JP2008020050A - 車輪用転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサの取り付けが容易とされている車輪用転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】車体側に固定される外輪２と、車輪が取り付けられる内軸１と、これらの間に転動自在に介在された複列の転動体３ａ，３ｂと、外輪２に形成されたスリット７の変形挙動を検出する変位センサ６とを備えている。この変位センサ６で検出したスリット７の変形挙動から外輪２に負荷される荷重を求める。前記変位センサ６は、スリット７を構成する一方の内壁面８側に取り付けられた取付部２５と、スリット７を構成する他方の内壁面９に間隔をもって対面するように配置された計測部２６とを有する非接触式変位センサよりなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車輪用転がり軸受装置に関する。

近年、自動車において、制動時の車輪のロックを防ぐＡＢＳ制御、駆動輪のスピンを抑制するトラクション制御、コーナリング時の横滑りを抑制する制御などが行われている。これらの制御について、従来、車輪の回転速度をセンサにより検出して行う手段がある。しかしこの場合、得られるデータは精度が悪く、車輪がスリップし回転速度が上がってその変化が検出されるという事後的な制御となってしまう。
制御の精度を向上させかつスリップなどを起こす前に制御を行わせるために、例えば特許文献１のように、車輪が取り付けられる転がり軸受装置（ハブユニット）にセンサを設け、車輪接地荷重を転がり軸受装置において検出する構成が提案されている。この転がり軸受装置は、車体側に固定される外輪と、車輪が取り付けられる内輪と、これらの間に転動自在に介在された複列の転動体と、外輪に形成されたスリットの変形挙動を検出するセンサとを備えている。
このセンサは圧縮一方向のみの荷重を検出できるセラミックセンサであり、スリット内に内壁面に挟まれた状態でセンサユニットとして設けられている。そして、転がり軸受装置に荷重が作用し、スリットの内壁面が変位することで、センサはその変位を検出する。さらに、センサは正負（引張圧縮）両方向の変位の検出を行うために、予圧（予荷重）が与えられた状態で、スリット内に収容されている。

特開２００４−３６０７８２号公報

特許文献１において、このセンサのスリット（センサユニット）への取り付けは、ジャッキや楔形の工具などを用いてスリットの開口部を径方向に強制的に拡げ、センサを開口部から貫通孔内へ挿入している。これによりセンサは予圧が付与された状態で収容される。
しかし、このセンサのスリットへの取り付けは予圧の調整が必要となるために作業が難しくなる。さらに、取り付けの際にセンサを破損させてしまうおそれがある。つまり、特許文献１に記載されている軸受装置の荷重センサの取り付け構造は、歩留まりが悪く、組み立て工数が多く発生するという問題点を有している。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、センサの取り付けが簡単とされたセンサ付きの車輪用転がり軸受装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明の車輪用転がり軸受装置は、車体側に固定される車体側軌道部材と、車輪が取り付けられる車輪側軌道部材と、これらの軌道部材の間に転動自在に介在された複列の転動体と、前記車体側軌道部材に形成されたスリットの変形挙動を検出する変位センサとを備えており、この変位センサで検出した前記スリットの変形挙動から前記車体側軌道部材に負荷される荷重を求めるようにした車輪用転がり軸受装置において、前記変位センサは、前記スリットを構成する一方の内壁面側に取り付けられた取付部と、前記スリットを構成する他方の内壁面に間隔をもって対面するように配置された計測部とを有する非接触式変位センサよりなることを特徴としている。
このような構成によれば、一方の内壁面側に取付部が取り付けられた変位センサは、計測部が他方の内壁面と間隔をもって対面状となり、一対の内壁面の間隔の変化を検出できる。非接触式変位センサとすることにより、この変位センサの車体側軌道部材への取り付けに際し、センサに対して予圧の付与、予圧の調整が不要となり、取り付けが容易となる。

