JP2006234080A - Rolling bearing device - Google Patents

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Tomohito Murata
智史 村田
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Toyota Motor Corp
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00Articles relating to transporting
    • F16C2326/01Parts of vehicles in general
    • F16C2326/02Wheel hubs or castors

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure a load acting on a wheel in a rolling bearing unit for the wheel. <P>SOLUTION: In this rolling bearing unit 10 for supporting the wheel, a hub unit 13 fixing the wheel is supported on the inner diameter side of an outer ring 18 supported on a suspension device. The hub unit 13 comprises a hub body 12 and an inner ring 19 fitted to the inner end part of the hub body 12. Outer and inner row balls 20a and 20b are rollingly installed between the inner ring 19 and the outer ring 18 in the state of being held by inner and outer row cages 22a and 22b to form a two-row angular ball bearing. An inner row optical sensor 24b detects the surface moving speed of the inner row balls 20b and an outer row optical sensor 24a detects the surface moving speed of the outer row balls 20a. The load acting on the wheel can be calculated by a variation in the surface moving speed of the outer and inner row balls 20a and 20b detected by the optical sensors 24a and 24b. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、特に車輪支持用の転がり軸受装置に関する。   The present invention relates to a rolling bearing device, and more particularly to a rolling bearing device for supporting a wheel.

車両の制御手段として、急制動時のタイヤのロックを防止するアンチロックブレーキシステム(ABS)や、滑りやすい路面での発進時や加速時に生じやすい駆動輪の空転を制御するトラクションコントロールシステム(TCS)などがあり、さまざまな走行状態や路面状況に対応した駆動制御が行われる。車両の走行安定性を確保するためには、車輪速や車輪に加わる荷重を正確に測定し、これらの制御に有効利用して、制御の応答性と精度を高めることが必要になる。   Anti-lock brake system (ABS) that prevents tire locking during sudden braking as a vehicle control means, and traction control system (TCS) that controls idling of drive wheels that are likely to occur when starting on a slippery road or accelerating Drive control corresponding to various driving conditions and road surface conditions is performed. In order to ensure the running stability of the vehicle, it is necessary to accurately measure the wheel speed and the load applied to the wheel and effectively use it for these controls to improve the response and accuracy of the control.

車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用の転がり軸受ユニットに歪みセンサや変位センサなどを取り付けて、車両の走行時に転がり軸受ユニットに加わる荷重を検出し、車両の制御に利用することが行われている。たとえば、特許文献1には、歪みセンサにより接地荷重を測定する歪みセンサ付きのハブユニットが開示されている。
特開2003−336653号公報
Strain sensors and displacement sensors are attached to the wheel bearing rolling bearing unit that rotatably supports the vehicle wheel with respect to the suspension system, and the load applied to the rolling bearing unit during vehicle traveling is detected to control the vehicle. It is being used. For example, Patent Literature 1 discloses a hub unit with a strain sensor that measures a ground load by a strain sensor.
JP 2003-336653 A

特許文献1のような歪みセンサ付きハブユニットでは、歪みセンサが車体側軌道部材に設けられており、タイヤから車体側軌道部材に力が伝達されるまでの間にベアリングが介在し、ベアリングの剛性などの影響があり測定結果の誤差が大きい。また、歪みセンサの接着方法や取り付け角度、取り付け箇所などによっても測定結果に変動が生じる。また、ベアリングを経由して伝達された力を測定するため、位相遅れにより荷重を正確に測定することができない。   In the hub unit with a strain sensor as in Patent Document 1, the strain sensor is provided on the vehicle body side track member, and a bearing is interposed between the tire and the vehicle body side track member until force is transmitted to the vehicle body side track member. The measurement result error is large. In addition, the measurement results vary depending on the bonding method, the mounting angle, the mounting location, and the like of the strain sensor. Moreover, since the force transmitted via the bearing is measured, the load cannot be accurately measured due to the phase delay.

また、車輪の上下荷重変動と左右荷重変動は、同じモーメント力として軸受ユニットに作用するが、軸受ユニットが車輪中心から離れている場合、歪みセンサで上下荷重と左右荷重を分離して測定することは困難である。一般に、車輪用軸受ユニットにおいて、車輪に加わるモーメント荷重を含めて、車両の上下方向、左右方向、および前後方向に作用する荷重を区別して測定することは容易ではない。   In addition, the vertical load fluctuation and left-right load fluctuation of the wheel act on the bearing unit as the same moment force, but when the bearing unit is away from the center of the wheel, the vertical load and left-right load should be measured separately with a strain sensor. It is difficult. Generally, in a wheel bearing unit, it is not easy to distinguish and measure loads acting in the vertical direction, left-right direction, and front-rear direction of the vehicle, including the moment load applied to the wheel.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪に加わる荷重を精度よく測定することのできる転がり軸受装置の提供にある。   This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the rolling bearing apparatus which can measure the load added to a wheel accurately.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の転がり軸受装置は、複数個の転動体および前記複数個の転動体を保持する保持体からなる転動部材を備えた車輪支持ハブユニットと、車輪に作用する荷重を測定する荷重測定装置とを備える。前記荷重測定装置は、前記転動体の回転軌道の変化に関する量を検出する転動体軌道変化検出部と、検出された前記転動体の回転軌道の変化に関する量から車輪に作用する荷重量を推定する荷重量推定部とを備える。   In order to solve the above-described problems, a rolling bearing device according to an aspect of the present invention includes a wheel support hub unit including a rolling member including a plurality of rolling elements and a holding body that holds the plurality of rolling elements, A load measuring device for measuring a load acting on the wheel. The load measuring device estimates a load acting on a wheel from a detected amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling element, and a detected amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling element. A load amount estimating unit.

「転動体の回転軌道の変化に関する量」とは、転動体の回転軌道の変化に起因する量であり、たとえば、自転中心のずれによる転動体の表面の移動速度の変化や、転動体の車軸周りの公転速度の変化などである。転動体軌道変化検出部は、一例として、光学式センサなどの非接触式センサであってもよい。   The “amount related to the change in the rolling trajectory of the rolling element” is an amount resulting from a change in the rolling trajectory of the rolling element. For example, the change in the moving speed of the surface of the rolling element due to the deviation of the rotation center, the axle of the rolling element For example, changes in the revolution speed of surroundings. As an example, the rolling element trajectory change detection unit may be a non-contact sensor such as an optical sensor.

この態様によると、車輪に作用する荷重量を高い精度で測定することができる。また、車輪への荷重入力に対して位相遅れなく、荷重を測定することができる。   According to this aspect, the amount of load acting on the wheel can be measured with high accuracy. Further, the load can be measured without phase delay with respect to the load input to the wheel.

前記転動体軌道変化検出部は、前記転動体の回転軌道の変化に関する量として、前記転動体の表面の移動速度を検出し、前記荷重測定装置は、前記転動体の表面の移動速度が前記保持体の公転速度からずれる偏差を検出する速度偏差検出部をさらに備えてもよい。前記荷重量推定部は、検出された前記偏差から前記荷重量を推定してもよい。車輪に作用する荷重により、転動体の接触軌道が変化し、転動体の自転中心がずれることから、荷重作用時には転動体の表面の移動速度に変化が現れる。転動体の表面の移動速度の変化を検出することにより、作用している荷重量を求めることができる。   The rolling element trajectory change detection unit detects the moving speed of the surface of the rolling element as an amount related to the change of the rotating trajectory of the rolling element, and the load measuring device is configured to maintain the moving speed of the surface of the rolling element. You may further provide the speed deviation detection part which detects the deviation which deviates from the revolution speed of a body. The load amount estimation unit may estimate the load amount from the detected deviation. Due to the load acting on the wheel, the contact trajectory of the rolling element changes and the center of rotation of the rolling element shifts, so that a change appears in the moving speed of the surface of the rolling element when the load is applied. By detecting a change in the moving speed of the surface of the rolling element, it is possible to determine the amount of load acting.

前記転動部材は、車軸方向に複列設けられ、前記転動体軌道変化検出部は、各列の前記転動部材の前記転動体の回転軌道の変化に関する量を検出し、前記荷重測定装置は、各列の前記転動体について検出された前記回転軌道の変化に関する量の組み合わせから車輪に作用する荷重の方向を判定する荷重方向判定部をさらに備えてもよい。また、前記転動体軌道変化検出部は、車軸方向から見て上下または左右の位置にある前記転動体の回転軌道の変化に関する量を検出し、前記荷重測定装置は、前記上下または左右の位置にある前記転動体について検出された前記回転軌道の変化に関する量の組み合わせから車輪に作用する荷重の方向を判定する荷重方向判定部をさらに備えてもよい。さらに、前記転動部材が車軸方向に複列設けられる場合は、前記転動体軌道変化検出部は、各列について車軸方向から見て上下または左右の位置にある前記転動体の回転軌道の変化に関する量を検出し、前記荷重方向判定部は、各列の前記上下または左右の位置にある前記転動体について検出された前記回転軌道の変化に関する量の組み合わせから車輪に作用する荷重の方向を判定してもよい。これにより、車輪に作用する荷重の方向を区別して荷重を測定することができる。   The rolling members are provided in double rows in the axle direction, the rolling element track change detection unit detects an amount related to a change in the rotating track of the rolling elements of the rolling members in each row, and the load measuring device is A load direction determination unit that determines the direction of the load acting on the wheel from a combination of the amounts related to the change in the rotation trajectory detected for the rolling elements in each row may be further provided. The rolling element trajectory change detection unit detects an amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling element in a vertical or horizontal position when viewed from the axle direction, and the load measuring device is in the vertical or horizontal position. You may further provide the load direction determination part which determines the direction of the load which acts on a wheel from the combination of the quantity regarding the change of the said rotation track detected about a certain said rolling element. Furthermore, when the rolling members are provided in a double row in the axle direction, the rolling element track change detection unit relates to a change in the rotational track of the rolling elements in the vertical or horizontal position when viewed from the axle direction for each row. The load direction determination unit determines the direction of the load acting on the wheel from the combination of the amounts related to the change of the rotation trajectory detected for the rolling elements in the vertical and horizontal positions of each row. May be. Thereby, the load can be measured by distinguishing the direction of the load acting on the wheel.

前記荷重測定装置は、前記転動体軌道変化検出部による検出結果にもとづいて、複数個の前記転動体の自転中心がずれる方向を検出する自転中心ずれ方向検出部をさらに備えてもよい。前記荷重方向判定部は、複数個の前記転動体について検出された前記自転中心のずれ方向の組み合わせから前記荷重の方向を判定してもよい。前記自転中心ずれ方向検出部は、車軸方向から見て上下または左右の位置にある前記転動体の自転中心のずれ方向を検出してもよい。さらに、前記転動部材が車軸方向に複列設けられる場合は、前記自転中心ずれ方向検出部は、各列の前記転動体の自転中心のずれ方向を検出してもよい。車輪に作用する荷重の方向によって、各列の上下左右に配置された転動体の自転中心のずれ方向の違いが現れる。各列の上下左右に配置された転動体の自転中心のずれ方向を検出することにより、自転中心の車輪に作用するモーメント力、上下力、横力、前後力を判定することができる。   The load measuring device may further include a rotation center deviation direction detection unit that detects a direction in which the rotation centers of the plurality of rolling elements are shifted based on a detection result by the rolling element trajectory change detection unit. The load direction determination unit may determine the direction of the load from a combination of shift directions of the rotation centers detected for the plurality of rolling elements. The rotation center shift direction detection unit may detect a shift direction of the rotation center of the rolling element at a vertical or horizontal position when viewed from the axle direction. Furthermore, when the rolling members are provided in double rows in the axle direction, the rotation center deviation direction detection unit may detect a deviation direction of the rotation centers of the rolling elements in each row. Depending on the direction of the load acting on the wheel, a difference in the direction of deviation of the center of rotation of the rolling elements arranged in the vertical and horizontal directions of each row appears. By detecting the shift direction of the rotation center of the rolling elements arranged in the vertical and horizontal directions of each row, it is possible to determine the moment force, vertical force, lateral force, and longitudinal force acting on the wheel at the rotation center.

前記転動部材は、車軸方向に複列設けられ、前記転動体軌道変化検出部は、各列の前記転動部材の前記転動体の回転軌道の変化に関する量として、各列の前記転動体の公転速度を検出し、前記荷重量推定部は、検出された各列の前記転動体の公転速度の差から前記荷重量を推定してもよい。車輪に作用する荷重により、各列の転動体の公転径に変化が現れる。各列の転動体の公転径の変化を検出することにより、作用している荷重量を求めることができる。   The rolling members are provided in double rows in the axle direction, and the rolling element track change detection unit is configured to determine the amount of the rolling elements in each row as an amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling members of the rolling members in each row. The revolution speed may be detected, and the load amount estimation unit may estimate the load amount from a difference in revolution speed of the detected rolling elements in each row. A change appears in the revolution diameter of the rolling elements in each row due to the load acting on the wheels. By detecting the change in the revolution diameter of the rolling elements in each row, the acting load amount can be obtained.

