WO2009098843A1 - センサ付車輪用軸受 - Google Patents

センサ付車輪用軸受 Download PDF

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WO2009098843A1
WO2009098843A1 PCT/JP2009/000293 JP2009000293W WO2009098843A1 WO 2009098843 A1 WO2009098843 A1 WO 2009098843A1 JP 2009000293 W JP2009000293 W JP 2009000293W WO 2009098843 A1 WO2009098843 A1 WO 2009098843A1
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WO
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sensor
load
strain
rotation
wheel bearing
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PCT/JP2009/000293
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English (en)
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Inventor
Takayoshi Ozaki
Hiroshi Isobe
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Ntn Corporation
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Definitions

  • This invention relates to a wheel bearing with a sensor incorporating a load sensor for detecting a load applied to a bearing portion of the wheel.
  • Patent Document 1 As a technique for detecting a load applied to each wheel of an automobile, a sensor-equipped wheel bearing that detects a load by detecting a distortion of an outer diameter surface of a flange portion of an outer ring that is a fixed ring of a wheel bearing has been proposed (for example, Patent Document 1). There has also been proposed a wheel bearing in which a strain gauge is attached to the outer ring of the wheel bearing to detect the strain (for example, Patent Document 2).
  • a sensor unit comprising a strain generating member and a strain sensor attached to the strain generating member is attached to a fixed ring of the bearing, and the strain generating member has at least two contact fixing portions with respect to the fixed ring,
  • a sensor-equipped wheel bearing has been proposed that has at least one notch portion between adjacent contact fixing portions, and the strain sensor is disposed in the notch portion (for example, Patent Document 3).
  • An object of the present invention is to provide a wheel bearing with a sensor capable of accurately detecting a load acting on a wheel bearing or a tire contact surface without being affected by a rolling element.
  • the sensor-equipped wheel bearing according to the present invention is a wheel bearing for rotatably supporting a wheel with respect to a vehicle body, and includes an outer member having a double-row rolling surface formed on an inner periphery, and the rolling surface.
  • the rotation speed of the rotation side member is calculated from the rotation speed
  • the time required for the rolling elements to revolve by the arrangement pitch is calculated from the rotation speed
  • the average value of the output signals of the load detection means at that time is calculated.
  • a load acts between the wheel bearing or the wheel tire and the road surface
  • the load is also applied to the stationary member (for example, the outer member) of the wheel bearing to cause deformation
  • the load detection means applies the load from the deformation.
  • the output signal of the load detection means is affected by the passage of the rolling element as it is, but the averaging processing means averages the output signal, so the influence of the rolling element passage is eliminated.
  • the rotation detecting means may be a sensor for an antilock brake system.
  • the rotation detecting means may be a sensor for an antilock brake system. In the case of this configuration, it is possible to perform the averaging process of the output signal of the load detecting means by the averaging processing means without providing any special rotation detecting means for detecting the rotation of the rotation side member.
  • the load detecting means includes a strain generating member having two or more contact fixing portions fixed in contact with the fixed side member, and the strain generating member attached to the strain generating member.
  • the contact fixing portion may be provided so as to have the same dimension in the axial direction with respect to the outer diameter surface of the fixing side member.
  • the strain generating member may be made of a strip having a uniform width in a planar shape or a thin plate material having a planar shape in a strip shape and having a notch in a side portion. As described above, when the strain generating member is formed of a thin plate material having a planar shape with a uniform width, the strain generating member can be made compact and low cost.
  • the sensor unit may be disposed on the upper surface portion, the lower surface portion, the right surface portion, and the left surface portion of the outer diameter surface of the fixed side member that is in the vertical position and the horizontal position with respect to the tire ground contact surface.
  • loads in a plurality of directions can be estimated. That is, the vertical load Fz and the axial load Fy can be estimated from the output signals of the two sensor units arranged on the upper surface and the lower surface on the outer diameter surface of the fixed side member, and the right side on the outer diameter surface of the fixed side member.
  • the load Fx due to the driving force or braking force can be estimated from the output signals of the two sensor units arranged on the surface portion and the left surface portion.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. It is sectional drawing which shows the other example of installation of a sensor unit. It is explanatory drawing of the influence of rolling element revolution with respect to the output signal of a sensor unit. It is a figure showing combining the sectional view of the bearing for wheels with a sensor concerning a 2nd embodiment of this invention, and the block diagram of the conceptual composition of the detection system. It is an expanded sectional view of the rotation detection means installation part in the wheel bearing with a sensor. It is sectional drawing of the bearing for wheels with a sensor concerning 3rd Embodiment of this invention. It is the front view which looked at the outer member of the wheel bearing with a sensor from the outboard side. It is an expanded sectional view of the sensor unit in the wheel bearing with the sensor. It is explanatory drawing of the hysteresis in the output signal in a prior art example.
  • This embodiment is a third generation inner ring rotating type and is applied to a wheel bearing for driving wheel support.
  • the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.
