JP2008292223A - 転がり軸受ユニットの状態量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダ４及びセンサ６ａ、６ｂを取り付けた転がり軸受ユニット１１、１１と組み合わせて使用する、車体側に設ける状態量演算器１２として好ましい構造を実現する。
【解決手段】上記状態量演算器１２を、演算部であるＣＰＵ１６に、記憶部であるフラッシュメモリ１７を内蔵して成るものとする。そして、この状態量演算器１２を、車両に搭載した上記各転がり軸受ユニット１１、１１とは別体の電子制御装置１３に組み込んで設置する。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

この発明に係る転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、転がり軸受ユニットを構成するハブと静止側軌道輪との間に作用する外力等の状態量を測定する為に利用する。更に、この求めた状態量を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用する。

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、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、特殊なエンコーダを使用して、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３〜５は、この特許文献１に記載された構造ではないが、この特許文献１に記載された構造と同じ荷重の測定原理を採用している、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する従来構造の第１例を示している。この従来構造の第１例は、使用時にも回転しない静止側軌道輪である外輪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３、６、８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３、６、８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の内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー５の内側に、１対のセンサ６ａ、６ｂを保持すると共に、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部を、上記エンコーダ４の被検出面である外周面に近接対向させている。

このうちのエンコーダ４は、磁性金属板製である。このエンコーダ４の先半部（軸方向内半部）には、透孔７、７と柱部８、８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「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特性変化部９とし、軸方向内半部を第二特性変化部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、互いに独立した状態と（各透孔を「ハ」字形に配置）しても良い。又、測定精度は劣るが、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１対のセンサ６ａ、６ｂ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。そして、これら両センサ６ａ、６ｂのうち、一方のセンサ６ａの検出部を上記第一特性変化部９に、他方のセンサ６ｂの検出部を上記第二特性変化部１０に、それぞれ近接対向させている。これら両センサ６ａ、６ｂ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（図示の例では、下端部）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、中立状態で、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６ａ、６ｂ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。

上述の様に構成する従来構造の第１例の場合、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６ａ、６ｂ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６ａ、６ｂの検出部は、図５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６ａ、６ｂ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５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６ａ、６ｂの検出部は、図５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６ａ、６ｂ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５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６ａ、６ｂの検出部は、図５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６ａ、６ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様に、上記（Ｂ）の場合とは逆方向にずれる。

上述の様に、従来構造の第１例の場合には、上記両センサ６ａ、６ｂ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作用方向（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方向）に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重（相対変位）により上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重（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６ａ、６ｂ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の作用方向及び大きさを求められる。

尚、実際には、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比（位相差／１周期、請求項１、４に記載した「１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報」）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が、この算出処理は、図示しない状態量演算器により行なう。この為、この状態量演算器の記憶部には、予め理論計算や実験により調べておいた、上記位相差比と、上記アキシアル方向の相対変位又は荷重との関係を表す式又はマップを記憶させておく。

又、上述した従来構造の第１例の場合には、それぞれの検出部を第一、第二両特性変化部９、１０に対向させた１対のセンサ６ａ、６ｂから成るセンサ組を１組だけ設けている。これに対し、図示は省略するが、特許文献２、特願２００６−３４５８４９には、それぞれが１対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多方向の変位或は外力を求められる構造が開示されている。

次に、図６〜７は、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する、従来構造の第２例を示している。この従来構造の第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５を介して支持した１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部を、上記被検出面の上下２個所位置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６ａ、６ｂ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。従って、これら両センサ６ａ、６ｂ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作用方向及び大きさを求められる。

尚、本例の場合も、実際には、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比に基づいて上記アキシアル荷重を算出するが、この算出処理は、図示しない状態量演算器により行なう。この為、この状態量演算器の記憶部には、予め理論計算や実験により調べておいた、上記位相差比と、上記アキシアル荷重との関係を表す式又はマップを記憶させておく。

次に、図８〜９は、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する、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、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５を介して支持した１個のセンサ６ａの検出部を、被検出面である、上記エンコーダ４ｂの先半部外周面の円周方向一部（図示の例では、下端部）に近接対向させている。この様に構成する従来構造の第３例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記外輪１とハブ２とが軸方向に相対変位すると、上記センサ６ａ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。従って、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の向き及び大きさ、更には上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。

