JP4543643B2 - 転がり軸受ユニットの荷重測定装置 - Google Patents

Description

この発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、例えば自動車、鉄道車両、各種搬送車等の移動体の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットの改良に関し、この転がり軸受ユニットに負荷される荷重（ラジアル荷重、アキシアル荷重）を測定し、上記移動体の運行の安定性確保を図る為に利用する。

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）、更にはビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）等の車両用走行安定装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定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の信号が必要になる。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（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、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、ラジアル荷重を測定するもので、図１７に示す様に構成している。懸架装置に支持される、静止輪であり外輪相当部材である外輪１の内径側に、車輪を結合固定する、回転輪であり内輪相当部材であるハブ２を支持している。このハブ２は、車輪を固定する為の回転側フランジ３をその軸方向外端部（軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外側。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に有するハブ本体４と、このハブ本体４の内端部（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で幅方向中央側。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に外嵌されてナット５により抑え付けられた内輪６とを備える。そして、上記外輪１の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを配置して、上記外輪１の内径側での上記ハブ２の回転を自在としている。

上記外輪１の軸方向中間部で複列の外輪軌道７、７の間部分に、この外輪１を直径方向に貫通する取付孔１０を、この外輪１の上端部にほぼ鉛直方向に形成している。そして、この取付孔１０内に、荷重測定用のセンサである、円杆状（棒状）の変位センサ１１を装着している。この変位センサ１１は非接触式で、先端面（下端面）に設けた検出面は、ハブ２の軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング１２の外周面に近接対向させている。上記変位センサ１１は、上記検出面と上記センサリング１２の外周面との距離が変化した場合に、その変化量に対応した信号を出力する。

上述の様に構成する従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記変位センサ１１の検出信号に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事ができる。即ち、車両の懸架装置に支持した上記外輪１は、この車両の重量により下方に押されるのに対して、車輪を支持固定したハブ２は、そのままの位置に止まろうとする。この為、上記重量が嵩む程、上記外輪１やハブ２、並びに転動体９ａ、９ｂの弾性変形に基づいて、これら外輪１の中心とハブ２の中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪１の上端部に設けた、上記変位センサ１１の検出面と上記センサリング１２の外周面との距離は、上記重量が嵩む程短くなる。そこで、上記変位センサ１１の検出信号を制御器に送れば、予め実験等により求めた関係式或はマップ等から、当該変位センサ１１を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事ができる。この様にして求めた、各転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づいて、ＡＢＳを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる。

尚、図１７に示した従来構造は、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重に加えて、上記ハブ２の回転速度も検出自在としている。この為に、前記内輪６の内端部にセンサロータ１３を外嵌固定すると共に、上記外輪１の内端開口部に被着したカバー１４に回転速度検出用センサ１５を支持している。そして、この回転速度検出用センサ１５の検知部を、上記センサロータ１３の被検出部に、検出隙間を介して対向させている。

上述の様な回転速度検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの使用時、車輪を固定したハブ２と共に上記センサロータ１３が回転し、このセンサロータ１３の被検知部が上記回転速度検出用センサ１５の検知部の近傍を走行すると、この回転速度検出用センサ１５の出力が変化する。この様にして回転速度検出用センサ１５の出力が変化する周波数は、上記車輪の回転数に比例する。従って、この回転速度検出用センサ１５の出力信号を図示しない制御器に送れば、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。

上述の様な従来構造の第１例の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に加わるラジアル荷重を測定する為のものであるが、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造も、特許文献２等に記載されて、従来から知られている。図１８は、この特許文献２に記載された、アキシアル荷重を測定する為の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、回転輪であり内輪相当部材であるハブ２ａの外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ３ａを固設している。又、静止輪であり外輪相当部材である外輪１ａの外周面に、この外輪１ａを懸架装置を構成するナックル１６に支持固定する為の、固定側フランジ１７を固設している。そして、上記外輪１ａの内周面に形成した複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２ａの外周面に形成した複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを転動自在に設ける事により、上記外輪１ａの内径側に上記ハブ２ａを回転自在に支持している。

更に、上記固定側フランジ１７の内側面複数個所で、この固定側フランジ１７を上記ナックル１６に結合する為のボルト１８を螺合する為のねじ孔１９を囲む部分に、それぞれ荷重センサ２０を添設している。上記外輪１ａを上記ナックル１６に支持固定した状態でこれら各荷重センサ２０は、このナックル１６の外側面と上記固定側フランジ１７の内側面との間で挟持される。

この様な従来構造の第２例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル１６との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル１６の外側面と上記固定側フランジ１７の内側面とが、上記各荷重センサ２０を、軸方向両面から強く押し付け合う。従って、これら各荷重センサ２０の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル１６との間に加わるアキシアル荷重を求める事ができる。又、図示はしないが、特許文献３には、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。

前述の図１７に示した従来構造の第１例の場合、変位センサ１１により、外輪１とハブ２との径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサ１１として、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。

又、上述の図１８に示した従来構造の第２例の場合、ナックル１６に対し外輪１ａを支持固定する為のボルト１８と同数だけ、荷重センサ２０を設ける必要がある。この為、荷重センサ２０自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。

