JP2008191126A - Wheel bearing with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重を検出する荷重センサを内蔵したセンサ付車輪用軸受に関する。 The present invention relates to a sensor-equipped wheel bearing with a built-in load sensor for detecting a load applied to a bearing portion of the wheel.
従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安全性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなく、その他のセンサ信号を用いてさらに安全面の制御が可能なことが求められている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a wheel bearing provided with a sensor for detecting the rotational speed of each wheel for safe driving of an automobile. Conventional measures to ensure driving safety of general automobiles are performed by detecting the rotational speed of the wheels of each part, but the rotational speed of the wheels is not sufficient, and it is further safer by using other sensor signals. It is required that the surface can be controlled.
そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御(コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等)を行うことが可能となる。 Therefore, it is conceivable to control the posture from the load acting on each wheel during vehicle travel. For example, a large load is applied to the outer wheel in cornering, and the load applied to each wheel is not uniform. In addition, even when the load is uneven, the load applied to each wheel is uneven. For this reason, if the load applied to the wheel can be detected at any time, the suspension control etc. is controlled in advance based on the detection result, thereby controlling the attitude during vehicle travel (preventing rolling during cornering, preventing the front wheel from sinking during braking, It is possible to prevent subsidence due to uneven load capacity.
また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。 In addition, when steer-by-wire is introduced in the future and the system becomes a system in which the axle and the steering are not mechanically coupled, it is required to detect the axle direction load and transmit the road surface information to the handle held by the driver.
このような要請に応えるものとして、車輪用軸受の外輪に超音波センサを設け、転動体と転走面の接触面積により変化するエコー比より荷重を検出する車輪用軸受が提案されている(例えば特許文献1,2)。また、車輪用軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、歪みを検出するようにした車輪用軸受も提案されている(例えば特許文献3,4)。
しかし、特許文献1,2に開示された技術には、次のような問題があった。
・ 超音波が反射を繰り返して複雑に伝播するため、他の位置に設置された別の超音波センサに影響を及ぼし、荷重を正確に検出することが難しい。
・ 転動体と転走面の接触面に向けて超音波が発せられるように超音波センサを設置する必要があるため、超音波センサの位置決めが難しい。
・ 超音波センサの設置個数が少ないと転動体通過時しか荷重を測定できず、静荷重を測定するためには、複数個の超音波センサを設置するか、または送信部および受信部が幅広い超音波センサとする必要がある。
However, the techniques disclosed in
-Since ultrasonic waves are repeatedly reflected and propagated in a complicated manner, it affects other ultrasonic sensors installed at other positions, and it is difficult to accurately detect the load.
-Since it is necessary to install an ultrasonic sensor so that an ultrasonic wave is emitted toward the contact surface between the rolling element and the rolling surface, it is difficult to position the ultrasonic sensor.
・ If the number of installed ultrasonic sensors is small, the load can be measured only when passing through the rolling element. To measure the static load, install multiple ultrasonic sensors or use a wide range of transmitters and receivers. It is necessary to use a sonic sensor.
また、特許文献3,4に開示された技術には、次のような問題があった。
・ タイヤと路面の接地点に作用する互いに直交する3軸方向の荷重のうち垂直方向の荷重については、固定輪の変形量が小さいため、検出が難しい。
その他、光学式の変位センサを用いて固定輪の変形を測定することも考えられるが、光学式の変位センサは振動や汚れに弱いという問題がある。
In addition, the techniques disclosed in
-It is difficult to detect the load in the vertical direction among the loads in the triaxial directions perpendicular to each other that act on the contact point between the tire and the road surface because the deformation amount of the fixed wheel is small.
In addition, although it is conceivable to measure the deformation of the fixed ring using an optical displacement sensor, the optical displacement sensor has a problem that it is vulnerable to vibration and dirt.
