(57)【要約】【課題】回転体の変位を非接触で計測することにより、その回転体に作用する荷重を計測する演算回路部を有するセンサ付き転がり軸受装置において、回転同期成分を除去するために要する演算回路の処理の遅延を回避して、実際に作用している荷重のみを瞬時に出力できるセンサ付き転がり軸受装置を提供する。【解決手段】回転体の変位を直交座標系で測定し、その計測した信号を回転座標系に変換した後に回転同期成分の信号を抽出して記憶装置に記憶し、その記憶した信号を用いて回転同期成分の除去演算をする。さらに前記記憶装置の記憶信号を、所定の場合にのみ最新の回転同期成分の信号に置き換えるための比較演算装置を設けた。【選択図】図６
2014081256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
このハウジングに取付けられる固定輪と、
回転輪と、
前記固定輪および前記回転輪間に配置された転動体と、
前記回転輪と一体となって回転する回転軸と、
この回転軸の径方向のＸ変位を検出してＸ信号として出力するＸ変位センサと、前記径方向と交差する径方向において、前記回転軸のＺ変位を検出してＺ信号として出力するＺ変位センサと、
直交座標系のＸ信号およびＺ信号から回転座標に変換してＸａ信号およびＺａ信号を出力する直交回転座標変換装置と、
前記Ｘａ信号から回転同期成分のみを抽出してＸｒ信号として出力するＸ同期成分抽出装置と、
前記Ｚａ信号から回転同期成分のみを抽出してＺｒ信号として出力するＺ同期成分抽出装置と、
回転座標系の前記Ｘｒ信号および前記Ｚｒ信号から直交座標に変換してＸｂ信号およびＺｂ信号を出力する回転直交座標変換装置と、
前記Ｘ信号から前記Ｘｂ信号を除いたＸｓ信号を出力する第１演算装置と、
前記Ｚ信号から前記Ｚｂ信号を除いたＺｓ信号を出力する第２演算装置と
を備えたセンサ付き転がり軸受装置において、
前記Ｘｒ信号を記憶用Ｘｒ信号として記憶するとともに所定のタイミングで更新するＸ記憶装置を設け、
前記Ｚｒ信号を記憶用Ｚｒ信号として記憶するとともに所定のタイミングで更新するＺ記憶装置を設け、
前記回転直交座標変換装置は、前記Ｘｒ信号に代えて記憶用Ｘｒ信号を使用し、前記Ｚｒ信号に代えて記憶用Ｚｒ信号を使用して直交座標のＸｂ信号およびＺｂ信号を出力するようにしたことを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項２】
前記所定のタイミングは、前記Ｘｒ信号と前記記憶用Ｘｒ信号の大きさの差、および前記Ｚｒ信号と前記記憶用Ｚｒ信号の大きさの差のいずれか、または両方が、所定値以上になったときであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受と、変位センサと、演算装置を有するセンサ付き転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ付き転がり軸受装置としては、走行中の車両のホイールが路面から受ける荷重を計測するために、ホイールの回転支持部に変位センサが組み込まれたセンサ付きハブユニット軸受装置が知られている。（特許文献１参照）
【０００３】
センサ部分の構造の例を図９に示す。Ｘ変位センサ２０３ａ、２０３ｂ、およびＺ変位センサ２０４ａ、２０４ｂはそれぞれ一組として、回転しない外輪２０１側に固定されている。被計測部２０５は回転する内軸２０２に設けられていて、その外周は円筒形状をしている。
各変位センサは、回転中の被計測部２０５の半径方向の変位を、互いに直交する方向から非接触で計測することによって、内軸２０２に作用する荷重を計測している。
【０００４】
ここで、その被計測部２０５の中心軸と内軸２０２の回転軸とが製作上の誤差等によってずれていると、被計測部が回転振れを生じて、センサ２０３ａ等からの出力は内軸２０２の回転に同期して周期的に変動する。以下、この周期的に変動する信号を回転同期信号という。
