(57)【要約】【課題】  回転輪と静止輪との間に加わる荷重を精度良く測定でき、軽量且つ低コストで、しかも信頼性の高い構造を実現する。【解決手段】  １対の公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの検出信号と、１個の回転速度検出用センサ１５ａの検出信号とを、加算回路４０により合成して、１本の出力信号線３２ａに送り込む。そして、分離回路４１により各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの信号に分離して、上記荷重を算出する。又、必要に応じて、上記加算回路４０では、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの信号に加えて既知の電圧を加算する。この場合には、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの信号電圧が０の場合も、上記分離回路側で上記既知の電圧分を観察すれば、上記出力信号線３２ａを含むケーブルの断線の有無を判定できる。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用時にも回転しない静止輪と、この静止輪と同心に配置されて使用時に回転する回転輪と、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ形成された静止側軌道と回転側軌道との間に、接触角を付与した状態で設けられた複数個の転動体と、この転動体の公転速度を検出する公転速度検出用センサと、この公転速度検出用センサ以外に、上記回転輪の回転速度に対応して変化する速度を検出する速度検出用センサと、この速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とを合成して１本の出力信号線に送り込む合成回路と、この１本の出力信号線を通じて送られて来る上記速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とを分離してこれら両センサの検出信号を取り出す分離回路と、この分離回路から送り込まれる上記速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とに見合う信号に基づいて上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備えた転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項２】
公転速度検出用センサと速度検出用センサとが何れも、公転速度或は回転輪の回転速度に応じて変化する速度に応じて電圧を変化させる電圧出力型のセンサであり、上記両センサと演算器を含む制御器とを、それぞれ１本ずつの出力信号線と電源線と接地線との、合計３本の線により結んでいる、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】
公転速度検出用センサと速度検出用センサとが何れも、公転速度或は回転輪の回転速度に応じて変化する速度に応じて電流を変化させる電流出力型のセンサであり、上記両センサと演算器を含む制御器とを、電源線と、出力信号線である電流線との、合計２本の線により結んでいる、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４】
回転輪の回転速度に対応して変化する速度が、この回転輪自身の回転速度である、請求項１〜３の何れか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】
静止側軌道と回転側軌道とが、静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ複列ずつ形成されていて、静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつの転動体が、これら両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にした状態で設けられており、回転輪の回転速度に対応して変化する速度が、何れかの列の転動体の公転速度である、請求項１〜３の何れか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】
静止側軌道と回転側軌道とが、静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ複列ずつ形成されていて、静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつの転動体が、これら両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にした状態で設けられており、回転輪の回転速度に対応して変化する速度が、何れかの列の転動体の公転速度及び回転輪自身の回転速度である、請求項１〜３の何れか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】
演算器を含む制御器に、出力信号線から送られて来る合成信号に基づいてこの出力信号線を含むケーブルの断線の有無を判定する判定回路を設け、この判定回路は、上記合成信号の電圧又は電流が、合成回路により速度検出用センサの検出信号に足し合わされる既知の電圧又は電流よりも小さい場合に、上記ケーブルに断線有りとの信号を出力する機能を有する、請求項１〜６の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項８】
使用時にも回転しない静止輪と、この静止輪と同心に配置されて使用時に回転する回転輪と、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ複列ずつ形成された静止側軌道と回転側軌道との間に、これら両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にした状態で設けられた複数個の転動体と、これら両列の転動体の公転速度を検出する１対の公転速度検出用センサと、これら両公転速度検出用センサの検出信号を合成し、更に既知の電圧を足し合わせて１本の出力信号線に送り込む加算回路と、この１本の出力信号線を通じて送られて来る上記両公転速度検出用センサの検出信号を分離してこれら両公転速度検出用センサの検出信号を取り出す分離回路と、この分離回路から送り込まれる上記両公転速度検出用センサの検出信号に見合う信号に基づいて上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備えた転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項９】
演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の公転速度との比に基づいて、静止輪と回転輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する、請求項８に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項１０】
回転輪の回転速度を検出する回転速度検出用センサを備え、加算回路は、この回転速度検出用センサの検出信号と１対の公転速度検出用センサの検出信号とを合成するものであり、分離回路は、これら３個の速度検出用センサの検出信号を分離する機能を有するものである、請求項８に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項１１】
複数個の速度検出用センサが、ＭＩＤ基板と金属ベース基板とのうちから選択された三次元構造のプリント基板に実装されている、請求項１、８、１０の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項１２】
静止輪と回転輪とのうちの一方の軌道輪が外輪相当部材であり、他方の軌道輪が内輪相当部材であり、各転動体が玉であり、それぞれ特性を円周方向に関して交互に変化させた１対の公転速度検出用エンコーダが、これら各玉を保持した１対の保持器の互いに対向する側面に、これら両保持器と同心に支持固定されており、１対の公転速度検出用センサが、上記１対の公転速度検出用エンコーダ同士の間に配置されており、これら両公転速度検出用センサの検出部が、上記両公転速度検出用エンコーダの互いに対向する側面に対向しており、上記内輪相当部材の外周面に形成された複列アンギュラ型の内輪軌道と上記外輪相当部材の内周面に形成された複列アンギュラ型の外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ設けられた玉に、背面組み合わせ型の接触角が付与されている、請求項８〜１１の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項１３】
演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との和と、回転輪の回転速度との比に基づいて、この回転輪と静止輪との間に加わるラジアル荷重を算出する、請求項１０〜１２の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項１４】
演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との差と、回転輪の回転速度との比に基づいて、この回転輪と静止輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する、請求項１０〜１３の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項１５】
転がり軸受ユニットが、自動車の懸架装置に車輪を回転自在に支持する為のハブユニットである、請求項１〜１４の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項１６】
車体側に、出力信号線から送られて来る合成信号の電圧に基づいてこの出力信号線を含むケーブルの断線の有無を判定する判定回路を設け、この判定回路は、上記合成信号の電圧が加算回路により速度検出用センサの検出信号に足し合わされる既知の電圧よりも小さい場合に、上記ケーブルに断線有りとの信号を出力する機能を有する、請求項１５に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項１７】
速度検出用センサの検出信号の電圧の最大値を互いに異ならせる事により、互いに足し合わされた検出信号の分離を可能としており、上記速度検出用センサの検出信号に足し合わされる既知の電圧は、これら速度検出用センサの検出信号のうち、その最大値が最も小さい検出信号の最大値よりも小さく、これら速度検出用センサの検出信号の最小値よりも大きい、請求項８〜１６の何れか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】
