CN1842700A - 带传感器的轮毂单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带传感器的轮毂单元，其具有轮毂单元(1)和传感器装置(2)，所述轮毂单元(1)具有车体侧轨道部件(3)、车轮侧轨道部件(4)和两列转动体(5)。传感器装置(2)具有检测反磁致伸缩效果的磁致伸缩传感器(8)，磁致伸缩传感器(8)以检测车轮侧轨道部件(4)的内轮(17)最上部的拉伸变形的方式安装在车体侧轨道部件(3)上。由磁致伸缩传感器(8)的输出检测轮胎接地载荷及旋转速度。

Description

带传感器的轮毂单元

技术领域

本发明涉及将构成机动车的轮毂单元和检测机动车的各种信息的传感器装置一体化的带传感器的轮毂单元。

背景技术

在机动车中，为了进行控制，必需各种信息，所以提出了在轮毂单元上设置传感器装置，该轮毂单元具有固定在车体侧的车体侧轨道部件、安装车轮的车轮侧轨道部件及设置在所述两部件之间的两列转动体。例如，在专利文献1(日本专利公报特开平3-209016号)中公开了一种带传感器的轮毂单元，其中在车体侧轨道部件的内端面上安装环状的支撑部件，将磁致伸缩传感器附着在该环状支撑部件上。

近年来，作为机动车的控制手段，除ABS控制(防抱死制动系统)外，还进行在发动时或加速时不使驱动轮旋转的驱动力控制及防止转弯时的横滑的制动力控制等，但是，为了进行精度更高的控制，重要的是检测能有效地用在这些控制中的数据。鉴于这种实际情况，本发明人提出了更精确地测定施加在轮胎(车轮)上的接地载荷，以改善车辆控制的课题。

与此相对，在专利文献1的带传感器的轮毂单元中，在测定环状支撑部件的变形并由该变形求轮胎接地载荷的情况中，误差大，存在不能根据变形传感器的测定值高精度地得到轮胎接地载荷的问题。所以，本发明人提出了利用磁致伸缩传感器高精度地求轮胎接地载荷的方案(专利文献2＝日本专利申请特願2002-142417)。

根据上述专利文献2的带传感器的轮毂单元，在安装磁致伸缩传感器的部位适当的情况中，可以得到所期待的效果，但是，当安装磁致伸缩传感器的部位不适当时，检测出的反磁致伸缩效果变小，结果，得到的轮胎接地载荷的误差变大。而且，作为适合车辆控制的数据，虽然希望仅取出轮胎接地载荷中的左右方向成分，但是当安装磁致伸缩传感器的部位不适当时，存在不能高精度地求得所述左右方向轮胎接地载荷的问题。

本发明的目的在于提供一种带传感器的轮毂单元，其中在安装传感器(不仅是磁致伸缩传感器，还包括位移传感器)时，通过确定轮毂单元上反磁致伸缩效果或位移量变大的部位，使传感器的安装位置适当化，由此能使用传感器高精度地求得轮胎接地载荷，同时，不仅能取得上下方向轮胎接地载荷，也能仅取得左右方向轮胎接地载荷，并能分别取得左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷。

发明内容

第1发明提供了一种带传感器的轮毂单元(带磁致伸缩传感器的轮毂单元)，其具有轮毂单元和传感器装置，该轮毂单元具有固定在车体侧的车体侧轨道部件；安装车轮的车轮侧轨道部件，该部件包括具有车轮安装用法兰的内轴及嵌在内轴上的内轮；和配置在两轨道部件间的两列转动体，其特征在于：所述传感器装置具有检测反磁致伸缩效果的至少一个磁致伸缩传感器和处理磁致伸缩传感器的输出的处理机构，所述至少一个磁致伸缩传感器以可以测定内轮最上部的拉伸变形和车体侧轨道部件最下部的压缩变形中的任一个的方式安装在车体侧轨道部件上，所述处理机构具有求轮胎接地载荷的轮胎接地载荷计算部和求车轮旋转速度的旋转检测部。

磁致伸缩传感器为计测反磁致伸缩效果(物质应变或变形时磁力出现现象)的传感器，作为磁致伸缩传感器，例如，有磁阻传感器(MI传感器)，其利用如下电磁现象来计测外部磁场，即，在透磁率高的磁性线处施加高频电流时，磁性线两端间的阻抗因外部磁场而变化；所述磁致伸缩传感器例如还有应力阻抗传感器(SI传感器)等，其利用阻抗随应力变化的现象。

伴随行驶车辆的速度变化或姿势变化，施加在各轮胎上的接地载荷变化，这时，转动体给以车轮侧轨道部件及车体侧轨道部件的力对应轮胎接地载荷变化。该力的变化表现为转动体附近的车轮侧轨道部件及车体侧轨道部件的变形变化量，通过由磁致伸缩传感器检测变形的变化量并进行逆算，由此可以求出轮胎接地载荷的变化量。而且，通过转动体的公转，变形以对应于转动体的数目及旋转速度的频率重复，通过使用该重复率，可以求得轮毂单元的旋转信息(旋转速度、旋转总数等)。

在上述带磁致伸缩传感器的轮毂单元中，优选的是，轮胎接地载荷计算部具有求左右方向轮胎接地载荷的左右方向轮胎接地载荷计算部，更优选的是，传感器装置具有检测反磁致伸缩效果的至少三个磁致伸缩传感器，所述至少三个磁致伸缩传感器包括至少一个左右方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器和至少两个前后方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器，前者以可以测定内轮最上部的拉伸变形及车体侧轨道部件最下部的压缩变形中的任一个的方式安装在车体侧轨道部件上；后者以可以测定内轮最上部和最下部的中间的拉伸变形及车体侧轨道部件的最上部和最下部的中间的压缩变形中的任一个的方式相对前后安装在车体侧轨道部件上。根据左右方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器的输出检测出左右方向轮胎接地载荷，根据前后方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器的输出检测出前后方向轮胎接地载荷。

当接地载荷作用在轮胎上时，在轮毂单元的各部分上产生压缩或拉伸变形。通常，通过轮毂单元的两列转动体之间中央的竖直线位于通过轮胎中心的竖直线的轴向外侧，在具有由内轴和内轮构成的车轮侧轨道部件的轮毂单元中，在靠近车体侧的内轮上产生相对大的变形。该内轮的变形成为在接地中心的相反侧、即最上部最大的拉伸方向的变形。因此，通过如此配置磁致伸缩传感器以检测出该内轮的拉伸变形，可以检测出更大的反磁致伸缩效果。而且，通过检测该拉伸方向的变形得到的磁致伸缩传感器的输出与左右方向轮胎接地载荷的相关性极高，所以，通过预先求得传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式，可以由内轮的拉伸方向的变形求左右方向轮胎接地载荷。而且，对于作用在轮胎上的载荷为前后方向的情况，内轮的变形在最上部和最下部的正中间处最大。而且，在车辆减速时，在前进方向前侧的位置处成为拉伸方向的变形，在车辆加速时，在前进方向后侧的位置处成为拉伸方向的变形。因此，将磁致伸缩传感器相对前后设置在内轮肩部附近的外方，以在最上部和最下部的正中间处检测这些拉伸变形，由此检测减速时和加速时对应于前后载荷的大的反磁致伸缩效果。检测该反磁致伸缩效果得到的磁致伸缩传感器的输出与前后方向轮胎接地载荷的相关性极高，因此，通过预先求出传感器输出和前后方向轮胎接地载荷的关系式，可以由内轮的拉伸变形求得前后方向轮胎接地载荷。这样，不仅能求取上下方向轮胎接地载荷，也能求取左右方向轮胎接地载荷，并能分别求取左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷。

