(57)【要約】【課題】  一種類のセンサを搭載するたけで、軸受に作用する荷重と車輪の回転とを検出できるセンサ付車輪用軸受を提供する。【解決手段】  外方部材１と内方部材２の間に複列の転動体５を介在させた車輪用軸受において、前記外方部材１および内方部材２のうちの回転側部材に、この回転側部材の円周方向に複数の磁極が並ぶリング状の磁気エンコーダ１６を設ける。前記外方部材１および内方部材２のうちの固定側部材には、前記磁気エンコーダ１６を検出するセンサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを設ける。さらに、前記センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段２０、および前記センサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段２１を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、対向する両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材に、この回転側部材の円周方向に複数の磁極が並ぶリング状の磁気エンコーダを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、１つ以上の前記磁気エンコーダを検出するセンサを設け、前記センサの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段、および前記センサの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記センサを２つ以上設け、少なくても２つの前記センサは、前記磁気エンコーダの隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相において、９０°の位相差を持つように配置したことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記センサを２つ以上設け、少なくても２つの前記センサは、前記磁気エンコーダの隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相が同じになるように、周方向に１８０°離して配置したことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記センサを４つ以上設け、前記磁気エンコーダの隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相において、９０°の位相差を持つように配置した隣接する２つの前記センサからなるセンサ対を２組以上設け、少なくても２組の前記センサ対を、周方向に１８０°離して配置したことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記磁気エンコーダの円周方向の１箇所に原点被検出部を設け、この原点被検出部を検出して前記回転側部材の回転位置の原点を検出する原点検出用センサを設けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記固定側部材が外方部材であり、前記磁気エンコーダを前記内方部材の外周に設けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記回転側部材が内方部材であり、この内方部材が車輪取付用のフランジを有し、このフランジの側面に前記磁気エンコーダを設けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記センサを、前記固定側部材における円周方向の４箇所に設け、前記回転速度検出手段は、前記４箇所のセンサのうちの少なくとも一つのセンサの出力信号から回転速度を検出するものとし、前記荷重検出手段は前記４箇所のセンサの出力信号から前記荷重を検出するものとしたセンサ付車輪用軸受。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記固定側部材と回転側部材との間の軸受空間のアウトボード側端およびインボード側端をそれぞれ覆う一対のシールを設け、アウトボード側のシールとこのシール側の転動体列との間に、アウトボード側の磁気エンコーダおよびこの磁気エンコーダを検出するアウトボード側のセンサを配置し、かつインボード側のシールとこのシール側の転動体列との間に、インボード側の磁気エンコーダおよびこの磁気エンコーダを検出するインボード側のセンサを配置し、前記回転速度検出手段は、前記アウトボード側およびインボード側のセンサのうちの少なくとも一方のセンサの出力信号から回転速度を検出するものとし、前記荷重検出手段は前記アウトボード側およびインボード側のセンサの両方の出力信号から前記荷重を検出するものとしたセンサ付車輪用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重と車輪の回転とを検出するセンサを内蔵したセンサ付車輪用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安全性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなく、その他のセンサ信号を用いてさらに安全面の制御が可能なことが求められている。