この発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、例えば自動車、鉄道車両、各種搬送車等の移動体の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットの改良に関し、この転がり軸受ユニットに負荷される荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を測定し、上記移動体の運行の安定性確保を図る為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型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）、更にはビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）等の車両用走行安定装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定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の信号が必要になる。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（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、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、ラジアル荷重を測定するもので、図２０に示す様に構成している。懸架装置に支持される、静止輪であり外輪相当部材である外輪１の内径側に、車輪を結合固定する、回転輪であり内輪相当部材であるハブ２を支持している。このハブ２は、車輪を固定する為の回転側フランジ３をその外端部（車両への組み付け状態で幅方向外側となる端部）に有するハブ本体４と、このハブ本体４の内端部（車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部）に外嵌されてナット５により抑え付けられた内輪６とを備える。そして、上記外輪１の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを配置して、上記外輪１の内径側での上記ハブ２の回転を自在としている。
【０００４】
上記外輪１の軸方向中間部で複列の外輪軌道７、７の間部分に、この外輪１を直径方向に貫通する取付孔１０を、この外輪１の上端部にほぼ鉛直方向に形成している。そして、この取付孔１０内に、荷重測定用のセンサである、円杆状（棒状）の変位センサ１１を装着している。この変位センサ１１は非接触式で、先端面（下端面）に設けた検出面は、ハブ２の軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング１２の外周面に近接対向させている。上記変位センサ１１は、上記検出面と上記センサリング１２の外周面との距離が変化した場合に、その変化量に対応した信号を出力する。
【０００５】
上述の様に構成する従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記変位センサ１１の検出信号に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事ができる。即ち、車両の懸架装置に支持した上記外輪１は、この車両の重量により下方に押されるのに対して、車輪を支持固定したハブ２は、そのままの位置に止まろうとする。この為、上記重量が嵩む程、上記外輪１やハブ２、並びに転動体９ａ、９ｂの弾性変形に基づいて、これら外輪１の中心とハブ２の中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪１の上端部に設けた、上記変位センサ１１の検出面と上記センサリング１２の外周面との距離は、上記重量が嵩む程短くなる。そこで、上記変位センサ１１の検出信号を制御器に送れば、予め実験等により求めた関係式或はマップ等から、当該変位センサ１１を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事ができる。この様にして求めた、各転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づいて、ＡＢＳを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる。
【０００６】
尚、図２０に示した従来構造は、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重に加えて、上記ハブ２の回転速度も検出自在としている。この為に、前記内輪６の内端部にセンサロータ１３を外嵌固定すると共に、上記外輪１の内端開口部に被着したカバー１４に回転速度検出用センサ１５を支持している。そして、この回転速度検出用センサ１５の検知部を、上記センサロータ１３の被検出部に、検出隙間を介して対向させている。
【０００７】
上述の様な回転速度検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの使用時、車輪を固定したハブ２と共に上記センサロータ１３が回転し、このセンサロータ１３の被検知部が上記回転速度検出用センサ１５の検知部の近傍を走行すると、この回転速度検出用センサ１５の出力が変化する。この様にして回転速度検出用センサ１５の出力が変化する周波数は、上記車輪の回転数に比例する。従って、この回転速度検出用センサ１５の検出信号を図示しない制御器に送れば、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。
【０００８】
上述の様な従来構造の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を測定する為のものであるが、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造も、特許文献２等に記載されて、従来から知られている。図２１は、この特許文献２に記載された、アキシアル荷重を測定する為の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを示している。この従来構造の第２例の場合、回転輪であり内輪相当部材であるハブ２ａの外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ３ａを固設している。又、静止輪であり外輪相当部材である外輪１ａの外周面に、この外輪１ａを懸架装置を構成するナックル１６に支持固定する為の、固定側フランジ１７を固設している。そして、上記外輪１ａの内周面に形成した複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２ａの外周面に形成した複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを転動自在に設ける事により、上記外輪１ａの内径側に上記ハブ２ａを回転自在に支持している。
【０００９】
更に、上記固定側フランジ１７の内側面複数個所で、この固定側フランジ１７を上記ナックル１６に結合する為のボルト１８を螺合する為のねじ孔１９を囲む部分に、それぞれ荷重センサ２０を添設している。上記外輪１ａを上記ナックル１６に支持固定した状態でこれら各荷重センサ２０は、このナックル１６の外側面と上記固定側フランジ１７の内側面との間で挟持される。
【００１０】
この様な従来構造の第２例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル１６との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル１６の外側面と上記固定側フランジ１７の内側面とが、上記各荷重センサ２０を、軸方向両面から強く押し付け合う。従って、これら各荷重センサ２０の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル１６との間に加わるアキシアル荷重を求める事ができる。又、図示はしないが、特許文献３には、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。
【００１１】
前述の図２０に示した従来構造の第１例の場合、変位センサ１１により、外輪１とハブ２との径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサ１１として、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
【００１２】
又、上述の図２１に示した従来構造の第２例の場合、ナックル１６に対し外輪１ａを支持固定する為のボルト１８と同数だけ、荷重センサ２０を設ける必要がある。この為、荷重センサ２０自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。
【００１３】
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する１対の列の転動体（玉）の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明を行なった（特願２００４−７６５５号＝第一の先発明）。この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記両列の転動体の公転速度を求めるのに、これら両列の転動体を保持した保持器の回転速度を検出する事が、この公転速度を高分解能で求める面から有効である。又、片列の転動体の公転速度とハブの回転速度とから、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に就いても、特願２００３−１２００７２号（＝第二の先発明）に開示されている。
【００１４】
上記各先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は、複数の速度検出用センサの検出信号の取り出しを効率良く行なう構造の実現が望まれる。即ち、上記第一の先発明の様に、上記両列の転動体の公転速度に基づいて転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する為には、少なくとも（回転輪の回転速度が一定の場合でも）速度検出用センサが２個必要になる。更に、回転輪の回転速度が変動する場合に、この変動に拘らず上記各荷重を測定する為には、この回転輪の回転速度を測定する為の速度検出用センサを含めて、合計３個の速度検出用センサが必要になる。又、上記第二の先発明の様に、片列の転動体の公転速度とハブの回転速度とから、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する場合でも、それぞれ１個ずつの公転速度検出用センサと回転速度検出用センサとの、２個の速度検出用センサが必要になる。
【００１５】
