(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、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材は、ナックルに取付ける車体取付用のフランジを外周に有し、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、
上記固定側部材の外周面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設けると共に、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーと一体に、前記センサユニットの出力信号もしくは出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための、防水型のコネクタを設け、前記固定側部材の外周に前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路を設け、この演算処理回路は、前記センサユニットの出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を備え、前記演算処理回路は、前記センサユニット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振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を推定する第２の荷重推定手段と、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段のうちいずれかの推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段とを備え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、前記固定側部材が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、前記保護カバーのアウトボード側端を前記固定側部材の外周面に嵌合させ、保護カバーのインボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部を前記固定側部材のフランジのアウトボード側を向く側面に当接させたセンサ付車輪用軸受。
【請求項４】
請求項３において、前記リップ部を前記保護カバーに一体形成したセンサ付車輪用軸受。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、前記リップ部を構成する弾性体がゴム材料からなるセンサ付車輪用軸受。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、前記リップ部は、インボード側に向かって拡径する形状である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、前記保護カバーは、耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形したものであるセンサ付車輪用軸受。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記保護カバーは、鋼板をプレス加工して成形し、その表面に金属メッキまたは塗装処理を施したものである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、前記演算処理回路を前記防水型のコネクタと一体に樹脂モールド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は３つ以上の接触固定部と２つのセンサを有し、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をフレキシブル基板に取付けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１２】
請求項１１において、前記フレキシブル基板に、前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路と、この演算処理回路を前記防水型のコネクタに接続する信号ケーブルとを取付けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２において、前記フレキシブル基板のベース材質がポリイミドであるセンサ付車輪用軸受。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３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１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項において、前記固定側部材のフランジの正面形状を、軸受軸心に直交する線分に対して線対称となる形状としたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項において、前記固定側部材のフランジの正面形状を、軸受軸心に対して点対称となる形状としたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項において、前記固定側部材のフランジが設けられる周面に、耐蝕性または防食性を有する表面処理を施したセンサ付車輪用軸受。
【請求項１８】
請求項１７において、前記表面処理が金属メッキ、または塗装、またはコーティング処理であるセンサ付車輪用軸受。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１８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、前記固定側部材の周面に前記センサユニットを取付け、さらに前記保護カバーを固定側部材の周面に取付けた後、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、図１９のように車輪用軸受の固定輪である外輪９０に歪みゲージ９１を貼り付け、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５３０５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、図１９のように車輪用軸受の外輪９０に歪みゲージ９１を貼り付けた構成では、センサが外部環境から保護されない。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。
【０００５】
