JP5409336B2 - センサ付車輪用軸受 - 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車輪用軸受に関する。

自動車の各車輪にかかる荷重を検出する技術として、図２２のように、車輪用軸受の外輪５０に歪みゲージ５１を貼り付け、歪みを検出するようにしたセンサ付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

しかし、図２２のように車輪用軸受の外輪５０に歪みゲージ５１を貼り付けた構成では、センサが外部環境から保護されない。そのため、車両走行中に跳ねた小石などがセンサにぶつかってセンサが破損したり、泥塩水を被ってセンサが腐食する恐れがある。

上記課題を解決するものとして、本発明者等は、図２３や図２５に示す構成のものを提案している。図２３のセンサ付車輪用軸受は、円環状の保護カバー５２の内側に、荷重検出用の複数のセンサユニット５３と、これらセンサユニット５３のセンサの出力信号を処理する信号処理用ＩＣと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品を配置して円環状のセンサ組立品５４とし、このセンサ組立品５４をシール部材５５を介して車輪用軸受の固定側部材である例えば外輪５６の外周面にこれと同心に取付けたものである。

また、図２５のセンサ付車輪用軸受は、図２３のセンサ付車輪用軸受における上記電子部品をリング状に接続してセンサ組立品６４とし、このセンサ組立品６４を車輪用軸受の固定側部材である例えば外輪６５の外周面に外輪６５と同心に取付けると共に、このセンサ組立品６４をインボード側に向かって内径が拡大する筒状の保護カバー６２で覆い、この保護カバー６２のインボード側端を外輪６５の外周面に嵌合させ、保護カバー６２のアウトボード側端を弾性体のシーリング材６６を介して外輪６５の外周面に取付けたものである。

しかし、図２３の構成のものでは、センサ組立品５４の形状が複雑になり、しかも保護カバー５２が図２４のようにヒンジ５７を介して半割れ形状とされているため、密封性や組立性、コストの点で問題がある。

また、図２５の構成のものでは、保護カバー６２と別体のシーリング材６６を固定側部材である外輪６５の外周面に形成した溝に装着する必要があり、組立性やコストの点で問題がある。

この発明の目的は、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出でき、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付け、保護カバーやそのシール手段の取付けも容易で、コスト低減が可能なセンサ付車輪用軸受を提供することである。

この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周にナックルに取付ける車体取付用のフランジを設けると共に、前記固定側部材の外周面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設け、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーのインボード側端を前記固定側部材のフランジの外径面に嵌合させ、保護カバーのアウトボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部を前記固定側部材の外周面、もしくは上記外方部材および内方部材のうちの回転側部材の表面に当接させたことを特徴とする。
この構成によると、固定側部材の外周面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設け、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆っている。この保護カバーのインボード側端を前記固定側部材のフランジの外径面に嵌合させ、保護カバーのアウトボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部を前記固定側部材の外周面、もしくは上記外方部材および内方部材のうちの回転側部材の表面に当接させているので、センサユニットを保護カバーで被覆できて、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できる。例えば、外部からの飛び石や泥水，塩水等から、センサユニットを確実に保護することができる。また、信号ケーブルの配線処理やセンサユニットの組付けも容易でコスト低減が可能となる。保護カバーは、インボード側端を前記固定側部材のフランジの外径面に嵌合させて取付けるので、保護カバーの取付け作業が容易である。しかも、固定側部材の外周面に接するリップ部が保護カバーに一体に取付けられているので、リップ部等のシール手段を保護カバーと別個に取付ける必要でなく、保護カバーの取付によってリップ部からなるシール手段を取付けられることになり、シール手段の取付作業も軽減される。
前記固定側部材が前記外方部材である場合は、前記保護カバーは外方部材の外周に取付けられるが、その場合、保護カバーをより一層取付け易くて、保護カバーによるセンサユニットの保護が行い易い。

この発明において、前記センサユニットと、このセンサユニットの出力信号を処理する信号処理用ＩＣと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品を、前記固定側部材の外周面に固定側部材と同心に取付けると共に、このセンサ組立品を前記保護カバーで覆っても良い。
この構成の場合、センサユニットを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品を保護カバーで被覆できる。

この発明において、前記保護カバーは、耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形したものであっても良い。この構成の場合、保護カバーが外部環境により腐食するのを防止できる。

この発明において、前記リップ部を構成する弾性体はゴム材料からなるものとしても良い。リップ部を構成する弾性体がゴム材料であると、保護カバーのアウトボード側端の密封性を確実なものとすることができる。このほか、リップ部を保護カバーに一体形成しても良い。

この発明において、前記リップ部は、先端がアウトボード側に向かって次第に縮径して延びる形状であり、このリップ部を前記固定側部材の外周面に当接させても良い。この構成の場合、アウトボード側端から保護カバー内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。

この発明において、前記リップ部の一部を前記保護カバーの外周面の一部にまで延長してカバー外周面被覆部分としても良い。前記カバー外周面被覆部分は、リップ部を、保護カバーの外周面へ取付ける場合は、その取付けに必要な強度を得るために保護カバーの外周面に位置させる範囲よりもさらにインボード側へ延びて設ける。この構成の場合、保護カバーの外周面におけるアウトボード側端において、前記カバー外周面被覆部分からなる壁が外径側に張り出すことになり、この壁によりリップ部が外方部材の外周面に当接している部分へ泥水・塩水等が流れ込むのを阻止できる。そのため、保護カバー内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止することができる。

この発明において、前記リップ部のカバー外周面被覆部分の外周面を、アウトボード側に向かって拡径する傾斜面としても良い。この構成の場合、リップ部が外方部材の外周面に当接している部分へ泥水・塩水等が流れ込むのを阻止でき、保護カバー内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。