また、前記車体側軌道部材を車体側の取り付け部材に対して固定するための固定フランジ部が径方向外方に延びて当該車体側軌道部材に一体に形成され、前記スリットの幅方向が前記固定フランジ部の径方向に一致しかつ同スリットの深さ方向が前記固定フランジ部の厚さ方向に一致するように、当該スリットが前記固定フランジ部に形成されているのが好ましい。これにより、変位センサはスリットにおける径方向の変位を検出することができ、径方向に作用している荷重を求めることができる。

また、前記非接触式変位センサの取付部は、前記固定フランジ部の外周縁面から径方向外側の内壁面に向かって貫通する取付孔に挿通され、同変位センサの計測部は、その取付部から径方向内側に延びて前記スリット内に配置されているのが好ましい。これは、固定フランジ部の厚さが変位センサの外径（変位センサの取付部の大きさ）よりも十分に大きい場合において好ましい取り付け構造となる。そして、変位センサの取り付けに無理な力を生じさせないため、変位センサを破損させてしまうのを防止できる。

または、前記非接触式変位センサの取付部は、前記固定フランジ部の外側面に取り付けられ、同変位センサの計測部は、その取付部から当該固定フランジ部の厚さ方向に延びて前記スリット内に配置されているのが好ましい。これによれば、固定フランジ部の厚さが薄い場合であっても、変位センサをスリット内に設けることができ、固定フランジ部の厚さが薄い場合において好ましい取り付け構造となる。そして、変位センサの取り付けが簡単であり、取り付けに無理な力を生じさせないため、変位センサを破損させてしまうのを防止できる。

また、前記非接触式変位センサと対面状となる前記スリットの前記内壁面に、歪みにより磁界が前記車体側軌道部材よりも大きく変化する超磁歪部材が取り付けられており、この超磁歪部材における磁界の変化を前記変位センサが計測するのが好ましい。これにより、スリットの対向している一方の内壁面と他方の内壁面との間における変位を非接触で検出することができる。従って、センサに対して予圧の付与、予圧の調整が不要となり、センサの取り付けが簡単となる。さらに、このセンサの検出対象面に超磁歪部材を設けていることにより、微小な変位に対してもその変位を検出でき、検出精度を向上させることができる。

また、前記スリットは前記車体側軌道部材の上部、下部、水平前部、及び、水平後部にそれぞれ形成され、その各スリットの変形挙動を検出する各変位センサの軸方向での検出位置が、複列の前記転動体の軸方向中間位置とされているのが好ましい。

この構成によれば、車体側軌道部材における上下方向の荷重を上部と下部のセンサにより求めることができ、作用する水平前後方向の荷重を前部と後部のセンサにより求めることができる。さらに、車輪に作用する軸方向荷重は前後方向の水平線を中心とするモーメントとして転がり軸受装置に作用するため、その軸方向荷重を上部と下部のセンサの出力を用いて求めることができる。
さらに、各センサの軸方向の検出位置が複列の転動体の中間位置とされているため、車輪側から複列の転動体を介して伝わる荷重を双方から均等に各センサに作用させることができる。これにより、検出を意図する方向以外の荷重成分をキャンセルさせることができ、検出精度を向上させることができる。
なお、上下方向は、この車輪用転がり軸受が車体に取り付けられた状態で、車両の鉛直方向（Ｚ方向）である。水平前後方向は鉛直方向に直交する方向であり車両の進行後退方向（Ｘ方向）である。また、軸方向は上下方向と水平前後方向に直交する水平な方向であり、車両の左右方向（Ｙ方向）となる。

また、この車輪用転がり軸受装置において、前記変位センサの出力を処理する処理手段と接続され、この処理手段によって、上部の変位センサから得られる出力Ｓｔ、下部の変位センサから得られる出力Ｓｂ、水平前部の変位センサから得られる出力Ｓｆ、及び水平後部の変位センサから得られる出力Ｓｒを使用して、車輪に作用している前後荷重Ｆｘ、左右荷重Ｆｙ、及び上下荷重Ｆｚが次の式で求められるのが好ましい。
Ｆｘ＝Ｓｒ−Ｓｆ
Ｆｙ＝Ｓｔ＋Ｓｂ
Ｆｚ＝Ｓｔ−Ｓｂ
これにより、前後荷重Ｆｘ、左右荷重Ｆｙ、及び上下荷重Ｆｚを求める際に、他の分力の影響による誤差（クロストーク）を小さくすることができる。

