JP4899628B2 - 転がり軸受ユニットの荷重測定装置とその製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニット1は、図3に示す様に、外輪3と、ハブ4と、複数個の転動体5、5とを備える。このうちの外輪3は、使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪であって、内周面に複列の外輪軌道6、6を、外周面にこの懸架装置に結合する為の外向フランジ状の取付部7を、それぞれ有する。又、上記ハブ4は、使用状態で車輪を支持固定してこの車輪と共に回転する回転側軌道輪であって、ハブ本体8と内輪9とを組み合わせ固定して成る。この様なハブ4は、外周面の軸方向外端部(懸架装置への組み付け状態で車体の幅方向外側となる端部)に車輪を支持固定する為のフランジ10を、軸方向中間部及び内輪9の外周面に複列の内輪軌道11、11を、それぞれ設けている。上記各転動体5、5は、これら各内輪軌道11、11と上記各外輪軌道6、6との間にそれぞれ複数個ずつ、互いに逆方向の(背面組み合わせ型の)接触角を付与した状態で転動自在に設け、上記外輪3の内径側に上記ハブ4を、この外輪3と同心に回転自在に支持している。
このうちのエンコーダ12は、軟鋼板等の磁性材製で、図4に示す様に、それぞれがスリット状である複数の透孔14a、14bを、交互に形成している。これら各透孔14a、14bは、上記エンコーダ12の中心軸の方向に対し傾斜している。又、円周方向に隣り合う透孔14a、14b同士の間で、傾斜方向は互いに逆になっている。又、円周方向に隣り合う透孔14a、14b同士のピッチは、交互に大小を繰り返している。この様なエンコーダ12は、上記ハブ4の中間部に外嵌固定している。一方、上記センサ13は、永久磁石と、ホール素子或いは磁気抵抗素子等の磁気検出素子とを組み込んだ、アクティブ型の磁気センサで、上記外輪3の中間部に形成した取付孔15に、径方向外方から内方に挿通する状態で設けている。そして、上記センサ13の先端部を上記外輪3の内周面から径方向内方に突出させて、この先端部に設けた検出部を、被検出面である、上記エンコーダ12の外周面に近接対向させている。
このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体とを備える。
又、上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪に対し固定されてこの回転側軌道輪と共に回転及び変位する部材の一部に、この回転側軌道輪と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備える。
更に、上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき荷重の作用方向に対応(例えば一致)して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。
そして、これら求めた上記零点とゲイン特性とを、上記荷重を算出する為の情報として、回転方向と関連させて記録している。
又、請求項3に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、上記構成に加えて、別体とされた転がり軸受ユニットと演算器とが通信手段(有線又は無線)により結ばれるものである。そして、求めた零点及びゲイン特性をICタグに記録した状態で、このICタグを転がり軸受ユニットに結合している。
更に、請求項4に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、上記構成に加えて、転がり軸受ユニットと演算器とが一体に結合されている。そして、求めた零点及びゲイン特性を、直接上記演算器のメモリ中に記録している。
このうちの支持手段は、上記静止側軌道輪を支持する。
又、上記駆動手段は、上記回転側軌道輪を両方向に回転駆動する。
又、上記荷重付与手段は、この回転側軌道輪と上記静止側軌道輪との間に既知の荷重を付与する。
更に、上記演算装置は、上記荷重付与手段が付与する荷重の大きさ及び前記センサから送り込まれる、このセンサの出力信号と、上記駆動手段から送り込まれる上記回転側軌道輪の回転方向を表す信号とに基づいて、上記センサの出力信号が変化するパターンと上記荷重の大きさとの関係である零点とゲイン特性とを、上記回転方向に対応して求める。
更に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置とその製造方法及び製造装置によれば、個々の転がり軸受ユニット同士の間に存在する、エンコーダの被検出面の特性変化に対応してセンサの出力信号が変化するパターンと荷重(例えばアキシアル荷重)との関係(零点及びゲイン特性)の相違に拘らず、しかも左右何れの車輪に装着した場合にも、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重を正確に求められる。
又、請求項2に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、回転側軌道輪の回転速度の変化に基づく上記ゲイン特性の変化を補正する為、この回転速度の変化に拘らず、上記荷重を正確に求められる。
そして、請求項5、6に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置の製造方法及び製造装置によれば、上述の様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置を造るべく、上記零点とゲイン特性とを求める作業を、容易且つ能率良く行なえる。
図1は、請求項1、5、6に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例を含む各実施の形態は、前述の図9〜10に示した、先発明の第4例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関して、本発明を適用する場合に就いて示している。この為に本例の場合には、静止側軌道輪である外輪3と回転側軌道輪であるハブ4との間に加わるアキシアル荷重と、1対のセンサ13a、13bの出力信号の位相差との関係に関し、零点とゲイン特性とを求める様にしている。尚、本例の特徴は、上記先発明の第4例の構造で、上記ハブ4の回転方向に関係なく、上記両センサ13a、13bの出力信号の位相差に基づいて、車輪支持用転がり軸受ユニット1に加わる荷重を正確に求められる転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実現すべく、個々の転がり軸受ユニット同士の間に存在する特性の差の影響を小さく抑えると共に、上記零点及びゲイン特性を回転方向毎に求める点にある。その他の部分の構成及び作用は、上記先発明の第4例の場合と同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴である、上記特性の差の影響を小さく抑えると共に、上記零点及びゲイン特性を回転方向毎に求める点に就いて説明する。