この様に複数個の速度検出用センサの出力信号を互いに独立したケーブル（電源線、グランド線、出力信号を送る出力信号線等を束ねた線）により送る場合、図２２（Ａ）、図２３（Ａ）に示す様に、これら各速度検出用センサ（公転速度検出用センサＡ及びＢ、回転速度検出用センサＣ）の検出信号を、それぞれ専用のケーブルにより演算器に送る事も考えられる。尚、図２２は、各速度検出用センサの検出信号を電圧出力として送る場合を、図２３は同じく検出信号を電流出力として送る場合を、それぞれ示している。但し、この場合には、上記ケーブルが複数本必要となる為、材料費、組み付け工数の増大によりコストが嵩むだけでなく、重量の増大により、走行安定性や燃費性能を中心とする、自動車の走行性能を悪化させる原因となる為、好ましくない場合がある。又、図２２（Ｂ）、図２３（Ｂ）に示す様に、電源線、出力信号線等の複数の線を１本のケーブル内に束ねても、このケーブルが太くなる等、上述した場合と同様に好ましくない。又、図２２（Ｃ）、図２３（Ｃ）に示す様に、電源線や接地線（グランド線）をセンサユニット内で接続する場合でも、上記速度検出用センサの数だけ出力信号を送る出力信号線が必要である為、上述の場合と同様の不都合を生じる。これに対して、上記各速度検出用センサの検出信号を合成（重畳）して１本の出力信号線で上記演算器に送り、この演算器でこれら各速度検出用センサの検出信号に分離すれば、上記ケーブルの使用本数を削減できるだけでなく、このケーブル内の出力信号線の本数も低減できる。そして、材料費、組み付け工数の削減によりコストを低減できる他、重量の低減により、走行安定性や燃費性能を中心とする、自動車の走行性能の向上も図れる。
【００１６】
複数の信号を重畳して送信し、受信側で分離する技術として従来から、ＦＭ波の様な、変調と復調とを行なう技術が知られている。但し、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込むセンサユニットの如く、設置スペースが極く限られた部分に、変調器を組み込む事は現実的ではない。そこで、上記センサユニットの如く限られた設置空間内で上記各速度検出用センサの検出信号を合成（重畳）して出力信号線を１本にしたケーブルで上記演算器に送り、この演算器でこれら各速度検出用センサの検出信号に分離する事が考えられる。この場合に、転がり軸受ユニットの荷重測定装置の信頼性を向上させる為には、上記１本の出力信号線を含むケーブルが切断された事を、車体側に設けた制御器で検知可能にする事が好ましい。特許文献４には、複数のセンサを検出信号を合成して１本の信号線により送る発明、並びにこの信号線の断線を検知する信号合成技術に関する発明が記載されている。但し、上記特許文献４には、この信号合成技術を転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する為の構造に適用する事に就いては記載されていない。
【００１７】
【特許文献１】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献２】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献３】特公昭６２−３３６５号公報
【特許文献４】特開２００１−４３４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、少なくとも１個の公転速度検出用センサと、他の公転速度検出用センサ或は回転速度検出用センサとを含む複数の速度検出用センサの信号を合成して出力信号線を１本にしたケーブルにより送る構造を実現すると共に、必要に応じて、この１本の出力信号線を含むケーブルが切断された事を車体側に設けた制御器で検知可能な転がり軸受ユニットの荷重測定装置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】
【００１９】
本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、静止輪と、回転輪と、複数個の転動体と、公転速度検出用センサ及び速度検出用センサ（請求項８に記載した発明の場合には１対の公転速度検出用センサ）と、合成回路（請求項８に記載した発明の場合には加算回路）と、分離回路と、演算器とを備える。
このうちの静止輪は、使用時にも回転しない。
又、上記回転輪は、この静止輪と同心に配置されて使用時に回転する。
又、上記各転動体は、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ（請求項８に記載した発明の場合には複列ずつ）形成された静止側軌道と回転側軌道との間に、接触角を付与した状態で（請求項８に記載した発明の場合には両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にした状態で）設けられている。
又、公転速度検出用センサ及び速度検出用センサのうち、公転速度検出用センサは上記転動体の公転速度を、上記速度検出用センサは、この公転速度検出用センサ以外に、上記回転輪の回転速度に対応して変化する速度を（請求項８に記載した発明の場合には上記両公転速度検出用センサは、上記両列の転動体の公転速度を）、それぞれ検出する。
又、上記加算回路は、上記速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とを合成して（請求項８に記載した発明の場合には、上記両公転速度検出用センサの検出信号を合成し、更に既知の電圧を足し合わせて）１本の出力信号線に送り込む。  又、上記分離回路は、この１本の出力信号線を通じて送られて来る、上記速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とを分離して、これら両センサの検出信号を（請求項８に記載した発明の場合には、上記両公転速度検出用センサの検出信号を分離して、これら両公転速度検出用センサの検出信号を）取り出す。
更に、上記演算器は、上記分離回路から送り込まれる、上記速度検出用センサの検出信号と上記公転速度検出用センサの検出信号とに見合う信号に基づいて（請求項８に記載した発明の場合には、上記両公転速度検出用センサの検出信号に見合う信号に基づいて）、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する。
【発明の効果】
【００２０】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、転動体の公転速度と、この公転速度以外で、回転輪の回転速度に対応して変化する速度とを（請求項８に記載した発明の場合には、両列の転動体の公転速度を）検出する事により、上記転がり軸受ユニットに負荷される荷重を測定できる。即ち、玉軸受の如き転がり軸受ユニットに荷重が負荷されると、転動体（玉）の接触角が変化し、この転動体の公転速度が変化する。そこで、この公転速度の変化を検出すれば、静止輪と回転輪との間に作用する荷重を求められる。
【００２１】
又、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、公転速度センサと速度検出用センサとを（請求項８に記載した発明の場合には、１対の公転速度検出用センサを含めた複数の速度検出用センサを）使用するにも拘らず、ケーブルの使用本数を、各速度検出用センサ毎に必要とするケーブルの合計本数よりも少なく抑えられる。しかも、速度検出用センサの検出信号を合成（重畳）して１本の出力信号線で送る為、上記ケーブル内の電線の数も削減できる。この為、転がり軸受ユニットの荷重測定装置の組立作業の容易化、重量並びに製造コストの低減を図れる。
【００２２】
更に、本発明のうちで、請求項８に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、総ての速度検出用センサが検出信号を発していない場合でも、加算回路から上記出力信号線に、少なくとも既知の電圧分の信号が送り込まれる。従って、分離回路を設けた、この信号を受け取る側で、この既知の電圧分の信号が送られて来るか否かを見れば、上記出力信号線を含むケーブルが断線しているか否かを判定できる。
【００２３】
即ち、上記加算器が、上記各速度検出用センサの検出信号を合成したものに、更に既知の電圧（Ｖref ）を足し合わせているので、加算器から上記出力信号線に送り込まれる合成信号は、仮に総ての速度度検出センサの出力が０であっても、Ｖref なる既知の電圧を有する。但し、上記出力信号線を含むケーブルが断線した場合には、この出力信号から上記分離回路側には何らの信号も送り出されなくなる（信号電圧が０Ｖとなる）。又、上記ケーブル内の電源線及び接地線（グランド線）が断線した場合も、信号電圧が０Ｖとなる。従って、この分離回路側で上記出力信号線を通じて送られてくる信号の有無（電圧が０であるか否か）を判定すれば、上記各速度検出用センサの検出信号の状態に関係なく、何れの瞬間に於いても、上記出力信号線、電源線、接地線を含む上記ケーブルが断線しているか否かを確実に判断できる。この結果、上記各速度検出用センサを組み込んだ転がり軸受ユニットの荷重測定装置の信頼性を更に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のうちの請求項１に記載した発明を実施する場合に、例えば、請求項２に記載した様に、公転速度検出用センサと速度検出用センサとを何れも、公転速度或は回転輪の回転速度に応じて変化する速度に応じて電圧を変化させる電圧出力型のセンサとする。そして、上記両センサと、演算器を含む制御器とを、それぞれ１本ずつの出力信号線と電源線と接地線との、合計３本の線により結ぶ。
この様に構成すれば、検出信号の合成と分離とを簡単な回路で行なえて、しかも検出信号を得る為の線の数を少なく抑えられる。
【００２５】
或は、請求項３に記載した様に、公転速度検出用センサと速度検出用センサとを何れも、公転速度或は回転輪の回転速度に応じて変化する速度に応じて電流を変化させる電流出力型のセンサとする。そして、上記両センサと演算器を含む制御器とを、電源線と、出力信号線である電流線との、合計２本の線により結ぶ。
この様に構成すれば、検出信号の合成と分離とを行なう為の回路が多少複雑にはなるが、検出信号を得る為の線の数をより少なくできる。
【００２６】
尚、回転輪の回転速度に対応して変化する速度は、例えば、請求項４に記載した様に、この回転輪自身の回転速度とする。
或は、請求項５、６に記載した様に、静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ複列ずつ形成された静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつの転動体を、これら両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にした状態で設ける。そして、回転輪の回転速度に対応して変化する速度を、請求項５に記載した様に、何れかの列の転動体の公転速度とするか、請求項６に記載した様に、何れかの列の転動体の公転速度及び回転輪自身の回転速度とする。
【００２７】
