行处理，形成信号矢量，并根据该信号矢量，通过荷载运算处理机构32对作用于车轮上的荷载进行运算，通过输入荷载振动检测机构33来检测上述传感单元20的输出信号中包括的输入荷载的变化成分，在上述荷载运算处理机构32中，对应于通过上述输入荷载振动检测机构33而检测的变化成分而切换荷载运算处理的方式，从而对荷载进行运算。由此，不被发生于所输入的荷载的振动的频率所左右，可推算正确的荷载值。
[0140]如果在车轮的轮胎与路面之间作用有荷载，则还在作为车轮用轴承100的固定侧部件的外方部件I上施加荷载并产生形变。在图3和图4的结构例子中，由于传感单元20中的形变发生部件21的三个接触固定部21a接触固定于外方部件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，该形变通过形变检测元件22A、22B以良好的灵敏度而检测。
[0141]在本实施方式中，由于设置四个上述传感单元20，各传感单元20以圆周方向90度的相位差而均等配置于位于轮胎触地面的上下位置和左右位置的外方部件I的外径面的顶面部、底面部、右面部以及左面部上，故可推算作用于车轮用轴承100上的垂直方向荷载Fz、前后方向的荷载Fx，轴向荷载Fy。
[0142]另外，在本实施方式中，对外方部件I为固定侧部件的场合进行了说明，但是，本发明也可适用于内方部件为固定侧部件的车轮用轴承，在该场合，传感单元20设置于构成内方部件的内周的周面上。
[0143]此外，在本实施方式中，对第3代的车轮用轴承100进行了说明，但是，本发明还可适用于轴承部分与轮毂为相互独立的部件的第I或第2代的车轮用轴承，也可适用于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装置还可适用于从动轮用的车轮用轴承，也可适用于各代类型的锥辊型的车轮用轴承。
[0144]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，如果本领域的技术人员阅读本说明书后，会在显然的范围内容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应被解释为属于根据权利要求书确定的本发明的范围内。
[0145]标号的说明:
[0146]标号I表不外方部件；
[0147]标号2表示内方部件；
[0148]标号3、4表示滚动面；
[0149]标号5表示滚动体；
[0150]标号20表示传感单元(传感器)；
[0151]标号31表不信号处理机构；
[0152]标号32表示荷载运算处理机构；
[0153]标号33表示输入荷载振动检测机构。
【主权项】
1.一种带有传感器的车轮用轴承装置，其包括: 车轮用轴承，该车轮用轴承包括: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个部件的面对的滚动面之间，该车轮用轴承以能自由旋转的方式将车轮支承于车身上， 多个传感器，该多个传感器安装于该车轮用轴承上，检测作用于该轴承上的荷载； 信号处理机构，该信号处理机构对上述各传感器的输出信号进行处理，从而形成信号矢量; 荷载运算处理机构，该荷载运算处理机构根据上述信号矢量，对作用于上述车轮上的荷载进行运算； 输入荷载振动检测机构，该输入荷载振动检测机构检测上述多个传感器中的至少一个传感器的输出信号中包含的输入荷载的变化成分， 上述荷载运算处理机构对应于通过上述输入荷载振动检测机构检测的上述变化成分，切换荷载运算处理的方式，从而对荷载进行运算。
2.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构在通过上述输入荷载振动检测机构检测的上述变化成分为高频的变化成分时，采用通过上述信号处理机构形成的信号矢量中的没有对上述各传感器的输出信号进行基于LPF的滤波处理的信号矢量，对荷载进行运算，在上述变化成分为低频的变化成分时，采用对上述各传感器的输出信号进行了基于LPF的滤波处理的信号矢量，对荷载进行运算。
3.根据权利要求2所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，在上述荷载运算处理机构采用对上述各传感器的输出信号进行了基于LPF的滤波处理的信号矢量而对荷载进行运算时，上述信号处理机构对应于通过上述输入荷载振动检测机构检测的上述变化成分，指定针对上述各传感器的输出信号而进行的基于LPF的滤波处理的取样个数，从而设定上述基于LPF的滤波处理的截止频率。
4.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构对应于通过上述输入荷载振动检测机构检测的上述变化成分，将下述两个荷载值进行合成，从而对荷载进行运算，所述两个荷载值分别为:采用通过上述信号处理机构形成的信号矢量中的没有对上述各传感器的输出信号进行基于LPF的滤波处理的信号矢量而进行运算的荷载值；采用通过上述信号处理机构形成的信号矢量中的对上述各传感器的输出信号进行了基于LPF的滤波处理的信号矢量而进行运算的荷载值。
