JP4931623B2 - Wheel bearing device with sensor - Google Patents

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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L5/0009Force sensors associated with a bearing
    • G01L5/0019Force sensors associated with a bearing by using strain gages, piezoelectric, piezo-resistive or other ohmic-resistance based sensors

Description

この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重を検出する荷重センサを内蔵したセンサ付き車輪用軸受装置に関する。   The present invention relates to a sensor-equipped wheel bearing device incorporating a load sensor for detecting a load applied to a bearing portion of the wheel.

従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安全性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなく、その他のセンサ信号を用いてさらに安全面の制御が可能なことが求められている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a wheel bearing provided with a sensor for detecting the rotational speed of each wheel for safe driving of an automobile. Conventional measures to ensure driving safety of general automobiles are performed by detecting the rotational speed of the wheels of each part, but the rotational speed of the wheels is not sufficient, and it is further safer by using other sensor signals. It is required that the surface can be controlled.

そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御(コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等)を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する荷重を検出するセンサの適切な設置場所がなく、荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。   Therefore, it is conceivable to control the posture from the load acting on each wheel during vehicle travel. For example, a large load is applied to the outer wheel in cornering, and the load applied to each wheel is not uniform. In addition, even when the load is uneven, the load applied to each wheel is uneven. For this reason, if the load applied to the wheel can be detected at any time, based on the detection result, the suspension and the like are controlled in advance, thereby controlling the posture during vehicle travel (preventing rolling during cornering, preventing the front wheel from sinking during braking, It is possible to prevent subsidence due to uneven load capacity. However, there is no appropriate installation location of a sensor that detects a load acting on the wheel, and it is difficult to realize posture control by load detection.

また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。   In addition, when steer-by-wire is introduced in the future, and the system is such that the axle and the steering are not mechanically coupled, it is required to detect the axle direction load and transmit the road surface information to the handle held by the driver.

このような要請に応えるものとして、車輪用軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、歪みを検出するようにした車輪用軸受が提案されている(例えば特許文献1)。
特表2003−530565号公報
As a response to such a demand, a wheel bearing has been proposed in which a strain gauge is attached to the outer ring of the wheel bearing to detect the strain (for example, Patent Document 1).
Special table 2003-530565 gazette

車輪用軸受の外輪は、転走面を有し、強度が求められる部品であって、塑性加工や、旋削加工、熱処理、研削加工などの複雑な工程を経て生産される軸受部品であるため、特許文献1のように外輪に歪みゲージを貼り付けるのでは、生産性が悪く、量産時のコストが高くなるという問題点がある。また、外輪の歪みを感度良く検出することが難しく、その検出結果を車両走行時の姿勢制御に利用した場合、制御の精度が問題となる。   The outer ring of the wheel bearing is a part that has a rolling surface and requires strength, and is a bearing part that is produced through complicated processes such as plastic working, turning, heat treatment, and grinding. When a strain gauge is attached to the outer ring as in Patent Document 1, there is a problem that productivity is poor and the cost for mass production is high. In addition, it is difficult to detect the distortion of the outer ring with high sensitivity, and when the detection result is used for attitude control during vehicle travel, the accuracy of control becomes a problem.

そこで、歪み発生部材に歪み測定用のセンサ素子を取付けて歪みセンサとし、この歪みセンサを外輪の周面に取付けることを試みた。試行錯誤の結果、外輪歪みの検出感度を向上させるためには、歪み発生部材は外輪に対して2箇所の接触固定部を有するものであって、これら接触固定部のうち片方の接触固定部を外輪のフランジ面に固定し、もう片方の接触固定部を外輪の外周面に固定するのが良いことが分かった。   Therefore, an attempt was made to attach a strain measuring sensor element to the strain generating member to form a strain sensor, and to attach the strain sensor to the outer ring. As a result of trial and error, in order to improve the detection sensitivity of the outer ring distortion, the strain generating member has two contact fixing parts with respect to the outer ring, and one of these contact fixing parts is provided with one of the contact fixing parts. It has been found that it is better to fix to the flange surface of the outer ring and fix the other contact fixing part to the outer peripheral surface of the outer ring.

しかし、このような構成とした場合にも、以下に挙げるような問題がある。
・ 歪み発生部材を用いた歪み計測に基づく荷重推定を行うが、温度特性、センサ素子の個体差、特性の非線形、さらには取付け状態による特性変化などがあり、これらを補償する機能を備えていないと正確な荷重測定ができない。
・ センサ素子の出力信号を受け取る車体側の電気制御ユニット(ECU)で補正することも可能だが、それぞれの部品に特有な補正処理を個別にプログラムして行うのは煩雑で非効率的である。
・ センサ付き軸受装置の単体で性能を確保したいが、このためには、センサ素子の出力信号を利用する車体側で軸受のセンサ特性個体差を無くすか、あるいは軸受に補償機能を付与する必要がある。
・ 使用中の環境変化や経年変化による感度特性やオフセットの変化を検知・判断し、定期的に較正する機能も望まれる。
・ 自動車などの情報通信網に接続するインタフェースを備えていることも望まれる。
However, even with such a configuration, there are the following problems.
・ Although load estimation is performed based on strain measurement using a strain generating member, there are temperature characteristics, individual differences in sensor elements, nonlinear characteristics, and changes in characteristics depending on the mounting state. And accurate load measurement is not possible.
Although correction can be performed by an electric control unit (ECU) on the vehicle body side that receives the output signal of the sensor element, it is cumbersome and inefficient to individually perform correction processing unique to each part.
・ It is necessary to secure the performance of a single bearing device with a sensor. To this end, it is necessary to eliminate individual differences in the sensor characteristics of the bearing on the vehicle body side that uses the output signal of the sensor element, or to add a compensation function to the bearing. is there.
・ It is also desirable to have a function to detect and judge changes in sensitivity characteristics and offsets due to environmental changes and aging changes during use, and to calibrate periodically.
-It is also desirable to have an interface that connects to an information communication network such as an automobile.

この発明の目的は、軸受の荷重状態を簡単で正確に検出できるセンサ付き車輪用軸受装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a wheel bearing device with a sensor that can easily and accurately detect a load state of a bearing.

