(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたもので、このハブと同心で円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させており、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダを介して保持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有するものである、
転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いて、
上記センサホルダは、少なくとも上記センサを保持した部分が円環状であって、この円環状部分の軸方向中間部が、上記カバーを構成する円筒部の内周面に固定された保持環を包埋固定する事により、この保持環を介してこの円筒部に支持固定されている事を特徴とする転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項２】
複数個のセンサが、カバーを構成する円筒部の内径側のうちで、軸方向に互いに異なる位置に設置されており、センサホルダの円環状部が保持環を包埋固定している部分の軸方向位置が、上記各センサの検出部同士の間の中央位置である、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項３】
１乃至複数個のセンサの検出部がエンコーダの被検出面に、軸方向に関して同じ位置で対向しており、センサホルダの円環状部が保持環を包埋固定している部分の軸方向位置が、上記センサの検出部の軸方向位置と一致している、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項４】
センサホルダの円環状部分とカバーの底板部との間に空隙部が存在する、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項５】
保持環が、内径側円筒部と、この内径側円筒部の一端縁から径方向内方に折れ曲がった折れ曲がり部とを備えたものであり、この内径側円筒部がカバーの円筒部に対し、軸方向他端縁をこのカバーを構成する底板部の内面に突き当てた状態で、締り嵌めにより内嵌固定されており、この状態で上記折れ曲がり部の軸方向位置が、複数個のセンサの検出部同士の間の中央位置、又は、センサの検出部の軸方向位置と一致している、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項６】
保持環が、カバーの円筒部に締り嵌めにより内嵌固定された内径側円筒部と、この内径側円筒部の一端縁から径方向内方に折れ曲がった折れ曲がり部と、これら内径側円筒部と折れ曲がり部とを連続させる断面円弧形の曲面部とを備えたものであり、センサホルダを構成する合成樹脂の一部が、この曲面部の外周面と上記カバーの円筒部の内周面との間に入り込んでいる、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項７】
金属板製の保持環の一部に設けた係合凹部とセンサホルダとを凹凸係合させる事により、このセンサホルダが上記保持環に対して回転する事を防止した、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項８】
係合凹部が、保持環の縁部に形成した切り欠きである、請求項７に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項９】
係合凹部が、保持環の一部に形成した通孔である、請求項７に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項１０】
センサホルダが、カバーを構成する底板部の両側に設けられていて、この両側部分がこの底板部の中央部に形成された通孔内に存在する結合部を介して互いに結合されており、この通孔の周縁部に形成された非円形形状部と上記センサホルダの何れかの部分との係合により、上記カバーに対するこのセンサホルダの回転を阻止している、請求項１〜９のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項１１】
センサホルダとカバーとの間の水密を、このカバーの軸方向両側面のうちのセンサを設置した内部空間と反対側面のうちで通孔の周囲部分と、上記センサホルダのうちでこの周囲部分に対向する部分に形成した係止凹溝との間に設置したＯリングにより保持している、請求項１０に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項１２】
センサホルダが、このセンサホルダをカバーに組み付ける以前に成形されている予成形部と、これらカバーと予成形部とを所定の位置関係にセットした状態で、これらカバーと予成形部との間に溶融樹脂を射出する事により成形される後成形部とから成るものであり、上記予成形部に、センサを軸方向に挿入可能な保持孔と、この保持孔の円周方向両内側面から互いに近づく方向に突出した１対の保持凸部とが設けられており、上記センサは上記保持孔内に、これら両保持凸部の先端縁同士の間隔を弾性的に拡げて挿入された状態で、上記後成形部により上記保持孔内に保持固定されている、請求項１〜１１のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項１３】
転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたもので、このハブと同心で円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させており、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダを介して保持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有するものであり、
上記センサホルダは、少なくとも上記センサを保持した部分が円環状であって、この円環状部分の軸方向中間部が、上記カバーを構成する円筒部の内周面に固定された保持環を包埋固定する事により、この保持環を介してこの円筒部に支持固定されており、
上記センサホルダの円環状部分と上記カバーの底板部との間に空隙部が存在する、転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法であって、
上記カバー外で合成樹脂を射出成形する事により造った、このカバーの奥端部に内嵌できる外径を有し、このカバーの底板部に対向する軸方向片側面の外径寄り部分に環状凹部を形成した、上記センサホルダのうちの円盤状の端子ホルダを、上記カバーの奥端部に内嵌した後、
このカバーを構成する円筒部の軸方向中間部に上記保持環を内嵌固定してから、
この円筒部の内径側に、上記センサホルダのうちで上記センサを保持する上記円環状部分を、上記保持環を包埋する状態で射出成形する
転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法。
【請求項１４】
カバー外でセンサホルダの端子ホルダを射出成形する際に、この端子ホルダの軸方向片側面の内径寄り部分に、センサの出力信号を取り出す為の端子の基端部を、この端子ホルダの軸方向他側面の外径寄り部分に、先端部にセンサを結合支持した導体の基端部を、それぞれの先端部が上記端子ホルダの軸方向側面から軸方向に突出する状態で包埋支持し、上記端子ホルダを上記カバーの奥端部に内嵌すると共に、上記端子の先端部をこのカバーの底板部に形成した通孔からこのカバー外に突出させた後、この底板部及び上記端子ホルダを軸方向両側から挟む状態で、上記センサを保持する円環状部分と、上記端子に接続するプラグを差し込む為のコネクタ部とを射出成形する、請求項１３に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法。
