JP2006145436A - センサ付き転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 少ない部品点数にて荷重を高精度に検出することができるとともに、構造及びセンサの組込作業を簡略化することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 センサ付き転がり軸受装置１において、外輪（固定軌道輪）３と、ナックル部（固定部品）２０とを固定する各固定ボルト（固定手段）１３ａ、１３ｃに一対の歪みゲージ（荷重センサ）１４ａ、１４ｂを設けて、これらの歪みゲージ１４ａ、１４ｂの検出信号を基に外輪３とナックル部２０との間に働く荷重を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、センサが組み込まれたセンサ付き転がり軸受装置に関する。

転がり軸受装置には、本来的な軸受機能に加えて、その軸受回転時における荷重等の動作データを検知するためのセンサが組み込まれたセンサ付き転がり軸受装置がある（例えば、特許文献１参照。）。具体的にいえば、この従来の軸受装置は自動車用の軸受ハブユニットに適用されたものであり、内輪（回転軌道輪）の取付フランジに歪みゲージを貼り付けて軸受装置に作用する荷重を検出するようになっている。

特開２００３−２４６２０１号公報（図１〜２）

しかしながら、上記のような従来のセンサ付き転がり軸受装置では、歪みゲージを回転軌道輪の取付フランジに貼り付けていたので、その歪みゲージからの検出信号を無線装置やスリップリング等を設けて制御装置に出力する必要があり、当該軸受装置の構造が複雑になるという問題点を有している。また、この従来軸受装置では、荷重を精度よく検出するためには、上記取付フランジに変形（歪み）が生じ易いように、当該取付フランジに透孔を形成して、この透孔内の表面に歪みゲージを貼り付けることが要求されるため、荷重センサの組込作業を簡略化することができないという問題点がある。

上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、少ない部品点数にて荷重を高精度に検出することができるとともに、構造及びセンサの組込作業を簡略化することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明のセンサ付き転がり軸受装置は、固定軌道輪及び回転軌道輪と、これらの軌道輪間に転動自在に設けられた転動体とを備えた軸受を有する転がり軸受装置であって、
前記固定軌道輪とこの固定軌道輪が固定される固定部品とを固定する固定手段に、これらの固定軌道輪と固定部品との間に働く荷重を検出する荷重センサを設けたことを特徴とするものである。

上記のように構成されたセンサ付き転がり軸受装置では、その固定軌道輪とこれに固定される固定部品とを固定する固定手段に荷重センサを設けるとともに、この荷重センサにより、当該固定軌道輪と固定部品との間に働く荷重を検出する。これにより、上記従来例と異なり、無線装置等を設けることなく、荷重を高精度に検出することができる。しかも、荷重センサを固定手段に設けているので、この固定手段による固定軌道輪と固定部品との固定作業の終了と同時に、荷重センサの組込作業を終了させることが可能となる。

また、上記センサ付き転がり軸受装置において、前記荷重センサが、前記荷重に応じて前記固定手段に発生した歪みを検出するとともに、検出した歪みの曲げ成分及び引張成分のうち、一方の歪み成分が相殺され、かつ他方の歪み成分だけが検出されるように、互いに直列に接続された２個の歪みゲージであってもよい。
この場合、上記曲げ成分及び引張成分のうち、相殺した残りの上記他方の歪み成分だけを強調して検出するので、高精度な荷重検出をより容易に行うことができる。

また、上記センサ付き転がり軸受装置において、前記荷重センサが、前記固定手段に内蔵されるか、又は前記固定手段と前記固定部品との間に挟み込まれるように当該固定手段の表面上に取り付けられ、前記荷重に応じた信号を出力する圧電素子であることが好ましい。
この場合、上記荷重を圧電素子の圧電効果によって直接的に検出することができるので、歪みゲージを使用する場合と異なり、ブリッジ回路を設けることなく、荷重検出を行うことが可能となって部品点数をより削減することができ、装置の構造をさらに簡略化することができる。

