいはセンサユニット２０に接続した信号ケーブルを保護カバー８０と干渉しないように保護カバー８０から取り出すといった煩雑な作業を必要とせず、構成がコンパクトで組立性も良く、車輪の軸受部にかかる荷重を正確に検出できる。外方部材１が固定側部材であるこの実施形態の場合、外方部材１への保護カバー８０の取付けが容易で、保護カバー８０によるセンサユニット２０や他の電子部品の保護が行い易い。   In addition, since the sensor assembly 33 including the plurality of sensor units 20 is covered with the cylindrical protective cover 80 that surrounds the outer periphery of the outer member 1 that is the fixed side member, the plurality of sensor units that constitute the sensor assembly 33. 20 and other electronic components can be protected from the external environment, the sensor unit 20 and other electronic components can be prevented from being damaged by the external environment, and the load acting on the wheel bearing and the tire ground contact surface can be accurately detected over a long period of time. It can be detected. In particular, since the waterproof connector 81A for taking out the output signal of the sensor unit 20 or a signal obtained by performing arithmetic processing on the output signal is provided integrally with the protective cover 80, the arithmetic processing circuit 31 is provided when the bearing is assembled. Alternatively, the complicated operation of removing the signal cable connected to the sensor unit 20 from the protective cover 80 so as not to interfere with the protective cover 80 is not required, the structure is compact, the assembly is good, and the load applied to the bearing portion of the wheel is accurate. Can be detected. In the case of this embodiment in which the outer member 1 is a fixed side member, it is easy to attach the protective cover 80 to the outer member 1, and the protective cover 80 can easily protect the sensor unit 20 and other electronic components.

また、この実施形態では、固定側部材である外方部材１における車体取付用フランジ１ａの正面形状を、図３のように軸受軸心Ｏに直交する線分ＬＶ，ＬＨに対して線対称となる形状、または軸受軸心Ｏに対して点対称となる形状としているので、外方部材１の形状が単純化され、外方部材１の形状の複雑化に起因する温度分布や膨張・収縮量のばらつきを低減できる。これにより、外方部材１における温度分布や膨張・収縮量のばらつきによる影響を十分小さくして、荷重による歪み量をセンサユニットに検出させることができる。   Further, in this embodiment, the front shape of the vehicle body mounting flange 1a in the outer member 1 which is a stationary member is symmetrical with respect to line segments LV and LH perpendicular to the bearing axis O as shown in FIG. Therefore, the shape of the outer member 1 is simplified, and the temperature distribution and the amount of expansion / contraction caused by the complicated shape of the outer member 1 are obtained. The variation of can be reduced. Thereby, the influence by the variation in the temperature distribution and expansion / contraction amount in the outer member 1 can be made sufficiently small, and the strain amount due to the load can be detected by the sensor unit.

図１４および図１５は、この発明の他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受は、図１〜図１３の実施形態において、前記保護カバー８０のアウトボード側端をＯリング８２を介して外方部材１の外径面に取付けている。その他の構成は図１〜図１３に示す実施形態の場合と同様である。   14 and 15 show another embodiment of the present invention. 1 to 13, the sensor-equipped wheel bearing has the outboard side end of the protective cover 80 attached to the outer diameter surface of the outer member 1 through an O-ring 82. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.

このように、保護カバー８０のアウトボード側端をＯリング８２を介して外方部材１の外径面に取付けると、保護カバー８０のアウトボード側端の密封性を確実なものとすることができ、保護カバー８０によるセンサユニット２０や他の電子部品の保護効果をさらに向上させることができる。   As described above, when the outboard side end of the protective cover 80 is attached to the outer diameter surface of the outer member 1 via the O-ring 82, the sealing performance of the outboard side end of the protective cover 80 may be ensured. Thus, the protection effect of the sensor unit 20 and other electronic components by the protective cover 80 can be further improved.

