JP2003227843A - 車輪近傍部分の状態を表す信号の伝達装置 - Google Patents

車輪近傍部分の状態を表す信号の伝達装置

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JP2003227843A
JP2003227843A JP2002028631A JP2002028631A JP2003227843A JP 2003227843 A JP2003227843 A JP 2003227843A JP 2002028631 A JP2002028631 A JP 2002028631A JP 2002028631 A JP2002028631 A JP 2002028631A JP 2003227843 A JP2003227843 A JP 2003227843A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数種類の信号の伝達を行なうケーブルを簡
略化して、コスト並びに重量の低減を図る。 【解決手段】 回転速度センサ17と、振動センサ24
と、温度センサ25との検出信号を、変換回路22によ
り光信号に変換する。この光信号を、光コネクタ23に
接続した光ファイバケーブルを通じて、車体側に設けた
制御器に送る。各センサ17、24、25の検出信号に
識別符号を付す事により、1本の光ファイバケーブルに
より、これら複数のセンサ17、24、25の検出信号
を送る事ができる。従って、ケーブルの本数を削減し、
上記課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明に係る車輪近傍部分の状
態を表す信号の伝達装置は、懸架装置に対し車輪を回転
自在に支持する為の転がり軸受ユニットの内部若しくは
その近傍部分に設置したセンサの検出信号を、車体側に
設けた制御器に送る為に利用する。
【0002】
【従来の技術】自動車の車輪を懸架装置に対して回転自
在に支持すると共に、アンチロックブレーキシステム
(ABS)、或はトラクションコントロールシステム
(TCS)を制御すべく、この車輪の回転速度を検出す
る為の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットとして、
従来から種々の構造のものが、例えば特開平8−285
879号公報、特開2001−151090号公報等、
多数の刊行物に記載され更には実施される等により、広
く知られている。この様な回転速度検出装置付転がり軸
受ユニットに組み込まれる回転速度検出装置は何れも、
車輪と共に回転するトーンホイールと、このトーンホイ
ールの回転速度に比例した周波数で変化する出力信号を
出すセンサとを備える。
【0003】この様な回転速度検出装置付転がり軸受ユ
ニットに組み込んだセンサが検出した、車輪の回転速度
を表す信号は、車体側に設けた制御器に送る必要があ
る。この為に従来一般的には、上記センサと制御器と
を、電気信号を送る為のハーネスにより接続していた。
又、上記特開2001−151090号公報には、軸受
ユニットに組み込んだセンサから車体側に設けた制御器
への信号伝達を、ワイヤレス通信により行なう構造が記
載されている。
【0004】一方、近年に於ける自動車技術の発展、並
びに快適性や走行安定性に対する要求の高度化により、
車輪の回転速度だけでなく、この車輪を支持した転がり
軸受ユニット近傍部分の状態を検知して、車体側に設け
た制御器に送る事が考えられている。尚、この様な状態
を表す信号としては、転がり軸受ユニット部分の温度、
振動等の他、転がり軸受に支持された車輪を構成するタ
イヤ内の空気圧を表す信号が考えられる。
【0005】何れにしても、上述の様に、転がり軸受ユ
ニット若しくはその近傍部分で検出したセンサから車体
側に設けた制御器に送る信号の種類は増加する傾向にあ
る。一方、従来から一般的に行なわれていた、金属導体
を有するハーネスにアナログ信号を送る信号伝達方法の
場合、1組のハーネスにより1種類の信号しか送る事が
できない。この為、センサの数の増大に対応してハーネ
スの数も増やす必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に、センサの
