(57)【要約】【課題】ＡＢＳセンサの配置スペースが小さくて、コンパクトで安価なセンサ付き転がり軸受装置を提供すること。【解決手段】ＡＢＳセンサを、基板７０と、基板７０の一方の側の第１面７５上に、第１軌道部材を全周に亘って取り巻くように配置される第１コイル７１と、第１面７５上に第１軌道部材を取り巻かないように配置される第２コイル７２とで構成する。スリンガ５１の円筒部７７における第１コイル７１に径方向に対向する部分に、第１の透磁率を有する複数個の同一の第１部分８１と、第１の透磁率と異なる第２の透磁率を有する複数個の同一の第２部分（図示せず）とを、スリンガ５１の円筒部７７の周方向に交互に配置してなる被回転速度検出部を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に軌道面を有する第１軌道部材と、
内周面に軌道面を有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置される複数の転動体と、
上記第１軌道部材が貫通している貫通穴を有する環状かつ板状の第１基板と、
上記第１基板の一方の側の第１面上に、上記第１軌道部材を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第１コイルと、
上記第１面上に配置された平面状の第２コイルと
を備え、
上記第１面において上記第２コイルが囲んでいる部分は、上記貫通穴よりも上記第１基板の径方向の外方に位置し、
上記第１コイルの上記径方向の内方側で、かつ、上記第１コイルに上記径方向に対向する箇所に、上記第１軌道部材の周方向に延在する環状の被回転速度検出部を有し、
上記第２コイルは、上記回転速度検出部の構造に基づく上記第１コイルが生成する磁場の変動を検出し、
上記第２コイルが出力した信号に基づいて、上記第２軌道部材に対する上記第１軌道部材の回転速度を検出する回転速度検出部を備えることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第１基板は、上記第２軌道部材の径方向に略平行に配置され、
上記第１基板の上記第１面に略平行な面を有すると共に、上記第１軌道部材が貫通している貫通穴を有する環状かつ板状の第２基板と、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面上に、上記第１軌道部材の上記外周面を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第３コイルと、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面上に配置された平面状の第４コイルと
を備え、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面において上記第４コイルが囲んでいる部分は、上記第２基板の上記貫通穴よりも径方向の外方に位置していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第１基板の他方の側の第２面上に、上記第１軌道部材の上記外周面を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第３コイルと、
上記第２面上に配置された平面状の第４コイルと
を備え、
上記第２面において上記第４コイルが囲んでいる部分は、上記貫通穴よりも上記第１基板の径方向の外方に位置していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項４】
請求項２に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第１基板の他方の側の第２面上に、上記第１軌道部材の上記外周面を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第５コイルと、
上記第２面上に配置された平面状の第６コイルと
を備え、
上記第２面において上記第６コイルが囲んでいる部分は、上記第１基板の上記貫通穴よりも上記第１基板の径方向の外方に位置していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間をシールするシール装置を備え、
上記第１基板は、上記シール装置に固定されていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記シール装置は、金属製の芯金部と、上記芯金部に固着されたゴム製の弾性部とを有し、
上記第１基板は、上記弾性部に固定されていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサと、軌道部材とを備えるセンサ付き転がり軸受装置に関し、例えば、変位センサを有する車輪用転がり軸受装置（ハブユニット）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輪用転がり軸受装置としては、特開２００７−１２７２５３号公報（特許文献１）に記載されているものがある。
【０００３】
この車輪用転がり軸受装置は、インダクタンス型の変位センサを、軸方向に２列に配置し、車輪用転がり軸受装置の３つの並進荷重と、２つのモーメント荷重とを算出するようになっている。
【０００４】
上記従来の車輪用転がり軸受装置では、上記インダクタンス型の変位センサを、軸方向に２列に配置しなくてはいけなくて、上記インダクタンス型の変位センサの配置スペースが大きいから、車輪用転がり軸受装置の小型化を行いにくい。
【０００５】
特に、車輪用転がり軸受装置が、駆動輪用の車輪用転がり軸受装置である場合には、変位センサの配置スペースの確保が難しく、変位センサを、現在では装備が当たり前になっているＡＢＳセンサの配置空間に配置しなければならないから、従来の配置スペースが大きい変位センサでは、変位センサの配置が、ＡＢＳセンサの配置に影響を及ぼし好ましくない。
【特許文献１】特開２００７−１２７２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、ＡＢＳセンサの配置スペースが小さくて、コンパクトで安価なセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。
【０００７】
また、特に、ＡＢＳセンサおよび変位センサを、容易に配置でき、かつ、コンパクトで安価なセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。
【０００８】
また、特に、回転速度、かつ、３つの並進荷重および２つのモーメント荷重を算出でき、かつ、コンパクトかつ安価な車輪用転がり軸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、
外周面に軌道面を有する第１軌道部材と、
内周面に軌道面を有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置される複数の転動体と、
上記第１軌道部材が貫通している貫通穴を有する環状かつ板状の第１基板と、
上記第１基板の一方の側の第１面上に、上記第１軌道部材を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第１コイルと、
上記第１面上に配置された平面状の第２コイルと
を備え、
上記第１面において上記第２コイルが囲んでいる部分は、上記貫通穴よりも上記第１基板の径方向の外方に位置し、
上記第１コイルの上記径方向の内方側で、かつ、上記第１コイルに上記径方向に対向する箇所に、上記第１軌道部材の周方向に延在する環状の被回転速度検出部を有し、
上記回転速度検出部の構造に基づく上記第１コイルが生成する磁場の変動を上記第２コイルで検出し、上記第２コイルが出力した信号に基づいて、上記第２軌道部材に対する上記第１軌道部材の回転速度を検出する回転速度検出部を備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、ＡＢＳセンサ（この明細書では、ＡＢＳセンサを、回転速度を検出するセンサとして定義する）を、基板の一面に配置されたコイルで構成するから、ＡＢＳセンサの軸方向の寸法を、基板の厚さ程度まで小さくできて、ＡＢＳセンサの軸方向の寸法を、従来使用されているパルサリングを使用するＡＢＳセンサ等と比較して、急激に小さくできる。
【００１１】
また、ＡＢＳセンサの軸方向の寸法を、基板の厚さ程度まで小さくできるから、ＡＢＳセンサの配置スペースに変位センサを容易に配置できる。
【００１２】
