JP4847444B2 - 4つの歪みゲージを有する変形検知ベアリング - Google Patents
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Description
車輪と車輪が回転している表面との間の界面に加えられる力を判定することが望ましい場合、タイヤまたは車体において前記力を測定可能であることが知られている。生憎、タイヤにおける測定では、タイヤの回転基準フレームと静止計算基準フレームとの間の信号伝達に関して重大な問題が生じ、前記回転基準フレームを前記静止基準フレームに対して連続的に位置決めし、計算を実行可能とするようにしなければならない。車体における測定については、車輪を前記車体に接続する種々の部材間における力の分散によって困難となる。
このような力判定方法に伴って生ずる問題の1つに、変形信号が回転速度に依存することがあげられる。即ち、低速における測定品質は不十分であり、転動体が少なくとも2回連続して通過することによって誘発される変形の測定後でないと、力を判定することができない。
4つの歪みゲージであって、各々、当該ゲージが受ける変形の関数として信号を送出し、前記ゾーン全域にわたって均一に分散されている、ゲージと、
4つの信号Viを測定する測定デバイスであって、各信号は、回転中にそれぞれのゲージが発生する信号の時間変動の関数であり、4つの信号Viを組み合わせて同一角度および同一振幅の2つの信号SINおよびCOSを形成し、前記振幅がAの関数である、測定デバイスと、
前記ゾーン(7)の変形の振幅Aを時間の関数として計算する計算デバイス(10)であって、式SIN2+COS2を計算し、これから前記振幅Aを推論するように構成されている、計算デバイスと、
を備えていることを特徴とする。
図4から図6を参照して、本発明の判定システムの第1および第2実施形態の説明に進む。ゲージ8は、抵抗エレメント、具体的には、ピエゾ抵抗または磁歪エレメントに基づいているので、これらの各々は、前記歪み8が受ける変形の関数として変化する電気抵抗Riを有する。即ち、ゲージ8の各々は、単一の抵抗器、または単一の抵抗を意味する、ブロックの位置における抵抗を表す平均抵抗を得るために組み合わされた複数の抵抗器のブロックから成ることができる。
この目的のため、測定デバイス9は、更に、2段の差動増幅器11を備えており、第1段は図4の第1実施形態の増幅器段と類似しており、したがって、デバイスは、前述の関係(3)および(4)を用いて信号V1−V2およびV3−V4を送出するだけでなく、同様に信号V1−V3およびV4−V2も送出するように構成されている(図6)。
U=[(V1−V2)−(V3−V4)],および
V=[(V1−V3)−(V4−V2)]
即ち、関係(3)および(4)に基づいて、
V=2(V2−V3)
この変形は、信号Viの振幅が同一であると見なすことができないとき、即ち、ゲージが同じ振幅Aの正弦波を検出しない場合にとくに適している。4つのゲージ8の間に線形の負荷分布があると仮定すると、信号Viは、次のように記述することができる。
ΔR2=kΔR1,ここでk>1。何故なら、R1は軌道からR2よりも離れており、したがってR1の変形による信号は、R2による信号よりも小さいからである。
ΔR3=kΔR4=ΔR2=kΔR1
更に、G1ΔR1=G2ΔR2=G3ΔR3=G4ΔR4となるように利得を調節する。
G1=kG2=G4=kG3
つまり、この特定的な構成では、非動作時における各抵抗器の抵抗は、以下のようにならなければならない。
R03=kR04,および
R02=R03
したがって、図7および図8のゲージ8の構成では、利得値および抵抗器の非動作抵抗値に対する条件は、振幅Aを求めることができるように規定される。
Claims (20)
- 固定即ち「静止」リング(1)と、回転リングと、前記リング間に形成されこれらが互いに対して回転できるようにした軌道(3)内に配置された少なくとも1列の転動体2とを備えているベアリングであって、前記転動体(2)は、角度間隔λで前記軌道(3)内に均一に分散されており、前記ベアリングには、回転中に誘発される前記静止リング(1)のゾーン(7)の疑似正弦波状変形の振幅Aを判定するために、少なくとも1つの判定システムが設けられており、前記ベアリングは、前記判定システムが、
4つの歪みゲージ(8)であって、それぞれのエレメントに基づき、前記4つの歪みゲージの各々が受ける変形の関数として変動する電気抵抗R i を示し、前記ゾーン全域にわたって均一に分散されている、前記4つの歪みゲージと、
前記4つの歪みゲージ(8)の間に電流ループ回路を含み、該回路は、調節可能な利得G i を有する4つの差動増幅器(11)を含み、4つの信号Viを生成する測定デバイス(9)であって、各信号は、回転中に前記4つの歪みゲージ(8)のそれぞれの前記抵抗R i の時間変動の関数であり、4つの信号Viを組み合わせて同一角度および同一振幅の2つの信号SINおよびCOSを形成し、前記振幅がAの関数である、前記測定デバイスと、
前記ゾーン(7)の変形の振幅Aを時間の関数として計算する計算デバイス(10)であって、式SIN2+COS2を計算し、これから前記振幅Aを推論するように構成されている、前記計算デバイスと、
