(57)【要約】【課題】軸方向の荷重を精度良く検出することができるセンサ付きの車輪用転がり軸受装置を提供する。【解決手段】車体側に固定される外輪２と、車輪が取り付けられる内軸１とを備えている。これらの軌道部材１，２の間に転動体３ａ，３ｂを介在させることにより、内軸１が外輪２に対して同軸心状でかつ回転自在に支持されている。外輪２に生じる軸方向変位を検出するための軸方向センサ７が、外輪２の固定フランジ部１７に設けられている。軸方向センサ７は、車体側の取り付け部材１８に対する固定フランジ部１７の軸方向変位を検出するものである。【選択図】      図１
2008051293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に固定される車体側軌道部材と、車輪が取り付けられる車輪側軌道部材とを備えており、これらの軌道部材の間に転動体を転動自在に介在させることにより、前記車輪側軌道部材が前記車体側軌道部材に対して同軸心状でかつ回転自在に支持されている車輪用転がり軸受装置において、前記車体側軌道部材に生じる軸方向変位又は軸方向荷重を検出するための軸方向センサが設けられていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
【請求項２】
前記車体側軌道部材を車体側の取り付け部材に対して固定するための固定フランジ部が径方向外方へ延びて車体側軌道部材に一体に形成され、この固定フランジ部に前記軸方向センサが取り付けられている請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置。
【請求項３】
前記軸方向センサは、車体側の前記取り付け部材に対する前記固定フランジ部の軸方向変位又は軸方向荷重を検出するものである請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置。
【請求項４】
前記固定フランジ部の外周縁面に径方向内方に延びる凹部を形成することにより、軸方向に離れた一対の内壁面が形成され、前記軸方向センサは、この一対の内壁面間の軸方向間隔を計測する変位センサ、又は、この一対の内壁面間の軸方向荷重を計測する荷重センサよりなる請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置。
【請求項５】
前記固定フランジ部の外周縁面に径方向内方に延びる凹部を形成することにより、軸方向に離れた一対の内壁面が形成され、前記軸方向センサは、この一対の内壁面間の軸方向間隔を計測する変位センサよりなり、
この変位センサの計測部が一方の前記内壁面に対向するように、当該変位センサが他方の内壁面に貫通した状態で固定されている請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置。
【請求項６】
前記固定フランジ部の外周縁面に径方向内方に延びる凹部を形成することにより、軸方向に離れた一対の内壁面が形成され、
被検出用部材が前記一対の内壁面間に挟まれた状態で前記凹部内に設けられ、前記軸方向センサは、前記被検出用部材に生じる軸方向の歪みを検出する歪みゲージよりなる請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置。
【請求項７】
前記軸方向センサは、前記一対の内壁面間に挟まれた状態で前記凹部内に設けられた圧電素子よりなる請求項４に記載の車輪用転がり軸受装置。
【請求項８】
前記軸方向センサは、軸心を含む鉛直面と水平面に対して対称となる４箇所に配置されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の車輪用転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪用転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車において、制動時の車輪のロックを防ぐＡＢＳ制御、駆動輪のスピンを抑制するトラクション制御、コーナリング時の横滑りを抑制する制御などが行われている。これらの制御について、従来、車輪の回転速度をセンサにより検出して行う手段がある。しかしこの場合、得られるデータは精度が悪く、車輪がスリップし回転速度が上がってその変化が検出されるという事後的な制御となってしまう。