  • the bearing for this sensor-equipped wheel bearing includes an outer member 1 in which a double row rolling surface 3 is formed on the inner periphery, and rolling facing each of these rolling surfaces 3.
  • the inner member 2 has a surface 4 formed on the outer periphery, and the outer member 1 and the double row rolling elements 5 interposed between the rolling surfaces 3 and 4 of the inner member 2.
  • This wheel bearing is a double-row angular ball bearing type, and the rolling elements 5 are made of balls and are held by a cage 6 for each row.
  • the rolling surfaces 3 and 4 have an arc shape in cross section, and are formed so that the ball contact angle is aligned with the back surface. Both ends of the bearing space between the outer member 1 and the inner member 2 are sealed by a pair of sealing devices 7 and 8, respectively.
  • the outer member 1 is a fixed side member, and has a vehicle body mounting flange 1a attached to a knuckle 16 in a suspension device (not shown) of the vehicle body on the outer periphery, and the whole is an integral part.
  • the flange 1a is provided with bolt holes 14 for attaching a knuckle at a plurality of locations in the circumferential direction.
  • the inner member 2 is a rotating side member, and includes a hub wheel 9 having a hub flange 9a for wheel mounting, and an inner ring 10 fitted to the outer periphery of the end portion on the inboard side of the shaft portion 9b of the hub wheel 9. And become.
  • the hub wheel 9 and the inner ring 10 are formed with the rolling surfaces 4 of the respective rows.
  • An inner ring fitting surface 12 having a small diameter with a step is provided on the outer periphery of the inboard side end of the hub wheel 9, and the inner ring 10 is fitted to the inner ring fitting surface 12.
  • a through hole 11 is provided at the center of the hub wheel 9.
  • the hub flange 9a is provided with press-fitting holes 15 for hub bolts (not shown) at a plurality of locations in the circumferential direction.
  • a cylindrical pilot portion 13 for guiding a wheel and a braking component (not shown) protrudes toward the outboard side.
  • FIG. 2 shows a front view of the outer member 1 of the wheel bearing as viewed from the outboard side.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
  • the vehicle body mounting flange 1 a is a projecting piece 1 aa in which a circumferential portion provided with each bolt hole 14 protrudes to the outer diameter side from the other portion.
  • sensor units 20 are provided on the outer diameter surface of the outer member 1 that is a fixed member.
  • these sensor units 20 are provided on the upper surface portion, the lower surface portion, the right surface portion, and the left surface portion of the outer diameter surface of the outer member 1 that is in the vertical position and the front-rear position with respect to the tire ground contact surface.
  • the sensor unit 20 includes a strain generating member 21 and a strain that is attached to the strain generating member 21 and detects the strain of the strain generating member 21.
  • the sensor 22 is used.
  • the strain generating member 21 is made of an elastically deformable metal such as a steel material and is made of a thin plate material having a thickness of 3 mm or less.
  • the strain generating member 21 is a strip having a uniform plane over the entire length and has notches 21b on both sides of the center. The corner of the notch 21b has an arcuate cross section. Further, the strain generating member 21 has two contact fixing portions 21 a that are fixed to the outer diameter surface of the outer member 1 through spacers 23 at both ends.
  • the strain sensor 22 is affixed to a location where the strain increases with respect to the load in each direction on the strain generating member 21.
  • the location the central portion sandwiched between the notch portions 21b on both sides is selected on the outer surface side of the strain generating member 21, and the strain sensor 22 detects the strain in the circumferential direction around the notch portion 21b.
  • the strain generating member 21 is plastically deformed even in a state in which an assumed maximum force is applied as an external force acting on the outer member 1 that is a fixed member or an acting force acting between the tire and the road surface. It is desirable not to do so. This is because when the plastic deformation occurs, the deformation of the outer member 1 is not transmitted to the sensor unit 20 and affects the measurement of strain.
  • the two contact fixing portions 21a of the strain generating member 21 are located at the same dimension in the axial direction of the outer member 1, and the two contact fixing portions 21a are separated from each other in the circumferential direction.
  • These contact fixing portions 21a are fixed to the outer diameter surface of the outer member 1 by bolts 24 via spacers 23, respectively.
  • Each of the bolts 24 is inserted into a bolt insertion hole 26 of the spacer 23 from a bolt insertion hole 25 provided in the contact fixing portion 21a in the radial direction, and a bolt hole 27 provided in the outer peripheral portion of the outer member 1. Screwed on.
  • the central portion having the notch portion 21b in the strain generating member 21 having a thin plate shape is the outer member 1. It becomes a state away from the outer diameter surface of this, and distortion deformation around the notch 21b becomes easy.
  • an axial position where the contact fixing portion 21a is disposed an axial position that is the periphery of the rolling surface 3 of the outboard side row of the outer member 1 is selected here.
  • the periphery of the rolling surface 3 of the outboard side row is a range from the intermediate position of the rolling surface 3 of the inboard side row and the outboard side row to the formation portion of the rolling surface 3 of the outboard side row. It is.
  • a flat portion 1 b is formed at a location where the spacer 23 is contacted and fixed on the outer diameter surface of the outer member 1.
