JP4370885B2 - Load measuring device for rolling bearing units - Google Patents
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Description
この発明の対象となる転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、例えば、自動車、鉄道車両等の車両の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに負荷される荷重(ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)を測定し、上記車両の走行安定性確保を図る為に利用する。 A load measuring device for a rolling bearing unit that is an object of the present invention is, for example, a load (one or both of a radial load and an axial load) applied to a rolling bearing unit for supporting wheels of a vehicle such as an automobile or a railway vehicle. ) Is measured and used to ensure the running stability of the vehicle.
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)、更にはビークルスタビリティコントロールシステム(VSC)等の車両用走行安定装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重(ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)の大きさを知る事が好ましい場合がある。 For example, an automobile wheel is rotatably supported by a double row angular rolling bearing unit with respect to a suspension device. In order to ensure the running stability of automobiles, vehicle running stabilizers such as an antilock brake system (ABS), a traction control system (TCS), and a vehicle stability control system (VSC) are used. . In order to control such various vehicle running stabilizers, signals such as the rotational speed of the wheels and the acceleration in each direction applied to the vehicle body are required. In order to perform higher-level control, it may be preferable to know the magnitude of a load (one or both of a radial load and an axial load) applied to the rolling bearing unit via the wheel.
この様な事情に鑑みて、特許文献1には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第1例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、ラジアル荷重を測定するもので、図3に示す様に構成している。懸架装置に支持される外輪1の内径側に、車輪を結合固定するハブ2を支持している。このハブ2は、車輪を固定する為の回転側フランジ3をその外端部(車両への組み付け状態で幅方向外側となる端部で、図6を除く各図の左端部)に有するハブ本体4と、このハブ本体4の内端部(車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部で、図6を除く各図の右端部)に外嵌されてナット5により抑え付けられた内輪6とを備える。そして、上記外輪1の内周面に形成した複列の外輪軌道7、7と、上記ハブ2の外周面に形成した複列の内輪軌道8、8との間に、それぞれ複数個ずつの転動体9a、9bを配置して、上記外輪1の内径側での上記ハブ2の回転を自在としている。
In view of such circumstances,
上記外輪1の軸方向中間部で複列の外輪軌道7、7の間部分に、この外輪1を直径方向に貫通する取付孔10を、この外輪1の上端部にほぼ鉛直方向に形成している。そして、この取付孔10内に、荷重測定用のセンサである、円杆状(丸棒状)の変位センサ11を装着している。この変位センサ11は非接触式で、先端面(下端面)に設けた検出面は、ハブ2の軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング12の外周面に近接対向させている。上記変位センサ11は、上記検出面と上記センサリング12の外周面との距離が変化した場合に、その変化量に対応した信号を出力する。
A
上述の様に構成する従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記変位センサ11の検出信号に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事ができる。即ち、車両の懸架装置に支持した上記外輪1は、この車両の重量により下方に押されるのに対して、車輪を支持固定したハブ2は、そのままの位置に止まろうとする。この為、上記重量が嵩む程、上記外輪1やハブ2、並びに転動体9a、9bの弾性変形に基づいて、これら外輪1の中心とハブ2の中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪1の上端部に設けた、上記変位センサ11の検出面と上記センサリング12の外周面との距離は、上記重量が嵩む程短くなる。そこで、上記変位センサ11の検出信号を制御器に送れば、予め実験等により求めた関係式或はマップ等から、当該変位センサ11を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事ができる。この様にして求めた、各転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づいて、ABSを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる。
In the case of the conventional rolling bearing unit with a load measuring device configured as described above, the load applied to the rolling bearing unit can be obtained based on the detection signal of the
尚、図3に示した従来構造は、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重に加えて、上記ハブ2の回転速度も検出自在としている。この為に、前記内輪6の内端部に回転速度検出用エンコーダ13を外嵌固定すると共に、上記外輪1の内端開口部に被着したカバー14に回転速度検出用センサ15を支持している。そして、この回転速度検出用センサ15の検知部を、上記回転速度検出用エンコーダ13の被検出部に、測定隙間を介して対向させている。