【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状態量測定装置は、転がり軸受ユニットを構成する外輪とハブとの間に作用する外力等の状態量を測定する為に利用する。更に、この求めた状態量を、自動車等の車両の走行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、複列アンギュラ型等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、例えば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、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム（ＥＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化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を表す信号が必要になる。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（例えば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、特殊なエンコーダを使用して、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明が記載されている。図１４〜１６は、この特許文献１に記載された構造と同じ荷重の測定原理を採用している、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する従来構造の第１例を示している。この従来構造の第１例は、使用時にも回転しない外輪１の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブ２を、複数個の転動体３、３を介して、回転自在に支持している。これら各転動体３、３には、背面組み合わせ型の接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記各転動体３、３として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。
【０００４】
又、上記ハブ２の内端部（軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図１、２、７〜１２、１４、１７、１８、２０、２４の右側。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる、図１、２、７〜１２、１４、１７、１８、２０、２４の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）には、円筒状のエンコーダ４を、上記ハブ２と同心に支持固定している。又、上記外輪１の内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー５の内側に、１対のセンサ６ａ、６ｂを包埋したセンサホルダ７を保持すると共に、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部を、上記エンコーダ４の被検出面である外周面に近接対向させている。
【０００５】
このうちのエンコーダ４は、磁性金属板製である。被検出面である、このエンコーダ４の外周面の先半部（軸方向内半部）には、透孔８、８と柱部９、９（図１５参照）とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔８、８と各柱部９、９との境界は、上記被検出面の軸方向（幅方向）に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、上記被検出面の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記各透孔８、８と上記各柱部９、９とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した「く」字形となっている。そして、上記境界の傾斜方向が互いに異なる、上記被検出面の軸方向外半部と軸方向内半部とのうち、軸方向外半部を第一特性変化部１０とし、軸方向内半部を第二特性変化部１１としている。尚、これら両特性変化部１０、１１を構成する各透孔は、図示の様に互いに連続した状態で形成しても良いし、互いに独立した状態で形成（各透孔を「ハ」字形に配置）しても良い。
【０００６】
又、上記カバー５は、ステンレス鋼板等の金属板により全体を有底円筒状に形成しており、上記外輪１の内端部に嵌合固定している。この様なカバー５は、その外端部をこの外輪１の内端部に締り嵌めで嵌合固定（図示の例では、内嵌固定）した円筒部１２と、この円筒部１２の内端開口を塞ぐ底板部１３とを備える。又、上記センサホルダ７は、合成樹脂により全体を有底円筒状に形成したもので、上記両センサ６ａ、６ｂを保持した円筒部１４と、この円筒部１４の内端開口を塞ぐと共に、図示しないセンサ回路を保持した底板部１５とを備える。この様なセンサホルダ７は、上記カバー５の内部に合成樹脂を射出成形（モールド成形）する事により造るか、或いは、予め射出成形したセンサホルダ７を上記カバー５に内嵌すると共に、接着剤１６により固定する。接着剤１６により固定する場合には、上記円筒部１４を上記カバー５の円筒部１２にがたつきなく内嵌すると共に、このセンサホルダ７の底板部１５の側面（図１４の右側面）を上記カバー５の底板部１３の側面（図１４の左側面）に対し、上記接着剤１６で固定する。
【０００７】
又、上記１対のセンサ６ａ、６ｂはそれぞれ、永久磁石と、検出部を構成するホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子とから成る。この様な１対のセンサ６ａ、６ｂは、上記センサホルダ７を構成する円筒部１４の円周方向の一部（例えば下端部）に包埋した状態で、一方のセンサ６ａの検出部を上記第一特性変化部１０に、他方のセンサ６ｂの検出部を上記第二特性変化部１１に、それぞれ近接対向させている。これら両センサ６ａ、６ｂの検出部がこれら両特性変化部１０、１１に対向する位置は、上記エンコーダ４の円周方向に関して同じ位置としている。又、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない、中立状態で、上記各透孔８、８及び柱部９、９の軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分（境界の傾斜方向が変化する部分）が、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の設置位置を規制している。
【０００８】
上述の様に構成する転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用｛これら外輪１とハブ２とがアキシアル方向（軸方向）に相対変位｝すると、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない、中立状態では、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図１６の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。
【０００９】
これに対して、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図１６の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図１６の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図１６の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図１６の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様に、上記（Ｂ）の場合とは逆方向にずれる。
【００１０】
上述の様に、特許文献１に記載される等により従来から知られている転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、上記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の作用方向（これら外輪１とハブ２との軸方向の相対変位の方向）に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重（相対変位）により上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重（相対変位）が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、それぞれが上記外輪１と上記ハブ２との間の状態量である、上記軸方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。尚、この様な状態量を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器のメモリ中に、予め理論計算や実験により調べておいた、上記位相差と、上記軸方向の相対変位又は荷重との関係を、関係式やマップの型式で記憶させておく。
【００１１】
上述した従来構造の第１例の場合には、前記エンコーダ４の被検出面に前記透孔８、８と柱部９、９とを交互に配置して、この被検出面の特性を交互に、且つ、等間隔で変化させている。これに対して、図１７に示す様に、被検出面である外周面にＳ極とＮ極とを交互に配置した、永久磁石製のエンコーダ４ａを備えた転がり軸受ユニットの状態量測定装置も、特許文献２等に記載されて、従来から知られている。上記図１７に示した転がり軸受ユニットの状態量測定装置の基本的構造及び作用は、前述した図１４〜１６に示した従来構造の第１例の場合と同様である。但し、上記図１７に示した従来構造の第２例の場合には、エンコーダ４ａ側に永久磁石を設けている為、センサ６ａ、６ｂ側には、原則的には磁気検知素子を設ければ良く、永久磁石は不要である。又、図１７に示した構造の場合には、ハブ２ａを構成するハブ本体と内輪との結合を、図１４に示したナットに代えて、ハブ本体の軸方向内端部に形成したかしめ部により行なっている。但し、この様な構造に就いては、従来から周知であり、本発明の要旨とも関係しない。