この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する１対の列の転動体（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、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明を行なった（特願２００３−１７１７１５号、１７２４８３号）。この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重の作用方向が偏っていた場合に就いては特に考慮していない。従って、ラジアル荷重が、転がり軸受ユニットの軸方向に関して上記両列の中央部近傍に、アキシアル荷重がこの転がり軸受ユニットの中心部（中心軸）近傍に作用する場合を除いて、算出したラジアル荷重又はアキシアル荷重の値と、実際に作用するラジアル荷重又はアキシアル荷重の値との間に差が生じる。自動車等の移動体の運行の安定性確保を高次元で図る為には、この差を無視できなくなる可能性があり、この差を低減する技術の実現が望まれる。

特開２００１−２１５７７号公報 特開平３−２０９０１６号公報 特公昭６２−３３６５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、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の作用方向が偏っていた場合でも、この荷重の偏りが、この荷重の変動と各列の転動体の公転速度の変化量との関係に及ぼす影響を低減して、或は、荷重の偏りに基づく、この荷重の変動と各列の転動体の公転速度の変化量との関係に及ぼす影響に拘らず、この荷重を精度良く測定できる転がり軸受ユニットの荷重測定装置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荷重測定装置は、何れも、静止輪と、回転輪と、転動体と、少なくとも１対の公転速度検出用センサと、演算器とを備える。
このうちの静止輪は、使用時にも回転しない。
又、上記回転輪は、上記静止輪と同心に配置されて使用時に回転する。
又、上記転動体は、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ２列以上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、少なくとも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ている。
又、上記各公転速度検出用センサは、接触角の方向が互いに異なる１対の列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する。
又、上記演算器は、上記各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、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する。

そして、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、上記各列の転動体の接触角を互いに異ならせる事により、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重の偏りが、この荷重の変動と上記各列の転動体の公転速度の変化量との関係に及ぼす影響を低減している。尚、上記接触角を互いに異ならせるのは、転がり軸受ユニットにアキシアル荷重や偏ったラジアル荷重が加わらない状態、即ち、この転がり軸受ユニットを組み立てたままの状態での事である。
又、請求項３に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合には、上記演算器は、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重の偏りに基づく、この荷重の変動と上記各列の転動体の公転速度の変化量との関係を表す式を組み込んでいる。そして、この式に基づいて上記荷重を、この荷重の偏りがこの荷重の変動と上記各列の転動体の公転速度の変化量との関係に及ぼす影響を補正しつつ算出する事で、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重の偏りが、この荷重の変動と上記各列の転動体の公転速度の変化量との関係に及ぼす影響に拘らず、これら各列の転動体の公転速度の変化量に基づく上記荷重の測定精度を確保する。

上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、ラジアル荷重が、転がり軸受ユニットの軸方向に関して両列の中央部近傍に作用しない場合、アキシアル荷重がこの転がり軸受ユニットの中心部（中心軸）近傍に作用しない場合でも、算出したラジアル荷重又はアキシアル荷重の値と、実際に作用するラジアル荷重又はアキシアル荷重の値との間に大きな差が生じない様にできる。この為、例えば自動車等の移動体の運行の安定性確保を、高次元で図れる。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２、４に記載した様に、回転輪を、軸方向外端部外周面に固設した回転側フランジに自動車の車輪を固定して、この車輪と共に回転するハブとする。
この様に構成すれば、ＶＳＣ制御用の信号を得て、自動車の走行安定性確保を有効に図れる。
この場合で請求項１に記載した発明を実施する場合には、軸方向内側の列の転動体の接触角を、軸方向外側の列の転動体の接触角よりも大きくする。

又、好ましくは、請求項５に記載した様に、静止輪と回転輪とのうちの一方の軌道輪を外輪相当部材とし、他方の軌道輪を内輪相当部材とし、各転動体を玉とし、この内輪相当部材の外周面に形成された複列アンギュラ型の内輪軌道と上記外輪相当部材の内周面に形成された複列アンギュラ型の外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ設けられた玉に、背面組み合わせ型の接触角を付与する。
この様に構成すれば、荷重の変動に基づいて各列の転動体（玉）の公転速度を確実且つ顕著に変化させて、この公転速度に基づく荷重測定を効果的に行なえる。

又、好ましくは、請求項６に記載した様に、演算器により、上記回転輪の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサから送り込まれる信号に基づいてこの回転輪の回転速度を求める。そして、各列の転動体の公転速度に関連する値とこの回転速度との比に基づいて、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する。
この様に構成すれば、上記回転輪の回転速度の変動に拘らず、上記荷重を正確に求められる。

図１〜５は、本発明の実施例を示している。本実施例は、自動車の従動輪（ＦＲ車、ＲＲ車、ＭＤ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持する為の転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重及びアキシアル荷重）を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に本発明を適用した場合に就いて示している。この転がり軸受ユニット自体の構成及び作用は、前述の図１７に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を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。

回転輪であり内輪相当部材であるハブ２の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列アンギュラ型の内輪軌道８、８と、静止輪であり外輪相当部材である外輪１の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列アンギュラ型の外輪軌道７、７との間に、それぞれ転動体（玉）９ａ、９ｂを複列（２列）に分けて、各列毎にそれぞれ複数個ずつ、保持器２１ａ、２１ｂにより保持した状態で転動自在に設ける事により、上記外輪１の内径側に上記ハブ２を、回転自在に支持している。この状態で上記各列の転動体９ａ、９ｂには、互いに逆方向で、且つ、同じ大きさの接触角α_a 、α_b （図２）が付与されて、背面組み合わせ型の、複列アンギュラ型玉軸受を構成する。上記各列の転動体９ａ、９ｂには、使用時に加わるアキシアル荷重によって喪失する事がない程度に十分な予圧を付与している。この様な転がり軸受ユニットの使用時には、上記外輪１を懸架装置に支持固定し、上記ハブ２の回転側フランジ３に制動用のディスクと車輪のホイールとを支持固定する。