この発明のセンサ付き車輪用軸受装置は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、各列の転走面間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に固定された歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子を含む歪みセンサと、この歪みセンサの前記センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路とを備え、前記処理回路が、増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および外部インタフェースを有し、前記記憶手段は、前記歪みセンサおよび軸受の個体差となる特性が記憶され、前記補正手段は前記記憶手段の記憶内容に従ってセンサ素子の出力を補正するものとし、前記外部インタフェースは、前記記憶手段に対して入力が可能なものとしたことを特徴とする。
この構成によると、センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路を備え、この処理回路が、増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段を有するため、軸受で検出した荷重信号を処理回路により適正に較正された状態で出力するができる。そのため、信号を利用する車体側では軸受の荷重状態を簡単で正確に得ることができる。
また、前記記憶手段は、前記歪みセンサおよび軸受の個体差となる特性が記憶され、前記補正手段は前記記憶手段の記憶内容に従ってセンサ素子の出力を補正するものとしたため、歪みセンサおよび軸受の個体差が処理回路で補償される。そのため、車体側ではこのセンサ付き軸受装置が組み込まれると、ただちに歪みセンサの出力信号を利用することができ、較正などが不要である。
処理回路は外部インタフェースを有するので、記憶手段への補正データの入力や、記憶されている補正データの修正、ID情報の読み出しなどを外部から行うことができる。また、経年変化あるいは衝撃荷重によるオフセット変化分を検出し、外部から修正して、正確な荷重検出能力を保つことも可能となる。
The sensor-equipped wheel bearing device according to the present invention includes an outer member having a double-row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface facing the respective rolling surfaces on the outer periphery, And a rolling element having a double-row rolling surface interposed between the rolling surfaces of the row, wherein the wheel bearing device supports the wheel rotatably with respect to the vehicle body. A strain generating member fixed to the fixed side member of the sensor, a strain sensor including a sensor element for strain measurement attached to the strain generating member, and a processing circuit for processing a strain signal output from the sensor element of the strain sensor The processing circuit includes an amplifier circuit, an offset adjustment circuit, a storage unit, a correction unit, and an external interface, and the storage unit stores characteristics that are individual differences between the strain sensor and the bearing, The correction means is as described above. And corrects the output of the sensor element in accordance with the stored contents of the unit, the external interface is characterized in that the one capable of input to the storage unit.
According to this configuration, the processing circuit for processing the distortion signal output from the sensor element is provided, and since this processing circuit includes the amplification circuit, the offset adjustment circuit, the storage unit, and the correction unit, the load signal detected by the bearing is processed. Can be output in a properly calibrated state. Therefore, the load state of the bearing can be obtained easily and accurately on the vehicle body side using the signal.
In addition, since the storage means stores characteristics that are individual differences between the strain sensor and the bearing, and the correction means corrects the output of the sensor element in accordance with the stored contents of the storage means, the individual strain sensor and bearing The difference is compensated by the processing circuit. For this reason, when the sensor-equipped bearing device is incorporated on the vehicle body side, the output signal of the strain sensor can be used immediately, and calibration is unnecessary.
Since the processing circuit has an external interface, input of correction data to the storage means, correction of stored correction data, reading of ID information, and the like can be performed from the outside. It is also possible to detect an offset change due to secular change or impact load and correct it from the outside to maintain an accurate load detection capability.

記歪みセンサの前記歪み発生部材は、固定側部材に対して2箇所の接触固定部を有し、前記接触固定部のうち第1の接触固定部は前記固定側部材に設けられたフランジ面に固定され、第2の接触固定部材は前記固定側部材の周面に固定されている。この構成の場合、第1および第2の接触固定部の径方向位置が異なり、固定側部材の歪みが歪み発生部材に転写かつ拡大して現れやすくなる。この転写かつ拡大された歪みをセンサ素子で測定するため、固定側部材の歪みを感度良く検出でき、荷重の測定精度が高くなる。 The strain generating member before Kiyugami sensor has a contact fixing segments of the two locations relative to the stationary member, the flange surface first contact fixing portion of the contact fixing portion provided on said stationary member is secured to, the second contact fixing member is fixed to the peripheral surface of the stationary member. In the case of this configuration, the radial positions of the first and second contact fixing portions are different, and the distortion of the fixed side member is easily transferred and enlarged on the distortion generating member. Since this transferred and enlarged strain is measured by the sensor element, the strain of the fixed member can be detected with high sensitivity, and the load measurement accuracy is increased.

この発明において、前記処理回路は、補正回路として線形補正回路を有し、前記オフセット調整回路がオフセット補償機能を有するものであり、前記処理回路は、前記増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および外部インタフェースに加えて、信号出力回路、並びにこれらオフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および信号出力回路のうちのいずれかを制御するコントロール回路を有するものとしても良い。このようにコントロール回路が設けられていると、処理回路の出力の精度を向上させることが容易である。 In the present invention, pre-Symbol processing circuit includes a linear correction circuit as compensation circuits, the offset adjusting circuit is one having an offset compensating function, said processing circuit, the amplifier circuit, the offset adjustment circuit, the storage means In addition to the correction means and the external interface, a signal output circuit and a control circuit for controlling any of these offset adjustment circuit, storage means, correction means, and signal output circuit may be included. When the control circuit is provided in this way, it is easy to improve the output accuracy of the processing circuit.

この発明において、前記記憶手段は、前記歪みセンサの感度補正値,温度補正値、および軸受の識別コードを記憶したものであり、前記処理回路は前記記憶手段の記憶内容に従って回路動作を制御するものであっても良い。この構成の場合、歪みセンサの感度補正や温度補正が行え、またはこの補正のための入力,更新,管理等が、識別コードを用いて軸受の個体毎に管理できる。   In the present invention, the storage means stores a sensitivity correction value, a temperature correction value, and a bearing identification code of the strain sensor, and the processing circuit controls circuit operation according to the stored contents of the storage means. It may be. In the case of this configuration, sensitivity correction and temperature correction of the strain sensor can be performed, or input, update, management, etc. for this correction can be managed for each individual bearing using the identification code.

この発明において、前記記憶手段の記憶内容を前記処理回路に対する外部から読み書きする読み書き手段を有するものであっても良い。このように外部から読み書きする読み書き手段が設けられていると、記憶手段に対する読み書きが容易に行える。   In the present invention, there may be provided read / write means for reading / writing the storage contents of the storage means from the outside with respect to the processing circuit. Thus, when the reading / writing means for reading / writing from the outside is provided, reading / writing to the storage means can be easily performed.

この発明において、前記読み書き手段がワイヤレス通信手段であっても良い。この構成の場合、省配線化、小型化が可能になる。前記記憶手段に対する読み書きは、常時は不要であるため、前記読み書き手段がワイヤレス通信手段であると、必要時に簡単に読み書きできて、かつハーネス等の配線系の煩雑化が回避できる。   In the present invention, the read / write means may be a wireless communication means. In the case of this configuration, it is possible to reduce wiring and reduce the size. Since reading / writing with respect to the storage means is not always necessary, if the reading / writing means is a wireless communication means, reading / writing can be easily performed when necessary, and complication of a wiring system such as a harness can be avoided.

この発明において、前記外部インタフェースが、自動車の車体制御系通信バスに接続可能な形式のものであっても良い。この構成の場合、汎用性が高くなり、容易な接続が可能になる。   In the present invention, the external interface may be of a type connectable to a vehicle body control communication bus of an automobile. In the case of this configuration, versatility is increased and easy connection is possible.