【０００５】
内軸２０２に作用する荷重を正確に測定するためには、センサ２０３ａ等が出力する信号から、前記回転同期信号を除去する必要があり、図１０に示すような回路で回転同期成分を除去している。
【０００６】
前記回路は、直交回転座標変換装置２１１、同期成分抽出装置２１２、および、回転直交座標変換装置２１３を有し、同期成分抽出装置２１２は、Ｘ同期成分抽出装置（Ｘ積分器）２２１と、Ｚ同期成分抽出装置（Ｚ積分器）２２２とからなっている。
【０００７】
直交回転座標変換装置２１１において、入力信号Ｘｉ、Ｚｉを、内軸２０２と同じ回転速度で回転する座標系からみたＸ１、Ｚ１信号に変換する。この信号処理によって、Ｘ１信号とＺ１信号は、それぞれ一定の値を持つ回転同期成分の信号と、内軸２０２の回転周期で変動する作用荷重の信号との和の形になる。
【０００８】
Ｘ１信号とＺ１信号をそれぞれＸ積分器２２１とＺ積分器２２２によって時間積分すると、回転同期成分のみを抽出した信号Ｘ２，Ｚ２となるので、この信号を回転直交座標変換装置２１３において、もとの直交座標系に変換して、信号Ｘ３，Ｚ３を生成し、入力信号Ｘｉ、Ｚｉから減ずることによって、回転同期成分を除去することが出来る。
【０００９】
上記のように回転同期成分を除去して、内軸２０２に作用する負荷荷重のみに対応した信号Ｘｓと信号Ｚｓが信号処理部２４０に送られて、内軸２０２に作用する荷重が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２７５５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のように、回転同期成分を抽出するために、その回路に積分器２２１，２２２を組み込んだ場合、入力信号の周波数が大きく変化すると、出力値が一定の値に収束するまでにある程度の時間を必要とするので、積分器２２１，２２２の出力に揺らぎを生じる。
【００１２】
実際の車両において、急加速や急ブレーキの操作時に走行速度が急激に変化するとき、ホイールの回転数が大きく変化するので、積分器２２１，２２２の出力が一定の値に収束するまでに一定の時間（概ね数秒以下）を必要とする。この数秒間はホイールに作用する荷重を計測する精度が低下することを避けられないので、演算処理を停止しなければならない。
【００１３】
特に、危険を回避するために急ブレーキ操作をした場合には、即座に車両の状態を把握して、ステアリング系やブレーキ系を適切に制御することによって、車両の横滑り防止など車両制御をしなければならないので、上記の演算処理の停止による、ホイールに作用する荷重の計測値に対する演算処理の遅れが問題となる。
【００１４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、同期成分抽出装置による演算の遅延を回避して、回転同期成分を除いた補正変位信号を瞬時に演算することのできるセンサ付き転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、センサ付き転がり軸受装置が、ハウジングと、このハウジングに取付けられる固定輪と、回転輪と、前記固定輪および前記回転輪間に配置された転動体と、前記回転輪と一体となって回転する回転軸と、この回転軸の径方向のＸ変位を検出してＸ信号として出力するＸ変位センサと、前記径方向と交差する径方向において、前記回転軸のＺ変位を検出してＺ信号として出力するＺ変位センサと、直交座標系のＸ信号およびＺ信号から回転座標に変換してＸａ信号およびＺａ信号を出力する直交回転座標変換装置と、前記Ｘａ信号から回転同期成分のみを抽出してＸｒ信号として出力するＸ同期成分抽出装置と、前記Ｚａ信号から回転同期成分のみを抽出してＺｒ信号として出力するＺ同期成分抽出装置と、回転座標系の前記Ｘｒ信号および