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JP2008008462A - Rolling bearing device for wheels - Google Patents

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JP2008008462A
JP2008008462A JP2006181956A JP2006181956A JP2008008462A JP 2008008462 A JP2008008462 A JP 2008008462A JP 2006181956 A JP2006181956 A JP 2006181956A JP 2006181956 A JP2006181956 A JP 2006181956A JP 2008008462 A JP2008008462 A JP 2008008462A
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JP
Japan
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sensor
bearing device
displacement
wheel
raceway
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Withdrawn
Application number
JP2006181956A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Ishii
康彦 石井
Hirotomo Kamiyama
拓知 上山
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JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
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Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
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Priority to EP07012609A priority patent/EP1873508A3/en
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Abstract

【課題】振動によりセンサが破損したりセンサとして機能しなくなったりするのを防止するとともに、結露によりセンサ回路がショートするのを防止することができる車輪用転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】車体側に固定される筒状の固定軌道輪と、この固定軌道輪の内部に回転自在に挿通される回転軌道輪と、これらの軌道輪の間に転動自在に配設される複列の転動体とを備えた車輪用転がり軸受装置。前記回転軌道輪の車両インナ側端部の外周面とのギャップを検出する複数の変位センサを周方向に有する円環状のセンサハウジングが、前記固定軌道輪の車両インナ側端部に取り付けられており、且つ前記変位センサが合成樹脂又はゴム系材料で被覆されて前記センサハウジングと一体化されている。
【選択図】 図1
Provided is a rolling bearing device for a wheel which can prevent a sensor from being damaged or not functioning as a sensor due to vibration, and can prevent a sensor circuit from being short-circuited due to condensation.
A cylindrical fixed race ring fixed to a vehicle body side, a rotary race ring rotatably inserted into the fixed race ring, and a roll raceway disposed between these race rings. A rolling bearing device for a wheel comprising a double row rolling element. An annular sensor housing having a plurality of displacement sensors in the circumferential direction for detecting a gap with the outer peripheral surface of the vehicle inner side end of the rotating raceway is attached to the vehicle inner side end of the fixed raceway. The displacement sensor is covered with a synthetic resin or a rubber material and integrated with the sensor housing.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は車輪用転がり軸受装置に関する。さらに詳しくは、自動車などの車両に用いられ、当該車両の車輪から情報を得るセンサを備えた車輪用転がり軸受装置に関する。   The present invention relates to a wheel rolling bearing device. More specifically, the present invention relates to a wheel rolling bearing device that is used in a vehicle such as an automobile and includes a sensor that obtains information from the wheel of the vehicle.

近年、自動車において、走行の際の運転制御を行うために車輪に作用する荷重や車輪の回転数などといった種々の情報が必要とされている。このような情報を得るために、自動車の車輪が取り付けられる車輪用転がり軸受装置にセンサを設けることが提案されている。
このような車輪用転がり軸受装置として従来から知られているものに、車体側に固定される筒状の固定軌道輪と、この固定軌道輪の径方向内方に設けられ車輪が取り付けられる回転軌道輪と、これらの軌道輪の間に転動自在に設けられている複列の転動体とを備えた軸受装置があり、この軸受装置において、前述したセンサを固定軌道輪に設け、このセンサで回転軌道輪の情報を得るように構成されているものがある(例えば、特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art In recent years, in automobiles, various information such as loads acting on wheels and the number of rotations of wheels has been required in order to perform operation control during traveling. In order to obtain such information, it has been proposed to provide a sensor in a wheel rolling bearing device to which a vehicle wheel is attached.
Conventionally known as such a rolling bearing device for a wheel is a cylindrical fixed raceway fixed to the vehicle body side, and a rotary raceway provided on the radial inner side of the fixed raceway and to which a wheel is attached. There is a bearing device provided with a ring and a double row rolling element provided between these raceways so as to be freely rollable. In this bearing device, the above-mentioned sensor is provided on a fixed raceway, Some are configured to obtain information on the rotating raceway (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1記載の軸受装置は、固定軌道輪において径方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔にセンサが挿入され固定されている。そして、センサの計測部を回転軌道輪の外周面に対向させ、センサが回転軌道輪の情報を取得している。
しかしながら、特許文献1に記載されている車輪用転がり軸受装置は、センサを固定軌道輪に複数設けるために当該固定軌道輪に貫通孔を複数形成する必要がある。この場合、固定軌道輪の製造工程において別の孔開け作業が必要となり、また、それぞれの貫通孔に対してセンサの取り付けが必要であり、組み立て作業が煩雑となる。さらに、センサと回転軌道輪との間のギャップ調整が、それぞれのセンサにおいて必要であり、組み立て工数が多くなるという問題点を有している。
In the bearing device described in Patent Document 1, a through-hole penetrating in the radial direction is formed in the fixed race, and a sensor is inserted and fixed in the through-hole. And the measurement part of a sensor is made to oppose the outer peripheral surface of a rotation raceway, and the sensor acquires the information on a rotation raceway.
However, in the rolling bearing device for a wheel described in Patent Document 1, it is necessary to form a plurality of through holes in the fixed race ring in order to provide a plurality of sensors on the fixed race ring. In this case, another drilling operation is required in the manufacturing process of the fixed raceway, and a sensor needs to be attached to each through-hole, which complicates the assembly operation. Further, the gap adjustment between the sensor and the rotating raceway is necessary for each sensor, and there is a problem that the number of assembling steps increases.

そこで本出願人は、さきに、複数のセンサを有していても各センサの位置調整を省略化でき、容易に組み立てることができる車輪用転がり軸受装置を提案した(特願2005−266481。以下、第1の提案という)。
この第1の提案に係る車輪用転がり軸受装置は、車体側に固定される筒状の固定軌道輪と、この固定軌道輪の内部に回転自在に挿通されかつ車輪の取付部分をアウタ側に有する回転軌道輪と、これらの軌道輪の間に転動自在に設けられている複列の転動体とを備えた車輪用転がり軸受装置であって、前記回転軌道輪のインナ側端部の外周面とのギャップを検出する複数の変位センサを周方向に所定間隔おきに有するケース部材が設けられ、このケース部材が前記固定軌道輪のインナ側端部に取り付けられていることを特徴としている。
Therefore, the present applicant has previously proposed a rolling bearing device for a wheel that can be easily assembled even if it has a plurality of sensors, and can be easily assembled (Japanese Patent Application No. 2005-266482, hereinafter). The first proposal).
The rolling bearing device for a wheel according to the first proposal has a cylindrical fixed raceway fixed to the vehicle body side, and is rotatably inserted into the fixed raceway and has a wheel mounting portion on the outer side. A rolling bearing device for a wheel including a rotating raceway and a double row rolling element provided between the raceways so as to be freely rollable, and an outer peripheral surface of an inner side end of the rotating raceway A case member having a plurality of displacement sensors for detecting a gap with respect to the circumferential direction at predetermined intervals is provided, and the case member is attached to an inner side end of the fixed raceway.

そして、この構成によれば、ケース部材が複数の変位センサを有しており、このケース部材が固定軌道輪のインナ側端部に取り付けられているため、変位センサを個々に固定軌道輪に取り付ける必要がなく、固定軌道輪にセンサのための貫通孔を設ける必要がない。さらに、ケース部材を固定軌道輪に取り付けることによって、回転軌道輪のインナ側端部の外周面に対して各変位センサの位置決めがされるため、組み立てが容易となる。
また、変位センサは、車輪に作用した径方向の荷重により生じた回転軌道輪のインナ側端部の外周面とのギャップの変化を検出することができる。さらに、回転軌道輪が固定軌道輪に対して傾くような変位をした場合(モーメントが作用した場合)、前記ギャップの変化は、軸方向中央部よりもインナ側端部において大きくなるため、そのインナ側端部の外周面を変位センサが計測することで、検出精度を高めることができる。
And according to this structure, since the case member has a plurality of displacement sensors and this case member is attached to the inner side end of the fixed raceway, the displacement sensors are individually attached to the fixed raceway. There is no need to provide a through hole for the sensor in the fixed race. Furthermore, by attaching the case member to the fixed raceway, each displacement sensor is positioned with respect to the outer peripheral surface of the inner end portion of the rotary raceway, so that assembly is facilitated.
Further, the displacement sensor can detect a change in the gap with the outer peripheral surface of the inner side end of the rotating raceway caused by the radial load acting on the wheel. Further, when the rotating raceway is displaced so as to be inclined with respect to the fixed raceway (when a moment is applied), the change in the gap becomes larger at the inner side end than the central portion in the axial direction. Detection accuracy can be improved because the displacement sensor measures the outer peripheral surface of the side end portion.

一方、前記第1の提案に係る車輪用転がり軸受装置では、軸方向の並進荷重を求めるために、回転軌道輪の軸端面での軸方向変位を検出する別の変位センサを、固定軌道輪のインナ側端部を閉塞するケース部材に増設している。このように回転軌道輪の軸端面での軸方向変位を検出する変位センサを増設すると、回転軌道輪の軸端面が自由端となっている従動輪用の軸受装置には採用できるが、回転駆動輪の軸端面にドライブシャフトの等速ジョイントが連結される駆動輪用の軸受装置に採用することができず、また、従動輪用の軸受装置の場合でも、ABSセンサなどの荷重計測以外のセンサを装着し難くなるという欠点があることから、本出願人は、さらに、前記別の変位センサを省略することができる車輪用転がり軸受装置を提案している(特願2005−322651。以下、第2の提案という)。   On the other hand, in the rolling bearing device for a wheel according to the first proposal, another displacement sensor for detecting the axial displacement at the shaft end surface of the rotating raceway is provided to obtain the axial translational load. A case member that closes the inner end is added. If a displacement sensor that detects the axial displacement at the shaft end face of the rotating raceway is added in this way, it can be used in a bearing device for a driven wheel in which the shaft end face of the rotating raceway is a free end. Sensors other than load measurement, such as ABS sensors, cannot be used in a bearing device for a drive wheel in which a constant velocity joint of a drive shaft is connected to the shaft end surface of the wheel. Therefore, the present applicant has further proposed a wheel rolling bearing device in which the other displacement sensor can be omitted (Japanese Patent Application No. 2005-322651. 2).

