(57)【要約】【課題】車両の旋回時、旋回中心から見て径方向外側に存在する車輪を支持しているハブ２に作用するモーメントの変化率を大きくできる構造を実現する。これにより、上記車輪の接地面部分に存在する作用点Ｐに作用するアキシアル荷重Ｆｙの測定ゲインを増大させる。【解決手段】上記作用点Ｐを軸受ユニットの中心点Ｏよりも軸方向内方に配置する。この構成により、この作用点Ｐに作用するラジアル荷重ＦｚによるモーメントＭｚの向きを、アキシアル荷重ＦｙによるモーメントＭｙの向きと一致させる。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。【選択図】図１
2007199040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと、車両の車輪を構成するホイールと、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、外周面に回転側フランジを、それぞれ有し、使用時に回転する回転側軌道輪と、上記各静止側軌道と上記各回転側軌道との間にそれぞれ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、
上記ホイールは、上記回転側軌道輪と同心に配置した状態で、上記回転側フランジに結合固定されており、
上記荷重測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、演算器とを備え、
このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪と共に回転及び変位する回転部材の一部に支持固定され、この回転側軌道輪又はこの回転部材と同心に設けた被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、この被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相若しくはピッチを、この被検出面の幅方向に応じて連続的に変化させたものであり、
上記センサ装置は、使用時にも回転しない部分に支持されると共に、少なくとも１つのセンサを備え、このセンサは、検出部を上記被検出面に対向させており、且つ、この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が変化するパターンに基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有するものである、
ホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニットであって、
このホイールの軸方向中央部を、上記各転動体の列間中央部よりも軸方向内方又はこの列間中央部と軸方向同位置に配置している事を特徴とするホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項２】
エンコーダは、被検出面が円筒面であり、且つ、この被検出面のうち互いに軸方向に離れた２個所位置に第一、第二の特性変化部を備えたもので、これら両特性変化部の特性が円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化しており、少なくとも上記第一の特性変化部の特性変化の位相が軸方向に関し、上記第二の特性変化部と異なる状態で漸次変化しており、センサ装置は、１対のセンサを備えたもので、これら１対のセンサの検出部が、上記第一、第二の両特性変化部のうち、円周方向の位相が互いに等しい部分である下端部に対向しており、演算器は、上記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、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有するものである、請求項１に記載したホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項３】
エンコーダは、被検出面が円輪面であり、且つ、この被検出面のうち互いに径方向に離れた２個所位置に第一、第二の特性変化部を備えたもので、これら両特性変化部の特性が円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化しており、少なくとも上記第一の特性変化部の特性変化の位相が径方向に関し、上記第二の特性変化部と異なる状態で漸次変化しており、センサ装置は、１対のセンサを備えたもので、これら１対のセンサの検出部が、上記第一、第二の両特性変化部のうち、円周方向の位相が互いに等しい部分である上端部又は下端部に対向しており、演算器は、上記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、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有するものである、請求項１に記載したホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項４】
エンコーダは、被検出面が円筒面であり、且つ、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、このうちの第一特性部の円周方向に関する幅を軸方向片側程広くし、且つ、上記第二特性部の円周方向に関する幅を軸方向他側程広くしたものであり、センサ装置は、１つのセンサを備えたもので、このセンサの検出部が上記被検出面の下端部に対向しており、演算器は、このセンサの出力信号のデューティ比に基づいて、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有するものである、請求項１に記載したホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項５】
エンコーダは、被検出面が円輪面であり、且つ、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、このうちの第一特性部の円周方向に関する幅を径方向片側程広くし、且つ、上記第二特性部の円周方向に関する幅を径方向他側程広くしたものであり、センサ装置は、１つのセンサを備えたもので、このセンサの検出部が上記被検出面の上端部又は下端部に対向しており、演算器は、このセンサの出力信号のデューティ比に基づいて、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有するものである、請求項１に記載したホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項６】
