(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと、エンコーダと、１対のセンサと、演算器とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、懸架装置の構成部材に支持固定されて使用時にも回転しない外輪と、使用時に車輪と共に回転するハブとを、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わせて成るものであり、
前記エンコーダは、前記ハブの軸方向内端部に支持固定されて、このハブと同心の外周面である被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、円周方向に隣り合って互いに異なる特性部同士の境界を、前記エンコーダの軸方向に一致する前記被検出面の幅方向に対し傾斜させたものであって、これら各境界がこの中心軸の方向に対し傾斜している方向が、前記被検出面の片半部と他半部とで互いに逆であり、
前記両センサは、前記懸架装置の構成部材に支持固定されたホルダに保持された状態でそれぞれの検出部を前記被検出面の片半部と他半部とに振り分けて対向させていて、前記エンコーダの回転に伴う前記被検出面の特性変化に対応してそれぞれの出力信号を変化させるものであり、
前記演算器は、前記両センサの出力信号に基づいて、前記外輪と前記ハブとの間の相対変位量と、これら外輪とハブとの間に作用するアキシアル荷重とのうちの、少なくとも一方を算出するものである
転がり軸受ユニットの物理量測定装置に於いて、
前記各境界が前記エンコーダの中心軸の方向に対し傾斜している角度が、前記被検出面の片半部と他半部とで互いに同じであり、前記エンコーダの軸方向に関して、前記懸架装置の構成部材に関する前記ホルダの取付面と、前記両センサの検出部の軸方向中央部とが、互いに同一位置に存在する事を特徴とする
転がり軸受ユニットの物理量測定装置。
【請求項２】
外輪とハブとの間にアキシアル荷重が作用せず、これら外輪とハブとが軸方向に関して中立位置に存在する状態で、ホルダの取付面と両センサの検出部の軸方向中央部とに加えて、エンコーダの被検出面に存在する各特性部同士の境界の傾斜方向が変化する部分も、軸方向に関して互いに同一位置に存在する、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの物理量測定装置。
【請求項３】
１対のセンサの検出部の中央位置同士を結ぶ直線の方向が、エンコーダの中心軸の方向に一致する、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの物理量測定装置。
【請求項４】
転がり軸受ユニットが、外周面に設けた静止側フランジを懸架装置の構成部材に対しねじ止め固定する事で、この構成部材に対し支持されるものであり、前記静止側フランジの軸方向内側面と前記懸架装置の構成部材の軸方向外側面との間に所定厚さのシム板を挟持する事で、この構成部材に対するエンコーダの軸方向位置を調節する、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの物理量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪に作用するアキシアル荷重等の物理量を測定する為に利用する、転がり軸受ユニットの物理量測定装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行安定性を確保する為のスタビリティコントロール装置等を適切に制御すべく、車輪（タイヤ）と路面との当接面（接地面）に作用する摩擦力（接地面でのアキシアル荷重、グリップ力）を知る目的で、例えば特許文献１に記載されている様な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが、各種知られている。この様な荷重測定装置付転がり軸受ユニットの１例に就いて、図５〜７により説明する。ナックル等の懸架装置の構成部材に支持固定された状態で使用時にも回転しない外輪１の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブ２を、それぞれが転動体である複数個の玉３、３を介して、回転自在に支持している。これら各玉３、３には、互いに逆向きの（背面組み合わせ型の）接触角と共に、予圧を付与している。
【０００３】
又、前記ハブ２の軸方向内端部（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で当該車両の幅方向中央側を言う。これに対して、軸方向に関して外とは、同じく幅方向外側を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）には、円筒状のエンコーダ４を、前記ハブ２と同心に支持固定している。又、前記外輪１の内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー５の内側に、１対のセンサ６ａ、６ｂを支持すると共に、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部を、前記エンコーダ４の被検出面である外周面に近接対向させている。このうちのエンコーダ４は、磁性金属板製である。被検出面である、このエンコーダ４の外周面の先半部（軸方向内半部）には、透孔７、７と柱部８、８とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。
