WO2007018072A1

WO2007018072A1 - センサ付車輪用軸受

Info

Publication number: WO2007018072A1
Application number: PCT/JP2006/315192
Authority: WO
Inventors: Takayoshi Ozaki; Tomomi Ishikawa; Kentarou Nishikawa
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2007-02-15
Also published as: US20100135604A1; US8167497B2; EP1921335A1

Abstract

　車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪にかかる荷重を検出でき、量産時のコストが安価となるセンサ付車輪用軸受を提供する。外方部材１と内方部材２の間に複列の転動体３を介在させた車輪用軸受において、センサユニット２１を取付ける。センサユニット２１は、固定側部材である外方部材１の内周面に取付けられるセンサ取付部材２２と、このセンサ取付部材２２の歪みを測定する複数の歪みセンサ２３とでなる。なお、内方部材２が固定側部材である場合は、内方部材２に前記センサ取付部材２２を取付ける。

Description

明細書

センサ付車輪用軸受

技術分野

[0001] この発明は、車輪の軸受部に力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。

背景技術

[0002] 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ぐ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。

[0003] 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、ブレーキングにぉ、ては前輪にそれぞれ荷重が片寄るなど、各車輪に力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力かる荷重は不均等になる。このため、車輪に力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ぐ荷重検出による姿勢制御の実現が難しい。

[0004] 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。

[0005] このような要請に応えるものとして、例えば特表 2003— 530565号公報には、車輪用軸受の外輪に歪ゲージを貼り付け、歪を検出するようにした車輪用軸受が提案されている。 [0006] 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。そのため前記公報のように外輪に歪ゲージを貼り付けるのでは、生産性が悪ぐ量産時のコストが高くなるという問題点がある。

[0007] この問題点に対し、歪みセンサをセンサ取付部材に取付けてセンサユニットとし、このセンサユニットを外輪に取付けることを試みた。この場合、センサ取付部材の加工にコストがかかりすぎると、コスト低下を実現することができない。そこで、センサ取付部材をカ卩ェが容易なものとすることで、量産時のコスト低下を図ることが望まれる。

[0008] さらにまた、前記公報のように外輪に歪みゲージが露出させて設けられていると、歪みゲージが腐食性ガスや腐食性液体に晒される機会が多ぐ歪みゲージが腐食して、正確なセンシングを行えなくなるという問題点がある。車輪用軸受は、路面下に晒され、塩泥水を被るという厳しい条件下にあり、密封された軸受空間に歪みゲージが設けられている場合でも、軸受空間に腐食性ガスや腐食性液体が侵入することがある。そのため、歪みゲージの腐食を完全に防ぐことはできな力つた。

[0009] また、歪みゲージ等の荷重検出用のセンサの出力信号は、例えば自動車の電気制御ユニットに設けられたセンサ信号処理回路に送信されて、車輪用軸受に作用する外力およびタイヤと路面の作用力の算出や、各種車両制御に利用されるが、従来、荷重検出用のセンサとセンサ信号処理回路とを結ぶ配線が複雑で、その配線作業が容易でな！、と！ヽぅ問題点があった。

発明の開示

[0010] この発明の主な目的は、車両にコンパクトに荷重検出用のセンサを設置できて、車輪に力かる荷重を検出でき、量産時のコストが安価となるセンサ付車輪用軸受を提供することである。この発明の追加の目的は、荷重検出用のセンサを腐食による機能低下の少ない信頼性の高いものとし、さらに、センサとセンサ信号処理回路とを結ぶ配線を簡略ィ匕することにある。

[0011] 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

、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両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であって、センサ取付部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に取付け、このセンサ取付部材の歪みを測定する複数の歪みセンサを前記センサ取付部材に取付けた。このセンサ取付部材は、例えばリング状部材または円弧状部材である。

[0012] 車両走行に伴い回転側部材に荷重が加わると、転動体を介して固定側部材が変形し、その変形はセンサ取付部材に歪みをもたらす。センサ取付部材に設けられた歪みセンサは、センサ取付部材の歪みを検出する。歪みと荷重の関係を予め実験やシミュレーションで求めておけば、歪みセンサの出力から車輪に力かる荷重等を検出することができる。すなわち、前記歪みセンサの出力によって、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力、または車輪用軸受の予圧量を推定することができる。また、この検出した荷重等を自動車の車両制御に使用することが出来る。このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材の周面に取付けられるリング状部材のようなセンサ取付部材に歪みセンサを取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサを設置できる。センサ取付部材は、固定側部材に取付けられる簡易な部品で形成できるため、これに歪みセンサを取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

[0013] この発明にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、前記固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置してもよ、。

[0014] また、センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセンサの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。

[0015] この発明にお、て、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の端部付近に脆弱部を設け、この脆弱部に、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力もなるセンサユニットを取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置してもよい。

[0016] 一般的に、車輪用軸受はその性能確保のために、各部の剛性は高い。このため、固定側部材の歪みが小さぐセンサユニットでのタイヤと路面間の作用力検出が難しい場合が多い。その点、この発明に力かるセンサ付車輪用軸受のように、センサュ- ットの取付箇所を固定側部材の端部付近に設けた剛性の低い脆弱部としておけば、固定側部材の歪みに対してセンサ取付部材の歪みが大きくなり、固定側部材のわず力な歪みもセンサユニットで検出可能となる。脆弱部はタイヤ支持に関係のない固定側部材の端部付近に設けられているので、この部分の剛性を下げても、タイヤ支持に支障が生じない。

また、センサユニットのセンサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセンサの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。

[0017] この発明にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置したものであり、前記センサ取付部材の前記接触固定部間の部分が、 2枚の平行な平板と両平板を連結する円弧板カゝらなる形状であり、前記切欠部は前記平板に設けてもよい。

[0018] 前記センサユニットのセンサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセンサの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。上記センサ取付部材の構造、すなわち固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有する構造は、前記接触固定部間の部分を、切欠部が形成された 2枚の平行な平板と、両平板を連結する円弧板とを断面コ字形に組み合わせて成形することにより、容易に得られる。このように成形されたセンサ取付部材は、切欠部を除く部分が断面コ字形であるため、全体の剛性を高くしながら切欠部のある部分の剛性を低くして大きな歪みを生じさせる形状に簡単に製作できるという利点、ならびに軽量に製作できるため、このセンサ取付部材を車輪用軸受に取付けた場合に、車輪用軸受の重量バランスに悪影響を与えないという利点がある。平板および円弧板は、鋼板のプレス加工による打抜き品とすることにより、容易かつ安価に製作することができる。それぞれ個別に製作された 2枚の平行な平板および円弧板を組み合わせる場合、 2枚の平行な平板と円弧板とはいかなる方法で接合しても良ぐ例えば溶接やロウ付けにより接合する。

[0019] この発明にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材における回転側部材に対向する面に取付け、前記センサユニットに犠牲陽極を設けてもよい。犠牲陽極は、センサ取付部材、歪みセンサ、および車軸用軸受の構成部材ょりも、電気化学的にイオン化傾向の高、材料とする。

[0020] 前記センサユニットは、密封手段によって密封された外方部材と内方部材との間の軸受空間に配置されているため、通常時には腐食性ガスや腐食性液体に晒されることがない。しかし、悪条件下では軸受空間に腐食性ガスや腐食性液体が侵入することがあり、その場合、センサ取付部材、歪みセンサ、および車輪用軸受の構成部材ょりも電気化学的にイオン化傾向の高い材料である犠牲陽極がセンサユニットに設けられていることにより、侵入した腐食性ガスや腐食性液体が犠牲陽極と反応するため、その周辺部品のイオン化すなわち溶出を防ぐので、歪みセンサおよびセンサ取付部材の腐食が防がれる。

[0021] この発明において、さらに、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサユニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理する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を設けてもょ、。

[0022] 前記センサユニットのセンサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセンサの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。

また、センサ信号処理回路ユニットをセンサユニットの近傍に設けたので、歪みセンサとセンサ信号処理回路とを結ぶ配線が簡略化され、その配線の配索が容易になるとともに、車軸用軸受以外の場所にセンサ信号処理回路が設けられている場合に比ベて、検出系全体コンパクトにできる。

[0023] この発明にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサュニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理するセンサ信号処理回路ュ-ットを設け、このセンサ信号処理回路ユニットに、加速度センサ、振動センサ、および水分検出センサのうちの少なくとも一つを設けてもよい。

[0024] センサユニットのセンサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセンサの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。

[0025] また、センサ信号処理回路ユニットに設けられた各種センサ、すなわち加速度センサ、振動センサ、および水分検出センサのうちの少なくとも一つのセンサにより、車軸用軸受の状態が検出される。各種センサの出力信号は、必要に応じてセンサ信号処理回路ユニットで処理される。そして、歪みセンサによって検出された荷重等と共に、自動車の車両制御に使用される。

