JP2010002313A - Rotating torque detection apparatus - Google Patents

Rotating torque detection apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2010002313A
JP2010002313A JP2008161765A JP2008161765A JP2010002313A JP 2010002313 A JP2010002313 A JP 2010002313A JP 2008161765 A JP2008161765 A JP 2008161765A JP 2008161765 A JP2008161765 A JP 2008161765A JP 2010002313 A JP2010002313 A JP 2010002313A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
load
rolling bearing
rotational torque
strain gauges
bearing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008161765A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5018667B2 (en
Inventor
Akira Yamamoto
山本  明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Priority to JP2008161765A priority Critical patent/JP5018667B2/en
Publication of JP2010002313A publication Critical patent/JP2010002313A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5018667B2 publication Critical patent/JP5018667B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotating torque detection apparatus which accurately measures the rotating torque of a bearing assembly on which at least an axial load is acting. <P>SOLUTION: The apparatus 1 detects the rotating torque of a rolling bearing assembly 10 having an outer race 11 and an inner race 12 which is arranged inside the outer race 11 coaxially with the outer race 11. The apparatus includes: a load application means 2 for applying an external load including an axial load to the rolling bearing assembly 10; a plurality of strain gauges A to H which are provided on the fixed race side out of the outer race 11 and the inner race 12; and a rotating torque calculation means which calculates the magnitude of the rotating torque of the rolling bearing assembly 10 by performing composite matrix calculations using outputs from the plurality of strain gauges A to H when the rotating race is rotated with a load applied to the rolling bearing assembly 10 by the load application means 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は回転トルク検出装置に関する。さらに詳しくは、荷重を負荷した状態での回転トルクを検出することができる回転トルク検出装置に関する。   The present invention relates to a rotational torque detection device. More specifically, the present invention relates to a rotational torque detection device that can detect rotational torque with a load applied.

近年、自動車の低燃費化及びCO2排出量低減化の観点から、当該自動車の車輪を回転自在に支持する軸受装置に対しても低トルク化の要求が高まっている。
低トルク化の指標としては、運転中の回転トルクが一般に使用されるが、かかる回転トルクの測定方法として、従来、様々な方法が提案されている。
In recent years, from the viewpoint of reducing fuel consumption and reducing CO 2 emissions in automobiles, there is an increasing demand for lower torque in bearing devices that rotatably support the automobile wheels.
As an index for reducing torque, rotational torque during operation is generally used. Various methods have been proposed for measuring the rotational torque.

最も一般的な方法は、内輪(内軸)を回転させたときの外輪の連れ回り力を各種センサ(ロードセル、歪ゲージ、トルク計など)で測定する方法である。ところで、実際の車両走行時には軸受装置に荷重が作用することから、かかる方法において荷重を負荷した状態で回転トルクを測定しようとしても、荷重によるロスや、サポート軸受などを用いたときには当該サポート軸受のトルクによるロスが発生し、ロスをなくすことは困難である。   The most general method is a method of measuring the accompanying force of the outer ring when the inner ring (inner shaft) is rotated with various sensors (load cell, strain gauge, torque meter, etc.). By the way, since the load acts on the bearing device during actual vehicle travel, even if it is attempted to measure the rotational torque in a state where the load is applied in such a method, the loss of the load or the support bearing is used when the support bearing is used. Loss due to torque occurs and it is difficult to eliminate the loss.

そこで、比較的ロスが少ない方法として、主軸をサポートするのに静圧軸受(油や空気で軸を浮かせて支持する軸受)を使用することが考えられるが、この場合でも、負荷可能な荷重はラジアル荷重に限定されており、合成荷重やモーメント荷重(ラジアル荷重とアキシャル荷重の同時負荷)では、回転トルクを正確に検出することは非常に困難であった。   Therefore, as a method with relatively little loss, it is conceivable to use a hydrostatic bearing (bearing that supports the shaft by floating it with oil or air) to support the main shaft. It is limited to the radial load, and it is very difficult to accurately detect the rotational torque with a combined load or moment load (simultaneous load of radial load and axial load).

自動車の実際の走行時には、例えば旋回時のように、ラジアル荷重とともにアキシャル荷重が軸受装置に作用する場合があり、実効性を高めるためには、両荷重が作用しているモーメント荷重下での回転トルクは不可欠なデータであるが、かかるデータを正確に取得する方法は未だ提案されていない。   During actual driving of an automobile, for example, when turning, an axial load may act on the bearing device together with a radial load. To increase the effectiveness, rotation under a moment load where both loads are applied Torque is indispensable data, but no method for obtaining such data has been proposed yet.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、少なくともアキシャル荷重が作用している軸受装置の回転トルクを正確に測定することができる回転トルク検出装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a rotational torque detection device capable of accurately measuring the rotational torque of a bearing device on which at least an axial load is applied. .