【０００４】
これら各透孔７、７と各柱部８、８との境界は、前記エンコーダ４の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、前記エンコーダ４の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、前記各透孔７、７と前記各柱部８、８とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した「く」字形となっている。そして、前記境界の傾斜方向が互いに異なる、前記被検出面の軸方向外半部と軸方向内半部とのうち、軸方向外半部を第一の特性変化部９とし、軸方向内半部を第二の特性変化部１０としている。
【０００５】
又、前記両センサ６ａ、６ｂはそれぞれ、永久磁石と、検出部を構成する磁気検知素子とから成る。これら両センサ６ａ、６ｂは、前記カバー５の内側に支持固定した状態で、一方のセンサ６ａの検出部を前記第一の特性変化部９に、他方のセンサ６ｂの検出部を前記第二の特性変化部１０に、それぞれ近接対向させている。これら両センサ６ａ、６ｂの検出部が前記両特性変化部９、１０に対向する位置は、前記エンコーダ４の円周方向に関して同じ位置としたり、或は、既知の値だけずらせている。又、前記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、前記各透孔７、７及び柱部８、８の軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分（境界の傾斜方向が変化する部分）が、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の設置位置を規制している。
【０００６】
上述の様に構成する荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合、前記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用し、これら外輪１とハブ２とがアキシアル方向に相対変位すると、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、前記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない、中立状態では、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図７の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、前記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、例えば同図の（Ｃ）に示す様に一致する。
【０００７】
これに対して、前記エンコーダ４を固定したハブ２に、図７の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図７の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、前記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、例えば同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、前記エンコーダ４を固定したハブ２に、図７の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図７の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、前記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、前述の場合と逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、例えば同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【０００８】
上述の様に、特許文献１に記載される等により従来から知られている構造の場合には、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、前記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の作用方向（これら外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位の方向）に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重（相対変位量）により前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重（相対変位量）が大きくなる程大きくなる。従って、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、前記外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位量の向き及び大きさ、並びに、これら外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。尚、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相差の、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号の１周期に対する割合（位相差／１周期＝位相差比）に基づいて前記アキシアル方向の相対変位量及び荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行う。この為、この演算器には、予め理論計算や実験により調べておいた、前記位相差比と前記アキシアル方向の相対変位量及び荷重との関係を、計算式やマップ等の型式で組み込んでおく。