また、本発明によれば、例えば、ＡＢＳセンサを、ガラス基板と、ガラス基板にプリントされた配線とで構成することができるから、ＡＢＳセンサとして、比較的高価なパルサリングを使用しているＡＢＳセンサ等を使用している従来のセンサ付き転がり軸受装置と比較して、ＡＢＳセンサの製造コストを急激に小さくすることができる。したがって、従来のセンサ付き転がり軸受装置を比較して、製造コストが小さくなる。
【００１３】
また、一実施形態では、
上記第１基板は、上記第２軌道部材の径方向に略平行に配置され、
上記第１基板の上記第１面に略平行な面を有すると共に、上記第１軌道部材が貫通している貫通穴を有する環状かつ板状の第２基板と、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面上に、上記第１軌道部材の上記外周面を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第３コイルと、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面上に配置された平面状の第４コイルと
を備え、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面において上記第４コイルが囲んでいる部分は、上記第２基板の上記貫通穴よりも径方向の外方に位置している。
【００１４】
上記実施形態によれば、上記第１コイルおよび第２コイルの組に対して軸方向に間隔をおいて、第３コイルおよび第４コイルの組を形成している。ここで、第３コイルおよび第４コイルの組は、実施形態で説明するようにギャップセンサとして機能させることができる。したがって、上記実施形態によれば、回転速度を検出できると共に、径方向の変位を測定できる。
【００１５】
また、一実施形態では、
上記第１基板の他方の側の第２面上に、上記第１軌道部材の上記外周面を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第３コイルと、
上記第２面上に配置された平面状の第４コイルと
を備え、
上記第２面において上記第４コイルが囲んでいる部分は、上記貫通穴よりも上記第１基板の径方向の外方に位置している。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記第１コイルおよび第２コイルの組に対して軸方向に間隔をおいて、第３コイルおよび第４コイルの組を形成している。ここで、第３コイルおよび第４コイルの組は、実施形態で説明するようにギャップセンサとして機能させることができる。したがって、上記実施形態によれば、回転速度を検出できると共に、径方向の変位を測定できる。
【００１７】
また、一実施形態では、
上記第１基板は、上記第２軌道部材の径方向に略平行に配置され、
上記第１基板の上記第１面に略平行な面を有すると共に、上記第１軌道部材が貫通している貫通穴を有する環状かつ板状の第２基板と、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面上に、上記第１軌道部材の上記外周面を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第３コイルと、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面上に配置された平面状の第４コイルと
を備え、
上記第２基板の上記第１面に略平行な面において上記第４コイルが囲んでいる部分は、上記第２基板の上記貫通穴よりも径方向の外方に位置し、
上記第１基板の他方の側の第２面上に、上記第１軌道部材の上記外周面を全周に亘って取り巻くように配置された平面状の第５コイルと、
上記第２面上に配置された平面状の第６コイルと
を備え、
上記第２面において上記第６コイルが囲んでいる部分は、上記第１基板の上記貫通穴よりも上記第１基板の径方向の外方に位置している。
【００１８】
上記実施形態によれば、回転速度を検出するのに使用する第１および第２コイル以外に、第１軌道部材の上記外周面を全周に亘って取り巻くように形成されるコイルと、そのコイルと同じ基板の面に配置されると共に、コイルが囲んでいる部分が、基板の貫通穴よりも径方向の外方に位置しているコイルとの組が、軸方向に２列に配置されているから、回転速度の他に、転がり軸受に作用しているモーメント荷重を検出できる。
【００１９】
また、一実施形態では、
上記第１軌道部材と上記第２軌道部材との間をシールするシール装置を備え、
上記第１基板は、上記シール装置に固定されている。
【００２０】
上記実施形態によれば、ＡＢＳセンサを、シール装置に一体に配置できるから、センサ付き転がり軸受装置が、よりコンコンパクトになる。また、例えば、センサ付き転がり軸受装置が、駆動輪用の車輪用転がり軸受装置である場合、ＡＢＳセンサを、等速ジョイントに近接するシール装置に固定できるから、センサ付き転がり軸受装置が、センサの配置スペースが小さい駆動輪用の車輪用転がり軸受装置であっても、ＡＢＳセンサを容易に配置できる。
【００２１】
また、一実施形態では、
上記シール装置は、金属製の芯金部と、上記芯金部に固着されたゴム製の弾性部とを有し、
上記第１基板は、上記弾性部に固定されている。
【００２２】
上記実施形態によれば、上記第１基板は、ゴム製の上記弾性部に固定されるから、上記弾性部をクッションとして機能させることができて、第１基板の破損を防止しながら、第１基板を確実に固定することができる。
【００２３】
また、上記実施形態によれば、第１基板が絶縁素材であるゴムの部材に固定されるから、回転速度信号を確実に検出できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、ＡＢＳセンサを、基板の一面に配置されたコイルで構成するから、ＡＢＳセンサの軸方向の寸法を、基板の厚さ程度まで小さくできて、ＡＢＳセンサの軸方向の寸法を、従来使用されているパルサリングを使用するＡＢＳセンサ等と比較して、急激に小さくできる。また、ＡＢＳセンサの軸方向の寸法を、基板の厚さ程度まで小さくできるから、ＡＢＳセンサの配置スペースに変位センサを容易に配置できる。
【００２５】
また、本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、例えば、ＡＢＳセンサを、ガラス基板と、ガラス基板にプリントされた配線とで構成することができるから、ＡＢＳセンサとして、比較的高価なパルサリングを使用しているＡＢＳセンサ等を使用する従来のセンサ付き転がり軸受装置と比較して、ＡＢＳセンサの製造コストを急激に小さくすることができる。したがって、従来のセンサ付き転がり軸受装置を比較して、製造コストが小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明のセンサ付き転がり軸受装置の第１実施形態である駆動輪用ハブユニットの軸方向の断面図である。
【００２８】
このハブユニットは、駆動輪用ハブ（以下単に、ハブという）１、内輪２、外輪３、転動体としての複数の第１の玉４、転動体としての複数の第２の玉５、および、シール装置の一例としてのパックシール１０を備える。上記ハブ１および内輪２は、第１軌道部材を構成し、外輪３は、第２軌道部材を構成している。
【００２９】
上記ハブ１は、筒部材で、内周面の一部に雌スプラインを有し、この雌スプラインは、等速ジョイント３１のスプライン軸１５にスプライン嵌合している。上記ハブ１は、小径軸部１９と、大径軸部２０とを有している。上記大径軸部２０は、小径軸部１９に段部１８を介して連なると共に、小径軸部１９の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２０の外周面は、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝を有している。この軌道溝の外径は、小径軸部１９から離れるにしたがって、大きくなっている。
【００３０】
上記ハブ１は、軸方向の大径軸部２０側の端部に、ロータ（あるいは車輪）（図示せず）を取り付けるためのロータ取付用のフランジ（あるいは車輪取付用のフランジ）２２を有している。
【００３１】
上記内輪２は、ハブ１の小径軸部１９の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪２の軸方向の大径軸部２０側の端面は、上記段部１８に当接している。上記内輪２は、その外周面の大径軸部２０側に軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝を有している。この軌道溝の外径は、大径軸部２０から離れるにしたがって、大きくなっている。