本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、センサの取り付けが簡単となる。センサ取り付けの際にセンサが壊れるのを防ぐことができる。車体側軌道部材の変位を検出でき、車体側軌道部材に作用している荷重を求めることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の第１の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置（以下、単に軸受装置ともいう）を示す断面図であり、図２はこの軸受装置を軸方向から見た図である。この軸受装置は、自動車等の車両の車輪用として用いられており、車輪側部材５が取り付けられるフランジ部４をアウタ側（外側）端部１０に有する内軸１と、この内軸１の径方向外方に設けられて車体側と固定される外輪２とを備えている。なお、フランジ部４に取り付けられる車輪側部材５としては車輪のホイール、ディスクブレーキ用のブレーキロータがあり、ボルト１２により取り付けられる。
内軸１のインナ側（内側）端部１１には内輪部材１４が外嵌して取り付けられている。外輪２、及び、内軸１と内輪部材１４の間に複列の転動体３ａ，３ｂを転動自在として介在させている。

内軸１のインナ側端部１１には前記内輪部材１４を外嵌させるための小径部２７が形成されている。小径部２７の軸方向アウタ側には環状の段付き面（突き当て面）２８が形成されており、段付き面２８の外周縁から軸方向アウタ側に向かって中径部２９が形成されている。中径部２９のさらに軸方向アウタ側は大径部３０が形成されており、大径部３０の外周面は内軸１と外輪２との間に設けられたシール部材１３のシール面とされている。
内輪部材１４は、内軸１の小径部２７に外嵌しかつ段付き面２８に突き当てられて内軸１に取り付けられている。内輪部材１４は、内軸１のインナ側端部１１に形成されているネジ部に螺合しているナット部材１５と段付き面２８との間に挟まれており、内輪部材１４は軸方向に圧縮されて固定されている。外輪２のインナ側端部にカバー部材２１が取り付けられている。なお、図２はカバー部材２１が外された状態を示している。

内輪部材１４の外周面にはインナ側の第１転動体３ａ用の単一の軌道面が形成されている。そして、内軸１の中径部２９の外周面にアウタ側の第２転動体３ｂ用の単一の軌道面が形成されている。第１、第２の転動体３ａ，３ｂは図１に示す玉以外に円錐ころであってもよい。
外輪２は内軸１と同軸となるよう設けられており、外輪２は円筒部１６と固定フランジ部１７とを有している。円筒部１６の内周面に第１、第２転動体３ａ，３ｂ用の複列の軌道面が形成されている。そして、第１、第２転動体３ａ，３ｂは、内外の軌道面間に転動自在とされている。

外輪２の固定フランジ部１７は円筒部１６の外周面側に設けられている。固定フランジ部１７は、外輪２を車体側の取り付け部材（ナックル）１８に対して固定させるために円筒部１６から径方向外方に延びて外輪２に一体に形成されている。従って、この固定フランジ部１７を車体側の取り付け部材１８と連結させることにより、この軸受装置は車体側と固定される。
図１と図２の軸受装置は、外輪２が車体側と固定される車体側軌道部材とされ、内軸１とこれに外嵌している内輪部材１４とが車輪側軌道部材とされている。この軸受装置が自動車の車体側に固定されることで、内軸１のフランジ部４側がアウタ側となり、内軸１に外嵌させた内輪部材１４側がインナ側となる。

さらにこの軸受装置は、外輪２の固定フランジ部１７に形成されたスリット７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ（以下、各々をスリット７ともいう）の変形挙動を検出する変位センサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ（以下、各々をセンサ６ともいう）を備えている。この軸受装置は、変位センサ６で検出したスリット７の変形挙動から外輪２に負荷される荷重を求めるようにされている。変位センサ６は車体側に固定される外輪２に設けられており、変位センサ６は車輪の接地荷重を回転する内軸１と内輪部材１４、転動体３ａ，３ｂを介して外輪２において検出している。

