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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Radhalterungslagerbaugruppe
mit einem eingebauten Lastsensor zum Detektieren einer auf einem
Lagerabschnitt des Rads wirkenden Last.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Bisher
ist eine Radhalterungslagerbaugruppe mit einem Sensor zum Detektieren
der Drehzahl jedes der Räder
für den
sicheren Lauf eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei einer derartigen
Radhalterungslagerbaugruppe wird vorgeschlagen, einen Sensor wie
etwa einen Temperatursensor, Drehmomentsensor oder einen Schwingungssensor
zu installieren, um andere Informationen als die Drehzahl zu detektieren,
die für
den Betrieb eines Kraftfahrzeugs nützlich sind. (Siehe beispielsweise
die japanischen Patentauslegeschriften Nr. 2002-340922 (Patentdokument
1) und Nr. 2003-207402 (Patentdokument 2).) Bei der aus dem Patentdokument
1 bekannten Radhalterungslagerbaugruppe ist ein zu detektierender
Teil eines Drehsensors zwischen zwei Reihen von Laufbahnoberflächen angeordnet,
die auf einer Außenperipherieoberfläche eines
drehbaren Innenglieds definiert sind, und gleichzeitig ist ein detektierender
Teil des Drehsensors zum Detektieren der Drehung des zu detektierenden
Teils an einem stationären
Außenglied
in einer gegenüberliegenden Beziehung
mit dem zu detektierenden Teil vorgesehen. Bei der aus dem Patentdokument
2 bekannten Radhalterungslagerbaugruppe ist ein piezoelektrisches
Element und eine einen zu detektierenden Teil eines Drehzahlsensors
bildende Spule zwischen zwei Reihen von Laufbahnoberflächen auf
einer Außenperipherieoberfläche eines
drehbaren Innenglieds vorgesehen, und ein detektierender Teil des Drehzahlsensors
ist an einem stationären
Außenglied
vorgesehen. Dieser detektierende Teil ist von einer Art, die in
der Lage ist, in der Spule wegen einer Potentialdifferenz erzeugte
Magnetfelder zu detektieren, wenn das piezoelektrische Element die
Potentialdifferenz infolge einer Verschiebung erzeugt, die sich
aus der Torsion eines Innenkanals des Innenglieds ergibt.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Kraftfahrzeugreisesicherheitsvorsichtsmaßnahme wird bisher im allgemeinen
bewerkstelligt durch Detektieren der Drehzahl eines Rades, doch reicht
sie mit allein der Drehzahl des Rades nicht aus, und deshalb ist
es erforderlich, eine Steuerung zum Zweck der Sicherheit unter Verwendung
anderer Sensorsignale zu erzielen. Angesichts dessen kann in Betracht
gezogen werden, eine Lagesteuerung auf der Basis einer Last zu erzielen,
die während
des Laufens eines Kraftfahrzeugs auf jedes der Räder einwirkt. Beispielsweise
wirkt eine große
Last auf die Außenräder während des
Kurvenfahrens ein, auf die Räder
auf einer Seite während
des Fahrens entlang links und rechts geneigter Straßenoberflächen oder auf
die Vorderräder
während
des Bremsens, und somit wirkt eine variierende Last auf die Fahrzeugräder. Selbst
im Fall einer ungleichmäßigen lebenden
Last werden auch die auf die Räder
wirkenden Lasten im allgemeinen ungleichmäßig. Wenn die auf die Räder wirkenden
Lasten wie benötigt
detektiert werden können,
können
aus diesem Grund Aufhängungssysteme
für die
Fahrzeugräder
im voraus auf der Basis von Detektionsergebnissen der Lasten gesteuert werden,
so daß die
Lagesteuerung des Kraftfahrzeugs während des Fahrens davon (beispielsweise Verhinderung
einer rollenden Bewegung während des
Kurvenfahrens, Verhinderung eines Absetzens der Vorderräder während des
Bremsens und Verhinderung eines Absetzens der Fahrzeugräder, bewirkt durch
eine ungleichmäßige Verteilung
von lebenden Lasten) bewerkstelligt werden kann. Für eine Installation
des Lastsensors zum Detektieren der auf das jeweilige Fahrzeugrad
wirkenden Last steht jedoch kein Raum zur Verfügung, und deshalb kann die
Lagesteuerung durch die Detektion der Last kaum realisiert werden.
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Wenn
man außerdem
berücksichtigt,
daß das
elektronische Lenksystem, bei dem die Antriebsachse und das Steuerrad
nicht miteinander mechanisch gekoppelt sind, in der nahen Zukunft
zunehmend verwendet werden wird, werden Informationen über die
Straßenoberfläche erforderlich
sein zur Übertragung
zu dem von einem Fahrer gehaltenen Lenkrad durch detektieren einer
in der Längsrichtung der
Antriebsachse wirkenden Last.
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Außerdem wird
bei der Radhalterungslagerbaugruppe mit einem darin eingebauten
Drehzahlsensor, wie aus dem Patentdokument 2 bekannt, der Effekt
durch die Keilverzahnungsverbindung, die beim Verbinden der Lagerbaugruppe
mit einem Gleichlauf-Kreuzgelenk verwendet wird, nicht erwähnt. Im
Patentdokument 2 ist der Sensor zum Detektieren eines Drehmoments
zwischen den beiden Reihen der Laufbahnoberflächen auf der Außenperipherieoberfläche des
Innenglieds angeordnet, und Keilverzahnungen sind an einer Innenperipherieoberfläche des
Innenglieds entsprechend der Position des Drehzahlsensors vorgesehen.
Die Antriebskraft von dem Motor wird zu der Radhalterungslagerbaugruppe
durch das Gleichlauf-Kreuzgelenk übertragen,
und die Keilzahnverbindung wird im allgemeinen verwendet, um das
Gleichlauf-Kreuzgelenk und die Radhalterungslagerbaugruppe zu verbinden. Wenn
sich die Keilzahnverbindung lockert, nimmt die Hysterese der Drehmomentausgabe
zu. Außerdem sind
die in dem Gleichauf-Kreuzgelenk vorgesehenen Keilzahnverbindungen
so ausgebildet, daß sie unter
einem Winkel von wenigen Grad geneigt oder verdreht sind, um das
Lockern zu reduzieren. Wenn die in dem Gleichlauf-Kreuzgelenk vorgesehenen Keilverzahnungen
die in der Radhalterungslagerbaugruppe vorgesehenen Keilverzahnungen
in Eingriff nehmen, kann das Lockern der Keilzahnverbindung durch
die geneigten Keilverzahnungen reduziert werden. Im Fall der Drehmomentübertragung
in einer Richtung, die der Richtung entspricht, in der die Keilverzahnungen
geneigt sind, wird die Belastung in dem zu detektierenden Teil des
Sensors proportional zum Drehmoment induziert. Im Fall der Drehmomentübertragung
in einer umgekehrten Richtung jedoch wirkt die Belastung in einer
Richtung, in der die Verdrehung abnehmen kann, und das Drehmoment
wird nicht genau zu dem zu detektierenden Abschnitt des Sensors übertragen,
was zu einer Reduktion der Empfindlichkeit des Sensors und Linearität der Sensorausgabe
führt.
Außerdem
weist die Keilzahnverbindung einen Kontaktabschnitt auf, der instabil
ist, und je nach der Situation wird das Drehmoment nicht zu dem
Drehzahlsensor übertragen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung soll jene Probleme lösen und
eine Radhalterungslagerbaugruppe mit einem eingebauten Lastsensor
bereitstellen, der in der Lage ist, eine Last auf ein Rad genau
zu detektieren, ohne von der Verbindung beeinflußt zu werden, beispielsweise
der Keilzahnverbindung zwischen der Lagerbaugruppe und einer Außenlaufbahn
eines Gleichlauf-Kreuzgelenks, und wodurch auch die kompakte Installation
des Lastsensors an einem Fahrzeug ermöglicht wird.
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Eine
Radhalterungslagerbaugruppe mit einem eingebauten Lastsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Lagerbaugruppe zum drehbaren Lagern eines Rads
relativ zu einer Fahrzeugkarosserie und enthält ein Außenglied mit einer mit Doppelreihen
von Laufbahnoberflächen
ausgebildeten Innenperipherieoberfläche; ein Innenglied mit einer
mit Doppelreihen von Laufbahnoberflächen in gegenüberliegender
Beziehung mit den Doppelreihen der Laufbahnoberflächen des
Außenglieds
ausgebildeten Außenperipherieoberfläche und
Doppelreihen von Wälzelementen,
die zwischen jenen Laufbahnoberflächen des Außenglieds und des Innenglieds
angeordnet sind. Die Radhalterungslagerbaugruppe enthält außerdem einen
ersten Winkeldetektierungssensor einschließlich eines zu detektierenden
Teils, im Innenglied vorgesehen, und einen entsprechenden Detektierungsteil,
in dem Außenglied
in gegenüberliegender
Beziehung zu dem in dem Innenglied vorgesehenen zu detektierenden
Teil vorgesehen; einen zweiten Winkeldetektierungssensor einschließlich eines
zu detektierenden Teils, in einem Außenkanal eines Gleichlauf-Kreuzgelenks
vorgesehen, das mit dem Innenglied gekoppelt ist, und einem entsprechenden
detektierenden Teil, in dem Außenkanal
in gegenüberliegender
Beziehung zu dem in dem Außenkanal
vorgesehenen zu detektierenden Teil vorgesehen und eine Lastkonvertierungseinheit
zum Vergleichen jeweiliger Detektionssignale von den detektierenden
Teilen des ersten und zweiten Winkeldetektierungssensors zum Detektieren
einer relativen Winkeldifferenz zwischen dem Innenglied und dem
Gleichlauf-Kreuzgelenk, um dadurch eine auf die Radhalterungslagerbaugruppe
wirkende Last zu detektieren.
