JP4735526B2 - 転がり軸受ユニットの状態量測定装置 - Google Patents

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５〜７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、上記各転動体３、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、５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、５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を支持固定すると共に、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。

上記エンコーダ４は、上記ハブ２の内端部に、芯金７を介して支持固定している。この芯金７は、軟鋼板等の磁性金属板により、断面クランク形で全体を段付円筒状に構成しており、互いに同心の大径円筒部８及び小径円筒部９と、これら両円筒部８、９の軸方向端縁同士を連結する円輪部１０とを備える。又、上記エンコーダ４は、永久磁石製で、全体を円筒状に構成しており、上記大径円筒部８の外周面の全周に添着固定している。被検出面である、このエンコーダ４の外周面の軸方向中間部乃至内端寄り部分には、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。そして、これらＳ極とＮ極とを配置した部分の軸方向片半部（図５の左半部）を、これらＳ極（第一特性部）とＮ極（第二特性部）との境界の位相が上記外周面の幅方向（軸方向）に対して所定方向に所定角度θで漸次変化する、第一特性変化部１１としている。これに対し、上記Ｓ極とＮ極とを配置した部分の軸方向他半部（図５の右半部）を、これらＳ極とＮ極との境界の位相が上記外周面の軸方向に対して上記所定方向と逆方向に、上記所定角度θと同じ角度θで漸次変化する、第二特性変化部１２としている。従って、上記Ｓ極とＮ極とは、軸方向中央部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「へ」字形（又は「く」字形）となっている。この様なエンコーダ４は、上記芯金７を構成する小径円筒部９を、上記ハブ２の軸方向内端部に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ２と同心に支持固定している。

又、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部には、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。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１１に、他方のセンサ６ｂの検出部を上記第二特性変化部１２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１１、１２に対向する位置は、このエンコーダ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と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｓ極とＮ極との軸方向中央部で円周方向に関して最も突出した部分（これらＳ極とＮ極との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、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用すると、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おらず、これら外輪１とハブ２とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図７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、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図７の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用（外輪１とハブ２とがアキシアル方向に相対変位）した場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図７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７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７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）に示す様にずれる。

この様に、上述した先発明の構造の第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の出力信号の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方向の相対変位及び荷重との関係を、計算式やマップ等の型式で組み込んでおく。

尚、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、第二の特性変化部に対向させた１対のセンサ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２００６−２１４１９７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（傾きを含む）或は外力を求められる構造が開示されている。

次に、図８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２例を示している。この先発明の構造の第２例の場合、ハブ２（図５参照）に対し同心に支持固定したエンコーダ４ａは、上述の図５〜６に示した円筒状のエンコーダ４を円輪状にした如き構成を有する。そして、この円輪状のエンコーダ４ａの側面に設けた被検出面の径方向内半部（第一特性変化部１１ａ）と径方向外半部（第二特性変化部１２ａ）とに、外輪１（図５参照）等の静止部材に支持した１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部を、上記被検出面の幅方向（径方向）にずらせた状態で対向させている。この様な先発明の構造の第２例によれば、上述した先発明の構造の第１例の場合と同様の原理で、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、上記外輪１と上記ハブ２とのラジアル方向（径方向）の相対変位量、並びに、これら外輪１とハブ２との間に作用するラジアル荷重を求められる。

尚、上述した各先発明の構造の場合には、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た第一特性部をＳ極とし、第二特性部をＮ極とする構成を採用している。これに対し、エンコーダを単なる磁性材製とすると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部を透孔（又は凹部）とし、第二特性部を柱部（又は凸部）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、センサ側に永久磁石を組み込む。

