JP4957259B2 - 転がり軸受ユニットの状態量測定装置 - Google Patents

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静止側軌道輪と回転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。

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１１〜１３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１例を示している。この先発明の構造は、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１、４、５、７〜１１、１６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、４、５、７〜１１、１６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センサカバー５の内側に、１対のセンサ６ａ、６ｂを包埋したセンサホルダ７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８、８と柱部９、９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８、８と各柱部９、９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（特許請求の範囲の所定角度）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８、８と上記各柱部９、９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１０とし、軸方向内半部を第二特性変化部１１としている。尚、これら両特性変化部１０、１１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、上記センサカバー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。この様なセンサカバー５は、その外端部をこの外輪１の内端部に締り嵌めで嵌合固定（図示の例では、内嵌固定）した円筒部１２と、この円筒部１２の内端開口を塞ぐ底板部１３とを備える。又、上記センサホルダ７は、合成樹脂により全体を有底円筒状に形成したもので、上記両センサ６ａ、６ｂを保持した円筒部１４と、この円筒部１４の内端開口を塞ぐと共に、図示しないセンサ回路を保持した底板部１５とを備える。この様なセンサホルダ７は、このセンサホルダ７の円筒部１４を上記センサカバー５の円筒部１２にがたつきなく内嵌すると共に、このセンサホルダ７の底板部１５の側面（図１１の右側面）を上記センサカバー５の底板部１３の側面（図１１の左側面）に対し、接着剤１６で固定している。

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。この様な１対のセンサ６ａ、６ｂは、上記センサホルダ７を構成する円筒部１４の円周方向の一部（例えば下端部）に包埋した状態で、一方のセンサ６ａの検出部を上記第一特性変化部１０に、他方のセンサ６ｂの検出部を上記第二特性変化部１１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１０、１１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ていない、中立状態で、上記各透孔８、８及び柱部９、９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１３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１３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１３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１３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１３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、それぞれが上記外輪１と上記ハブ２との間の状態量である、上記アキシアル方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、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、この様な状態量を算出する処理は、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、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又は荷重との関係を、関係式やマップの型式で記憶させておく。

尚、上述した先発明の構造の場合には、それぞれの検出部を第一、第二両特性変化部１０、１１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、特願２００６−１４３０９７、特願２００６−２１４１９４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。又、上述した先発明の構造の場合には、エンコーダを磁性金属板製とすると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部を透孔とし、第二特性部を柱部とする構成を採用している。これに対し、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る第一特性部をＮ極に着磁した部分とし、第二特性部をＳ極に着磁した部分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、センサ側に永久磁石を組み込む必要はない。

ところで、上述した先発明の構造の場合、使用時には、軸受部での発熱量や環境温度の変化に伴い、各構成部材に熱膨張又は熱収縮が生じる。そして、この結果、例えば図１４の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、上記アキシアル荷重が変化した場合と同じ態様で、エンコーダ４の被検出面と１対のセンサ６ａ、６ｂの検出部とが、軸方向（図１４の上下方向）に相対変位する事が予想される。この様な相対変位が生じると、図１５に実線→破線で示す様に、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が変化する。この様に、上記熱膨張又は熱収縮に伴って（上記アキシアル荷重が変化するのとは別の理由で）上記位相差が変化すると、この位相差と上記状態量との間に成立する関係の零点（上記アキシアル荷重が作用していない状態での上記位相差の値）にずれが生じる。この為、このずれの分だけ、上記状態量の測定結果に誤差が生じる。この様な原因で生じる誤差に関しては、上記軸受部周辺等の温度を測定しつつ、演算器の側で零点を補正する事により、低減する事は可能である。但し、上記熱膨張又は熱収縮に伴って生じる上記位相差の変化が過大になる事は、測定精度確保の面からは好ましくない。従って、上記熱膨張又は熱収縮に伴って生じる、上記位相差の変化量を、十分に抑えられる構造を実現する事が望まれる。特に、センサホルダ７の材料である合成樹脂は、外輪１、ハブ２、転動体３、３、センサカバー５等の、他の構成部材の材料である金属に比べて、線膨張係数が大きい。この為、上記センサホルダ７の熱膨張又は熱収縮に伴って生じる、上記位相差の変化量を、十分に抑えられる構造を実現する事が望まれる。

