(57)【要約】【課題】  外部にスラスト板やセンサ部材を追加することなく、高精度で安定性の良いスラスト荷重検出を行うことができるスラスト軸受を提供する。【解決手段】  このスラスト軸受１は、それぞれ転動体４が転走する転走面２ａ，３ａを有し互いに軸方向に対向する一対の軌道盤２，３、またはいずれか片方の軌道盤と、この軌道盤の前記転走面に転接する複数の転動体４とを備える。前記軌道盤２，３に掛かる軸方向荷重を検出する感歪素子７を前記軌道盤２に配する。【選択図】      図１
2006170352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ転動体が転走する転走面を有し互いに軸方向に対向する一対の軌道盤、またはいずれか片方の軌道盤と、この軌道盤の前記転走面に転接する複数の転動体とを備えたスラスト軸受において、前記軌道盤に掛かる軸方向荷重を検出する感歪素子を前記軌道盤に配したことを特徴とするスラスト軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記軌道盤に掛かる軸方向荷重による前記軌道盤の変形量を大きくする凹部を、前記軌道盤の転走面、この転走面に対する裏側となる面、その他の面、または角部に設け、この凹部内に前記感歪素子を配置したスラスト軸受。
【請求項３】
請求項１において、前記凹部を軌道盤と同心に全周に渡り設けたスラスト軸受。
【請求項４】
請求項１において、前記軌道盤の転走面、またはこの転走面に対する裏側となる面、またはその他の面を、前記軌道盤に掛かる軸方向荷重による前記軌道盤の変形量が平坦面とした場合に比べて大きくなる凸形状または凹形状としたスラスト軸受。
【請求項５】
請求項４において、前記凸形状または凹形状とした箇所が、軌道盤と同心に全周に渡り設けられたものであるスラスト軸受。
【請求項６】
請求項１において、前記感歪素子を、軌道盤の円周方向の複数箇所に設けたスラスト軸受。
【請求項７】
請求項１において、前記感歪素子が配置されている部分を覆う保護部材を設けたスラスト軸受。
【請求項８】
請求項７において、前記保護部材と軌道盤との接触部分に弾性部材を配したスラスト軸受。
【請求項９】
請求項７において、前記保護部材の一部に段差または突起を設け、前記感歪素子の配線部材を通す孔を設け、この孔に配線部材を通し、または配線部材と接続するためのコネクタを配したスラスト軸受。
【請求項１０】
請求項１において、前記感歪素子として歪みゲージを用いたスラスト軸受。
【請求項１１】
請求項１０において、前記歪みゲージを、軌道盤の略中心を放射中心として放射状に配したスラスト軸受。
【請求項１２】
請求項１１において、放射状に配された歪みゲージのピッチを、転動体のピッチと同一としたスラスト軸受。
【請求項１３】
請求項１２において、歪みゲージの検出信号と、前記歪みゲージとは別に設けられた検出手段による軸の回転センサ信号とを比較することで転動体の滑り状態を検出する手段を設けたスラスト軸受。
【請求項１４】
請求項１１において、放射状に配された歪みゲージのピッチを、転動体のピッチと異ならせたスラスト軸受。
【請求項１５】
請求項１において、前記感歪素子として静電容量型センサを用いたスラスト軸受。
【請求項１６】
請求項１５において、前記静電容量型センサが、２枚の電極とこれら両電極に挟まれる誘電材料とでなり、この静電容量型センサを１組以上配置し、前記静電容量型センサの前記電極を、全周に連続した環状、または円周方向の一部が切欠かれた環状としたスラスト軸受。
【請求項１７】
請求項１６において、前記感歪素子が配置されている部分を覆う保護部材を設け、前記誘電材料の弾性率を前記保護部材の弾性率よりも大きくしたスラスト軸受。
【請求項１８】
請求項１において、前記感歪素子として磁気特性変化型センサを用いたスラスト軸受。
【請求項１９】
請求項１８において、前記磁気特性変化型センサが、透磁率が荷重により変化する部材をコイルコアまたは磁路の一部となるようにコイルを配し、このコイルのインダクタンス変化を測定可能としたものであるスラスト軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸方向荷重を受けることができるスラスト軸受に関し、特に荷重（軸方向荷重等）を電気的な出力の変化として取り出す手段を備えたスラスト軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラスト軸受はスラスト荷重を受けることを目的とした軸受であるが、スラスト軸受が受けるスラスト荷重量を測定すれば、軸受の寿命判定や故障検出が可能となる。またその荷重測定値を、スラスト軸受が組み込まれた機器の制御に利用することも可能である。
