(57)【要約】【課題】モーメントに伴って生じるエンコーダ６ｄのラジアル変位を僅少若しくは０にできる構造でありながら、１対の転動体列同士の間隔が狭い構造にも適用でき、しかも外輪１ｄの設計の自由度を損なう事がない構造を実現する。【解決手段】ハブ２ｄに中心孔１４を設けると共に、この中心孔１４のうち、軸方向に関して１対の転動体列同士の間部分に、上記エンコーダ６ｄを内嵌固定する。そして、被検出面である、このエンコーダ６ｄの内周面に、センサホルダ１５に支持された１対のセンサ７、７の検出部を近接対向させる。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。【選択図】図１
2008224397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪部材と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転する内輪部材と、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に、各列毎にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記荷重測定装置は、上記内輪部材の一部に直接又は他の部材を介してこの内輪部材と同心に支持された、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこの被検出面に対向させた状態で使用時にも回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて、上記外輪部材と上記内輪部材との間に作用する荷重を算出する機能を有する演算器とを備えたものであり、
上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している、
転がり軸受ユニットの荷重測定装置に於いて、
上記内輪部材は、中心部に、少なくともこの内輪部材の軸方向片側面に開口する、この内輪部材と同心の中心孔を有するものであり、上記エンコーダ及び上記センサは、この中心孔の径方向内側であって、且つ、一方の転動体列が存在する軸方向位置から他方の転動体列が存在する軸方向位置までの間の、何れかの軸方向位置に配置されている事を特徴とする転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項２】
センサを、外輪部材の一部に、他の部材を介して支持固定している、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項３】
エンコーダの被検出面の特性変化の位相が、この被検出面の幅方向の少なくとも一部で、この幅方向に関して連続的に変化しており、
上記被検出面のうち、上記特性変化の位相が幅方向に関して連続的に変化した部分に存在する個所を含む複数個所にそれぞれ、センサの検出部が対向しており、
演算器が、これら各センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、外輪部材と内輪部材との間に作用する荷重を算出する機能を有する、
請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項４】
演算器が、各センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、外輪部材に対するエンコーダの変位を算出する第一の機能と、この第一の機能により算出したエンコーダの変位に基づいて上記外輪部材と内輪部材との間に作用する荷重を算出する第二の機能とを有する、請求項３に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項５】
エンコーダの被検出面の特性変化のピッチが、この被検出面の幅方向に関して連続的に変化しており、
演算器が、センサの出力信号のデューティ比に基づいて、外輪部材と内輪部材との間に作用する荷重を算出する機能を有する、
請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項６】
演算器が、センサの出力信号のデューティ比に基づいて、外輪部材に対するエンコーダの変位を算出する第一の機能と、この第一の機能により算出したエンコーダの変位に基づいて上記外輪部材と内輪部材との間に作用する荷重を算出する第二の機能とを有する、請求項５に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項７】
転がり軸受ユニットが自動車の車輪支持用のハブユニットであり、使用状態で外輪部材が自動車の懸架装置に支持されると共に、内輪部材であるハブに車輪が結合固定される、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受ユニットを構成する外輪部材と内輪部材との間に作用する荷重を測定する為に利用する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型等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、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム（ＥＳＣ）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を表す信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）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、特殊なエンコーダを使用して、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明が記載されている。