(57)【要約】【課題】センサの数が増え、これら各センサの出力信号を取り出す為等のハーネス（ケーブル）の数が多くなった場合でも、軸部材の剛性を確保できる構造を実現する。【解決手段】軸部材を構成するアウタチューブ２７の外周面に、ハーネスと同数の溝部２２ｂ、２２ｂを、円周方向等間隔に設ける。この構成により、上記アウタチューブ２７ａを含む上記軸部材の剛性を高く、しかも均一にして、この軸部材を含む回転支持装置の性能を向上させる。【選択図】図６
2009103629.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、外周面に１対の内輪軌道を設け、使用時にも回転しない軸部材と、内周面に１対の外輪軌道を設け、使用時にこの軸部材の周囲で回転する回転部材と、これら両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、両列毎にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、それぞれが上記回転部材のうちの上記両列の転動体の間部分で軸方向に離隔した２個所位置に支持されて、この回転部材と共に回転する１対のエンコーダと、上記軸部材のうちで上記両列の転動体の間部分に支持されたセンサ装置と、演算器とを備え、
このうちの１対のエンコーダはそれぞれ、上記回転部材と同心の被検出面を有し、これら両被検出面の特性を円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化させたものであり、
上記センサ装置は、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検出部を対向させた１乃至複数個のセンサと、他方のエンコーダの被検出面に検出部を対向させた１乃至複数個のセンサとを備えたもので、これら各センサはそれぞれ、上記両エンコーダの被検出面のうち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、上記軸部材と上記回転部材との相対変位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、
上記各センサの出力信号を取り出す為のケーブルをそれぞれの内部に配設する為の溝部を、上記軸部材の外周面の円周方向に離隔した複数個所に形成している
回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項２】
軸部材は、円管状のアウタチューブと、このアウタチューブに内嵌したインナシャフトとから成り、回転支持装置、及び、状態量測定装置のうちで少なくとも両エンコーダ及び各センサは、上記アウタチューブの外周面と回転部材の内周面との間に設けられており、複数の溝部はこのアウタチューブの外周面に設けられており、上記インナシャフトの軸方向両端部は上記アウタチューブの軸方向両端部から軸方向外方に突出している、請求項１に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項３】
溝部の数とケーブルの数とが同じであって、各溝部にそれぞれ１本のケーブルを配設している、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項４】
複数の溝部を、軸部材の外周面の円周方向等間隔位置に設けている、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項５】
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のｙ軸を軸部材の中心軸に一致させた場合に、演算器は、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、上記軸部材に対する回転部材の、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 とのうちの、少なくとも１つの変位若しくは傾きを算出する機能を有するものである、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項６】
１対のエンコーダの被検出面がそれぞれ、当該被検出面の特性変化の位相が当該被検出面の幅方向に対して変化していない被検出面と、当該被検出面の幅方向両半部に、使用状態でセンサの検出部が少なくとも１個ずつ対向する第一、第二両特性変化部を有し、これら両特性変化部のうちの少なくとも一方の特性変化部の特性変化の位相が当該被検出面の幅方向に関し、他方の特性変化部と異なる状態で漸次変化している被検出面とのうちの、何れか一方である、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項７】
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、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項８】
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、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項９】
演算器が、自身が算出した軸部材に対する回転部材の変位若しくは傾きに基づき、これら軸部材と回転部材との間に作用する外力を算出する機能を有する、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載した回転支持装置の状態量測定装置。
【請求項１０】
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り、使用状態で、軸部材が自動二輪車の車体に支持固定される部材となり、回転部材が車輪を支持固定する部材又はこの車輪の一部を構成する部材となる、請求項１〜９のうちの何れか１項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軸部材と回転部材との間の状態量である、これら両部材同士の間の相対変位や、これら両部材同士の間に作用する外力（荷重、モーメント）を測定する為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
［従来技術に就いて］
例えば四輪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、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。又、自動二輪車の分野でも従来から、車両の走行安定性を確保する為に、ＡＢＳ等の車両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外力（ラジアル荷重とアキシアル荷重とモーメントとのうちの少なくとも１つ）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、例えば特許文献１〜２には、車輪用の回転支持装置を構成する静止部材と回転部材との間に作用する外力を、特殊なエンコーダを使用して測定可能とする発明が記載されている。これら特許文献１〜２に記載された各従来構造は、上記回転部材に支持固定された１個の特殊なエンコーダと、このエンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させた状態で、上記静止部材等の使用時にも回転しない部分に支持固定された、複数個のセンサとを備える。そして、上記外力の変化（上記静止部材に対する上記エンコーダの変位）に伴って変化する、上記各センサの出力信号同士の間の位相差に基づいて、上記外力を算出可能としている。
【０００４】