  • grooves 1 c are provided at two intermediate portions where the two contact fixing portions 21 a of the strain generating member 21 are fixed on the outer diameter surface of the outer member 1.
  • the spacer 23 may be omitted, and the intermediate portion of the two contact fixing portions 21 a where the notch portions 21 b of the strain generating member 21 are located may be separated from the outer diameter surface of the outer member 1.
  • strain sensors 22 can be used.
  • the strain sensor 22 can be composed of a metal foil strain gauge.
  • the distortion generating member 21 is usually fixed by adhesion.
  • the strain sensor 22 can also be formed on the strain generating member 21 with a thick film resistor.
  • a rotation detector 40 is provided as a rotation detection means for detecting the rotation of the inner member 2 at an intermediate position in the axial direction in the bearing.
  • the rotation detector 40 is of a radial type, and a pulsar ring 41 which is a sensor target fitted to the outer periphery of the inner member 2 and a radial direction with respect to the pulsar ring provided on the inner periphery of the external member 1. It is comprised with the magnetic body sensor 42 which faces.
  • the pulsar ring 41 is a multipolar magnet in which the magnetic poles N and S are arranged in the circumferential direction, the pulsar ring 41 has a periodic magnetic change in the circumferential direction, such as a magnetic ring formed by arranging gear-shaped irregularities in the circumferential direction. It may be a thing.
  • the magnetic sensor 42 detects a magnetic change of the pulsar ring 41 that rotates integrally with the inner member 2, and a Hall sensor, MR sensor, MI sensor, or the like is used.
  • the strain sensor 22 of the sensor unit 20 and the magnetic sensor 42 of the rotation detector 40 are connected to the averaging processing means 30.
  • the averaging processing means 30 is means for averaging the output signal of the strain sensor 22. Since the sensor unit 20 is provided at an axial position around the rolling surface 3 on the outboard side row of the outer member 1, the output signal of the strain sensor 22 is an installation portion of the sensor unit 20 as shown in FIG. 6. Is affected by the rolling element 5 passing through the vicinity of. That is, when the rolling element 5 passes the position closest to the strain sensor 22 in the sensor unit 20 as shown in FIGS. 6A and 6B, the amplitude of the output signal of the strain sensor 22 has a peak value, and the rolling element 5 Decreases as the distance from that position increases.
  • the output signal of the strain sensor 22 has an amplitude whose period is the arrangement pitch P of the rolling elements 5 as shown in FIG. ), The waveform changes periodically as indicated by the solid line. Therefore, the averaging processing means 30 averages the amplitude of the output signal during the period in which the rolling elements 5 revolve around the arrangement pitch P as shown by the chain line in FIG. Is solved.
  • the averaging processing by the averaging processing means 30 is performed as follows, for example. First, the rotational speed of the inner member 2 is calculated from the output signal of the magnetic sensor 42 of the rotation detector 40, and the required time T for the rolling elements 5 to revolve in the array pitch P is calculated from the calculated rotational speed. . Within this required time T, an arithmetic average of amplitude values of the output signal of the strain sensor 22 sampled at a predetermined period t is obtained. In this case, the sampling period t is sufficiently shorter than the required time T.
  • An estimation means 31 is provided at the next stage of the averaging processing means 30.
  • the estimation means 31 calculates the force (vertical load Fz, vertical force Fz, acting on the wheel bearing or between the wheel and the road surface (tire contact surface) from the average value of the output signal of the strain sensor 22 obtained by the averaging processing means 30. It is a means for estimating a load Fx and an axial load Fy) that become a driving force and a braking force.
  • the estimation means 30 uses a calculation formula or a table or the like to determine the relationship between the vertical load Fz, the load Fx serving as a driving force or braking force, the axial load Fy, and the output signal (averaged) of the strain sensor 22.
  • the load When a load acts between a wheel bearing or a wheel tire and a road surface, the load is also applied to the outer member 1 which is a fixed member of the wheel bearing, and deformation occurs. Since the two contact fixing portions 21a of the strain generating member 21 having the notch portion 21b in the sensor unit 20 are fixed in contact with the outer member 1, the strain of the outer member 1 is enlarged and transmitted to the strain generating member 21. Then, the distortion is detected with high sensitivity by the distortion sensor 22, and the load can be estimated from the output signal.
  • the vertical load Fz and the axial load Fy can be estimated from the output signals of the two sensor units 20 arranged on the upper surface portion and the lower surface portion of the outer diameter surface of the outer member 1, and
  • the load Fx due to the driving force or the braking force can be estimated from the output signals of the two sensor units 20 arranged on the right surface portion and the left surface portion of the radial surface.
  • the output signal of the strain sensor 22 is directly affected by the passage of the rolling element 5, but the averaging processing means 30 averages the output signal, so that the influence of the passage of the rolling element is eliminated.
  • the estimating means 31 can accurately estimate the loads acting on the wheel bearings and the tires of the wheels and the road surface (vertical load Fz, load Fx serving as driving force and braking force, and axial load Fy).