制御の精度を向上させかつスリップなどを起こす前に制御を行わせるために、例えば特許文献１のように、車輪が取り付けられる転がり軸受装置（ハブユニット）にセンサを設け、車輪接地荷重を転がり軸受装置において検出する構成が提案されている。
このセンサはセラミックセンサとされており、外輪の固定フランジ部の上下前後位置に夫々形成したスリット内において、スリットの径方向に離れた一対の内壁面に挟まれた状態で設けられている。そして、スリットの内壁面が径方向に変位することで、このセラミックセンサは径方向に作用している荷重の計測が可能となる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６０７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている転がり軸受装置のセンサは、径方向に作用している荷重、すなわち、上下方向と前後方向に作用している荷重のみを検出しており、軸方向に作用している荷重を検出していない。軸方向の荷重は、自動車がコーナリングする際に車輪に大きく作用するものであり、軸方向荷重の検出は横滑り制御を適切に行うために非常に重要な要素となる。
【０００５】
一方、車輪に軸方向の荷重が生じた場合、転がり軸受装置において前後方向を中心とするモーメントが発生する。このモーメントを上下位置の前記センサを用いて軸方向荷重として間接的に演算して求める手段も考えられる。しかしこの場合、検出を意図する軸方向荷重を、これに直交する上下方向の変位を検出しているセンサからの出力を用いて、間接的に求める手段であるため、演算が複雑となり、誤差が大きく生ずることも考えられる。
【０００６】
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向の荷重を精度良く検出することができるセンサ付きの車輪用転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するためのこの発明の車輪用転がり軸受装置は、車体側に固定される車体側軌道部材と、車輪が取り付けられる車輪側軌道部材とを備えており、これらの軌道部材の間に転動体を転動自在に介在させることにより、前記車輪側軌道部材が前記車体側軌道部材に対して同軸心状でかつ回転自在に支持されている車輪用転がり軸受装置において、前記車体側軌道部材に生じる軸方向変位又は軸方向荷重を検出するための軸方向センサが設けられていることを特徴としている。
【０００８】
これによれば、軸方向センサが車体側軌道部材に生じる軸方向変位又は軸方向荷重を検出しているため、転がり軸受装置に作用する軸方向の荷重を、この軸方向と直交する方向（例えば上下方向）の変位を検出するためのセンサからの出力を用いないで、直接的に求めることができる。これにより、軸方向の荷重の検出精度を向上させることができる。
なお、軸方向はこの車輪用転がり軸受が車体に取り付けられた状態で車両の左右方向（Ｙ方向）となる。さらに、前後方向は軸方向に直交する方向であり車両の進行後退方向（Ｘ方向）であり、上下方向は軸方向と前後方向に直交する方向であり車両の鉛直方向（Ｚ方向）である。また、軸方向と前後方向は水平な方向である。
【０００９】
また、前記車体側軌道部材を車体側の取り付け部材に対して固定するための固定フランジ部が径方向外方へ延びて車体側軌道部材に一体に形成され、この固定フランジ部に前記軸方向センサが取り付けられているのが好ましい。これによれば、転がり軸受装置を車体側へ取り付けるための固定フランジ部に軸方向センサが設けられていることにより、別途センサ取り付け用の部材が不要とされ構造を簡素化できる。
【００１０】
この場合において、前記軸方向センサは、車体側の前記取り付け部材に対する前記固定フランジ部の軸方向変位又は軸方向荷重を検出するものであるのが好ましい。これにより、固定側となる車体側の取り付け部材に対する固定フランジ部の軸方向変位又は軸方向の荷重を計測でき、転がり軸受装置に作用する軸方向の荷重を検出することができる。
【００１１】
または、前記固定フランジ部の外周縁面に径方向内方に延びる凹部を形成することにより、軸方向に離れた一対の内壁面が形成され、前記軸方向センサは、この一対の内壁面間の軸方向間隔を計測する変位センサ、又は、この一対の内壁面間の軸方向荷重を計測する荷重センサよりなるのが好ましい。これによれば、軸方向変位又は軸方向の荷重の検出が固定フランジ部内において行えるため、この車輪用転がり軸受装置の製作の際に予め変位センサの初期設定や検出位置の調整などが行える。