具体的に説明すると、外輪２の固定フランジ部４の上部、下部、水平前部、水平後部に夫々スリット７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが形成されている。スリット７の幅方向は固定フランジ部１７の径方向に一致し、かつ、スリット７の深さ方向が固定フランジ部１７の厚さ方向に一致するように形成されている。これにより、各スリット７において、径方向に対向している一対の径方向外側の内壁面８と径方向内側の内壁面９とが形成される。
上部、下部スリット７ａ，７ｂの夫々における一対の内壁面８，９は共に軸心Ｃを通る鉛直面に直交する面として形成されている。前部、後部スリット７ｃ，７ｄの夫々における一対の内壁面８，９は共に軸心Ｃを通る水平面に直交する面として形成されている。これら４つのスリット７は９０°間隔で固定フランジ部１７に設けられている。

変位センサ６は非接触式変位センサよりなり、スリット７を構成する一方の内壁面側、つまり径方向外側の内壁面８側に取り付けられた取付部２５と、スリットを構成する他方の内壁面、つまり径方向内側の内壁面９に間隔をもって対面するように配置された計測部２６とを有する。
そして、軸受装置に荷重が負荷されることで、各スリット７において、一対の前記内壁面８，９の相互が上下方向又は前後方向に接近離間する方向に変形することができ、変位センサ６はスリット７の上下方向の変位、前後方向の変位を検出している。

センサ７の取り付け構造をさらに具体的に説明すると、固定フランジ部１７の外周縁面１７ｃからスリット７の径方向外側の内壁面８に向かって貫通する径方向の取付孔１９が形成されており、この取付孔１９にセンサ６の取付部２５が挿通されている。センサ７の本体部のうち、取付孔１９に挿通状とされている途中部から径方向外側部が取付部２５となる。そして、センサ６の先端部は径方向外側の内壁面８を貫通しており、取付部２５から径方向内側に延びて計測部２６がスリット７内に配置されて、計測部２６が径方向内側の内壁面９と間隔をもって対面状となる。そして、変位センサ６の計測部２６が径方向内側の内壁面９の位置を計測している。
スリット７はフランジ面１７ａとアウタ側の外側面１７ｂとの両方に開口する直線状の貫通スリット孔でもよく、または図示しないが、いずれかの面にのみ開口している有底のスリット孔でもよい。

図３は本発明の軸受装置の他の実施の形態を示す断面図である。この軸受装置についても第１の実施形態と同様に、外輪２の固定フランジ部１７においてその厚さ方向を深さ方向としているスリット７が形成されている。
そして、図３における軸受装置のセンサ６の取り付け構造は、センサ６がスリット７の開口部からその深さ方向に挿入されてスリット７の一方の内壁面側、つまり径方向外側の内壁面８に取り付けられている。そして、センサ６は他方の内壁面、つまり径方向内側の内壁面９側に対面状となり、内壁面８，９間の変位を検出している。

このセンサ６はＬ字型とされており、一片側の先端部が計測部２５とされ、折れ曲がり状とされた他片側の基端部が取付部２６とされている。センサ６の取付部２６が固定フランジ部１７の外側面１７ｂに沿って取り付けられており、計測部２５がその取付部２６から固定フランジ部１７の厚さ方向に延びてスリット７内に配置されている。この取り付け構造は固定フランジ部１７が薄い場合に効果的である。つまり、固定フランジ部１７にセンサ６取り付け用の径方向取付孔１９（図１参照）を形成することが困難な場合に効果的である。

