(57)【要約】【課題】  車体２２の幅方向に作用するアキシアル荷重の成分を得られる構造を実現して、車両の走行姿勢を安定させる為の、高度の制御を可能にする。【解決手段】  車輪２１を上記車体２２に回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに、アキシアル荷重を測定する為の機構を組み込む。この機構は、この転がり軸受ユニットの軸方向に加わるアキシアル荷重を求める。この機構が求めたアキシアル荷重に、上記車輪２１に付与された舵角δに基づく補正を加えて、上記走行姿勢安定化の為に必要な、上記車体２２の幅方向に加わるアキシアル荷重の成分を求める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の懸架装置に支持された状態で回転しない静止輪と、この静止輪と同心に配置されて車輪と共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周面同士の間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記車輪と上記懸架装置との間に加わるアキシアル荷重のうちで上記静止輪及び回転輪の軸方向の成分を測定するアキシアル荷重測定手段とを備えた車両用アキシアル荷重測定装置に於いて、角度偏差測定手段と換算器とを備え、このうちの角度偏差測定手段は、上記静止輪及び回転輪の軸方向と上記車両の幅方向とのずれ角度を求めるものであり、上記換算器は、上記角度偏差測定手段が求めたずれ角度と上記アキシアル荷重測定手段が測定した上記静止輪及び回転輪の軸方向の成分とに基づいて、上記車両の幅方向に作用するアキシアル荷重を算出するものである事を特徴とする車両用アキシアル荷重測定装置。
【請求項２】
角度偏差測定手段が、車輪に付与される舵角を測定する為の舵角センサを含んで構成される、請求項１に記載した車両用アキシアル荷重測定装置。
【請求項３】
車両の懸架装置に支持された状態で回転しない静止輪と、この静止輪と同心に配置されて車輪と共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周面同士の間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記車輪と上記懸架装置との間に加わるアキシアル荷重のうちで上記静止輪及び回転輪の軸方向の成分を測定するアキシアル荷重測定手段とを備えた車両用アキシアル荷重測定装置に於いて、角度偏差測定手段と換算器とを備え、このうちの角度偏差測定手段は、上記静止輪及び回転輪の軸方向と、上記車両の進行方向に対し直角方向とのずれ角度を求めるものであり、上記換算器は、上記角度偏差測定手段が求めたずれ角度と上記アキシアル荷重測定手段が測定した上記静止輪及び回転輪の軸方向の成分とに基づいて、上記車両の進行方向に対し直角方向に作用するアキシアル荷重を算出するものである事を特徴とする車両用アキシアル荷重測定装置。
【請求項４】
角度偏差測定手段が、ステアリング装置の舵角に関する情報、車体に加わるヨーレイトに関する情報、この車体に加わる横加速度に関する情報、車輪の速度に関する情報、車体の前後方向に加わる加速度に関する情報のうちの１乃至複数の情報を用いて車体の進行方向を推定し、更にこの推定した進行方向に基づいてずれ角度を求めるものである、請求項３に記載した車両用アキシアル荷重測定装置。
【請求項５】
静止輪と回転輪との互いに対向する周面同士の間に複数の転動体が、接触角を付与された状態で転動自在に設けられており、アキシアル荷重測定手段は、同じ列に存在するこれら各転動体の公転速度を測定する為の公転速度測定手段と、これら同じ列に存在する各転動体の公転速度とは別に、上記回転輪の回転速度に対応して変化する速度を測定する為の速度測定手段とを備え、この速度測定手段から送り込まれる、上記回転輪の回転速度に対応して変化する速度を表す信号と、上記公転速度測定手段から送り込まれる、上記転動体の公転速度を表す信号とに基づいて、上記外輪と上記ハブとの間に、これら外輪及びハブの軸方向に作用するアキシアル荷重を求めるものである、請求項１〜４の何れかに記載した車両用アキシアル荷重測定装置。
【請求項６】
回転輪の回転速度に対応して変化する速度が、この回転輪自身の回転速度である、請求項５に記載した車両用アキシアル荷重測定装置。
【請求項７】
