(57)【要約】【課題】１対のセンサユニット１９Ａ2 、１９Ｂ2 を支持固定した軸部材２ａを、１対のフロントフォーク１ａ、１ｂの下端部に対し、所望通りの回転角度位置で結合固定できる構造を実現する。【解決手段】上記軸部材を構成する外筒２８の一端部外周面に形成した内側キー溝３０と、抑え環１０ｃの内周面に形成した外側キー溝３１との間に、キー３２を掛け渡す。一方のフロントフォーク１ａの下端部内側面の円周方向１個所に形成した凹部３３に、上記抑え環１０ｃの軸方向外端面の円周方向１個所に形成した凸部３４を係合させる。そして、この様に一方のフロントフォーク１ａと外筒２８とを、抑え環１０ｃを介して機械的に係合させる事により、上記課題を解決する。【選択図】図１
2009204464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転支持装置と、状態量測定装置とを備え、
このうちの回転支持装置は、内側部材と、この内側部材の周囲にこの内側部材と同心に配置された外側部材と、これら内側部材と外側部材とを相対回転可能に組み合わせるべく、これら内側部材の外周面と外側部材の内周面との間に軸方向に間隔をあけて設置された１対の転がり軸受と、上記内側部材と上記外側部材とのうちの一方の部材を支持固定する、使用時にも回転しない静止部材とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、１対のエンコーダと、複数個のセンサと、演算器とを備えたもので、
このうちの１対のエンコーダは、上記内側部材と上記外側部材とのうちの他方の部材に対し、軸方向に間隔をあけた状態で支持固定されていて、この他方の部材と同心の被検出面を有すると共に、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させており、
上記複数個のセンサはそれぞれ、自身の検出部を対向させた部分の特性変化に対応して出力信号を変化させるもので、上記各センサのうちの一部のセンサの検出部を上記両エンコーダのうちの一方のエンコーダの被検出面に、残りのセンサの検出部を他方のエンコーダの被検出面に、それぞれ対向させた状態で、上記一方の部材に対し支持固定されており、
上記演算器は、上記各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、上記内側部材と上記外側部材との相対変位と、これら内側部材と外側部材との間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を求める機能を有するものである、
回転支持装置の状態量測定装置であって、
上記静止部材と上記一方の部材との間に、この静止部材に対するこの一方の部材の円周方向に関する位置決め並びにこの静止部材に対するこの一方の部材の回転防止を図る為の機械的係合部を設けている事を特徴とする回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項２】
回転支持装置が、自動二輪車の車輪用の回転支持装置であって、静止部材が自動二輪車の車体の一部であり、内側部材が一方の部材であり、外側部材が他方の部材であって車輪と共に回転する部材である、請求項１に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る回転支持装置の状態量測定装置は、例えば、自動二輪車（オートバイ、スクータ等）の車輪を車体に対して回転自在に支持する為の回転支持装置を構成する内側部材と外側部材との間の状態量（相対変位、外力）を測定する為に利用する。
【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う為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニット等の回転支持装置に加わる荷重（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１〜２には、１個の特殊なエンコーダを使用して、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記載されている。これら特許文献１〜２に記載された従来構造は、四輪自動車の車輪用の回転支持装置の様に、複列の転がり軸受部に必ず予圧が付与されており、しかもこの複列の転がり軸受部の径寸法が比較的大きい回転支持装置に適用する場合には、上記荷重等の状態量の測定精度を良好にできる。ところが、自動二輪車の車輪用の回転支持装置の様に、複列の転がり軸受部に必ずしも予圧が付与されているとは限らず、しかもこの複列転がり軸受部の径寸法が比較的小さい回転支持装置に適用する場合には、上記状態量の測定精度を良好にするのが難しい。
【０００４】
この様な事情に鑑みて、特願２００７−１１６７４３には、上述した自動二輪車の車輪用の回転支持装置に適用した場合でも、上記状態量の測定精度を良好にできる発明が記載されている。図９〜１１は、この特願２００７−１１６７４３に記載された先発明の構造の第１例を示している。本例の場合、使用時にも回転しない静止部材は、自動二輪車の車体の一部である、フロントフォーク１、１である。又、内側部材は、これら両フロントフォーク１、１の下端部にその両端部を支持固定された、軸部材２である。又、外側部材は、自動二輪車の前輪３のホイールの中心部に設けられた、ハブ４である。尚、本例では、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸から成る三次元直交座標系のうち、ｙ軸を上記軸部材２の中心軸とし、ｚ軸を上下方向軸とし、ｘ軸を前後方向軸として、以下の説明を行う。
