带有传感器的车轮用轴承的制作方法

专利名称：带有传感器的车轮用轴承的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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，本发明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

发明内容
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。本发明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，本发明的另一目的在于提供一种带有传感器的车轮用轴承，其中，可在不采用旋转传感器的信号、或来自车辆的车轮旋转速度信息的情况下进行荷载推算运算处理，可获得正确的推算荷载值。下面采用表示实施方式的附图中的标号，对本发明的概要进行说明。用于解决课题的技术方案本发明的第I方案的带有传感器的车轮用轴承包括:在内周上形成有多排滚动面的外方部件I ;在外周上形成有与上述滚动面面对的滚动面的内方部件2 ;多排滚动体5，该多排滚动体夹设于两个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I和内方部件2中的固定侧部件上设置荷载检测用传感组件20A、20B，该荷载检测用传感组件由形变发生部件21和两个以上的传感器22A、22B构成，该形变发生部件21具有接触而固定于该固定侧部件上的3个以上的接触固定部21a，该两个以上的传感器22A、22B安装于该形变发生部件21上，检测该形变发生部件21的形变。设置:第I荷载推算机构31，该第I荷载推算机构31采用上述传感器22A、22B的输出信号的平均值A来运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载；第2荷载推算机构32，该第2荷载推算机构32采用上述传感器22A、22B的输出信号的平均值A和振幅值B来运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载；推算荷载输出机构33，该推算荷载输出机构33按照与车轮旋转速度相对应的比例r将这些荷载推算机构31、32所输出的运算结果进行合成，输出推算荷载值。
按照该方案，在荷载作用于车轮的轮胎和路面之间时，也在车轮用轴承的固定侧部件(例如，外方部件I)上施加荷载，产生变形。在这里，由于传感组件20A(20B)中的形变发生部件21的3个以上的接触固定部21a接触固定于外方部件上，所以外方部件I的形变容易放大而传递给形变发生部件21，该形变通过传感器22A、22B以良好的灵敏度而检测出来，在该输出信号中产生的滞后也较小。特别是，设置第I荷载推算机构31，该第I荷载推算机构31采用传感组件20A(20B)中的形变传感器22A、22B的输出信号的平均值A来运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载；第2荷载推算机构32，该第2荷载推算机构32采用传感器输出信号的振幅值B和上述平均值A来运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载，设置推算荷载输出机构33，该推算荷载输出机构33按照与车轮旋转速度相对应的比例r，将该两个荷载推算机构31、32所输出的运算结果进行合成，输出推算荷载值，由此，获得在下面列举的效果。 可将荷载推算运算处理的检测时间延迟抑制到最少，利用已获得的荷载信息的控制变得容易。 像已有例子(专利文献3)那样的切换荷载推算处理的方法中，由于推算荷载输出的延迟时间也急剧地变化，故其结果是观测到检测误差，但是，由于在该带有传感器的车轮用轴承中，以连续地变化的合成比例r将上述两个运算结果合成，故所获得的推算荷载值没有不连续变化，对于各种的车辆控制的推算荷载值的利用变得容易。 另外，由于可在静止状态或极低速状态输出仅仅上述平均值A的第I荷载值LA，故即使在车辆静止的状态，仍可检测作用于轮胎和路面之间的荷载状态。 此外，由于采用合成比例r将上述两个运算结果合成，故可按照控制该合成比例r的值，获得所需的指定的推算荷载值的方式构成。 在高速行驶时，传感器输出信号的振动频率有时达到接近AD转换的取样率的值，但是，由于采用合成 比例r，将上述两个运算结果合成，故即使在高速行驶时产生上述振幅值B的误差的情况下，仍可通过提高仅仅采用上述平均值A而运算出的第I荷载值LA的比例，减小振幅值B的误差的影响，可提闻荷载的检测精度。根据以上的结果，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，通过尽可能小的检测时间延迟输出推算荷载值。另外，由于难以产生推算荷载值不连续的状态，所以也容易适用于根据已推算的荷载值进行各种操作的控制系统。在本发明中，在上述传感组件20A(20B)中，可以在邻接的第I和第2接触固定部21a之间以及邻接的第2和第3接触固定部21a之间分别安装传感器22A、22B，邻接的接触固定部21a或邻接的传感器22A、22B的上述固定部件的圆周方向的间距为滚动体的排列间距的{l/2 + n(n为整数)}倍，上述第I和第2荷载推算机构31、32将上述两个传感器22A、22B的输出信号的和用作平均值A。在该方案的场合，两个传感器22A、22B的输出信号具有约180度的相位差,其平均值A为消除了滚动体通过造成的变动成分的值。另外，振幅值B为充分地抵消了温度的影响、转向节和法兰面之间等的滑动的影响的值。由此，两个传感器22A、22B的输出信号的平均值A为抵消了滚动体通过造成的变动成分的值。振幅值B为更加确实地排除了温度的影响、转向节和法兰面之间等的滑动的影响的值。