尚、本例の場合も、上記センサ６ａの出力信号のデューティ比（請求項１、４に記載した「１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報」）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、図示しない状態量演算器により行なう。この為、この状態量演算器の記憶部には、予め理論計算や実験により調べておいた、上記デューティ比と、上記アキシアル方向の相対変位又は荷重との関係を表す式又はマップを記憶させておく。

ところで、上述した様な各従来構造の場合、１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報（位相差比、デューティ比）と状態量（変位、外力）との関係（軸受情報）は、同種の製品（転がり軸受ユニットの状態量測定装置）同士の間で互いに一致している事が好ましい。ところが、実際には、製造誤差がある為、同種の製品同士の間であっても、上記軸受情報を互いに一致させる事は難しい。従って、総ての製品で正確な状態量測定を行なえる様にすべく、これら各製品を構成する状態量演算器の記憶部には、一律に同じ軸受情報を記憶させるのではなく、上記各製品毎に求めた軸受情報を記憶させるのが好ましい。

この場合に、上記各製品毎の軸受情報は、例えば特許文献３に記載された方法等により求める事ができる。又、この様に求めた各製品毎の軸受情報を、これら各製品を構成する状態量演算器の記憶部に記憶させる作業は、これら各製品を構成する状態量演算器とエンコーダ４及びセンサ４ａ（４ｂ）を組み付けた転がり軸受ユニット１１とをセットで出荷する場合には、この出荷前に行なえる。但し、セットで出荷しない場合（例えば、それぞれの出荷元が異なる場合や、何れか一方のみを交換品として出荷する場合）には、上記記憶させる作業は、車両への組み付け段階で行なう事になる。

この様にセットで出荷しない場合に関して、例えば上記特許文献３には、出荷前に求めた軸受情報を、無線ＩＣタグに記憶させておき、車両への組み付け後にこの軸受情報を、状態量演算器の記憶部に記憶させる方法等が記載されている。

特開２００６−３１７４２０号公報 特開２００６−３２２９２８号公報 特開２００６−１９４６７３号公報

本発明は、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に好ましく採用できる、状態量演算器のより具体的な構造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状態量測定装置は、転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、使用時に車両の懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止側軌道輪と、複数個の転動体を介してこの静止側軌道輪と同心に支持され、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ハブとを備える。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、状態量演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記ハブの一部に直接又は他の部材を介して支持固定されている。そして、この回転側軌道輪と同心に設けた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、この幅方向に関して連続的に変化させている。
又、上記センサ装置は、１乃至複数個のセンサを備えたもので、この１乃至複数個のセンサの検出部を上記被検出面に対向させると共に、このうちの少なくとも１個のセンサの検出部を、上記被検出面のうちで、上記特性変化の位相若しくはピッチが幅方向に関して連続的に変化する部分に対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持固定されている。又、上記１乃至複数個のセンサはそれぞれ、上記被検出面のうち検出部を対向させた部分の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記状態量演算器は、上記転がり軸受ユニットと別体であり、上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報に基づいて、上記ハブと上記静止側軌道輪との間の相対変位と、これらハブと静止側軌道輪との間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有する演算部と、この演算部が当該状態量を算出する際に利用する、上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報と当該状態量との関係を記憶させた記憶部とを備える。

特に、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いては、上記状態量演算器は、使用時に上記車両に搭載された上記転がり軸受ユニットとは別体の電子制御装置に組み込まれる状態で設置されると共に、この電子制御装置に組み込まれる状態で設置された後に、上記記憶部に上記関係を記憶させたものである。
更に、本発明のうち、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いては、上記演算部がＣＰＵ（Central Processing Unit ）又はＤＳＰ（Digital Signal Processer）であると共に、上記記憶部がＥＥＰＲＯＭ（Electronical Erasable and Programmable Read Only Memory ）である。尚、例えばフラッシュメモリは、このＥＥＰＲＯＭの一種である。
これに対し、請求項４に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いては、上記演算部がＣＰＵ又はＤＳＰであると共に、上記記憶部が、リチウム電池等のバッテリによりバックアップされたＲＡＭ（Random Access Memory）である。

尚、上記記憶部に上記関係を記憶させる際には、この関係を上記電子制御装置の外部（例えば、運転席の足元や転がり軸受ユニットの設置部周辺等）から上記状態量演算器に送信する必要がある。この際の送信方式としては、有線方式｛例えば、ＣＡＮ（Control Area Network）等の車載ネットワークを構成する配線や専用線を利用したシリアル通信やパラレル通信で送信する方式｝を採用する事もできるし、無線方式（例えば、前述した様な、無線ＩＣタグから無線で送信する方式）を採用する事もできる。但し、無線方式を採用する場合には、上記状態量演算器側に受信アンテナを設置しておく必要がある。

