JP2005098771A - Load-measuring device of rolling bearing unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、自動車、鉄道車両等の車両の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに負荷される荷重(ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)を測定し、上記車両の走行安定性確保を図る為に利用する。 A rolling bearing unit load measuring apparatus according to the present invention measures a load (one or both of a radial load and an axial load) applied to a rolling bearing unit for supporting a wheel of a vehicle such as an automobile or a railway vehicle. It is used to ensure the running stability of the vehicle.
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)、更にはビークルスタビリティコントロールシステム(VSC)等の車両用走行安定装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重(ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)の大きさを知る事が好ましい場合がある。 For example, an automobile wheel is rotatably supported by a double row angular rolling bearing unit with respect to a suspension device. In order to ensure the running stability of automobiles, vehicle running stabilizers such as an antilock brake system (ABS), a traction control system (TCS), and a vehicle stability control system (VSC) are used. . In order to control such various vehicle running stabilizers, signals such as the rotational speed of the wheels and the acceleration in each direction applied to the vehicle body are required. In order to perform higher-level control, it may be preferable to know the magnitude of a load (one or both of a radial load and an axial load) applied to the rolling bearing unit via the wheel.
この様な事情に鑑みて、特許文献1には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第1例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、ラジアル荷重を測定するもので、図2に示す様に構成している。懸架装置に支持される外輪1の内径側に、車輪を結合固定するハブ2を支持している。このハブ2は、車輪を固定する為の回転側フランジ3をその外端部(車両への組み付け状態で幅方向外側となる端部で、図1〜4の左端部)に有するハブ本体4と、このハブ本体4の内端部(車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部で、図1〜4の右端部)に外嵌されてナット5により抑え付けられた内輪6とを備える。そして、上記外輪1の内周面に形成した複列の外輪軌道7、7と、上記ハブ2の外周面に形成した複列の内輪軌道8、8との間に、それぞれ複数個ずつの転動体9a、9bを配置して、上記外輪1の内径側での上記ハブ2の回転を自在としている。
In view of such circumstances,
上記外輪1の軸方向中間部で複列の外輪軌道7、7の間部分に、この外輪1を直径方向に貫通する取付孔10を、この外輪1の上端部にほぼ鉛直方向に形成している。そして、この取付孔10内に、荷重測定用のセンサである、円杆状(丸棒状)の変位センサ11を装着している。この変位センサ11は非接触式で、先端面(下端面)に設けた検出面は、ハブ2の軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング12の外周面に近接対向させている。上記変位センサ11は、上記検出面と上記センサリング12の外周面との距離が変化した場合に、その変化量に対応した信号を出力する。
A
上述の様に構成する従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記変位センサ11の検出信号に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事ができる。即ち、車両の懸架装置に支持した上記外輪1は、この車両の重量により下方に押されるのに対して、車輪を支持固定したハブ2は、そのままの位置に止まろうとする。この為、上記重量が嵩む程、上記外輪1やハブ2、並びに転動体9a、9bの弾性変形に基づいて、これら外輪1の中心とハブ2の中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪1の上端部に設けた、上記変位センサ11の検出面と上記センサリング12の外周面との距離は、上記重量が嵩む程短くなる。そこで、上記変位センサ11の検出信号を制御器に送れば、予め実験等により求めた関係式或はマップ等から、当該変位センサ11を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事ができる。この様にして求めた、各転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づいて、ABSを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる。
In the case of the conventional rolling bearing unit with a load measuring device configured as described above, the load applied to the rolling bearing unit can be obtained based on the detection signal of the displacement sensor 11. That is, the
尚、図2に示した従来構造は、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重に加えて、上記ハブ2の回転速度も検出自在としている。この為に、前記内輪6の内端部にセンサロータ13を外嵌固定すると共に、上記外輪1の内端開口部に被着したカバー14に回転速度検出用センサ15を支持している。そして、この回転速度検出用センサ15の検知部を、上記センサロータ13の被検出部に、測定隙間を介して対向させている。
In the conventional structure shown in FIG. 2, the rotational speed of the
上述の様な回転速度検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの使用時、車輪を固定したハブ2と共に上記センサロータ13が回転し、このセンサロータ13の被検知部が上記回転速度検出用センサ15の検知部の近傍を走行すると、この回転速度検出用センサ15の出力が変化する。この様にして回転速度検出用センサ15の出力が変化する周波数は、上記車輪の回転数に比例する。従って、この回転速度検出用センサ15の出力信号を図示しない制御器に送れば、ABSやTCSを適切に制御できる。
When the rolling bearing unit incorporating the rotational speed detection device as described above is used, the