この発明の目的は、軸受の剛性を下げることなく、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を感度良く検出でき、量産性に優れ、コスト低下が図れるセンサ付車輪用軸受を提供することである。 The object of the present invention is to provide a sensor for detecting a load on a vehicle in a compact manner without reducing the rigidity of the bearing, to detect the load applied to the wheel with high sensitivity, to achieve excellent mass productivity, and to reduce the cost. It is to provide a bearing for an automobile.
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が周面に形成された固定輪と、この固定輪の転走面と対向する転走面を形成した回転輪と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、少なくとも1つの送信部および受信部を有する超音波センサを前記固定輪に設け、この超音波センサは、送信部から送信された超音波を直接、または固定輪に設けた反射面で反射したエコーを受信部が受信する構成とし、前記超音波センサの受信部で検知した超音波の大きさより、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定する推定手段を設けたものである。
この発明の他のセンサ付車輪用軸受は、この発明の前記構成のセンサ付車輪用軸受において、前記推定手段として、前記受信部で検知した超音波の大きさより、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定するものに代えて、前記送信部が超音波を送信してから前記受信部が超音波を受信するまでの到達時間より、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定するものである。前記到達時間は、前記送信部から送信して前記受信部が受信するまでの時間であるが、到達時間によって生じる前記送信部と前記受信部の信号の位相差もこれに含む。
The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes a stationary wheel having a double-row rolling surface formed on a circumferential surface, a rotating wheel having a rolling surface facing the rolling surface of the fixed wheel, and a facing rolling wheel. In a wheel bearing having a double row rolling element interposed between running surfaces and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body, an ultrasonic sensor having at least one transmitter and receiver is provided on the fixed wheel. The ultrasonic sensor is configured such that the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit is received directly or by the reception unit that receives the echo reflected by the reflecting surface provided on the fixed ring, and the ultrasonic sensor detected by the reception unit of the ultrasonic sensor. Estimating means for estimating the acting force between the tire and the road surface or the preload amount of the wheel bearing from the magnitude of the sound wave is provided.
Another sensor-equipped wheel bearing according to the present invention is the above-described sensor-equipped wheel bearing according to the present invention, wherein as the estimating means, the acting force between the tire and the road surface from the magnitude of the ultrasonic wave detected by the receiving unit, Alternatively, instead of estimating the preload amount of the wheel bearing, the acting force between the tire and the road surface from the arrival time from when the transmitting unit transmits the ultrasonic wave until the receiving unit receives the ultrasonic wave, or The preload amount of the wheel bearing is estimated. The arrival time is a time from transmission from the transmission unit to reception by the reception unit, and includes a phase difference between signals of the transmission unit and the reception unit caused by arrival time.
車両走行に伴い回転輪に荷重が加わると、転動体を介して固定輪が変形する。固定輪に設けた超音波センサは、送信部から超音波を送信し、それを受信部で受信する。荷重による固定輪の変形により、送信部と受信部との相対位置関係が変化するか、あるいは送信部および受信部と反射面との相対位置関係が変化することで、受信部で検知する超音波の大きさや、送信部が超音波を送信してから受信部が超音波を受信するまでの到達時間が変化するため、その大きさもしくは到達時間より荷重を推定することができる。推定手段は、受信部で検知した超音波の大きさもしくは到達時間より、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定する。このようにして得られたタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を自動車の車両制御に使用することにより、きめ細かな車両制御が可能となる。
超音波センサの場合、送信部と受信部の間に、ある程度距離を離してもよいので設計の自由度が高い。超音波センサは、車輪用軸受に簡易な加工を施すだけで設置できるため、軸受の剛性を下げることなく、車両にコンパクトに設置でき、量産性に優れたものとなり、コスト低下が図れる。また、超音波センサは振動にも強い。さらに、超音波は指向性が良いため、少しの相対変位でも受信部で検知した超音波の大きさや到達時間が変化しやすく、感度の良い測定結果が得られる。
When a load is applied to the rotating wheels as the vehicle travels, the fixed wheels are deformed via the rolling elements. The ultrasonic sensor provided on the fixed ring transmits ultrasonic waves from the transmission unit, and receives them by the reception unit. The ultrasonic waves detected by the receiving unit when the relative positional relationship between the transmitting unit and the receiving unit changes due to deformation of the fixed ring due to the load, or the relative positional relationship between the transmitting unit, the receiving unit, and the reflecting surface changes. And the arrival time from when the transmission unit transmits the ultrasonic wave until the reception unit receives the ultrasonic wave changes, the load can be estimated from the size or the arrival time. The estimating means estimates the acting force between the tire and the road surface or the preload amount of the wheel bearing from the magnitude or arrival time of the ultrasonic wave detected by the receiving unit. By using the acting force between the tire and the road surface thus obtained or the preload amount of the wheel bearing for vehicle control of the automobile, fine vehicle control is possible.