静止輪が内周面に複列の外輪軌道を有する外輪であり、回転輪が外周面に複列の外輪軌道を形成したハブであり、各転動体は、これら両外輪軌道及び上記両内輪軌道同士の間にそれぞれ複数個ずつ、これら両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられており、アキシアル荷重測定手段は、上記両列の転動体の公転速度を測定する為の１対の公転速度測定手段を備え、これら両公転速度測定手段から送り込まれる上記両列の転動体の公転速度を表す信号に基づいて、上記外輪と上記ハブとの間にこれら外輪及びハブの軸方向に作用するアキシアル荷重を求めるものである、請求項１〜５の何れかに記載した車両用アキシアル荷重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る車両用アキシアル荷重測定装置は、自動車の走行時に車体に加わるアキシアル荷重を測定し、この自動車の運行の安定性確保を図る為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば非特許文献１に記載されている様に、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化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化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、車体に加わるアキシアル荷重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、アキシアル荷重を測定自在な、アキシアル荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の場合、図３に示す様に、回転輪であるハブ１の外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ２を固設している。又、静止輪である外輪３の外周面に、この外輪３を懸架装置を構成するナックル４に支持固定する為の、固定側フランジ５を固設している。そして、上記外輪３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６、６と、上記ハブ１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７、７との間に、それぞれ複数個ずつの転動体８、８を転動自在に設ける事により、上記外輪３の内径側に上記ハブ１を回転自在に支持している。
【０００４】
更に、上記固定側フランジ５の内側面複数個所で、この固定側フランジ５を上記ナックル４に結合する為のボルト９を螺合する為のねじ孔１０を囲む部分に、それぞれ荷重センサ１１を添設している。上記外輪３を上記ナックル４に支持固定した状態でこれら各荷重センサ１１は、このナックル４の外側面と上記固定側フランジ５の内側面との間で挟持される。
【０００５】
この様な従来の転がり軸受ユニットのアキシアル荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル４との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル４の外側面と上記固定側フランジ５の内側面とが、上記各荷重センサ１１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１１の測定値を合計する事により、上記車輪と上記ナックル４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２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。
【０００６】
上述の図３に示した従来構造の場合、ナックル４に対し外輪３を支持固定する為のボルト９と同数だけ、荷重センサ１１を設ける必要がある。この為、荷重センサ１１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２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。又、この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る為、この公転速度を正確に測定できないと言った問題もある。
【０００７】
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、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に関する発明を行なった（特願２００４−７６５５号）。図４は、この先発明の転がり軸受ユニットのアキシアル荷重測定装置を示している。この先発明に係る構造の場合、静止輪である外輪３ａの軸方向中間部で複列の外輪軌道６ａ、６ｂの間部分に形成した取付孔１２にセンサユニット１３を、上記外輪３ａの外径側から内径側に向けて挿通し、このセンサユニット１３の先端部１４を、上記外輪３ａの内周面から突出させている。この先端部１４には、１対の公転速度検出用センサ１５ａ、１５ｂと、１個の回転速度検出用センサ１６とを設けている。
【０００８】
