(57)【要約】【課題】  車軸アキシャル方向の荷重を高精度に検出できる荷重センサ付きハブユニットを提供する。【解決手段】  荷重センサ付きハブユニット６においては、ハブ本体４ｂ、内輪５ａ及び外輪５ｂのいずれかに主センサ保持部を形成し、これに車軸アキシャル方向に対抗する形で対向センサ保持部を設ける（対向センサ保持部は、車軸２、ハブ本体４ｂ、内輪５ａ、外輪５ｂ、外輪取付部及び締結部材５ｔのうち、主センサ保持部が非形成となる部材に形成する）。そして、それら対向センサ保持部と前記主センサ保持部との間に、車軸２に加わるアキシャル荷重を検出する荷重センサ５０を挟圧保持される形で配置する。これにより、ハブユニットに荷重センサ５０を予め組み込み込んだ構造を前提として、従来の荷重センサ付きハブユニット６と比較し、車軸アキシャル方向の荷重をはるかに高精度に検出することが可能となる。【選択図】    図１
2006234644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸の先端部外周面に取り付けられる筒状のハブ本体と、該ハブ本体の外周面からラジアル方向外向きに突出するホイール取付部とを有するハブと、
前記ハブ本体の外周面に取り付けられ、前記車軸及び前記ハブと一体回転可能に取り付けられる内輪と、
該内輪のラジアル方向外側に配置された外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に配置される複数の転動体と、
自動車側に設けられた外輪取付部に前記外輪を非回転となるように締結する締結部材と、
前記ハブ本体、前記内輪及び前記外輪のいずれかに形成される主センサ保持部と、
前記車軸、前記ハブ本体、前記内輪、前記外輪、前記外輪取付部及び前記締結部材のうち、前記主センサ保持部が非形成となる部材に形成された対向センサ保持部と前記主センサ保持部との間で、前記車軸アキシャル方向に挟圧保持される形で配置され、前記車軸に加わるアキシャル荷重を検出する荷重センサと、
を備えたことを特徴とする荷重センサ付きハブユニット。
【請求項２】
前記車軸先端部が、その後端側に隣接する車軸本体部よりも縮径されてなり、前記ハブ本体が前記該車軸先端部に外挿されるとともに、該車軸先端部と車軸本体部との境界位置に、前記ハブ本体の後端面と当接する段部が形成され、該ハブ本体の後端部が前記主センサ保持部とされ、前記段部が前記対向センサ保持部とされて、それら対向センサ保持部と主センサ保持部との間に前記荷重センサが配置される請求項１記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項３】
前記ハブ本体の外周面には、ラジアル方向に突出する形で、前記内輪の自身に対するアキシャル方向の相対移動を規制する内輪規制部が形成され、該内輪規制部が対向センサ保持部とされ、当該内輪規制部と対向する前記内輪のアキシャル方向端部が前記主センサ保持部とされて、それら対向センサ保持部と主センサ保持部との間に前記荷重センサが配置される請求項１記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項４】
前記ハブ本体にはアキシャル方向に貫通する車軸挿通孔が形成され、該車軸挿通孔の先端開口から前記車軸の先端に、前記ハブを車軸に締結するためのハブ締結用ボルトがねじ込まれ、前記ハブ本体の前記車軸挿通孔の開口周縁部が前記主センサ保持部とされ、前記ハブ締結用ボルトの頭部が前記対向センサ保持部とされて、それら対向センサ保持部と主センサ保持部との間に前記荷重センサが配置される請求項１記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項５】