ところが、上記特許文献１〜２に記載された各従来構造は、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予圧が付与されている回転支持装置に適用する場合には、上記外力を精度良く測定できるが、一部の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予圧が付与されていない回転支持装置に適用する場合には、上記外力を精度良く測定するのが難しくなる可能性がある。この理由は、例えば、上記エンコーダのアキシアル変位に伴って変化する、上記各センサの出力信号同士の間の位相差に基づいて、上記静止部材と上記回転部材との間に作用するアキシアル荷重を算出する場合に、上記複列の転がり軸受部に予圧が付与されていないと、上記アキシアル変位と上記アキシアル荷重との間に安定した相関関係が成立しなくなって、上記アキシアル荷重を精度良く測定できなくなる可能性が高くなる為である。
【０００５】
又、特許文献３には、やはり１個の特殊なエンコーダと複数個のセンサとを備えた回転支持装置が記載されている。この特許文献３に記載された従来構造の場合には、上記エンコーダの傾きに伴って変化する、上記各センサの出力信号同士の間の位相差に基づいて、上記回転支持装置を構成する静止部材と回転部材との間に作用する、この静止部材の中心軸に対し径方向にオフセットした位置から入力されたアキシアル荷重（若しくはこのアキシアル荷重に基づいて発生したモーメント）を算出可能としている。但し、この特許文献３に記載された従来構造の場合も、上述した特許文献１〜２に記載された発明と同様に、予圧を付与されていない場合には、アキシアル荷重を精度良く測定できない。更に、上記特許文献３に記載された従来構造の場合には、上記エンコーダの被検出面の直径が小さくなる程、上記位相差の検出誤差に対する、上記アキシアル荷重（若しくはモーメント）の測定精度の悪化率が大きくなる。この為、上記特許文献３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、外径寸法が比較的大きく、組み付けるエンコーダの被検出面の直径も比較的大きい回転支持装置に適用する場合には、上記アキシアル荷重（若しくはモーメント）を精度良く測定できるが、自動二輪車の車輪用の回転支持装置の様に、外径寸法が比較的小さく、組み付けられるエンコーダの被検出面の直径も小さくならざるを得ない回転支持装置に適用する場合には、上記外力を精度良く測定するのが難しくなる可能性がある。
【０００６】
［先発明構造に就いて］
上述の様な事情に鑑みて特願２００７−１１６７４３には、図７〜１７に示す様な回転支持装置の状態量測定装置（先発明装置）が開示されている。図７〜９は、この先発明装置の第１例として、自動二輪車の車輪（従動輪である前輪）１をフロントフォーク２、２に対し回転自在に支持する為の回転支持装置に先発明を適用した場合に就いて示している。上記両フロントフォーク２、２の下端部にその両端部を結合固定した、使用時にも回転しない軸部材３の中間部周囲に、その外周面に上記車輪１を支持固定した状態で、使用時にこの車輪１と共に回転する回転部材であるハブ４を、１対の転がり軸受５、５を介して回転自在に支持している。これら両転がり軸受５、５は、上記軸部材３の外周面と上記ハブ４の内周面との間に存在する円筒状空間の両端寄り部分に設けられており、上記軸部材３に外嵌固定した内輪６、６と、上記ハブ４に内嵌固定した外輪７、７とを、それぞれ複数個の転動体（玉）８、８を介して、互いに同心に且つ相対回転自在に組み合わせて成る。
【０００７】
又、上記両内輪６、６の軸方向の位置決めを図る為に、上記軸部材３の中間部に外嵌固定した円管状の間座９と、この軸部材３の両端寄り部分に外嵌固定した１対の抑え環１０、１０とにより、それぞれ上記両内輪６、６を軸方向両側から挟持している。又、上記両外輪７、７の軸方向の位置決めを図る為に、上記ハブ４の内周面の両端寄り部分に形成した段差面１１、１１に、上記両外輪７、７の互いに対向する側面を、それぞれ次述するエンコーダ１３、１３を構成する芯金１４、１４を介して突き当てている。尚、先発明装置の場合、上記両転がり軸受５、５を構成する各転動体（玉）８、８の予圧に関しては、付与しても、或いは付与しなくても良いとされている。又、上記両抑え環１０、１０の外周面と上記ハブ４の両端部内周面との間に、それぞれシールリング１２、１２を設けて、上記円筒状空間の両端開口部を密閉している。
【０００８】
又、上記各外輪７、７の中間部乃至一端部（互いに対向する側の端部）に形成した小径段部１６、１６に、それぞれ上記各エンコーダ１３、１３を構成する芯金１４、１４を、上記各外輪７、７と同心に外嵌固定している。又、上記間座９の両端寄り部分に、それぞれ２個ずつのセンサ１９Ａ1 、１９Ａ2 （１９Ｂ1 、１９Ｂ2 ）を、断面Ｌ字形で全体を円環状に構成した支持部材２０、２０を介して支持固定している。そして、この状態で、上記両エンコーダ１３、１３の被検出面に、それぞれ上記２個ずつのセンサ１９Ａ1 、１９Ａ2 （１９Ｂ1 、１９Ｂ2 ）の検出部を対向させている。
【０００９】
このうちの両エンコーダ１３、１３はそれぞれ、上記芯金１４と、エンコーダ本体１５とを備える。このうちの芯金１４は、磁性金属板により断面Ｌ字形で全体を円環状に構成しており、円筒部１７と、この円筒部１７の端部から径方向内方に直角に折れ曲がった円輪部１８とを備える。又、上記エンコーダ本体１５は、永久磁石製で全体を円輪状に構成しており、上記円輪部１８の側面（軸方向に関して上記円筒部１７と反対側の側面）の径方向内半部に、全周に亙り添着固定している。被検出面である、上記エンコーダ本体１５の側面（上記円輪部１８と反対側の側面）には、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、上記被検出面の幅方向（径方向）に対して平行にしている。即ち、上記Ｓ極とＮ極との境界の位相は、上記被検出面の幅方向に関して変化させていない。又、上記両エンコーダ１３、１３同士で、上記被検出面に設けるＳ極とＮ極との円周方向の配置のピッチを、互いに等しくしている。
【００１０】
上述の様に構成する両エンコーダ１３、１３は、それぞれの芯金１４、１４の円筒部１７、１７を、上記各外輪７、７の小径段部１６、１６に外嵌固定（上記ハブ４の両端寄り部分に内嵌）する事により、上記各外輪７、７に対し支持固定している。これと共に、それぞれの芯金１４、１４の円輪部１８、１８の径方向外半部を、上記各外輪７、７の側面と上記ハブ４の内周面の両端寄り部分に形成した段差面１１、１１との間に挟持する事により、軸方向の位置決めを図っている。尚、図９の（Ａ）は、軸受Ａ（図８の左側の転がり軸受５）側のエンコーダ１３の被検出面と、この被検出面にそれぞれの検出部を対向させた２個のセンサ１９Ａ1 、１９Ａ2 とを、同じく（Ｂ）は、軸受Ｂ（図８の右側の転がり軸受５）側のエンコーダ１３の被検出面と、この被検出面にそれぞれの検出部を対向させた２個のセンサ１９Ｂ1 、１９Ｂ2 とを、それぞれ図８の軸方向右側（＋ｙ側）から見た投影図である（後述する図１０〜１６に就いても同様）。この図９に示す様に、本例の場合には、上述の様にして両エンコーダ１３、１３を回転支持装置に組み付けた状態で、これら両エンコーダ１３、１３の被検出面に存在するＳ極とＮ極との円周方向の配置の位相を、これら両エンコーダ１３、１３同士で互いに一致させている。
【００１１】
又、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 、１９Ｂ2 の検出部にはそれぞれ、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。そして、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３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た場合に、上記軸部材３と上記ハブ４との間に外力が作用していない中立状態で、上記図９に示す様に、上記両エンコーダ１３、１３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、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 、１９Ｂ2 の検出部を対向させている。尚、上記図９のうち、上記被検出面の手前側に各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 が位置する（Ａ）では、これら各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 を黒丸で、上記被検出面の奥側に各センサ１９Ｂ1 、１９Ｂ2 が位置する（Ｂ）では、これら各センサ１９Ｂ1 、１９Ｂ2 を白丸で、それぞれ表している（後述する図１０〜１６に就いても同様）。