通常、軸受に掛かるスラスト荷重を測定する方法として、例えば以下に挙げる種々のものが提案されている。
（１）軸に計測ターゲットとなるスラスト板を取付けたり軸端面を用いて、ハウジングとの軸方向隙間、あるいは軸端面で他の部材を変形させた変形量などの変位量を測定し、その測定値を荷重に換算するもの（例えば特許文献１，２）。
（２）スラスト軸受とハウジングの間に軸方向に変形する部材を挿入し、その変形状態や変形量を測定して荷重に変換するもの（例えば特許文献３〜５）。
（３）軸方向荷重を検出することを目的としたものではないが、転がり軸受において、固定側輪の外周部分に歪ゲージを配したもの（例えば特許文献６）。
（４）主としてスラスト軸受の回転速度を検出することを目的としたものであるが、スラスト軸受に磁界センサを配したもの（例えば特許文献７）。
【特許文献１】特開昭６３−１９８７９６号公報
【特許文献２】特開昭６４−５９１３２号公報
【特許文献３】特開昭６４−１９１６号公報
【特許文献４】特開２０００−１０７２８８号公報
【特許文献５】特開２００２−１１６０９９号公報
【特許文献６】特開平１−２０６１１３号公報
【特許文献７】特開平２−２６１９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された方法では、スラスト板を軸に取付けたり軸に段差を設ける必要があり、構造が複雑である。
特許文献２に開示された方法では、軸端面にセンサを取付けたり、軸端面で他の部材を変形させる必要があることから、軸方向の構成をコンパクトにできないばかりか、片側の軸端を動力伝達軸として利用できなくなるという問題を有する。
特許文献３〜５に開示された方法では、センサが別体となると、スラスト軸受とセンサ部材との軸方向の当たりを均一にすることが困難であり、荷重検出の精度や測定値の安定性に悪影響を及ぼすという問題を有する。さらに、組付け部材が増えるため、組付け工数が増えると共に、センサを配置するためのスペースを確保しなければならず、軸方向の構成をコンパクトにできないという問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、外部にスラスト板やセンサ部材を追加することなく、高精度で安定性の良いスラスト荷重検出を行うことができるスラスト軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のスラスト軸受は、それぞれ転動体が転走する転走面を有し互いに軸方向に対向する一対の軌道盤、またはいずれか片方の軌道盤と、この軌道盤の前記転走面に転接する複数の転動体とを備えたスラスト軸受において、前記軌道盤に掛かる軸方向荷重を検出する感歪素子を前記軌道盤に配したことを特徴とする。
この構成によると、感歪素子を軌道盤に配したため、スラスト軸受に軸方向荷重が掛けられると、軌道盤が軸方向にたわむことにより、感歪素子が変形し、感歪素子から変形に応じた電気信号が出力される。この電気信号を軸方向荷重に換算することで、スラスト軸受に掛かる軸方向荷重を検出することができる。このように、このスラスト軸受では、外部にスラスト板やセンサ部材を追加することなく、高精度で安定性の良いスラスト荷重検出を行うことができる。
【０００６】
この発明において、前記軌道盤に掛かる軸方向荷重による前記軌道盤の変形量を大きくする凹部を、前記軌道盤の転走面、この転走面に対する裏側となる面、その他の面、または角部に設け、この凹部内に前記感歪素子を配置しても良い。
この構成の場合、軌道盤の変形量を大きくする凹部を設けてその内部に感歪素子を配置したため、軸方向荷重による軌道盤のたわみが大きくなることで、軸方向荷重の検出感度を上げることができる。また、凹部内に感歪素子を配置することで、感歪素子が軸受外部に露出しないようにしているので、軸方向にコンパクトに構成することができ、軸受の取り扱いも容易となる。
【０００７】
前記凹部は、軌道盤と同心に全周に渡り設けても良い。凹部が全周に渡り設けられていると、軸方向荷重による軌道盤のたわみを全周にわたり大きくすることができる。
【０００８】
