JP2005049159A - Hub unit with sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hub unit with a sensor capable of precisely determining ground load. <P>SOLUTION: The hub unit with the sensor is provided with both a hub unit 1 and a sensor device 2. The hub unit 1 comprises a fixed-side raceway member 3, a rotating-side raceway member 4, and two rows of rotating bodies 5. The sensor device 2 comprises both a first radial-direction displacement sensor 8A supported at a support member 7 fixed to the fixed-side raceway member 3 and a second radial-direction displacement sensor 8B supported at the support member 7 at a distance of 180° from the first radial-direction displacement sensor 8A. Output signals of the displacement sensors 8A and 8B have reverse polarities. A displacement amount signal of the hub unit 1 is determined by the addition of the output of both displacement sensors 8A and 8B. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車を構成するハブユニットと自動車の各種情報を検出するセンサ装置とが一体化されたセンサ付きハブユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車においては、その制御を行うために種々の情報が必要であることから、車体側に固定される車体側部材、車輪が取り付けられる車輪側部材、および両部材の間に配置された二列の転動体を有するハブユニットに、センサ装置を設けることが提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、車体側部材の内端面に環状の支持部材を取り付け、この環状支持部材に歪みセンサを貼り付けたセンサ付きハブユニットが開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平3−209016号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自動車の制御手段として、ABS制御(アンチロックブレーキシステム)に加えて、発進時や加速時に駆動輪をスピンさせない駆動力制御やコーナリング時の横滑りを抑制するブレーキ力制御などが実施されているが、より精度のよい制御を行うために、これらの制御に有効に使用できるデータの検出が重要となっている。
【0006】
このような実情に鑑み、本願発明者は、タイヤの接地荷重を精度よく測定して、車両制御の向上を図るという課題を創出した。
【0007】
しかしながら、上記従来のセンサ付きハブユニットでは、環状支持部材の歪みを測定するものであるので、この歪みから接地荷重を求める場合に、誤差が大きくなり、歪みセンサの測定値から精度よく接地荷重を得ることができないという問題があった。
【0008】
この発明の目的は、接地荷重を精度よく求めることができるセンサ付きハブユニットを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によるセンサ付きハブユニットは、車体側に固定される車体側部材、車輪が取り付けられる車輪側部材、および両部材の間に配置された二列の転動体を有するハブユニットと、センサ装置とを備えているセンサ付きハブユニットにおいて、センサ装置は、車体側部材に固定された支持部材に支持された第1変位センサと、第1変位センサから180°離れた位置において支持部材に支持された第2変位センサとを有し、第1変位センサと第2変位センサとは、それらの出力信号の極性が逆であり、ハブユニットの変位量信号は、両変位センサの出力が加算されることにより求められていることを特徴とするものである。
【0010】
支持部材は、例えば、環状とされて、車体側部材の内側端部(反車輪側端部)にその内側端部(反車輪側端部)が圧入等によって固定され、自由端とされた外側端部(車輪側端部)の例えば上端および下端に変位センサがそれぞれ取り付けられる。支持部材は、別部材とされてもよく、この場合には、センサを支持した支持部材が例えば車体側部材の上端および下端にそれぞれ固定される。