[0026] このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材に取付けられるセンサ取付部材に歪みセンサを取付け、同じく固定側部材に取付けられるセンサ信号処理回路ユニットに各種センサを取付けるので、車両にコンパクトに歪みセンサおよび各種センサを設置できる。センサ取付部材およびセンサ信号処理回路ユニットはいずれも固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに歪みセンサ、各種センサ (加速度センサ、振動センサ、および水分検出センサのうちの少なくとも一つ）をそれぞれ個別に取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

センサ信号処理回路ユニットをセンサユニットの近傍に設けたので、歪みセンサとセンサ信号処理回路とを結ぶ配線が簡略化され、その配線の配線作業が容易になる。また、車軸用軸受の状態を検出する各種センサ (加速度センサ、振動センサ、および水分検出センサのうちの少なくとも一つ）をセンサ信号処理回路ユニットに取付けたので、各種センサとセンサ信号処理回路ユニットを結ぶ配線が不要である。しかも、センサ信号処理回路ユニットに各種センサ (加速度センサ、振動センサ、水分検出センサ)を設けることにより、荷重と車輪用軸受の状態を 1箇所で測定することが可能となる。したがって、車軸用軸受以外にセンサ信号処理回路が設けられている場合に比べて、検出系全体がコンパクトで、配線を簡略にできる。

[0027] さらに、この発明において、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサユニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理するセンサ信号処理回路ユニットを設け、このセンサ信号処理回路ユニットに磁気センサを設け、前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材における前記磁気センサと対向する位置に、磁性体力もなる回転検出用の被検出部を設けてもよい。 [0028] 前記センサユニットのセンサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有するものとされ、この切欠部に歪みセンサが配置されているので、センサ取付部材の歪みセンサの配置箇所が、その剛性の低下により、固定側部材よりも大きな歪みを生じ、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。

[0029] また、固定側部材に対して回転側部材が回転すると、回転側部材に設けられている被検出部が固定側部材に設けられている磁気センサに対して周方向に相対的に移動し、それによつて、磁気センサがパルス等を出力する。この磁気センサの出力信号をセンサ信号処理回路ユニットで処理することにより、車輪の回転を検出することができる。

このようにして検出した車輪に力かる荷重等および車輪の回転は、自動車の車両制御に使用することが出来る。

[0030] このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材に取付けられるセンサ取付部材に歪みセンサを取付け、同じく固定側部材に取付けられるセンサ信号処理回路ユニットに磁気センサを取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサおよび回転センサを設置できる。センサ信号処理回路ユニットに回転センサとなる磁気センサを設けることにより、荷重と回転の両方を 1箇所で検出することが可能になる。センサ取付部材およびセンサ信号処理回路ユニットはいずれも固定側部材に取付けられる簡易な部品であるため、これに歪みセンサ、磁気センサをそれぞれ個別に取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

センサ信号処理回路ユニットをセンサユニットの近傍に設けたので、歪みセンサとセンサ信号処理回路とを結ぶ配線が簡略化され、その配線の配線作業が容易になる。また、磁気センサをセンサ信号処理回路ユニットに取付けたので、磁気センサとセンサ信号処理回路ユニットを結ぶ配線が不要である。したがって、車軸用軸受以外にセンサ信号処理回路が設けられて 1、る場合に比べて、検出系全体がコンパクトで、配線を簡略にできる。

図面の簡単な説明

[0031] この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しカゝしながら、実施形態および図面は単なる例示および説明のためのものであり、この発明の範囲は添付のクレームによって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。

圆 1]この発明の第 1実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 2]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

[図 3]センサユニットの正面図である。

圆 4]この発明の第 2実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 5]同センサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す破断正面図である圆 6]この発明の第 3実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 7]同車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

[図 8] (A)は、同センサユニットの正面図、（B)は、その底面図である。

圆 9]この発明の第 4実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材とセンサュニットとを示す正面図である。

圆 10]この発明の第 5実施形態に力かる車輪用軸受の断面図である。

[図 11]同車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

圆 12]この発明の第 6実施形態に力かる車輪用軸受の断面図である。

[図 13]同車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

圆 14]この発明の第 7実施形態に力かる同車輪用軸受の断面図とその検出系の概念構成のブロック図とを組み合わせて示す説明図である。

[図 15]同車輪用軸受の外方部材の上半分を示す正面図である。

[図 16]図 15における XVI— XVI断面図である。

圆 17]この発明の第 8実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材の上半分を示す正面図である。

[図 18]図 17における XV111— XV111断面図である。

圆 19]この発明の第 9実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材の上半分を示す正面図である。

[図 20]図 19における XX— XX断面図である。圆 21]この発明の第 10実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材の上半分を示す正面図である。

[図 22]図 21における XXII— XXII断面図である。

圆 23]この発明の第 11実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

[図 24] (A)は平板の正面図、（B)はその平面図である。

[図 25] (A)は円弧板の正面図、（B)はその平面図である。

[図 26] (A)はセンサユニットの正面図、（B)はその XXVI— XXVI断面図である。

[図 27] (A)は補強材の正面図、（B)はその平面図である。

[図 28] (A)はセンサユニットの正面図、（B)はその XXVIII— XXVIII断面図である。圆 29]この発明の第 12実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

[図 30]は、センサ取付部材を断面であらわしたセンサユニットの正面図である。

[図 31]異なるセンサユニットの正面図である。

圆 32]この発明の第 13実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。

[図 33] (A)はセンサユニットの正面図、（B)はその XXXIII— XXXIII断面図である。

[図 34]異なるセンサユニットの正面図である。

圆 35]この発明の第 14実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 36]同車輪用軸受の外方部材、センサユニットおよびセンサ信号処理回路ユニットを示す正面図である。

[図 37] (A)はセンサユニットの正面図、（B)はその平面図である。

[図 38]センサ信号処理回路ユニットの正面図である。

[図 39]センサ信号処理回路ユニットのブロック図である。

圆 40]この発明の第 15実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 41]同車輪用軸受の外方部材、センサユニットおよびセンサ信号処理回路ユニットを示す正面図である。

圆 42]この発明の第 16実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。 [図 43]センサ信号処理回路ユニットの正面図である。

[図 44]センサ信号処理回路ユニットのブロック図である。

[図 45]この発明の第 17実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。

[図 46] (A)は磁気エンコーダの要部の正面図、（B)はその断面図である。

[図 47]センサ信号処理回路ユニットのブロック図である。

[図 48]パノレスリングの正面図である。

[図 49] (A)は磁気エンコーダの磁石を展開して表した図、 (B)はその着磁状態を示すグラフである。

[図 50]異なるパルサリングの正面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0032] この発明の第 1実施形態を図 1ないし図 3と共に説明する。この第 1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。この車輪用軸受は、複列のアンギユ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!、る。外方部材 1と内方部材 2との間の軸受空間の両端は、密封手段 7, 8によりそれぞれ密封されている。

[0033] 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 laを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ la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。

[0034] 外方部材 1のアウトボード側端の内周に、センサユニット 21が設けられている。センサユニット 21の軸方向位置は、密封手段 7と転走面 3との間とされる。図 2に示すように、このセンサユニット 21は、リング状部材カもなるセンサ取付部材 22と、このセンサ取付部材 22の内周面に貼り付けられてセンサ取付部材 22の歪みを測定する複数の歪センサ 23とでなる。歪センサ 23は、センサ取付部材 22の円周方向の複数箇所に等配され、図 3に示す例では、車輪用軸受の上下と左右に対応する 4箇所に設けられている。

センサユニット 21は、外方部材 1の内周にセンサ取付部材 22が圧入固定されるが、センサ取付部材 22は、この際の圧入、車軸用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力の予想される最大値において、塑性変形を起こさない形状や材質とする。センサ取付部材 22の材質としては、鋼材の他、銅、黄銅、アルミニウム等の金属材料を用いることができる。

[0035] センサユニット 21の出力を処理する手段として、外力計算手段 40、路面作用力計算手段 41、軸受予圧量計算手段 42、および異常判定手段 43が設けられている。これら各手段 40〜43は、この車輪用軸受の外方部材 1等に取付けられた回路基板等の電子回路装置（図示せず）に設けられたものであっても、また自動車の電気制御ュニット（ECU)に設けられたものであっても良い。

[0036] なお、インボード側のシール手段 8は、外方部材 1の内周面に取付けられた芯金突きのゴム等の弾性体力もなるシール 8aと、内輪 10の外周面に取付けられて前記シール 8aが接触するスリンガ 8bとでなり、スリンガ 8bに、円周方向に交互に磁極を有する多極磁石カゝらなる回転検出用の磁気エンコーダ 16が設けられている。磁気ェンコ一ダ 16に対向して、外方部材 1に磁気センサ（図示せず）が取付けられる。

[0037] 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を説明する。ハブ輪 6に荷重が印加されると、転動体 5を介して外方部材 1が変形し、その変形は外方部材 1の内周に取付けられたセンサ取付部材 22に伝わり、センサ取付部材 22が変形する。このセンサ取付部材 22の歪みを、歪センサ 23により測定する。

