WO2007105655A1 - 複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置 - Google Patents

複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2007105655A1
WO2007105655A1 PCT/JP2007/054725 JP2007054725W WO2007105655A1 WO 2007105655 A1 WO2007105655 A1 WO 2007105655A1 JP 2007054725 W JP2007054725 W JP 2007054725W WO 2007105655 A1 WO2007105655 A1 WO 2007105655A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preload
axial
bearing unit
load
rolling bearing
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/054725
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Koichiro Ono
Takeshi Takizawa
Mamoru Aoki
Original Assignee
Nsk Ltd.
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
Priority claimed from JP2006065675A external-priority patent/JP4862440B2/ja
Application filed by Nsk Ltd. filed Critical Nsk Ltd.
Priority to US12/282,340 priority Critical patent/US8864382B2/en
Priority to CN2007800086918A priority patent/CN101400979B/zh
Priority to EP07738210A priority patent/EP1995580A4/en
Publication of WO2007105655A1 publication Critical patent/WO2007105655A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009—Force sensors associated with a bearing
    • G01L5/0023—Force sensors associated with a bearing by using magnetic sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00—Hubs
    • B60B27/0005—Hubs with ball bearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00—Hubs
    • B60B27/0047—Hubs characterised by functional integration of other elements
    • B60B27/0068—Hubs characterised by functional integration of other elements the element being a sensor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00—Hubs
    • B60B27/0094—Hubs one or more of the bearing races are formed by the hub
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B7/00—Wheel cover discs, rings, or the like, for ornamenting, protecting, venting, or obscuring, wholly or in part, the wheel body, rim, hub, or tyre sidewall, e.g. wheel cover discs, wheel cover discs with cooling fins
    • B60B7/0013—Hub caps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B7/00—Wheel cover discs, rings, or the like, for ornamenting, protecting, venting, or obscuring, wholly or in part, the wheel body, rim, hub, or tyre sidewall, e.g. wheel cover discs, wheel cover discs with cooling fins
    • B60B7/06—Fastening arrangements therefor
    • B60B7/061—Fastening arrangements therefor characterised by the part of the wheels to which the discs, rings or the like are mounted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B7/00—Wheel cover discs, rings, or the like, for ornamenting, protecting, venting, or obscuring, wholly or in part, the wheel body, rim, hub, or tyre sidewall, e.g. wheel cover discs, wheel cover discs with cooling fins
    • B60B7/06—Fastening arrangements therefor
    • B60B7/061—Fastening arrangements therefor characterised by the part of the wheels to which the discs, rings or the like are mounted
    • B60B7/066—Fastening arrangements therefor characterised by the part of the wheels to which the discs, rings or the like are mounted to the hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
    • F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
    • F16C19/183—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles
    • F16C19/184—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement
    • F16C19/186—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement with three raceways provided integrally on parts other than race rings, e.g. third generation hubs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/522—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to load on the bearing, e.g. bearings with load sensors or means to protect the bearing against overload
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/12—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring axial thrust in a rotary shaft, e.g. of propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2229/00—Setting preload
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/02—Wheel hubs or castors