本発明の転がり軸受装置によれば、車輪に作用する荷重を精度よく測定することができる。   According to the rolling bearing device of the present invention, the load acting on the wheel can be accurately measured.

実施の形態1
図1は、実施の形態1に係る車輪支持用転がり軸受ユニット10の構成を示す図である。車輪支持用転がり軸受ユニット10は、転動体を用いた転がり軸受であり、懸架装置に支持される外輪18の内径側に、車輪を固定するハブユニット13を支持する。
Embodiment 1
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wheel bearing rolling bearing unit 10 according to the first embodiment. The wheel support rolling bearing unit 10 is a rolling bearing using a rolling element, and supports a hub unit 13 that fixes a wheel on the inner diameter side of an outer ring 18 supported by a suspension device.

ハブユニット13は、車輪を固定するフランジ14を外端部に設けたハブ本体12と、ハブ本体12の内端部に設けられた内輪19とを有する。フランジ14の外側面にはホイールがスタッド16により結合されて固定される。   The hub unit 13 includes a hub main body 12 provided with a flange 14 for fixing a wheel at an outer end portion, and an inner ring 19 provided at an inner end portion of the hub main body 12. A wheel is coupled and fixed to the outer surface of the flange 14 by a stud 16.

車輪支持用転がり軸受ユニット10は、軸受部に二列のアンギュラ玉軸受を用いており、内輪19と外輪18の間に、外列のベアリング玉20a、内列のベアリング玉20bがそれぞれ外列の保持器22a、内列の保持器22bで保持された状態で転動自在に設けられている。外列および内列のベアリング玉20a、20bは、それぞれラジアル方向に対してある角度をもって内輪軌道と外輪軌道に接している。本図は、ベアリング軸11よりも上側の断面図を示すが、外列および内列のベアリング玉20a、20bは、ベアリング軸11の周りに環状にそれぞれ複数個配置されている。   The wheel-supporting rolling bearing unit 10 uses two rows of angular ball bearings in the bearing portion. Between the inner ring 19 and the outer ring 18, the outer row bearing balls 20a and the inner row bearing balls 20b are arranged in the outer row. It is provided so that it can roll while being held by the cage 22a and the cage 22b in the inner row. The outer row and inner row bearing balls 20a and 20b are in contact with the inner ring raceway and the outer ring raceway at a certain angle with respect to the radial direction. This figure shows a cross-sectional view above the bearing shaft 11, but a plurality of outer and inner rows of bearing balls 20 a and 20 b are arranged around the bearing shaft 11 in a ring shape.

以下、外列、内列を特に区別する必要がないときは、外列および内列のベアリング玉20a、20bを総称して単にベアリング玉20と呼び、外列および内列の保持器22a、22bを総称して保持器22と呼ぶ。また、ベアリング玉を単に玉と呼ぶ。   Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the outer row and the inner row, the outer and inner row bearing balls 20a and 20b are collectively referred to simply as bearing balls 20, and the outer row and inner row retainers 22a and 22b. Are collectively referred to as a cage 22. A bearing ball is simply called a ball.

車輪支持用転がり軸受ユニット10は、非接触センサの一例として光学式センサ24a、24bを利用して車輪に加わる荷重を測定する機能を備える。光学式センサ24a、24bは、発光器と受光器を備え、コンピュータの入力手段として広く用いられている光学式マウスの光学式センサと同じ原理により、玉20および保持器22の表面の凹凸を識別して、高速で回転する玉20の移動方向と移動速度を検出する。光学式センサ24a、24bとして、表面凹凸の検出面積が十分に狭く、限られた領域の凹凸の移動を高精度で読み取る能力を備えたレーザセンサなどを用いることが好ましい。   The wheel-supporting rolling bearing unit 10 has a function of measuring a load applied to a wheel by using optical sensors 24a and 24b as an example of a non-contact sensor. The optical sensors 24a and 24b include a light emitter and a light receiver, and identify the irregularities on the surfaces of the balls 20 and the cage 22 based on the same principle as the optical sensors of an optical mouse widely used as computer input means. Then, the moving direction and moving speed of the ball 20 rotating at high speed are detected. As the optical sensors 24a and 24b, it is preferable to use a laser sensor or the like that has a sufficiently small surface irregularity detection area and has the ability to read movement of irregularities in a limited region with high accuracy.

内列用の光学式センサ24bは、外輪18に付設された円筒部17に設置され、内列の玉20bおよび保持器22bの移動速度を検出する。また、外列用の光学式センサ24aは、外輪18の外端部付近に設置され、外列の玉20aおよび保持器22aの移動速度を検出する。   The optical sensor 24b for the inner row is installed in the cylindrical portion 17 attached to the outer ring 18, and detects the moving speed of the balls 20b and the cage 22b in the inner row. The optical sensor 24a for the outer row is installed near the outer end portion of the outer ring 18, and detects the moving speed of the balls 20a and the cage 22a of the outer row.

外列用および内列用の光学式センサ24a、24bは、それぞれベアリング軸11の方向から見て上下左右の4箇所に設けられ、車両の上下方向、前後方向に位置する玉20a、20bの回転速度を検出する。   The optical sensors 24a and 24b for the outer row and the inner row are respectively provided at four locations in the vertical and horizontal directions when viewed from the direction of the bearing shaft 11, and the balls 20a and 20b positioned in the vertical and longitudinal directions of the vehicle are rotated. Detect speed.

図2(a)は、外側の玉列を観測するための光学式センサ24aの設置箇所を説明する図である。同図は、車輪支持用転がり軸受ユニット10の軸受部分をベアリング軸11の方向から見た模式図である。この例では、外列の保持器22aに保持された8個の玉20aがベアリング軸11の周りに環状に配置されている。   FIG. 2 (a) is a diagram illustrating an installation location of the optical sensor 24a for observing the outer ball array. This figure is a schematic view of the bearing portion of the wheel bearing rolling bearing unit 10 as viewed from the direction of the bearing shaft 11. In this example, eight balls 20 a held by the outer row cage 22 a are annularly arranged around the bearing shaft 11.

外輪18に4個の光学式センサ24Ua、24Da、24La、24Raが設置される。車両の前後方向に対応して、外輪18の左右に2つの光学式センサ24La、24Raが設けられ、車両の上下方向に対応して、外輪18の上下に2つの光学式センサ24Ua、24Daが設けられ、それぞれ矢印で示す観測点の移動速度を検出する。   Four optical sensors 24Ua, 24Da, 24La, and 24Ra are installed on the outer ring 18. Two optical sensors 24La and 24Ra are provided on the left and right sides of the outer ring 18 corresponding to the longitudinal direction of the vehicle, and two optical sensors 24Ua and 24Da are provided on the upper and lower sides of the outer ring 18 corresponding to the vertical direction of the vehicle. The moving speed of the observation point indicated by each arrow is detected.

図2(b)は、内側の玉列を観測するための光学式センサ24bの設置箇所を説明する図である。外列と同様、内列の保持器22bに保持された8個の玉20bがベアリング軸11の周りに環状に配置されている。外輪18に付設された円筒部17に4個の光学式センサ24Ub、24Db、24Lb、24Rbが設置される。車両の前後方向に対応して、円筒部17の左右に2つの光学式センサ24Lb、24Rbが設けられ、車両の上下方向に対応して、円筒部17の上下に2つの光学式センサ24Ub、24Dbが設けられ、それぞれ矢印で示す観測点の移動速度を検出する。   FIG. 2B is a diagram for explaining an installation location of the optical sensor 24b for observing the inner ball array. Similar to the outer row, eight balls 20b held by the inner row cage 22b are arranged around the bearing shaft 11 in an annular shape. Four optical sensors 24Ub, 24Db, 24Lb, and 24Rb are installed in the cylindrical portion 17 attached to the outer ring 18. Two optical sensors 24Lb and 24Rb are provided on the left and right sides of the cylindrical portion 17 corresponding to the longitudinal direction of the vehicle, and two optical sensors 24Ub and 24Db are provided on the upper and lower sides of the cylindrical portion 17 corresponding to the vertical direction of the vehicle. Are provided to detect the moving speeds of the observation points indicated by arrows, respectively.

以下、外列および内列の光学式センサ24a、24bの上下左右の設置箇所を区別する必要がないときは、U、D、L、Rの符号を省略し、また、外列および内列の光学式センサ24a、24bを総称するときは、単に光学式センサ24という。   Hereinafter, when there is no need to distinguish the upper, lower, left, and right installation positions of the optical sensors 24a and 24b in the outer row and the inner row, the symbols U, D, L, and R are omitted. The optical sensors 24a and 24b are collectively referred to simply as the optical sensor 24.

図2(a)、(b)に示したように、光学式センサ24は、外側の玉列、内側の玉列のどちらに対しても、ベアリング軸11の方向から見て上下左右の4箇所に設けられ、合計で8個の光学式センサ24が設けられる。これら8個の光学式センサ24のセンサ出力は、通信機を介して、車体に搭載された電子制御装置(ECU)100に送られる。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the optical sensor 24 has four locations in the vertical and horizontal directions when viewed from the direction of the bearing shaft 11 for both the outer and inner ball rows. A total of eight optical sensors 24 are provided. The sensor outputs of these eight optical sensors 24 are sent to an electronic control unit (ECU) 100 mounted on the vehicle body via a communication device.

ECU100は、光学式センサ24によって観測される玉20の表面の移動速度の変化を検出する。光学式センサ24によって観測される玉20の表面の移動速度の変化は、車輪に作用する荷重により玉20の接触軌道が変化したことによるものであるから、ECU100は、光学式センサ24のセンサ出力から車輪に作用する荷重を求めることができる。   The ECU 100 detects a change in the moving speed of the surface of the ball 20 observed by the optical sensor 24. Since the change in the moving speed of the surface of the ball 20 observed by the optical sensor 24 is due to a change in the contact trajectory of the ball 20 due to the load acting on the wheel, the ECU 100 outputs the sensor output of the optical sensor 24. Thus, the load acting on the wheel can be obtained.

図3は、ECU100の構成を示す図である。光学式センサ24からのセンサ出力は、速度偏差検出部102に入力される。速度偏差検出部102は、光学式センサ24のセンサ出力波形から、光学式センサ24により検出される玉20の表面の移動速度の最小値(以下、ピーク速度という)が保持器22の公転速度からずれる偏差(これを以下、速度偏差という)を検出し、検出した速度偏差を荷重量推定部104と自転中心ずれ方向検出部108に与える。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the ECU 100. The sensor output from the optical sensor 24 is input to the speed deviation detector 102. From the sensor output waveform of the optical sensor 24, the speed deviation detection unit 102 calculates the minimum value of the moving speed of the surface of the ball 20 detected by the optical sensor 24 (hereinafter referred to as peak speed) from the revolution speed of the cage 22. Deviation (hereinafter referred to as speed deviation) is detected, and the detected speed deviation is provided to the load amount estimation unit 104 and the rotation center deviation direction detection unit 108.

速度偏差は車輪に加わる荷重量に依存して変化する量であり、速度偏差−荷重テーブル106には、速度偏差と荷重量の対応関係が格納されている。   The speed deviation is an amount that changes depending on the load applied to the wheel, and the speed deviation-load table 106 stores a correspondence relationship between the speed deviation and the load.

荷重量推定部104は、速度偏差−荷重テーブル106を参照し、速度偏差検出部102により検出された速度偏差に対応する荷重量を推定する。たとえば、荷重量推定部104は、速度偏差−荷重テーブル106に格納された速度偏差と荷重量の値の組を用いて補間計算を行うことにより、速度偏差検出部102により検出された速度偏差に対応する荷重量を算出する。   The load amount estimation unit 104 refers to the speed deviation-load table 106 and estimates a load amount corresponding to the speed deviation detected by the speed deviation detection unit 102. For example, the load amount estimation unit 104 performs an interpolation calculation using a set of the speed deviation and the load amount stored in the speed deviation-load table 106, thereby calculating the speed deviation detected by the speed deviation detection unit 102. Calculate the corresponding load amount.

自転中心ずれ方向検出部108は、上下左右に配置された外列の光学式センサ24Ua、24Da、24La、24Raおよび内列の光学式センサ24Ub、24Db、24Lb、24Rbのそれぞれのセンサ出力波形から得られた速度偏差を速度偏差検出部102から受け取る。自転中心ずれ方向検出部108は、速度偏差検出部102から取得した速度偏差にもとづいて、上下左右に位置する外列の玉20aおよび内列の玉20bの自転中心が無荷重時の位置からずれたかどうかを検出し、ずれた場合はその方向を検出する。自転中心ずれ方向検出部108は、上下左右に位置する外列の玉20aおよび内列の玉20bの自転中心のずれ方向を荷重方向判定部110に与える。   The rotation center shift direction detection unit 108 is obtained from the sensor output waveforms of the optical sensors 24Ua, 24Da, 24La, 24Ra in the outer row and the optical sensors 24Ub, 24Db, 24Lb, 24Rb in the inner row that are arranged vertically and horizontally. The obtained speed deviation is received from the speed deviation detecting unit 102. Based on the speed deviation acquired from the speed deviation detection unit 102, the rotation center deviation direction detection unit 108 shifts the rotation centers of the outer row ball 20a and the inner row ball 20b from the position when there is no load. If it deviates, the direction is detected. The rotation center deviation direction detection unit 108 gives the load direction determination unit 110 the deviation direction of the rotation centers of the outer row balls 20 a and the inner row balls 20 b positioned vertically and horizontally.