ところで、上述した各先発明の構造に組み込まれている、１対のセンサ６ａ、６ｂのうち、何れかのセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号は、車輪の回転速度を表す信号としても利用される。即ち、上記各センサ６ａ、６ｂの出力信号が変化する周期（周波数）は、ハブ２に支持固定した車輪の回転速度に応じて変化する。具体的には、この回転速度が速くなる程、上記出力信号が変化する周期が短くなり、変化する周波数が高くなる。従って、上記何れかのセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号を、車体側に設けた図示しない制御器に送れば、上記車輪の回転速度を求めて、前述したＡＢＳ、ＴＣＳ等の車両用走行安定化装置の制御を行なえる。

ここで、当該制御をより的確に行える様にする為には、上記何れかのセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号のピッチ精度を向上させる必要がある。即ち、上述した各先発明の構造の場合、エンコーダ４（４ａ）の被検出面の特性変化の境界を、この被検出面の幅方向に対し傾斜させている。この為、この被検出面の特性変化のピッチ精度（製造に伴うピッチ誤差）が良好であったとしても、運転時にこの被検出面が幅方向に振れる（変位する）と、上記各センサ６ａ、６ｂの出力信号のピッチ精度が悪化する。この点に就いて、より詳しく説明すると、上述した各先発明の構造の場合、運転時に外輪１とハブ２との間に作用する荷重の作用方向及び大きさが変化する事に伴って、上記被検出面が幅方向に振れる。又、過誤により、上記ハブ２の中心軸と上記エンコーダ４（４ａ）の中心軸とがオフセットした状態又は傾いた状態で組み立てられると、上記ハブ２の回転に伴って、上記被検出面が幅方向に振れる（回転１次振れが生じる）。更に、運転時に各列の転動体３、３の通過振動（ラジアル方向振動、アキシアル方向振動）が発生する事に伴って、上記被検出面が幅方向に振れる。そして、この様に被検出面が幅方向に振れると、上記各センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が変動する為、この様な位相の変動が生じている間中、これら各出力信号のピッチ精度が悪化した状態となる。

この様にして生じるピッチ精度の悪化は、例えば、図９に示す様な円筒状の被検出面を有するエンコーダ４ｂや、図１０に示す様な円輪状の被検出面を有するエンコーダ４ｃの様に、一方の特性変化部（図示の例では、第一特性変化部１１ｂ、１１ｃ）に存在する境界を、被検出面の幅方向に対し平行にし、他方の特性変化部（図示の例では、第二特性変化部１２、１２ａ）に存在する境界のみを、被検出面の幅方向に対し所定角度θだけ傾斜させたエンコーダを使用する事により、改善する事ができる。即ち、これら図９〜１０に示した各エンコーダ４ｂ、４ｃを使用すれば、運転時に被検出面が幅方向に振れても、上記第一特性変化部１１ｂ、１１ｃにその検出部を対向させた、一方のセンサ６ａの出力信号の位相が変動しなくなり、結果として、この出力信号のピッチ精度が悪化しなくなる。言い換えれば、この一方のセンサ６ａの出力信号のピッチ精度を向上させる事ができる。従って、この一方のセンサ６ａの出力信号を、上記車輪の回転速度を表す信号として利用すれば、上記車両走行安定化装置の制御をより的確に行なえる。

ところが、上述の様に第一特性変化部１１ｂ（１１ｃ）の境界を幅方向に対し平行にすると、その分だけ、この第一特性変化部１１ｂ（１１ｃ）の境界の傾斜角度と、上記第二特性変化部１２（１２ａ）の境界の傾斜角度との和が小さくなる。これに対し、上述した外輪１とハブ２との間に作用する荷重の測定感度｛この荷重に対する前記位相差の変化量（ゲイン）｝は、上記両傾斜角度の和が大きくなる程大きくなる。この為、上記荷重の測定感度を十分に確保する観点より、上記両傾斜角度の和が小さくなる事は、余り好ましくない。特に、駆動輪支持用ハブユニットの様に、剛性が高く、荷重に対する両軌道輪同士の相対変位量が小さい転がり軸受ユニットを対象とする場合には、僅かな相対変位に対して大きな位相差変化量を得られる様にする事が望まれる為、上記両傾斜角度の和が小さくなる事は、余り好ましくない。従って、上記荷重の測定感度を維持したまま、上記車輪の回転速度を表す信号となる、上記何れかのセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号のピッチ精度を向上させられる構造を実現する事が望まれる。