又、好ましくは、請求項７に記載した様に、演算器を含む制御器に、出力信号線から送られて来る合成信号に基づいてこの出力信号線を含むケーブルの断線の有無を判定する判定回路を設ける。そして、この判定回路に、上記合成信号の電圧又は電流が合成回路により速度検出用センサの検出信号に足し合わされる既知の電圧又は電流よりも小さい場合に、上記ケーブルに断線有りとの信号を出力する機能を持たせる。
この様に構成すれば、請求項８に記載した発明の場合と同様に、出力信号線を含むケーブルが断線しているか否かを判定して、荷重測定装置の信頼性を確保できる。
【００２８】
又、請求項８に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項９に記載した様に、演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の公転速度との比に基づいて、静止輪と回転輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する。
この様に構成すれば、上記回転輪の回転速度の変化に拘らず、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を求められる。
【００２９】
又、請求項８に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項１０に記載した様に、上記回転輪の回転速度を検出する回転速度検出用センサを備える。そして、加算回路は、この回転速度検出用センサの検出信号と１対の公転速度検出用センサの検出信号とを合成するものとする。又、分離回路は、これら３個の速度検出用センサの検出信号を分離する機能を有するものとする。
この様に構成すれば、転がり軸受ユニットに負荷される荷重をより精度良く測定でき、組立作業の容易化、重量並びに製造コストの低減を図れ、しかも出力信号線等を含むケーブルの断線の有無を確実に判定できる構造を実現できる。
【００３０】
上述の様な請求項１０に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項１１に記載した様に、複数個の速度検出用センサを、ＭＩＤ（Molded Interconnection Device ）基板と金属ベース基板とのうちから選択された三次元構造のプリント基板に実装する。
この様に構成すれば、上記各速度検出用センサの組み付け作業の容易化と、これら各速度検出用センサの組み付け部分の信頼性向上と、ケーブル内の出力信号線の削減による重量並びにコストの低減とを図れる。
【００３１】
上記ＭＩＤ基板とは、合成樹脂等の絶縁材製の射出成形品の表面に、電気線路及び電極を形成した三次元電気回路である。この様なＭＩＤ基板は、従来の二次元回路を多層化したものとは異なり、成形品と電気回路とを一体化したものであり、この電気回路の配置を所望通りにできる等、自由度の大きい製品設計が可能である。従って、ＭＩＤ基板に１対の公転速度検出用センサを実装すれば、これら両公転速度検出用センサの組み付け作業、ケーブルとの接続作業が容易になる他、これら両公転速度検出用センサ同士の間での出力信号線、電源線、接地線等の共通化も容易に行なえる。又、これら出力信号線等を含むケーブルの取り出しはセンサユニットから直接ケーブルを出し、その先端に接続用コネクタを設けても良いが、上記ＭＩＤ基板にコネクタも一体的に設ければ、更なる組立工数の低減や防水性の向上を図れる。
【００３２】
又、金属ベース基板は、鋼板等の金属板の表面に絶縁層を設け、この絶縁層の表面に電気線路及び電極を形成したものである。この様な金属ベース基板は、加工性が良好で、折り曲げ等の機械加工を施す事により、立体配線板（３次元基板）として使用できる。従って、上記ＭＩＤ基板と同様に、電気回路の配置を所望通りにできる等、自由度の大きい製品設計が可能であり、ＭＩＤ基板を使用した場合と同様に、両公転速度検出用センサの組み付け作業、ケーブルとの接続作業が容易になる他、これら両公転速度検出用センサ同士の間での出力信号線、電源線、接地線等の共通化も容易に行なえる。しかも、上記金属ベース基板の場合は、熱伝導性が良好である為、電子部品の発熱による昇温を抑える事ができる。又、上記各公転速度検出用センサが、磁気変化に基づいて両列の転動体の公転速度を検出するものである場合、金属ベース基板を使用する事により、これら両列同士の間で磁気の干渉が生じる事を防止（電磁シールド性を確保）して、上記公転速度検出に関する信頼性の向上を図れる。金属ベース基板の材料は、亜鉛メッキ鋼板等の鉄系金属、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等の何れも採用可能である。但し、磁気検知式の公転速度検出用センサを使用する場合には、上記磁気の干渉防止の面から、亜鉛メッキ鋼板等の鉄系金属製の基板を使用する事が好ましい。
【００３３】
又、好ましくは、請求項１２に記載した様に、静止輪と回転輪とのうちの一方の軌道輪を外輪相当部材とし、他方の軌道輪を内輪相当部材とし、各転動体を玉とする。そして、それぞれ特性を円周方向に関して交互に変化させた１対の公転速度検出用エンコーダを、上記各玉を保持した１対の保持器の互いに対向する側面に、これら両保持器と同心に支持固定する。又、１対の公転速度検出用センサを、上記１対の公転速度検出用エンコーダ同士の間に配置して、これら両公転速度検出用センサの検出部を、上記両公転速度検出用エンコーダの互いに対向する側面に対向させる。更に、上記内輪相当部材の外周面に形成された複列アンギュラ型の内輪軌道と上記外輪相当部材の内周面に形成された複列アンギュラ型の外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ設けられた玉に、背面組み合わせ型の接触角を付与する。
この様に構成すれば、１対の公転速度検出用センサの配置を効率良く行なって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコンパクト化を図れる。
【００３４】
そして、上記演算器は、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との和と、上記回転輪の回転速度との比に基づいて、上記静止輪と上記回転輪との間に加わるラジアル荷重を算出する（請求項１３に記載した発明の場合）か、一方の列の転動体の公転速度と他方の列の転動体の公転速度との差と、上記回転輪の回転速度との比に基づいて、上記静止輪と上記回転輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する（請求項１４に記載した発明の場合）。
この様に構成すれば、上記回転輪の回転速度の変動に拘らず、転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重及びスラスト荷重）を、より正確に求められる。
【００３５】
又、請求項８に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項１５に記載した様に、転がり軸受ユニットを、自動車の懸架装置に車輪を回転自在に支持する為のハブユニットとする。
この様に構成すれば、自動車の車輪に加わる荷重を精度良く検出して、この自動車の走行安定性を確保する為の制御を効果的に行なえる。
又、この様な請求項１５に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項１６に記載した様に、車体側に、出力信号線から送られて来る合成信号の電圧に基づいてこの出力信号線を含むケーブルの断線の有無を判定する判定回路を設ける。そして、この判定回路は、上記合成信号の電圧が加算回路により速度検出用センサの検出信号に足し合わされる既知の電圧よりも小さい場合に、上記ケーブルに断線有りとの信号を出力する機能を有する。
この様に構成すれば、上記ケーブルの断線の有無を効果的に判定できる。
【００３６】
更に、請求項８に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項１７に記載した様に、上記速度検出用センサの検出信号の電圧の最大値を互いに異ならせる事により、互いに足し合わされた検出信号の分離を可能とする。そして、上記速度検出用センサの検出信号に足し合わされる既知の電圧は、これら速度検出用センサの検出信号のうち、その最大値が最も小さい検出信号の最大値よりも小さく、これら速度検出用センサの検出信号の最小値（後述するＬＯＷ時の出力値）よりも大きくする。
この様に構成すれば、上記速度検出用センサの検出信号の合成及び分離と、上記ケーブルの断線の有無の判定とを、容易且つ確実に行なえる。
【００３７】
即ち、上記各速度検出用センサの検出部に一般的に使用されるホールＩＣやＭＲ素子等の磁気検出素子の出力方式は、オープンコレクタ（オープンドレイン）出力が多く、そのＬＯＷ時の出力（トランジスタ又はＦＥＴがＯＮ状態での出力）は、僅かながら電圧（出力飽和電圧）を有する（センサによって異なるが、通常０. １Ｖ程度）。この出力飽和電圧は、ばらつきがあり、使用環境によっても異なる。従って、上記既知の電圧（Ｖref ）は、例えば０．２Ｖ程度以上と、出力飽和電圧よりも確実に大きくして、断線検出の精度を高くする事が好ましい。この様にすれば、上記ケーブルの断線の有無を確実に判定できる。これに対して、上記既知の電圧（Ｖref ）が低すぎると、上記ＬＯＷ時の出力とあまり変らず、この既知の電圧Ｖref を加える事の意味が薄れる。具体的には、断線していない場合にも断線していると判断する等、断線有無の判断に関して誤動作の危険を生じる。但し、上記既知の電圧Ｖref は、上述の様に、それぞれの信号を合成する複数の速度検出用センサのうち、その最大値が最も小さい検出信号の最大値よりも小さく設定する。上記既知の電圧Ｖref この最大値以上にすると、合成した複数の信号を分離する事が難しくなる。
【実施例】
【００３８】
図１〜１９は、本発明の実施例を示している。本実施例は、自動車の従動輪（ＦＲ車、ＲＲ車、ＭＤ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持する為の転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重及びアキシアル荷重）を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に本発明を適用した場合に就いて示している。この転がり軸受ユニット自体の構成及び作用は、前述の図２０に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を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。
【００３９】