【００１２】
又、前記間座９の軸方向中央部の上面には、演算器２１を支持固定している。又、上記軸部材３の上面の軸方向中間部乃至一端部（図５の右端部）には、キー溝状の溝部２２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２２の他端部（図５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２３を設けている。そして、上記演算器２１に接続した図示しない各種ケーブル｛例えば、上記演算器２１による、後述する変位、傾き、荷重、モーメント等の演算結果を表す信号や、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 、１９Ｂ2 のうちの少なくとも１個のセンサのパルス波形信号（スリップ率制御用の信号）を、ＡＢＳコントローラに送信する信号ケーブル、並びに、上記演算器２１に電力を供給する電源ケーブル等｝を、上記通孔２３及び上記溝部２２を通じて外部に引き出し、車体側の各種装置（例えば、ＡＢＳコントローラ、並びに、電源装置等）に接続できる様にしている。
【００１３】
上述の様に構成する先発明の回転支持装置の状態量測定装置の場合、軸受Ａ側のエンコーダ１３にｚ軸方向の変位ｚA が生じる事に伴って、２個のセンサ１９Ａ1 、１９Ａ2 の出力信号の位相差が変化し、軸受Ｂ側のエンコーダ１３に同方向の変位ｚB が生じる事に伴って、２個のセンサ１９Ｂ1 、１９Ｂ2 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１３、１３にｙ軸方向の変位ｙ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１３、１３にｘ軸方向の変位ｘが生じても、やはり上記各位相差は変化しない。従って、上記先発明の回転支持装置の状態量測定装置の場合には、これら各位相差に基づいて、それぞれのエンコーダ１３、１３のｚ軸方向の変位ｚA 、ｚB を検出できる為、上記ハブ４の中心（上記両エンコーダ１３、１３間の幾何中心）Ｏの変位ｚと、このハブ４のｘ軸回りの傾きφx を求める事ができる。
【００１４】
具体的には、上記各エンコーダ１３、１３の被検出面のピッチ円直径（ＰＣＤ）をｄとし、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とし、上記各被検出面同士の間隔（スパン）をＬとし（これらｄ、ｎ、Ｌの意味に就いては、以降の各例に於いても同様）、上記２個のセンサ１９Ａ1 、１９Ａ2 の出力信号のパルスエッジ時間差Δｔ（位相差）をパルス周期Ｔで除した値Δｔ／Ｔ（位相差比）をεA1-A2 とし、上記２個のセンサ１９Ｂ1 、１９Ｂ2 の出力信号の位相差比をεB1-B2 と定義すると、上記ハブ４の中心Ｏの変位ｚと、このハブ４の傾きφx とは、それぞれ次の（１）〜（２）式で表される。
【数１】
2009103629.tif 000003
【数２】
2009103629.tif 000004
従って、これら（１）〜（２）式に上記両位相差比εA1-A2 、εB1-B2 を代入し、これら（１）〜（２）式を演算器２１に計算させる事により、上記ハブ４の中心Ｏの変位ｚと、このハブ４の傾きφx とを求める事ができる。
【００１５】
又、自動二輪車用の回転支持装置の場合、上記ハブ４の中心Ｏの変位ｚと、このハブ４と前記軸部材３との間に作用するｚ軸方向のラジアル荷重Ｆｚとの間、並びに、このハブ４の傾きφx と、このハブ４と上記軸部材３との間に作用する、車輪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）との間には相関関係が成立する。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対の転がり軸受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１３、１３のラジアル変位が、上記ラジアル荷重Ｆｚ及び上記アキシアル荷重Ｆｙ（モーメントＭｘ）と無関係には変動しにくくなる為である。従って、本例の場合には、上記演算器２１により、上記ハブ４の中心Ｏの変位ｚに基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚを算出できる。これと共に、上記ハブ４の傾きφx に基づいて、上記アキシアル荷重Ｆｙ（モーメントＭｘ）を算出できる。尚、上記各相関関係は、転がり軸受ユニット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。
【００１６】
尚、以上に述べた様に、先発明の回転支持装置の状態量測定装置の場合には、軸受Ａ側の２個のセンサ１９Ａ1 、１９Ａ2 の出力信号の位相差と、軸受Ｂ側の２個のセンサ１９Ｂ1 、１９Ｂ2 の出力信号の位相差とを測定するだけで良く、双方の側を跨いだセンサ間の位相差を測定する必要がない。この為、双方の側のエンコーダ１３、１３や外輪７、７を組み付ける際の回転角度位置を規制して、双方の側を跨いだセンサ間の初期位相差を所定の大きさに設定すると言った作業を行わずに済む。従って、その分だけ、組み付けを容易に行える。
【００１７】
図１０は、先発明の回転支持装置の状態量測定装置の別例（第２例）を示している。本例の場合には、中立状態で、１対のエンコーダ１３、１３の被検出面のうち、ｚ軸上で径方向反対側となる２個所位置（θ＝０度、１８０度の位置）にそれぞれ１個ずつ、各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 、１９Ｂ2 の検出部を対向させている。言い換えれば、上述した先発明構造の第１例との比較で、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 、１９Ｂ2 の検出部を、それぞれ９０度ずれた位置（９０度座標変換した位置）に対向させている。この為、本例の場合には、上述した先発明構造の第１例の場合と同様の原理で、軸部材３に対するハブ４（図８参照）の中心Ｏの、ｘ軸方向の変位ｘと、このハブ４のｚ軸回りの傾きφz とを算出できる。更に、このハブ４の中心Ｏの、ｘ軸方向の変位ｘに基づいて、このハブ４と上記軸部材３との間に作用するｘ軸方向のラジアル荷重Ｆｘを算出できる。これと共に、上記ハブ４の傾きφz に基づいて、このハブ４と上記軸部材３との間に作用するｚ軸回りのモーメントＭｚを算出できる。
【００１８】
図１１は、先発明の回転支持装置の状態量測定装置の別例（第３例）を示している。本例の場合には、１対のエンコーダ１３、１３の被検出面に対向させるセンサ１９Ａ1 〜１９Ａ3 、１９Ｂ1 〜１９Ｂ3 の検出部の個数が、前述の図７〜９に示した先発明構造の第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１対のエンコーダ１３、１３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１９Ａ1 〜１９Ａ3 、１９Ｂ1 〜１９Ｂ3 の検出部を対向させている。この様に構成する本例の場合、軸部材３とハブ４との間に外力が作用して、上記両エンコーダ１３、１３にラジアル変位が生じると、これに伴って、上記各センサ１９Ａ1 〜１９Ａ3 、１９Ｂ1 〜１９Ｂ3 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１３、１３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（３）式で表される。
【数３】
2009103629.tif 000005
【００１９】
