JP4089470B2

JP4089470B2 - Rolling bearing unit with sensor

Info

Publication number: JP4089470B2
Application number: JP2003060814A
Authority: JP
Inventors: 桂小八木; 照之脇阪; 昌弘井上
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP2004270770A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing unit with sensor performing high-resolution rotation detection. <P>SOLUTION: A sensor device 2 comprises: a resolver constituted of a rotor 8 disposed to a rotating side raceway track member 4 and a stator 7 disposed to a fixed side raceway track member 3; and a processing circuit processing signals output depending on air gap amounts between the stator 7 and rotor 8. Balls 5 of a rolling bearing 1 is used as a rotor 8, and the stator 7 is fixed to the fixed side track member 3 to face the balls 5 from an axial direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、転がり軸受と転がり軸受の各種情報を検出するセンサ装置とが一体化されたセンサ付き転がり軸受ユニットに関し、特に、自動車を構成するハブユニットと自動車の各種情報を検出するセンサ装置とが一体化されたセンサ付きハブユニットに適用するのに好適なセンサ付き転がり軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両や自動車においては、車軸あるいは車軸に回転を伝達する回転軸を支持するとともに軸の回転速度・回転角度等の回転を検出するために、転がり軸受、ならびにそれに設けられたセンサ装置および被検出部であるパルサリングを備えたセンサ付き転がり軸受ユニットが使用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平１−１５６４６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のセンサ付き転がり軸受ユニットでは、回転検出の分解能の向上や小径化の要求が強くなっているが、パルサリングを使用するものでは、分解能がパルサリングの着磁極数に依存するため、分解能の向上には、その極数を増すことが必要となる。しかしながら、このようにすると、磁束密度が低くなってセンサ装置の信号出力の絶対値が小さくなり、回転を正確に測定できなくなるという問題が生じることから、分解能の向上には限界があった。
【０００５】
この発明の目的は、高分解能の回転検出が可能なセンサ付き転がり軸受ユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットは、固定側軌道部材、回転側軌道部材および両部材間に配置された転動体を有する転がり軸受と、転がり軸受に設けられたセンサ装置とを備えているセンサ付き転がり軸受ユニットにおいて、センサ装置は、ステータおよびロータからなるレゾルバを備えており、公転する転動体がロータとして使用されるとともに、ステータは、転動体を軸方向から臨むように固定側軌道部材に固定され、前記転動体とステータとの間のエアギャップ量の変化を検知し、前記レゾルバの出力から回転速度およびタイヤ接地荷重を求めることを特徴とするものである。
【０００７】
レゾルバは、回転角度検出装置として公知のものであり、ステータに正弦波電圧を入力した状態で、回転側軌道部材と固定側軌道部材とが相対回転すると、ステータとロータの被検出面とのエアギャップ量が連続にまたは不連続に変化することに伴い、ステータに回転角に応じた電圧が得られ、これにより、転がり軸受の回転状態を検出することができる。ステータおよびロータ（転動体）は、磁性材料で形成される。転動体は、例えば、ＳＵＪ２製とされることにより、軸受の軌道部材としての強度とロータとしての磁性との特性を両立保持するものとされる。
【０００８】
レゾルバのステータは、例えば、側面が櫛歯状に形成されたリング状の鉄心と、すべての歯の部分に順次コイルが巻かれて形成されたステータ巻線とから構成される。
【０００９】
ロータについては、ロータとなる部材を製作して回転側軌道部材に取り付けるのではなく、転動体自体がロータとして使用される。すなわち、転動体は、回転側軌道部材の回転に伴って公転し、転動体がステータに接近したときにエアギャップ量が小さくなり、転動体がステータから離れていくときにエアギャップ量が大きくなることから、ロータ（磁性体）とのエアギャップ量の変化を検知するように構成されたステータによって、転動体（磁性体）とステータとのエアギャップ量の変化が検出される。
