(57)【要約】【課題】  外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出でき、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付けも容易なセンサ付車輪用軸受を提供する。【解決手段】  外方部材１と内方部材２の対向し合う複列の転走面３，４間に転動体５を介在させてなる。複数のセンサユニット２０と、そのセンサ出力信号を処理する信号処理用ＩＣ２６と、処理された出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブル２７とを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品２８を、外方部材１および内方部材２のうちの固定側部材の外周面に固定側部材と同心に取付ける。このセンサ組立品をエラストマ成形品からなるリング状の保護カバー２９で覆い、この保護カバー２９をその上からバンド３０で締め付けて固定側部材の外周面に取付ける。【選択図】      図１
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【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、
上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周面に接触して固定される歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出するセンサからなる複数のセンサユニットと、前記センサの出力信号を処理する信号処理用ＩＣと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品を、前記固定側部材の外周面に固定側部材と同心に取付けると共に、このセンサ組立品をゴム状弾性体の成形品からなるリング状の保護カバーで覆い、この保護カバーをその上からバンドで締め付けて前記固定側部材の外周面に取付け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、前記固定側部材は前記外方部材であ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、前記保護カバーの材料が、ゴムまたは熱可塑性エラストマである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、前記バンドが金属材料からなる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、前記固定側部材の外周面に周方向に延びる溝を設け、この溝に前記保護カバーを嵌合させた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、前記信号ケーブルの前記保護カバーからの引き出し部にＯリングを嵌着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、前記保護カバーにおける前記信号ケーブルの引き出し部が引き出される部分にシール材を充填したセンサ付車輪用軸受。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、前記固定側部材の外周面および前記保護カバーに前記信号ケーブルの引き出し部が引き出される切欠き部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、前記センサユニットの歪み発生部材は前記固定側部材の外周面に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有し、これら接触固定部を、前記固定側部材の軸方向に対して同寸法となる位置に設けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記センサユニットの歪み発生部材は、平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有する薄板材からなるセンサ付車輪用軸受。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、前記センサユニットの歪み発生部材は、前記固定側部材に作用する外力、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したセンサ付車輪用軸受。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１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周面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置したセンサ付車輪用軸受。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のセンサ付車輪用軸受の組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の外周面に前記センサ組立品を取付け、このセンサ組立品を前記保護カバーで覆い、この保護カバーを前記バンドで締め付けて前記固定側材の外周面に取付けた後、軸受を組み立てることを特徴とするセンサ付車輪用軸受の組立方法。
【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、車輪用軸受の固定輪である外輪のフランジ部外径面に歪みセンサを設け、荷重を検出するようにしたセンサ付車輪用軸受が提案されている（例えば特許文献１）。また、図１３のように、車輪用軸受の外輪５０に歪みゲージ５１を貼り付け、歪みを検出するようにした車輪用軸受も提案されている（例えば特許文献２）。
【０００３】
さらに、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットを軸受の固定輪である外方部材の内径面に取付け、前記歪み発生部材は、前記外方部材に対して少なくとも２箇所の接触固定部を有し、隣り合う接触固定部の間で少なくとも１箇所に切欠き部を有し、この切欠き部に前記歪みセンサを配置したセンサ付車輪用軸受が提案されている（例えば特許文献３）。
【０００４】
特許文献３に開示のセンサ付車輪用軸受によると、車両走行に伴い回転輪に荷重が加わったとき、転動体を介して固定輪が変形するので、その変形がセンサユニットに歪みをもたらす。センサユニットに設けられた歪みセンサは、センサユニットの歪みを検出する。歪みと荷重の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、歪みセンサの出力から車輪にかかる荷重等を検出することができる。
【特許文献１】特開２００２−０９８１３８号公報
