(57)【要約】【課題】予圧が事後的に変化する事を抑え、外輪１とハブ１１との間に作用する荷重を精度良く求められる構造及びその製造方法を実現する。【解決手段】荷重測定装置は、上記ハブ１１の回転状態に応じて変化する物理量を検出する事により、このハブ１１と上記外輪１との間に作用する荷重を測定する。転がり軸受ユニットの組立後にこれらハブ１１と外輪１とを相対回転させる馴染み運転を施す。この結果、各転動体８、８に付与した予圧が、事後的に低下する事を抑えて、上記課題を解決できる。【選択図】図１
2007171103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、静止側周面に複列の静止側軌道を有し、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、回転側周面に複列の回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側軌道輪と、これら両回転側軌道と上記両静止側軌道との間に、各列毎に複数個ずつ設けられた転動体とを備えたものであり、
上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪の回転に伴って回転する部分の回転状態に応じて変化する物理量を検出する事により、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪との間に作用する荷重を測定するものであり、
上記転がり軸受ユニットの組立後に、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪とを相対回転させる馴染み運転を施した
荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項２】
荷重測定装置が、少なくとも一方の列の転動体の公転速度に基づいて回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用する荷重を測定するものである、請求項１に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項３】
荷重測定装置が、回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪と共に回転する回転部材の一部に、この回転側軌道輪又はこの回転部材と同心に固定された、エンコーダの変位に基づいて、回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用する荷重を測定するものである、請求項１に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項４】
馴染み運転が、回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に既知の荷重を付加しながら行なわれたものであり、同一の荷重を付加した状態での物理量のばらつきが閾値以下である、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニットを得る為の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法であって、転がり軸受ユニットの組立後に回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に所定の荷重を付加した状態で、これら両軌道輪同士を相対回転させつつ、この相対回転に伴って変化する物理量を検出し、同一の荷重を付加した状態での物理量のばらつきが閾値以下になった状態で上記相対回転を終了し、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットを出荷する、荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法。
【請求項６】
回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に付加する所定の荷重の方向及び大きさを一定とする、請求項５に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法。
【請求項７】
回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に付加する所定の荷重の方向と大きさとのうちの少なくとも一方を変化させる、請求項５に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法。
【請求項８】
転がり軸受ユニットの温度を温度センサにより測定し、温度変化に基づく各軌道輪及び各転動体の体積変化に伴う物理量の変動を補正して、この物理量のばらつきが閾値以下か否かを判断する、請求項５〜７のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の対象となる荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わされた静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わる荷重を求める為に利用する。更に、この求めた荷重を、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、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニット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、例えば非特許文献１に記載されている様な、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（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、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットである転がり軸受ユニットを構成する１対の列の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、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する発明が記載されている。
図１１は、上記特許文献１に記載された、本発明の対象となる荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第１例を示している。この従来構造の場合、静止側軌道輪である外輪１の軸方向中間部で、複列アンギュラ型の外輪軌道２、２の間部分に形成した取付孔３にセンサユニット４を挿通し、このセンサユニット４の先端部５を、上記外輪１の内周面から突出させている。この先端部５には、１対の公転速度検出用センサ６ａ、６ｂと、１個の回転速度検出用センサ７とを設けている。
【０００４】
そして、このうちの各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの検出部を、複列に配置された各転動体８ａ、８ｂを回転自在に保持した各保持器９ａ、９ｂに設けた、公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂの被検出面である軸方向側面に近接対向させて、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ７の検出部を、回転側軌道輪であるハブ１１の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ１２の被検出面である外周面に近接対向させて、このハブ１１の回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する荷重測定装置付転がり軸受ユニットによれば、上記ハブ１１の回転速度の変動に拘らず、上記外輪１とこのハブ１１との間に加わる荷重（ラジアル荷重及びアキシアル荷重）を求められる。