また、軸方向に直交する径方向（上下方向、前後方向）からの荷重による、変位センサへの影響を受けにくくすることができる。つまり、固定フランジ部に径方向内方へ延びる凹部が形成されるため、径方向の荷重が車体側軌道部材に作用した場合に、その荷重が凹部の内壁面間における軸方向変位に及ぼす影響を小さくできる。従って、径方向の荷重が作用した際に、軸方向センサが誤って軸方向の荷重として検出してしまうのを防止できる。
さらに、様々なセンサ取り付け構造の適用が可能となる。
【００１２】
また、前記固定フランジ部の外周縁面に径方向内方に延びる凹部を形成することにより、軸方向に離れた一対の内壁面が形成され、前記軸方向センサは、この一対の内壁面間の軸方向間隔を計測する変位センサよりなり、この変位センサの計測部が一方の前記内壁面に対向するように、当該変位センサが他方の内壁面に貫通した状態で固定されているのが好ましい。これによれば、凹部の内壁面間における軸方向変位を正確に検出でき、軸方向に作用している荷重を精度良く計測することができる。
【００１３】
または、前記固定フランジ部の外周縁面に径方向内方に延びる凹部を形成することにより、軸方向に離れた一対の内壁面が形成され、被検出用部材が前記一対の内壁面間に挟まれた状態で前記凹部内に設けられ、前記軸方向センサは、前記被検出用部材に生じる軸方向の歪みを検出する歪みゲージよりなるのが好ましい。この場合、凹部の内壁面間における軸方向変位を、被検出用部材に生じる歪みとして検出できる。
【００１４】
または、前記軸方向センサは、前記一対の内壁面間に挟まれた状態で前記凹部内に設けられた圧電素子よりなるのが好ましい。これによれば、凹部の内壁面間における軸方向変位を圧電素子よりなる軸方向センサが直接受けて軸方向荷重を検出することができる。これにより、精度の高い検出が可能となる。また、圧電素子によるため、温度特性がよく測定精度を高めることができる。
【００１５】
また、前記軸方向センサは、軸心を含む鉛直面と水平面に対して対称となる４箇所に配置されているのが好ましい。これによれば、軸方向センサによる軸方向の荷重の検出の他に、前後方向の軸心（Ｘ軸）回りのモーメント、及び、上下方向の軸心（Ｚ軸）回りのモーメントを検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、作用する軸方向の荷重を精度良く求めることができる。従って、自動車の走行において精度の高い制御を行うことができる。大きな軸方向荷重が車輪に作用して横滑りが発生する前にその荷重を検出でき、安全な制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の第１の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置（以下、単に軸受装置ともいう）を示す断面図であり、図２はこの軸受装置を軸方向から見た図である。この軸受装置は、自動車等の車両の車輪用として用いられており、車輪側部材５が取り付けられるフランジ部４をアウタ側（外側）端部１０に有する内軸１と、この内軸１の径方向外方に設けられて車体側と固定される外輪２とを備えている。なお、フランジ部４に取り付けられる車輪側部材５としては車輪のホイール、ディスクブレーキ用のブレーキロータがあり、ボルト１２により取り付けられる。
内軸１のインナ側（内側）端部１１には内輪部材１４が外嵌して取り付けられている。
そして、内軸１と内輪部材１４とからなる車輪側軌道部材と、外輪２からなる車体側軌道部材の間に転動体３ａ，３ｂを転動自在に介在させることにより、車輪側軌道部材が車体側軌道部材に対して同軸心状でかつ回転自在に支持されている。
【００１８】
内軸１のインナ側端部１１には前記内輪部材１４を外嵌させるための小径部２７が形成されている。小径部２７の軸方向アウタ側には環状の段付き面（突き当て面）２８が形成されており、段付き面２８の外周縁から軸方向アウタ側に向かって中径部２９が形成されている。中径部２９のさらに軸方向アウタ側は大径部３０が形成されており、大径部３０の外周面は内軸１と外輪２との間に設けられたシール部材１３のシール面とされている。
【００１９】