【特許文献２】特表２００３−５３０５６５号公報
【特許文献３】特開２００７−５７２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、車輪用軸受の外輪フランジ部の外径面に歪みセンサを設けた特許文献１に開示の技術や、図１３のように車輪用軸受の外輪５０に歪みゲージ５１を貼り付けた特許文献２に開示の技術では、センサが外部環境から保護されていない。そのため、車両走行中に跳ねた小石などがセンサにぶつかってセンサが破損したり、泥塩水を被ってセンサが腐食する恐れがある。
【０００６】
また、特許文献３に開示の技術では、車輪用軸受の外輪の内径面にセンサユニットを取付けているので、センサを外部環境から守ることができるが、軸受内部から軸受外部へ信号ケーブルを引き出す処理や、センサユニットの組付けが困難である。
【０００７】
この発明の目的は、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出でき、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付けも容易な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、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周面に接触して固定される歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出するセンサからなる複数のセンサユニットと、前記センサの出力信号を処理する信号処理用ＩＣと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品を、前記固定側部材の外周面に固定側部材と同心に取付けると共に、このセンサ組立品をゴム状弾性体の成形品からなるリング状の保護カバーで覆い、この保護カバーをその上からバンドで締め付けて前記固定側部材の外周面に取付けたことを特徴とする。前記固定側部材は、例えば前記外方部材である。
車輪用軸受や、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）にも荷重が印加されて変形が生じる。センサユニットにおける歪み発生部材が固定側部材に接触固定されているので、固定側部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達され、その歪みがセンサ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り、荷重を精度良く推定できる。
とくに、複数のセンサユニットと、センサユニットのセンサの出力信号を処理する信号処理用ＩＣと、処理された前記出力信号を軸受外部に取り出す信号ケーブルとを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品を、前記固定側部材の外周面に固定側部材と同心に取付けると共に、このセンサ組立品をエラストマ成形品からなるリング状の保護カバーで覆い、この保護カバーをその上からバンドで締め付けて前記固定側部材の外周面に取付けているので、センサ組立品を保護カバーで被覆できて、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できる。例えば、外部からの飛び石や泥水，塩水等から、センサ，信号処理用ＩＣ，信号ケーブル等の電子部品を確実に保護することができる。また、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付けも容易となる。
前記固定側部材が前記外方部材である場合は、前記保護カバーは外方部材の外周面に取付けられるが、その場合、保護カバーを取付け易くて、保護カバーによるセンサ組立品の保護が行い易い。
【０００９】
この発明において、前記保護カバーの材料が、ゴムまたは熱可塑性エラストマであっても良い。ゴムまたは熱可塑性エラストマであると、保護カバーの成形が容易となり、また固定側部材の外周面へ密封性良く取付けることができる。
【００１０】
この発明において、前記バンドが金属材料からなるものとしても良い。金属材料であると、固定側部材の外周面への保護カバーの取付けを、強固にかつ密封性良く行うことができる。
【００１１】
この発明において、前記固定側部材の外周面に周方向に延びる溝を設け、この溝に前記保護カバーを嵌合させても良い。このように溝を設けた場合、保護カバーを軸方向に位置決めできると共に、センサ組立品を保護カバーの内側に確実に密封することができる。
【００１２】
この発明において、前記信号ケーブルの前記保護カバーからの引き出し部にＯリングを嵌着しても良い。この構成の場合、保護カバーの密封性をより高めることができる。
【００１３】
この発明において、前記保護カバーにおける前記信号ケーブルの引き出し部が引き出される部分にシール材を充填しても良い。この構成の場合も、保護カバーの密封性をより高めることができる。
【００１４】
この発明において、前記固定側部材の外周面および前記保護カバーに前記信号ケーブルの引き出し部が引き出される切欠き部を設けても良い。この構成の場合、信号ケーブルの引き出し部の周方向の位置決めが可能となる。
【００１５】
この発明において、前記センサユニットの歪み発生部材は前記固定側部材の外周面に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有し、これら接触固定部を、前記固定側部材の軸方向に対して同寸法となる位置に設けても良い。
固定側部材に固定されるセンサユニットの歪み発生部材の各接触固定部の軸方向寸法が異なると、固定側部材から接触固定部を介して歪み発生部材に伝達される歪みも異なる。センサユニットの歪み発生部材の各接触固定部を、このように軸方向に同寸法となるように設けると、歪み発生部材に歪みが集中しやすくなり、それだけ検出感度が向上する。また、センサユニットが固定側部材において、同一軸方向位置に並ぶことになるので、その軸方向位置に保護カバーを設けるだけで全てのセンサユニットを覆うことができ、保護カバーをコンパクトに構成することができる。
【００１６】
この発明において、前記センサユニットの歪み発生部材は、平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有する薄板材からなるものとしても良い。この構成の場合、固定側部材の歪みが歪み発生部材に拡大して伝達されやすく、その歪みがセンサ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り、荷重を精度良く推定できる。また、歪み発生部材の形状も簡単なものとなり、コンパクトで低コストなものとできる。
【００１７】