【０００３】
そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御（コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等）を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する荷重を検出するセンサの適切な設置場所がなく、荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。
【０００４】
また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。
【０００５】
このような要請に応えるものとして、複列の転動体を有する車輪用軸受において、各列の転動体を保持するそれぞれの保持器にエンコーダを組み付け、これらエンコーダに対向させた検出部により、各列の転動体の公転速度を検出し、これら両列の転動体の公転速度に基づいて軸受に加わる荷重を検出するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００６】
また、転動体と固定輪である例えば外輪との間に作用する力を、外輪に設けた超音波センサでエコー比として検出し、この超音波センサの出力から軸受に作用する荷重を求めるようにした車輪用軸受も提案されている（例えば特許文献２）。
【０００７】
このほか、車輪用軸受の固定輪である例えば外輪に回転センサと振動センサとを設け、車輪の回転と路面の凹凸状態を検出するようにしたものも提案されている（例えば特許文献３）。
【特許文献１】特開２００５−５５３７９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７９３２号公報
【特許文献３】特開２００３−２０７５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された車輪用軸受の場合、検出される転動体の公転速度から車輪の回転を求めることもできるが、転動体には公転滑りが存在するため、正確な回転検出はできない。そこで、正確な回転検出を行うためには回転検出用として別に回転センサを設ける必要がある。
【０００９】
特許文献２に開示された車輪用軸受の場合も、超音波センサは荷重検出に専用のセンサであり、荷重検出のほかに回転検出を行おうとすれば、別に回転センサを設ける必要がある。
【００１０】
特許文献３に開示された車輪用軸受の場合、振動センサは荷重を検出するものではないが、回転以外の事象を検出するために、回転センサと共に別のセンサを設けるという点では先の各提案例の場合と同様である。
【００１１】
この発明の目的は、一種類のセンサを搭載するだけで、軸受に作用する荷重と車輪の回転とを検出できるセンサ付車輪用軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、対向する両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、  前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材に、この回転側部材の円周方向に複数の磁極が並ぶリング状の磁気エンコーダを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、１つ以上の前記磁気エンコーダを検出するセンサを設け、前記センサの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段、および前記センサの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を設けたことを特徴とする。  この構成によると、磁気エンコーダを検出するセンサの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段、および前記センサの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を設けたため、磁気エンコーダとセンサとでなる一種類のセンサユニットだけのコンパクトな構成により、車輪の回転と車輪用軸受に作用する荷重とを検出することができる。
【００１３】
この発明において、前記センサを２つ以上設け、少なくても２つの前記センサは、前記磁気エンコーダの隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相において、９０°の位相差を持つように配置してもよい。これにより、回転方向を検出することができる。
【００１４】
この発明において、前記センサを２つ以上設け、少なくても２つの前記センサは、前記磁気エンコーダの隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相が同じになるように、周方向に１８０°（ここで言う角度は機械角）離して配置してもよい。