エンコーダは、被検出面が円筒面であり、且つ、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、第二両特性部同士の境界を、軸方向片側に向かう程円周方向片側に向かう方向に傾斜させたものであり、センサ装置は、１対のセンサを備えたもので、これら１対のセンサの検出部が、上記被検出面のうちで円周方向に関する位相が互いに１８０度異なる部分である、上端部と下端部とに対向しており、演算器は、上記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、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有するものである、請求項１に記載したホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項７】
エンコーダは、被検出面が円輪面であり、且つ、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、第二両特性部同士の境界を、径方向片側に向かう程円周方向片側に向かう方向に傾斜させたものであり、センサ装置は、１対のセンサを備えたもので、これら１対のセンサの検出部が、上記被検出面うち円周方向に関する位相が互いに１８０度異なる部分である上端部と下端部とに対向しており、演算器は、上記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、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有するものである、請求項１に記載したホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係るホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、自動車等の車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪に加わる荷重の大きさを測定して、車両の安定運行の確保に利用する。
【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、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。この様な特許文献１に記載された荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、上記両列の玉の公転速度を、これら各玉を保持した１対の保持器の回転速度として求め、これら両列の玉の公転速度に基づいて、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を算出する。この様な従来構造の場合、上記各玉の転動面と上記両保持器のポケットの内面との間に不可避的に存在する隙間に起因して、上記両列の玉の公転速度と上記両保持器の回転速度との間に、微妙なずれが生じる可能性がある。この為、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を精度良く求める為には、改良の余地がある。
【０００４】
これに対して、未公開ではあるが、上述の様な不可避的なずれに基づく測定精度の悪化を防止できる構造として、特殊なエンコーダを使用した荷重測定装置付転がり軸受ユニットが発明（例えば、特願２００５−１４７６４２号）され、その開発が進められている。図３〜７は、この様な特殊なエンコーダを使用した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。この先発明の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、静止側軌道輪である外輪１の内径側に、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。具体的には、上記外輪１の内周面に複列に設けた外輪軌道４、４と、上記ハブ２の外周面に複列に設けた内輪軌道５、５との間に、それぞれ上記転動体３、３を複数個ずつ、転動自在に設けている。これら各転動体３、３には、互いに逆向きの（図示の場合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。又、上記外輪１の外周面の軸方向内端（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、３、６、８、１１、１２、１４、１６の右側。反対に、車両の幅方向外側となる図１、２、３、６、８、１１、１２、１４、１６の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書及び特許請求の範囲の全体で同じ。）寄り部分に固定側フランジ６を、上記ハブ２の外周面の外端寄り部分に回転側フランジ７を、それぞれ形成している。
【０００５】
そして、上記ハブ２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、円筒状のエンコーダ８を外嵌固定している。又、上記外輪１の中間部に１対のセンサ９、９を支持固定すると共に、これら両センサ９、９の検出部を、上記エンコーダ８の被検出面である外周面に近接対向させている。尚、上記１対のセンサ９、９の検出部にはそれぞれ、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。
【０００６】
上記エンコーダ８は、図４〜５に示す様に、永久磁石により全体を円筒状に構成すると共に、軟鋼板等の磁性金属板により全体を円筒状に構成した芯金１０の外周面に、全周に亙り添着固定している。そして、この芯金１０を上記ハブ２の軸方向中間部に、締り嵌めで外嵌固定している。又、被検出面である、上記エンコーダ８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。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８の軸方向（上記被検出面の幅方向）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、このエンコーダ８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。尚、上記被検出面のうち、軸方向の何れか一方の半部が第一の特性変化部に相当し、他方の半部が第二の特性変化部に相当する。
【０００７】
又、上記外輪１の軸方向中間部の下端部に１対の取付孔１１、１１を形成すると共に、これら両取付孔１１、１１の内側に、上記１対のセンサ９、９を挿通支持している。この様な各取付孔１１、１１を、負荷圏となる、上記外輪１の上端部に形成する事は、この外輪１の強度を確保する観点から好ましくない。そこで、図示の例では、上記各取付孔１１、１１を、非負荷圏となる、上記外輪１の下端部に形成している。そして、上記両センサ９、９の検出部を、それぞれ上記エンコーダ８の外周面の下端部で、円周方向に関する位相が互いに等しい部分に近接対向させている。又、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９、９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８、９、９の設置位置を規制している。
