(57)【要約】【課題】被変位検出部の並進荷重およびモーメント荷重を、簡易かつ正確に検出できるセンサ付き転がり軸受装置を提供すること。【解決手段】各変位センサからの信号を受ける信号処理部１４０で、各変位センサからの信号に基づいて、５つの差動信号を算出する。その後、信号処理部１４０で、信号処理部１４０に予めインプットされている５行５列の定数行列に、上記算出した５つの差動信号を乗じて、ハブユニットに作用している、３つの並進荷重および２つのモーメント荷重を算出する。【選択図】図７
2008275509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道面を周面に有する第１軌道部材と、
軌道面と、環状の被変位検出部とを周面に有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記被変位検出部の径方向の変位と、上記被変位検出部の軸方向の変位とを検出するセンサ装置と
を備え、
上記センサ装置は、
上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第１変位検出部と、
上記第１変位検出部に上記軸方向に間隔をおいて位置すると共に、上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第２変位検出部と
を有し、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に略等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記第１変位検出部の４つのセンサの出力の夫々を、ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉとすると共に、上記第２変位検出部の４つのセンサの出力の夫々を、ｆｏ、ｒｏ、ｔｏ、ｂｏとし、
更に、ｆｉとｒｉとは、上記第２軌道部材の中心軸に対して略線対称に位置している上記第１変位検出部の二つのセンサの出力であると共に、ｔｉとｂｉとは、上記第２軌道部材の中心軸に対して略線対称に位置している上記第１変位検出部の他の二つのセンサの出力であり、ｆｏは、上記ｆｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｒｏは、上記ｒｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｔｏは、上記ｔｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｂｏは、上記ｂｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であるとしたとき、
ｆｉ−ｒｉと、
ｔｉ−ｂｉと、
ｆｏ−ｒｏと、
ｔｏ−ｒｏと、
上記第１変位検出部の一つのセンサの出力から、その一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の一つのセンサの出力を引いた値か、または、上記第１変位検出部の複数のセンサの出力の和から、その複数のセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の複数のセンサの出力の和を引いた値と
に基づいて、上記被変位検出部に作用している並進荷重と、上記被変位検出部に作用しているモーメント荷重とを算出する演算部
を備えることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第２軌道部材は、車両の車輪を取り付けるための車輪取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、上記車両の車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記第１軌道部材の上記軌道面は、上記第２軌道部材の上記軌道面の上記径方向の外方に位置し、
上記第２軌道部材が所定の位置に配置されている状態において、
上記ｆｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のフロント側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｒｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のリア側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｔｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の上方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｂｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の下方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記算出部は、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））と、２５個の定数とに基づいて、上記車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、上記車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出することを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第２軌道部材は、車両の車輪を取り付けるための車輪取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、上記車両の車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記第１軌道部材の上記軌道面は、上記第２軌道部材の上記軌道面の上記径方向の外方に位置し、
上記第２軌道部材が所定の位置に配置されている状態において、
上記ｆｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のフロント側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｒｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のリア側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｔｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の上方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｂｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の下方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記車輪の半径をＲ［ｍ］、上記車両の上下方向の並進荷重をＦｚ［Ｎ］、上記車両の進行方向の並進荷重をＦｘ［Ｎ］、上記車輪の軸方向の並進荷重をＦｙ［Ｎ］、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重をＭｚ［Ｎ・ｍ］、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重をＭｘ［Ｎ・ｍ］としたとき、