同样，在轮毂单元的车体侧轨道部件中，在通过转动体间中央的竖直线的附近产生相对大的变形，该车体侧轨道部件的变形成为在靠近接地中心侧、即最下部处最大的压缩方向的变形。因此，如此配置磁致伸缩传感器以检测该车体侧轨道部件的压缩，由此可以检测更大的反磁致伸缩效果。而且，检测该压缩方向的变形得到的磁致伸缩传感器的输出与左右方向轮胎接地载荷的相关性极高，因此，通过预先求出传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式，可以由车体侧轨道部件的压缩方向的变形求得左右方向轮胎接地载荷。而且，对于作用在轮胎上的载荷为前后方向的情况，车体侧轨道部件的变形在最上部和最下部的正中间处最大。而且，在车辆减速时，在前进方向后侧的位置处成为压缩方向的变形，在车辆加速时，在前进方向前侧的位置处成为压缩方向的变形。因此，将磁致伸缩传感器相对前后设置在车体侧轨道部件附近的外方，以在最上部和最下部的正中间处检测这些压缩变形，由此检测减速时和加速时对应于前后载荷的大的反磁致伸缩效果。检测该反磁致伸缩效果得到的磁致伸缩传感器的输出与前后方向轮胎接地载荷的相关性极高，因此，通过预先求出传感器输出和前后方向轮胎接地载荷的关系式，可以由车体侧轨道部件的压缩方向变形求得前后方向轮胎接地载荷。这样，不仅能求取上下方向轮胎接地载荷，也能求取左右方向轮胎接地载荷，并能分别求取左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷。

而且，在上述带磁致伸缩传感器的轮毂单元中，磁致伸缩传感器仅设置在车体侧轨道部件的周上一处，该设置部位从最上部或最下部偏离规定角度。

轮毂单元的最上部或最下部产生的变形为由左右方向轮胎接地载荷引起的变形(前后方向轮胎接地载荷的影响大致为零)，在轮毂单元的最上部和最下部的正中间部(从最上部或最下部偏离90°的位置)，存在由前后方向轮胎接地载荷引起的变形(左右方向轮胎接地载荷的影响大致为零)。而且，在从轮毂单元的最上部或最下部偏离规定角度的位置处产生的变形为由左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷双方引起的变形，这可以由磁致伸缩传感器检测。这里，“规定角度”例如为大致45°，但是，可以在30～60°的范围内适当选择，需要的话，可以在左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷两者的影响出现的范围内适当选择。

在仅带一个磁致伸缩传感器的轮毂单元中，传感器分别安装在车辆前后左右4个部位的轮毂单元上。对于将磁致伸缩传感器设置在从最上部或最下部偏离规定角度的位置处的情况，在传感器的输出中包含轮胎接地载荷的上下方向、左右方向及前后方向的所有成分。例如，如果车辆向左转弯，则右侧(包括前后)的轮毂单元的传感器的输出增加，如果在该状态下减速，则右前侧的轮毂单元的传感器的输出进一步增加。因此，除根据各传感器的输出求施加在各轮胎上的合成接地载荷之外，由左轮侧的前后传感器的输出总计和右轮侧的前后传感器的输出总计之差求转弯时的载荷变动量，由前轮侧的左右传感器的输出总计和后轮侧的左右传感器的输出总计之差求制动时的载荷变动量，这样，可以进行使用轮胎接地载荷的车辆控制。而且，在具有所述仅带一个磁致伸缩传感器的轮毂单元的车辆控制中，可以通过组合上述磁致伸缩传感器的输出、转向角、加速器踏下量、制动器踏下量等来进行基于轮胎接地载荷的更高精度的控制。

在仅带一个磁致伸缩传感器的轮毂单元中，具有测定内轮的拉伸变形的磁致伸缩传感器的带传感器的轮毂单元配置在车辆前后左右4个部位，在前轮侧的轮毂单元中，磁致伸缩传感器偏前进方向前侧设置；在后轮侧的轮毂单元中，磁致伸缩传感器偏前进方向后侧设置，而且，具有测定车体侧轨道部件的压缩变形的磁致伸缩传感器的带传感器的轮毂单元配置在车辆前后左右4个部位，在前轮侧的轮毂单元中，磁致伸缩传感器偏前进方向前侧设置；在后轮侧的轮毂单元中，磁致伸缩传感器偏前进方向后侧设置。对于磁致伸缩传感器，其输出特性因变形为拉伸变形或压缩变形而不同，因此，例如当将全部的磁致伸缩传感器偏前进方向前侧设置时，所述磁致伸缩传感器为测定内轮的拉伸变形的元件，仅在减速时为测定车体侧轨道部件的压缩变形的元件，并仅在加速时适当地检测前后方向轮胎接地载荷，但是，通过在前轮侧偏前进方向前侧、在后轮侧偏前进方向后侧设置磁致伸缩传感器，可以在前轮侧及后轮侧的任何一者处进行减速时的前后方向载荷的测定，在另一者处进行加速时的前后方向轮胎接地载荷的测定，不管加速时和减速时，都能求得前后方向轮胎接地载荷。

磁致伸缩传感器以可以测定内轮轴向的拉伸变形的方式面对内轮的肩部端面，而且，磁致伸缩传感器以可以测定内轮径向的拉伸变形的方式面对内轮的肩部外周面。在任何一种情况中，可以相对拉伸变形的方向从与其相同的方向测定反磁致伸缩效果，可以以磁致伸缩传感器的最大灵敏度进行测定。而且，测定车体侧轨道部件的压缩变形的磁致伸缩传感器最好从径向外侧面对车体侧轨道部件。通过相对压缩变形的方向(轴向)从径向、即和压缩变形垂直的方向测定反磁致伸缩效果，可以以磁致伸缩传感器的最大灵敏度进行测定。

对于第1发明的带传感器的轮毂单元，例如在轮胎接地点相对于轮毂单元的转动部件间的中心偏置的情况下，最好和位移传感器组合使用。在这种情况中，位移传感器用于测定内轮的最上部的位移。而且，利用位移传感器的位移量的正负反向的情况，可以检测出有无左右方向轮胎接地载荷，并通过检测内轮最上部的拉伸变形的左右方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器，与上下方向轮胎接地载荷分开地检测左右方向轮胎接地载荷。

第2发明提供了一种带传感器的轮毂单元(带位移传感器的轮毂单元)，其具有轮毂单元和传感器装置，该轮毂单元具有固定在车体侧的车体侧轨道部件；车轮侧轨道部件，该部件包括具有车轮安装用法兰的内轴及嵌在内轴上的内轮；和配置在两轨道部件间的两列转动体，其特征在于：所述传感器装置具有至少一个位移传感器和处理位移传感器的输出的处理机构，所述至少一个位移传感器以可以测定内轮及车体侧轨道部件中任何一个的最上部或最下部的位移的方式安装在车体侧轨道部件上，所述处理机构具有求轮胎接地载荷的轮胎接地载荷计算部和求车轮旋转速度的旋转检测部。

作为位移传感器，可以是涡流式、激光式、使用PSD的光学式、超声波式、磁式、磁致伸缩式传感器等中的任何一种，而且，可以不是非接触式的，而是接触式的。

伴随行走车辆的速度变化或姿势变化，施加在各轮胎上的接地载荷变化，这时，车轮侧轨道部件(特别是内轮)及车体侧轨道部件的位移对应轮胎接地载荷变化。通过由位移传感器检测该位移的变化并进行逆算，由此可以求出轮胎接地载荷的变化量。

在上述带位移传感器的轮毂单元中，优选的是，传感器装置具有至少两个位移传感器，所述至少两个位移传感器包括至少一个左右方向轮胎接地载荷检测用位移传感器和至少一个前后方向轮胎接地载荷检测用位移传感器，前者以可以测定内轮及车体侧轨道部件中任何一个的最上部或最下部的位移的方式安装在车体侧轨道部件上；后者以可以测定内轮最上部和最下部的中间的位移及车体侧轨道部件的最上部和最下部中间的位移中的任一个的方式安装在车体侧轨道部件上。根据左右方向轮胎接地载荷检测用位移传感器的输出检测出左右方向轮胎接地载荷，根据前后方向轮胎接地载荷检测用位移传感器的输出检测出前后方向轮胎接地载荷。

当接地载荷作用在轮胎上时，在轮毂单元的各部分上产生压缩或拉伸变形。通常，通过轮毂单元的两列转动体之间中央的竖直线位于通过轮胎中心的竖直线的轴向外侧，在具有由内轴和内轮构成的车轮侧轨道部件的轮毂单元中，在靠近车体侧的内轮上产生相对大的变形(位移)。该内轮的位移在接地中心的相反侧、即最上部以及接地中心侧的最下部最大。因此，通过如此配置位移传感器以检测出该内轮的最上部或最下部的位移，可以检测出更大的位移。而且，通过检测内轮的上述各位移得到的位移传感器的输出与左右方向轮胎接地载荷的相关性极高，所以，通过预先求得传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式，可以由内轮的位移求左右方向轮胎接地载荷。而且，对于作用在轮胎上的载荷为前后方向的情况，内轮的变形在最上部和最下部的正中间处最大。而且，在车辆减速时，在前进方向前侧的位置处位移增加，在车辆加速时，在前进方向后侧的位置处位移增加。因此，以在最上部和最下部的正中间处检测这些位移变化量的方式，将位移传感器相对前后设置在内轮肩部附近的外方，由此检测减速时和加速时对应于前后载荷的大的位移。检测该位移得到的位移传感器的输出与前后方向轮胎接地载荷的相关性极高，因此，通过预先求出传感器输出和前后方向轮胎接地载荷的关系式，可以由内轮的位移求得前后方向轮胎接地载荷。这样，不仅能求取上下方向轮胎接地载荷，也能求取左右方向轮胎接地载荷，并能分别求取左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷。

