(57)【要約】【課題】  センサの搭載が容易で、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回転とを正確に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歯が並ぶリング状のパルサリング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、前記パルサリング１６を検出するセンサ１８Ａ，１８Ｂを設ける。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の出力信号の振幅の大きさもしくは入力信号と出力信号の位相差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
2008203130.tif 000002
【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歯が並ぶギヤ状のパルサリングを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、前記パルサリング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もしくは入力信号と出力信号の位相差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、前記センサを超音波センサと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、前記パルサリングの隣接する凹凸を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、前記パルサリングの円周方向の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、前記固定側部材が外方部材であり、前記パルサリング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６】
請求項１ないし請求項４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パルサリングを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６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、アウトボード側のパルサリングおよびこのパルサリング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、インボード側のパルサリングおよびこのパルサリング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、変位センサを用いて軸受の回転輪と固定輪間のギャップ（相対変位）を測定し、それから荷重を算出する車輪用軸受も提案されている（例えば特許文献１，２）。また、軸受の外輪に超音波センサを設け、転動体と転走面の接触面積により変化するエコー比より荷重を検出する車輪用軸受も提案されている（例えば特許文面３，４）。
【特許文献１】特開２００４−００３９１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２７９５号公報
【特許文献３】特開２００６−１７７９３２号公報
【特許文献４】特開２００６−２９２０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１，２に開示された技術には、次のような問題があった。
・  回転輪と固定輪の相対変位量が小さく、変位の検出が難しい。
・  様々な方向の荷重を測定するためには、複数個のセンサを設ける必要がある。例えばタイヤの接地面に対して垂直方向にセンサを設置した場合、垂直方向の変位は検出できるが水平方向の変位は検出できない。
・  渦電流方式や磁束の大きさによりギャップを検出する方式では、検出部と被検出部のギャップを狭くしなければならない。
・  光学式の変位センサの場合、振動に弱い。
・  この場合の変位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。変位センサで検出される転動体の通過時に変位センサで検出される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。
【０００７】
また、特許文献３，４に開示された技術には、次のような問題があった。
・  超音波が反射を繰り返して複雑に伝播するため、他の位置に設置された別の超音波センサに影響を及ぼし、荷重を正確に検出することが難しい。
・  転動体と転走面の接触面に向けて超音波が発せられるように超音波センサを設置する必要があるため、超音波センサの位置決めが難しい。
・  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。
【０００８】
この発明の目的は、センサの搭載が容易で、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回転とを正確に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】
【０００９】
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歯が並ぶギヤ状のパルサリングを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、前記パルサリング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もしくは入力信号と出力信号の位相差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、パルサリング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もしくは入力信号と出力信号の位相差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、パルサリング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正確に検出することができ、車輪用軸受へのセンサユニットの搭載も容易なものとなる。
【００１０】
この発明において、前記センサを超音波センサとしてもよい。超音波センサの場合、送信部と検出面、および検出面と受信部の間に、ある程度距離を離してもよいので設計の自由度が高い。また、超音波センサは振動にも強い。さらに、超音波は指向性が良いため、少しの相対変位でも受信部で検知したエコーの大きさや反射時間（反射時間が変化することにより入力信号と出力信号の位相差が変化する）が変化しやすく、感度の良い測定結果が得られる。さらに、この発明の構成によれば、超音波は空気中を伝播するため、複数個のセンサを設置しても互いに影響を及ぼし合うことが少なく、そのため複数個のセンサを設置して検出精度を向上させることが可能である。
【００１１】
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、前記パルサリングの隣接する凹凸を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。
【００１２】
この発明において、前記パルサリングの円周方向の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、パルサリング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。
【００１３】
この発明において、前記固定側部材が外方部材であり、前記パルサリングを前記内方部材の外周に設けても良い。
