(57)【要約】【課題】  軸受内外部の温度差による検出誤差を補正して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出できる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を介在させる。外方部材１と内方部材２のうち固定側部材に１つ以上のセンサユニット２０を設ける。センサユニット２０は、固定側部材に接触固定される歪み発生部材２１と、その歪みを検出するセンサ２２と、そのセンサ設置部の温度を検出するセンサ部温度センサ２８とからなる。固定側部材に転走面３の近傍の温度を検出する転走面温度センサ２９を設ける。センサユニット２０のセンサ出力信号をセンサ部温度センサ２８および転走面温度センサ２９の出力で補正し、その補正信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する推定手段３０を設ける。【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、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、および前記歪み発生部材に取付けられて前記センサ設置部の温度を検出するセンサ部温度センサからなる１つ以上のセンサユニットを設け、さらに前記固定側部材における前記センサユニットの近傍の周方向位置に、転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサを設け、前記センサユニットのセンサの出力信号を前記センサ部温度センサおよび転走面温度センサの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する推定手段を設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、前記固定側部材が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、前記センサユニットを３つ以上設け、これらのセンサユニットのセンサの出力信号から、前記推定手段は車輪用軸受もしくはタイヤに加わる径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４つ設け、これらのセンサユニットを、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、周方向に互いに９０度の位相差をなすように配置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、前記転走面温度センサの個数を、センサユニットの個数と同数とし、かつ前記固定側部材における各センサユニットの周方向位置と位相を合わせて各転走面温度センサを設け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、前記推定手段は、前記センサ部温度センサの出力と前記転走面温度センサの出力との差により前記センサユニットのセンサの出力信号を補正するものとし、その補正量は予め作成した前記両温度センサの出力差と補正量との一次近似関係式から決定す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、前記固定側部材に転走面付近に達する孔を設け、この孔の内部に前記転走面温度センサを埋設したセンサ付車輪用軸受。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記固定側部材の複列の転走面の中間位置において径方向に貫通する貫通孔を設け、この貫通孔に挿通される信号線に接続された前記転走面温度センサを転走面近傍に設けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項９】
請求項８において、前記固定側部材の転走面が形成される周面にリング状の温度センサ支持部材を嵌合させ、この温度センサ支持部材に前記転走面温度センサを埋設したセンサ付車輪用軸受。
【請求項１０】
請求項９において、前記温度センサ支持部材の内部に、前記転走面温度センサの実装および配線のためのフレキシブル基板を設けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１１】
請求項８ないし請求項１０のいずか１項において、前記転走面温度センサを複数個設け、これらの温度センサに接続される信号線を１つの貫通孔に挿通してこの貫通孔を密封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、車輪用軸受の固定輪である外輪のフランジ部外径面の歪みを検出することにより荷重を検出する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、車輪用軸受の外輪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に取付け、前記歪み発生部材は、前記固定輪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】
特許文献１に開示の技術では、固定輪のフランジ部の変形により発生する歪みを検出している。しかし、固定輪のフランジ部の変形には、フランジ面とナックル面の間に、静止摩擦力を超える力が作用した場合に滑りが伴うため、繰返し荷重を印加すると、出力信号にヒステリシスが発生するといった問題がある。
例えば、車輪用軸受に対してある方向の荷重が大きくなる場合、固定輪フランジ面とナックル面の間は、最初は荷重よりも静止摩擦力の方が大きいため滑らないが、ある大きさを超えると静止摩擦力に打ち勝って滑るようになる。その状態で荷重を小さくしていくと、やはり最初は静止摩擦力により滑らないが、ある大きさになると滑るようになる。その結果、この変形が生じる部分で荷重を推定しようとするとヒステリシスが生じる。ヒステリシスが生じると、検出分解能が低下する。
