(57)【要約】【課題】演算器１０を保持したホルダ１９を支持したカバー９ｂの温度上昇を抑える事により、この演算器１０の温度上昇を抑えられる構造を実現する。【解決手段】ハブ２と共に回転するエンコーダ４ｃの被検出面の特性変化に対応して変化するセンサ５ｃ、５ｄの出力信号に基づいて、外輪１と上記ハブ２との間に作用する荷重を算出する、上記演算器１０を備える。この演算器１０を保持したホルダ１９を支持した、上記カバー９ｂの外面に、放熱フィン２３、２３を設ける。【選択図】図１
2007232426.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、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪の回転に伴って回転する、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号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静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に作用する荷重を算出する演算器とを備えたものであり、
この演算器を支持した支持部材の一部で外部空間に露出した部分に、放熱フィンを設けている
荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項２】
静止側軌道輪が、内周面に複列の外輪軌道を設けた外輪であり、回転側軌道輪が、外周面に複列の内輪軌道を設けたハブであり、各転動体が、両列同士の間で互いに逆方向の接触角を付与された状態で転動自在に設けられており、支持部材が、上記外輪の端部開口を塞ぐカバーであって、演算器がこのカバーの内面に支持されており、放熱フィンがこのカバーの外面に設けられている、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】
演算器を保持したホルダ及びセンサがカバーの内面に支持されており、ハブの端部に支持したエンコーダの被検出面がこのカバー内に入り込んで、上記センサの検出部と対向している、請求項２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】
エンコーダの被検出面の特性が変化するパターンを、この被検出面の幅方向に関して漸次変化させており、演算器は、センサの出力信号の変化のパターンに応じて荷重を算出する、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。
【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相対変位量（例えばラジアル方向の変位量とアキシアル方向の変位量との一方又は双方）を検出し、この変位量に基づいて、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。
【０００４】
又、特願２００５−１４７６４２号には、荷重の作用方向に対応して配置された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４〜６は、上記出願に開示された先発明のうちの第１例の構造を示している。この先発明に係る構造は、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）した状態でこの車輪と共に回転する、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。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。そして、このハブ２の中間部にエンコーダ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４の外周面に近接対向させた状態で設けている。尚、上記センサ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んでいる。
【０００５】
図４〜６に示した、先発明の第１例の構造の場合、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。被検出面である、このエンコーダ４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４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４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。
【０００６】
又、上記両センサ５、５の検出部が上記エンコーダ４の外周面に対向する位置は、このエンコーダ４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４、５、５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４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５、５側に永久磁石を組み込む必要はない。
【０００７】
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５、５の検出部は、図６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。
【０００８】
これに対して、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図６の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用し（外輪１とハブ２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５、５の検出部は、図６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４を固定したハブ２に、図６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６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。