この発明において、前記保護カバーのアウトボード側端を前記固定側部材よりもアウトボード側に突出させ、そのアウトボード側端と前記回転側部材との間に非接触シール隙間を形成しても良い。この明細書で言う「非接触シール隙間」とは、固定側部材と回転側部材との相対回転が生じている状態で、水等の浸入が防止される程度の狭い隙間を言う。
この構成の場合、保護カバーと固定側部材との間のシールが、リップ部の固定側部材外周面への当接と、保護カバーのアウトボード側端と回転側部材との間に形成される非接触シールとによる二重の密閉構造でなされるので、アウトボード側でのシールがより確実なものとなり、外部環境の影響によるセンサの故障をさらに確実に防止して、荷重検出を正確に行うことができる。

この発明において、前記回転側部材は車輪取付用のハブフランジを有し、このハブフランジのインボード側を向く側面に前記リップ部を当接させても良い。
この構成の場合、回転側部材のハブフランジと保護カバーのアウトボード側端との間がリップ部で密封されるので、アウトボード側端から保護カバー内への泥水・塩水等の浸入を確実に防止できる。

この発明において、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外周面の上面部、下面部、右面部、および左面部に円周方向９０度の位相差で４つ等配しても良い。この構成の場合、どのような荷重条件においても、荷重を精度良く推定することができる。すなわち、ある方向への荷重が大きくなると、転動体と転走面が接触している部分と接触していない部分が１８０度位相差で現れるため、その方向に合わせてセンサユニットを１８０度位相差で設置すれば、どちらかのセンサユニットには必ず転動体を介して固定側部材に印加される荷重が伝達され、その荷重をセンサにより検出可能となる。

この発明において、前記センサユニットは３つ以上の接触固定部と２つのセンサを有し、隣り合う第１および第２の接触固定部の間、および隣り合う第２および第３の接触固定部の間に各センサをそれぞれ取付け、隣り合う接触固定部もしくは隣り合うセンサの前記固定側部材の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍とし、前記２つのセンサの出力信号の和を平均値として用いて荷重推定するものとしても良い。この構成の場合、２つのセンサの出力信号は略１８０度の位相差を有することになり、その平均値は転動体通過による変動成分をキャンセルした値となる。これにより、前記平均値を用いた荷重推定がより正確なものとなる。

この発明において、前記センサユニットをフレキシブル基板に取付けても良い。このように、フレキシブル基板にセンサユニットを取付けることで、センサユニットの取付けが容易になる。

さらに、前記フレキシブル基板に、前記信号処理用ＩＣおよび信号ケーブルを取付けても良い。このように、フレキシブル基板に、センサユニット、信号処理用ＩＣおよび信号ケーブルを取付けることにより、フレキシブル基板に配線回路のパターンを形成することで、センサユニット、信号処理用ＩＣ、信号ケーブル間の接続を容易に行うことができる。

この発明において、前記フレキシブル基板のベース材質がポリイミドであっても良い。フレキシブル基板のベース材質をポリイミドとすると、フレキシブル基板に十分な屈曲性と耐熱性を持たせることができる。

この発明において、前記信号ケーブルを設ける場合に、前記保護カバーのインボード側端部に、前記信号ケーブルの保護カバーからの引き出し部が引き出される孔部を設け、信号ケーブル引き出し部が前記孔部から引き出される部分にシール材を塗布するのが望ましい。

この発明において、前記固定側部材のフランジの正面形状を、軸受軸心に直交する線分に対して線対称となる形状、または軸受軸心に対して点対称となる形状としても良い。
この構成の場合、固定側部材の形状が単純化され、固定側部材の形状の複雑さに起因する温度分布や膨張・収縮量のばらつきを低減できる。これにより、固定側部材における温度分布や膨張・収縮量のばらつきによる影響を十分小さくして、荷重による歪み量をセンサユニットに検出させることができる。

この発明において、前記センサユニットが取付けられる前記固定側部材の外周面における少なくともセンサユニットとの接触部分に、耐食性または防食性を有する表面処理を施しても良い。表面処理は、例えば金属メッキ、または塗装、またはコーティング処理である。
このように、固定側部材の外周面に耐食性または防食性を有する表面処理を施した場合、固定側部材の外周面の錆によりセンサユニットの取付部が盛り上がったり、センサユニットにもらい錆が発生するのを防止でき、錆に起因するセンサの誤動作を解消でき、荷重検出をさらに長期にわたり正確に行うことができる。

この発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法は、前記発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の外周面に前記センサユニットを取付け、前記保護カバーを固定側部材のフランジ外径面に圧入した後、軸受を組み立てることを特徴とする。
この組立方法によると、固定側部材に取付けたセンサユニットを保護カバーで覆ったセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。

この発明のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、前記発明のセンサ付車輪用軸受を車輪用軸受として用いたものである。
この構成によると、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置とすることができる。

この発明のセンサ付車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周にナックルに取付ける車体取付用のフランジを設けると共に、前記固定側部材の外周面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設け、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーのインボード側端を前記固定側部材のフランジの外径面に嵌合させ、保護カバーのアウトボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部を前記固定側部材の外周面、もしくは上記外方部材および内方部材のうちの回転側部材の表面に当接させたため、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出でき、信号ケーブルの配線処理やセンサの組付けも容易で、かつ保護カバーやそのシール手段の取付けも容易で、コスト低減が可能となる。
この発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法は、この発明のセンサ付車輪用軸受の組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の外周面に前記センサユニットを取付け、前記保護カバーを固定側部材のフランジ外径面に圧入した後、軸受を組み立てることとしたため、固定側部材に取付けたセンサユニットを保護カバーで覆ったセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。
この発明のインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、この発明のセンサ付車輪用軸受を車輪用軸受として用いたため、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できる。