In the conventional structure shown in FIG. 3, in addition to the load applied to the rolling bearing unit, the rotational speed of the
上述の様な回転速度検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの使用時、車輪を固定したハブ2と共に上記回転速度検出用エンコーダ13が回転し、この回転速度検出用エンコーダ13の被検知部が上記回転速度検出用センサ15の検知部の近傍を走行すると、この回転速度検出用センサ15の出力が変化する。この様にして回転速度検出用センサ15の出力が変化する周波数は、上記車輪の回転数に比例する。従って、この回転速度検出用センサ15の出力信号を図示しない制御器に送れば、ABSやTCSを適切に制御できる。
When the rolling bearing unit incorporating the rotational speed detecting device as described above is used, the rotational
上述の様な従来構造の第1例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を測定する為のものであるが、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造も、特許文献2等に記載されて、従来から知られている。図4は、この特許文献2に記載された、アキシアル荷重を測定する為の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを示している。この従来構造の第2例の場合、ハブ2aの外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ3aを固設している。又、外輪1aの外周面に、この外輪1aを懸架装置を構成するナックル16に支持固定する為の、固定側フランジ17を固設している。そして、上記外輪1aの内周面に形成した複列の外輪軌道7、7と、上記ハブ2aの外周面に形成した複列の内輪軌道8、8との間に、それぞれ複数個ずつの転動体9a、9bを転動自在に設ける事により、上記外輪1aの内径側に上記ハブ2aを回転自在に支持している。
The rolling bearing unit with a load measuring device of the first example of the conventional structure as described above is for measuring the radial load applied to the rolling bearing unit, but the structure for measuring the axial load applied to the rolling bearing unit is also, It is described in
更に、上記固定側フランジ17の内側面複数個所で、この固定側フランジ17を上記ナックル16に結合する為のボルト18を螺合する為のねじ孔19を囲む部分に、それぞれ荷重センサ20を添設している。上記外輪1aを上記ナックル16に支持固定した状態でこれら各荷重センサ20は、このナックル16の外側面と上記固定側フランジ17の内側面との間で挟持される。
Further, a
この様な従来構造の第2例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル16との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル16の外側面と上記固定側フランジ17の内側面とが、上記各荷重センサ20を、軸方向両面から強く押し付け合う。従って、これら各荷重センサ20の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル16との間に加わるアキシアル荷重を求める事ができる。又、図示はしないが、特許文献3には、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。
In the case of the load measuring device of the rolling bearing unit of the second example having such a conventional structure, when an axial load is applied between a wheel (not shown) and the
前述の図3に示した従来構造の第1例の場合、変位センサ11により、外輪1とハブ2との径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサ11として、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
In the case of the first example of the conventional structure shown in FIG. 3 described above, the load applied to the rolling bearing unit is measured by measuring the displacement in the radial direction between the
又、上述の図4に示した従来構造の第2例の場合、ナックル16に対し外輪1aを支持固定する為のボルト18と同数だけ、荷重センサ20を設ける必要がある。この為、荷重センサ20自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献3に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。又、この外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求める為、この公転速度を正確に測定できないと言った問題もある。
In the case of the second example of the conventional structure shown in FIG. 4 described above, it is necessary to provide as
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する1対の列の転動体(玉)の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明を行なった(特願2003−171715号、172483号)。図5は、この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置を示している。この先発明に係る構造の場合、外輪1(外輪相当部材)の軸方向中間部で複列の外輪軌道7、7の間部分に形成した取付孔10aにセンサユニット21を挿通し、このセンサユニット21の先端部に設けた検出部22を、上記外輪1の内周面から突出させている。この検出部22には、1対の公転速度検出用センサ23a、23bと、1個の回転速度検出用センサ15aとを設けている。
In view of such circumstances, the present inventors have previously described this rolling bearing unit based on the revolution speed of a pair of rolling elements (balls) constituting a rolling bearing unit which is a double row angular ball bearing. An invention relating to a load measuring device for a rolling bearing unit that measures a radial load or an axial load applied to the bearing is performed (Japanese Patent Application Nos. 2003-171715 and 172483). FIG. 5 shows a load measuring device for a rolling bearing unit according to the present invention. In the case of the structure according to the previous invention, the