在本发明中，上述推算荷载输出机构33所采用的合成比例r在从车轮停止状态到车轮旋转速度低的状态期间，最好设定为r = I。另外，在本发明中，上述推算荷载输出机构33所采用的合成比例r最好按照伴随车轮旋转速度从普通速度的状态到高速状态而提高的方式设定。上述推算荷载输出机构33所采用的合成比例r也可对应于车轮旋转速度进行映像化处理，能从外部通过参数而改变。另外，在这里所说的“映像化处理”指对应于车轮旋转速度确定合成比例r。另外，“从外部”指从推算荷载输出机构33确定上述映像化处理的信息的机构，以及从构成推算荷载输出机构33的前级的各处理机构以外。在本发明中，上述推算荷载输出机构33也可被设计成直接输入设置于车轮用轴承上的车轮旋转速度检测传感器的输出信号，检测车轮旋转速度。另外，在本发明中，上述推算荷载输出机构33还可以被设计成从车身侧的ECU (电气控制组件)接收车轮旋转速度的信息。此外，在本发明中，上述推算荷载输出机构33也可被设计成根据上述传感器22A、22B的输出信号中包括的滚动体5的公转运动产生的振幅成分的频率，检测车轮旋转速度。在本发明中，设置3个以上的上述传感组件20A (20B)，上述第I和第2荷载推算机构31、32可以被设计成根据上述3个以上的传感组件20A(20B)的传感器22A、22B的输出信号来运算并推算在车轮用轴承的径向作用的径向荷载Fx、Fz和在车轮用轴承的轴向作用的轴向荷载Fy。在本发明中，也可在位于轮胎触地面的上下位置和左右位置的上述固定侧部件的外径面的顶面部、底面部、右面部、与左面部，以圆周方向90度的相位差均等配置4个上述传感组件20A(20B)。通过像这样设置4个传感组件，可以更加良好的精度推算作用于车轮用轴承上的垂直方向荷载Fz ;构成驱动力、制动力的荷载Fx ;轴向荷载Fy。在本发明中，在上述传感组件20A(20B)上安装温度传感器19，可设置温度补偿机构37，该温度补偿机构37通过该温度传感器19的检测信号，对上述传感器输出信号进行补偿。如果因轴承旋转造成的发热、周边环境等车轮用轴承的温度变化，由于即使在荷载没有变化的情况下，传感组件20A(20B)的传感器输出信号因热膨胀等而改变，故在已检测的荷载中残留温度的影响。于是，如果设置温度补偿机构37，该温度补偿机构37对应于车轮用轴承的温度或其周边温度对传感器输出信号的平均值A进行补偿，则可降低温度的检测荷载误差。在本发明中，也可不同于上述推算荷载输出机构33设置第2推算荷载输出机构35，该第2推算荷载输出机构35将上述第I荷载推算机构31运算并推算的第I推算荷载值LA、与上述第2荷载推算机构32运算并推算的第2推算荷载值LB逐个输出到外部。像这样，独立于上述推算荷载输出机构33设置第2推算荷载输出机构35，该第2推算荷载输出机构35分别输出第I和第2荷载推算机构31、32运算的第I和第2荷载值LA、LB，若如此，可进行将这些运算结果对应车身侧的ECU行驶状态，进行合成的处理。在该场合，由于可根据涉及车辆的行驶状态的更多的信息而判断，故控制上述合成比例r，输出最佳的推算荷载值变得容易。在本发明中，还设置旋转速度评价机构36，该旋转速度评价机构(36)根据上述各传感器22A、22B的输出信号求出表示车轮的旋转速度的评价值V，上述推算荷载输出机构33A按照比例r进行上述运算结果的合成，该比例r与上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间相对应。按照该方案，特别是，还设置两个推算机构30，该推算机构30由第I荷载推算机构31和第2荷载推算机构32构成，该第I荷载推算机构31仅仅采用传感组件20A(20B)的传感器22A、22B的输出信号的平均值A，运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载，该第2荷载推算机构32采用传感器22A、22B的输出信号的振幅值B和上述平均值A，运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载；旋转速度评价机构36，该旋转速度评价机构36根据上述各传感器22A、22B的输出信号，求出表示车轮的旋转速度的评价值V ;推算荷载输出机构33A，该推算荷载输出机构33A根据上述评价值V将上述推算机构30中的推算机构31、32的运算结果合成，输出推算荷载值，该推算荷载输出机构33A按照与上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间相对应的比例r进行上述运算结果的合成，由此，获得在下面列举的效果。 由于不采用旋转传感器的信号、来自车辆的车轮旋转速度信息，可进行荷载推算运算处理，故不必要求信号布线数量的增加，可抑制荷载传感器的制造成本，并且提高装载于车辆上时的自由度。 由于通过切换普通的旋转状态中的荷载推算运算处理与低速时的荷载推算运算处理从而抑制荷载推算误差，故可获得更加正确的推算荷载值。 即使在对应于旋转速度切换荷载推算运算处理时，通过合成比例连续地变化的方法，荷载信号的不连续变化消失，各种的车轮控制的荷载信号的利用变容易。 在行驶中使紧急制动器动作的场合，有时也具有处于旋转速度急速地变化滑移的状态的情况，但是，由于即使在车轮的旋转为静止状态或极低速状态的情况下仍输出推算荷载值，故可不依赖于行驶状态，将信号用于车辆控制等的方面。在本发明中，上述推算机构30中的用于运算处理的上述各传感器22A、22B的输出信号的平均值A和振幅值B还可米用一定时间T内的各传感器22A、22B的输出信号。在该场合，上述一定时间T的值也可对应于上述旋转速度评价机构36所求出的评价值V而变化。如果按照在车轮的旋转速度较低的状态较长地设定上述一定时间T、在旋转速度变快时上述一定时间T缩短的方式构成，则可一边抑制推算机构30的振幅值B的运算处理在低速区域精度劣化的情况，一边在要求更高速的反应的速度区域缩短运算结果的反应时间。在本发明中，上述推算荷载输出机构33A所采用的合成比例r还可通过一次函数而确定，该一次函数以上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间为变量。在本发明中，上述推算荷载输出机构33A所采用的合成比例r也可通过二次以上的函数而确定，该二次以上的函数以上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间为变量。在本发明中，上述推算荷载输出机构33A所采用的合成比例r的变化可经过从上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间中的预定的迁移时间a而完成。在该场合，从上述评价值V横切预定的阈值Vth开始到再次横切阈值Vth时的经历时间不满足上述迁移时间a的场合，也可将再次横切阈值Vth时的合成比例r作为初始值，以后的合成比例r为变化的值。在本发明中，上述旋转速度 评价机构36可将选择各传感器22A、22B的输出信号的振幅值B而合计的值作为上述评价值V而求出。
在本发明中，上述旋转速度评价机构36可根据上述传感器22A、22B的输出信号所包含的滚动体的公转运动产生的振幅成分的频率，求出上述评价值V。权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个方案的任意的组合均包括在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合均包括在本发明中。