そして、このうちの各公転速度検出用センサ１５ａ、１５ｂの検出部を、複列に配置された各転動体８ａ、８ｂを回転自在に保持した各保持器１７ａ、１７ｂに設けた、公転速度検出用エンコーダ１８ａ、１８ｂの被検出面（互いに対向する軸方向側面）に近接対向させて、各転動体８ａ、８ｂの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ１６の検出部を、回転輪であるハブ１ａの中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ１９の被検出面（外周面）に近接対向させて、上記ハブ１ａの回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、上記外輪３ａと上記ハブ１ａとの間に加わるアキシアル荷重を求められる。
【０００９】
即ち、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない演算器が、上記各センサ１５ａ、１５ｂ、１６から送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪３ａと上記ハブ１ａとの間に加わるアキシアル荷重を算出する。例えば、このアキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ１５ａ、１５ｂが検出する各列の転動体８ａ、８ｂ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１６が検出する上記ハブ１ａ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５〜６を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Ｆｙが加わらない状態での、上記各列の転動体８ａ、８ｂの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
【００１０】
図５は、上述の図４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７ａ、７ｂと複列の外輪軌道６ａ、６ｂとの間に複列に配置された転動体８ａ、８ｂ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、車体の重量等に対する反作用として路面側から、ラジアル荷重Ｆｚ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Ｆｙが加わる。これら予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙは、何れも上記各転動体８ａ、８ｂの接触角α（αa 、αb ）に影響を及ぼす。そして、この接触角αa 、αb が変化すると、これら各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc が変化する。これら各転動体８ａ、８ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各転動体８ａ、８ｂの直径をｄとし、上記各内輪軌道７ａ、７ｂを設けたハブ１ａの回転速度をｎi とし、上記各外輪軌道６ａ、６ｂを設けた外輪３ａ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）
【００１１】
この（１）式から明らかな通り、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc は、これら各転動体８ａ、８ｂ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αa 、αb は、上記ラジアル荷重Ｆｚ及び上記アキシアル荷重Ｆｙ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Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。図４〜５に示した構造の場合、上記ハブ１ａが回転し、上記外輪３ａが回転しない為、具体的には、上記アキシアル荷重Ｆｙに関しては、図６に示す様に、このアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の転動体８ａ、８ｂの公転速度が速くなり（図６の破線イ参照）、このアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の転動体８ａ、８ｂの公転速度が遅くなる（図６の実線ロ参照）。従って、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc に基づいて、上記アキシアル荷重Ｆｙを求められる事になる。
【００１２】