数が増大するのに伴ってハーネスの数を増やした場合、
ハーネスの配線作業が面倒になるだけでなく、重量も増
大してしまう。周知の様に、自動車に使用されているハ
ーネスの重量の合計は、現状でも、一般的な乗用車の場
合で10kgを遥かに越える程であり、近年に於ける燃費
性能、加速を中心とする走行性能の向上に関する要求を
満たす面からも、今以上ハーネスの本数を増やす事は好
ましくない。本発明の車輪近傍部分の状態を表す信号の
伝達装置は、この様な事情に鑑みて発明したものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の車輪近傍部分の
状態を表す信号の伝達装置は、懸架装置に転がり軸受ユ
ニットを介して回転自在に支持された車輪の近傍部分の
状態を表す、センサが検出した信号を、車体側に設置し
た制御器に伝達する為の伝達装置である。そして、この
制御器と上記センサとの間の少なくとも一部に光ファイ
バケーブルを付設し、この光ファイバケーブルを介し
て、上記センサの検出信号を上記制御器に送る。
【0008】又、好ましくは、請求項2に記載した様
に、センサが、転がり軸受ユニットを構成する回転輪の
回転を検出する為の回転センサと、この転がり軸受ユニ
ットに加わる加速度を検出する為の加速度センサと、こ
の転がり軸受ユニット部分の温度を検出する為の温度セ
ンサと、この転がり軸受ユニットに支持された車輪を構
成するタイヤ内の空気圧を検出する為の圧力センサとの
うちから選択される2以上のセンサである。そして、1
本の光ファイバケーブルによりこれら2以上のセンサの
検出信号を伝達する。更に好ましくは、請求項3に記載
した様に、光ファイバケーブルを、転がり軸受ユニット
に固定の部分と車体との間に設ける。
【0009】
【作用】上述の様に構成する本発明の車輪近傍部分の状
態を表す信号の伝達装置によれば、車輪近傍部分の状態
を表す信号を車体側に設けた制御器に送る配線を簡略化
できて、コスト並びに重量の低減を図れる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、請求項1〜3に対応す
る、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例
は、前述の特開平8−285879号公報に記載された
構造を基本として、これに本発明を適用した場合に就い
て示している。この様な本例の場合に、ハブ1は、炭素
鋼、軸受鋼等の磁性材製で、外端部(外とは車両への組
み付け状態で車両の幅方向外となる側を言い、各図の
左)外周面に車輪を固定する為のフランジ部2を、中間
部外周面に内輪軌道3a及び段部4を、それぞれ形成し
ている。又、上記ハブ1の内端部に、その外周面に内輪
軌道3bを形成した、このハブ1と同様の磁性材製の内
輪5を、その外端面を上記段部4に突き当てた状態で外
嵌支持している。尚、上記内輪軌道3aは、ハブ1の外
周面に直接形成する代りに、ハブ1とは別体の内輪(図
示せず)に形成し、この内輪と上記内輪5とを、ハブ1
に外嵌固定しても良い。
【0011】又、ハブ1の内端寄り部分には雄ねじ部6
を形成している。そして、この雄ねじ部6に螺合し更に
緊締したナット7により、上記内輪5をハブ1の外周面
の所定部分に固定している。又、ハブ1の周囲に配置し
た外輪8の中間部外周面に、この外輪8を懸架装置に固
定する為の取付部9を設けている。又、この外輪8の内
周面に、それぞれが上記各内輪軌道3a、3bに対向す
る、外輪軌道10a、10bを形成している。そして、
これら各内輪軌道3a、3bと外輪軌道10a、10b
との間に、それぞれ複数ずつの転動体11、11を設け
て、上記外輪8の内側での、上記ハブ1及び内輪5の回
転を自在としている。尚、図示の例では、転動体11、
11として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の
転がり軸受ユニットの場合には、転動体としてテーパこ
ろを使用する場合もある。又、上記外輪8の外端部内周
面と、ハブ1の外周面との間には、シールリング12を
装着して、外輪8の内周面と上記ハブ1の外周面との間