Definitions

  • the preload measuring device is used to know whether or not the preload applied to the rolling elements of the double row rolling bearing unit is appropriate. That is, the present invention relates to a preload measuring device for a double row rolling bearing unit that is incorporated in a rotation support portion of various mechanical devices and in which the suitability of preload affects the performance.
  • the preload measuring device according to the present invention is, for example, a double row rolling bearing unit that rotatably supports main shafts of various machine tools such as automobile wheels and machining centers, and drums of various industrial machines such as printing presses and rolling mills. Used for.
  • a double row rolling bearing unit supports a vehicle wheel rotatably with respect to a suspension device.
  • the running state of the vehicle such as an anti-lock brake system (ABS), traction control system (TCS), electronic stability control (ESC, eg VSC) is stabilized. ⁇ equipment is widely used.
  • ABS anti-lock brake system
  • TCS traction control system
  • ESC electronic stability control
  • Driving status stabilization devices such as ABS, TCS and ESC (VSC) can stabilize the driving status of the vehicle during braking and acceleration.
  • a load measuring device for measuring an axial load applied to a wheel is incorporated in a double-row rolling S-bearing unit that supports the wheel with respect to the suspension device.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-209016 discloses screw holes for screwing bolts for coupling the fixed flange to the knuckle at a plurality of positions on the inner surface of the fixed flange provided on the outer peripheral surface of the outer ring.
  • a double-row rolling bearing unit with a load measuring device is disclosed in which a load sensor is attached to each part.
  • Each load sensor is clamped between the outer surface of the knuckle and the inner surface of the fixed flange while the outer ring is supported and fixed to the knuckle.
  • the axial load applied between the wheel and the knuckle is measured by each load sensor.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-3918 discloses a load measuring device including a displacement sensor unit supported at four positions in the circumferential direction of an outer ring and a to-be-detected ring having an L-shaped cross section that is externally fixed to a hub.
  • a row rolling bearing unit is disclosed.
  • the displacement sensor unit and the ring to be detected detect the radial and axial displacements of the hub relative to the outer ring at four positions, and based on the detected values at each position, the direction of the load applied to the hub and the load Find the size.
  • Japanese Examined Patent Publication No. 62-3365 provides a strain gauge for detecting dynamic strain on an outer ring equivalent member with reduced rigidity, and starts rolling from the passing frequency of the rolling element detected by the strain gauge.
  • a method for determining the revolution speed of a moving body and measuring the axial load applied to the rolling bearing from the revolution speed is disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-31063 is based on the revolution speed of rolling elements arranged in a double row with contact angles in opposite directions applied to each other! Measure the radial load or axial load acting between the bearing ring and the rotating bearing ring such as a hub.
  • a rolling bearing unit with a load measuring device is disclosed.
  • a predetermined preload is applied to the rolling element of the double row rolling bearing unit to be subjected to the axial load or the radial load applied between the stationary side race ring member and the rotary side race ring member. Is granted. Preload increases the support rigidity of rotating members such as wheels.
  • the double row rolling bearing unit in order for the double row rolling bearing unit to exhibit sufficient performance, it is important to regulate the preload value within an appropriate range.
  • the preload value is insufficient, the rigidity of the double row rolling bearing unit is insufficient, and vibration is likely to occur during operation of the mechanical device.
  • the preload value is excessive, the surface of the rolling contact portion inside the double row rolling bearing unit The pressure becomes excessive and the dynamic torque of the double row rolling bearing unit increases. As a result, the rolling fatigue life of each surface (the raceway surface and the rolling surface) of the rolling contact portion decreases as the performance of the mechanical device deteriorates.
  • the preload applied to the rolling element of the rolling bearing unit is measured before the rolling bearing unit is incorporated into the rotation support portion of the mechanical device, and an appropriate preload is applied to the rolling element.
  • an appropriate preload is applied to the rolling element.
  • the preload applied to the rolling elements may change (decrease) with the specifications over a long period of time.
  • the lower the preload the greater the amount of change in the revolution speed of the rolling element or the relative displacement between the stationary side raceway and the rotation side raceway.
  • the higher the preload the smaller the amount of change in the revolution speed of the rolling elements, or the relative displacement force between the stationary side races and the rotation side races.
  • the present invention provides a preload measuring device for determining a preload applied to a rolling element of a double row rolling bearing unit that is actually incorporated in a rotation support portion of various mechanical devices.
  • the purpose is to provide.
  • a double-row rolling bearing unit preload measuring device includes an outer race ring member, an inner race ring member, a plurality of rolling elements, an axial displacement measuring means, An inclination angle measuring means and a preload calculating means are provided.
  • the outer race member has a double row outer race on the inner peripheral surface.
  • the inner race ring member has a double-row inner ring raceway on the outer peripheral surface. In each row, the plurality of rolling elements are provided between the outer ring raceway and the inner ring raceway so as to roll freely in a state where contact angles in opposite directions are given to each other.
  • the step determines the relative displacement in the axial direction between the outer race member and the inner race member (the pure axial displacement of only the axial component of each race member among the relative displacements between the race members).
  • the inclination angle measuring means obtains an inclination angle between the central axis of the outer race ring member and the central axis of the inner race ring member.
  • the preload calculating means calculates preload applied to the plurality of rolling elements based on the inclination angle and the relative displacement in the axial direction. Specifically, according to the second aspect of the present invention, the preload calculating means may determine the preload based on a comparison between a relative displacement in the axial direction and an inclination angle. More specifically, according to the third aspect of the present invention, the preload calculating means may determine the preload based on the ratio between the relative displacement in the axial direction and the inclination angle.
  • the axial displacement measuring means and the inclination angle measuring means may be incorporated in the double row rolling bearing unit.
  • the preload measuring device has a detected surface on the peripheral surface, and the characteristics of the detected surface change alternately and at equal intervals in the circumferential direction.
  • the encoder further includes an encoder in which the phase of the characteristic change gradually changes with respect to the axial direction, and a plurality of sensors having detectors facing different portions of the detected surface of the encoder.
  • the encoder is disposed on one of the outer race ring member and the inner race ring member that rotates during use with the detected surface concentrically positioned.
  • the plurality of sensors are supported by the other bearing ring member that does not rotate during use of the outer bearing ring member and the inner bearing ring member.
  • the axial displacement measuring means and the tilt angle measuring means determine the relative displacement and tilt angle in the axial direction based on the phase difference between the output signals of the plurality of sensors.
  • the preload measuring device has a surface to be detected on the circumferential surface, and the characteristics of the surface to be detected alternately change in the circumferential direction.
  • the encoder further includes an encoder in which the pitch gradually changes in the axial direction, and a plurality of sensors having a detection unit facing the detection surface of the encoder.
  • the encoder is arranged with the detected surface concentrically positioned on one of the outer ring member and the inner ring member that rotates during use.
  • the plurality of sensors are supported by the other bearing ring member of the outer bearing ring member and the inner bearing ring member.
  • the axial displacement measuring means and the tilt angle measuring means are based on the duty ratio of the output signals of multiple sensors.
  • the plurality of sensors may be opposed to the detection surfaces of the upper end portion and the lower end portion of the encoder, respectively.
  • the preload measuring device includes one or both of the relative displacement in the axial direction obtained by the axial displacement measuring means and the inclination angle obtained by the inclination angle measuring means. Based on the above, load calculating means for obtaining a load acting between the outer race ring member and the inner race ring member may be further provided.
  • the load calculating means is a load acting between the outer race ring member and the inner race ring member based on a map indicating the relationship between the axial displacement or inclination angle and the axial load.
  • the preload calculation means may correct the map based on the calculated preload.
  • the inner race ring member may be a hub that rotates together with the wheels of the automobile, and the outer race ring member may be supported and fixed to a suspension device of the automobile.
  • the preload calculating means obtains the preload in a state in which an axial load acts on the hub outward in the width direction of the vehicle, and the calculated preload is obtained. Based on this, the map may be corrected.
  • the preload calculating means corrects the relative displacement in the axial direction obtained by the displacement measuring means with reference to the inclination angle obtained by the inclination angle measuring means. You can also determine the preload based on the corrected axial relative displacement! As a result, the preload calculation means can be provided with a function of eliminating the influence of displacement in the axial direction due to a temperature change or the like.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a wheel support double-row rolling bearing unit with a load measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • ⁇ 2 Diagram showing the effect of preload and axial load on the revolution speed of rolling elements.
  • FIG. 3 Diagram showing the influence of radial load and axial load on the revolution speed of rolling elements.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a processing circuit in the first embodiment.
  • FIG. 5 A schematic cross-sectional view showing an example of an assembly state of a wheel-supporting double-row rolling bearing unit for explaining a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A A diagram showing the relationship between the axial load, the axial displacement between the outer race member and the inner race member, and the preload.
  • FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the axial load, the inclination angle, and the preload.
  • FIG. 7 A diagram showing the relationship between the axial load, the ratio of axial displacement and tilt angle, and preload.
  • ⁇ 8 Diagram showing the relationship between the axial load that also inputs the contact surface force and the tilt angle when the preload is different.
  • ⁇ 10 Diagram showing the relationship between the axial load, the ratio of axial displacement and tilt angle, and preload in actual cases.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a wheel support double row rolling bearing unit with a load measuring device in Example 2.
  • FIG. 13 The structure shown in FIG. 12 shows the positional relationship between the detection part of each sensor and the detected surface of the encoder and the phase of the detection signal of each sensor when an axial load is applied. Pattern diagram.
  • FIG. 13 A schematic diagram similar to FIG. 13 with an axial load acting.
  • FIG. 15 is a schematic view similar to FIG. 13, showing a state in which pure axial displacement is generated at the same time when an axial load is applied.
  • FIG. 14 is a schematic diagram similar to FIG. 13.
  • FIG. 17 is a perspective view of an encoder used in the first and second embodiments.
  • FIG. 18 is a perspective view showing another encoder applicable to the present invention.
  • FIG. 19 is a perspective view showing still another encoder applicable to the present invention. Explanation of symbols
  • the double-row rolling bearing unit la with a load measuring device does not rotate while being supported by the suspension device! And a hub 5 that is a rotating raceway that rotates while supporting and fixing (fixing and fixing) the wheels.
  • the hub 5 is rotatably supported inside the outer ring 4 through a plurality of rolling elements 6 and 6.
  • the hub 5 includes a hub body 11 and an inner ring 12 coupled and fixed to the hub body 13, and preload is applied to the rolling elements 6 and 6a together with a contact angle of a rear combination type. That is, the inner ring 12 that is externally fitted to the small-diameter step portion 33 of the hub body 11 is restrained toward the step surface 34 that exists at the end of the small-diameter step portion 33 by tightening the nut 32 that is screwed into the hub body 11. ing. By regulating the tightening torque of the nut 32, the distance between the double row inner ring raceways provided on the outer peripheral surface of the hub 5 is the same as the distance between the double row outer ring raceways provided on the inner peripheral surface of the outer ring 4.
  • the desired preload (appropriate value) is applied to the rolling elements 6 and 6a so that the appropriate value is obtained.
  • the end portion of the hub body 11 may be plastically deformed radially outward to form a caulking portion, and the inner ring 12 may be fixed to the knob body 11.
  • the outer ring race on the outer side may be formed on the inner ring separate from the hub 5.
  • An encoder 15 made of a magnetic plate is fitted and fixed to the outer peripheral surface of the intermediate portion of the hub 5.
  • Ye A plurality of V-shaped through holes 20, 20 are formed at equal intervals in the circumferential direction at the intermediate portion of the encoder 15 in the axial direction, and the magnetic characteristics of the encoder 15 are changed at equal intervals in the circumferential direction. I am letting.
  • a mounting hole 12a is formed in the axially intermediate portion of the outer ring 4 in a state where the inner surface and the outer surface of the outer ring 4 are communicated with each other.
  • a sensor unit 30 including four sensors 17a to 17d is passed from the radially outer side to the inner side.
  • the detection parts of the sensors 17a and 17b are exposed on the tip surface (upper surface in FIG. 1) of the holder 31 of the sensor unit 30 and close to the outer peripheral surface (detected surface) of the encoder 15. Opposite.
  • the positions where the detectors of the sensors 17a and 17b face the outer peripheral surface of the encoder 15 are the same with respect to the circumferential direction of the encoder 15.
  • the tops (bent parts) of the V-shaped through holes 20, 20 are located just in the middle between the detection parts of the sensors 17a, 17b.
  • the encoder 15 and the sensors 17a and 17b are installed. Since the encoder 15 is a simple magnetic material, permanent magnets are incorporated in the sensors 17a and 17b.
  • the sensors 17c and 17d are exposed on the respective side surfaces (left and right side surfaces in FIG. 1) of the tip of the holder 31 of the sensor unit 30, and are used to determine the axial displacement force in the axial direction.
  • the sensors 17c and 17d are used to obtain the revolution speed of the rolling elements 6 and 6 and calculate the preload applied to the rolling elements 6 and 6 from the revolution speed.
  • encoders 23a and 23b for revolution speed detection are respectively provided on the opposite surfaces of a pair of cages 22a and 22b holding the rolling elements 6 and 6 arranged in double rows. Is installed.
  • the magnetic characteristics of the side surfaces facing each other which are the detection surfaces of the revolution speed detection encoders 23a and 23b, are changed alternately and at equal intervals in the circumferential direction. Therefore, the output signals of the sensors 17c and 17d change at a frequency (inversely proportional cycle) proportional to the revolution speed of the rolling elements 6 and 6, and based on this frequency (or period), the rolling elements 6 and 6 Revolution speed is required.
  • Magnetic detector elements such as Hall ICs, Hall elements, MR elements, and GMR elements are incorporated in the detection portions of the sensors 17a to 17d.
  • Example 1 the revolution speeds nca and ncb of the rolling elements 6 and 6 are obtained based on the output signals of the sensors 17c and 17d, and the revolution speeds nca and ncb and the rotation speed ni of the hub 5 are calculated.
  • Preload Fo for rolling elements 6 and 6 is required. That is, the contact angle a of each of the rolling elements 6 and 6 changes according to the preload Fo (the contact angle oc increases as the preload Fo increases), and the revolution speeds n ca and ncb change with the change in the contact angle ex. Since it changes, the preload Fo can be obtained from the revolution speeds nca and ncb.
  • the revolution speeds nca and ncb of the rolling elements 6 and 6 in both rows must be set. There is no need to ask.
  • the rotational speed ni of the hub 5 can be obtained based on a detection signal of the sensor 17a (or 17b) in which the detection part is brought close to and opposed to the outer peripheral surface (detected surface) of the encoder 15. That is, the frequency of the detection signal of the sensor 17a (or 17b) is proportional to the rotational speed ni of the hub 5, and the period is inversely proportional to the rotational speed ni. Therefore, a method for obtaining the preload Fo from the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6 in any row and the rotational speed ni of the hub 5 will be described.
  • nc ⁇ l-(d- cos a) / D ⁇ -(ni / 2)
  • D represents the pitch circle diameter of the rolling elements 6 and 6
  • d represents the diameter of the rolling elements 6 and 6
  • no represents the rotational speed of the outer ring 4.
  • the hub 5 rotates and the outer ring 4 does not rotate.
  • No 0
  • the revolution speed nc is expressed by the following equation (2).
  • nc (l-(d- cos a) / ⁇ ) (ni / 2) (2)
  • the pitch circle diameter D and the diameter d of each rolling element 6 and 6 are known (bearing specifications), and hardly change with each rolling bearing unit, and change with use over a long period of time. It is not a value.
  • the revolution speed nc is determined by the contact angle a of the rolling elements 6 and 6 and the rotational speed ni of the hub 5.
  • the contact angle ⁇ is almost determined by the preload Fo in a situation where a force axial load that varies depending on the load in each direction is not applied.
  • Fig. 2 shows the axial load Fy, the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6, and the hub when the preload Fo is changed between 4900N (500kgf) and 7840N (800kgf) in 980N (lOOkgf) increments.
  • the relationship with the ratio (ncZni) of 5 to the rotational speed ni is shown.
  • the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6 and the ratio of the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6 to the rotation speed ni of the hub 5 vary depending on the preload Fo.
  • the axial load Fy shown on the horizontal axis in FIG. 2 is positive (+) in the axial load Fy directed toward the center in the width direction (inner side, inner side) of the vehicle.
  • the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6 on the side supporting the axial load Fy is the same as that of the rolling elements 6 and 6 on the side not supporting the axial load Fy.
  • the revolution speed nc it changes greatly according to the change of the axial load Fy.
  • the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6 on the side that does not support the axial load Fy changes to the preload Fo compared to the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6 on the side that supports the axial load Fy.
  • the value of the axial load Fy applied toward the center in the width direction of the automobile is the same as the value of the axial load Fy that is directed toward the outside in the width direction (outer side). Also grows. It is assumed that the preload Fo remains on the rolling elements 6 and 6 on the side where the axial load Fy is not supported.
  • the contact angle a also varies depending on the radial load applied between the outer ring 4 and the hub 5.
  • Figure 3 shows the relationship between the axial load Fy and the ratio of the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6 to the rotational speed ni of the hub 5 (ncZni) when the radial load Fz in the vertical direction is changed. ing.
  • the contact of the rolling elements 6 and 6 also occurs when the radial load Fz changes.
  • the antenna angle ⁇ changes, and as a result, the revolution speed nc of the rolling elements 6 and 6 changes.
  • the revolution speed nc is obtained while the vehicle is traveling straight, and the zero point and gain characteristics are corrected to obtain the axial load Fy from the displacement in the axial direction based on the revolution speed nc.
  • the revolution speed nca (ncb) of the rolling elements 6 and 6 in one or both rows measured during straight running is used.
  • the preload Fo for each of the rolling elements 6 and 6 is obtained. That is, it is considered that the axial load Fy is almost generated in the rolling bearing unit during the straight traveling, so the zero point and the gain characteristic are corrected during the straight traveling.
  • whether or not the vehicle is in a straight traveling state can be determined based on information such as a steering angle sensor, an acceleration sensor, and a parallel sensor mounted on the vehicle. If the vehicle is running straight, the steering angle, lateral acceleration, and the parallel rate are all zero. Therefore, it is determined whether or not the traveling state is a straight traveling state based on a signal from one or more sensors selected from the sensors. Specifically, if any or all of the information obtained from the selected sensor force is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the vehicle is traveling straight. Even if the steering angle is a certain value, the generated axial load varies depending on the traveling speed.
  • the threshold value based on the detection signal of the steering angle sensor and the rate sensor is made variable according to the traveling speed. Things are desirable.
  • a detection signal of a sensor for detecting the rotational speed of the left and right wheels an axial displacement detection sensor 17a, 17b incorporated in each rolling bearing unit. Judgment can also be made based on this. That is, if the rotational speeds of the left and right wheels (the hub 5 to which the wheels are fixed) are substantially equal, it can be estimated that the vehicle is traveling straight. In this case, since it is estimated whether or not the vehicle is in a straight traveling state based on the detection signals of the sensors 17a and 17b, which are also used for calculating the axial load Fy, this calculation operation is performed by an arithmetic unit that calculates the axial load Fy. This can be done only in (without incorporating an external force signal), and the zero and gain characteristics can be corrected.
  • the preload Fo is obtained as is apparent from FIG. That is, from the revolution speed ratio ⁇ (revolution speed nc of each rolling element 6, 6 nc) Z (rotation speed ni 5) of the horizontal axis on the horizontal axis in FIG. Can be requested.
  • the revolution speed nc used in this case may be any of the revolution speeds n ca and ncb of the rolling elements 6 and 6 in each row.
  • the preload Fo can be obtained based on the ratio ⁇ (nca + ncb) Zni ⁇ of the sum of the revolution speeds of both rows and the rotation speed of the hub 5. It is also preferable to eliminate the influence of radial load in the front-rear direction as much as possible. Therefore, preload is preferably performed in a state where the accelerator opening is small, the accelerator opening is constant, or the brake is not used (the brake pedal is not depressed, the brake fluid pressure is 0, etc.). Make corrections for Fo.
  • the work for obtaining the preload Fo is not limited to the axial load Fy force O or a small state, but can be obtained in a state where the axial load is applied.
  • the rolling elements 6 on the side where the axial load Fy is not applied inner side in the case of brass load, outer side in the case of negative load
  • Ability to determine the preload Fo from the revolution speeds nca and ncb of 6 The surface force to ensure the accuracy of this preload Fo is preferable.
  • is the column force on which the axial load Fy is applied Is the column on the inner side?
  • the axial load Fy is applied even if the preload Fo is obtained using the revolving speed of the revolving speed as shown in Fig. 2.
  • the preload Fo can be obtained with high accuracy in the same way as when the revolution speed of the non-side row is used. In any case, it is assumed that the preload Fo applied to the rolling elements 6 and 6 remains as described above.
  • the preload Fo can be obtained by using the revolution speed nc of the row where the contact speed oc is small and the revolution speed nc is slow without applying the axial load Fy (ncZni).
  • the amount of change in the revolution speed nc with respect to the change in the axial load Fy is large, there is an error in the measured value of this axial load Fy (if the preload Fo is unknown, the error will inevitably increase), There are also errors in measurement.
  • the present invention can also be applied when measuring radial loads Fz and Fx (in the vertical direction or in the front-rear direction).
  • the detected surface of the encoder is the axial side surface, and for example, V-shaped through-holes as shown in Fig. And in a state where the inclination directions with respect to the radial direction are opposite to each other.
  • loads in multiple directions e.g., axial load Fy + upward and downward radial load Fz, axial load Fy + longitudinal radial load Fx, axial load Fy + vertical radial load Fz + longitudinal radial load Fx, etc.
  • the present invention can also be applied to the case where the above is required.
  • the preload Fo should be estimated while taking into account loads in other directions in addition to the axial load Fy. Can do.
  • Example 1 in order to determine (compare) the decrease (change) in the preload Fo due to secular change, it is stored in the memory of the arithmetic unit for obtaining the load based on the information force displacement regarding the preload Fo.
  • Non-volatile memory such as EEPROM and flash memory (data does not disappear even when the power is turned off) is used as the memory.
  • the preload Fo in the initial state of the rolling bearing unit is stored in the memory, and if the newly determined preload Fo is different from the initial state, the displacement force is also calculated based on the newly determined preload Fo. Corrects the zero point and gain characteristics. As a result, the load can be obtained with high precision based on this displacement.
  • a threshold for the fluctuation value (change) of the preload Fo is set, and the correction is made only when the threshold is exceeded. You may do it.
  • the value may be written to the memory as needed to make a determination regarding the change in the preload Fo (for example, a warning is generated when the preload is suddenly reduced).
  • Revolution speed nc is not limited to the structure using revolution speed detection encoders 23a and 23b.
  • the vibration frequency zfc (revolution frequency fc X number of rolling elements z) associated with the revolving motion of each rolling element 6, 6, the revolution speed nc of each rolling element 6, 6 can be obtained.
  • the rotational speed ni of the hub 5 to be measured is known as described above, the approximate value of the revolution speed nc can be obtained from the initial contact angle ⁇ using the above equation (1).
  • an approximate value of the frequency zfc of vibration associated with the revolving motion of each rolling element 6 and 6 can be obtained.
  • the detection signal of the vibration sensor that detects the vibration of the outer ring 4 is processed by a band-pass filter (BPF) that passes the frequency near the approximate value of the frequency zfc, and the frequency zfc component is extracted to extract each rolling element. Accurate values for the vibration frequency zfc associated with the revolution motions 6 and 6 can be obtained.
  • BPF band-pass filter
  • displacement information for detecting the relative displacement between the outer ring 4 and the hub 5 (information on the phase difference between the detection signals of a pair of sensors relative to one cycle of both sensors, or 1 Information on the duty ratio of the detection signal of each sensor), an output signal indicating the frequency of vibration detected by a separately installed vibration sensor, and a signal indicating strain output information such as magnetostriction effect and strain gauge, etc.
  • BPF processing By applying BPF processing to pass the frequency, Extracting an accurate value for the frequency zfc of the vibration associated with the revolving motion of each rolling element 6, 6 is possible. Before applying BPF processing, this frequency is divided by the number of rolling elements z to obtain the revolution frequency fc (or directly measure fc), and the preload Fo can be obtained from the revolution frequency fc. .
  • each rolling element 6, 6 any one It is also effective to make the diameter of the rolling element 3 slightly larger than the diameter of the other rolling elements 6, 6.
  • the frequency zfc (fc) components of both rows can be made different from each other.
  • revolution speed detection encoder one or both of the revolution speed detection encoders 23a and 23b shown in FIG. 1 is added (the dedicated sensors 17c and 17d for revolution speed detection are (Not provided).
  • information representing the revolution speed of the rolling elements 6 and 6 is mixed in the detection signals of the sensors (19a and 19b) for detecting the relative displacement between the outer ring 4 and the hub 5. .
  • the revolution speed can be obtained by processing the output signal mixed with the information representing the revolution speed by the BPF that passes the frequency of the number of pulses of the fcX revolution speed detection encoder.
  • FIG. 4 shows an example of the processing circuit in the first embodiment as described above.
  • the load acting between the outer ring 4 and the hub 5 is obtained, and the signal representing the phase difference ratio is processed by the BPF to extract the revolution frequency zfc (or fc).
  • calculate the revolution speed nc of each rolling element 6, 6 see Fig. 1).
  • the output signal of any sensor A or the output signal of the sensor for ABS which has been generally used in the past, Find the rotational speed ni.