上述の請求項１に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した様に、記憶部であるＥＥＰＲＯＭを、演算部であるＣＰＵ又はＤＳＰに内蔵する。
又は、例えば請求項３に記載した様に、記憶部であるＥＥＰＲＯＭを、演算部であるＣＰＵ又はＤＳＰと別個に（このＣＰＵ又はＤＳＰの周辺に）設ける。

又、上述の請求項４に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した様に、記憶部である、バッテリによりバックアップされたＲＡＭを、演算部であるＣＰＵ又はＤＳＰに内蔵する。これと共に、上記バッテリによるバックアップを、上記ＲＡＭを内蔵した上記ＣＰＵ又はＤＳＰの全体に対して行なう。
又は、請求項６に記載した様に、記憶部である、バッテリによりバックアップされたＲＡＭを、演算部であるＣＰＵ又はＤＳＰと別個に（このＣＰＵ又はＤＳＰの周辺に）設ける。

又、上述の請求項１〜６に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項７に記載した様に、車両に搭載された電子制御装置を、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）のコントローラと、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）のコントローラと、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）のコントローラと、電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）のコントローラとのうちの、何れか１個のコントローラとする。

上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置によれば、状態量演算器として好ましく採用できる、より具体的な構造を実現できる。
特に、請求項１〜３に記載した発明の場合には、状態量演算器が、ＣＰＵ又はＤＳＰ（演算部）にＥＥＰＲＯＭ（記憶部）を内蔵した構造や、ＣＰＵ又はＤＳＰ（演算部）の周辺にＥＥＰＲＯＭ（記憶部）を配置した構造である。この為、これらＣＰＵ又はＤＳＰ（演算部）及びＥＥＰＲＯＭ（記憶部）を基板に実装したままの状態で、このＥＥＰＲＯＭ（記憶部）に対して、１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報と状態量との関係（軸受情報）を、ＲＯＭライター等の機器を使用せずに、プログラムで書き込む（記憶させる）事ができる。又、同様に、軸受情報の消去や、修正された軸受情報の書き込みも行なえる。又、記憶部がＥＥＰＲＯＭである為、この記憶部がバッテリーによりバックアップされていなくても、状態量演算器の電源を切った際に、上記記憶部に記憶させてある上記軸受情報が消える事を防止できる。

又、請求項４〜６に記載した発明の場合には、状態量演算器の電源を切った際に、記憶部であるＲＡＭに記憶させてある軸受情報が消えるのを防止する為に、このＲＡＭをバッテリーによりバックアップしておく必要はあるが、それ以外の点に関しては、上記請求項１〜３に記載した発明と同様の効果を得られる。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、２、７に対応する、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、前述の図３〜５に示した従来構造の第１例を構成する（これら図３〜５には図示されていない）、状態量演算器１２の、より具体的な構造を実現する点にある。その他の部分の構造及び作用は、上記従来構造の第１例の場合と同様であるから、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。尚、図１は、２つの転がり軸受ユニット１１、１１の状態量測定装置の、車両（自動車）への組付け状態を示している。

本例の場合、上記２つの転がり軸受ユニット１１、１１の状態量測定装置は、１つの状態量演算器１２を互いに共用している。この状態量演算器１２は、上記各転がり軸受ユニット１１、１１とは別体であり、車両に搭載された電子制御装置（ＥＣＵ）１３に組み込んだ状態で設置している。本例の場合、この電子制御装置１３は、ＡＢＳと、ＴＣＳと、ＥＳＣと、ＥＰＳとのうちの、少なくとも１つの装置の制御を実行するコントローラである。この様な電子制御装置１３は、信号処理部１４と、車両制御演算器１５とを備える。そして、これら信号処理部１４と車両制御演算器１５との間に、上記状態量演算器１２を組み込んでいる。又、本例の場合、この状態量演算器１２は、演算部であるＣＰＵ１６に、記憶部であるフラッシュメモリ１７を内蔵して成る。このフラッシュメモリ１７には、上記２つの転がり軸受ユニット１１、１１の状態量測定装置のそれぞれに関する、１対のセンサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比と状態量（外輪１とハブ２との間のアキシアル方向の相対変位、又は、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）との関係を表す式又はマップ（軸受情報）を記憶させている。

