JP5268755B2 - センサ付車輪用軸受 - Google Patents
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Description
前記複数のセンサユニットのセンサ出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を設け、この荷重推定手段は、前記複数のセンサユニットのうち、前記固定側部材の円周方向における180度の位相差をなして対向配置されたセンサユニットのセンサ出力信号の振幅値の差分値を演算する差分値演算部と、前記差分値をレベル分けした複数領域にそれぞれ対応して荷重演算用のパラメータが複数設定され、前記差分値演算部で演算された差分値に対応する領域のパラメータを選択して、前記複数のセンサユニットのセンサ出力信号から前記車輪に加わる荷重を推定する荷重演算部とを有するものとしたことを特徴とする。前記領域分けは、例えば、前記差分値が線形と見なせる線形領域と、この領域よりも差分値が大きく非線形と見なす非線形領域としても良い。
このように領域分けした荷重演算用のパラメータを用いて荷重を演算するため、軸受の歪み応答に含まれる非線形性を補正して荷重推定誤差を低減することができる。上記領域分けは、振幅値の差分値で行っているため、感度が高くて、領域の分割を適切に行うことができる。また、振幅信号は温度の影響を受け難く、上記領域分けが正確に行えて検出精度が向上する。軸受の内部予圧条件が異なっている場合でも、大きな影響を受けることなく、安定した領域分けが可能である。
このように、上下の振幅差分値と左右の振幅差分値を組み合わせて入力荷重をレベル分けすることにより、入力荷重の範囲に応じたより一層適切なパラメータにより荷重を推定できる。そのため、荷重推定誤差をより一層低減できて、車輪にかかる荷重を正確に推定できる。
このように4つのセンサユニットを配置することで、車輪用軸受に作用する垂直方向荷重Fz 、駆動力や制動力となる荷重Fx 、軸方向荷重Fy を推定することができる。
平均値の場合、車輪が停止あるいは低速状態にあるときでも時間平均処理をすることなく求める工夫が可能であり、平均値のみを変数とする荷重演算式を用いることで荷重を短時間に演算出力できる。また、車輪が通常回転状態にあるときには、平均値と振幅値を精度良く演算できるので、振幅値を変数とする荷重演算式、または平均値と振幅値を変数とする荷重演算演算式を用いることで荷重を精度良く演算出力できる。
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、車輪および制動部品(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。
Zの正負 Xの正負 演算領域
+ + I
+ − II
− + III
− − IV
この場合に、2つの歪みセンサ22A,22Bの前記円周方向の間隔を、転動体5の配列ピッチPの{1/2+n(n:整数)}倍、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ22A,22Bの出力信号a,bの和として求められる平均値は転動体5の通過による変動成分をキャンセルした値となり、差分値として求められる振幅値は温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。
また、これらの実施形態では第3世代型の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる第1または第2世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第4世代型の車輪用軸受にも適用することができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。
・軸受の歪み応答に含まれる非線形性を補正することで、荷重推定誤差を低減できる。
・領域分けを振幅値の差分としているため、特に影響の大きいFyモーメント荷重に対する感度が高く、領域の分割を正確に行うことができる。
・振幅信号は温度の影響を受け難く、上記領域分けが正確に行えて推定精度が向上する。・また、軸受の内部予圧条件が異なっている場合でも、大きな影響を受けることなく安定した領域分けが可能である。
・さらに、左右に配置されたセンサ信号も領域判定に加えて、より細かく条件分けすることで、より一層精度の良い荷重推定が行える。
2…内方部材
3,4…転走面
5…転動体
20…センサユニット
21…歪み発生部材
21a…接触固定部
22…歪みセンサ
28…温度センサ
30…荷重推定手段
31…差分値演算部
32…荷重演算部
33…温度補正手段
39…演算式選択手段
Claims (10)
- 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外径面に複数のセンサユニットを設け、前記センサユニットは、前記固定側部材の外径面に接触して固定される2つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する1つ以上のセンサを有し、
前記複数のセンサユニットのセンサ出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を設け、
この荷重推定手段は、前記複数のセンサユニットのうち、前記固定側部材の円周方向における180度の位相差をなして対向配置されたセンサユニットのセンサ出力信号の振幅値の差分値を演算する差分値演算部と、
前記差分値をレベル分けした複数領域にそれぞれ対応して荷重演算用のパラメータが複数設定され、前記差分値演算部で演算された差分値に対応する領域のパラメータを選択して、前記複数のセンサユニットのセンサ出力信号から前記車輪に加わる荷重を推定する荷重演算部とを有するものとした
ことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。 - 請求項1において、前記荷重推定手段の差分値演算部は、前記固定側部材の上下に対向配置されたセンサユニットのセンサ出力信号の振幅値の差分値を演算するものとしたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1において、前記荷重推定手段の差分値演算部は、前記固定側部材の左右に対向配置されたセンサユニットのセンサ出力信号の振幅値の差分値を演算するものとしたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1において、前記荷重推定手段の差分値演算部は、前記固定側部材の上下に対向配置されたセンサユニットセンサ出力信号の振幅値の差分値と、前記固定側部材の左右に対向配置されたセンサユニットのセンサ出力信号の振幅値の差分値とを演算し、前記荷重推定手段の荷重演算部は、前記両差分値をレベル分けした複数領域の組合わせからなる複数の組合わせ領域に対応してそれぞれ設けられたパラメータのうちから、前記両差分値が対応する組合わせ領域の荷重演算式を選択して前記荷重を推定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記センサユニットを3つ以上設け、前記荷重推定手段は、前記3つ以上のセンサユニットのセンサ出力信号から車輪用軸受の径方向および軸方向に作用する径方向荷重および軸方向荷重を推定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部および左面部に円周方向90度の位相差で4つ等配したセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、前記荷重推定手段は、前記センサ出力信号における転動体振幅の複数周期分の平均値、または振幅値、または平均値と振幅値の両方を用いて車輪に加わる荷重を推定するものであるセンサ付車輪用軸受。
- 請求項7において、前記荷重推定手段は、荷重推定に用いる前記センサ出力信号の平均値と振幅値の組み合わせを、車輪の回転数に応じて変更するものとしたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項1ないし請求項8のいずか1項において、前記各センサユニットに温度センサを設け、前記荷重推定手段は、前記温度センサの出力信号に基づき、前記センサ出力信号を補正するものとしたセンサ付車輪用軸受。
- 請求項7ないし請求項9のいずれか1項において、前記センサユニットは3つ以上の接触固定部と少なくとも2つ以上のセンサを有し、それらのセンサ出力信号の位相差が、転動体の配列ピッチの{n+1/2(n:整数)}倍となるように接触固定部の間隔が設定され、前記荷重推定手段は前記2つのセンサの出力信号の和を平均値として用いるものとしたセンサ付車輪用軸受。
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