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Während gemäß dieser
Konstruktion die zu detektierenden Teile des ersten und zweiten
Winkeldetektierungssensors im Innenglied und im Außenkanal
des Gleichlauf-Kreuzgelenks
angeordnet sind, wird die relative Winkeldifferenz zwischen dem
Innenglied und dem Außenkanal
durch Vergleichen der detektierten Signale von den detektierenden
Teilen detektiert. Die Lastkonvertierungseinheit detektiert die
auf die Radhalterungslagerbaugruppe wirkende Last anhand der detektierten
Winkeldifferenz. Deswegen kann die Drehmomentdetektion präzise bewerkstelligt
werden, ohne in der Radhalterungslagerbaugruppe durch die Keilverzahnung
des Innenglieds mit dem Außenkanal
des Gleichlauf-Kreuzgelenks beeinflußt zu werden, das eine Antriebskraft
eines Motors überträgt. Wenn
das Drehmoment detektiert werden kann, ist die Konvertierung des
detektierten Drehmoments in eine auf die Antriebsachse in einer
Fahrrichtung eines Fahrzeugs wirkende Last möglich. Da außerdem bei
der vorliegenden Erfindung die Last anhand der relativen Winkeldifferenz zwischen
dem Innenglied und dem Außenkanal
detektiert wird, kann der Lastsensor an dem Kraftfahrzeug kompakt
installiert werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann jeder des ersten und zweiten Winkeldetektierungssensors ein
Sensor vom gewickelten Typ sein, bei dem der detektierende Teil
eine Spulwicklung aufweist und der zu detektierende Teil aus einem
magnetischen Glied mit mehreren über
den Umfang angeordneten Einbuchtungen hergestellt ist. Für die über den
Umfang angeordneten Einbuchtungen kann beispielsweise das magnetische
Glied polygonal ausgebildet sein.
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Wenn
der zu detektierende Teil aus dem magnetischen Glied mit den über den
Umfang angeordneten Einbuchtungen besteht, erhöht die Kombination aus dem
zu detektierenden Teil mit einem Sensor vom gewickelten Typ das
Winkelauflösungsvermögen, um
eine Detektion mit hoher Empfindlichkeit zu gestatten.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann jeder der detektierenden Teile des
ersten und zweiten Winkeldetektierungssensors ein magnetischer Sensor sein,
der in der Lage ist, eine analoge Ausgabe zu liefern, und jeder
der zu detektierenden Teile des ersten und zweiten Winkeldetektierungssensors
kann ein magnetischer Codierer sein, der so magnetisiert ist, daß er abwechselnde
N- und S-Pole aufweist.
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Wenn
der magnetische Codierer als der zu detektierende Teil verwendet
wird, weist der magnetische Sensor eine einfache Struktur auf; beispielsweise
kann ein Hall- Element
oder ein magnetisches Widerstandselement verwendet werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann einer der beiden Winkeldetektierungssensoren
dazu verwendet werden, ein Signal zum Steuern eines ABS-Bremssystems
auszugeben.
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Im
Fall dieser Konstruktion kann der für die Steuerung des ABS-Bremssystems
verwendete Winkeldetektierungssensor gleichzeitig für die Detektion der
Last verwendet werden. Im Vergleich zu der separaten Verwendung
von Sensoren für
die Detektion der Drehzahl und die Detektion der Last kann die Anzahl
von Komponententeilen und die Anzahl von Herstellungsschritten reduziert
werden und die Struktur des Sensors kann vereinfacht werden und
deshalb können
die Kosten davon reduziert werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann jeder der zu detektierenden Teile
einen Ring mit zyklisch darin definierten Fenstern enthalten. Jene
Ringe sind mit einer vorbestimmten Lücke dazwischen in einer radialen
Richtung beabstandet und derart angeordnet, daß die Fenster jener Ringe einander
nicht überlappen.
Der in dem Außenglied
in gegenüberliegender
Beziehung mit jedem der zu detektierenden Teile vorgesehene detektierende
Teil enthält
eine Spulwicklung.
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Da
im Fall dieser Konstruktion die Ringe mit den zyklisch darin definierten
Reihen der Fenster als die zu detektierenden Teile verwendet werden,
können
die Winkeldetektierungssensoren von der Struktur her vereinfacht
werden und ihre Herstellung kann erleichtert werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung weist jeder der Ringe zwei Reihen der
Fenster auf. Jene Ringe sind so angeordnet, daß ein Öffnungsbereich der Fenster
einer Reihe klein wird, während
ein Öffnungsbereich
der Fenster der anderen Reihe groß wird, wenn ein Drehmoment
auf die Radhalterungslagerbaugruppe ausgeübt wird, wobei dann die Lastkonvertierungseinheit
die Last detektiert durch Berechnen einer Differentialausgabe von
jeweiligen Änderungen
bei magnetischen Widerständen
der Ringe, detektiert von den jeweiligen detektierenden Teilen.
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Da
selbst in dem Fall dieser Konstruktion jeder der Ringe mit den darin
definierten beiden Reihen der Fenster als der zu detektierende Teil
verwendet wird, kann die Struktur des Winkeldetektierungssensors
vereinfacht werden und seine Herstellung kann erleichtert werden.
Außerdem
ist das System, bei dem die Last auf der Basis des aus dem Drehmoment
resultierenden Ausmaßes
an Öffnung
der Fenster detektiert wird, dabei effektiv, die Detektion mit hoher
Empfindlichkeit zu bewerkstelligen, da das Drehmoment zwischen dem
Außenkanal
und dem Innenglied sicher übertragen
werden kann.
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Bei
der vorliegenden Erfindung können
anstelle des Rings mehrere Einbuchtungen als der zu detektierende
Teil direkt in einer Oberfläche
eines des Innenglieds und des Außenkanals des Gleichlauf-Kreuzgelenks
ausgebildet sein, wohingegen der Ring mit den Fenstern dann an einer
Oberfläche
des anderen des Innenglieds und des Außenkanals befestigt sein kann.
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Eine
direkte Ausbildung jener Einbuchtungen reduziert effektiv die Anzahl
an Komponententeilen und die Anzahl an Montageschritten.
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Bei
der vorliegenden Erfindung können
jeweilige Abschnitte des Innenglieds und des Außenkanals, die einander kontaktieren,
den gleichen Außendurchmesser
aufweisen. Mehrere den zu detektierenden Teil definierende Einbuchtungen
können
in jedem der Kontaktabschnitte vorgesehen sein. Die Einbuchtungen
an dem Innenglied und die Einbuchtungen an dem Außenkanal
kontaktieren einander, während
sie aus der Phase miteinander ausgerichtet sind. In diesem Fall
wird einer der detektierenden Teile des ersten und zweiten Winkeldetektierungssensors,
in dem Außenglied
in gegenüberliegender
Beziehung mit den Einbuchtungen an dem Innenglied und den Einbuchtungen
an dem Außenkanal
vorgesehen, durch eine Spulwicklung ausgebildet. Der Winkeldetektierungssensor
detektiert eine Änderung bei
der relativen Phase zwischen den Einbuchtungen an dem Innenglied
und den Einbuchtungen an dem Außenkanal
als eine Änderung
beim magnetischen Widerstand der Spulwicklung des entsprechenden detektierenden
Teils, wenn das Drehmoment auf die Radhalterungslagerbaugruppe ausgeübt wird.
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Da
im Fall dieser Konstruktion die Änderung bei
der relativen Phase zwischen den Einbuchtungen an dem Innenglied
und den Einbuchtungen an dem Außenkanal,
die sich von der Wirkung des Drehmoments ergibt, als eine Änderung
bei dem magnetischen Widerstand der Spulwicklung des entsprechenden
detektierenden Teils detektiert wird, kann die Detektion mit hoher
Empfindlichkeit mit hoher Präzision
bewerkstelligt werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann eine Spulwicklung zusätzlich als
der andere der detektierenden Teile in dem Außenglied so vorgesehen werden,
daß sie
einem drehenden Abschnitt des Außenkanals gegenüberliegt,
wo keine Einbuchtung ausgebildet ist. Dadurch kann eine Differentialausgabe
von Änderungen
bei magnetischen Widerständen
jener die detektierenden Teile bildenden Spulwicklungen detektiert
werden.
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Im
Fall dieser Konstruktion kann durch Detektieren des sich drehenden
Abschnitts, wo keine Einbuchtung ausgebildet ist, die Temperaturkompensation
erzielt werden.
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Wo
die Einbuchtungen, die den zu detektierenden Teil definieren, wie
oben beschrieben vorgesehen sind, kann das Innenglied eine Nabenachse mit
einem Radbefestigungsflansch und einem an einer Außenperipherieoberfläche der
Nabenachse befestigten Innenkanal enthalten. Der Innenkanal ist
an der Nabenachse mit Hilfe eines an einem innen gelegenen Endabschnitt
der Nabenachse vorgesehenen Kragenabschnitts fixiert. In diesem
Fall sind Ringglieder mit jeweils umfangsmäßig davon an einer Fläche davon
angeordneten Einbuchtungen jeweils an dem Innenkanal und dem Außenkanal
gesichert, wobei die Einbuchtungen der Ringglieder einander gegenüberliegen,
oder umfangsmäßig angeordnete
Einbuchtungen sind direkt in jedem des Innenkanals und des Außenkanals
ausgebildet, wobei jene Einbuchtungen des Innenkanals und des Außenkanals
einander gegenüberliegen,
und eine Stirnfläche
des Außenkanals
des Gleichlauf-Kreuzgelenks und der Kragenabschnitt in der Nabenachse
stehen unter geringfügigem
Druck in leichtem Kontakt miteinander oder eine Lücke ist
dazwischen vorgesehen.
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Da
in diesem Fall die Stirnfläche
des Außenkanals
und der Kragenabschnitt der Nabenachse einander nicht kontaktieren
oder in leichtem Kontakt gehalten sind, kann die Phasendifferenz
leicht entwickelt werden, wenn das Drehmoment wirkt, und deshalb
kann eine Zunahme der Empfindlichkeit und eine Abnahme der Hysterese
erwartet werden.
