JP2005106488A - 車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 1対の公転速度検出用センサ23a、23bと、各保持器24a、24bに組み付けた公転速度検出用エンコーダ25a、25bとにより、各列を構成する転動体9a、9bの公転速度を検出する。演算器は、これら各公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号に基づき、上記荷重を算出する。又、上記演算器は、車両の安定走行時に、上記車体に加わる加速度、走行速度、ヨーレート等から荷重を推定する。そして、この推定値と上記公転速度検出用センサ23a、23bの検出信号から算出した荷重とを比較し、算出の為のゲイン特性や零点の自己学習及び補正を行なう。
【選択図】 図10
Description
nc ={1−(d・cosα/D)・(ni /2)}+{1+(d・cosα/D)・(no /2)}
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、上記内輪相当部材は、上記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、上記演算器は、この荷重を算出する機能に加えて、上記外輪相当部材及び内輪相当部材と上記各転動体とから成る転がり軸受ユニットを装着した車体に加わる横加速度と、ヨーレートと、走行速度と、舵角とを含む、上記荷重に影響する複数種類の状態値から選択される1乃至複数の状態値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推定する機能と、この推定された荷重と上記検出信号に基づいて算出した荷重とを比較する事で、この検出信号に基づいてこの荷重を算出する際のゲイン特性と零点とを自己学習する機能とを有する。
更に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、演算器が荷重を算出する際のゲイン特性と零点とを自己学習する為、車輪支持用転がり軸受ユニットの特性が変化した場合でも、この車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に求められる。
この様に構成すれば、次に始動した直後から、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に求められる。即ち、補正したゲイン特性又は零点を、上記演算器に内蔵したEEPROM等のメモリに記憶させておき、車両停止(イグニッションOFF)後、再始動(イグニッションON)した際に、車両停止以前に自己学習して補正したゲイン特性又は零点を継続して使用すれば、再始動直後のゲイン特性及び零点に基づき、転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に求められる。
車両が安定状態にある場合には、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重を予め分かった値に基づいて求められる。例えば、車両が停止状態又は定速直進状態の場合には、ラジアル荷重に就いては車両重量に基づくものとなるし、アキシアル荷重に就いては零になる。又、加速状態、減速状態、旋回状態でも、車輪のグリップが喪失していない安定走行状態である場合には、上記予め分かった値と上記状態値とから、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重及びアキシアル荷重を求められる。
従って、安定状態で荷重の推定を行なえば、特に面倒な演算処理を行なわなくても、上記ゲイン特性又は零点の補正を正確に行なえる。
車両の操舵装置はリンク機構で構成されており、操舵輪の舵角が或る程度以上大きく(旋回時の回転半径が小さく)なると、左右の操舵輪同士の間で舵角に差を生じる。この様な左右の舵角の相違は、リンク機構上の制約から生じる場合もあるし、旋回時に加わる荷重の左右両輪同士の間での配分を適正化させる目的で、意図的に設定する場合もある。
この場合に、好ましくは、請求項6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相当部材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。
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。
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7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8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(ラジアル荷重及びスラスト荷重)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9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。
輪29、29とに作用するラジアル荷重Fz(右前輪:Fz(F-RH)、左前輪:Fz(F-LH)、右後輪:Fz(R-RH)、左後輪:Fz(R-LH))はそれぞれ次の(2)〜(5)式で示される。尚、旋回方向は反時計回り(左旋回)とし、右方向への横加速度をプラスとする(右輪が旋回外側、左輪が旋回内側)。
各車輪28、29に加わるアキシアル荷重Fyとラジアル荷重Fzと各車輪28、29の横滑り角βとの関係は、例えば図4、5に示す様になる。そして、図6に示す様に、縦軸をアキシアル荷重Fyと横滑り角βとの比(Fy/β:コーナリングパワーK)とし、横軸をラジアル荷重Fzとして、これら両者K、Fz同士の関係を表すと、負の2次曲線となる。そして、これら両者K、Fzの関係を式で表すと、下記の(8)式の様になる。
先ず、後車輪29のスリップ角β(R) は、次の(20)式の様になる。
2、2a ハブ
3、3a 回転側フランジ
4 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
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 車輪
28 前輪(前車輪)
29 後輪(後車輪)
30 車体
31 路面
Claims (9)
- 内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、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、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、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た複数個の転動体と、これら各転動体の公転速度を検出する為の公転速度検出用センサと、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演算器とを備え、この演算器は、この荷重を算出する機能に加えて、上記外輪相当部材及び内輪相当部材と上記各転動体とから成る転がり軸受ユニットを装着した車体に加わる横加速度と、ヨーレートと、走行速度と、舵角とを含む、上記荷重に影響する複数種類の状態値から選択される1乃至複数の状態値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推定する機能と、この推定された荷重と上記検出信号に基づいて算出した荷重とを比較する事で、この検出信号に基づいてこの荷重を算出する際のゲイン特性と零点とを自己学習する機能とを有する車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 自己学習したゲイン特性と零点との少なくとも一方が、演算器に記憶されたゲイン特性又は零点と異なる場合に、この記憶されたゲイン特性又は零点を補正する機能を上記演算器が有する、請求項1に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 1乃至複数の状態値に基づいて車両が安定状態にあると判断される場合にのみ、1乃至複数の状態値に基づいて荷重を推定する、請求項1〜2の何れかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 1乃至複数の状態値に基づいて舵角が大きくないと判断される場合にのみ、1乃至複数の状態値に基づいて荷重を推定する、請求項1〜3の何れかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 外輪相当部材が内周面に複列の外輪軌道を有し、内輪相当部材が外周面に複列の内輪軌道を有し、転動体が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、これら各列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして設けられた状態で、1対の保持器により転動自在に保持されており、特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させた1対の公転速度検出用エンコーダが上記各保持器の一部に設けられており、上記各列の転動体の公転速度をこれら各保持器の回転速度としてそれぞれ検出する為の1対の公転速度検出用センサが、それぞれの検出部を上記各公転速度検出用エンコーダの被検出面に対向させた状態で設けられており、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ものである、請求項1〜4の何れかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 各転動体が玉であり、使用時に回転しない外輪相当部材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が付与されている、請求項5に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 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し、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6に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 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し、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に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
- 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比に基づいて、外輪相当部材と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に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
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