上述の様な転がり軸受ユニットを構成する上記外輪１の軸方向中間部で上記複列の外輪軌道７、７の間部分に取付孔１０ａを、この外輪１を径方向に貫通する状態で形成している。そして、この取付孔１０ａにセンサユニット２２を、上記外輪１の径方向外方から内方に挿通し、このセンサユニット２２の先端部に設けた検出部２３を、上記外輪１の内周面から突出させている。この検出部２３には、１対の公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂと、１個の回転速度検出用センサ１５ａとを設けている。

このうちの各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂは、上記複列に配置された転動体９ａ、９ｂの公転速度を測定する為のもので、上記検出部２３のうち、上記ハブ２の軸方向（図１〜２の左右方向）に関する両側面に、それぞれの検出面を配置している。本例の場合、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂは、上記複列に配置された各転動体９ａ、９ｂの公転速度を、前記各保持器２１ａ、２１ｂの回転速度として検出する。この為に本例の場合には、これら各保持器２１ａ、２１ｂを構成するリム部２５、２５を、互いに対向する側に配置している。そして、これら各リム部２５、２５の互いに対向する面に、それぞれが円輪状である公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂを、全周に亙り添着支持している。これら各エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面の特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させて、上記各保持器２１ａ、２１ｂの回転速度を上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂにより検出自在としている。

この為に、これら各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの検出面を、上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面である、互いに対向する面に近接対向させている。尚、これら各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂの被検出面と上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの検出面との距離（検出隙間）は、上記各保持器２１ａ、２１ｂのポケットの内面と上記各転動体９ａ、９ｂの転動面との間の隙間であるポケット隙間よりも大きく、２mm以下とする事が好ましい。上記検出隙間がポケット隙間以下になると、上記各保持器２１ａ、２１ｂがこのポケット隙間分変位した場合に、上記被検出面と上記検出面とが擦れ合う可能性を生じる為、好ましくない。反対に、上記検出隙間が２mmを越えると、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂにより上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂの回転を正確に測定する事が難しくなる。

一方、前記回転速度検出用センサ１５ａは、回転輪である前記ハブ２の回転速度を測定する為のもので、上記検出部２３の先端面、即ち、上記外輪１の径方向内端面に、その検出面を配置している。又、上記ハブ２の中間部で前記複列の内輪軌道８、８同士の間に、円筒状の回転速度検出用エンコーダ２７を外嵌固定している。上記回転速度検出用センサ１５ａの検出面は、この回転速度検出用エンコーダ２７の被検出面である、外周面に対向させている。この回転速度検出用エンコーダ２７の被検出面の特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させて、上記ハブ２の回転速度を上記回転速度検出用センサ１５ａにより検出自在としている。上記回転速度検出用エンコーダ２７の外周面と上記回転速度検出用センサ１５ａの検出面との間の測定隙間に関しても、２mm以下に抑える。

尚、上記各エンコーダ２６ａ、２６ｂ、２７としては、従来からＡＢＳやＴＣＳの制御用の信号を得るべく、車輪の回転速度を検出する為に利用していた各種構造のものを使用できる。例えば、上記各エンコーダ２６ａ、２６ｂ、２７として、被検出面（側面又は外周面）にＮ極とＳ極とを交互に且つ等間隔に配置した、多極磁石製のものが、好ましく使用できる。但し、単なる磁性材製のエンコーダや、光学的特性を円周方向に亙って交互に且つ等間隔に変化させたものも、（光学式の回転速度検出用センサと組み合わせる事で）使用可能である。

本例の場合には、上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂとして、被検出面である軸方向側面にＳ極とＮ極とを交互に且つ等間隔で配置した、円輪状の永久磁石を使用している。この様な各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂは、別途造られた上記各保持器２１ａ、２１ｂのリム部２５、２５の側面に接着により結合固定したり、或はこれら各保持器２１ａ、２１ｂを射出成形する際にキャビティ内に上記各公転速度検出用エンコーダ２６ａ、２６ｂをセットしておく事で、インサート成形する。何れの方法を採用するかは、コスト及び要求される結合強度等に応じて選択する。

又、何れも回転速度を検出するセンサである、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂ及び上記回転速度検出用センサ１５ａとしては、磁気式の回転速度検出用センサが、好ましく使用できる。又、この磁気式の回転速度検出用センサとしては、ホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子（ＭＲ素子、ＧＭＲ素子）、ＭＩ素子等の磁気検出素子を組み込んだアクティブ型のものが、好ましく使用できる。この様な磁気検出素子を組み込んだアクティブ型の回転速度検出用センサを構成するには、例えば、この磁気検出素子の一側面を、直接又は磁性材製のステータを介して永久磁石の着磁方向一端面に突き当て（磁性材製のエンコーダを使用する場合）、上記磁気検出素子の他側面を、直接又は磁性材製のステータを介して、上記各エンコーダ２６ａ、２６ｂ、２７の被検出面に対向させる。尚、本例の場合、永久磁石製のエンコーダを使用するので、センサ側の永久磁石は不要である。