この発明において、前記軌道盤の転走面、またはこの転走面に対する裏側となる面、またはその他の面を、前記軌道盤に掛かる軸方向荷重による前記軌道盤の変形量が、平坦面とした場合に比べて大きくなる凸形状または凹形状としても良い。このような凸形状または凹形状とした場合も、軸方向荷重による軌道盤のたわみが大きくなり、軸方向荷重の検出感度を上げることができる。
【０００９】
前記凸形状または凹形状とした箇所は、軌道盤と同心に全周に渡り設けられたものであっても良い。前記凸形状または凹形状とした箇所が全周に渡り設けられていると、軸方向荷重による軌道盤のたわみを全周にわたり大きくすることができる。
【００１０】
この発明において、前記感歪素子を、軌道盤の円周方向の複数箇所に設けても良い。感歪素子が円周方向の複数箇所に設けられていると、各感歪素子の検出値変化から軸方向の偏荷重を測定することが可能となる。
【００１１】
この発明において、前記感歪素子が配置されている部分を覆う保護部材を設けても良い。前記保護部材が設けられていると、感歪素子を外部環境から保護することができる。
【００１２】
この発明において、前記保護部材と軌道盤との接触部分に弾性部材を配しても良い。弾性部材を配することで、保護部材による感歪素子配置部の封止が確実になり、感歪素子配置部へ潤滑油などが侵入することが防止できる。
【００１３】
この発明において、前記保護部材の一部に段差または突起を設け、前記感歪素子の配線部材を通す孔を設け、この孔に配線部材を通し、または配線部材と接続するためのコネクタを配しても良い。この構成の場合、例えば突起の孔を介して感歪素子に接続される配線部材を外部に引出したり、これらの配線部材を接続するコネクタを前記突起の孔に配することで、軌道盤のクリープや配線部材の断線などを防止できる。
【００１４】
この発明において、前記感歪素子として歪みゲージを用いても良い。歪みゲージを用いた場合、スラスト軸受に軸方向荷重が掛けられて軌道盤が軸方向にたわむと、感歪素子である歪みゲージが変形し、歪みゲージの両端間の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を測定し軸方向荷重に換算することで、スラスト軸受に掛かる軸方向荷重を検出することができる。
【００１５】
前記歪みゲージは、軌道盤の略中心を放射中心として放射状に配しても良い。歪みゲージが放射状に配されていると、軸方向荷重に伴う歪みゲージのたわみによる抵抗値変化を大きくすることができ、軸方向荷重の検出感度をさらに上げることができる。
【００１６】
前記放射状に配された歪みゲージのピッチは、転動体のピッチと同一としても良い。転動体のピッチと同一とすると、転動体の通過に伴い、より大きな歪みゲージの抵抗値変化として検出することができる。そのため、例えば抵抗値変化の最大値を測定することで、より精度の高い軸方向荷重の検出が可能となる。
【００１７】
この発明において、歪みゲージの検出信号と、前記歪みゲージとは別に設けられた検出手段による軸の回転センサ信号とを比較することで転動体の滑り状態を検出する手段を設けても良い。この手段を設けた場合、転動体のすべり状態を監視でき、荷重状態の判定に加えて軸受の異常も判定することができる。
【００１８】
この発明において、放射状に配された歪みゲージのピッチを、転動体のピッチと異ならせても良い。転動体のピッチと異ならせた場合は、転動体が通過している部分と通過していない部分での歪量の差を軽減して、歪みゲージ抵抗体の抵抗値変化を平均化することが可能となる。
【００１９】
この発明において、前記感歪素子として静電容量型センサを用いても良い。静電容量型センサを用いた場合、スラスト軸受に軸方向荷重が掛けられると、静電容量型センサの静電容量が変化するため、この静電容量の変化を測定し、その測定値を荷重に換算することで、スラスト軸受に掛かる軸方向荷重を検出することができる。
【００２０】
前記静電容量型センサは、２枚の電極とこれら両電極に挟まれる誘電材料とでなり、この静電容量型センサを１組以上配置し、前記静電容量型センサの前記電極を、全周に連続した環状、または円周方向の一部が切欠かれた環状としても良い。この構成の場合、スラスト軸受に軸方向荷重が掛けられると、静電容量型センサの両電極間の誘電材料の厚みが変化し、これに反比例して両電極間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を測定し、その測定値を荷重に換算することで、スラスト軸受に掛かる軸方向荷重を検出することができる。
【００２１】