上下左右に位置する外列の玉20aおよび内列の玉20bの自転中心のずれ方向は、車輪に加わる荷重の方向に依存する。荷重方向判定テーブル112には、上下左右に位置する外列の玉20aおよび内列の玉20bの自転中心のずれ方向の組み合わせと荷重方向の対応関係が格納されている。   The direction of deviation of the rotation centers of the outer row balls 20a and the inner row balls 20b positioned in the vertical and horizontal directions depends on the direction of the load applied to the wheels. The load direction determination table 112 stores a correspondence relationship between a combination of a shift direction of the rotation center of the outer row ball 20a and the inner row ball 20b positioned in the upper, lower, left and right directions and the load direction.

荷重方向判定部110は、荷重方向判定テーブル112を参照し、自転中心ずれ方向検出部108により検出された、上下左右に位置する外列の玉20aおよび内列の玉20bの自転中心のずれ方向の組み合わせに対応する荷重方向を判定する。   The load direction determination unit 110 refers to the load direction determination table 112 and detects the shift direction of the rotation center of the outer row ball 20a and the inner row ball 20b located in the upper, lower, left and right directions detected by the rotation center deviation direction detection unit 108. The load direction corresponding to the combination is determined.

図4(a)〜(d)は、車輪支持用転がり軸受ユニット10による荷重測定の原理を説明する図である。車輪支持用転がり軸受ユニット10は、玉20がラジアル方向に対してある角度をもって内輪軌道および外輪軌道に接触するように構成されたアンギュラ玉軸受であり、アキシャル荷重、ラジアル荷重およびモーメント荷重を受けることができる。荷重が加わると、玉20の接触点が変化し、接触軌道が変化する。   4A to 4D are views for explaining the principle of load measurement by the wheel-supporting rolling bearing unit 10. The wheel-supporting rolling bearing unit 10 is an angular ball bearing configured such that the ball 20 contacts the inner ring raceway and the outer ring raceway at a certain angle with respect to the radial direction, and receives an axial load, a radial load, and a moment load. Can do. When a load is applied, the contact point of the ball 20 changes and the contact trajectory changes.

図4(a)は、無荷重時の玉20の接触軌道と観測点40の関係を示す。無荷重時には玉20は、図のようにラジアル方向に対してある角度をもって内輪軌道と外輪軌道に接している。玉20の接触状態は、内輪軌道の接触点と外輪軌道の接触点を結ぶ線32によって表され、ラジアル方向に対して傾いている。玉20は、内輪軌道と外輪軌道に接触してベアリング軸11の周りに公転しながら、自転中心30を中心として矢印の方向に自転している。光学式センサ24は、無荷重時において玉20の自転中心30の移動速度を観測することができるように配置されている。光学式センサ24の観測点40を矢印で図示している。   FIG. 4A shows the relationship between the contact trajectory of the ball 20 and the observation point 40 when there is no load. When no load is applied, the ball 20 is in contact with the inner ring raceway and the outer ring raceway at a certain angle with respect to the radial direction as shown in the figure. The contact state of the ball 20 is represented by a line 32 connecting the contact point of the inner ring raceway and the contact point of the outer ring raceway, and is inclined with respect to the radial direction. The ball 20 rotates in the direction of the arrow about the rotation center 30 while revolving around the bearing shaft 11 in contact with the inner ring raceway and the outer ring raceway. The optical sensor 24 is arranged so that the moving speed of the rotation center 30 of the ball 20 can be observed when there is no load. An observation point 40 of the optical sensor 24 is indicated by an arrow.

図4(b)は、無荷重時における光学式センサ24のセンサ出力波形の時間変化を示す図である。光学式センサ24は、図4(a)の観測点40において玉20または保持器22の移動速度を検出して出力する。符号42の期間において、光学式センサ24は保持器22の公転速度を検出している。同図は、保持器22の公転速度を基準として光学式センサ24のセンサ出力の変化を波形で図示している。符号44の期間において、光学式センサ24は保持器22に保持された玉20の表面の移動速度を検出している。玉20は保持器22といっしょに公転するとともに、それ自身で自転しているため、光学式センサ24のセンサ出力波形は、符号44の区間では図のような下に凸の波形になる。この下に凸の出力波形のピーク46における玉20の表面の移動速度(ピーク速度)は、保持器22の公転速度に等しくなる。   FIG. 4B is a diagram showing a time change of the sensor output waveform of the optical sensor 24 when there is no load. The optical sensor 24 detects and outputs the moving speed of the ball 20 or the cage 22 at the observation point 40 in FIG. During the period of reference numeral 42, the optical sensor 24 detects the revolution speed of the cage 22. In the figure, the change in the sensor output of the optical sensor 24 is shown as a waveform with reference to the revolution speed of the cage 22. In the period indicated by reference numeral 44, the optical sensor 24 detects the moving speed of the surface of the ball 20 held by the holder 22. Since the ball 20 revolves together with the cage 22 and rotates by itself, the sensor output waveform of the optical sensor 24 has a downward convex waveform as shown in the figure. The moving speed (peak speed) of the surface of the ball 20 at the peak 46 of the downwardly convex output waveform is equal to the revolution speed of the cage 22.

図5(a)を参照して、無荷重時において光学式センサ24のセンサ出力波形が図2(b)に示したように時間変化する理由を説明する。図5(a)は、無荷重時において光学式センサ24により観測される速度を説明する図である。玉20と保持器22に対する光学式センサ24の観測軌跡62が図示されている。光学式センサ24が保持器22を観測している間、すなわち図4(b)の符号42で示される期間は、光学式センサ24は、符号50で示される保持器22の公転速度を検出している。   The reason why the sensor output waveform of the optical sensor 24 changes with time as shown in FIG. 2B when there is no load will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a diagram illustrating the speed observed by the optical sensor 24 when there is no load. An observation locus 62 of the optical sensor 24 with respect to the ball 20 and the cage 22 is shown. While the optical sensor 24 is observing the cage 22, that is, during the period indicated by reference numeral 42 in FIG. 4B, the optical sensor 24 detects the revolution speed of the holder 22 indicated by reference numeral 50. ing.

光学式センサ24の観測対象が保持器22から玉20に切り替わる時点、すなわち図4(b)の符号42の期間が終わり、符号44の期間が始まる時点に到達すると、光学式センサ24は、符号56で示される玉20の最も外側の縁の移動速度を検出している。この速度56は、玉20の公転速度52に玉20の自転速度54を合成した速度である。玉20の公転速度52は、保持器22の公転速度50に等しいから、これに玉20の自転速度54を合成した玉20の最も外側の縁の速度56は、保持器22の公転速度50よりも大きくなる。このため、図4(b)の符号44の期間の始まりにおいて、光学式センサ24のセンサ出力は公転速度よりも大きい値になる。   When the observation target of the optical sensor 24 is switched from the cage 22 to the ball 20, that is, when the period of the reference numeral 42 in FIG. The moving speed of the outermost edge of the ball 20 indicated by 56 is detected. The speed 56 is a speed obtained by synthesizing the rotation speed 54 of the ball 20 with the revolution speed 52 of the ball 20. Since the revolution speed 52 of the ball 20 is equal to the revolution speed 50 of the cage 22, the speed 56 of the outermost edge of the ball 20 obtained by synthesizing the revolution speed 54 of the ball 20 is higher than the revolution speed 50 of the cage 22. Also grows. For this reason, the sensor output of the optical sensor 24 becomes a value larger than the revolution speed at the beginning of the period of reference numeral 44 in FIG.

さらに時間が経過すると、光学式センサ24の観測点は、玉20の最も外側の縁から玉20の表面に移り、やがて自転中心30に至る。観測点が玉20の表面上で自転中心30に向かうにつれて玉20の自転速度の影響が徐々に小さくなるため、玉20の表面で観測される速度は徐々に低下する。   As time further elapses, the observation point of the optical sensor 24 moves from the outermost edge of the ball 20 to the surface of the ball 20 and eventually reaches the rotation center 30. Since the influence of the rotation speed of the ball 20 gradually decreases as the observation point moves toward the rotation center 30 on the surface of the ball 20, the speed observed on the surface of the ball 20 gradually decreases.

光学式センサ24が自転中心30の真上を観測する時点、すなわち図4(b)のピーク46の時点において、光学式センサ24は、符号58で示される自転中心30の移動速度を検出している。自転中心30では、玉20は公転運動だけをしているため、このときの観測速度は、玉20の公転速度、言い換えれば保持器22の公転速度に等しい。このため、図4(b)のピーク46において、光学式センサ24のセンサ出力は公転速度に等しい値になる。   At the time when the optical sensor 24 observes directly above the rotation center 30, that is, at the time of the peak 46 in FIG. 4B, the optical sensor 24 detects the moving speed of the rotation center 30 indicated by reference numeral 58. Yes. At the rotation center 30, the ball 20 is only revolving, and the observation speed at this time is equal to the revolution speed of the ball 20, in other words, the revolution speed of the cage 22. For this reason, at the peak 46 in FIG. 4B, the sensor output of the optical sensor 24 is equal to the revolution speed.

観測点が自転中心30を通り過ぎ、再び玉20の最も外側の縁に向かうにつれて自転速度の影響が徐々に大きくなるため、玉20の表面の観測速度は徐々に大きくなる。以上のことから、図4(b)の符号44の期間では、光学式センサ24によるセンサ出力は、玉20の表面の観測速度の最小値(ピーク速度)が保持器22の公転速度に一致する下に凸の波形になることが理解される。   As the observation point passes through the center of rotation 30 and again moves toward the outermost edge of the ball 20, the effect of the rotation speed gradually increases, so that the observation speed of the surface of the ball 20 gradually increases. From the above, during the period of reference numeral 44 in FIG. 4B, the sensor output from the optical sensor 24 is such that the minimum value (peak speed) of the observation speed on the surface of the ball 20 matches the revolution speed of the cage 22. It is understood that the waveform is convex downward.

次に、荷重作用時の光学式センサ24のセンサ出力の時間変化について説明する。   Next, the time change of the sensor output of the optical sensor 24 when the load is applied will be described.

図4(c)は、荷重作用時の玉20の接触軌道と観測点40の関係を示す。荷重が作用すると、玉20の接触点がずれ、玉20の内輪軌道および外輪軌道が変化する。内輪軌道の接触点と外輪軌道の接触点を結ぶ線34は、元の内輪軌道の接触点と外輪軌道の接触点を結ぶ線32よりもさらにラジアル方向に対して傾くようになる。これにより、荷重作用時には、光学式センサ24の観測点40は、玉20の自転中心30からずれる。   FIG. 4C shows the relationship between the contact trajectory of the ball 20 and the observation point 40 when a load is applied. When the load is applied, the contact point of the ball 20 shifts, and the inner ring raceway and the outer ring raceway of the ball 20 change. A line 34 connecting the contact point of the inner ring track and the contact point of the outer ring track is more inclined with respect to the radial direction than the line 32 connecting the contact point of the original inner ring track and the contact point of the outer ring track. As a result, the observation point 40 of the optical sensor 24 is shifted from the rotation center 30 of the ball 20 when a load is applied.

図4(d)は、荷重作用時における光学式センサ24のセンサ出力波形の時間変化を示す図である。光学式センサ24は、図4(c)の観測点40において玉20または保持器22の移動速度を検出して出力する。図4(b)と同様、光学式センサ24は、符号42の期間において、保持器22の公転速度を検出し、符号44の期間において、保持器22に保持された玉20の表面の移動速度を検出している。光学式センサ24のセンサ出力波形は、符号44の期間では、図4(b)と同様に下に凸の波形になるが、この下に凸の出力波形のピーク48における玉20の表面の移動速度(ピーク速度)は、保持器22の公転速度よりも小さくなる。   FIG. 4D is a diagram showing a time change of the sensor output waveform of the optical sensor 24 when a load is applied. The optical sensor 24 detects and outputs the moving speed of the ball 20 or the cage 22 at the observation point 40 in FIG. As in FIG. 4B, the optical sensor 24 detects the revolution speed of the cage 22 during the period 42, and the moving speed of the surface of the ball 20 held by the cage 22 during the period 44. Is detected. The sensor output waveform of the optical sensor 24 is a downward convex waveform in the period of 44, as in FIG. 4B. However, the movement of the surface of the ball 20 at the peak 48 of the downward convex output waveform is as follows. The speed (peak speed) is smaller than the revolution speed of the cage 22.