上記算出部は、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、１６個の定数と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒという関係式とに基づいて、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚおよび上記Ｍｘを算出することを特徴とする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、軌道部材、転動体およびセンサ装置を有するセンサ付き転がり軸受装置に関し、特に、変位センサを有するハブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ付き転がり軸受装置としては、特開２００１−２１５７７号公報（特許文献１）に記載されているハブユニットがある。
【０００３】
このハブユニットは、回転軌道輪、固定軌道輪および一つの変位センサを備え、上記変位センサは、上記固定軌道輪に設けられている。具体的には、上記固定軌道輪の外周面は、径方向に延在する穴を有し、上記変位センサは、上記穴に挿入されている。上記変位センサの検出面は、上記回転軌道輪の外周面に向けられている。
【０００４】
上記変位センサは、車両の車輪に荷重が作用した際に発生する回転軌道輪の外周面の変位によって変動する回転軌道輪と固定軌道輪との間のギャップ（具体的には、このギャップに対応して変化する電気信号）を検出するようになっている。また、上記ハブユニットは、上記変位センサが検出したギャップに基づいて車輪に作用する鉛直方向の荷重を算出するようになっている。
【０００５】
上記従来のセンサ付き転がり軸受装置では、上記変位センサが一つで、かつ、上記変位センサの検出面が、上記回転軌道輪の外周面に向けられているから、変位センサの検出値に基づいて車輪に対して鉛直方向に作用する並進荷重を求めることが可能である一方、車両の旋回走行時の遠心力等に伴って発生する車両の前後方向のモーメント荷重や、車両の上下方向のモーメント荷重や、車輪の軸方向の並進荷重を求めることが不可能であるという問題がある。
【０００６】
また、従来、ハブユニットにおいて、車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重を簡易かつ精密に検出したいという要請が存在している。
【特許文献１】特開２００１−２１５７７号公報（図８参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、被変位検出部の並進荷重およびモーメント荷重を、簡易かつ正確に検出できるセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。また、本発明の課題は、特に、車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重を簡易かつ精密に検出できるセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、
軌道面を周面に有する第１軌道部材と、
軌道面と、環状の被変位検出部とを周面に有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記被変位検出部の径方向の変位と、上記被変位検出部の軸方向の変位とを検出するセンサ装置と
を備え、
上記センサ装置は、
上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第１変位検出部と、
上記第１変位検出部に上記軸方向に間隔をおいて位置すると共に、上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第２変位検出部と
を有し、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に略等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記第１変位検出部の４つのセンサの出力の夫々を、ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉとすると共に、上記第２変位検出部の４つのセンサの出力の夫々を、ｆｏ、ｒｏ、ｔｏ、ｂｏとし、
更に、ｆｉとｒｉとは、上記第２軌道部材の中心軸に対して略線対称に位置している上記第１変位検出部の二つのセンサの出力であると共に、ｔｉとｂｉとは、上記第２軌道部材の中心軸に対して略線対称に位置している上記第１変位検出部の他の二つの出力であり、ｆｏは、上記ｆｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｒｏは、上記ｒｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｔｏは、上記ｔｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であり、ｂｏは、上記ｂｉを出力するセンサに上記軸方向に略重なるセンサの出力であるとしたとき、
ｆｉ−ｒｉと、
ｔｉ−ｂｉと、
ｆｏ−ｒｏと、
ｔｏ−ｒｏと、
上記第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差と
に基づいて、上記被変位検出部に作用している並進荷重と、上記被変位検出部に作用しているモーメント荷重とを算出する演算部
を備えることを特徴としている。
【０００９】
尚、この明細書において、寸法や値について言及したときは、それらの寸法および値は、ＭＫＳ単位系での寸法および値であるものとする。
【００１０】
本発明によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部と、第２変位検出部とを有しているから、第１変位検出部の検出信号と、第２変位検出信号の検出信号に基づいて、軸方向の並進の変位に基づく並進荷重を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【００１１】
また、一実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、
上記第２軌道部材は、車両の車輪を取り付けるための車輪取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、上記車両の車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記第１軌道部材の上記軌道面は、上記第２軌道部材の上記軌道面の上記径方向の外方に位置し、
上記第２軌道部材が所定の位置に配置されている状態において、
上記ｆｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のフロント側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｒｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のリア側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｔｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の上方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｂｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の下方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記算出部は、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））と、２５個の定数とに基づいて、上記車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、上記車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出する。