内輪部材１４は、内軸１の小径部２７に外嵌しかつ段付き面２８に突き当てられて内軸１に取り付けられている。内輪部材１４は、内軸１のインナ側端部１１に形成されているネジ部に螺合しているナット部材１５と段付き面２８との間に挟まれており、内輪部材１４は軸方向に圧縮されて固定されている。
【００２０】
内輪部材１４の外周面には第１転動体３ａ用の単一の軌道面が形成されている。そして、内軸１の中径部２９の外周面に第２転動体３ｂ用の単一の軌道面が形成されている。第１、第２の転動体３ａ，３ｂは図１に示す玉以外に円錐ころであってもよい。
外輪２は内軸１と同軸となるよう設けられており、外輪２は円筒部１６と固定フランジ部１７とを有している。円筒部１６の内周面に第１、第２転動体３ａ，３ｂ用の２列の軌道面が形成されている。そして、第１、第２転動体３ａ，３ｂは、内外の軌道面間に転動自在とされている。
【００２１】
外輪２の固定フランジ部１７は円筒部１６の外周面側に設けられており、固定フランジ部１７は、外輪２を車体側の取り付け部材（ナックル）１８に対して固定させるために円筒部１６から径方向外方へ伸びるよう形成されている。従って、この固定フランジ部１７を車体側の取り付け部材１８と連結させることにより、この軸受装置は車体側と固定される。
図１と図２の軸受装置は、外輪２が車体側と固定される車体側軌道部材とされ、内軸１とこれに外嵌している内輪部材１４とが車輪側軌道部材とされている。そして、この軸受装置が自動車の車体側に固定されることで、内軸１のフランジ部４側がアウタ側となり、内軸１に外嵌された内輪部材１４側がインナ側となる。
【００２２】
さらにこの軸受装置は、外輪２に作用する荷重を検出するためのセンサ装置６を備えている。センサ装置６は車体側に対して固定される外輪２に設けられている。さらに説明すると、外輪２の固定フランジ部１７に取り付けられている。センサ装置６は車輪の接地荷重を回転する内軸１と内輪部材１４、転動体３ａ，３ｂを介して外輪２において検出している。そして、このセンサ装置６は軸方向センサ７を有しており、軸方向センサ７は、外輪２に生じる軸方向変位（軸方向に平行な方向の変位）を検出している。
本発明の軸方向センサ７は、２つの部分間の軸方向間隔を計測する変位センサや、２つの部分間の軸方向荷重を計測する荷重センサとされており、軸方向センサ７としては、２つの部分間の距離（相対距離）を計測することで軸方向間隔を検出する非接触式変位センサや、２つの部分間の軸方向間隔を被検出用の部材における歪みにより検出する歪みゲージ又は磁歪センサによるものや、２つの部分間に直接挟まれて２つの部分間の軸方向間隔の変位を検出している圧電素子からなるセンサなどがある。
【００２３】
図１と図２に示している第１の実施形態において、外輪２の固定フランジ部１７のフランジ面１７ａに凹部１９が形成されており、凹部１９は車体側の取り付け部材１８側に開口している。
軸方向センサ７（変位センサ）は、例えばレーザ式などの非接触式変位センサとすることができる。そして、この凹部１９内に変位センサ７の計測部である先端部が設けられ、先端部が車体側の取り付け部材１８側に向けられて、センサ７は固定フランジ部１７に固定されている。これにより、変位センサ７は、車体側の取り付け部材１８に対する固定フランジ部１７の軸方向変位を凹部１９において検出できる。
つまり、凹部１９内の底面には、固定フランジ部１７のアウタ側の面１７ｂから軸方向に平行な方向に形成された貫通孔が開口しており、この貫通孔にセンサ７がアウタ側からインナ側へ向かって挿入されており、計測部が凹部１９内に設けられている。
【００２４】
この実施形態によれば、軸方向センサ７は対向している車体側の取り付け部材１８との間における変位を検出できる。つまり、固定フランジ部１７における軸方向変位を、固定フランジ部１７（固定フランジ部１７に固定したセンサ７）と車体側の取り付け部材１８との軸方向間隔の変化として計測している。そして、この計測により外輪２（軸受装置）に作用している軸方向荷重（軸方向に平行な方向の荷重）を検出することができる。
【００２５】
さらに固定フランジ部１７において、凹部１９は車体側の取り付け部材１８と連結させるためのボルト孔２４の近傍に形成されている。さらに、凹部１９はこのボルト孔２４よりも径方向内方側に形成されている。これによれば、固定側とされる取り付け部材１８に対する外輪２の変形を正確に検出することができ、精度良く外輪２に作用している軸方向の荷重を検出することができる。つまり、固定フランジ部１７においてボルト孔２４よりも径方向外方側の部分は、車体側の取り付け部材１８により変形が拘束されるおそれがある。
