JP2005164253A - 転がり軸受ユニットの荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度から外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重を求める構造で、このアキシアル荷重の作用方向を確実に判定できる様にする。【解決手段】 センサユニット２１に設けた１対の公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂを、各保持器２４ａ、２４ｂに設置した公転速度検出用エンコーダ２５ａ、２５ｂに対向させる。上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂの信号から、上記アキシアル荷重を求める。上記センサユニット２１を上記外輪１に対し、この外輪１の軸方向に関する取り付け方向を一義的に規制した状態で、支持固定自在とする。この結果、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが何れの列の転動体９ａ、９ｂの公転速度を検知しているかが確実に分かり、上記課題を解決できる。
【選択図】 図１２

Description

この発明の対象となる転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、例えば、自動車、鉄道車両等の車両の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに負荷される荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を測定し、上記車両の走行安定性確保を図る為に利用する。

例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の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）、更にはビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）等の車両用走行安定装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。

この様な事情に鑑みて、特許文献１には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、ラジアル荷重を測定するもので、図１０に示す様に構成している。懸架装置に支持される外輪１の内径側に、車輪を結合固定するハブ２を支持している。このハブ２は、車輪を固定する為の回転側フランジ３をその外端部（車両への組み付け状態で幅方向外側となる端部で、図３、５、８〜１２の左端部）に有するハブ本体４と、このハブ本体４の内端部（車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部で、図３、５、８〜１２の右端部）に外嵌されてナット５により抑え付けられた内輪６とを備える。そして、上記外輪１の内周面に形成した複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２の外周面に形成した複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを配置して、上記外輪１の内径側での上記ハブ２の回転を自在としている。

上記外輪１の軸方向中間部で複列の外輪軌道７、７の間部分に、この外輪１を直径方向に貫通する取付孔１０を、この外輪１の上端部にほぼ鉛直方向に形成している。そして、この取付孔１０内に、荷重測定用のセンサである、円杆状（丸棒状）の変位センサ１１を装着している。この変位センサ１１は非接触式で、先端面（下端面）に設けた検出面は、ハブ２の軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング１２の外周面に近接対向させている。上記変位センサ１１は、上記検出面と上記センサリング１２の外周面との距離が変化した場合に、その変化量に対応した信号を出力する。

上述の様に構成する従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記変位センサ１１の検出信号に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事ができる。即ち、車両の懸架装置に支持した上記外輪１は、この車両の重量により下方に押されるのに対して、車輪を支持固定したハブ２は、そのままの位置に止まろうとする。この為、上記重量が嵩む程、上記外輪１やハブ２、並びに転動体９ａ、９ｂの弾性変形に基づいて、これら外輪１の中心とハブ２の中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪１の上端部に設けた、上記変位センサ１１の検出面と上記センサリング１２の外周面との距離は、上記重量が嵩む程短くなる。そこで、上記変位センサ１１の検出信号を制御器に送れば、予め実験等により求めた関係式或はマップ等から、当該変位センサ１１を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事ができる。この様にして求めた、各転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づいて、ＡＢＳを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる。

尚、図１０に示した従来構造は、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重に加えて、上記ハブ２の回転速度も検出自在としている。この為に、前記内輪６の内端部に回転速度検出用エンコーダ１３を外嵌固定すると共に、上記外輪１の内端開口部に被着したカバー１４に回転速度検出用センサ１５を支持している。そして、この回転速度検出用センサ１５の検知部を、上記回転速度検出用エンコーダ１３の被検出部に、測定隙間を介して対向させている。

上述の様な回転速度検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの使用時、車輪を固定したハブ２と共に上記回転速度検出用エンコーダ１３が回転し、この回転速度検出用エンコーダ１３の被検知部が上記回転速度検出用センサ１５の検知部の近傍を走行すると、この回転速度検出用センサ１５の出力が変化する。この様にして回転速度検出用センサ１５の出力が変化する周波数は、上記車輪の回転数に比例する。従って、この回転速度検出用センサ１５の出力信号を図示しない制御器に送れば、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。