このようにセンサを配置した場合、例えば車輪用軸受に上方向の垂直方向荷重Ｆｚが印加した時、上下に１８０°離した位置にセンサを配置すると、上が小、下が大となるギャップ変動を差動で検出でき、感度を向上させることができる。
【００１５】
この発明において、前記センサを４つ以上設け、前記磁気エンコーダの隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相において、９０°の位相差を持つように配置した隣接する２つの前記センサからなるセンサ対を２組以上設け、少なくても２組の前記センサ対を、周方向に１８０°（機械角）離して配置してもよい。
このようにセンサを配置した場合、センサ対を構成する２つのセンサから振幅を算出できるため、静止時でも荷重を推定できる。センサ対を構成する２つのセンサを隣接して上記のような位相差で設置すると、それぞれの出力信号をＸ，Ｙとした場合、（Ｘ２＋Ｙ２）の平方根が振幅となるため、静止時でも振幅を求めることができる。たとえば、車輪用軸受に上方向の垂直方向荷重Ｆｚが印加した時、上下に１８０°離した位置にセンサを配置すると、上が小、下が大となるギャップ変動が起こり、それぞれのセンサ対の出力信号の振幅が異なるため、各振幅を比較することにより、感度を向上させることができる。
【００１６】
この発明において、前記磁気エンコーダの円周方向の１箇所に原点被検出部を設け、この原点被検出部を検出して前記回転側部材の回転位置の原点を検出する原点検出用センサを設けても良い。この構成の場合、磁気エンコーダを検出するセンサの出力信号の振幅のうち回転同期成分をオフセット変動として記憶してキャンセルすることが可能となるので、振幅の微小な変動も検出することができ、高精度な荷重検出が可能となる。
【００１７】
この発明において、前記固定側部材が外方部材であり、前記磁気エンコーダを前記内方部材の外周に設けても良い。
【００１８】
この発明において、前記回転側部材が内方部材であり、この内方部材が車輪取付用のフランジを有し、このフランジの側面に前記磁気エンコーダを設けても良い。
車輪取付用のフランジは作用荷重により傾きを生じるため、感度良く荷重が検出できる。また、内方部材の車輪取付用のフランジと外方部材との間の隙間を利用して磁気エンコーダを配置できて、コンパクトな構成とできる。
【００１９】
この発明において、前記センサを、前記固定側部材における円周方向の４箇所に設け、前記回転速度検出手段は、前記４箇所のセンサのうちの少なくとも一つのセンサの出力信号から回転速度を検出するものとし、前記荷重検出手段は前記４箇所のセンサの出力信号から前記荷重を検出するものとしても良い。
この構成の場合、４箇所のセンサの出力信号から様々な方向の荷重を推定することができる。
【００２０】
この発明において、前記固定側部材と回転側部材との間の軸受空間のアウトボード側端およびインボード側端をそれぞれ覆う一対のシールを設け、アウトボード側のシールとこのシール側の転動体列との間に、アウトボード側の磁気エンコーダおよびこの磁気エンコーダを検出するアウトボード側のセンサを配置し、かつインボード側のシールとこのシール側の転動体列との間に、インボード側の磁気エンコーダおよびこの磁気エンコーダを検出するインボード側のセンサを配置し、前記回転速度検出手段は、前記アウトボード側およびインボード側のセンサのうちの少なくとも一方のセンサの出力信号から回転速度を検出するものとし、前記荷重検出手段は前記アウトボード側およびインボード側のセンサの両方の出力信号から前記荷重を検出するものとしても良い。
この構成の場合、軸方向に離れたアウトボード側とインボード側の２箇所に磁気エンコーダとセンサの組を２組設けているので、車輪用軸受に作用する荷重をより詳しく検出することができる。例えば、アウトボード側とインボード側のセンサの出力の差から、車幅方向の荷重が検出できる。また、シールと転動体列の間に磁気エンコーダおよびセンサを配置するため、軸受内の空間を利用してコンパクトにセンサ等を設置でき、かつシールによりセンサおよび磁気エンコーダの防水，防塵が行える。
【発明の効果】
【００２１】
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、対向する両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、  前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材に、この回転側部材の円周方向に複数の磁極が並ぶリング状の磁気エンコーダを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、１つ以上の前記磁気エンコーダを検出するセンサを設け、前記センサの出力信号の周期から回転速度を検出する回転速度検出手段、および前記センサの出力信号の振幅の大きさから前記車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段を設けたため、一種類のセンサを搭載するたけで、軸受に作用する荷重と車輪の回転とを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００２３】