図5(b)を参照して、荷重作用時において光学式センサ24のセンサ出力波形が図4(d)に示したように時間変化する理由を説明する。図5(b)は、荷重作用時において光学式センサ24により観測される速度を説明する図である。光学式センサ24が保持器22を観測している間、すなわち図4(d)の符号42で示される期間は、光学式センサ24は、符号50で示される保持器22の公転速度を検出している。光学式センサ24の観測対象が保持器22から玉20に切り替わる時点、すなわち図4(d)の符号42の期間が終わり、符号44の期間が始まる時点に到達すると、光学式センサ24は、符号56で示される玉20の最も外側の縁の移動速度を検出している。この速度56は、玉20の自転速度54の影響により、玉20の公転速度52よりも大きくなっている。   With reference to FIG. 5B, the reason why the sensor output waveform of the optical sensor 24 changes with time as shown in FIG. FIG. 5B is a diagram for explaining the speed observed by the optical sensor 24 when a load is applied. While the optical sensor 24 is observing the cage 22, that is, during the period indicated by reference numeral 42 in FIG. 4D, the optical sensor 24 detects the revolution speed of the holder 22 indicated by reference numeral 50. ing. When the observation target of the optical sensor 24 is switched from the retainer 22 to the ball 20, that is, when the period of reference numeral 42 in FIG. The moving speed of the outermost edge of the ball 20 indicated by 56 is detected. This speed 56 is larger than the revolution speed 52 of the ball 20 due to the influence of the rotation speed 54 of the ball 20.

さらに時間が経過すると、光学式センサ24の観測点は、玉20の最も外側の縁から玉20の表面に移動する。観測点が玉20の表面の中央に向かうにつれて玉20の自転速度の影響が徐々に小さくなるため、玉20の表面で観測される速度は徐々に低下する。   As time further elapses, the observation point of the optical sensor 24 moves from the outermost edge of the ball 20 to the surface of the ball 20. As the observation point moves toward the center of the surface of the ball 20, the influence of the rotation speed of the ball 20 is gradually reduced, so that the speed observed on the surface of the ball 20 gradually decreases.

しかしながら、玉20の自転中心30は荷重により光学式センサ24の観測軌跡62からずれているため、光学式センサ24の観測点が玉20の表面の中央に到達したときでも、玉20の自転速度59が玉20の公転速度52とは反対向きに生じている。観測点が玉20の表面の中央に達したとき、光学式センサ24によって観測される玉20の表面の移動速度60は、玉20の公転速度52から玉20の自転速度59を引いた値となる。玉20の公転速度52は保持器22の公転速度50に等しいから、玉20の表面の移動速度60は、保持器22の公転速度よりも遅くなる。これが、図4(d)のピーク48において、光学式センサ24のセンサ出力が保持器22の公転速度よりも小さい値になる理由である。   However, since the rotation center 30 of the ball 20 is deviated from the observation locus 62 of the optical sensor 24 due to the load, even when the observation point of the optical sensor 24 reaches the center of the surface of the ball 20, the rotation speed of the ball 20. 59 occurs in the direction opposite to the revolution speed 52 of the ball 20. When the observation point reaches the center of the surface of the ball 20, the moving speed 60 of the surface of the ball 20 observed by the optical sensor 24 is a value obtained by subtracting the rotation speed 59 of the ball 20 from the revolution speed 52 of the ball 20. Become. Since the revolution speed 52 of the ball 20 is equal to the revolution speed 50 of the cage 22, the moving speed 60 of the surface of the ball 20 is slower than the revolution speed of the cage 22. This is the reason why the sensor output of the optical sensor 24 is smaller than the revolution speed of the cage 22 at the peak 48 in FIG.

図4(d)に示した、荷重作用時における光学式センサ24のセンサ出力のピーク48において観測される玉20の表面の移動速度の最小値(ピーク速度)と、期間42において観測される保持器22の公転速度の差は、作用している荷重が大きくなるほど広がる。作用する荷重の大きさにより、玉20の軌道のずれ量が定まり、玉20の軌道のずれ量に応じて、玉20のピーク速度と保持器22の公転速度の差が定まるという関係にある。この関係は部材の剛性に依存する。   The minimum value (peak speed) of the moving speed of the surface of the ball 20 observed at the peak 48 of the sensor output of the optical sensor 24 when the load is applied as shown in FIG. The difference in the revolution speed of the vessel 22 increases as the acting load increases. Depending on the magnitude of the applied load, the amount of deviation of the trajectory of the ball 20 is determined, and the difference between the peak speed of the ball 20 and the revolution speed of the cage 22 is determined according to the amount of deviation of the trajectory of the ball 20. This relationship depends on the rigidity of the member.

そこで、実験またはシミュレーションなどにより車輪に加える荷重の大きさを変化させて、玉20のピーク速度が保持器22の公転速度からずれる偏差(速度偏差)を測定し、荷重量と速度偏差の関係をあらかじめ取得しておく。速度偏差−荷重テーブル106は、このようにして得られた速度偏差と荷重量の対応関係を格納する。   Therefore, by changing the magnitude of the load applied to the wheel by experiment or simulation, the deviation (speed deviation) in which the peak speed of the ball 20 deviates from the revolution speed of the cage 22 is measured, and the relationship between the load amount and the speed deviation is determined. Obtain in advance. The speed deviation-load table 106 stores the correspondence between the speed deviation and the load amount obtained in this way.

速度偏差検出部102は、光学式センサ24のセンサ出力波形から図4(d)に示したピーク48を検出して、玉20のピーク速度が保持器22の公転速度からずれる偏差を検出し、荷重量推定部104は、速度偏差−荷重テーブル106を参照して、検出された速度偏差に対応する荷重量を求める。なお、荷重と速度差の対応関係は、車輪速によって異なることもあるため、異なる車輪速に対して、荷重と速度偏差の対応関係を格納した複数の速度偏差−荷重テーブル106を記憶しておき、荷重量推定部104は、車輪速に応じた速度偏差−荷重テーブル106に切り替えて参照することにより、検出された速度偏差に対応する荷重量を求めることがより好ましい。   The speed deviation detector 102 detects the peak 48 shown in FIG. 4D from the sensor output waveform of the optical sensor 24, detects the deviation in which the peak speed of the ball 20 deviates from the revolution speed of the cage 22, The load amount estimation unit 104 refers to the speed deviation-load table 106 to obtain a load amount corresponding to the detected speed deviation. Since the correspondence between the load and the speed difference may vary depending on the wheel speed, a plurality of speed deviation-load tables 106 storing the correspondence between the load and the speed deviation are stored for different wheel speeds. More preferably, the load amount estimation unit 104 obtains the load amount corresponding to the detected speed deviation by switching to and referencing the speed deviation-load table 106 corresponding to the wheel speed.

自転中心30が光学式センサ24の観測軌跡62に対して図5(b)とは反対方向にずれた場合は、玉20のピーク速度は保持器22の公転速度よりも大きい値になることに留意する。したがって、自転中心ずれ方向検出部108は、速度偏差の正負によって、玉20の自転中心が観測軌跡62から外側にずれたか、観測軌跡62の内側にずれたかを識別することができ、玉20の自転中心のずれの方向を検出することができる。玉20の自転中心のずれ方向は、作用している荷重の方向に依存する。本実施の形態では、荷重の大きさだけでなく、荷重の方向も求めることができる。以下、本実施の形態の車輪支持用転がり軸受ユニット10により荷重の方向を求める方法を説明する。   When the rotation center 30 is shifted in the direction opposite to that in FIG. 5B with respect to the observation locus 62 of the optical sensor 24, the peak speed of the ball 20 is larger than the revolution speed of the cage 22. pay attention to. Therefore, the rotation center deviation direction detection unit 108 can identify whether the rotation center of the ball 20 has shifted to the outside from the observation locus 62 or to the inside of the observation locus 62 based on the sign of the speed deviation. The direction of deviation of the rotation center can be detected. The direction of deviation of the rotation center of the ball 20 depends on the direction of the acting load. In the present embodiment, not only the magnitude of the load but also the direction of the load can be obtained. Hereinafter, a method for obtaining the direction of load by the wheel bearing rolling bearing unit 10 of the present embodiment will be described.

図6は、車輪支持用転がり軸受ユニット10に作用する荷重の方向を説明する図である。車輪支持用転がり軸受ユニット10には、車輪の接地点への横力入力によるキャンバ方向への曲げや、セルフアライニングトルクによるねじりなどの曲げモーメントMが作用する。また、車輪には、車両の左右方向すなわちベアリング軸方向の横力Fや、車両の上下方向すなわち鉛直方向の上下力Fが作用する。またここでは図示しないが、車両の前後方向すなわち同図の紙面に垂直な方向の前後力も作用する。 FIG. 6 is a diagram for explaining the direction of the load acting on the wheel-supporting rolling bearing unit 10. The wheel bearing rolling bearing unit 10 is subjected to a bending moment M such as bending in the camber direction by lateral force input to the ground contact point of the wheel or torsion by self-aligning torque. Further, the wheel, and the lateral force F H in the lateral direction, that the bearing axis of the vehicle, the vertical force F v in the vertical direction, i.e. the vertical direction of the vehicle acts. Although not shown here, the longitudinal force in the longitudinal direction of the vehicle, that is, the direction perpendicular to the paper surface of the same figure also acts.

図7〜図10を参照して、図2に示した外側の玉列、内側の玉列のそれぞれの上下左右に設けられた合計8個の光学式センサ24のセンサ出力結果を用いることにより、図6の曲げモーメントM、横力F、および上下力Fを区別して検出可能であることを説明する。 With reference to FIGS. 7 to 10, by using the sensor output results of a total of eight optical sensors 24 provided on the upper, lower, left, and right sides of the outer and inner ball rows shown in FIG. It will be described that the bending moment M, lateral force F H , and vertical force F v in FIG. 6 can be detected separately.

図7は、曲げモーメントMが作用した場合における外列上下の玉と内列上下の玉の自転中心のずれを説明する図である。同図において実線は無荷重時の玉の位置、波線は荷重作用時の玉の位置を示す。   FIG. 7 is a diagram for explaining a deviation between the rotation centers of the upper and lower balls in the outer row and the upper and lower balls in the inner row when the bending moment M is applied. In the figure, the solid line indicates the position of the ball when there is no load, and the wavy line indicates the position of the ball when the load is applied.

外列上下の玉20a、21aについては、曲げモーメントMが作用すると、外列上側の玉20aは、接触軌道がずれて符号20a’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心30aは、符号30a’で示す位置にずれ、ベアリング軸11に近づく。一方、外列下側の玉21aは、接触軌道がずれて符号21a’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心31aは、符号31a’で示す位置にずれ、ベアリング軸11から遠ざかる。   When the bending moment M is applied to the upper and lower balls 20a and 21a, the upper ball 20a moves to the position indicated by reference numeral 20a 'with the contact trajectory shifted, and the rotation center 30a is accordingly moved to the reference numeral 30a. It shifts to the position indicated by 'and approaches the bearing shaft 11. On the other hand, the ball 21a on the lower side of the outer row shifts to the position indicated by reference numeral 21a 'with the contact trajectory shifted, and accordingly, the rotation center 31a shifts to the position indicated by reference numeral 31a' and moves away from the bearing shaft 11.

内列上下の玉20b、21bについては、曲げモーメントMの作用により、内列上側の玉20bは、接触軌道がずれて符号20b’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心30bは、符号30b’で示す位置にずれ、ベアリング軸11から遠ざかる。一方、内列下側の玉21bは、接触軌道がずれて符号21b’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心31bは、符号31b’で示す位置にずれ、ベアリング軸11に近づく。   For the upper and lower balls 20b and 21b in the inner row, due to the action of the bending moment M, the ball 20b on the upper side of the inner row moves to a position indicated by reference numeral 20b ′ with the contact trajectory shifted, and accordingly the rotation center 30b is moved to the reference numeral 30b. It shifts to the position indicated by 'and moves away from the bearing shaft 11. On the other hand, the ball 21b on the lower side of the inner row shifts to the position indicated by reference numeral 21b 'with the contact trajectory shifted, and accordingly, the rotation center 31b is shifted to the position indicated by reference numeral 31b' and approaches the bearing shaft 11.

図8は、横力Fが作用した場合における外列上下の玉と内列上下の玉の自転中心のずれを説明する図である。図7と同様、実線は無荷重時の玉の位置、波線は荷重作用時の玉の位置を示す。 FIG. 8 is a diagram for explaining a deviation between the rotation centers of the upper and lower balls in the outer row and the upper and lower balls in the case where the lateral force F H is applied. As in FIG. 7, the solid line indicates the position of the ball when no load is applied, and the wavy line indicates the position of the ball when the load is applied.

