(57)【要約】【課題】  複列転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に求められる構造を、低コストで、小型且つ軽量に構成できる様にする。【解決手段】  １対の公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂにより、複列の転動体の公転速度を求め、回転速度検出センサ１５ａにより、回転輪の回転速度を求める。これら公転速度と回転速度とから、複列転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める。上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａを、三次元構造を揺するＭＩＤ基板２８又は金属ベース基板に実装する。この為、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの位置決めが容易で、ハーネスの共用化も図り易くなって、上記課題を解決できる。【選択図】  図５
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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１対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、１対の列同士の間で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、これら各列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する、１対の公転速度検出用センサと、これら各公転速度検出用センサから送り込まれる検出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、上記１対の公転速度検出用センサを実装する為のプリント基板が、互いに間隔をあけて配置された１対の基板部同士を連結部により互いに連結して一体とした、三次元構造を有するプリント基板である転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項２】
三次元構造のプリント基板が、ＭＩＤ基板と金属ベース基板とのうちから選択されたものである、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】
三次元構造のプリント基板が、連結部により１対の基板部の一端縁同士を連結する事で全体をコ字形としたものである、請求項１〜２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４】
三次元構造のプリント基板が、連結部により１対の基板部の一端縁同士を連結すると共に、第二の連結部によりこれら１対の基板部の他端縁乃至中間部同士を連結する事で全体若しくはその一部をロ字形としたものである、請求項１〜２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、これら各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、上記各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１〜４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】
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１〜５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】
三次元構造を有するプリント基板の連結部に設置され、その検出部を回転輪の中間部に嵌合固定された回転速度検出用エンコーダの被検出面に対向させる事でこの回転輪の回転速度を検出自在とした回転速度検出用センサを備え、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、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１〜５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】
三次元構造を有するプリント基板の連結部に設置され、その検出部を回転輪の中間部に嵌合固定された回転速度検出用センサの被検出面に対向させる事でこの回転輪の回転速度を検出自在とした回転速度検出用センサを備え、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、上記回転輪の回転速度との比に基づいて、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１〜５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９】
複数の速度検出用センサの出力信号を合成して１本のハーネスに送り込む加算回路と、この１本のハーネスを通じて送られて来る信号を分離して上記各速度検出用センサの出力信号を取り出す分離回路とを備えた、請求項１〜８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。
【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２００３−１７１７１５号、１７２４８３号）。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、上記各列の転動体の公転速度を求めるのに、これら各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。
【００１４】
上記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出力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、上記各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。しかも、これら各速度検出用センサの検出面の方向は互いに異なる。
【００１５】
この様に検出面の方向が互いに異なる複数の速度検出用センサを一般的なプリント基板に実装する場合には、各速度検出用センサ毎に別々のプリント基板を使用する必要が生じる。限られた設置スペース内に複数のプリント基板を、それぞれの設置位置及び設置方向を適切に規制しつつ組み付ける事は、不可能ではないにしても面倒であり、改良が望まれる。又、プリント基板を使用しないで複数の速度検出用センサを設置する事も可能ではあるが、これら各速度検出用センサの信号取り出し用、或はこれら各速度検出用センサへの電源供給用のハーネスと、これら各速度検出用センサの端子（リード）との接合部（ハンダ付部）の信頼性確保が難しくなる。更に、プリント基板の使用の有無に拘らず、上記各速度検出用センサを別々に設置すると、電源線を（３本線の場合は接地も）これら各速度検出用センサ同士の間で共通にして、ハーネスの使用本数を少なく抑える事は、スペース上困難になる。しかも、上記各速度検出用センサの位置決めを、これら各速度検出用センサ毎に複数回（速度検出用センサの数と同じ回数分）行なわなければならず、これら各速度検出用センサを組み込んだセンサユニットの組立作業が面倒になり、このセンサユニットの製造コストが嵩む。
【００１６】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、低コストで構成できて、耐久性や設置スペースに問題を生じる事がなく、しかも転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定できる、転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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、１対の公転速度検出用センサと、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、上記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、上記静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ１対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、１対の列同士の間で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、上記各公転速度検出用センサは、上記各列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する。
更に、上記演算器は、上記各公転速度検出用センサから送り込まれる検出信号に基づいて、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。
そして、上記１対の公転速度検出用センサを実装する為のプリント基板が、互いに間隔をあけて配置された１対の基板部同士を連結部により互いに連結して一体とした、三次元構造を有するプリント基板である。
【発明の効果】
【００１９】
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、この公転速度を、保持器の回転速度として検出すれば、静止輪と回転輪との間に作用する荷重を求められる。
更に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、１対の公転速度検出用センサを含む複数の速度検出用センサを、三次元構造を有する一体型のプリント基板に実装しているので、これら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、ハーネスの低減による重量並びにコストの低減とを図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、三次元構造のプリント基板として、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ものを使用する。