また、上記センサ付き転がり軸受装置において、前記固定軌道輪が、車両のサスペンションに含まれた円環状のナックル部に固定されるフランジ部を備えた外輪により構成されるとともに、
前記固定手段が、前記軸受の軸方向周りの互いに異なる所定の位置で前記ナックル部と前記フランジ部とをそれぞれ固定する複数の固定ボルトにより構成されていることが好ましい。
この場合、複数の上記荷重センサが軸受の軸方向周りの異なる位置に配設されることとなり、軸受装置が上記サスペンションに取り付けられたときにこれら複数の荷重センサは当該軸受装置が設けられた車輪の車軸周りの異なる位置に配設されて、車両の前後方向、上下方向、及び左右方向での荷重成分を検出することが可能となって、その車両の挙動を車輪毎に精度よく検知することが可能となる。

本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、無線装置等を設けることなく、荷重を高精度に検出することができるので、少ない部品点数により荷重検出を高精度に行なうとともに、その構造を簡略化することができる。しかも、固定手段による固定軌道輪と固定部品との固定作業の終了と同時に、荷重センサの組込作業を終了させることが可能となるので、当該荷重センサの組込作業を簡略化することができる。

以下、本発明のセンサ付き転がり軸受装置（以下、単に軸受装置ともいう。）の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、本発明を車両の従動輪用ハブユニットに適用した場合を例示して説明する。

［実施の形態１］
図１は本発明の一実施の形態に係る軸受装置の断面図であり、図２は図１の矢印Ａ方向から見た場合での上記軸受装置の要部例を示す図である。図１において、右側は車両アウター側（車輪側）、左側は車両インナー側であり、本実施の形態１の軸受装置１は、転がり軸受装置２と、センサ装置Ｓとによって構成されている。前記転がり軸受装置２は、複列アンギュラ玉軸受タイプのものであり、外輪３と、内軸（ハブ）４と、内輪５と、複数の玉からなる転動体６、７とを備えている。また、転がり軸受装置２には、転動体６、７をそれぞれ周方向に沿って所定間隔で保持する保持器８、９と、外輪３と内軸４との隙間に配置されたシール１０と、内軸４に螺着されたナット１１とが設けられている。

上記外輪３は、車体側に固定される固定軌道輪であり、その内周側には、複列の軌道３ａ，３ｂが形成されている。一方、回転軌道輪は、内軸４と内輪５とで構成されており、軌道３ａに対向する内軸４の箇所には、軌道４ａが形成されて、上記転動体６が軌道３ａとの間で転動するようになっている。また、軌道３ｂに対向する内輪５の箇所には、軌道５ａが形成されて、上記転動体７が軌道３ｂとの間で転動するようになっている。

上記内軸４は、車両アウター側端部において径方向外側に形成されたフランジ部４ｂを有しており、このフランジ部４ｂに圧入固定されたボルト２４によって上記車両のブレーキ装置に含まれるディスクロータ２２及び車輪ホイール２３がこの順に当該フランジ部４ｂに固定されている。
また、上記内輪５は、内軸４の車両インナー側端部に螺着された上記ナット１１を締め付けることにより、当該内軸４に固定されている。

また、外輪３には、上記車両のサスペンション（図示せず）に含まれた固定部品としての円環状のナックル部２０が固定されている。すなわち、この外輪３は、車両インナー側で径方向外側に形成されたフランジ部３ｃと、車両インナー側に軸方向に延ばされた円筒状部３ｄとを有している。そして、外輪３とナックル部２０とは、フランジ部３ｃの軸方向端面３ｃ１とナックル部２０の軸方向端面２０ａとが面接触し、かつ、円筒状部３ｄの外周面３ｄ１とナックル部２０の内周面２０ｂとが面接触した状態で、図２に示す４つの固定ボルト１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄにより固定されている。
また、上記円筒状部３ｄの内周面には、カバー１２が圧入されており、転がり軸受装置２の内外輪間の環状開口部を車両インナー側から密封して、当該環状開口部を車両アウター側から密封する上記シール１０とともに、軸受内部への雨水や異物等の侵入を防いでいる。

