(57)【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、この固定側部材に接触して固定される３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この歪み発生部材の歪みを検出する２つ以上のセンサからなる荷重検出用センサユニットを設け、
前記各センサの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段と、前記センサの出力信号の平均値と振幅値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段と、これらの荷重推定手段が出力する演算結果を、前記第１の荷重推定手段の出力と前記第２の荷重推定手段の出力の比率を（ｒ）：（１−ｒ）として、車輪回転速度に応じた比率ｒ（０〜１の値）で合成して推定荷重値を出力する推定荷重出力手段とを設け、前記推定荷重出力手段で用いる合成比率が、車輪回転速度が通常速度の状態から高速状態になるにつれて、前記第１の荷重推定手段の出力の比率が高くなるように設定されている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、前記センサユニットでは、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、前記第１および第２の荷重推定手段は前記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３】
請求項１または請求項２において、前記推定荷重出力手段で用いる合成比率ｒが、車輪停止状態から車輪回転速度が低速状態の間で、前記第１の荷重推定手段の出力の比率を「１」としてｒ＝１と設定されてい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、前記推定荷重出力手段で用いられる合成比率が、車輪回転速度に対応してマップ化されており、外部からパラメータで変更可能にされてい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、前記推定荷重出力手段は、車輪用軸受に設置された車輪回転速度検出センサの出力信号を直接入力して車輪回転速度を検出するものとしたセンサ付車輪用軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記推定荷重出力手段は、車体側のＥＣＵから車輪回転速度の情報を受け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４のいずれか１項において、前記推定荷重出力手段は、前記センサの出力信号に含まれる転動体の公転運動による振幅成分の周波数から車輪回転速度を検出するものと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、前記センサユニットを３つ以上設け、前記第１および第２の荷重推定手段は、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用軸受の径方向に作用する径方向荷重Ｆx ，Ｆz および車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重Ｆy を演算・推定するものとし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に温度センサを取付け、この温度センサの検出信号により前記センサ出力信号を補正する温度補正手段を設けた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、前記推定荷重出力手段とは別に、前記第１の荷重推定手段が演算・推定する推定荷重値と、前記第２の荷重推定手段が演算・推定する推定荷重値を、個別に外部に出力する第２の推定荷重出力手段を設け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、車輪用軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、外輪外径面の歪みから荷重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）。しかし、特許文献１に開示の技術では、車輪用軸受に作用する荷重を検出する場合、荷重に対する固定輪変形量が小さいため歪み量も小さく、検出感度が低くなり、荷重を精度良く検出できない。
【０００３】
この課題を解決するものとして、以下の構成としたセンサ付車輪用軸受が提案されている（特許文献２）。同文献のセンサ付車輪用軸受における車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、上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。上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外径面には、その固定側部材の円周方向における１８０度の位相差をなす位置に配置された２つのセンサユニットからなるセンサユニット対を少なくとも１対設ける。各センサユニットは、前記固定側部材の外径面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センサを有するものとする。
【０００４】
この構成において、前記センサユニット対における２つのセンサユニットのセンサ出力信号の差分を基に、径方向荷重推定手段で、車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重を推定する。また、前記センサユニット対における２つのセンサユニットのセンサ出力信号の和を基に、軸方向荷重推定手段で、車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する。そして、少なくとも１対のセンサユニット対の２つのセンサユニットは、タイヤ接地面に対して上下位置となる前記固定側部材の外径面の上面部と下面部に配置する。このセンサユニット対のセンサの出力信号振幅を基に、軸方向荷重方向判別手段で、前記軸方向荷重の方向を判別する。この場合の荷重推定処理の概略を図１５にブロック図で示す。