上述の様な従来構造の第1例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を測定する為のものであるが、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造も、特許文献2等に記載されて、従来から知られている。図3は、この特許文献2に記載された、アキシアル荷重を測定する為の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを示している。この従来構造の第2例の場合、ハブ2aの外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ3aを固設している。又、外輪1aの外周面に、この外輪1aを懸架装置を構成するナックル16に支持固定する為の、固定側フランジ17を固設している。そして、上記外輪1aの内周面に形成した複列の外輪軌道7、7と、上記ハブ2aの外周面に形成した複列の内輪軌道8、8との間に、それぞれ複数個ずつの転動体9a、9bを転動自在に設ける事により、上記外輪1aの内径側に上記ハブ2aを回転自在に支持している。
The rolling bearing unit with a load measuring device of the first example of the conventional structure as described above is for measuring the radial load applied to the rolling bearing unit, but the structure for measuring the axial load applied to the rolling bearing unit is also, It is described in
更に、上記固定側フランジ17の内側面複数個所で、この固定側フランジ17を上記ナックル16に結合する為のボルト18を螺合する為のねじ孔19を囲む部分に、それぞれ荷重センサ20を添設している。上記外輪1aを上記ナックル16に支持固定した状態でこれら各荷重センサ20は、このナックル16の外側面と上記固定側フランジ17の内側面との間で挟持される。
Further, a
この様な従来構造の第2例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル16との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル16の外側面と上記固定側フランジ17の内側面とが、上記各荷重センサ20を、軸方向両面から強く押し付け合う。従って、これら各荷重センサ20の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル16との間に加わるアキシアル荷重を求める事ができる。又、図示はしないが、特許文献3には、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。
In the case of the load measuring device of the rolling bearing unit of the second example having such a conventional structure, when an axial load is applied between a wheel (not shown) and the
前述の図2に示した従来構造の第1例の場合、変位センサ11により、外輪1とハブ2との径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサ11として、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
In the case of the first example of the conventional structure shown in FIG. 2 described above, the displacement applied to the rolling bearing unit is measured by measuring the displacement in the radial direction between the
又、上述の図3に示した従来構造の第2例の場合、ナックル16に対し外輪1aを支持固定する為のボルト18と同数だけ、荷重センサ20を設ける必要がある。この為、荷重センサ20自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献3に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。
In the case of the second example of the conventional structure shown in FIG. 3 described above, it is necessary to provide as
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する1対の列の転動体(玉)の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明を行なった(特願2003−171715号、172483号)。図4は、この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置を示している。この先発明に係る構造の場合、外輪1(外輪相当部材)の軸方向中間部で複列の外輪軌道7、7の間部分に形成した取付孔10aにセンサユニット21を挿通し、このセンサユニット21の先端部に設けた検出部22を、上記外輪1の内周面から突出させている。この検出部22には、1対の公転速度検出用センサ23a、23bと、1個の回転速度検出用センサ15aとを設けている。
In view of such circumstances, the present inventors have previously described this rolling bearing unit based on the revolution speed of a pair of rolling elements (balls) constituting a rolling bearing unit which is a double row angular ball bearing. An invention relating to a load measuring device for a rolling bearing unit that measures a radial load or an axial load applied to the bearing is performed (Japanese Patent Application Nos. 2003-171715 and 172483). FIG. 4 shows a load measuring device for a rolling bearing unit according to the present invention. In the case of the structure according to the previous invention, the
そして、このうちの各公転速度検出用センサ23a、23bの検出部を、複列に配置された各転動体9a、9bを回転自在に保持した各保持器24a、24bに設けた、公転速度検出用エンコーダ25a、25bに近接対向させて、各転動体9a、9bの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ15aの検出部を、内輪相当部材であるハブ2の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ26に近接対向させて、このハブ2の回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、上記ハブ2の回転速度の変動に拘らず、上記外輪1と上記ハブ2との間に加わる荷重(ラジアル荷重及びスラスト荷重)を求められる。
And the detection part of each revolution
即ち、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない演算器が、上記各センサ23a、23b、15aから送り込まれる検出信号に基づいて、前記外輪1と上記ハブ2との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ23a、23bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ23a、23bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度との比に基づいて算出する。この点に就いて、図5を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Fyが加わらない状態での、上記各列の転動体9a、9bの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
