(57)【要約】【課題】変位センサを軸方向に小さくすることができる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】外輪１と、この外輪１の径方向内方に設けられた回転軌道輪と、この回転軌道輪を回転自在とするために前記外輪１と前記回転軌道輪との間に転動自在に設けられた転動体５と、回転軌道輪の変位をインダクタンスの変化によって検出するコイルを備えた変位センサ７を備えている。変位センサ７は、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、かつ、前記コイルがプリントによって設けられた環状のプリント配線板１５からなる。【選択図】      図２
2010008094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材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た回転軌道輪と、前記回転軌道輪を回転自在とするために前記固定軌道輪と前記回転軌道輪との間に転動自在に設けられた転動体と、を備えた転がり軸受装置であって、
前記回転軌道輪の変位をインダクタンスの変化によって検出するコイルを有する変位センサを備え、
前記変位センサは、前記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、かつ、前記コイルがプリントにより形成された環状のプリント配線板からなることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記プリント配線板は、ベース材にコイルがプリントにより形成されたコイル層を、厚さ方向に複数積層することにより構成されている請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記複数のコイル層の内の少なくとも一層のコイルは、高周波電流を供給することによって前記被検出部との間で電界を生じさせるアクチュエータ用コイルであり、他のコイル層のコイルは、前記被検出部の変位によって生じる前記電界の変化を信号として出力するセンサ用コイルである請求項２に記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
前記被検出部はその外周面に段差部を有し、
前記コイルは、前記段差部の径方向外方を周回し前記段差部の軸方向の変位を検出するための周回コイルを有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受装置。
【請求項５】
前記コイルは、前記プリント配線板に周方向に所定の間隔で配設され、前記被検出部との径方向のギャップの変化を検出するための複数の単体コイルを有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受装置。
【請求項６】
固定部材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た回転軌道輪と、前記回転軌道輪を回転自在とするために前記固定軌道輪と前記回転軌道輪との間に転動自在に設けられた転動体とを備えた転がり軸受装置の、前記回転軌道輪の変位をインダクタンスの変化によって検出するコイルを備えた変位センサであって、
前記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ように環状であり、前記コイルがプリントにより形成されたプリント配線板からなることを特徴とする変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置及び変位センサに関する。
【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においては、前記固定軌道輪に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。
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四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。
【０００４】
【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】
【０００５】
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、また、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。また、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。
【０００６】
本発明は、変位センサを軸方向に小さくすることができる転がり軸受装置及び変位センサ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】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明の転がり軸受装置は、固定部材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た回転軌道輪と、前記回転軌道輪を回転自在とするために前記固定軌道輪と前記回転軌道輪との間に転動自在に設けられた転動体とを備えた転がり軸受装置であって、前記回転軌道輪の変位をインダクタンスの変化によって検出するコイルを有する変位センサを備え、前記変位センサは、前記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、かつ、前記コイルがプリントにより形成された環状のプリント配線板からなる。