を備えていることを特徴とするベアリング。 - 請求項1記載のベアリングにおいて、前記4つの差動増幅器(11)の各々は、前記ゲージ(8)のうちの対応する1つの前記ゲージ(8)の端子に接続される、ベアリング。
- 請求項1または2記載のベアリングにおいて、前記測定デバイス(9)は、信号フィルタ段をさらに備えることを特徴とするベアリング。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のベアリングにおいて、前記ゲージ(8)はλ/4に等しい距離ずつ離間されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項4記載のベアリングにおいて、前記測定デバイス(9)は、更に、差V1−V2=COSおよびV3−V4=SINを求めるように構成された1段の差動増幅器(9)を備えていることを特徴とするベアリング。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のベアリングにおいて、前記測定デバイス(9)は、更に、2段の差動増幅器(11)を備えており、第1段は差V1−V2,V3−V4,V1−V3,およびV4−V2を求めるように構成されており、第2段は、差[(V1−V2)−(V3−V4)]=SINおよび[(V1−V3)−(V4−V2)]=COSを求めるように構成されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項3または請求項4記載のベアリングにおいて、前記測定デバイス(9)は、更に、2段の差動増幅器(11)を備えており、第1段は差V1−V2,V3−V4を求めるように構成されており、第2段は、差[(V1−V2)−(V3−V4)]=SINおよび2(V2−V3)=COSを求めるように構成されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項6または請求項7記載のベアリングにおいて、前記第2段の少なくとも1つの差動増幅器(11)は、調節可能な利得を有することを特徴とするベアリング。
- 請求項1から8までのいずれか1項に記載のベアリングにおいて、前記ゲージは、互いに等しい非動作抵抗R01を有することを特徴とするベアリング。
- 請求項1から8までのいずれか1項に記載のベアリングにおいて、前記変形ゾーン(7)は、実質的に平面となるように加工され、前記ゲージは、対となって、軌道(3)から等距離となるように前記ゾーンを中心に配置されており、前記ゲージ(8)は、R02=kR01,R03=kR04,およびR03=R02となるように、非動作抵抗R01を有することを特徴とするベアリング。
- 請求項1記載のベアリングにおいて、前記ゲージは、表面弾性波センサおよび磁気センサから選択したセンサである、または含むことを特徴とするベアリング。
- 請求項1から11までのいずれか1項に記載のベアリングにおいて、前記ゲージ(8)は、前記静止リング(1)の変形ゾーン(7)に締結されている基板(12)上に配置されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項12記載のベアリングにおいて、前記ゲージ(8)は、前記基板(12)上の厚膜にスクリーン・プリントされていることを特徴とするベアリング。
- 請求項12または13記載のベアリングにおいて、前記測定デバイス(9)および前記計算デバイス(10)は基板(12)上に集積されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項1から14までのいずれか1項に記載のベアリングにおいて、前記静止リング(1)の1つのゾーン(7)の変形の振幅をそれぞれ判定する少なくとも3つの判定システムが設けられていることを特徴とするベアリング。
- 請求項15記載のベアリングにおいて、前記判定システムは、回転中に前記静止リング(1)および/または前記回転リングに固着または一体化されたエレメント上に加えられる力を、前記決定した振幅の関数として、計算するのに適したコンピュータに接続される、または接続されるように設計されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項1から16までのいずれか1項に記載のベアリングにおいて、前記ゲージ(8)は、概略的に回転の方向に延びる線に沿って前記ゾーン(7)上に配置されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項1から17までのいずれか1項に記載のベアリングにおいて、前記ゲージ(8)は、軌道(3)の近傍に配置されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項18記載のベアリングにおいて、前記ゲージは、前記静止リング(1)の外周上に、実質的に前記軌道(3)に面して配置されていることを特徴とするベアリング。
- 請求項18または請求項19記載のベアリングにおいて、それぞれ1つの軌道(3)内に配置されている2列の転動体(12)を有し、前記ベアリングにおいて、ゾーン(7)の変形の振幅を判定するために少なくとも1つの判定システムが、各軌道(3)の近傍に設けられていることを特徴とするベアリング。
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