带有传感器的车轮用轴承制造技术

本发明专利技术的课题在于提供一种带有传感器的车轮用轴承，其中，一边对传感器的非线性特性进行补偿、降低荷载推算误差，一边对应于各种的输入荷载状态对连续的推算荷载值进行运算，可通过尽可能小的检测时间延迟来输出推算荷载值。在车轮用轴承的外方部件(1)和内方部件(2)中的固定侧部件上设置传感组件(20A)、(20B)。传感组件由形变发生部件(21)和2个以上的传感器(22A)、(22B)构成，该形变发生部件(21)具有接触固定于固定侧部件上的3个以上的接触固定部，该传感器(22A)、(22B)安装于该形变发生部件(21)上，检测形变。设置：第1荷载推算机构(31)，其根据传感器输出信号的平均值来运算作用于车轮用轴承上的荷载；第2荷载推算机构(32)，其根据传感器输出信号的平均值和振幅值来运算作用于车轮用轴承上的荷载；推算荷载输出机构(33)，其按照与车轮旋转速度相对应的比例将这些荷载推算机构(32)的运算结果进行合成，输出推算荷载值。

Wheel bearing with sensor

The invention provides a wheel with sensor bearing, the nonlinear characteristics of sensor compensation, while reducing the load calculation error, the input side load state corresponding to various operations on calculating the load of continuous values can be delayed to calculate output load value by detecting the time as small as possible. A sensor assembly (20A), (20B), is provided on a fixed side member of a foreign member (1) and an inner member (2) of a wheel bearing. Sensing components by the strain generation member (21) and more than 2 sensors (22A), (22B), the strain generation member (21) having a fixed contact of more than 3 contact fixed to the stationary member, the sensor (22A), (22B) installed on the strain generation member (21), deformation detection. Setting: first load calculation mechanism (31), according to the average value of the output signal of the sensor to compute the load acting on the wheel bearing; second load calculation mechanism (32), the output signal of the sensor according to the mean value and amplitude value to compute the load acting on the wheel bearing; calculate the load output mechanism (33), in accordance with the corresponding wheel rotation speed ratio of the load calculation mechanism (32) the result of synthesizing the output calculated load value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种带有传感器的车轮用轴承，其内置有荷载传感器，该荷载传感器检测作用于车轮的轴承部上的荷载。
技术介绍
作为检测作用于机动车的各车轮上的荷载的技术，人们提出有下述的车轮用轴承，其中，在车轮用轴承的外圈上贴有形变仪，根据外圈外径面的形变检测荷载(比如，专利文献I)。但是，在涉及专利文献I的技术中，在检测作用于车轮用轴承上的荷载的场合，由于相对荷载的固定轮变形量较小，故形变量也较小，检测灵敏度低，无法以良好的精度检测荷载。作为解决该课题的方案，人们提出有形成下述方案的带有传感器的车轮用轴承(专利文献2)。该文献的带有传感器的车轮用轴承中的车轮用轴承包括:外方部件，在该外方部件的内周形成多排滚动面；内方部件，在该内方部件的外周形成与上述滚动面面对的滚动面；多排滚动体，该多排滚动体夹设于两部件的面对的滚动面之间，该车轮用轴承以可旋转的方式将车轮支承于车身上。在上述外方部件和内方部件中的固定侧部件的外径面上，至少设置I个由两个传感组件构成的传感组件对，该传感组件设置于该固定侧部件的圆周方向中的具有180度相位差的位置。各传感组件包括形变发生部件和传感器，该形变发生部件具有接触而固定于上述固定侧部件的外径面上的两个以上的接触固定部，该传感器安装于该形变发生部件上，检测形变发生部件的形变。在该方案中，根据上述传感组件对中的两个传感组件的传感器输出信号的差，通过径向荷载推算机构推算在车轮用轴承的径向作用的径向荷载。另外，根据传感组件对中的两个传感组件的传感器输出信号的和，通过轴向荷载推算机构推算在车轮用轴承的轴向作用的轴向荷载。另外，至少I个传感组件对中的两个传感组件设置于:位于轮胎触地面的上下位置的上述固定侧部件的外径面的顶面部和底面部。