上述の様な従来構造の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を測定する為のものであるが、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造も、特許文献２等に記載されて、従来から知られている。図１１は、この特許文献２に記載された、アキシアル荷重を測定する為の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを示している。この従来構造の第２例の場合、ハブ２ａの外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ３ａを固設している。又、外輪１ａの外周面に、この外輪１ａを懸架装置を構成するナックル１６に支持固定する為の、固定側フランジ１７を固設している。そして、上記外輪１ａの内周面に形成した複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２ａの外周面に形成した複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを転動自在に設ける事により、上記外輪１ａの内径側に上記ハブ２ａを回転自在に支持している。

更に、上記固定側フランジ１７の内側面複数個所で、この固定側フランジ１７を上記ナックル１６に結合する為のボルト１８を螺合する為のねじ孔１９を囲む部分に、それぞれ荷重センサ２０を添設している。上記外輪１ａを上記ナックル１６に支持固定した状態でこれら各荷重センサ２０は、このナックル１６の外側面と上記固定側フランジ１７の内側面との間で挟持される。

この様な従来構造の第２例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル１６との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル１６の外側面と上記固定側フランジ１７の内側面とが、上記各荷重センサ２０を、軸方向両面から強く押し付け合う。従って、これら各荷重センサ２０の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル１６との間に加わるアキシアル荷重を求める事ができる。又、図示はしないが、特許文献３には、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。

前述の図１０に示した従来構造の第１例の場合、変位センサ１１により、外輪１とハブ２との径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサ１１として、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。

又、上述の図１１に示した従来構造の第２例の場合、ナックル１６に対し外輪１ａを支持固定する為のボルト１８と同数だけ、荷重センサ２０を設ける必要がある。この為、荷重センサ２０自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。又、この外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求める為、この公転速度を正確に測定できないと言った問題もある。

この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する１対の列の転動体（玉）の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明を行なった（特願２００３−１７１７１５号、１７２４８３号）。図１２は、この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置を示している。この先発明に係る構造の場合、外輪１（外輪相当部材）の軸方向中間部で複列の外輪軌道７、７の間部分に形成した取付孔１０ａにセンサユニット２１を挿通し、このセンサユニット２１の先端部２２を、上記外輪１の内周面から突出させている。この先端部２２には、１対の公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂと、１個の回転速度検出用センサ１５ａとを設けている。

そして、このうちの各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂの検出部を、複列に配置された各転動体９ａ、９ｂを回転自在に保持した各保持器２４ａ、２４ｂに設けた、公転速度検出用エンコーダ２５ａ、２５ｂに近接対向させて、各転動体９ａ、９ｂの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ１５ａの検出部を、内輪相当部材であるハブ２の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ１３ａに近接対向させて、このハブ２の回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、上記ハブ２の回転速度の変動に拘らず、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を求められる。

即ち、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない演算器が、上記各センサ２３ａ、２３ｂ、１５ａから送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の比に基づいて算出する事もできる。尚、上記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂの信号に基づいて上記ラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願２００３−１７１７１５号、１７２４８３号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。

何れにしても、上記先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置によりアキシアル荷重を測定し、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＣ等の車両用走行安定装置の制御の為に利用するには、上記アキシアル荷重の大きさだけでなく、作用方向もこの車両用走行安定装置の制御器に認識させる必要がある。この制御器が上記アキシアル荷重の作用方向を逆に認識した場合、走行状態の安定化を図れない事は勿論である。前述の図１０に示した様な、特許文献１に記載された従来構造の場合、変位センサ１１の組み付け方向に関係なく、必要とする情報を得られる。従って、図１３に示す様に、センサユニット２１を外輪１に支持固定する為、このセンサユニット２１の基端部外周面に設けた外向フランジ状の取付部２６が対称形状であっても特に問題を生じない。

これに対して上記先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置を構成する上記センサユニット２１の取付部２６を対称形状とし、上記外輪１の軸方向に関して、このセンサユニット２１を何れの方向にも組み付け可能にすると、前記各公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する公転速度が、何れの列の転動体９ａ、９ｂの公転速度が分からなくなる。この状態では、上記車両用走行安定装置を適切に制御できなくなる可能性がある。上記センサユニット２１の取付部２６に、符号や文字で組み付け方向を記載する事も考えられるが、このセンサユニット２１の誤組付けを完全に防止する事は難しい。

