测量载荷传感器单元以及带测量载荷传感器单元的轮毂轴承的制作方法

本发明涉及载荷检测装置技术领域，特别涉及传感器技术领域，具体是指一种用于检测载荷的测量载荷传感器单元以及带该测量载荷传感器单元用于检测轮毂轴承载荷大小的轮毂轴承。

背景技术：

在汽车等车辆的车轮用轮毂轴承中，有驱动轮用轮毂轴承和从动轮用轮毂轴承。近年来，对于汽车等车辆要求进一步降低燃油费和提高行驶稳定性，因此，用于连接车体和车轮，并实现灵活旋转的轮毂轴承朝小型化、轻量化方向发展迅速。其结果，构成车轮用轮毂轴承的零件有向小型化、薄壁化方向发展的倾向。

作为其现有结构的代表性的例子，公知的有如图6所示的驱动轮用的所谓车轮用第三代轮毂轴承。

该车轮用轮毂轴承，包括带车轮安装凸缘56的轮毂51、带车体安装凸缘52c的外圈52以及双列的滚动体53。带车轮安装凸缘56的轮毂51具有轮毂轴54和内圈55，轮毂轴54在其外径面的一端设置有用于安装车轮(图中未绘出)的车轮安装凸缘56，在其外径面的中部形成有外侧内滚道面54a，在其外径面的另一端设置有内圈安装部54b。另外，车轮安装凸缘56上设置有用于安装车轮的车轮安装螺孔56a，车轮安装螺孔56a中可设置固定连接带车轮安装凸缘56的轮毂51和车轮的车轮安装螺栓(图中未绘出)。内圈55安装在内圈安装部54b上，该内圈55在其外径面上设计内侧内滚道面55a(需要说明的是，在描述滚道面时所涉及的外侧表示向车体外，内侧表示向车体内)。带车体安装凸缘52c的外圈52包括外圈主体52b，外圈主体52b在其外径面上设置有车体安装凸缘52c，在其内径面上形成有双列的外滚道面即外侧外滚道面52d和内侧外滚道面52a。带车体安装凸缘52c的外圈52套设在外侧内滚道面54a和内侧 内滚道面55a上，在外侧外滚道面52d及内侧外滚道面52a和与其对置的外侧内滚道面54a及内侧内滚道面55a之间分别填充有滚动体53，实现轮毂51和外圈52灵活地转动。另外，车体安装凸缘52c上设置有用于安装车体的车体安装螺孔52e，车体安装螺孔52e中可设置固定连接外圈52和车体例如悬架装置(图中未绘出)的车体安装螺栓(图中未绘出)。

为了灵敏并准确地检测施加于车轮的载荷，在日本专利JP4850078(公开号JP2007271603A)中已经提出带载荷测量传感器轮毂轴承单元，如图6中所示，该带载荷测量传感器轮毂轴承单元是在上述车轮用轮毂轴承的外圈52(也可以是轮毂51)上安装测量载荷传感器单元50，该测量载荷传感器单元50包括生成变形的部件57以及安装于该生成变形的部件57之上的应变传感器58，生成变形的部件57包括第一接触固定部57a、第二接触固定部57b以及位于第一接触固定部57a和第二接触固定部57b之间并分别与第一接触固定部57a和第二接触固定部57b连接的生成变形部57c，应变传感器58安装在生成变形部57c上，第一接触固定部57a安装在车体安装凸缘52c的侧面，第二接触固定部57b安装在外圈主体52b的外径面上，应变传感器58与施加载荷(作用力)检测装置60通过信号链路连接，施加载荷(作用力)检测装置60与异常诊断装置70通过信号链路连接。

由此，当伴随着车辆行驶的转动部件施加载荷后，通过滚动体53，外圈52发生变形，这个变形传递到测量载荷传感器单元50。设置于测量载荷传感器单元50的应变传感器58检测生成变形的部件57的变形，再将信号发送给施加载荷(作用力)检测装置60，从而检测施加的载荷(作用力)，施加载荷(作用力)检测装置60将检测的施加的载荷(作用力)发送给异常诊断装置70，由异常诊断装置70判断是否存在异常。

