(57)【要約】【課題】  煩雑な配線作業が要らず、配線部の品質向上およびコスト低減が可能なセンサ付車輪用軸受を提供する。【解決手段】  車輪用軸受は、外方部材１と内方部材２の対向し合う複列の転走面３，４間に転動体５を介在させてなる。歪み発生部材２１と、これに取付けられてその歪みを検出する２つ以上のセンサ２２とでなる荷重検出用センサ部２０を複数設ける。歪み発生部材２１は、複数の荷重検出用センサ部２０にわたって連続した１つの帯状部材とし、各荷重検出用センサ部２０ごとに割り当てられる２つ以上の接触固定部２１ａを、外方部材１および内方部材２のうちの固定側部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置に配置する。荷重検出用センサ部２０の２つ以上のセンサ２２の出力信号から、車輪用軸受に作用する荷重を推定手段３２で推定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、この固定側部材に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する２つ以上のセンサからなる荷重検出用センサ部を複数設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、
前記複数の荷重検出用センサ部の歪み発生部材を、これら複数の荷重検出用センサ部に渡って連続した１つの帯状の歪み発生部材とし、この帯状の歪み発生部材における前記２つ以上の接触固定部を、前記固定側部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置となるように配置し、前記２つ以上のセンサの出力信号により、車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段を設けたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記１つの帯状の歪み発生部材を、その長手方向の複数箇所における、隣合う荷重検出用センサ部の間で屈曲させて、前記固定側部材に固定具で固定したセンサ付車輪用軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記１つの帯状の歪み発生部材をモールド材で被覆したセンサ付車輪用軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記固定側部材の外径面における少なくとも前記複数の荷重検出用センサ部との接触部分に、耐食性または防食性を有する表面処理を施したセンサ付車輪用軸受。
【請求項５】
請求項４において、前記表面処理が金属メッキ、または塗装、またはコーティング処理であるセンサ付車輪用軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記複数の荷重検出用センサ部を覆う筒状の保護カバーを前記固定側部材の外径面に嵌合させたセンサ付車輪用軸受。
【請求項７】
請求項６において、前記保護カバーが、耐食性を有する鋼板をプレス加工した成形品であるセンサ付車輪用軸受。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記推定手段は、前記２つ以上のセンサの出力信号の差分から、出力信号の振幅または振幅に相当する値を演算するものであるセンサ付車輪用軸受。
【請求項９】
請求項８において、前記推定手段は、出力信号の差分から信号の絶対値を生成し、そのピーク値または直流成分を、出力信号の振幅相当値とするものであるセンサ付車輪用軸受。
【請求項１０】
請求項８において、前記推定手段は、出力信号の差分から信号の実効値を演算し、その値を出力信号の振幅相当値とするものであるセンサ付車輪用軸受。
【請求項１１】
請求項８において、前記推定手段は、出力信号の差分から、その振動周期の一周期以上の時間区間内における最大値と最小値を求め、その値を出力信号の振幅相当値とするものであるセンサ付車輪用軸受。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記２つ以上の接触固定部のうち、前記固定側部材の外径面の円周方向配列の両端に位置する２つの接触固定部の間隔を、転動体の配列ピッチと同一としたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項において、前記２つ以上のセンサにおける隣り合うセンサ間の前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍またはこれらの値に近似した値としたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、前記荷重検出用センサ部は３つの接触固定部と２つのセンサを有し、隣り合う第１および第２の接触固定部の間、および隣り合う第２および第３の接触固定部の間に各センサをそれぞれ取付けたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１５】
請求項１４において、隣り合う接触固定部もしくは隣り合うセンサの前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍またはこれらの値に近似した値としたセンサ付車輪用軸受。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれか１項において、前記歪み発生部材は、平面概形が均一幅の帯状、または平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有する薄板材からなるセンサ付車輪用軸受。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項において、前記荷重検出用センサ部を、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置したセンサ付車輪用軸受。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記推定手段は、さらに前記２つ以上のセンサの出力信号の和も用いて、車輪用軸受に作用する荷重を推定するセンサ付車輪用軸受。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１８のいずれか１項において、前記固定側部材は外周にナックルに取付ける車体取付用のフランジを有し、このフランジの正面形状を、軸受軸心に直交する線分に対して線対称となる形状、または軸受軸心に対して点対称となる形状としたセンサ付車輪用軸受。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１９のいずれか１項において、前記荷重検出用センサ部における前記歪み発生部材の接触固定部が３つであり、
前記帯状の歪み発生部材における前記３つの接触固定部を、前記固定側部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置となるように配置し、隣り合う前記接触固定部の間隔または隣り合う前記センサの前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍またはこれらの値に近似した値とし、前記推定手段は、前記２つのセンサの出力信号の差分により、車輪用軸受に作用する荷重を推定するセンサ付車輪用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重を検出する荷重センサを備えたセンサ付車輪用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の各車輪にかかる荷重を検出する技術として、図１９に展開図で示す電子部品複合体を、円環状の保護カバーの内側に配置して円環状のセンサ組立品とし、このセンサ組立品をシール部材を介して車輪用軸受の外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に固定側部材と同心に取付けたセンサ付車輪用軸受が提案されている（例えば特許文献１）。同図の電子部品複合体は、前記固定側部材の周面に接触して固定される歪み発生部材５１、およびこの歪み発生部材５１に取付けられてこの歪み発生部材５１の歪みを検出するセンサ５２からなる４つのセンサユニット５０と、前記センサ５２の出力信号を処理する信号処理用ＩＣ５５と、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブル５６とを含む。