この第2の提案に係る車輪用転がり軸受装置は、車体側との固定部分を有する固定軌道輪と、この固定軌道輪に対して同軸心状に配置されかつ車輪の取付部分を有する回転軌道輪と、これらの両軌道輪を相対回転自在とするために当該両軌道輪間に転動自在に設けられた複列の転動体と、前記回転軌道輪の周側面の変位に伴って変化する物理量を検出するために前記固定軌道輪に設けられたセンサ装置とを備えているセンサ付き転がり軸受装置において、前記センサ装置は、前記回転軌道輪の周側面における軸方向で離れた位置の前記物理量をそれぞれ検出する第一及び第二センサ部材を備えており、これらの各センサ部材で検出された検出値の差に基づいて前記車輪に作用するモーメント荷重を算出する演算機能を有する制御装置に接続されている。
そして、この構成によれば、回転軌道輪の周側面の変位に伴って変化する物理量を検出する第一センサ部材と第二センサ部材が、回転軌道輪の周側面における軸方向で離れた位置の当該物理量を検出するので、その各センサ部材で検出された検出値の差に基づいて車輪に作用するモーメント荷重を制御装置によって算出することができる。
The rolling bearing device for a wheel according to the second proposal includes a fixed bearing ring having a fixed portion with respect to the vehicle body side, and a rotating race ring having a wheel mounting portion arranged coaxially with respect to the fixed track ring. A plurality of rolling elements provided between the two race rings so as to be rotatable relative to each other, and a physical quantity that changes in accordance with the displacement of the peripheral side surface of the rotary race ring. A sensor-equipped rolling bearing device comprising: a sensor device provided on the fixed raceway, wherein the sensor device has the physical quantity at a position separated in the axial direction on a peripheral side surface of the rotary raceway. First and second sensor members are provided for detection, respectively, and connected to a control device having a calculation function for calculating a moment load acting on the wheel based on a difference between detection values detected by the sensor members. To have.
And according to this structure, the 1st sensor member and the 2nd sensor member which detect the physical quantity which changes with the displacement of the circumference side of a rotation raceway are in the position where it separated in the direction of an axis in the circumference side of a rotation raceway. Since the physical quantity is detected, the moment load acting on the wheel can be calculated by the control device based on the difference between the detection values detected by the sensor members.

特開2002−340922号公報(図1参照)JP 2002-340922 A (see FIG. 1)

しかしながら、前記第1又は第2の提案に係る車輪用転がり軸受装置の実施の形態では、使用時における振動によりセンサが破損したり、センサの固定が緩むことでセンサの機能が阻害されたりする惧れがある。
また、結露による水分でセンサを構成するセンサ回路がショートすることでセンサが機能しなくなる惧れもある。
本発明は、本出願人がさきに提案した第1又は第2の提案に係る車輪用転がり軸受装置に改良を加えたものであり、振動によりセンサが破損したりセンサとして機能しなくなったりするのを防止するとともに、結露によりセンサ回路がショートするのを防止して、センサの信頼性を高めることができる車輪用転がり軸受装置を提供することを目的としている。
However, in the embodiment of the wheel rolling bearing device according to the first or second proposal, the sensor may be damaged by vibration during use, or the sensor function may be hindered by loosening of the sensor. There is.
Moreover, there is a possibility that the sensor may not function due to a short circuit of the sensor circuit that constitutes the sensor due to moisture due to condensation.
The present invention is an improvement to the wheel rolling bearing device according to the first or second proposal previously proposed by the applicant, and the sensor may be damaged by the vibration or may not function as the sensor. It is an object of the present invention to provide a rolling bearing device for a wheel that can prevent the sensor circuit from being short-circuited due to condensation and increase the reliability of the sensor.

本発明の車輪用転がり軸受装置は、車体側に固定される筒状の固定軌道輪と、この固定軌道輪の内部に回転自在に挿通される回転軌道輪と、これらの軌道輪の間に転動自在に配設される複列の転動体とを備えた車輪用転がり軸受装置であって、
前記回転軌道輪の車両インナ側端部の外周面とのギャップを検出する複数の変位センサを周方向に有する円環状のセンサハウジングが、前記固定軌道輪の車両インナ側端部に取り付けられており、且つ
前記変位センサが合成樹脂又はゴム系材料で被覆されて前記センサハウジングと一体化されていることを特徴としている。
The wheel rolling bearing device of the present invention includes a cylindrical fixed race ring fixed to the vehicle body side, a rotary race ring that is rotatably inserted into the fixed race ring, and a rolling ring between these race rings. A rolling bearing device for a wheel comprising a double-row rolling element arranged freely,
An annular sensor housing having a plurality of displacement sensors in the circumferential direction for detecting a gap with the outer peripheral surface of the vehicle inner side end of the rotating raceway is attached to the vehicle inner side end of the fixed raceway. The displacement sensor is covered with a synthetic resin or a rubber-based material and integrated with the sensor housing.

本発明の車輪用転がり軸受装置では、変位センサが合成樹脂又はゴム系材料で被覆されて前記センサハウジングと一体化されているので、センサを構成する配線や部品などを強固に固定することができ、振動により前記配線が断線したり、前記部品が破損したりするのを効果的に防止することができる。また、振動により変位センサの固定が緩くなり、当該変位センサにガタが生じ、センサとしての機能が阻害されるのを防止することもできる。さらに、合成樹脂又はゴム系材料で被覆されていることから、結露などの水分が変位センサにおけるセンサ回路に侵入し当該センサ回路をショートさせるのを防止することができる。このように、振動や結露に起因する不具合の発生を防止することで、センサの信頼性を向上させることができる。また、センサが完全にシールドされていることから、軸受装置を搬送する途中にセンサ内部にごみなどの異物が侵入するのを防ぐこともできる。   In the wheel rolling bearing device of the present invention, since the displacement sensor is covered with a synthetic resin or a rubber-based material and integrated with the sensor housing, the wiring and parts constituting the sensor can be firmly fixed. It is possible to effectively prevent the wiring from being disconnected or the components from being damaged due to vibration. In addition, it is possible to prevent the displacement sensor from being loosened due to vibrations and causing the backlash of the displacement sensor to hinder the function of the sensor. Furthermore, since it is covered with a synthetic resin or a rubber-based material, it is possible to prevent moisture such as condensation from entering the sensor circuit in the displacement sensor and short-circuiting the sensor circuit. In this way, the reliability of the sensor can be improved by preventing the occurrence of defects due to vibration and condensation. Further, since the sensor is completely shielded, it is possible to prevent foreign matters such as dust from entering the sensor while the bearing device is being transported.

前記複数の変位センサを、それぞれ、前記回転軌道輪の周側面における軸方向で離れた位置の前記ギャップを検出する第一及び第二変位センサで構成することができる。この場合、第一センサ部材と第二センサ部材が、回転軌道輪の周側面における軸方向で離れた位置のギャップを検出するので、その各センサ部材で検出された検出値の差に基づいて車輪に作用するモーメント荷重を算出することができる。このように、回転軌道輪の周側面の変位に伴って変化する物理量を検出する第一及び第二センサ部材だけで、車輪のモーメント荷重を求めることができるので、そのモーメント荷重を測定するために回転軌道輪の軸端面の軸方向変位を検出するセンサを増設する必要がなくなる。このため、ドライブシャフトの等速ジョイントが連結される駆動輪用の軸受装置にも適用することができる。   Each of the plurality of displacement sensors may include a first displacement sensor and a second displacement sensor that detect the gaps at positions separated in the axial direction on the peripheral side surface of the rotating raceway. In this case, since the first sensor member and the second sensor member detect a gap at a position separated in the axial direction on the peripheral side surface of the rotating raceway wheel, the wheel is based on the difference between the detection values detected by each sensor member. It is possible to calculate the moment load acting on the. In this way, since the moment load of the wheel can be obtained only by the first and second sensor members that detect the physical quantity that changes with the displacement of the peripheral side surface of the rotating raceway, in order to measure the moment load There is no need to add a sensor for detecting the axial displacement of the shaft end surface of the rotating raceway. For this reason, it is applicable also to the bearing apparatus for drive wheels to which the constant velocity joint of a drive shaft is connected.

前記センサハウジングの車両インナ側端部がインナ側シール装置で密封されているのが好ましい。この構成によれば、第1及び第2の提案の各実施の形態において前記センサハウジングの車両インナ側端部を閉塞している蓋部材を省略することができる。このため、変位センサのシール性を確保しつつ、従動輪だけでなく、駆動輪へも容易に適用することができる。   The vehicle inner side end of the sensor housing is preferably sealed with an inner side sealing device. According to this configuration, the lid member that closes the vehicle inner side end of the sensor housing in each of the first and second proposed embodiments can be omitted. Therefore, it can be easily applied not only to the driven wheel but also to the driving wheel while ensuring the sealing performance of the displacement sensor.

前記センサハウジングの車両アウタ側端部がアウタ側シール装置で密封されているのが好ましい。この構成によれば、軸受内のグリースがセンサハウジング内に流出し、潤滑不良により軸受が損傷するのを防止して、軸受の長寿命化を図ることができる。   It is preferable that a vehicle outer side end portion of the sensor housing is sealed with an outer side sealing device. According to this configuration, it is possible to prevent the grease in the bearing from flowing into the sensor housing and damage the bearing due to poor lubrication, thereby extending the life of the bearing.

本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、振動によりセンサが破損したりセンサとして機能しなくなったりするのを防止するとともに、結露によりセンサ回路がショートするのを防止することができる。   According to the rolling bearing device for a wheel of the present invention, it is possible to prevent the sensor from being damaged or not functioning as a sensor due to vibration, and to prevent the sensor circuit from being short-circuited due to condensation.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の車輪用転がり軸受装置(以下、単に軸受装置ともいう)の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明の軸受装置の一実施の形態の軸方向断面説明図であり、図2は図1に示される軸受装置の部分拡大図である。なお、図1〜2及び後述する図3〜6において、右側が車両インナ側(車両の内側)であり、左側が車両アウタ側(車両の外側)である。
Embodiments of a rolling bearing device for a wheel (hereinafter also simply referred to as a bearing device) of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an axial sectional view of an embodiment of a bearing device of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the bearing device shown in FIG. 1-2 and FIGS. 3 to 6 described later, the right side is the vehicle inner side (the inside of the vehicle), and the left side is the vehicle outer side (the outside of the vehicle).

〔軸受装置の全体構造〕
図1に示されるように、本実施の形態の軸受装置Hは、筒状の外輪1と、この外輪1の内部に回転自在に挿通されている内軸2と、この内軸2の車両インナ側端部に外嵌された内輪部材3と、この内輪部材3の車両インナ側端部に外嵌されたセンサターゲット4と、周方向に並ぶ複数の玉からなる複列の転動体5、5とを備えたものであり、これらにより複列アンギュラ玉軸受部が構成されている。転動体5、5としての各列の玉は保持器6によって周方向に所定間隔で保持されている。前記軸受装置Hは、駆動輪用の軸受装置であり、内軸2に形成された挿通孔2aに、図示していないが、車両インナ側から等速ジョイントの椀形外輪部材に一体的に形成された軸部がスプライン嵌合される。
[Overall structure of bearing device]
As shown in FIG. 1, the bearing device H of the present embodiment includes a cylindrical outer ring 1, an inner shaft 2 that is rotatably inserted into the outer ring 1, and a vehicle inner of the inner shaft 2. An inner ring member 3 externally fitted to the side end portion, a sensor target 4 externally fitted to the vehicle inner side end portion of the inner ring member 3, and a plurality of rolling elements 5, 5 comprising a plurality of balls arranged in the circumferential direction. The double-row angular contact ball bearing portion is constituted by these. The balls in each row as the rolling elements 5 and 5 are held by the holder 6 at a predetermined interval in the circumferential direction. The bearing device H is a bearing device for a drive wheel, and is formed integrally with a saddle-shaped outer ring member of a constant velocity joint from the vehicle inner side in an insertion hole 2a formed in the inner shaft 2, although not shown. The formed shaft portion is spline-fitted.