本実施例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａの検出信号は、図示しない演算器に入力する。そして、この演算器が、これら各センサ２４ａ、２４ｂ、１５ａから送り込まれる検出信号に基づいて、前記外輪１と前記ハブ２との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和（又は積）を求め、この和（又は積）と、上記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度（又は回転速度の二乗）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は、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂ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１５ａ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。

特に、本実施例の場合には、次の(a)(b)のうちの一方又は双方の手段を採用する事により、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるラジアル荷重Ｆ_z やアキシアル荷重Ｆ_y の偏りが、これら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の変動と、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度εの変化量との関係に及ぼす影響を低減している。
(a) 上記各列の転動体９ａ、９ｂの接触角α_a 、α_b を互いに異ならせる。
(b) 上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるラジアル荷重Ｆ_z やアキシアル荷重Ｆ_y の偏りに基づく、これら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の変動と上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度εの変化量との関係を表す式を組み込んで（式を組み込んだソフトウェアをマイクロコンピュータにインストールして）おき、この式に基づいて上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y を算出する。

これら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の偏りが、これら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の変動と、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度εの変化量との関係に及ぼす影響を低減すべく、上記(a)(b)のうちの一方又は双方の手段を採用する理由に就いて、図４〜１２を参照しつつ説明する。先ず初めに、図４に示す様に、上記各列の転動体９ａ、９ｂの接触角α_a 、α_b が互いに同じであり、且つ、ラジアル荷重Ｆ_z が上記各列の転動体９ａ、９ｂの軸方向中央位置に、アキシアル荷重Ｆ_y が上記ハブ２の中心軸（中心部）上に、それぞれ加わった状態、言い換えればこれら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の偏りが存在しない場合に就いて説明する。

上記図４は、前述の図１に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列の内輪軌道８、８と複列の外輪軌道７、７との間に複列に配置された転動体９ａ、９ｂには予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の重量等により、ラジアル荷重Ｆ_z が加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Ｆ_y が加わる。これら予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ 、ラジアル荷重Ｆ_z 、アキシアル荷重Ｆ_y は、何れも上記各転動体９ａ、９ｂの接触角α（α_a 、α_b ）に影響を及ぼす。そして、この接触角α_a 、α_b が変化すると、これら各転動体９ａ、９ｂの公転速度εが変化する。これら各転動体９ａ、９ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各転動体９ａ、９ｂの直径をｄとし、上記各内輪軌道８、８を設けたハブ２の回転速度をｎ_i とし、上記各外輪軌道７、７を設けた外輪１の回転速度をｎ_o とすると、上記公転速度εは、次の（１）式で表される。
ε＝｛１−（ｄ・cosα／Ｄ）・（ｎ_i ／２）｝＋｛１＋（ｄ・cosα／Ｄ）・（ｎ_o ／２）｝ --- (1)

この（１）式から明らかな通り、上記各転動体９ａ、９ｂの公転速度ε（ε_a 、ε_b ）は、これら各転動体９ａ、９ｂの接触角α（α_a 、α_b ）の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角α_a 、α_b は、上記ラジアル荷重Ｆ_z 及び上記アキシアル荷重Ｆ_y に応じて変化する。従って上記公転速度εは、これらラジアル荷重Ｆ_z 及びアキシアル荷重Ｆ_y に応じて変化する。例えば、上記ラジアル荷重Ｆ_z が一定であると仮定し、上記アキシアル荷重Ｆ_y が前記ハブ２の中心軸上に加わった場合には、図５に示す様に、このアキシアル荷重Ｆ_y を支承する列の公転速度ε_b は、同図に破線ｂで示す様に、このアキシアル荷重Ｆ_y が増大する程速くなる。これに対して、このアキシアル荷重Ｆ_y を支承しない列の公転速度ε_a は、同図に実線ａで示す様に、このアキシアル荷重Ｆ_y が増大する程遅くなる。又、上記ラジアル荷重Ｆ_z に関しては、図６に示す様に、大きくなる程上記各列の公転速度ε_a 、ε_b が同じ様に遅くなる。従って、この公転速度ε_a 、ε_b に基づいて、単なる加減計算と、ハブ２の回転速度ｎ_i との比率を求めると言った、単純な計算を行なうだけで、上記ラジアル荷重Ｆ_z 及びアキシアル荷重Ｆ_y を精度良く求められる事になる。

但し、上記各公転速度ε_a 、ε_b の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Ｆ_z と上記アキシアル荷重Ｆ_y とが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ によっても変化する。又、上記公転速度εは、上記ハブ２の回転速度ｎ_i に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Ｆ_z 、上記アキシアル荷重Ｆ_y 、予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ 、ハブ２の回転速度ｎ_i を総て関連させて考えなければ、上記公転速度εを正確に求める事はできない。このうちの予圧Ｆ₀ 、Ｆ₀ は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Ｆ_z 、アキシアル荷重Ｆ_y 、ハブ２の回転速度ｎ_i は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。