【０００３】
また、他の技術として、図２０（Ａ），（Ｂ）に展開図および断面図で示すように、図１９に示した電子部品複合体において、前記センサユニット５０、前記信号処理用ＩＣ５５、および前記信号ケーブル５６の間を配線する配線回路を有するフレキシブル基板６５を追加した構成のセンサ付車輪用軸受も提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３８９５８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示のセンサ付車輪用軸受では、前記電子部品複合体を構成するのに、半田付けなどにより４つの歪み発生部材５１を信号ケーブル５６を介して配線している。このため、信号ケーブル５６の配線作業が煩雑でコスト高の要因となっている。
【０００６】
一方、特許文献２に開示のセンサ付車輪用軸受でも、前記電子部品複合体を構成するのに、４つの歪み発生部材５１とフレキシブル基板６５を半田付けなどにより接続する作業が発生してしまう。また、配線部をハンダで固定した場合、車両走行中に振動などによりハンダ部にクラックが発生し、センサ５２が正常に検出作動しないことも考えられる。
【０００７】
さらに、特許文献２に開示のセンサ付車輪用軸受では、外部環境の泥水などにより、センサ５２が腐食するのを防止するために、図２１のように円環状の保護カバー５７の内側に前記電子部品複合体を配置し、その保護カバー５７の外径側溝部にモールド材５８を充填している。しかし、この保護カバー５７は、図２２のように、ヒンジ６０を介して半割れ形状とされているため、密封性、組立性、コストの観点から問題があった。また、この保護カバー５７は、全体が金属で覆われていないため、車両走行中に跳ねた小石などがぶつかると破損し、内部のセンサ５２が正常に検出動作しなくなる可能性もある。
【０００８】
この発明の目的は、煩雑な配線作業が要らず、配線部の品質向上およびコスト低減が可能なセンサ付車輪用軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、この固定側部材に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する２つ以上のセンサからなる荷重検出用センサ部を複数設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、前記複数の荷重検出用センサ部の歪み発生部材を、これら複数の荷重検出用センサ部に渡って連続した１つの帯状の歪み発生部材とし、この帯状の歪み発生部材における前記２つ以上の接触固定部を、前記固定側部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置となるように配置し、前記２つ以上のセンサの出力信号により、車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材（例えば外方部材）にも荷重が負荷されて変形が生じ、その変形から荷重検出用センサ部が荷重を検出する。荷重検出用センサ部の２つ以上のセンサの出力信号の振幅は、転動体の通過の影響を受けるが、推定手段はこれらのセンサの出力信号から、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定するものとしているので、２つ以上のセンサの各出力信号に現れる温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りによる影響を相殺ないし緩和することができる。これにより、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りによる影響を受けることなく、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に作用する荷重（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を精度良く検出できる。
特に、複数の荷重検出用センサ部の歪み発生部材を、これら複数の荷重検出用センサ部に渡って連続した１つの帯状の歪み発生部材としているので、煩雑な配線作業が要らず、配線部の品質向上およびコスト低減が可能となる。
【００１１】
この発明において、前記１つの帯状の歪み発生部材を、その長手方向の複数箇所で屈曲させて、前記固定側部材に固定しても良い。
このように、複数の荷重検出用センサ部を有する１つの帯状の歪み発生部材を複数箇所で屈曲させることにより、固定側部材への取付け作業が容易になる。
【００１２】
この発明において、前記１つの帯状の歪み発生部材をモールド材で被覆しても良い。このように、複数の荷重検出用センサ部にわたって連続した１つの帯状部材とされる歪み発生部材を、モールド材で被覆することにより、外部環境の泥水などで荷重検出用センサ部の歪みセンサが腐食するのを防止することができ、信頼性の高いセンサ付車輪用軸受とすることができる。
【００１３】
この発明において、前記固定側部材の外径面における少なくとも前記複数の荷重検出用センサ部との接触部分に、耐食性または防食性を有する表面処理を施しても良い。表面処理は金属メッキ、または塗装、またはコーティング処理である。
このように、固定側部材の外径面に耐食性または防食性を有する表面処理を施した場合、固定側部材の外径面の錆により荷重検出用センサ部の取付部が盛り上がったり、荷重検出用センサ部にもらい錆が発生するのを防止でき、錆に起因する歪みセンサの誤動作を解消でき、荷重検出を長期にわたり正確に行なうことができる。
【００１４】
この発明において、前記複数の荷重検出用センサ部を覆う筒状の保護カバーを前記固定側部材の外径面に嵌合させても良い。
このように、複数の荷重検出用センサ部を覆う筒状の保護カバーを前記固定側部材の外径面に嵌合させた場合、複数の荷重検出用センサ部を外部環境から保護することができ、外部環境による荷重検出用センサ部の故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり安定的に検出できる。
【００１５】
前記保護カバーが、耐食性を有する鋼板をプレス加工した成形品であっても良い。この構成の場合、保護カバーが外部環境により腐食するのを防止できる。
【００１６】
この発明において、前記推定手段は、前記２つ以上のセンサの出力信号の差分から、出力信号の振幅または振幅に相当する値を演算するものであっても良い。
出力信号の振幅は、転動体の通過や転動体の位置による影響を受けると共に、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を受けて、出力信号が変動する。そこで、その出力信号の差分から出力信号の振幅または振幅に相当する値を演算することにより、少なくとも各出力信号に及ぼす温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺できて、検出精度を上げることができる。
なお、前記「温度の影響」は、軸受の温度変化によって出力信号がシフトすることである。前記「滑りの影響」は、軸受が受ける荷重の変動によって生じる出力信号のシフトである。
(1) シフト要因の時間的変化が緩やかである場合、具体的には転動体の周波数よりも低い場合、見かけ上の振幅の幅は演算で得られる振幅の幅と同等となる。すなわち、振幅の中心位置が変化したと見える。
(2) シフトの要因の時間的変化が転動体の周波数と同じ場合、見かけ上の振幅の幅は（実際の振幅）＋（シフト要因による変動）となってしまう。