に存在し、上記複数の転動体11、11を設けた空間の
外端開口部を塞いでいる。
【0012】上記内輪5の内端部(内とは、車両への組
み付け状態で車両の幅方向中央寄りとなる側を言い、各
図の右)で上記内輪軌道3bから外れた部分には、磁性
材製で円環状のトーンホイール13を外嵌固定してい
る。このトーンホイール13の外周面には、それぞれが
回転側除肉部である複数の凹部14、14を、円周方向
に亙り等間隔に形成している。従ってこのトーンホイー
ル13の外周面形状は、歯車状の凹凸形状である。
【0013】又、上記外輪8の内端開口部は、ステンレ
ス鋼板、アルミニウム合金板等の金属板を絞り加工する
等により有底円筒状に造られた、カバー15により塞い
でいる。そして、このカバー15の内部に、合成樹脂1
6に包埋された、円環状の回転速度センサ17を支持し
ている。この回転速度センサ17は、前述した特開平8
−285879号公報に記載された構造を有するもの
で、円筒状(円環状)で軸方向に着磁された永久磁石1
8と、それぞれが軟鋼板等の磁性材により造られた第
一、第二のステータ19、20と、円環状のコイル21
とを備える。この様な回転速度センサ17のコイル21
には、上記トーンホイール13の回転速度に比例した周
波数で変化する電圧が惹起される。
【0014】この様に、本例の場合には、回転速度を表
す信号が電圧として表れる。電圧自体は、光ファイバケ
ーブルにより送信できないので、本例の場合には、上記
合成樹脂16中に包埋した変換回路22により上記光フ
ァイバケーブルにより送信可能な信号に変換する。この
変換回路22には、上記コイル21から送り込まれる電
気信号(電圧の変化)を光信号に変換する為のドライブ
回路及び発光素子の他、出力安定化回路及び非直線性補
償回路を組み込んでいる。この発光素子としては、レー
ザダイオード、発光ダイオード等、電気信号に基づいて
光信号を発するものを使用する。
【0015】この様な変換回路22に組み込んだ、上記
発光素子から送り出された光信号は、上記カバー15の
外面に突設した光コネクタ23に送る。この光コネクタ
23は、図示しない光ファイバケーブルの一端部に設け
た別の光コネクタと組み合わされて、上記変換回路22
から送り出された光信号を、上記光ファイバケーブルに
伝達自在とする。この様な光コネクタとしては、特開平
9−61663号公報に記載されている如く、JIS
C 5981に規定されたもの等、従来から知られてい
るものが使用可能である。尚、光コネクタ内に小型レン
ズを組み込んで、振動に伴う1対の光コネクタの微小変
位に拘らず、光信号の伝達を確実に行なえる様にする事
もできる。上記別の光コネクタをその一端部に設けた光
ファイバの他端は、車体側に設けた図示しない制御器に
接続している。そして、この制御器は、前記回転速度セ
ンサ17から上記光ファイバケーブルを通じて送られて
くる光信号を、ABSやTCSの制御を行なう為に適切
な電気信号に変換してから、これらABSやTCSの制
御を行なう。
【0016】又、前記合成樹脂16中には、上記回転速
度センサ17に加えて、振動センサ24と温度センサ2
5とを組み込んでいる。これら振動センサ24及び温度
センサ25は何れも、前記カバー15の開口端寄り部分
の内周面に当接させた状態で、上記合成樹脂16中に包
埋している。従って上記振動センサ24及び温度センサ
25は、上記カバー15を介して、転がり軸受ユニット
を構成する外輪8の振動或は温度を検知自在である。上
記カバー18は、内部損失が少なく(振動を伝達し易
く)、伝熱性の良好な金属板により造られている為、上
記振動センサ24及び温度センサ25による、上記外輪
8の振動及び温度の検出は、効率良く行なわれる。上述
の様に本例の場合には、上記各センサ17、24、25
が上記カバー15内に、上記合成樹脂16中に包埋され
た状態で一体的に組み込まれている。この為、上記カバ
ー15を上記外輪8の内端開口部に圧入固定すれば、上
記各センサ17、24、25の取り付け作業が完了する
ので、組立作業を容易に行なえる。
【0017】上記振動センサ24の検知信号は、上記回
転速度センサ17の検出信号と同様に、前記光コネクタ
23及び上記光ファイバケーブルを介して車体側に設け