この発明のセンサ付き車輪用軸受装置は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、各列の転走面間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に固定された歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子を含む歪みセンサと、この歪みセンサの前記センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路とを備え、前記処理回路が、増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および外部インタフェースを有し、前記記憶手段は、前記歪みセンサおよび軸受の個体差となる特性が記憶され、前記補正手段は前記記憶手段の記憶内容に従ってセンサ素子の出力を補正するものとし、前記外部インタフェースは、前記記憶手段に対して入力が可能なものとし、前記歪みセンサの前記歪み発生部材は、固定側部材に対して2箇所の接触固定部を有し、前記接触固定部のうち第1の接触固定部は前記固定側部材に設けられたフランジ面に固定され、第2の接触固定部材は前記固定側部材の周面に固定されているため、軸受で検出した荷重信号が処理回路により適正に較正された状態で出力される。そのため、信号を利用する車体側では軸受の荷重状態を簡単で正確に得ることができる。 The sensor-equipped wheel bearing device according to the present invention includes an outer member having a double-row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface facing the respective rolling surfaces on the outer periphery, And a rolling element having a double-row rolling surface interposed between the rolling surfaces of the row, wherein the wheel bearing device supports the wheel rotatably with respect to the vehicle body. A strain generating member fixed to the fixed side member of the sensor, a strain sensor including a sensor element for strain measurement attached to the strain generating member, and a processing circuit for processing a strain signal output from the sensor element of the strain sensor The processing circuit includes an amplifier circuit, an offset adjustment circuit, a storage unit, a correction unit, and an external interface, and the storage unit stores characteristics that are individual differences between the strain sensor and the bearing, The correction means is as described above. And corrects the output of the sensor element in accordance with the stored contents of the unit, the external interface, and one capable of input to the storage means, the strain generating member of the strain sensors, to the fixed side member It has two contact fixing parts, and among the contact fixing parts, the first contact fixing part is fixed to a flange surface provided on the fixing side member, and the second contact fixing member is a periphery of the fixing side member. order to be fixed to a surface, the load signal detected by the bearings is output in a state of being properly calibrated by the processing circuit. Therefore, the load state of the bearing can be obtained easily and accurately on the vehicle body side using the signal.

この発明の実施形態を図1ないし図13と共に説明する。この実施形態は、第3世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a third generation inner ring rotating type and is applied to a wheel bearing for driving wheel support. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.

このセンサ付き車輪用軸受装置における軸受は、内周に複列の転走面3を形成した外方部材1と、これら各転走面3に対向する転走面4を形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の転走面3,4間に介在した複列の転動体5とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記転走面3,4は断面円弧状であり、各転走面3,4は接触角が外向きとなるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の両端は、密封装置7,8によりそれぞれ密封されている。   The bearing in this wheel bearing device with a sensor is composed of an outer member 1 in which a double row rolling surface 3 is formed on the inner periphery, and an inner member 2 in which a rolling surface 4 facing each of the rolling surfaces 3 is formed. And the double-row rolling elements 5 interposed between the rolling surfaces 3 and 4 of the outer member 1 and the inner member 2. This wheel bearing is a double-row angular ball bearing type, and the rolling elements 5 are made of balls and are held by a cage 6 for each row. The rolling surfaces 3 and 4 are arc-shaped in cross section, and each rolling surface 3 and 4 is formed so that the contact angle is outward. Both ends of the bearing space between the outer member 1 and the inner member 2 are sealed by sealing devices 7 and 8, respectively.

外方部材1は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置(図示せず)におけるナックルに取付けるフランジ1aを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ1aには、周方向の複数箇所に車体取付孔14が設けられている。
内方部材2は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハブ輪9および内輪10に、前記各列の転走面4が形成されている。ハブ輪9のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面12が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が嵌合している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が設けられている。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト(図示せず)の圧入孔15が設けられている。ハブ輪9のハブフランジ9aの根元部付近には、ホイールおよび制動部品(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。
The outer member 1 is a fixed side member, and has a flange 1a attached to a knuckle in a suspension device (not shown) of a vehicle body on the outer periphery, and the whole is an integral part. The flange 1a is provided with vehicle body mounting holes 14 at a plurality of locations in the circumferential direction.
The inner member 2 is a rotating side member, and includes a hub wheel 9 having a hub flange 9a for wheel mounting, and an inner ring 10 fitted to the outer periphery of the end portion on the inboard side of the shaft portion 9b of the hub wheel 9. And become. The hub wheel 9 and the inner ring 10 are formed with the rolling surfaces 4 of the respective rows. An inner ring fitting surface 12 having a small diameter with a step is provided on the outer periphery of the inboard side end of the hub wheel 9, and the inner ring 10 is fitted to the inner ring fitting surface 12. A through hole 11 is provided at the center of the hub wheel 9. The hub flange 9a is provided with press-fitting holes 15 for hub bolts (not shown) at a plurality of locations in the circumferential direction. In the vicinity of the base portion of the hub flange 9a of the hub wheel 9, a cylindrical pilot portion 13 for guiding a wheel and a brake component (not shown) protrudes toward the outboard side.

外方部材1の外周部には、歪みセンサ21と、センサ信号処理回路を有するセンサ信号処理回路ユニット25とが設けられている。歪みセンサ21は、歪み発生部材22に、この歪み発生部材22の歪みを測定するセンサ素子23等を取付けたものである。   A strain sensor 21 and a sensor signal processing circuit unit 25 having a sensor signal processing circuit are provided on the outer peripheral portion of the outer member 1. The strain sensor 21 is obtained by attaching a sensor element 23 or the like for measuring the strain of the strain generating member 22 to the strain generating member 22.

前記歪みセンサ21の一構成例を図4に示す。この歪みセンサ21において、歪み発生部材22は、外方部材1のフランジ1aにおける車体取付孔14の近傍のフランジ面に接触固定される第1の接触固定部22aと、外方部材1の外周面に接触固定される第2の接触固定部22bとを有している。また、歪み発生部材22は、前記第1の接触固定部22aを含む径方向に沿った径方向部位22cと、前記第2の接触固定部22bを含む軸方向に沿った軸方向部位22dとでL字の形状に構成されている。径方向部位22cは、軸方向部位22dに比べ、剛性が低くなるよう肉厚を薄くしてある。歪み測定用センサ素子23は、この剛性の低い径方向部位22cに取付けられている。この歪みセンサ21の場合、歪み測定用センサ素子23に隣接して温度センサ素子24が設けられている。   One structural example of the strain sensor 21 is shown in FIG. In the strain sensor 21, the strain generating member 22 includes a first contact fixing portion 22 a that is fixed to the flange surface of the flange 1 a of the outer member 1 in the vicinity of the vehicle body mounting hole 14, and an outer peripheral surface of the outer member 1. And a second contact fixing portion 22b fixed to the contact. The strain generating member 22 includes a radial portion 22c along the radial direction including the first contact fixing portion 22a and an axial portion 22d along the axial direction including the second contact fixing portion 22b. It is configured in an L shape. The radial portion 22c is thinned so as to be less rigid than the axial portion 22d. The strain measuring sensor element 23 is attached to the low-rigidity radial portion 22c. In the case of the strain sensor 21, a temperature sensor element 24 is provided adjacent to the strain measuring sensor element 23.