【００１０】
この発明のセンサ付き転がり軸受ユニットによると、転動体がロータとして使用されているので、ロータ用の新たな部材は不要であり、センサ装置無しの転がり軸受にステータを取り付ける工程（ステータの軌道部材への圧入または軌道部材に被せられるカバーへのステータの埋設）が増えるのみであることから、組立の自動化が従来と同様に可能であり、センサ付き転がり軸受ユニットのコストを下げることができる。また、転動体をロータとして使用するとともに、ステータを固定側軌道部材に取り付けるだけで、回転検出機能が得られるので、コンパクト化を図ることもできる。例えば、このセンサ付き転がり軸受ユニットをセンサ付きハブユニットとして使用してＡＢＳのための回転を検出する場合、転動体をロータとしても、必要かつ十分な精度が得られ、ロータの加工を不要とすることによる低コスト化が可能となる。
【００１１】
ステータは、カバーに固定され、このカバーが固定側軌道部材に固定されていることがあり、また、固定側軌道部材に圧入されていることがある。前者は、ステータを回転側軌道部材の端部に配置する場合に適しており、後者は、ステータを回転側軌道部材の中央部（転動体間）に配置する場合に適している。
【００１２】
ステータを回転側軌道部材の端部に配置する場合には、ステータの配線は、円筒状に形成された固定側軌道部材の端部開口から取り出される。この端部開口には、有底円筒状に形成されたカバーが被せられ、このカバーの底部に、送信用のハーネスが取り付けられるコネクタ部が形成される。リード線、コネクタピンなどの配線部材は、カバー内部に充填された樹脂により、カバー内に包埋固定される。こうして、ステータの配線を簡単にかつ断線の恐れなく外部に取り出すことができる。このようにすると、ステータのカバーへの取付けを予め行うことができ、また、信号線を軌道部材から取り出さなくてもよいので、センサ付き軸受ユニットの組立てをより容易に行うことができる。
【００１３】
レゾルバとしては、種々のタイプのブラシレスレゾルバや、ブラシレスシンクロを用いることができ、このうち、ＶＲ（バリアブル・リアクタンス）形レゾルバが好適である。
【００１４】
センサ装置には、ステータとロータの被検出面すなわち回転側軌道部材の端面との間のエアギャップ量に応じて出力される信号を処理する処理回路が設けられ、この処理回路は、ＡＢＳ等のために必要な回転角度や回転速度を求める回転検出部と、ステータとロータとの間のエアギャップ量から軌道部材にかかる荷重を求める荷重演算部とを有していることが好ましい。
【００１５】
走行する車両の速度変化や姿勢変化に伴って、各タイヤに掛かる接地荷重が変動するが、この接地荷重の大きさによって車軸の車体に対する変位量が変動することとなる。この車軸の変位は、転がり軸受における固定側軌道部材に対する回転側軌道部材の変位すなわちステータとロータとの間のエアギャップ量と対応関係にある。したがって、タイヤの接地荷重と回転側軌道部材の変位量との関係を予め求めておくとともに、ステータとロータとの間のエアギャップ量をレゾルバで測定することにより、接地荷重−変位量の関係式とエアギャップ量から接地荷重を精度よく求めることができる。こうして得られたタイヤ接地荷重は、ＡＢＳ制御におけるスリップ率の代替えデータとして使用されるほか、駆動力制御やブレーキ力制御などにおいて使用され、車両制御の精度向上に資することができる。レゾルバは、それ自体が回転を検出するものであることから、接地荷重とともに回転情報も知ることができ、車輪の回転とタイヤの接地荷重という車両制御で重要なパラメータを１つのセンサで得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、この発明のセンサ付き転がり軸受ユニットをセンサ付きハブユニットに適用した第１実施形態を示している。以下の説明において、左右および上下は、図１の左右および上下をいうものとする。なお、左が車両の内側に、右が車両の外側となっている。
【００１８】
図１に示すように、センサ付き転がり軸受ユニットは、ハブユニット(1)と、その回転および接地荷重を検出するセンサ装置としてのレゾルバ(2)とを備えている。
【００１９】
ハブユニット(1)は、車体側に固定される固定側軌道部材(3)、車輪が取り付けられる回転側軌道部材(4)、両部材(3)(4)の間に２列に配置された複数の転動体である玉(5)、および各列の玉(5)をそれぞれ保持する保持器(6)を備えている。
【００２０】
固定側軌道部材(3)は、内周面に２列の外輪軌道が形成されている円筒部(12)と、円筒部(12)の左端部近くに設けられて懸架装置（車体）にボルトで取り付けられるフランジ部(13)とを有している。
【００２１】
回転側軌道部材(4)は、第１の軌道溝(15a)を有する大径部(15)および第１の軌道溝(15a)の径よりも小さい外径を有する小径部(16)を有している内軸(14)と、内軸(14)の小径部(16)外径に嵌め止められて右面が内軸(14)の大径部(15)左面に密接させられている内輪(17)とからなる。内軸(14)の右端近くには、車輪を取り付けるための複数のボルト(19)が固定されたフランジ部(18)が設けられている。内輪(17)の右部には、内軸(14)の軌道溝(15a)と並列するように、軌道溝(17a)が形成されており、内輪(17)の左部に肩部(17b)が形成されている。内軸(14)の左端部には、内輪(17)の抜けを防止しているかしめ部(16a)が設けられている。また、固定側軌道部材(3)の右端部と内軸(14)との間には、シール装置(20)が設けられている。固定側軌道部材(3)の左端部には、カバー(21)が被せ止められている。
