JP6450235B2 - Rotating body force detection device - Google Patents
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Description
本発明は、筒状の感受体に歪ゲージを取付けて構成される回転体の作用力検出装置に関し、特に軸受のシールが発生する熱によるセンサオフセットを抑制したものに関する。 The present invention relates to a device for detecting an acting force of a rotating body configured by attaching a strain gauge to a cylindrical susceptor, and more particularly to a device that suppresses sensor offset due to heat generated by a seal of a bearing.
例えば走行中の自動車の車輪のような回転体に作用する力（例えば、直交３軸方向の荷重及び直交３軸回りのモーメントからなる６分力）を検出するセンサとして、回転軸と実質的に同心に配置されかつ各分力が負荷されるように構成された筒状の感受体に複数の歪ゲージを取付け、歪ゲージを含むブリッジ回路の出力に基づいて各分力を検出することが提案されている。 For example, as a sensor for detecting a force acting on a rotating body such as a wheel of a running car (for example, a six component force consisting of a load in the direction of three orthogonal axes and a moment about three orthogonal axes) Proposed to install multiple strain gauges on a cylindrical susceptor that is concentrically arranged and loaded with each component force, and to detect each component force based on the output of the bridge circuit including the strain gauge. Has been.
このような回転体の作用力検出装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、一方の端部がハブベアリングハウジングに固定され、他方の端部がホイルベアリングを介して車輪に接続された円筒状の感受体を有する車軸反力検出装置が記載されている。
For example, in
一般的なセンサの場合、力の伝達経路は入力側からセンサコアを経由してセンサ固定端へ至るよう、全てセンサコアを通る必要がある。
特許文献１に記載されたようなハブセンサの場合も、ベアリングを固定するベアリングケースは、力を全てセンサコアのみに確実に伝達するため、センサコアの片側に固定されることになる。
このため、ベアリングの両サイドにシールを設けた場合、そのシールから発生する熱は、センサの片側のみを熱し、センサの熱平衡が崩れてしまう。
その結果として、センサコアの長手方向にわたって熱膨張の差が生じ、ひずみゲージベースであるセンサにオフセットが生じてしまう。
この傾向は、ハブの回転数に依存して変化するシールの発生熱量に起因して発生するため、車両の運転中に回転速度が逐次変化する車輪ハブなどで特に問題となる。
In the case of a general sensor, the force transmission path must pass through the sensor core all from the input side to the sensor fixed end via the sensor core.
Also in the case of a hub sensor as described in
For this reason, when seals are provided on both sides of the bearing, the heat generated from the seals heats only one side of the sensor, and the thermal balance of the sensor is lost.
As a result, a difference in thermal expansion occurs in the longitudinal direction of the sensor core, and an offset occurs in the sensor that is a strain gauge base.
This tendency occurs due to the amount of heat generated by the seal that changes depending on the number of rotations of the hub, and thus is particularly problematic for wheel hubs and the like in which the rotation speed sequentially changes during operation of the vehicle.
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、軸受のシールが発生する熱によるセンサオフセットを抑制した回転体の作用力検出装置を提供することである。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide an acting force detection device for a rotating body that suppresses sensor offset due to heat generated by a bearing seal.
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、第１の端部及び第２の端部の間にひずみゲージが貼付される筒状部が形成された感受体と、前記感受体の前記第１の端部に固定された第１の固定部材と、前記感受体の前記第２の端部に固定された第２の固定部材と、前記筒状部と実質的に同心に配置された回転軸回りに前記第１の固定部材に対して相対回転する回転部材と、前記第１の固定部材に対して前記回転部材を回転可能に支持する転がり軸受とを備える回転体の作用力検出装置であって、前記転がり軸受の一方の端部に隣接して配置され前記回転部材と前記第１の固定部材との間隔をシールする第１のシール手段と、前記転がり軸受の他方の端部に隣接して配置され前記回転部材と前記第２の固定部材との間隔をシールする第２のシール手段とを備えることを特徴とする回転体の作用力検出装置である。
これによれば、第１のシール手段において発生した熱は第１の固定部材を介して感受体の第１の端部へ伝導し、第２のシール手段において発生した熱は第２の固定部材を介して感受体の第２の端部へ伝導するため、感受体の一方側のみが熱せられて熱平衡が崩れ、センサオフセットが生じることを防止できる。
The present invention solves the above-described problems by the following means.
