(57)【要約】      （修正有）【課題】構造要素の領域の変形を測定し、車の走行中に車輪と当該車輪がその上で回転する道路との接触面で加えられる力を割り出す。【解決手段】剛性の基板８を含んだ計測機器を少なくとも１つ含んでおり、当該基板の上面には、変形可能であると共に上記変形を示す信号を送信する材料のパターン７が少なくとも１つ配置されており、上記基板は、上記基板の下面が上記領域に取り付けられる時に上記領域の上記変形を上記パターンへ伝達するように構成されており、上記基板が上記領域の上記変形によって動くように、変形可能な要素９と、上記基板の上記上面における上記要素の圧縮のための圧縮デバイス１９とを含んでおり、上記圧縮デバイスの上記構造要素上への取り付け手段１７は、上記基板が、上記基板の上記上面上において圧縮される上記変形可能な要素によって上記領域上に確実に保持されるようにする。【選択図】図４
2009198503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造要素（１）の領域（６）の変形を測定するシステムであって、
上記システムは、剛性の基板（８）を含んだ計測機器を少なくとも１つ含んでおり、
上記剛性の基板（８）の上面には、変形可能であると共に上記変形を示す信号を送信することのできる材料のパターン（７）が少なくとも１つ配置されており、
上記基板は、上記基板の下面が上記領域に取り付けられる時に上記領域（６）の上記変形を上記パターン（７）へ伝達するように構成されており、
上記システムは、上記基板が上記領域（６）の上記変形によって動くように、変形可能な要素（９）と、上記基板（８）の上記上面への上記要素の圧縮のための圧縮デバイス（１２、１９）とを含んでおり、
上記システムはさらに、上記圧縮デバイスの上記構造要素（１）上への取り付け手段（１４、１７）を含んでおり、
上記取り付け手段は、上記基板が、上記基板（８）の上記上面上において圧縮される上記変形可能な要素（９）によって上記領域（６）上に確実に保持されるようにすることを特徴とする変形を測定するシステム。
【請求項２】
上記圧縮デバイス（１２）は上記取り付け手段（１４）を一体化していることを特徴とする、請求項１に記載の変形を測定するシステム。
【請求項３】
上記圧縮デバイスは、フランジ（１２）を含んでおり、
上記フランジ（１２）の下面には、上記変形可能な要素（９）が配置されており、
上記フランジには、上記構造要素（１）上への固定による取り付け手段（１４）が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の変形を測定するシステム。
【請求項４】
上記圧縮デバイス（１９）が内部に形成されていると共に上記取り付け手段（１７）を一体化している、モジュール（１５）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の変形を測定するシステム。
【請求項５】
上記モジュール（１５）は、凹み（１８）を少なくとも１つ含んでおり、
上記凹み（１８）の下部開口部内には、上記変形可能な要素（９）が配置されており、
上記凹みの上部開口部には、上記圧縮デバイス（１９）が備えられていることを特徴とする、請求項４に記載の変形を測定するシステム。
【請求項６】
上記凹み（１８）は、上記変形可能な要素（９）のための側方拡張予備領域（２０）を少なくとも１つ含んでいることを特徴とする、請求項５に記載の変形を測定するシステム。
【請求項７】
上記変形可能な要素（９）は、弾性的に変形可能な材料に基づいていることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の変形を測定するシステム。
【請求項８】
上記変形可能な要素（９）は圧縮性流体を含んでいることを特徴とする、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の変形を測定するシステム。
【請求項９】
ローラーベアリングであって、
固定部材（１）と、回転式部材（３）と、当該固定部材（１）と当該回転式部材（３）との相対的回転が可能になるように当該固定部材（１）と当該回転式部材（３）との間に配置された少なくとも１列の転動体（５）とを含んでおり、
上記固定部材は、上記回転式部材（３）の回転時における上記転動体（５）の通過によって生じる力によって弾性的に変形可能である領域（６）を少なくとも１つ含んでおり、
上記ローラーベアリングには、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の変形を測定するシステムが少なくとも１つ備えられており、
上記領域（６）上には、基板（８）の下面が取り付けられており、