各実施形態において、センサ６は非接触式とされており、具体的には磁歪センサ（ＭＩセンサ）とすることができる。そしてこのセンサ６と対面状となって検出対象面となる径方向内側の内壁面９に、歪みにより磁界が大きく変化する超磁歪部材２０が取り付けられている。超磁歪部材２０は歪んだ際に外輪２よりも磁界が大きく変化する部材である。
板状とされた超磁歪部材２０が内壁面９に固定されているため、内壁面９の変形に応じて超磁歪部材２０も変形する。これにより、センサ６は外輪２に荷重が作用してスリット７間において生じた小さな歪みを増幅させて検出することができ、検出精度を高めることができる。超磁歪部材２０はスリット７内の内壁面９上に貼り付けて固定してもよく、または内壁面９に形成した凹部に埋め込んで固定してもよい。

また、図示しないが、センサ６をレーザ式などの非接触式の変位センサとすることができる。センサ６は径方向外側の内壁面８側に固定されて、スリット７の径方向内側の内壁面９との間の距離の変化を検出することで、スリット７間において生じた変位を知ることができる。この場合、径方向内側の内壁面９に別途被検出用の部材（前記超磁歪部材２０）は不要である。

各センサ６の具体的な設置位置についてさらに説明する。固定フランジ部１７において軸心Ｃを通る鉛直線上の上部に上部スリット７ａが形成されており、この上部スリット７ａに上部センサ６ａは、軸方向の検出位置が複列の転動体３ａ，３ｂの軸方向中間位置とされて設けられている。また、この固定フランジ部１７において前記鉛直線上の下部に下部スリット７ｂが形成されており、この下部スリット７ｂに下部センサ６ｂは、軸方向の検出位置が複列の転動体３ａ，３ｂの軸方向中間位置とされて設けられている。
さらに、固定フランジ部１７において軸心Ｃを通る水平線上の前部に前部スリット７ｃが形成されており、この前部スリット７ｃに前部センサ６ｃは、軸方向の検出位置が複列の転動体３ａ，３ｂの軸方向中間位置とされて設けられている。また、この固定フランジ部１７において前記水平線上の後部に後部スリット７ｄが形成されており、この後部スリット７ｄに後部センサ６ｄは、軸方向の検出位置が複列の転動体３ａ，３ｂの軸方向中間位置とされて設けられている。なお、「複列の転動体３ａ，３ｂの軸方向中間位置」は、２列の転動体３ａ，３ｂの中心間におけるちょうど中間位置であることが最も好ましいが、そのちょうど中間位置から小寸法だけ軸方向にずれている場合も含む。

固定フランジ部１７は、外輪２における軸方向の位置が複列の転動体３ａ，３ｂの中間位置とされて設けられており、その固定フランジ部１７の厚さ方向中央位置にセンサ６の中心が設けられている。これにより、各センサ６の検出位置が、複列の転動体３ａ，３ｂの軸方向中間位置に配設される。この構成によれば、複列の転動体３ａ，３ｂを介して伝わる荷重を双方から均等に各センサ６に作用させることができる。従って、検出を意図する方向以外の荷重成分をキャンセルさせることができ、検出精度を向上させることができる。

そして、上部センサ６ａ及び下部センサ６ｂが外輪２に作用する荷重によりスリット７ａ，７ｂに生ずる上下方向の変位を検出する。さらに、前部センサ６ｃ及び後部センサ６ｄがスリット７ｃ，７ｄに生ずる水平前後方向の変位を検出する。
車輪に作用する軸方向荷重は、転がり軸受装置に前後方向の水平線を中心とするモーメントとして作用するため、その軸方向荷重を上部センサ６ａと下部センサ６ｂの出力から求めることができる。

固定フランジ部１７には車体側の取り付け部材１８と連結させるためのボルト孔２４が形成されている。そして、スリット７はこのボルト孔２４よりも径方向内方側（ボルト孔２４のピッチ円よりも中心側）に配置されるのが好ましい。これにより、外輪２に作用する荷重を正確に検出できる。つまり、ボルト孔２４のピッチ円よりも径方向外方側は、車体側の取り付け部材１８により変形が拘束されるおそれがあり、スリット７に設けられたセンサ６において検出精度が低下するおそれがある。

