(57)【要約】【課題】  低コストで造れ、しかも転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に測定できる構造を実現する。【解決手段】  複列に配置された玉８ａ、８ｂを保持する保持器２１ａ、２１ｂに組み付けた公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂに公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂの検出部を対向させて、上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度を検出自在とする。これら両列の玉８ａ、８ｂの公転速度に基づいて、上記荷重を算出する。又、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂ同士の間に磁性材２７を設けて、上記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度を正確に検出できる様にする。【選択図】  図２
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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２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、接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられた転動体と、両列の転動体同士の間に設けられて、これら両列の転動体の公転速度をそれぞれ円周方向に関する磁気特性の変化に基づいて検出する為の１対の公転速度検出センサと、上記静止輪の軸方向に関して、これら両公転速度検出センサ同士の間に配置された磁性体とを備えた、荷重測定用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
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、この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１に記載した荷重測定用転がり軸受ユニット。
【請求項３】
各列の転動体が磁性材製で、これら各転動体が、１対の保持器に円周方向に関して等間隔に設けられたポケット内に保持されており、両公転速度検出センサの検出部が上記各転動体に対向している、請求項１〜２の何れかに記載した荷重測定用転がり軸受ユニット。    
【請求項４】
各列の転動体を保持した１対の保持器の互いに対向する側面に、互いに対向する側面の磁気特性を円周方向に関して等間隔に変化させたエンコーダが、上記両保持器と同心に支持されており、両公転速度検出センサの検出部がこれら両エンコーダの互いに対向する側面に対向している、請求項１〜２の何れかに記載した荷重測定用転がり軸受ユニット。
【請求項５】
各列の転動体を保持した１対の保持器が、合成樹脂中に磁性粉末を混入して軸方向に着磁されたプラスチック磁石製で、着磁方向が円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化しており、両公転速度検出センサの検出部が上記両保持器の互いに対向する側面に対向している、請求項１〜２の何れかに記載した荷重測定用転がり軸受ユニット。
【請求項６】
両公転速度検出センサから送り込まれる検出信号に基づいて、静止輪と回転輪との間に加わるアキシアル荷重とラジアル荷重とのうちの少なくとも一方の荷重を算出する演算器を備えた、請求項１〜５の何れかに記載した荷重測定用転がり軸受ユニット。
【請求項７】
回転輪の回転速度を検出する為の回転速度検出センサを備えた、請求項１〜６の何れかに記載した荷重測定用転がり軸受ユニット。
【請求項８】
両公転速度検出センサから送り込まれる検出信号と、回転速度検出センサから送り込まれる検出信号とに基づいて、静止輪と回転輪との間に加わるアキシアル荷重とラジアル荷重とのうちの少なくとも一方の荷重を算出する演算器を備えた、請求項７に記載した荷重測定用転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車、鉄道車両、各種搬送車等の移動体の車輪に負荷されるアキシアル荷重又はラジアル荷重を測定し、この移動体の運行の安定性確保を図る為に利用する、荷重測定用転がり軸受ユニットの改良に関する。
【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アキシアル荷重やラジアル荷重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、２には、図６、７に示す様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置が記載されている。このうちの図６はアキシアル荷重を測定する為の、図７はラジアル荷重を測定する為の、それぞれ荷重測定用転がり軸受ユニットを示している。このうちの図６に示した従来構造の第１例では、回転輪であり内輪相当部材であるハブ１の外端部（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車体の幅方向外側を言い、各図の左側）外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ２を固設している。又、上記ハブ１の中間部乃至内端部（軸方向に関して内とは、自動車への組み付け状態で車体の幅方向中央側を言い、各図の右側）外周面には、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道３、３を形成している。
【０００４】
一方、上記ハブ１の周囲にこのハブ１と同心に配置された、静止輪であり外輪相当部材である外輪４の外周面には、この外輪４を懸架装置を構成するナックル５に支持固定する為の、固定側フランジ６を固設している。又、上記外輪４の内周面には、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道７、７を形成している。そして、これら各外輪軌道７、７と上記各内輪軌道３、３との間に、それぞれが転動体である複数の玉８、８を、それぞれ複数個ずつ転動自在に設ける事により、上記外輪４の内径側に上記ハブ１を回転自在に支持している。
【０００５】
更に、上記固定側フランジ６の内側面複数個所で、この固定側フランジ６を上記ナックル５に結合する為のボルト９を螺合する為のねじ孔１０を囲む部分には、それぞれ荷重センサ１１を添設している。上記外輪４を上記ナックル５に支持固定した状態でこれら各荷重センサ１１は、このナックル５の外側面と上記固定側フランジ６の内側面との間で挟持される。
【０００６】