そして、このうちの各公転速度検出用センサ23a、23bの検出部を、複列に配置された各転動体9a、9bを回転自在に保持した各保持器24a、24bに設けた、公転速度検出用エンコーダ25a、25bに近接対向させて、各転動体9a、9bの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ15aの検出部を、内輪相当部材であるハブ2の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ13aに近接対向させて、このハブ2の回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する、上記先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、上記ハブ2の回転速度の変動に拘らず、上記外輪1と上記ハブ2との間に加わる荷重(ラジアル荷重及びアキシアル荷重)を求められる。
And the detection part of each revolution
即ち、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない演算器が、上記各センサ23a、23b、15aから送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪1と上記ハブ2との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ23a、23bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ23a、23bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度との比に基づいて算出する。この点に就いて、図6を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Fyが加わらない状態での、上記各列の転動体9a、9bの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
That is, in the case of the load measuring device for a rolling bearing unit according to the above-described prior invention, an arithmetic unit (not shown) performs the
図6は、上述の図5に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列の内輪軌道8、8と複列の外輪軌道7、7との間に複列に配置された転動体9a、9bには予圧F0 、F0 を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の重量等により、ラジアル荷重Fzが加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Fyが加わる。これら予圧F0 、F0 、ラジアル荷重Fz、アキシアル荷重Fyは、何れも上記各転動体9a、9bの接触角α(αa 、αb )に影響を及ぼす。そして、この接触角αa 、αb が変化すると、これら各転動体9a、9bの公転速度nc が変化する。これら各転動体9a、9bのピッチ円直径をDとし、これら各転動体9a、9bの直径をdとし、上記各内輪軌道8、8を設けたハブ2の回転速度をni とし、上記各外輪軌道7、7を設けた外輪1の回転速度をno とすると、上記公転速度nc は、次の(1)式で表される。
nc ={1−(d・cosα/D)・(ni /2)}+{1+(d・cosα/D)・(no /2)} --- (1)
FIG. 6 schematically shows the wheel bearing rolling bearing unit shown in FIG. 5 described above and shows the action state of the load. Preloads F 0 and F 0 are applied to the rolling
n c = {1− (d · cos α / D) · (n i / 2)} + {1+ (d · cos α / D) · (n o / 2)} --- (1)
この(1)式から明らかな通り、上記各転動体9a、9bの公転速度nc は、これら各転動体9a、9bの接触角α(αa 、αb )の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角αa 、αb は、上記ラジアル荷重Fz及び上記アキシアル荷重Fyに応じて変化する。従って上記公転速度nc は、これらラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyに応じて変化する。本例の場合、上記ハブ2が回転し、上記外輪1が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Fzに関しては、大きくなる程上記公転速度nc が遅くなる。又、アキシアル荷重Fyに関しては、このアキシアル荷重Fyを支承する列の公転速度が速くなり、このアキシアル荷重Fyを支承しない列の公転速度が遅くなる。従って、この公転速度nc に基づいて、上記ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyを求められる事になる。
As is clear from this equation (1), the rolling
但し、上記公転速度nc の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Fzと上記アキシアル荷重Fyとが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧F0 、F0 によっても変化する。又、上記公転速度nc は、上記ハブ2の回転速度ni に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Fz、アキシアル荷重Fy、予圧F0 、F0 、ハブ2の回転速度ni を総て関連させて考えなければ、上記公転速度nc を正確に求める事はできない。このうちの予圧F0 、F0 は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Fz、アキシアル荷重Fy、ハブ2の回転速度ni は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。
However, the contact angle α which leads to a change in the revolution speed n c, as well as the radial load Fz and the axial load Fy changes while associated with each other, also vary according to the preload F 0, F 0. Also, the revolution speed n c is changed in proportion to the rotational speed n i of the
