JP2008026041A - 荷重測定装置付転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】センサ基板１５ａをセンサケース１３ａに対し正規の位置関係で結合固定でき、しかもこの固定作業を容易に行なえる構造を実現する。
【解決手段】上記センサケース１３ａに形成した係合部（係合ピン２０、２０及び係合片２１、２１）を、上記センサ基板１５ａに形成した被係合部（通孔１８、１８及び切り欠き１９、１９）に係合させる事により、上記センサケース１３ａに対する上記センサ基板１５ａの位置決めを図る。この状態で、このセンサケース１３ａにこのセンサ基板１５ａを、接着等の簡易な固定方法で固定する。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、自動車等の車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪に加わる荷重の大きさを測定して、車両の安定運行の確保に利用する。或は、各種工作機械の主軸を支持する為の転がり軸受ユニットに組み込んで、この主軸に加わる荷重を測定し、工具の送り速度等を適切に調節する為に利用する。

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、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットである転がり軸受ユニットを構成する１対の列の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、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する発明が記載されている。この様な特許文献１に記載された荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、上記両列の玉の公転速度を、これら各玉を保持した１対の保持器の回転速度として求め、これら両列の玉の公転速度に基づいて、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を算出する。この様な従来構造の場合、上記各玉の転動面と上記両保持器のポケットの内面との間に不可避的に存在する隙間に起因して、上記両列の玉の公転速度と上記両保持器の回転速度との間に、微妙なずれが生じる場合がある。この為、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を精度良く求める為には、改良の余地がある。

これに対して、近年、上述の様な不可避的なずれに基づく測定精度の悪化を防止できる構造として、特殊なエンコーダを使用した荷重測定装置付転がり軸受ユニットが発明され（特許文献２参照）、その開発が進められている。図８〜１１は、この特許文献２に記載された構造ではないが、上記特殊なエンコーダを使用した荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する、先発明の構造の第１例を示している。この先発明の構造の第１例は、使用時にも回転しない外輪相当部材である外輪１の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する、内輪相当部材であるハブ２を、複数個の転動体３、３を介して回転自在に支持している。これら各転動体３、３には、互いに逆向きの（図示の場合には背面組み合わせ型の）接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記転動体３として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。

又、上記ハブ２の内端部（軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図１、８、１２、１３、１５の右側。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる図１、８、１２、１３、１５の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）には、円筒状のエンコーダ４を、上記ハブ２と同心に支持固定している。又、上記外輪１の内端部にセンサユニット５を、この外輪１の内端開口を塞ぐカバー６を介して支持固定している。

このうちのエンコーダ４は、磁性金属板製である。被検出面である、このエンコーダ４の外周面の先半部（軸方向内半部）には、透孔７、７（第一特性部）と柱部８、８（第二特性部）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。これら各透孔７、７と各柱部８、８との境界は、上記被検出面の軸方向（幅方向）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、上記被検出面の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記各透孔７、７と上記各柱部８、８とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した「へ」字形（又は「く」字形）となっている。そして、上記境界の傾斜方向が互いに異なる、上記被検出面の軸方向外半部と軸方向内半部とのうち、軸方向外半部を第一の特性変化部９とし、軸方向内半部を第二の特性変化部１０としている。尚、これら両特性変化部９、１０を構成する各透孔は、図示の様に互いに連続した状態で形成しても良いし、或いは互いに独立させて形成しても良い。又、検出精度は劣るが、上記両特性変化部９、１０のうちの何れか一方の特性変化部の境界のみを軸方向に対し傾斜させ、他方の特性変化部の境界を軸方向と平行にする事もできる。又、上記カバー６は、ステンレス鋼板等の金属板により全体を有底円筒状に形成しており、上記外輪１の内端部に嵌合固定している。この様なカバー６は、この外輪１の内端縁よりも軸方向内方に存在する円筒部１１と、この円筒部１１の内端開口を塞ぐ底板部１２とを備える。