根据该传感组件对的传感器的输出信号振幅，通过轴向荷载方向判断机构判断上述轴向荷载的方向。图20的方框图表示该场合的荷载推算处理的基本内容。如果上述传感组件中的形变发生部件的接触固定部设置于车轮用轴承中的固定侧部件的滚动面附近，则伴随车轮的旋转，在传感器输出信号中呈现图21那样的接近正弦波的变化。在该场合，检测滚动体的通过造成的形变的变化。在该方案中，通过上下设置的两个传感组件的传感器输出信号的振幅值(伴随滚动体的公转运动的振动成分)的差，判断轴向荷载，对应于轴向荷载的正负，采用适用于该正负的轴向荷载的荷载推算参数，对荷载进行运算，由此，能以良好的灵敏度推算荷载。但是，在专利文献2的方案的场合，为了选择最佳的荷载推算参数，必须要求计算传感器输出信号的振幅值，无法应对不能计算振幅值的场合。即，处于旋转静止的状态、或极低速旋转状态时，没有滚动体荷载造成的信号变化、或只有非常慢的变化的状态。在该场合，无法根据传感器输出信号的变化，求出振幅的值。另一方面，作为即使在静止状态，仍检测滚动体荷载的传感器输出信号的振幅值的机构，还具有下述机构:在足以观察滚动体荷载的影响的区域(相当于滚动体的配置间距的周向长度)设置多个传感器，直接测定形变的分布。但是，在该场合，由于传感器个数增加，检测电路复杂，故成本上升和可靠性的确保成为新的课题。于是，本专利技术人开发了作为带有传感器的车轮用轴承中的更新的荷载推算机构的、如图22的方框图所示的构成的类型(专利文献3)。该方案的荷载推算机构为下述的类型，其包括第I荷载推算机构，该第I荷载推算机构仅仅根据传感器输出信号的平均值，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算与推算；第2荷载推算机构，该第2荷载推算机构根据传感器输出信号的平均值和振幅值，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算与推算；选择输出机构，该选择输出机构对应于车轮旋转速度，切换选择而输出该两个荷载推算机构中的任意的推算荷载值。在该方案中，作为荷载推算运算式，准备出:变量仅仅采用传感器输出信号的平均值A的式、与变量采用传感器输出信号的平均值A和振幅值B的式，通过车轮旋转速度切换荷载运算处理。即，在普通行驶状态，进行采用传感器输出信号的平均值A和振幅值B的运算式的荷载推算运算，在低速或停止状态，进行仅仅采用上述平均值A的运算式的荷载推算运算。在该方案的场合，旋转速度的判断采用旋转速度信息。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表2003-530565号公报专利文献2:日本特开2010-43901号公报专利文献3:日本特开2010-181154号公报
技术实现思路
在像专利文献2、专利文献3的方案那样，形成对应于已检测的传感器输出信号的状态、已推算的荷载的状态，从多个荷载推算参数中选择最佳参数，对推算荷载进行运算的方案的场合，可获得对传感器的非线性特性等进行了补偿的误差较小的检测结果。但是，在通过运算而求出传感器输出信号的振幅值的场合，由于有必要采用某一定时间内或一定的取样个数的传感器输出信号的运算处理，故发生信号处理的时间延迟。比如，如果计算一定时间T内的传感器输出信号的均方值(RMS值)，将该值用作当前的振幅值，则产生约T/2的时间延迟。特别是像专利文献3的方案那样，根据行驶速度(车轮旋转速度)切换而使用变量仅仅采用传感器输出信号的平均值A的荷载推算运算式，与采用平均值A和振幅值B的荷载推算运算式的场合，由于通过该切换，推算荷载输出的延迟时间也改变，故会观测到检测误差。另外，还有两个运算式的运算结果产生不同的情况，如果在该状态进行荷载推算运算式的切换，则有推算荷载输出不连续地变化的情况。对于根据已检测的推算荷载值进行各种的操作的控制系统，上述那样的推算荷载输出的不连续的变化、较大的检测误差是不优选的。为了防止这些不佳状况，也可通过装载旋转传感器检测车轮的旋转速度，或从车辆侧以其它方法获得车轮的旋转速度信息，对应于旋转速度而连续地切换两个运算式的运算结果，但是，在无法获得旋转速度信息的状况下无法应对。不同于该方法，还考虑到不采用旋转传感器等的信息，而根据传感器输出信号计算以旋转速度为基准的评价值，根据该评价值切换荷载运算处理。在该方法中，即使在无法采用旋转传感器信号的状况、或无法连续而稳定地获得旋转速度信息的情况下，仍可获得以旋转速度为基准的评价值。但是，虽然可通过该评价值判断是否是低速旋转状态，然而由于无法形成与速度成正确比例的评价值，故难以用于对应于速度的连续地切换处理。此外，在通过AD转换电路，对传感器输出信号进行数字数值化处理，构成取样的处理电路的场合，由于通过轴承滚动体的公转运动而产生的传感器输出信号的振动频率与车辆的行驶速度成比例地变化，所以在高速行驶时，有时会达到接近AD转换的取样率的频率。在该场合，因在取样数据中出现的混淆，无法获得正确的振幅值B。为了降低混淆，在信号输入侧设置LPF (低通滤波器)。但是，其结果是，在高速行驶时检测的振幅值B受到LPF的影响，以较小程度检测，荷载推算误差增加。这样的不连续的变化、检测误差增加的情况，对于根据已检测的推算荷载值而进行各种的操作的机动车等的控制系统来说，是不优选的。本专利技术的目的在于提供一种带有传感器的车轮用轴承，其中，可一边对传感器的非线性特性进行补偿，降低荷载推算误差，一边可对应于各种的输入荷载状态，对连续的推算荷载值进行运算，可以尽可能小的检测时间延迟输出推算荷载值，本专利技术的另一目的在于提供一种带有传感器的车轮用轴承，其中，可在不采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥亨，秋山步，乘松孝幸，西川健太郎，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：
国别省市：