但是，随着车辆的姿势(态)控制技术等的进一步发展，要求带传感器轴承单元具有更高的灵敏性和准确度。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的一个目的在于提供一种测量载荷传感器单元，其具有更高的灵敏性和准确度。

本发明的另一目的在于提供一种带测量载荷传感器单元的轮毂轴承，其具有更高的灵敏性和准确度，能更加灵敏并准确地检测施加于车轮的载荷。

为达到以上目的，在本发明的第一方面，提供了一种测量载荷传感器单元，用于安装在固定部件上从而检测所述固定部件的变形，所述测量载荷传感器单元包括生成变形的部件和应变传感器，所述的生成变形的部件包括第一接触固定部、第二接触固定部以及位于所述第一接触固定部和所述第二接触固定部之间并分别与所述第一接触固定部和所述第二接触固定部连接的生成变形部，所述应变传感器安装在所述生成变形部上，所述固定部件包括固定主体和凸缘，所述凸缘设置在所述固定主体的外侧面上，所述第一接触固定部用于安装在所述凸缘的侧面，所述第二接触固定部用于安装在所述的固定主体的外侧面，其特点是，所述生成变形部具有窄幅部，所述窄幅部的宽度小于所述生成变形部的其余部分的宽度，所述应变传感器安装在所述窄幅部上。

根据本发明的一个实例，所述窄幅部的厚度小于所述的生成变形部的其余部分的厚度。

根据本发明的一个实例，所述窄幅部的长度小于所述的生成变形部的其余部分的长度。

根据本发明的一个实例，所述生成变形部包括相互连接的第一臂部和第二臂部，所述窄幅部位于所述第二臂部。

根据本发明的一个实例，所述第一臂部和所述第二臂部形成为逆时针旋转90度的L形。

根据本发明的一个实例，所述第二臂部的厚度小于所述第一臂部的厚度。

根据本发明的一个实例，所述第二臂部的长度小于所述第一臂部的长度。

根据本发明的一个实例，所述第二臂部的宽度小于所述第一臂部的宽度。

根据本发明的一个实例，所述第二臂部沿远离所述外侧面的方向设置。

根据本发明的一个实例，所述第一臂部沿所述固定主体的轴向设置。

根据本发明的一个实例，所述窄幅部通过在所述生成变形部的宽度方向的两侧设置缺口部而形成。

根据本发明的一个实例，所述测量载荷传感器单元还包括施加载荷检测装置，所述应变传感器与所述施加载荷检测装置通过第一信号链路连接。

根据本发明的一个实例，所述测量载荷传感器单元还包括异常诊断装置，所述施加载荷检测装置与所述异常诊断装置通过第二信号链路连接。

在本发明的第二方面，提供了一种带测量载荷传感器单元的轮毂轴承，所述轮 毂轴承包括外圈部件、滚动体和内圈部件，所述滚动体设置在所述外圈部件和所述内圈部件之间，其特点是，所述轮毂轴承还包括上述的测量载荷传感器单元，所述第一接触固定部安装在所述凸缘的侧面，所述第二接触固定部安装在所述的固定主体的外侧面，所述固定部件为所述外圈部件或所述内圈部件。

根据本发明的一个实例，所述外圈部件包括外圈主体和车体安装凸缘，所述车体安装凸缘设置在所述外圈主体的外径面上，所述滚动体设置在所述外圈主体和所述内圈部件之间，所述固定部件为所述外圈部件，所述固定主体为所述外圈主体，所述凸缘为所述车体安装凸缘。

根据本发明的一个实例，所述车体安装凸缘设置有车体安装孔，所述第一接触固定部邻近所述车体安装孔。

根据本发明的一个实例，所述内圈部件包括轮毂轴、内圈和车轮安装凸缘，所述车轮安装凸缘设置在所述轮毂轴的外径面上，所述的轮毂轴的外径面上还设置有内圈安装部，所述内圈安装在所述内圈安装部中，所述外圈部件和所述轮毂轴之间和/或所述外圈部件和所述内圈之间设置有所述滚动体，所述固定部件为所述内圈部件，所述固定主体为所述轮毂轴，所述凸缘为所述车轮安装凸缘。