(3) シフト要因の時間的変化が転動体の周波数よりも高い場合、見かけ上の振幅の周波数は転動体の通過によるものではなく、シフト要因の変化によるものに見えてしまう。
これらのシフト要因は、隣合う２つの出力信号に同相で入力される。したがって、２つのセンサの差分を取ることで、影響を除去することができ、純粋な振幅を検出することが可能となる。
【００１７】
前記推定手段は、出力信号の差分から信号の絶対値を生成し、そのピーク値または直流成分を、出力信号の振幅相当値としても良い。
前記推定手段は、出力信号の差分から信号の実効値を演算し、その値を出力信号の振幅相当値としても良い。
前記推定手段は、出力信号の差分から、その振動周期の一周期以上の時間区間内における最大値と最小値を求め、その値を出力信号の振幅相当値としても良い。
【００１８】
この発明において、前記２つ以上の接触固定部のうち、前記固定側部材の外径面の円周方向配列の両端に位置する２つの接触固定部の間隔を、転動体の配列ピッチと同一としても良い。
この構成の場合、前記２つの接触固定部の中間位置に例えば２つのセンサが配置されていれば、これら両センサの間での前記円周方向の間隔は、転動体の配列ピッチの略１／２となる。その結果、両センサの出力信号は略１８０度の位相差を有することになり、その差分は温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を十分相殺した値となる。これにより、推定手段によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間に作用する力は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響をより確実に排除した正確なものとなる。
【００１９】
この発明において、前記２つ以上のセンサにおける隣り合うセンサ間の前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍またはこれらの値に近似した値としても良い。
２つのセンサの間での前記円周方向の間隔が、転動体の配列ピッチの１／２であると、それらセンサの出力信号は１８０度の位相差を有することになり、その差分は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。これにより、推定手段によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間に作用する力は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響をより確実に排除した正確なものとなる。
【００２０】
この発明において、前記荷重検出用センサ部は３つの接触固定部と２つのセンサを有し、隣り合う第１および第２の接触固定部の間、および隣り合う第２および第３の接触固定部の間に各センサをそれぞれ取付けても良い。
この構成の場合、両端に位置する２つの接触固定部（第１の接触固定部と第３の接触固定部）の間での前記円周方向の間隔を、転動体の配列ピッチと同一とすると、隣り合う２つのセンサ間での前記円周方向の間隔は転動体の配列ピッチの１／２となる。これにより、推定手段によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間に作用する力は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を排除した正確なものとなる。
【００２１】
この発明において、隣り合う接触固定部または隣り合うセンサの前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍またはこれらの値に近似した値としても良い。この構成の場合も、各センサの出力信号の差分により、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を排除できる。
【００２２】
この発明において、前記歪み発生部材は、平面概形が均一幅の帯状、または平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有する薄板材からなるものとしても良い。
このように、平面概形が均一幅の帯状である薄板材で歪み発生部材を構成した場合、歪み発生部材をコンパクトで低コストなものとできる。
【００２３】
この発明において、前記荷重検出用センサ部を、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置しても良い。この構成の場合、複数方向の荷重を推定することができる。すなわち、固定側部材の外径面における上面部と下面部に配置される２つの荷重検出用センサ部の出力信号から垂直方向荷重Ｆz と軸方向荷重Ｆy を推定でき、固定側部材の外径面における右面部と左面部に配置される２つの荷重検出用センサ部の出力信号から駆動力や制動力による荷重Ｆx を推定することができる。
【００２４】
この発明において、前記推定手段は、さらに前記２つ以上のセンサの出力信号の和も用いて、車輪用軸受に作用する荷重を推定するものとしても良い。
２つ以上のセンサの出力信号の和を取ると、各出力信号に現れる転動体の位置の影響を相殺することができるので、静止時においても荷重を推定できる。差分から温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を排除できることと相まって、荷重をさらに精度良く検出でき、ローパスフィルタが不要となるため、応答速度も向上する。
【００２５】
この発明において、前記固定側部材は外周にナックルに取付ける車体取付用のフランジを有し、このフランジの正面形状を、軸受軸心に直交する線分に対して線対称となる形状、または軸受軸心に対して点対称となる形状としても良い。
車体取付用のフランジの正面形状をこのような形状とした場合、固定側部材の形状が単純化され、固定側部材の形状の複雑さに起因する温度分布や膨張・収縮量のばらつきを低減できる。これにより、固定側部材における温度分布や膨張・収縮量のばらつきによる影響を十分小さくして、荷重による歪み量を荷重検出用センサ部に検出させることができる。
【００２６】
この発明において、前記荷重検出用センサ部における前記歪み発生部材の接触固定部が３つであり、前記帯状の歪み発生部材における前記３つの接触固定部を、前記固定側部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置となるように配置し、隣り合う前記接触固定部の間隔または隣り合う前記センサの前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍またはこれらの値に近似した値とし、前記推定手段は、前記前記２つのセンサの出力信号の差分により、車輪用軸受に作用する荷重を推定するものとしても良い。
纏めなおして言うと、このセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、この固定側部材に接触して固定される３つの接触固定部を有する歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する２つのセンサからなる荷重検出用センサ部を複数設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、前記複数の荷重検出用センサ部の歪み発生部材を、これら複数の荷重検出用センサ部に渡って連続した１つの帯状の歪み発生部材とし、この帯状の歪み発生部材における前記３つの接触固定部を、前記固定側部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置となるように配置し、隣り合う前記接触固定部の間隔または隣り合う前記センサの前記固定側部材の外径面の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍またはこれらの値に近似した値とし、前記２つのセンサの出力信号の差分により、車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段を設けたものであってもよい。
【００２７】
