(57)【要約】【課題】車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの大型化、動トルクの増大、価格の増大を抑えつつ、大きな荷重迄も精度良く測定できる構造を実現する。【解決手段】上記車輪支持用転がり軸受１ａを構成する、複列にそれぞれ複数個ずつ配置された転動体５ａ、５ｂを、何れも玉とする。そして、軸方向外側の列の玉のピッチ円直径を、軸方向内側の列の玉のピッチ円直径よりも大きくする。或いは、何れか一方の列の転動体のみを、円すいころとする。この構成により、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの剛性を高くして、大きな荷重迄も精度良く測定可能とする。【選択図】図１
2007309665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪支持用転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニットは、使用状態で懸架装置に支持されて回転しない静止側軌道輪と、使用状態で、外周面の軸方向外端寄り部分に設けた取付フランジに車輪を結合固定し、この車輪と共に回転する回転側軌道輪と、これら回転側軌道輪と静止側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれ複列の静止側軌道と回転側軌道との間に、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、両列毎にそれぞれ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、上記回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪に結合固定されて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、この回転側軌道輪又はこの回転部材と同心に支持された、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、その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加わる荷重を算出する演算器とを備えたものであり、上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき上記荷重の作用方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している
車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置であって、
上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する、複列にそれぞれ複数個ずつ配置された転動体が、何れも玉であり、軸方向外側の列の玉のピッチ円直径が、軸方向内側の列の玉のピッチ円直径よりも大きい
車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項２】
車輪支持用転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニットは、使用状態で懸架装置に支持されて回転しない静止側軌道輪と、使用状態で、外周面の軸方向外端寄り部分に設けた取付フランジに車輪を結合固定し、この車輪と共に回転する回転側軌道輪と、これら回転側軌道輪と静止側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれ複列の静止側軌道と回転側軌道との間に、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、両列毎にそれぞれ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、上記回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪に結合固定されて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、この回転側軌道輪又はこの回転部材と同心に支持された、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、その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加わる荷重を算出する演算器とを備えたものであり、上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき上記荷重の作用方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している
車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置であって、
上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する、複列にそれぞれ複数個ずつ配置された転動体のうち、何れか一方の列の転動体が玉であり、他方の列の転動体が円すいころである
車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【請求項３】
軸方向外側の列の転動体が玉であり、軸方向内側の列の転動体が円すいころであり、軸方向外側の列の転動体のピッチ円直径が、軸方向内側の列の転動体のピッチ円直径よりも大きい、請求項２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、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（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を検出するものである。そして、検出した荷重を表す信号を、自動車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玉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、ビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）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（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、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で、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。