【0011】
変位センサとしては、渦電流式のもの、レーザー式のもの、PSDを使用した光学式のもの、超音波式のもの、磁気式のもの、磁歪式のものなどのいずれであってもよく、また、非接触式でなく接触式であってもよい。
【0012】
ハブユニットは、自動車の従動輪側に使用されてもよく、等速ジョイントと結合されて駆動輪側に使用されてもよい。
【0013】
タイヤ(車輪)に掛かる鉛直方向(Z方向)の荷重によって、ハブユニットの外側端部が内側端部に対して上向きに変位するので、支持部材の内側端部をハブユニットの車体側部材の内側寄りの部分に取り付け、車体側部材の外側端部(被検知面)を臨むように支持部材の外側端部にラジアル方向の変位センサを設けることにより、この上向きの変位を検知することができる。上向きの変位とタイヤの鉛直方向荷重とは、比例関係にあり、得られた変位からタイヤの接地荷重を求めることができる。また、車輪側部材の外側端部(被検知面)を軸方向から臨むように同じ支持部材または別の支持部材にアキシアル方向の変位センサを設けることにより、タイヤに掛かる水平方向(X方向またはY方向)の荷重に対応する変位が求められる。
【0014】
この発明のセンサ付きハブユニットによると、タイヤにZ方向の荷重が掛かると、接地側位置(下端部側)にある被検知面がこれに対応する変位センサから離れるとともに、この変位センサから180°離れた位置(上端部側)にある被検知面は、これに対応する変位センサに接近する。2つの変位センサを同出力特性(変位量に対する信号絶対値の変化が同値)とするとともに、これらの変位センサをその出力信号の極性が逆になる(第1変位センサの出力信号が接近時に増加する場合には、第2変位センサの出力信号が接近時に減少する)ように装着することにより、両変位センサの出力が加算されることにより求められたハブユニットの変位量信号は、変位センサが1つの場合に比べて大きいものとなり、検出精度が向上する。また、被検知面に加工精度誤差がある場合、この誤差に伴う変位センサと被検知面との距離の大小によって、荷重変動があるという信号が出力されることがあるが、2つの変位センサを上記のように装着することにより、加算された信号では、加工精度の誤差による分は逆符号となって相殺され、加工精度による影響をなくすことができる。また、タイヤにX方向の接地荷重(横加重)が内向きに掛かると、接地側位置(下端部側)にある被検知面がこれに軸方向内側から対向している変位センサに接近するとともに、この変位センサから180°離れた位置(上端部側)にある被検知面は、これに軸方向内側から対向している変位センサから離れる。2つの変位センサを同出力特性(変位量に対する信号絶対値の変化が同値)とするとともに、これらの変位センサをその出力信号の極性が逆になる(第1変位センサの出力信号が接近時に増加する場合には、第2変位センサの出力信号が接近時に減少する)ように装着することにより、両変位センサの出力が加算されることにより求められたハブユニットの変位量信号は、変位センサが1つの場合に比べて大きいものとなり、検出精度が向上する。また、被検知面(車輪側部材の外側端部)が回転することに伴い、回転振れや加工精度によって変位センサの出力値は変動することがあるが、その出力のP−P値の中央値の変動を求めることで、回転振れや加工精度による影響をなくすことができる。こうして、2つの変位センサによって180°離れた位置でハブユニットの変位が検出されるので、被検知面が固定部または回転部にかかわらず、誤差が小さくかつ出力が大きくなり、タイヤ(車輪)に作用する力を精度よく検出することができる。
【0015】
各変位センサは、ラジアル方向の変位を測定するものとされることがあり、ラジアル方向およびアキシアル方向の両方の変位を測定するものとされることがある。前者の場合、垂直荷重(Z方向荷重)を測定することができ、後者の場合は、垂直荷重に加えて、水平方向の荷重も測定することもできる。水平方向の荷重のうち、車両旋回時の横荷重(X方向荷重)を得るための変位は、アキシアル方向変位センサをラジアル方向変位センサと同じ位置に設けることにより検知され、車両制動時の水平荷重(Y方向荷重)を得るための変位は、アキシアル方向変位センサをラジアル方向変位センサから90°離れた位置に設けることにより検知される。3方向(X方向、Y方向およびZ方向)の荷重をすべて求めてこれらを3次元マッピングすることにより、タイヤ接地荷重の全方向検知が可能となる。
【0016】
こうして得られたタイヤ接地荷重は、ABS制御におけるスリップ率の代替えデータとして使用されるほか、駆動力制御やブレーキ力制御などにおいて使用され、車両制御の精度向上に資することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【0018】
図1は、この発明のセンサ付き転がりハブユニットの1実施形態を示している。以下の説明において、左右および上下は、図の左右および上下をいうものとする。なお、左が車両の内側に、右が車両の外側となっている。
【0019】