【０００５】
前記センサユニットにおける歪み発生部材の接触固定部を、車輪用軸受における固定側部材の転走面付近に配置すると、車輪の回転に伴ってセンサ出力信号に図１６のような正弦波に近い変動が見られる。これは、転動体の通過による歪みの変化が検出されたものである。上記構成では、上下に配置した２つのセンサユニットのセンサ出力信号における振幅値（転動体の公転運動に伴う振動成分）の差分により、軸方向荷重を判別し、軸方向荷重の正負に応じて、それぞれに適した荷重推定パラメータを用いて荷重を演算するので、荷重を感度良く推定できる。
【０００６】
しかし、特許文献２の構成の場合、最適な荷重推定パラメータを選択するために、センサ出力信号の振幅値を算出する必要があり、振幅値を算出できない場合に対応できない。すなわち、回転が静止している状態、あるいは極低速回転状態においては、転動体荷重による信号変化がないか、または非常にゆっくりとした変化しかない状態となる。この場合には、センサ出力信号の変動から振幅の大きさを求めることはできない。
【０００７】
一方、転動体荷重によるセンサ出力信号の振幅値を静止状態においても検出する手段として、転動体荷重の影響を観測するのに十分な領域（転動体の配置ピッチに相当する周方向長さ）に複数のセンサを配置して、歪みの分布を直接測定する手段もある。しかしながら、この場合、センサ個数が増加し、検出回路が複雑化するため、コストアップと信頼性確保が新たな課題となる。
【０００８】
そこで、本発明者等は、センサ付車輪用軸受におけるさらに新たな荷重推定手段として、図１７にブロック図で示す構成のものを開発した（特許文献３）。この構成では、荷重推定演算式として、変数としてセンサ出力信号の平均値Ａのみを用いる式と、変数としてセンサ出力信号の平均値Ａと振幅値Ｂとを用いる式とを用意し、車輪回転速度によって荷重演算処理を切り替えるようにしている。すなわち、通常走行状態では、センサ出力信号の平均値Ａと振幅値Ｂを用いた演算式による荷重推定演算を行い、低速あるいは停止状態においては前記平均値Ａだけを用いた演算式による荷重推定演算を行う。この構成の場合、回転速度の判定に、回転速度情報を用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００３−５３０５６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−４３９０１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８１１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２や特許文献３の構成のもののように、検出されたセンサ出力信号の状態や推定された荷重の状態に応じて、複数の荷重推定パラメータの中から最適なものを選択し、推定荷重を演算する構成とした場合、センサの非線形特性などが補正された誤差の小さな検出結果を得ることができる。
【００１１】
しかし、センサ出力信号の振幅値を演算によって求める場合、ある一定時間内もしくは一定のサンプリング個数のセンサ出力信号を用いた演算処理が必要になるため、信号処理による時間遅れが発生する。例えば、一定時間Ｔ内のセンサ出力信号の自乗平均値（ＲＭＳ値）を算出し、その値を現在の振幅値として用いると、略Ｔ／２の時間遅れが発生することになる。特に、特許文献３の構成のもののように、変数としてセンサ出力信号の平均値Ａのみを用いる荷重推定演算式と、平均値Ａと振幅値Ｂとを用いる荷重推定演算式とを、走行速度によって切り替え使用する場合には、その切り替えにより推定荷重出力の遅れ時間も変化するため、検出誤差となって観測される。
【００１２】
また、荷重推定演算式の切り替え時には、推定荷重出力が不連続に変化する場合がある。さらに、センサ出力信号をＡＤ変換回路によってデジタル数値化してサンプリングする処理回路を構成した場合においては、軸受転動体の公転運動によって発生するセンサ出力信号の振動周波数が、車両の走行速度に比例して変化するため、高速走行時にはＡＤ変換のサンプリングレートに近い周波数に達することがある。この場合、サンプリングデータに現れるエイリアシングにより正確な振幅値Ｂが得られなくなってしまう。エイリアシングを低減するためには、信号入力側にＬＰＦ（低域通過フィルタ）を設ける。しかし、その結果、高速走行時に検出される振幅値Ｂは、ＬＰＦの影響を受けて小さく検出されることになり、荷重推定誤差が増加してしまう。このような不連続な変化や検出誤差が大きくなることは、検出した推定荷重値に基づいて各種の操作を実行する自動車などにおける制御システムにとっては好ましくない。
【００１３】
この発明の目的は、センサの非線形特性を補正して荷重推定誤差を低減させつつ、様々な入力荷重状態に応じて連続的な推定荷重値を演算し、できるだけ小さな検出時間遅れで推定荷重値を出力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】
【００１４】
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１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２と、両部材の対向する転走面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、上記外方部材１および内方部材２のうちの固定側部材に、この固定側部材に接触して固定される３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に取付けられてこの歪み発生部材２１の歪みを検出する２つ以上のセンサ２２Ａ，２２Ｂからなる荷重検出用センサユニット２０Ａ，２０Ｂを設ける。