なお、本明細書において、軸受装置Hの中心線Cに沿った方向をy軸方向とし、これに直交する紙面貫通方向の水平方向をx軸方向とし、y軸方向及びx軸方向に直交する鉛直方向をz軸方向と定義している。従って、図17に示されるように、x軸方向は車輪の前後水平方向となり、y軸方向は車輪の左右水平方向(軸方向)となり、z軸方向は上下方向となる。   In this specification, the direction along the center line C of the bearing device H is defined as the y-axis direction, the horizontal direction perpendicular to the paper surface is defined as the x-axis direction, and is orthogonal to the y-axis direction and the x-axis direction. The vertical direction is defined as the z-axis direction. Accordingly, as shown in FIG. 17, the x-axis direction is the front-rear horizontal direction of the wheel, the y-axis direction is the left-right horizontal direction (axial direction) of the wheel, and the z-axis direction is the vertical direction.

本実施の形態の軸受装置Hにおいて、前記外輪1は車体側に固定される固定軌道輪とされている。他方、前記内軸2と内輪部材3とセンサターゲット4とが車輪側の回転軌道輪とされており、この固定軌道輪と回転軌道輪との間において前記複列の転動体5、5が転動自在に介在されている。これにより、固定軌道輪と回転軌道輪とは互いに同軸状に配置され、固定軌道輪に対して回転軌道輪が車輪(図17に示すタイヤ及びタイヤホイール)とともに回転自在となっている。   In the bearing device H of the present embodiment, the outer ring 1 is a fixed race that is fixed to the vehicle body side. On the other hand, the inner shaft 2, the inner ring member 3, and the sensor target 4 serve as a rotating raceway on the wheel side, and the double row rolling elements 5, 5 roll between the fixed raceway and the rotary raceway. It is movably interposed. Thereby, the fixed raceway and the rotary raceway are arranged coaxially with each other, and the rotary raceway is rotatable with the wheels (the tire and the tire wheel shown in FIG. 17) relative to the fixed raceway.

回転軌道輪を構成する内軸2は、径方向外方へ延びるフランジ部7を車両アウタ側に有しており、このフランジ部7が車輪のタイヤホイールやブレーキディスクの取付部分となっている。このタイヤホイールなどは図示しない取付ボルトによって当該フランジ部7に取り付けられる。内輪部材3は内軸2の車両インナ側に形成された段差部分に外嵌されている。そして、内軸2の外周面と内輪部材3の外周面とに、転動体5、5の内側軌道面9、9がそれぞれ形成されている。   The inner shaft 2 constituting the rotating raceway has a flange portion 7 extending outward in the radial direction on the vehicle outer side, and this flange portion 7 serves as a mounting portion for a wheel tire wheel or a brake disk. The tire wheel or the like is attached to the flange portion 7 with a mounting bolt (not shown). The inner ring member 3 is externally fitted to a step portion formed on the inner side of the inner shaft 2 on the vehicle inner side. The inner raceway surfaces 9 and 9 of the rolling elements 5 and 5 are formed on the outer peripheral surface of the inner shaft 2 and the outer peripheral surface of the inner ring member 3, respectively.

固定軌道輪を構成する外輪1は、転動体5、5の外側軌道面10、10が内周面に形成された円筒状の本体筒部11と、この本体筒部11の外周面から径方向外方へ伸びるフランジ部12とを有している。このフランジ部12は、車体側部材である懸架装置が有するナックル(図示せず)に固定され、これによって当該軸受装置Hが車体側に固定されるようになっている。   The outer ring 1 constituting the fixed raceway includes a cylindrical main body cylinder portion 11 in which the outer raceway surfaces 10 and 10 of the rolling elements 5 and 5 are formed on the inner peripheral surface, and a radial direction from the outer peripheral surface of the main body cylinder portion 11. And a flange portion 12 extending outward. The flange portion 12 is fixed to a knuckle (not shown) of a suspension device that is a vehicle body side member, whereby the bearing device H is fixed to the vehicle body side.

本実施の形態の軸受装置Hは、回転軌道輪に設けたセンサターゲット4の外周側面の変位に伴って変化する物理量(本実施の形態では、センサターゲット4の外周側面とのギャップによって変化するインダクタンス)を検出するためのセンサ装置14と、このセンサ装置14を固定軌道輪である外輪1に取り付けるためのセンサハウジング16とを備えている。このセンサハウジング16は、短円筒状の筒部材からなっており、当該筒部材は軸方向に短い円筒状の金属部材で作製されている。そして、その一端側(車両アウタ側)の開口部において、外輪1の車両インナ側端部に止めネジ18によって当該外輪1と同軸心状となるように固定されている。
前記センサハウジング16の車両インナ側端部はインナ側シール装置であるパックシール50で密封されており、センサ内部へのごみなどの異物の侵入を防止することができる。なお、センサハウジング16は、前記止めネジ18を用いることなく、外輪1の内径面に圧入することで当該外輪1に固定することもできる。
The bearing device H of the present embodiment has a physical quantity that changes with the displacement of the outer peripheral side surface of the sensor target 4 provided on the rotating raceway (in this embodiment, the inductance that changes due to the gap with the outer peripheral side surface of the sensor target 4). ) And a sensor housing 16 for attaching the sensor device 14 to the outer ring 1 which is a fixed raceway ring. The sensor housing 16 is made of a short cylindrical tube member, and the tube member is made of a cylindrical metal member that is short in the axial direction. And in the opening part of the one end side (vehicle outer side), it fixes to the vehicle inner side edge part of the outer ring | wheel 1 so that it may become coaxial with the said outer ring | wheel 1 with the set screw 18. FIG.
The vehicle inner side end portion of the sensor housing 16 is sealed with a pack seal 50 which is an inner side sealing device, and foreign matter such as dust can be prevented from entering the sensor. The sensor housing 16 can also be fixed to the outer ring 1 by press-fitting the inner surface of the outer ring 1 without using the set screw 18.

〔センサ装置の構造〕
図7〜8に示されるように、本実施の形態におけるセンサ装置14は、センサターゲット4の外周側面における軸方向で離れた位置のギャップをそれぞれ検出する第一センサ部材21と第二センサ部材22とを備えている。なお、本明細書において、センサ装置14及びセンサターゲット4に関して、「第一」は車両インナ側を意味し、「第二」は車両アウタ側を意味する。
[Structure of sensor device]
As shown in FIGS. 7 to 8, the sensor device 14 in the present embodiment detects a gap at a position separated in the axial direction on the outer peripheral side surface of the sensor target 4, respectively, and a first sensor member 21 and a second sensor member 22. And. In the present specification, regarding the sensor device 14 and the sensor target 4, “first” means the vehicle inner side, and “second” means the vehicle outer side.

第一及び第二センサ部材21、22は、センサターゲット4の外周側面とのギャップの変化をインダクタンスの変化によって検出するインダクタンス型の変位センサよりなり、センサハウジング16の内周側に軸方向に離れた二列の状態で取り付けられたリング状のセンサコア23と、このセンサコア23の周方向に所定間隔おきに配置された複数の変位センサ24とを備えている。各センサコア23は、その間に筒状スペーサ(図示せず)を介在させた状態でセンサハウジング16の鍔部16aに対して止めネジなどで固定されている。   The first and second sensor members 21, 22 are inductance-type displacement sensors that detect a change in gap with the outer peripheral side surface of the sensor target 4 by a change in inductance, and are separated in the axial direction on the inner peripheral side of the sensor housing 16. In addition, a ring-shaped sensor core 23 attached in two rows and a plurality of displacement sensors 24 arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the sensor core 23 are provided. Each sensor core 23 is fixed to the flange portion 16a of the sensor housing 16 with a set screw or the like with a cylindrical spacer (not shown) interposed therebetween.

第一及び第二センサ部材21、22の各変位センサ24は、前後及び上下の4カ所にそれぞれ設けられ、回転軌道輪のセンサターゲット4の外周側面とのx軸方向及びz軸方向におけるギャップの変化を検出できるように配設されている。
すなわち、車両インナ側の第一センサ部材21は、回転軌道輪の前後に配置された第一前センサ24f及び第一後センサ24rと、回転軌道輪の上下にそれぞれ配置された第一上センサ24t及び第一下センサ24bとを備えている。また、車両アウタ側の第二センサ部材22も、回転軌道輪の前後に配置された第二前センサ24f及び第二後センサ24rと、回転軌道輪の上下にそれぞれ配置された第二上センサ24t及び第二下センサ24bとを備えている。
The displacement sensors 24 of the first and second sensor members 21 and 22 are provided at four positions, front and rear, and upper and lower, respectively, and gaps in the x-axis direction and the z-axis direction with the outer peripheral side surface of the sensor target 4 of the rotating track ring It is arranged so that a change can be detected.
That is, the first sensor member 21 on the vehicle inner side includes a first front sensor 24f and a first rear sensor 24r disposed before and after the rotating raceway, and a first upper sensor 24t respectively disposed above and below the rotating raceway. And a first lower sensor 24b. Further, the second sensor member 22 on the vehicle outer side also includes a second front sensor 24f and a second rear sensor 24r disposed before and after the rotating raceway, and a second upper sensor 24t respectively disposed above and below the rotating raceway. And a second lower sensor 24b.

これら8つの各変位センサ24(f、r、t、b)は、それぞれ、センサターゲット4に対する独立した検出面を有する周方向で近接して配置された一対のコイル素子27、27を直列に連結することによって構成されている。この一対のコイル素子27、27は、センサコア23の内周側から突設した一対の磁極28の周囲にコイルを巻き付けて構成されている。これらの磁極28はセンサコア23から径方向内方へ突出しており、その径内側の端面(検出面)が、センサターゲット4の外周側面に対して径方向の隙間を有して対向するように配置されている。   Each of these eight displacement sensors 24 (f, r, t, b) is connected in series to a pair of coil elements 27, 27 arranged in close proximity in the circumferential direction having an independent detection surface for the sensor target 4. It is configured by The pair of coil elements 27, 27 is configured by winding a coil around a pair of magnetic poles 28 protruding from the inner peripheral side of the sensor core 23. These magnetic poles 28 protrude inward in the radial direction from the sensor core 23, and are arranged so that the end surface (detection surface) inside the diameter faces the outer peripheral side surface of the sensor target 4 with a radial gap. Has been.