この構成によると、２つのセンサの出力信号の差分により、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響が相殺されるので、これらの影響を受けることなく、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に作用する荷重を精度良く検出できる。
特に、複数の荷重検出用センサ部の歪み発生部材を、これら複数の荷重検出用センサ部に渡って連続した１つの帯状の歪み発生部材としているので、煩雑な配線作業が要らず、配線部の品質向上およびコスト低減が可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、この固定側部材に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する２つ以上のセンサからなる荷重検出用センサ部を複数設けてなるセンサ付車輪用軸受であって、前記複数の荷重検出用センサ部の歪み発生部材を、これら複数の荷重検出用センサ部に渡って連続した１つの帯状の歪み発生部材とし、この帯状の歪み発生部材における前記２つ以上の接触固定部を、前記固定側部材の外径面の同一軸方向位置でかつ円周方向に互いに離間した位置となるように配置し、前記２つ以上のセンサの出力信号により、車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段を設けたため、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に作用する荷重を精度良く検出できると共に、煩雑な配線作業が要らず、配線部の品質向上およびコスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】同センサ付車輪用軸受における電子部品複合体の展開平面図である。
【図４】同電子部品複合体における荷重検出用センサ部の拡大平面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】荷重検出用センサ部の他の設置例を示す断面図である。
【図７】荷重検出用センサ部の出力信号に対する転動体位置の影響の説明図である。
【図８】荷重検出用センサ部の出力信号に対する転動体位置の影響の他の説明図である。
【図９】荷重検出用センサ部の出力信号に対する転動体位置の影響のさらに他の説明図である。
【図１０】荷重検出用センサ部の出力信号に対する転動体位置の影響のさらに他の説明図である。
【図１１】この発明の他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。
【図１２】図１１のXII −XII 矢視断面図である。
【図１３】（Ａ）は同センサ付車輪用軸受における電子部品複合体の展開平面図、（Ｂ）は同電子部品複合体における荷重検出用センサ部の拡大平面図である。
【図１４】この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。
【図１５】同センサ付車輪用軸受における外方部材をアウトボード側から見た正面図である。
【図１６】同センサ付車輪用軸受における保護カバー取付部の拡大断面図である。
【図１７】同センサ付車輪用軸受における保護カバーの取付構造の変形例を示す拡大断面図である。
【図１８】この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受における車輪用軸受の断面図である。
【図１９】従来例における電子部品複合体の構成を示す展開平面図である。
【図２０】他の従来例における電子部品複合体の構成を示す展開平面図である。
【図２１】同従来例における保護カバーの取付構造を示す断面図である。
【図２２】同保護カバーの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図１０と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボ−ド側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００３１】
このセンサ付車輪用軸受における軸受は、図１に断面図で示すように、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を外周に形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記転走面３，４は断面円弧状であり、ボール接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、一対のシール７，８によってそれぞれ密封されている。
【００３２】
外方部材１は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置におけるナックル（図示せず）に取付ける車体取付用フランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには周方向複数箇所にナックル取付用のボルト孔１４が設けられ、インボード側よりナックルのボルト挿通孔（図示せず）に挿通したナックルボルト（図示せず）を前記ボルト孔１４に螺合することにより、車体取付用フランジ１ａがナックルに取付けられる。
内方部材２は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に、前記各列の転走面４が形成されている。ハブ輪９のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面１２が設けられ、この内輪嵌合面１２に内輪１０が嵌合している。ハブ輪９の中心には貫通孔１１が設けられている。ハブフランジ９ａには、周方向複数箇所にハブボルト１５の圧入孔１６が設けられている。ハブ輪９のハブフランジ９ａの根元部付近には、車輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部１３がアウトボード側に突出している。
【００３３】
図２は、図１のII−II矢視断面図を示す。なお、図１は、図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図を示す。前記車体取付用フランジ１ａは、その正面形状が、図２のように軸受軸心Ｏに直交する線分（例えば図２における縦線分ＬＶあるいは横線分ＬＨに対して線対称となる形状、または軸受軸心Ｏに対して点対称となる形状とされている。具体的には、この例ではその正面形状が円形とされている。
【００３４】
固定側部材である外方部材１の外径面には、４つの荷重検出用センサ部２０が設けられている。ここでは、これらの荷重検出用センサ部２０が、タイヤ接地面に対して上下位置および前後位置となる外方部材１の外径面における上面部、下面部、右面部、および左面部に設けられている。
【００３５】
これらの各荷重検出用センサ部２０は、図４および図５に拡大平面図および拡大断面図で示すように、歪み発生部材２１と、この歪み発生部材２１に取付けられて歪み発生部材２１の歪みを検出する２つ以上（ここでは２つ）の歪みセンサ２２とでなる。これらの荷重検出用センサ部２０の歪み発生部材２１は、図３に展開平面図で示すように、これら複数の荷重検出用センサ部２０にわたって連続した１つの帯状の部材とされる。この歪み発生部材２１は、鋼材等の弾性変形可能な金属製で２ｍｍ以下の薄板材からなり、平面概形が全長にわたり均一幅の帯状で、各荷重検出用センサ部２０の位置ごとに両側辺部に、幅方向に延びるスリット状の切欠き部２１ｂを、２本ずつ平行に有する。ここでは、歪み発生部材２１の一側辺部の切欠き部２１ｂは、その側辺部から幅方向に直接切り込んで形成されているが、他側辺部の切欠き部２１ｂは、歪み発生部材２１にその長手方向に延びて形成されているスリット２１ｃの途中部分から幅方向に切り込んで形成されている。切欠き部２１ｂの隅部は断面円弧状とされている。また、歪み発生部材２１は、各荷重検出用センサ部２０の位置ごとに、外方部材１の外径面に接触固定される２つ以上（ここでは３つ）の接触固定部２１ａを有する。３つの接触固定部２１ａは、歪み発生部材２１の長手方向に向け１列に並べて配置される。
