(57)【要約】【課題】  環境の変化や長期間の使用によっても検出精度が悪化することなく、車輪にかかる荷重を正確に推定できるセンサ付車輪用軸受を提供する。【解決手段】  車輪用軸受の外方部材と内方部材のうちの固定側部材にセンサユニットを設ける。センサユニットは、歪み発生部材とその歪みを検出するセンサ２２とでなる。センサ２２の出力信号の平均値を用いて車輪に加わる荷重を推定する主荷重推定手段３１と、センサ２２の出力信号の転動体５の通過による信号波形の振幅値を用いて荷重を推定する振幅処理荷重推定手段３６を設ける。その振幅処理荷重推定値ｓ２により、主荷重推定手段３１の平均値を用いた推定荷重出力ｓ１のドリフト量を推定するドリフト量推定手段３７を設ける。そのドリフト量で補正する補正手段３３を設ける。【選択図】      図７
2010230406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に荷重検出用のセンサユニットを設け、前記センサユニットは、前記固定側部材に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けられて歪み発生部材の歪みを検出する１つ以上のセンサを有し、このセンサユニットのセンサの出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定処理手段を設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、
前記荷重推定処理手段は、
前記センサユニットのセンサの出力信号の平均値を演算する平均値演算手段を有しその演算した平均値を補正手段で補正して車輪に加わる荷重を推定する主荷重推定手段と、
前記センサの出力信号の転動体通過による信号波形の振幅値から車輪に加わる荷重に相当する振幅処理荷重推定値を演算する振幅処理荷重推定手段と、
前記主荷重推定手段の推定値である推定荷重出力と前記振幅処理荷重推定値とを比較することにより、前記推定荷重出力に現れるセンサの出力信号のドリフト量を推定するドリフト量推定手段とを備え、
前記主荷重推定手段の前記補正手段は、ドリフト量推定手段で推定したドリフト量により荷重推定出力を補正するものとした
ことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記主荷重推定手段は、前記センサの出力信号の前記補正手段で補正された補正後の平均値と前記センサの出力信号の振幅値との両方を用いて前記推定荷重出力を演算する併用推定手段を有するセンサ付車輪用軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記センサユニットを３つ以上設け、前記荷重推定処理手段は、前記３つ以上のセンサユニットのセンサの出力信号から、車輪に加わる荷重のうちの前後方向荷重、垂直方向荷重、および軸方向荷重を推定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に、円周方向９０度の位相差で４つ等配したセンサ付車輪用軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記センサユニットの少なくとも１つに温度センサを設け、前記主荷重推定手段は、前記平均値演算手段で演算されて前記補正手段に入力される平均値を前記温度センサの検出温度により補正する温度補正手段を有するセンサ付車輪用軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記センサユニットは３つ以上の接触固定部と歪み発生部材の歪みを検出する２つのセンサを有し、隣り合う第１および第２の接触固定部の間、および隣り合う第２および第３の接触固定部の間に各センサをそれぞれ取付け、隣り合う接触固定部もしくは隣り合うセンサの前記固定側部材の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍とし、前記主荷重推定手段の前記平均値演算手段は、前記２つのセンサの出力信号の和を平均値として用いるものとしたセンサ付車輪用軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記ドリフト量推定手段は、前記振幅処理荷重推定手段の出力する振幅処理荷重推定値と前記主荷重推定手段の出力する推定荷重出力との関係を、最小自乗推定を適用して求め、この関係から推定荷重出力のドリフト量を推定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
【請求項８】
請求項７において、車体に設けられた１つ以上のセンサの出力信号から、車両走行中に軸受に作用する荷重の状態が設定荷重条件を充足するか否かを判断し、設定荷重条件を充足しない場合は、振幅処理荷重推定手段の出力する振幅処理荷重推定値の中から、前記ドリフト量推定手段によりドリフト量の推定処理に用いる振幅処理荷重推定値を設定抽出条件に従って抽出する荷重条件限定手段を設けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記荷重推定処理手段を車内通信バスに接続し、前記ドリフト量推定手段の推定するドリフト量、および主荷重推定手段による推定荷重出力を、前記車内通信バスを介して外部モニタに出力可能としたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１０】
請求項９において、前記荷重推定処理手段を車内通信バスを通じて車体搭載の入力装置に接続し、前記荷重推定処理手段は、前記入力装置からの入力により、前記ドリフト量推定手段によるドリフト量の推定、およびその他の前記車輪に加わる荷重の推定の演算に用いるパラメータを設定可能したセンサ付車輪用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重を検出する荷重センサを内蔵したセンサ付車輪用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の各車輪にかかる荷重を検出する技術として、車輪用軸受の外輪フランジに歪みゲージを貼り付け、歪みを検出するようにした車輪用軸受が提案されている（例えば特許文献１）。また、車輪に設けた複数の歪みセンサの出力信号から、車輪にかかる荷重を推定する演算方法も提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５３０５６５号公報
【特許文献２】特表２００８−５４２７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２に開示の技術のように、歪みセンサを用いて車輪にかかる荷重を計測する場合、歪みセンサ自体の温度特性のほか、計測対象物の温度歪みなどが歪みセンサの出力信号に加わるため、その出力信号にドリフトが発生する。
