JP2008001246A - 車輪のトー異常検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行時に車輪のトー異常を検知できる装置を、安価に実現する。
【解決手段】各車輪（右前輪、左前輪、右後輪、左後輪）に作用する荷重を測定する為の荷重測定装置２４、２４と、車両に加わるヨーレイトを測定する為のヨーレイトセンサ２５と、これら各荷重測定装置２４、２４及びヨーレイトセンサ２５による測定値に基づいてトー異常の有無を判定する判定器２６と、この判定器２６がトー異常ありと判定した場合に、その旨を運転者に知らせる為の警告灯２７とを備える。この様な構成により、少なくとも一部の構成要素に関して、他の車載装置の構成要素との共用化を図り、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明に係る車輪のトー異常検知装置は、自動車等の車両を構成する車輪のトー異常を検知する為に利用する。

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、例えば非特許文献１に記載されている様な、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（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。

この様な事情に鑑みて、特許文献１には、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を測定可能な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。図１２は、この特許文献１に記載された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１例の場合、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側軌道輪である外輪１の内径側に、回転側軌道輪であって車輪を支持固定するハブ２を、それぞれが転動体である複数個の玉３ａ、３ｂを介して回転自在に支持している。この為に、上記外輪１の内周面に設けた１対の外輪軌道４、４と、上記ハブ２の外周面に設けた１対の内輪軌道５、５との間に、それぞれ上記玉３ａ、３ｂを複数個ずつ、１対の列同士の間で接触角の方向を互いに逆にした状態（図示の例では背面組み合わせの状態）で転動自在に設けている。

又、上記外輪１の軸方向中間部で上記各外輪軌道４、４の間部分に形成した取付孔６に、センサユニット７を挿通し、このセンサユニット７の先端部８を、上記外輪１の内周面から突出させている。この先端部８には、１対の公転速度検出用センサ９ａ、９ｂと、１個の回転速度検出用センサ１０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９ａ、９ｂの検出部を、上記各列の玉３ａ、３ｂを回転自在に保持した１対の保持器１１ａ、１１ｂに設けた、公転速度検出用エンコーダ１２ａ、１２ｂに近接対向させて、上記各列の玉３ａ、３ｂ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１０の検出部を、上記ハブ２の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ１３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荷重測定装置付転がり軸受ユニットによれば、上記ハブ２の回転速度の変動に拘らず、上記外輪１とこのハブ２との間に加わるラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる。

即ち、上述の様な従来構造の第１例の場合、図示しない荷重演算器が、上記各センサ９ａ、９ｂ、１０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Ｆｚとアキシアル荷重Ｆｙ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Ｆｚを求める場合に上記荷重演算器は、上記各公転速度検出用センサ９ａ、９ｂが検出する上記各列の玉３ａ、３ｂ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１０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Ｆｙは、上記各公転速度検出用センサ９ａ、９ｂが検出する上記各列の玉３ａ、３ｂ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１０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。或は、上記各列の玉３ａ、３ｂの公転速度の比によっても、上記アキシアル荷重Ｆｙを求められる。尚、これらの点に就いては、上述した特許文献１に詳しい説明が記載されているし、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい説明は省略する。

又、特許文献２には、荷重の作用方向に配置された１対のセンサの出力信号の位相差に基づき、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。図１３〜１５は、この特許文献２に記載された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例の場合も、図１３に示す様に、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側軌道輪である外輪１の内径側に、回転側軌道輪であって車輪を支持固定するハブ２を、それぞれが転動体である複数個の玉３、３を介して回転自在に支持している。そして、このハブ２の中間部にエンコーダ１４を外嵌固定すると共に、上記外輪１の軸方向中間部で複列に配置された上記各玉３、３の間部分に１対のセンサ１５、１５を、それぞれの検出部を、特性変化部（被検出面）である上記エンコーダ１４の外周面に近接対向させた状態で設けている。尚、上記センサ１５、１５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。

本例の場合、上記エンコーダ１４として、永久磁石製のものを使用している。被検出面である、このエンコーダ１４の外周面には、Ｎ極に着磁した部分とＳ極に着磁した部分とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これらＮ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との境界は、上記エンコーダ１４の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ１４の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「く」字形となっている。尚、上記被検出面のうち、軸方向の何れか一方の半部が第一の特性変化部となり、他方の半部が第二の特性変化部となる。

又、上記両センサ１５、１５の検出部が上記エンコーダ１４の外周面に対向する位置は、このエンコーダ１４の円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両センサ１５、１５の検出部は、上記外輪１の中心軸を含む同一仮想平面上に配置されている。又、この外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重Ｆｙが作用しない状態で、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分（境界の傾斜方向が変化する部分）が、上記両センサ１５、１５の検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材１４、１５、１５の設置位置を規制している。尚、本例の場合には、上記エンコーダ１４として永久磁石製のものを使用しているので、上記両センサ１５、１５側に永久磁石を組み込む必要はない。

上述の様に構成する荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重Ｆｙが作用すると、上記両センサ１５、１５の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重Ｆｙが作用しておらず、これら外輪１とハブ２とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ１５、１５の検出部は、図１５の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ１５、１５の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。これに対し、上記エンコーダ１４を固定したハブ２に、図１５の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重Ｆｙが作用｛外輪１とハブ２とがアキシアル方向（軸方向）に相対変位｝した場合には、上記両センサ１５、１５の検出部は、図１５の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ１５、１５の出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ１４を固定したハブ２に、図１５の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重Ｆｙが作用した場合には、上記両センサ１５、１５の検出部は、図１５の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ１５、１５の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。

この様に、上述した従来構造の第２例の場合には、上記両センサ１５、１５の出力信号の位相が、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるアキシアル荷重Ｆｙ（これら外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位）の向きに応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重Ｆｙ（相対変位）により上記両センサ１５、１５の出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重Ｆｙ（相対変位）が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ１５、１５の出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重Ｆｙの向き及び大きさを、それぞれ図示しない荷重演算器により求める事ができる。尚、上記両センサ１５、１５の出力信号の位相差に基づいて上記アキシアル方向の相対変位及び荷重を算出する処理は、図示しない荷重演算器により行なう。この為、この荷重演算器には、予め理論計算や実験により調べておいた上記位相差と上記アキシアル方向の相対変位及び荷重との関係を、計算式やマップ等の形式で組み込んでおく。