上記課題を解決するものとして、本発明者等は、図２０，図２１に示す構成のものを提案している（特願２００９−２４４３０３）。この提案例では、図２０のように、車輪用軸受の固定輪である外方部材１０１の外周面に荷重検出用の複数のセンサユニット１２０を設け、これら複数のセンサユニット１２０を、外方部材１０１を囲む筒状の保護カバ−１２９で覆っている。保護カバー１２９のアウトボード側端は外方部材１０１の外周面に嵌合させ、図２１のように、保護カバー１２９のインボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部１３５を外方部材１０１の外周に設けられた車体取付用のフランジ１０１ａのアウトボード側を向く側面に当接させている。また、前記センサユニット１２０と共に、このセンサユニット１２０の出力信号を処理する信号処理回路と、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とをフレキシブル基板１３０に取付けて円環状のセンサ組立品とし、このセンサ組立品を外方部材１０１の外周面にこれと同心に取付けている。保護カバー１２９のインボード側端部には、図２１のように信号ケーブルの保護カバー１２９からの引き出し部１３２Ｂが引き出される孔部１３６を設け、信号ケーブル引き出し部１３２Ｂが前記孔部１３６から引き出される部分にシール材１３７を塗布している。これにより、センサユニット１２０や他の電子部品が保護カバー１２９で被覆されて、これらを外部環境から保護することができる。
【０００６】
しかし、上記提案例では、保護カバー１２９に信号ケーブルを取付ける場合、軸受組立の際に信号ケーブルが干渉しないように処理する必要があることや、保護カバー１２９を取り外す際にも保護カバー１２９と信号ケーブルの間に設けたシール材１３７を剥がす等の作業が必要になるため、軸受組立や分解の工数が増大するという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、コンパクトな構成で、信号ケーブルの引出処理等の組立性も良く、センサユニットの保護が確実で検出の信頼性が高く、車輪の軸受部にかかる荷重を正確に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】
【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、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材は、ナックルに取付ける車体取付用のフランジを外周に有し、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、上記固定側部材の外周面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設けると共に、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーと一体に、前記センサユニットの出力信号もしくは出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための、防水型のコネクタを設けたことを特徴とする。この場合の固定側部材は例えば軸受の外方部材である。
【０００９】
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。固定側部材の歪みはセンサユニットに伝達されて感度良く検出され荷重を精度良く推定できる。
また、固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで複数のセンサユニットを覆っているので、これら複数のセンサユニットを外部環境から保護することができ、外部環境によるセンサユニットの故障を防止して、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。特に、保護カバーと一体に、センサユニットの出力信号もしくはその出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための防水コネクタを設けているので、軸受組立の際に、センサユニット等に接続した信号ケーブルを保護カバーと干渉しないように保護カバーから取り出すといった煩雑な作業を必要とせず、構成がコンパクトで組立性も良く、車輪の軸受部にかかる荷重を正確に検出できる。
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ユニットの保護が行い易い。
【００１０】
この発明において、前記保護カバーのアウトボード側端を前記固定側部材の外周面に嵌合させ、保護カバーのインボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部を前記固定側部材のフランジのアウトボード側を向く側面に当接させても良い。
【００１１】
この発明において、前記リップ部を構成する弾性体はゴム材料からなるものとしても良い。リップ部を構成する弾性体がゴム材であると、保護カバーのインボード側端の密封性を確実なものとすることができる。このほか、リップ部を保護カバーに一体形成しても良い。
【００１２】
この発明において、前記リップ部は、インボード側に向かって拡径する形状であっても良い。この構成の場合、インボード側端から保護カバー内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。
【００１３】
この発明において、前記保護カバーは、耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形したものであっても良い。この構成の場合、保護カバーが外部環境により腐食するのを防止できる。
【００１４】
この発明において、前記保護カバーは、鋼板をプレス加工して成形し、その表面に金属メッキまたは塗装処理を施したものであっても良い。この構成の場合も、保護カバーが外部環境により腐食するのを防止できる。
【００１５】
前記固定側部材の外周に前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路を設けても良い。
【００１６】
この発明において、前記演算処理回路を前記防水型のコネクタと一体に樹脂モールドしても良い。この構成の場合、演算処理回路と防水コネクタとの接続作業を省略できる。センサユニットと演算処理回路との接続は、固定側部材への保護カバーの取付け時に行うことになる。
【００１７】
前記演算処理回路は、前記センサユニットの出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を備える。
【００１８】