【０００９】
尚、エンコーダとして径方向に着磁された永久磁石製のものを使用する構造も、例えば特許文献１の図３２〜３４、及び、この特許文献１の明細書中、これら各図の説明文中に記載される等により、従来から知られている。この様な永久磁石製のエンコーダには、被検出面である外周面に、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に関して、交互に且つ等間隔に配置している。円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界は、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した「く」字形としている。この様な永久磁石製のエンコーダを使用する場合には、センサ側の永久磁石は不要である。
【００１０】
何れの構造のエンコーダを組み込んだ転がり軸受ユニットの物理量測定装置により前記アキシアル荷重を求めるにしても、このアキシアル荷重の測定精度を確保する為には、エンコーダとセンサとの、軸方向に関する位置決め精度を確保する事が必要である。この為に従来から、例えば特許文献２に記載された技術を利用する等により、前記位置決め精度を確保する事が考えられている。但し、単にこの位置決め精度を確保しただけでは、前記測定精度を確保する面から不十分である。この理由は、環境温度に伴って前記両センサ６ａ、６ｂを包埋支持しているホルダ１１の寸法が変化する為である。即ち、これら両センサ６ａ、６ｂを適正位置に容易に支持固定する為には、これら両センサ６ａ、６ｂを合成樹脂製のホルダ１１内の所定位置に包埋支持してセンサユニット１２を構成し、このセンサユニット１２を、前記カバー５等の固定の部分に支持固定する事が考えられる。
【００１１】
但し、ホルダ１１を構成する合成樹脂の線膨張係数は、前記転がり軸受ユニットの各部材や前記カバー５を構成する鉄系合金の線膨張係数よりも大きい。この為、温度変化に伴って、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部と前記エンコーダ４の被検出面との位置関係がずれる。例えば図５に示した構造の場合、温度上昇時に前記両センサ６ａ、６ｂが前記エンコーダ４に対し、同図の左方にずれ、この結果、前記アキシアル荷重の測定値がずれる。この点に就いて、図５に図８〜９を加えて説明する。
【００１２】
常温で、前記外輪１と前記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、図８の（Ａ）に示す様に、１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部同士の丁度中央部に、互いに異なる特性部同士の境界の傾斜方向が変化する部分が存在する場合に就いて考える。この状態から環境温度が上昇し、前記ホルダ１１が熱膨張すると、図８の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、前記アキシアル荷重が変化した場合と同じ態様で、エンコーダ４の被検出面と１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部とが、軸方向（図８の上下方向）に相対変位する。この様な相対変位が生じると、図９に実線→破線で示す様に、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差が変化する。
【００１３】
この様に、前記熱膨張又は熱収縮に伴って前記位相差が変化すると、この位相差と前記状態量との間に成立する関係の零点（前記アキシアル荷重が作用していない状態での前記位相差の値）にずれが生じる。この為、このずれの分だけ、前記状態量の測定結果に誤差が生じる。この様な原因で生じる誤差に関しては、前記軸受部周辺等の温度を測定しつつ、演算器の側で零点を補正する事により、低減乃至解消する事は可能である。但し、前記熱膨張又は熱収縮に伴って生じる前記位相差の変化が過大になる事は、測定精度確保の面からは好ましくない。従って、前記熱膨張又は熱収縮に伴って生じる、前記位相差の変化量を、十分に抑えられる構造を実現する事が望まれる。特に、前記ホルダ１１の材料である合成樹脂は、外輪１、ハブ２、玉３、３、カバー５等の、他の構成部材の材料である鉄系合金若しくはアルミニウム系合金等の金属に比べて、線膨張係数が大きい。この為、前記ホルダ１１の熱膨張又は熱収縮に伴って生じる、前記位相差の変化量を、十分に抑えられる構造を実現する事が望まれる。
【００１４】