前記外輪のアキシャル方向後端部が、前記外輪取付部となる車軸ケースの外輪収容孔の内側に挿入されるとともに、前記外輪の外周面にラジアル方向に突出形成された取付フランジが前記車軸ケースの前記外輪収容孔の周縁部に当接して、該外輪の前記車軸ケースに対するアキシャル方向の相対移動が規制されるようになっており、かつ前記取付フランジに一体化された外輪締結部にボルト挿通孔が貫通形成され、該ボルト挿通孔を経て前記車軸ケース側に前記締結部材をなす外輪締結ボルトがねじ込まれる取付構造を有し、
前記取付フランジが前記主センサ保持部とされ、前記車軸ケースの前記外輪収容孔の周縁部が前記対向センサ保持部とされ、それら対向センサ保持部と主センサ保持部との間に前記荷重センサが配置される請求項１記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項６】
前記外輪の外周面にラジアル方向に突出形成された取付フランジが前記車軸ケースの前記外輪収容孔の周縁部に当接して、該外輪の前記車軸ケースに対するアキシャル方向の相対移動が規制されるようになっており、かつ前記取付フランジに一体化された外輪締結部にボルト挿通孔が貫通形成され、該ボルト挿通孔を経て前記車軸ケース側に前記締結部材をなす外輪締結ボルトがねじ込まれる取付構造を有し、
前記外輪締結部の前記ボルト挿通孔の後端側開口周縁部が前記主センサ保持部とされ、前記車軸ケースの前端部が前記対向センサ保持部とされて、それら対向センサ保持部と主センサ保持部との間に前記荷重センサが配置される請求項１記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項７】
前記外輪の外周面にラジアル方向に突出形成された取付フランジが前記車軸ケースの前記外輪収容孔の周縁部に当接して、該外輪の前記車軸ケースに対するアキシャル方向の相対移動が規制されるようになっており、かつ前記取付フランジに一体化された外輪締結部にボルト挿通孔が貫通形成され、該ボルト挿通孔を経て前記車軸ケース側に前記締結部材をなす外輪締結ボルトがねじ込まれる取付構造を有し、
前記外輪締結部の前記ボルト挿通孔の開口周縁部が前記主センサ保持部とされ、前記外輪締結ボルトの頭部が前記対向センサ保持部とされて、それら対向センサ保持部と主センサ保持部との間に前記荷重センサが配置される請求項１記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項８】
前記アキシャル荷重センサに前記車軸アキシャル方向のバイアス荷重を印加するために、前記対向センサ保持部と前記主センサ保持部とを互いに接近する向きに相対付勢するバイアス荷重印加手段が設けられ、前記バイアス荷重に対応したセンサ出力を中立点とする形で前記車軸に印加されるアキシャル荷重を双方向に検出・出力するようにした請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項９】
請求項４記載の要件を備え、前記ハブ締結用ボルトが前記バイアス荷重印加手段を構成する請求項８記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項１０】
請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の要件を備え、前記外輪締結ボルトが前記バイアス荷重印加手段を構成する請求項８記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項１１】
前記荷重センサは、前記アキシャル方向荷重の印加により、該アキシャル方向を法線とした面内の抵抗率を変化させるセラミック圧力抵抗センサである請求項１０記載の荷重センサ付きハブユニット。
【請求項１２】
前記セラミック圧力抵抗センサは、圧力抵抗効果を示す感圧セラミック相を、該感圧セラミック相よりも高強度の絶縁性セラミックからなるマトリックス相中に分散形成した複合セラミックにて構成される請求項１１記載の荷重センサ付きハブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷重センサ付きハブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００４−２７０８４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０７８２号公報