本発明によれば、変位センサは、コイルがプリントにより形成された環状のプリント配線板からなるため、変位センサを軸方向に小さく（薄く）構成することができる。
【０００８】
また、前記プリント配線板は、ベース材にコイルがプリントにより形成されたコイル層を、厚さ方向に複数積層することにより構成されているのが好ましい。これによれば、一枚のプリント配線板にコイルが多層設けられた構成とすることができる。
したがって、この転がり軸受装置の一枚のプリント配線板において、コイルが厚さ方向に重なるようにしてコイル層を積層すれば、コイルの巻数を増加させることができ、インダクタンスの変化を検出する感度を高めることができる。
また、この転がり軸受装置において、前記複数のコイル層の内の少なくとも一層のコイルは、高周波電流を供給することによって、前記被検出部との間で電界を生じさせるアクチュエータ用コイルであり、他のコイル層のコイルは、前記被検出部の変位によって生じる前記電界の変化を信号として出力するセンサ用コイルであるのが好ましい。これによれば、一枚のプリント配線板によって、回転軌道輪の変位の検出を行なうための出力が得られる。この結果、変位センサを軸方向により一層小さくすることができる。
【０００９】
また、前記被検出部はその外周面に段差部を有し、前記コイルは、前記段差部の径方向外方を周回し前記段差部の軸方向の変位を検出するための周回コイルを有しているのが好ましい。
この構成によれば、回転軌道輪が軸方向に変位すると被検出部の段差部が軸方向に変位する。段差部が軸方向に変位すると、この段差部の径方向外方を周回している周回コイルのインダクタンスは変化する。このインダクタンスの変化によって回転軌道輪の軸方向の変位を検出することができる。すなわち、変位センサは、回転軌道輪の軸方向の変位を検出する軸方向変位センサとして機能することができる。
また、この構成は、変位センサが回転軌道輪の径方向の変位を検出した結果から、演算によって回転軌道輪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、回転軌道輪が軸方向に変位することで生じる周回コイルのインダクタンスの変化によって、回転軌道輪の軸方向の変位を直接的に検出することができるので、軸方向の変位についての検出精度を高めることが可能となる。
【００１０】
また、前記コイルは、前記プリント配線板に周方向に所定の間隔で配設され前記被検出部との径方向のギャップの変化を検出するための複数の単体コイルを有しているのが好ましい。  この構成によれば、回転軌道輪が径方向に変位すると、当該回転軌道輪の被検出部が挿入されているプリント配線板に設けられた単体コイルのインダクタンスは変化する。このインダクタンスの変化によって回転軌道輪の径方向の変位を検出することができる。すなわち、前記変位センサは、回転軌道輪の径方向の変位を検出する径方向変位センサとして機能することができる。
【００１１】
また、本発明は、固定部材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た回転軌道輪と、前記回転軌道輪を回転自在とするために前記固定軌道輪と前記回転軌道輪との間に転動自在に設けられた転動体とを備えた転がり軸受装置の、前記回転軌道輪の変位をインダクタンスの変化によって検出するコイルを備えた変位センサであって、前記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ように環状であり、前記コイルがプリントにより形成されたプリント配線板からなる。
本発明によれば、変位センサは、コイルがプリントにより形成された環状のプリント配線板からなるため、変位センサを軸方向に小さく（薄く）構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変位センサを軸方向に薄く構成することができるので、変位センサを転がり軸受装置に取り付けるための軸方向のスペースが小さくて済み、転がり軸受装置のコンパクト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、軸方向位置が異なることで直径が異なるように構成されており、図６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。また、大径部１７ａには、凹部１７ｄ（又は凸部であってもよい）が周方向に複数形成されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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、つまり、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。
【００２０】
［センサ装置について］
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とを有している。第一センサ部７ａと第二センサ部７ｂとは、環状であり、（第三センサ部７ｃを挟んで）軸方向に二列の状態で取り付けられている。第一センサ部７ａと第二センサ部７ｂとは、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。また、図２では、センサ装置は、第三センサ部７ｃとして回転軌道輪の回転数を検出するための回転センサを有している。
【００２１】