また、特許文献２のように外輪に歪みゲージを貼り付けるのでは、組立性に問題がある。
【０００６】
また、特許文献１や特許文献２の例に限らず、特許文献３に開示のセンサ付車輪用軸受においても、車輪用軸受の固定輪に歪みセンサが設けられているので、温度が変化した場合、歪みセンサの出力信号が変動する。すなわち、例えば特許文献３に開示のセンサ付車輪用軸受では、温度が変化した場合に、歪みセンサの温度特性および固定輪とセンサユニットとの線膨張率の差などにより歪みセンサの出力信号が変動する。このため、歪みセンサの出力信号から車輪用軸受にかかる荷重を演算・推定した場合、荷重の誤差が大きくなる。
【０００７】
上記した温度変化による推定荷重の誤差を低減するために、例えば特許文献３に開示のセンサ付車輪用軸受において、歪みセンサの近傍に温度センサを設置し、この温度センサの出力により、上記した線膨張率の差による歪みセンサ出力信号の補正、および歪みセンサ自体の温度特性の補正を行うことが考えられる。
【０００８】
しかし、車輪用軸受の固定輪である例えば外輪の内部温度と表面の温度とは、荷重による軸受内部（転走面付近）の発熱や、外気との接触条件の変化（風、水分、気温）により異なっていることが多い。この状態では、歪みセンサ出力信号に、外輪内部から表面にかけての温度勾配による熱歪みが重畳することになる。この熱歪みは、上記した温度センサの出力による補正では低減できず、検出誤差が大きくなってしまう。そこで、高い精度で荷重検出を行うためには、上記した熱歪みの影響を補正する新たな対策が必要である。
【０００９】
この発明の目的は、軸受内外部の温度差による検出誤差を補正して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出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】
【００１０】
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、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、および前記歪み発生部材に取付けられて前記センサ設置部の温度を検出するセンサ部温度センサからなる１つ以上のセンサユニットを設け、さらに前記固定側部材における前記センサユニットの近傍の周方向位置に、転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサを設け、前記センサユニットのセンサの出力信号を前記センサ部温度センサおよび転走面温度センサの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する推定手段を設けたことを特徴とする。前記固定側部材は例えば外方部材であっても良い。前記転走面温度センサを設けるセンサユニットの近傍の周方向位置とは、センサユニットと同じ周方向位置であっても良く、またその近傍であっても良い。
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の接触固定部が外方部材に接触固定されているので、外方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、荷重を推定する推定手段において、センサユニットの歪み発生部材に取付けられてセンサ設置部の温度を検出するセンサ部温度センサ、および固定側部材におけるセンサユニットの近傍の周方向位置に設けられて転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサの出力により、センサユニットのセンサの出力信号を補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するようにしているので、軸受内外部の温度差による検出誤差を補正することで、外気温の変化や、荷重変化による軸受内部発熱の変動の影響を低減することが可能となり、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出できる。
【００１１】
この発明において、前記センサユニットを３つ以上設け、これらのセンサユニットのセンサの出力信号から、前記推定手段は車輪用軸受もしくはタイヤに加わる径方向荷重および軸方向荷重を推定するものとしても良い。
【００１２】
この発明において、前記センサユニットを４つ設け、これらのセンサユニットを、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、周方向に互いに９０度の位相差をなすように配置しても良い。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、どちら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。
【００１３】
この発明において、前記転走面温度センサの個数を、センサユニットの個数と同数とし、かつ前記固定側部材における各センサユニットの周方向位置と位相を合わせて各転走面温度センサを設けても良い。この構成の場合、各センサユニットに対応した転走面近傍の温度を検出することができ、前記推定手段による温度補正をより精度良く行うことができ、それだけ荷重の検出精度を向上させることができる。
【００１４】
この発明において、前記推定手段は、前記センサ部温度センサの出力と前記転走面温度センサの出力との差により前記センサユニットのセンサの出力信号を補正するものとし、その補正量は予め作成した前記両温度センサの出力差と補正量との一次近似関係式から決定するものとしても良い。この構成の場合、センサユニットのセンサの出力信号に重畳するオフセット量、つまり固定側部材の内部から表面にかけての温度勾配による熱歪みを十分に低減でき、荷重推定値の精度を向上させることができる。