【００３６】
２つの歪みセンサ２２は、歪み発生部２１における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。具体的には、歪み発生部材２１の外面側で隣り合う接触固定部２１ａの間に配置される。つまり、図５において、左端の接触固定部２１ａと中央の接触固定部２１ａとの間に１つの歪みセンサ２２Ａが配置され、中央の接触固定部２１ａと右端の接触固定部２１ａとの間に他の１つの歪みセンサ２２Ｂが配置される。切欠き部２１ｂは、図４のように、歪み発生部材２１の両側辺部における前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの配置部に対応する２箇所の位置にそれぞれ形成されている。これにより、歪みセンサ２２は歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂの周辺における長手方向の歪みを検出する。なお、歪み発生部材２１は、固定側部材である外方部材１に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が負荷された状態においても、塑性変形しないものとするのが望ましい。塑性変形が生じると、外方部材１の変形が荷重検出用センサ部２０に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。
【００３７】
前記各荷重検出用センサ部２０は、その歪み発生部材２１の３つの接触固定部２１ａが、外方部材１の軸方向に同寸法の位置で、かつ各接触固定部２１ａが互いに円周方向に離れた位置に来るように配置され、これら接触固定部２１ａが、それぞれ固定具であるボルト２４により外方部材１の外径面に固定される。外方部材１の外径面へ荷重検出用センサ２０を安定良く固定する上で、外方部材１の外径面における前記各接触固定部２１ａが接触固定される箇所には平坦部１ｂが形成される。前記各ボルト２４は、それぞれ接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔２５から外方部材１の外周部に設けられたボルト孔２７に螺合させる。外方部材１の外径面における前記歪み発生部材２１の３つの接触固定部２１ａが固定される３箇所の各中間部には溝１ｃが設けられる。このように、外方部材１の外径面に接触固定部２１ａを固定することにより、薄板状である歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂを有する各部位が外方部材１の外径面から離れた状態となり、切欠き部２１ｂの周辺の歪み変形が容易となる。接触固定部２１ａが配置される軸方向位置として、ここでは外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置が選ばれる。ここでいうアウトボード側列の転走面３の周辺とは、インボード側列およびアウトボード側列の転走面３の中間位置からアウトボード側列の転走面３の形成部までの範囲である。
【００３８】
このほか、図６に断面図で示すように、歪み発生部材２１の３つの接触固定部２１ａをそれぞれスペーサ２３を介してボルト２４により外方部材１の外径面に固定することで、外方部材１の外径面への溝１ｃの形成を省略し、歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂが位置する各部位を外方部材１の外径面から離すようにしても良い。
【００３９】
歪みセンサ２２としては、種々のものを使用することができる。例えば、歪みセンサ２２を金属箔ストレインゲージで構成することができる。その場合、通常、歪み発生部材２１に対しては接着による固定が行なわれる。また、歪みセンサ２２を歪み発生部材２１上に厚膜抵抗体にて形成することもできる。
【００４０】
４つの荷重検出用センサ部２０にわたって連続した１つの帯状部材とされる歪み発生部材２１は、隣り合う荷重検出用センサ部２０の各中間位置となる複数箇所（ここでは６箇所）が一方向に屈曲された屈曲部２１ｄとされ、図２のように外方部材１の外周を取り巻くように外方部材１に取付けられる。また、歪み発生部材２１には、各荷重検出用センサ部２０の歪みセンサ２２からの出力信号を処理する信号処理用ＩＣ２８と、処理された信号を外部に取り出す信号ケーブル２９と、信号処理用ＩＣ２８と信号ケーブル２９を接続するコネクタ３０が設けられる。４つの荷重検出用センサ部２０における各歪みセンサ２２は、歪み発生部材２１上に設けられた配線用の回路パターン（図示せず）により前記信号処理用ＩＣ２８に接続される。このように、４つの荷重検出用センサ部２０と、これらの荷重検出用センサ部２０にわたって連続した歪み発生部材２１と、この歪み発生部材２１に別に設けられる信号処理用ＩＣ２８と、信号ケーブル２９と、コネクタ３０とが複合して、一体となった１つの電子部品複合体３１が構成され、この電子部品複合体３１を前記外方部材１の外径面に取付けることにより、センサ付車輪用軸受が構成される。
【００４１】
各荷重検出用センサ部２０の２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号は、前記信号処理用ＩＣ２８、信号ケーブル２９を経て車両側の推定手段３２に入力される。推定手段３２は、荷重検出用センサ部２０の２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号から、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する手段である。前記推定手段３２は、この実施形態では、前記２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の差分（具体的には出力信号の振幅）から前記各作用力Ｆx ，Ｆy，Ｆzを推定する。この推定手段３２は、前記垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy と、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の差分との関係を演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段（図示せず）を有し、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の差分から前記関係設定手段を用いて作用力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する。前記関係設定手段の設定内容は、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。
なお、前記推定手段３２は、前記出力信号の差分に限らず、例えば、前記２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の和や、平均値、振幅値、振幅中心値などの情報から、これらを適宜用いて、例えば線形結合的に用いて、各作用力Ｆx Ｆy，Ｆzを推定するようにしても良い。その場合も、前記和や平均値などの情報と前記各作用力Ｆx Ｆy，Ｆzとの関係を、演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段を用いても良い。
【００４２】