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四箇所に、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、第一センサ部７ａと第二センサ部７ｂとのそれぞれの内周縁部に、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。また、第三センサ部７ｃは、その前後及び上下の四箇所及び内周縁部にコイルを有しており、後に説明するが、これらコイルによって回転センサとしての機能を有する。制御装置２０が、回転軌道輪の回転数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。
【００２２】
図２において、変位センサ７（第一センサ部７ａ，第二センサ部７ｂ）及び回転センサ（第三センサ部７ｃ）のそれぞれは、コイルがプリントによって形成されたプリント配線板（プリント基板）１５からなる。図３はプリント配線板１５の概略構成を説明する正面図である。プリント配線板１５は中央に孔２２が形成された円環状であり、図２の全て（３枚）のプリント配線板１５は同じ構成である。これらプリント配線板１５が厚さ方向に重ねられることにより、変位センサ７及び回転センサを有するセンサ装置は環状に構成される。そして、これら複数のプリント配線板１５はその外径部において取付部材１４を介して外輪１に取り付けられ、複数のプリント配線板１５は、前記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の孔２２にターゲット部材４が挿通した状態となる。プリント配線板１５はその面方向が中心線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。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。
【００２３】
図３において、各プリント配線板１５は、樹脂製からなる円環状の基板本体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及び複数（四つ）の単体コイルｎとを有している。周回コイルｍは、基板本体１６の内径側の縁部に設けられており、プリントにより導体（金属膜、例えば銅膜）が面上を複数巻きとされることで構成されている。単体コイルｎは、周回コイルｍよりも径方向外方であって基板本体１６の上下及び前後の四箇所にそれぞれ設けられており、プリントにより導体（金属膜、例えば銅膜）が面上で複数巻きとされることで構成されている。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及び四つの単体コイル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。
【００２４】
また、各プリント配線板１５は、複数の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、各コイル層にはプリントによってコイルが形成されている。図４は一枚のプリント配線板１５を分解した説明図である。この図４の形態では、一枚のプリント配線板１５は、それぞれが同じ構成（コイル部分の構成が同じ）である４枚のコイル層ｆ１〜ｆ４によって構成されている。コイル層ｆ１〜ｆ４のそれぞれは、樹脂製からなる円環状の薄いベース材ｆａを有しており、このベース材ｆａ上にプリントによって第一基礎コイルｍ０及び第二基礎コイルｎ０が形成されている。そして、第一基礎コイルｍ０が厚さ方向に重なる配置として、コイル層ｆ１〜ｆ４は重ねられて一体となり、これら第一基礎コイルｍ０によって図３の前記周回コイルｍが構成される。同様に、図４の第二基礎コイルｎ０が厚さ方向に重なる配置として、コイル層ｆ１〜ｆ４は重ねられて一体となり、これら第二基礎コイルｎ０によって図３の前記単体コイルｎが構成される。これにより、一枚のプリント配線板１５にコイルが多層設けられた構成となる。なお、図４では説明を容易とするために、第二基礎コイルｎ０を一つのみ記載し他の三つを省略しており、また、プリント配線板１５の輪郭形状を円形ではなく変形させて記載している。
【００２５】
また、端部（インナ側の端部）となるコイル層ｆ１まで、他のコイル層ｆ２〜ｆ４の第一基礎コイルｍ０用の導線部Ｌが伸びており、端部となるコイル層ｆ１上に、全てのコイル層ｆ１〜ｆ４のための端子（端子部ｆｂ）を有している。なお、図示していないが、同様に、第二基礎コイルｎ０についても端部となるコイル層ｆ１上に端子部が設けられている。これにより、積層されることで埋もれた状態となるコイル層ｆ２〜ｆ４それぞれの第一及び第二基礎コイルｍ０，ｎ０と、外部との間を、前記端子部ｆｂによって電気的に接続することができる。なお、前記導線部Ｌ（導線部Ｌの一部）についても第一と第二基礎コイルｍ０，ｎ０と同様にプリントによって形成されている。
また、図２に示しているように、変位センサ７は複数枚のプリント配線板１５が積層された構成であることから、各プリント配線板１５の前記端子部ｆｂ（図４）は、ケーブル１３によって外部（図１の制御装置２０及び後述の発振器２１）と接続される。
【００２６】
［軸受装置の第一実施形態］
図５は、前記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。センサ装置は三枚の前記プリント配線板１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を有している。これらプリント配線板１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、前記周回コイルｍ及び単体コイルｎ等の構成についてそれぞれ同じものである。