In the case of an ultrasonic sensor, the degree of freedom in design is high because a certain distance may be provided between the transmitter and the receiver. Since the ultrasonic sensor can be installed simply by subjecting the wheel bearing to simple processing, the ultrasonic sensor can be installed compactly in the vehicle without lowering the rigidity of the bearing, resulting in excellent mass productivity and cost reduction. The ultrasonic sensor is also resistant to vibration. Furthermore, since the ultrasonic wave has good directivity, the magnitude and arrival time of the ultrasonic wave detected by the receiving unit are likely to change even with a slight relative displacement, and a highly sensitive measurement result can be obtained.
前記超音波センサは、送信部から送信された超音波が空気中を伝播して受信部に到達させるようにすると良い。
超音波は空気中では減衰しやすいため、複数個のセンサを設置しても互いに影響を及ぼし合うことが少なく、そのため複数個のセンサを設置して検出精度を向上させることが可能である。
The ultrasonic sensor may be configured such that the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit propagates in the air and reaches the reception unit.
Since ultrasonic waves are easily attenuated in the air, even if a plurality of sensors are installed, they hardly affect each other. For this reason, it is possible to improve the detection accuracy by installing a plurality of sensors.
また、前記超音波センサは、送信部から送信された超音波が前記固定輪に設けた反射板で反射されて受信部に向かうようにしても良い。
上記構成とすると、超音波センサの送信部および受信部を別体とすることができ、設計の自由度が増す。また、送信部および受信部を相対変位量の大きい箇所にそれぞれ配置することができるため、固定輪の変形を感度良く測定できる。
The ultrasonic sensor may be configured such that the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit is reflected by a reflecting plate provided on the fixed ring and travels toward the reception unit.
If it is set as the said structure, the transmission part and receiving part of an ultrasonic sensor can be made into a different body, and the freedom degree of design increases. In addition, since the transmission unit and the reception unit can be arranged at locations where the relative displacement amount is large, the deformation of the fixed ring can be measured with high sensitivity.
前記超音波センサを、前記固定輪の周方向4箇所に設けても良い。
超音波センサを固定輪の周方向4箇所に設けると、それぞれの信号を演算して、タイヤと路面の接地点に作用する互いに直交する3軸方向の荷重等の様々な方向の荷重の大きさを推定することがより一層容易となる。
The ultrasonic sensors may be provided at four locations in the circumferential direction of the fixed ring.
When ultrasonic sensors are provided at four locations in the circumferential direction of the fixed wheel, the magnitudes of loads in various directions such as triaxial loads acting on the tire and road contact point are calculated by calculating the respective signals. Is more easily estimated.
