JP2008275509A - Sensor-equipped roller bearing device - Google Patents

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Nobutsuna Motohashi
信綱 本橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor-equipped roller bearing device capable of simply and accurately detecting the translational loads and moment loads of a set of detection sections whose displacements are detected. <P>SOLUTION: Based on signals from individual displacement sensors, a signal processing section 140 which receives the signals from the individual displacement sensors, calculates five differential signals. After that, the processing section 140 multiplies a constant matrix with five rows and five columns having been input in the processing section 140 beforehand by the calculated five differential signals, to calculate three translational loads and two moment loads acting on a hub unit. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、軌道部材、転動体およびセンサ装置を有するセンサ付き転がり軸受装置に関し、特に、変位センサを有するハブユニットに関する。   The present invention relates to a rolling bearing device with a sensor having a race member, a rolling element and a sensor device, and more particularly to a hub unit having a displacement sensor.

従来、センサ付き転がり軸受装置としては、特開２００１−２１５７７号公報（特許文献１）に記載されているハブユニットがある。   Conventionally, as a rolling bearing device with a sensor, there is a hub unit described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-21577 (Patent Document 1).

このハブユニットは、回転軌道輪、固定軌道輪および一つの変位センサを備え、上記変位センサは、上記固定軌道輪に設けられている。具体的には、上記固定軌道輪の外周面は、径方向に延在する穴を有し、上記変位センサは、上記穴に挿入されている。上記変位センサの検出面は、上記回転軌道輪の外周面に向けられている。   The hub unit includes a rotating raceway, a fixed raceway, and one displacement sensor, and the displacement sensor is provided on the fixed raceway. Specifically, the outer peripheral surface of the fixed race has a hole extending in the radial direction, and the displacement sensor is inserted into the hole. The detection surface of the displacement sensor is directed to the outer peripheral surface of the rotating raceway.

上記変位センサは、車両の車輪に荷重が作用した際に発生する回転軌道輪の外周面の変位によって変動する回転軌道輪と固定軌道輪との間のギャップ（具体的には、このギャップに対応して変化する電気信号）を検出するようになっている。また、上記ハブユニットは、上記変位センサが検出したギャップに基づいて車輪に作用する鉛直方向の荷重を算出するようになっている。   The displacement sensor described above is a gap between the rotating track ring and the fixed track ring that varies due to the displacement of the outer peripheral surface of the rotating track ring that occurs when a load is applied to the vehicle wheel (specifically, this gap corresponds to this gap). Electric signals that change). The hub unit calculates a vertical load acting on the wheel based on the gap detected by the displacement sensor.

上記従来のセンサ付き転がり軸受装置では、上記変位センサが一つで、かつ、上記変位センサの検出面が、上記回転軌道輪の外周面に向けられているから、変位センサの検出値に基づいて車輪に対して鉛直方向に作用する並進荷重を求めることが可能である一方、車両の旋回走行時の遠心力等に伴って発生する車両の前後方向のモーメント荷重や、車両の上下方向のモーメント荷重や、車輪の軸方向の並進荷重を求めることが不可能であるという問題がある。   In the conventional rolling bearing device with a sensor, since there is one displacement sensor and the detection surface of the displacement sensor is directed to the outer peripheral surface of the rotating raceway, based on the detection value of the displacement sensor. While it is possible to determine the translational load acting on the wheels in the vertical direction, the vehicle's longitudinal moment load and the vehicle's vertical moment load generated by centrifugal force, etc., when the vehicle is turning In addition, there is a problem that it is impossible to obtain the translational load in the axial direction of the wheel.

また、従来、ハブユニットにおいて、車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重を簡易かつ精密に検出したいという要請が存在している。
特開２００１−２１５７７号公報（図８参照） Further, conventionally, in the hub unit, the translational load in the vertical direction of the vehicle, the translational load in the traveling direction of the vehicle, the translational load in the axial direction of the wheel, the moment load around the vertical direction of the vehicle, and the traveling of the vehicle There is a demand for simple and precise detection of moment load around a direction.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-21577 (see FIG. 8)

そこで、本発明の課題は、被変位検出部の並進荷重およびモーメント荷重を、簡易かつ正確に検出できるセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。また、本発明の課題は、特に、車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重を簡易かつ精密に検出できるセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a sensor-equipped rolling bearing device that can easily and accurately detect a translational load and a moment load of a displacement detection portion. The subject of the present invention is, in particular, the translational load in the vertical direction of the vehicle, the translational load in the traveling direction of the vehicle, the translational load in the axial direction of the wheel, the moment load around the vertical direction of the vehicle, and the vehicle It is an object of the present invention to provide a sensor-equipped rolling bearing device that can easily and precisely detect a moment load around the traveling direction of the.

上記課題を解決するため、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、
軌道面を周面に有する第１軌道部材と、
軌道面と、環状の被変位検出部とを周面に有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記被変位検出部の径方向の変位と、上記被変位検出部の軸方向の変位とを検出するセンサ装置と
を備え、
上記センサ装置は、
上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第１変位検出部と、
上記第１変位検出部に上記軸方向に間隔をおいて位置すると共に、上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第２変位検出部と
を有し、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に略等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記第１変位検出部の４つのセンサの出力の夫々を、ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉとすると共に、上記第２変位検出部の４つのセンサの出力の夫々を、ｆｏ、ｒｏ、ｔｏ、ｂｏとし、
更に、ｆｉとｒｉとは、上記第２軌道部材の中心軸に対して略線対称に位置している上記第１変位検出部の二つのセンサの出力であると共に、ｔｉとｂｉとは、上記第２軌道部材の中心軸に対して略線対称に位置している上記第１変位検出部の他の二つの出力であり、ｆｏは、上記ｆｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｒｏは、上記ｒｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｔｏは、上記ｔｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｂｏは、上記ｂｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であるとしたとき、
ｆｉ−ｒｉと、
ｔｉ−ｂｉと、
ｆｏ−ｒｏと、
ｔｏ−ｒｏと、
上記第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差と
に基づいて、上記被変位検出部に作用している並進荷重と、上記被変位検出部に作用しているモーメント荷重とを算出する演算部
を備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a rolling bearing device with a sensor according to the present invention comprises:
A first track member having a track surface on the peripheral surface;
A second raceway member having a raceway surface and an annular displacement detector on the circumferential surface;
A rolling element disposed between the raceway surface of the first raceway member and the raceway surface of the second raceway member;
A sensor device for detecting a radial displacement of the displacement detection unit and an axial displacement of the displacement detection unit;
The sensor device is
A first displacement detection unit having a detection surface opposed to the displacement detection unit in the radial direction;
A second displacement detection unit located on the first displacement detection unit at an interval in the axial direction and having a detection surface opposed to the displacement detection unit in the radial direction;
The first displacement detection unit and the second displacement detection unit substantially overlap each other when viewed from the axial direction, and each of the first displacement detection unit and the second displacement detection unit is substantially equidistant in the circumferential direction. Consisting of four displacement sensors arranged in
Each of the outputs of the four sensors of the first displacement detector is fi, ri, ti, bi, and each of the outputs of the four sensors of the second displacement detector is fo, ro, to, bo. age,
Furthermore, fi and ri are the outputs of the two sensors of the first displacement detector located approximately line-symmetrically with respect to the central axis of the second track member, and ti and bi are The other two outputs of the first displacement detector that are positioned substantially line-symmetrically with respect to the central axis of the second track member, and fo is a sensor that substantially overlaps the sensor that outputs fi in the axial direction. , Ro is the output of the sensor that substantially overlaps the sensor that outputs ri in the axial direction, and to is the output of the sensor that substantially overlaps the sensor that outputs ti in the axial direction, and bo Is the sensor output that substantially overlaps the axial direction of the sensor that outputs bi,
fi-ri,
ti-bi,
fo-ro,
to-ro,
The output of at least one of the four sensors constituting the first displacement detection unit, and the second displacement detection unit substantially overlapping the at least one of the four sensors in the axial direction. A calculation unit that calculates a translational load acting on the displacement detection unit and a moment load acting on the displacement detection unit based on a difference from the output of at least one sensor; It is a feature.

尚、この明細書において、寸法や値について言及したときは、それらの寸法および値は、ＭＫＳ単位系での寸法および値であるものとする。   In this specification, when dimensions and values are mentioned, these dimensions and values are the dimensions and values in the MKS unit system.

本発明によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部と、第２変位検出部とを有しているから、第１変位検出部の検出信号と、第２変位検出信号の検出信号に基づいて、軸方向の並進の変位に基づく並進荷重を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。   According to the present invention, since the first displacement detection unit and the second displacement detection unit are separated from each other in the axial direction, the detection signal of the first displacement detection unit and the second displacement detection signal are included. Based on this detection signal, the translational load based on the axial translational displacement can be calculated, as well as the displacement variation due to the axial position of the sensor-equipped rolling bearing device. Based on this, the moment load acting on the sensor-equipped rolling bearing device can be calculated.

また、一実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、
上記第２軌道部材は、車両の車輪を取り付けるための車輪取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、上記車両の車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記第１軌道部材の上記軌道面は、上記第２軌道部材の上記軌道面の上記径方向の外方に位置し、
上記第２軌道部材が所定の位置に配置されている状態において、
上記ｆｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のフロント側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｒｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のリア側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｔｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の上方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｂｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の下方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記算出部は、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））と、２５個の定数とに基づいて、上記車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、上記車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出する。 Moreover, the rolling bearing device with a sensor of one embodiment is
The second track member has a wheel mounting flange for mounting a vehicle wheel, and the first track member has a vehicle body mounting flange for mounting the vehicle body,
The raceway surface of the first raceway member is located outward of the radial direction of the raceway surface of the second raceway member,
In a state where the second track member is disposed at a predetermined position,
The detection surface of the sensor that outputs fi is opposed to the portion of the displacement detection unit that is substantially located on the front side of the vehicle in the radial direction,
The detection surface of the sensor that outputs the ri is opposed to the radial direction to a portion of the displacement detection unit that is substantially located on the rear side of the vehicle,
The detection surface of the sensor that outputs the ti is opposed to the radial direction at a portion that is substantially positioned on the upper side in the vertical direction of the displacement detection unit,
The detection surface of the sensor that outputs the bi is opposed to the radial direction at a portion that is substantially positioned on the lower side in the vertical direction of the displacement detection unit,
The calculation unit translates the vehicle in the vertical direction based on fi-ri, ti-bi, fo-ro, to-ro, (fi + ri + ti + bi- (fo + ro + to + bo)), and 25 constants. A load, a translational load in the traveling direction of the vehicle, a translational load in the axial direction of the wheel, a moment load about the vertical direction of the vehicle, and a moment load about the traveling direction of the vehicle are calculated.