本発明の回転トルク検出装置(以下、単に「検出装置」ともいう)は、外輪と、この外輪の内方に当該外輪と同軸に配設された内輪とを有する転がり軸受装置の回転トルクを検出する装置であって、
前記転がり軸受装置に、少なくともアキシャル荷重を含む外部荷重を作用させる荷重負荷手段と、
前記外輪及び内輪のうちの固定軌道輪側に設けられた複数の歪ゲージと、
前記荷重負荷手段により転がり軸受装置に荷重を負荷した状態で回転軌道輪を回転させたときの、前記複数の歪ゲージからの出力を用いて合成マトリックス演算することで当該転がり軸受装置の回転トルクの大きさを算出する回転トルク算出手段と
を備えたことを特徴としている。
The rotational torque detection device of the present invention (hereinafter also simply referred to as “detection device”) detects the rotational torque of a rolling bearing device having an outer ring and an inner ring disposed coaxially with the outer ring inside the outer ring. A device to perform
Load loading means for applying an external load including at least an axial load to the rolling bearing device;
A plurality of strain gauges provided on the fixed raceway side of the outer ring and the inner ring,
The rotational torque of the rolling bearing device is calculated by performing a composite matrix operation using outputs from the plurality of strain gauges when the rotating raceway is rotated in a state where a load is applied to the rolling bearing device by the load loading means. And a rotational torque calculating means for calculating the magnitude.

本発明の検出装置では、少なくともアキシャル荷重を含む外部荷重を作用させた状態において、固定軌道輪側に設けられた複数の歪ゲージからの出力を用いて合成マトリックス演算することで当該転がり軸受装置の回転トルクの大きさを算出することができ、例えば、自動車用軸受装置のモーメント荷重条件下での回転トルクを正確に測定することができる。こうして、実際の車両走行時と同じ条件下におけるデータを取得することで、軸受装置の低トルク化を効果的に達成することが可能となる。   In the detection device of the present invention, in a state in which an external load including at least an axial load is applied, a composite matrix operation is performed using outputs from a plurality of strain gauges provided on the fixed raceway side, thereby the rolling bearing device. The magnitude of the rotational torque can be calculated. For example, the rotational torque of the automobile bearing device under the moment load condition can be accurately measured. Thus, by obtaining data under the same conditions as in actual vehicle travel, it is possible to effectively reduce the torque of the bearing device.

前記複数の歪ゲージを、前記転がり軸受装置に作用する6分力を算出可能なように固定軌道輪側に設けることができる。この場合、得られた6分力のうち、回転トルクの計測に必要な成分だけを抜き出して測定値として使用することができる。   The plurality of strain gauges can be provided on the fixed race ring side so that six component forces acting on the rolling bearing device can be calculated. In this case, out of the obtained 6 component forces, only the components necessary for the measurement of the rotational torque can be extracted and used as the measurement values.

複数の歪ゲージからの出力の温度変化による変動を、予め求めておいた検量線により補正する温度補正部を有しているのが好ましい。この構成によれば、測定時の温度条件が変化した場合であっても、検量線により補正することで、より正確な回転トルク値を得ることができる。   It is preferable to have a temperature correction unit that corrects fluctuations due to temperature changes in outputs from a plurality of strain gauges using a calibration curve obtained in advance. According to this configuration, even if the temperature condition at the time of measurement changes, a more accurate rotational torque value can be obtained by correcting with the calibration curve.

複数の歪ゲージからの出力の荷重変化による変動を、予め求めておいた検量線により補正する荷重補正部を有しているのが好ましい。この構成によれば、装置の取り付け誤差や、回転軌道輪の振れ、回転変動に伴い荷重が変動したとしても、検量線により補正することで、より正確な回転トルク値を得ることができる。   It is preferable to have a load correction unit that corrects fluctuations due to load changes of outputs from a plurality of strain gauges using a calibration curve obtained in advance. According to this configuration, even if the load fluctuates due to an apparatus installation error, run-out of the rotating raceway, or rotational fluctuation, a more accurate rotational torque value can be obtained by correcting with the calibration curve.