【００２２】
レゾルバ(2)は、ＶＲ形ブラシレスレゾルバで、ステータ(7)およびロータ(8)からなり、そのステータ(7)は、固定側軌道部材(3)の左端部に配置されており、左列の玉(5)の左面に左方（軸方向外方）から対向するように、固定側軌道部材(3)の左端部に被せ止められているカバー(21)に保持されている。ロータ(8)としては、転がり軸受（ハブユニット）(1)の玉(5)が使用されている。ロータ(8)とされた玉(5)には、特別な加工は施されていないが、回転側軌道部材(4)の回転に伴って、玉(5)が公転すると、玉(5)がステータ(7)に接近すると、エアギャップ量が小さくなり、玉(5)がステータ(7)から離れていくと、エアギャップ量が大きくなることから、玉(5)とステータ(7)とのエアギャップ量が変化する。したがって、ステータ(7)が磁性体であるロータとのエアギャップ量の変化を検知するのと同じ原理で、ステータ(7)は、玉(5)とのエアギャップ量の変化を検出することができる。こうして、玉(5)自体がロータ(8)とされている。
【００２３】
ステータ(7)は、側面が櫛歯状に形成されたリング状の鉄心(9)と、鉄心(9)のすべての歯の部分に順次コイルが巻かれて形成されたステータ巻線(10)とからなる。
【００２４】
カバー(21)は、金属または樹脂により有底円筒状に形成されたもので、その右端部には、固定側軌道部材(3)の左端部内周に嵌合固定されている円筒状固定部(21a)が形成されている。ステータ(7)は、カバー(21)の固定部(21a)の内周面に圧入されている。
【００２５】
固定側軌道部材(3)の左端部の内周面に嵌合固定されているカバー(21)の固定部(21a)の左側には、径方向外方に突出し固定側軌道部材(3)の左端部における軸方向端面に当接する環状凸部(21b)が形成されている。カバー(21)の底部には、送受信用のハーネスが取り付けられるコネクタ部(21c)が形成されている。ステータ巻線(10)の出力は、リード線(30)を介してコネクタピン(31)に接続される。リード線(30)、コネクタピン(31)およびステータ(7)は、カバー(21)内部に充填された樹脂(22)によりカバー(21)内に包埋固定されている。また、カバー(21)底部のコネクタ部(21c)も樹脂により形成されており、コネクタピン(31)は、このコネクタ部(21c)に先端を樹脂(22)から突出させて収められている。リード線(30)およびコネクタピン(31)は、信号の種類に合わせて複数設けられている。
【００２６】
固定側軌道部材(3)の左端部近くには、左端開口径よりも若干径が小さくなされたストッパ部(3a)が形成されており、ステータ(7)は、カバー(21)の固定部(21a)の右端部がこのストッパ部(3a)に左方から当接することにより、内輪(17)左端面にちょうど対向するよう位置決めされている。こうして、ステータ(7)がカバー(21)を介して固定側軌道部材(3)の左端部に取り付けられている。
【００２７】
回転側軌道部材(4)が回転すると、ステータ(7)とロータ(8)である玉(5)とのギャップが変化し、ステータ(7)に回転角に応じた電圧が得られ、ステータ(7)の電圧変化が信号線(図示略)を介して処理回路に送られる。これにより、ＡＢＳなどのために必要な回転軸の回転状態を検出することができる。
【００２８】
図２は、この発明のセンサ付き転がり軸受ユニットをセンサ付きハブユニットに適用した第２実施形態を示している。
【００２９】
図２に示すように、センサ付き転がり軸受ユニットは、ハブユニット(41)と、その回転および接地荷重を検出するセンサ装置としてのレゾルバ(42)を備えている。
【００３０】
ハブユニット(41)は、車体側に固定される固定側軌道部材(43)、車輪が取り付けられる回転側軌道部材(44)、両部材(43)(44)の間に２列に配置された複数の転動体である玉(45)、および各列の玉(45)をそれぞれ保持する保持器(46)を備えている。
【００３１】
固定側軌道部材(43)は、内周面に２列の外輪軌道が形成されている円筒部(52)と、円筒部(52)の左端部近くに設けられて懸架装置（車体）にボルトで取り付けられるフランジ部(53)とを有している。
【００３２】
回転側軌道部材(44)は、第１の軌道溝(55a)を有する大径部(55)および第１の軌道溝(55a)の径よりも小さい外径を有する小径部(56)を有している内軸(54)と、内軸(54)の小径部(56)外径に嵌め止められた内輪(57)とからなる。内軸(54)の左端部には、おねじ部が形成されており、このおねじ部には、内輪(57)を内軸(54)の大径部(55)左端面に密接させるナット(58)がねじ合わされている。内軸(54)の右端近くには、車輪を取り付けるための複数のボルト(59)が固定されフランジ部(60)が設けられている。内輪(57)には、内軸(55)の軌道溝(55a)と並列するように、軌道溝(57a)が形成されている。固定側軌道部材(43)の右端部と内軸(55)との間には、シール装置(61)が設けられている。