この発明において、前記感歪素子が配置されている部分を覆う保護部材を設け、前記誘電材料の弾性率を前記保護部材の弾性率よりも大きくしても良い。誘電材料の弾性率が保護部材の弾性率よりも大きいと、軸方向荷重による感歪素子である静電容量型センサの容量変化が大きくなり、検出感度をより向上させることができる。
【００２２】
この発明において、前記感歪素子として磁気特性変化型センサを用いても良い。この構成の場合、スラスト軸受に軸方向荷重が掛けられると、磁気特性変化型センサの磁気特性が変化するので、この磁気特性変化を測定し、その特性値を荷重に換算することで、スラスト軸受に掛かる軸方向荷重を検出することができる。
【００２３】
前記磁気特性変化型センサは、透磁率が荷重により変化する部材をコイルコアまたは磁路の一部となるようにコイルを配し、このコイルのインダクタンス変化を測定可能としたものであっても良い。この構成の場合、スラスト軸受に軸方向荷重が掛けられると、磁気特性変化型センサの前記磁歪部材にも荷重が掛かり、その透磁率が上昇するので、コイルのインダクタンス値が上昇する。このインダクタンス値の変化から、荷重量を推定することができる。例えば、前記コイルに直列にコンデンサを接続して共振回路を構成し、その共振周波数と異なる一定周波数の正弦波信号を前記共振回路に印加すると、正弦波信号の振幅が荷重に応じて変化するので、その振幅から荷重量を推定することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明のスラスト軸受は、それぞれ転動体が転走する転走面を有し互いに軸方向に対向する一対の軌道盤、またはいずれか片方の軌道盤と、この軌道盤の前記転走面に転接する複数の転動体とを備えたスラスト軸受において、前記軌道盤に掛かる軸方向荷重を検出する感歪素子を前記軌道盤に配したため、外部にスラスト板やセンサ部材を追加することなく、高精度で安定性の良いスラスト荷重検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図６と共に説明する。このスラスト軸受１は、図２に分解斜視図で示すように、互いに軸方向に対向する一対の軌道盤２，３と、これら両軌道盤２，３間に介在する複数の転動体４とを備えるスラスト玉軸受である。一方の軌道盤２は、その片面が図示しないハウジングで支持されるリング状のハウジング軌道盤であって、他の片面に転動体４が転走する転走面２ａを有する。他方の軌道盤３は、その片面で図示しない回転軸の軸方向荷重を直接受け止めるリング状の軸軌道盤であって、前記ハウジング軌道盤２と軸方向に対向する他の片面に転動体４が転走する転走面３ａを有する。複数の転動体４はボールからなり、リング状の保持器５によって保持されている。
【００２６】
固定側の軌道盤である前記ハウジング軌道盤２の裏面、つまり転走面２ａを有する片面とは反対側の面には、図１（Ａ），（Ｂ）に断面図および裏面図で示すように、軌道盤２と同心の円周方向に延びる凹部６が全周にわたって設けられている。この凹部６内に、ハウジング軌道盤２に掛かる軸方向荷重を検出する感歪素子７が配置されている。前記凹部６は、ここでは円周溝とされる。この凹部６は、ハウジング軌道盤２に掛かる軸方向荷重による軌道盤２の軸方向へのたわみ変形量を大きくさせるものである。また、この凹部６は、感歪素子７が軌道盤２の外部にはみ出さないものとしている。
【００２７】
この実施形態では、前記凹部６内に配置される感歪素子７として１つの歪みゲージ抵抗体が用いられている。この歪みゲージ抵抗体７は、図１（Ｂ）に示すように、ハウジング軌道盤２の略中心Ｏを放射中心とした複数の放射状部が蛇行状に直列接続されて全周にわたり連続する形状とされ、凹部６の底面に貼り付けられている。図３は、歪みゲージ抵抗体７を配したハウジング軌道盤２の一部の断面を拡大して示す。同図のように、軌道盤２の裏面の歪みゲージ抵抗体７が配置されている凹部６は、この凹部６に嵌合する保護部材８で覆うことで、外部環境から保護されている。また、保護部材８と軌道盤２との接触部分にはゴム等の弾性部材９を配することで、保護部材８による凹部６の封止を確実にし、これにより歪みゲージ抵抗体７の配置された凹部６内へ潤滑油などが侵入するのを防止している。なお、図１（Ａ）において、左半部は保護部材８を取付けた状態を、右半部は保護部材７を取付ける前の状態をそれぞれ示している。