又、ここで、軸受Ａ側のエンコーダ１３のｘ軸方向、ｚ軸方向のラジアル変位をそれぞれｘA 、ｚA とし、軸受Ｂ側のエンコーダ１３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。そして、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である、上記両センサ１９Ａ2 、１９Ａ1 間の位相差比εA2-A1 と、上記両センサ１９Ａ2 、１９Ａ3 間の位相差比εA2-A3 と、上記両センサ１９Ｂ2 、１９Ｂ1 間の位相差比εB2-B1 と、上記両センサ１９Ｂ2 、１９Ｂ3 間の位相差比εB2-B3 とは、それぞれ上記（３）式に基づいて、次の（４）〜（７）式で表す事ができる。
【数４】
2009103629.tif 000006
【数５】
2009103629.tif 000007
【数６】
2009103629.tif 000008
【数７】
2009103629.tif 000009
これら（４）〜（７）式の関係より、上記各エンコーダ１３、１３のラジアル変位（ｘA 、ｚA ）、（ｘB 、ｚB ）は、それぞれ次の（８）〜（９）式により算出できる。
【数８】
2009103629.tif 000010
【数９】
2009103629.tif 000011
又、この様に各エンコーダ１３、１３のラジアル変位（ｘA 、ｚA ）、（ｘB 、ｚB ）が求まれば、上記ハブ４の中心Ｏの変位ｘ、ｚ及び傾きφx 、φz は、それぞれ次の（１０）〜（１３）式により算出できる。
【数１０】
2009103629.tif 000012
【数１１】
2009103629.tif 000013
【数１２】
2009103629.tif 000014
【数１３】
2009103629.tif 000015
【００２０】
更に、本例の場合も、上記ハブ４の中心Ｏのｘ軸方向の変位ｘに基づいて、このハブ４と上記軸部材３（図８参照）との間に作用するラジアル荷重Ｆｘを、このハブ４の中心Ｏのｚ軸方向の変位ｚに基づいて、このハブ４と上記軸部材３との間に作用するラジアル荷重Ｆｚを、このハブ４の傾きφx に基づいて、このハブ４と上記軸部材３との間に作用するｘ軸回りのモーメントＭｘを、このハブ４の傾きφz に基づいて、このハブ４と上記軸部材３との間に作用するｚ軸回りのモーメントＭｚ（アキシアル荷重Ｆｙ）を、それぞれ算出できる。
尚、上述した先発明構造の第３例では、３個のセンサ１９Ａ1 〜１９Ａ3 （１９Ｂ1 〜１９Ｂ3 ）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（４）〜（９）式を修正すれば、上述した変位、傾き、荷重、モーメントを求められる。
【００２１】
次に、図１２は、先発明の回転支持装置の状態量測定装置の別例（第４例）を示している。本例の場合には、１対のエンコーダ１３、１３の被検出面に対向させるセンサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の検出部の個数が、前述の図７〜９に示した先発明構造の第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１対のエンコーダ１３、１３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、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の検出部を対向させている。
【００２２】
この様に構成する本例の場合には、これら両センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号同士の間の位相差に基づいて、軸部材３に対するハブ４（図８参照）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３に対する上記ハブ４の傾きφx が生じる事に伴って、軸受Ａ側のエンコーダ１３と、軸受Ｂ側のエンコーダ１３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１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号の位相差が変化する。これに対し、上記軸部材３に対して上記ハブ４（上記両エンコーダ１３、１３）に変位ｘが生じても、上記位相差は変化しない。又、上記軸部材３に対する上記ハブ４（上記両エンコーダ１３、１３）に、アキシアル方向の変位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３に対して上記ハブ４（上記両エンコーダ１３、１３）にｚ軸方向の変位ｚが生じても、上記両センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 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）求める事ができる。
具体的には、上記２個のセンサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号の位相差比をεB1-A1 と定義すると、上記ハブ４の傾きφx は、次の（１４）式により求める事ができる。
【数１４】
2009103629.tif 000016
更に、このハブ４の傾きφx に基づいて、上記軸部材３とこのハブ４との間に作用するアキシアル荷重Ｆｙ（又はｘ軸回りのモーメントＭｘ）を精度良く算出できる。
【００２３】
尚、以上に述べた様に、本例の場合には、軸受Ａ側のセンサ１９Ａ1 の出力信号と軸受Ｂ側のセンサ１９Ｂ1 の出力信号との間に存在する、位相差を測定する必要がある。この為、双方の側の上記エンコーダ１３、１３や前記外輪７、７（図８参照）を組み付ける際の回転角度位置を規制して、上記両センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号の初期位相差を所定の大きさに設定する必要がある。この場合に、上記回転角度位置を規制する方法として、例えば、上記各外輪７、７に対して上記各エンコーダ１３、１３を、上記ハブ４に対してこれら各外輪７、７を、それぞれ所望の回転角度位置で嵌合できる様にする為のキー係合部等のガイドを設ける方法を採用できる。
【００２４】
次に、図１３は、先発明の回転支持装置の状態量測定装置の別例（第５例）を示している。本例の場合には、１対のエンコーダ１３、１３の被検出面に対する各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の検出部の対向位置が、上述した先発明構造の第４例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、中立状態で、上記１対のエンコーダ１３、１３の被検出面のうち、ｚ軸上の１個所位置（θ＝１８０度の位置）にそれぞれ１個ずつ、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の検出部を対向させている。言い換えれば、上述した先発明構造の第４例との比較で、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の検出部を、それぞれ９０度ずれた位置（９０度座標変換した位置）に対向させている。この為、本例の場合には、上述した先発明構造の第４例の場合と同様の原理で、軸部材３に対するハブ４（図８参照）の、ｚ軸回りの傾きφz を算出できる。更に、このハブ４の傾きφz に基づいて、これら軸部材３とハブ４との間に作用するｚ軸回りのモーメントＭｚを算出できる。
【００２５】
次に、図１４は、先発明の回転支持装置の状態量測定装置の別例（第６例）を示している。本例の場合には、上述した先発明構造の第４例の構造と第５例の構造とを組み合わせた構造を採用している。即ち、本例の場合には、中立状態で、１対のエンコーダ１３、１３の被検出面のうち、ｘ軸上の１個所位置（θ＝９０度の位置）と、ｚ軸上の１個所位置（θ＝１８０度の位置）とに、それぞれ１個ずつ、各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 、１９Ｂ2 の検出部を対向させている。この様に構成する本例の場合には、上述した先発明構造の第４〜５例の場合と同様の原理で、軸部材３に対するハブ４（図８参照）の、上記ｘ軸回りの傾きφx と、上記ｚ軸回りの傾きφz とを算出できる。更に、このハブ４の傾きφx と傾きφz とに基づいて、それぞれ上記軸部材３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）とモーメントＭｚとを算出できる。