【０００５】
上記ハブ４は、それぞれが単列深溝型である、１対の玉軸受５、５により、上記軸部材２の周囲に回転自在に支持されている。これら両玉軸受５、５を構成する１対の内輪６、６は、上記軸部材２の外周面の軸方向に離隔した２個所位置に、それぞれこの軸部材２に対し軸方向への変位を阻止された状態で、外嵌支持されている。この為に、上記両内輪６、６の軸方向内端面（軸方向中央側の端面）を、上記軸部材２の軸方向中央部に外嵌した、円筒状の間座９の軸方向両端面に、それぞれ突き当てている。これと共に、上記両内輪６、６の軸方向外側面（軸方向両端側の端面）を、それぞれ抑え環１０ａ、１０ｂの軸方向内端面により抑え付けている。又、これら両抑え環１０ａ、１０ｂのうち、一方（図１０の左方）の抑え環１０ａの軸方向外端面は、上記軸部材２の軸方向一端（図１０の左端）側に存在するフロントフォーク１の下端部内側面に突き当てている。これに対し、他方（図１０の右方）の抑え環１０ｂの軸方向外端面は、上記軸部材２の軸方向他端（図１０の右端）寄り部外周面に形成した内向きの段差面１１に突き当てている。又、この状態で、上記軸部材２の軸方向一端部に螺着したボルト１２の頭部１３により、上記フロントフォーク１の下端部外側面を抑え付けている。
【０００６】
又、上記両玉軸受５、５を構成する１対の外輪７、７は、上記ハブ４の内周面の軸方向に離隔した２個所位置に、それぞれこのハブ４に対する軸方向の位置決めを図られた状態で、内嵌支持されている。この為に、上記両外輪７、７の軸方向内端面を、それぞれ後述するエンコーダ１６、１６の芯金１７、１７を介して、上記ハブ４の内周面の軸方向両端寄り部分に形成した外向きの段差面１４、１４に突き当てている。尚、本例の場合には、この状態で、上記両玉軸受５、５を構成する各玉８、８に、接触角及び予圧は付与していない。但し、上記軸部材２に対する上記１対の内輪６、６の軸方向に関する外嵌位置を、本例の場合よりも互いに近付ける事により、上記各玉８、８に、背面組み合わせ型の接触角と共に、予圧を付与する事もできる。この場合には、上記両玉軸受５、５として、それぞれアンギュラ型のものを使用するのが好ましい。又、上記ハブ４の内周面の軸方向両端部と、上記両抑え環１０ａ、１０ｂの外周面との間に、それぞれシールリング１５、１５を組み付けて、上記両玉軸受５、５を設置した空間の軸方向両端開口を密閉している。
【０００７】
又、本例の場合には、上記両外輪７、７の軸方向内側部分に、それぞれエンコーダ１６、１６を支持固定している。これと共に、これら両エンコーダ１６、１６の被検出面に、上記間座９に対して支持固定したセンサユニット１９Ａ1 、１９Ｂ1 を構成するセンサ（２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 ）（２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 ）の検出部を、それぞれ３個ずつ近接対向させている。
【０００８】
上述した各構成要素のうち、上記両エンコーダ１６、１６は、上記両外輪７、７の軸方向内半部に外嵌固定した円環状の芯金１７、１７と、これら両芯金１７、１７を構成する円輪部の軸方向内側面に添着固定した、永久磁石製で円輪状のエンコーダ本体１８、１８とから成る。それぞれが被検出面である、これら両エンコーダ本体１８、１８の軸方向内側面には、それぞれＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置している。これらＳ極とＮ極との境界は、被検出面の幅方向である径方向に一致させている。又、上記両エンコーダ１６、１６同士で、被検出面に設けるＳ極とＮ極との円周方向の配置のピッチ及び位相を、互いに等しくしている。
【０００９】
尚、図１１の（Ａ）は、一方（図１０の左方）のエンコーダ１６の被検出面と、この被検出面に対向させた上記３個のセンサ２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 の検出部とを、同じく（Ｂ）は、他方（図１０の右方）のエンコーダ１６の被検出面と、この被検出面に対向させた上記３個のセンサ２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 の検出部とを、それぞれ図１０の軸方向右側（＋ｙ側）から見た投影図である。この為、被検出面の手前側に各センサ２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 が位置する（Ａ）では、これら各センサ２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 を黒丸で、被検出面の奥側に各センサ２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 が位置する（Ｂ）では、これら各センサ２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 を白丸で、それぞれ表している（後述する図１２〜１３に就いても同様）。
【００１０】
