(57)【要約】【課題】  エンコーダ４ｄの被検出面に対向させたセンサの出力信号の変化から、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荷重を求める為の演算を、少ない計算量で行なえる構造を実現する。【解決手段】  上記エンコーダ４ｅの被検出面に存在する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の形状を、所定の曲線形状とする。この様な構成を採用する事により、上記出力信号の変化量と上記荷重の変化量との間に直線関係を成立させる事で、上記課題を解決する。【選択図】  図１
2007051962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の一部に支持されてこの回転部材と共に回転する、この回転部材の回転中心と同心でこの回転部材の回転方向に対する直角方向をその幅方向とする被検出面を備え、この被検出面に互いに異なる特性を有する第一特性部と第二特性部とを円周方向に関して交互に配置すると共に、これら第一特性部と第二特性部との境界の円周方向に関するピッチ若しくは位相を上記被検出面の幅方向に亙り連続的に変化させたエンコーダと、その検出部をこのエンコーダの被検出面に対向させた状態で静止部材に支持され、この静止部材と上記回転部材との間に荷重が作用する事によりこれら静止部材と回転部材との相対位置が変化する事に伴い上記被検出面に対する上記検出部の対向位置がこの被検出面の幅方向に変化し、且つ、この被検出面のうち上記検出部を対向させた部分の円周方向に関する特性変化のパターンに対応して、その出力信号のパターンを変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて上記荷重を求める演算器とを備えた荷重測定装置に於いて、上記荷重と上記センサの出力信号のパターンとが互いに一次関数の関係で変化する様に、上記第一特性部と上記第二特性部との境界の形状を規制した事を特徴とする荷重測定装置。
【請求項２】
第一特性部と第二特性部との境界を、回転部材と静止部材との相対位置の変化量と荷重の大きさとの関係を示す特性曲線又はこの特性曲線に鏡面対称な曲線と同形状とした、請求項１に記載した荷重測定装置。
【請求項３】
回転部材の一部に支持されてこの回転部材と共に回転する、この回転部材の回転中心と同心でこの回転部材の回転方向に対する直角方向をその幅方向とする被検出面を備え、この被検出面に互いに異なる特性を有する第一特性部と第二特性部とを円周方向に関して交互に配置すると共に、これら第一特性部と第二特性部との境界の円周方向に関するピッチ若しくは位相を上記被検出面の幅方向に亙り連続的に変化させたエンコーダと、その検出部をこのエンコーダの被検出面に対向させた状態で静止部材に支持され、この静止部材と上記回転部材との間に荷重が作用する事によりこれら静止部材と回転部材との相対位置が変化する事に伴い上記被検出面に対する上記検出部の対向位置がこの被検出面の幅方向に変化し、且つ、この被検出面のうち上記検出部を対向させた部分の円周方向に関する特性変化のパターンに対応して、その出力信号のパターンを変化させるセンサと、このセンサの出力信号に基づいて上記荷重を求める演算器とを備えた荷重測定装置に於いて、上記荷重と上記センサの出力信号のパターンとが、互いに二次若しくは三次の多項式関数で近似できる関数の関係で変化する様に、上記第一特性部と上記第二特性部との境界の形状を規制した事を特徴とする荷重測定装置。
【請求項４】
円周方向に関する第一特性部の幅が被検出面の幅方向片側程広く、円周方向に関する第二特性部の幅が上記被検出面の幅方向他側程広い、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。
【請求項５】
被検出面を幅方向に関する複数の領域に分けると共に、これら各領域毎に第一特性部と第二特性部との境界の形状を互いに異ならせ、且つ、このうちの少なくとも１つの領域の境界の形状を、荷重とセンサの出力信号のパターンとが互いに一次関数又は二次若しくは三次の多項式関数で近似できる関数の関係で変化する様に規制しており、演算器が、上記各領域にそれぞれの検出部を対向させた複数のセンサの出力信号の位相差に基づいて荷重の大きさを求める、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。
【請求項６】
円周方向に関する第一、第二両特性部の幅が、それぞれ被検出面の幅方向に関して一定であり、演算器が、この被検出面の円周方向複数個所にそれぞれの検出部を対向させた複数のセンサの出力信号の位相差に基づいて荷重の大きさを求める、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。
【請求項７】
円周方向に関する第一、第二両特性部の幅が、それぞれ被検出面の幅方向に関して一定であり、演算器が、この被検出面にその検出部を対向させたセンサの出力信号と、他のエンコーダの被検出面にその検出部を対向させた他のセンサの出力信号との位相差に基づいて荷重の大きさを求める、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。
【請求項８】
回転部材が、転がり軸受ユニットを構成して使用時に回転する回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪に結合固定する部材であり、静止部材が、上記転がり軸受ユニットを構成して使用時にも回転しない静止側軌道輪又はこの静止側軌道輪を支持固定する部材である、請求項１〜７のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置。
【請求項９】
転がり軸受ユニットが、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものである、請求項８に記載した荷重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る荷重測定装置は、例えば車両（自動車）の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込んで、この車輪に加わる荷重を測定し、車両の安定運行の確保に利用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、転がり軸受ユニットを使用する。又、車両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）等の車両の走行状態安定化装置が広く使用されている。これらＡＢＳやＴＣＳ等の走行状態安定化装置によれば、制動時や加速時に於ける車両の走行状態を安定させる事はできるが、より厳しい条件でもこの安定性の確保を図る為には、車両の走行安定性に影響するより多くの情報を取り入れて、ブレーキやエンジンの制御を行なう事が必要になる。
【０００３】
即ち、上記ＡＢＳやＴＣＳ等の従来の走行状態安定化装置の場合には、タイヤと路面との滑りを検知してブレーキやエンジンを制御する、所謂フィードバック制御を行なっている為、これらブレーキやエンジンの制御が一瞬とは言え遅れる。言い換えれば、厳しい条件下での性能向上を図るべく、所謂フィードフォワード制御により、タイヤと路面との間に滑りが発生しない様にしたり、左右の車輪の制動力が極端に異なる所謂ブレーキの片効きを防止する事はできない。
【０００４】
この様な問題に対応すべく、上記フィードフォワード制御等を行なう為には、懸架装置に対して車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに、この車輪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を測定する為の荷重測定装置を組み込む事が考えられる。この様な場合に使用可能な荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットとして従来から、特許文献１〜５に記載されたものが知られている。
【０００５】
このうちの特許文献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。この従来構造の第１例の場合には、非接触式の変位センサにより、回転しない外輪と、この外輪の内径側で回転するハブとの、径方向に関する変位を測定する事により、これら外輪とハブとの間に加わるラジアル荷重を求める様にしている。求めたラジアル荷重は、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為に利用する。
【０００６】
又、特許文献２には、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記載されている。この特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、外輪の外周面に設けた固定側フランジの内側面複数個所で、この固定側フランジをナックルに結合する為のボルトを螺合する為のねじ孔を囲む部分に、それぞれ荷重センサを添設している。上記外輪を上記ナックルに支持固定した状態でこれら各荷重センサは、このナックルの外側面と上記固定側フランジの内側面との間で挟持される。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、車輪と上記ナックルとの間に加わるアキシアル荷重は、上記各荷重センサにより測定される。
【０００７】
又、特許文献３には、外輪の円周方向４個所位置に支持した変位センサユニットとハブに外嵌固定した断面Ｌ字形の被検出リングとにより、上記４個所位置での、上記外輪に対する上記ハブの、ラジアル方向及びアキシアル方向の変位を検出し、各部の検出値に基づいて、このハブに加わる荷重の方向及びその大きさを求める構造が記載されている。
【０００８】
又、特許文献４には、一部の剛性を低くした外輪相当部材に動的歪みを検出する為のストレンゲージを設け、このストレンゲージが検出する転動体の通過周波数から転動体の公転速度を求め、この公転速度から、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。
【０００９】
更に、特許文献５には、互いに逆方向の接触角を付与された転動体の公転速度が荷重の作用方向及び大きさにより変化する事を利用して、静止側軌道輪である外輪と、回転側軌道輪であるハブとの間に作用するラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方を求める構造が記載されている。
【００１０】
又、未公開ではあるが、例えば特願２００５−１４７６４２号には、回転側軌道輪に支持したエンコーダと静止側軌道輪に支持したセンサとにより、これら両軌道輪同士の間の変位を測定し、この変位から、これら両軌道輪同士の間に加わる荷重を求める構造が開示されている。図５〜７は、上記特願２００５−１４７６４２号に開示された、先発明の第１例を示している。この先発明の第１例の構造は、図５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の径方向内方に、車輪を支持固定する回転側軌道輪であるハブ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。そして、このハブ２の中間部に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ４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３、３の間部分にセンサ５を、その検出部を被検出面である上記エンコーダ４の外周面に近接対向させた状態で設けている。尚、このセンサ５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む事が適切である。
【００１１】
図６に示す様に、上記エンコーダ４の外周面には、Ｎ極に着磁した部分（第一特性部）とＳ極に着磁した部分（第二特性部）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。そして、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の形状を、上記エンコーダ４の軸方向（上記外周面の幅方向）に対し所定角度だけ傾斜した直線形状とすると共に、円周方向に隣り合う各境界同士で軸方向に対する傾斜方向を互いに逆にしている。これにより、上記Ｎ極に着磁された部分の円周方向に関する幅を軸方向片側｛図６（Ｂ）の下側｝程広くし、且つ、上記Ｓ極に着磁された部分の円周方向に関する幅を軸方向他側｛図６（Ｂ）の上側｝程広くしている。尚、図示の構造では、上記エンコーダ４として永久磁石製のものを使用している為、上記センサ５側に永久磁石を組み込んではいない。これに対し、エンコーダとして磁性材製のもの（例えば、第一特性部を凸部又は柱部とし、第二特性部を凹部又は透孔としたもの）を使用する場合には、上記センサ５側に永久磁石を組み込む。
【００１２】
この様に構成する先発明の第１例の場合、上記センサ５の出力信号が変化するパターンは、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用する事により変化する。この点に就いて、図７を参照しつつ説明する。先ず、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない状態で、上記センサ５の検出部は、図７の鎖線α上、即ち、上記エンコーダ４の外周面の軸方向中央部分に対向していると仮定する。この鎖線α上では、Ｎ極に着磁された部分の円周方向に関する幅と、Ｓ極に着磁された部分の円周方向に関する幅とが互いに等しい為、上記センサ５の出力信号は、図７の（Ｂ）に示す様に、基準電圧（例えば０Ｖ）を中心として両側に同じだけ振れる。即ち、上記出力信号の電圧がこの基準電圧よりも高くなる周期ＴH と低くなる周期ＴL とは互いに等しく（ＴH ＝ＴL ）なる。又、上記出力信号の電圧の最大値と上記基準電圧との差△ＶH と、同じく最小値と基準電圧との差△ＶL とも、互いに等しく（△ＶH ＝△ＶL ）なる。
【００１３】
これに対し、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図７で下向きのアキシアル荷重が作用し（上記外輪１と上記ハブ２とが軸方向に相対変位し）た場合には、上記センサ５の検出部は、図７の鎖線β上の部分に対向する。この鎖線β上では、Ｎ極に着磁された部分の円周方向に関する幅が、Ｓ極に着磁された部分の円周方向に関する幅よりも狭い為、上記センサ５の出力信号は、図７の（Ａ）に示す様に、基準電圧（例えば０Ｖ）を中心として低位側に大きく振れる。即ち、上記出力信号の電圧がこの基準電圧よりも低くなる周期ＴL が高くなる周期ＴH よりも大きく（ＴH ＜ＴL ）なる。又、上記出力信号の電圧の最小値と基準電圧との差△ＶL が、同じく最大値と基準電圧との差△ＶH よりも大きく（△ＶL ＞△ＶH ）なる。
【００１４】
更に、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図７で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記センサ５の検出部は、図７の鎖線γ上の部分に対向する。この鎖線γ上では、Ｎ極に着磁された部分の円周方向に関する幅が、Ｓ極に着磁された部分の円周方向に関する幅よりも広い為、上記センサ５の出力信号は、図７の（Ｃ）に示す様に、基準電圧（例えば０Ｖ）を中心として高位側に大きく振れる。即ち、上記出力信号の電圧がこの基準電圧よりも高くなる周期ＴH が低くなる周期ＴL よりも大きく（ＴH ＞ＴL ）なる。又、上記出力信号の電圧の最大値と上記基準電圧との差△ＶH が、同じく最小値と基準電圧との差△ＶL よりも大きく（△ＶH ＞△ＶL ）なる。
【００１５】
従って、上記センサ５の出力信号のパターンを見れば、上記外輪１に対する上記ハブ２の軸方向変位量を求める事ができる。具体的には、この出力信号の電位が基準電圧よりも高くなる周期ＴH と低くなる周期ＴL との比「ＴH ／ＴL 」を観察すれば、上記軸方向変位量を求める事ができる。又は、上記出力信号の電圧の最大値と上記基準電圧との差△ＶH と、同じく最小値と基準電圧との差△ＶL との比「△ＶH ／△ＶL 」を観察する事によっても、上記軸方向変位量を求められる。更には、上記センサ５の出力信号を、例えば上記基準電圧よりも高位側をＨｉｇｈレベルとし、低位側をＬｏｗレベルとする矩形波信号に変換し、この矩形波信号のデューティ比「ＴH ／（ＴH ＋ＴL ）」を観察する事によっても、上記軸方向変位量を求められる。これら各比「ＴH ／ＴL 」、「△ＶH ／△ＶL 」、「ＴH ／（ＴH ＋ＴL ）」と上記軸方向変位量との関係は、何れの比に就いても直線的であるから、容易に求められる。そして、求めた関係を、図示しない演算器（マイクロコンピュータ）にインストールするソフトウェア中に組み込んでおく。
【００１６】
更に、上記軸方向変位量と上記アキシアル荷重との関係は、計算により、或は実験により求められる。計算により求める場合には、転がり軸受ユニットの諸元や材質を基に、この転がり軸受ユニットの技術分野で広く知られた理論に基づいて求める。又、実験により求める場合には、上記外輪１とハブ２との間に、それぞれが既知である、異なる大きさのアキシアル荷重を加えつつ、上記外輪１に対する上記ハブ２の軸方向変位量を測定する。何れにしても、これら軸方向変位量とアキシアル荷重との関係を求め、上記ソフトウェア中に組み込んでおく。運転時には、上記演算器が、上記センサ５の出力信号に関する上記何れかの比「ＴH ／ＴL 」、「△ＶH ／△ＶL 」、「ＴH ／（ＴH ＋ＴL ）」と、上記各関係とに基づいて、上記アキシアル荷重を求める。
【００１７】
次に、図８〜１１は、前記特願２００５−１４７６４２号に開示された、先発明の第２例を示している。この先発明の第２例の場合には、回転側軌道輪であるハブ２の中間部に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ４ａを外嵌固定すると共に、静止側軌道輪である外輪１の軸方向中間部で複列に配置された各転動体３、３の間部分に１対のセンサ５、５を、それぞれの検出部を被検出面である上記エンコーダ４ａの外周面に近接対向させた状態で設けている。
【００１８】
図９〜１１に示す様に、上記エンコーダ４ａの外周面には、Ｎ極に着磁した部分（第一特性部）とＳ極に着磁した部分（第二特性部）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。又、この外周面を、上記エンコーダ４ａの軸方向（この外周面の幅方向）中央部を境として、軸方向に隣り合う２つの領域に分けると共に、これら各領域同士で、上記Ｎ極に着磁された部分と上記Ｓ極に着磁された部分との境界の形態を、互いに異ならせている。具体的には、上記各領域でそれぞれ、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の形状を、軸方向に対し絶対値で同じ角度だけ傾斜した直線形状とすると共に、上記各領域同士で、軸方向に対する上記境界の傾斜方向を互いに逆方向としている。従って、上記外周面に配置された、上記Ｎ極に着磁された部分と上記Ｓ極に着磁された部分とは、それぞれ軸方向中央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。
【００１９】
又、上記各センサ５、５は、検出部に、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ、ＧＭＲ等の磁気検知素子を組み込んでいる。この様な両センサ５、５の検出部が上記エンコーダ４ａの外周面に対向する位置は、このエンコーダ４ａ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５、５の検出部は、上記外輪１の中心軸を含む同一の仮想平面上に配置されている。又、この外輪１と上記ハブ２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上記Ｓ極に着磁された部分との軸方向中央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５、５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４ａ、５、５の設置位置を規制している。
【００２０】
上述の様に構成する先発明の第２例の場合、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ５、５の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない状態では、上記両センサ５、５の検出部は、図１１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５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。これに対し、上記エンコーダ４ａを固定したハブ２に、図１１の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用し（上記外輪１と上記ハブ２とが軸方向に相対変位し）た場合には、上記両センサ５、５の検出部は、図１１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５、５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４ａを固定したハブ２に、図１１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５、５の検出部は、図１１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５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【００２１】
この様に、先発明の第２例の場合には、上記両センサ５、５の出力信号の位相が、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の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５、５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、上述した先発明の第２例の場合には、上記両センサ５、５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、上記外輪１とハブ２との軸方向の相対変位の向き及び大きさ、延いては、これら外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。この先発明の第２例の場合も、上述した先発明の第１例の場合と同様、上記軸方向の相対変位量やアキシアル荷重を求める為の演算は、図示しない演算器により行なう。
【００２２】
次に、図１２は、未公開ではあるが、本発明者が先に考えた、先発明の第３例を示している。この先発明の第３例の場合には、回転側軌道輪であるハブ２の中間部に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ４ｂを、断面クランク形の支持環１２を介して外嵌固定している。このエンコーダ４ｂの被検出面である外周面には、Ｎ極に着磁した部分（第一特性部）とＳ極に着磁した部分（第二特性部）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。又、図１２（Ａ）に示す様に、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境界の形状を、上記エンコーダ４ｂの軸方向（上記外周面の幅方向）に対して同方向に同じ角度だけ傾斜した直線形状としている。この様なエンコーダ４ｂの外周面には、静止側軌道輪である外輪１の軸方向中間部に支持したセンサ５の検出部６を、径方向に近接対向させている。尚、このセンサ５の検出部６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む事が適切である。
【００２３】
又、上記外輪１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１２（Ａ）及び図１３の右側｝内周面と上記ハブ２の内端部外周面との間を塞ぐ組み合わせシールリング７を構成する、上記ハブ２の内端部に外嵌固定したスリンガ８の内側面に、円輪状の第二エンコーダ９を、上記ハブ２と同心に添着固定している。この第二エンコーダ９の被検出面である内側面には、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。又、図１２（Ｂ）に示す様に、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境界を、放射方向の直線形状としている。上記エンコーダ４ｂの外周面に存在するＳ極及びＮ極の数と、上記第二エンコーダ９の内側面に存在するＳ極及びＮ極の数とは、互いに等しい。この様な第二エンコーダ９の内側面には、懸架装置を構成するナックル（図示せず）等の静止部材の一部に支持した第二センサ１０の検出部１１を、軸方向に近接対向させている。尚、この第二センサ１０の検出部１１にも、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む事が適切である。
【００２４】
又、この先発明の第３例の場合には、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用せず、これら外輪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、上記両センサ４ｂ、９の検出信号が同時に（或いは所定の時間差で）変化する様にしている。この為に、上記中立状態で、上記第二センサ１０の検出部１１が上記第二エンコーダ９の内側面に存在するＳ極とＮ極との境界に対向するのと同時に、上記センサ５の検出部６が上記エンコーダ４ｂの外周面に存在するＳ極とＮ極との境界に対向する様に、各部材１０、９、５、４ｂの設置位置を規制している。
【００２５】
上述の様に構成する先発明の第３例の場合、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用する（これら外輪１とハブ２とが軸方向に相対変位する）と、上記両センサ５、１０の出力信号の位相がずれる。即ち、上記第二エンコーダ９の内側面に対向している上記第二センサ１０の検出信号の位相は、上記相対変位の有無に関係なく、一定である（進んだり遅れたりする事はない）。これに対し、上記エンコーダ４ｂの外周面に対向している上記センサ５の検出信号の位相は、上記相対変位に伴って、進んだり遅れたりする。従って、この様に進んだり遅れたりする分だけ、上記両センサ５、１０の出力信号の位相がずれる。
【００２６】
この様に、先発明の第３例の場合には、上記両センサ５、１０の出力信号の位相が、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の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５、１０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、上述した先発明の第３例の場合には、上記両センサ５、１０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、上記外輪１とハブ２との軸方向の相対変位の向き及び大きさ、延いては、これら外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。この先発明の第３例の場合も、前述した先発明の第１例の場合と同様、上記軸方向の相対変位量やアキシアル荷重を求める為の演算は、図示しない演算器により行なう。
【００２７】
次に、図１３は、やはり未公開ではあるが、本発明者が先に考えた、先発明の第４例を示している。この先発明の第４例の場合には、回転側軌道輪であるハブ２の内端部に支持環１３を、このハブ２と同心に外嵌固定している。これと共に、この支持環１３を構成する大径円筒部１４の外周面に、上述した先発明の第３例で使用したものと同様の構成を有する円筒状のエンコーダ４ｂを添着固定している。又、このエンコーダ４ｂの被検出面である外周面の上下両端部に、１対のセンサ５ａ、５ｂの検出部を近接対向させている。即ち、静止側軌道輪である外輪１の内端開口部に被着したカバー１５の内周面の上下両端部に上記両センサ５ａ、５ｂを支持固定すると共に、これら両センサ５ａ、５ｂの検出部を、上記エンコーダ４ｂの外周面の上下両端部に近接対向させている。尚、これら両センサ５ａ、５ｂ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む事が適切である。
【００２８】
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（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。そして、このモーメントの大きさは、上記接地面から入力されるアキシアル荷重の大きさに比例する。そこで、このモーメントを求めれば、このアキシアル荷重を求められる事になる。一方、上記ハブ２にモーメントが加わると、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５ａ、５ｂの検出信号の位相が、それぞれ中立位置に対して、逆方向にずれる。そこで、これら両センサ５ａ、５ｂの検出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。この先発明の第４例の場合も、前述した先発明の第１例の場合と同様、上記モーメントやアキシアル荷重を求める為の演算は、図示しない演算器により行なう。
【００２９】
上述した様に、先発明の第１〜４例の場合には、センサ５、５ａ、５ｂ、１０の出力信号に基づいて変位量や荷重を求められる為、荷重測定装置のコスト低減並びに耐久性確保を十分に図れる。ところが、上述した様な各先発明には、上記変位量や荷重を求める際に行なう演算処理に関して、次の様な改良すべき点がある。この点に就いて、図１４〜１５を参照しつつ説明する。上述した各先発明が対象とした転がり軸受ユニットの場合、外輪１とハブ２との間に作用する荷重若しくは力（アキシアル荷重、ラジアル荷重、モーメント、以下、単に荷重とする）と、これら外輪１とハブ２との相対変位量（軸方向変位量、径方向変位量、傾き）との間には、図１４（Ａ）に示す様な関係、即ち、上記荷重の絶対値が大きくなる程この荷重に対する上記相対変位量の変化率が小さくなる関係｛非線形（曲線）関係｝が成立するのが一般的である。この様な非線形関係が成立する理由は、上記荷重の絶対値と共に上記相対変位量の絶対値が増大する程、上記転がり軸受ユニットの剛性が高くなる為である。一方、上述した各先発明の場合、上記相対変位量と、上記各センサ５、５ａ、５ｂの出力信号に関する変化情報（例えば、デューティ比、位相差）との間には、図１４（Ｂ）に示す様な関係｛線形（直線）関係｝が成立する。この様な直線関係が成立する理由は、上述した各先発明の場合、図１５｛（Ａ）は先発明の第１例、（Ｂ）は同第２例、（Ｃ）は同第３〜４例｝に示す様に、エンコーダ４、４ａ、４ｂの被検出面に存在する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を、それぞれ全体的に｛同図（Ａ）（Ｃ）｝又は各領域毎に｛同図（Ｂ）｝、上記被検出面の幅方向に対して傾斜した直線形状としている為である。
【００３０】
従って、上述した各先発明の場合、上記変化情報と上記荷重との間には、図１４（Ｃ）に示す様な関係、即ち、上記変化情報の絶対値が大きくなる程この変化情報に対する上記荷重の変化率が大きくなる関係（非線形関係）が成立する。この結果、上述した各先発明の場合、上記変化情報から上記荷重を求める際には、これら変化情報と荷重との関係を示すマップを利用して、上記演算器によりマップ換算を行なう必要がある。ところが、この様なマップ換算を行なう場合には、例えば単純な四則演算を行なう場合に比べて、計算量が多くなる。従って、その分だけ上記荷重を求めるのに要する時間が長くなる。ところが、この様に荷重を求めるのに要する時間が長くなる事は、車両の走行制御の信頼性を向上させる観点より、好ましくない。又、上述した各先発明の場合には、上記演算器によりマップ換算を行なうべく、この演算器のメモリーに上記マップを記憶させておく必要がある。ところが、この様にメモリーにマップを記憶させると、その分だけ上記演算器のコストが高くなる為、好ましくない。
【００３１】
これらの問題を解決する為の対応策として、例えば測定すべき荷重範囲の全体で上記荷重と上記相対変位量との間に直線関係が成立する様に、転がり軸受ユニットの構造を工夫する事が考えられる。ところが、この様な対応策を採用すると、当該転がり軸受ユニットの軸受性能が犠牲となる為、好ましくない。又、別の対応策として、マップを用いる代わりに、上記荷重と上記相対変位量との関係を多項式関数で近似し、この多項式関数の係数から上記荷重を求める事が考えられる。ところが、この様な対応策を採用する場合には、上記荷重と上記相対変位量との関係を単純な多項式関数で近似しきれない場合が多く、演算結果に大きな近似誤差が生じる可能性がある。又、この近似誤差を極力小さくすべく、複雑な多項式関数を用いると、上記マップ換算を行なう場合と同様、計算量が増加し、上記荷重を求めるのに要する時間が長くなると言った不都合を生じる。
【００３２】
【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】特開２００４−３９１８号公報
【特許文献４】特公昭６２−３３６５号公報
【特許文献５】特開２００５−３１０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明の荷重測定装置は、上述の様な事情に鑑み、荷重と相対変位量との関係が非線形になる回転支持装置を対象とする場合でも、マップを用いる事なく、センサの出力信号に関する変化情報から荷重を求める演算を容易に行なえ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】
【００３４】
本発明の荷重測定装置は、エンコーダと、センサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、回転部材の一部に支持されて、この回転部材と共に回転する。そして、この回転部材の回転中心と同心で、この回転部材の回転方向に対する直角方向をその幅方向とする、被検出面を備える。そして、この被検出面に互いに異なる特性を有する第一特性部と第二特性部とを、円周方向に関して交互に配置すると共に、これら第一特性部と第二特性部との境界の円周方向に関するピッチ若しくは位相を、上記被検出面の幅方向に亙り連続的に変化させている。
又、上記センサは、その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、静止部材に支持されている。そして、この静止部材と上記回転部材との間に荷重が作用する事により、これら静止部材と回転部材との相対位置が変化する事に伴い、上記被検出面に対する上記検出部の対向位置が、この被検出面の幅方向に変化し、且つ、この被検出面のうち上記検出部を対向させた部分の円周方向に関する特性変化のパターンに対応して、その出力信号のパターンを変化させる。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記荷重を求める。
特に、本発明の荷重測定装置に於いては、上記荷重と上記センサの出力信号のパターンとが、互いに一次関数の関係（請求項１）又は二次若しくは三次の多項式関数で近似できる関数の関係（請求項３）で変化する様に、上記第一特性部と上記第二特性部との境界の形状を規制している。
【発明の効果】
【００３５】
上述の様に、本発明の荷重測定装置の場合には、対象となる回転支持装置の荷重の大きさと変位量との関係に関する特性に拘わらず、荷重とセンサの出力信号のパターンとが、互いに一次関数の関係又は二次若しくは三次の多項式関数で近似できる関数の関係で変化する。この為、上記センサの出力信号に関する変化情報（例えば、デューティ比、複数のセンサの出力信号の位相差）も、上記荷重に対し、一次関数の関係又は二次若しくは三次の多項式関数で近似できる関数の関係で変化する。従って、マップを用いる事なく、センサの出力信号に関する変化情報から荷重を求める演算を、演算器により容易に行なえる。この結果、この演算器のコストを低減できる。これと共に、荷重を求めるのに要する時間を短くできる為、車両の走行制御の信頼性を向上させる事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
請求項１に記載した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、第一特性部と第二特性部との境界を、回転部材と静止部材との相対位置と荷重との関係を示す特性曲線又はこの特性曲線に鏡面対称な曲線と同形状（相似形状を含む事は当然である）とする。
【００３７】
又、請求項１〜３に記載した発明を実施する場合に、例えば、請求項４に記載した様に、円周方向に関する第一特性部の幅が被検出面の幅方向片側程広くし、且つ、円周方向に関する第二特性部の幅が上記被検出面の幅方向他側程広くした構造を採用する。
或いは、請求項５に記載した様に、被検出面を幅方向に関する複数の領域に分けると共に、これら各領域毎に第一特性部と第二特性部との境界の形状を互いに異ならせ、且つ、このうちの少なくとも１つの領域の境界の形状を、荷重とセンサの出力信号のパターンとが互いに一次関数又は二次若しくは三次の多項式関数で近似できる関数の関係で変化する様に規制する。これと共に、上記各領域にそれぞれの検出部を対向させた複数のセンサの出力信号の位相差に基づいて、演算器により荷重の大きさを求める構造を採用する。
或いは、請求項６に記載した様に、円周方向に関する第一、第二両特性部の幅を、それぞれ被検出面の幅方向に関して一定とする。これと共に、この被検出面の円周方向複数個所にそれぞれの検出部を対向させた複数のセンサの出力信号の位相差に基づいて、演算器により荷重の大きさを求める構造を採用する。
或いは、請求項７に記載した様に、円周方向に関する第一、第二両特性部の幅を、それぞれ被検出面の幅方向に関して一定とする。これと共に、この被検出面にその検出部を対向させたセンサの出力信号と、他のエンコーダの被検出面にその検出部を対向させた他のセンサの出力信号との位相差に基づいて、演算器により荷重の大きさを求める構造を採用する。
【００３８】
又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項８に記載した様に、回転部材を、転がり軸受ユニットを構成して使用時に回転する回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪に結合固定する部材とし、静止部材を、上記転がり軸受ユニットを構成して使用時にも回転しない静止側軌道輪又はこの静止側軌道輪を支持固定する部材とする。
更に好ましくは、請求項９に記載した様に、上記転がり軸受ユニットを、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものとする。
【実施例１】
【００３９】
図１〜２は、請求項１、２、４、８、９に対応する、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、エンコーダ４ｃの外周面（被検出面）に存在する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の形状を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５〜７及び図１５（Ａ）に示した先発明の第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００４０】
本実施例の場合には、前述の図６〜７及び図１５（Ａ）に示した様な被検出面を有するエンコーダ４の代わりに、図１に示す様な被検出面を有するエンコーダ４ｃを使用する。図６〜７及び図１５（Ａ）に示したエンコーダ４の場合と同様、本実施例のエンコーダ４ｃの場合には、被検出面である外周面に存在するＮ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とのうち、Ｎ極に着磁された部分の円周方向（図１、１５の左右方向）に関する幅を、軸方向片側｛図１、１５の上側｝程広くし、且つ、Ｓ極に着磁された部分の円周方向に関する幅を、軸方向他側｛図１、１５の下側｝程広くしている。但し、図６〜７及び図１５（Ａ）に示したエンコーダ４の場合が、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の形状を、それぞれ直線形状としていたのに対し、本実施例のエンコーダ４の場合には、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の形状を、それぞれ曲線形状としている。具体的には、これら各境界の形状を、図２（Ａ）｛前述の図１４（Ａ）｝に示す様な特性曲線、即ち、転がり軸受ユニットの外輪１とハブ２（図５参照）との間に作用するアキシアル荷重（「荷重」）の絶対値が大きくなる程、このアキシアル荷重に対する上記外輪１とハブ２との軸方向の相対変位量（「相対変位量」）の変化率が小さくなる関係を示す特性曲線（非線形曲線）、又は、この特性曲線に鏡面対称な曲線と同形状としている。より具体的には、上記エンコーダ４ｃの外周面に、上記特性曲線と同形状の境界と、この特性曲線に鏡面対称な曲線と同形状の境界とを、円周方向に関して交互に配置している。
【００４１】
そして、この様な構成を採用する事により、上記軸方向の相対変位量と、上記エンコーダ４ｃの外周面に対向させたセンサ５の出力信号（図５、７参照）に関する変化情報（例えば、前述したデューティ比「ＴH ／（ＴH ＋ＴL ）」）との間に、図２（Ｂ）に示す様な関係、即ち、上記軸方向の相対変位量の絶対値が大きくなる程、この相対変位量に対する上記変化情報の変化率が大きくなる関係（非線形曲線関係）が成立する様にしている。そして、この様な関係を成立させる事により｛図２（Ａ）の関係と図２（Ｂ）の関係との合成により｝、上記変化情報と上記アキシアル荷重との間に、図２（Ｃ）に示す様な直線関係が成立する様にしている。
【００４２】
上述の様に、本実施例の荷重測定装置の場合には、上記センサ５の出力信号に関する変化情報と上記アキシアル荷重とが、互いに図２（Ｃ）に示す様な直線関係（一次関数）で変化する。従って、本実施例の場合、マップを用いる事なく、図示しない演算器により、上記直線関係を利用した簡単な（一次関数の）四則演算を行なうだけで、上記センサ５の出力信号に関する変化情報から上記アキシアル荷重を求める事ができる。この結果、本実施例の場合には、上記演算器のコストを低減できる。これと共に、上記アキシアル荷重を求めるのに要する時間を短くできる為、車両の走行制御の信頼性を向上させる事ができる。
【実施例２】
【００４３】
次に、請求項１、２、５、８、９に対応する、本発明の実施例２に就いて、上述の実施例１で使用した図２に加えて、図３を参照しつつ説明する。尚、本実施例の特徴は、エンコーダ４ｄの外周面（被検出面）に存在する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の形状を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図８〜１１及び図１５（Ｂ）に示した先発明の第２例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００４４】
本実施例の場合には、前述の図９〜１１及び図１５（Ｂ）に示した様な被検出面を有するエンコーダ４ａの代わりに、図３に示す様な被検出面を有するエンコーダ４ｄを使用する。図９〜１１及び図１５（Ｂ）に示したエンコーダ４ａの場合と同様、図３に示した本実施例のエンコーダ４ｄの場合には、被検出面である外周面を、このエンコーダ４ａの軸方向（この外周面の幅方向。図３、１５の上下方向）中央部を境として、軸方向に隣り合う２つの領域に分けると共に、これら各領域同士で、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の形態を、互いに異ならせている。これにより、上記外周面に配置された、Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とを、それぞれ軸方向中央部が円周方向（図３、１５の左右方向）に関して最も突出した（又は凹んだ）、紡錘形としている。即ち、図９〜１１及び図１５（Ｂ）に示したエンコーダ４ａの場合が、上記各領域毎の境界の形状を、それぞれ直線形状としていたのに対し、本実施例のエンコーダ４ｄの場合には、上記各領域毎の境界の形状を、それぞれ曲線形状としている。具体的には、これら各領域毎の境界の形状を、図２（Ａ）｛前述の図１４（Ａ）｝に示す様な特性曲線、即ち、転がり軸受ユニットの外輪１とハブ２（図８参照）との間に作用するアキシアル荷重の絶対値が大きくなる程、このアキシアル荷重に対する上記外輪１とハブ２との軸方向の相対変位量の変化率が小さくなる関係を示す特性曲線（非線形曲線）、又は、この特性曲線に鏡面対称な曲線と同形状としている。より具体的には、軸方向片側（図３の上側）の領域に存在する境界の形状を、それぞれ上記特性曲線と同形状にすると共に、軸方向他側（図３の下側）の領域に存在する境界の形状を、それぞれ上記特性曲線に鏡面対称な曲線と同形状にしている。
【００４５】
そして、この様な構成を採用する事により、上記軸方向の相対変位量と、上記各領域に対向させた１対のセンサ５、５の出力信号（図８、１１参照）に関する変化情報（これら両センサ５、５の出力信号の位相差）との間に、図２（Ｂ）に示す様な関係、即ち、上記軸方向の相対変位量の絶対値が大きくなる程、この相対変位量に対する上記変化情報の変化率が大きくなる関係（非線形関係）が成立する様にしている。そして、この様な関係を成立させる事により、上記変化情報と上記アキシアル荷重との間に、図２（Ｃ）に示す様な直線関係が成立する様にしている。
【００４６】
上述の様に、本実施例の荷重測定装置の場合も、上記各センサ５、５の出力信号に関する変化情報と上記アキシアル荷重とが、互いに図２（Ｃ）に示す様な直線関係で変化する。従って、本実施例の場合も、マップを用いる事なく、図示しない演算器により、上記直線関係を利用した簡単な四則演算を行なうだけで、上記各センサ５、５の出力信号に関する変化情報から上記アキシアル荷重を求める事ができる。この結果、上記演算器のコストを低減できる。これと共に、上記アキシアル荷重を求めるのに要する時間を短くできる為、車両の走行制御の信頼性を向上させる事ができる。
【実施例３】
【００４７】
次に、請求項１、２、６、７、８、９に対応する、本発明の実施例３に就いて、前述の実施例１で使用した図２に加えて、図４を参照しつつ説明する。尚、本実施例の特徴は、円筒状のエンコーダ４ｅの外周面（被検出面）に存在する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の形状を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１２〜１３及び図１５（Ｃ）に示した先発明の第３〜４例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００４８】
本実施例の場合には、前述の図１２〜１３及び図１５（Ｃ）に示した様な被検出面を有するエンコーダ４ｂの代わりに、図４に示す様な被検出面を有するエンコーダ４ｅを使用する。図１２〜１３及び図１５（Ｃ）に示したエンコーダ４ｂの場合と同様、図４に示した本実施例のエンコーダ４ｅの場合には、被検出面である外周面に存在する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の円周方向（図４、１５の左右方向）に関する位相を、上記エンコーダ４ｅの軸方向（上記外周面の幅方向。図４、１５の上下方向）片側（同図の上側）から他側（同図の下側）に向かう程、円周方向片側（同図の右側）から他側（同図の左側）に向かう方向に連続的に変化させている。そして、上記各境界の形状を互いに等しくする事により、上記Ｎ極に着磁された部分及び上記Ｓ極に着磁された部分の円周方向に関する幅が、それぞれ軸方向の何れの部分でも等しくなる様にしている。但し、図１２〜１３及び図１５（Ｃ）に示したエンコーダ４ｂの場合が、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の形状を、それぞれ上記軸方向に対し傾斜した直線形状としていたのに対し、本実施例のエンコーダ４ｅの場合には、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の形状を、それぞれ曲線形状としている。具体的には、これら各境界の形状を、図２（Ａ）（前述の図１４）に示す様な特性曲線、即ち、転がり軸受ユニットの外輪１とハブ２（図１２〜１３参照）との間に作用するアキシアル荷重又はモーメント（荷重）の絶対値が大きくなる程、このアキシアル荷重又はモーメントに対する上記外輪１とハブ２との軸方向の相対変位量又は傾き（「相対変位量」）の変化率が小さくなる関係を示す特性曲線（非線形曲線）と同形状としている。
【００４９】
そして、この様な構成を採用する事により、上記軸方向の相対変位量又は傾きと、上記エンコーダ４ｅの外周面に対向させたセンサ５（５ａ）の出力信号に関する変化情報（本実施例を前記図１２の構造に適用する場合には、上記センサ５の出力信号と第二センサ１０の出力信号との位相差。同じく前記図１３の構造に適用する場合には、上記センサ５ａの出力信号と他のセンサ５ｂの出力信号との位相差）との間に、図２（Ｂ）に示す様な関係、即ち、上記軸方向の相対変位量又は傾きの絶対値が大きくなる程、この軸方向の相対変位量又は傾きに対する上記変化情報の変化率が大きくなる関係（非線形関係）が成立する様にしている。そして、この様な関係を成立させる事により、上記変化情報と上記アキシアル荷重又はモーメント荷重との間に、図２（Ｃ）に示す様な直線関係が成立する様にしている。
【００５０】
上述の様に、本実施例の荷重測定装置の場合も、上記センサ５（５ａ）の出力信号に関する変化情報と上記アキシアル荷重又はモーメント荷重とが、互いに図２（Ｃ）に示す様な直線関係で変化する。従って、本実施例の場合も、マップを用いる事なく、図示しない演算器により、上記直線関係を利用した簡単な四則演算を行なうだけで、上記各センサ５、５の出力信号に関する変化情報から上記アキシアル荷重又はモーメント荷重を求める事ができる。この結果、上記演算器のコストを低減できる。これと共に、上記アキシアル荷重又はモーメント荷重を求めるのに要する時間を短くできる為、車両の走行制御の信頼性を向上させる事ができる。
【００５１】
尚、上述した各実施例では、エンコーダを永久磁石により構成すると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部をＮ極に着磁された部分とし、第二特性部をＳ極に着磁された部分とした。但し、本発明を実施する場合には、エンコーダを磁性材により構成すると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部を凸部又は柱部若しくは舌片とし、第二特性部を凹部又は透孔若しくは切り欠きとする事もできる。この様な磁性材製のエンコーダを採用する場合には、このエンコーダの被検出面に対向させるセンサ側に永久磁石を組み込む。
【００５２】
又、上述した各実施例では、エンコーダの被検出面を円筒面とする事により、転がり軸受ユニットを構成する外輪とハブとの間の軸方向の相対変位量又は傾き、更にはこれら外輪とハブとの間に作用するアキシアル荷重又はモーメント荷重を求める構造を採用した。但し、本発明を実施する場合には、エンコーダの被検出面を円輪面とする事により、上述した各実施例の場合と同様の原理で、上記外輪とハブとの間の径方向の相対変位量、更にはこれら外輪とハブとの間に作用するラジアル荷重を求める事もできる。この場合には、第一、第二両特性部同士の境界を、径方向に対し傾斜させる（図１、３、４の上下方向を径方向とする形状の被検出面を設ける）。
【００５３】
又、本発明を実施する場合、エンコーダの被検出面に存在する境界の形状の設計自由度が小さく、センサの出力信号に関する変化情報と荷重との関係を完全な直線関数の関係に補正する事ができない場合でも、簡単な多項式関数（例えば、二次又は三次の多項式関数）で近似できる関数関係に補正すれば、上述した各実施例の場合と同様、マップを用いる事なく、当該関係を利用した簡単な四則演算を行なうだけで、上記変化情報から上記荷重を求める事ができる。
【００５４】
又、上述した各実施例では、エンコーダの被検出面に存在する境界の形状を工夫する事により、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさと、この転がり軸受ユニットを構成する軌道輪同士の変位量との関係に関する非線形特性を補正した。これに対して、本発明を実施する場合には、エンコーダの被検出面に存在する境界の形状を工夫する事により、上記以外の非線形要因（例えば、エンコーダや演算器の非線形性）を補正する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１を示す、エンコーダの被検出面の展開図。
【図２】実施例の作用を説明する為の、三種類の特性線図。
【図３】本発明の実施例２を示す、エンコーダの被検出面の展開図。
【図４】同実施例３を示す、エンコーダの被検出面の展開図。
【図５】先発明の第１例の構造を示す断面図。
【図６】エンコーダを示しており、（Ａ）は素材の、（Ｂ）は完成品の、それぞれ斜視図。
【図７】アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。
【図８】先発明の第２例の構造を示す断面図。
【図９】エンコーダの斜視図。
【図１０】エンコーダの被検出面の展開図。
【図１１】アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。
【図１２】先発明の第３例の構造を示す断面図。
【図１３】同第４例の構造を示す断面図。
【図１４】先発明で生じる問題を説明する為の、三種類の特性線図。
【図１５】同じく、エンコーダの被検出面の３例を示す展開図。
【符号の説明】
【００５６】
１    外輪
２    ハブ
３    転動体
４、４ａ〜４ｅ  エンコーダ
５、５ａ、５ｂ  センサ
６    検出部
７    組み合わせシールリング
８    スリンガ
９    第二エンコーダ
１０    第二センサ
１１    検出部
１２    支持環
１３    支持環
１４    大径円筒部
１５    カバー
【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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