本発明の検出装置によれば、少なくともアキシャル荷重が作用している軸受装置の回転トルクを正確に測定することができる。   According to the detection device of the present invention, it is possible to accurately measure the rotational torque of the bearing device on which at least an axial load is applied.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の検出装置の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る検出装置の使用状態を説明する図であり、この検出装置1は、外輪11と、この外輪11の内方に当該外輪11と同軸に配設された内輪12と、両輪11、12の間の環状空間に転動自在に配設された複数個の玉からなる転動体13とを備えた転がり軸受装置10の回転トルクを検出するものである。
Hereinafter, embodiments of the detection apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a use state of a detection device according to an embodiment of the present invention. This detection device 1 is arranged coaxially with the outer ring 11 and the outer ring 11 on the inner side of the outer ring 11. The rotational torque of the rolling bearing device 10 provided with the inner ring 12 formed and a rolling element 13 composed of a plurality of balls that are rotatably disposed in an annular space between both the wheels 11 and 12 is detected. .

検出装置1は、前記転がり軸受装置10に外部荷重を作用させる荷重負荷手段2と、前記転がり軸受装置10における外輪11に固定された分力検出部3と、この分力検出部3に設けられた複数の歪ゲージ(詳細は後述する)からの出力信号に基づいて転がり軸受装置10の回転トルクを算出する制御ユニット4とで主に構成されている。   The detection device 1 is provided in a load loading means 2 for applying an external load to the rolling bearing device 10, a component force detection unit 3 fixed to the outer ring 11 in the rolling bearing device 10, and the component force detection unit 3. The control unit 4 mainly calculates the rotational torque of the rolling bearing device 10 based on output signals from a plurality of strain gauges (details will be described later).

荷重負荷手段2は、短円筒形状の分力検出部3の軸方向一端面(図1において右側の端面)に固定された第1垂直アーム21と、この第1垂直アーム21の上端に接続された水平アーム22と、この水平アーム22の端部であって、前記第1垂直アーム21が接続された側と反対側の端部に接続されたベース部23と、このベース部23上に立設された第2垂直アーム24と、この第2垂直アーム24の上端付近に設けられた伝達軸25とを備えている。この伝達軸25には、当該伝達軸25に対して、図1において上下方向、左右方向及び前後方向(紙面貫通方向)の荷重を作用させることができる移動機構の出力軸(図示せず)が連結されている。この移動機構を移動させることにより、前記第2垂直アーム24、水平アーム22、第1垂直アーム21及び分力検出部3を介して、当該分力検出部3に固定された外輪11に対して、ラジアル荷重、アキシャル荷重、及び両荷重を同時に負荷したときのモーメント荷重などの合成荷重を適宜与えることができる。   The load loading means 2 is connected to a first vertical arm 21 fixed to one axial end surface (right end surface in FIG. 1) of the short cylindrical component force detecting unit 3, and an upper end of the first vertical arm 21. A horizontal arm 22, a base portion 23 connected to an end of the horizontal arm 22, which is an end opposite to the side to which the first vertical arm 21 is connected, and stands on the base 23. A second vertical arm 24 provided, and a transmission shaft 25 provided near the upper end of the second vertical arm 24 are provided. The transmission shaft 25 has an output shaft (not shown) of a moving mechanism that can apply loads in the vertical direction, the horizontal direction, and the front-rear direction (the through direction in the drawing) in FIG. It is connected. By moving the moving mechanism, the outer ring 11 fixed to the component force detecting unit 3 is passed through the second vertical arm 24, the horizontal arm 22, the first vertical arm 21 and the component force detecting unit 3. A combined load such as a radial load, an axial load, and a moment load when both loads are simultaneously applied can be appropriately applied.

前記伝達軸25の軸心に垂直な水平直線Lと、転がり軸受装置10の軸心Oとの垂直方向の距離rは、当該転がり軸受装置10に装着される一般的なタイヤの半径に等しくなるように、前記第1垂直アーム21や第2垂直アーム24のサイズが設定されている。これにより、実際の車両走行に近い状態で転がり軸受装置10に外部荷重を作用させることができる。   A vertical distance r between the horizontal straight line L perpendicular to the axis of the transmission shaft 25 and the axis O of the rolling bearing device 10 is equal to the radius of a general tire mounted on the rolling bearing device 10. As described above, the sizes of the first vertical arm 21 and the second vertical arm 24 are set. Thereby, an external load can be applied to the rolling bearing device 10 in a state close to actual vehicle travel.