又、上記センサユニット５は、センサケース１３と、１対のセンサ１４ａ、１４ｂと、センサ基板１５とを備える。このうちのセンサケース１３は、合成樹脂製で円形の平板部１６と、この平板部１６の外周縁の全周部分から軸方向外方に延出する状態で設けられた、円筒状の延出部１７とを備える。この様なセンサケース１３は、この延出部１７の外周面を上記カバー６を構成する円筒部１１の内周面に、上記平板部１６の軸方向内側面を上記カバー６を構成する底板部１２の軸方向外側面に、それぞれ密接させた状態で、上記カバー６に対し、各種の方法で固定｛例えば、接着固定や、ボルト（ねじ）止め固定や、モールドによる固定｝している。

又、上記１対のセンサ１４ａ、１４ｂはそれぞれ、永久磁石と、検出部を構成するホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子とから成る。この様な１対のセンサ１４ａ、１４ｂは、上記センサケース１３を構成する延出部１７の円周方向一部に包埋した状態で、一方のセンサ１４ａの検出部を上記第一の特性変化部９に、他方のセンサ１４ｂの検出部を上記第二の特性変化部１０に、それぞれ近接対向させている。これら両センサ１４ａ、１４ｂの検出部が上記両特性変化部９、１０に対向する位置は、上記エンコーダ４の円周方向に関して同じ位置としている。又、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記各透孔７、７及び柱部８、８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１４ａ、１４ｂの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の設置位置を規制している。

又、上記センサ基板１５は、全体を円板状に形成したもので、上記センサケース１３を構成する延出部１７にがたつきなく内嵌すると共に、自身の軸方向内側面を上記センサケース１３を構成する平板部１６の軸方向外側面に接触させた状態で、このセンサケース１３に対し、各種の方法で固定（例えば、接着固定やボルト止め固定）している。そして、この状態で、上記センサ基板１５の表面にプリントした回路と、上記１対のセンサ１４ａ、１４ｂとを、図示しない配線により接続している。

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、外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用（これら外輪１とハブ２とがアキシアル方向に相対変位）すると、上記両センサ１４ａ、１４ｂ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が作用していない、中立状態では、上記両センサ１４ａ、１４ｂの検出部は、図１１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１４ａ、１４ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。

これに対して、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図１１の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ１４ａ、１４ｂの検出部は、図１１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１４ａ、１４ｂ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４を固定したハブ２に、図１１の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ１４ａ、１４ｂの検出部は、図１１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１４ａ、１４ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。

上述の様に、先発明の構造の第１例の場合には、上記両センサ１４ａ、１４ｂの出力信号の位相が、上記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両センサ１４ａ、１４ｂの出力信号の位相がずれる程度（変位量）は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ１４ａ、１４ｂ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方向及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。尚、上記両センサ１４ａ、１４ｂの出力信号の位相差に基づいて上記アキシアル荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器には、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１２は、特願２００６−５１６０５号に開示された荷重測定装置付転がり軸受ユニットと同様の基本構造を有する、先発明の構造の第２例を示している。上述した先発明の構造の第１例の場合には、それぞれの検出部を第一、第二の特性変化部９、１０のうち円周方向に関して同位置に対向させた１対のセンサ１４ａ、１４ｂから成るセンサ組を、１組だけ設けている。これに対し、図１２に示した先発明の構造の第２例の場合には、上記センサ組を、複数組設けている。これら各センサ組を構成する１対ずつのセンサ１４ａ、１４ｂは、それぞれセンサユニット５ａを構成するセンサケース１３の延出部１７のうち、円周方向の位相が互いに異なる部分に包埋支持している。そして、この様な構成を採用する事により、上記各センサ組を構成する１対ずつのセンサ１４ａ、１４ｂの出力信号に基づいて、多方向の変位並びに荷重を求められる様にしている。この様に多方向の変位並びに荷重を求める際の演算器の処理に就いては、上記特願２００６−５１６０５号に詳しく記載されており、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい説明は省略する。