【００２７】
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に設けられている四つの単体コイル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、四つの単体コイルｎによって内軸２の径方向の変位を検出させるための径方向アクチュエータとしての機能、内軸２の軸方向（ｙ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、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。
【００２８】
図６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（図５参照）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。
プリント配線板１５ａは、前記のとおり複数のコイル層ｆ１〜ｆ４（図４参照）によって構成されている。プリント配線板１５ａを構成する複数のコイル層の内の少なくとも一層の前記第一基礎コイルｍ０が、アクチュエータ用コイルＭ１であり、他の残りのコイル層の第一基礎コイルｍ０が、センサ用コイルＭ２である。この実施形態では、アクチュエータ用コイルＭ１は、図４のコイル層ｆ３とｆ４の第一基礎コイルｍ０によって構成されており、センサ用コイルＭ２は、コイル層ｆ１とｆ２の第一基礎コイルｍ０によって構成されている。つまり、一枚のプリント配線板１５ａが、アクチュエータ用コイルＭ１とセンサ用コイルＭ２とに分けられている。
【００２９】
そして、アクチュエータ用コイルＭ１と繋がっている前記端子部ｆｂの端子１８ｂ（図４参照）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Ｍ１に高周波電流が供給されることによって、ターゲット部材４との間で電界が生じる。一方、センサ用コイルＭ２と繋がっている前記端子部ｆｂの端子１８ａ（図４参照）には、図１の制御装置２０がケーブルを介して接続されている。
【００３０】
図６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が軸方向に変位する。これにより、段差部１７の大径部１７ａに対するプリント配線板１５ａの軸方向のラップ長さが変化する。このラップ長さが変化すると当該変化に応じて前記電界内にあるセンサ用コイルＭ２のインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化がセンサ用コイルＭ２の出力信号（出力電圧）の変化として表れる。つまり、センサ用コイルＭ２は、電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。このセンサ用コイルＭ２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ｙ軸方向の荷重を求めることができる。
このように、周回コイルｍのうちのセンサ用コイルＭ２は、内軸２の軸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のうちのアクチュエータ用コイルＭ１は、センサ用コイルＭ２に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する。
【００３１】
また、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、図６に示しているように、アクチュエータ用コイルＭ１が形成されているコイル層とセンサ用コイルＭ２が形成されているコイル層との合わせ面１９と、段差部１７の壁部１７ｃ（壁面）とが、中心線Ｃに直交する平面と同一面上に配置されているのが好ましい。
以上の構成によれば、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、内軸２が軸方向に変位することで直接的に生じるセンサ用コイルＭ２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することができる。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。
【００３２】
また、図５において、プリント配線板１５ａには、単体コイルｎが周方向に９０°間隔で前後及び上下にそれぞれ配設されている。これら四つの単体コイルｎのそれぞれは、図１に示しているＥＣＵ等からなる前記制御装置２０とケーブルを介して接続されている。また、前記発振器２１からアクチュエータ用コイルＭ１に高周波電流が供給されることで、ターゲット部材４との間で電界が生じている。
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、前記電界内にある単体コイルｎのインダクタンスは、前記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。
【００３３】
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のうちのアクチュエータ用コイルＭ１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４に示したように、プリント配線板１５ａ，１５ｃのそれぞれは、第二基礎コイルｎ０が多層設けられた構成である。すなわち、一枚のプリント配線板において、第二基礎コイルｎ０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。
