JP2009019880A - 転がり軸受ユニットの状態量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの接地面から入力されたアキシアル荷重がハブ２に過渡的に作用する状況で、車輪の回転速度を表す信号としてＡＢＳの制御に使用される、何れか１個のセンサの出力信号のピッチ精度が見掛け上悪化するのを十分に抑えられる構造を実現する。
【解決手段】エンコーダ４の被検出面（外周面）の上端部に対向させた１対のセンサ６ａ₃ 、６ｂ₃ と、側端部に対向させた１対のセンサ６ａ₂ 、６ｂ₂ とのうち、何れか１個のセンサの出力信号を、車輪の回転速度を表す信号としてＡＢＳの制御に使用する。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９

Description

この発明は、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の相対変位及びこれら両軌道輪同士の間に作用する外力の他、この回転側軌道輪の回転速度を測定する為に利用する、転がり軸受ユニットの状態量測定装置の改良に関する。

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、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５〜８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、回転側軌道輪であるハブ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５、９、１１、１４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５、９、１１、１４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。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「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で形成（各透孔を「ハ」字形に配置）しても良い。

又、上記カバー５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５は、その外端部をこの外輪１の内端部に締り嵌めで内嵌固定した円筒部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１対のセンサ６ａ、６ｂは、上記カバー５を構成する円筒部１１の内周面の円周方向の一部（図示の例では、下端部）に保持している。これら両センサ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、図５、７に示す様に、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（θ＝０度の位置に存在する部分）｝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転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合、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８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８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８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８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８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、先発明の構造の第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、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、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器のメモリ中には、予め理論計算や実験により調べておいた、上記位相差｛実際には回転速度の影響をなくす為に、位相差を周期で除した位相差比（位相差／１周期）。以下同じ。｝と、上記アキシアル方向の相対変位又は荷重との関係を、計算式やマップ等の型式で記憶させておく。

又、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、特願２００６−１４３０９７、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。図９〜１０は、このうちの特願２００６−３４５８４９に開示された発明に対応する、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する先発明の構造の第２例を示している。この先発明の構造の第２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、それぞれが１対のセンサ６ａ_i 、６ｂ_i （ｉ＝１、２、３）から成るセンサ組を３組設けている。そして、車両への組み付け状態（使用状態）で、これら３つのセンサ組を構成する１対のセンサ６ａ_i 、６ｂ_i （ｉ＝１、２、３）の検出部を、それぞれエンコーダ４の被検出面の下端部（θ＝０度の位置に存在する部分）と側端部（θ＝＋９０度の位置に存在する部分）と上端部（θ＝＋１８０度の位置に存在する部分）とに対向させている。詳しい説明は省略するが、この様な先発明の構造の第２例によれば、上記各センサ６ａ_i 、６ｂ_i （ｉ＝１、２、３）の出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、多方向の変位（並進変位、傾き）或は外力（荷重、モーメント）を求める事ができる。

次に、図１１〜１３は、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する、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５を介して支持した１対のセンサ６ａ、６ｂを、このカバー５を構成する円筒部１１の内周面の上下両端部に１つずつ保持している。そして、これら両センサ６ａ、６ｂ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（θ＝０度及び１８０度の位置に存在する部分）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触部である接地面Ｐから入力される。この接地面Ｐは、上記ハブ２の中心軸よりも径方向外方｛下方（θ＝０度の方向）｝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Ｐ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。

次に、図１４〜１６は、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する、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５を介して支持した１個のセンサ６ａを、このカバー５を構成する円筒部１１の内周面の円周方向の一部（図示の例では、下端部）に保持している。そして、この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（θ＝０度の位置に存在する部分）｝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。