  • each contact fixing portion 21a of the sensor unit 20 fixed to the outer diameter surface of the outer member 1 which is a fixed member passes through the contact fixing portion 21a.
  • the strain transmitted to the strain generating member 21 is also different.
  • the contact fixing portions 21 a of the sensor unit 20 are provided so as to have the same dimension in the axial direction with respect to the outer diameter surface of the outer member 1, so that strain concentrates on the strain generating member 21. The detection sensitivity is improved accordingly.
  • the strain generating member 21 of the sensor unit 20 is made of a strip having a uniform planar width, or a thin plate material having a planar planar shape and a cutout portion 21b on the side. Therefore, the distortion of the outer member 1 is easily transmitted to the distortion generating member 21, and the distortion is detected with high sensitivity by the distortion sensor 22. Hysteresis generated in the output signal is also reduced, and the load can be estimated with high accuracy. Further, the shape of the strain generating member 21 is also simple, and it can be made compact and low cost.
  • the corner of the notch 21b of the strain generating member 21 has an arcuate cross section, the strain is not concentrated on the corner of the notch 21b, and the possibility of plastic deformation is reduced. Further, since the strain does not concentrate at the corner of the notch 21b, the variation in the strain distribution at the detection portion of the strain generating member 21, that is, the mounting portion of the strain sensor 22, is reduced, and the mounting position of the strain sensor 22 is distorted. The influence on the output signal of the sensor 22 is also reduced. Thereby, the load can be estimated with higher accuracy.
  • the circumferential direction part in which the bolt hole 14 for knuckle attachment was provided in multiple places of the circumferential direction of the vehicle body attachment flange 1a of the outer member 1 which is a fixed side member is outside the other part.
  • the projecting piece 1aa protrudes to the radial side
  • the two contact fixing portions 21a of the strain generating member 21 in the sensor unit 20 are arranged at the center between the adjacent projecting pieces 1aa, which causes the hysteresis.
  • the strain generating member 21 is arranged at a position away from the protruding piece 1aa, and the hysteresis generated in the output signal of the strain sensor 22 is reduced accordingly, and the load can be estimated with higher accuracy.
  • the sensor unit 20 has an axial position around the outboard side rolling surface 3 of the double row rolling surfaces 3 in the outer member 1, that is, a relatively large installation space. Since the tire acting force is transmitted to the outer member 1 via the rolling elements 5 and disposed at a portion having a relatively large deformation amount, the detection sensitivity is improved, and the load can be estimated with higher accuracy.
  • the sensor unit 20 is provided on the upper surface portion and the lower surface portion, and the right surface portion and the left surface portion of the outer diameter surface of the outer member 1 that is a fixed side member, under any load condition.
  • the load can be estimated with high accuracy. That is, when a load in a certain direction increases, a portion where the rolling element 5 and the rolling surface 3 are in contact with each other and a portion which is not in contact appear with a phase difference of 180 degrees. If it is installed with a phase difference, the load applied to the outer member 1 is always transmitted to one of the sensor units 20 via the rolling elements 5, and the load can be detected by the strain sensor 22.
  • the following configuration is not particularly limited. -Number of sensor units 20 installed, number of locations, number of contact fixing parts 21a, strain sensors 22, and notches 21b-Shape, fixing method (adhesion, welding, etc.) of sensor unit 20, orientation (axial direction) Distortion may be detected)
  • FIGS. 7 and 8 show a second embodiment of the present invention.
  • an anti-lock brake system sensor (axle rotation sensor) 40A is used as rotation detection means instead of the radial rotation detector 40 in the first embodiment shown in FIGS. ing.
  • the sensor 40 ⁇ / b> A includes a magnetic encoder 51 shared by the slinger of the sealing device 8 on the inboard side, and a magnetic sensor 52 that faces the magnetic encoder 51 in the axial direction.
  • the magnetic encoder 51 is a multipolar magnet 54 formed by vulcanizing and adhering a rubber magnet to the outward surface of the upright portion 53b of the magnetic encoder core metal 53 having an L-shaped cross section fitted to the outer peripheral surface of the inner member 2. Is provided.
  • the multipolar magnet 54 is an annular member having a plurality of magnetic poles N and S arranged in the circumferential direction.
  • the elastic seal plate 55 is obtained by fixing an elastic body 57 to an annular cored bar 56.
  • the cored bar 56 has an inverted L-shaped cross section facing the magnetic encoder 51 in the axial direction.
  • the elastic body 57 has one side lip 57a whose tip is in contact with the standing plate portion 53b of the magnetic encoder core 53, and two radial lips 57b and 57c whose tip is in contact with the cylindrical portion 53a of the magnetic encoder core 53.
  • the magnetic sensor 52 is attached to the outer member 1 through the metal ring 60.
  • the metal ring 60 has an inverted L-shaped cross section that includes a cylindrical portion 60a that is press-fitted and attached to the outer peripheral surface of the outer member 1, and a flange portion 60b that extends from the inboard side end of the cylindrical portion 60a toward the inner diameter side.