【０００４】
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。更に、特許文献３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、更に、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。
【０００５】
前述の特許文献１に記載された従来構造の第１例の場合、変位センサにより、外輪とハブとの径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサとして、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
【０００６】
又、特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、ナックルに対し外輪を支持固定する為のボルトと同数だけ、荷重センサを設ける必要がある。この為、荷重センサ自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある他、十分な測定精度を得る事が難しいと考えられる。
【０００７】
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットを構成する回転側軌道輪にエンコーダを、この回転側軌道輪と同心に支持固定し、このエンコーダの被検出面の変位を検出する事で、この回転側軌道輪と静止側軌道輪との相対変位量を測定し、更にこの相対変位量に基づいてこれら両軌道輪同士の間に加わる荷重を求める発明（先発明）を行なった（特願２００５−１４７６４２）。この先発明に係る構造の場合、上記エンコーダの被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターン（位相と、ピッチと、検出信号のデューティ比に結び付く、各特性の割合とのうちから選択される１乃至複数）は、検出すべき荷重の作用方向に一致する、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。そして、上記静止側軌道輪等の固定部分に支持したセンサの検出部を、上記エンコーダの被検出面に近接対向させて、このセンサの出力信号が、上記相対変位量に応じて変化する様にしている。
【０００８】
図３〜４は、この様な先発明に係る構造の第１例を示している。この先発明の第１例の車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、車輪支持用転がり軸受ユニット１と、回転速度検出装置としての機能を兼ね備えた、荷重測定装置２とを備える。
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニット１は、図３に示す様に、外輪３と、ハブ４と、複数個の転動体５、５とを備える。このうちの外輪３は、使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪であって、内周面に複列の外輪軌道６、６を、外周面にこの懸架装置に結合する為の外向フランジ状の取付部７を、それぞれ有する。又、上記ハブ４は、使用状態で車輪を支持固定してこの車輪と共に回転する回転側軌道輪であって、ハブ本体８と内輪９とを組み合わせ固定して成る。この様なハブ４は、外周面の軸方向外端部（懸架装置への組み付け状態で車体の幅方向外側となる端部）に車輪を支持固定する為の取付フランジ１０を、軸方向中間部及び内輪９の外周面に複列の内輪軌道１１、１１を、それぞれ設けている。上記各転動体５、５は、これら各内輪軌道１１、１１と上記各外輪軌道６、６との間にそれぞれ複数個ずつ、互いに逆方向の（背面組み合わせ型の）接触角を付与した状態で転動自在に設け、上記外輪３の内径側に上記ハブ４を、この外輪３と同心に回転自在に支持している。
【０００９】
一方、上記荷重測定装置２は、図３に示す様に、エンコーダ１２と、センサ１３と、図示しない演算器とを備える。
このうちのエンコーダ１２は、軟鋼板等の磁性材製で、それぞれがスリット状である複数の透孔１４ａ、１４ｂを、交互に形成している。これら各透孔１４ａ、１４ｂは、上記エンコーダ１２の中心軸の方向に対し傾斜している。又、円周方向に隣り合う透孔１４ａ、１４ｂ同士の間で、傾斜方向は互いに逆になっている。又、円周方向に隣り合う透孔１４ａ、１４ｂ同士のピッチは、交互に大小を繰り返している。この様なエンコーダ１２は、上記ハブ４の中間部に外嵌固定している。一方、上記センサ１３は、永久磁石と、ホール素子或いは磁気抵抗素子等の磁気検出素子とを組み込んだ、アクティブ型の磁気センサで、上記外輪３の中間部に形成した取付孔１５に、径方向外方から内方に挿通する状態で設けている。そして、上記センサ１３の先端部を上記外輪３の内周面から径方向内方に突出させて、こ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１２の外周面に近接対向させている。
【００１０】
上述の様に構成する先発明の荷重測定装置の第１例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記ハブ４と上記外輪３とが軸方向に相対変位すると、上記センサ１３の検出信号が変化するパターン（ピッチ及び位相）が変化する。そこで、このパターンの変化に基づいて、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。尚、同方向に傾斜した透孔１４ａ、１４ａ（１４ｂ、１４ｂ）に基づいて上記検出信号が変化する周期は、上記相対変位に拘らず変化しない。従って、この周期に基づいて、上記ハブ４の回転速度を求める事もできる。
【００１１】
