JP4919827B2 - センサ付き車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、車輪の軸受部にかかる荷重を検出する荷重センサを内蔵したセンサ付き車輪用軸受装置に関する。

従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがある。従来の一般的な自動車の走行安全性確保対策は、各部の車輪の回転速度を検出することで行われているが、車輪の回転速度だけでは十分でなく、その他のセンサ信号を用いてさらに安全面の制御が可能なことが求められている。

そこで、車両走行時に各車輪に作用する荷重から姿勢制御を図ることも考えられる。例えばコーナリングにおいては外側車輪に大きな荷重がかかり、また左右傾斜面走行では片側車輪に、ブレーキングにおいては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪にかかる荷重は均等ではない。また、積載荷重不均等の場合にも各車輪にかかる荷重は不均等になる。このため、車輪にかかる荷重を随時検出できれば、その検出結果に基づき、事前にサスペンション等を制御することで、車両走行時の姿勢制御（コーナリング時のローリング防止、ブレーキング時の前輪沈み込み防止、積載荷重不均等による沈み込み防止等）を行うことが可能となる。しかし、車輪に作用する荷重を検出するセンサの適切な設置場所がなく、荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。

また、今後ステアバイワイヤが導入されて、車軸とステアリングが機械的に結合しないシステムになってくると、車軸方向荷重を検出して運転手が握るハンドルに路面情報を伝達することが求められる。

このような要請に応えるものとして、車輪用軸受の外輪に歪みゲージを貼り付け、歪みを検出するようにした車輪用軸受が提案されている（例えば特許文献１）。
特表２００３−５３０５６５号公報

車輪用軸受の外輪は、転走面を有し、強度が求められる部品であって、塑性加工や、旋削加工、熱処理、研削加工などの複雑な工程を経て生産される軸受部品であるため、特許文献１のように外輪に歪みゲージを貼り付けるのでは、生産性が悪く、量産時のコストが高くなるという問題点がある。また、外輪の歪みを感度良く検出することが難しく、その検出結果を車両走行時の姿勢制御に利用した場合、制御の精度が問題となる。

そこで、歪み発生部材に歪み測定用のセンサ素子を取付けて歪みセンサとし、この歪みセンサを外輪の周面に取付けることを試みた。試行錯誤の結果、外輪歪みの検出感度を向上させるためには、歪み発生部材は外輪に対して２箇所の接触固定部を有するものであって、これら接触固定部のうち片方の接触固定部を外輪のフランジ面に固定し、もう片方の接触固定部を外輪の外周面に固定するのが良いことが分かった。

しかし、このような構成とした場合にも、以下に挙げるような問題がある。
・ 歪みセンサを外輪等にボルト等で固定すると、その力によってセンサ部材に変形が生じ、センサ信号のオフセットが取り付け状態によって変化してしまう。
・ センサ素子が厚膜抵抗体などからなる場合、製造上のばらつきによるオフセットもあり、軸受に歪みセンサを取り付けた状態での出力ばらつきを抑えられない。
・ 歪みセンサで検出したい軸受荷重による歪み量は軸受の剛性が高いため非常に小さく、上記理由により発生するオフセットを増幅前のセンサ信号から取り除いておく必要がある。

この発明の目的は、軸受の荷重状態を簡単で正確に検出できるセンサ付き車輪用軸受装置を提供することである。

この発明のセンサ付き車輪用軸受装置は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、各列の転走面間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に固定された歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子を含む歪みセンサと、この歪みセンサの前記センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路とを備え、
この処理回路は、前記センサ素子の出力のオフセットを調整するオフセット調整手段を有することを特徴とする。
この構成によると、歪みセンサにおけるセンサ素子の出力のオフセットを処理回路のオフセット調整手段で調整するようにされているので、センサ付き車輪用軸受装置の組立完成状態でセンサ出力を、例えばゼロ点調整できる。これにより、センサ付き車輪用軸受装置の単体で荷重が印加されていない状態でのセンサ出力値を正確に把握できる。また、センサ素子の特性ばらつきと、歪みセンサの取り付け歪みとを合わせて補正することができる。その結果、軸受装置で検出した荷重信号が適正に校正された状態で出力され、信号を利用する車体側では軸受の荷重状態を簡単で正確に得ることができる。

この発明において、前記オフセット調整手段が、可変抵抗器、またはレーザトリミング抵抗素子を有する回路、またはオフセット調整する設定値の記憶機能を有するマイクロコンピュータのうちのいずれかであっても良い。オフセット調整手段が上記のいずれかである場合、簡単な構成で精度良くオフセット調整することができる。

