JP2005214744A - Load-measuring device for rolling bearing unit for supporting wheel, and running stabilizer for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、例えば、自動車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。又、本発明の対象となる車両用走行安定化装置は、上記車両の走行安定性を確保する為に使用される、アンチロックブレーキシステム(ABS)、トラクションコントロールシステム(TCS)、ビークルスタビリティコントロールシステム(VCS)等の車両用走行安定化装置の改良に関し、より高度の走行安定性を確保すべく発明したものである。 A load measuring device for a wheel bearing rolling bearing unit that is an object of the present invention is, for example, a load applied to a rolling bearing unit for supporting a wheel of a vehicle such as an automobile (one or both of a radial load and an axial load). ) Is measured and used to ensure the running stability of the vehicle. In addition, a vehicle travel stabilization device that is an object of the present invention includes an anti-lock brake system (ABS), a traction control system (TCS), and a vehicle stability control that are used to ensure the travel stability of the vehicle. The present invention has been invented to ensure a higher degree of running stability with respect to improvements in a vehicle running stabilization device such as a system (VCS).
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化装置が使用されている。この様な車両用走行安定化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. Also, in order to ensure the running stability of automobiles, vehicle running stabilization devices such as anti-lock brake system (ABS), traction control system (TCS), and vehicle stability control system (VSC) are used. Yes. In order to control such a travel stabilization device for a vehicle, signals such as the rotational speed of the wheel 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5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(軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外側で、図5〜8、11、14の左側)に有するハブ本体4と、このハブ本体4の内端部(軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部で、図5〜8、11、14の左側)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。こ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ラジアル荷重を求める事ができる。尚、図5に示した従来構造は、上記転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重に加えて、上記ハブ2の回転速度も、回転速度検出用センサ21及び回転速度検出用エンコーダ24により検出自在としている。
A
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6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13に支持固定する為の、固定側フランジ14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14の内側面複数個所で、この固定側フランジ14を上記ナックル13に結合する為のボルト15を螺合する為のねじ孔16を囲む部分に、それぞれ荷重センサ17を添設している。上記外輪1aを上記ナックル13に支持固定した状態でこれら各荷重センサ17は、このナックル13の外側面と上記固定側フランジ14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13との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル13の外側面と上記固定側フランジ14の内側面とが、上記各荷重センサ17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17の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル13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5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ラジアル荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、このラジアル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. 5 described above, the radial load applied to the rolling bearing unit is measured by measuring the displacement in the radial direction between the
又、上述の図6に示した従来構造の第2例の場合、ナックル13に対し外輪1aを支持固定する為のボルト15と同数だけ、荷重センサ17を設ける必要がある。この為、荷重センサ17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。又、この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る為、この公転速度を正確に測定できないと言った問題もある。
In the case of the second example of the conventional structure shown in FIG. 6 described above, it is necessary to provide the same number of
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2004−7655号)。図7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、外輪相当部材であると共に静止輪である外輪1の軸方向中間部で複列の外輪軌道7、7の間部分に形成した取付孔10aにセンサユニット18を挿通し、このセンサユニット18の先端部19を、上記外輪1の内周面から突出させている。この先端部19には、1対の公転速度検出用センサ20a、20bと、1個の回転速度検出用センサ21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 for measuring a radial load or an axial load applied to the bearing was made (Japanese Patent Application No. 2004-7655). FIG. 7 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20a、20b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22a、22bに設けた、公転速度検出用エンコーダ23a、23b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21の検出部を、内輪相当部材であると共に回転輪であるハブ2の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ24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、上記外輪1と上記ハブ2との間に加わる荷重(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)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20a、20b、21から送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪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20a、20b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21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20a、20b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21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8〜10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 prior invention, an arithmetic unit (not shown) is configured to output the
図8は、上述の図7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、車体の重量等に対する反作用として路面側から、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・cos α/D)・(ni /2)}+{1+(d・cos α/D)・(no /2)} −−−(1)
FIG. 8 schematically shows the rolling bearing unit for supporting the wheel shown in FIG. 7 and shows the action state of the load. Preloads F 0 and F 0 are applied to the
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、図9に示す様に、このラジアル荷重Fzが大きくなる程、上記各列の公転速度nc (とハブ2の回転速度ni との比εa 、εb )が遅くなる。又、アキシアル荷重Fyに関しては、図10に示す様に、このアキシアル荷重Fyを支承する列の転動体9a、9aの公転速度nc (とハブ2の回転速度ni との比εa )が速くなり、このアキシアル荷重Fyを支承しない列の転動体9b、9bの公転速度nc (とハブ2の回転速度ni との比εb )が遅くなる。従って、上記各列の転動体9a、9b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では、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20a、20bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度nc 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nc 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21が検出する上記ハブ2の回転速度niとの比εa 、εb 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。尚、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nc 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 view of such circumstances, in the prior invention, as described above, when the radial load Fz is obtained, the revolution speed n of each rolling
尚、上記各公転速度検出用センサ20a、20b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2004−7655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
上述の様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置により測定(算出)される荷重は、車輪(を構成するタイヤ)と路面との接触面で生じている荷重と等価である。従って、上記測定される荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防できてフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。但し、上記車輪を構成するタイヤの空気圧が変動する場合には、上記測定される荷重と実際に加わる荷重とに差を生じる可能性がある。従って、より高度の制御を行なう為には、この様な差を補正する事が好ましい。 The load measured (calculated) by the load measuring device of the rolling bearing unit as described above is equivalent to the load generated on the contact surface between the wheel (the tire constituting the wheel) and the road surface. Therefore, if the control for stabilizing the running state of the vehicle is performed based on the measured load, it is possible to prevent the vehicle from becoming unstable and to enable feedforward control. Advanced control to ensure stability is possible. However, when the air pressure of the tire constituting the wheel fluctuates, there is a possibility that a difference occurs between the measured load and the actually applied load. Therefore, it is preferable to correct such a difference in order to perform higher-level control.