図１６および図１７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受は、図１〜図１３の実施形態において、前記保護カバー８０のインボード側端に、その開口縁に沿って環状の弾性体からなるリップ部８３が設けられ、このリップ部８３が外方部材１の車体取付用フランジ１ａのアウトボード側を向く側面に当接させられている。この場合には、保護カバー８０のインボード側端の密封性を確実なものとすることができ、保護カバー８０によるセンサユニット２０や他の電子部品の保護効果をさらに向上させることができる。   16 and 17 show still another embodiment of the present invention. 1 to 13, the sensor-equipped wheel bearing is provided with a lip portion 83 formed of an annular elastic body along the opening edge at the inboard side end of the protective cover 80. The portion 83 is brought into contact with the side surface of the outer member 1 facing the outboard side of the vehicle body mounting flange 1a. In this case, the sealing performance of the inboard side end of the protective cover 80 can be ensured, and the protective effect of the sensor unit 20 and other electronic components by the protective cover 80 can be further improved.

前記リップ部８３を構成する弾性体としてはゴム材料が望ましい。このほか、リップ部８３を保護カバー８０に一体形成しても良い。ここでは、リップ部８３を、インボード側に向かって拡径する形状としている。これにより、インボード側端から保護カバー８０内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。その他の構成は図１〜図１３に示す実施形態の場合と同様である。   As the elastic body constituting the lip portion 83, a rubber material is desirable. In addition, the lip portion 83 may be integrally formed with the protective cover 80. Here, the lip portion 83 has a shape that expands toward the inboard side. Thereby, infiltration of muddy water, salt water, etc. into the protective cover 80 from the inboard side end can be prevented more reliably. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.

図１８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図１７に示した各実施形態において、固定側部材である外方部材１におけるフランジ１ａが設けられる外径面に、耐食性または防食性を有する表面処理層８４が形成されている。このように表面処理層８４を形成した外方部材１の外径面に、図１〜図１７のようにセンサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３１、保護カバー８０が取付けられる。その他の構成は、図１〜図１７の各実施形態の場合と同様である。   FIG. 18 shows still another embodiment of the present invention. In this sensor wheel bearing, in each embodiment shown in FIGS. 1 to 17, a surface treatment layer having corrosion resistance or corrosion resistance on the outer diameter surface provided with the flange 1 a in the outer member 1 which is a fixed member. 84 is formed. The sensor unit 20, the flexible substrate 30, the arithmetic processing circuit 31, and the protective cover 80 are attached to the outer diameter surface of the outer member 1 on which the surface treatment layer 84 is formed as shown in FIGS. Other configurations are the same as those in the embodiments of FIGS.

耐食性または防食性を有する表面処理層８４としては、例えば金属メッキ処理を施した表層、塗装処理を施した表層、コーティング処理を施した表層などが挙げられる。金属メッキ処理としては、亜鉛メッキ、ユニクロメッキ、クロメートメッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ、カニゼンメッキ、四三酸化鉄皮膜（黒染め）、レイデントなどの処理が適用可能である。塗装処理、コーティング処理としては、カチオン電着塗装、アニオン電着塗装、フッ素系電着塗装、窒化珪素等のセラミックコーティングなどが適用可能である。   Examples of the surface treatment layer 84 having corrosion resistance or corrosion resistance include a surface layer subjected to metal plating treatment, a surface layer subjected to coating treatment, and a surface layer subjected to coating treatment. As the metal plating treatment, treatments such as zinc plating, unichrome plating, chromate plating, nickel plating, chrome plating, electroless nickel plating, Kanigen plating, iron trioxide film (black dyeing), and radient can be applied. As the coating treatment and coating treatment, cationic electrodeposition coating, anion electrodeposition coating, fluorine electrodeposition coating, ceramic coating such as silicon nitride, and the like are applicable.