この場合、出力信号を温度補正することにより、出力信号の誤差をある程度まで低減することが可能である。図１５には、車輪用軸受の外輪に設けた歪みセンサの出力信号を温度センサの検出信号で補正して荷重を推定する場合の荷重推定手段の提案例の概略構成をブロック図で示す。
【０００５】
この提案例では、振幅値演算部５５で歪みセンサ４２の出力信号の振幅値を演算し、平均値演算部５２で歪みセンサ４２の出力信号の平均値を演算する。歪みセンサ４２の出力信号は、軸受外輪における歪みセンサ設置部の近傍を通過する転動体の影響を受けて正弦波に近い波形となるので、振幅値演算部５５はその正弦波の振幅値（交流成分）を求めることになり、平均値演算部５２はその正弦波の平均値（直流成分）を求めることになる。求めた平均値に含まれる温度ドリフトは、例えば歪みセンサ４２の近傍の温度を検出する温度センサ４８の出力信号を用いて補正手段５３で補正する。この補正された平均値と、振幅値演算部５５で求めた振幅値とを用いて、荷重推定部５４により車輪にかかる荷重を推定する。荷重推定部５４では、前記振幅値および補正された平均値を変数とし、これら各変数に所定の補正係数を乗算してなる一次式により荷重を推定する。
【０００６】
しかし、上記提案例の場合でも、複数の歪みセンサが設置される場合には、それぞれの歪みセンサの近傍に温度センサが必要となり、設置スペース、配線スペースおよびコストが増加してしまう。
また、車輪用軸受は長期間にわたって使用され、大きな振動や衝撃荷重にさらされるため、歪みセンサの設置状況、例えば密着状態が変化することにより、出力信号にドリフトが発生する可能性もある。
このように、歪みセンサの出力信号にドリフトが発生すると、荷重演算結果の誤差が大きくなり、正確な荷重を検出できなくなってしまう。
【０００７】
この発明の目的は、温度補正だけでは補正できないドリフト成分の補正が可能で、環境の変化や長期間の使用によっても検出精度が悪化することなく、車輪にかかる荷重を正確に推定できるセンサ付車輪用軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面３が内周に形成された外方部材１と、前記転走面３と対向する転走面４が外周に形成された内方部材２と、両部材１，２の対向する転走面３，４間に介在した複列の転動体５とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、前記外方部材１および内方部材２のうちの固定側部材に荷重検出用のセンサユニット２０を設け、前記センサユニット２０は、前記固定側部材に接触して固定される２つ以上の接触固定部２１ａを有する歪み発生部材２１およびこの歪み発生部材２１に取付けられて歪み発生部材２１の歪みを検出する１つ以上のセンサ２２を有し、このセンサユニット２０のセンサ２２の出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定処理手段３０を設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、荷重推定処理手段３０を次の構成としたことを特徴とする。
この荷重推定処理手段３０は、前記センサユニット２０のセンサ２２の出力信号の平均値を演算する平均値演算手段３２を有しその演算した平均値を補正手段３３で補正して車輪に加わる荷重を推定する主荷重推定手段３１と、前記センサ２２の出力信号の転動体通過による信号波形の振幅値から車輪に加わる荷重に相当する振幅処理荷重推定値ｓ２を演算する振幅処理荷重推定手段３６と、前記主荷重推定手段３１の推定値である推定荷重出力ｓ１と前記振幅処理荷重推定値ｓ２とを比較することにより、前記推定荷重出力ｓ１に現れるセンサ２２の出力信号のドリフト量を推定するドリフト量推定手段３７とを備える。前記主荷重推定手段３１の前記補正手段３３は、ドリフト量推定手段３７で推定したドリフト量により荷重推定出力を補正するものとする。
【０００９】
車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材（例えば外方部材１）にも荷重が印加されて変形が生じる。ここではセンサユニット２０における歪み発生部材２１の２つ以上の接触固定部２１ａが、外方部材１に接触固定されているので、外方部材１の歪みが歪み発生部材２１に拡大して伝達され易く、その歪みがセンサ２２で感度良く検出される。
主荷重推定手段３１は、このようにセンサ２２で検出される歪み発生部材２１の歪みの平均値を求め、この平均値を補正手段３３で補正して、車輪に加わる荷重を推定する。センサ２２で検出される歪みと車輪に加わる荷重とは一定の関係があるため、その関係を予め求めておくことで、車輪に加わる荷重が推定できる。センサ２２で検出される歪みは、転動体５がセンサ２２の付近を通過する毎に大きくなる振動波形となるが、その直流成分となる平均値を求めることで、転動体５の通過に影響されない歪みの値が得られる。このように平均値から推定される車両の荷重は、前記のようにセンサ２２自体の温度特性に加えて、歪み発生部材２１等の温度歪みや、長期使用の間のセンサ２２の密着状態等の設置状況の変化などによってドリフトする現象が発生する。
しかし、この発明は、センサ２２の出力信号の転動体通過による信号波形の振幅値から車輪に加わる荷重に相当する振幅処理荷重推定値ｓ２を振幅処理荷重推定手段３６で演算し、ドリフト量推定手段３７により、主荷重推定手段３１の推定荷重出力ｓ１と振幅処理荷重推定値ｓ２とを比較することによって、前記推定荷重出力ｓ１に現れるセンサ２２の出力信号のドリフト量を推定する。この推定したドリフト量は、主荷重推定手段３１にフィードバックされ、前記補正手段３３により前記平均値の補正が行われる。
前記振幅値は軸受に作用する荷重に応じて変わるため、振幅値からも車輪に加わる荷重が推定できる。また局部的な歪みを検知した振幅信号は、温度等の影響を受け難いため、振幅処理荷重推定値ｓ２を用いることで、平均値を用いた推定荷重出力ｓ１のドリフト成分であるドリフト量を推定することができる。このようにドリフト量を推定して補正するため、推定荷重出力ｓ１の誤差が低減され、精度の良い荷重を検出することができる。
【００１０】
この発明において、前記主荷重推定手段３１は、前記センサ２２の出力信号の前記補正手段３３で補正された補正後の平均値と前記センサ２２の出力信号の振幅値との両方を用いて前記推定荷重出力ｓ１を演算する併用推定手段３４を有するものとしても良い。例えば、前記補正後の平均値と前記振幅値とに、それぞれ重みとなる適宜の係数を乗じて、両方の値の和を推定荷重出力ｓ１とする。
このように平均値と振幅値との両方を用いることで、より精度良く、車輪に加わる荷重を演算することができる。前記ドリフト量推定手段３７は、このように平均値と振幅値との両方を用いて演算された推定荷重出力ｓ１に対して前記ドリフト量を推定し、このドリフト量をフィードバックして前記補正手段３３による補正が行われる。
【００１１】