【０００５】
即ち、上述の様な荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合、図示しない演算器が、上記各センサ６ａ、６ｂ、７から送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪１と上記ハブ１１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６ａ、６ｂが検出する上記各列の転動体８ａ、８ｂ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７が検出する上記ハブ１１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６ａ、６ｂが検出する上記各列の転動体８ａ、８ｂ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７が検出する上記ハブ１１の回転速度との比に基づいて算出する。或いは、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度同士の比によっても、上記アキシアル荷重を求められる。この点に就いて、図１２を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Ｆｙが加わらない状態での、上記各列の転動体８ａ、８ｂの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
【０００６】
図１２は、上述の図１１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。複列アンギュラ型の内輪軌道１３、１３と複列アンギュラ型の外輪軌道２、２との間に複列に配置された転動体８ａ、８ｂ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、車体の質量等により、ラジアル荷重Ｆｚ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Ｆｙが加わる。これら予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙは、何れも上記各転動体８ａ、８ｂ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８ａ、８ｂの公転速度ｎc が変化する。これら各転動体８ａ、８ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各転動体８ａ、８ｂの直径をｄとし、上記両内輪軌道１３、１３を設けたハブ１１の回転速度をｎi とし、上記両外輪軌道２、２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・cos α／Ｄ）・（ｎi ／２）｝＋｛１＋（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎo ／２）｝  −−−  （１）
【０００７】
この（１）式から明らかな通り、上記各転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc は、これら各転動体８ａ、８ｂ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Ｆｚ及び上記アキシアル荷重Ｆｙ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Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。図１１〜１２に示した構造の場合、上記ハブ１１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Ｆｚに関しては、図１３に示す様に、大きくなる程上記公転速度ｎc が遅くなる。又、上記アキシアル荷重Ｆｙに関しては、図１４に示す様に、このアキシアル荷重Ｆｙ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Ｆｙ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Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる事になる。
【０００８】
尚、上記図１３中、実線イは、ラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の大きい側の転動体８ｂ、８ｂに関する、破線ロは同じくラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の小さい側の転動体８ａ、８ａに関する、それぞれの公転速度（とハブ１１の回転速度との比）とラジアル荷重Ｆｚとの関係を示している。又、上記図１４中、破線ハは、上記アキシアル荷重Ｆｙとこのアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の転動体８ａ、８ａの公転速度との関係を、実線ニは、このアキシアル荷重Ｆｙとこのアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の転動体８ｂ、８ｂの公転速度との関係を、それぞれ示している。この様な図１３〜１４から明らかな通り、上記各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度ｎc に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる。
【０００９】
尚、前記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂの信号に基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚとアキシアル荷重Ｆｙ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、前述の特許文献１に詳しく説明されているので、詳しい説明は省略する。
又、図１１に示した構造は、上記各公転速度検出用センサ６ａ、６ｂと前記回転速度検出用センサ７とを、単一のセンサユニット４の先端部５に保持した構造であるが、これら各センサ６ａ、６ｂ、７は、別々に設置しても良い。又、例えば、図１５に示した、本発明の対象となる荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第２例の様に、１対の公転速度検出用センサ６ａ、６ｂを、センサユニット４ａの先端部５ａに保持し、回転速度検出用センサ７ａを、外輪１の内端部に嵌合固定したカバー１４に保持しても良い。この場合、回転速度検出用エンコーダ１２ａは、ハブ１１の内端部に嵌合固定する。
【００１０】