【０００８】
上述の様に構成する荷重測定装置付転がり軸受ユニットを自動車に組み付ける場合には、図６に略示する様に、上記外輪１の外周面に設けた固定側フランジ６を、懸架装置を構成するナックル１２に対し、図示しない複数本のボルトにより結合固定する。これと共に、ディスクブレーキを構成するディスク１３、及び、車輪１４を構成するホイール１５を、上記ハブ２の外周面に設けた回転側フランジ７に対し、図示しない複数のスタッド及びナットにより結合固定する。
【０００９】
上述の様に自動車に組み付けた先発明の第１例の場合、自動車の旋回時等に、車輪１４を構成するタイヤ１６と路面１７との接触部（接地面部分）から、上記ハブ２にアキシアル荷重が加わると、上記両センサ９、９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おらず、これら外輪１とハブ２とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ９、９の検出部は、図７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９、９の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。
【００１０】
これに対して、上記エンコーダ８を固定したハブ２に、図７の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用（上記外輪１に対し上記ハブ２が軸方向に変位）した場合には、上記両センサ９、９の検出部は、図７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９、９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８を固定したハブ２に、図７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９、９の検出部は、図７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９、９の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【００１１】
上述の様に、先発明の第１例の場合には、上記両センサ９、９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９、９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、先発明の第１例の場合には、上記両センサ９、９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２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、上記両センサ９、９の出力信号の位相差に基づいて上記アキシアル荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器には、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アキシアル荷重との関係を、計算式やマップ等の形式で組み込んでおく。
【００１２】
次に、図８〜１０は、先発明の第２例を示している。この先発明の第２例の場合も、上述した先発明の第１例の場合と同様、ハブ２の軸方向中間部に外嵌固定した、永久磁石製で円筒状のエンコーダ８ａの外周面（被検出面）に、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。但し、この先発明の第２例の場合、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線を、上記エンコーダ８ａの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜した直線とすると共に、円周方向に隣り合う各境界線同士で、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９（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９（Ｂ）の上側｝程広くしている。又、外輪１の軸方向中間部の下端部には、１つの取付孔１１のみを形成し、この取付孔１１の内側に１つのセンサ９を支持固定している。そして、このセンサ９の検出部を、上記エンコーダ８ａの外周面の下端部に近接対向させている。
【００１３】
上述の様に構成する先発明の第２例の場合、自動車の旋回時等に、車輪１４を構成するタイヤ１６（図６参照）の外周面と路面１７との接触部（接地面部分）から、上記ハブ２にアキシアル荷重が加わると、上記センサ９の出力信号のパターンが変化する。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おらず、これら外輪１とハブ２とが相対変位していない、中立状態では、上記センサ９の検出部は、図１０の（Ａ）の鎖線α上、即ち、上記エンコーダ８ａの外周面の幅方向中央部分に対向する。この結果、上記センサ９の出力信号のデューティ比（＝高電位継続時間／１周期）は、図１０の（Ｂ）に示す様に５０％となる。これに対して、上記エンコーダ８ａを固定したハブ２に、図１０の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用（上記外輪１に対し上記ハブ２が軸方向に変位）した場合には、上記センサ９の検出部は、図１０の（Ａ）の鎖線β上、即ち、上記エンコーダ８ａの外周面のうち、幅方向中央部よりも下側にずれた部分に対向する。この結果、上記センサ９の出力信号のデューティ比は、図１０の（Ｃ）に示す様に、５０％からずれた値（図示の例では３０％）となる。更に、上記エンコーダ８ａを固定したハブ２に、図１０の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記センサ９の検出部は、図１０の（Ａ）の鎖線γ上、即ち、上記エンコーダ８ａの外周面のうち、幅方向中央部よりも上側にずれた部分に対向する。この結果、上記センサ９の出力信号のデューティ比は、図１０（Ｄ）に示す様に、５０％から逆方向にずれた値（図示の例では７０％）となる。
【００１４】