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Im
Fall dieser Konstruktion kann ein Abstandshalter zwischen einem
freien Ende eines Fußabschnitts
des Außenkanals
des Gleichlauf-Kreuzgelenks und einer an der außengelegenen Seite der Nabenachse
gesicherten Scheibe angeordnet sein, und der Außenkanal und die Nabenachse
können dann
durch ein in einer freien Stirnfläche des Flußabschnitts definiertes Gewindeloch
mit der Scheibe und dem Abstandshalter dazwischen zusammengeschraubt
sein, und eine Lücke
kann zwischen dem Kragenabschnitt und der Stirnfläche des
Außenkanals
vorgesehen sein.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann der Fußabschnitt des Außenkanals
eine Länge
aufweisen, die kleiner ist als ein außengelegenes Ende einer Mittelbohrung
des Innenglieds, in die der Fußabschnitt
des Außenkanals
eingreift. In diesem Fall ist ein Gewindeloch in einer freien Stirnfläche des
Fußabschnitts
definiert und durch Schrauben einer Schraube in das Gewindeloch
durch eine einen Abschnitt des Innenglieds um das Gewindeloch herum kontaktierende
Scheibe werden der Fußabschnitt des
Außenkanals
und das Innenglied miteinander verbunden.
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Wenn
im Fall dieser Konstruktion die Last wirkt, kann die Phasendifferenz
leicht zwischen dem Innenglied und dem Außenkanal entwickelt werden, und
deshalb kann die Lastdetektierungsempfindlichkeit heraufgesetzt
werden.
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In
der vorliegenden Erfindung kann der Fußabschnitt des Außenkanals
eine Länge
aufweisen, die kleiner ist als ein außengelegenes Ende einer Mittelbohrung
des Innenglieds, in die der Fußabschnitt des
Außenkanals
eingreift, und andererseits kann ein Gewindeloch in einer freien
Endfläche
des Fußabschnitts
definiert sein. Durch Schrauben einer Schraube in das Gewindeloch
während
ein zylindrischer Flansch einer mit einem zylindrischen Flansch versehenen
Scheibe in die Mittelbohrung des Innenglieds eingesetzt wird, während ihr
freies Ende in Kontakt mit einem freien Ende des Fußabschnitts
gehalten wird, können
der Fußabschnitt
des Außenkanals
und das Innenglied miteinander verbunden werden.
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Selbst
wenn in dem Fall dieser Konstruktion die Last wirkt, kann die Phasendifferenz
leicht zwischen dem Innenglied und dem Außenkanal entwickelt werden,
und deshalb kann die Lastdetektierungsempfindlichkeit heraufgesetzt
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung läßt sich
jedenfalls anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
davon in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen klarer verstehen.
Die Ausführungsformen
und die Zeichnungen sind jedoch nur zum Zweck der Darstellung und
Erläuterung angegeben
und sollen nicht so angesehen werden, als wenn sie den Schutzbereich
der Erfindung in irgendeiner Weise beschränken, wobei der Schutzbereich
durch die beigefügten
Ansprüche
zu bestimmen ist. In den beiliegenden Zeichnungen werden gleiche Bezugszahlen
dazu verwendet, um in den mehreren Ansichten gleiche Teile zu bezeichnen.
Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer Radhalterungslagerbaugruppe mit einem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht eines Drehwinkeldetektierungssensors, der in der
Radhalterungslagerbaugruppe von 1 verwendet
wird;
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3 eine
Schnittansicht eines weiteren Beispiels des Drehwinkeldetektierungssensors;
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4 ein
Schemadiagramm einer in der Radhalterungslagerbaugruppe von 1 verwendeten
Lastkonvertierungseinheit;
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5A eine
Schnittansicht der Radhalterungslagerbaugruppe mit dem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5B eine
fragmentarische Draufsicht auf die Radhalterungslagerbaugruppe von 5B;
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6 eine
fragmentarische Vorderansicht, die eine schematische Struktur des
in der Radhalterungslagerbaugruppe von 5A verwendeten Drehwinkeldetektie rungssensors
zeigt;
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7 ein
Diagramm von Ausgabewellenformen des Drehwinkeldetektierungssensors;
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8 ein
Schemadiagramm der in der Radhalterungslagerbaugruppe von 5A verwendeten Lastkonvertierungseinheit;
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9 eine
Schnittansicht der Radhalterungslagerbaugruppe mit dem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 eine
fragmentarische vergrößerte Draufsicht
auf einen in der Radhalterungslagerbaugruppe von 9 verwendeten
Pulsar-Ring;
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11 ein
Schemadiagramm der in der Radhalterungslagerbaugruppe von 9 verwendeten Lastkonvertierungseinheit;
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12 eine
Schnittansicht der Radhalterungslagerbaugruppe mit dem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 eine
fragmentarische vergrößerte Draufsicht
auf den in der Radhalterungslagerbaugruppe von 12 verwendeten
Pulsar-Ring;
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14 eine
Schnittansicht der Radhalterungslagerbaugruppe mit dem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
fünften
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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15 eine
fragmentarische vergrößerte Draufsicht
auf einen in der Radhalterungslagerbaugruppe von 14 verwendeten
zu detektierenden Teil;
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16 eine
Schnittansicht der Radhalterungslagerbaugruppe mit dem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
sechsten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
17 eine
Schnittansicht der Radhalterungslagerbaugruppe mit dem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
siebten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und
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18 eine
Schnittansicht der Radhalterungslager baugruppe mit dem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
achten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESTE WEISE
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Die
erste bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter besonderer Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben.
Eine Radhalterungslagerbaugruppe mit einem eingebauten Lastsensor
gemäß der ersten
Ausführungsform wird
auf eine Radhalterungslagerbaugruppe der dritten Generation von
einem Innenkanaldrehtyp angewendet, der verwendet wird, um ein Antriebsrad
zu unterstützen.
Es sei angemerkt, daß die
Ausdrücke "innenliegend" und "außenliegend" die der Innenseite bzw.
der Außenseite
zugewandten Seiten darstellen.
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Unter
Bezugnahme auf 1 enthält die Radhalterungslagerbaugruppe 10 ein
Außenglied 1 mit
einer mit Doppelreihen von Laufbahnoberflächen 4 ausgebildeten
Innenperipherieoberfläche,
ein Innenglied 2 mit einer mit Doppelreihen von Laufbahnoberflächen 5 ausgebildeten
Außenperipherieoberfläche, die
jenen Laufbahnoberflächen 4 gegenüber liegen,
und zwischen jenen Doppelreihen der Laufbahnoberflächen 4 und 5 angeordnete
Doppelreihen von Wälzelementen 3.
Diese Radhalterungslagerbaugruppe 10 ist ein Doppelreihen-Schrägkugellager.
Jede der Laufbahnoberflächen 4 und 5 weist
im Schnitt eine bogenförmige
Gestalt auf, und die Laufbahnoberflächen 4 und 5 sind
so ausgebildet, daß sie
jeweilige Kontaktwinkel aufweisen, die in Rücken-an-Rücken-Beziehung
miteinander gehalten werden. Die Wälzelemente 3 liegen
in Form einer Kugel vor und werden von einem für jede Reihe dieser Wälzelemente 3 verwendeten
Käfig 6 festgehalten.
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Das
Außenglied 1 dient
als ein stationäres Glied
und ist, wie in 1 gezeigt, ein einstückiges Glied
mit einer Außenperipherieoberfläche, die
mit einem Fahrzeugkarosseriemontageflansch 1a ausgebildet
ist, der an einem nicht gezeigten Gelenk befestigt werden soll.
Der Fahrzeugkarosseriemontageflansch 1a wird an dem an
einer nicht gezeigten Fahrzeugkarosserie installierten Gelenk mit
Hilfe von nicht gezeigten Schrauben an mehreren Umfangsstellen befestigt.
Befestigungslöcher 12 in
dem Fahrzeugkarosseriemontageflansch 1a sind mit einem Gewinde
versehen. Die Schrauben erstrecken sich durch jeweilige, in dem
Gelenk definierte Durchgangslöcher,
wobei Außengewindeabschnitte
an freien Enden der Schrauben die assoziierten Befestigungslöcher 12 gewindemäßig in Eingriff
nehmen. Es sei angemerkt, daß die
Befestigungslöcher 12,
anstatt ein Loch mit Innengewinde zu sein, sie ein reines Loch sein
können,
durch das die jeweilige Schraube geschoben wird, so daß diese
Schraube mit einer Mutter befestigt werden kann.
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Das
Innenglied 2 dient als ein drehbares Glied und besteht
aus einer Nabenachse 2A mit einer mit einem Radbefestigungsflansch 2a ausgebildeten Außenpheripherieoberfläche und
einem Innenkanal 2B, der ein separates Glied ist, das an
einer Außenperipherieoberfläche der
Nabenachse 2A auf der innenliegenden Seite davon befestigt
ist. Die Doppelreihen der Laufbahnoberflächen 5 sind an der
Nabenachse 2A bzw. dem Innenkanal 2B ausgebildet. Ein
Fußabschnitt 14,
der integral mit einem Außenkanal 13a des
Gleichlauf-Kreuzgelenks
ausgebildet ist, ist in eine Mittelbohrung der Nabenachse 2A eingesetzt,
und der Außenkanal 13a des
Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 ist mit der Nabenachse 2A gekoppelt durch
Befestigen einer Schraube 16 auf einem Außengewindeabschnitt 15a,
das an einem freien Ende des Fußabschnitts 14 vorgesehen
ist. Die Nabenachse 2A weist eine mit Keilverzahnungsnuten 2b ausgebildete
Innenperipherieoberfläche
auf, während der
Fußabschnitt 14 eine
mit Keilverzahnungsnuten 14a ausgebildete Außenperipherieoberfläche aufweist.
Die Keilverzahnungsnuten 2b nehmen die Keilverzahnungsnuten 14a in
Eingriff, um eine Keilverzahnungsverbindung zwischen der Nabenachse 2A und
dem Fußabschnitt 14 auszubilden.