各変位センサ６から得られる出力の処理は、転がり軸受装置と接続された処理手段（ＥＣＵ）の演算部により行われる。この演算部において、上部センサ６ａから得られる出力Ｓｔ、下部センサ６ｂから得られる出力Ｓｂ、前部センサ６ｃから得られる出力Ｓｆ、後部センサ６ｄから得られる出力Ｓｒを使用して、車輪に作用している前後荷重Ｆｘ、左右荷重（軸方向荷重）Ｆｙ、上下荷重（垂直荷重）Ｆｚを求めている。演算部において行われる具体的な処理は以下のとおりである。

一般に走行する車両の速度変化や姿勢変化に伴って、車輪に作用する接地荷重は変動し、この接地荷重に応じて転動体３ａ，３ｂが外輪２に及ぼす力が変化する。複数のセンサ６を転がり軸受装置に設けた場合、車輪に作用する前後荷重Ｆｘ、左右荷重Ｆｙ、上下荷重Ｆｚの成分ごとに夫々センサ６への影響度が異なっている。そこで、予め前後荷重Ｆｘが作用した場合のその荷重及びこれに対応するセンサ出力値、左右荷重Ｆｙが作用した場合のその荷重及びこれに対応するセンサ出力値、上下荷重Ｆｚが作用した場合のその荷重及びこれに対応するセンサ出力値を夫々求めておく。そして、転動体３ａ，３ｂの軸方向中間位置に配置させた複数のセンサ６により荷重を検出することで、車輪接地荷重の各分力（３分力）を求めることができる。

つまり、センサ６の設置箇所を外輪２の上部、下部、前部、後部の４箇所とし、各センサの出力をＳｔ、Ｓｂ、Ｓｆ、Ｓｒとすると、前後荷重Ｆｘ入力に対して、Ｓｔ≒０およびＳｂ≒０が成り立ち、左右荷重Ｆｙ入力に対しては、Ｓｔ−Ｓｂ≒０およびＳｒ−Ｓｆ≒０が成り立ち、上下荷重Ｆｚ入力に対しては、Ｓｆ≒０、Ｓｒ≒０およびＳｔ＋Ｓｂ≒０が成り立つ。これらを考慮して前後荷重Ｆｘ、左右荷重Ｆｙ、上下荷重Ｆｚを求めることにより、他の分力の影響による誤差（クロストーク）を小さくすることができる。
そして、各センサ６の出力Ｓｔ、Ｓｂ、Ｓｆ、Ｓｒから前後荷重Ｆｘ、左右荷重Ｆｙ、上下荷重Ｆｚを求めるための式は、次の（１）式、（２）式、（３）式となる。

（１）Ｆｘ＝Ｓｒ−Ｓｆ
（２）Ｆｙ＝Ｓｔ＋Ｓｂ
（３）Ｆｚ＝Ｓｔ−Ｓｂ

すなわち、上述のように、前後荷重Ｆｙおよび上下荷重Ｆｚ入力時、Ｓｔ−Ｓｂ≒０およびＳｒ−Ｓｆ≒０が成り立っているため、Ｆｘ＝Ｓｒ−Ｓｆとすることで左右荷重Ｆｙおよび上下荷重Ｆｚのクロストークを排除して、前後荷重Ｆｘを求めることができる。また、前後荷重Ｆｘ入力時、Ｓｔ≒０およびＳｂ≒０が成り立ち、上下荷重Ｆｚ入力時Ｓｔ＋Ｓｂ≒０が成り立っているので、Ｆｙ＝Ｓｔ＋Ｓｂとすることで、前後荷重Ｆｘおよび上下荷重Ｆｚのクロストークを排除して、左右荷重Ｆｙを求めることができる。そして、前後荷重Ｆｘ入力時、Ｓｔ≒０およびＳｂ≒０が成り立ち、左右荷重Ｆｙ入力に対しては、Ｓｔ−Ｓｂ≒０が成り立っているので、Ｆｚ＝Ｓｔ−Ｓｂとすることで、前後荷重Ｆｘおよび左右荷重Ｆｙのクロストークを排除して、上下荷重Ｆｚを求めることができる。