外列上下の玉20a、21aについては、横力Fが作用すると、外列上側の玉20aは、接触軌道がずれて符号20a’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心30aは、符号30a’で示す位置にずれ、ベアリング軸11に近づく。また、外列下側の玉21aは、接触軌道がずれて符号21a’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心31aは、符号31a’で示す位置にずれ、ベアリング軸11に近づく。このように車両に対して内向きの横力Fの作用により、外列の玉の自転中心はいずれもベアリング軸11に近づく。 When the lateral force F H is applied to the upper and lower balls 20a and 21a, the ball 20a on the upper side of the outer row moves to the position indicated by reference numeral 20a ′ with the contact trajectory shifted, and the rotation center 30a is It shifts to the position indicated by 30a ′ and approaches the bearing shaft 11. Further, the ball 21a on the lower side of the outer row shifts to the position indicated by reference numeral 21a ′ with the contact trajectory shifted, and accordingly, the rotation center 31a is shifted to the position indicated by reference numeral 31a ′ and approaches the bearing shaft 11. As described above, the rotation center of the outer row balls approaches the bearing shaft 11 by the action of the inward lateral force F H on the vehicle.

内列上下の玉20b、21bについては、横力Fの作用により、内列上側の玉20bは、接触軌道がずれて符号20b’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心30bは、符号30b’で示す位置にずれ、ベアリング軸11から遠ざかる。また、内列下側の玉21bは、接触軌道がずれて符号21b’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心31bは、符号31b’で示す位置にずれ、ベアリング軸11から遠ざかる。このように車両に対して内向きの横力Fの作用により、内列の玉の自転中心はいずれもベアリング軸11から遠ざかる。 For the upper and lower balls 20b and 21b in the inner row, the ball 20b on the upper side of the inner row moves to the position indicated by reference numeral 20b ′ due to the action of the lateral force F H , and accordingly the rotation center 30b is It shifts to the position indicated by 30b 'and moves away from the bearing shaft 11. Further, the ball 21b on the lower side of the inner row shifts to the position indicated by reference numeral 21b ′ with the contact trajectory shifted, and accordingly, the rotation center 31b is shifted to the position indicated by reference numeral 31b ′ and moves away from the bearing shaft 11. Thus, the rotation center of the balls in the inner row moves away from the bearing shaft 11 by the action of the inward lateral force F H on the vehicle.

図9は、上下力Fが作用した場合における外列上下の玉と内列上下の玉の自転中心のずれを説明する図である。図7と同様、実線は無荷重時の玉の位置、波線は荷重作用時の玉の位置を示す。 Figure 9 is a diagram for explaining the deviation of the rotation center of the outer column upper and lower balls and the inner column and below the ball when the vertical force F V is applied. As in FIG. 7, the solid line indicates the position of the ball when no load is applied, and the wavy line indicates the position of the ball when the load is applied.

外列上下の玉20a、21aについては、上下力Fが作用すると、外列上側の玉20aは、接触軌道がずれて符号20a’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心30aは、符号30a’で示す位置にずれ、ベアリング軸11から遠ざかる。一方、外列下側の玉21aは、接触軌道がずれて符号21a’で示す位置に移動し、自転中心31aは、符号31a’で示す位置にずれ、ベアリング軸11に近づく。 Outer row upper and lower balls 20a, for 21a, the vertical force F H acts, outer row upper ball 20a is contacted trajectory deviation moves to the position indicated by the reference numeral 20a ', accordingly the rotation center 30a, the code It shifts to the position indicated by 30a ′ and moves away from the bearing shaft 11. On the other hand, the ball 21a on the lower side of the outer row shifts to the position indicated by reference numeral 21a ′ with the contact trajectory shifted, and the rotation center 31a shifts to the position indicated by reference numeral 31a ′ and approaches the bearing shaft 11.

内列上下の玉20b、21bについては、上下力Fの作用により、内列上側の玉20bは、接触軌道がずれて符号20b’で示す位置に移動し、それにしたがって自転中心30bは、符号30b’で示す位置にずれ、ベアリング軸11から遠ざかる。一方、内列下側の玉21bは、接触軌道がずれて符号21b’で示す位置に移動し、自転中心31bは、符号31b’で示す位置にずれ、ベアリング軸11に近づく。 With respect to the upper and lower balls 20b and 21b in the inner row, the ball 20b on the upper side of the inner row moves to the position indicated by reference numeral 20b ′ due to the action of the vertical force F H , and accordingly the rotation center 30b is It shifts to the position indicated by 30b 'and moves away from the bearing shaft 11. On the other hand, the ball 21b on the lower side of the inner row moves to the position indicated by reference numeral 21b ′ with the contact trajectory shifted, and the rotation center 31b shifts to the position indicated by reference numeral 31b ′ and approaches the bearing shaft 11.

図10は、図7〜図9の結果をまとめたものであり、曲げモーメントM、横力F、上下力Fのそれぞれが作用したときに、外列上側、外列下側、内列上側、および内列下側の玉の自転中心がずれる方向がベアリング軸11に対して相対的に近づく方向であるか、離れる方向であるかを示す。 FIG. 10 summarizes the results of FIGS. 7 to 9, and when the bending moment M, lateral force F H , and vertical force F H are applied, the outer row upper side, the outer row lower side, and the inner row. It shows whether the direction in which the rotation centers of the balls on the upper side and the lower side of the inner row are shifted is a direction relatively approaching or moving away from the bearing shaft 11.

図7の曲げモーメントMが作用したとき、外列上側の玉の自転中心はベアリング軸11に近づき、外列下側の玉の自転中心はベアリング軸11から遠ざかる。一方、内列上側の玉の自転中心はベアリング軸11から遠ざかり、内列下側の玉の自転中心はベアリング軸11に近づく。すなわち、外列と内列で自転中心のずれる方向が逆になる。   When the bending moment M in FIG. 7 acts, the rotation center of the upper row of balls approaches the bearing shaft 11, and the rotation center of the lower row of balls moves away from the bearing shaft 11. On the other hand, the center of rotation of the ball on the upper side of the inner row moves away from the bearing shaft 11, and the center of rotation of the ball on the lower side of the inner row approaches the bearing shaft 11. That is, the direction in which the center of rotation is shifted between the outer row and the inner row is reversed.

図8の横力Fが作用したとき、外列上側の玉の自転中心、外列下側の玉の自転中心はいずれもベアリング軸11に近づく。一方、内列上側の玉の自転中心、内列下側の玉の自転中心はいずれもはベアリング軸11から遠ざかる。 When the lateral force F H in FIG. 8 is applied, both the rotation center of the upper row ball and the rotation center of the lower row ball approach the bearing shaft 11. On the other hand, the center of rotation of the ball on the upper side of the inner row and the center of rotation of the ball on the lower side of the inner row both move away from the bearing shaft 11.

図9の上下力Fが作用したとき、外列上側の玉の自転中心はベアリング軸11から遠ざかり、外列下側の玉の自転中心はベアリング軸11に近づく。また、内列上側の玉の自転中心はベアリング軸11から遠ざかり、内列下側の玉の自転中心はベアリング軸11に近づく。すなわち、外列と内列で自転中心のずれる方向は同じである。 When the vertical force F V of FIG 9 is applied, the rotation center of the outer column upper ball moves away from the bearing shaft 11, the rotation center of the ball of the outer row lower approaches the bearing shaft 11. Further, the center of rotation of the ball on the upper side of the inner row moves away from the bearing shaft 11, and the center of rotation of the ball on the lower side of the inner row approaches the bearing shaft 11. That is, the direction in which the center of rotation is shifted between the outer row and the inner row is the same.

図10の表によれば、外列および内列の上下の玉の自転中心のずれの方向の組み合わせによって、曲げモーメントM、横力F、および上下力Fを区別することができる。荷重方向判定テーブル112は、図10の判定表を格納したものであり、荷重方向判定部110は、自転中心ずれ方向検出部108が検出した、外列および内列の上下の玉の自転中心のずれの方向の組み合わせをもとに、荷重方向判定テーブル112を参照して、作用している荷重が曲げモーメントM、横力F、上下力Fのいずれであるかを判定する。 According to the table of FIG. 10, the bending moment M, the lateral force F H , and the vertical force F H can be distinguished by a combination of the directions of deviation of the rotation centers of the upper and lower balls in the outer row and the inner row. The load direction determination table 112 stores the determination table of FIG. 10, and the load direction determination unit 110 detects the rotation centers of the upper and lower balls in the outer row and the inner row detected by the rotation center shift direction detection unit 108. Based on the combination of the deviation directions, the load direction determination table 112 is referenced to determine whether the applied load is a bending moment M, a lateral force F H , or a vertical force F H.

なお、上記の説明では、車両上下方向に配置された外列の光学式センサ24Ua、24Daおよび内列の光学式センサ24Ub、24Dbを用いて、外列および内列の上下の玉の自転中心のずれの方向を検出したが、同様に、車両前後方向に配置された外列の光学式センサ24La、24Raおよび内列の光学式センサ24Lb、24Rbを用いて、外列および内列の左右の玉の自転中心のずれの方向を検出することにより、車輪に作用する前後力を区別することが可能になる。荷重方向判定テーブル112には、前後力について外列および内列の左右の玉の自転中心のずれの方向を格納した判定表も含まれる。同様に、曲げモーメントについても、図7で図示した車輪の前後軸周りのモーメントだけでなく、垂直軸周りのモーメントを区別することが可能である。   In the above description, the outer row optical sensors 24Ua and 24Da and the inner row optical sensors 24Ub and 24Db arranged in the vehicle vertical direction are used to determine the rotation centers of the upper and lower balls in the outer row and the inner row. The direction of deviation was detected. Similarly, the left and right balls in the outer row and the inner row were detected using the optical sensors 24La and 24Ra in the outer row and the optical sensors 24Lb and 24Rb in the inner row arranged in the vehicle longitudinal direction. By detecting the direction of the shift of the center of rotation, it is possible to distinguish the longitudinal force acting on the wheel. The load direction determination table 112 also includes a determination table that stores the direction of deviation of the rotation centers of the left and right balls in the outer row and the inner row with respect to the longitudinal force. Similarly, regarding the bending moment, it is possible to distinguish not only the moment about the front and rear axes of the wheel shown in FIG. 7 but also the moment about the vertical axis.

以上説明したように、本実施の形態の車輪支持用転がり軸受ユニット10によれば、光学式センサなどの非接触式センサを用いて、ベアリング玉の表面の移動速度の変化を検出することにより、車両の走行時に車輪に加わる荷重の大きさを正確に測定することができる。また、非接触式センサはベアリングに後付けするだけでよく、搭載が容易であり、簡便に荷重測定が可能である。また、光学式センサによる非接触式のセンシングであるため、荷重の測定結果はベアリングの仕様等に左右されることがなく、安定した測定結果を得ることができる。   As described above, according to the wheel support rolling bearing unit 10 of the present embodiment, by detecting a change in the moving speed of the surface of the bearing ball using a non-contact sensor such as an optical sensor, The magnitude of the load applied to the wheel during traveling of the vehicle can be accurately measured. Further, the non-contact type sensor only needs to be retrofitted to the bearing, can be easily mounted, and can easily measure the load. In addition, since it is non-contact sensing using an optical sensor, the measurement result of the load is not affected by the specifications of the bearing, and a stable measurement result can be obtained.

さらに、本実施の形態の車輪支持用転がり軸受ユニット10では、非接触式センサでベアリング玉の移動速度変化を検出するため、車輪に荷重が入力されてから検出値が測定されるまでの位相遅れが非常に小さく、荷重を部材の歪みで検出する方法に比べると、荷重測定の遅れがきわめて小さい。したがって、荷重測定結果を車両の制御に用いた場合、制御の応答性を優れたものにすることができる。   Further, in the wheel support rolling bearing unit 10 of the present embodiment, since the change in the moving speed of the bearing ball is detected by the non-contact type sensor, the phase delay from when the load is input to the wheel until the detected value is measured. Is very small, and the delay in load measurement is extremely small compared to the method of detecting the load by the strain of the member. Therefore, when the load measurement result is used for vehicle control, the control responsiveness can be improved.

さらに、本実施の形態の車輪支持用転がり軸受ユニット10によれば、光学センサをベアリング軸から見て上下左右に配置し、内列と外列の両方のベアリング玉の自転中心のずれの方向を上下左右で検出することにより、上下力、前後力、左右力、セルフアライニングトルク、キャンバトルクのすべてを区別することができ、荷重の大きさだけでなく、荷重の方向も判定することができる。   Furthermore, according to the wheel support rolling bearing unit 10 of the present embodiment, the optical sensors are arranged vertically and horizontally as viewed from the bearing shaft, and the direction of deviation of the rotation centers of the bearing balls in both the inner row and the outer row is determined. By detecting up, down, left and right, it is possible to distinguish all of vertical force, longitudinal force, left and right force, self-aligning torque, and camber torque, and it is possible to determine not only the magnitude of the load but also the direction of the load. .

車輪支持用転がり軸受ユニット10により測定された荷重量と荷重方向にもとづいて、ECU100は、車両の走行安定性が損われる要因を検出し、車両の適切な駆動制御を行うことができる。   Based on the load amount and the load direction measured by the wheel support rolling bearing unit 10, the ECU 100 can detect a factor that impairs the running stability of the vehicle and perform appropriate drive control of the vehicle.