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Ｆｚと上記アキシアル荷重Ｆｙ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１ａ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Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙ、予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ハブ１ａの回転速度ｎi を総て関連させて考えなければ、このうちのアキシアル荷重Ｆｙを上記公転速度ｎc に基づいて正確に求める事はできない。上記公転速度ｎc に影響する上記各要素のうちの予圧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Ｆｚ及びハブ１ａ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。
【００１３】
この様な事情に鑑みて先発明の場合には、前述した様に、上記アキシアル荷重Ｆｙを求める場合には、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度の差を求める事で、上記ラジアル荷重Ｆｚの影響を少なくしている。更に、この公転速度の差と、前記回転速度検出用センサ１６が検出する上記ハブ１ａの回転速度ｎi との比に基づいて上記アキシアル荷重Ｆｙを算出する事により、上記ハブ１ａの回転速度ｎi の影響を排除している。但し、上記アキシアル荷重Ｆｙを、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度の比に基づいて算出する場合には、上記ハブ１ａの回転速度ｎi は、必ずしも必要ではない。
【００１４】
尚、上記各公転速度検出用センサ１５ａ、１５ｂの信号に基づいてアキシアル荷重Ｆｙ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。
又、図４に示した構造は、上記各公転速度検出用センサ１５ａ、１５ｂと上記回転速度検出用センサ１６とを、単一のセンサユニット１３の先端部１４に保持した構造であるが、これら各センサ１５ａ、１５ｂ、１６は、別々に設置しても良い。又、例えば、図７に示す様に、１対の公転速度検出用センサ１５ａ、１５ｂを、センサユニット１３ａの先端部１４ａに保持し、回転速度検出用センサ１６ａを、外輪３ａの内端部に嵌合固定したカバー２０に保持しても良い。この場合、回転速度検出用エンコーダ１９ａは、ハブ１ａの内端部に嵌合固定する。
【００１５】
何れにしても、上述の様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置により測定したアキシアル荷重は、路面と車輪（タイヤ）との接触面で生じている荷重と等価である。従って、この測定したアキシアル荷重に基づいて自動車（車両）の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、自動車の姿勢が不安定になる事を予防できてフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。
【００１６】
上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットのアキシアル荷重測定装置の信号を利用して、自動車の走行安定性を確保する為の制御を行なうに就いて、高度の制御を行なう為には、次の様な点に留意する必要がある。即ち、前述の図３に示した特許文献１に記載された従来構造にしても、図４、７に示した先発明に係る構造にしても、測定できるアキシアル荷重は、転がり軸受ユニットの軸方向に作用する成分である。これに対して、自動車の走行安定性を確保する為に制御を行なう場合に必要なアキシアル荷重は、多くの場合、自動車（の車体）の幅方向（車体座標の横方向）に、或は進行方向に対し直角方向に作用するアキシアル荷重である。
【００１７】
一方、操舵時に車輪を支持している転がり軸受ユニットは、この車輪と共に変位し、その中心軸の方向が自動車の幅方向及び進行方向に対し直角方向に対してずれる。この様にアキシアル荷重の測定方向と自動車の幅方向及び進行方向に対する直角方向とがずれると、このアキシアル荷重の測定値を利用して走行安定性を確保する為の厳密な制御を行なう事が難しくなる。勿論、上記従来構造或は先発明に係る構造により、転がり軸受ユニットの軸方向に加わるアキシアル荷重を求めてこれを走行安定性確保の為の制御に利用すれば、アキシアル荷重を利用する事なく制御を行なう場合に比べて、遥かに高度の制御を行なえる。但し、走行安定性確保の為の制御をより高度に行なう為には、この制御の為に使用するアキシアル荷重の値は、車体の幅方向或は進行方向に対して直角方向に作用する成分である事が好ましい。この理由は、姿勢を安定させる為の制御の対象が車体である為である。
【００１８】
【特許文献１】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献２】特公昭６２−３３６５号公報