この発明の第１の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。 同センサ付車輪用軸受の外方部材をアウトボード側から見た正面図である。 図１の部分拡大断面図である。 図２におけるIV−IV矢視断面図である。 同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの拡大平面図である。 図５におけるVI−VI矢視断面図である。 （Ａ）はセンサ組立品に設置される電子部品の配置の一例の展開平面図、（Ｂ）は（Ａ）のVIIb−VIIb矢視断面図である。 （Ａ）はセンサ組立品に設置される電子部品の配置の他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。 （Ａ）はセンサ組立品に設置される電子部品の配置のさらに他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。 （Ａ）はセンサ組立品に設置される電子部品の配置のさらに他の例の展開平面図、（Ｂ）は同断面図である。 センサユニットの出力信号に対する転動体位置の影響の説明図である。 この発明の他の実施形態における軸受の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。 同センサ付車輪用軸受の部分拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。 同センサ付車輪用軸受の部分拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。 同センサ付車輪用軸受の部分拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。 同センサ付車輪用軸受の部分拡大断面図である。 図１のセンサ付車輪用軸受を用いたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の概要を示す断面図である。 従来例の斜視図である。 提案例の断面図である。 同提案例に用いられる保護カバーの説明図である。 他の提案例の断面図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図１１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。

このセンサ付車輪用軸受における軸受は、図１に断面図で示すように、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を外周に形成した内方部材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、ボール接触角が背面合わせ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、一対のシール７，８によって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、車体の懸架装置におけるナックル（図示せず）に取付ける車体取付用フランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。車体取付用フランジ１ａには周方向複数箇所にナックル取付用のねじ孔１４が設けられ、インボード側よりナックルのボルト挿通孔に挿通したナックルボルト（図示せず）を前記ねじ孔１４に螺合することにより、フランジ１ａがナックルに取付けられる。
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、その軸部９ｂのインボード側端の加締め部９ｃで加締められた内輪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１５の圧入孔１６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、車輪および制動部品（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。

図２は、この車輪用軸受の外方部材１をアウトボード側から見た正面図を示す。前記車体取付用フランジ１ａは、その正面形状が、軸受軸心Ｏに直交する線分（例えば図２における縦線分ＬＶあるいは横線分ＬＨ）に対し線対称となる形状、または軸受軸心Ｏに対して点対称となる形状とされている。具体的には、この例ではその正面形状が前記縦線分ＬＶに対して線対称となる円形とされている。

固定側部材である外方部材１の外周面には、４つのセンサユニット２０が設けられている。ここでは、これらのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して上下位置および前後位置となる外方部材１の外周面における上面部、下面部、右面部、および左面部に周方向９０度の位相差で等配して設けられている。

これらのセンサユニット２０は、図５および図６に拡大平面図および拡大断面図で示すように、歪み発生部材２１と、この歪み発生部材２１に取付けられて歪み発生部材２１の歪みを検出する２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂとでなる。歪み発生部材２１は、鋼材等の弾性変形可能な金属製で２ｍｍ以下の薄板材からなり、平面概形が全長にわたり均一幅の帯状で両側辺部に切欠き部２１ｂを有する。切欠き部２１ｂの隅部は断面円弧状とされている。また、歪み発生部材２１は、外方部材１の外周面にスペーサ２３を介して接触固定される３つの接触固定部２１ａを有する。３つの接触固定部２１ａは、歪み発生部材２１の長手方向に向けて１列に並べて配置される。つまり、図６において、左端の接触固定部２１ａと中央の接触固定部２１ａとの間に１つの歪みセンサ２２Ａが配置され、中央の接触固定部２１ａと右端の接触固定部２１ａとの間に他の１つの歪みセンサ２２Ｂが配置される。切欠き部２１ｂは、図５のように、歪み発生部材２１の両側辺部における前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの配置部に対応する２箇所の位置にそれぞれ形成されている。これにより、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂは歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂ周辺における長手方向の歪みを検出する。なお、歪み発生部材２１は、固定側部材である外方部材１に作用する外力、またはタイヤと路面間に作用する作用力として、想定される最大の力が印加された状態においても、塑性変形しないものとするのが望ましい。塑性変形が生じると、外方部材１の変形がセンサユニット２０に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。

前記センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の３つの接触固定部２１ａが、外方部材１の軸方向について同じ位置で、かつ各接触固定部２１ａが互いに円周方向に離れた位置に来るように配置され、これら接触固定部２１ａがそれぞれフレキシブル基板３０およびスペーサ２３を介してボルト２４により外方部材１の外周面に固定される。フレキシブル基板３０は、外方部材１の外周面に沿ってリング状に配置される帯状の一枚基板である。つまり、４つのセンサユニット２０は１つのフレキシブル基板３０の上に取付けられ、さらにフレキシブル基板３０と共に外方部材１の外周面に固定される。前記各ボルト２４は、それぞれ接触固定部２１ａに設けられた径方向に貫通するボルト挿通孔２５から、フレキシブル基板３０のボルト挿通孔３０ａ、スペーサ２３のボルト挿通孔２６に挿通し、外方部材１の外周部に設けられたねじ孔２７に螺合させる。ボルト２４の頭部と歪み発生部材２１との間にはワッシャ２８を介在させる。このように、スペーサ２３を介して外方部材１の外周面に接触固定部２１ａを固定することにより、薄板状である歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂを有する各部位が外方部材１の外周面から離れた状態となり、切欠き部２１ｂの周辺の歪み変形が容易となる。外方部材１の外周面へセンサユニット２０を安定良く固定する上で、外方部材１の外周面における前記スペーサ２３が接触固定される箇所には平坦部１ｂが形成される。

前記４つのセンサユニット２０は、これらの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号を処理する集積回路チップである信号処理用ＩＣ３１、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブル３２（図７）などの電子部品と共にリング状に接続してセンサ組立品３３とされ、このリング状とされたセンサ組立品３３が外方部材１の外周面に外方部材１と同心に取付けられる。このとき、フレキシブル基板３０は外方部材１の外周面に沿ってリング状に配置されるため、そのベース材質としてはポリイミドが望ましい。フレキシブル基板３０のベース材質をポリイミドとすると、フレキシブル基板３０に十分な屈曲性と耐熱性を持たせることができ、外方部材１の周方向に容易に沿わせることができる。