前記演算処理回路は、前記センサユニット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推定する第１の荷重推定手段と、前記センサユニットの出力信号の振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を推定する第２の荷重推定手段と、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段のうちいずれかの推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段とを備える。
この構成の場合、車輪が静止あるいは低速状態のときには時間平均処理することなく求められる平均値から得られる第１の荷重推定手段の推定荷重値を出力することで、検出処理時間を短くできる。また、車輪が通常回転状態にあるときには、出力信号の平均値と振幅値を精度良く演算できるので、振幅値、または平均値と振幅値とから得られる第２の荷重推定手段の推定荷重値を出力することで、推定荷重値の誤差が小さくなり、検出遅延時間も十分短くなる。
その結果、車輪にかかる荷重を正確に推定でき、かつ検出した荷重信号を遅延なく出力できる。このため、その荷重信号を利用した車両の制御の応答性や制御性が向上し、より安全性や走行安定性を高めることができる。
【００１９】
この場合に、前記センサユニットは３つ以上の接触固定部と２つのセンサを有し、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ても良い。この構成の場合、２つのセンサの出力信号は略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。これにより、前記平均値を用いた荷重推定がより正確なものとなる。
【００２０】
この発明において、前記センサユニットをフレキシブル基板に取付けても良い。このように、フレキシブル基板にセンサユニットを取付けることで、センサユニットの取付けが容易になる。
【００２１】
さらに、前記フレキシブル基板に、前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路と、この演算処理回路を前記防水型のコネクタに接続する信号ケーブルとを取付けても良い。このように、フレキシブル基板に、センサユニット、演算処理回路および信号ケーブルを取付けることにより、フレキシブル基板に配線回路のパターンを形成することで、センサユニット、演算処理回路、信号ケーブル間の接続を容易に行うことができる。
【００２２】
この発明において、前記フレキシブル基板のベース材質がポリイミドであっても良い。フレキシブル基板のベース材質をポリイミドとすると、フレキシブル基板に十分な屈曲性と耐熱性を持たせることができる。
【００２３】
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 を推定することができる。
【００２４】
この発明において、前記固定側部材のフランジの正面形状を、軸受軸心に直交する線分に対して線対称となる形状、または軸受軸心に対して点対称となる形状としても良い。
この構成の場合、固定側部材の形状が単純化され、固定側部材の形状の複雑さに起因する温度分布や膨張・収縮量のばらつきを低減できる。これにより、固定側部材における温度分布や膨張・収縮量のばらつきによる影響を十分小さくして、荷重による歪み量をセンサユニットに検出させることができる。
【００２５】
この発明において、前記固定側部材のフランジが設けられる周面に、耐蝕性または防食性を有する表面処理を施しても良い。この場合の表面処理は、例えば金属メッキ、または塗装、またはコーティング処理である。
このように、固定側部材のフランジが設けられる周面に耐食性または防食性を有する表面処理を施した場合、固定側部材の周面の錆によりセンサユニットの取付部が盛り上がったり、センサユニットにもらい錆が発生するのを防止でき、錆に起因するセンサユニットの誤動作を解消でき、荷重検出をさらに長期にわたり正確に行うことができる。
【００２６】
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、前記固定側部材の周面に前記センサユニットを取付け、さらに前記保護カバーを固定側部材の周面に取付けた後、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、固定側部材にセンサユニットや保護カバーを取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】
【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、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材は、ナックルに取付ける車体取付用のフランジを外周に有し、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、上記固定側部材の外径面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設けると共に、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーと一体に、前記センサユニットの出力信号もしくは出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための防水型のコネクタを設け、前記固定側部材の外周に前記センサユニットの出力信号を演算処理する演算処理回路を設け、この演算処理回路は、前記センサユニットの出力信号から車輪に加わる荷重を推定する荷重推定手段を備え、前記演算処理回路は、前記センサユニット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振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を推定する第２の荷重推定手段と、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段のうちいずれかの推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段とを備えるため、コンパクトな構成で、信号ケーブルの引出処理等の組立性も良く、センサユニットの保護が確実で検出の信頼性が高く、車輪の軸受部にかかる荷重を正確にすることができる。
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、前記固定側部材の周面に前記センサユニットを取付け、さらに保護カバーを固定側部材の周面に取付けた後、軸受を組み立てることとしたため、固定側部材にセンサユニットや保護カバーを取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。
【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である。
【図２】同センサ付車輪用軸受の外方部材の断面図である。