根据参照附图的下面的优选实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表不同一或相应部分。图1为按照将本发明的第I实施方式的带有传感器的车轮用轴承的纵向剖视图和其检测系统的构思方案的方框图组合的方式表示的图；图2为从外侧观看该带有传感器的车轮用轴承的外方部件的主视图；图3为该带有传感器的车轮用轴承中的传感组件的放大俯视图；图4为沿图3中的IV-1V线的剖视图；图5为表示传感组件的另一设置例子的纵向剖视图；图6为表示滚动体位置对传感组件的输出信号的影响的说明图；图7为对传感器输出信号的平均值和振幅值进行运算的运算部的电路例子的方框图；图8为根据平均值和振幅值推算并输出荷载的电路部的方框图；图9为表示车轮旋转速度和合成比例的关系的一个例子的曲线图；图10为表示传感器输出信号的预处理部中的取样处理电路的一个结构例子的方框图；图11为表示该取样处理电路中的LPF的频率特性的曲线图；图12(A)为表不外方部件外径面顶部的传感器输出信号的振幅和轴向荷载的方向的关系的曲线图，图12(B)为表示该外径面底部的传感器输出信号的振幅和轴向荷载的关系的曲线图；图13为表示轴向荷载的值和上下的传感组件的传感器输出信号的差的关系的曲线图；图14为从外侧观看本发明的第2实施方式的带有传感器的车轮用轴承的外方部件的主视图；图15为以将本发明的第3实施方式的带有传感器的车轮用轴承的纵向剖视图和其检测系统的构思方案的方框图组合的方式而表示的图；图16为对传感器输出信号的平均值和振幅值进行运算的运算处理部的电路例子的方框图；图17为表示检测系统的整体的结构的方框图；图18为表示评价值V和旋转速度区域RA、RB的关系的图；图19为表示推算荷载输出机构的推算荷载值Lout的计算例子的图；图20为表示已有例子的荷载推算处理的流程的说明图21为该已有例子的传感器输出信号的波形图；图22为表示其它的已有例子的荷载推算机构的基本结构的方框图。
具体实施例方式根据图1 图13，对本发明的第I实施方式进行说明。该实施方式为第3代的内圈旋转型，适用于驱动轮支承用的车轮用轴承。另外，在本说明书中将在安装于车辆上的状态靠近车辆的车宽方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车辆的中间的一侧称为内侧。该带有传感器的车轮用轴承中的轴承像图1的纵向剖视图所示的那样，由外方部件1、内方部件2、与多排滚动体5构成，在该外方部件I的内周形成有多排滚动面3，在该内方部件2的外周形成有与各滚动面3面对的滚动面4，该多排滚动体5夹设于该外方部件I和内方部件2的滚动面3、4之间。该车轮用轴承为多排的角接触滚珠轴承型，滚动体5由滚珠构成，针对各排，由保持器6保持。上述滚动面3、4的截面呈圆弧状，该滚动面3、4按照滚珠接触角在背面对合的方式形成。外方部件I和内方部件2之间的轴承空间的两端通过一对密封件7、8而分别密封。外方部件I构成固定侧部件，在其外周上具有车身安装用法兰la，该车身安装用法兰Ia安装于车身的悬架装置(图中未示出)中的转向节16上，整体为一体的部件。在法兰Ia的周向的多个部位，开设有转向节安装用的螺纹孔14，将从内侧穿插转向节16的螺栓穿插孔17的转向节螺栓(图中未示出)与上述螺纹孔14螺合，由此，将车身安装用法兰Ia安装于转向节16上。内方部件2构成旋转侧部件，由轮毂圈9与内圈10构成，该轮毂圈9具有车身安装用的轮毂法兰9a，该内圈10嵌合于该轮毂圈9的轴部9b的内侧端的外周。在该轮毂圈9与内圈10上形成上述各排滚动面4。在轮毂圈9的内侧端的外周设置具有高差而为小直径的内圈嵌合面12，在该内圈嵌合面12上嵌合内圈10。在该轮毂圈9的中心开设通孔11。在轮毂法兰9a的周向多个部位，开设轮毂螺栓(图中未示出)的压入孔15。在该轮毂圈9的轮毂法兰9a的根部附近，对车轮和制动部件(图中未示出)进行导向的圆筒状的导向部13向外侧而突出。图2表示从外侧观看该车轮用轴承中的外方部件I的主视图。另外，图1的车轮用轴承呈现图2中的1-1线的剖视图。上述车身安装用法兰Ia像图2那样，开设各螺纹孔14的圆周方向部分设为比其它的部分向外径侧突出的突片laa。在作为固定侧部件的外方部件I的外径面上，设置两个传感组件20A、20B。在这里，这些传感组件20A、20B分别设置于位于轮胎触地面的上下位置的外方部件I的外径面中的顶面部和底面部上。这些传感组件20A、20B像图3和图4的放大俯视图和放大剖视图所示的那样，由形变发生部件21与两个以上的(在这里为两个)的形变传感器22A、22B构成，该形变传感器22A、22B安装于该形变发生部件21上，检测该形变发生部件21的形变。形变发生部件21由钢材等的可弹性变形的金属制的厚度2mm以下的薄板件构成，其平面大致形状在全长的范围内，呈宽度均匀的带状，在两侧边部具有缺口部21b。缺口部21b的角部的截面呈圆弧状。另外，形变发生部件21具有经由间隔件23而接触固定于外方部件I的外径面上的3个以上(在这里为3个)的接触固定部21a。3个接触固定部21a朝向形变发生部件21的纵向，按照I列并列而设置。两个形变传感器22A、22B粘贴于形变发生部件21中的相对各方向的荷载形变大的部位。具体来说，在形变发生部件21的外面侧，设置于邻接的接触固定部2Ia之间。S卩，在图4中，在左端的接触固定部2Ia和中间的接触固定部2Ia之间，设置I个形变传感器22A，在中间的接触固定部21a和右端的接触固定部21a之间，设置另一个形变传感器22B。缺口部21b像图3那样，分别形成于形变发生部件21的两侧部中的与上述形变传感器22A、22B的配置部相对应的两个部位的位置。由此，形变传感器22A、22B检测形变发生部件21的缺口部21b的周边的纵向的形变。另外，形变发生部件21优选即使在预想的最大的力的状态的情况下，仍不发生塑性变形的部件，该预想的最大的力为作用于作为固定侧部件的外方部件I的外力、或作用于轮胎和路面之间的作用力。其原因在于:如果产生塑性变形则外方部件I的变形不传递给传感组件20A、20B，对形变的测定产生影响。上述传感组件20A、20B按照该形变发生部件21的3个接触固定部21a于外方部件I的轴向在相同尺寸的位置，并且到达各接触固定部21a相互在圆周方向离开的位置的方式设置，这些接触固定部21a分别经由间隔件23，由螺栓24而固定于外方部件I的外径面上。上述各螺栓24分别从设置于接触固定部21a上的在径向贯通的螺栓贯通孔25穿过间隔件23的螺栓插孔26，与设置于外方部件I的外周部上的螺纹孔27螺合。像这样，经由间隔件23，将接触固定部21a固定于外方部件I的外径面上，由此，处于薄板状的形变发生部件21中的具有缺口部21b的各部位与外方部件I的外径面呈离开的状态，缺口部21b周边的形变变形变得较容易。作为设置接触固定部21a的轴向位置，此处选择位于外方部件I的外侧排的滚动面3的周边处的轴向位置。在这里所说的外侧排的滚动面3的周边指从内侧排和外侧排的滚动面3的中间位置，到外侧排的滚动面3的形成部的范围。在以良好的稳定性而将传感组件20A、20B固定于外方部件I的外径面上，在外方部件I的外径面上的接触固定有上述间隔件23的部位形成平坦部lb。