図７（Ａ），（Ｂ）は、前記センサ組立品３３での電子部品の一配置例の平面展開図およびその断面図を示す。この配置例では、４つのセンサユニット２０と共に、信号処理用ＩＣ３１、信号ケーブル３２の配線部３２Ａがフレキシブル基板３０上に直接に取付けられている。センサユニット２０はフレキシブル基板３０の裏面（外方部材１の外周面と対向する面）側に取付けられ、信号処理用ＩＣ３１はフレキシブル基板３０の表面側に取付けられる。
また、フレキシブル基板３０上には、各センサユニット２０、信号処理用ＩＣ３１、信号ケーブル配線部３２Ａの間を配線する配線回路３４が回路パターンとして印刷されている。センサユニット２０および信号処理用ＩＣ３１は前記配線回路３４に、また信号ケーブル３２の車体側への引き出し部３２Ｂは前記信号ケーブル配線部３２Ａに半田付けなどにより接続される。センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の外方部材１との接触面とは反対側の表面が回路印刷面とされ、この回路印刷面がフレキシブル基板３０の配線回路３４の印刷面と向かい合わせとなるようにフレキシブル基板３０に取付けられる。この例では、フレキシブル基板３０のセンサユニット２０の配置部におけるセンサユニット２０の両側部に相当する部分に、フレキシブル基板３０の長手方向に延びる帯状の開口３０ｂが形成されている。これにより、センサユニット２０の外方部材１との密着面は、回路印刷面や半田部がない平坦面となり、外方部材１にセンサユニット２０を密着させて取付けることができる。

信号処理用ＩＣ３１は、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号により、車輪用軸受や車輪と路面間（タイヤ接地面）に作用する力（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する推定手段となるものであって、歪み信号の処理を行う信号処理回路や補正回路などが含まれる。この信号処理用ＩＣ３１は、前記作用力と歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号との関係を演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段（図示せず）を有し、センサユニット２０の出力信号から前記関係設定手段を用いて作用力の値を出力する。前記関係設定手段の内容は、予め試験やシミュレーショで求めておいて設定する。

信号処理用ＩＣ３１での荷重推定の一例を以下に説明する。信号処理用ＩＣ３１では、先ず前段の処理として、センサユニット２０の２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の和を演算して、その和を平均値Ａとして取り出す。また、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の差分を演算して変動成分を取り出し、振幅値Ｂを求める。
後段の処理として、信号処理用ＩＣ３１は、前記平均値Ａと振幅値Ｂを用いて以下のように車輪用軸受に作用する荷重Ｆを演算・推定する。

一般に、車輪用軸受に作用する荷重ベクトルＦと複数の歪みセンサの出力信号ベクトルＳとの関係は、線形な範囲内でオフセット分を除外すれば、
Ｆ＝Ｍ１×Ｓ ……（１）
という関係で表すことができ、この関係式（１）から荷重Ｆを推定することができる。ここで、Ｍ１は所定の補正係数行列である。
後段の第１の荷重推定処理として、信号処理用ＩＣ３１は、４つのセンサユニット２０からの平均値信号からオフセット分を除外した平均値ベクトルＡを用いて、この変数に所定の補正係数Ｍ１を乗算した一次式、つまり
Ｆ＝Ｍ２×Ａ＋Ｍ３×Ｂ ……（３）
から荷重Ｆを演算・推定する。このように２種類の変数を用いることで、荷重推定精度を向上させることができる。
上記各演算式における各補正係数の値は、予め試験やシミユレーションで求めておいて設定する。前記第１の荷重推定処理および第２の荷重推定処理は並行して行われる。なお、式（３）において、変数である平均値Ａを省略しても良い。つまり、第２の荷重推定処理では、振幅値Ｂのみを変数として用いて荷重Ｆを演算・推定することもできる。

外方部材１の外周面に設けられるセンサユニット２０における歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、図１１のようにセンサユニット２０の設置部の近傍を通過する転動体５の影響を受ける。つまり、この転動体５の影響が上記したオフセット分として作用する。また、軸受の停止時においても、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、転動体５の影響を受ける。すなわち、転動体５がセンサユニット２０における歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂに最も近い位置を通過するとき（または、その位置に転動体５があるとき）、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは最大値となり、図１１（Ａ），（Ｂ）のように転動体５がその位置から遠ざかるにつれて（または、その位置から離れた位置に転動体５があるとき）低下する。軸受回転時には、転動体５は所定の配列ピッチＰで前記センサユニット２０の設置部の近傍を順次通過するので、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、その振幅が転動体５の配列ピッチＰを周期として図１１（Ｃ）に実線で示すように周期的に変化する正弦波に近い波形となる。この実施形態では、前記２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの和を上記した平均値Ａとし、振幅の差分（絶対値）から振幅を求めて上記した振幅値Ｂとする。これにより、平均値Ａは転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となる。また、振幅値Ｂは温度の影響を受けにくいため安定しており、さらに２つの信号を使用するため検出精度が高められる。したがって、この平均値Ａと振幅値Ｂを用いることにより、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を正確に検出することができる。

センサユニット２０では、外方部材１の外周面の円周方向に並ぶ３つの接触固定部２１ａのうち、その配列の両端に位置する２つの接触固定部２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定している。この場合、隣り合う接触固定部２１ａの中間位置にそれぞれ配置される２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔は、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となる。その結果、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは略１８０度の位相差を有することになり、その和として求められる平均値Ａは転動体５の通過による変動成分をキャンセルしたものとなる。また、その差分として求められる振幅値Ｂは温度の影響を受けにくいため安定しており、さらに２つの信号を使用するため検出精度が高められる。

なお、図１１では、接触固定部２１ａの間隔を、転動体５の配列ピッチＰと同一に設定し、隣り合う接触固定部２１ａの中間位置に各１つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ配置することで、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの略１／２となるようにした。これとは別に、直接、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの間での前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの１／２に設定しても良い。
この場合に、２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの前記円周方向の間隔を、転動体５の配列ピッチＰの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍、またはこれらの値に近似した値としても良い。この場合にも、両歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの和として求められる平気値Ａは転動体５の通過による変動成分をキャンセルした値となり、差分から求められる振幅値Ｂは温度の影響を受けにくいため安定しており、さらに２つの信号を使用するため検出精度が高められる。