さらに、この実施形態では、図３のようにハウジング軌道盤２の転走面２ａを有する表面の全周を、無荷重時に転動体４との接触面を減少させるような凸形状に、詳しくは軌道盤２の径方向にわたって円弧状に変化する凸形状に形成することで、軸方向荷重によるハウジング軌道盤２のたわみが大きくなるようにされている。
【００２８】
次に、このスラスト軸受１による軸方向荷重の検出動作を説明する。スラスト軸受１に軸方向荷重が掛けられると、軌道盤２，３が軸方向にたわむ。これにより、ハウジング軌道盤３に配置されている感歪素子である歪みゲージ抵抗体７が変形し、歪みゲージ抵抗体７の両端間の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を測定し軸方向荷重に換算することで、スラスト軸受１に掛かる軸方向荷重を検出することができる。このように、このスラスト軸受１では、外部にスラスト板やセンサ部材を追加することなく、高精度で安定性の良いスラスト荷重検出を行うことができる。
【００２９】
この実施形態では、感歪素子である歪みゲージ抵抗体７が配されるハウジング軌道盤２の裏面（転走面２ａを有する片面とは反対側の面）に凹部６を設け、この凹部６内に歪ゲージ抵抗体７を配置しているので、軸方向荷重によるハウジング軌道盤２のたわみが大きくなり、軸方向荷重の検出感度を上げることができる。
また、凹部６内に歪みゲージ抵抗体７を配置することで、歪みゲージ抵抗体７が軸受の外部に露出しないようにしているので、軸方向にコンパクトに構成することができ、軸受の取り扱いも容易となる。また、凹部６をハウジング軌道盤２と同心に全周にわたり設けているので、軸方向荷重によるハウジング軌道盤３のたわみを全周にわたり大きくすることができる。
また、ハウジング軌道盤２の表面（転走面２ａを有する片面）を凸形状としていることで、軸方向荷重によるハウジング軌道盤３のたわみがさらに大きくなり、軸方向荷重の検出感度をさらに上げることができる。この場合の凸形状がハウジング軌道盤２と同心に全周にわたり設けられていることから、軸方向荷重によるハウジング軌道盤２のたわみを全周にわたりより大きくすることができる。
【００３０】
歪みゲージ抵抗体７は、ハウジング軌道盤２の略中心Ｏを放射中心とした複数の放射状部が蛇行状に直列接続されて全周にわたり連続する形状とされているので、軸方向荷重に伴うたわみによる抵抗値変化を大きくすることができ、軸方向荷重の検出感度をさらに上げることができる。歪みゲージ抵抗体７における放射状部の周方向ピッチを、図１のように転動体４のピッチと異なるピッチとした場合には、転動体４が通過している部分と通過していない部分での歪量の差を軽減して、歪みゲージ抵抗体７の抵抗値変化を平均化することが可能となる。また、歪みゲージ抵抗体７を、その放射状部の周方向ピッチが転動体４のピッチと一致するように形成しても良く、この場合には、転動体４の通過に伴い、より大きな歪みゲージ抵抗体７の抵抗値変化として検出することができ、例えば抵抗値変化の最大値を測定することで、より精度の高い軸方向荷重の検出が可能となる。さらに、転動体４の通過状態を測定することができるため、別途、軸に回転センサを取付けて、この回転センサの検出信号と比較することで転動体４のすべり状態を監視でき、荷重状態の判定に加えて軸受の異常も判定することができる。
【００３１】
図４は、上記転動体４の滑り状態を検出するアルゴリズムの一例を示すフロー図である。同図において、Ｎs は回転速度（軸回転数）、Ｎc は転動状態通過速度（保持器回転数）、Ｆは荷重量、Ｆthは荷重量しきい値である。
【００３２】
この実施形態のスラスト軸受１において、ハウジング軌道盤２の凹部６を覆う保護部材８の一部に、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、凹部６に連通する孔１０ａを有する突起１０を設け、この突起１０の孔１０ａを介して歪みゲージ抵抗体７に接続される配線部材を外部に引出したり、これらの配線部材を接続するコネクタを前記突起１０の孔１０ａに取付けるようにしても良い。このように構成することにより、ハウジング軌道盤２のクリープや配線部材の断線などを防止できる。
【００３３】
また、図１（Ｂ）では、複数の放射状部を蛇行状に連続させた歪みゲージ抵抗体７を、ハウジング軌道盤２の全周にわたって直列につないで１本とした例を示しているが、例えば図６にクロスしたハッチングで示すように、歪みゲージ抵抗体７の接続範囲Ｓを、周上で複数に分割しても良く、この場合には、各接続範囲Ｓの歪みゲージ抵抗体７の抵抗値変化から軸方向の偏荷重を測定することも可能となる。