前記センサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段３１と、前記センサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａと振幅値Ｂとを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段３２と、これらの荷重推定手段３１，３２が出力する演算結果を、前記第１の荷重推定手段３１の出力と前記第２の荷重推定手段３２の出力の比率を（ｒ）：（１−ｒ）として、車輪回転速度に応じた比率ｒ（０〜１の値）で合成して推定荷重値を出力する推定荷重出力手段３３とを設ける。前記推定荷重出力手段３３で用いる合成比率ｒは、車輪回転速度が通常速度の状態から高速状態になるにつれて、前記第１の荷重推定手段３１の出力の比率が高くなるように設定されている。
【００１５】
この構成によると、車輪のタイヤと路面間に荷重が作用するとき、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２０Ａ（２０Ｂ）における歪み発生部材２１の３つ以上の接触固定部２１ａが、外方部材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２２Ａ，２２Ｂ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。
特に、センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段３１と、センサ出力信号の振幅値Ｂと前記平均値Ａとを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段３２とを設け、これら両荷重推定手段３１，３２が出力する演算結果を車輪回転速度に応じた比率ｒで合成して推定荷重値を出力する推定荷重出力手段３３を設けているので、以下に列挙するような効果が得られる。
・  荷重推定演算処理による検出時間遅れを最小限に抑えることができ、得られた荷重情報を利用した制御が容易になる。
・  従来例（特許文献３）のように荷重推定処理を切り替える方法では、推定荷重出力の遅れ時間も急激に変化するため、結果として検出誤差となって観測されてしまうが、このセンサ付車輪用軸受では連続的に変化する合成比率ｒで前記した２つの演算結果を合成するため、得られる推定荷重値に不連続変化がなくなり、各種の車両制御への推定荷重値の利用が容易となる。
・  また、静止状態あるいは極低速状態では前記平均値Ａのみによる推定荷重値ＬＡが出力されるようにできるため、車両が静止した状態であっても、タイヤと路面間に作用する荷重状態を検出できる。
・  また、合成比率ｒを用いて前記した２つの演算結果を合成するので、この合成比率ｒの値を制御して、所望の特定の推定荷重値が得られるように構成することができる。
・  高速走行時には、センサ出力信号の振動周波数はＡＤ変換のサンプリングレートに近い値に達することがあるが、合成比率ｒを用いて前記した２つの演算結果を合成するので、高速走行時に前記振幅値Ｂの誤差が発生してきた場合でも、前記平均値Ａのみを用いて演算される推定荷重値ＬＡの比率を高めることで振幅値Ｂの誤差の影響を小さくでき、荷重の検出精度を高めることができる。
以上の結果から、センサの非線形特性を補正して荷重推定誤差を低減させつつ、様々な入力荷重状態に応じて連続的な推定荷重値を演算し、できるだけ小さな検出時間遅れで推定荷重値を出力できる。また、推定荷重値が不連続になる状態が発生しにくくなるため、推定した荷重値に基づいて各種の操作を実行する制御システムにも適合しやすいものとなる。
【００１６】
この発明において、前記センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）では、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２２Ａ，２２Ｂ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２２Ａ，２２Ｂ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、前記第１および第２の荷重推定手段３１，３２は前記２つのセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の和を平均値Ａ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２２Ａ，２２Ｂ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Ａは転動体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Ｂ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十分相殺した値となる。これにより、２つのセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａは転動体通過による変動成分をキャンセルした値となり、振幅値Ｂ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。
【００１７】
この発明において、前記推定荷重出力手段３３で用いる合成比率ｒは、車輪停止状態から車輪回転速度が低速状態の間で、前記第１の荷重推定手段３１の出力の比率を「１」としてｒ＝１と設定されているのが望ましい。
【００１９】
前記推定荷重出力手段３３で用いられる合成比率ｒは、車輪回転速度に対応してマップ化されており、外部からパラメータで変更可能にされていても良い。なお、ここで言う「マップ化されて」とは、車輪回転速度に対応して合成比率ｒが定められていることを言う。また、「外部から」とは、推定荷重出力手段３３や、前記マップ化した情報を定めた手段、および推定荷重出力手段３３の前段となる各処理手段以外からを意味する。
【００２０】
この発明において、前記推定荷重出力手段３３は、車輪用軸受に設置された車輪回転速度検出センサの出力信号を直接入力して車輪回転速度を検出するものとしても良い。
【００２１】
また、この発明において、前記推定荷重出力手段３３は、車体側のＥＣＵ（電気制御ユニット）から車輪回転速度の情報を受けるものとしても良い。