【００３２】
上記外輪３は、内軸１の小径軸部１９および大径軸部２０の径方向の外方に位置している。上記外輪３の内周面は、軌道面としてのアンギュラ型の第１軌道溝と、軌道面としてのアンギュラ型の第２軌道溝とを有している。上記第１軌道溝は、内輪２の軌道溝に径方向に対向し、上記第２軌道溝は、ハブ１の軌道溝に径方向に対向している。
【００３３】
上記複数の第１の玉４は、内輪２の軌道溝と、外輪３の第１軌道溝との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。また、上記複数の第２の玉５は、ハブ１の軌道溝と、外輪３の第２軌道溝との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。
【００３４】
上記パックシール１０は、内輪２と、外輪３との間をシールしている。尚、詳述しないが、図１において、３０は、ナックルを示している。
【００３５】
図２は、上記パックシール１０の近傍の軸方向の拡大断面図である。
【００３６】
上記パックシール１０は、環状のシール部材５０と、環状のスリンガ５１とを有し、シール部材５０は、ＳＵＳ３０４Ｌ等の非磁性体の金属製の芯金部５３と、弾性部５４とを有している。上記芯金部５３は、略筒状の筒部８６と、径方向延在部８７とを有し、筒部８６は、外輪３に弾性部材８０を介して固定されている一方、径方向延在部８７は、筒部８６の軸方向の玉４,５側の端部から径方向の内方に延在している。また、上記弾性部５４は、芯金部５３の表面に固着されている。
【００３７】
一方、上記スリンガ５１は、内輪２（図１参照）の外周面に締まり嵌めで外嵌されて固定されている。上記スリンガ５１は、磁性体（例えば、ＳＵＳ４３０）からなっている。上記スリンガ５１は、内輪２に固定された円筒部７７と、フランジ部７８とを有し、フランジ部７８は、円筒部７７の軸方向の玉４,５側とは反対側の端部から径方向の外方に延在している。
【００３８】
図２に示すように、上記弾性部５４は、ブロック状の基部５９、アキシアルリップ６０、第１ラジアルリップ６１、および、第２ラジアルリップ６２を有し、基部５９は、芯金部５３に固着されている。上記基部５９の軸方向の玉４,５側の面（以下、基板取付面という）８３は、径方向に広がり、平面形状を有している。上記アキシアルリップ６０は、フランジ部７８に摺動する一方、第１および第２ラジアルリップ６１,６２は、円筒部７７の外周面に摺動するようになっている。
【００３９】
上記基板取付面８３には、厚さが数ｍｍ程度の平板状の基板７０が、接着剤で固着されている。上記基板７０は、ガラス布基材エポキシ樹脂からなっている。上記基板７０は、環状であり、径方向に延在している。上記基板７０の基板取付面８３側とは反対側の面（第１基板の一方の側の面に相当）７５には、平面状の第１コイル７１と、平面状の第２コイル７２とが、パターン形成されている。
【００４０】
上記スリンガ５１の円筒部７７における第１コイル７１に径方向に対向する部分は、被回転速度検出部になっている。この被回転速度検出部は、第１の透磁率を有する複数個の同一の第１部分８１と、第１の透磁率と異なる第２の透磁率を有する複数個の同一の第２部分（図示せず）とを、スリンガ５１の円筒部７７の周方向に交互に配置してなっている。
【００４１】
図３は、上記スリンガ５１、基板７０、第１コイル７１および第２コイル７２の位置関係を示す模式図である。
【００４２】
図３に示すように、上記スリンガ５１は、環状の基板７０の貫通穴８９を貫通している（このことおよび図１から明らかなように、第１軌道部材も、貫通穴８９を貫通している）。上記第１コイル７１は、第１軌道部材（ハブ１および内輪２からなる）を全周に亘って取り巻くように基板７０の一方の面７５に形成されている。一方、第２コイル７２は、第１コイル７１に接触しないように、上記一方の面７５に接触渦巻状に形成されている。上記第２コイル７２は、上記第１軌道部材を取り巻かないように配置されている。上記基板７０の上記一方の面７５において第２コイル７２が囲んでいる部分は、環状の基板７０の貫通穴８９よりも、基板７０の径方向の外方に位置している。
【００４３】
上記第２コイル７２は、４つ存在し、４つの第２コイル７２は、周方向に等間隔に配置されている。発振器９０で、例えば、１００ＫＨｚから１０ＭＨｚまでの高周波電流が生成され、この高周波電流が、ケーブル９１を介して第１コイル７１に流れ込むようになっている。
【００４４】
上記スリンガ５１は、磁性体からなっているから、第１コイル７１で生成された磁束が、スリンガ５１を通過するようになっている。したがって、上記スリンガ５１に荷重が作用して、スリンガ５１が、ある第２コイル７２に近づくと、第１コイル７１が生成する高周波の磁場に基づいてその第２コイル７２に発生する誘導起電力が大きくなる一方、スリンガ５１に荷重が作用して、スリンガ５１が、ある第２コイル７２から遠ざかると、第１コイル７１が生成する高周波の磁場に基づいて第２コイル７２に発生する誘導起電力が小さくなる。
【００４５】
したがって、上記スリンガ５１が同一の磁性体で形成されている場合には、各第２コイル７２が生成する誘導起電力を測定すれば、各第２コイル７２とスリンガ５１との距離を測定できる。
【００４６】
また、上記第１実施形態のように、上記第１コイル７１に径方向に対向するスリンガ５１の部分が、周方向に交互に位置し、かつ、互いに透磁率が異なる二つの部分（第１部分８１および第２部分）で形成されている場合、または、周方向に歯車状に凹凸が繰り返されている場合には、第２コイル７２が生成する誘導起電力が、基板７０に対するスリンガ５１の相対回転速度（第１軌道部材に対する第２軌道部材の相対回転速度）に依存する周期性を有する誘導起電力になり、この周期を検出することによって、第１軌道部材に対する第２軌道部材の回転速度を検出できる。
【００４７】
第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、このように、各第２コイル７２を、磁束密度の偏り（スリンガ（第１軌道部材）の偏り）を測定するＡＢＳセンサ（回転速度検出センサ）として使用し、第１軌道部材に対する第２軌道部材の相対回転速度を検出するようになっている。
【００４８】
再度、図２を参照して、各第２コイル７２で発生する起電力は、信号線３８を介して図示しない信号処理部に出力されている。この信号処理部では、４つの第２コイル７２からの出力信号に基づいて、第１軌道部材に対する第２軌道部材の相対回転速度を検出するようになっている。上記信号処理部は、回転速度検出部を構成している。尚、上記信号線３８は、弾性部８０によって防水されている。
【００４９】
上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、ＡＢＳセンサを、基板７０の一面に配置されたコイル７１,７２で構成するから、ＡＢＳセンサの軸方向の寸法を、基板７０の厚さ程度（一般的には数ｍｍ程度）まで小さくできて、ＡＢＳセンサの軸方向の寸法を、従来型のセンサと比較して、急激に小さくできる。したがって、センサ付き転がり軸受装置の配置スペースを小さくできる。また、変位センサを配置する場合において、ＡＢＳセンサおよび変位センサの両方を、如何なる障害もなく、容易に配置できる。
【００５０】
また、上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、ＡＢＳセンサの本体部が、安価なガラス布基材エポキシ樹脂製の基板７０と、その基板７０にプリントされた配線とで構成されているから、ＡＢＳセンサの製造コストを急激に小さくすることができて、従来のセンサ付き転がり軸受装置を比較して、製造コストが小さくなる。
【００５１】
また、上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、ＡＢＳセンサの本体部が、シール装置としてのパックシール１０に一体に配置されているから、センサ付き転がり軸受装置が、よりコンコンパクトになる。そして、特に、第１実施形態では、センサ付き転がり軸受装置が、駆動輪用の車輪用転がり軸受装置であって、ＡＢＳセンサの本体（基板７０、第１および第２コイル７１,７２で構成される）が、等速ジョイントのジョイント部に近接するパックシール１０に固定されているから、センサ付き転がり軸受装置が、ＡＢＳセンサの配置スペースが小さい駆動輪用の車輪用転がり軸受装置であっても、ＡＢＳセンサ設置後のＡＢＳセンサ配置スペースに容易に変位センサを配置することができる。
【００５２】
