(57)【要約】【課題】  保持器２０ａ（２０ｂ）のリム部２４に公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）を接着により固定する構造で、製造コストを抑えつつ、接着強度の確保を図る。【解決手段】  上記リム部２４の軸方向端面と、上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）に添設するバックヨーク２６の軸方向片側面とに、接着剤の余剰分を捕集する為の凹部２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂを設ける。接着強度を確保すべく、接着剤の塗布量を多くしても、この接着剤の余剰分が接着面からはみ出さず、はみ出し分を拭き取る作業が不要になる。この結果、上記課題を解決できる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用時にも回転しない静止輪と、この静止輪と同心に配置されて使用時に回転する回転輪と、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ形成された静止側軌道と回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら各転動体をポケット内に保持した状態で上記静止輪と上記回転輪との間に設置され、これら各転動体の公転に伴って回転する保持器と、この保持器に支持固定されてこの保持器と共に回転する、被検出面である軸方向片側面にＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に配置した永久磁石製の公転速度検出用エンコーダとを備え、この公転速度検出用エンコーダを、上記保持器若しくはこの保持器と共に回転する部材に設けた相手面に対し接着剤により固定している転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットであって、上記相手面のうちで上記公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面と対向する部分の一部に、上記接着剤のうちの過剰分を流入させる為の凹部を形成した事を特徴とする、転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
【請求項２】
相手面が保持器に設けたリム部の軸方向端面であり、この軸方向端面のうちで公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面に対向する部分の一部に凹部を形成している、請求項１に記載した転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
【請求項３】
リム部の軸方向端面と公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面との間に、それぞれが軸方向に突出する凸部と、この凸部をがたつきなく挿入させる軸方向に凹んだ凹部とから成る、複数の凹凸係合部を設けた、請求項２に記載した転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
【請求項４】
凹部が、リム部の軸方向端面のうちで公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面に対向する部分の内周側と外周側とに、それぞれ全周に亙って設けられている、請求項２〜３の何れかに記載した転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
【請求項５】
相手面が保持器と共に回転する部材である、磁性材製で円環状のバックヨークの軸方向片側面であり、公転速度検出用エンコーダが上記保持器に設けたリム部の軸方向端面に、このバックヨークを介して接着固定されており、この軸方向端面のうちでこのバックヨークの軸方向他側面に対向する部分の一部と、このバックヨークの軸方向片側面の一部で上記公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面に対向する部分の一部とに、それぞれ凹部を形成している、請求項１に記載した転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
【請求項６】
リム部の軸方向端面とバックヨークの軸方向他側面との間、及び、このバックヨークの軸方向片側面と公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面との間に、それぞれが軸方向に突出する凸部と、この凸部をがたつきなく挿入させる軸方向に凹んだ凹部とから成る凹凸係合部を、それぞれ複数個所ずつ設けた、請求項５に記載した転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
【請求項７】
凹部が、リム部の軸方向端面のうちでバックヨークの軸方向他側面に対向する部分の内周側と外周側とに、このバックヨークの軸方向片側面の一部で公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面に対向する部分の内周側と外周側とに、それぞれ全周に亙って設けられている、請求項５〜６の何れかに記載した転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットを構成する転動体の公転速度を求める為に利用する。そして、この公転速度は、例えば、自動車、鉄道車両、各種搬送車等の移動体の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに負荷される荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を測定し、上記移動体の運行の安定性確保を図る為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、更にはビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）等の車両用走行安定装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。