同样，在轮毂单元的车体侧轨道部件中，在通过转动体间中央的竖直线的附近产生相对大的变形，该车体侧轨道部件的变形在靠近接地中心侧、即最下部处成为压缩方向的最大变形，在远离接地中心侧、即最上部处成为拉伸方向的最大变形。因此，如此配置位移传感器以检测车体侧轨道部件的转动体间附近的径向位移，由此可以检测更大的位移。而且，检测车体侧轨道部件的上述各位移得到的位移传感器的输出与左右方向轮胎接地载荷的相关性极高，因此，通过预先求出传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式，可以由所述位移求得左右方向轮胎接地载荷。另外，对于作用在轮胎上的载荷为前后方向的情况，车体侧轨道部件的位移在最上部和最下部的正中间处最大。而且，在车辆减速时，在前进方向后侧的位置处位移增加，在车辆加速时，在前进方向前侧的位置处位移增加。因此，以在最上部和最下部的正中间处检测这些位移变化量的方式，将位移传感器设置在车体侧轨道部件附近的外方或法兰的轴向内侧，由此检测减速时和加速时对应于前后载荷的大的位移。检测该位移得到的位移传感器的输出与前后方向轮胎接地载荷的相关性极高，因此，通过预先求出传感器输出和前后方向轮胎接地载荷的关系式，可以由车体侧轨道部件的位移求得前后方向轮胎接地载荷。这样，不仅能求取上下方向轮胎接地载荷，也能求取左右方向轮胎接地载荷，并能分别求取左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷。

在上述带位移传感器的轮毂单元中，位移传感器仅设置在车体侧轨道部件的周上一处，该设置部位从最上部或最下部偏离规定角度。

轮毂单元的最上部或最下部产生的位移为由左右方向轮胎接地载荷引起的变形(前后方向轮胎接地载荷的影响大致为零)，在轮毂单元的最上部和最下部的正中间部(从最上部或最下部偏离90°的位置)，存在由前后方向轮胎接地载荷引起的变形(左右方向轮胎接地载荷的影响大致为零)。而且，在从轮毂单元的最上部或最下部偏离规定角度的位置处产生的变形为由左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷双方引起的变形，这可以由位移传感器检测。这里，“规定角度”例如为大致45°，但是，可以在30～60°的范围内适当选择，需要的话，可以在左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷两者的影响出现的范围内适当选择。

传感器分别安装在车辆前后左右4个部位的轮毂单元上。对于将位移传感器设置在从最上部或最下部偏离规定角度的位置处的情况，在位移传感器的输出中包含轮胎接地载荷的上下方向、左右方向及前后方向的所有成分。例如，如果车辆向左转动，则右侧(包括前后)的轮毂单元的传感器的输出增加，如果在该状态下减速，则右前侧的轮毂单元的传感器的输出增加。因此，除根据各传感器的输出求施加在各轮胎上的合成接地载荷之外，由左轮侧的前后传感器的输出总计和右轮侧的前后传感器的输出总计之差求转弯时的载荷变动量，由前轮侧的左右传感器的输出总计和后轮侧的左右传感器的输出总计之差求制动时的载荷变动量，这样，可以进行使用轮胎接地载荷的车辆控制。

在上述带位移传感器的轮毂单元中，位移传感器以可以测定内轮径向的位移的方式面对内轮的肩部端面，或者位移传感器从径向外侧面对车体侧轨道部件，或位移传感器从轴向内侧面对车体侧轨道部件的法兰。在任何一种情况中，位移传感器都可以检测大的位移。

而且，对于轮胎接地点相对于轮毂单元的转动部件间的中心偏置的情况，可以利用设置在内轮最上部的位移传感器的位移量的正负反向的情况，来检测出有无左右方向轮胎接地载荷。

根据本发明的带磁致伸缩传感器的轮毂单元，磁致伸缩传感器可以检测伴随转动体附近的内轮最上部的拉伸变形或车体侧轨道部件最下部的压缩变形产生的反磁致伸缩效果，所以可以在反磁致伸缩效果大的场所进行测定，因此能高精度地检测轮胎接地载荷。如此得到的轮胎接地载荷除用作ABS控制中的滑移比率的代替数据之外，还可以用在驱动力控制或制动力控制中，从而有助于提高车辆控制的精度。而且，在检测内轮的拉伸变形及车体侧轨道部件的压缩变形中任一个的情况中，磁致伸缩传感器的输出和左右方向轮胎接地载荷的相关性极高，因此，可以由压缩方向的变形求左右方向轮胎接地载荷。另外，由于在最上部和最下部的中间分别设置磁致伸缩传感器，所以可以求得前后方向轮胎接地载荷。如此独立取得的左右方向轮胎接地载荷及/或前后方向轮胎接地载荷成为车辆转弯时等的控制中的重要数据，从而可以进行引起车轮打滑前的控制。

而且，根据本发明的带位移传感器的轮毂单元，位移传感器可以检测内轮或车体侧轨道部件的最大位移量部分的位移，所以可以在位移大的场所进行测定，因此能高精度地检测轮胎接地载荷。如此得到的轮胎接地载荷除用作ABS控制中的滑移比率的代替数据之外，还可以用在驱动力控制或制动力控制中，从而有助于提高车辆控制的精度。而且，在检测内轮及车体侧轨道部件的位移中任一个的情况中，位移传感器的输出和左右方向轮胎接地载荷的相关性极高，因此，可以由位移求左右方向轮胎接地载荷。另外，由于在最上部和最下部的中间分别设置位移传感器，所以可以求得前后方向轮胎接地载荷。如此独立取得的左右方向轮胎接地载荷及/或前后方向轮胎接地载荷成为车辆转弯时等的控制中的重要数据，从而可以进行引起车轮打滑前的控制。

附图说明

图1为表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第1实施例的纵剖图。

图2为表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第2实施例的纵剖图。

图3为表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第3实施例的纵剖图。

图4为表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第4实施例的纵剖图。

图5为表示磁致伸缩传感器的输出的一例的视图。

图6为表示磁致伸缩传感器的输出和载荷的关系的图。

图7为第1发明的带传感器的轮毂单元的传感器装置的方框图。

图8为表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第5实施例的纵剖图。

图9为表示第1发明的各实施例中磁致伸缩传感器的输出和横G的关系的图。

图10为表示第2发明的带传感器的轮毂单元的第1实施例的纵剖图。

图11为表示第2发明的第1实施例中位移传感器的输出和横G的关系的图。

图12为表示第2发明的带传感器的轮毂单元的第3实施例的纵剖图。

图13为表示第2发明的第2及第3实施例中位移传感器的输出和横G的关系的图。

图14为表示带三个磁致伸缩传感器的轮毂单元的磁致伸缩传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系的图。

图15为表示带两个位移传感器的轮毂单元的位移传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系的图。

图16为从轴向内侧观察各实施例的带传感器的轮毂单元的视图，为用于说明各实施例的传感器的径向配置位置的视图。

图17为从轴向内侧观察仅带一个传感器的轮毂单元的视图，为用于说明各实施例的传感器的径向配置位置的视图。

图18为表示第1发明的第1至第4实施例的磁致伸缩传感器的输出和上下方向轮胎接地载荷及左右方向轮胎接地载荷的关系的图。

图19为表示第2发明的第1实施例的位移传感器的输出和上下方向轮胎接地载荷及左右方向轮胎接地载荷的关系的图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例。图1表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第1实施例。在以下的说明中，左右指图1的左右。另外，左表示车辆的内侧，右表示车辆的外侧。