このように、この実施形態では、外方部材１の外径面に、耐食性または防食性を有する表面処理層８４を形成しているので、外方部材１の外径面の錆によりセンサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３１、保護カバー８０などの取付部が盛り上がったり、センサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３１にもらい錆が発生するのを防止でき、錆に起因する歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂなどの誤動作を解消でき、荷重検出を長期にわたり正確に行うことができる。   Thus, in this embodiment, since the surface treatment layer 84 having corrosion resistance or corrosion resistance is formed on the outer diameter surface of the outer member 1, the sensor unit 20 is caused by rust on the outer diameter surface of the outer member 1. It is possible to prevent the mounting portion of the flexible substrate 30, the arithmetic processing circuit 31, the protective cover 80, etc. from rising, or the sensor unit 20, the flexible substrate 30, the arithmetic processing circuit 31 from generating rust, and a strain sensor caused by rust. Malfunctions such as 22A and 22B can be eliminated, and load detection can be performed accurately over a long period of time.

上記した各実施形態では、外方部材１が固定側部材である場合につき説明したが、この発明は、内方部材が固定側部材である車輪用軸受にも適用することができ、その場合、センサユニット２０は内方部材の内周となる周面に設ける。   In each of the above-described embodiments, the case where the outer member 1 is a fixed side member has been described, but the present invention can also be applied to a wheel bearing in which the inner member is a fixed side member. The sensor unit 20 is provided on the peripheral surface that is the inner periphery of the inner member.

また、これらの実施形態では第３世代型の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる第１または第２世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第４世代型の車輪用軸受にも適用することができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。   In these embodiments, the case where the present invention is applied to a third generation type wheel bearing has been described. However, the present invention is for a first generation or second generation type wheel in which the bearing portion and the hub are independent parts. The present invention can also be applied to a bearing or a fourth-generation type wheel bearing in which a part of the inner member is composed of an outer ring of a constant velocity joint. The sensor-equipped wheel bearing can also be applied to a wheel bearing for a driven wheel, and can also be applied to a tapered roller type wheel bearing of each generation type.

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
２０…センサユニット
２１…歪み発生部材
２１ａ…接触固定部
２２，２２Ａ，２２Ｂ…歪みセンサ
３０…フレキシブル基板
３１…演算処理回路
３２…信号ケーブル
７１…第１の荷重推定手段
７２…第２の荷重推定手段
７３…選択出力手段
８０…保護カバー
８１Ａ…防水コネクタ
８３…リップ部
８４…表面処理層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outer member 1a ... Car body mounting flange 2 ... Inner member 3, 4 ... Rolling surface 5 ... Rolling body 20 ... Sensor unit 21 ... Strain generating member 21a ... Contact fixing | fixed part 22, 22A, 22B ... Strain sensor 30 ... flexible substrate 31 ... arithmetic processing circuit 32 ... signal cable 71 ... first load estimation means 72 ... second load estimation means 73 ... selection output means 80 ... protective cover 81A ... waterproof connector 83 ... lip portion 84 ... surface treatment layer

Claims (22)

