KR20220062219A - Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques - Google Patents

Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques Download PDF

Info

Publication number
KR20220062219A
KR20220062219A KR1020200148174A KR20200148174A KR20220062219A KR 20220062219 A KR20220062219 A KR 20220062219A KR 1020200148174 A KR1020200148174 A KR 1020200148174A KR 20200148174 A KR20200148174 A KR 20200148174A KR 20220062219 A KR20220062219 A KR 20220062219A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
housing
sensor
bearing assembly
strain
raceways
Prior art date
Application number
KR1020200148174A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이승훈
Original Assignee
이승훈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이승훈 filed Critical 이승훈
Priority to KR1020200148174A priority Critical patent/KR20220062219A/en
Publication of KR20220062219A publication Critical patent/KR20220062219A/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C43/00Assembling bearings
    • F16C43/04Assembling rolling-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009Force sensors associated with a bearing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

The present invention relates to a bearing assembly which self-detects transmitted force or torque, and to the bearing assembly which connects a road wheel to a suspension system element on a vehicle body. The bearing assembly comprises a hub to which the road wheel is attached and a housing which is attached to the suspension system element. The hub rotates on rolling elements, which are arranged in two rows, one by one between opposite-side raceways on the hub and the housing, inside the housing. The rolling elements give a slight curve on the housing, and the curve is detected by a strain sensor attached on the housing. The present invention relates to the bearing assembly having the strain sensor that generates an electric signal for calculating a weight of the mechanical system in which a bearing is combined.

Description

자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체{Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques}Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques

본 발명은, 일반적으로 말하면, 베어링에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 계산된 타이어 패치(tire patch) 하중을 기초로 차량 동력학(vehicular dynamics)을 탐지 및 제어하는 장치가 사용할 전기 신호를 제공하거나, 또는 베어링에 걸리는 일반적인 응력, 변형율 및 하중을 측정하기 위하여, 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체에 관한 것이다.The present invention relates, generally speaking, to bearings, and more particularly to providing electrical signals for use by devices for detecting and controlling vehicle dynamics based on calculated tire patch loads; Or to a bearing assembly that detects the force and torque transmitted by itself, in order to measure the general stress, strain and load applied to the bearing.

작동중의 베어링에 걸리는 하중 및 하중의 형태가 베어링 및 그 베어링에 부착된 물체에 관한 충분한 정보를 제공할수 있는 적용예는 많다. 그러한 적용예 중 하나가 자동차 산업인데, 이 자동차 산업에서는 전기 신호 형태의 그러한 하중 정보가 차량 동력학 제어(Vehicular Dynamic Control: 'VDC') 시스템의 적절한 적용을 위하여 지극히 중요하다.There are many applications where the load and the type of load applied to the bearing during operation can provide sufficient information about the bearing and the objects attached to it. One such application is the automobile industry, in which such load information in the form of electrical signals is extremely important for proper application of vehicle dynamic control ('VDC') systems.

다른 적용예는 강제(鋼製) 압연기 산업에 있는데, 이 산업에서는 압연 공정 중에 롤러의 속도와 하중을 조절하는 데에 전자적인 처리 및 제어가 이용된다. 또 다른 한 가지 적용예는 공작 기계 산업인데, 이 산업에서는 프로그램 가능한 컨트롤러(controller) 및 프로세서(processor)가 밀링(milling), 커팅(cutting) 및 드릴링(drilling) 기계에서의 스핀들 (spindle)의 속도를 탐지하고 제어한다.Another application is in the steel mill industry, where electronic processing and control are used to regulate the speed and load of the rollers during the rolling process. Another application is in the machine tool industry, where programmable controllers and processors control the speed of spindles in milling, cutting and drilling machines. detect and control

자동차 산업은 운전자가 브레이크 작용과 연속된 서스펜션 조정의 여러 가지 조합을 통해서 차량의 통제 상태를 유지시킬 수 있도록 지원하는 전자 장치의 개발을 지속하고 있지만, 이들 시스템이 정교해질수록 타이어 접촉 패치에서 가해지는 하중을 표시하는 충분한 하중 범위를 나타내는 신뢰성 있는 입력 신호를 필요로 한다.The automotive industry continues to develop electronic devices that help drivers maintain control of their vehicle through various combinations of braking action and continuous suspension adjustments, but as these systems become more sophisticated, the pressure applied from the tire contact patch increases. We need a reliable input signal that represents a sufficient load range to indicate the load.

유사하게, 압연기 및 공작 기계 산업은 베어링에 걸리는 하중의 탐지를 필요 로 하는 여러 가지 형태의 공정 제어를 사용한다. 구체적으로, 압연기는 롤러상에서의 벨트 슬립핑(belt slipping)의 표시 또는 특정 세트의 롤러가 더 높은 하중을 경험하고 있다는 것의 표시에 관한 베어링 피드백을 필요로 한다. 컴퓨터 제어식 공작 기계는 커팅 및 드릴링 공구가 무뎌졌는지, 또는 커팅 또는 드릴링 속도가 적절한 기계 가공 작업을 위하여 설정된 한계를 초과하는지를 평가하기 위하여, 스핀들을 지지하는 베어링에 의해 경험되고 있는 하중을 탐지할 필요가 있다.Similarly, the rolling mill and machine tool industries use several forms of process control that require the detection of loads on bearings. Specifically, rolling mills require bearing feedback regarding an indication of belt slipping on the rollers or an indication that a particular set of rollers is experiencing a higher load. Computer-controlled machine tools need to detect the load being experienced by the bearings supporting the spindle in order to assess whether the cutting and drilling tool has become dull, or whether the cutting or drilling speed exceeds set limits for proper machining operations. there is.

베어링 조립체(A)는 어떤 회전 축 설비에 장착되고, 그 후에 베어링 상의 둘레 방향, 둘레 - 축 방향 , 축 방향 토크 및 전단 변형을 전반적으로 나타내는 전기 신호를 제공하도록 베어링 센서가 사용된다. 그러한 정보를 필요로 하는 적용예는 압연기의 공정 제어 및 공작 기계의 공정 제어이다. 베어링 설계 및 베어링 사용 분야의 숙련자에게는 베어링이 지탱하는 하중에 대하여 이들 베어링 하중을 탐지하여 전기 신호를 제공할 수 있다.The bearing assembly (A) is mounted on some rotating shaft fixture, after which the bearing sensors are used to provide electrical signals indicative of the circumferential, circumferential-axial, axial torque and shear strain on the bearing. Applications that require such information are process control of rolling mills and process control of machine tools. For those skilled in the art of bearing design and bearing use, it is possible to detect these bearing loads relative to the loads they bear and provide an electrical signal.

본 발명의 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체는 베어링이 지탱하는 하중에 대하여 이들 베어링 하중을 탐지하여 전기 신호를 제공할 수 있다.The bearing assemblies that detect self-transmitted forces and torques of the present invention can detect these bearing loads relative to the loads they bear and provide an electrical signal.

또한 자동차 장치 또는 압연기 산업이나 공작 기계 산업의 다른 전자 장치가 사용할 수 있는 형태 및 모드의 전기 신호를 사용하기 위하여 스트레인 센서를 사용할 수 있다.It is also possible to use strain sensors to use electrical signals in a form and mode that can be used by automotive devices or other electronic devices in the rolling mill industry or machine tool industry.