た制御器に送る。そしてこの制御器は、上記振動センサ
24の検出信号に基づいて、上記転がり軸受ユニットの
異常の有無を判定する。即ち、この転がり軸受ユニット
の転がり接触部を構成する前記各軌道3a、3b、10
a、10b、前記各転動体11、11の転動面に、剥離
等の損傷が発生したり、或は懸架装置部分のがたつきが
大きくなると、上記振動センサ24が検出する振動の値
が著しく大きくなる。そこで、上記制御器が、上記転が
り軸受ユニット部分の振動が異常に上昇したと判定した
場合には、運転席に設けた警告灯等の警報手段により、
車両を修理工場に持ち込むべき指示を与える。
【0018】尚、上記転がり軸受ユニット部分の振動
は、上記損傷やがたつきの他、走行速度の上昇や悪路走
行によっても大きくなる。従って、上記振動センサ24
の検知信号に基づく振動の値と閾値とを単純に比較して
も、上記損傷やがたつきを検知する事は難しい。そこで
上記制御器は、総ての車輪(4輪)にそれぞれ設けた振
動センサ24から送り込まれる信号を比較し、何れかの
車輪に付属した振動センサ24から送り込まれる信号
が、他の車輪に付属した振動センサから送り込まれる信
号よりも明らかに大きくなった場合に、当該車輪に関し
て、上記損傷或はがたつきが発生したと判定する。或
は、前記回転速度センサ17の検出信号に基づいて、振
動の値が異常であるか否かを判定する閾値を変化させる
事によっても、走行速度の変化に拘らず、上記損傷やが
たつきを検知する事ができる。何れのプログラムを採用
するにしても、上記車輪に関して異常が発生したと判定
される場合には、上記警報手段を作動させる。
【0019】又、前記温度センサ25は、前記外輪8を
含む上記転がり軸受ユニット部分の温度を検出し、この
温度が過度(例えば170℃以上)に上昇した場合に、
運転席に設けた警告灯等の警報手段により、運転者に注
意を促す警報を発する。即ち、上記損傷を放置したまま
高速走行した場合、或は山岳路でブレーキを過度に使用
した場合には、上記転がり軸受ユニット部分の温度が過
度に上昇する可能性がある。この様な場合には、潤滑の
為に上記転がり軸受ユニット内に封入したグリースが早
期に劣化し、著しい場合にはこの転がり軸受ユニットが
焼き付く等、耐久性低下に結び付く。又、ブレーキオイ
ルが沸騰するペーパロックにより、制動力が著しく低下
する可能性もある。そこで、上記温度センサ25が検出
した温度が閾値(例えば170℃)を越えた場合には、
上記警報を発する。この為に本例の場合には、上記温度
センサ25の検知信号も、前記回転速度センサ17及び
振動センサ24の検出信号と同様に、前記光コネクタ2
3及び上記光ファイバケーブルを介して車体側に設けた
制御器に送る様に構成している。
【0020】尚、上記各センサ17、24、25の検出
信号は、1本の光ファイバケーブルを通じて、上記制御
器に送る。この為、上記各センサ17、24、25の検
出信号の前後には、それぞれ固有の識別コードを付け
て、上記制御器が、何れのセンサ17、24、25の検
出値を表す信号であるかを識別できる様にする。従って
本例の構造によれば、それぞれが車輪近傍部分の状態を
表す信号である、上記3個のセンサ17、24、25を
車体側に設けた制御器に送る為に、1本の光ファイバケ
ーブルを設けるのみで足りる。従って、配線を簡略化で
きて、コスト並びに重量の低減を図れる。
【0021】又、光ファイバケーブル中を送られる信号
は、外部に存在する磁界、電波等により乱される事がな
い。従って、上記光ファイバケーブルを、車体から露出
した部分である、前記転がり軸受ユニットと車体との間
に配設した状態で、強い電波や磁界等が存在する場所を
走行する場合でも、制御器に送り込まれる検出信号を安
定させて、信頼性の高い制御を行なえる。
【0022】次に、図2は、請求項1〜2に対応する、
本発明の実施の形態の第2例を示している。本例は、前
述の特開2001−151090号公報に記載された構
造を基本として、これに本発明を適用した場合に就いて
示している。この様な本例の場合には、駆動輪を支持す
る為のハブ1aに結合した等速ジョイント26の外周面
に、トーンホイール27を外嵌固定している。又、懸架
装置に支持される外輪8の内端部に、円環状の回転速度