【００２６】
図１と図２において、外輪２の固定フランジ部１７の凹部１９は円形断面の孔として形成されている。
図３は凹部１９の変形例（第２実施形態）を示す断面図であり、この凹部１９は、固定フランジ部１７の外周面及びフランジ面１７ａから切り欠いて形成されており、径方向外方側及び取り付け部材１８側に開口している。このように、凹部１９の形状、位置は固定フランジ部１７の形状などに応じて変更可能である。
また、図１０は図３の軸方向センサ７を荷重センサとした場合の図である。この場合、検出方向が軸方向に平行な方向となるようにして軸方向センサ７を凹部１９内に設けており、固定フランジ部１７側と取り付け部材１８との間で軸方向センサ７を挟んだ状態としている。なお、固定フランジ部１７には軸方向センサ７に軸方向の予圧を与え得るボルトナット３５が設けられている。
これらの実施形態によれば、固定側である取り付け部材１８に対する外輪２（固定フランジ部１７）の軸方向変位又は軸方向荷重から転がり軸受装置に作用する軸方向荷重を検出でき、車両の走行において、精度の高い制御が可能となる。
【００２７】
図４は軸受装置の第３の実施形態を示す断面図であり、センサ装置及び凹部以外の構成は第１、第２の実施形態と同様である。この凹部２０は、固定フランジ部１７の外周縁面に径方向内方に延びるよう直線的に形成されることにより、軸方向に離れた一対の内壁面２１，２２が形成されている。従って、内壁面２１，２２は、軸方向に平行な方向に対向しており、軸心Ｃに直交する面上に形成される。そして、固定フランジ部１７の凹部２０が形成されている部分において、凹部２０のインナ側にインナ側肉部３１、アウタ側にアウタ側肉部３２が形成されている。
【００２８】
このセンサ装置６が備えている軸方向センサ７は、一対の内壁面２１，２２間の軸方向間隔を計測する変位センサよりなり、変位センサはレーザ式などの非接触式変位センサ７とされている。そして、この変位センサ７は一対の内壁面２１，２２間における軸方向変位を検出している。つまり、変位センサ７の計測部が、一対の内壁面２１，２２のうち一方の内壁面２１に対向するように、変位センサ７が他方の内壁面２２に貫通した状態で固定されている。
具体的に説明すると、固定フランジ部１７のアウタ側の面１７ｂからアウタ側肉部３２を貫通するよう軸方向に平行な方向に貫通孔が形成されており、この貫通孔は凹部２０の内壁面２２に開口している。そして、この貫通孔にセンサ７がアウタ側からインナ側へ向かって挿入されており、センサ先端の計測部が凹部２０内に設けられている。
これにより、固定フランジ部１７における軸方向変位は、アウタ側肉部３２（アウタ側肉部３２に固定した変位センサ７）とこれに対向しているインナ側肉部３１との間の距離の変化として検出される。そして、この変位により作用している軸方向荷重を検出することができる。
【００２９】
図５は、軸受装置の第４の実施形態を示す断面図であり、センサ装置６以外の構成は第３の実施形態と同様である。この軸受装置は、第３の実施形態と同様に、外輪２の固定フランジ部１７に径方向外方からの凹部２０が形成されており、軸方向に平行な方向に対向している一対の内壁面２１，２２が形成されている。そして、この凹部２０に弾性部材からなる被検出用部材２３が設けられており、被検出用部材２３は一対の内壁面２１，２２間に挟まれた状態で凹部２０内に設けられている。
【００３０】
この軸方向センサ７（変位センサ）は、被検出用部材２３に生じる軸方向の歪みを検出する歪みゲージとされている。この構成によれば、固定フランジ部１７（外輪２）に軸方向の荷重が作用し、凹部２０の内壁面２１，２２間において被検出用部材２３が歪むことによりその荷重の検出が可能となる。つまり、歪みゲージは、軸方向に平行な方向が検出方向となる向きとされて被検出用部材２３に貼り付けられている。
さらに、被検出用部材２３は軸方向に平行な方向の予圧（圧縮力）が与えられて、凹部２０内に挟まれて設けられ、この状態において歪みゲージが固定されている。これにより、固定フランジ部１７に作用する軸方向の荷重が正負（引張、圧縮）両方向について精度良く検出される。
【００３１】