複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材は、ナックルに取付ける車体取付用のフランジを外周に有し、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
上記固定側部材の外周面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設けると共に、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーと一体に、前記センサユニットの出力信号もしくは出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための、防水型のコネクタを設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。 An outer member having a double row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface facing the rolling surface formed on the outer periphery, and interposed between the opposing rolling surfaces of both members The fixed side member of the outer member and the inner member has a flange for mounting the vehicle body attached to the knuckle on the outer periphery, and supports the wheel rotatably with respect to the vehicle body. Wheel bearing
A plurality of load detection sensor units fixed to the outer peripheral surface of the fixed side member are provided, and the plurality of sensor units are covered with a cylindrical protective cover that surrounds the outer periphery of the fixed side member. A sensor-equipped wheel bearing, wherein a waterproof connector is provided integrally to take out an output signal of the sensor unit or a signal obtained by computing the output signal to the outside of the bearing. 請求項１において、前記固定側部材が外方部材であるセンサ付車輪用軸受。   The sensor-equipped wheel bearing according to claim 1, wherein the fixed-side member is an outer member. 請求項１または請求項２において、前記保護カバーのアウトボード側端を前記固定側部材の外周面に嵌合させ、保護カバーのインボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部を前記固定側部材のフランジのアウトボード側を向く側面に当接させたセンサ付車輪用軸受。   3. The annular elastic body according to claim 1, wherein an outboard side end of the protective cover is fitted to an outer peripheral surface of the fixed side member, and is provided along an opening edge of the inboard side end of the protective cover. The wheel bearing with a sensor which made the lip part which contact | abut contact | abut to the side surface which faces the outboard side of the flange of the said fixed side member. 請求項３において、前記リップ部を前記保護カバーに一体形成したセンサ付車輪用軸受。   4. The wheel bearing with sensor according to claim 3, wherein the lip portion is integrally formed with the protective cover. 請求項３または請求項４において、前記リップ部を構成する弾性体がゴム材料からなるセンサ付車輪用軸受。   5. The sensor-equipped wheel bearing according to claim 3, wherein the elastic body constituting the lip portion is made of a rubber material. 請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、前記リップ部は、インボード側に向かって拡径する形状であるセンサ付車輪用軸受。   6. The sensor-equipped wheel bearing according to claim 3, wherein the lip portion has a shape that increases in diameter toward the inboard side. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記保護カバーは、耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形したものであるセンサ付車輪用軸受。   The sensor-equipped wheel bearing according to any one of claims 1 to 6, wherein the protective cover is formed by pressing a corrosion-resistant steel plate. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記保護カバーは、鋼板をプレス加工して成形し、その表面に金属メッキまたは塗装処理を施したものであるセンサ付車輪用軸受。   The sensor-equipped wheel bearing according to any one of claims 1 to 6, wherein the protective cover is formed by pressing a steel plate, and the surface thereof is subjected to metal plating or coating treatment. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記固定側部材の外周に前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路を設けたセンサ付車輪用軸受。   9. The sensor-equipped wheel bearing according to any one of claims 1 to 8, wherein an arithmetic processing circuit is provided on the outer periphery of the fixed side member for arithmetic processing of an output signal of the sensor unit. 請求項９において、前記演算処理回路を前記防水型のコネクタと一体に樹脂モールドしたセンサ付車輪用軸受。   The sensor-equipped wheel bearing according to claim 9, wherein the arithmetic processing circuit is resin-molded integrally with the waterproof connector. 請求項９または請求項１０において、前記演算処理回路は、前記センサユニットの出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を備えるセンサ付車輪用軸受。   11. The sensor-equipped wheel bearing according to claim 9, wherein the arithmetic processing circuit includes a load estimation unit that estimates a load applied to the wheel from an output signal of the sensor unit. 請求項１１において、前記演算処理回路は、前記センサユニットの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を推定する第１の荷重推定手段と、前記センサの出力信号の振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を推定する第２の荷重推定手段と、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段のうちいずれかの推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段とを備えるセンサ付車輪用軸受。   