図３〜５は、この特許文献１に記載された転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１例を示している。この従来構造の第１例は、使用時にも回転しない外輪部材である外輪１の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する、内輪部材であるハブ２を、複数個の転動体３、３を介して、回転自在に支持している。具体的には、上記外輪１の内周面に複列に設けた外輪軌道４、４と、上記ハブ２の外周面に複列に設けた内輪軌道５、５との間に、それぞれ上記転動体３、３を複数個ずつ、転動自在に設けている。又、これら各転動体３、３には、互いに逆向きの（図示の場合には背面組み合わせ型の）接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記転動体３として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。
【０００４】
又、上記ハブ２の軸方向中間部で１対の転動体列同士の間部分に、エンコーダ６を外嵌固定している。又、上記外輪１の軸方向中間部で１対の転動体列同士の間部分に、１対の支持孔１３、１３を形成すると共に、これら両支持孔１３、１３の内側に１対のセンサ７、７を、それぞれの検出部を、被検出面である上記エンコーダ６の外周面に近接対向させた状態で支持している。
【０００５】
上記エンコーダ６は、磁性金属板製で円筒状の芯金８と、この芯金８の外周面に全周に亙り添着固定した、永久磁石製で円筒状のエンコーダ本体９とから成る。被検出面である、このエンコーダ本体９の外周面には、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これらＳ極とＮ極との境界は、上記被検出面の軸方向（幅方向）に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、上記被検出面の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記Ｓ極と上記Ｎ極とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した「く」字形となっている。そして、上記境界の傾斜方向が互いに異なる、上記被検出面の軸方向外半部（軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図１、３、６、８、１０、１１の左側。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側となる、図１、３、６、８、１０、１１の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）と軸方向内半部とのうち、軸方向外半部を第一特性変化部１０とし、軸方向内半部を第二特性変化部１１としている。この様なエンコーダ６は、上記芯金８を上記ハブ２の軸方向中間部に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ２に対し、このハブ２と同心に支持固定している。尚、測定精度は劣るが、上記両特性変化部１０、１１のうちの何れか一方の特性変化部の境界のみを軸方向に対し傾斜させ、他方の特性変化部の境界を軸方向と平行にする事もできる。
【０００６】
又、上記両センサ７、７の検出部には、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。そして、これら両センサ７、７のうち、軸方向外側のセンサ７の検出部を上記第一特性変化部１０に、軸方向内側のセンサ７の検出部を上記第二特性変化部１１に、それぞれ近接対向させている。これら両センサ７、７の検出部が上記両特性変化部１０、１１に対向する位置は、円周方向に関して同じ位置としている。又、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない、中立状態で、上記Ｓ極とＮ極との軸方向中央部で円周方向に関して最も突出した部分が、上記両センサ７、７の検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の設置位置を規制している。
【０００７】