【００３４】
図７および図８は、この発明の他の実施形態を示す。このスラスト軸受１Ａは、図１〜図６に示す第１の実施形態をスラストころ軸受に適用したものである。すなわち、このスラスト軸受１Ａは、図１のスラスト軸受１において、ボールからなる転動体４を、ころからなる転動体４Ａに置き換えたものである。その他の構成は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００３５】
図９および図１０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のスラスト軸受１Ｂは、図７および図８に示すスラストころ軸受１Ａにおいて、軸方向荷重を検出する感歪素子としてハウジング軌道盤２に静電容量型センサ７Ａを配したものである。静電容量型センサ７Ａは、図９（Ａ）に断面図で示すように、ハウジング軌道盤２の外周面に、その円周方向に延びて全周にわたって設けられた溝状の凹部６Ａ内に配置されている。図９（Ａ）の一部Ａを拡大して示す図９（Ｂ）のように、静電容量型センサ７Ａは、２枚の電極１１，１２と、これら両電極１１，１２に挟まれる誘電材料１３とでなるコンデンサ構造のものである。この実施形態では、静電容量型センサ７Ａは、図１０（Ａ），（Ｂ）に平面図および側面図で示すように、少なくとも両電極１１，１２が全周に連続した環状または円周方向の一部が切欠かれた環状とされ、その両電極１１，１２がハウジング軌道盤２の厚み方向（軸方向）に並ぶように、前記凹部６Ａに沿ってその内部に配置されている。両電極１１，１２の切欠部の各一端部は配線材料１４の接続部とされる。静電容量型センサ７Ａの外周は、電極１１，１２などの保護のために樹脂などの非導電性材料からなる保護部材１５により被覆されている。前記凹部６Ａの周方向の一部には、図９（Ｂ）のように、ハウジング軌道盤２の裏面側に開口する切欠部６Ａａが形成され、静電容量型センサ７Ａの両電極１１，１２に接続された配線材料１４を前記切欠部６Ａａから軌道盤２の裏面側から外部に引き出すようにされている。
【００３６】
このスラスト軸受１Ｂでは、軸方向荷重が掛けられると、ハウジング軌道盤２の凹部６Ａの溝幅が変化する。これにより、凹部６Ａ内に配置されている静電容量型センサ７Ａの両電極１１，１２間の誘電材料１３の厚みが変化するため、これに反比例して両電極１１，１２間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を測定し、その測定値を荷重に換算することで、スラスト軸受１Ｂに掛かる軸方向荷重を検出することができる。
【００３７】
この実施形態において、静電容量型センサ７Ａにおける誘電材料１３の弾性率は、静電容量型センサ７Ａを被覆する保護部材１５よりも大きくするのが好ましい。この場合は、軸方向荷重による静電容量型センサ７Ａの容量変化が大きくなり、検出感度をより向上させることができる。また、この実施形態では、２枚の電極１１，１２で誘電材料１３を挟んだ単層のコンデンサ構造としているが、複数のコンデンサを積層して静電容量型センサ７Ａとすることで、検出感度をさらに向上させても良い。
【００３８】
図１１は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このスラスト軸受１Ｂは、図９および図１０に示す実施形態において、静電容量型センサ７Ａをハウジング軌道盤２の外周面に形成した凹部６Ａに配置していたのに代えて、図１１（Ａ）に断面図で示すように、ハウジング軌道面２の裏面の外周部分全周域を、断面円弧状の円弧状加工面２ｂとし、この円弧状加工面２ｂに静電容量型センサ７Ａを配置したものである。図１１（Ａ）の一部Ｂを拡大して示す図１１（Ｂ）のように、この場合の静電容量型センサ７Ａも保護部材１５で被覆され、その保護部材１５は、ハウジング軌道面２の裏面の前記円弧状加工面２ｂを除く平坦面と同一平面で、外周面よりも外側にはみ出さないように配置されている。その他の構成は、図９および図１０に示す実施形態と略同じである。
【００３９】
この実施形態のスラスト軸受１Ｂでは、軸方向荷重が掛けられると、ハウジング軌道盤２の裏面とハウジングとの接触面積が変化する。すなわち、前記円弧状加工面２ｂとハウジングとの間の隙間量が変化する。これにより、前記円弧状加工面２ｂに配置されている静電容量型センサ７Ａの両電極１１，１２間の誘電材料１３の厚みが変化するため、これに反比例して両電極１１，１２間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を測定し、その測定値を荷重に換算することで、スラスト軸受１Ｂに掛かる軸方向荷重を検出することができる。