【００３３】
レゾルバ(42)は、ＶＲ形ブラシレスレゾルバで、ステータ(47)およびロータ(48)からなり、そのステータ(47)は、右列の玉(5)の左面に左方（軸方向中央）から対向するように、固定側軌道部材(43)の軸方向ほぼ中央部に圧入されて固定されている。そして、ロータ(48)としては、第１実施形態と同様に、特別な加工は施されていない転がり軸受（ハブユニット）(41)の玉(45)が使用されている。
【００３４】
ステータ(47)は、側面が櫛歯状に形成されたリング状の鉄心(49)と、鉄心(49)のすべての歯の部分に順次コイルが巻かれて形成されたステータ巻線(50)とからなる。
【００３５】
回転側軌道部材(44)が回転すると、ステータ(47)とロータ(48)である玉(45)とのギャップが変化し、ステータ(47)に回転角に応じた電圧が得られ、ステータ(47)の電圧変化が信号線(図示略)を介して処理回路に送られる。これにより、ＡＢＳなどのために必要な回転軸の回転状態を検出することができる。
【００３６】
上記第１および第２実施形態のセンサ付き転がり軸受ユニットによると、タイヤの接地荷重が変動すると、固定側軌道部材(3)(43)に対する回転側軌道部材(4)(44)の変位量が変化し、これに伴って、レゾルバ(2)(42)で検出されるステータ(7)(47)と玉(5)(45)との間のエアギャップ量が変化する。図３に示すように、このエアギャップ量の変化は、電圧変動量としてレゾルバ(2)(42)から出力される。レゾルバ（センサ装置）の処理回路の回転検出部では、この出力信号に基づき、ＡＢＳなどのために必要な回転角度や回転速度などが求められる。レゾルバの処理回路には、さらに、電圧の変動量として出力された変位量から接地荷重を求める演算式が蓄えられた接地荷重演算部が設けられており、この演算部によって接地荷重が求められる。得られた接地荷重は、車両制御手段に出力され、車両に適正な制御が施される。
【００３７】
なお、上記のレゾルバ(2)(42)は、ＶＲ形ブラシレスレゾルバに限られるものではなく、また、その設置位置も転動体を臨む適宜な位置に変更可能である。また、ステータ(7)(47)を固定側軌道部材(3)(43)に端部に取り付ける際には、図１に示したようにカバー(21)に樹脂によって支持させるのではなく、固定側軌道部材(3)(43)に直接取り付けるようにしてももちろんよい。
【００３８】
また、上記の実施形態のハブユニット(1)(41)では、固定側軌道部材(3)(43)は、車体に固定される取付け部(18)(60)を有する外輪とされ、回転側軌道部材(4)(44)は、車輪が取り付けられる内軸(14)(54)および内軸(14)(54)に外嵌された内輪(17)(57)からなる構成とされており、従動輪に適するものであるが、上記センサ装置（レゾルバ）(2)(42)は、駆動輪での使用に適するように、車体に取り付けられる懸架部材と、車輪が取り付けられる車軸部材と、懸架部材に取り付けられた外輪、車軸部材に取り付けられた内輪、および両軌道輪の間に配置された転動体を有する転がり軸受と、センサ装置とを備えている車軸支持装置に適用することもできる。この場合には、車軸部材は、動力伝達装置に接続されるドライブシャフトと、車輪取付け部を有しドライブシャフトに固定されたハブシャフトとからなるものとされ、ステータ(7)は、外輪または懸架部材に圧入により取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットの第１実施形態を示す横断面図である。
【図２】図２は、この発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットの第２実施形態を示す横断面図である。
【図３】図３は、センサ付き転がり軸受ユニットの処理回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
(1)(41) ハブユニット
(2)(42) レゾルバ
(3)(43) 固定側軌道部材
(4)(44) 回転側軌道部材
(5)(45) 玉（転動体）
(7)(47) ステータ
(8)(48) ロータ（内輪端面）
(13)(60) フランジ部（車体への取付け部）
(21) 樹脂カバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing unit with a sensor in which a rolling bearing and a sensor device that detects various types of information on the rolling bearing are integrated, and in particular, a hub unit that constitutes an automobile and a sensor device that detects various types of information on the automobile. The present invention relates to a rolling bearing unit with a sensor suitable for application to an integrated hub unit with a sensor.