特開２００１−２１５７７号公報 特開平３−２０９０１６号公報 特公昭６２−３３６５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重の作用方向を確実に判定できる転がり軸受ユニット用荷重測定装置を実現すべく発明したものである。

本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、外輪相当部材と、内輪相当部材と、複数個の転動体と、取付孔と、１対の公転速度検出用センサと、演算器とを備える。
このうちの外輪軌道は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない。
又、上記内輪相当部材は、上記外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置されたもので、外周面に複列の内輪軌道を有し使用時に回転する。
又、上記各転動体は、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に互いに逆方向の接触角を付与した状態で、各列毎に複数個ずつ設けられている。
又、上記取付孔は、上記外輪相当部材の軸方向中間部で上記両外輪軌道の間部分に設けられている。
又、上記両公転速度検出用センサは、上記各列の転動体の公転速度を検出する為のもので、上記取付孔に挿入する挿入部を備えたセンサユニットの先端部で上記外輪相当部材の軸方向に関して互いに反対側に設けられている。
更に、上記演算器は、上記両公転速度検出用センサから送り込まれる検出信号に基づいて上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する。
そして、上記センサユニットを上記外輪相当部材に対し、上記外輪相当部材の軸方向に関する上記１対の公転速度検出用センサの位置を一義的に規制している。

上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、転動体の公転速度を検出する事により、転がり軸受ユニットに負荷される荷重を測定できる。即ち、玉軸受の如き転がり軸受ユニットに荷重が負荷されると、転動体（玉）の接触角が変化し、これら各転動体の公転速度が変化する。そこで、この公転速度を検出すれば、外輪相当部材と内輪相当部材との間に作用する荷重を求められる。
更に、本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、外輪に対するセンサユニットの組み付け方向を一義的に規制している為、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重の作用方向を確実に判定できる。

本発明を実施すべく、外輪に対するセンサユニットの組み付け方向を一義的に規制する為に、例えば請求項２に記載した様に、センサユニットを、挿入部の基端部に設けた外向フランジ状の取付部を外輪相当部材の外周面に当接させた状態で、この取付部に形成した複数の通孔を挿通したねじをこの外輪相当部材に形成したこの通孔と同数のねじ孔に螺合する事により、この外輪相当部材に支持固定する。そして、これら各通孔及びねじ孔の配置を、上記外輪相当部材の軸方向に関して非対称とする。
或は、請求項３に記載した様に、取付孔及びセンサユニットの挿入部の断面形状を非円形とする。そして、この取付孔内にこの挿入部を挿入した状態でこの挿入部が回転しない様にする。
この様な構成を採用すれば、簡単な構成で、外輪に対するセンサユニットの組み付け方向を一義的に規制できる。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、各列の転動体を転動自在に保持した１対の保持器にそれぞれ公転速度検出用エンコーダを全周に亙って設置する。そして、各公転速度検出用センサの検出部をこれら両公転速度検出用エンコーダの被検出面に対向させる。
この様に構成すれば、複列に配置した転動体の公転速度検出に関する分解能を十分に高くして、転がり軸受ユニットに加わる荷重の測定精度の向上を図れる。
この場合に、例えば請求項５に記載した様に、各公転速度検出用エンコーダを各保持器の互いに対向する側面に設け、これら各公転速度検出用エンコーダの被検出面と各公転速度検出用センサの検出部とを軸方向に対向させる。
この様に構成すれば、複列に配置された転動体の間部分に存在する空間の有効利用を図れる。
或は、請求項６に記載した様に、上記各公転速度検出用エンコーダを各保持器の互いに対向する部分の外周面に設け、これら各公転速度検出用エンコーダの被検出面と各公転速度検出用センサの検出部とを径方向に対向させる。
この様に構成すれば、上記各公転速度検出用エンコーダの被検出面の特性変化のピッチ誤差を小さく抑えて、各列の転動体の公転速度の測定精度、延ては転がり軸受ユニットに加わる荷重の測定精度の向上を図れる。即ち、上記各公転速度検出用エンコーダを各保持器の軸方向端面に設けた場合、各玉の公転速度の検出に誤差が生じる可能性がある。具体的には、これら各保持器がポケットの隙間分軸方向に移動可能である為、これら各保持器が軸方向に移動する事により、上記各公転速度検出用エンコーダと各公転速度検出用センサとの距離が変化する。そして、これら各公転速度検出用センサにより検出される磁束密度が変化する。この様な磁束密度の変化は、見かけ上ピッチ誤差として検出され、上記公転速度の検出に誤差が生じる。これに対して、上記公転速度検出用エンコーダを上記各保持器の外周面に設ければ、これら各保持器が軸方向に移動した場合でも上記ピッチ誤差を小さく抑えて、転がり軸受ユニットに加わる荷重の測定精度の向上を図れる。又、上記各公転速度検出用エンコーダを各保持器の外周面に設ける構造は、各玉列の間隔が狭く、上記各保持器の軸方向端面同士の間隔が狭くなる様な構造の場合に有効である。