この発明において、前記センサユニットの歪み発生部材は、前記固定側部材に作用する外力、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しても良い。想定される最大の力が印加された状態になるまでに塑性変形が生じると、固定側部材の変形がセンサユニットに正確に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすので、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。「想定される最大の力」は、軸受に異常な大きさの力が作用しても、その力が除かれるとセンサ系を除く軸受としての正常な機能が復元される範囲の最大の力である。
【００１８】
この発明において、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周面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置しても良い。この構成の場合、どのような荷重条件においても、荷重を精度良く推定することができる。すなわち，ある方向への荷重が大きくなると、転動体と転走面が接触している部分と接触していない部分が１８０度位相差で現れるため、その方向に合わせてセンサユニットを１８０度位相差で設置すれば、どちかのセンサユニットには必ず転動体を介して固定側部材に印加される荷重が伝達され、その荷重をセンサにより検出可能となる。
【００１９】
この発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法は、前記発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の外周面に前記センサ組立品を取付け、このセンサ組立品を前記保護カバーで覆い、この保護カバーを前記バンドで締め付けて前記固定側材の外周面に取付けた後、軸受を組み立てることを特徴とする。
この組立方法によると、固定側部材に取付けたセンサ組立品を保護カバーで覆い、さらにその上からバンドで締め付けたセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。
【発明の効果】
【００２０】
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、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周面に接触して固定される歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出するセンサからなる複数のセンサユニットと、前記センサの出力信号を処理する信号処理用ＩＣと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品を、前記固定側部材の外周面に固定側部材と同心に取付けると共に、このセンサ組立品をゴム状弾性体の成形品からなるリング状の保護カバーで覆い、この保護カバーをその上からバンドで締め付けて前記固定側部材の外周面に取付けたため、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出でき、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付けも容易となる。
この発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法は、この発明のセンサ付車輪用軸受を組み立てる組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の外周面に前記センサ組立品を取付け、このセンサ組立品を前記保護カバーで覆い、この保護カバーを前記バンドで締め付けて前記固定側材の外周面に取付けた後、軸受を組み立てることとしたため、固定側部材に取付けたセンサ組立品を保護カバーで覆い、さらにその上からバンドで締め付けたセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の一実施形態を図１ないし図１２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、車体の懸架装置におけるナックル（図示せず）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。車体取付用フランジ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のボルト挿通孔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、フランジ１ａがナックルに取付けられる。このフランジ１ａは、各ねじ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（図６）とされている。
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１６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】
固定側部材である外方部材１の外径面には、４個のセンサユニット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。
【００２５】
これらのセンサユニット２０は、図２のＣ部を拡大して示す図９、および図１０に示す平面図のように、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。また、歪み発生部材２１は、外方部材１の外径面に接触して固定される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つ以上を有するものとしても良い。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、軸受に異常な大きさの力が作用しても、その力が除かれるとセンサ系を除く軸受としての正常な機能が復元される範囲の最大の力である。
【００２６】
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。
【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の軸方向に同寸法の位置で、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がボルト２３により外方部材１の外径面に固定される。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接触固定部２１ａが接触固定される箇所には平坦部１ｂが形成される。また、外方部材１の外径面における前記２つの接触固定部２１ａが固定される２箇所の中間部には溝１ｃが設けられている。前記各ボルト２３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２４に挿通し、外方部材１の外径面に設けられたねじ孔２５に螺合させる。このように、溝１ｃを挟んで歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａを外方部材１の外径面に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】