【図３】同外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図４】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５】図４におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】（Ａ）はフレキシブル基板の一例の展開平面図、（Ｂ）は（Ａ）のVIｂ−VIｂ矢視断面図である。
【図７】（Ａ）はフレキシブル基板の他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。
【図８】（Ａ）はフレキシブル基板のさらに他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。
【図９】（Ａ）はフレキシブル基板のさらに他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。
【図１０】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１１】同センサ付車輪用軸受における検出系の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】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１３】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における外方部材の断面図である。
【図１５】同外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図１６】この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受における外方部材の断面図である。
【図１７】同外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図１８】この発明のさらに他の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１９】従来例の斜視図である。
【図２０】提案例の正面図である。
【図２１】提案例の断面図である。
【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はこの車輪用軸受における外方部材１の断面図を示し、図３はその外方部材１をアウトボード側から見た正面図を示す。なお、図２は、図３におけるII−II矢視断面図を示す。前記車体取付用フランジ１ａは、その正面形状が、軸受軸心Ｏに直交する線分（例えば図３における縦線分ＬＶあるいは横線分ＬＨ）に対して線対称となる形状、または軸受軸心Ｏに対して点対称となる形状とされている。具体的には、この例ではその正面形状が前記縦線分ＬＶに対して線対称となる円形とされている。
【００３３】
固定側部材である外方部材１の外径面には、４つのセンサユニット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、円周方向９０度の位相差で等配されている。
【００３４】
これらのセンサユニット２０は、図４および図５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の長手方向に向けて１列に並べて配置される。つまり、図５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４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、例えば、その力が作用しても車輪用軸受は損傷せず、その力が除去されると車輪用軸受の正常な機能が復元される範囲で最大の力である。
【００３５】
前記センサユニット２０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の軸方向について同じ位置で、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。このとき、センサユニット２０の上面に配置されるフレキシブル基板３０も、センサユニット２０と共に外方部材１の外径面に固定される。フレキシブル基板３０は、外方部材１の外径面に沿って外方部材１と同心にリング状に配置される帯状の一枚基板である。つまり、４つのセンサユニット２０は１つのフレキシブル基板３０の裏面側に取付けられ、フレキシブル基板３０と共に外方部材１の外径面に固定される。フレキシブル基板３０は外方部材１の外径面に沿ってリング状に配置されるため、そのベース材質としてはポリイミドが望ましい。フレキシブル基板３０のベース材質をポリイミドとすると、フレキシブル基板３０に十分な屈曲性と耐熱性を持たせることができ、外方部材１の周方向に容易に沿わせることができる。
【００３６】
前記各ボルト２４は、それぞれフレキシブル基板３０のボルト挿通孔３０ａから、歪み発生部材２１の接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔２５、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。ボルト２４の頭部と歪み発生部材２１との間にはワッシャ２８を介在させる。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。
【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２２２２Ａ，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】
図６（Ａ），（Ｂ）は、前記フレキシブル基板３０でのセンサユニット２０の一配置例の平面展開図およびその断面図を示す。この配置例では、フレキシブル基板３０上に４つのセンサユニット２０が直接に取付けられている。センサユニット２０はフレキシブル基板３０の裏面（外方部材１の外径面と対向する面）側に取付けられ、配線回路３４がフレキシブル基板３０の裏面または表面または表裏両面に回路パターンとして印刷されている。センサユニット２０は半田付けなどにより前記配線回路３４に接続される。センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の外方部材１との接触面とは反対側の表面が回路印刷面とされ、この回路印刷面がフレキシブル基板３０の配線回路３４の印刷面と向かい合わせとなるようにフレキシブル基板３０に取付けられる。この例では、フレキシブル基板３０のセンサユニット配置部におけるセンサユニット２０の両側部に相当する部分に、フレキシブル基板３０の長手方向に延びる帯状の開口３０ｂが形成されている。これにより、センサユニット２０の外方部材１との密着面は、回路印刷面や半田部がない平坦面となり、外方部材１にセンサユニット２０を密着させて取付けることができる。