即ち、前述の図7に示す様な転がり軸受ユニットに、ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyが作用した場合に於ける各列の転動体9a、9bの公転速度(とハブ2の回転速度ni との比)εa 、εb は、影響係数kya、kyb、kza、kzbを用いる事で、それぞれ次の(2)(3)式により表す事ができる。
εa =kya・Fy+kza・Fz −−−(2)
εb =kyb・Fy+kzb・Fz −−−(3)
前述の図9、10に示した実線イ、ハ及び破線ロ、ニの傾斜(傾き)が上記各影響係数kya、kyb、kza、kzbとなる。ここで、上記(2)(3)から、上記ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyを解くと、次の(4)(5)式になる。
Fz=−(kya・εb −kyb・εa )/(kyb・kza−kzb・kya) −−−(4) Fy=(kza・εb −kzb・εa )/(kyb・kza−kzb・kya) −−−(5)
That is, the rolling bearing unit such as shown in Figure 7 described above, radial load Fz and the axial load Fy is in the case of action each row of the rolling
ε a = k ya · Fy + k za · Fz −−− (2)
ε b = k yb · Fy + k zb · Fz −−− (3)
The slopes (tilts) of the solid lines A, C and broken lines B, D shown in FIGS. 9 and 10 are the influence coefficients k ya , k yb , k za , k zb . Here, when the radial load Fz and the axial load Fy are solved from the above (2) and (3), the following equations (4) and (5) are obtained.
Fz = - (k ya · ε b -k yb · ε a) / (k yb · k za -k zb · k ya) --- (4) Fy = (k za · ε b -k zb · ε a ) / (K yb · k za −k zb · k ya ) −−− (5)
これら(4)(5)式から明らかな通り、各列の転動体9a、9bの公転速度εa 、εb を検出すれば、上記影響係数kya、kyb、kza、kzbを用いた上記(4)(5)式から、ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyを求める事ができる。但し、上記影響係数kya、kyb、kza、kzbが変動する様な場合(図9〜10の実線イ、ハ及び破線ロ、ニの傾きが変わる場合)には、この変動を考慮しないと、算出される荷重Fz、Fyと、実際に加わる荷重Fz、Fyとに差が生じる。この様な影響係数kya、kyb、kza、kzbの変動は、上記ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyが加わる位置(荷重作用点)が異なる事によって生じる。
As apparent from these equations (4) and (5), if the revolution speeds ε a and ε b of the rolling
前述の図8にそれぞれ矢印で示す様に、ラジアル荷重Fzが両転動体9a、9b列の中央部に、アキシアル荷重Fyが転がり軸受ユニットのハブ2の中心部に、それぞれ加わる場合は、これらラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyと各列の転動体9a、9bの公転速度εa 、εb とが、前述の図9、10に示す関係となるのは、前述した通りである。これに対して、図11にそれぞれ矢印で示す様に、ラジアル荷重Fzが両転動体9a、9b列の中央部近傍から外れた位置に、アキシアル荷重Fyが転がり軸受ユニットのハブ2の中心部から外れた位置に、それぞれ加わる場合には、これらラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyと各列の転動体9a、9bの公転速度εa 、εb とが、図12、13に示す関係となる。
As indicated by the arrows in FIG. 8, when the radial load Fz is applied to the central portion of both rolling
この様な図12、13と上記図9、10とを比較すれば明らかな様に、上記ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyの加わる位置が変動する事により、上記影響係数kya、kyb、kza、kzbが変動する(図9、10、12、13に示す実線イとイ′、実線ハとハ′破線ロとロ′破線ニとニ′の傾きがそれぞれ異なる)事が分かる。そして、この様な影響係数kya、kyb、kza、kzbが変動する場合に、この変動を考慮せずに(例えば影響係数kya、kyb、kza、kzbをそのままとして)上記ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyを算出すると、この算出される荷重Fz、Fyと実際に加わる荷重Fz、Fyとに差を生じる。 As apparent from comparing FIGS. 12 and 13 with FIGS. 9 and 10, the influence coefficients k ya , k yb , k are changed by changing the positions to which the radial load Fz and the axial load Fy are applied. It can be seen that za and k zb fluctuate (the solid lines i and i ′ shown in FIGS. 9, 10, 12 and 13 are different from each other, and the slopes of the solid lines c and b are broken lines b and b). When such influence coefficients k ya , kyb , k za , and k zb fluctuate, these fluctuations are not taken into account (for example, the influence coefficients k ya , kyb , k za , and k zb are left as they are). When the radial load Fz and the axial load Fy are calculated, there is a difference between the calculated loads Fz and Fy and the actually applied loads Fz and Fy.