そこで、上記ラジアル荷重Ｆ_z を求める場合には、前記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和（ε_a ＋ε_b ）（又は積）を求める事で、上記アキシアル荷重Ｆ_y の影響を少なく抑えられる。又、アキシアル荷重Ｆ_y を求める場合には、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差（ε_b −ε_a ）を求める事で、上記ラジアル荷重Ｆ_z の影響を少なく抑えられる。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度ｎ_i との比に基づいて上記ラジアル荷重Ｆ_z 又は上記アキシアル荷重Ｆ_y を算出する事により、上記ハブ２の回転速度ｎ_i の影響を排除できる。

尚、上記各公転速度検出用センサ２４ａ、２４ｂの信号に基づいて上記ラジアル荷重Ｆ_z とアキシアル荷重Ｆ_y とのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願２００３−１７１７１５号、１７２４８３号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。

但し、何れの方法により何れの荷重を求めるにしても、上記アキシアル荷重Ｆ_y の変動に基づいて、このアキシアル荷重Ｆ_y を支承する列の公転速度ε_b が変化する程度△ε_b と、このアキシアル荷重Ｆ_y を支承しない列の公転速度ε_a が変化する程度△ε_a とが互いに等しい（｜△ε_b ｜≒｜△ε_a ｜）事が、上記アキシアル荷重Ｆ_y を正確に求める為には必要である。又、上記ラジアル荷重Ｆ_z の変動に伴って、上記各列の公転速度ε_b 、ε_a が同じ様に変化する事が、このラジアル荷重Ｆ_z を正確に求める為には必要である。

図４に示す様に、上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y に偏りが存在しない場合には上記各条件を満たすが、これら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の一方又は双方の荷重の作用方向に偏りが存在すると、そのままではこれら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の算出値の誤差が大きくなる。
例えば、図７に示す様に、ラジアル荷重Ｆ_z が両転動体９ａ、９ｂ列の中央部近傍から外れた位置に、アキシアル荷重Ｆ_y がこの転がり軸受ユニットのハブ２の中心部から外れた位置に、それぞれ加わる場合に就いて考える。例えば、車輪支持用の転がり軸受ユニットは、懸架装置設計の都合上、ラジアル荷重Ｆ_z の作用方向を上記両転動体９ａ、９ｂ列の中央部近傍に位置させられない場合がある。又、自動車の旋回走行時に車輪支持用の転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重Ｆ_y は、タイヤの接地面（タイヤと路面との当接部分）から入力される。従って、懸架装置への転がり軸受ユニットの組み付け状態が理想的な場合でも、上記図７に示した状態は日常的に生じる。この様な状態では、上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y に基づいて上記転がり軸受ユニットのハブ２に、モーメントが加わる。

この様な場合に上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b は、上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の変動に伴って、図８、９に示す様に変化する。先ず、ラジアル荷重Ｆ_z を一定としたままアキシアル荷重Ｆ_y を変動させた場合は、図８に破線ｂ及び実線ａで示す様に、このアキシアル荷重Ｆ_y の増大に伴って、このアキシアル荷重Ｆ_y を支承する列の公転速度ε_b は速くなり、このアキシアル荷重Ｆ_y を支承しない列の公転速度ε_a は遅くなる。この傾向は、上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y に偏りが存在しない場合と同様であるが、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b が変化する程度が、これら各列の転動体９ａ、９ｂ同士の間で異なる（図８の破線ｂと実線ａとで、傾斜の絶対値が異なる）。この様な場合には、単純な計算で上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度から上記アキシアル荷重Ｆ_y を求めようとしても、誤差が大きくなる。

又、上記ラジアル荷重Ｆ_z に関しては、図９に破線ｂ及び実線ａで示す様に、このラジアル荷重Ｆ_z が大きくなる程上記各列の公転速度ε_a 、ε_b が遅くなるが、遅くなる程度が異なる。この様な場合には、単純な計算で上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度から上記ラジアル荷重Ｆ_z を求めようとしても、誤差が大きくなる。

これに対して、前記(a) の様に、上記各列の転動体９ａ、９ｂの接触角α_a 、α_b を互いに異ならせる事で、上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の一方又は双方の荷重の作用方向に偏りが存在しても、これら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の変動に伴う、上記各列の公転速度ε_a 、ε_b の変化の程度に大きな差が生じない様にできる。例えば、図１０に示す様に、ラジアル荷重Ｆ_z は両転動体９ａ、９ｂ列の中央部近傍位置に、アキシアル荷重Ｆ_y はこの転がり軸受ユニットの中心部から外れた位置に、それぞれ加わる場合に就いて考える。この場合でも、上記両転動体９ａ、９ｂ列の接触角α_a 、α_b を互いに同じとすれば、上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y と上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b との関係は、上述の図８、９と類似した傾向になる。従って、単純な計算で上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y を正確に求める事はできない。

これに対して、図１１〜１２は、上記アキシアル荷重Ｆ_y を支承する列の転動体９ｂ、９ｂの接触角α_b を５０度とし、同じく支承しない列の転動体９ａ、９ａの接触角α_a を６０度とした場合に於ける、上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y と上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b との関係を、コンピュータシミュレーションにより求めた結果を示している。

先ず、ラジアル荷重Ｆ_z を一定としたままアキシアル荷重Ｆ_y を変動させた場合は、図１１に破線ｂ及び実線ａで示す様に、このアキシアル荷重Ｆ_y の増大に伴って、このアキシアル荷重Ｆ_y を支承する列の公転速度ε_b は速くなり、このアキシアル荷重Ｆ_y を支承しない列の公転速度ε_a は遅くなる。そして、このアキシアル荷重Ｆ_y が極端に大きくならない｛６８６０Ｎ（７００kgf ）を越えない｝限り、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b が変化する程度が、これら各列の転動体９ａ、９ｂ同士の間で大きくは異ならない（図１１の破線ｂと実線ａとで、傾斜の絶対値がほぼ同じになる）。