【００１４】
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パルサリングを設けても良い。
車輪取付用のフランジは、作用荷重による傾きを生じるため、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パルサリングおよびセンサを配置できて、コンパクトな構成とできる。
【００１５】
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。
【００１６】
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、アウトボード側のパルサリングおよびこのパルサリング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、インボード側のパルサリングおよびこのパルサリング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箇所にパルサリングとセンサの組を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、シールと転動体列との間にパルサリング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、かつ前記シールによりセンサおよびパルサリングの防水，防錆が行える。
【発明の効果】
【００１７】
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歯が並ぶギヤ状のパルサリングを設け、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、前記パルサリング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もしくは入力信号と出力信号の位相差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、センサの搭載が容易で、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回転とを正確に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】
【００１８】
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。
【００１９】
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、各転走面３，４は接触角が外向き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。
【００２０】
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。
【００２１】
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（Ａ）に断面図で示すように、内方部材２の円周方向に複数の歯１６ａが等ピッチで並ぶギヤ状のパルサリング１６が設けられている。
また、固定側部材である外方部材１の内周面には、前記パルサリング１６とでセンサユニット３０を構成する一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂが設けられている。これら一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂは、前記パルサリング１６を検出する検出部となるものであって、パルサリング１６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は、図３（Ａ）の一部を拡大して示す図３（Ｂ）のように、送信部２８と受信部２９を有する超音波センサからなり、送信部２８から発せられる超音波が反射面であるパルサリング１６の外周の歯１６ａの凹凸面で反射し、その反射した超音波のエコーを受信部２９が受信するようになっている。ここでは、これら一対のセンサ１８Ａ，１８Ｂが外方部材１の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、パルサリング１６の歯１６ａの隣接する山部１６ａａから谷部１６ａｂまでの区間を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。なお、図３の図面上では上記位相差を省略して図示している。
【００２２】
図４（Ａ），（Ｂ）は、内方部材２の回転に伴い前記両センサ１８Ａ，１８Ｂの受信部２９から出力される検出信号の波形図を示し、図４（Ｃ）はセンサ１８Ｂの出力波形図に対応するパルサリング１６の歯１６ａの配列を示す。ここでは、前記受信部２９の出力信号として、受信部２９が受信する超音波のエコーの大きさが示されている。すなわち、送信部２８から発せられる超音波がパルサリング１６の歯１６ａの山部１６ａａで反射したエコーを受信部２９が受信するときには、超音波の進行経路が短く受信部２９で受信されるエコーは大きいが、パルサリング１６の歯１６ａの谷部１６ａｂで反射したエコーを受信部２９が受信するときには、超音波の進行経路が長く受信部２９で受信されるエコーは小さくなる。このエコーの大小変化が、図４（Ａ），（Ｂ）のような交番波形の検出信号となって受信部２９から出力される。なお、ここでは受信部２９が受信するパルサリング１６の歯１６ａの山部１６ａａで反射したエコーの大きさを振幅としている。同図に示す両センサ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。
【００２３】
また、センサ１８Ａ，１８Ｂの送信部２８から発せられた超音波がパルサリング１６の反射面で反射するエコーの大きさをセンサ１８Ａ，１８Ｂの受信部２９で検出して、そのエコーの周期と大きさの変動から回転速度と荷重とを検出する場合を示したが、パルサリング１６の反射面でのエコーの反射時間を検出することにより回転速度と荷重を求めるようにしても良い（図示なし）。すなわち、センサ１８Ａ，１８Ｂの送信部２８から発せられる超音波がパルサリング１６の歯１６ａの山部１６ａａで反射するときには、エコーの反射時間は短くなるが、パルサリング１６の歯１６ａの谷部１６ａｂで反射するときには、エコーの反射時間は長くなる。そこで、受信部２９で、エコーの反射時間を検出信号として出力するものとすれば、その出力波形は図４（Ａ），（Ｂ）の場合とは逆の交番波形（パルサリング１６の歯１６ａの山部１６ａａで最小値、パルサリング１６の歯１６ａの谷部１６ａｂで最大値）となり、その波形の振幅の変動値から荷重を検出し、その波形の周期から回転速度を検出することができる。
【００２４】
前記両センサ１８Ａ，１８Ｂ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、パルサリング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。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。また、荷重検出手段２１は、前記センサ１８Ａ，１８Ｂの入力信号と出力信号の位相差（図示なし）から車輪用軸受に作用する荷重を検出する手段としても良い。
【００２５】
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。パルサリング１６で反射される超音波のエコーを検出する各センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の振幅Ａ，Ｂは、パルサリング１６の超音波反射面とセンサ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大きく変動する。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、ギャップ変動を検出するものとされる。