この様な事情に対応して、特許文献３には、例えば図１０に示す様な、ホルダ１１ａの熱膨張、熱収縮が荷重の測定誤差に結び付くのを抑える為の構造が記載されている。この従来構造の第２例の場合、前記ホルダ１１ａをカバー５ａに対し、固定リング１３を介して支持している。この固定リング１３は、金属板により断面Ｌ字形で全体を円環状に構成したものであり、段付きの円筒部１４と、この円筒部１４の軸方向外端部に設けた内向フランジ状の円輪部１５とを備える。そして、このうちの円輪部１５を、前記ホルダ１１ａの径方向外端部の軸方向中央部（１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部間の中央位置Ｏに一致する部分）にモールドしている。そして、この状態で、前記円筒部１４の内端部乃至中央部（外端部に比べて大径の部分）を、前記カバー５ａの中間部に締り嵌めで内嵌固定している。ハブ２の軸方向内端部には、永久磁石製のエンコーダ４ａを外嵌固定している。前記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、このエンコーダ４ａの外周面に設けた被検出面に、幅方向片側と他側とに振り分けて対向させている。
【００１５】
この様に構成する従来構造の第２例の場合には、使用時の温度変化に伴い、前記ホルダ１１ａが熱膨張又は熱収縮すると、これに伴って前記両センサ６ａ、６ｂが、軸方向に関して互いに逆向きに、且つ、前記中央位置Ｏを基準として互いに同じ大きさで変位する。例えば、前記ホルダ１１ａが熱膨張する場合には、図１１の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、前記両センサ６ａ、６ｂが軸方向（図１０の左右方向、図１１の上下方向）に関して互いに遠ざかる向きに、且つ、前記中央位置Ｏを基準として互いに同じ大きさだけ変位する。この結果、例えば図１２に実線→破線で示す様に、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、互いに同じ向きに、且つ、互いに同じ大きさだけ変化する。熱収縮の場合も、変化の向きが熱膨張の場合と逆になるだけで、同様の結果が得られる。従って、従来構造の第２例の場合、前記ホルダ１１ａが熱膨張又は熱収縮する事に伴い、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がそれぞれ変化しても、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差は変化しない。従って、使用時の温度変化に拘わらず、外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重の測定精度を良好に維持できる。
【００１６】
上述の様な従来の第２例の構造によれば、線膨張係数の大きな合成樹脂製のホルダ１１ａの熱膨張、熱収縮が、前記外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重の測定精度を悪化させる事を防止できる。但し、上述の様な図１０に示した構造は、前記外輪１に対して前記両センサ６ａ、６ｂを、前記カバー５ａを介して支持固定している。これに対して、センサを、ナックルの如き懸架装置の構成部品等、車輪支持用転がり軸受ユニットの構成部品以外の部分に装着する構造を採用する事が考えられているが、この様な構造に関して、前記図１０に示した従来の第２例の構造を採用する事はできない。この様に、センサを車輪支持用転がり軸受ユニットの構成部品以外の部分に装着する構造の１例として、特願２００９−２１５４６３に開示された先発明に係る構造に就いて、図１３により説明する。
【００１７】
この先発明の構造の場合も、エンコーダ４ｂをハブ２ａの軸方向内端部に支持固定している。このエンコーダ４ｂは、磁性金属板製の芯金１６と、永久磁石製のエンコーダ本体１７とを組み合わせて成る。このうちの芯金１６は、小径円筒部と大径円筒部とを段部により連増させた断面クランク型で、全体を円環状としている。又、前記エンコーダ本体１７は、このうちの大径円筒部の外周面に全周に亙り添着固定した状態で、全体を円筒状に構成している。このエンコーダ本体１７の外周面には、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置すると共に、これらＳ極とＮ極との境界の形状を、それぞれ「く」字形状としている。この様なエンコーダ４ｂは、前記芯金１６を構成する小径円筒部の軸方向外半部を、前記ハブ２ａの軸方向内端部に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ２ａに対し、このハブ２ａと同心に支持固定している。
【００１８】
又、１対のセンサ６ａ、６ｂを、合成樹脂等により造られたホルダ１１ｂの先端部に包埋支持して、センサユニット１８を構成している。車体への組み付け状態で、このセンサユニット１８は、前記両センサ６ａ、６ｂのうちの一方のセンサ６ａの検出部を、前記エンコーダ本体１７の外周面の軸方向片端部である第一特性変化部に、他方のセンサ６ｂの検出部を、同じく軸方向他半部である第二両特性変化部に、それぞれ径方向に近接対向させる。又、別のエンコーダ４ｃを、前記ハブ２ａの軸方向内端寄り部分に支持固定している。この別のエンコーダ４ｃは、磁性金属板により断面Ｌ字形で全体を円環状に構成した芯金１９と、この芯金１９を構成する円輪部の軸方向内側面に全周に亙り添着固定した、永久磁石製で円輪状のエンコーダ本体２０とから成る。このエンコーダ本体２０の軸方向内側面には、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置している。