本発明者は、上記ｆｉ−ｒｉ、ｔｉ−ｂｉ、ｆｏ−ｒｏおよびｔｏ−ｒｏの夫々と、実際に車両に作用する次の５つの荷重、すなわち、車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重および上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重の夫々とが、線形関係にあることを発見した。   The present inventor has determined that each of the fi-ri, ti-bi, fo-ro, and to-ro and the following five loads that actually act on the vehicle, that is, a translational load in the vertical direction of the vehicle, It has been found that the translational load in the traveling direction, the translational load in the axial direction of the wheel, the moment load around the vehicle in the vertical direction, and the moment load around the vehicle in the traveling direction are in a linear relationship.

また、上記第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差が、車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重および上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重の夫々に、線形関係にあることを発見した。   Further, the output of at least one of the four sensors constituting the first displacement detector, and the second displacement detection that substantially overlaps the at least one of the four sensors in the axial direction. The difference from the output of at least one sensor of the section is the translational load in the vertical direction of the vehicle, the translational load in the traveling direction of the vehicle, the translational load in the axial direction of the wheel, the moment load around the vertical direction of the vehicle and the above It was discovered that there is a linear relationship between each of the moment loads around the direction of travel of the vehicle.

すなわち、ある事象において、５次元ベクトルＡ＝（ｆｉ−ｒｉ、ｔｉ−ｂｉ、ｆｏ−ｒｏ、ｔｏ−ｒｏ、第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差）と、その場合における荷重の実測値を示す５次元ベクトルＢ＝（車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重）とから、Ｂ＝Ｃ・Ａを満たす、５行５列の定数行列Ｃを予め決定すれば、違う事象において、その違う事象のＡを、Ｃに乗ずるだけで、簡単安価に、違う事象における、荷重実測値を算出できることを見出した。   That is, in a certain event, a five-dimensional vector A = (fi-ri, ti-bi, fo-ro, to-ro, and an output of at least one of the four sensors constituting the first displacement detector The difference between the output of at least one sensor of the second displacement detector that substantially overlaps at least one of the four sensors in the axial direction), and the five-dimensional measurement value of the load in that case From vector B = (translational load in the vertical direction of the vehicle, translational load in the traveling direction of the vehicle, translational load in the axial direction of the wheel, moment load around the vertical direction of the vehicle, moment load around the traveling direction of the vehicle) , If a constant matrix C of 5 rows and 5 columns satisfying B = C · A is determined in advance, simply by multiplying A of the different event by C in a different event, simply and inexpensively, It found to be able to calculate the weight measured values.

本発明によれば、上記行列Ｃ、すなわち、５行５列の定数行列で表されるルックアップテーブルを参照するだけで、ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉ、ｆｏ、ｒｏ、ｔｏ、ｒｏの値から、簡単安価かつ正確に、車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出することができる。   According to the present invention, the value of fi, ri, ti, bi, fo, ro, to, ro can be determined by simply referring to the matrix C, that is, a lookup table represented by a 5-by-5 constant matrix. Simple, inexpensive and accurate, translational load in the vertical direction of the vehicle, translational load in the traveling direction of the vehicle, translational load in the axial direction of the wheel, moment load around the vertical direction of the vehicle, moment load around the traveling direction of the vehicle Can be calculated.

また、一実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、
上記第２軌道部材は、車両の車輪を取り付けるための車輪取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、上記車両の車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記第１軌道部材の上記軌道面は、上記第２軌道部材の上記軌道面の上記径方向の外方に位置し、
上記第２軌道部材が所定の位置に配置されている状態において、
上記ｆｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のフロント側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｒｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のリア側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｔｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の上方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｂｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の下方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記車輪の半径をＲ［ｍ］、上記車両の上下方向の並進荷重をＦｚ［Ｎ］、上記車両の進行方向の並進荷重をＦｘ［Ｎ］、上記車輪の軸方向の並進荷重をＦｙ［Ｎ］、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重をＭｚ［Ｎ・ｍ］、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重をＭｘ［Ｎ・ｍ］としたとき、
上記算出部は、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、１６個の定数と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒという関係式とに基づいて、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚおよび上記Ｍｘを算出する。 Moreover, the rolling bearing device with a sensor of one embodiment is
The second track member has a wheel mounting flange for mounting a vehicle wheel, and the first track member has a vehicle body mounting flange for mounting the vehicle body,
The raceway surface of the first raceway member is located outward of the radial direction of the raceway surface of the second raceway member,
In a state where the second track member is disposed at a predetermined position,
The detection surface of the sensor that outputs fi is opposed to the portion of the displacement detection unit that is substantially located on the front side of the vehicle in the radial direction,
The detection surface of the sensor that outputs the ri is opposed to the radial direction to a portion of the displacement detection unit that is substantially located on the rear side of the vehicle,
The detection surface of the sensor that outputs the ti is opposed to the radial direction at a portion that is substantially positioned on the upper side in the vertical direction of the displacement detection unit,
The detection surface of the sensor that outputs the bi is opposed to the radial direction at a portion that is substantially positioned on the lower side in the vertical direction of the displacement detection unit,
The radius of the wheel is R [m], the translational load in the vertical direction of the vehicle is Fz [N], the translational load in the traveling direction of the vehicle is Fx [N], and the translational load in the axial direction of the wheel is Fy [N ], When the moment load around the vehicle in the vertical direction is Mz [N · m], and the moment load around the vehicle in the traveling direction is Mx [N · m],
The calculation unit calculates four values among fi-ri, ti-bi, fo-ro, to-ro, (fi + ri + ti + bi- (fo + ro + to + bo)), 16 constants, and Fy = Mx. Based on the relational expression ÷ R, the above Fz, Fx, Fy, Mz, and Mx are calculated.

車輪の半径は、動的に変動し固有値として扱うと誤差を生じる場合があるが、検出信号を車両制御に用いる場合、計測器レベルの精度（≦１〜２％）は必要がなく、タイヤ半径を固定値としても車両制御に大きな影響は出ない。また、実車では、Ｍｘのみが発生することは無く、Ｆｙによって発生する。したがって、タイヤ半径を固定値と見なせばＭｘ≒Ｆｙ×Ｒが成立する。   The wheel radius fluctuates dynamically and may cause an error when handled as an eigenvalue, but when the detection signal is used for vehicle control, the accuracy of the measuring instrument level (≦ 1 to 2%) is not required, and the tire radius Even if the value is fixed, vehicle control is not greatly affected. Further, in an actual vehicle, only Mx is not generated, but is generated by Fy. Therefore, if the tire radius is regarded as a fixed value, Mx≈Fy × R is established.

したがって、計測器レベルの精度が必要がない場合、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒを仮定することにより、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、４行４列の定数行列とに基づいて、容易に、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚ、および、上記Ｍｘを算出することができる。   Therefore, when accuracy at the measuring instrument level is not required, fi-ri, ti-bi, fo-ro, to-ro, (fi + ri + ti + bi- (fo + ro + to + bo) are assumed by assuming Fy = Mx / R. ) And a constant matrix of 4 rows and 4 columns, the Fz, the Fx, the Fy, the Mz, and the Mx can be easily calculated.

本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部と、第２変位検出部とを有しているから、第１変位検出部の検出信号と、第２変位検出信号との信号に基づいて、軸方向の並進の変位を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。   According to the rolling bearing device with a sensor of the present invention, the first displacement detection unit and the second displacement detection unit, which are separated from each other in the axial direction, have the detection signal of the first displacement detection unit. Based on the signal with the second displacement detection signal, the translational displacement in the axial direction can be calculated as well as the variation of the displacement due to the axial position of the sensor-equipped rolling bearing device. Based on the fluctuation, the moment load acting on the sensor-equipped rolling bearing device can be calculated.

また、一実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、ある事象において、５次元ベクトルＡ＝（ｆｉ−ｒｉ、ｔｉ−ｂｉ、ｆｏ−ｒｏ、ｔｏ−ｒｏ、第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差）と、その場合における荷重を示す実測値である５次元ベクトルＢ＝（車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重）とからＢ＝Ｃ・Ａを満たす、５行５列の定数行列Ｃを予め決定するだけで、違う事象において、その違う事象のＡを、Ｃに乗ずるだけで、簡単安価に、違う事象における、５つの荷重実測値を算出することができる。   Moreover, according to the rolling bearing device with a sensor of one embodiment, in a certain event, the five-dimensional vector A = (fi-ri, ti-bi, fo-ro, to-ro, 4 constituting the first displacement detector. Difference between the output of at least one of the four sensors and the output of at least one sensor of the second displacement detector that substantially overlaps the at least one of the four sensors in the axial direction) And a five-dimensional vector B = (translational load in the vertical direction of the vehicle, translational load in the traveling direction of the vehicle, translational load in the axial direction of the wheel, and moment in the vertical direction of the vehicle) By simply predetermining a 5 × 5 constant matrix C satisfying B = C · A from the load, the moment load around the traveling direction of the vehicle) Only multiplied to, the simple and inexpensive, at different events, it is possible to calculate the five load measured values.

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明のセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態であるハブユニットの軸方向の断面図である。   FIG. 1 is an axial sectional view of a hub unit which is an embodiment of a rolling bearing device with a sensor according to the present invention.

このハブユニットは、内軸１、内輪２、第１軌道部材としての外輪３、転動体としての複数の第１の玉４、転動体としての複数の第２の玉５、ケース部材６、および、センサ装置１０を備える。   This hub unit includes an inner shaft 1, an inner ring 2, an outer ring 3 as a first race member, a plurality of first balls 4 as rolling elements, a plurality of second balls 5 as rolling elements, a case member 6, and The sensor device 10 is provided.

上記内軸１は、小径軸部１９と、中径軸部２０と、第２軸部としての大径軸部２１とを有している。上記小径軸部１９の外周面には、ネジが形成されている。上記中径軸部２０は、小径軸部１９に段部１８を介して連なると共に、小径軸部１９の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２１は、中径軸部２０の小径軸部１９側とは反対側に位置している。上記大径軸部２１は、中径軸部２０に段部２２を介して連なると共に、中径軸部２０の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２１の外周面は、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝２３を有し、この軌道溝２３の外径は、中径軸部２０から離れるにしたがって、大きくなっている。   The inner shaft 1 has a small-diameter shaft portion 19, a medium-diameter shaft portion 20, and a large-diameter shaft portion 21 as a second shaft portion. A screw is formed on the outer peripheral surface of the small diameter shaft portion 19. The medium-diameter shaft portion 20 is connected to the small-diameter shaft portion 19 via the step portion 18 and has an outer diameter larger than the outer diameter of the small-diameter shaft portion 19. The large-diameter shaft portion 21 is located on the opposite side of the medium-diameter shaft portion 20 from the small-diameter shaft portion 19 side. The large-diameter shaft portion 21 is connected to the medium-diameter shaft portion 20 via a step portion 22 and has an outer diameter larger than the outer diameter of the medium-diameter shaft portion 20. The outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 21 has an angular type raceway groove 23 as a raceway surface, and the outer diameter of the raceway groove 23 increases as the distance from the medium-diameter shaft portion 20 increases.