更に好ましくは、請求項７に記載した様に、内輪相当部材の軸方向中間部で複列の内輪軌道の間部分に回転速度検出用エンコーダを全周に亙って設ける。そして、センサユニットの挿入部の先端面に設けた回転速度検出用センサの検出部を上記回転速度検出用エンコーダの被検出面に径方向に対向させる。
この様に構成すれば、上記内輪相当部材の回転速度が大きく変化する様な場合でも、転がり軸受ユニットに加わる荷重を高精度で求められる。

図１は、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、外輪１（図１２参照）に対するセンサユニット２１の取付方向を一義的に規制すべく、このセンサユニット２１の基端部外周面に形成した外向フランジ状の取付部２６ａを上記外輪１の外周面に対し、所定方向にのみ取り付けられる様にした点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図１２で説明した先発明の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴である、上記取付部２６ａ部分の構造及び機能に就いて説明する。

本実施例の場合、上記取付部２６ａの形状を、上記外輪１の軸方向（図１の左右方向）に関して非対称としている。そして、この外輪１に対し上記取付部２６ａを支持固定するねじ２７、２７（図１２）を挿通する為の通孔２８、２８の数を、上記外輪１の軸方向に関する一端側幅方向（図１の上下方向）中央部の１個所と、他端側幅方向両端部の２個所との、合計３個所に形成している。これに合わせて、上記外輪１に、取付孔１０ａ（図１２）の周囲で上記各通孔２８、２８に整合する部分に、上記各ねじ２７、２７を螺合させる為のねじ孔３０、３０（図４参照）を形成している。

上述の様に構成する本実施例の場合、上記センサユニット２１を上記取付孔１０ａに所定の位相で挿入し、上記各通孔２８、２８と上記各ねじ孔とを整合させない限り、上記センサユニット２１を上記外輪１に対し支持固定する事はできない。従って、このセンサユニット２１をこの外輪１に対し支持固定した状態では、この外輪１に対するこのセンサユニット２１の組み付け方向が一義的に規制される。この結果、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重の作用方向を確実に判定して、車両の走行状態を安定化させる制御を効果的に行なえる。尚、センサユニットの組み付け方向が一義的に規制できれば、上記図１の形状以外の、軸方向非対称となる形状としても良い。

