(57)【要約】【課題】基板型センサのコイルや回路素子を、基板面積内の限られたスペースに効率よく配置することができ、回路素子がコイルによって生じる磁気の影響を受け難くする。【解決手段】基板型センサ装置は、磁気を発生するコイルｍ，ｎと回路素子２７，２８とを有する基板型の変位センサ７と、変位センサ７に当接する側面を有するとともに、コイルｍ，ｎの周囲を囲むように環状に形成され、コイルｍ，ｎからの磁束の漏れを防止するための磁気シールド２４と、を備え、磁気シールド２４の側面に、回路素子２７，２８との接触を回避するための凹部２４Ｃが形成され、回路素子２７，２８の一部又は全部が、凹部２４Ｃ内に配置される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気を発生するコイルと回路素子とを有する基板型センサに対して用いられ、前記コイルからの磁束の漏れを防止するための磁気シールドであって、
前記基板型センサに当接可能な側面を有するとともに、前記コイルの周囲を囲むことが可能なように環状に形成され、前記側面に前記回路素子との接触を回避するための凹部が形成されていることを特徴とする基板型センサ用の磁気シールド。
【請求項２】
磁気を発生するコイルと回路素子とを有する基板型センサと、
前記基板型センサに当接する側面を有するとともに、前記コイルの周囲を囲むように環状に形成され、前記コイルからの磁束の漏れを防止するための磁気シールドと、を備え、
前記磁気シールドの前記側面に、前記回路素子との接触を回避するための凹部が形成され、前記回路素子の一部又は全部が、前記凹部内に配置されていることを特徴とする基板型センサ装置。
【請求項３】
前記磁気シールドが、前記基板型センサとこの基板型センサに対して並設される他の部品との間隔を設定するスペーサとしての機能を有している請求項２に記載の基板型センサ装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の基板型センサ装置と、
前記基板型センサ装置が取り付けられる固定軌道輪と、
前記固定軌道輪の径方向内方に設けられ、かつ前記基板型センサの検出対象となる被検出部を有する回転軌道輪と、
前記回転軌道輪と固定軌道輪との間に転動自在に配置された転動体と、を備えていることを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板型センサ用の磁気シールド、基板型センサ装置、および転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の分野において、走行の際の運転制御を行うために車輪に作用する荷重に関する情報が必要とされている。このような情報を得るため、自動車の車輪が取り付けられる車輪用転がり軸受装置に変位センサを設けることが行なわれている。
このような車輪用転がり軸受装置として従来知られているものに、車体側に固定される筒状の固定軌道輪と、この固定軌道輪の径方向内方に設けられかつ車輪を取り付ける取付部を有する回転軌道輪と、この回転軌道輪を回転自在とするために両軌道輪間に転動自在に設けられた複列の転動体とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の転がり軸受装置の固定軌道輪には変位センサが設けられており、変位センサは、車輪に荷重が作用した際に発生する回転軌道輪の外周面の変位によって変化する両軌道輪間のギャップ（具体的には、このギャップに対応して変化するインダクタンス）を検出する。そして、この変位センサが検出したギャップに基づいて、演算機能を有する制御装置が、車輪に作用する荷重を求めるように構成されている。
【０００４】
前記変位センサは、固定軌道輪の内の車両のインナ側となる部分に取り付けられている。この変位センサは、回転軌道輪が挿通されている環状のセンサコアと、このセンサコアが有する前後及び上下の磁極に銅線を巻き付けて構成した４つのコイルとを有するセンサ部材を備えており、このセンサ部材は軸方向に二列に並べて設けられている。このように構成した変位センサにより、回転軌道輪の径方向の変位を検出することができると共に、この変位センサによる径方向の変位の検出結果から、演算によって転がり軸受の軸方向の変位を求めることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２７２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の転がり軸受装置の変位センサは、銅線を巻き付けたコイルを有する構成であり、さらに、このコイルを有するセンサ部材が軸方向に二列に並べて設けられていることから、変位センサの軸方向の寸法が大きくなる。したがって、この変位センサを転がり軸受装置に取り付けるために、軸方向に大きな取付けスペースが必要となる。そして、転がり軸受装置にＡＢＳセンサを更に取り付ける場合、ＡＢＳセンサと変位センサとが干渉するおそれがあり、両者を設けるのがスペース上困難となる。