上記内軸１は、センター穴３１を有している。上記センター穴３１は、内軸１の軸方向の大径軸部２１側の端面の径方向の中央部に、形成されている。上記第センター穴３１は、円筒状の部分を有し、軸方向に所定距離延在している。また、上記内軸１は、軸方向の大径軸部２１側の端部に、車輪（図示せず）を取り付けるための、車輪取付用のフランジ５０を有している。   The inner shaft 1 has a center hole 31. The center hole 31 is formed in the central portion in the radial direction of the end surface of the inner shaft 1 on the large diameter shaft portion 21 side in the axial direction. The first center hole 31 has a cylindrical portion and extends a predetermined distance in the axial direction. The inner shaft 1 has a wheel mounting flange 50 for mounting a wheel (not shown) at an end portion on the large-diameter shaft portion 21 side in the axial direction.

上記内輪２は、内軸１の中径軸部２０の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪２の軸方向の大径軸部２１側の端面は、上記段部２２に当接している。上記内輪２は、その外周面の大径軸部２１側に軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝２８を有している。この軌道溝２８の外径は、大径軸部２１から離れるにしたがって、大きくなっている。上記内輪２の外周面は、軸方向の大径軸部２１側とは反対側に、円筒外周面２６を有し、この円筒外周面２６は、軌道溝２８の大径軸部２１側とは反対側に位置する軌道肩部２９に段部３０を介して連なっている。軌道肩部２９は、円筒外周面３５を有している。内輪２の外周面の軸方向の端部に位置する円筒外周面２６の外径は、軌道肩部２９の円筒外周面３５の外径よりも小さくなっている。   The inner ring 2 is fitted and fixed to the outer peripheral surface of the medium-diameter shaft portion 20 of the inner shaft 1. The end surface of the inner ring 2 on the large diameter shaft portion 21 side in the axial direction is in contact with the stepped portion 22. The inner ring 2 has an angular type raceway groove 28 as a raceway surface on the large-diameter shaft portion 21 side of the outer peripheral surface thereof. The outer diameter of the raceway groove 28 increases as the distance from the large-diameter shaft portion 21 increases. The outer peripheral surface of the inner ring 2 has a cylindrical outer peripheral surface 26 on the side opposite to the large-diameter shaft portion 21 side in the axial direction. The cylindrical outer peripheral surface 26 is different from the large-diameter shaft portion 21 side of the raceway groove 28. The track shoulder 29 located on the opposite side is connected via a step 30. The track shoulder 29 has a cylindrical outer peripheral surface 35. The outer diameter of the cylindrical outer peripheral surface 26 located at the axial end of the outer peripheral surface of the inner ring 2 is smaller than the outer diameter of the cylindrical outer peripheral surface 35 of the track shoulder 29.

内輪２の軸方向の大径軸部２１側の端面は、段部２２に当接している。図１に示すように、ナット６３が、小径軸部１９のネジに螺合している。内輪２の軸方向の大径軸部２１側とは反対側の端面は、ナット６３の軸方向の大径軸部２１側の端面に当接している。ナット６３を、軸方向の大径軸部２１側に所定距離ネジ込むことにより、内輪２を、内軸１に確実に固定するようになっている。   The end surface of the inner ring 2 on the large diameter shaft portion 21 side in the axial direction is in contact with the step portion 22. As shown in FIG. 1, the nut 63 is screwed into the screw of the small diameter shaft portion 19. The end surface of the inner ring 2 opposite to the large-diameter shaft portion 21 in the axial direction is in contact with the end surface of the nut 63 on the large-diameter shaft portion 21 side in the axial direction. The inner ring 2 is securely fixed to the inner shaft 1 by screwing the nut 63 into the large-diameter shaft portion 21 side in the axial direction for a predetermined distance.

上記外輪３は、大径軸部２１の径方向の外方に位置している。上記外輪３の内周面は、軌道面としてのアンギュラ型の第１軌道溝４４と、軌道面としてのアンギュラ型の第２軌道溝４５とを有している。上記外輪３は、車体への固定のための車体取付用のフランジ７５を有している。上記複数の第１の玉４は、内輪２の軌道溝２８と、外輪３の第１軌道溝４４との間に、第１保持器４０によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されており、上記複数の第２の玉５は、内軸１の軌道溝２３と、外輪３の第２軌道溝４５との間に、第２保持器４１によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。   The outer ring 3 is located outward in the radial direction of the large-diameter shaft portion 21. The inner peripheral surface of the outer ring 3 has an angular first raceway groove 44 as a raceway surface and an angular second raceway groove 45 as a raceway surface. The outer ring 3 has a body mounting flange 75 for fixing to the vehicle body. The plurality of first balls 4 are spaced apart from each other in the circumferential direction while being held by the first cage 40 between the raceway groove 28 of the inner ring 2 and the first raceway groove 44 of the outer ring 3. The plurality of second balls 5 are held by the second cage 41 between the raceway groove 23 of the inner shaft 1 and the second raceway groove 45 of the outer ring 3, They are arranged at intervals in the circumferential direction.

上記ケース部材６は、筒部材５２と、円板状の蓋部材５３とで構成されている。筒部材５２の内周面の外輪３側の端部は、外輪３の外周面の小径軸部１９側の端部に止めネジ５５により固定されている。一方、蓋部材５３は、筒部材５２の外輪側とは反対側の開口を閉塞している。このようにして、センサ付き転がり軸受装置の内部へ異物が侵入するのを防止している。   The case member 6 includes a cylindrical member 52 and a disk-shaped lid member 53. An end of the inner peripheral surface of the cylindrical member 52 on the outer ring 3 side is fixed to an end of the outer peripheral surface of the outer ring 3 on the small diameter shaft portion 19 side by a set screw 55. On the other hand, the lid member 53 closes the opening of the cylindrical member 52 on the side opposite to the outer ring side. In this way, foreign matter is prevented from entering the inside of the sensor-equipped rolling bearing device.

上記センサ装置１０は、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１と、ターゲット部材７３とを有する。上記第１および第２変位検出部７０,７１は、筒部材５２の内周面に固定されている。一方、ターゲット部材７３は、筒形状を有している。ターゲット部材７３の軸方向の一端部は、内輪２の円筒外周面２６に圧入によって押しこまれている。換言すると、ターゲット部材７３の上記一端部は、内輪２の外周面の一端部としての円筒外周面２６に外嵌されて固定されている。上記内軸１、内輪２およびターゲット部材７３は、第２軌道部材を構成している一方、ターゲット部材７３の外周面は、被変位検出部になっている。   The sensor device 10 includes a first displacement detector 70, a second displacement detector 71, and a target member 73. The first and second displacement detectors 70 and 71 are fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical member 52. On the other hand, the target member 73 has a cylindrical shape. One end of the target member 73 in the axial direction is pressed into the cylindrical outer peripheral surface 26 of the inner ring 2 by press-fitting. In other words, the one end portion of the target member 73 is externally fitted and fixed to the cylindrical outer peripheral surface 26 as one end portion of the outer peripheral surface of the inner ring 2. The inner shaft 1, the inner ring 2 and the target member 73 constitute a second track member, while the outer peripheral surface of the target member 73 is a displacement detection unit.

図２は、図１における第１変位検出部７０の周辺の拡大断面図である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the first displacement detector 70 in FIG.

図２に示すように、第２変位検出部７１は、第１変位検出部７０よりも車輪側（車輪取付用のフランジ５０側）に位置している。第１および第２変位検出部７０,７１の夫々は、筒部材５２の内周面に固定されている。上記第１変位検出部７０は、第２変位検出部７１と同一であり、第１変位検出部７０は、第２変位検出部７１に対して軸方向に間隔において配置されている。第１変位検出部７０は、第２変位検出部７１に軸方向に略重なっている。   As shown in FIG. 2, the second displacement detector 71 is located on the wheel side (the wheel mounting flange 50 side) relative to the first displacement detector 70. Each of the first and second displacement detectors 70 and 71 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical member 52. The first displacement detection unit 70 is the same as the second displacement detection unit 71, and the first displacement detection unit 70 is disposed at an interval in the axial direction with respect to the second displacement detection unit 71. The first displacement detector 70 substantially overlaps the second displacement detector 71 in the axial direction.

図１に示すように、上記筒部材５２の内周面には、センサリング８３と、センサリング９３とが、固定されている。センサリング８３およびセンサリング９３は、環状のスペーサ５８を介在させた状態で、筒部材５２の鍔部５７に対して止めネジ５９で固定されている。上記第１変位検出部７０は、４つの変位センサ８４を有する一方、第２変位検出部７１は、４つの変位センサ９４を有している。各変位センサ８４は、センサリング８３の内周面から径方向の内方に延在している一方、各変位センサ９４は、センサリング９３の内周面から径方向の内方に延在している。   As shown in FIG. 1, a sensor ring 83 and a sensor ring 93 are fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical member 52. The sensor ring 83 and the sensor ring 93 are fixed to the flange portion 57 of the cylindrical member 52 with a set screw 59 with an annular spacer 58 interposed. The first displacement detector 70 has four displacement sensors 84, while the second displacement detector 71 has four displacement sensors 94. Each displacement sensor 84 extends radially inward from the inner peripheral surface of the sensor ring 83, while each displacement sensor 94 extends radially inward from the inner peripheral surface of the sensor ring 93. ing.

第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とは、センサリング８３,９３を介して、ケース部材６に固定されるようになっている。したがって、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とを、センサリング８３,９３を介して、ケース部材６に固定した後、ケース部材６を、上述のように外輪３の外周面に固定するだけで、第１および第２変位検出部７０,７１を、ハブユニットに簡易に固定することができる。すなわち、変位検出部７０,７１を、個別に外輪３に取り付ける必要がなく、しかも、外輪３に変位検出部７０,７１装着用の貫通穴等の取付構造を設ける必要もない。また、ケース部材６に対する変位検出部７０,７１の相対位置が予め確定することになるから、ターゲット部材７３に対する変位検出部７０,７１の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。   The first displacement detector 70 and the second displacement detector 71 are fixed to the case member 6 via sensor rings 83 and 93. Therefore, after fixing the first displacement detector 70 and the second displacement detector 71 to the case member 6 via the sensor rings 83 and 93, the case member 6 is fixed to the outer peripheral surface of the outer ring 3 as described above. The first and second displacement detectors 70 and 71 can be easily fixed to the hub unit simply by fixing to the hub unit. That is, it is not necessary to attach the displacement detectors 70 and 71 to the outer ring 3 individually, and it is not necessary to provide the outer ring 3 with a mounting structure such as a through hole for mounting the displacement detectors 70 and 71. In addition, since the relative positions of the displacement detectors 70 and 71 with respect to the case member 6 are determined in advance, the displacement detectors 70 and 71 can be accurately and easily positioned with respect to the target member 73.