此外，像图5的纵向剖视图所示的那样，也可通过在外方部件I的外径面上的固定有上述形变发生部件21的3个接触固定部21a的3个部位的各中间部处开设槽lc，省略上述间隔件23，也可按照使形变发生部件21中的缺口部21b所在各部位与外方部件I的外径面尚开的方式设置。作为形变传感器22A、22B可采用各种类型。比如，可通过金属箔应变仪构成形变传感器22A、22B。在该场合，通常，与形变发生部件21粘接固定。另外，也可在形变发生部件21上，通过厚膜抵抗体而形成形变传感器22A、22B。传感组件20A(20B)的两个形变传感器22A、22B像图1所示的那样，与平均值运算部28和振幅值运算部29连接。像图7所示的那样，平均值运算部28由加法运算器构成，对两个形变传感器22A、22B的输出信号的和进行运算，将该和作为平均值A而导出。振幅值运算部29由减法运算器构成，对两个形变传感器22A、22B的输出信号的差进行运算，将其差值作为振幅值B而导出。另外，对于平均值A，不但对传感器输出信号的和进行运算，而且还可导出传感器输出信号的时间平均值。上述平均值运算部28和振幅值运算部29与推算机构30连接。推算机构30为根据由各传感组件20A、20B的传感器输出信号而运算的平均值A和振幅值B运算并推算作用于车轮用轴承、车轮和路面之间(轮胎触地面)的力(例如，垂直方向荷载Fz)的机构。该推算机构30包括第I荷载推算机构31和第2荷载推算机构32，该第I荷载推算机构31用作采用上述形变传感器22A、22B的输出信号的平均值A，运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载值LA，该第2荷载推算机构32用作采用上述形变传感器22A、22B的输出信号的平均值A和振幅值B，运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载值LB的运算处理部。S卩，第I和第2荷载推算机构31、32分别将第I和第2荷载值LA、LB作为运算结果而输出。对于作用于车轮用轴承上的荷载L和形变传感器22A、22B的输出信号S的关系，如果在线性范围内，将偏差量除外，则可通过下述的关系表示:L = MlXS......(I)可根据该关系式(I)推算作用于车轮用轴承、车轮和路面之间(轮胎触地面)上的荷载L。在这里，Ml为规定的补偿系数。在上述第I荷载推算机构31中，从形变传感器22A、22B的输出信号中除去了偏差量的变量采用上述平均值A，根据将规定的补偿系数Ml与该变量相乘的一次式，即，LA = MlXA......(2)运算并推算第I荷载值(运算结果)LA。通过像这样，采用将偏差量除外的变量，可提闻荷载推算精度。另外，在该例子中，由于采用两个传感组件20A、20B，故在式(2)的运算的场合，采用根据各传感组件20A(20B)而求出的平均值A。即，如果根据传感组件20A而求出的平均值为AA，根据传感组件20B而求出的平均值为ABJlJS (2)表示为:LA=M1AXAA + MlBXAB......(2，)其中，MlA表示与平均值AA相乘的规定的补偿系数，MlB表示与平均值AB相乘的规定的补偿系数。在上述第2荷载推算机构32中，将上述平均值A和振幅值B用作变量，根据将规定的补偿系数M2、M3与这些变量相乘的一次式，即，LB=M2XA + M3XB......(3)运算并推算第2荷载值(运算结果)LB。可通过像这样，采用2种变量，进一步提高荷载推算精度。在该例子中，由于采用两个传感组件20A、20B，故如果由传感组件20A求出的平均值为AA、振幅值为BA，由传感组件20B而求出的平均值为AB、振幅值为BBJUS (3)表示为:LB=M2AXAA + M2BXAB + M3AXBA + M3BXBB......(3’)其中，M2A表示与平均值AA相乘的规定的补偿系数，M2B表示与平均值AB相乘的规定的补偿系数，M3A表示与振幅值BA相乘的规定的补偿系数，M3B表示与振幅值BB相乘的规定的补偿系数。上述各运算式的各补偿系数的值预先通过试验、模拟而求出，进行设定。上述第I荷载推算机构31和第2荷载推算机构32的运算并行地进行。由于传感组件20A(20B)设置于位于外方部件I的外侧列的滚动面3的周边处的轴向位置，故形变传感器22A、22B的输出信号a、b像图6那样，受到通过传感组件20A (20B)的设置部附近的滚动体5的影响。S卩，该滚动体5的影响为上述的偏差量。另外，即使在轴承停止时的情况下，形变传感器22A、22B的输出信号a、b仍受到滚动体5的位置的影响。S卩，在滚动体5通过传感组件20A(20B)中的最接近形变传感器22A、22B的位置时(或，滚动体5位于该位置时)，形变传感器22A、22B的输出信号a、b的振幅为最大值，像图6那样，随着滚动体5远离该位置(或滚动体5位于离开该位置的位置时)，振幅降低。在轴承旋转时，由于滚动体5按照规定的排列间距P而依次通过上述传感组件20A(20B)的设置部的附近，故形变传感器22A、22B的输出信号a、b为像图6中的实线所示的那样，将滚动体5的排列间距P作为周期，接近周期性地变化的正弦波的波形。另外，形变传感器22A、22B的输出信号a、b受到温度的影响、转向节16和车身安装用法兰Ia(图1)的面之间等的滑动造成的滞后的影响。在本实施方式中，将上述形变传感器22A、22B的输出信号a、b的和作为上述的平均值A，将根据输出信号a、b的差而求出绝对值I a — b I进行时间平均处理的值、或根据输出信号a、b的差而求出RMS值(平方平均值)的值作为上述的振幅值B。由此，平均值A为消除了滚动体5的通过造成的变动成分的值。另外，振幅值B为抵消了在两个形变传感器22A、22B的各输出信号a、b中出现的温度的影响、转向节和法兰面之间等的滑动的影响的值。于是，可通过采用该平均值A和振幅值B，正确地检测作用于车轮用轴承、轮胎触地面上的荷载。在给出作为传感组件20A(20B)的显示图5的结构例类型的图6中，在作为固定侧部件的外方部件I的外径面的圆周方向并列的3个接触固定部21a中，位于该排列的两端的两个接触固定部21a的间距按照与滚动体5的排列间距P相同的方式设定。在该场合，分别设置于邻接的接触固定部21a的中间位置的两个形变传感器22A、22B之间的上述圆周方向的间距为滚动体5的排列间距P的约1/2。其结果是，两个形变传感器22A、22B的输出信号a、b具有约180度的相位差，作为其和而求出的平均值A为消除了滚动体5的通过造成的变动成分的值。另外，作为其差而求出的振幅值B为抵消了温度的影响、转向节和法兰面之间等的滑动的影响的值。另外，在图6中，接触固定部21a的间距按照与滚动体5的排列间距P相同的方式设定，在邻接的接触固定部21a的中间位置，分别设置各I个的形变传感器22A、22B，由此，两个形变传感器22A、22B之间的上述圆周方向的间距为滚动体5的排列间距P的约1/2。不同于此，也可直接地将两个形变传感器22A、22B之间的上述圆周方向的间距设定为滚动体5的排列间距P的1/2。在该场合，还可使两个形变传感器22A、22B的上述圆周方向的间距为滚动体5的排列间距P的{l/2 + n(n为整数)}倍、或近似它们的值。在该场合，作为两个形变传感器22A、22B的输出信号a、b的和而求出的平均值A同样地为消除了滚动体5的通过造成的变动成分的值，作为差而求出的振幅值B为抵消了温度的影响、转向节和法兰面之间等的滑动的影响的值。像图8那样，上述推算机构30与下一级的推算荷载输出机构33连接。该推算荷载输出机构33按照与车轮旋转速度相对应的比例r (0 I的值)，像下述的式⑷那样，将上述第I和第2荷载推算机构31、32所输出的运算结果的LA、LB合成，输出最终的推算荷载值Lout。Lout=rLA + (I — r) LB......(4)