【００３４】
図５と図６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、前記インナ側のプリント配線板１５ａと同じ構成である。プリント配線板１５ｃに設けられている周回コイルｍのアクチュエータ用コイルＭ１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のセンサ用コイルＭ２は制御装置２０と接続されている。さらに、プリント配線板１５ｃに設けられている四つの単体コイル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１５ｃ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１５ｃ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。
【００３５】
また、プリント配線板１５ａとプリント配線板１５ｃとには、切り替えスイッチ２９が接続されている。図８は、切り替えスイッチ２９の説明図である。切り替えスイッチ２９は、発振器２１からの高周波電流（アクチュエータ信号）を、プリント配線板１５ａとプリント配線板１５ｃとに対して、同相として供給する状態と逆相として供給する状態とのいずれか一方に切り替える機能を有している。例えば、切り替えスイッチ２９は、四つの前記単体コイルｎを径方向変位センサとして機能させる際、同相とし、周回コイルｍを軸方向変位センサとして機能させる際、逆相とするように切り替えてもよい。なお、制御装置２０が、切り替えスイッチ２９を備えている。
【００３６】
中央のプリント配線板１５ｂについて説明する。センサ装置は、第三センサ部７ｃとして回転センサを有しており、この中央のプリント配線板１５が、内軸２の回転数を検出するための回転センサの機能を有している。
このプリント配線板１５ｂも、軸方向端部のプリント配線板１５ａ，１５ｃと同じ構成であり、周回コイルｍと四つの単体コイルｎとを有している。単体コイルｎは、前記制御装置２０（図１参照）と接続されている。周回コイルｍは、前記発振器２１から高周波電流が供給される。これにより、変位センサ７とターゲット部材４との間に所定の電界が発生する。ターゲット部材４の大径部１７ａの外周面には、前記のとおり凹部１７ｄが周方向に複数形成されている。プリント配線板１５ｂは、この凹部１７ｄと径方向外方で対向するよう設けられている。
【００３７】
内軸２が回転するとターゲット部材４が回転する。ターゲット部材４には、複数の凹部１７ｄが形成されていることから、このターゲット部材４が回転すると、複数の凹部１７ｄによって単体コイルｎのインダクタンスが繰り返して変動（脈動）し、このインダクタンスの変動が単体コイルｎの出力信号（出力電圧）の変動として表れる。制御装置２０はこの出力信号の変動を計測することにより、ターゲット部材４の回転数（回転周波数）、つまり、内軸２の回転数を検出することができる。また、この回転周波数用のセンサとしての四つの単体コイルｎの配置は、９０°ピッチであることから、この配置位相を利用して制御装置２０が有しているＰＬＬ回路部は倍周波数（倍分解能）を取得することができる。
【００３８】
本発明によれば、変位センサ及び回転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。
さらに、本発明は、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る。したがって、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。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。
【００３９】
制御装置２０が有する演算機能を説明する。図５において、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、周回コイルｍによる検出値をｙ１とする。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、周回コイルｍによる検出値をｙ２とする。
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＝ｙ１−ｙ２
Ｍｚ＝ｘ１−ｘ２  （ただし、ｘ１＝ｆ１−ｒ１、ｘ２＝ｆ２−ｒ２）
Ｍｘ＝ｚ１−ｚ２  （ただし、ｚ１＝ｔ１−ｂ１、ｚ２＝ｔ２−ｂ２）
【００４０】
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、第一及び第二センサ部７ａ，７ｂ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。
【００４１】
図９は、図１に示しているターゲット部材４をｙ軸方向に変位させた場合の変位センサ７から出力された検出値（出力電圧）の測定結果を示すグラフである。なお、この測定では、前記切り替えスイッチ（図８参照）によりプリント配線板１５ａとプリント配線板１５ｃとに対して逆相として高周波電流（アクチュエータ信号）を供給している。図９（ａ）によれば、ターゲット部材４をｙ軸方向に変位させない場合、センサ７からの出力電圧は０であるのに対し、ターゲット部材４をｙ軸方向のアウタ側へ５０μｍ（＋５０μｍ）変位させた場合（図９（ｂ））、センサ７から１００ｍＶｐ−ｐの電圧変化が出力され、ターゲット部材４をｙ軸方向のインナ側へ５０μｍ（−５０μｍ）変位させた場合（図９（ｃ））、センサ７から１００ｍＶｐ−ｐの電圧変化が出力されている。
