專利名稱：帶傳感器的輪轂單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將構(gòu)成機(jī)動(dòng)車的輪轂單元和檢測(cè)機(jī)動(dòng)車的各種信息的傳感器裝置一體化的帶傳感器的輪轂單元。
背景技術(shù)：
在機(jī)動(dòng)車中，為了進(jìn)行控制，必需各種信息，所以提出了在輪轂單元上設(shè)置傳感器裝置，該輪轂單元具有固定在車體側(cè)的車體側(cè)軌道部件、安裝車輪的車輪側(cè)軌道部件及設(shè)置在所述兩部件之間的兩列轉(zhuǎn)動(dòng)體。例如，在專利文獻(xiàn)1(日本專利公報(bào)特開平3-209016號(hào))中公開了一種帶傳感器的輪轂單元，其中在車體側(cè)軌道部件的內(nèi)端面上安裝環(huán)狀的支撐部件，將磁致伸縮傳感器附著在該環(huán)狀支撐部件上。
近年來，作為機(jī)動(dòng)車的控制手段，除ABS控制(防抱死制動(dòng)系統(tǒng))外，還進(jìn)行在發(fā)動(dòng)時(shí)或加速時(shí)不使驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力控制及防止轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫滑的制動(dòng)力控制等，但是，為了進(jìn)行精度更高的控制，重要的是檢測(cè)能有效地用在這些控制中的數(shù)據(jù)。鑒于這種實(shí)際情況，本發(fā)明人提出了更精確地測(cè)定施加在輪胎(車輪)上的接地載荷，以改善車輛控制的課題。
與此相對(duì)，在專利文獻(xiàn)1的帶傳感器的輪轂單元中，在測(cè)定環(huán)狀支撐部件的變形并由該變形求輪胎接地載荷的情況中，誤差大，存在不能根據(jù)變形傳感器的測(cè)定值高精度地得到輪胎接地載荷的問題。所以，本發(fā)明人提出了利用磁致伸縮傳感器高精度地求輪胎接地載荷的方案(專利文獻(xiàn)2＝日本專利申請(qǐng)?zhí)仡?yuàn)2002-142417)。
根據(jù)上述專利文獻(xiàn)2的帶傳感器的輪轂單元，在安裝磁致伸縮傳感器的部位適當(dāng)?shù)那闆r中，可以得到所期待的效果，但是，當(dāng)安裝磁致伸縮傳感器的部位不適當(dāng)時(shí)，檢測(cè)出的反磁致伸縮效果變小，結(jié)果，得到的輪胎接地載荷的誤差變大。而且，作為適合車輛控制的數(shù)據(jù)，雖然希望僅取出輪胎接地載荷中的左右方向成分，但是當(dāng)安裝磁致伸縮傳感器的部位不適當(dāng)時(shí)，存在不能高精度地求得所述左右方向輪胎接地載荷的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種帶傳感器的輪轂單元，其中在安裝傳感器(不僅是磁致伸縮傳感器，還包括位移傳感器)時(shí)，通過確定輪轂單元上反磁致伸縮效果或位移量變大的部位，使傳感器的安裝位置適當(dāng)化，由此能使用傳感器高精度地求得輪胎接地載荷，同時(shí)，不僅能取得上下方向輪胎接地載荷，也能僅取得左右方向輪胎接地載荷，并能分別取得左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷。

發(fā)明內(nèi)容
第1發(fā)明提供了一種帶傳感器的輪轂單元(帶磁致伸縮傳感器的輪轂單元)，其具有輪轂單元和傳感器裝置，該輪轂單元具有固定在車體側(cè)的車體側(cè)軌道部件；安裝車輪的車輪側(cè)軌道部件，該部件包括具有車輪安裝用法蘭的內(nèi)軸及嵌在內(nèi)軸上的內(nèi)輪；和配置在兩軌道部件間的兩列轉(zhuǎn)動(dòng)體，其特征在于所述傳感器裝置具有檢測(cè)反磁致伸縮效果的至少一個(gè)磁致伸縮傳感器和處理磁致伸縮傳感器的輸出的處理機(jī)構(gòu)，所述至少一個(gè)磁致伸縮傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪最上部的拉伸變形和車體側(cè)軌道部件最下部的壓縮變形中的任一個(gè)的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上，所述處理機(jī)構(gòu)具有求輪胎接地載荷的輪胎接地載荷計(jì)算部和求車輪旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)部。
磁致伸縮傳感器為計(jì)測(cè)反磁致伸縮效果(物質(zhì)應(yīng)變或變形時(shí)磁力出現(xiàn)現(xiàn)象)的傳感器，作為磁致伸縮傳感器，例如，有磁阻傳感器(MI傳感器)，其利用如下電磁現(xiàn)象來計(jì)測(cè)外部磁場(chǎng)，即，在透磁率高的磁性線處施加高頻電流時(shí)，磁性線兩端間的阻抗因外部磁場(chǎng)而變化；所述磁致伸縮傳感器例如還有應(yīng)力阻抗傳感器(SI傳感器)等，其利用阻抗隨應(yīng)力變化的現(xiàn)象。
伴隨行駛車輛的速度變化或姿勢(shì)變化，施加在各輪胎上的接地載荷變化，這時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體給以車輪側(cè)軌道部件及車體側(cè)軌道部件的力對(duì)應(yīng)輪胎接地載荷變化。該力的變化表現(xiàn)為轉(zhuǎn)動(dòng)體附近的車輪側(cè)軌道部件及車體側(cè)軌道部件的變形變化量，通過由磁致伸縮傳感器檢測(cè)變形的變化量并進(jìn)行逆算，由此可以求出輪胎接地載荷的變化量。而且，通過轉(zhuǎn)動(dòng)體的公轉(zhuǎn)，變形以對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)動(dòng)體的數(shù)目及旋轉(zhuǎn)速度的頻率重復(fù)，通過使用該重復(fù)率，可以求得輪轂單元的旋轉(zhuǎn)信息(旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)總數(shù)等)。
在上述帶磁致伸縮傳感器的輪轂單元中，優(yōu)選的是，輪胎接地載荷計(jì)算部具有求左右方向輪胎接地載荷的左右方向輪胎接地載荷計(jì)算部，更優(yōu)選的是，傳感器裝置具有檢測(cè)反磁致伸縮效果的至少三個(gè)磁致伸縮傳感器，所述至少三個(gè)磁致伸縮傳感器包括至少一個(gè)左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器和至少兩個(gè)前后方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器，前者以可以測(cè)定內(nèi)輪最上部的拉伸變形及車體側(cè)軌道部件最下部的壓縮變形中的任一個(gè)的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上；后者以可以測(cè)定內(nèi)輪最上部和最下部的中間的拉伸變形及車體側(cè)軌道部件的最上部和最下部的中間的壓縮變形中的任一個(gè)的方式相對(duì)前后安裝在車體側(cè)軌道部件上。根據(jù)左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器的輸出檢測(cè)出左右方向輪胎接地載荷，根據(jù)前后方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器的輸出檢測(cè)出前后方向輪胎接地載荷。
當(dāng)接地載荷作用在輪胎上時(shí)，在輪轂單元的各部分上產(chǎn)生壓縮或拉伸變形。通常，通過輪轂單元的兩列轉(zhuǎn)動(dòng)體之間中央的豎直線位于通過輪胎中心的豎直線的軸向外側(cè)，在具有由內(nèi)軸和內(nèi)輪構(gòu)成的車輪側(cè)軌道部件的輪轂單元中，在靠近車體側(cè)的內(nèi)輪上產(chǎn)生相對(duì)大的變形。該內(nèi)輪的變形成為在接地中心的相反側(cè)、即最上部最大的拉伸方向的變形。因此，通過如此配置磁致伸縮傳感器以檢測(cè)出該內(nèi)輪的拉伸變形，可以檢測(cè)出更大的反磁致伸縮效果。而且，通過檢測(cè)該拉伸方向的變形得到的磁致伸縮傳感器的輸出與左右方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，所以，通過預(yù)先求得傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式，可以由內(nèi)輪的拉伸方向的變形求左右方向輪胎接地載荷。而且，對(duì)于作用在輪胎上的載荷為前后方向的情況，內(nèi)輪的變形在最上部和最下部的正中間處最大。而且，在車輛減速時(shí)，在前進(jìn)方向前側(cè)的位置處成為拉伸方向的變形，在車輛加速時(shí)，在前進(jìn)方向后側(cè)的位置處成為拉伸方向的變形。因此，將磁致伸縮傳感器相對(duì)前后設(shè)置在內(nèi)輪肩部附近的外方，以在最上部和最下部的正中間處檢測(cè)這些拉伸變形，由此檢測(cè)減速時(shí)和加速時(shí)對(duì)應(yīng)于前后載荷的大的反磁致伸縮效果。檢測(cè)該反磁致伸縮效果得到的磁致伸縮傳感器的輸出與前后方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，因此，通過預(yù)先求出傳感器輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式，可以由內(nèi)輪的拉伸變形求得前后方向輪胎接地載荷。這樣，不僅能求取上下方向輪胎接地載荷，也能求取左右方向輪胎接地載荷，并能分別求取左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷。
同樣，在輪轂單元的車體側(cè)軌道部件中，在通過轉(zhuǎn)動(dòng)體間中央的豎直線的附近產(chǎn)生相對(duì)大的變形，該車體側(cè)軌道部件的變形成為在靠近接地中心側(cè)、即最下部處最大的壓縮方向的變形。因此，如此配置磁致伸縮傳感器以檢測(cè)該車體側(cè)軌道部件的壓縮，由此可以檢測(cè)更大的反磁致伸縮效果。而且，檢測(cè)該壓縮方向的變形得到的磁致伸縮傳感器的輸出與左右方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，因此，通過預(yù)先求出傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式，可以由車體側(cè)軌道部件的壓縮方向的變形求得左右方向輪胎接地載荷。而且，對(duì)于作用在輪胎上的載荷為前后方向的情況，車體側(cè)軌道部件的變形在最上部和最下部的正中間處最大。而且，在車輛減速時(shí)，在前進(jìn)方向后側(cè)的位置處成為壓縮方向的變形，在車輛加速時(shí)，在前進(jìn)方向前側(cè)的位置處成為壓縮方向的變形。因此，將磁致伸縮傳感器相對(duì)前后設(shè)置在車體側(cè)軌道部件附近的外方，以在最上部和最下部的正中間處檢測(cè)這些壓縮變形，由此檢測(cè)減速時(shí)和加速時(shí)對(duì)應(yīng)于前后載荷的大的反磁致伸縮效果。檢測(cè)該反磁致伸縮效果得到的磁致伸縮傳感器的輸出與前后方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，因此，通過預(yù)先求出傳感器輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式，可以由車體側(cè)軌道部件的壓縮方向變形求得前后方向輪胎接地載荷。這樣，不僅能求取上下方向輪胎接地載荷，也能求取左右方向輪胎接地載荷，并能分別求取左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷。