도 1은 로드휠에 작용하는 몇 가지 힘과 토크를 보여주는 로드휠의 사시도.
도 2는 본 발명에 따라 구성되고 본 발명을 구체화하는 베어링 조립체의 단면도.
도 3은 베어링 조립체용 센서 모듈(module) 중 하나의 평면도.
도 4는 도 3의 센서 모듈의 센서의 평면도.
도 5는 베어링 조립체용 하우징의 사시도.
도 6은 변형된 베어링 조립체용 하우징의 단면도.
도 7은 변형된 베어링 조립체의 센서 모듈을 단일 평면에 펼쳐서 보여주는 전개도.도 8은 또 다른 변형된 베어링 조립체용 하우징의 단면도.
1 is a perspective view of a road wheel showing several forces and torques acting on the road wheel;
2 is a cross-sectional view of a bearing assembly constructed in accordance with the present invention and embodying the present invention;
3 is a plan view of one of the sensor modules for the bearing assembly;
4 is a plan view of a sensor of the sensor module of FIG. 3 ;
5 is a perspective view of a housing for a bearing assembly;
6 is a cross-sectional view of a housing for a modified bearing assembly;
Fig. 7 is an exploded view showing the sensor module of the modified bearing assembly spread out in a single plane. Fig. 8 is a cross-sectional view of a housing for another modified bearing assembly.

자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체는 노면상에서 차량을 지지하는 로드휠(W)(도 1)은 노면을 따라 구를 때 몇 가지 힘 및 토크를 경험한다. 우선, 일반적으로 차량의 무게와 노면의 요철(irregularity) 및 제동에 의하여 발생되는 어떤 관성력을 나타 내는 수직 방향 힘(Fv)이 있다. 로드휠(W)은 또한 일반적으로 로드휠이 진행되는 방향으로 작용하는 수평 방향 힘(Fh )을 경험한다. 또한, 회전 축(X) 방향인 축 방향으로 지향되는 힘인 드러스트 하중(Ft)이 있다. 그리고, 수직 방향 토크 (Tv), 즉 로드휠(W)을 수직으로 관통하는, 때로는 조향 토크(steering torque)라 불리는 토크가 있다. 마지막으로, 때로는 오버터닝 모멘트(overturning moment)라 불리는 수평 토크(Th)가 있는데, 이 토크는 로드휠(W)의 진행 방향으로 로드휠(W)을 수평으로 관통하는 축을 중심으로 하여 작용한다. 로드휠(W)은 림(rim,2)과 이 림(2)에 장착되는 타이어(4)를 구비한다. 타이어(4)는 타이어 접촉 패치(6)를 따라 노면과 접촉하며, 이 타이어 접촉 패치(6)에서 타이어( 4)는 힘(F)과 토크(T)를 경험한다. 힘과 토크의 크기는 타이어 접촉 패치(6)에서의 조건을 나타내며, 실시간으로 다른 조건과 함께 평가되는 경우, 차량을 통제하에 유지시키거나, 다른 한편으로 통제로부터 벗어나는 차량의 능력에 대한 훌륭한 표시를 제공한다.A bearing assembly that detects its own transmitted forces and torques experiences several forces and torques as the road wheel W (FIG. 1), which supports the vehicle on the road surface, rolls along the road surface. First, in general, there is a vertical force (Fv) representing a certain inertia force generated by braking and irregularity of the road surface and the weight of the vehicle. The road wheel W also experiences a horizontal force Fh which generally acts in the direction in which the road wheel travels. Also, there is a thrust load Ft, which is a force directed in the axial direction, which is the direction of the rotation axis X. In addition, there is a vertical torque Tv, that is, a torque vertically penetrating the road wheel W, sometimes called a steering torque. Finally, there is a horizontal torque Th, sometimes called an overturning moment, which acts about an axis horizontally penetrating the road wheel W in the traveling direction of the road wheel W. The road wheel W has a rim 2 and a tire 4 mounted on the rim 2 . The tire 4 is in contact with the road surface along a tire contact patch 6 , in which the tire 4 experiences a force F and a torque T. The magnitudes of force and torque represent the conditions at the tire contact patch 6 and, when evaluated in real time along with other conditions, give an excellent indication of the vehicle's ability to keep the vehicle under control or, on the other hand, to get out of control. to provide.

로드휠(W)은 베어링 조립체(A)에서 차량용 서스펜션 시스템 요소(C)(도 2)에 연결되는데, 상기 베어링 조립체는 로드휠(W)과 서스펜션 시스템 요소(C) 사이에서 하중을 전달하면서 로드휠(W)이 축(X)을 중심으로 회전할 수 있게 한다. 전형적으로, 서스펜션 시스템 요소(C)는 조향 너클(steering knuckle)이다. 베어링 조립체(A)는 로드휠(W)이 부착되는 허브(12)와, 서스펜션 시스템 요소(C)에 고착되는 하우징(14)과, 상기 허브(12)와 하우징(14) 사이에 배치되어 허브(12)가 하우징(14) 상에서 최소의 마찰로서 회전할 수 있게 하는 베어링(16)을 구비한다. 하우징(14)을 수용 하기 위하여, 서스펜션 시스템 요소(C)에는 관통 보어(through bore)(18)와 기계 가공된 단부면(20)이 마련되어 있다 . 대부분의 경우, 하우징(14)은 부분적으로 관통 보어(18)에 끼워맞춰지고, 단부면 (20)에 맞닿아 있다. 베어링(16)은 하우징(14) 내에 수용된다. 허브(12)는 베어링(16) 내로 연장하여 축 방향 및 반경 방향에서 억류된다.The road wheel W is connected to a vehicle suspension system element C ( FIG. 2 ) in a bearing assembly A, which bearing assembly transfers the load between the road wheel W and the suspension system element C while the road wheel W ) to rotate around the axis (X). Typically, the suspension system element C is a steering knuckle. The bearing assembly (A) comprises a hub (12) to which the rod wheel (W) is attached, a housing (14) secured to a suspension system element (C), and disposed between the hub (12) and the housing (14) to include the hub ( 12 has a bearing 16 that allows it to rotate with minimal friction on the housing 14 . To receive the housing 14 , the suspension system element C is provided with a through bore 18 and a machined end face 20 . In most cases, housing 14 partially fits through bore 18 and abuts end face 20 . Bearing 16 is received within housing 14 . The hub 12 extends into the bearing 16 and is held in the axial and radial directions.

보다 구체적으로 말하자면, 허브(12)는 플랜지(26)와, 플랜지(26)의 배면에 배치된 숄더(shoulder)(30)에서 플랜지( 26)로부터 돌출하는 중공 스핀들(28)을 포함한다. 플랜지(26)에는 숄더(30)의 외측으로부터 러그 볼트(lug bolt)(32) 가 체결되고, 이들 러그 볼트는 그 다른면으로부터 축 방향으로 돌출하여 로드휠(W)의 림(2)을 통과한다. 로드휠(W) 을 벗어난 러그 볼트(32) 위에는 러그 너트(34)가 나사 결합되어 로드휠(W)을 허브(12)에 고정시킨다.More specifically, the hub 12 includes a flange 26 and a hollow spindle 28 protruding from the flange 26 at a shoulder 30 disposed on the rear surface of the flange 26 . A lug bolt 32 is fastened to the flange 26 from the outside of the shoulder 30, and these lug bolts protrude from the other side in the axial direction and pass through the rim 2 of the road wheel W. . A lug nut 34 is screwed on the lug bolt 32 outside the road wheel W to fix the road wheel W to the hub 12 .