The invention according to
According to this, the heat generated in the first sealing means is conducted to the first end of the susceptor via the first fixing member, and the heat generated in the second sealing means is the second fixing member. Therefore, only one side of the susceptor is heated and the thermal balance is lost to prevent the sensor offset from occurring.
請求項２に係る発明は、前記第１のシール手段から前記感受体の前記第１の端部への熱伝導量と、前記第２のシール手段から前記感受体の前記第２の端部への熱伝導量とが実質的に等しくなるよう前記第１の固定部材、前記第２の固定部材の形状及び材質を設定したことを特徴とする請求項１に記載の回転体の作用力検出装置である。
これによれば、感受体の第１の端部、第２の端部への入熱量を均等として上述した効果を確実に得ることができる。
According to a second aspect of the present invention, the amount of heat conduction from the first sealing means to the first end of the susceptor, and from the second sealing means to the second end of the susceptor. 2. The acting force detection device for a rotating body according to
According to this, the above-mentioned effect can be obtained with certainty by making the amount of heat input to the first end and the second end of the susceptor uniform.
請求項３に係る発明は、前記第２の固定部材は車両のサスペンション装置に取り付けられ、前記回転部材には車輪が締結されるハブが設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転体の作用力検出装置である。
これによれば、車両の車輪に作用する力を、車両を実際に走行させながら精度よく検出することができる。
The invention according to claim 3 is characterized in that the second fixing member is attached to a suspension device of a vehicle, and the rotating member is provided with a hub to which a wheel is fastened. It is an action force detection apparatus of the described rotary body.
According to this, it is possible to accurately detect the force acting on the wheels of the vehicle while actually running the vehicle.
以上説明したように、本発明によれば、軸受のシールが発生する熱によるセンサオフセットを抑制した回転体の作用力検出装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an acting force detection device for a rotating body that suppresses sensor offset due to heat generated by a bearing seal.
本発明は、軸受のシールが発生する熱によるセンサオフセットを抑制した回転体の作用力検出装置を提供する課題を、ベアリングの両側にそれぞれ設けられるシールを、感受体の一方の端部に固定される外輪、他方の端部に固定される基部にそれぞれ設け、感受体の両端部にシールから伝導する熱量を実質的に均等とすることによって解決した。 An object of the present invention is to provide a working force detection device for a rotating body that suppresses sensor offset due to heat generated by the seal of the bearing, and seals provided on both sides of the bearing are fixed to one end of the susceptor. The outer ring and the base fixed to the other end are respectively provided, and the amount of heat conducted from the seal to both ends of the susceptor is substantially equalized.
以下、本発明を適用した回転体の作用力検出装置の実施例である車輪作用力検出装置について説明する。
実施例の車輪作用力検出装置は、車輪に作用する６分力を検出する６分力検出装置であって、乗用車等の自動車のサスペンション装置に取り付けられ、車輪を回転可能に支持するハブベアリングユニットに組み込まれている。
図１は、実施例の車輪作用力検出装置を有するハブベアリングユニットを、車軸を含む平面で切って見た断面図である。図中、右側が車幅方向外側を示し、左側が車幅方向内側を示している。
図２は、図１のII−II部矢視図である。また、図１は、図２のＩ−Ｉ部矢視断面図である。
ハブベアリングユニット１は、ハブ１０、外輪２０、内輪３０、転動体４０、基部５０、外側シール６０、内側シール７０、６分力検出装置１００等を有して構成されている。
Hereinafter, a wheel action force detection device which is an embodiment of an action force detection device for a rotating body to which the present invention is applied will be described.
A wheel action force detection device according to an embodiment is a six-component force detection device that detects six-component force acting on a wheel, and is a hub bearing unit that is attached to a suspension device of an automobile such as a passenger car and rotatably supports the wheel. Built in.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hub bearing unit having a wheel action force detection device according to an embodiment, cut along a plane including an axle. In the drawing, the right side shows the outside in the vehicle width direction, and the left side shows the inside in the vehicle width direction.
FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
The hub bearing
ハブ１０は、リム及びタイヤからなる図示しない車輪のリムディスク部分が締結される部材である。
ハブ１０は、筒状部１１、フランジ部１２、カラー部１３等を一体に形成して構成されている。
The
The
筒状部１１は、車輪の回転中心軸（車軸）と同心の円筒状に形成されている。
筒状部１１は、内輪３０、感受体１１０、基部５０の内径側に挿入されている。
筒状部１１の内周面部における車幅方向外側の領域には、図示しないドライブシャフトのスプライン軸部と嵌合するスプライン穴１１ａが形成されている。
The
The
A
フランジ部１２は、筒状部１１の車幅方向外側の端部から、外径側に鍔状に張り出して形成された円盤状の部分である。
フランジ部１２の車幅方向外側の面部は、リムディスクが締結される基部として機能する。
フランジ部１２には、ハブボルトが挿入される開口１２ａが、所定のピッチ円径上に例えば５個程度、周方向に等間隔に形成されている。
The
A surface portion on the outer side in the vehicle width direction of the
In the
カラー部１３は、フランジ部１２の車幅方向外側の面部から突出した車軸と同心の円筒状の部分である。
カラー部１３は、リムディスクの中央部に形成された円形開口であるセンターボアと嵌合し、車輪の取付精度を向上させるものである。
The
The
外輪２０、内輪３０、転動体４０は、共働して車輪を回転可能に支持する転がり軸受（ハブベアリング）を構成するものである。
The
外輪２０は、筒状部２１、フランジ部２２等を一体に形成して構成されている。
筒状部２１は、車軸と同心の円筒状の部分である。
筒状部２１の内周面には、転動体４０を案内する軌道面が形成されている。
筒状部２１の車幅方向内側の端部は、後述する内輪３０の筒状部３１の車幅方向内側の端部に対して、車幅方向内側へ張り出して形成されている。
筒状部２１の内周面における軌道面の軸方向両側には、段状に内径を変化させて形成され、シール６０，７０が嵌め込まれる段部が設けられている。
ここで、シール７０が嵌め込まれる段部は、内輪３０の筒状部３１の車幅方向内側の端部よりも、車幅方向内側に配置されている。
The
The
A raceway surface for guiding the
An end portion on the inner side in the vehicle width direction of the
On both sides in the axial direction of the raceway surface on the inner peripheral surface of the
Here, the stepped portion into which the
フランジ部２２は、筒状部２１の車幅方向外側の端部から外径側に鍔状に張り出して形成されている。
フランジ部２２は、ハブ１０のフランジ部１２が締結固定される部分である。
フランジ部２２の車幅方向外側の面部は、ハブ１０のフランジ部１２の車幅方向内側の面部と当接する。
フランジ部２２は、ハブ１０の開口１２ａと同心に形成されたネジ穴２２ａを有する。
ネジ穴２２ａには、車輪の固定に用いられる図示しないハブボルトが締結される。
The
The
The surface portion on the outer side in the vehicle width direction of the
The
A hub bolt (not shown) used for fixing the wheel is fastened to the
内輪３０は、筒状部３１、フランジ部３２等を一体に形成して構成されている。
筒状部３１は、車軸と同心の円筒状の部材であって、外輪２０の筒状部２１の内径側に挿入されている。
筒状部３１の外周面と、外輪２０の筒状部２１の内周面との間には、所定の間隔が設けられている。
筒状部３１の外周面には、転動体４０を案内する軌道面が形成されている。
The
The
A predetermined interval is provided between the outer peripheral surface of the
A raceway surface for guiding the rolling
フランジ部３２は、筒状部３１の車幅方向外側の端部から内径側に張り出して形成されている。
フランジ部３２は、感受体１１０の第１フランジ１１２の車幅方向外側の端部を保持するものである。
The
The
転動体４０は、外輪２０と内輪３０の軌道面の間に組み込まれ、複列アンギュラ玉軸受を構成する鋼球である（図１においては模式的に示している）。
転動体４０は、外輪２０と内輪３０との間で転動体４０の位置決めを行う保持器４１及び保持器４２とともに、外輪２０と内輪３０との間に組み込まれている。
The rolling
The rolling
基部５０は、サスペンション装置の図示しないアップライト（ハブナックル）にハブベアリングユニット１を締結固定する部分である。
基部５０は、筒状部５１、フランジ部５２、凹部５３、突出部５４等を一体に形成して構成されている。
The
The
筒状部５１は、車軸と同心の円筒状の部材であって、ハブ１０の筒状部１１の車幅方向内側の端部が挿入されている。
ハブ１０の筒状部１１の外周面は、筒状部５１の内周面と径方向に所定の間隔を隔てて対向して配置されている。
The
The outer peripheral surface of the
フランジ部５２は、筒状部５１の車幅方向外側の端部から外径側に鍔状に張り出して形成されている。
フランジ部５２は、基部５０を図示しないアップライトに締結する締結面部である。
図２に示すように、フランジ部５２には、アップライトへの締結に用いられる複数のボルトが挿入される開口５２ａが周方向に分布して複数形成されている。
フランジ部５２の内部には、感受体１１０の円筒部１１１の外周面が配置される空間部内から、フランジ部５２の外周縁部にかけて、ひずみゲージに接続された配線などが配置される貫通孔５２ｂが形成されている。
The
The
As shown in FIG. 2, the
Inside the
凹部５３は、基部５０の内周面のうち、軸方向においてフランジ部５２に相当する領域の内径を段状に拡大して形成された部分である。
凹部５３は、感受体１１０の第２フランジ１１３を保持する部分である。
The recessed
The
突出部５４は、フランジ部５２の径方向における中間部分から、車幅方向外側へ突出して形成された円筒状の部分である。
突出部５４の外周面は、外筒２０の筒状部２１の車幅方向内側の端部における内周面と径方向に間隔を隔てて対向して配置されている。
The protruding
The outer peripheral surface of the projecting
外側シール６０、内側シール７０は、転動体４０を軸方向に挟んだ車幅方向外側、内側にそれぞれ設けられ、外部からのダスト等の侵入を防止するメカニカルシールである。
The
外側シール６０は、外筒２０のフランジ部２２の内周面と、外筒３０のフランジ部３２の外周面との間に組み込まれている。
外側シール６０の車幅方向内側の面部は、保持器４１の車幅方向外側の端部と軸方向に対向して配置されている。
The
A surface portion on the inner side in the vehicle width direction of the