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、ハーネス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ハーネスの共通化も容易に行なえる。
【００２１】
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、ハーネス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ハーネス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。
【００２２】
又、好ましくは、請求項３に記載した様に、三次元構造のプリント基板が、連結部により１対の基板部の一端縁同士を連結する事で全体をコ字形としたものを、或は請求項４に記載した様に、連結部により１対の基板部の一端縁同士を連結すると共に、第二の連結部によりこれら１対の基板部の他端縁乃至中間部同士を連結する事で全体若しくはその一部をロ字形としたものを使用する。
この様な形状を採用すれば、１対の転動体の列同士の間に配置した１対の公転速度検出用センサを効率良く配置できる。又、ロ字形の構造にすれば、プリント基板の剛性を高くして、このプリント基板に実装した、１対の公転速度検出用センサの組み付け位置に関する精度を、より向上させる事ができる。
【００２３】
又、好ましくは、請求項５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、これら各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、上記各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。
【００２４】
又、好ましくは、請求項６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。
この様に構成すれば、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。
又、好ましくは、請求項７、８に記載した様に、三次元構造を有するプリント基板の連結部に回転速度検出用センサを設置し、この回転速度検出用センサの検出部を、回転輪の中間部に嵌合固定された回転速度検出用エンコーダの被検出面に対向させて、この回転輪の回転速度を検出自在とする。
そして、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７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８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、正確に求められる。
【００２５】
更に、好ましくは、請求項９に記載した様に、複数の速度検出用センサの出力信号を合成して１本のハーネスに送り込む加算回路と、この１本のハーネスを通じて送られて来る信号を分離して上記各速度検出用センサの出力信号を取り出す分離回路とを備える。
この様に構成すれば、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、ハーネスの使用本数を、各速度検出用センサ毎に必要とするハーネスの合計本数よりも少なく抑えられる。この為、転がり軸受ユニットの荷重測定装置の組手作業の容易化、重量並びに製造コストの低減を図れる。
【実施例１】
【００２６】
図１〜９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。
【００２７】
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）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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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出力信号は、回転速度に比例した周波数で変化する。
【００３３】
本例の場合には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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４個）形成している。
【００３７】
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４本）のハーネス３２、３２の導線の端部を挿通している。そして、これら各ハーネス３２、３２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ハーネス３２、３２を３本、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａへの電力供給を行なう為のハーネス３２を１本、それぞれ設けている。又、これら各ハーネス３２、３２は、上記ＭＩＤ基板２８の中央側から取り出して、これら各ハーネス３２、３２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。
【００３８】
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、上記複数本のハーネス３２、３２を束ねたケーブル３７を取り出している。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、上記各ハーネス３２、３２（ケーブル３７）を通じて図示しない演算器に入力する。そして、この演算器が、上記各センサ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。
【００４１】
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）
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
尚、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂ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、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２００３−１７１７１５号、１７２４８３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、前記各センサ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。
【実施例２】
【００４６】
図１０は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、ホルダ３３ａに設けた取付フランジ３５ａの形状を上述した実施例１と異ならせ、取付ねじを挿通する為の通孔３８ａを１個のみ形成している。その他の構成及び作用は、上述した実施例１と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【実施例３】
【００４７】
図１１は、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、互いに平行に設けた１対の基板部２９ａ、２９ｂのうち、各ハーネス３２、３２（図５、６参照）の導線の端部を挿通する為の貫通孔３１、３１を形成した一方（図１１の右方）の基板部２９ｂを、他方の基板部２９ａよりも長くしている。そして、上記各貫通孔３１、３１を、この一方の基板部２９ｂの他端部で、上記他方の基板部２９ａよりも突出した部分に形成している。この様な本実施例の場合、上記各貫通孔３１、３１に上記各ハーネス３２、３２の導線の端部を、ＭＩＤ基板２８ａの中央側から挿通する作業を容易に行なえる。その他の構成及び作用は、前述した実施例１と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【実施例４】
【００４８】
図１２は、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、ＭＩＤ基板２８ｂとして、１対の基板部２９ａ、２９ｂの他端部同士を第二の連結部４０により互いに連結する事で、全体をロ字形としたものを使用している。この様に、閉じられた形状を有するＭＩＤ基板２８ｂは、前述したコ字形の様に、開放された形状を有するＭＩＤ基板（図４参照）に比べて剛性を高くできる。この為、上記ＭＩＤ基板２８ｂに実装した、１対の公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの組み付け位置に関する精度を、より向上させる事ができる。上記第二の連結部４０を設けた事に対応して、各ハーネス３２、３２（図５、６参照）の導線の端部を挿通する為の貫通孔３１、３１を、上記第二の連結部４０に設けている。その他の構成及び作用は、前述した実施例１と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【実施例５】
【００４９】
図１３は、本発明の実施例５を示している。本実施例の場合には、互いに平行に設けた１対の基板部２９ａ、２９ｂのうち、各ハーネス３２、３２（図５、６参照）の導線の端部を挿通する為の貫通孔３１、３１を形成した一方（図１１の右方）の基板部２９ｂを、他方の基板部２９ａよりも長くしている。そして、上記各貫通孔３１、３１を、この一方の基板部２９ｂの他端部で、上記他方の基板部２９ａよりも突出した部分に形成している。そして、第二の連結部４０の端部を、上記一方の基板部２９ｂの中間部他端寄り部分に連続させている。この様な本実施例の場合、上記各貫通孔３１、３１に上記各ハーネス３２、３２の導線の端部を、ＭＩＤ基板２８ｂの中央側から挿通する作業を容易に行なえる。その他の構成及び作用は、上述した実施例５と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【実施例６】
【００５０】