荷重の方向や大きさによって歪みの変化が異なるため、予め歪みと荷重の関係を実験やシミュレーションにて求めておけば、車輪用軸受に作用する外力、またはタイャと路面間の作用力を算出することができる。外力計算手段 40および路面作用力計算手段 41は、それぞれ、このように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておいた歪みと荷重の関係から、歪センサ 23の出力により、車輪用軸受に作用する外力およびタイヤと路面間の作用力をそれぞれ算出する。

[0038] 異常判定手段 43は、このように算出した車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力が、設定された許容値を超えたと判断される場合に、外部に異常信号を出力する。この異常信号を、自動車の車両制御に使用することが出来る。また、外力計算手段 40および路面作用力計算手段 41により、リアルタイムで車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を出力すると、よりきめ細や力な車両制御が可能となる。

[0039] また、車輪用軸受は内輪 10によって予圧が付加される力その予圧によってもセンサ取付部材 22は変形する。このため、予め歪みと予圧の関係を実験ゃシミュレーションにて求めておけば、車輪用軸受の予圧の状態を知ることが出来る。軸受予圧量計算手段 42は、上記のように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておいた歪みと予圧の関係から、歪センサ 23の出力により、軸受予圧量を出力する。また、軸受予圧量計算手段 42から出力される予圧量を用いることで、車輪用軸受の組立時における予圧の調整が容易になる。

[0040] センサ取付部材 22は、車輪用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、塑性変形を起こさず、かつ外方部材 1の内周面との結合部に隙間が生じてはならない。塑性変形や外方部材 1の内周との結合部に隙間が生じると、外方部材 1の変形がセンサ取付部材 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

[0041] これと同様の理由で、センサ取付部材 22と外方部材 1の内周面との結合部に隙間やすべりが生じてはならないため、センサ取付部材 22と外方部材 1の内周面との結合部に接着剤を用いても良ぐまた図 4,図 5に示す第 2実施形態のように、センサ取付部材 22と外方部材 1の内周面との結合にボルト 37を用いても良い。この例では、ボルト 37は、外方部材 1の周方向複数箇所に設けられたボルト挿入孔 26からボルト 37を挿入し、センサ取付部材 22に設けられたねじ孔 27にねじ込むことにより、センサ取付部材 22を固定して、る。

このセンサ付車輪用軸受は、固定側部材である外方部材 1の内周面に取付けられるリング状部材のようなセンサ取付部材 22に歪みセンサ 23を取付けるので、車両にコンパクトに歪センサ 23を設置できる。センサ取付部材 22は、外方部材 1に取付けられる簡易な部品で形成できるため、これに歪みセンサ 23を取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

[0042] なお、前記第 1,第 2実施形態では、センサ取付部材 22を外方部材 1の内周に取付けた力センサ取付部材 22は外方部材 1の外周に取付けても良い。

[0043] この発明の第 3実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受について説明する。図 6は、この発明の第 3実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。この第 3実施形態では、外方部材 1のアウトボード側端の内周に、センサユニット 21が 1個所設けられている。センサユニット 21の軸方向位置は、前記第 1実施形態と同様、密封手段 7と転走面 3との間とされる。このセンサユニット 21は、外方部材 1に取付けられるセンサ取付部材 22と、このセンサ取付部材 22に貼り付けられてセンサ取付部材 22の歪みを測定する歪みセンサ 23とでなる。

[0044] 図 7に示すように、センサ取付部材 22は、外方部材 1の内周面に沿う周方向に細長い略円弧状とされ、その両端部に円弧の外周側に張り出した接触固定部 22a, 22b が形成されている。また、図 8に示すように、センサ取付部材 22の中央部には円弧の外周側に開口する切欠部 22cが形成され、この切欠部 22cの背面に位置する円弧の内周側の面に歪みセンサ 23が貼り付けられている。センサ取付部材 22の断面形状は、例えば矩形状とされるが、この他に各種の形状とすることができる。

[0045] このセンサユニット 21は、センサ取付部材 22の長手方向が外方部材 1の周方向を向くように、センサ取付部材 22の接触固定部 22a, 22bによって外方部材 1の内周に固定される。これら接触固定部 22a, 22bの外方部材 1への固定は、ボルトによる固定ゃ、接着剤による接着等で行われる。センサ取付部材 22の接触固定部 22a, 22b 以外の箇所では、外方部材 1の内周面との間に隙間を生じている。接触固定部 22a , 22bのいずれか一方である第 1の接触固定部 22aは、外方部材 1に作用する荷重により外方部材 1がラジアル方向に最も大きく変形する周方向箇所で外方部材 1に固定される。第 2の接触固定部 22bは、前記固定箇所よりもラジアル方向の変形が少ない箇所で固定される。

この第 3実施形態の場合、第 1の接触固定部 22aは、外方部材 1の全周における真上の位置 (反路面側位置)とされ、第 2の接触固定部 22bは、真上の位置から数十度、例えば 30度ないし 45度程度下方の位置とされる。

[0046] 歪みセンサ 23としては、種々の形式のものを使用できる力例えば金属箔ストレインゲージとされる。歪みセンサ 23が金属箔ストレインゲージで構成されてヽる場合、センサ取付部材 22は車軸用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、金属箔ストレインゲージの耐久性を考慮すると、歪みセンサ 23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。また、歪みセンサ 23が半導体ストレインゲージで構成されている場合、センサ取付部材 22は車軸用軸受に予想される最大の荷重が印加された場合でも、半導体ストレインゲージの耐久性を考慮すると、歪みセンサ 23の歪み量が 1000マイクロストレイン以下であることが好ましい。

[0047] 前記第 3実施形態にかかる車輪用軸受の基本的な作用は前記第 1実施形態と同様であり、その詳細な説明は省略する。この第 3実施形態では、センサ取付部材 22 は、固定側部材である外方部材 1に対して少なくとも 2箇所の接触固定部 22a, 22b を有し、隣合う接触固定部 22a, 22bの間で少なくとも 1箇所に切欠部 22cを有するものとされ、この切欠部 22cに歪みセンサ 23が配置されているので、センサ取付部材 2 2の歪みセンサ 23の配置箇所が、その剛性の低下により、外方部材 1よりも大きな歪みを生じ、外方部材 1の歪みを感度良く検出することができる。

センサ取付部材 22は外方部材 1におけるセンサ取付部材 22の固定箇所のラジアル方向の変形に従って変形するが、外方部材 1と比べてセンサ取付部材 22は円弧状であり、かつ切欠部 22cが設けられてこの切欠部 22cの箇所で剛性が低下しているので、外方部材 1の歪みよりも大きな歪みがセンサ取付部材 22に現れる。このため、外方部材 1のわずかな歪みも歪みセンサ 23で正確に検出することができる。

[0048] センサ取付部材 22の 2箇所の接触固定部 22a, 22bのうち、第 1の接触固定部 22a は、外方部材 1に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力によって、外方部材 1の他の箇所と比べてラジアル方向の変形が著しい箇所に取付けられていることが好ましい。外方部材 1は、円周方向の各部によって、上記外力や作用力によるラジアル方向変形の程度が異なる。 FEM (有限要素法)解析の結果によると、タイヤと路面間の接触点に作用する軸方向荷重に対する外方部材 1のラジアル方向の変形は、反路面側および路面側の位置、つまり鉛直方向の真上位置および真下位置が最も大きくなる。この実施形態では、外方部材 1のラジアル方向の変形の最も大きな位置となる鉛直方向の真上位置に第 1の接触固定部 22aを配置したため、感度良ぐしたがつて精度良ぐ外方部材 1の歪みを検出することができる。

すなわち、第 1の接触固定部 22aが外方部材 1における他の箇所と比べてラジアル方向に大きく変形する箇所に取付けられていると、センサ取付部材 22は、変形の少ない第 2の接触固定部 22bが支点となって、第 1の接触固定部 22aが外方部材 1の大きな変形に伴い大きく変形する。そのため、センサ取付部材 22の歪みセンサ 23の取付位置がより一層大きな歪みを生じることになり、歪みセンサ 23により、外方部材 1 の歪みをより一層感度良く検出することができる。

[0049] なお、前記接触固定部 22a, 22bのうちの第 2の接触固定部 22bは、第 1の接触固定部 22aとは、外方部材 1に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力によって生じるラジアル方向の歪みの方向が正逆異なる箇所としてもよい。例えば、外方部材 1の真横位置 (路面側位置から 90度上方の位置)よりも上側の位置と、真横位置よりも下側 (路面側に近い位置）とでは、タイヤと路面間の接触点に作用する軸方向荷重に対する外方部材 1のラジアル方向の変形の方向が、正逆異なる方向となる。第 1の接触固定部 22aが外方部材 1の真上位置 (反路面側位置)の場合、第 2の接触固定部 22bを外方部材 1の真横位置よりも下側位置とすると、両接触固定部 22a, 22bにおける外方部材 1の変形の方向は正逆異なる方向となる。このように、第 2の接触固定部 22bと第 1の接触固定部 22aとが外方部材 1のラジアル方向の歪みの方向が正逆異なる箇所とされていると、両側の歪みが加算されることになつて、外方部材 1の変形がセンサ取付部材 22により大きく伝わり、より一層大きな歪みを検出して、外方部材 1の歪みをさらに感度良く検出することができる。