【００１２】
更に、特許文献３には、図１８〜２１に示す様な転がり軸受ユニットの状態量測定装置が記載されている。先ず、図１８〜１９に示した従来構造の第３例の場合、ハブ２の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製で円筒状のエンコーダ４ｂの先半部に、スリット状の透孔８ａ、８ａと柱部９ａ、９ａ（図１９参照）とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔８ａ、８ａと各柱部９ａ、９ａとの境界はそれぞれ、上記エンコーダ４ｂの軸方向に対し同方向に同じ角度だけ傾斜した、直線状である。又、外輪１の内端部にカバー５及びセンサホルダ７を介して支持固定した１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部を、被検出面である、上記エンコーダ４ｂの先半部外周面の上下２個所位置（円周方向の位相が互いに１８０度異なる部分）に近接対向させている。
【００１３】
自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるアキシアル荷重は、このハブ２に結合固定した車輪を構成するタイヤの外周面と路面との接地面から入力される。この接地面は、上記外輪１及び上記ハブ２の回転中心よりも径方向外方に存在する為、上記アキシアル荷重はこれら外輪１とハブ２との間に、純アキシアル荷重としてではなく、これら外輪１及びハブ２の中心軸と上記接地面の中心とを含む（鉛直方向の）仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。この様なモーメントが上記外輪１と上記ハブ２との間に加わると、このハブ２の中心軸がこの外輪１の中心軸に対して傾く。これに伴い、上記エンコーダ４ｂの上端部が軸方向に関して何れかの方向に、同じく下端部がこれと逆方向に、それぞれ変位する。この結果、上記エンコーダ４ｂの外周面の上下両端部にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、それぞれ中立位置に対して、逆方向にずれる。従って、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相のずれの向き及び大きさに基づいて、上記アキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。
【００１４】
更に、図２０〜２１に示した、従来構造の第４例の場合、ハブ２の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製で円筒状のエンコーダ４ｃの先半部に、透孔８ｂ、８ｂと柱部９ｂ、９ｂ（図２１参照）とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔８ｂ、８ｂはそれぞれ、径方向から見た形状を台形として、それぞれの円周方向に関する幅寸法を、軸方向に関して漸次変化させている。又、外輪１の内端部にカバー５及びセンサホルダ７を介して支持固定した１個のセンサ６の検出部を、被検出面である、上記エンコーダ４ｃの先半部外周面に近接対向させている。この様に構成する従来構造の第４例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記外輪１とハブ２とが軸方向に相対変位すると、上記センサ６の出力信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。従って、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の大きさ、更には上記アキシアル荷重の大きさを求められる。
【００１５】
尚、前述の図１４〜１７に示した従来構造の第１〜２例の場合には、それぞれの検出部を第一、第二両特性変化部１０、１１に対向させた１対のセンサ６ａ、６ｂから成るセンサ組を、１組だけ設けている。これに対し、図示は省略するが、特許文献３及び特願２００６−３４５８４９には、それぞれが１対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多方向の変位或は外力を求められる構造が記載されている。
【００１６】
ところで、上述した従来構造及び上記先発明の構造の場合、使用時には、軸受部での発熱量や環境温度の変化に伴い、各構成部材に熱膨張又は熱収縮が生じる。この結果、例えば上記図１４〜１７に示した従来構造の第１〜２例場合には、図２２の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、上記アキシアル荷重が変化した場合と同様に、エンコーダ４の被検出面と１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部とが、軸方向（図２２の上下方向）に相対変位する可能性がある。この様な相対変位が生じると、図２３に実線→破線で示す様に、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差が変化する。この様に、上記熱膨張又は熱収縮に伴って（上記アキシアル荷重が変化するのとは別の理由で）上記位相差が変化すると、この位相差と上記状態量との間に成立する関係の零点（上記アキシアル荷重が作用していない状態での上記位相差の値）にずれが生じる。この為、このずれの分だけ、上記状態量の測定結果に誤差が生じる。この様な原因で生じる誤差に関しては、上記軸受部周辺等の温度を測定しつつ、演算器の側で零点を補正する事により、低減する事は可能である。但し、上記熱膨張又は熱収縮に伴って生じる上記位相差の変化が過大になる事は、測定精度確保の面からは好ましくない。従って、上記熱膨張又は熱収縮に伴って生じる、上記位相差の変化量を、十分に少なく抑えられる構造を実現する事が望まれる。特に、前記センサホルダ７の材料である合成樹脂は、前記外輪１、ハブ２、転動体３、３、カバー５等の、他の構成部材の材料である金属に比べて、線膨張係数が大きい。この為、上記センサホルダ７の熱膨張又は熱収縮に伴って生じる、上記位相差の変化量を、十分に抑えられる構造を実現する事が望まれる。
【００１７】
即ち、前述した各従来構造の場合、上記センサホルダ７は上記カバー５の内部に、モールド成形又は接着により保持固定した状態で、このセンサホルダ７の軸方向端面と上記カバー５の底板部１３の内面とを当接させている。この為、このセンサホルダ７のうち、上記両センサ６ａ、６ｂを保持した円筒部１４は、上記底板部１３の側面を起点として、軸方向に熱膨張又は熱収縮する。従って、この熱膨張又は熱収縮に伴い、上記両センサ６ａ、６ｂは、例えば上記図２２の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、或は図２４に熱膨張の場合を示す様に、軸方向に関して互いに同じ向きに変位する。これに対して、上記ハブ１の内端部に支持固定されたエンコーダ４は、軸方向に関して殆ど（上記両センサ６ａ、６ｂに比べて僅かしか）変位しない。従って、上記各従来構造の場合、温度変化に伴って生じる、上記エンコーダ４の被検出面と上記両センサ６ａ、６ｂの検出部との軸方向に関する相対変位は、主に上記センサホルダ７の熱膨張又は熱収縮に基づいて生じると言える。
【００１８】
以上の説明は、前述の図１４〜１７に示した如く、軸方向に離隔した状態で配置した１対のセンサ６ａ、６ｂ同士の間の位相差に基づいて、外輪１とハブ２との間の軸方向の相対変位、又は、これら外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重を求める構造の場合に就いて行なった。但し、上述の様なセンサホルダ７の熱膨張又は熱収縮が測定誤差に結び付く現象は、程度の差はあるにしても、前述の図１８〜１９に示した従来構造の第３例、或いは、前述の図２０〜２１に示した従来構造の第４例、更には前記先発明の構造の場合でも生じ得る。例えば、従来構造の第３例の場合、熱膨張又は熱収縮に基づく軸方向変位量が、センサ６ａ、６ｂ同士の間で差がある場合に、測定誤差を生じる。又、従来構造の第４例の場合、熱膨張又は熱収縮に基づくセンサ６の軸方向変位が、そのまま測定誤差に結び付く。この為、上述した様に、上記センサホルダ７の熱膨張又は熱収縮に伴って生じる、上記位相差の変化量を、十分に抑えられる構造を実現する事が望まれる。
【００１９】
【特許文献１】特開２００６−１１３０１７号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７４２０号公報
