带有传感器的车轮用轴承装置的制造方法
【专利说明】带有传感器的车轮用轴承装置
[0001]相关申请
[0002]本发明要求申请日为2012年12月18日、申请号为JP特愿2012—275631号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
[0003]本发明涉及一种带有传感器的车轮用轴承装置，其具有检测施加于车轮的轴承部上的荷载的功能，更具体地说，本发明涉及一种带有传感器的车轮用轴承装置，其采用多个轮的传感器信号，进行求出构成对象的车轮的触地荷载的推算运算处理。
【背景技术】
[0004]作为检测施加于汽车的各车轮上的荷载的技术，人们提出了下述的带有传感器的车轮用轴承装置，在该装置中，将形变仪贴于车轮用轴承的外圈的外径面上，根据外圈的外径面的形变检测荷载(比如专利文献I)。另外，人们提出了下述的装置，在车轮用轴承上安装有形变发生部件，该形变发生部件将该车轮用轴承的形变放大并转印，检测该形变发生部件的形变并检测荷载(比如专利文献2)。
[0005]此外，人们提出了下述的结构(专利文献3)，其中，根据设置于车轮用轴承的上下的传感器信号的振幅值(伴随滚动体的公转运动的振动成分)的差分，判断轴向荷载Fy的朝向，对应于轴向荷载Fy的正负，采用分别适用于正负值的荷载推算参数计算荷载；采用平均值和振幅的荷载运算方法(专利文献4)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:JP特表2003— 530565号公报
[0009]专利文献2:JP特开2009— 270711号公报
[0010]专利文献3:JP特开2010— 43901号公报
[0011]专利文献4: JP特开2010— 96565号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]在上述现有的各带有传感器的车轮用轴承装置中，在车轮位于旋转内侧等处的行驶条件下的作用于车轮上的触地荷载非常低的场合，具有传感器的信号电平降低，无法进行正常的荷载推算的危险。另外，在现有的结构中，由于各轮独立地进行荷载运算处理，故难以仅仅根据传感器信号判断处于这样的状态，因上述现象的影响，荷载推算精度降低。对于将荷载输出用于车辆控制的系统来说，如果荷载输出不正确，则无法实现希望的控制。
[0014]由此，必须要求可检测上述触地荷载低的状态、可推算与其相对应的正确的荷载值的方法。
[0015]根据图15?图17对该课题进行说明。像图15所示的那样，定义施加于车辆的各车轮路面触地点上的荷载。即，作用于各车轮上的车辆的行进方向荷载为Fx、作为垂直方向的荷载的触地荷载为Fz、轴向荷载为Fy。对于正负的方向，行进方向的前方为+，垂直方向的上方为+，针对轴向，车宽度方向的中间侧为+。另外，将相对基本状态的车轮的作用荷载，触地荷载Fz极低的状态称为Fz低荷载状态。图中的FL、FR、RL、RR的符号分别表示前左轮、前右轮、后左轮、后右轮。这些荷载的定义和车轮的区分的定义用于本说明书的整体。
[0016]图17表不现有的传感器E⑶130的一个例子。向传感器信号运算机构131中，输入从设置于车轮用轴承的多个部位的传感单元120而输出的形变检测值等的传感器信号S。传感器运算机构131形成比如进行了平均处理、求和差分处理等的信息(SA、Sadd、Srms)，将该信号输入到各轮的荷载推算运算机构132中。荷载推算运算机构132根据这些信息，推算各轮的上述三轴向的荷载(Fx、Fy、Fz)，将其输出给进行车辆控制的主E⑶133。将对应的一个车轮的传感器信号S输入到各车轮FL、FR、RL、RR的荷载传感器E⑶130中。
[0017]图16表示施加于车轮上的轴向荷载Fy与触地荷载Fz的关系。在通过车轮用轴承的形变的检测而检测出荷载的传感器中，如果处于施加于轴承上的荷载小，几乎没有形变的状态，则信号电平降低，轴向荷载Fy与触地荷载Fz的分离困难。在处于这样的Fz低荷载状态的场合，由于触地荷载Fz小，故可发生的轴向荷载Fy (横力)也小(处于相对图16的摩擦系数μ = 1.0的虚线的中间侧)，其结果是，任意的方向的施加荷载均变小。由于在施加荷载小时，荷载和轴承变形量的关系是非线性的，相对各荷载的传感器信号的灵敏度非常低，故在与充分地施加触地荷载Fz时相同的荷载运算方法的场合，荷载推算精度恶化。
[0018]对于将荷载输出用于车辆控制的系统来说，如果荷载输出不正确，则无法实现希望的控制，这是不愿被看到的。于是，需要采用可检测Fz低荷载状态，进行与此相对应的适当的运算处理的荷载推算方法。
