专利名称：带有传感器的车轮用轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及内置有荷载检测传感器的带有传感器的车轮用轴承，该荷载检测传感器检测作用于车轮的轴承部上的荷载。
背景技术：
作为检测作用于汽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上形变仪，根据外圈外径面的形变检测荷载(比如，专利文献I)。但是，在专利文献I中公开的技术中，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圈变形量小，故形变量也小，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，人们提出有下述的结构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的滚动面；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；多排的滚动体，该多排的滚动体介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的外径面上，设置至少一对传感组件，该对传感组件由设置于该固定侧部件的圆周方向中的具有180度的相位差的位置的两个传感组件构成。各传感组件具有形变发生部件与传感器，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，根据该对传感组件中的两个传感组件的传感器输出信号的差分，通过径向荷载推算机构推算作用于车轮用轴承的径向的径向荷载。另外，根据该对传感组件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作用于车轮用轴承的轴向的轴向荷载。另外，该至少一对传感组件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。根据该对传感组件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。该场合下的荷载推算处理的基本内容通过图26的方框图而示出。
如果将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，在传感器信号中呈现图27那样的接近正弦波的变化。在该变化中，检测到滚动体的通过造成的形变的变化。在上述结构中，根据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)的差分判断轴向荷载。对应于轴向荷载的正负，采用适用于各自场合的荷载推算参数，对荷载进行运算，由此，可以良好的灵敏度推算荷载。
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
发明要解决的课题
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，必须计算传感器输出信号的振幅值，无法应对不能对振幅值进行计算的场合。即，在旋转静止的状态或极低速旋转状态，处于没有滚动体荷载的信号变化或仅仅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大小。
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，还包括有下述的机构，其中，在足以观测滚动体荷载的影响的区域(相当于滚动体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，故成本上升和确保可靠性成为新的课题。
于是，本发明人等开发了下述结构的机构，其作为带有传感器的车轮用轴承中的更新的荷载推算机构，结构由图28的方框图表示(专利文献3)。在这里，符号A像后述的那样，表示滚动体信号接近180°相位差的位置而设置的两个传感器输出信号的平均值。在该结构中，作为荷载推算运算式，配备下述运算式，以根据旋转速度切换荷载运算处理，该运算式分别为:作为变量仅仅采用传感器输出信号的平均值A的运算式；与作为变量采用传感器输出信号的平均值A和振幅值B的运算式。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。
在像专利文献2的结构的技术，或本发明人等在专利文献3中新提出的上述结构的技术那样，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的参数、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补偿的误差小的检测结果。
但是，在该场合，如果根据多个条件，选择荷载推算参数，则具有作为运算的结果而获得的推算荷载值因参数的切换而不连续的情况。这样的不连续的变化对于根据已检测的推算荷载值而进行各种的操作的汽车等的控制系统来说是优选的。
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，获得连续的推算荷载。以下，对于本发明的概述，采用表示实施方式的附图中的标号而进行说明。
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为下述的车轮用轴承，该车轮用轴承包括:外方部件1，在该外方部件I的内周形成多排的滚动面；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；多排的滚动体5，该多排的滚动体5介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多个荷载检测用传感组件20，上述传感组件20包括:形变发生部件21，该形变发生部件21具有接触而固定于上述固定侧部件上的两个以上的接触固定部21a ;—个以上的传感器22、22A、22B，该传感器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，另外，设置荷载推算机构30，该荷载推算机构30根据上述多个传感组件20的传感器22、22A、22B的输出信号推算作用于车轮上的荷载。
上述荷载推算机构30包括:荷载推算运算部35，该荷载推算运算部35将上述各传感组件20的传感器22的输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算；评价值计算部32，该评价值计算部32根据上述多个传感组件20的传感器22的输出信号，计算构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值Ei ；参数切换部34，该参数切换部34将该评价值Ei与已确定的阈值Ci进行比较，根据该比较结果，切换上述推算运算式的参数，上述荷载推算运算部35包括运算补偿部35a，在上述评价值Ei位于包括上述阈值Ci的已确定的区域内时，该运算补偿部35a采用夹持阈值Ci的两侧的评价值区域的参数，通过合成推算运算式所演算的两个荷载推算结果，由此对运算结果进行补偿。
按照该方案，在荷载推算机构30中包括荷载运算部35，该荷载运算部35将各传感组件20的传感输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算。在荷载推算机构30中，根据多个传感组件20的传感器输出信号，通过评价值计算部32计算构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值Ei，另外，在评价值切换部34中，将该评价值Ei与已确定的阈值Ci进行比较，根据该比较结果切换上述参数。另外，在荷载推算运算部35中，在评价值Ei位于夹持阈值Ci的区域内时，运算补偿部35a将采用夹持阈值Ci的两侧的评价值区域的参数，通过上述推算运算式而运算的两个荷载推算结果合成，由此，对运算结果进行补偿。因此，可一边对传感器22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，获得连续的推算荷载。