又、アキシアル荷重Ｆ_y を加えずにラジアル荷重Ｆ_z を変化させた場合には、図１２に破線ｂ及び実線ａで示す様に、このラジアル荷重Ｆ_z の増大に伴って上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b が小さくなる。これら各列の転動体９ａ、９ｂの接触角α_a 、α_b が互いに異なるので、これら各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b の絶対値は互いに異なるが、変化の傾向並びに変化の程度は互いに等しい。

この様に、上記各列の転動体９ａ、９ｂの接触角α_a 、α_b を互いに異ならせる事で、アキシアル荷重Ｆ_y の作用方向に偏りが存在した場合でも、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b が同じ様に変化する様にできる。そして、これら各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b に基づいて上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z を、単純な計算で、必要な精度を確保して求められる。
以上の点に就いて、数式を用いて説明する。

図４、７、１０に示す様な転がり軸受ユニットに、アキシアル荷重Ｆ_y 、及び、ラジアル荷重Ｆ_z が作用した場合に於ける各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b は、影響係数ｋ_ya、ｋ_yb、ｋ_za、ｋ_zbを用いる事で、それぞれ次の（２）（３）式により表す事ができる。
ε_a ＝ｋ_ya・Ｆ_y ＋ｋ_za・Ｆ_z --- (2)
ε_b ＝ｋ_yb・Ｆ_y ＋ｋ_zb・Ｆ_z --- (3)
前述の図５、６、８、９、１１、１２に示した破線ｂ及び実線ａの傾斜が上記各影響係数ｋ_ya、ｋ_yb、ｋ_za、ｋ_zbとなる。

上記図４に示す様に、上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z の作用方向に偏りが存在せず、図５、６に示す様に破線ｂと実線ａとの傾斜の絶対値が互いに等しい場合、即ち、ｋ_ya＝−ｋ_yb、ｋ_za＝ｋ_zbである場合には、これらの関係を上記（２）式に代入する事で、次の（４）式を得られる。
ε_a ＝−ｋ_yb・Ｆ_y ＋ｋ_zb・Ｆ_z --- (4)
ε_b ＝ｋ_yb・Ｆ_y ＋ｋ_zb・Ｆ_z --- (3)

更に、これら（３）（４）式で表された、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b を加減（±）計算して整理する事により、次の（５）（６）式を得られる。
ε_b −ε_a ＝２ｋ_yb・Ｆ_y ⇒ Ｆ_y ＝（ε_b −ε_a ）／２ｋ_yb --- (5)
ε_b ＋ε_a ＝２ｋ_zb・Ｆ_z ⇒ Ｆ_z ＝（ε_b ＋ε_a ）／２ｋ_zb --- (6)
これら（５）（６）式から明らかな通り、上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z の作用方向に偏りが存在しなければ、前述した先発明（特願２００３−１７１７１５号、１７２４８３号）により、上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z を正確に求められる。

これに対して、前記図７、１０に示す様に、上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z の作用方向に偏りが存在する場合は、「ｋ_ya＝−ｋ_yb」「ｋ_za＝ｋ_zb」なる関係は成立せず、従って、上記（５）（６）式も成立しない。これに対して、前記図１０で説明した様に、前記各列の転動体９ａ、９ｂの接触角α_a 、α_b を、互いに適切に異ならせれば、上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z の作用方向に偏りが存在した場合でも、上記「ｋ_ya＝−ｋ_yb」「ｋ_za＝ｋ_zb」なる関係を成立させる事ができる。例えば、前述の様に、上記アキシアル荷重Ｆ_y を支承する列の転動体９ｂ、９ｂの接触角α_b を５０度とし、同じく支承しない列の転動体９ａ、９ａの接触角α_a を６０度とした場合、初期接触角α_a 、α_b が互いに異なる為、上記アキシアル荷重Ｆ_y がゼロの場合に於ける上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b は互いに異なるが、上記アキシアル荷重Ｆ_y が付加された場合に於けるこれら各公転速度ε_a 、ε_b の変化特性（ゲイン特性）は、上記各列で互いにほぼ等しくなる。従って、単純な加減計算により上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z を求める場合に必要な影響係数に関する関係、即ち、「ｋ_ya＝−ｋ_yb」「ｋ_za＝ｋ_zb」なる関係を成立させる事ができる。