また、上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、上記基板７０が、ゴム製の弾性部５４に固定されているから、弾性部５４をクッションとして機能させることができて、基板７０の破損を防止しながら、基板７０を確実に固定することができる。
【００５３】
また、上記第１実施形態によれば、基板７０が絶縁素材であるゴムの部材に固定されるから、ＡＢＳセンサが出力する変位信号が、劣化することがない。
【００５４】
尚、上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受では、第１コイル７１を、スリンガ５１の円筒部７７に対向させて、第１コイル７１に対向するスリンガ５１の円筒部７７の一部分に、周方向に交互に互いに透磁率が違う第１部分８１および第２部分を配置したが、この発明では、第１コイルを、第１軌道部材の外周面に対向させて、第１コイルに対向する第１軌道部材の一部分に、周方向に交互に互いに透磁率が違う第１部分および第２部分を配置しても良い。すなわち、この発明では、被回転速度検出部を、スリンガでなくて、第１軌道部材の一部に形成しても良い。
【００５５】
また、上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第１コイル７１が第２コイル７２に間隔をおいて配置されていたが、この発明では、第１コイルと第２コイルとは、接触していても良い。要は、第１コイルは、環状の基板の穴を取り囲むように配置され、第２コイルが、環状の基板の穴を取り囲まないように配置されていれば良い。
【００５６】
また、上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第２コイル７２の数が４つであったが、この発明では、第２コイルの数は、４以外の如何なる数（１以上３以下、または、５以上）であっても良い。
【００５７】
また、上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、被回転速度検出部を、第１の透磁率を有する複数個の同一の第１部分８１と、第１の透磁率と異なる第２の透磁率を有する複数個の同一の第２部分（図示せず）とを、スリンガ５１の円筒部７７の周方向に交互に配置して構成した。
【００５８】
しかしながら、この発明では、被回転速度検出部を、歯車状に凹凸を周方向に交互に繰り返すことにより形成しても良い。この場合においても、第２コイルに凹部が接近している際に、第２コイルが生成する誘導起電力と、第２コイルに凸部が接近している際に、第２コイルが生成する誘導起電力とに差が生じ、第２コイルが生成する誘導起電力に基づいて、第１軌道部材に対する第２軌道部材の相対回転速度を検出することができるからである。
【００５９】
また、上記第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、基板７０をパックシール１０に固定したが、この発明では、基板を、パックシール以外のシール装置、例えば、スリンガを有さない芯金部と弾性部とを有するシール装置に固定しても良い。また、本発明では、以下に説明する後述の実施形態のように、基板を、シール装置以外の部分に固定しても良い。
【００６０】
図４は、第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置における図２に対応する図であり、第２実施形態のパックシール１０の周辺の軸方向の断面図である。
【００６１】
第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、基板１７０と、スリンガ１５１の構造のみが第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる。
【００６２】
第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【００６３】
第２実施形態では、基板１７０の軸方向の芯金部５３側とは反対側の一方の表面１７５に、平面状の第１コイル１７１と、４つの平面状の第２コイル１７２を形成する一方、基板１７０の軸方向の他方の表面１８５に、平面状の第３コイル１８１と、４つの平面状の第４コイル１８２を形成している。上記他方の表面１８５は、パックシール１０の弾性部５４の基板取付面８３に接着剤や樹脂モールド等で固着されている。
【００６４】
上記第１コイル１７１および第２コイル１８１は、第１軌道部材（ハブ１および内輪２からなる）を全周に亘って取り巻くように形成されている。上記第１コイル１７１および第２コイル１８１は、第１実施形態のように、高周波電流が付与されて、高周波磁場を生成するようになっている。
【００６５】
上記第２コイル１７２は、基板１７０の第１コイル１７１よりも径方向の外方に、第１コイル１７１に接触しないように、渦巻状に形成されている（図３参照）。上記第２コイル１７２は、第１軌道部材（ハブ１および内輪２からなる）を取り巻かないように配置されている。上記第２コイル１７２は、４つ存在し、４つの第２コイル１７２は、周方向に等間隔に配置されている。
【００６６】
また、上記第４コイル１８２は、基板１７０の第３コイル１８１よりも径方向の外方に、第３コイル１８１に接触しないように、渦巻状に形成されている（図３参照）。上記第４コイル１８２は、第１軌道部材（ハブ１および内輪２からなる）を取り巻かないように配置されている。上記第４コイル１８２は、４つ存在し、４つの第４コイル１８２は、周方向に等間隔に配置されている。
【００６７】
上記第１コイル１７１と第３コイル１８１は、基板１７０の法線方向に略重なり、第２コイル１７２と第４コイル１８２は、基板１７０の法線方向に略重なっている。各第２コイル１７２が生成する誘導起電力は、信号線を介して信号処理部に出力され、巻く第４コイル１８２が生成する誘導起電力は、信号線を介して信号処理部に出力されるようになっている。
【００６８】
上記スリンガ１５１の円筒部１７７における第１コイル１７１に径方向に対向する部分には、第１の透磁率を有する複数個の同一の第１部分１８７と、第１の透磁率と異なる第２の透磁率を有する複数個の同一の第２部分（図示せず）とが、スリンガ１５１の円筒部１７７の周方向に交互に配置されている。
【００６９】
上記スリンガ１５１の円筒部１７７における第１コイル１７１に径方向に対向する部分は、被回転速度検出部になっている。この被回転速度検出部は、第１の透磁率を有する複数個の同一の第１部分１８７と、第１の透磁率と異なる第２の透磁率を有する複数個の同一の第２部分（図示せず）とを、スリンガ１５１の円筒部１７７の周方向に交互に配置してなっている。
【００７０】
上記第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、回転速度を検出できると共に、第１軌道部材に対する第２軌道部材の径方向の変位を測定できる。
【００７１】
尚、上記第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、パックシール１０に固定されない方の基板７０の面に配置された第１コイル１７１に径方向に対向する位置に被回転速度検出部を形成する一方、パックシール１０に固定される方の基板７０の面に配置された第３コイル１８１に径方向に対向する位置に被回転速度検出部を形成しなかった。
【００７２】
しかしながら、この発明では、パックシールに固定されない方の基板の面に配置された第１コイルに径方向に対向する位置に被回転速度検出部を形成しない一方、パックシールに固定される方の基板の面に配置された第３コイルに径方向に対向する位置に被回転速度検出部を形成しても良く、基板のパックシール側の表面に形成されるコイルを、回転速度検出用のコイルとして使用し、基板のパックシール側とは反対側の表面に形成されるコイルを、変位検出用のコイルとして使用しても良い。
【００７３】
また、上記第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第３コイル１８１をスリンガ１５１に対向させて、基板１７０と、スリンガ１５１との距離を測定したが、この発明では、第３コイルを第１軌道部材に対向させて、基板とスリンガとの径方向の距離ではなく、基板と第１軌道部材との径方向の距離を測定しても良い。
【００７４】
図５は、本発明の第３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置における図２に対応する図であり、第３実施形態のパックシール１０の周辺の軸方向の断面図である。
【００７５】