尚、上記図９〜１０に示したエンコーダ４ｂ、４ｃに於いて、第一特性変化部１１ｂ、１１ｃの境界を幅方向に対し平行にした（この境界の傾斜角度を減少させてゼロにした）事の代償として、第二特性変化部１２、１２ａの境界の傾斜角度を増大させれば、その分だけ、上記荷重の測定感度の低下を抑えられる。但し、この第二両特性変化部１２、１２ａの境界の傾斜角度は、無制限に大きくできない（９０度以上にできない事は勿論であるが、９０度より小さい角度であっても、この角度を大きくし過ぎると、円周方向に関して交互に配置した各特性部の幅寸法が狭くなって、これら各特性部の着磁強度や機械的強度が不足する為、実際には９０度よりも或る程度小さい角度までしか大きくできない）。この為、上記第一特性変化部１１ｂ、１１ｃの境界の傾斜角度の減少量を完全に補償する程度にまで、上記第二特性変化部１２、１２ａの境界の傾斜角度を増大できない場合が多く、結果として、上記荷重の測定感度を維持する事が非常に難しい。

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、状態量の測定感度の維持を図りつつ、回転側軌道輪の回転速度を表す信号となる、何れかのセンサの出力信号のピッチ精度を向上させる事ができ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、これら静止側軌道と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。
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、被検出面を備えると共に、この被検出面のうちでこの被検出面の幅方向に関して互いに外れた２個所位置に１対の特性変化部を備える。そして、これら両特性変化部の特性を円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化させると共に、このうちの一方の特性変化部の特性変化の境界を上記幅方向に対して所定方向に、他方の特性変化部の特性変化の境界を上記幅方向に対しこの所定方向と逆方向に、それぞれ傾斜させている。
又、上記センサ装置は、使用時にも回転しない部分に支持された状態で上記両特性変化部にそれぞれの検出部を対向させた、１対のセンサを備える。そして、これら両センサはそれぞれ、上記回転側軌道輪の回転に伴い、上記被検出面のうち自身の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、上記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間の相対変位と、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、上記被検出面の幅方向に対する上記境界の傾斜角度が、上記一方の特性変化部で上記他方の特性変化部よりも小さく、且つ、上記両センサのうち、上記一方の特性変化部にその検出部を対向させた一方のセンサの出力信号を、上記回転側軌道輪の回転速度を求める為の信号として利用する。

本発明を実施する場合であって、且つ、上記エンコーダの被検出面を円筒面とする（この被検出面に上記１対のセンサの検出部を径方向に対向させる）場合に、好ましくは、特許請求の範囲の請求項２に記載した構成を採用する。この請求項２に記載した構成の場合、過誤により、上記エンコーダの被検出面の中心軸と上記回転側軌道輪の中心軸とが互いに傾斜した状態で組み立てられた場合に、このエンコーダがこの回転側軌道輪の中心軸を中心としてこの回転側軌道輪と共に回転する事に伴って生じる、上記被検出面の幅方向に関する回転１次振れの振幅が、この被検出面の幅方向片側で幅方向他側よりも小さくなる構造的特徴を有する。そして、この被検出面の幅方向片側に一方の特性変化部を、この被検出面の幅方向他側に他方の特性変化部を、それぞれ設けている。