【００２２】
また、この発明において、前記推定荷重出力手段３３は、前記センサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号に含まれる転動体５の公転運動による振幅成分の周波数から車輪回転速度を検出するものとしても良い。
【００２３】
この発明において、前記センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）を３つ以上設け、前記第１および第２の荷重推定手段３１，３２は、前記３つ以上のセンサユニット２０Ａ（２０Ｂ）のセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重Ｆx ，Ｆz および車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重Ｆy を演算・推定するものとしても良い。
【００２４】
この発明において、前記センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）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を配置することで、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、より精度良く推定することができる。
【００２５】
この発明において、前記センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）に温度センサ３６を取付け、この温度センサ３６の検出信号により前記センサ出力信号を補正する温度補正手段３７を設けても良い。
軸受回転による発熱や周辺環境などにより車輪用軸受の温度が変化すると、荷重が変化しなくても、センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）のセンサ出力信号は熱膨張などにより変動するので、検出された荷重に温度の影響が残る。そこで、車輪用軸受の温度またはその周辺温度に応じてセンサ出力信号の平均値Ａを補正する温度補正手段３７を設けると、温度による検出荷重誤差を低減することができる。
【００２６】
この発明において、前記推定荷重出力手段３３とは別に、前記第１の荷重推定手段３１が演算・推定する推定荷重値ＬＡと、前記第２の荷重推定手段３２が演算・推定する推定荷重値ＬＢを、個別に外部に出力する第２の推定荷重出力手段３５を設けても良い。
このように、前記推定荷重出力手段３３とは別個に、第１および第２の荷重推定手段３１，３２で演算された推定荷重値ＬＡ，ＬＢを別々に出力する第２の推定荷重出力手段３５を設けると、これらの演算結果を車体側のＥＣＵが走行状態に応じて合成する処理を行うことができる。この場合、車両の走行状態に関するより多くの情報に基づいて判断することが可能になるので、上記した合成比率ｒを制御して、最適な推定荷重値を出力することが容易になる。
【発明の効果】
【００２７】
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、この固定側部材に接触して固定される３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この歪み発生部材の歪みを検出する２つ以上のセンサからなる荷重検出用センサユニットを設け、前記センサの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段と、前記センサの出力信号の平均値と振幅値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段と、これらの荷重推定手段が出力する演算結果を、前記第１の荷重推定手段の出力と前記第２の荷重推定手段の出力の比率を（ｒ）：（１−ｒ）として、車輪回転速度に応じた比率ｒ（０〜１の値）で合成して推定荷重値を出力する推定荷重出力手段とを設け、前記推定荷重出力手段で用いる合成比率が、車輪回転速度が通常速度の状態から高速状態になるにつれて、前記第１の荷重推定手段の出力の比率が高くなるように設定されているため、センサの非線形特性を補正して荷重推定誤差を低減させつつ、様々な入力荷重状態に応じて連続的な推定荷重値を演算し、できるだけ小さな検出時間遅れで推定荷重値を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】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７】センサ出力信号の平均値と振幅値を演算する演算部の回路例のブロック図である。
【図８】平均値および振幅値から荷重を推定・出力する回路部のブロック図である。
【図９】車輪回転速度と合成比率との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】センサ出力信号の前処理部におけるサンプリング処理回路の一構成例を示すブロック図である。
【図１１】同サンプリング処理回路におけるＬＰＦの周波数特性を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）は外方部材外径面上部でのセンサ出力信号の振幅と軸方向荷重の方向との関係を示すグラフ、（Ｂ）は同外径面下部でのセンサ出力信号の振幅と軸方向荷重との関係を示すグラフである。
【図１３】軸方向荷重の大きさと上下のセンサユニットのセンサ出力信号の差分との関係を示すグラフである。
【図１４】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外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図１５】従来例における荷重推定処理の流れを示す説明図である。
【図１６】同従来例におけるセンサ出力信号の波形図である。