前記Ｚｒ信号から直交座標に変換してＸｂ信号およびＺｂ信号を出力する回転直交座標変換装置と、前記Ｘ信号から前記Ｘｂ信号を除いたＸｓ信号を出力する第１演算装置と、前記Ｚ信号から前記Ｚｂ信号を除いたＺｓ信号を出力する第２演算装置とを備えており、前記Ｘｒ信号を記憶用Ｘｒ信号として記憶するとともに所定のタイミングで更新するＸ記憶装置を設け、前記Ｚｒ信号を記憶用Ｚｒ信号として記憶するとともに所定のタイミングで更新するＺ記憶装置を設け、前記回転直交座標変換装置は、前記Ｘｒ信号に代えて記憶用Ｘｒ信号を使用し、前記Ｚｒ信号に代えて記憶用Ｚｒ信号を使用して直交座標のＸｂ信号およびＺｂ信号を出力するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において
前記所定のタイミングは、前記Ｘｒ信号と前記記憶用Ｘｒ信号の大きさの差、および前記Ｚｒ信号と前記記憶用Ｚｒ信号の大きさの差のいずれか、または両方が、所定値以上になったときであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、積分器によって抽出した回転同期成分を記憶装置に記憶させて、その記憶した値を用いて回転直交座標変換装置以降で回転同期成分を除去させている。
入力信号の周波数が大きく変化したときに積分器の出力に揺らぎが生じる場合でも、回転同期信号を除去する演算処理は、記憶装置に記憶した値で演算処理されるので、積分器の出力が安定するまで演算処理を待つ必要がない。
【００１８】
従って、タイヤの回転数が急変するような場合でも、積分器による演算の遅延を回避しつつ、常に正しい回転同期成分を入力信号にフィードバックすることによって、回転軸に作用する荷重を瞬時に正確に計測することができるセンサ付き転がり軸受を提供することが出来る。
【００１９】
次に第２の発明によれば、常時、積分器の出力を監視していて、記憶装置に記憶した信号の大きさと比較演算をしている。そして記憶装置に記憶した信号の大きさに対して、積分器から出力される信号の大きさに一定の値以上の変化が生じたときに、先に記憶している信号に換えて、積分器から出力される信号を記憶装置に記憶することとしている。
【００２０】
上記の構成とすることによって、軸受の転走面の摩耗などによって回転軸心のずれの方向が変化し、回転同期成分の大きさや方向が経時的に変化した場合には、記憶装置に記憶している回転同期成分の値を速やかに正しい値に修正することが出来る。
この結果、長期にわたって回転同期成分の除去処理をすることが出来て、ホイールに作用する荷重を常に正確に計測することが出来る。
【００２１】
こうして、積分器による演算の遅延を回避しつつ、常に正しい回転同期成分を入力信号にフィードバックすることによって、車載機器として、回転軸に作用する荷重を長期にわたって正確に計測することができるセンサ付き転がり軸受を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態であるハブユニットの軸方向の断面図である。
【図２】図１における変位センサの周辺の拡大断面図である。
【図３】４つの変位センサの周方向の配置構成を説明する図である。
【図４】変位センサに接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。
【図５】車両のホイールに作用する荷重を定義する図である。
【図６】本実施形態で使用する、回転同期成分を除去する回路のブロック図である。
【図７】本発明にかかる回転同期成分を除去する回路の出力波形をシミュレーションするための運転条件を示す図である。（ａ）はシミュレーション条件として設定した内軸の回転数を示す。（ｂ）はシミュレーション条件として設定した内軸に作用する荷重の大きさを示す。（ｃ）はＸ軸方向の入力信号（回転同期信号＋荷重信号）の波形を示す。（ｄ）はＺ軸方向の入力信号（回転同期信号のみ）の波形を示す。