[0019]本发明的目的在于提供一种带有传感器的车轮用轴承装置，其中，不附加其他的传感器等，即使在车轮相对于路面而上浮的场合等的作用于所支承的车轮上的触地荷载等处于显著地低于其它车轮的状态的情况下，仍可进行高精度的荷载推算。
[0020]用于解决问题的技术方案
[0021]下面为了便于容易理解，参照实施方式的标号而进行说明。
[0022]本发明的带有传感器的车轮用轴承装置包括:
[0023]车轮用轴承100，该车轮用轴承包括:外方部件I，在该外方部件I的内周形成多排滚动面；内方部件2，在该内方部件2的外周形成与上述滚动面面对的滚动面；以及多排滚动体5，该多排滚动体5夹设于两个部件的面对的滚动面之间，该车轮用轴承100以能自由旋转的方式将车轮支承于车身上，
[0024]多个传感单元20，该多个传感单元20安装于该车轮用轴承100上，检测施加于该轴承100上的荷载；
[0025]传感器信号运算机构31，该传感器信号运算机构31对上述多个传感单元20的输出信号进行处理，形成输入信号矢量；
[0026]荷载运算处理机构32，该荷载运算处理机构32根据通过该传感器信号运算机构31而形成的上述输入信号矢量，对施加于通过上述车轮用轴承100而支承的车轮的路面触地点上的荷载进行运算，
[0027]上述荷载运算处理机构32包括:低荷载状态判断部32b，该低荷载状态判断部32b采用作为上述车轮用轴承100所支承的车轮的对象车轮以外且装载于与该对象车轮相同的车辆上的至少I个以上的车轮的运算荷载的信息，判断上述对象车轮是否处于规定的低荷载状态；荷载推算运算部32a，该荷载推算运算部32a对应于该低荷载状态判断部32b的判断结果，切换荷载运算处理方法，根据上述输入信号矢量，对施加于上述车轮的路面触地点上的荷载进行运算。上述传感单元20并不限于直接地检测施加于轴承100上的荷载的情况，可检测出在轴承100中产生的形变等的能检测出可检测形变的物理量即可。上述“规定的低荷载状态”是适当确定的低荷载状态。
[0028]按照上述方案，通过采用对象车轮以外的车轮的检测荷载的信息，可正确地判断对象车轮是否处于低荷载状态，比如在作用的荷载显著地低于其它车轮的场合、对象车轮相对于路面而上浮的状态。另外，由于采用对象车轮以外的车轮的检测荷载的信息，比如其它车轮的带有传感器的车轮用轴承装置的检测荷载的信息，故不需要为了判断低荷载状态而另外设置传感器等。
[0029]由于推算在处于上述低荷载状态时施加于车轮上的荷载的处理通过与通常时相同的荷载运算处理方法进行运算，故无法以良好的精度而进行推算。但是，上述荷载推算运算部32a在判定处于低荷载状态的场合，切换荷载运算处理方法，对施加于车轮上的荷载进行运算。由此，即使在低荷载状态的情况下，仍可进行高精度的荷载推算处理。
[0030]如果对在车辆的各车轮上设置带有传感器的车轮用轴承装置的场合的使用形态例子进行说明，则在各带有传感器的车轮用轴承装置中，通过各带有传感器的车轮用轴承装置，根据多个车轮的检测出的荷载，判断出相应的车轮的荷载是否处于低荷载状态。即，各车轮中所检测出的推算荷载被输入到其它车轮的荷载运算处理机构32中的低荷载状态判断部32b中，采用已获得的多个荷载值，通过低荷载状态判断部32b推算对象车轮的触地荷载Fz等的荷载是否处于低荷载状态。针对推定处于低荷载状态的车轮，将荷载推算运算部32a的荷载的计算方法切换到用于低荷载状态的方法，计算出误差更少的推算荷载。
[0031]该带有传感器的车轮用轴承装置像这样，不附加其他的传感器等，即使在车轮相对于路面而上浮的场合等的作用于所支承的车轮上的触地荷载等处于显著地低于其它车轮的状态的情况下，仍可进行高精度的荷载推算。
[0032]上述低荷载状态判断部32b中的是否处于上述规定的低荷载状态区域的判断是基于比如作用于上述对象车轮上的触地荷载Fz是否在规定的低荷载状态区域的判断。作为作用于车轮上的荷载，除了触地荷载Fz以外，还有轴向荷载Fy、行进方向荷载Fx，在正确的荷载推算方面，知晓低荷载状态是重要的属于轴向荷载Fy。
[0033]上述低荷载状态判断部32b既可设置于作为电子控制单元的荷载传感器E⑶30上，还可为设置于作为相对荷载传感器E⑶30的主电子控制单元的主E⑶33上，将判断结果发送给上述荷载传感器E⑶30的结构。
[0034]上述荷载推算运算部32a中的与上述判断结果相对应的荷载运算处理方法的切换也可为进行荷载推算系数的切换。在该场合，由于可进行采用对应于低荷载状态的特性而进行最佳处理的荷载推算系数的荷载运算，故荷载推算精度提高。
[0035]另外，上述