  • ncZni between the revolution speed nc and the rotational speed ni of the hub 5 is calculated, and the preload Fo applied to the rolling elements 6 and 6 is obtained.
  • the value of the preload Fo thus obtained is stored in a memory provided in a computing unit for calculating the load, and the preload correction determination circuit determines whether the preload is the initial preload or the preload previously estimated. Compare and judge whether or not the force is correct. If it is determined that the preload Fo fluctuation is large, the load conversion unit calculates the phase difference specific force using the zero and gain characteristics obtained from the newly obtained preload Fo.
  • the memory in the processing circuit shown in FIG. 4 includes the zero point, gain characteristics, initial preload, and the like obtained from this preload Fo that are obtained only by the preload Fo obtained.
  • Example 1 is applicable not only to such a structure.
  • the direction and amount of variation in the axial direction may be obtained according to the duty ratio of the output signal of one encoder, which varies with variation in the axial direction between the outer ring 4 and the hub 5.
  • an encoder 15a as shown in FIG. 18 may be used.
  • a permanent magnet encoder 15b as shown in FIG. 19 may be used.
  • the magnetized area of the outer peripheral surface of the encoder body made of a permanent magnet is trapezoidal (the boundary between the S pole and N pole adjacent in the circumferential direction is inclined with respect to the axial direction) and one sensor In the same manner, it is possible to prevent the fluctuation in the preload from degrading the accuracy of the load measurement based on the direction and amount of the fluctuation in the axial direction.
  • the combination of the encoder and sensor is not limited to the magnetic detection type.
  • an eddy current sensor or an optical sensor can be used.
  • the structure of the rolling bearing unit is not limited to the ball bearing unit as shown in the figure, but can be a double row tapered roller bearing unit.
  • the sensor is placed at the inner end of the outer ring in addition to the part between the pair of outer ring raceways.
  • Example 1 the revolution speed change of the rolling element based on the change in the preload is measured, and the preload is obtained based on the change in the revolution speed.
  • Such a preload measurement is effective when each rolling element is a ball whose revolution speed change based on the change in preload is large.
  • the rolling element is a roller or a tapered roller whose revolution speed change based on the change in the preload is small, the measurement accuracy related to the preload on the rolling element is deteriorated.
  • the preload applied to each rolling element can be obtained without depending on the revolution speed of each rolling element.
  • the preload can be obtained with high accuracy not only when each of these rolling elements is a ball, but also when the rolling elements are other rolling elements such as a cylindrical roller, a tapered roller, and a spherical roller. This point will be described with reference to FIGS.
  • a double row rolling bearing unit is subjected to an unbalanced load such as an axial load applied to a position deviating in the radial direction of the rotational center force or a radial load applied to a position deviating from the central force of the rolling element row
  • the outer and inner race members constituting the double-row rolling bearing unit are relatively displaced (perspectively moved) in the direction of the load while tilting the respective central axes.
  • an offset load is applied to a position that is radially off (offset) from the center of the bearing ring member 4 and the inner bearing ring member 5.
  • the bearing ring members 4 and 5 are displaced relative to each other by this eccentric load.
  • the axial load is applied to the wheel support double-row rolling bearing unit 1 in the axial direction of the bearing ring members 4 and 5 (pure) and the center axis of the bearing ring members 4 and 5
  • the moment which is the force that tilts each other, is added as a combined load (force). Therefore, a displacement in the (pure) axial direction and an inclination between the central axes occur at the same time between the raceway members 4 and 5.
  • Such axial displacement based on the load and moment and the inclination of the central axes become more significant as the preload applied to the rolling elements 6 and 6 constituting the double-row rolling bearing unit 1 for supporting wheels is smaller. Become. That is, it is given to the rolling elements 6 and 6.
  • the amount of change in the axial displacement and the inclination angle of the bearing ring members 4 and 5 due to the change in the preload applied to the rolling elements 6 and 6 is not the same.
  • the amount of increase in axial displacement and the amount of increase in tilt angle are compared when the preload is reduced, the amount of increase in axial displacement becomes more significant. This is because the direction of preload action (the pressing direction when applying this preload) matches the axial direction.
  • a decrease in preload is directly related to an increase in axial displacement, but is not directly related to an increase in tilt angle.
  • an increase in preload directly leads to a reduction in axial displacement, but not a reduction in tilt angle.
  • FIGS. 6A and 6B are the structures shown in FIG. 5, and both outer and inner races 4 are generated when an axial load is applied from the contact portion (grounding surface) between the wheel 2 and the road surface 3.
  • 5 shows the relationship between (pure) axial displacement and tilt angle.
  • Fig. 6A shows the relationship between axial load and axial displacement
  • Fig. 6B shows the relationship between this axial load and tilt angle.
  • the solid line a indicates that the preload applied to each of the rolling elements 6 and 6 is appropriate (standard)
  • the broken line b indicates that this preload is excessively small
  • the chain line c indicates Similarly, the cases of being excessive are shown. If the difference between the solid line a shown in Fig.
  • the broken line b and the chain line c is compared with the difference between the solid line a shown in Fig. 6B and the broken line b and chain line c (intersection angle) As can be seen, the degree of preload fluctuation is greater for axial displacement than for tilt angle.
  • the axial displacement measuring means uses the axial contact between the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5.
  • the displacement in the axial direction and the tilt angle are calculated after the displacement in the sial direction is obtained by the tilt angle measuring means to determine the tilt angles between the central axes of the outer and inner raceway members 4 and 5, respectively.
  • this ratio is applied to the vertical axis in FIG.
  • the preload applied to the rolling elements 6 and 6 can be obtained.
  • the solid line a indicates that the preload applied to the rolling elements 6 and 6 is appropriate (standard)
  • the broken line b indicates that the preload is too low.
  • the chain line c shows the case of being too large respectively.
  • the preload applied to the rolling elements of the double row rolling bearing unit is utilized by utilizing the above-described characteristics. Ask.
  • the axial displacement or center axis of the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5 of the double row rolling bearing unit 5 The preload can be obtained from the inclination angle between the two (one of the axial displacement and the inclination angle). In this case, as long as the preload is obtained, it is not necessary to measure the other of the axial displacement and the inclination angle. However, in such a case, a load sensor is required to obtain the preload, which increases the cost due to parts costs and complicated assembly work. On the other hand, in the case of Example 2, since the preload is obtained by using the axial displacement between the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5 and the inclination angle between the central axes, a load sensor is not required. .
  • FIG. 7 is applied to the rolling elements 6 and 6 according to Example 2 based on the axial displacement between the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5 and the inclination angle between the central axes.
  • This is a basic idea for obtaining the preload that is used, and is different from the actual state. So
  • simulation calculation is actually performed on the double-row rolling bearing unit 1 for supporting the wheel as shown in FIG. 5, and the (pure) axial displacement, the inclination angle, and the ratio of these displacement to the inclination angle are calculated.
  • FIGS. 8 to 10 show the relationship between the outer race ring member 4 and the axial load applied between the inner race ring member 5 and the inner race ring member 5. Of these Figs. 8 to 10, Fig.
  • FIGS. 8 to 10 shows the relationship between the axial load input to the contact surface force and the tilt angle when the preload is different, and Fig. 9 shows the tilt angle and the displacement in the axial direction.
  • Fig. 10 shows the relationship between the axial load, the axial displacement and the tilt angle ratio.
  • the solid line a indicates that the preload applied to the rolling elements 6 and 6 is appropriate (standard)
  • the broken line b indicates that the preload is excessively small.
  • the case is shown by the case where the chain line c is excessive.
  • the ratio between the axial displacement and the inclination angle depends on the magnitude of the preload. This ratio also varies with the axial load.
  • the preload is determined relative to the frequency of the work for obtaining the axial load, the work for obtaining the preload by the obtained axial load, and the work for correcting the relationship between the axial displacement or the inclination angle and the axial load by the obtained preload.
  • the speed at which changes change is high, the correction accuracy becomes a problem.
  • the rate at which the preload changes over time is almost negligible to the extent that the preload decreases between the previous correction work and the next correction work. Therefore, except for the extreme cases as described above, the error related to the correction of the relationship between the axial displacement or the inclination angle and the axial load is negligible and can be neglected from the accuracy of the control using the axial load. .
  • the temperature of the double-row rolling bearing unit 1 for wheel support rises abnormally, and the thermal expansion of each component It is probable that some abnormality occurred, such as whether or not the problem occurred, or the double-row rolling bearing unit 1 for supporting the wheels was damaged. In such a case, the relationship between the axial displacement or tilt angle and the axial load is not corrected. If necessary, the driver or main controller is notified that an abnormality has occurred.
  • the above-described work for obtaining the axial load the work for obtaining the preload by the obtained axial load, the axial displacement or inclination angle and the axial by the obtained preload.
  • the work to correct the relationship with the load is performed at a preset timing. For example, it may be performed while the vehicle is traveling (every short time), when the traveling speed is below a predetermined value, or when the idling switch is turned off (immediately after).
  • what is always done while driving is to increase the frequency of correction of the relationship between axial displacement or inclination angle and axial load, to accurately grasp the preload, and to calculate the upper axial load more accurately.
  • correction is performed (the axial load and the preload are obtained as a precondition). It is inevitable that the CPU load becomes large.
  • the work for obtaining the axial load and the work for obtaining the preload are continuously performed among the work, and this is used when calculating the axial load by the obtained preload.
  • the work for correcting the relationship between the axial displacement or inclination angle and the axial load may be performed only when the idling switch is turned off. Regardless of which method is used, the information used to correct the relationship for calculating the axial load (influenced by the preload value) based on the axial displacement or tilt angle is EEPROM. Etc. are stored in the memory. Next, when the idling switch is turned ON, the calculation of the axial load based on the axial displacement or the tilt angle is started using the latest corrected relationship.
  • the (pure) axial displacement and inclination It is important to ensure detection accuracy with respect to the angle. For this reason, it is preferable to reduce as much as possible the factors that lead to detection errors between the axial displacement and the tilt angle.
  • One possible cause of this detection error is the displacement of the sensor or encoder in the axial direction due to thermal expansion or contraction.
  • the influence of the positional deviation in the axial direction due to such a cause is equal to each other. It is thought that an error of only quantity will occur.
  • the inclination angles of the central shafts of the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5 are equal to each other with a pair of detectors facing the upper and lower ends of the encoder. It is proportional to the difference in axial displacement between the upper and lower ends of this encoder measured by the sensor. Therefore, the measurement value of the tilt angle between the central axes is unlikely to include errors due to thermal expansion and contraction.
  • the measured values of the (pure) axial displacement between the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5 were respectively measured by a pair of sensors in which the detection portions were opposed to the upper and lower ends of the encoder. Since this is the average axial displacement, it is affected by errors due to thermal expansion and contraction.
  • the information regarding the relative displacement between the outer and inner race members 4 and 5 for calculating the axial load is the inclination angle between the central axes of these race members 4 and 5.
  • This (pure) axial displacement in this state is the value at an arbitrary axial load (eg, zero).
  • the influence of errors due to thermal expansion and contraction acts between the outer race ring member and the inner race ring member based on the state quantity of at least one of the displacement in the axial direction and the tilt angle.
  • the axial load can be obtained, the relative displacement in the axial direction is corrected based on the inclination angle, and the preload is obtained based on the corrected relative displacement in the axial direction.
  • this double row rolling bearing unit is a wheel bearing rolling bearing unit
  • an axial load is immediately generated at the start of steering (operation of the steering wheel), whereas the wheel supporting rolling bearing unit is The temperature changes only slowly. Therefore, if the (pure) axial displacement that is affected by thermal expansion and contraction is corrected by using the angle of inclination that is hardly affected by this thermal expansion and contraction (the variation due to temperature is canceled), the preload
  • the accuracy of preload measurement can be improved by eliminating the influence on the measurement (assuming the same temperature conditions).
  • a noise filter For example, if the double-row rolling bearing unit is a wheel bearing rolling bearing unit, it will change slowly due to filtering if it is a driving condition such as ⁇ straight forward ⁇ steering '', ⁇ steering ⁇ straight forward '', lane change, etc. The effects of thermal expansion and contraction can be eliminated.
  • the preload can be obtained based on the relative amount of (pure) axial displacement between the case of the inclination angle force SO and the state where the inclination angle becomes a certain value.
  • the preload can be obtained with high accuracy by eliminating the influence of the thermal expansion and contraction regardless of the (pure) axial displacement caused by the thermal expansion and contraction.
  • the work for obtaining the preload from the axial load and the ratio of the axial displacement and the inclination angle is the part where this ratio greatly changes with the fluctuation of the preload, This ratio changes little with the variation of the axial load, and the surface force that ensures the measurement accuracy of the force preload that is performed in the part is also preferable. That is, if the preload is calculated in the part where the distance between each line a, b, c shown in Fig. 10 is narrow, and the part where these lines a, b, c are steep, even if there is a slight error in the axial load. Both of the above because the error related to the obtained preload increases.
  • this preload in a portion that satisfies the above condition. Specifically, in the area where the axial load is less than -2000N ⁇ (the absolute value is greater than 2000N in the direction opposite to the arrow in Fig. 5 and an axial load is applied), the slope of each line a, b, c is steep. So avoid it. Also, in the region where this axial load exceeds +2000, the change in the ratio between the axial displacement and the tilt angle associated with fluctuations in preload is reduced, so it should be avoided.
  • the elastic deformation state of each member constituting the wheel-supporting double-row rolling bearing unit 1 based on the axial load is related to the displacement in the axial direction and the change in the inclination angle.
  • the ratio of axial load and axial displacement to tilt angle cannot be obtained stably, so it is also avoided.
  • this axial load is applied in the direction of the arrow in Fig. 5, and the force to be applied in the region of +1000 to 2000N. Since the ratio of the axial load and axial displacement to the tilt angle can be obtained stably, preferable.
  • Figure 11 shows the effect of offset on the relationship between axial displacement and tilt angle.
  • the solid line a indicates that the offset amount is correct (standard)
  • the broken line b indicates that the offset amount is biased toward the positive side
  • the dashed line c indicates that the offset amount is biased toward the negative side. Show each!
  • the operation for obtaining the preload with respect to the wheel-supporting double-row rolling bearing unit 1 is performed in a state where the traveling state of the automobile is stable. Specifically, avoid preloading in a state where the axial load fluctuates rapidly in a short period of time, for example, due to a rapid course change (lane change). Then, it is preferable to obtain the preload in a state in which an axial load is stably applied for a relatively long time, such as when traveling on a curved road having a substantially constant curvature radius.
  • the signal indicating the (pure) axial displacement is filtered by a low-pass filter. This can improve the reliability of preload measurement.
  • a double-row rolling S bearing unit of Example 2 incorporating an axial displacement measuring means and an inclination angle measuring means will be described with reference to Figs.
  • the double-row rolling bearing unit of Example 2 is a wheel-supporting double-row rolling bearing unit with a load measuring device, and the load-supporting double-row rolling bearing unit lb has a function as a rotational speed detection device. And a measuring device 8.
  • the double-row rolling bearing unit lb for supporting the wheel includes the outer race ring member 4 and the inner race.
  • a road ring member 5 and a plurality of rolling elements 6 and 6 are provided.
  • Outer raceway ring member 4 is a stationary side raceway that is supported and fixed to knuckle 7 (see Fig. 5) that constitutes the suspension system in the state of use.
  • knuckle 7 see Fig. 5
  • the inner race ring member 5 is a rotating side race ring (knob) that supports and fixes the wheel in use and rotates together with the wheel.
  • the inner race ring member 5 is combined and fixed to the hub body 11 and the hub body 11.
  • Inner ring 12 is provided.
  • Such an inner bearing ring member 5 has a flange 13 for supporting and fixing the wheel on the outer end in the axial direction of the outer peripheral surface (the end on the outer side in the width direction of the vehicle body when assembled to the suspension device).
  • Double-row inner ring raceways 14 and 14 are provided on the outer peripheral surface of the intermediate portion in the direction and the portion near the inner end, respectively.
  • Each rolling element 6, 6 rolls in a state where a contact angle in the opposite direction (rear combination type) is given between each inner ring raceway 14, 14 and each outer ring raceway 9, 9.
  • the inner race ring member 5 is supported on the inner side of the outer race ring member 4 and is rotatably supported concentrically with the outer race ring member 4.
  • the load measuring device 8 is attached to one encoder 15 that is externally fitted and fixed to the inner end of the inner race ring member 5 and the inner end opening of the outer race ring member 4 in the axial direction.
  • 4 sensors 17al, 17a2, 17bl, 17b2 supported by the cover 16 and a computing unit (not shown).
  • the encoder 15 is made of a magnetic metal plate such as a mild steel plate, and is provided with a first characteristic change section 18 and a second characteristic change section 19 near the tip of the outer peripheral surface that is the detection surface (closer to the inner half in the axial direction). ing.
  • the first characteristic changing portion 18 and the second characteristic changing portion 19 are formed by forming a plurality of through holes 20a, 20b each having a slit shape at equal intervals in the circumferential direction.
  • the first characteristic changing unit 18 has a characteristic change phase in one half of the detected surface in the width direction (the right half of FIG. 12, the lower half of the encoder 15 shown in FIGS. 13 to 16). It is provided in a state of gradually changing at a predetermined angle in a predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface.
  • the second characteristic changing unit 19 includes the other half of the detected surface in the width direction (the left half of the encoder 15 shown in the lower left part of FIGS. 12 and 13 to 16, the right side of FIGS. 13 to 16).
  • the phase of the characteristic change is provided in a state where the phase of the characteristic change gradually changes at the same angle as the predetermined angle in the direction opposite to the predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface. Yes.
  • the first characteristic change The transparent 20a and 20a of the ⁇ ⁇ 18 and the transparent 20b and 20b of the second special 14 transformation 19 are opposite to the axial direction of the nender 15 and are the same angle. Inclined.
  • the first characteristic variation 18 is transparent 20a, 20a and the second special 14 variation 19 is transparent 20b, 20b, as shown in FIGS. They may be formed independently or in a continuous state as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG.
  • an encoder 15a in which trapezoidal or triangular irregularities 50 and 60 are formed on the detection surface may be used.
  • an encoder 15b made of a permanent magnet in which the south pole and the north pole are arranged in the same pattern on the surface to be detected may be used.
  • a total of four sensors 17al, 17a2, 17bl, and 17b2 are provided at two positions on the diametrically opposite surface of the detection surface, two each. That is, the two sensors 17al and 17a2 are arranged above the upper end of the encoder 15, and the remaining two sensors 17bl and 17b2 are arranged below the lower end.
  • the detection units of one sensor 17al and 17bl are opposed to the first characteristic changing unit 18, and the detection units of the other sensors 17a2 and 17b2 are opposed to the second characteristic changing unit 19, respectively.
  • the sensor 17al, 17a2, 17bl, 17b2 has no detection force, and the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5 are in a neutral state (the central axes coincide with each other and the axial displacement also occurs.
  • the first characteristic changing portion 18 or the second characteristic changing portion 19 is in the width direction central portion, the first characteristic changing portion 18 or the second characteristic changing portion 19 is opposed.
  • the detection signals from the sensors 17al, 17a2, 17bl, and 17b2 are sent to a computing unit, and the computing unit performs an inclination angle of the encoder 15 (with respect to the central axis of the outer race ring member 4 and the inner shaft by the following function).
  • phase difference ratio ⁇ b between the detection signals of 17b2 is obtained.
  • the difference “ ⁇ a ⁇ b” between the phase difference ratios for the two sensors 17al and 17a2 (17bl and 17b2) arranged at both positions is obtained. Further, the inclination angle is obtained based on the difference “ ⁇ a ⁇ b” between the phase difference ratios.
  • each sensor 17al, 17a2, 17bl, 17b2 is moved up and down 2 with respect to the encoder 15. It is arranged at the location.
  • the non-target load may become crosstalk to the target load measurement, and the measurement value of this target load may have an error.
  • the non-target load can be prevented from becoming crosstalk, and the measurement accuracy of the target load can be improved.
  • the central axis of the outer race ring member 4 and the central axis of the inner race ring member 5 are inclined by the moment based on the axial load to which the contact surface force between the wheel and the road surface is applied, and the encoder 15 is moved as shown in FIG.
  • the case of swinging counterclockwise will be described with reference to FIG.
  • the upper portion of the encoder 15 is displaced leftward and the lower portion is displaced rightward.
  • the detection signal of one sensor 17bl changes in the direction in which the phase is delayed, and the detection signal of the other sensor 17b2 changes in the direction in which the phase advances.
  • the phase difference and phase difference ratio ⁇ b (BZA) between the detection signals of the two sensors 17bl and 17b2 provided on the lower side are large.
  • the detection signal of one of the two sensors 17al and 17a2 provided on the upper side is in the direction in which the phase advances, and the other sensor 17a2 is in the direction in which the phase is delayed. Change. For this reason, the phase difference and the phase difference ratio ⁇ a (B / A) between the detection signals of the two sensors 17al and 17a2 provided on the upper side are reduced. As a result, the difference “ ⁇ b ⁇ a” between the phase difference ratios, which is a parameter for obtaining the tilt angle of the encoder 15, becomes a positive value as shown in the lower end diagram of FIG.
  • the inclination angle of the encoder 15 that is, the inclination between the central axis of the outer race ring member 4 and the central axis of the inner race ring member 5. An angle is required. If the relationship between this tilt angle and moment is obtained in advance, this tilt angle force can also be calculated as moment and axial load.
  • FIG. 15 shows a state in which the encoder 15 is displaced in the pure axial direction from the state of FIG. 14 described above. In the state shown in FIG. 15, the upper and lower parts of the encoder 15 are displaced in the same direction as in the state shown in FIG.
  • phase difference and the phase difference ratio ⁇ a and the phase difference and the phase difference ratio ⁇ b between the detection signals of the two sensors 17bl and 17b2 provided on the lower side change in the same direction by the same amount.
  • the difference “ ⁇ b ⁇ a” between the phase difference ratios does not change. For this reason, the tilt angle can be detected without being affected by axial displacement caused by thermal expansion and contraction.
  • the inner race ring member 5 is displaced in the front-rear direction with respect to the outer race ring member 4 due to the force in the front-rear direction, which is a non-target load (the radial displacement in the front-rear direction is reduced). Even if it occurs, it is possible to prevent an error from occurring in the measured value of the tilt angle of the encoder 15 and, in turn, the measured value of the axial load, which is the target load, due to the non-target load. This point will be explained with reference to FIG.
  • the four sensors 17al are not necessarily shown.
  • the same effect can be obtained without using 17a2, 17bl and 17b2.
  • the sensor 17al is omitted from the four sensors 17a 1, 17a2, 17bl, and 17b2 shown in FIG. Only one sensor 17 a2, 17bl, 17b2 is mounted. Then, the inclination angle is obtained from the phase difference ratio between the detection signal of the sensor 17a2 and the detection signal of the sensor 17b2.
  • the axial displacement at the bottom of the encoder is obtained from the phase difference ratio between the detection signal of sensor 17bl and the detection signal of sensor 17b2. If the inclination angle of the encoder 15 and the axial displacement at the bottom of the encoder 15 are known, the pure axial displacement of the encoder 15 can also be obtained. In other words, if the longitudinal displacement can be ignored, mounting the three sensors 17a2, 17bl, and 17b2 will have the same effect as using the four sensors 17al, 17a2, 17bl, and 17b2. can get. If the three sensors 17a2, 17bl, and 17b2 are configured in this way, as described above, when there is no need to consider the forward / backward displacement, the number of sensors can be reduced to reduce the cost of sensor procurement. It is done. Such an effect is not limited to the sensor 17al, but can be obtained by omitting any one of the sensors 17al, 17a2, 17bl, and 17b2.
  • the center axis of the outer race ring member 4 and the center axis of the inner race ring member 5 are As described above, the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • the phase difference ratio ⁇ a between the detection signals of the two sensors 17al and 17a2 provided on the upper side and the phase difference ratio ⁇ b between the detection signals of the two sensors 17bl and 17b2 provided on the lower side The axial displacement between the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5 is also required with high accuracy. That is, the phase difference ratio ⁇ a between the detection signals of the two sensors 17al and 17a2 provided on the upper side is a value proportional to the axial displacement of the upper end portion of the encoder 15.
  • the phase difference ratio ⁇ b between the detection signals of the two sensors 17bl and 17b2 provided on the lower side is a value proportional to the axial displacement of the lower end of the encoder 15.
  • the average value ⁇ (6a + ⁇ b) Z2 ⁇ of these two phase difference ratios is a value proportional to the axial displacement between the outer race ring member 4 and the inner race ring member 5.
  • the average value ⁇ (6a + ⁇ b) Z2 ⁇ includes an axial displacement based on thermal expansion and contraction that occurs regardless of the axial load.
  • the axial displacement based on such thermal expansion and contraction gradually changes, correction for canceling the influence is easy.
  • the average value ⁇ ( ⁇ a + ⁇ b) Z2 ⁇ is set to a value corresponding to this axial load being zero.
  • this axial value is used. Find the shear displacement. Then, based on the obtained axial displacement and the inclination angle, the preload applied to the rolling elements 6 and 6 is obtained as described above.
  • the present invention is applied to a wheel-supporting double-row rolling bearing unit, and the obtained preload is used to correct a relational expression or a map for obtaining an axial load applied to the wheel-supporting double-row rolling bearing unit.
  • the preload measuring device for a double row rolling bearing unit of the present invention can also be used to estimate the state and life of the double row rolling bearing unit based on the obtained preload.
  • the rolling elements constituting the double row rolling bearing unit are not limited to balls as shown in the figure, but may be cylindrical rollers, tapered rollers, or spherical rollers as long as preload is applied by applying a force in the axial direction. You may do it.