【００１２】
本発明者は、上記ｆｉ−ｒｉ、ｔｉ−ｂｉ、ｆｏ−ｒｏおよびｔｏ−ｒｏの夫々と、実際に車両に作用する次の５つの荷重、すなわち、車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重および上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重の夫々とが、線形関係にあることを発見した。
【００１３】
また、上記第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差が、車両の上下方向の並進荷重、上記車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重および上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重の夫々に、線形関係にあることを発見した。
【００１４】
すなわち、ある事象において、５次元ベクトルＡ＝（ｆｉ−ｒｉ、ｔｉ−ｂｉ、ｆｏ−ｒｏ、ｔｏ−ｒｏ、第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差）と、その場合における荷重の実測値を示す５次元ベクトルＢ＝（車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重）とから、Ｂ＝Ｃ・Ａを満たす、５行５列の定数行列Ｃを予め決定すれば、違う事象において、その違う事象のＡを、Ｃに乗ずるだけで、簡単安価に、違う事象における、荷重実測値を算出できることを見出した。
【００１５】
本発明によれば、上記行列Ｃ、すなわち、５行５列の定数行列で表されるルックアップテーブルを参照するだけで、ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉ、ｆｏ、ｒｏ、ｔｏ、ｒｏの値から、簡単安価かつ正確に、車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出することができる。
【００１６】
また、一実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、
上記第２軌道部材は、車両の車輪を取り付けるための車輪取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、上記車両の車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記第１軌道部材の上記軌道面は、上記第２軌道部材の上記軌道面の上記径方向の外方に位置し、
上記第２軌道部材が所定の位置に配置されている状態において、
上記ｆｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のフロント側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｒｉを出力するセンサの検出面は、上記被変位検出部の上記車両のリア側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｔｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の上方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記ｂｉを出力するセンサの検出面は、上記変位検出部の鉛直方向の下方側に略位置する部分に上記径方向に対向し、
上記車輪の半径をＲ［ｍ］、上記車両の上下方向の並進荷重をＦｚ［Ｎ］、上記車両の進行方向の並進荷重をＦｘ［Ｎ］、上記車輪の軸方向の並進荷重をＦｙ［Ｎ］、上記車両の上下方向の回りのモーメント荷重をＭｚ［Ｎ・ｍ］、および、上記車両の進行方向の回りのモーメント荷重をＭｘ［Ｎ・ｍ］としたとき、
上記算出部は、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、１６個の定数と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒという関係式とに基づいて、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚおよび上記Ｍｘを算出する。
【００１７】
車輪の半径は、動的に変動し固有値として扱うと誤差を生じる場合があるが、検出信号を車両制御に用いる場合、計測器レベルの精度（≦１〜２％）は必要がなく、タイヤ半径を固定値としても車両制御に大きな影響は出ない。また、実車では、Ｍｘのみが発生することは無く、Ｆｙによって発生する。したがって、タイヤ半径を固定値と見なせばＭｘ≒Ｆｙ×Ｒが成立する。
【００１８】
したがって、計測器レベルの精度が必要がない場合、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒを仮定することにより、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、４行４列の定数行列とに基づいて、容易に、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚ、および、上記Ｍｘを算出することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部と、第２変位検出部とを有しているから、第１変位検出部の検出信号と、第２変位検出信号との信号に基づいて、軸方向の並進の変位を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【００２０】
また、一実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、ある事象において、５次元ベクトルＡ＝（ｆｉ−ｒｉ、ｔｉ−ｂｉ、ｆｏ−ｒｏ、ｔｏ−ｒｏ、第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差）と、その場合における荷重を示す実測値である５次元ベクトルＢ＝（車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重）とからＢ＝Ｃ・Ａを満たす、５行５列の定数行列Ｃを予め決定するだけで、違う事象において、その違う事象のＡを、Ｃに乗ずるだけで、簡単安価に、違う事象における、５つの荷重実測値を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２２】
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。
【００２３】
このハブユニットは、内軸１、内輪２、第１軌道部材としての外輪３、転動体としての複数の第１の玉４、転動体としての複数の第２の玉５、ケース部材６、および、センサ装置１０を備える。
【００２４】