【図１７】他の従来例における荷重推定手段の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この発明の一実施形態を図１ないし図１３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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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の車輪用軸受は、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。
【００３３】
固定側部材である外方部材１の外径面には、２つのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂが設けられている。ここでは、これらのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂが、タイヤ接地面に対して上下位置となる外方部材１の外径面における上面部および下面部にそれぞれ設けられている。
【００３４】
これらのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂ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２つ以上（ここでは２つ）の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂ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３つ以上（ここでは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１列に並べて配置される。２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂ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。具体的には、歪み発生部材２１の外面側で隣り合う接触固定部２１ａの間に配置される。つまり、図４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１つの歪みセンサ２２Ａが配置され、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。切欠き部２１ｂは、図３のように、歪み発生部材２１の両側辺部における前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの配置部に対応する２箇所の位置にそれぞれ形成されている。これにより、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂは歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂ周辺における長手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２０Ａ，２０Ｂに伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。
【００３５】
前記センサユニット２０Ａ，２０Ｂ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を有する各部位が外方部材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２０Ａ，２０Ｂ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。
【００３６】
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。
【００３７】
歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂ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２２Ａ，２２Ｂ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２２Ａ，２２Ｂ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。
【００３８】
センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）の２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂは、図１に示すように、平均値演算部２８と振幅値演算部２９とに接続される。図７に示すように、平均値演算部２８は加算器からなり、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Ａとして取り出す。振幅値演算部２９は減算器からなり、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の差分を演算して、その差分値を振幅値Ｂとして取り出す。なお、平均値Ａとしては、センサ出力信号の和を演算するほか、センサ出力信号の時間平均値を取り出すようにしても良い。
【００３９】
前記平均値演算部２８および振幅値演算部２９は推定手段３０に接続される。推定手段３０は、各センサユニット２０Ａ，２０Ｂのセンサ出力信号から演算される前記平均値Ａおよび振幅値Ｂから、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（例えば垂直方向荷重Ｆz ）を演算・推定する手段である。この推定手段３０は、前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａを用いて車輪用軸受に作用する荷重ＬＡを演算・推定する第１の荷重推定手段３１と、前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａと振幅値Ｂとを用いて車輪用軸受に作用する荷重ＬＢを演算・推定する第２の荷重推定手段３２とを有する。
【００４０】