取り付け手段（１４、１７）は、上記基板が上記領域（６）の変形によって動くように上記基板（８）の上面上において圧縮される変形可能な要素（９）によって上記基板が上記領域（６）上に保持されることを確実にすることを特徴とするローラーベアリング。
【請求項１０】
上記固定部材（１）は、上記取り付け手段（１４）に対する相補手段（１４ａ）を含んでいることを特徴とする請求項９に記載のローラーベアリング。
【請求項１１】
上記基板（８）の上記下面は、上記領域（６）上に直接取り付けられていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のローラーベアリング。
【請求項１２】
上記変形可能な要素（９）は上記パターン（７）上において圧縮されることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のローラーベアリング。
【請求項１３】
２列の転動体（５）を含んでおり、
上記変形を測定するシステムは、列を含んだ放射面付近に配置された材料のパターン（７）を２つ含んでおり、
上記変形を測定するシステムはさらに、パターン（７）上において圧縮される２つの変形可能な要素（９）をさらに含んでいることを特徴とする請求項１２に記載のローラーベアリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造要素の変形を測定するシステムと、そのような測定システムを備えたローラーベアリングに関する。
【０００２】
本発明は特に、車輪ベアリングの固定リングが自動車のシャーシに固定され、当該ベアリングの回転式リングによって車輪が回転可能に取り付けられ、これらのリングとリングとの間に２列のボールが設けられている、自動車の車輪ベアリングに適用される。
【背景技術】
【０００３】
特にＡＢＳまたはＥＳＰなどの支援装置および安全装置など多数の用途において、車の走行中に車輪と当該車輪がその上で回転する道路との接触面に加えられる力を割り出す必要がある。
【０００４】
これらの力は、具体的には、転動体の通過によって生じる固定輪の変形を測定することによって割り出すことができる。実際、これらの変形の振幅は、ベアリングによって伝達される力の表れである。
【０００５】
これを行うために、具体的には特許文献１において、変形を測定するための少なくとも１つの計測機器を固定リング領域に取り付けることによって、当該固定リング領域に測定機能を持たせることが開示されている。具体的には、上記計測機器は、剛性の基板を含んでおり、当該基板の上面には、材料のパターン（pattern of a material）が少なくとも１つ配置されている。上記材料のパターンは、変形可能であるとともに、当該変形を示す信号を送信することができる。上記基板の下面は、上記領域の変形をパターンに伝達するように領域上に結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１１７６４０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ボンディングによって計測機器を取り付けるには、いくらかの問題がある。第１に、領域の下準備（特に洗浄など）を行って、ベアリングを製造するために用いられた微量の潤滑剤を除去しなければならないという問題がある。第２に、接着剤の塗布が困難であるという問題がある。これは特に、用いられる接着膜の形状とその再現性に関する問題である。最後に、接着剤を重合するためにベアリングを加熱する必要があり、これに要するコスト以外にも、これによって特にベアリングを備え付けるシールが移動してしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、上記接着剤は、基板と上記領域との界面に配置され、変形は当該界面を介して伝達される。この結果、界面の特性が変形の測定に直接的に影響を及ぼし、接着剤の塗布に関する問題がより危機的となる。このため、基板のボンディング後に計測機器を校正する必要がある。しかし校正を行うにあたっては、その複雑性以外にも、接着剤が経年劣化しやすく、これによってその特性が経時的に変化するという不都合点がある。
【０００９】
さらに、測定される変形の振幅変動が低い一方、接着剤によって伝達される変形は弱められ、且つ歪められる。さらに、接着剤は、上記領域の変形に対する抵抗と対立する。従って、接着界面を用いることによって、得られた測定を利用する困難度が増す。
【００１０】