上記内軸１は、小径軸部１９と、中径軸部２０と、第２軸部としての大径軸部２１とを有している。上記小径軸部１９の外周面には、ネジが形成されている。上記中径軸部２０は、小径軸部１９に段部１８を介して連なると共に、小径軸部１９の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２１は、中径軸部２０の小径軸部１９側とは反対側に位置している。上記大径軸部２１は、中径軸部２０に段部２２を介して連なると共に、中径軸部２０の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２１の外周面は、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝２３を有し、この軌道溝２３の外径は、中径軸部２０から離れるにしたがって、大きくなっている。
【００２５】
上記内軸１は、センター穴３１を有している。上記センター穴３１は、内軸１の軸方向の大径軸部２１側の端面の径方向の中央部に、形成されている。上記第センター穴３１は、円筒状の部分を有し、軸方向に所定距離延在している。また、上記内軸１は、軸方向の大径軸部２１側の端部に、車輪（図示せず）を取り付けるための、車輪取付用のフランジ５０を有している。
【００２６】
上記内輪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。上記内輪２の軸方向の大径軸部２１側の端面は、上記段部２２に当接している。上記内輪２は、その外周面の大径軸部２１側に軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝２８を有している。この軌道溝２８の外径は、大径軸部２１から離れるにしたがって、大きくなっている。上記内輪２の外周面は、軸方向の大径軸部２１側とは反対側に、円筒外周面２６を有し、この円筒外周面２６は、軌道溝２８の大径軸部２１側とは反対側に位置する軌道肩部２９に段部３０を介して連なっている。軌道肩部２９は、円筒外周面３５を有している。内輪２の外周面の軸方向の端部に位置する円筒外周面２６の外径は、軌道肩部２９の円筒外周面３５の外径よりも小さくなっている。
【００２７】
内輪２の軸方向の大径軸部２１側の端面は、段部２２に当接している。図１に示すように、ナット６３が、小径軸部１９のネジに螺合している。内輪２の軸方向の大径軸部２１側とは反対側の端面は、ナット６３の軸方向の大径軸部２１側の端面に当接している。ナット６３を、軸方向の大径軸部２１側に所定距離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。
【００２８】
上記外輪３は、大径軸部２１の径方向の外方に位置している。上記外輪３の内周面は、軌道面としてのアンギュラ型の第１軌道溝４４と、軌道面としてのアンギュラ型の第２軌道溝４５とを有している。上記外輪３は、車体への固定のための車体取付用のフランジ７５を有している。上記複数の第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、上記複数の第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】
上記ケース部材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の内周面の外輪３側の端部は、外輪３の外周面の小径軸部１９側の端部に止めネジ５５により固定されている。一方、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いる。このようにして、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】
上記センサ装置１０は、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１と、ターゲット部材７３とを有する。上記第１および第２変位検出部７０,７１は、筒部材５２の内周面に固定されている。一方、ターゲット部材７３は、筒形状を有している。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に圧入によって押しこまれている。換言すると、ターゲット部材７３の上記一端部は、内輪２の外周面の一端部としての円筒外周面２６に外嵌されて固定されている。上記内軸１、内輪２およびターゲット部材７３は、第２軌道部材を構成している一方、ターゲット部材７３の外周面は、被変位検出部になっている。
【００３１】
図２は、図１における第１変位検出部７０の周辺の拡大断面図である。
【００３２】
図２に示すように、第２変位検出部７１は、第１変位検出部７０よりも車輪側（車輪取付用のフランジ５０側）に位置している。第１および第２変位検出部７０,７１の夫々は、筒部材５２の内周面に固定されている。上記第１変位検出部７０は、第２変位検出部７１と同一であり、第１変位検出部７０は、第２変位検出部７１に対して軸方向に間隔において配置されている。第１変位検出部７０は、第２変位検出部７１に軸方向に略重なっている。
【００３３】
図１に示すように、上記筒部材５２の内周面には、センサリング８３と、センサリング９３とが、固定されている。センサリング８３およびセンサリング９３は、環状のスペーサ５８を介在させた状態で、筒部材５２の鍔部５７に対して止めネジ５９で固定されている。上記第１変位検出部７０は、４つの変位センサ８４を有する一方、第２変位検出部７１は、４つの変位センサ９４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ている一方、各変位センサ９４は、センサリング９３の内周面から径方向の内方に延在している。
【００３４】
第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とは、センサリング８３,９３を介して、ケース部材６に固定されるようになっている。したがって、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とを、センサリング８３,９３を介して、ケース部材６に固定した後、ケース部材６を、上述のように外輪３の外周面に固定するだけで、第１および第２変位検出部７０,７１を、ハブユニットに簡易に固定することができる。すなわち、変位検出部７０,７１を、個別に外輪３に取り付ける必要がなく、しかも、外輪３に変位検出部７０,７１装着用の貫通穴等の取付構造を設ける必要もない。また、ケース部材６に対する変位検出部７０,７１の相対位置が予め確定することになるから、ターゲット部材７３に対する変位検出部７０,７１の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。
【００３５】
図１および図３においては示さないが、上記４つの変位センサ８４は、センサリング８３の径方向の内方側の部分に、周方向に所定間隔おきに複数配置されている（本実施形態では、周方向に一定間隔おきに配置されている）一方、４つの変位センサ９４は、センサリング９３の径方向の内方側の部分に、周方向に所定間隔おきに複数配置されている（本実施形態では、周方向に一定間隔おきに配置されている）。
【００３６】
図３は、４つの変位センサ９４の周方向の配置構成を説明する図である。尚、説明しないが、４つの変位センサ８４についても、４つの変位センサ９４と同一の周方向の配置構造を有している。また、図３において、参照番号７５は、図１に７５で示す外輪３のフランジを示している。
【００３７】