스핀들(28)은 플랜지(26)로부터 원위단이 업셋(upset), 즉 외측으로 변형되어 성형 단부(36)를 제공하는데, 이 성형 단부는 축(X)에 직각이고 숄더(30)를 향하여 제공되는 지지면(38)을 갖는다. 베어링(16)은 플랜지(26)상의 숄더(30) 와 성형 단부(36)의 지지면(38) 사이에 끼이게 된다.Spindle 28 is upset at its distal end from flange 26 , ie is deformed outwardly to provide a shaped end 36 which is perpendicular to axis X and is provided towards shoulder 30 . It has a supporting surface 38 which is A bearing 16 is sandwiched between the shoulder 30 on the flange 26 and the bearing surface 38 of the forming end 36 .

베어링(16)은 스핀들(28) 둘레에 끼워지는 2개의 콘(cone)(40) 형태의 내측 레이스(race)를 포함하며, 각 콘(40)과 스핀들(28) 사이에는 억지끼워맞춤이 이루어진다. 각 콘(40)은 축(X)으로부터 외측 방향으로 제공되는 테이퍼진 레이스웨이(tapered raceway, 42), 이 레이스웨이(42)의 큰 단부에 있는 드러스트 리브(44) 및 이 드러스트 리브(44) 의 단부상에서 축(X)에 관하여 직각으로 형성된 배면(46)을 구비한다. 내측 콘(40)은 레이스웨이(raceway)(42)의 작은 단부를 지나 돌출하는 원통형 콘 연장부(48) 때문에 외측 콘(40) 보다 다소 더 길다. 콘 연장부(48)는 하우징(14) 내의 속도 센서에 의하여 탐지되는 타겟 휠(target wheel)용 시트(seat)로서 작용할 수 있다. 내측 콘(40)은 그것의콘 연장부(48)에서 스핀들(28)을 따라 외측 콘(40)의 작은 단부와 맞닿는데, 다시 말해서 2개의 콘(40)은 그들의 전면(前面)에서 접촉한다. 외측 콘(40)의 배면(背面)(46)은 플랜지(26)를 따라 있는 숄더(30)와 접촉하는 반면, 내측 콘 (40)의 배면(46)은 성형 단부(36)상의 단부면(38)과 접촉한다.Bearing 16 includes an inner race in the form of two cones 40 fitted around spindle 28 , with an interference fit between each cone 40 and spindle 28 . . Each cone 40 has a tapered raceway 42 provided outwardly from the axis X, a thrust rib 44 at the large end of this raceway 42, and a thrust rib ( 44) has a back surface 46 formed at right angles to the axis X on its end. The inner cone 40 is somewhat longer than the outer cone 40 because of the cylindrical cone extension 48 that projects past the small end of the raceway 42 . The cone extension 48 may act as a seat for a target wheel as detected by a speed sensor in the housing 14 . The inner cone 40 abuts the small end of the outer cone 40 along the spindle 28 at its cone extension 48 , ie the two cones 40 contact at their front faces. . The back face 46 of the outer cone 40 is in contact with the shoulder 30 along the flange 26 , while the back 46 of the inner cone 40 has an end face on the forming end 36 ( 38) is in contact with

상기 2개의 콘(40)에 추가하여, 베어링(16)은 2열로 배열된 테이퍼진 롤러(tapered roller, 54)를 포함하는데, 각 콘( 40)의 둘레에 분리된 열이 있다. 실제로, 롤러(54)는 콘(40)의 레이스웨이(42) 둘레로 연장하며, 롤러(54)의 테이퍼진 측면과 레이스웨이(42) 사이에는 주로 선접촉이 이루어진다. 롤러(54)의 큰 단부면은 드러스트 리브(46)에 지탱된다.In addition to the two cones 40 , the bearing 16 comprises tapered rollers 54 arranged in two rows, with a separate row around each cone 40 . In practice, rollers 54 extend around raceway 42 of cone 40 , with primarily line contact between the tapered sides of roller 54 and raceway 42 . The large end face of the roller 54 is supported on the thrust ribs 46 .

각 열의 롤러(54)는 거의 정상에 있는데, 이는 이들 롤러의 테이퍼진 측면이 배치되는 엔빌로프(envelope)가 축(X)을 따라 공통점에 배치되는 정점들을 갖는다는 것을 의미한다. 각 열의 롤러(54)는 그 열 내에서 롤러(54) 사이의 적절한 간격을 유지하기 위하여 케이지(cage, 56)를 구비한다.The rollers 54 of each row are almost at the top, meaning that the envelope on which the tapered sides of these rollers are disposed have vertices disposed at a common point along the axis X. Each row of rollers 54 has a cage 56 to maintain proper spacing between the rollers 54 within that row.

하우징(14)은 스핀들(28)뿐만 아니라 2개의 콘(40) 및 2열의 롤러(54)을 포위한다. 그 하우징은 축(X)을 향하여 내측 방향으로 제공되는 테이퍼진 레이스웨 이(58)를 구비한다는 점에서 베어링(16)의 일부를 형성한다. 그런 의미에서, 하우징(14)은 베어링(16)의 외측 레이스를 구성한다. 하우징(14)상의 레이스웨이(58)는 이것들을 분리시키는 원통형 개재면(59)을 향하여 하방으로 테이퍼진다. 이들 롤러(54)도 마찬가지로 하우징(14)의 레이스웨이(58)를 따라 놓이 며, 레이스웨이(58)와 롤러(54)의 테이퍼진 측면 사이에는 주로 선접촉이 이루어진다. 레이스웨이(58)는 그것들의 큰단부에서 짧은 단부 보어(end bore)(60) 내로 개방되며, 이들 단부 보어(60)에는 2개의 콘(40)의 드러스트 리브(44) 가 배치된다. 그러므로, 베어링(16)의 각 단부는 환형 공간을 구비하는데, 그 공간은 베어링 단부의 드러스트 리브(44 )와 단부 보어(60)의 주면(周面) 사이에 존재한다.The housing 14 encloses the spindle 28 as well as two cones 40 and two rows of rollers 54 . Its housing forms part of the bearing 16 in that it has tapered raceways 58 which are provided in an inward direction towards the axis X. In that sense, the housing 14 constitutes the outer race of the bearing 16 . Raceways 58 on housing 14 taper downwardly towards cylindrical intervening surfaces 59 that separate them. These rollers 54 are also laid along the raceway 58 of the housing 14, and a line contact is mainly made between the raceway 58 and the tapered side of the roller 54. The raceways 58 open at their large ends into short end bores 60 , in which the thrust ribs 44 of the two cones 40 are arranged. Therefore, each end of the bearing 16 has an annular space, which space exists between the thrust rib 44 of the bearing end and the major surface of the end bore 60 .

하우징(14)은 대체로 원통형인 외표면(62)과 그 외표면의 단부면들 사이의 중간에서 외표면(62)으로부터 돌출하는 삼각형 또는 직사각형 플랜지(64)를 구비한다. 플랜지(64) 뒤의 영역의 외표면(62)의 직경은 서스펜션 시스템 요소(C )의 관통 보어(18)의 직경보다 약간 작다. 하우징(14)의 이 부분은 약간의 간극을 두고 관통 보어(18)에 끼워맞춰지는 한편, 플랜지(64)의 배면은 서스펜션 시스템 요소(C)의 단부면(24)에 지탱된다. 하우징(14)은 서스펜션 시스템 요소( C)를 관통하여 하우징(14)상의 플랜지(64)에 나사 결합되는 볼트(66)에 의하여 견고하게 고정된다.The housing 14 has a generally cylindrical outer surface 62 and a triangular or rectangular flange 64 protruding from the outer surface 62 midway between the end faces of the outer surface. The diameter of the outer surface 62 in the region behind the flange 64 is slightly smaller than the diameter of the through bore 18 of the suspension system element C . This part of the housing 14 fits into the through bore 18 with a slight gap, while the back of the flange 64 bears on the end face 24 of the suspension system element C. The housing 14 is rigidly secured by bolts 66 that pass through the suspension system element C and screw into a flange 64 on the housing 14 .