也可在本发明中，上述评价值计算部32所计算的评价值Ei表示车辆行驶速度。在该方案的场合，可将荷载推算运算部35中所采用的推算运算式的参数切换为与车轮的旋转速度区域相对应的参数，以良好的可靠性，推算作用于车轮上的荷载。
此外，还可在本发明中，上述评价值计算部32将传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的差分作为上述评价值Ei而计算，该传感组件20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上。在该方案的场合，对应于上下荷载，进行精度更加良好的荷载推算。
还有，上述评价值计算部32也可将传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的差分作为上述评价值Ei而计算，该传感组件20设置于:位于轮胎触地面的左右位置的上述固定侧部件的外径面的左面部和右面部上。在该方案的场合，进行对应于车轮推进方向的荷载的、精度更加良好的荷载推算。
再有，上述评价值计算部32还可将第I评价值、第2评价值和第3评价值中的任意两个以上评价值复合，将该复合值作为评价值Ei而计算，该第I评价值为表示车辆行驶速度的评价值，该第2评价值作为传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的差分而求出，该传感组件20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上，该第3评价值作为传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的差分而求出，该传感组件20设置于:位于轮胎触地面的左右位置的上述固定侧部件的外径面的左面部和右面部上。在该方案的场合，进行对应于各方向的荷载的、精度更加良好的荷载推笪ο
还可在本发明中，上述荷载推算运算部35的运算补偿部35a对运算结果进行补偿的、上述评价值Ei的包括上述阈值Ci的已确定的区域为:将超过阈值Ci的规定宽度m的区域与到达阈值Ci的规定宽度m的区域合并的区域。通过形成该区域，能以简单的运算进行稳定的补正。
也可针对本发明，在上述评价值Ei的包括上述阈值Ci的已确定的区域，在上述荷载推算运算部35的运算补偿部35a将上述两个荷载推算结果合成而进行的运算结果的补偿中，求出该两个荷载推算结果的线性之和。在该方案的场合，能以简单的运算，进行精度良好的荷载推算。
还可在本发明中，在上述评价值Ei的包括上述阈值Ci的已确定的区域，在上述荷载推算运算部35的运算补偿部35a将上述两个荷载推算结果合成而进行的运算结果的补偿中，采用2次以上的函数进行上述两个荷载推算结果的合成。在该方案的场合，可进行精度更加良好的荷载推算。
也可在本发明中，设置三个以上的上述传感组件20，上述荷载推算机构30根据上述三个以上的传感组件20的传感器22的输出信号，推算作用于车轮用轴承的径向的上下方向和左右方向的两个径向荷载、与作用于轴向的一个轴向荷载的共三个方向的荷载。通过形成该方案，可进行各方向的荷载的推算。
还可在本发明中，将四个上述传感组件20以圆周方向90度的相位差均等配置于: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、右面部与左面部上。通过像这样设置四个传感组件20，能以更加良好的精度，推算作用于车轮用轴承上的垂直方向荷载Fz、构成驱动力或制动力的荷载Fx、轴向荷载Fy。
也可在本发明中，上述 荷载推算机构30具有方向判断部33，该方向判断部33采用与上下位置面对而配置的两个传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的差分来判断轴向荷载的方向，上述参数切换部34具有方向对应命令部34a，该方向对应命令部34a对应于上述方向判断部33的判断结果，进行上述荷载推算运算部35的推算运算式的参数的切换。根据该方案，可进行与作用于车轮用轴承上的轴向荷载的方向相对应的、精度更加优良的荷载推算。
还可在本发明中，上述荷载推算机构30包括:前处理部31，该前处理部31计算上述各传感组件中的各传感器的输出信号的一定时间内的平均值和振幅值，上述荷载推算运算部35的推算运算式采用下述之一对荷载进行运算处理，即，仅采用上述平均值、或仅采用振幅值、或上述平均值和振幅值这两者。
也可在本发明中，上述传感组件20包括三个以上的接触固定部2Ia和两个传感器22，在邻接的第I和第2接触固定部21a之间、以及在邻接的第2和第3接触固定部21a之间，分别安装各传感组件22，邻接的接触固定部21a或邻接的传感器22的上述固定侧部件的圆周方向的间距为滚动体5的排列间距的{l/2 + n(n为整数)}倍，上述荷载推算机构30将上述两个传感器22的输出信号的和用作平均值。在该方案的场合，两个传感器22的输出信号具有基本180度的相位差，其平均值为消除了滚动体通过造成的变动成分的值。另外，振幅值为更加可靠地排除了温度的影响、转向节及法兰面间等的滑动的影响的正确的值。
还可在本发明中，在上述各传感组件20中设置温度传感器36，根据该温度传感器36的输出信号，对传感组件20的传感器的输出信号进行补偿。在该方案的场合，可对传感组件20的传感器的输出信号的温度漂移进行补偿，能以更良好的精度，进行荷载的推算。
本发明的第2方案的带有传感器的车轮用轴承为下述的车轮用轴承，该车轮用轴承包括:外方部件1，在该外方部件I的内周形成多排的滚动面；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；多排的滚动体5，该多排的滚动体5介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多个荷载检测用传感组件20，上述传感组件20包括:形变发生部件21，该形变发生部件21具有接触而固定于上述固定侧部件上的两个以上的接触固定部21a ;—个以上的传感器22、22A、22B，该传感器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，另外设置荷载推算机构30，该荷载推算机构30根据上述多个传感组件20的传感器22、22A、22B的输出信号推算作用于车轮上的荷载。
上述荷载推算机构30包括:荷载推算运算部35，该荷载推算运算部35将上述各传感组件20的传感器22的输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算；评价值输出部32，该评价值输出部32输出构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值Ei ;参数切换部34，该参数切换部34将上述评价值Ei与已确定的阈值Ci进行比较，根据该比较结果，切换上述推算运算式的参数，在上述阈值Ci中设定滞值(hysteresis)。
按照上述方案，在荷载推算机构30中，包括将上述各传感组件20的传感器输出信号代入已确定的推算运算式中、对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算的荷载运算部35，在荷载推算机构30中，从评价值输出部32输出构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值Ei，另外在参数切换部34中，将该评价值Ei与已确定的阈值Ci进行比较，根据该比较结果，切换上述参数。特别是，由于在上述阈值Ci中设定滞值，故不产生参数切换的边界区域的频繁的参数的切换，可抑制推算荷载值不连续的情况，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，获得连续的推算荷载。另外，由于难以产生推算荷载值不连续的状态，故还容易用于根据已推算的荷载值，进行各种的操作的控制系统。