【特許文献３】特開２００７−９３５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置及びその製造方法は、上述の様な事情に鑑み、合成樹脂製のセンサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に基づいて、センサとエンコーダとの間に、測定誤差に結び付く、有害な軸方向の相対変位が生じる事を抑えられる構造及びその構造を造る為の製造方法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】
本発明の対象となる転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。又、このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない。又、上記ハブは、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転する。又、上記各転動体は、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１個のセンサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたものであって、このハブと同心で円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した、金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダを介して保持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有する。
【００２２】
特に、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いては、上記センサホルダは、少なくとも上記センサを保持した部分が円環状である。そして、この円環状部分の軸方向中間部が、上記カバーを構成する円筒部の内周面に固定された保持環を包埋固定する事により、この保持環を介して、この円筒部に支持固定されている。
【００２３】
この様な本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、上記センサを複数個とする。そして、これら複数個のセンサを、上記カバーを構成する円筒部の内径側のうちで、軸方向に互いに異なる位置に設置する。更に、上記センサホルダの円環状部が保持環を包埋固定している部分の軸方向位置を、上記各センサの検出部同士の間の中央位置とする。
或いは請求項３に記載した発明の様に、１乃至複数個のセンサの検出部を、上記エンコーダの被検出面に、軸方向に関して同じ位置で対向させる。そして、上記センサホルダの円環状部が保持環を包埋固定している部分の軸方向位置を、上記センサの検出部の軸方向位置と一致させる。
又、上述の様な本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置を実施する場合に、好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、上記センサホルダの円環状部分と、カバーの底板部との間に、空隙部を存在させる。
【００２４】
又、好ましくは、請求項５〜６に記載した発明の様に、上記保持環を、内径側円筒部と折れ曲がり部とを備えたものとする。このうちの内径側円筒部は、上記カバーの円筒部に締り嵌めにより内嵌固定する。又、上記折れ曲がり部は、上記内径側円筒部の一端縁から径方向内方に折れ曲がったものとする。
そして、請求項５に記載した発明の場合には、上記内径側円筒部の軸方向他端縁を上記カバーを構成する底板部の内面に突き当てた状態で、上記カバーの円筒部に内嵌固定し、この状態で上記折れ曲がり部の軸方向位置を、上記センサの検出部の軸方向位置と一致させる。
又、請求項６に記載した発明の場合には、上記センサホルダを構成する合成樹脂の一部を、上記内径側円筒部と上記折れ曲がり部とを連続させる断面円弧形の曲面部の外周面と、上記カバーの円筒部の内周面との間に入り込ませる。
【００２５】
更に、請求項７に記載した発明の様に、金属板製の上記保持環の一部に設けた係合凹部とセンサホルダとを凹凸係合させる事により、このセンサホルダが上記保持環に対して回転する事を防止する事も好ましい。
この様な請求項７に記載した発明を実施する場合に、例えば、請求項８に記載した発明の様に、上記係合凹部を、保持環の縁部に形成した切り欠きとする。
或いは、請求項９に記載した発明の様に、上記係合凹部を、上記保持環の一部に形成した通孔とする。
【００２６】
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項１０に記載した発明の様に、上記センサホルダを、上記カバーを構成する底板部の両側に設ける。そして、この両側部分を、この底板部の中央部に形成された通孔内に存在する結合部を介して、互いに結合する。更に、この通孔の周縁部に形成された非円形形状部と上記センサホルダの何れかの部分との係合により、上記カバーに対するこのセンサホルダの回転を阻止する。
この様な請求項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に記載した発明の様に、上記センサホルダと上記カバーとの間の水密を、このカバーの軸方向両側面のうちのセンサを設置した内部空間と反対側面のうちで通孔の周囲部分と、上記センサホルダのうちでこの周囲部分に対向する部分に形成した係止凹溝との間に設置した、Ｏリングにより保持する。
【００２７】
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項１２に記載した発明の様に、予成形部と後成形部とから構成する。このうちの予成形部は、上記センサホルダを、このセンサホルダを上記カバーに組み付ける以前に成形する。又、上記後成形部は、これらカバーと予成形部とを所定の位置関係にセットした状態で、これらカバーと予成形部との間に溶融樹脂を射出する事により成形する。更に、上記予成形部に、センサを軸方向に挿入可能な保持孔と、この保持孔の円周方向両内側面から互いに近づく方向に突出した１対の保持凸部とを設ける。そして、上記センサを上記保持孔内に、これら両保持凸部の先端縁同士の間隔を弾性的に拡げて挿入した状態で、上記後成形部により上記保持孔内に保持固定する。
【００２８】
又、請求項１３に記載した、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法は、前述した請求項４に記載した構造を造る為の製造方法であって、先ず、上記センサホルダのうちの円盤状の端子ホルダを、上記カバー外で合成樹脂を射出成形する事により造る。この端子ホルダは、円盤状で、このカバーの奥端部に内嵌できる外径を有し、このカバーの底板部に対向する軸方向片側面の外径寄り部分に環状凹部を形成したものである。本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法では、この様な端子ホルダを、上記カバーの奥端部に内嵌する。
その後、上記カバーを構成する円筒部の軸方向中間部に上記保持環を内嵌固定してから、この円筒部の内径側に、上記センサホルダのうちで上記センサを保持する上記円環状部分を、上記保持環を包埋する状態で射出成形する。
【００２９】
上述の様な本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法を実施する場合に好ましくは、請求項１４に記載した様に、上記カバー外で上記センサホルダの端子ホルダを射出成形する際に、この端子ホルダの軸方向片側面の内径寄り部分に、センサの出力信号を取り出す為の端子の基端部を、この端子ホルダの軸方向他側面の外径寄り部分に、先端部にセンサを結合支持した導体の基端部を、それぞれの先端部が上記端子ホルダの軸方向側面から軸方向に突出する状態で包埋支持する。
次いで、上記端子ホルダを上記カバーの奥端部に内嵌すると共に、上記端子の先端部をこのカバーの底板部に形成した通孔からこのカバー外に突出させる。
その後、この底板部及び上記端子ホルダを軸方向両側から挟む状態で、上記センサを保持する円環状部分と、上記端子に接続するプラグを差し込む為のコネクタ部とを射出成形する。
【発明の効果】
【００３０】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置及びその製造方法によれば、合成樹脂製のセンサホルダが熱膨張又は熱収縮した場合でも、センサとエンコーダとの間に、測定誤差に結び付く、有害な軸方向の相対変位が生じる事を抑えられる。
即ち、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置によれば、上記センサホルダのうちでセンサを保持した円環状部分の軸方向中間部が、金属製のカバーの円筒部に、この円筒部に内嵌固定された保持環を介して結合固定された状態となる。この為、上記センサホルダの熱膨張又は熱収縮時にも、上記円環状部分のうちで上記保持環を包埋支持した軸方向中間部は、上記カバーの円筒部に対し軸方向に変位する事はない。上記センサホルダの熱膨張又は熱収縮時には、上記円環状部分のうちで上記保持環を包埋支持した部分の軸方向両側部分が、この保持環を包埋支持した部分を境として、軸方向に関して互いに対称に変位する。この為、上記円環状部分に上記センサを包埋保持する軸方向位置を適切に設定すれば、上記センサホルダの熱膨張又は熱収縮が、上記有害な相対変位に結び付かない様にできる。