That is, in the case of the load measuring device for a rolling bearing unit according to the above-described invention, an arithmetic unit (not shown) is configured to output the
図5は、上述の図4に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列の内輪軌道8、8と複列の外輪軌道7、7との間に複列に配置された転動体9a、9bには予圧F0 、F0 を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の重量等により、ラジアル荷重Fzが加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Fyが加わる。これら予圧F0 、F0 、ラジアル荷重Fz、アキシアル荷重Fyは、何れも上記各転動体9a、9bの接触角α(αa 、αb )に影響を及ぼす。そして、この接触角αa 、αb が変化すると、これら各転動体9a、9bの公転速度nc が変化する。これら各転動体9a、9bのピッチ円直径をDとし、これら各転動体9a、9bの直径をdとし、上記各内輪軌道8、8を設けたハブ2の回転速度をni とし、上記各外輪軌道7、7を設けた外輪1の回転速度をno とすると、上記公転速度nc は、次の(1)式で表される。
nc ={1−(d・cosα/D)・(ni /2)}+{1+(d・cosα/D)・(no /2)} −−− (1)
FIG. 5 schematically shows the rolling bearing unit for supporting the wheel shown in FIG. 4 and shows the action state of the load. Preloads F 0 and F 0 are applied to the rolling
n c = {1− (d · cos α / D) · (n i / 2)} + {1+ (d · cos α / D) · (n o / 2)} --- (1)
この(1)式から明らかな通り、上記各転動体9a、9bの公転速度nc は、これら各転動体9a、9bの接触角α(αa 、αb )の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角αa 、αb は、上記ラジアル荷重Fz及び上記アキシアル荷重Fyに応じて変化する。従って上記公転速度nc は、これらラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyに応じて変化する。本例の場合、上記ハブ2が回転し、上記外輪1が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Fzに関しては、大きくなる程上記公転速度nc が遅くなる。又、アキシアル荷重Fyに関しては、このアキシアル荷重Fyを支承する列の公転速度が速くなり、このアキシアル荷重Fyを支承しない列の公転速度が遅くなる。従って、この公転速度nc に基づいて、上記ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyを求められる事になる。
As is clear from this equation (1), the rolling
但し、上記公転速度nc の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Fzと上記アキシアル荷重Fyとが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧F0 、F0 によっても変化する。又、上記公転速度nc は、上記ハブ2の回転速度ni に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Fz、上記アキシアル荷重Fy、予圧F0 、F0 、ハブ2の回転速度ni を総て関連させて考えなければ、上記公転速度nc を正確に求める事はできない。このうちの予圧F0 、F0 は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Fz、アキシアル荷重Fy、ハブ2の回転速度ni は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。
However, the contact angle α which leads to a change in the revolution speed n c, as well as the radial load Fz and the axial load Fy changes while associated with each other, also vary according to the preload F 0, F 0. Also, the revolution speed n c is changed in proportion to the rotational speed n i of the
この様な事情に鑑みて先発明の場合には、前述した様に、ラジアル荷重Fzを求める場合には、前記各公転速度検出用センサ23a、23bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の和を求める事で、上記アキシアル荷重Fyの影響を少なくしている。又、アキシアル荷重Fyを求める場合には、上記各列の転動体9a、9bの公転速度の差を求める事で、上記ラジアル荷重Fzの影響を少なくしている。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度ni との比に基づいて上記ラジアル荷重Fz又は上記アキシアル荷重Fyを算出する事により、上記ハブ2の回転速度ni の影響を排除している。但し、上記アキシアル荷重Fyを、上記各列の転動体9a、9bの公転速度の比に基づいて算出する場合には、上記ハブ2の回転速度ni は、必ずしも必要ではない。
In the case of the prior invention in view of such circumstances, as described above, when the radial load Fz is obtained, the rolling
尚、上記各公転速度検出用センサ23a、23bの信号に基づいて上記ラジアル荷重Fzとアキシアル荷重Fyとのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願2003−171715号、172483号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。
There are various other methods for calculating one or both of the radial load Fz and the axial load Fy based on the signals of the revolution
上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、複列に配置された転動体9a、9bの公転速度を測定する為に、外輪1の中間部にセンサユニット21を挿通する為の取付孔10aを形成している。この為、この外輪1の強度確保を図る分だけ、転がり軸受ユニットの軽量化を図りにくくなる。これに対して、近年、燃費や走行安定性等の走行性能を中心とする自動車の性能向上に関する要求が高まっている。又、走行性能を向上させる為には、懸架装置に組み込まれたばねよりも車輪側に存在する部分である、所謂ばね下荷重となる部材の軽量化が重要である事が知られている。この様な事情から、上記転がり軸受ユニットの軽量化が強く望まれているが、上記取付孔10aを形成した外輪1の軽量化は、取付孔等の貫通孔を形成していない外輪に比べて難しくなる。前記特許文献3に記載された構造にしても、貫通孔を形成してはいないが、外輪相当部材の一部の剛性を低くする為、この外輪相当部材の耐久性確保と軽量化との両立は難しい。
In the case of the rolling bearing unit load measuring device according to the above-described prior invention, the
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、貫通孔を形成する等、転がり軸受ユニットを構成する外輪の剛性を低下させない構造で、転動体の公転速度を検出自在として、この転がり軸受ユニットに加わる荷重を求められる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention has a structure that does not reduce the rigidity of the outer ring constituting the rolling bearing unit, such as by forming a through hole. The invention was invented to realize a structure that requires a load to be applied.