  • the magnetic sensor 52 is provided on the inward surface facing the multipolar magnet 54 of the magnetic encoder 51 of the flange portion 60b in the axial direction.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS.
  • the sensor 40A for the anti-lock brake system is used as the rotation detection means for detecting the rotation of the inner member 2, so that the sensor unit by the averaging processing means 30 is provided without providing any special rotation detection means.
  • An averaging process of 20 output signals can be performed.
  • the sensor unit 20 is configured as follows. Also in this case, the sensor unit 20 includes a strain generating member 21 and a strain sensor 22 that is attached to the strain generating member 21 and detects the strain of the strain generating member 21, as shown in an enlarged sectional view in FIG. .
  • the strain generating member 21 has two contact fixing portions 21a projecting on the inner surface facing the outer diameter surface of the outer member 1 at both ends, and these contact fixing portions 21a are formed on the outer diameter surface of the outer member 1. Fixed in contact.
  • one contact fixing portion 21a is disposed at an axial position around the rolling surface 3 of the outboard side row of the outer member 1, and is located on the outboard side from this position.
  • Another contact fixing portion 21a is arranged at the position, and both the contact fixing portions 21a are arranged at the same phase position in the circumferential direction of the outer member 1. That is, the sensor unit 20 is arranged so that the two contact fixing portions 21a of the distortion generating member 21 are located at the same circumferential direction position of the outer member 1 that is the fixed side member and at positions separated from each other in the axial direction.
  • the outer member 1 is arranged on the outer diameter surface.
  • the periphery of the rolling surface 3 of the outboard side row is a range from the intermediate position of the rolling surface 3 of the inboard side row and the outboard side row to the formation portion of the rolling surface 3 of the outboard side row. It is. Also in this case, in order to stably fix the sensor unit 20 to the outer diameter surface of the outer member 1, the contact fixing portion 21 a of the strain generating member 21 on the outer diameter surface of the outer member 1 is fixed at a location where the sensor unit 20 is fixed. It is desirable to form a flat part. In addition, one notch portion 21 b that opens to the inner surface side is formed in the central portion of the strain generating member 21.
  • the strain sensor 22 is affixed to a location where the strain increases with respect to the load in each direction on the strain generating member 21.
  • the location the position around the notch portion 21b, specifically, the outer surface side of the strain generating member 21 and the back side of the notch portion 21b is selected, and the strain sensor 22 is the notch portion. The distortion around 21b is detected.
  • the two contact fixing portions 21a of the strain generating member 21 are fixed by fastening to the outer diameter surface of the outer member 1 by bolts 47, respectively. Specifically, each of these bolts 47 is inserted into a bolt insertion hole 48 provided in the contact fixing portion 21a in the radial direction and screwed into a bolt hole 49 provided in the outer peripheral portion of the outer member 1. .
  • an adhesive or the like may be used as a fixing method of the contact fixing part 21a. At locations other than the contact fixing portion 21 a of the strain generating member 21, a gap is generated between the outer member 1 and the outer diameter surface.