この発明において、前記センサユニット２０を３つ以上設け、前記荷重推定処理手段３０は、前記３つ以上のセンサユニット２０のセンサ２２の出力信号から、車輪に加わる荷重のうちの前後方向荷重Ｆｘ、垂直方向荷重Ｆｚ、および軸方向荷重Ｆｙを推定するものとしても良い。各センサユニット２０の各センサ２２は、センサユニット２０の設置位置等に応じて、車輪用軸受の径方向となる前後方向，垂直方向、および軸方向に作用する荷重の成分を持つ。このため、各センサ２２毎に、各方向の荷重の推定に用いるか否か、および用いる場合に各方向の荷重の推定に用いる係数を適宜定めておくことで、前後方向荷重，垂直方向荷重、および軸方向荷重の推定が行える。前記係数は、例えば試験等によって適切な値が求められる。
【００１２】
この発明において、前記センサユニット２０を、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に、円周方向９０度の位相差で４つ等配しても良い。
このように４つのセンサユニット２０を配置することにより、車輪用軸受に作用する垂直方向荷重Ｆz 、駆動力や制動力となる荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy を推定することができる。
【００１３】
この発明において、前記センサユニット２０の少なくとも１つに温度センサ２８を設け、前記主荷重推定手段３１は、前記平均値演算手段３２で演算されて前記補正手段３３に入力される平均値を前記温度センサ２８の検出温度により補正する温度補正手段３３を有するものとしても良い。温度補正手段３３による補正は、温度に応じた係数や演算式を定めておくことで行える。
この構成の場合、平均値を温度補正した上で、補正手段３３により、前記ドリフト量推定手段３７によるドリフト量推定値を用いて補正するため、より精度の良い推定荷重出力ｓ１が得られる。また、この温度補正を行って得た推定荷重出力ｓ１と振幅処理荷重推定値ｓ２とを比較してドリフト量を推定することになるため、ドリフト量推定手段３７により、最も確実なドリフト量の推定が行える。さらに、全ての歪み検出用のセンサ２２に温度センサ２８を設けることなく、歪みセンサ２２の出力信号の温度ドリフトを補正することができる。
【００１４】
この発明において、前記センサユニット２０は３つ以上の接触固定部２１ａと歪み発生部材２１の歪みを検出する２つのセンサ２２を有し、隣り合う第１および第２の接触固定部２１ａの間、および隣り合う第２および第３の接触固定部２１ａの間に各センサ２２をそれぞれ取付け、隣り合う接触固定部２１ａもしくは隣り合うセンサ２２の前記固定側部材の円周方向についての間隔を、転動体５の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍とし、前記主荷重推定手段３１前記平均値演算手段３２は、前記２つのセンサ２２の出力信号の和を平均値として用いるものとしても良い。
この構成の場合、２つのセンサ２２の出力信号は略１８０度の位相差を有することになり、その平均値は転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となる。また、振幅値は温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響をより確実に排除した正確なものとなる。
【００１５】
この発明において、前記ドリフト量推定手段３７は、前記振幅処理荷重推定手段３６の出力する振幅処理荷重推定値ｓ２と前記主荷重推定手段３１の出力する推定荷重出力ｓ１との関係を、最小自乗推定を適用して求め、この関係から推定荷重出力ｓ１のドリフト量を推定するものとしても良い。
振幅のみによる荷重推定値の精度には限界があるが、荷重条件を限定すれば、振幅処理荷重推定値ｓ２と平均値を主とする推定荷重出力ｓ１との対応関係が良い精度で線形となる。そのため、振幅処理荷重推定値ｓ２と平均値を用いた推定荷重出力ｓ１とについて、その関係を最小自乗推定を適用して求めることにより、平均値による推定荷重出力ｓ１のドリフト量を精度良く求めることができる。
【００１６】
このように最小自乗推定を適用するドリフト量推定手段３７を設けた場合に、車体に設けられた１つ以上のセンサ、すなわち車載センサ２９の出力信号から、車両走行中に軸受に作用する荷重の状態が設定荷重条件を充足するか否かを判断し、設定荷重条件を充足しない場合は、振幅処理荷重推定手段３６の出力する振幅処理荷重推定値ｓ２の中から、前記ドリフト量推定手段に３７よりドリフト量の推定処理に用いる振幅処理荷重推定値ｓ２を設定抽出条件に従って抽出する荷重条件限定手段３７ａを設けることが良い。前記車載センサ２９としては、例えばＧセンサ（加速度センサ）、ヨーレートセンサ、スロットルセンサ、ＡＢＳセンサ（アンチロックブレーキシステム用の回転速度検出センサ）等がある。荷重条件限定手段３７ａによる走行中の荷重状態の判断は、上記のような様々なセンサの信号を併用して総合的に判断するようにすることが好ましい。この総合的な判断は、例えば、個々の車載のセンサ２９の出力毎に設定許容範囲を設定しておいて、全てが範囲内にあるか否かを判断するようにしても良く、また複数の車載のセンサ２９の信号を所定の処理で組み合わせて得られる値を求め、その値を設定許容範囲と比較するようにしても良い。また、荷重条件限定手段３７ａの前記設定抽出条件は、例えば、前記設定荷重条件を充足する間に出力された振幅処理荷重推定値ｓ２のみを抽出するなど、適宜定める。
急激な荷重変化、例えば縁石への衝突などが発生した場合や急激な温度変化によって、センサ出力の信号がドリフトしてしまう可能性がある。ドリフト量は、主荷重推定手段の出力ｓ１と振幅処理荷重推定値ｓ２とを比較することによって推定するが、この推定をよい精度で行うには、ｓ１とｓ２との対応関係がほぼ線形となるように、入力荷重条件を限定して推定する必要がある。限定機能が機能することにより、ドリフト量の推定精度が高くなり、信号ドリフトを正確に補正して検出誤差を抑えることが可能になる。検知したドリフト量は、荷重演算推定処理にフィードバックされるため、検出荷重の誤差を抑えることが可能となる。
【００１７】
この発明において、前記荷重推定処理手段３０を車内通信バスに接続し、前記ドリフト成分推定手段３７の推定するドリフト量、および主荷重推定手段３１による推定荷重出力ｓ１を、前記車内通信バスを介して外部モニタに出力可能とすることが良い。このように車内通信バスを介して外部モニタ３８に出力可能とすることで、ドリフト量等をモニタすることができる。
【００１８】