该带传感器的轮毂单元具有轮毂单元1和检测其旋转及轮胎接地载荷的传感器装置2。

轮毂单元1具有：固定在车体侧的车体侧轨道部件3；安装车轮的车轮侧轨道部件4；设置在两部件3、4间成两列布置的多个转动体、即滚珠5；以及分别保持各列滚珠5的保持器6。

车体侧轨道部件3具有轴承的外轮(固定轮)的功能，并具有在内周面形成两列外轮轨道的圆筒部12、和邻近圆筒部12的左端部设置并由螺栓安装在悬架装置(车体)上的法兰部13。

车轮侧轨道部件4由内轴14和内轮17构成，内轴14包括具有第一轨道槽15a的大径部15和具有比第一轨道槽15a的直径小的外径的小径部16；内轮17装配在内轴14的小径部16的外径上，而且其右表面紧靠内轴14的大径部15的左表面。在内轴14的右端附近设置固定多个用于安装车轮的螺栓19的法兰部18。在内轮17的右部以和内轴14的轨道槽15a并列的方式形成轨道槽17a，在内轮17的左部形成肩部17b。在车体侧轨道部件3的右端部和内轴14之间设置密封装置20。在内轴14的小径部16的左端部设置外螺纹部，通过将螺母21螺纹结合到该外螺纹部上，可以将内轮17固定到内轴14上。在车体侧轨道部件3的左端部上覆盖罩22。

传感器装置2具有安装在车体侧轨道部件3上的支撑部件7、安装在支撑部件7上的磁致伸缩传感器8、和处理磁致伸缩传感器8的输出的处理机构(图1中未示出，参见图7)。而且，磁致伸缩传感器8为磁阻传感器，其感测面从径向外侧以测定车轮侧轨道部件4的内轮17最上部的左端面的拉伸变形的方式面对内轮17的最上部左端面。

当接地载荷(径向载荷及轴向载荷)作用在轮胎上时，在轮毂单元1的各部分上产生压缩或拉伸变形。通常，通过轮毂单元1的两列滚珠5之间中央的竖直线C位于通过轮胎中心O的竖直线的轴向外侧，在具有由内轴14和内轮17构成的车轮侧轨道部件4的上述轮毂单元1中，在靠近车体侧的内轮17上产生相对大的变形。该内轮17的变形成为在接地中心的相反侧、即最上部最大的拉伸方向的变形。磁致伸缩传感器8相对于压缩变形从与其正交的方向面对时表现最大灵敏度，相对于拉伸变形从和其相同的方向面对时表现最大灵敏度。因此，如图1所示，通过以检测出该内轮17左端面的拉伸变形的方式将磁致伸缩传感器8配置在内轮肩部17b最上部附近的外方，这样可以检测出大的反磁致伸缩效果。

当轮胎的接地载荷变化时，施加在滚珠5上的力变化，内轮17肩部17b的滚珠邻近部伴随由来自滚珠5的力产生的变形的变化，产生反磁致伸缩效果。伴随该反磁致伸缩效果的磁致伸缩传感器8的输出电压如图5所示周期地变化。而且，如图6所示，平均化后的磁致伸缩传感器8的电压和接地载荷的关系为直线关系。

这里，在滚珠5的公转数Nb和车体侧轨道部件4的旋转数Ni之间，当接触角小时，为Nb≈Ni/2的关系，所以，在变形周期Ti上乘滚珠5的数目、再两倍后得到的数成为车轮侧轨道部件4一转需要的时间。因此，能由变形变化的重复率求车轮侧轨道部件4的旋转数。另外，接触角为α时的转动体的公转数Nb和内轮的旋转数Ni的关系如下：Nb＝(1-dcosα/D)，其中D为转动体的节(pitch)径，d为转动体的直径。

因此，如图7所示，在处理机构40的旋转检测部40a中，可以根据间隙变化的重复率求车轮侧轨道部件14的旋转数。另一方面，内轮17的肩部17b的反磁致伸缩效果的振幅在处理机构40的求平均值部40b中被平均化。平均化后的磁致伸缩传感器8的电压和接地载荷的关系为直线关系，所以通过预先将该直线式存在存储器中，可以在处理机构40的接地载荷计算部40c中，由磁致伸缩传感器8的电压平均值求接地载荷。得到的接地载荷的变化量被输出到车辆控制机构，从而在车辆上实行适当的控制。

图9示出调查检测上述拉伸方向的变形得到的磁致伸缩传感器的输出和左右方向轮胎接地载荷的关系的结果。如该图所示，变形(磁致伸缩传感器输出电压变化量)和横G(左右方向轮胎接地载荷)为直线关系，因此，通过预先求得传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由内轮17的径向拉伸变形求左右方向轮胎接地载荷。

图2表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第2实施例。对于该第2实施例的带传感器的轮毂单元，传感器装置的结构和第1实施例的不同，在以下的说明中，相同的结构使用相同的符号并省略其说明。

第2实施例的带传感器的轮毂单元的传感器装置2具有安装在车体侧轨道部件3上的支撑部件7、安装在支撑部件7上的磁致伸缩传感器9、和处理磁致伸缩传感器9的输出的处理机构(图2中未示出，参见图7)。而且，磁致伸缩传感器9为磁阻传感器，其感测面以测定车轮侧轨道部件4的内轮17最上部的外周面的拉伸变形的方式从轴向左侧面对车轮侧轨道部件4的内轮肩部17b的最上部的左端面。这样，通过以检测出内轮17的轴向拉伸变形的方式将磁致伸缩传感器9配置在内轮肩部17b最上部附近的左侧，可以检测出大的反磁致伸缩效果。

因此，如图7所示，在处理机构40的旋转检测部40a中，可以根据间隙变化的重复率求车轮侧轨道部件14的旋转数。另一方面，内轮17的肩部17b的反磁致伸缩效果的振幅在处理机构40的求平均值部40b中被平均化。平均化后的磁致伸缩传感器9的电压和接地载荷的关系为直线关系，所以通过预先将该直线式存在存储器中，可以在处理机构40的接地载荷计算部40c中，由磁致伸缩传感器9的电压平均值求接地载荷。得到的接地载荷的变化量被输出到车辆控制机构，从而在车辆上实行适当的控制。

对于检测上述拉伸方向的变形得到的磁致伸缩传感器的输出和左右方向轮胎接地载荷的关系，和图9相同，变形(磁致伸缩传感器输出电压变化量)和横G(左右方向轮胎接地载荷)为直线关系，因此，通过预先求得传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由内轮17的轴向拉伸变形求左右方向轮胎接地载荷。

图3表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第3实施例。

该带传感器的轮毂单元具有轮毂单元31、检测其旋转和接地载荷的传感器装置32。

轮毂单元31具有：固定在车体侧的车体侧轨道部件33；安装车轮的车轮侧轨道部件34；设置在两部件33、34间成两列布置的多个转动体、即滚珠35；以及分别保持各列滚珠35的保持器36。

车体侧轨道部件33具有轴承的外轮(固定轮)的功能，并具有在内周面形成两列外轮轨道的圆筒部42、和邻近圆筒部42的左端部设置并由螺栓安装在悬架装置(车体)上的法兰部43。

车轮侧轨道部件34由内轴44和内轮47构成，内轴44包括具有第一轨道槽45a的大径部45和具有比第一轨道槽45a的直径小的外径的小径部46；内轮47装配在内轴44的小径部46的外径上，而且其右表面紧靠内轴44的大径部45的左表面。在内轴44的右端附近设置固定多个用于安装车轮的螺栓49的法兰部48。在内轮47的右部以和内轴44的轨道槽45a并列的方式形成轨道槽47a，在内轮47的左部形成肩部47b。在车体侧轨道部件33的右端部和内轴44之间设置密封装置50。内轴44的小径部46的左端部被铆接，通过该铆接部51，内轮47固定到内轴44上。

传感器装置32具有安装在车体侧轨道部件33上的支撑部件37、安装在支撑部件37上的磁致伸缩传感器38、和处理磁致伸缩传感器38的输出的处理机构(图3中未示出，参见图7)。而且，磁致伸缩传感器38为磁阻传感器，其感测面以测定车轮侧轨道部件4的内轮47最上部的左端面的拉伸变形的方式从径向外侧面对内轮47的最上部，。