次に、図１３〜１４は、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する、先発明の構造の第３例を示している。この先発明の構造の第３例の場合、ハブ２の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製で円筒状のエンコーダ４ａの先半部に、スリット状の透孔７ａ、７ａと柱部８ａ、８ａ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。これら各透孔７ａ、７ａと各柱部８ａ、８ａとの境界はそれぞれ、上記エンコーダ４ａの軸方向に対し同方向に同じ角度だけ傾斜した、直線状である。又、外輪１の内端部にカバー６を介して支持固定したセンサユニット５ｂのうち、１対のセンサ１４ａ、１４ｂは、センサケース１３を構成する円筒状の延出部１７の上下両端部に１つずつ包埋支持している。そして、この状態で、これら両センサ１４ａ、１４ｂの検出部を、被検出面である、上記エンコーダ４ａの先半部外周面の上下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は、このハブ２に結合固定した車輪を構成するタイヤの外周面と路面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４ａ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４ａ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１４ａ、１４ｂ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。そこで、これら両センサ１４ａ、１４ｂの出力信号の位相のずれの向き及び大きさに基づいて、上記アキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。

次に、図１５〜１６は、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する、先発明の構造の第４例を示している。この先発明の構造の第４例の場合、ハブ２の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製で円筒状のエンコーダ４ｂの先半部に、透孔７ｂ、７ｂと柱部８ｂ、８ｂ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。これら各透孔７ｂ、７ｂはそれぞれ、径方向から見た形状を台形として、それぞれの円周方向に関する幅寸法を、軸方向に関して漸次変化させている。又、外輪１の内端部にカバー６を介して支持固定したセンサユニット５ｃは、１個のセンサ１４ａを備え、この１個のセンサ１４ａを、センサケース１３を構成する円筒状の延出部１７の円周方向一部に包埋支持している。そして、この１個のセンサ１４ａの検出部を、被検出面である、上記エンコーダ４ｂの先半部外周面に近接対向させている。この様に構成する先発明の構造の第３例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記外輪１と上記ハブ２とが軸方向に相対変位すると、上記センサ１４ａの出力信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。そこで、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の大きさ、更には上記アキシアル荷重の大きさを求められる。

尚、上述した先発明の構造の第１〜４例の場合には、エンコーダを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とし、第二特性部を柱部とする構成を採用している。これに対し、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Ｎ極に着磁した部分とし、第二特性部をＳ極に着磁した部分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、センサ側には永久磁石を組み込む必要はない。又、上述した先発明の構造の第１〜４例の場合には、エンコーダの被検出面を円筒面とし、この被検出面にセンサの検出部を径方向に対向させる構成を採用している。これに対し、エンコーダの被検出面を円輪面とし、この被検出面にセンサの検出部を軸方向に対向させる構成を採用すれば、外輪とハブとの径方向の相対変位量、並びに、これら外輪とハブとの間に作用するラジアル荷重を求める事ができる。又、上述した先発明の構造の第１〜４例の場合には、センサケースを構成する延出部を、平板部の外周縁の全周部分に（円筒状に）形成したが、この延出部は、この平板部の外周縁の円周方向一部（センサを包埋する部分）にのみ（舌片状に）形成する事もできる。

ところで、上述した様な先発明の構造の第１〜４例の場合には、センサケース１３にセンサ基板１５を結合固定する方法として、接着固定の方法やボルト止め固定の方法を採用している。ところが、接着固定の方法のみを採用する場合には、固定作業の際に、上記センサケース１３に対する上記センサ基板１５の位置決め（例えば回転方向の位置決め）を図る手段が存在しない。この為、このセンサ基板１５を上記センサケース１３に対し、正規の位置関係で固定できなくなる可能性がある。一方、ボルト止め固定の方法を採用する場合には、上記センサ基板１５を上記センサケース１３に対し正規の位置関係で固定できるが、接着固定の方法のみを採用する場合に比べて固定作業が面倒になる為、その分だけ生産性が悪化する。又、ボルトの緊締力によって上記センサ基板１５に割れが生じたり、或は運転時に発生する温度変化や振動によってボルトが緩む可能性があり、緩んだ場合には、上記センサケース１３に対して上記センサ基板１５ががたつく可能性がある。そして、このがたつきが大きくなった場合には、このがたつきによる振動の伝達を受けて、上記センサケース１３に包埋した各センサ１４ａ、１４ｂが大きく振動する。この結果、変位や荷重の測定精度が悪化すると言った不都合を生じる。

特開２００５−３１０６３号公報 特開２００６−１３３０４５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