この様な事情に鑑みて先発明の場合には、前述した様に、ラジアル荷重Fzを求める場合には、前記各公転速度検出用センサ23a、23bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の和を求める事で、上記アキシアル荷重Fyの影響を少なくしている。又、アキシアル荷重Fyを求める場合には、上記各列の転動体9a、9bの公転速度の差を求める事で、上記ラジアル荷重Fzの影響を少なくしている。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度ni との比に基づいて上記ラジアル荷重Fz又は上記アキシアル荷重Fyを算出する事により、上記ハブ2の回転速度ni の影響を排除している。但し、上記アキシアル荷重Fyを、上記各列の転動体9a、9bの公転速度の比に基づいて算出する場合には、上記ハブ2の回転速度ni は、必ずしも必要ではない。
In the case of the prior invention in view of such circumstances, as described above, when the radial load Fz is obtained, the rolling
尚、上記各公転速度検出用センサ23a、23bの信号に基づいて上記ラジアル荷重Fzとアキシアル荷重Fyとのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願2003−171715号、172483号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。
There are various other methods for calculating one or both of the radial load Fz and the axial load Fy based on the signals of the revolution
上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、回転速度検出用エンコーダ13a、回転速度検出用センサ15a、公転速度検出用エンコーダ25a、25b、公転速度検出用センサ23a、23b、並びにこれら各センサ15a、23a、23bの検出信号に基づいて外輪1とハブ2との間に加わる荷重を算出する荷重演算器とを備える。この様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置の構成部品の何れか、或は配線等に欠陥を生じた場合には、所期の性能を発揮できない。例えば、上記各公転速度検出用センサ23a、23bが検出する、上記各列の転動体9a、9bの公転速度を表す信号は、上記外輪1とハブ2との間に加わる荷重を算出する為に利用しているので、上記各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号に異常が生じた場合には、上記荷重演算器が算出する荷重が不正確になる。この荷重演算器が算出した、上記外輪1とハブ2との間に加わる荷重を、車両の走行状態を安定させる為の制御に利用した場合、上記荷重演算器が算出する荷重が不正確になると、この制御が適切に行なわれず、車両の走行状態が不安定になる可能性がある。
The load measuring device for a rolling bearing unit according to the above-described invention includes a rotation
上記各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号、或はこれら各公転速度検出用センサ23a、23b並びに上記回転速度検出用センサ15aの検出信号を受け入れる上記荷重演算器に異常が存在する事を検知できれば、例えば上記荷重に基づく車両の走行姿勢を安定化させる為の制御を停止して通常走行モードに戻す、フェイルセーフが可能となる。但し、ABSやTCS制御の為の制御回路の異常検知の為に従来から知られている検知方法では、配線が完全に断線した様な場合を除き、上記各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号に異常があるか否かを判断する事は難しい。
It is confirmed that there is an abnormality in the load calculator that receives the detection signals of the revolution
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号に異常があるか否かを、容易且つ確実に判断できる構造を実現すべく発明したものである。
In view of the circumstances as described above, the present invention was invented to realize a structure that can easily and reliably determine whether or not there is an abnormality in the detection signals of the revolution
本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、外輪相当部材と、内輪相当部材と、複数個の転動体と、公転速度検出用センサと、回転速度検出用センサと、荷重演算器と、公転速度演算器と、比較器とを備える。
このうちの外輪相当部材は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記内輪相当部材は、外周面に内輪軌道を有し、上記外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置されている。
又、上記各転動体は、上記外輪軌道と上記内輪軌道との間に、接触角を付与した状態で設けられている。
又、上記公転速度検出用センサは、上記各転動体の公転速度を検出する為のものである。
又、上記回転速度検出用センサは、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの回転する部材である回転側軌道輪の回転速度を検出する為のものである。
又、上記荷重演算器は、上記回転速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とに基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出するものである。
又、上記公転速度演算器は、上記回転速度検出用センサの検出信号に基づいて、上記各転動体の公転速度を算出するものである。
又、上記比較器は、上記公転速度演算器が算出する上記各転動体の公転速度を表す第一の信号と、上記公転速度検出用センサから送り出されるこれら各転動体の公転速度を表す第二の信号とを比較する。
更に、上記比較器は、上記第一、第二の信号同士の間に予め設定した、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重に基づく接触角の変化では生じない程度に大きな値である、閾値を越える差が存在する場合に、上記公転速度検出用センサに基づく信号(この公転速度検出用センサ自体と、上記回転速度検出用センサと、上記公転速度演算器とのうちの何れか)に異常ありとする信号を発する機能を有する。
The load measuring device of the rolling bearing unit of the present invention includes an outer ring equivalent member, an inner ring equivalent member, a plurality of rolling elements, a revolution speed detection sensor, a rotational speed detection sensor, a load calculator, a revolution speed. An arithmetic unit and a comparator are provided.
Of these, the outer ring equivalent member has an outer ring raceway on the inner peripheral surface.
The inner ring equivalent member has an inner ring raceway on the outer peripheral surface, and is disposed concentrically with the outer ring equivalent member on the inner diameter side of the outer ring equivalent member.
Each of the rolling elements is provided with a contact angle between the outer ring raceway and the inner ring raceway.
The revolution speed detection sensor is for detecting the revolution speed of each rolling element.
The rotational speed detection sensor is for detecting the rotational speed of the rotation-side race that is a rotating member of the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member.
The load calculator calculates a load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member based on a detection signal of the rotation speed detection sensor and a detection signal of the revolution speed detection sensor. Is.
The revolution speed calculator calculates the revolution speed of each rolling element based on the detection signal of the rotational speed detection sensor.
The comparator includes a first signal representing the revolution speed of each rolling element calculated by the revolution speed calculator and a second signal representing the revolution speed of each rolling element sent from the revolution speed detection sensor. Compare the signal with.
Further, the comparator is large enough not to be caused by a change in contact angle based on a load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member, which is set in advance between the first and second signals. When there is a difference exceeding a threshold value, a signal based on the revolution speed detection sensor (of the revolution speed detection sensor itself, the rotation speed detection sensor, and the revolution speed calculator). Any one) has a function of issuing a signal indicating that there is an abnormality .
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、転動体の公転速度を検出する事により、転がり軸受ユニットに負荷される荷重を測定できる。即ち、玉軸受の如き転がり軸受ユニットに荷重が負荷されると、転動体(玉)の接触角が変化し、これら各転動体の公転速度が変化する。そこで、この公転速度を検出すれば、外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用する荷重を求められる。
更に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、公転速度検出用センサ(回転速度検出用センサ、公転速度演算器)の検出信号に異常があるか否かを、容易且つ確実に判断できる。この為、公転速度検出用センサに異常が存在する事を検知して、上記荷重に基づく車両の走行姿勢を安定化させる為の制御を停止して通常走行モードに戻す、フェイルセーフが可能となる。
The load measuring device of the rolling bearing unit of the present invention configured as described above can measure the load applied to the rolling bearing unit by detecting the revolution speed of the rolling element. That is, when a load is applied to a rolling bearing unit such as a ball bearing, the contact angle of the rolling elements (balls) changes, and the revolution speed of each rolling element changes. Therefore, if this revolution speed is detected, a load acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member can be obtained.
Furthermore, according to the load measuring device of the rolling bearing unit of the present invention, it is easily and reliably determined whether or not there is an abnormality in the detection signal of the revolution speed detection sensor (rotational speed detection sensor, revolution speed calculator). it can. For this reason, it is possible to detect the presence of an abnormality in the revolution speed detection sensor, and to stop the control for stabilizing the traveling posture of the vehicle based on the load and to return to the normal traveling mode. .
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、外輪相当部材として内周面に複列の外輪軌道を有するものを、内輪相当部材として外周面に複列の内輪軌道を有するものを、それぞれ使用し、転動体をこれら各外輪軌道と各内輪軌道との間に複列に分けて配置する。そして、第二の信号は、これら複列に配置された転動体の公転速度の平均値を表す信号とする。
この様に構成すれば、単一の比較器により、何れの列の転動体の公転速度を表す信号に異常が発生した場合にも、これを検知できる。
又、複列に配置された転動体の公転速度はほぼ等しい(荷重が加わった場合でも差が数%以内となる)ので、これら両公転速度を表す信号同士を比較する事でも、公転速度検出用センサの異常を検知できる。
Preferably, when carrying out the present invention, as described in
If comprised in this way, even if abnormality has generate | occur | produced in the signal showing the revolution speed of any rolling element of a row | line | column with a single comparator, this can be detected.
In addition, since the revolution speeds of the rolling elements arranged in a double row are almost equal (the difference is within several percent even when a load is applied), the revolution speed can be detected by comparing these signals representing the revolution speeds. An abnormality of the sensor can be detected.