次に、図１６は、やはり特許文献２に記載された、荷重測定装置付転がり軸受ユニットの従来構造の第３例を示している。この従来構造の第３例の場合には、ハブ２（図１３参照）の中間部に外嵌固定するエンコーダ１４ａとして、磁性金属板製のものを使用している。被検出面である、この磁性金属板製のエンコーダ１４ａの外周面には、Ｓ極及びＮ極の代わりに、スリット状の透孔１６ａ、１６ｂと柱部１７ａ、１７ｂとを設けている。この様な磁性金属板製のエンコーダ１４ａを使用する従来構造の第３例の場合には、被検出面の軸方向両半部（第一、第二の特性変化部）に対向させる１対のセンサ１５ａ、１５ａ（図１３参照）側に、永久磁石を組み込んでいる。この様な従来構造の第３例の場合も、上述した従来構造の第２例の場合と同様、上記両センサ１５ａ、１５ａの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、外輪１（図１３参照）と上記ハブ２とのアキシアル方向の相対変位量、並びに、これら外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重Ｆｙを求められる。
尚、上記図１６に示した磁性金属板製のエンコーダ１４ａの場合には、被検出面の軸方向中間部に全周に亙るリム部１８を設けて、上記各透孔１６ａ、１６ｂを「ハ」字形としている。但し、後述する図２３に示す磁性金属板製のエンコーダ１４ｄの様に、被検出面である外周面に形成する透孔１６ｃ、１６ｃを「へ」字形とする場合でも、同様の効果を得られる。

次に、図１７は、特願２００６−３４６８５号に開示された、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する、先発明の第１例を示している。この先発明の第１例の場合、ハブ２（図１３参照）の一部に同心に支持固定したエンコーダ１４ｂは、前述の図１４に示した円筒状のエンコーダ１４を、円輪状にした如き構成を有する。そして、この円輪状のエンコーダ１４ｂの軸方向側面に設けた被検出面の径方向内半部（第一の特性変化部）と径方向外半部（第二の特性変化部）とに、外輪１（図１３参照）等の静止部材に支持した１対のセンサ１５、１５の検出部を、径方向にずらせた状態で対向させている。この様な先発明の第１例の構造によれば、上述した従来構造の第２例の場合と同様の原理で、上記両センサ１５、１５の出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、上記外輪１と上記ハブ２とのラジアル方向（径方向）の相対変位量、並びに、これら外輪１とハブ２との間に作用するラジアル荷重Ｆｚを求められる。
尚、上述の様なエンコーダ１４ｂ及びセンサ１５、１５を、上述した従来構造の第２〜３例の構造に組み付ければ、アキシアル方向の相対変位量及び荷重Ｆｙだけでなく、ラジアル方向の相対変位量及び荷重Ｆｚも求められる様になる。

次に、図１８〜１９は、特願２００５−２５６７５２号に開示された、荷重測定装置付転がり軸受ユニットを示している。この先発明の第２例の場合、ハブ２の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製のエンコーダ１４ｃを構成する円筒状部１９に、スリット状の透孔１６ｄ、１６ｄを、円周方向に関して等間隔に形成している。これら各透孔１６ｄ、１６ｄは、それぞれが上記円筒状部１９の軸方向に対し傾斜した、直線状である。又、外輪１の内端部に嵌合固定した、有底円筒状のカバー２０の内周面の上下２個所位置に、１対のセンサ１５ａ、１５ａを支持している。そして、これら両センサ１５ａ、１５ａの検出部を、被検出面である、上記円筒状部１９の外周面の上下２個所位置（円周方向の位相が互いに１８０度異なる部分）に近接対向させている。

自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるアキシアル荷重Ｆｙは、このハブ２に結合固定した車輪２１を構成するタイヤ２２の外周面と路面２３との接地面から入力される。この接地面は、上記外輪１及び上記ハブ２の回転中心よりも径方向外方に存在する為、上記アキシアル荷重Ｆｙはこれら外輪１とハブ２との間に、純アキシアル荷重としてではなく、これら外輪１及びハブ２の中心軸と上記接地面の中心とを含む（鉛直方向の）仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。この様なモーメントが上記外輪１と上記ハブ２との間に加わると、このハブ２の中心軸がこの外輪１の中心軸に対して傾く。これに伴い、上記エンコーダ１４ｃの上端部が軸方向に関して何れかの方向に、同じく下端部がこれと逆方向に、それぞれ変位する。この結果、上記エンコーダ１４ｃの外周面の上下両端部にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ１５ａ、１５ａの出力信号の位相が、それぞれ中立位置に対して、逆方向にずれる。

又、この結果生じた、上記両センサ１５ａ、１５ａの出力信号同士の間の位相差と、上記外輪１の中心軸と上記ハブ２の中心軸との傾斜角度との間には、上記被検出面の形状・寸法等の幾何学的要因によって定まる、所定の関係（第一の関係）がある。従って、上記両センサ１５ａ、１５ａの出力信号を処理する図示しない荷重演算器中のメモリに、上記第一の関係を表した式或いはマップを記憶させておけば、上記位相差に基づいて上記傾斜角度を求められる。又、この傾斜角度と上記モーメントとの間には、車輪支持用転がり軸受ユニットのモーメント剛性等により定まる、一定の関係（第二の関係）がある。そして、この第二の関係は、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、実験によっても求められる。従って、上記荷重演算器中のメモリに、上記第二の関係を表した式或いはマップを記憶させておけば、上記傾斜角度に基づいて上記モーメントを求められる。更に、このモーメントと、上記接地面から入力されるアキシアル荷重Ｆｙとの間には、上記タイヤ２２の回転半径等の幾何学的要因によって定まる、一定の関係（第三の関係）がある。従って、上記荷重演算器中のメモリに、この第三の関係を表した式或いはマップを記憶させておけば、上記モーメントに基づいて上記アキシアル荷重Ｆｙを求められる。