実施の形態2
図11は、実施の形態2に係る車輪支持用転がり軸受ユニット10の構成を示す図である。実施の形態1と共通する構成については説明を省略し、実施の形態1と異なる構成について説明する。
Embodiment 2
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the wheel supporting rolling bearing unit 10 according to the second embodiment. A description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and a configuration different from that of the first embodiment will be described.

本実施の形態の車輪支持用転がり軸受ユニット10では、光学式センサ24により、外側の玉列および内側の玉列の公転速度を測定する。光学式センサ24は、内列の玉20bまたは内列の保持器22bからの反射光を受光する。内列の玉20bを保持する保持器22bにはスリットが設けられており、外列の玉20aを保持する保持器22aには反射板が設けられている。光学式センサ24から照射される光はスリットを通過し、反射板で反射し、光学式センサ24に到達する。光学式センサ24は反射光を受光して内列および外列の公転速度の測定を行うため、センシング能力は比較的低くても測定が可能であり、比較的安価なセンサでも目的を達する。   In the wheel-supporting rolling bearing unit 10 of the present embodiment, the revolution speed of the outer ball train and the inner ball train is measured by the optical sensor 24. The optical sensor 24 receives reflected light from the inner row of balls 20b or the inner row of holders 22b. The holder 22b that holds the inner row of balls 20b is provided with a slit, and the holder 22a that holds the outer row of balls 20a is provided with a reflector. The light emitted from the optical sensor 24 passes through the slit, is reflected by the reflecting plate, and reaches the optical sensor 24. Since the optical sensor 24 receives the reflected light and measures the revolution speed of the inner row and the outer row, the optical sensor 24 can measure even if the sensing capability is relatively low.

図12(a)〜(c)は、外列の保持器22aおよび内列の保持器22bの構成を説明する図である。図12(a)に示すように、内列の玉20bを保持する保持器22bにはスリット23が設けられ、外列の玉20aを保持する保持器22aの表面には反射板25が設けられている。光学式センサ24から照射された光は、内列の保持器22bのスリット23を通過し、外列の保持器22aの反射板25で反射し、その反射光は内列の保持器22bのスリット23を通過して光学式センサ24に受光される。   FIGS. 12A to 12C are diagrams illustrating the configurations of the outer row cage 22a and the inner row cage 22b. As shown in FIG. 12A, the retainer 22b that holds the inner row of balls 20b is provided with a slit 23, and the reflector 22 is provided on the surface of the cage 22a that holds the outer row of balls 20a. ing. The light emitted from the optical sensor 24 passes through the slit 23 of the inner row retainer 22b and is reflected by the reflecting plate 25 of the outer row retainer 22a, and the reflected light is slit in the inner row retainer 22b. 23 is received by the optical sensor 24.

図12(b)は、ベアリング軸11の方向から見た外列の保持器22aにおいて、反射板25の設けられる位置を示す。ここでは、一例として8個の玉20aが外列の保持器22aに保持された状態で環状に配置されており、隣り合う玉20aの間の位置に反射板25が保持器22aの表面に付設されている。   FIG. 12B shows a position where the reflection plate 25 is provided in the cage 22a in the outer row as viewed from the direction of the bearing shaft 11. Here, as an example, eight balls 20a are annularly arranged in a state where they are held by outer rows of cages 22a, and a reflector 25 is attached to the surface of the cage 22a at a position between adjacent balls 20a. Has been.

図12(c)は、ベアリング軸11の方向から見た内列の保持器22bにおいて、スリット23の設けられる位置を示す。8個の玉20bが内列の保持器22bに保持された状態で環状に配置されており、隣り合う玉20bの間の位置にスリット23が設けられている。   FIG. 12C shows a position where the slit 23 is provided in the cage 22 b in the inner row as viewed from the direction of the bearing shaft 11. Eight balls 20b are annularly arranged in a state of being held by the inner row of cages 22b, and slits 23 are provided at positions between adjacent balls 20b.

車両の走行時に、外列の保持器22aと内列の保持器22bが回転しているとき、内列の保持器22bのスリット23の回転軌道上の位置と外列の保持器22aの反射板25の回転軌道上の位置がベアリング軸11の方向から見てちょうど一致する場合は、図12(a)のように、スリット23を通過した光が反射板25において反射し、光学式センサ24に受光される。しかし、内列の保持器22bのスリット23の回転軌道上の位置と外列の保持器22aの反射板25の回転軌道上の位置が一致していない場合は、光学式センサ24からの光がスリット23を通過しても反射板25に当たらないため、光学式センサ24に反射光が受光されることはない。   When the outer row cage 22a and the inner row cage 22b are rotating while the vehicle is running, the position of the slit 23 of the inner row cage 22b on the rotation path and the reflector of the outer row cage 22a. When the position on the rotation path of the shaft 25 is exactly the same as viewed from the direction of the bearing shaft 11, the light that has passed through the slit 23 is reflected by the reflector 25 as shown in FIG. Received light. However, when the position of the slit 23 of the inner row cage 22b on the rotation path does not match the position of the reflection plate 25 of the outer row cage 22a on the rotation path, the light from the optical sensor 24 is not emitted. Even if it passes through the slit 23, it does not hit the reflecting plate 25, so that the reflected light is not received by the optical sensor 24.

無荷重時は、外列の保持器22aと内列の保持器22bの公転速度は等しいが、荷重作用時は、外列の玉20aおよび内列の玉20bが軌道面と接触する位置がずれるため、外列の保持器22aと内列の保持器22bの公転速度に違いが生じる。したがって、荷重作用時は、外列の保持器22aと内列の保持器22bの公転速度の違いから、スリット23を通過した光学式センサ24からの光が反射板25に当たって反射される頻度に違いが生じる。   When no load is applied, the revolution speeds of the outer row cage 22a and the inner row cage 22b are equal, but when the load is applied, the positions where the outer row ball 20a and the inner row ball 20b come into contact with the raceway surface are shifted. Therefore, a difference occurs in the revolution speed of the outer row cage 22a and the inner row cage 22b. Therefore, when the load is applied, the difference in the frequency at which the light from the optical sensor 24 that has passed through the slit 23 hits the reflection plate 25 and is reflected due to the difference in revolution speed between the outer row cage 22a and the inner row cage 22b. Occurs.

ECU100は、光学式センサ24において受光される反射板25からの反射光の頻度から外列の保持器22aの公転速度と内列の保持器22bの公転速度の差を求める。外列の保持器22aと内列の保持器22bの公転速度の差は、車輪に作用する荷重により外側の玉列および内側の玉列の接触軌道が変化したことによるものであるから、ECU100は、公転速度の差から荷重の大きさを求めることができる。   The ECU 100 obtains the difference between the revolution speed of the outer row retainer 22a and the revolution speed of the inner row retainer 22b from the frequency of the reflected light from the reflector 25 received by the optical sensor 24. The difference in revolution speed between the outer row cage 22a and the inner row cage 22b is due to the change in the contact trajectory between the outer ball train and the inner ball train due to the load acting on the wheels. The magnitude of the load can be obtained from the difference in revolution speed.

図13は、ECU100の構成を示す図である。光学式センサ24からのセンサ出力は、公転速度差検出部120に入力される。公転速度差検出部120は、光学式センサ24において受光される内列の玉20bからの反射光の回数をカウントし、1秒間に観測される反射光の回数から内側の玉列の公転速度を検出する。公転速度差検出部120は、内列の保持器22bのスリット23の1秒当たりの通過回数から内側の玉列の公転速度を検出してもよい。   FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the ECU 100. The sensor output from the optical sensor 24 is input to the revolution speed difference detection unit 120. The revolution speed difference detection unit 120 counts the number of reflected light from the inner row of balls 20b received by the optical sensor 24, and calculates the revolution speed of the inner ball row from the number of reflected lights observed per second. To detect. The revolution speed difference detection unit 120 may detect the revolution speed of the inner ball train from the number of passages per second of the slits 23 of the cage 22b in the inner train.

さらに、公転速度差検出部120は、光学式センサ24において受光される外列の保持器22aの反射板25からの反射光の回数をカウントし、一秒間に観測される反射光の回数および内側の玉列の公転速度から外側の玉列の公転速度を算出する。公転速度差検出部120は、こうして得られた内側の玉列の公転速度と外側の玉列の公転速度の差を求め、求めた公転速度差を荷重量推定部122に与える。   Further, the revolution speed difference detection unit 120 counts the number of reflected lights from the reflecting plate 25 of the outer row of cages 22a received by the optical sensor 24, and counts the number of reflected lights observed per second and the inner side. The revolution speed of the outer ball train is calculated from the revolution speed of the ball train. The revolution speed difference detection unit 120 obtains the difference between the revolution speed of the inner ball train and the revolution speed of the outer ball train thus obtained, and gives the obtained revolution speed difference to the load amount estimation unit 122.

公転速度差は、車輪に加わる荷重量に依存して変化する量であり、公転速度差−荷重テーブル124には、公転速度差と荷重量の対応関係が格納されている。荷重量推定部122は、公転速度差−荷重テーブル124を参照し、公転速度差検出部120により検出された公転速度差に対応する荷重量を推定する。   The revolution speed difference is an amount that changes depending on the load applied to the wheel, and the revolution speed difference-load table 124 stores the correspondence between the revolution speed difference and the load quantity. The load amount estimation unit 122 estimates the load amount corresponding to the revolution speed difference detected by the revolution speed difference detection unit 120 with reference to the revolution speed difference-load table 124.

実施の形態1で説明した図7〜図9を参照して、本実施の形態の車輪支持用転がり軸受ユニット10により公転速度差から荷重を求める方法を説明する。   With reference to FIGS. 7 to 9 described in the first embodiment, a method for obtaining a load from a revolution speed difference by the wheel bearing rolling bearing unit 10 of the present embodiment will be described.

図7を参照すると、無荷重時の外列上側の玉20aの自転中心30aと外列下側の玉21aの自転中心31aを結ぶ公転径70aは、同図の曲げモーメントMが作用すると、符号70a’に示すように変化する。無荷重時の外側の玉列の公転径70aと曲げモーメントMの作用時の外側の玉列の公転径70a’は、ほとんど大きさに差がない。内側の玉列についても同様であり、無荷重時の内列上側の玉20bの自転中心30bと内列下側の玉21bの自転中心31bを結ぶ公転径70bは、曲げモーメントMが作用すると、符号70b’に示すように変化する。無荷重時の内側の玉列の公転径70bと曲げモーメントMの作用時の内側の玉列の公転径70b’は、ほとんど大きさに差がない。   Referring to FIG. 7, when no load is applied, the revolution diameter 70a connecting the rotation center 30a of the upper row of balls 20a and the rotation center 31a of the lower row of balls 21a is expressed as It changes as shown in 70a '. The revolution diameter 70a of the outer ball train at the time of no load and the revolution diameter 70a 'of the outer ball train at the time of the action of the bending moment M are almost the same. The same applies to the inner row of balls. When the bending moment M acts on the revolution diameter 70b connecting the rotation center 30b of the upper row of balls 20b and the rotation center 31b of the lower row of balls 21b when no load is applied, It changes as indicated by reference numeral 70b '. There is almost no difference between the revolution diameter 70b of the inner ball train when no load is applied and the revolution diameter 70b 'of the inner ball train when the bending moment M is applied.

したがって、曲げモーメントMの作用時における外列の保持器22aの公転速度および内列の保持器22bの公転速度は、無荷重時における公転速度にほぼ等しく、外列の保持器22aと内列の保持器22bの公転速度に差はほとんど生じない。   Therefore, the revolution speed of the outer row cage 22a and the revolution speed of the inner row cage 22b when the bending moment M is applied are substantially equal to the revolution speed at the time of no load, and the outer row cage 22a and the inner row cage 22b have the same revolution speed. There is almost no difference in the revolution speed of the cage 22b.

図8を参照すると、無荷重時の外列上側の玉20aの自転中心30aと外列下側の玉21aの自転中心31aを結ぶ公転径70aは、同図の横力Fが作用すると、符号70a’に示すように変化する。横力Fの作用時の外側の玉列の公転径70a’は、無荷重時の外側の玉列の公転径70aよりも短くなる。内側の玉列については、無荷重時の内列上側の玉20bの自転中心30bと内列下側の玉21bの自転中心31bを結ぶ公転径70bは、横力Fが作用すると、符号70b’に示すように変化する。横力Fの作用時の内側の玉列の公転径70b’は、無荷重時の内側の玉列の公転径70bよりも長くなる。 Referring to FIG. 8, the revolution diameter 70a connecting the rotation center 30a of the ball 20a on the outer row upper side and the rotation center 31a of the ball 21a on the lower row when no load is applied, the lateral force F H of FIG. It changes as indicated by reference numeral 70a '. Lateral force F H revolution diameter 70a of the outer ball row during the action of 'is shorter than the revolution diameter 70a of the outer ball row under no load. For the inner ball row, the revolution diameter 70b connecting the rotation center 30b of the ball 20b on the upper side of the inner row and the rotation center 31b of the ball 21b on the lower side of the inner row when no load is applied is indicated by a symbol 70b when the lateral force F H acts. It changes as shown in '. Lateral force F H revolution diameter 70b of the inner ball row during the action of 'is longer than the revolution diameter 70b of the inner ball row under no load.