Der Innenkanal 2B ist axial in Position an der Nabenachse 2A durch
einen Kragenabschnitt 2Aa fixiert, der in einem innenliegenden
Endabschnitt der Nabenachse 2A vorgesehen ist. Außen- und
innenliegende offene Enden eines ringförmigen Lagerraums, zwischen dem
Innen- und Außenglied 2 und 1 ausgebildet,
sind durch assoziierte Dichtungen 7 und 8 vom
Kontakttyp, die eine Dichtungseinrichtung sind, abgedichtet. Die
innenliegende Dichtung 8 sichert eine Dichtbarkeit auf
der innenliegenden Seite durch Halten eines Lippenabschnitts 8a der
Dichtung 8 in Gleitkontakt mit einer an einer Außenperipherieoberfläche des Außenkanals 13a vorgesehenen
abgestuften Oberfläche 13a.
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Ein
innenliegender Endabschnitt des Innenkanals 2B auf der
innenliegenden Seite der Laufbahnoberfläche 5 an der Außenperipherie
davon ist mit einer abgestuften Oberfläche 2Ba versehen,
in der ein zu detektierender Teil 18 eines ersten Drehwinkeldetektierungssensors 17 vorgesehen
ist. An einer dem zu detektierenden Teil 18 radial gegenüberliegenden
Position der Innenperipherieoberfläche des Außenglieds 1 ist ein
detektierender Teil 19 des ersten Drehwinkeldetektierungssensors 17 vorgesehen.
Der zu detektierende Teil 18 und der detektierende Teil 19 bilden
zusammen den ersten Drehwinkeldetektierungssensor 17. Eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1 dieses
ersten Drehwinkeldetektierungssensors 17 ist in 2 gezeigt.
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Nunmehr
unter Bezugnahme auf 2 liegt der zu detektierende
Teil 18 in Form eines Rotors vor, der aus einem ringförmigen magnetischen
Glied hergestellt ist und eine Außenperipherieoberfläche aufweist,
die so gestaltet ist, daß sie
eingebuchtet ist mit mehreren Hügelbereichen 18a,
die in einer Umfangsrichtung des zu detektierenden Teils 18 mit
einer vorbestimmten Teilung angeordnet sind. Jeder der Hügelbereiche 18a ist
so ausgeführt,
daß er
eine bogenförmige
Gestalt im Schnitt in einer Richtung senkrecht zu einer axialen
Richtung des zu detektierenden Teils 18 darstellt. Jeder
der Hügelbereiche 18a kann
quadratisch sein. Beispielhaft kann die Außenperipheriegestalt des zu
detektierenden Teils 18 polygonal sein, wobei jede Ecke
den entsprechenden Hügelbereich 18a darstellt.
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Der
detektierende Teil 19 liegt in Form eines Stators vor,
der ein ringförmiges
magnetisches Glied 20 enthält, indem nach innen orientierte
Joche 20a in einer Umfangsrichtung des magnetischen Glieds
mit einer vorbestimmten Teilung angeordnet sind, und einer um jedes
der Joche 20a gewickelten Spulwicklung 21. Der
zu detektierende Teil 18 in Form des Rotors und der detektierende
Teil 19 in Form des Stators bilden zusammen einen Drehmelder
oder den ersten Drehwinkeldetektierungssensor 17, der eine
analoge Spannung ausgibt.
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Ein
Abschnitt der Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13a,
in 1 gezeigt, ist mit einem zu detektierenden Teil 23 eines
zweiten Drehwinkeldetektierungssensors 22 neben der innengelegenen
Stirnfläche
(in dieser Ausführungsform
der Kragenabschnitt 2Aa) der Nabenachse 2A versehen, der
die Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13a kontaktiert.
Ein detektierender Teil 24 des zweiten Drehwinkeldetektierungssensors 22 ist
an einem Abschnitt der Innenperipherieoberfläche des Außenglieds 1 vorgesehen,
der dem zu detektierenden Teil 23 radial gegenüberliegt.
Der zu detektierende Teil 23 und der detektierende Teil 24 bilden
zusammen den zweiten Drehwinkeldetektierungssensor 22.
Dieser zweite Drehwinkeldetektierungssensor 22 hat die gleiche
Konstruktion wie der erste Drehwinkeldetektie rungssensor 17.
Mit anderen Worten ist, wie in 2 durch
die Referenzzahlen gezeigt, die zusammen mit denen des ersten Winkeldetektierungssensors 17 angezeigt
sind, der zu detektierende Teil 23 in Form eines Rotors,
der aus einem ringförmigen magnetischen
Glied hergestellt ist und eine Außenperipherieoberfläche aufweist,
die so ausgebildet ist, daß sie
beispielsweise polygonal ist mit mehreren Hügelbereichen 23a,
die in einer Umfangsrichtung des zu detektierenden Teils 23 mit
einer vorbestimmten Teilung angeordnet sind. Der detektierende Teil 24 ist
in Form eines Stators, der ein ringförmiges magnetisches Glied 25 enthält, bei
dem nach innen orientierte Joche 25a in einer Umfangsrichtung
des magnetischen Glieds 25 mit einer vorbestimmten Teilung
angeordnet sind und eine Spulwicklung 26 ist um jedes der
Joche 26a gewickelt. Der zu detektierende Teil 23 in
Form des Rotors und der detektierende Teil 24 in Form des
Stators bilden zusammen einen Drehmelder, der als der zweite Drehwinkeldetektierungssensor 22 dient.
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Die
Fahrzeugkarosserie, an der das in 1 gezeigte
Außenglied 1 angebracht
ist, ist, wie in einem Blockdiagramm in 4 gezeigt,
mit einer Lastkonvertierungseinheit 27 zum Detektieren
einer auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 einwirkenden Last
unter Verwendung jeweiliger Detektionssignale des ersten und zweiten
Drehwinkeldetektierungssensors 17 und 22 versehen.
Diese Lastkonvertierungseinheit 27 enthält ein Paar R/D-(Drehmelder-zu-digital)-Konverter 28A und 28B zum
Konvertieren der Detektionssignale (Ausgaben der detektierenden
Teile 19 und 24) der Drehmelder 17 und 22 in
jeweilige Digitalsignale, einen Subtrahierer 29 zum Berechnen einer
relativen Winkeldifferenz von zwei Winkelsignalen, die digital konvertiert
worden sind, einen Vergleicher 30 zum Vergleichen der berechneten
Winkeldifferenz mit einem Anfangswert 31, der ein vorbestimmter
Referenzwert ist, und einen Drehmomentrechner 32 zum Berechnen
der Last auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs im Vergleicher 30 und
Daten einer Korrekturtabelle 33. Der berechnete Lastwert
wird an eine an der Fahrzeugkarosserie befestigte ABS-Steuereinrichtung 34 geliefert
und als Daten für
die ABS-Steuerung verwendet. ABS ist eine Abkürzung des Antiblockiersystems.
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Die
Lastkonvertierungseinheit 27 arbeitet auf die folgende
Weise. Von den detektierenden Teilen 19 und 24 des
ersten und zweiten Drehwinkeldetektierungssensors 17 und 22 detektierte
jeweilige Winkelsignale werden von der jeweiligen R/D-Konvertern 28A und 28B in
Digitalsignale konvertiert, und jene so konvertierten zwei Winkelsignale
werden von dem Subtrahierer 29 subtrahiert. Auf diese Weise
wird eine relative Winkeldifferenz zwischen dem Innenglied 2 und
dem Außenkanal 13a des
Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 berechnet. Die so berechnete Winkeldifferenz
wird von dem Vergleicher 30 mit dem Anfangswert 31 verglichen.
Der Anfangswert 31 ist in diesem Fall ein Ergebnis der
von dem Subtrahierer 29 durchgeführten Subtraktion während eines
Zustands, bei dem keine Last auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 eingewirkt
hat (beispielsweise während
des Parkens oder dem Geradeausfahren bei einer niedrigen Geschwindigkeit).
Infolge des von dem Vergleicher 30 vorgenommenen Vergleichs
kann eine aus einer Verdrehung zwischen dem Außenkanal 13a und dem
Innenkanal 2B resultierende Phasendifferenz (Winkeldifferenz)
erhalten werden. Bei dem Drehmomentrechner 32 kann auf
der Basis der Daten der Korrekturtabelle 33 die auf die
Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkende Last anhand der Phasendifferenz
berechnet werden.
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Es
ist anzumerken, daß,
da die aus der Verdrehung zwischen dem Außenkanal 13a und dem
Innenkanal 2B resultierende Phasendifferenz von der Starrheit
abhängt,
aber so klein ist, daß sie
höchstens
1 Grad beträgt,
die Phasendifferenz mit hoher Präzision
detektiert werden kann, wenn die Anzahl der Pole, die in jedem des
ersten und zweiten Winkeldetektierungssensors 17 und 22 vorgesehen
ist, d.h. die Anzahl der Hügelbereiche 18a oder 23a der
entsprechenden zu detektierenden Teile 18 oder 23 und der
Joche 19a oder 24a der entsprechenden detektierenden
Teile 19 oder 24, so groß wie möglich ist. Angesichts dessen
wird, wie in einem weiteren strukturellen Beispiel in 3 gezeigt
bevorzugt, daß jeder
des ersten und zweiten Drehwinkeldetektierungssensors 17 und 22 eine
so große
Anzahl der Pole aufweist, daß er
ein erhöhtes
Auflösungsvermögen besitzt.
Es ist außerdem
anzumerken, daß,
wenn eine axiale Lücke
zwischen dem Außenkanal 13a des
Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 und dem Kragenabschnitt 2Aa vorgesehen
ist, wie später
unter Bezugnahme auf 18 beschrieben, die Phasendifferenz leicht
erhalten werden kann und die Hysterese reduziert werden kann.