本场合的合成比例r对应于车轮旋转速度，从合成比例表格34读出。在合成比例表格34中进行映像化处理的车轮旋转速度和合成比例r的关系例如像图9那样设定。SP，按照下述倾向设定，在静止时合成比例r为I，在普通行驶时为I以下的值，在高速行驶时再次增加。由此，在静止状态或极低速状态，输出仅仅平均值A的第I荷载值LA，在处于行驶状态，可稳定地获得振幅值B的场合，慢慢地切换到与第2荷载值LB的合成输出。在合成比例表格34中设定的合成比例r可从外部通过参数而变更。另外，在这里所说的“映像化处理”指对应于车轮旋转速度确定合成比例r的意思。另外，“从外部”指从合成比例表格34、推算荷载输出机构33以外。另外，对于通过推算机构30而获得的第I和第2荷载值LA、LB，具有下述特性:采用平均值A和振幅值B的两者而进行推算与运算的第2荷载推算机构32的运算结果LB的精度变高。于是，在精度优先于延迟时间的场合，最好按照LB侧较高的方式设定上述合成比例r。与此相反，在要求尽可能地减少延迟时间的场合，最好按照LA的比例较高的方式设定合成比例r。此外，还可按照主动地控制合成比例r，以获得所希望的指定的推算荷载输出的方式构成。在这里，像上述那样，在车轮转数为高速的一侧，提高LA的比例的方式设定合成比例r，其原因在于:在作为传感器输出信号的预处理部的上述平均值运算部28、振幅值运算部29中，通过AD转换构成对传感器输出信号进行数字数值化处理、取样处理的处理电路的场合产生问题。由于通过滚动体5的公转运动，像图6那样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，故在高速行驶时有时会到达接近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，振幅值运算部29无法获得正确的振幅值B。为了降低混淆，像图10那样，在AD转换电路39的信号输入侧设置LPF38，其结果是，在高速行驶时检测的振幅值B受到LPF38的影响，以较小程度而检测，采用该值的第2荷载推算机构32的荷载推算的误差增加。另外，在图11中，示出LPF38的频率特性。在图9所示的合成比例r的设定例子中，在高于约90km/h的行驶速度的高速一侧，增加运算结果的合成比例r，提高仅仅采用平均值A的第I荷载推算机构31的第I荷载值LA的比例。由此，即使在高速侧产生振幅值运算的误差的情况下，其影响仍较小，可抑制荷载的推算误差的增加。另外，由于通过提高第I荷载值LA侧的比例，检测延迟时间变小，故在车速较高的场合，获得更高速度的荷载检测反应。由于它们对于控制车辆的稳定性的各种控制程序来说也是有利的特性，故可获得进一步提高车辆的安全性、稳定性的效果。在上述推算荷载输出机构33中，例如，从外部输入车轮旋转速度的信息，根据该信息确定上述合成比例r。“从外部”指从推算荷载输出机构33、其前级的各运算部28、29、推算机构30以外。在该场合，作为从外部获得的车轮旋转速度的信息，既可直接输入设置于车轮用轴承上的旋转速度检测传感器(图中未示出)的输出信号，也可从车身侧的ECU接收车轮旋转速度的信息。另外，作为车轮旋转速度的信息，也可根据上述形变传感器22A、22B的输出信号a、b检测滚动体5的通过频率，推算车轮旋转速度。另外，还可独立于上述推算荷载输出机构33，而像图8那样设置第2推算荷载输出机构35，该第2推算荷载输出机构35分别输出通过第I和第2荷载推算机构31、32而运算的第I和第2荷载值LA、LB，将这些运算结果进行下述处理:车身侧的E⑶对应于行驶状态进行合成。在该场合，由于可根据涉及车辆的行驶状态的更多的信息而判断，故控制上述合成比例r，输出最佳的推算荷载值变得容易。在本实施方式中，由于在作为固定侧部件的外方部件I的外径面的上下位置设置两个传感组件20A、20B，故可以良好的精度推算作用于车轮用轴承上的垂直方向荷载Fz。如果增加所配置的传感组件20的数量，则还可进一步推算构成驱动力、制动力的荷载Fx ；轴向荷载Fy。此外，也可像图7那样，设置温度补偿机构37，在该温度补偿机构37中，温度传感器19安装于传感组件20A、20B上，通过该温度传感器19的检测信号，对上述传感器输出信号的平均值A进行补偿。如果因轴承旋转造成的发热、周边环境等，车轮用轴承的温度变化，由于即使在荷载没有变化的情况下，传感组件20A、20B的传感器输出信号因热膨胀等因素而变化，故在已检测的荷载中有温度的影响。因此，如果设置对应于车轮用轴承的温度、其周边温度对传感器输出信号的平均值A进行补偿的温度补偿机构37，则可降低温度造成的检测荷载误差。在图8所示的推算机构30中，设置Fy方向判断部40，该Fy方向判断部40在对轴向荷载Fy运算时,判断轴向荷载Fy的方向。像上述那样，在车轮用轴承的旋转时，在传感组件20A、20B的传感器输出信号的振幅中，产生接近正弦波的周期性变化，但是，其振幅值伴随轴向荷载(弯矩力)Fy的值而变化。图12 (A)表示设置于外方部件I的外径面的顶面部的传感组件20A的传感器的输出，图12 (B)表示设置于外方部件I的外径面的底面部的传感组件20B的传感器的输出。在这些附图中，横轴表示轴向荷载Fy，纵向表示外方部件I的形变量，即，传感器输出信号，最大值和最小值表示振动的信号的最大值和最小值。根据这些附图可知，在轴向荷载Fy为+方向的场合，各个滚动体5的荷载在外方部件I的外径面顶面部变小(即，输出信号的最大值和最小值的差变小)，在外方部件I的外径面底面部变大(即，输出信号的最大值和最小值的差变大)。相对该情况可知，与轴向荷载Fy为一方向的场合相反地各个滚动体5的荷载在外方部件I的外径面顶面部变大，在外方部件I的外径面底面部变小。图13以通过曲线图而表示这些上下的传感组件20A、20B的传感器输出信号的振幅的差和轴向荷载Fy的方向的关系。于是，在Fy方向判断部40中，求出设置于外方部件I的外径面顶面部和外径面底面部的传感组件20A、20B的传感器输出信号的振幅的上述差，对这些值进行比较，由此，判断轴向荷载Fy的方向。