【００２６】
尚、上述した先発明構造の第６例の場合には、上記ハブ４の中心Ｏにｘ軸方向の変位ｘ又はｚ軸方向の変位ｚが生じる事に伴って、軸受Ａ側の２個のセンサ１９Ａ1 、１９Ａ2 間の位相差（位相差比εA1-A2 ）と、軸受Ｂ側の２個のセンサ１９Ｂ1 、１９Ｂ2 間の位相差（位相差比εB1-B2 ）とが、それぞれ変化する。但し、これら各位相差は、上記双方の変位ｘ、ｚに伴って変化する。この為、これら各位相差から、これら双方の変位ｘ、ｚを分離して測定する事はできない。但し、使用状態で、これら双方の変位ｘ、ｚのうちの何れか一方の変位のみが発生する用途であれば、上記各位相差から当該変位を測定する事ができる。例えば、使用状態で、上記変位ｘが０となる用途では、上記変位ｚを、次の（１５）式により算出できる。
【数１５】
2009103629.tif 000017
更に、この変位ｚから、上記軸部材３とハブ４との間に作用する、ｚ軸方向のラジアル荷重Ｆｚを求める事ができる。
【００２７】
次に、図１５は、先発明の回転支持装置の状態量測定装置の別例（第７例）を示している。本例の場合には、軸受Ｂ側のエンコーダ１３の被検出面に対向させるセンサの個数が、前述の先発明構造の第１例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、中立状態で、軸受Ａ側のエンコーダ１３の被検出面には、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、各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 の検出部を対向させている。これに対し、軸受Ｂ側のエンコーダ１３の被検出面には、ｘ軸上の１個所位置（θ＝９０度の位置）にのみ、１個のセンサ１９Ｂ1 の検出部を対向させている。
【００２８】
この様に構成する本例の場合には、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 の出力信号同士の間の位相差に基づいて、軸部材３に対するハブ４の中心Ｏ（図８参照）の、ｚ軸方向の変位ｚと、このハブ４の、ｘ軸回りの傾きφx とを求められる。即ち、本例の場合には、前述の図１２に示した先発明構造の第４例の場合と同様、軸受Ａ側と軸受Ｂ側との円周方向同位置に対向する２個のセンサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 間の位相差（位相差比εB1-A1 ）に基づいて、上記ｘ軸回りのハブ４の傾きφx を求められる。又、前述の先発明構造の第１例の場合と同様、軸受Ａ側の２個のセンサ１９Ａ1 、１９Ａ2 間の位相差（位相差比εA1-A2 ）に基づいて、軸受Ａ側のエンコーダ１３の、ｚ軸方向の変位ｚA を求められる。この為、この変位ｚA と上記傾きφx とに基づいて、上記ハブ４の中心Ｏの、ｚ軸方向の変位ｚを求められる。具体的には、この変位ｚを、次の（１６）式により算出できる。
【数１６】
2009103629.tif 000018
更に、この変位ｚから、上記軸部材３とハブ４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 から、これら軸部材３とハブ４との間に作用するアキシアル荷重Ｆｙ（又はｘ軸回りのモーメントＭｘ）を、それぞれ求める事ができる。
【００２９】
次に、図１６は、先発明の回転支持装置の状態量測定装置の別例（第８例）を示している。本例の場合には、１対のエンコーダ１３、１３の被検出面に対する各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 の検出部の対向位置が、上述した先発明構造の第７例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、中立状態で、軸受Ａ側のエンコーダ１３の被検出面のうち、ｚ軸上で径方向反対側となる２個所位置（θ＝０度、１８０度の位置）にそれぞれ１個ずつ、各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 の検出部を対向させている。これと共に、軸受Ｂ側のエンコーダ１３の被検出面のうち、ｚ軸上の１個所位置（θ＝１８０度の位置）に、１個のセンサ１９Ｂ1 の検出部を対向させている。言い換えれば、上述した先発明構造の第７例との比較で、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ａ2 、１９Ｂ1 の検出部を、それぞれ９０度ずれた位置（９０度座標変換した位置）に対向させている。この為、本例の場合には、上述した先発明構造の第７例の場合と同様の原理で、軸部材３に対するハブ４（図８参照）の中心Ｏの、ｘ軸方向の変位ｘと、このハブ４の、ｚ軸回りの傾きφz とを算出できる。更に、このハブ４の中心Ｏの変位ｘに基づいて、上記軸部材３とこのハブ４との間に作用するラジアル荷重Ｆｘを、上記ハブ４の傾きφz に基づいて、上記軸部材３とこのハブ４との間に作用するモーメントＭｚを、それぞれ求められる。
【００３０】
尚、上述した各例の場合には、各センサの出力信号同士の間の初期位相差を０に設定している。但し、これら各センサ間の初期位相差を所定の大きさに設定すれば、使用時に、これら各センサ間で、出力信号のパルスエッジタイミングが逆転する（パルスエッジの追い越しが起こる）事を防止できる。この為、この逆転の有無を見張る事なく、上記各センサ間の位相差を正常に検出できる。更にこの場合、使用状態で、それぞれの位相が互いに一致しない、複数個のセンサの出力信号のパルス波形を利用（これら複数個のセンサの出力信号のパルス波形の逓倍処理を実施したものを利用）して、ＡＢＳによる車輪のスリップ率制御を行えば、１個のセンサの出力信号のパルス波形のみを利用してスリップ制御を行う場合に比べて、このスリップ制御を的確に行える。
【００３１】
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１７に示す様な、エンコーダ１３ａと６個のセンサ１９Ａ1 〜１９Ａ6 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１３ａ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すると共に、この被検出面の軸方向両半部を、それぞれ上記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２４、２５としている。
【００３２】
又、上記各センサ１９Ａ1 〜１９Ａ6 のうちの１個のセンサ１９Ａ1 の検出部を上記第一特性変化部２４に、別の１個のセンサ１９Ａ2 の検出部を上記第二特性変化部２５で円周方向に関する位相が上記センサ１９Ａ1 と一致する部分に、残りの各センサ１９Ａ3 〜１９Ａ6 の検出部を、それぞれ上記第一特性変化部２４又は上記第二特性変化部２５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１９Ａ1 〜１９Ａ6 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１３ａ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。
【００３３】
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。
【００３４】
更に、上述した各例では、各センサ間の位相差に基づいて前記ハブ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、前記軸部材３とこのハブ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、実際に外力を負荷して行う出荷時試験によって、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。
【００３５】
［先発明構造で改良が望まれる点］