【００４０】
なお、図９〜図１１の実施形態において、静電容量型センサ７Ａは、図１２のように、周上で複数（ここでは４つ）に分割しても良く、この場合には、各静電容量型センサ７Ａの静電容量変化から軸方向の偏荷重を測定することも可能となる。
【００４１】
図１３はこの発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のスラスト軸受１Ｃは、図７および図８に示すスラストころ軸受１Ａにおいて、軸方向荷重を検出する感歪素子としてハウジング軌道盤２に磁気特性変化型センサ７Ｂを配したものである。磁気特性変化型センサ７Ｂは、図１３（Ａ）に断面図で示すように、ハウジング軌道盤２の裏面に軌道盤２と同心に円周方向に全周にわたって設けられた溝状の凹部６Ｂ内に配置されている。磁気特性変化型センサ７Ｂは、荷重を受けたときの歪みにより透磁率が変化する磁歪部材１６と、この磁歪部材１６がコイルコアまたは磁路の一部となるように配したコイル１７とでなる。具体的には、図１３（Ｂ）に一部を破断したハウジング軌道盤２の裏面図を示すように、前記凹部６Ｂに沿うリング状の磁歪部材１６の内外周に、この磁歪部材１６と同心のコイル１７をそれぞれ沿わせて前記磁気特性変化型センサ７Ｂが構成され、凹部６Ｂに圧入嵌合される保護部材１８で磁気特性変化型センサ７Ｂが覆われている。２つのコイル１７は、同じ巻き線方向となるように接続されている。保護部材１８はその厚みを調整することで、ハウジング軌道盤２の裏面から外部に若干突出するようにし、磁歪部材１６に軸方向荷重が掛かり易くなるようにすることが望ましい。
【００４２】
このスラスト軸受１Ｃでは、軸方向荷重が掛けられると、ハウジング軌道盤２の凹部６Ｂ内に配置されている磁気特性変化型センサ７Ｂの磁歪部材１６にも荷重が掛かり、その透磁率が上昇するので、コイル１７のインダクタンス値が上昇する。そこで、例えば、前記コイル１７に直列にコンデンサを接続して共振回路を構成し、その共振周波数と異なる一定周波数の正弦波信号を前記共振回路に印加すると、正弦波信号の振幅が荷重に応じて変化するので、その振幅から荷重量を推定することができる。前記したように、磁気特性変化型センサ７Ｂを覆う保護部材１８を、ハウジング軌道盤２の裏面から外部に若干突出するようにした場合には、軸方向荷重が磁気特性変化型センサ７Ｂの磁歪部材１６に掛かり易くなるので、軸方向荷重に伴う磁歪部材１６の磁気特性変化が大きくなり、検出感度が向上する。
【００４３】
なお、図１３の実施形態において、磁気特性変化型センサ７Ｂの構成部材である磁歪部材１６を、図１４のように周方向に複数（ここでは４つ）に分割し、各分割磁歪部材１６毎にコイル１７を巻くことで、磁気特性変化型センサ７Ｂを周方向に分割配置しても良い。このように構成した場合には、磁気特性変化型センサ７Ｂの分割範囲に掛けられている軸方向荷重を個別に検出することができ、各分割範囲で検出される荷重を合計したものが、スラスト軸受１Ｃの全体に掛かる軸方向荷重となる。また、この場合、周上で径方向に対向する２つの分割位置にそれぞれ掛かる軸方向荷重の差から、軸方向荷重の偏荷重状態を推定することもできる。
【００４４】
図１５はこの発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のスラスト軸受１Ｄは、図１３に示すスラストころ軸受１Ｃにおいて、ハウジング軌道盤２の裏面に形成した凹部６Ｂ内に磁気特性変化型センサ７Ｂを配置するのに代えて、ハウジング軌道盤２の裏面に磁気特性変化型センサ７Ｂを直接配置すると共に、ハウジング軌道盤２にかしめた板金製の保護部材１８で磁気特性変化型センサ７Ｂを覆ったものである。その他の構成は、図１３の実施形態の場合と同様である。
【００４５】
この実施形態の場合、スラスト軸受１Ｄに掛かる軸方向荷重により、磁気特性変化型センサ７Ｂの磁歪部材１６と保護部材１８との間で応力を受けるので、磁歪部材１６の透磁率が変化し、軸方向荷重を検出することができる。
【００４６】