【図８】本発明にかかる回路の出力と、従来回路の出力を比較する図である。（ａ）は本発明にかかる回路の出力波形である。（ｂ）は従来回路の出力波形である。（ｃ）は積分器の出力波形を示す図である。
【図９】従来のセンサ付き転がり軸受装置におけるセンサの配置を説明する図である。
【図１０】従来の回転同期成分を除去する回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明のセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態であるハブユニットの軸方向の断面図である。このハブユニットは、内軸１、内輪２、外輪３、複数の第１の玉４、複数の第２の玉５、ケース部材６、および、センサ装置１０を備える。
【００２４】
内軸１は、小径軸部１９と、中径軸部２０と、大径軸部２１とを有している。中径軸部２０と、大径軸部２１は段部２２を設けて連続している。大径軸部２１の外周面は、アンギュラ型の軌道溝２３を有している。内軸１は、大径軸部２１の軸方向端部に、ブレーキロータ（あるいは車輪）（図示せず）を取り付けるための、フランジ５０を有している。
【００２５】
内輪２は、内軸１の中径軸部２０の外周面に外嵌されて固定されている。内輪２の小径側端面は、段部２２に当接している。内輪２は、その外周面にアンギュラ型の軌道溝２８を有しており、その軌道溝２８は、大径軸部２１の外周面に設けたアンギュラ型の軌道溝２３と互いに向き合うように組み込まれている。
【００２６】
小径軸部１９の外周面には、ネジが形成されている。ナット６３が、小径軸部１９のネジに螺合している。ナット６３をネジ込むことにより、内輪２を、内軸１に確実に固定するようになっている。
【００２７】
外輪３の内周面は、アンギュラ型の第１軌道溝４４と、アンギュラ型の第２軌道溝４５とを有している。外輪３は、ハブユニットを車体へ固定するためのフランジ７５を有している。
【００２８】
複数の第１の玉４は、内輪２の軌道溝２８と、外輪３の第１軌道溝４４との間に、第１保持器４０によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されており、複数の第２の玉５は、内軸１の軌道溝２３と、外輪３の第２軌道溝４５との間に、第２保持器４１によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。
【００２９】
ケース部材６は、筒部材５２と、円板状の蓋部材５３とで構成されている。筒部材５２の軸方向の外輪３側の端部は、外輪３の外周面の端部に止めネジ５５により固定されている。蓋部材５３は、筒部材５２の外輪側とは反対側の開口を閉塞して、センサ付き転がり軸受装置の内部へ異物が侵入するのを防止している。
【００３０】
センサ装置１０は、第１列変位センサ７０と、第２列変位センサ７１と、ターゲット部材７３と、検出部から出力された信号を処理する信号処理部１４０を有する。図２にセンサ部分の詳細を示す。第１列変位センサ７０と第２列変位センサ７１は、それぞれセンサリング８３とコイル部材１００、センサリング９３とコイル部材１０１とからなり、センサリング８３、９３の外径部が筒部材５２の内周側に挿入されている。
【００３１】
センサリング８３およびセンサリング９３を、環状のスペーサ５８を介在させて、筒部材５２の鍔部５７に対して止めネジ５９で固定している。こうして、第１列変位センサ７０と、第２列変位センサ７１が、互いに軸方向に間隔をおいてケース部材６に固定される。
【００３２】
ターゲット部材７３は、筒形状を有していて、その外周面が被変位検出部になっている。その外周面は、周方向に延在する第１環状溝１３４および第２環状溝１３５を有している。変位センサの検出面は、ターゲット部材７３の外周面に対して間隔をおいて径方向に対向している。ターゲット部材７３の軸方向の一端部は、内輪２の円筒外周面２６との間でシメシロを有するように嵌め合わされ、圧入によって押しこまれている。