この様な従来から知られている転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１例の場合、図示しない車輪と上記ナックル５との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル５の外側面と上記固定側フランジ６の内側面とが、上記各荷重センサ１１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１１の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル５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。  
【０００７】
又、図７に示した従来構造の第２例では、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４ａ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１ａを支持している。このハブ１ａは、車輪を固定する為の回転側フランジ２ａをその外端部に有するハブ本体１２と、このハブ本体１２の内端部に外嵌されてナット１３により抑え付けられた内輪１４とを備える。そして、上記外輪４ａ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１ａ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３、３との間に、それぞれが転動体である玉８、８を複数個ずつ配置して、上記外輪４ａの内径側での上記ハブ１ａの回転を自在としている。
【０００８】
上記外輪４ａ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４ａを直径方向に貫通する取付孔１５を、この外輪４ａ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１５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１６を装着している。この変位センサ１６は非接触式で、先端面（下端面）に設けた検出面は、ハブ１ａの軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング１７の外周面に近接対向させている。上記変位センサ１６は、上記検出面と上記センサリング１７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。
【０００９】
上述の様に構成する従来から知られている転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第２例の場合、上記変位センサ１６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４ａ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１ａ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４ａやハブ１ａ、並びに転動体９ａ、９ｂの弾性変形に基づいて、これら外輪４ａの中心とハブ１ａの中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪４ａの上端部に設けた、上記変位センサ１６の検出面と上記センサリング１７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１６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１６を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わる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。
【００１０】
尚、図７に示した従来構造の第２例は、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１ａの回転速度も検出自在としている。この為に、前記内輪１４の内端部にセンサロータ１８を外嵌固定すると共に、上記外輪４ａの内端開口部に被着したカバー１９に回転速度検出センサ２０を支持している。そして、この回転速度検出センサ２０の検知部を、上記センサロータ１８の被検出部に、検出隙間を介して対向させている。
【００１１】
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１ａと共に上記センサロータ１８が回転し、このセンサロータ１８の被検知部が上記回転速度検出センサ２０の検知部の近傍を走行すると、この回転速度検出センサ２０の出力が変化する。この様にして回転速度検出センサ２０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、この回転速度検出センサ２０の出力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。
【００１２】
図６に示した従来構造の第１例の場合、ナックル５に対し外輪４を支持固定する為のボルト９と同数だけ、荷重センサ１１を設ける必要がある。この為、荷重センサ１１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２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】
又、図７に示した従来構造の第２例の場合、変位センサ１６により、外輪４ａとハブ１ａ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が、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１６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、やはり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。
【００１４】
この様な事情に鑑み、低コストで構成できて、耐久性に問題を生じる事がなく、各車輪に加わるアキシアル荷重を、制御の為に必要とされる精度を確保しつつ測定できる荷重測定用転がり軸受ユニットに関する発明として、特願２００３−１２００７２号、同２００３−１３３９３４号に開示されたものがある。この先発明の場合には、公転速度検出センサにより、転がり軸受ユニットに複列に配置した玉のうちの片側の列を構成する玉の公転速度を検出し、回転速度検出センサにより、ハブの回転速度を検出する。そして、これら両センサの検出信号に基づき、公転速度と回転速度との比である速度比を求める。アキシアル荷重が変化し、上記各玉の接触角が変化すると、これら各玉の公転速度、延ては上記速度比が変化するので、この速度比の変化に基づいて、上記アキシアル荷重を算出する。  
【００１５】