前記固定側部材が外方部材であって、前記歪み発生部材が外方部材に取付けられたものである。外方部材の場合は環状の部材となるため、内方部材に比べて取付箇所が得易い。

上記のように固定側部材が外方部材であって、歪み発生部材が外方部材に取付けられたものである場合に、前記固定側部材の車体への取り付け力を前記センサの出力で検出する車体取付力検出手段と、この車体取付力検出手段により検出された取り付け力が設定範囲内であるか否かを判定して設定範囲外であるとアラーム信号を出力する取付異常判定手段を設ける。
固定側部材の車体への取り付け力が変化すると、固定側部材に固定された歪み発生部材の歪みが変化する。そのため固定側部材の車体への取り付け力を前記センサの出力で検出することができる。このように取り付け力が検出でき、固定側部材が異常な取り付け力で車体に取り付けられると、取付異常判定手段からアラーム信号が出力されるので、そのアラーム信号によって取り付け状態の異常を知ることができる。また、取付異常判定手段の判定をセンサ状態の品質管理基準として利用できる。さらに、センサ付き車輪用軸受装置の車体への取付状態を管理することができるので、より正確な荷重測定が可能となる。

この発明のセンサ付き車輪用軸受装置は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、各列の転走面間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に固定された歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子を含む歪みセンサと、この歪みセンサの前記センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路とを備え、この処理回路は、前記センサ素子の出力のオフセットを調整するオフセット調整手段を有するものとし、前記固定側部材が外方部材であって、前記歪み発生部材が外方部材に取付けられ、前記固定側部材の車体への取り付け力を前記センサの出力で検出する車体取付力検出手段と、この車体取付力検出手段により検出された取り付け力が設定範囲内であるか否かを判定して設定範囲外であるとアラーム信号を出力する取付異常判定手段を設けたため、軸受で検出した荷重信号が処理回路により適正に校正された状態で出力され、信号を利用する車体側で軸受の荷重状態を簡単で正確に得ることができる。

この発明の実施形態を図１ないし図１３と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用軸受に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

このセンサ付き車輪用軸受装置における軸受装置は、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記転走面３，４は断面円弧状であり、各転走面３，４は接触角が外向きとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、密封装置７，８によりそれぞれ密封されている。

外方部材１は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックルに取付けるフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには、周方向の複数箇所に車体取付孔１４が設けられている。
内方部材２は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９の軸部９ｂのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に、前記各列の転走面４が形成されている。ハブ輪９のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面１２が設けられ、この内輪嵌合面１２に内輪１０が嵌合している。ハブ輪９の中心には貫通孔１１が設けられている。ハブフランジ９ａには、周方向複数箇所にハブボルト（図示せず）の圧入孔１５が設けられている。ハブ輪９のハブフランジ９ａの根元部付近には、ホイールおよび制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部１３がアウトボード側に突出している。

固定側部材である外方部材１の外周部には、歪みセンサ２１と、センサ信号処理回路を有するセンサ信号処理回路ユニット２５とが設けられている。歪みセンサ２１は、歪み発生部材２２に、この歪み発生部材２２の歪みを測定するセンサ素子２３等を取付けたものである。

前記歪みセンサ２１の一構成例を図４に示す。この歪みセンサ２１において、歪み発生部材２２は、外方部材１のフランジ１ａにおける車体取付孔１４の近傍のフランジ面に接触固定される第１の接触固定部２２ａと、外方部材１の外周面に接触固定される第２の接触固定部２２ｂとを有している。また、歪み発生部材２２は、前記第１の接触固定部２２ａを含む径方向に沿った径方向部位２２ｃと、前記第２の接触固定部２２ｂを含む軸方向に沿った軸方向部位２２ｄとでＬ字の形状に構成されている。径方向部位２２ｃは、軸方向部位２２ｄに比べ、剛性が低くなるよう肉厚を薄くしてある。歪み測定用センサ素子２３は、この剛性の低い径方向部位２２ｃに取り付けられている。

上記歪みセンサ２１は、図１および図２に示すように、歪み発生部材２２の第１および第２の接触固定部２２ａ，２２ｂにより、両接触固定部２２ａ，２２ｂが外方部材１の周方向に対して同位相の位置となるように、外方部材１の外周部に固定される。第１および第２の接触固定部２２ａ，２２ｂを周方向において同位相とすると、歪み発生部材２２の長さを短くすることができるため、歪みセンサ２１の設置が容易である。歪み測定用センサ素子２３は、歪み発生部材２２に例えば接着剤を用いて固定される。