図１および図３においては示さないが、上記４つの変位センサ８４は、センサリング８３の径方向の内方側の部分に、周方向に所定間隔おきに複数配置されている（本実施形態では、周方向に一定間隔おきに配置されている）一方、４つの変位センサ９４は、センサリング９３の径方向の内方側の部分に、周方向に所定間隔おきに複数配置されている（本実施形態では、周方向に一定間隔おきに配置されている）。   Although not shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of the four displacement sensors 84 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction in the radially inner portion of the sensor ring 83 (in the present embodiment, On the other hand, a plurality of four displacement sensors 94 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction in the radially inner portion of the sensor ring 93 (this is arranged at regular intervals). In the embodiment, they are arranged at regular intervals in the circumferential direction).

図３は、４つの変位センサ９４の周方向の配置構成を説明する図である。尚、説明しないが、４つの変位センサ８４についても、４つの変位センサ９４と同一の周方向の配置構造を有している。また、図３において、参照番号７５は、図１に７５で示す外輪３のフランジを示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement configuration of the four displacement sensors 94 in the circumferential direction. Although not described, the four displacement sensors 84 also have the same circumferential arrangement as the four displacement sensors 94. Further, in FIG. 3, reference numeral 75 indicates a flange of the outer ring 3 indicated by 75 in FIG.

図３に示すように、各変位センサ９４は、周方向に互いに近接配置されて対をなすコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂからなっている。４つの変位センサ９４は、センサ付き転がり軸受装置（この実施形態では、ハブユニット）が所定の位置に設置されている状態で、ターゲット部材７３の最も鉛直上方に位置する部分に略径方向に対向する位置、ターゲット部材７３の最も鉛直下方に位置する部分に略径方向に対向する位置、ターゲット部材７３における、このセンサ付き転がり軸受装置が取り付けられている車両の最も前方側の位置に略径方向に対向する位置、および、ターゲット部材７３における、このセンサ付き転がり軸受装置が取り付けられている車両の最も後方側の位置に略径方向に対向する位置に設置されている。尚、４つの変位センサ８４は、４つの変位センサ９４に軸方向に略重なっている。   As shown in FIG. 3, each displacement sensor 94 includes a coil element 100 a and a coil element 100 b that are arranged close to each other in the circumferential direction to form a pair. The four displacement sensors 94 are substantially radially opposed to the portion of the target member 73 that is located at the uppermost position in the state where the rolling bearing device with sensor (in this embodiment, the hub unit) is installed at a predetermined position. At a position facing the most vertically downward portion of the target member 73 in a substantially radial direction, and at a position in the target member 73 at the most front side of the vehicle to which the rolling bearing device with a sensor is attached. And a position in the target member 73 that faces the most rearward position of the vehicle to which the rolling bearing device with a sensor is attached, in a position that is substantially in the radial direction. The four displacement sensors 84 substantially overlap the four displacement sensors 94 in the axial direction.

各組において、対をなすコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂの夫々は、独立した検出面を有し、対をなすコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂは、直列に連結されている。センサリング９３は、径方向の内方側の端部に、径方向の内方に突出した一対の磁極９３ａおよび９３ｂを有している。コイル素子１００ａは、磁極９３ａの周囲にコイルを巻き付けてなっている一方、コイル素子１００ｂは、磁極９３ｂの周囲にコイルを巻き付けてなっている。磁極９３ａおよび磁極９３ｂの夫々において、径方向の内方の端面２８は、検出面になっている。これら検出面は、ターゲット部材７３の外周面に対して間隔をおいて径方向に対向している。   In each group, each of the coil element 100a and the coil element 100b making a pair has an independent detection surface, and the coil element 100a and the coil element 100b making a pair are connected in series. The sensor ring 93 has a pair of magnetic poles 93a and 93b protruding inward in the radial direction at an end portion on the inner side in the radial direction. The coil element 100a has a coil wound around the magnetic pole 93a, while the coil element 100b has a coil wound around the magnetic pole 93b. In each of the magnetic pole 93a and the magnetic pole 93b, the radially inner end face 28 is a detection surface. These detection surfaces are opposed to the outer peripheral surface of the target member 73 in the radial direction at intervals.

以下、センサ付き転がり軸受装置（この実施形態では、ハブユニット）が所定の位置に設置されている状態で、ターゲット部材７３の最も鉛直上方に位置する部分に略径方向に対向している変位センサに添え字ｔを添え、ターゲット部材７３の最も鉛直下方に位置する部分に略径方向に対向している変位センサに添え字ｂを添え、ターゲット部材７３における、このセンサ付き転がり軸受装置が取り付けられている車両の最も前方側の位置に略径方向に対向している変位センサに添え字ｆを添え、ターゲット部材７３における、このセンサ付き転がり軸受装置が取り付けられている車両の最も後方側の位置に略径方向に対向している変位センサに添え字ｒを添えることにする。   In the following, a displacement sensor that is substantially radially opposed to a portion of the target member 73 that is positioned at the uppermost vertical position in a state where the rolling bearing device with sensor (in this embodiment, a hub unit) is installed at a predetermined position. And a subscript b is added to a displacement sensor facing substantially the radial direction to a portion of the target member 73 that is positioned at the most vertically lower position, and this sensor-equipped rolling bearing device is attached to the target member 73. A displacement sensor that is substantially radially opposed to the frontmost position of the vehicle is attached with a suffix f, and the position of the rearmost vehicle in the target member 73 to which the rolling bearing device with the sensor is attached is attached. A subscript r is attached to a displacement sensor facing substantially in the radial direction.

図４は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the detection surface A1 of the displacement sensor 84t, the detection surface A2 of the displacement sensor 94t, the first annular groove 134, and the second annular groove 135.

図４に示すように、ターゲット部材７３の外周面である被変位検出部は、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５を有している。第１環状溝１３４および第２環状溝１３５は、周方向に延在している。上記第２環状溝１３５は、第１環状溝１３４に対して軸方向に間隔をおいて第１環状溝１３４の車輪側に位置している。   As shown in FIG. 4, the displacement detection unit that is the outer peripheral surface of the target member 73 includes a first annular groove 134 and a second annular groove 135. The first annular groove 134 and the second annular groove 135 extend in the circumferential direction. The second annular groove 135 is located on the wheel side of the first annular groove 134 with an axial distance from the first annular groove 134.

尚、説明しないが、変位センサ８４ｂの検出面、変位センサ９４ｂの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。また、変位センサ８４ｆの検出面、変位センサ９４ｆの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。また、変位センサ８４ｒの検出面、変位センサ９４ｒの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。   Although not described, the positional relationship between the detection surface of the displacement sensor 84b, the detection surface of the displacement sensor 94b, the first annular groove 134 and the second annular groove 135 is as follows: the detection surface A1 of the displacement sensor 84t and the detection surface of the displacement sensor 94t. The positional relationship between A2, the first annular groove 134 and the second annular groove 135 is the same. The positional relationship between the detection surface of the displacement sensor 84f, the detection surface of the displacement sensor 94f, the first annular groove 134 and the second annular groove 135 is as follows: the detection surface A1 of the displacement sensor 84t, the detection surface A2 of the displacement sensor 94t, and the first. The positional relationship between the annular groove 134 and the second annular groove 135 is the same. The positional relationship between the detection surface of the displacement sensor 84r, the detection surface of the displacement sensor 94r, the first annular groove 134 and the second annular groove 135 is as follows: the detection surface A1 of the displacement sensor 84t, the detection surface A2 of the displacement sensor 94t, The positional relationship between the annular groove 134 and the second annular groove 135 is the same.

図４に示すように、軸方向において、検出面Ａ１の中央部は、第１環状溝１３４の第２環状溝１３５側の縁に略一致している一方、検出面Ａ２の中央部は、第２環状溝１３５の第１環状溝１３４側の縁に略一致している。   As shown in FIG. 4, in the axial direction, the center portion of the detection surface A1 substantially coincides with the edge of the first annular groove 134 on the second annular groove 135 side, while the center portion of the detection surface A2 is The two annular grooves 135 substantially coincide with the edge on the first annular groove 134 side.

この状態から仮にターゲット部材７３が軸方向の蓋部材５３側に距離δだけ変位したとすると、検出面Ａ１と第１環状溝１３４との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が減少する一方、検出面Ａ２と第２環状溝１３５との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が増大する。このことから、変位センサ８４のギャップの変位検出値が減少する一方、変位センサ９４のギャップの変位検出値が増大する。このように、ターゲット部材７３が軸方向に変位すると、変位センサ８４ｔが検出する変位検出値と、変位センサ９４ｔとが検出する変位検出値とに差が生じる。   If the target member 73 is displaced from the state in the axial direction toward the lid member 53 by a distance δ, the lap length in the axial direction between the detection surface A1 and the first annular groove 134 (the length overlapping in the axial direction). Decreases, the wrap length in the axial direction between the detection surface A2 and the second annular groove 135 (the overlapping length in the axial direction) increases. From this, the displacement detection value of the gap of the displacement sensor 84 decreases, while the displacement detection value of the gap of the displacement sensor 94 increases. Thus, when the target member 73 is displaced in the axial direction, a difference is generated between the displacement detection value detected by the displacement sensor 84t and the displacement detection value detected by the displacement sensor 94t.

第１環状溝１３４および第２環状溝１３５は、ターゲット部材７３が軸方向に移動した場合に、変位センサ８４ｔと変位センサ９４ｔが検出する変位検出値を正負逆向きに変化させるように、変位センサ８４ｔ,９４ｔに対する軸方向位置が設定されている。変位センサ８４ｔの変位検出値と、変位センサ９４ｔの変位検出値の差を取ることにより、内輪２（内軸１）の軸方向の並進量（軸方向の変位であり、並進荷重と相関関係がある）を検出するようになっている。   The first annular groove 134 and the second annular groove 135 are arranged so that the displacement detection values detected by the displacement sensor 84t and the displacement sensor 94t change in the positive and negative directions when the target member 73 moves in the axial direction. The axial position with respect to 84t and 94t is set. By taking the difference between the displacement detection value of the displacement sensor 84t and the displacement detection value of the displacement sensor 94t, the axial translation amount of the inner ring 2 (inner shaft 1) (the axial displacement, which has a correlation with the translation load). ) Is detected.

車両の中心側（以下、インナ側という）の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの変位検出値と、車輪側（以下、アウタ側という）の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒの変位検出値との差（同じ添え字を有する変位センサの変位検出値の差）を取ることにより、第２軌道部材の軸方向への単位並進量に対する変位検出値が増幅され、これによってセンサ装置１０の軸方向の変位の検出感度を高めることができるのである。   Displacement detection values of displacement sensors 84t, 84b, 84f, 84r on the vehicle center side (hereinafter referred to as inner side) and displacement detection values of displacement sensors 94t, 94b, 94f, 94r on wheel side (hereinafter referred to as outer side). (A difference in displacement detection value of a displacement sensor having the same subscript) is amplified with respect to a unit translation amount in the axial direction of the second track member, and thereby the axis of the sensor device 10 is amplified. It is possible to increase the detection sensitivity of the direction displacement.