In Claim 11, the said arithmetic processing circuit is the 1st load estimation means which estimates the load which acts on the bearing for wheels using the average value of the output signal of the said sensor unit, The amplitude value of the output signal of the said sensor, Or the second load estimating means for estimating the load acting on the wheel bearing using the amplitude value and the average value, and the first and second load estimating means depending on the wheel rotational speed. A sensor-equipped wheel bearing comprising selection output means for switching and selecting the estimated load value. 請求項１２において、前記センサユニットは３つ以上の接触固定部と２つのセンサを有し、隣り合う第１および第２の接触固定部の間、および隣り合う第２および第３の接触固定部の間に各センサをそれぞれ取付け、隣り合う接触固定部もしくは隣り合うセンサの前記固定側部材の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍とし、前記第１および第２の荷重推定手段は前記２つのセンサの出力信号の和を平均値として用いるものとしたセンサ付車輪用軸受。   13. The sensor unit according to claim 12, wherein the sensor unit has three or more contact fixing portions and two sensors, and is adjacent between the first and second contact fixing portions adjacent to each other and between the second and third contact fixing portions adjacent to each other. Each sensor is mounted between the adjacent fixed contact portions or the interval between the adjacent sensors in the circumferential direction of the fixed side member is {1/2 + n (n: integer)} times the arrangement pitch of the rolling elements. The first and second load estimating means use a sum of output signals of the two sensors as an average value. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、前記センサユニットをフレキシブル基板に取付けたセンサ付車輪用軸受。   14. The wheel bearing with sensor according to claim 1, wherein the sensor unit is attached to a flexible substrate. 請求項１４において、前記フレキシブル基板に、前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路と、この演算処理回路を前記防水型のコネクタに接続する信号ケーブルとを取付けたセンサ付車輪用軸受。   The sensor-equipped wheel bearing according to claim 14, wherein an arithmetic processing circuit that performs arithmetic processing on an output signal of the sensor unit and a signal cable that connects the arithmetic processing circuit to the waterproof connector are attached to the flexible substrate. 請求項１４または請求項１５において、前記フレキシブル基板のベース材質がポリイミドであるセンサ付車輪用軸受。   16. The wheel bearing with sensor according to claim 14 or 15, wherein a base material of the flexible substrate is polyimide. 請求項１ないし請求項１６のいずれか１項において、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に円周方向９０度の位相差で４つ等配したセンサ付車輪用軸受。   The sensor unit according to any one of claims 1 to 16, wherein the sensor unit is an upper surface portion, a lower surface portion, a right surface portion of an outer diameter surface of the fixed side member that is in a vertical position and a horizontal position with respect to a tire ground contact surface. And four wheel bearings with a sensor arranged equally on the left surface with a phase difference of 90 degrees in the circumferential direction. 請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記固定側部材のフランジの正面形状を、軸受軸心に直交する線分に対して線対称となる形状としたセンサ付車輪用軸受。   18. The sensor-equipped wheel bearing according to any one of claims 1 to 17, wherein a front shape of the flange of the stationary member is symmetrical with respect to a line segment orthogonal to the bearing axis. 請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記固定側部材のフランジの正面形状を、軸受軸心に対して点対称となる形状としたセンサ付車輪用軸受。   18. The sensor-equipped wheel bearing according to claim 1, wherein a front shape of the flange of the fixed-side member is a point-symmetric shape with respect to the bearing axis. 請求項１ないし請求項１９のいずれか１項において、前記固定側部材のフランジが設けられる周面に、耐蝕性または防食性を有する表面処理を施したセンサ付車輪用軸受。   20. The sensor-equipped wheel bearing according to any one of claims 1 to 19, wherein a peripheral surface provided with a flange of the fixed side member is subjected to a surface treatment having corrosion resistance or corrosion resistance. 請求項２０において、前記表面処理が金属メッキ、または塗装、またはコーティング処理であるセンサ付車輪用軸受。   21. The wheel bearing with sensor according to claim 20, wherein the surface treatment is metal plating, painting, or coating treatment. 請求項１ないし請求項２１のいずれか１項に記載のセンサ付車輪用軸受の組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の周面に前記センサユニットを取付け、さらに前記保護カバーを固定側部材の周面に取付けた後、軸受を組み立てることを特徴とするセンサ付車輪用軸受の組立方法。   The method of assembling a sensor-equipped wheel bearing according to any one of claims 1 to 21, wherein the stationary member is a single member or the rolling member is assembled to the stationary member. A method of assembling a sensor-equipped wheel bearing, comprising: mounting the sensor unit on a peripheral surface of the fixed side member; and further mounting the protective cover on the peripheral surface of the fixed side member;
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