歪み発生部材２２は、外方部材１への固定により塑性変形を起こさない形状や材質とされている。また、歪み発生部材２２は、車輪用軸受装置に予想される最大の荷重が印加された場合でも、塑性変形を起こさない形状とする必要がある。上記の想定される最大の力は、車両故障につながらない走行において想定される最大の力である。歪み発生部材２２に塑性変形が生じると、外方部材１の変形が歪み発生部材２２に正確に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすためである。

この歪みセンサ２１の歪み発生部材２２は、例えば鋼材等の金属材から、プレス加工により製作することができる。歪み発生部材２２をプレス加工品とすると、コストダウンが可能になる。
また、歪み発生部材２２は、金属粉末射出成形による焼結金属品としてもよい。金属粉末射出成形は、金属、金属間化合物等の成形技術の一つであり、金属粉末をバインダーと混練する工程、この混練物を用いて射出成型する工程、成形体の脱脂処理を行なう工程、成形体の焼結を行なう工程を含む。この金属粉末射出成形によれば、一般の粉末冶金に比べて焼結密度の高い焼結体が得られ、焼結金属品を高い寸法精度で製作することができ、また機械的強度も高いという利点がある。

歪み測定用センサ素子２３としては、種々のものを使用することができる。例えば、歪み測定用センサ素子２３が金属箔ストレインゲージで構成されている場合、この金属箔ストレインゲージの耐久性を考慮すると、車輪用軸受装置に予想される最大の荷重が印加された場合でも、歪み発生部材２２における歪み測定用センサ素子２３の取り付け部分の歪み量が１５００マイクロストレイン以下であることが好ましい。同様の理由から、歪み測定用センサ素子２３が半導体ストレインゲージで構成されている場合は、同歪み量が１０００マイクロストレイン以下であることが好ましい。また、歪み測定用センサ素子２３が厚膜式センサで構成されている場合は、同歪み量が１５００マイクロストレイン以下であることが好ましい。

図５は、歪みセンサ２１の他の構成例を示す。この歪みセンサ２１では、板材をＬ字状に折り曲げて歪み発生部材２２が形成され、その径方向片２２Ａおよび軸方向片２２Ｂのそれぞれにボルト挿通孔３１，３２が形成されている。歪み測定用センサ素子２３は径方向片２２Ａの片面に固定される。この歪み発生部材２２は、図６に示すように、２つの接触固定部材３３，３４を介して外方部材１の外周部に、ボルト３９で締結される。すなわち、径方向片２２Ａのボルト挿通孔３１から第１の接触固定部材３３のボルト挿通孔３５に挿通させたボルト３９を、外方部材１のフランジ１ａにおける車体取付孔１４の近傍のフランジ面に設けられねじ孔３７に螺合させ、軸方向片２２Ｂのボルト挿通孔３２から第２の接触固定部材３４のボルト挿通孔３６に挿通させたボルト３９を、外方部材１の外周面に設けられたねじ孔３８に螺合させることで、歪み発生部材２２が外方部材１に締結される。

図５の歪みセンサ２１において、歪み発生部材２２の径方向片２２Ａには４つの歪み測定用センサ素子２３が配置される。この場合の歪み発生部材２２の歪みは、固定部分から折れ曲がり角部２２Ｃに向けて大きくなる傾向にあり、できるだけ折れ曲がり角部２２Ｃに近い位置に歪み測定用センサ素子２３を配置するのが望ましい。計算による結果を図７にグラフで示すように、歪み発生部材２２の板厚をｔとして、折れ曲がり角部２２Ｃからのセンサ素子配置位置までの距離ｘを、ｘ＜３ｔの範囲とすると、効率良く歪みを検出できることが分かっている。

そこで、この歪みセンサ２１では、歪み発生部材２２の径方向片２２Ａにおける歪みを受ける部分（折れ曲がり角部２２Ｃに近い部分）に２つの歪み測定用センサ素子２３を配置し、さらに歪みの影響を受けない部分（折れ曲がり角部２２Ｃから遠い部分）に他の２つの歪み測定用センサ素子２３を配置している。