図６は、軸受装置の第５の実施形態を示す断面図であり、センサ装置６以外の構成は第４の実施形態と同様である。このセンサ装置６の軸方向センサ（変位センサ）７は、歪みゲージの代わりに磁歪センサを用いている。つまり、外輪２に軸方向の荷重が作用して一対の内壁面２１，２２間に挟まれた被検出用部材２３が歪むと、被検出用部材２３における磁界（磁化）が変化する。その変化を磁歪センサにより検出することでその荷重を検出できる。つまり、被検出用部材２３における軸方向変位を検出している。
この場合、被検出用部材２３を、逆磁歪効果が出やすい材料、つまり歪みにより磁界が外輪２の場合よりも大きく変化する逆磁歪部材とするのが好ましい。これにより、小さな歪みでも精度の高い検出が可能となる。
さらに、被検出用部材２３は軸方向に平行な方向の予圧（圧縮力）が与えられて、凹部２０内に挟まれて設けられている。これにより、固定フランジ部１７に作用する軸方向荷重が正負（引張、圧縮）両方向について精度良く検出される。
【００３２】
図７は、軸受装置の第６の実施形態を示す断面図であり、センサ装置６以外の構成は第５の実施形態と同様である。この軸受装置は、外輪２の固定フランジ部１７に径方向外方からの凹部２０が形成されており、軸方向に平行な方向に対向している一対の内壁面２１，２２が形成されている。
そして、軸方向センサ７は、一対の内壁面２１，２２間に挟まれた状態で凹部２０内に設けられた圧電素子からなる。つまり、このセンサ７の検出面が内壁面２１，２２のいずれか一方に接触し、センサ７の背面が他方に接触するよう設けられており、軸方向に平行な方向を検出方向としている。
さらに、センサ７は軸方向に平行な方向の予圧（圧縮力）が与えられて、凹部２０内に挟まれて設けられている。これにより、固定フランジ部１７に作用する軸方向荷重が正負（引張、圧縮）両方向について精度良く検出される。
【００３３】
第３の実施形態（図４）から第６の実施形態（図７）において、外輪２の固定フランジ部１７にその外周面から内方へ向かう凹部２０が形成されて、一対の内壁面２１，２２が形成されている。そして、軸方向センサ７は一対の内壁面２１，２２間における軸方向変位又は荷重、すなわち、凹部（スリット）２０の軸方向変位又は軸方向荷重を検出している。これにより、軸方向センサ７が設けられている凹部２０において、軸心Ｃ方向に直交する方向である径方向（例えば上下方向）からの荷重による影響を受けにくくすることができる。つまり、上下方向の荷重が軸受装置に作用した場合に、この凹部２０により、その荷重が内壁面２１，２２間の軸方向変位に及ぼす影響を小さくできる。従って、上下方向の荷重が作用した際に、軸方向センサ７において誤って軸方向の荷重として検出されることを防止できる。
【００３４】
図８は、第３の実施形態（図４）における軸受装置を軸方向インナ側から見た図であり、図９は軸方向センサ７の配置の変更例を示す図である。さらに、第１の実施形態を示す図２に示すように、本発明の軸方向センサ７は固定フランジ部１７において仮想の同一円上の４箇所に設けられている。さらに説明すると、センサ７は軸心Ｃを含む鉛直面と水平面に対して対称となる４箇所に配置されている。なお、図示しないが他の前記実施形態においても同様とされて、センサ７は４箇所設けられている。
【００３５】
具体的に説明すると、図８において、凹部２０及びセンサ７は固定フランジ部１７の上部、下部、水平前部、水平後部に９０°離れて配置されている。つまり、上下センサ７，７は軸心Ｃを通る鉛直面上に、前後センサ７，７は軸心Ｃを通る水平面上に配設されている。
図９は、凹部２０及びセンサ７が、固定フランジ部１７の前部において軸心Ｃを通る水平面を挟んで上下２箇所配置され、後部において軸心Ｃを通る水平面を挟んで上下２箇所配置されている。つまり、固定フランジ部１７は４角が面取りされた略正方形とされており、センサ７は、固定フランジ部１７の前部側の上下方向の１辺に沿って上下２箇所、後部側の上下方向の１辺に沿って上下２箇所配設されている。
また、図２では、固定フランジ部１７が前方上方、前方下方、後方上方、後方下方の４方向に夫々突出状となる突出部３３を有する形状とされており、この夫々の突出部３３の外径側部に取り付け用のボルト孔２４が形成され、ボルト孔２４の内径側に凹部１９及びセンサ７が設けられている。従って、センサ７は固定フランジ部１７の前方上部、前方下部、後方上部、後方下部に配設されている。
【００３６】