回転輪であり内輪相当部材であるハブ２の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列アンギュラ型の内輪軌道８、８と、静止輪であり外輪相当部材である外輪１の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列アンギュラ型の外輪軌道７、７との間に、それぞれ転動体（玉）９ａ、９ｂを複列（２列）に分けて、各列毎にそれぞれ複数個ずつ、保持器２１ａ、２１ｂにより保持した状態で転動自在に設ける事により、上記外輪１の内径側に上記ハブ２を、回転自在に支持している。この状態で上記各列の転動体９ａ、９ｂには、互いに逆方向で、且つ、同じ大きさの接触角αa 、αb （図２、９）が付与されて、背面組み合わせ型の、複列アンギュラ型玉軸受を構成する。上記各列の転動体９ａ、９ｂには、使用時に加わるアキシアル荷重によって喪失する事がない程度に十分な予圧を付与している。この様な転がり軸受ユニットの使用時には、上記外輪１を懸架装置に支持固定し、上記ハブ２の回転側フランジ３に制動用のディスクと車輪のホイールとを支持固定する。
【００４０】
上述の様な転がり軸受ユニットを構成する上記外輪１の軸方向中間部で上記複列の外輪軌道７、７の間部分に取付孔１０ａを、この外輪１を径方向に貫通する状態で形成している。そして、この取付孔１０ａにセンサユニット２２を、上記外輪１の径方向外方から内方に挿通し、このセンサユニット２２の先端部に設けた検出部２３を、上記外輪１の内周面から突出させている。この検出部２３には、１対の公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂと、１個の回転速度検出用センサ１５ａとを設けている。
【００４１】
このうちの各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂは、上記複列に配置された転動体９ａ、９ｂの公転速度を測定する為のもので、上記検出部２３のうち、上記ハブ２の軸方向（図１〜２の左右方向）に関する両側面に、それぞれの検出面を配置している。本例の場合、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂは、上記複列に配置された各転動体９ａ、９ｂの公転速度を、前記各保持器２１ａ、２１ｂの回転速度として検出する。この為に本例の場合には、これら各保持器２１ａ、２１ｂを構成するリム部２５、２５を、互いに対向する側に配置している。そして、これら各リム部２５、２５の互いに対向する面に、それぞれが円輪状である公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂを、全周に亙り添着支持している。これら各エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面の特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させて、上記各保持器２１ａ、２１ｂの回転速度を上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂにより検出自在としている。
【００４２】
この為に、これら各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの検出面を、上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面である、互いに対向する面に近接対向させている。尚、これら各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面と上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの検出面との距離（検出隙間）は、上記各保持器２１ａ、２１ｂのポケットの内面と上記各転動体９ａ、９ｂの転動面との間の隙間であるポケット隙間よりも大きく、２mm以下とする事が好ましい。上記検出隙間がポケット隙間以下になると、上記各保持器２１ａ、２１ｂがこのポケット隙間分変位した場合に、上記被検出面と上記検出面とが擦れ合う可能性を生じる為、好ましくない。反対に、上記検出隙間が２mmを越えると、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂにより上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂの回転を正確に測定する事が難しくなる。
【００４３】
一方、前記回転速度検出用センサ１５ａは、回転輪である前記ハブ２の回転速度を測定する為のもので、上記検出部２３の先端面、即ち、上記外輪１の径方向内端面に、その検出面を配置している。又、上記ハブ２の中間部で前記複列の内輪軌道８、８同士の間に、円筒状の回転速度検出用エンコーダ２７を外嵌固定している。上記回転速度検出用センサ１５ａの検出面は、この回転速度検出用エンコーダ２７の被検出面である、外周面に対向させている。この回転速度検出用エンコーダ２７の被検出面の特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させて、上記ハブ２の回転速度を上記回転速度検出用センサ１５ａにより検出自在としている。上記回転速度検出用エンコーダ２７の外周面と上記回転速度検出用センサ１５ａの検出面との間の測定隙間に関しても、２mm以下に抑える。
【００４４】
尚、上記各エンコーダ２６ａ、２６ｂ、２７としては、従来からＡＢＳやＴＣＳの制御用の信号を得るべく、車輪の回転速度を検出する為に利用していた各種構造のものを使用できる。例えば、上記各エンコーダ２６ａ、２６ｂ、２７として、図３に示す様に、被検出面（側面又は外周面）にＮ極とＳ極とを交互に且つ等間隔に配置した、多極磁石製のものが、好ましく使用できる。但し、単なる磁性材製のエンコーダや、光学的特性を円周方向に亙って交互に且つ等間隔に変化させたものも、（光学式の回転速度検出用センサと組み合わせる事で）使用可能である。上記各エンコーダ２６ａ、２６ｂ、２７として何れの構造を使用した場合でも、各回転速度検出用センサの検出信号は、回転速度に比例した周波数で変化する。
【００４５】
本実施例の場合には、上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂとして、被検出面である軸方向側面にＳ極とＮ極とを交互に且つ等間隔で配置した、円輪状の永久磁石を使用している。この様な各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂは、別途造られた上記各保持器２１ａ、２１ｂのリム部２５、２５の側面に接着により結合固定したり、或はこれら各保持器２１ａ、２１ｂを射出成形する際にキャビティ内に上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂをセットしておく事で、インサート成形する。何れの方法を採用するかは、コスト及び要求される結合強度等に応じて選択する。尚、永久磁石から発生する磁束密度を大きくする為に、上記リム部２５、２５の側面と上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ａの側面との間に磁性体を設けても良い。
【００４６】
又、何れも回転速度を検出するセンサである、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂ及び上記回転速度検出用センサ１５ａとしては、磁気式の回転速度検出用センサが、好ましく使用できる。又、この磁気式の回転速度検出用センサとしては、ホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子（ＭＲ素子、ＧＭＲ素子）、ＭＩ素子等の磁気検出素子を組み込んだアクティブ型のものが、好ましく使用できる。又、この様な磁気検出素子は、ＩＣパッケージ化する事が好ましいが、この場合のＩＣパッケージは、ＳＭＴでもリード型でも良い。この様な磁気検出素子を組み込んだアクティブ型の回転速度検出用センサを構成するには、例えば、この磁気検出素子の一側面を、直接又は磁性材製のステータを介して永久磁石の着磁方向一端面に突き当て（磁性材製のエンコーダを使用する場合）、上記磁気検出素子の他側面を、直接又は磁性材製のステータを介して、上記各エンコーダ２６ａ、２６ｂ、２７の被検出面に対向させる。尚、本例の場合、永久磁石製のエンコーダを使用するので、センサ側の永久磁石は不要である。
【００４７】
上記各エンコーダ２６ａ、２６ｂ、２７として何れの型式のものを採用し、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａとして何れの型式のものを採用するかに拘らず、本実施例の場合には、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａを、図４〜８に示す様に、ＭＩＤ基板２８に実装している。このＭＩＤ基板２８は、合成樹脂を射出成形する事により全体をコ字形として一体に造られたもので、間隔をあけて互いに平行に配置された１対の基板部２９ａ、２９ｂと、これら両基板部２９ａ、２９ｂの一端縁同士を互いに連結する連結部３０とを備える。この様なＭＩＤ基板２８のうち、上記両基板部２９ａ、２９ｂ及びこの連結部３０の表面を含めた部分の表面には、銅等の金属箔により、電気線路及び電極を形成して、三次元電気回路を構成している。
【００４８】
上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａのうち、１対の公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂは、上記両基板部２９ａ、２９ｂの外側面（互いに反対側の側面）の一端寄り部分に実装している。又、回転速度検出用センサ１５ａも、上記連結部３０の外側面（上記両基板部２９ａ、２９ｂの折れ曲がり方向とは逆側の面）の中央部に実装している。即ち、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａ毎に複数の端子を、上記電気線路の一部にハンダ付する事で、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａを上記ＭＩＤ基板２８に結合固定している。又、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの端子と導通した上記各電気線路の端部は、一方（図４、５の右方）の基板部２９ｂの他端部（図４〜６の上端部）に達している。更に、この基板部２９ｂの他端部及び上記各電気線路の端部の互いに整合する部分には、この基板部２９ｂの厚さ方向に貫通する貫通孔（スルーホール）３１、３１を、複数個（図示の例では３個）形成している。
【００４９】