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が周面に形成された固定輪と、この固定輪の転走面と対向する転走面を形成した回転輪と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、少なくとも1つの送信部および受信部を有する超音波センサを前記固定輪に設け、この超音波センサは、送信部から送信された超音波を直接、または固定輪に設けた反射面で反射したエコーを受信部が受信する構成とし、前記超音波センサの受信部で検知した超音波の大きさ、もしくは前記送信部が超音波を送信してから前記受信部が超音波を受信するまでの到達時間より、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定する推定手段を設けたため、超音波センサにより固定輪の変形を測定し、その変形量より車輪にかかる荷重を感度良く検出することが可能になり、この検出した荷重を自動車の車両制御に使用することができる。超音波センサは、車輪用軸受に簡易な加工を施すだけで設置できるため、軸受の剛性を下げることなく、車両にコンパクトに設置でき、量産性に優れたものとなり、コスト低下が図れる。 The sensor-equipped wheel bearing according to the present invention includes a stationary wheel having a double-row rolling surface formed on a circumferential surface, a rotating wheel having a rolling surface facing the rolling surface of the fixed wheel, and a facing rolling wheel. In a wheel bearing having a double row rolling element interposed between running surfaces and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body, an ultrasonic sensor having at least one transmitter and receiver is provided on the fixed wheel. The ultrasonic sensor is configured such that the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit is received directly or by the reception unit that receives the echo reflected by the reflecting surface provided on the fixed ring, and the ultrasonic sensor detected by the reception unit of the ultrasonic sensor. The acting force between the tire and the road surface or the preload amount of the wheel bearing is estimated from the size of the sound wave or the arrival time from when the transmitting unit transmits the ultrasonic wave until the receiving unit receives the ultrasonic wave. Since the estimation means is provided, it is fixed by the ultrasonic sensor. Measuring the deformation of the wheel, it is possible to the load applied to the wheel than the amount of deformation sensitively detected, it is possible to use the detected load to a vehicle control of the vehicle. Since the ultrasonic sensor can be installed simply by subjecting the wheel bearing to simple processing, the ultrasonic sensor can be installed compactly in the vehicle without lowering the rigidity of the bearing, resulting in excellent mass productivity and cost reduction.
この発明の第1の実施形態を図1および図2と共に説明する。図1はセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す図、図2は同センサ付車輪用軸受の外方部材等の正面図である。図1の断面図は、図2におけるI−O−I´断面を示す。この実施形態は、第3世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図1では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a sensor-equipped wheel bearing and a block diagram of a conceptual configuration of a detection system thereof, and FIG. 2 is a front view of an outer member of the sensor-equipped wheel bearing. The cross-sectional view of FIG. 1 shows a cross section taken along the line I-O-I 'in FIG. This embodiment is a third generation inner ring rotating type and is applied to a wheel bearing for driving wheel support. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side. In FIG. 1, the left side is the outboard side and the right side is the inboard side.
このセンサ付車輪用軸受は、内周に複列の転走面3を形成した外方部材1と、これら各転走面3に対向する転走面4を形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の転走面3,4間に介在する複列の転動体5とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記転走面3,4は断面円弧状であり、ボール接触角が背面合わせになるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の両端は、密封装置7,8によりそれぞれ密封されている。