上記歪みセンサ21は、図1および図2に示すように、歪み発生部材22の第1および第2の接触固定部22a,22bにより、両接触固定部22a,22bが外方部材1の周方向に対して同位相の位置となるように、外方部材1の外周部に固定される。第1および第2の接触固定部22a,22bを周方向において同位相とすると、歪み発生部材22の長さを短くすることができるため、歪みセンサ21の設置が容易である。歪み測定用センサ素子23や温度センサ素子24は、歪み発生部材22に例えば接着剤を用いて固定される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the strain sensor 21 includes the first and second contact fixing portions 22 a and 22 b of the strain generating member 22 so that both contact fixing portions 22 a and 22 b are in the circumferential direction of the outer member 1. Are fixed to the outer peripheral portion of the outer member 1 so as to be in the same phase. When the first and second contact fixing portions 22a and 22b are in the same phase in the circumferential direction, the strain generating member 22 can be shortened, so that the strain sensor 21 can be easily installed. The strain measuring sensor element 23 and the temperature sensor element 24 are fixed to the strain generating member 22 using, for example, an adhesive.

歪み発生部材22は、外方部材1への固定により塑性変形を起こさない形状や材質とされている。また、歪み発生部材22は、車輪用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、塑性変形を起こさない形状とする必要がある。上記の想定される最大の力は、車両故障につながらない走行において想定される最大の力である。歪み発生部材22に塑性変形が生じると、外方部材1の変形が歪み発生部材22に正確に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすためである。   The strain generating member 22 has a shape or material that does not cause plastic deformation by being fixed to the outer member 1. Further, the strain generating member 22 needs to have a shape that does not cause plastic deformation even when the maximum load expected for the wheel bearing is applied. The above assumed maximum force is the maximum force assumed in traveling that does not lead to vehicle failure. This is because, when plastic deformation occurs in the strain generating member 22, the deformation of the outer member 1 is not accurately transmitted to the strain generating member 22 and affects the measurement of strain.

この歪みセンサ21の歪み発生部材22は、例えば鋼材等の金属材からプレス加工により製作することができる。歪み発生部材22をプレス加工品とすると、コストダウンが可能になる。
また、歪み発生部材22は、金属粉末射出成形による焼結金属品としてもよい。金属粉末射出成形は、金属、金属間化合物等の成形技術の一つであり、金属粉末をバインダーと混練する工程、この混練物を用いて射出成型する工程、成形体の脱脂処理を行なう工程、成形体の焼結を行なう工程を含む。この金属粉末射出成形によれば、一般の粉末冶金に比べて焼結密度の高い焼結体が得られ、焼結金属品を高い寸法精度で製作することができ、また機械的強度も高いという利点がある。
The strain generating member 22 of the strain sensor 21 can be manufactured by pressing from a metal material such as a steel material. If the strain generating member 22 is a press-processed product, the cost can be reduced.
Further, the strain generating member 22 may be a sintered metal product by metal powder injection molding. Metal powder injection molding is one of the molding techniques for metals, intermetallic compounds, etc., a step of kneading metal powder with a binder, a step of injection molding using this kneaded product, a step of degreasing the molded body, Including a step of sintering the compact. According to this metal powder injection molding, a sintered body having a higher sintering density than that of general powder metallurgy can be obtained, and sintered metal products can be manufactured with high dimensional accuracy, and mechanical strength is also high. There are advantages.

歪み測定用センサ素子23としては、種々のものを使用することができる。例えば、歪み測定用センサ素子23が金属箔ストレインゲージで構成されている場合、この金属箔ストレインゲージの耐久性を考慮すると、車輪用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、歪み発生部材22における歪み測定用センサ素子23取付部分の歪み量が1500マイクロストレイン以下であることが好ましい。同様の理由から、歪み測定用センサ素子23が半導体ストレインゲージで構成されている場合は、同歪み量が1000マイクロストレイン以下であることが好ましい。また、歪み測定用センサ素子23が厚膜式センサで構成されている場合は、同歪み量が1500マイクロストレイン以下であることが好ましい。   As the strain measuring sensor element 23, various elements can be used. For example, when the strain measuring sensor element 23 is composed of a metal foil strain gauge, considering the durability of the metal foil strain gauge, even when the maximum expected load is applied to the wheel bearing, the strain is measured. It is preferable that the amount of strain at the portion of the generating member 22 where the strain measuring sensor element 23 is attached is 1500 microstrain or less. For the same reason, when the strain measuring sensor element 23 is composed of a semiconductor strain gauge, the strain amount is preferably 1000 microstrain or less. Further, when the strain measuring sensor element 23 is constituted by a thick film type sensor, the amount of strain is preferably 1500 microstrain or less.

図4における歪み発生部材22に取付けられる温度センサ素子24としては、例えば白金測温抵抗または熱電対またはサーミスタを使用することができる。さらに、これら以外の温度を検出することが可能なセンサを使用することもできる。   As the temperature sensor element 24 attached to the strain generating member 22 in FIG. 4, for example, a platinum resistance thermometer, a thermocouple, or a thermistor can be used. Furthermore, a sensor capable of detecting a temperature other than these can also be used.

この歪みセンサ21を設けた車軸用軸受では、歪み測定用センサ素子23が歪み発生部材22の歪みを検出し、その歪みにより車輪に加わる荷重を測定する。ところで、車輪用軸受は使用中に温度が変化し、その温度変化が歪み発生部材22の歪み、または歪み測定用センサ素子23の動作に影響を及ぼす。そこで、歪み発生部材22に配置した温度センサ素子24にて歪み発生部材22の温度を検出し、その検出した温度により歪み測定用センサ素子23の出力を補正することにより、歪み測定用センサ素子23の温度による影響を除去することができる。これにより、精度の高い荷重検出を行なうことができる。   In the axle bearing provided with the strain sensor 21, the strain measuring sensor element 23 detects the strain of the strain generating member 22, and measures the load applied to the wheel by the strain. By the way, the temperature of the wheel bearing changes during use, and the change in temperature affects the strain of the strain generating member 22 or the operation of the sensor element 23 for strain measurement. Therefore, the temperature of the strain generating member 22 is detected by the temperature sensor element 24 arranged on the strain generating member 22, and the output of the strain measuring sensor element 23 is corrected by the detected temperature, whereby the strain measuring sensor element 23 is corrected. The influence of the temperature can be eliminated. Thereby, highly accurate load detection can be performed.

図5は、歪みセンサ21の他の構成例を示す。この歪みセンサ21では、板材をL字状に折り曲げて歪み発生部材22が形成され、その径方向片22Aおよび軸方向片22Bのそれぞれにボルト挿通孔31,32が形成されている。歪み測定用センサ素子23は径方向片22Aの片面に固定される。この歪み発生部材22は、図6に示すように、2つの接触固定部材33,34を介して外方部材1の外周部に、ボルト39で締結される。すなわち、径方向片22Aのボルト挿通孔31から第1の接触固定部材33のボルト挿通孔35に挿通させたボルト39を、外方部材1のフランジ1aにおける車体取付孔14の近傍のフランジ面に設けられたボルト孔37に螺合させ、軸方向片22Bのボルト挿通孔32から第2の接触固定部材34のボルト挿通孔36に挿通させたボルト39を、外方部材1の外周面に設けられたボルト孔38に螺合させることで、歪み発生部材22が外方部材1に締結される。   FIG. 5 shows another configuration example of the strain sensor 21. In the strain sensor 21, a plate member is bent into an L shape to form a strain generating member 22, and bolt insertion holes 31 and 32 are formed in the radial piece 22A and the axial piece 22B, respectively. The strain measuring sensor element 23 is fixed to one surface of the radial piece 22A. As shown in FIG. 6, the strain generating member 22 is fastened to the outer peripheral portion of the outer member 1 with bolts 39 via two contact fixing members 33 and 34. That is, the bolt 39 inserted from the bolt insertion hole 31 of the radial piece 22A into the bolt insertion hole 35 of the first contact fixing member 33 is applied to the flange surface in the vicinity of the vehicle body mounting hole 14 in the flange 1a of the outer member 1. Bolts 39 screwed into the provided bolt holes 37 and inserted from the bolt insertion holes 32 of the axial piece 22B into the bolt insertion holes 36 of the second contact fixing member 34 are provided on the outer peripheral surface of the outer member 1. The distortion generating member 22 is fastened to the outer member 1 by being screwed into the formed bolt hole 38.