又、本発明を実施する場合であって、且つ、上記エンコーダの被検出面を円輪面とする（この被検出面に上記１対のセンサの検出部を軸方向に対向させる）場合に、好ましくは、特許請求の範囲の請求項３に記載した構成を採用する。この請求項３に記載した構成の場合、過誤により、上記エンコーダの被検出面の中心軸と上記回転側軌道輪の中心軸とが互いに傾斜した状態で組み立てられた場合に、このエンコーダがこの回転側軌道輪の中心軸を中心としてこの回転側軌道輪と共に回転する事に伴って生じる、上記被検出面の幅方向に関する回転１次振れの振幅が、この被検出面の径方向片側（例えば径方向内側）で径方向他側（例えば径方向外側）よりも小さくなる構造的特徴を有する。そして、この被検出面の径方向片側（径方向内側）に一方の特性変化部を、この被検出面の径方向他側（径方向外側）に他方の特性変化部を、それぞれ設けている。

又、上述の請求項１〜３に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、特許請求の範囲の請求項４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。

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、前述の図５〜８に示した各先発明の構造（エンコーダの被検出面に存在する１対の特性変化部同士で、特性変化の境界の傾斜角度を互いに等しくしている構造）との比較に於いて、状態量の測定感度を同じ大きさに維持したまま、一方のセンサの出力信号（回転側軌道輪の回転速度を表す信号）のピッチ精度を向上させる事ができる。この理由に就いて、以下に説明する。先ず、本発明を実施する場合に、上記各先発明の構造との比較に於いて、他方の特性変化部の境界の傾斜角度を十分に（被検出面の着磁強度不足や機械的強度不足等の不具合が生じない程度に十分に）大きくすると共に、これと同じ量だけ、一方の特性変化部の境界の傾斜角度を小さくする構造を採用したとする。この様な構造を採用すれば、上記一方の特性変化部の境界の傾斜角度と、上記他方の特性変化部の境界の傾斜角度との和を、上記各先発明の構造の場合と同じ大きさに維持できる。この為、状態量の測定感度を、上記各先発明の構造の場合と同じ大きさに維持できる。更に、上述の様に一方の特性変化部の境界の傾斜角度を小さくした分だけ、運転時に上記エンコーダの被検出面が幅方向に振れた場合の、上記一方のセンサの出力信号の位相の変動量を抑える事ができる。この為、この様に位相の変動量を抑えられる分だけ、上記一方のセンサの出力信号のピッチ精度を向上させる事ができる。従って、この一方のセンサの出力信号を利用して（上記回転速度に基づいて）実行する車両走行安定化装置等の制御を、より的確に行なえる。

又、本発明を実施する場合に、請求項２〜３に記載した構成を採用すれば、過誤により、上記エンコーダの被検出面の中心軸と上記回転側軌道輪の中心軸とが互いに傾斜した状態で組み立てられた場合でも、このエンコーダの被検出面のうち、上記一方のセンサの検出部が対向する部分（上記一方の特性変化部）の幅方向に関する回転１次振れの振幅を比較的小さくできる。この為、この回転１次振れに基づく、上記一方のセンサの出力信号のピッチ精度の悪化を十分に抑えられる。

［実施の形態の第１例］
図１〜２は、特許請求の範囲の請求項１、２、４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、エンコーダ４ｄの被検出面に存在する特性変化の境界の傾斜角度を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５〜７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、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。

本例の場合、前述の図５〜７に示した先発明の構造の第１例の場合と比較して、上記被検出面の第一特性変化部１１ｄに存在する特性変化の境界の傾斜角度θ₁ を小さく（θ₁ ＜θ）すると共に、第二特性変化部１２ｄに存在する特性変化の境界の傾斜角度θ₂ を大きく（θ₂ ＞θ）している。但し、これら小さくする量（θ₁ −θ）と大きくする量（θ₂ −θ）とを互いに等しくする事により、上記第一特性変化部１１ｄの境界の傾斜角度θ₁ と、上記第二特性変化部１２ｄの境界の傾斜角度θ₂ との和（θ₁ ＋θ₂ ）を、上記先発明の構造の第１例の場合と同じ大きさ（θ₁ ＋θ₂ ＝２θ）にしている。又、本例の場合、上記第一、第二両特性変化部１１ｄ、１２ｄのうち、上記境界の傾斜角度が比較的小さい第一特性変化部１１ｄにその検出部を対向させた、一方のセンサ６ａの出力信号を、車輪の回転速度を表す信号として利用する。即ち、この一方のセンサ６ａの出力信号に基づいて上記車輪の回転速度を求め、ＡＢＳやＴＣＳ等の車両走行安定化装置の制御を行なう。