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Da
wie oben beschrieben diese Radhalterungslagerbaugruppe 10 mit
dem eingebauten Lastsensor zum Detektieren der auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkenden
Last mit dem ersten Drehwinkeldetektierungssensor 17 mit
dem in dem Innenkanal 2B vorgesehenen zu detektierenden
Teil 18, dem zweiten Drehwinkeldetektierungssensor 22 mit
dem in dem Außenkanal 13a vorgesehenen
zu detektierenden Teil 23 und der Lastkonvertierungseinheit 27 (4)
zum Detektieren der auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkenden
Last durch Vergleichen der jeweiligen Detektionssignale jener Drehwinkeldetektierungssensoren 17 und 22 ausgestattet
ist, um dadurch die relative Winkeldifferenz zwischen dem Innenkanal 2B und
dem Außenkanal 13a zu
detektieren, kann der Lastsensor kompakt an einem Kraftfahrzeug
installiert werden, und die auf das Rad wirkende Last kann stabil
und präzise
detektiert werden, ohne daß die
Sensorausgabe durch die Keilverzahnung zwischen dem Außenkanal 13a und der Radhalterungslagerbaugruppe 10 beeinflußt wird.
Außerdem
kann die so detektierte Last in eine in einer Fahrrichtung des Fahrzeugs
auf der Antriebsachse wirkende Last konvertiert werden. Da die Drehwinkeldetektierungssensoren 17 und 22 als
ein Lastsensor verwendet werden, kann außerdem die Drehzahl des Rads
detektiert werden.
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5A und 5B bis 8 veranschaulichen
eine zweite bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Radhalterungslagerbaugruppe 10 mit
dem eingebauten Lastsensor ist derart, daß anstelle der beiden Drehwinkeldetektierungssensoren 17 und 22,
die als Drehmelder in der in 1 gezeigten
ersten Ausführungsform
verwendet werden, zwei Drehwinkeldetektierungssensoren 35 und 39,
die jeweils aus einer Kombination aus einem magnetischen Codierer
und einem magnetischen Sensor bestehen, wie in 5(A) gezeigt
verwendet werden. Insbesondere ist ein zu detektierender Teil 36 des
ersten Drehwinkeldetektierungssensors 35 ein ringförmiger magnetischer
Codierer mit Magnetpolen N und S, die abwechselnd in einer Umfangsrichtung
magnetisiert sind, wie schematisch in 6 gezeigt,
deren magnetische Charakteristik in mehreren Zyklen für jede vollständige Umdrehung des
Innenglieds 1 variiert. Dieser zu detektierende Teil 36 ist
ein ringförmiges
Glied von einem radialen Typ, dessen magnetische Charakteristik
kontinuierlich in einer Umfangsrichtung relativ zu einem detektierenden
Teil 37 des ersten Drehwinkeldetektierungssensors 35 variiert.
Insbesondere enthält
der zu detektierende Teil 36 ein ringförmiges Trägermetall 36b und
ein an einer Außenperipherieoberfläche des Trägermetalls 36b vorgesehenes
magnetisches Glied 36b und mit den abwechselnden Magnetpolen N
und S magnetisiert in der Umfangsrichtung davon. Dieser zu detektierende
Teil 36 wird fest in die abgestufte Oberfläche 2Ba in
der Außenperipherieoberfläche des
Innenkanals 2B durch das Trägermetall 36b eingedrückt.
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Der
detektierende Teil 37 des ersten Drehwinkeldetektierungssensors 35,
der an der Innenperipherieoberfläche
des Außenglieds 1 vorgesehen ist,
radial dem zu detektierenden Teil 36 gegenüberliegend,
ist ein magnetischer Sensor, der in der Lage ist, eine analoge Ausgabe
zu liefern, wie beispielsweise ein Hall-IC oder ein MR-Element.
Der detektierende Teil 37 ist mit einem ringförmigen Gehäuse 38 mit
einer aus einem Kernmetall hergestellten Außenseite und einer aus Harz
hergestellten Innenseite versehen, wie in 5A gezeigt.
Wie in 6 gezeigt besteht der detektierende Teil 37 aus
zwei Sensoren (37A und 37B), die über den
Umfang beabstandet relativ zu dem zu detektierenden Teil 36 angeordnet sind,
so daß die
Ausgabephase davon um 90° relativ zueinander
versetzt sein kann. 7 veranschaulicht jeweilige
Wellenformen der beiden zu detektierenden Teile 37A und 37B,
von denen eine als eine Sinuswelle ausgegeben wird und von denen
die andere als eine Kosinuswelle ausgegeben wird.
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Ein
Abschnitt der Außenperipherieoberfläche der
in 5A gezeigten Außenbahn 13a ist mit einem
zu detektierenden Teil 40 des zweiten Drehwinkeldetektierungssensors 39 neben
der innenliegenden Stirnfläche
(dem Kragenabschnitt 2Aa in dieser zweiten Ausführungsform)
der Nabenachse 2A versehen, der die Außenperipheriefläche des
Außenkanals 13a kontaktiert.
Ein detektierender Teil 41 des zweiten Drehwinkeldetektierungssensors 39 ist
an einem Abschnitt der Innenperipherieoberfläche des Außenglieds 1 dem zu
detektierenden Teil 40 radial gegenüberliegend vorgesehen. Der
zu detektierende Teil 40 und der detektierende Teil 41 bilden
zusammen den zweiten Drehwinkeldetektierungssensor 39. Selbst
dieser zweite Drehwinkeldetektierungssensor 39 hat die
gleiche Konstruktion wie der erste Drehwinkeldetektierungssensor 35.
Insbesondere ist, wie in 6 durch die zusammen mit denen
des ersten Drehwinkeldetektierungssensors 35 gezeigten
Bezugszahlen gezeigt, der zu detektierende Teil 40 ein magnetischer
Codierer mit einem ringförmigen
Trägermaterial 40b und
einem an einer Außenperipherieoberfläche des
Trägermetalls 40b vorgesehenen magnetischen
Glieds 40a und mit in der Umfangsrichtung davon magnetisierten
abwechselnden Magnetpolen N und S. Dieser zu detektierende Teil 40 ist auf
einen Abstandshalter 42 festgedrückt, auf den Außenkanal 13a festgedrückt, durch
das Trägermetall 40b,
wie in 5A gezeigt. Der detektierende
Teil 41 ist an der Innenperipherieoberfläche des
Außenglieds 1 dem
zu detektierenden Teil 40 radial gegenüberliegend vorgesehen. Dieser
detektierende Teil 41 ist ein magnetischer Sensor, der
in der Lage ist, eine analoge Ausgabe zu liefern, wie etwa beispielsweise
ein Hall-IC oder ein MR-Element, und ist, wie in 6 gezeigt,
aus zwei Sensoren (41A und 41B) aufgebaut, die über den
Umfang beabstandet relativ zu dem zu detektierenden Teil 40 so
angeordnet sind, daß die
Ausgabephase davon um 90° relativ
zueinander versetzt sein kann. Selbst dieser detektierende Teil 41 ist
innerhalb des Gehäuses 38 vorgesehen.
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Für die magnetischen
Glieder 36a und 40a der zu detektierenden Teile 36 und 40 der
jeweiligen Drehwinkeldetektierungssensoren 35 und 39 wird
ein Kautschukmagnet, der beispielsweise ein in einer Matrix aus
Kautschuk eingemischtes pulverförmiges Magnetmaterial
enthält,
verwendet und mit Hilfe von beispielsweise Vulkanisierung an dem
jeweiligen Trägermetall 36b oder 40b fixiert.
Jedes der magnetischen Glieder 36a und 40a kann
in der Form eines Kunststoffmagneten oder gesinterten Magneten vorliegen,
wobei dann die Verwendung des Trägermetalls
nicht immer wesentlich ist und deshalb entfallen kann. Als ein mit
Kautschuk geknetetes pulverförmiges
magnetisches Material wird im allgemeinen Ferrit- oder ein Seltenerdmaterial
verwendet.
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Ein
sich von den detektierenden Teilen 37 und 41 erstreckendes
Kabel 43 ist wie in 5A gezeigt
zur Außenseite
des Gehäuses 38 verlegt,
in dem die jeweiligen detektierenden Teile 37 und 41 der
Drehwinkeldetektierungssensoren 35 und 39 vorgesehen
sind. In diesem Fall kann das Kabel 43 direkt mit jeweiligen
Anschlüssen
der magnetischen Sensoren 37 und 41 versehen sein
oder über
ein Substrat 44 verlaufen, wie in 5A gezeigt.
Wenn, wie in einer Draufsicht in 5B gezeigt,
das Kabel 43 an einer Position eines U-förmigen Ausschnitts 45 ausgerichtet
worden ist, der in einem innenliegenden Ende des Außenglieds 1 vorgesehen
ist, wird das Gehäuse 38 in
die Innenperipherieoberfläche
des Außenglieds 1 festgedrückt, die
detektierenden Teile 37 und 41 können leicht
an dem Außenglied 1 angebracht
werden, ohne daß das
Kabel 43 dies stört.
Es ist anzumerken, daß zum
Abdichten des U-förmigen Ausschnitts 45 ein
elastisches Glied 46 (beispielsweise ein Kautschukmaterial)
einer Gestalt entsprechend der Gestalt des U-förmigen Ausschnitts 45 in den
U-förmigen
Ausschnitt 45 eingesetzt wird, nachdem das Kabel 43 durch
das elastische Glied 46 verlegt worden ist.
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Die
Abdichtbarkeit des U-förmigen
Ausschnitts 45 kann verbessert werden durch Einsatz eines
Bindemittels oder eines thermischen Bondens wie etwa Schmelzbonden.
Nach dieser Behandlung wird ein ringförmiger Metallring 8b (5B)
der Dichtung 8 auf der Außenperipherieoberfläche des
Außenglieds 1 festgedrückt. Auf
diese Weise überlappt der
Metallring 8b teilweise den U-förmigen
Ausschnitt 45, und deshalb kann die Imprägnierungseigenschaft
des U-förmigen
Ausschnitts 45 heraufgesetzt werden. Wenn außerdem das
elastische Glied 46 eine Dicke aufweist, die ausreicht,
damit seine Oberfläche
von der Außenperipherieoberfläche des Außenglieds 1 vorstehen
kann, kann der Imprägniereffekt
weiter heraufgesetzt werden. Als eine zusätzliche Imprägnierungsmaßnahme kann
ein elastisches Glied wie etwa Kautschuk so dazwischen angeordnet werden,
daß es
den ganzen Umfang eines Kontaktabschnitts zwischen dem Metallring 8b der
Dichtung 8 und dem Außenglied 1 abdeckt.
Es wird angemerkt, daß die
Zeichnungsart des Kabels 43 und das Dichtungsverfahren
nicht immer auf die oben beschriebenen beschränkt sind.
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Die
Fahrzeugkarosserie, an der das Außenglied 1 angebracht
ist, ist, wie in einem Blockdiagramm in 8 gezeigt,
mit einer Lastkonvertierungseinheit 47 zum Detektieren
einer auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkenden
Last unter Verwendung von jeweiligen Detektionssignalen der Drehwinkeldetektierungssensoren 35 und 39 ausgestattet.
Diese Lastkonvertierungseinheit 47 ist von einer Struktur,
die der in der ersten Ausführungsform verwendeten
Lastkonvertierungseinheit 27 (4) im wesentlichen ähnlich ist,
von dieser aber dadurch differiert, daß statt der R/D-Konverter 28A und 28B Winkelrechner 48A und 48B verwendet
werden. In die Winkelrechner 48A und 48B wird
jeweils ein Winkelsignal eingegeben, das die von den detektierenden
Teilen 37A und 37B ausgegebene 90°-Phasendifferenz
anzeigt, und ein Winkelsignal, das die von den detektierenden Teilen
(41A und 41B) ausgegebene 90°-Phasendifferenz anzeigt, um eine Absolutposition
in dem elektrischen 360°-Winkel
unter Bezugnahme auf dieses eingegebene Winkelsignal zu detektieren.
Die nachfolgende Verarbeitung ist ähnlich der in der oben beschriebenen
ersten Ausführungsform
durchgeführten.
Mit anderen Worten werden die jeweils von den Winkelrechnern 48A und 48B verarbeiteten
zwei Winkelsignale von dem Subtrahierer 29 subtrahiert.
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Wenn
das Ergebnis der Subtraktion, das während des Zustands ausgegeben
wird, bei dem keine Last auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 eingewirkt
hat, beispielsweise während
des Parkens oder während
des Geradeausfahrens mit einer geringen Geschwindigkeit, als ein
Anfangswert 31 verwendet wird und die Differenz zwischen
dem Ergebnis der Subtraktion, erhalten von dem nachfolgenden Arbeitszustand,
bei dem die Last auf die Radhalterungslagerbaugruppe einwirkt, und
der Anfangswert 31 von dem Vergleicher 30 erhalten
wird, kann die Phasendifferenz detektiert werden, die sich aus einer Verdrehung
zwischen dem Außenglied 1 und
der Nabenachse 2A ergibt. Anhand dieser Phasendifferenz berechnet
der Drehmomentrechner 32 das Drehmoment auf der Basis eines
Korrekturwerts der Korrekturtabelle 33. Während bei
dieser zweiten Ausführungsform
der detektierende Teil 37 in Form eines magnetischen Sensors
verwendet wird, der in der Lage ist, eine analoge Ausgabe zu liefern,
kann die relative Winkeldifferenz durch Verwendung eines magnetischen
Sensors bestimmt werden, der eine Rechteckausgabe liefern kann,
wenn das Auflösungsvermögen ausreicht.
Außerdem
ist anzumerken, daß,
wenn eine Lücke
zwischen dem Außenkanal 13a des
Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 und dem Kragenabschnitt 2Aa vorgesehen
ist, wie später
unter Bezugnahme auf 18 beschrieben, die Phasendifferenz
leicht erhalten werden kann.
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9 bis 11 veranschaulichen
eine dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Radhalterungslagerbaugruppe 10 mit dem
eingebauten Lastsensor ist derart, daß anstelle der beiden Drehwinkeldetektierungssensoren 35 und 39,
die jeweils aus einer Kombination aus dem magnetischen Codierer
und dem magnetischen Sensor in der in 5A und 5B gezeigten
zweiten Ausführungsform
bestehen, zwei Drehwinkeldetektierungssensoren 49 und 55,
die jeweils aus einer Kombination aus einem Pulsar-Ring und einer
Spulwicklung bestehen, verwendet werden. Bei dieser dritten Ausführungsform
liegt ein detektierter Teil 50 des ersten Drehwinkeldetektierungssensors 49 in
Form eines Pulsar-Rings vor, der einen ersten Ring 52 und
einen zweiten Ring 53 enthält. Der erste Ring 52 ist
auf einen Abschnitt der Außenperipherieoberfläche des Außenkanals 13a neben
der innenliegenden Seite eines Kontaktabschnitts der Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13a mit
dem Innenkanal 2B festgedrückt. Der zweite Ring 53 ist
auf der Außenperipherieoberfläche des
innenliegenden Endabschnitts des Innenkanals 2B so festgedrückt, daß er sich
in einer überlappenden
Beziehung über
den ersten Ring 52 erstreckt. Eine winzige radiale Lücke wird
zwischen jenen Ringen 52 und 53 aufrechterhalten.
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Jene
Pulsar-Ringe 52 und 53 sind in 10 in
einer fragmentarischen vergrößerten Draufsicht gezeigt.
Wie darin gezeigt, ist der erste Ring 52 perforiert, um
zwei Reihen von Fenstern 52a und 53b zu definieren,
die in einer Umfangsrichtung davon äquidistant angeordnet sind,
und jene Reihen der Fenster 52a und 52b sind relativ
zueinander in der Umfangsrichtung so versetzt, daß sie eine
180°-Phasendifferenz
aufweisen, d.h. umfangsmäßig um eine
Entfernung versetzt, die einem Fenster 52a oder 52b relativ zueinander
entspricht. Der zweite Ring 53 ist perforiert, um zwei
Reihen von Fenstern 53a und 53b zu definieren.
Die Fenster 53a und 53b sind in einer Umfangsrichtung
des zweiten Rings 53 mit der gleichen Entfernung wie der
der Fenster 52a, bzw. 52b im ersten Ring 52 angeordnet,
und jene Reihen der Fenster 53a und 53b sind phasenmäßig aufeinander
angepaßt,
wobei die Fenster 53a und 53b axial aufeinander
ausgerichtet sind. Außerdem
sind die Umfangspositionen jener Ringe 52 und 53 so
eingestellt, daß die
Reihe der Fenster 52a und die Reihe der Fenster 53a teilweise überlappen,
damit eine Umfangshälfte jedes
Fensters 53a offen bleibt, und die andere Reihe der Fenster 52b und
die andere Reihe der Fenster 53b überlappen teilweise, damit
eine Umfangshälfte jedes
Fensters 53b (in einer Richtung, die der Umfangsrichtung
entgegengesetzt ist, in der sich jedes Fenster 53a halb öffnet) offen
bleibt.
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Die
Reihen der Fenster 52a und der Fenster 53a des ersten
und zweiten Rings 52 und 53, die den Pulsar-Ring
bilden, sind so ausgebildet, daß sie
ein zu detektierender Teil 50 des ersten Drehwinkeldetektierungssensors 49 sind.
Ein detektierender Teil 51 des ersten Drehwinkeldetektierungssensors 49 ist an
einem Abschnitt der Innenperipherieoberfläche des Außenglieds 1 dem zu
detektierenden Teil 50 radial gegenüberliegend angeordnet. Dieser
detektierende Teil 51 besteht aus einem ringförmigen Joch 54 mit
einer Spulwicklung 54a. Dieser detektierende Teil 51 und
der zu detektierende Teil 50 bilden zusammen den ersten
Drehwinkeldetektierungssensor 49.
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Ein
zu detektierender Teil 56 des zweiten Drehwinkeldetektierungssensors 55 wird
durch die Reihen der Fenster 52b und der Fenster 53b des
ersten und zweiten Rings 52 und 53 gebildet, die
den Pulsar-Ring bilden. Ein detektierender Teil 57 des zweiten
Drehwinkeldetektierungssensors 55 ist an einem Abschnitt
der Innenperipherieoberfläche
des Außenglieds 1 dem
zu detektierenden Teil 56 radial gegenüberliegend angeordnet. Dieser
detektierende Teil 57 besteht aus einem ringförmigen Joch 58 mit einer
Spulwicklung 58a. Dieser detektierende Teil 57 und
der zu detektierende Teil 56 bilden zusammen den zweiten
Drehwinkeldetektierungssensor 55. Die Spulwicklungen 54a und 58a der
detektierenden Teile 51 und 57 können jeweils
innerhalb der detektierenden Teile 51 und 57 aufgenommen
werden, während
sie um einen aus Harz oder dergleichen hergestellten Spulenkern
herum gewickelt sind. Die Struktur, bei der ein Kabel 43 aus
den detektierenden Teilen 51 und 57 herausgezogen
wird, und eine Dichtungsstruktur eines Abschnitts des Außenglieds 1, bei
der das Kabel 43 nach außen gezogen wird, sind identisch
mit jenen in der gezeigten zweiten Ausführungsform und unter Bezugnahme
auf 5A und 5B beschriebenen.
Es sei angemerkt, daß bei dieser
dritten Ausführungsform
der Kragenabschnitt 2Aa am innenliegenden Endabschnitt
der Nabenachse 2A entfällt und
der Innenkanal 2B axial relativ zu einer Stirnfläche 13c des
Außenkanals 13a an
der Grenze zwischen dem Fußabschnitt 14 und
dem Außenkanal 13a befestigt
und an der Nabenachse 2A fixiert ist.
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11 veranschaulicht
ein Blockdiagramm einer Lastkonvertierungseinheit 59 zum
Detektieren der auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkenden
Last unter Verwendung von jeweiligen Detektionssignalen der Drehwinkeldetektierungssensoren 49 und 55.