本発明は、具体的には、接着界面を用いる代わりに計測機器の弾性的な圧縮を用いた、構造要素の領域の変形を測定するシステムを提案することによって、従来技術の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このために、本発明は、第１の形態において、構造要素の領域の変形を測定するシステムを提案する。当該システムは、剛性の基板を含んだ計測機器を少なくとも１つ含んでおり、上記剛性の基板の上面には、変形可能であると共に上記変形を示す信号を送信することのできる材料のパターンが少なくとも１つ配置されており、上記基板は、上記基板の下面が上記領域に取り付けられる時に上記領域の上記変形を上記パターンへ伝達するように構成されており、上記システムは、上記基板が上記領域の上記変形によって動くように、変形可能な要素と、上記基板の上記上面における上記要素の圧縮のためのデバイスとを含んでおり、上記システムはさらに、上記圧縮デバイスの上記構造要素上への取り付け手段を含んでおり、上記取り付け手段は、上記基板が、上記基板の上記上面上において圧縮される上記変形可能な要素によって上記領域上に確実に保持されるようにすることを目的としている。
【００１２】
本発明は、第２の形態において、ローラーベアリングを提案する。当該ローラーベアリングは、固定部材と、回転式部材と、当該固定部材と当該回転式部材との相対的回転が可能になるように当該固定部材と当該回転式部材との間に配置された少なくとも１列の転動体とを含んでおり、上記固定部材は、上記回転式部材の回転時における上記転動体の通過によって生じる力によって弾性的に変形可能である領域を少なくとも１つ含んでおり、上記ベアリングには、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の変形測定システムが少なくとも１つ備えられており、上記領域上には、基板の下面が取り付けられており、上記取り付け手段は、上記基板が上記領域の変形によって動くように上記基板の上面上において圧縮される変形可能な要素によって上記基板が上記領域上に保持されることを確実にする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１ａ】静止状態にある、第１の実施形態に係る測定システムを示す図である。
【図１ｂ】本質的に横断変形状態（transverse deformation state）にある、第１の実施形態に係る測定システムを示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る測定システムに備えられたベアリングの部分的な拡大斜視断面図である。
【図３ａ】静止状態にある、第２の実施形態に係る測定システムを示す図である。
【図３ｂ】変形状態にある、第２の実施形態に係る測定システムを示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る測定システムのベアリングの固定リングの実施を示す部分的な斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の他の目的および利点について、添付図面を参照しながら以下に説明する。
【００１５】
これらの図に関連して、自動車のシャーシへ取り付けるためのフランジ２を備えた固定部材（固定外部部材）１と、上部に車輪が装着されるフランジ４を含んだ内部回転式部材３と、ローラー経路内にそれぞれ配置された２列のボール（転動体）５と、を含んだ自動車の車輪のローラーベアリングについて以下に説明する。しかし本発明は、他の種類のローラーベアリング、および、自動車等において別の用途に用いられるベアリングに関している場合もある。
【００１６】
車が走行すると、路上において車輪が回転し、路面と車輪との接触面において力が生じる。これらの力は、ベアリングによってシャーシに伝達される。このため、これらの力は、特に車の支援装置および安全装置を供給する目的において、ベアリングに加えられる力のトルソ（torsor）の成分を時間的に推測することによって割り出すことができる。
【００１７】
具体的には、ボールが通過すると、力のトルソによって固定部材１が変形する。これらの変形の測定を用いて、上記トルソの成分の見積もりを計算することができる。実際、これら転動体５の通過によって、固定部材１の外周において力が生じ、上記外周の少なくとも１つの領域６が平均値周辺で周期的かつ弾性的に変形する。
【００１８】
このようなローラーベアリングに関し、変形を測定するシステムの２つの実施形態について以下に説明する。しかし、本発明に係る測定システムはまた、特に応力伝達のために、別のタイプの機械的部材を備えるために用いて、当該部材の構造要素の領域の変形を測定することもできる。
【００１９】