即ち、上述した先発明の構造の場合、上記センサホルダ７は、上記センサカバー５の底板部１３の側面（図１１の左側面）に接着固定している。この為、このセンサホルダ７のうち、上記両センサ６ａ、６ｂを保持した円筒部１４は、上記底板部１３の側面を起点として、軸方向に熱膨張又は熱収縮する。従って、この熱膨張又は熱収縮に伴い、上記両センサ６ａ、６ｂは、例えば上記図１４の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、或は図１６に熱膨張の場合を示す様に、軸方向に関して互いに同じ向きに変位する。これに対し、上記ハブ２の内端部に支持固定されたエンコーダ４は、軸方向に関して殆ど（上記両センサ６ａ、６ｂに比べて僅かしか）変位しない。従って、上述した先発明の構造の場合、温度変化に伴って生じる、上記エンコーダ４の被検出面と上記両センサ６ａ、６ｂの検出部との軸方向に関する相対変位は、主に上記センサホルダ７の熱膨張又は熱収縮に基づいて生じると言える。この為、上述した様に、上記センサホルダ７の熱膨張又は熱収縮に伴って生じる、上記位相差の変化量を、十分に抑えられる構造を実現する事が望まれる。

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、合成樹脂製のセンサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に基づいて、１対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差が変化する事を、十分に抑えられる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のうち、請求項１〜３に記載した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。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１対のセンサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪に直接又は他の部材を介して支持固定されたもので、この回転側軌道輪と同心の円筒状の被検出面を備える。そして、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させると共に、この被検出面の軸方向片半部に、特性変化の位相がこの軸方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する第一特性変化部を、この被検出面の軸方向他半部に、特性変化の位相がこ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で漸次変化する第二特性変化部を、それぞれ設けている。
又、上記１対のセンサは、一方のセンサの検出部を上記第一特性変化部に、他方のセンサの検出部を上記第二特性変化部に、それぞれ対向させた状態で、合成樹脂製のセンサホルダに保持されている。そして、このセンサホルダは、上記静止側軌道輪に対し結合固定された金属製のセンサカバーに支持されている。又、上記両センサはそれぞれ、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記１対の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、請求項１〜３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、上記センサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴って生じる、上記両センサの検出部の軸方向に関する変位の向きが、これら両センサ同士で互いに逆向きであり、且つ、この軸方向に関する変位の大きさが、これら両センサ同士で互いに実質的に等しくなる（例えば変位の大きさの差が、大きい方から見て１０％以内に収まる）構造を採用している。

この為に、請求項１に記載した発明の場合には、上記センサホルダのうちで、上記１対のセンサの検出部間の中央位置から軸方向両側に互いに実質的に等しい距離だけ（この距離の差が、大きい方から見て１０％以内に収まる様に）離れた２個所位置同士の間部分を、上記センサカバーとこのセンサカバーに結合固定した固定部材との間で軸方向両側から挟持する事により、上記センサホルダを上記センサカバーに対し支持している。
又、請求項２に記載した発明の場合には、上記センサカバーに対する上記センサホルダの添着部の形状が、上記１対のセンサの検出部間の中央位置を挟んだ軸方向両側部分同士で互いに実質的に（少なくともこれら両センサの保持部の構造に関して）鏡面対称となる態様で、上記センサカバーに対し上記センサホルダをインサート成形する事により、このセンサホルダをこのセンサカバーに対し支持している。
更に、請求項３に記載した発明の場合には、上記センサホルダの一部で、上記センサカバーに結合固定する固定部材の一部をモールドする部分の形状が、上記１対のセンサの検出部間の中央位置を挟んだ軸方向両側部分同士で互いに実質的に（少なくともこれら両センサを保持した部分の形状が）鏡面対称となる態様で、上記センサホルダの一部に上記固定部材の一部をモールドしている。これと共に、この固定部材を上記センサカバーに結合固定する事により、上記センサホルダをこのセンサカバーに対し支持している。
又、上述の様な請求項１〜３に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、上記センサホルダの形状を、上記１対のセンサの検出部間の中央位置を挟んだ軸方向両側部分同士で互いに実質的に鏡面対称となる形状とする。