尚、図１１に示した様に、破線ｂと実線ａとが、上記アキシアル荷重Ｆ_y の測定範囲で交差した場合には、このアキシアル荷重Ｆ_y を求められなくなる。従って、採用した接触角α_a 、α_b では、上記図１１に示す様な交差が生じる場合には、何れかの線を平行移動する為の処理を行なう。例えば、図１１に示した場合には、上記アキシアル荷重Ｆ_y を支承しない列の転動体９ａ、９ａの公転速度ε_a を求めた後、この公転速度ε_a から所定の値を減じるか又は加える（図１１の実線ａを、破線ｂと交差しない位置にまで、同図の下方又は上方に平行移動させる）操作を行なう必要がある。
以上の説明は、上記アキシアル荷重Ｆ_y の作用方向に偏りが存在する場合を中心に説明した。自動車の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットにとって、上記アキシアル荷重Ｆ_y の作用方向に偏りが存在する事は必然である為、この偏りに対する対策は特に重要になる。
これに対して、上記ラジアル荷重Ｆ_z の作用方向の偏りは、懸架装置の設計によりなくす事ができる。但し、このラジアル荷重Ｆ_z の作用方向の偏りが存在する場合でも、上記アキシアル荷重Ｆ_y の作用方向に偏りが存在する場合と同様に、上記各列の転動体９ａ、９ｂの接触角α_a 、α_b を、互いに適切に異ならせる事で、その影響を低減し、上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z を正確に求める事ができる。

又、これら各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z の作用方向の偏りに拘らず、これら各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z を正確に求める事は、前記(b) の様に、これら各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z を算出する為の演算器（マイクロコンピュータ）部分にインストールするソフトウェアによっても対応できる。この場合には、前記外輪１と前記ハブ２との間に加わるラジアル荷重Ｆ_z やアキシアル荷重Ｆ_y の偏りに基づく、これら各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y の変動と前記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度εの変化量との関係を表す式を、上記ソフトウェア中に組み込んでおく。そして、この式に基づいて上記各荷重Ｆ_z 、Ｆ_y を算出する。そこで、この式の求め方に就いて、以下に説明する。

上記各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z の作用方向に偏りが存在しなければ、前記（５）（６）式により、これら各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z を正確に求められる事、これら各荷重Ｆ_y 、Ｆ_z の作用方向に偏りが存在する場合は、「ｋ_ya＝−ｋ_yb」「ｋ_za＝ｋ_zb」なる関係は成立せず、従って、上記（５）（６）式も成立しない事は前述した通りである。ところで、下記に示す前記（２）（３）式として示した、影響係数方程式は、未知数がＦ_y とＦ_z との２つであるのに対して、方程式が２つ存在するので、解析的にこれら未知数Ｆ_y 、Ｆ_z を求める事ができる。
ε_a ＝ｋ_ya・Ｆ_y ＋ｋ_za・Ｆ_z --- (2)
ε_b ＝ｋ_yb・Ｆ_y ＋ｋ_zb・Ｆ_z --- (3)

この事は、上記影響係数方程式が、アキシアル荷重Ｆ_y やラジアル荷重Ｆ_z の多項式で表される場合や、交互作用（Ｆ_y ×Ｆ_z ）を含む場合に就いても、基本的には解析的に未知数Ｆ_y とＦ_z とを解ける事を意味する。１例として、影響係数方程式がこれらＦ_y とＦ_z との一次方程式で表されている、上記（２）（３）式の解を求めると、次の（７）（８）式になる。
Ｆ_y ＝（ｋ_zb・ε_a −ｋ_za・ε_b ）／（ｋ_ya・ｋ_zb−ｋ_za・ｋ_yb） --- (7)
Ｆ_z ＝−（ｋ_yb・ε_a −ｋ_ya・ε_b ）／（ｋ_ya・ｋ_zb−ｋ_za・ｋ_yb） --- (8)
これら（７）（８）式から明らかな通り、上記各影響係数ｋ_ya、ｋ_yb、ｋ_za、ｋ_zbを設計的に、或はコンピュータシミュレーション等による実験的に予め把握しておけば、前記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b を検出する事により、上記アキシアル荷重Ｆ_y 及び上記ラジアル荷重Ｆ_z を単独に（分離して）算出できる。

以上に述べた様に、予め求めた上記各影響係数ｋ_ya、ｋ_yb、ｋ_za、ｋ_zbを含む、上記（７）（８）式を、上記アキシアル荷重Ｆ_y 及び上記ラジアル荷重Ｆ_z を算出する為の演算器に組み込んでおけば、これら両荷重Ｆ_y 、Ｆ_z 同士の相互影響を完全に排除できて、これら両荷重Ｆ_y 、Ｆ_z を演算上で分離して、正確に求められる。

図１３〜１６は、上述の様な、前記(b) の手段の有効性を確認する為に行なった、コンピュータシミュレーションの結果を示している。このシミュレーションは、前述の図７に示す様に、ラジアル荷重Ｆ_z は両転動体９ａ、９ｂ列の中央部近傍から外れた位置に、アキシアル荷重Ｆ_y はこの転がり軸受ユニットの中心部から外れた位置に、それぞれ加わる場合で、両転動体９ａ、９ｂ列の接触角α_a 、α_b を何れも４０度として行なった。先ず、図１３は、ラジアル荷重Ｆ_z を−３０００Ｎ、０Ｎ、＋３０００Ｎの３通りに変化させた場合に於ける、アキシアル荷重Ｆ_y の計算を、両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b の差から求めた結果を示している。又、図１４は、アキシアル荷重Ｆ_y を、−１０００Ｎ、０Ｎ、＋１０００Ｎの３通りに変化させた場合に於ける、ラジアル荷重Ｆ_z の計算を、両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ε_a 、ε_b の和から求めた結果を示している。何れの場合でも、検出対象外の荷重が０の場合には正確な値を求められるが、対象外の荷重が存在すると、その影響（クロストーク）で、計算値に大きな誤差が生じる。
これに対して、上記(b) の手段を採用した場合には、同じ条件で、図１５〜１６に示す様な結果を得られ、クロストークの影響を受けずに、荷重を正確に求められる事が確認できた。