【００３３】
図３はセンサの配置を説明する図であって、蓋部材５３を取り外した状態で、図１の左側からみた図である。この状態で、第１列変位センサ７０が見えており、参照番号７５は、図１に７５で示す外輪３のフランジである。
第２列変位センサ７１は、第１列変位センサ７０と同一の構造であり、以下センサの詳細構造を第１列変位センサ７０によって説明する。
【００３４】
第１列変位センサ７０は、４つの変位センサ８４を有している。各変位センサ８４は、センサリング８３の内周面から径方向の内方に延在し、周方向に一定間隔に配置されている。各変位センサ８４は、周方向に互いに近接配置されて対をなすコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂからなっている。各組において、コイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂは、センサリング８３の径方向の内方に突出した一対のコアの周囲に、コイルを巻き付けている。対をなすコイル素子１００ａとコイル素子１００ｂは、直列に連結されているので、発生する磁束密度を大きくすることができて、ターゲット部材７３とのギャップの検出感度を高くすることが出来る。
【００３５】
図４は、第１列変位センサ７０に接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。図４に示すように、コイル素子１００ａとコイル素子１００ｂとで対になったセンサが、被変位検出部の鉛直方向の上側と下側にそれぞれ１組ずつ配置され、発振器１３０に接続されている。
【００３６】
発振器１３０から一定周期の交流電流が、２組のコイル素子に供給されるようになっている。２組のコイル素子には、同期用のコンデンサ１３１が並列に接続されている。対向位置にあるセンサの出力を作動アンプに入力することによって、被検出部材の変位量を２倍の感度で計測することが出来る。
【００３７】
センサ装置１０は、信号処理部１４０を有し、各変位センサ（８４等）から得られた出力電圧（変位検出値）が信号処理部１４０で演算され（演算の詳細は省略する）、ホイールに作用する荷重を算出するようになっている。
【００３８】
以下の説明のために、ホイールに作用する荷重の向きを図５に示すように定義する。すなわち、車両の進行方向をＸ、車両の進行方向に対して横方向をＹ、鉛直方向をＺとする。
【００３９】
変位センサ８４において、コイル素子１００ａ（または、コイル素子１００ｂ）のインダクタンスをＬ、検出面の面積をＡ、透磁率をμ、コイルの巻き数をＮ、検出面からターゲット部材７３までの間隔（ギャップ）をｄとすると、次の式（１）が成立する。
Ｌ＝Ａ×μ×Ｎ２／ｄ・・・（１）
【００４０】
ターゲット部材７３までのギャップｄが変化すると、変位センサ８４のインダクタンスＬが変化して出力電圧が変化する。したがって、この出力電圧の変動を検出することにより、変位センサ８４の検出面からターゲット部材７３までの径方向のギャップを検出することができる。径方向のギャップは、内軸に作用する半径方向の荷重の大きさと相関関係があるので、ホイールに作用するＸ方向およびＺ方向の荷重を計測することが出来る。
【００４１】
また、変位センサを固定している外輪に対して、ターゲット部材７３が軸方向に相対的に変位したときは、変位センサ検出面と環状溝１３４，１３５との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が変化するので、内輪２（内軸１）の軸方向の並進量を検出することが出来る。軸方向の並進量は軸方向の並進荷重と相関関係があるので、ホイールに作用するＹ方向の荷重を計測することが出来る。