[0050] センサユニット 21を外方部材 1に取付ける軸方向位置は、実施形態におけるように外方部材 1のアウトボード側の転走面 3よりもアウトボード側位置としても、両列の転走面 3, 3間の位置としても、またインボード側の転走面 3よりもインボード側位置としても良いが、アウトボード側の転走面 3よりもアウトボード側位置であると、荷重の方向に応じて歪みに正負の方向性が生じ、荷重の正逆の方向を検出することができる。

FEM解析および試験結果によると、外方部材 1のラジアル方向歪みおよび周方向歪みとも、前記外力あるいは作用力等の荷重の正負によって歪みに正負の方向性を持つのは、外方部材 1における前記 3箇所に区分した位置のうち、アウトボード側の部分のみであった。したがって、荷重の正負の方向を検出するには、センサユニット 2 1を外方部材 1におけるアウトボード側の位置に配置することが必要である。

センサュ-トツト 21をアウトボード側位置に取付ける場合は、真上位置の周方向の両側で歪みの方向が正負逆になるため、第 1の接触固定部 22aと第 2の接触固定部 22bとを真上位置の両側に配置することによつても、感度良く歪みを検出することができる。このようにして検出される歪みの値から、車軸用軸受に作用する外力等を検出することができる。

[0051] なお、前記第 3実施形態ではセンサユニット 21を外方部材 1の 1箇所にだけ設けているが、例えば、図 9に示す第 4実施形態のように、センサユニット 21を 2箇所に設けても良い。この第 4実施形態を車軸用軸受の断面図で示すと、図 1と同様になる。これにより、より精度の高い荷重の検出が可能となる。同様に、センサユニット 21を 3箇所以上の複数個所に設けることにより、より一層精度の高い荷重の検出が可能となる。その際、スペース上の理由等により複数のセンサユニット 21を設置することが困難な場合、図 10,図 11に示す第 5実施形態のように、外方部材 1の内周に接触固定される接触固定部を 2つのセンサユニット 21で共用するようにしてもよい。

[0052] また、上記各実施形態ではセンサユニット 21を外方部材 1の内周に設けたが、図 1 2、図 13に示す第 6実施形態のように、センサユニット 21を外方部材 1の外周に設けても良い。

[0053] この発明の第 7実施形態を図 14〜図 16と共に説明する。図 14に示す第 7実施形態では、外方部材 1のアウトボード側端の内周で、密封手段 7と転走面 3との間の軸方向位置に、周囲よりも剛性の低い脆弱部としての円周溝 20が形成され、その円周溝 20の適所にセンサユニット 21が設けられている。外方部材 1のアウトボード側端部分はタイヤ支持に直接関与して、な、ので、この部分の剛性を下げてもタイヤ支持に格別の支障が生じない。センサユニット 21は、円周溝 20の底面に固定されるセンサ取付部材 22と、このセンサ取付部材 22に貼り付けられてセンサ取付部材 22の歪みを測定する歪みセンサ 23とでなる。

[0054] センサ取付部材 22は、図 16に示すように、円周溝 20の底面に沿う周方向に細長い略円弧状とされ、その両端部に円弧の外周側および横幅方向に張り出した接触固定部 22a, 22bが形成されている。また、センサ取付部材 22の中央部には円弧の外周側に開口する切欠部 22cが形成され、この切欠部 22cの背面に位置する円弧の内周側の面に歪みセンサ 23が貼り付けられている。センサ取付部材 22の横断面形状は、例えば矩形状とされるが、この他の各種の形状とすることができる。

[0055] このセンサユニット 21は、センサ取付部材 22の接触固定部 22a, 22bによって円周溝 20の底面に固定される。これら接触固定部 22a, 22bの円周溝 20の底面への固定は、ボルトによる固定や、接着剤による接着等で行われる。センサ取付部材 22の接触固定部 22a, 22b以外の箇所では、円周溝 20の底面および円周溝 20の側壁面との間に隙間を生じている。

この第 7実施形態の場合、一方の接触固定部 22aが外方部材 1の全周における真上の位置に位置し、もう一方の接触固定部 22bが真上位置から数十度下方の位置の位置するように、センサユニット 21が配置されている。外方部材 1の全周における真上の位置は、外方部材 1に作用する軸方向荷重により外方部材 1がラジアル方向に最も大きく変形する箇所であり、また真上位置から数十度下方の位置は、真上位置よりもラジアル方向の変形が少ない箇所である。

[0056] 上記構成のセンサ付車輪用軸受において、センサ取付部材 22は外方部材 1におけるセンサ取付部材 22の固定箇所のラジアル方向の変形に従って変形するが、センサ取付部材 22が取付けられている箇所は周囲よりも剛性の低い脆弱部であるので、センサ取付部材 22の歪みが大きくなり、固定側部材のわずかな歪みもセンサュ- ット 21で検出できる。さらに、外方部材 1と比べてセンサ取付部材 22は円弧状であり、かつ切欠部 22cが設けられてこの切欠部 22cの箇所の剛性が低下して、るので、外方部材 1の歪みよりも大きな歪みがセンサ取付部材 22に現れることとなり、より一層外方部材 1のわずかな歪みを歪みセンサ 23で正確に検出することができる。

[0057] また、センサ取付部材 22の 2箇所の接触固定部 22a, 22bのうち、一方の接触固定部 22aが、外方部材 1に作用する荷重により外方部材 1がラジアル方向に最も大きく変形する箇所である全周における真上の位置に位置し、もう一方の接触固定部 22b 力真上位置よりもラジアル方向の変形が少ない真上位置力数十度下方の位置に位置しているため、接触固定部 22bを支点にして接触固定部 22aが大きく変形するときに、センサ取付部材 22の歪みセンサ 23の取付部分が一層大きな歪みを生じることとなり、歪みセンサ 23によって外方部材 1の歪みを感度良く検出することができる。

[0058] 上記第 7実施形態ではセンサユニット 21が配置される脆弱部である円周溝 20が外方部材 1の内周に形成されているが、図 17および図 18に示す第 8実施形態のように、円周溝 20を外方部材 1の外周に形成し、その円周溝 20にセンサユニット 21を配置しても良い。

また、センサユニット 21が配置される脆弱部を円周溝の代わりに軸方向溝としてもよい。図 19および図 20は軸方向溝 24を外方部材 1の内周に形成し、その軸方向溝 24にセンサユニット 21を配置した第 9実施形態を示し、図 21および図 22は軸方向溝 24を外方部材 1の外周に形成し、その軸方向溝 24にセンサユニット 21を配置した第 10実施形態を示している。なお、図 21および図 22に示す第 10実施形態のように、軸方向溝 24を外方部材 1の内周に形成する場合、軸受空間の密封性を保持するために、軸方向溝 24のセンサユニット 21よりもアウトボード側にシール材を装填する必要がある。

[0059] 図 23は、この発明の第 11実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。同図に示すセンサ取付部材 22は、図 24に示す 2枚の平板 38と、図 25に示す円弧板 25とを組み合わせてなる円弧状の部材である。平板 38は、概略形状が車軸用軸受の回転軸の軸心を中心とする 2本の同心円弧を外周縁および内周縁とする周方向に細長い板材で、その両端部 38a, 38bが外周側に若干張り出して形成されて、るとともに、その中央部に内周側に開口する切欠部 3 8cが形成されている。円弧板 25は、平板 38の外周縁に対応する円弧状に湾曲した板材で、その両端部 25a, 25bは平板 38の両端部 38a, 38bに対応して段差が設けられている。

[0060] 上記 2枚の平板 38, 38を平行に配置し、その間に上記円弧板 25を配し、両平板 3 8, 24の対向面の外周縁部と円弧板 25の端面とを接合することにより、図 26に示すように 2枚の平板 38, 38と円弧板 25とが断面コ字形に組み合わされたセンサ取付部材 22力得られる。 2枚の平板 38の端咅 38a, 38bと円弧板 25の端咅 25a, 25bとで、センサ取付部材 22の接触固定部 22a, 22bとなる。 2枚の平板 38, 38および円弧板 25は、例えば鋼板のプレスカ卩ェによる打抜き品からなる。平板 38, 38と円弧板 25との接合方法は、特に限定しないが、例えば溶接やロウ付けが適している。そして、このように成形されたセンサ取付部材 22における円弧板 25の内周面の中央部、すなわち平板 38の切欠部 38cと円周方向同位置に歪みセンサ 23が貼り付けられる。

[0061] このセンサユニット 21は、センサ取付部材 22の接触固定部 22a, 22bによって外方部材 1の内周に固定される。これら接触固定部 22a, 22bの外方部材 1への固定は、ボルトによる固定や、接着剤による接着等で行われる。センサ取付部材 22の接触固定部 22a, 22b以外の箇所では、外方部材 1の内周面との間に隙間を生じている。この第 11実施形態の場合、一方の接触固定部 22aが外方部材 1の全周における真上の位置に位置し、もう一方の接触固定部 22bが真上位置力数十度下方の位置の位置するように、センサユニット 21が配置されている。外方部材 1の全周における真上の位置は、外方部材 1に作用する荷重により外方部材 1がラジアル方向に最も大きく変形する箇所であり、また真上位置から数十度下方の位置は、真上位置よりもラジアル方向の変形が少な、箇所である。