上述の様に、先発明の第２例の場合には、上記センサ９の出力信号のデューティ比が、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センサ９の出力信号のデューティ比がずれる程度（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、先発明の第２例の場合には、上記センサ９の出力信号のデューティ比のずれの有無、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２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、上記センサ９の出力信号のデューティ比に基づいて上記アキシアル荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器には、予め理論計算や実験により調べておいた上記デューティ比と上記アキシアル荷重との関係を、計算式やマップ等の形式で組み込んでおく。
【００１５】
次に、図１１は、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、ハブ２の内端部に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ８ｂを、軟鋼板等の磁性金属板により段付円筒状に形成した支持環１８を介して、上記ハブ２と同心に支持固定している。被検出面である、このエンコーダ８ｂ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、上記Ｎ極に着磁した部分とＳ極に着磁した部分との境界線を、上記エンコーダ８ｂの軸方向に対し同方向に同じ角度だけ傾斜した直線としている。そして、この様なエンコーダ８ｂの外周面のうち、円周方向に関する位相が互いに１８０度異なる部分である、上下両端部に、１対のセンサ９、９の検出部を近接対向させている。即ち、外輪１の内端開口部に被着したカバー１９の内周面の上下両端部に上記両センサ９、９を支持固定すると共に、これら両センサ９、９の検出部を、上記エンコーダ８ｂの外周面の上下両端部に近接対向させている。
【００１６】
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とハブ２との間に加わるアキシアル荷重は、車輪１４を構成するタイヤ１６（図６参照）の外周面と路面１７との接触部（接地面部分）から入力される。この接地面部分は、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部分の中心とを含む（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、これに応じて、上記エンコーダ８ｂ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８ｂ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９、９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。そこで、これら両センサ９、９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られる。
【００１７】
次に、図１２〜１３は、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、外輪１の内端部内周面とハブ２ａの内端部外周面との間を塞ぐ組み合わせシールリング２０を構成する、上記ハブ２ａの内端部に外嵌固定したスリンガ２１の内側面に、永久磁石により円輪状に形成したエンコーダ８ｃを、上記ハブ２ａと同心に添着固定している。このエンコーダ８ｃは、前述の図３〜５に示した先発明の第１例に組み込んだ円筒状のエンコーダ８を、円輪状にした如き構成を有するものである。即ち、被検出面である、上記エンコーダ８ｃの内側面には、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。これらＮ極に着磁した部分とＳ極に着磁した部分との境界線は、上記エンコーダ８ｃの径方向中間部を境とした径方向両側部分で、それぞれ直線状にすると共に、これら径方向両側部分同士で、径方向に対する傾斜角度（絶対値）を互いに等しくし、且つ、径方向に対する傾斜方向を互いに逆にしている。即ち、上記境界線は、径方向中間部が円周方向片側に最も突出した、「く」字形となっている。尚、上記エンコーダ８ｃの内側面のうち、径方向の何れか一方の半部が第一の特性変化部に相当し、他方の半部が第二の特性変化部に相当する。
【００１８】
又、上記外輪１の内端部に被着したカバー１９ａの下端部に、１対のセンサ９、９を支持している。そして、この状態で、上記エンコーダ８ｃの内側面の下端部で、円周方向に関する位相が互いに等しい部分に、上記１対のセンサ９、９の検出部を、径方向（上下方向）にずらせた状態で近接対向させている。又、上記外輪１とハブ２ａとの間にアキシアル荷重によるモーメントが作用しない中立状態で、上記各境界線の傾斜方向が変化する部分が、上記両センサ９、９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。尚、図示の車輪支持用転がり軸受ユニットは、重量が嵩む自動車の駆動輪を支持するものである為、複数の転動体３ａ、３ａとして円すいころを使用すると共に、上記ハブ２ａの中心部に駆動軸を係合させる為のスプライン孔２２を設けている。
【００１９】
上述の様に構成する先発明の第４例の場合、上記外輪１とハブ２ａとの間にアキシアル荷重によるモーメントが作用すると、これに応じて、上記エンコーダ８ｃが上記両センサ９、９の対して径方向に変位する。この結果、これら両センサ９、９の出力信号の位相差が変化する。そこで、この位相差に基づいて、上記外輪１とハブ２ａとの間に作用するアキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。尚、この様な作用効果は、上記両センサ９、９の検出部を上記エンコーダ８ｃの内側面の上端部に対向させる構成を採用する場合にも得られる。
【００２０】
次に、図１４〜１５は、先発明の第５例を示している。この先発明の第５例の場合も、ハブ２ａの内端部に外嵌固定したスリンガ２１の内側面に、永久磁石により円輪状に形成したエンコーダ８ｄを、上記ハブ２ａと同心に添着固定している。このエンコーダ８ｄは、前述の図８〜９に示した先発明の第２例に組み込んだ円筒状のエンコーダ８ａを、円輪状にした如き構成を有するものである。即ち、被検出面である、上記エンコーダ８ｄの内側面には、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。これらＮ極に着磁した部分とＳ極に着磁した部分との境界線は、上記エンコーダ８ｄの径方向に対し所定角度だけ傾斜した直線とすると共に、円周方向に隣り合う各境界線同士で径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極に着磁した部分の円周方向に関する幅を内径側程広くし、且つ、上記Ｓ極に着磁した部分の円周方向に関する幅を外径側程広くしている。又、外輪１の内端部に被着したカバー１９ａの下端部に、１つのセンサ９を支持すると共に、このセンサ９の検出部を、上記エンコーダ８ｃの内側面の下端部に近接対向させている。
【００２１】