また、従動輪用の転がり軸受装置の場合、そのインナ側に前記変位センサを設けることは可能であっても、駆動輪用の転がり軸受装置の場合では、そのインナ側にドライブシャフトの等速ジョイントが設けられるため、変位センサが軸方向に大きいと、当該変位センサを設置することが困難となる。
【０００７】
かかる問題から、本願出願人は、限られた軸方向スペースにおいても変位センサを設置することができるように、プリント配線板にコイルを形成した基板型センサを既に提案している（特願２００８−１６４７１４号）。
ところで、変位センサの取付けスペースには、軸方向だけでなく径方向にも限界があり、基板型センサを用いた場合には、基板の面積が径方向の取付けスペースによって制限される。そして、基板に設けられるＩＣ等の回路素子やコイルは、当然に基板の面積内に配置されなければならず、さらに、このコイルによって生じる磁束の漏れを防止するためにコイルの周囲を磁気シールドで囲む場合には、磁気シールドによって囲まれた、より限られた範囲内にコイルや回路素子等が配置されなければならない。
【０００８】
しかし、限られた範囲内にコイルや回路素子等を配置した結果、コイルと回路素子とがあまりに近づいてしまうと、回路素子がコイルによって生じる磁気の影響を受けて低周波ノイズを生じ、検出精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、基板型センサの回路素子がコイルによって生じる磁気の影響を受けないように、これらを基板の面積内に適切に配置し得る基板型センサ用の磁気シールド、基板型センサ装置、および転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、磁気を発生するコイルと回路素子とを有する基板型センサに対して用いられ、前記コイルからの磁束の漏れを防止するための磁気シールドであって、前記基板型センサに当接可能な側面を有するとともに、前記コイルの周囲を囲むことが可能なように環状に形成され、前記側面に前記回路素子との接触を回避するための凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の基板型センサ装置は、磁気を発生するコイルと回路素子とを有する基板型センサと、
前記基板型センサに当接する側面を有するとともに、前記コイルの周囲を囲むように環状に形成され、前記コイルからの磁束の漏れを防止するための磁気シールドと、を備え、
前記磁気シールドの前記側面に、前記回路素子との接触を回避するための凹部が形成され、前記回路素子の一部又は全部が、前記凹部内に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
以上の各構成において、磁気シールドの側面には前記回路素子との接触を回避するための凹部が形成されているので、磁気シールドで囲まれた範囲内（磁気シールドの内周側）ではなく、磁気シールドで囲まれた範囲外、具体的には、磁気シールドと重複する位置である凹部内に回路素子を配置することが可能となる。したがって、コイルと回路素子とを可及的に離して配置することができ、回路素子に対するコイルから発生する磁気の影響を少なくすることができる。また、凹部内に回路素子を配置することによって、実質的に回路素子が磁気シールドに覆われることになり、これによっても回路素子に対するコイルから発生する磁気の影響を少なくすることができる。
【００１３】
前記磁気シールドは、前記基板型センサと当該基板型センサに対して並設される他の部品との間隔を設定するスペーサとしての機能を有していることが好ましい。このように磁気シールドに対して磁束漏れの防止機能だけでなくスペーサとしての機能を持たせることによって、構造の簡素化や部品点数減に寄与することができる。なお、基板型センサに対して並設される他の部品としては、基板型センサを装置に取り付けるための取付部材等であってもよいし、別の基板型センサであってもよい。
【００１４】
また、本発明の転がり軸受装置は、上記の基板型センサ装置と、前記基板型センサ装置が取り付けられる固定軌道輪と、前記固定軌道輪の径方向内方に設けられ、かつ前記基板型センサの検出対象となる被検出部を有する回転軌道輪と、前記回転軌道輪と固定軌道輪との間に転動自在に配置された転動体と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の磁気シールド、基板型センサ装置、および転がり軸受装置によれば、基板型センサのコイルから回路素子を可及的に離して配置することが可能となり、回路素子に対する磁気の影響を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔軸受装置の全体構造〕