尚、図４に図示した配置とは逆に、インナ側の第１環状溝を、第１変位検出部の検出面に対してアウタ側にずらし、アウタ側の第２環状溝を第２変位検出部の検出面に対してインナ側にずらして配置しても良く、この場合でも上記と同様の作用効果が得られる。   In contrast to the arrangement shown in FIG. 4, the inner first annular groove is shifted to the outer side with respect to the detection surface of the first displacement detector, and the outer second annular groove is detected as the second displacement. In this case, the same effects as described above can be obtained.

図５は、第１変位検出部７０および第２変位検出部７１の夫々に接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a gap detection circuit connected to each of the first displacement detection unit 70 and the second displacement detection unit 71.

図５に示すように、第１変位検出部７０および第２変位検出部７１の夫々において、鉛直方向に位置する２組のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂの夫々は、発振器１３０に接続されている。発振器１３０から一定周期の交流電流が、２組のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂに供給されるようになっている。２組のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂには、同期用のコンデンサ１３１が並列に接続されている。   As shown in FIG. 5, in each of the first displacement detector 70 and the second displacement detector 71, each of the two sets of coil elements 100 a and coil elements 100 b positioned in the vertical direction is connected to the oscillator 130. . An alternating current having a constant period is supplied from the oscillator 130 to the two sets of the coil element 100a and the coil element 100b. A synchronization capacitor 131 is connected in parallel to the two sets of coil elements 100a and 100b.

そして、一方のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂと、他方のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂの出力電圧（検出値）を、差動アンプ１３２に入力して、上記同一直線の方向に対応する出力電圧（検出値）とすることにより、温度ドリフトを取り除くようにしている。なお、図示していないが、前後方向に位置する他方の２組のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂについても、上記と同様に差動アンプで差を取ることによって温度ドリフトを取り除いている。   Then, the output voltages (detected values) of the one coil element 100a and the coil element 100b and the other coil element 100a and the coil element 100b are input to the differential amplifier 132, and the output voltage corresponding to the direction of the same straight line. By setting (detected value), temperature drift is removed. Although not shown, the other two sets of coil element 100a and coil element 100b positioned in the front-rear direction are also removed from the temperature drift by taking the difference with the differential amplifier in the same manner as described above.

上記変位センサ８４,９４の夫々において、コイル素子１００ａ（または、コイル素子１００ｂ）のインダクタンスをＬ、検出面の面積をＡ、透磁率をμ、コイルの巻き数をＮ、検出面からターゲット部材７３までの間隔（ギャップ）をｄとすると、次の式（ａ）が成立する。
Ｌ＝Ａ×μ×Ｎ２／ｄ ・・・（ａ） In each of the displacement sensors 84 and 94, the inductance of the coil element 100a (or the coil element 100b) is L, the area of the detection surface is A, the magnetic permeability is μ, the number of turns of the coil is N, and the target member 73 from the detection surface. If the interval (gap) is d, the following equation (a) is established.
L = A × μ × N 2 / d (a)

ターゲット部材７３までのギャップｄが変化すると、変位センサ８４,９４のインダクタンスＬが変化して出力電圧が変化する。したがって、この出力電圧の変動を検出することにより、変位センサ８４,９４の検出面からターゲット部材７３までの径方向のギャップを検出することができるのである。   When the gap d to the target member 73 changes, the inductance L of the displacement sensors 84 and 94 changes and the output voltage changes. Therefore, the radial gap from the detection surface of the displacement sensors 84 and 94 to the target member 73 can be detected by detecting the fluctuation of the output voltage.

また、上記変位センサ８４,９４の夫々は、ターゲット部材７３に対する独立した検出面を有しかつ対をなすコイル素子１００ａ,１００ｂを直列に連結した構造を有しているから、図６に示すように、一つのコイル素子２００で一つの変位センサを構成する場合と比較して、発生する磁束密度を大きくすることができる。したがって、ターゲット部材７３とのギャップの検出感度を高くすることができる。   Each of the displacement sensors 84 and 94 has an independent detection surface with respect to the target member 73 and has a structure in which a pair of coil elements 100a and 100b are connected in series. In addition, compared with the case where one coil element 200 constitutes one displacement sensor, the generated magnetic flux density can be increased. Therefore, the detection sensitivity of the gap with the target member 73 can be increased.

図７は、変位検出部７０,７１と、蓋部材５３に対して、変位検出部７０,７１とは反対側に位置する信号処理部１４０との接続構造を示す図である。上記信号処理部１４０は、ＥＣＵ等よりなり、演算部を構成している。   FIG. 7 is a diagram illustrating a connection structure between the displacement detection units 70 and 71 and the signal processing unit 140 located on the opposite side of the displacement detection units 70 and 71 with respect to the lid member 53. The signal processing unit 140 is composed of an ECU or the like, and constitutes a calculation unit.

上記センサ装置１０は、演算部としての信号処理部１４０を有し、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒは、ケース部材６の蓋部材５３を貫通する信号線３６を介して信号処理部１４０に接続されている。各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒから得られた出力電圧（変位検出値）は、信号処理部１４０で以下に述べる演算方法で演算され、これによって車輪に作用する各方向のモーメント荷重及び並進荷重を、算出するようになっている。   The sensor device 10 includes a signal processing unit 140 as a calculation unit, and each displacement sensor 84t, 84b, 84f, 84r, 94t, 94b, 94f, 94r is a signal line that penetrates the lid member 53 of the case member 6. 36 is connected to the signal processing unit 140. The output voltage (displacement detection value) obtained from each displacement sensor 84t, 84b, 84f, 84r, 94t, 94b, 94f, 94r is calculated by the signal processing unit 140 by the calculation method described below, thereby acting on the wheels. The moment load and translational load in each direction are calculated.

図８は、本実施形態で使用する方向について説明する図であり、図９は、本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。図９は、変位センサを、径方向の外方からみた図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating the direction used in the present embodiment, and FIG. 9 is a diagram illustrating the definition of the sensor displacement detection value used in the present embodiment. FIG. 9 is a diagram of the displacement sensor as viewed from the outside in the radial direction.

図８に示すように、本実施形態では、車輪の前後水平方向をｘ軸方向、車輪の左右水平方向（軸方向）をｙ軸方向、車輪の上下方向をｚ軸方向と定義する。   As shown in FIG. 8, in this embodiment, the front-rear horizontal direction of the wheel is defined as the x-axis direction, the left-right horizontal direction (axial direction) of the wheel is defined as the y-axis direction, and the vertical direction of the wheel is defined as the z-axis direction.

また、図９に示すように、インナ側の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの変位検出値に、添え字「ｉ」を使用し、アウタ側の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒに添え字「ｏ」を使用する。また、上ですでに説明したように、前側のセンサの変位検出値を「ｆ（front）」と定義し、後側のセンサの変位検出値を「ｒ（rear）」と定義し、上側のセンサの変位検出値を「ｔ（top）」と定義し、下側のセンサの変位検出値を「ｂ（bottom）」と定義する。   Further, as shown in FIG. 9, the subscript “i” is used for the displacement detection values of the inner side displacement sensors 84t, 84b, 84f, 84r, and is attached to the outer side displacement sensors 94t, 94b, 94f, 94r. Use the letter “o”. Further, as already described above, the displacement detection value of the front sensor is defined as “f (front)”, the displacement detection value of the rear sensor is defined as “r (rear)”, and The displacement detection value of the sensor is defined as “t (top)”, and the displacement detection value of the lower sensor is defined as “b (bottom)”.

このことから、センサ装置１０が有する合計８つのセンサの変位検出値は、次のように定義される。
ｆｉ：変位センサ８４ｆの変位検出値
ｒｉ：変位センサ８４ｒの変位検出値
ｔｉ：変位センサ８４ｔの変位検出値
ｂｉ：変位センサ８４ｂの変位検出値
ｆｏ：変位センサ９４ｆの変位検出値
ｒｏ：変位センサ９４ｒの変位検出値
ｔｏ：変位センサ９４ｔの変位検出値
ｂｏ：変位センサ９４ｂの変位検出値 From this, the displacement detection values of a total of eight sensors included in the sensor device 10 are defined as follows.
fi: displacement detection value of the displacement sensor 84f ri: displacement detection value of the displacement sensor 84r ti: displacement detection value of the displacement sensor 84t bi: displacement detection value of the displacement sensor 84b fo: displacement detection value of the displacement sensor 94f ro: displacement sensor 94r Displacement detection value of to: displacement detection value of displacement sensor 94t bo: displacement detection value of displacement sensor 94b

ここで、５つの差動信号、ｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１を、次のように定義する。
ｘ１＝ｆｉ−ｒｉ
ｘ２＝ｆｏ−ｒｏ
ｚ１＝ｂｉ−ｔｉ
ｚ２＝ｂｏ−ｔｏ
ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ） Here, the five differential signals, x1, x2, z1, z2, and y1 are defined as follows.
x1 = fi-ri
x2 = fo-ro
z1 = bi-ti
z2 = bo-to
y1 = fi + ri + ti + bi− (fo + ro + to + bo)

本実施形態では、インナ側と、アウタ側に変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒを配置しているので、ｘ１は、インナ側でのｘ軸方向の変位の変位検出値を示し、ｚｉは、インナ側でのｚ軸方向の変位の変位検出値を示し、ｘｏは、アウタ側でのｘ軸方向の変位の変位検出値を示し、ｚｏは、アウタ側でのｚ軸方向の変位の変位検出値を示すことになる。   In this embodiment, the displacement sensors 84t, 84b, 84f, 84r, 94t, 94b, 94f, and 94r are arranged on the inner side and the outer side, so x1 is the displacement of the displacement in the x-axis direction on the inner side. Zi represents the displacement detection value of the displacement in the z-axis direction on the inner side, xo represents the displacement detection value of the displacement in the x-axis direction on the outer side, and zo represents the displacement detection value of the displacement on the outer side The displacement detection value of the displacement in the z-axis direction is indicated.

図１０〜図１４は、上記差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。図１０〜図１４において、縦軸は、差動信号の値（ここでは、差動信号は、電圧の値で示している）であり、横軸は、実際に、ハブユニットに作用している力、または、モーメントの値である。   10 to 14 are graphs showing an experimental example in which the relationship between the differential signal value and the force or load actually applied to the hub unit is investigated. 10 to 14, the vertical axis represents the value of the differential signal (here, the differential signal is represented by the voltage value), and the horizontal axis actually acts on the hub unit. Force or moment value.

具体的には、図１０は、ハブユニットに図８に矢印Ｆｘで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図１１は、ハブユニットに図８に矢印Ｆｙで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図１２は、ハブユニットに図８に矢印Ｆｚで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものである。   Specifically, FIG. 10 shows the output of the differential signal when a force is applied to the hub unit only in the direction indicated by the arrow Fx in FIG. 8, and FIG. FIG. 12 shows the output of the differential signal when force is applied only in the direction indicated by the arrow Fy. FIG. 12 shows the case where force is applied to the hub unit only in the direction indicated by the arrow Fz in FIG. This shows the output of the differential signal.