内側シール７０は、外筒２０の筒状部２１の車幅方向内側の端部近傍における内周面と、基部５０の突出部５４の外周面との間に組み込まれている。
内側シール７０の車幅方向外側の面部は、保持器４１の車幅方向内側の端部と軸方向に対向して配置されている。
転動体４０には、図示しないグリスが充填されている。
The
A surface portion on the outer side in the vehicle width direction of the
The rolling
外側シール６０及び内側シール７０は、外輪２０と内輪３０との相対回転に伴い、リップの引き摺り摩擦等に起因して発熱する。
本実施例においては、外側シール６０から感受体１１０の第１フランジ１１２への熱伝導量と、内側シール７０から第２フランジ１１３への熱伝導量とが実質的に等しくなるように、内輪３０及び基部５０の形状及び材質を設定している。
The
In the present embodiment, the
６分力検出装置１００は、車輪に作用する直交３軸方向の荷重及び直交３軸回りのモーメントを検出可能な車輪作用力検出装置である。
６分力検出装置１００は、実質的に円筒状に形成された感受体１１０及びこの感受体１１０に設けられた複数のひずみゲージ及びこのひずみゲージを含むブリッジ回路を有して構成されている。
図１に示すように、感受体（センサコア）１１０は、円筒部１１１、第１フランジ１１２、第２フランジ１１３等を有して形成されている。
The six component
The six-component
As shown in FIG. 1, the susceptor (sensor core) 110 includes a
円筒部１１１は、所定の軸方向長さにわたって内径及び外径が実質的に一定である円筒状に形成された部分であって、後述する複数のひずみゲージが貼付（接着）される部分である。
The
第１フランジ１１２は、円筒部１１１の車幅方向外側の端部に設けられ、円筒部１１１に対して外径側及び内径側にそれぞれ張り出して形成された部分である。
第１フランジ１１２は、外周面が内筒３０の筒状部３１の車幅方向外側の端部近傍における内周面と当接し、端面がフランジ部３２の車幅方向内側の面部に突き当たった状態で、内筒３０に固定されている。
The
The
第２フランジ１１３は、円筒部１１１の車幅方向内側の端部に設けられ、円筒部１１１に対して外径側及び内径側にそれぞれ張り出して形成された部分である。
第２フランジ１１２は、その外周面及び端面が基部５０の凹部５３内に嵌め込まれた状態で基部５０に固定される。
このような構成によって、車輪に作用する力は、実質的に全て感受体１１０を経由して基部５０との間で伝達されるようになっている。
なお、第１フランジ１１２の厚さ及び第２フランジ１１３の厚さは、円筒部１１１の肉厚に対して十分大きくなるように設定される。
The
The
With such a configuration, substantially all of the force acting on the wheel is transmitted to and from the
Note that the thickness of the
６分力検出装置１００は、上述した感受体１１０の円筒部１１１に設けられるひずみゲージを含むブリッジ回路をそれぞれ有するＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系、Ｍｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系をそれぞれ有する。
Ｆｘ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用する径方向（以下、ｘ軸方向と称する）の力Ｆｘを検出するものである。
Ｆｙ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用するｘ軸方向と直交する方向の径方向（以下、ｙ軸方向と称する）の力Ｆｙを検出するものである。
Ｆｚ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用する軸方向（以下、ｚ軸方向と称する）の力Ｆｚを検出するものである。
The six component
The Fx detection system detects a force Fx in the radial direction (hereinafter referred to as the x-axis direction) that acts on the
The Fy detection system detects a force Fy in the radial direction (hereinafter referred to as the y-axis direction) acting on the
The Fz detection system detects a force Fz in the axial direction (hereinafter referred to as the z-axis direction) acting on the
Ｍｘ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用するｘ軸回りのモーメントＭｘを検出するものである。
Ｍｙ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用するｙ軸回りのモーメントＭｙを検出するものである。
Ｍｚ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用するｚ軸回りのモーメントＭｚを検出するものである。
The Mx detection system detects a moment Mx about the x axis acting on the
The My detection system detects a moment My around the y axis acting on the
The Mz detection system detects a moment Mz about the z axis that acts on the
上述したＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系、Ｍｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系は、それぞれ４つのひずみゲージを含むブリッジ回路を有して構成されている。
図３は、実施例の６分力検出装置におけるひずみゲージの配置を示す模式的斜視図である。
図４は、実施例の６分力検出装置における力検出系のひずみゲージの配置及びブリッジ回路の構成を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、それぞれＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系を示している。
図５は、実施例の６分力検出装置におけるモーメント検出系のブリッジ回路の構成を示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）は、それぞれＭｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系を示している。