Abstract

　複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置は、内周面に複列の外輪軌道を有する外側軌道輪部材と、外周面に複列の内輪軌道を有する内側軌道輪部材と、各列において、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に、両列の間で互いに逆方向の接触角を付与された状態で転動自在に設けられた複数の転動体と、前記外側軌道輪部材と前記内側軌道輪部材とのアキシアル方向の相対変位を求めるアキシアル変位測定手段と、前記外側軌道輪部材の中心軸と前記内側軌道輪部材の中心軸との傾斜角度を求める傾斜角度測定手段と、前記傾斜角度と前記アキシアル方向の相対変位とに基づいて前記複数の転動体に付与されている予圧を求める予圧算出手段とを備える。

Description

明 細 書
複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置
技術分野
[0001] 本発明に係る予圧測定装置は、複列転がり軸受ユニットの転動体に付与されてい る予圧の適否を知る為に使用される。すなわち、本発明は、各種機械装置の回転支 持部に組み込まれ、予圧の適否が性能に影響を及ぼす複列転がり軸受ユニット用の 予圧測定装置に関する。本発明に係る予圧測定装置は、例えば、自動車の車輪、マ シニングセンタ等の各種工作機械の主軸、印刷機や圧延機等の各種産業機械のド ラム等を回転自在に支持する複列転がり軸受ユニットに使用される。
背景技術
[0002] 例えば、複列転がり軸受ユニットは、車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に 支持する。又、車両の走行安定性を確保する為に、アンチロックブレーキシステム (A BS)やトラクシヨンコントロールシステム（TCS)、エレクトロニックスタビリティーコント口 ール (ESC、例えば VSC)等の車両の走行状態安定ィ匕装置が広く使用されている。 ABSや TCS、 ESC (VSC)等の走行状態安定ィ匕装置によれば、制動時や加速時に 於ける車両の走行状態を安定させる事はできる。しかし、より厳しい条件でも走行安 定性の確保を図る為には、車両の走行安定性に影響するより多くの情報を取り入れ て、ブレーキやエンジンの制御を行なう事が必要になる。
[0003] 従来の ABSや TCS、 ESC (VSC)等の走行状態安定化装置は、タイヤと路面との 滑りを検知してブレーキやエンジンを制御する、所謂フィードバック制御を行なって ヽ る。したがって、ブレーキやエンジンの制御が一瞬とは言え遅れる。言い換えれば、 厳しい条件下での性能向上を図るベぐ所謂フィードフォワード制御により、タイヤと 路面との間に滑りが発生しない様にしたり、左右の車輪の制動力が極端に異なる所 謂ブレーキの片効きを防止する事はできな 、。
[0004] フィードフォワード制御を行なう為には、懸架装置に対して車輪を支持する複列転 力 Sり軸受ユニットに、車輪に加わるアキシアル荷重を測定する荷重測定装置が組み 込まれる。 [0005] 例えば、特開平 3— 209016号公報は、外輪の外周面に設けた固定側フランジの 内側面複数個所で、固定側フランジをナックルに結合する為のボルトを螺合する為 のねじ孔を囲む部分に、それぞれ荷重センサを添設した荷重測定装置付複列転がり 軸受ユニットを開示している。外輪を各荷重センサは、ナックルに支持固定した状態 で、ナックルの外側面と固定側フランジの内側面との間で挟持される。車輪とナックル との間に加わるアキシアル荷重は、各荷重センサにより測定される。
[0006] 特開 2004— 3918号公報は、外輪の円周方向 4個所位置に支持した変位センサ ユニットと、ハブに外嵌固定した断面 L字形の被検出リングとを備えた荷重測定装置 付複列転がり軸受ユニットを開示している。変位センサユニットと被検出リングとにより 、 4個所位置で、外輪に対するハブの、ラジアル方向及びアキシアル方向の変位を 検出し、各位置での検出値に基づいて、ハブに加わる荷重の方向及び荷重の大きさ を求める。
[0007] 特公昭 62— 3365号公報は、一部の剛性を低くした外輪相当部材に動的歪みを検 出する為のストレンゲージを設け、ストレンゲージが検出する転動体の通過周波数か ら転動体の公転速度を求め、公転速度から、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を 測定する方法を開示して 、る。
[0008] 更に、特開 2005— 31063号公報は、互いに逆方向の接触角を付与された状態で 複列に配置された転動体の公転速度に基づ!/、て、外輪等の静止側軌道輪とハブ等 の回転側軌道輪との間に作用する、ラジアル荷重或!、はアキシアル荷重を測定する
、荷重測定装置付転がり軸受ユニットを開示している。
[0009] ところで、上述の様に静止側軌道輪部材と回転側軌道輪部材との間に加わるアキ シアル荷重或いはラジアル荷重を求める対象となる複列転がり軸受ユニットの転動体 には、所定の予圧が付与されている。予圧は、車輪等の回転部材の支持剛性を高め
、回転部材の回転精度を向上させる為に付与される。
[0010] また、複列転がり軸受ユニットに十分な性能を発揮させる為には、予圧の値を適正 範囲に規制する事が重要である。予圧の値が不足した場合には、複列転がり軸受ュ ニットの剛性が不足し、機械装置の運転時に振動が発生し易くなる。これに対して、 予圧の値が過大である場合には、複列転がり軸受ユニット内部の転がり接触部の面 圧が過大になり、複列転がり軸受ユニットの動トルクが大きくなる。その結果、機械装 置の性能が悪ィヒするだけでなぐ転がり接触部の各面 (軌道面及び転動面）の転がり 疲れ寿命が低下する。
[0011] この為に、転がり軸受ユニットを機械装置の回転支持部に組み込む以前に、転がり 軸受ユニットの転動体に付与される予圧を測定し、転動体に適正な予圧を付与する 様【こして ヽる 列え ίま、特開 2001— 349327号公報、および特開 2002— 317818 号公報参照)。しかし、このような予圧の測定方法では、機械装置の回転支持部に組 み込まれた後の、使用状態にある複列転がり軸受ユニットの転動体に付与されてい る予圧を測定する事はできな 、。
[0012] 転動体に付与した予圧が適正値のままであれば、特に問題を生じる事はない。しか し、一度転動体に付与した予圧が、長期間に亙る仕様に伴って変化する (低下する） 場合がある。そして、予圧が低い程、転動体の公転速度の変化量、或いは静止側軌 道輪と回転側軌道輪の相対変位が大きくなる。逆に、予圧が高い程、転動体の公転 速度の変化量、或いは静止側軌道輪同士と回転側軌道輪の相対変位力 、さくなる。 この為、予圧が変化する程度によっては、複列転がり軸受ユニットに加わる荷重を、 例えば自動車の走行安定性確保の為に必要とする精度で求められなくなる可能性 がある。このような理由により、複列転がり軸受ユニットの転動体に付与されている予 圧を正確に把握する事が重要である。
発明の開示
[0013] 本発明は、上述の様な事情に鑑みて、実際に各種機械装置の回転支持部に組み 込まれた複列転がり軸受ユニットの転動体に付与されている予圧を求める予圧測定 装置を提供することを目的とする。
[0014] 本発明の第 1の態様によれば、複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置は、外側軌 道輪部材と、内側軌道輪部材と、複数の転動体と、アキシアル変位測定手段と、傾 斜角度測定手段と、予圧算出手段とを備える。外側軌道輪部材は、内周面に複列の 外輪軌道を有する。内側軌道輪部材は、外周面に複列の内輪軌道を有する。複数 の転動体は、各列において、外輪軌道と内輪軌道との間に、両列の間で互いに逆方 向の接触角を付与された状態で転動自在に設けられている。アキシアル変位測定手 段は、外側軌道輪部材と内側軌道輪部材とのアキシアル方向の相対変位 (各軌道 輪部材間の相対変位のうち、各軌道輪部材の軸方向の成分のみの純アキシアル変 位)を求める。傾斜角度測定手段は、外側軌道輪部材の中心軸と内側軌道輪部材 の中心軸との傾斜角度を求める。
[0015] 予圧算出手段は、傾斜角度とアキシアル方向の相対変位とに基づいて複数の転動 体に付与されている予圧を求める。具体的には、本発明の第 2の態様によれば、予 圧算出手段は、アキシアル方向の相対変位と傾斜角度との比較に基づいて予圧を 求めてもよい。より具体的には、本発明の第 3の態様によれば、予圧算出手段は、ァ キシアル方向の相対変位と傾斜角度との比に基づいて予圧を求めてもよい。
[0016] 本発明の第 4の態様によれば、アキシアル変位測定手段と傾斜角度測定手段とを 、複列転がり軸受ユニットに組み込んでもよい。より具体的には、本発明の第 5の態様 によれば、予圧測定装置は、被検出面を周面に有し、被検出面の特性が円周方向 に関して交互に且つ等間隔で変化し、特性の変化の位相が軸方向に関して漸次変 化するエンコーダと、エンコーダの被検出面の互いに異なる部分に対向する検出部 を有する複数のセンサと、をさらに備える。エンコーダは、外側軌道輪部材と内側軌 道輪部材のうち、使用時に回転するいずれか一方の軌道輪部材に、被検出面を同 心に位置させて配置される。複数のセンサは、外側軌道輪部材と内側軌道輪部材の うち、使用時に回転しない他方の軌道輪部材に支持される。アキシアル変位測定手 段及び傾斜角度測定手段は、複数センサの出力信号間の位相差に基づいて、アキ シアル方向の相対変位及び傾斜角度を求める。
[0017] また、本発明の第 6の態様によれば、予圧測定装置は、被検出面を周面に有し、被 検出面の特性が円周方向に関して交互に変化し、特性の変化のピッチが軸方向に 関して漸次変化するエンコーダと、エンコーダの被検出面に対向する検出部を有す る複数のセンサと、をさらに備える。エンコーダは、外側軌道輪部材と内側軌道輪部 材のうち、使用時に回転するいずれか一方の軌道輪部材に、被検出面を同心に位 置させて配置される。複数のセンサは、外側軌道輪部材と内側軌道輪部材のうち、 使用時に回転しな!、他方の軌道輪部材に支持される。アキシアル変位測定手段及 び傾斜角度測定手段は、複数センサの出力信号のデューティ比に基づいて、アキシ アル方向の相対変位及び傾斜角度を求める。尚、エンコーダ周面の特性変化のピッ チを変化させるには、エンコーダの周面 (被検出面）に、台形状若しくは V形状 (三角 形)の凹凸を形成してもよい。或いは、エンコーダの周面 (被検出面）に、透孔と柱部 とを交互に形成してもよい。更には、同様のパターンで S極と N極とを配置した、永久 磁石製のエンコーダを使用してもよい。
[0018] 本発明の第 7の態様によれば、複数のセンサは、エンコーダの上端部及び下端部 の被検出面にそれぞれ対向させてもよい。
[0019] 本発明の第 8の態様によれば、予圧測定装置は、アキシアル変位測定手段が求め たアキシアル方向の相対変位と、傾斜角度測定手段が求めた傾斜角度とのうちの一 方又は双方に基づいて、外側軌道輪部材と内側軌道輪部材の間に作用する荷重を 求める荷重算出手段をさらに備えてもよい。
本発明の第 9の態様によれば、荷重算出手段は、アキシアル方向変位又は傾斜角 度とアキシアル荷重との関係を示すマップに基づき、外側軌道輪部材と内側軌道輪 部材の間に作用する荷重を求め、予圧算出手段は、求められた予圧に基づいて、マ ップをネ ΐ正してもよ ヽ。
[0020] 本発明の第 10の態様によれば、内側軌道輪部材は、自動車の車輪と共に回転す るハブであり、外側軌道輪部材は、自動車の懸架装置に支持固定されてもよい。 本発明の第 11の態様によれば、予圧算出手段は、ハブに対し自動車の幅方向に 関して外側に向 、たアキシアル荷重が作用して 、る状態で予圧を求め、求められた 予圧に基づいて、マップを補正してもよい。
[0021] 更に、本発明の第 12の態様によれば、予圧算出手段は、傾斜角度測定手段が求 めた前記傾斜角度を基準として、変位測定手段が求めたアキシアル方向の相対変 位を補正し、補正されたアキシアル方向の相対変位に基づ ヽて予圧を求めてもよ!ヽ 。これによつて、温度変化等によるアキシアル方向の変位の影響を除く機能を、予圧 算出手段に持たせる事ができる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明の実施例 1に係る荷重測定装置付車輪支持用複列転がり軸受ユニット を示す断面図。 圆 2]予圧とアキシアル荷重とが転動体の公転速度に及ぼす影響を示す線図。
[図 3]ラジアル荷重とアキシアル荷重とが転動体の公転速度に及ぼす影響を示す線 図。
[図 4]実施例 1における処理回路を示すブロック図。
圆 5]本発明の実施例 2を説明する為の、車輪支持用複列転がり軸受ユニットの組み 付け状況の 1例を示す略断面図。
[図 6A]アキシアル荷重と、外側軌道輪部材と内側軌道輪部材の間のアキシアル方向 変位と、および予圧との関係を示す線図。
[図 6B]アキシアル荷重と、傾斜角度と、予圧との関係を示す線図。
[図 7]アキシアル荷重と、アキシアル方向変位と傾斜角度との比と、予圧との関係を示 す線図。
圆 8]予圧の大きさが異なる場合に於ける、接地面力も入力されるアキシアル荷重と 傾斜角度との関係を示す線図。
圆 9]予圧の大きさが異なる場合に於ける、傾斜角度とアキシアル方向変位との関係 を示す線図。
圆 10]実際の場合に於ける、アキシアル荷重と、アキシアル方向変位と傾斜角度との 比と、予圧との関係を示す線図。
圆 11]オフセット量がアキシアル方向変位と傾斜角度との関係に及ぼす影響を示す 線図。
[図 12]実施例 2における荷重測定装置付車輪支持用複列転がり軸受ユニット示す断 面図。
[図 13]図 12に示した構造で、アキシアル荷重が作用して 、な 、状態での各センサの 検出部とエンコーダの被検出面との位置関係及び各センサの検出信号の位相を示 す模式図。
圆 14]アキシアル荷重が作用している状態での、図 13と同様の模式図。
[図 15]アキシアル荷重が作用すると同時に純アキシアル変位が生じた状態を示す、 図 13と同様の模式図。
圆 16]アキシアル荷重が作用すると同時に前後方向のラジアル荷重が作用した状態 を示す、図 13と同様の模式図。
[図 17]実施例 1、および実施例 2で使用されるエンコーダの斜視図。
[図 18]本発明に適用可能な他のエンコーダを示す斜視図。
[図 19]本発明に適用可能なさらに他のェンコーダを示す斜視図。 符号の説明
1、 la、 lb車輪支持用複列転がり軸受ユニット
2 車輪
3 路面
4 外側軌道輪部材
5 内側軌道輪部材 (ハブ)
6 転動体
7 ナックノレ
8 荷重測定装置
9 外輪軌道
10 取付部
11 ハブ本体
12 内輪
12a取付孔
13 フランジ
14 内輪軌道
15、 15a、 15bエンコーダ
16 力/く一
17a, 17b、 17al、 17a2、 17bl、 17b2
18 第一特性変化部
19 第二特性変化部
20、 20a, 20b透孔
22a, 22b保持器
23a, 23b公転速度検出用エンコーダ 30 センサユニット
31 ホノレダ
32 ナット
33 小径段部
34 段差面
40a,墨柱部
50 凹部
60 凸部
発明を実施するための最良の形態
[0024] 以下、本発明に係る実施例について、図面を参照して説明する。
実施例 1
[0025] 本発明の実施例 1に係る荷重測定装置付複列転がり軸受ユニットについて、図 1を 参照しつつ説明する。
[0026] 図 1に示す様に、実施例 1に係る荷重測定装置付複列転がり軸受ユニット laは、懸 架装置に支持された状態で回転しな!ヽ静止側軌道輪である外輪 4と、車輪を支持固 定 (結合固定)して回転する回転側軌道輪であるハブ 5とを備える。ハブ 5は、複数個 の転動体 6、 6を介して、外輪 4の内側に回転自在に支持されている。
[0027] ハブ 5は、ハブ本体 11と、ハブ本体 13と結合固定された内輪 12とを備え、転動体 6 、 6aには、背面組み合わせ形の接触角と共に予圧が付与されている。即ち、ハブ本 体 11の小径段部 33に外嵌した内輪 12は、ハブ本体 11に螺合したナット 32の緊締 により、小径段部 33の端部に存在する段差面 34に向け抑え付けられている。ナット 3 2の締め付けトルクを規制する事により、ハブ 5の外周面に設けられた複列の内輪軌 道同士の間隔が、外輪 4の内周面に設けられた複列の外輪軌道同士の間隔との関 係で適正値になる様にして、転動体 6、 6aに所望の (適正値の）予圧が付与されてい る。尚、ナットに代えて、ハブ本体 11の端部を径方向外方に塑性変形して、かしめ部 を形成し、内輪 12をノヽブ本体 11に固定してもよい。又、外側の内輪軌道をハブ 5と 別体の内輪に形成してもよ ヽ。
[0028] ハブ 5の中間部外周面には、磁性板製のエンコーダ 15が外嵌固定されている。ェ ンコーダ 15の軸方向中間部には、複数の V字形の透孔 20、 20が、円周方向に関し て互いに等間隔に形成され、エンコーダ 15の磁気特性を、円周方向に関して等間 隔に変化させている。
[0029] 外輪 4の軸方向中間部には、取付孔 12aが、外輪 4の内面と外面を連通させる状態 で形成されている。取付孔 12a内には、 4個のセンサ 17a〜17dを組み込んだセンサ ユニット 30力 径方向外方から内方に揷通されている。センサ 17a〜17dのうち、セ ンサ 17a、 17bの検出部は、センサユニット 30のホルダ 31の先端面（図 1の上端面） にそれぞれ露出し、エンコーダ 15の外周面 (被検出面）に近接対向している。センサ 17a, 17bの検出部がエンコーダ 15の外周面に対向する位置は、エンコーダ 15の円 周方向に関して同じ位置とする。又、外輪 4とハブ 5との間にアキシアル荷重が作用 しない状態で、 V字形の透孔 20、 20の頂部（屈曲部）が、センサ 17a、 17bの検出部 の間の丁度中央に位置するように、エンコーダ 15およびセンサ 17a、 17bが設置され る。尚、エンコーダ 15が単なる磁性材である為、センサ 17a、 17bには永久磁石が組 み込まれている。
[0030] 外輪 4とハブ 5との間にアキシアル荷重が作用しない状態では、各センサ 17a、 17b の検出部は、 V字形の透孔 20、 20の頂部からエンコーダ 15の軸方向に同じだけず れた部分に対向する。従って、センサ 17a、 17bの出力信号の位相は一致する。
[0031] 一方で、エンコーダ 15が固定されたハブ 5にアキシアル荷重が作用した場合には、 各センサ 17a、 17bの検出部は、 V字形の透孔 20、 20の頂部からのエンコーダ 15の 軸方向に関するずれが異なる部分に対向する。従って、センサ 17a、 17bの出力信 号の位相もずれる。アキシアル荷重によるセンサ 17a、 17bの出力信号の位相のず れは、アキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って、センサ 17a、 17bの検出信 号の位相差により、外輪 4とハブ 5との間のアキシアル方向に関する相対変位を求め 、この相対変位に基づき外輪 4とハブ 5との間に作用している荷重を求めることができ る。
[0032] 一方、センサ 17c、 17dは、センサユニット 30のホルダ 31の先端部の各側面（図 1 の左右両側面）にそれぞれ露出し、アキシアル方向の変位力 アキシアル荷重を求 める際に使用する零点及びゲインに影響する各転動体 6、 6の予圧を求める為に利 用される。即ち、センサ 17c、 17dは、各転動体 6、 6の公転速度を求め、この公転速 度から転動体 6、 6に付与されている予圧を算出する為に利用される。公転速度を求 める為に、複列に配置された各転動体 6、 6を保持した 1対の保持器 22a、 22bの互 いに対向する面に、それぞれ公転速度検出用エンコーダ 23a、 23bが設置されてい る。各公転速度検出用エンコーダ 23a、 23bの被検出面である互いに対向する側面 の磁気特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。従って、セ ンサ 17c、 17dの出力信号は、各転動体 6、 6の公転速度に比例した周波数 (反比例 した周期）で変化し、この周波数 (或いは周期）に基づいて各転動体 6、 6の公転速度 を求められる。
[0033] 尚、センサ 17a〜17dの検出部には、ホール IC、ホール素子、 MR素子、 GMR素 子等の磁気検知素子が組み込まれて 、る。
[0034] 実施例 1では、センサ 17c、 17dの出力信号に基づいて各転動体 6、 6の公転速度 nca、 ncbを求め、公転速度 nca、 ncbと、ハブ 5の回転速度 niとから、各転動体 6、 6へ の予圧 Foが求められる。即ち、各転動体 6、 6の接触角 aは予圧 Foに応じて変化し（ 予圧 Foが大きくなる程、接触角 ocが大きくなり）接触角 exの変化に伴って公転速度 n ca、 ncbが変化するので、公転速度 nca、 ncbから、予圧 Foを求められる。尚、各転動 体 6、 6には、互いに同じ予圧 Foが付与されているので、予圧 Foを求める為には、必 ずしも両列の転動体 6、 6の公転速度 nca、 ncbを求める必要はない。又、ハブ 5の回 転速度 niは、エンコーダ 15の外周面 (被検出面）にその検出部を近接対向させたセ ンサ 17a (又は 17b)の検出信号に基づいて求める事ができる。即ち、このセンサ 17a (又は 17b)の検出信号の周波数は、ハブ 5の回転速度 niに比例し、周期は回転速 度 niに反比例する。そこで、何れかの列の転動体 6、 6の公転速度 ncとハブ 5の回転 速度 niとから予圧 Foを求める方法について説明する。
[0035] 公転速度 ncは、一般的に、次の（1)式で表される。
nc = { l - (d- cos a ) /D} - (ni/2)
+ { l + (d- cos a ) ZD} · (no/2) ( 1)
( 1)式中、 Dは転動体 6、 6のピッチ円直径を、 dは転動体 6、 6の直径を、 noは外輪 4の回転速度を表している。実施例 1においては、ハブ 5が回転し、外輪 4は回転しな い（no = 0である）ので、公転速度 ncは、次の（2)式で表される。
nc= { l - (d- cos a ) /Ό) · (ni/2) (2)
(2)式中、各転動体 6、 6のピッチ円直径 D、同じく直径 dは既知 (軸受諸元)であり、 個々の転がり軸受ユニット毎に殆ど変わらないし、長期間に亙る使用によって変化す る値でもない。