【０００３】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、図７に示す様に構成している。懸架装置に支持される、静止輪である外輪１の内径側に、車輪を結合固定する、回転輪であるハブ２を支持している。このハブ２は、車輪を固定する為の回転側フランジ３をその外端部（車両への組み付け状態で幅方向外側となる端部）に有するハブ本体４と、このハブ本体４の内端部（車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部）に外嵌されてナット５により抑え付けられた内輪６とを備える。そして、上記外輪１の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを配置して、上記外輪１の内径側での上記ハブ２の回転を自在としている。
【０００４】
上記外輪１の軸方向中間部で複列の外輪軌道７、７の間部分に、この外輪１を直径方向に貫通する取付孔１０を、この外輪１の上端部にほぼ鉛直方向に形成している。そして、この取付孔１０内に、荷重測定用のセンサである、円杆状（棒状）の変位センサ１１を装着している。この変位センサ１１は非接触式で、先端面（下端面）に設けた検出面は、ハブ２の軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング１２の外周面に近接対向させている。上記変位センサ１１は、上記検出面と上記センサリング１２の外周面との距離が変化した場合に、その変化量に対応した信号を出力する。
【０００５】
上述の様に構成する従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記変位センサ１１の検出信号に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事ができる。即ち、車両の懸架装置に支持した上記外輪１は、この車両の重量により下方に押されるのに対して、車輪を支持固定したハブ２は、そのままの位置に止まろうとする。この為、上記重量が嵩む程、上記外輪１やハブ２、並びに転動体９ａ、９ｂの弾性変形に基づいて、これら外輪１の中心とハブ２の中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪１の上端部に設けた、上記変位センサ１１の検出面と上記センサリング１２の外周面との距離は、上記重量が嵩む程短くなる。そこで、上記変位センサ１１の検出信号を制御器に送れば、予め実験等により求めた関係式或はマップ等から、当該変位センサ１１を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事ができる。この様にして求めた、各転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づいて、ＡＢＳを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる。尚、図７中のセンサロータ１３及び回転速度検出用センサ１４は、ＡＢＳやＴＣＳを制御する為の車輪の回転速度を求める為に設けている。
【０００６】
上述の様な従来構造の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を測定する為のものであるが、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造も、特許文献２等に記載されて、従来から知られている。図８は、この特許文献２に記載された、アキシアル荷重を測定する為の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを示している。この従来構造の第２例の場合、回転輪であるハブ２ａの外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ３ａを固設している。又、静止輪である外輪１ａの外周面に、この外輪１ａを懸架装置を構成するナックル１５に支持固定する為の、固定側フランジ１６を固設している。そして、上記外輪１ａの内周面に形成した複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２ａの外周面に形成した複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを転動自在に設ける事により、上記外輪１ａの内径側に上記ハブ２ａを回転自在に支持している。
【０００７】
更に、上記固定側フランジ１６の内側面複数個所で、この固定側フランジ１６を上記ナックル１５に結合する為のボルト１７を螺合する為のねじ孔１８を囲む部分に、それぞれ荷重センサ１９を添設している。上記外輪１ａを上記ナックル１５に支持固定した状態でこれら各荷重センサ１９は、このナックル１５の外側面と上記固定側フランジ１６の内側面との間で挟持される。
【０００８】