第３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、複数の基板２７０,２７１が存在する点と、スリンガ２５１の構造のみが、第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる。
【００７６】
第３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第１〜２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１〜２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【００７７】
図５に示すように、第３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、ガラス布基材エポキシ樹脂からなる第１基板２７０およびガラス布基材エポキシ樹脂からなる第２基板２７７を備えている。上記第１基板２７０は、第２基板２７７のパックシール１０側とは反対側に位置している。上記第１基板２７０の第２基板２７７側とは反対側の一方の側の面には、平面状の第１コイル２７１と４つの平面状の第２コイル２７２とが配置されている。
【００７８】
上記第２基板２７７は、第１基板２７０と同一な基板であり、第１基板２７０と略平行に配置されている。上記第２基板２７７の一方の側の面は、弾性部５４の基板取付面８３に固着されている。また、上記第２基板２７７の他方の側の面には、平面状の第３コイル２８１と４つの平面状の第４コイル２８２とが配置されている。
【００７９】
上記第１基板２７０の他方の側の面は、第１基板２７０の一方の側の面に固着されている。
【００８０】
上記第１コイル２７１と、４つの第２コイル２７２との位置関係は、図３における第１コイル７１と、４つの第２コイル７２との関係と同一であり、第３コイル２８１と、４つの第４コイル２８２との位置関係は、図３における第１コイル７１と、４つの第２コイル７２との関係と同一である。
【００８１】
上記第１コイル２７１と第３コイル２８１は、基板２７０の法線方向に略重なり、第２コイル２７２と第４コイル２８２は、基板１７０の法線方向に略重なっている。
【００８２】
上記スリンガ２５１の円筒部２７７における第１コイル２７１に径方向に対向する部分は、被回転速度検出部になっている。この被回転速度検出部は、第１の透磁率を有する複数個の同一の第１部分２８７と、第１の透磁率と異なる第２の透磁率を有する複数個の同一の第２部分（図示せず）とを、スリンガ２５１の円筒部２７７の周方向に交互に配置してなっている。
【００８３】
第３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置との比較において、基板の数が１枚から２枚に増加した点のみが、本質的に異なり、それ以外の点は、第２実施形態のセンサ付き転がり軸受と同一である。
【００８４】
尚、上記第３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、パックシール１０に固定されない方の第１基板２７０の面に配置された第１コイル１７１に径方向に対向する位置に被回転速度検出部を形成する一方、パックシール１０に固定される方の第２基板２７０の面に配置された第３コイル１８１に径方向に対向する位置に被回転速度検出部を形成しなかった。
【００８５】
しかしながら、この発明では、パックシールに固定されない方の第１基板の面に配置された第１コイルに径方向に対向する位置に被回転速度検出部を形成しない一方、パックシールに固定される方の第２基板の面に配置された第３コイルに径方向に対向する位置に被回転速度検出部を形成しても良い。
【００８６】
図６は、本発明の第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置における図２に対応する図であり、第４実施形態のパックシール１０の周辺の軸方向の断面図である。
【００８７】
第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、２組のコイルからなるセンサを軸方向に２列ではなくて３列に配置し、以下に説明するように、３つのセンサのうちの２つのセンサで、５つの荷重を検出すると共に、残りの１つのセンサで、回転速度を検出する点が、第１〜３の実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる。
【００８８】
第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第１〜３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１〜３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【００８９】
第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、ガラス布基材エポキシ樹脂からなる第１基板３７０およびガラス布基材エポキシ樹脂からなる第２基板３７７を備え、第１基板３７０の一方の側の面は、弾性部５４の基板取付面８３に固着されている。上記第１基板２７０の他方の側の面に、平面状の第１コイル３７１と４つの平面状の第２コイル３７２とを配置している一方、第１基板２７０の一方の側の面に、平面状の第３コイル３８１と４つの平面状の第４コイル３８２とを配置している。
【００９０】
上記第２基板３７７は、第１基板３７０と同一な基板であり、第１基板３７０と略平行に配置されている。上記第２基板３７７の一方の側の面は、第１基板３７０の他方の側の面に固着されている。上記第２基板３７７の他方の側の面には、平面状の第５コイル３９１と４つの平面状の第６コイル３９２とが配置されている。
【００９１】
上記第１コイル３７１と、４つの第２コイル３７２との位置関係、第３コイル３８１と、４つの第４コイル３８２との位置関係は、および、第５コイル３９１と、４つの第６コイル３９２との位置関係は、図３における第１コイル７１と、４つの第２コイル７２との関係と同一である。
【００９２】
上記第１コイル３７１、第３コイル３８１および第５コイル３９１は、基板３７０の法線方向に略重なり、第２コイル３７２、第４コイル３８２および第６コイル３９２は、基板３７０の法線方向に略重なっている。
【００９３】
上記スリンガ３５１の円筒部３７６における第１コイル３７１に径方向に対向する部分は、被回転速度検出部になっている。この被回転速度検出部は、第１の透磁率を有する複数個の同一の第１部分３１３と、第１の透磁率と異なる第２の透磁率を有する複数個の同一の第２部分（図示せず）とを、スリンガ３５１の円筒部３７６の周方向に交互に配置してなっている。
【００９４】
また、上記スリンガ３５１の筒状部３７６の外周面において第３コイル３８１に径方向に対向する部分は、周方向に延在する第１環状溝３１１を有し、スリンガ３５１の筒状部３７６の外周面において第５コイル３９１に径方向に対向する部分は、周方向に延在する第２環状溝３１２を有している。
【００９５】
上記第１環状溝３１１および第２環状溝３１２は、同一の形状であり、軸方向に互いに間隔をおいて配置されている。第１環状溝３１１および第２環状溝３１２は、軸方向の断面において、断面矩形の形状を有している。
【００９６】
図６に示すように、第１軌道部材および第２軌道部材に如何なる荷重も作用していない状態で、第１環状溝３１１は、第１基板３７０のパックシール１０側の表面の延長面によって略垂直に二等分され、第２環状溝３１２は、第２基板３７７の第１基板３７０側とは反対側の表面の延長面によって略垂直に二等分されている。
【００９７】
上記構成において、第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、上述のように、第１コイル３７１、第２コイル３７２および被回転速度検出部で、第１軌道部材に対する第２軌道部材の回転速度を検出する。
【００９８】
また、第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、次のようにして、５つの荷重を検出するようになっている。
【００９９】
すなわち、センサ付き転がり軸受装置に軸方向の荷重が作用して、スリンガ３５１が、図６に矢印Ａで示す方向に変位すると、第１および第２基板３７０,３７７に対する第１環状溝３１１および第２環状溝３１２との相対位置が変位し、これに伴って磁場が変動し、第４および第６コイル３８２,３９２が検出する誘導起電力も変化する。第４実施形態では、この誘導起電力の変化に基づいて、軸方向の変位を検出し、軸方向に作用している荷重を検出するようになっている。