[0036] 従って、公転速度 ncは、各転動体 6、 6の接触角 aと、ハブ 5の回転速度 niとによつ て決まる。又、この接触角 αは、各方向の荷重によって変化する力 アキシアル荷重 が負荷されていない状況下であれば、ほぼ予圧 Foによって決まる。図 2は、予圧 Fo を 4900N (500kgf)〜7840N (800kgf)の間で 980N (lOOkgf)刻みで変ィ匕させた場 合における、アキシアル荷重 Fyと、転動体 6、 6の公転速度 ncとハブ 5の回転速度 ni との比 (ncZni)との関係を示している。図 2から明らかな通り、転動体 6、 6の公転速 度 nc、および転動体 6、 6の公転速度 ncとハブ 5の回転速度 niとの比は、予圧 Foによ り変化する。
[0037] 尚、図 2の横軸に表したアキシアル荷重 Fyは、 自動車の幅方向中央側（内側、イン ナー側）に向いたアキシアル荷重 Fyの値を正（+ )としている。この点を考慮して図 2 を見ればから明らかな通り、アキシアル荷重 Fyを支承する側の転動体 6、 6の公転速 度 ncは、アキシアル荷重 Fyを支承しない側の転動体 6、 6の公転速度 ncに比べて、 アキシアル荷重 Fyの変化に対応して大きく変化する。これに対して、アキシアル荷重 Fyを支承しない側の転動体 6、 6の公転速度 ncは、アキシアル荷重 Fyを支承する側 の転動体 6、 6の公転速度 ncに比べて、予圧 Foの変化に対応して大きく変化する。 自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、自動車の幅方向中央側に向 、て 加わるアキシアル荷重 Fyの値が、同じく幅方向外側（アウター側）に向いてカ卩わるァ キシアル荷重 Fyの値よりも大きくなる。尚、このアキシアル荷重 Fyを支承しない側の 転動体 6、 6についても、予圧 Foが残っている事が前提である。
[0038] 但し、接触角 aは、外輪 4とハブ 5との間に加わるラジアル荷重によっても変化する 。図 3は、上下方向のラジアル荷重 Fzを変化させた場合における、アキシアル荷重 F yと、転動体 6、 6の公転速度 ncとハブ 5の回転速度 niとの比（ncZni)との関係を示し ている。図 3から明らかな通り、ラジアル荷重 Fzが変化した場合にも転動体 6、 6の接 触角 αが変化し、その結果、転動体 6、 6の公転速度 ncが変化する。但し、アキシァ ル荷重 Fyが負荷されて 、な 、状態では、ラジアル荷重 Fzの変化に伴う公転速度 nc の変化は小さい。従って、アキシアル荷重 Fyが負荷されていない状態、若しくは、こ のアキシアル荷重 Fyが小さ 、状態を判断し、その状態での公転速度 ncを求めてから 、予圧 Foを推定すれば、予圧 Foに関して、精度の良い推定値を得られる。
[0039] この為に、例えば、車両が直進走行中に公転速度 ncを求め、公転速度 ncに基づ V、て、アキシアル方向の変位からアキシアル荷重 Fyを求める為の零点及びゲイン特 性の補正を行なう。直進走行中にアキシアル荷重 Fyを求める為の零点及びゲイン特 性の補正を行なうには、直進走行中に測定した、何れか又は双方の列の転動体 6、 6 の公転速度 nca(ncb)と、ハブ 5の回転速度 niとの比 ncaZni (ncbZni)に基づいて、 各転動体 6、 6への予圧 Foを求める。即ち、直進走行中には転がり軸受ユニットに、 アキシアル荷重 Fyが殆ど発生して ヽな 、と考えられるので、この直進走行中に零点 及びゲイン特性の補正を実施する。
[0040] 又、車両の走行状態が直進状態である力否かは、車両に搭載されている舵角セン サ、加速度センサ、ョーレートセンサ等の情報に基づいて判断できる。直進走行状態 であれば、操舵角、横加速度、ョーレートが、何れもほぼ零となる。従って上記センサ のうちから選択された一または一以上のセンサの信号に基づいて、走行状態が直進 状態であるか否かを判定する。具体的には、選択されたセンサ力 得られる情報の 何れか、或は総てが、予め規定した閾値以下であれば、直進走行状態であると判定 する。尚、操舵角が或る一定の値であっても、走行速度によって、発生するアキシァ ル荷重は変化する為、舵角センサゃョーレートセンサの検出信号に基づく閾値は、 走行速度に応じて可変にする事が望ましい。又、好ましくは、走行速度の変化が小さ い、即ち、定速走行時若しくはそれに近い状態の時に、零点及びゲイン特性の補正 を実施する事が、補正を正確に行なう面力も好ましい。定速走行状態にあるか否か は、車輪の回転速度で判断してもよいし、前後方向の加速度を検知する為の加速度 センサの検出値力も判断してもよい。更に、零点及びゲイン特性の補正は、ブレーキ が作動していない状態で行なう事が好ましい。この理由は、ブレーキが作動している 状態で零点及びゲイン特性の補正を行なうと、キヤリバがパッドをディスクに押し付け る荷重が、ディスクを固定したノヽブ 5にも、アキシアル荷重として作用する可能性があ る為である。
[0041] 又、直進走行状態にあるか否かは、左右の車輪の回転速度を検出するセンサ（各 転がり軸受ユニットに組み込んだ、アキシアル方向の変位検出用のセンサ 17a、 17b )の検出信号に基づいて判断する事もできる。即ち、左右両車輪 (を固定したハブ 5) の回転速度がほぼ等しければ、車両が直進走行状態であると推定できる。この場合 には、アキシアル荷重 Fyの算出にも使用する、センサ 17a、 17bの検出信号により直 進状態であるか否かを推定するので、この推定作業を、アキシアル荷重 Fyを算出す る演算器の中だけで (外部力 信号を取り入れせずに)行なって、零点とゲイン特性 との補正を行なえる。
[0042] 何れにしても、アキシアル荷重 Fyが負荷されて!、な!/、状況、若しくは、アキシアル 荷重 Fyが小さい状態が分かれば、図 2から明らかな通り、予圧 Foを求められる。即ち 、図 2の横軸でアキシアル荷重 Fyが 0の状態での公転速度比 { (各転動体 6、 6の公 転速度 nc) Z (ノ、ブ 5の回転速度 ni) }から、予圧 Foを求める事ができる。尚、図 2に示 される特性は、予め実験或いは計算により求めておき、制御器中にマップ等として記 憶させておく。この場合に使用する公転速度 ncは、各列の転動体 6、 6の公転速度 n ca、 ncbのうちの何れでもよい。或いは、両列の公転速度の和とハブ 5の回転速度と の比 { (nca+ncb) Zni}に基づいて、予圧 Foを求める事もできる。又、前後方向のラ ジアル荷重の影響もできるだけ排除する事が好ましい。そこで、好ましくは、アクセル 開度が小さい状態、或いは、アクセル開度が一定の状態、更にはブレーキを使用し ていない状態（ブレーキペダルが踏まれず、ブレーキ液圧が 0である等）で、予圧 Fo に関する補正を行なう。
[0043] 更には、予圧 Foを求める作業を、アキシアル荷重 Fy力 O若しくは小さい状態で求め るのに限らず、アキシアル荷重が負荷されている状態で求める事も可能である。但し 、この場合には、図 2から明らかな通り、アキシアル荷重 Fyを負荷していない側（ブラ ス荷重の場合にはインナー側、マイナス荷重の場合にはアウター側）の列の転動体 6 、 6の公転速度 nca、 ncbから予圧 Foを求める事力 この予圧 Foの精度を確保する面 力 好ましい。尚、アキシアル荷重 Fyを負荷している列力 インナー側の列であるか 、アウター側の列であるかの判別ができない場合には、やはり図 2から明らかな通り、 公転速度の遅 ヽ列の公転速度を使用して予圧 Foを求めても、アキシアル荷重 Fyを 負荷していない側の列の公転速度を使用した場合と同様に、予圧 Foを精度良く求め る事ができる。何れの場合でも、各転動体 6、 6に付与されている予圧 Foが残ってい る事が、前述の通り、前提となる。
[0044] 即ち、図 2に示す様に、正のアキシアル荷重 Fyが作用している状態では、このアキ シアル荷重 Fyによる公転速度 ncの変化力 このアキシアル荷重 Fyを負荷しな!、イン ナー側の列では小さ 、 (アキシアル荷重 Fyによる公転速度 ncの誤差が小さ 、)。これ に対して、負のアキシアル荷重 Fyが作用している状態では、このアキシアル荷重 Fy による公転速度 ncの変化力 このアキシアル荷重 Fyを支承しな 、アウター側の列で は小さい（アキシアル荷重 Fyによる公転速度 ncの誤差が小さい）。この為、アキシァ ル荷重 Fyを負荷せずに接触角 ocが小さぐ公転速度 ncが遅い列の公転速度 ncを利 用して（ncZni)、予圧 Foを求められる。逆に、正のアキシアル荷重 Fyが作用する状 態でのアウター側の列、及び、負のアキシアル荷重 Fyが作用する状態でのインナー 側の列（或いは、公転速度 ncの速い列）では、このアキシアル荷重 Fyの変化に対す る公転速度 ncの変化量が大きい為、このアキシアル荷重 Fyの測定値に誤差がある（ 予圧 Foが不明の場合、必然的に誤差が大きくなる）と、予圧 Foの測定に関しても誤 差が生じる。
[0045] 以上、外輪 4とハブ 5との間にカ卩わるアキシアル荷重 Fyを測定する場合について説 明した。これに対して本発明は、（上下方向或いは前後方向の）ラジアル荷重 Fz、 Fx を測定する場合にも適用する事ができる。ラジアル荷重 Fz、 Fxを測定する場合には 、エンコーダの被検出面を軸方向側面とし、被検出面に、例えば図 1に示す様な V字 形の透孔を、内側半部と外側半部とで、径方向に対する傾斜方向を互いに逆方向に した状態で設ける。更には、複数方向の荷重 (例えば、アキシアル荷重 Fy+上下方 向のラジアル荷重 Fz、アキシアル荷重 Fy+前後方向のラジアル荷重 Fx、アキシァ ル荷重 Fy +上下方向のラジアル荷重 Fz +前後方向のラジアル荷重 Fx等）を求める 場合にも、本発明を適用する事ができる。複数方向の荷重を求める場合には、アキ シアル荷重 Fyに加えて、他の方向の荷重を考慮しつつ、予圧 Foの推定を行なう事 ができる。
[0046] 尚、実施例 1においては、経年変化による予圧 Foの低下 (変化）を判断 (比較)する 為に、予圧 Foに関する情報力 変位に基づいて荷重を求める為の演算器のメモリに 記憶されている。メモリとしては、 EEPROMやフラッシュメモリ等の不揮発性の（電源 を切ってもデータが消えない）が使用される。そして、転がり軸受ユニットの初期状態 の予圧 Foをメモリに記憶しておき、新たに求めた予圧 Foが初期状態と異なる場合は 、この新たに求めた予圧 Foに基づいて、変位力も荷重を求める為の零点とゲイン特 性とを補正する。この結果、この変位に基づいて、荷重を精度良く求められる。尚、予 圧 Foの変化に基づ ヽて零点とゲイン特性とを補正する場合に、予圧 Foの変動値 (変 化分）に対する閾値を設定しておき、閾値を超えた場合にのみ補正を行なう様にして もよい。又、新たに予圧 Foを求めた場合に、その値を、随時メモリに書き込んでおき、 予圧 Foの変動に関する判断を行なう（例えば、急激な予圧低下時に警告を発生する )ようにしてもよい。
[0047] 公転速度 ncの検出に関しては、公転速度検出用エンコーダ 23a、 23bを使用する 構造には限られない。例えば、各転動体 6、 6の公転運動に伴う振動の周波数 zfc ( 公転周波数 fc X転動体数 z)を検出する事で、各転動体 6、 6の公転速度 ncを求める 事もできる。公転速度 ncの概略値は、前述の様に測定するハブ 5の回転速度 niが分 かれば、初期接触角 αから、前記（1)式を使って求められる。また、転動体 6、 6の数 ζは既知であるので、各転動体 6、 6の公転運動に伴う振動の周波数 zfcの概略値を 求められる。そこで、外輪 4の振動を検出する振動センサの検出信号を、周波数 zfc の概略値近辺の周波数を通過させるバンドパスフィルター（BPF)により処理し、周波 数 zfc成分を抽出する事により、各転動体 6、 6の公転運動に伴う振動の周波数 zfcに 関する正確な値を求めることができる。
[0048] 具体的には、前記外輪 4と前記ハブ 5との間の相対変位を検出する変位情報（1対 のセンサの検出信号の位相差が両センサの 1周期に対する比に関する情報、或いは 1個のセンサの検出信号のデューティ比に関する情報）、別途設置した振動センサ が検出した振動の周波数を表す出力信号、磁歪効果や歪みゲージ等の歪み出力情 報を表す信号に、周波数 zfcの近傍の周波数を通過させる BPFの処理を施す事で、 各転動体 6、 6の公転運動に伴う振動の周波数 zfcに関する正確な値を抽出すること 力 Sできる。尚、 BPFの処理を施す前に、この周波数を転動体の数 zで除して公転周波 数 fcを求め（或いは直接 fcを測定し）、公転周波数 fcから、予圧 Foを求める事もでき る。
[0049] 尚、各周波数 zfc、 fcを検出する場合に、各周波数 zfc、 fc成分をより顕著に検出可 能にする為、各転動体 6、 6に相互差を与える（何れか 1個の転動体 3の直径を、他の 転動体 6、 6の直径よりも僅かに大きくする）事も有効である。又、インナ一列とァウタ 一列との区別を容易にする為に、両列の周波数 zfc (fc)成分を互!ヽに異ならせる事 もできる。このうちの周波数 zfc成分を変えるには、インナ一列とアウター列との間で 接触角、転動体の直径、各転動体のピッチ直径、転動体の数等のうちから選択され る一または一以上の要素を、両列間で互い異ならせる（但し、周波数 fcの場合は、転 動体の数を除く)。
[0050] 又、公転速度検出用エンコーダ（図 1に示した公転速度検出用エンコーダ 23a、 23 bのうちの一方又は双方）のみ追加する（公転速度検出の為の専用のセンサ 17c、 1 7dは設けない）事もできる。この場合には、追加した公転速度検出用エンコーダと、 外輪 4とハブ 5との相対変位を検出する為のセンサ（図 1に示したセンサ 17a、 17b)と を近接配置して、磁気干渉を起こさせる。そして、この磁気干渉に基づいて、外輪 4と ハブ 5との相対変位を検出する為のセンサ（19a、 19b)の検出信号中に、各転動体 6、 6の公転速度を表す情報を混入させる。そして、この公転速度を表す情報を混入 した出力信号を、 fc X公転速度検出用ェンコーダのパルス数の周波数を通過させる BPFにより処理して、公転速度を求める事もできる。
[0051] 図 4は、以上に述べた様な、実施例 1における処理回路の 1例を示している。図 4に 示した処理回路では、先ず、 1対のセンサ A、 Bの検出信号に基づいて、外輪 4とハ ブ 5 (図 1参照）との相対変位 (位相差 Z1周期 =位相差比)を測定する。そして、位 相差比を表す信号に基づいて、外輪 4とハブ 5との間に作用する荷重を求めると共に 、位相差比を表す信号を BPFにより処理して、公転周波数 zfc (又は fc)を抽出し、各 転動体 6、 6 (図 1参照）の公転速度 ncを求める。又、何れかのセンサ Aの出力信号、 或 、は従来から一般的に使用されて 、る ABS用のセンサの出力信号から、ハブ 5の 回転速度 niを求める。そして、公転速度 ncとこのハブ 5の回転速度 niとの比「ncZni」 を算出し、各転動体 6、 6に付与されている予圧 Foを求める。このようにして求めた予 圧 Foの値は、荷重を算出する為の演算器に設けたメモリに格納すると共に、予圧補 正判定回路で、初期の予圧、又は、以前に推定した予圧等と比較して補正を行なう 力どうかの判定を行なう。そして、予圧 Fo変動が大きいと判定した場合には、新たに 求めた予圧 Foから求めた零点及びゲイン特性を用いて、荷重変換部で、位相差比 力 荷重を求める計算を行なわせる。このように構成する事により、予圧 Foの経年変 化にも対応可能で、この経年変化に拘らず、荷重を精度良く求められる、荷重測定 装置付転がり軸受ユニットを実現できる。尚、図 4に示した処理回路中のメモリは、求 めた予圧 Foだけでなぐこの予圧 Foから求めた零点やゲイン特性や初期の予圧等を 格糸内する事ちでさる。
図 1に示した構造では、磁性金属板製のエンコーダ 15の外周面の軸方向に離隔し た 2個所位置に、 1対のセンサ 17c、 17dの検出部を対向させている。但し、実施例 1 は、このような構造に限らずに適用できる。例えば、外輪 4とハブ 5とのアキシアル方 向の変動に伴って変化する、 1個のエンコーダの出力信号のデューティ比に応じて、 アキシアル方向の変動の方向及び量を求めてもよい。この場合には、例えば図 18に 示すようなエンコーダ 15aを使用してもよい。又、図 19に示すような永久磁石製のェ ンコーダ 15bを使用してもよい。このような構造でも、予圧が変動すると、アキシアル 方向の変動の方向及び量に基づいて荷重を正確には求められなくなる。これに対し て、実施例 1における予圧に関する補正を行なえば、予圧の変動が、アキシアル方 向の変動の方向及び量に基づく荷重の測定精度を悪ィ匕させる事を防止できる。尚、 永久磁石製のエンコーダ本体の外周面の着磁領域を台形とした（円周方向に隣り合 う S極と N極との境界を軸方向に対し傾斜させた)エンコーダと 1個のセンサとを組み 合わせた場合も、同様にして、予圧の変動がアキシアル方向の変動の方向及び量に 基づく荷重の測定精度を悪ィ匕させる事を防止できる。又、エンコーダとセンサとの組 み合わせは、磁気検知式のものに限るものではない。例えば、渦電流式のセンサや 光学式のセンサを使用する事もできる。更には、転がり軸受ユニットに構造について も、図示の様な玉軸受ユニットに限らず、複列円すいころ軸受ユニットとする事もでき る。又、センサを、 1対の外輪軌道同士の間部分の他、外輪の内端部に配置する事 ちでさる。
実施例 2
[0053] 実施例 1では、予圧変化に基づく転動体の公転速度変化を測定し、この公転速度 変化に基づいて予圧が求められる。このような予圧測定は、各転動体が、予圧変化 に基づく公転速度変化が大きい、玉である場合には有効である。し力しながら、転動 体が、予圧変化に基づく公転速度変化が小さい、ころ或いは円すいころである場合 には、転動体への予圧に関する測定精度が悪くなる。本発明の実施例 2によれば、 各転動体の公転速度に頼る事なぐこれら各転動体に付与されている予圧を求めら れる。この為、これら各転動体が玉である場合は勿論、円筒ころ、円すいころ、球面こ ろ等の他の転動体である場合も、予圧を精度良く求める事ができる。この点について 、図 5〜11を参照しつつ説明する。
[0054] 複列転がり軸受ユニットに、回転中心力 径方向に外れた位置に加わるアキシアル 荷重、或いは、転動体列の中心力 外れた位置に加わるラジアル荷重の様な、偏荷 重が加わった場合、複列転がり軸受ユニットを構成する、外側、内側両軌道輪部材 は、それぞれの中心軸同士を傾斜させつつ、荷重の作用方向に相対変位 (遠近動） する。例えば、図 5に示す様な自動車の車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1の場合 、旋回走行時等に、車輪 (タイヤ） 2と路面 3との当接部 (接地面)からアキシアル荷重 力 外側軌道輪部材 4及び内側軌道輪部材 5の中心から径方向に外れた (オフセット した)位置に、偏荷重として加わる。軌道輪部材 4、 5は、この偏荷重によって相対変 位する。
[0055] この場合において、アキシアル荷重は車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1に対し 、軌道輪部材 4、 5の軸方向に加わる（純)アキシアル荷重と、軌道輪部材 4、 5の中 心軸同士を傾斜させる力となるモーメントとが合成された荷重 (力）として加わる。従つ て、両軌道輪部材 4、 5同士の間には、（純)アキシアル方向の変位と、中心軸同士の 傾斜とが同時に発生する。このような、荷重及びモーメントに基づぐアキシアル方向 の変位及び中心軸同士の傾斜は、車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1を構成する 転動体 6、 6に付与されている予圧が小さい程著しくなる。即ち、転動体 6、 6に付与さ れている予圧が低下する程、車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1の剛性が低下し、 偏荷重に基づぐ軌道輪部材 4、 5のアキシアル方向の変位及び中心軸同士の傾斜 角度が大きくなる。逆に、転動体 6、 6に付与されている予圧が高い程、車輪支持用 複列転がり軸受ユニット 1の剛性も高くなり、偏荷重に基づぐ軌道輪部材 4、 5のアキ シアル方向の変位及び中心軸同士の傾斜角度が小さくなる。
[0056] 但し、転動体 6、 6に付与されている予圧の変化に伴う、軌道輪部材 4、 5のアキシァ ル方向変位及び傾斜角度の変化量は同じではない。例えば、予圧が低下した場合 に於ける、アキシアル方向変位の増加量と傾斜角度の増加量とを比較した場合、ァ キシアル方向変位の増加量の方が著しくなる。この理由は、予圧の作用方向（この予 圧を付与する際の押し付け方向）が、アキシアル方向と一致している為である。即ち、 予圧の低下は、そのままアキシアル方向変位の増加に結び付くのに対して、傾斜角 度の増加にそのままは結び付かない。反対に、予圧の上昇は、そのままアキシアル 方向変位の低減に結び付くのに対して、傾斜角度の低減にそのままは結び付かな い。
[0057] 図 6A、 6Bは、図 5に示した構造で、車輪 2と路面 3との接触部 (接地面)からアキシ アル荷重が加わった場合に発生する、外側、内側両軌道輪部材 4、 5の間の（純)ァ キシアル方向変位と傾斜角度との関係を示している。図 6Aは、アキシアル荷重とァ キシアル方向変位との関係を、図 6Bは、このアキシアル荷重と傾斜角度との関係を、 それぞれ表している。又、図 6A、 6Bにおいて、実線 aは、各転動体 6、 6に付与され ている予圧が適正 (標準)である場合を、破線 bはこの予圧が過小である場合を、鎖 線 cは同じく過大である場合を、それぞれ示している。図 6Aに示した実線 aと、破線 b 及び鎖線 cとの差 (交差角度）と、図 6Bに示した実線 aと、破線 b及び鎖線 cとの差 (交 差角度）とを比較すれば明らかな通り、予圧変動を受ける程度は、アキシアル方向変 位の方が、傾斜角度に比べて著しい。