内輪12の軸方向一端の外周面に形成されたフランジ部14には、当該内輪12に対し回転力を伝達するための回転軸体5が固定されている。この回転軸体5は、前記フランジ部14に形成されたボルト孔に挿通されるボルト15により、内輪12に固定されている。回転軸体5には、図示しないモータなどの回転手段の出力軸が、必要に応じて減速機構を介して連結される。そして、回転手段を回転させることにより、回転軸体を介して内輪12を回転させることができる。   A rotating shaft 5 for transmitting a rotational force to the inner ring 12 is fixed to a flange portion 14 formed on the outer peripheral surface at one axial end of the inner ring 12. The rotating shaft body 5 is fixed to the inner ring 12 by a bolt 15 inserted through a bolt hole formed in the flange portion 14. An output shaft of rotating means such as a motor (not shown) is connected to the rotating shaft body 5 via a speed reduction mechanism as necessary. And the inner ring | wheel 12 can be rotated via a rotating shaft body by rotating a rotation means.

分力検出部3は、図2に示されるように、短円筒体からなるセンサ取付部30と、このセンサ取付部30の軸方向両端に形成されたフランジ部31、32とで主に構成されており、外輪11に作用する6分力を計測するために、ジュラルミンなどの高剛性材料で作製されている。なお、「6分力」とは、図7に示されるように、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軸方向とする直交座標系を想定した場合に、各軸方向に作用する力をFx、Fy、Fzとし、また各軸廻りのトルクをMx、My、Mzとしたときに、これらの6つの力またはトルクのことである。   As shown in FIG. 2, the component force detection unit 3 is mainly configured by a sensor mounting portion 30 formed of a short cylindrical body and flange portions 31 and 32 formed at both axial ends of the sensor mounting portion 30. In order to measure the six component forces acting on the outer ring 11, the outer ring 11 is made of a highly rigid material such as duralumin. As shown in FIG. 7, the “six component force” means that the front-rear horizontal direction of the wheel is the x-axis direction, the left-right horizontal direction (axial direction) of the wheel is the y-axis direction, and the vertical direction of the wheel is the z-axis direction. Assuming a Cartesian coordinate system, the force acting in each axis direction is Fx, Fy, Fz, and the torque around each axis is Mx, My, Mz. That is.

前記両フランジ部31、32のうち転がり軸受装置10側のフランジ部31は、外輪11の軸方向一端付近の外周面に形成されたフランジ部16に形成されたボルト孔に挿通されるボルト(図示せず)により、当該外輪11に固定されている。フランジ部31には、転がり軸受装置10を当該フランジ部31に固定さたときにフランジ部31側に突出する前記外輪11や内輪12などの一部を収容することができる凹所33が形成されている。   Of the flange portions 31 and 32, the flange portion 31 on the rolling bearing device 10 side is inserted into a bolt hole formed in the flange portion 16 formed on the outer peripheral surface near one end in the axial direction of the outer ring 11 (see FIG. (Not shown). The flange portion 31 is formed with a recess 33 that can accommodate a part of the outer ring 11 or the inner ring 12 that protrudes toward the flange portion 31 when the rolling bearing device 10 is fixed to the flange portion 31. ing.

センサ取付部30の外周面には周方向に沿って等間隔で複数個(本実施の形態では8個)の凹部34が形成されている。この凹部34は略角形形状を呈しており、その底面部34aは、図3に示されるように、薄肉になっている。各底面部34aの内面側には、直交せん断歪ゲージA〜Hがそれぞれ貼付されている。   A plurality (eight in this embodiment) of recesses 34 are formed on the outer peripheral surface of the sensor mounting portion 30 at equal intervals along the circumferential direction. The concave portion 34 has a substantially square shape, and the bottom surface portion 34a is thin as shown in FIG. Orthogonal shear strain gauges A to H are respectively affixed to the inner surface side of each bottom surface portion 34a.

直交せん断歪ゲージA〜Hは、底面部34aに軸力や回転力が加えられた際に、当該底面部34aの歪を検出するものであり、図4に示されるように、それぞれが4個の抵抗素子A1、A2、A3、A4(歪ゲージAの場合。歪ゲージBの場合は、抵抗素子B1〜B4)を備えている。これらの抵抗素子A1、A2、A3、A4は、フレキシブル基板上に形成され、図6に示されるように、8個のブリッジ回路B1〜B8が形成される。 The orthogonal shear strain gauges A to H detect the strain of the bottom surface portion 34a when an axial force or a rotational force is applied to the bottom surface portion 34a. As shown in FIG. Resistance elements A1, A2, A3, and A4 (in the case of strain gauge A. In the case of strain gauge B, resistance elements B1 to B4) are provided. These resistance elements A1, A2, A3, and A4 are formed on a flexible substrate, and as shown in FIG. 6, eight bridge circuits B 1 to B 8 are formed.