このセンサ付車輪用軸受における軸受は、図１に断面図で示すように、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記転走面３，４は断面円弧状であり、ボール接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、一対のシール７，８によってそれぞれ密封されている。
【００２４】
外方部材１は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックルに取付けるフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには、周方向の複数箇所に車体取付孔１４が設けられている。
内方部材２は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に、前記各列の転走面４が形成されている。ハブ輪９のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面１２が設けられ、この内輪嵌合面１２に内輪１０が嵌合している。ハブ輪９の中心には貫通孔１１が設けられている。ハブフランジ９ａには、周方向複数箇所にハブボルト（図示せず）の圧入孔１５が設けられている。ハブ輪９のハブフランジ９ａの根元部付近には、ホイールおよび制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部１３がアウトボード側に突出している。
図２は、この車輪用軸受のインボード側から見た正面図を示す。なお、図１は、図２におけるＩ−Ｏ−Ｉ矢視断面図を示す。
【００２５】
回転側部材である内方部材２の外周面における前記両列の転走面４，４間の軸方向中間位置には、図３に断面図で示すように、内方部材２の円周方向に複数の磁極Ｎ，Ｓが等ピッチで並ぶリング状の磁気エンコーダ１６が芯金１７を介して設けられている。
また、固定側部材である外方部材１の内周面には、前記磁気エンコーダ１６とでセンサユニット３０を構成する一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂ、１８Ｃが設けられている。これら一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂ、１８Ｃは、前記磁気エンコーダ１６を検出する検出部となるものであって、磁気エンコーダ１６の着磁面と径方向に対向するようにリング状のセンサハウジング１９を介して外方部材１の内周面に設けられている。これらのセンサ１８Ａ，１８Ｂ、１８Ｃは例えばＭＲ素子（磁気抵抗素子），ＧＭＲ素子，ホールＩＣなどからなり、ここでは上下に分けて設けられている。これら一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂは、磁気エンコーダ１６の隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相において、例えば９０°の位相差を持つように配置される。また、これら一対のセンサ１８Ａ、１８Ｃは、磁気エンコーダ１６の隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相において、同位相差となるように、１８０°（機械角）離れた位置に配置される。
【００２６】
図４（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）は、内方部材２の回転に伴い前記両センサ１８Ａ，１８Ｂ、１８Ｃから出力される検出信号の波形図を示し、図４（Ｄ）はセンサ１８Ｂの出力波形図に対応する磁気エンコーダ１６の磁極配列を示す。図４（Ａ），（Ｂ）に示す両センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の間では、上記した両センサ１８Ａ，１８Ｂの設置において設けられた位相差に対応して、９０°の位相差が生じる。すなわち、両センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号はＡＢ相信号となる。また、上記した両センサ１８Ａ，１８Ｃの設置において設けられた位相差に対応して、同位相の出力信号が生じる。
【００２７】
前記両センサ１８Ａ，１８Ｂ、１８Ｃは、回転速度検出手段２０と荷重検出手段２１とに接続される。回転速度検出手段２０は、センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の周期から、磁気エンコーダ１６つまり内方部材２の回転速度を検出する手段である。この回転速度の検出には、両センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号のうち、いずれか一方を用いれば足りるが、回転方向は両方の出力信号の位相差から検出される。