上述の様に構成する従来構造の第１例の場合、外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用する（これら外輪１とハブ２とがアキシアル方向に相対変位する）と、上記両センサ７、７の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない、中立状態では、上記両センサ７、７の検出部は、図５の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ７、７の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。これに対して、上記エンコーダ６を固定したハブ２に、図５の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ７、７の検出部は、図５の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ７、７の出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ６を固定したハブ２に、図５の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ７、７の検出部は、図５の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ７、７の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様に、上記（Ｂ）の場合とは逆方向にずれる。
【０００８】
上述の様に、従来構造の第１例の場合には、上記両センサ７、７の出力信号の位相が、上記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の作用方向（これら外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位の方向）に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重（相対変位）により上記両センサ７、７の出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重（相対変位）が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ７、７の出力信号同士の間の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位（この外輪１に対する上記エンコーダ６のアキシアル変位）の向き及び大きさ、並びに、これら外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。
【０００９】
尚、実際には、図示しない演算器が、上記両センサ７、７の出力信号同士の間に存在する位相差比（位相差／１周期）に基づいて、上記アキシアル方向の相対変位及び荷重を算出する。この場合に、上記演算器には、上記位相差比から上記アキシアル荷重を直接算出させる事もできるし、或は、上記位相差比から、一旦、上記アキシアル方向の相対変位を算出させた後、このアキシアル方向の相対変位に基づいて上記アキシアル荷重を算出させる事もできる。何れにしても、この様な演算処理を上記演算器が行なえる様にすべく、この演算器のメモリ中には、予め理論計算や実験により調べておいた、所定の関係（上記位相差比と上記アキシアル方向の相対変位又は荷重との関係や、これらアキシアル方向の相対変位とアキシアル荷重との関係）を表す式やマップを記憶させておく。
【００１０】
次に、図６〜７は、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する、従来構造の第２例を示している。本例の場合には、エンコーダ６ａを構成するエンコーダ本体９ａの外周面（被検出面）に配置したＳ極とＮ極との境界の形状と、この被検出面に対する１対のセンサ７、７の検出部の対向位置とが、上述した従来構造の第１例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、上記Ｓ極とＮ極との境界をそれぞれ、上記被検出面の軸方向に対し同方向に同じ角度だけ傾斜した、直線状としている。又、上記１対のセンサ７、７の検出部を、上記被検出面の上下２個所位置に近接対向させている。
【００１１】
自動車の車輪支持用の転がり軸受ユニットの場合、外輪１ａとハブ２との間に加わるアキシアル荷重は、このハブ２に結合固定した車輪を構成するタイヤの外周面と路面とが接触する接地面から入力される。この接地面は、上記外輪１ａ及び上記ハブ２の回転中心よりも径方向外方に存在する為、上記アキシアル荷重はこれら外輪１ａとハブ２との間に、純アキシアル荷重としてではなく、これら外輪１ａ及びハブ２の中心軸と上記接地面の中心とを含む（鉛直方向の）仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。この様なモーメントが上記外輪１ａと上記ハブ２との間に加わると、このハブ２の中心軸がこの外輪１ａの中心軸に対して傾く。これに伴い、上記エンコーダ６ａの上端部が軸方向に関して何れかの方向に、同じく下端部がこれと逆方向に、それぞれ変位する。この結果、上記エンコーダ６ａの外周面の上下両端部にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ７、７の出力信号の位相が、それぞれ中立位置に対して、逆方向にずれる。従って、本例の場合も、上記両センサ７、７の出力信号同士の間に存在する位相差比に基づいて、上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。
【００１２】