上述の様に構成する先発明の第５例の場合、上記外輪１とハブ２ａとの間にアキシアル荷重によるモーメントが作用すると、これに応じて、上記エンコーダ８ｄが上記センサ９の対して径方向に変位する。この結果、このセンサ９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。そこで、このデューティ比に基づいて、上記外輪１とハブ２ａとの間に作用するアキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。尚、この様な作用効果は、上記センサ９の検出部を上記エンコーダ８ｄの内側面の上端部に対向させる構成を採用する場合にも得られる。
【００２２】
次に、図１６〜１７は、先発明の第６例を示している。この先発明の第６例の場合も、ハブ２ａの内端部に外嵌固定したスリンガ２１の内側面に、永久磁石により円輪状に形成したエンコーダ８ｅを、上記ハブ２ａと同心に添着固定している。このエンコーダ８ｅは、前述の図１１に示した先発明の第３例に組み込んだ円筒状のエンコーダ８ｂを、円輪状にした如き構成を有するものである。即ち、被検出面である、上記エンコーダ８ｅの内側面には、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。これらＮ極に着磁した部分とＳ極に着磁した部分との境界線は、上記エンコーダ８ｅの径方向に対して同方向に同じ角度だけ傾斜した直線としている。又、外輪１の内端部に被着したカバー１９ａの上下両端部に１対のセンサ９、９を支持すると共に、これら両センサ９、９の検出部を、上記エンコーダ８ｅの内側面のうち、円周方向の位相が互いに１８０度異なる部分である、上下両端部に近接対向させている。
【００２３】
上述の様に構成する先発明の第６例の場合、上記外輪１とハブ２ａとの間にアキシアル荷重によるモーメントが作用すると、これに応じて、上記エンコーダ８ｅが上記両センサ９、９の対して径方向に変位する。この結果、これら両センサ９、９の出力信号の位相差が変化する。そこで、この位相差に基づいて、上記外輪１とハブ２ａとの間に作用するアキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。
【００２４】
尚、上述した各先発明の場合には、エンコーダを永久磁石製とすると共に、このエンコーダの被検出面に配置する第一特性部をＮ極とし、第二特性部をＳ極とする構成を採用している。但し、荷重測定装置付転がり軸受ユニットを実施する場合には、エンコーダを単なる磁性材製とすると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部を透孔（又は凹部）とし、第二特性部を柱部（又は凸部）とする構成を採用する事もできる。尚、この様にエンコーダを単なる磁性材製とする場合には、センサ側に永久磁石を組み込む。
【００２５】
次に、本発明が解決しようとする課題に就いて、前述した先発明の第１例を示す、図３〜７を参照しつつ説明する。今、走行する車両が旋回しており、図３、６に示した車輪支持用転がり軸受ユニットが、旋回中心から見て径方向外側の車輪１４を支持しているとする。この場合、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブ２には、上記車輪１４を構成するタイヤ１６の外周面と路面１７との接触部（接地面部分）から、上下方向（ｚ軸方向）上向きのラジアル荷重Ｆｚの他、軸方向内向き（ｙ軸方向右向き）のアキシアル荷重Ｆｙが負荷される。これらラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙは、車両の旋回加速度が（０から、又は、或る値から）上昇（下降）する事に伴って（旋回加速度度に応じて）増大（減少）する。又、このうちのアキシアル荷重Ｆｙが増大（減少）すると、これに応じて、上記ハブ２が外輪１に対し、軸方向内側（軸方向外側）に変位する。この結果、このハブ２に支持固定したエンコーダ８の被検出面が、上記外輪１に支持固定した１対のセンサ９、９の検出部に対し、軸方向内側（軸方向外側）に変位する。
【００２６】
又、車両が旋回する場合、上記ハブ２には、上述したラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙだけでなく、モーメントも作用する。即ち、これらラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙの作用点Ｐは、上記接地面部分に存在するのに対し、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの中心点Ｏは、上記ハブ２の中心軸上に存在する。言い換えれば、上記作用点Ｐは上記中心点Ｏに対し、上記アキシアル荷重Ｆｙの方向（ｙ軸方向）と直角方向である上下方向（ｚ軸方向）に関して、上記タイヤ１６の半径Ｒ分だけ下方にオフセットした位置に存在する。この為、上記ハブ２には、上記アキシアル荷重Ｆｙによる、上記中心点Ｏを通る前後方向軸（ｘ軸に平行な軸）を中心とする反時計回りのモーメントＭｙ（＝Ｆｙ・Ｒ）が作用する。尚、このモーメントＭｙは、車両の旋回加速度が（０から、又は、或る値から）上昇（下降）する事に伴い、上記アキシアル荷重Ｆｙと共に増大（減少）する。
【００２７】
又、上記作用点Ｐは、上記車輪１４（ホイール１５及びタイヤ１６）の軸方向（ｙ軸方向）中央部に存在するのに対し、上記中心点Ｏは、軸方向（ｙ軸方向）に関して、複数の転動体３、３の列間中央部に存在する。そして、先発明の第１例の構造の場合、上記作用点Ｐは上記中心点Ｏに対し、上記ラジアル荷重Ｆｚの方向（ｚ軸方向）と直角方向である軸方向（ｙ軸方向）に関して、外側（左側）に寸法Ｓだけオフセットした位置に存在する。この為、上記ハブ２には、上記ラジアル荷重Ｆｚによる、上記中心点Ｏを通る前後方向軸（ｘ軸に平行な軸）を中心とする時計回りのモーメントＭｚ（＝Ｆｚ・Ｓ）が作用する。尚、このモーメントＭｚも、車両の旋回加速度が上昇（下降）する事に伴い、上記ラジアル荷重Ｆｚと共に増大（減少）する。
【００２８】
結局、上記ハブ２には、上記反時計回りのモーメントＭｙと上記時計回りのモーメントＭｚとが合算されたモーメントＭ｛＝Ｍｙ−Ｍｚ：反時計回りを正（＋）、時計回りを負（−）とする。｝が作用する。但し、実用的な構造の場合（タイヤ１６の半径Ｒに対するオフセットＳの割合Ｓ／Ｒが極端に大きくない限り）、車両の旋回加速度が上昇（下降）する場合には、これに伴う上記反時計回りのモーメントＭｙの増大量（減少量）ΔＭｙが、同じく上記時計回りのモーメントＭｚの増大量（減少量）ΔＭｚに比べて大きく（ΔＭｙ＞ΔＭｚ）なる。この為、車両の旋回加速度が上昇（下降）する事に伴い、上記ハブ２に作用するモーメントＭは、反時計回りに増大（減少）する。そして、この様にハブ２に作用するモーメントＭが反時計回りに増大（減少）する分だけ、上記外輪１の中心軸に対する上記ハブ２の中心軸の反時計回りの傾斜角度が増大（減少）する。この結果、上記ハブ２に支持固定したエンコーダ８の被検出面が、上記外輪１に支持固定した１対のセンサ９、９の検出部に対し、軸方向内側（軸方向外側）に変位する。