荷重検出用センサ部２０は、外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に設けられるので、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号は、図７のように荷重検出用センサ部２０の設置部の近傍を通過する転動体５の影響を受ける。また、軸受の停止時においても、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは、転動体５の位置の影響を受ける。すなわち、転動体５が荷重検出用センサ部２０における歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂに最も近い位置を通過するとき（または、その位置に転動体５があるとき）、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは最大値となり、図７（Ａ），（Ｂ）のように転動体５がその位置から遠ざかるにつれて（または、その位置から離れた位置に転動体５があるとき）低下する。軸受回転時には、転動体５は所定の配列ピッチＰで前記荷重検出用センサ部２０の設置部の近傍を順次通過するので、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは、転動体５の配列ピッチＰを周期として図７（Ｃ）に実線で示すように周期的に変化する正弦波に近い波形となる。また、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは、温度の影響やナックルと車体取付用フランジ１ａ（図１）の面間などの滑りによるヒステリシスの影響を受ける。
【００４３】
この実施形態では、前記２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの差分を演算処理することで、推定手段３２が車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定するものとしているので、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの各出力信号Ａ，Ｂに現れる温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺することができ、これにより車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を正確に検出することができる。
【００４４】
差分の演算処理について説明する。
前記２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの差分から、演算処理によって差分信号の振幅、または振幅に相当する値を求める方法としては、絶対値｜Ａ−Ｂ｜からそのピーク値を検出するものでも良い。絶対値｜Ａ−Ｂ｜は、演算回路によって生成しても良いが、デジタル演算処理によって計算しても良い。回転状態では半波整流波形が得られるため、そのピーク値をホールドするか、ローパスフィルタ；Low Pass Filter ，略称LPF によって直流成分を求めて差分信号の振幅相当値とすることができる。また、差分信号（Ａ−Ｂ）の実効値（二乗平均値）を振幅相当値として荷重の推定演算に用いても良い。デジタル演算処理においては、差分信号の振動周期の一周期以上を演算対象区間に設定し、その区間内の最大値と最小値を検出することで、振幅相当値を算出するものでも良い。
【００４５】
荷重検出用センサ部２０として、図５の構成例のものを示す図７においては、固定側部材である外方部材１の外径面の円周方向に並ぶ３つの接触固定部２１ａのうち、その配列の両端に位置する２つの接触固定部２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定している。この場合、隣り合う接触固定部２１ａの中間位置にそれぞれ配置される２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔は、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となる。その結果、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは略１８０度の位相差を有することになり、その差分は温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を十分相殺した値となる。これにより、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの差分から、推定手段３２によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響をより確実に排除した正確なものとなる。
【００４６】
図８には、図５の構成例の荷重検出用センサ部２０において、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの１／２に設定した例を示している。この例では、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔が、転動体５の配列ピッチＰの１／２とされるので、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは１８０度の位相差を有することになり、その差分は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を完全に相殺した値となる。これにより、推定手段３２によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（
垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）から、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響をより確実に排除することができる。
なお、この場合に、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの差分は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。
【００４７】
図９には、荷重検出用センサ部２０として、図５の構成例のものにおいて、中間位置の接触固定部２１ａを省略して、接触固定部２１ａを２つとした構成例（図９（Ａ））の場合を示している。この場合、図７の例の場合と同様に、２つの接触固定部２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定している。これにより、２つの接触固定部２１ａの間に配置される２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔は、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となる。その結果、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは略１８０度の位相差を有することになり、その差分は温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を十分相殺した値となる。これにより、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの差分から、推定手段３２によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響をより確実に排除した正確なものとなる。
【００４８】
図１０には、図９（Ａ）の構成例の荷重検出用センサ部２０において、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの１／２に設定した例を示している。この例でも、図８の例の場合と同様に、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは１８０度の位相差を有することになり、その差分は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を完全に相殺した値となる。これにより、推定手段３２によって推定される車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）から、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響をより確実に排除することができる。
【００４９】