この様な貫通孔３１、３１には、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａに電力を供給したり、或はこれら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号を取り出す為の、複数本（図示の例では３本）の電線３２、３２ａの導線の端部を挿通している。そして、これら各電線３２、３２ａの導線の端部と上記各電気線路の端部とをハンダ付する事で、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａへの電力供給と、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号の取り出しとを自在としている。尚、図示の例では、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号の取り出す為の電線である出力信号線３２ａを１本、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａへの電力供給を行なう為の電線３２である電源線を１本、共通のグランド線となる電線３２を１本、それぞれ設けている。又、これら各電線３２、３２ａは、上記ＭＩＤ基板２８の中央側から取り出して、これら各電線３２、３２ａがこのＭＩＤ基板２８から（図５の右方に）はみ出さない様にしている。
【００５０】
上述の様にして上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａを実装した、上記ＭＩＤ基板２８は、図５、６に示す様に、合成樹脂製のホルダ３３の先端部分に包埋支持して、前記センサユニット２２とする。このセンサユニット２２は、前記取付孔１０ａを通じて前記外輪１内に挿入される挿入部３４と、この挿入部３４の基端部（図５、６の上端部）に設けられた取付フランジ３５と、この取付フランジ３５の外側面（上記挿入部３４と逆側の面で、図５、６の上面）中央部に設けられた取り出し部３６とを備える。そして、この取り出し部３６から、１本のケーブル３７を取り出している。このケーブル３７は、図１３に示す様に、信号取り出し用の１本の出力信号線３２ａと電力供給用の２本の電線３２、３２（電源線及び接地線）とを含む、複数本の電線３２、３２ａを束ねたものである。上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａと、上記ケーブル３７を構成する、信号取り出し用の１本の出力信号線３２ａとの間には、後述する加算回路４０を設けて、この１本の出力信号線３２ａに、合成信号を送り込む様にしている。又、上記取付フランジ３５の四隅部には、この取付フランジ３５を上記外輪１の外周面に固定する為のねじを挿通する為の通孔３８、３８を形成している。
【００５１】
尚、上記挿入部３４の断面形状は、図８に示す様に、互いに平行な１対の平坦面３９、３９の両端縁同士を凸曲面で連続させた、小判形としている。そして、上記１対の公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの検出部を、上記各平坦面３９、３９部分に配置している。この構成により、上記挿入部３４中に包埋した上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの検出部を、前記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面に近接対向させられる様にしている。尚、前記両基板部２９ａ、２９ｂの両端縁部は、外側面に向かう程互いの間隔が狭くなる方向に傾斜させて、これら両基板部２９ａ、２９ｂの外側面の幅寸法が必要以上に大きくならない様にしている。そして、これら両基板部２９ａ、２９ｂが、上記ホルダ３３中に完全に包埋される様にしている。
【００５２】
上述の様なセンサユニット２２を含んで構成する、本実施例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号は、図１０に示す様に、１本の出力信号線（電線）３２ａにより、車体側に送る様に構成している。即ち、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号を、図１５に示す様に、電圧の（ディジタル的な）変化によるものとし、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号を加算回路４０で合成し一つの信号としてから前記１本の出力信号線３２ａに送り込み、受信側である演算器にまで送る。そして、この演算器側で、合成された信号を分離回路（復調回路）４１で、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの元の検出信号に戻す。この様に、上記加算回路４０でこれら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの信号出力を合成する場合に、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの信号出力の電圧レベルを適切に変えれば、合成して一つになった信号から、元の検出信号を取り出す事が可能になる。
【００５３】
自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込むセンサユニット２２の様に、（昇圧用の変圧器等、余分な機器を組み込めない）限られたスペースに設置する事を考慮しつつ、電圧の変化として表される複数種類（本実施例の場合には３種類）の検出信号を合成した後、これを元の検出信号の形への分離を可能にする為には、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を、次の条件(a)(b)を何れも満たす様に規制する必要がある。
(a) 上記複数種類の検出信号のうちから選択した１乃至複数種類の電圧の合計値が、何れの組み合わせを採用した場合でも互いに異なる事。
(b) 上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧の総合計が、供給電圧以下である事。
【００５４】
この条件で、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧の組み合わせに就いて考えてみる。上記(b) に関して、例えば、一般的な乗用車の供給電圧は、バッテリーの１２Ｖであり、場合によっては９Ｖ程度まで電圧降下する事を考慮する必要がある。この様な条件の下では、一方の公転速度検出用センサ２４ａの出力電圧（Ａ出力）を２Ｖとし、他方の公転速度検出用センサ２４ｂの出力電圧（Ｂ出力）を３Ｖとし、回転速度検出用センサ１５ａの出力電圧（Ｃ出力）を４Ｖとする事が考えられる。上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧をこの様に規制した場合、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号の組み合わせは次の表１の様になり、上記(a)(b)の条件を何れも満たす。
【００５５】
【表１】
2005172794.tif 000003
【００５６】
この表１に示す様に、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧の組み合わせを、２Ｖ、３Ｖ、４Ｖとすれば、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力を合成して１本の出力信号線３２ａにより送信した後、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａ毎の検出信号に分離（復調）する事が可能になる。又、総ての出力電圧を合計した最大電圧も９Ｖであるので、バッテリーでの使用も可能である。尚、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧の組み合わせは、上記表１に示した例に限定されるものではない。要は、上記(a)(b)の条件を何れも満たせば良い。但し、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧、並びに、前記１乃至複数種類の電圧の合計値同士ができるだけ大きく離れている事が、誤作動防止の面からは好ましい。
【００５７】
上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を変える為の手段は特に問わないが、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａが磁気検知式のセンサである場合には、出力はオープンコレクタ（ドレイン）出力が多い事に鑑みて、出力のプルアップ抵抗に接続する電圧を変える事が考えられる。例えば供給電圧が１２Ｖである場合は、図１１に示す様に、抵抗による分圧比で、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を変える事ができる。即ち、上記図１１に示す様に、供給電圧Ｖccである１２Ｖを、それぞれ抵抗によって１：２、１：３、１：５（抵抗を表すＲの前の数字は、抵抗値の比例値を表している）に分圧すれば、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧は、それぞれ４Ｖ、３Ｖ、２Ｖになる。この場合、供給電圧Ｖccが変動すると上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号の電圧も変化してしまうので、上記供給電圧Ｖccの情報を信号処理側（受信側である演算器側）に与えて、前記分離回路（復調回路）４１の検出電圧設定を変える必要がある。又、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を変える為に、抵抗による分圧比を使わずに、定電圧レギュレータ、ツェナーダイオード等でそれぞれに対応する定電圧を作っても良い。或は、これら定電圧レギュレータ、ツェナーダイオード等で基準電圧となる定電圧を発生させて抵抗で分圧しても良い。
【００５８】
又、上記加算回路４０では、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を合成すると共に、既知の電圧Ｖref （≧０．２Ｖ）を、合成した信号に加算する。この様に、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を合成すると共に既知の電圧Ｖref を加算する為の加算回路４０の１例を、図１２に示す。この加算回路４０では、抵抗Ｒの値を総て同じにする事により、Ｖout ＝Ｖ1 ＋Ｖ2 ＋Ｖ3 ＋Ｖref で表される出力電圧Ｖout を得られる。又、単電源用オペアンプを使用し、非反転加算回路にする事で、それぞれが磁気センサである、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａと同じ単電源での使用が可能である。従って、センサユニット２２に電力を供給する為の電線３２は、上記加算回路４０と上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａとを合わせて、１本だけで済む。
【００５９】