信号処理用ＩＣ３１で求められた第１および第２の荷重推定処理による荷重推定値は、車輪回転速度に応じて切り替え選択して出力される。具体的には、車輪回転速度が所定の下限速度より低い場合に、第１の荷重推定処理による推定荷重値が選択して出力される。前記所定の下限速度は，任意に設定した値で良いが、例えば、人が歩く程度の速度（時速４Ｋｍ）か、それよりも遅い速度とされる。
車輪の低速回転時には、センサ出力信号の振幅を検出するための処理時間が長くなり、さらに静止時には振幅の検出そのものが不可能になる。そこで、このように、車輪回転速度が所定の下限速度よりも低い場合に、平均値Ａだけを用いた第１の荷重推定処理による荷重推定値を選択して出力することにより、検出した荷重信号を遅延なく出力することができる。

この実施形態では、図２のように、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる、外方部材１の外周面の上面部、下面部、右面部、および左面部に、円周方向９０度の位相差で４つのセンサユニット２０を等配しているので、車輪用軸受に作用する垂直方向荷重Ｆz 、駆動力や制動力となる荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy を推定することができる。

外方部材１の外周面に取付けられた前記センサ組立品３３は、図１のように保護カバー２９で覆われる。保護カバー２９は、外方部材１の外周を囲む筒状の部材であり、その外径がアウトボード側からインボード側に向けて段階的に拡径する形状とされている。この保護カバー２９のインボード側端が外方部材１のフランジ１ａの外径面に嵌合させられる。保護カバー２９のアウトボード側端には、その開口縁に沿って環状の弾性体からなるリップ部３５が設けられ、このリップ部３５が外方部材１の外周面に当接させられる。これにより、保護カバー２９のアウトボード側端と外方部材１の外周面との間、および保護カバー２９のインボード側端と外方部材１のフランジ１ａの外径面との間が密封され、アウトボード側端から保護カバー２９内への泥水・塩水等の浸入を確実に防止できる。その結果、外部環境の影響によるセンサの故障を確実に防止して、荷重検出を正確に行うことができる。

前記リップ部３５を構成する弾性体としてはゴム材料が望ましい。これにより、リップ部３５による保護カバー２９のアウトボード側端での密封性を確実なものとすることができる。このほか、リップ部３５を保護カバー２９に一体形成しても良い。ここでは、図３に拡大断面図で示すように、リップ部３５を、先端がアウトボード側に向かって次第に縮径して延びる形状としている。これにより、アウトボード側端から保護カバー２９内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。また、リップ部３５には、その一部を保護カバー２９の外周面の一部まで延長してカバー外周面被覆部分３５ａが形成されている。これにより、保護カバー２９の外周面におけるアウトボード側端において、カバー外周面被覆部分３５ａからなる壁が外径側に張り出すことになり、この壁によりリップ部３５が外方部材１の外周面に当接している部分へ泥水・塩水等が流れ込むのを阻止でき、保護カバー２９内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。カバー外周面被覆部分３５ａは、リップ部３５を、保護カバー２９の外周面へ取付ける場合は、その取付けに必要な強度を得るために保護カバー２９の外周面に位置させる範囲よりもさらにインボード側へ延びて設ける。

保護カバー２９は、例えば耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形される。これにより、保護カバー２９が外部環境により腐食するのを防止できる。このほか、鋼板をプレス加工して保護カバー２９を成形し、その表面に金属メッキまたは塗装処理を施しても良い。この場合も、保護カバー２９が外部環境により腐食するのを防止できる。保護カバー２９の材質は、このほかプラスチックやゴムであっても良い。

図２のIV−IV矢視断面図を示す図４のように、保護カバー２９のインボード側端部には、前記センサ組立品３３における信号ケーブル３２の引き出し部３２Ｂを外側に引き出す孔部３６が設けられ、この孔部３６から信号ケーブル引き出し部３２Ｂが引き出される部分にシール材３７が塗布される。これにより、保護カバー２９から信号ケーブル引き出し部３２Ｂが引き出される部分の密封性を確実なものとすることができる。

図８（Ａ），（Ｂ）は、保護カバー２９で覆われるセンサ組立品３３での前記電子部品の他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この電子部品の配置例でも、センサユニット２０、信号処理用ＩＣ３１、および信号ケーブル配線部３２Ａをすべてフレキシブル基板３０上に取付けている。この配置例では、フレキシブル基板３０のセンサユニット２０の配置部に、センサユニット２０の略全体が露出する方形の開口３０ｃが形成されている。
このように、フレキシブル基板３０におけるセンサユニット２０の配置部に、センサユニット２０の略全体が露出する方形の開口３０ｃを形成することにより、センサユニット２０における歪み発生部材２１の変形がフレキシブル基板３０で規制されるのを確実に防ぐことができ、荷重の検出精度をそれだけ向上させることができる。その他の構成は、図７に示した配置例の場合と同様である。

図９（Ａ），（Ｂ）は、保護カバー２９で覆われるセンサ組立品３３での前記電子部品のさらに他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この電子部品の配置例では、各センサユニット２０を、フレキシブル基板３０の配線回路３４との接続部を除いて、フレキシブル基板３０から切り離している。
また、フレキシブル基板３０は信号処理用ＩＣ３１の取付部を広幅部とし、それ以外の部分を狭幅部とし、フレキシブル基板３０の狭幅部の側部に各センサユニット２０を配置することで、全体の配置構成が幅広くならないようにしている。これにより、センサ組立品３３をコンパクトに構成できる。その他の構成は、図７に示した配置例の場合と同様である。