【０００９】
上述の様に先発明の第１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。従って第１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。
【００１０】
上述した先発明の第１例の場合には、永久磁石製のエンコーダ４を使用しているが、前記特願２００５−１４７６４２号には、図７に示す様な、磁性材製のエンコーダ４ａを使用した構造に就いても記載されている。被検出面である、このエンコーダ４ａの外周面には、スリット状の透孔６ａ、６ｂと柱部７ａ、７ｂ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６ａ、６ｂと各柱部７ａ、７ｂとは、上記エンコーダ４ａ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４ａ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４ａ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６ａ、６ａ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６ｂ、６ｂを形成している。
【００１１】
上述の様なエンコーダ４ａは、図４に示した第１例と同様に、ハブ２に外嵌固定し、外輪１（図４参照）の軸方向中間部に設置した１対のセンサの検出部を、上記エンコーダ４ａの外周面に近接対向させる。尚、先発明の第２例の場合には、このエンコーダ４ａが単なる磁性材製である為、上記１対のセンサの側に永久磁石を組み込む。この様な先発明の第２例の場合も、前述した先発明の第１例の場合と同様の作用により、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、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２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２との間に加わるラジアル荷重を求める事も可能である。
【００１２】
次に、図８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、回転側軌道輪であるハブ２の内端部に支持環８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８の先端部外周面に、円筒状のエンコーダ４ｂを添着固定している。このエンコーダの４ｂの被検出面である外周面には、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４ｂの外周面の全幅に亙り、このエンコーダ４ｂの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させている。又、このエンコーダ４ｂの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９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。
【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（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５ａ、５ｂ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】
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。尚、図示は省略するが、エンコーダの被検出面に存在するＳ極及びＮ極との形状を台形にし、これらＳ極とＮ極との境界のピッチを、この被検出面の幅方向に関して漸次変化させた構造も、前記特願２００５−１４７６４２号に記載されている。この様な構造の場合、荷重に基づいて、センサの検出部に対し、上記被検出面が幅方向に変位すると、このセンサ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、上記荷重を求められる。又、被検出面をエンコーダの軸方向側面とし、センサの検出部をこの被検出面に軸方向に対向させれば、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事もできる。
【００１５】
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に組み付ける荷重測定装置が、低コストで造れ、しかも使用時に加わる振動等に拘らず損傷しにくい、丈夫な構造である事が必要である。又、懸架装置を構成するばねよりも車輪側の限られた空間に設置され、所謂ばね下荷重になる為、小型且つ軽量に構成する必要がある。この様な事情に鑑みて、特願２００５−１５０４３２号には、図９〜１０に示す様な構造が開示されている。本発明の実施の形態は、この先発明の第４例に係る構造と共通している部分が多いので、上記図９〜１０に示した構造に就いて説明する。
【００１６】
上記先発明の第４例の構造の場合には、外輪１の内端開口部を塞ぐ為のカバー９ａの内側に、荷重測定用のセンサ５ｃ、５ｄと演算器１０とを収納している。この為に、上記カバー９ａの円筒壁１１の下端部内周面に上記両センサ５ｃ、５ｄを支持固定すると共に、このカバー９ａの底板部１２の内面に、上記演算器１０を支持固定している。又、エンコーダ４ｃは、その基端部（図９の左端部）を、ハブ２の内端部に外嵌固定した状態で、その先半部（図９の右半部）を、上記カバー９ａ内に進入させている。このエンコーダ４ｃの先半部には、それぞれが「く」字形である多数の透孔６ｃ、６ｃと柱部７ｃ、７ｃとを、円周方向に関して交互に、且つ、等間隔に形成している。