还可在本发明中，上述评价值输出部32所输出的评价值Ei为车辆行驶速度。在该方案的场合，可将荷载推算运算部35中所采用的推算运算式的参数切换为与车轮的旋转速度区域相对应的参数，能以良好的可靠性，推算作用于车轮上的荷载。
也可在本发明中，上述评价值输出部32所输出的评价值Ei为转向角度。在该方案的场合，可将荷载推算运算部35中所采用的推算运算式的参数切换为与转向角度相对应的参数，以良好的可靠性，推算作用于车轮上的荷载。
另外,上述评价值输出部32所输出的评价值Ei还可为转向角信号。在该方案的场合，可将荷载推算运算部35中所采用的推算运算式的参数切换为与转向角相对应的参数，能以良好的可靠性，推算作用于车轮上的荷载。
还可在本发明中，上述评价值输出部32将传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的差分作为上述评价值Ei而输出，该传感组件20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上。
此外，上述评价值输出部32将传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的差分作为上述评价值Ei而输出，该传感组件20设置于位于轮胎触地面的左右位置的、上述固定侧部件的外径面的左面部和右面部上。
此外，上述评价值输出部32将传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的总计作为上述评价值Ei而输出，该传感组件20设置于位于轮胎触地面的上下左右位置的、上述固定侧部件的外径面的的顶面部、底面部、左面部和右面部上。
另外，上述评价值输出部32将对下述的评价值中的任意两个以上评价值进行复合处理而得到的值作为评价值Ei而输出，该评价值包括:表示车辆行驶速度的评价值；表示转向角度的评价值；表示转向角度信号的评价值；传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值进行差分而求出的评价值，该传感组件20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上；传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值进行差分而求出的另一评价值，该传感组件20设置于位于轮胎触地面的左右位置的上述固定侧部件的外径面的左面部和右面部上；作为传感组件20的传感器22的输出信号的振幅值的总计而求出的评价值，该传感组件20设置于位于轮胎触地面的上下左右位置的上述固定侧部件的外径面的顶面部、底面部、左面部和右面部上。
也可在本发明中，通过上述参数而调整按照上述阈值Ci设定的滞值的大小。
还可在本发明中，设置三个以上的上述传感组件20，上述荷载推算机构30根据上述三个以上的传感组件20的传感器22的输出信号，推算作用于车轮用轴承的径向的上下方向和左右方向的两个径向荷载、与作用于轴向的一个轴向荷载的共三个方向的荷载。
也可在本发明中，四个上述传感组件20以圆周方向90度的相位差均等配置于: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、右面部与左面部上。通过像这样，设置四个传感组件20，能以更加良好的精度，推算作用于车轮用轴承上的垂直方向荷载Fz、构成驱动力或制动力的荷载Fx、轴向荷载Fy。
还可在本发明中，上述荷载推算机构30包括前处理部31，该前处理部31计算上述各传感组件20中的各传感器22的输出信号的一定时间内的平均值和振幅值,上述荷载推算运算部35的推算运算式采用下述之一对荷载进行运算处理:仅采用上述平均值、或仅采用振幅值、或采用上述平均值和振幅值这两者。
也可在本发明中，上述传感组件20包括三个以上的接触固定部2Ia和两个传感器22，在邻接的第I和第2接触固定部21a之间、以及在邻接的第2和第3接触固定部21a之间分别安装各传感器22，邻接的接触固定部21a或邻接的传感器22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U/2 + n(n为整数)}倍，上述荷载推算机构30将上述两个传感器22的输出信号的和用作平均值。在该方案的场合，两个传感器22的输出信号具有基本180度的相位差，其平均值为消除了滚动体通过造成的变动成分的值。另外，振幅值为更加可靠地排除了温度的影响、转向节.法兰面间等的滑动的影响的正确的值。
还可在本发明中，在上述各传感组件20中设置温度传感器36，根据该温度传感器36的输出信号，对传感组件20的传感器22的输出信号进行补偿。
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组合也均包括在本发明中。
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，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。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。
图1为以组合的方式表示本发明的第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结构的方框图的图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4为沿图3中的IV-1V线的剖视图5为表示传感组件的另一设置例子的放大纵向剖视图6为滚动体位置对传感组件的输出信号的影响的说明图7为表示切换推算运算式的参数的场合的推算荷载值的不连续性的曲线图8为表示切换推算运算式的参数的场合的推算荷载值的不连续性的曲线图9为表示评价值的包括阈值的已确定区域和与其相对应而补偿的推算运算式的参数的关系的一个例子的曲线图10为表示本例子的评价值和对参数进行补偿的补偿系数的关系的曲线图11为本例子的荷载运算结果的时间变化的曲线图12为表示评价值的包括阈值的已确定区域和与其相对应而补偿的推算运算式的参数的关系的另一例子的曲线图13为表示本例子的评价值和对参数进行补偿的补偿系数的关系的曲线图14为表示荷载运算机构中的前处理部的结构的一个例子的方框图15(A)为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15(B)为表示其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16为表不轴向荷载的大小和上下的传感组件的传感器输出信号的差分的关系的曲线图17为以组合的方式表示本发明的第2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18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19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20为沿图19中的XX-XX线的剖视图21为表示传感组件的另一设置例子的剖视图22为以组合的方式表示本发明的第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结构的方框图23为表示切换推算运算式的参数的场合的推算荷载值的不连续性的曲线图24为表示评价值和阈值的滞值的关系的一个例子的曲线图25为表示本例子的荷载运算结果的时间变化的曲线图26为表示建议方案例子中的荷载运算处理的流程的说明图27为该建议方案例子中的传感器输出信号的波形图28为表示另一建议方案例子中的荷载推算机构的基本结构的方框图。
具体实施方式