また、本発明の軸受装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。つまり、前記各実施形態は車体側軌道部材が外輪２とされ、車輪側軌道部材が内軸１及び内輪部材１４とされているが、図示しないが、これとは反対に、車体側軌道部材を内軸側とし、車輪側軌道部材を外輪側とした軸受装置であってもよい。そして、この場合において内軸側に複数のスリットと非接触式変位センサを設けている。

本発明の第１の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置を示す断面図である。 図１の軸受装置を軸方向インナ側から見た図である。 第２の実施形態に係る車輪用転がり軸受装置の断面図である。

符号の説明

１ 内軸
２ 外輪
３ａ 転動体
３ｂ 転動体
５ 車輪側部材
６ 変位センサ
７ スリット
８ 径方向外側の内壁面
９ 径方向内側の内壁面
１６ 円筒部
１７ 固定フランジ部
１８ 取り付け部材
１９ 取付孔
２０ 超磁歪部材
２５ 取付部
２６ 計測部

Claims (7)

1. 車体側に固定される車体側軌道部材と、車輪が取り付けられる車輪側軌道部材と、これらの軌道部材の間に転動自在に介在された複列の転動体と、前記車体側軌道部材に形成されたスリットの変形挙動を検出する変位センサとを備えており、この変位センサで検出した前記スリットの変形挙動から前記車体側軌道部材に負荷される荷重を求めるようにした車輪用転がり軸受装置において、前記変位センサは、前記スリットを構成する一方の内壁面側に取り付けられた取付部と、前記スリットを構成する他方の内壁面に間隔をもって対面するように配置された計測部とを有する非接触式変位センサよりなることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
2. 前記車体側軌道部材を車体側の取り付け部材に対して固定するための固定フランジ部が径方向外方に延びて当該車体側軌道部材に一体に形成され、前記スリットの幅方向が前記固定フランジ部の径方向に一致しかつ同スリットの深さ方向が前記固定フランジ部の厚さ方向に一致するように、当該スリットが前記固定フランジ部に形成されている請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置。
3. 前記非接触式変位センサの取付部は、前記固定フランジ部の外周縁面から径方向外側の内壁面に向かって貫通する取付孔に挿通され、同変位センサの計測部は、その取付部から径方向内側に延びて前記スリット内に配置されている請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置。
4. 前記非接触式変位センサの取付部は、前記固定フランジ部の外側面に取り付けられ、同変位センサの計測部は、その取付部から当該固定フランジ部の厚さ方向に延びて前記スリット内に配置されている請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置。
5. 前記非接触式変位センサと対面状となる前記スリットの前記内壁面に、歪みにより磁界が前記車体側軌道部材よりも大きく変化する超磁歪部材が取り付けられており、この超磁歪部材における磁界の変化を前記変位センサが計測する請求項３又は４に記載の車輪用転がり軸受装置。
6. 前記スリットは前記車体側軌道部材の上部、下部、水平前部、及び、水平後部にそれぞれ形成され、その各スリットの変形挙動を検出する各変位センサの軸方向での検出位置が、複列の前記転動体の軸方向中間位置とされている請求項１〜５のいずれか一項に記載の車輪用転がり軸受装置。
7. 前記変位センサの出力を処理する処理手段と接続され、
   この処理手段によって、上部の変位センサから得られる出力Ｓｔ、下部の変位センサから得られる出力Ｓｂ、水平前部の変位センサから得られる出力Ｓｆ、及び水平後部の変位センサから得られる出力Ｓｒを使用して、車輪に作用している前後荷重Ｆｘ、左右荷重Ｆｙ、及び上下荷重Ｆｚが次の式で求められる請求項６に記載の車輪用転がり軸受装置。
   Ｆｘ＝Ｓｒ−Ｓｆ
   Ｆｙ＝Ｓｔ＋Ｓｂ
   Ｆｚ＝Ｓｔ−Ｓｂ

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