このように、本実施の形態の軸受装置Hでは、前後及び上下に配置された4つの変位センサ24を有する、軸方向で離れた第一及び第二センサ部材21、22がセンサハウジング16に一体に搭載されたセンサユニットとなっているので、軸受装置Hの組み立ての際に当該センサハウジング16を外輪1の車両インナ側端部に取り付けるだけで、すべての変位センサ24を外輪1に取り付けることができる。このため、各変位センサ24を個別に外輪1に取り付ける必要がなく、しかも、外輪1にセンサ装着用の貫通孔を設ける必要もない。   As described above, in the bearing device H according to the present embodiment, the first and second sensor members 21 and 22 that are separated in the axial direction and have the four displacement sensors 24 arranged in the front-rear and top-bottom directions are integrated with the sensor housing 16. Therefore, all the displacement sensors 24 can be attached to the outer ring 1 simply by attaching the sensor housing 16 to the vehicle inner side end of the outer ring 1 when the bearing device H is assembled. it can. For this reason, it is not necessary to attach each displacement sensor 24 to the outer ring 1 individually, and it is not necessary to provide a through hole for mounting the sensor in the outer ring 1.

また、センサハウジング16を外輪1に取り付けることで、回転軌道輪のセンサターゲット4に対する各変位センサ24の周方向位置及び径方向位置がそれぞれ位置決めされるので、各変位センサ24をそれぞれ位置調整しながら取り付ける必要がなく、この点で軸受装置Hの組み立てが極めて容易となっている。
また、センサハウジング16に組み込まれた各変位センサ24は、回転軌道輪の軸方向中央部(図1に示す軸受中心Oに近い部分)よりも外力に対する変形挙動が大きい回転軌道輪のインナ側端部に位置するセンサターゲット4の変形挙動に伴うギャップを検出することになるので、当該ギャップの検出精度が高まるという利点がある。
Further, by attaching the sensor housing 16 to the outer ring 1, the circumferential position and the radial position of each displacement sensor 24 with respect to the sensor target 4 of the rotating raceway are respectively positioned, so that the position of each displacement sensor 24 is adjusted. There is no need for mounting, and in this respect, the assembly of the bearing device H is extremely easy.
Further, each displacement sensor 24 incorporated in the sensor housing 16 has an inner side end of the rotating raceway whose deformation behavior with respect to an external force is larger than an axial center portion (portion close to the bearing center O shown in FIG. 1) of the rotating raceway. Since the gap associated with the deformation behavior of the sensor target 4 located in the part is detected, there is an advantage that the accuracy of detecting the gap is increased.

更に、外輪1の車両インナ側端部にセンサ付きのセンサハウジング16を取り付けた場合、外輪1のフランジ部12から比較的遠く離れた位置に変位センサ24が配置されることになるので、フランジ部12の周囲の歪の影響を受け難く、この点でギャップの変化を精度よく検出できるという利点もある。   Further, when the sensor housing 16 with the sensor is attached to the vehicle inner side end portion of the outer ring 1, the displacement sensor 24 is disposed at a position relatively far from the flange portion 12 of the outer ring 1, so that the flange portion There is also an advantage that a gap change can be detected with high accuracy in this respect.

また、本実施の形態では、前記センサハウジング16と、センサコア23、コイル素子27及び当該センサコア23上に配設され、コイル素子及び検出信号を出力するためのリード線を配線する配線基板40とが、エポキシ系、アクリル系などの熱硬化性樹脂や、PPS、PA、ABSなどの熱可塑性樹脂により封止(モールド)されている。換言すれば、変位センサ24が合成樹脂で被覆されて前記センサハウジング16と一体化されている。これにより、前記配線基板40をセンサコア23に強固に固定することができ、振動により配線基板40上の電気素子が破損したり、コイル素子27が断線したりするのを防止することができる。また、センサコア23をセンサハウジング16に固定している止めネジが振動で緩み、センサコア23にガタが生じて、センサが機能しなくなるのを防止することができる。さらに、配線基板40を封止していることから、結露などの水分によって配線がショートするのを防止することもできる。なお、合成樹脂に代えて、ゴム系材料で前記配線基板40などを封止(モールド)するようにしてもよい。   In the present embodiment, the sensor housing 16, the sensor core 23, the coil element 27, and the wiring substrate 40 disposed on the sensor core 23 and wiring the coil element and a lead wire for outputting a detection signal are provided. It is sealed (molded) with a thermosetting resin such as epoxy or acrylic, or a thermoplastic resin such as PPS, PA or ABS. In other words, the displacement sensor 24 is covered with the synthetic resin and integrated with the sensor housing 16. As a result, the wiring board 40 can be firmly fixed to the sensor core 23, and electrical elements on the wiring board 40 can be prevented from being damaged and the coil element 27 can be prevented from being disconnected due to vibration. In addition, it is possible to prevent the set screw that fixes the sensor core 23 to the sensor housing 16 from being loosened by vibrations, causing play in the sensor core 23 and the sensor not functioning. Further, since the wiring substrate 40 is sealed, it is possible to prevent the wiring from being short-circuited by moisture such as condensation. In place of the synthetic resin, the wiring board 40 and the like may be sealed (molded) with a rubber-based material.

図9(a)は本実施の形態におけるセンサ装置14によるギャップの検出回路の一例を示している。同図に示されるように各センサ部材21、22の変位センサ24のうち、上下方向で相対向するセンサ(図9では上センサと下センサ)24t、24bはそれぞれ発振器30に接続されており、この発振器30から一定周期の交流電流が各センサ24t、24bに供給される。なお、この各センサ24t、24bには同期用のコンデンサ31が並列に接続されている。   FIG. 9A shows an example of a gap detection circuit by the sensor device 14 in the present embodiment. As shown in the drawing, among the displacement sensors 24 of the sensor members 21 and 22, sensors (upper and lower sensors in FIG. 9) 24t and 24b facing each other in the vertical direction are connected to the oscillator 30, respectively. An alternating current having a constant period is supplied from the oscillator 30 to the sensors 24t and 24b. A synchronous capacitor 31 is connected in parallel to each of the sensors 24t and 24b.

そして、本実施の形態では、この各センサ24t、24bでの出力電圧(検出値)を差動アンプ32で差を取って上下方向の変位量に対応する出力電圧(検出値)とすることにより、温度ドリフトを取り除くようにしている。なお、図示していないが、水平方向で相対向するセンサについても、前記と同様に差動アンプで差を取ることによって温度ドリフトを取り除いている。   In this embodiment, the output voltage (detection value) from each of the sensors 24t and 24b is determined by the differential amplifier 32 to obtain the output voltage (detection value) corresponding to the vertical displacement. Try to remove the temperature drift. Although not shown, the temperature drift is removed by taking the difference with the differential amplifier in the same manner as described above for the sensors facing each other in the horizontal direction.

ところで、インダクタンス型の変位センサ24では、コイルのインダクタンスをL、検出面の面積をA、透磁率をμ、コイルの巻き数をN、検出面からセンサターゲット4までの間隔(ギャップ)をdとすると、次の式(a)が成立する。
L=A×μ×N/d ・・・(a)
従って、センサターゲット4までのギャップdが変化すると、変位センサ24のインダクタンスLが変化して出力電圧が変化するので、この出力電圧の変動を検出することにより、変位センサ24の検出面からセンサセンサターゲットまでの径方向のギャップを検出することができる。
By the way, in the inductance type displacement sensor 24, the inductance of the coil is L, the area of the detection surface is A, the magnetic permeability is μ, the number of turns of the coil is N, and the distance (gap) from the detection surface to the sensor target 4 is d. Then, the following equation (a) is established.
L = A × μ × N 2 / d (a)
Accordingly, when the gap d to the sensor target 4 changes, the inductance L of the displacement sensor 24 changes and the output voltage changes. By detecting this change in output voltage, the sensor sensor is detected from the detection surface of the displacement sensor 24. A radial gap to the target can be detected.

そして、本実施の形態では、センサターゲット4に対する独立した検出面を有する一対のコイル素子27を直列に連結することによって一つの変位センサ24を構成しているので、図9(b)に示されるように、一つのコイル素子27で一つの変位センサ24を構成する場合に比べて発生する磁束密度がより高まっており、これにより、センサターゲットとのギャップの検出感度をより向上させるようにしている。   In this embodiment, since one displacement sensor 24 is configured by connecting a pair of coil elements 27 having independent detection surfaces with respect to the sensor target 4 in series, FIG. 9B shows. As described above, the magnetic flux density generated is higher than that in the case where one displacement sensor 24 is constituted by one coil element 27, and thereby the detection sensitivity of the gap with the sensor target is further improved. .

〔センサターゲットの構造〕
図1〜2に示されるように、前記センサターゲット4は、内輪部材3の車両インナ側端部に外嵌して取り付けられた円筒部材よりなる。このセンサターゲット4の外周側面には、車両インナ側の第一センサ部材21の検出面(磁極28の先端面)に対向する第一被検出部34と、車両アウタ側の第二センサ部材22の検出面に対向する第二被検出部35とが設けられている。本実施の形態では、これらの被検出部34、35は、センサターゲット4の周方向に沿って形成された第一及び第二段部により構成されている。
[Structure of sensor target]
As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor target 4 is formed of a cylindrical member that is externally fitted and attached to a vehicle inner side end portion of the inner ring member 3. On the outer peripheral side surface of the sensor target 4, there are a first detected portion 34 facing the detection surface (tip surface of the magnetic pole 28) of the first sensor member 21 on the vehicle inner side, and a second sensor member 22 on the vehicle outer side. A second detected portion 35 that faces the detection surface is provided. In the present embodiment, these detected portions 34 and 35 are configured by first and second step portions formed along the circumferential direction of the sensor target 4.

図2(b)に示されるように、車両インナ側の第一段部34は、その車両アウタ側の端面34aが第一センサ部材21の検出面A1の中心近傍に位置するように配置され、車両アウタ側の第二段部35は、その車両インナ側の端面35aが第二センサ部材22の検出面A2の中心近傍に位置するように配置されている。
このため、回転軌道輪のセンサターゲット4が軸方向の例えば車両アウタ側に距離δだけ変位したとすると、車両インナ側においては、第一センサ部材21と第一段部34との軸方向のラップ長が増加して、第一センサ部材21によるギャップの検出値が増加し、車両アウタ側においては、第二センサ部材22と第二段部35との軸方向のラップ長が減少して、第二センサ部材22によるギャップの検出値が減少する。
As shown in FIG. 2B, the first step 34 on the vehicle inner side is arranged such that the end surface 34a on the vehicle outer side is located near the center of the detection surface A1 of the first sensor member 21, The second step portion 35 on the vehicle outer side is arranged so that the end surface 35 a on the vehicle inner side is located near the center of the detection surface A <b> 2 of the second sensor member 22.
For this reason, if the sensor target 4 of the rotating raceway is displaced by a distance δ toward the vehicle outer side in the axial direction, for example, the axial wrap between the first sensor member 21 and the first step portion 34 is performed on the vehicle inner side. The length increases, the detected value of the gap by the first sensor member 21 increases, and on the vehicle outer side, the axial wrap length between the second sensor member 22 and the second step portion 35 decreases, The detected value of the gap by the two sensor members 22 decreases.