本発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、センサ基板をセンサケースに対し正規の位置関係で固定でき、しかもこの固定作業を容易に（ボルトを使用せずに）行なえる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の（請求項１に記載した）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と荷重測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に外輪軌道を有し、使用状態でも回転しない外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有し、使用状態で回転する内輪相当部材と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪相当部材の一端部に結合固定された、この外輪相当部材の一端開口を塞ぐカバーとを備える。
又、上記荷重測定装置は、エンコーダと、センサユニットと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記内輪相当部材の一端部に支持固定されると共に、この内輪相当部材と同心の被検出面を有する。且つ、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若しくはピッチを、この被検出面の幅方向の少なくとも一部でこの幅方向に応じて連続的に変化させている。
又、上記センサユニットは、上記カバーの内面に支持固定された合成樹脂製のセンサケースと、センサと、センサ基板とを備える。このうちのセンサケースは、その片側面を軸方向に関して上記転がり軸受ユニット側に向けた平板部と、この平板部の外周縁の少なくとも一部分から軸方向に関して上記転がり軸受ユニット側に延出する状態で設けられた延出部とを備える。又、上記センサは、検出部を上記被検出面に対向させた状態で上記延出部に支持されていて、この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、上記センサ基板は、上記平板部の片側面に自身の側面を接触させた状態で、上記センサケースに結合固定されている。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号が変化するパターンに基づいて、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機能を有する。
特に、本発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記センサケースの複数個所に係合部を、上記センサ基板の複数個所でこれら各係合部と整合する部分に被係合部を、それぞれ形成している。これと共に、これら各係合部をこれら各被係合部に係合させる事により、上記センサケースに対する上記センサ基板の位置決めを図った状態で、このセンサケースに対しこのセンサ基板を結合固定している。

又、上述の請求項１に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項２に記載した様に、少なくとも一部の被係合部を、センサ基板の２個所以上に形成した通孔とすると共に、少なくとも一部の係合部を、これら各通孔にがたつきなく挿通可能なものとする構造を採用できる。
又、上述の請求項１〜２に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項３に記載した様に、少なくとも一部の被係合部を、センサ基板の外周縁の２個所以上に形成した切り欠きとすると共に、少なくとも一部の係合部を、これら各切り欠きにがたつきなく係合可能なものとする構造を採用できる。

又、上述の請求項２〜３に記載した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、各通孔に挿通した各係合部の先端部で、これら各通孔から突出した部分を、それぞれセンサ基板のうちこれら各通孔の周囲部分に溶着する。
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、センサケースを構成する平板部の片側面とセンサ基板の側面とを接着固定する。

上述の様に、本発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、各係合部と各被係合部とを係合させる事により、センサケースに対するセンサ基板の位置決めを図った状態で、このセンサケースに対しこのセンサ基板を結合固定している。この為、この結合固定の方法として、如何なる方法（例えば請求項４〜５に記載した様な簡易な方法）を採用する場合でも、センサ基板をセンサケースに対し、正規の位置関係で結合固定できる。

［実施の形態の第１例］
図１〜５は、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、センサユニット５ｄを構成する合成樹脂製のセンサケース１３ａとセンサ基板１５ａとの結合構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図８〜１１に示した先発明の構造の第１例の場合と同様である。この為、重複する図示並びに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。

本例の場合には、上記センサ基板１５ａの軸方向内側面（図１の右側面、図３の下側面）を、上記センサケース１３ａを構成する平板部１６の軸方向外側面（図１の左側面、図３の上側面）に、接着固定している。但し、本例の場合、上記センサ基板１５ａの径方向中間部の円周方向等間隔の４個所位置に、それぞれが被係合部である、通孔１８、１８を形成している。これと共に、上記センサ基板１５ａの外周縁部の円周方向等間隔の４個所に、それぞれが被係合部である、切り欠き１９、１９を形成している。又、上記平板部１６の軸方向外側面の径方向中間部で、それぞれ上記各通孔１８、１８と整合する４個所位置に、それぞれが係合部である係合ピン２０、２０を、一体に形成している。これと共に、上記平板部１６の軸方向外側面と上記センサケース１３ａを構成する延出部１７の内周面との連続部で、それぞれ上記各切り欠き１９、１９と整合する４個所位置に、それぞれが係合部である係合片２１、２１を、一体に形成している。