次に、図８〜９は、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する、従来構造の第３例を示している。本例の場合には、エンコーダ６ｂを構成するエンコーダ本体９ｂの外周面（被検出面）に配置したＳ極及びＮ極の形状と、この被検出面にその検出部を対向させるセンサ７の数とが、前述の図３〜４に示した従来構造の第１例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、上記Ｓ極とＮ極とをそれぞれ、径方向から見た形状を台形として、それぞれの円周方向に関する幅寸法を、軸方向に関して連続的に変化させている。又、上記センサ７の数を１個とし、このセンサ７の検出部を、上記被検出面の円周方向１個所に近接対向させている。この様に構成する従来構造の第３例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記外輪１ｂとハブ２とがアキシアル方向に相対変位（この外輪１ｂに対して上記エンコーダ６ｂがアキシアル変位）すると、上記センサ７の出力信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。従って、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の向き及び大きさ、更には上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。
【００１３】
尚、本例の場合も、図示しない演算器が、上記センサ７の出力信号のデューティ比に基づいて、上記アキシアル方向の相対変位及び荷重を算出する。この場合に、上記演算器には、上記デューティ比から上記アキシアル荷重を直接算出させる事もできるし、或は、上記デューティ比から、一旦、上記アキシアル方向の相対変位を算出させた後、このアキシアル方向の相対変位に基づいて上記アキシアル荷重を算出させる事もできる。何れにしても、この様な演算処理を上記演算器が行なえる様にすべく、この演算器のメモリ中には、予め理論計算や実験により調べておいた、所定の関係（上記デューティ比と上記アキシアル方向の相対変位又は荷重との関係や、これらアキシアル方向の相対変位とアキシアル荷重との関係）を表す式やマップを記憶させておく。
【００１４】
次に、図１０は、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する、従来構造の第４例を示している。本例の場合には、エンコーダ６ｃ及び１対のセンサ７、７の軸方向に関する設置位置が、前述の図３〜５に示した従来構造の第１例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、上記エンコーダ６ｃ及び上記両センサ７、７を、転がり軸受ユニットの軸方向内端部に設置している。この為に具体的には、上記エンコーダ６ｃを構成する芯金８ｃを、ハブ２の軸方向内端部に締り嵌めで外嵌固定している。これと共に、上記両センサ７、７を、外輪１ｃの軸方向内端部に結合固定したカバー１２の内周面に支持固定している。その他の部分の構造及び作用は、上記従来構造の第１例の場合とほぼ同様である。
【００１５】
尚、前述の図３〜５に示した従来構造の第１例、及び、上述の図１０に示した従来構造の第４例の場合には、それぞれの検出部を第一、第二両特性変化部１０、１１に対向させた１対のセンサ７、７から成るセンサ組を１組だけ設けている。これに対し、図示は省略するが、特願２００６−１９９８９、特願２００６−１４３０９７、特願２００６−３４５８４９には、それぞれが１対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多分力（２方向以上の荷重やモーメント）の測定を行なえる構造が開示されている。
【００１６】
ところで、上述した各従来構造の場合、エンコーダ６、６ａ、６ｂ、６ｃは、アキシアル方向に変位するだけでなく、ラジアル方向にも変位する。そして、このラジアル変位は、外輪１、１ａ、１ｂ、１ｃとハブ２との間にラジアル荷重が作用した場合だけでなく、これら外輪１、１ａ、１ｂ、１ｃとハブ２との間にモーメントが作用した場合にも生じる。この理由は、このモーメントの作用によって、上記ハブ２の中心軸が上記外輪１、１ａ、１ｂ、１ｃの中心軸に対して傾く為である。但し、この傾きの節（これら両中心軸同士の交点）は、通常、１対の転動体列同士の間の、何れかの軸方向位置に存在する。この為、前述した従来構造の第１例（図３〜５）及び第２例（図６〜７）及び第３例（図８〜９）の様に、上記ハブ２のうち、上記傾きの節とほぼ同じ軸方向位置（１対の転動体列同士の間部分）にエンコーダ６、６ａ、６ｂを支持している構造の場合には、上記傾きに伴って生じる上記エンコーダ６、６ａ、６ｂのラジアル変位が、僅少若しくは０になる。これに対し、上述した従来構造の第４例（図１０）の様に、上記ハブ２のうち、上記傾きの節から比較的離れた軸方向位置（このハブ２の軸方向内端部）にエンコーダ６ｃを支持している構造の場合には、上記傾きに伴って生じる上記エンコーダ６ｃのラジアル変位が、比較的大きくなる。
【００１７】
従って、使用時に上記エンコーダ６、６ａ、６ｂ、６ｃの被検出面が上記センサ７、７の検出部に接触するのを防止すべく、上記従来構造の第４例（図１０）の場合には、上記従来構造の第１〜３例（図３〜９）の場合に比べて、中立状態での、上記被検出面と上記検出部との間隔を広くしておく必要がある。ところが、荷重の測定精度及び測定値の信頼性は、上記被検出面と上記検出部との間隔が狭くなる程高くなる。従って、上記従来構造の第１〜３例（図３〜９）の如き構造（エンコーダ６、６ａ、６ｂをハブ２の軸方向中間部で１対の転動体列同士の間部分に支持する構造＝中立状態での上記間隔を比較的狭くできる構造）を採用する場合の方が、上記従来構造の第４例（図１０）の如き構造（エンコーダ６ｃをハブ２の軸方向内端部に支持する構造＝中立状態での上記間隔を比較的広くする必要がある構造）を採用する場合に比べて、上記荷重の測定精度及び測定値の信頼性を高められる点で有利である。