【０００３】
自動車の走行制御には、近年種々のセンサが使用されており、路面摩擦係数、路面反力あるいはヨーレートなどを、タイヤを懸架するサスペンション機構に取り付けた荷重センサで検出し、その検出出力を、例えばアンチロックブレーキシステムや操舵系の制御に使用することが行われている。しかし、サスペンション機構を介した荷重検出には精度上必ずしも満足できないものがあるため、特許文献１や特許文献２のごとく、タイヤホイールを取り付ける軸受ハブユニットに荷重センサを組み込み、より高精度に荷重検出する提案がなされている。軸受ハブユニットに荷重センサが予め組み込まれることで、自動車へのセンサの組み付けが一層容易になり、生産性の向上にも寄与している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２では、軸受外輪の外側に、これと当接する荷重センサをラジアル方向に複数設けた構成となっている。この構成では、路面反力（路面に対して垂直方向）やタイヤ摩擦（路面と平行方向）など、車軸に対して半径方向に作用する荷重は高精度に検出できるが、車軸アキシャル方向の荷重は、ラジアル方向の異なる位置に設けられた検出荷重のアンバランスから、車軸方向の投影成分を見出して間接的に測定せざるを得ず、精度に欠ける問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、車軸アキシャル方向の荷重を高精度に検出できる荷重センサ付きハブユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の荷重センサ付きハブユニットは、
車軸の先端部外周面に取り付けられる筒状のハブ本体と、
該ハブ本体の外周面からラジアル方向外向きに突出するホイール取付部とを有するハブと、
ハブ本体の外周面に取り付けられ、車軸及びハブと一体回転可能に取り付けられる内輪と、
該内輪のラジアル方向外側に配置された外輪と、
内輪と外輪との間に配置される複数の転動体と、
自動車側に設けられた外輪取付部に外輪を非回転となるように締結する締結部材と、
ハブ本体、内輪及び外輪のいずれかに形成される主センサ保持部と、
車軸、ハブ本体、内輪、外輪、外輪取付部及び締結部材のうち、主センサ保持部が非形成となる部材に形成された対向センサ保持部と前記主センサ保持部との間で、車軸アキシャル方向に挟圧保持される形で配置され、車軸に加わるアキシャル荷重を検出する荷重センサと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の荷重センサ付きハブユニットにおいては、ハブ本体、内輪及び外輪のいずれかに主センサ保持部を形成し、これに車軸アキシャル方向に対抗する形で対向センサ保持部を設ける（対向センサ保持部は、車軸、ハブ本体、内輪、外輪、外輪取付部及び締結部材のうち、主センサ保持部が非形成となる部材に形成する）。そして、それら対向センサ保持部と前記主センサ保持部との間に、車軸に加わるアキシャル荷重を検出する荷重センサを挟圧保持される形で配置する。これにより、従来の荷重センサ付きハブユニットと比較し、車軸アキシャル方向の荷重をはるかに高精度に検出することが可能となる。
【０００８】
本発明の荷重センサ付きハブユニットにおいては、アキシャル荷重センサに車軸アキシャル方向のバイアス荷重を印加するために、対向センサ保持部と主センサ保持部とを互いに接近する向きに相対付勢するバイアス荷重印加手段を設けることができる。これにより、バイアス荷重に対応したセンサ出力を中立点とする形で、車軸に印加されるアキシャル荷重を双方向に検出・出力することが可能となり、アキシャル荷重検出の自由度がより高められる。