This sensor-equipped wheel bearing includes an
外方部材1は固定輪となるものであって、車体の懸架装置(図示せず)におけるナックルに取付ける車体取付フランジ1aを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ1aには、周方向の複数箇所に内周に雌ねじ部が形成された車体取付孔14が設けられている。
内方部材2は回転輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハブ輪9および内輪10に、前記各列の転走面4が形成されている。ハブ輪9のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面12が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が嵌合している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が設けられている。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト(図示せず)の圧入孔15が設けられている。ハブ輪9のハブフランジ9aの根元部付近には、ホイールおよび制動部品(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。
The
The
外方部材1の外周面における前記車体取付フランジ1aよりもアウトボード側の箇所にセンサ取付台20がねじ等で固定され、このセンサ取付台20のインボード側の面に荷重検出用の超音波センサ21が取付けられている。超音波センサ21は、送信部22および受信部23を有し、送信部22から発せられる超音波が反射面である車体取付フランジ1aのアウトボード側面1aaで反射し、その反射した超音波のエコーを受信部23が受信するようになっている。超音波センサ21を1箇所に設ける場合、その周方向の設置場所は特に限定しない。
A
図1に示すように、超音波センサ21の出力を処理する手段として、超音波センサ21の出力からタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定する推定手段31、およびこの推定手段31の推定結果から外部に異常信号を出力する異常判定手段32が設けられている。これら手段31,32は、この車輪用軸受の外方部材1等に取付けられた回路基板等に電子回路装置(図示せず)に設けられたものであっても、また自動車の電気制御ユニット(ECU)に設けられたものであっても良い。
As shown in FIG. 1, as means for processing the output of the
上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を説明する。ハブ輪9に荷重が印加されると、転動体5を介して外方部材1が変形する。外方部材1に設けられた超音波センサ21は、送信部22から超音波を送信し、車体取付フランジ1aのアウトボード側面1aaで反射した超音波のエコーを受信部23で検知する。荷重による外方部材1の変形により、超音波センサ21の送信部22および受信部23と車体取付フランジ1aの反射面1aaとの相対位置関係が変化することで、受信部23で検知する超音波のエコーの大きさや、送信部22が超音波を送信してから受信部23がエコーを受信するまでの到達時間が変化するため、その大きさもしくは到達時間より荷重を推定することができる。前記到達時間は、送信部22からパルス状の超音波を送信し、受信部23で受信した超音波との位相差から求めることができる。
The operation of the sensor-equipped wheel bearing with the above configuration will be described. When a load is applied to the
荷重の方向や大きさによって前記相対位置関係の変化が異なるため、予め相対位置関係と荷重の関係を実験やシミュレーションにて求めておけば、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定することができる。前記推定手段31は、受信部23で検知した超音波の大きさもしくは到達時間より、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定する。すなわち、前記推定手段31は、前記受信部23で検知した超音波の大きさもしくは到達時間と、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量との関係が設定された計算式またはテーブル等の関係設定手段(図示せず)を有していて、検出信号を前記関係設定手段と照合することで、前記推定を行う。また、前記異常判定手段32は、推定手段31により推定されたタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量が任意に設定された許容値を超えたと判断される場合に、外部に異常信号を出力する。この異常信号を、自動車の車両制御に使用することができる。リアルタイムでタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を出力すると、よりきめ細かな車両制御が可能となる。
Since the change in the relative positional relationship varies depending on the direction and magnitude of the load, if the relationship between the relative positional relationship and the load is obtained in advance through experiments and simulations, the acting force between the tire and the road surface or the preload of the wheel bearing The amount can be estimated. The estimation means 31 estimates the acting force between the tire and the road surface or the preload amount of the wheel bearing from the magnitude or arrival time of the ultrasonic wave detected by the receiving