一方、車輪を含む車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyの加わる位置は、上記車輪を支持する懸架装置の構造や車輪を構成するタイヤの大きさ、種類毎に異なると共に、このタイヤの空気圧の変動に伴って移動する。即ち、図14(A)にタイヤ25の空気圧が所定の値の場合を、同じく(B)に空気圧が所定の値よりも小さい(空気が抜けた)場合を、それぞれ示す様に、上記タイヤ25の空気圧が所定の値よりも小さくなると、車輪支持用転がり軸受ユニットの中心軸αと路面26との距離Aが短くなる。又、これと共に、ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyの加わる位置(路面接地中心)Xが、上記タイヤ25と路面26との接触面に作用するアキシアル荷重Fyの大きさや方向等に基づいて軸方向に変位する(ずれる)。又、図示はしないが、車輪を支持する懸架装置の構造や車輪を構成するタイヤの大きさ、種類等によっても、上記ラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyの加わる位置や車輪支持用転がり軸受ユニットの中心軸と路面との距離は、それぞれ異なる。
On the other hand, in the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel including wheels, the position to which the radial load Fz and the axial load Fy are applied differs depending on the structure of the suspension device supporting the wheel, the size of the tire constituting the wheel, and the type of the tire. At the same time, the tire moves as the air pressure changes. That is, FIG. 14A shows a case where the
このうちの懸架装置の構造やタイヤの種類に関しては、予めその構造や種類を把握しておく事ができる。この為、その構造や種類毎に応じた影響係数kya、kyb、kza、kzbを前もって求めておけば(初期値として与えておけば)、算出される荷重Fz、Fyと実際に加わる荷重Fz、Fyとに差を生じる事はない。これに対して、上記タイヤ25の空気圧の変動は、その変動時期や変動量を予測しておく事ができない。この為、この様なタイヤ25の空気圧が変動した場合に、上記影響係数kya、kyb、kza、kzbがそのままだと、算出される荷重Fz、Fyと実際に加わる荷重Fz、Fyとに差を生じたままとなる。この様な差を生じたまま、ABS、TCS、VSC等の車両用走行安定化装置の制御を行なう事は、車両の運行の安定性確保を高次元で図る為には好ましくない。
尚、この様に空気圧の変動に基づいて算出値と実際の値とに差を生じるのは、上記荷重Fz、Fyを算出する場合だけに限られない。例えば、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わるモーメントや回転輪の回転速度を算出する場合等にも、上記空気圧の変動に基づいて差を生じる可能性がある。
Regarding the structure of the suspension device and the type of tire, the structure and type can be grasped in advance. Therefore, if the influence coefficients k ya , k yb , k za , and k zb according to the structure and type are obtained in advance (given as initial values), the calculated loads Fz and Fy are actually There is no difference between the applied loads Fz and Fy. On the other hand, the fluctuation time and quantity of the
Note that the difference between the calculated value and the actual value based on the air pressure variation is not limited to the case where the loads Fz and Fy are calculated. For example, even when calculating the moment applied to the wheel support rolling bearing unit or the rotational speed of the rotating wheel, there is a possibility that a difference is generated based on the fluctuation of the air pressure.
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及び車両用走行安定化装置は、上述の様な事情に鑑みて、車輪を構成するタイヤの空気圧が変動する場合でも、算出される荷重の値と実際に加わる荷重の値との間に差が生じる事を防止して、車両の走行安定性をより高度に確保できる様にすべく発明したものである。 The load measuring device for a wheel support rolling bearing unit and the vehicle running stabilization device of the present invention are calculated in consideration of the above-described circumstances even when the tire air pressure constituting the wheel fluctuates. Invented in order to prevent the difference between the actual load value and the actual applied load value and to ensure a higher level of vehicle running stability.
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及び車両用走行安定化装置のうち、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は、外輪相当部材と、内輪相当部材と、複数の転動体と、測定手段と、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、上記内輪相当部材は、外周面に内輪軌道を有し、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ている。
又、上記各転動体は、上記内輪軌道と上記外輪軌道との間に設けられている。
又、上記測定手段は、上記内輪相当部材及び上記外輪相当部材に作用する荷重に基づいて変化する状態量を測定する為のものである。
又、上記演算器は、上記測定手段から送り出される検出信号に基づいて、上記荷重を算出するものである。
そして、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材とのうちの使用時に回転する回転輪に、車輪を支持固定する。
特に、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に於いては、上記演算器は、上記車輪を構成するタイヤの空気圧が所定の値(基準値)から変動した際に、上記検出信号に基づいて求められる上記荷重の値を、上記空気圧の変動量に応じて、実際に加わる荷重の値に補正する機能を備えている。
Among the load measuring device for a wheel support rolling bearing unit and the vehicle running stabilization device of the present invention, the load measuring device for a wheel support rolling bearing unit according to
Of these, the outer ring equivalent member has an outer ring raceway on the inner peripheral surface.
The inner ring equivalent member has an inner ring raceway on the outer peripheral surface, and is disposed concentrically with the outer ring equivalent member on the inner diameter side of the outer ring equivalent member.
The rolling elements are provided between the inner ring raceway and the outer ring raceway.
The measuring means is for measuring a state quantity that changes based on a load acting on the inner ring equivalent member and the outer ring equivalent member.
The computing unit calculates the load based on a detection signal sent from the measuring means.
And a wheel is supported and fixed to the rotating wheel which rotates at the time of use among the said outer ring equivalent member and the said inner ring equivalent member.
In particular, in the load measuring device for a wheel bearing rolling bearing unit according to the present invention, the computing unit detects the detection signal when the air pressure of a tire constituting the wheel fluctuates from a predetermined value (reference value). A function of correcting the load value obtained on the basis of the load value to an actually applied load value according to the fluctuation amount of the air pressure is provided.
又、請求項6に記載した車両用走行安定化装置は、車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込んだ荷重測定装置により算出される、この車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する内輪相当部材及び外輪相当部材に作用する荷重{と、同じくこれら内輪相当部材及び外輪相当部材に作用する、これら内輪相当部材及び外輪相当部材の中心軸と垂直に交わる垂線に関して発生するモーメント(次述する様に、これら両部材の中心軸同をずらせる方向に作用するモーメント)と、使用時に回転する回転輪の回転速度とのうちの少なくとも荷重}に基づいて、車両の走行安定性を確保する為の制御を行なうものである。
特に、本発明の車両用走行安定化装置に於いては、上記荷重測定装置を、上述した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a vehicular running stabilization device that is calculated by a load measuring device incorporated in a wheel-supporting rolling bearing unit, and an inner ring equivalent member and an outer ring equivalent member that constitute the wheel support rolling bearing unit. And a moment generated with respect to a perpendicular line perpendicular to the central axis of the inner ring equivalent member and outer ring equivalent member acting on the inner ring equivalent member and outer ring equivalent member (both these members as described below). The control is performed to ensure the running stability of the vehicle on the basis of at least the load among the moments acting in the direction of shifting the center axis of the motor) and the rotational speed of the rotating wheel rotating during use. is there.