本例の場合、上記フラッシュメモリ１７に上記各軸受情報を記憶させる作業は、図示の様に、上記２つの転がり軸受ユニット１１、１１の状態量測定装置を車両に組み付けた後に行なう。具体的には、この様に車両に組み付けた後、車室内の運転席付近に設置した入力コネクタ（図示せず）から、上記電子制御装置１３のＣＡＮコネクタ１８に向け、上記各軸受情報をＣＡＮ通信で送信する。この様にＣＡＮコネクタ１８に送信された上記各軸受情報は、ＣＡＮドライバ１９を通じて上記車両制御演算器１５に送信され、更にシリアル通信（又はパラレル通信）で上記状態量演算器１２に送信される。この結果、上記各軸受情報が、プログラムで上記フラッシュメモリ１７に記憶される。尚、上記シリアル通信（又はパラレル通信）を行なう為の配線は、上記車両制御演算器１５と上記状態量演算器１２との間で上記各軸受情報を送受信する為に利用される他、上記状態量演算器１２と上記車両制御演算器１５との間で上記状態量の算出結果やステータス等を送受信する為にも利用される。

又、本例の場合、自動車の運転時に、上記各転がり軸受ユニット１１、１１とは別体の上記電子制御装置１３には、上記各転がり軸受ユニット１１、１１からそれぞれ、１対のセンサ６ａ、６ｂの出力信号が送り込まれる。これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号は、これら両センサ６ａ、６ｂが電流出力型である場合には、上記信号処理部１４で信号処理（電流信号から電圧信号に変換し、必要に応じて互いの電圧レベルを合わせる処理）を施された後、上記状態量演算器１２に送り込まれる。これに対し、上記両センサ６ａ、６ｂが電圧出力型である場合には、上記信号処理部１４で必要に応じて信号処理（互いの電圧レベルを合わせる処理）を施された後、上記状態量演算器１２に送り込まれる。尚、上記信号処理部１４による信号処理は、上記両出力信号を、上記状態量演算器１２が取り扱い可能な信号に変換する為に行なう。

何れにしても、上記状態量演算器１２を構成するＣＰＵ１６は、この状態量演算器１２に送り込まれた上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相差比に基づき、上記フラッシュメモリ１７に記憶されている上記各軸受情報を利用して、上記各転がり軸受ユニット１１、１１に関する状態量を、これら各転がり軸受ユニット１１、１１毎に算出する。そして、これら各状態量の算出結果を、上記車両制御演算器１５に送り込む。更に、この車両制御演算器１５が、これら各状態量の算出結果を利用して、前記ＡＢＳ等の制御を実行すると共に、必要に応じて運転者に警報を発する。尚、本例の場合には、２つの転がり軸受ユニット１１、１１の状態量測定装置が、１つの状態量演算器１２を互いに共用する構造を採用しているが、本発明を実施する場合には、勿論、２つの転がり軸受ユニット１１、１１の状態量測定装置が、互いに別々の状態量演算器を備えた構造を採用する事もできる。

上述の様に、本例の転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合には、状態量演算器１２（フラッシュメモリ１７を内蔵したＣＰＵ１６）を、２つの転がり軸受ユニット１１、１１とは別体の電子制御装置１３に組み込んだまま（基板に実装したまま）の状態で、上記フラッシュメモリ１７に対して、上記２つの転がり軸受ユニット１１、１１の状態量測定装置に関する軸受情報を、ＲＯＭライター等の機器を使用せずに、プログラムで書き込む（記憶させる）事ができる。又、同様に、上記各軸受情報の消去や、修正されたこれら各軸受情報の書き込みも行なえる。又、上記状態量演算器１２の記憶部としてフラッシュメモリ１７（ＥＥＰＲＯＭの一種）を採用している為、このフラッシュメモリ１７がバッテリーによりバックアップされていなくても、上記状態量演算器１２の電源を切った際に、上記フラッシュメモリ１７に記憶させてある上記各軸受情報が消える事を防止できる。尚、本例の場合には、上記状態量演算器１２を、車両に搭載した上記電子制御装置１３に組み込んだ状態で設置している。この為、上記状態量演算器１２を上記各転がり軸受ユニット１１、１１と一体に設ける場合に比べて、この状態量演算器１２の振動温度環境を良好にできる。