同様に、回転軌道輪のセンサターゲット4が軸方向の車両インナ側に距離δだけ変位したとすると、車両インナ側の第一センサ部材21によるギャップの検出値が減少し、車両アウタ側の第二センサ部材22によるギャップの検出値が増加する。
このように、本実施の形態におけるセンサターゲット4は、回転軌道輪が軸方向における同じ向きに変位した場合には、第一及び第二センサ部材21、22が検出する検出値に差を生じさせる、軸方向に離れた一対の段部34、35を外周側面に備えている。
Similarly, if the sensor target 4 of the rotating raceway is displaced by the distance δ toward the vehicle inner side in the axial direction, the detected value of the gap by the first sensor member 21 on the vehicle inner side decreases, and the second on the vehicle outer side. The detection value of the gap by the sensor member 22 increases.
Thus, the sensor target 4 in the present embodiment causes a difference in the detection values detected by the first and second sensor members 21 and 22 when the rotating raceway is displaced in the same direction in the axial direction. A pair of step portions 34 and 35 separated in the axial direction are provided on the outer peripheral side surface.

また、前述の通り、これらの段部34、35は、回転軌道輪が軸方向における同じ向きに変位した場合に各センサ部材2、22が検出する検出値を正負逆向きに変化させるように、センサ側に対する軸方向位置が設定されている。
従って、後述の制御装置における検出値の演算方法でも明らかな通り、車両インナ側の第一センサ部材21の検出値と車両アウタ側の第二センサ部材22の検出値の差を取ることにより、回転軌道輪の軸方向への単位並進量に対する検出値が増幅され、これによってセンサ装置全体としての軸方向変位の検出感度を高めることができる。
前記第一及び第二センサ部材21、22を構成する各変位センサ24は、信号線を介して例えば車体側のECUなどからなる制御装置に接続されている。各センサから得られた出力電圧(検出値)は、当該制御装置において以下に述べる演算方法で演算され、これによって車輪に作用する各方向のモーメント荷重及び並進荷重が求められる。
Further, as described above, these step portions 34 and 35 change the detected values detected by the sensor members 2 and 22 in the positive and negative directions when the rotating raceway is displaced in the same direction in the axial direction. An axial position with respect to the sensor side is set.
Accordingly, as is apparent from the calculation method of the detection value in the control device described later, the rotation is obtained by taking the difference between the detection value of the first sensor member 21 on the vehicle inner side and the detection value of the second sensor member 22 on the vehicle outer side. The detection value with respect to the unit translation amount in the axial direction of the raceway ring is amplified, thereby increasing the detection sensitivity of the axial displacement of the entire sensor device.
Each displacement sensor 24 constituting the first and second sensor members 21 and 22 is connected to a control device including, for example, an ECU on the vehicle body side via a signal line. The output voltage (detected value) obtained from each sensor is calculated by the calculation method described below in the control device, whereby the moment load and the translation load acting on the wheel in each direction are obtained.

〔シール装置の構造〕
インナ側シール装置であるパックシール50は、センサハウジング16の鍔部16aの内周面に固設されるシール芯金51と、センサターゲット4の車両インナ側端部外周面に固設されるシール芯金52と、前記シール芯金51における、前記シール芯金52に対向する表面に固着されたゴム製のシール体53とで構成されており、このシール体53の先端部がシール芯金52に圧接されることにより、軸受内部が密封される。
[Structure of sealing device]
The pack seal 50 which is an inner side sealing device includes a seal core 51 fixed to the inner peripheral surface of the flange portion 16 a of the sensor housing 16 and a seal fixed to the outer peripheral surface of the vehicle inner side end of the sensor target 4. A core metal 52 and a rubber seal body 53 fixed to the surface of the seal core metal 51 facing the seal core metal 52 are configured. The tip of the seal body 53 is a seal core metal 52. The inside of the bearing is hermetically sealed by being pressed.

〔各荷重の演算方法〕
以下、図10〜17を参照しつつ、制御装置で行われる荷重の演算方法について説明する。なお、図15は当該制御装置での演算方法を示すブロック図である。
[Calculation method for each load]
Hereinafter, the load calculation method performed by the control device will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a block diagram showing a calculation method in the control device.

〔方向及びセンサ検出値の定義〕
図17に示されるように、車輪の前後水平方向をx軸方向、車輪の左右水平方向(軸方向)をy軸方向、車輪の上下方向をz軸方向と定義する。
また、図10に示されるように、車両インナ側(第一センサ部材21)のセンサの検出値に添え字「i」を使用し、車両アウタ側(第二センサ部材22)のセンサに添え字「o」を使用する。更に、前側のセンサの検出値を「f(front)」と定義し、後側のセンサの検出値を「r(rear)」定義し、上側のセンサの検出値を「t(top)」と定義し、下側のセンサの検出値を「b(bottom)」と定義する。
[Definition of direction and sensor detection value]
As shown in FIG. 17, the front-rear horizontal direction of the wheel is defined as the x-axis direction, the left-right horizontal direction (axial direction) of the wheel is defined as the y-axis direction, and the vertical direction of the wheel is defined as the z-axis direction.
Further, as shown in FIG. 10, the subscript “i” is used for the detected value of the sensor on the vehicle inner side (first sensor member 21), and the subscript is used for the sensor on the vehicle outer side (second sensor member 22). Use “o”. Further, the detection value of the front sensor is defined as “f (front)”, the detection value of the rear sensor is defined as “r (rear)”, and the detection value of the upper sensor is defined as “t (top)”. The detection value of the lower sensor is defined as “b (bottom)”.

従って、第一及び第二センサ部材21、22に設けられた合計8つのセンサの検出値は、次のように定義される。
:第一前センサの検出値
:第一後センサの検出値
:第一上センサの検出値
:第一下センサの検出値
:第二前センサの検出値
:第二後センサの検出値
:第二上センサの検出値
:第二下センサの検出値
Accordingly, the detection values of a total of eight sensors provided in the first and second sensor members 21 and 22 are defined as follows.
f i : Detection value of the first front sensor r i : Detection value of the first rear sensor t i : Detection value of the first upper sensor b i : Detection value of the first lower sensor f o : Detection value of the second front sensor r o : detection value of the second rear sensor t o : detection value of the second upper sensor b o : detection value of the second lower sensor

〔y軸方向の並進荷重Fyに対応する独立変数(sFy)〕
図11(b)に示されるように、車輪にy軸方向の並進荷重Fyが作用した場合、回転軌道輪はその荷重の向きに変位し、前記各段部34、35の位置が軸方向にずれる。このため、前記した通り、車両インナ側の各センサの検出値(本実施の形態では出力電圧)f、r、t、bは軸方向の移動量δの増大に伴っていずれも増加し、車両アウタ側の各センサの検出値f、r、t、bは軸方向の移動量δの増大に伴っていずれも減少する。
[Independent variable (sFy) corresponding to translational load Fy in the y-axis direction]
As shown in FIG. 11B, when a translational load Fy in the y-axis direction is applied to the wheel, the rotating raceway is displaced in the direction of the load, and the positions of the stepped portions 34 and 35 are in the axial direction. Shift. Therefore, as described above, the detection value of each sensor in the vehicle inner side (the output voltage in this embodiment) f i, r i, t i, b i is either with increasing amount of axial movement δ The detected values f o , r o , t o , and b o of the sensors on the vehicle outer side all decrease as the axial movement amount δ increases.

そこで、図11(b)に示されるように、次の式(1)で算出されるsFyをy軸方向の並進荷重Fyに対応する独立変数として採用する(図15の演算ブロックB1参照)。
sFy=(f+r+t+b)−(f+r+t+b) ・・・(1)
このように、車両インナ側の各センサの検出値と車両アウタ側の各センサの検出値の差を取ることで、回転軌道輪の軸方向への単位並進量に対するsFyが増幅されるので、センサ装置14全体としての軸方向変位の検出感度を高めることができる。
Therefore, as shown in FIG. 11B, sFy calculated by the following equation (1) is adopted as an independent variable corresponding to the translational load Fy in the y-axis direction (see the calculation block B1 in FIG. 15).
sFy = (f i + r i + t i + b i ) − (f o + r o + t o + b o ) (1)
Thus, by taking the difference between the detection value of each sensor on the vehicle inner side and the detection value of each sensor on the vehicle outer side, sFy with respect to the unit translation amount in the axial direction of the rotating raceway ring is amplified. The detection sensitivity of the axial displacement as the entire apparatus 14 can be increased.

〔x軸方向変位とz軸方向変位〕
図15の演算ブロックB2に示されるように、x軸方向については、前センサの検出値fと後センサの検出値rの差によってx軸方向変位の検出値とし、z軸方向については、上センサの検出値tと下センサの検出値bの差によってz軸方向変位の検出値とする。
前後のセンサの出力同士及び上下のセンサの出力同士では、それぞれ同じ方向に同じ量だけ温度の影響が出ることから、前記のように差を取ることによって温度ドリフトが取り除かれる。
[X-axis direction displacement and z-axis direction displacement]
As shown in the calculation block B2 in FIG. 15, in the x-axis direction, the detected value of the displacement in the x-axis direction is determined by the difference between the detected value f of the front sensor and the detected value r of the rear sensor. The difference between the detection value t of the sensor and the detection value b of the lower sensor is used as a detection value for displacement in the z-axis direction.
Since the output of the front and rear sensors and the output of the upper and lower sensors are affected by the temperature in the same direction by the same amount, the temperature drift is eliminated by taking the difference as described above.

本実施の形態では車両インナ側とアウタ側に変位センサ24を配置しているので、次に示される通り、車両インナ側と車両アウタ側のそれぞれの位置において、x軸方向変位の検出値とz軸方向変位の検出値が得られる。
車両インナ側でのx軸方向変位の検出値 x=f−r
車両インナ側でのz軸方向変位の検出値 z=−t+b
車両アウタ側でのx軸方向変位の検出値 x=f−r
車両アウタ側でのz軸方向変位の検出値 z=−t+b
〔z軸回りのモーメント荷重Mzに対応する独立変数(sMz)〕
次に、図12に示されるように、z軸回りのモーメント荷重Mzのみが作用する純モーメントの状態を仮定する。
In the present embodiment, since the displacement sensors 24 are arranged on the vehicle inner side and the outer side, as shown below, the detected value of the displacement in the x-axis direction and the z value at the respective positions on the vehicle inner side and the vehicle outer side. A detection value of the axial displacement is obtained.
Detected value of displacement in the x-axis direction on the vehicle inner side x i = f i −r i
Detected value of displacement in the z-axis direction on the vehicle inner side z i = −t i + b i
Detection values of the x-axis direction displacement of the vehicle outer side x o = f o -r o
Detected value of displacement in the z-axis direction on the vehicle outer side z o = −t o + b o
[Independent variable (sMz) corresponding to moment load Mz around z-axis]
Next, as shown in FIG. 12, a pure moment state in which only the moment load Mz about the z-axis acts is assumed.