又、上記両センサユニット１９Ａ1 、１９Ｂ1 は、前記間座９の軸方向両端寄り部分に締り嵌め或いは接着等により外嵌固定した、円環状のセンサホルダ２１、２１と、これら両センサホルダ２１、２１にそれぞれ３個ずつ保持されたセンサ（２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 ）（２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 ）とから成る。そして、本例の場合には、前記軸部材２と前記ハブ４との間に外力が作用していない中立状態で、図１１に示す様に、上記両エンコーダ１６、１６の被検出面のうち、円周方向等間隔の３個所位置（θ＝６０度、１８０度、３００度の位置）にそれぞれ１個ずつ、上記各センサ（２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 ）（２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 ）の検出部を近接対向させている。尚、これら各センサ（２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 ）（２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 ）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。
【００１１】
又、上記間座９の軸方向中央部の上面に、演算器２２を支持固定している。又、上記軸部材２の上面の軸方向中間部乃至他端部には、溝部２３を設けている。これと共に、上記間座９の上端部で、上記溝部２３の一端部（図１０の左端部）と整合する部分に、当該部分を径方向に貫通する通孔２４を設けている。そして、上記演算器２２に接続した図示しない信号ケーブルや電力ケーブルを、上記通孔２４及び上記溝部２３を通じて外部に引き出し、車体側に設置した各種装置（ＡＢＳコントローラ、電源装置等）に接続できる様にしている。
【００１２】
上述の様に構成する先発明の構造の第１例の場合、軸部材２とハブ４との間に外力が作用して、１対のエンコーダ１６、１６にラジアル変位が生じると、これに伴って、各センサ（２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 ）（２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 ）の出力信号の位相がずれる。ここで、この位相のずれを、位相差を１周期で除した位相差比ε（θ）で表し、上記各エンコーダ１６、１６のｘ軸方向、ｚ軸方向のラジアル変位をそれぞれＸ、Ｚとすると、上記位相差比ε（θ）は、次の（１）式で表される。
【数１】
2009204464.tif 000003
【００１３】
又、上記各エンコーダ１６、１６の被検出面のピッチ円直径（ＰＣＤ）をｄ、これら各被検出面の全周に配置するＳ極とＮ極との対の数（１回転当たりの上記各センサの出力信号のパルス数）をｎ、上記各被検出面同士の軸方向間隔（スパン）をＬ、一方（図１０の左方）のエンコーダ１６のｘ軸方向、ｚ軸方向のラジアル変位をそれぞれｘA 、ｚA 、他方（図１０の右方）のエンコーダ１６のｘ軸方向、ｚ軸方向のラジアル変位をそれぞれｘB 、ｚB とする。この場合に、これら各ラジアル変位ｘA 、ｚA 、ｘB 、ｚB により生じる、それぞれが２個のセンサの出力信号同士の間の位相差比（パルスエッジ時間差Δｔをパルス周期Ｔで除した値Δｔ／Ｔ）である、上記両センサ２０Ａ2 、２０Ａ1 間の位相差比εA2-A1 と、上記両センサ２０Ａ2 、２０Ａ3 間の位相差比εA2-A3 と、上記両センサ２０Ｂ2 、２０Ｂ1 間の位相差比εB2-B1 と、上記両センサ２０Ｂ2 、２０Ｂ3 間の位相差比εB2-B3 とは、それぞれ上記（１）式に基づいて、次の（２）〜（５）式で表す事ができる。
【数２】
2009204464.tif 000004
【数３】
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【数４】
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【数５】
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これら（２）〜（５）式の関係より、上記各エンコーダ１６、１６のラジアル変位（ｘA 、ｚA ）、（ｘB 、ｚB ）は、それぞれ次の（６）〜（７）式により算出できる。
【数６】
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【数７】
2009204464.tif 000009
又、この様に各エンコーダ１６、１６のラジアル変位（ｘA 、ｚA ）、（ｘB 、ｚB ）が求まれば、上記ハブ４の中心（上記両エンコーダ１６、１６間の幾何中心）Ｏのｘ軸方向の変位ｘと、同じくｚ軸方向の変位ｚと、上記ハブ４のｘ軸回りの傾きφx と、同じくｚ軸回りの傾きφz とは、それぞれ次の（８）〜（１１）式により算出できる。
【数８】
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【数９】
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【数１０】
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【数１１】
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尚、以上の算出処理は、前記演算器２２により行う。