［実施の形態の第２例］
次に、図２は、請求項１、３、７に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、電子制御装置１３ａに組み込む状態量演算器１２ａは、演算部であるＣＰＵ１６ａと、このＣＰＵ１６ａに対して別体に設けられた、記憶部であるＥＥＰＲＯＭ２０と、書き込み回路２１とを、図示の様に互いに接続して成る。本例の場合には、上記ＣＰＵ１６ａと上記ＥＥＰＲＯＭ２０とを互いに別体にしている為、上述した実施の形態の第１例の場合と同様にして、２つの転がり軸受ユニット１１、１１の状態量測定装置に関する軸受情報を上記ＥＥＰＲＯＭ２０に書き込む際には、上記書き込み回路２１が必要になる。

上述の様に構成する本例の転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合には、上記ＣＰＵ１６ａと上記ＥＥＰＲＯＭ２０とを互いに別体にし、且つ、別途、上記書き込み回路２１を設けている為、上記状態量演算器１２ａが大型化し、且つ、コストも余計にかかる。但し、この状態量演算器１２ａに要求される演算処理速度や他の機能等の条件から、演算部としてＥＥＰＲＯＭが内蔵されたＣＰＵを使用できない場合には、本例の構造が好ましく採用できる構造となる。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。

尚、上述した各実施の形態では、状態量演算器として、フラッシュメモリを内蔵したＣＰＵや、ＣＰＵの周辺にＥＥＰＲＯＭ及び書き込み回路を設置したものを採用した。但し、このＣＰＵに代えて、ＤＳＰを使用する構造を採用する事もできる。更には、上記フラッシュメモリや上記ＥＥＰＲＯＭに代えて、ＲＡＭを使用する構造を採用する事もできる。但し、この構造を採用する場合には、上記状態量演算器の電源が切れた際にも、上記ＲＡＭに記憶させてある軸受情報が消えない様にすべく、このＲＡＭを（単体で又は上記ＣＰＵ又はＤＳＰごと）リチウム電池等のバッテリーでバックアップする必要がある。又、使用時には、バッテリー切れにより上記ＲＡＭに記憶させてある軸受情報が消える事を防止すべく、バッテリーの残量を常に見張っておく必要がある。これらの事を考慮すると、上述した各実施の形態の様に、記憶部としてＥＥＰＲＯＭを使用する構造を採用する方が、上記軸受情報の保持を確実にできる点で優れていると言える。

又、上述した各実施の形態では、状態量演算器への軸受情報の送信を、ＣＡＮ通信で行なったが、これに代えて、前述した様な無線ＩＣタグによる無線送信で行なう事もできる。但し、この場合には、上記状態量演算器の側に受信アンテナを設置しておく必要がある。又、上記状態量演算器の記憶部には、上述した様な軸受情報の他、各転がり軸受ユニットの識別番号、生産年月日、その他の特性値等を記憶させる事もできる。

又、本発明は、上述した各実施の形態の構造に限らず、特許請求の範囲に記載された要件を満たす、各種の構造を対象として実施可能である。例えば、本発明は、前述の図６〜７に示した従来構造の第２例や、前述の図８〜９に示した従来構造の第３例を対象として実施する事もできる。又、本発明は、エンコーダとして永久磁石製のもの（被検出面にＳ極とＮ極とを交互に配置したもの）を組み込んだ構造（この構造では、センサ側に永久磁石を組み込む必要はない）や、エンコーダの被検出面を円輪面とし、且つ、この被検出面にセンサの検出部を軸方向に対向させる事で、静止側軌道輪とハブとの間に作用するラジアル荷重を測定可能とした構造を対象として実施する事もできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す回路図。 同第２例を示す回路図。 本発明を適用可能な、転がり軸受ユニットの状態量測定装置の従来構造の第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。 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。 本発明を適用可能な、転がり軸受ユニットの状態量測定装置の従来構造の第２例を示す断面図。 この第２例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 本発明を適用可能な、転がり軸受ユニットの状態量測定装置の従来構造の第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。

符号の説明

１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
４、４ａ、４ｂ エンコーダ
５ カバー
６ａ、６ｂ センサ
７、７ａ、７ｂ 透孔
８、８ａ、８ｂ 柱部
９ 第一特性変化部
１０ 第二特性変化部
１１ 転がり軸受ユニット
１２、１２ａ 状態量演算器
１３、１３ａ 電子制御装置
１４ 信号処理部
１５ 車両制御演算器
１６、１６ａ ＣＰＵ
１７ フラッシュメモリ
１８ ＣＡＮコネクタ
１９ ＣＡＮドライバ
２０ ＥＥＰＲＯＭ
２１ 書き込み回路