【００１５】
この発明において、前記固定側部材に転走面付近に達する孔を設け、この孔の内部に前記転走面温度センサを埋設しても良い。
【００１６】
この発明において、前記固定側部材の複列の転走面の中間位置において径方向に貫通する貫通孔を設け、この貫通孔に挿通される信号線に接続された前記転走面温度センサを転走面近傍に設けても良い。この構成の場合、固定側部材の転走面近傍に転走面温度センサを容易に設置できる。
【００１７】
この発明において、前記固定側部材の転走面が形成される周面にリング状の温度センサ支持部材を嵌合させ、この温度センサ支持部材に前記転走面温度センサを埋設しても良い。この構成の場合、転走面温度センサの固定や位置合わせ作業を簡単に行うことができる。
【００１８】
この発明において、前記温度センサ支持部材の内部に、前記転走面温度センサの実装および配線のためのフレキシブル基板を設けても良い。この構成の場合、フレキシブル基板を利用し温度センサ支持部材内部での転走面温度センサの配線処理を行なえるので、配線処理が容易で、構成がコンパクトになり、断線などの発生も解消できる。また、複数の転走面温度センサを配置する場合でも、配線・固定作業を簡単に行うことができる。
【００１９】
この発明において、前記転走面温度センサを複数個設け、これらの温度センサに接続される信号線を１つの貫通孔に挿通してこの貫通孔を密封しても良い。この構成の場合、配線処理が容易となり、貫通孔を介して固定側部材の内部に水分が浸入するのを防止できる。
【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、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、および前記歪み発生部材に取付けられて前記センサ設置部の温度を検出するセンサ部温度センサからなる１つ以上のセンサユニットを設け、さらに前記固定側部材における前記センサユニットの近傍の周方向位置に、転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサを設け、前記センサユニットのセンサの出力信号を前記センサ部温度センサおよび転走面温度センサの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する推定手段を設けたため、軸受内外部の温度差による検出誤差を補正して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出できる。
【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６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１８を前記ねじ孔１４に螺合することで、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、周方向に相互に９０度の位相差をなすように設けられている。
【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の歪みを検出する歪みセンサ２２と、歪み発生部材２１に取付けられて歪みセンサ２２の設置部の温度を検出するセンサ部温度センサ２８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。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、軸受に過大な荷重が作用しても、その荷重が除かれると、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。
【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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
固定側部材である前記外方部材１の外周には、前記各センサユニット２０を覆う保護カバー３５が設けられている。この保護カバー３５は、図１のように軸方向に延びる円筒部３５ａと、この円筒部３５ａのアウトボード側端から内径側に延びる立板部３５ｂとを有する断面Ｌ字状で、外方部材１と同心のリング状部材からなる。保護カバー３５の立片部３５ｂの内径側端を外方部材１の外径面に、また保護カバー３５の円筒部３５ａのインボード側端を外方部材１の車体取付用フランジ１ａのアウトボード側を向く側面にそれぞれ固定することで、外方部材１の外径面に設けられる全てのセンサユニット２０を覆うように、保護カバー３５が外方部材１に取付けられる。保護カバー３５の円筒部３５ａのインボード側端と、外方部材１の外径面との間には隙間が設けられている。保護カバー３５の材質は、プラスチックやゴムであっても良く、また金属製であっても良い。
【００３０】
また、図１のように、保護カバー３５で覆われる全てのセンサユニット２０における歪みセンサ２２の信号線３６、センサ部温度センサ２８の信号線３７、および後述する転走面温度センサ２９の信号線３８が、保護カバー３５の一箇所から保護カバーの外側に引き出される。例えば図１の例では、全ての歪みセンサ２２の信号線３６、全てのセンサ部温度センサ２８の信号線３７、および全ての転走面温度センサ２９の信号線３８を、保護カバー３５の円筒部３５ａの内周面における周方向の一箇所からインボード側に延ばして、外方部材１の車体取付用フランジ１ａにおける谷部、つまり周方向に隣り合う２つの突片１ａａ（図２）の中間位置から外部に引き出すようにしている。
【００３１】