ところで、上述した様な各転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合、１乃至複数個のセンサ｛６ａ、６ｂ、６ａ_i 、６ｂ_i （ｉ＝１、２、３）｝のうちの何れか１個のセンサの出力信号は、外輪１とハブ２との間の相対変位やこれら外輪１とハブ２との間に作用する外力を算出する為に使用されるだけでなく、車輪の回転速度を表す信号として、ＡＢＳの制御にも使用される。このＡＢＳの制御では、車輪の回転速度を表す信号に対し、良好なピッチ（回転角ピッチ）精度が要求される。

ところが、上述した各転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合には、エンコーダ（４、４ａ、４ｂ）のアキシアル方向変位に伴って、上記出力信号の位相が変化する様に設計されている。この為、例えば上記エンコーダ（４、４ａ、４ｂ）の形状誤差や組付け誤差に起因して、このエンコーダ（４、４ａ、４ｂ）の被検出面に回転１次振れ等のアキシアル方向振れが発生すると、上記出力信号のピッチ精度が悪化する。又、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が過渡的に作用している｛上記エンコーダ（４、４ａ、４ｂ）のアキシアル方向変位が変化している｝最中には、上記出力信号のピッチ精度が見掛け上悪化する（実際にピッチ精度が変化する訳ではないが、センサが検出するピッチが変化する）。

これらのうち、上記被検出面のアキシアル方向振れによるピッチ精度の悪化は、上記エンコーダ（４、４ａ、４ｂ）の形状精度や組付け精度を向上させる事によって改善できる。但し、この方法では、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が過渡的に作用する事によるピッチ精度の見掛け上の悪化は改善できない。

特開２００６−１１３０１７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

本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、上述の様な事情に鑑み、接地面から入力されるアキシアル荷重が外輪とハブとの間に過渡的に作用する状況で、ＡＢＳの制御に使用される、何れか１個のセンサの出力信号のピッチ精度が見掛け上悪化する事を抑えられる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、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止側軌道輪と、回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側軌道輪と、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備える。これと共に、使用時に上記両軌道輪同士の間に作用するアキシアル荷重が、これら両軌道輪の中心軸に対し径方向にオフセットした位置から入力される。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、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たもので、円筒状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ピッチ若しくは位相を、この被検出面の幅方向に応じて連続的に変化させている。
又、上記センサ装置は、１乃至複数個のセンサを備えると共に、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た状態で、使用時にも回転しない部分に支持されている。又、上記１乃至複数個のセンサはそれぞれ、上記回転側軌道輪の回転に伴い、上記被検出面のうち上記検出部を対向させた部分の特性変化に対応してその出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報（１対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差、又は、１個のセンサの出力信号のデューティ比）に基づいて、上記両軌道輪同士の間の相対変位と、これら両軌道輪同士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。
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１乃至複数個のセンサのうちの何れか１個のセンサの出力信号は、上記状態量を測定する為に使用されると共に、上記回転側軌道輪の回転速度を測定する為に使用される。そして、使用状態で当該何れか１個のセンサの検出部は、上記被検出面のうちで、径方向に関する上記アキシアル荷重の反入力側半部及びこの反入力側半部の円周方向両端部の周辺部分［図１に示す様に、エンコーダＥから見てθ＝０度の方向に存在する位置Ｐを、上記アキシアル荷重の入力位置とした場合に、＋７０度≦θ≦＋２９０度｛好ましくは＋８０度≦θ≦＋２８０度（より好ましくは＋９０度≦θ≦＋２７０度）｝の範囲に存在する部分］のうちの、何れか１個所に対向している。

又、本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、転がり軸受ユニットを自動車の車輪支持用のハブユニットとする。そして、使用状態で、静止側軌道輪を自動車の懸架装置に支持し、回転側軌道輪であるハブに車輪を結合固定する。この様な構成を採用する場合、上記両軌道輪同士の間に作用するアキシアル荷重は、上記車輪を構成するタイヤの外周面と路面との接触部（接地面）から入力される。従って、使用状態で当該何れか１個のセンサの検出部は、上記エンコーダの被検出面の上部乃至側部のうちの、何れか１個所に対向させる。