【００２９】
従って、上記ハブ２に作用するモーメントＭは、上記アキシアル荷重Ｆｙと同じ向きに、上記エンコーダ８の被検出面を上記１対のセンサ９、９の検出部に対し変位させ、これら両センサ９、９の出力信号の位相差を変化させる。言い換えれば、上記ハブ２に作用するモーメントＭは、上記位相差の変化率を大きくし、上記アキシアル荷重Ｆｙを測定する荷重測定装置のゲインを増大させる外力となる。ここで、このアキシアル荷重Ｆｙは、車両の走行安定性を制御する際の重要な制御情報となる為、上記ゲインを増大させる事は、非常に重要となる。従って、このゲインを更に増大させる事が望まれるが、上述した説明からも明らかな様に、このゲインを更に増大させる為には、上記モーメントＭ（上記外輪１の中心軸に対する上記ハブ２の中心軸の傾斜角度）の変化率を大きくすれば良い。ところが、上述した先発明の第１例の構造の場合には、上記モーメントＭの構成要素である、上記モーメントＭｚの向き（時計回り）と、上記モーメントＭｙの向き（反時計回り）とが、互いに逆になる。この為、この反時計回りのモーメントＭｙの変化量が、上記時計回りのモーメントＭｚの変化量の分だけ打ち消される形となる。従って、上記モーメントＭの変化率を大きくする事が難しい。
【００３０】
尚、以上の説明では、前述した先発明の第１例の構造に就いて述べたが、前述した先発明の第２〜６例の構造に就いても、同様の事が言える。即ち、これら先発明の第２〜６例の構造の場合も、ハブ２に作用するモーメントＭの変化率を大きくすれば、センサ情報（１対のセンサ９、９の出力信号の位相差、１つのセンサ９の出力信号のデューティ比）の変化率を大きくする事ができ、この結果、アキシアル荷重Ｆｙを測定する荷重測定装置のゲインを増大させる事ができる。ところが、上記モーメントＭの構成要素である、ラジアル荷重ＦｚによるモーメントＭｚの向き（時計回り）と、上記アキシアル荷重ＦｙによるモーメントＭｙの向き（反時計回り）とが、互いに逆になる（Ｍ＝Ｍｙ−Ｍｚ）為、このモーメントＭの変化率を大きくする事が難しい。
【００３１】
【特許文献１】特開２００５−３１０６３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】
本発明のホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、車両の旋回時に、旋回中心から見て径方向外側に存在する車輪を支持する転がり軸受ユニットに負荷されるアキシアル荷重を測定する荷重測定装置のゲインを増大させる為、上記転がり軸受ユニットに加わるモーメントの変化率を増大させられ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】
【００３３】
本発明のホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、請求項１に記載した様に、転がり軸受ユニットと、車両の車輪を構成するホイールと、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、外周面に回転側フランジを、それぞれ有し、使用時に回転する回転側軌道輪と、上記各静止側軌道と上記各回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備える。
又、上記ホイールは、上記回転側軌道輪と同心に配置した状態で、上記回転側フランジに結合固定されている。
又、上記荷重測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪と共に回転及び変位する回転部材の一部に支持固定され、この回転側軌道輪又はこの回転部材と同心に設けた被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、この被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相若しくはピッチを、この被検出面の幅方向に応じて連続的に変化させている。
又、上記センサ装置は、使用時にも回転しない部分に支持されると共に、少なくとも１つのセンサを備える。そして、このセンサは、検出部を上記被検出面に対向させており、且つ、この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が変化するパターンに基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有する。
特に、本発明のホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記ホイールの軸方向中央部｛上記車輪を構成するタイヤの外周面と路面との接触部（接地面部分）に存在する、ラジアル荷重及びアキシアル荷重の作用点Ｐの軸方向位置｝を、上記各転動体の列間中央部（上記ハブの中心軸上に存在する、上記転がり軸受ユニットの中心点Ｏの軸方向位置）よりも軸方向内方、又は、この列間中央部と軸方向同位置に配置している。
【００３４】
上述の請求項１に記載した発明を実施する場合に、具体的には、例えば請求項２に記載した様な構成を採用する。この請求項２に記載した構成の場合、上記エンコーダは、被検出面が円筒面である。且つ、この被検出面のうち互いに軸方向に離れた２個所位置に、第一、第二の特性変化部を備える。そして、これら両特性変化部の特性が、円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化しており、少なくとも上記第一の特性変化部の特性変化の位相が軸方向に関し、上記第二の特性変化部と異なる状態で漸次変化している。又、上記センサ装置は、１対のセンサを備える。そして、これら１対のセンサの検出部が、上記第一、第二の両特性変化部のうち、円周方向の位相が互いに等しい部分である、下端部に対向している。又、上記演算器は、上記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、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する機能を有する。
【００３５】
又は、例えば請求項３に記載した様な構成を採用する。この請求項３に記載した構成の場合、上記エンコーダは、被検出面が円輪面である。且つ、この被検出面のうち互いに径方向に離れた２個所位置に、第一、第二の特性変化部を備える。そして、これら両特性変化部の特性が、円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化しており、少なくとも上記第一の特性変化部の特性変化の位相が径方向に関し、上記第二の特性変化部と異なる状態で漸次変化している。又、上記センサ装置は、１対のセンサを備える。そして、これら１対のセンサの検出部が、上記第一、第二の両特性変化部のうち、円周方向の位相が互いに等しい部分である、上端部又は下端部に対向している。又、上記演算器は、上記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、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有する。