これらＳ極とＮ極との境界の形状はそれぞれ、前記軸方向内側面の幅方向（径方向）に一致する直線形状としている。この様なエンコーダ４ｃは、前記芯金１９を前記ハブ２ａの軸方向内端寄り部分に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ２ａと同心に支持固定している。そして、前記エンコーダ４ｃの軸方向内側面に、別のセンサ６ｃの検出部を対向させている。このセンサ６ｃは、ホルダ１１ｃの先端部に包埋保持された状態で、センサユニット１８ａを構成している。尚、図１３に示した構造は、駆動輪用の構造であり、前記ハブ２ａに等速ジョイントに付属のスプライン軸２１を、軸方向内方から挿通し、更に抑えボルト２２により抜け止めを図っている。
【００１９】
図１３には、前記両センサユニット１８、１８ａの具体的な支持構造に就いては記載していないが、実際の場合には、ナックル２３等の、懸架装置の構成部品に、直接又は適宜のブラケットを介して支持する事になる。そして、外輪１ａと前記ハブ２ａとの間に作用するアキシアル荷重（或はこれら外輪１ａとハブ２ａとの軸方向に関する相対変位量）を測定する為のセンサユニット１８に関しては、前述の図５に示した従来構造の第１例の場合と同様に、合成樹脂製のホルダ１１ｂの熱膨張、熱収縮に伴う、測定誤差の問題を生じる。前記従来構造の第１例の様に、センサユニット１２を外輪１に対し、カバー５を介して支持固定する構造であれば、前述の図１０に示した従来の第２例の構造を適用する事により、前記測定誤差を抑えられるが、この第２例の構造を、上述の図１３に示した様な、センサユニット１８を懸架装置の構成部品に支持する構造に適用する事はできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、１対のセンサをホルダに包埋支持した構造で、このホルダの熱膨張、熱収縮が、これら両センサの出力信号に基づいて求める物理量の測定精度に及ぼす影響を低減できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の転がり軸受ユニットの物理量測定装置は、転がり軸受ユニットと、エンコーダと、１対のセンサと、演算器とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、懸架装置の構成部材に支持固定されて使用時にも回転しない外輪と、使用時に車輪と共に回転するハブとを、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わせて成る。
又、前記エンコーダは、前記ハブの軸方向内端部に支持固定されている。そして、このハブと同心の外周面である被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、円周方向に隣り合って互いに異なる特性部同士の境界を、前記エンコーダの軸方向に一致する前記被検出面の幅方向に対し傾斜させている。又、前記各境界がこの中心軸の方向に対し傾斜している方向を、前記被検出面の片半部と他半部とで互いに逆としている。
又、前記両センサは、前記懸架装置の構成部材に支持固定されたホルダに保持された状態でそれぞれの検出部を前記被検出面の片半部と他半部とに振り分けて対向させている。そして、前記エンコーダの回転に伴う前記被検出面の特性変化に対応してそれぞれの出力信号を変化させる。
更に、前記演算器は、前記両センサの出力信号に基づいて、前記外輪と前記ハブとの間の相対変位量と、これら外輪とハブとの間に作用するアキシアル荷重とのうちの、少なくとも一方を算出する。
【００２２】
特に、本発明の転がり軸受ユニットの物理量測定装置に於いては、前記各境界が前記エンコーダの中心軸の方向に対し傾斜している角度を、前記被検出面の片半部と他半部とで互いに同じとしている。又、前記エンコーダの軸方向に関して、前記懸架装置の構成部材に関する前記ホルダの取付面と、前記両センサの検出部の軸方向中央部とを、互いに同一位置に存在させている。
【００２３】
この様な本発明の転がり軸受ユニットの物理量測定装置を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記外輪と前記ハブとの間にアキシアル荷重が作用せず、これら外輪とハブとが軸方向に関して中立位置に存在する状態で、前記ホルダの取付面と前記両センサの検出部の軸方向中央部とに加えて、前記エンコーダの被検出面に存在する各特性部同士の境界の傾斜方向が変化する部分も、軸方向に関して互いに同一位置に存在させる。
又、好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記両センサの検出部の中央位置同士を結ぶ直線の方向を、エンコーダの中心軸の方向に一致させる。
更に、好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記転がり軸受ユニットを、外周面に設けた静止側フランジを前記懸架装置の構成部材に対しねじ止め固定する事で、この構成部材に対し支持されるものとする。そして、前記静止側フランジの軸方向内側面と前記懸架装置の構成部材の軸方向外側面との間に所定厚さのシム板を挟持する事により、この構成部材に対するエンコーダの軸方向位置を調節する。
【発明の効果】