以下、本発明のセンサ付き転がり軸受装置（以下、単に「軸受装置」ともいう。）の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は軸受装置の側面断面図である。この軸受装置１００は車両に取り付けられるものであり、取付け状態で、図１において、右側が車両のアウタ側（車両の外側）であり、左側が車両のインナ側（車両の内側）である。
【００１７】
この軸受装置１００は、筒状の外輪１と、この外輪１に一部が挿通されている内軸２と、この内軸２のインナ側部分に外嵌された筒状の内輪部材３と、この内輪部材３のインナ側端部に外嵌された筒状のターゲット部材（被検出部）４と、周方向に設けられた複数の玉からなる複列の転動体５，５とを備えたものであり、これらにより複列アンギュラ玉軸受部が構成されている。転動体５，５としての各列の玉は保持器（図示せず）によって周方向に所定間隔で保持されている。
【００１８】
なお、本明細書において、軸受装置１００の中心線Ｃに沿った方向をｙ軸方向とし、これに直交する紙面貫通方向の水平方向をｘ軸方向とし、ｙ軸方向及びｘ軸方向に直交する鉛直方向をｚ軸方向と定義している。したがって、この軸受装置１００が自動車に取り付けられた状態で、ｘ軸方向は車輪の前後水平方向となり、ｙ軸方向は車輪の左右水平方向（軸方向）となり、ｚ軸方向は上下方向となる。
【００１９】
この実施形態の軸受装置１００では、外輪１が車体側の固定部材に固定される固定軌道輪である。他方、内軸２と内輪部材３とターゲット部材４とが、固定軌道輪の径方向内方に設けられた回転軌道輪である。そして、固定軌道輪と回転軌道輪との間において前記複列の転動体５，５が転動自在に介在している。これにより、固定軌道輪と回転軌道輪とは互いに同軸状に配置され、固定軌道輪に対して回転軌道輪が車輪（図示せず）とともに回転自在となる。
【００２０】
回転軌道輪を構成する内軸２は、径方向外方へ延びるフランジ部６をアウタ側に有しており、このフランジ部６が車輪のタイヤホイールやブレーキディスクの取付部となる。このタイヤホイール等は図示しない取付ボルトによってフランジ部６に取り付けられる。内輪部材３は、内軸２のインナ側に外嵌されており、内軸２のインナ側端部に螺合させたナット８によって内軸２に固定されている。そして、内軸２の外周面と内輪部材３の外周面とに、転動体５，５の内側軌道面９，９がそれぞれ形成されている。なお、ナット８は、ターゲット部４と一体に構成されている。
【００２１】
ターゲット部材４は円筒状の部材であり、その外周面に段差部１７が形成されている。段差部１７は軸方向に二列設けられている。各段差部１７は、軸方向において直径が異なるように形成されており、図７に示しているように、外周面の直径が他よりも小さい小径部１７ｂと、この小径部１７ｂよりも直径が大きい大径部１７ａと、これら小径部１７ｂと大径部１７ａとの間の壁部１７ｃとによって構成されている。壁部１７ｃは円環形状となり、中心線Ｃに直交する壁面を有している。
【００２２】
図１において、固定軌道輪を構成する外輪１は、転動体５が転走する外側軌道面１０が内周面に二列形成された円筒状の本体筒部１１と、この本体筒部１１の外周面から径方向外方へ伸びたフランジ部１２とを有している。このフランジ部１２は、車体側の固定部材である懸架装置が有するナックル（図示せず）に固定され、これによって軸受装置１００が車体に固定される。
【００２３】
また、軸受装置１００は、回転軌道輪に作用する荷重、モーメント等を求めるためのセンサ装置を備えている。このセンサ装置は、回転軌道輪を構成する前記ターゲット部材４の変位に伴って変化する物理量、具体的には、ターゲット部材４の変位によって変化するインダクタンスを検出するコイルを備えた変位センサ７を有している。また、軸受装置１００は、センサ装置を外輪１に取り付けるための取付部材１４を備えている。この取付部材１４は外輪１に取り付けられている。
【００２４】
〔センサ装置の構成〕
図２は軸受装置１００のセンサ取付部の拡大断面図である。変位センサ７は、車両のインナ側の第一センサ部７ａと、アウタ側の第二センサ部７ｂと、第一センサ７ａと第二センサ７ｂとの間に配置された第三センサ部７ｃとを有している。第一〜第三センサ部７ａ〜７ｃは環状であり、軸方向に三列の状態で取り付けられている。第一〜第三センサ部７ａ〜７ｃは、コイルをそれぞれ有していることによって、内軸２と一体であるターゲット部材４の径方向及び軸方向の変位をインダクタンスの変化によって検出するインダクタンス型のセンサである。
【００２５】