このように、ターゲット部材４がｙ軸方向に変位することで生じる前記周回コイルｍのインダクタンスの変化によって、出力電圧が変化し、この変化に基づいて内軸２のｙ軸方向の変位を検出することができる。
【００４２】
［軸受装置の第二実施形態］
図７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。このセンサ装置が備えている変位センサ７は五枚のプリント配線板１５（１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈ）を有している。これらプリント配線板１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈは、前記周回コイルｍ及び単体コイルｎ等の構成についてそれぞれ同じものである。
【００４３】
図７の実施形態と図５の実施形態とを比べると、図７の第一のプリント配線板１５ｄ及び第二のプリント配線板１５ｅが、図５の第一センサ部７ａの機能を有しており、図７の第四のプリント配線板１５ｇ及び第五のプリント配線板１５ｈが、図５の第二センサ部７ｂの機能を有しており、図７の第三のプリント配線板１５ｆが、図５の第三センサ部７ｃの機能を有している。
【００４４】
すなわち、図５では第一のプリント配線板１５ａは、アクチュエータ用コイルＭ１とセンサ用コイルＭ２とに分けられていたが（図６参照）、このアクチュエータ用コイルＭ１を図７では第二のプリント配線板１５ｅの周回コイルｍによって構成し、軸方向変位センサとして機能するセンサ用コイルＭ２を図７では第一のプリント配線板１５ｄの周回コイルｍによって構成している。そして、図５の第一のプリント配線板１５ａにおいて径方向変位センサとして機能する単体コイルｎを、図７では第一のプリント配線板１５ｄの単体コイルｎによって構成している。また、図７の第四のプリント配線板１５ｇ及び第五のプリント配線板１５ｈについても、これと同様であり、図７の二枚のプリント配線板１５ｇ，１５ｈが、図５の第三のプリント配線板１５ｃの機能を有している。
そして、第一のプリント配線板１５ｄと第二のプリント配線板１５ｅとの間の合わせ面と、図６の一方の段差部１７の壁部１７ｃ（壁面）とが、中心線Ｃに直交する平面と同一面上に配置されているのが好ましい。同様に、第四のプリント配線板１５ｇと第五のプリント配線板１５ｈとの間の合わせ面と、他方の段差部１７の壁部１７ｃ（壁面）とが、中心線Ｃに直交する平面と同一面上に配置されているのが好ましい。
【００４５】
この実施形態においても、変位センサ及び回転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設けら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。
【００４６】
また、本発明の前記各実施形態において、同じ構成であるプリント配線板であっても、前記端子部ｆｂ（図４参照）にジャンパー線を選択的に接続することで、各コイルｍ０，ｎ０をアクチュエータ用、センサ用に使い分けることができる。図４の第一端子部１８ａ及び第二端子部１８ｂに図１の制御装置２０を接続すれば、このプリント配線板１５は、センサとして機能することができる。一方、図１の発振器２１を図４の第一端子部１８ａに接続し、制御装置２０を第二端子部１８ｂに接続すれば、このプリント配線板１５は、アクチュエータ及びセンサの両機能を有することができる。
【００４７】
また、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。例えば、前記各実施形態では、センサ装置は回転センサを有するものとして説明したが、この回転センサを省略してもよい。また、図５において、回転センサとして用いた前記第三センサ部７ｃを、変位センサとして用いても良い。例えば第三センサ部７ｃの周回コイルｍを、軸方向変位センサとして機能させてもよい。
また、図４では一枚のプリント配線板１５を四層のコイル層として説明したが、コイル層の数はこれ以上（例えば六層）又はこれ以下であってもよい。また、図６において、ターゲット部材４の段差部１７は当該ターゲット部材４の軸端であってもよい。つまり、段差部１７は、ターゲット部材４の壁の厚さが変化している部分であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の転がり軸受装置の側面断面図である。
【図２】本発明の転がり軸受装置のセンサ取付部の拡大断面図である。
【図３】プリント配線板を説明する正面図である。
【図４】一枚のプリント配線板を分解した説明図である。
【図５】転がり軸受装置の概略構成を示している分解説明図である。
【図６】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７】第二実施形態の転がり軸受装置の概略構成を示している分解説明図である。
【図８】切り替えスイッチの説明図である。
【図９】ｙ軸方向の変位とセンサの出力信号との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１  外輪
２  内軸
３  内輪部材
４  ターゲット部材（被検出部）
５  転動体
７  変位センサ
１５  プリント配線板
１７  段差部
２０  制御装置
２１  発振器
ｆ１〜ｆ４  コイル層
ｍ  周回コイル
Ｍ１  アクチュエータ用コイル
Ｍ２  センサ用コイル
ｎ  単体コイル
【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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