この様な従来構造の第２例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル１５との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル１５の外側面と上記固定側フランジ１６の内側面とが、上記各荷重センサ１９を、軸方向両面から強く押し付け合う。従って、これら各荷重センサ１９の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル１５との間に加わるアキシアル荷重を求める事ができる。又、図示はしないが、特許文献３には、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。
【０００９】
前述の図７に示した従来構造の第１例の場合、変位センサ１１により、外輪１とハブ２との径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサ１１として、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
【００１０】
又、上述の図８に示した従来構造の第２例の場合、ナックル１５に対し外輪１ａを支持固定する為のボルト１７と同数だけ、荷重センサ１９を設ける必要がある。この為、荷重センサ１９自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。
【００１１】
この様な事情に鑑みて考えられた発明として、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する１対の列の転動体（玉）の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置（特願２００４−７６５５号）がある。この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実施する場合、上記各列の転動体の公転速度を求めるのに、これら各列の転動体を保持した保持器の回転速度を検出する事が、この公転速度を高分解能で求める面から有効である。この様な場合に、上記保持器に公転速度検出用エンコーダを支持固定する必要があるが、長期間に亙る使用に拘らず、この公転速度検出用エンコーダが上記保持器から分離しない様にすべく、これら公転速度検出用エンコーダと保持器との結合強度を確保する事が、上記荷重測定装置の信頼性を十分に確保する面から重要である。
【００１２】
上記公転速度検出用エンコーダと保持器との結合強度を確保する為には、合成樹脂製の保持器の射出成形時に公転速度検出用エンコーダを、この保持器の一部に包埋する（モールド成形する）事が考えられる。但し、この場合には、この保持器を射出成形する為の金型と、公転速度検出用エンコーダを設置しない保持器を射出成形する為の金型とを分けなければならず、製造コスト増大の原因となる。従って、転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットの製造個数があまり多くない場合には、上記公転速度検出用エンコーダと上記保持器とを接着により結合固定する事が好ましいと考えられる。
【００１３】
これら公転速度検出用エンコーダと保持器とを接着により結合固定する場合に結合強度を確保する為には、これら公転速度検出用エンコーダと保持器との当接面同士の間に塗布する接着剤の量を十分に確保する必要がある。これに対して、この当接面同士の間に塗布する接着剤の量を多くすると、この接着剤がこの当接面同士の間から径方向にはみ出し易くなる。そして、はみ出した場合にはこれを拭き取る必要がある。これは、はみ出した接着剤がその部分で固化した場合に、隣接する部材と干渉したり、使用に伴って剥離した接着剤の小片が転がり接触部に噛み込まれたりする事を防止する為である。但し、はみ出した接着剤を拭き取る作業は面倒で、転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットの製造コストを高くする原因となる為、好ましくない。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献２】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献３】特公昭６２−３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットの製造コストの低減を図るべく発明したものである。具体的には、公転速度検出用エンコーダと、保持器若しくはこの保持器と共に回転する部材に設けた相手面との当接面同士の間に塗布する接着剤の量を十分に確保した場合でも、この接着剤の拭き取り作業が不要な構造を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットは、静止輪と、回転輪と、複数個の転動体と、保持器と、公転速度検出用エンコーダとを備える。
このうちの静止輪は、使用時にも回転しない。
又、上記回転輪は、上記静止輪と同心に配置されて使用時に回転する。
又、上記各転動体は、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ形成された静止側軌道と回転側軌道との間に、転動自在に設けられたものである。
又、上記保持器は、上記各転動体をポケット内に保持した状態で上記静止輪と上記回転輪との間に設置され、これら各転動体の公転に伴って回転する。
又、上記公転速度検出用エンコーダは、上記保持器に支持固定されてこの保持器と共に回転するもので、被検出面である軸方向片側面にＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に配置した永久磁石製である。
そして、上記公転速度検出用エンコーダを、上記保持器若しくはこの保持器と共に回転する部材に設けた相手面に対し接着剤により固定している。