【００３６】
又は、例えば請求項４に記載した様な構成を採用する。この請求項４に記載した構成の場合、上記エンコーダは、被検出面が円筒面である。且つ、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、このうちの第一特性部の円周方向に関する幅を軸方向片側程広くし、且つ、上記第二特性部の円周方向に関する幅を軸方向他側程広くする。又、上記センサ装置は、１つのセンサを備えたもので、このセンサの検出部が、上記被検出面の下端部に対向している。又、上記演算器は、このセンサの出力信号のデューティ比に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有する。
【００３７】
又は、例えば請求項５に記載した様な構成を採用する。この請求項５に記載した構成の場合、上記エンコーダは、被検出面が円輪面である。且つ、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、このうちの第一特性部の円周方向に関する幅を径方向片側程広くし、且つ、上記第二特性部の円周方向に関する幅を径方向他側程広くしている。又、上記センサ装置は、１つのセンサを備えたもので、このセンサの検出部が、上記被検出面の上端部又は下端部に対向している。又、上記演算器は、このセンサの出力信号のデューティ比に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有する。
【００３８】
又は、例えば請求項６に記載した様な構成を採用する。この請求項６に記載した構成の場合、上記エンコーダは、被検出面が円筒面である。且つ、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、第二両特性部同士の境界を、軸方向片側に向かう程円周方向片側に向かう方向に傾斜させている。又、上記センサ装置は、１対のセンサを備える。そして、これら１対のセンサの検出部が、上記被検出面のうちで円周方向に関する位相が互いに１８０度異なる部分である、上端部と下端部とに対向している。又、上記演算器は、上記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、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有する。
【００３９】
又は、例えば請求項７に記載した様な構成を採用する。この請求項７に記載した構成の場合、上記エンコーダは、被検出面が円輪面である。且つ、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、第二両特性部同士の境界を、径方向片側に向かう程円周方向片側に向かう方向に傾斜させている。又、上記センサ装置は、１対のセンサを備える。そして、これら１対のセンサの検出部が、上記被検出面うち、円周方向に関する位相が互いに１８０度異なる部分である、上端部と下端部とに対向している。又、上記演算器は、上記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、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わるアキシアル荷重を算出する機能を有する。
【発明の効果】
【００４０】
上述の様に構成する本発明のホイールを支持した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合も、車両の旋回時に、旋回中心から見て径方向外側の車輪を支持している場合には、転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪に、上記車輪を構成するタイヤの外周面と路面との接触部（接地面部分）に存在する作用点Ｐから、上向きのラジアル荷重Ｆｚと、軸方向内向きのアキシアル荷重Ｆｙとが加わる。但し、上述した様に、本発明の場合には、上記車輪を構成するホイールの軸方向中央部（上記作用点Ｐの軸方向位置）を、複数の転動体の列間中央部（上記静止側軌道輪の中心軸上に存在する、上記転がり軸受ユニットの中心点Ｏの軸方向位置）よりも軸方向内方、又は、この列間中央部と軸方向同位置に配置する構成を採用している。
【００４１】
このうち、上記ホイールの軸方向中央部（上記作用点Ｐ）を上記列間中央部（上記中心点Ｏ）よりも軸方向内方に配置する構成を採用する場合には、上記ラジアル荷重Ｆｚにより上記静止側軌道輪に作用するモーメントＭｚの向きを、上記アキシアル荷重Ｆｙにより上記静止側軌道輪に作用するモーメントＭｙの向きと、一致させる事ができる。一方、上記ホイールの軸方向中央部（上記作用点Ｐ）を上記列間中央部（上記中心点Ｏ）と軸方向同位置に配置する構成を採用する場合には、上記ラジアル荷重Ｆｚにより上記静止側軌道輪に作用するモーメントＭｚを、ゼロにできる。即ち、これら何れの構成を採用する場合でも、上記ラジアル荷重Ｆｚにより上記静止側軌道輪に作用するモーメントＭｚの向きが、上記アキシアル荷重Ｆｙにより上記静止側軌道輪に作用するモーメントＭｙの向きと逆になる事を防止できる。
【００４２】
この為、本発明の場合には、上記車両の旋回加速度が変化する事に伴う、上記静止側軌道輪に作用するモーメントＭ（上記両モーメントＭｙ、Ｍｚを合算したモーメント）の変化率を大きくできる。従って、例えば請求項２〜７に記載した様な具体的な構造を採用すれば、センサ情報（１対のセンサの出力信号の位相差、１つのセンサの出力信号のデューティ比）の変化率を大きくできる。この結果、上記アキシアル荷重Ｆｙを測定する荷重測定装置のゲインを大きくできる。尚、旋回中心から見て径方向内側の車輪に関しては、荷重測定装置のゲインを大きくできないが、径方向内側の車輪に加わる荷重は径方向外側の車輪に加わる荷重よりも小さく、荷重測定の必要性が比較的低いので、特に問題とはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、２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、転がり軸受ユニットの中心点Ｏと、ハブ２の回転側フランジ７に結合固定した車輪１４を構成するタイヤ１６（図１には図示省略。図６参照）の外周面と路面１７との接触部（接地面部分）に存在する、ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙの作用点Ｐとの、軸方向（ｙ軸方向）に関する互いの位置関係を規制した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図３〜７に示した先発明の第１例の場合と同様である為、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。
