JP5306577B2 - Bearing and load measuring method for automobile wheel - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing for automobile wheels and a load measurement method that facilitats measurement of loads and the moments. <P>SOLUTION: The bearing 1 for automobile wheels comprises: an inner race 2, having a flange section 26 for engaging a hub bolt 261; and an outer race 3 extrapolated to the inner race 2 via two rows of bearing balls 40, arranged in the direction of the axis center of the inner race 2. The outer race 3 comprises: an inner-periphery section 31 that is in contact with each row of bearing balls 40; and an outer-periphery section 32, that is arranged at the outer-periphery side of the inner-periphery section 31 and elastically holds the inner-periphery section 31. A sensor (load sensor 5), for distortion measurement for measuring the distortions generated between the inner-periphery section 31 and the outer-periphery section 32, is arranged at least at one location between the outer-periphery section 32 and the inner-periphery section 31. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、荷重センサを内蔵した自動車ホイール用の軸受、及び車輪に作用する荷重を測定する荷重測定方法に関する。   The present invention relates to a bearing for an automobile wheel incorporating a load sensor and a load measuring method for measuring a load acting on the wheel.

従来、自動車等の車輪に作用する荷重を計測して、車輪に作用する摩擦力或いは摩擦係数を計測する装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この装置は、ホイール用の軸受、及び車輪を懸架するサスペンション機構に、歪ゲージからなる荷重センサを配設し、該荷重センサによって、車輪に作用する荷重を計測するよう構成してある。
しかしながら、上記従来の荷重測定装置は、車軸の前後方向或いは上下方向の荷重を測定することはできても、車軸を傾斜させる回転力に対応するモーメントを測定することができないという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus that measures a load acting on a wheel of an automobile or the like and measures a friction force or a friction coefficient acting on the wheel is known (see, for example, Patent Document 1). In this apparatus, a load sensor composed of a strain gauge is disposed in a wheel bearing and a suspension mechanism for suspending the wheel, and the load acting on the wheel is measured by the load sensor.
However, the conventional load measuring device has a problem that even if it can measure the load in the longitudinal direction or the vertical direction of the axle, it cannot measure the moment corresponding to the rotational force that tilts the axle.

特公平6−70600号公報Japanese Patent Publication No. 6-70600

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、荷重及びモーメントの測定を容易に行うことができる自動車ホイール用の軸受及び荷重測定方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a bearing for an automobile wheel and a load measuring method capable of easily measuring a load and a moment.

参考発明は、ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間であり上記インナーレースの回転軸を対称軸として互いに対称となる一対の位置のそれぞれには、上記内周部と上記外周部との間に生じる歪を計測するための歪計測用センサが、2個一組のセンサ対として一組ずつ配置されており、
上記センサ対を構成する2個の上記歪計測用センサは、互いに上記軸芯方向に沿って並列して配置されており、
並列して配置された2個の上記歪計測用センサからなる上記センサ対は、上記軸芯方向における位置が、上記2列のベアリングボール列の間であることを特徴とする自動車ホイール用の軸受にある。
The reference invention is an automobile having an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing ball rows arranged in the axial direction of the inner race. In wheel bearings,
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Each of the pair of positions between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion and symmetric with respect to the rotational axis of the inner race is distorted between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion. Sensors for measuring strain for measurement are arranged in pairs as two sensor pairs,
The two strain measuring sensors constituting the sensor pair are arranged in parallel with each other along the axial direction,
The sensor pair comprising the two strain measurement sensors arranged in parallel has a position in the axial direction between the two bearing ball rows. It is in.

次に、参考発明の作用効果につき説明する。
参考発明の自動車ホイール用の軸受においては、上記インナーレースを軸支する上記アウターレースの内周部と、該内周部を弾性的に保持する上記外周部との間に、上記歪計測用センサを配置してある。そのため、該歪計測用センサにより、上記内周部と上記外周部との間に生じる歪を計測することができ、この歪を基に、上記インナーレースのフランジ部に作用する車輪の荷重を間接的に計測することができる。
Next, the effects of the reference invention will be described.
In the bearing for an automobile wheel according to the reference invention, the strain measuring sensor is provided between the inner peripheral portion of the outer race that pivotally supports the inner race and the outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion. Is arranged. For this reason, the strain measuring sensor can measure the strain generated between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, and based on this strain, the wheel load acting on the flange portion of the inner race is indirectly measured. Can be measured automatically.

また、上記歪計測用センサを軸芯方向に2個並列配置することにより、車軸を傾斜させる回転力に対応するモーメントを計測することも可能となる。即ち、例えば、軸芯方向に直交する荷重が上記フランジ部に作用すると、インナーレース全体を回転させようとするモーメントが生じる。このとき、アウターレースの外周部と内周部との間に応力がかかるが、その応力は、軸芯方向の位置によって異なる。この応力の差異に基づく歪み量の差異を基に、上記モーメントを求めることができる。従って、歪計測用センサを軸芯方向に2個並列配置してそれぞれの位置における歪み量を計測すれば、モーメントの計測を容易に行うことができる。   Further, by arranging two strain measuring sensors in parallel in the axial direction, it is possible to measure a moment corresponding to a rotational force that tilts the axle. That is, for example, when a load orthogonal to the axial direction acts on the flange portion, a moment is generated to rotate the entire inner race. At this time, stress is applied between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the outer race, but the stress varies depending on the position in the axial direction. The moment can be obtained based on the difference in strain based on the difference in stress. Therefore, if two strain measuring sensors are arranged in parallel in the axial direction and the amount of strain at each position is measured, the moment can be easily measured.

以上のごとく、参考発明によれば、荷重及びモーメントの測定を容易に行うことができる自動車ホイール用の軸受を提供することができる。 As described above, according to the reference invention , it is possible to provide a bearing for an automobile wheel capable of easily measuring a load and a moment.

第1の発明は、ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部から上記外周部に作用する荷重を計測するための荷重センサを配置してあり、
該荷重センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直上方及び下方における上記内周部の外周面上に、軸芯方向に配設ピッチL1にて2個ずつ並列配置してあり、
上側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fz1を、遠い側の荷重センサにより荷重fz2をそれぞれ検出し、下側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fz3を、遠い側の荷重センサにより荷重fz4をそれぞれ検出し、
これらの荷重fz1、fz2、fz3、fz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz=k1{(fz1+fz2)−(fz3+fz4)}〔k1:係数〕、及び、前後軸回りのモーメントMx=k2{(fz1+fz4)−(fz2+fz3)}×L1〔k2:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法にある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In a bearing for an automobile wheel having
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a load sensor for measuring a load acting on the outer peripheral part from the inner peripheral part is arranged,
The load sensors are arranged in parallel on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion vertically above and below the rotation axis of the inner race, two by two at an arrangement pitch L1 in the axial direction.
Of the two load sensors arranged on the upper side, the load fz1 is detected by the load sensor on the side closer to the flange part, the load fz2 is detected by the load sensor on the far side, and the two load sensors arranged on the lower side The load fz3 is detected by the load sensor on the side closer to the flange part, and the load fz4 is detected by the load sensor on the far side,
Based on these loads fz1, fz2, fz3, and fz4, the vertical load Fz = k1 {(fz1 + fz2) − (fz3 + fz4)} [k1: coefficient] acting on the wheel, and the moment Mx = k2 about the longitudinal axis {(Fz1 + fz4) − (fz2 + fz3)} × L1 [k2: coefficient] is found in the load measuring method for an automobile wheel.

上記荷重測定方法においては、上記インナーレースを軸支する上記内周部と、該内周部を弾性的に保持する上記外周部との間に配置した荷重センサにより、上記内周部と上記外周部との間に作用する荷重を計測することがでる。そのため、上記インナーレースのフランジ部に作用する車輪の荷重を間接的に計測することができる。
また、上記荷重センサは、軸芯方向に2個並列配置してある。そのため、車軸を傾斜させる回転力に対応するモーメントを計測することができる。
In the load measuring method, the inner peripheral portion and the outer peripheral portion are measured by a load sensor disposed between the inner peripheral portion that pivotally supports the inner race and the outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion. It is possible to measure the load acting between the parts. Therefore, the wheel load acting on the flange portion of the inner race can be indirectly measured.
Two load sensors are arranged in parallel in the axial direction. Therefore, the moment corresponding to the rotational force that tilts the axle can be measured.

また、上記荷重センサは、インナーレースの回転軸に対して鉛直上方及び下方となる位置にそれぞれ配設されている。そのため、それぞれの位置に配置された荷重センサにより荷重を計測し、上側の荷重センサによる計測値の合計と下側の荷重センサによる計測値の合計との差分を求めることにより、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz又はその部分荷重を導くことができる。部分荷重は上記荷重Fzに略比例するため、導かれた部分荷重に所定の係数をかけることにより、上記荷重Fzを求めることができる。   The load sensors are respectively disposed at positions vertically above and below the rotation axis of the inner race. Therefore, by measuring the load with the load sensor arranged at each position and obtaining the difference between the total of the measured value by the upper load sensor and the total of the measured value by the lower load sensor, The direction load Fz or its partial load can be derived. Since the partial load is approximately proportional to the load Fz, the load Fz can be obtained by multiplying the derived partial load by a predetermined coefficient.

また、フランジ部に近い側の上側の荷重センサによる計測値fz1とフランジ部から遠い側の下側の荷重センサによる計測値fz4との和と、フランジ部から遠い側の上側の荷重センサによる計測値fz2とフランジ部に近い側の下側の荷重センサによる計測値fz3との和との差分を求め、これにモーメントアームL1をかけることにより、前後軸回りのモーメントMx又はその部分モーメントを導くことができる。部分モーメントは上記モーメントMxに略比例するため、導かれた部分モーメントに所定の係数をかけることにより、上記モーメントMxを求めることができる。   Also, the sum of the measured value fz1 measured by the upper load sensor near the flange and the measured value fz4 measured by the lower load sensor far from the flange, and the measured value measured by the upper load sensor far from the flange. By obtaining the difference between fz2 and the sum of the measured value fz3 by the lower load sensor on the side close to the flange, and applying the moment arm L1 to this difference, the moment Mx around the longitudinal axis or its partial moment can be derived. it can. Since the partial moment is substantially proportional to the moment Mx, the moment Mx can be obtained by multiplying the derived partial moment by a predetermined coefficient.

以上のごとく、本発明によれば、鉛直方向の荷重及び前後軸回りのモーメントの測定を容易に行うことができる自動車ホイール用の荷重測定方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a load measuring method for an automobile wheel that can easily measure the load in the vertical direction and the moment about the longitudinal axis.

第2の発明は、ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部から上記外周部に作用する荷重を計測するための荷重センサを配置してあり、
該荷重センサは、上記インナーレースの回転軸に対して水平前方及び後方における上記内周部の外周面上に、軸芯方向に配設ピッチL2にて2個ずつ並列配置してあり、
前側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fx1を、遠い側の荷重センサにより荷重fx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fx3を、遠い側の荷重センサにより荷重fx4をそれぞれ検出し、
これらの荷重fx1、fx2、fx3、fx4を基に、車輪に作用した前後方向の荷重Fx=k3{(fx1+fx2)−(fx3+fx4)}〔k3:係数〕、及び、鉛直軸回りのモーメントMz=k4{(fx1+fx4)−(fx2+fx3)}×L2〔k4:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法にある。
A second invention includes an inner race having a flange portion for engaging a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing ball rows arranged in the axial direction of the inner race. In a bearing for an automobile wheel having
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a load sensor for measuring a load acting on the outer peripheral part from the inner peripheral part is arranged,
Two load sensors are arranged in parallel on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion in the horizontal front and the rear with respect to the rotation axis of the inner race at a pitch L2 in the axial direction.
Of the two load sensors arranged on the front side, the load fx1 is detected by the load sensor closer to the flange portion, the load fx2 is detected by the load sensor on the far side, and the two load sensors arranged on the rear side. The load fx3 is detected by the load sensor on the side close to the flange part, and the load fx4 is detected by the load sensor on the far side,
Based on these loads fx1, fx2, fx3, and fx4, the load Fx = k3 {(fx1 + fx2) − (fx3 + fx4)} [k3: coefficient] acting on the wheel and the moment Mz = k4 about the vertical axis {(Fx1 + fx4)-(fx2 + fx3)} × L2 [k4: coefficient] is found in the load measuring method for an automobile wheel.

本発明においても、上記第1の発明と同様に、上記インナーレースのフランジ部に作用する車輪の荷重を間接的に計測することができると共に、車軸を傾斜させる回転力に対応するモーメントを計測することができる。 In the present invention, as in the first invention , the wheel load acting on the flange portion of the inner race can be indirectly measured, and the moment corresponding to the rotational force that tilts the axle is measured. be able to.

また、上記荷重センサは、インナーレースの回転軸に対して水平前方及び後方となる位置にそれぞれ配設されている。そのため、それぞれの位置に配置された荷重センサにより荷重を計測し、前側の荷重センサによる計測値の合計と後側の荷重センサによる計測値の合計との差分を求めることにより、車輪に作用した前後方向の荷重Fx又はその部分荷重を導くことができる。部分荷重は上記荷重Fxに略比例するため、導かれた部分荷重に所定の係数をかけることにより、上記荷重Fxを求めることができる。   The load sensors are respectively disposed at positions that are horizontally forward and backward with respect to the rotation axis of the inner race. Therefore, before and after acting on the wheel, the load is measured by the load sensor arranged at each position, and the difference between the total of the measured value by the front load sensor and the total of the measured value by the rear load sensor is obtained. The direction load Fx or its partial load can be derived. Since the partial load is approximately proportional to the load Fx, the load Fx can be obtained by multiplying the derived partial load by a predetermined coefficient.

また、フランジ部に近い側の前側の荷重センサによる計測値fx1とフランジ部から遠い側の後側の荷重センサによる計測値fx4との和と、フランジ部から遠い側の上側の荷重センサによる計測値fx2とフランジ部に近い側の後側の荷重センサによる計測値fx3との和との差分を求め、これにモーメントアームL2をかけることにより、鉛直軸回りのモーメントMz又はその部分モーメントを導くことができる。部分モーメントは上記モーメントMzに略比例するため、導かれた部分モーメントに所定の係数をかけることにより、上記モーメントMzを求めることができる。   Further, the sum of the measured value fx1 from the front load sensor near the flange and the measured value fx4 from the rear load sensor far from the flange, and the measured value from the upper load sensor far from the flange. By obtaining the difference between fx2 and the sum of the measured value fx3 measured by the rear load sensor on the side close to the flange, and applying the moment arm L2 to this difference, the moment Mz around the vertical axis or its partial moment can be derived. it can. Since the partial moment is substantially proportional to the moment Mz, the moment Mz can be obtained by multiplying the derived partial moment by a predetermined coefficient.

以上のごとく、本発明によれば、前後方向の荷重及び鉛直軸回りのモーメントの測定を容易に行うことができる自動車ホイール用の荷重測定方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a load measuring method for an automobile wheel that can easily measure the load in the front-rear direction and the moment about the vertical axis.

第3の発明は、ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部から上記外周部に作用する荷重を計測するための荷重センサを配置してあり、
該荷重センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直上方、下方、水平前方、後方における上記内周部の外周面上に、軸芯方向に配設ピッチLにて2個ずつ並列配置してあり、
上側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fz1を、遠い側の荷重センサにより荷重fz2をそれぞれ検出し、下側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fz3を、遠い側の荷重センサにより荷重fz4をそれぞれ検出し、
これらの荷重fz1、fz2、fz3、fz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz=k1{(fz1+fz2)−(fz3+fz4)}〔k1:係数〕、及び、前後軸回りのモーメントMx=k2{(fz1+fz4)−(fz2+fz3)}×L〔k2:係数〕を求め、
前側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fx1を、遠い側の荷重センサにより荷重fx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fx3を、遠い側の荷重センサにより荷重fx4をそれぞれ検出し、
これらの荷重fx1、fx2、fx3、fx4を基に、車輪に作用した前後方向の荷重Fx=k3{(fx1+fx2)−(fx3+fx4)}〔k3:係数〕、及び、鉛直軸回りのモーメントMz=k4{(fx1+fx4)−(fx2+fx3)}×L〔k4:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法にある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In a bearing for an automobile wheel having
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a load sensor for measuring a load acting on the outer peripheral part from the inner peripheral part is arranged,
Two load sensors are arranged in parallel at a pitch L in the axial direction on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion vertically above, below, horizontally forward, and rearward with respect to the rotation axis of the inner race. And
Of the two load sensors arranged on the upper side, the load fz1 is detected by the load sensor on the side closer to the flange part, the load fz2 is detected by the load sensor on the far side, and the two load sensors arranged on the lower side The load fz3 is detected by the load sensor on the side closer to the flange part, and the load fz4 is detected by the load sensor on the far side,
Based on these loads fz1, fz2, fz3, and fz4, the vertical load Fz = k1 {(fz1 + fz2) − (fz3 + fz4)} [k1: coefficient] acting on the wheel, and the moment Mx = k2 about the longitudinal axis {(Fz1 + fz4) − (fz2 + fz3)} × L [k2: coefficient]
Of the two load sensors arranged on the front side, the load fx1 is detected by the load sensor closer to the flange portion, the load fx2 is detected by the load sensor on the far side, and the two load sensors arranged on the rear side. The load fx3 is detected by the load sensor on the side close to the flange part, and the load fx4 is detected by the load sensor on the far side,
Based on these loads fx1, fx2, fx3, and fx4, the load Fx = k3 {(fx1 + fx2) − (fx3 + fx4)} [k3: coefficient] acting on the wheel and the moment Mz = k4 about the vertical axis {(Fx1 + fx4)-(fx2 + fx3)} × L [k4: coefficient] is found in the load measuring method for an automobile wheel.