また、上記固定ボルト１３ａ〜１３ｄは、図２に示すように、軸受の軸方向周りの異なる位置でナックル部２０と外輪３のフランジ部３ｃとを固定している。詳細には、図２において、Ｘ軸及びＺ軸の方向はそれぞれ上記車両の前後方向及び上下方向を示しており、固定ボルト１３ａは例えば車両の前方上側に配置されている。また、この固定ボルト１３ａは軸受の軸中心ＯでのＸ軸に対する角度（中心角）が所定の角度（例えば、３０°）となる位置に配置されており、さらには固定ボルト１３ａと固定ボルト１３ｃとは上記軸中心Ｏに関して互いに点対称となる位置に配置されている。また、固定ボルト１３ｂと固定ボルト１３ｄとは軸中心Ｏに関して互いに点対称となる位置に配置され、かつ、これらの固定ボルト１３ｂ、１３ｄは固定ボルト１３ａ、１３ｃとそれぞれＺ軸に関して線対称となる位置に配置されている。そして、固定ボルト１３ｂ、１３ｃ、１３ｄはそれぞれ車両の後方上側、後方下側、及び前方下側に配置されて、固定ボルト１３ａ〜１３ｄは軸受の軸方向に一致する車両の左右方向（図２の紙面に垂直な方向、以下、Ｙ軸方向という）周りの異なる位置に配設されナックル部２０とフランジ部３ｃとを固定している。

図１に戻って、各固定ボルト１３ａ〜１３ｄには、上記センサ装置Ｓに含まれる荷重センサとしての一対の歪みゲージ１４ａ、１４ｂが設けられており、対応する固定ボルト１３ａ〜１３ｄに生じた歪み（弾性変形）を検出するようになっている。具体的には、例えば固定ボルト１３ａでは、ナックル部２０に形成されたボルト孔に挿通されるボルト軸部の外周面上に、当該外周面を平坦状に切り欠くことによって２箇所の平坦面が設けられており、歪みゲージ１４ａ、１４ｂが当該ボルト軸部を挟むように前記の平坦面にそれぞれ貼り付けられている。また、固定ボルト１３ａでは、そのネジ部が上記フランジ部３ｃに形成されたネジ孔に螺着されており、外輪３（転がり軸受装置２）とナックル部２０との間に荷重が作用したときに、その荷重に応じて固定ボルト１３ａが歪んでその歪みを各歪みゲージ１４ａ、１４ｂが検出する。

また、歪みゲージ１４ａ、１４ｂには、信号線１５ａ、１５ｂがそれぞれ接続されている。これらの信号線１５ａ、１５ｂは、固定ボルト１３ａのボルト頭部に形成された貫通孔を通して当該固定ボルト１３ａの外部に引き出され、さらにボルト頭部上に配置された中継用端子板１４ｃに接続されている。そして、図２に示されるように、前記端子板１４ｃには、ケーブル１６が接続されており、このケーブル１６を介して各歪みゲージ１４ａ、１４ｂの検出信号が制御装置１７に入力されるようになっている。また、この制御装置１７は、例えば車両に搭載されたＥＣＵであり、各固定ボルト１３ａ〜１３ｄに設けられた歪みゲージ１４ａ、１４ｂからの検出信号に基づき対応する荷重成分を検出するように構成されている。

詳細にいえば、制御装置１７内には、図３（ａ）に示されるブリッジ回路が固定ボルト１３ａ〜１３ｄ毎に設けられている。また、この制御装置１７では、検出した歪み（荷重）の曲げ成分及び引張成分のうち、曲げ成分を相殺し、かつ引張成分だけが検出されるように、上記一対の歪みゲージ１４ａ、１４ｂが互いに直列に接続された状態で上記ブリッジ回路の一辺に接続されるようになっている。そして、制御装置１７では、上記荷重に応じて歪みゲージ１４ａ、１４ｂの抵抗値Ｒｇ１、Ｒｇ２が変化したときに、ブリッジ回路での出力電圧ｅ０を測定し、下記の（１）式を用いて歪み量ε０を算出し、その算出した歪み量ε０を基に対応する固定ボルト１３ａ〜１３ｄにおける荷重の検出値（引張成分）を取得する。
ｅ０ ＝ （Ｅ／４）・ＫＳ・ε０ ―――（１）
尚、（１）式のＥ及びＫＳは、それぞれブリッジ回路での入力電圧及びゲージ率を示している。