【００４４】
本例の転がり軸受ユニットの場合も、車両の旋回時に、旋回中心から見て径方向外側の車輪１４を支持している場合には、上記ハブ２に、上記作用点Ｐから、上下方向（ｚ軸方向）上向きのラジアル荷重Ｆｚと、軸方向内向き（ｙ軸方向右向き）のアキシアル荷重Ｆｙとが加わる。但し、本例の場合には、上記車輪１４を構成するホイール１５（図１では図示省略。図６参照）等の形状や寸法等を規制する（回転側フランジ７の取付面に対する軸方向内向きのオフセット量を大きくする）事により、このホイール１５の幅方向中央部（上記作用点Ｐの軸方向位置）を、複数の転動体３、３の列間中央部（上記中心点Ｏの軸方向位置）よりも、寸法Ｓ分だけ軸方向内方（ｙ軸方向右方）に配置している。そして、この様な構成を採用する事により、上記ラジアル荷重Ｆｚにより上記ハブ２に作用するモーメントＭｚ（＝Ｆｚ・Ｓ）を、上記アキシアル荷重Ｆｙにより上記ハブ２に作用するモーメントＭｙ（＝Ｆｙ・Ｒ）と同様、上記中心点Ｏを通る前後方向軸（ｘ軸と平行な軸）を中心とする、反時計回りのモーメントとしている。
【００４５】
上述の様に構成する、本例のホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合、上記ハブ２に作用するモーメントＭは、上述の様な互いに同じ向き（反時計回り）の２つのモーメントＭｙ、Ｍｚを足し合わせたもの（Ｍ＝Ｍｙ＋Ｍｚ）となる。この為、本例の場合には、車両の旋回加速度が変化する事に伴う、上記ハブ２に作用するモーメントＭ（外輪１の中心軸に対する上記ハブ２の中心軸の傾斜角度）の変化率を大きくできる。従って、１対のセンサ９、９の出力信号の位相差の変化率を大きくできる。この結果、上記アキシアル荷重Ｆｙを測定する荷重測定装置のゲインを大きくできる。
【００４６】
［実施の形態の第２例］
次に、図２は、請求項１、３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、前述の図１２〜１３に示した先発明の第４例の場合と同様の基本構造を有する、ホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニットを対象としている。そして、上述した実施の形態の第１例の場合と同様、作用点Ｐを中心点Ｏよりも寸法Ｓ分だけ、軸方向内方（ｙ軸方向右方）に配置している。これにより、車両の旋回時、旋回中心から見て径方向外側の車輪１４（図２には図示省略。図６参照）を支持している場合に、ハブ２ａに作用する、上記作用点Ｐに加わる上向きのラジアル荷重ＦｚによるモーメントＭｚ（＝Ｆｚ・Ｓ）を、同じく軸方向内向きのアキシアル荷重ＦｙによるモーメントＭｙ（＝Ｆｙ・Ｒ）と同様、上記中心点Ｏを通る前後方向軸（ｘ軸と平行な軸）を中心とする、反時計回りのモーメントとしている。
【００４７】
上述の様に構成する、本例のホイールを結合固定した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合も、上記ハブ２ａに作用するモーメントＭは、上述の様な互いに同じ向き（反時計回り）の２つのモーメントＭｙ、Ｍｚを足し合わせたもの（Ｍ＝Ｍｙ＋Ｍｚ）となる。この為、車両の旋回加速度が変化する事に伴う、上記ハブ２に作用するモーメントＭ（外輪１の中心軸に対する上記ハブ２ａの中心軸の傾斜角度）の変化率を大きくできる。従って、１対のセンサ９、９の出力信号の位相差の変化率を大きくできる。この結果、上記アキシアル荷重Ｆｙを測定する荷重測定装置のゲインを大きくできる。
【００４８】
尚、上述した各実施の形態では、作用点Ｐを中心点Ｏよりも軸方向内方に配置する構成を採用したが、これに代えて、作用点Ｐを中心点Ｏと軸方向同位置に配置する構成を採用する場合も、軸方向外方に配置する場合に比べて、上記ゲインを大きくできる。又、上述した各実施の形態では、前述した先発明の第１例及び第４例の場合と同様の基本構造を有する軸受ユニットに対して、本発明を適用した。但し、本発明は、例えば前述した先発明の第２、３、５、６例の場合と同様の基本構造を有する軸受ユニットに対して適用する事もできる。更に、内径側軌道輪部材が静止側軌道輪であり、外径側軌道輪部材が回転側軌道輪である、所謂外輪回転型の構造にも適用できる。この場合、各モーメントの方向を一致させるべく、センサの設置位置を適切に規制する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】同第２例を示す断面図。
【図３】先発明の第１例の構造を示す断面図。
【図４】エンコーダの斜視図。
【図５】エンコーダの被検出面の展開図。
【図６】先発明の第１例を自動車の懸架装置と車輪との間に組み付けた状態を示す略断面図。
【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１０】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１１】先発明の第３例の構造を示す断面図。
【図１２】同第４例を示す断面図。
【図１３】エンコーダ及びセンサを、このエンコーダの被検出面側から見た図。
【図１４】同第５例を示す断面図。
【図１５】エンコーダ及びセンサを、このエンコーダの被検出面側から見た図。
【図１６】同第６例を示す断面図。
【図１７】エンコーダ及びセンサを、このエンコーダの被検出面側から見た図。
【符号の説明】
【００５０】
１    外輪
２、２ａ  ハブ
３、３ａ  転動体
４    外輪軌道
５    内輪軌道
６    固定側フランジ
７    回転側フランジ
８、８ａ〜８ｅ  エンコーダ
９    センサ
１０    芯金
１１    取付孔
１２    ナックル
１３    ディスク
１４    車輪
１５    ホイール
１６    タイヤ
１７    路面
１８    支持環
１９、１９ａ  カバー
２０    シールリング
２１    スリンガ
２２    スプライン孔
【図１】
2007199040.tif 000003
【図２】
2007199040.tif 000004
【図３】
2007199040.tif 000005
【図４】
2007199040.tif 000006
【図５】
2007199040.tif 000007
【図６】
2007199040.tif 000008
【図７】
2007199040.tif 000009
【図８】
2007199040.tif 000010
【図９】
2007199040.tif 000011
【図１０】
2007199040.tif 000012
【図１１】
2007199040.tif 000013
【図１２】
2007199040.tif 000014
【図１３】
2007199040.tif 000015
【図１４】
2007199040.tif 000016
【図１５】
2007199040.tif 000017
【図１６】
2007199040.tif 000018
【図１７】
2007199040.tif 000019