ところで、玉等の転動体の公転速度は、アキシアル荷重の大きさにより変化するだけでなく、予圧の大きさやラジアル荷重の大きさによっても変化する。言い換えれば、予圧又はラジアル荷重が、上記アキシアル荷重を求める事に対する、一種の漏話（クロストーク）成分として入り込む。従って、或る特定の（単列の）玉の公転速度だけを検出しても、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を正確に求める事は難しい。上記先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、初期設定により予圧の影響を排除する事に加え、加速度、ヨーレート、舵角、操舵力のうちから選択される何れかの値から上記転がり軸受ユニットにアキシアル荷重が加わる状況か否かを判定して、このアキシアル荷重を正確に測定できる様にしている。従って、このアキシアル荷重を算出する為の演算器には、転がり軸受ユニット部分に設けたセンサの出力信号以外の信号も入力する。
【００１６】
これに対して特願２００３−１７２４８３号には複列に配置された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アキシアル荷重を測定する構造が、同２００３−１７１７１５号には同じくラジアル荷重を測定する構造が、それぞれ記載されている。この様な第二の先発明の構造によれば、転がり軸受ユニット部分に設けたセンサの出力信号のみで、この転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重又はラジアル荷重を正確に求められる構造を、低コストで実現できる。
【００１７】
但し、上記第二の先発明の構造では、複列に配置された転動体同士の間に１対の公転速度検出センサを配置する必要がある。又、転がり軸受ユニットの円周方向に関する、これら両公転速度検出センサの設置位置（回転方向の位相）は、設置作業及び信号取り出し用ハーネスの取り回し容易化の面から一致させる必要がある。従って、上記両公転速度検出センサは、上記転がり軸受ユニットの軸方向に隣接した状態で配置される。又、これら両公転速度検出センサとして、磁気検知式のものを使用する事が、各転動体を設置した部分に封入したグリース等に妨げられる事なく、正確な公転速度検出を行なう面からは好ましい。
【００１８】
ところが、それぞれが磁気検知式である１対の公転速度検出センサを近接配置した場合、何らの対策も施さないと、これら両公転速度検出センサ同士の間で磁束が干渉し、正確な公転速度検出が難しくなる可能性がある。特に、公転速度検出の信頼性を向上させるべく、上記両公転速度検出センサに内蔵した永久磁石、或はエンコーダとして保持器に支持した永久磁石の磁束密度を高くすると、却って、上記干渉に基づく公転速度検出の信頼性低下を来す可能性が高くなる。
【００１９】
【特許文献１】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献３】特公昭６２−３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、１対の公転速度検出センサを近接配置した場合でも、これら両公転速度検出センサ同士の間で磁束の干渉を生じにくくする事により、公転速度検出の信頼性を向上させて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に検出できる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】
【００２１】
本発明の荷重測定用転がり軸受ユニットは、静止輪と、回転輪と、複数個の転動体と、１対の公転速度検出センサと、磁性体とを備える。
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２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、接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられている。
又、上記両公転速度検出センサは、両列の転動体同士の間に設けられて、これら両列の転動体の公転速度をそれぞれ円周方向に関する磁気特性の変化に基づいて検出する。
又、上記磁性体は、上記静止輪の軸方向に関して、上記両公転速度検出センサ同士の間に配置されている。
【発明の効果】
【００２２】
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は、接触角の方向が互いに異なる１対の列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する事により、上記転がり軸受ユニットに負荷されるアキシアル荷重又はラジアル荷重を測定できる。即ち、複列アンギュラ型の玉軸受の如き転がり軸受ユニットがアキシアル荷重又はラジアル荷重を負荷すると、転動体（玉）の接触角が変化する。転がり軸受の技術分野で周知の様に、転動体の公転速度は接触角が変化すると変化する。
【００２３】
具体的には、上記アキシアル荷重を支承する側の列に関しては、このアキシアル荷重が大きくなる程接触角が大きくなり、反対側の列に関してはこのアキシアル荷重が大きくなる程接触角が小さくなる。そして、外輪相当部材が回転輪の場合には上記アキシアル荷重を支承する側の列で転動体の公転速度が遅くなり、反対側の列で転動体の公転速度が速くなる。逆に、内輪相当部材が回転輪の場合には上記アキシアル荷重を支承する側の列で公転速度が速くなり、反対側の列で転動体の公転速度が遅くなる。従って、上記両列の転動体の公転速度の変化を測定する事で、上記転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を求める事ができる。同時に、上記両列の公転速度は、上記ラジアル荷重に応じても変化する。従って、これら両列の転動体の公転速度の変化を測定する事で、上記転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事もできる。
【００２４】
又、本発明の場合には、前述した第二の先発明の場合と同様に、接触角の方向が互いに異なる１対の列の転動体の公転速度を検出する為、予圧やラジアル荷重の影響を排除して、上記アキシアル荷重の測定精度を向上させる事ができる。即ち、上記予圧は各列の転動体に均等に加わるし、上記ラジアル荷重に関してもほぼ均等に加わる。従って、これら予圧及びラジアル荷重が上記各列の転動体の公転速度に及ぼす影響はほぼ同じになる。そこで、これら各列の転動体の公転速度の比、或は差に基づいて上記アキシアル荷重を求めれば、上記予圧やラジアル荷重がこのアキシアル荷重の測定値に及ぼす影響を低く抑えられる。
又、上記公転速度を測定する為の公転速度検出センサは、従来からＡＢＳやＴＣＳの制御用信号を得る為に広く使用されている、安価な速度センサを使用できる。この為、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体を安価に構成できる。
【００２５】
特に、本発明の場合には、近接配置された１対の公転速度検出センサ同士の間に磁性材を配置しているので、これら両公転速度検出センサ同士の間で磁束の干渉を生じにくくして、公転速度検出の信頼性を向上させる事ができる。