[0058] これらを勘案すれば、アキシアル方向の変位と傾斜角度との比をパラメータとして使 用すれば、図 7に示す様な関係を求められ、接地面に作用しているアキシアル荷重 の大きさに関係なぐ各転動体 6、 6に付与されている予圧を求められる事が分かる。 即ち、アキシアル変位測定手段により外側軌道輪部材 4と内側軌道輪部材 5とのアキ シアル方向変位を、傾斜角度測定手段によりこれら外側、内側両軌道輪部材 4、 5の 中心軸同士の傾斜角度を、それぞれ求めてから、アキシアル方向の変位と傾斜角度 との比を算出する。次いで、この比を図 7の縦軸に当て嵌めれば、各転動体 6、 6に付 与されている予圧を求められる。尚、図 7においても、図 6A、 6Bと同様に、実線 aは、 各転動体 6、 6に付与されている予圧が適正 (標準)である場合を、破線 bは、この予 圧が過小である場合を、鎖線 cは、同じく過大である場合を、それぞれ示している。要 するに、図 6A〜7に示した、予圧と、アキシアル方向変位と、傾斜角度との関係から 分力る様に、これら三つの要素のうち、アキシアル方向変位と傾斜角度とが分かれば 、残りの一つの要素である予圧を求められる。実施例 2における複列転がり軸受ュニ ット用予圧測定装置の場合には、上述の様な特性を利用して、複列転がり軸受ュ- ットの転動体に付与されて 、る予圧を求める。
[0059] 因に、仮に、アキシアル荷重を、複列転がり軸受ユニット外に設けた別の（予圧によ る影響を受けずに測定できる）センサ、例えば、図 5で外側軌道輪部材 4とナックル 7 との間に設けて、外側軌道輪部材 4とナックル 7の間に加わるアキシアル荷重を測定 するロードセル等の荷重センサにより求められれば、図 7の縦軸に表した比を求める 必要はない。この場合には、図 6A、 6Bの横軸の値が既知となる。この為、荷重セン サの測定値を図 6A又は図 6Bの横軸に当て嵌めれば、複列転がり軸受ユニットをの 外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5同士のアキシアル方向変位又は中心軸同士 の傾斜角度 (アキシアル方向変位と傾斜角度とのうちの一方）とから、予圧を求められ る。この場合には、予圧を求める事に関する限り、アキシアル方向変位と傾斜角度と のうちの他方を測定する必要はなくなる。但し、このような場合には、予圧を求める為 に荷重センサが必要になる為、部品コスト、組立作業の煩雑ィ匕によるコスト増大を招 く。これに対して実施例 2の場合には、外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5同士の アキシアル方向変位及び中心軸同士の傾斜角度を利用して予圧を求める為、荷重 センサは不要になる。
[0060] 尚、図 7は、実施例 2により、外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5同士のアキシァ ル方向変位及び中心軸同士の傾斜角度に基づいて、各転動体 6、 6に付与されてい る予圧を求める際の基本的な考え方を示したものであり、実際の状態とは異なる。そ こで、図 5に示す様な、車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1に関して、実際にシミュ レーシヨン計算を行ない、（純)アキシアル方向変位と、傾斜角度と、これら変位と傾 斜角度との比と、外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5同士の間に加わるアキシァ ル荷重との関係を求めた結果を、図 8〜10に示す。これら図 8〜10のうち、図 8は、 予圧の大きさが異なる場合に於ける、接地面力 入力されるアキシアル荷重と傾斜角 度との関係を、図 9は、傾斜角度とアキシアル方向変位との関係を、図 10は、アキシ アル荷重とアキシアル方向変位と傾斜角度との比との関係を、それぞれ表して!/、る。 図 8〜10においても、図 6A〜7と同様に、実線 aは、各転動体 6、 6に付与されている 予圧が適正 (標準)である場合を、破線 bはこの予圧が過小である場合を、鎖線 cは同 じく過大である場合を、それぞれ示している。アキシアル方向変位と傾斜角度との比 は、予圧の大小によって異なる力 この比は、同時に、アキシアル荷重によっても変 動する。
[0061] 図 8〜10に示した関係から、実際の場合には、アキシアル方向変位と傾斜角度と の比だけを求めても、外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5同士の間に加わるアキ シアル荷重を求めない限り、各転動体 6、 6に付与されている予圧を求められない事 が分かる。これに対して実施例 2によれば、アキシアル方向変位及び傾斜角度を求 めるので、アキシアル方向変位又は傾斜角度に基づいて、アキシアル荷重を求めら れる。即ち、アキシアル荷重と、アキシアル方向変位と傾斜角度との比とを同時に求 められるので、図 8〜10に示した関係に拘らず、予圧を求められる。
[0062] 尚、各転動体 6、 6に付与されている予圧を求める目的の一つは、アキシアル方向 変位又は傾斜角度に基づぐアキシアル荷重の算出を正確に行なう為、アキシアル 方向変位又は傾斜角度とアキシアル荷重との関係 (零点及びゲインを含む関係式、 或いはマップ)を補正する点にある。従って、予圧を求める為に、この予圧を勘案した (予圧により変化する、関係式或いはマップを利用して求めた)アキシアル荷重を使 用する事は、一見矛盾している様に見える。但し、実際には、衝突事故等により車輪 支持用複列転がり軸受ユニット 1が破損した場合等、極端な場合を除き、アキシアル 荷重を使用して予圧を求める理論は成立する。この理由は、予圧が変化 (低下)する 主な要因は、長期間使用による経年変化であり、変化速度はごく小さい為である。こ のように、予圧が非常に緩徐に低下するのに対して、予圧を求める作業、及び予圧 を利用してアキシアル荷重を求める作業は、頻繁に実施される。従って、アキシアル 荷重を算出する際に使用するアキシアル方向変位又は傾斜角度とアキシアル荷重と の関係（関係式或いはマップ）は頻繁に補正され、この関係により求められたアキシ アル荷重は正確な（走行安定性確保の為に必要とされる精度を確保された)値であ ると仮定できる。この為、このアキシアル荷重を利用して予圧を求める事により、この 予圧も正確に求められる。
[0063] 勿論、アキシアル荷重を求める作業、求めたアキシアル荷重により予圧を求める作 業、求めた予圧によりアキシアル方向変位又は傾斜角度とアキシアル荷重との関係 を補正する作業の実施頻度に対して、予圧が変化する速度が速い場合には、補正 精度が問題となる。但し、予圧が経年変化する速度は遅ぐ前の補正作業から次の 補正作業までの間に予圧が低下する程度は殆ど無視できる。従って、上述の様な極 端な場合を除き、アキシアル方向変位又は傾斜角度とアキシアル荷重との関係の補 正に関する誤差はごく僅かであり、アキシアル荷重を利用した制御等の精度からして 無視できる。逆に、求めた予圧が、経過時間や走行距離を勘案して、異常に速く変 化した場合は、車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1の温度が異常に上昇して構成 各部材の熱膨張が著しくなつたか、車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1が損傷した か等、何らかの異常が発生したと考えられる。このような場合は、アキシアル方向変位 又は傾斜角度とアキシアル荷重との関係の補正を実施しない。そして、必要に応じ、 異常が発生した事を運転者やメインコントローラに通知する。
[0064] 又、車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1の場合に、上述した、アキシアル荷重を 求める作業、この求めたアキシアル荷重により予圧を求める作業、求めた予圧により アキシアル方向変位又は傾斜角度とアキシアル荷重との関係を補正する作業は、予 め設定しておいたタイミングで行なう。例えば、自動車の走行中常に (短時間毎に)行 なったり、走行速度が所定値以下である場合に行なったり、或いは、イダ-ッシヨンス イッチを OFFした際（直後）に行なったりする。このうち、走行中常に行なう事が、アキ シアル方向変位又は傾斜角度とアキシアル荷重との関係の補正の頻度を増やし、予 圧を正確に把握して、上キシアル荷重をより正確に算出する上で好ましい。しかしこ の場合、補正を行なう（その前提としてアキシアル荷重及び予圧を求める） CPUの負 荷が大きくなる事が避けられな 、。
[0065] 一方、エンコーダの被検出面の特性変化に対応して変化するセンサの出力信号を 情報源として、各作業を行なう演算の場合には、走行速度が遅い状態では、単位時 間当りに出力信号が変化する回数が少なくなり、走行速度が速い場合に比べて CP Uの演算に余裕ができる。このような事情を考慮して、走行速度がこの CPUの処理 能力を勘案して予め設定した所定値以下の状態で、各作業のうちの、求めたアキシ アル荷重により予圧を求める作業、求めた予圧によりこのアキシアル荷重を算出する 際に使用するアキシアル方向変位又は傾斜角度とアキシアル荷重との関係を補正 する作業を行なってもよい。更に、 CPUの負荷をより節約する為に、各作業のうち、 アキシアル荷重を求める作業と予圧を求める作業とを継続して行な 、、求めた予圧 によりこのアキシアル荷重を算出する際に使用するアキシアル方向変位又は傾斜角 度とアキシアル荷重との関係を補正する作業を、イダ-ッシヨンスィッチを OFFした場 合にのみ実施してもよい。何れの方法を実施する場合であっても、アキシアル方向変 位又は傾斜角度に基づいてアキシアル荷重を算出する為の（予圧の値に影響される )関係を補正する為に利用する情報は、 EEPROM等のメモリに記憶される。そして、 次にイダ-ッシヨンスィッチを ONした場合には、最新の補正された関係を利用して、 アキシアル方向変位又は傾斜角度に基づく、アキシアル荷重の算出を開始する。
[0066] 以上の説明から明らかな通り、実施例 2の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置 により、転動体に付与されている予圧を正確に求める為には、（純)アキシアル方向 変位と傾斜角度との検出精度を確保する事が重要となる。この為に、アキシアル方向 変位と傾斜角度との検出誤差に結び付く要因を極力少なくする事が好ましい。この 検出誤差の要因の一つとして、熱膨張、収縮に伴う、センサやエンコーダのアキシァ ル方向に関する位置のずれが考えられる。但し、このエンコーダの上下両端部にそ れぞれの検出部を対向させた 1対のセンサに関しては、そのような原因による、アキ シアル方向に関する位置のずれの影響は、互いに等しぐそれぞれ同じ量だけの誤 差が発生すると考えられる。又、外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5の中心軸同 士の傾斜角度は、エンコーダの上下両端部にそれぞれの検出部を対向させた 1対の センサでそれぞれ測定した、このエンコーダの上端部及び下端部のアキシアル方向 変位の差分と比例する。従って、中心軸同士の傾斜角度の測定値には、熱膨張、収 縮に基づく誤差は入りにくい。一方、外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5の間の（ 純)アキシアル方向変位の測定値は、エンコーダの上下両端部にそれぞれの検出部 を対向させた 1対のセンサでそれぞれ測定した、アキシアル方向変位の平均となるの で、熱膨張、収縮による誤差の影響を受ける。
[0067] これらの事を考慮し、上述の様な原因でアキシアル方向変位の測定値に誤差が入 り込む事を防止する為に、例えば次の (1)〜(3)の様にして、このアキシアル荷重が求 められる。
(1)アキシアル荷重を演算する為の、外側、内側両軌道輪部材 4、 5の間の相対変 位に関する情報は、これら両軌道輪部材 4、 5の中心軸同士の傾斜角度とする。
(2)演算したアキシアル荷重が任意の値 (例えばゼロ）になった状態での、外側軌道 輪部材 4、内側軌道輪部材 5の間の（純)アキシアル方向変位を記憶する。
(3)この状態でのこの（純)アキシアル方向変位を、任意のアキシアル荷重（例えば ゼロ）での値とする。
このようにしてアキシアル荷重を求めれば、熱膨張、収縮によって外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5の間の（純)アキシアル方向変位がオフセットしてしまっても、熱 膨張、収縮による影響を排除した、このアキシアル方向変位 (真値)を求められる。そ して、前述の図 10の縦軸に表した、アキシアル方向変位と傾斜角度との比を正確に 求められる。
[0068] 又、熱膨張、収縮による誤差の影響は、アキシアル方向の変位と傾斜角度とのうち の少なくとも一方の状態量に基づいて、外側軌道輪部材と内側軌道輪部材との間に 作用して 、るアキシアル荷重を求め、傾斜角度を基準としてアキシアル方向の相対 変位を補正し、補正したアキシアル方向の相対変位に基づ 、て予圧を求めることに よってなくす事もできる。予圧の測定作業は、後述する様に、安定してアキシアル荷 重が加わる様な状態で行なう事が望ましい。尚、安定したアキシアル荷重が加わる状 態でも、複列転がり軸受ユニットの温度は徐々に上昇する。但し、このアキシアル荷 重が加わる以前の状態との間で、この複列転がり軸受ユニットの温度変化は殆ど無 視できる程度に留まる。例えば、この複列転がり軸受ユニットが、車輪支持用転がり 軸受ユニットである場合、操舵開始 (ステアリングホイールの操作）に伴ってアキシァ ル荷重が直ちに発生するのに対して、車輪支持用転がり軸受ユニットの温度は緩徐 にしか変化しない。従って、熱膨張、収縮による影響を受ける（純)アキシアル方向変 位を、この熱膨張、収縮による影響を殆ど受けない、傾斜角度を利用して補正 (温度 による変動分をキャンセル)すれば、予圧の測定に関する影響をなくして (温度条件 を同じとして）、予圧測定の精度を良好にできる。
[0069] 熱膨張、収縮による影響を除く為の補正の具体的方法としては、次の (A)、（B)の何 れかの様な方法が考えられる。
(A)熱膨張、収縮に基づぐ（純)アキシアル方向変位の変動分を、この熱膨張、収 縮の影響を殆ど受けない、傾斜角度を基準として補正する。具体的には、傾斜角度 力 SOの場合にアキシアル方向変位も 0にする等、傾斜角度に基づいて求めたアキシ アル荷重に対応して、その時点でのアキシアル方向変位を、当該アキシアル荷重に 応じた値として予圧算出手段のメモリ中に記録する (前述の (1)〜(3)と同様)。
(B) (純)アキシアル方向変位を表す信号をノヽイノ スフィルタによりフィルタリングする 。例えば、複列転がり軸受ユニットが、車輪支持用転がり軸受ユニットである場合、「 直進→操舵」、「操舵→直進」、レーンチェンジ等の走行条件であれば、フィルタリン グにより、緩徐に変化する、熱膨張、収縮の影響を除く事ができる。そして、傾斜角度 力 SOである場合と、この傾斜角度が或る値になった状態との間での、（純)アキシアル 方向変位の相対量に基づいて、予圧を求める事ができる。
(A)、（B)何れの方法でも、熱膨張、収縮の影響での（純)アキシアル方向変位に拘 わらず、この熱膨張、収縮の影響をなくして、予圧を精度良く求められる。
[0070] 又、図 10を使用して、アキシアル荷重と、アキシアル方向変位と傾斜角度との比と から、予圧を求める作業は、予圧の変動に伴ってこの比が大きく変化する部分、又、 アキシアル荷重の変動に伴ってこの比の変化が少な 、部分で行なう事力 予圧の測 定精度を確保する面力も好ましい。即ち、図 10に記載した各線 a、 b、 c同士の間隔が 狭い部分、これら各線 a、 b、 cの傾斜が急である部分で予圧を求めると、アキシアル 荷重に少しの誤差があっても、求めた予圧に関する誤差が大きくなる為、上記両方 の条件を満たす部分で、この予圧を求める事が好ましい。具体的には、アキシアル荷 重が― 2000Nより小さ ヽ（図 5の矢印とは逆方向に絶対値 2000Nよりも大き 、アキ シアル荷重が加わる）領域は、各線 a、 b、 cの勾配が急なので避ける。又、このアキシ アル荷重が + 2000を越える領域では、予圧の変動に伴うアキシアル方向変位と傾 斜角度との比の変化が少なくなるので、やはり避ける。更に、アキシアル荷重の絶対 値が 1000N未満の場合には、アキシアル方向変位及び傾斜角度の変化に結び付く 、アキシアル荷重に基づぐ前記車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1の構成各部材 の弾性変形状態が安定せず、アキシアル荷重及びアキシアル方向変位と傾斜角度 との比を安定して求められない為、やはり避ける。これらを考慮した場合、予圧の測 定を、アキシアル荷重の絶対値が 1000〜2000Nの範囲で行なう事が好ましい。特 に、このアキシアル荷重が図 5の矢印方向に加わる、 + 1000〜2000Nの領域で行 なう事力 アキシアル荷重及びアキシアル方向変位と傾斜角度との比を安定して求 められる事から、最も好ましい。
[0071] 但し、タイヤ交換等で、複列転がり軸受ユニットに対するアキシアル荷重の入力条 件が変化する可能性があり、変化した場合でも予圧算出手段にインストールしたソフ トウエア中の零点及びゲインを変えずに予圧を求める場合には、アキシアル荷重が 負の（図 5の矢印とは逆方向にアキシアル荷重が加わる）領域で、予圧の測定を行な う事が好ましい。即ち、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットで、自動車が雪国で 使用される可能性がある場合、夏期と冬期とで異なるタイヤを使用し、その際、オフセ ット量 {フランジ 13の外側面 (後述する図 12の左側面）とホイール中心との軸方向距 離 }が異なるホイールを使用する場合がある。一方、アキシアル方向変位と傾斜角度 との関係は、オフセット量により異なる。図 11は、オフセット量がアキシアル方向変位 と傾斜角度との関係に及ぼす影響を示している。図 11中、実線 aはオフセット量が適 正 (標準)である場合を、破線 bはこのオフセット量がプラス側に偏っている場合を、鎖 線 cはマイナス側に偏って 、る場合を、それぞれ示して!、る。
[0072] 図 11から明らかな通り、マイナス（図 5の矢印とは逆方向）のアキシアル荷重が作用 している場合の方力 プラス（図 5の矢印方向）のアキシアル荷重が作用している場合 に比べて、オフセット量がアキシアル方向変位と傾斜角度との関係に及ぼす影響 (誤 差）が小さい。この理由は、次の通りである。先ず、アキシアル方向変位と傾斜角度と の関係がオフセット量により変化する理由は、このオフセット量の相違に伴って、車輪 支持用転がり軸受ユニットの中心 (複列に配置された転動体 6、 6の軸方向中央部）と 、接地面の中心との関係がずれる結果、上下方向のラジアル荷重に基づく傾斜角度 が変化する事に基づく。一方、プラスのアキシアル荷重が接地面から加わる場合に は、このアキシアル荷重に伴うモーメントに基づく上下方向のラジアル荷重もプラス方 向に作用し、外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5の間に作用する上下方向のラジ アル荷重が増加する。これに対して、マイナスのアキシアル荷重が作用している場合 には、アキシアル荷重に伴うモーメントに基づく上下方向のラジアル荷重もマイナス 方向に作用し、外側軌道輪部材 4、内側軌道輪部材 5の間に作用する上下方向のラ ジアル荷重が低減する。そこで、マイナスのアキシアル荷重が作用しており、上下方 向のラジアル荷重が小さい状態で予圧を測定すれば、オフセット量の変動の影響を 小さくして、このオフセット量に関係なぐ予圧を精度良く求められる事になる。
[0073] 又、車輪支持用複列転がり軸受ユニット 1に関して予圧を求める作業は、自動車の 走行状態が安定している状態で行なう事が好ましい。具体的には、例えば急激な進 路変更（レーンチェンジ)等により、アキシアル荷重が短時間の間に急激に変動する 様な状態で予圧を求める事は避ける。そして、曲率半径がほぼ一定の曲線路を走行 する場合の様に、比較的長い時間、安定してアキシアル荷重が加わる様な状態で、 予圧を求める事が好ましい。尚、荷重が急激に変動している状態で予圧測定を行な い、信頼性の低い予圧データを取り込む事を防止する為に、（純)アキシアル方向変 位を表す信号にローパスフィルタによるフィルタリングを施す事により、予圧測定に関 する信頼性を高める事もできる。
[0074] アキシアル変位測定手段及び傾斜角度測定手段を組み込んだ実施例 2の複列転 力 Sり軸受ユニットについて、図 12〜19を参照して説明する。実施例 2の複列転がり軸 受ユニットは荷重測定装置付車輪支持用複列転がり軸受ユニットであり、車輪支持 用複列転がり軸受ユニット lbと、回転速度検出装置としての機能を兼ね備えた、荷 重測定装置 8とを備える。
[0075] このうちの車輪支持用複列転がり軸受ユニット lbは、外側軌道輪部材 4と、内側軌 道輪部材 5と、複数の転動体 6、 6とを備える。このうちの外側軌道輪部材 4は、使用 状態で懸架装置を構成するナックル 7 (図 5参照）に支持固定される静止側軌道輪で あって、内周面に複列の外輪軌道 9、 9を、外周面にこの懸架装置に結合する為の 外向フランジ状の取付部 10を、それぞれ有する。又、内側軌道輪部材 5は、使用状 態で車輪を支持固定してこの車輪と共に回転する回転側軌道輪 (ノヽブ)であって、ハ ブ本体 11と、ハブ本体 11に組み合わせ固定された内輪 12とを備える。このような内 側軌道輪部材 5は、外周面の軸方向外端部 (懸架装置への組み付け状態で車体の 幅方向外側となる端部）に車輪を支持固定する為のフランジ 13を、軸方向中間部及 び内端寄り部分の外周面に複列の内輪軌道 14、 14を、それぞれ設けている。各転 動体 6、 6は、これら各内輪軌道 14、 14と各外輪軌道 9、 9との間にそれぞれ複数個 ずつ、互いに逆方向の (背面組み合わせ型の)接触角を付与した状態で転動自在に 設け、外側軌道輪部材 4の内側に内側軌道輪部材 5を、外側軌道輪部材 4と同心に 回転自在に支持している。