【００２４】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの物理量測定装置によれば、１対のセンサをホルダに包埋支持した構造で、このホルダの熱膨張、熱収縮が、これら両センサの出力信号に基づいて求める物理量の測定精度に及ぼす影響を低減できる。
即ち、本発明の転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合には、懸架装置の構成部材に関するホルダの取付面と、前記両センサの検出部の軸方向中央部とが、互いに軸方向に関して同一位置に存在する。この為、前記ホルダの熱膨張、熱収縮に伴って前記両センサの検出部が、前述の図１０に示した従来構造の第２例の場合と同様、図１１に示す様に、中央位置である、前記懸架装置の構成部材に関するホルダの取付面を基準として、軸方向に関して逆側に、互いに同じ大きさだけ変位する。従って、前記両センサの出力信号の位相が、互いに同じ向きに、且つ、互いに同じ大きさだけ変化する。この為、前記ホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴い、前記両センサの出力信号の位相がそれぞれ変化しても、これら両センサの出力信号同士の間に存在する位相差は変化しない。従って、使用時の温度変化に拘わらず、外輪とハブとの間に作用するアキシアル荷重（これら外輪とハブとの軸方向相対変位量）の測定精度を良好に維持できる。
【００２５】
又、請求項２に記載した発明の様に、中立状態で、前記エンコーダの被検出面に存在する各特性部同士の境界の傾斜方向が変化する部分も同一位置に存在させれば、中立状態での、前記両センサの出力信号同士の間の位相差をゼロにできて、これら両センサの出力信号から前記アキシアル荷重を測定する為の演算を容易に行える。
又、請求項３に記載した発明の様に、前記両センサの検出部の中央位置同士を結ぶ直線の方向を、エンコーダの中心軸の方向に一致させれば、ホルダの熱膨張、熱収縮により、前記両センサの位置関係が円周方向に関してずれる事も防止できる。そして、この円周方向に関するずれに基づいて、前記アキシアル荷重に関して測定誤差が生じる事も防止できる。
更に、請求項４に記載した発明の様に、静止側フランジの軸方向内側面と懸架装置の構成部材の軸方向外側面との間に所定厚さのシム板を挟持する事により、この構成部材に対するエンコーダの軸方向位置を調節すれば、前記懸架装置の構成部材の寸法誤差等に拘らず、前記ホルダの取付面と前記両センサの検出部の軸方向中央部との軸方向位置を一致させる作業を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す要部断面図。
【図２】センサユニットを取り出して図１の下方から見た図。
【図３】センサユニット及びエンコーダを取り出して図１の左上方から見た状態で示す斜視図。
【図４】１対のセンサ及びエンコーダを取り出して図１の上方から見た図。
【図５】従来構造の第１例を示す断面図。
【図６】エンコーダの一部を径方向から見た図。
【図７】アキシアル荷重を求められる理由を説明する為の模式図。
【図８】ホルダの熱膨張に伴って１対のセンサの出力信号同士の間の位相差が変化する理由を説明する為、これら両センサとエンコーダとを取り出し、通常状態（Ａ）と温度上昇時の状態（Ｂ）とで示す模式図。
【図９】ホルダの熱膨張に伴って１対のセンサの出力信号同士の間の位相差が変化する状態を示す線図。
【図１０】従来構造の第２例であり、ホルダの熱膨張、熱収縮に伴う測定誤差を抑える為に考えられた構造を示す要部断面図。
【図１１】測定誤差を抑えられる理由を説明する為の、図８と同様の図。
【図１２】同じく図９と同様の図。
【図１３】先発明に係る構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１〜４は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の転がり軸受ユニットの物理量測定装置は、転がり軸受ユニット２４と、エンコーダ４ｂと、１対のセンサ６ａ、６ｂと、図示しない演算器とを備える。
このうちの転がり軸受ユニット２４は、外輪１ａと、ハブ２ａと、それぞれが転動体である複数の玉３、３とを備える。このうちの外輪１ａは、内周面に複列の外輪軌道を、外周面に静止側フランジ２５を、それぞれ設けており、この静止側フランジ２５を、懸架装置の構成部材であるナックル２３にねじ止め固定し、使用時にも回転しない。尚、これら静止側フランジ２５とナックル２３との間にはシム板３１を挟持している。そして、このシム板３１として、適宜の厚さを有するものを選択使用する事により、前記ナックル２３に対する前記外輪１ａの軸方向位置、延いては、この外輪１ａの内径側に設置された、前記ハブ２ａ及び前記エンコーダ４ｂの軸方向位置を調節可能としている。又、前記ハブ２ａは、外周面に複列の内輪軌道と回転側フランジ２６をそれぞれ設けたもので、使用時にはこの回転側フランジ２６に結合固定した車輪と共に回転する。又、前記各玉３、３は、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に転動自在に設けられて、前記外輪１ａの内径側に前記ハブ２ａを、回転自在に支持する。本例の場合、このハブ２ａの中心部に形成したスプライン孔２７に、等速ジョイントに付属のスプライン軸２８を挿入して、前記ハブ２ａを回転駆動可能としている。
【００２８】