而且，在上述帶磁致伸縮傳感器的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器僅設(shè)置在車體側(cè)軌道部件的周上一處，該設(shè)置部位從最上部或最下部偏離規(guī)定角度。
輪轂單元的最上部或最下部產(chǎn)生的變形為由左右方向輪胎接地載荷引起的變形(前后方向輪胎接地載荷的影響大致為零)，在輪轂單元的最上部和最下部的正中間部(從最上部或最下部偏離90°的位置)，存在由前后方向輪胎接地載荷引起的變形(左右方向輪胎接地載荷的影響大致為零)。而且，在從輪轂單元的最上部或最下部偏離規(guī)定角度的位置處產(chǎn)生的變形為由左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷雙方引起的變形，這可以由磁致伸縮傳感器檢測(cè)。這里，“規(guī)定角度”例如為大致45°，但是，可以在30～60°的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇，需要的話，可以在左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷兩者的影響出現(xiàn)的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇。
在僅帶一個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元中，傳感器分別安裝在車輛前后左右4個(gè)部位的輪轂單元上。對(duì)于將磁致伸縮傳感器設(shè)置在從最上部或最下部偏離規(guī)定角度的位置處的情況，在傳感器的輸出中包含輪胎接地載荷的上下方向、左右方向及前后方向的所有成分。例如，如果車輛向左轉(zhuǎn)彎，則右側(cè)(包括前后)的輪轂單元的傳感器的輸出增加，如果在該狀態(tài)下減速，則右前側(cè)的輪轂單元的傳感器的輸出進(jìn)一步增加。因此，除根據(jù)各傳感器的輸出求施加在各輪胎上的合成接地載荷之外，由左輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)和右輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)之差求轉(zhuǎn)彎時(shí)的載荷變動(dòng)量，由前輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)和后輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)之差求制動(dòng)時(shí)的載荷變動(dòng)量，這樣，可以進(jìn)行使用輪胎接地載荷的車輛控制。而且，在具有所述僅帶一個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的車輛控制中，可以通過組合上述磁致伸縮傳感器的輸出、轉(zhuǎn)向角、加速器踏下量、制動(dòng)器踏下量等來進(jìn)行基于輪胎接地載荷的更高精度的控制。
在僅帶一個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元中，具有測(cè)定內(nèi)輪的拉伸變形的磁致伸縮傳感器的帶傳感器的輪轂單元配置在車輛前后左右4個(gè)部位，在前輪側(cè)的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向前側(cè)設(shè)置；在后輪側(cè)的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向后側(cè)設(shè)置，而且，具有測(cè)定車體側(cè)軌道部件的壓縮變形的磁致伸縮傳感器的帶傳感器的輪轂單元配置在車輛前后左右4個(gè)部位，在前輪側(cè)的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向前側(cè)設(shè)置；在后輪側(cè)的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向后側(cè)設(shè)置。對(duì)于磁致伸縮傳感器，其輸出特性因變形為拉伸變形或壓縮變形而不同，因此，例如當(dāng)將全部的磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向前側(cè)設(shè)置時(shí)，所述磁致伸縮傳感器為測(cè)定內(nèi)輪的拉伸變形的元件，僅在減速時(shí)為測(cè)定車體側(cè)軌道部件的壓縮變形的元件，并僅在加速時(shí)適當(dāng)?shù)貦z測(cè)前后方向輪胎接地載荷，但是，通過在前輪側(cè)偏前進(jìn)方向前側(cè)、在后輪側(cè)偏前進(jìn)方向后側(cè)設(shè)置磁致伸縮傳感器，可以在前輪側(cè)及后輪側(cè)的任何一者處進(jìn)行減速時(shí)的前后方向載荷的測(cè)定，在另一者處進(jìn)行加速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷的測(cè)定，不管加速時(shí)和減速時(shí)，都能求得前后方向輪胎接地載荷。
磁致伸縮傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪軸向的拉伸變形的方式面對(duì)內(nèi)輪的肩部端面，而且，磁致伸縮傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪徑向的拉伸變形的方式面對(duì)內(nèi)輪的肩部外周面。在任何一種情況中，可以相對(duì)拉伸變形的方向從與其相同的方向測(cè)定反磁致伸縮效果，可以以磁致伸縮傳感器的最大靈敏度進(jìn)行測(cè)定。而且，測(cè)定車體側(cè)軌道部件的壓縮變形的磁致伸縮傳感器最好從徑向外側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件。通過相對(duì)壓縮變形的方向(軸向)從徑向、即和壓縮變形垂直的方向測(cè)定反磁致伸縮效果，可以以磁致伸縮傳感器的最大靈敏度進(jìn)行測(cè)定。
對(duì)于第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元，例如在輪胎接地點(diǎn)相對(duì)于輪轂單元的轉(zhuǎn)動(dòng)部件間的中心偏置的情況下，最好和位移傳感器組合使用。在這種情況中，位移傳感器用于測(cè)定內(nèi)輪的最上部的位移。而且，利用位移傳感器的位移量的正負(fù)反向的情況，可以檢測(cè)出有無左右方向輪胎接地載荷，并通過檢測(cè)內(nèi)輪最上部的拉伸變形的左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器，與上下方向輪胎接地載荷分開地檢測(cè)左右方向輪胎接地載荷。
第2發(fā)明提供了一種帶傳感器的輪轂單元(帶位移傳感器的輪轂單元)，其具有輪轂單元和傳感器裝置，該輪轂單元具有固定在車體側(cè)的車體側(cè)軌道部件；車輪側(cè)軌道部件，該部件包括具有車輪安裝用法蘭的內(nèi)軸及嵌在內(nèi)軸上的內(nèi)輪；和配置在兩軌道部件間的兩列轉(zhuǎn)動(dòng)體，其特征在于所述傳感器裝置具有至少一個(gè)位移傳感器和處理位移傳感器的輸出的處理機(jī)構(gòu)，所述至少一個(gè)位移傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪及車體側(cè)軌道部件中任何一個(gè)的最上部或最下部的位移的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上，所述處理機(jī)構(gòu)具有求輪胎接地載荷的輪胎接地載荷計(jì)算部和求車輪旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)部。
作為位移傳感器，可以是渦流式、激光式、使用PSD的光學(xué)式、超聲波式、磁式、磁致伸縮式傳感器等中的任何一種，而且，可以不是非接觸式的，而是接觸式的。
伴隨行走車輛的速度變化或姿勢(shì)變化，施加在各輪胎上的接地載荷變化，這時(shí)，車輪側(cè)軌道部件(特別是內(nèi)輪)及車體側(cè)軌道部件的位移對(duì)應(yīng)輪胎接地載荷變化。通過由位移傳感器檢測(cè)該位移的變化并進(jìn)行逆算，由此可以求出輪胎接地載荷的變化量。
在上述帶位移傳感器的輪轂單元中，優(yōu)選的是，傳感器裝置具有至少兩個(gè)位移傳感器，所述至少兩個(gè)位移傳感器包括至少一個(gè)左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用位移傳感器和至少一個(gè)前后方向輪胎接地載荷檢測(cè)用位移傳感器，前者以可以測(cè)定內(nèi)輪及車體側(cè)軌道部件中任何一個(gè)的最上部或最下部的位移的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上；后者以可以測(cè)定內(nèi)輪最上部和最下部的中間的位移及車體側(cè)軌道部件的最上部和最下部中間的位移中的任一個(gè)的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上。根據(jù)左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用位移傳感器的輸出檢測(cè)出左右方向輪胎接地載荷，根據(jù)前后方向輪胎接地載荷檢測(cè)用位移傳感器的輸出檢測(cè)出前后方向輪胎接地載荷。
當(dāng)接地載荷作用在輪胎上時(shí)，在輪轂單元的各部分上產(chǎn)生壓縮或拉伸變形。通常，通過輪轂單元的兩列轉(zhuǎn)動(dòng)體之間中央的豎直線位于通過輪胎中心的豎直線的軸向外側(cè)，在具有由內(nèi)軸和內(nèi)輪構(gòu)成的車輪側(cè)軌道部件的輪轂單元中，在靠近車體側(cè)的內(nèi)輪上產(chǎn)生相對(duì)大的變形(位移)。該內(nèi)輪的位移在接地中心的相反側(cè)、即最上部以及接地中心側(cè)的最下部最大。因此，通過如此配置位移傳感器以檢測(cè)出該內(nèi)輪的最上部或最下部的位移，可以檢測(cè)出更大的位移。而且，通過檢測(cè)內(nèi)輪的上述各位移得到的位移傳感器的輸出與左右方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，所以，通過預(yù)先求得傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式，可以由內(nèi)輪的位移求左右方向輪胎接地載荷。而且，對(duì)于作用在輪胎上的載荷為前后方向的情況，內(nèi)輪的變形在最上部和最下部的正中間處最大。而且，在車輛減速時(shí)，在前進(jìn)方向前側(cè)的位置處位移增加，在車輛加速時(shí)，在前進(jìn)方向后側(cè)的位置處位移增加。因此，以在最上部和最下部的正中間處檢測(cè)這些位移變化量的方式，將位移傳感器相對(duì)前后設(shè)置在內(nèi)輪肩部附近的外方，由此檢測(cè)減速時(shí)和加速時(shí)對(duì)應(yīng)于前后載荷的大的位移。檢測(cè)該位移得到的位移傳感器的輸出與前后方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，因此，通過預(yù)先求出傳感器輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式，可以由內(nèi)輪的位移求得前后方向輪胎接地載荷。這樣，不僅能求取上下方向輪胎接地載荷，也能求取左右方向輪胎接地載荷，并能分別求取左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷。