上述した先発明の回転支持装置の状態量測定装置では、前記演算器２１に接続した各種ケーブルを、前記通孔２３及び前記溝部２２を通じて外部に引き出し、車体側の各種装置に接続する様にしている。この構成により、上記各ケーブルと、上記軸部材３及び前記転がり軸受５の内輪６とが干渉しない様にしている。一方、上記先発明の回転支持装置の状態量測定装置を実施する場合、センサの数が増え、その分、処理すべき出力信号の数が増える場合がある。例えば、図１１に示した第３例の場合、この出力信号の数が６種類になり、これら各出力信号を送る為のハーネスの数だけでも６本必要になる。上記ケーブルには、これら６本のハーネスに加えて、上記各センサに電力を供給する為のハーネスも組み込む必要がある。この為、総てのハーネスを１本のケーブルに束ねると、当該ケーブルが太くなってしまう。
【００３６】
この様な太いケーブルを単一の溝部２２に配設する構造を採用すると、この溝部２２の断面積が大きくなり、この溝部２２を設けた軸部材３の剛性が、この溝部２２を持たない軸部材に対して、所定方向の力に対してだけ著しく低下する。この様な状態は、上記軸部材３を含む、回転支持装置の耐久性を確保する面から不利になる。具体的には、疲労破壊を防止して耐久性を確保する面から不利になる。更に、著しい場合には、上記軸部材３の曲げ剛性の不足により、自動二輪車の操縦安定性に悪影響を及ぼす可能性も否定できない。
【００３７】
【特許文献１】特開２００６−１３３０４５号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２９２８号公報
【特許文献３】特開２００７−９３５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、センサの数が増え、これら各センサの出力信号を取り出す為等のハーネス（ケーブル）の数が多くなった場合でも、軸部材の剛性を確保でき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】
【００３９】
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、外周面に１対の内輪軌道を設け、使用時にも回転しない軸部材と、内周面に１対の外輪軌道を設け、使用時にこの軸部材の周囲で回転する回転部材と、これら両外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、両列毎にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備える。
又、上記状態量測定装置は、上記回転部材のうち軸方向に離隔した２個所位置に支持されてこの回転部材と共に回転する１対のエンコーダと、使用時にも回転しない部分に支持固定されたセンサ装置と、演算器とを備える。
このうちの１対のエンコーダはそれぞれ、上記回転部材と同心の被検出面を有し、これら両被検出面の特性を円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化させたものである。
又、上記センサ装置は、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検出部を対向させた１乃至複数個のセンサと、他方のエンコーダの被検出面に検出部を対向させた１乃至複数個のセンサとを備えたもので、これら各センサはそれぞれ、上記両エンコーダの被検出面のうち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。
更に、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、上記軸部材と上記回転部材との相対変位を求める機能を有するものである。
以上の構成は、前述した先発明に係る回転支持装置の状態量測定装置と同様である。
【００４０】
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、上記各センサの出力信号を取り出す為のケーブルをそれぞれの内部に配設する為の溝部を、上記軸部材の外周面の円周方向に離隔した複数個所に形成している。
この様な本発明の回転支持装置の状態量測定装置を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、上記軸部材を、円管状のアウタチューブと、このアウタチューブに内嵌したインナシャフトとから構成する。そして、前記回転支持装置、及び、上記状態量測定装置のうちで少なくとも両エンコーダ及び各センサを、上記アウタチューブの外周面と回転部材の内周面との間に設ける。又、複数の溝部を、このアウタチューブの外周面に設け、上記インナシャフトの軸方向両端部を、上記アウタチューブの軸方向両端部から軸方向外方に突出させる。
又、上述の様な本発明の回転支持装置の状態量測定装置を実施する場合に、例えば請求項３に記載した発明の様に、上記各溝部の数と上記各ケーブルの数とを同じとして、これら各溝部にそれぞれ１本のケーブルを配設する。
又、上述の様な本発明の回転支持装置の状態量測定装置を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、上記各溝部を、軸部材の外周面の円周方向等間隔位置に設ける。
【００４１】
又、上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、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のｙ軸を軸部材の中心軸に一致させた場合に、前記演算器に、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、上記軸部材に対する回転部材の、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 とのうちの、少なくとも１つの変位若しくは傾きを算出する機能を持たせる。
【００４２】
又、上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、前記１対のエンコーダの被検出面をそれぞれ、次の(1)(2)のうちの何れか一方とする。
(1) 当該被検出面の特性変化の位相が当該被検出面の幅方向に対して変化していない被検出面（前述の図９〜１６に記載した構造）。
(2) 当該被検出面の幅方向両半部に、使用状態でセンサの検出部が少なくとも１個ずつ対向する第一、第二両特性変化部を有し、これら両特性変化部のうちの少なくとも一方の特性変化部の特性変化の位相が当該被検出面の幅方向に関し、他方の特性変化部と異なる状態で漸次変化している被検出面（前述の図１７に記載した構造）。
【００４３】
又、上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項７に記載した発明の様に、上記１対のエンコーダの被検出面をそれぞれ円輪状とし、上記各センサの検出部をこれら両被検出面に対し軸方向に対向させる。
或いは、請求項８に記載した発明の様に、上記１対のエンコーダの被検出面をそれぞれ円筒状とし、上記各センサの検出部をこれら両被検出面に対し径方向に対向させる。
【００４４】
又、上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項９に記載した発明の様に、前記演算器に、自身が算出した、前記軸部材に対する前記回転部材の変位若しくは傾きに基づき、これら軸部材と回転部材との間に作用する外力を算出する機能を持たせる。
更に、上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項１０に記載した発明の様に、前記回転支持装置を、自動二輪車の車輪支持用の回転支持装置とする。そして、上記軸部材を、使用状態でこの自動二輪車の車体に支持固定される部材とし、上記回転部材を、ホイールのハブ等、上記車輪を支持固定する部材又はこの車輪の一部を構成する部材とする。
【発明の効果】
【００４５】