図３に示すように、各変位センサ９４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。４つの変位センサ９４は、センサ付き転がり軸受装置（この実施形態では、ハブユニット）が所定の位置に設置されている状態で、ターゲット部材７３の最も鉛直上方に位置する部分に略径方向に対向する位置、ターゲット部材７３の最も鉛直下方に位置する部分に略径方向に対向する位置、ターゲット部材７３における、このセンサ付き転がり軸受装置が取り付けられている車両の最も前方側の位置に略径方向に対向する位置、および、ターゲット部材７３における、このセンサ付き転がり軸受装置が取り付けられている車両の最も後方側の位置に略径方向に対向する位置に設置されている。尚、４つの変位センサ８４は、４つの変位センサ９４に軸方向に略重なっている。
【００３８】
各組において、対をなすコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂの夫々は、独立した検出面を有し、対をなすコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂは、直列に連結されている。センサリング９３は、径方向の内方側の端部に、径方向の内方に突出した一対の磁極９３ａおよび９３ｂを有している。コイル素子１００ａは、磁極９３ａの周囲にコイルを巻き付けてなっている一方、コイル素子１００ｂは、磁極９３ｂの周囲にコイルを巻き付けてなっている。磁極９３ａおよび磁極９３ｂの夫々において、径方向の内方の端面２８は、検出面になっている。これら検出面は、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。
【００３９】
以下、センサ付き転がり軸受装置（この実施形態では、ハブユニット）が所定の位置に設置されている状態で、ターゲット部材７３の最も鉛直上方に位置する部分に略径方向に対向している変位センサに添え字ｔを添え、ターゲット部材７３の最も鉛直下方に位置する部分に略径方向に対向している変位センサに添え字ｂを添え、ターゲット部材７３における、このセンサ付き転がり軸受装置が取り付けられている車両の最も前方側の位置に略径方向に対向している変位センサに添え字ｆを添え、ターゲット部材７３における、このセンサ付き転がり軸受装置が取り付けられている車両の最も後方側の位置に略径方向に対向している変位センサに添え字ｒを添えることにする。
【００４０】
図４は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係を示す図である。
【００４１】
図４に示すように、ターゲット部材７３の外周面である被変位検出部は、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５を有している。第１環状溝１３４および第２環状溝１３５は、周方向に延在している。上記第２環状溝１３５は、第１環状溝１３４に対して軸方向に間隔をおいて第１環状溝１３４の車輪側に位置している。
【００４２】
尚、説明しないが、変位センサ８４ｂの検出面、変位センサ９４ｂの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。また、変位センサ８４ｆの検出面、変位センサ９４ｆの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。また、変位センサ８４ｒの検出面、変位センサ９４ｒの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。
【００４３】
図４に示すように、軸方向において、検出面Ａ１の中央部は、第１環状溝１３４の第２環状溝１３５側の縁に略一致している一方、検出面Ａ２の中央部は、第２環状溝１３５の第１環状溝１３４側の縁に略一致している。
【００４４】
この状態から仮にターゲット部材７３が軸方向の蓋部材５３側に距離δだけ変位したとすると、検出面Ａ１と第１環状溝１３４との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が減少する一方、検出面Ａ２と第２環状溝１３５との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が増大する。このことから、変位センサ８４のギャップの変位検出値が減少する一方、変位センサ９４のギャップの変位検出値が増大する。このように、ターゲット部材７３が軸方向に変位すると、変位センサ８４ｔが検出する変位検出値と、変位センサ９４ｔとが検出する変位検出値とに差が生じる。
【００４５】
第１環状溝１３４および第２環状溝１３５は、ターゲット部材７３が軸方向に移動した場合に、変位センサ８４ｔと変位センサ９４ｔが検出する変位検出値を正負逆向きに変化させるように、変位センサ８４ｔ,９４ｔに対する軸方向位置が設定されている。変位センサ８４ｔの変位検出値と、変位センサ９４ｔの変位検出値の差を取ることにより、内輪２（内軸１）の軸方向の並進量（軸方向の変位であり、並進荷重と相関関係がある）を検出するようになっている。
【００４６】
車両の中心側（以下、インナ側という）の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの変位検出値と、車輪側（以下、アウタ側という）の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒの変位検出値との差（同じ添え字を有する変位センサの変位検出値の差）を取ることにより、第２軌道部材の軸方向への単位並進量に対する変位検出値が増幅され、これによってセンサ装置１０の軸方向の変位の検出感度を高めることができるのである。
【００４７】
尚、図４に図示した配置とは逆に、インナ側の第１環状溝を、第１変位検出部の検出面に対してアウタ側にずらし、アウタ側の第２環状溝を第２変位検出部の検出面に対してインナ側にずらして配置しても良く、この場合でも上記と同様の作用効果が得られる。
【００４８】
図５は、第１変位検出部７０および第２変位検出部７１の夫々に接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。
【００４９】
図５に示すように、第１変位検出部７０および第２変位検出部７１の夫々において、鉛直方向に位置する２組のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂの夫々は、発振器１３０に接続されている。発振器１３０から一定周期の交流電流が、２組のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂに供給されるようになっている。２組のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂには、同期用のコンデンサ１３１が並列に接続されている。
【００５０】
そして、一方のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂと、他方のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂの出力電圧（検出値）を、差動アンプ１３２に入力して、上記同一直線の方向に対応する出力電圧（検出値）とすることにより、温度ドリフトを取り除くようにしている。なお、図示していないが、前後方向に位置する他方の２組のコイル素子１００ａおよびコイル素子１００ｂについても、上記と同様に差動アンプで差を取ることによって温度ドリフトを取り除いている。
【００５１】
上記変位センサ８４,９４の夫々において、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（ａ）が成立する。