超音波センサ21の場合、送信部22と検出面、および検出面と受信部23の間に、ある程度距離を離してもよいため、設計の自由度が高い。超音波センサ21は、センサ取付台20を用いることで、車輪用軸受に簡易な加工を施すだけで設置できるため、軸受の剛性を下げることなく、車両にコンパクトに設置でき、量産性に優れたものとなり、コスト低下が図れる。また、超音波センサ21は振動にも強い。さらに、超音波は指向性が良いため、外方部材1の少しの変形でも受信部23で検知する超音波の大きさや到達時間が変化しやすく、感度の良い測定結果が得られる。さらに、この実施形態のように、超音波が空気中を伝播する構成とすると、超音波は空気中では減衰しやすく伝播する範囲が広いため、複数個のセンサを設置しても互いに影響を及ぼし合うことが少なく、そのため複数個のセンサを設置して検出精度を向上させることが可能である。
In the case of the
図3はこの発明の第2の実施形態を示す。前記第1の実施形態の超音波センサ21が、送信部22および受信部23を同一箇所に配置してあるのに対し、この第2の実施形態の超音波センサ21は、送信部22および受信部23を外方部材1の別々の箇所に配置してある。具体的には、送信部22は外方部材1の外周面に固定した取付台20に取付け、受信部23は外方部材1の車体取付フランジ1aに取付けてあり、送信部22から送信される超音波を受信部23が直接受信する構成とされている。送信部22と受信部23を逆に取付けても良い。他は第1の実施形態と同じ構成であり、同一構成箇所については同一符号を付してある。
この実施形態の場合は、荷重による外方部材1の変形により、超音波センサ21の送信部22と受信部23との相対位置関係が変化することで、受信部23で検知する超音波のエコーの大きさや、送信部22が超音波を送信してから受信部23がエコーを受信するまでの到達時間が変化するため、その大きさもしくは到達時間より荷重を推定することができる。
送信部22および受信部23を別々の箇所に配置することにより、外方部材1に対する送信部22および受信部23の取付箇所、すなわち外方部材1の外周面および車体取付フランジ1aを、荷重により変形の程度が互いに異なる箇所とすることができ、外方部材1の変形を感度良く測定できる。また、送信部22および受信部23を別々の箇所に配置すると、設計の自由度がさらに高くなる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The
In the case of this embodiment, the ultrasonic wave detected by the receiving
By disposing the
図4はこの発明の第3の実施形態を示す。この実施形態も、超音波センサ21の送信部22および受信部23を外方部材1の別々の箇所に配置したものであるが、第2の実施形態と異なり、送信部22から送信された超音波が、外方部材1に設けた反射板24で反射されて受信部23に向かうように超音波センサ21を構成してある。具体的には、送信部22は外方部材1の外周面に接着剤等で直接取付けてあり、送信部22から外径方向に送信される超音波を、車体取付フランジ1aの外端面にねじ等で取付けた反射板24により軸方向に直角に反射させて、外方部材1の車体取付フランジ1aに配置した受信部23に受信させるようになっている。なお、この図例では、反射板24の一部に形成された受信部取付部24aに受信部23が取付けられているが、受信部23は車体取付フランジ1aに直接取付けてもよい。また、送信部22と受信部23を逆に取付けても良い。他は第1および第2の実施形態と同じ構成であり、同一構成箇所については同一符号を付してある。
このように送信部22から送信された超音波を反射板24で反射させて受信部23で受信させる構成とした場合も、前記第2の実施形態と同様の作用効果が得られる。送信部22から送信された超音波を直接受信部23で受信させるか、あるいは反射板24で反射させて受信部23で受信させるかは、車輪用軸受やその周辺機器の形状や配置に合わせて選択すればよい。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment as well, the
Thus, also when it is set as the structure which reflects the ultrasonic wave transmitted from the
上記各実施形態は、超音波センサ21を外方部材1の周方向1箇所にだけ設けた構成としているが、図5および図6に示すように、超音波センサ21を周方向の4箇所に設けるとより好ましい。図5は、外方部材1の外周面に取付台20Aを介して取り付けた送信部22(または受信部23)と、外方部材1の車体取付フランジ1aに取付台20Bを介して取り付けた受信部23(または送信部22)との間で超音波を送受信させるようにしたものである。また、図6は、外方部材1の外周面に取付台20Aを介して取り付けた送信部22(または受信部23)と、外方部材1の外周面の異なる箇所に取付台20Bを介して取り付けた受信部23(または送信部22)との間で超音波を送受信させるようにしたものである。
図5および図6では送信部22および受信部23共に軸方向と垂直な面上に配置してあるが、第2および第3の実施形態のように、送信部22と受信部23を軸方向の異なる位置に配置してもよい。また、第1の実施形態のように、送信部22と受信部23を同一箇所に配置し、送信部22から送信される超音波を、外方部材1に設けた反射面で反射させて受信部23に受信させるようにしてもよい。
超音波センサ21を周方向の4箇所に設けると、各超音波センサ21の出力を比較することで、荷重の方向が推定しやすくなる。例えば、タイヤと路面の接地点に作用する互いに直交する3軸方向の荷重Fz,Fx,Fy等の様々な方向の荷重の大きさを推定することができる。3軸方向とは、垂直方向であるZ軸方向、車両の前後方向であるX軸方向、車幅方向であるY軸方向のことである(図1参照)。様々な方向の荷重の大きさを推定することができるため、従来の歪みセンサを用いた荷重検出では難しかった垂直方向の荷重Fzを精度良く検出することができる。
In each of the above embodiments, the
5 and 6, both the
If the
なお、前記各実施形態では、外方部材1が固定輪である場合につき説明したが、この発明は、内方部材が固定輪である車輪用軸受にも適用することができる。その場合、超音波センサは内方部材に設置し、内方部材の変形を測定する。
また、前記各実施形態では第3世代型の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる第1または第2世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第4世代型の車輪用軸受にも適用することができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。
In each of the embodiments described above, the case where the