【００３１】
例えば、請求項２に記載した発明の構造によれば、上記センサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴って生じる、複数個のセンサの検出部の軸方向に関する変位の向きが、これら各センサのうち、軸方向の相対変位（或いはアキシアル荷重）を測定する為に組み合わされる１対のセンサ同士で互いに逆向きになる。しかも、この軸方向に関する変位の大きさが、これら両センサ同士で互いに実質的に等しく（測定値に問題となる程の誤差が生じない様に）なる。この為、前述の図１４〜１７に示した様な、特性変化の境界が「く」字形であるエンコーダと、この境界の傾斜方向が変化する部分を跨ぐ状態で組み合わせる事により、上記センサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴って、上記各センサの検出部によるエンコーダの被検出面の走査位置が変化しても、これら各センサの出力信号同士の間に存在する位相差は殆ど変化しない構造を実現できる。実際には、上記センサホルダ以外の金属製の各構成部材の熱膨張又は熱収縮によって、上記位相差が変化する可能性はあるが、この様な位相差の変化は十分に小さなものとなる。
【００３２】
又、請求項３に記載した発明の構造によれば、上記センサホルダの熱膨張又は熱収縮に関係なく、このセンサホルダの円環状部分に包埋支持されたセンサは、上記保持環の内径側に位置する。この円環状部分が、この保持環を境として軸方向両側に伸縮しても、上記センサの軸方向位置が動く事はない。
従って、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置によれば、請求項２、３に記載した何れの構造によっても、使用時の温度変化に拘わらず、外輪とハブとの間の状態量の測定精度を良好に維持できる。
特に、請求項４に記載した発明の様に、上記センサホルダの円環状部分と、前記カバーの底板部との間に空隙部を設ければ、この円環状部分の軸方向端面がこのカバーの底板部を強く押圧する事がなくなる。そして、この押圧の反作用として、上記円環状部分に、この底板部から離れる方向に大きな力が加わる事を防止できる。この為、上記カバーに対する上記保持環の結合強度を特に大きくしなくても、上記センサの軸方向位置を確実に規制できる。
【００３３】
特に、請求項５、６に記載した発明の様に、内径側円筒部と折れ曲がり部とから成る保持環を使用すれば、金属板を曲げ形成する事により低コストで造れる構造で、カバーに対するセンサホルダの、軸方向に関する有害なずれを抑えられる。
又、請求項５に記載した発明の場合には、上記カバーに対する上記保持環の位置決め、延いてはこのカバーに対する上記センサホルダの位置決めを、精度良く行なえる。更に、温度上昇に伴う、このカバーに対するこのセンサホルダの位置ずれ防止効果も高められる。
これに対して請求項６に記載した発明の場合には、温度変化に拘らず、上記カバーに対する上記センサホルダの径方向に関するがたつきを防止できる。
【００３４】
又、請求項７〜９に記載した発明の様に、保持環の一部に設けた係合凹部とセンサホルダとを凹凸係合させれば、温度変動時等、これら保持環とセンサホルダとの間に微小な隙間が生じた場合でも、このセンサホルダに包埋支持したセンサがカバーに対して回転する事を確実に防止できる。この為、このセンサの姿勢をより安定させて、転がり軸受ユニットの状態量測定の信頼性を、より向上させられる。
又、請求項１０に記載した発明の構造により、カバーに対するセンサホルダの回転を阻止しても、センサの姿勢を安定させて、転がり軸受ユニットの状態量測定の信頼性向上を図れる。
【００３５】
又、請求項１１に記載した発明の構造の様に、センサホルダとカバーとの間の水密を図る為のＯリングを内部空間と反対側面側に設ければ、これらセンサホルダとカバーとの間の隙間に染み込む水分の量を少なくできる。そして、この水分が凍結した場合でも、上記センサホルダとカバーとの接合部の破損防止を図り易くなる。
更に、請求項１２に記載した発明の構造を採用すれば、センサホルダに対するセンサの位置決めの容易化と位置決め精度の向上とを図れ、転がり軸受ユニットの状態量測定の信頼性向上を図れる。
【００３６】
又、請求項１３に記載した、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法によれば、前述の請求項４に記載した様な、上記センサホルダの円環状部分と上記カバーの底板部との間に空隙部を設けた構造を、容易に造れる。
更に、請求項１４に記載した、好ましい製造方法によれば、センサホルダを構成する環状部分へのセンサの包埋支持、このセンサホルダへの出力信号取り出し用、或いはこのセンサへの電力供給用の端子の設置を容易に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、２、４、６、１３、１４に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、１対のセンサ６ａ、６ｂを保持した合成樹脂製のセンサホルダ７ａ、並びに、このセンサホルダ７ａを保持するカバー５ａの構造にある。その他の部分の構造及び作用は、基本的には、前述の図１７に示した従来構造の第２例の場合と同様であるから、同等部分に関する重複する図示並びに説明は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。
【００３８】
本例の場合、上記センサホルダ７ａは、軸方向中間部の端子ホルダ１７と、軸方向外側の主ホルダ部１８と、軸方向内側のコネクタ部１９とから成る。これら各部１７〜１９は、同種、若しくは、異種であっても互いに溶着可能な合成樹脂を射出成形する事により、互いに一体的に結合して成る。上記各部１７〜１９を射出成形する手順に就いては後述し、先ず、各部の形状、構造に就いて説明する。
【００３９】
先ず、上記端子ホルダ１７は、全体が円盤状で、上記カバー５ａの奥端部に内嵌できる外径を有する。又、この端子ホルダ１７の軸方向両側面のうち、このカバー５ａの底板部１３ａに対向する軸方向片側面（内側面）の外径寄り部分に、環状凹部２０を形成している。又、この軸方向片側面の径方向中間部に係止凹溝２１を、この環状凹部２０と同心に形成している。上記カバー５ａ内に上記センサホルダ７ａを組み付けた状態では、上記係止凹溝２１に係止したＯリング２２を上記底板部１３ａの内面（軸方向外側面）に弾性的に当接させ、上記カバー５ａと上記センサホルダ７ａとの突き合わせ部の水密保持を図る。又、上記環状凹部２０と上記底板部１３ａとの間には、この環状凹部２０に見合う空隙部が存在する状態となる。
【００４０】
又、上記端子ホルダ１７の軸方向片側面の中心部若しくは中心から少し外れた部分に、円形凸部２３を形成している。上記カバー５ａ内に上記センサホルダ７ａを組み付けた状態でこの円形凸部２３は、このカバー５ａの底板部１３ａの中央部に形成した通孔２４を通じて、このカバー５ａ外（軸方向内方）に突出する。又、上記円形凸部２３の先端面からは、複数本（例えば３本）の端子２５、２５を突出させている。即ち、この円形凸部２３内にこれら各端子２５、２５の基端部を包埋支持すると共に、これら各端子２５、２５の中間部乃至先端部を、上記円形凸部２３の先端面から軸方向内方に突出させている。これら各端子２５、２５のうちの２本は、前記１対のセンサ６ａ、６ｂの出力信号を取り出す為のもの、残り１本は、これら両センサ６ａ、６ｂに電力を供給する為のものである。
【００４１】
更に、上記端子ホルダ１７の軸方向他側面（外側面）の外径寄り部分の円周方向の一部に、導体２６、２６の基端部を包埋支持している。これら各導体２６、２６はそれぞれ、上記各端子２５、２５のうちの何れかと導通しており、上記端子ホルダ１７の軸方向他側面から軸方向外方に向けて突出している。又、上記各導体２６、２６の先端部に、上記両センサ６ａ、６ｂを結合支持している。これら各導体２６、２６の長さ寸法を変えて、これら両センサ６ａ、６ｂの軸方向位置を、互いに異ならせている。
【００４２】
これら両センサ６ａ、６ｂは、上記各導体２６、２６の先端部に結合された状態のまま、前記主ホルダ部１８を構成する、特許請求の範囲に記載した円環状部分である円筒部１４ａの円周方向の一部に包埋支持されている。上記主ホルダ部１８は、この円筒部１４ａと、この円筒部１４ａの軸方向内端開口部を塞ぐ底板部１５ａとから成る有底円筒状で、上記端子ホルダ１７の軸方向他側面側に射出成形されて、この端子ホルダ１７に対し溶着されると共に、次述する保持環２７との係合に基づき、前記カバー５ａに対し、軸方向の変位を阻止された状態で、強固に結合固定されている。
【００４３】