本発明によれば、上述した第1の発明の作用効果及び第2の発明の作用効果の双方を奏することができる。即ち、車輪にかかる上下方向の荷重と前後方向の荷重とを容易に計測することができると共に、前後軸回りのモーメント及び鉛直軸回りのモーメントを容易に計測することができる。 According to the present invention, both the operational effects of the first invention and the operational effects of the second invention described above can be achieved. That is, the load in the vertical direction and the load in the front-rear direction applied to the wheel can be easily measured, and the moment about the front-rear axis and the moment about the vertical axis can be easily measured.

第4の発明は、ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部と上記外周部との間の変位を計測するための変位センサを配置してあり、
該変位センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直上方及び下方における上記内周部の外周面上に、軸芯方向に配設ピッチL1にて2個ずつ並列配置してあり、
上側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hz1を、遠い側の変位センサにより変位hz2をそれぞれ検出し、下側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hz3を、遠い側の変位センサにより変位hz4をそれぞれ検出し、
これらの変位hz1、hz2、hz3、hz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz=j1{(hz1+hz2)−(hz3+hz4)}〔j1:係数〕、及び、前後軸回りのモーメントMx=j2{(hz1+hz4)−(hz2+hz3)}×L1〔j2:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In a bearing for an automobile wheel having
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a displacement sensor for measuring the displacement between the inner peripheral part and the outer peripheral part is arranged,
Two displacement sensors are arranged in parallel on the outer peripheral surface of the inner peripheral part vertically above and below the rotational axis of the inner race, each in parallel at an arrangement pitch L1 in the axial direction.
Of the two displacement sensors arranged on the upper side, the displacement hz1 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange portion, the displacement hz2 is detected by the displacement sensor on the far side, and of the two displacement sensors arranged on the lower side. The displacement hz3 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange part, and the displacement hz4 is detected by the displacement sensor on the far side,
Based on these displacements hz1, hz2, hz3, and hz4, the vertical load Fz = j1 {(hz1 + hz2) − (hz3 + hz4)} [j1: coefficient] acting on the wheel, and the moment Mx = j2 about the longitudinal axis {(Hz1 + hz4)-(hz2 + hz3)} × L1 [j2: coefficient] A load measuring method for an automobile wheel, characterized by:

上記荷重測定方法においては、上記インナーレースを軸支する上記内周部と、該内周部を弾性的に保持する上記外周部との間に配置した変位センサにより、上記内周部と上記外周部との間の変位を計測することができる。そのため、この変位を基に、上記インナーレースのフランジ部に作用する車輪の荷重を間接的に計測することができる。
また、上記変位センサは、軸芯方向に2個並列配置してある。そのため、それぞれの変位センサによって計測される2箇所の変位を基に、車軸を傾斜させる回転力に対応するモーメントを計測することができる。
In the load measuring method, the inner peripheral portion and the outer peripheral portion are disposed by a displacement sensor disposed between the inner peripheral portion that pivotally supports the inner race and the outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion. The displacement between the parts can be measured. Therefore, based on this displacement, the wheel load acting on the flange portion of the inner race can be indirectly measured.
Two displacement sensors are arranged in parallel in the axial direction. Therefore, the moment corresponding to the rotational force that tilts the axle can be measured based on the two displacements measured by the respective displacement sensors.

また、上記変位センサは、インナーレースの回転軸に対して鉛直上方及び下方となる位置にそれぞれ配設されている。そのため、それぞれの位置に配置された変位センサにより荷重を計測し、上側の変位センサによる計測値の合計と下側の変位センサによる計測値の合計との差分を求めることにより、この差分に略比例する、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fzを導くことができる。   The displacement sensors are respectively disposed at positions vertically above and below the rotation axis of the inner race. For this reason, the load is measured by the displacement sensor arranged at each position, and the difference between the total of the measurement values by the upper displacement sensor and the total of the measurement values by the lower displacement sensor is obtained, which is approximately proportional to this difference. The vertical load Fz acting on the wheel can be derived.

また、フランジ部に近い側の上側の変位センサによる計測値fz1とフランジ部から遠い側の下側の変位センサによる計測値fz4との和と、フランジ部から遠い側の上側の変位センサによる計測値fz2とフランジ部に近い側の下側の変位センサによる計測値fz3との和との差分を求め、これに比例定数j2及びモーメントアームL1をかけることにより、前後軸回りのモーメントMxを導くことができる。   Also, the sum of the measured value fz1 from the upper displacement sensor near the flange and the measured value fz4 from the lower displacement sensor far from the flange, and the measured value from the upper displacement sensor far from the flange. By obtaining a difference between fz2 and the sum of the measured value fz3 by the lower displacement sensor on the side close to the flange, and multiplying this by the proportionality constant j2 and the moment arm L1, the moment Mx about the longitudinal axis can be derived. it can.

以上のごとく、本発明によれば、鉛直方向の荷重及び前後軸回りのモーメントの測定を容易に行うことができる自動車ホイール用の荷重測定方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a load measuring method for an automobile wheel that can easily measure the load in the vertical direction and the moment about the longitudinal axis.

第5の発明は、ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部と上記外周部との間の変位を計測するための変位センサを配置してあり、
該変位センサは、上記インナーレースの回転軸に対して水平前方及び後方における上記内周部の外周面上に、軸芯方向に配設ピッチL2にて2個ずつ並列配置してあり、
前側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hx1を、遠い側の変位センサにより変位hx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hx3を、遠い側の変位センサにより変位hx4をそれぞれ検出し、
これらの変位hx1、hx2、hx3、hx4を基に、車輪に作用した前後方向の変位Fx=j3{(hx1+hx2)−(hx3+hx4)}〔j3:係数〕、及び、鉛直軸回りのモーメントMz=j4{(hx1+hx4)−(hx2+hx3)}×L2〔j4:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法にある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In a bearing for an automobile wheel having
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a displacement sensor for measuring the displacement between the inner peripheral part and the outer peripheral part is arranged,
Two displacement sensors are arranged in parallel on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion in the horizontal front and rear with respect to the rotation axis of the inner race at a pitch L2 in the axial direction.
Of the two displacement sensors arranged on the front side, the displacement hx1 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange portion, the displacement hx2 is detected by the displacement sensor on the far side, and of the two displacement sensors arranged on the rear side The displacement hx3 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange part, and the displacement hx4 is detected by the displacement sensor on the far side,
Based on these displacements hx1, hx2, hx3, hx4, the longitudinal displacement Fx = j3 {(hx1 + hx2) − (hx3 + hx4)} [j3: coefficient] acting on the wheel and the moment Mz = j4 about the vertical axis {(Hx1 + hx4)-(hx2 + hx3)} × L2 [j4: Coefficient] is found in the load measuring method for an automobile wheel.

本発明においても、上記第4の発明と同様に、上記インナーレースのフランジ部に作用する車輪の荷重を間接的に計測することができると共に、車軸を傾斜させる回転力に対応するモーメントを計測することができる。 Also in the present invention, as in the fourth aspect of the invention , the wheel load acting on the flange portion of the inner race can be indirectly measured, and the moment corresponding to the rotational force that tilts the axle is measured. be able to.

また、上記変位センサは、インナーレースの回転軸に対して水平前方及び後方となる位置にそれぞれ配設されている。そのため、それぞれの位置に配置された変位センサにより変位を計測し、前側の変位センサによる計測値の合計と後側の変位センサによる計測値の合計との差分を求めることにより、この差分に略比例する、車輪に作用した前後方向の荷重Fxを導くことができる。   The displacement sensors are respectively disposed at positions that are horizontally forward and rearward with respect to the rotation axis of the inner race. Therefore, the displacement is measured by the displacement sensors arranged at the respective positions, and the difference between the total of the measurement values by the front displacement sensor and the total of the measurement values by the rear displacement sensor is obtained, and is approximately proportional to this difference. The load Fx in the front-rear direction acting on the wheel can be guided.

また、フランジ部に近い側の前側の変位センサによる計測値fx1とフランジ部から遠い側の後側の変位センサによる計測値fx4との和と、フランジ部から遠い側の上側の変位センサによる計測値fx2とフランジ部に近い側の後側の変位センサによる計測値fx3との和との差分を求め、これに比例定数j4及びモーメントアームL2をかけることにより、鉛直軸回りのモーメントMzを導くことができる。   Further, the sum of the measured value fx1 from the front displacement sensor near the flange portion and the measured value fx4 from the rear displacement sensor far from the flange portion, and the measured value from the upper displacement sensor far from the flange portion. The difference between fx2 and the sum of the measured value fx3 measured by the rear displacement sensor on the side close to the flange portion is obtained, and the proportional constant j4 and the moment arm L2 are multiplied by this to derive the moment Mz around the vertical axis. it can.

以上のごとく、本発明によれば、前後方向の荷重及び鉛直軸回りのモーメントの測定を容易に行うことができる自動車ホイール用の荷重測定方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a load measuring method for an automobile wheel that can easily measure the load in the front-rear direction and the moment about the vertical axis.

第6の発明は、ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部と上記外周部との間の変位を計測するための変位センサを配置してあり、
該変位センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直上方、下方、水平前方、後方における上記内周部の外周面上に、軸芯方向に配設ピッチLにて2個ずつ並列配置してあり、
上側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hz1を、遠い側の変位センサにより変位hz2をそれぞれ検出し、下側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hz3を、遠い側の変位センサにより変位hz4をそれぞれ検出し、
これらの変位hz1、hz2、hz3、hz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz=j1{(hz1+hz2)−(hz3+hz4)}〔j1:係数〕、及び、前後軸回りのモーメントMx=j2{(hz1+hz4)−(hz2+hz3)}×L〔j2:係数〕を求め、
前側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hx1を、遠い側の変位センサにより変位hx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hx3を、遠い側の変位センサにより変位hx4をそれぞれ検出し、
これらの変位hx1、hx2、hx3、hx4を基に、車輪に作用した前後方向の荷重Fx=j3{(hx1+hx2)−(hx3+hx4)}〔j3:係数〕、及び、鉛直軸回りのモーメントMz=j4{(hx1+hx4)−(hx2+hx3)}×L〔j4:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法にある。
According to a sixth aspect of the present invention , an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing ball rows arranged in the axial direction of the inner race. In a bearing for an automobile wheel having
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a displacement sensor for measuring the displacement between the inner peripheral part and the outer peripheral part is arranged,
Two displacement sensors are arranged in parallel at a pitch L in the axial direction on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion vertically above, below, horizontally forward, and rearward with respect to the rotation axis of the inner race. And
Of the two displacement sensors arranged on the upper side, the displacement hz1 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange portion, the displacement hz2 is detected by the displacement sensor on the far side, and of the two displacement sensors arranged on the lower side. The displacement hz3 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange part, and the displacement hz4 is detected by the displacement sensor on the far side,
Based on these displacements hz1, hz2, hz3, and hz4, the vertical load Fz = j1 {(hz1 + hz2) − (hz3 + hz4)} [j1: coefficient] acting on the wheel, and the moment Mx = j2 about the longitudinal axis {(Hz1 + hz4) − (hz2 + hz3)} × L [j2: coefficient]
Of the two displacement sensors arranged on the front side, the displacement hx1 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange portion, the displacement hx2 is detected by the displacement sensor on the far side, and of the two displacement sensors arranged on the rear side The displacement hx3 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange part, and the displacement hx4 is detected by the displacement sensor on the far side,
Based on these displacements hx1, hx2, hx3, and hx4, the load Fx = j3 {(hx1 + hx2) − (hx3 + hx4)} [j3: coefficient] acting on the wheel and the moment about the vertical axis Mz = j4 {(Hx1 + hx4)-(hx2 + hx3)} × L [j4: coefficient] is found in the load measuring method for an automobile wheel.

本発明によれば、上述した第4の発明の作用効果及び第5の発明の作用効果の双方を奏することができる。即ち、車輪にかかる上下方向の荷重と前後方向の荷重とを容易に計測することができると共に、前後軸回りのモーメント及び鉛直軸回りのモーメントを容易に計測することができる。 According to the present invention, both the operational effects of the fourth invention and the operational effects of the fifth invention described above can be achieved. That is, the load in the vertical direction and the load in the front-rear direction applied to the wheel can be easily measured, and the moment about the front-rear axis and the moment about the vertical axis can be easily measured.

上記参考発明において、上記歪計測用センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直方向の上下いずれか一方又は双方における上記内周部の外周面上に配置してあることが好ましい。
この場合には、車輪にかかる鉛直方向の荷重、及び前後軸の回りのモーメントを容易に計測することができる。
なお、上記歪計測用センサは、上下双方に配置してあることが好ましい。
In the above reference invention , it is preferable that the strain measuring sensor is disposed on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion in one or both of the upper and lower directions in the vertical direction with respect to the rotation axis of the inner race.
In this case, it is possible to easily measure the vertical load applied to the wheel and the moment about the longitudinal axis.
In addition, it is preferable that the strain measuring sensor is arranged on both the upper and lower sides.

また、上記歪計測用センサは、上記インナーレースの回転軸に対して水平方向の前後いずれか一方又は双方における上記内周部の外周面上に配置してあることが好ましい。
この場合には、車輪にかかる前後方向の荷重、及び鉛直軸回りのモーメントを容易に計測することができる。
なお、上記歪計測用センサは、前後双方に配置してあることが好ましい。
The strain measurement sensor is preferably disposed on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion in either or both of the front and rear in the horizontal direction with respect to the rotation axis of the inner race.
In this case, the longitudinal load on the wheel and the moment about the vertical axis can be easily measured.
The strain measuring sensors are preferably arranged on both the front and rear sides.

また、上記アウターレースは、上記外周部と上記内周部とを一体的に一部品として形成してあり、上記外周部と上記内周部との間には、軸芯方向に貫通する貫通孔を穿設してあり、該貫通孔に上記歪計測用センサを配置してあることが好ましい。
この場合には、上記貫通孔に面する上記内周部の剛性を適度に抑制して、該内周部から作用する荷重のセンシングに適した弾性変形を、該内周部において生じ易くすることができる。
そして、上記内周部と上記外周部との間に配置した上記歪計測用センサによって、上記インナーレースから上記内周部に作用した荷重に基づく内周部と外周部との間の歪みを、精度良く計測することができる。
In the outer race, the outer peripheral portion and the inner peripheral portion are integrally formed as one component, and a through-hole penetrating in the axial direction is formed between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion. It is preferable that the strain measurement sensor is disposed in the through hole.
In this case, the inner peripheral portion facing the through hole is moderately suppressed in rigidity, and elastic deformation suitable for sensing a load acting from the inner peripheral portion is likely to occur in the inner peripheral portion. Can do.
And, by the strain measuring sensor arranged between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, the strain between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion based on the load acting on the inner peripheral portion from the inner race, It can measure with high accuracy.

また、上記歪計測用センサは、上記内周部から上記外周部に作用する荷重を計測する荷重センサからなり、軸芯方向に2個並列配置してあることが好ましい。
この場合には、上記内周部から上記外周部に作用する荷重を検出して、これに基づき、上記インナーレースのフランジ部に作用する車輪の荷重及びモーメントを容易に計測することができる。
Further, the strain measuring sensor is preferably a load sensor that measures a load acting on the outer peripheral portion from the inner peripheral portion, and is preferably arranged in parallel in the axial direction.
In this case, a load acting on the outer peripheral portion from the inner peripheral portion can be detected, and based on this, the load and moment of the wheel acting on the flange portion of the inner race can be easily measured.