図８は、歪みセンサ２１のさらに他の構成例を示す。この歪みセンサ２１では、図５の歪みセンサ２１において、歪み発生部材２２の径方向片２２Ａにおける歪みを受ける部分（折れ曲がり角部２２Ｃに近い部分）に、同じ特性、または特性の異なる２つの歪み測定用センサ素子２３を配置し、歪みの影響を受けない部分（折れ曲がり角部２２Ｃから遠い部分）には歪み測定用センサ素子２３を配置していない。その他の構成は図５の歪みセンサ２１の場合と同様である。

センサ信号処理回路ユニット２５は、図３に示すように、樹脂等で製作されたハウジング２６内に、ガラスエポキシ等で製作された回路基板２７を有し、その回路基板２７上には、前記歪み測定用センサ素子２３の出力信号を処理する処理回路４０（図９）の回路構成部品であるオペアンプ、抵抗、マイコン等や、歪み測定用センサ素子２３等を駆動する電源用の電気・電子部品２８が配置されている。また、歪み測定用センサ素子２３等の配線と回路基板２７とを接合する接合部２９を有している。また、外部からの電源供給や外部へ処理回路４０によって処理された出力信号を出力するケーブル３０を有している。

図９は、前記センサ信号処理回路ユニット２５における処理回路４０の参考提案例を示すブロック図である。この処理回路４０は、増幅回路４１、オフセット調整回路４２、記憶手段４３、各種の補正回路４４、外部インタフェース４５、信号出力回路４６、およびコントロール回路４７を有する。コントロール回路４７は、前記オフセット調整回路４２、記憶手段４３、補正回路４４、および信号出力回路４６のうちのいずれかを制御する制御回路である。

図１０には、歪みセンサ２１の検出回路と、その出力信号を増幅する増幅回路４１との接続構成の一例を示す。この場合の歪みセンサ２１は、図５および図６に示す構成例のものであって、その検出回路は、歪みを受ける位置の２つの歪み測定用センサ素子２３（Ｓ１）と、歪みの影響を受けない位置の２つの歪み測定用センサ素子２３（Ｓ２）とを、ブリッジ接続して構成される。増幅回路４１はオペアンプからなる。なお、歪みの影響を受けない位置の２つの歪み測定用センサ素子２３（Ｓ２）に代えて、固定抵抗を設けても良い。
このように、歪みを受ける位置の２つの歪み測定用センサ素子２３（Ｓ１）と、歪みの影響を受けない位置の２つの歪み測定用センサ素子２３（Ｓ２）とをブリッジ接続して検出回路を構成すると、歪み信号出力が２倍の振幅となり検出感度を高めることができる。基本的には、この歪み信号出力を増幅回路４１で増幅した信号により、つまり、図９の回路におけるＡ部の構成だけで車輪用軸受装置にかかる荷重を検出することができる。

しかし、歪みセンサ２１の歪み測定用センサ素子２３が例えば厚膜抵抗体などからなる場合には製造上のばらつきがあるため、歪みセンサ２１の出力信号には個体差による初期オフセットが生じる。また、歪みセンサ２１が例えば図５ないし図８に示した構成のものであると、歪み発生部材２２を車輪用軸受装置（ここでは外方部材１）に固定するときにボルト３９で締結するため、締結に伴い印加される固定力による歪みが歪み発生部材２２に加わり、その歪み分だけ歪みセンサ２１の出力信号がさらに変化することになる。これらのオフセットは検出対象の軸受装置の歪み信号よりも大きくなるのが通常である。そこで、歪みセンサ２１の次段の増幅回路４１で、検出対象の軸受装置の歪み信号のゲインを高くするためには、歪みセンサ２１の出力信号に含まれる上記したオフセットを取り除く必要がある。

処理回路４０におけるオフセット調整回路４２は、上記した歪みセンサ２１の初期オフセットと、車輪用軸受装置への固定によるオフセットを、正規の値に調整するものであり、コントロール回路４７による調整、もしくは外部からの指令によるオフセット調整が可能なように構成されている。
上記したように、オフセットの原因は歪みセンサ２１のばらつきとセンサ固定時の歪みであることから、車輪用軸受装置に歪みセンサ２１を取り付けて、組立が完了した段階でオフセットを調整するのが望ましい。