【０００９】
荷重センサは、セラミック荷重センサとすることができる。セラミック荷重センサは、アキシャル方向荷重の印加により、該アキシャル方向を法線とした面内の抵抗率を変化させる圧力抵抗センサとすることができる。この構成によると、対向センサ保持部と主センサ保持部とによる荷重センサの加圧方向と、該荷重センサの出力取出方向とが直交するので、センサの出力取出を容易に行うことができる。また、抵抗変化検出によりセンサ出力回路も簡略化できる。この場合、セラミック圧力抵抗センサは、圧力抵抗効果を示す感圧セラミック相を、該感圧セラミック相よりも高強度の絶縁性セラミックからなるマトリックス相中に分散形成した複合セラミックにて構成することができる。このように構成すると、車軸から比較的大きな衝撃荷重が印加される環境下においても、荷重センサに十分な耐久性を確保することができ、ひいては長期にわたって安定した荷重検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態である荷重センサ付きハブユニット６の一例を断面構造にて示すものである。該荷重センサ付きハブユニット６は、車軸２の先端部外周面に取り付けられる筒状のハブ本体４ｂと、該ハブ本体４ｂの外周面からラジアル方向外向きに突出するホイール取付部４ａとを有するハブ４と、ハブ本体４ｂの外周面に取り付けられ、車軸２及びハブ４と一体回転可能に取り付けられる内輪５ａと、該内輪５ａのラジアル方向外側に配置された外輪５ｂと、内輪５ａと外輪５ｂとの間に配置される複数の転動体５ｃと、自動車側に設けられた外輪取付部に外輪５ｂを非回転となるように締結する締結部材５ｖとを備える。ハブ本体４ｂ、内輪５ａ及び外輪５ｂのいずれかに主センサ保持部が形成される。また、車軸２、ハブ本体４ｂ、内輪５ａ、外輪５ｂ、外輪取付部及び締結部材５ｖのうち、主センサ保持部が非形成となる部材には対向センサ保持部が形成される。そして、対向センサ保持部と主センサ保持部との間に、車軸２に加わるアキシャル荷重を検出する荷重センサ５０が、車軸アキシャル方向に挟圧保持される形で配置されている。
【００１１】
上記荷重センサ付きハブユニット６においては、ハブ本体４ｂ、内輪５ａ及び外輪５ｂのいずれかに主センサ保持部を形成し、これに車軸アキシャル方向に対抗する形で対向センサ保持部を設ける（対向センサ保持部は、車軸２、ハブ本体４ｂ、内輪５ａ、外輪５ｂ、外輪取付部及び締結部材５ｖのうち、主センサ保持部が非形成となる部材に形成する）。そして、それら対向センサ保持部と前記主センサ保持部との間に、車軸２に加わるアキシャル荷重を検出する荷重センサ５０を挟圧保持される形で配置する。これにより、ハブユニットに荷重センサ５０を予め組み込み込んだ構造を前提として、従来の荷重センサ付きハブユニットと比較し、車軸アキシャル方向の荷重をはるかに高精度に検出することが可能となる。
【００１２】
図１の構成においては、車軸先端部２ｔが、その後端側に隣接する車軸本体部２ｍよりも縮径されてなり、ハブ本体４ｂが該車軸先端部２ｔに外挿される。該車軸先端部２ｔと車軸本体部２ｍとの境界位置には、ハブ本体４ｂの後端面と当接する段部２ｆが形成されている。そして、該ハブ本体４ｂの後端部を主センサ保持部とし、段部２ｆを対向センサ保持部として、それら対向センサ保持部２ｆと主センサ保持部４ｂとの間に荷重センサ５０が配置されている。車軸２に形成された段部２ｆから荷重センサ５０に、車軸２に作用するアキシャル荷重が実質的に直接作用するので、該アキシャル荷重の検出精度を高めることができる。
【００１３】
図１において軸受は複列外向きアンギュラ玉軸受からなり、ハブ本体４ｂの外周に、アキシャル方向に隣接する形で圧入外嵌される２つの単列用の内輪５ａと、二列の軌道溝を有する単一の外輪５ｂと、二列で配設される複数の玉（転動体）５ｃと、二つの冠形保持器５ｄ、５ｄとを備えている。該軸受５は、外輪５ｂを非回転として内輪５ａを回転させる形態で利用される。ハブ本体４ｂの内周面と車軸先端部２ｔの外周面との嵌合部にはスプライン４ｓが形成されている。また、ホイール取付部４ａは、ハブ本体４ｂの外周面から外向きに突出するフランジ状に形成され、図示しないタイヤホイールが取り付けられる。