この場合、軸受中心Oから車両インナ側センサ(第一センサ部材21)の検出位置までの軸方向距離をL、軸受中心Oから車両アウタ側センサ(第二センサ部材22)の検出位置までの軸方向距離をLとすると、z軸回りのモーメント荷重Mzに対応する検出値は、理論的には次の式で算出されるmzで求めることができ、このmzは、θが十分に小さい場合にはxと一致する筈である。
mz=L×tanθ
=L×tan((x−x)/(L−L))
しかし、実際には、センサターゲットに段部34、35が形成されているため、図14(a)に示されるように、mzはxとは一致しない。この図14(a)は、z軸回りのモーメント荷重Mzのみを作用させた場合における、そのMzとmz及びxの検出値との関係を示す直線グラフであり、このように、mzとxの検出値の直線グラフは傾きが一致しない。
In this case, the axial distance from the bearing center O to the detection position of the vehicle inner side sensor (first sensor member 21) is L i , and from the bearing center O to the detection position of the vehicle outer side sensor (second sensor member 22). If the axial distance is L o , the detected value corresponding to the moment load Mz around the z axis can theoretically be obtained by mz calculated by the following equation, and this mz is sufficiently small in θ. it should be consistent with the x i in the case.
mz = L i × tan θ
= L i × tan ((x i -x o ) / (L i -L o ))
However, actually, since the step portions 34 and 35 are formed on the sensor target, mz does not match x i as shown in FIG. FIG. 14 (a), when an acting only z axis of the moment load Mz, a line graph showing the relationship between the detection value of the Mz and mz and x i, thus, mz and x The straight line graphs of the detected values of i do not match the slopes.

そこで、図14(c)に示されるように、これらの傾きを一致させるために、x直線の傾きをmz直線の傾きで除算して得られる補正係数kzを導入する。従って、次の式(2)に示す通り、この補正係数kzを前記したmzに乗じることで、z軸回りのモーメント荷重Mzに対応する独立変数sMzが得られる(図15の演算ブロックB3及びB4参照)。なお、右辺のマイナス(−)は、その他の独立変数(前記sFy及び後述のsMxなど)と符号を一致させるためのものである。
sMz=−mz×kz ・・・(2)
Therefore, as shown in FIG. 14C, in order to make these inclinations coincide with each other, a correction coefficient kz obtained by dividing the inclination of the xi line by the inclination of the mz line is introduced. Therefore, as shown in the following equation (2), by multiplying the above-described mz by the correction coefficient kz, an independent variable sMz corresponding to the moment load Mz around the z-axis is obtained (calculation blocks B3 and B4 in FIG. 15). reference). The minus (−) on the right side is for making the sign coincide with other independent variables (such as sFy and sMx described later).
sMz = −mz × kz (2)

〔x軸回りのモーメント荷重Mxに対応する独立変数(sMx)〕
x軸方向とz軸方向とは90度だけ座標変換した関係にある。従って、x軸回りのモーメント荷重Mxに対応する独立変数sMxは、前記sMzの場合と同様の考え方により、次の式(3)によって算出することができる。
sMx=mx×kx ・・・(3)
なお、前記式(3)におけるkxは、kzと同じ趣旨で導入した補正係数であり、z直線の傾きをmx直線の傾きで除算して得られる補正係数である(図14(b)及び図14(c)参照)。
[Independent variable (sMx) corresponding to moment load Mx around x-axis]
The x-axis direction and the z-axis direction have a relationship obtained by coordinate conversion by 90 degrees. Therefore, the independent variable sMx corresponding to the moment load Mx around the x axis can be calculated by the following equation (3) based on the same concept as in the case of sMz.
sMx = mx × kx (3)
Incidentally, kx in the formula (3) is a correction factor introduced in the same spirit as kz, the slope of z i straight is a correction coefficient obtained by dividing the slope of mx line (FIG. 14 (b) and (Refer FIG.14 (c)).

〔z軸方向の並進荷重Fzに対応する独立変数(sFz)〕
〔x軸方向の並進荷重Fxに対応する独立変数(sFx)〕
次に、図13に示されるように、z軸回りのモーメント荷重Mzとともにx軸方向の並進加重Fxが作用する状態を仮定する。
この場合、インナ側でのx軸方向変位の検出値xには、z軸回りのモーメント荷重Mzに対応する独立変数sMzの成分と、x軸方向の並進加重Fxに対応する独立変数sFxの成分が含まれている。従って、x軸方向の並進加重Fxに対応する独立変数sFxは、前記xからsMzを差し引くことによって求めることができる。
なお、このことは、z軸方向の並進荷重Fzに対応する独立変数であるsFzの場合にも、同様に当てはまる。
[Independent variable (sFz) corresponding to the translational load Fz in the z-axis direction]
[Independent variable (sFx) corresponding to translation load Fx in the x-axis direction]
Next, as shown in FIG. 13, it is assumed that the translational load Fx in the x-axis direction acts together with the moment load Mz around the z-axis.
In this case, the detected value x i of the displacement in the x-axis direction on the inner side includes the component of the independent variable sMz corresponding to the moment load Mz around the z-axis and the independent variable sFx corresponding to the translational weight Fx in the x-axis direction. Contains ingredients. Therefore, the independent variable sFx corresponding to the translational weight Fx in the x-axis direction can be obtained by subtracting sMz from x i .
This also applies to the case of sFz, which is an independent variable corresponding to the translation load Fz in the z-axis direction.

従って、z軸方向の並進荷重Fzによる独立変数sFzと、x軸方向の並進荷重Fxによる独立変数sFxは、それぞれ次の式(4)及び式(5)で算出することができる(図15の演算ブロックB4参照)。
sFz=z−mx×kx ・・・(4)
sFx=x−mz×kz ・・・(5)
図16は、前述した式(1)〜(5)によって得られる各独立変数sFx、sFy、sFz、sMx及びsMzと、車輪に作用する実際の荷重であるFx、Fy、Fz、Mx及びMzとの対応関係を表すマトリックス図である。
Therefore, the independent variable sFz due to the translation load Fz in the z-axis direction and the independent variable sFx due to the translation load Fx in the x-axis direction can be calculated by the following equations (4) and (5), respectively (FIG. 15). (See calculation block B4).
sFz = z i −mx × kx (4)
sFx = x i −mz × kz (5)
FIG. 16 shows the independent variables sFx, sFy, sFz, sMx, and sMz obtained by the equations (1) to (5) described above, and Fx, Fy, Fz, Mx, and Mz that are actual loads acting on the wheels. It is a matrix figure showing the correspondence of these.

すなわち、車輪に対して実際に負荷したFx、Fy、Fz、Mx及びMzを入力とし、式(1)〜(5)によって得られる各独立変数sFx、sFy、sFz、sMx及びsMzを出力として、それらの変数間の直線グラフをマトリックス化したものである。
図16のマトリックス図に示されるように、Fxに対してはsFxのみが傾きを有する直線グラフとなり、その他のFy、Fz、Mx及びMzには反応がなく、これと同様に、当該マトリックス図の対角部分だけが直線グラフになっている。従って、これら5つの独立変数sFx、sFy、sFz、sMx及びsMzは、車輪に作用する実際の荷重である5分力Fx、Fy、Fz、Mx及びMzと線形独立の関係にある。
このため、それらの独立変数sFx、sFy、sFz、sMx及びsMzが求まれば、車輪に作用する5つの荷重Fx、Fy、Fz、Mx及びMzを未知数とした5元連立一次方程式を解くことにより、その各荷重Fx、Fy、Fz、Mx及びMzを演算することができる。
That is, Fx, Fy, Fz, Mx and Mz actually loaded on the wheel are input, and the independent variables sFx, sFy, sFz, sMx and sMz obtained by the equations (1) to (5) are output, It is a matrix of straight line graphs between these variables.
As shown in the matrix diagram of FIG. 16, only sFx is a straight line graph having a slope with respect to Fx, and other Fy, Fz, Mx, and Mz have no reaction, and similarly, Only the diagonal part is a straight line graph. Therefore, these five independent variables sFx, sFy, sFz, sMx and sMz are in a linearly independent relationship with the five component forces Fx, Fy, Fz, Mx and Mz which are actual loads acting on the wheels.
For this reason, once these independent variables sFx, sFy, sFz, sMx and sMz are obtained, by solving the five-way simultaneous linear equations with five loads Fx, Fy, Fz, Mx and Mz acting on the wheels as unknowns, The respective loads Fx, Fy, Fz, Mx and Mz can be calculated.

本実施の形態では、ECUなどからなる制御装置には、前述した各式(1)〜(5)と5元連立一次方程式を解く演算回路(ハードウェア)ないし制御プログラム(ソフトウェア)が組み込まれている。このため、各センサによる8つの検出値f、r、ti、、f、r、t及びbに基づいて、車輪に作用する実際の荷重Fx、Fy、Fz、Mx及びMzを求めることができる。 In the present embodiment, a control device comprising an ECU or the like incorporates the above-described equations (1) to (5) and an arithmetic circuit (hardware) or a control program (software) that solves the quinary simultaneous linear equations. Yes. Therefore, based on the eight detected values f i , r i , t i, b i , f o , r o , t o and b o by each sensor, the actual loads Fx, Fy, Fz, Mx and Mz can be determined.

図3は、本発明の軸受装置の他の実施の形態の軸方向断面説明図であり、図4は図3に示される軸受装置の部分拡大図である。本実施の形態では、図4に示されるように、パックシール50におけるセンサターゲット4側のシール芯金52が当該センサターゲット4と一体に形成されている点が図1〜2に示される実施の形態と異なっている。したがって、図3〜4において、図1〜2に示される実施の形態と共通する要素ないしは構成には、同じ参照符号を付し、簡単のためにそれらの説明を省略する。   FIG. 3 is an axial sectional view of another embodiment of the bearing device of the present invention, and FIG. 4 is a partially enlarged view of the bearing device shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the point that the seal core 52 on the sensor target 4 side in the pack seal 50 is formed integrally with the sensor target 4 is shown in FIGS. It is different from the form. Therefore, in FIGS. 3 to 4, elements or configurations common to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted for the sake of simplicity.