根据本发明的一个实例，所述车轮安装凸缘设置有车轮安装孔，所述第一接触固定部邻近所述车轮安装孔。

本发明的有益效果主要在于：

1、本发明的测量载荷传感器单元的生成变形的部件的生成变形部具有窄幅部，窄幅部的宽度小于生成变形部的其余部分的宽度，应变传感器安装在窄幅部上，从而具有更高的灵敏性和准确度，且设计巧妙，结构简洁，适于大规模推广应用。

2、本发明的带测量载荷传感器单元的轮毂轴承的测量载荷传感器单元的生成变形的部件的生成变形部具有窄幅部，窄幅部的宽度小于生成变形部的其余部分的宽度，应变传感器安装在窄幅部上，从而具有更高的灵敏性和准确度，能更加灵敏并准确地检测施加于车轮的载荷，且设计巧妙，结构简洁，适于大规模推广应用。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1是本发明的带测量载荷传感器单元的轮毂轴承的一个具体实施例的主视剖视示意图。

图2是图1所示的具体实施例的外圈部件的左视示意图。

图3是图1所示的具体实施例的测量载荷传感器单元的俯视示意图。

图4是图1所示的具体实施例的测量载荷传感器单元的主视示意图。

图5是图1所示的具体实施例的测量载荷传感器单元的右视示意图。

图6是现有的测量载荷传感器单元的轮毂轴承的主视剖视示意图。

(符号说明)

1 外圈部件 11 外圈主体

11a 外侧外滚道面 11b 内侧外滚道面

12 车体安装凸缘 13 车体安装孔

2 滚动体

3 内圈部件 31 轮毂轴

31a 外侧内滚道面 32 内圈

32a 内侧内滚道面 33 车轮安装凸缘

34 内圈安装部 35 车轮安装孔

4 生成变形的部件 41 第一接触固定部

42 第二接触固定部 43 生成变形部

43a 第一臂部 43b 第二臂部

43c 缺口部 44 窄幅部

5 应变传感器

6 测量载荷传感器单元

7 施加载荷测量装置

8 异常诊断装置

50 测量载荷传感器单元

51 轮毂

52 外圈 52a 内侧外滚道面

52b 外圈主体 52c 车体安装凸缘

52d 外侧外滚道面 52e 车体安装螺孔

53 滚动体

54 轮毂轴 54a 外侧内滚道面

54b 内圈安装部

55 内圈 55a 内侧内滚道面

56 车轮安装凸缘 56a 车轮安装螺孔

57 生成变形的部件 57a 第一接触固定部

57b 第二接触固定部 57c 生成变形部

58 应变传感器

60 施加载荷(作用力)检测装置

70 异常诊断装置

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，本发明的带测量载荷传感器单元的轮毂轴承包括外圈部件1、滚动体2、内圈部件3和测量载荷传感器单元6，所述滚动体2设置在所述外圈部件1和所述内圈部件3之间，所述测量载荷传感器单元6包括生成变形的部件4和应变传感器5，所述的生成变形的部件4包括第一接触固定部41、第二接触固定部42以及位于所述第一接触固定部41和所述第二接触固定部42之间并分别与所述第一接触固定部41和所述第二接触固定部42连接的生成变形部43，外圈部件1(也可以是内圈部件3)作为安装测量载荷传感器单元6的固定部件，所述固定部件包括固定主体和凸缘，所述凸缘设置在所述固定主体的外侧面上，所述第一接触固定部41安装在所述凸缘的侧面，所述第二接触固定部42安装在所述的固定主体的外侧面，所述生成变形部43具有窄幅部44，所述窄幅部44的宽度小于所述生成变形部43的其余部分的宽度，所述应变传感器5安装在所述窄幅部44上。

所述外圈部件1具有任何合适的结构，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述外圈部件1包括外圈主体11和车体安装凸缘12，所述车体安装凸缘12设置在所述外圈主体11的外径面上，所述滚动体2设置在所述外圈主体11和所述内圈部件3之间。在这种情况下，因为所述固定部件为所述外 圈部件1，因此，所述固定主体为所述外圈主体11，所述凸缘为所述车体安装凸缘12。