【００１４】
ハブ本体４ｂの外周面には、ラジアル方向に突出する形で、内輪５ａの自身に対するアキシャル方向の相対移動を規制する内輪規制部４ｄが形成されている。この内輪規制部４ｄは、ハブ本体の外周面に形成された環状の切欠の内壁部である。
【００１５】
他方、ハブ本体４ｂにはアキシャル方向に貫通する車軸挿通孔４ｈが形成されている。該車軸挿通孔４ｈの先端開口からは、車軸２の先端からは、ハブ４を車軸２に締結するためのハブ締結用ボルト２ｖがねじ込まれている。他方、外輪５ｂのアキシャル方向後端部５ｍは、外輪取付部となる車軸ケース３の外輪収容孔３ｈの内側に挿入されている。外輪５ｂの外周面には取付フランジ５ｆがラジアル方向に突出形成されており、該取付フランジ５ｆを車軸ケース３の外輪収容孔３ｈの周縁部に当接させることにより、該外輪５ｂの車軸ケース３に対するアキシャル方向の相対移動が規制されている。取付フランジ５ｆには外輪締結部５ｅが一体化されており、これにボルト挿通孔５ｈが貫通形成されている。そして、該ボルト挿通孔５ｈを経て車軸ケース３側に前記締結部材をなす外輪締結ボルト５ｖがねじ込まれ、外輪５ｂが車軸ケース３に取り付けられる。
【００１６】
荷重センサ５０は、セラミック荷重センサ５０とすることができる。セラミック荷重センサ５０は、アキシャル方向荷重の印加により、該アキシャル方向を法線とした面内の抵抗率を変化させる圧力抵抗センサとすることができる。この構成によると、対向センサ保持部と主センサ保持部とによる荷重センサ５０の加圧方向と、該荷重センサ５０の出力取出方向とが直交するので、センサの出力取出を容易に行うことができる。また、抵抗変化検出によりセンサ出力回路も簡略化できる。この場合、セラミック圧力抵抗センサは、図３に示すように、圧力抵抗効果を示す感圧セラミック相１１２を、該感圧セラミック相１１２よりも高強度の絶縁性セラミックからなるマトリックス相１１１中に分散形成した複合セラミックにて構成することができる。このように構成すると、車軸２から比較的大きな衝撃荷重が印加される環境下においても、荷重センサ５０に十分な耐久性を確保することができ、ひいては長期にわたって安定した荷重検出が可能となる。
【００１７】
上記のような複合セラミックからなる荷重センサ５０は、例えば特開２００２−３１０８１３号公報に開示されたものを用いることができる。圧力抵抗効果を有する感圧セラミック相は、ペロブスカイト構造の（Ｌｎ1-xＭａx）1-yＭｂＯ3-z、層状ペロブスカイト構造の（Ｌｎ2-uＭａ1+u）1-vＭｂ2Ｏ7-w、Ｓｉ及びこれらに微量の添加元素を加えた物質のいずれか１種以上よりなること（ここに０＜ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．２、０≦ｚ≦０．６、０＜ｕ≦１．０、０≦ｖ≦０．２、０≦ｗ≦１．０、Ｌｎ；希土類元素、Ｍａ；１種類またはそれ以上のアルカリ土類元素、Ｍｂ；１種類またはそれ以上の遷移金属元素）が好ましい。（Ｌｎ1-xＭａx）1-yＭｂＯ3-zにおいて、ｘが０もしくは０．５を越えた場合には、圧力抵抗効果を発現しない、もしくは発現したとしても充分な値の圧力抵抗効果ではないという問題が生じるおそれがある。（Ｌｎ1-xＭａx）1-yＭｂＯ3-zにおいて、ｙはペロブスカイト構造のＡサイト欠損量を示す。０≦ｙ≦０．２ならば、前記組成範囲内の圧力抵抗効果材料は上記複合材料を構成した場合に、適切な圧力抵抗効果を発揮できる。ｙが０．２を越えた場合には、圧力抵抗効果が小さくなるおそれがある。（Ｌｎ1-xＭａx）1-yＭｂＯ3-zにおいて、酸素欠損量ｚは、０≦ｚ≦０．６の範囲であっても、適切な圧力抵抗効果を発現し、優れた感圧部を構成しうる上記複合材料を構成することができる。