同樣，在輪轂單元的車體側(cè)軌道部件中，在通過轉(zhuǎn)動(dòng)體間中央的豎直線的附近產(chǎn)生相對(duì)大的變形，該車體側(cè)軌道部件的變形在靠近接地中心側(cè)、即最下部處成為壓縮方向的最大變形，在遠(yuǎn)離接地中心側(cè)、即最上部處成為拉伸方向的最大變形。因此，如此配置位移傳感器以檢測(cè)車體側(cè)軌道部件的轉(zhuǎn)動(dòng)體間附近的徑向位移，由此可以檢測(cè)更大的位移。而且，檢測(cè)車體側(cè)軌道部件的上述各位移得到的位移傳感器的輸出與左右方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，因此，通過預(yù)先求出傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式，可以由所述位移求得左右方向輪胎接地載荷。另外，對(duì)于作用在輪胎上的載荷為前后方向的情況，車體側(cè)軌道部件的位移在最上部和最下部的正中間處最大。而且，在車輛減速時(shí)，在前進(jìn)方向后側(cè)的位置處位移增加，在車輛加速時(shí)，在前進(jìn)方向前側(cè)的位置處位移增加。因此，以在最上部和最下部的正中間處檢測(cè)這些位移變化量的方式，將位移傳感器設(shè)置在車體側(cè)軌道部件附近的外方或法蘭的軸向內(nèi)側(cè)，由此檢測(cè)減速時(shí)和加速時(shí)對(duì)應(yīng)于前后載荷的大的位移。檢測(cè)該位移得到的位移傳感器的輸出與前后方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，因此，通過預(yù)先求出傳感器輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式，可以由車體側(cè)軌道部件的位移求得前后方向輪胎接地載荷。這樣，不僅能求取上下方向輪胎接地載荷，也能求取左右方向輪胎接地載荷，并能分別求取左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷。
在上述帶位移傳感器的輪轂單元中，位移傳感器僅設(shè)置在車體側(cè)軌道部件的周上一處，該設(shè)置部位從最上部或最下部偏離規(guī)定角度。
輪轂單元的最上部或最下部產(chǎn)生的位移為由左右方向輪胎接地載荷引起的變形(前后方向輪胎接地載荷的影響大致為零)，在輪轂單元的最上部和最下部的正中間部(從最上部或最下部偏離90°的位置)，存在由前后方向輪胎接地載荷引起的變形(左右方向輪胎接地載荷的影響大致為零)。而且，在從輪轂單元的最上部或最下部偏離規(guī)定角度的位置處產(chǎn)生的變形為由左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷雙方引起的變形，這可以由位移傳感器檢測(cè)。這里，“規(guī)定角度”例如為大致45°，但是，可以在30～60°的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇，需要的話，可以在左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷兩者的影響出現(xiàn)的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇。
傳感器分別安裝在車輛前后左右4個(gè)部位的輪轂單元上。對(duì)于將位移傳感器設(shè)置在從最上部或最下部偏離規(guī)定角度的位置處的情況，在位移傳感器的輸出中包含輪胎接地載荷的上下方向、左右方向及前后方向的所有成分。例如，如果車輛向左轉(zhuǎn)動(dòng)，則右側(cè)(包括前后)的輪轂單元的傳感器的輸出增加，如果在該狀態(tài)下減速，則右前側(cè)的輪轂單元的傳感器的輸出增加。因此，除根據(jù)各傳感器的輸出求施加在各輪胎上的合成接地載荷之外，由左輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)和右輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)之差求轉(zhuǎn)彎時(shí)的載荷變動(dòng)量，由前輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)和后輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)之差求制動(dòng)時(shí)的載荷變動(dòng)量，這樣，可以進(jìn)行使用輪胎接地載荷的車輛控制。
在上述帶位移傳感器的輪轂單元中，位移傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪徑向的位移的方式面對(duì)內(nèi)輪的肩部端面，或者位移傳感器從徑向外側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件，或位移傳感器從軸向內(nèi)側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件的法蘭。在任何一種情況中，位移傳感器都可以檢測(cè)大的位移。
而且，對(duì)于輪胎接地點(diǎn)相對(duì)于輪轂單元的轉(zhuǎn)動(dòng)部件間的中心偏置的情況，可以利用設(shè)置在內(nèi)輪最上部的位移傳感器的位移量的正負(fù)反向的情況，來檢測(cè)出有無左右方向輪胎接地載荷。
根據(jù)本發(fā)明的帶磁致伸縮傳感器的輪轂單元，磁致伸縮傳感器可以檢測(cè)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)體附近的內(nèi)輪最上部的拉伸變形或車體側(cè)軌道部件最下部的壓縮變形產(chǎn)生的反磁致伸縮效果，所以可以在反磁致伸縮效果大的場(chǎng)所進(jìn)行測(cè)定，因此能高精度地檢測(cè)輪胎接地載荷。如此得到的輪胎接地載荷除用作ABS控制中的滑移比率的代替數(shù)據(jù)之外，還可以用在驅(qū)動(dòng)力控制或制動(dòng)力控制中，從而有助于提高車輛控制的精度。而且，在檢測(cè)內(nèi)輪的拉伸變形及車體側(cè)軌道部件的壓縮變形中任一個(gè)的情況中，磁致伸縮傳感器的輸出和左右方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，因此，可以由壓縮方向的變形求左右方向輪胎接地載荷。另外，由于在最上部和最下部的中間分別設(shè)置磁致伸縮傳感器，所以可以求得前后方向輪胎接地載荷。如此獨(dú)立取得的左右方向輪胎接地載荷及/或前后方向輪胎接地載荷成為車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)等的控制中的重要數(shù)據(jù)，從而可以進(jìn)行引起車輪打滑前的控制。
而且，根據(jù)本發(fā)明的帶位移傳感器的輪轂單元，位移傳感器可以檢測(cè)內(nèi)輪或車體側(cè)軌道部件的最大位移量部分的位移，所以可以在位移大的場(chǎng)所進(jìn)行測(cè)定，因此能高精度地檢測(cè)輪胎接地載荷。如此得到的輪胎接地載荷除用作ABS控制中的滑移比率的代替數(shù)據(jù)之外，還可以用在驅(qū)動(dòng)力控制或制動(dòng)力控制中，從而有助于提高車輛控制的精度。而且，在檢測(cè)內(nèi)輪及車體側(cè)軌道部件的位移中任一個(gè)的情況中，位移傳感器的輸出和左右方向輪胎接地載荷的相關(guān)性極高，因此，可以由位移求左右方向輪胎接地載荷。另外，由于在最上部和最下部的中間分別設(shè)置位移傳感器，所以可以求得前后方向輪胎接地載荷。如此獨(dú)立取得的左右方向輪胎接地載荷及/或前后方向輪胎接地載荷成為車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)等的控制中的重要數(shù)據(jù)，從而可以進(jìn)行引起車輪打滑前的控制。


圖1為表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例的縱剖圖。
圖2為表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第2實(shí)施例的縱剖圖。
圖3為表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第3實(shí)施例的縱剖圖。
圖4為表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第4實(shí)施例的縱剖圖。
圖5為表示磁致伸縮傳感器的輸出的一例的視圖。
圖6為表示磁致伸縮傳感器的輸出和載荷的關(guān)系的圖。
圖7為第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的傳感器裝置的方框圖。
圖8為表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第5實(shí)施例的縱剖圖。
圖9為表示第1發(fā)明的各實(shí)施例中磁致伸縮傳感器的輸出和橫G的關(guān)系的圖。
圖10為表示第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例的縱剖圖。
圖11為表示第2發(fā)明的第1實(shí)施例中位移傳感器的輸出和橫G的關(guān)系的圖。
圖12為表示第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第3實(shí)施例的縱剖圖。
圖13為表示第2發(fā)明的第2及第3實(shí)施例中位移傳感器的輸出和橫G的關(guān)系的圖。
圖14為表示帶三個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的磁致伸縮傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系的圖。
圖15為表示帶兩個(gè)位移傳感器的輪轂單元的位移傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系的圖。
圖16為從軸向內(nèi)側(cè)觀察各實(shí)施例的帶傳感器的輪轂單元的視圖，為用于說明各實(shí)施例的傳感器的徑向配置位置的視圖。
圖17為從軸向內(nèi)側(cè)觀察僅帶一個(gè)傳感器的輪轂單元的視圖，為用于說明各實(shí)施例的傳感器的徑向配置位置的視圖。
圖18為表示第1發(fā)明的第1至第4實(shí)施例的磁致伸縮傳感器的輸出和上下方向輪胎接地載荷及左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系的圖。
圖19為表示第2發(fā)明的第1實(shí)施例的位移傳感器的輸出和上下方向輪胎接地載荷及左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施例。圖1表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例。在以下的說明中，左右指圖1的左右。另外，左表示車輛的內(nèi)側(cè)，右表示車輛的外側(cè)。
該帶傳感器的輪轂單元具有輪轂單元1和檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)及輪胎接地載荷的傳感器裝置2。
輪轂單元1具有固定在車體側(cè)的車體側(cè)軌道部件3；安裝車輪的車輪側(cè)軌道部件4；設(shè)置在兩部件3、4間成兩列布置的多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體、即滾珠5；以及分別保持各列滾珠5的保持器6。
車體側(cè)軌道部件3具有軸承的外輪(固定輪)的功能，并具有在內(nèi)周面形成兩列外輪軌道的圓筒部12、和鄰近圓筒部12的左端部設(shè)置并由螺栓安裝在懸架裝置(車體)上的法蘭部13。