上記保持環２７は、上記カバー５ａを構成する金属板（ステンレス鋼板、炭素鋼板等）と同種の金属板にプレス加工を施す事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。即ち、上記保持環２７は、内径側円筒部２８の軸方向一端部（図示の場合には外端部）を径方向内方に折り曲げる事で、内向鍔状の折れ曲がり部２９を形成して成る。又、これら内径側円筒部２８と折れ曲がり部２９との連続部は、断面円弧形の曲面部としている。この様な保持環２７のうち、上記内径側円筒部２８の自由状態での外径は、上記カバー５ａの円筒部１２ａの自由状態での内径よりも少しだけ小さい。この様な保持環２７は、その内径側円筒部２８を上記カバー５ａの円筒部１２ａに締り嵌めで内嵌する事により、この円筒部１２ａの軸方向中間部に強固に固定している。上記保持環２７は、上記主ホルダ部１８を上記カバー５ａ内で上記端子ホルダ１７の軸方向他側面側に射出成形した状態で、この主ホルダ部１８を構成する円筒部１４ａの軸方向中間部に包埋される。特に、本例の場合には、上記折れ曲がり部２９の軸方向位置が、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部の軸方向位置の、丁度中央部に存在する。尚、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部の軸方向位置の丁度中央部とは、エンコーダ４ａの被検出面の幅方向中央位置Ｏ（外輪１とハブ２とが軸方向に相対変位していない中立状態で、特性変化の境界の傾斜方向が変わる位置）に一致する。
【００４４】
又、前記コネクタ部１９は、前記端子ホルダ１７の円形凸部２３を包埋する状態で、上記カバー５ａを構成する底板部１３ａの内側面側に射出成形し、上記端子ホルダ１７に対し溶着している。上記コネクタ部１９は、前記各端子２５、２５を囲む部分に形成した、図示しないケーブルの端部に設けたプラグを差し込み可能なコネクタ筒部３０と、このコネクタ筒部３０の基端部（軸方向外端部）に形成した、上記底板部１３ａの中央部に形成した前記通孔２４よりも大径のフランジ部３１とから成る。この様なコネクタ部１９は、上記端子ホルダ１７の軸方向片側面側に射出成形されて、この端子ホルダ１７に対し溶着される。
【００４５】
上述の様な本例の転がり軸受ユニットの状態量測定装置を造る場合には、先ず、上記端子ホルダ１７を、上記カバー５ａ外で合成樹脂を射出成形する事により造る。この際、前記各端子２５、２５の基端部及び前記各導体２６、２６の基端部を、上記端子ホルダ１７の所定部分に包埋支持する。この状態で、これら各導体２６、２６と上記各端子２５、２５とを互いに導通させておく。この様な端子ホルダ１７を射出成形した後、この端子ホルダ１７を、上記カバー５ａの奥端部に内嵌する。この内嵌作業に先立って、前記係止凹溝２１に前記Ｏリング２２を装着しておく。
【００４６】
上記端子ホルダ１７を上記カバー５ａの奥端部に内嵌し、上記Ｏリング２２を上記係止凹溝２１の底面とこのカバー５ａの底板部１３ａとの間で弾性的に圧縮した後、このカバー５ａを構成する円筒部１２ａの軸方向中間部に前記保持環２７を、十分に大きな締り嵌めで内嵌固定する。尚、上記Ｏリング２２を圧縮した状態に保つ為、必要に応じて、上記保持環２７の内径側円筒部２８の先端縁を、上記端子ホルダ１７に突き当てる。その後、この円筒部１２ａの内径側に前記主ホルダ部１８を、上記底板部１３ａ外に上記コネクタ部１９を、それぞれ射出成形する。この主ホルダ部１８の射出成形時に、上記保持環２７を前記円筒部１４ａの軸方向中間部に包埋する。
【００４７】
前述の様に構成し、上述の様にして造る、本例の転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合、使用時の温度変化に伴い、センサホルダ７ａが熱膨張又は熱収縮すると、これに伴って前記両センサ６ａ、６ｂが、軸方向に関して互いに逆向きに、且つ、前記幅方向中央位置Ｏを基準として、互いに同じ大きさで変位する。例えば、上記センサホルダ７ａが熱膨張する場合には、図３の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、上記両センサ６ａ、６ｂが、上記保持環２７の折れ曲がり部２９と上記主ホルダ部１８との係合部を境として、軸方向（図１〜２の左右方向、図３の上下方向）に関して互いに遠ざかる向きに、且つ、上記保持環２７の折れ曲がり部２９と上記主ホルダ部１８との係合部の軸方向位置に一致する、上記幅方向中央位置Ｏを基準として、互いに同じ大きさだけ変位する。この結果、例えば図４に実線→破線で示す様に、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、互いに同じ向きに、且つ、互いに同じ大きさだけ変化する。この為、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号に基づく、前記外輪１と前記ハブ２との軸方向に関する相対変位量、更には、これら外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重を、精度良く求められる。
【００４８】
尚、上記センサホルダ７ａの円筒部１４ａが熱膨張すると、この円筒部１４ａの軸方向内端面が前記端子ホルダ１７の外径側端部を押圧する。この様な状態で、これら円筒部１４ａの軸方向内端面と端子ホルダ１７の外径側端部との当接部の面圧が大きくなると、上記折れ曲がり部２９と上記主ホルダ部１８との係合に拘らず、この主ホルダ１８全体が軸方向外方に変位する傾向になる。これに対して本例の場合には、上記円筒部１４ａの軸方向内端面が突き当たる、上記端子ホルダ１７の外径側端部に、前記環状凹部２０に基づく空隙部が存在するので、上記当接部の面圧上昇は限られ、上記主ホルダ１８全体が軸方向外方に変位する事はない。この為、温度上昇が著しい場合にも、上記相対変位量やアキシアル荷重を精度良く求められる。
【００４９】
熱収縮の場合も、変化の向きが熱膨張の場合と逆になるだけで、同様の結果が得られる。従って、本例の場合、上記センサホルダ７ａが熱膨張又は熱収縮する事に伴い、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がそれぞれ変化しても、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差は変化しない。実際には、上記センサホルダ７ａ以外の金属製の各構成部材の熱膨張又は熱収縮によって、上記位相差が変化する可能性はあるが、この様な位相差の変化は十分に小さなものとなる。即ち、転がり軸受ユニットの各構成部材、前記カバー５ａ、エンコーダ４ａに関しても、熱膨張、熱収縮により寸法が変化するが、この変化の方向は一致しており、各部材間の線膨張係数の差も僅少である。この為、上記位相差の変化を抑えられる。従って、本例の場合には、使用時の温度変化に拘わらず、外輪１とハブ２との間の状態量の測定精度を良好に維持できる。
【００５０】
［実施の形態の第２例］
次に、図５〜６は、請求項７〜９に対応する構造を実施する場合に使用する保持環２７ａ、２７ｂを示している。この様な保持環２７ａ、２７ｂを使用する事で、温度変化に伴ってこの保持環２７ａ、２７ｂと、合成樹脂製のセンサホルダ７ａの主ホルダ部１８（図１〜２参照）との間に微小隙間が生じた場合にも、これら保持環２７ａ、２７ｂとセンサホルダ７ａとが相対回転しない様にしている。即ち、このうちの保持環２７ａ、２７ｂを構成する金属材料（例えば炭素鋼）の熱膨張率に比べて、上記センサホルダ７ａを構成する合成樹脂の熱膨張率は高い。従って、このセンサホルダ７ａを射出成形した後の温度低下に伴って、このセンサホルダ７ａと上記保持環２７ａ、２７ｂとの間に微小隙間が生じる事は避けられない。この為、何らの対策も施さないと、振動等によって、上記保持環２７ａ、２７ｂに対して上記センサホルダ７ａが、僅かとは言え、回転する可能性がある。そして、回転した場合には、前記各センサ６ａ、６ｂ（図１〜３参照）による状態量測定の信頼性が損なわれる可能性がある。
【００５１】
そこで本例の様に、上記保持環２７ａ、２７ｂに、切り欠き３２、３２（図５参照）或いは通孔３３、３３（図６参照）等の係合凹部を形成し、この係合凹部と上記センサホルダ７ａの主ホルダ部１８とを、この主ホルダ部１８の射出成形時に凹凸係合させれば、上記微小な隙間が生じた場合でも、上記センサホルダ７ａに包埋支持した上記各センサ６ａ、６ｂが前記カバー５ａ（図１〜２参照）に対して回転する事を確実に防止できる。この為、これら各センサ６ａ、６ｂの姿勢をより安定させて、転がり軸受ユニットの状態量測定の信頼性を、より向上させられる。尚、上記切り欠き３２、３２或いは通孔３３、３３等の係合凹部を形成する位置は、図５〜６に示す様な、折れ曲がり部２９に限らず、内径側円筒部２８であっても良い。即ち、この内径側円筒部２８の端縁部に切り欠きを形成したり、或いは、この内径側円筒部２８に通孔を形成しても良い。又、保持環の一部に係合凸部（例えば端縁部の突片）を形成し、この係合凸部と上記主ホルダ部１８とを凹凸係合させても良い。更には、上記カバー５ａの一部で上記センサホルダ７ａの一部（端子ホルダ１７、主ホルダ部１８、コネクタ部１９のうちの何れかの部分）と対向する部分に係合用の凹凸部を形成し、この係合用の凹凸部と上記センサホルダ７ａの一部とを凹凸係合させても良い。要は、上記主ホルダ部１８やコネクタ部１９の射出成形時、或は、端子ホルダ１７とカバー５ａとの組み合わせ時等に、上記センサホルダ７ａを構成する合成樹脂の一部との係合により凹凸係合部を構成できる位置であれば良い。