In particular, in the vehicle travel stabilization device of the present invention, the load measuring device is a load measuring device for the above-described wheel-supporting rolling bearing unit.
上述の様に構成する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及び車両用走行安定化装置によれば、車輪を構成するタイヤの空気圧が変動した場合でも、測定手段から送り出される検出信号に基づいて算出される荷重の値と実際に加わる荷重の値とに差を生じる事がなくなり、車両の運行の安定性確保を高次元で図れる。 According to the load measuring device for a wheel bearing rolling bearing unit and the vehicle running stabilization device of the present invention configured as described above, even if the air pressure of the tire constituting the wheel fluctuates, the detection signal sent from the measuring means Thus, there is no difference between the load value calculated on the basis of the load value and the load value actually applied, and the stability of the operation of the vehicle can be secured at a high level.
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、演算器は、測定手段から送り出される検出信号に基づいて、内輪相当部材及び外輪相当部材に作用する、これら内輪相当部材及び外輪相当部材の中心軸に垂直に交わる垂線に関して発生するモーメント(内輪相当部材の中心軸と外輪相当部材の中心軸とをずらせる方向に作用するモーメントで、上記中心軸から離れた部分でこの垂線に対し直角方向に作用する力に基づくモーメントと上記垂線を中心として発生するモーメントとの少なくとも一方のモーメント)と、使用時に回転する回転輪の回転速度とのうちの少なくとも何れかの値を算出する機能を備えたものとする。又、これと共に、車輪を構成するタイヤの空気圧が所定の値から変動した際に、上記検出信号に基づいて算出される上記モーメントと回転速度とのうちの少なくとも何れかの値を、この空気圧の変動量に応じて、実際に加わるモーメント若しくは実際の回転速度の値に補正する機能を備えたものとする。
この様に構成すれば、荷重と共に、モーメントや回転速度に関しても、算出される値と実際の値とに差を生じない様にして、車両の運行の安定性確保を高次元で図れる。
Preferably, when carrying out the present invention, as described in
With this configuration, it is possible to ensure the stability of the vehicle operation at a high level so that there is no difference between the calculated value and the actual value regarding the moment and the rotational speed as well as the load.
又、算出される荷重等の値を実際の値に補正する場合に好ましくは、請求項3に記載した様に、予め求めておいた、タイヤの空気圧の変動量と、測定手段から送り出される検出信号に基づいて求められる値と実際の値とのずれ量との関係から、上記検出信号に基づいて求められる値を、当該空気圧に対応した実際の値に補正する。
例えば荷重に就いて考えると、前述した様に、タイヤの空気圧が変動した場合に、この空気圧の変動量に応じてラジアル荷重Fz及びアキシアル荷重Fyの加わる位置(荷重作用点)が変位する(ずれる)。そして、この荷重作用点の変位(ずれ)に基づいて、前述した式(4)、(5)の影響係数kya、kyb、kza、kzbが変動する。従って、上記空気圧の変動量と荷重作用点の位置の変位量(ずれ量)との関係から、当該空気圧に対応する影響係数kya、kyb、kza、kzbを予め求めておき、上記空気圧が変動した際に当該空気圧に応じた影響係数kya、kyb、kza、kzbに基づいて上記荷重Fz、Fyを求めれば、算出される荷重Fz、Fyの値を実際に加わる荷重Fz、Fyの値に補正できる。
In addition, when correcting the calculated value such as a load to an actual value, preferably, as described in claim 3, the tire air pressure fluctuation amount obtained in advance and the detection sent from the measuring means are detected. The value obtained based on the detection signal is corrected to the actual value corresponding to the air pressure from the relationship between the value obtained based on the signal and the deviation amount between the actual value.
For example, when considering the load, as described above, when the tire air pressure fluctuates, the position (load application point) to which the radial load Fz and the axial load Fy are applied is displaced (shifted) in accordance with the fluctuation amount of the air pressure. ). Based on the displacement (displacement) of the load application point, the influence coefficients k ya , k yb , k za , and k zb in the above-described equations (4) and (5) vary. Accordingly, the influence coefficients k ya , k yb , k za , k zb corresponding to the air pressure are obtained in advance from the relationship between the fluctuation amount of the air pressure and the displacement amount (deviation amount) of the position of the load application point. If the loads Fz and Fy are obtained based on the influence coefficients k ya , kyb , k za , and k zb according to the air pressure when the air pressure fluctuates, the load that actually adds the values of the calculated loads Fz and Fy The values can be corrected to Fz and Fy.
尚、上記タイヤの空気圧の変動量と荷重作用点の変位量(ずれ量)との関係、並びにこの変位量に対応する上記各影響係数kya、kyb、kza、kzbは、予め設計的に或はコンピュータシミュレーション等により実験的に求め、演算器を構成するマイクロコンピュータにインストールするソフトウェア中に数式或はマップ等として組み込んでおく。この様に構成すれば、上記タイヤの空気圧が変動した場合に、上記数式或はマップ等を参照する事で、上記荷重Fz、Fyを当該空気圧に対応した値に補正した状態で求める事ができる。又、上記タイヤの空気圧の変動は、このタイヤのバルブ等に組み込んだ空気圧測定用センサ等から得る事ができる。そして、この様な空気圧測定用センサから得られるタイヤの空気圧の値に基づき、必要に応じて当該空気圧に対応する上述の様な補正を行なえば、上記荷重Fz、Fyを常に精度良く(算出される値と実際の値とに差を生じる事なく)求める事ができる。 The relationship between the amount of variation in the tire air pressure and the amount of displacement (displacement) of the load application point, and the influence coefficients k ya , kyb , k za , and k zb corresponding to the amount of displacement are designed in advance. Alternatively, it is obtained experimentally by computer simulation or the like, and is incorporated as a mathematical formula or a map or the like in software installed in a microcomputer constituting the arithmetic unit. According to this configuration, when the tire air pressure changes, the loads Fz and Fy can be obtained in a state in which the loads Fz and Fy are corrected to values corresponding to the air pressure by referring to the formula or the map. . The fluctuation of the tire air pressure can be obtained from an air pressure measuring sensor or the like incorporated in the tire valve or the like. Then, if the above-described correction corresponding to the air pressure is performed as necessary based on the value of the tire air pressure obtained from such an air pressure measurement sensor, the loads Fz and Fy are always accurately calculated (calculated. (There is no difference between the actual value and the actual value).