【００３９】
前記フレキシブル基板３０には、前記４つのセンサユニット２０と共に、これらの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号を処理する演算処理回路３１、この演算処理回路３１の出力端子を、防水型のコネクタ８１Ａ（図１）に接続する信号ケーブル３２などの電子部品がリング状に接続され、センサ組立品３３が構成される。演算処理回路３１は例えば集積回路チップからなる。このようにリング状とされたセンサ組立品３３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。
【００４０】
防水型のコネクタ８１Ａは、ソケットとプラグとでなる差し込み接続形式のコネクタ組８１におけるソケットとなるコネクタであって、一端が開口した角筒状のコネクタ本体８１Ａａと、このコネクタ本体８１Ａａの底面から突出した複数のピン状の接続端子８１Ａｂとを有する。複数の接続端子８１Ａｂは、端子板に取付けられてこの端子板を介してコネクタ本体８１Ａａに取付けられたものであっても、コネクタ本体８１Ａａに直接に取付けられたものであっても良い。前記信号ケーブル３２は、前記接続端子８１Ａｂに接続される。このソケットとなるコネクタ８１Ａには、プラグとなるコネクタ８１Ｂが差し込み接続される。プラグとなるコネクタ８１Ｂは、車輪用軸受からの信号取出用のケーブル８９の先端に設けられる。プラグとなるコネクタ８１Ｂは、ソケットとなるコネクタ８１Ａのコネクタ本体８１Ａａ内に差し込まれて嵌合するコネクタ本体８１Ｂａと、このコネクタ本体８１Ｂａの先端面に設けられた凹部内に設けられて前記ソケットとなるコネクタ８１Ａの各接続端子８１Ａｂにそれぞれ接触して接続される複数の接続端子８１Ｂｂとでなる。前記ソケットとなるコネクタ８１Ａは、コネクタ本体８１Ａａが、プラグとなるコネクタ８１Ｂのコネクタ本体８１Ｂａの周面が隙間なく差し込まれる形状とされることなどで、両コネクタ８１Ａ，８１Ｂの嵌合面から水が浸入しない防水型とされる。
【００４１】
図７（Ａ），（Ｂ）は、前記フレキシブル基板３０でのセンサユニット２０の他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この配置例でも、センサユニット２０のすべてがフレキシブル基板３０上に取付けられている。この配置例では、フレキシブル基板３０のセンサユニット配置部に、センサユニット２０の略全体が露出する方形の開口３０ｃが形成されている。
このように、フレキシブル基板３０におけるセンサユニット３０の配置部に、センサユニット２０の略全体が露出する方形の開口３０ｃを形成することにより、センサユニット２０における歪み発生部材２１の変形がフレキシブル基板３０で規制されるのを確実に防ぐことができ、荷重の検出精度をそれだけ向上させることができる。その他の構成は、図６に示した配置例の場合と同様である。
【００４２】
図８（Ａ），（Ｂ）は、前記フレキシブル基板３０でのセンサユニット２０のさらに他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この配置例では、各センサユニット２０を、フレキシブル基板３０の配線回路３４との接続部を除いて、フレキシブル基板３０から切り離している。
また、フレキシブル基板３０は演算処理回路３１の取付部を広幅部とし、それ以外の部分を狭幅部とし、フレキシブル基板３０の狭幅部の側部に各センサユニット２０を配置することで、全体の配置構成が幅広くならないようにしている。これにより、センサ組立品３３をコンパクトに構成できる。その他の構成は、図６に示した配置例の場合と同様である。
【００４３】
図９（Ａ），（Ｂ）は、前記フレキシブル基板３０でのセンサユニット２０のさらに他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この配置例でも、図８の場合と同様に各センサユニット２０を、フレキシブル基板３０の配線回路３４との接続部を除いて、フレキシブル基板３０から切り離している。ただし、この配置例では、フレキシブル基板３０を同一幅の帯状とし、そのフレキシブル基板３０の一側部にフレキシブル基板３０に沿って各センサユニット２０を配置している。その他の構成は、図６に示した配置例の場合と同様である。
【００４４】
各センサユニット２０の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂは、前記フレキシブル基板３０の配線回路３４を介して演算処理回路３１に接続される。演算処理回路３１は、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号を演算処理して、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 ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する回路である。この演算処理回路３１の構成の一例を図１１にブロック図で示す。
【００４５】
図１１に示す演算処理回路３１の構成例では、各センサユニット２０の歪みセンサ２２がＡＤ変換器４９を介して荷重推定手段５０に接続される。すなわち、歪みセンサ２２の出力信号は、ＡＤ変換器４９で直接にＡＤ変換されて、このＡＤ変換された歪みセンサ２２の出力信号が荷重推定手段５０に入力される。この場合のＡＤ変換器４９としては、少なくとも２０ビット以上の分解能を持つものが用いられる。また、ＡＤ変換器４９は多チャンネル入力の小型素子とし、複数のセンサユニット２０からのセンサ出力信号を一つにまとめてデジタルデータに変換する変換ユニット５９を構成している。ＡＤ変換器４９の方式は、デジタル・シグマ型変換器とすることが、高精度で比較的高速な特徴を持つ点で望ましい。
【００４６】
荷重推定手段５０は、センサユニット２０の歪みセンサ２２のＡＤ変換された出力信号から、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（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 ）を推定する手段であり、例えばマイクロコンピュータで構成される。このマイクロコンピュータからなる荷重推定手段５０は、一つの基板上に各種の電子部品を実装したものであっても、１チップのものであっても良い。荷重推定手段５０は、オフセット調整回路５１、温度補正回路５２、ローパスフィルタ等のフィルタ処理回路５３、荷重推定演算回路５４、コントロール回路５５などを有する。オフセット調整回路５１は、歪みセンサ２２の初期オフセットや、車輪用軸受への固定によるオフセットなどを、正規の値に調整するものであり、コントロール回路５５による調整、もしくは外部からの指令によるオフセット調整が可能なように構成されている。すなわち、オフセット調整回路５１は、正規化の処理としてオフセット調整を行う。オフセットの原因は歪みセンサ２２のばらつきやセンサ固定時の歪みなどであることから、車輪用軸受にセンサユニット２０を取付けて、組立が完了した段階でオフセットを調整するのが望ましい。