本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、外輪相当部材と、内輪相当部材と、複数個の転動体と、公転速度検出用センサと、演算器とを備える。
このうちの外輪相当部材は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記内輪軌道は、この外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置されたもので、外周面に内輪軌道を有する。
又、上記各転動体は、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に、接触角を付与した状態で設けられている。
又、上記公転速度検出用センサは、上記各転動体の公転速度を検出する。
又、上記演算器は、この公転速度検出用センサから送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する。
更に、上記各転動体は磁性材製であり、上記公転速度検出用センサは、上記外輪相当部材の外周面に設置され、この外輪相当部材を介して上記各転動体の通過に伴う磁気特性の変化を検知する事で上記公転速度を検出する。
A load measuring device for a rolling bearing unit according to the present invention includes an outer ring equivalent member, an inner ring equivalent member, a plurality of rolling elements, a revolution speed detection sensor, and a calculator.
Of these, the outer ring equivalent member has an outer ring raceway on the inner peripheral surface.
The inner ring raceway is disposed concentrically with the outer ring equivalent member on the inner diameter side of the outer ring equivalent member, and has an inner ring raceway on the outer peripheral surface.
Each of the rolling elements is provided with a contact angle between the inner ring raceway and the outer ring raceway.
The revolution speed detection sensor detects the revolution speed of each rolling element.
The computing unit calculates a load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member based on a detection signal sent from the revolution speed detection sensor.
Further, each of the rolling elements is made of a magnetic material, and the revolution speed detection sensor is installed on the outer peripheral surface of the outer ring equivalent member, and has magnetic characteristics associated with the passage of the rolling elements through the outer ring equivalent member. The revolution speed is detected by detecting the change.
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、転動体の公転速度を検出する事により、転がり軸受ユニットに負荷される荷重を測定できる。即ち、玉軸受の如き転がり軸受ユニットに荷重が負荷されると、転動体(玉)の接触角が変化し、これら各転動体の公転速度が変化する。そこで、この公転速度を検出すれば、外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用する荷重を求められる。尚、上記転動体の公転速度検出を確実に行なわせる為には、請求項2に記載した様に、各転動体に着磁する事が好ましい。
更に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、公転速度センサが外輪相当部材の外周面に設置されており、この外輪相当部材を介して上記各転動体の通過に伴う磁気特性の変化を検知する事で上記公転速度を検知する為、上記外輪相当部材に取付孔等の貫通孔を形成したり、この外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要がない。この為、この外輪相当部材の強度を確保しつつ、この外輪相当部材、延てはこの外輪相当部材を組み込んだ転がり軸受ユニットの軽量化を図れる。
The load measuring device of the rolling bearing unit of the present invention configured as described above can measure the load applied to the rolling bearing unit by detecting the revolution speed of the rolling element. That is, when a load is applied to a rolling bearing unit such as a ball bearing, the contact angle of the rolling elements (balls) changes, and the revolution speed of each rolling element changes. Therefore, if this revolution speed is detected, a load acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member can be obtained. In order to reliably detect the revolution speed of the rolling elements, it is preferable to magnetize each rolling element as described in
Furthermore, in the load measuring device of the rolling bearing unit according to the present invention, the revolution speed sensor is installed on the outer peripheral surface of the outer ring equivalent member, and the change in magnetic characteristics accompanying the passage of the respective rolling elements is detected via the outer ring equivalent member. Since the revolution speed is detected by detection, it is not necessary to form a through hole such as a mounting hole in the outer ring equivalent member or to lower the rigidity of a part of the outer ring equivalent member. Therefore, it is possible to reduce the weight of the outer ring equivalent member and, moreover, the rolling bearing unit incorporating the outer ring equivalent member while ensuring the strength of the outer ring equivalent member.