さらに、制御装置１７は、固定ボルト１３ａ〜１３ｄに各々設けられた一対の歪みゲージ１４ａ、１４ｂから得られる４つの荷重検出値を用いて、車両の前後方向、上下方向、及び左右方向での荷重方向成分を求めるようになっている。そして、制御装置１７は、上記前後方向、上下方向、及び左右方向での荷重方向成分を用いて、電動パワーステアリングシステム、ブレーキシステムやトラクションコントロールシステム等の車両の他のシステムへの指示信号を作成することで、求めた荷重方向成分を車両の姿勢制御に反映するよう構成されている。
詳細には、車両の前後方向、上下方向、及び左右方向に荷重が作用した場合での具体的な荷重検出値の変化は次の表１、表２、及び表３にてそれぞれ示されるようになる。また、各表に示す“＋”及び“−”は変化前の値との比較結果であり、各表の上欄に示す荷重が作用したときに、対応する歪みゲージ（固定ボルト）にそれぞれ伸び及び縮みが生じることを示している。また、表３に示すように、車両の左右方向の荷重検出では、車両上側又は車両下側の２つの固定ボルトに取り付けられた荷重センサからの検出値を大小比較することにより、車両内側方向又は車両外側方向の判別を行うことができる。

さらに、制御装置１７は、一対の歪みゲージ１４ａ、１４ｂ（荷重センサ）の位置情報、つまり各固定ボルト１３ａ〜１３ｄにおける軸中心Ｏでの上記中心角の値を用いて対応する荷重検出値をＸ軸方向成分とＺ軸方向成分とに分けて、４つのＸ軸方向成分及び４つのＺ軸方向成分にそれぞれ所定の演算を行うことにより、車両の前後方向及び上下方向の荷重方向成分を取得する。また、制御装置１７は、例えば車両上側に配置された固定ボルト１３ａ、１３ｂに各々取り付けられた歪みゲージ１４ａ、１４ｂによる荷重検出値の差分を算出することにより、Ｙ軸方向成分を求めて車両の左右方向での荷重方向成分を得るようになっている。
また、制御装置１７では、上記出力電圧ｅ０の信号形態、すなわち歪みゲージ１４ａ、１４ｂの検出信号の信号形態も用いて、車両の走行状況等を判断しつつ、取得した各荷重方向成分に基づき他のシステムへの指示信号を作成する。具体的にいえば、荷重検出値が小刻みに変動する場合、制御装置１７は、車両走行路面の凸凹等により車輪が上下方向に振動していると判断して、この判断した路面状況と荷重方向成分とを基に電動パワーステアリングシステムでのステアリング特性等を変更する。また、急激な検出値変化後に大きい検出値が所定の持続時間を超える場合には、制御装置１７はブレーキ操作によるロックや滑りが発生していると判断して、ブレーキシステムのブレーキ力等を変更する。

以上のように構成された本実施の形態１では、外輪（固定軌道輪）３とナックル部（固定部品）２０とを固定する各固定ボルト（固定手段）１３ａ〜１３ｄに設けた一対の歪みゲージ（荷重センサ）１４ａ、１４ｂにより、転がり軸受装置２に作用する荷重を検出しているので、上記従来例と異なり、無線装置等を設けることなく当該荷重を高精度に検出することができる。さらに、車両の組立作業において、固定ボルト１３ａ〜１３ｄにより、外輪３とナックル部２０とを固定した時点で、上記荷重検出を行う歪みゲージ１４ａ、１４ｂが車両に装着されるので、当該荷重センサの組込作業を極めて簡略化することができる。その結果、部品点数を削減しつつ、荷重検出を高精度に行える構造及びセンサ組込作業を簡略化した軸受装置を構成することができる。しかも、荷重センサの位置が固定されているので、車両の前後方向、上下方向、及び左右方向での各荷重方向成分の検出が容易となって、当該車両の姿勢制御も容易に行うことができる。さらに、歪みゲージ１４ａ、１４ｂは、ブレーキ操作に伴って発熱し易いディスクロータ２２から離された箇所で、しかもナックル部２０のボルト孔内に配置されているので、歪みゲージがディスクロータの近傍に配置された上記従来例に比べて、歪みゲージ１４ａ、１４ｂでの温度ドリフトを抑えることができる。従って、この温度ドリフトの影響を極力小さくして、荷重検出精度を容易に向上させることができる。