【００４７】
このように、センサ付車輪用軸受の組立完了後に、歪みセンサ２２の出力信号が規定値となるようにオフセット調整回路５１でオフセットを調整すると、センサ付車輪用軸受が完成品となった時点でのセンサ出力をゼロ点とすることができるため、センサ出力信号の品質を確保することができる。
【００４８】
また、歪みセンサ２２の出力信号には、歪みセンサ自体の温度特性や、固定側部材である外方部材１の温度歪みなどによるドリフト量が存在する。温度補正回路５２は、オフセット調整された歪みセンサ２２の出力信号の温度に起因するドリフトを補正する回路である。温度によるドリフトを補正するために、図４のように少なくとも１つのセンサユニット２０の歪み発生部材２１には温度センサ２９が設けられ、この温度センサ２９の出力信号がＡＤ変換器４９でデジタル化されてから前記温度補正回路５２に入力される。
【００４９】
荷重推定演算回路５４では、前記オフセット調整回路５１、温度補正回路５２、フィルタ処理回路５３によりオフセット調整処理、温度補正処理、フィルタ処理などが施された歪みセンサ２２のデジタル化された出力信号に基づき、荷重推定演算が行われる。この荷重推定演算回路５４は、前記垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy 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、歪みセンサ２２の出力信号から前記関係設定手段を用いて作用力（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。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。荷重推定手段５０の荷重推定演算回路５４で得られた荷重データは、車体側に設置される上位の電気制御ユニット（ＥＣＵ）まで、車内通信バス（例えばＣＡＮバス）などを通じて出力される。この通信経路は無線化されたものであっても良く、軸受側と車体側にそれぞれ送受信器を設置し、荷重データ等の出力を行う構成としても良い。この場合、電源供給などの必須なケーブルを配線接続してセンサを動作させ、得られたデータは無線で送信する構成とすることで、必要なケーブルの本数を減らすことができ、車体への取付けが簡単になる。電気制御ユニットは、例えば車両の全体を制御する手段であり、マイクロコンピュータ等により構成される。必要に応じてアナログ電圧で出力するものとしても良い。
【００５０】
荷重推定手段５０の荷重推定演算回路５４は、図１２に示す平均演算部６８と、振幅演算部６９とを備える。平均演算部６８は加算器からなり、センサユニット２０の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。振幅演算部６９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。
【００５１】
荷重推定演算回路５４では、前記平均演算部６８と振幅演算部６９で演算される平均値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Ｆ（例えば垂直方向荷重Ｆz ）を演算・推定する。その演算・推定のために、荷重推定演算回路５４は図１３に示す２つの荷重推定手段７１，７２を有する。第１の荷重推定手段７１は前記平均値Ａを用いて車輪用軸受に作用する荷重Ｆを演算・推定する。第２の荷重推定手段７２は、前記平均値Ａと振幅値Ｂとを用いて車輪用軸受に作用する荷重Ｆを演算・推定する。
【００５２】
車輪用軸受に作用する荷重Ｆ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、
Ｆ＝Ｍ１×Ｓ      ……（１）
という関係で表すことができ、この関係式（１）から荷重Ｆ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７１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
Ｆ＝Ｍ１×Ａ      ……（２）
から荷重Ｆ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。
【００５３】
前記第２の荷重推定手段７２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
Ｆ＝Ｍ２×Ａ＋Ｍ３×Ｂ      ……（３）
から荷重Ｆ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。
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７１および第２の荷重推定手段７２による演算は並行して行われる。なお、式（３）において、変数である平均値Ｂを省略しても良い。つまり、第２の荷重推定手段７２では、振幅値Ｂのみを変数として用いて荷重Ｆを演算・推定することもできる。
【００５４】
センサユニット２０は、図１のように外方部材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１０のようにセンサユニット２０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２０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１０（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２０の設置部の近傍を順次通過するので、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂのアナログ出力信号ａ，ｂは、その振幅が転動体５の配列ピッチＰを周期として図１０（Ｃ）のように周期的に変化する正弦波に近い波形となる。そこで、演算処理回路３１における前記荷重推定演算回路５４では、荷重を求めるデータとして、前記２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの振幅の和を上記した平均値Ａとし、振幅の差分（絶対値）｜ａ−ｂ｜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。
【００５５】
ここでは、センサユニット２０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。
【００５６】
なお、図１０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。