即ち、上記荷重センサにより、上記内周部と上記外周部との間に作用する荷重を計測することができ、上記インナーレースのフランジ部に作用する車輪の荷重を間接的に計測することができる。
また、上記荷重センサは、軸芯方向に2個並列配置してあるため、車軸を傾斜させる回転力に対応するモーメントを計測することができる。即ち、例えば、軸芯方向に直交する荷重が上記フランジ部に作用すると、インナーレース全体を回転させようとするモーメントが生じる。このとき、アウターレースの外周部と内周部との間に応力がかかるが、その応力は、軸芯方向の位置によって異なる。この応力の差異を基に、上記モーメントを求めることができる。従って、並列配置した2個の荷重センサにより応力を計測すれば、モーメントの計測を容易に行うことができる。
That is, the load sensor can measure the load acting between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, and can indirectly measure the wheel load acting on the flange portion of the inner race. .
Further, since the two load sensors are arranged in parallel in the axial direction, the moment corresponding to the rotational force for inclining the axle can be measured. That is, for example, when a load orthogonal to the axial direction acts on the flange portion, a moment is generated to rotate the entire inner race. At this time, stress is applied between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the outer race, but the stress varies depending on the position in the axial direction. The moment can be obtained based on the difference in stress. Therefore, if the stress is measured with two load sensors arranged in parallel, the moment can be easily measured.

軸芯方向に並列配置された2個の上記荷重センサの配設ピッチは、例えば2.0〜20mmであることが好ましい。この場合には、軸受の小型化を阻害することなく、上記モーメントをより正確に計測することができる。   The arrangement pitch of the two load sensors arranged in parallel in the axial direction is preferably 2.0 to 20 mm, for example. In this case, the moment can be measured more accurately without hindering the downsizing of the bearing.

また、上記荷重センサは、予め予荷重が印加されていることが好ましい。
この場合には、上記荷重センサにかかる負の荷重に対しても、計測が可能となる。また、小荷重の範囲まで精度良く計測することができる。
Further, it is preferable that a preload is applied to the load sensor in advance.
In this case, measurement is possible even for a negative load applied to the load sensor. In addition, it is possible to accurately measure even a small load range.

また、上記荷重センサは、セラミックセンサであることが好ましい。
この場合には、高剛性であって、かつ、荷重に対する変形量が小さいという特徴を有する上記セラミックセンサを用いて、上記外周部に対して上記内周部を剛性高く支持しながら、両者間に作用する荷重を精度良く計測できる。
高剛性な上記セラミックセンサによれば、上記内周部を剛性高く支持することにより、上記アウターレース全体の剛性を高く維持することができる。
The load sensor is preferably a ceramic sensor.
In this case, using the ceramic sensor having a high rigidity and a small amount of deformation with respect to the load, while supporting the inner peripheral portion with high rigidity with respect to the outer peripheral portion, The acting load can be measured with high accuracy.
According to the ceramic sensor having high rigidity, the rigidity of the entire outer race can be maintained high by supporting the inner peripheral portion with high rigidity.

なお、上記セラミックセンサとしては、セラミック材料を主体とし、高荷重に耐えうるものであれば様々なものを採用することができる。その中でも特に、次のような特徴を有する力学量センサ材料から作製したセンサを適用するのが好ましい。
好適な力学量センサ材料としては、例えば、電気絶縁性セラミック材料よりなるマトリックスに圧力抵抗効果材料を電気的に連続につながるように分散させた材料がある。この力学量センサ材料では、セラミック材料という強度的に優れた材料に対し圧力抵抗効果を発揮させるための材料を分散させている。
また、ガラスからなるマトリックスに導電粒子としてRuO2を分散してなる感圧体を用いたセンサ素子を、上記荷重センサとして用いることもできる。
Various ceramic sensors may be used as long as they are mainly made of a ceramic material and can withstand high loads. Among them, it is particularly preferable to apply a sensor manufactured from a mechanical quantity sensor material having the following characteristics.
As a suitable mechanical quantity sensor material, for example, there is a material in which a pressure resistance effect material is dispersed so as to be electrically continuously connected to a matrix made of an electrically insulating ceramic material. In this mechanical quantity sensor material, a material for exerting a pressure resistance effect is dispersed with respect to a material excellent in strength called a ceramic material.
In addition, a sensor element using a pressure sensitive body in which RuO 2 is dispersed as conductive particles in a glass matrix can be used as the load sensor.

上記マトリックスとなりうるセラミック材料としては、例えばZrO2、Al23、MgAl24、SiO2、3Al23・2SiO2、Y23、CeO2、La23、Si34及びこれらの固溶体より選択される1種以上よりなる物質等がある。 Examples of the ceramic material that can serve as the matrix include ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgAl 2 O 4 , SiO 2 , 3Al 2 O 3 .2SiO 2 , Y 2 O 3 , CeO 2 , La 2 O 3 , and Si 3 N. 4 and one or more substances selected from these solid solutions.

また、圧力抵抗効果材料としては、ペロブスカイト構造の(Ln1-xMax1-yMbO3-z(ここに0<x≦0.5、0≦y≦0.2、0≦z≦0.6、Ln;ランタノイド元素、Ma;1種類またはそれ以上のアルカリ土類元素、Mb;1種類またはそれ以上の遷移金属元素)、層状ペロブスカイト構造の(Ln2-uMau1-vMb27-w(ここに0<u≦1.0、0≦v≦0.2、0≦w≦1.0、Ln;希土類元素、Ma;1種類またはそれ以上のアルカリ土類元素、Mb;1種類またはそれ以上の遷移金属元素)、Si及びこれらに微量の添加元素を加えた物質のいずれか1種以上よりなる物質等が挙げられる。
また、この圧力抵抗効果材料は、球状、楕円状、繊維状等の様々な粒子形態とすることができる。
As the pressure resistance effect material, (Ln 1-x Ma x ) of perovskite structure 1-y MbO 3-z (here 0 <x ≦ 0.5,0 ≦ y ≦ 0.2,0 ≦ z ≦ 0.6, Ln; lanthanoid element, Ma; 1 or more kinds of alkaline earth elements, Mb; 1 kind or more transition metal elements), (Ln 2-u Ma u layered perovskite structure) 1-v Mb 2 O 7-w (where 0 <u ≦ 1.0, 0 ≦ v ≦ 0.2, 0 ≦ w ≦ 1.0, Ln; rare earth element, Ma; one or more alkaline earth elements , Mb; one or more transition metal elements), Si, and a substance composed of any one or more of substances obtained by adding a trace amount of additive elements to these.
Moreover, this pressure resistance effect material can be made into various particle | grain forms, such as spherical shape, ellipse shape, and fibrous form.

上記の力学量センサ材料から作製したセラミックセンサでは、高荷重や高圧力等に対する抵抗力は上記のセラミック材料が担うため、高強度なセンサとなる。
また、この力学量センサ材料では、セラミック材料の内部で、上記の圧力抵抗効果材料が連続してつながるように存在するため、各圧力抵抗効果材料は電気的に連続状態にある。
そして、この力学量センサ材料では、圧力抵抗効果材料のみで構成された通常のセンサ材料と同様に、圧力や荷重を加えることで電気抵抗値が変化するという特性を発揮し得る。
In the ceramic sensor produced from the above-mentioned mechanical quantity sensor material, the above-mentioned ceramic material bears a resistance force against a high load, a high pressure and the like, so that it becomes a high strength sensor.
Moreover, in this mechanical quantity sensor material, since said pressure resistance effect material exists so that it may connect continuously inside a ceramic material, each pressure resistance effect material is in an electrically continuous state.
And in this mechanical quantity sensor material, the characteristic that an electrical resistance value changes can be demonstrated by applying a pressure and a load similarly to the normal sensor material comprised only with the pressure resistance effect material.

従って、この力学量センサ材料から作製したセラミックセンサを適用した場合には、高応力や高荷重に耐えて、圧縮荷重等の力学量の測定を行なうことができる。
そして、このようなセラミックセンサによれば、荷重計測用のセンサとして利用できるほか、機械部品等の構造部材の一部として活用できる。すなわち、上記外周部に対して上記内周部を剛性高く支持することで、上記アウターレース全体の剛性を向上することができる。
Therefore, when a ceramic sensor made from this mechanical quantity sensor material is applied, it can withstand high stresses and high loads and measure mechanical quantities such as compressive loads.
And according to such a ceramic sensor, it can be utilized as a part for structural members, such as a machine part, besides being utilized as a sensor for load measurement. That is, the rigidity of the whole outer race can be improved by supporting the inner peripheral portion with high rigidity with respect to the outer peripheral portion.

また、上記歪計測用センサは、上記内周部と上記外周部との間の変位を計測する変位センサからなり、軸芯方向に2個並列配置してあることが好ましい。
この場合には、上記内周部と上記外周部との間の変位を検出して、これに基づき、上記インナーレースのフランジ部に作用する車輪の荷重及びモーメントを容易に計測することができる。
The strain measuring sensor is preferably a displacement sensor that measures a displacement between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, and is preferably arranged in parallel in the axial direction.
In this case, the displacement between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion can be detected, and based on this, the load and moment of the wheel acting on the flange portion of the inner race can be easily measured.

軸芯方向に並列配置された2個の上記変位センサの配設ピッチは、例えば2.0〜20mmであることが好ましい。この場合には、軸受の小型化を阻害することなく、上記モーメントをより正確に計測することができる。   The arrangement pitch of the two displacement sensors arranged in parallel in the axial direction is preferably 2.0 to 20 mm, for example. In this case, the moment can be measured more accurately without hindering the downsizing of the bearing.

上記第3の発明において、上記自動車ホイール用の軸受は、車輪に軸芯方向の車体側への荷重がかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少し、
車輪に軸芯方向の車体と反対側への荷重がかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加するよう構成されており、
上記荷重fx1、fx2、fx3、fx4、fz1、fz2、fz3、fz4を基に、上記車輪にかかる軸芯方向の荷重Fy=k5{(fz1+fz3+fx1+fx3)−(fz2+fz4+fx2+fx4)}〔k5:係数〕を求めることが好ましい。
In the third aspect of the invention , the bearing for the automobile wheel is formed from the inner race through the bearing ball row on the side close to the flange portion when a load is applied to the vehicle body in the axial direction on the wheel. The pressing force to the inner peripheral portion of the outer race increases, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row far from the flange portion decreases,
When a load is applied to the wheel on the side opposite to the vehicle body in the axial direction, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side close to the flange portion decreases. The pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side far from the flange portion is increased.
Based on the loads fx1, fx2, fx3, fx4, fz1, fz2, fz3, and fz4, a load Fy = k5 {(fz1 + fx3 + fx1 + fx3) − (fz2 + fxz + fx2 + fx4)} [k5: coefficient] is obtained. Is preferred.

この場合には、車輪にかかる軸芯方向の荷重を容易に計測することができる。
即ち、軸芯方向の車体側に荷重Fyがかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少する。これにより、フランジ部に近い側の荷重センサにかかる荷重fz1、fz3、fx1、fx3が増加し、遠い側の荷重センサにかかる荷重fz2、fz4、fx2、fx4が減少する。
In this case, the axial load applied to the wheel can be easily measured.
That is, when a load Fy is applied to the vehicle body side in the axial direction, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side close to the flange portion increases. The pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side far from the flange portion is reduced. As a result, the loads fz1, fz3, fx1, and fx3 applied to the load sensor closer to the flange portion increase, and the loads fx2, fz4, fx2, and fx4 applied to the far side load sensor decrease.

軸芯方向の車体と反対側に荷重Fyがかかったときには、これとは逆向きの現象が生ずる。
従って、フランジ部に近い側の荷重センサにかかる荷重の総計と、遠い側の荷重センサにかかる荷重の総計との差分を求めることにより、軸芯方向の荷重の部分荷重を測定することが可能となる。
When a load Fy is applied to the opposite side of the vehicle body in the axial direction, a reverse phenomenon occurs.
Therefore, by calculating the difference between the total load applied to the load sensor near the flange and the total load applied to the far side load sensor, it is possible to measure the partial load of the load in the axial direction. Become.

上記第6の発明において、上記自動車ホイール用の軸受は、車輪に軸芯方向の車体側への荷重がかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少し、
車輪に軸芯方向の車体と反対側への荷重がかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加するよう構成されており、
上記変位hx1、hx2、hx3、hx4、hz1、hz2、hz3、hz4を基に、上記車輪にかかる軸芯方向の荷重Fy=j5{(hz1+hz3+hx1+hx3)−(hz2+hz4+hx2+hx4)}〔j5:係数〕を求めることが好ましい。
In the sixth aspect of the invention , the bearing for the automobile wheel is formed from the inner race via the bearing ball row on the side close to the flange portion when a load is applied to the vehicle body in the axial direction on the wheel. The pressing force to the inner peripheral portion of the outer race increases, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row far from the flange portion decreases,
When a load is applied to the wheel on the side opposite to the vehicle body in the axial direction, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side close to the flange portion decreases. The pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side far from the flange portion is increased.
Based on the displacements hx1, hx2, hx3, hx4, hz1, hz2, hz3, hz4, the axial load Fy = j5 {(hz1 + hz3 + hx1 + hx3) − (hz2 + hz4 + hx2 + hx4)} [j5: coefficient] is obtained. Is preferred.

この場合には、車輪にかかる軸芯方向の荷重を容易に計測することができる。
即ち、軸芯方向の車体側に荷重Fyがかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少する。これにより、フランジ部に近い側の変位センサにおいて計測される変位hz1、hz3、hx1、hx3が増加し、遠い側の変位センサにおいて計測される変位hz2、hz4、hx2、hx4が減少する。
In this case, the axial load applied to the wheel can be easily measured.
That is, when a load Fy is applied to the vehicle body side in the axial direction, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side close to the flange portion increases. The pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side far from the flange portion is reduced. As a result, the displacements hz1, hz3, hx1, and hx3 measured by the displacement sensor closer to the flange portion increase, and the displacements hz2, hz4, hx2, and hx4 measured by the far side displacement sensor decrease.

軸芯方向の車体と反対側に荷重Fyがかかったときには、これとは逆向きの現象が生ずる。
従って、フランジ部に近い側の変位センサにおいて計測される変位の総計と、遠い側の変位センサにおいて計測される変位の総計との差分を求め、この差分に係数j5をかけることにより、軸芯方向の荷重を測定することが可能となる。
When a load Fy is applied to the opposite side of the vehicle body in the axial direction, a reverse phenomenon occurs.
Accordingly, the difference between the total displacement measured by the displacement sensor closer to the flange portion and the total displacement measured by the far side displacement sensor is obtained, and by multiplying this difference by the coefficient j5, the axial direction It is possible to measure the load.

(実施例1)
本発明の実施例にかかる自動車ホイール用の軸受及び荷重測定方法につき、図1〜図11を用いて説明する。
本例の自動車ホイール用の軸受1は、図1〜図3に示すごとく、ハブボルト261を係合するフランジ部26を有するインナーレース2と、該インナーレース2の軸芯方向(Y軸方向)に配列された2列のベアリングボール列40を介して上記インナーレース2に外挿されるアウターレース3とを有する。
Example 1
A bearing for an automobile wheel and a load measuring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 3, the bearing 1 for an automobile wheel of the present example has an inner race 2 having a flange portion 26 for engaging the hub bolt 261, and an axial direction (Y-axis direction) of the inner race 2. And an outer race 3 that is externally inserted into the inner race 2 via two rows of bearing ball rows 40 arranged.

アウターレース3は、各ベアリングボール列40に接触する内周部31と、該内周部31の外周側に配置されると共に、該内周部31を弾性的に保持する外周部32とを有している。
そして、外周部32と内周部31との間の4箇所に、内周部31から外周部32に作用する荷重を計測するための荷重センサ5を、軸芯方向に2個並列配置してある。
The outer race 3 has an inner peripheral portion 31 that contacts each bearing ball row 40 and an outer peripheral portion 32 that is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion 31 and elastically holds the inner peripheral portion 31. doing.
Then, two load sensors 5 for measuring the load acting on the outer peripheral portion 32 from the inner peripheral portion 31 are arranged in parallel at four positions between the outer peripheral portion 32 and the inner peripheral portion 31 in the axial direction. is there.