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、回転側軌道輪の中心軸に対し径方向にオフセットした位置から入力されるアキシアル荷重が、この回転側軌道輪に過渡的に作用する状況で、この回転側軌道輪の回転速度を表す信号として使用される、何れか１個のセンサの出力信号のピッチ精度が見掛け上悪化する事を十分に抑えられる。この理由に就いて、以下に説明する。

本発明の対象となる転がり軸受ユニットの様に、回転側軌道輪に作用するアキシアル荷重が、この回転側軌道輪の中心軸に対し径方向にオフセットした位置から入力される場合、上記アキシアル荷重は上記両軌道輪同士の間に、純アキシアル荷重としてではなく、これら両軌道輪の中心軸と上記入力位置とを含む仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。この為、上記両軌道輪同士の間に生じる相対変位は、上記純アキシアル荷重に基づいて生じる並進変位と、上記モーメントに基づいて生じる傾き変位とが合成されたものとなる。従って、センサの検出部に対して生じる上記被検出面のアキシアル方向変位は、この検出部を配置する円周方向位置によって異なった大きさになる。

この事を具体的に説明する為に、今、図１に示す様に、使用状態でのエンコーダＥの被検出面（外周面）の円周方向位置を、角度θで表すと共に、図示しない回転側軌道輪に作用するアキシアル荷重が、上記エンコーダＥから見てθ＝０度の方向に存在する、位置Ｐから入力されると仮定する。この場合に、θ＝０度、±９０度、＋１８０度の各位置に於ける、上記アキシアル荷重と上記被検出面のアキシアル方向変位との関係は、それぞれ図２に示す様になる。この図２から明らかな様に、上記アキシアル荷重に対する上記アキシアル方向変位の変化量は、θ＝０度の位置よりも、θ＝＋１８０度の位置で少なくなり、更には、このθ＝＋１８０度の位置よりも、θ＝±９０度の位置で少なくなる事が分かる。この様な結果が得られる理由は、上記純アキシアル荷重に基づいて生じる上記アキシアル方向変位と、上記モーメントに基づいて生じる上記アキシアル方向変位とが、上記アキシアル荷重の入力側半部（θ≦＋９０度、及び、θ≧＋２７０度の範囲に存在する部分）のうちその両端部（θ＝±９０度の位置に存在する部分）を除く部分で互いに同じ向きになると共に、上記アキシアル荷重の反入力側半部（＋９０度≦θ≦＋２７０度の範囲に存在する部分）のうちその両端部（θ＝±９０度の位置に存在する部分）を除く部分で互いに逆向きになる為である。更には、上記モーメントに基づいて生じる上記アキシアル方向変位が、上記入力側半部と上記反入力側半部との連続部（θ＝±９０度の位置に存在する部分）で０となると共に、上記アキシアル荷重の入力側端部（θ＝０度の位置に存在する部分）又は反入力側端部（θ＝＋１８０度の位置に存在する部分）に近い部分程大きくなる為である。

以上の話をまとめると、上記アキシアル荷重に対する上記アキシアル方向変位の変化量は、このアキシアル荷重の反入力側半部及びこの反入力側半部の円周方向両端部の周辺部分（＋７０度≦θ≦＋２９０度の範囲に存在する部分）で、それ以外の部分（θ＜＋７０度、及び、θ＞＋２９０度の範囲に存在する部分）に比べて少なくなる。この為、当該部分（＋７０度≦θ≦＋２９０度の範囲に存在する部分）のうちの何れか１個所に、上記何れか１個のセンサの検出部を対向させている本発明の場合には、上記アキシアル荷重が上記回転側軌道輪に過渡的に作用する状況で、上記何れか１個のセンサの出力信号のピッチ精度が見掛け上悪化する事を十分に抑えられる。

［実施の形態の第１例］
図３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、エンコーダ４の被検出面（外周面）に対する、１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部の対向位置にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５、６、８に示した先発明の構造の第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。