Ｌ＝Ａ×μ×Ｎ２／ｄ    ・・・（ａ）
【００５２】
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８４,９４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８４,９４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のである。
【００５３】
また、上記変位センサ８４,９４の夫々は、ターゲット部材７３に対する独立した検出面を有しかつ対をなすコイル素子１００ａ,１００ｂを直列に連結した構造を有しているから、図６に示すように、一つのコイル素子２００で一つの変位センサを構成する場合と比較して、発生する磁束密度を大きくすることができる。したがって、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できる。
【００５４】
図７は、変位検出部７０,７１と、蓋部材５３に対して、変位検出部７０,７１とは反対側に位置する信号処理部１４０との接続構造を示す図である。上記信号処理部１４０は、ＥＣＵ等よりなり、演算部を構成している。
【００５５】
上記センサ装置１０は、演算部としての信号処理部１４０を有し、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒは、ケース部材６の蓋部材５３を貫通する信号線３６を介して信号処理部１４０に接続されている。各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒから得られた出力電圧（変位検出値）は、信号処理部１４０で以下に述べる演算方法で演算され、これによって車輪に作用する各方向のモーメント荷重及び並進荷重を、算出するようになっている。
【００５６】
図８は、本実施形態で使用する方向について説明する図であり、図９は、本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。図９は、変位センサを、径方向の外方からみた図である。
【００５７】
図８に示すように、本実施形態では、車輪の前後水平方向をｘ軸方向、車輪の左右水平方向（軸方向）をｙ軸方向、車輪の上下方向をｚ軸方向と定義する。
【００５８】
また、図９に示すように、インナ側の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの変位検出値に、添え字「ｉ」を使用し、アウタ側の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒに添え字「ｏ」を使用する。また、上ですでに説明したように、前側のセンサの変位検出値を「ｆ（front）」と定義し、後側のセンサの変位検出値を「ｒ（rear）」と定義し、上側のセンサの変位検出値を「ｔ（top）」と定義し、下側のセンサの変位検出値を「ｂ（bottom）」と定義する。
【００５９】
このことから、センサ装置１０が有する合計８つのセンサの変位検出値は、次のように定義される。
ｆｉ：変位センサ８４ｆの変位検出値
ｒｉ：変位センサ８４ｒの変位検出値
ｔｉ：変位センサ８４ｔの変位検出値
ｂｉ：変位センサ８４ｂの変位検出値
ｆｏ：変位センサ９４ｆの変位検出値
ｒｏ：変位センサ９４ｒの変位検出値
ｔｏ：変位センサ９４ｔの変位検出値
ｂｏ：変位センサ９４ｂの変位検出値
【００６０】
ここで、５つの差動信号、ｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１を、次のように定義する。
ｘ１＝ｆｉ−ｒｉ
ｘ２＝ｆｏ−ｒｏ
ｚ１＝ｂｉ−ｔｉ
ｚ２＝ｂｏ−ｔｏ
ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）
【００６１】
本実施形態では、インナ側と、アウタ側に変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒを配置しているので、ｘ１は、インナ側でのｘ軸方向の変位の変位検出値を示し、ｚｉは、インナ側でのｚ軸方向の変位の変位検出値を示し、ｘｏは、アウタ側でのｘ軸方向の変位の変位検出値を示し、ｚｏは、アウタ側でのｚ軸方向の変位の変位検出値を示すことになる。
【００６２】
図１０〜図１４は、上記差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。図１０〜図１４において、縦軸は、差動信号の値（ここでは、差動信号は、電圧の値で示している）であり、横軸は、実際に、ハブユニットに作用している力、または、モーメントの値である。
【００６３】
具体的には、図１０は、ハブユニットに図８に矢印Ｆｘで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図１１は、ハブユニットに図８に矢印Ｆｙで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図１２は、ハブユニットに図８に矢印Ｆｚで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものである。
【００６４】
また、図１３は、車輪に図８に矢印Ｍｚで示すモーメント荷重のみがかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図１４は、車輪に図８に矢印Ｍｚで示すモーメント荷重のみがかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものである。
【００６５】
図１０に示すように、ハブユニットにｘ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｘ）と、ｘ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。また、図１１に示すように、ハブユニットにｙ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｙ）と、ｙ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。また、図１２に示すように、ハブユニットにｚ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｚ）と、ｚ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。
【００６６】
また、図１３および図１４に示すように、車輪にｘ軸の回りのモーメント荷重がかかっている場合、そのモーメントの大きさ（Ｍｘ）と、ｚ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示していると共に、車輪にｚ軸の回りにモーメント荷重がかかっている場合、そのモーメントの大きさ（Ｍｚ）と、ｘ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。
【００６７】
図１３および図１４において、インナ側のセンサの方が、アウタ側（車輪側）のセンサよりも値が大きくなっているのは、車輪からの距離が大きいことによるものである。
【００６８】
図１０、１２、１３、１４において、ｙ方向の差動信号が０（ゼロ）でない値（クロストーク）を示している。これは、本来０（ゼロ）である筈の値である。このクロストーク信号は、センサの検出能力を、高くしたことによって発生すると考えられる誤信号であり、荷重の算出に何等影響を与えない信号である。
【００６９】