又、前記エンコーダ４ｂは、磁性金属板製で断面クランク型の芯金１６と永久磁石製のエンコーダ本体１７とを組み合わせて成り、このうちの芯金１６を前記ハブ２ａの軸方向内端部に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ２ａと同心に支持固定されている。前記エンコーダ本体１７の外周面にはＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。隣り合うＳ極とＮ極との境界は、前記エンコーダ４ｂの中心軸の方向（被検出面である、前記エンコーダ本体１７の外周面の幅方向）に対し傾斜している。又、前記各境界が前記中心軸の方向に対し傾斜している方向は、前記被検出面の片半部と他半部とで互いに逆としている。更に、前記各境界が前記中心軸の方向に対し傾斜している角度は、前記被検出面の片半部と他半部とで互いに同じ（例えば４５度）としている。尚、図示の例では、前記エンコーダ４ｂの周囲を、非磁性板製の保護カバー３２で覆い、このエンコーダ４ｂを保護している。
【００２９】
又、前記両センサ６ａ、６ｂは、前記ナックル２３に支持固定された合成樹脂製のホルダ２９に包埋保持された状態で、センサユニット３０を構成している。そして、このセンサユニット３０を前記ナックル２３に支持固定した状態で、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部を、それぞれ前記保護カバー３２を介して、前記エンコーダ４ｂの被検出面（前記エンコーダ本体１７の外周面）の片半部（図１、３、４の左半部）と他半部（図１、３、４の右半部）とに振り分けて対向させている。そして、前記エンコーダ４ｂの回転に伴う前記被検出面の特性変化に対応して、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号を、それぞれ変化させる様にしている。本例の場合、これら両センサ６ａ、６ｂの測定精度向上を図るべく、これら両センサ６ａ、６ｂとして、それぞれ１対ずつのホールＩＣを前記エンコーダ４ｂの回転方向にずらせて配置した、差動式ホールＩＣを使用している。差動式ホールＩＣの構造及び作用に就いては、特許文献４、５等に記載されている他、一般に市販されている為、詳しい説明は省略する。図示の例では、前記両センサ６ａ、６ｂとして差動式ホールＩＣを使用した事に伴い、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部の中央位置を、前記１対ずつのホールＩＣの中央部としている。本例の場合、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部の中央位置同士を結ぶ直線の方向を、前記エンコーダ４ｂの中心軸の方向に一致させている。言い換えれば、前記両センサ６ａ、６ｂを、このエンコーダ４ｂの中心軸の方向に（円周方向にずらせずに）配列している。
【００３０】
上述の様なセンサユニット３０を前記ナックル３２に支持固定する為、前記ホルダ２９の外径側側面の中間部に取付部３３を形成している。前記センサユニット３０を前記ナックル２３に支持固定する際には、この取付部３３の軸方向外側面とこのナックル２３の軸方向内側面とを当接させる。前記エンコーダ４ｂの軸方向に関して、前記取付部３３の軸方向外側面の位置と、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部の軸方向中央部とは、互いに同一位置に存在する。この様な規制は、これら両センサ６ａ、６ｂを前記ホルダ２９の所定位置に包埋支持すると同時に、前記取付部３３を含む、このホルダ２９を射出成型する際に行う。従って、上述の様にして前記センサユニット３０を前記ナックル３２に支持固定した状態では、前記エンコーダ４ｂの軸方向に関して、前記ナックル２３に関する前記ホルダ２９の取付面と、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部の軸方向中央部とが、互いに同一位置（図１、２、４の鎖線α上）に存在する。
【００３１】
更に、本例の転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合には、前記シム板３１として、適切な厚さ寸法を有するものを選択する事により、前記エンコーダ４ｂの被検出面に存在する、Ｓ極とＮ極との境界の傾斜方向が変化する部分も、中立状態で、前記鎖線α上に位置させている。即ち、中立状態では、図４に示す様に、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部が、前記傾斜方向が変化する部分、即ち、前記エンコーダ４ｂの被検出面の幅方向中央位置（前記鎖線α位置）から、軸方向反対側に同じ距離だけ離れた位置に対向する。この様な調節は、前記シム板３１として適切な厚さ寸法を有するものを選択使用するのみで、前記ナックル２３の寸法誤差に拘らず、容易に行える。
【００３２】
尚、前記演算器は、上述の様な１対のセンサ６ａ、６ｂの出力信号に基づいて、前記外輪１ａと前記ハブ２ａとの間の相対変位量と、これら外輪１ａとハブ２ａとの間に作用するアキシアル荷重とのうちの、少なくとも一方を算出する。この様に、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号に基づいて、例えば前記アキシアル荷重を算出する原理は、前述の図７で説明した通りであるから、重複する説明は省略する。
【００３３】