即，在外方部件I的外径面顶面部的传感组件20A的传感器输出信号的振幅的上述差小，外方部件I的外径面底面部的传感组件20B的传感器输出信号的振幅的上述差大时，在Fy方向判断部40中，判断轴向荷载Fy的方向为+方向。与此相反，在外方部件I的外径面顶面部的传感组件20A的传感器输出信号的振幅的上述差大，外方部件I的外径面底面部的传感组件20B的传感器输出信号的振幅的上述差小时，在Fy方向判断部40中，判断轴向荷载Fy的方向为一方向。对应于此，在推算机构30中，通过第I和第2荷载推算机构31、32而进行轴向荷载Fy的运算时，进行反映上述Fy方向判断部40的判断结果，将运算推算式的参数的正负反转等的处理。如果在车轮的轮胎和路面之间作用有荷载，则荷载还施加于作为车轮用轴承的固定侧部件的外方部件I上，产生变形。在这里，由于传感组件20A(20B)中的形变发生部件21的3个以上的接触固定部21a接触而固定于外方部件I上，故外方部件I的形变容易放大而传递给形变发生部件21，其形变通过形变传感器22A、22B以良好的灵敏度而检测，在其输出信号中产生的滞后也小。特别是，设置第I荷载推算机构31和第2荷载推算机构32，该第I荷载推算机构31采用传感组件20A(20B)的形变传感器22A、22B的输出信号的平均值A，运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载，该第2荷载推算机构32采用传感器输出信号的振幅值B和上述平均值A，运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载，设置推算荷载输出机构33，该推算荷载输出机构33按照与车轮旋转速度相对应的比例r，将该两个荷载推算机构31、32所输出的运算结果合成，输出推算荷载值，由此，获得在下面列举的效果。 可将荷载推算运算处理的检测时间延迟抑制到最少，采用已获得的荷载信息的控制变得容易。 在像已有技术(专利文献3)那样的切换荷载推算处理的方法中，由于推算荷载输出的延迟时间也急剧地改变，故其结果是观测到检测误差，但是，由于在该带有传感器的车轮用轴承中，按照连续变化的合成比例r将上述两个运算结果合成，故所获得的推算荷载值没有不连续变化，对于推算荷载值对各种的车轮控制的利用变得容易。 另外，由于可在静止状态或极低速状态输出仅仅上述平均值A的第I荷载值LA，故即使在车轮静止的状态，仍可检测作用于轮胎和路面之间的荷载状态。 此外，由于采用合成比例r将上述两个运算结果合成，故按照控制该合成比例r的值，获得所希望的指定的推算荷载值的方式构成。 在高速行驶时，传感器输出信号的振幅频率有时达到接近AD转换的取样率的值，但是由于采用合成比例r，将上述两个运算结果合成，故即使在高速行驶时产生上述振幅值B的误差的情况下，仍可通过提高仅仅采用上述平均值A而运算出的第I荷载值LA的比例，减小振幅值 B的误差的影响，可提闻荷载的检测精度。根据以上的结果，可一边对传感器22A、22B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输出推算荷载值。图14表示在位于轮胎触地面的上下位置和左右位置的、作为上述固定侧部件的外方部件I的外径面和顶面部、底面部、右面部、与左面部，以圆周方向90度的相位差均等配置4个传感组件20A、20B、20C、20D的第2实施方式的从外侧而观看到的主视图。除了传感组件20A 20D的配置结构以外的其它的结构与在先的实施方式的场合相同。可通过像这样，设置4个传感组件20A 20D，推算作用于车轮用轴承上的垂直方向荷载Fz ;构成驱动力、控制力的荷载Fx ;轴向荷载Fy。根据图15 图19对本发明的第3实施方式进行说明。在下述的实施方式的说明中，对于对应于通过在先的实施方式而说明的事项的部分，采用同一标号，省略重复的说明。在仅仅说明结构的一部分的场合，结构的其它的部分与在先描述的实施方式相同。同一结构部分实现同一作用效果。不仅可以有通过各实施方式而具体说明的部分的组合，而且如果对于组合没有特别的妨碍，还可部分地将实施方式进行组合。该第3实施方式的带有传感器的车轮用轴承没有采用旋转传感器的信号、来自车辆的车轮旋转速度信息，而进行荷载推算运算处理，获得正确的推算荷载值。在本实施方式中，像图15所示的那样，将平均值运算部28和振幅值运算部29用作信号预处理机构42，该信号预处理机构42与推算机构30连接。上述信号预处理机构42像图15那样，与旋转速度评价机构36连接。旋转速度评价机构36为下述机构，其通过采用平均值A和振幅值B，该平均值A和振幅值B为在上述信号预处理机构42中，根据各形变传感器22A、22B的输出信号a、b而求出，从而求出判断车轮的旋转速度的指标的评价值V。像图17那样，上述推算机构30与下一级的推算荷载输出机构33A连接。该推算荷载输出机构33A将上述推算机构30的两个荷载推算机构31、32的运算结果(荷载值)LA、LB合成，输出最终的推算荷载值Lout。该场合的两个运算结果LA、LB的合成按照下述的比例r(t)而进行，该比例r(t)与通过上述旋转速度评价机构36而求出的评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间t相对应。阈值Vth从存储器41中读出。接着，对该带有传感器的车轮用轴承中的上述检测系统的作用进行说明。首先，在信号预处理机构42中，根据各形变传感器22A、22B的输出信号S求出平均值A和振幅值B，使用它们，通过旋转速度评价机构36而计算用于判断旋转速度的评价值V。在旋转速度评价机构36中，通过将已计算的评价值V与单独确定的阈值Vth相比较，判断目前的状态是处于采用推算机构30的第I运算结果LA的旋转速度区域RA，还是处于采用第2运算结果LB的旋转速度区域RB。在这里，用于判断旋转速度的评价值V，例如，采用选择在一定时间内输入的各形变传感器22A、22B的输出信号的振幅值B而合计的值。在该场合,也可将全部的输出信号的振幅值B合计，还可选择一部分的传感器输出信号的振幅值B而进行合计。另外，作为另外的方法，也可从各形变传感器22A、22B的输出信号中抽取基本频率成分，推算旋转速度。该评价值V也可为非正确地与旋转速度成比例的关系，可判断在旋转速度的判断中所必需的低速的旋转速度区域中，是否超过某一定速度即可。由此，由于对于评价值V必要的精度低即可，故不必设置输出正确的旋转速度的旋转传感器、或设置用于输入外部的传感器信息机构，可简化结构。在推算机构30中，并列地计算仅仅采用形变传感器22A、22B的输出信号的平均值A(设置于按照滚动体5的排列间距P的1/2而错开的位置的两个形变传感器22A、22B的输出信号的和Sum)的第I运算处理部31的第I运算结果LA ;与采用平均值A(平均值也可为Sum，还可为时间平均值Av)与振幅值B的第2运算处理部32的第2运算结果LB。另外，对应于用于判断上述旋转速度的评价值V，对推算荷载值Lout采用哪个运算结果这一点进行选择，进行输出。在行驶中，评价值V变化，越过旋转速度区域RA和旋转速度区域RB的边界的场合，将对应于通过后的时间而进行权重处理的两个计算结果合成，将其输出。即，按照比例r(t)将运算结果LA和运算结果LB合成，输出最终的推算荷载值Lout。另外，区域RA为低速的旋转速度区域，区域RB为通常速度的旋转速度区域，图18表示评价值V和旋转速度区域RA、RB的关系。图19表示推算荷载输出机构33A的推算荷载值Lout的计算例子。比如,在旋转速度从区域RA进入区域RB的场合，边界通过后的时间为t，在推算荷载输出机构33A中，像下述那样计算上述合成。Lout= (I — r (t)) X LA + r (t) X LB ; (r (t)为 0 I 的值)......(4)在这里，比例r(t)也可比如，采用线性函数，