図5の歪みセンサ21において、歪み発生部材22の径方向片22Aには4つの歪み測定用センサ素子23が配置される。この場合の歪み発生部材22の歪みは、固定部分から折れ曲がり角部22Cに向けて大きくなる傾向にあり、できるだけ折れ曲がり角部22Cに近い位置に歪み測定用センサ素子23を配置するのが望ましい。計算による結果を図7にグラフで示すように、歪み発生部材22の板厚をtとして、折れ曲がり角部22Cからのセンサ素子配置位置までの距離xを、x<3tの範囲とすると、効率良く歪みを検出できることが分かっている。   In the strain sensor 21 of FIG. 5, four strain measuring sensor elements 23 are arranged on the radial piece 22 </ b> A of the strain generating member 22. In this case, the distortion of the distortion generating member 22 tends to increase from the fixed portion toward the bent corner portion 22C, and it is desirable to dispose the strain measuring sensor element 23 at a position as close to the bent corner portion 22C as possible. As shown in the graph of FIG. 7 as a result of the calculation, when the thickness x of the strain generating member 22 is t, and the distance x from the bent corner portion 22C to the sensor element arrangement position is in the range of x <3t, it is efficient. It has been found that distortion can be detected.

そこで、この歪みセンサ21では、歪み発生部材22の径方向片22Aにおける歪みを受ける部分(折れ曲がり角部22Cに近い部分)に2つの歪み測定用センサ素子23を配置し、さらに歪みの影響を受けない部分(折れ曲がり角部22Cから遠い部分)に他の2つの歪み測定用センサ素子23を配置している。   In view of this, in the strain sensor 21, two strain measurement sensor elements 23 are disposed in a portion of the strain generating member 22 that receives the strain in the radial piece 22A (portion close to the bent corner portion 22C), and is further affected by the strain. The other two strain measuring sensor elements 23 are arranged in a portion (a portion far from the bent corner portion 22C) that is not present.

図8は、歪みセンサ21のさらに他の構成例を示す。この歪みセンサ21では、図5の歪みセンサ21において、歪み発生部材22の径方向片22Aにおける歪みを受ける部分(折れ曲がり角部22Cに近い部分)に、互いに特性が同じか、または特性の異なる2つの歪み測定用センサ素子23を配置し、歪みの影響を受けない部分(折れ曲がり角部22Cから遠い部分)には歪み測定用センサ素子23を配置していない。その他の構成は図5の歪みセンサ21の場合と同様である。   FIG. 8 shows still another configuration example of the strain sensor 21. In the strain sensor 21, in the strain sensor 21 of FIG. 5, the portion of the strain generating member 22 that receives the strain in the radial piece 22 </ b> A (the portion close to the bent corner portion 22 </ b> C) has the same or different characteristics. Two strain measuring sensor elements 23 are arranged, and the strain measuring sensor elements 23 are not arranged in a portion not affected by the distortion (a portion far from the bent corner portion 22C). Other configurations are the same as those of the strain sensor 21 of FIG.

センサ信号処理回路ユニット25は、図3に示すように、樹脂等で製作されたハウジング26内に、ガラスエポキシ等で製作された回路基板27を有し、その回路基板27上には、前記歪み測定用センサ素子23の出力信号を処理するオペアンプ、抵抗、マイコン等や歪み測定用センサ素子23等を駆動する電源用の電気・電子部品28が配置されている。また、歪み測定用センサ素子23等の配線と回路基板27とを接合する接合部29を有している。また、外部からの電源供給や外部へセンサ信号処理回路によって処理された出力信号を出力するケーブル30を有している。歪みセンサ21に歪み測定用センサ素子23のほかに、前述した温度センサ素子24等の各種センサ素子が設けられている場合、センサ信号処理回路ユニット25にはそれぞれのセンサ素子に対応した回路基板27、電気・電子部品28、接合部29、ケーブル30等が設けられる(図示せず)。   As shown in FIG. 3, the sensor signal processing circuit unit 25 has a circuit board 27 made of glass epoxy or the like in a housing 26 made of resin or the like. An operational amplifier, a resistor, a microcomputer, etc. for processing the output signal of the measurement sensor element 23 and a power / electrical component 28 for driving the strain measurement sensor element 23 are arranged. Further, a joint portion 29 is provided for joining the wiring such as the strain measuring sensor element 23 and the circuit board 27. In addition, it has a cable 30 for supplying power from the outside and outputting an output signal processed by the sensor signal processing circuit to the outside. When the strain sensor 21 is provided with various sensor elements such as the above-described temperature sensor element 24 in addition to the strain measurement sensor element 23, the sensor signal processing circuit unit 25 has a circuit board 27 corresponding to each sensor element. The electrical / electronic component 28, the joint 29, the cable 30 and the like are provided (not shown).

図9は、前記センサ信号処理回路ユニット25における処理回路40の構成を示すブロック図である。この処理回路40は、増幅回路41、オフセット調整回路42、記憶手段43、各種の補正回路44、外部インタフェース45、信号出力回路46、およびコントロール回路47を有する。コントロール回路47は、前記オフセット調整回路42、記憶手段43、補正回路44、および信号出力回路46のうちのいずれかを制御する制御回路である。   FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the processing circuit 40 in the sensor signal processing circuit unit 25. The processing circuit 40 includes an amplifier circuit 41, an offset adjustment circuit 42, a storage unit 43, various correction circuits 44, an external interface 45, a signal output circuit 46, and a control circuit 47. The control circuit 47 is a control circuit that controls any of the offset adjustment circuit 42, the storage unit 43, the correction circuit 44, and the signal output circuit 46.