尚、本例の場合、過誤により、上記エンコーダ４ｄの被検出面の中心軸と、ハブ２の中心軸とが互いに傾斜した状態で組み立てられた場合に、このハブ２の回転に伴って生じる、上記第一特性変化部１１ｄの幅方向に関する回転１次振れの振幅は、上記第二特性変化部１２ｄの幅方向に関する回転１次振れの振幅よりも小さくなる。この理由は、上述の様に両中心軸同士が傾斜した状態で組み立てられた場合に、これら両中心軸同士の交点が、上記被検出面よりも軸方向外側に位置する為であり、結果として、上記ハブ２の回転時に、上記第一特性変化部１１ｄの径方向への振れ回り量（∝被検出面の幅方向に関する回転１次振れの振幅）が、上記第二特性変化部１２ｄの径方向への振れ回り量よりも小さくなる為である。

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、被検出面の第一特性変化部１１ｄの境界の傾斜角度θ₁ と、第二特性変化部１２ｄの境界の傾斜角度θ₂ との和（θ₁ ＋θ₂ ）を、上記先発明の構造の第１例の場合と同じ大きさ（θ₁ ＋θ₂ ＝２θ）にしている。この為、外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重（これら外輪１とハブ２との間のアキシアル方向の相対変位）の測定感度を、上記先発明の構造の第１例の場合と同じ大きさに維持できる。又、本例の場合には、上記第一特性変化部１１ｄの境界の傾斜角度θ₁ を、上記先発明の構造の第１例の場合に比べて小さく（θ₁ ＜θ）している。この為、小さくした分だけ、運転時に上記被検出面が幅方向に振れた場合の、上記一方のセンサ６ａの出力信号の位相の変動量を抑える事ができる。そして、この様に位相の変動量を抑えられる分だけ、上記一方のセンサ６ａの出力信号（上記車輪の回転速度を表す信号）のピッチ精度を向上させる事ができる。更に、本例の場合には、過誤により、上記エンコーダ４ｄの被検出面の中心軸と上記ハブ２の中心軸とが互いに傾斜した状態で組み立てられた場合でも、このエンコーダ４ｄの被検出面のうち、上記一方のセンサ６ａの検出部が対向する部分（上記一方の特性変化部１１ｄ）の、幅方向に関する回転１次振れの振幅を比較的小さくできる。この為、この回転１次振れに基づく、上記一方のセンサ６ａの出力信号のピッチ精度の悪化を十分に抑えられる。この結果、本例の場合には、上記一方のセンサ６ａの出力信号を利用して（上記車輪の回転速度に基づいて）実行する車両走行安定化装置の制御を、より的確に行なえる。

［実施の形態の第２例］
次に、図３〜４は、特許請求の範囲の請求項１、３、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。尚、本例の特徴は、エンコーダ４ｅの被検出面に存在する特性変化の境界の傾斜角度を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図８に示した先発明の構造の第２例の場合と同様である。この為、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。