この場合に、前記荷重推定処理手段３０を車内通信バスを通じて車体搭載の入力装置３９に接続し、前記荷重推定処理手段３０は、前記入力装置３９からの入力により、前記ドリフト量推定手段３７によるドリフト量の推定を含む、前記車輪に加わる荷重の推定の演算に用いるパラメータを設定可能にすることが良い。これにより、修理・部品交換などでセンサ信号に変化があった場合などに、車内通信バスを通じて適正なドリフト量に設定し直すことができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に荷重検出用のセンサユニットを設け、前記センサユニットは、前記固定側部材に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けられて歪み発生部材の歪みを検出する１つ以上のセンサを有し、このセンサユニットのセンサの出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定処理手段を設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、前記荷重推定処理手段は、前記センサユニットのセンサの出力信号の平均値を演算する平均値演算手段を有しその演算した平均値を補正手段で補正して車輪に加わる荷重を推定する主荷重推定手段と、前記センサの出力信号の転動体通過による信号波形の振幅値から車輪に加わる荷重に相当する振幅処理荷重推定値を演算する振幅処理荷重推定手段と、前記主荷重推定手段の推定値である推定荷重出力と前記振幅処理荷重推定値とを比較することにより、前記推定荷重出力に現れるセンサの出力信号のドリフト量を推定するドリフト量推定手段とを備え、前記主荷重推定手段の前記補正手段は、ドリフト量推定手段で推定したドリフト量により荷重推定出力を補正するものとしたため、温度センサの出力信号だけでは補正できないセンサ出力信号のドリフト成分を補正でき、環境の変化や長期間の使用によっても検出精度が悪化することなく、車輪にかかる荷重を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す図である。
【図２】同センサ付車輪用軸受の外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図３】同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの拡大平面図である。
【図４】図３におけるIV−IV矢視断面図である。
【図５】センサユニットの他の設置例を示す断面図である。
【図６】同センサユニットにおける歪みセンサ出力信号の平均値と振幅値の関係を示す図である。
【図７】同センサ付車輪用軸受における推定手段の構成例を示すブロック図である。
【図８】同推定手段の他の構成例を示すブロック図である。
【図９】この発明の他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す図である。
【図１０】同センサ付車輪用軸受の外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図１１】同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの拡大平面図である。
【図１２】図１１におけるXII −XII 矢視断面図である。
【図１３】センサユニットの他の設置例を示す断面図である。
【図１４】センサユニットの出力信号に対する転動体位置の影響の説明図である。
【図１５】提案例における荷重推定手段の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００２２】
このセンサ付車輪用軸受における軸受は、図１に断面図で示すように、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を外周に形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記転走面３，４は断面円弧状であり、ボール接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、一対のシール７，８によってそれぞれ密封されている。
【００２３】
外方部材１は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックル１６に取付ける車体取付用フランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには周方向複数箇所にナックル取付用のねじ孔１４が設けられ、インボード側よりナックル１６のボルト挿通孔１７に挿通したナックルボルト（図示せず）を前記ねじ孔１４に螺合することにより、車体取付用フランジ１ａがナックル１６に取付けられる。
内方部材２は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に、前記各列の転走面４が形成されている。ハブ輪９のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面１２が設けられ、この内輪嵌合面１２に内輪１０が嵌合している。ハブ輪９の中心には貫通孔１１が設けられている。ハブフランジ９ａには、周方向複数箇所にハブボルト（図示せず）の圧入孔１５が設けられている。ハブ輪９のハブフランジ９ａの根元部付近には、車輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部１３がアウトボード側に突出している。
【００２４】
図２は、この車輪用軸受の外方部材１をアウトボード側から見た正面図を示す。なお、図１は、図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図を示す。前記車体取付用フランジ１ａは、図２のように、各ねじ孔１４が設けられた円周方向部分が他の部分よりも外径側へ突出した突片１ａａとされている。
【００２５】
固定側部材である外方部材１の外径面には、４つのセンサユニット２０が設けられている。ここでは、これらのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して上下位置および前後位置となる外方部材１の外径面における上面部、下面部、右面部、および左面部に設けられている。
【００２６】
これらのセンサユニット２０は、図３および図４に拡大平面図および拡大断面図で示すように、歪み発生部材２１と、この歪み発生部材２１に取付けられて歪み発生部材２１の歪みを検出する１つの歪みセンサ２２とでなる。歪み発生部材２１は、鋼材等の弾性変形可能な金属製で２ｍｍ以下の薄板材からなり、平面概形が全長にわたり均一幅の帯状で中央の両側辺部に切欠き部２１ｂを有する。切欠き部２１ｂの隅部は断面円弧状とされている。また、歪み発生部材２１は、外方部材１の外径面にスペーサ２３を介して接触固定される２つの接触固定部２１ａを両端部に有する。なお、歪み発生部材２１の形状によっては、接触固定部２１ａを２つ以上有するものとしても良い。また、歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂは省略しても良い。歪みセンサ２２は、歪み発生部材２１における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。ここでは、その箇所として、歪み発生部材２１の外面側で両側辺部の切欠き部２１ｂで挟まれる中央部位が選ばれており、歪みセンサ２２は切欠き部２１ｂの周辺の周方向の歪みを検出する。なお、歪み発生部材２１は、固定側部材である外方部材１に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が印加された状態においても、塑性変形しないものとするのが望ましい。塑性変形が生じると、外方部材１の変形がセンサユニット２０に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。想定される最大の力は、例えば、その力が作用しても車輪用軸受は損傷をせず、その力が除去されると車輪用軸受の正常な機能が復元される範囲で最大の力である。
