JP2008185497A - センサ付き車輪用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外方部材と内方部材の間に複列の転動体を介在させた車輪用軸受において、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に歪みセンサ21と処理回路40を取付ける。歪みセンサ21は、前記固定側部材に固定された歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子を含む。前記処理回路40は、増幅回路41、オフセット調整回路42、記憶手段43、補正手段44、および外部インタフェース45を有する。前記記憶手段43には、前記歪みセンサ21および軸受の個体差となる特性が記憶され、前記補正手段44は前記記憶手段43の記憶内容に従ってセンサ素子の出力を補正する。前記外部インタフェース45は、前記記憶手段43に対して入力が可能なものである。
【選択図】 図9
Description
・ 歪み発生部材を用いた歪み計測に基づく荷重推定を行うが、温度特性、センサ素子の個体差、特性の非線形、さらには取付け状態による特性変化などがあり、これらを補償する機能を備えていないと正確な荷重測定ができない。
・ センサ素子の出力信号を受け取る車体側の電気制御ユニット(ECU)で補正することも可能だが、それぞれの部品に特有な補正処理を個別にプログラムして行うのは煩雑で非効率的である。
・ センサ付き軸受装置の単体で性能を確保したいが、このためには、センサ素子の出力信号を利用する車体側で軸受のセンサ特性個体差を無くすか、あるいは軸受に補償機能を付与する必要がある。
・ 使用中の環境変化や経年変化による感度特性やオフセットの変化を検知・判断し、定期的に較正する機能も望まれる。
・ 自動車などの情報通信網に接続するインタフェースを備えていることも望まれる。
この構成によると、センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路を備え、この処理回路が、増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段を有するため、軸受で検出した荷重信号を処理回路により適正に較正された状態で出力するができる。そのため、信号を利用する車体側では軸受の荷重状態を簡単で正確に得ることができる。
また、前記記憶手段は、前記歪みセンサおよび軸受の個体差となる特性が記憶され、前記補正手段は前記記憶手段の記憶内容に従ってセンサ素子の出力を補正するものとしたため、歪みセンサおよび軸受の個体差が処理回路で補償される。そのため、車体側ではこのセンサ付き軸受装置が組み込まれると、ただちに歪みセンサの出力信号を利用することができ、較正などが不要である。
処理回路は外部インタフェースを有するので、記憶手段への補正データの入力や、記憶されている補正データの修正、ID情報の読み出しなどを外部から行うことができる。また、経年変化あるいは衝撃荷重によるオフセット変化分を検出し、外部から修正して、正確な荷重検出能力を保つことも可能となる。
内方部材2は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハブ輪9および内輪10に、前記各列の転走面4が形成されている。ハブ輪9のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面12が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が嵌合している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が設けられている。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト(図示せず)の圧入孔15が設けられている。ハブ輪9のハブフランジ9aの根元部付近には、ホイールおよび制動部品(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。
また、歪み発生部材22は、金属粉末射出成形による焼結金属品としてもよい。金属粉末射出成形は、金属、金属間化合物等の成形技術の一つであり、金属粉末をバインダーと混練する工程、この混練物を用いて射出成型する工程、成形体の脱脂処理を行なう工程、成形体の焼結を行なう工程を含む。この金属粉末射出成形によれば、一般の粉末冶金に比べて焼結密度の高い焼結体が得られ、焼結金属品を高い寸法精度で製作することができ、また機械的強度も高いという利点がある。
このように、歪みを受ける位置の2つの歪み測定用センサ素子23(S1)と、歪みの影響を受けない位置の2つの歪み測定用センサ素子23(S2)とをブリッジ接続して検出回路を構成すると、歪み信号出力が2倍の振幅となり検出感度を高めることができる。なお、前記ブリッジ接続の検出回路において、歪みの影響を受けない位置の2つの歪み測定用センサ素子23(S2)を設ける代わりに、固定抵抗を設けても良い。基本的には、この歪み信号出力を増幅回路41で増幅した信号により、つまり、図9の回路におけるA部の構成だけで車輪用軸受にかかる荷重を検出することができる。
例えば、図12に示すように、歪みセンサ21の出力特性は車輪に加わる荷重と非線形な関係にあるので、この特性データをテーブル化して記憶手段43に記憶するか、あるいは近似曲線のパラメータの形態で記憶手段43に記憶する。コントロール回路47は、記憶手段43に記憶された非線形補正のデータを読み出し、補正回路44の一つとして用意された線形補正回路の動作を制御することにより、非線形補正の処理を実行する。オフセットの温度補正や、感度補正についても同様にして実行される。
1a…フランジ
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
21…歪みセンサ
22…歪み発生部材
22a…第1の接触固定部
22b…第2の接触固定部
23…歪み測定用センサ素子
33,34…接触固定部材
40…処理回路
41…増幅回路
42…オフセット調整回路
43…記憶手段
44…補正回路
45…外部インタフェース
46…信号出力回路
47…コントロール回路
Claims (7)
- 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、各列の転走面間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に固定された歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子を含む歪みセンサと、この歪みセンサの前記センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路とを備え、
前記処理回路が、増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および外部インタフェースを有し、前記記憶手段は、前記歪みセンサおよび軸受の個体差となる特性が記憶され、前記補正手段は前記記憶手段の記憶内容に従ってセンサ素子の出力を補正するものとし、前記外部インタフェースは、前記記憶手段に対して入力が可能なものとしたことを特徴とするセンサ付き車輪用軸受装置。 - 請求項1において、前記歪みセンサの前記歪み発生部材は、固定側部材に対して2箇所の接触固定部を有し、前記接触固定部のうち第1の接触固定部は前記固定側部材に設けられたフランジ面であり、第2の接触固定部材は前記固定側部材の周面であるセンサ付き車輪用軸受装置。
- 請求項1または請求項2において、前記補正回路として線形補正回路を有し、前記オフセット調整回路がオフセット補償機能を有するものであり、前記処理回路は、前記増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および外部インタフェースに加えて、信号出力回路、並びにこれらオフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および信号出力回路のうちのいずれかを制御するコントロール回路を有するセンサ付き車輪用軸受装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記記憶手段は、前記歪みセンサの感度補正値,温度補正値、および軸受の識別コードを記憶したものであり、前記処理回路は前記記憶手段の記憶内容に従って回路動作を制御するものであるセンサ付き車輪用軸受装置。
- 請求項4において、前記記憶手段の記憶内容を前記処理回路に対する外部から読み書きする読み書き手段を有するセンサ付き車輪用軸受装置。
- 請求項5において、前記読み書き手段がワイヤレス通信手段であるセンサ付き車輪用軸受装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、前記外部インタフェースが、自動車の車体制御系通信バスに接続可能な形式のものであるセンサ付き車輪用軸受装置。
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