The Fx detection system, the Fy detection system, the Fz detection system, the Mx detection system, the My detection system, and the Mz detection system described above each include a bridge circuit including four strain gauges.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the arrangement of strain gauges in the 6-component force detector of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating the arrangement of the strain gauges of the force detection system and the configuration of the bridge circuit in the 6-component force detector of the embodiment. 4 (a), 4 (b), and 4 (c) show an Fx detection system, an Fy detection system, and an Fz detection system, respectively.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a bridge circuit of a moment detection system in the 6-component force detection apparatus of the embodiment. FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C show an Mx detection system, My detection system, and Mz detection system, respectively.
図３及び図４に示すように、Ｆｘ検出系は、ひずみゲージ１２１〜１２４を有して構成されている。ひずみゲージ１２１〜１２４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１２１は、円筒部１１１の外周面における第１フランジ１１２側の領域（中間部１１４に近接した領域）に配置されている。
ひずみゲージ１２２は、ひずみゲージ１２１を通りかつ円筒部１１１の軸方向と平行な直線上に配置され、円筒部１１１の外周面における第２フランジ１１３側の領域（中間部１１５に近接した領域）に配置されている。
ひずみゲージ１２３は、ひずみゲージ１２２からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１２２に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
ひずみゲージ１２４は、ひずみゲージ１２１からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１２１に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the Fx detection system includes
The
The
The
The
また、図４（ａ）に示すように、Ｆｘ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１２１〜１２４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１２２とひずみゲージ１２３との間、及び、ひずみゲージ１２１とひずみゲージ１２４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１２１とひずみゲージ１２２との間、及び、ひずみゲージ１２３とひずみゲージ１２４との間の電位差を出力として抽出するものである。
4A, the bridge circuit of the Fx detection system sequentially connects the strain gauges 121 to 124 in a loop shape, between the
Ｆｙ検出系は、ひずみゲージ１３１〜１３４を有して構成されている。ひずみゲージ１３１〜１３４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１３１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２１に対して、円筒部１１１の中心軸回りに９０度ずらして配置されている。
ひずみゲージ１３２は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２２に対して、円筒部１１１の中心軸回りに９０度ずらして配置されている。
ひずみゲージ１３１とひずみゲージ１３２とは、円筒部１１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。
ひずみゲージ１３３は、ひずみゲージ１３２からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１３２に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
ひずみゲージ１３４は、ひずみゲージ１３１からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１３１に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
The Fy detection system includes
The
The
The
The
The
また、図４（ｂ）に示すように、Ｆｙ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１３１〜１３４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１３２とひずみゲージ１３３との間、及び、ひずみゲージ１３１とひずみゲージ１３４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１３１とひずみゲージ１３２との間、及び、ひずみゲージ１３３とひずみゲージ１３４との間の電位差を出力として抽出するものである。
Further, as shown in FIG. 4B, the bridge circuit of the Fy detection system sequentially connects the strain gauges 131 to 134 in a loop shape, and between the
Ｆｚ検出系は、ひずみゲージ１４１〜１４４を有して構成されている。ひずみゲージ１４１〜１４４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１４１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２１、１２２の中間に配置されている。