【非特許文献１】青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ／クルマの最新メカがわかる本」、ｐ．１４８−１４９、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、車体の幅方向或は進行方向に対して直角方向に作用するアキシアル荷重の成分を得られる車両用アキシアル荷重測定装置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】
【００２０】
本発明の車両用アキシアル荷重測定装置は何れも、前述の図３に示した従来の、或は前述の図４、７に示した先発明の車両用アキシアル荷重測定装置と同様に、静止輪と、回転輪と、複数の転動体と、アキシアル荷重測定手段とを備える。
このうちの静止輪は、車両の懸架装置に支持された状態で回転しない。
又、上記回転輪は、上記静止輪と同心に配置されて車輪と共に回転する。
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周面同士の間に転動自在に設けられている。
更に、上記アキシアル荷重測定手段は、上記車輪と上記懸架装置との間に加わるアキシアル荷重のうちで、上記静止輪及び回転輪の軸方向の成分を測定する。
【００２１】
特に、請求項１に記載した車両用アキシアル荷重測定装置に於いては、角度偏差測定手段と換算器とを備える。
そして、このうちの角度偏差測定手段は、上記静止輪及び回転輪の軸方向と上記車両の幅方向とのずれ角度を求める。
又、上記換算器は、上記角度偏差測定手段が求めたずれ角度と上記アキシアル荷重測定手段が測定した上記静止輪及び回転輪の軸方向の成分とに基づいて、上記車両の幅方向に作用するアキシアル荷重を算出する。
【００２２】
又、請求項３に記載した車両用アキシアル荷重測定装置も、角度偏差測定手段と換算器とを備える。
そして、このうちの角度偏差測定手段は、上記静止輪及び回転輪の軸方向と、上記車両の進行方向に対し直角方向とのずれ角度を求める。
又、上記換算器は、上記角度偏差測定手段が求めたずれ角度と上記アキシアル荷重測定手段が測定した上記静止輪及び回転輪の軸方向の成分とに基づいて、上記車両の進行方向に対し直角方向に作用するアキシアル荷重を算出する。
【発明の効果】
【００２３】
上述の様に構成する本発明の車両用アキシアル荷重測定装置によれば、車体の幅方向或は進行方向に対して直角方向に作用するアキシアル荷重の成分を得られる。この為、姿勢を安定させる為の制御の対象である車体に対し、この車体の姿勢を不安定にさせる方向（幅方向或は進行方向に対して直角方向）に作用する力の大きさを正確に求めて、走行安定性確保の為の制御をより高度に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のうち、請求項１に記載した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、角度偏差測定手段を、車輪に付与される舵角を測定する為の舵角センサを含んで構成する。
車両の姿勢を安定させる為の制御を行なう車両の大部分には、上記舵角センサが搭載されている。そして、上記車輪に付与される舵角、即ち、静止輪及び回転輪の軸方向と車両の幅方向とのずれ角度は、上記舵角センサの測定値から容易に推定できる（舵角＝ずれ角度とする）。そこで、この舵角を利用して、前述の図３に示した（或は特許文献２に記載された）従来の、又は前述の図４、７に示した先発明の車両用アキシアル荷重測定装置により検出したアキシアル荷重を、車両の幅方向に作用するアキシアル荷重の成分に変換する。この点に就いて、図１を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１は、操舵輪である車輪（右前輪）２１にδなる大きさの舵角が付与された状態を示している。この状態で、この車輪２１を懸架装置に対し回転自在に支持する転がり軸受ユニットに組み込んだ（又は付属させた）アキシアル荷重測定装置が、Ｆｙ0 なる大きさのアキシアル荷重を算出し、このアキシアル荷重Ｆｙ0 を表す信号を、図示しない制御器に送る。この制御器には、図示しない舵角センサから、上記舵角δを表す信号も送り込まれる。そして、この制御器は、この舵角δに基づいて、上記アキシアル荷重測定装置が測定した、上記転がり軸受ユニットの軸方向に作用するアキシアルＦｙ0 の値を、下記の（２）式により、車体２２の幅方向（図１の左右方向）に作用するアキシアル荷重の成分Ｆｙ1 に変換する。
Ｆｙ1 ＝Ｆｙ0 ・ cosδ  −−−  （２）
【００２６】
そして、上記制御器は、この変換に基づいて得られたアキシアル荷重の車体の幅方向成分Ｆｙ1 に基づいて、走行安定性を確保する為の制御を行なう。この様に、走行安定性を乱す方向に加わるアキシアル荷重の成分Ｆｙ1 を用いて上記制御を行なうので、この制御を高度に行なえる（厳しい条件下での走行安定性確保を行なえる）。この様な構造は、進行方向に向いた舵角を付与される前輪に適用した場合に有効である。