図1に示すように、センサ付きハブユニットは、ハブユニット(1)と、タイヤの接地荷重を検出するセンサ装置(2)とを備えている。
【0020】
ハブユニット(1)は、車体側に固定される固定側軌道部材(車体側部材)(3)、車輪が取り付けられる回転側軌道部材(車輪側部材)(4)、両部材(3)(4)の間に2列に配置された複数の転動体である玉(5)、および各列の玉(5)をそれぞれ保持する保持器(6)を備えている。
【0021】
固定側軌道部材(3)は、軸受の外輪(固定輪)機能を有しているもので、内周面に2列の外輪軌道が形成されている円筒部(12)と、円筒部(12)の左端部近くに設けられて懸架装置(車体)にボルトで取り付けられるフランジ部(13)とを有している。
【0022】
回転側軌道部材(4)は、第1の軌道溝(15a)を有する大径部(15)および第1の軌道溝(15a)の径よりも小さい外径を有する小径部(16)を有している内軸(14)と、内軸(14)の小径部(16)外径に嵌め止められて右面が内軸(14)の大径部(15)左面に密接させられている内輪(17)とからなる。内軸(14)の右端近くには、車輪を取り付けるための複数のボルト(19)が固定されたフランジ部(18)が設けられている。内輪(17)の右部には、内軸(14)の軌道溝(15a)と並列するように、軌道溝(17a)が形成されており、内輪(17)の左部に肩部(17b)が形成されている。固定側軌道部材(3)の右端部と内軸(14)との間には、シール装置(20)が設けられている。内軸(14)の小径部(16)の左端部には、おねじ部が設けられており、このおねじ部にねじ合わされたナットによって、内輪(17)が内軸(14)に固定されている。固定側軌道部材(3)の左端部には、カバー(22)が被せ止められている。
【0023】
センサ装置(2)は、固定側軌道部材(3)に取り付けられた環状支持部材(7)と、支持部材(7)に取り付けられた第1ラジアル方向変位センサ(8A)、第2ラジアル方向変位センサ(8B)、第1アキシアル方向変位センサ(9A)および第2アキシアル方向変位センサ(9B)と、各変位センサ(8A)(8B)(9A)(9B)の出力を処理する処理手段(図示略)とを備えている。
【0024】
支持部材(7)は、ハブユニット(1)と同心の小径円筒部(7a)、小径円筒部(7a)の右端部に一体に形成されたフランジ部(7b)、小径円筒部(7a)と同心となるようにフランジ部(7b)の外周部の右部に一体に形成された大径円筒部(7c)よりなる。
【0025】
支持部材(7)は、固定側軌道部材(3)の内側寄りの部分にその小径円筒部(7a)が圧入等によって固定されており、自由端とされた大径円筒部(7c)の外側端部(車輪側端部)に各変位センサ(8A)(8B)(9A)(9B)が取り付けられている。
【0026】
第1ラジアル方向変位センサ(8A)は、固定側軌道部材(3)を上方(径方向外方)から臨むように、支持部材(7)の上端位置(反接地側位置)に装着されており、第2ラジアル方向変位センサ(8B)は、固定側軌道部材(3)を下方(径方向外方)から臨むように、支持部材(7)の下端位置(接地側位置)に装着されている。また、第1アキシアル方向変位センサ(9A)は、回転側軌道部材(4)を左方(軸方向内方)から臨むように、支持部材(7)の上端位置(反接地側位置)に装着されており、第2アキシアル方向変位センサ(9B)は、回転側軌道部材(4)を左方(軸方向内方)から臨むように、支持部材(7)の下端位置(接地側位置)に装着されている。第1ラジアル方向変位センサ(8A)と第2ラジアル方向変位センサ(8B)とは、同出力特性(変位量に対する信号絶対値の変化が同値)とされており、第1アキシアル方向変位センサ(9A)と第2アキシアル方向変位センサ(9B)とも、同出力特性とされている。そして、第1ラジアル方向変位センサ(8A)と第2ラジアル方向変位センサ(8B)とは、その出力信号の極性が逆になる(第1ラジアル方向変位センサ(8A)の出力信号が接近時に増加する場合には、第2ラジアル方向変位センサ(8B)の出力信号が接近時に減少する)ように支持部材(7)に取り付けられ、第1アキシアル方向変位センサ(9A)と第2アキシアル方向変位センサ(9B)とも、その出力信号の極性が逆になる(第1アキシアル方向変位センサ(9A)の出力信号が接近時に増加する場合には、第2アキシアル方向変位センサ(9B)の出力信号が接近時に減少する)ように支持部材(7)に取り付けられている。そして、ハブユニット(1)のZ方向変位量信号は、第1ラジアル方向変位センサ(8A)と第2ラジアル方向変位センサ(8B)との出力が加算されることにより求められており、ハブユニット(1)のX方向変位量信号は、第1アキシアル方向変位センサ(9A)と第2アキシアル方向変位センサ(9B)との出力が加算されることにより求められている。
【0027】
図2および図3は、タイヤ接地荷重を監視するために変位を用いることができるかどうかの可能性を評価したもので、図2は、Z方向のみの荷重を付与した場合のハブユニットのZ方向変位を示し、図3は、Z方向荷重を一定にしてX方向荷重を変えていった場合のハブユニットのX方向変位を示している。
【0028】