センサ17aを支持固定している。この回転速度センサ
17aは、上記ハブ1aと共に回転する上記等速ジョイ
ント26の回転速度に比例して変化する電圧を惹起させ
る。本例の場合には、上記回転速度センサ17aの出力
を、上記ハブ1aに支持固定した車輪の回転速度を検出
する為に利用する他、次述する送信器28等を駆動する
為の電源としても利用している。
【0023】即ち、本例の場合には、上記回転速度セン
サ17aの検出信号は、ディジタル信号に変換すると共
に、この回転速度センサ17aの検出値である事を表す
識別符号(IDコード)を付してから、上記外輪8の外
周面に支持した送信器28より車体側に設けた受信器2
9にワイヤレス送信する様にしている。これに伴って、
上記回転速度センサ17aと車体との間には、ハーネス
を設けていない。従って、上記信号変換用の回路及び上
記送信器28に車体側から電力を供給できない。そこで
本例の場合には、上記回転速度センサ17aの出力の一
部を、平滑回路により電圧の一定した直流に変換してか
ら、上記信号変換用の回路及び上記送信器28に供給す
る様にしている。尚、必要に応じて、これら回路及び送
信器28の近傍に、上記回転速度センサ17aが発電し
た電力により充電される二次電池を設け、上記回転速度
センサ17aの出力電圧が低い場合でも、上記回路及び
送信器28を駆動できる様にする。
【0024】又、上記ハブ1aに支持された車輪30の
ホイールには、この車輪を構成するタイヤ内の空気圧を
検出する為の空気圧センサとこのタイヤ内の温度を測定
する為の温度センサとを組み合わせて成る、ユニットセ
ンサ31を設けている。このユニットセンサ31には、
上記両センサに加えて、信号変換用の回路と、送信器
と、電池とを組み込んでいる。このうちの信号変換用の
回路は、検出信号をディジタル信号に変換すると共に空
気圧又は温度を表す信号である事を示す識別符号を付す
為のものである。又、上記送信器は、変換されたディジ
タル信号を、上記受信器29にワイヤレス送信する為の
ものである。又、上記電池は、上記回路及び送信器に電
力を供給する為のものである。上記ユニットセンサ31
に、空気圧センサに加えて温度センサを組み込む理由
は、シャルルの法則に基づき、上記タイヤ内の空気圧の
温度による変化を補正する為である。尚、上記ユニット
センサ31の送信器から上記受信器29に送る、上記タ
イヤ内の空気圧を表す信号は、温度変化による影響を除
去したものとしている。即ち、温度センサからの信号に
基づいて上記ユニットセンサ31内に組み込んだ補正回
路により、シャルルの法則に基づき上記タイヤ内の空気
圧を、適正に定めた所定温度での値に補正を加える。そ
して、この補正した、上記タイヤ内の空気圧を表す信号
を、上記受信器29に送り込む。
【0025】上記回転速度センサ17aが検出して前記
送信器28から、上記ユニットセンサ31から、それぞ
れ上記受信器29に送り込まれた、車輪の回転速度を表
す信号及び上記タイヤ内の空気圧を表す信号は、上記受
信器28内に設けた変換回路により、光ファイバケーブ
ルにより通信可能な光信号に変換する。そしてこの光信
号を、上記受信器29に一端を接続した光ファイバケー
ブル32により、変換器33に送る。そして、この変換
器33内で、それぞれの信号の前後に付された識別符号
に応じて、車輪の回転速度を表す信号とタイヤの空気圧
を表す信号とに分離し、更にこれら両信号をアナログ信
号に変換する。更に、このうちの回転速度を表す信号
を、制動装置34(ブレーキシリンダ)に送り込む油圧
を調節する為の油圧制御装置35を制御する制御器39
に送って、ABSやTCSの制御を行なわせる。尚、こ
の油圧制御装置35は、ブレーキペダル36の踏み込み
に応じて圧油を吐出するマスターシリンダ37と、上記
制動装置34との間に設けている。
【0026】一方、上記タイヤ内の空気圧を表す信号
は、警報回路38に送り込む。この警報回路38は、こ
のタイヤ内の空気圧が所定値よりも低くなった場合に、
運転席に設けた警告灯を点灯させたり、或はブザー、音
声案内等により、運転者に空気補充を促す警告を発す
る。
【0027】この様な本例の場合、離れた部分に存在
し、複数種類の信号の伝達が行なわれる受信器29と変