[0076] 一方、荷重測定装置 8は、内側軌道輪部材 5の軸方向内端部に外嵌固定された 1 個のエンコーダ 15と、外側軌道輪部材 4の軸方向内端開口部に被着されたカバー 1 6に支持された 4個のセンサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2と、図示しない演算器とを備 える。エンコーダ 15は、軟鋼板等の磁性金属板製で、被検出面である外周面先端寄 り (軸方向内半寄り）部分に、第一特性変化部 18、第二の特性変化部 19を設けてい る。第一特性変化部 18および第二の特性変化部 19は、それぞれがスリット状である 複数の透孔 20a、 20bを、円周方向に関して互いに等間隔で形成して成るものであ る。
[0077] 第一特性変化部 18には、被検出面の幅方向片半部（図 12の右半部、図 13〜16 に示したエンコーダ 15の下半部）に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対 して所定方向に所定角度で漸次変化する状態で設けられている。これに対して、第 二特性変化部 19には、被検出面の幅方向他半部（図 12及び図 13〜16の左下部に 示したエンコーダ 15の左半部、図 13〜16の右側に示したエンコーダ 15の上半部） に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して上記所定方向と逆方向に上 記所定角度と同じ角度で漸次変化する状態で設けられている。この為、第一特性変 ィ匕咅 18の透孑し 20a、 20aと、第二特' 14変ィ匕咅 19の透孑し 20b、 20bは、ェン n—ダ 15 の軸方向に対し逆方向に、同じ角度だけ傾斜して形成されている。尚、第一特性変 ィ匕咅 18の透孑し 20a、 20aと、第二特' 14変ィ匕咅 19の透孑し 20b、 20bは、図 13〜16、 および 17に示す様に互いに独立させて形成しても、或いは図 12に示す様に連続し た状態で形成してもよい。或いは、図 18に示すように、被検出面に台形状若しくは三 角形の凹凸 50、 60を形成したエンコーダ 15aを使用してもよい。さらには、図 19に示 すように、被検出面に同様のパターンで S極と N極とを配置した永久磁石製のェンコ ーダ 15bを使用してもよい。
[0078] 被検出面の直径方向反対側 2個所位置に、それぞれ 2個ずつ、合計 4個のセンサ 1 7al、 17a2、 17bl、 17b2が設けられている。即ち、エンコーダ 15の上端部上方にこ のうちの 2個のセンサ 17al、 17a2が、下端部下方に残り 2個のセンサ 17bl、 17b2力 、それぞれ配置されている。一方のセンサ 17al、 17blの検出部を第一特性変化部 1 8に、他方のセンサ 17a2、 17b2の検出部を第二特性変化部 19に、それぞれ対向さ せている。各センサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2の検出部は、外力が作用せず、外側 軌道輪部材 4と内側軌道輪部材 5とが中立状態 (互いに中心軸が一致し、アキシアル 方向の変位も生じていない状態）にある場合には、第一特性変化部 18或いは第二 特性変化部 19の幅方向中央部に対向する。
[0079] 各センサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2からの検出信号は演算器に送られ、演算器は 、次の様な機能により、エンコーダ 15の傾斜角度 (外側軌道輪部材 4の中心軸と内 側軌道輪部材 5の中心軸との傾斜角度)を求める。即ち、演算器は、先ず、上下両端 部に配置した 2個ずつのセンサ 17al、 17a2の検出信号の間の位相差に関する比（ 位相差比 =位相差 BZ1周期 A) δ a、及び、センサ 17bl、 17b2の検出信号の間の 位相差比 δ bを求める。次いで、これら両位置に配置した 2個ずつのセンサ 17al、 17 a2 (17bl、 17b2)に関する位相差比同士の差「 δ a— δ b」を求める。更に、この位相 差比同士の差「 δ a— δ b」に基づいて、傾斜角度を求める。
[0080] 上述の様な構造によれば、各センサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2を配置した方向に 対し直角方向に、測定対象でない荷重 (非対象荷重)が作用した場合にも、測定特 定対象となる荷重 (対象荷重)の測定値にずれが生じる事を防止できる。実施例 2で は、対象荷重は、車輪と路面との接触面から車輪支持用複列転がり軸受ユニット lb に加わるアキシアル荷重である為、各センサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2を、ェンコ一 ダ 15に対し上下 2個所位置に配置している。この場合に、アキシアル荷重が加わつ ている状態で、非対象荷重である前後方向荷重が、上記直角方向（車両前後方向） に作用すると、各センサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2の検出信号の位相差比力 対象 荷重とは別個に変化する。従って、各センサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2の検出信号 を適切に処理しないと、非対象荷重が、対象荷重測定に対するクロストークになり、こ の対象荷重の測定値に誤差が生じる可能性がある。し力しながら、実施例 2の構造に よれば、非対象荷重がクロストークとなる事を防止して、対象荷重の測定精度を向上 させられる。
[0081] この点について、図 13〜16を参照しつつ、更に詳しく説明する。実施例 2の構造で 、外力が作用せず、外側軌道輪部材 4と内側軌道輪部材 5とが中立状態にある場合 には、図 13の様に、上側に配置した各センサ 17al、 17a2の検出信号と、下側に配 置した各センサ 17bl、 17b2の検出信号とは、互いに一致する。円周方向同位置に 配置された 2個ずつのセンサ 17al、 17a2同士、センサ 17bl、 17b2同士において、 それぞれの検出信号の位相は逆にしてある。従って、センサ 17al、 17a2の間の位相 差、並びにセンサ 17bl、 17b2同士の位相差は、それぞれ 180度、位相差比 S a、 δ b (BZA)は、それぞれ 0. 5となる。更に、エンコーダ 15の傾斜角度を求める為のパ ラメータとなる、位相差比同士の差「 δ b— δ a」は、図 13の下端の線図に示す様に、 0になる。これにより、傾斜角度が 0である事が分かる。
[0082] 次に、車輪と路面との接触面力も加わるアキシアル荷重に基づくモーメントによって 、外側軌道輪部材 4の中心軸と内側軌道輪部材 5の中心軸とが傾斜し、エンコーダ 1 5が図 12の反時計方向に揺動した場合について、図 14により説明する。この場合に は、例えば図 14の左下に示す様に、エンコーダ 15の上側部分が左方向に、下側部 分が右方向に、それぞれ変位する。そして、下側に設けた 2個のセンサ 17bl、 17b2 のうち、一方のセンサ 17blの検出信号は位相が遅れる方向に、他方のセンサ 17b2 の検出信号は位相が進む方向に、それぞれ変化する。この為、下側に設けた 2個の センサ 17bl、 17b2の検出信号同士の位相差及び位相差比 δ b (BZA)は大きくな る。
[0083] これに対して、上側に設けた 2個のセンサ 17al、 17a2のうちの一方のセンサ 17al の検出信号は位相が進む方向に、他方のセンサ 17a2は位相が遅れる方向に、それ ぞれ変化する。この為、上側に設けた 2個のセンサ 17al、 17a2の検出信号同士の位 相差及び位相差比 δ a (B/A)は小さくなる。この結果、エンコーダ 15の傾斜角度を 求める為のパラメータとなる、位相差比同士の差「 δ b— δ a」は、図 14の下端の線図 に示す様に、正の値になる。そこで、この位相差比同士の差「 δ b— δ a」に基づいて 、エンコーダ 15の傾斜角度、延いては外側軌道輪部材 4の中心軸と内側軌道輪部 材 5の中心軸との傾斜角度を求められる。又、この傾斜角度とモーメントとの関係を予 め求めておけば、この傾斜角度力もモーメント、更にはアキシアル荷重を求められる
[0084] 又、実施例 2によれば、エンコーダ 15が各センサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2に対し アキシアル方向に変位しても、位相差比同士の差「 δ b— δ a」が変化する事はない。 図 15は、上述した図 14の状態から、エンコーダ 15を純アキシアル方向に変位させた 状態を示している。図 15に示した状態では、図 14に示した状態に対し、エンコーダ 1 5の上部と下部とが同じ方向に変位しており、上側に設けた 2個のセンサ 17al、 17a2 の検出信号同士の位相差及び位相差比 δ aと、下側に設けた 2個のセンサ 17bl、 1 7b2の検出信号同士の位相差及び位相差比 δ bとは、同じ方向に同じだけ変化する 。この結果、上述の様に、位相差比同士の差「 δ b— δ a」が変化する事はない。この 為、熱膨張、収縮によって、アキシアル方向変位が発生しても影響を受けずに、傾斜 角度を検出できる。
[0085] 更に、実施例 2によれば、非対象荷重である、前後方向の力により、外側軌道輪部 材 4に対し内側軌道輪部材 5が前後方向に変位した (前後方向のラジアル変位が発 生した)場合でも、非対象荷重により、エンコーダ 15の傾斜角度の測定値、延いては 対象荷重であるアキシアル荷重の測定値に誤差が生じる事を防止できる。この点に ついて、図 16により説明する。前後方向の力により、エンコーダ 15が前後方向に変 位すると、このエンコーダ 15と、上側に設けた 2個のセンサ 17al、 17a2、及び、下側 に設けた 2個のセンサ 17bl、 17b2との位置関係がずれる（図 16の上段及び中段に 記載したエンコーダ 15が左右にずれる）。
[0086] 但し、上側に設けた 2個のセンサ 17al、 17a2同士の間、及び、下側に設けた 2個 のセンサ 17bl、 17b2同士の間では、検出信号の位相の進み遅れに関して、ずれの 方向が互いに同じとなる（上側と下側とでは互いに逆方向）。この為、上側に設けた 2 個のセンサ 17al、 17a2の検出信号同士の位相差比 δ a、及び、下側に設けた 2個の センサ 17bl、 17b2の検出信号同士の位相差比 δ bは、何れも変化しない。従って、 エンコーダ 15の傾斜角度を求める為のパラメータとなる、位相差比同士の差「 δ b— δ a」も変化しない（図 14の場合と同じ)。この為、駆動力或いは制動力等に基づいて 外側軌道輪部材 4と内側軌道輪部材 5との間に加わる前後方向の力により、ェンコ一 ダ 15が前後方向に変位しても、この変位が傾斜角度測定に対するクロストークとはな らず、この傾斜角度を精度良く求められる。
[0087] 逆に、駆動力或いは制動力が作用せず、前後方向変位が発生しない場合や、発 生しても小さくて無視できる様な場合には、必ずしも図示の様に 4個のセンサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2を使用しなくても、同様な効果を得る事ができる。具体的には、 上述の様に前後方向変位を無視できるのであれば、図 12に示した 4個のセンサ 17a 1、 17a2、 17bl、 17b2のうちの、例えばセンサ 17alを省略して、残り 3個のセンサ 17 a2、 17bl、 17b2だけを装着する。そして、センサ 17a2の検出信号とセンサ 17b2の 検出信号との位相差比から、傾斜角度を求める。又、センサ 17blの検出信号とセン サ 17b2の検出信号との位相差比から、エンコーダ下部のアキシアル方向変位を求 める。エンコーダ 15の傾斜角度と、このエンコーダ 15の下部のアキシアル方向変位 とが分かれば、このエンコーダ 15の純アキシアル変位も求められる。即ち、前後方向 変位を無視できる状況であれば、 3個のセンサ 17a2、 17bl、 17b2を装着する事によ り、 4個のセンサ 17al、 17a2、 17bl、 17b2を用いた場合と同様の効果が得られる。 このように 3個のセンサ 17a2、 17bl、 17b2により構成すれば、上述の様に、前後方 向変位を考慮する必要がない場合に、センサの個数を少なくして、センサの調達コス トを抑えられる。このような効果は、センサ 17alに限らず、センサ 17al、 17a2、 17bl 、 17b2のうちの何れ力 1個のセンサを省略する事により得られる。
[0088] 実施例 2によれば、外側軌道輪部材 4の中心軸と内側軌道輪部材 5の中心軸との 傾斜角度を精度良く求められる事は、上述の通りである。又、上側に設けた 2個のセ ンサ 17al、 17a2の検出信号同士の位相差比 δ a、及び、下側に設けた 2個のセンサ 17bl、 17b2の検出信号同士の位相差比 δ bから、外側軌道輪部材 4と内側軌道輪 部材 5とのアキシアル方向変位も、精度良く求められる。即ち、上側に設けた 2個のセ ンサ 17al、 17a2の検出信号同士の位相差比 δ aは、エンコーダ 15の上端部のアキ シアル方向変位に比例した値となる。又、下側に設けた 2個のセンサ 17bl、 17b2の 検出信号同士の位相差比 δ bは、エンコーダ 15の下端部のアキシアル方向変位に 比例した値となる。そして、これら両位相差比の平均値 { ( 6 a+ δ b)Z2}は、外側軌 道輪部材 4と内側軌道輪部材 5とのアキシアル方向変位に比例した値となる。
[0089] 前述の説明から明らかな通り、上記平均値 { ( 6 a+ δ b)Z2}には、アキシアル荷重 とは関係なく発生する、熱膨張、収縮に基づくアキシアル方向変位が含まれる。但し 、このような熱膨張、収縮に基づくアキシアル方向変位は、徐々に変動する為、影響 を解除する為の補正は容易である。具体的には、ステアリングホイールの操作角度を 示す舵角センサや、車体にカ卩わっている力を表すョーレートセンサ或いは横 Gセン サ等の信号に基づいて、アキシアル荷重が加わっていない状態での上記平均値 { ( δ a+ δ b)Z2}を、このアキシアル荷重がゼロに対応する値とする。そして、このゼロ に対応する平均値の値と、予圧を求めるベぐアキシアル方向変位を求める際に於 ける（アキシアル荷重が作用した状態での）平均値の値との差に基づいて、このアキ シアル方向変位を求める。そして、求めたアキシアル方向変位と前記傾斜角度とに 基づき、前述の様にして、各転動体 6、 6に付与されている予圧を求める。
[0090] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
[0091] 本出願は、 2005年 4月 15日出願の日本特許出願（特願 2005— 118080)、 2005 年 10月 11日出願の日本特許出願（特願 2005— 296053)、 2006年 3月 10日出願 の日本特許出願 (特願 2006— 065675)、に基づくものであり、その内容はここに参 照として取り込まれる。
産業上の利用可能性 上述の説明は、本発明を車輪支持用複列転がり軸受ユニットに適用し、求めた予 圧を、この車輪支持用複列転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を求める為の 関係式或いはマップの補正に使用する場合について行なった。これに対して、本発 明の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置は、求めた予圧に基づいて、複列転が り軸受ユニットの状態や寿命等を推定する為に利用する事もできる。又、複列転がり 軸受ユニットを構成する転動体は、アキシアル方向に力を加える事により予圧を付与 されるものであれば、図示の様な玉に限らず、円筒ころ、円すいころ、球面ころであつ てもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 内周面に複列の外輪軌道を有する外側軌道輪部材と、
外周面に複列の内輪軌道を有する内側軌道輪部材と、
各列において、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に、両列の間で互いに逆方向 の接触角を付与された状態で転動自在に設けられた複数の転動体と、
前記外側軌道輪部材と前記内側軌道輪部材とのアキシアル方向の相対変位を求 めるアキシアル変位測定手段と、
前記外側軌道輪部材の中心軸と前記内側軌道輪部材の中心軸との傾斜角度を求 める傾斜角度測定手段と、
前記傾斜角度と前記アキシアル方向の相対変位とに基づいて前記複数の転動体 に付与されている予圧を求める予圧算出手段と、
を備える複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
[2] 前記予圧算出手段は、前記アキシアル方向の相対変位と前記傾斜角度との比較 に基づ 、て予圧を求める、
請求項 1に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
[3] 前記予圧算出手段は、前記アキシアル方向の相対変位と前記傾斜角度との比に 基づいて予圧を求める、
請求項 2に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
[4] 前記アキシアル変位測定手段と前記傾斜角度測定手段は、複列転がり軸受ュニッ トに組み込まれている、
請求項 1に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
[5] 被検出面を周面に有し、被検出面の特性が円周方向に関して交互に且つ等間隔 で変化し、特性の変化の位相が軸方向に関して漸次変化するェンコーダと、 前記エンコーダの被検出面の互いに異なる部分に対向する検出部を有する複数 のセンサと、
をさらに備え、
前記エンコーダは、前記外側軌道輪部材と前記内側軌道輪部材のうち、使用時に 回転するいずれか一方の軌道輪部材に、前記被検出面を同心に位置させて配置さ れ、
前記複数のセンサは、前記外側軌道輪部材と前記内側軌道輪部材のうち、使用時 に回転しな!、他方の軌道輪部材に支持され、
前記アキシアル変位測定手段及び前記傾斜角度測定手段は、前記複数センサの 出力信号間の位相差に基づ 、て、前記アキシアル方向の相対変位及び前記傾斜角 度を求める、
請求項 4に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
[6] 被検出面を周面に有し、被検出面の特性が円周方向に関して交互に変化し、特性 の変化のピッチが軸方向に関して漸次変化するエンコーダと、
前記エンコーダの被検出面に対向する検出部を有する複数のセンサと、 をさらに備え、
前記エンコーダは、前記外側軌道輪部材と前記内側軌道輪部材のうち、使用時に 回転するいずれか一方の軌道輪部材に、前記被検出面を同心に位置させて配置さ れ、
前記複数のセンサは、前記外側軌道輪部材と前記内側軌道輪部材のうち、使用時 に回転しな!、他方の軌道輪部材に支持され、
前記アキシアル変位測定手段及び前記傾斜角度測定手段は、前記複数センサの 出力信号のデューティ比に基づ 、て、前記アキシアル方向の相対変位及び前記傾 斜角度を求める、
請求項 4に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
[7] 前記複数のセンサは、前記エンコーダの上端部及び下端部の被検出面にそれぞ れ対向する、
請求項 5〜6のうちの何れか 1項に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置
[8] 前記アキシアル変位測定手段が求めた前記アキシアル方向の相対変位と、前記傾 斜角度測定手段が求めた前記傾斜角度とのうちの一方又は双方に基づいて、前記 外側軌道輪部材と前記内側軌道輪部材の間に作用する荷重を求める荷重算出手 段をさらに備える、 請求項 5〜6のうちの何れか 1項に記載した複列転がり軸受ユニット用予圧測定装 置。
[9] 前記荷重算出手段は、前記アキシアル方向変位又は傾斜角度とアキシアル荷重と の関係を示すマップに基づき、前記外側軌道輪部材と前記内側軌道輪部材の間に 作用する荷重を求め、
前記予圧算出手段は、求められた予圧に基づいて、前記マップを補正する、 請求項 8に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
[10] 前記内側軌道輪部材は、自動車の車輪と共に回転するハブであり、
前記外側軌道輪部材は、自動車の懸架装置に支持固定された、
請求項 5〜6のうちの何れか 1項に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置
[11] 前記内側軌道輪部材は、自動車の車輪と共に回転するハブであり、
前記外側軌道輪部材が、前記自動車の懸架装置に支持固定され、
予圧算出手段は、前記ハブに対し前記自動車の幅方向に関して外側に向いたァ キシアル荷重が作用している状態で予圧を求め、求められた予圧に基づいて、前記 マップを補正する、
請求項 9に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
[12] 予圧算出手段は、前記傾斜角度測定手段が求めた前記傾斜角度を基準として、 前記変位測定手段が求めた前記アキシアル方向の相対変位を補正し、補正された アキシアル方向の相対変位に基づ!/、て予圧を求める、
請求項 8に記載の複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置。
PCT/JP2007/054725 2006-03-10 2007-03-09 複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置 WO2007105655A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/282,340 US8864382B2 (en) 2006-03-10 2007-03-09 Preload measuring device for double row rolling bearing unit
CN2007800086918A CN101400979B (zh) 2006-03-10 2007-03-09 双列滚动轴承单元用预负荷测量装置
EP07738210A EP1995580A4 (en) 2006-03-10 2007-03-09 PRECHARGE MEASURING DEVICE FOR DOUBLE ROW BEARING UNIT