車輪側(cè)軌道部件4由內(nèi)軸14和內(nèi)輪17構(gòu)成，內(nèi)軸14包括具有第一軌道槽15a的大徑部15和具有比第一軌道槽15a的直徑小的外徑的小徑部16；內(nèi)輪17裝配在內(nèi)軸14的小徑部16的外徑上，而且其右表面緊靠內(nèi)軸14的大徑部15的左表面。在內(nèi)軸14的右端附近設(shè)置固定多個(gè)用于安裝車輪的螺栓19的法蘭部18。在內(nèi)輪17的右部以和內(nèi)軸14的軌道槽15a并列的方式形成軌道槽17a，在內(nèi)輪17的左部形成肩部17b。在車體側(cè)軌道部件3的右端部和內(nèi)軸14之間設(shè)置密封裝置20。在內(nèi)軸14的小徑部16的左端部設(shè)置外螺紋部，通過將螺母21螺紋結(jié)合到該外螺紋部上，可以將內(nèi)輪17固定到內(nèi)軸14上。在車體側(cè)軌道部件3的左端部上覆蓋罩22。
傳感器裝置2具有安裝在車體側(cè)軌道部件3上的支撐部件7、安裝在支撐部件7上的磁致伸縮傳感器8、和處理磁致伸縮傳感器8的輸出的處理機(jī)構(gòu)(圖1中未示出，參見圖7)。而且，磁致伸縮傳感器8為磁阻傳感器，其感測(cè)面從徑向外側(cè)以測(cè)定車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪17最上部的左端面的拉伸變形的方式面對(duì)內(nèi)輪17的最上部左端面。
當(dāng)接地載荷(徑向載荷及軸向載荷)作用在輪胎上時(shí)，在輪轂單元1的各部分上產(chǎn)生壓縮或拉伸變形。通常，通過輪轂單元1的兩列滾珠5之間中央的豎直線C位于通過輪胎中心O的豎直線的軸向外側(cè)，在具有由內(nèi)軸14和內(nèi)輪17構(gòu)成的車輪側(cè)軌道部件4的上述輪轂單元1中，在靠近車體側(cè)的內(nèi)輪17上產(chǎn)生相對(duì)大的變形。該內(nèi)輪17的變形成為在接地中心的相反側(cè)、即最上部最大的拉伸方向的變形。磁致伸縮傳感器8相對(duì)于壓縮變形從與其正交的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度，相對(duì)于拉伸變形從和其相同的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度。因此，如圖1所示，通過以檢測(cè)出該內(nèi)輪17左端面的拉伸變形的方式將磁致伸縮傳感器8配置在內(nèi)輪肩部17b最上部附近的外方，這樣可以檢測(cè)出大的反磁致伸縮效果。
當(dāng)輪胎的接地載荷變化時(shí)，施加在滾珠5上的力變化，內(nèi)輪17肩部17b的滾珠鄰近部伴隨由來自滾珠5的力產(chǎn)生的變形的變化，產(chǎn)生反磁致伸縮效果。伴隨該反磁致伸縮效果的磁致伸縮傳感器8的輸出電壓如圖5所示周期地變化。而且，如圖6所示，平均化后的磁致伸縮傳感器8的電壓和接地載荷的關(guān)系為直線關(guān)系。
這里，在滾珠5的公轉(zhuǎn)數(shù)Nb和車體側(cè)軌道部件4的旋轉(zhuǎn)數(shù)Ni之間，當(dāng)接觸角小時(shí)，為Nb≈Ni/2的關(guān)系，所以，在變形周期Ti上乘滾珠5的數(shù)目、再兩倍后得到的數(shù)成為車輪側(cè)軌道部件4一轉(zhuǎn)需要的時(shí)間。因此，能由變形變化的重復(fù)率求車輪側(cè)軌道部件4的旋轉(zhuǎn)數(shù)。另外，接觸角為α?xí)r的轉(zhuǎn)動(dòng)體的公轉(zhuǎn)數(shù)Nb和內(nèi)輪的旋轉(zhuǎn)數(shù)Ni的關(guān)系如下Nb＝(1-dcosα/D)，其中D為轉(zhuǎn)動(dòng)體的節(jié)(pitch)徑，d為轉(zhuǎn)動(dòng)體的直徑。
因此，如圖7所示，在處理機(jī)構(gòu)40的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)部40a中，可以根據(jù)間隙變化的重復(fù)率求車輪側(cè)軌道部件14的旋轉(zhuǎn)數(shù)。另一方面，內(nèi)輪17的肩部17b的反磁致伸縮效果的振幅在處理機(jī)構(gòu)40的求平均值部40b中被平均化。平均化后的磁致伸縮傳感器8的電壓和接地載荷的關(guān)系為直線關(guān)系，所以通過預(yù)先將該直線式存在存儲(chǔ)器中，可以在處理機(jī)構(gòu)40的接地載荷計(jì)算部40c中，由磁致伸縮傳感器8的電壓平均值求接地載荷。得到的接地載荷的變化量被輸出到車輛控制機(jī)構(gòu)，從而在車輛上實(shí)行適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 圖9示出調(diào)查檢測(cè)上述拉伸方向的變形得到的磁致伸縮傳感器的輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系的結(jié)果。如該圖所示，變形(磁致伸縮傳感器輸出電壓變化量)和橫G(左右方向輪胎接地載荷)為直線關(guān)系，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由內(nèi)輪17的徑向拉伸變形求左右方向輪胎接地載荷。
圖2表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第2實(shí)施例。對(duì)于該第2實(shí)施例的帶傳感器的輪轂單元，傳感器裝置的結(jié)構(gòu)和第1實(shí)施例的不同，在以下的說明中，相同的結(jié)構(gòu)使用相同的符號(hào)并省略其說明。
第2實(shí)施例的帶傳感器的輪轂單元的傳感器裝置2具有安裝在車體側(cè)軌道部件3上的支撐部件7、安裝在支撐部件7上的磁致伸縮傳感器9、和處理磁致伸縮傳感器9的輸出的處理機(jī)構(gòu)(圖2中未示出，參見圖7)。而且，磁致伸縮傳感器9為磁阻傳感器，其感測(cè)面以測(cè)定車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪17最上部的外周面的拉伸變形的方式從軸向左側(cè)面對(duì)車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪肩部17b的最上部的左端面。這樣，通過以檢測(cè)出內(nèi)輪17的軸向拉伸變形的方式將磁致伸縮傳感器9配置在內(nèi)輪肩部17b最上部附近的左側(cè)，可以檢測(cè)出大的反磁致伸縮效果。
因此，如圖7所示，在處理機(jī)構(gòu)40的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)部40a中，可以根據(jù)間隙變化的重復(fù)率求車輪側(cè)軌道部件14的旋轉(zhuǎn)數(shù)。另一方面，內(nèi)輪17的肩部17b的反磁致伸縮效果的振幅在處理機(jī)構(gòu)40的求平均值部40b中被平均化。平均化后的磁致伸縮傳感器9的電壓和接地載荷的關(guān)系為直線關(guān)系，所以通過預(yù)先將該直線式存在存儲(chǔ)器中，可以在處理機(jī)構(gòu)40的接地載荷計(jì)算部40c中，由磁致伸縮傳感器9的電壓平均值求接地載荷。得到的接地載荷的變化量被輸出到車輛控制機(jī)構(gòu)，從而在車輛上實(shí)行適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 對(duì)于檢測(cè)上述拉伸方向的變形得到的磁致伸縮傳感器的輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系，和圖9相同，變形(磁致伸縮傳感器輸出電壓變化量)和橫G(左右方向輪胎接地載荷)為直線關(guān)系，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由內(nèi)輪17的軸向拉伸變形求左右方向輪胎接地載荷。
圖3表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第3實(shí)施例。
該帶傳感器的輪轂單元具有輪轂單元31、檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)和接地載荷的傳感器裝置32。
輪轂單元31具有固定在車體側(cè)的車體側(cè)軌道部件33；安裝車輪的車輪側(cè)軌道部件34；設(shè)置在兩部件33、34間成兩列布置的多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體、即滾珠35；以及分別保持各列滾珠35的保持器36。
車體側(cè)軌道部件33具有軸承的外輪(固定輪)的功能，并具有在內(nèi)周面形成兩列外輪軌道的圓筒部42、和鄰近圓筒部42的左端部設(shè)置并由螺栓安裝在懸架裝置(車體)上的法蘭部43。
車輪側(cè)軌道部件34由內(nèi)軸44和內(nèi)輪47構(gòu)成，內(nèi)軸44包括具有第一軌道槽45a的大徑部45和具有比第一軌道槽45a的直徑小的外徑的小徑部46；內(nèi)輪47裝配在內(nèi)軸44的小徑部46的外徑上，而且其右表面緊靠內(nèi)軸44的大徑部45的左表面。在內(nèi)軸44的右端附近設(shè)置固定多個(gè)用于安裝車輪的螺栓49的法蘭部48。在內(nèi)輪47的右部以和內(nèi)軸44的軌道槽45a并列的方式形成軌道槽47a，在內(nèi)輪47的左部形成肩部47b。在車體側(cè)軌道部件33的右端部和內(nèi)軸44之間設(shè)置密封裝置50。內(nèi)軸44的小徑部46的左端部被鉚接，通過該鉚接部51，內(nèi)輪47固定到內(nèi)軸44上。
傳感器裝置32具有安裝在車體側(cè)軌道部件33上的支撐部件37、安裝在支撐部件37上的磁致伸縮傳感器38、和處理磁致伸縮傳感器38的輸出的處理機(jī)構(gòu)(圖3中未示出，參見圖7)。而且，磁致伸縮傳感器38為磁阻傳感器，其感測(cè)面以測(cè)定車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪47最上部的左端面的拉伸變形的方式從徑向外側(cè)面對(duì)內(nèi)輪47的最上部，。
當(dāng)接地載荷作用在輪胎上時(shí)，在輪轂單元31的各部分上產(chǎn)生壓縮或拉伸變形。通常，通過輪轂單元31的兩列滾珠35之間中央的豎直線C位于通過輪胎中心O的豎直線的軸向外側(cè)，在具有由內(nèi)軸44和內(nèi)輪47構(gòu)成的車輪側(cè)軌道部件44的上述輪轂單元31中，在靠近車體側(cè)的內(nèi)輪47上產(chǎn)生相對(duì)大的變形。該內(nèi)輪47的變形成為在接地中心的相反側(cè)、即最上部最大的拉伸方向的變形。磁致伸縮傳感器38相對(duì)于壓縮變形從與其正交的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度，相對(duì)于拉伸變形從和其相同的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度。因此，如圖3所示，通過以檢測(cè)出該內(nèi)輪47的徑向拉伸變形的方式將磁致伸縮傳感器38配置在內(nèi)輪肩部47b最上部附近的外方，可以檢測(cè)出大的反磁致伸縮效果。
圖4表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第4實(shí)施例。對(duì)于該第4實(shí)施例的帶傳感器的輪轂單元，傳感器裝置的結(jié)構(gòu)和第3實(shí)施例的不同，在以下的說明中，相同的結(jié)構(gòu)使用相同的符號(hào)并省略其說明。
第4實(shí)施例的帶傳感器的輪轂單元的傳感器裝置32具有安裝在車體側(cè)軌道部件33上的支撐部件37、安裝在支撐部件37上的磁致伸縮傳感器39、和處理磁致伸縮傳感器39的輸出的處理機(jī)構(gòu)(圖4中未示出，參見圖7)。而且，磁致伸縮傳感器39為磁阻傳感器，其感測(cè)面以測(cè)定車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪17最上部的外周面的拉伸變形的方式從軸向左側(cè)面對(duì)車輪側(cè)軌道部件34的內(nèi)輪肩部47b的最上部的左端面。這樣，通過以檢測(cè)出內(nèi)輪47的軸向拉伸變形的方式將磁致伸縮傳感器39配置在內(nèi)輪肩部47b最上部附近的左側(cè)，可以檢測(cè)出大的反磁致伸縮效果。