【００１４】
又、自動二輪車の車輪用の回転支持装置の場合、
（１）上記変位ｘと、上記軸部材２と上記ハブ４との間に作用するｘ軸方向のラジアル荷重Ｆｘとの間
（２）上記変位ｚと、上記軸部材２と上記ハブ４との間に作用するｚ軸方向のラジアル荷重Ｆｚとの間
（３）上記傾きφx と、上記軸部材２と上記ハブ４との間に作用する、前記前輪３を構成するタイヤの接地面から入力されるｙ軸方向のアキシアル荷重Ｆｙ（若しくはこのアキシアル荷重Ｆｙに基づいて発生するｘ軸回りのモーメントＭｘ）との間
（４）上記傾きφz と、上記軸部材２と上記ハブ４との間に作用するｚ軸回りのモーメントＭｚとの間
には、それぞれ所定の関係が成立する。この理由は、本例の様な、予圧が付与されていない回転支持装置の場合、１対の玉軸受５、５（軸受Ａ、Ｂ）のラジアル隙間がアキシアル隙間に比べて小さい事、並びに、通常は、これら両転がり軸受５、５に車体重量等に基づくラジアル荷重Ｆｚが作用している事から、上記両エンコーダ１６、１６のラジアル変位が、上記各外力（ラジアル荷重Ｆｘ、Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙ、モーメントＭｘ、Ｍｚ）
と無関係には変動しにくくなる為である。そして、上記各所定の関係は、転がり軸受の分野で広く知られている弾性接触理論等に基づいて計算により求められる他、実験（出荷時試験）によっても求められる。従って、上記演算器２２のメモリ中に、上記各所定の関係を表した式或はマップを記憶させておけば、上記変位ｘに基づいて上記ラジアル荷重Ｆｘを、上記変位ｚに基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚを、上記傾きφx に基づいて上記アキシアル荷重Ｆｙ（モーメントＭｘ）を、上記φz に基づいて上記モーメントＭｚを、それぞれ求められる。
【００１５】
尚、本例の場合には、３個のセンサ（２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ａ3 ）（２０Ｂ1 、２０Ｂ2 、２０Ｂ3 ）の検出部の円周方向の配置を等間隔としたが、等間隔でなくても、具体的な配置の仕方に合わせて上記（２）〜（７）式を修正すれば、上述した相対変位及び外力を求められる。
【００１６】
図１２は、先発明の構造の第２例を示している。本例の場合には、１対のエンコーダ１６、１６の被検出面に対向させるセンサの個数が、上述した先発明の構造の第１例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、中立状態で、上記両エンコーダ１６、１６の被検出面のうち、ｘ軸上で径方向反対側となる２個所位置（θ＝９０度、２７０度の位置）にそれぞれ１個ずつ、センサ２０Ａ1 、２０Ａ2 、２０Ｂ1 、２０Ｂ2 の検出部を対向させている。
【００１７】
この様に構成する本例の場合、一方｛図１２の（Ａ）｝のエンコーダ１６にｚ軸方向の変位ｚA が生じる事に伴って、２個のセンサ２０Ａ1 、２０Ａ2 の出力信号の位相差が変化し、他方｛図１２の（Ｂ）｝のエンコーダ１６に同方向の変位ｚB が生じる事に伴って、２個のセンサ２０Ｂ1 、２０Ｂ2 の出力信号の位相差が変化する。これに対し、それぞれのエンコーダ１６、１６にｙ軸方向の変位が生じても、各被検出面と各検出部との間隔が変化するだけで、上記各位相差は変化しない。更に、それぞれのエンコーダ１６、１６にｘ軸方向の変位が生じても、やはり上記各位相差は変化しない。従って、本例の場合には、これら各位相差に基づいて、それぞれのエンコーダ１６、１６のｚ軸方向の変位ｚA 、ｚB を検出できる為、ハブ２（図１０参照）の中心Ｏのｚ軸方向の変位ｚと、このハブ２のｘ軸回りの傾きφx を求められる。
【００１８】
具体的には、上記一方｛図１２の（Ａ）｝のエンコーダ１６に対向する２個のセンサ２０Ａ1 、２０Ａ2 の出力信号同士の間の位相差比をεA1-A2 とし、上記他方｛図１２の（Ｂ）｝のエンコーダ１６に対向する２個のセンサ２０Ｂ1 、２０Ｂ2 の出力信号同士の間の位相差比をεB1-B2 とした場合に、上記ハブ２の中心Ｏの変位ｚと、このハブ２の傾きφx とは、それぞれ次の（１２）〜（１３）式により算出できる。
【数１２】
2009204464.tif 000014
【数１３】
2009204464.tif 000015
尚、これら（１２）〜（１３）式中の各記号ｄ、ｎ、Ｌの意味は、上述した先発明の構造の第１例の場合と同様である。
【００１９】
又、本例の場合も、上述した先発明の第１例の場合と同様、上記変位ｚに基づいて、軸部材２とハブ４（図１０参照）との間に作用するｚ軸方向のラジアル荷重Ｆｚを、上記傾きφx に基づいて、これら軸部材２とハブ４との間に作用するｙ軸方向のアキシアル荷重Ｆｙ（ｘ軸回りのモーメントＭｘ）を、それぞれ求められる。その他の構成及び作用は、上述した先発明の構造の第１例の場合と同様である。
【００２０】
図１３は、先発明の構造の第３例を示している。本例の場合も、１対のエンコーダ１６、１６の被検出面に対向させるセンサの個数が、前述の図９〜１１に示した先発明の構造の第１例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、中立状態で、上記両エンコーダ１６、１６の被検出面のうち、ｘ軸上の１個所位置（θ＝９０度の位置）にそれぞれ１個ずつ、センサ２０Ａ1 、２０Ｂ1 の検出部を対向させている。
【００２１】