本例の場合、前述の図８に示した先発明の構造の第２例の場合と比較して、上記被検出面の第一特性変化部１１ｅに存在する特性変化の境界の傾斜角度θ₁ を小さく（θ₁ ＜θ）すると共に、第二特性変化部１２ｅに存在する特性変化の境界の傾斜角度θ₂ を大きく（θ₂ ＞θ）している。但し、これら小さくする量（θ−θ₁ ）と大きくする量（θ₂ −θ）とを互いに等しくする事により、上記第一特性変化部１１ｅの境界の傾斜角度θ₁ と、上記第二特性変化部１２ｅの境界の傾斜角度θ₂ との和（θ₁ ＋θ₂ ）を、上記先発明の構造の第２例の場合と同じ大きさ（θ₁ ＋θ₂ ＝２θ）にしている。又、本例の場合、上記第一、第二両特性変化部１１ｅ、１２ｅのうち、上記境界の傾斜角度が比較的小さい第一特性変化部１１ｅにその検出部を対向させた、一方のセンサ６ａの出力信号を、車輪の回転速度を表す信号として利用する。即ち、この一方のセンサ６ａの出力信号に基づいて上記車輪の回転速度を求め、ＡＢＳやＴＣＳ等の車両走行安定化装置の制御を行なう。

尚、本例の場合、図４に誇張して示す様に、過誤により、ハブ２（図１、５参照）の中心軸Ｘと、上記エンコーダ４ｅの被検出面（上記第一、第二両特性変化部１１ｅ、１２ｅ）の中心軸Ｙとが、互いに傾斜した状態で組み立てられた場合に、上記エンコーダ４ｅは、上記ハブ２の中心軸Ｘを中心として回転する事に伴い、実線で示す状態と、鎖線で示す状態とを、半回転毎に交互に繰り返す、振れ回り運動を行なう。又、この振れ回り運動に伴い、上記被検出面は、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部に対し、幅方向に振れる。又、この振れ（回転１次振れ）の振幅は、上記被検出面の全体で一定の大きさにはならず、径方向内側に存在する第一特性変化部１１ｅでの回転１次振れの振幅δ₁ の方が、径方向外側に存在する第二特性変化部１２ｅでの回転１次振れの振幅δ₂ よりも、小さく（δ₁ ＜δ₂ ）なる。

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、被検出面の第一特性変化部１１ｄの境界の傾斜角度θ₁ と、第二特性変化部１２ｄの境界の傾斜角度θ₂ との和（θ₁ ＋θ₂ ）を、上記先発明の構造の第２例の場合と同じ大きさ（θ₁ ＋θ₂ ＝２θ）にしている。この為、外輪１とハブ２（図１、５参照）との間に作用するアキシアル荷重（これら外輪１とハブ２との間のアキシアル方向の相対変位）の測定感度を、上記先発明の構造の第２例の場合と同じ大きさに維持できる。又、本例の場合には、上記第一特性変化部１１ｅの境界の傾斜角度θ₁ を、上記先発明の構造の第２例の場合に比べて小さく（θ₁ ＜θ）している。この為、小さくした分だけ、運転時に上記被検出面が幅方向に振れた場合の、上記一方のセンサ６ａの出力信号の位相の変動量を抑える事ができる。そして、この様に位相の変動量を抑えられる分だけ、上記一方のセンサ６ａの出力信号（上記車輪の回転速度を表す信号）のピッチ精度を向上させる事ができる。更に、本例の場合には、過誤により、上記エンコーダ４ｅの被検出面の中心軸と上記ハブ２の中心軸とが互いに傾斜した状態で組み立てられた場合でも、このエンコーダ４ｅの被検出面のうち、上記一方のセンサ６ａの検出部が対向する部分（上記第一特性変化部１１ｅ）の、幅方向に関する回転１次振れの振幅δ₁ を比較的小さくできる。この為、この回転１次振れに基づく、上記一方のセンサ６ａの出力信号のピッチ精度の悪化を十分に抑えられる。この結果、本例の場合には、上記一方のセンサ６ａの出力信号を利用して（上記車輪の回転速度に基づいて）実行する車両走行安定化装置の制御を、より的確に行なえる。