又、未公開であるが、特願２００５−１４７６４２号には、荷重の作用方向に配置された１対のセンサの出力信号の位相差に基づき、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開示されている。図１６〜２３は、上記出願に開示された先発明のうちから選択した、本発明の対象となる４例の構造を示している。これら各先発明に係る構造のうち、図１６〜２０に示した第１〜２例の構造は、何れも、図１６に示す様に、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側軌道輪である外輪１の内径側に、車輪を支持固定（結合固定）する回転側軌道輪であるハブ１１を、複数個の転動体８、８を介して回転自在に支持している。そして、このハブ１１の中間部にエンコーダ１５、１５ａを外嵌固定すると共に、上記外輪１の軸方向中間部で複列に配置された上記各転動体８、８の間部分にセンサ１６、１６ａを、それぞれの検出部を、被検出面である上記エンコーダ１５、１５ａの外周面に近接対向させた状態で、それぞれ１対ずつ設けている。尚、上記センサ１６、１６ａの検出部には、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。
【００１１】
先発明の第１例の構造の場合、上記エンコーダ１５として、永久磁石製のものを使用している。被検出面である、このエンコーダ１５の外周面には、Ｎ極に着磁した部分とＳ極に着磁した部分とを、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Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との境界は、上記エンコーダ１５の軸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、このエンコーダ１５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Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「く」字形となっている。
【００１２】
又、上記両センサ１６、１６の検出部が上記エンコーダ１５の外周面に対向する位置は、このエンコーダ１５の円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両センサ１６、１６の検出部は、上記外輪１の中心軸を含む同一仮想平面上に配置されている。又、この外輪１と上記ハブ１１との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分と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１６、１６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１５、１６、１６の設置位置を規制している。尚、先発明の第１例の場合には、上記エンコーダ１５として永久磁石製のものを使用しているので、上記両センサ１６、１６側に永久磁石を組み込む必要はない。
【００１３】
上述の様に構成する先発明の第１例の場合、上記外輪１とハブ１１との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ１６、１６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１１との間にアキシアル荷重が作用しておらず、これら外輪１とハブ１１とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ１６、１６の検出部は、図１９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１６、１６の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。
【００１４】
これに対して、上記エンコーダ１５を固定したハブ１１に、図１９の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用し（外輪１とハブ１１とがアキシアル方向に相対変位し）た場合には、上記両センサ１６、１６の検出部は、図１９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１６、１６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１５を固定したハブ１１に、図１９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１６、１６の検出部は、図１９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１６、１６の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【００１５】
上述の様に先発明の第１例の場合には、上記両センサ１６、１６の出力信号の位相が、上記外輪１とハブ１１との間に加わるアキシアル荷重の作用方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両センサ１６、１６の出力信号の位相がずれる程度（変位量）は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って第１例の場合には、上記両センサ１６、１６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方向及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ１１との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。
【００１６】
これに対して先発明の第２例の構造の場合には、前述した様に、ハブ１１の中間部に、図２０に示す様な磁性金属板製のエンコーダ１５ａを外嵌固定する。被検出面である、このエンコーダ１５ａの外周面には、スリット状の透孔１７ａ、１７ｂと柱部１８ａ、１８ｂ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１７ａ、１７ｂと各柱部１８ａ、１８ｂとは、上記エンコーダ１５ａの軸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、このエンコーダ１５ａの軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。即ち、このエンコーダ１５ａは、軸方向片半部に、上記軸方向に対し所定方向に同じだけ傾斜した透孔１７ａ、１７ａを形成すると共に、軸方向他半部に、この所定方向と逆方向に同じ角度だけ傾斜した透孔１７ｂ、１７ｂを形成している。
【００１７】
一方、外輪１の軸方向中間部で複列に配置された転動体８、８同士の間部分に、前記１対のセンサ１６ａ、１６ａを設置し、これら両センサ１６ａ、１６ａの検出部を、上記エンコーダ１５ａの外周面に近接対向させている。これら両センサ１６ａ、１６ａの検出部がこのエンコーダ１５ａの外周面に対向する位置は、このエンコーダ１５ａ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１１との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記各透孔１７ａ、１７ｂ同士の間に位置し、全周に連続するリム部１９が、上記両センサ１６ａ、１６ａ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１５ａ、１６ａ、１６ａの設置位置を規制している。尚、先発明の第２例の場合には、上記エンコーダ１５ａが単なる磁性材製である為、上記両センサ１６ａ、１６ａの側に永久磁石を組み込む必要がある。
【００１８】
上述の様に構成する先発明の第２例の場合、上記外輪１とハブ１１との間にアキシアル荷重が作用（し外輪１とハブ１１とがアキシアル方向に相対変位）すると、前述した先発明の第１例の場合と同様に、上記両センサ１６ａ、１６ａの出力信号が変化する位相がずれる。従って、先発明の第２例の場合も、前述の先発明の第１例の場合と同様に、上記両センサ１６ａ、１６ａ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方向及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ１１との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。