【００２７】
前記センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが、外方部材１の軸方向の同寸法の位置で、かつ両接触固定部２１ａが互いに円周方向に離れた位置に来るように配置され、これら接触固定部２１ａがそれぞれスペーサ２３を介してボルト２４により外方部材１の外径面に固定される。前記各ボルト２４は、それぞれ接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔２５からスペーサ２３のボルト挿通孔２６に挿通し、外方部材１の外周部に設けられたねじ孔２７に螺合させる。このように、スペーサ２３を介して外方部材１の外径面に接触固定部２１ａを固定することにより、薄板状である歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂを有する中央部位が外方部材１の外径面から離れた状態となり、切欠き部２１ｂの周辺の歪み変形が容易となる。
【００２８】
接触固定部２１ａが配置される軸方向位置として、ここでは外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置が選ばれる。ここでいうアウトボード側列の転走面３の周辺とは、インボード側列およびアウトボード側列の転走面３の中間位置からアウトボード側列の転走面３の形成部までの範囲である。外方部材１の外径面へセンサユニット２０を安定良く固定する上で、外方部材１の外径面における前記スペーサ２３が接触固定される箇所には平坦部１ｂが形成される。
【００２９】
このほか、図５に断面図で示すように、外方部材１の外径面における前記歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが固定される２箇所の中間部に溝１ｃを設けることで、前記スペーサ２３を省略し、歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂが位置する２つの接触固定部２１ｂの中間部位を外方部材１の外径面から離すようにしても良い。
【００３０】
歪みセンサ２２としては、種々のものを使用することができる。例えば、歪みセンサ２２を金属箔ストレインゲージで構成することができる．その場合、通常、歪み発生部材２１に対しては接着による固定が行なわれる。また、歪みセンサ２２を歪み発生部材２１上に厚膜抵抗体にて形成することもできる。
【００３１】
センサユニット２０の歪みセンサ２２は、その出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定処理手段３０に接続される。荷重推定処理手段３０は、車輪に加わる各方向の荷重のうち、前後方向荷重Ｆｘとなるラジアル荷重を推定する前後方向荷重推定部３０ｘと、垂直方向（上下方向）荷重Ｆｚとなるラジアル荷重を推定する垂直方向荷重推定部３０ｚと、軸方向荷重Ｆｙを推定する軸方向荷重推定部３０ｚとを有する。これら前後方向荷重推定部３０ｘ、垂直方向荷重推定部３０ｚ、および軸方向荷重推定部３０ｚは、互いに独立して設けられたものであっても良く、また一つの推定部が、時分割等で各方向の荷重Ｆｘ，Ｆｚ，Ｆｙを推定する推定部として機能するものとしても良い。
各センサユニット２０の各センサ２２は、センサユニット２０の設置位置等に応じて、車輪用軸受の径方向となる前後方向，垂直方向、および軸方向に作用する荷重の成分を持つ。このため、前後方向荷重推定部３０ｘ、垂直方向荷重推定部３０ｚ、および軸方向荷重推定部３０ｚは、どのセンサ２２の入力を用いるか、また用いるセンサ２２毎に入力信号に掛ける係数がそれぞれ適宜に定めてあり、これにより前後方向荷重Ｆｘ、垂直方向荷重Ｆｚ、および軸方向荷重Ｆｙを推定する。前記係数は、例えば試験等によって適切な値が求められる。
【００３２】
センサユニット２０は、外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に設けられるので、歪みセンサ２２の出力信号は、センサユニット２０の設置部の近傍を通過する転動体５の影響を受ける。すなわち、転動体５がセンサユニット２０における歪みセンサ２２に最も近い位置を通過するとき出力信号の振幅は最大値となり、その位置から転動体５が遠ざかるにつれて低下する。これにより、軸受回転時には歪みセンサ２２の出力信号は、その振幅が転動体５の配列ピッチを周期として変化する正弦波に近い波形となる。
この歪みセンサ２２の出力信号に含まれる直流成分となる平均値および、交流成分の振幅値のいずれも、車輪に作用する荷重の推定が可能な信号であるが、それぞれに利点，欠点となる特性がある。平均値は、広範囲に渡って荷重の推定が可能であるが、前述のようなドリフトが生じる。そのため、荷重推定処理手段３０は、次のように、平均値および振幅値を分析することにより、平均値を主とする出力のドリフト量を推定して補正する機能を搭載したものとしてある。
【００３３】
図７は、荷重推定処理手段３０の一構成例を示すブロック図である。同図は、図１の示す前後方向荷重推定部３０ｘ、垂直方向荷重推定部３０ｚ、および軸方向荷重推定部３０ｚのうちの一つを代表して示す。また、同図に示す歪みセンサ２２は、複数の歪みセンサ２２を代表して示す。
この構成例では、荷重推定処理手段３０は、車輪に加わる荷重を演算する主荷重推定手段３１と、振幅値演算手段３５と、振幅値から車輪に加わる荷重に相当する振幅処理荷重推定値ｓ２を演算する振幅処理荷重推定手段３６と、ドリフト量推定手段と３７からなる。主荷重推定手段３１は、平均値演算手段３２、温度補正手段３３Ａ、補正手段３３、および併用推定手段３４からなり、車輪に加わる荷重の推定値である推定荷重出力ｓ１を出力する。
【００３４】
平均値演算手段３２は、歪みセンサ２２の出力信号の平均値を演算する手段である。この平均値を演算は、ローパスフィルタを通すことで直流成分を抽出するものであっても、また逆位相関係が現れる２つの歪みセンサ２２の和を演算するものであっても良く、さらに歪みセンサ２２の出力信号の移動平均等を演算するものであっても良い。