本実施の形態では、センサターゲット4の一端部をプレス成形することによりシール芯金52を形成しており、回転軌道輪の車両インナ側端部に設けたセンサターゲット4を用いて変位センサ24がギャップを検出する構成において、部品点数を少なくして構造を簡略化することができる。
なお、本発明の軸受装置は、図1〜4に示されるような駆動輪だけでなく、従動輪にも適用が可能である。また、本発明において、インナ側シール装置は前述したパックシールに限定されるものではなく、センサ装置への異物の侵入を防止することができる構成であるかぎり、他のシール機構を適宜採用することができる。例えば、単体シール、着磁パルサー付シール、ABSセンサ内蔵パックシールなどを適宜採用することができる。さらに、別体のセンサターゲット4を使用せずに、内輪部材の外径面(後述する図19参照)や、CVJ外径面を直接に被検出面とすることも可能であり、この場合は、センサハウジング16と当該内輪部材の外径面などの間にインナ側シール装置が挿入、配置される。
In the present embodiment, one end portion of the sensor target 4 is press-molded to form the seal metal core 52, and the displacement sensor 24 is formed using the sensor target 4 provided on the vehicle inner side end portion of the rotating raceway. In the configuration for detecting the gap, the structure can be simplified by reducing the number of parts.
The bearing device of the present invention can be applied not only to driving wheels as shown in FIGS. Further, in the present invention, the inner side sealing device is not limited to the pack seal described above, and other sealing mechanisms may be appropriately employed as long as the configuration can prevent foreign matter from entering the sensor device. Can do. For example, a single seal, a seal with a magnetic pulser, a pack seal with a built-in ABS sensor, and the like can be appropriately employed. Furthermore, the outer diameter surface of the inner ring member (see FIG. 19 to be described later) or the CVJ outer diameter surface can be directly used as a detected surface without using a separate sensor target 4. The inner side sealing device is inserted and disposed between the sensor housing 16 and the outer diameter surface of the inner ring member.

図5は本発明の軸受装置のさらに他の実施の形態の部分断面説明図であり、図6は同じく他の実施の形態の部分断面説明図である。なお、図5〜6において、前述した図1〜2に示される実施の形態と共通する要素ないしは構成には、同じ参照符号を付し、簡単のためにそれらの説明を省略する。
図1〜4に示される軸受装置、及び本出願人の第1又は第2の提案に係る軸受装置では、車両インナ側の転動体付近にシールなどが配設されておらず、図1〜4に示される軸受装置ではパックシール(インナ側シール装置)、第1又は第2の提案に係る軸受装置では蓋部材によって軸受内部を密封構造とし、外部からのごみや水などの異物の浸入を防止している。しかしながら、車両インナ側の転動体付近にシールなどがなく、空間となっていることから、軸受内に充填されているグリースがセンサ側に流出し、潤滑不良により軸受が損傷することが考えられる。
FIG. 5 is a partial cross-sectional explanatory view of still another embodiment of the bearing device of the present invention, and FIG. 6 is a partial cross-sectional explanatory view of another embodiment. 5 to 6, elements or configurations common to the above-described embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted for simplicity.
In the bearing device shown in FIGS. 1 to 4 and the bearing device according to the first or second proposal of the present applicant, no seal or the like is disposed in the vicinity of the rolling element on the vehicle inner side. In the bearing device shown in Fig. 4, the pack seal (inner side seal device), and in the bearing device according to the first or second proposal, the inside of the bearing is sealed by a lid member to prevent the entry of foreign matter such as dust and water from the outside. is doing. However, since there is no seal or the like in the vicinity of the rolling element on the vehicle inner side, the grease filled in the bearing may flow out to the sensor side, and the bearing may be damaged due to poor lubrication.

そこで、本実施の形態に係る軸受装置では、センサハウジング16の車両アウタ側端部をアウタ側シール装置で密封して、前記グリースの流出を防止している。このアウタ側シール装置は、図5に示される実施の形態では、センサハウジング16の車両アウタ側端部付近の内周面に固設された断面略L字状のスリンガ60と、このスリンガ60の径方向内側に延出する部分60aの先端に固着されたゴム製のシール体61とで構成されている。かかるシール装置を設けることにより、軸受内に充填されているグリースがセンサ側に流出するのを防止することができ、その結果、潤滑不良により軸受が損傷するのを回避して当該軸受の寿命を延ばすことができる。   Therefore, in the bearing device according to the present embodiment, the vehicle outer side end portion of the sensor housing 16 is sealed by the outer side sealing device to prevent the grease from flowing out. In the embodiment shown in FIG. 5, the outer side sealing device includes a slinger 60 having a substantially L-shaped cross section fixed to the inner peripheral surface of the sensor housing 16 near the vehicle outer side end, It is comprised with the rubber-made sealing body 61 fixed to the front-end | tip of the part 60a extended to radial inside. By providing such a sealing device, the grease filled in the bearing can be prevented from flowing out to the sensor side, and as a result, the bearing can be prevented from being damaged due to poor lubrication and the life of the bearing can be prevented. Can be extended.

また、前記センサハウジング16の開放端は蓋部材62で閉塞されており、これにより軸受内部へ外部からのごみや水などの異物が浸入するのを防止している。
図6は本発明の軸受装置の他の実施の形態を示しており、この実施の形態では、スリンガ60の径方向内側に延出する部分60aの長さを図5に示される実施の形態よりも長くして、その先端が内輪部材3の外周面3aとの間にわずかの隙間を残して対向するようにして、当該先端におけるシール体61を省略している。本実施の形態でも、スリンガ先端と内輪部材3の外周面3aとの間の隙間を非常に小さくしていることから、軸受内に充填されているグリースがセンサ側に流出するのを防止することができ、その結果、潤滑不良により軸受が損傷するのを回避して当該軸受の寿命を延ばすことができる。
The open end of the sensor housing 16 is closed by a lid member 62, thereby preventing foreign matters such as dust and water from entering the bearing.
FIG. 6 shows another embodiment of the bearing device of the present invention. In this embodiment, the length of the portion 60a extending inward in the radial direction of the slinger 60 is longer than that of the embodiment shown in FIG. The seal body 61 at the front end is omitted so that the front end is opposed to the outer peripheral surface 3a of the inner ring member 3 leaving a slight gap. Also in the present embodiment, the gap between the slinger tip and the outer peripheral surface 3a of the inner ring member 3 is made extremely small, so that the grease filled in the bearing is prevented from flowing out to the sensor side. As a result, it is possible to extend the life of the bearing by avoiding damage to the bearing due to poor lubrication.

なお、アウタ側シール装置は前述したものに限定されるものではなく、センサ装置へのグリースの流出を防止することができる構成であるかぎり、他のシール機構を適宜採用することができる。また、スリンガ60は、図4におけるシール芯金と同様にセンサハウジング16と一体に形成するようにしてもよく、これにより部品点数を削減して、構造を簡略化することができる。さらに、スリンガ60は、センサハウジング16側に代えて、内輪部材3側に取り付けることもできる。   Note that the outer-side sealing device is not limited to the above-described one, and other sealing mechanisms can be appropriately employed as long as the structure can prevent the grease from flowing out to the sensor device. Further, the slinger 60 may be formed integrally with the sensor housing 16 in the same manner as the seal metal core in FIG. 4, whereby the number of parts can be reduced and the structure can be simplified. Furthermore, the slinger 60 can be attached to the inner ring member 3 side instead of the sensor housing 16 side.

本発明の軸受装置は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の態様が可能である。例えば、図18は本発明の軸受装置のさらに他の実施の形態を示しているが、複列の変位センサ24に代えて前述した第1の提案のように単列の変位センサ24を採用することもできる。また、センサハウジング16の車両アウタ側端部をアウタ側シール装置で密封することもできる。   The bearing device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modes are possible. For example, FIG. 18 shows still another embodiment of the bearing device of the present invention. Instead of the double-row displacement sensor 24, a single-row displacement sensor 24 is employed as in the first proposal described above. You can also. Moreover, the vehicle outer side end part of the sensor housing 16 can also be sealed with an outer side sealing device.

図19は本発明の軸受装置のさらに他の実施の形態を示しており、この実施の形態では変位センサ24は単列であり、また軸受装置の車両インナ側端部は、回転軌道輪の車両インナ側端部の軸端面とのギャップを検出する軸方向変位センサ41を備えた蓋部材42で閉塞されている。さらに、図19に示される実施の形態では、変位センサ24が単列であり、当該変位センサ24による被検出部の軸方向長さをあまり必要としないことから、センサターゲット4を省略しており、変位センサ24は内輪部材3の外周面とのギャップを検出するように構成されている。なお、図18に示される実施の形態においても、センサターゲット4を省略して、変位センサ24が内輪部材3の外周面とのギャップを検出するように構成することができる。   FIG. 19 shows still another embodiment of the bearing device of the present invention. In this embodiment, the displacement sensor 24 is a single row, and the vehicle inner side end portion of the bearing device is a vehicle of a rotating raceway. It is closed with a lid member 42 provided with an axial displacement sensor 41 for detecting a gap with the shaft end surface of the inner side end. Further, in the embodiment shown in FIG. 19, the displacement sensor 24 is a single row, and the axial length of the detected portion by the displacement sensor 24 is not so much required, so the sensor target 4 is omitted. The displacement sensor 24 is configured to detect a gap with the outer peripheral surface of the inner ring member 3. In the embodiment shown in FIG. 18 as well, the sensor target 4 can be omitted and the displacement sensor 24 can be configured to detect a gap with the outer peripheral surface of the inner ring member 3.

つぎに、図19に示される実施の形態のように、単列の変位センサ24及び軸方向センサ41を備えた軸受装置における、各荷重の演算方法について説明する。
変位センサ24は周方向に4箇所(上下の2箇所と前後の2箇所)設けられており、一方、軸方向変位センサ41は上下方向に2箇所設けられているものとする。
以上のようにセンサを配置した軸受装置において、作用する荷重(タイヤ力)と回転軌道輪の変位とを予め関連付けることによって、当該荷重を求めることができる。つまり、前記変位センサによって、回転軌道輪に作用した荷重のx軸、y軸、z軸についての各方向成分(Fsx、Fsy、Fsz、Msx、Msz)を算出することができる。
Next, as in the embodiment shown in FIG. 19, a calculation method of each load in the bearing device including the single row displacement sensor 24 and the axial direction sensor 41 will be described.
The displacement sensor 24 is provided at four locations in the circumferential direction (upper and lower two locations and front and rear two locations), while the axial displacement sensor 41 is provided at two locations in the vertical direction.
In the bearing device in which the sensor is arranged as described above, the load can be obtained by associating the acting load (tire force) with the displacement of the rotating raceway in advance. That is, the direction sensor (Fsx, Fsy, Fsz, Msx, Msz) about the x-axis, y-axis, and z-axis of the load acting on the rotating raceway can be calculated by the displacement sensor.