図２は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合、取付部２６の形状自体は、外輪１（図１２）の軸方向（図２の左右方向）に関して対称としている。そして、この外輪１に対し上記取付部２６を支持固定するねじ２７、２７（図１２）を挿通する為の通孔２８、２８を、上記外輪１の軸方向に関して上記取付部２６の両端部に、それぞれ２個所ずつ、合計４個所形成している。但し、この取付部２６の一端側（図２の左端側）に設ける通孔２８、２８を幅方向（図２の上下方向）中央側に寄せているのに対して、同じく他端側（図２の右端側）に設ける通孔２８、２８を幅方向端部側に位置させている。言い換えれば、一端側に設けた通孔２８、２８のピッチｐを、他端側に設けた通孔２８、２８のピッチＰよりも小さく（ｐ＜Ｐ）している。これに合わせて、上記外輪１に、取付孔１０ａ（図１２）の周囲で上記各通孔２８、２８に整合する部分に、上記各ねじ２７、２７を螺合させる為に形成したねじ孔のピッチも、上記外輪１の軸方向に関して、上記取付孔１０ａの両側で異ならせている。
この様な本実施例の場合も、上記外輪１に対するこのセンサユニット２１の組み付け方向を一義的に規制して、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重の作用方向を確実に判定し、車両の走行状態を安定化させる制御を効果的に行なえる。尚、センサユニットの組み付け方向を一義的に規制できれば、上記図２と異なる通孔の配置としても良い。又、通孔を、センサユニットの軸方向のどちらか一方にのみ設けても、組み付け方向を規制できる。

図３〜４は、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、取付孔１０ｂ及びセンサユニットの挿入部の断面形状を、非円形、即ち、一部に平坦部を有する欠円状としている。この挿入部の断面積は上記取付孔１０ｂの断面積よりも少しだけ小さくして、この挿入部をこの取付孔１０ｂ内にこの挿入部を挿入した状態で、この挿入部が回転しない様にしている。この取付孔１０ｂの周囲に設けたねじ孔３０、３０の配置は、外輪１の軸方向に関して対称としている。
この様な本実施例の場合、上記取付孔１０ｂと上記挿入部との位相を一致させない限り、この挿入部をこの取付孔１０ｂ内に挿入できない。この為、上記外輪１に対する上記センサユニットの組み付け方向を一義的に規制して、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重の作用方向を確実に判定し、車両の走行状態を安定化させる制御を効果的に行なえる。尚、取付孔に挿入部を挿入する際の位相を一義的に規制できれば、これら取付孔と挿入部との断面形状は、図示の様な欠円状に限らない。

図５〜６は、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度を検出する為の公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´を、各保持器２４ａ´、２４ｂ´の互いに対向する部分の外周面に設けている。それぞれが永久磁石である、上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´は径方向に着磁されており、着磁方向は交互に且つ等ピッチで変化している。従ってこれら各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の外周面には、Ｓ極とＮ極とが交互に且つ等ピッチで配置されている。又、１対の公転速度検出用センサ２３ａ´、２３ｂ´は、センサユニット２１ａの先端部２２ａに、それぞれの検出部をこのセンサユニット２１ａの先端面に位置させた状態で設けている。そして、これら各検出部を上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の外周面に、検出隙間を介して径方向に対向させている。

本実施例の場合、この様に上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の被検出面と上記各公転速度検出用センサ２３ａ´、２３ｂ´の検出部とを径方向に対向させる事で、上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の被検出面の特性変化に関するピッチ誤差の影響を少なく抑え、各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度、延ては外輪１とハブ２との間に加わる荷重の検出精度を向上させられる様にしている。この点に就いて、図５〜６に図７を加えて説明する。

この図７に示す様に保持器２４の軸方向側面に、永久磁石製で円輪状の公転速度検出用エンコーダ２５を取り付けた場合、各Ｓ極とＮ極との着磁範囲は扇形になり、その幅は外径寄りで広く、内径寄りで狭くなる。又、上記円輪状の公転速度検出用エンコーダ２５の径方向に関する幅を狭くし過ぎると、各Ｎ極から出た出た磁束が径方向に回り込んで、被検出面から少し離れた部分に存在する、公転速度検出用センサの検出部に達する磁束密度が減少する場合がある。この状態では、この検出部を上記被検出面に極端に近付けない限り、信頼性の高い公転速度検出を行なえなくなる。これら検出部と被検出面との距離は、極端に短く（例えば０．５mm未満に）する事は難しい為、上記円輪状の公転速度検出用エンコーダ２５の径方向に関する幅をあまり狭くする事はできず、この面から、この公転速度検出用エンコーダ２５の内径を大きくする事は難しい。そして、この内径を或る程度小さくする結果、着磁範囲の幅が狭くなると、着磁装置（着磁ヨーク）の加工が難しくなって、着磁幅の精度を確保しにくくなったり、着磁する為のコイルの線径が細くなって着磁強度が低くなったり、総てのスロットのコイル巻き線位置を同じに保つ事が難しくなる。これらの結果、上記着磁装置の精度や着磁強度を確保したり、着磁幅を均一にする為にコストが嵩む様になる。