次に、図５〜６は、先発明に係る構造の第２例を示している。本例の場合には、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５ａ、５ａ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４ａ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１８を形成している。そして、上記ハブ４ａの中間部に、磁性金属材製で円環状のエンコーダ１２ａを外嵌固定している。このエンコーダ１２ａの外周面には、凹部１９、１９と凸部２０、２０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１９、１９と凸部２０、２０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。
【００１２】
一方、静止側軌道輪である外輪３の中間部に形成した取付孔１５に、上述した第１例の場合と同様の、磁気検知式のセンサ１３を挿通し、このセンサ１３の先端部に設けた検出部を、上記エンコーダ１２ａの外周面に近接対向させている。このセンサ１３の検出信号は、上記検出部の近傍を上記各凹部１９、１９と上記各凸部２０、２０とが交互に通過する事に伴って変化するが、この変化のパターン（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１２ａ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３と上記ハブ４ａとの間に作用するアキシアル荷重を求められる。
【００１３】
次に、図７〜８は、先発明に係る構造の第３例を示している。本例の場合には、静止側軌道輪である外輪３の一部に１対のセンサ１３ａ、１３ｂを、回転側軌道輪であるハブ４の回転方向に関する位相を一致させ、且つ、このハブ４の軸方向にずらせた状態で配置している。そして、上記両センサ１３ａ、１３ｂの検出部を、上記ハブ４の中間部に外嵌固定したエンコーダ１２ｂの外周面に近接対向させている。このエンコーダ１２ｂは、磁性金属板により円筒状に形成されたもので、幅方向片半部と他半部とに、それぞれスリット状の透孔１４ｃ、１４ｄを、それぞれ上記エンコーダ１２ｂの中心軸の方向に対し傾斜させた状態で、円周方向に関して等間隔に形成している。幅方向片半部の透孔１４ｃ、１４ｃの傾斜方向と、他半部の透孔１４ｄ、１４ｄの傾斜方向とは互いに逆で、傾斜角度は互いに等しい。又、上記外輪３と上記ハブ４との間にアキシアル荷重が作用していない状態（中立状態）で、上記両列の透孔１４ｃ、１４ｄの間に存在するリム部２１が、上記両センサ１３ａ、１３ｂの検出部の丁度中央位置に存在する。
【００１４】
上述の様なエンコーダ１２ｂを含んで構成する、先発明の荷重測定装置の第３例の場合、上記中立状態では、上記両センサ１３ａ、１３ｂの検出信号の位相が互いに一致する。これに対して、上記外輪３と上記ハブ４との間にアキシアル荷重が作用すると、これら外輪３とハブ４とが軸方向に相対変位する結果、上記１対のセンサ１３ａ、１３ｂの検出信号の位相がずれる。そこで、このずれの方向及び大きさ（実際の場合には、上記両センサ１３ａ、１３ｂの検出信号の１周期に対するずれの大きさの比）に基づいて、上記アキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。尚、上記ハブ４の回転速度は、何れかのセンサ１３ａ（１３ｂ）の検出信号の周期或いは周波数に基づいて求められる。
【００１５】
次に、図９〜１０は、先発明に係る構造の第４例を示している。この先発明の第４例の場合には、ハブ４の内端部に外嵌固定した内輪９の内端部に、図１０に示す様なエンコーダ１２ｃの基端部を外嵌して、このエンコーダ１２ｃを上記ハブ４に対し、このハブ４と同心に支持固定している。このエンコーダ１２ｃは、磁性金属板製で、先半部に設けた円筒状部に、それぞれが「く」字形でスリット状の透孔１４ｅ、１４ｅを、円周方向に関して等間隔に形成している。又、外輪３の内端部に嵌合固定したカバー１６に支持したセンサホルダ１７内に１対のセンサを、軸方向に離隔した状態で保持している。そして、これら両センサの検出部を、上記エンコーダ１２ｃの内周面に近接対向させている。
【００１６】
上述の様な先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第４例の場合も、アキシアル荷重に基づいてハブ４と外輪３とが軸方向に相対変位すると、上記１対のセンサの検出信号の位相がずれる。そこで、このずれの大きさに基づいて、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。尚、上記ハブ４の回転速度は、何れかのセンサの検出信号に基づいて求められる。
【００１７】
次に、図１１は、先発明に係る構造の第５例に組み込むエンコーダ１２ｄを示している。このエンコーダ１２ｄ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１４ｆ、１４ｆ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１２ｄの軸方向片側面にはセンサの検出部を、近接対向させる。
【００１８】
上述の様なエンコーダ１２ｄを含んで構成する、先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第５例の場合、ラジアル荷重に基づいてハブと外輪とが径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、上記相対変位の大きさ、更には上記ラジアル荷重の大きさを求められる。尚、上記ハブの回転速度は、上記センサの検出信号の周期に基づいて求められる。
【００１９】
尚、上述の先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１〜５例は何れも、エンコーダ１２〜１２ｄとして単なる磁性材製のものを使用し、センサの側に永久磁石を組み込む事を意図している。これに対して、前記特願２００５−１４７６４２には、永久磁石製のエンコーダを使用し、センサの側の永久磁石を省略する構造に就いても記載されている。何れの場合でも、エンコーダの被検出面が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき荷重の作用方向に対応して、この被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。
【００２０】