根据图1 图16，对本发明的第I实施方式进行说明。本实施方式为第3代的内圈旋转型，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的内周形成多排的滚动面3，在内方部件2的外周形成与各滚动面3面对的滚动面4，该多排滚动体5介设于该外方部件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球轴承型，滚动体5由滚珠形成，针对每排而通过保持器6保持。上述滚动面3、4的截面呈圆弧状，按照滚珠接触角在背面对准的方式形成。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，在其外周具有安装于车体的悬架装置(图中未示出)中的转向节16上的车体安装用法兰la，整体为一体的部件。在法兰Ia中的圆周方向的多个部位开设有转向节安装用的螺纹孔14，转向节螺栓(图中未示出)从内侧穿过转向节16的螺栓插孔17，通过将转向节螺栓与上述螺纹孔14螺合，将车体安装用法兰Ia安装于转向节16上。
内方部件2为旋转侧部件，其由轮毂圈9和内圈10构成，该轮毂圈9具有车轮安装用的轮毂法兰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和内圈10上形成上述各排的滚动面4。在轮毂圈9的内侧端的外周上，设置具有高差而直径变小的内圈嵌合面12，该内圈10嵌合于该内圈嵌合面12上。在轮毂圈9的中心开设通孔11。在该轮毂法兰9a中的周向多个部位，开设有轮毂螺栓(图中未示出)的压配合孔15。在轮毂圈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向外侧突出。
图2表示从外侧观看该车轮用轴承的外方部件I的主视图。另外，图1表示沿图2中的1-1线的剖视图。上述车体安装用法兰Ia像图2那样，为开设有各螺纹孔14的圆周方向部分相对其它的部分而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，设置四个传感组件20。在这里，这些传感组件20设置于:位于相对轮胎触地面的上下位置和前后位置的外方部件I的外径面的顶面部、底面部、右面部与左面部上。
这些传感组件20像图3和图4的放大俯视图和放大纵向剖视图所示的那样，由形变发生部件21与两个形变传感器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采用钢材等的可弹性变形的金属而制成，由2mm以下的薄板件构成，平面的大致形状呈在全长的范围内以一定宽度的带状，在中间的两侧边部具有缺口部21b。该缺口部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的外径面上的三个接触固定部21a。三个接触固定部21a朝向形变发生部件21的纵向，按照I排并列的方式设置。两个形变传感器22A、22B贴于相对形变发生部件21中的相对各方向的荷载，形变变大的部位。
具体来说，设置于在形变发生部件21的外面侧邻接的接触固定部21a之间。即，在图4中，在左端的接触固定部2Ia和中间的接触固定部2Ia之间设置一个形变传感器22A，在中间的接触固定部2Ia和右端的接触固定部2Ia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的两侧边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中的缺口部21b的周边的纵向的形变。另外，最好，形变发生部件21为即使在施加假定的最大的力的状态的情况下，仍不发生塑性变形的类型，该力为作为作用于构成固定侧部件的外方部件I上的外力或作用于轮胎和路面之间的作用力。其原因在于:如果发生塑性变形，则外方部件I的变形不传递给传感组件20，则对形变的测定产生影响。
上述传感组件20像图4所示的那样，按照该形变发生部件21的三个接触固定部21a在外方部件I的轴向的相同位置、并且各接触固定部21a到达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，通过螺栓24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上的沿径向贯通的螺栓插孔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，通过经由间隔件23，将接触固定部21a固定于外方部件I的外径面上，使作为薄板状的形变发生部件21中的具有缺口部21b的各部位处于与外方部件I的外径面离开的状态，缺口部21b的周边的形变变形容易。
设置上述接触固定部21a的轴向位置选择在这里位于外方部件I的外侧排的滚动面3的周边的轴向位置。在这里所说的外侧排的滚动面3的周边，是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的形成部的范围内。为了以良好的稳定性将传感组件20固定于外方部件I的外径面上，在外方部件I的外径面中的接触固定有上述间隔件23的部位，形成平坦部lb。
此外，也可像图5的放大纵向剖视图所示的那样，通过在外方部件I的外径面中的固定上述形变发生部件21的三个接触固定部21a的三个部位的中间部中开设槽lc，省略上述间隔件23，形变发生部件21中的缺口部21b所在的各部位离开外方部件I的外径面。
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。在此场合，通常，与形变发生部件21进行粘接固定。另外，也可通过厚膜电阻体，在形变发生部件21上形成形变传感器22A、22B。
传感组件20的形变传感器22A、22B像图1所示的那样，与荷载推算机构30连接，该荷载推算机构30根据其输出信号推算作用于车轮上的荷载。在这里，推算作用于车轮的轴向的轴向荷载Fy、作用于垂直方向的垂直方向荷载Fz、与构成驱动力或制动力的作用于前后方向的荷载Fx。该荷载推算机构30包括前处理部31、评价值计算部32、Fy方向判断部33、参数切换部34与荷载推算运算部35。
在前处理部31中，根据传感组件20中的两个形变传感器22A、22B的输出信号，计算其平均值A和振幅值B。具体来说，前处理部31像图14那样，包括由加法运算器构成的平均值运算部31a、与由减法运算器构成的振幅运算部31b，在该平均值运算部31a中，对两个形变传感器22A、22B的输出信号的和进行运算，将该和作为平均值而取出。在振幅运算部31b中，对两个形变传感器22A、22B的输出信号的差分进行运算，将其差分值作为振幅值B而取出。
由于传感组件20设置于位于外方部件I的外侧排的滚动面3的周边的轴向位置，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20的设置部的附近的滚动体5的影响。另外，即使在轴承的停止时，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。即，在滚动体5通过最接近传感组件20中的形变传感器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为最大值，伴随像图6那样，滚动体5相对该位置的远离(或在滚动体5位于与上述位置离开的位置时)而减小。在轴承旋转时，由于滚动体5以规定的排列间距P而依次通过上述传感组件20的设置部的附近，故形变传感器22A、22B的输出信号a、b为接近正弦波的波形，该正弦波以滚动体5的排列间距P为周期，像图6中的实线所示的那样，呈周期性地变化。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la(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，在前处理部31 (图1)中，将各传感组件20中的两个形变传感器22A、22B的输出信号a、b的振幅的和作为上述的平均值A，对振幅的差分(绝对值)| a —b丨进行时间平均处理，作为上述振幅值B而求出。由此，平均值A为消除了滚动体5的通过造成的变化成分的值。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、转向节及法兰面间等的滑动的影响的值。于是，通过采用该平均值A和振幅值B，可正确地检测作用于车轮用轴承、轮胎触地面上的荷载。