第3及第4實(shí)施例的處理機(jī)構(gòu)和圖7所示的第1及第2實(shí)施例的相同，因此省略其說明。
圖8表示第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第5實(shí)施例。對(duì)于該第5實(shí)施例的帶傳感器的輪轂單元，傳感器裝置的結(jié)構(gòu)和第1實(shí)施例的不同，在以下的說明中，和第1實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)使用相同的符號(hào)并省略其說明。
傳感器裝置2具有安裝在車體側(cè)軌道部件3上的支撐部件7、安裝在支撐部件7上的磁致伸縮傳感器10、和處理磁致伸縮傳感器10的輸出的處理機(jī)構(gòu)(圖8中未示出，參見圖7)。而且，磁致伸縮傳感器10為磁阻傳感器，其感測(cè)面從徑向外側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件3的最下部的外周面。
當(dāng)接地載荷(徑向載荷及軸向載荷)作用在輪胎上時(shí)，在輪轂單元1的各部分上產(chǎn)生壓縮或拉伸變形。通常，通過輪轂單元1的兩列滾珠5之間中央的豎直線C位于通過輪胎中心O的豎直線的軸向外側(cè)，在輪轂單元1的車體側(cè)軌道部件3中，在通過兩列滾珠5之間中央的豎直線的附近產(chǎn)生相對(duì)大的變形。該車體側(cè)軌道部件3的變形成為在接地中心側(cè)、即最下部最大的壓縮方向的變形，而且，成為在接地中心的相反側(cè)、即最上部沿拉伸方向的最大變形。磁致伸縮傳感器10相對(duì)于壓縮變形從與其正交的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度，相對(duì)于拉伸變形從和其相同的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度。因此，如圖8所示，通過以檢測(cè)出該車體側(cè)軌道部件3的軸向壓縮變形的方式將磁致伸縮傳感器10配置在車體側(cè)軌道部件3的滾珠鄰近部的外周面附近的外方，可以檢測(cè)出大的反磁致伸縮效果。
圖9所示的磁致伸縮傳感器的輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系，對(duì)于在該實(shí)施例中檢測(cè)壓縮方向的變形得到的磁致伸縮傳感器的輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系同樣成立。如該圖所示，上述壓縮方向的變形(磁致伸縮傳感器輸出電壓變化量)和橫G(左右方向輪胎接地載荷)為直線關(guān)系，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由車體側(cè)軌道部件3的壓縮方向變形求左右方向輪胎接地載荷。
另外，在第5實(shí)施例中，磁致伸縮傳感器10臨近左列的滾珠，但是在相對(duì)通過兩列滾珠5之間中央的豎直線C與該位置成對(duì)稱位置的右列滾珠5的附近位置設(shè)置磁致伸縮傳感器10，也會(huì)得到和上面相同的效果。
而且，在各實(shí)施例中，對(duì)于支撐磁致伸縮傳感器8、9、38、39、10的支撐部件7、37，不對(duì)其安裝位置和形狀進(jìn)行特別限制。
在上述第1至第5各實(shí)施例中，車體側(cè)軌道部件3及車輪側(cè)軌道部件4由作為鐵系磁性體的機(jī)械構(gòu)造用碳素鋼(S55C)制成，轉(zhuǎn)動(dòng)部件5由高碳素鉻軸承鋼(SUJ2)或陶瓷制成，保持器6由樹脂(聚酰胺66)制成。這里，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)部件5為陶瓷制的情況、車體側(cè)軌道部件3及車輪側(cè)軌道部件4具有磁性的情況，由于轉(zhuǎn)動(dòng)部件5和保持器6由非磁性材料形成，所以即使伴隨內(nèi)輪17及內(nèi)軸14的轉(zhuǎn)動(dòng)它們靠近或遠(yuǎn)離磁致伸縮傳感器8、9、10，也不會(huì)對(duì)內(nèi)輪17肩部17b附近及車體側(cè)軌道部件3的滾珠鄰近部的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響，所以不會(huì)產(chǎn)生由滾珠5及保持器6的旋轉(zhuǎn)引起的誤差(噪音)，從而能使包含在高靈敏度的磁致伸縮傳感器8、9、10檢測(cè)的數(shù)據(jù)中的誤差非常小。這樣，根據(jù)所述帶傳感器的輪轂單元，通過磁致伸縮傳感器8、9、10可以求輪轂單元1的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)數(shù)、旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度等)，并能高精度地檢測(cè)施加在輪轂單元1上的力。
下面，對(duì)第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元進(jìn)行說明。
在圖10中示出第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例。在該實(shí)施例中，和圖1中傳感器為磁致伸縮傳感器8的情況相對(duì)，用位移傳感器11代替磁致伸縮傳感器。而且，通過該位移傳感器11可以檢測(cè)內(nèi)輪17肩部17b的外周面的徑向位移。另外，在圖10中，除傳感器11以外，和圖1中所示的相同，對(duì)于相同的結(jié)構(gòu)使用相同的符號(hào)并省略其說明。
圖11示出調(diào)查檢測(cè)上述徑向位移得到的位移傳感器11的輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系的結(jié)果。如該圖所示，位移和橫G(左右方向輪胎接地載荷)為直線關(guān)系，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由內(nèi)輪肩部的徑向位移求左右方向輪胎接地載荷。盡管附圖省略了具有位移傳感器11的傳感器裝置的方框圖，但是其和圖7所示的基本相同。
另外，在第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例中，可以使位移傳感器11從圖10所示的位置偏移180°，以測(cè)定最下部的內(nèi)輪17肩部17b的外周面的位移，在這種情況中，可以得到和上面相同的效果。
第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第2實(shí)施例用位移傳感器替換圖8中的磁致伸縮傳感器10，通過該位移傳感器可以檢測(cè)車體側(cè)軌道部件3的外周面的徑向位移。盡管傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，但是由于該實(shí)施例的圖和圖8的相同，所以省略其圖示。
圖13示出調(diào)查檢測(cè)上述車體側(cè)軌道部件3的徑向位移得到的位移傳感器的輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系的結(jié)果。如該圖所示，位移和橫G(左右方向輪胎接地載荷)為直線關(guān)系，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由車體側(cè)軌道部件的徑向位移求左右方向輪胎接地載荷。
圖12示出第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第3實(shí)施例。該第3實(shí)施例的帶傳感器的輪轂單元可以通過位移傳感器11檢測(cè)車體側(cè)軌道部件3的法蘭18的軸向位移。在圖12中，和圖10所示第1實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)采用相同的符號(hào)并省略其說明。
傳感器裝置2具有安裝在車體側(cè)軌道部件3上的支撐部件7、安裝在支撐部件7上的位移傳感器11、和處理位移傳感器11的輸出的處理機(jī)構(gòu)(圖中未示出)。而且，位移傳感器11從軸向內(nèi)側(cè)(左側(cè))面對(duì)車體側(cè)軌道部件3的法蘭18的左側(cè)面。
第3實(shí)施例中位移傳感器11的輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系和圖13所示的相同，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和左右方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由車體側(cè)軌道部件3的法蘭18的軸向位移求左右方向輪胎接地載荷。
另外，在第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第2和第3實(shí)施例中，可以使位移傳感器11從圖10所示的位置偏移180°，以測(cè)定最上部的車體側(cè)軌道部件3的外徑或法蘭18的位移，在這種情況中，可以得到和上面相同的效果。
而且，在各實(shí)施例中，對(duì)于支撐位移傳感器11的支撐部件7，雖然不對(duì)其安裝位置和形狀進(jìn)行特別限制，但是支撐部件7的基部最好固定在車體側(cè)軌道部件3的固定于車體上的部分附近。
在上述各實(shí)施例中，磁致伸縮傳感器8、9、38、39、10或位移傳感器11的數(shù)量可以是一個(gè)，另外，為了更高精度地求出更多的數(shù)據(jù)，也可以在圓周的多個(gè)部位設(shè)置。在下面，作為傳感器8、9、10、11的數(shù)量為多個(gè)的情況優(yōu)選的實(shí)施例，說明帶三個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元和帶兩個(gè)位移傳感器的輪轂單元。
帶三個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例，通過在圖16所示的A、B和C三處設(shè)置與圖1所示第1實(shí)施例的相同的磁致伸縮傳感器8而構(gòu)成。在圖16中，前行方向如箭頭所示，為圖中的向左方向，因此，B相當(dāng)于車輛的前方，C相當(dāng)于車輛的后方。如圖1所示，設(shè)置在圖16的A位置的磁致伸縮傳感器8的感測(cè)面以檢測(cè)車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪17最上部左端面的拉伸變形的方式從徑向外側(cè)面對(duì)內(nèi)輪17的最上部左端面。在車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪肩部17b的最上部和最下部的正中間，設(shè)置在圖16的B和C位置的磁致伸縮傳感器(圖1中未示出)的感測(cè)面以測(cè)定車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪17中間部的左端面的拉伸變形的方式從徑向外側(cè)面對(duì)內(nèi)輪17的中間部左端面、。
設(shè)置在圖16的A位置的磁致伸縮傳感器8和第1實(shí)施例的相同，因此，如第1實(shí)施例中所詳細(xì)描述的那樣，可以由該傳感器8求左右方向輪胎接地載荷。