この様に構成する本例の場合には、上記両センサ２０Ａ1 、２０Ｂ1 の出力信号同士の間の位相差に基づいて、軸部材２に対するハブ４（図１０参照）のｘ軸回りの傾きφx を求められる。即ち、本例の場合には、上記軸部材２に対する上記ハブ４の傾きφx が生じる事に伴って、一方｛図１３の（Ａ）｝のエンコーダ１６と、他方｛図１３の（Ｂ）｝のエンコーダ１６とが、ｚ軸方向に関して互いに逆向きに変位する。この結果、上記両センサ２０Ａ1 、２０Ｂ1 の出力信号同士の間の位相差が変化する。これに対し、上記軸部材２に対する上記ハブ４（上記両エンコーダ１６、１６）のｘ軸方向の変位ｘが生じても、上記位相差は変化しない。又、上記軸部材２に対する上記ハブ４（上記両エンコーダ１６、１６）のｙ軸方向の変位ｙ又はｚ軸回りの傾きφz が生じても、各被検出面と各検出部との間隔が変化するだけで、上記位相差は変化しない。又、上記軸部材２に対する上記ハブ４（上記両エンコーダ１６、１６）のｚ軸方向の変位ｚが生じても、上記両センサ２０Ａ1 、２０Ｂ1 の出力信号の位相がそれぞれ同じ向きに同じ大きさだけ変化するだけで、上記位相差は変化しない。従って、本例の場合には、この位相差に基づいて、上記ハブ４の傾きφx を（他の方向の変位や傾きの影響を受けずに）精度良く求められる。
【００２２】
具体的には、上記２個のセンサ２０Ａ1 、２０Ｂ1 の出力信号同士の間の位相差比をεB1-A1 とすると、上記ハブ４の傾きφx は、次の（１４）式により算出できる。
【数１４】
2009204464.tif 000016
尚、この（１４）式中の各記号ｄ、ｎ、Ｌの意味は、前述の図９〜１１に示した先発明の構造の第１例の場合と同様である。
又、本例の場合も、上記ハブ４の傾きφx に基づいて、上記軸部材２とこのハブ４との間に作用するアキシアル荷重Ｆｙ（モーメントＭｘ）を求められる。その他の構成及び作用は、前述の図９〜１１に示した先発明の構造の第１例の場合と同様である。
【００２３】
又、上述した各例では、１対のエンコーダの被検出面がそれぞれ円輪状であり、各センサの検出部がこれら両被検出面に対し軸方向に対向している構造を採用したが、先発明は、１対のエンコーダの被検出面がそれぞれ円筒状であり、各センサの検出部がこれら両被検出面に対し径方向に対向している構造を採用する事もできる。例えば、何れか一方のエンコーダとセンサとの組み合わせとして、図１４に示す様な、エンコーダ１６ａと６個のセンサ２０Ａ1 〜２０Ａ6 との組み合わせを採用する事もできる。このうちのエンコーダ１６ａは、全体を円筒状に構成している。そして、被検出面である外周面にＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これと共に、この被検出面の軸方向両半部を、それぞれＳ極とＮ極との境界の位相が軸方向に対して互いに逆方向に互いに同じ角度で漸次変化する、第一、第二特性変化部２５、２６としている。又、上記各センサ２０Ａ1 〜２０Ａ6 のうちの１個のセンサ２０Ａ1 の検出部を上記第一特性変化部２５に、別の１個のセンサ２０Ａ2 の検出部を上記第二特性変化部２６で円周方向に関する位相が上記センサ２０Ａ1 と一致する部分に、残りの各センサ２０Ａ3 〜２０Ａ6 の検出部を、それぞれ上記第一特性変化部２５又は上記第二特性変化部２６のうち他のセンサの検出部を対向させる部分に対して円周方向に離隔した部分に、それぞれ対向させている。この様な構造を採用すれば、それぞれが上記６個のセンサ２０Ａ1 〜２０Ａ6 のうちから選択された２個のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差であって、且つ、互いに異なる２個ずつのセンサの組み合わせに関する５つの位相差に基づいて、上記エンコーダ１６ａの、ｘ軸方向の変位ｘと、ｙ軸方向の変位ｙと、ｚ軸方向の変位ｚと、ｘ軸回りの傾きφx と、ｚ軸回りの傾きφz とを、それぞれ算出できる。
【００２４】
又、上述した各例では、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設ける第一特性部をＳ極に着磁した部分とし、第二特性部をＮ極に着磁した部分とする構成を採用している。但し、先発明を実施する場合には、エンコーダを単なる磁性金属板製とすると共に、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。この様な構成を採用する場合には、各センサ側に永久磁石を組み込む。
【００２５】
更に、上述した各例では、各センサ間の位相差に基づいてハブ４の変位や傾きを算出した後、この変位や傾きに基づいて、軸部材２とハブ４との間に作用する外力を算出する構成を採用している。但し、この外力の測定のみが目的であれば、上記変位や傾きを算出せずに、上記各センサ間の位相差に基づいて直接、上記外力を求める事もできる。この場合には、出荷時の試験等によって、この外力と上記各センサ間の位相差との関係を調べておき、この関係を利用する。
【００２６】
ところで、以上に述べた各先発明の構造（図９〜１４）の場合には、１対のセンサユニット１９Ａ1 、１９Ｂ1 を、間座９を介して軸部材２に支持固定している。この為、この軸部材２がフロントフォーク１、１の下端部に対し、所望通りの回転角度位置（円周方向位置）で支持固定されていないと、上記両センサユニット１９Ａ1 、１９Ｂ1 の回転角度位置が、所望通りにならなくなる（各センサ２０Ａ1 〜２０Ａ6 、２０Ｂ1 〜２０Ｂ3 の検出部の円周方向位置が、図１１〜１４に示す様にならなくなる）。この様な事態が発生すると、演算器２２によって算出される状態量（相対変位、外力）の値が、実際の値よりも小さくなる。そして、その分だけ、ＡＢＳ等の制御による、自動二輪車の走行安定性の向上効果が減少すると言った不都合を生じる。従って、この様な不都合の発生を回避できる構造を実現する事が望まれる。