直交せん断歪ゲージA〜Hは、周方向に隣接する底面部34aの内面側に、2つの異なった形態で貼付されている。すなわち、歪ゲージの中心軸C(図4参照)が、分力検出部3の軸と一致する形態のもの(A、C、E、G)と、中心軸COが分力検出部3の軸に対して45度傾斜させた状態のもの(B、D、F、H)とを交互に配置している。図5は、その配置形態を展開図として示している。 The orthogonal shear strain gauges A to H are attached in two different forms on the inner surface side of the bottom surface portion 34a adjacent in the circumferential direction. That is, the strain gauge has a central axis C (see FIG. 4) that coincides with the axis of the component force detector 3 (A, C, E, G), and the center axis C O of the component force detector 3. Those in a state inclined by 45 degrees with respect to the axis (B, D, F, H) are alternately arranged. FIG. 5 shows the arrangement form as a development view.

前述したブリッジ回路B1〜B8では、歪ゲージA、C、E、Gは、分力検出部3の軸を中心とする前述した直交座標系の軸方向に作用する力Fx、Fy、及び軸廻りに作用するトルクMzを検出し、歪ゲージB、D、F、Hは、軸方向に作用する力Fz、及び軸廻りに作用するトルクMx、Myを検出する。 In the above-described bridge circuits B 1 to B 8 , the strain gauges A, C, E, and G are forces Fx, Fy acting in the axial direction of the above-described orthogonal coordinate system centered on the axis of the component force detector 3, and The torque Mz acting around the axis is detected, and the strain gauges B, D, F, and H detect the force Fz acting in the axial direction and the torque Mx and My acting around the axis.

8個のブリッジ回路B1〜B8からの出力信号はAD変換され、このAD変換された出力信号はデータ変調されて、制御ユニット4の受信部40に送信される。変調されて送られてきた出力信号は、制御ユニット4の処理部41に含まれるデータ復調回路(図示せず)により復調され、この復調された出力信号が、同じく処理部41に含まれる、回転トルク算出手段である座標変換回路(図示せず)により直交座標系の6分力に変換される。この変換は、以下に示される行列演算により行うことができる。 Output signals from the eight bridge circuits B 1 to B 8 are AD-converted, and the AD-converted output signals are data-modulated and transmitted to the receiving unit 40 of the control unit 4. The modulated output signal is demodulated by a data demodulation circuit (not shown) included in the processing unit 41 of the control unit 4, and the demodulated output signal is also included in the processing unit 41. A coordinate conversion circuit (not shown), which is a torque calculation means, converts it into six component forces in an orthogonal coordinate system. This conversion can be performed by the matrix operation shown below.

Figure 2010002313
Figure 2010002313

ここで、Fx〜Mzは直交座標系のxyz軸方向に作用する力Fx、Fy、Fz、及びこれらの軸廻りに作用するトルクMx、My、Mzの6分力であり、A〜Hは、8個のブリッジ回路B1〜B8の出力信号である。また、K1168は変換のためのマトリックス(変換行列)である。 Here, Fx to Mz are force Fx, Fy and Fz acting in the xyz axis direction of the orthogonal coordinate system, and six component forces of torque Mx, My and Mz acting around these axes, and A to H are The output signals of the eight bridge circuits B 1 to B 8 . K 11 K 68 is a matrix for conversion (conversion matrix).

この変換行列は、前記分力検出部3に対し既知の6分力を加えて、そのときのブリッジ回路B1〜B8からの出力信号A〜Hを測定し、これらの相関関係を求めることにより得ることができ、求められた変換行列は、制御ユニット4の記憶部42に記憶させておく。 This transformation matrix applies a known six component force to the component force detector 3, measures the output signals A to H from the bridge circuits B 1 to B 8 at that time, and obtains the correlation between them. The obtained transformation matrix can be stored in the storage unit 42 of the control unit 4.

転がり軸受装置10の回転トルクの計測に必要なのはMyであるので、得られた6分力からMy成分だけを抜き出して測定値として使用する。歪ゲージA〜Hからの出力信号は、当該歪ゲージA〜Hの温度により変動するが、この温度と出力信号との関係に表す検量線を予め求めておき、この検量線により出力信号を補正するのが好ましい。検量線は、前記記憶部42に記憶させておくことができ、処理部41に含まれる温度補正回路(温度補正部)により、かかる温度補正を行うことができる。温度補正を行うことにより、測定時の温度条件が変化した場合でも、より正確な回転トルクを得ることができる。   Since it is My that is necessary for the measurement of the rotational torque of the rolling bearing device 10, only the My component is extracted from the obtained 6 component force and used as a measured value. The output signals from the strain gauges A to H vary depending on the temperature of the strain gauges A to H. A calibration curve representing the relationship between the temperature and the output signal is obtained in advance, and the output signal is corrected by the calibration curve. It is preferable to do this. The calibration curve can be stored in the storage unit 42, and the temperature correction can be performed by a temperature correction circuit (temperature correction unit) included in the processing unit 41. By performing the temperature correction, a more accurate rotational torque can be obtained even when the temperature condition during measurement changes.