베어링(16) 단부에서의 환형 공간은 하우징(14)의 단부 보어(60) 내에, 그리고 콘(40)의 드러스트 리브(44)의 둘레에 끼워맞춰지는 시일(seal, 68)로 밀폐된다. 미국 특허 제5,022,659호는 양 지점에 적절한 시일을 개시하고 있다.The annular space at the end of the bearing 16 is sealed with a seal 68 that fits within the end bore 60 of the housing 14 and around the thrust rib 44 of the cone 40 . U.S. Patent No. 5,022,659 discloses suitable seals at both points.

성형 단부(36)는 조립체(A)를 사용한다. 그러나, 허브(12)가 항상 성형 단부(36)를 갖는 것은 아니다. 초기에, 허브(1 2)의 스핀들(28)은 숄더(30)로부터 언제나 자유단까지 원통형 표면으로서 연장한다. 2개의 콘(40)은 롤러(54)의 보충물로서, 그리고 2열의 롤러(15) 사이에 끼인 하우징(14)으로서, 스핀들(54)의 원통형 표면 위에 설치되어 외측 콘( 40)의 배면(46)이 스핀들(28)의 다른 단부의 숄더(30)와 부딪힐 때까지 진행한다. 콘(40)이 그렇게 위치하는 경우, 스핀들(28)의 일부는 내측 콘(40)의 배면을 지나 돌출한다. 이 부분이 성형 단부(36)로서 변형된다. PCT 출원 GB 98 /01823호(국제 공개 WO98/58762호)는 스핀들(28)의 초기에 연장된 단부를 업셋하여 그 단부를 실제 전체 조립체( A)에 사용되는 일체적인 성형 단부(36)로 전환시키는 회전 성형 공정을 개시하고 있다.The molded end 36 uses the assembly (A). However, the hub 12 does not always have a shaped end 36 . Initially, the spindle 28 of the hub 12 extends as a cylindrical surface from the shoulder 30 to the always free end. The two cones 40, as supplements to the rollers 54, and as a housing 14 sandwiched between the two rows of rollers 15, are mounted on the cylindrical surface of the spindle 54 to the rear surface of the outer cone 40 ( Proceed until 46 ) strikes shoulder 30 at the other end of spindle 28 . When the cone 40 is so positioned, a portion of the spindle 28 projects beyond the back surface of the inner cone 40 . This part is transformed as a molded end 36 . PCT application GB 98 /01823 (International Publication No. WO98/58762) upsets the initially extended end of the spindle 28 and converts it to an integrally formed end 36 used in the actual overall assembly A discloses a rotational molding process.

다른 수단도 역시 스핀들(28)상에 2개의 콘(40)을 고정시킬 수 있다. 예를 들면, 스핀들(28)의 단부는 나선과, 이 나선에 체결되어 내측 콘(40)의 배면(46)에 맞닿게 회전되는 너트를 구비할 수 있다.Other means may also secure the two cones 40 on the spindle 28 . For example, the end of the spindle 28 may have a helix and a nut fastened to the helix and rotated against the back surface 46 of the inner cone 40 .

조립체(A)가 그렇게 이용되는 경우, 베어링(16)은 약가의 예하중(豫荷重)이 가해진 상태로 존재한다. 실제로, 콘(40) 의 내측 레이스웨이(42) 사이의 간격은 베어링(16)의 세팅을 결정하며, 성형 단부(46)을 발생시키는 회전 성형 공정이 내측 콘상의 콘 연장부(48)가 외측 콘의 작은 단부에 맞닿게 할 정도의 충분한 힘으로 내측 콘(40)을 외측 콘(40) 방향으로 이동시키는 한, 상기 간격은 내측 콘(40)의 콘 연장부(48)의 길이에 좌우된다. 스핀들(28) 위에 나사 결합되어 내측 콘(40)의 배면(46)에 꽉 접촉되게 회전되는 너트는 동일한 효과를 갖게 된다.When the assembly A is so used, the bearing 16 remains with a slight preload applied. In practice, the spacing between the inner raceways 42 of the cones 40 determines the setting of the bearings 16, and the rotational forming process that results in the forming end 46 causes the cone extensions 48 on the inner cone to The spacing depends on the length of the cone extension 48 of the inner cone 40, as long as it moves the inner cone 40 in the direction of the outer cone 40 with sufficient force to abut the small end of the cone. . A nut screwed onto the spindle 28 and rotated so as to be in tight contact with the rear surface 46 of the inner cone 40 has the same effect.

로드휠(W)에 작용하는 힘(Fv, Fh, Ft)과 토크(Tv, Th)는 타이어 접촉 패치(6)에서의 상태를 반영한다. 예를 들면, 외부 드러스트 하중(Ft)이 0이라면, 이는 직선 주행을 반영한 것이며, 베어링(16)내의 예하중보다 어느 정도 더 크다는 것을 나타낸다. 반면에, 한 방향이 다른 방향보다 더 큰 비평형의 더 큰 드러스트 하중(Ft)은 곡선 주행 또는 아마도 차량의 한쪽으로의 상당한 경사를 반영하는 것일 것이다. 수직 방향 힘(Fv)의 증가는 그 로드휠(W)이 차량의 전륜(fr ont wheel)이라면 곡선 주행 또는 브레이크의 작용을 반영하게 된다.The forces Fv, Fh, Ft and torques Tv, Th acting on the road wheel W reflect the state in the tire contact patch 6 . For example, if the external thrust load Ft is zero, this reflects the linear running, indicating that it is somewhat larger than the preload in the bearing 16 . On the other hand, an unbalanced, larger thrust load Ft in one direction greater than the other would reflect a curved ride or perhaps a significant inclination to one side of the vehicle. The increase in the vertical force Fv reflects the action of the brake or curved driving if the road wheel W is the front wheel of the vehicle.

로드휠(W)이 경험하는 힘(Fv, Fh, Ft) 및 토크(Tv, Th)는 베어링 조립체(A)를 통해서 서스펜션 시스템 요소(C)로 전달되며, 따라서 베어링 조립체(A) 역시 힘(F)과 토크(T)를 경험하게 된다. 이들 힘(F)과 토크(F)는 하우징의 미세한 팽창 및 수측으로 자체적으로 입증되며, 이러한 미세한 팽창 및 수축은 양 레이스웨이(58)로부터 약간 외측에서 하우 징(14)의 외표면(62)에 부착되는 센서 모듈(M)(도 5)에서 검출된다. 실제로, 테이퍼진 롤러(54)는 힘(F)과 토크(T)를 콘(40)으로부터 하우징(14)으로 전달하며, 레이스웨이(58)를 따라 구름에 따라 베어링(18)에 팽창 및 수축 작용을 부여한다. 이러한 팽창 및 수축은 외표면(62)으로, 그리고 그 외표면(62)을 따라 센서 모듈(M)로 전달된다.The forces Fv, Fh, Ft and torques Tv, Th experienced by the road wheel W are transmitted through the bearing assembly A to the suspension system element C, so that the bearing assembly A also ) and torque (T). These forces (F) and torques (F) are self-evident as a slight expansion and contraction of the housing, which is slightly outwardly from both raceways (58) on the outer surface (62) of the housing (14). It is detected by the sensor module M (Fig. 5) attached to the In effect, tapered roller 54 transfers force F and torque T from cone 40 to housing 14 , which expands and contracts to bearing 18 as it rolls along raceway 58 . give action This expansion and contraction is transmitted to and along the outer surface 62 to the sensor module M.