従って、比較的低コストで構成できるにも拘らず、各車輪等の回転部材に加わるアキシアル荷重を、制御の為に必要とされる精度を確保しつつ測定できる。この為、例えば、各種車両用走行安定装置の高性能化に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を実施する場合に好ましくは、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すると共に、各転動体を玉とする。そして、この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。
【００２７】
又、好ましくは、上記回転輪の回転速度を検出する為の回転速度検出センサを備え、両公転速度検出センサから送り込まれる検出信号と、この回転速度検出センサから送り込まれる検出信号とに基づいて、静止輪と回転輪との間に加わるアキシアル荷重とラジアル荷重とのうちの少なくとも一方の荷重を算出する。
この様に回転速度検出センサを設ければ、上記回転輪の回転速度が変化する状況でも、転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に測定できる。即ち、この転がり軸受ユニットが、回転輪の回転速度が常に一定の状態で使用されるものであれば、荷重算出の為の回転検出センサは、上記両公転速度検出センサのみで足りる。これに対して、使用時に上記回転輪の回転速度が変化する様な場合には、回転速度検出センサが検出するこの回転輪の回転速度と上記公転速度とにより、上記アキシアル荷重又はラジアル荷重を求める事ができる。
【００２８】
この場合に、上記両列の転動体の公転速度の差と回転速度との比である速度比を算出し、この速度比から上記アキシアル荷重を求めれば、上記回転輪の回転速度が変化しても、このアキシアル荷重を正確に求める事ができる。
又、ラジアル荷重に関しては、上記両列の転動体の公転速度の和と回転速度との比である速度比を算出し、この速度比から上記ラジアル荷重を求めれば、上記回転輪の回転速度が変化しても、このラジアル荷重を正確に求める事ができる。
【実施例１】
【００２９】
図１〜２は、本発明の実施例１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の構造に関しては、前述の図７に示した従来構造の第２例と同様であるから、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、本発明の特徴部分を中心に説明する。静止輪であり外輪相当部材である外輪４ａの内周面には、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を形成している。そして、これら各外輪軌道７、７と、ハブ１ｂの外周面に設けた、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３、３との間に、それぞれが転動体である複数の玉８ａ、８ｂ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４ａの内径側に上記ハブ１ｂを、回転自在に支持している。この状態で上記両列の玉８ａ、８ｂには、互いに逆方向で、且つ、同じ大きさの接触角αa 、αb （図２）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。上記各列の玉８ａ、８ｂには、使用時に加わるアキシアル荷重によって回転精度が劣化する事がない程度に、十分な予圧を付与している。
【００３０】
上述の様な転がり軸受ユニットを構成する上記外輪４ａ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１５ａを、この外輪４ａ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１５ａにセンサユニット２２を、上記外輪４ａ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４ａの内周面から突出させている。この検出部２３には、１対の公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂを設けている。
【００３１】
これら両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂは、上記複列に配置された玉８ａ、８ｂ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１ｂ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、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂは、上記複列に配置された各玉８ａ、８ｂ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。
【００３２】
これら両エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面の磁気特性は、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の回転速度を上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂにより検出自在としている。この為に本例の場合には、上記両エンコーダ２６ａ、２６ｂを、円輪状の永久磁石製としている。この様な永久磁石としては、フェライト磁石、ネオジウム鉄ボロン磁石、サマリウムコバルト磁石等の燒結磁石、アルミマンガン磁石、アルニコ等の金属磁石、磁性粉を合成樹脂或はゴム中に混入したプラスチック磁石或はゴム磁石を使用できる。このうちの燒結磁石及び金属磁石は、強い磁力を得られる反面、欠けや割れ等の損傷を生じ易い為、プラスチック磁石或はゴム磁石を使用する事が好ましい。この様な両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を射出時にキャビティ内に上記両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、図示は省略するが、製造個数がより多くなる様な場合には、保持器自体にエンコーダとしての機能を持たせる事も、コスト低減と信頼性向上との面から有効である。
【００３３】
上述の様な両エンコーダ２６ａ、２６ｂ或はエンコーダとして機能する保持器を介して前記各列の玉８ａ、８ｂの公転速度を検出する為に、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂの検出面を、上記両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、これら両公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面と上記両公転速度検出センサ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玉８ａ、８ｂ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、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂにより上記両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。