後に詳しく説明するが、第一センサ部７ａと第二センサ部７ｂとのそれぞれの前後及び上下の４箇所に、径方向変位センサとして機能するコイルが設けられている。また、第三センサ部７ｃの内周縁部に、軸方向変位センサとして機能するコイルが設けられている。これら径方向変位センサ及び軸方向変位センサの検出値に基づいて、ＥＣＵ等からなる制御装置２０（図１参照）が、回転軌道輪に作用している荷重及びモーメントを演算によって求めることができる。制御装置２０は、前記演算を実行する演算機能を有している。
【００２６】
図２において、変位センサ７（第一〜第三センサ部７ａ〜７ｃ）は、基板型センサであり、コイルをプリントによって形成したプリント配線板（プリント基板）１５によって構成されている。第一〜第三センサ部７ａ〜７ｃを構成する３枚のプリント配線板１５は同じ構成であり、その板面に沿う方向が中心線Ｃに直交するようにして軸受装置１００に取り付けられている。具体的に、３枚のプリント配線板１５は、その外径部において外輪１に固定された取付部材１４にネジ２５によって取り付けられている。また、３枚のプリント配線板１５の各間にはスペーサ２４が介在している。
【００２７】
図３はプリント配線板１５の一方の面を示す正面図であり、図４はプリント配線板１５の他方の面を示す正面図（背面図）である。
プリント配線板１５は、中央に挿通口２２が形成された環状体であり、回転軌道輪の被検出部を包囲するようにして、当該回転軌道輪の径方向外方に設けられる。つまり、複数のプリント配線板１５の挿通口２２にはターゲット部材４が挿通された状態となる。プリント配線板１５の上下および前後の４箇所にネジ２５を挿通させる孔２６が形成されている。プリント配線板１５の一枚の厚さは例えば１ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。
【００２８】
図３及び図４に示すように、プリント配線板１５は、樹脂製からなる環状の基板本体１６と、この基板本体１６にプリント（印刷）によって形成された周回コイルｍ（図３参照）および複数（４個）の単体コイルｎ（図４参照）とを有している。
周回コイルｍは、挿通口２２の外側近傍を周回するように形成されており、プリントによって導体（金属膜、例えば銅膜）を複数巻きすることで構成されている。また、単体コイルｎは、基板本体１６における挿通口２２の上下及び前後の４箇所に設けられており、プリントによって線状の導体（金属膜、例えば銅膜）を複数巻きすることで構成されている。
【００２９】
周回コイルｍの構成と単体コイルｎの構成及び配置、つまり、コイルの配線パターンは概ね上下左右対称となっている。これにより、熱膨張による基板の反りを防止することができる。また、周回コイルｍ及び４個の単体コイルｎはそれぞれ電気的に独立した構成である。プリント配線板１５の面内におけるコイルｍ，ｎは、ターゲット部材４の径方向外方の位置に設けられる。
【００３０】
プリント配線板１５は、複数の導体層（コイル層）を厚さ方向に積層することにより構成されたものであり、各導体層にはコイルｍ、ｎを含む導体パターンがプリントによって形成されている。図５は、プリント配線板１５の層構造を概略的に示す図である。プリント配線板１５は、Ｌ１〜Ｌ８の合計８層の導体層を備えている。具体的には、３枚のコア３１の両面に導体層Ｌ２〜Ｌ７が形成され、各コア３１の間と、最上部および最下部のコア３１の外面とにプリプレグからなる絶縁層３２が積層され、最上部及び最下部の絶縁層３２の外面に導体層Ｌ１，Ｌ８が形成され、導体層Ｌ１，Ｌ８の外面がソルダレジスト等の保護層３３で被覆されている。
【００３１】
そして、本実施形態のプリント配線板１５においては、最上部の第一の導体層Ｌ１に周回コイルｍが形成され、第四〜第八の導体層Ｌ４〜Ｌ８に単体コイルｎが形成されている。図３には、第一の導体層Ｌ１が表面側に示されることによって周回コイルｍが現れており、図４には、第八の導体層Ｌ８が表面側に示されることによって、単体コイルｎが現れている。第二，第三の導体層Ｌ２，Ｌ３は、導体層Ｌ１，Ｌ４〜Ｌ８のパターン接続のための配線や電源供給用のために使用されている。導体層Ｌ１，Ｌ４〜Ｌ８のパターン配線および各導体層の接続部は、プリント配線板１５の原点（中心）を基準とした点対称で形成されていることが望ましく、導体層Ｌ２，Ｌ３は線対称の配線とされていることが好ましい。
【００３２】
図３に示すように、第一の導体層Ｌ１に形成された周回コイルｍは、位置Ｐ１と位置Ｐ２への間で挿通口２２周りに４回巻（４ターン）されている。また、周回コイルｍは、線間ピッチが広く形成された大ピッチ部分ｍ１と、狭く形成された小ピッチ部分ｍ２とを有し、これらは周方向交互に配置されている。具体的に、大ピッチ部分ｍ１は、基板本体１６の上下及び前後の４箇所に９０°間隔で形成され、小ピッチ部分ｍ２は、４箇所の大ピッチ部分ｍ１の各間に９０°間隔で形成されている。
【００３３】