図10には、歪みセンサ21の回路と、その出力信号を増幅する増幅回路41との接続構成の一例を示す。この場合の歪みセンサ21の回路は、図5および図6に示す構成例のものであって、歪みを受ける位置の2つの歪み測定用センサ素子23(S1)と、歪みの影響を受けない位置の2つの歪み測定用センサ素子23(S2)とを、ブリッジ接続して構成される。増幅回路41はオペアンプからなる。
このように、歪みを受ける位置の2つの歪み測定用センサ素子23(S1)と、歪みの影響を受けない位置の2つの歪み測定用センサ素子23(S2)とをブリッジ接続して検出回路を構成すると、歪み信号出力が2倍の振幅となり検出感度を高めることができる。なお、前記ブリッジ接続の検出回路において、歪みの影響を受けない位置の2つの歪み測定用センサ素子23(S2)を設ける代わりに、固定抵抗を設けても良い。基本的には、この歪み信号出力を増幅回路41で増幅した信号により、つまり、図9の回路におけるA部の構成だけで車輪用軸受にかかる荷重を検出することができる。
FIG. 10 shows an example of a connection configuration between the circuit of the strain sensor 21 and the amplifier circuit 41 that amplifies the output signal. The circuit of the strain sensor 21 in this case is of the configuration example shown in FIGS. 5 and 6, and includes two strain measurement sensor elements 23 (S 1) at positions where distortion is received, and positions where they are not affected by the distortion. These two strain measurement sensor elements 23 (S2) are bridge-connected. The amplifier circuit 41 is composed of an operational amplifier.
In this way, the two strain measurement sensor elements 23 (S1) at the position where the distortion is received and the two strain measurement sensor elements 23 (S2) at the position where the distortion is not affected are bridge-connected to form a detection circuit. When configured, the distortion signal output has twice the amplitude and the detection sensitivity can be increased. In the bridge connection detection circuit, a fixed resistor may be provided instead of providing the two strain measuring sensor elements 23 (S2) at positions not affected by the distortion. Basically, the load applied to the wheel bearing can be detected by a signal obtained by amplifying the distortion signal output by the amplifier circuit 41, that is, only by the configuration of the portion A in the circuit of FIG.

しかし、歪みセンサ21には製造上のばらつきがあり、オフセット、感度、温度特性などに個体差がある。さらに、車輪用軸受を車体へ取付ける場合の取付け状態によっても、歪みセンサ21の感度特性が変化する。前記処理回路40におけるオフセット調整回路42や各種の補正回路44は、上記した個体差を補正する回路である。   However, the strain sensor 21 has manufacturing variations, and there are individual differences in offset, sensitivity, temperature characteristics, and the like. Furthermore, the sensitivity characteristic of the strain sensor 21 also changes depending on the state of attachment when the wheel bearing is attached to the vehicle body. The offset adjustment circuit 42 and various correction circuits 44 in the processing circuit 40 are circuits for correcting the individual differences described above.

すなわち、オフセット調整回路42は、歪みセンサ21の初期オフセットと、車輪用軸受への固定によるオフセットを、正規の値に調整するものである。前記歪みセンサ21に、図4に示したような温度センサ素子24を設けても良く、この場合には温度センサ素子24の出力に基づいて、センサオフセットの自動補償をコントロール回路47で行うことができる。   That is, the offset adjustment circuit 42 adjusts the initial offset of the strain sensor 21 and the offset due to fixing to the wheel bearing to normal values. The temperature sensor element 24 as shown in FIG. 4 may be provided in the strain sensor 21. In this case, the control circuit 47 automatically compensates the sensor offset based on the output of the temperature sensor element 24. it can.

図11は、歪みセンサ21、増幅回路41、およびオフセット調整回路42の具体的構成例を示す。この構成例では、オフセット調整回路42は、オペアンプOP、抵抗R3,R4、可変抵抗VR1,VR2などからなる加減算器として構成される。このオフセット調整回路42の場合、オフセット補償機能を有するものとされる。すなわち、コントロール回路47から、端子T1に温度センサ素子24の検出出力に応じた入力電圧e1を入力することによりオフセット値の温度補償が行われ、また個体差の条件に応じて、前記可変抵抗VR1,VR2の値をコントロール回路47で変更することにより、オフセット値の個体差による補償が行われる。   FIG. 11 shows a specific configuration example of the strain sensor 21, the amplifier circuit 41, and the offset adjustment circuit 42. In this configuration example, the offset adjustment circuit 42 is configured as an adder / subtracter including an operational amplifier OP, resistors R3 and R4, variable resistors VR1 and VR2. The offset adjustment circuit 42 has an offset compensation function. That is, the input voltage e1 corresponding to the detection output of the temperature sensor element 24 is input from the control circuit 47 to the terminal T1, whereby temperature compensation of the offset value is performed, and the variable resistor VR1 is changed according to the condition of individual differences. , VR2 is changed by the control circuit 47 to compensate for individual differences in offset values.

なお、図11の回路構成例では、歪みセンサ21として、図8に示した構成の歪みセンサ21が用いられている。この場合、歪み発生部材22の径方向片22Aにおける歪みを受ける位置に配置された特性の異なる2つの歪み測定用センサ素子23(S1),23(S2)を、2つの固定抵抗R1,R2とブリッジ接続して構成される。この場合には、2つの歪み測定用センサ素子23(S1),23(S2)の各出力を加算した振幅の歪み信号出力を得ることができる。   In the circuit configuration example of FIG. 11, the strain sensor 21 having the configuration shown in FIG. 8 is used as the strain sensor 21. In this case, two strain measuring sensor elements 23 (S1) and 23 (S2) having different characteristics, which are arranged at positions to receive strain in the radial piece 22A of the strain generating member 22, are two fixed resistors R1 and R2. Configured by bridge connection. In this case, a distortion signal output having an amplitude obtained by adding the outputs of the two strain measurement sensor elements 23 (S1) and 23 (S2) can be obtained.

記憶手段43は例えば不揮発メモリからなり、オフセットの温度特性や、感度、非線形を補正するためのパラメータを記憶する。コントロール回路47は、これらのパラメータに基づいて、各種の補正回路44の補正処理を制御する。
例えば、図12に示すように、歪みセンサ21の出力特性は車輪に加わる荷重と非線形な関係にあるので、この特性データをテーブル化して記憶手段43に記憶するか、あるいは近似曲線のパラメータの形態で記憶手段43に記憶する。コントロール回路47は、記憶手段43に記憶された非線形補正のデータを読み出し、補正回路44の一つとして用意された線形補正回路の動作を制御することにより、非線形補正の処理を実行する。オフセットの温度補正や、感度補正についても同様にして実行される。
The storage unit 43 is composed of, for example, a non-volatile memory, and stores parameters for correcting offset temperature characteristics, sensitivity, and nonlinearity. The control circuit 47 controls the correction processing of various correction circuits 44 based on these parameters.
For example, as shown in FIG. 12, since the output characteristic of the strain sensor 21 has a non-linear relationship with the load applied to the wheel, the characteristic data is tabulated and stored in the storage means 43, or the form of parameters of the approximate curve Is stored in the storage means 43. The control circuit 47 reads the nonlinear correction data stored in the storage unit 43 and controls the operation of the linear correction circuit prepared as one of the correction circuits 44 to execute the nonlinear correction process. The offset temperature correction and sensitivity correction are performed in the same manner.