本例の場合には、使用状態（車両への組付け状態）で、上記１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部を、それぞれ上記エンコーダ４の被検出面の上端部（θ＝＋１８０度の位置に存在する部分）に対向させている。そして、これら両センサ６ａ、６ｂのうちの何れか一方のセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号を、車輪の回転速度を表す信号として、ＡＢＳの制御に使用する。こ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、タイヤの接地面Ｐから入力されてハブ２（図５参照）に作用するアキシアル荷重に対する、上記被検出面のアキシアル方向変位の変化量は、この被検出面の下端部（θ＝０度の位置に存在する部分）に比べて、この被検出面の上端部で十分に少なくなる（前述の図２参照）。この為、この被検出面の上端部に上記１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部を対向させた本例の場合には、上記アキシアル荷重が上記ハブ２に過渡的に作用する状況で、前述の図２の鎖線と破線との比較から分かる様に、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号のピッチ精度が見掛け上悪化する事を十分に抑えられる。従って、上記ＡＢＳの制御を的確に行なえる。

［実施の形態の第２例］
図４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。尚、本例の特徴も、エンコーダ４の被検出面（外周面）に対する、１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部の対向位置にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５、６、８に示した先発明の構造の第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。

本例の場合には、使用状態（車両への組付け状態）で、上記１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部を、それぞれ上記エンコーダ４の被検出面の側端部（θ＝＋９０度の位置に存在する部分）に対向させている。そして、これら両センサ６ａ、６ｂのうちの何れか一方のセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号を、車輪の回転速度を表す信号として、ＡＢＳの制御に使用する。こ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、タイヤの接地面Ｐから入力されてハブ２（図５参照）に作用するアキシアル荷重に対する、上記被検出面のアキシアル方向変位の変化量は、図２の鎖線と実線との比較から分かる様に、この被検出面の下端部（θ＝０度の位置に存在する部分）に比べて、この被検出面の側端部で｛この被検出面の上端部（θ＝＋１８０度の位置に存在する部分）よりも更に｝十分に少なくなる。この為、この被検出面の側端部に上記１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部を対向させた本例の場合には、上記アキシアル荷重が上記ハブ２に過渡的に作用する状況で、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号のピッチ精度が見掛け上悪化する事を十分に抑えられる。従って、上記ＡＢＳの制御を的確に行なえる。

［実施の形態の第３例］
次に、本発明の実施の形態の第３例に就いて、前述した先発明の構造の第２例を示す、図９〜１０を参照しつつ説明する。本例の場合には、使用状態（車両への取付け状態）で、エンコーダ４の被検出面（外周面）の上端部（θ＝＋１８０度の位置に存在する部分）に対向させた１対のセンサ６ａ₃ 、６ｂ₃ と、同じく側端部（θ＝＋９０度の位置に存在する部分）に対向させた１対のセンサ６ａ₂ 、６ｂ₂ との、合計４個のセンサのうちの、何れか１個のセンサの出力信号を、車輪の回転速度を表す信号として、ＡＢＳの制御に使用する。こ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も、上述した実施の形態の第１〜２例の場合と同様の理由により、タイヤの接地面Ｐから入力されたアキシアル荷重がハブ２に過渡的に作用する状況で、上記何れか１個のセンサの出力信号のピッチ精度が悪化する事を十分に抑えられる。従って、上記ＡＢＳの制御を的確に行なえる。

［実施の形態の第４例］
次に、本発明の実施の形態の第４例に就いて、前述した先発明の構造の第３例を示す、図１１〜１２を参照しつつ説明する。本例の場合には、使用状態（車両への取付け状態）で、エンコーダ４ａの被検出面（外周面）の上端部（θ＝＋１８０度の位置に存在する部分）に対向させたセンサ６ｂの出力信号を、車輪の回転速度を表す信号として、ＡＢＳの制御に使用する。こ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も、前述の図３に示した実施の形態の第１例の場合と同様の理由により、タイヤの接地面Ｐから入力されたアキシアル荷重がハブ２に過渡的に作用する状況で、上記何れか１個のセンサの出力信号のピッチ精度が悪化する事を十分に抑えられる。従って、上記ＡＢＳの制御を的確に行なえる。