[0062] 上記構成のセンサ付車輪用軸受において、センサ取付部材 22は外方部材 1におけるセンサ取付部材 22の固定箇所のラジアル方向の変形に従って変形するが、センサ取付部材 22における歪みセンサ 23の取付箇所は、平板 38, 38の切欠部 38c, 38cと円周方向同位置の剛性の低い箇所であるので、外方部材 1の歪みよりも大きな歪みがセンサ取付箇所に現れることとなり、外方部材 1のわずかな歪みを歪みセンサ 23で正確に検出することができる。また、センサ取付部材 22の構造、すなわち固定側部材である外方部材 1に対して少なくとも 2箇所の接触固定部 22a, 22bを有し、隣合う接触固定部 22a, 22bの間で少なくとも 1箇所に切欠部 38cを有する構造は、接触固定部 22a, 22b間の部分を、切欠部 38cが形成された 2枚の平行な平板 38, 38と、両平板を連結する円弧板 25とを断面コ字形に組み合わせて成形することにより、容易に得られる。このように成形されたセンサ取付部材 22は、切欠部 38cを除く部分が断面コ字形であるため、全体の剛性を高くしながら切欠部 38cのある部分の剛性を低くして大きな歪みを生じさせる形状に簡単に製作できるという利点、ならびに軽量に製作できるため、このセンサ取付部材 22を車輪用軸受に取付けた場合に、車輪用軸受の重量バランスに悪影響を与えないという利点がある。平板 38および円弧板 25は、鋼板のプレス加工による打抜き品とすることにより、容易かつ安価に製作することができる。それぞれ個別に製作された 2枚の平行な平板 38および円弧板 25 を組み合わせる場合、 2枚の平行な平板 38と円弧板 25とはいかなる方法で接合しても良ぐ例えば溶接やロウ付けにより接合することができる。

[0063] また、センサ取付部材 22の 2箇所の接触固定部 22a, 22bのうち、一方の接触固定部 22aが、外方部材 1に作用する荷重により外方部材 1がラジアル方向に最も大きく変形する箇所である全周における真上の位置に位置し、もう一方の接触固定部 22b 力真上位置よりもラジアル方向の変形が少ない真上位置力数十度下方の位置に位置しているため、接触固定部 22bを支点にして接触固定部 22aが大きく変形するときに、センサ取付部材 22の歪みセンサ 23の取付部分が一層大きな歪みを生じることとなり、歪みセンサ 23によって外方部材 1の歪みを感度良く検出することができる。

[0064] 上記実施形態では、それぞれ個別に成形された 2枚の平板 38, 38と円弧板 25とを接合して所望形状のセンサ取付部材 22としている力全体をプレスカ卩ェによって一体に成型しても良い。センサ取付部材 22を全体が一体のプレス品とすると、加工ェ程が少なくて済むので、センサ取付部材 22を安価に提供することができる。

[0065] センサ取付部材 22は車輪用軸受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。前記実施形態のセンサ取付部材 22 は、断面コ字形で高い全体剛性を有している力それでもセンサ取付部材 22の全体剛性が不十分である場合は、図 24に示す平板 38、および図 25に示す円弧板 25とは別に、図 27に示す補強材 36を組み合わせてセンサ取付部材 22を成形すると良い。補強材 36は、平板 38の内周縁に対応するように円弧状に湾曲した板材で、その円周方向の長さは、平板 38の内周縁端力も切欠部 38cまでの長さとされる。なお、図 27は 2枚の補強材 36を並べて表示して!/、る。

図 28に示すように、平行に配置した 2枚の平板 38, 38の対向面の外周縁部と円弧板 25の端面とを接合するとともに、 2枚の平板 38, 38の対向面の内周縁部と補強材 36, 36の端面とを接合して、 2枚の平板 38, 38、 1枚の円弧板 25、および 2枚の補強材 36, 36を断面口字形に組み合わせる。このように成形されたセンサ取付部材 2 2は、全体剛性が格段に向上したものとなる。

[0066] 図 29はこの発明の第 12実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の外方部材とセンサユニットとを示す正面図である。同図に示すセンサ付車輪用軸受で用いるセンサユニット 21のセンサ取付部材 22は、図 30の断面図で示すように、円弧状のセンサ取付部材 22は、犠牲陽極 39の被膜で被覆されたものとされる。犠牲陽極 39は、センサ取付部材 22、歪みセンサ 23、および車輪用軸受の構成部材よりも電気化学的にィオン化傾向の高、材料である必要があり、例えば亜鉛または亜鉛合金が適してヽる。犠牲陽極 39が亜鉛または亜鉛合金である場合、メツキによる方法でセンサ取付部材 22の表面に犠牲陽極 39の被膜を形成することができる。

[0067] 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用としては、特に、センサ取付部材 22は外方部材 1におけるセンサ取付部材 22の固定箇所のラジアル方向の変形に従って変形するが、外方部材 1と比べて、センサ取付部材 22は円弧状であり、かつ切欠部 22c が設けられてこの切欠部 22cの箇所で剛性が低下して、るので、外方部材 1の歪みよりも大きな歪みがセンサ取付箇所に現れる。このため、外方部材 1のわずかな歪みを歪みセンサ 23で正確に検出することができる。このようにして検出される歪みの値から、車軸用軸受に作用する外力等を検出することができる。

[0068] センサユニット 21は、密封手段 7により密封された軸受空間に設けられているため、通常は外部環境の影響を受けることはない。しかし、悪条件下では、外方部材 1および内方部材 2と密封手段 7とのわず力な隙間から、腐食性ガスや腐食性液体が軸受空間に侵入することがある。このような悪条件としては、例えば、車輪が塩水に冠水した道路や路床が塩水を含む道路を走行する場合が考えられ、その場合、塩水が軸受空間に侵入することとなる。

腐食性ガスや腐食性液体が軸受空間に侵入した場合、腐食性ガスや腐食性液体は、電気化学的にイオン化傾向の高い材料である犠牲陽極 39と反応するため、その周辺部品のイオンィ匕すなわち溶出を防ぐ。つまり、歪みセンサ 23およびセンサ取付部材 22の腐食が防がれる。

[0069] 上記実施形態では、犠牲陽極 39によってセンサ取付部材 22が完全に被覆されるようにした力図 31に示すように、犠牲陽極 39をバルク材として、センサ取付部材 22 の特に箇所を指定しない一部分に犠牲陽極 39を取付けた構成としても、歪みセンサ 23およびセンサ取付部材 22の腐食を防止するという効果が得られる。バルク材としては、例えば亜鉛、亜鉛合金等を用いることができる。

[0070] また、上記実施形態のように、外方部材 1の内周の周方向一部分にセンサユニット 21を取付ける構成に限らず、図 1、図 32に示すように、センサ取付部材 22を外方部材 1の内周に嵌合するリング状とし、そのリング状センサ取付部材 22の内周面の複数箇所に歪みセンサ 23を配置して貼り付けた構成としてもよい。この例では、センサ取付部材 22の車輪用軸受の上下と左右に対応する 4箇所に、歪みセンサ 23が配置されている。このように複数箇所に歪みセンサ 23を設けると、外方部材 1の複数箇所の歪みが複数の歪みセンサ 23によって検出され、その複数の歪みセンサ 23の出力から車輪に力かる荷重等を検出することになるので、車輪に力かる荷重等の検出精度が向上する。

センサユニット 21のセンサ取付部材 22がリング状である場合、図 33に示すように、センサ取付部材 22を犠牲陽極 39で完全に被覆するようにしてもよぐまた図 34に示すように、センサ取付部材 22の特に箇所を指定しな、一部分に犠牲陽極 39を取付けてもよい。

[0071] 次に、この発明の第 14実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受について図 35を参照しながら説明する。図 35は、この発明の第 14実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。同図に示すセンサ付車輪用軸受において、外方部材 1のァゥトボード側端の内周に、 2個のセンサユニット 21およびこれらセンサユニット 21に電気的に接続されたセンサ信号処理回路ユニット 45が設けられている。各ユニット 21 , 2 1, 45の軸方向位置は、互いに同じ位置とされ、またアウトボード側の転走面 3よりもアウトボード側、さらに詳しくはアウトボード側転走面 3と密封手段 7との間とされる。

[0072] 図 36、図 37に示すように、センサ取付部材 22は、外方部材 1の内周面に沿う周方向に細長い略円弧状とされ、その両端部に円弧の外周側に張り出した接触固定部 2 2a, 22bが形成されている。また、センサ取付部材 22の中央部には円弧の外周側に開口する切欠部 22cが形成され、この切欠部 22cの背面に位置する円弧の内周側の面に歪みセンサ 23が貼り付けられている。センサ取付部材 22の横断面形状は、例えば矩形状とされる力この他の各種の形状とすることができる。