図2においては、(a)に示すように、回転側軌道部材(4)の車輪側端部(4a)を固定した状態で、同部材(4)の車体側端部(4b)側に取り付けた荷重負荷板材(18)に白抜きの矢印で示すZ方向荷重を付与し、この荷重とZ方向変位量(実線の矢印で示す固定側軌道部材(3)の所定位置における変位量)との関係を調査している。図2(b)に示す結果から、ハブユニット(1)に掛かるZ方向荷重とZ方向変位とはほぼ直線関係(比例関係)があり、Z方向変位からZ方向荷重を求めることができることが分かる。
【0029】
また、図3においては、(a)に示すように、回転側軌道部材(4)の車輪側端部(4a)を固定した状態で、同部材(4)の車体側端部(4b)側に取り付けた荷重負荷板材(18)に白抜きの矢印で示すZ方向荷重(一定値)および太い矢印で示すX方向荷重を付加し、X方向荷重を変化させた場合に、この荷重とX方向変位量(回転側軌道部材(4)に対する固定側軌道部材(3)の変位量を実線の矢印で示す位置において求めたもの)との関係を調査している。図3(b)に示す結果から、ハブユニット(1)に掛かるZ方向荷重を一定にしてX方向荷重を変えていった場合に、ハブユニット(1)に掛かるX方向荷重とX方向変位とについても、ほぼ直線関係があり、X方向変位からX方向荷重を求めることができることが分かる。
【0030】
センサ装置(2)の処理手段には、これらの知見に基づいて、電圧の変動量として出力された変位量から接地荷重を求める演算式が蓄えられており、この処理手段によって、各変位センサ(8A)(8B)(9A)(9B)の出力に基づいた接地荷重の変動量が求められる。
【0031】
図4は、X−Z方向のセンサ出力変化(荷重変化)を2次元マッピングしたものであり、上記構成によると、同図に示すように、X方向およびZ方向の出力初期値をそれぞれWx0およびWz0として、X方向荷重変化量ΔWxおよびZ方向荷重変化量ΔWzが求められる。X方向は、回転側軌道部材(4)が検知対象であるので、回転振れなどによって一回転中で出力値が変動することがあるが、その出力のP−P値の中央値の変動を求めることで、回転振れなどの影響をなくすことができる。
【0032】
さらに、図示省略したが、第3および第4のアキシアル方向変位センサをラジアル方向変位センサから90°離れた位置に設けることにより、Y方向荷重を求め、X方向荷重、Y方向荷重およびZ方向荷重を3次元マッピングすることにより、タイヤ接地荷重の全方向検知が可能となる。
【0033】
このセンサ付きハブユニットによると、タイヤの接地荷重が変動すると、各変位センサ(8A)(8B)(9A)(9B)の出力信号が変化し、Z方向荷重については、第1ラジアル方向変位センサ(8A)と第2ラジアル方向変位センサ(8B)との出力が加算されることにより求められた変位量信号を使用して、図2に示した相関関係に基づく演算式から求められ、X方向荷重については、第1アキシアル方向変位センサ(9A)と第2アキシアル方向変位センサ(9B)との出力が加算されることにより求められた変位量信号を使用して、図3に示した相関関係に基づく演算式から求められる。得られた接地荷重の変動量は、車両制御手段に出力され、車両に適正な制御が施される。
【0034】
なお、上記においては、変位から接地荷重を求めることだけを示したが、変位センサ(8A)(8B)(9A)(9B)の一部または全部を使用し、これらの変位センサ(8A)(8B)(9A)(9B)の出力の変化の繰り返し数から回転側軌道部材(4)の回転速度を求めることも可能である。例えば、回転側軌道部材(4)に回転振れがあり、一回転中でX方向の出力がSin波を示す場合、X方向出力の周波数によって、回転(回転速度、回転数など)の検出も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるセンサ付きハブユニットの1実施形態を示す縦断面図である。
【図2】この発明によるセンサ付きハブユニットにおいて、Z方向のみの荷重を付与した場合のハブユニットのZ方向変位を示す図である。
【図3】この発明によるセンサ付きハブユニットにおいて、Z方向荷重を一定にしてX方向荷重を変えていった場合のハブユニットのX方向変位を示す図である。
【図4】この発明によるセンサ付きハブユニットにおいて、X−Z方向のセンサ出力変化(荷重変化)を2次元マッピングした図である。
【符号の説明】
(1) ハブユニット
(2) センサ装置
(3) 固定側軌道部材(車体側部材)
(4) 回転側軌道部材(車輪側部材)
(5) 玉(転動体)
(8A) 第1ラジアル方向変位センサ
(8B) 第2ラジアル方向変位センサ
(9A) 第1アキシアル方向変位センサ
(9B) 第2アキシアル方向変位センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor-equipped hub unit in which a hub unit constituting an automobile and a sensor device for detecting various information of the automobile are integrated.