何れにしても、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置により求めた荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）は、路面と車輪（タイヤ）との接触面で生じている荷重と等価である。従って、上記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、荷重測定の為のエンコーダを装着する部材は、ハブに限らず、このハブに結合固定されてこのハブと共に回転及び変位する回転部材であっても良い。この様な回転部材としては、ディスクロータ、等速ジョイント等が考えられる。
【００２１】
上述の様な先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、何れの構造の場合も、車輪支持用転がり軸受ユニットの構成各部材の弾性変形を利用して、ハブ（或いはこのハブに固定された回転部材）とセンサとを相対変位させ、この変位に対応した荷重を、このセンサの出力信号の変化から求める様にしている。この荷重を自動車の走行安定性確保の為に有効に利用する為には、走行時に加わると考えられる最も大きな荷重も、上記荷重測定装置により測定できる様にする必要がある。言い換えれば、この荷重測定装置の測定範囲を広くする必要がある。そして、この測定範囲を広くする為には、上記最も大きな荷重が加わった状態でも、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの構成各部材の弾性変形が（それ以上弾性変形しない飽和状態に達する事なく）継続して行なわれる必要がある。
【００２２】
ところが、車輪支持用転がり軸受ユニットが小型である等により、この車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性が低い場合には、図１２に破線ａで示す様に、この車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重が或る程度迄大きくなると、（荷重と変位との関係を表す線の勾配が小さくなり）ハブと外輪とがそれ以上は変位しなくなる。この事は、この或る程度以上の荷重に就いては、これらハブと外輪との変位に基づいて、十分な精度では求められない事を意味する。この様な問題は、上記荷重が何れの方向に加わる場合も（正負両方向の荷重に就いて）同様である。この様な原因で、大きな荷重を求められない事を防止する為には、車輪支持用転がり軸受ユニットを大型化して、剛性を高める事が有効である。この車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性が高くなれば、図１２に実線ｂで示す様に、この車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重が大きくなっても、ハブと外輪との変位が継続する（荷重と変位との関係を表す線の勾配が保たれる）。
【００２３】
但し、車輪支持用転がり軸受ユニットの大きさは、車輪や懸架装置の大きさ等により決まる設置スペースの面から制約を受け、荷重測定の測定範囲を広くするだけの理由で大きくする事は困難である。特に、外輪３の外周面のうちで取付部７よりも軸方向内側部分に存在する円筒面部２２（本発明の実施の形態を示す図１、２参照）は、懸架装置を構成するナックル等の取付孔に内嵌する部分である為、上記円筒面部２２の外径を大きくする事は難しい。前述の図５に示した先発明の第２例の様に、転動体５ａ、５ａとして円すいころを使用すれば、転動体として玉を使用する場合に比べて剛性を高くできるが、車輪支持用転がり軸受ユニットの動トルク（転がり抵抗）が大きくなるだけでなく、一般的にはコストも高くなってしまう。
【００２４】
【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】特公昭６２−３３６５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】
【００２５】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、車輪支持用転がり軸受ユニットの大型化、動トルクの増大、価格の増大を抑えつつ、大きな荷重迄も精度良く測定できる車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置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】
【００２６】
本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、何れも、車輪支持用転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備える。
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニットは、静止側軌道輪と、回転側軌道輪と、複数個の転動体とを備える。
上記静止側軌道輪は、使用状態で懸架装置に支持されて回転しない。
又、上記回転側軌道輪は、使用状態で、外周面の軸方向外端寄り部分に設けた取付フランジに車輪を結合固定し、この車輪と共に回転する。
又、上記各転動体は、上記回転側軌道輪と静止側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれ複列の静止側軌道と回転側軌道との間に、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、両列毎にそれぞれ複数個ずつ設けられている。
又、上記荷重測定装置は、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、上記回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪に結合固定されてこの回転側軌道輪と共に回転及び変位する回転部材（前述した様なディスクロータ或いは等速ジョイント）の一部に、この回転側軌道輪又はこの回転部材と同心に支持されたもので、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、その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。
更に、上記演算器は、上記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加わる荷重を算出する。
そして、上記被検出面の特性が円周方向に関して変化するパターンは、検出すべき上記荷重の作用方向に対応して、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。
【００２７】