この場合、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの差分は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。
【００５０】
このほか、図７および図８において、隣り合う２つの接触固定部２１ａの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、隣り合う２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの差分は、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を相殺した値となる。
【００５１】
車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材である外方部材１にも荷重が印加されて変形が生じる。荷重検出用センサ部２０における切欠き部２１ｂを有する歪み発生部材２１の３つの接触固定部２１ａが外方部材１に接触固定されているので、外方部材１の歪みが歪み発生部材２１に拡大して伝達され、その歪みが歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂで感度良く検出され、その出力信号から荷重を推定できる。ここでは、外方部材１の外径面における上面部と下面部に配置される２つの荷重検出用センサ部２０の出力信号から垂直方向荷重Ｆz と軸方向荷重Ｆy を推定でき、外方部材１の外径面における右面部と左面部に配置される２つの荷重検出用センサ部２０の出力信号から駆動力や制動力による荷重Ｆx を推定できる。
【００５２】
この場合、各荷重検出用センサ部２０における歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂは、上記したようにそのままでは温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を受けるが、推定手段３２ではその２つの出力信号の差分から、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に作用する荷重（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定するので、温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響が解消され、荷重を精度良く推定できる。
【００５３】
特に、このセンサ付車輪用軸受では、複数の荷重検出用センサ部２０の歪み発生部材２１を、これら複数の荷重検出用センサ部２０にわたって連続した１つの帯状の部材で構成しているので、煩雑な配線作業が要らず、配線部の品質向上およびコスト低減が可能となる。
【００５４】
また、この実施形態では、前記歪み発生部材２１を、その長手方向の複数箇所で屈曲させて、固定側部材である外方部材１に固定するようにしているので、外方部材１への取付け作業も容易になる。
【００５５】
固定側部材である外方部材１の外径面に固定される荷重径用センサ部２０の各接触固定部２１ａの軸方向寸法が異なると、外方部材１の外径面から接触固定部２１ａを介して歪み発生部材２１に伝達される歪みも異なる。この実施形態では、荷重検出用センサ部２０の各接触固定部２１ａを、外方部材１の外径面に対して軸方向に同寸法となるように設けているので、歪み発生部材２１に歪みが集中しやすくなり、それだけ検出感度が向上する。
【００５６】
また、この実施形態では、荷重検出用センサ部２０の歪み発生部材２１は、平面概形が均一幅の帯状、または平面概形が帯状で側辺部に切欠き部２１ｂを有する薄板材からなるものとしているので、外方部材１の歪みが歪み発生部材２１に拡大して伝達され易く、その歪みが歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂで感度良く検出され、その出力信号Ａ，Ｂに生じるヒステリシスも小さくなり、荷重を精度良く推定できる。また、歪み発生部材２１の形状も簡単なものとなり、コンパクトで低コストなものとできる。
【００５７】
また、歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂの隅部は断面円弧状とされているので、切欠き部２１ｂの隅部に歪みが集中せず、塑性変形する可能性が低くなる。また、切欠き部２１ｂの隅部に歪みが集中しなくなることで、歪み発生部材２１における検出部つまり歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの取付け部での歪み分布のばらつきが小さくなり、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの取付け位置が歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂに及ぼす影響も小さくなる。これにより、荷重をさらに精度良く推定できる。
【００５８】
このセンサ付車輪用軸受から得られた検出荷重を自動車の車両制御に使用することにより、自動車の安定走行に寄与できる。また、このセンサ付車輪用軸受を用いると、車両にコンパクトに荷重センサを設置でき、量産性に優れたものとでき、コスト低減を図ることができる。
【００５９】
また、この実施形態では、固定側部材である外方部材１の車体取付用フランジ１ａの正面形状を、図２のように軸受軸心Ｏに直交する線分（例えば図２における縦線分ＬＶあるいは横線分ＬＨ）に対して線対称となる形状、または軸受軸心Ｏに対して点対称となる形状（具体的には円形）としているので、外方部材１のフランジ１ａが単純化され、外方部材１の形状の複雑さに起因する温度分布や膨張・収縮量のばらつきを低減できる。これにより、固定側部材である外方部材１における温度分布や膨張・収縮量のばらつきによる影響を十分小さくして、荷重による歪み量を荷重検出用センサ部に検出させることができる。
【００６０】
また、この実施形態では、荷重検出用センサ部２０を、外方部材１における複列の転走面３のうちのアウトボード側の転走面３の周辺となる軸方向位置、つまり比較的設置スペースが広く、タイヤ作用力が転動体５を介して外方部材１に伝達されて比較的変形量の大きい部位に配置しているので、検出感度が向上し、荷重をより精度良く推定できる。
【００６１】
また、この実施形態では、固定側部材である外方部材１の外径面の上面部と下面部、および右面部と左面部に荷重検出用センサ部２０を設けているので、どのような荷重条件においても、荷重を精度良く推定することができる。すなわち、ある方向への荷重が大きくなると、転動体５と転走面３が接触している部分と接触していない部分が１８０度位相差で現れるため、その方向に合わせて荷重検出用センサ部２０を１８０度位相差で設置すれば、どちらかの荷重検出用センサ部２０には必ず転動体５を介して外方部材１に印加される荷重が伝達され、その荷重を歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂにより検出可能となる。
【００６２】
なお、上記実施形態では、推定手段３２が、２つ以上の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの差分から、車輪用軸受に作用する荷重を推定するものとしたが、推定手段３２は、さらに前記２つ以上の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの和も用いて、車輪用軸受に作用する荷重を推定するものとしても良い。このように、２つ以上の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号Ａ，Ｂの和を取ると、各出力信号Ａ，Ｂに現れる転動体５の位置の影響を相殺することができるので、差分から温度の影響やナックル・フランジ面間などの滑りの影響を排除できることと相まって、荷重をさらに精度良く検出できる。
【００６３】