[0002]
[Prior art]
In an automobile, various information is necessary to perform the control. Therefore, a vehicle body side member fixed to the vehicle body side, a wheel side member to which a wheel is attached, and two rows arranged between both members. It has been proposed to provide a sensor device in a hub unit having a rolling element.
[0003]
For example, Patent Document 1 discloses a sensor-equipped hub unit in which an annular support member is attached to an inner end surface of a vehicle body side member, and a strain sensor is attached to the annular support member.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-209016
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, in addition to ABS control (anti-lock brake system), driving force control that does not spin the driving wheel when starting or accelerating, and braking force control that suppresses side slip during cornering have been implemented as a vehicle control means. However, in order to perform more accurate control, it is important to detect data that can be used effectively for these controls.
[0006]
In view of such a situation, the inventor of the present application has created a problem of accurately measuring the ground contact load of a tire to improve vehicle control.
[0007]
However, since the conventional hub unit with a sensor measures the strain of the annular support member, an error increases when the ground load is obtained from this strain, and the ground load is accurately obtained from the measured value of the strain sensor. There was a problem that could not be obtained.
[0008]
An object of the present invention is to provide a sensor-equipped hub unit that can accurately determine a ground load.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A hub unit with a sensor according to the present invention includes a vehicle body side member fixed to a vehicle body side, a wheel side member to which a wheel is attached, a hub unit having two rows of rolling elements disposed between both members, and a sensor device. In the hub unit with a sensor, the sensor device is supported by the support member at a position 180 ° away from the first displacement sensor, and a first displacement sensor supported by the support member fixed to the vehicle body side member. The first displacement sensor and the second displacement sensor have opposite polarities of their output signals, and the displacement amount signal of the hub unit is obtained by adding the outputs of both displacement sensors. It is characterized by being requested | required by.
[0010]
For example, the support member is formed into an annular shape, and the inner end portion (the anti-wheel side end portion) of the vehicle body side member is fixed to the inner end portion (the anti-wheel side end portion) by press-fitting or the like, thereby forming a free end. Displacement sensors are attached to, for example, the upper end and the lower end of the end portion (wheel side end portion). The support member may be a separate member. In this case, the support member that supports the sensor is fixed to, for example, the upper end and the lower end of the vehicle body side member, respectively.
[0011]
The displacement sensor may be any of eddy current type, laser type, optical type using PSD, ultrasonic type, magnetic type, magnetostrictive type, etc. The contact type may be used instead of the non-contact type.
[0012]
The hub unit may be used on the driven wheel side of an automobile, or may be used on the driving wheel side in combination with a constant velocity joint.
[0013]
The outer end of the hub unit is displaced upward with respect to the inner end due to the load in the vertical direction (Z direction) applied to the tire (wheel), so that the inner end of the support member is positioned inside the vehicle body side member of the hub unit. This upward displacement can be detected by attaching a displacement sensor in the radial direction to the outer end of the support member so as to face the outer end (detected surface) of the vehicle body side member. The upward displacement and the vertical load of the tire are in a proportional relationship, and the ground contact load of the tire can be obtained from the obtained displacement. Further, by providing an axial displacement sensor on the same support member or another support member so that the outer end portion (detected surface) of the wheel side member faces from the axial direction, a horizontal direction (X direction or Y direction) applied to the tire is provided. The displacement corresponding to the (direction) load is obtained.
[0014]
According to the sensor-equipped hub unit of the present invention, when a load in the Z direction is applied to the tire, the detected surface at the ground side position (lower end side) moves away from the corresponding displacement sensor and 180 ° from the displacement sensor. The detected surface located at a distant position (upper end side) approaches a corresponding displacement sensor. The two displacement sensors have the same output characteristics (the change in the absolute value of the signal with respect to the displacement is the same value), and the polarity of the output signals of these displacement sensors is reversed (the output signal of the first displacement sensor increases when approaching) The displacement signal of the hub unit obtained by adding the outputs of the two displacement sensors is determined by the displacement sensor. The detection accuracy is improved as compared with the case of one. In addition, when there is a processing accuracy error on the detected surface, a signal that there is a load variation may be output depending on the distance between the displacement sensor and the detected surface due to this error. By mounting as described above, in the added signal, the amount due to the error in machining accuracy is canceled as an opposite sign, and the influence of the machining accuracy can be eliminated. Further, when a grounding load (lateral load) in the X direction is applied inward to the tire, the detected surface at the grounding side position (lower end side) approaches the displacement sensor facing this from the inside in the axial direction. The to-be-detected surface located at a position 180 ° away from the displacement sensor (on the upper end side) is separated from the displacement sensor facing this from the inside in the axial direction. The two displacement sensors have the same output characteristics (the change in the absolute value of the signal with respect to the displacement is the same value), and the polarity of the output signals of these displacement sensors is reversed (the output signal of the first displacement sensor increases when approaching) The displacement signal of the hub unit obtained by adding the outputs of the two displacement sensors is determined by the displacement sensor. The detection accuracy is improved as compared with the case of one. In addition, as the detected surface (outer end of the wheel side member) rotates, the output value of the displacement sensor may fluctuate due to rotational runout or processing accuracy, but the median value of the PP values of the output By determining the fluctuation of the rotation, it is possible to eliminate the influence of rotational runout and machining accuracy. In this way, the displacement of the hub unit is detected at a position 180 ° apart by the two displacement sensors, so that the error is small and the output is large regardless of whether the detected surface is a fixed part or a rotating part. The acting force can be detected with high accuracy.