ｚが０．６を越えた場合には、圧力抵抗効果を発現しない、もしくは発現したとしても充分な値の圧力抵抗効果ではないという問題が生じるおそれがある。また、（Ｌｎ2-uＭａ1+u）2-vＭｂ2Ｏ7-wにおいて、ｕが０もしくは１．０を越えた場合には、圧力抵抗効果を発現しない、もしくは発現したとしても充分な値の圧力抵抗効果ではないおそれがある。（Ｌｎ2-uＭａ1+u）1-vＭｂ2Ｏ7-wにおいて、０≦ｖ≦０．２ならば、優れた上記複合材料を構成するに適切な圧力抵抗効果を発現できる。ｖが０．２を越えた場合には、圧力抵抗効果を発現しない、もしくは発現したとしても充分な値の圧力抵抗効果ではないという問題が生じるおそれがある。また、（Ｌｎ2-uＭａ1+u）1-vＭｂ2Ｏ7-wにおいて、酸素欠損量ｗは０≦ｗ≦１．０の範囲であっても、適切な圧力抵抗効果を発現し、優れた感圧部としての上記複合材料を構成することができる。ｚが１．０を越えた場合には、圧力抵抗効果を発現しない、もしくは発現したとしても充分な値の圧力抵抗効果ではないという問題が生じるおそれがある。
【００１８】
他方、マトリックス相は、ジルコニア系セラミック相とすることが望ましい。なお、ジルコニア系セラミック相は、ＺｒＯ2を主成分とするものであり、正方晶系ないし立方晶系の高温相を室温付近に安定化させるための安定化成分（例えばＹ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｅＯ２など）等を副成分として含有することができる。ジルコニアは、強度が高くかつ電気絶縁性に優れ、上記マトリックス相の構成材質として有効に利用することができきる。なおマトリックス相用のセラミックスとしては、ジルコニア以外にも、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＳｉＯ2、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4などのセラミックスを適用することも可能である。
【００１９】
図２は、複合セラミックからなる荷重センサ５０の構成例であり、上記複合セラミックからなるセンシング層１１０の両側面には電極１０２，１０２が設けられ、各電極１０２，１０２にはセンサ出力取出用のリード線１２５，１２５が接続されている。また、補強のため、センシング層１１０の両主表面には、複合セラミックのマトリックス相構成用として例示した種々の絶縁性セラミックのいずれかからなる補強セラミック層１０３，１０３が、センシング層１１０に対する貼り合わせないし一体焼成により結合されている。
【００２０】
上記荷重センサ５０の構造では、センシング層１１０と平行なセンサ主表面が検出すべき荷重Ｆの印加面となり、これによるセンシング層１１０の面内抵抗率（いわゆるシート抵抗）変化を電極１０２，１０２及びリード線１２５，１２５を介して取り出す。従って、荷重センサ５０の２つの主表面が、主センサ保持部及び対向センサ保持部と各々対向するように配置され、両センサ保持部の間から出力用のリード線１２５，１２５を引き出す構成となる。
【００２１】
図４は、荷重センサ５０の出力制御回路の一例を示すもので、荷重センサ５０は参照抵抗５０ｒとともにハーフブリッジを形成し、該ハーフブリッジの一端が接地され、他端に一定のバイアス電圧Ｖｃｃを印加する。ハーフブリッジの分圧電圧出力は荷重センサ５０の抵抗変化により一義的に変化するので、これを増幅部５２、電圧フォロワ５５及び線形化回路５６を介してセンサ出力として取り出すこととなる。増幅部５２は、図４では単電源オペアンプ５２ｆと周辺の抵抗器５２ａ〜５２ｄとからなる差動増幅器として構成されている。
【００２２】
図１の構成では、荷重センサ５０は、主センサ保持部及び対向センサ保持部を構成するハブ４及び車軸２と一体回転するので、リード線１２５，１２５は車軸の末端に設けられた回転摺動を許容するコネクタ１５２（例えば、スリップリング：市販品としては、総合計装株式会社製ＴＲ１０Ｔシリーズ）に接続され、該コネクタ１５２を介して荷重センサ５０へのバイアス電圧が印加される。特に、車軸後端が動力伝達系に接続されない非駆動輪用の車軸においては、車軸後端にコネクタ１５２を取り付けやすく、好適である。