次に、図２０〜２１は、特願２００５−１２５０２９号に開示された、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する、先発明の第３〜４例を示している。これら先発明の第３〜４例の場合、磁性金属板製のエンコーダ１４ａの外周面に、３個又は４個のセンサ１５ａ₁ 〜１５ａ₄ の検出部をラジアル方向に対向させている。詳しい説明は省略するが、この様な先発明の第３〜４例によれば、外輪１とハブ２（図１３、１８参照）との相対変位により生じる、上記３個又は４個のセンサ１５ａ₁ 〜１５ａ₄ の出力信号同士の間の位相差に基づいて、アキシアル方向の変位及び荷重Ｆｙだけでなく、ラジアル方向の変位及び荷重Ｆｚも求められる。

次に、図２２〜２３は、特願２００６−０５１６０５号に開示された、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する、先発明の第５例を示している。この先発明の第５例の場合、磁性金属板製のエンコーダ１４ｄの外周面に、６個のセンサ１５ａ₁ 〜１５ａ₆ の検出部をラジアル方向に対向させている。詳しい説明は省略するが、この様な先発明の第５例によれば、外輪１とハブ２との相対変位により生じる、上記６個のセンサ１５ａ₁ 〜１５ａ₆ の出力信号同士の間の位相差に基づいて、アキシアル方向（ｙ方向）の変位及び荷重、並びに、ラジアル方向（ｘ方向、ｚ方向等）の変位及び荷重だけでなく、傾斜角度（φ_x 、φ_z 等）及びモーメント（Ｍ_x 、Ｍ_z 等）も求められる。

ところで、自動車の車輪には、運転者のハンドル操作を行ない易くする等の目的で、キャンバ角（鉛直線に対する車輪の中心面の傾斜角）が設定されている。ところが、この様なキャンバ角を設定すると、車輪がこのキャンバ角の増加側に旋回しようとする力（キャンバスラスト）が発生する。このキャンバスラストをそのまま放置しておく事は好ましくない為、自動車の車輪には、このキャンバスラストを中和する目的で、トーが設定されている。このトーは、図２４に略示する様に、左右の車輪２１の前端縁同士の距離Ｌ_ffと後端縁同士の距離Ｌ_frとの差（Ｌ_ff−Ｌ_fr）で表される。又、このトーが正（Ｌ_ff−Ｌ_fr＞０）の場合をトーインと言い、負（Ｌ_ff−Ｌ_fr＜０）の場合をトーアウトと言う。この様なトーを設定すると、上記各車輪２１の進行方向Ｓとこれら各車輪２１の中心面Ｎとの間に、スリップ角（トー角）αが生じる。尚、このスリップ角αの微小領域では、このスリップ角αと上記トー（Ｌ_ff−Ｌ_fr）との間に、以下の（１）式の関係が成立する。但し、上記各車輪２１（タイヤ）の外径寸法をＤ_t とする。
α＝sin^-1 ｛（Ｌ_ff−Ｌ_fr）／（２・Ｄ_t ）｝ −−−−−（１）
そして、この様なスリップ角αが生じる結果、上記各車輪２１に作用する外力として、このスリップ角αの増加側に向く横力（アキシアル荷重Ｆｙ）が発生する。尚、このスリップ角αの微小領域では、図２５に示す様に、このスリップ角αと上記横力との間に、ほぼ直線関係が成立する。
何れにしても、上記トーは、上記スリップ角αに基づいて発生する横力により上記キャンバスラストをほぼ中和できる大きさ（規定範囲内の値）に設定されている。

ところが、上述した様なトーは、懸架装置を構成する各部材の経時劣化等の長期的な要因や、上記各車輪２１が縁石に接触する等の突発的な要因により（一時的な弾性変化でなく、不可逆的に）変化する場合がある。この場合に、上記トーが規定範囲外の値になると言った、トー異常が発生すると、上記キャンバスラストを適切に中和できなくなる。この結果、自動車の燃費が低下したり、或はタイヤに偏摩耗が生じ易くなる等の不具合を生じる。そこで、この様な不具合を解消する為に従来から、定期的な車両検査時に、専用の測定設備を用いて、上記トーを直接的に測定したり（例えば、特許文献３参照）、或はこのトーの変化に基づいて発生する横力を測定する（例えば、特許文献４参照）事により、上記トー異常の有無を調べ、この結果トー異常が確認された場合に、トーを規定範囲内の値に戻す修理作業を行なう様にしている。

ところが、上述の様な従来の対処法では、定期的な車両検査時に初めてトー異常が確認される為、このトー異常の発生後、定期的な車両検査が行なわれるまでの間は、上述した様な不具合を生じる状態での車両運行が続けられる事になる。従って、この様な事態を回避すべく、トー異常が発生した事を早期に（定期的な車両検査前に）検知できる装置を実現する事が望まれる。但し、当該装置を、専用の構成要素のみを使用して構成したのでは、コストが嵩む。この為、当該装置は、他の車載装置との間で構成要素（例えば、前述した車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置等）の共用化を図れるものとする事が好ましい。
尚、本発明に関連する他の特許文献として、以下の特許文献５がある。

特開２００５−３１０６３号公報 特開２００６−１３３０４５号公報 特開２００５−１９５３５１号公報 特開２００５−２５７６９１号公報 特開２００５−１９９８８２号公報 青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ／クルマの最新メカがわかる本」、ｐ．１３８−１３９、ｐ．１４６−１４９、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日