図１０〜図１４に示すように、力（荷重）と、各差動信号とは、線形関係（比例関係）にある。
【００７０】
したがって、図１０〜図１４より、下の関係（１）が成立する。
2008275509.tif 000003
【００７１】
ここで、例えば、ｍ１１は、図１０におけるｘ１の傾きを示す定数であり、他の行列要素も、図１０〜１４の各直線の傾きから決定される定数である。
【００７２】
上記（１）から下の（２）式が導かれる。
2008275509.tif 000004
【００７３】
本実施形態のハブユニットの信号処理部１４０は、記憶部を有し、この記憶部には、上記（２）式のｎｉｊ（ｉとｊの夫々は、１〜５の値をとる）で示された５行５列の定数行列の２５個の要素が、ルックアップテーブルとして、予めインプットされている。
【００７４】
本実施形態のハブユニットでは、各センサが、信号処理部１４０に信号を出力すると、信号処理部が、それらの信号に基づいて、差動信号ｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１を算出する。そして、その後に、その算出されたｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１と、上記記憶部に記憶されている５行５列の定数行列の２５個の要素ｎｉｊとから（２）式の演算を行って、ハブユニットに作用している実際の力（荷重）であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを算出するようになっている。
【００７５】
上記実施形態のハブユニットによれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とを有しているから、第１変位検出部７０の検出信号と、第２変位検出信号７１の検出信号に基づいて、軸方向の並進の変位に基づく並進荷重を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【００７６】
また、上記実施形態のハブユニットによれば、上記ｎｉｊを参照するだけで、簡単安価かつ正確に、車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出することができる。
【００７７】
尚、上記実施形態のハブユニットでは、ｙ方向の差動信号を、ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）としたが、この発明のセンサ付き転がり軸受装置では、ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）の代わりに、ｆｉ−ｆｏ、ｒｉ−ｒｏ、ｔｉ−ｔｏ、ｂｉ−ｂｏ、ｆｉ＋ｒｉ−（ｆｏ＋ｒｏ）等、第１変位検出部を構成する４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つの上記センサのうちの少なくとも一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差を、ｙ方向の差動信号として採用しても良い。
【００７８】
また、上記実施形態のハブユニットでは、変位検出部７０,７１を、ケース部材６に固定したが、この発明では、変位検出部を、外輪に直接取り付けても良い。
【００７９】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、被変位検出部が、内軸１と別体のターゲット部材７３の外周面であったが、この発明では、ターゲット部材がなくて、被変位検出部が、内軸の外周面の一部であっても良い。また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、内軸１に、内軸１と別体の内輪２が嵌合される構成であったが、この発明では、内輪がなくて、第２軌道部材が、内軸単体で構成されるか、または、内軸とターゲット部材で構成されても良く、内軸が、内軸の外周面に二つの軌道面を有する構成であっても良い。
【００８０】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、外輪１が、固定軌道部材を構成し、内周側の内軸２等が、回転軌道部材を構成したが、内周側の内軸等が、固定軌道部材を構成し、外輪が、回転軌道部材を構成しても良い。
【００８１】
また、この発明で使用できるセンサ装置は、上記実施形態で用いたセンサ装置１０に限らず、以下の図１５、図１６および図１７に一部が示されるセンサ装置であっても良い。
【００８２】
詳しくは、図１５に示すセンサ装置４００のように、ターゲット部材４７３に、環状溝１３４,１３５を形成せず、環状溝１３４,１３５が存在していた位置に、周囲の構成材料よりも大きい（或いは小さい）透磁率を有する環状帯部４３４,４３５を形成しても良い。上記環状帯部４３４,４３５は、例えば鋼材の場合には、含有カーボン量を変えることによって、形成することができる。
【００８３】
また、図１６に示すセンサ装置５００のように、ターゲット部材５７３において、上記実施形態において環状溝１３４,１３５が形成されていた位置に、外周面が円筒面の凸部５４１,５４２を形成し、上記実施形態において環状部１５０が形成されていた位置に、凸部５４１,５４２よりも丘部の外径が小さい環状部５５０を形成しても良い。
【００８４】
また、図１７に示すセンサ装置６００のように、ターゲット部材６７３の外周面に、軸方向の断面において、傾斜方向が互いに逆向きの傾斜部６４３,６４４を形成しても良く、傾斜部６４３,６４４の一部に、溝を有する環状部を形成しても良い。なお、図１７では、両傾斜部６４３,６４４は、接合部分が谷形となっているが、その接合部分を、山形となる両傾斜部としても良い。
【００８５】
また、本発明で使用できるセンサ装置は、実施形態で説明したインダクタンス型の変位センサに限らない。すなわち、本発明で使用できるセンサ装置は、ギャップを検出できる非接触式のものであれば、如何なる変位センサであっても良い。
【００８６】
また、上記実施形態では、センサ付き転がり軸受装置が、ハブユニットであったが、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、ハブユニットに限らず、例えば磁気軸受装置等のハブユニット以外の如何なる軸受装置であっても良い。上記実施形態で説明した本発明の構成を、複数のモーメント荷重や並進荷重を測定するニーズのある各種軸受装置に適用することができるのは、言うまでもないからである。
【００８７】
また、上記実施形態のハブユニットでは、製造されるセンサ付き転がり軸受の転動体が玉であったが、この発明では、製造されるセンサ付き転がり軸受の転動体が、ころであっても良く、また、ころおよび玉を含んでいても良い。
【００８８】
上記実施形態では、５つの差動信号より、５つの荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを算出した。
【００８９】
しかしながら、以下に説明するこの発明の他の実施形態のように、算出部としての信号処理部で、上記説明の演算の代わりに、以下に示す演算を行っても良い。
【００９０】
車輪の半径は、動的に変動し固有値として扱うと誤差を生じる場合があるが、検出信号を車両制御に用いる場合、計測器レベルの精度（≦１〜２％）は必要がなく、タイヤ半径を固定値としても車両制御に大きな影響は出ない。また、実際の車両では、Ｍｘのみが発生することは無く、Ｍｘは、Ｆｙによって発生する。したがって、タイヤ半径Ｒを、固定値と見なせばＭｘ≒Ｆｙ×Ｒが成立する。
【００９１】