図１０（Ａ），（Ｂ）は、保護カバー２９で覆われるセンサ組立品３３での前記電子部品のさらに他の配置例の平面展開図および断面図を示す。この電子部品の配置例でも、図９の場合と同様に各センサユニット２０を、フレキシブル基板３０の配線回路３４との接続部を除いて、フレキシブル基板３０から切り離している。ただし、この配置例では、フレキシブル基板３０を同一幅の帯状とし、そのフレキシブル基板３０の一側部にフレキシブル基板３０に沿って各センサユニット２０を配置している。その他の構成は、図７に示した配置例の場合と同様である。

このセンサ付車輪用軸受の組立は、以下の手順で行われる。先ず、外方部材１の単体の状態、または外方部材１に転動体５を組み付けた状態で、外方部材１の外周面にセンサユニット２０を含む電子部品からなるセンサ組立品３３を取付ける。つぎに、筒状の保護カバー２９を、外方部材１のアウトボード側からそのフランジ１ａ外径面に圧入してそのインボード側端をフランジ１ａ外径面に嵌合させると共に、保護カバー２９のアウトボード側端のリップ部３５を外方部材１の外周面に当接させることで、センサユニット２０を含む電子部品からなるセンサ組立品３３を保護カバー２９で覆う。この後で軸受の全体を組み立てる。この手順で組み立てることにより、外方部材１に取付けたセンサユニット２０、もしくはセンサユニット２０を含むセンサ組立品３３を保護カバー２９で覆ってなるセンサ付車輪用軸受を、容易に組み立てることができる。

上記センサ付車輪用軸受による荷重検出動作を以下に説明する。車輪のタイヤと路面間に荷重が作用すると、車輪用軸受の固定側部材である外方部材１にも荷重が印加されて変形が生じる。ここではセンサユニット２０における歪み発生部材２１の３つの接触固定部２１ａが、外方部材１に接触固定されているので、外方部材１の歪みが歪み発生部材２１に拡大して伝達され易く、その歪みが歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂで感度良く検出される。とくに、複数のセンサユニット２０を、固定側部材である外方部材１の外周を囲む筒状の保護カバー２９で覆い、この保護カバー２９のインボード側端を外方部材１のフランジ１ａ外径面に嵌合させ、保護カバー２９のアウトボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部３５を外方部材１の外周面に当接させているので、外部環境によりセンサユニット２０が故障する（飛び石による破損や、泥水・塩水などによる腐食）のを防止でき、長期にわたって荷重を正確に検出することができ、信号ケーブル３２の配線処理やセンサユニット２０の組付けも容易でコスト低減が可能となる。
また、保護カバー２９は、インボード側端を外方部材１ののフランジ１ａの外径面に嵌合させて取付けるので、保護カバー２９の取付け作業が容易である。しかも、外方部材１の外周面に接するリップ部３５が保護カバー２９に一体に取付けられているので、リップ部等のシール手段を保護カバー２９と別個に取付ける必要でなく、保護カバー２９の取付によってリップ部３５からなるシール手段を取付けられることになり、シール手段の取付作業も軽減される。

上記説明では車輪のタイヤと路面間の作用力を検出する場合を示したが、車輪のタイヤと路面間の作用力だけでなく、車輪用軸受に作用する力（例えば予圧量）を検出するものでも良い。
このセンサ付車輪用軸受から得られた検出荷重を車両制御に使用することにより、自動車の安定走行に寄与できる。また、このセンサ付車輪用軸受を用いると、車両にコンパクトに荷重センサを設置でき、量産性に優れたものとでき、コスト低減を図ることができる。

また、この実施形態では、センサユニット２０と、このセンサユニット２０の出力信号を処理する信号処理用ＩＣ３１と、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブル３２とを含む電子部品をリング状に接続してセンサ組立品３３とし、このセンサ組立品３３を、固定側部材である外方部材１の外周面に外方部材１と同心に取付け、このセンサ組立品３３を前記保護カバー２９で覆っているので、センサユニット２０だけでなく、センサ組立品３３を構成する信号処理用ＩＣ３１、信号ケーブル３２などの他の電子部品をも、外部環境による故障から保護することができる。

また、この実施形態では、図２のように外方部材１の車体取付用フランジ１ａの正面形状を、軸受軸心Ｏに直交する線分に対し線対称となる形状、または軸受軸心Ｏに対して点対称となる形状としているので、固定側部材である外方部材１の形状が単純化され、外方部材１の形状の複雑さに起因する温度分布や膨張・収縮量のばらつきを低減できる。これにより、外方部材１における温度分布や膨張・収縮量のばらつきによる影響を十分小さくして、荷重による歪み量をセンサユニット２０に検出させることができる。また、外方部材１のフランジ１ａの正面形状を図２のように円形とした場合には、その外径面への保護カバー２９の嵌合を容易に行うこともできる。

図１２は、この発明の他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図１１に示した実施形態において、前記センサユニット２０が取付けられる外方部材１の外周面における少なくともセンサユニット２０との接触部分に、耐食性または防食性を有する表面処理層３８が形成されている。なお、この実施形態では、図１の実施形態における軸受の場合と異なり、内方部材２の内輪１０をハブ輪軸部９ｂのインボード側端の加締め部９ｃで加締めない軸受の構成例を示している。また、ここでは、外方部材１の外周面の全域にわたって表面処理層３８を形成した場合を示したが、車体取付用フランジ１ａよりもアウトボード側の外周面に限定して表面処理層３８を形成しても良い。

耐食性または防食性を有する表面処理層３８としては、例えば金属メッキ処理によるメッキ層や、塗装処理による塗装膜、コーティング処理によるコーティング層等が挙げられる。金属メッキ処理としては、亜鉛メッキ、ユニクロメッキ、クロメートメッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ、カニゼンメッキ、四三酸化鉄皮膜（黒染め）、レイデントなどの処理が適用可能である。塗装処理としては、カチオン電着塗装、アニオン電着塗装、フッ素系電着塗装等の電着塗装が適用できる。コーティング処理としては、窒化珪素等のセラミックコーティングなどが適用可能である。