【００３４】
又、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂは、磁気式の回転検出センサで、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。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検出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、上記両エンコーダ２６ａ、２６ｂ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。
【００３５】
更に、前記センサユニット２２の先端部（図１〜２の下端部）で、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂ同士の間部分に、磁性材２７を設置している。言い換えれば、これら両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂは、この磁性材２７をサンドイッチ状に挟んだ状態で配置されている。この磁性材２７としては、ＳＳ材、ＳＰＣＣ材、マルテンサイト系ステンレス材、フェライト系ステンレス材等の鉄系金属材料の他、合成樹脂、ゴム、塗料、接着剤等の非磁性材料、弾性材料に磁性粉を混入して磁性を持たせたもの等、各種材料が利用可能である。この様な磁性材２７は、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂを支持する為の構造用部材として上記センサユニット２２に組み込む事もできるし、これら両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂの背面（上記両エンコーダ２６ａ、２６ｂと反対側の面）に塗布、貼着、添着して設置する事もできる。
【００３６】
本例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂ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、これら両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂから送り込まれる検出信号に基づいて、前記外輪４ａと前記ハブ１ｂとの間に加わるアキシアル荷重又はラジアルを算出する。このうちのアキシアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂの検出信号から求められる、前記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度の差から上記アキシアル荷重を求める。又、ラジアル荷重に関しては、上記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度の和に基づいて算出する。尚、上記公転速度の差と上記アキシアル荷重との関係、或はこの公転速度の和と上記ラジアル荷重との関係は、予め実験及び計算により求めて、上記演算器のメモリに記憶させておく。何れにしても、上記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度に基づいて、上記アキシアル荷重或はラジアル荷重を求める事により、これら両列の玉８ａ、８ｂに付与されている予圧の影響を少なく抑えて、上記アキシアル荷重或はラジアル荷重を精度良く求められる。
【００３７】
特に、本実施例の場合には、近接配置された上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂ同士の間に前記磁性材２７を配置しているので、これら両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂ同士の間で磁束の干渉を生じにくくして、公転速度検出の信頼性を向上させる事ができる。この点に就いて、図３を参照しつつ説明する。
互いの被検出面を対向させて配置された前記１対のエンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面から出る磁束は、上記磁性材２７が存在する場合には、この磁性材２７により遮られて、図３（Ａ）に示す様に、それ以上遠くにまで達する事はない。従って、上記両エンコーダ２６ａ、２６ｂのうちの一方のエンコーダ２６ａの被検出面から出た磁束は、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂのうちの一方の回転検出センサ２４ａの検出部のみ通過する。又、他方のエンコーダ２６ｂの被検出面から出た磁束は、他方の回転検出センサ２４ｂの検出部のみ通過する。従って、これら両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂは、それぞれの検出部が対向したエンコーダ２６ａ、２６ｂを介して、上記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度を正確に表す信号を出力する。
【００３８】
これに対して、上記両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂ同士の間に磁性材が存在しないと、図３（Ｂ）に示す様に、１対のエンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面から出る磁束が、それぞれに対向した公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂの検出部だけでなく、他の公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂの検出部にまで達する可能性を生じる。この様に、これら公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂの検出部に、上記両エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面から出る磁束が達すると、これら公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂから出る信号が、上記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度を正確に表さなくなる。本実施例の場合、この様な問題をなくして、上記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度を正確に求められる。