尚、本発明を実施する場合、一方のセンサの出力信号（回転側軌道輪の回転速度を表す信号）に含まれる誤差成分（この出力信号のピッチ精度を悪化させる成分）を除去する為の、ノッチフィルタ等のフィルタ回路を設ける事もできる。又、本発明は、上述した各実施の形態の様に、永久磁石製のエンコーダを備えた構造を対象として実施できる他、前述した様な、単なる磁性材製のエンコーダを備え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例を示す断面図。 この第１例に組み込むエンコーダの被検出面の一部を径方向から見た図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、エンコーダと１対のセンサとを軸方向から見た図。 この第２例で、ハブの中心軸とエンコーダの中心軸とが互いに傾斜して組み立てられた状態を、この傾斜角度を誇張して示す断面図。 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被検出面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。 先発明の構造の第２例を示す、エンコーダと１対のセンサとを軸方向から見た図。 被検出面の第一特性変化部に存在する境界を、この被検出面の幅方向に対し平行にした状態で示す、図６と同様の図。 被検出面の第一特性変化部に存在する境界を、この被検出面の径方向に一致させた状態で示す、図８と同様の図。

符号の説明

１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
４、４ａ〜４ｅ エンコーダ
５ カバー
６ａ、６ｂ センサ
７ 芯金
８ 大径円筒部
９ 小径円筒部
１０ 円輪部
１１、１１ａ〜１１ｅ 第一特性変化部
１２、１２ａ〜１２ｅ 第二特性変化部

Claims (4)

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、これら静止側軌道と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、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、被検出面を備えると共に、この被検出面のうちでこの被検出面の幅方向に関して互いに外れた２個所位置に１対の特性変化部を備え、これら両特性変化部の特性を円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化させると共に、このうちの一方の特性変化部の特性変化の境界を上記幅方向に対して所定方向に、他方の特性変化部の特性変化の境界を上記幅方向に対しこの所定方向と逆方向に、それぞれ傾斜させており、
   上記センサ装置は、使用時にも回転しない部分に支持された状態で上記両特性変化部にそれぞれの検出部を対向させた、１対のセンサを備え、これら両センサはそれぞれ、上記回転側軌道輪の回転に伴い、上記被検出面のうち自身の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、上記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間の相対変位と、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、
   上記被検出面の幅方向に対する上記境界の傾斜角度が、上記一方の特性変化部で上記他方の特性変化部よりも小さく、且つ、上記両センサのうち、上記一方の特性変化部にその検出部を対向させた一方のセンサの出力信号を、上記回転側軌道輪の回転速度を求める為の信号として利用す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. エンコーダの被検出面が円筒面であり、且つ、このエンコーダの被検出面の中心軸と回転側軌道輪の中心軸とが互いに傾斜した状態で組み立てられた場合に、このエンコーダがこの回転側軌道輪の中心軸を中心としてこの回転側軌道輪と共に回転する事に伴って生じる、上記被検出面の幅方向に関する回転１次振れの振幅が、この被検出面の幅方向片側で幅方向他側よりも小さくなる構造的特徴を有し、且つ、この被検出面の幅方向片側に一方の特性変化部を、この被検出面の幅方向他側に他方の特性変化部を、それぞれ設けている、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。
3. エンコーダの被検出面が円輪面であり、且つ、このエンコーダの被検出面の中心軸と回転側軌道輪の中心軸とが互いに傾斜した状態で組み立てられた場合に、このエンコーダがこの回転側軌道輪の中心軸を中心としてこの回転側軌道輪と共に回転する事に伴って生じる、上記被検出面の幅方向に関する回転１次振れの振幅が、この被検出面の径方向片側で径方向他側よりも小さくなる構造的特徴を有し、且つ、この被検出面の径方向片側に一方の特性変化部を、この被検出面の径方向他側に他方の特性変化部を、それぞれ設けている、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、回転側軌道輪であるハブに車輪が結合固定される、請求項１〜３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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