[0015]
Each displacement sensor may be configured to measure radial displacement, and may be configured to measure both radial and axial displacement. In the former case, a vertical load (Z direction load) can be measured, and in the latter case, a horizontal load can also be measured in addition to the vertical load. Of the horizontal loads, the displacement for obtaining a lateral load (X-direction load) when the vehicle is turning is detected by providing an axial displacement sensor at the same position as the radial displacement sensor. The displacement for obtaining (Y direction load) is detected by providing an axial direction displacement sensor at a position 90 ° away from the radial direction displacement sensor. By obtaining all three loads (X direction, Y direction, and Z direction) and performing three-dimensional mapping of these loads, it is possible to detect the tire contact load in all directions.
[0016]
The tire ground contact load thus obtained is used as substitute data for the slip ratio in the ABS control, and is used in driving force control, braking force control, and the like, and can contribute to improvement in accuracy of vehicle control.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows an embodiment of a rolling hub unit with a sensor according to the present invention. In the following description, left and right and top and bottom refer to left and right and top and bottom of the drawing. Note that the left is inside the vehicle and the right is outside the vehicle.
[0019]
As shown in FIG. 1, the sensor-equipped hub unit includes a hub unit (1) and a sensor device (2) that detects a ground contact load of the tire.
[0020]
The hub unit (1) includes a fixed side track member (vehicle side member) (3) fixed to the vehicle body side, a rotation side track member (wheel side member) (4) to which wheels are attached, and both members (3) (4 ) Between the balls (5), which are a plurality of rolling elements arranged in two rows, and cages (6) for holding the balls (5) in each row.
[0021]
The fixed-side raceway member (3) has a bearing outer ring (fixed ring) function, and includes a cylindrical portion (12) in which two rows of outer ring raceways are formed on the inner peripheral surface, and a cylindrical portion (12 ) And a flange portion (13) attached to the suspension device (vehicle body) with a bolt.
[0022]
The rotation side raceway member (4) has a large diameter portion (15) having a first raceway groove (15a) and a small diameter portion (16) having an outer diameter smaller than the diameter of the first raceway groove (15a). The inner ring (14), and the inner ring (14), which is fixed to the outer diameter of the small-diameter portion (16) and the right surface is in close contact with the left-side surface of the large-diameter portion (15) of the inner shaft (14) (17). Near the right end of the inner shaft (14), there is provided a flange portion (18) to which a plurality of bolts (19) for attaching a wheel are fixed. A raceway groove (17a) is formed on the right part of the inner ring (17) so as to be parallel to the raceway groove (15a) of the inner shaft (14), and a shoulder part (17b) is formed on the left side of the inner ring (17). ) Is formed. A sealing device (20) is provided between the right end portion of the stationary race member (3) and the inner shaft (14). A male screw portion is provided at the left end of the small diameter portion (16) of the inner shaft (14), and the inner ring (17) is fixed to the inner shaft (14) by a nut screwed to the male screw portion. ing. A cover (22) is covered with the left end portion of the fixed race member (3).
[0023]
The sensor device (2) includes an annular support member (7) attached to the fixed-side track member (3), a first radial direction displacement sensor (8A) attached to the support member (7), and a second radial direction displacement. A sensor (8B), a first axial displacement sensor (9A), a second axial displacement sensor (9B), and processing means (illustrated) for processing the outputs of the displacement sensors (8A) (8B) (9A) (9B) Abbreviation).