その他の部分の構成及び作用に就いては、前述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分に関する、図示並びに説明は省略する。
【００５２】
［実施の形態の第３例］
図７、８及び図９の（Ａ）は、請求項１、３、５、６、１０に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合も前述した実施の形態の第１例の場合と同様、保持環２７ｃを、カバー５ａを構成する金属板と同種の（線膨張係数が同じ）金属板を曲げ形成する事により、全体を円筒状に形成している。即ち、上記保持環２７ｃは、内径側円筒部２８ａの軸方向一端部（図示の場合には外端部）を径方向内方に折り曲げる事で、内向鍔状の折れ曲がり部２９を形成して成る。又、これら内径側円筒部２８ａと折れ曲がり部２９との連続部は、断面円弧形の曲面部３４としている。そして、この内径側円筒部２８ａを上記カバー５ａの円筒部１２ａに締り嵌めにより内嵌固定すると共に、この内径側円筒部２８ａの軸方向他端縁（内端縁）を、上記カバー５ａを構成する底板部３５の内面に突き当てている。この状態で、上記折れ曲がり部２９の軸方向位置と、センサホルダ７ｂに包埋支持されたセンサ６の検出部の軸方向位置とが一致する様に、上記保持環２７ｃの軸方向寸法及びこのセンサ６の設定位置を規制している。又、上記内径側円筒部２８ａの軸方向他端縁部の外径寄り部分は、部分円すい凸面状の面取り形状として、この軸方向他端部外周縁と、上記カバー５ａの円筒部１２ａと上記底板部３５との折れ曲がり部との干渉を防止している。
【００５３】
上記センサホルダ７ｂは、上記保持環２７ｃを上記カバー５ａの内径側所定位置に固定した後、このカバー５ａ及び上記センサ６を金型のキャビティ内の所定位置にセットした状態で、溶融樹脂をこのキャビティ内に射出する事により形成する。そして、上記センサホルダ７ｂを射出成形すると同時に、上記保持環２７ｃ及び上記センサ６をこのセンサホルダ７ｂに包埋する。このセンサホルダ７ｂの射出成形時に、上記溶融樹脂の一部が、上記曲面部３４の外周面と上記カバー５ａの円筒部１２ａの内周面との間に入り込む。
【００５４】
更に本例の場合には、図７〜８に示す様に、上記底板部３５の中心部に設けた通孔２４ａの周縁部に、上記センサ６を設置した内部空間とは逆向きに（軸方向内方に）、折り立て壁部３６を形成している。又、この折り立て壁部３６の先端縁の１乃至複数個所に、切り欠き３７、３７を形成している。そして、上記センサホルダ７ｂの射出成形時に、上記折り立て壁部３６を、このセンサホルダ７ｂを構成する合成樹脂中に包埋し、この合成樹脂と上記各切り欠き３７、３７とを係合させている。この為に、上記センサホルダ７ｂを構成する合成樹脂を、上記通孔２４ａの周囲部分で、上記底板部３５の軸方向両側に設けている。尚、本例の場合、上記各切り欠き３７、３７が、特許請求の範囲の請求項１０に記載した非円形形状部に相当する。
【００５５】
上述の様に構成する本例の構造によれば、上記カバー５ａに対する上記保持環２７ｃの軸方向に関する位置決めを精度良く行なえるだけでなく、温度変化に拘らず、この保持環２７ｃ及び上記センサ６の軸方向位置及び円周方向位置がずれる事を防止し、且つ、上記カバー５ａに対する上記センサホルダ７ｂの径方向に関するがたつきを防止できる。これらの理由に就いて、図９を参照しつつ説明する。
【００５６】
先ず、上記カバー５ａに対する上記保持環２７ｃの軸方向に関する位置決めを精度良く行える理由は、図９の（Ａ）に示す様に、この保持環２７ｃの内径側円筒部２８ａの軸方向他端縁を上記カバー５ａの底板部３５の内面に突き当てる為である。この内径側円筒部２８ａの軸方向他端面外径寄り部分は、前述した様に面取り形状としているので、上記軸方向他端縁と上記底板部３５の内面のうちの平坦部分とを確実に突き当てる事ができて、上記カバー５ａと上記保持環２７ｃとの軸方向の位置決めを精度良く図れる。そして、このカバー５ａに対する、前記折れ曲がり部２９の軸方向位置を精度良く規制できる。従って、上記センサホルダ７ｂに対する上記センサ６の位置決め精度（射出成形用のキャビティ内でのこのセンサ６の位置決め精度）を確保さえすれば、上記折れ曲がり部２９の厚さ方向中心位置と、上記センサ６の検出部とを精度良く一致させられる。
【００５７】
又、温度変化に拘らず、上記保持環２７ｃ及び上記センサ６の軸方向位置がずれるのを防止する事も、この保持環２７ｃの内径側円筒部２８ａの軸方向他端縁を、上記カバー５ａの底板部３５の内面に突き当てる事により図れる。この様に突き当てると、図９の（Ａ）に示す様に、上記保持環２７ｃの軸方向他端縁と上記底板部３５の内面との間に、上記センサホルダ７ｂを構成する合成樹脂が存在しない状態となる。これに対して、図９の（Ｂ）に示す様に、保持環２７の内径側円筒部２８をカバー５ａの底板部３５の内面に突き当てないと、これら内径側円筒部２８の軸方向他端縁と底板部３５の内面との間の円筒状空間内に、センサホルダ７ｂを構成する合成樹脂が入り込む。この合成樹脂の線膨張係数は、上記カバー５ａを構成する金属の線膨張係数よりも大きいので、上記円筒状空間に入り込んだ合成樹脂は、温度上昇に伴って、内径側円筒部２８の軸方向他端縁と底板部３５の内面との間で突っ張る。
【００５８】
そして、この突っ張り力が、上記内径側円筒部２８の外周面と上記カバー５ａの円筒部１２ａの内周面との当接部に作用する摩擦力よりも大きくなると、上記保持環２７が、上記底板部３５から離れる方向（軸方向外方）にずれ動いてしまう。これに対して本例の場合には、上記保持環２７ｃの軸方向他端縁と上記底板部３５の内面との間に合成樹脂が存在しない為、上記突っ張り力が作用しない。しかも、上記内径側円筒部２８ａの外周面と上記カバー５ａの円筒部１２ａの内周面との当接面積が広く、これら両周面同士の当接部に作用する摩擦力も大きくなる為、上記保持環２７ｃが上記カバー５ａに対しずれ動きにくい。この為、温度変化が著しい環境下で長期間使用しても、上記センサホルダ７ｂに保持したセンサ６の軸方向位置がずれ動く事を防止して、信頼性の高い状態量測定を行なえる。
【００５９】
次に、温度変化に拘らず、上記カバー５ａに対して上記センサホルダ７ｂが回転方向にずれ動く事を防止するのは、前記折り立て壁部３６の先端縁に形成した切り欠き３７、３７と、上記センサホルダ７ｂを構成する合成樹脂との係合により図る。即ち、この合成樹脂が上記切り欠き３７、３７内で固化する事により、上記カバー５ａに対して上記センサホルダ７ｂが回転方向にずれ動く事がなくなる為、前述の図５〜６に示した実施の形態の第２例の様に、保持環２７ａ、２７ｂに係合凹部を形成する必要がなくなる。
その他の部分の構成及び作用に就いては、前述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分に関する、図示並びに説明は省略する。
【００６０】
［実施の形態の第４例］
図１０は、請求項１、５、６、１０に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合は、カバー５ａの底板部３５の中央部に形成した通孔２４の内周縁に、直接切り欠き３７ａ、３７ａを形成している。そして、これら各切り欠き３７ａ、３７ａを、センサホルダ７ｂ（図７参照）を射出成形する際に、このセンサホルダ７ｂを構成する合成樹脂と係合させ、このセンサホルダ７ｂが上記カバー５ａに対し回転方向にずれ動く事を防止している。本例の場合、上記各切り欠き３７ａ、３７ａが、特許請求の範囲の請求項１０に記載した非円形形状部に相当する。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した実施の形態の第３例の場合と同様であるから、同等部分に関する、図示並びに説明は省略する。
【００６１】
［実施の形態の第５例］
図１１〜１３は、請求項１、３、１１、１２に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、金属板製のカバー５ａと合成樹脂製のセンサホルダ７ｃとの間の水密を保持する部分の構造と、このセンサホルダ７ｃに対してセンサ６を保持する部分の構造とに特徴がある。
【００６２】
先ず、上記カバー５ａと上記センサホルダ７ｃとの間の水密は、図１１に示す様に、このカバー５ａの軸方向両側面のうちで上記センサ６を設置した内部空間と反対側面側に設置したＯリング２２ａにより図っている。この為に本例の場合には、このＯリング２２ａを、断面形状が上記カバー５ａの底板部３５側が開口したコ字形で全体を円環状とした、Ｏリングホルダ３８に保持している。又、上記底板部３５の中央部の通孔２４ａの周囲部分に形成した折り立て壁部３６を、上記Ｏリング２２ａの内径側で、上記Ｏリングホルダ３８の保持溝３９内に挿入している。この状態でこのＯリング２２ａを、この保持溝３９の底面と上記底板部３５との間で、全周に亙り弾性的に圧縮している。尚、本例の場合には、次述する後成形部４１の射出成形時にも、この弾性的圧縮状態を維持できる様に、上記折り立て壁部３６と上記保持溝３９の内径側周壁とを、締り嵌めで嵌合している。更に、上記Ｏリングホルダ３８を上記Ｏリング２２ａごと、上記センサホルダ７ｃを構成する合成樹脂中に包埋している。