図１１は、歪みセンサ２１、増幅回路４１、およびオフセット調整回路４２の具体的な接続構成例を示す。この構成例では、オフセット調整回路４２は、オペアンプＯＰ、抵抗Ｒ３，Ｒ４、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２などからなる加減算器として構成される。このオフセット調整回路４２の場合、センサ付き車輪用軸受装置の組立完了後にセンサ出力が規定値（ゼロ点電圧）になるように、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値が調整されて固定される。
このオフセット調整回路４２において、前記可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２に代えてレーザトリミング抵抗素子を用いても良い。また、オフセット調整回路４２をマイクロコンピュータなどで構成する場合、上記した可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値を調整する操作と同等の操作をソフトウエアで実行し、設定値を記憶手段４３に記憶するようにしても良い。

このように、センサ付き車輪用軸受装置の組立完了後に、歪みセンサ２１のセンサ出力が規定値となるようにオフセット調整回路４２でオフセットを調整すると、センサ付き車輪用軸受装置が完成品となった時点でのセンサ出力をゼロ点電圧とすることができるため、センサ付き車輪用軸受装置の単体でのセンサ信号の品質を確保することができる。

なお、図５〜図８に例示した歪みセンサ２１では図示していないが、歪み発生部材２２に温度センサ素子を設けても良く、この場合には温度センサ素子の出力に基づいて、センサオフセットの自動補償をコントロール回路４７で行うことができる。
例えば、図１１のオフセット調整回路４２の場合、コントロール回路４７から、端子Ｔ１に温度センサ素子の検出出力に応じた制御電圧ｅ１を入力することにより、オフセット値の温度補償を行うことができる。

図１１の回路構成例では、歪みセンサ２１として、図８に示した構成の歪みセンサ２１が用いられている。この場合、歪み発生部材２２の径方向片２２Ａにおける歪みを受ける位置に配置された特性の異なる２つの歪み測定用センサ素子２３（Ｓ１），２３（Ｓ２）を、２つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２とブリッジ接続して構成される。この場合には、２つの歪み測定用センサ素子２３（Ｓ１），２３（Ｓ２）の各出力を加算した振幅の歪み信号出力を得ることができる。

記憶手段４３は例えば不揮発メモリからなり、上記したオフセットの温度特性や、感度、非線形を補正するためのパラメータを記憶する。コントロール回路４７は、これらのパラメータに基づいて、各種の補正回路４４の補正処理を制御する。
例えば、歪みセンサ２１の出力特性は車輪用軸受装置に加わる荷重と非線形な関係にあるので、この特性データをテーブル化して記憶手段４３に記憶するか、あるいは近似曲線のパラメータの形態で記憶手段４３に記憶する。コントロール回路４７は、記憶手段４３に記憶された非線形補正のデータを読み出し、補正回路４４の一つとして用意された線形補正回路の動作を制御することにより、非線形補正の処理を実行する。オフセットの温度補正や、感度補正についても同様にして実行される。

外部インタフェース４５は、外部からコントルール回路４７との間で通信を行う手段であり、信号端子や無線通信手段などで構成される。この外部インタフェース４５を介して、記憶手段４３に記憶された補正データの修正などを外部から行うことができる。

信号出力回路４６は、オフセット調整回路４２や各種の補正回路４４で補正された歪みセンサ２１の出力信号を、パルス変調、周波数変調、Ａ／Ｄ変換、シリアルデータへの変換など、各種の変換を行って外部に出力する。

このように、このセンサ付き車輪用軸受装置では、外方部材１および内方部材２のうちの固定側部材（ここでは外方部材１）に固定された歪み発生部材２２、およびこの歪み発生部材２２に取付けられた歪み測定用のセンサ素子２３を含む歪みセンサ２１と、この歪みセンサ２１の前記センサ素子２３の出力する歪み信号を処理する処理回路４０とを備え、前記処理回路４０が、前記センサ素子２３の出力のオフセットを調整するオフセット調整回路４２を有するものとしたので、軸受装置で検出した荷重信号が適正に校正された状態で出力され、信号を利用する車体側では軸受の荷重状態を簡単で正確に得ることができる。

図１２は、歪みセンサ２１の出力電圧と、センサ付き車輪用軸受装置を車体へ取り付けるときの取り付けボルトの締め付け力との関係をグラフで示したものである。このように、歪みセンサ２１の出力特性は、車体への取り付け状態によっても異なる。すなわち、このセンサ付き車輪用軸受装置を取り付けボルトによって車体へ固定するとき、固定による歪みが軸受装置に発生し、その歪みが歪みセンサ２１の歪み発生部材２２に伝わることによって、歪みセンサ２１の出力特性が変化する。