所述第一接触固定部41可以安装在所述车体安装凸缘12的侧面的任何合适的位置，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述车体安装凸缘12设置有车体安装孔13，所述第一接触固定部41邻近所述车体安装孔13。更具体地，所述第一接触固定部41位于所述车体安装孔13的中心线和所述外圈部件1的中心线构成的径向平面内，并位于所述车体安装孔13的正下方。在这种情况下，车体上相应位置设置有相应的车体孔，通过螺栓等穿设车体安装孔13和车体孔并结合螺母可实现固定连接车体和车体安装凸缘12。显然，本领域技术人员可以采用任何其它熟知的结构固定连接车体和车体安装凸缘12。

所述车体安装凸缘12可以具有任何合适的形状，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述车体安装凸缘12为法兰盘。

所述内圈部件3具有任何合适的结构，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述内圈部件3包括轮毂轴31、内圈32和车轮安装凸缘33，所述车轮安装凸缘33设置在所述轮毂轴31的外径面上，所述的轮毂轴31的外径面上还设置有内圈安装部34，所述内圈32安装在所述内圈安装部34中，所述外圈部件1和所述轮毂轴31之间和/或所述外圈部件1和所述内圈32之间设置有所述滚动体2。在这种情况下，如果所述固定部件为所述内圈部件3，则所述固定主体为所述轮毂轴31，所述凸缘为所述车轮安装凸缘33。

为了保证良好的稳定性，较佳地，所述外圈部件1的内径面具有双列的外滚道面，所述内圈部件3的外径面具有双列的内滚道面，双列的所述滚动体2分别设置在所述的双列的外滚道面和所述的双列的内滚道面之间。请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，外圈主体11在其内径面上形成有双列的外滚道面即外侧外滚道面11a和内侧外滚道面11b，轮毂轴31在其外径面上形成有外侧内滚道面31a，内圈32在其外径面上设计内侧内滚道面32a，外圈部件1套设在内圈部件3上，在外侧外滚道面11a及内侧外滚道面11b和与其对置的外侧内滚道面31a及内侧内滚道面32a之间分别填充有滚动体2，实现外圈部件1和内圈部件3灵活地转动。

在所述固定部件为所述内圈部件3的情况下，所述第一接触固定部41可以安装在所述车轮安装凸缘33的侧面的任何合适的位置，较佳地，所述车轮安装凸 缘33设置有车轮安装孔35，所述第一接触固定部41邻近所述车轮安装孔35。更具体地，所述第一接触固定部41位于车轮安装孔35的中心线与内圈部件3的中心线构成的径向平面内，且位于所述车轮安装孔35的正下方。在这种情况下，车轮上相应位置设置有相应的车轮孔，通过螺栓等穿设车轮安装孔35和车轮孔并结合螺母可实现固定连接车轮和车轮安装凸缘33。显然，本领域技术人员可以采用任何其它熟知的结构固定车轮和车轮安装凸缘33。

所述车轮安装凸缘33可以具有任何合适的形状，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述车轮安装凸缘33为法兰盘。

所述第二接触固定部42可以安装在所述的固定主体的外侧面的任何合适的位置，较佳地，所述第二接触固定部42和所述第一接触固定部41位于所述凸缘的同一侧。请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，在所述固定部件是外圈部件1的情况下，所述第二接触固定部42和所述第一接触固定部41位于所述车体安装凸缘12的同一侧。

所述测量载荷传感器单元6可以位于所述外圈部件1或所述内圈部件3的任何合适的位置，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，在外圈部件1和内圈部件3均具有凸缘(具体分别是车体安装凸缘12和车轮安装凸缘33)的情况下，所述测量载荷传感器单元6位于外圈部件1的凸缘和内圈部件3的凸缘之间。

为了获得更大的应变，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述窄幅部44的厚度小于所述的生成变形部43的其余部分的厚度。

为了获得更大的应变，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述窄幅部44的长度小于所述的生成变形部43的其余部分的长度。