前後の変位センサ、上下の変位センサ、上下の軸方向変位センサは演算処理部(図示せず)と接続されている。この演算処理部は、車体側に搭載された制御手段(ECU)とすることができ、各変位センサの出力値を演算処理できる。
図20は、回転軌道輪に取り付けた車輪に力・モーメントを作用させた場合の各変位センサの出力値から求めた回転軌道輪の変位を示したものである。つまり、図20は、車輪に作用させた荷重として、x軸方向の荷重(Fx入力)、y軸方向の荷重(Fy入力)、z軸方向の荷重(Fz入力)、モーメントについて、x軸回りのモーメント(Mx入力)、z軸回りのモーメント(Mz入力)をそれぞれ作用させた場合の、前後の変位センサ、上下の軸方向変位センサ、上下の変位センサによる検出値(ギャップ)から求めた回転軌道輪の各変位をグラフとしてそれぞれ示したものである。
The front and rear displacement sensors, the upper and lower displacement sensors, and the upper and lower axial displacement sensors are connected to an arithmetic processing unit (not shown). This calculation processing unit can be a control means (ECU) mounted on the vehicle body side, and can calculate the output value of each displacement sensor.
FIG. 20 shows the displacement of the rotating raceway obtained from the output value of each displacement sensor when force / moment is applied to the wheel attached to the rotating raceway. In other words, FIG. 20 shows the loads applied to the wheels in the x-axis direction (Fx input), the y-axis direction load (Fy input), the z-axis direction load (Fz input), and the moment. Rotation obtained from the detected values (gap) of the front and rear displacement sensors, the upper and lower axial displacement sensors, and the upper and lower displacement sensors when the moment (Mx input) and the moment about the z axis (Mz input) are applied. Each displacement of a bearing ring is shown as a graph.

そして、この図20を行列式として示した(整理した)一般式が式(6)であり、図20の結果により求めた行列式の行列Mは数2によって表される。つまり、式(6)と式(7)は前記各変位センサと各方向の荷重・モーメントとの関係を行列式で表現したものである。そして、この行列Mの逆行列M−1を求めたものが式(8)であり、各変位センサによって得られた値とこの逆行列M−1とによる式(9)の演算によって、車輪(回転軌道輪)に作用した各軸方向の成分(Fsx,Fsy,Fsz,Msx,Msz)を演算によって求めることができる。 The general formula showing (arranging) FIG. 20 as a determinant is formula (6), and the matrix M of the determinant obtained from the result of FIG. That is, Expressions (6) and (7) express the relationship between the displacement sensors and the load / moment in each direction as a determinant. The inverse matrix M −1 of this matrix M is obtained by the equation (8). By calculating the equation (9) using the value obtained by each displacement sensor and the inverse matrix M −1 , the wheel ( The components (Fsx, Fsy, Fsz, Msx, Msz) in the respective axial directions acting on the rotating raceway can be obtained by calculation.

Figure 2008008462
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Figure 2008008462
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Figure 2008008462
Figure 2008008462

以上の各変位センサと演算処理部とによれば、当該各変位センサからの出力値と、予め記憶させてある所定の関数(逆行列M−1)との演算によって、車輪(回転軌道輪)に作用している荷重(タイヤ力)の各軸方向の成分(Fsx,Fsy,Fsz,Msx,Msz)を算出することができる。なお、変位センサ24は中心線Cを挟んで上下・前後で対称に配置されていることにより、相互の出力値の差を演算することで温度補正を行う必要がない。 According to each of the displacement sensors and the arithmetic processing unit described above, a wheel (rotating raceway) is obtained by calculating an output value from each displacement sensor and a predetermined function (inverse matrix M −1 ) stored in advance. It is possible to calculate the components (Fsx, Fsy, Fsz, Msx, Msz) in the respective axial directions of the load acting on the tire (tire force). In addition, since the displacement sensor 24 is symmetrically arranged on the top and bottom and front and back with the center line C interposed therebetween, it is not necessary to perform temperature correction by calculating the difference between the output values.

本発明の軸受装置の一実施の形態の軸方向断面説明図である。It is an axial section explanatory drawing of one embodiment of a bearing device of the present invention. 図1に示される軸受装置の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the bearing apparatus shown by FIG. 本発明の軸受装置の他の実施の形態の軸方向断面説明図である。It is an axial section explanatory view of other embodiments of the bearing device of the present invention. 図3に示される軸受装置の部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of the bearing device shown in FIG. 3. 本発明の軸受装置のさらに他の実施の形態の部分断面説明図である。It is a fragmentary sectional view of further another embodiment of the bearing device of the present invention. 本発明の軸受装置の他の実施の形態の部分断面説明図である。It is a fragmentary sectional view of other embodiment of the bearing device of the present invention. 図1に示される軸受装置における変位センサと段部の位置関係を表す図である。It is a figure showing the positional relationship of the displacement sensor and step part in the bearing apparatus shown by FIG. 図1に示される軸受装置であって、そのインナ側シール装置を取り外した状態を車両インナ側から見た図である。It is the bearing apparatus shown by FIG. 1, Comprising: It is the figure which looked at the state which removed the inner side sealing apparatus from the vehicle inner side. (a)はセンサ装置によるギャップの検出回路の一例を示す回路図であり、(b)はコイル素子の機能説明図である。(A) is a circuit diagram which shows an example of the detection circuit of the gap by a sensor apparatus, (b) is function explanatory drawing of a coil element. 各変位センサの配置位置とその検出値の定義を示す図である。It is a figure which shows the arrangement position of each displacement sensor, and the definition of the detected value. (a)はsXyの演算手法を示すグラフであり、(b)は荷重Fyによる回転軌道輪の変形挙動を示す図である。(A) is a graph which shows the calculation method of sXy, (b) is a figure which shows the deformation | transformation behavior of the rotation raceway by the load Fy. 純モーメント状態での回転軌道輪の変形状態を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation state of the rotating raceway in a pure moment state. モーメント荷重と並進荷重が作用した場合の回転軌道輪の変形状態を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation state of a rotation bearing ring when a moment load and a translation load act. (a)は純モーメント状態におけるmzとxの直線グラフであり、(b)は純モーメント状態におけるmxとzの直線グラフであり、(c)は補正係数kz及びkxの計算方法を示す式である。(A) is a line graph of mz and x i in pure moment state, (b) is a line graph of mx and z i in pure moment state, showing the (c) the calculation of the correction coefficient kz and kx It is a formula. 制御手段での演算方法を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the calculation method in a control means. センサ出力から演算した独立変数と車輪に作用する実際の荷重との対応関係を示すマトリックス図である。It is a matrix figure which shows the correspondence of the independent variable calculated from the sensor output, and the actual load which acts on a wheel. x軸方向、y軸方向及びz軸方向と各荷重の定義を示す車輪部分の斜視図である。It is a perspective view of a wheel portion showing the definition of each load with x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction. 本発明の軸受装置のさらに他の実施の形態の軸方向断面説明図である。It is an axial direction cross section explanatory drawing of further another embodiment of the bearing apparatus of this invention. 本発明の軸受装置の他の実施の形態の軸方向断面説明図である。It is an axial section explanatory view of other embodiments of the bearing device of the present invention. 回転軌道輪に取り付けた車輪に力・モーメントを作用させた場合の各変位センサの出力値から求めた回転軌道輪の変位を示すグラフである。It is a graph which shows the displacement of the rotation track | orbit calculated | required from the output value of each displacement sensor at the time of applying force and moment to the wheel attached to the rotation track | orbit ring.

符号の説明Explanation of symbols

1 外輪
2 内軸
3 内輪部材
4 センサターゲット
5 転動体
7 フランジ部
8 内側軌道面
9 外側軌道面
14 センサ装置
16 センサハウジング
21 第1センサ部材
22 第2センサ部材
24 変位センサ
40 配線基板
41 軸方向変位センサ
42 蓋部材
50 パックシール
51 シール芯金
52 シール芯金
53 シール体
60 スリンガ
61 シール体
62 蓋部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer ring 2 Inner shaft 3 Inner ring member 4 Sensor target 5 Rolling element 7 Flange
8 inner raceway surface 9 outer raceway surface 14 sensor device 16 sensor housing 21 first sensor member 22 second sensor member 24 displacement sensor 40 wiring board 41 axial displacement sensor 42 lid member 50 pack seal 51 seal metal core 52 seal metal core 53 Seal body 60 Slinger 61 Seal body 62 Lid member

Claims (4)

車体側に固定される筒状の固定軌道輪と、この固定軌道輪の内部に回転自在に挿通される回転軌道輪と、これらの軌道輪の間に転動自在に配設される複列の転動体とを備えた車輪用転がり軸受装置であって、
前記回転軌道輪の車両インナ側端部の外周面とのギャップを検出する複数の変位センサを周方向に有する円環状のセンサハウジングが、前記固定軌道輪の車両インナ側端部に取り付けられており、且つ
前記変位センサが合成樹脂又はゴム系材料で被覆されて前記センサハウジングと一体化されていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
A cylindrical fixed race ring fixed to the vehicle body side, a rotary race ring rotatably inserted into the fixed race ring, and a double row of rolls arranged between these race rings. A rolling bearing device for a wheel provided with rolling elements,
An annular sensor housing having a plurality of displacement sensors in the circumferential direction for detecting a gap with the outer peripheral surface of the vehicle inner side end of the rotating raceway is attached to the vehicle inner side end of the fixed raceway. A rolling bearing device for a wheel, wherein the displacement sensor is covered with a synthetic resin or a rubber material and integrated with the sensor housing.
前記複数の変位センサが、それぞれ、前記回転軌道輪の周側面における軸方向で離れた位置の前記ギャップを検出する第一及び第二変位センサからなる請求項1に記載の車輪用転がり軸受装置。   2. The wheel rolling bearing device according to claim 1, wherein each of the plurality of displacement sensors includes a first displacement sensor and a second displacement sensor that detect the gaps at positions separated in an axial direction on a peripheral side surface of the rotating raceway. 前記センサハウジングの車両インナ側端部がインナ側シール装置で密封されている請求項1〜2のいずれかに記載の車輪用転がり軸受装置。   The rolling bearing device for a wheel according to claim 1, wherein a vehicle inner side end portion of the sensor housing is sealed with an inner side sealing device. 前記センサハウジングの車両アウタ側端部がアウタ側シール装置で密封されている請求項1〜3のいずれかに記載の車輪用転がり軸受装置。   The rolling bearing device for a wheel according to any one of claims 1 to 3, wherein a vehicle outer side end portion of the sensor housing is sealed by an outer side sealing device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110219896A (en) * 2019-05-22 2019-09-10 浙江优特轴承有限公司 It is integrated with the spindle bearing structure of sensor

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