この場合に於いて、請求項3に記載した様に、上記各転動体を各列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして設けた状態で、1対の保持器により転動自在に保持する。又、特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させた1対の公転速度検出用エンコーダを上記各保持器の一部に設ける。更に、上記各列の転動体の公転速度をこれら各保持器の回転速度としてそれぞれ検出する為の1対の公転速度検出用センサを、それぞれの検出部を上記各公転速度検出用エンコーダの被検出面に対向させた状態で設ける。そして、荷重演算器は、上記各公転速度検出用センサから送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する。
この様に構成すれば、これら外輪相当部材と内輪相当部材との間に加わる荷重を高精度で求める事ができ、しかも上記各公転速度検出用センサの検出信号の異常を効果的に検知できる構造を実現できる。
In this case, as described in claim 3, the rolling elements can be freely rolled by a pair of cages in a state where the respective rolling elements are provided with the directions of contact angles being reversed between the rows. Hold. Also, a pair of revolution speed detecting encoders whose characteristics are changed alternately and at equal intervals in the circumferential direction are provided in a part of each of the cages. Further, a pair of revolution speed detection sensors for detecting the revolution speed of the rolling elements in each row as the rotation speed of each cage, and the respective detecting portions are detected by the respective revolution speed detection encoders. Provided facing the surface. Then, the load calculator calculates a load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member based on the detection signal sent from each of the revolution speed detection sensors.
With this configuration, the load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member can be obtained with high accuracy, and the abnormality of the detection signal of each revolution speed detection sensor can be effectively detected. Can be realized.
この場合に於いて、更に好ましくは、請求項4に記載した様に、上記各転動体を玉とし、使用時に回転しない外輪相当部材の内周面に形成された複列アンギュラ型の外輪軌道と、使用時に回転する内輪相当部材の外周面に形成された複列アンギュラ型の内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ設けられた玉に、背面組み合わせ型の接触角を付与する。
そして、例えば請求項5に記載した様に、荷重演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との和と、上記内輪相当部材の回転速度との比に基づいて、この内輪相当部材と上記外輪相当部材との間に加わるラジアル荷重を算出する。
或は、請求項6に記載した様に、荷重演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との差と、上記内輪相当部材の回転速度との比に基づいて、この内輪相当部材と上記外輪相当部材との間に加わるアキシアル荷重を算出する。
或は、請求項7に記載した様に、荷重演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との比に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わるアキシアル荷重を算出する。
この様に構成すれば、剛性の高い転がり軸受ユニットで、これら外輪相当部材と内輪相当部材との間に加わる荷重を高精度で求められる。
In this case, more preferably, as described in
For example, as described in
Alternatively, as described in
Alternatively, as described in
If comprised in this way, with a highly rigid rolling bearing unit, the load added between these outer ring equivalent members and inner ring equivalent members can be calculated | required with high precision.
図1は、本発明の実施例1を示している。本実施例の場合、車輪支持用転がり軸受ユニットの構造、並びに、この車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブ2の回転速度を検出する為の構造、同じく各転動体9a、9bの公転速度を検出する為の構造は、前述の図5に示した先発明に係る構造と同じである。又、回転速度検出用センサ15aの検出信号と1対の公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号とに基づいて、外輪1とハブ2との間に加わる荷重(ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)を算出する荷重演算器の構成に就いても、上記先発明の場合と同様である。即ち、上記回転速度検出用センサ15aの検出信号を回転速度演算回路26を介して、上記1対の公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号を公転速度演算回路27を介して、荷重演算器28に入力し、上記荷重を算出する様にしている。尚、実際には、上記公転速度演算回路27は、上記各公転速度検出用センサ23a、23b毎に設けている。就いては、上記先発明に係る構造と同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the case of the present embodiment, the structure of the wheel supporting rolling bearing unit, the structure for detecting the rotational speed of the