小ピッチ部分ｍ２は、配線が挿通口２２側へ寄り集まって偏るように配置されている。また、小ピッチ部分ｍ２の径方向外側には、ＩＣや抵抗等の回路素子２７，２８が配置されている。つまり、周回コイルｍに小ピッチ部分ｍ２を形成することによって、基板本体１６上に回路素子２７の配置スペースが十分に確保されるとともに、周回コイルｍと回路素子２７，２８との距離を十分にとることが可能となっている。
【００３４】
図４に示すように、第四〜第八の各導体層Ｌ４〜Ｌ８には、単体コイルｎが上下および前後の４箇所に９０°間隔で形成されている。各単体コイルｎは、それぞれ挿通口２２の周縁に沿うような円弧状に形成されている。そして、第四〜第八の導体層Ｌ４〜Ｌ８（図５参照）が積層されることによって、４箇所のそれぞれにおいて単体コイルｎが互いに基板本体１６の厚さ方向に重合されている。また、単体コイルｎは、図４に点線で示す反対面の周回コイルｍにおける大ピッチ部分ｍ２と基板本体１６の厚さ方向に重合するように配置されている。したがって、周回コイルｍと同様に、単体コイルｎも回路素子２７，２８を避けた配置となる。
【００３５】
周回コイルｍの線幅は、例えば約０．２ｍｍとされ、大ピッチ部分ｍ１における線間距離は約１．８ｍｍとされ、小ピッチ部分ｍ２における線間ピッチは約０．１ｍｍとされている。これに対して、単体コイルｎは、線幅が約０．１ｍｍとされ、線間ピッチが約０．１ｍｍとされている。したがって、周回コイルｍは、単体コイルｎよりも線幅が太く形成され（約２倍）、大ピッチ部分ｍ１で線間ピッチも大きく設定されている。なお、本実施形態の各単体コイルｎの巻数は、１２ターンとされている。
【００３６】
図６は、センサ装置を備えた軸受装置１００及びこの軸受装置１００に取り付けられる車輪Ｔの概略構成を示している分解説明図である。センサ装置は３枚のプリント配線板１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を有している。これらプリント配線板１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、同じ構成の周回コイルｍ及び単体コイルｎを有している。
【００３７】
まず、軸方向の一端部（インナ側の端部）のプリント配線板１５ａについて説明する。
このプリント配線板１５ａに設けられている４個の単体コイルｎは、内軸２（ターゲット部材４）の径方向、つまりＸ方向及びＺ方向の変位を検出する径方向変位センサとしてそれぞれ機能する。周回コイルｍは、４つの単体コイルｎによって内軸２の径方向の変位を検出させるためのアクチュエータとしての機能、及び、内軸２の軸方向の変位を検出させるための軸方向アクチュエータとしての機能を有している。この機能について以下に説明する。
【００３８】
図７は変位センサ７の内径部とターゲット部材４の外径部とを示している断面図である。プリント配線板１５ａは、ターゲット部材４の段差部１７と径方向外方で対向するように設けられている。プリント配線板１５ａには、周回コイルｍが、段差部１７の径方向外方を周回する（段差部１７の外周を包囲する）ようにして設けられている。そして、周回コイルｍは、段差部１７を検出ターゲットとしている。なお、変位センサ７がターゲット部材４の変位を検出する前の初期状態（内軸２が無負荷の状態）では、軸方向に関してプリント配線板１５の厚さ方向中央位置が、段差部１７の壁部１７ｃ（壁面）に一致していることが好ましい。
【００３９】
プリント配線板１５ａは、前記のとおり複数の導体層Ｌ１〜Ｌ８（図５参照）によって構成されている。プリント配線板１５ａを構成する複数の導体層Ｌ１〜Ｌ８のうちの第一層Ｌ１には周回コイルｍが形成され、この周回コイルｍがアクチュエータ用コイルとして機能する。他の導体層Ｌ４〜Ｌ８には単体コイルｎが形成され、この単体コイルｎは径方向センサ用コイルとして機能する。
【００４０】
そして、アクチュエータ用コイルとして機能する周回コイルｍには、図１の発振器２１がケーブルを介して接続されている。これにより、発振器２１からアクチュエータ用コイルｍに高周波電流（駆動用電流）が供給される。図１の制御装置２０は、アクチュエータ用コイルｍや発振器２１にケーブルを介して接続されている。
【００４１】
図５において、プリント配線板１５ａには、単体コイルｎが前後及び上下の四箇所に９０°間隔で配設されている。これら４つの単体コイルｎのそれぞれは、図１に示しているＥＣＵ等からなる制御装置２０とケーブルを介して接続されている。また、発振器２１から周回コイル（アクチュエータ用コイル）ｍに高周波電流が供給されることで、ターゲット部材４との間で電磁界が生じる。
【００４２】