【０１００】
また、センサ付き転がり軸受装置にモーメント荷重が作用して、スリンガ１３５の円筒部３７６が、図６に示す位置から図６に矢印Ｂで示す方向に傾いた場合には、第１基板３７０とスリンガ３５１の円筒部３７６との距離と、第２基板３７７とスリンガ３５１の円筒部３７６との距離が異なる値となり、これに伴って、第４コイル３８２が検出する誘導起電力と、第６コイル３９２が検出する誘導起電力との間に差が生成する。第４実施形態では、この誘導起電力の差に基づいて、モーメント荷重を検出するようになっている。
【０１０１】
例えば、第４実施形態の場合において、４つの第４コイル３８２および４つの第６コイル３９２からの信号を受けた信号処理部（図示せず、回転速度検出部を含む）が、次に示す演算を行って、車輪に作用する各方向のモーメント荷重及び並進荷重を、算出しても良い。
【０１０２】
図７は、方向について説明する図である。
【０１０３】
図７に示すように、第４実施形態では、車輪の前後水平方向をｘ軸方向、車輪の左右水平方向（軸方向）をｙ軸方向、車輪の上下方向をｚ軸方向と定義する。
【０１０４】
また、インナ側（車両の中心側）の第４コイル３８２ｔ,３８２ｂ,３８２ｆ,３８２ｒの変位検出値に、添え字「ｉ」を使用し、アウタ側（車輪側）の第６コイル３９２ｔ,３９２ｂ,３９２ｆ,３９２ｒに添え字「ｏ」を使用する。また、４つの第４コイル３８２を、第１基板３７０において、車両の前側、後側、上側および下側に配置すると共に、４つの第６コイル３９２を、第２基板３７７において、車両の前側、後側、上側および下側に配置し、前側のセンサの変位検出値を「ｆ（front）」と定義し、後側のセンサの変位検出値を「ｒ（rear）」と定義し、上側のセンサの変位検出値を「ｔ（top）」と定義し、下側のセンサの変位検出値を「ｂ（bottom）」と定義する。
【０１０５】
すなわち、合計８つの第４および第６コイル３８２,３９２（以下、各第４コイルおよび各第６コイルをセンサという）の変位検出値を、次のように定義する。
ｆｉ：変位センサ３８２ｆの変位検出値
ｒｉ：変位センサ３８２ｒの変位検出値
ｔｉ：変位センサ３８２ｔの変位検出値
ｂｉ：変位センサ３８２ｂの変位検出値
ｆｏ：変位センサ３９２ｆの変位検出値
ｒｏ：変位センサ３９２ｒの変位検出値
ｔｏ：変位センサ３９２ｔの変位検出値
ｂｏ：変位センサ３９２ｂの変位検出値
【０１０６】
更に、５つの差動信号、ｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１を、次のように定義する。
ｘ１＝ｆｉ−ｒｉ
ｘ２＝ｆｏ−ｒｏ
ｚ１＝ｂｉ−ｔｉ
ｚ２＝ｂｏ−ｔｏ
ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）
【０１０７】
図８〜図１２は、上記差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示す図である。図８〜図１２において、縦軸は、差動信号の値（ここでは、差動信号は、電圧の値で示している）であり、横軸は、実際に、ハブユニットに作用している力、または、モーメントの値である。
【０１０８】
具体的には、図８は、ハブユニットに図７に矢印Ｆｘで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図９は、ハブユニットに図７に矢印Ｆｙで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図１０は、ハブユニットに図７に矢印Ｆｚで示す方向のみに力がかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものである。
【０１０９】
また、図１１は、車輪に図７に矢印Ｍｚで示すモーメント荷重のみがかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものであり、図１２は、車輪に図７に矢印Ｍｚで示すモーメント荷重のみがかかっている場合の上記差動信号の出力を示すものである。
【０１１０】
図８に示すように、ハブユニットにｘ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｘ）と、ｘ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。また、図９に示すように、ハブユニットにｙ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｙ）と、ｙ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。また、図１０に示すように、ハブユニットにｚ方向の力のみがかかっている場合、その力の大きさ（Ｆｚ）と、ｚ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。
【０１１１】
また、図１１および図１２に示すように、車輪にｘ軸の回りのモーメント荷重がかかっている場合、そのモーメントの大きさ（Ｍｘ）と、ｚ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示していると共に、車輪にｚ軸の回りにモーメント荷重がかかっている場合、そのモーメントの大きさ（Ｍｚ）と、ｘ方向の差動信号の値とが、線形関係（比例関係）を示している。
【０１１２】
図１１および図１２において、インナ側のセンサの方が、アウタ側（車輪側）のセンサよりも値が大きくなっているのは、車輪からの距離が大きいことによるものである。
【０１１３】
図８、１０、１１、１２において、ｙ方向の差動信号が０（ゼロ）でない値（クロストーク）を示している。これは、本来０（ゼロ）である筈の値である。このクロストーク信号は、センサの検出能力を、高くしたことによって発生すると考えられる誤信号であり、荷重の算出に何等影響を与えない信号である。
【０１１４】
図８〜図１２に示すように、力（荷重）と、各差動信号とは、線形関係（比例関係）にある。
【０１１５】
したがって、図８〜図１２より、下の関係（１）が成立する。
2009144897.tif 000003
ここで、例えば、ｍ１１は、図８におけるｘ１の傾きを示す定数であり、他の行列要素も、図８〜１２の各直線の傾きから決定される定数である。
【０１１６】
上記（１）から下の（２）式が導かれる。
2009144897.tif 000004
【０１１７】
本実施形態のハブユニットの信号処理部は、記憶部を有し、この記憶部には、上記（２）式のｎｉｊ（ｉとｊの夫々は、１〜５の値をとる）で示された５行５列の定数行列の２５個の要素が、ルックアップテーブルとして、予めインプットされている。
【０１１８】
本実施形態のハブユニットでは、各センサが、信号処理部に信号を出力すると、信号処理部が、それらの信号に基づいて、差動信号ｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１を算出する。そして、その後に、その算出されたｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２およびｙ１と、上記記憶部に記憶されている５行５列の定数行列の２５個の要素ｎｉｊとから（２）式の演算を行って、ハブユニットに作用している実際の力（荷重）であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを算出するようになっている。
【０１１９】
上記実施形態のハブユニットによれば、上記ｎｉｊを参照するだけで、簡単安価かつ正確に、車両の上下方向の並進荷重、車両の進行方向の並進荷重、車輪の軸方向の並進荷重、車両の上下方向の回りのモーメント荷重、車両の進行方向の回りのモーメント荷重を算出することができる。
【０１２０】
尚、上記実施形態のハブユニットでは、ｙ方向の差動信号を、ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）としたが、この発明のセンサ付き転がり軸受装置では、ｙ１＝ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）の代わりに、ｆｉ−ｆｏ、ｒｉ−ｒｏ、ｔｉ−ｔｏ、ｂｉ−ｂｏ、ｆｉ＋ｒｉ−（ｆｏ＋ｒｏ）等、第１変位検出部を構成する４つのセンサのうちの少なくとも一つのセンサの出力と、この４つのセンサのうちの少なくとも一つのセンサに軸方向に略重なる上記第２変位検出部の少なくとも一つのセンサの出力との差を、ｙ方向の差動信号として採用しても良い。
【０１２１】