在图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三个接触固定部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，在上述前处理部31中，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，作为其差分而求出的振幅值B为抵消了温度的影响或转向节及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一个形变传感器22A、22B，由此，两个形变传感器22A、22B间的上述圆周方向的间距为滚动体5的排列间距P的基本1/2。不同于该情况，也可将两个形变传感器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的基本1/2。
在该场合，两个形变传感器22A、22B的上述圆周方向的间距也可为滚动体5的排列间距P的{1/2 + η (η:整数)}倍，或近似于它们的值。同样在该场合，两个形变传感器22A、22B的输出信号a、b的和为消除了滚动体5的通过造成的变动成分的值。
在评价值演算部32中，采用通过前处理部31计算的各传感器输出信号的一定时间内的比如振幅值B，计算构成在后述的荷载推算运算部35中所采用的推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值Ei (图7)。该场合的后缀i用于识别多个参数切换条件。比如，作为评价值Ei，作为求出表示车辆行驶速度的值的一个例子，也可计算上述振幅值B的总和。此外，对于评价值Ei，还可从评价值输出部32输出转向角度，也可输出转向角信号。另外，也可计算根据下述传感组件20的传感器输出信号而求出的振幅值B的差分，该传感组件20设置于位于轮胎触地面的上下位置的上述外方部件I的外径面的顶面部和底面部上。另外，作为评价值Ei，还可计算根据下述传感组件20的传感器输出信号而求出的振幅值B的差分，该传感组件20设置于位于轮胎触地面的左右位置的上述外方部件I的外径面的左面部和右面部上。还有，也可从上述多个评价值Ei中，选择两个以上的评价值，将其复合，将由此得到的结果作为评价值而计算。
在参数切换部34中，将上述评价值Ei与确定的阈值Ci进行比较，通过该比较结果，切换上述推算演算式的参数。
在Fy方向判断部33中,像下述那样,判断轴向荷载Fy的方向。像上述那样,在车轮用轴承的旋转中，在传感组件20的传感器输出信号的振幅中，产生接近正弦波的周期的变化，但是，该振幅值伴随轴向荷载(力矩)Fy的大小而变化。图15(A)表示设置于外方部件I的外径面的顶面部上的传感组件20的传感器输出，图15(B)表示设置于外方部件I的外径面的底面部上的传感组件20的传感器输出。
在这些图中，横轴表不轴向荷载Fy、纵轴表不外方部件I的形变量，即传感器输出信号，其最大值和最小值表示信号的最大值和最小值。根据这些图而知道，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的外径面的顶面部变小(即，振幅的最大值和最小值的差变小)，在外方部件I的外径面的底面部变大(即，振幅的最大值和最小值的差变大)。另外知道，相对该情况，在轴向荷载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的外径面的顶面部变大，在外方部件I的外径面的底面部变小。图16通过曲线图而表示这些上下的传感组件20的传感器输出信号的振幅的差分和轴向荷载Fy的方向的关系。
于是，在Fy方向判断部33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上的传感组件20的传感器输出信号的振幅的上述差分，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器输出信号的振幅的最大值和最小值的差分小，外方部件的外径面底面部的传感组件20的传感器输出信号的最大值和最小值的差分大时，在Fy方向判断部33中，判定轴向荷载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20的传感器输出信号的的最大值和最小值的差分大，外方部件I的外径面底面部的传感组件20的传感器输出信号的最大值和最小值的差分小时，在Fy方向判断部33中，判定轴向荷载Fy的方向为一方向。与该情况相对应，上述参数切换部34具有方向对应命令部34a，在荷载运算部35中进行轴向荷载Fy的运算时，该方向对应命令部34a将反映上述Fy方向判断部33的判断结果、选择运算推算式的参数等的命令提供给荷载运算部35。
在荷载运算部35中，将各传感组件20的传感器输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承的各荷载Fz、Fx、Fy进行运算.推算。作为该场合的运算推算式的变量，既可仅仅采用通过上述前处理部31计算的平均值A，也可仅仅采用振幅值B，也可采用平均值A和振幅值B这两者。该荷载运算部35具有运算补偿部35a，在上述评价值Ei位于包括上述阈值Ci的已确定的区域内时，将采用包括阈值Ci的两侧的评价值区域的参数，通过上述推算运算式而运算的两个荷载推算结果合成，由此，对运算结果进行补偿。在参数切换部34中，将上述评价值Ei与已确定的阈值Ci相比较，根据该比较结果，切换上述推算运算式的参数。即，对于评价值Ei，在Ci 彡 E1......(I)的区域，推算运算式的参数采用系数Ml (图7)。另外，对于评价值Ei，在Ci < E1......(2)的区域，推算运算式的参数采用系数M2 (图7)。但是，如果在参数切换 部34中，像图7那样，对应于多个条件，切换荷载推算运算部35中所采用的推算运算式的参数，则具有根据运算的结果而获得的推算运算值通过切换，产生不连续的情况。另外，在图7中，横轴表示用于参数的切换的评价值Ei，纵轴表示已推算的荷载值。在该状态，时间序列的荷载推算结果如图8所示，产生不连续的部分。另夕卜，在图8中，将横轴作为时间轴，将纵轴作为已演算的推算荷载值。特别是，在输入状态在参数切换附近的状况继续的场合，因输入的微妙的变化，频繁地产生参数切换。即，在评价值Ei横切阈值Ci时，产生推算荷载值不连续地变化的状态。在评价值Ei停留于阈值Ci的附近的场合，时间序列的推算荷载值像图8那样，产生频繁的不连续的部分。在像这样，推算荷载值不连续地变化的场合，所输出的推算荷载值的误差变大，或形成与本来的不同的特性的推算荷载值。在像汽车中的控制系统那样，根据已推算的荷载值，进行各种的操作的控制系统中，最好不像这样，推算荷载值不连续地变化。于是，作为消除该不连续地变化的对策，在设置于荷载推算运算部35中的运算补偿部35a中，进行下述这样的处理。首先，在评价值Ei中的切换推算运算式的参数的阈值Ci附近，比如，像图9那样，设置宽度2 Xm的边界区域(Ci 一 m，Ci +m)。在该区域内部，进行计算考虑了评价值Ei中的夹持阈值Ci的两侧处的推算荷载值的不连续性的推算荷载的处理。如果比如，阈值Ci的左侧的区域的推算运算式的参数为M1，右侧的区域的推算运算式的参数为M2。通过相应的参数而计算的荷载推算值为F(Ml)和F(M2)，则在上述区域内部，像下述式那样，将两者的推算运算结果合成，形成补偿推算运算式F。F= a F(Ml) + β F (M2)......(3)α + β = 1......(4)在这里，α与β满足(4)式的关系，分别表示推算荷载F(Ml)的比例和推算荷载F(M2)的比例。比如，α与β也可像图10那样，在上述边界区域内，直线地变化。在该场合，上述边界区域内的推算荷载值像图9所示的那样，呈折线状而变化。在这里，如果相对阈值Ci的增量由X表示，则α与β的关系为下述式的关系。 α / β = (m — x) / (m + x)......(5) 此外，推算荷载F(Ml)、F(M2)的比例也可为像图13那样，通过二次曲线而表示的合成比例。在该场合，上述边界区域内的推算荷载值像图12所示的那样平滑地变化。通过运算补偿部35a中的这样的处理，通过荷载运算部35运算的推算荷载值像图11中的作为时间序列变化而表示的那样，具有连续性。由此，还容易适合于下述的控制系统，在该系统中，在按照适合于车辆的行驶状态的方式对在荷载运算部35中使用的推算运算式的参数进行切换的同时，由于在所运算的推算荷载值中没有不连续的部分，故荷载推算精度提高，根据已推算的荷载，进行各种的操作。