図13は、歪みセンサ21の出力電圧と、センサ付き車輪用軸受装置を車体へ取付けるときの取付けボルトの締め付け力との関係をグラフで示したものである。このように、歪みセンサ21の出力特性は、車体への取付け状態によっても異なる。すなわち、歪みセンサ21の出力特性は、各車体に取付けられる軸受装置の間でも個体差が生じる。そこで、前記記憶手段43に記憶する上記補正データは、車体への取付け状態を反映したものとされる。記憶手段43には、軸受の識別コード(ID)を記憶させても良い。   FIG. 13 is a graph showing the relationship between the output voltage of the strain sensor 21 and the tightening force of the mounting bolt when the sensor-equipped wheel bearing device is mounted on the vehicle body. Thus, the output characteristics of the strain sensor 21 vary depending on the state of attachment to the vehicle body. In other words, the output characteristics of the strain sensor 21 have individual differences between the bearing devices attached to each vehicle body. Therefore, the correction data stored in the storage means 43 reflects the state of attachment to the vehicle body. The storage means 43 may store a bearing identification code (ID).

外部インタフェース45は、外部からコントルール回路47との間で通信を行う手段であり、信号端子や無線通信手段などで構成される。この外部インタフェース45を介して、記憶手段43に記憶された補正データの修正や、ID情報の読み出しを外部から行うことができる。また、例えば、外部の自動車のECU等では、車両の使用状態と歪みセンサ21から得られる一定期間の信号出力とで、年変化あるいは衝撃荷重によるオフセットの急激な変化を推定・検出できる。さらに、その推定・検出結果に基づき、外部のECU等から前記外部インタフェース45を介して記憶手段43に記憶されているオフセットデータを修正することができるので、正確な荷重検出能力を保つことができる。 The external interface 45 is a means for performing communication with the control circuit 47 from the outside, and includes a signal terminal, a wireless communication means, and the like. Via the external interface 45, correction data stored in the storage means 43 can be corrected and ID information can be read from the outside. Further, for example, in the ECU or the like of external automobile, with a signal output for a certain period to result from the use state and the strain sensor 21 of the vehicle can be estimated and detection of sudden changes in offset due to over a year change or impact load. Furthermore, since the offset data stored in the storage means 43 can be corrected via the external interface 45 from an external ECU or the like based on the estimation / detection result, accurate load detection capability can be maintained. .

外部インタフェース45は、CANバス等の自動車の車体制御系通信バスに接続可能な形式のものとしても良い。この場合には、汎用性が高くなり、外部との容易な接続が可能になる。   The external interface 45 may be of a type that can be connected to a vehicle body control communication bus such as a CAN bus. In this case, versatility is enhanced and easy connection with the outside becomes possible.

信号出力回路46は、オフセット調整回路42や各種の補正回路44で補正された歪みセンサ21の出力信号を、パルス変調、周波数変調、A/D変換、シリアルデータへの変換など、各種の変換を行って外部に出力する。   The signal output circuit 46 performs various conversions such as pulse modulation, frequency modulation, A / D conversion, and conversion to serial data on the output signal of the distortion sensor 21 corrected by the offset adjustment circuit 42 and various correction circuits 44. Go and output to the outside.

このように、このセンサ付き車輪用軸受装置では、外方部材1および内方部材2のうちの固定側部材(ここでは外方部材)に固定された歪み発生部材22、およびこの歪み発生部材22に取付けられた歪み測定用のセンサ素子23を含む歪みセンサ21と、この歪みセンサ21の前記センサ素子23の出力する歪み信号を処理する処理回路40とを備え、前記処理回路40が、増幅回路41、オフセット調整回路42、記憶手段43、各種補正回路44、および外部インタフェース45を有し、前記記憶手段43は、前記歪みセンサ21および軸受の個体差となる特性が記憶され、前記補正回路44は、前記記憶手段43の記憶内容に従ってセンサ素子23の出力を補正するものとし、前記外部インタフェース45は、前記記憶手段43に対して入力が可能なものとしたので、軸受で検出した荷重信号が適正に較正された状態で出力され、信号を利用する車体側では軸受の荷重状態を簡単で正確に得ることができる。
As described above, in this sensor-equipped wheel bearing device, the strain generating member 22 fixed to the fixed member (here, the outer member) of the outer member 1 and the inner member 2, and the strain generating member 22 And a processing circuit 40 for processing a distortion signal output from the sensor element 23 of the strain sensor 21, and the processing circuit 40 includes an amplification circuit. 41, an offset adjustment circuit 42, a storage means 43, various correction circuits 44, and an external interface 45. The storage means 43 stores characteristics that are individual differences between the strain sensor 21 and the bearing, and the correction circuit 44. is intended to correct the output of the sensor element 23 in accordance with the stored contents of the storage means 43, the external interface 45, versus in the storage means 43 Having assumed that can be input Te, it is output in a state in which the load signal detected by the bearing is properly calibrated, at the vehicle body side utilizing signal can be obtained accurately and simply load condition of the bearing.

同様に、歪みセンサ21および軸受の個体差が補償されるため、車体側ではこのセンサ付き軸受装置が組み込まれると、ただちに歪みセンサ21の出力信号を利用することができ、較正などが不要である。   Similarly, since the individual difference between the strain sensor 21 and the bearing is compensated, when the bearing device with the sensor is incorporated on the vehicle body side, the output signal of the strain sensor 21 can be used immediately, and calibration is not necessary. .

外部インタフェース45を有するので、記憶手段43に記憶されている補正データの修正や、ID情報の読み出しを外部から行うことができる。また、経年変化あるいは衝撃荷重によるオフセット変化分を検出し、外部から修正して、正確な荷重検出能力を保つことができる。   Since the external interface 45 is provided, correction data stored in the storage unit 43 can be corrected and ID information can be read from the outside. Further, it is possible to detect an offset change due to a secular change or an impact load and correct it from the outside to maintain an accurate load detection capability.

なお、上記実施形態における図9の処理回路40でのセンサ信号の補償計算は、外部のECU等で実行しても良い。この場合、記憶手段43の補正データを外部から読み出すことにより、歪みセンサ21や軸受の個体差の特性に合わせた上記した場合と同等の補正処理を外部のECU等で実行することになるので、ECU側に個体差に応じた個々のパラメータを記憶する必要がない。   The sensor signal compensation calculation in the processing circuit 40 of FIG. 9 in the above embodiment may be executed by an external ECU or the like. In this case, since the correction data in the storage unit 43 is read from the outside, the correction process equivalent to the above-described case according to the characteristics of the individual differences between the strain sensor 21 and the bearing is executed by an external ECU or the like. There is no need to store individual parameters according to individual differences on the ECU side.

このように外部のECU等を利用する場合には、記憶手段43に軸受のID情報だけを記憶させておいて、別途用意した数種類の特性テーブルを参照するといった方法を採用すれば、少ない容量の記憶手段43で必要な機能を実現することもできる。   In this way, when using an external ECU or the like, if a method of storing only the bearing ID information in the storage means 43 and referring to several types of characteristic tables prepared separately is employed, the capacity is reduced. Necessary functions can also be realized by the storage means 43.

また、上記実施形態において、ECU等を利用するのに代えて、前記記憶手段43の記憶内容を、前記処理回路40に対する外部から読み書きするワイヤレス通信手段(RFID利用)などの読み書き手段49を別に付加しても良い。この場合には、省配線化、小型化が可能になる。読み書き手段49は、外部インタフェース45の一部の機能部分として設けても良い。   In the above embodiment, instead of using an ECU or the like, a read / write unit 49 such as a wireless communication unit (using RFID) that reads / writes data stored in the storage unit 43 from the outside to the processing circuit 40 is additionally provided. You may do it. In this case, wiring saving and miniaturization are possible. The read / write unit 49 may be provided as a part of the functional portion of the external interface 45.