[0073] この第 14実施形態の場合、センサユニット 21が外方部材 1の内周面の周方向 2箇所に設けられている。第 1のセンサユニット 21 (1)は、一方の接触固定部 22aが外方部材 1の全周における真上に位置し、もう一方の接触固定部 22bが真上位置力数十度下方に位置するように配置されている。また、第 2のセンサユニット 21 (2)は、一方の接触固定部 22aが外方部材 1の全周における真下に位置し、もう一方の接触固定部 22bが真下位置力数十度上方に位置するように配置されている。外方部材 1 の全周における真上位置および真下位置は、外方部材 1に作用する荷重により外方部材 1がラジアル方向に最も大きく変形する箇所であり、また真上位置力も数十度下方の位置および真下位置から数十度上方の位置は、真上位置および真下位置よりもラジアル方向の変形が少ない箇所である。

[0074] 図 36、図 38に示すように、センサ信号処理回路ユニット 45は、榭脂等で成形され外方部材 1の内周面に沿う円弧状のハウジング 34を有し、そのハウジング 34の内部にガラスエポキシ等で製作された回路基板 46と、その回路基板 46上に配置した複数の電気、電子部品 28とが収容されている。複数の電気、電子部品 28は、歪みセンサ 23の出力信号を処理するオペアンプ、抵抗、マイコン等や歪みセンサ 23を駆動する電源用部品からなっている。回路基板 46および各電気、電子部品 28で、歪みセンサ 23の出力信号を処理するセンサ信号処理回路を構成している。そして、ハウジング 34の両端部に設けた接合部 29に、歪みセンサ 23に接続した配線 30の端部が接合される。また、ハウジング 34の中央部には、センサ信号処理回路に外部から電力を供給するとともに、センサ信号処理回路によって処理された信号を外部に出力するためのケーブル 31が接続されて!、る。

[0075] 図 39のブロック図に示すように、前記センサ信号処理回路ユニット 45は、外力計算手段 40、路面作用力計算手段 41、軸受予圧量計算手段 42、および異常判定手段 43力もなる。

[0076] 上記構成のセンサ付車輪用軸受において、センサユニット 21のセンサ取付部材 22 は、固定側部材である外方部材 1に対して少なくとも 2箇所の接触固定部 22a, 22b を有し、隣合う接触固定部 22a, 22bの間で少なくとも 1箇所に切欠部 22cを有するものとされ、この切欠部 22cに歪みセンサ 23が配置されているので、センサ取付部材 2 2の歪みセンサ 23の配置箇所が、その剛性の低下により、外方部材 1よりも大きな歪みを生じ、外方部材 1の歪みを精度良く検出することができる。また、センサ信号処理回路ユニット 45をセンサユニット 21の近傍に設けたので、歪みセンサ 23とセンサ信号処理回路とを結ぶ配線が簡略化され、その配線作業が容易になるとともに、車軸用軸受以外の場所にセンサ信号処理回路が設けられている場合に比べて、検出系全体をコンパクトにできる。

さらに、センサユニット 21がアウトボード側の転走面 3よりもアウトボード側の位置に配置されているので、外方部材 1の歪みがセンサ取付部材 22に大きく現れる。このセンサ取付部材 22の歪みを、歪センサ 23により測定する。この際、センサ取付部材 22 は外方部材 1におけるセンサ取付部材 22の固定箇所のラジアル方向の変形に従つて変形するが、外方部材 1と比べてセンサ取付部材 22は円弧状であり、かつ切欠部

22cが設けられてこの切欠部 22cの箇所の剛性が低下して、るので、外方部材 1の歪みよりも大きな歪みがセンサ取付部材 22に現れる。このため、外方部材 1のわずかな歪みも歪みセンサ 23で正確に検出することができる。

[0077] 歪みセンサ 23の出力信号をセンサ信号処理回路ユニット 45のセンサ信号処理回路で処理することにより、車軸用軸受に作用する外力等を検出する。荷重の方向や大きさによって歪みの変化が異なるため、予め歪みと荷重の関係を実験ゃシミュレ一シヨンにて求めておけば、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力を算出することができる。外力計算手段 40および路面作用力計算手段 41は、それぞれ、このように実験やシミュレーションにより予め求めて設定しておいた歪みと荷重の関係から、歪センサ 23の出力により、車輪用軸受に作用する外力およびタイヤと路面間の作用力をそれぞれ算出する。

[0078] 上記第 14実施形態ではセンサユニット 21およびセンサ信号処理回路ユニット 45を外方部材 1の内周に設けたが、図 40、図 41に示す第 15実施形態のように、外方部材 1の内周面におけるアウトボード側転走面 3と密封手段 7との間に適度なスペースが無い場合には、センサユニット 21およびセンサ信号処理回路ユニット 45を外方部材 1の端面に設けても良い。この場合も、センサユニット 21の近傍にセンサ信号処理回路ユニット 45を設ける。

[0079] 次に、第 16実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受について図 42、図 43を参照しながら説明する。図 42は、この発明の第 16実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。図 43は、センサ信号処理回路ユニット 45の正面図である。前記第 14実施形態のものに加え、さらに、センサ信号処理回路ユニット 45には、車輪用軸受の状態を検出するための各種センサ 32がー体に取付けられている。この各種センサ 32は、回転の加速度を検出する加速度センサ、外方部材 1の振動を検出する振動センサ、軸受空間に水分が存在する力否かを検出する水分検出センサのうちの少なくとも一つとされる。

[0080] 図 44のブロック図に示すように、前記センサ信号処理回路ユニット 45は、外力計算手段 40、路面作用力計算手段 41、軸受予圧量計算手段 42、および異常判定手段 43からなるセンサ信号処理回路に加えて、各種センサ 32を含む。

[0081] 各種センサ 32により、車輪用軸受の状態が検出される。検出された車輪用軸受の状態は、自動車の車両制御や、寿命判定、保守判定等に使用することが出来る。例えば、各種センサ 32として加速度センサを設けた場合、自動車の走行制御に使用できる。振動センサを設けた場合は、振動状況力も軸受寿命の予測や管理が行える。水分検出センサを設けた場合は、密封手段 7,8から軸受空間内に浸入した水分量が検出でき、浸入水分によるグリースの劣化状況がわかる。

[0082] このように、センサ信号処理回路ユニット 45をセンサユニット 21の近傍に設けたので、歪みセンサ 23とセンサ信号処理回路とを結ぶ配線が簡略化され、その配線の配線作業が容易になる。また、車軸用軸受の状態を検出する各種センサ 32 (加速度センサ、振動センサ、および水分検出センサのうちの少なくとも一つ）をセンサ信号処理回路ユニット 45に取付けたので、各種センサ 32とセンサ信号処理回路ユニット 45を結ぶ配線が不要である。し力も、センサ信号処理回路ユニット 45に各種センサ 32 ( 加速度センサ、振動センサ、水分検出センサ）を設けることにより、荷重と車輪用軸受の状態を 1箇所で測定することが可能となる。したがって、車軸用軸受以外にセンサ信号処理回路が設けられている場合に比べて、検出系全体がコンパクトで、配線を簡略にできる。

[0083] さらに、この発明の第 17実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受について図 45を参照しながら説明する。図 45はこの発明の第 17実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受の断面図である。この第 17実施形態では、さらに、センサ信号処理回路ユニット 45に、各種センサとして磁気センサ 32がー体に取付けられている。磁気センサ 32としては、例えばホール効果を利用したホール素子や、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗素子等を用いることができる。

この第 17実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受におけるセンサユニット 21の構造は、図 8 (A) , (B)に示した第 3実施形態のセンサユニット 21と同一の構造である。内方部材 2の外周面における前記磁気センサ 32に対向する位置には、磁気センサ 32に対する被検出部としての磁気エンコーダ 33が取付けられている。磁気センサ 3 2と磁気エンコーダ 33とで回転センサを構成している。磁気エンコーダ 33は、図 46 に示すように、金属製の環状の芯金 33aと、この芯金 33aの表面に円周方向に沿つて設けられたゴム磁石等の多極磁石 33bと力もなる。多極磁石 33bは、円周方向に多極に磁化され、交互に磁極 N, Sが形成されている。多極磁石 33bは、ゴム磁石の他に、プラスチック磁石や焼結磁石であってもよぐまたフェライト材等であってもよい

[0084] 図 47のブロック図に示すように、前記センサ信号処理回路は、外力計算手段 40、路面作用力計算手段 41、軸受予圧量計算手段 42、異常判定手段 43および回転速度計算手段 44からなる。これら各手段の働きにつ!、ては後述する。

[0085] 車輪の回転に伴い内方部材 2が回転すると、内方部材 2に設けられている磁気ェンコーダ 33が磁気センサ 32に対して円周方向に相対的に移動する。この磁気ェンコーダ 33の相対移動により、磁気エンコーダ 33の多極磁石 33bに円周方向に交互に形成されている磁極 N, Sが磁気センサ 32の対向位置を通過するごとに、磁気センサ 32が出力信号を出す。磁気センサ 32の出力信号は、回転速度計算手段 44に逐次送信される。回転速度計算手段 44は、単位時間内の出力信号数をカウントし、それに基づいて車輪の回転速度、言い換えれば車速を算出する。このようにして検出された回転速度は、自動車の車両制御に使用することが出来る。