本発明の車輪のトー異常検知装置は、上述の様な事情に鑑みて、車輪にトー異常が発生した事を早期に検知でき、しかも他の車載装置との間で構成要素の共用化を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の車輪のトー異常検知装置は、車両を構成する各車輪に作用する荷重を測定する為の荷重測定装置と、この車両の挙動（この車両に加わるヨーレイトや横加速度等）を測定する為の挙動測定装置と、判定器とを備える。そして、この判定器は、上記荷重測定装置が測定した上記各車輪に作用する荷重と、上記挙動測定装置が測定した上記車両の挙動とに基づいて、この車両の走行状態が、車輪（前輪及び後輪）のトー異常｛例えば懸架装置を構成する各部材の経時劣化等の長期的な要因や、車輪が縁石に接触する等の突発的な要因に基づく、トーの不可逆的な変化量が、所定の閾値を越える（トーが規定範囲外の値になる）と言った異常｝の有無を判定するのに適した安定状態｛車重変化や車両運動に基づく大幅な車高変化（純粋な上下方向の車高変化の他、前後左右の車高バランス変化を含む）がなく、しかも車両がほぼ直進走行している状態｝にあるか否かを判定する。且つ、この安定状態にあると判定した場合にのみ、上記荷重測定装置が測定した上記各車輪に作用する荷重に基づいて、車輪のトー異常の有無を判定する。
又、請求項２に記載した発明の場合、上記荷重測定装置は、各車輪に作用する荷重を、これら各車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重として測定する。

又、上述の請求項２に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項３、４に記載した様な構成を採用する事ができる。これら請求項３、４に記載した構成の場合、上記転がり軸受ユニットは、懸架装置に結合固定された状態で使用時にも回転しない静止側軌道輪と、この静止側軌道輪と同心に配置されると共に車輪を結合固定した状態でこの車輪と共に回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する部分にそれぞれ２列ずつ形成された、静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、１対の列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられた転動体とを備える。
そして、請求項３に記載した発明の場合、上記荷重測定装置は、上記両列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する為の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静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する荷重演算器とを備える。
これに対し、請求項４に記載した発明の場合、上記荷重測定装置は、エンコーダと、複数個のセンサと、荷重演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪の一部に直接又は他の部材を介して支持固定されると共に、上記回転側軌道輪と同心の被検出面を有し、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、この被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相を、少なくともこの被検出面の幅方向一部分で、この幅方向に応じて連続的に変化させている。
又、上記各センサはそれぞれ、検出部を上記被検出面のうちの互いに異なる部分に対向させた状態で、使用時にも回転及び変位しない部分に支持され、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記荷重演算器は、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、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に作用する荷重を算出する機能を有する。

又、上述の請求項１〜４に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項５に記載した様に、挙動測定装置として、車両に加わるヨーレイトを測定する為のヨーレイトセンサと、この車両に加わる横加速度を測定する為の横加速度センサとのうちの、少なくとも一方を採用できる。
又、上述の請求項１〜５に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項６に記載した様に、判定器として、各車輪に作用するラジアル荷重とアキシアル荷重とのうち、少なくともアキシアル荷重を利用して各判定を行なうものを使用できる。

又、上述の請求項１〜６に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項７に記載した様に、判定器として、車両に搭載した車両用走行安定化装置を構成する制御演算器を使用する。即ち、この場合には、この制御演算器に、上記判定器としての機能を持たせる為のソフトウェアを追加インストールする（ソフト的にトー異常判断アルゴリズムを追加する）。
更に、上述の請求項１〜７に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項８に記載した様に、判定器が車輪のトー異常があると判定した場合に、この判定結果を運転者に（例えば音声的手段や視覚的手段により）知らせる警報器を備えた構成を採用する。

上述の様に構成する本発明の車輪のトー異常検知装置によれば、車輪のトー異常が発生した事を、早期に｛トー異常の発生時に、（１）車両の走行状態が安定状態にある場合には、トー異常の発生とほぼ同時に、（２）車両の走行状態が安定状態にない場合には、その後、安定状態となった時に｝検知できる。この為、定期的な車両検査を待たずにトー異常の有無を確認する事ができ、この結果トー異常が確認された場合には、その後、直ちに、トーを規定範囲内の値に戻す修理作業を行なえる。従って、トー異常の発生後、定期的な車両検査が行なわれるまでの間、このトー異常を抱えたまま車両運行が続けられると言った不都合が生じる事を防止できる。又、定期的な車両検査時にトー異常の有無を調べる必要がなくなる為、その分だけ、この車両検査の項目を少なくできる。
又、本発明の車輪のトー異常検知装置の場合には、判定器が、車両の走行状態が車輪のトー異常の有無を判定するのに適した安定状態にあると判定した場合にのみ、荷重測定装置が測定した各車輪に作用する荷重に基づいて、車輪のトー異常の有無を判定する。この為、トー異常検知の信頼性を十分に確保できる。

又、本発明の車輪のトー異常検知装置の場合、各構成要素（荷重測定装置、ヨーレイトセンサや横加速度センサ等の挙動測定装置、判定器）として、それぞれ専用のものを使用する事ができる他、他の車載装置の構成要素を使用（共用）する事もできる。例えば、車両にＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＣ等の車両用走行安定化装置を搭載する場合には、この車両用走行安定化装置を構成する制御演算器を、上記判定器として使用できる（請求項７）。更に、この車両用走行安定化装置が、荷重測定装置や挙動測定装置を備えている場合には、これらを本発明を構成する荷重測定装置や挙動測定装置として使用できる。この様に、本発明の場合には、他の車載装置との間で構成要素の共用化を図れる為、共用化した分だけコストの低減を図れる。

［実施の形態の第１例］
図１〜９は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の車輪のトー異常検知装置は、図１に示す様に、４輪自動車の各車輪（左右の前輪及び後輪）２１、２１（図３〜９）に作用する荷重を測定する為、これら各車輪２１、２１毎に１つずつ設けられた、合計４つの荷重測定装置（ハブ荷重センサ＋荷重演算器）２４、２４と、車両に加わるヨーレイトを測定する為の、挙動測定装置であるヨーレイトセンサ２５と、判定器２６と、警報器である警告灯２７とを備える。このうちの各荷重測定装置２４、２４はそれぞれ、例えば前述の図１２〜２３に示した様な、上記各車輪２１、２１に作用する荷重を、これら各車輪２１、２１を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重として測定するものである。特に、本例の場合には、上記各荷重測定装置２４、２４としてそれぞれ、上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙとラジアル荷重Ｆｚとの双方の荷重を測定できるものを使用している。又、本例の場合、上記各荷重測定装置２４、２４及び上記ヨーレイトセンサ２５としてそれぞれ、車両に搭載したＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＣ等の車両用走行安定化装置を構成するものを、当該車両用走行安定化装置と共用している。