【００２７】
【特許文献１】特開２００６−１３３０４５号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明の回転支持装置の状態量測定装置は、上述の様な事情に鑑み、使用時にも回転しない静止部材に対し、各センサを支持した部材を所望通りの回転角度位置で支持固定する作業を容易に行えて、しかも上記静止部材に対する上記各センサを支持した部材の回転防止を図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】
【００２９】
本発明の回転支持装置の状態量測定装置は、回転支持装置と、状態量測定装置とを備える。
このうちの回転支持装置は、内側部材と、この内側部材の周囲にこの内側部材と同心に配置された外側部材と、これら内側部材と外側部材とを相対回転可能に組み合わせるべく、これら内側部材の外周面と外側部材の内周面との間に軸方向に間隔をあけて設置された１対の転がり軸受と、上記内側部材と上記外側部材とのうちの一方の部材を支持固定する、使用時にも回転しない静止部材とを備える。
又、上記状態量測定装置は、１対のエンコーダと、複数個のセンサと、演算器とを備える。
このうちの１対のエンコーダは、上記内側部材と上記外側部材とのうちの他方の部材に対し、軸方向に間隔をあけた状態で支持固定されていて、この他方の部材と同心の被検出面を有すると共に、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させている。
又、上記複数個のセンサはそれぞれ、自身の検出部を対向させた部分の特性変化に対応して出力信号を変化させるものである。そして、上記各センサのうちの一部のセンサの検出部を上記両エンコーダのうちの一方のエンコーダの被検出面に、残りのセンサの検出部を他方のエンコーダの被検出面に、それぞれ対向させた状態で、上記一方の部材に対し支持固定されている。
又、上記演算器は、上記各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、上記内側部材と上記外側部材との相対変位と、これら内側部材と外側部材との間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を求める機能を有する。
【００３０】
特に、本発明の回転支持装置の状態量測定装置の場合には、上記静止部材と上記一方の部材との間に、この静止部材に対するこの一方の部材の円周方向に関する位置決め、並びに、この静止部材に対するこの一方の部材の回転防止を図る為の、機械的係合部を設けている。
尚、この機械的係合部としては、例えば、
（１）上記静止部材と上記一方の部材とを凹凸係合させて成る機械的係合部
（２）上記静止部材と上記一方の部材との双方に形成した溝、孔等同士の間に、キー、ピン、ボルト、中継部材等の位置決め部材を掛け渡して成る機械的係合部
を採用する事ができる。
【００３１】
上述の様な特徴を有する本発明を実施する場合には、例えば請求項２に記載した様に、上記回転支持装置を、自動二輪車の車輪用の回転支持装置とする。そして、上記静止部材を自動二輪車の車体の一部（フロントフォーク、リアフォーク等）とし、上記内側部材を一方の部材とし、上記外側部材を他方の部材であって車輪と共に回転する部材（ハブ）とする。
【発明の効果】
【００３２】
上述の様に構成する本発明の回転支持装置の状態量測定装置によれば、静止部材に対して一方の部材を所望通りの回転角度位置（円周方向位置）で支持固定する作業を、容易に行える。即ち、本発明の場合には、静止部材に対して一方の部材を支持固定する際に、これら静止部材と一方の部材との間に設ける機械的係合部を完成させれば、この静止部材に対してこの一方の部材を、所望通りの回転角度位置で支持固定する事ができる。又、本発明の場合には、上記機械的係合部の存在に基づき、静止部材に対する一方の部材の回転防止を図れる。この為、本発明の場合には、一方の部材に対して支持固定した複数個のセンサを、所望通りの円周方向位置に配置でき、しかもこれら各センサの円周方向位置がずれ動く事を防止できる。従って、演算器による状態量の算出精度を良好にできる。この結果、例えば、本発明を自動二輪車の車輪用の回転支持装置に適用する場合には、上記演算器による状態量の算出結果に基づいて、ＡＢＳ等の制御を十分効果的に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１〜８は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、１対のセンサユニット１９Ａ2 、１９Ｂ2 を支持固定した軸部材２ａを、１対のフロントフォーク１ａ、１ｂの下端部に対し、所望の回転角度位置で支持固定できる様にする為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、基本的には、前述の図９〜１１に示した先発明の構造の第１例の場合とほぼ同様である。この為、同等部分には同一若しくは同種の符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、上記先発明の構造の第１例と異なる部分を中心に説明する。
【００３４】