【００１７】
又、上記両センサ５ｃ、５ｄは、それぞれ、磁気検出素子１３ａ、１３ｂと永久磁石１４ａ、１４ｂとを、これら両永久磁石１４ａ、１４ｂの着磁方向（外輪１及びハブ２の径方向、図９の上下方向）に直列に配置して成る。これら両永久磁石１４ａ、１４ｂは、上記両センサ５ｃ、５ｄ毎に互いに独立したものを使用する代わりに、単一の永久磁石を共用しても良い。何れにしても、上記両磁気検出素子１３ａ、１３ｂは、上記エンコーダ４ｃの外周面に、厚さ寸法が小さな（例えば０．５〜２mm程度の）検出隙間を介して、近接対向している。上記両磁気検出素子１３ａ、１３ｂは、ホールＩＣ等、磁束密度に応じて特性を変化させるものであり、上記両センサ５ｃ、５ｄの出力信号は、この特性変化に対応して変化する。又、上記演算器１０は、上記エンコーダ４ｃの回転に伴って変化する、上記両センサ５ｃ、５ｄの出力信号を処理して、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わる、アキシアル方向の荷重を算出する。
【００１８】
即ち、図１０に示す様に、上記両センサ５ｃ、５ｄの出力信号を位相差比演算回路１５に送り、これら両センサ５ｃ、５ｄの出力信号同士の間に存在する位相差が、何れかのセンサ５ｃ（５ｄ）の出力信号の１周期に対する割合である、位相差比を求める。そして、この位相差比を表す信号を荷重変換回路１６に送り、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作用方向及び大きさを求める。
【００１９】
更に、上記荷重変換回路１６で求めた、上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを表す荷重信号と、何れかのセンサ５ｃ（５ｄ）の（ＡＢＳ制御に使用する為の）出力信号とを、ＣＡＮコントローラ１７と通信処理回路１８とを介して、上記演算器１０を収納した状態で前記カバー９ａの内面に支持固定された、ホルダ１９の一部に設けた、１対の端子２０ａ、２０ｂに取り出し自在としている。車両への組み付け状態で、これら両端子２０ａ、２０ｂは、ＣＡＮバス２１を構成する２本の通信線路（ＣＡＮ＿Ｈｉｇｈ、ＣＡＮ＿Ｌｏｗ）２２ａ、２２ｂに接続し、上記各信号をこれら両通信線路２２ａ、２２ｂに送り込み自在とする。又、上記両端子２０ａ、２０ｂを通じて上記荷重変換回路１６に、上記位相差比と上記アキシアル荷重との関係に関する、零点及びゲイン特性を表す特性データを送信する。
【００２０】
前記先発明の第４例の構造は、上述の様に構成しており、上記演算器１０と上記両センサ５ｃ、５ｄとを前記カバー９ａ内に収容しているので、これら演算器１０及びセンサ５ｃ、５ｄの設置空間を小さく抑えられる。又、上記カバー９ａを前記外輪１の内端開口部に嵌合固定するのみで、上記演算器１０と上記両センサ５ｃ、５ｄとの組み付け作業を行なえる。この為、この組み付け作業が容易になる。
尚、本発明を実施する場合に関連する文献として、前述の特許文献１及び非特許文献１の他に、非特許文献２、３がある。
【００２１】
上述の様な先発明の第４例の構造の場合には、荷重測定装置付転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図る面からは有利になるが、上記演算器１０等の電子機器の耐久性確保の面を考慮する必要がある。即ち、この演算器１０を保持した上記カバー９ａは、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪１に嵌合固定している。一方、自動車の運行時にこの外輪１は、この車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する転動体３、３の転がり抵抗により温度上昇するだけでなく、制動時に温度上昇する制動用回転体（ディスク或いはドラム）から受ける熱によっても温度上昇する。この為、上記外輪１に嵌合固定した、上記カバー９ａの温度も、或る程度上昇する。又、上記演算器１０自体も、内部の電源ＩＣやＣＰＵからの発熱により、温度上昇する。この演算器１０を構成する電子部品の温度上昇が著しくなると、この演算器１０による荷重測定の信頼性が損なわれる為、この演算器１０の温度は、できるだけ低く抑える必要がある。これらを考慮した場合には、上記カバー９ａの温度上昇をできる限り抑える事が、荷重測定の信頼性を確保する上で重要になる。
【００２２】
【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
【非特許文献２】「コントローラー・エリア・ネットワーク」、２００５年３月２日、ベクター・ジャパン株式会社ホームページ、［平成１７年５月１０日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：http://www.vector-japan.co.jp/products/controller_area_network.html ＞
【非特許文献３】「プロトコル＆バスシステム  Ｆｌｅｘｒａｙ」、２００５年１月１９日、ベクター・ジャパン株式会社ホームページ、［平成１７年５月１０日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：http://www.vector-japan.co.jp/products/flexray.html ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、演算器を支持した、カバー等の支持部材の温度上昇を抑える事により、この演算器の温度上昇を抑え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】