車輪用軸受に作用する荷重Ｌと歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ｓとの関係は、線形な範囲内でオフセット分を除外すれば、
Ｌ＝Ｍ１×Ｓ      ……（１）
という関係で表すことができ、この関係式（１）から車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する荷重Ｌを推定することができる。ここで、Ｍ１は所定の補正係数である。
前記第１の荷重推定手段３１では、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号からオフセット分を除いた変数として前記平均値Ａを用い、この変数に所定の補正係数Ｍ１を乗算した一次式、つまり
ＬＡ＝Ｍ１×Ａ      ……（２）
から荷重Ｌを演算・推定する。このようにオフセット分を除外した変数を用いることにより、荷重推定精度を向上させることができる。
なお、この例では、２つのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂが用いられているので、式（２）による演算では各センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）から求められる平均値Ａが用いられる。すなわち、センサユニット２０Ａから求められる平均値をＡＡ、センサユニット２０Ｂから求められる平均値をＡＢとすると、式（２）は
ＬＡ＝Ｍ１Ａ×ＡＡ＋Ｍ１Ｂ×ＡＢ      ……（２’）
として表される。ただし、Ｍ１Ａは平均値ＡＡに乗算する所定の補正係数、Ｍ１Ｂは平均値ＡＢに乗算する所定の補正係数である。
【００４１】
前記第２の荷重推定手段３２では、前記平均値Ａおよび振幅値Ｂを変数として用い、これらの変数に所定の補正係数Ｍ２，Ｍ３を乗算した一次式、つまり
ＬＢ＝Ｍ２×Ａ＋Ｍ３×Ｂ      ……（３）
から荷重Ｌを演算・推定する。このように２種類の変数を用いることで、荷重推定精度をさらに向上させることができる。
この例では、２つのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂが用いられているので、センサユニット２０Ａから求められる平均値をＡＡ、振幅値をＢＡ、センサユニット２０Ｂから求められる平均値をＡＢ、振幅値をＢＢとすると、式（３）は
ＬＢ＝Ｍ２Ａ×ＡＡ＋Ｍ２Ｂ×ＡＢ＋Ｍ３Ａ×ＢＡ＋Ｍ３Ｂ×ＢＢ      ……（３’）として表される。ただし、Ｍ２Ａは平均値ＡＡに乗算する所定の補正係数、Ｍ２Ｂは平均値ＡＢに乗算する所定の補正係数、Ｍ３Ａは振幅値ＢＡに乗算する所定の補正係数、Ｍ３Ｂは振幅値ＢＢに乗算する所定の補正係数である。上記各演算式における各補正係数の値は、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。前記第１の荷重推定手段３１および第２の荷重推定手段３２による演算は並行して行なわれる。
【００４２】
センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）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６のようにセンサユニット２０Ａ（２０Ｂ）の設置部の近傍を通過する転動体５の影響を受ける。つまり、この転動体５の影響が上記したオフセット分として作用する。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２０Ａ（２０Ｂ）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６（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２０Ａ（２０Ｂ）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、転動体５の配列ピッチＰを周期として図６（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は、温度の影響やナックル１６と車体取付用フランジ１ａ（図１）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の和を上記した平均値Ａとし、出力信号a、bの差分から絶対値｜ａ−ｂ｜を求めて時間平均したもの、または出力信号a、bの差分からRMS値(二乗平均値)を求めたものを、上記した振幅値Ｂとする。これにより、平均値Ａ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Ｂ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Ａと振幅値Ｂ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正確に検出することができる。
【００４３】
センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）として、図５の構成例のものを示す図６においては、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Ａ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、その差分として求められる振幅値Ｂ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。
【００４４】
なお、図６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Ａ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Ｂ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。
【００４５】
図８のように、前記推定手段３０は次段の推定荷重出力手段３３に接続される。この推定荷重出力手段３３は、前記第１および第２の荷重推定手段３１，３２が出力する演算結果ＬＡ，ＬＢを、車輪回転速度に応じた比率ｒ（０〜１の値）で次式（４）のように合成して最終の推定荷重値Ｌout を出力するものである。