又、上述の様な請求項１〜４に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、上記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、使用状態で上記静止側軌道輪を自動車の懸架装置に支持すると共に、上記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の場合には、合成樹脂製のセンサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴って生じる、１対のセンサの検出部の軸方向に関する変位の向きが、これら両センサ同士で互いに逆向きになり、且つ、この軸方向に関する変位の大きさが、これら両センサ同士で互いに実質的に等しく（測定値に問題となる程の誤差が生じない様に）なる。この為、上記センサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴って、上記両センサの検出部によるエンコーダの被検出面の走査位置が変化しても、これら両センサの出力信号同士の間に存在する位相差は殆ど変化しない。実際には、上記センサホルダ以外の金属製の各構成部材の熱膨張又は熱収縮によって、上記位相差が変化する可能性はあるが、この様な位相差の変化は十分に小さなものとなる。従って、本発明の場合には、使用時の温度変化に拘わらず、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間の状態量の測定精度を良好に維持できる。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１、４、５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、１対のセンサ６ａ、６ｂを保持した合成樹脂製のセンサホルダ７ａ、並びに、このセンサホルダ７ａを保持するセンサカバー５ａの構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１１〜１３に示した先発明の構造の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、上記センサカバー５ａを構成する段付きの円筒部１２ａの内周面に固定した、上記両センサ６ａ、６ｂを保持した合成樹脂製のセンサホルダ７ａと、同じく底板部１３の側面（図１の左側面）に対し接着剤１６により固定した、図示しないセンサ回路を保持した合成樹脂製のセンサ回路ホルダ１７とを、互いに別体に構成している。このうち、本例の特徴部分である、上記センサホルダ７ａは、その形状を、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部間の中央位置Ｏを挟んだ、エンコーダ４の軸方向に関して両側部分同士で互いに鏡面対称となる形状としている。この為に具体的には、上記センサホルダ７ａを、断面凸字形（図１では逆凸字形）で全体を円環状に構成すると共に、このセンサホルダ７ａの内周面の幅方向中央部と、この内周面の表層部に保持した上記両センサ６ａ、６ｂの検出部間の中央位置Ｏとを、互いに一致させている。

この様なセンサホルダ７ａは、上記段付きの円筒部１２ａの内径側に、径方向のがたつきなく内嵌している。これと共に、上記センサホルダ７ａの外周面の中央部に設けた凸部１８を、上記円筒部１２ａの中間部内周面に形成した段差面１９と、この円筒部１２ａの外端部に内嵌固定した、金属製で断面Ｌ字形の固定リング２０（固定部材）との間で挟持する事により、上記センサホルダ７ａの軸方向の位置決めを図っている。尚、この状態で、上記センサホルダ７ａの本体部分（上記凸部１８よりも径方向内側部分）の軸方向両側面と、周囲に存在する部材との間に、それぞれ使用時の温度変化により各構成部材が熱膨張した場合にも消滅しない隙間を介在させている。

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、使用時の温度変化に伴い、センサホルダ７ａが熱膨張又は熱収縮すると、これに伴って１対のセンサ６ａ、６ｂが、軸方向に関して互いに逆向きに、且つ、上記中央位置Ｏを基準として互いに同じ大きさで変位する。例えば、上記センサホルダ７ａが熱膨張する場合には、図１及び図２の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、上記両センサ６ａ、６ｂが軸方向（図１の左右方向、図２の上下方向）に関して互いに遠ざかる向きに、且つ、上記中央位置Ｏを基準として互いに同じ大きさだけ変位する。この結果、例えば図３に実線→破線で示す様に、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、互いに同じ向きに、且つ、互いに同じ大きさだけ変化する。熱収縮の場合も、変化の向きが熱膨張の場合と逆になるだけで、同様の結果が得られる。従って、本例の場合、上記センサホルダ７ａが熱膨張又は熱収縮する事に伴い、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がそれぞれ変化しても、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差は変化しない。実際には、上記センサホルダ７ａ以外の金属製の各構成部材の熱膨張又は熱収縮によって、上記位相差が変化する可能性はあるが、この様な位相差の変化は十分に小さなものとなる。即ち、転がり軸受ユニットの各構成部材、前記センサカバー５ａ、前記エンコーダ４に関しても、熱膨張、熱収縮により寸法が変化するが、この変化の方向は一致しており、各部材間の線膨張係数の差も僅少である。この為、上記位相差の変化を抑えられる。従って、本例の場合には、使用時の温度変化に拘わらず、外輪１とハブ２（図１０参照）との間の状態量の測定精度を良好に維持できる。