[0002]
[Prior art]
In railway vehicles and automobiles, a rolling bearing, a sensor device provided in the rolling bearing, and a sensor device to be detected are detected in order to support the axle or the rotation shaft that transmits the rotation to the axle and to detect rotation such as the rotation speed and rotation angle of the shaft. A sensor-equipped rolling bearing unit having a pulsar ring as a part is used (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 1-156463 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional rolling bearing unit with a sensor, there is a strong demand for improvement in rotation detection resolution and diameter reduction. However, in the case of using a pulsar ring, the resolution depends on the number of magnetic poles of the pulsar ring. It is necessary to increase the number of poles. However, if this is done, the magnetic flux density becomes low, the absolute value of the signal output of the sensor device becomes small, and there is a problem that rotation cannot be measured accurately, so there is a limit to improving the resolution.
[0005]
An object of the present invention is to provide a rolling bearing unit with a sensor capable of detecting rotation with high resolution.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A rolling bearing unit with a sensor according to the present invention includes a rolling bearing having a fixed side race member, a rotary side race member, and a rolling element disposed between the two members, and a sensor device provided in the rolling bearing. In the rolling bearing unit, the sensor device includes a resolver composed of a stator and a rotor, and the revolving rolling element is used as a rotor, and the stator is fixed to the fixed race member so that the rolling element faces the axial direction. is, detects a change in the air gap of between the rolling elements and the stator, is characterized in Rukoto determined rotational speed and the tire contact load from the output of the resolver.
[0007]
The resolver is known as a rotation angle detection device. When the rotation-side track member and the fixed-side track member rotate relative to each other in a state where a sine wave voltage is input to the stator, the air between the stator and the detected surface of the rotor is detected. Along with the gap amount changing continuously or discontinuously, a voltage corresponding to the rotation angle is obtained in the stator, whereby the rotation state of the rolling bearing can be detected. The stator and the rotor (rolling element) are made of a magnetic material. The rolling element is made of, for example, SUJ2, so that both the strength as the race member of the bearing and the magnetic property as the rotor are maintained.
[0008]
The stator of the resolver includes, for example, a ring-shaped iron core whose side surfaces are formed in a comb-like shape, and a stator winding formed by sequentially winding coils around all tooth portions.
[0009]
As for the rotor, the rolling element itself is used as the rotor, instead of manufacturing a member to be the rotor and attaching it to the rotating side raceway member. That is, the rolling element revolves as the rotating side raceway member rotates, and the air gap amount decreases when the rolling element approaches the stator, and the air gap amount increases when the rolling element moves away from the stator. Therefore, a change in the air gap amount between the rolling element (magnetic body) and the stator is detected by the stator configured to detect a change in the air gap amount with respect to the rotor (magnetic body).
[0010]
According to the rolling bearing unit with a sensor of the present invention, since the rolling element is used as a rotor, a new member for the rotor is unnecessary, and the step of attaching the stator to the rolling bearing without the sensor device (to the raceway member of the stator) Therefore, the assembly can be automated as in the conventional case, and the cost of the rolling bearing unit with sensor can be reduced. In addition, since the rotation detection function can be obtained only by using the rolling element as a rotor and attaching the stator to the fixed-side track member, it is possible to reduce the size. For example, when using this sensor-equipped rolling bearing unit as a sensor-equipped hub unit to detect rotation for ABS, even if the rolling element is a rotor, necessary and sufficient accuracy can be obtained, and processing of the rotor is unnecessary. This makes it possible to reduce costs.
[0011]
The stator is fixed to the cover, and the cover may be fixed to the fixed-side track member, or may be press-fitted to the fixed-side track member. The former is suitable for the case where the stator is disposed at the end of the rotation-side raceway member, and the latter is suitable for the case where the stator is disposed at the central portion (between the rolling elements) of the rotation-side raceway member.