このように、固定側部材である外方部材１の外周面の少なくともセンサユニット２０との接触部分に耐食性または防食性を有する表面処理層３８を形成することにより、外方部材１の外周面の錆によりセンサユニット２０の取付部が盛り上がったり、センサユニット２０にもらい錆が発生するのを防止でき、錆に起因する歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの誤動作を解消でき、荷重検出をさらに長期にわたり正確に行うことができる。また、センサユニット２０を含む前記センサ組立品３３が取付けられる外方部材１の外周面に前記表面処理層３８を形成した場合、センサ組立品３３の取付部が錆で盛り上がったりするのを防止でき、錆に起因する歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの誤動作をさらに解消できる。

また、外方部材１の外周面の車体取付用フランジ１ａよりもアウトボード側だけに限定して表面処理層３８を形成した場合には、外方部材１の転走面３を研削加工する際に、外方部材１の外周面のインボード側端の表面未処理部を保持することができ、高精度に転走面３を研削加工することができる。

図１３および図１４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図１１に示す実施形態において、保護カバー２９のアウトボード側端に設けたリップ部３５のカバー外周面被覆部分３５ａの外周面を、図１４に拡大断面図で示すようにアウトボード側に向かって拡径する傾斜面としている。その他の構成は図１〜図１１の実施形態の場合と同様である。

このように、リップ部３５のカバー外周面被覆部分３５ａの外周面を、アウトボード側に向かって拡径する傾斜面とすることにより、リップ部３５が外方部材１の外周面に当接している部分へ泥水・塩水等が流れ込むのを阻止でき、保護カバー２９内への泥水・塩水等の浸入をより確実に防止できる。

図１５および図１６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図１１に示す実施形態において、保護カバー２９のアウトボード側端を外方部材１よりもアウトボード側に突出させ、そのアウトボード側端と、回転側部材である内方部材２との間に非接触シール隙間３９、すなわちラビリンスシールを形成している。非接触シール隙間３９は、前述のように内方部材２と外方部材１との相対回転が生じている状態で、水等の浸入が防止される程度の狭い隙間である。ここでは、図１６に拡大断面図で示すように、保護カバー２９のアウトボード側端を内方部材２のハブフランジ９ａのインボード側を向く側面近傍まで突出させ、その先端から内径側に折り曲げられインボード側へ向かう折り曲げ部２９ａを形成し、さらにその折り曲げ部２９ａの先端から内径側に向けて折り曲げられた内側折り曲げ部２９ｂを形成し、この内側折り曲げ部２９ｂにリップ部３５を一体に設けている。その他の構成は図１〜図１１の実施形態の場合と同様である。

このように、保護カバー２９のアウトボード側端と内方部材２との間に非接触シール隙間３９を形成することにより、保護カバー２９のアウトボード側端における外方部材１との間のシールが、リップ部３５の外方部材１の外周面への当接と、保護カバー２９のアウトボード側端と内方部材２のハブフランジ９ａとの間に形成される非接触シール３９とによる二重の密閉構造でなされるので、アウトボード側でのシールがより確実なものとなり、外部環境の影響によるセンサの故障をさらに確実に防止して、荷重検出を正確に行うことができる。

図１７および図１８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１５および図１６に示す実施形態において、保護カバー２９のアウトボード側端の折り曲げ部２９ａを、図１６に拡大断面図で示すようにインボード側に向けて縮径傾斜する形状としている。その他の構成は図１５および図１６に示す実施形態の場合と同様である。

このように、保護カバー２９のアウトボード側端の折り曲げ部２９ａをインボード側に向けて縮径傾斜する形状とすることにより、非接触シール隙間３９から外方部材１のアウトボード側端に浸入してきた泥水・塩水等が前記折り曲げ部２９ａの傾斜面に沿って非接触シール隙間３９から外側に向けて排出し易くなり、保護カバー２９のアウトボード側端でのシール性がさらに向上する。

図１９および図２０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図１〜図１１に示す実施形態において、保護カバー２９のアウトボード側端に設けたリップ部３５を、回転側部材である内方部材２の表面に当接させている。具体的には、図２０に拡大断面図で示すように保護カバー２９のアウトボード側端を外方部材１よりもアウトボード側に突出させ、内方部材２の構成部品であるハブ輪９のハブフランジ９ａのインボード側を向く側面に前記リップ部３５を当接させている。その他の構成は図１〜図１１に示す実施形態の場合と同様である。

このように、保護カバー２９のアウトボード側端に設けたリップ部３５を内方部材２のハブフランジ９ａに当接させた場合にも、保護カバー２９のアウトボード側端から保護カバー２９内への泥水・塩水等の浸入を確実に防止できるので、外部環境の影響によるセンサの故障を確実に防止して、荷重検出を正確に行うことができる。また、この場合には、外方部材１と内方部材２の間に形成される軸受空間のアウトボード側端も密封されることになるので、アウトボード側のシール７を省略することも可能である。

図２１は、図１〜図１１に示した実施形態のセンサ付車輪用軸受Ａを搭載したインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の概要を示す断面図である。このインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置は、駆動輪４０のハブを回転自在に支持する前記センサ付車輪用軸受Ａと、回転駆動源としての電気モータＢと、この電気モータＢの回転を減速してハブに伝達する減速機Ｃと、ハブに制動力を与えるブレーキＤとを、駆動輪４０の中心軸上に配置したものである。電気モータＢは、筒状のケーシング４１に固定したステータ４２と出力軸４３に取付けたロータ４４との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のものである。減速機Ｃはサイクロイド減速機として構成されている。

このように、この発明のセンサ付車輪用軸受Ａをインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置の車輪用軸受として用いた場合には、外部環境の影響によるセンサの故障を防止して、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を長期にわたり正確に検出できるインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置とすることができる。なお、図２１では、図１〜図１１に示した実施形態のセンサ付車輪用軸受Ａを搭載した例を示したが、これに限らずこの発明の他の実施形態のセンサ付車輪用軸受を用いた場合にも、同様の効果を上げることができる。