また、図１３は、車輪に図８に矢印Ｍｚで示すモーメント荷重のみがかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図１４は、車輪に図８に矢印Ｍｚで示すモーメント荷重のみがかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものである。   FIG. 13 shows the output of the differential signal when only the moment load indicated by the arrow Mz in FIG. 8 is applied to the wheel. FIG. 14 shows the moment indicated by the arrow Mz in FIG. The output of the differential signal when only a load is applied is shown.

図１０に示すように、ハブユニットにｘ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｘ）と、ｘ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。また、図１１に示すように、ハブユニットにｙ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｙ）と、ｙ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。また、図１２に示すように、ハブユニットにｚ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｚ）と、ｚ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。   As shown in FIG. 10, when only the force in the x direction is applied to the hub unit, the magnitude (Fx) of the force and the differential signal value in the x direction show a linear relationship (proportional relationship). ing. Further, as shown in FIG. 11, when only the force in the y direction is applied to the hub unit, the magnitude (Fy) of the force and the value of the differential signal in the y direction are linearly related (proportional relationship). Is shown. As shown in FIG. 12, when only the force in the z direction is applied to the hub unit, the magnitude of the force (Fz) and the value of the differential signal in the z direction are linear (proportional). Is shown.

また、図１３および図１４に示すように、車輪にｘ軸の回りのモーメント荷重がかかっている場合、そのモーメントの大きさ（Ｍｘ）と、ｚ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示していると共に、車輪にｚ軸の回りにモーメント荷重がかかっている場合、そのモーメントの大きさ（Ｍｚ）と、ｘ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。   As shown in FIGS. 13 and 14, when a moment load about the x-axis is applied to the wheel, the magnitude (Mx) of the moment and the value of the differential signal in the z direction are linearly related. (Proportional relationship) and when a moment load is applied to the wheel around the z-axis, the magnitude of the moment (Mz) and the value of the differential signal in the x direction are linear (proportional) Relationship).

図１３および図１４において、インナ側のセンサの方が、アウタ側（車輪側）のセンサよりも値が大きくなっているのは、車輪からの距離が大きいことによるものである。   In FIG. 13 and FIG. 14, the value of the inner side sensor is larger than that of the outer side (wheel side) sensor because the distance from the wheel is large.

図１０、１２、１３、１４において、ｙ方向の差動信号が０（ゼロ）でない値（クロストーク）を示している。これは、本来０（ゼロ）である筈の値である。このクロストーク信号は、センサの検出能力を、高くしたことによって発生すると考えられる誤信号であり、荷重の算出に何等影響を与えない信号である。   10, 12, 13, and 14, the differential signal in the y direction shows a value (crosstalk) that is not 0 (zero). This is a value of 筈 which is originally 0 (zero). This crosstalk signal is an erroneous signal that is considered to be generated by increasing the detection capability of the sensor, and is a signal that does not affect the calculation of the load.

図１０〜図１４に示すように、力（荷重）と、各差動信号とは、線形関係（比例関係）にある。   As shown in FIGS. 10 to 14, the force (load) and each differential signal are in a linear relationship (proportional relationship).

したがって、図１０〜図１４より、下の関係（１）が成立する。

Figure 2008275509
Therefore, the following relationship (1) is established from FIGS.
Figure 2008275509

ここで、例えば、ｍ１１は、図１０におけるｘ１の傾きを示す定数であり、他の行列要素も、図１０〜１４の各直線の傾きから決定される定数である。   Here, for example, m11 is a constant indicating the slope of x1 in FIG. 10, and the other matrix elements are constants determined from the slopes of the straight lines in FIGS.

上記（１）から下の（２）式が導かれる。

Figure 2008275509
The following equation (2) is derived from the above (1).
Figure 2008275509

本実施形態のハブユニットの信号処理部１４０は、記憶部を有し、この記憶部には、上記（２）式のｎｉｊ（ｉとｊの夫々は、１〜５の値をとる）で示された５行５列の定数行列の２５個の要素が、ルックアップテーブルとして、予めインプットされている。 The signal processing unit 140 of the hub unit of the present embodiment has a storage unit, and in this storage unit, n ij (each of i and j takes a value of 1 to 5) in the above equation (2). The 25 elements of the 5 × 5 constant matrix shown are input in advance as a lookup table.

本実施形態のハブユニットでは、各センサが、信号処理部１４０に信号を出力すると、信号処理部が、それらの信号に基づいて、差動信号ｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１を算出する。そして、その後に、その算出されたｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１と、上記記憶部に記憶されている５行５列の定数行列の２５個の要素ｎｉｊとから（２）式の演算を行って、ハブユニットに作用している実際の力（荷重）であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを算出するようになっている。 In the hub unit of this embodiment, when each sensor outputs a signal to the signal processing unit 140, the signal processing unit calculates the differential signals x1, x2, z1, z2, and y1 based on those signals. After that, from the calculated x1, x2, z1, z2, and y1, and the 25 elements n ij of the 5-by-5 constant matrix stored in the storage unit, the calculation of equation (2) To calculate Fx, Fy, Fz, Mx and Mz which are actual forces (loads) acting on the hub unit.

上記実施形態のハブユニットによれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とを有しているから、第１変位検出部７０の検出信号と、第２変位検出信号７１の検出信号に基づいて、軸方向の並進の変位に基づく並進荷重を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。   According to the hub unit of the above embodiment, since the first displacement detection unit 70 and the second displacement detection unit 71 are separated from each other in the axial direction, the detection signal of the first displacement detection unit 70 is detected. Based on the detection signal of the second displacement detection signal 71, it is possible to calculate the translation load based on the translational displacement in the axial direction, as well as to detect the variation in displacement due to the axial position of the rolling bearing device with sensor. Thus, based on the variation of the displacement, the moment load acting on the sensor-equipped rolling bearing device can be calculated.

また、上記実施形態のハブユニットによれば、上記ｎｉｊを参照するだけで、簡単安価かつ正確に、車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出することができる。 Further, according to the hub unit of the above-described embodiment, simply by referring to the above nij , the translational load in the vertical direction of the vehicle, the translational load in the traveling direction of the vehicle, the translational load in the axial direction of the wheel can be simply and inexpensively. The moment load around the vehicle in the vertical direction and the moment load around the vehicle traveling direction can be calculated.

尚、上記実施形態のハブユニットでは、ｙ方向の差動信号を、ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）としたが、この発明のセンサ付き転がり軸受装置では、ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）の代わりに、ｆｉ−ｆｏ、ｒｉ−ｒｏ、ｔｉ−ｔｏ、ｂｉ−ｂｏ、ｆｉ＋ｒｉ−（ｆｏ＋ｒｏ）等、第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差を、ｙ方向の差動信号として採用しても良い。   In the hub unit of the above embodiment, the y-direction differential signal is y1 = fi + ri + ti + bi− (fo + ro + to + bo). fi-fo, ri-ro, ti-to, bi-bo, fi + ri- (fo + ro), etc., the output of at least one of the four sensors constituting the first displacement detector, and the four A difference from the output of at least one sensor of the second displacement detector that substantially overlaps at least one of the sensors in the axial direction may be adopted as a differential signal in the y direction.

また、上記実施形態のハブユニットでは、変位検出部７０,７１を、ケース部材６に固定したが、この発明では、変位検出部を、外輪に直接取り付けても良い。   Moreover, in the hub unit of the said embodiment, although the displacement detection parts 70 and 71 were fixed to the case member 6, in this invention, you may attach a displacement detection part directly to an outer ring | wheel.

また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、被変位検出部が、内軸１と別体のターゲット部材７３の外周面であったが、この発明では、ターゲット部材がなくて、被変位検出部が、内軸の外周面の一部であっても良い。また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、内軸１に、内軸１と別体の内輪２が嵌合される構成であったが、この発明では、内輪がなくて、第２軌道部材が、内軸単体で構成されるか、または、内軸とターゲット部材で構成されても良く、内軸が、内軸の外周面に二つの軌道面を有する構成であっても良い。   Moreover, in the rolling bearing device with a sensor of the said embodiment, although the displacement detection part was the outer peripheral surface of the target member 73 separate from the inner shaft 1, in this invention, there is no target member and displacement detection is carried out. The part may be a part of the outer peripheral surface of the inner shaft. Moreover, in the rolling bearing device with a sensor of the said embodiment, it was the structure by which the inner ring | wheel 1 and the inner ring | wheel 2 separate from the inner shaft 1 were fitted, However, In this invention, there is no inner ring | wheel, and 2nd track The member may be composed of a single inner shaft, or may be composed of an inner shaft and a target member, and the inner shaft may have two raceway surfaces on the outer peripheral surface of the inner shaft.

また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、外輪１が、固定軌道部材を構成し、内周側の内軸２等が、回転軌道部材を構成したが、内周側の内軸等が、固定軌道部材を構成し、外輪が、回転軌道部材を構成しても良い。   Further, in the rolling bearing device with a sensor of the above embodiment, the outer ring 1 constitutes a fixed race member, and the inner shaft 2 etc. on the inner peripheral side constitutes the rotary race member, but the inner shaft etc. on the inner peripheral side The fixed raceway member may be configured, and the outer ring may constitute the rotary raceway member.

また、この発明で使用できるセンサ装置は、上記実施形態で用いたセンサ装置１０に限らず、以下の図１５、図１６および図１７に一部が示されるセンサ装置であっても良い。   In addition, the sensor device that can be used in the present invention is not limited to the sensor device 10 used in the above embodiment, and may be a sensor device partially shown in FIGS.

詳しくは、図１５に示すセンサ装置４００のように、ターゲット部材４７３に、環状溝１３４,１３５を形成せず、環状溝１３４,１３５が存在していた位置に、周囲の構成材料よりも大きい（或いは小さい）透磁率を有する環状帯部４３４,４３５を形成しても良い。上記環状帯部４３４,４３５は、例えば鋼材の場合には、含有カーボン量を変えることによって、形成することができる。   Specifically, as in the sensor device 400 shown in FIG. 15, the target member 473 is not formed with the annular grooves 134 and 135, and is larger than the surrounding constituent materials at the positions where the annular grooves 134 and 135 existed ( Alternatively, annular bands 434 and 435 having a small magnetic permeability may be formed. For example, in the case of steel, the annular band portions 434 and 435 can be formed by changing the amount of carbon contained.

また、図１６に示すセンサ装置５００のように、ターゲット部材５７３において、上記実施形態において環状溝１３４,１３５が形成されていた位置に、外周面が円筒面の凸部５４１,５４２を形成し、上記実施形態において環状部１５０が形成されていた位置に、凸部５４１,５４２よりも丘部の外径が小さい環状部５５０を形成しても良い。   Further, as in the sensor device 500 shown in FIG. 16, in the target member 573, convex portions 541 and 542 whose outer peripheral surfaces are cylindrical surfaces are formed at the positions where the annular grooves 134 and 135 were formed in the above embodiment. You may form the cyclic | annular part 550 in which the outer diameter of a hill part is smaller than the convex parts 541 and 542 in the position where the cyclic | annular part 150 was formed in the said embodiment.