上記実施形態では、５つの差動信号より、５つの荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを算出した。
【０１２２】
しかしながら、以下に説明するこの発明の他の実施形態のように、算出部としての信号処理部で、上記説明の演算の代わりに、以下に示す演算を行っても良い。
【０１２３】
車輪の半径は、動的に変動し固有値として扱うと誤差を生じる場合があるが、検出信号を車両制御に用いる場合、計測器レベルの精度（≦１〜２％）は必要がなく、タイヤ半径を固定値としても車両制御に大きな影響は出ない。また、実際の車両では、Ｍｘのみが発生することは無く、Ｍｘは、Ｆｙによって発生する。したがって、タイヤ半径Ｒを、固定値と見なせばＭｘ≒Ｆｙ×Ｒが成立する。
【０１２４】
このことから、ｆｉ−ｒｉと、ｔｉ−ｂｉと、ｆｏ−ｒｏと、ｔｏ−ｒｏと、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））とのうちの４つの値と、４行４列の定数行列と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒという関係式に基づいて、上記Ｆｚ、上記Ｆｘ、上記Ｆｙ、上記Ｍｚ、および、上記Ｍｘを算出しても良い。
【０１２５】
具体的には、例えば、次の（４）式で、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｚを求め、その後、求められたＭｘから、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒの式に基づいて、Ｆｙを算出しても良い。
【０１２６】
先ず、上記図８〜図１２より、下の関係（３）が成立する４行４列の定数行列を求める。
2009144897.tif 000005
この４行４列の逆行列を使用して、
2009144897.tif 000006
【０１２７】
尚、この場合、算出部としての信号処理部の記憶部には、ルックアップテーブルとして、上記ｐｉｊ（ｉ,ｊ＝１〜４）の値が予めインプットされていることは言うまでもない。
【０１２８】
尚、上記（３）、（４）の代わりに、下の（５）、（６）式と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒとに基づいて、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｚを求めても良いことは、言うまでもない。
【０１２９】
先ず、上記図８〜図１２より、下の関係（５）が成立する４行４列の定数行列を求める。
2009144897.tif 000007
この４行４列の逆行列を使用して、
2009144897.tif 000008
【０１３０】
尚、この場合、算出部としての信号処理部の記憶部には、ルックアップテーブルとして、上記ｑｉｊ（ｉ,ｊ＝１〜４）の値が予めインプットされていることは言うまでもない。
【０１３１】
要は、以下のステップにより、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、および、Ｍｚを算出することができる。
【０１３２】
すなわち、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚの４元ベクトルか、または、Ｆｘ、Ｆｚ、Ｍｚ、Ｍｘの４元ベクトルかいずれかを採用すると共に、５つの差動信号のうちの任意の４つの差動信号を採用する。その後、採用した４元ベクトルと、４つの差動信号に対して、上記（５）式に相当する式を作成して、４行４列の定数行列を求める。その後、その定数行列の逆行列から上記（６）式に相当する式を導き出す。最後に、採用した４つの差動信号の実際の値と、上記（６）式に相当する式と、Ｆｙ＝Ｍｘ÷Ｒとから、上記Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、および、Ｍｚを算出する。
【０１３３】
この４行４列の定数行列を用いた、変形例によれば、４つの信号によって、５つの荷重を算出することができる。したがって、センサは、５つの信号でなくて、４つの信号を出力すれば良いから、センサ配置の自由度および被変位検出部の構造の自由度を格段に大きくすることができる。したがって、被変位検出部の加工を格段に簡略化できると共に、被変位検出部を、実装する形式の場合においては、被変位検出部の実装を格段に簡略化することができる。また、算出部としての信号処理部の演算を格段に簡略化することができる。
【０１３４】
尚、４行４列の定数行列を用いて、５つの荷重を算出する場合においても、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））に代わりに、第１変位検出部の一つのセンサの出力から、その一つのセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の一つのセンサの出力を引いた値か、または、第１変位検出部の三つ以下のセンサの出力の和から、その三つ以下のセンサに上記軸方向に略重なる上記第２変位検出部の複数のセンサの出力の和を引いた値を使用しても良いことは、勿論である。尚、（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ））を用いると、上下方向および前後方向を平均化することができて、好ましいことは言うまでもない。
【０１３５】
上記第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、第１軌道部材の外周面を全周に亘って取り巻くように形成されるコイル３８１,３９１と、そのコイル３８１,３９２と同じ基板の面に配置されると共に、磁場の変動を検出するコイル３８２,３９２との組が、軸方向に２列に配置されているから、回転速度の検出に加えて、センサ付き転がり軸受装置に作用している並進荷重およびモーメント荷重を検出できる。
【０１３６】
尚、上記第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、軸方向に３列に配置された２つのコイルからなる組のうちで、両端に位置する２つのコイルの組を変位センサとして使用する一方、中央に位置するコイルをＡＢＳセンサとして使用した。
【０１３７】
しかしながら、この発明では、環状溝３３１,３３２を形成する位置と、被回転速度検出部３３３を形成する位置とを、図１３に示すように変えて、一端に位置するコイルの組をＡＢＳセンサとして使用する一方、他端と中央に位置する２つのコイルの組を変位センサとして使用しても良い。
【０１３８】
また、上記第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第４コイル３８２に径方向に対向する部分、および、第６コイル３９２に径方向に対向する部分に、環状溝３１１,３１２を形成したが、この発明では、第４コイルに径方向に対向する部分、および、第６コイルに径方向に対向する部分に、環状溝の替わりに、環状でない凹部（例えば、穴）を形成しても良い。また、本発明では、第４コイルに径方向に対向する部分、および、第６コイルに径方向に対向する部分に、環状溝の替わりに、周辺とは透磁率が異なる磁性体からなる領域（周方向に環状でも、周方向に環状でなくてもどちらでも良い）を形成しても良い。このような構成でも、軸方向の変位を検出できるからである。
【０１３９】
図１４は、本発明の第５実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の軸方向の断面図である。
【０１４０】
第５実施形態のセンサ付き転がり軸受は、第１乃至第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置（駆動輪用の車輪用転がり軸受装置）と異なり従動輪用の車輪用転がり軸受装置である。
【０１４１】
このセンサ付き転がり軸受装置は、内軸４０１、内輪４０２、第２軌道部材としての外輪４０３、第１の転動体としての複数の第１の玉４０４、第２の転動体としての複数の第２の玉４０５、ケース部材６、および、センサ装置４１０を備える。
【０１４２】
上記内軸４０１は、小径軸部４１９と、中径軸部４２０と、大径軸部４２１とを有している。上記小径軸部４１９の外周面には、ネジが形成されている。上記中径軸部４２０は、小径軸部４１９に段部４１８を介して連なると共に、小径軸部４１９の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部４２１は、中径軸部４２０の小径軸部４１９側とは反対側に位置している。上記大径軸部４２１は、中径軸部４２０に段部４２２を介して連なると共に、中径軸部４２０の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部４２１の外周面は、外周軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝を有し、この軌道溝の外径は、中径軸部４２０から離れるにしたがって、大きくなっている。