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006065675A JP4862440B2 (ja) 2005-10-11 2006-03-10 複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置
JP2006-065675 2006-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007105655A1 true WO2007105655A1 (ja) 2007-09-20

Family

ID=38509478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/054725 WO2007105655A1 (ja) 2006-03-10 2007-03-09 複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8864382B2 (ja)
EP (1) EP1995580A4 (ja)
KR (1) KR100989528B1 (ja)
CN (1) CN101400979B (ja)
WO (1) WO2007105655A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009100186A2 (en) * 2008-02-07 2009-08-13 American Axle & Manufacturing, Inc. Method for customizing a bearing bore
JP2012107661A (ja) * 2010-11-16 2012-06-07 Nsk Ltd 複列転がり軸受ユニット用予圧推定装置及び予圧推定装置付複列転がり軸受ユニット
US20160215816A1 (en) * 2013-10-29 2016-07-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for measuring a preloading force and bearing assembly for performing the method

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5120058B2 (ja) * 2007-05-23 2013-01-16 日本精工株式会社 転がり軸受ユニットの状態量測定装置及びその製造方法
DE102010005476B4 (de) 2010-01-23 2020-01-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Last in einem Wälzlager
DE102010047928A1 (de) * 2010-10-08 2012-04-12 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Wälzlager zum rotativen Lagern eines Maschinenelementes
RU2536797C2 (ru) * 2012-10-25 2014-12-27 Владимир Ильич Пронякин Способ (варианты) и устройство диагностики подшипника качения
JP5820842B2 (ja) * 2013-05-08 2015-11-24 富士重工業株式会社 車輪反力検出装置
CN103630361B (zh) * 2013-12-19 2016-06-08 重庆大学 基于瞬变速度的智能轴承监测系统及其方法
GB2532928A (en) 2014-11-27 2016-06-08 Skf Ab Sealing assembly and method for monitoring a sealing assembly
GB2532762A (en) * 2014-11-27 2016-06-01 Skf Ab Load measurement device and method for determining load
GB2532927A (en) 2014-11-27 2016-06-08 Skf Ab Sealing assembly and method for monitoring dynamic properties of a sealing assembly
CN107003194B (zh) 2014-12-16 2019-11-08 斯凯孚公司 用于滚动轴承的载荷确定系统
ITUA20161867A1 (it) * 2016-03-21 2017-09-21 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Metodo per monitorare una spinta assiale su di un cuscinetto a rotolamento e macchina equipaggiata con un sistema di monitoraggio di tale spinta assiale
CN106595728B (zh) * 2016-12-13 2019-12-20 西安交通大学 一种转子轴向位移、转速及倾斜角度的径向集成测量方法
EP3379222B1 (en) 2017-03-22 2020-12-30 Methode Electronics Malta Ltd. Magnetoelastic based sensor assembly
CA3054713A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Hendrickson Usa, L.L.C. Wheel end sensor mounting assembly for heavy-duty vehicles
CN107327474B (zh) * 2017-08-22 2023-03-14 重庆水泵厂有限责任公司 一种能够检测旋转机械轴向力的可倾瓦推力轴承
US11221262B2 (en) 2018-02-27 2022-01-11 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US11014417B2 (en) 2018-02-27 2021-05-25 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US11491832B2 (en) 2018-02-27 2022-11-08 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US11084342B2 (en) 2018-02-27 2021-08-10 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US11135882B2 (en) 2018-02-27 2021-10-05 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
US10670479B2 (en) 2018-02-27 2020-06-02 Methode Electronics, Inc. Towing systems and methods using magnetic field sensing
IT201800003791A1 (it) * 2018-03-20 2019-09-20 Iveco France Sas Ruota per veicolo
CN113970435B (zh) * 2021-11-02 2023-12-01 洛阳理工学院 一种轴向受力的预紧螺栓连接强度实验台及其实验方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS623365B2 (ja) 1976-09-18 1987-01-24 Mtu Muenchen Gmbh
JPH03209016A (ja) 1989-12-04 1991-09-12 Skf Nova Ab ハブ軸受ユニット
JP2001349327A (ja) 2000-06-05 2001-12-21 Nsk Ltd 転がり軸受の予圧調整方法
JP2002317818A (ja) 2001-04-18 2002-10-31 Nsk Ltd 複列転がり軸受装置の予圧付与方法及び予圧付与装置
JP2002327739A (ja) * 2001-05-08 2002-11-15 Koyo Seiko Co Ltd 複列転がり軸受の予圧測定方法および予圧測定装置
JP2004003918A (ja) 2002-03-28 2004-01-08 Nsk Ltd 荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット
JP2005031063A (ja) 2003-05-22 2005-02-03 Nsk Ltd 転がり軸受ユニットの荷重測定装置及び荷重測定用転がり軸受ユニット
JP2005118080A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Ｘ線撮影装置、衝突検出装置および緩衝器
JP2005296053A (ja) 2004-04-06 2005-10-27 Takeya Co Ltd 遊技球供給構造
JP2006065675A (ja) 2004-08-27 2006-03-09 Canon Inc データ検索方法および装置
JP2007057342A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 Nsk Ltd 荷重測定装置付転がり軸受ユニット

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2882105B2 (ja) * 1991-06-28 1999-04-12 日本精工株式会社 転がり軸受の予圧を測定する方法と装置
JP3648919B2 (ja) * 1996-05-27 2005-05-18 日本精工株式会社 軸受の予圧測定方法および測定装置
JP2004077159A (ja) * 2002-08-12 2004-03-11 Koyo Seiko Co Ltd パルサリングおよびセンサ付き軸受ユニット
KR100642589B1 (ko) * 2002-09-06 2006-11-10 닛뽄 세이꼬 가부시기가이샤 차륜 지지용 구름 베어링 유닛
US20060153482A1 (en) * 2003-04-07 2006-07-13 Ntn Corporation Wheel support bearing assembly with built-in load sensor
CN100442041C (zh) * 2003-05-22 2008-12-10 日本精工株式会社 用于滚动轴承单元的载荷测量装置以及载荷测量滚动轴承单元
JP4543643B2 (ja) * 2003-09-12 2010-09-15 日本精工株式会社 転がり軸受ユニットの荷重測定装置
JP4844010B2 (ja) 2004-05-26 2011-12-21 日本精工株式会社 荷重測定装置付転がり軸受ユニット
EP1749193B1 (en) * 2004-05-26 2014-03-05 Nsk Ltd. Rolling bearing unit with load measuring unit
JP2006057814A (ja) * 2004-08-24 2006-03-02 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2006258711A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Ntn Corp センサ付車輪用軸受
JP2006300086A (ja) 2005-04-15 2006-11-02 Nsk Ltd 荷重測定装置付転がり軸受ユニット

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS623365B2 (ja) 1976-09-18 1987-01-24 Mtu Muenchen Gmbh
JPH03209016A (ja) 1989-12-04 1991-09-12 Skf Nova Ab ハブ軸受ユニット
JP2001349327A (ja) 2000-06-05 2001-12-21 Nsk Ltd 転がり軸受の予圧調整方法
JP2002317818A (ja) 2001-04-18 2002-10-31 Nsk Ltd 複列転がり軸受装置の予圧付与方法及び予圧付与装置
JP2002327739A (ja) * 2001-05-08 2002-11-15 Koyo Seiko Co Ltd 複列転がり軸受の予圧測定方法および予圧測定装置
JP2004003918A (ja) 2002-03-28 2004-01-08 Nsk Ltd 荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット
JP2005031063A (ja) 2003-05-22 2005-02-03 Nsk Ltd 転がり軸受ユニットの荷重測定装置及び荷重測定用転がり軸受ユニット
JP2005118080A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Ｘ線撮影装置、衝突検出装置および緩衝器
JP2005296053A (ja) 2004-04-06 2005-10-27 Takeya Co Ltd 遊技球供給構造
JP2006065675A (ja) 2004-08-27 2006-03-09 Canon Inc データ検索方法および装置
JP2007057342A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 Nsk Ltd 荷重測定装置付転がり軸受ユニット

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1995580A4

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009100186A2 (en) * 2008-02-07 2009-08-13 American Axle & Manufacturing, Inc. Method for customizing a bearing bore
WO2009100186A3 (en) * 2008-02-07 2009-11-05 American Axle & Manufacturing, Inc. Method for customizing a bearing bore
US8036863B2 (en) 2008-02-07 2011-10-11 American Axle & Manufacturing, Inc. Method for customizing a bearing bore
JP2012107661A (ja) * 2010-11-16 2012-06-07 Nsk Ltd 複列転がり軸受ユニット用予圧推定装置及び予圧推定装置付複列転がり軸受ユニット
US20160215816A1 (en) * 2013-10-29 2016-07-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for measuring a preloading force and bearing assembly for performing the method
US9915287B2 (en) * 2013-10-29 2018-03-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for measuring a preloading force and bearing assembly for performing the method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080094104A (ko) 2008-10-22
US8864382B2 (en) 2014-10-21
EP1995580A4 (en) 2011-10-05
CN101400979B (zh) 2010-12-08
US20090052825A1 (en) 2009-02-26
EP1995580A1 (en) 2008-11-26
CN101400979A (zh) 2009-04-01
KR100989528B1 (ko) 2010-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007105655A1 (ja) 複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置
WO2013047346A1 (ja) センサ付車輪用軸受装置
JP2006300086A (ja) 荷重測定装置付転がり軸受ユニット
WO2007066482A1 (ja) センサ付車輪用軸受
JP4887882B2 (ja) 転がり軸受ユニットの変位測定装置及び荷重測定装置
JP2007155079A (ja) センサ付車輪用軸受
JP4946177B2 (ja) 変位測定装置付転がり軸受ユニット及び荷重測定装置付転がり軸受ユニット
JP2004198247A (ja) 転がり軸受ユニット用荷重測定装置
JP4862440B2 (ja) 複列転がり軸受ユニット用予圧測定装置
CN103140745B (zh) 带有传感器的车轮用轴承
JP5638310B2 (ja) センサ付車輪用軸受
JP2007210463A (ja) 車両状態量検出装置
JP4292955B2 (ja) スタビリティコントロール装置
JP4779544B2 (ja) 空気圧異常判定装置
JP2005321236A (ja) 転がり軸受ユニットの荷重測定装置
JP2004198210A (ja) 転がり軸受ユニット用荷重測定装置
JP4487528B2 (ja) 車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置
JP5882746B2 (ja) センサ付車輪用軸受装置およびそのセンサ出力を用いる車両制御装置
JP2005098771A (ja) 転がり軸受ユニットの荷重測定装置
JP2007078597A (ja) センサ付車輪用軸受
JP4962027B2 (ja) 転がり軸受ユニットの荷重測定装置
JP5864331B2 (ja) センサ付車輪用軸受装置
JP5489929B2 (ja) センサ付車輪用軸受
JP4487525B2 (ja) 転がり軸受ユニットの荷重測定装置
JP4812270B2 (ja) 車輪用軸受装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07738210

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2007738210

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007738210

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12282340

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780008691.8

Country of ref document: CN

Ref document number: 1020087022118

Country of ref document: KR

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE