JP2002098138A - 少なくとも一つの弾性変形領域を有するベアリング及びブレーキアセンブリ - Google Patents
少なくとも一つの弾性変形領域を有するベアリング及びブレーキアセンブリInfo
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Abstract
上に働くブレーキトルクの測定、正常化を可能にする。 【解決手段】 固定構造物と連結される固定レース
(2)と、回転部材(6,8,9)と連結される回転レ
ース(3)と、それらの間に配置される回転体とから成
るベアリングである。固定レース(2)は、固定構造物
にベアリング(1)を固定する第一手段から成る。固定
レース(2)は、ベアリング(1)上に力の作用が働く
状態で、変形可能な少なくとも一つの弾性変形領域を有
する。少なくとも一つの力を測定できるセンサ(26)
が、弾性変形領域と作動連結されている。
Description
アリング等から成るブレーキアセンブリと、車両の一つ
又は両車輪に作用するトルク及び力を測定し、且つ車両
の少なくとも一つの制御装置を規制するためのこれらの
アセンブリの使用方法とに関する。
ようにする固定レースと、回転部材と連結されるように
する回転レースと、それらの間に配置された回転体とか
ら成る型のものが既に公知である。固定レースは固定構
造物にベアリングを固定する手段から成る。
る力を測定することが望ましい場合、測定ユニットを形
成する取付部品が、固定レースと固定構造物との間の接
続部に配置される。
文献は、この技術を開示しており、固定レースに強固に
固定された測定ユニットを設け、同測定ユニットは、輪
状支持物及び回転軸に対して所定の配向で同支持物と連
結された複数のセンサから成る。
る。これは、取付られた測定ユニットの存在と多様性
が、ベアリングのアセンブリを、複雑で扱いにくいもの
にするためである。ベアリングが組立られる際に測定ユ
ニットを取り付けることにより、固定レースは測定ユニ
ットを圧縮状態にし、その結果、生じた力の測定に不利
である。
かるブレーキトルクを測定することも望まれ、この種の
技術は予見されることができない。
連結された形態でセンサを備えた変形領域から成るベア
リングを提案することにより、これらの欠点を補強する
ことを目的とし、車両の静的及び動的な動作からの力と
車両の車輪上に働くブレーキトルクとの両方の測定を可
能にする。
よると、本発明は、固定構造物と連結される固定レース
と、回転部材と連結される回転レースと、それらの間に
配置される回転体から成るタイプのベアリングを提案
し、固定レースが固定構造物に対して同ベアリングを固
定する第一手段から成り、固定レースは、同ベアリング
上に働く力の作用中に変形し得る少なくとも一つの弾性
変形領域から成り、上記の力を測定できる少なくとも一
つのセンサは、同弾性変形領域と機能的に関連付けられ
ている。
結される回転部材に力を作用することを目的とした装置
を固定する第二手段を有する。弾性変形領域は、例え
ば、第一及び第二の少なくともいずれか一方の固定手段
の近傍に配置される。
近傍にある一つ又は複数のセンサは、第一固定手段に作
用する力を測定し、これらの各モーメントは互いに三面
体を形成する三つの直交方向であるように配置される。
センサは、第二固定手段に作用する力を測定し、これら
の各モーメントは互いに三面体を形成する三つの直交方
向であるように配置される。
同フランジは固定レースから径方向に突出し、且つ径方
向に延伸して周面により連結される二つの平面から成
り、第一固定手段を形成するフランジから成る。
突出部から成り、そこでの軸穴は、ベアリングを固定構
造物へネジ込みすることにより固定するように形成さ
れ、二つの隣接した突出部は、より小さい軸方向及び径
方向のいずれか一方で弾性変形領域を形成する領域によ
り分割され、そこに一つ又は複数のセンサが配置され
る。
おいて配置される四つの第一突出部から成り、それらの
間に、四つの弾性変形領域を定義し、少なくとも一つの
センサがそれぞれに配置される。
た回転部材に力が作用するようにする装置をベアリング
に固定する第二手段を形成する第二径方向突出部と、基
部領域と端部領域を有する同突出部とから成り得る。
により同装置を固定するための軸穴から成り、同軸穴は
端部領域に設けられ、少なくとも一つのセンサが基部領
域に近傍の表面又内部に配置され、弾性変形領域を形成
する。
が、それぞれの径方向突出部の各側面上の周面に配置さ
れ、且つ少なくとも一つのセンサがフランジの側面に配
置されるか、どちらか一方に配置される。
は、一つの第一突出部の寸法より大きい。一つの実施形
態によると、フランジは、互いにほぼ90°をおいて配
置される四つの第一突出部から成り、それらの間には三
つの弾性変形領域が形成され、各領域に少なくとも一つ
のセンサが配置され、二つの第二突出部には二つの隣接
した第一突出部の間に位置し、各第二突出部は少なくと
も一つのセンサが設けられる。
方の突出部に開口部が形成され、センサは、同開口部の
内部表面に配置される。一つの実施形態によると、少な
くとも一つのセンサは、埋め込み、溶接、接着剤等によ
り弾性変形領域に固定された中間部に配置されるか、そ
の中間部を構成する。
明したベアリングから成るブレーキアセンブリと、第二
固定手段の手段によりベアリングと連結されたブレーキ
キャリパとを提案し、同キャリパは固定構造物から分割
されている。
は回転レースと連結され、且つキャリパのジョーの間に
挿入されるブレーキディスクから成り、その結果、後者
は、同ジョーを引き合わせることによるブレーキ力をブ
レーキディスクに作用する。
車両のブレーキトルク、他方では車両の一つ又は両車輪
に働く長さ方向、横方向及び垂直方向の力を測定するこ
れらのアセンブリの実施を提案し、そこでのアセンブリ
は車両の一つ又は各車輪と連結され、トルクは第二固定
手段の近傍に配置されたセンサにより測定され、力は第
一固定手段の近傍に配置されたセンサの手段により測定
される。
つの車輪か各車輪に働くブレーキトルク及び力又はいず
れか一方の測定値を受信し、同装置は、同測定値による
車両の動的制御、特にブレーキ、アクセル、ステアリン
グ、又はサスペンションのための少なくとも一つの駆動
能力を規制するように準備されている。
と回転内部レース3と両者間に配置された回転体(図示
略)とから成るベアリングを示す。固定レースが固定構
造物にベアリングを固定する第一手段から成る。同固定
レースはベアリングに働く力が作用する状態で変形され
得るいくつかの弾性変形領域から成り、これらの力を測
定できる複数のセンサがこれらの変形領域に連結され
る。ハブは駆動車両のブレーキディスクが連結される同
フランジから成る。
方で、固定レース2は、第一固定手段5により、車両4
のシャーシ等の固定構造物と連結される。図4及び5で
示される実施例において、ベアリング1は、ハブ13の
フランジ9に装着されたブレーキディスク8から成るブ
レーキアセンブリに組み込まれ、キャリパ10は、ディ
スク8の各側面に配置された二つのジョー11,12を
有し、ジョー11,12が引き合わされることでディス
ク8を掴むことによりブレーキ力Fをディスク8に作用
させる。
レース3はディスク8と同軸上にあるハブ13上に整合
され、ディスク8及びハブ13は上述された回転部材9
の一部を形成する。
3は、回転レース3の一部を形成するように、回転体の
ための少なくとも一つのトラックを有する。この改造型
では、ハブ13は、例えば、固定レース2上に圧着さ
れ、回転部材はフランジ9に装着されたディスク8から
成る。
示される三つの任意の方向は、ブレーキアセンブリ7に
対する関係により定義されており、軸方向Xは長手方向
として参照され、ベアリング1、ディスク8及びハブ1
3の軸方向と一致し、二つの径方向は軸方向に対し直交
し、且つ互いに直交する方向Yは横方向として参照さ
れ、方向Zは高さ方向として参照される。その結果、三
つの方向X,Y,Zは、空間での直線三面体を形成す
る。
手方向X及び横方向Yが地面に対して平行である場合
は、高さ方向Zは地面に対して直角であることがより都
合がよいと想定される。
れ、軸から距離を置いた位置が外側とされる。特に加
速、カーブ、サスペンション及びブレーキの動作によ
る、車輪及び軸に連結する車両のシャーシの運動(勾
配,横揺れ,片揺れ)の際、力は固定構造物により第一
固定手段5に対して作用されるか、その逆に作用され
る。
力と、これらの方向と平行して、軸に対する運動の原因
となる。少なくともいくつかのこれらの力を測定するこ
とが所望される。固定構造物にベアリング1を固定する
ために、固定レース2は、単一の部品であるフランジ1
4から成り、少なくともベアリング1の円周の一部に径
方向に延伸する。
する周面17によって連結された二つの表面15,16
を有し、ネジ込みにより固定構造物に固定レース2を固
定するための穴18を有する。
と連結され、他方は回転レース3を通して回転部材6と
に連結され、ベアリング1は少なくとも部分的に力を受
け、且つ伝達し、それにより、好ましい測定位置を構成
する。
働く力が作用する状態で変形可能な少なくとも一つの弾
性変形領域19,20,21を有する。特に固定レース
2において、ベアリングが製造される材料及び変形領域
19,20,21の形状は、変形が同材料の弾性限界を
超えないように選択される。
造される材料は、ベアリングの分野で従来から用いられ
るスチール製である。加えて、図1乃至5に示される実
施形態によると、フランジ14は四つの第一突出部2
2,23,24,25から成り、そこには穴18が設け
られ、前述された第一固定手段5を形成する。
ジ14は、互いに約120°の角度をおいて配置された
三つの第一径方向突出部から成り、そこには穴が設けら
れる。穴18を通過し軸受台にネジ込むか、軸受台を通
過して穴18にネジ込むか、いずれかのネジ込み手段に
より、ベアリング1はシャーシに装着される。
強固に固定することを確実にし、フランジが受ける力の
影響下で固定レース2を変形させる適切な厚さ(フラン
ジの二つの面15,16を分割する距離、又は周面の横
方向の寸法とされる)を有する。
フランジは凹部領域19,20,21から成り、それら
の径方向及び軸方向又はいずれか一方の寸法は、半径又
は第一突出部22,23,24,25の各軸方向寸法よ
り小さい。
部は、凹部領域19,20,21が第一突出部22,2
3,24,25に間に配置されるように、互いに90°
の角度をおいて配置される。
が目的であるこれらの窪み領域は、前述された変形領域
19,20,21を形成する。これらの変形、結果的に
はベアリング1が受ける力を測定することを可能にする
ため、少なくとも一つのセンサ26は、少なくとも一つ
の弾性変形領域、例えば、各弾性変形領域19,20,
21と機能的に連動される。
る要素から製造されることができる。 圧電抵抗素子に基づく歪ゲージ 音響表面波センサ 磁界センサ、例えば、磁気抵抗又は大磁気抵抗の感知セ
ンサ、ホール効果又はトンネル効果を有する磁気抵抗タ
イプに基づく。
ベアリングの上部表面で、基盤に接着されるブリッジに
装着された四つの歪ゲージから成り、同基盤によって受
ける曲げ及びねじれ変形を測定可能にするセンサ26が
拡大されて示され、センサ26は歪ゲージ27,28,
29から作成され、それらの抵抗値は、伸びの関数とし
て線形に変化する。
8,29が接着されるか、スクリーン印刷又はこれと同
等の処理により形成されたプレート30を形成する誘電
体の基板から成る。
30の同じ側面に配置される場合に、二つの曲げゲージ
27と二つのねじれゲージ28は、プレートの同じ上面
に配置される。
り、低電圧ホイートストン・ブリッジ回路に接続され、
各歪ゲージの抵抗値を測定することを可能にする。一方
はねじれ状態、他方は二つの直交方向での屈曲状態のプ
レート30により受ける変形をそこから推定することが
可能である。
より、変形領域19,20,21上のフランジに対して
強固に固定され、変形領域19,20,21の変形及び
結果的に受ける応力をそこから推定することが可能であ
る。
5,16か変形領域19,20,21の上又は変形領域
19,20,21に近傍の同フランジの周面17かの少
なくともそのいずれか一方に配置され、第一突出部2
2,23,24,25は固定構造物に対して強固に固定
される。
よると、フランジ14は、ブレーキキャリパをフランジ
14に固定する第二手段31から成る。異なる実施形態
(略図示)によると、これらの第二固定手段31は、回
転部材6に力を作用させる別のタイプの装置と連結され
ている。
は、ネジ込みによりキャリパ10を固定するための貫通
穴34から成り、第二固定手段31を形成する少なくと
も一つの、例えば、二つの径方向突出部32,33から
成る。
順で、基部領域35及び端部領域36から成り、それら
には穴34が形成される。図1乃至5に示された実施形
態によると、二つの第二突出部32,33は、二つの連
続した第一突出部22,23の間に配置されるため、フ
ランジ14は長手方向高さの対象面、第二突出部32,
33の径寸法は、第一突出部22,23,24,25の
径寸法より大きい。
25及び第二突出部32,33のは、同一平面上に配置
されるが、二つの異なる平面上に配置されることもでき
る。
10のための一つの支持部分を形成し、同支持部分は車
両のシャーシから別々であり、後者により作用されるデ
ィスクへのすべての力及びブレーキトルクは、第二突出
部32,33によりベアリング1に伝達される。
れらの力及び三つの方向X,Y,Zでのこれらのモーメ
ントを測定することが所望される。このために、第二突
出部32,33は、少なくとも一つの弾性変形領域をそ
れぞれに有し、ブレーキ中に受ける変形を、三つの方向
X,Y,Zで測定できる、前述されたセンサ26を同弾
性変形領域又はその近傍に配置する。
32,33の基部領域35と融合される。一つの実施形
態によると、図1,2から明らかな二つのセンサ26は
フランジ14の周面17、各側面及び各第二突出部3
2,33の基部に配置される。
5,16の内の一つ又は両横断面の各突出部32,33
の基部に配置される。測定の正確さを改良するため、周
面17及びフランジ14の横断面15,16上でのセン
サ26の配置を組み合わせることが可能である。
は、力に基き発生する弾性変形の大きさを増大するよう
に、第二突出部32,33の各基部35において形成さ
れる。これらの開口部42は、貫通する長円形穴により
形成され、これらの機能は、力に基き発生する弾性変形
の大きさを増大することであり、その結果、測定値を改
善する。
センサを備えた変形領域を形成するように、開口部42
の内部表面43に配置されることができる。図8では、
制御装置は車輪に作用するブレーキトルク及び力の少な
くともいずれか一方の測定値を受信し、同装置は受信さ
れた同測定値によりブレーキ、アクセル、ステアリン
グ、又はサスペンションを正常化するために車両の四つ
の制御ユニットに接続される。
固定構造物に固定レース2を固定する第一手段5の近傍
にあり、他方は固定レース2にブレーキキャリパを固定
する第二手段31の近傍にあり、フランジ14の変形を
測定するセンサ26からの情報は制御装置37により接
続される。
する応力を計算するセンサ26に接続されたコンピュー
タ38から成る。コンピュータ38は、センサ38にて
フランジが受けた歪を計算し、その演算から、それぞれ
の方向X,Y,Z及びこれらの方向のモーメントMx,
My,Mzに基づいてベアリング1に働く力の結果値F
x,Fy,Fzをセンサから入力する。
キャリパ10によりディスク8に加えられたブレーキト
ルクを計算する。改造型として、ベアリング1は車両の
各車輪と連結され、その結果、コンピュータ38は、ブ
レーキトルク及び各車輪に作用する力の少なくともいず
れか一方を測定することを可能にする。
は4個のサーボモータ39,40,41,44も備え
る。これらサーボモータ39,40,41,44はコン
ピュータ38に接続される一方、それぞれが車両4のブ
レーキシステム、ステアリングシステム、アクセレーシ
ョンシステム及びサスペンションに接続されている。よ
って、車両の制動、操舵、増速及び懸架の各々がコンピ
ュータにて演算された力の値Fx,Fy,Fz及びモー
メントの値Mx,My,Mzに従って規制される。
の回転速度を測定するために、回転レース3と連結され
た磁気コーダーを備えることができ、又は固定レース2
と連結されたシーリングジョイント及びセンサを形成す
ることができる。
いることができるよう、回転速度は制御装置37により
実行されることができる。
ば、車両の静的及び動的な作用からの力と車輪上に働く
ブレーキトルクの両方の測定が可能になるという優れた
効果を奏する。
内部レースから成るベアリングの斜視図。
斜視図。
図1及び2で示されたベアリングに類似するベアリング
を示した斜視図。
ベアリングと、固定レースと連結されたブレーキキャリ
パと、回転レースと連結されたブレーキディスクとから
成るブレーキアセンブリを示した斜視図。
斜視図。
上部を示した平面図。
ために、センサの側面に装着された二つの歪ゲージセン
サから成る図6のセンサを示す側面図。
実施を示した略図。
…車両、5…第一固定手段、7…アセンブリ、8…ブレ
ーキディスク、10…ブレーキキャリパ、14…フラン
ジ、17…周面、26…センサ、31…第二固定手段、
37…制御装置、42…開口部、43…内部表面。
Claims (23)
- 【請求項1】 固定構造物と連結される固定レース
(2)と、回転部材(6,8,9)と連結される回転レ
ース(3)と、それらの間に配置された回転体とから成
り、前記固定レースが前記固定構造物に対してベアリン
グ(1)を固定する第一手段(5)から成るベアリング
において、 前記固定レース(2)は、ベアリング(1)に働く力の
作用下で変形し得る少なくとも一つの弾性変形領域(1
9,20,21,35)から成り、前記力を測定できる
少なくとも一つのセンサは、弾性変形領域(19,2
0,21,35)と機能的に関連付けられることを特徴
とするベアリング。 - 【請求項2】 前記回転レース(3)と連結される前記
回転部材(6,8,9)に力を作用するキャリパ(1
0)を固定する第二手段(31)を有することを特徴と
する請求項1に記載のベアリング。 - 【請求項3】 前記弾性変形領域(19,20,21,
35)が第一及び第二の少なくともいずれか一方の固定
手段(5,31)の近傍に配置されることを特徴とする
請求項1又は2に記載のベアリング。 - 【請求項4】 第一固定手段(5)の近傍にある一つ又
は複数のセンサ(26)は、前記第一固定手段(5)に
作用する力を測定し、これらの各モーメントは互いに三
面体を形成する三つの直交方向であるように配置される
ことを特徴とする請求項3に記載のベアリング。 - 【請求項5】 第二固定手段(31)の近傍にある一つ
又は複数のセンサ(26)は、前記第二固定手段(3
1)に作用する力を測定し、これらの各モーメントは互
いに三面体を形成する三つの直交方向であるように配置
されることを特徴とする請求項3又は4に記載のベアリ
ング。 - 【請求項6】 前記固定レース(2)から径方向に突出
し、径方向に延伸して周面(17)により互いに連結さ
れる二つの平面(15,16)から成り、第一固定手段
(5)を形成するフランジ(14)から成ることを特徴
とする請求項1乃至5に記載のベアリング。 - 【請求項7】 前記フランジ(14)は複数の第一径方
向突出部(22,23,24,25)から成り、前記径
方向突出部での軸穴(18)はベアリング(1)を固定
構造物へネジ込みにより固定するように形成され、二つ
の隣接した突出部はより小さい軸寸法及び径寸法のいず
れか一方で弾性変形領域(19,20,21)を形成す
る領域により分割され、前記領域に一つ又は複数のセン
サ(26)が配置されることを特徴とする請求項6に記
載のベアリング。 - 【請求項8】 前記フランジ(14)は互いにほぼ90
°をおいて配置される四つの第一突出部(22,23,
24,25)から成り、前記第一突出部の間に、四つの
弾性変形領域(19,20,21)が形成され、少なく
とも一つのセンサ(26)が各弾性変形領域に配置され
ることを特徴とする請求項7に記載のベアリング。 - 【請求項9】 前記フランジ(14)は、回転レースと
連結された回転部材(6,8,9)に力が作用するよう
にする装置(10)を前記ベアリングに固定する第二手
段(31)を形成する第二径方向突出部(32,33)
と、基部領域(35)と端部領域(36)を有する前記
突出部(32,33)とから成ることを特徴とする請求
項7又は8に記載のベアリング。 - 【請求項10】 前記第二突出部(32,33)は、ネ
ジ込みにより前記装置(10)を固定するための軸穴
(34)から成り、前記軸穴は端部領域に設けられ、少
なくとも一つのセンサ(26)が基部領域(35)に近
傍の表面又は内部に配置され、弾性変形領域を形成する
ことを特徴とする請求項9に記載のベアリング。 - 【請求項11】 二つのセンサ(26)が、各第二突出
部(32,33)の各側面上の前記フランジ(14)の
周面(17)に配置されることを特徴とする請求項9又
は10に記載のベアリング。 - 【請求項12】 少なくとも一つのセンサ(26)が前
記フランジ(14)の側面(15,16)に配置される
ことを特徴とする請求項6乃至11のいずれか一項に記
載のベアリング。 - 【請求項13】 一つの第二突出部(32,33)の径
の寸法は、一つの第一突出部(22,23,24,2
5)の径の寸法より大きいことを特徴とする請求項9乃
至12のいずれか一項に記載のベアリング。 - 【請求項14】 前記フランジは、 互いにほぼ90°をおいて配置される四つの第一突出部
(22,23,24,25)から成り、それらの間には
三つの弾性変形領域(19,20,21)が形成され、
各領域に少なくとも一つのセンサ(26)が配置され、 二つの第二突出部(32,33)は二つの隣接した第一
突出部(22,23)の間に位置し、各第二突出部(3
2,33)は少なくとも一つのセンサ(26)が設けら
れることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか一項
に記載のベアリング。 - 【請求項15】 第一突出部(22―25)及び第二突
出部(32,33)又はいずれか一方の突出部に開口部
(42)が形成され、センサ(26)は前記開口部(4
2)の内部表面(43)に配置されることを特徴とする
請求項9乃至14のいずれか一項に記載のベアリング。 - 【請求項16】 前記センサ(26)は圧電抵抗素子に
基づく歪ゲージであるか、前記歪ゲージを有することを
特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載のベ
アリング。 - 【請求項17】 前記センサ(26)は音響表面波セン
サであるか、音響表面波センサを含むことを特徴とする
請求項1乃至15のいずれか一項に記載のベアリング。 - 【請求項18】 前記センサ(26)は磁界センサであ
るか、磁界センサを含むことを特徴とする請求項1乃至
15に記載のベアリング。 - 【請求項19】 少なくとも一つのセンサ(26)は、
埋め込み、溶接、接着剤等により弾性変形領域に固定さ
れた中間部分(30)に配置されるか、前記中間部分を
構成することを特徴とする請求項1乃至18のいずれか
一項に記載のベアリング。 - 【請求項20】 請求項4乃至19のいずれか一項に記
載されたベアリングと、第二固定手段(31)によりベ
アリングと連結されたブレーキキャリパ(10)とから
成り、前記キャリパ(10)は固定構造物から分割され
ているブレーキアセンブリ。 - 【請求項21】 前記アセンブリは回転レース(3)と
連結され、且つキャリパ(10)のジョー(11,1
2)の間に挿入されるブレーキディスク(8)を更に有
し、前記キャリパは前記ジョー(11,12)を引き合
わせることによってブレーキ力(F)をブレーキディス
クに作用することを特徴とする請求項20に記載のブレ
ーキアセンブリ。 - 【請求項22】 アセンブリは車両の一つ又は各車輪と
連結され、一方では車両(4)のブレーキトルク、他方
では車両(4)の一つ又は各車輪に働く長さ方向、横方
向及び垂直方向の力を測定し、トルクは第二固定手段
(31)の近傍に配置されたセンサ(26)により測定
され、力は第一固定手段(5)の近傍に配置されたセン
サ(26)により測定される請求項20又は21に記載
のアセンブリ(7)の使用方法。 - 【請求項23】 一つの車輪か、各車輪に働くブレーキ
トルク及び力又はいずれか一方の測定値を受信する制御
装置(37)であって、前記装置(37)は前記測定値
による車両(4)の動的制御、特にブレーキ、アクセ
ル、ステアリング、又はサスペンションのための少なく
とも一つの駆動能力を規制するように準備されている請
求項22に記載の使用方法。
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