【００２４】
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、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に（接触角を付与された状態で）設けられた複数個の転動体とを備える。
又、上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪の回転に伴って回転する、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、検出部をこの被検出面に対向させた状態で回転しない部分に支持され、この被検出面の特性変化に対応してその出力信号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静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に作用する荷重を算出する演算器とを備える。
そして、演算器を支持した支持部材の一部で外部空間に露出した部分に、放熱フィンを設けている。
【００２５】
上述の様な本発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを実施するには、例えば請求項２に記載した様に、上記静止側軌道輪を、内周面に複列の外輪軌道を設けた外輪とする。又、上記回転側軌道輪を、外周面に複列の内輪軌道を設けたハブとする。又、上記各転動体を、両列同士の間で互いに逆方向の接触角を付与された状態で転動自在に設ける。更に、上記支持部材を、上記外輪の端部開口を塞ぐカバーとし、上記演算器を、このカバーの内面に支持する。そして、上記放熱フィンを、このカバーの外面に設ける。
そして、この様な請求項２に記載した構造を実施する場合に、例えば請求項３に記載した様に、上記演算器を保持したホルダ及び上記センサを、上記カバーの内面に支持する。そして、上記ハブの端部に支持したエンコーダの被検出面をこのカバー内に入り込ませて、上記センサの検出部と対向させる。
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、上記エンコーダの被検出面の特性が変化するパターンを、この被検出面の幅方向に関して漸次変化させたものとする。そして、上記演算器は、上記センサの出力信号の変化のパターンに応じて荷重を算出する。
【発明の効果】
【００２６】
上述の様に構成する本発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットによれば、演算器を支持した支持部材の温度上昇を抑えて、この演算器が高温に曝される事を防止できる。この為、この演算器を含んで構成する、荷重測定装置付転がり軸受ユニットによる荷重測定を、十分な信頼性を確保しつつ、長期間に亙って行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、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、位相差比演算回路１５、荷重変換回路１６、ＣＡＮコントローラ１７、通信処理回路１８等を含む演算器１０（図１０参照）を収納したホルダ１９を支持したカバー９ｂの温度上昇を抑える為の構造にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図９〜１０に示した、特願２００５−１５０４３２号に開示された構造と同様であるから、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分に就いて説明する。
【００２８】
本例の場合には、上記演算器１０を保持したホルダ１９の温度上昇を抑えるべく、このホルダ１９をその内面（転動体３、３及びエンコーダ４ｃを設置した部分に対向する面で、図１の左側面）に支持固定した、カバー９ｂの外面（このホルダ１９を支持した面と反対側に位置して外部空間に対向するの面で、図１の右側面）に、放熱フィン２３、２３を設けている。これら各放熱フィン２３、２３は、それぞれが水平方向に（互いに平行に）配置された板状であって、それぞれの基端部を上記カバー９ｂの外面に、結合固定している。
【００２９】
上記カバー９ｂ及び各放熱フィン２３、２３の材質は、特に問わない。例えば、このカバー９ｂを含めて合成樹脂製とする（これら各放熱フィン２３、２３を、カバー９ｂと一体の合成樹脂成形品とする）を事もできる。但し、放熱性能を良好にする為には、上記各放熱フィン２３、２３及びカバー９ｂを、何れも金属製とする事が好ましい。この場合には、ＳＰＣＣの如き軟鋼板、或はステンレス鋼板を絞り成形して成るカバー９ｂに、同材質製の放熱フィン２３、２３を、溶接或いはろう付けにより結合固定する構造を採用できる。更には、これら各放熱フィン２３、２３とカバー９ｂとを、アルミニウム合金のダイキャスト成形により、一体に造る事もできる。放熱フィン２３、２３を備えたカバー９ｂのコスト低減と放熱性能の確保とを高次元で両立させる面からは、アルミニウム合金の一体ダイキャスト成形が、最も好ましい。
【００３０】
上記演算器１０を保持したホルダ１９は、上記放熱フィン２３、２３を備えたカバー９ｂを造った後、このカバー９ｂの内面に、嵌合、接着、ねじ止め等により支持固定する。前記位相差比演算回路１５、荷重変換回路１６、ＣＡＮコントローラ１７、通信処理回路１８等の、上記演算器１０を構成する各電子部品は、基盤に設置された状態で、上記ホルダ１９を構成する合成樹脂中に包埋されている。従って、転動体３、３設置部分に存在するグリースが、上記各電子部品に付着する事はない。尚、仮に、一部の電子部品が上記ホルダ１９を構成する合成樹脂から露出する様な場合には、当該部分をコーティングする事で、当該電子部品を保護する。
【００３１】