又、上記判定器２６は、上記各荷重測定装置２４、２４が測定した上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重（横力）Ｆｙ及びラジアル荷重（上下方向荷重）Ｆｚと、上記ヨーレイトセンサ２５が測定した車両に加わるヨーレイトとを利用して、後述する図２に示す様な手順で、前輪２１、２１及び後輪２１、２１のトー異常を検知する機能を有する。特に、本例の場合、上記判定器２６として、上記車両用走行安定化装置を構成する制御演算器を使用している。この為に、この制御演算器に、上記判定器２６としての機能を持たせる為のソフトウェアを追加インストールしている。又、上記警告灯２７は、車両の運転席のメーターコンソール等、運転者が容易に視認できる位置に設けている。

次に、上述の様に構成する本例の車輪のトー異常検知装置により検知しようとする、前輪２１、２１及び後輪２１、２１のトー異常に就いて説明する。これら前輪２１、２１及び後輪２１、２１のトーの変化には、不可逆的（永久的）なものと、可逆的（一時的）なものとがある。このうちのトーの永久的な変化は、例えば懸架装置を構成する各部材の経時劣化等の長期的な要因や、上記各車輪２１、２１が縁石に接触する等の突発的な要因により発生する。これに対し、トーの一時的な変化は、例えば車重変化（乗員数や積荷量の変化）や車両運動に基づく大幅な車高変化（純粋な上下方向の車高変化の他、前後左右の車高バランス変化を含む）等の要因により発生する。即ち、この様な大幅な車高変化が生じると、懸架装置を構成する各部材の空間的配置（サスペンションジオメトリ）が大きく変化し、これに伴って上記トーが一時的に変化する。この様なトーの一時的な変化は、その要因（例えば、上記大幅な車高変化）が解消される事によって、解消される。そして、上述したトー異常は、このうちのトーの永久的な変化量が、所定の閾値を越えて大きくなると言った異常である。

次に、前輪２１、２１及び後輪２１、２１に発生するトー異常の幾つかの形態に就いて、図３〜８を参照しつつ説明する。尚、これら図３〜８（及び後述する図９）中、各車輪（右前輪、左前輪、右後輪、左後輪）２１、２１から伸びる太い白抜き矢印（ベクトル）は、車両の直進走行時にこれら各車輪２１、２１に作用する、スリップ角α（図２４参照）に基づいて発生する横力を示している。又、この横力の極性（±）は、車両の幅方向中央側に向くものを＋とし、車両の幅方向外側に向くものを−とする。

先ず、図３の（Ａ）は、懸架装置を構成する各部材の経時劣化等の長期的な要因により、左右の前輪２１、２１のトー角がトーイン側に過度に変化した形態のトー異常を、図４の（Ａ）は、同じく、左右の前輪２１、２１のトー角がトーアウト側に過度に変化した形態のトー異常を、図５の（Ａ）は、同じく、左右の後輪２１、２１のトー角がトーイン側に過度に変化した形態のトー異常を、図６の（Ａ）は、同じく、左右の後輪２１、２１のトー角がトーアウト側に過度に変化した形態のトー異常を、それぞれ示している。これら図３〜６の（Ａ）に示す様な形態のトー異常が発生する場合、車両の直進走行時に左右の前輪２１、２１及び左右の後輪２１、２１に作用する、スリップ角αに基づく横力（レベル）は、上記各トー異常が発生する前後で、それぞれ各図の（Ｂ）に示す様に、大きく変化する。

又、図７の（Ａ）は、右前輪２１が縁石に接触する等の突発的な要因により、この右前輪２１のトー角のみが、トーイン側に過度に変化した形態のトー異常を示している。この様な形態のトー異常が発生した場合、車両を直進走行させる為に運転者は、ステアリングホイール２８を操作する事により、図７の（Ｂ）に示す様な左右の前輪２１、２１の修正舵角、即ち、これら左右の前輪２１、２１のトー角の差分をなくす様な修正舵角を付与する事を余儀なくされる。この結果、この図７の（Ｂ）に示す様な車両の直進走行時のトー異常の形態は、上記図３の（Ａ）の場合と同様、左右の前輪２１、２１のトー角がトーイン側に過度に変化した形態となる。従って、この様な形態のトー異常が発生する前後での、車両の直進走行時に左右の前輪２１、２１及び左右の後輪２１、２１に作用するスリップ角αに基づく横力（レベル）の変化も、上記図３の（Ｂ）の場合と同様、図７の（Ｃ）に示す様になる。尚、図７の（Ａ）に示すトー角の過度な変化が、トーアウト側への変化になる場合や、このトー角の過度な変化が、左前輪２１のみで発生する場合には、適宜、修正舵角の向きや横力（レベル）の変化極性が変わる。

又、図８の（Ａ）は、右後輪２１が縁石に接触する等の突発的な要因により、この右後輪２１のトー角のみが、トーイン側に過度に変化した形態のトー異常を示している。この様な形態のトー異常が発生した場合、車両を直進走行させる為に運転者は、ステアリングホイール２８を操作する事により、図８の（Ｂ）に示す様な左右の前輪２１、２１の修正舵角を付与する事を余儀なくされる。即ち、この場合には、如何なる修正舵角を付与しても、左右の後輪２１、２１のトー角の差分をなくす事はできない。この為、運転者は、このトー角の差分によって誘起されるヨーイングモーメントを打ち消せる様な、スリップ角αに基づく横力を、左右の前輪２１、２１に作用させる修正舵角を付与する事を余儀なくされる。この結果、上記車両は、図８の（Ｂ）に示す様に、進行方向に対し傾いた状態で直進走行をする様になる。この様な形態のトー異常が発生する場合、車両の直進走行時に左右の前輪２１、２１及び左右の後輪２１、２１に作用する、スリップ角αに基づく横力（レベル）は、当該トー異常が発生する前後で、図８の（Ｃ）に示す様に、大きく変化する。尚、図８の（Ａ）に示すトー角の過度な変化が、トーアウト側への変化になる場合や、このトー角の過度な変化が、左後輪２１のみで発生する場合には、適宜、修正舵角の向きや横力（レベル）の変化極性が変わる。