また、図１７に示すセンサ装置６００のように、ターゲット部材６７３の外周面に、軸方向の断面において、傾斜方向が互いに逆向きの傾斜部６４３,６４４を形成しても良く、傾斜部６４３,６４４の一部に、溝を有する環状部を形成しても良い。なお、図１７では、両傾斜部６４３,６４４は、接合部分が谷形となっているが、その接合部分を、山形となる両傾斜部としても良い。   In addition, as in the sensor device 600 shown in FIG. 17, inclined portions 643 and 644 whose inclination directions are opposite to each other in the axial cross section may be formed on the outer peripheral surface of the target member 673. An annular portion having a groove may be formed in a part of 644. In FIG. 17, both inclined portions 643 and 644 have a valley shape at the joint portion, but the joint portion may be a double slope portion having a mountain shape.

また、本発明で使用できるセンサ装置は、実施形態で説明したインダクタンス型の変位センサに限らない。すなわち、本発明で使用できるセンサ装置は、ギャップを検出できる非接触式のものであれば、如何なる変位センサであっても良い。   The sensor device that can be used in the present invention is not limited to the inductance type displacement sensor described in the embodiment. That is, the sensor device that can be used in the present invention may be any displacement sensor as long as it is a non-contact type that can detect the gap.

また、上記実施形態では、センサ付き転がり軸受装置が、ハブユニットであったが、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、ハブユニットに限らず、例えば磁気軸受装置等のハブユニット以外の如何なる軸受装置であっても良い。上記実施形態で説明した本発明の構成を、複数のモーメント荷重や並進荷重を測定するニーズのある各種軸受装置に適用することができるのは、言うまでもないからである。   In the above embodiment, the sensor-equipped rolling bearing device is a hub unit. However, the sensor-equipped rolling bearing device is not limited to the hub unit, and any bearing device other than the hub unit such as a magnetic bearing device, for example. It may be. It is needless to say that the configuration of the present invention described in the above embodiment can be applied to various bearing devices having a need to measure a plurality of moment loads and translation loads.

また、上記実施形態のハブユニットでは、製造されるセンサ付き転がり軸受の転動体が玉であったが、この発明では、製造されるセンサ付き転がり軸受の転動体が、ころであっても良く、また、ころおよび玉を含んでいても良い。   Further, in the hub unit of the above embodiment, the rolling element of the manufactured rolling bearing with sensor is a ball, but in the present invention, the rolling element of the manufactured rolling bearing with sensor may be a roller, It may also contain rollers and balls.

上記実施形態では、５つの差動信号より、５つの荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを算出した。   In the above embodiment, the five loads Fx, Fy, Fz, Mx, and Mz are calculated from the five differential signals.

しかしながら、以下に説明するこの発明の他の実施形態のように、算出部としての信号処理部で、上記説明の演算の代わりに、以下に示す演算を行っても良い。   However, as in other embodiments of the present invention described below, a signal processing unit as a calculation unit may perform the following calculation instead of the calculation described above.

車輪の半径は、動的に変動し固有値として扱うと誤差を生じる場合があるが、検出信号を車両制御に用いる場合、計測器レベルの精度（≦１〜２％）は必要がなく、タイヤ半径を固定値としても車両制御に大きな影響は出ない。また、実際の車両では、Ｍｘのみが発生することは無く、Ｍｘは、Ｆｙによって発生する。したがって、タイヤ半径Ｒを、固定値と見なせばＭｘ≒Ｆｙ×Ｒが成立する。   The wheel radius fluctuates dynamically and may cause an error when handled as an eigenvalue, but when the detection signal is used for vehicle control, the accuracy of the measuring instrument level (≦ 1 to 2%) is not required, and the tire radius Even if the value is fixed, vehicle control is not greatly affected. In an actual vehicle, only Mx is not generated, and Mx is generated by Fy. Therefore, if the tire radius R is regarded as a fixed value, Mx≈Fy × R is established.

このことから、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、４行４列の定数行列と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒという関係式に基づいて、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚ、および、上記Ｍｘを算出しても良い。   From this, four values of fi-ri, ti-bi, fo-ro, to-ro, (fi + ri + ti + bi- (fo + ro + to + bo)), a 4-by-4 constant matrix, and Fy The Fz, Fx, Fy, Mz, and Mx may be calculated based on the relational expression = Mx ÷ R.

具体的には、例えば、次の（４）式で、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｚを求め、その後、求められたＭｘから、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒの式に基づいて、Ｆｙを算出しても良い。   Specifically, for example, Fx, Fz, Mx, and Mz are obtained by the following equation (4), and then Fy is calculated from the obtained Mx based on the equation Fy = Mx ÷ R. good.

先ず、上記図１０〜図１４より、下の関係（３）が成立する４行４列の定数行列を求める。

Figure 2008275509
この４行４列の逆行列を使用して、
Figure 2008275509
First, from FIG. 10 to FIG. 14, a 4 × 4 constant matrix satisfying the following relationship (3) is obtained.
Figure 2008275509
Using this 4-by-4 inverse matrix,
Figure 2008275509

尚、この場合、算出部としての信号処理部の記憶部には、ルックアップテーブルとして、上記ｐｉｊ（ｉ,ｊ＝１〜４）の値が予めインプットされていることは言うまでもない。 In this case, it goes without saying that the value of p ij (i, j = 1 to 4) is input in advance as a lookup table in the storage unit of the signal processing unit as the calculation unit.

尚、上記（３）、（４）の代わりに、下の（５）、（６）式と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒとに基づいて、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｚを求めても良いことは、言うまでもない。   In place of the above (3) and (4), Fx, Fy, Fz, Mx, and Mz may be obtained based on the following equations (5) and (6) and Fy = Mx ÷ R. Needless to say.

先ず、上記図１０〜図１４より、下の関係（５）が成立する４行４列の定数行列を求める。

Figure 2008275509
この４行４列の逆行列を使用して、
Figure 2008275509
First, from FIG. 10 to FIG. 14, a 4-by-4 constant matrix that satisfies the following relationship (5) is obtained.
Figure 2008275509
Using this 4-by-4 inverse matrix,
Figure 2008275509

尚、この場合、算出部としての信号処理部の記憶部には、ルックアップテーブルとして、上記ｑｉｊ（ｉ,ｊ＝１〜４）の値が予めインプットされていることは言うまでもない。 In this case, needless to say, the value of q ij (i, j = 1 to 4) is input in advance as a lookup table in the storage unit of the signal processing unit as the calculation unit.

要は、以下のステップにより、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、および、Ｍｚを算出することができる。   In short, Fx, Fy, Fz, Mx, and Mz can be calculated by the following steps.

すなわち、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの４元ベクトルか、または、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｍｚ、Ｍｘの４元ベクトルかいずれかを採用すると共に、５つの差動信号のうちの任意の４つの差動信号を採用する。その後、採用した４元ベクトルと、４つの差動信号に対して、上記（５）式に相当する式を作成して、４行４列の定数行列を求める。その後、その定数行列の逆行列から上記（６）式に相当する式を導き出す。最後に、採用した４つの差動信号の実際の値と、上記（６）式に相当する式と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒとから、上記Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、および、Ｍｚを算出する。   In other words, any one of four differential vectors of five differential signals is adopted while adopting either a quaternary vector of Fx, Fy, Fz, Mz or a quaternary vector of Fx, Fz, Mz, Mx. Adopt signal. Thereafter, an equation corresponding to the above equation (5) is created for the adopted quaternary vector and the four differential signals to obtain a constant matrix of 4 rows and 4 columns. Thereafter, an expression corresponding to the above expression (6) is derived from the inverse matrix of the constant matrix. Finally, Fx, Fy, Fz, Mx and Mz are calculated from the actual values of the four adopted differential signals, the expression corresponding to the expression (6), and Fy = Mx ÷ R. .

この４行４列の定数行列を用いた、変形例によれば、４つの信号によって、５つの荷重を算出することができる。したがって、センサは、５つの信号でなくて、４つの信号を出力すれば良いから、センサ配置の自由度および被変位検出部の構造の自由度を格段に大きくすることができる。したがって、被変位検出部の加工を格段に簡略化できると共に、被変位検出部を、実装する形式の場合においては、被変位検出部の実装を格段に簡略化することができる。また、算出部としての信号処理部の演算を格段に簡略化することができる。   According to the modification using the constant matrix of 4 rows and 4 columns, five loads can be calculated from four signals. Therefore, since the sensor only needs to output four signals instead of five signals, the degree of freedom of sensor arrangement and the structure of the displacement detection unit can be greatly increased. Accordingly, the processing of the displacement detection unit can be greatly simplified, and the mounting of the displacement detection unit can be greatly simplified in the case where the displacement detection unit is mounted. Further, the calculation of the signal processing unit as the calculation unit can be greatly simplified.

尚、４行４列の定数行列を用いて、５つの荷重を算出する場合においても、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））に代わりに、第１変位検出部の一つのセンサの出力から、その一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の一つのセンサの出力を引いた値か、または、第１変位検出部の三つ以下のセンサの出力の和から、その三つ以下のセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の複数のセンサの出力の和を引いた値を使用しても良いことは、勿論である。尚、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））を用いると、上下方向および前後方向を平均化することができて、好ましいことは言うまでもない。   Even when five loads are calculated using a 4 × 4 constant matrix, instead of (fi + ri + ti + bi− (fo + ro + to + bo)), one of the outputs from one sensor of the first displacement detector is used. From the value obtained by subtracting the output of one sensor of the second displacement detector that substantially overlaps the sensor in the axial direction, or the sum of the outputs of three or less sensors of the first displacement detector, the three or less Of course, a value obtained by subtracting the sum of the outputs of the plurality of sensors of the second displacement detector that substantially overlaps the sensor in the axial direction may be used. Needless to say, it is preferable to use (fi + ri + ti + bi− (fo + ro + to + bo)) because the vertical direction and the front-rear direction can be averaged.