上記各実施形態では第３世代型の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、軸受部分とハブとが互いに独立した部品となる第１または第２世代型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速ジョイントの外輪で構成される第４世代型の車輪用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテーパころタイプの車輪用軸受にも適用することができる。また、外方部材が回転側部材となる車輪用軸受にも適用することができる。その場合、内方部材の外周にセンサユニットを設ける。

１…外方部材
１ａ…車体取付用フランジ
２…内方部材
３，４…転走面
５…転動体
２０…センサユニット
２１…歪み発生部材
２１ａ…接触固定部
２２Ａ，２２Ｂ…歪みセンサ
２９…保護カバー
３０…フレキシブル基板
３１…信号処理用ＩＣ
３２…信号ケーブル
３３…センサ組立品
３５…リップ部
３５ａ…カバー外周面被覆部分
３６…孔部
３７…シール材
３８…表面処理層
３９…非接触シール隙間

Claims (22)

1. 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、前記転走面と対向する転走面が外周に形成された内方部材と、両部材の対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
   上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外周にナックルに取付ける車体取付用のフランジを設けると共に、前記固定側部材の外周面に固定される荷重検出用の複数のセンサユニットを設け、これら複数のセンサユニットを、前記固定側部材の外周を囲む筒状の保護カバーで覆い、この保護カバーのインボード側端を前記固定側部材のフランジの外径面に嵌合させ、保護カバーのアウトボード側端の開口縁に沿って設けた環状の弾性体からなるリップ部を前記固定側部材の外周面、もしくは上記外方部材および内方部材のうちの回転側部材の表面に当接させたことを特徴とするセンサ付車輪用軸受。
2. 請求項１において、前記固定側部材が前記外方部材であり、前記回転側部材が前記内方部材である請求項１記載のセンサ付車輪用軸受。
3. 請求項１または請求項２において、前記センサユニットと、このセンサユニットの出力信号を処理する信号処理用ＩＣと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品を、前記固定側部材の外周面に固定側部材と同心に取付けると共に、このセンサ組立品を前記保護カバーで覆ったセンサ付車輪用軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記保護カバーは、耐食性を有する鋼板をプレス加工して成形したものであるセンサ付車輪用軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記リップ部を前記保護カバーに一体形成したセンサ付車輪用軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記リップ部を構成する弾性体がゴム材料からなるセンサ付車輪用軸受。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記リップ部は、先端がアウトボード側に向かって次第に縮径して延びる形状であり、このリップ部を前記固定側部材の外周面に当接させたセンサ付車輪用軸受。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記リップ部の一部を前記保護カバーの外周面の一部にまで延長してカバー外周面被覆部分としたセンサ付車輪用軸受。
9. 請求項８において、前記リップ部のカバー外周面被覆部分の外周面を、アウトボード側に向かって拡径する傾斜面としたセンサ付車輪用軸受。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記保護カバーのアウトボード側端を前記固定側部材よりもアウトボード側に突出させ、そのアウトボード側端と前記回転側部材との間に非接触シール隙間を形成したセンサ付車輪用軸受。
11. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記回転側部材は車輪取付用のハブフランジを有し、このハブフランジのインボード側を向く側面に前記リップ部を当接させたセンサ付車輪用軸受。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記センサユニットを、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる前記固定側部材の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に円周方向９０度の位相差で４つ等配したセンサ付車輪用軸受。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項において、前記センサユニットは３つ以上の接触固定部と２つのセンサを有し、隣り合う第１および第２の接触固定部の間、および隣り合う第２および第３の接触固定部の間に各センサをそれぞれ取付け、隣り合う接触固定部もしくは隣り合うセンサの前記固定側部材の円周方向についての間隔を、転動体の配列ピッチの｛１／２＋ｎ（ｎ：整数）｝倍とし、前記２つのセンサの出力信号の和を平均値として用いて荷重推定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
14. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、前記センサユニットをフレキシブル基板に取付けたセンサ付車輪用軸受。
15. 請求項１４において、前記センサユニットと、このセンサユニットの出力信号を処理する信号処理用ＩＣと、処理された前記出力信号を軸受外部へ取り出す信号ケーブルとを含む電子部品をリング状に接続してなるセンサ組立品を、前記固定側部材の外周面に固定側部材と同心に取付けると共に、このセンサ組立品を前記保護カバーで覆い、前記フレキシブル基板に、前記信号処理用ＩＣおよび信号ケーブルを取付けたセンサ付車輪用軸受。
16. 請求項１４または請求項１５において、前記フレキシブル基板のベース材質がポリイミドであるセンサ付車輪用軸受。
17. 請求項３または請求項１５において、前記保護カバーのインボード側端部に、前記信号ケーブルの保護カバーからの引き出し部が引き出される孔部を設け、信号ケーブル引き出し部が前記孔部から引き出される部分にシール材を塗布したセンサ付車輪用軸受。
18. 請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記固定側部材のフランジの正面形状を、軸受軸心に直交する線分に対して線対称となる形状、または軸受軸心に対して点対称となる形状としたセンサ付車輪用軸受。
19. 請求項１ないし請求項１８のいずれか１項において、前記センサユニットが取付けられる前記固定側部材の外周面における少なくとも前記センサユニットとの接触部分に、耐食性または防食性を有する表面処理を施したセンサ付車輪用軸受。
20. 請求項１９において、前記表面処理が金属メッキ、または塗装、またはコーティング処理であるセンサ付車輪用軸受。
21. 請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載のセンサ付車輪用軸受の組立方法であって、前記固定側部材の単体の状態、または固定側部材に前記転動体を組み付けた状態で、前記固定側部材の外周面に前記センサユニットを取付け、前記保護カバーを固定側部材のフランジ外径面に圧入した後、軸受を組み立てることを特徴とするセンサ付車輪用軸受の組立方法。
22. 請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載のセンサ付車輪用軸受を用いたインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置。

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