對(duì)于作用在輪胎上的載荷為前后方向的情況，內(nèi)輪17的變形在最上部和最下部的正中間處(圖16的B和C的位置)最大。而且，在車輛減速時(shí)，在圖16的B位置處成為拉伸方向的變形，在車輛加速時(shí)，在圖16的C位置處成為拉伸方向的變形。如前所述，磁致伸縮傳感器8相對(duì)于壓縮變形從與其正交的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度，相對(duì)于拉伸變形從和其相同的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度，因此，將磁致伸縮傳感器8設(shè)置在內(nèi)輪肩部17b附近的外方，以在最上部和最下部的正中間處檢測(cè)內(nèi)輪肩部17b的徑向拉伸變形，由此分別檢測(cè)減速時(shí)在圖16的B位置和加速時(shí)在圖16的C位置處的大的反磁致伸縮效果。
圖14示出調(diào)查減速時(shí)配置在圖16的B處的磁致伸縮傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系的結(jié)果。如該圖所示，變形(磁致伸縮傳感器輸出電壓變化量)和前后方向輪胎接地載荷為比例關(guān)系，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和減速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax中的a)，可以由配置在圖16的B位置的內(nèi)輪17的徑向拉伸變形求減速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷。加速時(shí)配置在圖16的C位置處的磁致伸縮傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系也和圖14相同，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和加速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax中的a)，可以由配置在圖16的C位置的內(nèi)輪17的徑向拉伸變形求加速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷。
帶三個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的第2實(shí)施例，通過在圖16的A、B和C三處設(shè)置和圖2所示第2實(shí)施例的相同的磁致伸縮傳感器9而構(gòu)成。如圖2所示，設(shè)置在圖16的A位置的磁致伸縮傳感器9的感測(cè)面以檢測(cè)車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪17最上部的外周面的拉伸變形的方式，從軸向左側(cè)面對(duì)車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪肩部17b的最上部。在車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪肩部17b的最上部和最下部的正中間，設(shè)置在圖16的B和C位置的磁致伸縮傳感器(圖2中未示出)的感測(cè)面以測(cè)定車輪側(cè)軌道部件4的內(nèi)輪17中間部的外周面的拉伸變形的方式從軸向左側(cè)面對(duì)內(nèi)輪肩部17b。
設(shè)置在圖16的A位置的磁致伸縮傳感器9和第2實(shí)施例的相同，因此，如第2實(shí)施例中所詳細(xì)描述的那樣，可以由該傳感器9求左右方向輪胎接地載荷。
對(duì)于作用在輪胎上的載荷為前后方向的情況，在車輛減速時(shí)，在圖16的B位置處成為拉伸方向的變形，在車輛加速時(shí)，在圖16的C位置處成為拉伸方向的變形，所以，將磁致伸縮傳感器9設(shè)置在內(nèi)輪肩部17b附近的左方，以在最上部和最下部的正中間處檢測(cè)內(nèi)輪肩部17b的軸向拉伸變形，由此分別檢測(cè)減速時(shí)在圖16的B位置和加速時(shí)在圖16的C位置處的大的反磁致伸縮效果。這種情況的變形(磁致伸縮傳感器輸出電壓變化量)和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系與圖14所示的相同，因此通過預(yù)先求得傳感器輸出和減速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax中的a)，可以由配置在圖16的B位置的內(nèi)輪17的軸向拉伸變形求減速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷。加速時(shí)配置在圖16的C位置處的磁致伸縮傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系也和圖14相同，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和加速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax中的a)，可以由配置在圖16的C位置的內(nèi)輪17的軸向拉伸變形求加速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷。
帶三個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的第3實(shí)施例，通過在圖16的B、C和D三處設(shè)置和圖8所示第5實(shí)施例的相同的磁致伸縮傳感器10而構(gòu)成。如圖8所示，設(shè)置在圖16的D位置的磁致伸縮傳感器10的感測(cè)面從徑向外側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件3的最下部外周面。設(shè)置在圖16的B和C位置的磁致伸縮傳感器(圖8中未示出)的感測(cè)面在車體側(cè)軌道部件3的最上部和最下部的正中間、從徑向外側(cè)面對(duì)其外周面。
設(shè)置在圖16的D位置的磁致伸縮傳感器10和第5實(shí)施例的相同，因此，如第5實(shí)施例中所詳細(xì)描述的那樣，可以由該傳感器10求左右方向輪胎接地載荷。
對(duì)于作用在輪胎上的載荷為前后方向的情況，車體側(cè)軌道部件3的變形在最上部和最下部的正中間處(圖16的B和C的位置)最大。而且，在車輛減速時(shí)，在圖16的C位置處成為壓縮方向的變形，在車輛加速時(shí)，在圖16的B位置處成為壓縮方向的變形。如前所述，磁致伸縮傳感器10相對(duì)于壓縮變形從與其正交的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度，相對(duì)于拉伸變形從和其相同的方向面對(duì)時(shí)表現(xiàn)最大靈敏度，所以，將磁致伸縮傳感器10設(shè)置在車體側(cè)軌道部件3附近的外方，以在最上部和最下部的正中間處檢測(cè)車體側(cè)軌道部件3的軸向壓縮變形，由此分別檢測(cè)減速時(shí)在圖16的C位置和加速時(shí)在圖16的B位置處的大的反磁致伸縮效果。
減速時(shí)配置在圖16的C位置的磁致伸縮傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系與圖14所示的相同。如該圖所示，變形(磁致伸縮傳感器輸出電壓變化量)和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系為直線關(guān)系，因此通過預(yù)先求得傳感器輸出和減速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由配置在圖16的C位置的車體側(cè)軌道部件3的軸向壓縮變形求減速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷。配置在圖16的B位置的磁致伸縮傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系與圖14所示的相同，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和減速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax+b中的a和b)，可以由配置在圖16的B位置的車體側(cè)軌道部件3的軸向壓縮變形求加速時(shí)的前后方向輪胎接地載荷。
帶兩個(gè)位移傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例，通過在圖16的A處設(shè)置一個(gè)、B和C中的任一處設(shè)置一個(gè)和圖10所示第1實(shí)施例的相同的位移傳感器11而構(gòu)成。
設(shè)置在圖16的A位置的位移傳感器11和第1實(shí)施例的相同，因此，如第1實(shí)施例中所詳細(xì)描述的那樣，可以由該傳感器11求左右方向輪胎接地載荷。
圖15示出調(diào)查配置在圖16的B或C處的位移傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系的結(jié)果。如該圖所示，位移變化量和前后方向輪胎接地載荷在減速時(shí)和加速時(shí)的任一種情況下均為比例關(guān)系，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax中的a)，可以由內(nèi)輪肩部17b的徑向位移求前后方向輪胎接地載荷。
另外，在帶兩個(gè)位移傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例中，求左右方向輪胎接地載荷的位移傳感器11可以設(shè)置在圖16的D位置處，在這種情況中，可以得到和上面相同的效果。
帶兩個(gè)位移傳感器的輪轂單元的第2實(shí)施例，通過在圖16的A處設(shè)置一個(gè)、B和C中的任一處設(shè)置一個(gè)和參照?qǐng)D8說明的第2實(shí)施例的相同的位移傳感器而構(gòu)成。
設(shè)置在圖16的A位置的位移傳感器和所述第2實(shí)施例的相同，因此，如第2實(shí)施例中所詳細(xì)描述的那樣，可以由該傳感器11求左右方向輪胎接地載荷。
配置在圖16的B或C處的位移傳感器的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系和圖15所示的相同。如該圖所示，位移變化量和前后方向輪胎接地載荷在減速時(shí)和加速時(shí)的任一種情況下均為比例關(guān)系，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax中的a)，可以由車體側(cè)軌道部件3的徑向位移求前后方向輪胎接地載荷。
帶兩個(gè)位移傳感器的輪轂單元的第3實(shí)施例，通過在圖16的D處設(shè)置一個(gè)、B和C中的任一處設(shè)置一個(gè)和圖12所示第3實(shí)施例的相同的位移傳感器11而構(gòu)成。如圖12所示，設(shè)置在圖16的D位置的位移傳感器11的感測(cè)面從軸向內(nèi)側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件3的法蘭18的左側(cè)面。設(shè)置在圖16的B或C位置的位移傳感器(圖12中未示出)的感測(cè)面在車體側(cè)軌道部件3的最上部和最下部的正中間、從軸向內(nèi)側(cè)面對(duì)其左側(cè)面。
設(shè)置在圖16的D位置的位移傳感器11和所述第3實(shí)施例的相同，因此，如第3實(shí)施例中所詳細(xì)描述的那樣，可以由該傳感器11求左右方向輪胎接地載荷。
配置在圖16的B或C處的位移傳感器11的輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系和圖15所示的相同，因此，通過預(yù)先求得傳感器輸出和前后方向輪胎接地載荷的關(guān)系式(y＝ax中的a)，可以由車體側(cè)軌道部件3的法蘭18的軸向位移求前后方向輪胎接地載荷。