図１６はこの発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のスラスト軸受１Ｅは、図１３に示すスラストころ軸受１Ｃにおいて、ハウジング軌道盤２の裏面に形成した凹部６Ｂ内に磁気特性変化型センサ７Ｂを配置するのに代えて、図１６（Ａ）に断面図で示すように、ハウジング軌道盤２の外周面に設けられて円周方向に延びる溝状の凹部６Ｃ内に磁気特性変化型センサ７Ｂを配置したものである。ここでは、前記磁気特性変化型センサ７Ｂが、図１６（Ｂ）のように周方向に４分割された例を示している。その他の構成は、図１３の実施形態の場合と同様である。
【００４７】
この実施形態の場合、スラスト軸受１Ｅに掛かる軸方向荷重により前記凹部６Ｃの溝幅が狭まって、磁気特性変化型センサ７Ｂの磁歪部材１６に荷重に応じた歪みが生じ、その歪みに伴う透磁率の変化から、軸方向荷重を検出することができる。
【００４８】
なお、上記各実施形態では、ハウジング軌道盤２に感歪素子７，７Ａ，７Ｂを配した場合について示したが、これに限らず、軸軌道盤３側に感歪素子を配しても同様の効果を得ることができる。また、ハウジング軌道盤２が省略されたスラスト軸受にも同様に適用できる。さらに、上記各実施形態では、転動体としてボールやころを用いたスラスト転がり軸受に適用した場合を例示したが、転動体の種類によらずこの発明を適用することができる。さらに、スラスト軸受としては、転がり軸受に限らず、軸方向荷重が負荷されるすべり軸受等にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかるスラスト軸受の断面図、（Ｂ）は同スラスト軸受の一部を破断した裏面図である。
【図２】同スラスト軸受の分解斜視図である。
【図３】同スラスト軸受におけるハウジング軌道盤の部分拡大断面図である。
【図４】同スラスト軸受における転動体の滑り状態を検出するアルゴリズムの一例を示すフロー図である。
【図５】（Ａ）は同スラスト軸受の変形例を示す断面図、（Ｂ）は同スラスト軸受における保護部材の部分裏面図である。
【図６】同スラスト軸受の他の変形例におけるハウジング軌道盤の部分破断裏面図である。
【図７】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかるスラスト軸受の断面図、（Ｂ）は同スラスト軸受の一部を破断した裏面図である。
【図８】同スラスト軸受の分解斜視図である。
【図９】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかるスラスト軸受の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図１０】（Ａ）は同スラスト軸受における感歪素子の平面図、（Ｂ）は同感歪素子の側面図である。
【図１１】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかるスラスト軸受の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ部の拡大図である。
【図１２】同スラスト軸受における感歪素子の変形例を示す平面図である。
【図１３】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかるスラスト軸受の断面図、（Ｂ）は同スラスト軸受の一部を破断した裏面図である。
【図１４】同スラスト軸受の変形例を示す一部破断裏面図である。
【図１５】この発明のさらに他の実施形態にかかるスラスト軸受の断面図である。
【図１６】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかるスラスト軸受の断面図、（Ｂ）は同スラスト軸受の分解平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ〜１Ｅ…スラスト軸受
２…ハウジング軌道盤
２ａ…転走面
２ｂ…円弧状加工面
３…軸軌道盤
３ａ…転走面
４，４Ａ…転動体
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…凹部
７…歪みゲージ抵抗体（感歪素子）
７Ａ…静電容量型センサ（感歪素子）
７Ｂ…磁気特性変化型センサ（感歪素子）
８…保護部材
９…弾性部材
１０…突起
１０ａ…孔
１１，１２…電極
１３…誘電材料
１４…配線部材
１５…保護部材
１６…磁歪部材
１７…コイル
１８…保護部材
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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