また、装置の取り付け誤差や、回転軌道輪の振れ、回転変動に伴い荷重が変動することが考えられるが、温度補正の場合と同様に、荷重と出力信号との関係に表す検量線を予め求めておき、この検量線により出力信号を補正するのが好ましい。検量線は、前記記憶部42に記憶させておくことができ、処理部41に含まれる荷重補正回路(荷重補正部)により、かかる荷重補正を行うことができる。荷重補正を行うことにより、測定時の荷重条件が変化した場合でも、より正確な回転トルクを得ることができる。   In addition, it is conceivable that the load fluctuates due to device installation errors, runout of the rotating raceway, and rotational fluctuations. However, as in the case of temperature correction, a calibration curve representing the relationship between the load and the output signal is obtained in advance. It is preferable to correct the output signal using this calibration curve. The calibration curve can be stored in the storage unit 42, and the load correction can be performed by a load correction circuit (load correction unit) included in the processing unit 41. By performing load correction, a more accurate rotational torque can be obtained even when the load condition during measurement changes.

なお、前述した実施の形態は内輪が回転するタイプの転がり軸受であるが、外輪が回転するタイプの転がり軸受にも、本発明の検出装置を適用することができる。また、図1に示される、いわゆる3世代ハブユニットに限らず、その他のホイール用軸受装置全般に適用することができる。   In addition, although embodiment mentioned above is a type of rolling bearing in which an inner ring | wheel rotates, the detection apparatus of this invention is applicable also to a type of rolling bearing in which an outer ring | wheel rotates. Further, the present invention can be applied not only to the so-called three-generation hub unit shown in FIG. 1 but also to other wheel bearing devices in general.

さらに、車両の車輪を支持する軸受装置だけでなく、モーメント荷重が負荷される装置において使用される軸受装置であれば、前述した荷重負荷手段や分力検出部の形状やサイズなどの仕様をかかる軸受装置に合わせて適宜設計することにより、本発明の検出装置を適用することができる。   Furthermore, if it is a bearing device used not only in a bearing device that supports a vehicle wheel but also in a device to which a moment load is applied, the specifications such as the shape and size of the load loading means and the component force detection unit described above are applied. The detection device of the present invention can be applied by designing appropriately according to the bearing device.

本発明の検出装置の一実施の形態の使用状態説明図である。It is use condition explanatory drawing of one Embodiment of the detection apparatus of this invention. 図1に示される検出装置の側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the detection apparatus shown by FIG. 図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 分力検出部に用いられる歪ゲージの平面説明図である。It is plane explanatory drawing of the strain gauge used for a component force detection part. 図1に示される検出装置における歪ゲージの貼付位置の展開図である。It is an expanded view of the sticking position of the strain gauge in the detection apparatus shown by FIG. 歪ゲージで形成するブリッジ回路の説明図である。It is explanatory drawing of the bridge circuit formed with a strain gauge. x軸方向、y軸方向及びz軸方向と各荷重の定義を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the definition of each load with x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction.

符号の説明Explanation of symbols

1 検出装置
2 荷重負荷手段
3 分力検出部
4 制御ユニット
10 転がり軸受装置
11 外輪
12 内輪
21 第1垂直アーム
22 水平アーム
23 ベース部
24 第2垂直アーム
25 伝達軸
30 センサ取付部
31 フランジ部
32 フランジ部
34 凹部
34a 底面部
40 受信部
41 処理部
42 記憶部
A〜H 歪ゲージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection apparatus 2 Load loading means 3 Component force detection part 4 Control unit 10 Rolling bearing apparatus 11 Outer ring 12 Inner ring 21 First vertical arm 22 Horizontal arm 23 Base part 24 Second vertical arm 25 Transmission shaft 30 Sensor attachment part 31 Flange part 32 Flange part 34 Concave part 34a Bottom face part 40 Reception part 41 Processing part 42 Storage part A to H Strain gauge

Claims (4)