車輪に作用した荷重によって内軸２が径方向（ｘ軸方向とｚ軸方向との内の一方又は双方）に変位すると、内軸２と一体であるターゲット部材４が径方向に変位するため、ターゲット部材４の外周面と、プリント配線板１５ａとの径方向のギャップが変化する。これにより、電磁界内にある単体コイルｎのインダクタンスは、径方向のギャップの変化に応じて変化する。単体コイルｎのインダクタンスの変化は、単体コイルｎの出力信号（出力電圧）の変化として表れる。つまり、単体コイルｎは、電磁界の変化によって生じたインダクタンスの変化を出力信号として制御装置２０へ出力することができる。この単体コイルｎからの出力信号に基づいて、制御装置２０は、内軸２（車輪）に作用している径方向の荷重を求めることができる。
【００４３】
以上より、単体コイルｎは、内軸２の径方向の変位を検出する径方向変位センサとしての機能を有し、周回コイルｍは、単体コイルｎに径方向の変位を検出させるための径方向アクチュエータとしての機能を有する。
また、図５に示したように、プリント配線板１５ａは、多層の導体層Ｌ１〜Ｌ８を含み、単体コイルｎは、複数の導体層Ｌ４〜Ｌ８に形成されている。したがって、一枚のプリント配線板１５において、各導体層Ｌ４〜Ｌ８の単体コイルｎが厚さ方向に重なることにより、その巻数を増加させることができる。したがって、インダクタンスの変化を検出する感度を高めることが可能となる。なお、本実施の形態では、各導体層Ｌ４〜Ｌ８の各単体コイルｎの巻数は１２ターンとされており、導体層Ｌ４〜Ｌ８間で互いに重合する単体コイルｎの巻数は６０ターン（１２ターン×５層）となり、この６０ターンの単体コイルｎの群が周方向４箇所に形成されることになる。
【００４４】
図６と図７とにおいて、軸方向の他端部（アウタ側の端部）のプリント配線板１５ｂについて説明する。このプリント配線板１５ｂは、前記インナ側のプリント配線板１５ａと同じ構成である。プリント配線板１５ｂに設けられている周回コイル（アクチュエータ用コイル）ｍは、発振器２１からの高周波電流によって励起される。また、この周回コイルｍは制御装置２０と接続されている。さらに、プリント配線板１５ｂに設けられている４箇所の単体コイルｎは、制御装置２０と接続されている。そして、プリント配線板１５ｂは、ターゲット部材４の他方側（アウタ側）の段差部１７と径方向外方で対向するように設けられている。これにより、プリント配線板１５ｂは、前記インナ側のプリント配線板１５ａと同じ機能を備える。
【００４５】
図６と図７とにおいて、軸方向の中央のプリント配線板１５ｃについて説明する。このプリント配線板１５ｃは、前記インナ側およびアウタ側のプリント配線板１５ａ，１５ｂと同じ構成である。また、プリント配線板１５ｃの周回コイルｍは制御装置２０と接続されている。また、前述のようにプリント配線板１５ａ、１５ｂの周回コイルｍには発振器２１により高周波電流が供給され、これによってターゲット４との間で電磁界が生じている。
【００４６】
図７において、車輪に作用した荷重によって内軸２が軸方向（ｙ軸方向）に変位すると、内軸２と一体であるターゲット部材４が軸方向に変位し、段差部１７の大径部１７ａに対するプリント配線板１５ａ、１５ｂの軸方向のラップ長さが変化する。このラップ長さの変化すると、当該変化に応じて電磁界内にあるプリント配線板１５ｃの周回コイルｍのインダクタンスが変化する。そして、このインダクタンスの変化がプリント配線板１５ｃの周回コイルｍの出力信号（出力電圧）の変化として表れる。つまり、プリント配線板１５ｃの周回コイルｍは、電磁界の変化によって生じたインダクタンスの変化を出力信号として制御装置２０へ出力することができる。制御装置２０は、プリント配線板１５ｃの周回コイルｍからの出力信号に基づいて、内軸２（車輪）に作用しているｙ軸方向の荷重を求めることができる。
このように、プリント配線板１５ｃの周回コイルｍは、内軸２の軸方向の変位を検出する軸方向変位センサとしての機能を有している。なお、プリント配線板１５ｃの単体コイルｎはセンサとして用いられていない。
【００４７】
変位センサが内軸（ターゲット部材）の径方向の変位を検出した結果から制御装置が演算によって当該内軸の軸方向の変位を間接的に求める従来の構成とは異なり、本実施の形態では、内軸２が軸方向に変位することで直接的に生じる周回コイルｍのインダクタンスの変化によって、内軸２のｙ軸方向の変位を直接的に検出している。このため、ｙ軸方向についての検出精度を従来よりも高めることが可能となる。
【００４８】
本実施の形態において、変位センサを有するセンサ装置は、プリントによって各コイルが形成されたプリント配線板１５（図３参照）からなり、各プリント配線板１５は薄い板からなるため、各センサは薄く、センサ装置をｙ軸方向に薄く構成することができる。このようにセンサ装置をｙ軸方向に小型化することができるので、軸受装置１００のインナ側に他に設けられるＡＢＳセンサの設置スペースを確保するのが容易となる。
【００４９】