図2に示すごとく、上記荷重センサ5は、インナーレース2の回転軸21に対して鉛直方向(Z軸方向)の上下双方における内周部31の外周面上と、インナーレース2の回転軸21に対して水平方向(X軸方向)の前後双方における内周部31の外周面上との合計4箇所に配置してある。
なお、本例の軸受1においては、車輪にかかる荷重のうちの一部が荷重センサ5にかかるように構成されており、荷重の大半はアウターレース3自体において吸収される。
As shown in FIG. 2, the load sensor 5 includes the rotation shaft 21 of the inner race 2 and the rotation shaft 21 of the inner race 2 on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31 in both the vertical direction (Z-axis direction). Are arranged at a total of four locations on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31 both in the front and rear in the horizontal direction (X-axis direction).
In addition, in the bearing 1 of this example, it is comprised so that a part of load applied to a wheel may be applied to the load sensor 5, and most of the load is absorbed in the outer race 3 itself.

また、アウターレース3は、外周部32と内周部31とを一体的に一部品として形成してある。外周部32と内周部31との間には、軸芯方向に貫通する貫通孔33を穿設してあり、該貫通孔33に荷重センサ5を配置してある。
また、荷重センサ5は、予め予荷重が印加されている。この予荷重は、各荷重センサ5に対して50MPaである。
また、上記荷重センサ5は、セラミックセンサである。
In the outer race 3, the outer peripheral portion 32 and the inner peripheral portion 31 are integrally formed as one component. A through hole 33 penetrating in the axial direction is formed between the outer peripheral portion 32 and the inner peripheral portion 31, and the load sensor 5 is disposed in the through hole 33.
A preload is applied to the load sensor 5 in advance. This preload is 50 MPa for each load sensor 5.
The load sensor 5 is a ceramic sensor.

以下において、本例の自動車ホイール用の軸受1の構成につき詳説する。該軸受1は、図1に示すごとく、アウターレース3とインナーレース2との間に配置した2列のベアリングボール列40を介して、アウターレース3に内挿したインナーレース2を回転自在に支持する軸受である。   Below, it explains in full detail about the structure of the bearing 1 for motor vehicle wheels of this example. As shown in FIG. 1, the bearing 1 rotatably supports the inner race 2 inserted in the outer race 3 via two rows of bearing ball rows 40 arranged between the outer race 3 and the inner race 2. Bearing.

ここで、図1〜図3に示すごとく、各列のベアリングボール列40では、図示しない保持器により複数の転動ボール41が、円周方向等距離に保持されるよう構成してあり、各転動ボール41は、複列の外側軌道面34と内側軌道面24との間に介在して、それぞれの軌道面上を転動するよう構成してある。
なお、本例においては、ベアリングボール列40を複数の球体の転動ボール41によって構成しているが、転動ボール41に代えて、円錐ころを使用することもできる。
Here, as shown in FIG. 1 to FIG. 3, in each of the bearing ball rows 40, a plurality of rolling balls 41 are configured to be held at an equal distance in the circumferential direction by a cage (not shown). The rolling balls 41 are interposed between the double-row outer raceway surface 34 and the inner raceway surface 24 so as to roll on the respective raceway surfaces.
In this example, the bearing ball row 40 is constituted by a plurality of spherical rolling balls 41, but instead of the rolling balls 41, tapered rollers can be used.

上記アウターレース3には、図2に示すごとく、同軸2重構造を呈するように配置された内周部31と外周部32とを一体的に形成してある。
そして、内周部31と外周部32との間には、周方向に等間隔な4箇所に、軸芯方向に貫通する貫通孔33を設けてある。また、周方向に隣り合う貫通孔33の間隙には、内周部31と外周部32とを連結するブリッジ部35を形成してある。
As shown in FIG. 2, the outer race 3 is integrally formed with an inner peripheral portion 31 and an outer peripheral portion 32 arranged so as to exhibit a coaxial double structure.
And between the inner peripheral part 31 and the outer peripheral part 32, the through-hole 33 penetrated to an axial direction is provided in four places equally spaced in the circumferential direction. A bridge portion 35 that connects the inner peripheral portion 31 and the outer peripheral portion 32 is formed in the gap between the through holes 33 adjacent in the circumferential direction.

なお、本例の貫通孔33は、周方向における中央部にあって、荷重センサ5を収容する断面略矩形状の収容部331と、軸芯中心の円弧方向に沿って傾いた状態で、収容部331の両側に隣接する断面長穴状の弾性変形部332とから形成してある。
そして、この貫通孔33は、全体として略円弧状の断面形状を呈するように形成してある。
The through-hole 33 of this example is in the central portion in the circumferential direction, and is accommodated in a state of being inclined along the arc direction around the axial center with the accommodating portion 331 having a substantially rectangular cross section that accommodates the load sensor 5. It is formed from an elastically deforming portion 332 having an elongated cross-sectional shape adjacent to both sides of the portion 331.
The through-hole 33 is formed so as to exhibit a substantially arc-shaped cross-sectional shape as a whole.

図2に示すごとく、内周部31と外周部32とは、隣り合う貫通孔33間のブリッジ部35により連結されている。
そして、略円弧状の貫通孔33に面する内周部31は、薄肉の円弧状に形成され、弾性変形を生じ易いように構成されている。
すなわち、本例のアウターレース3では、上記インナーレース2から伝達された荷重により上記薄肉円弧状の内周部31が弾性的に変形し、外周部32に対して内周部31が微小に相対移動し得るように構成されている。
As shown in FIG. 2, the inner peripheral portion 31 and the outer peripheral portion 32 are connected by a bridge portion 35 between adjacent through holes 33.
And the inner peripheral part 31 which faces the substantially circular arc-shaped through-hole 33 is formed in the thin circular arc shape, and it is comprised so that it may produce elastic deformation easily.
That is, in the outer race 3 of this example, the thin arc-shaped inner peripheral portion 31 is elastically deformed by the load transmitted from the inner race 2, and the inner peripheral portion 31 is slightly relative to the outer peripheral portion 32. It is comprised so that it can move.

また、本例のアウターレース3の貫通孔33には、同図に示すごとく、薄肉円弧状を呈する内周部31の外周面に荷重計測面を当接させた状態で、荷重センサ5を配置してある。
そして、内周部31の外周面に当接させた荷重センサ5によれば、内周部31から外周部32に作用した荷重を、直接的に計測することができる。
Further, as shown in the figure, the load sensor 5 is disposed in the through hole 33 of the outer race 3 of the present example in a state where the load measuring surface is in contact with the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31 having a thin arc shape. It is.
Then, according to the load sensor 5 brought into contact with the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31, the load acting on the outer peripheral portion 32 from the inner peripheral portion 31 can be directly measured.

本例のアウターレース3においては、図1に示すごとく、外周部32の内周面から貫通孔33に向けて突出させた位置決めピン(図示略)を、2個の荷重センサ5を含むセンサユニット50に係合させて、貫通孔33内の所定位置に荷重センサ5を固定してある。図1、図3、図4に示すごとく、このセンサユニット50に配設された荷重センサ5は、軸芯方向(Y軸方向)に、ピッチL=7.5mmにて2個配置されている。   In the outer race 3 of this example, as shown in FIG. 1, a positioning unit (not shown) that protrudes from the inner peripheral surface of the outer peripheral portion 32 toward the through hole 33 includes a sensor unit including two load sensors 5. 50, the load sensor 5 is fixed at a predetermined position in the through hole 33. As shown in FIGS. 1, 3, and 4, two load sensors 5 arranged in the sensor unit 50 are arranged in the axial direction (Y-axis direction) with a pitch L = 7.5 mm. .

なお、このセンサユニット50を貫通孔33に収容するに当たっては、ジャッキ等を用いて貫通孔33の開口部を径方向に強制的に拡げておき、該開口部側から貫通孔33内へセンサユニット50を挿入する。
ここで、本例では、貫通孔33内に収容した荷重センサ5に対しては、それぞれ50MPaの予荷重が印加されるように、貫通孔33、センサユニット50や荷重センサ5等、各部の寸法等を設計してある。さらに、各荷重センサ5で計測した予荷重の値に基づいて、予め、各荷重センサ5のゼロ点補正を実施し、寸法誤差等が予荷重に与える影響を抑制してある。
In order to accommodate the sensor unit 50 in the through hole 33, the opening of the through hole 33 is forcibly expanded in the radial direction using a jack or the like, and the sensor unit 50 enters the through hole 33 from the opening side. 50 is inserted.
Here, in this example, the dimensions of each part such as the through-hole 33, the sensor unit 50, the load sensor 5 and the like are applied to the load sensor 5 accommodated in the through-hole 33 so that a preload of 50 MPa is applied thereto. Etc. are designed. Further, the zero point correction of each load sensor 5 is performed in advance based on the preload value measured by each load sensor 5 to suppress the influence of dimensional errors and the like on the preload.

このように予荷重を付与した各荷重センサ5によれば、小荷重の範囲まで精度良く計測することができる。さらに、予荷重を下回る荷重、いわば引張側荷重の計測も可能である。また、実測した予荷重値によって、予め、ゼロ点補正した荷重センサ5によれば、さらに高精度な荷重計測が可能である。   Thus, according to each load sensor 5 to which a preload is applied, it is possible to accurately measure even a small load range. Furthermore, it is possible to measure a load lower than the preload, that is, a tensile load. Further, according to the load sensor 5 in which the zero point is corrected in advance based on the actually measured preload value, load measurement with higher accuracy can be performed.

ここで、本例で適用した荷重センサ5は、図5(a)に示すごとく、後述する力学量センサ材料51(図6)から作製したセンサである。
そして、図5(a)に示すごとく、縦2mm、横2mmの荷重計測面を有する厚さ2mmのセラミック製のブロックの両端面に、リード線518を接続する電極519を形成して荷重センサ5としてある。
Here, as shown in FIG. 5A, the load sensor 5 applied in this example is a sensor manufactured from a mechanical quantity sensor material 51 (FIG. 6) described later.
As shown in FIG. 5A, electrodes 519 for connecting lead wires 518 are formed on both end faces of a 2 mm thick ceramic block having a load measuring surface of 2 mm in length and 2 mm in width to form a load sensor 5. It is as.

上記センサユニット50は、この荷重センサ5を個別に2個作製した後、ピッチLにて配置することにより構成することもできるし、図5(b)に示すごとく、2個の荷重センサ5を一つのセラミック体から一体に、互いのピッチがLとなるように作製することにより構成することもできる。なお、電極519は、図5(a)に示すごとく荷重センサ5の両端面の全面に形成してもよいし、図5(b)に示すごとく荷重センサ5の両端面の一部に形成してもよい。
なお、本例では、100MPaの縦方向への荷重に対して、約1μmの変位を生じるように荷重センサ5を構成してある。
The sensor unit 50 can be configured by individually preparing two load sensors 5 and then arranging them at a pitch L. As shown in FIG. It can also be configured by integrally manufacturing from one ceramic body so that the pitch between them is L. The electrode 519 may be formed on the entire surface of both ends of the load sensor 5 as shown in FIG. 5A, or may be formed on a part of both ends of the load sensor 5 as shown in FIG. May be.
In this example, the load sensor 5 is configured to generate a displacement of about 1 μm with respect to a load in the vertical direction of 100 MPa.

本例のアウターレース3においては、図2に示すごとく、自動車の鉛直上下方向(Z軸方向)及び、水平前後方向(X軸方向)に対応する内周部31の外周面上の4箇所に、それぞれ上記荷重センサ5を2個ずつ軸芯方向(Y軸方向)に並列配置してある。
そのため、本例のアウターレース3によれば、荷重センサ5で計測した荷重に基づいて、車輪の鉛直上下方向及び水平前後方向に作用する荷重を、精度良く計測することができる。
In the outer race 3 of this example, as shown in FIG. 2, at four locations on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31 corresponding to the vertical vertical direction (Z-axis direction) and the horizontal front-rear direction (X-axis direction) of the automobile. Each of the load sensors 5 is arranged in parallel in the axial direction (Y-axis direction).
Therefore, according to the outer race 3 of this example, based on the load measured by the load sensor 5, the load acting in the vertical vertical direction and the horizontal front-back direction of the wheel can be accurately measured.

また、内周部31の軸芯方向の2箇所の内周面には、図1、図3に示すごとく、複列の外側軌道面34を形成してある。各外側軌道面34は、内周部31の軸方向の内方に向かって凹む曲面である。そして、この外側軌道面34に沿ってベアリングボール列40の転動ボール41を転動させるように構成してある。   Further, as shown in FIGS. 1 and 3, double row outer raceway surfaces 34 are formed on two inner peripheral surfaces in the axial direction of the inner peripheral portion 31. Each outer raceway surface 34 is a curved surface that is recessed inward in the axial direction of the inner peripheral portion 31. The rolling balls 41 of the bearing ball row 40 are configured to roll along the outer raceway surface 34.

外側軌道面34に挟まれた中間部分の内径は、図1、図3に示すごとく、両端部よりも小径に形成してある。すなわち、本例のアウターレース3では、その軸方向の両端側から各ベアリングボール列40の転動ボール41を挿入、配置するように構成してある。
また、図2に示すごとく、上記外周部32における上記インナーレース2のフランジ部26の反対側にある端面には、車体側の取付け部材、例えば懸架装置から延設されたナックルアームを取り付けるための車体側フランジ部325を形成してある。さらに、該車体側フランジ部325には、ナックルアームを固定するためのボルト孔326を穿設してある。
As shown in FIGS. 1 and 3, the inner diameter of the intermediate portion sandwiched between the outer raceway surfaces 34 is formed to be smaller than both end portions. That is, in the outer race 3 of this example, the rolling balls 41 of each bearing ball row 40 are inserted and arranged from both ends in the axial direction.
As shown in FIG. 2, a mounting member on the vehicle body side, for example, a knuckle arm extending from a suspension device, is attached to the end surface of the outer peripheral portion 32 on the opposite side of the flange portion 26 of the inner race 2. A vehicle body side flange portion 325 is formed. Further, the vehicle body side flange portion 325 is provided with a bolt hole 326 for fixing the knuckle arm.

次に、本例で用いた力学量センサ材料51について説明する。この力学量センサ材料51は、図6に示すごとく、電気絶縁性セラミック材料511よりなるマトリックスに圧力抵抗効果材料512を電気的に連続につながるように分散させた材料である。
なお、同図に示すごとく、一部の圧力抵抗効果材料513は電気的に連続することなく、孤立してセラミック511材料中に存在するものもある。
本例では、電気絶縁性セラミック材料としては、12mol%のCeO2を添加したZrO2を用い、圧力抵抗効果材料としては、La0.8Sr0.2MnO3を用いた。
また、ガラスからなるマトリックスに導電粒子としてRuO2を分散してなる感圧体を用いたセンサ素子を、上記荷重センサ5として用いることもできる。
Next, the mechanical quantity sensor material 51 used in this example will be described. As shown in FIG. 6, the mechanical quantity sensor material 51 is a material in which a pressure resistance effect material 512 is dispersed in a matrix made of an electrically insulating ceramic material 511 so as to be electrically continuously connected.
In addition, as shown in the figure, some pressure resistance effect materials 513 are not electrically continuous but may exist in the ceramic 511 material in isolation.
In this example, ZrO 2 added with 12 mol% of CeO 2 was used as the electrically insulating ceramic material, and La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 was used as the pressure resistance effect material.
In addition, a sensor element using a pressure sensitive body in which RuO 2 is dispersed as conductive particles in a glass matrix can be used as the load sensor 5.

次に、上記インナーレース2は、図1に示すごとく、上記アウターレース3に挿入される挿入部28とハブボルト261を係合するフランジ部26とを有している。
該フランジ部26におけるハブボルト261が突出する側の端面は、図示しないブレーキディスクを取付けるための取付け面である。そしてさらに、フランジ部26には、該フランジ部26に係合するハブボルト261により、上記ブレーキディスクを介して図示しない車輪を取り付けるように構成してある。
Next, as shown in FIG. 1, the inner race 2 has an insertion portion 28 inserted into the outer race 3 and a flange portion 26 that engages with the hub bolt 261.
The end surface of the flange portion 26 on the side from which the hub bolt 261 protrudes is a mounting surface for mounting a brake disk (not shown). Further, a wheel (not shown) is attached to the flange portion 26 via the brake disk by a hub bolt 261 that engages with the flange portion 26.