当接地载荷作用在轮胎上时，在轮毂单元31的各部分上产生压缩或拉伸变形。通常，通过轮毂单元31的两列滚珠35之间中央的竖直线C位于通过轮胎中心O的竖直线的轴向外侧，在具有由内轴44和内轮47构成的车轮侧轨道部件44的上述轮毂单元31中，在靠近车体侧的内轮47上产生相对大的变形。该内轮47的变形成为在接地中心的相反侧、即最上部最大的拉伸方向的变形。磁致伸缩传感器38相对于压缩变形从与其正交的方向面对时表现最大灵敏度，相对于拉伸变形从和其相同的方向面对时表现最大灵敏度。因此，如图3所示，通过以检测出该内轮47的径向拉伸变形的方式将磁致伸缩传感器38配置在内轮肩部47b最上部附近的外方，可以检测出大的反磁致伸缩效果。

图4表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第4实施例。对于该第4实施例的带传感器的轮毂单元，传感器装置的结构和第3实施例的不同，在以下的说明中，相同的结构使用相同的符号并省略其说明。

第4实施例的带传感器的轮毂单元的传感器装置32具有安装在车体侧轨道部件33上的支撑部件37、安装在支撑部件37上的磁致伸缩传感器39、和处理磁致伸缩传感器39的输出的处理机构(图4中未示出，参见图7)。而且，磁致伸缩传感器39为磁阻传感器，其感测面以测定车轮侧轨道部件4的内轮17最上部的外周面的拉伸变形的方式从轴向左侧面对车轮侧轨道部件34的内轮肩部47b的最上部的左端面。这样，通过以检测出内轮47的轴向拉伸变形的方式将磁致伸缩传感器39配置在内轮肩部47b最上部附近的左侧，可以检测出大的反磁致伸缩效果。

第3及第4实施例的处理机构和图7所示的第1及第2实施例的相同，因此省略其说明。

图8表示第1发明的带传感器的轮毂单元的第5实施例。对于该第5实施例的带传感器的轮毂单元，传感器装置的结构和第1实施例的不同，在以下的说明中，和第1实施例相同的结构使用相同的符号并省略其说明。

传感器装置2具有安装在车体侧轨道部件3上的支撑部件7、安装在支撑部件7上的磁致伸缩传感器10、和处理磁致伸缩传感器10的输出的处理机构(图8中未示出，参见图7)。而且，磁致伸缩传感器10为磁阻传感器，其感测面从径向外侧面对车体侧轨道部件3的最下部的外周面。

当接地载荷(径向载荷及轴向载荷)作用在轮胎上时，在轮毂单元1的各部分上产生压缩或拉伸变形。通常，通过轮毂单元1的两列滚珠5之间中央的竖直线C位于通过轮胎中心O的竖直线的轴向外侧，在轮毂单元1的车体侧轨道部件3中，在通过两列滚珠5之间中央的竖直线的附近产生相对大的变形。该车体侧轨道部件3的变形成为在接地中心侧、即最下部最大的压缩方向的变形，而且，成为在接地中心的相反侧、即最上部沿拉伸方向的最大变形。磁致伸缩传感器10相对于压缩变形从与其正交的方向面对时表现最大灵敏度，相对于拉伸变形从和其相同的方向面对时表现最大灵敏度。因此，如图8所示，通过以检测出该车体侧轨道部件3的轴向压缩变形的方式将磁致伸缩传感器10配置在车体侧轨道部件3的滚珠邻近部的外周面附近的外方，可以检测出大的反磁致伸缩效果。

图9所示的磁致伸缩传感器的输出和左右方向轮胎接地载荷的关系，对于在该实施例中检测压缩方向的变形得到的磁致伸缩传感器的输出和左右方向轮胎接地载荷的关系同样成立。如该图所示，上述压缩方向的变形(磁致伸缩传感器输出电压变化量)和横G(左右方向轮胎接地载荷)为直线关系，因此，通过预先求得传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由车体侧轨道部件3的压缩方向变形求左右方向轮胎接地载荷。

另外，在第5实施例中，磁致伸缩传感器10临近左列的滚珠，但是在相对通过两列滚珠5之间中央的竖直线C与该位置成对称位置的右列滚珠5的附近位置设置磁致伸缩传感器10，也会得到和上面相同的效果。

而且，在各实施例中，对于支撑磁致伸缩传感器8、9、38、39、10的支撑部件7、37，不对其安装位置和形状进行特别限制。

在上述第1至第5各实施例中，车体侧轨道部件3及车轮侧轨道部件4由作为铁系磁性体的机械构造用碳素钢(S55C)制成，转动部件5由高碳素铬轴承钢(SUJ2)或陶瓷制成，保持器6由树脂(聚酰胺66)制成。这里，对于转动部件5为陶瓷制的情况、车体侧轨道部件3及车轮侧轨道部件4具有磁性的情况，由于转动部件5和保持器6由非磁性材料形成，所以即使伴随内轮17及内轴14的转动它们靠近或远离磁致伸缩传感器8、9、10，也不会对内轮17肩部17b附近及车体侧轨道部件3的滚珠邻近部的磁场产生影响，所以不会产生由滚珠5及保持器6的旋转引起的误差(噪音)，从而能使包含在高灵敏度的磁致伸缩传感器8、9、10检测的数据中的误差非常小。这样，根据所述带传感器的轮毂单元，通过磁致伸缩传感器8、9、10可以求轮毂单元1的旋转(旋转数、旋转速度、旋转角度等)，并能高精度地检测施加在轮毂单元1上的力。

下面，对第2发明的带传感器的轮毂单元进行说明。

在图10中示出第2发明的带传感器的轮毂单元的第1实施例。在该实施例中，和图1中传感器为磁致伸缩传感器8的情况相对，用位移传感器11代替磁致伸缩传感器。而且，通过该位移传感器11可以检测内轮17肩部17b的外周面的径向位移。另外，在图10中，除传感器11以外，和图1中所示的相同，对于相同的结构使用相同的符号并省略其说明。

图11示出调查检测上述径向位移得到的位移传感器11的输出和左右方向轮胎接地载荷的关系的结果。如该图所示，位移和横G(左右方向轮胎接地载荷)为直线关系，因此，通过预先求得传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由内轮肩部的径向位移求左右方向轮胎接地载荷。尽管附图省略了具有位移传感器11的传感器装置的方框图，但是其和图7所示的基本相同。

另外，在第2发明的带传感器的轮毂单元的第1实施例中，可以使位移传感器11从图10所示的位置偏移180°，以测定最下部的内轮17肩部17b的外周面的位移，在这种情况中，可以得到和上面相同的效果。

第2发明的带传感器的轮毂单元的第2实施例用位移传感器替换图8中的磁致伸缩传感器10，通过该位移传感器可以检测车体侧轨道部件3的外周面的径向位移。尽管传感器的内部结构不同，但是由于该实施例的图和图8的相同，所以省略其图示。

图13示出调查检测上述车体侧轨道部件3的径向位移得到的位移传感器的输出和左右方向轮胎接地载荷的关系的结果。如该图所示，位移和横G(左右方向轮胎接地载荷)为直线关系，因此，通过预先求得传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由车体侧轨道部件的径向位移求左右方向轮胎接地载荷。

图12示出第2发明的带传感器的轮毂单元的第3实施例。该第3实施例的带传感器的轮毂单元可以通过位移传感器11检测车体侧轨道部件3的法兰18的轴向位移。在图12中，和图10所示第1实施例相同的结构采用相同的符号并省略其说明。

传感器装置2具有安装在车体侧轨道部件3上的支撑部件7、安装在支撑部件7上的位移传感器11、和处理位移传感器11的输出的处理机构(图中未示出)。而且，位移传感器11从轴向内侧(左侧)面对车体侧轨道部件3的法兰18的左侧面。

第3实施例中位移传感器11的输出和左右方向轮胎接地载荷的关系和图13所示的相同，因此，通过预先求得传感器输出和左右方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由车体侧轨道部件3的法兰18的轴向位移求左右方向轮胎接地载荷。

另外，在第2发明的带传感器的轮毂单元的第2和第3实施例中，可以使位移传感器11从图10所示的位置偏移180°，以测定最上部的车体侧轨道部件3的外径或法兰18的位移，在这种情况中，可以得到和上面相同的效果。

而且，在各实施例中，对于支撑位移传感器11的支撑部件7，虽然不对其安装位置和形状进行特别限制，但是支撑部件7的基部最好固定在车体侧轨道部件3的固定于车体上的部分附近。