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の出力信号の振幅を基準値として、センサ１８Ａ，１８Ｂの出力信号の振幅Ａ，Ｂの前記基準値に対する変動分ΔＡ，ΔＢを求め、前記ギャップの変動量の大きさＧとして、
Ｇ＝|ΔＡ|＋|ΔＢ|
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、パルサリング１６で反射される超音波のエコーを検出する各センサ１８Ａ，１８Ｂの入力信号と出力信号の位相差は、パルサリング１６の超音波反射面とセンサ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による反射時間の変動により、大きく変動する。したがって、センサ１８Ａ，１８Ｂの入力信号と出力信号の位相差は、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の入力信号と出力信号の位相差から、ギャップ変動を検出するものとされる。
【００２６】
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に設けられたパルサリング１６と、軸受の固定側部材である外方部材１に設けられパルサリング１６を検出するセンサ１８Ａ，１８Ｂ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正確に検出することができ、車輪用軸受へのセンサユニット３０の搭載も容易なものとなる。
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。
【００２７】
図５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、パルサリング１６における歯１６ａの山部１６ａａから谷部１６ａｂまでの区間を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もしくは入力信号と出力信号の位相差変動は、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。
【００２８】
図６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もしくは入力信号と出力信号の位相差変動が、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もしくは入力信号と出力信号の位相差変動が、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。
【００２９】
図７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。この構成例のパルサリング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、パルサリング１６における１つの歯１６ａの山部１６ａａだけを、他部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。なお、原点被検出部２２を、２つないし３つの歯１６ａの山部１６ａａで構成しても良い。
この場合、パルサリング１６を検出するセンサとして、パルサリング１６の全周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。
【００３０】
このように、パルサリング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の出力信号の振幅もしくは入力信号と出力信号の位相差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。
【００３１】
図８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の車輪取付用のハブフランジ９ａのインボード側に向く片面に、歯１６ａの凹凸面が軸方向に向くパルサリング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、前記パルサリング１６の歯１６ａの凹凸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の実施形態ではパルサリング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、軸受空間内にパルサリング１６やセンサ１８Ａ，１８Ｂを設置する余裕空間がなくても、これらパルサリング１６やセンサ１８Ａ，１８Ｂを設置することができる。また、車輪取付用のハブフランジ９ａは、車輪に作用する荷重による傾きを生じるため、ここにパルサリング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。
【００３２】
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。この実施形態も、図８のセンサ付車輪用軸受と同様に、パルサリング１６とセンサ１８Ａ，１８Ｂを軸方向に対向させたものであり、ここではパルサリング１６とセンサ１８Ａ，１８Ｂ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１０は、センサユニット３０Ａ（３０Ｂ）の設置部の断面図を示している。ここでは、パルサリング１６は、軸方向に貫通する複数の窓２４を円周方向に等ピッチで並べたものとされている。したがって、センサ１８Ａ，１８Ｂの送信部２８から発せられる超音波が窓２４の無い部分で反射されるときには、受信部２９でエコーを検出できるが、超音波が窓２４を通過するときには、受信部２９でエコーを検出できない。これにより、センサ１８Ａ，１８Ｂは、検出信号としてノイズなどの影響を受けない交番波形の信号を出力することができる。センサ１８Ａ，１８Ｂ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。
【００３３】
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】
【００３４】
【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】（Ａ）は同車輪用軸受におけるセンサユニット設置部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は同車輪用軸受におけるセンサの出力波形図、（Ｃ）は（Ｂ）の出力波形に対応するパルサリングの歯の配列図である。
【図５】センサの他の配置例を示す断面図である。
【図６】センサのさらに他の配置例を示す断面図である。
【図７】パルサリングの他の構成例を示す部分平面図である。
【図８】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９】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１０】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】
【００３５】
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…パルサリング
１６ａ…歯
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
【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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