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項4に記載した様に、外輪相当部材の内周面に形成された複列の外輪軌道と、内輪相当部材の外周面に形成された複列の内輪軌道との間に、各列毎に複数個ずつの転動体を、各列同士の間で互いに異なる方向の接触角を付与した状態で設け、この接触角を、荷重に基づいて変化する状態量とする。そして、測定手段を、上記各列の転動体の公転速度を検出する1対の公転速度検出用センサを含んで構成する。又、演算器は、これら両公転速度検出用センサから送り込まれる、上記各列の転動体の公転速度を表す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。
この様な構成を採用すれば、高価な変位センサや荷重センサを使用せずに低コストで構成できる構造で、タイヤの空気圧の変動に拘わらず、上記荷重を精度良く測定する事ができる。
Preferably, when carrying out the present invention, preferably, as described in claim 4, a double row outer ring raceway formed on the inner peripheral surface of the outer ring equivalent member and a double row formed on the outer peripheral surface of the inner ring equivalent member. A plurality of rolling elements are provided for each row between the inner ring raceways of the rows with contact angles in different directions between the rows, and the contact angles change based on the load. The state quantity to be used. The measuring means includes a pair of revolution speed detection sensors for detecting the revolution speed of the rolling elements in each row. Further, the computing unit applies a load applied between the outer ring equivalent member and the inner ring equivalent member based on a detection signal sent from the both revolution speed detection sensors and representing the revolution speed of the rolling elements in each row. calculate.
By adopting such a configuration, the load can be accurately measured regardless of fluctuations in tire air pressure, with a structure that can be configured at low cost without using an expensive displacement sensor or load sensor.
更に、上述の様な請求項4に係る発明を実施する場合に好ましくは、請求項5に記載した様に、外輪相当部材と内輪相当部材とのうち使用時に回転する回転輪の回転速度を検出する回転速度検出用センサを備える。そして、演算器は、この回転速度検出用センサから送り込まれる上記回転輪の回転速度を表す検出信号と、各列の転動体の公転速度を表す検出信号とに基づいて、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。
この様な構成を採用すれば、回転輪の回転速度が変動する状況でも、上記荷重を精度良く求められる。
Further, when carrying out the invention according to claim 4 as described above, preferably, as described in
By adopting such a configuration, the load can be accurately obtained even in a situation where the rotational speed of the rotating wheel varies.
又、請求項6に係る発明を実施する場合に好ましくは、請求項7に記載した様に、車両の走行安定性を確保する為の制御を、荷重とモーメントと回転速度とのうちの少なくとも荷重と、車速と、パワーステアリング装置から得られるステアリングホイールの操舵角及び操舵力に基づいて行なう。この場合に、請求項8に記載した様に、上記回転速度から上記車速を求めても良い。
この様な構成を採用すれば、多くの情報に基づいて上記制御を行なう為、車両の走行安定性をより向上させる事ができる。
Preferably, when the invention according to claim 6 is carried out, as described in
By adopting such a configuration, the above-described control is performed based on a lot of information, so that the running stability of the vehicle can be further improved.
又、車両の走行安定性を確保する為の制御の際に好ましくは、請求項9に記載した様に、ブレーキペダルの操作の有無に関係なく、各車輪に付属したブレーキ装置のうちの少なくとも1個のブレーキ装置により当該車輪に制動力を付与するブレーキ制御と、パワーステアリング装置のアシスト力を調整する制御と、同じくギヤ比を調整する制御とのうちの少なくとも何れかの制御を行なう。
尚、この様なブレーキ制御及びアシスト力を調節する制御は、例えば次の様に行なう。即ち、走行安定性を確保する為の制御が必要な典型的な状態としては、車両の向きがステアリングホイールの操作量以上に変化するオーバーステア(スピン)の場合と、同じく操作量に見合うだけ変化しないアンダーステア(ドリフトアウト)とがある。
Preferably, at the time of the control for ensuring the running stability of the vehicle, at least one of the brake devices attached to each wheel regardless of whether or not the brake pedal is operated. At least one of a brake control for applying a braking force to the wheel by each brake device, a control for adjusting the assist force of the power steering device, and a control for adjusting the gear ratio is performed.
Such brake control and control for adjusting the assist force are performed as follows, for example. In other words, a typical state that requires control to ensure driving stability is the same as in the case of oversteer (spin) where the direction of the vehicle changes more than the steering wheel operation amount. There is no understeer (drift out).