［実施の形態の第２例］
次に、図４〜６は、やはり請求項１、４、５に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述した実施の形態の第１例（前述の図１０〜１２に示した先発明の構造の１例）では、車輪支持用の転がり軸受ユニットとして、従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）用のものを採用したが、本例では、駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全車輪）用のものを採用している。この為、本例の場合には、転がり軸受ユニットを構成するハブ２ａの中心部に、スプライン孔２１を設けている。そして、このスプライン孔２１に、等速ジョイント用外輪２２の外端面に固設したスプライン軸２３（駆動軸）を挿入している。更に、この等速ジョイント用外輪２２の中心部に形成したねじ孔に、上記ハブ２ａの軸方向外方から挿通したボルト３７を螺合し更に締め付けて、このハブ２ａと上記等速ジョイント用外輪２２とを、不離に結合している。

又、本例の場合、エンコーダ４ａは、円筒状の芯金２４と、この芯金２４の外周面に添着固定した、永久磁石製で円筒状のエンコーダ本体２５とから成る。被検出面である、このエンコーダ本体２５の外周面には、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極との境界（特性境界）の形状を、上述した実施の形態の第１例（前述の図１０〜１２に示した先発明の構造の１例）に組み込んだエンコーダ４の場合と同様の「く」字形としている。これにより、上記エンコーダ本体２５の外周面の軸方向外半部（図６の左半部）を第一特性変化部１０ａとし、軸方向内半部（図６の右半部）を第二特性変化部１１ａとしている。この様なエンコーダ４ａは、上記ハブ２ａを構成する内輪２６の内端寄り部分に、締り嵌めで外嵌固定している。尚、本例の場合には、上記エンコーダ本体２５を永久磁石製としている為、１対のセンサ６ｃ、６ｄ側には永久磁石を組み込んでいない。

又、本例の場合、外輪１の内端部にその外端部を内嵌固定したセンサカバー５ｂは、ステンレス鋼板等の金属板により、全体を略円筒状に構成している。そして、このセンサカバー５ｂの外端部乃至中間部の径方向内側に、上記両センサ６ｃ、６ｄを保持した合成樹脂製のセンサホルダ７ｂを、径方向のがたつきなく内嵌している。これと共に、このセンサホルダ７ｂの外周面の中央部に設けた凸部１８を、上記センサカバー５ｂの外端部に設けた内向フランジ状の鍔部２７と、このセンサカバー５ｂの中間部に内嵌固定した、金属製で断面Ｌ字形の固定リング２０ａ（固定部材）との間で挟持する事により、上記センサホルダ７ｂの軸方向の位置決めを図っている。尚、本例の場合も、この状態で、上記センサホルダ７ｂの本体部分（上記凸部１８よりも径方向内側部分）の軸方向両側面と、周囲に存在する部材との間に、それぞれ使用時の温度変化により各構成部材が熱膨張した場合にも消滅しない隙間を介在させている。