インナーレース2の挿入部28は、図1に示すごとく、内側軌道面24を形成したメインシャフト部281と、該メインシャフト部281に外挿するリング状の加圧リング283と、メインシャフト部281の先端のネジ部288に螺合して上記加圧リング283を軸芯方向に押圧する軸ナット285とからなる3分割構造を呈している。   As shown in FIG. 1, the insertion portion 28 of the inner race 2 includes a main shaft portion 281 formed with an inner raceway surface 24, a ring-shaped pressure ring 283 that is extrapolated to the main shaft portion 281, and a main shaft portion 281. It has a three-part structure composed of a shaft nut 285 that is screwed into a screw portion 288 at the tip of the shaft and presses the pressure ring 283 in the axial direction.

メインシャフト部281の内側軌道面24は、同図に示すごとく、フランジ部26に向かって凹む曲面である。そして、内側軌道面24は、上記内周部31に形成した外側軌道面34との間に、ベアリングボール列40の転動ボール41を転動自在に保持するように構成してある。   The inner raceway surface 24 of the main shaft portion 281 is a curved surface that is recessed toward the flange portion 26 as shown in FIG. The inner raceway surface 24 is configured to hold the rolling balls 41 of the bearing ball row 40 so as to roll between the outer raceway surfaces 34 formed on the inner peripheral portion 31.

また、加圧リング283には、図1、図3に示すごとく、曲面状に凹む内側軌道面24を形成してある。そして、この加圧リング283をネジ部288側からインナーレース2に外挿した際、上記内側軌道面24が、メインシャフト部281の上記内側軌道面24に対向配置されるように構成してある。
そして、内側軌道面24は、上記内周部31に形成した外側軌道面34との間に、ベアリングボール列40の転動ボール41を転動自在に保持するように構成してある。
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the pressure ring 283 is formed with an inner raceway surface 24 that is recessed in a curved shape. When the pressure ring 283 is extrapolated to the inner race 2 from the screw portion 288 side, the inner raceway surface 24 is arranged to face the inner raceway surface 24 of the main shaft portion 281. .
The inner raceway surface 24 is configured to hold the rolling balls 41 of the bearing ball row 40 so as to roll between the outer raceway surfaces 34 formed on the inner peripheral portion 31.

また、図4に示すごとく、フランジ部26に近い側の内側軌道面24からベアリングボール列40を介して外側軌道面34へかかる押圧力Faの方向は、軸芯方向(Y軸方向)に対して40°の角度を有する。また、フランジ部26から遠い側の内側軌道面24からベアリングボール列40を介して外側軌道面34へかかる押圧力Fbの方向は、軸芯方向(Y軸方向)に対して140°の角度を有する。それ故、車輪に軸方向への荷重がかからない場合には、Fa=Fbであり、Y軸方向成分は打ち消し合い、Z軸及びX軸方向成分の荷重がインナーレース2からアウターレース3へかかることとなる。   Further, as shown in FIG. 4, the direction of the pressing force Fa applied from the inner raceway surface 24 near the flange portion 26 to the outer raceway surface 34 via the bearing ball row 40 is relative to the axial direction (Y-axis direction). And an angle of 40 °. Further, the direction of the pressing force Fb applied from the inner raceway surface 24 on the side far from the flange portion 26 to the outer raceway surface 34 via the bearing ball row 40 is an angle of 140 ° with respect to the axial direction (Y-axis direction). Have. Therefore, when no axial load is applied to the wheel, Fa = Fb, the Y-axis direction components cancel each other, and the Z-axis and X-axis direction component loads are applied from the inner race 2 to the outer race 3. It becomes.

しかし、車輪に軸芯方向の車体側(Y方向+側)への荷重Fyがかかったとき、フランジ部26に近い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力Faが増加し、フランジ部26から遠い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力Fbが減少する。   However, when a load Fy on the vehicle body side (Y direction + side) in the axial center direction is applied to the wheel, the inner peripheral portion of the outer race 3 from the inner race 2 via the bearing ball row 40 on the side close to the flange portion 26. The pressing force Fa to 31 increases, and the pressing force Fb from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 via the bearing ball row 40 on the side far from the flange portion 26 decreases.

その結果、軸芯方向に並列された2つの荷重センサ5のうちフランジ部26に近い側の荷重センサ501(503、505、507)にかかる荷重が増加し、遠い側の荷重センサ502(504、506、508)にかかる荷重が減少する。
そこで、両者の荷重の差分を基に、軸芯方向(Y軸方向)の荷重を計測することが可能となる(後述する式5参照)。
As a result, the load applied to the load sensor 501 (503, 505, 507) on the side close to the flange portion 26 of the two load sensors 5 arranged in parallel in the axial direction increases, and the load sensor 502 (504, 504, 504, 504, 504, 504, 504, 504) 506, 508) is reduced.
Therefore, it is possible to measure the load in the axial direction (Y-axis direction) based on the difference between the two loads (see Equation 5 described later).

また、車輪に軸芯方向の車体と反対側(Y方向−側)への荷重がかかったとき、フランジ部26に近い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力Faが減少し、フランジ部26から遠い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力Fbが増加する。   Further, when a load is applied to the wheel on the side opposite to the vehicle body in the axial direction (the Y direction minus side), the inner circumference of the outer race 3 is changed from the inner race 2 through the bearing ball row 40 on the side close to the flange portion 26. The pressing force Fa to the portion 31 decreases, and the pressing force Fb from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 via the bearing ball row 40 on the side far from the flange portion 26 increases.

その結果、軸芯方向に並列された2つの荷重センサ5のうちフランジ部26に近い側の荷重センサ501(503、505、507)にかかる荷重が減少し、遠い側の荷重センサ502(504、506、508)にかかる荷重が増加する。
この場合も、両者の荷重の差分を基に、軸芯方向(Y軸方向)の荷重を計測することが可能となる。
As a result, the load applied to the load sensor 501 (503, 505, 507) on the side close to the flange portion 26 of the two load sensors 5 arranged in parallel in the axial direction is reduced, and the load sensor 502 (504, 504, 504, 504, 504, 504, 504, 504, 504, 504) 506, 508) load increases.
Also in this case, the load in the axial direction (Y-axis direction) can be measured based on the difference between the two loads.

また、図1、図3に示すごとく、上記軸ナット285を、メインシャフト部281の先端のネジ部288に螺入していくことにより、軸ナット285の軸芯方向の端面で加圧リング283を押圧できるように構成してある。そして、この軸ナット285の締め込み量の調整によって、ベアリングボール列40に所定の予荷重を付与できるように構成してある。   As shown in FIGS. 1 and 3, the shaft nut 285 is screwed into the screw portion 288 at the tip of the main shaft portion 281, so that the pressure ring 283 is formed at the end surface in the axial direction of the shaft nut 285. It is comprised so that can be pressed. A predetermined preload can be applied to the bearing ball row 40 by adjusting the tightening amount of the shaft nut 285.

また、上記アウターレース3と上記インナーレース2とを組み付けた軸受1では、各ベアリングボール列40への水分や埃等の侵入を防止するため、インナーレース2とアウターレース3との間には、図示しないシール材を配置してある。   Further, in the bearing 1 in which the outer race 3 and the inner race 2 are assembled, between the inner race 2 and the outer race 3, in order to prevent intrusion of moisture, dust and the like into each bearing ball row 40, A sealing material (not shown) is arranged.

次に、上記荷重センサ5を用いた本例の荷重測定方法につき、説明する。
荷重センサ5は、インナーレース2の回転軸21に対して鉛直上方、下方、水平前方、後方における内周部31の外周面上に、軸芯方向に配設ピッチLにて2個ずつ並列配置してある(図4参照)。この配設ピッチLが下記のモーメントMx、Mzのモーメントアームとなる。
Next, the load measuring method of this example using the load sensor 5 will be described.
Two load sensors 5 are arranged in parallel at a pitch L in the axial direction on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31 vertically above, below, horizontally forward, and rearward with respect to the rotation shaft 21 of the inner race 2. (See FIG. 4). This arrangement pitch L becomes a moment arm of the following moments Mx and Mz.

図1に示すごとく、上側に配置した2個の荷重センサ5のうちフランジ部26に近い側の荷重センサ501により荷重fz1を、遠い側の荷重センサ502により荷重fz2をそれぞれ検出する。また、下側に配置した2個の荷重センサ5のうちフランジ部26に近い側の荷重センサ503により荷重fz3を、遠い側の荷重センサ504により荷重fz4をそれぞれ検出する。   As shown in FIG. 1, among the two load sensors 5 arranged on the upper side, the load fz1 is detected by the load sensor 501 on the side closer to the flange 26, and the load fz2 is detected by the load sensor 502 on the far side. Further, of the two load sensors 5 arranged on the lower side, the load fz3 is detected by the load sensor 503 on the side close to the flange portion 26, and the load fz4 is detected by the load sensor 504 on the far side.

これらの荷重fz1、fz2、fz3、fz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz及び前後軸回りのモーメントMxを、それぞれ以下の式1、式2により求める。ここで、k1、k2は係数である。
Fz=k1{(fz1+fz2)−(fz3+fz4)}・・・・・(式1)
Mx=k2{(fz1+fz4)−(fz2+fz3)}×L・・・(式2)
Based on these loads fz1, fz2, fz3, and fz4, the vertical load Fz and the moment Mx about the longitudinal axis that acted on the wheel are obtained by the following expressions 1 and 2, respectively. Here, k1 and k2 are coefficients.
Fz = k1 {(fz1 + fz2)-(fz3 + fz4)} (Expression 1)
Mx = k2 {(fz1 + fz4) − (fz2 + fz3)} × L (Expression 2)

また、図3に示すごとく、前側に配置した2個の荷重センサ5のうちフランジ部26に近い側の荷重センサ505により荷重fx1、遠い側の荷重センサ506により荷重fx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の荷重センサ5のうちフランジ部26に近い側の荷重センサ507により荷重fx3を、遠い側の荷重センサ508により荷重fx4をそれぞれ検出する。   Further, as shown in FIG. 3, the load fx1 is detected by the load sensor 505 near the flange portion 26 of the two load sensors 5 arranged on the front side, and the load fx2 is detected by the load sensor 506 on the far side. The load fx3 is detected by the load sensor 507 on the side close to the flange portion 26, and the load fx4 is detected by the load sensor 508 on the far side.

これらの荷重fx1、fx2、fx3、fx4を基に、車輪に作用した前後方向の荷重Fx及び、鉛直軸回りのモーメントMzを、それぞれ以下の式3、式4により求める。ここで、k3、k4は係数である。
Fx=k3{(fx1+fx2)−(fx3+fx4)}・・・・・・(式3)
Mz=k4{(fx1+fx4)−(fx2+fx3)}×L・・・・(式4)
Based on these loads fx1, fx2, fx3, and fx4, the front-rear direction load Fx and the moment Mz about the vertical axis that are applied to the wheels are obtained by the following expressions 3 and 4, respectively. Here, k3 and k4 are coefficients.
Fx = k3 {(fx1 + fx2) − (fx3 + fx4)} (Equation 3)
Mz = k4 {(fx1 + fx4) − (fx2 + fx3)} × L (Expression 4)

また、上記荷重fx1、fx2、fx3、fx4、fz1、fz2、fz3、fz4を基に、車輪にかかる軸芯方向の荷重Fyを以下の式5により求める。ここで、k5は係数である。
Fy=k5{(fz1+fz3+fx1+fx3)−(fz2+fz4+fx2+fx4)}・・・・・(式5)
Further, based on the loads fx1, fx2, fx3, fx4, fz1, fz2, fz3, and fz4, the load Fy in the axial direction applied to the wheel is obtained by the following equation (5). Here, k5 is a coefficient.
Fy = k5 {(fz1 + fz3 + fx1 + fx3) − (fz2 + fz4 + fx2 + fx4)} (Expression 5)

ここで、図1〜図4におけるX軸、Y軸、Z軸の方向を各荷重の+の方向とする。即ち、自動車の水平前後方向をX軸とし、前方を+とする。また、鉛直方向をZ軸とし、上方を+とする。また、車軸の軸芯方向をY軸とし、インナーレース2をアウターレース3へ挿入する方向を+とする。
また、上記荷重センサ5は、圧縮されたときに+の出力を出す。
Here, the directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis in FIGS. That is, the horizontal front-rear direction of the vehicle is the X axis, and the front is +. The vertical direction is the Z axis, and the upper direction is +. The axis direction of the axle is defined as the Y axis, and the direction in which the inner race 2 is inserted into the outer race 3 is defined as +.
The load sensor 5 outputs a positive output when compressed.

次に、実際に、図7〜図11に示すごとく、本例の自動車ホイール用の軸受1に荷重を入力したときに検出される各方向の部分荷重fx、fy、fz、及びモーメントmx、mzの大きさを確認した。
図1、図3に示すごとく、Fx、Fy、Fzの荷重を主軸成分として入力した場合、荷重センサ5により計測される荷重及びモーメントは、それぞれ図7、図8、図9に示すとおりであった。
Next, as shown in FIGS. 7 to 11, partial loads fx, fy, fz and moments mx, mz in each direction detected when a load is input to the automobile wheel bearing 1 of this example. The size of the was confirmed.
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, when the loads of Fx, Fy, and Fz are input as the main axis components, the load and moment measured by the load sensor 5 are as shown in FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9, respectively. It was.

即ち、主軸成分の荷重Fxに対しては、図7(A)に示すごとく、部分荷重fxが出力される。そして、fxとFxとは、略線形の関係を有し、fx=0.025Fxの関係を有する。即ち、式3における係数k3がk3=1/0.025となる。
また、主軸成分の荷重Fyに対しては、図8(B)に示すごとく、部分荷重fyが出力される。そして、fyとFyとは、略線形の関係を有し、fy=0.04Fyの関係を有する。即ち、式5における係数k5がk5=1/0.04となる。
また、主軸成分の荷重Fzに対しては、図9(C)に示すごとく、部分荷重fzが出力される。そして、fzとFzとは、略線形の関係を有し、fz=0.03Fzの関係を有する。即ち、式1における係数k1がk1=1/0.03となる。
That is, as shown in FIG. 7A, the partial load fx is output for the load Fx of the main shaft component. And fx and Fx have a substantially linear relationship, and have a relationship of fx = 0.025Fx. That is, the coefficient k3 in Equation 3 is k3 = 1 / 0.025.
Further, as shown in FIG. 8B, the partial load fy is output for the load Fy of the main shaft component. And fy and Fy have a substantially linear relationship, and fy = 0.04Fy. That is, the coefficient k5 in Equation 5 is k5 = 1 / 0.04.
Further, as shown in FIG. 9C, the partial load fz is output for the load Fz of the main shaft component. Fz and Fz have a substantially linear relationship, and have a relationship of fz = 0.03Fz. That is, the coefficient k1 in Equation 1 is k1 = 1 / 0.03.

また、図1、図3に示すごとく、Fx、Fzの荷重をフランジ部26においてオフセット入力した場合、荷重センサ5により計測される部分荷重及び部分モーメントは、それぞれ図10、図11に示すとおりであった。なお、このとき入力されるモーメントMz、Mxは、Mz=0.05Fx、Mx=0.05Fxとなる。   As shown in FIGS. 1 and 3, when the Fx and Fz loads are offset input in the flange portion 26, the partial load and the partial moment measured by the load sensor 5 are as shown in FIGS. 10 and 11, respectively. there were. The moments Mz and Mx input at this time are Mz = 0.05Fx and Mx = 0.05Fx.

即ち、オフセット入力した荷重Fx、モーメントMzに対しては、図10(A)、(E)に示すごとく、部分荷重fxと部分モーメントmzとが出力される。そして、Mzとmzとの関係は、略線形の関係を有し、Mz=0.003mzの関係を有する。即ち、式4における係数k4がk4=1/0.003となる。
また、オフセット入力した荷重Fz、Mxに対しては、図11(A)、(E)に示すごとく、部分荷重fzと部分モーメントmxとが出力される。そして、Mxとmxとの関係は、略線形の関係を有し、Mx=0.003mxの関係を有する。即ち、式2における係数k2がk2=1/0.003となる。
That is, as shown in FIGS. 10A and 10E, the partial load fx and the partial moment mz are output for the offset-input load Fx and moment Mz. The relationship between Mz and mz has a substantially linear relationship, and Mz = 0.003 mz. That is, the coefficient k4 in Equation 4 is k4 = 1 / 0.003.
Further, as shown in FIGS. 11A and 11E, the partial load fz and the partial moment mx are output for the loads Fz and Mx that are offset input. The relationship between Mx and mx is a substantially linear relationship, and Mx = 0.003 mx. That is, the coefficient k2 in Equation 2 is k2 = 1 / 0.003.