このうちのオーバーステアを修正(乃至予防)する為のブレーキ制御を行なう場合には、進行方向前側で旋回方向外側の車輪に付属のブレーキ装置に、比較的大きな制動力を発生させる。この結果、上記進行方向前側で旋回方向外側の車輪から車両に、この車両を旋回させる方向と逆方向の力が加わり、上記オーバーステアの状態が解消(乃至予防)され、上記車両が上記ステアリングホイールの操作に基づいて車輪に付与された舵角に応じた分だけ進路変更する。又、上記オーバーステアを修正(乃至予防)する為のアシスト力やギヤ比を調節する制御を行なう場合には、このアシスト力を小さくして運転者がステアリングホイールを操作する為に要する操舵力を大きくしたり、上記ギヤ比を小さくして上記ステアリングホイールを操舵しても車輪の舵角を発生しにくくする事で、旋回方向内側への舵角がそれ以上大きくならない様にする。更には、上記オーバーステアの状態から迅速に回復すべく、上記ステアリングホイールを操作する方向と逆方向に上記アシスト力を付与(マイナスのアシスト力を付与)したり、逆方向への舵角の開始と共に上記ギヤ比を大きくして上記ステアリングホイールの操舵が車輪の舵角に敏感に伝達されるようにする事で、旋回方向外側へ上記車輪を転舵し易くする(所謂カウンターステアを当て易くする)。この結果、オーバーステアの状態が解消(乃至予防)され、上記車両の走行安定性が保たれる。 When brake control for correcting (or preventing) oversteer is performed, a relatively large braking force is generated in the brake device attached to the wheel on the front side in the traveling direction and on the outer side in the turning direction. As a result, a force in the direction opposite to the direction in which the vehicle is turned is applied to the vehicle from the wheel on the front side in the traveling direction and on the outer side in the turning direction, so that the oversteer state is eliminated (or prevented), and the vehicle is moved to the steering wheel. The course is changed by an amount corresponding to the rudder angle given to the wheel based on the operation. In addition, when performing control for adjusting the assist force or gear ratio for correcting (or preventing) the oversteer, the steering force required for the driver to operate the steering wheel by reducing the assist force is reduced. Even when the steering wheel is steered by increasing the gear ratio or decreasing the gear ratio, it is difficult to generate the steering angle of the wheel so that the steering angle inward in the turning direction is not further increased. Furthermore, in order to quickly recover from the oversteer state, the assist force is applied in the direction opposite to the direction in which the steering wheel is operated (a negative assist force is applied) or the steering angle starts in the reverse direction. At the same time, by increasing the gear ratio so that the steering of the steering wheel is transmitted sensitively to the steering angle of the wheel, it is easy to steer the wheel to the outside in the turning direction (so-called counter steer is easily applied). ). As a result, the oversteer state is eliminated (or prevented), and the running stability of the vehicle is maintained.
一方、上記アンダーステアを修正(乃至予防)する為のブレーキ制御を行なう場合には、進行方向後側で旋回方向内側の車輪に付属のブレーキ装置に比較的大きな制動力を発生させ、この車輪の前方に移動しようとする力を、他の車輪の前方に移動しようとする力よりも小さくする。この結果、上記車両により大きく旋回させる方向の力が加わり、上記アンダーステアの状態が解消(乃至予防)され、上記車両が上記ステアリングホイールの操作に基づいて車輪に付与された舵角に応じた分だけ進路変更する。又、上記アンダーステアを修正(乃至予防)する為のアシスト力やギヤ比を調節する制御を行なう場合にも、このアシスト力を小さくして運転者がステアリングホイールを操作する為に要する操舵力を大きくしたり、上記ギヤ比を小さくして上記ステアリングホイールを操舵しても車輪の舵角を発生しにくくする事で、旋回方向内側への舵角(切り込み)がそれ以上大きくならない様にする。この結果、アンダーステアの状態が解消(乃至予防)され、上記車両の走行安定性を確保できる。 On the other hand, when brake control for correcting (or preventing) the understeer is performed, a relatively large braking force is generated in the brake device attached to the wheel on the inner side in the turning direction on the rear side in the traveling direction, and the front of the wheel is moved forward. The force that tries to move to is smaller than the force that tries to move ahead of the other wheels. As a result, a force in a direction of making a large turn is applied by the vehicle, the understeer state is eliminated (or prevented), and the vehicle corresponds to the rudder angle applied to the wheel based on the operation of the steering wheel. Change course. Also, when performing control for adjusting the assist force and gear ratio for correcting (or preventing) the understeer, the assist force is reduced to increase the steering force required for the driver to operate the steering wheel. In other words, even if the gear ratio is reduced and the steering wheel is steered, the steering angle of the wheel is less likely to be generated, so that the steering angle (cut) inward in the turning direction is not further increased. As a result, the understeer state is eliminated (or prevented), and the running stability of the vehicle can be ensured.