また、これら複数の軸方向センサ７（センサ７の中心）は、車体側の取り付け部材１８と固定するために形成されているボルト孔２４よりも内方側（ボルト孔２４のピッチ円よりも中心側）に配置されるのが好ましい。これにより、固定状となる固定フランジ部１７のボルト孔２４部分と荷重により変位する外輪２の本体部分との間に、センサ７は配置されることとなり、外輪２に作用する荷重を正確に検出できる。つまり、ボルト孔２４のピッチ円よりも径方向外方側は、車体側の取り付け部材１８により変形が拘束されるおそれがある。
【００３７】
さらに、これら４箇所の軸方向センサ７によれば、軸受装置に作用しているＸ軸周りのモーメント、Ｚ軸周りのモーメントを検出することもできる。つまり、図８において説明すると、上下の軸方向センサ７，７が相互で反対の符号（方向）で同じ大きさの出力が得られると、Ｘ軸回りのモーメントが作用していると判断できる。また、前後のセンサ７，７が相互で反対の符号で同じ大きさの出力が得られると、Ｚ軸回りのモーメントが作用していると判断できる。
【００３８】
また、本発明において、センサ装置６は、前記軸方向センサ７以外に、図示しないが、２つの部材間における鉛直方向（鉛直方向に平行な方向）の変位を検出している鉛直方向センサ、さらに、２つの部材間における水平前後方向（水平前後方向に平行な方向）の変位を検出している前後方向センサを備えたものであってもよい。鉛直方向センサは固定フランジ部１７の上下位置に夫々配設し、前後方向センサは固定フランジ部１７の水平前後位置に夫々配設されている。
これにより、ＸＹＺの直交する３軸の荷重（３分力）を、夫々において直接的に検出することができる。つまり求めたい方向の成分力を、それとは異なる方向の成分力（センサによる検出結果）から分解して間接的に求める必要がない。これによりセンサによる検出結果の成分の分解による誤差が生ずるのを防止できる。なお、鉛直方向センサと前後方向センサとは、軸方向センサ７と同じものとすることができ、または異なる種類のセンサとしてもよい。
【００３９】
本発明の軸受装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。つまり、前記の各実施形態は車体側軌道部材が外輪２とされ、車輪側軌道部材が内軸１及び内輪部材１４とされているが、図示しないが、これとは反対に、車体側軌道部材を内軸側とし、車輪側軌道部材を外輪側とした軸受装置であってもよい。そして、この場合において内軸側にセンサ装置を設けており、センサ装置は軸方向変位を検出するための軸方向センサを少なくとも有している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置を示す断面図である。
【図２】図１の軸受装置を軸方向インナ側から見た図である。
【図３】第２の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の要部断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の断面図である。
【図５】第４の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の断面図である。
【図６】第５の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の断面図である。
【図７】第６の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の断面図である。
【図８】図４の軸受装置を軸方向インナ側から見た図である。
【図９】軸方向センサの配置の変更例を示す図である。
【図１０】図３の軸方向センサを荷重センサとした場合の図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  内軸
２  外輪
３ａ  転動体
３ｂ  転動体
５  車輪側部材
６  センサ装置
７  軸方向センサ
１７  固定フランジ部
１８  取り付け部材
１９  凹部
２０  凹部
２１  内壁面
２２  内壁面
２３  被検出用部材
Ｃ  軸心
【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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