互いの位相が 180度ではない 2箇所に磁気センサ 32を設けると、回転速度の他に回転方向を検出することができる。 3箇所以上に磁気センサ 32を設けても、回転速度および回転方向を検出することができる。

[0086] この第 17実施形態の磁気エンコーダ 33のように、円周方向に多数の磁極が並んだ多極磁石 (ゴム磁石 33b)を用いると、車輪の回転速度を正確に検出することができるので、特に精度を要する回転センサ、例えばアンチロックブレーキシステム (ABS )に用いる回転センサに適用できる。なお、磁気センサ 32に対する被検出部としての磁気エンコーダは、少なくとも円周方向に一つ以上の磁極が並んで、るものであればよい。

[0087] 磁気センサ 32に対する被検出部としては、磁気エンコーダの他に、図 48に示すような、円周方向に周期的な凹凸が施された磁性体リング力もなる歯車状のパルサリング 35を用いることができる。このパルサリング 35の場合、凹部 35aまたは凸部 35bが磁気センサ 32の対向位置を通過するごとに、磁気センサ 32が出力信号を出す。

[0088] また、図 49に示すように、磁気エンコーダ 33のゴム磁石等 33bに、 1回転を 1周期とする正弦波状に着磁すると、回転側部材の回転角度によって被検出部が磁気センサに対して作用する磁束の大きさが変化するので、絶対角度を検出することができる。なお、図 49 (A)は環状の磁石 33bを直線状に展開して表した図、同図（B)はその着磁状態を示すグラフである。図 50に示すように、パルサリング 35を車輪用軸受の回転中心線に対して偏心させたものとすることによつても、上記と同様の理由により、車輪の絶対角度を検出することが可能になる。

[0089] このように、第 17実施形態に力かるセンサ付車輪用軸受は、固定側部材に取付けられるセンサ取付部材 22に歪みセンサ 23を取付け、同じく固定側部材に取付けられるセンサ信号処理回路ユニット 45に磁気センサ 32を取付けるので、車両にコンパクトに荷重センサおよび回転センサを設置できる。センサ信号処理回路ユニット 45に回転センサとなる磁気センサ 32を設けることにより、荷重と回転の両方を 1箇所で検出することが可能になる。センサ取付部材 22およびセンサ信号処理回路ユニット 45はいずれも固定側部材に取付けられる簡易な部品で形成できるため、これに歪みセンサ 23、磁気センサ 32をそれぞれ個別に取付けることで、量産性に優れたものとでき、コスト低下が図れる。

センサ信号処理回路ユニット 45をセンサユニットの近傍に設けたので、歪みセンサ 23とセンサ信号処理回路 45とを結ぶ配線が簡略化され、その配線の配線作業が容易になる。また、磁気センサ 32をセンサ信号処理回路ユニット 45に取付けたので、磁気センサ 32とセンサ信号処理回路ユニット 45を結ぶ配線が不要である。したがつて、車軸用軸受以外にセンサ信号処理回路が設けられている場合に比べて、検出系全体がコンパクトで、配線を簡略にできる。

[0090] 以上説明した第 1〜第 17実施形態のいずれについても、センサ取付部材 22は車輪用軸受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。

[0091] また、前記各実施形態は、外方部材 1が固定側部材である場合につき説明したが、この発明は、内方部材が固定側部材であるセンサ付車輪用軸受にも適用することができ、その場合、前記センサ取付部材は内方部材の外周または内周となる周面に取付ける。

また、前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も適用するすることができる。また、このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用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。

[0092] 以上述べた本発明の好ましい態様をまとめると、次のとおりである。

[0093] この発明の各実施態様の基本構成となる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、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両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であって、センサ取付部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に取付け、このセンサ取付部材の歪みを測定する複数の歪みセンサを前記センサ取付部材に取付けて、る。前記固定側部材が外方部材である。例えば、外方部材が固定側部材、内方部材が回転側部材の場合、外方部材に前記センサ取付部材を取り付ける。

[0094] [第 1態様群]

この発明の第 1態様群に含まれるセンサ付車輪用軸受は、前記基本構成となるセンサ付車輪用軸受において、前記センサ取付部材は、固定側部材への圧入時に塑性変形しないものである。特に、車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力の予想される最大値においても、前記リング部材は塑性変形せず、または前記固定側部材との間にすき間ができな、ものである。

センサ取付部材が圧入時等に塑性変形せず、また車輪用軸受に作用する外力等の予想される各作用力の最大値においても塑性変形せず、固定側部材との間にすき間ができな、ものであると、固定側部材の変形がセンサ取付部材に正確に伝わり、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。

[0095] 前記固定側部材と前記センサ取付部材との固定には接着剤を併用しても良ぐまたこの固定にボルトを併用しても良い。接着剤またはボルトを併用して固定すると、センサ取付部材と固定側部材との間に隙間が生じることを回避して、固定側部材の変形がより正確にセンサ取付部材に伝わるようにでき、そのため固定側部材の歪みをより精度良く検出することができる。

[0096] 前記車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力が許容値を超えた力否かを判定し、超えたと判定した場合に外部に異常信号を出力する異常判定手段を設けても良い。

このように外力または作用力が許容値を超えた場合に異常信号を出力するようにした場合、自動車の走行姿勢等の制御がより適切に行える。

[0097] [第 2態様群]

この発明の第 2態様群に含まれるセンサ付車輪用軸受は、前記基本構成となるセンサ付車輪用軸受にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、前記固定側部材に対して少なくとも 2 箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置した。

[0098] 前記センサ取付部材の接触固定部のうち第 1の接触固定部が、前記固定側部材に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力によって、固定側部材の他の箇所と比べてラジアル方向に大きく変形する箇所に取付けられている。固定側部材は、円周方向の各部によって、上記外力や作用力によるラジアル方向の変形の程度が異なる。解析結果によると、タイヤと路面との接触点に作用する軸方向力による固定側部材のラジアル方向の変形は、反路面側である真上位置および路面側である真下位置で最も大きくなる。第 1の接触固定部が、上記のような固定側部材における他の箇所と比べてラジアル方向に大きく変形する箇所に取付けられていると、センサ取付部材は、変形の少ない第 2の接触固定部が支点となって、第 1の接触固定部が固定側部材の大きな変形に伴い大きく変形する。そのため、センサ取付部材の歪みセンサの取付部分がより一層大きな歪みを生じることになり、歪みセンサにより、固定側部材の歪みをさらに感度良く検出することができる。

[0099] また、前記接触固定部のうちの第 2の接触固定部は、第 1の接触固定部とは、前記固定側部材に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力によって生じるラジアル方向の歪みの方向が正逆異なる箇所とされて!/、てもよ!/、。

第 2の接触固定部と第 1の接触固定部とが、固定側部材のラジアル方向の歪みの方向が正逆異なる箇所とされていると、両方向の歪みが加算されることになつて、固定側部材の変形がセンサ取付部材により大きく伝わり、より一層大きな歪みを検出して、固定側部材の歪みを感度良く検出することができる。

[0100] 前記センサユニットは複数としても良い。センサユニットが複数であると、固定側部材の複数箇所の歪みが複数の歪みセンサによって検出され、その複数の歪みセンサの出力から車輪に力かる荷重等を検出することになるので、車輪に力かる荷重等の検出精度が向上する。

[0101] 前記センサユニットは、前記固定側部材におけるアウトボード側の転走面よりもァゥトボード側の位置に配置する。解析および試験結果によると、固定側部材のラジアル方向歪みおよび周方向歪みとも、前記外力あるいは作用力等の荷重の正負によって歪みに正負の方向性を持つのは、固定側部材におけるアウトボード側の部分のみであった。したがって、荷重の正負の方向を検出するには、センサユニットを固定側部材におけるアウトボード側の位置に配置することが必要である。

[0102] また、前記センサユニットは前記固定側部材の周面に取付ける。センサユニットは、固定側部材の周面および端面のいずれに取付けても良いが、周面に取付けた場合、センサ取付部材に固定側部材の変形が伝わり易ぐ固定側部材の歪みをより感度良く検出することができる。

[0103] センサユニットを固定側部材の内周側の周面に取付ける場合、前記センサユニットよりもアウトボード側に、前記外方部材と内方部材間の軸受空間を密封する密封手段を設けるものとする。

センサユニットを固定側部材の内周側の周面に取付ける場合に、センサユニットよりもアウトボード側に軸受空間の密封用の密封手段を設けると、センサユニットが泥水等の影響を受けずに済み、またセンサユニット専用の密封手段を設けることが不要となる。

[0104] 車輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと路面間の作用力の予想される最大値にお、て、前記センサ取付部材は塑性変形しな、ものである。

塑性変形が生じると固定側部材の変形がセンサ取付部材に正確に伝わらず、歪み測定に影響を与えるが、前記外力、作用力の予想される最大値において塑性変形しないものであると、固定側部材の変形がセンサ取付部材に正確に伝わり、固定側部材の歪みを精度良く検出することができる。