特に、本発明のうちの請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する、複列にそれぞれ複数個ずつ配置された転動体が、何れも玉である。そして、軸方向外側の列の玉のピッチ円直径が、軸方向内側の列の玉のピッチ円直径よりも大きい。
又、請求項２に記載した上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する、複列にそれぞれ複数個ずつ配置された転動体のうち、何れか一方（例えば軸方向外側）の列の転動体が玉であり、他方（例えば軸方向内側）の列の転動体が円すいころである。
【発明の効果】
【００２８】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、前述した先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置と同様に、エンコーダの被検出面の特性が変化するパターンを検出する事により、車輪支持用転がり軸受ユニットに付加される荷重を測定できる。
更に、本発明によれば、車輪支持用転がり軸受ユニットの大型化、動トルクの増大、価格の増大を抑えつつ、大きな荷重迄も精度良く測定できる車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１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、本例を含めて本発明の特徴は、車輪支持用転がり軸受ユニットのうちでナックル等の取付孔に内嵌する部分の外径を大きくする事なく、この車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を高くして、荷重測定装置による測定可能範囲を広くする（大きな荷重を精度良く測定できる様にする）点にある。荷重測定装置の構造に就いて図１、２には、図９〜１０に示した先発明の第４例に則した構造を表しているが、本発明は、前述した先発明の他の構造に組み込んだ荷重測定装置との組み合わせで実施する事もできる。何れにしても、荷重測定装置部分の構造及び作用は、前述した先発明の場合と同様であるから、重複する説明を省略し、以下、車輪支持用転がり軸受ユニット１ａ部分の剛性を高くする為の構造部分に就いて説明する。
【００３０】
本例の場合には、静止側軌道輪である外輪３ａの内周面に、それぞれの断面形状が円弧形である複列の外輪軌道６ａ、６ｂを形成している。これら両外輪軌道６ａ、６ｂの断面形状のうち、軸方向外側（図１の左側）の外輪軌道６ａの曲率半径を、軸方向内側（図１の右側）の外輪軌道６ｂの曲率半径よりも大きくしている。又、回転側軌道輪であるハブ４ｂの外周面に、それぞれの断面形状が円弧形である複列の内輪軌道１１ａ、１１ｂを形成している。これら両内輪軌道１１ａ、１１ｂの断面形状のうち、軸方向外側の内輪軌道１１ａの曲率半径を、軸方向内側の内輪軌道１１ｂの曲率半径よりも大きくしている。そして、上記複列の外輪軌道６ａ、６ｂと内輪軌道１１ａ、１１ｂとの間に、それぞれ複数個ずつの転動体５ａ、５ｂを、転動自在に設けている。これら各転動体５ａ、５ｂは、何れも玉であり、軸方向外側の列の転動体５ａ、５ａの外径を、軸方向内側の列の転動体５ｂ、５ｂの外径よりも大きくしている。尚、これら各転動体５ａ、５ｂの外径と、これら各転動体５ａ、５ｂの転動面が転がり接触する上記各軌道６ａ、６ｂ、１１ａ、１１ｂの曲率半径との関係は、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合と同じ様に規制している。
【００３１】
更に、上記軸方向外側の列の転動体５ａ、５ａのピッチ円直径を、軸方向内側の列の転動体５ｂ、５ｂのピッチ円直径よりも大きくしている。この様に軸方向外側の列の転動体５ａ、５ａのピッチ円直径を大きくする事で、この軸方向外側の列の転動体５ａ、５ａの外径を大きくしつつ、この軸方向外側の列の転動体５ａ、５ａの数を確保している。例えば、前述の図９に示した先発明の第４例の構造と本例の構造とを比べた場合、上記軸方向内側の列の転動体５ｂ、５ｂの外径及びピッチ円直径が、上記先発明の第４例の転動体５、５の外径及びピッチ円直径と同じである。従って、この先発明の第４例の外輪３の外径と本例の外輪３ａの外径とを比較した場合、取付部７よりも軸方向内側部分に関しては、同じである。この為、本例の構造に組み込む外輪３ａは、上記先発明の第４例の外輪３と、同じ大きさの懸架装置に組み付ける事ができる。
【００３２】
これに対して、本例の構造では、軸方向外側の列の転動体５ａ、５ａの外径及びピッチ円直径が、上記先発明の第４例の構造で軸方向外側の列の転動体５、５の外径及びピッチ円直径よりも大きく、転動体５ａ、５ａの数も十分に確保されている。従って、本例の構造では、軸方向外側の列の剛性が、上記先発明の第４例の構造で軸方向外側の列の剛性よりも十分に高くなっている。自動車の走行状態を安定させる為に利用する荷重のうちで、この走行状態で加わり得る最も大きな荷重は、旋回走行時に旋回半径方向外側の車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる、軸方向内向のアキシアル荷重である。背面組み合わせ型の複列転がり軸受ユニットの場合、上記軸方向外側の列の転動体５ａ、５ａが、この方向のアキシアル荷重を支承する。従って、この列の剛性が高い事で、この方向のアキシアル荷重の測定範囲を広くできる。
【００３３】
尚、上述の説明は、このアキシアル荷重が軸方向に（純アキシアル荷重として）加わる場合であるが、実際の場合にアキシアル荷重は、車輪支持用転がり軸受ユニットの中心軸から径方向に大きく外れた、タイヤと路面との接触部から加わる。この為、旋回走行時に実際に上記車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重は、純アキシアル荷重ではなく、モーメントを伴ったものとなって、この車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する上記外輪３ａ及び前記ハブ４ｂは、アキシアル方向だけでなくラジアル方向にも変位する。従って、上記各転動体５ａ、５ａの外径及びピッチ円直径を大きくし、上記軸方向外側の列の剛性を高くする事は、上記軸方向内向のアキシアル荷重に対して上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を高くするだけに留まらない。即ち、上記軸方向外側の列の剛性を高くする事で、各方向の荷重に対する、上記車輪支持用転がり軸受ユニット全体の剛性を高くできる。