[0012]
When the stator is disposed at the end of the rotation side raceway member, the stator wiring is taken out from the end opening of the fixed side raceway member formed in a cylindrical shape. The end opening is covered with a cover formed in a bottomed cylindrical shape, and a connector portion to which a transmission harness is attached is formed on the bottom of the cover. Wiring members such as lead wires and connector pins are embedded and fixed in the cover by a resin filled in the cover. Thus, the stator wiring can be taken out easily and without fear of disconnection. If it does in this way, attachment to the cover of a stator can be performed beforehand, and since it is not necessary to take out a signal wire from a track member, a bearing unit with a sensor can be assembled more easily.
[0013]
As the resolver, various types of brushless resolvers and brushless synchros can be used, and among these, a VR (variable reactance) type resolver is preferable.
[0014]
The sensor device is provided with a processing circuit for processing a signal output in accordance with the amount of air gap between the stator and the detected surface of the rotor, that is, the end surface of the rotation-side raceway member. It is preferable to have a rotation detection unit that obtains a rotation angle and a rotation speed necessary for this purpose, and a load calculation unit that obtains a load applied to the track member from an air gap amount between the stator and the rotor.
[0015]
The ground load applied to each tire varies with changes in the speed and posture of the traveling vehicle. The displacement of the axle relative to the vehicle body varies depending on the magnitude of the ground load. This displacement of the axle has a corresponding relationship with the displacement of the rotation-side track member with respect to the fixed-side track member in the rolling bearing, that is, the air gap amount between the stator and the rotor. Therefore, the relationship between the ground contact load of the tire and the displacement amount of the rotating side raceway member is obtained in advance, and the relationship between the ground load and the displacement amount is determined by measuring the air gap amount between the stator and the rotor with a resolver. The ground contact load can be accurately obtained from the air gap amount. The tire ground contact load thus obtained is used as substitute data for the slip ratio in the ABS control, and is used in driving force control, braking force control, and the like, and can contribute to improvement in accuracy of vehicle control. Since the resolver itself detects rotation, it can know rotation information as well as contact load, and can obtain important parameters for vehicle control such as wheel rotation and tire contact load with a single sensor. it can.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 shows a first embodiment in which the sensor-equipped rolling bearing unit of the present invention is applied to a sensor-equipped hub unit. In the following description, left and right and top and bottom refer to left and right and top and bottom of FIG. Note that the left is inside the vehicle and the right is outside the vehicle.
[0018]
As shown in FIG. 1, the sensor-equipped rolling bearing unit includes a hub unit (1) and a resolver (2) as a sensor device for detecting the rotation and ground load.
[0019]
The hub unit (1) is arranged in two rows between the fixed side track member (3) fixed to the vehicle body side, the rotary side track member (4) to which the wheel is attached, and both members (3) and (4). A ball (5), which is a plurality of rolling elements, and a cage (6) for holding each row of balls (5) are provided.
[0020]
The fixed-side track member (3) is provided near the left end of the cylindrical portion (12) with two rows of outer ring raceways formed on the inner peripheral surface, and bolts are attached to the suspension device (vehicle body). And a flange portion (13) to be attached.
[0021]
The rotation side raceway member (4) has a large diameter portion (15) having a first raceway groove (15a) and a small diameter portion (16) having an outer diameter smaller than the diameter of the first raceway groove (15a). The inner ring (14), and the inner ring (14), the inner ring (14), which has a small diameter part (16) and is fitted to the outer diameter, and the right side is in close contact with the left side of the large diameter part (15) of the inner axis (14) (17) Near the right end of the inner shaft (14), a flange portion (18) to which a plurality of bolts (19) for attaching a wheel is fixed is provided. A raceway groove (17a) is formed in the right part of the inner ring (17) so as to be parallel to the raceway groove (15a) of the inner shaft (14), and a shoulder part (17b ) Is formed. The left end portion of the inner shaft (14) is provided with a caulking portion (16a) that prevents the inner ring (17) from coming off. Further, a sealing device (20) is provided between the right end portion of the fixed side raceway member (3) and the inner shaft (14). A cover (21) is covered with the left end portion of the fixed-side track member (3).