上記測定システムは、変形を測定するための計測機器を少なくとも１つ含んでいる。一実施形態では、上記計測機器は、抵抗（特に、ピエゾ抵抗素子または磁気抵抗素子）に基づいた１つ以上のパターン７を有していてよい。剛性の基板（支持基板）８の上面には、当該１つ以上のパターンが配置されており、上記基板の下面は、弾性的に変形可能な領域６に取り付けられている。従って、基板８は、領域６の変形をパターン７へ伝達するように構成されており、上記パターンは、変形可能であるとともに上記変形を示す信号を送信することができる。
【００２０】
具体的には、離間された材料ペーストのバーによって形成されたパターン７を含んだ計測機器、具体的には、基板８上において離間された滴状の材料のバーを含んだ計測機器を用いて、領域６の変形に応じて、平均値周辺の擬似正弦波時間信号を供給することができる。従って、当該信号は、転動体５の通過によって生じる変形の振幅を示す擬似正弦波成分を用いるように設計することができる。
【００２１】
実施形態の実施例では、これらのパターン７は、セラミックまたはカプトン基板（基板８）上に、スクリーンプリントまたは電気分解によって堆積される。しかし本発明は、固定部材１の外面の変形を測定するための計測機器の特定の構造に限定されるものではない。
【００２２】
図示されている実施形態では、上記測定システムは、２つの計測機器を含んでいる。これら計測機器のパターン７は、それぞれ、一列の転動体５を含んだ放射面付近に堆積されており、且つ基板８によって支持されている。あるいは、単一の基板８を含んだ単一の計測機器を設けて、これら２つのパターン７を支持することも可能である。
【００２３】
さらに、固定部材１は、その外周に等しく分布する４つの領域６を含んでいる。これら各領域には、変形を測定するシステムを備えることができる。これら領域６はさらに、当該領域６内における剛性の基板８の配置を容易にするために、平坦部を含んでいる。
【００２４】
上記測定システムはさらに、変形可能な要素９、および基板８の上面の上記要素を圧縮するためのデバイスを含んでいる。上記システムはさらに、固定部材１上に圧縮デバイスを取り付けるための手段を含んでいる。上記取り付け手段によって、基板８を、基板８の上面上において圧縮される変形可能な要素９によって領域６上に確実に保持することができる。
【００２５】
従って、上記領域と上記基板の下面との間にボンディング界面を設けることなく、基板８が領域６の変形によって移動するように圧縮力を構成することができる。具体的には、基板８の下面を領域６に直接取り付けることができる。
【００２６】
図示されている実施形態では、上記測定システムは、変形可能な要素９を各基板８に対して含んでいる。あるいは、一般的な変形可能な要素を設けてもよい。
【００２７】
さらに、変形の伝達を向上させるために、変形可能な要素９をパターン７上において圧縮して、領域６上のパターンの押し込み力を高めることができる。このために、変形可能な要素９は、パターン７を覆うように、また必要に応じて、パターン７に隣接する基板８の上面の全部または一部を覆うように構成される。変形を測定する上記システムは、具体的には、図４に示されているように小さく構成して、パターン７の電気的接続端子１１を開放したままにしておくことができる。
【００２８】
図１および図２に関連して、圧縮デバイスと取り付け手段とが一体化している、変形を測定するシステムの第１の実施形態について以下に説明する。
【００２９】
このために、上記圧縮デバイスはフランジ１２を含んでいる。フランジ１２の下面には、変形可能な要素９が構成されている。本実施形態では、変形可能な要素９は、弾性的に変形可能な材料（具体的には低粘度のエラストマー）を用いて、例えば厚さが減らされた平行６面体形状となるように形成することができる。
【００３０】
フランジ（圧縮フランジ）１２は、２つの変形可能な要素９に共通である。これら２つの変形可能な要素９は、例えばボンディングによって、上記フランジの下面の各辺に関連付けられている。具体的には、変形可能な要素９の周辺の３つの辺はフランジ１２の縁と同一面にあり、これによって上記要素が上記フランジを超えて伸びることができる。
【００３１】
さらに、フランジ１２には中心穴１３が開いており、当該中心穴１３の内部には取り付けねじ１４が挿入される。従って、固定部材１内に相補的なねじ穴１４ａを設けることによって、上記フランジを上記固定部材に確実に固定することができる。具体的には、ねじ穴１４ａは、ベアリングの動作を妨害しないようにローラー経路間に形成される。
【００３２】
本実施形態では、クランプ力は、変形可能な要素９によって基板８と領域６との界面に加えられる押し込み力に直接的な影響を与える。具体的には、図１ｂに示されているように、領域６の横断変形がある場合には、基板８が上記領域にスライドしないように圧縮力を構成して、これら変形の伝達を向上させることができる。
【００３３】