另外，所输出的推算荷载的种类并不限于上述三个方向的荷载Fx、Fy、Fz，还可按照下述的方式构成，该方式为:追加荷载运算部35中的推算运算式F的参数，对转向力矩Mz、围绕X轴的力矩Mx进行演算。
此外，也可像图3那样，在传感组件20中安装温度传感器36，通过该温度传感器36的检测信号，对各传感器输出信号进行补偿。在图14中，给出下述结构例，在前处理部31中，采用温度传感器36的检测信号，通过温度补偿机构37，对作为两个传感器22A、22B的输出信号的和而计算的平均值A进行补偿。如果伴随轴承旋转的发热、或由于周边环境等车轮用轴承的温度改变，由于即使在荷载不改变的情况下，传感组件20的传感器输出信号仍因热膨胀等而改变，故在已检测的荷载中残留有温度的影响。于是，如果像上述那样，通过温度传感器36的检测信号，对各传感器检测信号进行补偿，则可降低温度造成的检测荷载误差。
如果在车轮的轮胎和路面之间作用有荷载，则还在图1所示的车轮用轴承的作为固定侧部件的外方部件I上施加荷载，产生变形。由于在这里，传感组件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变小。
特别是在荷载推算机构30中具有荷载运算部35，该荷载运算部35将各传感组件20的传感器输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算，在荷载推算机构30中，根据多个传感组件20的传感器输出信号，通过评价值计算部32而计算构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值Ei (图7)，另外通过参数切换部34，将该评价值Ei与已确定的阈值Ci (图7)进行比较，根据该比较结果切换上述参数。另外，在荷载运算部35中，在评价值Ei位于夹持阈值Ci的区域内时，运算补偿部35a对运算结果进行补偿，具体采用夹持阈值Ci的两侧的评价值区域的参数，通过将上述推算运算式运算的两个荷载推算结果进行合成。由此，可一边对形变传感器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，获得连续的推算荷载。
图17 图21表示本发明的第2实施方式。在该带有传感器的车轮用轴承中，针对图1 图16所示的第I实施方式，各传感组件20按照下述的方式构成。在该场合，传感组件20像图20的放大纵向剖视图所示的那样，由形变发生部件21与一个形变传感器22构成，该一个形变传感器22安装于该形变发生部件21上，检测形变发生部件21的形变。形变发生部件21在两端部具有两个接触固定部21a，该两个接触固定部21a经由间隔件23而接触固定于外方部件I的外径面上。此外，像图21的剖视图所示的那样，通过在外方部件I的外径面中的固定有上述形变发生部件21的两个接触固定部21a的两个部位的中间部上开设槽lc，也可省略上述间隔件23，形变发生部件21中的缺口部21b所在的部位与外方部件I的外径面离开。
但是，按照前述的各实施方式的带有传感器的车轮用轴承，与过去的带有传感器的车轮用轴承相比较，具有一定的优良的效果，但是，在其荷载推算机构30的结构中，对于根据荷载推算运算部35的运算的结果而获得的推算荷载值，通过推算运算式的参数的切换，推算荷载值的不连续的变化，误差增大。S卩，像图1所示的那样，在荷载推算机构30中具有荷载运算部35，其中，将各传感组件的传感器输出信号代入已确定的推算运算式，对作用于车轮用轴承的荷载进行运算，在该荷载推算机构30中，根据多个传感组件的传感器输出信号，通过评价值计算部33，计算构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值Ei，另外通过参数切换部34，将该评价值Ei与已确定的阈值Ci相比较，通过该比较结果，切换上述参数。另外，在荷载运算部35中，在评价值Ei在夹持阈值Ci的已确定的区域内时，运算补偿部35a通过下述方式对运算结果进行补偿，即采用夹持阈值Ci的两侧的评价值区域的参数，对上述推算运算式所运算的两个荷载推算结果进行合成。由此，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，获得连续的推算荷载值。但是，同样在该方案的场合，在输入荷载状态在参数切换附近的状况继续的场合，通过输入的微妙的变化，参数切换频繁地发生。此时，在通过荷载推算参数切换，推算荷载值不连续地变化的场合，所输出的推算荷载值的误差变大，或形成与本来的不同的特性的推算荷载值。对于根据已检测的推算荷载值而进行各种的操作的汽车等的控制系统，这样的不连续的变化或误差的放大是不优选的。对于解决这样的课题的第3实施方式，通过图22 图25而进行说明。另外，对于与图1 图16所示的第I实施方式，与图17 图21所示的第2实施方式相同或相应的部分，采用同一标号，具体的说明省略。像图22所示的那样，在该第3实施方式中，没有设置图1所示的第I实施方式的荷载推算机构30中的运算补偿部35a。代替设置运算补偿部35a，第3实施方式中的荷载推算机构30包括荷载推算部35，该荷载推算部35将上述各传感组件的传感器的输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算；评价值计算部32，其输出构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值；参数切换部，其将上述评价值与已确定的阈值 进行比较，通过该比较结果，切换上述推算运算式的参数，在上述阈值中设定滞值。特别是在输入状态在参数切换附近的状况继续的场合，因输入的微妙的变化，参数切换会频繁地发生。即，在评价值Ei横切阈值Ci时，产生推算荷载值不连续地变化的状态。在评价值Ei停留于阈值Ci的附近的场合，时间序列的推算荷载值像图23那样，产生频繁的不连续的部分。在像这样，推算荷载值不连续地变化的场合，所输出的推算荷载值的误差变大，或形成与本来的不同的特性的推算荷载值。在第3实施方式中，作为消除推算荷载值的不连续性的对策，在上述参数切换部34中采用的阈值Ci中设定图24那样的滞值，像下述那样，进行推算运算式的参数的切换。另外，在图24中，将滞值的大小作为±1!而表示。即，在评价值Ei增加时，推算运算式的参数的切换的阈值为Ci + h，在评价值Ei减少时，阈值为C1- h。由此，如果一旦发生推算运算式的参数的切换，则改变反向的参数的切换用的阈值，不产生频繁的参数的切换。像这样，即使在评价值Ei在阈值Ci附近的状态的情况下，推算运算式的参数仍不频繁地切换，不连续的输出状态不会继续产生，像图25中的作为时间序列变化而表示的那样，推算荷载值变得具有连续性。其结果是，还容易适合于下述的控制系统，其中，在按照适合于车辆的行驶状态的方式，对荷载运算部35所采用的推算运算式的参数进行切换的同时，由于在所运算的推算荷载值中没有不连续的部分，故荷载推算精度提高，根据已推算的荷载，进行各种的操作。对于上述滞值的大小土h，可按照荷载推算时的误差变小的方式，对应于上述参数，调整到最佳的值。