  • Other configurations are the same as those of the second embodiment shown in FIGS.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 10 showing a front view of the outer member 1 of the wheel bearing as viewed from the outboard side.
  • the two sensor units 20 disposed on the right surface portion and the left surface portion of the outer diameter surface of the outer member 1 are omitted.
  • Other configurations are the same as those of the second embodiment shown in FIGS.

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Abstract

　転動体の影響を受けることなく、車輪にかかる荷重を正確に検出できるセンサ付車輪用軸受を提供する。車輪用軸受は、外方部材１と内方部材２の間に複列の転動体を介在させており、外方部材１と内方部材２のうちの固定側部材に、車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段２０を設け、外方部材１と内方部材２のうち回転側部材の回転を検出する回転検出手段４０を設ける。回転検出手段４０の出力信号から回転側部材の回転速度を算出し、その回転速度から転動体５がその配列ピッチ分公転するのに要する時間を求め、その時間での荷重検出手段２０の出力信号の平均値を算出する平均化処理手段３０を設ける。この平均化処理手段３０の算出値からタイヤ接地面に作用する荷重もしくは車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段３１を設ける。

Description

センサ付車輪用軸受 関連出願
　本願は２００８年２月６日出願の特願２００８－０２５９８９の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
　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、車輪用軸受の固定輪である外輪のフランジ部外径面の歪みを検出することにより荷重を検出する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）。また、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も提案されている（例えば特許文献２）。
　さらに、歪み発生部材およびこの歪み発生部材に取付けた歪みセンサからなるセンサユニットを軸受の固定輪に取付け、前記歪み発生部材は、前記固定輪に対して少なくとも２箇所の接触固定部を有し、隣り合う接触固定部の間で少なくとも１箇所に切欠き部を有し、この切欠き部に前記歪みセンサを配置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３）。
　特許文献３に開示のセンサ付車輪用軸受によると、車両走行に伴い回転輪に荷重が加わったとき、転動体を介して固定輪が変形するので、その変形がセンサユニットに歪みをもたらす。センサユニットに設けられた歪みセンサは、センサユニットの歪みを検出する。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かかる荷重等を検出することができる。
特開２００２－０９８１３８号公報 特表２００３－５３０５６５号公報 特開２００７－０５７２９９号公報
　特許文献１に開示の技術では、固定輪のフランジ部の変形により発生する歪みを検出している。しかし、固定輪のフランジ部の変形には、フランジ面とナックル面の間に、静止摩擦力を超える力が作用した場合に滑りが伴うため、繰返し荷重を印加すると、出力信号にヒステリシスが発生するといった問題がある。
　例えば、車輪用軸受に対してある方向の荷重が大きくなる場合、固定輪フランジ面とナックル面の間は、最初は荷重よりも静止摩擦力の方が大きいため滑らないが、ある大きさを超えると静止摩擦力に打ち勝って滑るようになる。その状態で荷重を小さくしていくと、やはり最初は静止摩擦力により滑らないが、ある大きさになると滑るようになる。その結果、この変形が生じる部分で荷重を推定しようとすると、出力信号に図１２のようなヒステリシスが生じる。ヒステリシスが生じると、検出分解能が低下する。
　また、特許文献２に開示のように、外輪に歪みゲージを貼り付けるのでは、組立性に問題がある。
　また、特許文献３に開示のセンサ付車輪用軸受では、車輪用軸受の転動体がセンサユニットの設置部の近傍を通過する毎にセンサユニットの出力信号の振幅が大きくなる。すなわち、センサユニットの出力信号が転動体の影響を受けた周期的な波形となり、荷重を精度良く検出できない。
　この発明の目的は、転動体の影響を受けることなく、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できるセンサ付車輪用軸受を提供することである。
　この発明のセンサ付車輪用軸受は、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、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、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に設けられ、車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、上記外方部材および内方部材のうちの回転側部材の回転を検出する回転検出手段と、この回転検出手段の出力信号から前記回転側部材の回転速度を算出し、その回転速度から前記転動体がその配列ピッチ分公転するのに要する時間を求め、その時間での前記荷重検出手段の出力信号の平均値を算出する平均化処理手段と、この平均化処理手段の算出値からタイヤ接地面に作用する荷重もしくは車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段とを備えている。
　車輪用軸受や、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（例えば外方部材）にも荷重が印加されて変形が生じ、その変形から荷重検出手段が荷重を検出する。荷重検出手段の出力信号は、そのままでは転動体の通過の影響を受けるが、平均化処理手段がその出力信号を平均化処理するので、転動体通過の影響が解消される。これにより、推定手段では、転動体の影響を受けることなく、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に作用する荷重（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）を精度良く推定できる。
　この発明において、前記回転検出手段がアンチロックブレーキシステム用のセンサであっても良い。この構成の場合、回転側部材の回転を検出するために特別な回転検出手段を設けることなく、平均化処理手段による荷重検出手段の出力信号の平均化処理を行うことができる。
　この発明において、前記荷重検出手段は、前記固定側部材に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する歪みセンサを有するセンサユニットからなり、前記各接触固定部は、前記固定側部材の外径面に対して、軸方向に同寸法となるように設けても良い。この構成の場合、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に荷重が作用して生じる固定側部材の歪みが、センサユニットの歪み発生部材に拡大して伝達されるので、その歪みを歪みセンサで感度良く検出できる。