また、これらの入力と出力との関係において、ヒステリシス、非線形性は小さいため、入力荷重を正確に計測することができる。
また、出力において、クロストークによる誤差が生じているが、このクロストークは線形であるため、線形マトリックス補正を行うことにより容易に補正することができる。
In addition, since the hysteresis and nonlinearity are small in the relationship between these inputs and outputs, the input load can be accurately measured.
In addition, an error due to crosstalk occurs in the output. Since this crosstalk is linear, it can be easily corrected by performing linear matrix correction.

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例の自動車ホイール用の軸受1においては、インナーレース2を軸支するアウターレース3の内周部31と、該内周部31を弾性的に保持する外周部32との間に、上記荷重センサ5を配置してある。そのため、該荷重センサ5により、内周部31と外周部32との間に作用する荷重を計測することができ、インナーレース2のフランジ部26に作用する車輪の荷重を間接的に計測することができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the automotive wheel bearing 1 of this example, the load is between the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 that pivotally supports the inner race 2 and the outer peripheral portion 32 that elastically holds the inner peripheral portion 31. A sensor 5 is arranged. Therefore, the load sensor 5 can measure the load acting between the inner peripheral portion 31 and the outer peripheral portion 32 and indirectly measure the wheel load acting on the flange portion 26 of the inner race 2. Can do.

また、上記荷重センサ5は、軸芯方向(Y軸方向)に2個並列配置してある。そのため、車軸を傾斜させる回転力に対応するモーメントを計測することができる。即ち、軸芯方向に直交する荷重が上記フランジ部26に作用すると、インナーレース2全体を回転させようとするモーメントが生じる。このとき、アウターレース3の外周部32と内周部31との間に応力がかかるが、その応力は、軸芯方向の位置によって異なる。この応力の差異を基に、上記モーメントを求めることができる。従って、並列配置した2個の荷重センサ5により応力を計測すれば、モーメントの計測を容易に行うことができる。   Two load sensors 5 are arranged in parallel in the axial direction (Y-axis direction). Therefore, the moment corresponding to the rotational force that tilts the axle can be measured. That is, when a load orthogonal to the axial direction acts on the flange portion 26, a moment is generated to rotate the entire inner race 2. At this time, stress is applied between the outer peripheral portion 32 and the inner peripheral portion 31 of the outer race 3, and the stress varies depending on the position in the axial direction. The moment can be obtained based on the difference in stress. Therefore, if the stress is measured by the two load sensors 5 arranged in parallel, the moment can be easily measured.

また、図1、図2に示すごとく、上記荷重センサ5は、インナーレース2の回転軸21に対して鉛直方向の上下双方における内周部31の外周面上に配置してある。そのため、車輪にかかる鉛直方向(Z軸方向)の荷重Fz、及び前後軸(X軸)の回りのモーメントMxを容易に計測することができる。
また、図2、図3に示すごとく、上記荷重センサ5は、インナーレース2の回転軸21に対して水平方向の前後双方における内周部31の外周面上に配置してある。そのため、車輪にかかる前後方向(X軸方向)の荷重Fx、及び鉛直軸(Z軸)の回りのモーメントMzを容易に計測することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the load sensor 5 is disposed on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31 both vertically and vertically with respect to the rotation shaft 21 of the inner race 2. Therefore, the load Fz in the vertical direction (Z-axis direction) applied to the wheel and the moment Mx around the front-rear axis (X-axis) can be easily measured.
As shown in FIGS. 2 and 3, the load sensor 5 is disposed on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31 both in the front and rear directions in the horizontal direction with respect to the rotation shaft 21 of the inner race 2. Therefore, it is possible to easily measure the load Fx in the front-rear direction (X-axis direction) applied to the wheel and the moment Mz around the vertical axis (Z-axis).

また、アウターレース3は、外周部32と内周部31とを一体的に一部品として形成してあり、外周部32と内周部31との間には、上記貫通孔100を穿設してあり、該貫通孔100に上記荷重センサ5を配置してある。そのため、貫通孔100に面する内周部31の剛性を適度に抑制して、該内周部31から作用する荷重のセンシングに適した弾性変形を、該内周部31において生じ易くすることができる。
そして、内周部31と外周部32との間に配置した荷重センサ5によって、インナーレース2から内周部31に作用した荷重を、精度良く計測することができる。
The outer race 3 has an outer peripheral portion 32 and an inner peripheral portion 31 integrally formed as one component, and the through hole 100 is formed between the outer peripheral portion 32 and the inner peripheral portion 31. The load sensor 5 is disposed in the through hole 100. Therefore, it is possible to moderately suppress the rigidity of the inner peripheral portion 31 facing the through hole 100 and easily cause elastic deformation suitable for sensing of the load acting from the inner peripheral portion 31 in the inner peripheral portion 31. it can.
The load sensor 5 disposed between the inner peripheral portion 31 and the outer peripheral portion 32 can accurately measure the load applied to the inner peripheral portion 31 from the inner race 2.

また、荷重センサ5は、予め予荷重が印加されているため、荷重センサ5にかかる負の荷重、即ち荷重センサ5が減圧される方向に働く荷重に対しても、計測が可能となる。また、小荷重の範囲まで精度良く計測することができる。   In addition, since a preload is applied to the load sensor 5 in advance, it is possible to measure a negative load applied to the load sensor 5, that is, a load acting in a direction in which the load sensor 5 is depressurized. In addition, it is possible to accurately measure even a small load range.

また、荷重センサ5は、高剛性であって、かつ、荷重に対する変形量が小さいという特徴を有するセラミックセンサからなるため、外周部32に対して内周部31を剛性高く支持しながら、両者間に作用する荷重を精度良く計測できる。
高剛性な上記セラミックセンサによれば、内周部31を剛性高く支持することにより、アウターレース3全体の剛性を高く維持することができる。
Further, since the load sensor 5 is made of a ceramic sensor having high rigidity and a small deformation amount with respect to the load, the load sensor 5 is supported between the outer periphery 32 and the inner periphery 31 with high rigidity. The load acting on the can be measured with high accuracy.
According to the ceramic sensor having high rigidity, the rigidity of the entire outer race 3 can be maintained high by supporting the inner peripheral portion 31 with high rigidity.

また、上記荷重センサ5は、インナーレース2の回転軸21に対して鉛直上方及び下方となる位置にそれぞれ配設されている。そのため、上述したごとく、それぞれの位置に配置された荷重センサ5により荷重を計測し、上側の荷重センサ501、502による計測値の合計と下側の荷重センサ503、504による計測値の合計との差分を求めることにより、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fzの部分荷重fzを導くことができる。部分荷重fzは上記荷重Fzに略比例するため、導かれた部分荷重fzに係数k1(=1/0.03)をかけることにより、上記荷重Fzを求めることができる(上記式1参照)。   Further, the load sensor 5 is disposed at a position vertically above and below the rotation shaft 21 of the inner race 2. Therefore, as described above, the load is measured by the load sensors 5 arranged at the respective positions, and the total of the measured values by the upper load sensors 501 and 502 and the total of the measured values by the lower load sensors 503 and 504 are calculated. By obtaining the difference, the partial load fz of the vertical load Fz acting on the wheel can be derived. Since the partial load fz is substantially proportional to the load Fz, the load Fz can be obtained by multiplying the derived partial load fz by a coefficient k1 (= 1 / 0.03) (see Equation 1 above).

また、フランジ部26に近い側の上側の荷重センサ501による計測値fz1とフランジ部26から遠い側の下側の荷重センサ504による計測値fz4との和と、フランジ部26から遠い側の上側の荷重センサ502による計測値fz2とフランジ部26に近い側の下側の荷重センサ503による計測値fz3との和との差分を求め、これにモーメントアームLをかけることにより、前後軸(X軸)回りのモーメントMx又はその部分モーメントmxを導くことができる。部分モーメントmxは上記モーメントMxに略比例するため、導かれた部分モーメントmxに係数k2(=1/0.003)をかけることにより、上記モーメントMxを求めることができる(上記式2参照)。   Further, the sum of the measured value fz1 measured by the upper load sensor 501 near the flange 26 and the measured value fz4 measured by the lower load sensor 504 far from the flange 26, and the upper value farther from the flange 26. By calculating the difference between the measurement value fz2 measured by the load sensor 502 and the sum of the measurement value fz3 measured by the lower load sensor 503 on the side close to the flange portion 26 and multiplying this by the moment arm L, the longitudinal axis (X axis) The turning moment Mx or its partial moment mx can be derived. Since the partial moment mx is substantially proportional to the moment Mx, the moment Mx can be obtained by multiplying the derived partial moment mx by a coefficient k2 (= 1 / 0.003) (see Equation 2 above).

また、上記荷重センサ5は、インナーレース2の回転軸21に対して水平前方及び後方となる位置にもそれぞれ配設されている。そのため、上述したごとく、それぞれの位置に配置された荷重センサ5により荷重を計測し、前側の荷重センサ505、506による計測値の合計と後側の荷重センサ507、508による計測値の合計との差分を求めることにより、車輪に作用した前後方向の荷重Fxの部分荷重fxを導くことができる。部分荷重fxは上記荷重Fxに略比例するため、導かれた部分荷重fxに係数k3(=1/0.025)をかけることにより、上記荷重Fxを求めることができる(上記式3参照)。   The load sensors 5 are also arranged at positions that are horizontally forward and rearward with respect to the rotation shaft 21 of the inner race 2. Therefore, as described above, the load is measured by the load sensors 5 arranged at the respective positions, and the sum of the measurement values by the front load sensors 505 and 506 and the sum of the measurement values by the rear load sensors 507 and 508 are calculated. By obtaining the difference, the partial load fx of the load Fx in the front-rear direction acting on the wheel can be derived. Since the partial load fx is substantially proportional to the load Fx, the load Fx can be obtained by multiplying the derived partial load fx by a coefficient k3 (= 1 / 0.025) (see Equation 3 above).

また、フランジ部26に近い側の前側の荷重センサ505による計測値fx1とフランジ部26から遠い側の後側の荷重センサ508による計測値fx4との和と、フランジ部26から遠い側の上側の荷重センサ506による計測値fx2とフランジ部26に近い側の後側の荷重センサ507による計測値fx3との和との差分を求め、これにモーメントアームLをかけることにより、鉛直軸回りのモーメントMzの部分モーメントmzを導くことができる。部分モーメントmzは上記モーメントMzに略比例するため、導かれた部分モーメントmzに係数k4(=1/0.003)をかけることにより、上記モーメントMzを求めることができる(上記式4参照)。   Further, the sum of the measured value fx1 measured by the front load sensor 505 near the flange portion 26 and the measured value fx4 measured by the rear load sensor 508 far from the flange portion 26, and the upper value farther from the flange portion 26. A difference between the measured value fx2 measured by the load sensor 506 and the sum of the measured value fx3 measured by the rear load sensor 507 on the side close to the flange portion 26 is obtained, and by applying a moment arm L to this difference, a moment Mz about the vertical axis is obtained. The partial moment mz of can be derived. Since the partial moment mz is substantially proportional to the moment Mz, the moment Mz can be obtained by multiplying the derived partial moment mz by a coefficient k4 (= 1 / 0.003) (see Equation 4 above).

このように、車輪にかかる上下方向の荷重Fzと前後方向の荷重Fxとを容易に計測することができると共に、前後軸回りのモーメントMx及び鉛直軸回りのモーメントMzを容易に計測することができる。   As described above, the load Fz in the vertical direction and the load Fx in the front-rear direction applied to the wheel can be easily measured, and the moment Mx about the front-rear axis and the moment Mz about the vertical axis can be easily measured. .

また、上述のごとく、インナーレース2の回転軸21の上下前後に配置した荷重センサ5により検出した荷重を基に、上記車輪にかかる軸芯方向(Y軸方向)の荷重Fyを求めることができる。そのため、車輪にかかる軸芯方向の荷重を容易に計測することができる。   Further, as described above, the load Fy in the axial direction (Y-axis direction) applied to the wheel can be obtained based on the loads detected by the load sensors 5 arranged before and after the rotating shaft 21 of the inner race 2. . Therefore, the axial load applied to the wheel can be easily measured.

即ち、軸芯方向の車体側に荷重Fyがかかったとき、フランジ部26に近い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が増加し、フランジ部26から遠い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が減少する。これにより、フランジ部26に近い側の荷重センサ501、503、505、507にかかる荷重fz1、fz3、fx1、fx3が増加し、遠い側の荷重センサ502、504、506、508にかかる荷重fz2、fz4、fx2、fx4が減少する。   That is, when a load Fy is applied to the vehicle body side in the axial direction, the pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 through the bearing ball row 40 on the side close to the flange portion 26 increases. The pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 via the bearing ball row 40 on the side far from the flange portion 26 is reduced. As a result, the loads fz1, fz3, fx1, and fx3 applied to the load sensors 501, 503, 505, and 507 on the side closer to the flange portion 26 are increased, and the loads fz2 applied to the load sensors 502, 504, 506, and 508 on the far side are increased. fz4, fx2, and fx4 decrease.

軸芯方向の車体と反対側に荷重Fyがかかったときには、これとは逆向きの現象が生ずる。
従って、フランジ部26に近い側の荷重センサ501、503、505、507にかかる荷重の総計(fz1+fz3+fx1+fx3)と、遠い側の荷重センサ502、504、506、508にかかる荷重の総計(fz2+fz4+fx2+fx4)との差分を求めることにより、軸芯方向の荷重の部分荷重fyを測定することが可能となる。
そして、この部分荷重fyに係数k5(=1/0.04)をかけることにより、車輪にかかる軸芯方向の荷重Fyを求めることができる(上記式5参照)。
When a load Fy is applied to the opposite side of the vehicle body in the axial direction, a reverse phenomenon occurs.
Therefore, the total of loads applied to the load sensors 501, 503, 505, and 507 on the side closer to the flange portion (fz1 + fz3 + fx1 + fx3) and the total load applied to the load sensors 502, 504, 506, and 508 on the far side (fz2 + fz4 + fx2 + fx4) By obtaining the difference, the partial load fy of the load in the axial direction can be measured.
Then, by applying a coefficient k5 (= 1 / 0.04) to this partial load fy, the load Fy in the axial direction applied to the wheel can be obtained (see the above formula 5).

以上のごとく、本例によれば、荷重及びモーメントの測定を容易に行うことができる自動車ホイール用の軸受及び荷重測定方法を提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide a bearing for an automobile wheel and a load measuring method capable of easily measuring a load and a moment.

(実施例2)
本例は、図12、図13に示すごとく、アウターレース3における内周部31と外周部32との間に変位センサ6を配設した例である。
即ち、本例の自動車ホイール用の軸受1は、上記実施例1における荷重センサ5の代わりに変位センサ6を配設してなる。
(Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 12 and 13, the displacement sensor 6 is disposed between the inner peripheral portion 31 and the outer peripheral portion 32 in the outer race 3.
That is, the automobile wheel bearing 1 of this example is provided with a displacement sensor 6 instead of the load sensor 5 in the first embodiment.

変位センサ6は、図12、図13に示すごとく、アウターレース3の外周部32に固定されると共に、その先端部が内周部31と外周部32との間の貫通孔33に配置されている。そして、変位センサ6は、その先端部と内周部31の外周表面311との間の距離の変化を検知することで、内周部31と外周部32との間の変位を計測することができるよう構成されている。上記変位センサ6としては、例えば光学式等の非接触式のもの或いは接触式、渦電流式のものを用いることができる。
その他の構成は、実施例1と同様である。
As shown in FIGS. 12 and 13, the displacement sensor 6 is fixed to the outer peripheral portion 32 of the outer race 3, and its distal end portion is disposed in the through hole 33 between the inner peripheral portion 31 and the outer peripheral portion 32. Yes. And the displacement sensor 6 can measure the displacement between the inner peripheral part 31 and the outer peripheral part 32 by detecting the change of the distance between the front-end | tip part and the outer peripheral surface 311 of the inner peripheral part 31. It is configured to be able to. As the displacement sensor 6, for example, a non-contact type such as an optical type, a contact type, or an eddy current type can be used.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、本例の荷重測定方法につき説明する。
変位センサ6は、インナーレース2の回転軸21に対して鉛直上方、下方、水平前方、後方における内周部31の外周面上に、軸芯方向に配設ピッチLにて2個ずつ並列配置してある(図4参照)。この配設ピッチLが下記のモーメントMx、Mzのモーメントアームとなる。
Next, the load measuring method of this example will be described.
Two displacement sensors 6 are arranged in parallel at a pitch L in the axial direction on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion 31 vertically above, below, horizontally forward, and rearward with respect to the rotation shaft 21 of the inner race 2. (See FIG. 4). This arrangement pitch L becomes a moment arm of the following moments Mx and Mz.