在上述各实施例中，磁致伸缩传感器8、9、38、39、10或位移传感器11的数量可以是一个，另外，为了更高精度地求出更多的数据，也可以在圆周的多个部位设置。在下面，作为传感器8、9、10、11的数量为多个的情况优选的实施例，说明带三个磁致伸缩传感器的轮毂单元和带两个位移传感器的轮毂单元。

带三个磁致伸缩传感器的轮毂单元的第1实施例，通过在图16所示的A、B和C三处设置与图1所示第1实施例的相同的磁致伸缩传感器8而构成。在图16中，前行方向如箭头所示，为图中的向左方向，因此，B相当于车辆的前方，C相当于车辆的后方。如图1所示，设置在图16的A位置的磁致伸缩传感器8的感测面以检测车轮侧轨道部件4的内轮17最上部左端面的拉伸变形的方式从径向外侧面对内轮17的最上部左端面。在车轮侧轨道部件4的内轮肩部17b的最上部和最下部的正中间，设置在图16的B和C位置的磁致伸缩传感器(图1中未示出)的感测面以测定车轮侧轨道部件4的内轮17中间部的左端面的拉伸变形的方式从径向外侧面对内轮17的中间部左端面、。

设置在图16的A位置的磁致伸缩传感器8和第1实施例的相同，因此，如第1实施例中所详细描述的那样，可以由该传感器8求左右方向轮胎接地载荷。

对于作用在轮胎上的载荷为前后方向的情况，内轮17的变形在最上部和最下部的正中间处(图16的B和C的位置)最大。而且，在车辆减速时，在图16的B位置处成为拉伸方向的变形，在车辆加速时，在图16的C位置处成为拉伸方向的变形。如前所述，磁致伸缩传感器8相对于压缩变形从与其正交的方向面对时表现最大灵敏度，相对于拉伸变形从和其相同的方向面对时表现最大灵敏度，因此，将磁致伸缩传感器8设置在内轮肩部17b附近的外方，以在最上部和最下部的正中间处检测内轮肩部17b的径向拉伸变形，由此分别检测减速时在图16的B位置和加速时在图16的C位置处的大的反磁致伸缩效果。

图14示出调查减速时配置在图16的B处的磁致伸缩传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系的结果。如该图所示，变形(磁致伸缩传感器输出电压变化量)和前后方向轮胎接地载荷为比例关系，因此，通过预先求得传感器输出和减速时的前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax中的a)，可以由配置在图16的B位置的内轮17的径向拉伸变形求减速时的前后方向轮胎接地载荷。加速时配置在图16的C位置处的磁致伸缩传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系也和图14相同，因此，通过预先求得传感器输出和加速时的前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax中的a)，可以由配置在图16的C位置的内轮17的径向拉伸变形求加速时的前后方向轮胎接地载荷。

带三个磁致伸缩传感器的轮毂单元的第2实施例，通过在图16的A、B和C三处设置和图2所示第2实施例的相同的磁致伸缩传感器9而构成。如图2所示，设置在图16的A位置的磁致伸缩传感器9的感测面以检测车轮侧轨道部件4的内轮17最上部的外周面的拉伸变形的方式，从轴向左侧面对车轮侧轨道部件4的内轮肩部17b的最上部。在车轮侧轨道部件4的内轮肩部17b的最上部和最下部的正中间，设置在图16的B和C位置的磁致伸缩传感器(图2中未示出)的感测面以测定车轮侧轨道部件4的内轮17中间部的外周面的拉伸变形的方式从轴向左侧面对内轮肩部17b。

设置在图16的A位置的磁致伸缩传感器9和第2实施例的相同，因此，如第2实施例中所详细描述的那样，可以由该传感器9求左右方向轮胎接地载荷。

对于作用在轮胎上的载荷为前后方向的情况，在车辆减速时，在图16的B位置处成为拉伸方向的变形，在车辆加速时，在图16的C位置处成为拉伸方向的变形，所以，将磁致伸缩传感器9设置在内轮肩部17b附近的左方，以在最上部和最下部的正中间处检测内轮肩部17b的轴向拉伸变形，由此分别检测减速时在图16的B位置和加速时在图16的C位置处的大的反磁致伸缩效果。这种情况的变形(磁致伸缩传感器输出电压变化量)和前后方向轮胎接地载荷的关系与图14所示的相同，因此通过预先求得传感器输出和减速时的前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax中的a)，可以由配置在图16的B位置的内轮17的轴向拉伸变形求减速时的前后方向轮胎接地载荷。加速时配置在图16的C位置处的磁致伸缩传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系也和图14相同，因此，通过预先求得传感器输出和加速时的前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax中的a)，可以由配置在图16的C位置的内轮17的轴向拉伸变形求加速时的前后方向轮胎接地载荷。

带三个磁致伸缩传感器的轮毂单元的第3实施例，通过在图16的B、C和D三处设置和图8所示第5实施例的相同的磁致伸缩传感器10而构成。如图8所示，设置在图16的D位置的磁致伸缩传感器10的感测面从径向外侧面对车体侧轨道部件3的最下部外周面。设置在图16的B和C位置的磁致伸缩传感器(图8中未示出)的感测面在车体侧轨道部件3的最上部和最下部的正中间、从径向外侧面对其外周面。

设置在图16的D位置的磁致伸缩传感器10和第5实施例的相同，因此，如第5实施例中所详细描述的那样，可以由该传感器10求左右方向轮胎接地载荷。

对于作用在轮胎上的载荷为前后方向的情况，车体侧轨道部件3的变形在最上部和最下部的正中间处(图16的B和C的位置)最大。而且，在车辆减速时，在图16的C位置处成为压缩方向的变形，在车辆加速时，在图16的B位置处成为压缩方向的变形。如前所述，磁致伸缩传感器10相对于压缩变形从与其正交的方向面对时表现最大灵敏度，相对于拉伸变形从和其相同的方向面对时表现最大灵敏度，所以，将磁致伸缩传感器10设置在车体侧轨道部件3附近的外方，以在最上部和最下部的正中间处检测车体侧轨道部件3的轴向压缩变形，由此分别检测减速时在图16的C位置和加速时在图16的B位置处的大的反磁致伸缩效果。

减速时配置在图16的C位置的磁致伸缩传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系与图14所示的相同。如该图所示，变形(磁致伸缩传感器输出电压变化量)和前后方向轮胎接地载荷的关系为直线关系，因此通过预先求得传感器输出和减速时的前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由配置在图16的C位置的车体侧轨道部件3的轴向压缩变形求减速时的前后方向轮胎接地载荷。配置在图16的B位置的磁致伸缩传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系与图14所示的相同，因此，通过预先求得传感器输出和减速时的前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由配置在图16的B位置的车体侧轨道部件3的轴向压缩变形求加速时的前后方向轮胎接地载荷。

带两个位移传感器的轮毂单元的第1实施例，通过在图16的A处设置一个、B和C中的任一处设置一个和图10所示第1实施例的相同的位移传感器11而构成。

设置在图16的A位置的位移传感器11和第1实施例的相同，因此，如第1实施例中所详细描述的那样，可以由该传感器11求左右方向轮胎接地载荷。

图15示出调查配置在图16的B或C处的位移传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系的结果。如该图所示，位移变化量和前后方向轮胎接地载荷在减速时和加速时的任一种情况下均为比例关系，因此，通过预先求得传感器输出和前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax中的a)，可以由内轮肩部17b的径向位移求前后方向轮胎接地载荷。

另外，在带两个位移传感器的轮毂单元的第1实施例中，求左右方向轮胎接地载荷的位移传感器11可以设置在图16的D位置处，在这种情况中，可以得到和上面相同的效果。

带两个位移传感器的轮毂单元的第2实施例，通过在图16的A处设置一个、B和C中的任一处设置一个和参照图8说明的第2实施例的相同的位移传感器而构成。

设置在图16的A位置的位移传感器和所述第2实施例的相同，因此，如第2实施例中所详细描述的那样，可以由该传感器11求左右方向轮胎接地载荷。

配置在图16的B或C处的位移传感器的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系和图15所示的相同。如该图所示，位移变化量和前后方向轮胎接地载荷在减速时和加速时的任一种情况下均为比例关系，因此，通过预先求得传感器输出和前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax中的a)，可以由车体侧轨道部件3的径向位移求前后方向轮胎接地载荷。