尚、上述の説明は、操舵輪である前輪に舵角が付与された場合に就いて行なったが、四輪操舵装置（４ＷＳ）の様に、後輪にも舵角が付与される場合も、この舵角に基づいて、後輪を回転自在に支持している転がり軸受ユニットの軸方向に作用するアキシアル荷重の値を、車体の幅方向に作用する成分に変換する。この場合には、上記後輪に舵角を付与する為の舵角付与装置の構成部材の変位量を測定する変位センサの測定値からこの舵角を推定し、この推定値を用いて上記変換を行なう。但し、後輪の場合には、後述する請求項３、４に記載した構造と組み合わせる事が必要となる場合が多い。
【００２７】
一方、請求項３に記載した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、角度偏差測定手段として、ステアリング装置の舵角に関する情報、車体に加わるヨーレイトに関する情報、この車体に加わる横加速度に関する情報、車輪の速度に関する情報、車体の前後方向に加わる加速度に関する情報のうちの１乃至複数の情報を用いて、車体の進行方向を推定し、更にこの推定した進行方向に基づいて、ずれ角度を求める構成を採用する。この様な構成は、前輪に限らず、舵角を付与されない後輪に関しても有効である。
即ち、上述の図１で説明した様な舵角の代わりに、車輪（タイヤ）の進行方向と車輪の向きとがなす角度（スリップ角）を用いて、転がり軸受ユニットの軸方向に作用するアキシアルＦｙ0 の値を、車両の進行方向に作用する成分Ｆｙ1 に変換する。この点に就いて、図２を参照しつつ説明する。
【００２８】
先ず、車体２２ａに関するスリップ角βは、この車体２２ａの幅方向に加わる加速度ｙ″と、前後方向に加わる加速度ｘ″と、操舵輪に付与された舵角δとから算出できる。
自動車が一定の速度且つ舵角で走行（定常円旋回）している場合の様に、車体のロール角の変化がない場合には、左右の車輪間のトレッドは無視して、図２に示す様な、トレッド中央に等価輪が存在する２輪モデルとして考えて差し支えない。又、加減速動作をしない一定速の定常円旋回を前提とした場合には、車体姿勢に応じて、旋回走行に伴って発生する遠心力に基づく加速度が、上記車体２２ａの前後方向及び幅方向（横方向）に加わる。そして、これら両方向の加速度は、それぞれ上記車体に設置された、前後方向の加速度ｘ″を測定する為の第一の加速度センサと、幅方向の加速度ｙ″を測定する為の第二の加速度センサとにより、それぞれ測定されて、それぞれの測定値を表す信号が、上記スリップ角βを求める為の制御器に出力される。そして、この制御器は、下記の（３）式に基づいて、上記スリップ角βを求める。
β＝tan-1 （ｘ″／ｙ″）  −−−  （３）
【００２９】
この（３）式により、上記車体２２ａに関するスリップ角βが求められれば、前後の車輪のスリップ角β（xx）は図２に示した幾何学的関係から、上記第一、第二の加速度センサを設置した位置と、前後両車輪２１Ｆ、２１Ｒの中心位置との関係から、下記の（４）〜（６）式で表される。尚、各式中の符号は、図２に示した長さ或は角度を表している。
先ず、旋回半径Ｒが或る程度大きければ、後輪のスリップ角β（R ）は、次の（４）式で近以できる。
β（R ）＝β−φ2 ＝β−Ｌ2 ／Ｒ  −−−  （４）
又、旋回半径Ｒは、縦方向（車体２２ａの進行方向）の速度Ｖx と、この車体２２ａに加わるヨーモーメントの角速度ωRxとの比（Ｖx ／ωRx）で表せるので、上記（４）式は次の（５）式となる。
β（R ）＝β−ωRx・Ｌ2 ／Ｖx   −−−  （５）
更に、操舵輪である前輪のスリップ角β（F ）に関しては、付与された舵角δを考慮して、次の（６）式で表せる。
β（F ）＝β＋φ1 −δ＝β＋ωRx・Ｌ1 ／Ｖx −δ  −−−  （６）
【００３０】
この様な（５）式又は（６）式により、後輪又は前輪に関するスリップ角β（R ）又はβ（F ）を求めたならば、次の（７）式又は（８）式により、これら各スリップ角β（R ）、β（F ）に基づいて、アキシアル荷重測定装置が測定した、上記前後両車輪２１Ｆ、２１Ｒに関する、上記転がり軸受ユニットの軸方向に作用するアキシアル荷重Ｆｙ0 の値を、車体２２ａの進行方向に対し直角方向に作用するアキシアル荷重の成分Ｆｙ1 に変換する。
Ｆｙ1 ＝Ｆｙ0 ・ cosβ（R ）  −−−  （７）
Ｆｙ1 ＝Ｆｙ0 ・ cosβ（F ）  −−−  （８）
【００３１】
そして、制御器は、この変換に基づいて得られたアキシアル荷重の車体の幅方向成分Ｆｙ1 に基づいて、走行安定性を確保する為の制御を行なう。この場合も、走行安定性を乱す方向、即ち、車体２２ａの進行方向に対し直角方向に加わるアキシアル荷重の成分Ｆｙ1 を用いて上記制御を行なうので、この制御を高度に行なえる。