更に、本発明の転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットは、上記相手面のうちで上記公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面と対向する部分の一部に、上記接着剤のうちの過剰分を流入させる為の凹部を形成している。
【発明の効果】
【００１７】
上述の様に構成する本発明の転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットによれば、公転速度検出用エンコーダと、保持器若しくはこの保持器と共に回転する部材に設けた相手面との当接面同士の間に塗布する接着剤の量を十分に確保した場合でも、この接着剤の拭き取り作業が不要になる。即ち、上記当接面同士の間に十分な接着剤を介在させた状態で、上記公転速度検出用エンコーダと、保持器若しくはこの保持器と共に回転する部材とを互いに押し付け合うと、上記接着剤は上記当接面同士の間で押し潰される様にして広がる。そして、この接着剤の過剰分は凹部内に流入し、この凹部内で固化する。この様にしてこの凹部内で固化した接着剤は、隣接する部材と干渉したり、使用に伴って剥離する事はない。この結果、上記拭き取り作業が不要になり、公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットの製造コストの低減を図れる。
尚、上記拭き取り作業を不要にする事だけを考えれば、上記相手面を平坦面としたまま、上記公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面の一部に凹部を形成する事も考えられる。但し、この公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面の一部に凹部を形成すると、この公転速度検出用エンコーダの軸方向片側面から出る磁束の密度が低下したり、或はこの磁束の密度が不均一になる為、好ましくない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、相手面を、保持器に設けたリム部の軸方向端面とする。そして、この軸方向端面のうちで公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面に対向する部分の一部に、凹部を形成する。
この様な構成を採用すれば、保持器に対し公転速度検出用エンコーダを直接接着固定する構造で、接着剤の拭き取り作業を不要にできる。
【００１９】
又、上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、リム部の軸方向端面と公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面との間に、複数の凹凸係合部を設ける。これら各凹凸係合部は、それぞれが軸方向に突出する凸部と、この凸部をがたつきなく挿入させる軸方向に凹んだ凹部とから構成する。
この様な構成を採用すれば、上記保持器に対する上記公転速度検出用エンコーダの位置決めを、容易且つ正確に行なえる。即ち、各転動体の公転速度を正確に測定する為には、上記保持器に対して上記公転速度検出用エンコーダを、同心に結合固定する必要がある。これに対して、単に平面同士を突き合わせて接着する場合には、上記位置決めを正確に行ないにくく、各転動体の公転中心と公転速度検出用エンコーダの幾何中心とのずれが大きくなり易い。そして、このずれが大きくなると、上記各転動体の公転速度を正確に測定できなくなる。
これに対して、上記請求項３に記載した発明によれば、上記保持器に対して上記公転速度検出用エンコーダを同心に結合固定できて、上記各転動体の公転速度の測定精度確保の面から有利である。
【００２０】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、相手面を保持器と共に回転する部材である、磁性材製で円環状のバックヨークの軸方向片側面とする。又、公転速度検出用エンコーダをこの保持器に設けたリム部の軸方向端面に、このバックヨークを介して接着固定する。そして、この軸方向端面のうちでこのバックヨークの軸方向他側面に対向する部分の一部と、このバックヨークの軸方向片側面の一部で上記公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面に対向する部分の一部とに、それぞれ凹部を形成する。
この様な構成を採用すれば、上記公転速度検出用エンコーダの被検出面から出る磁束の強度を強くできる構造で、接着剤の拭き取り作業を不要にできる。
即ち、永久磁石製の公転速度検出用エンコーダの被検出面から出る磁束の強度を強くする為には、この公転速度検出用エンコーダの着磁方向両端面のうちで被検出面と反対側の面に、磁性材製のバックヨークを突き当てる事が好ましい。この場合、上記公転速度検出用エンコーダをこのバックヨークに接着し、このバックヨークを上記リム部の軸方向端面に接着する必要がある。
上記請求項４に記載した構造を採用すれば、上記２個所の接着部分の何れに就いても、接着剤のはみ出しを防止して、この接着剤の拭き取り作業を不要にできる。
【００２１】
又、上述の様な請求項５に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した様に、リム部の軸方向端面とバックヨークの軸方向他側面との間、及び、このバックヨークの軸方向片側面と公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面との間に、それぞれ複数ずつの凹凸係合部を設ける。これら各凹凸係合部は、それぞれが軸方向に突出する凸部と、この凸部をがたつきなく挿入させる軸方向に凹んだ凹部とから構成する。