ひずみゲージ１４２，１４３，１４４は、それぞれひずみゲージ１４１に対して、円筒部１１１の中心軸回りの位相が、９０度、１８０度、２７０度ずれた位置に配置されている。
The Fz detection system includes
The
The strain gauges 142, 143, and 144 are arranged at positions where the phase around the central axis of the
また、図４（ｃ）に示すように、Ｆｚ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１４１，１４２，１４４，１４３をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１４１とひずみゲージ１４３との間、及び、ひずみゲージ１４２とひずみゲージ１４４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１４１とひずみゲージ１４２との間、及び、ひずみゲージ１４３とひずみゲージ１４４との間の電位差を出力として抽出するものである。
Further, as shown in FIG. 4C, the bridge circuit of the Fz detection system sequentially connects the strain gauges 141, 142, 144, 143 in a loop shape, between the
図３及び図５に示すように、Ｍｘ検出系は、ひずみゲージ１５１〜１５４を有して構成されている。ひずみゲージ１５１〜１５４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１５１は、Ｆｙ検出系のひずみゲージ１３１に対して、円筒部１１１の中心軸方向に隣接して配置されている。
ひずみゲージ１５２は、Ｆｙ検出系のひずみゲージ１３２に対して、円筒部１１１の中心軸方向に隣接して配置されている。
ひずみゲージ１５１とひずみゲージ１５２とは、円筒部１１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。
ひずみゲージ１５３は、ひずみゲージ１５２からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１５２に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
ひずみゲージ１５４は、ひずみゲージ１５１からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１５１に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the Mx detection system includes
The
The
The
The
The
また、図５（ａ）に示すように、Ｍｘ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１５１，１５３，１５２，１５４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１５１とひずみゲージ１５３との間、及び、ひずみゲージ１５２とひずみゲージ１５４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１５１とひずみゲージ１５４との間、及び、ひずみゲージ１５３とひずみゲージ１５２との間の電位差を出力として抽出するものである。
5A, the bridge circuit of the Mx detection system sequentially connects the strain gauges 151, 153, 152, and 154 in a loop shape, and between the
Ｍｙ検出系は、ひずみゲージ１６１〜１６４を有して構成されている。ひずみゲージ１６１〜１６４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１６１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２１に対して、円筒部１１１の中心軸方向に隣接して配置されている。
ひずみゲージ１６２は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２２に対して、円筒部１１１の中心軸方向に隣接して配置されている。
ひずみゲージ１６１とひずみゲージ１６２とは、円筒部１１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。
ひずみゲージ１６３は、ひずみゲージ１６２からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１６２に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
ひずみゲージ１６４は、ひずみゲージ１６１からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１６１に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
The My detection system includes strain gauges 161-164. The strain gauges 161 to 164 are uniaxial strain gauges, and are attached to the outer peripheral surface of the
The
The
The
The
The
また、図５（ｂ）に示すように、Ｍｙ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１６１，１６３，１６２，１６４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１６１とひずみゲージ１６３との間、及び、ひずみゲージ１６２とひずみゲージ１６４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１６１とひずみゲージ１６４との間、及び、ひずみゲージ１６３とひずみゲージ１６２との間の電位差を出力として抽出するものである。
Further, as shown in FIG. 5B, the My detection system bridge circuit sequentially connects the strain gauges 161, 163, 162, and 164 in a loop shape, between the
Ｍｚ検出系は、ひずみゲージ１７１〜１７４を有して構成されている。ひずみゲージ１７１〜１７４は、せん断形のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の周方向となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１７１は、Ｆｚ検出系のひずみゲージ１４１、１４２の中間に配置されている。
ひずみゲージ１７２は、Ｆｚ検出系のひずみゲージ１４２，１４４の中間に配置されている。
ひずみゲージ１７３，１７４は、それぞれひずみゲージ１７２，１７１に対して、円筒部１１１の中心軸対称となる位置に配置されている。
The Mz detection system includes