【００４２】
以上の説明によって明らかなように、各変位センサはターゲット部材７３の動きを計測することによってホイールに作用する荷重を計測しており、ターゲット部材７３の回転軸線が内軸１の回転軸線とずれていると、前記計測データには、作用荷重とは関係しない回転数に同期した周期をもつ信号成分（以下、回転同期成分という）が含まれて出力される。
【００４３】
図６を用いて、変位センサの出力信号ＸｉおよびＺｉから回転同期成分を取り除くメカニズムについて、シミュレーション結果を用いて詳細に説明する。
【００４４】
変位センサからの出力信号（Ｘｉ、Ｚｉ）には、ターゲット部材の偏心等による回転に同期した信号と、ホイールに作用する荷重に応じた変位による回転に同期しない信号が含まれていて、これらの信号が直交回転座標変換装置９０１に入力される。
【００４５】
具体的な波形の例を示すと、図７に示すような波形になる。
（ａ）は内軸１の回転数の変化を、（ｂ）は内軸１に作用する荷重の大きさの変化を示している。ここでは説明を簡単にするために内軸に作用する荷重は、Ｘ軸方向のみの荷重とした。
上記の条件に、測定系が偏心等することによって生じる回転同期信号を加えて、センサが出力する波形を次のように設定した。Ｘ軸方向のセンサ出力Ｘｉは（ｃ）に示すように回転同期信号と荷重信号を足した信号とし、Ｚ軸方向のセンサ出力Ｚｉは（ｄ）に示すように回転同期信号のみとした。
（ａ）〜（ｄ）の横軸（時間軸）は１０の区間に分割して表示しており、（ａ）〜（ｄ）はすべて同一のタイミングで表示している。
時間が０から２の区間においては回転数が０．５で荷重が作用していない状態である。時間が２から３の区間においては回転数のみが０．５から１に増加している。時間が３から４の区間では回転数を１に保持したままで、荷重が時間とともに０から２に増加している。時間４のタイミングでは回転数のみが４まで急激に上昇する。次に時間７のタイミングで回転数が１に戻るとともに、荷重が０になる。
【００４６】
なお、図６示したようにハブシャフトの回転方向は時計回りの方向であり、Ｚ軸方向の入力信号は、回転同期信号の位相がＸ軸方向の信号の位相に対して４分の１周期遅れた信号としている。
【００４７】
直交回転座標変換装置９０１では、入力信号のＸｉおよびＺｉについて、式（２）で示すような、−ωｔの回転演算を施すことによって、直交座標系の信号を、ホイールと同じ回転速度で回転する座標系からみた信号に変換する。ここでωはホイールの回転角速度を表している。
2014081256.tif 000003
この演算の出力信号である（Ｘ１,Ｚ１）は、入力信号の（Ｘｉ,Ｚｉ）を回転体（具体的には、被変位検出部）と同じ回転速度で回転する回転座標系から見たときのＸ軸成分，Ｚ軸成分を示している。
【００４８】
この変換により、回転同期成分は、一定の方向と一定の大きさをもった２次元ベクトルを表わす信号に変換されるので、出力信号Ｘ１とＺ１はそれぞれ一定の値の信号（Ａ）となる。これに対して、ホイールに作用する荷重は、その荷重値を振幅とする正弦波となり、ホイールの回転数と同じ周期で変動する信号（Ｂ）になる。式（２）の演算の出力信号（Ｘ１,Ｚ１）は、これらの一定の大きさをもった信号（Ａ）と、変動する信号（Ｂ）との和の形で出力される。
【００４９】
なお、詳述しないが、被変位検出部の回転角度ωｔは、例えば、内軸１に固定したターゲット部材７３の周方向の１箇所に凹部を形成し、この凹部を第１列変位センサ７０と第２列変位センサ７１のうちの少なくとも一方で検出することにより算出する。
【００５０】
次に、直交回転座標変換装置９０１の出力信号であるＸ１とＺ１について、Ｘ積分器８０１とＺ積分器８０２によって、式（３）に示すような演算を行なう。Ｘ１をＸ同期成分抽出装置（Ｘ積分器）８０１によって時間積分してＸ２を算出すると共に、Ｚ１をＺ同期成分抽出装置（Ｚ積分器）８０２によって時間積分してＺ２を算出する。