また、本実施の形態１では外輪３がナックル部２０に固定されて、軸受装置１が車両用ハブユニットとして使用されるときに、４組の一対の歪みゲージ１４ａ、１４ｂが車輪の車軸周りの異なる位置に配設されて、制御装置１７が車両の前後方向、上下方向、及び左右方向の荷重方向成分を検出している。これにより、制御装置１７は、上記ハブユニットが設けられた車両の車輪の路面との接触圧等を精度よく検知し、車両挙動を当該軸受装置１が設けられた車輪毎に検知することが可能となり、車両の姿勢制御をより高精度に行うことができる。
また、本実施の形態１では、一対の歪みゲージ１４ａ、１４ｂにより検出される歪みの曲げ成分及び引張成分において、曲げ成分を相殺し、引張成分を強調して抽出している。その結果、固定ボルト１３ａ〜１３ｄに発生する歪みが微小な場合でも、高精度な荷重検出をより容易に行うことができる。

尚、上記の説明では、１つの各固定ボルト１３ａ〜１３ｄに２つの歪みゲージ１４ａ、１４ｂを設けて、引張成分だけを検出する構成について説明したが、本発明のセンサ装置Ｓにおける歪みゲージの設置数やブリッジ回路の構成等はこれに限定されるものではない。例えば図３（ｂ）に示されるように、互いに直列に接続された歪みゲージ１４ａ、１４ｂをブリッジ回路での隣り合う２辺にそれぞれ接続することにより、各歪みゲージ１４ａ、１４ｂで検出される引張成分を相殺し、曲げ成分を強調して抽出し、この曲げ成分を用いて微小な歪み（荷重）検出を高精度に行うこともできる。尚、図３（ｂ）に示したブリッジ回路を用いた場合、制御装置１７は、次の（２）式を用いて、歪み量ε０を算出して荷重検出を行う。また、歪みゲージ１４ａ、１４ｂがブリッジ回路での隣り合う２辺にそれぞれ接続されているので、温度ドリフト分が自動的にキャンセルされることとなり、温度補償回路の構成を簡略化することができる。さらに、この曲げ成分だけを抽出する場合には、例えば固定ボルト１３ａが歪んだときに、その歪みゲージ１４ａ、１４ｂが上記ボルト孔の内周面に接触しないように、各歪みゲージ１４ａ、１４ｂを当該内周面と隙間をおいて固定ボルト１３ａの平坦面に貼着することが好ましい。但し、このように、固定ボルトの平坦面に歪みゲージを取り付ける場合では、曲げ成分よりも引張成分が当該平坦面に生じ易いことから、図３（ａ）に示したブッリジ回路にて引張成分だけを抽出する場合の方が、荷重を高分解能で検出できる点で好ましい。
ｅ０ ＝ （Ｅ／２）・ＫＳ・ε０ ―――（２）

［実施の形態２］
図４は本発明の別の実施の形態に係る軸受装置の断面図であり、図５は図４の矢印Ｂ方向から見た場合での上記軸受装置の要部例を示す図である。図において、本実施の形態２と上記実施の形態１との主な相違点は、一対の歪みゲージに代えて、圧電素子を荷重センサに用いた点である。
図４に示されるように、本実施の形態２では、例えば固定ボルト１３ａのボルト軸部の外周面に荷重センサとしての圧電素子１８が巻回されている。この圧電素子１８は、例えば厚さ２０〜２００μｍ程度のフィルム状のものが使用されており、圧電（ピエゾ）効果によって検出した圧力に応じた電圧信号を出力するようになっている。詳細には、圧電素子１８は、例えば可撓性に優れたポリフッ化ビニリデン等の高分子圧電体によって構成されており、固定ボルト１３ａが外輪３とナックル部２０とを固定したときに、圧電素子１８が固定ボルト１３ａとナックル部２０との間に挟み込まれるように、当該圧電素子１８は上記ボルト軸部の外周面に取り付けられている。