次に、前述の図１に示した本例の車輪のトー異常検知装置の作用に就いて説明する。前述した様に、前輪２１、２１及び後輪２１、２１のトー異常とは、これら前輪２１、２１及び後輪２１、２１のトーの永久的な変化量が、所定の閾値を越えて大きくなると言った異常である。一方、前述の図２５に示した様に、上記前輪２１、２１及び後輪２１、２１のトー（スリップ角α）が変化すると、この変化量に応じて、これら前輪２１、２１及び後輪２１、２１に作用する、スリップ角αに基づく横力（アキシアル荷重）が変化する。この為、上記トー異常は、上記トーの永久的な変化によって生じる、上記スリップ角αに基づく横力（アキシアル荷重）の変化量が、所定の閾値を越えて大きくなる異常であると言い換える事ができる。従って、前記各荷重測定装置２４、２４により、上記各車輪２１、２１に作用しているアキシアル荷重を測定し、この測定値から、上記トーの永久的な変化によって生じた横力（アキシアル荷重）の変化量を調べれば、上記トー異常の有無を判定できる。

ところが、前述した様に、上記トーの変化には、車重変化や車両運動に基づく大幅な車高変化等の要因により発生する、一時的な変化もある。そして、この様なトーの一時的な変化が発生した場合にも、上記スリップ角αに基づく横力（アキシアル荷重）が変化する。又、車両が旋回走行する場合等、この車両に横方向の動きが生じると、これに伴って、上記各車輪２１、２１に接地面からアキシアル荷重が入力される。従って、これらの状況下では、上記各荷重測定装置２４、２４により測定したアキシアル荷重の測定値から、上記トーの永久的な変化によって生じた横力（アキシアル荷重）の変化量を調べる事が難しく、無理にトー異常の有無の判定を行なえば、誤判定を招く可能性が高くなる。

そこで、この様な事態を回避すべく、本例の場合、前記判定器２６は、上記各荷重測定装置２４、２４が測定した上記各車輪２１、２１に作用する荷重と、前記ヨーレイトセンサ２５により測定した車両に加わるヨーレイトとに基づいて、この車両の走行状態が、上記トー異常の有無を判定するのに適した安定状態（車重変化や車両運動に基づく大幅な車高変化がなく、しかも車両がほぼ直進走行している状態）にあるか否かを判定する。そして、この安定状態にあると判定した場合にのみ、上記各荷重測定装置２４、２４が測定した上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重に基づいて、上記トー異常の有無を判定する。

この様な判定器２６の作用に就いて、図２のフローチャートを参照しつつ、より具体的に説明する。上記判定器２６は、先ずＳ１で、上記各荷重測定装置２４、２４が測定した、上記各車輪２１、２１に作用する上下方向のラジアル荷重Ｆｚを読み込み、続くＳ２で、予め記憶させておいた、上記各車輪２１、２１に作用する上下方向のラジアル荷重Ｆｚの基準値を呼び出す。尚、この基準値としては、車両の設計値（タイヤ上下荷重）を使用しても良いし、或は、車両生産時のオフライン検査工程に於いて、ローラーダイナモ検査機等を使用して一般的に行なわれている走行検査の際に測定される値（タイヤ上下荷重）を使用しても良い。何れにしても、上記判定器２６は、続くＳ３で、上記Ｓ１で読み込んだ上記各ラジアル荷重Ｆｚの和を取ると共に、上記Ｓ２で呼び出した上記各ラジアル荷重Ｆｚの和を取り、更にこれら各和の差を取る事に基づいて、車重変化量を算出する。

そして、上記判定器２６は、続くＳ４で、上記車重変化量が許容範囲に収まっているか否か、即ち、この車重変化に基づいて純粋な上下方向の車高変化が大幅に生じているか否かを判定する。そして、このＳ４で、上記車重変化量が許容範囲に収まっていない（純粋な上下方向の車高変化が大幅に生じている）と判定した場合には、トー異常の有無の判定を行なわずに終了する。この理由は、車両の運行を一旦停止して、乗車人数や積荷量を減らさない限り、上記車重変化量は変わらず、上述したＳ１〜Ｓ４のフローを繰り返したとしても、同じ結果しか得られない為である。従って、この場合に上記判定器２６は、車両の運行を一旦停止した後、再度運行を開始した時点で、改めて上記Ｓ１からのフローを開始する。これに対し、上記判定器２６は、上記Ｓ４で、上記車重変化量が許容範囲に収まっている（純粋な上下方向の車高変化が大幅に生じていない）と判定した場合には、続くＳ５で、上記Ｓ２で呼び出した上記各ラジアル荷重Ｆｚ（基準値）のバランスを基準とする、上記Ｓ１で読み込んだ上記各ラジアル荷重Ｆｚ（測定値）のバランス変化から、車両運動状態を推定する。

そして、上記判定器２６は、続くＳ６で、上記Ｓ５で推定した車両運動状態が定常走行状態であるか否か、即ち、この際の車両運動に基づいて左右前後の車高バランスが大幅に変化しているか否かを判定する。そして、このＳ６で、上記車両運動状態が定常走行状態でない（左右前後の車高バランスが大幅に変化している）と判定した場合には、上記Ｓ１からのフローをやり直す。これに対し、上記車両運動状態が定常走行状態である（左右前後の車高バランスが大幅に変化していない）と判定した場合は、続くＳ７で、前記ヨーレイトセンサ２５が測定した、車両に加わっているヨーレイトを読み込む。そして、上記判定器２６は、続くＳ８で、このヨーレイトに基づいて、車両の走行状態がほぼ直進状態になっているか否かを判定する。そして、このＳ８で、車両の走行状態がほぼ直進状態になっていないと判定した場合には、上記Ｓ１からのフローをやり直す。