この様な構成を採用すれば、前述した請求項３に記載した発明の場合と同様に、上記保持器に対する上記公転速度検出用エンコーダの位置決めを、容易且つ正確に行なえる。
【００２２】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、凹部を、リム部の軸方向端面のうちで公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面に対向する部分の内周側と外周側とに、それぞれ全周に亙って設ける（請求項２、３の構造）。或は、請求項７に記載した様に、凹部を、リム部の軸方向端面のうちでバックヨークの軸方向他側面に対向する部分の内周側と外周側とに、このバックヨークの軸方向片側面の一部で公転速度検出用エンコーダの軸方向他側面に対向する部分の内周側と外周側とに、それぞれ全周に亙って設ける（請求項５、６の構造）。
この様な構成を採用すれば、互いに接着すべき面同士の間に塗布する接着剤の量を十分に確保しつつ、この接着剤がはみ出す事を防止し、この接着剤の拭き取り作業を不要にできる。
即ち、互いに接着すべき面同士の接着強度を十分に確保する為には、この面同士の間に接着剤を、全周に亙って十分に塗布してから、上記接着すべき面同士を互いに押し付け合う事が好ましい。この場合、この様に塗布された接着剤は全周に亙って径方向に広がる。請求項４、７に記載した発明によれば、この様にして広がった接着剤は、上記内周側及び外周側に設けた凹部に捕集されて上記接着すべき面外にはみ出す事がなくなる。
尚、永久磁石製の公転速度検出用エンコーダを構成する場合、ゴム磁石製の永久磁石を鋼板製のバックヨークに、加硫接着により一体的に結合する場合がある。この様な場合には、ゴム磁石とバックヨークとを一体の公転速度検出用エンコーダと考え、これを、リム部の軸方向端面に接着する。この場合、この軸方向端面に凹部を形成すれば、請求項１に対応する構造となる。
【実施例】
【００２３】
図１〜６は、請求項１、５〜７に対応する、本発明の実施例を示している。本実施例は、自動車の従動輪（ＦＲ車、ＲＲ車、ＭＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持する為の転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重及びアキシアル荷重）を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に本発明を適用した場合に就いて示している。この転がり軸受ユニット自体の構成及び作用は、前述の図７に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００２４】
回転輪であるハブ２の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列アンギュラ型の内輪軌道８、８と、静止輪である外輪１の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列アンギュラ型の外輪軌道７、７との間に、それぞれ転動体（玉）９ａ、９ｂを複列（２列）に分けて、各列毎にそれぞれ複数個ずつ、保持器２０ａ、２０ｂにより保持した状態で転動自在に設ける事により、上記外輪１の内径側に上記ハブ２を、回転自在に支持している。この状態で上記各列の転動体９ａ、９ｂには、互いに逆方向で、且つ、同じ大きさの接触角αa 、αb （図２）が付与されて、背面組み合わせ型の、複列アンギュラ型玉軸受を構成する。上記各列の転動体９ａ、９ｂには、使用時に加わるアキシアル荷重によって喪失する事がない程度に十分な予圧を付与している。この様な転がり軸受ユニットの使用時には、上記外輪１を懸架装置に支持固定し、上記ハブ２の回転側フランジ３に制動用のディスクと車輪のホイールとを支持固定する。
【００２５】
上述の様な転がり軸受ユニットを構成する上記外輪１の軸方向中間部で上記複列の外輪軌道７、７の間部分に取付孔１０ａを、この外輪１を径方向に貫通する状態で形成している。そして、この取付孔１０ａにセンサユニット２１を、上記外輪１の径方向外方から内方に挿通し、このセンサユニット２１の先端部２２を、上記外輪１の内周面から突出させている。この先端部２２には、１対の公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂと、１個の回転速度検出用センサ１４ａとを設けている。
【００２６】
このうちの各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂは、上記複列に配置された転動体９ａ、９ｂの公転速度を測定する為のもので、上記先端部２２のうち、上記ハブ２の軸方向（図１〜２の左右方向）に関する両側面に、それぞれの検出面を配置している。本実施例の場合、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂは、上記複列に配置された各転動体９ａ、９ｂの公転速度を、前記各保持器２０ａ、２０ｂの回転速度として検出する。この為に本実施例の場合には、これら各保持器２０ａ、２０ｂを構成するリム部２４、２４を、互いに対向する側に配置している。そして、これら各リム部２４、２４の互いに対向する面に、それぞれが円輪状である公転速度検出用エンコーダ２５ａ、２５ｂを、全周に亙り、接着により結合固定している。
【００２７】