また、上記圧電素子１８には、図４に示されるように、ケーブル１９が接続されており、このケーブル１９はボルト頭部に形成された貫通孔を通して固定ボルト１３ａの外部に引き出されている。そして、図５に示されるように、ケーブル１９が上記制御装置１７に直接的に接続されることにより、圧電素子１８から信号が当該制御装置１７に入力されるようになっている。
また、制御装置１７では、上記実施の形態１と同様に、４つの各固定ボルト１３ａ〜１３ｄに設けられた圧電素子１８からの電圧信号に基づき対応する荷重成分を検出するように構成されている。

すなわち、各圧電素子１８では、外輪３（転がり軸受装置２）とナックル部２０との間に作用した荷重に応じて、対応する固定ボルトとナックル部２０との間での圧力が変化したときに、その圧力変化に従って静電容量が変化し、制御装置１７への電圧信号値も変化する。そして、制御装置１７が、各固定ボルト１３ａ〜１３ｄに設けられた圧電素子１８毎に、定常状態（軸受装置１を車両に取り付けたときの初期状態）での電圧信号値と比較することにより、対応する荷重成分が検出される。さらに、制御装置１７は、上記実施の形態１と同様に、４つの圧電素子１８から得られる４つの荷重検出値を用いて、車両の前後方向、上下方向、及び左右方向での荷重方向成分を求め、車両の姿勢制御に反映する。

以上の構成により、本実施の形態２では、各固定ボルト１３ａ〜１３ｄに巻回された圧電素子１８により、転がり軸受装置２に作用する荷重を検出するので、上記実施の形態１と同様に、無線装置等を設けることなく当該荷重を高精度に検出することができる。また、本実施の形態２では、圧電素子１８の圧電効果によって荷重を直接的に検出しているので、ブリッジ回路を必要とする実施の形態１に比べ、軸受装置１の部品点数をさらに削減して、装置構造をより簡略化することができる。

尚、上記実施の形態２の説明では、１つの各固定ボルト１３ａ〜１３ｄとナックル部２０との間に挟む込まれるように、当該固定ボルト１３ａ〜１３ｄのボルト軸部外周面に巻回された圧電素子１８を用いた場合について説明したが、本発明のセンサ装置Ｓにおける圧電素子の設置数や取付方法等はこれに限定されるものではない。具体的には、固定ボルトのボルト軸部の外周面に、例えば上記Ｚ軸方向に平行なスリット孔を設けて、このスリット孔内に圧電素子を内蔵させて、上記Ｘ軸方向やＹ軸方向での荷重方向成分を検出する構成でもよい。

また、上記実施の形態２の説明では、高分子圧電体により構成された圧電素子を用いた場合について説明したが、本発明の圧電素子は固定軌道輪と固定部品との間に挟み込むことができるフィルム状のものであれば、何等限定されるものではなく、ピエゾ効果をもつ圧電セラミックスやこの圧電セラミックスと圧電ポリマー樹脂との複合体等からなる圧電素子を使用することもできる。但し、上記のような高分子圧電体からなる圧電素子を用いる場合の方が、当該高分子圧電体が上記の他の材質に比べて優れた可撓（柔軟）性を備えていることから、平坦面以外の箇所、例えば上記外輪外周面上に装着する場合でも、その外周面形状に沿ってフレキシブルに変形して容易に装着できる点で好ましい。また、高分子圧電体は、他の材質よりも形状加工性が優れていることから、圧電素子の装着箇所に応じた形状に加工し易い点でも好ましい。さらに、高分子圧電体は、圧電セラミックスに比べ２０倍程度の高耐電圧性を有している点でも好ましい。