温度補正手段３３Ａは、温度センサ２８の検出温度によって、平均値演算手段３２の演算した平均値を補正する手段である。温度センサ２８は、図３のように少なくとも１つのセンサユニット２０の歪み発生部材２１に設けられる。歪みと温度とには、略比例する関係があるため、温度補正手段３３Ａは、このような歪みと温度の関係によって前記平均値を補正する。
補正手段３３は、ドリフト量推定手段３７で推定したドリフト量に対応した補正を行う手段である。例えば、推定したドリフト量、またはこのドリフト量に適宜の係数を乗じた値を平均値に対して加算する。
併用推定手段３４は、補正手段３３で補正された補正後の平均値とセンサ２２の出力信号の振幅値との両方を用いて前記推定荷重出力ｓ１を演算する手段である。併用推定手段３４は、例えば、前記補正後の平均値と前記振幅値とに、それぞれ重みとなる適宜の係数を乗じて、両方の値の和を推定荷重出力ｓ１とする。
【００３５】
振幅値演算手段３５は、歪みセンサ２２の出力信号の転動体通過による信号波形の交流成分の振幅値を演算する手段である。この演算は、例えば前記信号波形の交流成分の抽出処理とされる。この振幅値演算手段３５で演算した振幅値が、前記併用推定手段３４に入力される。
振幅処理荷重推定手段３６は、振幅値演算手段３５で得た振幅値から車輪に加わる荷重に相当する振幅処理荷重推定値ｓ２を演算する手段である。前記振幅値は軸受に作用する荷重に応じて変わるため、振幅値からも車輪に加わる荷重が推定できる。
【００３６】
ドリフト量推定手段３７は、主荷重推定手段３１の推定値である推定荷重出力ｓ１と、振幅処理荷重推定手段３６で推定した振幅処理荷重推定値ｓ２とを比較することにより、前記推定荷重出力ｓ１に現れるセンサ２２の出力信号のドリフト量を推定する。ドリフト量推定手段３７は、推定荷重出力ｓ１と振幅処理荷重推定値ｓ２の差を統計処理によって求めることで、ドリフト量を推定する。例えば、振幅処理荷重推定値ｓ２と推定荷重出力ｓ１との関係を、最小自乗推定を適用して求め、この関係から推定荷重出力ｓ１のドリフト量を推定する。
ｓ１とｓ２との出力に差が生じた場合（平均値がオフセットした場合）、図6に示した振幅と平均値との関係が崩れる。センサ毎にこのずれ（平均値のオフセット分）を補正する。具体的には、以下のような手順となる。
平均値をベクトルＡ、振幅値をベクトルＢと表現すると、計算に用いる重み係数をＭ１、Ｍ２として、主荷重推定手段３１の出力はｓ１＝Ｍ１Ａ＋Ｍ２Ｂ  と表現できる。振幅処理荷重推定値ｓ２とｓ１は、条件を限定すればｓ１＝ｓ２となるので、図６のグラフと同様に直線の関係になる。
信号にドリフトΔが発生すると、平均値ベクトルはＡ＋Δとなり、推定値はｓ１’ ＝ ｓ１＋Ｍ１Δのように変化する。すなわち、ｓ１’ ＝ｓ２＋Ｍ１Δ  の関係に変化する。そのため、ｓ１’ とｓ２の関係は、図６に示したグラフを平行移動させた状態となる。一定期間のｓ１’ とｓ２との関係を統計処理して、最小自乗推定により切片の移動分を計算すれば、Ｍ１Δを求めることができる。したがって、計算結果から引き算してｓ１’ ― Ｍ１Δ とすればドリフトの影響を除去できる。また、Ｍ１Δの値が求まれば、Δ＝Ｍ１-1・Ｍ１Δ  （Ｍ１-1 は一般化逆行列）として、センサ信号のドリフトΔを推定することもできる。したがって、平均値信号ＡからΔを引くことで、併用推定手段３４に入力する前に補正してもよい。
【００３７】
ドリフト量推定手段３７には、荷重条件限定手段３７ａが設けられている。荷重条件限定手段３７ａは、車体に設けられた１つ以上のセンサ、すなわち車載センサ２９の出力信号から、車両走行中に軸受に作用する荷重の状態が設定荷重条件を充足するか否かを判断し、設定荷重条件を充足しない場合は、振幅処理荷重推定手段３６の出力する振幅処理荷重推定値ｓ２の中から、前記ドリフト量推定手段に３７よりドリフト量の推定処理に用いる振幅処理荷重推定値ｓ２を設定抽出条件に従って抽出する手段である。前記車載センサ２９としては、例えばＧセンサ（加速度センサ）、ヨーレートセンサ、スロットルセンサ、ＡＢＳセンサ（アンチロックブレーキシステム用の回転速度検出センサ）等がある。
【００３８】
上記構成の作用を説明する。車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると，車輪用軸受の固定側部材である外方部材１にも荷重が印加されて変形が生じる。ここではセンサユニット２０における歪み発生部材２１の２つ以上の接触固定部２１ａが、外方部材１に接触固定されているので、外方部材１の歪みが歪み発生部材２１に拡大して伝達され易く、その歪みが歪みセンサ２２で感度良く検出され、その出力信号に生じるヒステリシスも小さくなる。このように検出される歪みセンサ２２の出力から荷重推定処理手段３０により、車輪に加わる荷重が推定される。
【００３９】
荷重推定処理手段３０の作用を説明する。図１の前後方向荷重推定部３０ｘ、垂直方向荷重推定部３０ｚ、および軸方向荷重推定部３０ｚにより、複数のセンサユニット２０の各歪みセンサ２２の出力を用いて、前後方向荷重Ｆｘ、垂直方向荷重Ｆｚ、および軸方向荷重Ｆｙを推定する。これら各方向の荷重Ｆｘ，Ｆｚ，Ｆｙの推定につき、図７に示す各手段で、センサ信号平均値および振幅を分析することにより、信号ドリフト量を推定して補正する。
【００４０】
すなわち、歪みセンサ２２の振幅値演算手段３５が得られる振幅値から、車輪に加わる荷重に相当する振幅処理荷重推定値ｓ２を振幅処理荷重推定手段３６によって演算する。主荷重推定手段３１は、平均値演算手段３２によって、歪みセンサ２２の出力信号の平均値を演算し、各補正等を行って推定荷重出力ｓ１を出力する。ドリフト量推定手段３７は、主荷重推定手段３１の推定値である推定荷重出力ｓ１と、振幅処理荷重推定手段３６で推定した振幅処理荷重推定値ｓ２とを比較し、その差を統計処理によって精度良く求めることにより、推定荷重出力ｓ１に現れるセンサ２２の出力信号のドリフト量を推定する。このとき、走行中の荷重状態が上記比較を行える荷重状態であるか否かを、荷重条件限定手段３７ａによって判断し、上記振幅処理荷重推定値ｓ２のうち、比較できると判断される値を抽出してドリフト量推定手段３７によるドリフト量の推定を行う。このように推定したドリフト量を主荷重推定手段３１にフィードバックし、主荷重推定手段３１は、平均値演算手段３２で演算した平均値（より具体的には温度補正手段３３Ａで補正した平均値）を、前記ドリフト量でさらに補正する。このさらに補正された平均値に、併用推定手段３４によって、平均値と振幅値とを所定の割合で合わせた値となる推定荷重出力ｓ１を演算し、出力する。この推定荷重出力ｓ１が荷重推定処理手段３０の出力となる。
【００４１】
また、図８に示すように、荷重推定処理手段３０を車内通信バス４５に接続し、前記ドリフト成分推定手段３７の推定するドリフト量、および主荷重推定手段３１による推定荷重出力ｓ１を、車内通信バス４５を介して外部モニタ３８に出力可能とすることが良い。さらに、荷重推定処理手段３０を車内通信バスを通じて車体搭載の入力装置３９に接続し、荷重推定処理手段３０は、前記入力装置３９からの入力により、ドリフト量推定手段３７によるドリフト量の推定を含む、前記車輪に加わる荷重の推定の演算に用いる各種のパラメータを設定可能にすることが良い。