荷重検出手段２１は、センサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの少なくてもどちらか一方の出力信号の振幅の大きさから車輪用軸受に作用する荷重を検出する手段である。また、センサ１８Ａ，１８Ｃの出力信号の差動より車輪用軸受に作用する荷重を検出する手段としてもよい。荷重検出手段２１は電子回路やマイクロコンピュータ等からなり、センサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの出力信号の振幅の大きさと荷重との関係を設定した関係設定手段（図示せず）を有していて、センサ１８Ａ，１８Ｂ、１８Ｃの出力信号を上記関係設定手段に照らして荷重の検出信号を出力する。
【００２８】
荷重検出手段２１による荷重検出処理は、具体的には例えば以下のように行われる。磁気エンコーダ１６の磁界を検出するセンサ１８Ａ，１８Ｂは隣接しているため、センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の振幅Ａ，Ｂは、磁気エンコーダ１６とセンサ１８Ａ，１８Ｂとの距離の変動、つまり内方部材２の外周面と外方部材１の内周面との間のギャップの変動により同じように変動する。したがって、センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の振幅は、車輪用軸受に加わる荷重の大きさに応じて変動することになる。
そこで、ここでは、荷重検出手段２１は、例えば、センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の振幅Ａ，Ｂから、Ａ2 ＋Ｂ2 を演算してギャップ変動を検出するものとしている。また、センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号をＸ，Ｙとした場合、（Ｘ２＋Ｙ２）の平方根が振幅となるため、（Ｘ２＋Ｙ２）を計算すれば、静止時でも振幅を求めることができる。
あるいは、荷重検出手段２１は、このセンサ付車輪用軸受を車両に組み込む前におけるセンサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの出力信号の振幅を基準値として、センサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの出力信号の振幅Ａ，Ｂ，Ｃの前記基準値に対する変動分ΔＡ，ΔＢ，ΔＣを求め、前記ギャップの変動量の大きさＧとして、
Ｇ＝ΔＡ2 ＋ΔＢ2＋ΔＣ2
を演算することにより、車輪用軸受に作用する荷重を検出するものとする。
あるいは、センサ１８Ａ，１８Ｃは、磁気エンコーダ１６の隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相において、同位相差となるように、１８０°（機械角）離れた位置に配置しているため、例えば車輪用軸受に上方向の垂直方向荷重Fzが印加した場合、センサ１８Ａ部のギャップは狭くなるが、センサ１８Ｃ部のギャップは同じ量だけギャップが広くなる。そのため、荷重検出手段２１は、センサ１８Ａ，１８Ｃの出力信号の差動（振幅Ａ，Ｃの差）を求め、車輪用軸受に作用する荷重を検出するものとする。
【００２９】
このように、このセンサ付車輪用軸受によると、軸受の回転側部材である内方部材２に設けられた磁気エンコーダ１６と、軸受の固定側部材である外方部材１に設けられ磁気エンコーダ１６を検出するセンサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃとでなる一種類のセンサユニット３０だけのコンパクトな構成により、車輪の回転と車輪用軸受に作用する荷重とを検出することができる。
また、この実施形態では、車輪用軸受の内部空間における両列の転動体５，５の間に上記センサユニット３０が配置されているので、センサユニット３０の防錆処理も不要である。
【００３０】
図５は上記実施形態の車両用軸受におけるセンサの他の配置例を示す。回転側部材である内方部材２の外周面における前記両列の転走面４，４間の軸方向中間位置には、同図に断面図で示すように、内方部材２の円周方向に複数の磁極Ｎ，Ｓが等ピッチで並ぶリング状の磁気エンコーダ１６が芯金１７を介して設けられている。
また、固定側部材である外方部材１の内周面には、前記磁気エンコーダ１６とでセンサユニット３０を構成する２組のセンサ対２４Ａ，２４Ｂが設けられている。センサ対２４Ａ，２４Ｂは、磁気エンコーダ１６の隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相において、例えば９０°の位相差を持つように隣接して配置されるセンサ２４Ａ´とセンサ２４Ａ”およびセンサ２４Ｂ´とセンサ２４Ｂ”からなる。２組のセンサ対２４Ａ，２４Ｂは１８０°（機械角）離れた位置に上下に配置している。これらのセンサ２４Ａ´，２４Ａ”，２４Ｂ´，２４Ｂ”は、前記磁気エンコーダ１６を検出する検出部となるものであって、磁気エンコーダ１６の着磁面と径方向に対向するようにリング状のセンサハウジング１９を介して外方部材１の内周面に設けられている。
【００３１】