この様な加算回路４０を使用して複数の出力電圧を合成した例を、図１４〜１５に示す。このうちの図１４は、二つの出力電圧を合成（加算）した例を、図１５は三つの出力電圧を合成（加算）した例を、それぞれ示している。各図の最も下の線図が合成した信号を、他の線図が単独の信号を、それぞれ示している。又、図１４、１５の最も下の線図のうち、破線イは、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を合成したのみで、上記既知の電圧Ｖref を加算していない信号を、同じく実線ロは、この既知の電圧Ｖref を加算した信号を、それぞれ表している。この様な、上記図１４、１５の最も下の線図から、合成した信号が、各単独信号の履歴を残している事が分かる。尚、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を合成して上記既知の電圧Ｖref を加算する為の加算回路は、複数種類（図示の例では３種類）の、互いに異なった出力電圧を加算して上記既知の電圧Ｖref を加算できれば良く、上記図１１に示した構造に限定されるものではない。
【００６０】
更に、図１６に、分離回路（復調回路）４１の構成の１例を示している。この分離回路４１は、前記表１に示した様な、３個のセンサ２４ａ、２４ｂ、１５ａに関する各単独の出力電圧３種類と、それぞれの合計値４種類との、合計７種類の電圧を、７個の比較器Ａ〜Ｇで（各比較器に設定した閾値との大小関係を）判定する様に構成している。そして、これら７個の比較器Ａ〜Ｇの判定結果に基づいて、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａに関する各単独の出力電圧（前記Ａ出力、Ｂ出力、Ｃ出力）に分離、即ち、元の検出信号に復調する。尚、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの信号は、単に変化の周期を知る為のものであり、電圧値が制御に影響するものではないので、上記既知の電圧Ｖref の存在は、特に影響を受けるものではない。但し、何らかの理由で、この既知の電圧Ｖref の存在が邪魔になるのであれば、上記分離回路４１に送り込む前に合成信号から除く（減じる）か、或はこの分離回路４１で分離してから除く事もできる。
【００６１】
上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力を、上記表１に記載した様に、それぞれ２Ｖ、３Ｖ、４Ｖとした場合、上記各比較器Ａ〜Ｇをそれぞれウインドコンパレータで構成する。そして、これら各比較器Ａ〜Ｇが通過させる電圧値は、比較器Ａに就いては１．６Ｖ〜２．４Ｖ、比較器Ｂに就いては２．６Ｖ〜３．４Ｖ、比較器Ｃに就いては３．６Ｖ〜４．４Ｖ、比較器Ｄに就いては４．６Ｖ〜５．４Ｖ、比較器Ｅに就いては５．６Ｖ〜６．４Ｖ、比較器Ｆに就いては６．６Ｖ〜７．４Ｖ、比較器Ｇに就いては８．６Ｖ〜９．４Ｖに、それぞれ設定する。尚、上記既知の電圧Ｖref を上記分離回路４１に送り込む前に合成信号から除かない場合には、上記通過電圧は、それぞれ上記既知の電圧Ｖref 分（例えば０．２Ｖ）ずつ高く設定する。又、上記各比較器Ａ〜Ｇの後段にＯＲ回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃを３個接続し、これら各比較器Ａ〜Ｇを通過した出力電圧を、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａに関する各単独の出力電圧（前記Ａ出力、Ｂ出力、Ｃ出力）に分離する。この様な各ＯＲ回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、上記各比較器Ａ〜Ｇで比較検出する電圧にあわせて、これら各比較器Ａ〜Ｇの出力と結線される。このうち、Ａ出力を取り出す為のＯＲ回路４２ａは、比較器Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｇと、Ｂ出力を取り出す為のＯＲ回路４２ｂは、比較器Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇと、Ｃ出力を取り出す為のＯＲ回路４２ｃは、比較器Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇと、それぞれ接続している。
【００６２】
逆に言えば、例えばＡ出力とＢ出力とが合計された信号を通過させる比較器Ｄは、これらＡ信号に対応するＯＲ回路４２ａとＢ信号に対応するＯＲ回路４２ｂとに、Ａ出力とＣ出力とが合計された信号を通過させる比較器Ｅは、これらＡ信号に対応するＯＲ回路４２ａとＣ信号に対応するＯＲ回路４２ｃとに、それぞれ接続する。例えば、Ａ信号とＢ信号とがＨＩＧＨ出力（電圧が高い状態）になると、前記加算回路４０から送り出される出力は５Ｖとなり、上記比較器Ｄの出力が（ＨＩＧＨ又はＬＯＷに）変化する。そして、この比較器Ｄの出力がＯＲ回路４２ａ、４２ｂに送られ、対応するＡ信号とＢ信号とが（ＨＩＧＨ又はＬＯＷに）変化し、元の信号に復調できる。尚、上記加算回路４０で合成された信号を元の信号に戻す為の分離回路は、図１６に示す様な構造に限定されるものではない。例えば、デジタル回路で行っても、或はＣＰＵを用いても良い。
【００６３】
上述の様に、上記加算回路４０で合成し、前記１本の出力信号線３２ａで車体側に送られてから前記分離回路４２により分離された、前記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号は、図示しない演算器に入力する。そして、この演算器が、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａから送り込まれる検出信号に基づいて、前記外輪１と前記ハブ２との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の比に基づいて、又は、これら各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて算出する。この点に就いて、図９を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Ｆa が加わらない状態での、上記各列の転動体９ａ、９ｂの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
【００６４】
図９は、前述の図１に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列の内輪軌道８、８と複列の外輪軌道７、７との間に複列に配置された転動体９ａ、９ｂには予圧Ｆ0 、Ｆ0 を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の重量等により、ラジアル荷重Ｆr が加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Ｆa が加わる。これら予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ラジアル荷重Ｆr 、アキシアル荷重Ｆa は、何れも上記各転動体９ａ、９ｂの接触角α（αa 、αb ）に影響を及ぼす。そして、この接触角αa 、αb が変化すると、これら各転動体９ａ、９ｂの公転速度ｎc が変化する。これら各転動体９ａ、９ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各転動体９ａ、９ｂの直径をｄとし、上記各内輪軌道８、８を設けたハブ２の回転速度をｎi とし、上記各外輪軌道７、７を設けた外輪１の回転速度をｎo とすると、上記公転速度ｎc は、次の（１）式で表される。
ｎc ＝｛１−（ｄ・cosα／Ｄ）・（ｎi ／２）｝＋｛１＋（ｄ・cosα／Ｄ）・（ｎo ／２）｝  −−−  （１）
【００６５】
この（１）式から明らかな通り、上記各転動体９ａ、９ｂの公転速度ｎc は、これら各転動体９ａ、９ｂの接触角α（αa 、αb ）の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角αa 、αb は、上記ラジアル荷重Ｆr 及び上記アキシアル荷重Ｆa に応じて変化する。従って上記公転速度ｎc は、これらラジアル荷重Ｆr 及びアキシアル荷重Ｆa に応じて変化する。本例の場合、上記ハブ２が回転し、上記外輪１が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Ｆr に関しては、大きくなる程上記公転速度ｎc が遅くなる。又、アキシアル荷重Ｆa に関しては、このアキシアル荷重Ｆa を支承する列の公転速度が速くなり、このアキシアル荷重Ｆa を支承しない列の公転速度が遅くなる。従って、この公転速度ｎc に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆr 及びアキシアル荷重Ｆa を求められる事になる。
【００６６】
但し、上記公転速度ｎc の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Ｆr と上記アキシアル荷重Ｆa とが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧Ｆ0 、Ｆ0 によっても変化する。又、上記公転速度ｎc は、上記ハブ２の回転速度ｎi に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Ｆr 、上記アキシアル荷重Ｆa 、予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ハブ２の回転速度ｎi を総て関連させて考えなければ、上記公転速度ｎc を正確に求める事はできない。このうちの予圧Ｆ0 、Ｆ0 は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Ｆr 、アキシアル荷重Ｆa 、ハブ２の回転速度ｎi は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。
【００６７】
この様な事情に鑑みて本実施例の場合には、前述した様に、ラジアル荷重Ｆr を求める場合には、前記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和を求める事で、上記アキシアル荷重Ｆa の影響を少なくしている。又、アキシアル荷重Ｆa を求める場合には、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求める事で、上記ラジアル荷重Ｆr の影響を少なくしている。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度ｎi との比に基づいて上記ラジアル荷重Ｆr 又は上記アキシアル荷重Ｆa を算出する事により、上記ハブ２の回転速度ｎi の影響を排除している。但し、上記アキシアル荷重Ｆa を、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の比に基づいて算出する場合には、上記ハブ２の回転速度ｎi は、必ずしも必要ではない。
【００６８】