r (t)=t/a (0 < t < a)......(5)还可采用三角函数，进行r (t) =sin ( n t/2a) '2 (0 < t < a)......(6)等的处理。在采用2次以上的函数的场合，可将切换部分平滑地连接。在任何的场合，为从t=0到t=a，从0变为I的函数。作为该运算的结果，在边界通过后的经历时间t=a之前，输出将第I运算结果LA和第2运算结果LB合成的推算荷载值Lout，在之后，输出旋转速度区域RB的计算结果。另外，在边界通过后的经历时间中，预先设定的时间a(在下面称为迁移时间)与上述的阈值Vth—起，预先写入图17的存储器41中。另外，边界通过后的经历时间t通过设置于旋转速 度评价机构36中的计时器43而计量。与此相反，在旋转速度从区域RB进入区域RA的场合，边界通过后的时间为t，在推算荷载输出机构33A中，像下述那样计算上述合成。Lout= (I — r (a — t)) X LA + r (a — t) XLB......(7)另外，在旋转速度从区域RA进入区域RB后，在时间t没有到达a的状态(t=tl)，再次返回到区域RA的场合，将t=a — tl的合成比例r(t)作为初始值，继续进行运算处理。此外，用于推算机构30的运算处理的平均值A和振幅值B的信号预处理机构42的计算中，也可形成对应于评价值V的值，改变处理对象时间T的大小的方案。车轮的旋转速度较低的状态，较长地设定处理对象时间T，如果旋转速度快，则处理对象时间T变短，按照这种方式构成的场合，可一边抑制采用推算机构30的振幅值B的运算处理在低速区域精度劣化的情况，一边在要求更高速的反应的速度区域缩短运算结果的反应时间。即使在评价值V和旋转速度的相关性低的情况下，仍可通过预先制作与评价值V的值相对应的映射图，对应于旋转速度区域而选择最佳地处理对象时间T。特别是，设置:推算机构30，该推算机构30由第I荷载推算机构31与第2荷载推算机构32构成，该第I荷载推算机构31仅仅采用传感组件20A(20B)的形变传感器22A、22B的输出信号的平均值A，运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载，该第2荷载推算机构32采用传感器输出信号的振幅值B和上述平均值A，运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载；旋转速度评价机构36，该旋转速度评价机构36根据上述各形变传感器22A、22B的输出信号，求出表示车轮的旋转速度的评价值V ;推算荷载输出机构33A，该推算荷载输出机构33A根据上述评价值V，将上述推算机构30中的两个荷载推算机构31、32的运算结果合成，输出推算荷载值，该推算荷载输出机构33A按照下述的比例r，进行上述运算结果的合成，该比例r与上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所的经历时间相对应，由此，获得在下面列出的效果。 由于可不采用旋转传感器的信号、来自车辆的车轮旋转速度信息而进行荷载推算运算处理，故不必要求信号布线数量的增加，可抑制荷载传感器的制造成本，并且可提高装载于车辆上时的自由度。 由于通过切换通常的旋转状态的荷载推算运算处理与低速时的荷载推算运算处理从而抑制荷载推算误差，故可获得更加正确的推算荷载。 即使在对应于旋转速度切换荷载推算运算处理时，通过合成比率连续地变化的方法，荷载信号的不连续变化消失，各种的车辆控制的荷载信号的使用变容易。 在行驶中使紧急制动器动作的场合，有时也具有旋转速度急剧地变化处于滑移的状态的情况，但是由于即使在车轮的旋转为静止状态或极低速状态的情况下仍输出推算荷载值，故可在不依赖于行驶状态的情况下，将信号用于车辆控制等。另外，在上述各实施方式中，对外方部件I为固定侧部件的场合进行了说明，但是，本发明还可用于内方部件为固定侧部件的车轮用轴承，在该场合，传感组件20设置于位于内方部件的内周的周面。另外，在这些实施方式中，对用于第3代的车轮用轴承的场合进行了说明，但是，本发明还可用于轴承部分和轮毂为相互独立的部件的第I或第2代的车轮用轴承、内方部件的一部分由等速接头的外圈构成的第4代的车轮用轴承。另外，该带有传感器的车轮用轴承也可用于从动轮用的车轮用轴承，还可用于各代类型的锥滚型的车轮用轴承。 如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读本说明书后会在显然的范围内容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正应被解释为根据权利要求书确定的本发明的范围内。标号的说明:标号I表不外方部件；标号2表不内方部件；标号3、4表示滚动面；标号5表示滚动体；标号19表不温度传感器；标号20A 20D表不传感组件；标号21表示形变发生部件；标号21a表示接触固定部；标号22A、22B表不形变传感器； 标号28表示平均值运算部；标号29表示振幅值运算部；标号30表示推算机构；标号31表示第I荷载推算机构；标号32表示第2荷载推算机构；标号33、33A表推算荷载输出机构；标号34表不合成比例表格；标号35表不第2推算荷载输出机构；标号37表示温度补偿机构；标号42表不信号预处理机构。
权利要求
1.一种带有传感器的车轮用轴承，其中，该车轮用轴承包括:在内周上形成有多排滚动面的外方部件；在外周上形成有与上述滚动面面对的滚动面的内方部件；多排滚动体，该多排滚动体夹设于两个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上设置荷载检测用传感组件，该荷载检测用传感组件由形变发生部件和两个以上的传感器构成，该形变发生部件具有接触而固定于该固定侧部件上的3个以上的接触固定部，该两个以上的传感器安装于该形变发生部件上，检测该形变发生 部件的形变， 该带有传感器的车轮用轴承设置有:第I荷载推算机构，该第I荷载推算机构采用上述各传感器的输出信号的平均值来运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载；第2荷载推算机构，该第2荷载推算机构采用上述传感器的输出信号的平均值和振幅值来运算并推算作用于车轮用轴承上的荷载；推算荷载输出机构，该推算荷载输出机构按照与车轮旋转速度相对应的比例将这些荷载推算机构所输出的运算结果进行合成，输出推算荷载值。