【００１８】
又、前述の特願２００６−１９９８９、特願２００６−１４３０９７、特願２００６−３４５８４９に開示されている、多分力を測定可能な構造の場合には、外輪とハブとの間に作用しているラジアル荷重を、エンコーダのラジアル変位に基づいて算出する。但し、このラジアル変位の中に、上記ラジアル荷重に伴って生じるラジアル変位の他、モーメントに伴って生じるラジアル変位が含まれていると、その分だけ、上記ラジアル荷重の測定精度を良好にする事が難しくなる。従って、上記従来構造の第１〜３例（図３〜９）の如き構造（エンコーダ６、６ａ、６ｂをハブ２の軸方向中間部で１対の転動体列同士の間部分に支持する構造＝モーメントに伴って生じるエンコーダ６、６ａ、６ｂのラジアル変位を僅少若しくは０にできる構造）を採用する場合の方が、上記従来構造の第４例（図１０）の如き構造（エンコーダ６ｃをハブ２の軸方向内端部に支持する構造＝モーメントに伴って生じるエンコーダ６ｃのラジアル変位が比較的大きくなる構造）を採用する場合に比べて、上記ラジアル荷重の測定精度及び測定値の信頼性を良好にし易くできる点で有利である。
【００１９】
ところが、上記従来構造の第１〜３例（図３〜９）の場合には、次の様な解決すべき問題がある。即ち、上記従来構造の第１〜３例（図３〜９）の場合には、エンコーダ６、６ａ、６ｂ及びセンサ７、７を、１対の転動体列同士の間部分に設置する必要がある。ところが、転がり軸受ユニットには、図１１に示す様に、１対の転動体列同士の間隔が狭く、これら両転動体列同士の間部分に上記エンコーダ６、６ａ、６ｂ及びセンサ７、７を設置できないものもある。又、上記従来構造の第１〜３例（図３〜９）の場合には、外輪１、１ａ、１ｂの軸方向中間部で１対の転動体列同士の間部分に、上記センサ７、７を支持する為の支持孔１３、１３を形成する必要がある。この様な支持孔１３、１３の存在は、上記外輪１、１ａ、１ｂの強度を低下させる原因となる。従って、この外輪１、１ａ、１ｂに就いて、何らかの補強措置（例えば、径方向の肉厚を増加させる措置）を採る必要があり、結果として、この外輪１の設計の自由度が損なわれる。
【００２０】
【特許文献１】特開２００６−１３３０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、上述の様な事情に鑑み、モーメントに伴って生じるエンコーダのラジアル変位を僅少若しくは０にできる構造でありながら、１対の転動体列同士の間隔が狭い構造にも適用でき、しかも外輪部材の設計の自由度を損なう事がない構造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】
【００２２】
本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、転がり軸受ユニットと、荷重測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪部材と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転する内輪部材と、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に、各列毎にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備える。
又、上記荷重測定装置は、エンコーダと、センサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記内輪部材の一部に直接又は他の部材を介してこの内輪部材と同心に支持されており、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記センサは、その検出部を上記被検出面に対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持されており、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記外輪部材と上記内輪部材との間に作用する荷重を算出する機能を有する。
又、上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。
特に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に於いては、上記内輪部材は、中心部に、少なくともこの内輪部材の軸方向片側面に開口する、この内輪部材と同心の中心孔を有する。そして、上記エンコーダ及び上記センサは、この中心孔の径方向内側であって、且つ、一方の転動体列が存在する軸方向位置から他方の転動体列が存在する軸方向位置までの間（両転動体列の転動体の中心同士の間）の、何れかの軸方向位置に配置されている。
【００２３】
上述の様な本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実施する場合に、好ましくは、上記転がり軸受ユニットと上記センサとを一体的に取り扱える様にすべく、請求項２に記載した様に、上記センサを、上記外輪部材の一部に、他の部材を介して支持固定する。
【００２４】