換器33とを、光ファイバケーブル32により接続して
いる為、配線を簡略化できて、コスト並びに重量の低減
を図れる。即ち、上記受信器29は、各車輪毎に車体の
四隅近くにそれぞれ設けられるのに対して、上記変換器
33は、車体の中央部分等、1個所にのみ設けられる。
従って、従来の様に受信器29と変換器33とをハーネ
スにより接続したのでは、配線作業が面倒になる他、重
量も嵩む。これに対して本例の場合には、各(4個の)
受信器29と1個の変換器33とを、各受信器29毎に
1本の、合計で4本の光ファイバケーブル32により接
続すれば済む為、上述の様にコスト並びに重量の低減を
図れる。
【0028】
【発明の効果】本発明の車輪近傍部分の状態を表す信号
の伝達装置は、以上に述べた通り構成され作用するの
で、コスト並びに重量を低減して、燃費性能及び走行性
能が良好で、しかも低コストの自動車の実現に寄与でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1例を示す断面図。
【図2】同第2例を示す断面図。
【符号の説明】
1、1a ハブ 2 フランジ部 3a、3b 内輪軌道 4 段部 5 内輪 6 雄ねじ部 7 ナット 8 外輪 9 取付部 10a、10b 外輪軌道 11 転動体 12 シールリング 13 トーンホイール 14 凹部 15 カバー 16 合成樹脂 17、17a 回転速度センサ 18 永久磁石 19 第一のステータ 20 第二のステータ 21 コイル 22 変換回路 23 光コネクタ 24 振動センサ 25 温度センサ 26 等速ジョイント 27 トーンホイール 28 送信器 29 受信器 30 車輪 31 ユニットセンサ 32 光ファイバケーブル 33 変換器 34 制動装置 35 油圧制御装置 36 ブレーキペダル 37 マスタシリンダ 38 警報回路 39 制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 41/00 F16C 41/00 G01K 1/14 G01K 1/14 M G01L 17/00 G01L 17/00 D G08C 15/00 G08C 15/00 D 23/04 23/00 A Fターム(参考) 2F055 AA12 BB20 CC60 DD20 EE40 FF31 2F073 AA19 AA36 AB01 BB06 BC04 CC01 FH01 GG04 3D046 BB12 BB28 BB29 HH36 3J101 AA02 AA43 AA54 AA62 AA71 FA22 FA23 FA24 GA03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 懸架装置に転がり軸受ユニットを介して
    回転自在に支持された車輪の近傍部分の状態を表す、セ
    ンサが検出した信号を、車体側に設置した制御器に伝達
    する為の伝達装置であって、この制御器と上記センサと
    の間の少なくとも一部に光ファイバケーブルを付設し、
    この光ファイバケーブルを介して、上記センサの検出信
    号を上記制御器に送る、車輪近傍部分の状態を表す信号
    の伝達装置。
  2. 【請求項2】 センサが、転がり軸受ユニットを構成す
    る回転輪の回転を検出する為の回転センサと、この転が
    り軸受ユニットに加わる加速度を検出する為の加速度セ
    ンサと、この転がり軸受ユニット部分の温度を検出する
    為の温度センサと、この転がり軸受ユニットに支持され
    た車輪を構成するタイヤ内の空気圧を検出する為の空気
    圧センサとのうちから選択される2以上のセンサであ
    り、1本の光ファイバケーブルによりこれら2以上のセ
    ンサの検出信号を伝達する、請求項1に記載した車輪近
    傍部分の状態を表す信号の伝達装置。
  3. 【請求項3】 光ファイバケーブルを、転がり軸受ユニ
    ットに固定の部分と車体との間に設けた、請求項1〜2
    の何れかに記載した車輪近傍部分の状態を表す信号の伝
    達装置。
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