2014081256.tif 000004
【００５１】
この演算によって、ホイールの回転数と同じ周期で変動する信号成分（Ｂ）は、そのプラス成分とマイナス成分が等しい面積を持つので、積分することによってキャンセルされて、Ｘ積分器８０１、Ｚ積分器８０２からの出力信号（Ｘ２、Ｚ２）は、回転同期成分（Ａ）のみが出力信号となる。
【００５２】
積分回路の特性上、入力信号の周波数が急激に変化したときは、積分器８０１、８０２の出力信号は、一定値に収束するまでに一定時間（概ね数秒以下）を必要とする。出力信号に生じる揺らぎの発生状況を図８（ｃ）に示す。時間４と時間７のタイミングで回転数が急激に変化しており、このとき積分器の出力に揺らぎが生じる。
【００５３】
本発明にかかる演算回路では、後述するように、回転同期成分の除去は記憶装置に記憶した信号を用いて演算しており、積分器の出力を常時使用しなくても、正確な回転変動成分の除去演算が出来る。このため、回転数の変化が大きいときは積分回路の出力を停止させて、回転数の変化率が小さいときの安定した回転同期信号のみを出力している。
上記のように回転同期信号が積分器８０１、８０２で演算され、その出力信号は比較演算装置６０１、６０２に入力される。
【００５４】
Ｘ比較演算装置６０１では、Ｘ積分器８０１の出力信号Ｘ２とＸ記憶装置７０１に保存されている値Ｘ２’とを比較し、あらかじめ定めた値δＸ以上の差が認められたときにＸ積分器８０１の出力信号Ｘ２を出力するように設定されていて、差が小さいときはＸ記憶装置に記憶している信号Ｘ２’を出力する。
こうして、Ｘ記憶装置７０１には最新の回転同期成分の値が記憶される。
【００５５】
なおδＸの値はホイールに作用する荷重を測定するにあたり、必要とされる精度を確保できるように任意に定めてよい。例えば計測しようとするホイールに作用する荷重の最大値が概ね５ｋＮとすると、δＸの値を前記最大値の１／１００程度、すなわち５０Ｎの荷重に対応する値に設定すると、測定誤差を概ね１％以下とすることが出来る。Ｘ信号の処理とＺ信号の処理は同様であるので、Ｚ積分器８０２の側の出力についての説明は省略する。
【００５６】
次に、回転直交座標変換装置９０３において、Ｘ記憶装置７０１とＺ記憶装置７０２に保存された信号Ｘ２およびＺ２を用いて、式（４）で示すような演算を施す。
2014081256.tif 000005
【００５７】
式（４）の演算は、式（２）とは逆に、回転座標系からみた回転同期成分の信号（Ｘ２、Ｚ２）を、直交座標系から見た信号に変換して出力している。ここで、出力信号（Ｘ３,Ｚ３）は、最初に第１列変位センサ７０が出力した信号（Ｘｉ,Ｚｉ）に含まれている回転同期成分とは逆位相の信号として出力している。加算器９０４において、この（Ｘ３,Ｚ３）を（Ｘｉ,Ｚｉ）に加えて（Ｘｓ,Ｚｓ）を算出することによって、センサが計測した信号から回転同期成分を除いた信号を得ることが出来る。
【００５８】
本発明にかかる回路では、記憶装置に記憶された回転同期成分の信号を用いて入力荷重信号を演算しており、積分回路から出力される揺らぎを持った信号が回転直交座標変換装置９０３に入力されることはない。従って、回転直交座標変換装置９０３の出力信号は図８（ａ）に示すように、回転同期成分が除去されて入力荷重のみが正確に出力される。
【００５９】
一方、従来の記憶装置を有していない回路を用いて演算した場合では、図８（ｂ）に示したように、回転数が大きく変化するタイミングで出力信号に揺らぎ（図中Ａ部）が生じ、ホイールに作用する荷重を正確に測定できない。これは、入力される信号の周波数が大きく変わった時に積分器の出力信号に揺らぎが生じるので（図８（ｃ）参照）、この信号を用いて回転同期成分を除去する演算をしていることに起因している。
【００６０】
回転同期成分を除去する動作を次の場合について更に詳細に説明する。