そして、上記各通孔１８、１８に上記各係合ピン２０、２０を、それぞれがたつきなく挿通し、且つ、上記各切り欠き１９、１９に上記各係合片２１、２１を、それぞれがたつきなく係合させる事により、上記センサケース１３ａに対する上記センサ基板１５ａの回転方向の位置決めを図っている。そして、この状態で、このセンサ基板１５ａの軸方向内側面を上記平板部１６の軸方向外側面に接着固定している。更に、本例の場合には、この状態で、上記各係合ピン２０、２０の先端部のうち上記各通孔１８、１８から突出した部分を、それぞれ図４の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、超音波加熱等の適宜の加熱方法を利用して、上記各通孔１８の開口部の周囲部分に溶着固定している。

上述の様に、本例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、センサ基板１５ａをセンサケース１３ａに接着固定する際に、係合部（係合ピン２０、２０及び係合片２１、２１）を被係合部（通孔１８、１８及び切り欠き１９、１９）に係合させる事によって、上記センサケース１３ａに対する上記センサ基板１５ａの回転方向の位置決めを図れる。この為、このセンサ基板１５ａを上記センサケース１３ａに対し、正規の位置関係で結合固定できる。又、本例の場合には、上記各係合ピン２０、２０の先端部を上記各通孔１８、１８の開口部の周囲部分に溶着固定している為、上記センサケース１３ａに対する上記センサ基板１５ａの結合強度を十分に確保できる。又、本例の場合、上述した接着固定や溶着固定は、ボルト止め固定に比べて容易に行なえる為、荷重測定装置付転がり軸受ユニットの生産性を良好にできる。

［実施の形態の第２例］
次に、図６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、センサユニット５ｅを構成する各部材のうち、センサ基板１５ｂに形成する通孔１８、１８の数及び切り欠き１９、１９の数と、センサケース１３ｂに形成する係合ピン２０、２０の数及び係合片２１、２１の数とを、それぞれ３つずつとしている。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。

［実施の形態の第３例］
次に、図７は、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、センサケース１３ｃの平板部１６に形成した各係合ピン２０ａを円筒状に形成すると共に、これら各係合ピン２０ａの先端部外周面に、外向フランジ状で先細円すい状の外周面を有する鍔部２２を形成している。更に、これら各係合ピン２０ａの先半部の円周方向少なくとも１個所に、軸方向に長いスリット（図示せず）を形成する事により、これら各係合ピン２０ａの先半部を容易に、弾性的に縮径できる様にしている。そして、（Ａ）に示す様に、これら各係合ピン２０ａをセンサ基板１５ｃに形成した各通孔１８の内側に、これら各係合ピン２０ａの先半部を弾性的に縮径させつつ押し込み切った状態で、上記鍔部２２を上記各通孔１８の開口部の周囲部分に係合させる様にしている。そして、この様に係合させる事により、上記各係合ピン２０ａが上記各通孔１８から不用意に抜け出る事を防止した状態で、（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、上記各係合ピン２０ａの先端部を上記各通孔１９の開口部の周囲部分に溶着固定している。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１〜２例の場合と同様である。

尚、上述した各実施の形態では、係合部及び被係合部として、係合ピン及び通孔と、切り欠き及び係合片との、双方を採用したが、どちらか一方のみを採用する事もできる。又、係合部及び被係合部の形態は、これらに限定されず、各種の形態を採用できる。又、センサ基板をセンサケースに接着固定する構成で、少なくとも一部の係合部及び被係合部として係合ピン及び通孔を採用する場合には、必ずしもこの係合ピンの先端部をこの通孔の開口部の周囲部分に溶着固定する必要はない。又、少なくとも一部の係合部及び被係合部として係合ピン及び通孔を採用する形態で、この係合部の先端部をこの通孔の開口部の周囲部分に溶着固定する場合には、必ずしもセンサ基板をセンサケースに接着固定する必要はない。