한 가지 실시예에 있어서, 각 센서 모듈(M)은 기본적으로 캐리어 매트릭스(carrier matrix)(72)와 2개의 포일 저항 엘리먼트(foil resistance element)(74, 76)로 구성되는 스트레인 게이지(70)를 포함한다(도 3, 도 4). 본 실시예의 설명은 저항값을 변화시킴으로써 작동하는 본드형 저항 스트레인 게이지 센서(bonded resistance strain gauge senso r)의 사용을 설명하고 있지만, 기계적 센서, 광전 센서, 광학 센서, 용량 센서, 유도 센서 및 반도체 센서와 같은 다른 형태의 스트레인 센서도 동일하게 적합하다고 하는 것을 유의해야 한다. 그러나, 이 실시예에서는, 캐리어 매트릭스(7 2)가 자체적으로 하우징(14)과 함께 팽창 및 수축할 수 있는 폴리이미드(polyimide)와 같은 적절한 중합체로 형성된 다. 그 캐리어 매트릭스는 적합한 접착제에 의하여 하우징(14)의 외표면에 접착된다. 각 포일 저항 엘리먼트(74, 76) 는 콘스탄탄 포일(constantan foil)과 같은 적절한 금속 포일로 형성되며, 이 포일은 캐리어 매트릭스(72)와 동일한 팽창 및 수축을 겪도록 캐리어 매트릭스(72)에 접착된다. 각 포일 저항 엘리먼트(74, 76)는 몇 개의 평행한 레그(78) 와 인접한 레그(leg, 78)의 단부들을 연결하는 단부 루프(end loop)(80)를 구비한다. 포일 저항 엘리먼트(74, 76)는 양자 모두 캐리어 매트릭스(72) 상에 있지만 서로 전기적으로 절연되어 있다. 더욱이, 포일 저항 엘리먼트(74)의 레그 (78)는 포일 저항 엘리먼트(76)의 레그(78)에 대하여 90°로 배향되어 있다. 각 레그(78)의 저항은 캐리어 매트릭스( 72)가 겪는 팽창 및 수축을 겪는 경우에 변동하며, 각 포일 저항 엘리먼트(74, 76)의 저항은 다수의 레그(78)가 직렬로 접속되어 있는 한 심지어 더 큰 저항의 변화를 겪게 된다. 이 캐리어 매트릭스(72)는 포일 저항 엘리먼트(74, 76) 를 금속 하우징(14)으로부터 전기적으로 절연시키지만 하우징(14)의 미세한 팽창 및 수축을 포일 저항 엘리먼트(74, 76)의 레그(78)로 전달한다.In one embodiment, each sensor module M includes a strain gauge 70 consisting essentially of a carrier matrix 72 and two foil resistance elements 74 and 76 . including (FIGS. 3 and 4). Although the description of this embodiment describes the use of a bonded resistance strain gauge sensor that operates by changing the resistance value, a mechanical sensor, a photoelectric sensor, an optical sensor, a capacitive sensor, an inductive sensor, and a semiconductor sensor It should be noted that other types of strain sensors such as However, in this embodiment, the carrier matrix 72 is formed of a suitable polymer, such as polyimide, which can itself expand and contract with the housing 14 . The carrier matrix is adhered to the outer surface of the housing 14 by means of a suitable adhesive. Each foil resistance element 74 , 76 is formed from a suitable metal foil, such as a constantan foil, which is bonded to a carrier matrix 72 to undergo the same expansion and contraction as the carrier matrix 72 . . Each foil resistance element 74 , 76 has several parallel legs 78 and an end loop 80 connecting the ends of adjacent legs 78 . Foil resistive elements 74 , 76 are both on carrier matrix 72 but electrically insulated from each other. Moreover, the legs 78 of the foil resistance element 74 are oriented at 90° with respect to the legs 78 of the foil resistance element 76 . The resistance of each leg 78 varies as it undergoes the expansion and contraction experienced by the carrier matrix 72, and the resistance of each foil resistive element 74, 76 varies as long as multiple legs 78 are connected in series. Even greater resistance changes. This carrier matrix 72 electrically insulates the foil resistive elements 74, 76 from the metal housing 14, but prevents slight expansion and contraction of the housing 14 to the legs 78 of the foil resistive elements 74, 76. transmit

각 센서 모듈(M)은 그것의 센서(70)에 추가하여, 온도 보상기(84)와 단자 블 록(terminal block, 86)을 포함한다. 온도 보상기(84)는 센서(70)와 동일한 온도에서 작동해야 하며, 이 때문에 하우징(14)상에서 센서(70)에 인접하게, 심지어는 센서(70)의 캐리어 매트릭스(72)상에 배치되어야 한다. 이와 관련하여, 포일 저항 엘리먼트(74, 76)의 저항은 캐리어 매트릭스(72)의 팽창 및 수축에 따라 변동할 뿐만 아니라, 온도에 따라서도 변동한다. 온도 보상기(84)는 브릿지 회로를 통해서, 또는 프로세서를 통해서 포일 저항 엘리먼트(74, 76)에 연결되어, 온도 변화에 기인하는 포일 저항 엘리먼트(74, 76)의 저항의 변화를 보상 또는 오프셋(offset)시킨다. 그러므로, 포일 저항 엘리먼트(74, 76)로부터 획득된 신호는 단지 변형율에 있어서의 변화만을 반영한다. 단자 블록(86)은 단자(88)를 수용하고 있으며, 이 단자에는, 리드(lead)를 통해서, 포일 저항 엘리먼트(74, 76) 상의 탭(tab, 82)이 연결되고, 마찬가지로 온도 보상기(84)가 연결 된다. 단자(88)는 다시 포일 저항 엘리먼트(74, 76) 및 온도 보상기(84)에 의하여 발생된 신호를 평가 및 처리하는 프로세서에 연결된다.Each sensor module M includes, in addition to its sensor 70 , a temperature compensator 84 and a terminal block 86 . The temperature compensator 84 must operate at the same temperature as the sensor 70 , which is why it must be placed on the housing 14 adjacent to the sensor 70 , even on the carrier matrix 72 of the sensor 70 . . In this regard, the resistance of the foil resistive elements 74 , 76 varies not only with the expansion and contraction of the carrier matrix 72 , but also with temperature. A temperature compensator 84 is coupled to the foil resistive elements 74, 76 through a bridge circuit or through a processor to compensate for or offset changes in the resistance of the foil resistive elements 74, 76 due to temperature changes. ) do. Therefore, the signal obtained from the foil resistive elements 74 and 76 reflects only the change in strain. Terminal block 86 houses terminals 88 to which, via leads, tabs 82 on foil resistive elements 74 and 76 are connected, likewise a temperature compensator 84 . ) is connected. Terminal 88 is again connected to a processor that evaluates and processes the signals generated by foil resistive elements 74 , 76 and temperature compensator 84 .