又、本例の場合、図示しないセンサ回路を保持したセンサ回路ホルダ１７ａは、上記センサカバー５ｂの内端部に内嵌固定している。このセンサ回路ホルダ１７ａは、合成樹脂により、断面略矩形で全体を円環状に構成している。又、このセンサ回路ホルダ１７ａの内周面には、ステンレス鋼板等の金属板により全体を円筒状に構成したスリンガ２８を内嵌固定している。そして、このスリンガ２８の内周面に、上記内輪２６の内端部に外嵌固定したシールリング２９を構成する弾性材３０の先端縁を、全周に亙り摺接させている。これにより、上記エンコーダ４ａ及び上記両センサ６ｃ、６ｄの設置空間と外部空間との間を遮断し、この外部空間からこの設置空間に塵芥や泥水等の異物が侵入する事を防止している。又、本例の場合には、上記設置空間と複数個の転動体３、３を設けた空間との間を別のシールリング３１（例えば組み合わせシールリング）により遮断し、これら各転動体３、３を設けた空間内に封入した潤滑用のグリースが、上記設置空間に侵入する事を防止している。

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も、使用時の温度変化に伴い、センサホルダ７ｂが熱膨張又は熱収縮すると、これに伴って１対のセンサ６ｃ、６ｄが、軸方向に関して互いに逆向きに、且つ、中心位置Ｏを基準として互いに同じ大きさで変位する。従って、本例の場合も、上述した実施の形態の第１例の場合と同様の作用に基づき、使用時の温度変化に拘わらず、外輪１とハブ２ａとの間の状態量の測定精度を良好に維持できる。

［実施の形態の第３例］
次に、図７は、やはり請求項１、４、５に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、センサホルダ７ｂの外周面に設けた凸部１８ａの幅寸法（図７の左右方向寸法）を、上述した実施の形態の第２例に組み込まれたセンサホルダ７ａの場合に比べて小さくしている。そして、この凸部１８ａを、センサカバー５ｃの中間部内周面に設けた段差面３２と、このセンサカバー５ｃの外端部に内嵌固定した、金属製で断面Ｌ字形の固定リング２０ｂ（固定部材）との間で挟持する事により、上記センサホルダ７ｂの軸方向の位置決めを図っている。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第２例の場合と同様である。

［実施の形態の第４例］
次に、図８は、請求項２、４、５に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、センサカバー５ｄの内端部乃至中間部の内周面に対し、合成樹脂製のセンサホルダ７ｃをインサート成形している。そして、このインサート成形に基づく、上記センサカバー５ｄの内周面と上記センサホルダ７ｃの外周面との添着部の形状（及びこのセンサホルダ７ｃの全体形状）を、１対のセンサ６ｃ、６ｄの検出部間の中央位置Ｏを挟んだ軸方向両側部分同士で、互いに鏡面対称となる形状としている。この為に、本例の場合には、上記センサカバー５ｄの内周面のうち、上記センサホルダ７ｃをインサート成形する部分の幅方向中央部に、凸部３３を全周に亙り形成している。

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、使用時の温度変化に伴い、センサホルダ７ｃが熱膨張又は熱収縮すると、これに伴って１対のセンサ６ｃ、６ｄが、軸方向に関して互いに逆向きに、且つ、上記中央位置Ｏを基準として互いに同じ大きさで変位する。従って、本例の場合も、前述の図４〜６に示した実施の形態の第１例の場合と同様の作用に基づき、使用時の温度変化に拘わらず、外輪１とハブ２ａとの間の状態量の測定精度を良好に維持できる。

［実施の形態の第５例］
次に、図９は、やはり請求項２、４、５に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、インサート成形に基づく、センサカバー５ｅの内周面とセンサホルダ７ｄの外周面との添着部の形状が、上述した実施の形態の第４例の場合と異なる（凹凸を逆としている）。即ち、本例の場合には、上記センサカバー５ｅの内周面のうち、上記センサホルダ７ｄをインサート成形する部分の幅方向中央部に、凹部３４を全周に亙り形成している。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第４例の場合と同様である。

［実施の形態の第６例］
次に、図１０は、請求項３〜５に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合、センサホルダ７ｅは、センサカバー５ｆに対し、固定リング２０ｃを介して支持している。この固定リング２０ｃは、金属板により断面Ｌ字形で全体を円環状に構成したものであり、段付きの円筒部３５と、この円筒部３５の外端部に設けた内向フランジ状の円輪部３６とを備える。そして、このうちの円輪部３６を、上記センサホルダ７ｅの径方向外端部の軸方向中央部（１対のセンサ６ｃ、６ｄの検出部間の中央位置Ｏに一致する部分）にモールドしている。そして、この状態で、上記円筒部３５の内端部乃至中央部（外端部に比べて大径の部分）を、上記センサカバー５ｆの中間部に締り嵌めで内嵌固定している。