[0022]
The resolver (2) is a VR type brushless resolver, and includes a stator (7) and a rotor (8). The stator (7) is disposed at the left end of the fixed side raceway member (3). The ball (5) is held by a cover (21) that covers the left end portion of the fixed-side track member (3) so as to face the left surface of the ball (5) from the left (axially outward). As the rotor (8), a ball (5) of a rolling bearing (hub unit) (1) is used. The ball (5), which is the rotor (8), is not specially processed, but when the ball (5) revolves with the rotation of the rotating side raceway member (4), the ball (5) When approaching the stator (7), the air gap amount decreases, and when the ball (5) moves away from the stator (7), the air gap amount increases, so the ball (5) and the stator (7) The air gap amount changes. Therefore, the stator (7) can detect the change in the air gap amount with the ball (5) on the same principle as the stator (7) detects the change in the air gap amount with the rotor that is a magnetic body. it can. Thus, the ball (5) itself is the rotor (8).
[0023]
The stator (7) has a ring-shaped iron core (9) whose side surfaces are formed in a comb-like shape, and a stator winding (10) formed by sequentially winding coils around all teeth of the iron core (9). It consists of.
[0024]
The cover (21) is formed in a bottomed cylindrical shape with metal or resin, and a cylindrical fixing portion (fitted to the inner periphery of the left end portion of the fixed-side track member (3) is fixed to the right end portion thereof ( 21a) is formed. The stator (7) is press-fitted into the inner peripheral surface of the fixed portion (21a) of the cover (21).
[0025]
On the left side of the fixed portion (21a) of the cover (21) fitted and fixed to the inner peripheral surface of the left end portion of the fixed-side track member (3), the fixed-side track member (3) protrudes radially outward. An annular convex portion (21b) is formed in contact with the axial end surface of the left end portion. A connector part (21c) to which a transmission / reception harness is attached is formed at the bottom of the cover (21). The output of the stator winding (10) is connected to the connector pin (31) via the lead wire (30). The lead wire (30), the connector pin (31), and the stator (7) are embedded and fixed in the cover (21) by a resin (22) filled in the cover (21). The connector (21c) at the bottom of the cover (21) is also made of resin, and the connector pin (31) is housed in the connector (21c) with its tip protruding from the resin (22). A plurality of lead wires (30) and connector pins (31) are provided according to the type of signal.
[0026]
Near the left end portion of the fixed-side track member (3), a stopper portion (3a) having a slightly smaller diameter than the left end opening diameter is formed, and the stator (7) is a fixed portion of the cover (21) ( The right end portion of 21a) abuts against the stopper portion (3a) from the left side, and is positioned so as to face the left end surface of the inner ring (17). Thus, the stator (7) is attached to the left end portion of the fixed-side track member (3) via the cover (21).
[0027]
When the rotation-side raceway member (4) rotates, the gap between the stator (7) and the ball (5) that is the rotor (8) changes, and a voltage corresponding to the rotation angle is obtained in the stator (7). The voltage change of 7) is sent to the processing circuit via a signal line (not shown). Thereby, the rotation state of the rotating shaft required for ABS etc. can be detected.
[0028]
FIG. 2 shows a second embodiment in which the sensor-equipped rolling bearing unit of the present invention is applied to a sensor-equipped hub unit.
[0029]
As shown in FIG. 2, the sensor-equipped rolling bearing unit includes a hub unit (41) and a resolver (42) as a sensor device for detecting the rotation and ground load.
[0030]
The hub unit (41) is arranged in two rows between a fixed-side track member (43) fixed to the vehicle body side, a rotation-side track member (44) to which wheels are attached, and both members (43) (44). A ball (45), which is a plurality of rolling elements, and a cage (46) for holding each row of balls (45) are provided.
[0031]
The fixed side raceway member (43) is provided near the left end of the cylindrical part (52), in which two rows of outer ring raceways are formed on the inner peripheral surface. And a flange portion (53) to be attached.
[0032]
The rotation side raceway member (44) has a large diameter portion (55) having a first raceway groove (55a) and a small diameter portion (56) having an outer diameter smaller than the diameter of the first raceway groove (55a). The inner shaft (54) and the inner ring (57) fitted to the outer diameter of the small diameter portion (56) of the inner shaft (54). A male thread is formed at the left end of the inner shaft (54), and a nut that tightly contacts the inner ring (57) with the left end surface of the large diameter part (55) of the inner shaft (54). (58) is screwed together. Near the right end of the inner shaft (54), a plurality of bolts (59) for mounting a wheel are fixed and a flange portion (60) is provided. A raceway groove (57a) is formed in the inner ring (57) so as to be parallel to the raceway groove (55a) of the inner shaft (55). A seal device (61) is provided between the right end portion of the fixed race member (43) and the inner shaft (55).