外輪と、この外輪の内方に当該外輪と同軸に配設された内輪とを有する転がり軸受装置の回転トルクを検出する装置であって、
前記転がり軸受装置に、少なくともアキシャル荷重を含む外部荷重を作用させる荷重負荷手段と、
前記外輪及び内輪のうちの固定軌道輪側に設けられた複数の歪ゲージと、
前記荷重負荷手段により転がり軸受装置に荷重を負荷した状態で回転軌道輪を回転させたときの、前記複数の歪ゲージからの出力を用いて合成マトリックス演算することで当該転がり軸受装置の回転トルクの大きさを算出する回転トルク算出手段と
を備えたことを特徴とする回転トルク検出装置。
A device for detecting the rotational torque of a rolling bearing device having an outer ring and an inner ring disposed coaxially with the outer ring inside the outer ring,
Load loading means for applying an external load including at least an axial load to the rolling bearing device;
A plurality of strain gauges provided on the fixed raceway side of the outer ring and the inner ring,
The rotational torque of the rolling bearing device is calculated by performing a composite matrix operation using outputs from the plurality of strain gauges when the rotating raceway is rotated in a state where a load is applied to the rolling bearing device by the load loading means. A rotational torque detecting device comprising: a rotational torque calculating means for calculating a magnitude.
前記複数の歪ゲージが、前記転がり軸受装置に作用する6分力を算出可能なように固定軌道輪側に設けられている請求項1に記載の回転トルク検出装置。   The rotational torque detection device according to claim 1, wherein the plurality of strain gauges are provided on the fixed race ring side so as to be able to calculate six component forces acting on the rolling bearing device. 複数の歪ゲージからの出力の温度変化による変動を、予め求めておいた検量線により補正する温度補正部を有している請求項1〜2のいずれかに記載の回転トルク検出装置。   The rotational torque detection apparatus according to claim 1, further comprising a temperature correction unit that corrects fluctuations due to temperature changes in outputs from the plurality of strain gauges using a calibration curve obtained in advance. 複数の歪ゲージからの出力の荷重変化による変動を、予め求めておいた検量線により補正する荷重補正部を有している請求項1〜3のいずれかに記載の回転トルク検出装置。   The rotational torque detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a load correction unit that corrects fluctuations due to load changes of outputs from the plurality of strain gauges using a calibration curve obtained in advance.
JP2008161765A 2008-06-20 2008-06-20 Rotation torque detector Active JP5018667B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008161765A JP5018667B2 (en) 2008-06-20 2008-06-20 Rotation torque detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008161765A JP5018667B2 (en) 2008-06-20 2008-06-20 Rotation torque detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010002313A true JP2010002313A (en) 2010-01-07
JP5018667B2 JP5018667B2 (en) 2012-09-05

Family

ID=41584160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008161765A Active JP5018667B2 (en) 2008-06-20 2008-06-20 Rotation torque detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5018667B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012140244A (en) * 2010-12-15 2012-07-26 Toray Eng Co Ltd Vibrational floating device and vibrational floating carrying device
WO2014002820A1 (en) * 2012-06-27 2014-01-03 Ntn株式会社 Vehicle-wheel bearing device with sensor
EP2527671A4 (en) * 2010-01-20 2016-06-22 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Torque calculation method for four-pont contact ball bearing, calculation device, and calculation program
CN108007690A (en) * 2017-12-23 2018-05-08 瓦房店轴承集团国家轴承工程技术研究中心有限公司 Large-scale wind electricity bearing assembles analog machine integrated with torgue measurement
JP2020020582A (en) * 2018-07-30 2020-02-06 ユニパルス株式会社 Torque converter
JP2020185666A (en) * 2019-05-10 2020-11-19 日立造船株式会社 Speed reducing device for twin-screw kneading extruder