上述の様に構成する本例の転がり軸受ユニットの物理量測定装置の場合には、ナックル２３に対する合成樹脂製のホルダ２９の取付面と、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部の軸方向中央部とが、互いに軸方向に関して同一位置に存在する。この為、前記ホルダ２９の熱膨張、熱収縮した場合にも、この熱膨張、熱収縮によっては、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がずれる事はない。即ち、温度変化に伴って前記ホルダ２９が伸縮する場合、前記取付面が伸縮の起点となり、前記両センサ６ａ、６ｂが、軸方向に関して反対側に同じ長さだけ変位する。この結果、前述の図１０に示した従来構造の第２例の場合と同様、前述の図１１で説明した様に、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差は変化しない。従って、使用時の温度変化に拘わらず、前記外輪１ａと前記ハブ２ａとの間に作用するアキシアル荷重の測定精度を良好に維持できる。
【００３４】
又、本例の場合には、中立状態では、前記エンコーダ４ｂの被検出面に存在する、Ｓ極とＮ極との境界の傾斜方向が変化する部分も同一位置に存在している為、中立状態での、前記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間の位相差をゼロにできる。この結果、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号から前記アキシアル荷重を測定する為の演算を容易に行える。即ち、前記位相差からこのアキシアル荷重を求める為の式に零点を設定する必要がない（零点＝０にできる）為、演算処理の速度を高めて、前記アキシアル荷重を迅速に求め、自動車の走行安定性を確保する為の処置をより適切に行える。
【００３５】
更に、本例の場合には、前記両センサ６ａ、６ｂの検出部の中央位置同士を結ぶ直線の方向を、前記エンコーダ４ｂの中心軸の方向に一致させている為、前記ホルダ２９の熱膨張、熱収縮により、前記両センサ６ａ、６ｂの位置関係が円周方向に関してずれる事を防止できる。即ち、これら両センサ６ａ、６ｂの設置位置が円周方向にずれていた場合、前記ホルダ２９の熱膨張、熱収縮に伴って、これら両センサ６ａ、６ｂの円周方向に関するずれの大きさが変化し、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差が、前記アキシアル荷重以外の要因で変化する。本例の場合、前記両センサ６ａ、６ｂの配列方向を上述の様に規制する事により、前記アキシアル荷重以外の要因で前記位相差が変化する事を防止し、このアキシアル荷重に関して測定誤差が生じる事を防止する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ハブに等速ジョイントのスプライン軸を組み付ける都合上、センサユニットを外輪に対し装着しにくい、図１に示した様な、駆動輪用の転がり軸受ユニットに関して適用する事が、特に効果がある。但し、本発明は、この様な駆動輪用に限らず、従動輪用の転がり軸受ユニットでも実施できる。
【符号の説明】
【００３７】
１、１ａ  外輪
２、２ａ  ハブ
３    玉
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  エンコーダ
５、５ａ  カバー
６ａ、６ｂ、６ｃ  センサ
７    透孔
８    柱部
９、９ａ  第一の特性変化部
１０、１０ａ  第二の特性変化部
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  ホルダ
１２、１２ａ  センサユニット
１３    固定リング
１４    円筒部
１５    円輪部
１６    芯金
１７    エンコーダ本体
１８、１８ａ  センサユニット
１９    芯金
２０    エンコーダ本体
２１    スプライン軸
２２    抑えボルト
２３    ナックル
２４    転がり軸受ユニット
２５    静止側フランジ
２６    回転側フランジ
２７    スプライン孔
２８    スプライン軸
２９    ホルダ
３０    センサユニット
３１    シム板
３２    保護カバー
３３    取付部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２００６−３１７４２０号公報
【特許文献２】特開２００７−３０９６８３号公報
【特許文献３】特開２００８−１７５５４６号公報
【特許文献４】特開平８−２２０２００号公報
【特許文献５】特開２００７−９３４６７号公報
【図１】
0005471854.tif 000002
【図２】
0005471854.tif 000003
【図３】
0005471854.tif 000004
【図４】
0005471854.tif 000005
【図５】
0005471854.tif 000006
【図６】
0005471854.tif 000007
【図７】
0005471854.tif 000008
【図８】
0005471854.tif 000009
【図９】
0005471854.tif 000010
【図１０】
0005471854.tif 000011
【図１１】
0005471854.tif 000012
【図１２】
0005471854.tif 000013
【図１３】
0005471854.tif 000014