【００４２】
この構成によると、平均値を主とする推定荷重出力ｓ１のドリフト分を、振幅値で推定して補正するが、局部的な歪みを検知した振幅信号は温度等の影響を受け難いため、振幅を演算処理して得られた荷重情報を用いてセンサ信号の平均値のドリフト分を推定することができる。
推定したドリフト成分を補正することにより、平均値情報の誤差が低減され、補正された平均値情報と振幅情報を使って、推定荷重出力ｓ１の荷重演算精度を向上させることができる。
また、走行中の温度センサ２８やその他の車載センサ２９の信号を分析し、温度の影響など既知のパラメータについての補正を実施する。その上で、信号振幅の状態から推定される入力荷重である振幅処理荷重推定値ｓ２と、その推定荷重条件に対する信号平均値を主とする推定荷重出力ｓ１の値を比較して、ずれ量を算出する。このため、最も確実なドリフト量を推定することができる。
【００４３】
振幅のみによる荷重推定値である振幅処理荷重推定値ｓ２の精度には限界があるが、荷重条件を限定すれば振幅値と信号平均値（具体的には推定荷重出力ｓ１）との対応関係が、図６に示すように良い精度で線形となる。同図は平均値と振幅値との関係を示す（ただし，Fy＞0 の条件）。このように線形の関係が得られるため、振幅処理荷重推定値ｓ２と信号平均値を主とする推定荷重出力ｓ１のデータについて、その関係を最小自乗推定を適用して求めることにより、平均値データ（推定荷重出力ｓ１）のドリフト量を精度よく求めることが可能になる。
【００４４】
ただし、上記線形となるのは、限られた荷重条件の場合であるため、走行中の荷重状態を推定する荷重条件限定手段３７ａを設け、ドリフト量推定処理の実施条件を限定する。  走行中の荷重状態の予測には、車体に設置された様々なセンサ、例えばＧセンサ、ヨーレートセンサ、スロットルセンサ、ステアリングセンサ、ＡＢＳセンサ、などの信号を併用して総合的に判断するのが望ましい。その場合、荷重推定処理手段３０は、ＣＡＮバス（コントロールエリアネットワークバス）などの車内通信バスに接続されて、必要な情報を用いるように構成されていればよい。
急激な荷重変化、例えば縁石への衝突など、が発生した場合、歪みセンサ２２の信号が急激に変化する可能性がある。上記の荷重条件限定手段３７ａによる補正機能がないと、その後ずっと検出誤差が発生したままになってしまうが、補正が機能することにより、短時間で信号ドリフトを補正して検出誤差を抑えることが可能になる。
【００４５】
検知したドリフト量は、主荷重推定手段３１にフィードバックされるため、検出荷重の誤差が低減される。
フィードバックされたドリフト量は、荷重推定処理手段３０の内部の記憶手段（図示せず）に記憶されて、上記の車内通信バスを通じて外部モニタ３８によってからモニタすることもできる。また、修理・部品交換などでセンサ信号に変化があった場合には、同様に通信バスを通じて適正なドリフト量を、入力装置３９によって設定し直すことも可能である。
【００４６】
また、この実施形態では前記センサユニット２０を４つ設け、各センサユニット２０を、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる外方部材１の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に円周方向９０度の位相差で等配しているので、車輪用軸受に作用する垂直方向荷重Ｆz 、駆動力や制動力となる荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy を推定することができる。
【００４７】
このセンサ付車輪用軸受によると、このように、温度センサ２８だけでは補正できないドリフト成分も補正が可能になる。衝撃荷重や軸受の経年変化によるセンサ信号のドリフトもキャンセル可能となり、長期間にわたって検出精度を保つことが可能になる。また、温度センサ２８を全ての歪みセンサ２２の近傍に配置しなくても良くなる。
【００４８】
なお、この実施形態において、図１のように外方部材１の内周に転動体５の位置を検出する転動体検出センサ４０を設け、この転動体検出センサ４０の検出信号を図７や図８の補正手段３３に入力するようにしても良い。このように、補正手段３３での補正に用いるデータとして、転動体検出センサ４０の検出する転動体５の位置データを加えた場合には、平均値演算手段３２で演算される平均値から転動体通過の影響を解消できるので、荷重の検出誤差をさらに抑えることができる。
【００４９】
図９ないし図１４は、この発明の他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図８に示す実施形態において、各センサユニット２０を以下のように構成している。この場合、センサユニット２０は、図１１および図１２に拡大平面図および拡大断面図に示すように、歪み発生部材２１と、この歪み発生部材２１に取付けられて歪み発生部材２１の歪みを検出する２つの歪みセンサ２２とでなる。歪み発生部材２１は、外方部材１の外径面にスペーサ２３を介して接触固定される３つの接触固定部２１ａを有する。３つの接触固定部２１ａは、歪み発生部材２１の長手方向に向けて１列に並べて配置される。２つの歪みセンサ２２のうち１つの歪みセンサ２２Ａは、図１２において、左端の接触固定部２１ａと中央の接触固定部２１ａとの間に配置され、中央の接触固定部２１ａと右端の接触固定部２１ａとの間に他の１つの歪みセンサ２２Ｂが配置される。図１１のように、歪み発生部材２１の両側辺部における前記各歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの配置部に対応する２箇所の位置にそれぞれ切欠き部２１ｂが形成されている。
【００５０】
センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の３つの接触固定部２１ａが、外方部材１の軸方向に同寸法の位置で、かつ各接触固定部２１ａが互いに円周方向に離れた位置に来るように配置され、これら接触固定部２１ａがそれぞれスペース２３を介してボルト２４により外方部材１の外径面に固定される。
【００５１】
このほか、図１３に断面図で示すように、外方部材１の外径面における前記歪み発生材２１の３つの接触固定部２１ａが固定される３箇所の各中間部に溝１ｃを設けることで、前記スペーサ２３を省略し、歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂが位置する各部位を外方部材１の外径面から離すようにしても良い。センサユニット２０におけるその他の構成や、センサユニット２０の配置などは、図１〜図８に示す実施形態の場合と同様である。
【００５２】