[0033]
The resolver (42) is a VR type brushless resolver, and includes a stator (47) and a rotor (48). The stator (47) is opposed to the left surface of the ball (5) in the right row from the left (center in the axial direction). Thus, the fixed-side track member (43) is press-fitted and fixed substantially at the center in the axial direction. As the rotor (48), as in the first embodiment, a ball (45) of a rolling bearing (hub unit) (41) not subjected to special processing is used.
[0034]
The stator (47) includes a ring-shaped iron core (49) whose side surfaces are formed in a comb-teeth shape, and a stator winding (50) formed by sequentially winding coils around all teeth of the iron core (49). It consists of.
[0035]
When the rotation-side raceway member (44) rotates, the gap between the stator (47) and the ball (45) that is the rotor (48) changes, and a voltage corresponding to the rotation angle is obtained in the stator (47). 47) is sent to the processing circuit via a signal line (not shown). Thereby, the rotation state of the rotating shaft required for ABS etc. can be detected.
[0036]
According to the rolling bearing unit with sensor of the first and second embodiments, when the ground contact load of the tire fluctuates, the displacement amount of the rotating side race members (4) and (44) with respect to the fixed side race members (3) and (43) is reduced. Along with this, the amount of air gap between the stator (7) (47) and the ball (5) (45) detected by the resolver (2) (42) changes. As shown in FIG. 3, the change in the air gap amount is output from the resolver (2) (42) as a voltage fluctuation amount. In the rotation detection unit of the processing circuit of the resolver (sensor device), a rotation angle, a rotation speed, and the like necessary for the ABS are obtained based on this output signal. The resolver processing circuit is further provided with a ground load calculation unit in which an arithmetic expression for determining the ground load from the displacement output as the voltage fluctuation amount is stored, and the ground load is obtained by this calculation unit. The obtained ground load is output to the vehicle control means, and appropriate control is performed on the vehicle.
[0037]
The resolver (2) (42) is not limited to the VR brushless resolver, and the installation position thereof can be changed to an appropriate position facing the rolling element. When the stator (7) (47) is attached to the end of the fixed-side raceway member (3) (43) at the end, the cover (21) is not supported by resin as shown in FIG. Of course, it may be directly attached to the side track members (3) and (43).
[0038]
Further, in the hub unit (1) (41) of the above-described embodiment, the fixed-side track member (3) (43) is an outer ring having mounting portions (18) (60) fixed to the vehicle body, and the rotation side The track member (4) (44) is composed of an inner shaft (14) (54) to which a wheel is attached and an inner ring (17) (57) externally fitted to the inner shaft (14) (54). The sensor device (resolver) (2) (42) is suitable for a driven wheel, the suspension member attached to the vehicle body, the axle member to which the wheel is attached, so as to be suitable for use in the drive wheel, The present invention can also be applied to an axle support device including an outer ring attached to a suspension member, an inner race attached to an axle member, a rolling bearing having rolling elements disposed between both race rings, and a sensor device. . In this case, the axle member is composed of a drive shaft connected to the power transmission device and a hub shaft having a wheel mounting portion and fixed to the drive shaft, and the stator (7) is an outer ring or a suspension. It is attached to the member by press fitting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a rolling bearing unit with a sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a rolling bearing unit with a sensor according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a processing circuit of a rolling bearing unit with a sensor.
[Explanation of symbols]
(1) (41) Hub unit
(2) (42) Resolver
(3) (43) Fixed side raceway member
(4) (44) Rotating track member
(5) (45) Ball (rolling element)
(7) (47) Stator
(8) (48) Rotor (Inner ring end face)
(13) (60) Flange (mounting part to the body)
(21) Resin cover

Claims

In a rolling bearing unit with a sensor comprising a fixed side race member, a rotary side race member and a rolling bearing having rolling elements arranged between both members, and a sensor device provided in the rolling bearing,
The sensor device includes a resolver composed of a stator and a rotor, and a rolling element that revolves is used as a rotor. The stator is fixed to a fixed-side track member so that the rolling element faces the axial direction , and the air gap changes in the amount detected, the rolling bearing unit, characterized in Rukoto determined rotational speed and the tire contact load from the output of the resolver between the stator.

The sensor device obtains a tire ground contact load from a rotation detection unit for obtaining a rotation angle and a rotation speed based on an output signal outputted as a voltage fluctuation amount from the resolver and a displacement amount outputted as the voltage fluctuation amount. The rolling bearing unit with a sensor according to claim 1, further comprising a processing circuit provided with a ground load calculation unit in which an arithmetic expression is stored .