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、複数のセンサの出力信号を取り出す為のケーブル（ハーネス）の数が多くなっても、軸部材の外周面に大きな断面積を有する溝部を、偏った状態で設ける必要がなくなる。この為、軸部材の剛性を確保できて、疲労破壊を防止し易くなる等、この軸部材を含む回転支持装置の耐久性を確保し易くなる。更に、この軸部材の曲げ剛性を確保して、自動二輪車の操縦安定性を確保し易くなる等、各種機械装置の性能向上を図り易くなる。
【００４６】
又、請求項５に記載した発明の如き構成を採用すれば、自動二輪車の車輪用の回転支持装置の様に、組み付けられるエンコーダの被検出面の直径が小さくならざるを得ない、小径の回転支持装置に適用した場合でも、この回転支持装置を構成する軸部材と回転部材との間に作用する外力を精度良く測定できる。
即ち、本発明の場合には、前述した先発明の場合と同様に、上記軸部材に対し前記回転部材が変位する（１対のエンコーダが互いに異なる状態で変位する）と、これに伴って、これら両エンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させた複数個のセンサの出力信号同士の間の位相差が変化する。この為、この位相差に基づいて、軸部材に対する回転部材の変位や傾きを算出できる。しかも、上記軸部材に対する上記回転部材の変位や傾きが、互いに間隔をあけて配置された１対のエンコーダの変位に反映される。この為、これら両エンコーダの被検出面の直径が小さくなる事に伴って生じる、上記各位相差の検出誤差に対する、上記変位や傾きの算出精度の悪化率の増加を十分に抑えられる。従って、自動二輪車の車輪用の回転支持装置の様に、外径寸法が比較的小さく、組み付けられるエンコーダの被検出面の直径も比較的小さくならざるを得ない回転支持装置に適用する場合でも、上記各位相差に基づいて、軸部材に対する回転部材の変位や傾きを精度良く算出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１、２、５、７、９、１０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、本例の特徴は、軸部材３ａを、インナシャフト２６と、外周面に３本の溝部２２ａ、２２ａを設けたアウタチューブ２７とで構成する事により、各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号を取り出す為のケーブル（ハーネス）２８の数が多くなった場合でも、上記軸部材３ａの剛性を確保すると共に、これら各ケーブル２８を配設する作業を容易に行なえる様にする構造にある。上記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号に基づいて上記軸部材３ａとハブ４との間に作用する外力等を求める為の構造及び作用に就いては、前述した先発明に係る構造の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００４８】
上記軸部材３ａは、それぞれが鉄系合金製であるインナシャフト２６とアウタチューブ２７とを嵌め合わせ固定して成る。本例の場合、このインナシャフト２６に就いても、軽量化の為に円管状としている。上記ハブ４は上記アウタチューブ２７の周囲に、１対の転がり軸受５、５により、回転自在に支持している。これら両転がり軸受５、５を構成する内輪６、６は、上記アウタチューブ２７の外周面の軸方向両端寄り部分に、締り嵌めで、それぞれ上記軸部材３ａに対する軸方向の変位を阻止した状態で外嵌固定している。
【００４９】
この為に、上記両内輪６、６の軸方向内端面（軸方向中央寄りの端面）を上記アウタチューブ２７の外周面の軸方向両端寄り部分に形成した外向の段差面２９、２９に突き当てると共に、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１０ａ、１０ｂの軸方向内端面により抑え付けている。尚、これら両抑え環１０ａ、１０ｂのうち、一方（図１の左方）の抑え環１０ａの軸方向外端面は、自動二輪車への組み付け状態で、フロントフォーク２（図７参照）の下端部内側面に突き当てる。更に、上記インナシャフト２６の軸方向一端部（図１の左端部）に螺着したボルトの頭部（図示省略）により、上記フロントフォーク２の下端部外側面を抑え付ける。本例の構造を組み立てる際に、上記一方の抑え環１０ａは、上記アウタチューブ２７に対し軸方向に変位しても、回転する事はない。これに対して、他方（図１の右方）の抑え環１０ｂの軸方向外端面は、上記インナシャフト２６の一部で上記アウタチューブ２７よりも突出した部分に形成した、別の段差面３０に突き当てている。この構成により、上記両内輪６、６を上記軸部材３ａ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３ａに対し軸方向への変位を阻止した状態で固定している。
【００５０】
又、前記ハブ４はアルミニウム系合金製で、軸方向両端寄り部分に、それぞれ外向の段差面３１、３１を形成している。そして、前記両転がり軸受５、５を構成する外輪７、７の軸方向内端面を、上記両段差面３１、３１に突き当てている。従って、これら両外輪７、７同士の間隔は、これら両段差面３１、３１同士の間隔により規制される。
上述の様に、前記両内輪６、６を前記軸部材３ａの外周面２個所位置に固定すると共に、上記両外輪７ａ、７ｂを上記ハブ４の内周面２個所位置に支持した状態で、前記各玉８、８に、背面組み合わせ型の接触角と共に、必要に応じて予圧を付与している。この様に接触角及び予圧を付与する場合の、基本的な設計手法に就いては、一般的な背面組み合わせ型の複列玉軸受の場合と同様であるから、詳しい説明は省略する。尚、予圧に関しては、付与しなくても良い。
【００５１】
更に、前記状態量測定用のセンサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 は上記アウタチューブ２７の軸方向中間部の周囲に、センサホルダ３２、３２を介して設置している。そして、これら各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号を取り出す為の、前記ケーブル（ハーネス）２８を、上記アウタチューブ２７の外周面の軸方向一端寄り部分に形成した、図２〜３に詳示する様な３本の溝部２２ａ、２２ａと、上記一方の抑え環１０ａに設けた取り出し孔３３とを通じて、外部に取り出している。本例の場合には、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号に基づいて、上記軸部材３ａと上記ハブ４との相対変位の方向及び大きさを求め、これら両部材３ａ、４同士の間に作用する力（外力）の方向及び大きさを求める為の演算器を、前記フロントフォーク２部分等の、車体側に設けている。即ち、上記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 を設置した空間３４内には、上記演算器は設けていない。
【００５２】
上述の様な本例の構造は、次の様にして組み立てる。先ず、上記ハブ４の内径側の軸方向中間部に、上記アウタチューブ２７を挿入する。このアウタチューブ２７の外周面には、予め上記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 を、前記センサホルダ３２、３２を介して装着しておく。又、上記各ケーブル２８は、上記アウタチューブ２７の溝部２２ａ、２２ａ内に分けて配設しておく。
次いで、前記両転がり軸受５、５を、上記ハブ４の両端部内周面と上記アウタチューブ２７の外周面両端寄り部分との間に組み付ける。この為に、上記両転がり軸受５、５を構成する内輪６、６を上記アウタチューブ２７に、それぞれの軸方向内端面が前記両段差面２９、２９に突き当たるまで締り嵌めで外嵌すると共に、同じく外輪７、７を上記ハブ４に、それぞれの軸方向内端面が前記両段差面３１、３１に突き当たるまで、締り嵌めで内嵌する。
【００５３】
次いで、上記ハブ４の両端部内周面と上記アウタチューブ２７の両端部外周面との間に、前記両抑え環１０ａ、１０ｂを、シールリング１２、１２と共に組み付ける。この際、上記各ケーブル２８を、一方の抑え環１０ａに形成した上記取り出し孔３７に挿通しておく。この取り出し孔３７に関しても、上記各溝部２２ａ、２２ａに合わせて、３個所形成しておく事が好ましい。そして、これら各溝部２２ａ、２２ａと上記取り出し孔３７との円周方向に関する位相を合わせた状態で、上記抑え環１０ａを上記アウタチューブ２７に外嵌する。同時に、上記両シールリング１２、１２を構成する芯金を、上記ハブ４の両端部内周面に、締り嵌めで内嵌固定する。