　この発明において、前記歪み発生部材は、平面概形が均一幅の帯状、または平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有する薄板材からなるものであっても良い。
　このように、平面概形が均一幅の帯状である薄板材で歪み発生部材を構成した場合、歪み発生部材をコンパクトで低コストなものとできる。
　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径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に配置しても良い。この構成の場合、複数方向の荷重を推定することができる。すなわち、固定側部材の外径面における上面部と下面部に配置される２個のセンサユニットの出力信号から垂直方向荷重Ｆz と軸方向荷重Ｆy を推定でき、固定側部材の外径面における右面部と左面部に配置される２個のセンサユニットの出力信号から駆動力や制動力による荷重Ｆx を推定できる。
　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。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。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。
この発明の第１実施形態にかかるセンサ付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。 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３におけるIV－IV線断面図である。 センサユニットの他の設置例を示す断面図である。 センサユニットの出力信号に対する転動体公転の影響の説明図である。 この発明の第２実施形態にかかるセンサ付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図である。 同センサ付車輪用軸受における回転検出手段設置部の拡大断面図である。 この発明の第３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。 同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの拡大断面図である。 従来例での出力信号におけるヒステリシスの説明図である。
符号の説明
１　外方部材
２　内方部材
３，４　転走面
５　転動体
２０　センサユニット（荷重検出手段）
２１　歪み発生部材
２１ａ　接触固定部
２１ｂ　切欠き部
２２　歪みセンサ
３０　平均化処理手段
３１　推定手段
４０　回転検出器（回転検出手段）
４０Ａ　アンチロックブレーキシステム用センサ（回転検出手段）
　この発明の第１実施形態を図１ないし図６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、一対の密封装置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（図示せず）におけるナックル１６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。フランジ１ａには周方向複数箇所にナックル取付用のボルト孔１４が設けられ、インボード側よりナックル１６のボルト挿通孔１７に挿通したナックルボルト１８を前記ボルト孔１４に螺合することにより、車体取付用フランジ１ａがナックル１６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、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。なお、図１は、図２におけるＩ－Ｉ線断面図を示す。前記車体取付用フランジ１ａは、図２のように、各ボルト孔１４が設けられた円周方向部分が他の部分よりも外径側へ突出した突片１ａａとされている。
　固定側部材である外方部材１の外径面には、４個のセンサユニット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の外径面における上面部、下面部、右面部、および左面部に設けられている。
　これらのセンサユニット２０は、図３および図４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の歪みを検出する歪みセンサ２２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３ｍｍ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中央の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の外径面にスペーサ２３を介して接触固定される２つの接触固定部２１ａを両端部に有する。なお、歪み発生部材２１の形状によっては、接触固定部２１ａを２つ以上有するものとしても良い。また、歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂは省略しても良い。歪みセンサ２２は、歪み発生部材２１における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。ここでは、その箇所として、歪み発生部材２１の外面側で両側辺部の切欠き部２１ｂで挟まれる中央部位が選ばれており、歪みセンサ２２は切欠き部２１ｂ周辺の周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２つの接触固定部２１ａが、外方部材１の軸方向に同寸法の位置で、かつ両接触固定部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がそれぞれスペーサ２３を介してボルト２４により外方部材１の外径面に固定される。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ボルト孔２７に螺合させる。このように、スペーサ２３を介して外方部材１の外径面に接触固定部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を有する中央部位が外方部材１の外径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。接触固定部２１ａが配置される軸方向位置として、ここでは外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置が選ばれる。ここでいうアウトボード側列の転走面３の周辺とは、インボード側列およびアウトボード側列の転走面３の中間位置からアウトボード側列の転走面３の形成部までの範囲である。外方部材１の外径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の外径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。
　このほか、図５に断面図で示すように、外方部材１の外径面における前記歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが固定される２箇所の中間部に溝１ｃを設けることで、前記スペーサ２３を省略し、歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂが位置する２つの接触固定部２１ａの中間部位を外方部材１の外径面から離すようにしても良い。
　歪みセンサ２２としては、種々のものを使用することができる。例えば、歪みセンサ２２を金属箔ストレインゲージで構成することができる。その場合、通常、歪み発生部材２１に対しては接着による固定が行なわれる。また、歪みセンサ２２を歪み発生部材２１上に厚膜抵抗体にて形成することもできる。
　前記軸受内における軸方向中間位置には、図１のように、内方部材２の回転を検出する回転検出手段として回転検出器４０が設けられている。この回転検出器４０はラジアル型のものであって、内方部材２の外周に嵌合させたセンサターゲットであるパルサリング４１と、外付部材１の内周に設けられ前記パルサリングに対して径方向に対面する磁性体センサ４２とで構成される。パルサリング４１は、円周方向に磁極Ｎ，Ｓを並べた多極磁石であっても、ギヤ状の凹凸を円周方向に並べて形成した磁性体リング等、周方向に周期的な磁気変化を有するものであっても良い。磁性体センサ４２は、内方部材２と一体に回転する前記パルサリング４１の磁気変化を検出するものであり、ホールセンサ、ＭＲセンサ、ＭＩセンサなどが使用される。