另外，在帶兩個(gè)位移傳感器的輪轂單元的第2和第3實(shí)施例中，求左右方向輪胎接地載荷的位移傳感器10、11可以設(shè)置在圖16的A位置處，在這種情況中，可以得到和上面相同的效果。
下面，作為傳感器8、9、10、11的數(shù)量最少的情況的優(yōu)選實(shí)施例，說明只帶一個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元和只帶一個(gè)位移傳感器的輪轂單元。
在僅帶一個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例中，在一臺(tái)車輛中，如圖1中位于最上部那樣的磁致伸縮傳感器8在前輪側(cè)的輪轂單元1中、偏圖17中A所示的前進(jìn)方向前方(圖中所示的向左箭頭表示前進(jìn)方向)設(shè)置；在后輪側(cè)的輪轂單元1中、偏圖17中B所示的前進(jìn)方向后側(cè)設(shè)置。這樣，該實(shí)施例的磁致伸縮傳感器8在從最上部沿周向偏離約45°的位置僅設(shè)置一個(gè)。
當(dāng)接地載荷(徑向載荷及軸向載荷)作用在輪胎上時(shí)，在輪轂單元1的各部分上產(chǎn)生壓縮或拉伸變形。輪轂單元1的最上部或最下部產(chǎn)生的變形為由左右方向輪胎接地載荷引起的變形(前后方向輪胎接地載荷的影響大致為零)，在輪轂單元1的最上部和最下部的正中間部(從最上部或最下部偏離90°的位置)，存在由前后方向輪胎接地載荷引起的變形(左右方向輪胎接地載荷的影響大致為零)。而且，圖17中A或B所示位置產(chǎn)生的變形為由左右方向輪胎接地載荷及前后方向輪胎接地載荷雙方引起的變形，這可以由磁致伸縮傳感器8檢測(cè)。。
例如，如果車輛向左轉(zhuǎn)彎，則右側(cè)(包括前后)的輪轂單元1的傳感器8的輸出增加，左側(cè)(包括前后)的輪轂單元1的傳感器8的輸出減少。當(dāng)車輛向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，與此相反。而且，如果車輛減速，則前側(cè)(包括左右)的輪轂單元1的傳感器8的輸出增加，后側(cè)(包括左右)的輪轂單元1的傳感器8的輸出減少。當(dāng)車輛加速時(shí)，與此相反。而且，如果車輛向左轉(zhuǎn)彎并減速，則右前側(cè)的輪轂單元1的傳感器8的輸出最大，左后側(cè)的輪轂單元1的傳感器8的輸出最小，對(duì)于右后側(cè)和左前側(cè)的輪轂單元1的傳感器8，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)彎大小和減速大小的相對(duì)大小關(guān)系，其輸出增加或減少。
因此，除根據(jù)各傳感器8的輸出求施加在各輪胎上的合成接地載荷之外，由左輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)和右輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)之差求轉(zhuǎn)彎時(shí)的載荷變動(dòng)量，由前輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)和后輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)之差求制動(dòng)時(shí)的載荷變動(dòng)量，這樣，可以進(jìn)行使用輪胎接地載荷的車輛控制。
在僅帶一個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的第2實(shí)施例中，在一臺(tái)車輛中，如圖2中位于最上部那樣的磁致伸縮傳感器9在前輪側(cè)的輪轂單元1中、偏圖17中A所示的前進(jìn)方向前方設(shè)置；在后輪側(cè)的輪轂單元1中、偏圖17中B所示的前進(jìn)方向后側(cè)設(shè)置。這樣，該實(shí)施例的磁致伸縮傳感器9在從最上部沿周向偏離約45°的位置僅設(shè)置一個(gè)。
在該第2實(shí)施例中，相對(duì)磁致伸縮傳感器9的輸出，可以進(jìn)行和第1實(shí)施例相同的處理，除根據(jù)各傳感器9的輸出求施加在各輪胎上的合成接地載荷之外，由左輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)和右輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)之差求轉(zhuǎn)彎時(shí)的載荷變動(dòng)量，由前輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)和后輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)之差求制動(dòng)時(shí)的載荷變動(dòng)量，這樣，可以進(jìn)行使用輪胎接地載荷的車輛控制。
在僅帶一個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的第3實(shí)施例中，在一臺(tái)車輛中，如圖8中位于最下部那樣的磁致伸縮傳感器10在前輪側(cè)的輪轂單元1中、偏圖17中C所示的前進(jìn)方向前方設(shè)置；在后輪側(cè)的輪轂單元1中、偏圖17中D所示的前進(jìn)方向后側(cè)設(shè)置。這樣，該實(shí)施例的磁致伸縮傳感器10在從最上部沿周向偏離約45°的位置僅設(shè)置一個(gè)。
在該實(shí)施例中，相對(duì)磁致伸縮傳感器10的輸出，可以進(jìn)行和第1實(shí)施例相同的處理，除根據(jù)各傳感器10的輸出求施加在各輪胎上的合成接地載荷之外，由左輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)和右輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)之差求轉(zhuǎn)彎時(shí)的載荷變動(dòng)量，由前輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)和后輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)之差求制動(dòng)時(shí)的載荷變動(dòng)量，這樣，可以進(jìn)行使用輪胎接地載荷的車輛控制。
在僅帶一個(gè)位移傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例中，如圖10中位于最上部那樣的位移傳感器11僅設(shè)置在圖17的A、B、C和D中任一部位。
在僅帶一個(gè)位移傳感器的輪轂單元的第2實(shí)施例中，用位移傳感器代替如圖8中位于最下部那樣的磁致伸縮傳感器10，該位移傳感器僅設(shè)置在圖17的A、B、C和D中任一部位。
在僅帶一個(gè)位移傳感器的輪轂單元的第3實(shí)施例中，如圖12中位于最下部那樣的位移傳感器11僅設(shè)置在圖17的A、B、C和D中任一部位。
在僅帶一個(gè)位移傳感器的輪轂單元的各實(shí)施例中，相對(duì)該位移傳感器11的輸出，可以進(jìn)行和僅帶一個(gè)磁致伸縮傳感器的輪轂單元的各實(shí)施例相同的處理。即，除根據(jù)各傳感器11的輸出求施加在各輪胎上的合成接地載荷之外，由左輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)和右輪側(cè)的前后傳感器的輸出總計(jì)之差求轉(zhuǎn)彎時(shí)的載荷變動(dòng)量，由前輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)和后輪側(cè)的左右傳感器的輸出總計(jì)之差求制動(dòng)時(shí)的載荷變動(dòng)量，這樣，可以進(jìn)行使用輪胎接地載荷的車輛控制。
另外，對(duì)于配置在圖16的A處的磁致伸縮傳感器8、9，即檢測(cè)內(nèi)輪17最上部的拉伸變形的左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器8、9，其輸出值不僅因左右方向輪胎接地載荷(橫G)的變動(dòng)、而且因上下方向輪胎接地載荷(垂直載荷)的變動(dòng)而改變。如圖18所示，根據(jù)這些磁致伸縮傳感器8、9，伴隨垂直載荷的增加(輪轂單元受到來自地面的向上的力增加)，磁通密度的變化量(反磁致伸縮效果)變大，所以其輸出值變大。而且，在橫G增加(拐彎時(shí)位于外側(cè)的輪轂單元受到來自地面的向內(nèi)的力增加)的情況中，其輸出值變大。從該圖中可以看出，磁通密度的變化量與左右方向輪胎接地載荷(橫G)及上下方向輪胎接地載荷(垂直載荷)大致成直線關(guān)系，由左右方向輪胎接地載荷的增減產(chǎn)生的磁通密度的變化量比由上下方向輪胎接地載荷的增減產(chǎn)生的磁通密度的變化量大。
另外，對(duì)于通過輪轂單元1的兩列滾珠5之間中央的豎直線C位于通過輪胎中心O的豎直線的軸向外側(cè)的情況，根據(jù)如圖10所示并設(shè)置在圖16的A位置的位移傳感器11，如圖19所示，隨著上下方向輪胎接地載荷(垂直載荷)從零增加，由位移傳感器11檢測(cè)的位移量從零基本直線地減少并輸出負(fù)值，在這種狀態(tài)下，當(dāng)左右方向輪胎接地載荷(橫G)增加時(shí)，所述位移量向正的方向移動(dòng)，伴隨橫G的增加，基本直線地增加，當(dāng)為零后，輸出大的正值。對(duì)于此，在輪胎接地點(diǎn)O相對(duì)于輪轂單元1的兩列滾珠5之間中心偏移的情況下，根據(jù)左右方向輪胎接地載荷的有無，動(dòng)量載荷的方向變反，所以利用這，可以檢測(cè)有無左右方向輪胎接地載荷。
另外，在上述實(shí)施例中，第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元使用磁致伸縮傳感器，第2發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元使用位移傳感器，但是也可以將磁致伸縮傳感器和位移傳感器組合使用。
對(duì)于第1發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元的第1實(shí)施例至第4實(shí)施例的配置在圖16中A位置的磁致伸縮傳感器8、9、38、39，即，檢測(cè)內(nèi)輪17、47最上部的拉伸變形的左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器8、9、38、39，如圖18所示，在上下方向輪胎接地載荷(垂直載荷)變化時(shí)、左右方向輪胎接地載荷(橫G)變化時(shí)、及兩載荷同時(shí)變化時(shí)的任一種情況中，其輸出變動(dòng)。因此，從使傳感器處理部的計(jì)算簡單化且使精度提高的角度來看，優(yōu)選的是區(qū)分上下方向輪胎接地載荷和左右方向輪胎接地載荷。在下面，對(duì)可以利用通過輪轂單元1的兩列滾珠5之間中央的豎直線C比通過輪胎中心O的豎直線偏向軸向外側(cè)的情況、容易地檢測(cè)左右方向輪胎接地載荷有無的傳感器設(shè)置的實(shí)施例進(jìn)行說明。
在該實(shí)施例中，在圖16的A、B和C三處設(shè)置磁致伸縮傳感器8、9、38、39，另外，在圖16的A位置設(shè)置位移傳感器11。磁致伸縮傳感器8、9、38、39的設(shè)置位置可以是圖1(第1實(shí)施例)、圖2(第2實(shí)施例)、圖3(第3實(shí)施例)及圖4(第4實(shí)施例)中的任何一種。即，可以是可檢測(cè)內(nèi)輪17、47最上部的拉伸變形的位置。位移傳感器11的設(shè)置位置可以是圖10(第1實(shí)施例)所示的位置，即，可以是可檢測(cè)內(nèi)輪17最上部的位移的位置。在將磁致伸縮傳感器8、9設(shè)置在圖1或圖2的位置時(shí)，在和位移傳感器11干涉的情況下，可以將磁致伸縮傳感器8、9固定到罩22上。