尚、四輪操舵装置（４ＷＳ）の様に、後輪にも舵角が付与される場合には、上記（５）式で、この後輪に付与された舵角を、その付与方向に応じて加減する。
【００３２】
尚、本発明は、前述の図３に示した（或は特許文献２に記載された）従来の車両用アキシアル荷重測定装置と組み合わせて実施する事もできる。但し、好ましくは、前述の図４、７に示した先発明の様に、転動体の公転速度に基づいてアキシアル荷重を測定する車両用アキシアル荷重測定装置と組み合わせて実施する。この様に転動体の公転速度に基づいてアキシアル荷重を測定する場合には、請求項５に記載した構造を採用する。
【００３３】
即ち、静止輪と回転輪との互いに対向する周面同士の間に複数の転動体を、接触角を付与した状態で転動自在に設ける。又、アキシアル荷重測定手段は、同じ列に存在するこれら各転動体の公転速度を測定する為の公転速度測定手段と、これら同じ列に存在する各転動体の公転速度とは別に、上記回転輪の回転速度に対応して変化する速度を測定する為の速度測定手段とを備える。そして、演算器は、この速度測定手段から送り込まれる、上記回転輪の回転速度に対応して変化する速度を表す信号と、上記公転速度測定手段から送り込まれる、上記転動体の公転速度を表す信号とに基づいて、上記外輪と上記ハブとの間に、これら外輪及びハブの軸方向に作用するアキシアル荷重を求める。
要するに、自動車用の転がり軸受ユニットの様に運転速度が頻繁に変化する構造で、転動体の公転速度に基づいてアキシアル荷重を測定する場合には、接触角を付与された転動体の公転速度と、この公転速度とは別の回転方向に関する速度との２種類の速度を求める。
【００３４】
この場合に、上記公転速度とは別の回転方向に関する速度（回転輪の回転速度に対応して変化する速度）としては、例えば請求項６に記載した様に、この回転輪自身の回転速度が採用できる。前述の図６に示した破線イ又は実線ロから明らかな通り、上記接触角を付与された転動体の公転速度と、この回転輪の回転速度とから、運転速度が頻繁に変化する構造で、転動体の公転速度に基づいてアキシアル荷重を測定できる。
【００３５】
或は、請求項７に記載した様に、静止輪を内周面に複列の外輪軌道を有する外輪とし、回転輪を外周面に複列の外輪軌道を形成したハブとする。又、各転動体は、これら両外輪軌道及び上記両内輪軌道同士の間にそれぞれ複数個ずつ、これら両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設ける。そして、アキシアル荷重測定手段は、上記両列の転動体の公転速度を測定する為の１対の公転速度測定手段を備え、これら両公転速度測定手段から送り込まれる上記両列の転動体の公転速度を表す信号に基づいて、上記外輪と上記ハブとの間にこれら外輪及びハブの軸方向に作用するアキシアル荷重を求める。この場合に、このハブの回転速度を勘案しても良い。
この様な請求項７に記載した構造は、前述の図４、７に記載した、先発明に係る構造である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】車輪に付与された舵角を用いて、転がり軸受ユニットの軸方向に作用するアキシアル荷重の値を車両の幅方向に作用する成分に変換する状況を説明する為の模式図。
【図２】転がり軸受ユニットの軸方向に作用するアキシアル荷重の値を車両の進行方向に対し直角方向に作用する成分に変換する為に使用する、車輪のスリップ角を求める状況を説明する為の模式図。
【図３】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。
【図４】先発明に係る転がり軸受ユニットのアキシアル荷重測定装置の第１例の断面図。
【図５】先発明により荷重を求められる理由を説明する為の模式図。
【図６】同じく、各列の公転速度とハブの回転速度との比と、アキシアル荷重との関係を示す線図。
【図７】先発明に係る転がり軸受ユニットのアキシアル荷重測定装置の第２例の断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１、１ａ  ハブ
２    回転側フランジ
３、３ａ  外輪
４    ナックル
５    固定側フランジ
６、６ａ、６ｂ  外輪軌道
７、７ａ、７ｂ  内輪軌道
８、８ａ、８ｂ  転動体
９    ボルト
１０    ねじ孔
１１    荷重センサ
１２    取付孔
１３、１３ａ  センサユニット
１４、１４ａ  先端部
１５ａ、１５ｂ  公転速度検出用センサ
１６、１６ａ  回転速度検出用センサ
１７ａ、１７ｂ  保持器
１８ａ、１８ｂ  公転速度検出用エンコーダ
１９、１９ａ  回転速度検出用エンコーダ
２０    カバー
２１、２１Ｆ、２１Ｒ  車輪
２２、２２ａ  車体
【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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