本実施例の場合、上記各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号に基づいて各列の転動体9a、9bの公転速度を求める他、上記公転速度演算回路27とは別に設けた公転速度演算器29により、上記回転速度検出用センサ15aの検出信号に基づいて、上記各転動体9a、9bの公転速度を算出する様に構成している。尚、上記公転速度演算器29は、前述した(1)式を利用し、上記回転速度検出用センサ15aの検出信号に基づいて、上記各転動体9a、9bの公転速度を算出する。この場合に上記(1)式に使用する接触角αの値は、標準的な値(設計値)とする。又、上記公転速度演算器29が算出する公転速度は、これら各転動体9a、9bの公転速度の平均値となる。この様にして、上記回転速度検出用センサ15aの検出信号に基づいて求めた公転速度の平均値を表す第一の信号イは、比較器30に入力している。又、上記各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号に基づいて求めた各列の転動体9a、9bの公転速度を表す第二の信号ロは、平均処理回路31によりその平均値としてから、上記比較器30に入力している。
In this embodiment, the revolution speed of the rolling
この比較器30は、上記第一、第二の信号イ、ロ同士の間に予め設定した閾値を越える差が存在する場合に、上記各公転速度検出用センサ23a、23b(回転速度検出用センサ15a、公転速度演算器29、回転速度演算回路26、公転速度演算回路27、平均処理回路31等)に異常ありとする信号ハを、制御器32に向けて発する。この制御器32は、この異常信号を受けた場合に、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさに対応した制御を停止すると共に、運転席のダッシュボードに設けた警告灯を点灯させる等、運転者に修理を促す為の警報を発する。
The
尚、上記比較器30の閾値は、上記各列の転動体9a、9bの公転速度に関して、上記車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づく接触角の変化では生じない程度に大きな値とする。即ち、上記各列の転動体9a、9bの接触角αa 、αb は、設計公差内でのばらつきや、上記荷重に基づいて変化する。この様な原因でのこれら各接触角αa 、αb の変化量は、最大で5〜10度に達する場合もあり、この変化に伴って上記各列の転動体9a、9bの公転速度は、数%程度変化する。そこで、上記閾値は、10乃至数10%程度に規定する。即ち、上記比較器30は、上記第一の信号イ、即ち、前記回転速度検出用センサ15aの検出信号に基づいて求めた公転速度に対して、上記第二の信号ロ、即ち、上記各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号に基づいて求めた公転速度の平均値が10乃至数10%ずれた場合に、上記異常ありとする信号ハを、制御器32に向けて発する。
It should be noted that the threshold value of the
以上に述べた様に、本実施例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、上記各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号等に異常があるか否かを、容易且つ確実に判断できる。この為、これら各公転速度検出用センサ23a、23bに異常が存在する事を検知して、前記車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づく車両の走行姿勢を安定化させる為の制御を停止して通常走行モードに戻す、フェイルセーフが可能となる。
As described above, according to the load measuring device of the rolling bearing unit of the present embodiment, it can be easily and reliably determined whether or not there is an abnormality in the detection signals of the revolution
図2は、本発明の実施例2を示している。本実施例の場合には、1対の公転速度検出用センサ23a、23bを組み込んだ公転速度検出用ユニット33と、回転速度検出用センサ15bとを互いに別体に構成している。この為に本例の場合には、ハブ2を構成する内輪6の内端部に回転速度検出用エンコーダ13bを嵌合固定すると共に、外輪1の内端部に嵌合固定したカバー14aに固定した上記回転速度検出用センサ15bの検出部を、上記回転速度検出用エンコーダ13bの被検出面に対向させている。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the case of the present embodiment, the revolution
この様な本実施例の場合、上記各公転速度検出用センサ23a、23bと上記回転速度検出用センサ15bとを別個に配置しているので、これら各センサ23a、23b、15bが同時に故障する可能性を、上述した実施例1の場合に比べて低くできる。この為、この実施例1に比べて、より確実なフェイルセーフを図れる。
In this embodiment, the revolution
1、1a 外輪
2、2a ハブ
3、3a 回転側フランジ
4 ハブ本体
5 ナット
6 内輪
7 外輪軌道
8 内輪軌道
9a、9b 転動体
10、10a 取付孔
11 変位センサ
12 センサリング
13、13a、13b 回転速度検出用エンコーダ
14、14a カバー
15、15a、15b 回転速度検出用センサ
16 ナックル
17 固定側フランジ
18 ボルト
19 ねじ孔
20 荷重センサ
21 センサユニット
22 検出部
23a、23b 公転速度検出用センサ
24a、24b 保持器
25a、25b 公転速度検出用エンコーダ
26 回転速度演算回路
27 公転速度演算回路
28 荷重演算器
29 公転速度演算器
30 比較器
31 平均処理回路
32 制御器
33 公転速度検出用ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (9)
The load of the wheel bearing rolling bearing unit according to any one of claims 2 to 7, wherein the revolution speed detection unit incorporating the pair of revolution speed detection sensors and the rotation speed detection sensor are separate from each other. measuring device.
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