これに対し、車両の走行状態がほぼ直進状態になっていると判定した場合には、続くＳ９で、上記各荷重測定装置２４、２４が測定した、上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙを読み込み、続くＳ１０で、予め記憶させておいた、上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの初期値を呼び出す。尚、この初期値は、前輪２１、２１及び後輪２１、２１のトーが初期状態になっている車両が、前記安定状態で走行している場合に、上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの値である。そして、上記判定器２６は、続くＳ１１で、上記各車輪２１、２１毎に、上記Ｓ９で読み込んだアキシアル荷重Ｆｙ（測定値）と、上記Ｓ１０で呼び出したアキシアル荷重Ｆｙ（初期値）との差を取る事に基づき、上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの変化量を算出する。このＳ１１で算出した、上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの変化量は、前記安定状態での算出結果である為、一応は、前述したトーの永久的な変化により生じた横力（アキシアル荷重）の変化量であると考えられる。

そこで、上記判定器２６は、続くＳ１２で、上記Ｓ１１で算出した、上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの変化量が、所定の閾値を越えているか否かを判定する。そして、このＳ１２で、当該変化量が所定の閾値を越えていないと判定した場合には、トー異常が発生していないと考えられる為、上記Ｓ１からのフローをやり直す。これに対し、当該変化量が所定の閾値を越えていると判定した場合には、トー異常が発生している可能性があると考えられる為、続くＳ１３で、上記Ｓ１１で算出した、左右の後輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの変化量の変化極性判別を行なう。そして、続くＳ１４で、このＳ１３で判別した、左右の後輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの変化極性が、同一であるか否かを判定する。

この様なＳ１３〜Ｓ１４のフローを行なう理由は、上記Ｓ１１で算出した、上記各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの変化量が、前述したトーの永久的な変化により生じた横力（アキシアル荷重）の変化量に基づくものであるか否か、即ち、トー異常が発生しているか否かを確認する為である。即ち、車両の走行状態が前記安定状態にある場合でも、図９の（Ａ）に示す様に、車両に横風等の外乱が加わっており、これに応じた修正舵角が付与された走行状態にある場合には、上記各車輪２１、２１に、上記外乱の大きさに応じた横力（アキシアル荷重）変化が発生する。但し、この場合の横力（アキシアル荷重）変化極性は、図９の（Ｂ）に示す様に、左右の前輪２１、２１同士、及び、左右の後輪２１、２１同士で、互いに逆になる。従って、左右の後輪２１、２１のアキシアル荷重Ｆｙの変化極性が同一であるか否かを確かめれば、同一である場合にトー異常が発生していると判定でき、同一でない場合にトー異常が発生していない（車両に上記外乱が加わっただけである）と判定できる。

この為、上記判定器２６は、上記Ｓ１４で、左右の後輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの変化量の変化極性が同一でない（トー異常が発生していない）と判定した場合には、上記Ｓ１からのフローをやり直す。これに対し、左右の後輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙの変化量の変化極性が同一である（トー異常が発生している）と判定した場合には、続くＳ１５で、前記警告灯２７に指令を出し、この警告灯２７を点灯させる。これにより、運転者にトー異常を検知した事を知らせて、トー異常の検知作業を終了する。

上述の様に構成し作用する、本例の車輪のトー異常検知装置によれば、前輪２１、２１又は後輪２１、２１のトー異常が発生した事を、早期に｛トー異常の発生時に、（１）車両の走行状態が安定状態にある場合には、トー異常の発生とほぼ同時に、（２）車両の走行状態が安定状態にない場合には、その後、安定状態となった時に｝検知できる。この為、定期的な車両検査を待たずにトー異常の有無を確認する事ができ、この結果トー異常が確認された場合には、その後、直ちに、トーを規定範囲内の値に戻す修理作業を行なえる。従って、トー異常の発生後、定期的な車両検査が行なわれるまでの間、このトー異常を抱えたまま車両運行が続けられると言った不都合が生じる事を防止できる。又、定期的な車両検査時にトー異常の有無を調べる必要がなくなる為、その分だけ、この車両検査の項目を少なくできる。又、本例の車輪のトー異常検知装置の場合には、判定器２６が、車両の走行状態がトー異常の有無を判定するのに適した安定状態にあると判定した場合にのみ、各荷重測定装置２４、２４が測定したアキシアル荷重Ｆｙに基づいて、トー異常の有無を判定する。この為、トー異常検知の信頼性を十分に確保できる。又、本例の車輪のトー異常検知装置の場合、各構成要素（上記各荷重測定装置２４、２４、ヨーレイトセンサ２５、上記判定器２６）として、前述したＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＣ等の車両用走行安定化装置の構成要素を使用（共用）している。この為、製造コストの低減を十分に図れる。

［実施の形態の第２例］
次に、図１０〜１１は、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、図１０に示す様に、車両の挙動を測定する為の挙動測定装置として、車両に加わる横加速度を測定する為の横加速度センサ２９を採用している。又、各荷重測定装置２４、２４としてそれぞれ、少なくとも各車輪２１、２１に作用するアキシアル荷重Ｆｙを測定できるものを使用している。又、本例の場合には、図１１のＳ１〜Ｓ３に示す様に、車重変化量の推定を、上記各荷重測定装置２４、２４が測定した、各車輪２１、２１に作用しているアキシアル荷重Ｆｙと、上記横加速度センサ２９が測定した、車両に加わっている横加速度とを利用して行なう。尚、この様な車重変化量の推定方法に就いては、例えば特許文献５に詳しく記載されている様に、従来から知られている。更に、本例の場合には、図１１のＳ５〜Ｓ８に示す様に、車両の走行状態が定常走行状態にあるか否かの判定、及び、直進状態にあるか否かの判定を、上記横加速度センサ２９が測定した、車両に加わっている横加速度を利用して行なう。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。