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、使用時の温度変化に伴い、センサホルダ７ｅが熱膨張又は熱収縮すると、これに伴って１対のセンサ６ｃ、６ｄが、軸方向に関して互いに逆向きに、且つ、上記中央位置Ｏを基準として互いに同じ大きさで変位する。従って、本例の場合も、前述の図４〜６に示した実施の形態の第１例の場合と同様の作用に基づき、使用時の温度変化に拘わらず、外輪１とハブ２ａとの間の状態量の測定精度を良好に維持できる。

尚、本発明を実施する場合には、センサホルダ以外の各構成部材の熱膨張及び熱収縮によって生じる、１対のセンサの出力信号同士の間の位相差の変化を相殺する為に、上記センサホルダ（挟持部、モールド部、インサート部を含む）の形状を若干非対称にして、このセンサホルダの熱膨張及び熱収縮に伴う、上記両センサの検出部の軸方向変位量を互いに若干異ならせる事もできる。又、本発明は、それぞれが１対のセンサから成るセンサ組を、センサホルダに複数組保持した構造に適用する事もできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、エンコーダ、１対のセンサ、センサホルダ、センサ回路ホルダ、及びセンサカバーの半部断面図。 温度変化に伴って１対のセンサが軸方向に変位する状況を径方向外方から見た図。 温度変化に伴って１対のセンサの出力信号の位相が変化する状況を示す線図。 本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。 図４のＡ部拡大図。 エンコーダの斜視図。 本発明の実施の形態の第３例を示す、図５と同様の図。 同第４例を示す、図５と同様の図。 同第５例を示す、図５と同様の図。 同第６例を示す、図５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１例を示す断面図。 この先発明の構造に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 アキシアル荷重に基づいて１対のセンサの出力信号が変化する状態を説明する為の線図。 温度変化に伴って１対のセンサが軸方向に変位する状況を径方向外方から見た図。 温度変化に伴って１対のセンサの出力信号の位相が変化する状況を示す線図。 先発明の構造で温度変化に伴って１対のセンサが軸方向に変位する状況を側方から見た状態で示す部分断面図。

符号の説明

１ 外輪
２、２ａ ハブ
３ 転動体
４、４ａ エンコーダ
５、５ａ〜５ｆ センサカバー
６ａ〜６ｄ センサ
７、７ａ〜７ｅ センサホルダ
８ 透孔
９ 柱部
１０、１０ａ 第一特性変化部
１１、１１ａ 第二特性変化部
１２、１２ａ 円筒部
１３ 底板部
１４ 円筒部
１５ 底板部
１６ 接着剤
１７、１７ａ センサ回路ホルダ
１８、１８ａ 凸部
１９ 段差面
２０、２０ａ〜２０ｃ 固定リング
２１ スプライン孔
２２ 等速ジョイント用外輪
２３ スプライン軸
２４ 芯金
２５ エンコーダ本体
２６ 内輪
２７ 鍔部
２８ スリンガ
２９ シールリング
３０ 弾性材
３１ シールリング
３２ 段差面
３３ 凸部
３４ 凹部
３５ 円筒部
３６ 円輪部
３７ ボルト

Claims (5)