带两个位移传感器的轮毂单元的第3实施例，通过在图16的D处设置一个、B和C中的任一处设置一个和图12所示第3实施例的相同的位移传感器11而构成。如图12所示，设置在图16的D位置的位移传感器11的感测面从轴向内侧面对车体侧轨道部件3的法兰18的左侧面。设置在图16的B或C位置的位移传感器(图12中未示出)的感测面在车体侧轨道部件3的最上部和最下部的正中间、从轴向内侧面对其左侧面。

设置在图16的D位置的位移传感器11和所述第3实施例的相同，因此，如第3实施例中所详细描述的那样，可以由该传感器11求左右方向轮胎接地载荷。

配置在图16的B或C处的位移传感器11的输出和前后方向轮胎接地载荷的关系和图15所示的相同，因此，通过预先求得传感器输出和前后方向轮胎接地载荷的关系式(y＝ax中的a)，可以由车体侧轨道部件3的法兰18的轴向位移求前后方向轮胎接地载荷。

另外，在带两个位移传感器的轮毂单元的第2和第3实施例中，求左右方向轮胎接地载荷的位移传感器10、11可以设置在图16的A位置处，在这种情况中，可以得到和上面相同的效果。

下面，作为传感器8、9、10、11的数量最少的情况的优选实施例，说明只带一个磁致伸缩传感器的轮毂单元和只带一个位移传感器的轮毂单元。

在仅带一个磁致伸缩传感器的轮毂单元的第1实施例中，在一台车辆中，如图1中位于最上部那样的磁致伸缩传感器8在前轮侧的轮毂单元1中、偏图17中A所示的前进方向前方(图中所示的向左箭头表示前进方向)设置；在后轮侧的轮毂单元1中、偏图17中B所示的前进方向后侧设置。这样，该实施例的磁致伸缩传感器8在从最上部沿周向偏离约45°的位置仅设置一个。

当接地载荷(径向载荷及轴向载荷)作用在轮胎上时，在轮毂单元1的各部分上产生压缩或拉伸变形。轮毂单元1的最上部或最下部产生的变形为由左右方向轮胎接地载荷引起的变形(前后方向轮胎接地载荷的影响大致为零)，在轮毂单元1的最上部和最下部的正中间部(从最上部或最下部偏离90°的位置)，存在由前后方向轮胎接地载荷引起的变形(左右方向轮胎接地载荷的影响大致为零)。而且，图17中A或B所示位置产生的变形为由左右方向轮胎接地载荷及前后方向轮胎接地载荷双方引起的变形，这可以由磁致伸缩传感器8检测。。

例如，如果车辆向左转弯，则右侧(包括前后)的轮毂单元1的传感器8的输出增加，左侧(包括前后)的轮毂单元1的传感器8的输出减少。当车辆向右转弯时，与此相反。而且，如果车辆减速，则前侧(包括左右)的轮毂单元1的传感器8的输出增加，后侧(包括左右)的轮毂单元1的传感器8的输出减少。当车辆加速时，与此相反。而且，如果车辆向左转弯并减速，则右前侧的轮毂单元1的传感器8的输出最大，左后侧的轮毂单元1的传感器8的输出最小，对于右后侧和左前侧的轮毂单元1的传感器8，对应转弯大小和减速大小的相对大小关系，其输出增加或减少。

因此，除根据各传感器8的输出求施加在各轮胎上的合成接地载荷之外，由左轮侧的前后传感器的输出总计和右轮侧的前后传感器的输出总计之差求转弯时的载荷变动量，由前轮侧的左右传感器的输出总计和后轮侧的左右传感器的输出总计之差求制动时的载荷变动量，这样，可以进行使用轮胎接地载荷的车辆控制。

在仅带一个磁致伸缩传感器的轮毂单元的第2实施例中，在一台车辆中，如图2中位于最上部那样的磁致伸缩传感器9在前轮侧的轮毂单元1中、偏图17中A所示的前进方向前方设置；在后轮侧的轮毂单元1中、偏图17中B所示的前进方向后侧设置。这样，该实施例的磁致伸缩传感器9在从最上部沿周向偏离约45°的位置仅设置一个。

在该第2实施例中，相对磁致伸缩传感器9的输出，可以进行和第1实施例相同的处理，除根据各传感器9的输出求施加在各轮胎上的合成接地载荷之外，由左轮侧的前后传感器的输出总计和右轮侧的前后传感器的输出总计之差求转弯时的载荷变动量，由前轮侧的左右传感器的输出总计和后轮侧的左右传感器的输出总计之差求制动时的载荷变动量，这样，可以进行使用轮胎接地载荷的车辆控制。

在仅带一个磁致伸缩传感器的轮毂单元的第3实施例中，在一台车辆中，如图8中位于最下部那样的磁致伸缩传感器10在前轮侧的轮毂单元1中、偏图17中C所示的前进方向前方设置；在后轮侧的轮毂单元1中、偏图17中D所示的前进方向后侧设置。这样，该实施例的磁致伸缩传感器10在从最上部沿周向偏离约45°的位置仅设置一个。

在该实施例中，相对磁致伸缩传感器10的输出，可以进行和第1实施例相同的处理，除根据各传感器10的输出求施加在各轮胎上的合成接地载荷之外，由左轮侧的前后传感器的输出总计和右轮侧的前后传感器的输出总计之差求转弯时的载荷变动量，由前轮侧的左右传感器的输出总计和后轮侧的左右传感器的输出总计之差求制动时的载荷变动量，这样，可以进行使用轮胎接地载荷的车辆控制。

在仅带一个位移传感器的轮毂单元的第1实施例中，如图10中位于最上部那样的位移传感器11仅设置在图17的A、B、C和D中任一部位。

在仅带一个位移传感器的轮毂单元的第2实施例中，用位移传感器代替如图8中位于最下部那样的磁致伸缩传感器10，该位移传感器仅设置在图17的A、B、C和D中任一部位。

在仅带一个位移传感器的轮毂单元的第3实施例中，如图12中位于最下部那样的位移传感器11仅设置在图17的A、B、C和D中任一部位。

在仅带一个位移传感器的轮毂单元的各实施例中，相对该位移传感器11的输出，可以进行和仅带一个磁致伸缩传感器的轮毂单元的各实施例相同的处理。即，除根据各传感器11的输出求施加在各轮胎上的合成接地载荷之外，由左轮侧的前后传感器的输出总计和右轮侧的前后传感器的输出总计之差求转弯时的载荷变动量，由前轮侧的左右传感器的输出总计和后轮侧的左右传感器的输出总计之差求制动时的载荷变动量，这样，可以进行使用轮胎接地载荷的车辆控制。

另外，对于配置在图16的A处的磁致伸缩传感器8、9，即检测内轮17最上部的拉伸变形的左右方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器8、9，其输出值不仅因左右方向轮胎接地载荷(横G)的变动、而且因上下方向轮胎接地载荷(垂直载荷)的变动而改变。如图18所示，根据这些磁致伸缩传感器8、9，伴随垂直载荷的增加(轮毂单元受到来自地面的向上的力增加)，磁通密度的变化量(反磁致伸缩效果)变大，所以其输出值变大。而且，在横G增加(拐弯时位于外侧的轮毂单元受到来自地面的向内的力增加)的情况中，其输出值变大。从该图中可以看出，磁通密度的变化量与左右方向轮胎接地载荷(横G)及上下方向轮胎接地载荷(垂直载荷)大致成直线关系，由左右方向轮胎接地载荷的增减产生的磁通密度的变化量比由上下方向轮胎接地载荷的增减产生的磁通密度的变化量大。

另外，对于通过轮毂单元1的两列滚珠5之间中央的竖直线C位于通过轮胎中心O的竖直线的轴向外侧的情况，根据如图10所示并设置在图16的A位置的位移传感器11，如图19所示，随着上下方向轮胎接地载荷(垂直载荷)从零增加，由位移传感器11检测的位移量从零基本直线地减少并输出负值，在这种状态下，当左右方向轮胎接地载荷(横G)增加时，所述位移量向正的方向移动，伴随横G的增加，基本直线地增加，当为零后，输出大的正值。对于此，在轮胎接地点O相对于轮毂单元1的两列滚珠5之间中心偏移的情况下，根据左右方向轮胎接地载荷的有无，动量载荷的方向变反，所以利用这，可以检测有无左右方向轮胎接地载荷。

另外，在上述实施例中，第1发明的带传感器的轮毂单元使用磁致伸缩传感器，第2发明的带传感器的轮毂单元使用位移传感器，但是也可以将磁致伸缩传感器和位移传感器组合使用。