また、図５に拡大断面図で示すように、固定側部材である外方部材１には、その複列の転走面３のうちアウトボード側列の転走面３の近傍の温度を検出する転走面温度センサ２９が設けられている。この転走面温度センサ２９は、外方部材１の外径面に設けられる４つのセンサユニット２０に対応させて４つ設けられる。各転走面温度センサ２９は、固定側部材である外方部材１におけるセンサユニット２０の近傍の周方向位置に配置される。具体的には、各転走面温度センサ２９は、外方部材１には、その外径面における前記各センサユニット２０の設置部の近傍から径方向に延びて前記転走面３付近に達する４つの温度センサ埋込用孔３２が設けられ、これら各孔３２内の転走面３に近い底部に前記各転走面温度センサ２９がそれぞれ埋設される。各孔３２の底部は、これらの孔３２の形成により軸受寿命が低下することのない範囲で、転走面３に近いほど好ましく、例えば、転走面３の焼入れ硬化処理層と未硬化部分との境界付近とされる。これら各転走面温度センサ２９に接続された信号線３８は、前記温度センサ埋込用孔３２から対応するセンサユニット２０を経て、他の信号線３６，３７と共に、上記したように前記保護カバー３５から外部に引き出される。
【００３２】
センサユニット２０の歪みセンサ２２、センサ部温度センサ２８、および転走面温度センサ２９は、推定手段３０に接続される。推定手段３０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 ）を推定する手段であり、前記センサ部温度センサ２８および前記転走面温度センサ２９の出力で前記歪みセンサ２２の出力信号を補正する温度補正手段３１を有する。推定手段３０では、前記温度補正手段３１で補正した歪みセンサ２２の出力信号から、前記垂直方向荷重Ｆz 、駆動力となる荷重Ｆx 、および軸方向荷重Ｆy を推定する。
【００３３】
歪みセンサ２２の出力信号には温度ドリフト特性があるため、センサユニット２０に設けられたセンサ部温度センサ２８で測定されるセンサユニット２０の温度や外気温で歪みセンサ２の出力信号を補正すれば、温度ドリフト特性による検出誤差を低減することができる。しかし、軸受内部の発熱量や、軸受の外気への放熱状態が変化すると、外方部材１の熱歪み成分が歪みセンサ２２の出力信号に重畳して検出精度を悪化させる。
【００３４】
そこで、前記推定手段３０における温度補正手段３１では、センサ部温度センサ２８が検出する歪みセンサ２２の設置部の温度Ｔs と、転走面温度センサ２９が検出する外方部材１の内部温度である転走面３の近傍の温度Ｔi とにより、次のように前記歪みセンサ２２の出力信号を補正する。
先ず、外方部材１の内外温度差として、ΔＴ＝Ｔi −Ｔs を求める。外方部材１の内外の温度勾配と歪みセンサ２２の出力信号に重畳するオフセット量との関係は、外方部材１の構造などによって決まり、図６にグラフで示すような比例関係で近似できる。なお、図６では、センサユニット２０の温度を一定とし、温度差ΔＴ＝０のときの歪みセンサ２２の出力信号をＳ0 としている。
次に、温度補正手段３１では、図６のグラフから係数を求めておいて、前記内外温度差ΔＴを用いて、歪みセンサ２２の出力信号の補正値を、
補正値＝（歪みセンサ２２の出力）＋（センサ部温度によるオフセットＯ（Ｔs ））
＋（温度勾配によるオフセットＧ（ΔＴ））
として求める。ただし、
Ｏ（Ｔs ）：線膨張の差によるオフセット量＋歪みセンサ２２の温度特性
Ｇ（ΔＴ）：温度勾配によるオフセット量
【００３５】
推定手段３０は、前記作用力と前記温度補正手段３１で求めた歪みセンサ２２の出力信号の補正値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、入力された補正値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。
【００３６】
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の２つの接触固定部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、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、センサユニット２０の歪み発生部材２１に歪みセンサ２２の設置部の温度を検出するセンサ部温度センサ２８を取付け、外方部材１におけるセンサユニット２０の近傍の周方向位置に、転走面３の近傍の温度を検出する転走面温度センサ２９を設け、推定手段３０では、温度補正手段３１により、歪みセンサ２２の出力信号をセンサ部温度センサ２８および転走面温度センサ２９の出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するようにしているので、外気温の変化や、荷重変化による軸受内部発熱の変動の影響を低減することが可能となり、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出でき、走行中の降雨や外気温の変化があっても荷重検出に影響を受けにくくなる。
【００３７】
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）を検出するものとしても良い。
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、高い荷重がかかる条件で走行する場合でも検出精度が悪化することがなく、正確な車両制御により安全性を高めることができる。
【００３８】