図12に示すごとく、上側に配置した2個の変位センサ6のうちフランジ部26に近い側の変位センサ601により変位hz1を、遠い側の変位センサ602により変位hz2をそれぞれ検出する。また、下側に配置した2個の変位センサ6のうちフランジ部26に近い側の変位センサ603により変位hz3を、遠い側の変位センサ604により変位hz4をそれぞれ検出する。   As shown in FIG. 12, the displacement hz1 is detected by the displacement sensor 601 on the side close to the flange portion 26 of the two displacement sensors 6 arranged on the upper side, and the displacement hz2 is detected by the displacement sensor 602 on the far side. Further, of the two displacement sensors 6 arranged on the lower side, the displacement hz3 is detected by the displacement sensor 603 on the side closer to the flange portion 26, and the displacement hz4 is detected by the displacement sensor 604 on the far side.

これらの変位hz1、hz2、hz3、hz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz及び前後軸回りのモーメントMxを、それぞれ以下の式6、式7により求める。ここで、j1、j2は係数であり、入力荷重と変位との関係から予め求めておいた比例定数である。
Fz=j1{(hz1+hz2)−(hz3+hz4)}・・・・・(式6)
Mx=j2{(hz1+hz4)−(hz2+hz3)}×L・・・(式7)
Based on these displacements hz1, hz2, hz3, and hz4, the vertical load Fz and the moment Mx about the longitudinal axis that acted on the wheel are obtained by the following equations 6 and 7, respectively. Here, j1 and j2 are coefficients, which are proportional constants obtained in advance from the relationship between the input load and the displacement.
Fz = j1 {(hz1 + hz2)-(hz3 + hz4)} (Expression 6)
Mx = j2 {(hz1 + hz4) − (hz2 + hz3)} × L (Expression 7)

また、図14に示すごとく、前側に配置した2個の変位センサ6のうちフランジ部26に近い側の変位センサ605により変位hx1、遠い側の変位センサ606により変位hx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の変位センサ6のうちフランジ部26に近い側の変位センサ607により変位hx3を、遠い側の変位センサ608により変位hx4をそれぞれ検出する。   Further, as shown in FIG. 14, the displacement hx1 is detected by the displacement sensor 605 on the side closer to the flange portion 26 of the two displacement sensors 6 arranged on the front side, and the displacement hx2 is detected by the displacement sensor 606 on the far side, respectively. The displacement hx3 is detected by the displacement sensor 607 on the side closer to the flange 26 and the displacement hx4 is detected by the displacement sensor 608 on the far side.

これらの変位hx1、hx2、hx3、hx4を基に、車輪に作用した前後方向の荷重Fx及び、鉛直軸回りのモーメントMzを、それぞれ以下の式8、式9により求める。ここで、j3、j4は係数であり、入力荷重と変位との関係から予め求めておいた比例定数である。
Fx=j3{(hx1+hx2)−(hx3+hx4)}・・・・・・(式8)
Mz=j4{(hx1+hx4)−(hx2+hx3)}×L・・・・(式9)
Based on these displacements hx1, hx2, hx3, and hx4, the front-rear direction load Fx and the moment Mz about the vertical axis that are applied to the wheels are obtained by the following formulas 8 and 9, respectively. Here, j3 and j4 are coefficients, which are proportional constants obtained in advance from the relationship between the input load and the displacement.
Fx = j3 {(hx1 + hx2) − (hx3 + hx4)} (Equation 8)
Mz = j4 {(hx1 + hx4) − (hx2 + hx3)} × L (Equation 9)

また、上記変位hx1、hx2、hx3、hx4、hz1、hz2、hz3、hz4を基に、車輪にかかる軸芯方向の荷重Fyを以下の式10により求める。ここで、j5は係数であり、入力荷重と変位との関係から予め求めておいた比例定数である。
Fy=j5{(hz1+hz3+hx1+hx3)−(hz2+hz4+hx2+hx4)}・・・・・(式10)
Further, based on the displacements hx1, hx2, hx3, hx4, hz1, hz2, hz3, and hz4, a load Fy in the axial direction applied to the wheel is obtained by the following equation (10). Here, j5 is a coefficient, which is a proportional constant obtained in advance from the relationship between the input load and the displacement.
Fy = j5 {(hz1 + hz3 + hx1 + hx3) − (hz2 + hz4 + hx2 + hx4)} (Equation 10)

ここで、図12〜図14におけるX軸、Y軸、Z軸の方向を各荷重の+の方向とする。即ち、自動車の水平前後方向をX軸とし、前方を+(プラス)とする。また、鉛直方向をZ軸とし、上方を+とする。また、車軸の軸芯方向をY軸とし、インナーレース2をアウターレース3へ挿入する方向を+とする。
また、上記変位センサ6は、内周部31と外周部32との間が圧縮されたときに+(プラス)の出力を出し、引き延ばされたときに−(マイナス)の出力を出す。
Here, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in FIGS. That is, the horizontal front-rear direction of the vehicle is the X axis, and the front is + (plus). The vertical direction is the Z axis, and the upper direction is +. The axis direction of the axle is defined as the Y axis, and the direction in which the inner race 2 is inserted into the outer race 3 is defined as +.
Further, the displacement sensor 6 outputs a + (plus) output when the space between the inner peripheral portion 31 and the outer peripheral portion 32 is compressed, and outputs a-(minus) output when extended.

即ち、図12のように鉛直方向の力Fzが車輪を介して車軸に入力されると、変位センサ601、602が取り付けてある貫通孔33の周辺に圧縮荷重が作用するために、上記貫通孔33が狭くなる。それによって変位センサ601、602の変位出力hz1、hz2はプラスとなる。一方、変位センサ603、604が取り付けてある貫通孔33の周辺には引張荷重が作用し、変位センサ603、604の変位出力hz3、hz4はマイナスになる。
なお、上記の鉛直反対側の力が作用したときには、上記の変位出力の極性は反対になる。
そして、これらの変位出力hz1、hz2、hz3、hz4を上記式6に当てはめることにより、荷重Fzを求めることができる。
That is, as shown in FIG. 12, when a vertical force Fz is input to the axle via the wheel, a compressive load acts on the periphery of the through hole 33 to which the displacement sensors 601 and 602 are attached. 33 becomes narrower. Thereby, displacement outputs hz1 and hz2 of the displacement sensors 601 and 602 become positive. On the other hand, a tensile load acts around the through-hole 33 to which the displacement sensors 603 and 604 are attached, and the displacement outputs hz3 and hz4 of the displacement sensors 603 and 604 become negative.
When the force on the opposite side of the vertical force is applied, the polarity of the displacement output is opposite.
Then, the load Fz can be obtained by applying these displacement outputs hz1, hz2, hz3, and hz4 to the above equation 6.

また、図14のように前後方向の力Fxが車輪を介しで車軸に入力されると、変位センサ605、606が取り付けてある貫通孔33の周辺に圧縮荷重が作用するために、貫通孔33が狭くなる。それによって変位センサ605、606の変位出力hx1、hx2はプラスとなる。一方、変位センサ607、608が取り付けてある貫通孔33の周辺には引張荷重が作用し、変位センサ607、608の変位出力hx3、hx4はマイナスになる。
なお、上記の水平反対側の力が作用したときには、上記の変位出力の極性は反対になる。
そして、これらの変位出力hx1、hx2、hx3、hx4を上記式8に当てはめることにより、荷重Fxを求めることができる。
Further, as shown in FIG. 14, when a longitudinal force Fx is input to the axle via the wheels, a compressive load acts on the periphery of the through hole 33 to which the displacement sensors 605 and 606 are attached. Becomes narrower. As a result, the displacement outputs hx1 and hx2 of the displacement sensors 605 and 606 become positive. On the other hand, a tensile load acts around the through-hole 33 to which the displacement sensors 607 and 608 are attached, and the displacement outputs hx3 and hx4 of the displacement sensors 607 and 608 become negative.
When the force on the opposite side of the horizontal force is applied, the polarity of the displacement output is opposite.
Then, the load Fx can be obtained by applying these displacement outputs hx1, hx2, hx3, hx4 to the above equation 8.

また、図12、図14のように、車輪を介して車軸の軸芯方向の車体側へ荷重Fyがかかったとき、フランジ部26に近い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が増加する。そのため、フランジ部26から近い側の変位センサ601、603の変位出力hz1、hz3、hx1、hx3はプラスとなる。一方、フランジ部26から遠い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力は減少する。そのため、フランジ部26から遠い側の変位センサ602、604の変位出力hz2、hz4、hx2、hx4はマイナスになる。
なお、車輪に軸芯方向の車体と反対側への荷重がかかったときは、上記の変位出力の極性が反対になる。
そして、これらの変位出力hx1、hx2、hx3、hx4、hz1、hz2、hz3、hz4を上記式10に当てはめることにより、荷重Fyを求めることができる。
Further, as shown in FIGS. 12 and 14, when a load Fy is applied to the vehicle body side in the axial direction of the axle through the wheels, the outer race 2 is moved from the inner race 2 through the bearing ball row 40 closer to the flange portion 26 to the outer race. The pressing force to the inner peripheral portion 31 of the race 3 increases. Therefore, the displacement outputs hz1, hz3, hx1, and hx3 of the displacement sensors 601 and 603 on the side closer to the flange portion 26 are positive. On the other hand, the pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 via the bearing ball row 40 on the side far from the flange portion 26 decreases. Therefore, the displacement outputs hz2, hz4, hx2, and hx4 of the displacement sensors 602 and 604 far from the flange portion 26 are negative.
When a load is applied to the wheel on the side opposite to the vehicle body in the axial direction, the polarity of the displacement output is reversed.
The load Fy can be obtained by applying these displacement outputs hx1, hx2, hx3, hx4, hz1, hz2, hz3, and hz4 to the above equation 10.

また、図12のように前後軸周りのモーメントMxが車輪を介して車軸に入力されると、変位センサ601、602が取り付けてある貫通孔33の上記フランジ部26に近い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が減少する。そのため、変位センサ601の変位出力hz1はマイナスとなる。
そして、フランジ26から遠い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が増加する。そのため、変位センサ602の変位出力hz2はプラスとなる。
Also, as shown in FIG. 12, when the moment Mx around the longitudinal axis is input to the axle via the wheels, the bearing ball row 40 on the side close to the flange portion 26 of the through-hole 33 to which the displacement sensors 601 and 602 are attached. The pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 is reduced. Therefore, the displacement output hz1 of the displacement sensor 601 is negative.
Then, the pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 through the bearing ball row 40 on the side far from the flange 26 increases. Therefore, the displacement output hz2 of the displacement sensor 602 is positive.

また、変位センサ603、604が取り付けてある貫通孔33のフランジ部26に近い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が増加する。そのため、変位センサ603の変位出力hz3はプラスとなる。フランジ26から遠い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が減少するために変位センサ604の変位出力hz4はマイナスとなる。
なお、上記の反対側の前後軸周りのモーメントが加わったときは、上記の変位出力の極性は反対になる。
そして、これらの変位出力hz1、hz2、hz3、hz4を上記式7に当てはめることにより、モーメントMxを求めることができる。
Further, the pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 through the bearing ball row 40 on the side close to the flange portion 26 of the through hole 33 to which the displacement sensors 603 and 604 are attached increases. Therefore, the displacement output hz3 of the displacement sensor 603 is positive. Since the pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 via the bearing ball row 40 on the side far from the flange 26 is reduced, the displacement output hz4 of the displacement sensor 604 becomes negative.
When the moment about the opposite longitudinal axis is applied, the polarity of the displacement output is reversed.
The moment Mx can be obtained by applying these displacement outputs hz1, hz2, hz3, and hz4 to the above equation 7.

また、図14のように鉛直軸周りのモーメントMzが車輪を介して車軸に入力されると、変位センサ605、606が取り付けてある貫通孔33のフランジ部26に近い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が増加する。そのため、変位センサ605の変位出力hx1はプラスとなる。
そして、フランジ26から遠い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が減少する。そのため、変位センサ606の変位出力hx2はマイナスとなる。
Further, as shown in FIG. 14, when the moment Mz around the vertical axis is input to the axle via the wheel, the bearing ball row 40 on the side close to the flange portion 26 of the through-hole 33 to which the displacement sensors 605 and 606 are attached. The pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 increases. Therefore, the displacement output hx1 of the displacement sensor 605 is positive.
Then, the pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 via the bearing ball row 40 on the side far from the flange 26 decreases. Therefore, the displacement output hx2 of the displacement sensor 606 is negative.

また、変位センサ607、608が取り付けてある貫通孔33のフランジ部26に近い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が減少する。そのため、変位センサ607の変位出力hx3はマイナスとなる。
そして、フランジ26から遠い側のベアリングボール列40を介したインナーレース2からアウターレース3の内周部31への押圧力が増加する。そのため、変位センサ608の変位出力hx4はプラスとなる。
なお、上記の反対側の鉛直軸周りのモーメントが加わったときは、上記の変位出力の極性は反対になる。
そして、これらの変位出力hx1、hx2、hx3、hx4を上記式9に当てはめることにより、モーメントMzを求めることができる。
Further, the pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 through the bearing ball row 40 on the side close to the flange portion 26 of the through hole 33 to which the displacement sensors 607 and 608 are attached is reduced. Therefore, the displacement output hx3 of the displacement sensor 607 is negative.
Then, the pressing force from the inner race 2 to the inner peripheral portion 31 of the outer race 3 through the bearing ball row 40 on the side far from the flange 26 increases. Therefore, the displacement output hx4 of the displacement sensor 608 is positive.
When a moment around the vertical axis on the opposite side is applied, the polarity of the displacement output is opposite.
The moment Mz can be obtained by applying these displacement outputs hx1, hx2, hx3, and hx4 to the above equation 9.

本例の場合には、内周部31と外周部32との間の変位を検出して、これに基づき、インナーレース2のフランジ部26に作用する車輪の荷重及びモーメントを容易に計測することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the displacement between the inner peripheral portion 31 and the outer peripheral portion 32 is detected, and based on this, the load and moment of the wheel acting on the flange portion 26 of the inner race 2 are easily measured. Can do.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

上記実施例1、2においては、歪計測センサとして、荷重センサ或いは変位センサを用いる例を示したが、本発明において用いる歪計測センサとしては、これらに限らず、他のセンサを用いることも可能である。   In the first and second embodiments, the load sensor or the displacement sensor is used as the strain measurement sensor. However, the strain measurement sensor used in the present invention is not limited to this, and other sensors can be used. It is.