【００３４】
本例の場合には、上述の様な構成を採用する事により、車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの大型化、動トルクの増大、価格の増大を抑えつつ、大きな荷重迄も精度良く測定できる車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実現できる。
先ず、懸架装置に装着する部分の内径側に位置する、軸方向内側の転動体５ｂ、５ｂの外径及びピッチ円直径を従来と同じとしているので、上記外輪３ａを従来と同じ大きさの懸架装置に組み付けられる。
又、両列の転動体５ａ、５ｂとして、何れも、転がり抵抗が小さく、安価な玉を使用しているので、動トルク及び価格の増大を抑えられる。
更に、車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの剛性を高くできて、大きな荷重迄も精度良く測定できる。
【００３５】
［実施の形態の第２例］
図２は、請求項２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、静止側軌道輪である外輪３ｂの内周面の軸方向外寄り部分に、断面形状が円弧形である外輪軌道６ｃを形成している。これに対して、上記外輪３ｂの内周面の軸方向内寄り部分に、断面形状が直線形で部分円すい凹面状の外輪軌道６ｄを形成している。又、回転側軌道輪であるハブ４ｂの外周面の軸方向外寄り部分に、断面形状が円弧形である内輪軌道１１ｃを形成している。これに対して、上記ハブ４ｂの外周面の軸方向内寄り部分に、断面形状が直線形で部分円すい凸面状の内輪軌道１１ｄを形成している。そして、上記軸方向外寄り部分の外輪軌道６ｃと内輪軌道１１ｃとの間に、それぞれが玉である複数個の転動体５ｃ、５ｃを、転動自在に設けている。又、上記軸方向内寄り部分の外輪軌道６ｄと内輪軌道１１ｄとの間に、それぞれが円すいころである複数個の転動体５ｄ、５ｄを、転動自在に設けている。
【００３６】
この様な本例の場合には、軸方向内側の列の転動体５ｄ、５ｄを円すいころとしている為、車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂ全体としての剛性を高くして、大きな荷重に就いても精度良く測定できる。又、軸方向内側の列の転動体５ｄ、５ｄのピッチ円直径を大きくする事なく上記剛性を高くできるので、上記外輪３ｂを従来と同じ大きさの懸架装置に組み付けられる。更に、転がり抵抗が比較的大きく、且つ、比較的高価である円すいころを、軸方向内側の列にのみ設けている為、動トルク及び価格の増大を抑えられる。
尚、図２の例では、センサをエンコーダの外径側に配置しているが、エンコーダとセンサとを何れの側に配置するかは自由である。又、軸方向内向に作用するアキシアル荷重に対する剛性を高くすべく、図２とは逆に、軸方向外側の列の転動体を円すいころとし、同じく内側の転動体を玉とする事もできる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
図示は省略するが、図１の構造と図２の構造とを組み合わせた状態で実施する事もできる。即ち、請求項３に記載した様に、軸方向外側の列の転動体を玉とし、軸方向内側の列の転動体を円すいころとし、軸方向外側の列の転動体（玉）のピッチ円直径を軸方向内側の列の転動体（円すいころ）のピッチ円直径よりも大きくする事もできる。この様な構成を採用すれば、車輪支持用転がり軸受ユニットの大型化、動トルクの増大、価格の増大を抑えつつ、車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性をより向上させて、より大きな荷重を測定する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１例の断面図。
【図４】この第１例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図５】先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第２例の断面図。
【図６】この第２例に組み込むエンコーダの部分斜視図。
【図７】先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第３例を示す断面図。
【図８】この第３例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図９】先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第４例の断面図。
【図１０】この第４例に組み込むエンコーダの断面図。
【図１１】先発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第５例に組み込むエンコーダを軸方向から見た側面図。
【図１２】車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性が、荷重の測定範囲に及ぼす影響を説明する為の線図。
【符号の説明】
【００３９】
１、１ａ、１ｂ  車輪支持用転がり軸受ユニット
２    荷重測定装置
３、３ａ、３ｂ  外輪
４、４ａ、４ｂ  ハブ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  転動体
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  外輪軌道
７    取付部
８    ハブ本体
９    内輪
１０    取付フランジ
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ    内輪軌道
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  エンコーダ
１３、１３ａ、１３ｂ  センサ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ  透孔
１５    取付孔
１６    カバー
１７    センサホルダ
１８    スプライン孔
１９    凹部
２０    凸部
２１    リム部
２２    円筒面部
【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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