特别是在具有荷载运算部35的荷载推算机构30中，荷载运算部35将各传感组件20的传感器输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算，在荷载推算机构30中，从评价值计算部32而输出构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值Ei，另外通过参数切换部34将该评价值Ei与已确定的阈值Ci进行比较，根据该比较结果，切换上述参数。另外，在该阈值Ci中设定滞值。由此，不产生推算运算式的参数的切换的边界区域的、频繁的参数的切换，可抑制通过荷载运算部35而运算输出的推算荷载值不连续的情况。其结果是，可一边对形变传感器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，获得连续的推算荷载。
由于在各传感组件20中，仅仅安装一个形变传感器22，故在荷载推算机构30的前处理部31中，按照一定时间观测各传感组件20中的一个形变传感器22的输出信号，求出该传感器输出信号的平均值A和振幅值B。其它的结构与前面第I实施方式的场合基本相同。
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上。
此外，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，本发明也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还可用于从动轮用的车轮用轴承，此外，还可用于各代的锥滚型的车轮用轴承。
如上所述，参照附图，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，阅读本申请说明书后，会在显然的范围内容易想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，应被解释为根据权利要求书而确定的发明的范围内。
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20表示传感组件；
标号21表示形变发生部件；
标号21a表示接触固定部；
标号22、22A、22B表不形变传感器；
标号30表示荷载推算机构；
标号31表示前处理部；
标号32表示评价值计算部；
标号33表示Fy方向判断部；标号34表示参数切换部；标号34a表示方向对应命令部；标号35表示荷载推算运算部；标号35a表示运算补偿部；标号36表不温度传感器。
权利要求
1.一种带有传感器的车轮用轴承，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的滚动面；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；多排的滚动体，该多排的滚动体介设于两个部件的面对的滚动面之间，该车轮用轴承以能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多个荷载检测用传感组件，上述传感组件包括:形变发生部件，该形变发生部件具有接触而固定于上述固定侧部件上的两个以上的接触固定部；一个以上的传感器，该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， 另外设置荷载推算机构，该荷载推算机构根据上述多个传感组件的传感器的输出信号推算作用于车轮上的荷载， 上述荷载推算机构包括:荷载推算运算部，该荷载推算运算部将上述各传感组件的传感器的输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算；评价值计算部，该评价值计算部根据上述多个传感组件的传感器的输出信号，计算构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值；参数切换部，该参数切换部将该评价值与已确定的阈值进行比较，根据该比较结果，切换上述推算运算式的参数， 上述荷载推算运算部包括运算补偿部，在上述评价值位于包括上述阈值的已确定的区域内时，该运算补偿部采用夹持阈值的两侧的评价值区域的参数，通过合成上述推算运算式所演算的两个荷载推算结果，由此对运算结果进行补偿。
2.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值计算部所计算的评价值表示车辆行驶速度。
3.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值计算部将传感组件的传感器的输出信号的振幅值的差分作为上述评价值而计算，该传感组件设置于: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上。
4.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值计算部将传感组件的传感器的输出信号的振幅值的差分作为上述评价值而计算，该传感组件设置于:位于轮胎触地面的左右位置的上述固定侧部件的外径面的左面部和右面部上。
5.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值计算部将第I评价值、第2评价值和第3评价值中的任意两个以上评价值复合，将该复合值作为评价值而计算，该第I评价值 为表示车辆行驶速度的评价值，该第2评价值作为通过对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上的传感组件的传感器的输出信号的振幅值的差分而求出，该第3评价值作为通过位于轮胎触地面的左右位置的上述固定侧部件的外径面的左面部和右面部上的传感组件的传感器的输出信号的振幅值的差分而求出。
6.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述荷载推算运算部的运算补偿部对运算结果进行补偿的、上述评价值的包括上述阈值的已确定的区域为:将超过阈值的规定宽度的区域与到达阈值的规定宽度的区域合并的区域。
7.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，在上述评价值的包括上述阈值的已确定的区域，在上述荷载推算运算部的运算补偿部将上述两个荷载推算结果合成而进行的运算结果的补偿中，求出该两个荷载推算结果的线性之和。
8.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，在上述评价值的包括上述阈值的已确定的区域，在上述荷载推算运算部的运算补偿部将上述两个荷载推算结果合成而进行的运算结果的补偿中，采用2次以上的函数进行上述两个荷载推算结果的合成。
9.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，设置三个以上的上述传感组件，上述荷载推算机构根据上述三个以上的传感组件的传感器的输出信号，推算作用于车轮用轴承的径向的上下方向和左右方向的两个径向荷载、与作用于轴向的一个轴向荷载的共三个方向的荷载。
10.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，四个上述传感组件以圆周方向90度的相位差均等配置于: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、右面部与左面部上。
11.根据权利要求3所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述荷载推算机构具有方向判断部，该方向判断部采用与上下位置面对而配置的两个传感组件的传感器的输出信号的振幅值的差分来判断轴向荷载的方向，上述参数切换部具有方向对应命令部，该方向对应命令部对应于上述方向判断部的判断结果，进行上述荷载推算运算部的推算运算式的参数的切换。
12.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述荷载推算机构包括:前处理部，该前处理部计算上述各传感组件中的各传感器的输出信号的一定时间内的平均值和振幅值，上述荷载推算运算部的推算运算式采用下述情况之一对荷载进行运算处理:仅采用上述平均值、或仅采用振幅值、或采用上述平均值和振幅值这两者。