又、上述の請求項１〜２に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項３に記載した構造を採用する事ができる。この請求項３に記載した構造の場合、上記エンコーダの被検出面の特性変化の位相が、この被検出面の幅方向の少なくとも一部で、この幅方向に関して連続的に変化している。又、上記被検出面のうち、上記特性変化の位相が幅方向に関して連続的に変化した部分に存在する個所を含む複数個所にそれぞれ、センサの検出部が対向している。又、上記演算器が、これら各センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、上記外輪部材と上記内輪部材との間に作用する荷重を算出する機能を有する。
又、この様な請求項３に記載した構造を採用する場合には、例えば請求項４に記載した構造を採用する事ができる。この請求項４に記載した構造の場合には、演算器が、上記各センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、外輪部材に対する上記エンコーダの変位を算出する第一の機能と、この第一の機能により算出した上記エンコーダの変位に基づいて上記外輪部材と内輪部材との間に作用する荷重を算出する第二の機能とを有する。
【００２５】
又、前述の請求項１〜２に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項５に記載した構造を採用する事もできる。この請求項５に記載した構造の場合、上記エンコーダの被検出面の特性変化のピッチが、この被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。又、上記演算器が、上記センサの出力信号のデューティ比に基づいて、上記外輪部材と上記内輪部材との間に作用する荷重を算出する機能を有する。
この様な請求項５に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項６に記載した構造を採用する事ができる。この請求項６に記載した構造の場合には、演算器が、上記センサの出力信号のデューティ比に基づいて、外輪部材に対する上記エンコーダの変位を算出する第一の機能と、この第一の機能により算出したエンコーダの変位に基づいて上記外輪部材と内輪部材との間に作用する荷重を算出する第二の機能とを有する。
【００２６】
又、上述の請求項１〜６に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項７に記載した様に、転がり軸受ユニットを自動車の車輪支持用のハブユニットとする。そして、使用状態で上記外輪部材を自動車の懸架装置に支持すると共に、上記内輪部材であるハブに車輪を結合固定する。
【発明の効果】
【００２７】
上述の様に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、一方の転動体列が存在する軸方向位置から他方の転動体列が存在する軸方向位置までの間の、何れかの軸方向位置（モーメントの作用によって外輪部材と内輪部材とが傾いた場合の、この傾きの節付近の軸方向位置）に、エンコーダ及びセンサを配置している。この為、上述の様に外輪部材と内輪部材とが傾く事に伴って生じる、上記エンコーダのラジアル変位を僅少若しくは０にできる。従って、その分だけ、中立状態での、エンコーダの被検出面とセンサの検出部との間隔を狭くする事ができ、結果として、荷重の測定精度を良好にできる。更には、例えば多分力を測定可能な構造で、エンコーダのラジアル変位に基づいてラジアル荷重を求める場合に、このラジアル荷重の測定精度を良好にし易くできる。
【００２８】
又、本発明の場合には、エンコーダ及びセンサを、内輪部材の中心孔の径方向内側に設置する為、１対の転動体列同士の間隔が狭い構造にも適用できる。又、外輪部材の軸方向中間部にセンサの支持孔を形成する必要がない為、この支持孔の存在に基づいて、外輪部材の設計の自由度が損なわれると言った不都合が生じる事はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、請求項１、２、３、４、７に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、転がり軸受ユニットとして、前述の図１１に示した転がり軸受ユニット、即ち、１対の転動体列同士の間隔が狭く、ハブ２ｄの中心部に、このハブ２ｄの軸方向両側面を連通する断面円形の中心孔１４を、このハブ２ｄと同心に設けている転がり軸受ユニットを採用すると共に、この転がり軸受ユニットに組み付ける、エンコーダ６ｄ及び１対のセンサ７、７の設置個所を工夫した点にある。これらエンコーダ６ｄ及び１対のセンサ７、７と、図示しない演算器とを含んで構成される、荷重測定装置による荷重の測定原理は、前述の図３〜５に示した従来構造の第１例の場合と同様である。この為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００３０】