【００２３】
図１の荷重センサ付きハブユニット６においては、アキシャル荷重センサ５０に車軸アキシャル方向のバイアス荷重を印加するために、対向センサ保持部と主センサ保持部とを互いに接近する向きに相対付勢するバイアス荷重印加手段が設けられている。これにより、図５に示すように、バイアス荷重に対応したセンサ出力Ｖを中立点Ｖ０とする形で、車軸２に印加されるアキシャル荷重を双方向に検出・出力することが可能となり、アキシャル荷重検出の自由度がより高められる(図５では、バイアス荷重と一致した向きに横方向荷重が加わると、センサ出力Ｖは中立点Ｖ０よりも増加方向に変化し、逆向きに横方向荷重が加わると、センサ出力Ｖは中立点Ｖ０よりも減少方向に変化する。従って、中立点Ｖ０よりもセンサ出力Ｖが大きいか小さいかにより、横方向荷重の向きを判別することができ、中立点Ｖ０とセンサ出力Ｖとの差の絶対値が横方向荷重の大きさを表すこととなる。
【００２４】
図１の構成では、ハブ締結用ボルト２ｖがバイアス荷重印加手段の役割を担う。図６に示すように、ハブ締結用ボルト２ｖの締め付け力ＰＢを調整することにより、段部（対向センサ保持部）２ｆと主センサ保持部（ハブ本体部）４ｂとの間の締め付け力（挟圧力）を調整できる。ハブ締結用ボルト２ｖのレンチによる締め付け力ＰＢを、図６に示すように、ボルト２ｖの締め付け回転角θか、あるいはトルク計を用いたトルク測定値により管理する。図７に示すように、荷重センサ５０に隣接して、締め付けストロークが過剰となることを抑制するためのスペーサ５７ｓ（なるべく剛性の高いもの：例えば金属製）を設けてもよい。
【００２５】
なお、横方向荷重の検出が一方向に留まる場合は、図５に破線で示すように、バイアス荷重を特に印加しない構成とすることもできる。この場合、図８に示すように、ゴム等の弾性部材からなるスペーサ５９（非圧縮状態で、荷重センサ５０よりも厚みの大きいもの）を配置し、スペーサ５９を圧縮しつつ例えばハブ締結用ボルト２ｖを締め付け、対向センサ保持部と主センサ保持部とが荷重センサ５０に当接したところで締付を停止する。このとき、スペーサ５９の弾性復帰力がハブ締結用ボルト２ｖのがたつきを防止する役割を果たす。
【００２６】
なお、荷重センサ５０の出力については、車軸からのアキシャル荷重が印加されていない状態で、荷重ゼロを表す基準出力にキャリブレーションする必要がある。このキャリブレーションは、例えば、図４において、バイアス荷重を印加する場合は、ハーフブリッジに組み込まれた参照抵抗５０ｒを可変抵抗として、荷重ゼロ時の差動増幅器５２の出力がＶ０を示すように該抵抗値を調整する。また、センサ出力のゲインを調整したい場合は、差動増幅器５２の周辺抵抗５２ａ〜５２ｄの一部を可変抵抗とするか、あるいは電圧フォロワ５５を非反転増幅器で置き換え、その負帰還抵抗を可変抵抗化することにより、ゲイン調整することができる。
【００２７】
次に、車軸２からのアキシャル方向荷重を検出する荷重センサ５０の配置位置は、図１の態様に限定されるものではなく、以下の図９〜図１２を用いて説明するような種々の態様が可能である（図１との共通部には、同一の符号を付与して詳細な説明は省略する）。図９は、図１と同様に、ハブ４の後端部を主センサ保持部、車軸２の段部２ｆを対向センサ保持部としつつ、両者の間に周方向に複数の荷重センサ５０を配置した例である。これら複数の荷重センサ５０の出力アンバランスから、例えば車軸（あるいはタイヤ）の半径方向に作用する荷重（例えば、路面反力や摩擦力）を算出することが可能である。
【００２８】