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した様に、外輪相当部材として内周面に複列の外輪軌道を有するものを、内輪相当部材として外周面に複列の内輪軌道を有するものを、それぞれ使用する。そして、これら各外輪軌道と各内輪軌道との間に複列に分けて各列毎にそれぞれ複数個ずつの転動体を、これら各列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして、1対の保持器により円周方向に互いに等間隔に配置された状態で転動自在に保持した状態で設ける。又、上記各列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する為の1対の公転速度検出用センサを、それぞれの検出部を上記外輪相当部材の外周面で上記各外輪軌道の周囲部分に対向させた状態で設ける。そして、演算器は、上記各公転速度検出用センサから送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する。
この場合に、好ましくは、請求項4に記載した様に、各転動体として玉を使用し、使用時に回転しない外輪の内周面に形成された複列アンギュラ型の外輪軌道と、使用時に回転する内輪相当部材の外周面に形成された複列アンギュラ型の内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ設けられた玉に、背面組み合わせ型の接触角を付与する。
Preferably, when carrying out the present invention, as described in
In this case, preferably, as described in
この様な構成を採用すれば、乗用車用として一般的な独立懸架式サスペンションに車輪を支持する転がり軸受ユニットで、接触角の方向が互いに異なる1対の列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する事により、上記転がり軸受ユニットを構成する外輪相当部材と内輪相当部材との間に加わる荷重(ラジアル荷重及びアキシアル荷重)を正確に求められる。即ち、複列アンギュラ型の玉軸受の如き転がり軸受ユニットに荷重が負荷されると、各列の転動体(玉)の接触角が変化し、これら各列の転動体の公転速度が変化する。そこで、この公転速度を検出すれば、外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用する荷重を求められる。
尚、半浮動式懸架装置等、非独立懸架式のサスペンションに使用されている様な、単列の転がり軸受ユニットでも、各転動体に接触角を付与した構造であれば、この接触角の変化に伴うこれら各転動体の公転速度の変動に基づき、上記単列の転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事は可能である。但し、この場合には、上記複列アンギュラ型の玉軸受の如き転がり軸受ユニットの場合に比べて、測定精度を確保する事が難しい。
By adopting such a configuration, a rolling bearing unit that supports a wheel on a general independent suspension for a passenger car detects the revolution speed of a pair of rolling elements with different contact angle directions. Thus, the loads (radial load and axial load) applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member constituting the rolling bearing unit can be accurately obtained. That is, when a load is applied to a rolling bearing unit such as a double-row angular ball bearing, the contact angle of the rolling elements (balls) in each row changes, and the revolution speed of the rolling elements in each row changes. Therefore, if this revolution speed is detected, a load acting between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member can be obtained.
In addition, even in a single row rolling bearing unit such as a semi-floating suspension system, which is used for a non-independent suspension type suspension, if the contact angle is given to each rolling element, the change in the contact angle will be described. It is possible to determine the load applied to the single row rolling bearing unit based on the fluctuations in the revolution speed of each of the rolling elements. However, in this case, it is difficult to ensure measurement accuracy as compared with the case of a rolling bearing unit such as the double-row angular ball bearing.