本例の場合、上記ハブ２ｄの中心孔１４の中間部で、軸方向に関して１対の転動体列同士の間部分（このハブ２ｄの軸方向に関して、両列の転動体３、３の中心同士の間部分）に、上記エンコーダ６ｄを内嵌固定している。このエンコーダ６ｄは、前述の図３〜４に示した従来構造の第１例のエンコーダ６の、径方向の内外を逆にした如き構造を有する。即ち、本例のエンコーダ６ｄは、磁性材製で円筒状の芯金８ｄと、この芯金８ｄの内周面に全周に亙り添着固定した、永久磁石製で円筒状のエンコーダ本体９ｄとから成る。そして、被検出面である、このエンコーダ本体の内周面に、「く」字形のＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。そして、これらＳ極とＮ極との境界の傾斜方向が互いに異なる、上記被検出面の軸方向両半部のうち、軸方向外半部を第一特性変化部１０ｄとし、軸方向内半部を第二特性変化部１１ｄとしている。この様なエンコーダ６ｄは、上記芯金８ｄを上記中心孔１４の軸方向中間部に締り嵌めで内嵌する事により、上記ハブ２ｄに対し、このハブ２ｄと同心に支持固定している。
【００３１】
又、本例の場合、上記第一、第二両特性変化部１０ｄ、１１ｄにそれぞれの検出部を近接対向させた、１対のセンサ７、７を、外輪１ｄに対し、この外輪１ｄの内端開口を塞ぐ金属板製のカバー１２ｄと、このカバー１２ｄの内側に保持固定した合成樹脂製のセンサホルダ１５とを介して支持している。即ち、このセンサホルダ１５は、上記中心孔１４の内側に緩く挿入された、この中心孔１４と同心の円柱部１６を備え、この円柱部１６の先端寄り部分の表層部に、上記両センサ７、７を支持している。
【００３２】
上述の様に、本例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、上記ハブ２ｄの中心孔１４のうち、軸方向に関して１対の転動体列同士の間部分にエンコーダ６ｄを支持している。この為、モーメントの作用によって外輪１ｄとハブ２ｄとの中心軸同士が傾く事によって生じる、上記エンコーダ６ｄのラジアル変位を僅少若しくは０にできる。従って、その分だけ、中立状態での、上記エンコーダ２ｄの被検出面と１対のセンサ７、７の検出部との間隔（径方向隙間）を狭くする事ができ、結果として、荷重の測定精度及び測定値に関する信頼性を良好にできる。
【００３３】
又、本例の場合には、上記エンコーダ６ｄ及びセンサ７、７を、上記ハブ２ｄの中心孔１４の径方向内側に設置している為、１対の転動体列同士の間隔が狭い事は、上記エンコーダ６ｄ及びセンサ７、７を設置する事に関して、何らの支障にはならない。又、本例の場合には、上記外輪１ｄの軸方向中間部に上記両センサ７、７の支持孔を形成する必要がない為、この支持孔の存在に基づいて、上記外輪１ｄの設計の自由度が損なわれる事はない。
【００３４】
尚、本発明は、上述した実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載した要件を満たす、各種の形態で実施可能である。例えば、本発明は、前述の従来構造の第２例（図６〜７）や、前述の従来構造の第３例（図８〜９）や、前述の特願２００６−１９９８９、特願２００６−１４３０９７、特願２００６−３４５８４９に開示された構造（多分力を測定可能な構造）と同じ荷重の測定原理を採用する構造にも、適用可能である。又、本発明は、エンコーダの被検出面を円輪面とし、この被検出面にセンサの検出部を軸方向に対向させる事で、外輪部材と内輪部材との間に作用するラジアル荷重を測定可能とした構造にも、適用可能である。特に、上記多分力を測定可能な構造や、上記被検出面を円輪面とする構造に本発明を適用すれば、エンコーダのラジアル変位に基づいてラジアル荷重を求める場合に、このラジアル荷重の測定精度を良好にできる。又、本発明を実施する場合には、エンコーダとして、単なる磁性材製のもの｛被検出面に凹部と凸部とを（或は透孔と柱部とを）を交互に配置したもの｝を使用する事もできる。この場合には、センサ側に永久磁石を組み込む。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】エンコーダの一部を径方向から見た図。
【図３】転がり軸受ユニットの荷重測定装置の従来構造の第１例を示す断面図。
【図４】この第１例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。
【図５】アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。
【図６】転がり軸受ユニットの荷重測定装置の従来構造の第２例を示す断面図。
【図７】この第２例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。
【図８】転がり軸受ユニットの荷重測定装置の従来構造の第３例を示す断面図。
【図９】この第３例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。
【図１０】転がり軸受ユニットの荷重測定装置の従来構造の第４例を示す断面図。
【図１１】１対の転動体列同士の間隔が狭い転がり軸受ユニットの断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１、１ａ〜１ｄ  外輪
２、２ｄ  ハブ
３    転動体
４    外輪軌道
５    内輪軌道
６、６ａ〜６ｄ  エンコーダ
７    センサ
８、８ｃ、８ｄ  芯金
９、９ａ〜９ｄ  エンコーダ本体
１０、１０ｄ  第一特性変化部
１１、１１ｄ  第二特性変化部
１２、１２ｄ    カバー
１３    支持孔
１４    中心孔
１５    センサホルダ
１６    円柱部
【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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