【００６３】
本例の場合、上記センサホルダ７ｃを、上記センサ６を保持する為の予成形部４０と、このセンサ６の検出信号を取り出すハーネスの端部に設けたプラグを接続する為のコネクタ部４５を備えた後成形部４１とから構成している。このうちの予成形部４０は、このセンサホルダ７ｃを上記カバー５ａに組み付ける以前に成形したもので、上記センサ６を保持する保持孔４２を有する。この保持孔４２は、上記予成形部４０の外周縁部に全周に亙って形成された円筒部４３の円周方向一部（１乃至複数個所）に設けられたもので、この円筒部４３の内周面と、軸方向内端面とに、それぞれ開口している。又、上記保持孔４２の内面のうち、円周方向両内側面に１対の保持凸部４４、４４を、互いに近づく方向に突出形成している。これら両保持凸部４４、４４の先端縁同士の自由状態での間隔は、上記センサ６の円周方向に関する幅寸法よりも少しだけ小さくしている。このセンサ６は上記保持孔４２内に、上記両保持凸部４４、４４の先端縁同士の間隔を弾性的に拡げて挿入する事により、上記予成形部４０の所定位置に保持している。
【００６４】
上記予成形部４０と上記センサ６とは、予め（後成形部４１を射出成形する以前に）図１２〜１３に示す様に組み合わせる。そして、組み合わせ後に、上記Ｏリングホルダ３８及び上記Ｏリング２２ａと組み合わせた上記カバー５ａと共に、上記後成形部４１を射出成形する為の金型のキャビティ内にセットする。そして、このキャビティ内に溶融樹脂を送り込んで、上記後成形部４１を射出成形する。この射出成形により、上記保持孔４２内に仮保持されていた上記センサ６が、上記センサホルダ７ｃに対し、しっかりと固定される。尚、上記後成形部４１を構成する合成樹脂と、上記予成形部４０を構成する合成樹脂と、上記Ｏリングホルダ３８を構成する合成樹脂とは、何れも同種のものとして、上記後成形部４１の射出成形に伴って、この後成形部４１と、上記予成形部４０と、上記Ｏリングホルダ３８とを、境界なく融着させる事が好ましい。
【００６５】
上述の様な構成を有する本例の構造によれば、前記センサホルダ７ｃと上記カバー５ａとの接合部の破損防止と、このセンサホルダ７ｃに対するセンサ５ａの位置決めの容易化と、位置決め精度の向上とを図れる。
先ず、上記接合部の破損防止は、上記センサホルダ７ｃと上記カバー５ａとの間の水密を図る為の前記Ｏリング２２ａを、内部空間と反対側面側に設ける事により図れる。即ち、このＯリング２２ａを、雨水等の水分が存在する外部空間に近い部分に設置する事によって、表面張力により、上記センサホルダ７ｃと上記カバー５ａとの間の隙間に染み込む水分の量を少なくできる。そして、この水分が凍結した場合でも、上記センサホルダ７ｃと上記カバー５ａとの接合部の破損防止を図り易くできる。
又、上記位置決めの容易化及び位置決め精度の向上は、上記予成形部４０の保持孔４２内に上記センサ６を、１対の保持凸部４４、４４により仮保持した状態で、上記後成形部４１を射出成形する事により図れる。そして、上記位置決めの容易化と位置決め精度の向上とを図る事により、転がり軸受ユニットの状態量測定の信頼性、低コストで向上させられる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、軸方向に離隔して配置した１対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、軸方向に関する相対変位量やアキシアル荷重を求める構造に限らず実施できる。例えば、前述の図１８〜１９に示した様な、径方向反対側２個所位置に配置した１対のセンサのエンコーダの傾斜を出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、モーメントやアキシアル荷重を求める構造で実施できる。更には、前述の図２０〜２１に示した様な、１個のセンサの出力信号のデューティ比に基づいて、軸方向に関する相対変位量やアキシアル荷重を求める構造でも実施できる。又、図示の各実施の形態に関しては、適宜組み合わせて実施できる事は勿論、各実施の形態の構造の一部を取り出して実施する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す要部断面図。
【図２】図１のイ部拡大図。
【図３】温度変化に伴って１対のセンサが軸方向に変位する状況を径方向外方から見た図。
【図４】温度変化に伴って１対のセンサの出力信号の位相が変化する状況を示す線図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例である、センサホルダと凹凸係合させる為の保持環の第１例を示す正面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。
【図６】同第２例を示す正面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。
【図７】本発明の実施の形態の第３例を示す、センサを保持したセンサホルダ及びカバーの断面図。
【図８】同じくカバーの斜視図。
【図９】実施の形態の第３例の構造（Ａ）と異なる構造（Ｂ）とを示す、図７の上部に相当する拡大断面図。
【図１０】本発明の実施の形態の第４例を示す、カバーの斜視図。
【図１１】同第５例を示す、センサを保持したセンサホルダ及びカバーの半部断面図。
【図１２】予成形部及びセンサの半部断面図。
【図１３】図１２の上部を右方から見た図。
【図１４】従来構造の第１例を示す断面図。
【図１５】この第１例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。
【図１６】アキシアル荷重に基づいて１対のセンサの出力信号が変化する状態を説明する為の線図。
【図１７】従来構造の第２例を示す断面図。
【図１８】同第３例を示す断面図。
【図１９】この第３例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。
【図２０】従来構造の第４例を示す断面図。
【図２１】この第４例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。
【図２２】従来構造の場合に、温度変化に伴って１対のセンサが軸方向に変位する状況を径方向外方から見た図。
【図２３】温度変化に伴って１対のセンサの出力信号の位相が変化する状況を示す線図。
【図２４】従来構造で温度変化に伴って１対のセンサが軸方向に変位する状況を側方から見た状態で示す部分断面図。
【符号の説明】
【００６８】
１    外輪
２、２ａ  ハブ
３    転動体
４、４ａ〜４ｃ  エンコーダ
５、５ａ  カバー
６、６ａ、６ｂ  センサ
７、７ａ、７ｂ、７ｃ  センサホルダ
８、８ａ、８ｂ  透孔
９、９ａ、９ｂ  柱部
１０    第一特性変化部
１１    第二特性変化部
１２、１２ａ  円筒部
１３、１３ａ  底板部
１４、１４ａ  円筒部
１５、１５ａ  底板部
１６    接着剤
１７    端子ホルダ
１８    主ホルダ部
１９    コネクタ部
２０    環状凹部
２１    係止凹溝
２２、２２ａ  Ｏリング
２３    円形凸部
２４、２４ａ  通孔
２５    端子
２６    導体
２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ  保持環
２８、２８ａ  内径側円筒部
２９    折れ曲がり部
３０    コネクタ筒部
３１    フランジ部
３２    切り欠き
３３    通孔
３４    曲面部
３５    底板部
３６    折り立て壁部
３７、３７ａ  切り欠き
３８    Ｏリングホルダ
３９    保持溝
４０    予成形部
４１    後成形部
４２    保持孔
４３    円筒部
４４    保持凸部
４５    コネクタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005120058.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005120058.tif 000007
【図７】
0005120058.tif 000008
【図８】
0005120058.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005120058.tif 000013
【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】
0005120058.tif 000018
【図１８】
0005120058.tif 000019
【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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【図２４】
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