Ｌout ＝ｒＬＡ＋（１−ｒ）ＬＢ      ……（４）
この場合の合成比率ｒは、車輪回転速度に対応して合成比率テーブル３４から読み出される。合成比率テーブル３４においてマップ化される車輪用回転速度と合成比率ｒとの関係は、例えば図９のように設定される。すなわち、静止時には合成比率ｒは１、通常走行時には１以下の値とされ、高速走行時には再び増加する傾向となるように設定される。これにより、静止状態あるいは極低速状態では平均値Ａのみによる推定荷重値ＬＡが出力され、走行状態になり振幅値Ｂが安定して得られるようになったところで徐々に推定荷重値ＬＢとの合成出力に切り替わる。合成比率テーブル３４に設定される合成比率ｒは、外部からパラメータで変更可能とされる。なお、ここで言う「マップ化されて」とは、車輪回転速度に対応して合成比率ｒが定められていることを言う。また、「外部から」とは、合成比率テーブル３４や、推定荷重出力手段３３以外からを言う。
【００４６】
なお、推定手段３０で得られる推定荷重値ＬＡ，ＬＢについては、平均値Ａと振幅値Ｂの両方を用いて推定・演算する第２の荷重推定手段３２による演算結果ＬＢのほうが精度が高くなるという特性がある。したがって、遅延時間よりも精度を優先する場合には、前記合成比率ｒをＬＢ側が高くなるように設定するのが望ましい。逆に、遅延時間をできるだけ小さくすることが要求される場合には、ＬＡの比率が高くなるように合成比率ｒを設定するのが望ましい。このほか、積極的に合成比率ｒを制御して、所望の特定の推定荷重出力が得られるように構成しても良い。
【００４７】
ここでは、上記したように車輪回転数が高速となる側でＬＡの比率を上げるように合成比率ｒを設定したが、それは次の理由による。センサ出力信号の前処理部である前記平均値演算部２８や振幅値演算部２９において、センサ出力信号をＡＤ変換によってデジタル数値化してサンプリングする処理回路を構成した場合に発生する問題がある。転動体５の公転運動によって図６のように発生するセンサ出力信号の振動周波数が、車両の走行速度に比例して変化するため、高速走行時にはＡＤ変換のサンプリングレートに近い周波数に達することがある。この場合、サンプリングデータに現れるエイリアシングにより、振幅値演算部２９では正確な振幅値Ｂが得られなくなってしまう。エイリアシングを低減するめには、図１０のようにＡＤ変換回路３９の信号入力側にＬＰＦ３８を設けるが、その結果、高速走行時に検出される振幅値Ｂは、ＬＰＦ３８の影響を受けて小さく検出されることになり、この値を用いた第２の荷重推定手段３２での荷重推定の誤差が増加してしまう。なお、図１１には、ＬＰＦ３８の周波数特性を示す。
【００４８】
図９に示した合成比率ｒの設定例では、約９０ｋｍ／ｈの走行速度より高速側では、演算結果の合成比率ｒを大きくしていき、平均値Ａのみを用いた第１の荷重推定手段３１による推定荷重値ＬＡの比率を高めている。そのため、高速側で振幅値演算の誤差が発生してきた場合でも、その影響が小さくなり、荷重の推定誤差の増加を抑えることができる。また、推定荷重値ＬＡ側の比率を高めることで検出遅延時間が小さくなるため、車速が高い場合にはより高速な荷重検出応答が得られることになる。これらは、車両の安定性を制御する様々な制御プログラムにとっても有利な特性となるため、より車両の安全性、安定性を高める効果が得られる。
【００４９】
前記推定荷重出力手段３３には、例えば外部から車輪回転速度の情報が入力され、この情報に基づいて前記合成比率ｒが決められる。「外部から」とは、推定荷重出力手段３３やその前段の各演算部２８，２９、手段３０、以外からを言う。この場合、外部からの車輪回転速度の情報として、車輪用軸受に設置された回転速度検出センサ（図示せず）の出力信号を直接入力しても良いし、車体側のＥＣＵから車輪回転速度の情報を受けるものとしても良い。また、車輪回転速度の情報として、前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂから転動体５の通過周波数を検出して、車輪回転速度を推定するものとしても良い。
【００５０】
また、前記推定荷重出力手段３３とは別個に、図８のように第１および第２の荷重推定手段３１，３２で演算された推定荷重値ＬＡ，ＬＢを別々に出力する第２の推定荷重出力手段３５を設け、これらの演算結果を車体側のＥＣＵが走行状態に応じて合成する処理を行うようにしても良い。この場合、車両の走行状態に関するより多くの情報に基づいて判断することが可能になるので、上記した合成比率ｒを制御して、最適な推定荷重値を出力することが容易になる。
【００５１】
この実施形態では、固定側部材である外方部材１の外径面の上下位置に２つのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂを配置しているので、車輪用軸受に作用する垂直方向荷重Ｆz を精度良く推定できる。配置するセンサユニット２０の個数を増やせば、さらに駆動力や制動力となる荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy も推定することができる。
【００５２】
また、図７のように、センサユニット２０Ａ，２０Ｂに温度センサ３６を取付け、この温度センサ３６の検出信号により前記センサ出力信号の平均値Ａを補正する温度補正手段３７を設けても良い。
軸受回転による発熱や周辺環境などにより車輪用軸受の温度が変化すると、荷重が変化しなくても、センサユニット２０Ａ，２０Ｂのセンサ出力信号は熱膨張などにより変動するので、検出された荷重に温度の影響が残る。そこで、車輪用軸受の温度またはその周辺温度に応じてセンサ出力信号の平均値Ａを補正する温度補正手段３７を設けると、温度による検出荷重誤差を低減することができる。
【００５３】