Diese Lastkonvertierungseinheit 59 enthält eine erste Reihenschaltung 60 aus
der Spulwicklung 54a des detektierenden Teils 51 des
ersten Drehwinkeldetektierungssensors 49 und einem Widerstand 54b und
eine zweite Reihenschaltung 61 aus der Spulwicklung 58a des
detektierenden Teils 57 des zweiten Drehwinkeldetektierungssensors 55 und
einem Widerstand 58b, wobei die Reihenschaltungen 60 und 61 parallel
zueinander geschaltet sind. Eine Wechselspannung von einigen wenigen
zehn kHz wird von einem Oszillator 63 angelegt. Eine geteilte
Spannung an der ersten Spulwicklung 54a wird von einem
Gleichrichter 64 und einem Tiefpaßfilter 65 in eine
Gleichspannung umgewandelt, die wiederum an einen ersten Eingangsanschluß eines
Differenzverstärkers 66 angelegt
wird. Außerdem
wird auch eine geteilte Spannung an der zweiten Spulwicklung 58a von
einem anderen Gleichrichter 64 und einem anderen Tiefpaßfilter 65 in
eine Gleichspannung umgewandelt, die wiederum an einem zweiten Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 66 angelegt
wird. Der Differenzverstärker 66 kann dahingehend
arbeiten, eine Differenz zwischen diesen beiden Eingaben zu verstärken und
dann auszugeben. Es sei anzumerken, daß anstelle der Reihenschaltungen 60 und 61 Schwingkreise
verwendet werden können,
die jeweils einen Kondensator und eine Spulwicklung 54a oder 58a enthalten.
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Wenn
ein Drehmoment an das Innenglied 2 und den Außenkanal 13a des
Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 angelegt wird, verschieben sich
die relativen Positionen der den Pulsar-Ring bildenden beiden Ringe 52 und 53 in
der Umfangsrichtung. Infolgedessen ändern sich die magnetischen
Widerstände
an den zu detektierenden Teilen 50 und 56 je nach
dem Öffnungsausmaß der Fenster 53a und 53b,
und deshalb ändern
sich in der Lastkonvertierungseinheit 59 die geteilten
Spannungen an den Spulwicklungen 54a und 58a.
Durch Verarbeiten jener geteilten Spannungen mit Hilfe des Gleichrichters 64 und
des Tiefpaßfilters 65 erhaltene
Signale stellen Phasendifferenzsignale der Drehwinkeldetektierungssensoren 49 bzw. 55 dar.
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Wenngleich
in einem Zustand, in dem kein Drehmoment auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkt,
die den Pulsar-Ring bildenden beiden Ringe 52 und 53 sich
im Vergleich zu dem Anfangszustand ohne Phasenänderung drehen, wird die Phasendifferenz
zwischen den Ringen 52 und 53 erzeugt, wenn das
auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkende Drehmoment
zunimmt. Infolgedessen ändern
sich die Öffnungsbereiche
der Fenster 53a und 53b der zu detektierenden
Teile 50 und 56 in dem Pulsar-Ring. Je größer das Öffnungsausmaß der Fenster
einer Reihe, um so kleiner ist das Öffnungsausmaß der Fenster
der anderen Reihe. Die geteilten Spannungen an den Spulwicklungen 54a und 58a der
detektierenden Teile 51 und 57 zum Detektieren des
magnetischen Widerstands jener Fensterreihen ändern sich analog und die Differenz
dazwischen wird von dem Differenzverstärker 66 berechnet
und ausgegeben. Diese Ausgabe beschreibt die Detektion des auf die
Nabenachse 2A wirkenden Drehmoments, und auf eine Weise ähnlich einer
der zuvor beschriebenen Ausführungsformen
kann die in der Fahrrichtung auf einen Reifen wirkende Last leicht berechnet
werden, wenn der Wert des Drehmoments und der Radius des Reifens
bekannt sind.
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Die
Lastkonvertierungseinheit 59 kann auf einem in dem Außenglied 1 vorgesehenen
nicht gezeigten Schaltungssubstrat oder auf einem in dem Gelenk
auf der Seite der Fahrzeugkarosserie vorgesehenen nicht gezeigten
Schaltungssubstrat oder auf einem in einem ECU eines Kraftfahrzeugs
eingebauten Schaltungssubstrat montiert sein. Außerdem können die von der Lastkonvertierungseinheit 59 verarbeiteten
Lastinformationen drahtlos von einer nicht gezeigten Sendeeinheit
an eine in der Fahrzeugkarosserie vorgesehene Empfangseinheit übertragen werden,
wobei die Versorgung eines elektrischen Stroms zu dem Schaltungssubstrat,
auf dem die Lastkonvertierungseinheit 59 montiert ist,
drahtlos vorgenommen werden kann.
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12 und 13 veranschaulichen
eine vierte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Radhalterungslagerbaugruppe 10 mit dem
eingebauten Lastsensor ist derart, daß bei der in den 9 bis 11 gezeigten
dritten Ausführungsform
in einem Abschnitt der Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13a dem
Ring 53 gegenüberliegend
mehrere Einbuchtungen 67 vorgesehen sind, die von der Funktion
her den Fenstern 52a und 52b des Rings 52 entsprechen.
Mit anderen Worten ist, wie in 13 gezeigt,
die eine fragmentarische vergröß0erte Draufsicht
auf den Pulsar-Ring
zeigt, die Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13a mit
mehreren sich axial erstreckenden Vertiefungen 67 versehen,
die äquidistant
in der Umfangsrichtung davon angeordnet sind. Der Ring 53 ist
perforiert, um die beiden Reihen der Fenster 53a und 53b zu
definieren. Die Fenster 53a und 53b sind in der gleichen
Entfernung wie der der Vertiefungen 67 angeordnet, und
jene zwei Reihen der Fenster 53a und 53b sind
relativ zueinander um eine Entfernung über den Umfang versetzt, die
einem Fenster entspricht, so daß die
Reihen der Fenster 53a und 53b eine invertierte
Phasenbeziehung zueinander annehmen können. Außerdem weist der Ring 53 eine
relativ zu den Vertiefungen 67 so eingestellte Umfangsposition auf,
daß nur
ein Umfangshalbabschnitt jedes Fensters 53a offen bleiben
kann, wenn die Fenster 53a einer Reihe und die Vertiefungen
der Einbuchtungen 67 einander teilweise überlappen,
und andererseits kann ein Umfangshalbabschnitt jedes Fensters 53b (in
einer Richtung, die der Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, in
der sich jedes Fenster 53a halb öffnet) offen bleiben, da die
Fenster 53b der anderen Reihe und die Vertiefungen der
Einbuchtungen 67 einander teilweise überlappen, wobei der magnetische
Widerstand von Fenster-offen-Abschnitten in jeder Fensterreihe auf
einen niedrigen Wert reduziert ist. Andere strukturelle Merkmale
und Funktionen der Lastkonvertierungseinheit 59 sind identisch
zu jenem in der in 9 bis 11 gezeigten
und darin beschriebenen dritten Ausführungsform, und deshalb werden
die Details davon nicht wiederholt.
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14 und 15 veranschaulichen
eine fünfte
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Radhalterungslagerbaugruppe 10 mit
dem eingebauten Lastsensor ist derart, daß anstatt der Ringe 52 und 52,
die den Pulsar-Ring bei der mit Bezug auf 9 bis 11 gezeigten
dritten Ausführungsform
bilden mehrere Einbuchtungen 68 und mehrere Einbuchtungen 69 an
den jeweiligen Außenperipherieoberflächen des
Außenkanals 13a und
des Innenkanals 2B neben einer Grenze zwischen dem Außenkanal 13a und
dem Innenkanal 2B derart vorgesehen sind, daß die Einbuchtungen 68 und
die Einbuchtungen 69 einander in einer Kontaktbeziehung
gegenüberliegen,
wie in einer fragmentarischen vergrößerten Ansicht in 15 gezeigt.
Die Einbuchtungen 68 und die Einbuchtungen 69 sind
in Umfangsrichtungen des Außenkanals 13a bzw.
des Innenkanals 2B gleichmäßig beabstandet. Der Innenkanal 2B und
der Außenkanal 13a weisen
den gleichen Außendurchmesser
neben der Grenze auf.
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Die
Einbuchtungen 68 und 69 sind derart angeordnet,
daß sie
nicht in der gleichen Phasenbeziehung zueinander stehen. Wenn ein
Drehmoment wirkt, während
die Einbuchtungen 68 und die Einbuchtungen 69 in
der gleichen Phase sind, tritt je nach der Größe des Drehmoments zwischen
jeweiligen Stirnflächen
des Innenkanals 2B und des Außenkanals 13a ein
relativer Schlupf auf, begleitet von einer Phasenänderung
der Einbuchtungen 68 und 69 und dementsprechend
dem Umfangsbereich von axial gegenüberliegenden Abschnitten zwischen
Vorsprüngen 68a und 69a der
Einbuchtungen 68 und der Einbuchtungen 69.
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Ein
Drehwinkeldetektierungssensor 70 in der fünften Ausführungsform
enthält
einen zu detektierenden Teil 71, der aus den Einbuchtungen 68 und 69 besteht,
und einen an einem Abschnitt der Innenperipherieoberfläche des
Außenglieds 1 dem
zu detektierenden Teil 71 gegenüberliegend vorgesehenen ersten
detektierenden Teil 71. Der detektierende Teil 72 besteht
aus einem Joch 74 mit einer Spulwicklung 74a und
kann dahingehend betätigt
werden, eine Änderung
des magnetischen Widerstands des zu detektierenden Teils 71 zu
detektieren. Ein zweiter detektierender Teil 73 ist in
der Innenperipherieoberfläche des
Außenglieds 1 in
einer axial angrenzenden Beziehung mit dem detektierenden Teil 72 vorgesehen. Der
detektierende Teil 73 ist in Opposition zu einem Abschnitt
der Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13 angeordnet,
wo keine Einbuchtung 68 vorgesehen ist. Selbst dieser zweite
detektierende Teil 73 besteht aus einem Joch 75 mit
einer Spulwicklung 75a.
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Die
Lastkonvertierungseinheit ist von der gleichen Struktur wie die
in 11 gezeigte, und die Spulwicklungen 74a und 75a werden
lediglich anstelle der Spulwicklungen 54a und 58a verwendet.