本発明は、実施例に示した様な、自動車の車輪を支持する転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に限らず、工作機械、産業機械等、各種回転機械装置に作用する荷重（ラジアル荷重及びアキシアル荷重）を求める為に利用できる。

本発明の実施例を示す、荷重測定用の回転検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。 図１のＡ部拡大図。 保持器及び転動体と、エンコーダと、回転検出センサとを取り出して図２の上方から見た状態で示す模式図。 回転速度に基づいて荷重を測定できる理由を説明する為の、転がり軸受ユニットの模式図。 アキシアル荷重と各列の転動体の公転速度との関係を示す線図。 ラジアル荷重と各列の転動体の公転速度との関係を示す線図。 アキシアル荷重の作用方向に偏りが存在する状態を示す、図４と同様の図。 図７に示した状態で、アキシアル荷重と各列の転動体の公転速度との関係を示す線図。 同じくラジアル荷重と各列の転動体の公転速度との関係を示す線図。 アキシアル荷重及びラジアル荷重の作用方向に偏りが存在する状態で、各列の転動体の接触角を互いに異ならせた構造を示す、図４と同様の図。 図１０に示した状態及び構造で、アキシアル荷重と各列の転動体の公転速度との関係を示す線図。 同じくラジアル荷重と各列の転動体の公転速度との関係を示す線図。 アキシアル荷重及びラジアル荷重の作用方向に偏りが存在する状態で、単に公転速度の差からアキシアル荷重を求めた場合を示す線図。 同じく単に公転速度の和からラジアル荷重を求めた場合を示す線図。 アキシアル荷重及びラジアル荷重の作用方向に偏りが存在する状態で、影響係数を考慮した上で、公転速度の差からアキシアル荷重を求めた場合を示す線図。 同じく公転速度の和からラジアル荷重を求めた場合を示す線図。 従来から知られている、ラジアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。 従来から知られている、アキシアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。

符号の説明

１、１ａ 外輪
２、２ａ ハブ
３、３ａ 回転側フランジ
４ ハブ本体
５ ナット
６ 内輪
７ 外輪軌道
８ 内輪軌道
９ａ、９ｂ 転動体
１０、１０ａ 取付孔
１１ 変位センサ
１２ センサリング
１３ センサロータ
１４ カバー
１５、１５ａ 回転速度検出センサ
１６ ナックル
１７ 固定側フランジ
１８ ボルト
１９ ねじ孔
２０ 荷重センサ
２１ａ、２１ｂ 保持器
２２ センサユニット
２３ 検出部
２４ａ、２４ｂ 公転速度検出用センサ
２５ リム部
２６ａ、２６ｂ 公転速度検出用エンコーダ
２７ 回転速度検出用エンコーダ

Claims (6)

1. 使用時にも回転しない静止輪と、この静止輪と同心に配置されて使用時に回転する回転輪と、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ２列以上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、少なくとも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、接触角の方向が互いに異なる１対の列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する為の、少なくとも１対の公転速度検出用センサと、これら各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輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備え、上記各列の転動体の接触角を互いに異ならせる事により、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重の偏りが、この荷重の変動と上記各列の転動体の公転速度の変化量との関係に及ぼす影響を低減した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
2. 回転輪が、軸方向外端部外周面に固設した回転側フランジに自動車の車輪を固定して、この車輪と共に回転するハブであり、軸方向内側の列の転動体の接触角が、軸方向外側の列の転動体の接触角よりも大きい、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
3. 使用時にも回転しない静止輪と、この静止輪と同心に配置されて使用時に回転する回転輪と、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ２列以上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、少なくとも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、接触角の方向が互いに異なる１対の列の転動体の公転速度をそれぞれ検出する為の、少なくとも１対の公転速度検出用センサと、これら各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輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備え、この演算器は、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重の偏りに基づく、この荷重の変動と上記各列の転動体の公転速度の変化量との関係を表す式を組み込んでおり、この式に基づいて上記荷重を、この荷重の偏りがこの荷重の変動と上記各列の転動体の公転速度の変化量との関係に及ぼす影響を補正しつつ算出する事で、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重の偏りが、この荷重の変動と上記各列の転動体の公転速度の変化量との関係に及ぼす影響に拘らず、これら各列の転動体の公転速度の変化量に基づく上記荷重の測定精度を確保した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
4. 回転輪が、軸方向外端部外周面に固設した回転側フランジに自動車の車輪を固定して、この車輪と共に回転するハブである、請求項３に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
5. 静止輪と回転輪とのうちの一方の軌道輪が外輪相当部材であり、他方の軌道輪が内輪相当部材であり、各転動体が玉であり、この内輪相当部材の外周面に形成された複列アンギュラ型の内輪軌道と上記外輪相当部材の内周面に形成された複列アンギュラ型の外輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ設けられた玉に、背面組み合わせ型の接触角が付与されている、請求項１〜４の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
6. 演算器は、回転輪の回転速度を検出する為の回転速度検出用センサから送り込まれる信号に基づいてこの回転輪の回転速度を求めると共に、各列の転動体の公転速度とこの回転速度との比に基づいて、静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する、請求項１〜５の何れかに記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。

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