横力Fの作用時に外側の玉列の公転径70a’が短くなるため、外列の保持器22aの公転速度は遅くなる。一方、横力Fの作用時には内側の玉列の公転径70b’が長くなるため、内列の保持器22bの公転速度は速くなる。したがって、外列の保持器22aの公転速度と内列の保持器22bの公転速度の間に有意の差が生じる。 Since the revolution diameter 70a ′ of the outer ball train is shortened when the lateral force F H is applied, the revolution speed of the outer row cage 22a is slowed down. On the other hand, when the lateral force F H is applied, the revolution diameter 70b ′ of the inner ball train becomes longer, and therefore the revolution speed of the cage 22b in the inner train becomes faster. Therefore, there is a significant difference between the revolution speed of the outer row cage 22a and the revolution speed of the inner row cage 22b.

図9を参照すると、無荷重時の外列上側の玉20aの自転中心30aと外列下側の玉21aの自転中心31aを結ぶ公転径70aは、同図の上下力Fが作用すると、符号70a’に示すように変化する。無荷重時の外側の玉列の公転径70aと上下力Fの作用時の外側の玉列の公転径70a’は、ほとんど大きさに差がない。内側の玉列についても同様であり、無荷重時の内列上側の玉20bの自転中心30bと内列下側の玉21bの自転中心31bを結ぶ公転径70bは、上下力Fが作用すると、符号70b’に示すように変化する。無荷重時の内側の玉列の公転径70bと上下力Fの作用時の内側の玉列の公転径70b’は、ほとんど大きさに差がない。 Referring to FIG. 9, the revolution diameter 70a connecting the rotation center 31a of rotation center 30a and the outer column lower balls 21a of the outer column upper ball 20a at the time of no load, the vertical force F H in the figure acts, It changes as indicated by reference numeral 70a '. Revolution diameter 70a of the outer ball row during the action of the vertical force F H and revolution diameter 70a of the outer ball row under no load 'is no difference in most sizes. The same applies to the inner row of balls, and the revolution diameter 70b connecting the rotation center 30b of the upper row of balls 20b and the rotation center 31b of the lower row of balls 21b when no load is applied, when the vertical force F H acts. , As indicated by reference numeral 70b ′. Revolution diameter 70b of the inner ball row during the action of the vertical force F H and revolution diameter 70b of the inner ball row under no load 'is no difference in most sizes.

したがって、上下力Fの作用時における外列の保持器22aの公転速度および内列の保持器22bの公転速度は、無荷重時における公転速度にほぼ等しく、外列の保持器22aと内列の保持器22bの公転速度に差はほとんど生じない。 Accordingly, the revolution speed of the outer row cage 22a and the revolution speed of the inner row cage 22b when the vertical force F H is applied are substantially equal to the revolution speed when there is no load, and the outer row cage 22a and the inner row are in the same direction. There is almost no difference in the revolution speed of the cage 22b.

図7〜図9より、荷重作用時に外列の保持器22aの公転速度と内列の保持器22bの公転速度の間に検出可能な有意の差が生じるのは、横力Fが作用するときであることがわかる。したがって、本実施の形態の車輪支持用転がり軸受ユニット10により、外列の保持器22aの公転速度と内列の保持器22bの公転速度の差を検出して荷重を測定する方法は、横力Fの測定に特に適している。 From 7 to 9, the difference between the detectable significant during the revolution speed of the revolution speed and the inner row of retainer 22b of the retainer 22a of the outer column occurs when load is applied, the lateral force F H acts It turns out that it is time. Therefore, the method of measuring the load by detecting the difference between the revolution speed of the outer row cage 22a and the revolution speed of the inner row cage 22b by the wheel bearing rolling bearing unit 10 of this embodiment is a lateral force. Particularly suitable for the measurement of F H.

実施の形態1と同様に、実験またはシミュレーションなどにより車輪に加える荷重の大きさを変化させて、外側の玉列と内側の玉列の公転速度の差を測定し、荷重と公転速度差の関係をあらかじめ取得しておく。公転速度差−荷重テーブル124は、このようにして得られた公転速度差と荷重量の対応関係を格納する。   Similar to the first embodiment, the magnitude of the load applied to the wheel is changed by experiment or simulation, and the difference in revolution speed between the outer ball train and the inner ball train is measured, and the relationship between the load and the revolution speed difference. Is acquired in advance. The revolution speed difference-load table 124 stores the correspondence relation between the revolution speed difference and the load amount obtained in this way.

なお、実施の形態1と同様、荷重と公転速度差の対応関係は、車輪速によって異なることもあるため、異なる車輪速に対して、荷重と公転速度差の対応関係を格納した複数の公転速度差−荷重テーブル124を記憶しておき、荷重量推定部122は、車輪速に応じた公転速度差−荷重テーブル124に切り替えて参照することがより好ましい。   As in the first embodiment, since the correspondence between the load and the revolution speed difference may vary depending on the wheel speed, a plurality of revolution speeds storing the correspondence between the load and the revolution speed difference for different wheel speeds. More preferably, the difference-load table 124 is stored, and the load amount estimation unit 122 switches to the revolution speed difference-load table 124 according to the wheel speed and refers to it.

実施の形態2の車輪支持用転がり軸受ユニット10の構成の変形をいくつか説明する。上記の説明では、内列の保持器22bにスリット23を設け、外列の保持器22aに反射板25を設けて、スリット23を通過する光学式センサ24からの光を反射板25で反射させたが、変形例1として、外列の保持器22aには反射板25を設けずに、内列の保持器22bのスリット23を通過する光を外列の玉20aの表面で反射させて、その反射光を光学式センサ24が受光してもよい。この場合、外列の玉20aからの反射光を光学式センサ24が十分に受光することができるように、光学式センサ24の受光角度を広げておくことが好ましい。   Several modifications of the configuration of the wheel support rolling bearing unit 10 according to the second embodiment will be described. In the above description, the slits 23 are provided in the inner row cages 22b and the reflectors 25 are provided in the outer row cages 22a, and the light from the optical sensor 24 passing through the slits 23 is reflected by the reflector plates 25. However, as a first modification, the outer row cage 22a is not provided with the reflector 25, and the light passing through the slit 23 of the inner row cage 22b is reflected on the surface of the outer row ball 20a, The optical sensor 24 may receive the reflected light. In this case, it is preferable to increase the light receiving angle of the optical sensor 24 so that the optical sensor 24 can sufficiently receive the reflected light from the balls 20a in the outer row.

さらに変形例2として、内列の保持器22bにスリット23以外に反射板を設け、外列の保持器22aにも反射板25を設けてもよい。この場合、光学式センサ24から発光された光が内列の保持器22bに設けられた反射板で反射し、光学式センサ24がその反射光を受光することにより、内列の保持器22bの公転速度を測定することができる。また、内列の保持器22bのスリット23を通過した光を外列の保持器22aの反射板25で反射させて、光学式センサ24がその反射光を受光することにより、外列の保持器22aの公転速度を測定することができる。ただし、この場合、内列の保持器22bの反射板からの反射光と、外列の保持器22aの反射板25からの反射光とを区別する必要がある。外列の保持器22aの反射板25は内列の保持器22bの反射板よりも光学式センサ24から見て遠い位置にある。光学式センサ24は、一例として、対象物に照射した光の反射を受光することにより対象物までの距離を測定する測距機能を備え、この測距機能により対象物までの距離の違いを識別することにより、外列の保持器22aの反射板25からの反射光か、内列の保持器22bの反射板からの反射光かを区別する。   Furthermore, as a second modification, a reflector other than the slits 23 may be provided in the inner row of cages 22b, and a reflector 25 may be provided in the outer row of cages 22a. In this case, the light emitted from the optical sensor 24 is reflected by the reflecting plate provided on the inner row holder 22b, and the optical sensor 24 receives the reflected light, so that the inner row holder 22b receives the reflected light. Revolution speed can be measured. Further, the light passing through the slit 23 of the inner row retainer 22b is reflected by the reflection plate 25 of the outer row retainer 22a, and the optical sensor 24 receives the reflected light, whereby the outer row retainer. The revolution speed of 22a can be measured. However, in this case, it is necessary to distinguish between the reflected light from the reflecting plate of the inner row cage 22b and the reflected light from the reflecting plate 25 of the outer row cage 22a. The reflection plate 25 of the outer row cage 22a is located farther from the optical sensor 24 than the reflection plate of the inner row cage 22b. As an example, the optical sensor 24 has a distance measuring function for measuring the distance to the object by receiving reflection of light applied to the object, and the distance function identifies a difference in the distance to the object. By doing so, it is discriminated whether the reflected light from the reflecting plate 25 of the outer row of retainers 22a or the reflected light from the reflecting plate of the inner row of retainers 22b.

さらに変形例3として、内列の保持器22bにスリット23以外に反射板を設けるが、外列の保持器22aには反射板25を設けず、内列の保持器22bのスリット23を通過する光を外列の玉20aで反射させる構成をとってもよい。この場合の動作は変形例2と同様である。   Further, as a third modified example, a reflector is provided in the inner row of cages 22b in addition to the slits 23, but the reflector 22 is not provided in the outer row of cages 22a and passes through the slits 23 of the inner row of cages 22b. A configuration may be adopted in which light is reflected by the outer rows of balls 20a. The operation in this case is the same as that of the second modification.

さらに変形例4として、内列の保持器22bの公転速度を測定するための第1光学センサと、外列の保持器22aの公転速度を測定するための第2光学センサを別々に設けてもよい。実施の形態1で説明したように、一例として、第1光学センサは円筒部17に設置し、第2光学センサは外輪18に設置する。この場合、内列の保持器22bにはスリット23は不要であり、内列の保持器22bには反射板を設け、第1光学センサから照射された光を内列の保持器22bの反射板で反射させ、第1光学センサがその反射光を受光することにより、内列の保持器22bの公転速度を測定する。外列の保持器22aについても同様に、第2光学センサから照射された光を外列の保持器22aの反射板で反射させ、第2光学センサがその反射光を受光することにより、外列の保持器22aの公転速度を測定する。この場合、ECU100が、第1光学センサが測定する内列の保持器22bの公転速度と第2光学センサが測定する外列の保持器22aの公転速度の差を求め、作用している荷重を求める。   Further, as a fourth modification, a first optical sensor for measuring the revolution speed of the inner row cage 22b and a second optical sensor for measuring the revolution speed of the outer row cage 22a may be provided separately. Good. As described in the first embodiment, as an example, the first optical sensor is installed in the cylindrical portion 17 and the second optical sensor is installed in the outer ring 18. In this case, the slits 23 are not required in the inner row cages 22b, and the inner row cages 22b are provided with a reflector, and the light emitted from the first optical sensor is reflected by the reflectors of the inner row cages 22b. And the first optical sensor receives the reflected light to measure the revolution speed of the cage 22b in the inner row. Similarly, in the outer row retainer 22a, the light irradiated from the second optical sensor is reflected by the reflecting plate of the outer row retainer 22a, and the second optical sensor receives the reflected light. The revolution speed of the cage 22a is measured. In this case, the ECU 100 determines the difference between the revolution speed of the inner row of cages 22b measured by the first optical sensor and the revolution speed of the outer row of cages 22a measured by the second optical sensor, and calculates the acting load. Ask.

以上説明したように、本実施の形態の車輪支持用転がり軸受ユニット10によれば、光学式センサのような非接触センサを用いて、複列のベアリング玉の保持器の反射板からの反射光を受光して複列の保持器の公転速度の変化を検出することにより、車両の走行時に車輪に加わる荷重の大きさを正確に測定することができる。   As described above, according to the wheel-supporting rolling bearing unit 10 of the present embodiment, the reflected light from the reflection plate of the double row bearing ball cage is obtained using a non-contact sensor such as an optical sensor. Is detected and the change in the revolution speed of the double row cage is detected, the magnitude of the load applied to the wheels during traveling of the vehicle can be accurately measured.

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施形態は例示であり、各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described above based on the embodiment. It is to be understood by those skilled in the art that the embodiments are exemplifications, and various modifications are possible for the combination of each component, and such modifications are within the scope of the present invention.

上記の実施の形態1の車輪支持用転がり軸受ユニット10では、複列のアンギュラ玉軸受を用いたが、荷重の方向の識別をしない場合は、単列のアンギュラ玉軸受であってもよく、ベアリング玉の自転中心のずれから荷重の大きさを測定することができる。   In the wheel support rolling bearing unit 10 of the first embodiment, the double-row angular contact ball bearing is used. However, when the load direction is not identified, a single-row angular contact ball bearing may be used. The magnitude of the load can be measured from the deviation of the rotation center of the ball.