하우징(14)의 외표면(62)에는 외측 레이스웨이(58)로부터 반경 방향 외측 방향으로 4개의 센서 모듈(M)이 부착되고, 이 4개의 센서 모듈은 90°의 간격으로 배치되는데(도 5), 하나는 외표면(62)의 상면에 센서(70)를 구비하고 있고, 다른 하나는 외표면(62)의 저면에 센서(70)를 구비하고 있으며, 다른 두 개는 외표면(62)의 측면에 센서(70)를 구비 하고 있다. 또한, 나머지 4개의 센서 모듈(M)도 외표면(62)에 부착되지만, 이것들은 내측 레이스웨이(58)의 반경 방향 외측 방향에 배치된다. 이것들도 또한 90°의 간격으로 배치되는데, 이들의 센서(70)는 외표면(62)의 상면, 저면및 측면에 있다. 다시 말해서, 이들 센서(70)는 2열로 배열되고, 각 열의 센서는 0°, 90°, 180° 및 270°로 배치되 고, 0°가 상면 중심이다. 8개의 모듈(M)의 각 센서(70)에 있어서, 그 센서(70)용 포일 저항 엘리먼트(74)의 레그(78) 는 둘레 방향으로 연장하는 반면, 포일 저항 엘리먼트(76)의 레그(78)는 축 방향으로 연장한다.Four sensor modules M are attached to the outer surface 62 of the housing 14 in a radially outward direction from the outer raceway 58, and these four sensor modules are arranged at intervals of 90° (FIG. 5). ), one is provided with a sensor 70 on the upper surface of the outer surface 62, the other is provided with a sensor 70 on the lower surface of the outer surface 62, and the other two are provided with a sensor 70 on the lower surface of the outer surface 62. A sensor 70 is provided on the side of the The remaining four sensor modules M are also attached to the outer surface 62 , but they are disposed radially outward of the inner raceway 58 . They are also spaced 90° apart, with their sensors 70 on the top, bottom and sides of the outer surface 62 . In other words, these sensors 70 are arranged in two rows, the sensors in each row are arranged at 0°, 90°, 180°, and 270°, and 0° is the upper plane center. For each sensor 70 of the eight modules M, the leg 78 of the foil resistive element 74 for that sensor 70 extends in the circumferential direction, while the leg 78 of the foil resistive element 76 ) extends in the axial direction.

로드휠(W)이 노면 위를 구르고 그것과 함께 서스펜션 시스템 요소(C) - 그리고 그 요소(C)를 부품으로 하는 전체 차체 - 를 지탱하는 경우, 허브(12)의 스핀들(28)은 하우징(14) 내에서 회전한다. 베어링(16)의 콘(40)은 억지끼워맞춤 으로 스핀들(28)에 끼워져 있으므로 마찬가지로 회전한다. 외측 열의 테이퍼진 롤러(54)는 외측 콘(40)의 레이스웨이 (42) 및 하우징(14)의 외측 레이스웨이(58)를 따라 구른다. 내측 열의 테이퍼진 롤러(54)는 내측 콘(40)의 레이스웨 이(42) 및 하우징(16)의 내측 레이스웨이(58)를 따라 구른다. 이 롤러(54)가 개별적인 레이스웨이(42, 58)사이에서 구름에 따라, 이들 롤러는 콘(40)과 하우징(14) 사이에서 반경 방향 하중을 전달한다. 어떤 롤러(54)에 의하여 그것이 구르는 외측 레이스웨이(58)에 대하여 가해지는 반경 방향 하중은 하우징(14)이 미세하게 굴곡되게 하며, 이러한 굴곡은 레이스웨이(58)에 존재하지만 하우징(14)을 통해서 외표면(62)으로 전달되고, 그 자체가 외표면(62)의 롤러(54)와 레이스웨이(58) 사이의 접촉선으로부터 반경 방향 외측으로의, 약간은 둘레 방향의 다소 더 작은 축 방향 연신을 입증한다. 그러므로, 하중이 걸린 롤러(58)가 센서(70)와 축(X) 사이를 통과할 때마다, 레이스웨이(58)를 따라 발생하는 굴곡은 센서(70)에서 외표면(62)으로 전달 되어 센서(70)의 포일 저항 엘리먼트(74)의 평행한 레그(78)를 연신(延 伸)시켜 포일 저항 엘리먼트(76)의 저항을 증가시킨다. 저항의 변화의 크기는 하중에 의하여 좌우되는데, 그 이유는큰 힘으로 레이스웨이(58)에 지탱되는 롤러는 더 적은 힘으로 지탱되는 것보다 더 큰 굴곡을 부여하기 때문이다. 센서 (70)로부터의 신호로 반영되는 굴곡 - 따라서 롤러의 하중 - 을 비교함으로써, 타이어 패치(6)에서의 상태를 실시간 으로 확인할 수 있다.When the road wheel (W) rolls on the road surface and supports with it the suspension system element (C) - and the entire vehicle body of which element (C) is a part - the spindle 28 of the hub 12 connects to the housing 14 ) rotates within The cone 40 of the bearing 16 rotates as well as it is fitted on the spindle 28 with an interference fit. The outer row of tapered rollers 54 roll along the raceway 42 of the outer cone 40 and the outer raceway 58 of the housing 14 . The inner row of tapered rollers 54 roll along the raceway 42 of the inner cone 40 and the inner raceway 58 of the housing 16 . As these rollers 54 roll between the individual raceways 42 , 58 , these rollers transfer radial loads between the cone 40 and the housing 14 . A radial load applied by some roller 54 against the outer raceway 58 on which it rolls causes the housing 14 to bend slightly, which curvature exists in the raceway 58 but causes the housing 14 to bend. a slightly smaller axial direction radially outwardly, slightly circumferentially, from the line of contact between the raceway 58 and the rollers 54 of the outer surface 62 itself through prove age. Therefore, whenever the loaded roller 58 passes between the sensor 70 and the axis X, the flex that occurs along the raceway 58 is transmitted from the sensor 70 to the outer surface 62. Extending the parallel legs 78 of the foil resistive element 74 of the sensor 70 increases the resistance of the foil resistive element 76 . The magnitude of the change in resistance is dictated by the load, because a roller supported on the raceway 58 with a greater force imparts greater flex than a roller supported with a lesser force. By comparing the flexure reflected by the signal from the sensor 70 - thus the load on the rollers - the condition in the tire patch 6 can be checked in real time.

변형된 베어링 조립체(B)(도 6)는 센서 모듈(M)의 위치를 제외하고는 모든 관점에서 베어링 조립체(A)와 같다. 베어링 조립체(B)에 있어서는, 8개의 센서 모듈(M)이 외표면(62)에 인접하여 하우징(16)의 플랜지(64)에 부착되며, 플랜 지(64)의 외측면에 대향하여 단일의 열로서 배열되어 있다. 4개의 센서 모듈(M)은 플랜지(64) 둘레에 90°의 간격으로 배열된 센서(70)를 구비하는데, 이들 센서(70) 중 하나는 플랜지(64)의 상면에, 다른 하나는 플랜지(64)의 저면에, 나머지 2개는 플랜지(64)의 측면에 구비하고 있는데, 다시 말해서 이들 센서(70)는 0°, 90°, 180° 및 270°로 배열되어 있다(도 7). 이들 센서(70)는 둘레 방향으로 연장하는 포일 저항 엘리먼트(74)의 레그(78)를 구비하며, 이들 레그(78)는 센서(70)의 주축에 평행하다.The modified bearing assembly B (FIG. 6) is identical to the bearing assembly A in all respects except for the position of the sensor module M. In the bearing assembly (B), eight sensor modules (M) are attached to the flange (64) of the housing (16) adjacent the outer surface (62), opposite the outer surface of the flange (64), a single unit arranged in columns. The four sensor modules M have sensors 70 arranged at intervals of 90° around a flange 64 , one of these sensors 70 on the upper surface of the flange 64 and the other on the flange 64 . 64), the other two are provided on the side of the flange 64, ie these sensors 70 are arranged at 0°, 90°, 180° and 270° ( FIG. 7 ). These sensors 70 have legs 78 of foil resistive elements 74 extending in a circumferential direction, these legs 78 being parallel to the major axis of the sensor 70 .