この実施形態の場合、図１〜図８に示す実施形態における荷重推定処理手段３０の平均値演算手段３２において、各センサユニット２０の２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の和を演算して、その和を平均値として取り出す。また、荷重推定処理手段３０の振幅値演算手段３５では、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の差分を演算し、その差分値を振幅値として取り出す。
【００５３】
センサユニット２０は、外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に設けられるので、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、図１４のようにセンサユニット２０の設置部の近傍を通過する転動体５の影響を受ける。また、軸受の停止時においても、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、転動体５の位置の影響を受ける。すなわち、転動体５がセンサユニット２０における歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂに最も近い位置を通過するとき（または、その位置に転動体５があるとき）、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの振幅は最大値となり、図１４（Ａ），（Ｂ）のように転動体５がその位置から遠ざかるにつれて（または、その位置から離れた位置に転動体５があるとき）低下する。軸受回転時には、転動体５は所定の配列ピッチＰで前記センサユニット２０の設置部の近傍を順次通過するので、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、その振幅が転動体５の配列ピッチＰを周期として図１４（Ｃ）に実線で示すように周期的に変化する正弦波に近い波形となる。また、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの振幅は、温度の影響やナックル１６と車体取付用フランジ１ａ（図９）の面間などの滑りによるヒステリシスの影響を受ける。この実施形態では、前記２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの振幅の和を上記した平均値とし、振幅の差分を上記した振幅値とする。これにより、平均値は転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となる。また、振幅値は、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの各出力信号ａ，ｂに現れる温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。したがって、この平均値と振幅値を用いることにより、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重をより正確に推定することができる。
【００５４】
図１４では、固定側部材である外方部材１の外径面の円周方向に並ぶ３つの接触固定部２１ａのうち、その配列の両端に位置する２つの接触固定部２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定している。この場合、隣り合う接触固定部２１ａの中間位置にそれぞれ配置される２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔は、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となる。その結果、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは略１８０度の位相差を有することになり、その和として求められる平均値は転動体５の通過による変動成分をキャンセルしたものとなる。また、その差分とし求められる振幅値は温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。
【００５５】
なお、図１４では、接触固定部２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定し、隣り合う接触固定部２１ａの中間位置に各１つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ配置することで、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となるようにした。これとは別に、直接、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの１／２に設定しても良い。
この場合に、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの和として求められる平均値は転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となり、差分として求められる振幅値は温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。      
【００５６】
なお、上記した各実施形態では、外方部材１が固定側部材である場合につき説明したが、この発明は、内方部材が固定側部材である車輪用軸受にも適用することができ、その場合、センサユニット２０は内方部材の内周となる周面に設ける。
また、これらの実施形態では第３世代型の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる第１または第２世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第４世代型の車輪用軸受にも適用することができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…外方部材
２…内方部材
３，４…転走面
５…転動体
２０…センサユニット
２１…歪み発生部材
２１ａ…接触固定部
２２…歪みセンサ
２８…温度センサ
２９…車載センサ
３０…荷重推定処理手段
３１…主荷重推定手段
３２…平均値演算手段
３３…補正手段
３４…併用推定手段
３５…振幅値演算手段
３６…振幅処理荷重推定手段
３７…ドリフト量推定手段
３７ａ…荷重条件限定手段
３８…外部モニタ
３９…入力装置
【図１】
2010230406.tif 000003
【図２】
2010230406.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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