The
The
The strain gauges 173 and 174 are disposed at positions that are symmetrical with respect to the central axis of the
また、図５（ｃ）に示すように、Ｍｚ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１７１，１７３，１７４，１７２をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１７１とひずみゲージ１７３との間、及び、ひずみゲージ１７２とひずみゲージ１７４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１７１とひずみゲージ１７２との間、及び、ひずみゲージ１７３とひずみゲージ１７４との間の電位差を出力として抽出するものである。
Further, as shown in FIG. 5C, the bridge circuit of the Mz detection system sequentially connects the strain gauges 171, 173, 174, and 172 in a loop shape, and between the
以下、上述した実施例の効果を、以下説明する本発明の比較例と対比して説明する。
比較例の説明において、実施例と実質的に対応する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図３は、比較例の車輪作用力検出装置を有するハブベアリングユニットの断面図である。
比較例のハブベアリングユニット１Ａにおいては、基部５０に突出部５４を設けておらず、内側シール７０は、外輪２０の筒状部２１の車幅方向内側の端部近傍における内周面と、内輪３０の筒状部３１の車幅方向内側の端部近傍における外周面との間に組み込まれている。
Hereinafter, the effect of the above-described embodiment will be described in comparison with a comparative example of the present invention described below.
In the description of the comparative example, portions substantially corresponding to the embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences are mainly described.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a hub bearing unit having a wheel acting force detection device of a comparative example.
In the hub bearing unit 1A of the comparative example, the
比較例においては、外側シール６０、内側シール７０で発生した熱が、内輪３０を介してともに感受体１１０の第１フランジ１１２側へ伝搬し、感受体１１０の長手方向における一方側のみが熱せられて感受体全体の熱平衡が崩れてしまう。
これによって、熱膨張の差からひずみゲージにセンサオフセットが生じてしまう。
In the comparative example, heat generated in the
This causes a sensor offset in the strain gauge due to the difference in thermal expansion.
これに対し、本実施例においては、以下のような効果を得ることができる。
（１）外側シール６０を感受体１１０の第１フランジ１１２が固定された内輪３０側に設け、内側シール７０を感受体１１０の第２フランジ１１３が固定された基部５０側に設けることによって、外側シール６０において発生した熱は内輪３０を介して感受体１１０の第１フランジ１１２へ伝導し、内側シール７０において発生した熱は基部５０を介して感受体１１０の第２フランジ１１３へ伝導するため、感受体１１０の一方側のみが熱せられて熱平衡が崩れ、センサオフセットが生じることを防止できる。
（２）外側シール６０から感受体１１０の第１フランジ１１２への熱伝導量と、内側シール７０から第２フランジ１１３への熱伝導量とが実質的に等しくなるように、内輪３０及び基部５０の形状及び材質を設定することによって、上述した効果を確実に得ることができる。
（３）基部５０をサスペンション装置のアップライトに固定するとともに、外輪２０に車輪が締結されるハブ１０を固定することによって、車両の車輪に作用する力を、車両を実際に走行させながら精度よく検出することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2) The
(3) While fixing the base 50 to the upright of the suspension device and fixing the
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）実施例において、回転体の作用力検出装置は、例えば自動車の車輪作用力を検出する６分力検出装置であったが、本発明はこれに限らず、車輪以外の回転体への作用力を検出する装置にも適用することができる。
また、実施例においては６分力を検出しているが、計測の目的に応じて１〜５分力を検出する構成としてもよい。
（２）実施例における感受体へのひずみゲージの配置やブリッジ回路の構成は一例であって、適宜変更することが可能である。例えば、実施例のようにＦｘ及びＦｙ検出用に単軸ひずみゲージを設ける構成に代えて、せん断歪ひずみゲージをもちいてもよい。
（３）実施例のように回転体の作用力検出装置を車両のハブベアリングユニットに組み込む場合、ハブベアリングユニットの構成は適宜変更することができる。例えば、各部材の形状、構造、材質、配置や、軸受の種類などは適宜変更することができる。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the technical scope of the present invention.
(1) In the embodiment, the acting force detection device for a rotating body is, for example, a 6-component force detecting device that detects the wheel acting force of an automobile. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a device that detects an acting force.
Further, in the embodiment, 6 component forces are detected, but a configuration in which 1 to 5 component forces are detected according to the purpose of measurement may be adopted.