さらに、本実施の形態において、内軸２（ターゲット部材４）の軸方向の変位を検出するために、内軸２（ターゲット部材４）のインナ側の側部に変位センサを設けるのではなく、内軸２（ターゲット部材４）の径方向外方に変位センサを設けた構成となっているので、転がり軸受装置が駆動輪用であってそのインナ側にドライブシャフトの等速ジョイントが設けられていても、当該ジョイントと変位センサとが干渉することを防止することができる。
【００５０】
また、軸方向変位センサが径方向変位センサと別として設けられた構成であるため、ｙ軸方向の変位（荷重）の検出精度を高めることが可能となる。
【００５１】
また、本実施の形態では、プリント配線板１５が複数の導体層Ｌ１〜Ｌ８を有し、周回コイル（アクチュエータ用コイル、軸方向変位センサ用コイル）ｍと、単体コイル（径方向変位センサ用コイル）ｎとが異なる層に形成されているので、各導体層Ｌ４〜Ｌ８において、周回コイルｍと単体コイルｎとの配置スペースを十分に確保することができる。そのため、周回コイルｍの線幅を太くすることが可能となり、抵抗を小さくしてより多くの電流を流すことが可能となっている。その結果、制御装置２０への出力ゲインを増大させることができ、検出感度の向上に寄与する。さらに、単体コイルｎの巻数をより多くすることも可能となるので、検出感度を高めることが可能となっている。
さらに、周回コイル（アクチュエータ用コイル）ｍと単体コイル（径方向変位センサ用コイル）ｎとが異なる導体層に形成され、これらは厚さ方向に重合されることによって互いに接近して配置されている。このような配置によって単体コイルｎの出力ゲインを増大させることができる。
【００５２】
〔スペーサの構成〕
図２に示すように、３枚のプリント配線板１５の各間に配置されたスペーサ２４は、透磁率の高い素材からなり、図３に２点鎖線で示すように、周回コイルｍおよび単体コイルｎの外側を囲うように配置されている。したがって、このスペーサ２４は磁気シールドとして機能し、コイルｍ，ｎによって発生した磁束が外部に漏れるのを防止するとともに、コイルｍ，ｎに対する外部から磁気を遮断し、センサ装置の検出精度を高めるように作用する。
【００５３】
図８（ａ）は、スペーサ２４の正面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。スペーサ２４は、正面視で略四角形の環状体であり、その四隅部２４Ａにはネジ２５用の孔２４Ｄが形成されている。また、プリント配線板１５に当接するスペーサ２４の側面には凹部２４Ｃが形成されている。具体的に、凹部２４Ｃは、スペーサ２４の各辺部２４Ｂに形成され、これによって各辺部２４Ｂは四隅部２４Ａよりも厚さが薄く形成されている。
【００５４】
そして、図３に示すように、基板本体１６に実装されるＩＣ２７や抵抗２８等の回路素子は、スペーサ２４の辺部２４Ｂに対して厚さ方向に重複するように凹部２４Ｃ内に配置されている。したがって、凹部２４Ｃは、スペーサ２４が回路素子２７，２８に接触するのを回避させる機能を有する。一方、周回コイルｍや単体コイルｎは、スペーサ２４によって囲まれた範囲内（スペーサ２４の内周側のスペース）に配置されている。
【００５５】
スペーサ２４に凹部２４Ｃが形成されていない場合、回路素子２７，２８をスペーサ２４によって囲まれた範囲内に配置するか、スペーサ２４の外周側に配置する必要がある。回路素子２７，２８をスペーサ２４によって囲まれた範囲内に配置する場合、回路素子２７，２８が周回コイルｍや単体コイルｎに近づくため、回路素子２７，２８が各コイルｍ，ｎから生じる磁気の影響を受けて低周波ノイズを発生し、検出精度が低下する可能性がある。
この点において、本実施の形態では、スペーサ２４に凹部２４Ｃが形成され、この凹部２４Ｃ内に回路素子２７，２８が配置されているので、当該回路素子２７，２８を周回コイルｍや単体コイルｎから遠ざけて配置することができ、コイルｍ、ｎによる磁気の影響を少なくすることができる。
【００５６】
また、回路素子２７，２８をスペーサ２４の外周側に配置する場合は、スペーサ２４の外周側に回路素子２７，２８を配置するための広いスペースが必要となり、プリント配線板１５の径方向寸法が大きくなってしまう。軸受装置１００においてプリント配線板１５を取り付けるための径方向のスペースには当然に制限があることから、プリント配線板１５の径方向寸法が大きくなることは好ましくない。
【００５７】