上述した実施例１〜５から明らかな通り、本発明によれば、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の如く、複数個のセンサの効率的配置、並びに位置精度を確保しつつ組み付け作業の能率化を図れる。但し、上記各実施例の構造では、前述の図５、６を使用して行なった説明から明らかな通り、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力信号を、それぞれ専用のハーネス３２、３２により、図示しない演算器に送る様にしている。これに対して、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力信号を合成（重畳）して１本のハーネスで上記演算器に送り、この演算器でこれら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力信号に分離すれば、上記ハーネスの使用本数を削減できる。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。
【００５１】
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２２（図１、２）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２２の如く限られた設置空間内で上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力信号を合成（重畳）して１本のハーネスで上記演算器に送り、この演算器でこれら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力信号に分離する方法として、次の様な方法が考えられる。
【００５２】
即ち、図１４に示す様に、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力信号を電圧の（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の出力信号を加算回路４１で合成して一つの信号として１本のハーネス３２ａに送り込み、受信側である上記演算器にまで送る。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）４２で、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの元の出力信号に戻す。この様に、上記加算回路４１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、元の出力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（実施例の場合には３種類）の出力信号を合成した後、これを元の出力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) 上記複数種類の出力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の出力電圧の総て合計が、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ついて考えてみる。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、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の出力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】
2005091081.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本のハーネス３２ａにより送信した後、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａ毎の出力信号に分離（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１５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１５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の出力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）４２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定電圧を作っても良い。
【００５８】
又、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの出力電圧を合成する為の加算回路４１の１例を、図１６に示す。この加算回路４１では、抵抗Ｒの値を総て同じにする事により、Ｖout ＝Ｖ1 ＋Ｖ2 ＋Ｖ3 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ハーネスは、上記加算回路４１と上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａとを合わせて、１本だけで済む。この様な加算回路４１を使用して複数の出力電圧を合成した例を、図１７〜１８に示す。このうちの図１７は、二つの出力電圧を合成（加算）した例を、図１８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。図１７、１８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できれば良く、上記図１６に示した構造に限定されるものではない。
【００５９】
更に、図１９に、分離回路（復調回路）４２の構成の１例を示している。この分離回路４２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、元の出力信号に復調する。
【００６０】
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、それぞれする。又、これら各比較器Ａ〜Ｇの後段にＯＲ回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃ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４３ａ、４３ｂ、４３ｃ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４３ａは、比較器Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｇと、Ｂ出力を取り出す為のＯＲ回路４３ｂは、比較器Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇと、Ｃ出力を取り出す為のＯＲ回路４３ｃは、比較器Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇと、それぞれ接続している。
【００６１】
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４３ａとＢ信号に対応するＯＲ回路４３ｂ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４３ａとＣ信号に対応するＯＲ回路４３ｃ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４１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４３ａ、４３ｂ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４１で合成された信号を元の信号に戻す為の分離回路は、図１９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。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、各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、複数のセンサの検出信号を合成して１本のハーネスにより送った後これを分離する発明は、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】
【００６３】
【図１】本発明の実施例１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】本発明の実施例２を示す、図７と同様の図。
【図１１】同実施例３を示す、ＭＩＤ基板の斜視図。
【図１２】同実施例４を示す、ＭＩＤ基板の斜視図。
【図１３】同実施例５を示す、ＭＩＤ基板の斜視図。
【図１４】同実施例６を示す、複数のセンサの出力信号をまとめて送る装置のブロック図。
【図１５】複数のセンサの出力電圧を変える部分の回路図。
【図１６】複数のセンサの出力電圧を合成する為の加算回路の回路図。
【図１７】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１８】同第２例を示す線図。
【図１９】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。
【符号の説明】
【００６４】
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、２８ａ、２８ｂ  ＭＩＤ基板
２９ａ、２９ｂ  基板部
３０    連結部
３１    貫通孔
３２、３２ａ  ハーネス
３３、３３ａ  ホルダ
３４    挿入部
３５、３５ａ  取付フランジ
３６    取り出し部
３７    ケーブル
３８、３８ａ  通孔
３９    平坦面
４０    第二の連結部
４１    加算回路
４２    分離回路
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ  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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