[0024]
The support member (7) includes a small diameter cylindrical portion (7a) concentric with the hub unit (1), a flange portion (7b) integrally formed at the right end portion of the small diameter cylindrical portion (7a), and a small diameter cylindrical portion (7a). It consists of a large diameter cylindrical part (7c) integrally formed in the right part of the outer peripheral part of a flange part (7b) so that it may become concentric.
[0025]
The support member (7) has a small-diameter cylindrical portion (7a) fixed to the inside portion of the fixed-side track member (3) by press-fitting or the like, and is outside the large-diameter cylindrical portion (7c) that is a free end. Each displacement sensor (8A) (8B) (9A) (9B) is attached to the end (wheel side end).
[0026]
The first radial direction displacement sensor (8A) is attached to the upper end position (anti-grounding side position) of the support member (7) so that the fixed-side track member (3) faces from above (radially outward). The second radial direction displacement sensor (8B) is attached to the lower end position (grounding side position) of the support member (7) so as to face the fixed side raceway member (3) from below (radially outward). . The first axial displacement sensor (9A) is mounted at the upper end position (anti-grounding side position) of the support member (7) so that the rotation side raceway member (4) faces from the left (inward in the axial direction). The second axial direction displacement sensor (9B) is located at the lower end position (grounding side position) of the support member (7) so that the rotation side raceway member (4) faces the left side (inward in the axial direction). It is installed. The first radial direction displacement sensor (8A) and the second radial direction displacement sensor (8B) have the same output characteristics (changes in the signal absolute value with respect to the displacement amount are the same value), and the first axial direction displacement sensor (9A). ) And the second axial displacement sensor (9B) have the same output characteristics. The polarities of the output signals of the first radial direction displacement sensor (8A) and the second radial direction displacement sensor (8B) are reversed (the output signal of the first radial direction displacement sensor (8A) increases when approaching). The first radial direction displacement sensor (9A) and the second axial direction displacement sensor are attached to the support member (7) so that the output signal of the second radial direction displacement sensor (8B) decreases when approaching). In both cases (9B), the polarity of the output signal is reversed (when the output signal of the first axial displacement sensor (9A) increases when approaching, the output signal of the second axial displacement sensor (9B) approaches. It is attached to the support member (7) so that it sometimes decreases. The Z direction displacement amount signal of the hub unit (1) is obtained by adding the outputs of the first radial direction displacement sensor (8A) and the second radial direction displacement sensor (8B). The X direction displacement amount signal (1) is obtained by adding the outputs of the first axial direction displacement sensor (9A) and the second axial direction displacement sensor (9B).
[0027]
2 and 3 evaluate the possibility of using displacement to monitor the tire contact load, and FIG. 2 shows the Z of the hub unit with a load in the Z direction only. FIG. 3 shows the X-direction displacement of the hub unit when the X-direction load is changed while the Z-direction load is constant.
[0028]
In FIG. 2, as shown in (a), the wheel side end (4a) of the rotation side raceway member (4) is fixed and attached to the vehicle body side end (4b) side of the member (4). A Z-direction load indicated by a hollow arrow is applied to the load-loading plate material (18), and a displacement between the load and a Z-direction displacement amount (a displacement amount at a predetermined position of the fixed-side track member (3) indicated by a solid arrow). I'm investigating the relationship. From the result shown in FIG. 2 (b), it can be seen that the Z-direction load applied to the hub unit (1) and the Z-direction displacement have a substantially linear relationship (proportional relationship), and the Z-direction load can be obtained from the Z-direction displacement. .
[0029]
Further, in FIG. 3, as shown in FIG. 3 (a), the vehicle side end (4 b) side of the member (4) with the wheel side end (4 a) of the rotation side race member (4) fixed. When the X-direction load is changed by adding the Z-direction load (constant value) indicated by the white arrow and the X-direction load indicated by the thick arrow to the load-loading plate (18) attached to the plate, this load and the X-direction are changed. The relationship with the amount of displacement (the amount of displacement of the fixed-side track member (3) relative to the rotation-side track member (4) obtained at the position indicated by the solid line arrow) is investigated. From the result shown in FIG. 3B, when the X-direction load is changed while the Z-direction load applied to the hub unit (1) is constant, the X-direction load and the X-direction displacement applied to the hub unit (1) are changed. Also, there is a substantially linear relationship, and it can be seen that the load in the X direction can be obtained from the displacement in the X direction.
[0030]
Based on these findings, the processing means of the sensor device (2) stores an arithmetic expression for obtaining the ground load from the displacement amount output as the voltage fluctuation amount. By this processing means, each displacement sensor ( The variation amount of the ground load based on the outputs of 8A), 8B, 9A, and 9B is obtained.