本例の場合、上記両フロントフォーク１ａ、１ｂの下端部にその両端部を支持固定された、上記軸部材２ａは、それぞれが鉄系合金製である内筒２７と外筒２８とを嵌め合わせ固定して成る。又、玉軸受５、５を構成する１対の内輪６、６は、このうちの外筒２８の外周面の軸方向両端寄り部分に、それぞれ上記軸部材２ａに対する軸方向の変位を阻止した状態で、締り嵌めにより外嵌固定している。この為に本例の場合には、上記両内輪６、６の軸方向内端面（軸方向中央寄りの端面）を、上記外筒２８の外周面の軸方向両端寄り部分に形成した外向きの段差面２９、２９に突き当てている。これと共に、上記両内輪６、６の軸方向外端面（軸方向両端寄りの端面）を、それぞれ抑え環１０ｃ、１０ｄの軸方向内端面により抑え付けている。又、これら両抑え環１０ｃ、１０ｄのうち、一方（図１の左方）の抑え環１０ｃの軸方向外端面を、一方（図１の右方）のフロントフォーク１ａの下端部内側面に突き当てている。これと共に、上記内筒２７の軸方向一端部（図１の左端部）に螺着したボルト１２の頭部１３により、上記一方のフロントフォーク１ａの下端部外側面を抑え付けている。更に、他方（図１の右方）の抑え環１０ｄの軸方向外端面を、上記内筒２７の一部で上記外筒２８よりも突出した部分に形成した、内向きの段差面１１ａに突き当てている。
【００３５】
又、この状態で、本例の場合には、上記外筒２８の軸方向一端部（図１の左端部）外周面の円周方向一部分に形成した内側キー溝３０と、上記一方の抑え環１０ｃの軸方向内端部内周面の円周方向一部分に形成した外側キー溝３１との間に、キー３２を掛け渡している。これにより、上記外筒２８に対する上記一方の抑え環１０ｃの円周方向に関する位置決めを図ると共に、この外筒２８に対するこの一方の抑え環１０ｃの回転防止を図っている。又、同じ状態で、上記一方のフロントフォーク１ａの下端部内側面の円周方向一部分に形成した凹部３３に、上記一方の抑え環１０ｃの軸方向外端面の円周方向一部分に形成した凸部３４を係合させている。これにより、上記フロントフォーク１ａに対する上記一方の抑え環１０ｃの円周方向の位置決めを図ると共に、このフロントフォーク１ａに対するこの一方の抑え環１０ｃの回転防止を図っている。即ち、本例の場合には、中継部材である、この一方の抑え環１０ｃを介して、上記一方のフロントフォーク１ａと上記外筒２８（軸部材２ａ）とを機械的に係合させている。これにより、この一方のフロントフォーク１ａに対するこの外筒２８の円周方向の位置決めを図ると共に、この一方のフロントフォーク１ａに対するこの外筒２８の回転防止を図っている。
【００３６】
又、前記１対のセンサユニット１９Ａ2 、１９Ｂ2 は、上記外筒２８の外周面の軸方向両端寄り部分で、上記両段差面２９、２９の軸方向内側に隣接する２個所位置に、それぞれねじ止め等により外嵌固定している。又、本例の場合には、この状態で、上記２個所位置の円周方向３個所に形成した凹部３５、３５（図２〜３にのみ図示）に、上記両センサユニット１９Ａ2 、１９Ｂ2 を構成する合成樹脂製のセンサホルダ２１ａ、２１ｂの内周面の円周方向３個所に形成した凸部３６、３６（図７〜８にのみ図示）を、それぞれ係合させている。これにより、上記外筒２８に対する上記両センサユニット１９Ａ2 、１９Ｂ2 の円周方向の位置決めを図ると共に、この外筒２８に対するこれら両センサユニット１９Ａ2 、１９Ｂ2 の回転防止を図っている。
【００３７】
又、本例の場合、アルミニウム合金製のハブ４ａの内周面の軸方向一端（図１の左端）寄り部分に、径方向内方に突出する突条部３７を、全周に亙って形成している。そして、上記両転がり軸受５、５を構成する外輪７、７のうち、一方（図１の左方）の外輪７の軸方向内端面を、上記突条部３７の軸方向外側面に突き当てている。これに対して、他方（図１の右方）の外輪７は、上記ハブ４ａの内周面の他端寄り（図１の右寄り）部分に、軽い締り嵌め乃至隙間嵌により内嵌している。そして、上記他方の外輪７の軸方向内端面と上記突条部３７の軸方向他側面との間に、第一、第二の外輪間座３８、３９を、軸方向に関して互いに直列に配置した状態で設けている。そして、この状態で、上記両玉軸受５、５を構成する各玉８、８に、背面組み合わせ型の接触角と共に、所定の予圧を付与している。この為に、上記突条部３７及び上記両外輪間座３８、３９の軸方向寸法の和を、付与すべき接触角及び予圧の大きさを考慮しつつ、前記両段差面２９、２９同士の間隔との関係で規制している。又、本例の場合には、上記両外輪間座３８、３９のうち、一方（図１の左方）の外輪間座３８をアルミニウム合金製とし、他方（図１の右方）の外輪間座３９を鉄系合金製としている。これにより、温度変化に伴う、上記鉄系合金製の軸部材２ａと上記アルミニウム系合金製のハブ４ａとの熱膨張量の差に拘らず、上記両玉軸受５、５を構成する各玉８、８に付与されている予圧の変化を抑えられる様にしている。
【００３８】
又、本例の場合、上記両センサユニット１９Ａ2 、１９Ｂ2 を構成する各センサ２０Ａ1 〜２０Ａ3 、２０Ｂ1 〜２０Ｂ3 の出力信号は、上記一方の抑え環１０ｃに設けた取り出し孔４０（図１にのみ図示）を通じて外部に取り出す様にしている。そして、この様に取り出した各出力信号を、車体側に設置した図示しない演算器に送り込める様にしている。
【００３９】