Wenn die Last auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkt, ändert sich
der magnetische Widerstand infolge einer Änderung bei der relativen Phase
zwischen den Einbuchtungen 68 und den Einbuchtungen 69 des
zu detektierenden Teils 71, und deshalb kann eine zu der Änderung
der Last proportionale Spannung von der Wicklung 74a des
detektierenden Teils 72 erhalten werden. Im Gegensatz dazu
zeigt der Abschnitt der Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13a,
wo keine Einbuchtung 68 vorgesehen ist, selbst dann keine Änderung
beim magnetischen Widerstand, wenn die Last auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkt,
und deshalb wird von der Spulwicklung 75a des detektierenden
Teils 73 keine Änderung
der Spannung proportional zu der Änderung der Last erhalten,
sondern eine Ausgabe von dem detektierenden Teil 73 wird
zum Zweck der Temperaturkompensation verwendet. Da keine Einbuchtung in
der Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13a vorgesehen
ist, die der Spulwicklung 75a gegenüberliegt, differiert die Spulwicklung 75a von
der Spulwicklung 74a am Anfangspunkt bezüglich des magnetischen
Widerstands, doch kann der magnetische Widerstand der Spulwicklung 75a an
den der Spulwicklung 74a angepaßt werden, indem die Anzahl
der Windungen der Spulwicklung 75a, die Breite des Jochs
oder die Größe eines
Luftspalts zwischen dem detektierenden Teil 73 und der
Außenperipherieoberfläche des
Außenkanals 13a eingestellt
wird. Es ist anzumerken, daß die
Spulwicklung 75a zum Zweck der Temperaturkompensation entfallen
kann. Aus einer Spannungsdifferenz zwischen jenen Spulwicklungen 74a und 75a kann
die auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkende Last
erhalten werden.
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16 veranschaulicht
eine sechste bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Radhalterungslagerbaugruppe 10 mit
dem eingebauten Lastsensor differiert von der in 14 und 15 gezeigten
und unter Bezugnahme darauf beschriebenen fünften Ausführungsform dadurch, daß das Verbindungssystem
zwischen der Nabenachse 2A und dem Außenkanal 13a des Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 verwendet wird.
Bei dieser Radhalterungslagerbaugruppe 10 ist ein integral
mit dem Außenkanal 13a ausgebildeter
Fußabschnitt 14 kürzer ausgeführt als
eine Mittelbohrung der Nabenachse 2A, und der Außenkanal 13a ist
mit der Nabenachse 2A durch Schrauben einer Schraube 77 durch
eine Scheibe 76 in ein in einem axialen Mittelabschnitt
eines freien Endes des Fußabschnitts 14 definiertes Gewindeloch 14b gekoppelt.
Die Scheibe 76 ist durch Schrauben 80 an der Nabenachse 2A fixiert.
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Indem
so verbunden wird, im Vergleich zu dem Verbindungssystem, bei dem
die Außenbahn 13a durch
eine Mutter wie in der Ausführungsform von 14 gezeigt
mit der Nabenachse 2A gekoppelt ist, kann leicht eine Phasendifferenz
zwischen der Innenbahn 2B und der Außenbahn 13a auftreten, wenn
die Last auf die Radhalterungslagerbaugruppe 10 wirkt,
und deshalb kann die Lastdetektierungsempfindlichkeit heraufgesetzt
werden.
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17 veranschaulicht
eine siebte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese siebte Ausführungsform differiert von der
in 16 gezeigten sechsten Ausführungsform dadurch, daß die Innenbahn 2B durch
den Kragenabschnitt 2Aa axial an der Nabenachse 2A befestigt und
fixiert ist. Da bei dieser siebten Ausführungsform die Innenbahn 2B durch
den Kragenabschnitt 2Aa axial befestigt und fixiert ist,
gibt es keine Möglichkeit, daß eine Vorlast
der Radhalterungslagerbaugruppe 10 herausfällt, obwohl
eine Stirnfläche 13d der
Außenbahn 13a des
Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 und der
Kragenabschnitt 2Aa nicht miteinander im Kontakt stehen
oder durch eine Mutter aneinander befestigt sind. Aus diesem Grund
sind die Stirnfläche 13d der
Außenbahn 13a und
der Kragenabschnitt 2Aa so angeordnet, ohne daß sie miteinander
in Kontakt stehen oder unter einem leichten Druck in Kontakt stehen.
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Die
Scheibe 76 ist an der Nabenachse 2A mit Hilfe
mehrerer Schrauben 80 fixiert und, während ein Abstandshalter 81 zwischen
dem Fußabschnitt 14 und
der Scheibe 76 angeordnet ist, ist die Außenbahn 13a des
Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 durch Befestigen der Schraube 77 axial
unbeweglich fixiert. Der Abstandshalter 81 weist eine Dicke
auf, die so gewählt
ist, daß eine
Lücke zwischen
der Stirnfläche 13d der
Außenbahn 13a und
dem Kragenabschnitt 2Aa entsteht. Ringglieder 71 und 82 mit
jeweils darin definierten Einbuchtungen sind auf der Innenbahn 2B und
der Außenbahn 13a festgedrückt. Die
Einbuchtungen des Ringglieds 71 und die Einbuchtungen des
Ringglieds 82 sind in einer Phasenbeziehung im wesentlichen
90° voneinander
versetzt angeordnet. Jene Einbuchtungen sind auf ähnliche Weise
wie in der gleichen Beziehung mit den in 15 gezeigten
und unter Bezugnahme auf diese beschriebenen Einbuchtungen 68 und 69 vorgesehen.
Indem jene Einbuchtungen in der Phasenbeziehung 90° versetzt
zueinander angeordnet sind, kann das Drehmoment in einer Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
detektiert werden. Ein Abschnitt des Rings 82, wo keine
Einbuchtung ausgebildet ist, und der detektierende Teil 73 bilden
zusammen einen Temperaturkompensator 83. Da es bei dieser
siebten Ausführungsform
zu keinem Kontakt zwischen der Stirnfläche 13d der Außenbahn 13a und
der Innenbahn 2B durch die Verwendung der Schraube 77 kommt,
kann die Phasendifferenz im Vergleich zu der in 14 und
unter Bezugnahme auf diese beschriebenen fünften Ausführungsform leicht produziert
werden und somit kann eine Zunahme der Empfindlichkeit und eine
Reduzierung der Hysterese erwartet werden.
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18 veranschaulicht
eine achte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die achte Ausführungsform differiert von der
siebten Ausführungsform
dadurch, daß die
in 15 gezeigten Einbuchtungen 68 und 69 direkt
in der Innenbahn 2B bzw. der Außenbahn 13a vorgesehen
sind. Andere strukturelle Merkmale der achten Ausführungsform
sind mit jenen der in 17 gezeigten und unter Bezugnahme
auf diese beschriebenen siebten Ausführungsform identisch. Die in 17 und 18 gezeigte
verbindende Struktur zum Verbinden der Außenbahn 13a des Gleichlauf-Kreuzgelenks 13 und der
Radhalterungslagerbaugruppe kann auf die in 1 und 5 gezeigte erste und zweite Ausführungsform
angewendet werden.
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Da
bei der Radhalterungslagerbaugruppe 10 mit dem eingebauten
Lastsensor gemäß einer
beliebigen der vorausgegangenen verschiedenen Ausführungsformen
das System, das in der Lage ist, die relative Phasendifferenz zwischen
der Innenbahn 2B und der Außenbahn 13a zu detektieren,
verwendet wird, kann ein Einfluß auf
die Drehmomentausgabe minimiert werden, der sich ergibt aus dem
Lockern der Keilverzahnungsverbindung zwischen der Nabenachse und
dem Gleichlauf-Kreuzgelenk und/oder der Neigung der Keilverzahnungen
unter einem Winkel von einigen wenigen Grad, um das Lockern der Keilverzahnungsverbindung
zu reduzieren. Aus diesem Grund kann bei der ersten bis achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Linearität der Sensorausgabe selbst
dann sichergestellt werden, wenn das Drehmoment in einer Richtung,
die der Richtung entgegengesetzt ist, in der die Keilverzahnungen
geneigt sind, übertragen
werden soll. Wenn die Sensorempfindlichkeit in der Richtung der Verdrehung
der Radhalterungslagerbaugruppe 10 abnimmt, kann eine Korrektur
innerhalb einer elektronischen Steuereinheit (ECU) vorgenommen werden. Außerdem kann
die Hysterese der Sensorausgabe reduziert werden, wenn der Kontaktdruck
zwischen der Stirnfläche
der Außenbahn
des Gleichlauf-Kreuzgelenks und dem Kragenabschnitt der Nabenachse des
Innenglieds auf ein Minimum reduziert oder dazwischen eine Lücke vorgesehen
wird.
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Die
so erhaltene Drehmomentausgabe wird als Information in der ECU erfaßt und kann
zur Steuerung der Kraftfahrzeugfahrstabilität und/oder für die Übertragung
von Straßenoberflächeninformationen in
dem elektronischen Lenkungssystem angewendet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
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Eine
Radhalterungslagerbaugruppe umfaßt ein stationäres Außenglied
(1) und ein drehbares Innenglied (2). Die zu detektierenden
Teile (18) und (23) von Winkeldetektierungssensoren
(17) und (22) sind an dem Innenglied (2)
bzw. einer Außenbahn (13a)
eines mit dem Innenglied (2) verbundenen Gleichlauf-Kreuzgelenks
(13) fixiert. Detektierende Teile (19) und (24)
der Winkeldetektierungssensoren (17) und (22)
sind an dem Außenglied
(1) in gegenüberliegender
Beziehung zu den zu detektierenden Teilen (18) und (23)
fixiert. Die Lagerbaugruppe enthält
außerdem
eine Lastkonvertierungseinheit, die eine relative Winkeldifferenz
zwischen dem Innenglied (2) und dem Gleichlauf-Kreuzgelenk (13)
detektiert durch Vergleichen der Detektionssignale von den detektierenden
Teilen (19) und (24), um die auf die Lagerbaugruppe
(10) wirkende Last zu detektieren.