所述生成变形部43可以具有任何合适的结构，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述生成变形部43包括相互连接的第一臂部43a和第二臂部43b，所述窄幅部44位于所述第二臂部43b。

所述第一臂部43a和所述第二臂部43b可以形成任何合适的形状，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述第一臂部43a和所述第二臂部43b形成为逆时针旋转90度的L形。显然，所述第一臂部43a和所述第二臂部43b形成的夹角不仅仅限于90度，可以是其它锐角或钝角。

为了获得更大的应变，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施 例中，所述第二臂部43b的厚度小于所述第一臂部43a的厚度。

为了获得更大的应变，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述第二臂部43b的长度小于所述第一臂部43a的长度。

为了获得更大的应变，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述第二臂部43b的宽度小于所述第一臂部43a的宽度。

所述第二臂部43b的设置方向可以根据需要确定，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述第二臂部43b沿远离所述外侧面的方向设置。当远离所述外侧面的方向是垂直所述外侧面的方向(也就是径向)时，形成沿径向方向的径向部位。所述的远离所述外侧面的方向不限于垂直所述外侧面的方向，可以是与外侧面成非90度的夹角方向。

所述第一臂部43a的设置方向可以根据需要确定，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述第一臂部43a沿所述固定主体(具体是外圈主体11)的轴向设置。从而形成沿轴向方向的轴向部位。显然，所述第一臂部43a也可以与轴向成非0度的夹角方向。

所述窄幅部44可以通过任何合适的方式形成，较佳地，所述窄幅部44通过在所述生成变形部43的宽度方向的两侧设置缺口部43c而形成。请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，在所述生成变形部43具有第一臂部43a和第二臂部43b的情况下，所述窄幅部44通过在所述第二臂部43b的宽度方向的两侧设置缺口部43c而形成。

为了检测所述测量载荷传感器单元6检测到的变形所对应施加的载荷，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述测量载荷传感器单元6还包括施加载荷检测装置7，所述应变传感器5与所述施加载荷检测装置7通过第一信号链路连接。

为了根据检测的施加的载荷判断是否存在异常，请参阅图1至图5所示，在本发明的一个具体实施例中，所述测量载荷传感器单元6还包括异常诊断装置8，所述施加载荷检测装置7与所述异常诊断装置8通过第二信号链路连接。

使用时，将车轮固定在车轮安装凸缘33上，将车体固定在车体安装凸缘12上即可。生成变形的部件4上安装应变传感器5形成测量载荷传感器单元6，将此安装于固定部件(具体是外圈部件1)上，因此用于检测载荷的测量载荷传感器单元6可方便地设置于车辆上。

伴随着车辆行驶的转动部件施加载荷后，通过滚动体2，固定部件(具体是外圈部件1)发生变形，这个变形传递到测量载荷传感器单元6。设置于测量载荷传感器单元6的应变传感器5检测生成变形的部件4的变形。生成变形的部件4具有所述第一接触固定部41和所述第一接触固定部42，所述第一接触固定部41安装在所述凸缘(具体是车体安装凸缘12)的侧面，所述第二接触固定部42安装在所述的固定主体的外侧面(具体是外圈主体11的外径面)，因此，固定部件的变形易传递至生成变形的部件4并被放大。该传递并被放大的变形通过应变传感器5测量，所以可以灵敏地测量固定部件的形变，载荷的测量精度得到了提高。

因此，通过在车辆中设置用于检测载荷的测量载荷传感器单元6，灵敏并且准确地检测出施加于车轮的载荷。

可理解，本发明的车轮安装凸缘33和车体安装凸缘12的位置也可以互换，也就是说，车体可以固定在内圈部件3上，车轮可以固定在外圈部件1上，同样可以实现本发明的目的。

本发明虽然主要针对轮毂轴承的载荷的测量，但是不限于此，还可用于施加至所有具有外侧面以及设置于外侧面上的凸缘的固定部件的载荷的测量。

综上，本发明的测量载荷传感器单元具有更高的灵敏性和准确度，带有该测量载荷传感器单元的轮毂轴承能更加灵敏并准确地检测施加于车轮的载荷，设计巧妙，结构简洁。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。

由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。