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a third generation type wheel bearing has been described. However, the present invention is for a first or second generation type wheel in which the bearing portion and the hub are independent parts. The present invention can also be applied to a bearing or a fourth-generation type wheel bearing in which a part of the inner member is composed of an outer ring of a constant velocity joint. Further, this sensor-equipped wheel bearing can be applied to a wheel bearing for a driven wheel, and can also be applied to a tapered roller type wheel bearing of each generation type.
1…外方部材(固定輪)
1a…車体取付フランジ
1aa…反射面
2…内方部材(回転輪)
3,4…転走面
5…転動体
20…取付台
21…超音波センサ
22…送信部
23…受信部
24…反射板
1. Outer member (fixed ring)
DESCRIPTION OF
3, 4 ... rolling
Claims (5)
少なくとも1つの送信部および受信部を有する超音波センサを前記固定輪に設け、この超音波センサは、送信部から送信された超音波を直接、または固定輪に設けた反射面で反射したエコーを受信部が受信する構成とし、前記超音波センサの受信部で検知した超音波の大きさより、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定する推定手段を設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。 A fixed ring with a double-row rolling surface formed on the peripheral surface, a rotating wheel that forms a rolling surface opposite to the rolling surface of the fixed ring, and a double-row rolling surface interposed between the opposing rolling surfaces. In a wheel bearing comprising a moving body and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body,
An ultrasonic sensor having at least one transmission unit and a reception unit is provided on the fixed ring, and the ultrasonic sensor transmits an echo reflected from the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit directly or on a reflection surface provided on the fixed ring. The receiving unit is configured to receive, and provided with an estimation means for estimating the acting force between the tire and the road surface or the preload amount of the wheel bearing from the magnitude of the ultrasonic wave detected by the receiving unit of the ultrasonic sensor. Bearing with sensor wheel.
少なくとも1つの送信部および受信部を有する超音波センサを前記固定輪に設け、この超音波センサは、送信部から送信された超音波を直接、または固定輪に設けた反射面で反射したエコーを受信部が受信する構成とし、前記超音波センサの送信部が超音波を送信してから前記受信部が超音波を受信するまでの到達時間より、タイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定する推定手段を設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。 A fixed ring with a double-row rolling surface formed on the peripheral surface, a rotating wheel that forms a rolling surface opposite to the rolling surface of the fixed ring, and a double-row rolling surface interposed between the opposing rolling surfaces. In a wheel bearing comprising a moving body and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body,
An ultrasonic sensor having at least one transmission unit and a reception unit is provided on the fixed ring, and the ultrasonic sensor transmits an echo reflected from the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit directly or on a reflection surface provided on the fixed ring. The receiving unit is configured to receive, the acting force between the tire and the road surface, or the wheel bearing from the arrival time from when the transmitting unit of the ultrasonic sensor transmits the ultrasonic wave until the receiving unit receives the ultrasonic wave A bearing for a wheel with a sensor, characterized in that an estimation means for estimating the amount of preload is provided.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103206462A (en) * | 2013-04-12 | 2013-07-17 | 株洲高精传动技术有限公司 | Bearing pre-tightening device |
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