本実施例の場合には、前述の様に、１対の公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂと１個の回転速度検出用センサ１５ａとの、合計３個の速度検出用センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａを使用するにも拘らず、懸架装置側（ばね下）に設けるユニットと、車体側（ばね上）に設けるユニットとの間に設けるケーブル３７内の出力信号線３２ａの本数を１本のみに抑えている。この為、転がり軸受ユニットの荷重測定装置の組立作業の容易化、重量並びに製造コストの低減を図れる。
【００６９】
更に、本実施例の場合には、総ての速度検出用センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａが検出信号を発していない場合でも、前記加算回路４０から上記出力信号線３２ａに、少なくとも前記既知の電圧Ｖref 分の信号が送り込まれる。従って、前記分離回路４１を設けた、この信号を受け取る側で、上記既知の電圧Ｖref 分の信号が送られて来るか否かを見れば、上記出力信号線３２ａを含むケーブル３７が断線しているか否かを判定できる。この為、転がり軸受ユニットの荷重測定装置の信頼性の向上を図れる。尚、速度検出用センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力飽和電圧は、構造により多少異なるが、通常０. １Ｖ程度である。この出力飽和電圧を利用する事により、上記出力信号線３２ａ内に送り込む信号に上記既知の電圧Ｖref 分を加算しなくても、この出力信号線３２ａを含むケーブル３７の断線の有無を判定する事は、理論的には可能である。但し、上記出力飽和電圧は、この断線の有無を判定する為には低く過ぎて、誤動作の危険性がある。この為本実施例の場合には、確実に断線を検出すべく、上記出力信号線３２ａ内に送り込む信号に、上記出力飽和電圧よりも大きい、上記既知の電圧Ｖref 分を加算している。そして、上記速度検出用センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力が総てＬＯＷの場合にも、上記出力信号線３２ａに、上記既知の電圧Ｖref （０. ２Ｖ以上）を送り込む様にしている。
【００７０】
尚、この既知の電圧Ｖref として好ましくは、０. ５Ｖ〜１Ｖ、或は、０. ５Ｖ以上で、最も出力の小さな速度検出用センサの出力電圧の最大値（ＨＩＧＨ時の出力電圧）の１／２以下にする事が、断線検出の誤動作を防止する面からは好ましい。
又、荷重測定装置が測定した荷重を利用して、走行安定性確保の為の制御を行なう場合、上記出力信号線３２ａを含むケーブル３７が断線していると判定した場合には、この制御を停止して通常の走行状態とする。同時に、ダッシュボードに設置した警告灯を点灯させる等により、運転者に修理を促す為の警報を発する。
【００７１】
尚、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂ（及び回転速度検出用センサ１５ａ）の信号に基づいて上記ラジアル荷重Ｆr とアキシアル荷重Ｆa とのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、前述した他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願２００４−７６５５号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。
又、上述の説明は、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａを実装する為の三次元構造のプリント基板としてＭＩＤ基板を使用した場合に就いて行なったが、このプリント基板として金属ベース基板を使用する場合も、同様に構成できる。
【００７２】
尚、上述の説明は、断線検知の為、前記図１２に示した前記加算回路４０により、前記出力信号線３２ａに前記既知の電圧Ｖref 分の信号を送り込む様にしているが、断線検知機能が不要であれば、図１７に示す様な、単に前記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 を合成する（Ｖout ＝Ｖ1 ＋Ｖ2 ＋Ｖ3 を得る）だけの加算回路４０ａを使用する事もできる。この加算回路４０ａにより得られる出力電圧Ｖout は、前記図１５の破線イの様になる。
【００７３】
又、上述の説明は、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号を電圧出力として送る場合に就いて行なったが、前述の図２３に示す様な、検出信号を電流出力として送る場合にも適用できる。この場合には、出力信号線（電流出力線）１本と電源線１本とでケーブルを構成できる。この為、電圧出力の場合に比べて、線の数をより低減できる。即ち、電圧出力の場合、実際には、図１８に示す様に、加算回路４０と分離回路４１との間に、電源線と接地線と出力信号線との、３本の電線３２、３２ａが必要になる。これに対して、電流出力の場合には、図１９に示す様に、加算回路４０ｂと分離回路４１ａとの間に、電源線と電流線との２本の電線３２、３２ａを設けるのみで足りる。この為、電線の本数のより一層の低減が可能になる。
【００７４】
この様に、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号を電流出力とする場合は、例えば、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号の組み合わせを、次の表２の様にする。この表２は、前記表１に示した出力信号の組み合わせで、電圧１Ｖに対して電流２ｍＡとしたものである。尚、センサの出力を電流出力とする場合、その値は４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲に納める事が一般的である。そこで、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号の出力が総てＬＯＷである（０Ｖに基づく電流に近い。トランジスタ又はＦＥＴの場合にはＯＮ時の電流である。）場合に合成信号の電流値が４ｍＡとなり、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号の出力が総てＨＩＧＨである（プルアップした電圧に基づく電流に近い。トランジスタ又はＦＥＴの場合にはＯＦＦ時の電流である。）場合に２０ｍＡとなる様に電圧を調整しても良い。この場合に電流検出抵抗を５００Ωとして電圧に変換し、分離回路（復調回路）４１に入力すれば、電圧出力と同じ電圧値を得られる。又、断線検知の為に断線検知用電流を流す事が好ましいが、省略する事も可能である。
【００７５】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、実施例に示した様な、自動車の車輪を支持する転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に限らず、工作機械、産業機械等、各種回転機械装置に作用する荷重を求める為に利用できる。
又、本発明は、三次元構造を有するプリント基板と組み合わせて実施する事が、センサを設置した各種機械装置の低コスト化、小型・軽量化を図る面から好ましいが、三次元構造を有するプリント基板とは別に実施する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例を示す、荷重測定用の回転検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】保持器及び転動体と、エンコーダと、回転検出センサとを取り出して図２の上方から見た状態で示す模式図。
【図４】ＭＩＤ基板の斜視図。
【図５】センサユニットを取り出して示す部分切断側面図。
【図６】図５の右方から見た部分切断面図。
【図７】図６の上方から見た図。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図。
【図９】回転速度に基づいて荷重を測定できる理由を説明する為の、転がり軸受ユニットの模式図。
【図１０】複数のセンサの検出信号をまとめて送る装置のブロック図。
【図１１】複数のセンサの出力電圧を変える部分の回路図。
【図１２】複数のセンサの出力電圧及び既知の電圧を合成する為の加算回路の回路図。
【図１３】センサユニットの配線図。
【図１４】複数のセンサの出力電圧を合成した状態の第１例を示す線図。
【図１５】同第２例を示す線図。
【図１６】複数のセンサの出力電圧を合成した信号を分離する為の分離回路の回路図。
【図１７】複数のセンサの出力電圧のみを合成する為の加算回路の回路図。
【図１８】複数のセンサの検出信号をまとめて送る装置に関し、各センサを電圧出力とした場合に、加算回路と分離回路との間に実際に必要となる電線の数を示す為のブロック図。
【図１９】同じく各センサを電流出力とした場合に、加算回路と分離回路との間に実際に必要となる電線の数を示す為のブロック図。
【図２０】従来から知られている、ラジアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。
【図２１】従来から知られている、アキシアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。
【図２２】センサの検出信号を電圧出力として送る場合のセンサユニットの配線図。
【図２３】センサの検出信号を電流出力として送る場合のセンサユニットの配線図。
【符号の説明】
【００７８】
１、１ａ  外輪
２、２ａ  ハブ
３、３ａ  回転側フランジ
４    ハブ本体
５    ナット
６    内輪
７    外輪軌道
８    内輪軌道
９ａ、９ｂ  転動体
１０、１０ａ  取付孔
１１    変位センサ
１２    センサリング
１３    センサロータ
１４    カバー
１５、１５ａ  回転速度検出用センサ
１６    ナックル
１７    固定側フランジ
１８    ボルト
１９    ねじ孔
２０    荷重センサ
２１ａ、２１ｂ  保持器
２２    センサユニット
２３    検出部
２４ａ、２４ｂ  公転速度検出用センサ
２５    リム部
２６ａ、２６ｂ  公転速度検出用エンコーダ
２７    回転速度検出用エンコーダ
２８    ＭＩＤ基板
２９ａ、２９ｂ  基板部
３０    連結部
３１    貫通孔
３２    電線
３２ａ  出力信号線（電線）
３３    ホルダ
３４    挿入部
３５    取付フランジ
３６    取り出し部
３７    ケーブル
３８    通孔
３９    平坦面
４０、４０ａ、４０ｂ  加算回路
４１、４１ａ  分離回路
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ  ＯＲ回路
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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