図1は、請求項1〜5に対応する、本発明の実施例1を示している。本発明の特徴は、車輪を構成するタイヤ25(図14参照)の空気圧Pが変動した場合でも、転がり軸受ユニットに加わる荷重Fを精度良く求められる車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実現すべく、上記空気圧Pの変動に伴う誤差を排除する為の補正を行なう点にある。この様なタイヤの空気圧Pが変動した際に行なう補正は、図1のフローチャートに示す様な手順に基づいて、図示しない演算器を構成するマイクロコンピュータにインストールするソフトウェア中に予め組み込んでいる、数式或はマップ等を参照しつつ行なう。車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置自体の構造は、前述の図7に示した先発明の構造と同様であるから、重複する説明は省略し、以下、上記補正を行なう点に就いて説明する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention corresponding to
本実施例の場合、上記演算器は、測定手段である1対の公転速度検出用センサ20a、20b及び回転速度検出用センサ21(図7参照)から送り出される検出信号に基づいて、上記荷重Fを算出する。この様な荷重Fは、必要に応じて、XYZ直交座標系に分離して求める。例えば、車両への組み付け状態で、この車両の横方向(Y軸方向)に加わる荷重(アキシアル荷重)Fyと、この車両の前後方向(X軸方向)に加わる荷重Fxと、この車両の上下方向(Z軸方向)に加わる荷重(ラジアル荷重)Fxとに、それぞれ分離して求める。又、この様な荷重Fと共に、内輪相当部材であり回転輪であるハブ2及び外輪相当部材であり静止輪である外輪1(図7参照)に作用する、これら外輪1及びハブ2の中心軸(Y軸)に垂直に交わる垂線(Z軸)に関して発生するモーメントM(Mz)、並びに、上記ハブ2の回転速度wを算出する。上記荷重F並びにモーメントMは、上記ハブ2と外輪1との間に作用する荷重F及びモーメントMに基づいて変化する状態量、即ち複列に配列された転動体9a、9b(図7参照)の接触角度に基づいて算出する。より具体的には、前述の図7に示した先発明の構造で説明した様に、上記接触角度の変化に応じて変化する上記各列の転動体9a、9bの公転速度を、上記両公転速度検出用センサ20a、20bで検出し、これら各列の転動体9a、9bの公転速度(の和や差、比)から、上記荷重F並びにモーメントMを算出する。
In the case of the present embodiment, the calculator calculates the load F based on the detection signals sent from the pair of revolution
又、上記ハブ2の回転速度wは、上記回転速度検出用センサ21から送り出される検出信号に基づいて、或は上記両公転速度検出用センサ20a、20bが検出する上記転動体9a、9bの公転速度を表す検出信号に基づいて算出する。この様に算出される上記ハブ2の回転速度wは、必要に応じて上記荷重Fの算出にも使用する。又、本例の場合、前記車輪を構成するタイヤ25のバルブ等に、このタイヤ25の空気圧Pの値を検出する空気圧測定用センサを設けている。そして、この空気圧測定用センサが検出する、上記タイヤ25の空気圧Pの値を表わす検出信号を、無線通信により、上記演算器に送り込んでいる。そして、上記空気圧測定用センサから得られるタイヤの空気圧Pの値に基づいて、上述の様に算出される上記荷重F、モーメントM、回転速度wの値を必要に応じて補正する。
The rotational speed w of the
この様な補正を含めた上記荷重F、モーメントM及び回転速度wを求める手順は、次の通りである。先ず、ステップ1で、上述の様に荷重F、モーメントM、回転速度w、並びに、タイヤ25の空気圧Pを測定する。次いで、ステップ2で、このうちのタイヤ25の空気圧Pが所定の値、即ちこのタイヤ25の空気圧Pが目標空気圧Ptであるか否か(測定された空気圧Pと目標空気圧Ptとに閾値を超える差があるか否か)を判断する。そして、上記タイヤ25の空気圧Pが所定の値であると判断した場合、即ち目標空気圧Ptである(差が閾値の範囲内である)と判断した場合には、上記ステップ1で測定した上記荷重F、モーメントM、回転速度wを、そのままABS、TCS、VSC等の車両用走行安定化装置の制御器に送り込む(ステップ4)。
The procedure for obtaining the load F, moment M and rotational speed w including such correction is as follows. First, in
これに対して、上記タイヤ25の空気圧Pが所定の値でないと判断した場合、即ちこのタイヤ25の空気圧Pが目標空気圧Ptでない(差が閾値を超えた)と判断した場合には、ステップ3で、上記ステップ1で測定した上記荷重F、モーメントM、回転速度wの値を、上記タイヤ25の空気圧Pの変動量に応じて、それぞれ補正する。即ち、前述した様に、予め設計的に或はコンピュータシミュレーション等により実験的に求めておいた、タイヤ25の空気圧Pの変動量とこの変動量に対応した影響係数等との関係式或はマップ等を参照する事で、上記荷重F、モーメントM、回転速度wの値を、当該空気圧Pに対応した値にそれぞれ補正する。そして、この様に当該空気圧Pに対応した値に補正した荷重F′、モーメントM′、回転速度w′を、上記車両用走行安定化装置の制御器に送り込む(ステップ4)。この様な手順を経た後の荷重F(F′)、モーメントM(M′)、回転速度w(w′)に基づいて、上記車両用走行安定化装置の制御を行なえば、車両の運行の安定性確保を高次元で図れる。
On the other hand, if it is determined that the air pressure P of the
次に、図2は、請求項1〜9に対応する、本発明の実施例2を示している。本実施例の場合は、車両の走行安定性を確保する為の車両用走行安定化装置として、アンダーステア及びオーバーステアを解消(乃至予防)する為のVSCの制御を含んで構成している。本実施例の場合、この様なアンダーステア及びオーバーステアを解消(乃至予防)する為の制御の際に、ブレーキペダルの操作の有無に関係なく、各車輪に付属したブレーキ装置のうちの少なくとも1個のブレーキ装置により当該車輪に制動力を付与するブレーキ制御を行なう。この様な制御を含む、本実施例の場合、ステップ1で、前述の実施例1と同様に、荷重F、モーメントM、回転速度w、並びに、タイヤ25(図14参照)の空気圧Pを測定する。又、これと共に、車速(車両の速度)Vと、パワーステアリング装置を構成するステアリングホイールの操舵角δ及びこのステアリングホイールに加わる操舵力Thも測定する。尚、上記車速Vは、上記回転速度wから算出しても良いし、トランスミッション等に設けた別の車速センサ等から求めても良い。
Next, FIG. 2 shows
次いで、ステップ2で、上記タイヤ25の空気圧Pが所定の値であるか否かを判断する。そして、このタイヤ25の空気圧Pが所定の値であると判断した場合は、上記ステップ1で測定した上記荷重F、モーメントM、回転速度wを、そのまま次述するステップ4に送る。これに対して、上記タイヤ25の空気圧Pが所定の値でないと判断した場合には、ステップ3で、上記ステップ1で測定した上記荷重F、モーメントM、回転速度wの値を、前述した実施例1と同様に、当該空気圧Pに対応する荷重F′、モーメントM′、回転速度w′に補正する。
Next, in
次いで、ステップ4で、上記ステップ1で測定した上記荷重F、モーメントM、回転速度w、或は、上記ステップ3で補正した上記荷重F′、モーメントM′、回転速度w′、並びに、上記ステップ1で測定したタイヤ25の空気圧P、車速V、操舵角δ、操舵力Thに基づいて、車両の走行安定性を確保する為の制御を行なうか否かを判断する。この為に、本例の場合は、上記荷重F(F′)、モーメントM(M′)等から、車両に実際に加わる実ヨーレート(旋回モーメント)γを算出すると共に、上記車速V、操舵角δ等から、この車速V並びに操舵角δの下で安定した走行状態を実現できる(アンダーステアやオーバーステアが発生しない)標準ヨーレートγ′を算出し、上記実ヨーレートγがこの標準ヨーレートγ′の範囲内であるか否かを判断する。
Next, in step 4, the load F, moment M, rotational speed w measured in