図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、内方部材２の回転に伴い前記両センサ２４Ａ´，２４Ａ”，２４Ｂ´，２４Ｂ”から出力される検出信号の波形図を示す。図６（Ａ），（Ｂ）に示す両センサ２４Ａ´，２４Ａ”の出力信号と図６（Ｃ），（Ｄ）に示す両センサ２４Ｂ´，２４Ｂ”の出力信号の間では、上記した両センサ２４Ａ´，２４Ａ”，２４Ｂ´，２４Ｂ”の設置において設けられた位相差に対応して、９０°の位相差が生じる。すなわち、両センサ２４Ａ´，２４Ａ”および２４Ｂ´，２４Ｂ”の出力信号はＡＢ相信号となる。また、上記した両センサ２４Ａ´，２４Ｂ´および２４Ａ”，２４Ｂ”の設置において設けられた位相差に対応して、同位相の出力信号が生じる。９０°位相差となる２つの信号の出力信号をＸ，Ｙとした場合、（Ｘ２＋Ｙ２）の平方根が振幅となるため、それぞれのセンサ対２４Ａ，２４Ｂにおける振幅、車輪用軸受に加わる荷重の大きさに応じて変動することになり、その変動量に応じて荷重を推定することができる。この場合、内方部材２が回転していなくても振幅を求めることができるため、静荷重を推定することも可能となる。
【００３２】
図７は、上記実施形態のセンサ付車輪用軸受におけるセンサ１８Ａ，１８Ｂのさらに他の配置例の断面図を示す。この例では、一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂを、外方部材１の内周面の上位置において、磁気エンコーダ１６の隣接する磁極Ｎ，Ｓを１周期とする周回位相の９０°の位相差分だけ離して配置している。
この場合にも、両センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号はＡＢ相信号となり、両出力信号の位相差から回転方向を検出でき、いずれか一方の出力信号の周期を用いて回転速度を検出することができる。ただし、この場合の両センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の振幅変動は、ともに上位置における内方部材２の外周面と外方部材１の内周面の間のギャップ変動だけを反映したものとなるので、荷重検出手段２１はいずれか一方のセンサの出力信号から荷重を検出するものとしても良い。
【００３３】
図８は、上記実施形態のセンサ付車輪用軸受におけるセンサのさらに他の配置例の断面図を示す。この例では、固定側部材である外方部材１における円周方向の４箇所にセンサ１８Ａ〜１８Ｄを配置している。すなわち、この例では、上記した上下に配置される一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂのほかに、左右に配置される一対のセンサ１８Ｃ，１８Ｄを付加している。この場合、回転方向検出のために、例えば上下一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂの間で上記した位相差を設定すると、左右一対のセンサ１８Ｃ，１８Ｄの間では位相差は考慮しなくて良い。回転速度検出手段２０は、前記４箇所のセンサ１８Ａ〜１８Ｄのうちの少なくとも１つのセンサの出力信号から回転速度を検出し、荷重検出手段２１は前記４箇所のセンサ１８Ａ〜１８Ｄの出力信号から荷重を検出するものとしている。
この場合には、上下一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の振幅変動が、上下位置における内方部材２の外周面と外付部材１の内周面の間のギャップ変動を反映し、左右一対のセンサ１８Ｃ，１８Ｄの出力信号の振幅変動が、左右位置における前記ギャップ変動を反映したものとなるので、それらの出力信号から様々な方向の荷重を推定することができる。
【００３４】
図９は、上記実施形態のセンサ付車輪用軸受における磁気エンコーダ１６の他の構成例の部分平面図を示す。この構成例の磁気エンコーダ１６では、その円周方向の１箇所に原点被検出部２２が設けられている。ここでは、磁気エンコーダ１６における１つの磁極部分（図９では磁極Ｎの部分）だけを、他の磁極部分よりも軸方向に突出させ、その突出部を原点被検出部２２としている。この場合、磁気エンコーダ１６を検出するセンサとして、全磁極Ｎ，Ｓを検出できる軸方向長さの上記したセンサ１８Ａ，１８Ｂとは別に、前記原点被検出部２２だけを検出して回転側部材である内方部材２の回転位置の原点を検出する原点検出用センサ２３が設けられる。なお、原点被検出部２２は、Ｓ，Ｎ，Ｓの順またはＮ，Ｓ，Ｎの順の３つの磁極で構成されるものとしても良い。
【００３５】
このように、磁気エンコーダ１６の円周方向の１箇所に原点被検出部２２を設け、この原点被検出部２２を原点検出用センサ２３で検出して、回転側部材である内方部材２の回転位置の原点を検出する構成とした場合、センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の振幅のうち回転同期成分をオフセット変動として記憶してキャンセルすることが可能となるので、振幅の微小な変動も検出することができ、高精度な荷重検出が可能となる。
【００３６】