図2は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、ハブ4を回転駆動する為の駆動装置27と、このハブ4にアキシアル荷重を負荷する為の荷重負荷装置28とを別体とし、このハブ4の軸方向両側に振り分けた状態で設けている。この為、この荷重負荷装置28に付属の、負荷用カップリング29は、アキシアル荷重を伝達するが、回転力を伝達しない構造としている。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例と同様であるから、重複する説明は省略する。
2 荷重測定装置
3 外輪
4、4a ハブ
5、5a 転動体
6 外輪軌道
7 取付部
8 ハブ本体
9 内輪
10 フランジ
11 内輪軌道
12、12a、12b、12c エンコーダ
13、13a、13b センサ
14a、14b、14c、14d、14e 透孔
15 取付孔
16 カバー
17 センサホルダ
18 スプライン孔
19 凹部
20 凸部
21 リム部
22 支持フレーム
23 駆動・負荷装置
24 荷重センサ
25 駆動・負荷用カップリング
26 演算回路
27 駆動装置
28 荷重負荷装置
29 負荷用カップリング
Claims (6)
- 転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪に対し固定されてこの回転側軌道輪と共に回転及び変位する部材の一部に、この回転側軌道輪又はこの部材と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備えたものであり、
上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき荷重の作用方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している
転がり軸受ユニットの荷重測定装置であって、
上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に荷重を加えない状態、及び、既知の荷重を付与した状態で、それぞれこれら静止側軌道輪と回転側軌道輪とを両方向に相対回転させ、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に荷重が加わらない状態、及び、既知の荷重が加わった状態での上記センサの出力信号が変化するパターンを、上記両方向の回転に関してそれぞれ測定する事により、これら荷重と出力信号が変化するパターンとの関係である零点とゲイン特性とを、上記両方向の回転に関して、それぞれ回転方向と関連させて求め、
これら求めた上記零点とゲイン特性とを、上記荷重を算出する為の情報として、回転方向と関連させて記録している、
転がり軸受ユニットの荷重測定装置。 - 静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に一定の荷重を加えた状態のままこの回転側軌道輪の回転速度を変化させ、この回転速度の変化に対応した零点の変化を、荷重を算出する為の情報として記録している、請求項1に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 別体とされた転がり軸受ユニットと演算器とが通信手段により結ばれるものであり、求めた零点及びゲイン特性をICタグに記録した状態で、このICタグを転がり軸受ユニットに結合している、請求項1又は請求項2に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 転がり軸受ユニットと演算器とが一体に結合されており、求めた零点及びゲイン特性を、直接上記演算器のメモリ中に記録している、請求項1又は請求項2に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪の一部にこの回転側軌道輪と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備えたものであり、 上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき荷重の作用方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している、
転がり軸受ユニットの荷重測定装置を製造する為の製造方法であって、
上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に荷重を加えない状態、及び、既知の荷重を付与した状態で、それぞれこれら静止側軌道輪と回転側軌道輪とを両方向に相対回転させ、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に荷重が加わらない状態、及び、既知の荷重が加わった状態での上記センサの出力信号が変化するパターンを、上記両方向の回転に関してそれぞれ測定する事により、これら荷重と出力信号が変化するパターンとの関係である零点とゲイン特性とを、上記両方向の回転に関して、それぞれ回転方向と関連させて求め、
これら求めた上記零点とゲイン特性とを、上記荷重を算出する為の情報として、回転方向と関連させて記録する、
転がり軸受ユニットの荷重測定装置の製造方法。 - 転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪の一部にこの回転側軌道輪と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備えたものであり、 上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき荷重の作用方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している
転がり軸受ユニットの荷重測定装置を製造する為の製造装置であって、
上記静止側軌道輪を支持する為の支持手段と、上記回転側軌道輪を両方向に回転駆動する駆動手段と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に既知の荷重を付与する荷重付与手段と、この荷重付与手段が付与する荷重の大きさ及び上記センサから送り込まれる、このセンサの出力信号と、上記駆動手段から送り込まれる上記回転側軌道輪の回転方向を表す信号とに基づいて、上記センサの出力信号が変化するパターンと上記荷重の大きさとの関係である零点とゲイン特性とを、上記回転方向に対応して求める演算装置とを備える、
転がり軸受ユニットの荷重測定装置の製造装置。
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