上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）は、被検出面である軸方向片側面にＳ極とＮ極とを交互に且つ等間隔で配置した円輪状の永久磁石であって、上記リム部２４に、図５に示す様に、鋼板等の磁性材製で円輪状のバックヨーク２６を介して接着固定している。この図５に示す様に、上記リム部２４の軸方向端面のうちでこのバックヨーク２６の軸方向他側面（図５の左側面）に対向する部分の一部に、環状の凹部２７ａ、２７ｂを、互いに同心に、それぞれ全周に亙って形成している。これら各凹部２７ａ、２７ｂは、上記バックヨーク２６の軸方向他側面に対向する部分の内径寄り部分と外径寄り部分とに形成しており、このバックヨーク２６を上記リム部２４に重ね合わせた状態で上記各凹部２７ａ、２７ｂの開口部は、上記バックヨーク２６の軸方向他側面により覆われる。
【００２８】
又、上記バックヨーク２６の軸方向片側面（図５の右側面）にも、上記各凹部２７ａ、２７ｂと同様の凹部２８ａ、２８ｂを形成している。即ち、この軸方向片側面の内径寄り部分と外径寄り部分とにこれら凹部２８ａ、２８ｂを、互いに同心に、それぞれ全周に亙って形成している。これら各凹部２７ａ、２７ｂは、上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）を上記バックヨーク２６に重ね合わせた状態で、この公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）により覆われる。
【００２９】
又、上記リム部２４の軸方向端面と上記バックヨーク２６の軸方向他側面との間に、複数の（図示の実施例では、図６に示す様に、円周方向等間隔３個所位置の）凹凸係合部２９、２９を設けている。これら各凹凸係合部２９、２９は、図５に示す様に、上記バックヨーク２６から上記リム部２４に向け軸方向に突出する円柱状の凸部３０と、このリム部２４の軸方向端面に形成された、この凸部３０をがたつきなく挿入させる円孔状の凹部３１とから成る。又、図示は省略するが、上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）の軸方向他側面と上記バックヨーク２６の軸方向片側面との間にも、同様の凹凸係合部を設置している。尚、リム部２４とバックヨーク２６との間の凹凸係合部２９、２９の設置位置と、このバックヨーク２６と上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）との間の凹凸係合部の設置位置とは、円周方向に関して互いにずらせている。
【００３０】
それぞれが上述の様な凹部２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂと凹凸係合部２９、２９とを備えた、上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）と上記バックヨーク２６とを上記リム部２４に結合固定する作業は、次の様にして行なう。尚、上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）と上記バックヨーク２６とを結合する作業と、このバックヨーク２６と上記リム部２４とを結合する作業とは、同時ではなく前後して行なうが、その前後は問わない。又、上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）と上記バックヨーク２６とを結合する作業と、このバックヨーク２６と上記リム部２４とを結合する作業とは、基本的には同じ様にして行なうので、以下、これらバックヨーク２６とリム部２４とを結合する作業に就いて説明する。
【００３１】
これらバックヨーク２６とリム部２４とを結合する場合には、先ず、このリム部２４の軸方向端面の径方向中間部で上記両凹部２７ａ、２７ｂの間部分に接着剤を、全周に亙って塗布する。次いで、上記各凹凸係合部２９、２９を構成する前記凸部３０と前記凹部３１とを嵌合させつつ、上記バックヨーク２６とリム部２４とを互いに押し付け合う。これら凸部３０と凹部３１との嵌合に基づき、これらバックヨーク２６とリム部２４とが互いに同心に組み合わされ、これらバックヨーク２６とリム部２４との押し付け合いに基づき、上記接着剤がこれらバックヨーク２６とリム部２４との互いに対向する面同士の間で広がる。この結果径方向に広がった接着剤のうちの余剰分は、上記両凹部２７ａ、２７ｂに捕集される。これら両凹部２７ａ、２７ｂは、上記接着剤を塗布した部分の内径側と外径側とに、それぞれ全周に亙って設けられているので、上記接着剤の余剰分の捕集は、確実に行なわれる。従って、接着強度を確保すべく、上記間部分への接着剤の塗布量を多めにしても、余剰分の接着剤が、上記バックヨーク２６の周縁から径方向にはみ出す事はない。従って、はみ出した接着剤を拭き取る作業は不要である。上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）と上記バックヨーク２６とに就いても、同様に、接着剤により結合固定する。この結果、上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）を前記各保持器２０ａ、２０ｂのリム部２４に、このリム部２４と同心に、且つ、十分な接着強度を確保した状態で結合固定できる。
【００３２】
一方、前記公転速度検出用センサ２３ａ（２３ｂ）の検出部は、図１〜３に示す様に、上記公転速度検出用エンコーダ２５ａ（２５ｂ）の軸方向片側面（被検出面）に検出隙間を介して対向し、上記各保持器２０ａ（２０ｂ）の回転速度を検出自在としている。尚、上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ、２５ｂの被検出面と上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂの検出面との距離（検出隙間）は、上記各保持器２０ａ、２０ｂのポケットの内面と上記各転動体９ａ、９ｂの転動面との間の隙間であるポケット隙間よりも大きく、２mm以下とする事が好ましい。上記検出隙間がポケット隙間以下になると、上記各保持器２０ａ、２０ｂがこのポケット隙間分変位した場合に、上記被検出面と上記検出面とが擦れ合う可能性を生じる為、好ましくない。反対に、上記検出隙間が２mmを越えると、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂにより上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ、２５ｂの回転を正確に測定する事が難しくなる。