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5782729A (en) * 1980-11-13 1982-05-24 Agency Of Ind Science & Technol Measuring device for friction torque of ball bearing
JPS5997441U (en) * 1982-12-20 1984-07-02 三菱重工業株式会社 Friction torque detection device
JPH07209102A (en) * 1994-01-12 1995-08-11 Yamato Scale Co Ltd Temperature compensation method and device for load cell
JPH11237296A (en) * 1998-02-23 1999-08-31 Fanuc Ltd Calibration method of force sensor fitted to robot and robot
JP2000162092A (en) * 1998-11-27 2000-06-16 Nsk Ltd Measuring apparatus for dynamic torque of rolling bearing
JP2004155261A (en) * 2002-11-05 2004-06-03 Nsk Ltd Wheel supporting device
JP2006105894A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Nsk Ltd Slewing gear for characteristic measurement of rolling bearing, characteristic measurement device of rolling bearing, and characteristic measurement technique
JP2006322771A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 A & D Co Ltd Rotation type component force measuring apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5782729A (en) * 1980-11-13 1982-05-24 Agency Of Ind Science & Technol Measuring device for friction torque of ball bearing
JPS5997441U (en) * 1982-12-20 1984-07-02 三菱重工業株式会社 Friction torque detection device
JPH07209102A (en) * 1994-01-12 1995-08-11 Yamato Scale Co Ltd Temperature compensation method and device for load cell
JPH11237296A (en) * 1998-02-23 1999-08-31 Fanuc Ltd Calibration method of force sensor fitted to robot and robot
JP2000162092A (en) * 1998-11-27 2000-06-16 Nsk Ltd Measuring apparatus for dynamic torque of rolling bearing
JP2004155261A (en) * 2002-11-05 2004-06-03 Nsk Ltd Wheel supporting device
JP2006105894A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Nsk Ltd Slewing gear for characteristic measurement of rolling bearing, characteristic measurement device of rolling bearing, and characteristic measurement technique
JP2006322771A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 A & D Co Ltd Rotation type component force measuring apparatus

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2527671A4 (en) * 2010-01-20 2016-06-22 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Torque calculation method for four-pont contact ball bearing, calculation device, and calculation program
KR101858037B1 (en) 2010-01-20 2018-05-15 엔티엔 가부시키가이샤 Torque calculation method for four-pont contact ball bearing, calculation device, and calculation program
JP2012140244A (en) * 2010-12-15 2012-07-26 Toray Eng Co Ltd Vibrational floating device and vibrational floating carrying device
WO2014002820A1 (en) * 2012-06-27 2014-01-03 Ntn株式会社 Vehicle-wheel bearing device with sensor
JP2014009953A (en) * 2012-06-27 2014-01-20 Ntn Corp Vehicle-wheel bearing device with sensors
CN104428645A (en) * 2012-06-27 2015-03-18 Ntn株式会社 Vehicle-wheel bearing device with sensor
US9616708B2 (en) 2012-06-27 2017-04-11 Ntn Corporation Vehicle-wheel bearing device with sensor
CN108007690A (en) * 2017-12-23 2018-05-08 瓦房店轴承集团国家轴承工程技术研究中心有限公司 Large-scale wind electricity bearing assembles analog machine integrated with torgue measurement
JP2020020582A (en) * 2018-07-30 2020-02-06 ユニパルス株式会社 Torque converter
JP7204091B2 (en) 2018-07-30 2023-01-16 ユニパルス株式会社 torque transducer
JP2020185666A (en) * 2019-05-10 2020-11-19 日立造船株式会社 Speed reducing device for twin-screw kneading extruder
JP7213137B2 (en) 2019-05-10 2023-01-26 日立造船株式会社 Reduction device for twin-screw kneading extruder

Also Published As

Publication number Publication date
JP5018667B2 (en) 2012-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5723402B2 (en) Wheel force detection device
JP5018667B2 (en) Rotation torque detector
JP2008064731A (en) Quantity-of-state measuring device for rotary machine
JP2007057299A (en) Wheel bearing with sensor
JP2007071280A (en) Wheel bearing with sensor
JP2017110956A (en) Vehicle test apparatus and simulation wheel used for vehicle test apparatus
JP2007078615A (en) Bearing with sensor for wheel
JP5886665B2 (en) Wheel force detection device
JP2008051283A (en) Wheel bearing with sensor
JP2008116241A (en) Rolling bearing device with sensor
JP5233509B2 (en) Load measuring device for rolling bearing units
JP2007198814A (en) Wheel rolling bearing device
JP6195768B2 (en) Calibration method for wheel bearing with sensor
JP2010101720A (en) Wheel bearing with sensor
JP4911967B2 (en) Wheel bearing with sensor
JP4607079B2 (en) Action force calculation device and displacement amount calculation device
JP2007078597A (en) Bearing with sensor for wheel
JP2008175664A (en) Bearing load detector of wheel bearing
JP2007240233A (en) Chassis dynamometer
JP6385215B2 (en) Wheel force detection device
JP2007292230A (en) Wheel bearing with sensor
JP4438494B2 (en) Load measuring device for rolling bearing units
JP2007292233A (en) Wheel bearing with sensor
JP4493569B2 (en) Wheel bearing with sensor
JP2007292231A (en) Wheel bearing with sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110221

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111025

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120229

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120306

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120323

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120515

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120528

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5018667

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150622

Year of fee payment: 3