【０１４３】
上記内軸４０１は、軸方向の大径軸部４２１側の端部に、ブレーキディスク（図示せず）を取り付けるための、ブレーキディスク取付用のフランジ４５０を有している。
【０１４４】
上記内輪４０２は、内軸４０１の中径軸部４２０の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪４０２の軸方向の大径軸部４２１側の端面は、上記段部４２２に当接している。上記内輪４０２は、その外周面の大径軸部４２１側に、外周軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝を有している。この軌道溝の外径は、大径軸部４２２から離れるにしたがって、大きくなっている。
【０１４５】
上記内輪４０２の軸方向の大径軸部４２１側の端面は、段部４２２に当接している。図１３に示すように、ナット４６３が、小径軸部４１９のネジに螺合している。上記内輪４０２の軸方向の大径軸部４２１側とは反対側の端面は、ナット４６３の軸方向の大径軸部４２１側の端面に当接している。上記ナット４６３を、軸方向の大径軸部４２１側に所定距離ネジ込むことにより、内輪４０２を、内軸４０１に確実に固定するようになっている。
【０１４６】
上記外輪４０３は、大径軸部４２１の径方向の外方に位置している。上記外輪４０３の内周面は、第１の内周軌道面としてのアンギュラ型の第１軌道溝と、第２の内周軌道面としてのアンギュラ型の第２軌道溝とを有している。上記複数の第１の玉４０４は、内輪４０２の軌道溝と、外輪４０３の第１軌道溝との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されており、上記複数の第２の玉４０５は、内軸４０１の軌道溝と、外輪４０３の第２軌道溝との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。
【０１４７】
上記ケース部材４０６は、筒部材４５２と、円板状の蓋部材４５３とで構成されている。筒部材４５２の外周面の外輪４０３側の端部は、外輪４０３の内周面の小径軸部４１９側の端部に締まり嵌めにより内嵌されて固定されている。一方、蓋部材４５３は、筒部材４５２の外輪４０３側とは反対側の開口を閉塞している。詳しくは、蓋部材４５３は、円板部４８０と、円板部４８０に連なる筒状部４８１を有し、この筒状部４８１の内周面を、筒部材４５２の外輪４０３側とは反対側の端部の外周面に締まり嵌めにより外嵌して固定している。このようにして、センサ付き転がり軸受装置の内部へ異物が侵入するのを防止している。また、上記センサ装置４１０は、ケース部材４０６に固定されている。
【０１４８】
図１５は、図１４におけるセンサ装置４１０の周辺の拡大断面図である。
【０１４９】
上記センサ装置４１０は、センサ本体４６０と、ターゲット部材４６１とを有する。上記ターゲット部材４６１は、筒形状を有している。上記ターゲット部材４６１の軸方向の一端部は、内輪４０２の円筒外周面における軸方向の端部４２６に圧入によって押しこまれている。換言すると、ターゲット部材４６１の軸方向の一端部は、内輪４０２の外周面の一端部としての円筒外周面４２６に締まり嵌めにより外嵌されて固定されている。第５実施形態のセンサ付き転がり軸受では、内軸４０１、内輪４０２およびターゲット部材４６１が、第１軌道部材を構成している。
【０１５０】
上記センサ本体４６０は、樹脂製の環状の固定部材４９８と、環状の固定部材４９８の内周側に軸方向に等間隔に固定された５列の基板と、各基板の両側の面に配置された２組の平面状のコイルとからなる。
【０１５１】
上記固定部材４９８は、筒部材４５２の内周面に内嵌されて固定されている。また、図１５に示すように、上記固定部材４９８および５つの基板は、数カ所で、ボルト４９９によって、筒部材４５２に固定されている。
【０１５２】
上記各基板は、筒部材４５２の径方向に延在し、各基板の延在方向の端面４８８は、ターゲット部材４６１の外周面に対向している。
【０１５３】
上記ターゲット部材４６１の外周面は、軸方向に２列に亘って周方向に延在する環状溝４９４,４９５を有すると共に、また、軸方向の所定の領域に、透磁率が違う第１部分４９６と第２部分が周方向に交互に配置された部分を有している。上記第２部分は、ターゲット部材４６１の上記軸方向の所定の領域以外の部分と同一の材質からなっている。
【０１５４】
上記センサ装置４１０は、環状溝４９４,４９５や、透磁率が違う第１部分４９６と第２部分が周方向に交互に配置された部分を用いて、上記詳細に説明した方法を用いて５つの荷重や、第１軌道部材に対する第２軌道部材の回転速度を検出している。
【０１５５】
上記第５実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、センサ装置４１０が、内輪４０２に固定されたターゲット部材４６１と、筒状部４５２に固定されたセンサ本体４６０とからなっている。このように、本発明では、センサ装置は、第１乃至第４実施形態のように、シール装置に固定される必要はなく、如何なる部材にも固定されることができる。
【０１５６】
尚、上記第１乃至第５実施形態のセンサ付き転がり軸受の製造装置では、センサ付き転がり軸受の転動体が玉であったが、この発明では、センサ付き転がり軸受の転動体は、ころであっても良く、ころおよび玉を含んでいても良い。
【０１５７】
また、この発明のセンサ付き転がり軸受装置が、例えば、磁気軸受装置等の車輪用転がり軸受装置以外の如何なる軸受装置であっても良いことは言うまでもない。上記実施形態で説明した本発明の構成を、複数のモーメント荷重や並進荷重を測定するニーズのある各種軸受装置に適用することができるのは、言うまでもないからである。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明のセンサ付き転がり軸受装置の第１実施形態である駆動輪用ハブユニットの軸方向の断面図である。
【図２】第１実施形態のセンサ付き転がり軸受装置が有するパックシール１０の近傍の軸方向の拡大断面図である。
【図３】第１実施形態において、スリンガ、基板、第１コイルおよび第２コイルの位置関係を示す模式図である。
【図４】第２実施形態のセンサ付き転がり軸受装置における図２に対応する図である。
【図５】第３実施形態のセンサ付き転がり軸受装置における図２に対応する図である。
【図６】第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置における図２に対応する図である。
【図７】本明細書で使用する方向について説明する図である。
【図８】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示す図である。
【図９】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示す図である。
【図１０】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示す図である。
【図１１】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示す図である。
【図１２】差動信号の値と、実際にハブユニットに係っている力または荷重との関係を調査した一実験例を示す図である。
【図１３】第４実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の変形例における図２に対応する図である。
【図１４】本発明の第５実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の軸方向の断面図である。
【図１５】図１４におけるセンサ装置の周辺の拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  ハブ
２  内輪
３  外輪
４,５  玉
１０  パックシール
７０  基板
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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