【００３３】
一方、前記回転速度検出用センサ１４ａは、回転輪である前記ハブ２の回転速度を測定する為のもので、前記先端部２２の先端面、即ち、前記外輪１の径方向内端面に、その検出面を配置している。又、上記ハブ２の中間部で前記複列の内輪軌道８、８同士の間に、円筒状の回転速度検出用エンコーダ３２を外嵌固定している。上記回転速度検出用センサ１４ａの検出面は、この回転速度検出用エンコーダ３２の被検出面である、外周面に対向させている。この回転速度検出用エンコーダ３２の被検出面の特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させて、上記ハブ２の回転速度を上記回転速度検出用センサ１４ａにより検出自在としている。上記回転速度検出用エンコーダ３２の外周面と上記回転速度検出用センサ１４ａの検出面との間の測定隙間に関しても、２mm以下に抑える。
【００３４】
尚、何れも回転速度を検出するセンサである、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂ及び上記回転速度検出用センサ１４ａとしては、磁気式の回転速度検出用センサを使用する。又、この磁気式の回転速度検出用センサとしては、ホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子（ＭＲ素子、ＧＭＲ素子）、ＭＩ素子等の磁気検出素子を組み込んだアクティブ型のものが、好ましく使用できる。この様な磁気検出素子を組み込んだアクティブ型の回転速度検出用センサを構成するには、例えば、この磁気検出素子の一側面を、直接又は磁性材製のステータを介して永久磁石の着磁方向一端面に突き当て（磁性材製のエンコーダを使用する場合）、上記磁気検出素子の他側面を、直接又は磁性材製のステータを介して、上記各エンコーダ２５ａ、２５ｂ、３２の被検出面に対向させる。尚、本実施例の場合、永久磁石製のエンコーダを使用するので、センサ側の永久磁石は不要である。
【００３５】
本実施例の転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットを含んで構成した転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記各センサ２３ａ、２３ｂ、１４ａの検出信号は、図示しない演算器に入力する。そして、この演算器が、これら各センサ２３ａ、２３ｂ、１４ａから送り込まれる検出信号に基づいて、前記外輪１と前記ハブ２との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ１４ａが検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ１４ａが検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて算出する。この点に就いて、図４を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Ｆa が加わらない状態での、上記各列の転動体９ａ、９ｂの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
【００３６】
図４は、前述の図１に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列の内輪軌道８、８と複列の外輪軌道７、７との間に複列に配置された転動体９ａ、９ｂには、予圧Ｆ0 、Ｆ0 を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の重量等により、ラジアル荷重Ｆr が加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Ｆa が加わる。これら予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ラジアル荷重Ｆr 、アキシアル荷重Ｆa は、何れも上記各転動体９ａ、９ｂの接触角α（αa 、αb ）に影響を及ぼす。そして、この接触角α（αa 、αb ）が変化すると、これら各転動体９ａ、９ｂの公転速度ｎc が変化する。これら各転動体９ａ、９ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各転動体９ａ、９ｂの直径をｄとし、上記各内輪軌道８、８を設けたハブ２の回転速度をｎi とし、上記各外輪軌道７、７を設けた外輪１の回転速度をｎo とすると、上記公転速度ｎc は、次の（１）式で表される。
ｎc ＝｛１−（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎi ／２）｝＋｛１＋（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎo ／２）｝  −−−  （１）
【００３７】