又、好ましくは、請求項5、6に記載した様に、内輪相当部材の一部にこの内輪相当部材と同心に設けられた回転速度検出用エンコーダの被検出面に、外輪相当部材の一部に支持された回転速度検出用センサの検出部を対向させる事で、上記内輪相当部材の回転速度を検出自在とする。この場合、上記回転速度検出用エンコーダは、この内輪相当部材の端部に支持し、上記回転速度検出用センサは上記外輪相当部材の端部に、カバー等を介して支持する。従って、この回転速度検出用センサを設ける為に、上記外輪相当部材に取付孔等の貫通孔を形成する必要はない。
Preferably, as described in
そして、演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との和と、上記内輪相当部材の回転速度との比に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わるラジアル荷重を算出する(請求項5に記載した発明の場合)。或は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との差と、上記内輪相当部材の回転速度との比に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わるアキシアル荷重を算出する(請求項6に記載した発明の場合)。
この様に構成すれば、上記内輪相当部材の回転速度の変動に拘らず、転がり軸受ユニットに加わる荷重(ラジアル荷重及びアキシアル荷重)を、正確に求められる。尚、1対の列の転動体の公転速度の比に基づいて上記アキシアル荷重を算出すれば(請求項7に記載した発明の場合)、上記内輪相当部材の回転速度を求めなくても、この回転速度変化に拘らず、上記アキシアル荷重を正確に求められる。
And the computing unit is based on the ratio of the revolution speed of the rolling elements of one row and the revolution speed of the rolling elements of the other row and the rotational speed of the inner ring equivalent member, and the outer ring equivalent member and the above A radial load applied to the inner ring equivalent member is calculated (in the case of the invention described in claim 5). Alternatively, based on the ratio between the revolution speed of the rolling elements in one row and the revolution speed of the rolling elements in the other row and the rotational speed of the inner ring equivalent member, the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member The axial load applied between the two is calculated (in the case of the invention described in claim 6).
If comprised in this way, the load (radial load and axial load) applied to a rolling bearing unit can be calculated | required correctly irrespective of the fluctuation | variation of the rotational speed of the said inner ring | wheel equivalent member. If the axial load is calculated based on the ratio of the revolution speeds of the rolling elements in a pair of rows (in the case of the invention described in claim 7), this can be achieved without obtaining the rotational speed of the inner ring equivalent member. The axial load can be obtained accurately regardless of the rotational speed change.
図1は本発明の実施例を示している。本実施例は、自動車の駆動輪(FR車、RR車、MR車の後輪、FF車の前輪、4WD車の全輪)を支持する為の転がり軸受ユニットに加わる荷重(ラジアル荷重及びアキシアル荷重)を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に本発明を適用した場合に就いて示している。懸架装置に支持される外輪1の内径側に、車輪を結合固定するハブ2bを支持している。このハブ2bは、車輪を固定する為の回転側フランジ3をその外端部に有するハブ本体4aと、このハブ本体4aの内端部に外嵌された内輪6とを備える。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In this embodiment, the loads (radial load and axial load) applied to the rolling bearing unit for supporting the driving wheels of the automobile (the rear wheel of the FR vehicle, the RR vehicle, the MR vehicle, the front wheel of the FF vehicle, and all the wheels of the 4WD vehicle). ) Is measured when the present invention is applied to a load measuring device for a rolling bearing unit. A
上記ハブ本体4bの中心部には、図示しない等速ジョイントに付属のスプライン軸を挿通する為のスプライン孔27を形成している。上記内輪6の内端面は、上記ハブ2bを等速ジョイントに結合固定した状態で、この等速ジョイントのハウジングの外端面に当接して、上記ハブ本体4aからの抜け止めを図られる。
A