これに対して、図５〜６に示した本実施例の様に、上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の外周面を被検出面とすれば、保持器２４ａ´、２４ｂ´又は上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の最大径（外径）を有効に使用できる。即ち、図６〜７に示す様な円筒状の公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の場合、外周面に存在するＳ極とＮ極との着磁幅は軸方向に関して一定である。この様な円筒状の公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´と、上記円輪状の公転速度検出用エンコーダ２５とを、同一寸法の保持器に取り付けた場合を考え、着磁部分のうちで最も小さくなった部分の幅を比較すると、上記円筒状の公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の方が、上記円輪状の公転速度検出用エンコーダ２５に比べて幅を大きくできる。そして、この幅を大きくした分だけ、各着磁部分毎のピッチ誤差を小さく抑えられる。又、上記円輪状の公転速度検出用エンコーダ２５を軸方向に着磁する為のヨークよりも、上記円筒状の公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´を径方向に着磁する為のヨークの方が、機械加工が容易で精度確保が容易である。

本実施例の場合には、これらの理由により、上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の各着磁部分毎のピッチ誤差を小さく抑えて、各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度、延ては外輪１とハブ２との間に加わる荷重の検出精度を向上させられる。
外輪１に対するセンサユニット２１の組み付け方向を一義的に規制して、アキシアル荷重の作用方向を確実に検知できる様にする点は、前述の実施例１〜３と同様であるから、重複する説明は省略する。

図８は、本発明の実施例５を示している。本実施例の場合には、各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´を、上述した実施例４の場合に比べて、保持器２４ａ´、２４ｂ´の、より径の大きな部分に設けている。従って、上記各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´の被検出面の直径をより大きくして、着磁幅をより広くし、この被検出面の特性が変化するピッチの精度を、より向上させる事ができる。その他の構成及び作用は、上述した実施例４と同様である。

各保持器に設けた各公転速度検出用エンコーダの被検出面と、各公転速度検出用センサの検出部とを径方向に対向させる事で、各列の転動体の公転速度の検出精度を向上させる構造は、センサユニットの組み付け方向を規制する構造と独立して実施する事もできる。この場合に、例えば図９に示す様に、各列の転動体を保持した保持器２４ａ´、２４ｂ´のリム部２９、２９を互いに反対側に位置させ、これら各リム部２９、２９の外周面に各公転速度検出用エンコーダ２５ａ´、２５ｂ´を設置する事もできる。この場合には、各公転速度検出用センサ２３ａ´、２３ｂ´は、外輪１の両端部に互いに独立して組み付ける。

尚、何れの場合でも、上記各公転速度検出用エンコーダは、例えばフェライト粉末やネオジム粉末を混入したゴム磁石やプラスチック磁石でも良いし、フェライトや、希土類磁石を保持器に貼り付けても良い。又、永久磁石製のエンコーダでなくても、歯車状の凹凸を設けたり、スリットを設けて、磁気特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させた、磁性材製のエンコーダでも良い。又、公転速度検出用センサは、ホールＩＣの他、ＭＲ素子、ホール素子等のアクティブ型（能動型）のセンサ、又は、ＦＧ（周波数発電機）を全周に亙って形成したり、永久磁石にコイルを巻いたパッシブタイプ（受動型）のセンサも使用できる。又、回転速度検出用センサは、必ずしも複列に配置された転動体同士の間に配置する必要はない。更に、図示の様に、内輪相当部材が回転する構造に限らず、外輪相当部材が回転する構造にも適用できる。