実施の形態1の車輪支持用転がり軸受ユニット10では、外列および内列の玉20a、20bの表面の移動速度と自転中心のずれを光学式センサ24a、24bにより検出したが、玉20a、20bの移動速度のピークが検出される回数をカウントして、1秒当たりのピーク速度の検出回数から玉20a、20bの公転速度を算出することもできる。また、光学式センサ24a、24bは、外列および内列の保持器22a、22bの表面の凹凸を識別して、保持器22a、22bの公転速度を直接検出することも可能である。したがって、実施の形態1の構成において、実施の形態2で述べた外列の保持器22aと内列の保持器22bの公転速度の差から荷重を測定する方法を採用することもできる。したがって、実施の形態1の構成において、自転中心のずれから荷重を測定する方法と公転速度の差から荷重を測定する方法を組み合わせて、荷重の測定精度をさらに向上させることも可能である。   In the wheel support rolling bearing unit 10 according to the first embodiment, the movement speeds of the surfaces of the outer and inner rows of balls 20a and 20b and the deviation of the rotation center are detected by the optical sensors 24a and 24b. It is also possible to calculate the revolution speed of the balls 20a and 20b from the number of times of detection of the peak speed per second by counting the number of times the peak of the moving speed is detected. The optical sensors 24a and 24b can also directly detect the revolution speed of the cages 22a and 22b by identifying the irregularities on the surfaces of the cages 22a and 22b in the outer row and the inner row. Therefore, in the configuration of the first embodiment, the method of measuring the load from the difference in revolution speed between the outer row cage 22a and the inner row cage 22b described in the second embodiment can also be adopted. Therefore, in the configuration of the first embodiment, it is possible to further improve the load measurement accuracy by combining the method of measuring the load from the deviation of the rotation center and the method of measuring the load from the difference in revolution speed.

実施の形態2の車輪支持用転がり軸受ユニット10では、光学式センサ24を一箇所だけ設けたが、ベアリング軸11の周りに環状に複数個設け、異なる複数の位置において玉列の公転速度を検出してもよい。光学式センサ24の個数を増やすことで、荷重の測定精度をさらに向上させることができる。   In the wheel support rolling bearing unit 10 of the second embodiment, only one optical sensor 24 is provided, but a plurality of annular sensors are provided around the bearing shaft 11 to detect the revolution speed of the ball train at different positions. May be. By increasing the number of optical sensors 24, the load measurement accuracy can be further improved.

実施の形態1に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rolling bearing unit for wheel support which concerns on Embodiment 1. FIG. 図2(a)は、図1の外側の玉列を観測するための光学式センサの設置箇所を説明する図であり、図2(b)は、図1の内側の玉列を観測するための光学式センサの設置箇所を説明する図である。FIG. 2A is a diagram for explaining an installation location of the optical sensor for observing the outer sphere in FIG. 1, and FIG. 2B is for observing the inner sphere in FIG. It is a figure explaining the installation location of this optical sensor. 実施の形態1に係るECUの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an ECU according to Embodiment 1. FIG. 図1の車輪支持用転がり軸受ユニットによる荷重測定の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the load measurement by the rolling bearing unit for wheel support of FIG. 図5(a)は、無荷重時において図1の光学式センサにより観測される速度を説明する図であり、図5(b)は、荷重作用時において図1の光学式センサにより観測される速度を説明する図である。FIG. 5A is a diagram for explaining the speed observed by the optical sensor of FIG. 1 when no load is applied, and FIG. 5B is the image observed by the optical sensor of FIG. 1 when a load is applied. It is a figure explaining speed. 図1の車輪支持用転がり軸受ユニットに作用する荷重の方向を説明する図である。It is a figure explaining the direction of the load which acts on the rolling bearing unit for wheel support of FIG. 図6の曲げモーメントが作用した場合における外列上下の玉と内列上下の玉の自転中心のずれを説明する図である。It is a figure explaining the shift | offset | difference of the rotation center of the ball | bowl of an outer row | line and the ball | bowl of an inner row | line upper and lower when the bending moment of FIG. 6 acts. 図6の横力が作用した場合における外列上下の玉と内列上下の玉の自転中心のずれを説明する図である。It is a figure explaining the shift | offset | difference of the rotation center of the ball | bowl of an outer row | line at the time of the lateral force of FIG. 図6の上下力が作用した場合における外列上下の玉と内列上下の玉の自転中心のずれを説明する図である。It is a figure explaining the shift | offset | difference of the rotation center of the upper and lower balls of the outer row and the upper and lower balls of the inner row when the vertical force of FIG. 6 is applied. 図6の曲げモーメント、横力、上下力のそれぞれが作用したときに、外列上側、外列下側、内列上側、および内列下側の玉の自転中心がずれる方向をまとめて説明する図である。The direction in which the rotation centers of the balls on the upper side of the outer row, the lower side of the outer row, the upper side of the inner row, and the lower side of the inner row shift when the bending moment, lateral force, and vertical force in FIG. FIG. 実施の形態2に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rolling bearing unit for wheel support which concerns on Embodiment 2. FIG. 図10の外列の保持器および内列の保持器の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the holder | retainer of the outer row | line | column of FIG. 10, and the holder | retainer of an inner row | line. 実施の形態2に係るECUの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an ECU according to a second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 車輪支持用転がり軸受ユニット、 11 ベアリング軸、 12 ハブ本体、 13 ハブユニット、 14 フランジ、 16 スタッド、 17 円筒部、 18 外輪、 19 内輪、 20 玉、 22 保持器、 23 スリット、 24 光学式センサ、 25 反射板、 30 自転中心、 40 観測点、 62 観測軌跡、 70 公転径、 100 ECU、 102 速度偏差検出部、 104 荷重量推定部、 106 速度偏差−荷重テーブル、 108 自転中心ずれ方向検出部、 110 荷重方向判定部、 112 荷重方向判定テーブル、 120 公転速度差検出部、 122 荷重量推定部、 124 公転速度差−荷重テーブル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rolling bearing unit for wheel support, 11 Bearing shaft, 12 Hub body, 13 Hub unit, 14 Flange, 16 Stud, 17 Cylindrical part, 18 Outer ring, 19 Inner ring, 20 Ball, 22 Cage, 23 Slit, 24 Optical sensor , 25 reflector, 30 center of rotation, 40 observation points, 62 observation trajectory, 70 revolution diameter, 100 ECU, 102 speed deviation detection unit, 104 load amount estimation unit, 106 speed deviation-load table, 108 rotation center deviation direction detection unit 110 load direction determination unit, 112 load direction determination table, 120 revolution speed difference detection unit, 122 load amount estimation unit, 124 revolution speed difference-load table.

Claims (9)

複数個の転動体および前記複数個の転動体を保持する保持体からなる転動部材を備えた車輪支持ハブユニットと、
車輪に作用する荷重を測定する荷重測定装置とを備え、
前記荷重測定装置は、
前記転動体の回転軌道の変化に関する量を検出する転動体軌道変化検出部と、
検出された前記転動体の回転軌道の変化に関する量から車輪に作用する荷重量を推定する荷重量推定部とを備えることを特徴とする転がり軸受装置。
A wheel support hub unit comprising a plurality of rolling elements and a rolling member comprising a holding body for holding the plurality of rolling elements;
A load measuring device for measuring the load acting on the wheel,
The load measuring device is
A rolling element trajectory change detector for detecting an amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling element;
A rolling bearing device, comprising: a load amount estimating unit that estimates a load amount acting on a wheel from a detected amount related to a change in a rotation trajectory of the rolling element.
前記転動体軌道変化検出部は、前記転動体の回転軌道の変化に関する量として、前記転動体の表面の移動速度を検出し、
前記荷重測定装置は、前記転動体の表面の移動速度が前記保持体の公転速度からずれる偏差を検出する速度偏差検出部をさらに備え、
前記荷重量推定部は、検出された前記偏差から前記荷重量を推定することを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受装置。
The rolling element trajectory change detection unit detects a moving speed of the surface of the rolling element as an amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling element,
The load measuring device further includes a speed deviation detection unit that detects a deviation in which the moving speed of the surface of the rolling element deviates from the revolution speed of the holding body,
The rolling bearing device according to claim 1, wherein the load amount estimation unit estimates the load amount from the detected deviation.
前記転動部材は、車軸方向に複列設けられ、
前記転動体軌道変化検出部は、各列の前記転動部材の前記転動体の回転軌道の変化に関する量を検出し、
前記荷重測定装置は、各列の前記転動体について検出された前記回転軌道の変化に関する量の組み合わせから車輪に作用する荷重の方向を判定する荷重方向判定部をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の転がり軸受装置。
The rolling members are provided in a double row in the axle direction,
The rolling element trajectory change detection unit detects an amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling element of the rolling members in each row,
The load measuring device further includes a load direction determination unit that determines a direction of a load acting on a wheel from a combination of amounts related to changes in the rotation trajectory detected for the rolling elements in each row. The rolling bearing device according to 1 or 2.
前記転動体軌道変化検出部は、車軸方向から見て上下または左右の位置にある前記転動体の回転軌道の変化に関する量を検出し、
前記荷重測定装置は、前記上下または左右の位置にある前記転動体について検出された前記回転軌道の変化に関する量の組み合わせから車輪に作用する荷重の方向を判定する荷重方向判定部をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の転がり軸受装置。
The rolling element trajectory change detection unit detects an amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling element at a vertical or horizontal position when viewed from the axle direction;
The load measuring device further includes a load direction determination unit that determines a direction of a load acting on a wheel from a combination of amounts related to a change in the rotation trajectory detected with respect to the rolling elements at the vertical and horizontal positions. The rolling bearing device according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記荷重測定装置は、前記転動体軌道変化検出部による検出結果にもとづいて、複数個の前記転動体の自転中心がずれる方向を検出する自転中心ずれ方向検出部をさらに備え、
前記荷重方向判定部は、複数個の前記転動体について検出された前記自転中心のずれ方向の組み合わせから前記荷重の方向を判定することを特徴とする請求項3または4に記載の転がり軸受装置。
The load measuring device further includes a rotation center deviation direction detection unit that detects a direction in which the rotation centers of the plurality of rolling elements are shifted based on a detection result by the rolling element trajectory change detection unit,
5. The rolling bearing device according to claim 3, wherein the load direction determination unit determines the direction of the load from a combination of shift directions of the rotation centers detected for a plurality of the rolling elements. 6.
前記転動部材は、車軸方向に複列設けられ、
前記転動体軌道変化検出部は、各列の前記転動部材の前記転動体の回転軌道の変化に関する量として、各列の前記転動体の公転速度を検出し、
前記荷重量推定部は、検出された各列の前記転動体の公転速度の差から前記荷重量を推定することを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受装置。
The rolling members are provided in a double row in the axle direction,
The rolling element trajectory change detection unit detects the revolution speed of the rolling elements in each row as an amount related to a change in the rotational trajectory of the rolling members of the rolling members in each row,
The rolling bearing device according to claim 1, wherein the load amount estimation unit estimates the load amount from a difference in revolution speed of the rolling elements detected in each row.
前記転動体軌道変化検出部は、前記転動体または前記保持体に照射された光の反射光を受光することにより、各列の前記転動体の公転速度を検出することを特徴とする請求項6に記載の転がり軸受装置。   7. The rolling element trajectory change detection unit detects a revolution speed of the rolling elements in each row by receiving reflected light of light irradiated on the rolling element or the holding body. The rolling bearing device described in 1. 一方の列の前記保持体には照射された光を通過させるためのスリットが設けられ、他方の列の前記保持体には照射された光を反射させるための反射板が設けられ、
前記転動体軌道変化検出部は、一方の列の前記保持体の前記スリットを通過し、他方の列の前記保持体の前記反射板から反射された反射光を受光することにより、他方の列の前記転動体の公転速度を検出することを特徴とする請求項7に記載の転がり軸受装置。
The holding bodies in one row are provided with slits for allowing the irradiated light to pass through, and the holding bodies in the other row are provided with a reflector for reflecting the irradiated light,
The rolling element trajectory change detection unit receives reflected light that has passed through the slits of the holders in one row and is reflected from the reflecting plate of the holders in the other row. The rolling bearing device according to claim 7, wherein a revolution speed of the rolling element is detected.
前記転動部材は、前記転動体がラジアル方向に対して所定の角度をもって内輪軌道および外輪軌道に接触するように構成されたアンギュラ軸受であることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の転がり軸受装置。   The said rolling member is an angular bearing comprised so that the said rolling element might contact an inner ring track and an outer ring track at a predetermined angle with respect to a radial direction, It is any one of Claim 1 to 8 characterized by the above-mentioned. The rolling bearing device described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008261797A (en) * 2007-04-13 2008-10-30 Nsk Ltd Ball phase detecting method for ball bearing
JP2012247209A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Ntn Corp Rolling element behavior measuring method and apparatus for rolling bearing

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