（１）車両の速度が急激に変化した場合
（２）ハブユニット軸受の摩耗等により回転同期成分が変化した場合
【００６１】
先ず（１）の場合を説明する。これは、急加速や急ブレーキ操作時に車両の走行速度が急激に変化した場合である。
車両の速度が変化するとホイールの回転数が変化し、直行回転座標変換装置９０１に入力される信号の周波数が大きく変化する。前述したように、入力信号（Ｘｉ、Ｚｉ）の周波数が変化すると、積分器８０１，８０２の出力信号には揺らぎが生じる。
急ブレーキ操作のような非常動作の場合には、ホイールに作用する荷重を瞬時に検出し、ステアリング系やブレーキ系を適切に制御することによって、車両の横滑り防止など車両制御をしなければならない。
【００６２】
本ハブユニット軸受のように、転動体が与圧状態（軸受隙間がマイナスの状態をいう。）で組み立てられている場合には、軸受隙間が存在しないので、変位センサから出力される信号に含まれる回転同期成分は、被検出部の組立上の軸芯のずれや検出面の形状誤差などの機械的な要因に基づくので、後述する本軸受自体が摩耗等する場合を除いて、その回転同期成分の値は変化しない。
【００６３】
本発明にかかるセンサ付きハブユニット軸受の演算回路においては、Ｘ記憶装置７０１とＺ記憶装置７０２に保存されている信号（Ｘ２’、Ｚ２’）を用いて、回転直交座標変換装置９０３で回転同期成分の演算をしているので、積分器８０１，８０２の出力信号が一定の値に収束するまで待つ必要がなく、即座に回転同期信号を演算して、ホイールに作用する荷重を計測することが出来る。
【００６４】
こうして、ホイールに作用する荷重を正確に計測できるとともに、常時、連続的にホイールに作用する荷重を計測できるので、急ブレーキ操作などの突発的な操作をした場合にも、その計測値に基づいて瞬時に車体制御機器に信号を送るなどの対応が可能になる。
【００６５】
次に（２）の場合を説明する。
本発明にかかるセンサ付きハブユニット軸受は外輪３に対する内軸１の相対的な変位を計測している。  車両を長期間使用すると、ハブユニット軸受の転走面２３，２８、４４，４５や、転動体４，５自体が摩耗する等によって、外輪に対する内軸の回転中心の位置が変化して、回転同期成分の方向や大きさは初期の状態とは異なった値になる。
【００６６】
本発明にかかるハブユニット軸受では、比較演算装置６０１，６０２では、常に積分器８０１，８０２の出力値（Ｘ２、Ｚ２）と、記憶装置７０１，７０２に保存されている値とを比較しており、積分器から出力される最新の回転同期成分信号と、記憶装置に記憶している信号との間で、一定以上の差が認められた場合には、積分器の出力値で記憶装置７０１，７０２の値を置き換えることとしている。
この結果、記憶装置７０１，７０２には常に最新の回転同期信号のＸ軸成分とＺ軸成分の値が保存される。
【００６７】
そして、その記憶装置７０１，７０２の値を用いて回転同期成分を除去する演算をするので、経時的な摩耗があっても常に正確に回転同期成分を除去することが出来て、長期間にわたってホイールに作用する荷重を正確に計測することが出来る。
【符号の説明】
【００６８】
１：内軸
２：内輪
３：外輪
７０：第１列変位センサ
７１：第２列変位センサ
７３：ターゲット部材
８３：センサリング
８４：変位センサ
９３：センサリング
９４：変位センサ
１００：コイル部材
１０１：コイル部材
１４０：信号処理部
６０１：Ｘ比較演算装置
６０２：Ｚ比較演算装置
７０１：Ｘ記憶装置
７０２：Ｚ記憶装置
８０１：Ｘ同期成分抽出装置（Ｘ積分器）
８０２：Ｚ同期成分抽出装置（Ｚ積分器）
９０１：直交回転座標変換装置
９０３：回転直交座標変換装置
【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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