尚、本発明を実施する場合に、各荷重測定装置としては、前述の図１２〜２３に示したものに限らず、荷重センサや変位センサを使用するもの等、従来から知られている各種のものを採用できる。

本発明の実施の形態の第１例を示すブロック図。 トー異常判定の手順を示すフローチャート。 トー異常の形態の第１例を示す、（Ａ）車両の模式図、及び、（Ｂ）車輪に作用する横力を示すグラフ。 同第２例を示す、図３と同様の図。 同第３例を示す、図３と同様の図。 同第４例を示す、図３と同様の図。 同第５例を示す、（Ａ）（Ｂ）車両の模式図、及び、（Ｃ）車輪に作用する横力を示すグラフ。 同第６例を示す、図７と同様の図。 横風等の外乱によりトーが一時的に変化する形態の１例を示す、（Ａ）車両の模式図、及び、（Ｂ）車輪に作用する横力を示すグラフ。 本発明の実施の形態の第２例を示すブロック図。 トー異常判定の手順を示すフローチャート。 荷重測定装置付転がり軸受ユニットの従来構造の第１例を示す断面図。 同第２例を示す断面図。 この第２例に組み込むエンコーダの斜視図。 アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。 荷重測定装置付転がり軸受ユニットの従来構造の第３例に組み込むエンコーダの斜視図。 荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する先発明の第１例に組み込むエンコーダ及びセンサを示す正面図。 同第２例を示す断面図。 この第２例を組み付ける、自動車の懸架装置と車輪とを示す略断面図。 荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する先発明の第３例に組み込むエンコーダ及びセンサを示す斜視図。 同第４例に組み込むエンコーダ及びセンサを示す斜視図。 同第５例を示す断面図。 同じく模式図。 車輪のトーを説明する為の模式図。 車輪のトー（スリップ角α）と、これにより発生する横力（アキシアル荷重）との関係を示す線図。

符号の説明

１ 外輪
２ ハブ
３、３ａ、３ｂ 玉
４ 外輪軌道
５ 内輪軌道
６ 取付孔
７ センサユニット
８ 先端部
９ａ、９ｂ 公転速度検出用センサ
１０ 回転速度検出用センサ
１１ａ、１１ｂ 保持器
１２ａ、１２ｂ 公転速度検出用エンコーダ
１３ 回転速度検出用エンコーダ
１４、１４ａ〜１４ｄ エンコーダ
１５、１５ａ、１５ａ₁ 〜１５ａ₆ センサ
１６ａ〜１６ｄ 透孔
１７ａ、１７ｂ 柱部
１８ リム部
１９ 円筒状部
２０ カバー
２１ 車輪（右前輪、左前輪、右後輪、左後輪）
２２ タイヤ
２３ 路面
２４ 荷重測定装置
２５ ヨーレイトセンサ
２６ 判定器
２７ 警告灯
２８ ステアリングホイール
２９ 横加速度センサ

Claims (8)

1. 車両を構成する各車輪に作用する荷重を測定する為の荷重測定装置と、この車両の挙動を測定する為の挙動測定装置と、判定器とを備え、この判定器は、上記荷重測定装置が測定した上記各車輪に作用する荷重と、上記挙動測定装置が測定した上記車両の挙動とに基づいて、この車両の走行状態が、車輪のトー異常の有無を判定するのに適した安定状態にあるか否かを判定し、且つ、この安定状態にあると判定した場合にのみ、上記荷重測定装置が測定した上記各車輪に作用する荷重に基づいて、車輪のトー異常の有無を判定するものである、車輪のトー異常検知装置。
2. 荷重測定装置は、各車輪に作用する荷重を、これら各車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重として測定するものである、請求項１に記載した車輪のトー異常検知装置。
3. 転がり軸受ユニットは、懸架装置に結合固定された状態で使用時にも回転しない静止側軌道輪と、この静止側軌道輪と同心に配置されると共に車輪を結合固定した状態でこの車輪と共に回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する部分にそれぞれ２列ずつ形成された静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、１対の列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
   荷重測定装置は、上記両列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する為の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静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を算出する荷重演算器とを備えたものである、
   請求項２に記載した車輪のトー異常検知装置。
4. 転がり軸受ユニットは、懸架装置に結合固定された状態で使用時にも回転しない静止側軌道輪と、この静止側軌道輪と同心に配置されると共に車輪を結合固定した状態でこの車輪と共に回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する部分にそれぞれ２列ずつ形成された静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、１対の列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
   荷重測定装置は、エンコーダと、複数個のセンサと、荷重演算器とを備えたものであり、
   このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪の一部に直接又は他の部材を介して支持固定されると共に、上記回転側軌道輪と同心の被検出面を有し、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、この被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相を、少なくともこの被検出面の幅方向一部分で、この幅方向に応じて連続的に変化させたものであり、
   上記各センサはそれぞれ、検出部を上記被検出面のうちの互いに異なる部分に対向させた状態で、使用時にも回転及び変位しない部分に支持され、上記被検出面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、
   上記荷重演算器は、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静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に作用する荷重を算出する機能を有するものである、
   請求項２に記載した車輪のトー異常検知装置。
5. 挙動測定装置は、車両に加わるヨーレイトを測定する為のヨーレイトセンサと、この車両に加わる横加速度を測定する為の横加速度センサとのうちの、少なくとも一方である、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した車輪のトー異常検知装置。
6. 判定器は、各車輪に作用するラジアル荷重とアキシアル荷重とのうち、少なくともアキシアル荷重を利用して各判定を行なう、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した車輪のトー異常検知装置。
7. 判定器として、車両に搭載した車両用走行安定化装置を構成する制御演算器を使用する、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した車輪のトー異常検知装置。
8. 判定器が車輪のトー異常があると判定した場合に、この判定結果を運転者に知らせる警報器を備えている、請求項１〜７のうちの何れか１項に記載した車輪のトー異常検知装置。

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