尚、上記各実施の形態の説明では、複列アンギュラ玉軸受タイプの軸受を具備する車両の従動輪用ハブユニットに適用した場合について説明したが、本発明は固定軌道輪及び回転軌道輪と、これらの軌道輪間に転動自在に設けられた転動体とを備えた軸受を有する転がり軸受装置において、固定軌道輪とこれに固定される固定部品とを固定する固定手段に荷重センサを設けて、この荷重センサにて固定軌道輪と固定部品との間に働く荷重を検出するものであればよく、転動体の種類や設置数等の軸受形式等は上記のものに何等限定されるものではない。具体的には、車両駆動輪用ハブユニットを構成する転がり軸受装置に適用することができる。また、ハブユニット以外の回転機器などの機械や装置等に組み込まれ、上記実施の形態とは逆に、内輪及び外輪をそれぞれ固定軌道輪及び回転軌道輪として使用する軸受装置に適用することもできる。

また、上記の説明では、車両用ハブユニットにおいて、外輪（固定軌道輪）を車両側のナックル部に固定するハブボルトとしての固定ボルトに荷重センサを設けた場合について説明したが、本発明の固定手段はこれに限定されるものではなく、例えば固定ボルトとナックル部との間にワッシャを設けるとともに、このワッシャの表面に歪みゲージを貼り付けたり、ワッシャとナックル部との間に圧電素子を挟み込んだりする構成でもよい。
また、上記の説明では、固定ボルトのボルト頭部に信号線等を外部に引き出すための貫通孔を設けた場合について説明したが、当該ボルト頭部の表面に溝を形成して信号線等を外部に引き出す構成でもよい。
また、上記の説明では、４箇所の固定ボルトに荷重センサを設けた場合について説明したが、本発明におけるセンサ装置はこれに限定されるものではなく、荷重センサや固定手段の設置数や設置箇所等は上記のものに何等限定されるものではない。但し、上記のように、軸受の軸方向周りの互いに異なる所定の位置に設ける場合の方が、上記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の各荷重方向成分の検出が容易となる点で好ましい。

本発明の一実施の形態に係るセンサ付き転がり軸受装置の断面図である。 図１の矢印Ａ方向から見た場合での上記軸受装置の要部例を示す図である。 （ａ）は図１に示した歪みゲージの接続例を示す回路図であり、（ｂ）は同歪みゲージの別の接続例を示す回路図である。 本発明の別の実施の形態に係るセンサ付き転がり軸受装置の断面図である。 図４の矢印Ｂ方向から見た場合での上記軸受装置の要部例を示す図である。

符号の説明

１ センサ付き転がり軸受装置
２ 転がり軸受装置
３ 外輪（固定軌道輪）
４ 内軸（回転軌道輪）
５ 内輪（回転軌道輪）
６、７ 転動体
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 固定ボルト（固定手段）
１４ａ、１４ｂ 歪みゲージ（荷重センサ）
１８ 圧電素子（荷重センサ）
Ｓ センサ装置

Claims (4)

1. 固定軌道輪及び回転軌道輪と、これらの軌道輪間に転動自在に設けられた転動体とを備えた軸受を有する転がり軸受装置であって、
   前記固定軌道輪とこの固定軌道輪が固定される固定部品とを固定する固定手段に、これらの固定軌道輪と固定部品との間に働く荷重を検出する荷重センサを設けたことを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
2. 前記荷重センサが、前記荷重に応じて前記固定手段に発生した歪みを検出するとともに、検出した歪みの曲げ成分及び引張成分のうち、一方の歪み成分が相殺され、かつ他方の歪み成分だけが検出されるように、互いに直列に接続された２個の歪みゲージである請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
3. 前記荷重センサが、前記固定手段に内蔵されるか、又は前記固定手段と前記固定部品との間に挟み込まれるように当該固定手段の表面上に取り付けられ、前記荷重に応じた信号を出力する圧電素子である請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
4. 前記固定軌道輪が、車両のサスペンションに含まれた円環状のナックル部に固定されるフランジ部を備えた外輪により構成されるとともに、
   前記固定手段が、前記軸受の軸方向周りの互いに異なる所定の位置で前記ナックル部と前記フランジ部とをそれぞれ固定する複数の固定ボルトにより構成されている請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ付き転がり軸受装置。

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