13.根据权利要求12所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述传感组件包括三个以上的接触固定部和两个传感器，在邻接的第I和第2接触固定部之间、以及在邻接的第2和第3接触固定部之间，分别安装各传感组件，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{l/2 + n(n为整数)}倍，上述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。
14.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，在上述各传感组件中设置温度传感器，根据该温度传感器的输出信号，对传感组件的传感器的输出信号进行补偿。
15.一种带有传感器的车轮用轴承，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的滚动面；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；多排的滚动体，该多排的滚动体介设于两个部件的面对的滚动面之间，该车轮用轴承以能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多个荷载检测用传感组件，上述传感组件包括:形变发生部件，该形变发生部件具有接触而固定于上述固定侧部件上的两个以上的接触固定部；一个以上的传感器，该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， 另外设置荷载推算机构，该荷载推算机构根据上述多个传感组件的传感器的输出信号推算作用于车轮上的荷载， 上述荷载推算机构包括:荷载推算运算部，该荷载推算运算部将上述各传感组件的传感器的输出信号代入已确定的推算运算式中，对作用于车轮用轴承上的荷载进行运算；评价值输出部，该评价值输出部输出构成上述推算运算式的参数的切换的指标的一个以上的评价值；参数切换部，该参数切换部将该评价值与已确定的阈值进行比较，根据该比较结果，切换上述推算运算式的参数，在上述阈值中设定滞值。
16.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值输出部所输出的评价值为车辆行驶速度。
17.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值输出部所输出的评价值为转向角度。
18.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值输出部所输出的评价值为转向角信号。
19.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值输出部将传感组件的传感器的输出信号的振幅值的差分作为上述评价值而输出，该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上。
20.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值输出部将传感组件的传感器的输出信号的振幅值的差分作为上述评价值而输出，该传感组件设置于位于轮胎触地面的左右位置的、上述固定侧部件的外径面的左面部和右面部上。
21.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述评价值输出部将传感组件的传感器的输出信号的振幅值的总计作为上述评价值而输出，该传感组件设置于位于轮胎触地面的上下左右位置的、上述固定侧部件的外径面的顶面部、底面部、左面部和右面部上。
22.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，将对下述的评价值中的任意两个以上评价值进行复合处理而得到的值作为评价值而输出，该评价值包括:表示车辆行驶速度的评价值；表示转向角度的评价值；表示转向角度信号的评价值；传感组件的传感器的输出信号的振幅值进行差分而求出的评价值，该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上；传感组件的传感器的输出信号的振幅值进行差分而求出的另一评价值，该传感组件设置于位于轮胎触地面的左右位置的上述固定侧部件的外径面的左面部和右面部上；作为传感组件的传感器的输出信号的振幅值的总计而求出的评价值，该传感组件设置于位于轮胎触地面的上下左右位置的上述固定侧部件的外径面的顶面部、底面部、左面部和右面部上。
23.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，可通过上述参数而调整按照上述阈值设定的滞值的大小。
24.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，设置三个以上的上述传感组件，上述荷载推算机构根据上述三个以上的传感组件的传感器的输出信号，推算作用于车轮用轴承的径向的上下方向和左右方向的两个径向荷载、与作用于轴向的一个轴向荷载的共三个方向的荷载。
25.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，四个上述传感组件以圆周方向90度的相位差均等配置于: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、右面部与左面部上。
26.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述荷载推算机构包括前处理部，该前处理部计算上述各传感组件中的各传感器的输出信号的一定时间内的平均值和振幅值，上述荷载推算运算部的推算运算式采用下述之一对荷载进行运算处理，仅采用上述平均值、或仅采用振幅值、或上述平均值和振幅值这两者。
27.根据权利要求26所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，上述传感组件包括三个以上的接触固定部和两个传感器，在邻接的第I和第2接触固定部之间、以及在邻接的第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U/2 + n(n为整数)}倍，上述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。
28.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承，其中，在上述各传感组件中设置温度传感器，根据该温度 传感器的输出信号，对传感组件的传感器的输出信号进行补偿。
全文摘要
本发明提供一种带有传感器的车轮用轴承，其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，获得连续的推算荷载。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(20)及根据传感组件(20)的传感器输出信号推算荷载的荷载推算机构(30)。荷载推算机构(30)包括荷载推算运算部(35)，其采用推算运算式对荷载进行运算；评价值计算部(32)，其根据多个传感器输出信号，计算构成推算运算式的参数切换指标的评价值(Ei)；参数切换部(34)，其根据对评价值(Ei)与阈值(Ci)进行比较的结果切换参数。荷载推算运算部(35)包括运算补偿部(35a)，其在包括阈值(Ci)的一定的评价值区域内，将通过夹持阈值(Ci)的两侧的评价值区域的参数而运算的两个荷载推算结果合成，对运算结果进行补偿。
文档编号F16C19/52GK103140745SQ201180043038
公开日2013年6月5日 申请日期2011年9月2日 优先权日2010年9月10日
发明者秋山步, 高桥亨, 西川健太郎, 乘松孝幸 申请人:Ntn株式会社