Claims (7)

1. 転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
   このうちの転がり軸受ユニットは、使用時に車両の懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止側軌道輪と、複数個の転動体を介してこの静止側軌道輪と同心に支持され、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ハブとを備えたものであり、
   上記状態量測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、状態量演算器とを備え、
   このうちのエンコーダは、上記ハブの一部に直接又は他の部材を介して支持固定され、この回転側軌道輪と同心に設けた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、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関して連続的に変化させたものであり、
   上記センサ装置は、１乃至複数個のセンサを備えたもので、この１乃至複数個のセンサの検出部を上記被検出面に対向させると共に、このうちの少なくとも１個のセンサの検出部を、上記被検出面のうちで、上記特性変化の位相が幅方向に関して連続的に変化する部分に対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持固定されており、且つ、上記１乃至複数個のセンサはそれぞれ、上記被検出面のうち検出部を対向させた部分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、
   上記状態量演算器は、上記転がり軸受ユニットと別体であり、上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報に基づいて、上記ハブと上記静止側軌道輪との間の相対変位と、これらハブと静止側軌道輪との間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有する演算部と、この演算部が当該状態量を算出する際に利用する、上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報と当該状態量との関係を記憶させた記憶部とを備えたものである、
   転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いて、
   上記状態量演算器は、使用時に上記車両に搭載された上記転がり軸受ユニットとは別体の電子制御装置に組み込まれる状態で設置されると共に、この電子制御装置に組み込まれる状態で設置された後に、上記記憶部に上記関係を記憶させたものであり、且つ、上記演算部がＣＰＵ又はＤＳＰであると共に、上記記憶部がＥＥＰＲＯＭである事を特徴とする転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
2. 記憶部であるＥＥＰＲＯＭを、演算部であるＣＰＵ又はＤＳＰに内蔵している、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
3. 記憶部であるＥＥＰＲＯＭを、演算部であるＣＰＵ又はＤＳＰと別個に設けている、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
4. 転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
   このうちの転がり軸受ユニットは、使用時に車両の懸架装置に支持固定された状態で回転しない静止側軌道輪と、複数個の転動体を介してこの静止側軌道輪と同心に支持され、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ハブとを備えたものであり、
   上記状態量測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、状態量演算器とを備え、
   このうちのエンコーダは、上記ハブの一部に直接又は他の部材を介して支持固定され、この回転側軌道輪と同心に設けた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、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関して連続的に変化させたものであり、
   上記センサ装置は、１乃至複数個のセンサを備えたもので、この１乃至複数個のセンサの検出部を上記被検出面に対向させると共に、このうちの少なくとも１個のセンサの検出部を、上記被検出面のうちで、上記特性変化の位相が幅方向に関して連続的に変化する部分に対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持固定されており、且つ、上記１乃至複数個のセンサはそれぞれ、上記被検出面のうち検出部を対向させた部分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、
   上記状態量演算器は、上記転がり軸受ユニットと別体であり、上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報に基づいて、上記ハブと上記静止側軌道輪との間の相対変位と、これらハブと静止側軌道輪との間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有する演算部と、この演算部が当該状態量を算出する際に利用する、上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報と当該状態量との関係を記憶させた記憶部とを備えたものである、
   転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いて、
   上記状態量演算器は、使用時に上記車両に搭載された上記転がり軸受ユニットとは別体の電子制御装置に組み込まれる状態で設置されると共に、この電子制御装置に組み込まれる状態で設置された後に、上記記憶部に上記関係を記憶させたものであり、且つ、上記演算部がＣＰＵ又はＤＳＰであると共に、上記記憶部がバッテリによりバックアップされたＲＡＭである事を特徴とする転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
5. 記憶部である、バッテリによりバックアップされたＲＡＭを、演算部であるＣＰＵ又はＤＳＰに内蔵すると共に、上記バッテリによるバックアップを、上記ＲＡＭを内蔵した上記ＣＰＵ又はＤＳＰの全体に対して行なっている、請求項４に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
6. 記憶部である、バッテリによりバックアップされたＲＡＭを、演算部であるＣＰＵ又はＤＳＰと別個に設けている、請求項４に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
7. 車両に搭載された電子制御装置が、アンチロックブレーキシステムのコントローラと、トラクションコントロールシステムのコントローラと、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のコントローラと、電動式パワーステアリング装置のコントローラとのうちの、何れか１個のコントローラである、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。

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