前記４個のセンサユニット２０は、図５に示すように、これらの歪みセンサ２２の出力信号を処理する信号処理用ＩＣ２６、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブル２７などの電子部品と共にリング状に接続してセンサ組立品２８とされ、このリング状とされたセンサ組立品２８が外方部材１の外径面に外方部材１と同心に取付けられる。信号ケーブル２７は各センサユニット２０間に配線され、その信号ケーブル２７の途中に信号処理用ＩＣ２６が配置されている。この場合、前記４個のセンサユニット２０は、図１のII−II矢視断面図を示す図２のように、外方部材１の外径面の同一軸方向位置に配置される。
【００２９】
信号処理用ＩＣ２６は、歪みセンサ２２の出力信号により、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する推定手段となるものであって、信号処理回路や補正回路などが含まれる。この信号処理用ＩＣ２６は、前記作用力と歪みセンサ２２の出力信号との関係を演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段（図示せず）を有し、入力された出力信号から前記関係設定手段を用いて作用力の値を出力する。前記関係設定手段の設定内容は、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。
【００３０】
外方部材１の外径面に取付けられた前記センサ組立品２８は、図１のように、外方部材１と同心のリング状の保護カバー２９で覆われる。保護カバー２９は、互いに軸方向に離れて位置し内径側に延びる一対の立板部２９ａと、これら両立板部２９ａの外径側端を連結する円筒部２９ｂとでなる断面逆Ｕ字状とされている。この保護カバー２９は、その上からバンド３０で締め付けて外方部材１の外径面に取付けられる。保護カバー２９はエラストマ成形品等のゴム状弾性体の成形品からなる。具体的には、保護カバー２９の材料として、ゴム（クロロブレンゴム、シリコンゴム、塩化ポリエチレンゴム、ウレタンゴム、アクリルエチレン等）、または熱可塑性エラストマが使用される。バンド３０の材料としては、ステンレススチール等の金属材料が使用される。外方部材１の外径面には、図５のように、前記センサ組立品２８の取付け部を挟んで軸方向に離れた２箇所に周方向に延びる保護カバー嵌合用の溝１ｄが設けられ、これら各溝１ｄに図１のように保護カバー２９の両立板部２９ａを嵌合させることで、保護カバー２９が軸方向に位置決めされると共に、センサ組立品２８が保護カバー２９で確実に密封される。
【００３１】
前記センサ組立品２８における信号ケーブル２７の車体側への引き出し部２７ａは、図１のIII − III矢視断面図を示す図３や図４に示すように、保護カバー２９の一箇所から外側に引き出される。ここでは、その引き出し部２７ａの保護カバー２９からの取出し箇所に、図５のようにＯリング３１が嵌着され、これにより保護カバー２９における信号ケーブル引き出し部２７ａの取出し箇所のシールが図られている。なお、Ｏリング３１に替えてシール材を充填することで、保護カバー２９における信号ケーブル引き出し部２７ａの取出し箇所をシールするようにしても良い。
【００３２】
また、図６のＤ部および図７のＥ部に示すように、保護カバー２９の一方の立板部２９ａの周方向の一箇所、およびこれに対向する外方部材１の外径面の一箇所には、信号ケーブル引き出し部２７ａが挿通される切欠き部３２，３３が設けられている。これにより、信号ケーブル引き出し部２７ａの周方向の位置決めがされる。
【００３３】
このセンサ付車輪用軸受の組立は、以下の手順で行なわれる。先ず、外方部材１の単体の状態、または外方部材１に転動体５を組み付けた状態で、図５のように外方部材１の外径面にリング状の前記センサ組立品２８を取付ける。つぎに、このセンサ組立品２８をリング状の保護カバー２９で覆い、この保護カバー２９をバンド３０で締め付けて外方部材１の外径面に取付け、この後で軸受の全体を組み立てる。この手順で組み立てることにより、外方部材１に取付けたセンサ組立品２８を保護カバー２９で覆い、さらにその上からバンド３０で締め付けたセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。
【００３４】
上記センサ付車輪用軸受による荷重検出動作を以下に説明する。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。センサユニット２０における歪み発生部材２１が外方部材１の外径面に接触して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、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り、荷重を精度良く推定できる。とくに、複数のセンサユニット２０と、歪みセンサ２２の出力信号を処理する信号処理用ＩＣ２６と、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブル２７とを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品２８を、外方部材１の外径面に外方部材１と同心に取付けると共に、このセンサ組立品２８をエラストマ成形品からなるリング状の保護カバー２９で覆い、この保護カバー２９をその上からバンド３０で締め付けて外方部材１の外径面に取付けているので、外部環境によりセンサユニット２０を含む電子部品が故障する（飛び石による破損や、泥水・塩水などによる腐食）のを防止でき、長期にわたって荷重を正確に検出することができる。また、信号ケーブル２７の配線処理やセンサユニット２０の組付けも容易となる。
【００３５】
上記説明では車輪のタイヤと路面間の作用力を検出する場合を示したが、車輪のタイヤと路面間の作用力だけでなく、車輪用軸受に作用する力（例えば予圧量）を検出するものても良い。
このセンサ付車輪用軸受から得られた検出荷重を車両制御に使用することにより、自動車の安定走行に寄与できる。また、このセンサ付車輪用軸受を用いると、車両にコンパクトに荷重センサを設置でき、量産性に優れたものとでき、コスト低減を図ることができる。
【００３６】
固定側部材が外方部材１であるこの実施形態の場合、保護カバー２９が外方部材１の外径面に取付けられるので、保護カバー２９を取付け易くて、保護カバー２９によるセンサ組立品２８の保護が行い易い。