図８に示す推定手段３０には、軸方向荷重Ｆy を演算するときに、軸方向荷重Ｆy の方向を判別するＦy 方向判別部４０が設けられる。上記したように、車輪用軸受の回転中には、センサユニット２０Ａ，２０Ｂのセンサ出力信号の振幅には、正弦波に近い周期的な変化が生じるが、その振幅値は軸方向荷重（モーメント力）Ｆy の大きさによって変化する。図１２（Ａ）は外方部材１の外径面の上面部に配置されたセンサユニット２０Ａのセンサ出力を示し、図１２（Ｂ）は外方部材１の外径面の下面部に配置されたセンサユニット２０Ｂのセンサ出力を示している。これらの図において、横軸は軸方向荷重Ｆy を表し、縦軸は外方部材１の歪み量つまりセンサ出力信号を表し、最大値および最小値は振動する信号の最大値および最小値を表す。これらの図から、軸方向荷重Ｆy が＋方向の場合、個々の転動体５の荷重は外方部材１の外径面上面部で小さくなり（つまり出力信号の最大値と最小値の差が小さくなる）、外方部材１の外径面下面部で大きくなる（つまり出力信号の最大値と最小値の差が大きくなる）ことが分かる。これに対して、軸方向荷重Ｆy が−方向の場合には逆に、個々の転動体５の荷重は外方部材１の外径面上面部で大きくなり、外方部材１の外径面下面部で小さくなることが分かる。図１３は、これら上下のセンサユニット２０Ａ，２０Ｂのセンサ出力信号の振幅の差分と軸方向荷重Ｆy の方向の関係をグラフで示している。
【００５４】
そこで、Ｆy 方向判別部４０では、外方部材１の外径面上面部および外径面下面部に配置されたセンサユニット２０Ａ，２０Ｂのセンサ出力信号の振幅の上記差分を求め、これらの値を比較することで、軸方向荷重Ｆy の方向を判別する。すなわち、外方部材１の外径面上面部のセンサユニット２０Ａのセンサ出力信号の振幅の差分が小さく、外方部材の外径面下面部のセンサユニット２０Ｂのセンサ出力信号の振幅の差分が大きいとき、Ｆy 方向判別部４０では、軸方向荷重Ｆy の方向が＋方向であると判別する。逆に、外方部材１の外径面上面部のセンサユニット２０Ａのセンサ出力信号の振幅の差分が大きく、外方部材１の外径面下面部のセンサユニット２０Ｂのセンサ出力信号の振幅の差分が小さいとき、Ｆy 方向判別部３３では、軸方向荷重Ｆy の方向が−方向であると判別する。これに対応して、推定手段３０では、第１および第２の荷重推定手段３１，３２で軸方向荷重Ｆy の演算が行われるときに、前記Ｆy 方向判別部４０の判別結果を反映させて演算推定式のパラメータの正負を反転させるなどの処理を施す。
【００５５】
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２０Ａ（２０Ｂ）における歪み発生部材２１の３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２２Ａ，２２Ｂ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。
【００５６】
特に、センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段３１と、センサ出力信号の振幅値Ｂと前記平均値Ａとを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段３２とを設け、これら両荷重推定手段３１，３２が出力する演算結果を車輪回転速度に応じた比率ｒで合成して推定荷重値を出力する推定荷重出力手段３３を設けているので、以下に列挙するような効果が得られる。
・  荷重推定演算処理による検出時間遅れを最小限に抑えることができ、得られた荷重情報を利用した制御が容易になる。
・  従来例（特許文献３）のように荷重推定処理を切り替える方法では、推定荷重出力の遅れ時間も急激に変化するため、結果として検出誤差となって観測されてしまうが、このセンサ付車輪用軸受では連続的に変化する合成比率ｒで前記した２つの演算結果を合成するため、得られる推定荷重値に不連続変化がなくなり、各種の車両制御への推定荷重値の利用が容易となる。
・  また、静止状態あるいは極低速状態では前記平均値Ａのみによる推定荷重値ＬＡが出力されるようにできるため、車両が静止した状態であっても、タイヤと路面間に作用する荷重状態を検出できる。
・  また、合成比率ｒを用いて前記した２つの演算結果を合成するので、この合成比率ｒの値を制御して、所望の特定の推定荷重値が得られるように構成することができる。
・  高速走行時には、センサ出力信号の振動周波数はＡＤ変換のサンプリングレートに近い値に達することがあるが、合成比率ｒを用いて前記した２つの演算結果を合成するので、高速走行時に前記振幅値Ｂの誤差が発生してきた場合でも、前記平均値Ａのみを用いて演算される推定荷重値ＬＡの比率を高めることで振幅値Ｂの誤差の影響を小さくでき、荷重の検出精度を高めることができる。
以上の結果から、センサ２２Ａ，２２Ｂの非線形特性を補正して荷重推定誤差を低減させつつ、様々な入力荷重状態に応じて連続的な推定荷重値を演算し、できるだけ小さな検出時間遅れで推定荷重値を出力できる。
【００５７】
図１４は、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、円周方向９０度の位相差で４つのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを等配した他の実施形態のアウトボード側から見た正面図を示す。センサユニット２０Ａ〜２０Ｄの配置構成を除くその他の構成は、先の実施形態の場合と同様である。
このように４つのセンサユニット２０Ａ〜２０Ｄを配置することで、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。
【００５８】
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】
【００５９】
１…外方部材
２…内方部材
３，４…転走面
５…転動体
２０Ａ〜２０Ｄ…センサユニット
２１…歪み発生部材
２１ａ…接触固定部
２２Ａ，２２Ｂ…歪みセンサ
３１…第１の荷重推定手段
３２…第２の荷重推定手段
３３…推定荷重出力手段
３４…合成比率テーブル
３５…第２の推定荷重出力手段
３６…温度センサ
３７…温度補正手段
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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