本発明の実施例１を示す、図１３と同様の図。 同実施例２を示す、図１３と同様の図。 同実施例３を、センサユニットを省略した状態で示す半部断面図。 取付孔部分を図３の上方から見た図。 本発明の実施例４を示す断面図。 保持器の外周面に設けた円筒状の公転速度検出用エンコーダの断面図及び側面図。 保持器の軸方向側面に設けた円輪状の公転速度検出用エンコーダの断面図及び側面図。 本発明の実施例５を示す断面図。 参考例の１例を示す断面図。 従来から知られている、ラジアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。 従来から知られている、アキシアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。 先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の断面図。 外輪に対するセンサユニットの取付部を図１２の上方から見た図。

符号の説明

１、１ａ 外輪
２、２ａ ハブ
３、３ａ 回転側フランジ
４ ハブ本体
５ ナット
６ 内輪
７ 外輪軌道
８ 内輪軌道
９ａ、９ｂ 転動体
１０、１０ａ、１０ｂ 取付孔
１１ 変位センサ
１２ センサリング
１３、１３ａ 回転速度検出用エンコーダ
１４ カバー
１５、１５ａ 回転速度検出用センサ
１６ ナックル
１７ 固定側フランジ
１８ ボルト
１９ ねじ孔
２０ 荷重センサ
２１、２１ａ センサユニット
２２、２２ａ 先端部
２３ａ、２３ｂ、２３ａ´、２３ｂ´ 公転速度検出用センサ
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ａ´、２４ｂ´ 保持器
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ａ´、２５ｂ´ 公転速度検出用エンコーダ
２６、２６ａ 取付孔
２７ ねじ
２８ 通孔
２９ リム部
３０ ねじ孔

Claims (7)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有し使用時にも回転しない外輪相当部材と、この外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置された、外周面に複列の内輪軌道を有し使用時に回転する内輪相当部材と、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に互いに逆方向の接触角を付与した状態で各列毎に複数個ずつ設けられた転動体と、上記外輪相当部材の軸方向中間部で上記両外輪軌道の間部分に設けられた取付孔と、この取付孔に挿入する挿入部を備えたセンサユニットの先端部で上記外輪相当部材の軸方向に関して互いに反対側に設けられ、上記各列の転動体の公転速度を検出する為の１対の公転速度検出用センサと、これら両公転速度検出用センサから送り込まれる検出信号に基づいて上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する演算器とを備え、上記センサユニットを上記外輪相当部材に対し、上記外輪相当部材の軸方向に関する上記１対の公転速度検出用センサの位置を一義的に規制した状態で支持固定自在とした転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
2. センサユニットは、挿入部の基端部に設けた外向フランジ状の取付部を外輪相当部材の外周面に当接させた状態で、この取付部に形成した複数の通孔を挿通したねじをこの外輪相当部材に形成したこの通孔と同数のねじ孔に螺合する事でこの外輪相当部材に支持固定されるものであり、これら各通孔及びねじ孔の配置を、上記外輪相当部材の軸方向に関して非対称とした、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
3. 取付孔及びセンサユニットの挿入部の断面形状を非円形とし、この取付孔内にこの挿入部を挿入した状態でこの挿入部が回転しない様にした、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
4. 各列の転動体を転動自在に保持した１対の保持器にそれぞれ公転速度検出用エンコーダを全周に亙って設置し、各公転速度検出用センサの検出部をこれら両公転速度検出用エンコーダの被検出面に対向させた、請求項１〜３の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
5. 各公転速度検出用エンコーダが各保持器の互いに対向する側面に設けられており、これら各公転速度検出用エンコーダの被検出面と各公転速度検出用センサの検出部とが軸方向に対向している、請求項４に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
6. 各公転速度検出用エンコーダが各保持器の互いに対向する部分の外周面に設けられており、これら各公転速度検出用エンコーダの被検出面と各公転速度検出用センサの検出部とが径方向に対向している、請求項４に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
7. 内輪相当部材の軸方向中間部で複列の内輪軌道の間部分に回転速度検出用エンコーダを全周に亙って設けると共に、センサユニットの挿入部の先端面に設けた回転速度検出用センサの検出部を上記回転速度検出用エンコーダの被検出面に径方向に対向させた、請求項１〜６の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
   

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