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たものであり、
   上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１対のセンサと、演算器とを備え、
   このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪に直接又は他の部材を介して支持固定されたもので、この回転側軌道輪と同心の円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させると共に、この被検出面の軸方向片半部に、特性変化の位相がこの軸方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する第一特性変化部を、この被検出面の軸方向他半部に、特性変化の位相がこ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で漸次変化する第二特性変化部を、それぞれ設けており、
   上記１対のセンサは、一方のセンサの検出部を上記第一特性変化部に、他方のセンサの検出部を上記第二特性変化部に、それぞれ対向させた状態で、合成樹脂製のセンサホルダに保持されており、このセンサホルダは、上記静止側軌道輪に対し結合固定された金属製のセンサカバーに支持されており、且つ、上記両センサはそれぞれ、上記被検出面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、
   上記演算器は、上記１対の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、
   上記センサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴って生じる、上記両センサの検出部の軸方向に関する変位の向きが、これら両センサ同士で互いに逆向きであり、且つ、この軸方向に関する変位の大きさが、これら両センサ同士で互いに実質的に等しくなる構造とする為に、上記センサホルダのうちで、上記両センサの検出部間の中央位置から軸方向両側に互いに実質的に等しい距離だけ離れた２個所位置同士の間部分を、上記センサカバーとこのセンサカバーに結合固定した固定部材との間で軸方向両側から挟持する事により、上記センサホルダを上記センサカバーに対し支持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たものであり、
   上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１対のセンサと、演算器とを備え、
   このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪に直接又は他の部材を介して支持固定されたもので、この回転側軌道輪と同心の円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させると共に、この被検出面の軸方向片半部に、特性変化の位相がこの軸方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する第一特性変化部を、この被検出面の軸方向他半部に、特性変化の位相がこ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で漸次変化する第二特性変化部を、それぞれ設けており、
   上記１対のセンサは、一方のセンサの検出部を上記第一特性変化部に、他方のセンサの検出部を上記第二特性変化部に、それぞれ対向させた状態で、合成樹脂製のセンサホルダに保持されており、このセンサホルダは、上記静止側軌道輪に対し結合固定された金属製のセンサカバーに支持されており、且つ、上記両センサはそれぞれ、上記被検出面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、
   上記演算器は、上記１対の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、
   上記センサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴って生じる、上記両センサの検出部の軸方向に関する変位の向きが、これら両センサ同士で互いに逆向きであり、且つ、この軸方向に関する変位の大きさが、これら両センサ同士で互いに実質的に等しくなる構造とする為に、上記センサカバーに対する上記センサホルダの添着部の形状が、上記両センサの検出部間の中央位置を挟んだ軸方向両側部分同士で互いに実質的に鏡面対称となる態様で、上記センサカバーに対し上記センサホルダをインサート成形する事により、このセンサホルダをこのセンサカバーに対し支持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。
3. 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たものであり、
   上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１対のセンサと、演算器とを備え、
   このうちのエンコーダは、上記回転側軌道輪に直接又は他の部材を介して支持固定されたもので、この回転側軌道輪と同心の円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させると共に、この被検出面の軸方向片半部に、特性変化の位相がこの軸方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する第一特性変化部を、この被検出面の軸方向他半部に、特性変化の位相がこ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で漸次変化する第二特性変化部を、それぞれ設けており、
   上記１対のセンサは、一方のセンサの検出部を上記第一特性変化部に、他方のセンサの検出部を上記第二特性変化部に、それぞれ対向させた状態で、合成樹脂製のセンサホルダに保持されており、このセンサホルダは、上記静止側軌道輪に対し結合固定された金属製のセンサカバーに支持されており、且つ、上記両センサはそれぞれ、上記被検出面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、
   上記演算器は、上記１対の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、
   上記センサホルダが熱膨張又は熱収縮する事に伴って生じる、上記両センサの検出部の軸方向に関する変位の向きが、これら両センサ同士で互いに逆向きであり、且つ、この軸方向に関する変位の大きさが、これら両センサ同士で互いに実質的に等しくなる構造とする為に、上記センサホルダの一部で、上記センサカバーに結合固定する固定部材の一部をモールドする部分の形状が、上記両センサの検出部間の中央位置を挟んだ軸方向両側部分同士で互いに実質的に鏡面対称となる態様で、上記センサホルダの一部に上記固定部材の一部をモールドすると共に、この固定部材を上記センサカバーに結合固定する事により、上記センサホルダをこのセンサカバーに対し支持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。
4. センサホルダの形状を、１対のセンサの検出部間の中央位置を挟んだ軸方向両側部分同士で互いに実質的に鏡面対称となる形状とした、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。
5. 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１〜４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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