尚、エンコーダを円輪状に構成すると共に、このエンコーダの軸方向側面を被検出面とし、この被検出面に１対のセンサの検出部を、径方向にずらせた状態で対向させれば、上記外輪１と上記ハブ１１とのラジアル方向に関する変位、延てはこれら外輪１とハブ１１との間に加わるラジアル荷重を求める事も可能である。
【００１９】
図２１〜２２は、先発明の第３例として、単一のセンサにより外輪１ａとハブ１１ａとの間に加わるアキシアル方向の変位を求める構造を示している。先発明の第３例の場合には、重量の嵩む自動車の駆動輪を支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットを対象としている為に、転動体８ｃ、８ｃとして円すいころを使用している。又、回転側軌道輪であるハブ１１ａの中心部に、等速ジョイントに付属のスプライン軸を挿通する為のスプライン孔２０を形成している。そして、上記ハブ１１ａの中間部に、磁性金属材製で円環状のエンコーダ１５ｂを外嵌固定している。このエンコーダ１５ｂの外周面には、凹部２１、２１と凸部２２、２２とを、円周方向に関して交互に配置している。これら各凹部２１、２１と凸部２２、２２との円周方向に関する幅寸法は、軸方向に関して漸次変化している。
【００２０】
一方、静止側軌道輪である上記外輪１ａの中間部に形成した取付孔３ａに、磁気検知式のセンサ１６ｂを挿通し、このセンサ１６ｂの先端部に設けた検出部を、被検出面である、上記エンコーダ１５ｂの外周面に近接対向させている。上記センサ１６ｂの検出信号は、上記検出部の近傍を上記各凹部２１、２１と上記各凸部２２、２２とが交互に通過する事に伴って変化する。そして、付属の波形整形回路により矩形波とされてから、図示しない演算器に送り出される。この様に、波形整形回路から演算器に送り出される、上記センサ１６ｂの検出信号の変化のパターン（検出信号のデューティ比＝高電位継続時間／１周期）は、上記検出部が対向する、上記エンコーダ１５ｂの外周面の軸方向位置によって変化する。そこで、上記変化のパターンに基づいて、上記外輪１ａと上記ハブ１１ａとの間に作用するアキシアル荷重を求められる。
【００２１】
次に、図２３は、先発明に係る構造の第４例として、単一のセンサにより外輪１、１ａとハブ１１、１１ａと（図１１、１５、１６、２１参照）の間のラジアル方向の変位を求める為の構造を示している。この構造に組み込むエンコーダ１５ｃは、磁性金属板により円輪状に形成されたもので、それぞれが径方向外側程円周方向に関する幅が大きくなる、台形の透孔１７ｃ、１７ｃを、円周方向に関して等間隔に形成している。この様なエンコーダ１５ｃの軸方向片側面には、センサの検出部を近接対向させる。この様なエンコーダ１５ｃを含んで構成する、先発明の第４例の場合、ラジアル荷重に基づいて外輪１、１ａとハブ１１、１１ａとがラジアル方向に相対変位すると、上記センサの検出信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。そこで、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の方向及び大きさ、更には上記外輪１、１ａとハブ１１、１１ａとの間に加わるラジアル荷重の大きさを求められる。
【００２２】
何れにしても、荷重測定装置付転がり軸受ユニットにより求めた荷重は、車輪（タイヤ）と路面との接触面（接地面）で生じている荷重と等価である。従って、この求めた荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防する為のフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。
【００２３】
以上に述べた様な荷重測定装置付転がり軸受ユニットを実施する場合に、転がり軸受ユニットを構成する各転動体８、８ａ、８ｂ、８ｃに付与している予圧が安定している事が重要である。この予圧が変化すると、外輪１、１ａ等の静止側軌道輪と、ハブ１１、１１ａ等の回転側軌道輪との間に作用する荷重を正確に求められなくなる。
先ず、前述の図１１〜１５に示した様に、各列の転動体８ａ、８ｂの公転速度に基づいて外輪１とハブ１１との間に作用する荷重を求める構造の場合、荷重と公転速度変化の程度との関係には、予圧が大きく影響する。即ち、予圧が小さい場合には、荷重の変化に対する公転速度の変化が大きくなり、予圧が大きい場合には、荷重の変化に対する公転速度の変化が小さくなる。
【００２４】
又、前述の図１６〜２３に示す様な、エンコーダ１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃの変位に基づいて、外輪１、１ａとハブ１１、１１ａとの間に作用する荷重を測定する構造の場合にも、荷重と変位量との関係には、予圧が大きく影響する。即ち、予圧が小さい場合には、荷重の変化に対する変位量が大きくなり、予圧が大きい場合には、荷重の変化に対する変位量が小さくなる。従って、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に求める為には、上記予圧が安定している事が必要になる。
上記荷重と、上記公転速度の変化或いは上記変位との関係（零点及びゲイン）を演算器に記憶させた後、上記予圧が変化すると、これら公転速度の変化或いは変位に基づいて上記荷重を正確に求める事ができなくなる。
【００２５】
一方、上記予圧は、次の様な原因で変化する可能性がある。例えば、前述の図１１に示した構造に基づいて説明すると、回転側軌道輪であるハブ１１は、主軌道輪部材であるハブ本体３４と副軌道輪部材である内輪３５とを、ナット３６により結合固定して成る。このうち、ハブ本体３４の残部周面である内端部外周面に形成した小径段部３７に上記内輪３５を、締り嵌めで外嵌している。この状態で、上記ハブ本体３４の内端部に螺合した上記ナット３６を緊締して、上記内輪３５を上記小径段部３７の外端部に存在する段差面３８に押し付けている。この状態で、この内輪３５が上記ハブ本体３４に結合固定されると共に、各転動体８ａ、８ｂに所望の予圧が付与される。
【００２６】
この様な転がり軸受ユニットで、上記ナット３６の緊締後に、上記内輪３５が上記ハブ本体３４に対し変位しなければ、上記各転動体８ａ、８ｂに付与されている予圧が変化する事はなく、予圧変化により上記荷重の測定精度が悪化する事もない。ところが、例えば上記小径段部３７の外周面と上記内輪３５の内周面との嵌合面の摩擦状態が不均一であった場合等、上記予圧が、上記ナット３６の緊締後に変化する可能性がある。即ち、上記両周面の真円度が悪かったり、或いは表面粗さが部分的に異なっていた場合、上記嵌合面の摩擦状態が円周方向に関して不均一になる。この状態では、未だ上記ハブ本体３４に対する上記内輪３５の姿勢が安定せず、上記転がり軸受ユニットの使用に伴う振動によって、この内輪３５が上記ハブ本体３４に対しずれ動く可能性がある。そして、ずれ動いた場合には、上記各転動体８ａ、８ｂに付与されている予圧が変化する。
【００２７】
この様な原因での予圧の変化は僅かであり、転がり軸受ユニット本来の機能の面からは問題はないが、上記荷重の測定精度を確保する面からは問題となる。即ち、僅かな予圧の変化でも、荷重と、公転速度の変化或いは変位との関係である、零点とゲインとのうちの一方又は双方が変化し、この公転速度或いは変位から上記荷重を正確に求める事ができなくなってしまう。この様な問題は、特許文献２に記載された様な、非接触式の変位センサによりハブと外輪との相対変位を測定し、この相対変位量に基づいてこれらハブと外輪との間に作用する荷重を測定する構造の場合も、同様に生じる。
【００２８】
一方、特許文献３には、前述の図１１〜１５に示した様な特許文献１に記載された、公転速度の変動に基づいて荷重を測定する構造に関して、個々の転がり軸受ユニット毎に転動体９ａ、９ｂの公転速度ｎca、ｎcbとラジアル荷重Ｆｚ又はアキシアル荷重Ｆｙとの関係（零点及びゲイン特性）を求める発明が記載されている。又、未公開ではあるが、特願２００５−５１３３号には、前述の図１６〜２３に示した様な先発明の構造に関して、やはり個々の転がり軸受ユニット毎に、エンコーダの被検出面の特性が変化するパターンの変化程度と、ラジアル荷重又はアキシアル荷重との関係（零点及びゲイン特性）が異なる場合でも、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に求められる荷重測定装置に関する発明が開示されている。
【００２９】
上記特許文献３或いは特願２００５−５１３３号に記載された発明によれば、個々の転がり軸受ユニット毎に予圧状態が異なった場合でも、これら各転がり軸受ユニットに加わる荷重を精度良く求められる。但し、転がり軸受ユニットを構成する各転動体に付与している予圧は、事後的に変化（低下）する為、出荷時に測定した零点及びゲイン特性を、長期間に亙り保証する事は難しい。この様な事情に鑑みて、特願２００５−１１８０８０号には、実際に懸架装置と車輪との間に組み込まれた状態にある、車輪支持用複列転がり軸受ユニットを構成する転動体の予圧を求める装置に関する発明が開示されている。この先発明に係る予圧測定装置は、予圧変化に基づく転動体の公転速度変化を測定し、この公転速度変化に基づいて上記予圧を求めるものである。更に、特願２００５−２９６０５３号には、外径側軌道輪部材と内径側軌道輪部材とのアキシアル方向の変位と、これら両軌道輪部材同士の中心軸同士の傾斜角度とに基づいて各転動体に付与されている予圧を求める発明が開示されている。
【００３０】
上述の様な特願２００５−１１８０８０号や特願２００５−２９６０５３号に開示された先発明の構造の場合には、その時点で各転動体に付与されている予圧を把握し、回転側軌道輪の回転に伴って回転する部分の回転状態に応じて変化する物理量（各転動体の公転速度、或いは、エンコーダの被検出面の特性が変化するパターン）の変化程度と、ラジアル荷重又はアキシアル荷重との関係（零点及びゲイン特性）を精度良く求められる。但し、荷重測定装置付転がり軸受ユニットの使用状態で、各転動体に付与されている予圧を把握する為には、荷重を求める為の演算とは別の演算ロジックが必要となる為、システムが複雑になり、演算装置への負担が大きくなる可能性がある。この負担が大きくなると、能力が大きい代りに高価な演算装置を使用しない限り、荷重を求める迄に要する時間が長くなり、走行安定性確保の為の制御を行なう面からは不利になる。
【００３１】
【特許文献１】特開２００５−３１０６３号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献３】特開２００５−１４０６０６号公報
【非特許文献１】青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ／クルマの最新メカがわかる本」、ｐ．１３８−１３９、ｐ．１４６−１４９、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、予圧が事後的に変化する事を抑え、回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用する荷重を精度良く求められる構造を実現すべく発明したものである。即ち、本発明は、荷重測定装置を組み込んだ転がり軸受ユニットを構成する転動体の予圧の低下が容易に発生しない様な対策を施す事により、予圧変化に対応して零点及びゲイン特性を補正するロジックを使用する必要を無くすか、仮にこの補正ロジックを使用する場合でも、補正を頻繁に行なう必要をなくして、演算装置への負担を軽減できる技術の実現を図る事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明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と荷重測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、静止側周面に複列の静止側軌道を有し、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、回転側周面に複列の回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側軌道輪と、これら両回転側軌道と上記両静止側軌道との間に、各列毎に複数個ずつ設けられた転動体とを備える。
又、上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪の回転に伴って回転する部分の回転状態に応じて変化する物理量を検出する事により、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪との間に作用する荷重を測定するものである。
そして、上記転がり軸受ユニットの組立後に、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪とを相対回転させる馴染み運転を施している。
【００３４】
上記荷重測定装置としてより具体的には、請求項２に記載した様に、少なくとも一方の列の転動体の公転速度に基づいて回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用する荷重を測定するものが、使用可能である。この様な荷重測定装置は、前述の図１１〜１５に記載した、特許文献１に記載された構造が相当する。
或いは、請求項３に記載した様に、回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪と共に回転する回転部材の一部に、この回転側軌道輪又はこの回転部材と同心に固定されたエンコーダの変位に基づいて回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用する荷重を測定するものが、使用可能である。この様な荷重測定装置は、前述の図１６〜２３に記載した先発明に係る構造が相当する。
又、上記馴染み運転は、より具体的には、請求項４に記載した様に、回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に既知の荷重を付加しながら行なう。そして、同一の荷重を付加した状態での物理量のばらつきを閾値以下とする。
【００３５】
又、請求項５に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法は、上述した様な（請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した）荷重測定装置付転がり軸受ユニットを得る為の製造方法である。この様な請求項５に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造方法では、転がり軸受ユニットの組立後に、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪との間に所定の荷重を付加した状態で、これら両軌道輪同士を相対回転させつつ、この相対回転に伴って変化する物理量を検出する。そして、同一の荷重を付加した状態での物理量のばらつきが閾値以下になった（前後する時間同士の間での測定値の差が閾値以下になった）状態で上記相対回転を終了し、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットを出荷する。
【００３６】
上記馴染み運転の際に上記両軌道輪同士の間に付加する所定の荷重の方向及び大きさは、請求項６に記載した様に、一定とする事もできるし、請求項７に記載した様に、方向と大きさとのうちの少なくとも一方を変化させる事もできる。
又、上記馴染み運転の際に、温度変化に基づく各軌道輪及び各転動体の体積変化が予圧に、無視できない程の影響を及ぼす可能性があれば、請求項８に記載した様に、転がり軸受ユニットの温度を温度センサにより測定し、温度変化に基づく各軌道輪及び各転動体の体積変化に伴う物理量の変動を補正する。そして、この物理量のばらつきが閾値以下か否かを判断する。
【発明の効果】
【００３７】
上述の様に構成する本発明によれば、各転動体に付与した予圧が事後的に変化する事を抑え、回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用する荷重を精度良く求められる構造を実現できる。この理由は、次の通りである。
即ち、本発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニット及びその製造方法の場合には、転がり軸受ユニットの組立後に、回転側軌道輪と静止側軌道輪とを相対回転させる馴染み運転を施す。転がり軸受ユニットを構成する転動体に付与している予圧は、運転開始後早期に低下し、或る程度低下した後の状態では、車輪を縁石に乗り上げる等により大きな衝撃が加わらない限り、相当長期間に亙って、殆ど低下しない状態になる。
そこで、上記馴染み運転により、上記予圧を低下させ切った状態での、回転状態に応じて変化する物理量と上記両軌道輪同士の間に作用する荷重との関係を、荷重測定装置を構成する演算器中のメモリに記憶させれば、上記物理量に基づいて上記荷重を精度良く求められる。
特に、請求項５に記載した発明の様に、同一の荷重を付加した状態での物理量のばらつきが閾値以下になった状態で上記相対回転を終了し、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットを出荷すれば、上記予圧が低下し切った状態を容易に認識できて、荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造作業を能率良く行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、３〜７に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、前述の図１６〜２０に記載した先発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関して、本発明を実施する状態を示している。この荷重測定装置付転がり軸受ユニットの構造に就いては、前述した通りであるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略し、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００３９】
本例の場合には、静止側軌道輪である外輪１と回転側軌道輪であるハブ１１との間に加わるアキシアル荷重と、１対のセンサ１６ａ、１６ａの検出信号の位相差との関係で、上記外輪１と上記ハブ１１と各転動体８、８とを含む転がり軸受ユニットに、十分な（それ以上の運転によっても予圧が殆ど低下しない程度の）馴染み運転を行なえたか否かを判定する様にしている。この馴染み運転を行なう際には、上記外輪１を、支持手段である支持フレーム２３に支持固定する。そして、上記ハブ１１を回転させつつ、このハブ１１に所定の（既知の）アキシアル荷重を付与する。この為に本例の場合には、駆動手段であるモータ２４と、荷重付与手段である、油圧シリンダ等のアクチュエータ２５とを設けている。そして、このうちのモータ２４の回転駆動軸２６と上記ハブ１１とを、回転駆動用カップリング２７を介して連結し、このハブ１１を回転駆動自在としている。尚、この回転駆動用カップリング２７は、回転方向の力（トルク）は伝達するが、軸方向、半径方向、折れ曲がり方向の力の伝達は行なわない構造を有する。
【００４０】
又、上記アクチュエータ２５と上記ハブ１１とを、荷重センサ２８と荷重付加用カップリング２９とを介して連結している。この荷重付加用カップリング２９は、軸方向及び曲げ方向の力は伝達するが、回転方向の力の伝達は行なわない構造を有する。この様な荷重付加用カップリング２９は、上記ハブ１１のフランジ１０に対し、車輪支持用のスタッド３０を利用する等により、結合固定している。又、上記荷重センサ２８は、上記アクチュエータ２５の出力であるアキシアル荷重及びモーメント荷重を上記荷重付加用カップリング２９に伝達する機能に加えて、このアキシアル荷重及びモーメント荷重の大きさを測定する機能を有する。尚、上記アクチュエータ２５として両方向のアキシアル荷重及びモーメント荷重を発生させるものを使用すると共に、上記荷重センサ２８として両方向のアキシアル荷重及びモーメント荷重を測定できるものを使用する事が、短時間の間に十分な馴染み運転を可能にする上からは好ましい。但し、必ずしも、両方向のアキシアル荷重及びモーメント荷重を発生或いは測定できる構造にする必要はない。即ち、上記アクチュエータ２５として図１の右向きのアキシアル荷重を発生させるものを、上記荷重センサ２８として圧縮方向のアキシアル荷重を測定するものを、それぞれ使用しても、上記馴染み運転を行なう事は可能である。
【００４１】
更に、本例の場合には、上記荷重センサ２８が検出する、上記ハブ１１に加えられるアキシアル荷重及びモーメント荷重と、前記モータ２４に組み付けた、このモータ２４の回転速度を表す信号とを、前記１対のセンサ１６ａ、１６ａの検出信号（或いはこれら両センサ１６ａ、１６ａの検出信号の位相差を表す信号）と共に、物理量算出回路３１を介して出荷合否判定回路３２に入力している。このうちの物理量算出回路３１では、上記両センサ１６ａ、１６ａの出力信号同士の位相差を求める。この場合に、上記ハブ１１の回転速度が同じで、このハブ１１と前記外輪１との間に加わる荷重が同じである事を条件として、上記位相差を、時間を前後して（例えば１０秒毎に）求める。そして、上記出荷合否判定回路３２は、この様に前後して求めた位相差を表す信号を比較し、この信号が十分に収束した（前後する時間同士の間での測定値の差が閾値以下になった）か否かにより、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットを出荷して良いか否か（出荷の合否）を判定する。即ち、上記前後して求めた位相差を表す信号が十分に収束した（前後する時間同士の間での測定値の差が閾値以下になった）場合に、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットを出荷する事が可能として、上記馴染み運転を終了し、この荷重測定装置付転がり軸受ユニットを取り出す。所定時間馴染み運転を継続しても上記位相差を表す信号が収束しない場合には、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットは不良であるとして、再組立作業等、不良を修正する工程に回す。尚、上記ハブ１１の回転速度は、上記両センサ１６ａ、１６ａのうちの何れかのセンサ１６ａの信号によっても知る事ができる。従って、上記モータ２４の回転速度を表す信号は、必ずしも必要ではない。
【００４２】
上述の様にして、馴染み運転の進行に伴って荷重測定装置付転がり軸受ユニットを出荷して良いか否かを判定する形態の３例に就いて、図２〜４により説明する。
先ず、図２に示した第１例の場合には、上記ハブ１１を回転させながらこのハブ１１に対し一方向（例えば図１の右向きである、車両への組み付け状態で幅方向内向）に一定の大きさのアキシアル荷重を付加して、前記両センサ１６ａ、１６ａの検出信号の位相差を、前記物理量算出回路３１により求めた場合に就いて示している。上記図２中、「○」印が測定開始直後の、「□」印が測定開始後１０秒経過した時点での、「△」印が測定開始後２０秒経過した時点での、「×」印が測定開始後３０秒経過した時点での、それぞれ位相差（上記アキシアル荷重に比例する物理量）を表している。
【００４３】
馴染み運転開始後、時間の経過と共に、上記位相差は、図２の縦軸にａ→ｂ→ｃ→ｄで表した様に、徐々に変化する（大きくなる）。転がり軸受ユニットの経年変化（予圧低下）の程度は、運転開始直後（初期）が著しく、次第に変化の程度が小さくなって、短時間の間に、殆ど変化しなくなる。そして、上記予圧変化の程度の低減に基づき、上記位相差の変化幅も次第に小さくなる。図２に示した例では、測定開始後２０秒経過した時点での位相差と、同じく３０秒経過した時点での位相差との差が僅少（ｄ−ｃ≒０）になっている。この事から分かる様に、同じ条件で（回転速度及びアキシアル荷重を同じにして）時間的に前後して測定した位相差の差が小さく（更には零に）なった（予め設定した、僅少の値である閾値以下になった）事で、上記荷重測定装置付転がり軸受ユニットを構成する各転動体に付与されている予圧が、それ以上運転を継続しても、それ以上は殆ど低下しない状態にまで低下した事が分かる。そこで、前述した通り、前記出荷合否判定回路３２により、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットを出荷する事が可能として、上記馴染み運転を終了する。
【００４４】
次に、図３に示した第２例の場合には、前記ハブ１１を一定速度で回転させながら、このハブ１１に対し両方向に、それぞれ一定の大きさのアキシアル荷重を付加した場合に就いて示している。このアキシアル荷重を付加する方向は、１０秒毎に交互に変化させた。この様にアキシアル荷重の付加方向を交互に反転させつつ、馴染み運転を行なった場合、この付加方向の反転に伴って、上記ハブ１１及び前記外輪１の負荷圏も反転する。この為、アキシアル荷重を一定方向にだけ付加する場合よりも、馴染み運転に要する時間を短くできる（図２と図３とで、縦軸のスケールは異なる）。
【００４５】
上述の様な条件で馴染み運転を行なう場合に就いて示した、上記図３に示した第２例の場合、プラス方向（図１の右向きである、車両への組み付け状態で幅方向内向）の荷重に着目すると、馴染み運転の進行に伴って位相差は、ａ→ｂ→ｃ→ｄの順番で、徐々に変化する。又、マイナス方向（図１の左向きである、車両への組み付け状態で幅方向外向）の荷重に着目すると、測定時間の経過と共に位相差はＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順番で、徐々に変化する。何れの方向のアキシアル荷重が加わった場合でも、所定時間間隔（２０秒）毎の位相差の変化の幅は小さくなって、終には殆ど変化しない様に収束している（ｄ−ｃ≒０、Ｄ−Ｃ≒０）。そこで、両方向のアキシアル荷重に関して、位相差の変化の幅が小さく（更には零に）なった（予め設定した、僅少の値である閾値以下になった）場合に、前記出荷合否判定回路３２が、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットの出荷を可とする信号を出力し、上記馴染み運転を終了する。
【００４６】
次に、図４に示した第３例の場合には、前記ハブ１１を一定速度で回転させながら、このハブ１１に対し、一方向（例えば図１の右向きである、車両への組み付け状態で幅方向内向）にアキシアル荷重を付加して、前記両センサ１６、１６の検出信号の位相差を、前記物理量算出回路３１により求めた場合に就いて示している。図２に示した第１例と異なる点は、上記アキシアル荷重を、−４０００Ｎ→０Ｎ→＋４０００Ｎ→＋８０００Ｎの順番で変化させた点にある。上記図４中、「○」印が１回目の測定結果を、「□」印が２回目の測定結果を、「△」印が３回目の測定結果を、「×」印が４回目の測定結果を、それぞれ表している。本例の場合には、４回の測定を行なっているが、測定回数は特に問わない（収束するまで行なう）。
【００４７】
本例の場合も、同一荷重（例えば−４０００Ｎ）で比較すると、測定回数を重ねる度に、位相差はｅ→ｆ→ｇ→ｈと徐々に変化する。そして、測定回数を重ねる度に、位相差が変化する幅は次第に小さくなって、終には殆ど変化しない様に収束している（ｈ−ｇ≒０）。そこで、上記アキシアル荷重に関して、位相差の変化の幅が小さく（更には零に）なった（予め設定した、僅少の値である閾値以下になった）場合に、前記出荷合否判定回路３２が、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットの出荷を可とする信号を出力し、上記馴染み運転を終了する。
【００４８】
本例の場合には、馴染み運転の際に異なる大きさのアキシアル荷重を付加するので、馴染み運転と同時に、前述の特願２００５−５１３３号に開示されている発明の様に、上記アキシアル荷重と上記位相差との関係（零点及びゲイン）を求める事ができる。この場合に、最後に求めた（図４のｈで示した）位相差に基づいて、上記アキシアル荷重と上記位相差との関係を求めてＩＣタグ等に記憶させ、上記荷重測定装置付転がり軸受ユニットとセットで出荷する。この様にしてＩＣタグに記憶させた上記関係は、この荷重測定装置付転がり軸受ユニットを自動車に組み込む段階で、荷重を求める演算器中のメモリに移し替える。図４の例では、−４０００Ｎ〜＋８０００Ｎの範囲のアキシアル荷重を、転がり軸受ユニットに付加したが、この様に付加するアキシアル荷重の範囲は、特に限定しない。但し、上記馴染み運転と同時に上記アキシアル荷重と上記位相差との関係を求めるのであれば、実際に車両で使用する場合にアキシアル荷重を測定する範囲と同じにする事が、零点及びゲインの取得と馴染み運転とを同時に行なう面からは好ましい。
【００４９】
尚、転がり軸受ユニットの初期的な組み立て状態は、各転がり軸受ユニット毎に微妙に異なる。従って、図２〜４の何れのパターンで馴染み運転をするにしても、当該馴染み運転を行なう際に適切な回転速度及びアキシアル荷重の付加時間は一律ではない。この為、上記位相差が十分に収束したか否か、即ち、当該荷重測定装置付転がり軸受ユニットを出荷して良いか否かは、各荷重測定装置付転がり軸受ユニット毎に位相差の変化幅をモニターしながら、上記出荷合否判定回路３２により判定する。但し、馴染み運転によって、物理量（本例の場合には位相差比）から荷重（本例の場合にはアキシアル荷重）を求める際に使用する零点及びゲインが安定する迄の荷重及び回転のパターンや、馴染み運転に要する時間を或る程度把握できれば、上記物理量（本例の場合には位相差比）をモニターする事なく、所定時間だけ馴染み運転を行なっても良い。この場合には、上記物理量を求めてこの物理量に関する判定を行なう装置（本例の場合には物理量算出回路３１及び出荷合否判定回路３２）が不要となり、複数の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの馴染み運転を同時に行ない易くなる。
【００５０】
又、前述した様に、転がり軸受ユニットの経年変化（予圧変化）は、運転開始後の初期段階に著しく、運転開始後或る程度経過した後は（馴染んだ後は）、特に大きな力が加わらない限り、殆ど変化しない。この為、本発明を実施すれば、予圧の変化に対応して、上記零点及びゲインを補正するロジックを使用する必要を無くせる。又、仮にこのロジックを使用する場合でも、補正を実施する頻度を少なくできる。更に、本発明と前述の特願２００５−５１３３号に開示した方法で、馴染み運転と零点及びゲインを得る方法との両方を実施する場合には、本発明で出荷可とされた荷重測定装置付転がり軸受ユニットに就いて、上記特願２００５−５１３３号に開示した方法で、零点及びゲインを得る。
【００５１】
［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１、３〜８に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、荷重測定装置付転がり軸受ユニットを構成する外輪１に、この転がり軸受ユニットの温度を測定する為の温度センサ３３を組み付けている。本発明の実施に伴う馴染み運転の際には、各転動体８、８の自転運動並びに公転運動に伴って、上記荷重測定装置付転がり軸受ユニットが発熱（温度上昇）する。この場合の温度上昇に基づく、上記外輪１、上記各転動体８、８、ハブ１１の体積変化に基づいてこれら各転動体８、８の予圧が、無視できない程変化する可能性がある。そこで、この予圧変化が無視できないのであれば、上記温度センサ３３の測定値に基づいて、１対のセンサ１６ａ、１６ａの検出信号同士の間に存在する位相差の変動を補正する。そして、この位相差のばらつきが閾値以下か否かを判断する。
尚、図１、５に示したエンコーダ１５ａは、前述の図２０に示した様な、磁性材製で多数の透孔を２列に亙って形成したものであるが、本発明を実施する場合に使用するエンコーダは、前述の図１７、２２、２３に記載したものを含め、各種形状、構造のものを使用できる。又、永久磁石製のエンコーダであっても良い。
【００５２】
［実施の形態の第３例］
図６〜９は、請求項１、２、４〜７に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、前述の図１１〜１５に記載した、特許文献１に記載された、各列の公転速度の変化に基づいて外輪１とハブ１１との間に加わる荷重を求める荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関して、本発明を実施する状態を示している。この荷重測定装置付転がり軸受ユニットの構造に就いては、前述した通りである。荷重測定装置を、上述の様に各列の公転速度の変化に基づいて荷重を求める構造にした事に伴って、本例の物理量算出回路３１ａは、回転状態に応じて変化する物理量として、何れか（又は両方）の列の転動体８ａ、８ａ（８ｂ、８ｂ）の公転速度（或いは両列の公転速度の和又は差）とハブ１１の回転速度との比（公転速度比）を求める様にしている。
【００５３】
そして、出荷合否判定回路３２ａは、この公転速度比の変化が閾値以下になった場合に、十分な馴染み運転が行なわれて荷重測定装置付転がり軸受ユニットが出荷可能な状態になったと判定する。即ち、上記公転速度比は、上記馴染み運転の進行に伴って、図７〜９に示す様に変化するので、前後して測定した上記公転速度比の変化量を求め、この変化量が上記閾値以下になった場合に、上記出荷合否判定回路３２ａにより、上記荷重測定装置付転がり軸受ユニットが出荷可能な状態になったと判定する。尚、上記図７〜９は、前述の実施の形態の第１例に於ける図２〜４に対応する。これら図２〜４で縦軸が位相差であったのに対して、上記図７〜９の縦軸が公転速度比に変わった以外、ほぼ同様であるから、重複する説明は省略する。尚、上記各列の転動体８ａ、８ａ（８ｂ、８ｂ）の公転速度を求める構造は特に問わない。図示の様に、各保持器９ａ、９ｂに設置した公転速度検出用エンコーダ１０ａ、１０ｂを使用する以外にも、例えば、上記各列の転動体８ａ、８ａ（８ｂ、８ｂ）の公転速度を直接検出する構造を採用する事もできる。
【００５４】
［実施の形態の第４例］
図１０は、請求項１、２、４〜８に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、前述した実施の形態の第２例の場合と同様に、荷重測定装置付転がり軸受ユニットを構成する外輪１に、この転がり軸受ユニットの温度を測定する為の温度センサ３３を組み付けている。荷重測定装置を、上述の実施の形態の第３例の場合と同様、各列の公転速度の変化に基づいて荷重を求める構造にした点以外は、上記第２例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】この実施の形態の第１例で、馴染み運転の進行に伴って位相差が変化する状態の第１例を示すグラフ。
【図３】同第２例を示すグラフ。
【図４】同第３例を示すグラフ。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態の第３例を示す断面図。
【図７】この実施の形態の第２例で、馴染み運転の進行に伴って位相差が変化する状態の第１例を示すグラフ。
【図８】同第２例を示すグラフ。
【図９】同第３例を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施の形態の第４例を示す断面図。
【図１１】本発明の対象となる荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図１２】この第１例の構造により荷重を求められる理由を説明する為の模式図。
【図１３】各列の転動体の公転速度とラジアル荷重との関係を示す線図。
【図１４】同じくアキシアル荷重と公転速度との関係を示す線図。
【図１５】本発明の対象となる荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図１６】同第３例を示す断面図。
【図１７】この第３例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図１８】同じく展開図。
【図１９】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２０】本発明の対象となる荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第４例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図２１】本発明の対象となる荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第５例を示す断面図。
【図２２】この第５例に組み込むエンコーダの部分斜視図。
【図２３】本発明の対象となる荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第６例に組み込むエンコーダを軸方向から見た側面図。
【符号の説明】
【００５６】
１、１ａ  外輪
２    外輪軌道
３、３ａ  取付孔
４、４ａ  センサユニット
５、５ａ  先端部
６ａ、６ｂ    公転速度検出用センサ
７、７ａ  回転速度検出用センサ
８、８ａ、８ｂ、８ｃ  転動体
９ａ、９ｂ  保持器
１０ａ、１０ｂ  公転速度検出用エンコーダ
１１、１１ａ  ハブ
１２、１２ａ  回転速度検出用エンコーダ
１３    内輪軌道
１４    カバー
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  エンコーダ
１６、１６ａ、１６ｂ  センサ
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ    透孔
１８ａ、１８ｂ  柱部
１９    リム部
２０    スプライン孔
２１    凹部
２２    凸部
２３    支持フレーム
２４    モータ
２５    アクチュエータ
２６    回転駆動軸
２７    回転駆動用カップリング
２８    荷重センサ
２９    荷重付加用カップリング
３０    スタッド
３１、３１ａ  物理量算出回路
３２、３２ａ  出荷合否判定回路
３３    温度センサ
３４    ハブ本体
３５    内輪
３６    ナット
３７    小径段部
３８    段差面
【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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