図１０は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図１のセンサ付車輪用軸受において、回転側部材である内方部材２におけるハブ輪９のハブフランジ９a のインボード側に向く片面に、着磁面が軸方向に向くリング状の磁気エンコーダ１６を、内方部材２と同心となるように設けると共に、固定側部材である外方部材１のアウトボード側の端部に、前記磁気エンコーダ１６の着磁面と軸方向に対向するように上下一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂを設けたものである。すなわち、図１の実施形態では磁気エンコーダ１６とセンサ１８Ａ，１８Ｂを径方向に対向させているのに対して、この実施形態では軸方向に対向させている。その他の構成は図１の実施形態の場合と同様である。
この実施形態の場合、軸受空間内に磁気エンコーダ１６やセンサ１８Ａ，１８Ｂを設置する余裕空間が無くても、これら磁気エンコーダ１６やセンサ１８Ａ，１８Ｂを設置することができる。また、ハブフランジ９aは、車輪に作用する荷重による傾きを生じるため、ここに磁気エンコーダ１６を設けることで、感度良く荷重を検出することができる。
【００３７】
図１１および図１２は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態も、図３のセンサ付車輪用軸受と同様に、磁気エンコーダ１６の着磁面とセンサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを配置させたものであるが、ここでは、磁気エンコーダ１６とセンサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃとでなる２組のセンサユニット３０Ａ，３０Ｂを、外方部材１と内方部材２の間の軸受内部空間におけるアウトボード側の転動体５の列とアウトボード側シール７との間と、インボード側の転動体５の列とインボード側シール８との間とに分配して設けている。図１２は、センサユニット３０Ａ（３０Ｂ）の設置部の断面図を示している。磁気エンコーダ１６がリング状の芯金１７を介して内方部材２の外周面に設けられること、センサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが外方部材１の内周面に設けられるリング状のセンサハウング１９に保持されることは、図１の実施形態の場合と同様である。
この場合、回転速度検出手段２０は、前記２つのセンサユニット３０Ａ，３０Ｂのうち、すくなくともいずれか一方のセンサユニットにおけるセンサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの出力信号から回転速度を検出し、荷重検出手段２１は、両方のセンサユニット３０Ａ，３０Ｂのすべてのセンサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの出力信号から荷重を検出するものとしている。
この実施形態において、前記２つのセンサユニット３０Ａ，３０Ｂをシールに兼用する構成として、図中のシール７，８を省略しても良い。
【００３８】
この実施形態では、軸方向に離れたアウトボード側とインボード側の２箇所にセンサユニット３０Ａ，３０Ｂを設けているので、車輪用軸受に作用する荷重をより詳しく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施形態に係るセンサ付車輪用軸受の断面図である。
【図２】同車輪用軸受の外方部材の正面図である。
【図３】同車輪用軸受におけるセンサユニット設置部の断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は同車輪用軸受におけるセンサの出力波形図、（Ｄ）は（Ｂ）の出力波形に対応する磁気エンコーダの磁極配列図である。
【図５】他の実施形態に係る車輪用軸受におけるセンサの配置例を示す断面図である。
【図６】同実施形態における各センサの出力波形図である。
【図７】センサの他の配置例を示す断面図である。
【図８】センサのさらに他の配置例を示す断面図である。
【図９】磁気エンコーダの他の構成例を示す部分平面図である。
【図１０】この発明の他の実施形態に係るセンサ付車輪用軸受の断面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係るセンサ付車輪用軸受の断面図である。
【図１２】同車輪用軸受におけるセンサユニット設置部の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…外方部材
１ａ…車体取付用フランジ
２…内方部材
３，４…転走面
５…転動体
７，８…シール
１６…磁気エンコーダ
１８Ａ〜１８Ｄ…センサ
２０…回転速度検出手段
２１…荷重検出手段
２２…原点被検出部
２３…原点検出用センサ
２４Ａ，２４Ｂ…センサ対
２４Ａ´，２４Ａ”，２４Ｂ´，２４Ｂ”…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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