この点において、本実施の形態では、スペーサ２４の凹部２４Ｃ内に回路素子２７，２８が配置されているので、回路素子２７，２８をスペーサ２４の外周側に配置する場合よりも回路素子２７，２８とコイルｍ，ｎとの距離は近づくものの、プリント配線板１５の径方向寸法を大きくする必要はなく、しかも、回路素子２７，２８はスペーサ２４によって実質的に覆われるので、コイルｍ，ｎから発生する磁気はスペーサ２４を積極的に通り、回路素子２７，２８に対する磁気の影響は少なくなる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、凹部２４Ｃがスペーサ２４の辺部２４Ｂの長さ全体に渡るように形成されているが、回路素子２７，２８との接触を避けるために必要な長さだけ凹部２４Ｃが形成されていればよい。また、スペーサ２４は両側面がプリント配線板１５ａ、１５ｂに当接しており、両側のプリント配線板１５ａ、１５ｂの回路素子に対する接触を回避する必要がある場合は、スペーサ２４の両側面に凹部２４Ｃを形成してもよい。また、スペーサ２４は、略四角形状の環状に限らず、円形状であってもよい。
【００５９】
〔制御装置による演算の内容〕
制御装置２０が有する演算機能を説明する。第一センサ部７ａにおける、前後上下の単体コイルｎによる検出値をそれぞれｆ１，ｒ１，ｔ１，ｂ１とし、第二センサ部７ｂにおける、前後上下の単体コイルｎによる検出値をそれぞれｆ２，ｒ２，ｔ２，ｂ２とし、第三センサ部７ｃにおける周回コイルｍによる検出値をｙ３とする。
【００６０】
制御装置２０は、内軸２の前後方向（ｘ軸方向）の変位を求めるための変数Ｘ、内軸２の上下方向（ｚ軸方向）の変位を求めるための変数Ｚ、内軸２の軸方向（ｙ軸方向）の変位を求めるための変数Ｙ、ｚ軸回りのモーメントを求めるための変数Ｍｚ、ｘ軸回りのモーメントを求めるための変数Ｍｘを、以下の式によって求めることができ、さらに、これら変数を、各軸方向に作用している荷重に変換する演算を実行することができる。
Ｘ＝ｘ１  （ただし、ｘ１＝ｆ１−ｒ１）
Ｚ＝ｚ１  （ただし、ｚ１＝ｔ１−ｂ１）
Ｙ＝ｙ３
Ｍｚ＝ｘ１−ｘ２  （ただし、ｘ１＝ｆ１−ｒ１、ｘ２＝ｆ２−ｒ２）
Ｍｘ＝ｚ１−ｚ２  （ただし、ｚ１＝ｔ１−ｂ１、ｚ２＝ｔ２−ｂ２）
【００６１】
このように、制御装置２０は、第一及び第二センサ部７ａ，７ｂの径方向変位センサとしての前後の検出値に基づいて、前後方向（ｘ軸方向）の変位、荷重及びｚ軸回りのモーメントを求めることができ、第一及び第二センサ部７ａ，７ｂの径方向変位センサとしての上下の検出値に基づいて、上下方向（ｚ軸方向）の変位、荷重及びｘ軸周りのモーメントを求めることができる。また、制御装置２０は、第三センサ部７ｃの軸方向変位センサとしての軸方向の検出値に基づいて、左右方向（ｙ軸方向）の変位、荷重を求めることができる。
【００６２】
本発明は、図示した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。上記実施形態では一枚のプリント配線板１５を８層の導体層として説明したが、導体層の数はこれ以上又はこれ以下であってもよい。また、周回コイルｍを形成した導体層と、単体コイルｎを形成した導体層と、配線用の導体層との配置（並び）についても適宜変更することができる。
【００６３】
また、周回コイルｍは、２層以上の導体層に形成してもよい。この場合、１の導体層の周回コイルｍをアクチュエータ専用として用いて高周波電流を供給し、他の導体層の周回コイルｍを軸方向変位センサ専用として用いてもよい。
また、周回コイルｍと単体コイルｎとは、同一の導体層に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】軸受装置の側面断面図である。
【図２】軸受装置センサ取付部の拡大断面図である。
【図３】プリント配線板の一方の面を示す正面図である。
【図４】プリント配線板の他方の面を示す正面図（背面図）である。
【図５】プリント配線板の層構造を概略的に示す図である。
【図６】センサ装置を備えた軸受装置及びこの軸受装置に取り付けられる車輪の概略構成を示している分解説明図である。
【図７】変位センサの内径部とターゲット部材の外径部とを示している断面図である。
【図８】（ａ）はスペーサの正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１      外輪（固定軌道輪）
２      内軸（回転軌道輪）
３      内輪部材
４      ターゲット部材
５，５      転動体
７      変位センサ（基板型センサ）
７ａ      第一センサ部
７ｂ      第二センサ部
７ｃ      第三センサ部
２４      スペーサ（磁気シールド）
２４Ｃ      凹部
２７      ＩＣ（回路素子）
２８      抵抗（回路素子）
ｍ      周回コイル（アクチュエータ用コイル、軸方向変位センサ用コイル）
ｎ      単体コイル（径方向変位センサ用コイル）
【図１】
2010156565.tif 000003
【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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