【００３７】
また、この実施形態では、前記保護カバー２９の材料として、ゴムまたは熱可塑性エラストマを使用しているので、その成形が容易となり、また外方部材１へ密封性良く取付けることができる。
【００３８】
また、この実施形態では、前記バンド３０が金属材料からなるので、固定側部材である外方部材１の外径面への保護カバー２９の取付けを、強固にかつ密封性良く行うことができる。
【００３９】
また、この実施形態では、固定側部材である外方部材１の外径面の周方向に延びる保護カバー嵌合用の溝１ｄを設け、この溝１ｄに保護カバー２９を嵌合させているので、保護カバー２９を軸方向に位置決めできると共に、センサ組立品２８を保護カバー２９の内側に確実に密封することができる。
【００４０】
また、この実施形態では、信号ケーブル２７の保護カバー２９からの引き出し部２７ａにＯリング３１を嵌着しているので、保護カバー２９の密封性をより高めることができる。保護カバー２９における信号ケーブル引き出し部２７ａが引き出される部分にシール材を充填しても同様の効果がえられる。
【００４１】
また、この実施形態では、固定側部材である外方部材１の外径面および保護カバー２９に信号ケーブル２７の引き出し部２７ａが引き出される切欠き部３２，３３を設けているので、これにより信号ケーブル引き出し部２７ａの周方向の位置決めが可能となる。
【００４２】
固定側部材である外方部材１の外径面に固定されるセンサユニット２０の歪み発生部材２１の各接触固定部２１ａの軸方向寸法が異なると、外方部材１から接触固定部２１ａを介して歪み発生部材２１に伝達される歪みも異なる。この実施形態では、センサユニット２０の歪み発生部材２１の各接触固定部２１ａを、軸方向に同寸法となる位置に設けているので、歪み発生部材２１に歪みが集中しやすくなり、それだけ検出感度が向上する。また、センサユニット２０が外方部材１において、同一軸方向位置に並ぶことになるので、その軸方向位置に保護カバー２９を設けるだけでセンサユニット２０を含む電子部品からなるセンサ組立品２８を覆うことができ、保護カバー２９をコンパクトに構成することができる。
【００４３】
また、この実施形態では、センサユニット２０の歪み発生部材２１が、図１０のように平面概形が帯状で側辺部に切欠き部２１ｂを有する薄板材からなるものとしているので、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やすく、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り、荷重を精度良く推定できる。また、歪み発生部材２１の形状も簡単なものとなり、コンパクトで低コストなものとできる。
【００４４】
また、この実施形態では、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固定側部材である外方部材１の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置しているので、どのような荷重条件においても、荷重を精度良く推定することができる。すなわち，ある方向への荷重が大きくなると、転動体５と転走面３が接触している部分と接触していない部分が１８０度位相差で現れるため、その方向に合わせてセンサユニット２０を１８０度位相差で設置すれば、どちかのセンサユニット２０には必ず転動体５を介して外方部材１に印加される荷重が伝達され、その荷重を歪みセンサ２２により検出可能となる。
この場合、外方部材１の外径面におけるセンサユニット２０が設けられる上面部および下面部は、図１２のように車体取付用フランジ１ａにおける左右に隣り合う突片１ａａ間の間隔Ａの中間位置とするのが望ましい。また、外方部材１の外径面におけるセンサユニット２０が設けられる右面部および左面部も、図１２のように車体取付用フランジ１ａにおける上下に隣り合う突片１ａａ間の間隔Ｂの中間位置とするのが望ましい。このように、センサユニット２０の固定位置を設定すると、ヒステリシスの原因となるナックルボルトを中心とした横滑りの影響を小さくでき、それだけ歪みセンサ２２の出力信号に生じるヒステリシスが小さくなり、荷重をより精度良く推定できる。
【００４５】
この実施形態では第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。また、外方部材が回転側部材となる車輪用軸受に適用することもできる。その場合、内方部材の外周にセンサ組立品を設ける。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【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である。
【図２】図１におけるII−II矢視断面図である。
【図３】図１におけるIII −III 矢視断面図である。
【図４】同センサ付車輪用軸受の正面図である。
【図５】同センサ付車輪用軸受の保護カバーを取り外すした状態を示す正面図である。
【図６】同センサ付車輪用軸受における外方部材をアウトボード側から見た断面図である。
【図７】（Ａ）は同センサ付車輪用軸受における保護カバーの正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図８】（Ａ）は同センサ付車輪用軸受におけるバンドの正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図９】図２におけるＣ部の拡大断面図である。
【図１０】同センサ付車輪用軸受における外方部材のセンサユニット設置部の平面図である。
【図１１】図１０における外方部材のセンサユニット設置部のセンサユニット取付け前の状態を示す平面図である。
【図１２】外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図１３】従来例の斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…外方部材
１ｄ…保護カバー嵌合用溝
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
２１ｂ…切欠き部
２２…歪みセンサ
２６…信号処理用ＩＣ
２７…信号ケーブル
２７ａ…信号ケーブルの引き出し部
２８…センサ組立品
２９…保護カバー
３０…バンド
３１…Ｏリング
３２…保護カバーの切欠き部
３３…外方部材の切欠き部
【図１】
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【図２】
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【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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