このように、車体にセンサ付き車輪用軸受装置を取り付ける固定力にはばらつきがあり、それに伴う歪みセンサ２１の出力特性の変化量は一定ではない。そこで、軸受装置に印加される荷重をより正確に測定するために、車両が正規の姿勢・状態にあるときのセンサ出力を車体側の電気制御ユニット（ＥＣＵ）などに予め記憶しておき、車両使用時におけるセンサ出力を記憶された前記センサ出力値と比較して変化量を求めることで、車両使用時に軸受装置に印加される荷重を測定するようにしても良い。また、これらの処理を実行する機能部は、例えば図９の処理回路４０におけるコントロール回路４７の内部に実装しても良い。このセンサ付き車輪用軸受装置では、上記したように車体への取り付け前にセンサ付き車輪用軸受装置の単体でのセンサ出力が調整されているので、そこからのセンサ出力の変化量は大きくなく、上記した処理は容易に実施可能である。

図１３は、前記センサ信号処理回路ユニット２５における処理回路４０の構成例を示す。この構成例は、図９の処理回路４０において、さらに車体取付力検出手段４８と取付異常判定手段４９を付加している。その他の構成は図９の場合と同様である。
車体取付力検出手段４８は、センサ付き車輪用軸受装置の固定側部材（こでは外方部材１）の車体への取り付け力を歪みセンサ２１の出力から検出するものである。取付異常判定手段４９は、前記車体取付力検出手段４８により検出された取り付け力が設定範囲内であるか否かを判定して、設定範囲外であるとアラーム信号を出力するものである。

例えば、図１２のグラフにおいて、センサ付き車輪用軸受装置の単体でのセンサ出力電圧はＶ０に調整されている。前記取り付け力の設定範囲の最小値がＦ１で最大値がＦ２のとき、センサ出力電圧はＶ１〜Ｖ２の範囲になるため、この範囲を外れたセンサ出力電圧が出力されたとき、取付異常判定手段４９は取り付け力異常と判断してアラーム信号を出力する。

このように処理回路４０を構成した場合、取付異常判定手段４９の判定をセンサ状態の品質管理基準として利用できる。また、センサ付き車輪用軸受装置の車体への取付状態を管理することができるので、より正確な荷重測定が可能となる。

この発明の一実施形態にかかるセンサ付き車輪用軸受装置の断面図である。 同センサ付き車輪用軸受装置の外方部材の正面図である。 センサ信号処理回路ユニットの側面図である。 （Ａ）は歪みセンサの一構成例の側面図、（Ｂ）はそのIV矢視図である。 （Ａ）は歪みセンサの他の構成例の断面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は同斜視図である。 図５の歪みセンサを車輪用軸受装置へ取り付けた状態を示す断面図である。 図５の歪みセンサにおける歪み発生部材の折れ曲がり角部からの距離と歪みの大きさとの関係を示すグラフである。 （Ａ）は歪みセンサのさらに他の構成例の断面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は同斜視図である。 処理回路の参考提案例のブロック図である。 歪みセンサに増幅回路を接続した回路構成図である。 歪みセンサに増幅回路およびオフセット調整回路を接続した回路構成図である。 歪みセンサの出力電圧と取り付けボルト締め付け力との関係を示すグラフである。 処理回路の構成例のブロック図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３，４…転走面
５…転動体
２１…歪みセンサ
２２…歪み発生部材
２３…歪み測定用センサ素子
４０…処理回路
４２…オフセット調整回路
ＶＲ１，ＶＲ２…可変抵抗器

Claims (2)

1. 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、各列の転走面間に介在した複列の転走面を有する転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
   前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に固定された歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられた歪み測定用のセンサ素子を含む歪みセンサと、この歪みセンサの前記センサ素子の出力する歪み信号を処理する処理回路とを備え、
   この処理回路は、前記センサ素子の出力のオフセットを調整するオフセット調整手段を有し、前記固定側部材が外方部材であって、前記歪み発生部材が外方部材に取付けられ、前記固定側部材の車体への取り付け力を前記センサの出力で検出する車体取付力検出手段と、この車体取付力検出手段により検出された取り付け力が設定範囲内であるか否かを判定して設定範囲外であるとアラーム信号を出力する取付異常判定手段を設けたことを特徴とするセンサ付き車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記オフセット調整手段が、可変抵抗器、またはレーザトリミング抵抗素子、またはオフセット調整する設定値の記憶機能を有するマイクロコンピュータのうちのいずれかであるセンサ付き車輪用軸受装置。

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