この発明の一実施形態にかかるセンサ付き車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus with a sensor concerning one Embodiment of this invention. 同センサ付き車輪用軸受装置の外方部材の正面図である。It is a front view of the outward member of the bearing device for wheels with the sensor. センサ信号処理回路ユニットの側面図である。It is a side view of a sensor signal processing circuit unit. (A)は歪みセンサの一構成例の側面図、(B)はそのIV矢視図である。(A) is a side view of a configuration example of a strain sensor, and (B) is a view taken along the arrow IV. (A)は歪みセンサの他の構成例の断面図、(B)は同正面図、(C)は同斜視図である。(A) is sectional drawing of the other structural example of a strain sensor, (B) is the front view, (C) is the perspective view. 図5の歪みセンサを車輪用軸受へ取付けた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which attached the distortion sensor of FIG. 5 to the wheel bearing. 図5の歪みセンサにおける歪み発生部材の折れ曲がり角部からの距離と歪みの大きさとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance from the bending corner | angular part of the distortion generation member in the distortion sensor of FIG. (A)は歪みセンサのさらに他の構成例の断面図、(B)は同正面図、(C)は同斜視図である。(A) is sectional drawing of the further another structural example of a strain sensor, (B) is the front view, (C) is the perspective view. センサ信号処理回路ユニットにおける処理回路のブロック図である。It is a block diagram of the processing circuit in a sensor signal processing circuit unit. 歪みセンサに増幅回路を接続した回路構成図である。It is a circuit block diagram which connected the amplifier circuit to the distortion sensor. 歪みセンサに増幅回路およびオフセット調整回路を接続した回路構成図である。It is a circuit block diagram which connected the amplifier circuit and the offset adjustment circuit to the distortion sensor. 歪みセンサの出力と車輪に加わる荷重との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output of a strain sensor, and the load added to a wheel. 歪みセンサの出力電圧と取付けボルト締め付け力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output voltage of a strain sensor, and a mounting bolt clamping force.

符号の説明Explanation of symbols

1…外方部材
1a…フランジ
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
21…歪みセンサ
22…歪み発生部材
22a…第1の接触固定部
22b…第2の接触固定部
23…歪み測定用センサ素子
33,34…接触固定部材
40…処理回路
41…増幅回路
42…オフセット調整回路
43…記憶手段
44…補正回路
45…外部インタフェース
46…信号出力回路
47…コントロール回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outer member 1a ... Flange 2 ... Inner member 3, 4 ... Rolling surface 5 ... Rolling element 21 ... Strain sensor 22 ... Strain generating member 22a ... 1st contact fixing part 22b ... 2nd contact fixing part 23 Strain measuring sensor elements 33 and 34 Contact fixing member 40 Processing circuit 41 Amplifying circuit 42 Offset adjustment circuit 43 Storage means 44 Correction circuit 45 External interface 46 Signal output circuit 47 Control circuit

Claims (6)

複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、各列の転走面間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に固定された歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子を含む歪みセンサと、この歪みセンサの前記センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路とを備え、
前記処理回路が、増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および外部インタフェースを有し、前記記憶手段は、前記歪みセンサおよび軸受の個体差となる特性が記憶され、前記補正手段は前記記憶手段の記憶内容に従ってセンサ素子の出力を補正するものとし、前記外部インタフェースは、前記記憶手段に対して入力が可能なものとし、前記歪みセンサの前記歪み発生部材は、固定側部材に対して2箇所の接触固定部を有し、前記接触固定部のうち第1の接触固定部は前記固定側部材に設けられたフランジ面に固定され、第2の接触固定部材は前記固定側部材の周面に固定されていることを特徴とするセンサ付き車輪用軸受装置。
An outer member having a double row rolling surface formed on the inner periphery, an inner member having a rolling surface opposite to each rolling surface on the outer periphery, and a double row interposed between the rolling surfaces of each row In a wheel bearing device that includes a rolling element having a rolling surface, and rotatably supports the wheel with respect to the vehicle body,
A strain generating member including a strain generating member fixed to a fixed side member of the outer member and the inner member, a strain measuring sensor element attached to the strain generating member, and the sensor element of the strain sensor And a processing circuit for processing the distortion signal output from
The processing circuit includes an amplification circuit, an offset adjustment circuit, a storage unit, a correction unit, and an external interface. The storage unit stores characteristics that are individual differences between the strain sensor and the bearing. The output of the sensor element is corrected according to the storage contents of the storage means, the external interface is capable of inputting to the storage means, and the strain generating member of the strain sensor is fixed to the fixed side member. And the first contact fixing portion is fixed to a flange surface provided on the fixed side member, and the second contact fixing member is formed on the fixed side member. sensor-equipped wheel support bearing assembly according to claim and this fixed to the peripheral surface.
請求項において、前記処理回路は、補正回路として線形補正回路を有し、前記オフセット調整回路がオフセット補償機能を有するものであり、前記処理回路は、前記増幅回路、オフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および外部インタフェースに加えて、信号出力回路、並びにこれらオフセット調整回路、記憶手段、補正手段、および信号出力回路のうちのいずれかを制御するコントロール回路を有するセンサ付き車輪用軸受装置。 According to claim 1, pre-Symbol processing circuit includes a linear correction circuit as compensation circuits, the offset adjustment circuit are those having an offset compensating function, said processing circuit, the amplifier circuit, the offset adjusting circuit, a storage Sensor-equipped wheel bearing device having a signal output circuit and a control circuit for controlling any of these offset adjustment circuit, storage means, correction means, and signal output circuit in addition to the means, the correction means, and the external interface . 請求項1または請求項2において、前記記憶手段は、前記歪みセンサの感度補正値,温度補正値、および軸受の識別コードを記憶したものであり、前記処理回路は前記記憶手段の記憶内容に従って回路動作を制御するものであるセンサ付き車輪用軸受装置。 3. The storage device according to claim 1 , wherein the storage means stores a sensitivity correction value, a temperature correction value, and a bearing identification code of the strain sensor, and the processing circuit is a circuit according to the storage content of the storage means. A wheel bearing device with a sensor for controlling the operation. 請求項において、前記記憶手段の記憶内容を前記処理回路に対する外部から読み書きする読み書き手段を有するセンサ付き車輪用軸受装置。 4. The bearing device for a wheel with a sensor according to claim 3 , further comprising a reading / writing means for reading / writing the stored contents of the storage means from the outside with respect to the processing circuit. 請求項において、前記読み書き手段がワイヤレス通信手段であるセンサ付き車輪用軸受装置。 5. The wheel bearing device with sensor according to claim 4 , wherein the read / write means is a wireless communication means. 請求項1ないし請求項のいずれか1項において、前記外部インタフェースが、自動車の車体制御系通信バスに接続可能な形式のものであるセンサ付き車輪用軸受装置。 In any one of claims 1 to 5, wherein the external interface, the sensor equipped wheel support bearing assembly is of connectable format to the vehicle body control system communication bus of the vehicle.
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