そして、この実ヨーレートγが目標ヨーレートγ′の範囲内にない場合には、車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう必要があると判断し、続くステップ5で、この車両を安定させる(安定状態を保持する)為に必要な目標ヨーレートγtを求めると共に、この目標ヨーレートγtを発生させる為に必要な目標制動力Bftを算出する。次いで、ステップ6で、ブレーキ装置に制動力Bfを発生させ、続くステップ7で、このブレーキ装置で上記目標制動力Bftが発生したか否かを判断すると共に、更にステップ8で、上記ブレーキ装置で発生した制動力Bfに基づいて上記目標ヨーレートγtを得られたか否かを判断する。この様な作業の結果、上記実ヨーレートγが上記標準ヨーレートγ′の範囲内になり、上記車両の走行安定性を確保できる(アンダーステア及びオーバーステアを解消乃至予防できる)。
If the actual yaw rate γ is not within the range of the target yaw rate γ ′, it is determined that it is necessary to perform control for ensuring the running stability of the vehicle, and the vehicle is stabilized in
次に、図3は、請求項1〜9に対応する、本発明の実施例3を示している。本実施例の場合は、アンダーステア及びオーバーステアを解消(乃至予防)する為の制御の際に、パワーステアリング装置のアシスト力を調整する制御を行なう。即ち、ステップ4で、車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう必要があると判断した場合、続くステップ5で、この車両を安定化させる為に必要な目標ヨーレートγtを求めると共に、この目標ヨーレートγtを発生させる為に必要な目標操舵力Thtを算出する。そして、ステップ6で、上記パワーステアリング装置のステアリングホールに付与されるアシスト力を調整する事により、上記操舵力Thの調節を行なう。そして、ステップ7で、上記目標操舵力Thtが得られたか否かを判断すると共に、続くステップ8で、この様な操舵力Thの調整に基づくステアリングホイールの操舵角の変化に伴って、上記目標ヨーレートγtを得られたか否かを判断する。尚、上記アシスト力の調整に代えて、或はこのアシスト力の調整と共に、パワーステアリング装置のギヤ比を調整しても良い。その他の構成及び作用は、前述した実施例2と同様であるから、重複する説明は省略する。
Next, FIG. 3 shows Embodiment 3 of the present invention corresponding to claims 1-9. In the case of the present embodiment, control for adjusting the assist force of the power steering device is performed in the control for eliminating (or preventing) understeer and oversteer. That is, if it is determined in step 4 that it is necessary to perform control for ensuring the running stability of the vehicle, then in
次に、図4は、請求項1〜9に対応する、本発明の実施例4を示している。本実施例の場合は、アンダーステア及びオーバーステアを解消(乃至予防)する為の制御の際に、ブレーキペダルの操作の有無に関係なく、各車輪に付属したブレーキ装置のうちの少なくとも1個のブレーキ装置により当該車輪に制動力を付与するブレーキ制御を行なうと共に、パワーステアリング装置のアシスト力並びにギヤ比を調整する制御も行なう。即ち、本実施例の場合は、前述の実施例2で説明したブレーキ制御、並びに、上述の実施例3で説明したアシスト力並びにギヤ比を調整する制御を、同時乃至必要な制御を選択して行なう事で、車両の走行安定性をより十分に確保する。その他の構成及び作用は、前述した実施例2並びに上述した実施例3と同様であるから、重複する説明は省略する。
Next, FIG. 4 shows Embodiment 4 of the present invention corresponding to
1、1a 外輪
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 取付孔
11 変位センサ
12 センサリング
13 ナックル
14 固定側フランジ
15 ボルト
16 ねじ孔
17 荷重センサ
18 センサユニット
19 先端部
20a、20b 公転速度検出用センサ
21 回転速度検出用センサ
22a、22b 保持器
23a、23b 公転速度検出用エンコーダ
24 回転速度検出用エンコーダ
25 タイヤ
26 路面
DESCRIPTION OF
Claims (9)
During the control for ensuring the running stability of the vehicle, a braking force is applied to the wheel by at least one brake device among the brake devices attached to each wheel regardless of whether or not the brake pedal is operated. The vehicle running stability according to any one of claims 6 to 8, wherein at least one of brake control, control for adjusting an assist force of the power steering device, and control for adjusting a gear ratio is performed. Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004020417A JP2005214744A (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | Load-measuring device for rolling bearing unit for supporting wheel, and running stabilizer for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004020417A JP2005214744A (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | Load-measuring device for rolling bearing unit for supporting wheel, and running stabilizer for vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005214744A true JP2005214744A (en) | 2005-08-11 |
Family
ID=34904340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004020417A Pending JP2005214744A (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | Load-measuring device for rolling bearing unit for supporting wheel, and running stabilizer for vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005214744A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10000100B2 (en) | 2010-12-30 | 2018-06-19 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Piezoelectric based system and method for determining tire load |
-
2004
- 2004-01-28 JP JP2004020417A patent/JP2005214744A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10000100B2 (en) | 2010-12-30 | 2018-06-19 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Piezoelectric based system and method for determining tire load |
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