図１０は、内輪規制部４ｄを対向センサ保持部とし、当該内輪規制部４ｄと対向する内輪５ａのアキシャル方向端部を主センサ保持部とし、それら対向センサ保持部４ｄと主センサ保持部５ａとの間に荷重センサ５０を配置した例である。また、図１１は、ハブ本体４ｂの車軸挿通孔４ｈの開口周縁部を主センサ保持部とし、ハブ締結用ボルト２ｖの頭部２ｈを対向センサ保持部として、それら対向センサ保持部２ｈと主センサ保持部２ｂとの間に荷重センサ５０を配置した例である。いずれも、車軸２に作用するアキシャル荷重を精度よく検出することができる。
【００２９】
図１２に示すように、外輪５の取付フランジ５ｆを主センサ保持部とし、車軸ケース３の外輪収容孔３ｈの周縁部を対向センサ保持部として、それら対向センサ保持部３ｈと主センサ保持部５ｆとの間に荷重センサ５０を配置することもできる。また、外輪締結部５ｅのボルト挿通孔５ｈの開口周縁部（前端側）を主センサ保持部とし、車軸ケース３の前端部を対向センサ保持部として、それら対向センサ保持部５ｔと主センサ保持部５ｅとの間に荷重センサ５０を配置することもできる。さらに、外輪締結部５ｅのボルト挿通孔５ｈの開口周縁部（前端側）を主センサ保持部とし、外輪締結ボルト５ｖの頭部５ｔを対向センサ保持部として、それら対向センサ保持部５ｔと主センサ保持部５ｅとの間に荷重センサ５０を配置することもできる。いずれの構造においても、車軸２からのアキシャル荷重は、ハブ４、内輪５ａ、転動体５ｃ及び外輪５ｂを介して荷重センサ５０に伝達される形になるが、非回転となる外輪５ｂ側に荷重センサ５０が取り付けられるので、荷重センサ５０からの出力取出が容易となる利点がある。また、荷重センサに前述のバイアス荷重を負荷する場合、外輪締結ボルト５ｖをバイアス荷重印加手段として機能させることができる。
【００３０】
なお、従動輪側では、ハブ本体４ｂが中実部材とされ、車軸に兼用される構成もありえる（当然、この場合は、図１のごときハブ本体と車軸との間に荷重センサを配置する構成は排除される：）。この場合も、ハブ本体４ｂは車軸と一体回転する部材の概念に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の荷重センサ付きハブユニットの第一実施形態を示す断面図。
【図２】圧力抵抗効果を用いたセラミックセンサからなる荷重センサの一例を示す斜視図。
【図３】圧力抵抗効果を示す複合セラミック材料の組織を模式的に示す図。
【図４】図１の荷重センサの出力回路の一例を示す図。
【図５】荷重センサの出力と横方向荷重との関係を示す模式図。
【図６】荷重センサに対するバイアス荷重の印加形態の第一例を示す模式図。
【図７】同じく第二例を示す模式図。
【図８】荷重センサにバイアス荷重を印加しない例を示す模式図。
【図９】本発明の荷重センサ付きハブユニットの第二実施形態を示す断面図。
【図１０】本発明の荷重センサ付きハブユニットの第三実施形態を示す断面図。
【図１１】本発明の荷重センサ付きハブユニットの第四実施形態を示す断面図。
【図１２】本発明の荷重センサ付きハブユニットの第五実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
２  車軸
２ｆ  段部
２ｖ  ハブ締結用ボルト
２ｈ  頭部
３  車軸ケース
３ｈ  外輪収容孔
４  ハブ
４ｂ  ハブ本体
４ｄ  内輪規制部
４ｈ  車軸挿通孔
５ａ  内輪
５ｂ  外輪
５ｃ  転動体
５ｆ  取付フランジ
５ｈ  ボルト挿通孔
５ｖ  外輪締結ボルト（締結部材）
５ｔ  頭部
６  荷重センサ付きハブユニット
５０  荷重センサ
【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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【図１１】
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【図１２】
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