又、上述した各実施の形態では、前述の図８〜１１に示した先発明の構造の第１例に、本発明を適用した。但し、本発明は、これに限らず、前述した他の先発明の構造等、特許請求の範囲に記載した要件を満たす総ての荷重測定装置付転がり軸受ユニットに適用可能である。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。 この第１例に組み込むセンサユニットを、図１の左側から見た図。 この第１例に組み込むカバー及びセンサユニットを示す拡大断面図。 係合孔と係合ピンとの係合部を、（Ａ）この係合ピンの先端部をこの係合孔の周囲部分に溶着する前の状態で、（Ｂ）同じく溶着した後の状態で、それぞれ示す拡大断面図。 切り欠きと係合片との係合を解除した状態で示す部分拡大斜視図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。 同第３例を示す、図４と同様の図。 荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する先発明の構造の第１例を示す断面図。 この第１例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 この第１例に組み込むセンサユニットを、図８の左側から見た拡大図。 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に関する先発明の構造の第２例を示す断面図。 同第３例を示す断面図。 この第３例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する先発明の構造の第４例を示す断面図。 この第４例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。

符号の説明

１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
４、４ａ、４ｂ エンコーダ
５、５ａ〜５ｅ センサユニット
６ カバー
７、７ａ、７ｂ 透孔
８、８ａ、８ｂ 柱部
９ 第一の特性変化部
１０ 第二の特性変化部
１１ 円筒部
１２ 底板部
１３、１３ａ〜１３ｃ センサケース
１４ａ、１４ｂ センサ
１５、１５ａ〜１５ｃ センサ基板
１６ 平板部
１７ 延出部
１８ 通孔
１９ 切り欠き
２０、２０ａ 係合ピン
２１ 係合片
２２ 鍔部

Claims (5)

1. 転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
   このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に外輪軌道を有し、使用状態でも回転しない外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有し、使用状態で回転する内輪相当部材と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪相当部材の一端部に結合固定された、この外輪相当部材の一端開口を塞ぐカバーとを備えたものであり、
   上記荷重測定装置は、エンコーダと、センサユニットと、演算器とを備え、
   このうちのエンコーダは、上記内輪相当部材の一端部に支持固定されると共に、この内輪相当部材と同心の被検出面を有し、且つ、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若しくはピッチを、この被検出面の幅方向の少なくとも一部でこの幅方向に応じて連続的に変化させたものであり、
   上記センサユニットは、上記カバーの内面に支持固定された合成樹脂製のセンサケースと、センサと、センサ基板とを備え、このうちのセンサケースは、その片側面を軸方向に関して上記転がり軸受ユニット側に向けた平板部と、この平板部の外周縁の少なくとも一部分から軸方向に関して上記転がり軸受ユニット側に延出する状態で設けられた延出部とを備えたものであり、上記センサは、検出部を上記被検出面に対向させた状態で上記延出部に支持されていて、この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、上記センサ基板は、上記平板部の片側面に自身の側面を接触させた状態で、上記センサケースに結合固定されたものであり、
   上記演算器は、上記センサの出力信号が変化するパターン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機能を有するものである、
   荷重測定装置付転がり軸受ユニットであって、
   上記センサケースの複数個所に係合部を、上記センサ基板の複数個所でこれら各係合部と整合する部分に被係合部を、それぞれ形成すると共に、これら各係合部をこれら各被係合部に係合させる事により、上記センサケースに対する上記センサ基板の位置決めを図った状態で、このセンサケースに対しこのセンサ基板を結合固定した事を特徴とする、
   荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
2. 少なくとも一部の被係合部が、センサ基板の２個所以上に形成した通孔であり、少なくとも一部の係合部が、これら各通孔にがたつきなく挿通可能なものである、請求項１に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
3. 少なくとも一部の被係合部が、センサ基板の外周縁の２個所以上に形成した切り欠きであり、少なくとも一部の係合部が、これら各切り欠きにがたつきなく係合可能なものである、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
4. 各通孔に挿通した各係合部の先端部で、これら各通孔から突出した部分を、それぞれセンサ基板のうちこれら各通孔の周囲部分に溶着した、請求項２〜３のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
5. センサケースを構成する平板部の片側面とセンサ基板の側面とを接着固定している、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
   

Images