스핀들(28)에서 구동되는 허브(12)상의 로드휠(W)에 대하여, 나머지 4개의 센서 모듈(M)에는 둘레 방향에 대하여 4 5°로 배향되는 센서(70)용 포일 저항 엘리먼트(74, 76)의 레그(78)가 장착된다. 이들 추가적인 센서 모듈(M) 중 하나는 플랜지(64)의 상면에 있는 센서(70) 후방으로 65°에, 즉 상면 중심 후방으로 65 ° 에 배치되는 센서(70)를 구비한다(도 7). 4개의 나머지 센서 모듈(70) 중 다른 하나는 상면 중심 전방으로 25°에 배치되는 센서(70)를 구비하는 한편, 또 다른 하나는 상면 중심 전방으로 65°에 배치되는 센서(70)를 구비한다. 역시 다른 하나의 센서 모듈은 상면 중심 전방으로 155°에 센서(70)를 구비한다. 상기 4개의 나머지 센서, 즉 둘레 방향에 대하여 45°에 포일 저항 엘리먼트들의 레그(78)를 구비하는 센서들은 하우징(14) 내의 전단(剪斷) 변형율을 측정한다.With respect to the load wheel W on the hub 12 driven on the spindle 28 , the remaining four sensor modules M have foil resistive elements 74 , 76 for the sensor 70 oriented at 45° with respect to the circumferential direction. ) of the legs 78 are mounted. One of these additional sensor modules M has a sensor 70 arranged at 65° rearward of the sensor 70 on the upper surface of the flange 64 , ie 65° rearward of the upper surface center ( FIG. 7 ). The other of the four remaining sensor modules 70 has a sensor 70 disposed at 25° forward of the top center, while the other has a sensor 70 disposed at 65° forward of the top center . Another sensor module is provided with the sensor 70 at 155° forward from the center of the upper surface. The four remaining sensors, ie those having a leg 78 of foil resistive elements at 45° with respect to the circumferential direction, measure the shear strain in the housing 14 .

다른 하나의 변형된 베어링 조립체(C)(도 8)도 또한 8개의 센서 모듈(M)용의 센서(70)의 위치를 제외한 모든 관점에서 베어링 조립체(A)와 유사하다. 베어링 조립체(C)는 하우징(14)의 2개의 레이스웨이(58) 사이에 있는 개재면(59) 을 따라 배치되어 그 개재면에 부착되는 센서 모듈(M)을 구비한다. 4개의 센서 모듈(M)은 개재면(59) 둘레에서 0°, 90°, 180° 및 270°에 배치된 센서(70)를 구비하는데, 개재면(59)의 최상면이 0°이다. 이들 센서(70)는 둘레 방향으로 연장된 그것들의 포일 저항 엘리먼트(74)의 레그(78) 및 축 방향으로 연장된 포일 저항 엘리먼트(76)의 레그( 78)를 구비한다. 나머지 4개의 센서 모듈(M)은 전방 둘레로 측정하였을 때 상면 중심으로부터 25°, 65°, 155° 및 295°에 배치된 그것들의 센서(70)를 구비한다. 나머지 센서(70)의 포일 저항 엘리먼트(74, 76)의 레그(78)는 둘레 방향에 대하여 45°, 그리고 축 방향에 관하여 마찬가지로 45°로 배향(配向)되어 있다. 간략히 말해서, 개재면(59)을 따라 배치되는 센서(70)의 위치는 베어링 조립체(B)의 플랜지(64)를 따라 배치되는 센서(70)의 위치에 대응하며, 기본적으로는, 센서(70)의 포일 저항 엘리먼트(74, 76)의 배향에 관해서도 마찬가지이 다.The other modified bearing assembly C ( FIG. 8 ) is also similar to the bearing assembly A in all respects except for the position of the sensors 70 for the eight sensor modules M. The bearing assembly (C) has a sensor module (M) disposed along and attached to an intervening surface (59) between the two raceways (58) of the housing (14). The four sensor modules M have sensors 70 disposed at 0°, 90°, 180° and 270° around the intervening surface 59 , the uppermost surface of which is 0°. These sensors 70 have a circumferentially extending leg 78 of their foil resistive element 74 and an axially extending leg 78 of the foil resistive element 76 . The remaining four sensor modules M have their sensors 70 disposed at 25°, 65°, 155° and 295° from the center of the upper plane, measured around the front. The legs 78 of the foil resistive elements 74 , 76 of the remaining sensor 70 are oriented at 45° with respect to the circumferential direction and likewise at 45° with respect to the axial direction. Briefly, the position of the sensor 70 disposed along the intervening surface 59 corresponds to the position of the sensor 70 disposed along the flange 64 of the bearing assembly B, basically, the sensor 70 ) with respect to the orientation of the foil resistance elements 74 and 76.

다른 하나의 실시예는 로드휠(W), 림(2) 또는 허브(12)가 없다는 것을 제외하고는 모든 관점에서 베어링 조립체(A)와 유사하다. 대신에, 베어링 조립체(A)는 어떤 회전 축 설비에 장착되고, 그 후에 베어링 상의 둘레 방향, 둘레 - 축 방향 , 축 방향 토크 및 전단 변형을 전반적으로 나타내는 전기 신호를 제공하도록 베어링 센서가 사용된다. 그러한 정보를 필요로 하는 적용예는 압연기의 공정 제어 및 공작 기계의 공정 제어이다. 베어링 설계 및 베어링 사용 분야의 숙련자에게는 베어링이 지탱하는 하중에 대하여 이들 베어링 하중을 탐지하여 전기 신호를 제공할 수 있는 베어링의 사용을 필요로 하는 다른 많은 분야가 존재한다는 것이 명백하다.Another embodiment is similar to bearing assembly (A) in all respects, except that there is no road wheel (W), rim (2) or hub (12). Instead, the bearing assembly (A) is mounted on some rotating shaft fixture, after which the bearing sensors are used to provide electrical signals indicative of overall circumferential, circumferential-axial, axial torque and shear strain on the bearing. Applications that require such information are process control of rolling mills and process control of machine tools. It is clear to those skilled in the art of bearing design and bearing use that, with respect to the loads they bear, there are many other fields that require the use of bearings that can detect these bearing loads and provide an electrical signal.