【実施例２】
【００３９】
図４は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合、センサユニット２２ａのホルダ２８の先端面（図４の下端面）に基板２９を固定し、更にこの基板２９に１対の公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂを支持して、リード型のセンサユニット２２ａを構成している。又、これら両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂ同士の間に、磁性材２７ａを設けている。上記基板２９は、これら両公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂ毎に独立させる他、共通の一体型として良い。その他の構成及び作用は、上述した実施例１と同様である為、重複する説明は省略する。
【実施例３】
【００４０】
図５は、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、センサユニット２２ｂの先端面に回転速度検出センサ２０ａを設けると共に、ハブ１ｂの中間部で１対の内輪軌道３、３の間部分に、回転速度検出用のセンサロータ１８ａを外嵌固定している。このセンサロータ１８ａの外周面の磁気特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化している。上記回転速度検出センサ２０ａは上記ハブ１ｂの回転速度を測定する為のもので、その検出面は、上記センサロータ１８ａの外周面に対向している。このセンサロータ１８ａの外周面と上記回転速度検出センサ２０ａの検出面との間の測定隙間は２mm以下に抑えている。
【００４１】
本例の場合、上記センサユニット２２ｂに、１対の公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂに加えて上記回転速度検出センサ２０ａを設ける事により、上記ハブ１ｂ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アキシアル荷重或はラジアル荷重を精度良く求められる。即ち、前述した通り、このアキシアル荷重は両列の玉８ａ、８ｂの公転速度の差に基づいて、ラジアル荷重はこれら両列の玉８ａ、８ｂの公転速度の和に基づいて、それぞれ算出するが、各荷重が同じであっても、上記差或は和は、上記ハブ１ｂの回転速度に応じて変化する。従って、工作機械や産業機械の回転支持部に設置する転がり軸受ユニットの様に、使用時の回転速度が一定であれば、１対の公転速度検出センサ２４ａ、２４ｂのみでも、上記アキシアル荷重或はラジアル荷重を必要とする精度を確保しつつ求める事は可能である。これに対して、自動車或は鉄道車両の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットの様に、使用時の回転速度が常に変化する場合には、本実施例の様に、上記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度に加えて、上記ハブ１ｂの回転速度を求める必要がある。
【００４２】
具体的には、本例の場合に演算器は、アキシアル荷重を求める場合には、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、２０ａの検出信号に基づいて、上記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度の差と上記ハブ１ｂの回転速度との比である速度比を算出する。そして、この速度比から、上記アキシアル荷重を求める。
又、ラジアル荷重を求める場合には、上記両列の玉８ａ、８ｂの公転速度の和と上記ハブ１ｂの回転速度との比である速度比を算出する。そして、この速度比から上記ラジアル荷重を求める。
この様にすれば、上記ハブ１ｂの回転速度が変化しても、上記アキシアル荷重或は上記ラジアル荷重を正確に求める事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、図示の実施例に示す様な、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットに限らず、一般的な複列若しくは多列の玉軸受や円すいころ軸受に適用する事もできる。又、自動車の車輪を支持する為の複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットに適用する場合にしても、図示の様な、外側の内輪軌道をハブ本体の中間部外周面に形成した、所謂第三世代のハブユニットに限らずに実施できる。即ち、ハブ本体の中間部乃至内端部に１対の内輪を外嵌固定した、所謂第二世代のハブユニットや、ハブ本体の中間部乃至内端部に１対の内輪を外嵌固定すると共に、外周面を単なる円筒状とした外輪をナックルの支持孔に内嵌支持する、所謂第一世代のハブユニットにも適用できる。或は、ハブ本体の中間部乃至内端部の外周面とナックルの支持孔の内周面との間に、それぞれが単列型である転がり軸受を１対設けて複列転がり軸受ユニットとする構造にも、本発明を適用する事ができる。勿論、駆動輪用のハブユニットに本発明を適用する事もできる。更には、各種工作機械、産業機械等の回転軸を支持する為の複列転がり軸受ユニットで本発明を実施する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】１対の公転速度検出センサ同士の間に磁性材を設ける場合と設けない場合とで磁束の流れに違いが生じる状態を説明する為の、図２と同様の図。
【図４】本発明の実施例２を示す、図２と同様の図。
【図５】本発明の実施例３を示す断面図。
【図６】従来構造の第１例を示す断面図。
【図７】同第２例を示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１、１ａ、１ｂ  ハブ
２、２ａ  回転側フランジ
３    内輪軌道
４、４ａ  外輪
５    ナックル
６    固定側フランジ
７    外輪軌道
８、８ａ、８ｂ  玉
９    ボルト
１０    ねじ孔
１１    荷重センサ
１２    ハブ本体
１３    ナット
１４    内輪
１５、１５ａ  取付孔
１６    変位センサ
１７    センサリング
１８、１８ａ  センサロータ
１９    カバー
２０、２０ａ  回転速度検出センサ
２１ａ、２１ｂ  保持器
２２、２２ａ、２２ｂ  センサニット
２３    検出部
２４ａ、２４ｂ  公転速度検出センサ
２５    リム部
２６ａ、２６ｂ  公転速度検出用エンコーダ
２７、２７ａ  磁性材
２８    ホルダ
２９    基板
【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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