对于第1发明的带传感器的轮毂单元的第1实施例至第4实施例的配置在图16中A位置的磁致伸缩传感器8、9、38、39，即，检测内轮17、47最上部的拉伸变形的左右方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器8、9、38、39，如图18所示，在上下方向轮胎接地载荷(垂直载荷)变化时、左右方向轮胎接地载荷(横G)变化时、及两载荷同时变化时的任一种情况中，其输出变动。因此，从使传感器处理部的计算简单化且使精度提高的角度来看，优选的是区分上下方向轮胎接地载荷和左右方向轮胎接地载荷。在下面，对可以利用通过轮毂单元1的两列滚珠5之间中央的竖直线C比通过轮胎中心O的竖直线偏向轴向外侧的情况、容易地检测左右方向轮胎接地载荷有无的传感器设置的实施例进行说明。

在该实施例中，在图16的A、B和C三处设置磁致伸缩传感器8、9、38、39，另外，在图16的A位置设置位移传感器11。磁致伸缩传感器8、9、38、39的设置位置可以是图1(第1实施例)、图2(第2实施例)、图3(第3实施例)及图4(第4实施例)中的任何一种。即，可以是可检测内轮17、47最上部的拉伸变形的位置。位移传感器11的设置位置可以是图10(第1实施例)所示的位置，即，可以是可检测内轮17最上部的位移的位置。在将磁致伸缩传感器8、9设置在图1或图2的位置时，在和位移传感器11干涉的情况下，可以将磁致伸缩传感器8、9固定到罩22上。

对于轮胎接地点O相对于轮毂单元1的两列滚珠5之间中心偏移的情况下，由设置在图16中A位置的位移传感器11检测的位移量如图19所示。因此，通过该位移传感器11，可以检测左右方向轮胎接地载荷(横G)的有无，并可以判断磁致伸缩传感器8、9、38、39的检测值是由上下方向轮胎接地载荷引起的还是由左右方向轮胎接地载荷引起的，从而容易根据磁致伸缩传感器8、9、38、39的输出值分别地检测·处理上下方向轮胎接地载荷和左右方向轮胎接地载荷。

另外，虽然设置在图16的B及C位置的磁致伸缩传感器8、9相对于前后方向轮胎接地载荷产生变形，但是由于对于上下方向轮胎接地载荷和左右方向轮胎接地载荷中的任一种，不会产生由来自滚珠5的载荷引起的变形，所以通过这些磁致伸缩传感器8、9，只可以检测出前后方向轮胎接地载荷。

本发明的带传感器的轮毂单元将构成机动车的轮毂单元和检测机动车的各种信息的传感器装置一体化，利用它，可以高精度地求轮胎接地载荷，从而有助于车辆控制的提高。

Claims (18)

1.一种带传感器的轮毂单元，其具有轮毂单元和传感器装置，该轮毂单元具有：固定在车体侧的车体侧轨道部件；安装车轮的车轮侧轨道部件，该部件包括具有车轮安装用法兰的内轴及嵌在内轴上的内轮；和配置在两轨道部件间的两列转动体，其特征在于：所述传感器装置具有检测反磁致伸缩效果的至少一个磁致伸缩传感器和处理磁致伸缩传感器的输出的处理机构，所述至少一个磁致伸缩传感器以可以测定内轮最上部的拉伸变形和车体侧轨道部件最下部的压缩变形中的任一个的方式安装在车体侧轨道部件上，所述处理机构具有求得轮胎接地载荷的轮胎接地载荷计算部和求得车轮旋转速度的旋转检测部。

2.如权利要求1所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：轮胎接地载荷计算部具有求左右方向轮胎接地载荷的左右方向轮胎接地载荷计算部。

3.如权利要求1所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：传感器装置具有检测反磁致伸缩效果的至少三个磁致伸缩传感器，所述至少三个磁致伸缩传感器包括至少一个左右方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器和至少两个前后方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器，前者以可以测定内轮最上部的拉伸变形及车体侧轨道部件最下部的压缩变形中的任一个的方式安装在车体侧轨道部件上；后者以可以测定内轮的最上部与最下部中间的拉伸变形及车体侧轨道部件的最上部与最下部中间的压缩变形中的任一个的方式，前后相向安装在车体侧轨道部件上，其中根据左右方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器的输出检测出左右方向轮胎接地载荷，根据前后方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器的输出检测出前后方向轮胎接地载荷。

4.如权利要求1所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：磁致伸缩传感器以可以测定内轮的拉伸变形及车体侧轨道部件的压缩变形中的任一个的方式仅设置在车体侧轨道部件的周上一处，其设置部位为从最上部或最下部偏离规定角度的位置。

5.如权利要求4所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：具有测定内轮的拉伸变形的磁致伸缩传感器的带传感器的轮毂单元设置在车辆前后左右4个部位，在前轮侧的轮毂单元中，磁致伸缩传感器偏前进方向前侧设置；在后轮侧的轮毂单元中，磁致伸缩传感器偏前进方向后侧设置。

6.如权利要求4所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：具有测定车体侧轨道部件的压缩变形的磁致伸缩传感器的带传感器的轮毂单元配置在车辆前后左右4个部位，在前轮侧的轮毂单元中，磁致伸缩传感器偏前进方向前侧设置；在后轮侧的轮毂单元中，磁致伸缩传感器偏前进方向后侧设置。

7.如权利要求1所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：至少一个磁致伸缩传感器以可以测定内轮轴向的拉伸变形的方式面对内轮的肩部端面设置。

8.如权利要求1所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：至少一个磁致伸缩传感器以可以测定内轮径向的拉伸变形的方式面对内轮的肩部外周面设置。

9.如权利要求1所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：至少一个磁致伸缩传感器从车体侧轨道部件径向外侧面对车体侧轨道部件。

10.如权利要求1所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：设置测定内轮最上部的位移的位移传感器。

11.如权利要求10所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：轮胎接地点相对于轮毂单元的转动部件间中心偏置，利用位移传感器的位移量的正负反向的情况，来检测有无左右方向轮胎接地载荷，并通过检测内轮最上部的拉伸变形的左右方向轮胎接地载荷检测用磁致伸缩传感器，检测左右方向轮胎接地载荷的大小。

12.一种带传感器的轮毂单元，其具有轮毂单元和传感器装置，该轮毂单元具有固定在车体侧的车体侧轨道部件；安装车轮的车轮侧轨道部件，该部件包括具有车轮安装用法兰的内轴及嵌在内轴上的内轮；和配置在两轨道部件间的两列转动体，其特征在于：所述传感器装置具有至少一个位移传感器和处理位移传感器的输出的处理机构，所述至少一个位移传感器以可以测定内轮及车体侧轨道部件中任何一个的最上部或最下部的位移的方式安装在车体侧轨道部件上，所述处理机构具有求得轮胎接地载荷的轮胎接地载荷计算部和求得车轮旋转速度的旋转检测部。

13.如权利要求12所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：传感器装置具有至少两个位移传感器，所述至少两个位移传感器包括至少一个左右方向轮胎接地载荷检测用位移传感器和至少一个前后方向轮胎接地载荷检测用位移传感器，前者以可以测定内轮及车体侧轨道部件中任何一个的最上部或最下部的位移的方式安装在车体侧轨道部件上；后者以可以测定内轮的最上部与最下部中间的位移及车体侧轨道部件的最上部与最下部中间的位移中的任一个的方式，安装在车体侧轨道部件上，其中根据左右方向轮胎接地载荷检测用位移传感器的输出检测出左右方向轮胎接地载荷，根据前后方向轮胎接地载荷检测用位移传感器的输出检测出前后方向轮胎接地载荷。

14.如权利要求12所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：位移传感器仅设置在车体侧轨道部件的周上一处，该设置部位为从最上部或最下部偏离规定角度的位置。

15.如权利要求12所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：至少一个位移传感器以可以测定内轮的径向位移的方式面对内轮的肩部端面设置。

16.如权利要求12所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：至少一个位移传感器从车体侧轨道部件径向外侧面对车体侧轨道部件设置。

17.如权利要求12所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：至少一个位移传感器从车体侧轨道部件轴向内侧面对车体侧轨道部件的法兰设置。

18.如权利要求15所述的带传感器的轮毂单元，其特征在于：轮胎接地点相对于轮毂单元的转动部件间中心偏置，利用位移传感器的位移量的正负反向的情况，来检测有无左右方向轮胎接地载荷。

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