この場合、要素９の横断変形は、具体的には上記要素（図１ｂ参照）内におけるパターン７の移動を可能にすることによって、フランジ１２と領域６との間における不整合を補償することができる。さらに、具体的には表面処理または摩擦界面を加えることによって、基板８の下面と領域６との摩擦係数を上げることにより、滑りを軽減することができる。
【００３４】
図３および図４に関連して、変形を測定するシステムの第２の実施形態について以下に説明する。当該変形を測定するシステムは、内部に圧縮デバイスが形成されたモジュール１５を含んでいる。当該モジュールは、取り付け手段と一体的に形成されている。従って、本実施形態では、固定部材１上にモジュール１５を取り付ける力は、変形可能な要素９に及ぼされる圧縮力とは切り離されている。さらに、モジュール１５の取り付けによって、領域６上において、および上記モジュールに対して、基板８を予備的に配置することができる。そして上記基板は、変形可能な要素９を領域６上において圧縮することによって領域６に対して押し付けられる。
【００３５】
図示されている実施形態では、モジュール１５は、中心穴１６が設けられた胴体部によって形成されている。中心穴１６内には、固定部材１への取り付け器具１７のためのねじが装着される。さらに、上記胴体部は、穴１６の各辺において凹み１８を２つ含んでいる。これらの凹み１８はそれぞれ、上部開口部と下部開口部との間において開口している。
【００３６】
従って、凹み１８の反対側にパターン７を配置することによってモジュール１５を取り付けた後、変形可能な要素９を、下部開口部内に配置されるように凹み１８内に導入する。さらに、変形可能な要素９がパターン７上において圧縮されるように、圧縮デバイスは上部開口部を備える。図では、各穴に圧縮デバイスが備えられているが、共通の圧縮デバイスも想定可能である。
【００３７】
変形可能な要素９は、弾性的に変形可能な材料から形成することができる。当該弾性的に変形可能な材料の形状は、下部開口部内に収容されるように構成される。上記圧縮デバイスは、所望の圧縮力を加えることができるようにねじによって上記要素上に固定された覆い１９を含んでいてもよい。あるいは、圧着を用いてもよい。
【００３８】
さらに、図３に示されているように、凹み１８は、変形可能な要素９に対する側方拡張予備領域（lateral expansion reserve）２０を含んでいてよい。この側方拡張予備領域２０は、上記要素が、その変形中における体積の変化を補償するためのものである。従って変形可能な要素９は、具体的にはその動きおよび剛性を制御することによって、その弾性的な特性を保持することができる。
【００３９】
変形可能な要素９は、凹み１８内に収容されているため、およびその拡張を任意に制御できるため、基板８を、具体的には勾配および応力に対して、領域６上に均一に押し付ける。
【００４０】
この結果、基板８は、領域６の平坦面と完全に合致するため、測定される変形に恒久的に追随する。
【００４１】
具体的には、図３ｂに示されているように、偶発的な力によって領域６が拡張すると、当該拡張はパターン７に伝達され、パターン７は加えられた力に比例して拡張する。そして、変形可能な要素９によって、基板８がその初期位置に戻ることができる。
【００４２】
さらに基板８は、領域６の変形による抵抗なしに動くことができるように領域６上にスライド可能である。この結果、パターン７は、最小限の損失で変形するため、送信される信号の妥当性（relevance）が改善される。
【００４３】
本実施形態の代わりとして、変形可能な要素９は、凹み１８内に供給される圧縮性流体（具体的には空気）を含んでいてよい。圧縮デバイスは、圧縮流体によって基板８を領域６上に押し付ける力を加えることができるように凹み１８の上部開口部内に形成された弁を含んでいてよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  固定部材
２  フランジ
３  内部回転式部材
４  フランジ
５  ボール
６  領域
７  パターン
８  基板
９  要素
１１  電気的接続端子
１２  フランジ
１３  中心穴
１４  取り付けねじ
１４ａ  ねじ穴
１５  モジュール
１６  中心穴
１７  器具
１８  凹み
１９  覆い
２０  側方拡張予備領域
【図１ａ】
2009198503.tif 000003
【図１ｂ】
2009198503.tif 000004
【図２】
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【図３ａ】
2009198503.tif 000006
【図３ｂ】
2009198503.tif 000007
【図４】
2009198503.tif 000008