(2) The arrangement of the strain gauges on the susceptor and the configuration of the bridge circuit in the examples are examples, and can be changed as appropriate. For example, instead of a configuration in which a uniaxial strain gauge is provided for detecting Fx and Fy as in the embodiment, a shear strain strain gauge may be used.
(3) When the working force detection device for a rotating body is incorporated in a hub bearing unit of a vehicle as in the embodiment, the configuration of the hub bearing unit can be changed as appropriate. For example, the shape, structure, material, arrangement, type of bearing, and the like of each member can be changed as appropriate.
１ ハブベアリングユニット（実施例）
１Ａ ハブベアリングユニット（比較例）
１０ ハブ １１ 筒状部
１１ａ スプライン穴 １２ フランジ部
１２ａ 開口 １３ カラー部
２０ 外輪 ２１ 筒状部
２２ フランジ部 ２２ａ ネジ穴
３０ 内輪 ３１ 筒状部
３２ フランジ部
４０ 転動体 ４１，４２ 保持器
５０ 基部 ５１ 筒状部
５２ フランジ部 ５２ａ 開口
５２ｂ 貫通孔
６０ 外側シール ７０ 内側シール
１００ ６分力検出装置 １１０ 感受体
１１１ 筒状部１１２ 第１フランジ
１１２ａ ネジ孔 １１３ 第２フランジ
１１３ａ ネジ孔 １１４ 中間部
１１５ 中間部 Ｒ１〜Ｒ８ Ｒ部
１２１〜１２４ Ｆｘ検出系の単軸ひずみゲージ（参考例）
１３１〜１３４ Ｆｙ検出系の単軸ひずみゲージ（参考例）
１４１〜１４４ Ｆｚ検出系の単軸ひずみゲージ
１５１〜１５４ Ｍｘ検出系の単軸ひずみゲージ
１６１〜１６４ Ｍｙ検出系の単軸ひずみゲージ
１７１〜１７４ Ｍｚ検出系のせん断形ひずみゲージ
1 Hub bearing unit (Example)
1A Hub bearing unit (comparative example)
DESCRIPTION OF
131-134 Fy detection system uniaxial strain gauge (reference example)
141-144 Fz detection system uniaxial strain gauge 151-154 Mx detection system uniaxial strain gauge 161-164 My detection system uniaxial strain gauge 171-174 Shear type strain gauge of Mz detection system
Claims (3)
前記感受体の前記第１の端部に固定された第１の固定部材と、
前記感受体の前記第２の端部に固定された第２の固定部材と、
前記筒状部と実質的に同心に配置された回転軸回りに前記第１の固定部材に対して相対回転する回転部材と、
前記第１の固定部材に対して前記回転部材を回転可能に支持する転がり軸受と
を備える回転体の作用力検出装置であって、
前記転がり軸受の一方の端部に隣接して配置され前記回転部材と前記第１の固定部材との間隔をシールする第１のシール手段と、
前記転がり軸受の他方の端部に隣接して配置され前記回転部材と前記第２の固定部材との間隔をシールする第２のシール手段と
を備えることを特徴とする回転体の作用力検出装置。 A susceptor formed with a cylindrical portion to which a strain gauge is attached between the first end and the second end; and
A first fixing member fixed to the first end of the susceptor;
A second fixing member fixed to the second end of the susceptor;
A rotating member that rotates relative to the first fixing member around a rotation axis that is disposed substantially concentrically with the tubular portion;
A rotating body acting force detection device comprising: a rolling bearing that rotatably supports the rotating member with respect to the first fixed member;
A first sealing means disposed adjacent to one end of the rolling bearing and sealing a gap between the rotating member and the first fixing member;
And a second sealing means disposed adjacent to the other end of the rolling bearing and sealing a gap between the rotating member and the second fixing member. .
を特徴とする請求項１に記載の回転体の作用力検出装置。 The amount of heat conduction from the first sealing means to the first end of the susceptor and the amount of heat conduction from the second sealing means to the second end of the susceptor are substantially equal. The working force detection device for a rotating body according to claim 1, wherein the shape and material of the first fixing member and the second fixing member are set so as to be equal to each other.
前記回転部材には車輪が締結されるハブが設けられること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転体の作用力検出装置。 The second fixing member is attached to a vehicle suspension device;
The working force detection device for a rotating body according to claim 1, wherein the rotating member is provided with a hub to which a wheel is fastened.
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