對(duì)于輪胎接地點(diǎn)O相對(duì)于輪轂單元1的兩列滾珠5之間中心偏移的情況下，由設(shè)置在圖16中A位置的位移傳感器11檢測(cè)的位移量如圖19所示。因此，通過該位移傳感器11，可以檢測(cè)左右方向輪胎接地載荷(橫G)的有無，并可以判斷磁致伸縮傳感器8、9、38、39的檢測(cè)值是由上下方向輪胎接地載荷引起的還是由左右方向輪胎接地載荷引起的，從而容易根據(jù)磁致伸縮傳感器8、9、38、39的輸出值分別地檢測(cè)·處理上下方向輪胎接地載荷和左右方向輪胎接地載荷。
另外，雖然設(shè)置在圖16的B及C位置的磁致伸縮傳感器8、9相對(duì)于前后方向輪胎接地載荷產(chǎn)生變形，但是由于對(duì)于上下方向輪胎接地載荷和左右方向輪胎接地載荷中的任一種，不會(huì)產(chǎn)生由來自滾珠5的載荷引起的變形，所以通過這些磁致伸縮傳感器8、9，只可以檢測(cè)出前后方向輪胎接地載荷。
本發(fā)明的帶傳感器的輪轂單元將構(gòu)成機(jī)動(dòng)車的輪轂單元和檢測(cè)機(jī)動(dòng)車的各種信息的傳感器裝置一體化，利用它，可以高精度地求輪胎接地載荷，從而有助于車輛控制的提高。
權(quán)利要求
1.一種帶傳感器的輪轂單元，其具有輪轂單元和傳感器裝置，該輪轂單元具有固定在車體側(cè)的車體側(cè)軌道部件；安裝車輪的車輪側(cè)軌道部件，該部件包括具有車輪安裝用法蘭的內(nèi)軸及嵌在內(nèi)軸上的內(nèi)輪；和配置在兩軌道部件間的兩列轉(zhuǎn)動(dòng)體，其特征在于所述傳感器裝置具有檢測(cè)反磁致伸縮效果的至少一個(gè)磁致伸縮傳感器和處理磁致伸縮傳感器的輸出的處理機(jī)構(gòu)，所述至少一個(gè)磁致伸縮傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪最上部的拉伸變形和車體側(cè)軌道部件最下部的壓縮變形中的任一個(gè)的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上，所述處理機(jī)構(gòu)具有求得輪胎接地載荷的輪胎接地載荷計(jì)算部和求得車輪旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)部。
2.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于輪胎接地載荷計(jì)算部具有求左右方向輪胎接地載荷的左右方向輪胎接地載荷計(jì)算部。
3.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于傳感器裝置具有檢測(cè)反磁致伸縮效果的至少三個(gè)磁致伸縮傳感器，所述至少三個(gè)磁致伸縮傳感器包括至少一個(gè)左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器和至少兩個(gè)前后方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器，前者以可以測(cè)定內(nèi)輪最上部的拉伸變形及車體側(cè)軌道部件最下部的壓縮變形中的任一個(gè)的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上；后者以可以測(cè)定內(nèi)輪的最上部與最下部中間的拉伸變形及車體側(cè)軌道部件的最上部與最下部中間的壓縮變形中的任一個(gè)的方式，前后相向安裝在車體側(cè)軌道部件上，其中根據(jù)左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器的輸出檢測(cè)出左右方向輪胎接地載荷，根據(jù)前后方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器的輸出檢測(cè)出前后方向輪胎接地載荷。
4.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于磁致伸縮傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪的拉伸變形及車體側(cè)軌道部件的壓縮變形中的任一個(gè)的方式僅設(shè)置在車體側(cè)軌道部件的周上一處，其設(shè)置部位為從最上部或最下部偏離規(guī)定角度的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于具有測(cè)定內(nèi)輪的拉伸變形的磁致伸縮傳感器的帶傳感器的輪轂單元設(shè)置在車輛前后左右4個(gè)部位，在前輪側(cè)的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向前側(cè)設(shè)置；在后輪側(cè)的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向后側(cè)設(shè)置。
6.如權(quán)利要求4所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于具有測(cè)定車體側(cè)軌道部件的壓縮變形的磁致伸縮傳感器的帶傳感器的輪轂單元配置在車輛前后左右4個(gè)部位，在前輪側(cè)的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向前側(cè)設(shè)置；在后輪側(cè)的輪轂單元中，磁致伸縮傳感器偏前進(jìn)方向后側(cè)設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于至少一個(gè)磁致伸縮傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪軸向的拉伸變形的方式面對(duì)內(nèi)輪的肩部端面設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于至少一個(gè)磁致伸縮傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪徑向的拉伸變形的方式面對(duì)內(nèi)輪的肩部外周面設(shè)置。
9.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于至少一個(gè)磁致伸縮傳感器從車體側(cè)軌道部件徑向外側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件。
10.如權(quán)利要求1所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于設(shè)置測(cè)定內(nèi)輪最上部的位移的位移傳感器。
11.如權(quán)利要求10所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于輪胎接地點(diǎn)相對(duì)于輪轂單元的轉(zhuǎn)動(dòng)部件間中心偏置，利用位移傳感器的位移量的正負(fù)反向的情況，來檢測(cè)有無左右方向輪胎接地載荷，并通過檢測(cè)內(nèi)輪最上部的拉伸變形的左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用磁致伸縮傳感器，檢測(cè)左右方向輪胎接地載荷的大小。
12.一種帶傳感器的輪轂單元，其具有輪轂單元和傳感器裝置，該輪轂單元具有固定在車體側(cè)的車體側(cè)軌道部件；安裝車輪的車輪側(cè)軌道部件，該部件包括具有車輪安裝用法蘭的內(nèi)軸及嵌在內(nèi)軸上的內(nèi)輪；和配置在兩軌道部件間的兩列轉(zhuǎn)動(dòng)體，其特征在于所述傳感器裝置具有至少一個(gè)位移傳感器和處理位移傳感器的輸出的處理機(jī)構(gòu)，所述至少一個(gè)位移傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪及車體側(cè)軌道部件中任何一個(gè)的最上部或最下部的位移的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上，所述處理機(jī)構(gòu)具有求得輪胎接地載荷的輪胎接地載荷計(jì)算部和求得車輪旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)部。
13.如權(quán)利要求12所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于傳感器裝置具有至少兩個(gè)位移傳感器，所述至少兩個(gè)位移傳感器包括至少一個(gè)左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用位移傳感器和至少一個(gè)前后方向輪胎接地載荷檢測(cè)用位移傳感器，前者以可以測(cè)定內(nèi)輪及車體側(cè)軌道部件中任何一個(gè)的最上部或最下部的位移的方式安裝在車體側(cè)軌道部件上；后者以可以測(cè)定內(nèi)輪的最上部與最下部中間的位移及車體側(cè)軌道部件的最上部與最下部中間的位移中的任一個(gè)的方式，安裝在車體側(cè)軌道部件上，其中根據(jù)左右方向輪胎接地載荷檢測(cè)用位移傳感器的輸出檢測(cè)出左右方向輪胎接地載荷，根據(jù)前后方向輪胎接地載荷檢測(cè)用位移傳感器的輸出檢測(cè)出前后方向輪胎接地載荷。
14.如權(quán)利要求12所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于位移傳感器僅設(shè)置在車體側(cè)軌道部件的周上一處，該設(shè)置部位為從最上部或最下部偏離規(guī)定角度的位置。
15.如權(quán)利要求12所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于至少一個(gè)位移傳感器以可以測(cè)定內(nèi)輪的徑向位移的方式面對(duì)內(nèi)輪的肩部端面設(shè)置。
16.如權(quán)利要求12所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于至少一個(gè)位移傳感器從車體側(cè)軌道部件徑向外側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件設(shè)置。
17.如權(quán)利要求12所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于至少一個(gè)位移傳感器從車體側(cè)軌道部件軸向內(nèi)側(cè)面對(duì)車體側(cè)軌道部件的法蘭設(shè)置。
18.如權(quán)利要求15所述的帶傳感器的輪轂單元，其特征在于輪胎接地點(diǎn)相對(duì)于輪轂單元的轉(zhuǎn)動(dòng)部件間中心偏置，利用位移傳感器的位移量的正負(fù)反向的情況，來檢測(cè)有無左右方向輪胎接地載荷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶傳感器的輪轂單元，其具有輪轂單元(1)和傳感器裝置(2)，所述輪轂單元(1)具有車體側(cè)軌道部件(3)、車輪側(cè)軌道部件(4)和兩列轉(zhuǎn)動(dòng)體(5)。傳感器裝置(2)具有檢測(cè)反磁致伸縮效果的磁致伸縮傳感器(8)，磁致伸縮傳感器(8)以檢測(cè)車輪側(cè)軌道部件(4)的內(nèi)輪(17)最上部的拉伸變形的方式安裝在車體側(cè)軌道部件(3)上。由磁致伸縮傳感器(8)的輸出檢測(cè)輪胎接地載荷及旋轉(zhuǎn)速度。
文檔編號(hào)F16C19/02GK1842700SQ20048002481
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者上月健一, 小八木桂, 井上昌弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Jtekt