この（１）式から明らかな通り、上記各転動体９ａ、９ｂの公転速度ｎc は、これら各転動体９ａ、９ｂの接触角α（αa 、αb ）の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角α（αa 、αb ）は、上記ラジアル荷重Ｆr 及び上記アキシアル荷重Ｆa に応じて変化する。従って上記公転速度ｎc は、これらラジアル荷重Ｆr 及びアキシアル荷重Ｆa に応じて変化する。本実施例の場合、上記ハブ２が回転し、上記外輪１が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Ｆr に関しては、大きくなる程上記公転速度ｎc が遅くなる。又、アキシアル荷重Ｆa に関しては、このアキシアル荷重Ｆa を支承する列の公転速度が速くなり、このアキシアル荷重Ｆa を支承しない列の公転速度が遅くなる。従って、この公転速度ｎc に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆr 及びアキシアル荷重Ｆa を求められる事になる。
【００３８】
但し、上記公転速度ｎc の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Ｆr と上記アキシアル荷重Ｆa とが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧Ｆ0 、Ｆ0 によっても変化する。又、上記公転速度ｎc は、上記ハブ２の回転速度ｎi に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Ｆr 、アキシアル荷重Ｆa 、予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ハブ２の回転速度ｎi を総て関連させて考えなければ、上記公転速度ｎc を正確に求める事はできない。このうちの予圧Ｆ0 、Ｆ0 は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Ｆr 、アキシアル荷重Ｆa 、ハブ２の回転速度ｎi は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。
【００３９】
この様な事情に鑑みて本実施例の場合には、前述した様に、ラジアル荷重Ｆr を求める場合には、前記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和を求める事で、上記アキシアル荷重Ｆa の影響を少なくしている。又、アキシアル荷重Ｆa を求める場合には、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求める事で、上記ラジアル荷重Ｆr の影響を少なくしている。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ１４ａが検出する上記ハブ２の回転速度ｎi との比に基づいて上記ラジアル荷重Ｆr 又は上記アキシアル荷重Ｆa を算出する事により、上記ハブ２の回転速度ｎi の影響を排除している。
【００４０】
尚、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂの信号に基づいて上記ラジアル荷重Ｆr とアキシアル荷重Ｆa とのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願２００４−７６５５号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、実施例に示した様な、自動車の車輪を支持する転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に限らず、工作機械、産業機械等、各種回転機械装置に作用する荷重を求める為に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の転動体の公転速度検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットにより構成する荷重測定装置の基本となる構造を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】保持器及び転動体と、公転速度検出用エンコーダと、公転速度検出用センサとを取り出して図２の上方から見た状態で示す模式図。
【図４】回転速度に基づいて荷重を測定できる理由を説明する為の、転がり軸受ユニットの模式図。
【図５】本発明の実施例を示す、公転速度検出用エンコーダを結合固定した保持器の部分断面図。
【図６】一部を省略して図５の側方から見た図。
【図７】従来から知られている、ラジアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。
【図８】従来から知られている、アキシアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１、１ａ  外輪
２、２ａ  ハブ
３、３ａ  回転側フランジ
４    ハブ本体
５    ナット
６    内輪
７    外輪軌道
８    内輪軌道
９ａ、９ｂ  転動体
１０、１０ａ  取付孔
１１    変位センサ
１２    センサリング
１３    センサロータ
１４、１４ａ  回転速度検出用センサ
１５    ナックル
１６    固定側フランジ
１７    ボルト
１８    ねじ孔
１９    荷重センサ
２０ａ、２０ｂ  保持器
２１    センサユニット
２２    先端部
２３ａ、２３ｂ  公転速度検出用センサ
２４    リム部
２５ａ、２５ｂ  公転速度検出用エンコーダ
２６    バックヨーク
２７ａ、２７ｂ  凹部
２８ａ、２８ｂ  凹部
２９    凹凸係合部
３０    凸部
３１    凹部
３２    回転速度検出用エンコーダ
【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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