また、この実施形態では、センサユニット２０を４つ設け、これらのセンサユニット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、周方向に互いに９０度の位相差をなすよう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３，４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、どちら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。
【００３９】
また、この実施形態では、前記転走面温度センサ２９の個数を、センサユニット２０の個数と同数の４つとし、かつ外方部材１における各センサユニット２０の周方向位置と位相を合わせて各転走面温度センサ２９を設けているので、各センサユニット２０に対応した転走面近傍の温度を検出することができ、前記推定手段３０の温度補正手段３１による補正をより精度良く行うことができ、最終的に得られる荷重推定値の精度をそれだけ向上させることができる。
【００４０】
また、この実施形態では、前記推定手段３０の温度補正手段３１により、前記センサ部温度センサ２８の出力と前記転走面温度センサ２９の出力との差によりセンサユニット２０の歪みセンサ２２の出力信号を補正するものとし、その補正量は予め作成した前記両温度センサ２８，２９の出力差と補正量との一次近似関係式（図６）から決定するものとしているので、歪みセンサ２２の出力信号に重畳しているオフセット量、つまり外方部材１の内部から表面にかけての温度勾配による熱歪みを十分に低減でき、荷重推定値の精度を向上させることができる。
【００４１】
図７および図８は、前記実施形態における転走面温度センサ２９の他の設置例を示す。この設置例では、固定側部材である外方部材１の複列の転走面３の中間位置において、径方向に貫通する１つの貫通孔３３を設け、この貫通孔３３に転走面温度センサ２９に接続される信号線３８を挿通させることにより、転走面温度センサ２９を外方部材１の転走面３の近傍に配置している。転走面温度センサ２９の信号線３８がセンサユニット２０を経て、歪みセンサ２２の信号線３６やセンサ部温度センサ２８の信号線３７と共に、保護カバー３５の一箇所から外部に引き出される。
【００４２】
外方部材１の内径面における前記転走面温度センサ２９で温度検出される転走面３の近傍には、図８（Ａ）に示すリング状の温度センサ支持部材３９が圧入嵌合され、この温度センサ支持部材３９に転走面温度センサ２９が埋設される。温度センサ支持部材３９は、図８（Ｂ）に部分断面図で示すように、その内径面の一部に凹陥部３９ａが設けられ、この凹陥部３９ａに転走面温度センサ２９の配線を形成したフレキシブル基板４０が設けられ、このフレキシブル基板４０に転走面温度センサ２９が実装される。図８（Ａ）では、温度センサ支持部材３９の一箇所の凹陥部３９ａに転走面温度センサ２９を設けた例を示しているが、各センサユニット２０の設置部に対応する周方向の各位置に分けて４つの転走面温度センサ２９を設けても良い。各位置での転走面温度を測定する事で、より精度良く温度補正が可能となる。
各転走面温度センサ２９の信号線３８は１つの貫通孔３３を挿通して外方部材１の外周側に引き出され、貫通孔３３はシール部材４１により密封される。
【００４３】
この転走面温度センサ２９の設置例では、外方部材１の複列の転走面３の中間位置において径方向に貫通する貫通孔３３を設け、この貫通孔３３に挿通される信号線３８に接続された転走面温度センサ２９を転走面３近傍に設けたため、外方部材１の内径面の転走面３の近傍に転走面温度センサ２９を容易に設置できる。
【００４４】
また、外方部材１の転走面３が形成される内径面にリング状の温度センサ支持部材３９を嵌合させ、この温度センサ支持部材３９に転走面温度センサ２９を埋設しているので、転走面温度センサ２９の固定や位置合わせ作業を簡単に行うことができる。
【００４５】
また、温度センサ支持部材３９の内部に、転走面温度センサ２９の実装および配線のためのフレキシブル基板４０を設けているので、フレキシブル基板４０を利用して温度センサ支持部材３９内部での転走面温度センサ２９の配線処理を行なうことができ、配線処理が容易で、構成がコンパクトになり、断線などの発生も解消できる。また、複数の転走面温度センサ２９を配置する場合でも、配線・固定作業を簡単に行うことができる。
【００４６】
また、転走面温度センサ２９を複数個設け、これらの温度センサ２９に接続される信号線３８を１つの貫通孔３３に挿通して、この貫通孔３３をシール部材４１で密封しているので、配線処理が容易となり、貫通孔３３を介して外方部材１の内部に水分が浸入するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【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】同センサ付車輪用軸受における転走面温度センサの設置部の拡大断面図である。
【図６】外方部材の内外温度差と歪みセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図７】同センサ付車輪用軸受における転走面温度センサの他の設置例を示す拡大断面図である。
【図８】（Ａ）は同転走面温度センサの設置例に用いられる温度センサ支持部材の斜視図、（Ｂ）はその部分断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
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…センサ部温度センサ
２９…転走面温度センサ
３０…推定手段
３１…温度補正手段
３２…温度センサ埋込用孔
３３…貫通孔
３９…温度センサ支持部材
４０…フレキシブル基板
４１…シール部材
【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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