このことから、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、４行４列の定数行列と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒという関係式に基づいて、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚ、および、上記Ｍｘを算出しても良い。
【００９２】
具体的には、例えば、次の（４）式で、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｚを求め、その後、求められたＭｘから、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒの式に基づいて、Ｆｙを算出しても良い。
【００９３】
先ず、上記図１０〜図１４より、下の関係（３）が成立する４行４列の定数行列を求める。
2008275509.tif 000005
この４行４列の逆行列を使用して、
2008275509.tif 000006
【００９４】
尚、この場合、算出部としての信号処理部の記憶部には、ルックアップテーブルとして、上記ｐｉｊ（ｉ,ｊ＝１〜４）の値が予めインプットされていることは言うまでもない。
【００９５】
尚、上記（３）、（４）の代わりに、下の（５）、（６）式と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒとに基づいて、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｚを求めても良いことは、言うまでもない。
【００９６】
先ず、上記図１０〜図１４より、下の関係（５）が成立する４行４列の定数行列を求める。
2008275509.tif 000007
この４行４列の逆行列を使用して、
2008275509.tif 000008
【００９７】
尚、この場合、算出部としての信号処理部の記憶部には、ルックアップテーブルとして、上記ｑｉｊ（ｉ,ｊ＝１〜４）の値が予めインプットされていることは言うまでもない。
【００９８】
要は、以下のステップにより、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、および、Ｍｚを算出することができる。
【００９９】
すなわち、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの４元ベクトルか、または、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｍｚ、Ｍｘの４元ベクトルかいずれかを採用すると共に、５つの差動信号のうちの任意の４つの差動信号を採用する。その後、採用した４元ベクトルと、４つの差動信号に対して、上記（５）式に相当する式を作成して、４行４列の定数行列を求める。その後、その定数行列の逆行列から上記（６）式に相当する式を導き出す。最後に、採用した４つの差動信号の実際の値と、上記（６）式に相当する式と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒとから、上記Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、および、Ｍｚを算出する。
【０１００】
この４行４列の定数行列を用いた、変形例によれば、４つの信号によって、５つの荷重を算出することができる。したがって、センサは、５つの信号でなくて、４つの信号を出力すれば良いから、センサ配置の自由度および被変位検出部の構造の自由度を格段に大きくすることができる。したがって、被変位検出部の加工を格段に簡略化できると共に、被変位検出部を、実装する形式の場合においては、被変位検出部の実装を格段に簡略化することができる。また、算出部としての信号処理部の演算を格段に簡略化することができる。
【０１０１】
尚、４行４列の定数行列を用いて、５つの荷重を算出する場合においても、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））に代わりに、第１変位検出部の一つのセンサの出力から、その一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の一つのセンサの出力を引いた値か、または、第１変位検出部の三つ以下のセンサの出力の和から、その三つ以下のセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の複数のセンサの出力の和を引いた値を使用しても良いことは、勿論である。尚、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））を用いると、上下方向および前後方向を平均化することができて、好ましいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【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における第１変位検出部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】変位センサの検出面、変位センサの検出面、第１環状溝および第２環状溝の位置関係を示す図である。
【図５】センサ本体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６】本実施形態の変位センサが、一つのコイル素子で一つの変位センサを構成する場合と比較して、発生する磁束密度を大きくすることができることを説明する図である。
【図７】変位検出部と、蓋部材に対して、変位検出部とは反対側に位置する信号処理部との接続構造を示す図である。
【図８】本実施形態で使用する方向について説明する図である。
【図９】本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。
【図１０】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。
【図１１】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。
【図１２】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。
【図１３】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。
【図１４】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示すグラフである。
【図１５】センサ装置の変形例を説明する図である。
【図１６】センサ装置の変形例を説明する図である。
【図１７】センサ装置の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  内軸
２  内輪
３  外輪
４  第１の玉
５  第２の玉
７０  第１変位検出部
７１  第２変位検出部
７３  ターゲット部材
８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒ  変位センサ
１４０  信号処理部
【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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【図１７】
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