上述した様な本例の回転支持装置の状態量測定装置を組み立てる場合には、先ず、軸部材２ａの軸方向中間部外周面とハブ４ａの内周面との間に、図示の様な各構成部品を順次組み付ける。次いで、上記軸部材２ａの軸方向両端部を、１対のフロントフォーク１ａ、１ｂの下端部に結合固定する。この際に、一方の抑え環１０ｃの軸方向外端面の円周方向一部分に形成した凸部３４（図１、５）を、一方のフロントフォーク１ａの下端部内側面の円周方向一部分に形成した凹部３３（図１、６）に係合させる事で、この一方のフロントフォーク１ａと上記軸部材２ａとを、上記一方の抑え環１０ｃを介して機械的に係合させる。
【００４０】
上述の様に構成する本例の回転支持装置の状態量測定装置は、前述の図９〜１１に示した先発明の構造の第１例の場合と同様にして、軸部材２ａとハブ４ａとの間の状態量（相対変位、外力）を求める事ができる。特に、本例の場合には、１対のフロントフォーク１ａ、１ｂの下端部に対し、上記軸部材２ａの軸方向両端部を所望の通りの回転角度位置（円周方向位置）で結合固定する作業を、容易に行える。即ち、本例の場合には、上記両フロントフォーク１ａ、１ｂの下端部に対し、上記軸部材２ａの軸方向両端部を結合固定する際に、一方のフロントフォーク１ａと上記軸部材２ａとを、一方の抑え環１０ｃを介して機械的に係合させれば、上記両フロントフォーク１ａ、１ｂの下端部に上記軸部材２ａの軸方向両端部を、所望の通りの回転角度位置で結合固定できる。又、本例の場合には、上記一方の抑え環１０ｃの存在に基づき、上記一方のフロントフォーク１ａに対する上記軸部材２ａの回転防止を図れる。この為、本例の場合には、この軸部材２ａに支持固定した１対のセンサユニット１９Ａ2 、１９Ｂ2 を構成する各センサ２０Ａ1 〜２０Ａ3 、２０Ｂ1 〜２０Ｂ3 を、所望の通りの円周方向位置に配置でき、しかもこれら各センサ２０Ａ1 〜２０Ａ3 、２０Ｂ1 〜２０Ｂ3 の円周方向位置がずれ動く事を防止できる。従って、演算器による状態量の算出精度を良好にできる。この結果、この演算器による状態量の算出結果に基づいて、ＡＢＳ等の制御を十分効果的に行える。
【００４１】
尚、本発明を実施する場合、２つの部材間に凹凸係合部やキー係合部等の機械的係合部を、円周方向に関して複数設ける場合には、これら各機械的係合部を、円周方向に関して等間隔で配置しても良いし、不等間隔で配置しても良い。但し、等間隔で配置すれば、不等間隔で配置する場合に比べて、上記両部材間の剛性の、円周方向に関する変化のばらつきを抑えられる。この為、その分だけ、安定した状態量測定を行える。これに対して、不等間隔に配置すれば、隣り合う１対の部材同士の円周方向に関する位置関係を、一義的に規制できる。
又、本発明は、自動二輪車の車輪用の回転支持装置に限らず、各種機械を構成する回転支持装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】軸部材を構成する外筒の斜視図。
【図３】同じく軸方向から見た図。
【図４】一方の抑え環を軸方向片側から見た斜視図。
【図５】同じく軸方向他側から見た斜視図。
【図６】一方のフロントフォークの下端部を内側面側から見た斜視図。
【図７】センサユニットを内側面側から見た斜視図。
【図８】同じく軸方向から見た図。
【図９】先発明の構造の第１例を、自動二輪車に組み付けた状態で示す略断面図。
【図１０】先発明の構造の第１例を示す断面図。
【図１１】１対のエンコーダと複数個のセンサとを、軸方向に関して同じ側から見た投影図。
【図１２】先発明の構造の第２例を示す、図１１と同様の図。
【図１３】同第３例を示す、図１１と同様の図。
【図１４】先発明を実施する場合に採用できる、エンコーダとセンサとの組み合わせの別例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
１、１ａ、１ｂ  フロントフォーク
２、２ａ  軸部材
３  前輪
４、４ａ  ハブ
５  玉軸受
６  内輪
７  外輪
８  玉
９  間座
１０ａ〜１０ｄ  抑え環
１１、１１ａ  段差面
１２  ボルト
１３  頭部
１４  段差面
１５  シールリング
１６、１６ａ  エンコーダ
１７  芯金
１８  エンコーダ本体
１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 、１９Ｂ2   センサユニット
２０Ａ1 〜２０Ａ6 、２０Ｂ1 〜２０Ｂ3   センサ
２１、２１ａ、２１ｂ  センサホルダ
２２  演算器
２３  溝部
２４  通孔
２５  第一特性変化部
２６  第二特性変化部
２７  内筒
２８  外筒
２９  段差面
３０  内側キー溝
３１  外側キー溝
３２  キー
３３  凹部
３４  凸部
３５  凹部
３６  凸部
３７  突条部
３８  第一の外輪間座
３９  第二の外輪間座
４０  取り出し孔
【図１】
2009204464.tif 000017
【図２】
2009204464.tif 000018
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009204464.tif 000021
【図６】
2009204464.tif 000022
【図７】
2009204464.tif 000023
【図８】
2009204464.tif 000024
【図９】
2009204464.tif 000025
【図１０】
2009204464.tif 000026
【図１１】
2009204464.tif 000027
【図１２】
2009204464.tif 000028
【図１３】
2009204464.tif 000029
【図１４】
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