実施例1における、Y−Z平面による自動車ホイール用の軸受の断面図。Sectional drawing of the bearing for motor vehicle wheels by the YZ plane in Example 1. FIG. 図1のA−A線矢視断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1. 実施例1における、X−Y平面による自動車ホイール用の軸受の断面図。Sectional drawing of the bearing for motor vehicle wheels by XY plane in Example 1. FIG. 実施例1における、インナーレース及びアウターレースの断面図。Sectional drawing of the inner race and the outer race in Example 1. FIG. 実施例1における、セラミックセンサの電気的結線の様子を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of electrical connection of a ceramic sensor in Example 1. 実施例1における、力学量センサ材料の組織を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a structure of a mechanical quantity sensor material in Example 1. 実施例1における、荷重Fxを軸方向成分として入力した場合の出力を表す線図。FIG. 3 is a diagram illustrating an output when a load Fx is input as an axial component in the first embodiment. 実施例1における、荷重Fyを軸方向成分として入力した場合の出力を表す線図。FIG. 3 is a diagram illustrating an output when a load Fy is input as an axial component in the first embodiment. 実施例1における、荷重Fzを軸方向成分として入力した場合の出力を表す線図。The diagram showing the output at the time of inputting load Fz as an axial direction ingredient in Example 1. 実施例1における、荷重Fxをオフセット入力した場合の出力を表す線図。FIG. 6 is a diagram illustrating an output when a load Fx is offset input in the first embodiment. 実施例1における、荷重Fzをオフセット入力した場合の出力を表す線図。The diagram showing the output at the time of carrying out offset input of load Fz in Example 1. FIG. 実施例2における、Y−Z平面による自動車ホイール用の軸受の断面図。Sectional drawing of the bearing for motor vehicle wheels by the YZ plane in Example 2. FIG. 図12のB−B線矢視断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 12. 実施例2における、X−Y平面による自動車ホイール用の軸受の断面図。Sectional drawing of the bearing for motor vehicle wheels by XY plane in Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 軸受、2 インナーレース、26 フランジ部、3 アウターレース、31 内周部、32 外周部、40 ベアリングボール列、5 荷重センサ、6 変位センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bearing, 2 Inner race, 26 Flange part, 3 Outer race, 31 Inner peripheral part, 32 Outer peripheral part, 40 Bearing ball row | line | column, 5 Load sensor, 6 Displacement sensor

Claims (8)

ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部から上記外周部に作用する荷重を計測するための荷重センサを配置してあり、
該荷重センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直上方及び下方における上記内周部の外周面上に、上記軸芯方向に配設ピッチL1にて2個ずつ並列配置してあり、
上側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fz1を、遠い側の荷重センサにより荷重fz2をそれぞれ検出し、下側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fz3を、遠い側の荷重センサにより荷重fz4をそれぞれ検出し、
これらの荷重fz1、fz2、fz3、fz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz=k1{(fz1+fz2)−(fz3+fz4)}〔k1:係数〕、及び、前後軸回りのモーメントMx=k2{(fz1+fz4)−(fz2+fz3)}×L1〔k2:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
A bearing for an automobile wheel having an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a load sensor for measuring a load acting on the outer peripheral part from the inner peripheral part is arranged,
Two load sensors are arranged in parallel on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion vertically above and below the rotation axis of the inner race, two by two at an arrangement pitch L1 in the axial direction.
Of the two load sensors arranged on the upper side, the load fz1 is detected by the load sensor on the side closer to the flange part, the load fz2 is detected by the load sensor on the far side, and the two load sensors arranged on the lower side The load fz3 is detected by the load sensor on the side closer to the flange part, and the load fz4 is detected by the load sensor on the far side,
Based on these loads fz1, fz2, fz3, and fz4, the vertical load Fz = k1 {(fz1 + fz2) − (fz3 + fz4)} [k1: coefficient] acting on the wheel, and the moment Mx = k2 about the longitudinal axis {(Fz1 + fz4)-(fz2 + fz3)} × L1 [k2: coefficient] A load measuring method for an automobile wheel, characterized by:
ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部から上記外周部に作用する荷重を計測するための荷重センサを配置してあり、
該荷重センサは、上記インナーレースの回転軸に対して水平前方及び後方における上記内周部の外周面上に、上記軸芯方向に配設ピッチL2にて2個ずつ並列配置してあり、
前側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fx1を、遠い側の荷重センサにより荷重fx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fx3を、遠い側の荷重センサにより荷重fx4をそれぞれ検出し、
これらの荷重fx1、fx2、fx3、fx4を基に、車輪に作用した前後方向の荷重Fx=k3{(fx1+fx2)−(fx3+fx4)}〔k3:係数〕、及び、鉛直軸回りのモーメントMz=k4{(fx1+fx4)−(fx2+fx3)}×L2〔k4:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
A bearing for an automobile wheel having an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a load sensor for measuring a load acting on the outer peripheral part from the inner peripheral part is arranged,
Two load sensors are arranged in parallel on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion in the horizontal front and rear with respect to the rotation axis of the inner race at a pitch L2 in the axial direction.
Of the two load sensors arranged on the front side, the load fx1 is detected by the load sensor closer to the flange portion, the load fx2 is detected by the load sensor on the far side, and the two load sensors arranged on the rear side. The load fx3 is detected by the load sensor on the side close to the flange part, and the load fx4 is detected by the load sensor on the far side,
Based on these loads fx1, fx2, fx3, and fx4, the load Fx = k3 {(fx1 + fx2) − (fx3 + fx4)} [k3: coefficient] acting on the wheel and the moment Mz = k4 about the vertical axis {(Fx1 + fx4)-(fx2 + fx3)} × L2 [k4: coefficient] A load measuring method for an automobile wheel, characterized by:
ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部から上記外周部に作用する荷重を計測するための荷重センサを配置してあり、
該荷重センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直上方、下方、水平前方、後方における上記内周部の外周面上に、上記軸芯方向に配設ピッチLにて2個ずつ並列配置してあり、
上側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fz1を、遠い側の荷重センサにより荷重fz2をそれぞれ検出し、下側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fz3を、遠い側の荷重センサにより荷重fz4をそれぞれ検出し、
これらの荷重fz1、fz2、fz3、fz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz=k1{(fz1+fz2)−(fz3+fz4)}〔k1:係数〕、及び、前後軸回りのモーメントMx=k2{(fz1+fz4)−(fz2+fz3)}×L〔k2:係数〕を求め、
前側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fx1を、遠い側の荷重センサにより荷重fx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の荷重センサのうち上記フランジ部に近い側の荷重センサにより荷重fx3を、遠い側の荷重センサにより荷重fx4をそれぞれ検出し、
これらの荷重fx1、fx2、fx3、fx4を基に、車輪に作用した前後方向の荷重Fx=k3{(fx1+fx2)−(fx3+fx4)}〔k3:係数〕、及び、鉛直軸回りのモーメントMz=k4{(fx1+fx4)−(fx2+fx3)}×L〔k4:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
A bearing for an automobile wheel having an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a load sensor for measuring a load acting on the outer peripheral part from the inner peripheral part is arranged,
Two load sensors are arranged in parallel at a pitch L in the axial direction on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion vertically above, below, horizontally forward, and rearward with respect to the rotation axis of the inner race. And
Of the two load sensors arranged on the upper side, the load fz1 is detected by the load sensor on the side closer to the flange part, the load fz2 is detected by the load sensor on the far side, and the two load sensors arranged on the lower side The load fz3 is detected by the load sensor on the side closer to the flange part, and the load fz4 is detected by the load sensor on the far side,
Based on these loads fz1, fz2, fz3, and fz4, the vertical load Fz = k1 {(fz1 + fz2) − (fz3 + fz4)} [k1: coefficient] acting on the wheel, and the moment Mx = k2 about the longitudinal axis {(Fz1 + fz4) − (fz2 + fz3)} × L [k2: coefficient]
Of the two load sensors arranged on the front side, the load fx1 is detected by the load sensor closer to the flange portion, the load fx2 is detected by the load sensor on the far side, and the two load sensors arranged on the rear side. The load fx3 is detected by the load sensor on the side close to the flange part, and the load fx4 is detected by the load sensor on the far side,
Based on these loads fx1, fx2, fx3, and fx4, the load Fx = k3 {(fx1 + fx2) − (fx3 + fx4)} [k3: coefficient] acting on the wheel and the moment Mz = k4 about the vertical axis {(Fx1 + fx4)-(fx2 + fx3)} × L [k4: coefficient] A load measuring method for an automobile wheel, characterized by:
請求項3において、上記自動車ホイール用の軸受は、車輪に上記軸芯方向の車体側への荷重がかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少し、
車輪に上記軸芯方向の車体と反対側への荷重がかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加するよう構成されており、
上記荷重fx1、fx2、fx3、fx4、fz1、fz2、fz3、fz4を基に、上記車輪にかかる上記軸芯方向の荷重Fy=k5{(fz1+fz3+fx1+fx3)−(fz2+fz4+fx2+fx4)}〔k5:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
4. The bearing for an automobile wheel according to claim 3, wherein when a load is applied to the vehicle body in the axial direction on the wheel, the bearing from the inner race via the bearing ball row on the side close to the flange portion. The pressing force to the inner peripheral portion of the race increases, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row far from the flange portion decreases,
When a load is applied to the wheel on the side opposite to the vehicle body in the axial direction, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side close to the flange portion is And the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side far from the flange portion is increased,
Based on the loads fx1, fx2, fx3, fx4, fz1, fz2, fz3, and fz4, the axial load Fy = k5 {(fz1 + fx3 + fx1 + fx3) − (fz2 + fxz + fx2 + fx4)} [k5: coefficient] is obtained. A method for measuring a load for an automobile wheel.
ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部と上記外周部との間の変位を計測するための変位センサを配置してあり、
該変位センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直上方及び下方における上記内周部の外周面上に、上記軸芯方向に配設ピッチL1にて2個ずつ並列配置してあり、
上側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hz1を、遠い側の変位センサにより変位hz2をそれぞれ検出し、下側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hz3を、遠い側の変位センサにより変位hz4をそれぞれ検出し、
これらの変位hz1、hz2、hz3、hz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz=j1{(hz1+hz2)−(hz3+hz4)}〔j1:係数〕、及び、前後軸回りのモーメントMx=j2{(hz1+hz4)−(hz2+hz3)}×L1〔j2:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
An inner race having a flange for engaging the hub bolts, bearing for motor vehicle wheel having an outer race fitted around the two rows the inner race via the bearing rows of balls arranged in the axial direction of the inner race In
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a displacement sensor for measuring the displacement between the inner peripheral part and the outer peripheral part is arranged,
Two displacement sensors are arranged in parallel on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion vertically above and below the rotation axis of the inner race, with two at a pitch L1 in the axial direction.
Of the two displacement sensors arranged on the upper side, the displacement hz1 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange portion, the displacement hz2 is detected by the displacement sensor on the far side, and of the two displacement sensors arranged on the lower side. The displacement hz3 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange part, and the displacement hz4 is detected by the displacement sensor on the far side,
Based on these displacements hz1, hz2, hz3, and hz4, the vertical load Fz = j1 {(hz1 + hz2) − (hz3 + hz4)} [j1: coefficient] acting on the wheel, and the moment Mx = j2 about the longitudinal axis {(Hz1 + hz4)-(hz2 + hz3)} × L1 [j2: coefficient] A load measuring method for an automobile wheel, characterized by:
ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部と上記外周部との間の変位を計測するための変位センサを配置してあり、
該変位センサは、上記インナーレースの回転軸に対して水平前方及び後方における上記内周部の外周面上に、上記軸芯方向に配設ピッチL2にて2個ずつ並列配置してあり、
前側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hx1を、遠い側の変位センサにより変位hx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hx3を、遠い側の変位センサにより変位hx4をそれぞれ検出し、
これらの変位hx1、hx2、hx3、hx4を基に、車輪に作用した前後方向の変位Fx=j3{(hx1+hx2)−(hx3+hx4)}〔j3:係数〕、及び、鉛直軸回りのモーメントMz=j4{(hx1+hx4)−(hx2+hx3)}×L2〔j4:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
A bearing for an automobile wheel having an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a displacement sensor for measuring the displacement between the inner peripheral part and the outer peripheral part is arranged,
Two displacement sensors are arranged in parallel on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion in the horizontal front and rear with respect to the rotation axis of the inner race at a pitch L2 in the axial direction.
Of the two displacement sensors arranged on the front side, the displacement hx1 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange portion, the displacement hx2 is detected by the displacement sensor on the far side, and of the two displacement sensors arranged on the rear side The displacement hx3 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange part, and the displacement hx4 is detected by the displacement sensor on the far side,
Based on these displacements hx1, hx2, hx3, hx4, the longitudinal displacement Fx = j3 {(hx1 + hx2) − (hx3 + hx4)} [j3: coefficient] acting on the wheel and the moment Mz = j4 about the vertical axis {(Hx1 + hx4)-(hx2 + hx3)} × L2 [j4: coefficient] A load measuring method for an automobile wheel, characterized by:
ハブボルトを係合するフランジ部を有するインナーレースと、該インナーレースの軸芯方向に配列された2列のベアリングボール列を介して上記インナーレースに外挿されるアウターレースとを有する自動車ホイール用の軸受において、
上記アウターレースは、上記各ベアリングボール列に接触する内周部と、
該内周部の外周側に配置されると共に、該内周部を弾性的に保持する外周部とを有しており、
上記外周部と上記内周部との間には、上記内周部と上記外周部との間の変位を計測するための変位センサを配置してあり、
該変位センサは、上記インナーレースの回転軸に対して鉛直上方、下方、水平前方、後方における上記内周部の外周面上に、上記軸芯方向に配設ピッチLにて2個ずつ並列配置してあり、
上側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hz1を、遠い側の変位センサにより変位hz2をそれぞれ検出し、下側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hz3を、遠い側の変位センサにより変位hz4をそれぞれ検出し、
これらの変位hz1、hz2、hz3、hz4を基に、車輪に作用した鉛直方向の荷重Fz=j1{(hz1+hz2)−(hz3+hz4)}〔j1:係数〕、及び、前後軸回りのモーメントMx=j2{(hz1+hz4)−(hz2+hz3)}×L〔j2:係数〕を求め、
前側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hx1を、遠い側の変位センサにより変位hx2をそれぞれ検出し、後側に配置した2個の変位センサのうち上記フランジ部に近い側の変位センサにより変位hx3を、遠い側の変位センサにより変位hx4をそれぞれ検出し、
これらの変位hx1、hx2、hx3、hx4を基に、車輪に作用した前後方向の荷重Fx=j3{(hx1+hx2)−(hx3+hx4)}〔j3:係数〕、及び、鉛直軸回りのモーメントMz=j4{(hx1+hx4)−(hx2+hx3)}×L〔j4:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
A bearing for an automobile wheel having an inner race having a flange portion that engages with a hub bolt, and an outer race that is externally inserted into the inner race via two rows of bearing balls arranged in the axial direction of the inner race. In
The outer race has an inner peripheral portion that contacts each of the bearing ball rows,
The outer peripheral portion is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral portion, and has an outer peripheral portion that elastically holds the inner peripheral portion,
Between the outer peripheral part and the inner peripheral part, a displacement sensor for measuring the displacement between the inner peripheral part and the outer peripheral part is arranged,
Two displacement sensors are arranged in parallel at a pitch L in the axial direction on the outer peripheral surface of the inner peripheral portion vertically above, below, horizontally forward and rearward with respect to the rotation axis of the inner race. And
Of the two displacement sensors arranged on the upper side, the displacement hz1 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange portion, the displacement hz2 is detected by the displacement sensor on the far side, and of the two displacement sensors arranged on the lower side. The displacement hz3 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange part, and the displacement hz4 is detected by the displacement sensor on the far side,
Based on these displacements hz1, hz2, hz3, and hz4, the vertical load Fz = j1 {(hz1 + hz2) − (hz3 + hz4)} [j1: coefficient] acting on the wheel, and the moment Mx = j2 about the longitudinal axis {(Hz1 + hz4) − (hz2 + hz3)} × L [j2: coefficient]
Of the two displacement sensors arranged on the front side, the displacement hx1 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange portion, the displacement hx2 is detected by the displacement sensor on the far side, and of the two displacement sensors arranged on the rear side The displacement hx3 is detected by the displacement sensor on the side closer to the flange part, and the displacement hx4 is detected by the displacement sensor on the far side,
Based on these displacements hx1, hx2, hx3, and hx4, the load Fx = j3 {(hx1 + hx2) − (hx3 + hx4)} [j3: coefficient] acting on the wheel and the moment about the vertical axis Mz = j4 {(Hx1 + hx4)-(hx2 + hx3)} × L [j4: coefficient] A load measuring method for an automobile wheel, characterized by:
請求項7において、上記自動車ホイール用の軸受は、車輪に上記軸芯方向の車体側への荷重がかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少し、
車輪に上記軸芯方向の車体と反対側への荷重がかかったとき、上記フランジ部に近い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が減少し、上記フランジ部から遠い側の上記ベアリングボール列を介した上記インナーレースから上記アウターレースの上記内周部への押圧力が増加するよう構成されており、
上記変位hx1、hx2、hx3、hx4、hz1、hz2、hz3、hz4を基に、上記車輪にかかる上記軸芯方向の荷重Fy=j5{(hz1+hz3+hx1+hx3)−(hz2+hz4+hx2+hx4)}〔j5:係数〕を求めることを特徴とする自動車ホイール用の荷重測定方法。
8. The bearing for an automobile wheel according to claim 7, wherein when a load is applied to the vehicle body in the axial direction on the wheel, the bearing for the automobile wheel is separated from the inner race via the bearing ball row on the side close to the flange portion. The pressing force to the inner peripheral portion of the race increases, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row far from the flange portion decreases,
When a load is applied to the wheel on the side opposite to the vehicle body in the axial direction, the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side close to the flange portion is And the pressing force from the inner race to the inner peripheral portion of the outer race through the bearing ball row on the side far from the flange portion is increased,
Based on the displacements hx1, hx2, hx3, hx4, hz1, hz2, hz3, hz4, the axial load Fy = j5 {(hz1 + hz3 + hx1 + hx3) − (hz2 + hz4 + hx2 + hx4)} [j5: coefficient] is obtained. A method for measuring a load for an automobile wheel.
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