本発明のセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態であるハブユニットの軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the axial direction of the hub unit which is one Embodiment of the rolling bearing apparatus with a sensor of this invention. 図１における第１変位検出部の周辺の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the periphery of the 1st displacement detection part in FIG. ４つの変位センサの周方向の配置構成を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement configuration of the circumferential direction of four displacement sensors. 変位センサの検出面、変位センサの検出面、第１環状溝および第２環状溝の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the detection surface of a displacement sensor, the detection surface of a displacement sensor, a 1st annular groove, and a 2nd annular groove. センサ本体に接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the gap detection circuit connected to the sensor main body. 本実施形態の変位センサが、一つのコイル素子で一つの変位センサを構成する場合と比較して、発生する磁束密度を大きくすることができることを説明する図である。It is a figure explaining the displacement sensor of this embodiment can enlarge the magnetic flux density to generate | occur | produce compared with the case where one displacement sensor is comprised with one coil element. 変位検出部と、蓋部材に対して、変位検出部とは反対側に位置する信号処理部との接続構造を示す図である。It is a figure which shows the connection structure of a displacement detection part and the signal processing part located in the opposite side to a displacement detection part with respect to a cover member. 本実施形態で使用する方向について説明する図である。It is a figure explaining the direction used by this embodiment. 本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。It is a figure explaining the definition of the sensor displacement detection value used by this embodiment. 差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。It is a graph which shows one experimental example which investigated the relationship between the value of a differential signal, and the force or load actually related to a hub unit. 差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。It is a graph which shows one experimental example which investigated the relationship between the value of a differential signal, and the force or load actually related to a hub unit. 差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。It is a graph which shows one experimental example which investigated the relationship between the value of a differential signal, and the force or load actually related to a hub unit. 差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。It is a graph which shows one experimental example which investigated the relationship between the value of a differential signal, and the force or load actually related to a hub unit. 差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。It is a graph which shows one experimental example which investigated the relationship between the value of a differential signal, and the force or load actually related to a hub unit. センサ装置の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of a sensor apparatus. センサ装置の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of a sensor apparatus. センサ装置の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of a sensor apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 内軸
２ 内輪
３ 外輪
４ 第１の玉
５ 第２の玉
７０ 第１変位検出部
７１ 第２変位検出部
７３ ターゲット部材
８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒ 変位センサ
１４０ 信号処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner shaft 2 Inner ring 3 Outer ring 4 1st ball 5 2nd ball 70 1st displacement detection part 71 2nd displacement detection part 73 Target member 84t, 84b, 84f, 84r, 94t, 94b, 94f, 94r Displacement sensor 140 Signal processor

Claims (3)

軌道面を周面に有する第１軌道部材と、
軌道面と、環状の被変位検出部とを周面に有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記被変位検出部の径方向の変位と、上記被変位検出部の軸方向の変位とを検出するセンサ装置と
を備え、
上記センサ装置は、
上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第１変位検出部と、
上記第１変位検出部に上記軸方向に間隔をおいて位置すると共に、上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第２変位検出部と
を有し、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に略等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記第１変位検出部の４つのセンサの出力の夫々を、ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉとすると共に、上記第２変位検出部の４つのセンサの出力の夫々を、ｆｏ、ｒｏ、ｔｏ、ｂｏとし、
更に、ｆｉとｒｉとは、上記第２軌道部材の中心軸に対して略線対称に位置している上記第１変位検出部の二つのセンサの出力であると共に、ｔｉとｂｉとは、上記第２軌道部材の中心軸に対して略線対称に位置している上記第１変位検出部の他の二つのセンサの出力であり、ｆｏは、上記ｆｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｒｏは、上記ｒｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｔｏは、上記ｔｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｂｏは、上記ｂｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であるとしたとき、
ｆｉ−ｒｉと、
ｔｉ−ｂｉと、
ｆｏ−ｒｏと、
ｔｏ−ｒｏと、
上記第１変位検出部の一つのセンサの出力から、その一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の一つのセンサの出力を引いた値か、または、上記第１変位検出部の複数のセンサの出力の和から、その複数のセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の複数のセンサの出力の和を引いた値と
に基づいて、上記被変位検出部に作用している並進荷重と、上記被変位検出部に作用しているモーメント荷重とを算出する演算部
を備えることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。 A first track member having a track surface on the peripheral surface;
A second raceway member having a raceway surface and an annular displacement detector on the circumferential surface;
A rolling element disposed between the raceway surface of the first raceway member and the raceway surface of the second raceway member;
A sensor device for detecting a radial displacement of the displacement detection unit and an axial displacement of the displacement detection unit;
The sensor device is
A first displacement detection unit having a detection surface opposed to the displacement detection unit in the radial direction;
A second displacement detection unit located on the first displacement detection unit at an interval in the axial direction and having a detection surface opposed to the displacement detection unit in the radial direction;
The first displacement detection unit and the second displacement detection unit substantially overlap each other when viewed from the axial direction, and each of the first displacement detection unit and the second displacement detection unit is substantially equidistant in the circumferential direction. Consisting of four displacement sensors arranged in
Each of the outputs of the four sensors of the first displacement detector is fi, ri, ti, bi, and each of the outputs of the four sensors of the second displacement detector is fo, ro, to, bo. age,
Furthermore, fi and ri are the outputs of the two sensors of the first displacement detector located approximately line-symmetrically with respect to the central axis of the second track member, and ti and bi are It is the output of the other two sensors of the first displacement detector that is positioned substantially line-symmetrically with respect to the central axis of the second track member, and fo is approximately the axial direction of the sensor that outputs fi. The output of the overlapping sensor, ro is the output of the sensor that substantially overlaps the sensor that outputs the ri in the axial direction, and to is the output of the sensor that approximately overlaps the sensor that outputs the ti in the axial direction. , Bo is the output of the sensor that substantially overlaps the sensor that outputs the bi in the axial direction,
fi-ri,
ti-bi,
fo-ro,
to-ro,
The value obtained by subtracting the output of one sensor of the second displacement detector that substantially overlaps the one sensor in the axial direction from the output of one sensor of the first displacement detector, or the first displacement detection The displacement detection unit based on a value obtained by subtracting the sum of the outputs of the plurality of sensors of the second displacement detection unit that substantially overlaps the plurality of sensors in the axial direction from the sum of the outputs of the plurality of sensors of the unit A rolling bearing device with a sensor, comprising: a calculation unit that calculates a translational load acting on the moment and a moment load acting on the displacement detection unit. 請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第２軌道部材は、車両の車輪を取り付けるための車輪取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、上記車両の車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記第１軌道部材の上記軌道面は、上記第２軌道部材の上記軌道面の上記径方向の外方に位置し、
上記第２軌道部材が所定の位置に配置されている状態において、
上記ｆｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のフロント側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｒｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のリア側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｔｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の上方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｂｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の下方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記算出部は、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））と、２５個の定数とに基づいて、上記車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、上記車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出することを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。 In the rolling bearing device with a sensor according to claim 1,
The second track member has a wheel mounting flange for mounting a vehicle wheel, and the first track member has a vehicle body mounting flange for mounting the vehicle body,
The raceway surface of the first raceway member is located outward of the radial direction of the raceway surface of the second raceway member,
In a state where the second track member is disposed at a predetermined position,
The detection surface of the sensor that outputs fi is opposed to the portion of the displacement detection unit that is substantially located on the front side of the vehicle in the radial direction,
The detection surface of the sensor that outputs the ri is opposed to the radial direction to a portion of the displacement detection unit that is substantially located on the rear side of the vehicle,
The detection surface of the sensor that outputs the ti is opposed to the radial direction at a portion that is substantially positioned on the upper side in the vertical direction of the displacement detection unit,
The detection surface of the sensor that outputs the bi is opposed to the radial direction at a portion that is substantially positioned on the lower side in the vertical direction of the displacement detection unit,
The calculation unit translates the vehicle in the vertical direction based on fi-ri, ti-bi, fo-ro, to-ro, (fi + ri + ti + bi- (fo + ro + to + bo)), and 25 constants. Calculating a load, a translational load in the traveling direction of the vehicle, a translational load in the axial direction of the wheel, a moment load in the vertical direction of the vehicle, and a moment load in the traveling direction of the vehicle. Rolling bearing device with sensor. 請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第２軌道部材は、車両の車輪を取り付けるための車輪取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、上記車両の車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記第１軌道部材の上記軌道面は、上記第２軌道部材の上記軌道面の上記径方向の外方に位置し、
上記第２軌道部材が所定の位置に配置されている状態において、
上記ｆｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のフロント側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｒｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のリア側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｔｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の上方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｂｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の下方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記車輪の半径をＲ［ｍ］、上記車両の上下方向の並進荷重をＦｚ［Ｎ］、上記車両の進行方向の並進荷重をＦｘ［Ｎ］、上記車輪の軸方向の並進荷重をＦｙ［Ｎ］、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重をＭｚ［Ｎ・ｍ］、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重をＭｘ［Ｎ・ｍ］としたとき、
上記算出部は、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、１６個の定数と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒという関係式とに基づいて、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚおよび上記Ｍｘを算出することを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。 In the rolling bearing device with a sensor according to claim 1,
The second track member has a wheel mounting flange for mounting a vehicle wheel, and the first track member has a vehicle body mounting flange for mounting the vehicle body,
The raceway surface of the first raceway member is located outward of the radial direction of the raceway surface of the second raceway member,
In a state where the second track member is disposed at a predetermined position,
The detection surface of the sensor that outputs fi is opposed to the portion of the displacement detection unit that is substantially located on the front side of the vehicle in the radial direction,
The detection surface of the sensor that outputs the ri is opposed to the radial direction to a portion of the displacement detection unit that is substantially located on the rear side of the vehicle,
The detection surface of the sensor that outputs the ti is opposed to the radial direction at a portion that is substantially positioned on the upper side in the vertical direction of the displacement detection unit,
The detection surface of the sensor that outputs the bi is opposed to the radial direction at a portion that is substantially positioned on the lower side in the vertical direction of the displacement detection unit,
The radius of the wheel is R [m], the translational load in the vertical direction of the vehicle is Fz [N], the translational load in the traveling direction of the vehicle is Fx [N], and the translational load in the axial direction of the wheel is Fy [N ], When the moment load around the vehicle in the vertical direction is Mz [N · m], and the moment load around the vehicle in the traveling direction is Mx [N · m],
The calculation unit calculates four values among fi-ri, ti-bi, fo-ro, to-ro, (fi + ri + ti + bi- (fo + ro + to + bo)), 16 constants, and Fy = Mx. A rolling bearing device with a sensor, wherein the Fz, the Fx, the Fy, the Mz, and the Mx are calculated based on a relational expression ÷ R.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2469220A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-27 Land Rover Apparatus and method for measuring the alignment of a hub assembly

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004003918A (en) * 2002-03-28 2004-01-08 Nsk Ltd Rolling bearing unit for supporting wheel with load-measuring device
JP2006308577A (en) * 2005-03-31 2006-11-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Bearing for automobile wheel, and load measurement method
US20070058892A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-15 Jtekt Corporation Sensor-equipped rolling bearing assembly
JP2007127253A (en) * 2005-11-07 2007-05-24 Jtekt Corp Rolling bearing device with sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004003918A (en) * 2002-03-28 2004-01-08 Nsk Ltd Rolling bearing unit for supporting wheel with load-measuring device
JP2006308577A (en) * 2005-03-31 2006-11-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Bearing for automobile wheel, and load measurement method
US20070058892A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-15 Jtekt Corporation Sensor-equipped rolling bearing assembly
JP2007127253A (en) * 2005-11-07 2007-05-24 Jtekt Corp Rolling bearing device with sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2469220A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-27 Land Rover Apparatus and method for measuring the alignment of a hub assembly

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