上述の様なハブ2bの外周面に形成した複列アンギュラ型の内輪軌道8、8と、上記外輪1の内周面に形成した複列アンギュラ型の外輪軌道7、7との間に、それぞれ転動体(玉)9a、9bを複列(2列)に分けて、各列毎にそれぞれ複数個ずつ設けている。これら各転動体9a、9bはそれぞれ、保持器28a、28bにより、円周方向に互いに等間隔に配置された状態で転動自在に設けている。そして、この構成により、上記外輪1の内径側に上記ハブ2bを、回転自在に支持している。この状態で上記各列の転動体9a、9bには、互いに逆方向で、且つ、同じ大きさの接触角αa 、αb (図5参照)が付与されて、背面組み合わせ型の、複列アンギュラ型玉軸受を構成する。上記各列の転動体9a、9bには、使用時に加わるアキシアル荷重によって喪失する事がない程度に十分な予圧を付与する。この様な転がり軸受ユニットの使用時には、上記外輪1を懸架装置に支持固定し、上記ハブ2の回転側フランジ3に制動用のディスクと車輪のホイールとを支持固定する。
Between the double-row angular
更に、上記外輪1の外周面で軸方向(図1の左右方向)に離隔した2個所位置(図1には1個所のみ図示)で上記各列の転動体9a、9bの周囲部分、即ち、上記各外輪軌道7、7の周囲部分に、公転速度検出用センサ23を設置している。この公転速度検出用センサ23は、ホール素子、MR素子等、磁束の強弱に応じて特性を変化させる磁気検出素子を組み込んで成るもので、上記外輪1の外周面に、それぞれの検出部をこの外輪1の外周面に対向(当接)させた状態で設置されている。この状態で上記公転速度検出用センサ23は、上記外輪1を介して上記各転動体9a、9bの通過に伴う磁気特性の変化を検知する。そして、上記公転速度検出用センサ23の信号を受けた、図示しない演算器が、この信号に基づいて上記各転動体9a、9bの公転速度を算出し、更にこの公転速度に基づいて、上記外輪1と上記ハブ2bとの間に加わる荷重を算出する。公転速度を算出し更に荷重を求める際の作用に関しては、前述した先発明の場合と同様である。
Further, the peripheral portions of the rolling
上記公転速度検出用センサ23の信号に基づいて上記各転動体9a、9bの公転速度を算出するには、この信号の周波数に基づく方法と周期に基づく方法とがあるが、周期に基づく方法を採用する事が好ましい。この理由は、周波数により求める場合には、所定時間毎にしか上記公転速度を求められないのに対して、周期に基づく方法の場合には、上記公転速度検出用センサ23の検出部を上記各転動体9a、9bが通過する毎に上記公転速度を求められる為である。即ち、周期に基づいて上記公転速度を算出すれば、より短時間で(ほぼリアルタイムで)上記公転速度を求め、車両の走行安定性の為の制御を効果的に行なえる。本実施例の場合、前記各保持器28a、28bにより上記各転動体9a、9bを円周方向に関して等間隔に保持しているので、上記周期に基づく公転速度算出を精度良く行なえる。
In order to calculate the revolution speed of each of the rolling
上述の様に本実施例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、上記各転動体9a、9b公転速度を検知する為、上記外輪1に取付孔等の貫通孔を形成したり、この外輪1の一部の剛性を低くする必要がない。この為、この外輪1の強度を確保しつつ、この外輪1、延てはこの外輪1を組み込んだ転がり軸受ユニットの軽量化を図れる。この為、荷重測定機能を備えた転がり軸受ユニットを組み付けた自動車のばね下荷重を軽減し、この自動車の走行性能の向上に寄与できる。
As described above, the load measuring device of the rolling bearing unit of the present embodiment forms through holes such as mounting holes in the
1、1a 外輪
2、2a、2b ハブ
3、3a 回転側フランジ
4、4a ハブ本体
5 ナット
6 内輪
7 外輪軌道
8 内輪軌道
9a、9b 転動体
10、10a 取付孔
11 変位センサ
12 センサリング
13 センサロータ
14 カバー
15、15a 回転速度検出用センサ
16 ナックル
17 固定側フランジ
18 ボルト
19 ねじ孔
20 荷重センサ
21 センサユニット
22 検出部
23、23a、23b 公転速度検出用センサ
24a、24b 保持器
25a、25b 公転速度検出用エンコーダ
26 回転速度検出用エンコーダ
27 スプライン孔
28a、28b 保持器
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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JP2003330954A JP2005098771A (en) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | Load-measuring device of rolling bearing unit |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009287961A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Nsk Ltd | Roll angle estimating device and electric power steering device |
JP2013142653A (en) * | 2012-01-12 | 2013-07-22 | Ntn Corp | Rotation sensor unit |
US8944439B2 (en) | 2011-05-16 | 2015-02-03 | Nsk Ltd. | Suspension for vehicle |
JP2015141150A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 株式会社ジェイテクト | Contact angle measuring device |
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- 2003-09-24 JP JP2003330954A patent/JP2005098771A/en active Pending
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US8944439B2 (en) | 2011-05-16 | 2015-02-03 | Nsk Ltd. | Suspension for vehicle |
JP2013142653A (en) * | 2012-01-12 | 2013-07-22 | Ntn Corp | Rotation sensor unit |
JP2015141150A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 株式会社ジェイテクト | Contact angle measuring device |
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