2.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，在上述传感组件中，在邻接的第I和第2接触固定部之间以及邻接的第2和第3接触固定部之间分别安装各传感器，邻接的接触固定部或邻接的传感器的上述固定侧部件的圆周方向的间距为滚动体的排列间距的{1/2 + n(n为整数)}倍，上述第I和第2荷载推算机构将上述两个传感器的输出信号的和用作平均值。
3.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构所采用的合成比例r在从车轮停止状态到车轮旋转速度为低速的状态的期间，设定为r = I。
4.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构所采用的合成比例按照伴随车轮旋转速度从普通速度的状态到高速状态的变化而提高的方式设定。
5.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构所采用的合成比例对应于车轮旋转速度进行映像化处理，能从外部通过参数而改变。
6.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构被设计成直接输入设置于车轮用轴承上的车轮旋转速度检测传感器的输出信号，检测车轮旋转速度。
7.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构被设计成从车身侧的ECU接收车轮旋转速度的信息。
8.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构被设计成根据上述传感器的输出信号中包括的滚动体的公转运动产生的振幅成分的频率，检测车轮旋转速度。
9.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，设置3个以上的上述传感组件，上述第I和第2荷载推算机构被设计成根据上述3个以上的传感组件的传感器的输出信号来运算并推算在车轮用轴承的径向作用的径向荷载Fx、Fz以及在车轮用轴承的轴向作用的轴向荷载Fy。
10.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，在位于轮胎触地面的上下位置和左右位置的上述固定侧部件的外径面的顶面部、底面部、右面部与左面部，以圆周方向90度的相位差均等配置4个上述传感组件。
11.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，在上述传感组件上安装温度传感器，设置有温度补偿机构，该温度补偿机构通过该温度传感器的检测信号，对上述传感器输出信号进行补偿。
12.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，独立于上述推算荷载输出机构，设置有第2推算荷载输出机构，该第2推算荷载输出机构将上述第I荷载推算机构运算并推算的推算荷载值以及上述第2荷载推算机构运算并推算的推算荷载值逐个输出到外部。
13.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，进一步设置旋转速度评价机构，该旋转速度评价机构根据上述各传感器的输出信号求出表示车轮的旋转速度的评价值V，上述推算荷载输出机构按照比例r进行上述运算结果的合成，该比例r与上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间相对应。
14.根据权利要求13所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述荷载推算机构中的用于运算处理的上述各传感器的输出信号的平均值和振幅值，采用一定时间T内的各传感器的输出信号而计算。
15.根据权利要求13所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述一定时间T的值对应于上述旋转速度评价机构所求出的评价值V而变化。
16.根据权利要求13所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构所采用的合成比例r通过一次函数而确定，该一次函数以上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间为变量。
17.根据权利要求13所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构所采用的合成比例r通过二次 以上的函数而确定，该二次以上的函数以上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间为变量。
18.根据权利要求13所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述推算荷载输出机构所采用的合成比例r的变化经过从上述评价值V横切预定的阈值Vth开始所经历时间中的预定的迁移时间a而完成。
19.根据权利要求18所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，从上述评价值V横切预定的阈值Vth开始到再次横切阈值Vth为止的经历时间不满足上述迁移时间a的场合，将再次横切阈值Vth时的合成比例r作为初始值，以后的合成比例r为变化的值。
20.根据权利要求13所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述旋转速度评价机构将选择各传感器的输出信号的振幅值而合计的值作为上述评价值V而求出。
21.根据权利要求13所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述旋转速度评价机构根据上述传感器的输出信号中所包含的滚动体的公转运动产生的振幅成分的频率，求出上述评价值V。
全文摘要
本发明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。
文档编号F16C19/18GK103210291SQ201180054760
公开日2013年7月17日 申请日期2011年11月9日 优先权日2010年11月15日
发明者高桥亨, 秋山步, 乘松孝幸, 西川健太郎 申请人:Ntn株式会社