5.根据权利要求4所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，在构成指标的评价值E位于由规定的阈值C规定的范围土h内的边界区域时，上述荷载运算处理机构通过以下述式表示的合成比例α、β，将下述两个荷载值进行合成，得出运算输出Fout，该指标为判断通过上述输入荷载振动检测机构检测的上述变化成分是高频率的变化成分、还是低频率的变化成分的指标，所述两个荷载值分别为:采用没有对上述各传感器的输出信号进行基于LPF的滤波处理的信号矢量而进行运算的荷载值FofT ;采用对上述各传感器的输出信号进行了基于LPF的滤波处理的信号矢量而进行运算的荷载值Fon，该式为:Fout= a Fon+ β Foffα = f (x) β = I — α 其中，X表示相对上述评价值E的上述阈值C的增量，α表示单调递增函数，在X = —h时，α =0，并且在X = h时，a =10
6.根据权利要求5所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述函数f(x)通过下述式表示:a = f (x) = l/2h.(x+h)。
7.根据权利要求1?6中的任意一项所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述至少一个传感器为设置于上述外方部件和上述内方部件中的固定侧部件的外径面上的传感单元，该传感单元包括形变发生部件和两个形变检测元件，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三个接触固定部，该两个形变检测元件安装于该形变发生部件上，检测该形变发生部件的形变，上述形变检测元件分别设置于上述形变发生部件的邻接的第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，邻接的上述接触固定部的间距或邻接的上述形变检测元件的间距设定为上述滚动体的排列间距的{l/2+n}倍，其中η是整数。
8.根据权利要求7所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述输入荷载振动检测机构采用上述两个形变检测元件的输出信号的和Sadd、与对该和信号Sadd进行了基于LPF的滤波处理的信号SaddA的差分Sadd — dif，其中Sadd — dif = Sadd 一 SaddA，从而检测上述变化成分。
9.根据权利要求7所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述输入荷载振动检测机构根据上述两个形变检测元件的输出信号的和Sadd、与对该和信号Sadd进行了基于LPF的滤波处理的信号SaddA的差分值Sadd_ dif的过去的数据的历史，计算上述评价值E，并将该评价值E作为上述输入荷载振动检测机构的检测结果，其中Sadd — dif = Sadd 一SaddA0
10.根据权利要求9所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述评价值E为一定时间内的上述差分值Sadd - dif的RMS值。
11.根据权利要求9所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述评价值E为一定时间内的上述差分值Sadd - dif的标准偏差。
12.根据权利要求9所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述评价值E为一定时间内的上述差分值Sadd — dif的最大值。
13.根据权利要求9所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述评价值E为一定时间内的上述差分值Sadd - dif的绝对值的累计值。
14.根据权利要求9?13中的任意一项所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述输入荷载振动检测机构分别相对上述多个传感单元而计算上述差分值Sadd — dif，并从它们中选择一个或将它们任意的几个组合，由此计算上述评价值E，并将该评价值E作为上述输入荷载振动检测机构的检测结果。
15.根据权利要求7所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述输入荷载振动检测机构采用对上述两个形变检测元件的输出信号的和信号Sadd进行了 HPF的滤波处理的信号，从而检测上述变化成分。
【专利摘要】本发明的课题在于提供一种带有传感器的车轮用轴承装置，其可在不为输入的荷载所产生的振动的频率所左右的情况下，推算正确的荷载值。在车轮用轴承(100)中设置检测作用于其的荷载的多个传感器(20)。设置根据传感器的输出信号而形成信号矢量的信号处理机构(31)；根据信号矢量而对作用于车轮上的荷载进行运算的荷载运算处理机构(32)；检测各传感器(20)的输出信号中包括的输入荷载的变化成分的输入荷载振动检测机构(33)。荷载运算处理机构(32)对应于通过输入荷载振动检测机构(33)检测的变化成分，切换荷载运算处理的方式，从而对荷载进行运算。
【IPC分类】F16C19-52, B60B35-18, F16C41-00, G01L5-00, F16C19-18
【公开号】CN104813150
【申请号】CN201380062120
【发明人】畠山航, 高桥亨, 西川健太郎
【申请人】Ntn株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年11月26日
【公告号】US20150260590, WO2014087871A1