そして最後に、上記アウタチューブ２７内に前記インナシャフト２６を、軽い締り嵌め等により、がたつきなく挿通して、本例の回転支持装置の状態量測定装置とする。この状態で、上記インナシャフト２６の軸方向両端部は、上記アウタチューブ２７の軸方向両端部から軸方向外方に突出した状態となる。
【００５４】
自動二輪車への組み付け状態では、上記インナシャフト２６の軸方向両端部を、１対のフロントフォーク２、２（図７参照）の下端部に設けた取付孔に内嵌する。又、このインナシャフト２６の軸方向一端部に形成したねじ孔部３５に螺着したボルトの頭部と上記一方の抑え環１０ａの外端面との間で、一方のフロントフォーク２の下端部を両側から挟持して、上記インナシャフト２６を含む、前記軸部材３ａを、上記両フロントフォーク２、２の下端部同士の間に掛け渡した状態で支持固定する。分解作業は、上述した組立作業とは逆の手順で行なう。
前述の様に構成し、上述の様に組み立てる本例の回転支持装置の状態量測定装置は、前述した先発明に係る回転支持装置の状態量測定装置と同様にして、上記軸部材３ａと上記ハブ４との相対変位の方向及び大きさを求め、これら両部材３ａ、４同士の間に作用する力（外力）の方向及び大きさを求める事ができる。
【００５５】
特に、本例の回転支持装置の状態量測定装置の場合には、前記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号を取り出す為等のハーネス２８の数が多くても、上記軸部材３ａの剛性を確保できる。即ち、複数本（例えば８本）のケーブルを単一の溝部を通じて取り出す場合には、前記アウタチューブ２７に、図４に示す様に大きな溝部２２を形成する必要があり、このアウタチューブ２７を含む軸部材３ａの曲げ剛性が低下し、しかも剛性が周方向に関して著しく偏ってしまう。これに対して本例の場合には、上記複数本のケーブル２８を３本の溝部２２ａ、２２ａに振り分けて配設する様にしている。この為、各溝部２２ａ、２２ａの断面積を小さく抑えられる他、隣り合う溝部２２ａ、２２ａ同士の間部分が、上記アウタチューブ２７を曲げる方向に加わる力に対向する補強リブとして機能する。この為、溝部全体としての断面積が同じとした場合に、図３に示した本例のアウタチューブ２７の曲げ剛性が、図４に示した比較例のアウタチューブ２７ａの曲げ剛性よりも大きくなる。この結果、本例のアウタチューブ２７を含む回転支持装置の、耐久性、回転の安定性等を含む、各種性能の向上を図れる。
【００５６】
又、本例の回転支持装置の状態量測定装置の場合には、上記軸部材３ａの周囲に上記ハブ４を回転自在に支持する為の構造、及び、これら軸部材３ａとハブ４との間に作用する外力等（状態量）を測定する為の構造を、上記アウタチューブ２７の外周面と上記ハブ４の内周面との間に組み込んでいる。そして、前記各センサ１９Ａ1 、１９Ｂ1 の出力信号を取り出す為等の複数本のケーブル２８を、上記アウタチューブ２７の一部外周面に形成した３本の溝部２２ａ、２２ａを通じて取り出している為、組立作業、分解作業に伴って、上記各ケーブル２８を損傷する事はない。
【００５７】
［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１〜３、５、７、９、１０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、溝部２２ｂ、２２ｂの数（図示の例では８本）とケーブル２８（図１〜２参照）の数とを同じとしている。そして、上記各溝部２２ｂ、２２ｂに、それぞれ１本ずつのケーブル２８を配設する様にしている。
この様な本例の場合、アウタチューブ２７の曲げ剛性をより向上させ、且つ、剛性の偏りをより小さく抑えられる。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。
【００５８】
［実施の形態の第３例］
図５は、請求項１〜５、７、９、１０に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、溝部２２ｂ、２２ｂの数とケーブル２８（図１〜２参照）の数とを同じとすると共に、これら各溝部２２ｂ、２２ｂを、アウタチューブ２７の外周面に、円周方向に関して等間隔に配置している。そして、上記各溝部２２ｂ、２２ｂに、それぞれ１本のケーブル２８を配設する様にしている。
この様な本例の場合、アウタチューブ２７の曲げ剛性を、上述した実施の形態の第２例よりも更に向上させ、且つ、剛性の偏りをより小さく抑えられる。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、自動二輪車の車輪用の回転支持装置に限らず、２列の転がり軸受部を有する各種の回転支持装置に適用可能である。例えば、工作機械用のスピンドル軸をハウジングの内側に回転自在に支持する回転支持装置にも適用可能である。工作機械では、熱膨張による各構成部材の寸法変化が加工精度に影響し、又、被加工物への押し当て力も加工精度に影響する。この為、スピンドル軸の変位及び傾きや、スピンドル軸に作用する外力を測定し、これらの測定値を工作機械の制御器にフィードバックする事で、高精度加工を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を、組立完了後の状態で示す断面図。
【図２】図１のＸ部拡大図。
【図３】アウタチューブの斜視図（Ａ）及び端面図（Ｂ）。
【図４】比較例を示す、図３と同様の図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す、図３と同様の図。
【図６】同じく第３例を示す、図３と同様の図。
【図７】先発明の実施の形態の第１例を、自動二輪車に組み付けた状態で示す略断面図。
【図８】同じく断面図。
【図９】１対のエンコーダ本体と各センサとを、軸方向に関して同じ側から見た投影図。
【図１０】先発明の実施の形態の第２例を示す、図９と同様の図。
【図１１】同第３例を示す、図９と同様の図。
【図１２】同第４例を示す、図９と同様の図。
【図１３】同第５例を示す、図９と同様の図。
【図１４】同第６例を示す、図９と同様の図。
【図１５】同第７例を示す、図９と同様の図。
【図１６】同第８例を示す、図９と同様の図。
【図１７】先発明を実施する場合に使用できる、エンコーダとセンサとの組み合わせの他の１例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００６１】
１    車輪
２    フロントフォーク
３、３ａ  軸部材
４    ハブ
５    転がり軸受
６    内輪
７    外輪
８    玉
９    間座
１０、１０ａ、１０ｂ  抑え環
１１    段差面
１２    シールリング
１３、１３ａ  エンコーダ
１４    芯金
１５    エンコーダ本体
１６    小径段部
１７    円筒部
１８    円輪部
１９Ａ1 〜１９Ａ6 、１９Ｂ1 〜１９Ｂ3   センサ
２０    支持部材
２１    演算器
２２、２２ａ、２２ｂ  溝部
２３    通孔
２４    第一特性変化部
２５    第二特性変化部
２６    インナシャフト
２７、２７ａ  アウタチューブ
２８    ケーブル
２９    段差面
３０    段差面
３１    段差面
３２    センサホルダ
３３    取り出し孔
３４    空間
３５    ねじ孔部
【図１】
2009103629.tif 000019
【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】
2009103629.tif 000031
【図１４】
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【図１５】
2009103629.tif 000033
【図１６】
2009103629.tif 000034
【図１７】
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