Claims (6)

자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체에 있어서, 축으로부터 외측 방향으로 존재하고, 상기 축에 관하여 대향하는 방향으로 경사져 있는 제1 및 제2 내측 레이스웨이를 구비하는 내측 레이스, 상기 내측 레이스를 포위하며, 원주 방향 및 대체로 축 방향으로 지향된 표면을 구비하고, 각각 내측으로 상기 제1 및제2 내측 레이스웨이를 향하여 마련되어 상기 제1 및 제2 내측 레이스웨이를 포위하는 제1 및 제2 외측 레이스웨이를 구비하며, 상기 외측 레이스웨이들도 역시 상기 축에 관하여 대향하는 방향으로 경사져 있는 하우징, 상기 내측 레이스가 상기 외측 레이스 내에서 최소의 마찰로 회전하고, 개별적인 롤링 엘리먼트들이 상기 레이스웨이를 따라 굴러 상기 하우징에 변형을 부여하도록, 상기 제1 레이스웨이들 사이에 일렬로 배열되어 상기 제1 레이스웨 이들과 접촉하는 제1 롤링 엘리먼트 및 상기 제2 레이스웨이들 사이에 일렬로 배열되어 상기 제2 레이스웨이들과 접촉하는 제2 롤링 엘리먼트, 상기 하우징의 둘레 방향 및 대체로 축 방향으로 지향된 표면에 평행하게, 둘레 방향 기준에 대하여 각각 0°, 90°, 180° 및 270°에 부착되어 있고, 둘레 방향의 변형율을 검출하도록 배향되어 있는 제1, 제2, 제3 및 제4 스트레인 센서들 및 상기 제1 및 제2 센서들 사이에서 상기 하우징의 둘레 방향 및 대체로 축 방향으로 지향된 상기 표면에 부착되고, 상기 둘레 방향에 대하여 비스듬한 방향의 변형율을 검출하도록 배향되어 있는 제5 스트레인 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체.A bearing assembly that detects forces and torques transmitted therein, comprising: an inner race outwardly from an axis and having first and second inner raceways angled in opposite directions with respect to the axis; first and second outer surfaces surrounding the first and second inner raceways and having circumferential and generally axially oriented surfaces, respectively inwardly facing the first and second inner raceways and surrounding the first and second inner raceways a housing comprising a raceway, wherein the outer raceways are also inclined in opposite directions with respect to the axis, the inner race rotates with minimal friction within the outer race, and wherein the individual rolling elements are arranged along the raceway a first rolling element arranged in-line between the first raceways and in contact with the first raceways and a first rolling element arranged in-line between the second raceways and the second a second rolling element in contact with the raceways, attached at 0°, 90°, 180° and 270° respectively to a circumferential reference, parallel to the circumferential and generally axially oriented surface of the housing; first, second, third and fourth strain sensors oriented to detect circumferential strain and on the circumferentially and generally axially oriented surface of the housing between the first and second sensors and a fifth strain sensor attached thereto and oriented to detect strain in an oblique direction with respect to the circumferential direction. 제 1항에 있어서, 상기 제2 및 제3 센서들 사이에서 상기 하우징의 둘레 방향 및 대체로 축 방향으로 지향된 상기 표면에 부착되고, 상기 둘레 방향에 대하여 비스듬한 방향의 변형율을 검출하도록 배향되어 있는 제6 스트레인 센서를 더구비하는 것을 특징으로 하는 반경 방향으로 지향된 힘을 전달하면서 축을 중심으로 한 회전을 촉진하는 것을 특징으로 하는 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체.2. The second sensor of claim 1, wherein a second sensor is attached to the circumferentially and generally axially oriented surface of the housing between the second and third sensors and is oriented to detect strain in a direction oblique with respect to the circumferential direction. 6 A bearing assembly for detecting self-transmitted forces and torques, characterized in that it promotes rotation about an axis while transmitting a radially directed force, further comprising a strain sensor. 제 2항에 있어서, 상기 제4 및 제1 센서 사이에서 상기 하우징의 둘레 방향 및 대체로 축 방향으로 지향된 상기 표면에 부착되고, 상기 둘레 방향에 대하여 비스듬한 방향의 변형율을 검출하도록 배향되어 있는 제7 스트레인 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반경 방향으로 지향된 힘을 전달하면서 축을 중심으로 한 회전을 촉진하는 것을 특징으로 하는 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체.3. The seventh of claim 2, wherein the seventh sensor is attached to the circumferentially and generally axially oriented surface of the housing between the fourth and first sensor and is oriented to detect strain in a direction oblique with respect to the circumferential direction. A bearing assembly for detecting a self-transmitted force and torque that promotes rotation about an axis while transmitting a radially directed force, further comprising a strain sensor. 제 3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 센서들 사이에서 상기 하우징의 둘레 방향 및 대체로 축 방향으로 지향된 상기 표면에 부착되고, 상기 둘레 방향에 대하여 비스듬한 방향의 변형율을 검출하도록 배향되어 있는 제8 스트레인 센서를 더구비하는 것을 특징으로 하는 반경 방향으로 지향된 힘을 전달하면서 축을 중심으로 한 회전을 촉진하는 하는 것을 특징으로 하는 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체.4. The second sensor of claim 3, attached to the circumferentially and generally axially oriented surface of the housing between the first and second sensors and oriented to detect strain in a direction oblique with respect to the circumferential direction. 8 A bearing assembly for detecting self-transmitted forces and torques, further comprising a strain sensor, said self-transmitted force and torque facilitating rotation about an axis while transmitting a radially directed force. 제 4항에 있어서, 상기 제5, 제6, 제7 및 제8 센서들은 각각 상기 둘레 방향 기준으로부터 25°, 65°, 155° 및 295 °에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반경 방향으로 지향된 힘을 전달하면서 축을 중심으로 한 회전을 촉진하는 것을 특징으로 하는 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체.5. The radially oriented according to claim 4, wherein the fifth, sixth, seventh and eighth sensors are respectively disposed at 25°, 65°, 155° and 295° from the circumferential reference. A self-transmitted force and torque-sensing bearing assembly, characterized in that it promotes rotation about an axis while transmitting the force. 제 1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 센서들은 축방향의 변형율을 또한 검출하는 것을 특징으로 하는 자체적으로 전달되는 힘 및 토크를 탐지하는 베어링 조립체.The bearing assembly of claim 1, wherein the first, second, third and fourth sensors also detect axial strain.
KR1020200148174A 2020-11-07 2020-11-07 Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques KR20220062219A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200148174A KR20220062219A (en) 2020-11-07 2020-11-07 Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200148174A KR20220062219A (en) 2020-11-07 2020-11-07 Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220062219A true KR20220062219A (en) 2022-05-16

Family

ID=81802401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200148174A KR20220062219A (en) 2020-11-07 2020-11-07 Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220062219A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100445049B1 (en) Bearing assembly with sensors for monitoring loads
US7669941B2 (en) Wheel end with load sensing capabilities
US7240570B2 (en) Load-sensing bearing
US7819026B2 (en) Sensor-equipped wheel support bearing assembly
US8960011B2 (en) Wheel operating force sensor
USRE39838E1 (en) Bearing assembly with sensors for monitoring loads
US7878713B2 (en) Sensor-equipped bearing for wheel
JP2007071280A (en) Wheel bearing with sensor
US20090180722A1 (en) Load sensing wheel end
EP2184183B1 (en) Sensor-equipped bearing for wheel
JP2006258711A (en) Bearing for wheel with sensor
EP1922495A1 (en) Load-sensing bearing
US7874732B2 (en) Bearing device for drive wheel
JP2007057258A (en) Wheel bearing with sensor
JP2007057259A (en) Wheel bearing with sensor
EP2189772B1 (en) Wheel bearing with sensor
KR20220062219A (en) Bearing assembly that detects self-transmitted forces and torques
JP2007057257A (en) Wheel bearing with sensor
JP2007078597A (en) Bearing with sensor for wheel
JP5219424B2 (en) Wheel bearing with sensor
JP2007078129A (en) Bearing for wheel with sensor
JP2007071628A (en) Wheel bearing with sensor
JP2007218343A (en) Bearing device for driving wheel
JP2008249566A (en) Sensor-attached wheel bearing
JP2006145435A (en) Rolling bearing apparatus with sensor