【００５７】
図１３のように、荷重推定演算回路５４の両荷重推定手段７１，７２は次段の選択出力手段７３に接続される。この選択出力手段７３は、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段７２のうちいずれかの推定荷重値を切り替え選択して出力するものである。具体的には、車輪回転速度が所定の下限速度よりも低い場合に、選択出力手段７３は、第１の荷重推定手段７１の推定荷重値を選択して出力するものとしている。
車輪の低速回転時には、センサ出力信号の振幅を検出するための処理時間が長くなり、さらに静止時には振幅の検出そのものが不可能になる。そこで、このように、車輪回転速度が所定の下限値よりも低い場合、平均値Ａだけを用いた第１の荷重推定手段７１からの推定荷重値を選択して出力することにより、検出した荷重信号を遅延なく出力することができる。
【００５８】
この実施形態では、前記選択出力手段７３に車輪の回転速度情報を与えるために、図１のように外方部材１の内周に転動体５の位置を検出する転動体検出センサ６０が設けられ、この転動体検出センサ６０の出力信号から車輪の回転速度が求められる。選択出力手段７３には、外部から車輪回転速度の情報が入力されるものとしても良い。この場合、外部からの車輪回転速度の情報として、車体側からのＡＢＳセンサなどの回転センサ信号を用い、これにより車輪回転速度を推定するようにしても良い。また、車体側の車内通信バスに接続された上位制御装置から、車輪回転速度の情報に代わるものとして、切り替え選択指令を選択出力手段７３が受ける構成としても良い。さらに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。
【００５９】
この実施形態では、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２０を等配しているので、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。
【００６０】
外方部材１の外径面に取付けられた前記センサユニット２０を含むセンサ組立品３３は、図１のように保護カバー８０で覆われる。保護カバー８０は、外方部材１の外周を囲む筒状の部材であり、具体的には、インボード側半部が大径部８０ａでアウトボード側半部が小径部８０ｂとなる段付き円筒状とされている。この保護カバー８０のインボード側端は車体取付用のフランジ１ａの外径面に嵌合させられ、保護カバー８０のアウトボード側端は外方部材１のアウトボード側端の外径面に嵌合させられる。保護カバー８０の材料としては、ステンレス鋼等の耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形したものや、プレス加工して成形した鋼板に金属メッキまたは塗装を施したものが用いられる。これにより、保護カバー８０が外部環境により腐食するのを防止できる。保護カバー８０の材質は、このほかプラスチックやゴムであっても良い。
【００６１】
また、保護カバー８０にはこれと一体に、前記演算処理回路３１の出力信号を軸受外部へ取り出すための防水コネクタ８１Ａが設けられ、演算処理回路３１と防水コネクタ８１Ａが前記信号ケーブル３２を介して接続される。防水コネクタ８１Ａは、そのコネクタ帆８１ａを保護カバー８０に対して接着し、または溶着することなどで、保護カバー８０と一体とされる。信号ケーブル３２を防水コネクタ８１Ａへ接続する作業は、保護カバー８０を外方部材１に取付ける際に行われる。
この実施形態では、センサユニット２０の出力信号を演算処理する演算処理回路３１も外方部材１の外周に設けるものとしたが、演算処理回路３１を省略してセンサユニット２０の出力信号をそのまま軸受外部に取り出し、例えば車体側で出力信号の演算処理を行って荷重推定を行う場合には、センサユニット２０の出力端子が前記信号ケーブル３２を介して前記防水コネクタ８１Ａに接続される。
【００６２】
なお、この実施形態において、前記防水コネクタ８１Ａと一体に前記演算処理回路３１を樹脂モールドしても良いし、防水コネクタ８１Ａと演算処理回路３１を一体で射出成形しても良い。防水コネクタ８１Ａと一体に演算処理回路３１を樹脂モールドする場合は、保護カバー８０の取付時に演算処理回路３１と防水コネクタ８０を接続する作業を省略できる。また、防水コネクタ８１Ａと演算処理回路３１を一体で射出成形する場合には、これらの接続作業を省略できるだけでなく、これらの製造工程を簡略化できる。これらの場合に、センサユニット２０と演算処理回路３１との接続は、固定側部材である外方部材１へ保護カバー８０を取付ける際に行うことになる。
【００６３】
この実施形態のセンサ付車輪用軸受の組立は、以下の手順で行われる。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、外方部材１にセンサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３２を取付ける。つぎに、保護カバー８０を、外方部材１のアウトボード側から挿入し、そのインボード側端を外方部材１のフランジ１ａの外径面に嵌合させ、アウトボード側端を外方部材１のアウトボード側円筒部外径面に嵌合させることで、センサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３２などからなるセンサ組立品３３を保護カバー８０で覆う。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に取付けたセンサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３２を保護カバー８０で覆ってなるセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。
【００６４】
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２０における歪み発生部材２１の２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２２で感度良く検出される。
【００６５】
また、固定側部材である外方部材１の外周を囲む筒状の保護カバー８０で複数のセンサユニット２０を含むセンサ組立品３３を覆っているので、センサ組立品３３を構成する複数のセンサユニット２０や他の電子部品を外部環境から保護することができ、外部環境によるセンサユニット２０や他の電子部品の故障を防止して、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。特に、保護カバー８０と一体に、センサユニット２０の出力信号もしくはその出力信号を演算処理した信号を軸受外部へ取り出すための防水コネクタ８１Ａを設けているので、軸受組立の際に、演算処理回路３１あるいはセンサユニット２０に接続した信号ケーブルを保護カバー８０と干渉しないように保護カバー８０から取り出すといった煩雑な作業を必要とせず、構成がコンパクトで組立性も良く、車輪の軸受部にかかる荷重を正確に検出できる。外方部材１が固定側部材であるこの実施形態の場合、外方部材１への保護カバー８０の取付けが容易で、保護カバー８０によるセンサユニット２０や他の電子部品の保護が行い易い。