[0031]
FIG. 4 is a two-dimensional mapping of the sensor output change (load change) in the XZ direction. According to the above configuration, the output initial values in the X direction and the Z direction are respectively Wx0 and Wx0, as shown in FIG. As Wz0, an X direction load change amount ΔWx and a Z direction load change amount ΔWz are obtained. In the X direction, since the rotation-side raceway member (4) is a detection target, the output value may fluctuate during one rotation due to rotational shake or the like, but the fluctuation of the median P-P value of the output is obtained. By doing so, it is possible to eliminate the influence of rotational runout and the like.
[0032]
Further, although not shown, the Y-direction load is obtained by providing the third and fourth axial direction displacement sensors at a position 90 ° away from the radial direction displacement sensor, and the X-direction load, the Y-direction load, and the Z-direction load are obtained. By three-dimensional mapping, it is possible to detect the tire contact load in all directions.
[0033]
According to this sensor-equipped hub unit, when the ground contact load of the tire fluctuates, the output signals of the displacement sensors (8A), (8B), (9A), and (9B) change. (8A) is obtained from the arithmetic expression based on the correlation shown in FIG. 2 using the displacement amount signal obtained by adding the outputs of the second radial direction displacement sensor (8B) and the X direction. Regarding the load, the correlation shown in FIG. 3 is used by using the displacement signal obtained by adding the outputs of the first axial displacement sensor (9A) and the second axial displacement sensor (9B). It is obtained from an arithmetic expression based on The obtained variation amount of the ground load is output to the vehicle control means, and the vehicle is appropriately controlled.
[0034]
In the above description, only the contact load is obtained from the displacement. However, some or all of the displacement sensors (8A), (8B), (9A), and (9B) are used, and these displacement sensors (8A) ( 8B) It is also possible to obtain the rotational speed of the rotation side raceway member (4) from the number of repetitions of the output changes of (9A) and (9B). For example, when the rotation side raceway member (4) has a rotational runout and the output in the X direction shows a sine wave during one rotation, the rotation (rotation speed, number of rotations, etc.) can be detected by the frequency of the X direction output. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a sensor-equipped hub unit according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing displacement in the Z direction of the hub unit when a load only in the Z direction is applied in the hub unit with sensor according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the X-direction displacement of the hub unit when the Z-direction load is changed and the X-direction load is changed in the hub unit with a sensor according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram in which a sensor output change (load change) in the XZ direction is two-dimensionally mapped in the sensor-equipped hub unit according to the present invention.
[Explanation of symbols]
(1) Hub unit (2) Sensor device (3) Fixed track member (vehicle body member)
(4) Rotating side track member (wheel side member)
(5) Ball (rolling element)
(8A) 1st radial direction displacement sensor (8B) 2nd radial direction displacement sensor (9A) 1st axial direction displacement sensor (9B) 2nd axial direction displacement sensor

Claims (3)

車体側に固定される車体側部材、車輪が取り付けられる車輪側部材、および両部材の間に配置された二列の転動体を有するハブユニットと、センサ装置とを備えているセンサ付きハブユニットにおいて、
センサ装置は、車体側部材に固定された支持部材に支持された第1変位センサと、第1変位センサから180°離れた位置において支持部材に支持された第2変位センサとを有し、第1変位センサと第2変位センサとは、それらの出力信号の極性が逆であり、ハブユニットの変位量信号は、両変位センサの出力が加算されることにより求められていることを特徴とするセンサ付きハブユニット。
In a sensor-equipped hub unit comprising a vehicle body side member fixed to the vehicle body side, a wheel side member to which a wheel is attached, a hub unit having two rows of rolling elements disposed between the two members, and a sensor device ,
The sensor device includes a first displacement sensor supported by a support member fixed to the vehicle body side member, and a second displacement sensor supported by the support member at a position 180 ° away from the first displacement sensor. The displacement signals of the first displacement sensor and the second displacement sensor have opposite polarities, and the displacement amount signal of the hub unit is obtained by adding the outputs of both displacement sensors. Hub unit with sensor.
各変位センサは、ラジアル方向の変位を測定するものである請求項1のセンサ付きハブユニット。The hub unit with a sensor according to claim 1, wherein each displacement sensor measures a displacement in a radial direction. 各変位センサは、ラジアル方向およびアキシアル方向の両方の変位を測定するものである請求項1のセンサ付きハブユニット。The hub unit with a sensor according to claim 1, wherein each displacement sensor measures displacement in both a radial direction and an axial direction.
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