図１１ないし図１３は、この発明の他の実施形態を示す。なお、図１１はこのセンサ付車輪用軸受の断面図を示し、図１２は図１１のXII − XII矢視断面図を示す。また、図１１では推定手段３２を省略している。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図１０に示した前記実施形態において、４つの荷重検出用センサ部２０にわたって連続した１つの帯状部材とされる歪み発生部材２１を、弾性体からなるモールド材３３で被覆している。その他の構成は図１〜図１０に示した実施形態の場合と同様である。
【００６４】
４つの荷重検出用センサ部２０を有する歪み発生部材２１の上に、信号処理用ＩＣ２８、信号ケーブル２９、およびコネクタ３０を設けてなる電子部品複合体３１の展開平面図を示す図１３（Ａ）では、歪み発生部材２１のモールド材３３で被覆した部分をハッチングして示している。歪み発生部材２１はその長手方向の複数箇所を屈曲させて、車輪用軸受の外方部材１の外径面に固定するので、歪み発生部材２１を被覆するモールド材３３は、歪み発生部材２１の屈曲を阻害しない例えばゴム材料などからなる弾性体とされる。ゴム系のモールド材として、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）系、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）系、アクリル系、フッ素系、シリコン系のものを使用することができる。なお、歪み発生部材２１における外方部材１との接触面やボルト２４との接触面は、弾性体からなるモールド材３３で被覆すると歪み検出に悪影響が生じるので、これらの部分はモールド材３３で被覆されていない。
【００６５】
このように、この実施形態では、４つの荷重検出用センサ部２０にわたって連続した１つの帯状部材とされる歪み発生部材２１を、弾性体からなるモールド材３３で被覆しているので、外部環境の泥水などにより、荷重検出用センサ部２０の歪みセンサ２２が腐食するのを防止することができ、信頼性の高いセンサ付車輪用軸受とすることができる。
【００６６】
図１４ないし図１７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。なお、図１４はこのセンサ付車輪用軸受の断面図を示し、図１５はセンサ付車輪用軸受における外方部材をアウトボード側から見た正面図を示す。また、図１４では推定手段３２を省略している。このセンサ付車輪用軸受では、図１１〜図１３に示した前記実施形態において、４つの荷重検出用センサ部２０を覆う筒状の保護カバー４０を、固定側部材である外方部材１の外径面に嵌合させている。その他の構成は図１１〜図１３に示した実施形態の場合と同様である。
【００６７】
前記保護カバー４０は、インボード側半部が大径部４０ａでアウトボード側半部が小径部４０ｂとなる段付き円筒状とされている。この保護カバー４０のインボード側端は車体取付用フランジ１ａの外径面に嵌合させられ、保護カバー４０のアウトボード側端は外方部材１のアウトボード側端よりもアウトボード側に突出した筒部４０ｃとされ、この筒部４０ｃが外方部材１のアウトボード側端の外径面に僅かな隙間を介して遊嵌させられる。これにより、外方部材１のアウトボード側端では、図１６に拡大断面図で示すように、外方部材１の外径面と保護カバー４０との間にラビリンス４１が形成される。このように、保護カバー４０が嵌合されない端部側にラビリンス４１を形成することにより、泥水などが保護カバー４０の内側に浸入するのを防止できる。なお、図１７に拡大断面図で示すように、保護カバー４０のアウトボード側端を外方部材１のアウトボード側端の外径面に嵌合させ、保護カバー４０のインボード側端は車体取付用フランジ１ａの外径面に僅かな隙間を介して遊嵌させても良い。この場合は、車体取付用フランジ１ａの外径面と保護カバー４０との間にラビリンス４１Ａが形成される。保護カバー４０の材料としては、例えばステンレス鋼等の耐食性を有する鋼板をプレス加工した成形品が用いられる。これにより、保護カバー４０が外部環境により腐食するのを防止できる。
【００６８】
このように、この実施形態では、４つの荷重検出用センサ部２０を覆う筒状の保護カバー４０を、固定側部材である外方部材１の外径面に嵌合させているので、これら４つの荷重検出用センサ部２０を外部環境から保護することができ、車両走行中に跳ねた小石などが衝突するといった外部環境による荷重検出用センサ部２０の故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり安定的に検出できる。
【００６９】
図１８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受は、図１〜図１７に示した各実施形態において、４つの荷重検出用センサ部２０にわたって連続した１つの帯状部材とされる歪み発生部材２１が取付けられる外方部材１の外径面に、耐食性または防食性を有する表面処理層４２が形成されている。この例では、前記表面処理層４２が外方部材１の外径面の全面に形成されているが、車体取付用フランジ１ａからアウトボード側端までの範囲に形成しても良い。
【００７０】
耐食性または防食性を有する表面処理層４２としては、例えば金属メッキ処理を施した表層や塗装処理を施した表層が挙げられる。金属メッキ処理としては、亜鉛メッキ、ユニクロメッキ、クロメートメッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ、カニゼンメッキ、四三酸化鉄皮膜（黒染め）、レイデントなどの処理が適用可能である。塗装処理としては、カチオン電着塗装、アニオン電着塗装、フッ素系電着塗装、窒化珪素等のセラミックコーティングなどが適用可能である。
【００７１】
このように、この実施形態では、４つの荷重検出用センサ部２０にわたって連続した１つの帯状部材とされる歪み発生部材２１が取付けられる外方部材１の外径面に、耐食性または防食性を有する表面処理層４２を形成しているので、外方部材１の外径面の錆により荷重検出用センサ部２０の取付部が盛り上がったり、荷重検出用センサ部２０にもらい錆が発生するのを防止でき、錆に起因する歪みセンサ２２の誤動作を解消でき、荷重検出を長期にわたり正確に行なうことができる。
【００７２】
前記表面処理層４２を、外方部材１の外径面の全面ではなく、車体取付用フランジ１ａからアウトボード端までの範囲に形成する場合、外方部材１の転走面３を研削加工する際に、外方部材１の外径面のインボード側端の表面未処理部を保持することができ、高精度に転走面３を研削加工することができる。
【００７３】
上記各実施形態では、外方部材１が固定側部材である場合につき説明したが、この発明は、内方部材が固定側部材である車輪用軸受にも適用することができ、その場合、荷重検出用センサ部２０は内方部材の内周となる周面に設ける。
【００７４】
また、この実施形態では第３世代型の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる第１または第２世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第４世代型の車輪用軸受にも適用することができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。また、外方部材が回転側部材となる車輪用軸受に適用することもできる。その場合、内方部材の外周に荷重検出用センサ部を設ける。
【符号の説明】
【００７５】
１…外方部材
１ａ…車体取付用フランジ
２…内方部材
３，４…転走面
５…転動体
２０…荷重検出用センサ部
２１…歪み発生部材
２１ａ…接触固定部
２１ｂ…切欠き部
２１ｄ…屈曲部
２２，２２Ａ，２２Ｂ…歪みセンサ
３２…推定手段
３３…モールド材
４０…保護カバー
４２…表面処理層
【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】
2012251659.tif 000007
【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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