【００６６】
また、この実施形態では、固定側部材である外方部材１における車体取付用フランジ１ａの正面形状を、図３のように軸受軸心Ｏに直交する線分ＬＶ，ＬＨに対して線対称となる形状、または軸受軸心Ｏに対して点対称となる形状としているので、外方部材１の形状が単純化され、外方部材１の形状の複雑化に起因する温度分布や膨張・収縮量のばらつきを低減できる。これにより、外方部材１における温度分布や膨張・収縮量のばらつきによる影響を十分小さくして、荷重による歪み量をセンサユニットに検出させることができる。
【００６７】
図１４および図１５は、この発明の他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受は、図１〜図１３の実施形態において、前記保護カバー８０のアウトボード側端をＯリング８２を介して外方部材１の外径面に取付けている。その他の構成は図１〜図１３に示す実施形態の場合と同様である。
【００６８】
このように、保護カバー８０のアウトボード側端をＯリング８２を介して外方部材１の外径面に取付けると、保護カバー８０のアウトボード側端の密封性を確実なものとすることができ、保護カバー８０によるセンサユニット２０や他の電子部品の保護効果をさらに向上させることができる。
【００６９】
図１６および図１７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受は、図１〜図１３の実施形態において、前記保護カバー８０のインボード側端に、その開口縁に沿って環状の弾性体からなるリップ部８３が設けられ、このリップ部８３が外方部材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当接させられている。この場合には、保護カバー８０のインボード側端の密封性を確実なものとすることができ、保護カバー８０によるセンサユニット２０や他の電子部品の保護効果をさらに向上させることができる。
【００７０】
前記リップ部８３を構成する弾性体としてはゴム材料が望ましい。このほか、リップ部８３を保護カバー８０に一体形成しても良い。ここでは、リップ部８３を、インボード側に向かって拡径する形状としている。これにより、インボード側端から保護カバー８０内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。その他の構成は図１〜図１３に示す実施形態の場合と同様である。
【００７１】
図１８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図１７に示した各実施形態において、固定側部材である外方部材１におけるフランジ１ａが設けられる外径面に、耐食性または防食性を有する表面処理層８４が形成されている。このように表面処理層８４を形成した外方部材１の外径面に、図１〜図１７のようにセンサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３１、保護カバー８０が取付けられる。その他の構成は、図１〜図１７の各実施形態の場合と同様である。
【００７２】
耐食性または防食性を有する表面処理層８４としては、例えば金属メッキ処理を施した表層、塗装処理を施した表層、コーティング処理を施した表層などが挙げられる。金属メッキ処理としては、亜鉛メッキ、ユニクロメッキ、クロメートメッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ、カニゼンメッキ、四三酸化鉄皮膜（黒染め）、レイデントなどの処理が適用可能である。塗装処理、コーティング処理としては、カチオン電着塗装、アニオン電着塗装、フッ素系電着塗装、窒化珪素等のセラミックコーティングなどが適用可能である。
【００７３】
このように、この実施形態では、外方部材１の外径面に、耐食性または防食性を有する表面処理層８４を形成しているので、外方部材１の外径面の錆によりセンサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３１、保護カバー８０などの取付部が盛り上がったり、センサユニット２０、フレキシブル基板３０、演算処理回路３１にもらい錆が発生するのを防止でき、錆に起因する歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂなどの誤動作を解消でき、荷重検出を長期にわたり正確に行うことができる。
【００７４】
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。
【００７５】
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】
【００７６】
１…外方部材
１ａ…車体取付用フランジ
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
２２，２２Ａ，２２Ｂ…歪みセンサ
３０…フレキシブル基板
３１…演算処理回路
３２…信号ケーブル
７１…第１の荷重推定手段
７２…第２の荷重推定手段
７３…選択出力手段
８０…保護カバー
８１Ａ…防水コネクタ
８３…リップ部
８４…表面処理層
【図１】
0005571460.tif 000002
【図２】
0005571460.tif 000003
【図３】
0005571460.tif 000004
【図４】
0005571460.tif 000005
【図５】
0005571460.tif 000006
【図６】
0005571460.tif 000007
【図７】
0005571460.tif 000008
【図８】
0005571460.tif 000009
【図９】
0005571460.tif 000010
【図１０】
0005571460.tif 000011
【図１１】
0005571460.tif 000012
【図１２】
0005571460.tif 000013
【図１３】
0005571460.tif 000014
【図１４】
0005571460.tif 000015
【図１５】
0005571460.tif 000016
【図１６】
0005571460.tif 000017
【図１７】
0005571460.tif 000018
【図１８】
0005571460.tif 000019
【図１９】
0005571460.tif 000020
【図２０】
0005571460.tif 000021
【図２１】
0005571460.tif 000022