上述の様に構成する本例の構造によれば、上記演算器１０を支持した上記カバー９ｂのの温度上昇を抑えて、この演算器１０が高温に曝される事を防止できる。即ち、本例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを自動車の懸架装置に組み込んだ状態では、上記各放熱フィン２３、２３の間を外気が、この自動車の走行に伴って、図２に矢印で示す様に流通する。この結果、上記カバー９ｂの本体部分から上記各放熱フィン２３、２３に伝わった熱が外気中に放散され、これら各放熱フィン２３、２３の温度、延ては、上記カバー９ｂの温度が低下する。この為、このカバー９ｂの内面に支持された上記ホルダ１９内に保持された上記演算器１０を含んで構成する、荷重測定装置付転がり軸受ユニットによる荷重測定を、十分な信頼性を確保しつつ、長期間に亙って行なえる。
【００３２】
［実施の形態の第２例］
図３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述の実施の形態の第１例の場合には、走行時に各放熱フィン２３、２３の間を流通する空気の量を多くすべく、これら各放熱フィン２３、２３を水平方向に配置していた。これに対して本例の場合には、カバー９ｃの外面に設置した各放熱フィン２３ａ、２３ａを、水平方向に対し、角度θ分だけ傾斜させている。この様な本例の場合には、自動車の走行時だけでなく、停車時に於いても、隣り合う放熱フィン２３ａ、２３ａ同士の間に、図３に矢印で示す様な空気の流れを惹起できる。即ち、これら各放熱フィン２３ａ、２３ａに触れて温度上昇し、軽くなった空気が、上方に流れようとする為、上記図３に矢印で示す様な空気の流れが惹起される。この為、停車時に於ける放熱性能が、上記第１例の場合よりも良好になる。尚、図示の例では、上記角度θを４５度としているが、この角度θは１０〜８０度の範囲内で、必要とする放熱性能等を勘案して設定できる。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットで実施した場合に、複数方向の荷重を検出してこれを制御に使用する事により、自動車の走行安全性向上を図れる。これとは別に、一般機械用の転がり軸受ユニットに適用した場合であっても、各種実用的な作用・効果を得られる。例えば、工作機械の回転支持部を構成する転がり軸受ユニットに適用すれば、切削荷重を監視する事で、精度の良い加工が可能となるし、過大入力等の異常監視を行なって、被加工物や工作機械の損傷防止を図る事も可能になる。
【００３４】
又、図示の実施例は、複列アンギュラ型玉軸受に本発明を実施した場合に就いて示しているが、本発明は、複列円すいころ軸受で実施する事もできるし、転動体に接触角を付与した構造であれば、単列の転がり軸受で実施する事もできる。又、アキシアル荷重を測定する場合に限らず、ラジアル荷重を測定する構造で実施する事もできる。
【００３５】
又、センサの出力信号に基づいて荷重を求める方式は、図示の例の様な位相情報から変位を求め、この変位から荷重を求める方式に限らず、１個のセンサの出力信号のデューティ比から求める方式も採用できる。或いは、前述の特許文献１に記載された様な、各転動体の公転速度の変化から求める方式を採用する事もできる。
又、エンコーダの構造に関しても、図示の例の様に、磁性金属板に透孔を形成したものに限らず、凹凸を形成したもの、或いは前述した様な永久磁石製で被検出面にＳ極とＮ極とを交互に配置したものでも良い。或いは、被検出面を全周に亙って同極とする代わりに、この被検出面に、円周方向に関して凹凸を形成したものでも良い。永久磁石製のエンコーダを使用する場合には、センサ側の永久磁石は不要である。又、センサを構成する磁気検出素子は、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子等のうちから選択できる。又、エンコーダの１回転当たりのパルス数（特性変化の回数）は、必要とする精度とコストの面から、設計的配慮により選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】カバーを取り出して図１の右方から見た図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図４】先発明に係る構造の第１例を示す断面図。
【図５】この第１例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図６】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７】先発明に係る構造の第２例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図８】先発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第３例の断面図。
【図９】同じく第４例を示す断面図。
【図１０】同じくブロック図。
【符号の説明】
【００３７】
１    外輪
２    ハブ
３    転動体
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  エンコーダ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  センサ
６ａ、６ｂ、６ｃ  透孔
７ａ、７ｂ、７ｃ  柱部
８    支持環
９、９ａ、９ｂ、９ｃ  カバー
１０    演算器
１１    円筒壁
１２    底板部
１３ａ、１３ｂ  磁気検出素子
１４ａ、１４ｂ  永久磁石
１５    位相差比演算回路
１６    荷重変換回路
１７    ＣＡＮコントローラ
１８    通信処理回路
１９    ホルダ
２０ａ、２０ｂ  端子
２１    ＣＡＮバス
２２ａ、２２ｂ  通信線路
２３、２３ａ  放熱フィン
【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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