[0105] [第 3態様群]

この発明の第 3態様群に含まれるセンサ付車輪用軸受は、前記基本構成となるセンサ付車輪用軸受において、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の端部付近に脆弱部を設け、この脆弱部に、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置した。

[0106] 前記脆弱部は、例えば前記固定側部材に円周溝を形成した部分であり、この円周溝内に前記センサユニットを配したものとすると良い。また、前記脆弱部は、前記固定側部材に軸方向溝を形成した部分であり、この軸方向溝内に前記センサユニットを配したものとしても良い。いずれの脆弱部も加工が容易であり、またタイヤ支持に支障をきたすことなく脆弱部の剛性を低下させることができる。脆弱部は、周囲部分よりも剛性が低、と、う要件さえ満たして、れば、特に形状にっ、ては限定しな、ので、円周溝および軸方向溝以外の形状としても良い。

[0107] [第 4態様群]

この発明の第 4態様群に含まれるセンサ付車輪用軸受は、前記基本構成となるセンサ付車輪用軸受にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置したものであり、前記センサ取付部材の前記接触固定部間の部分が、 2枚の平行な平板と両平板を連結する円弧板カゝらなる形状であり、前記切欠部は前記平板に設けられた。

[0108] 前記センサ取付部材がプレス品であり、前記 2枚の平行な平板と両平板を連結する円弧板とがー体であるようにすると、加工工程が少なくて済むので、センサ取付部材をさらに安価に提供することができる。

[0109] 前記センサ取付部材における前記平板の前記切欠部以外の部分に補強材を接合してもよい。前記切欠部以外の部分に補強材を接合すると、切欠部の箇所の剛性は低いままで、センサ取付部材全体の剛性をより一層高めることができる。

[0110] [第 5態様群]

この発明の第 ₅態様群に含まれるセンサ付車輪用軸受は、前記基本構成となるセンサ付車輪用軸受にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材における回転側部材に対向する面に取付け、前記センサユニットに犠牲陽極を設けた。

[0111] 前記犠牲陽極が前記センサ取付部材に設けられた被膜とすることができる。その場合、前記被膜をメツキによって形成するのが良い。

犠牲陽極をセンサ取付部材に設けられた被膜とすると、センサ取付部材が犠牲陽極の被膜で覆われるので、センサ取付部材の腐食を完全に防止することができるとともに、歪みセンサが犠牲陽極で囲まれた状態となるので、歪みセンサの腐食防止に効果的である。被膜をメツキによって形成すれば、被膜の形成が容易である。

[0112] 前記犠牲陽極が亜鉛または亜鉛合金であることが好ましい。亜鉛または亜鉛合金は、イオン化傾向が高ぐ周辺部品が腐食環境に置かれた場合には、まずこの亜鉛または亜鉛合金自体力オンィ匕して溶出することで、その周辺部品のイオンィ匕すなわち溶出を防ぐことができる。したがって、犠牲陽極が亜鉛または亜鉛合金であると、軸受空間に水分や塩分が侵入した場合に、センサユニットが腐食するのを防止するのに効果的である。

[0113] また、この犠牲陽極は、イオン化傾向の高い、すなわち腐食され易い材料で構成すればよぐ使用環境によってはアルミニウムやマグネシウムを使用してもよいし、その合金であってもよい。

また、前記犠牲陽極をバルク材としてもよい。つまり、必ずしもセンサ取付部材を犠牲陽極で完全に被覆する必要はなぐセンサ取付部材の特に箇所を指定しない一部分に犠牲陽極を取付けてもよい。このノレク材としては、例えば亜鉛、亜鉛合金等を使用することができる。

[0114] [第 6態様群] この発明の第 6態様群に含まれるセンサ付車輪用軸受は、前記基本構成となるセンサ付車輪用軸受にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサユニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理する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を設けた。

[0115] 前記センサユニットおよび前記センサ信号処理回路ユニットを前記固定側部材の周面に設けるとよい。場合によっては、前記センサユニットおよび前記センサ信号処理回路ユニットを前記固定側部材の端面に設けてもよい。

センサユニットおよびセンサ信号処理回路ユニットを固定側部材の周面、特に固定側部材の回転側部材と対向する側の周面に設ける場合、外方部材と内方部材間の端部は密封手段で密封されているので、センサユニットおよびセンサ信号処理回路ユニットが密封された軸受空間に配置されることとなり、両ユニットが泥水等の影響を受けずに済む。前記センサユニットおよび前記センサ信号処理回路ユニットを前記固定側部材の端面に設けるようにすれば、軸受空間にセンサユニットおよびセンサ信号処理回路ユニットを設けるだけのスペースが無い場合でも、センサユニットおよびセンサ信号処理回路ユニットを車輪用軸受に無理なく設けることができる。

[0116] 前記センサユニットは、前記固定側部材におけるアウトボード側の転走面よりもァゥトボード側の位置に配置するのが好まし、。

一般的に車輪用軸受は、アウトボード側の転走面よりもアウトボード側に外方部材および内方部材の延長部が延ばされており、その端部間に密封手段が設けられている。このため、固定側部材におけるアウトボード側の転走面よりもアウトボード側の位置にセンサユニットを配置すれば、センサユニットおよびその近傍に位置するセンサ信号処理回路ユニットを密封された軸受空間に設けることができる。また、固定側部材の延長部はそれ以外の箇所に比べて固定側部材の歪みが大きく現れるので、歪みセンサによって歪みを精度良く検出することができる。 [0117] [第 7態様群]

この発明の第 ₇態様群に含まれるセンサ付車輪用軸受は、前記基本構成となるセンサ付車輪用軸受にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサユニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理するセンサ信号処理回路ユニットを設け、このセンサ信号処理回路ユニットに、加速度センサ、振動センサ、および水分検出センサのうちの少なくとも一つを設けた。

[0118] [第 8態様群]

この発明の第 8態様群に含まれるセンサ付車輪用軸受は、前記基本構成となるセンサ付車輪用軸受にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサユニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理するセンサ信号処理回路ユニットを設け、このセンサ信号処理回路ユニットに磁気センサを設け、前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材における前記磁気センサと対向する位置に、磁性体カゝらなる回転検出用の被検出部を設けた。

[0119] 前記磁気センサは、例えば、ホール効果を利用した磁気センサとすることができる。

それ以外に、磁気抵抗効果を利用した磁気センサとしてもよい。

[0120] 前記被検出部は、例えば、少なくとも円周方向に一つ以上の磁極が並ぶ磁気ェンコーダとすることができる。それ以外に、少なくとも円周方向に 1箇所以上の凹凸を持つた形状のものとしてもよ、。

また、前記回転側部材の回転中心軸に対して偏心した形状のものとしてもよい。回転側部材の回転中心軸に対して被検出部を偏心させると、回転側部材の回転角度によって被検出部が磁気センサに対して作用する磁束の大きさが変化するので、絶対角度を検出することができる。

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付のクレーム力定まるこの発明の範囲内のものものと解釈される。

Claims

請求の範囲

[1] 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両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であって、

センサ取付部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の周面に取付け、このセンサ取付部材の歪みを測定する複数の歪みセンサを前記センサ取付部材に取付けたセンサ付車輪用軸受。

[2] 請求項 1にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、前記固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置したセンサ付車輪用軸受。

[3] 請求項 1にお、て、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の端部付近に脆弱部を設け、この脆弱部に、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力もなるセンサユニットを取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置したセンサ付車輪用軸受。

[4] 請求項 1にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを配置したものであり、前記センサ取付部材の前記接触固定部間の部分が、 2枚の平行な平板と両平板を連結する円弧板カゝらなる形状であり、前記切欠部は前記平板に設けられたセンサ付車輪用軸受。

[5] 請求項 1にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材における回転側部材に対向する面に取付け、前記センサユニットに犠牲陽極を設けたセンサ付車輪用軸受。

[6] 請求項 1にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサュニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理する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を設けたセンサ付車輪用軸受。

[7] 請求項 1にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサュニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理するセンサ信号処理回路ュ-ットを設け、このセンサ信号処理回路ユニットに、加速度センサ、振動センサ、および水分検出センサのうちの少なくとも一つを設けたセンサ付車輪用軸受。

[8] 請求項 1にお、て、前記センサ取付部材およびこのセンサ取付部材に取付けた歪みセンサ力なるセンサユニットを、前記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に取付け、前記センサ取付部材は、固定側部材に対して少なくとも 2箇所の接触固定部を有し、隣合う接触固定部の間で少なくとも 1箇所に切欠部を有し、この切欠部に前記歪みセンサを取付けたものであり、前記固定側部材における前記センサュニットの近傍に、前記歪みセンサの出力信号を処理するセンサ信号処理回路ュ-ットを設け、このセンサ信号処理回路ユニットに磁気センサを設け、前記外方部材および内方部材のうちの回転側部材における前記磁気センサと対向する位置に、磁性体力もなる回転検出用の被検出部を設けたセンサ付車輪用軸受。