尚、本発明は、前述の図１４〜１５に示した先発明の構造の第４例にも適用可能である。例えば、上記先発明の構造の第４例に於いて、（前述の図３〜４に示した実施の形態の第１〜２例の場合と同様、）１個のセンサ６ａの検出部をエンコーダ４ｂの被検出面（外周面）の上端部（θ＝＋１８０度の位置に存在する部分）又は側端部（θ＝＋９０度の位置に存在する部分）に対向させれば、タイヤの接地面Ｐから入力されたアキシアル荷重がハブ２（図１４参照）に過渡的に作用する状況で、上記１個のセンサの出力信号のピッチ精度が見掛け上悪化する事を十分に抑えられる。従って、この１個のセンサの出力信号を使用して、ＡＢＳの制御を的確に行なえる。

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、各種の構造に適用可能である。例えば、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）にも適用可能である。

エンコーダの円周方向位置を説明する為の図。 回転側軌道輪に作用するアキシアル荷重と、エンコーダの被検出面のアキシアル方向変位との関係を、この被検出面の異なる円周方向位置毎に示す線図。 本発明の実施の形態の第１例を示す、エンコーダの一部及びセンサを軸方向内方から見た図。 同第２例を示す、図３と同様の図。 転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する、先発明の構造の第１例を示す断面図。 この先発明の構造の第１例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 エンコーダの一部及びセンサを、図５の右方から見た図。 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。 転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する、先発明の構造の第２例を示す断面図。 エンコーダの一部及びセンサを、図９の右方から見た図。 転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する、先発明の構造の第３例を示す断面図。 この先発明の構造の第３例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 エンコーダの一部及びセンサを、図１１の右方から見た図。 転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する、先発明の構造の第４例を示す断面図。 この先発明の構造の第４例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 エンコーダの一部及びセンサを、図１４の右方から見た図。

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、６ａ_i 、６ｂ_i （ｉ＝１、２、３） 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 円筒部
１２ 底板部

Claims (2)

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、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止側軌道輪と、回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側軌道輪と、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えると共に、使用時に上記回転側軌道輪に作用するアキシアル荷重が、この回転側軌道輪の中心軸に対し径方向にオフセットした位置から入力されるものであり、
   上記状態量測定装置は、エンコーダと、センサ装置と、演算器とを備え、
   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たもので、円筒状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ピッチ若しくは位相を、この被検出面の幅方向に応じて連続的に変化させており、
   上記センサ装置は、１乃至複数個のセンサを備えると共に、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た状態で、使用時にも回転しない部分に支持されており、且つ、上記１乃至複数個のセンサはそれぞれ、上記回転側軌道輪の回転に伴い、上記被検出面のうち上記検出部を対向させた部分の特性変化に対応してその出力信号を変化させるものであり、
   上記演算器は、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、上記両軌道輪同士の間の相対変位と、これら両軌道輪同士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１乃至複数個のセンサのうちの何れか１個のセンサの出力信号は、上記状態量を測定する為に使用されると共に、上記回転側軌道輪の回転速度を測定する為に使用されるものであり、且つ、使用状態で当該何れか１個のセンサの検出部は、上記被検出面のうちで、径方向に関する上記アキシアル荷重の反入力側半部及びこの反入力側半部の円周方向両端部の周辺部分のうちの、何れか１個所に対向してい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. 転がり軸受ユニットが自動車の車輪支持用のハブユニットであり、使用状態で静止側軌道輪が自動車の懸架装置に支持されると共に、回転側軌道輪であるハブに車輪が結合固定され、且つ、この回転側軌道輪に作用するアキシアル荷重が、上記車輪を構成するタイヤの外周面と路面との接触部から入力される、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。

Images