　センサユニット２０の歪みセンサ２２と回転検出器４０の磁性体センサ４２とは平均化処理手段３０に接続される。平均化処理手段３０は、歪みセンサ２２の出力信号を平均化する手段である。
　センサユニット２０は、外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に設けられるので、歪みセンサ２２の出力信号は、図６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。すなわち、図６（Ａ），（Ｂ）のように転動体５がセンサユニット２０における歪みセンサ２２に最も近い位置を通過するとき、歪みセンサ２２の出力信号の振幅はピーク値となり、転動体５がその位置から遠ざかるにつれて低下する。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２２の出力信号は、その振幅が転動体５の配列ピッチＰを周期として図６（Ｃ）に実線で示すように周期的に変化する波形となる。そこで、前記平均化処理手段３０は、転動体５が配列ピッチＰ分を公転する期間での前記出力信号の振幅を図６（Ｃ）に鎖線で示すように平均化して、転動体５の影響を解消する。なお図６（Ａ）では、センサユニット２０として、図５の構成例のものを示している。
　前記平均化処理手段３０による平均化処理は、例えば以下のように行なわれる。先ず、回転検出器４０の磁性体センサ４２の出力信号から内方部材２の回転速度を演算し、演算した回転速度から、転動体５が配列ピッチＰの区間を公転する所要時間Ｔを算出する。この所要時間Ｔ内に、所定の周期ｔでサンプリングした歪みセンサ２２の出力信号の振幅値の相加平均を求める。なお、この場合のサンプリング周期ｔは前記所要時間Ｔに比べて十分短い値とする。
　前記平均化処理手段３０の次段には推定手段３１が設けられる。推定手段３１は、前記平均化処理手段３０で求められた前記歪みセンサ２２の出力信号の平均値から、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 ）を推定する手段である。この推定手段３０は、前記垂直方向荷重Ｆz ，駆動力や制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy と、歪みセンサ２２の出力信号（平均化処理済み）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、平均化処理された歪みセンサ２２の出力信号から前記関係設定手段を用いて作用力（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。前記関係設定手段の設定内容は、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。
　車輪用軸受や、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。センサユニット２０における切欠き部２１ｂを有する歪み発生部材２１の２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、その歪みが歪みセンサ２２で感度良く検出され、その出力信号から荷重を推定できる。ここでは、外方部材１の外径面における上面部と下面部に配置される２個のセンサユニット２０の出力信号から垂直方向荷重Ｆz と軸方向荷重Ｆy を推定でき、外方部材１の外径面における右面部と左面部に配置される２個のセンサユニット２０の出力信号から駆動力や制動力による荷重Ｆx を推定できる。
　この場合、歪みセンサ２２の出力信号は、そのままでは転動体５の通過の影響を受けるが、平均化処理手段３０がその出力信号を平均化処理するので、転動体通過の影響が解消される。これにより、推定手段３１では、車輪用軸受や、車輪のタイヤと路面間に作用する荷重（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 ）を精度良く推定できる。
　固定側部材である外方部材１の外径面に固定されるセンサユニット２０の各接触固定部２１ａの軸方向寸法が異なると、外方部材１の外径面から接触固定部２１ａを介して歪み発生部材２１に伝達される歪みも異なる。この実施形態では、センサユニット２０の各接触固定部２１ａを、外方部材１の外径面に対して軸方向に同寸法となるように設けているので、歪み発生部材２１に歪みが集中しやすくなり、それだけ検出感度が向上する。
　また、この実施形態では、センサユニット２０の歪み発生部材２１は、平面概形が均一幅の帯状、または平面概形が帯状で側辺部に切欠き部２１ｂを有する薄板材からなるものとしているので、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２２で感度良く検出され、その出力信号に生じるヒステリシスも小さくなり、荷重を精度良く推定できる。また、歪み発生部材２１の形状も簡単なものとなり、コンパクトで低コストなものとできる。
　また、歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂの隅部は断面円弧状とされているので、切欠き部２１ｂの隅部に歪みが集中せず、塑性変形する可能性が低くなる。また、切欠き部２１ｂの隅部に歪みが集中しなくなることで、歪み発生部材２１における検出部つまり歪みセンサ２２の取付け部での歪み分布のばらつきが小さくなり、歪みセンサ２２の取付け位置が歪みセンサ２２の出力信号に及ぼす影響も小さくなる。これにより、荷重をさらに精度良く推定できる。
　このセンサ付車輪用軸受から得られた検出荷重を自動車の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、固定側部材である外方部材１の車体取付用フランジ１ａの円周方向複数箇所にナックル取付用のボルト孔１４が設けられた周方向部分が他の部分よりも外径側へ突出した突片１ａａとされるが、前記センサユニット２０における歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａは、隣り合う突片１ａａ間の中央に配置されているので、ヒステリシスの原因となる突片１ａａから離れた位置に歪み発生部材２１が配置されることになり、それだけ歪みセンサ２２の出力信号に生じるヒステリシスが小さくなり、荷重をより精度良く推定できる。
　また、この実施形態では、センサユニット２０を、外方部材１における複列の転走面３のうちのアウトボード側の転走面３の周辺となる軸方向位置、つまり比較的設置スペースが広く、タイヤ作用力が転動体５を介して外方部材１に伝達されて比較的変形量の大きい部位に配置しているので、検出感度が向上し、荷重をより精度良く推定できる。
　また、この実施形態では、固定側部材である外方部材１の外径面の上面部と下面部、および右面部と左面部にセンサユニット２０を設けているので、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５と転走面３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２０を１８０度位相差で設置すれば、どちらかのセンサユニット２０には必ず転動体５を介して外方部材１に印加される荷重が伝達され、その荷重を歪みセンサ２２により検出可能となる。
　なお、この実施形態において、以下の構成については特に限定しない。
　・　センサユニット２０の設置個数、設置場所や、接触固定部２１ａ，歪みセンサ２２，切欠き部２１ｂの数
　・　センサユニット２０の形状、固定方法（接着、溶接など）、固定する向き（軸方向の歪みを検出しても構わない）
　図７および図８は、この発明の第２実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、回転検出手段として、図１～図６に示す第１実施形態におけるラジアル型の回転検出器４０に代えてアンチロックブレーキシステム用のセンサ（車軸回転センサ）４０Ａを用いている。このセンサ４０Ａは、図８に拡大図で示すように、インボード側の密封装置８のスリンガに共用される磁気エンコーダ５１と、この磁気エンコーダ５１に対して軸方向に対面する磁気センサ５２とでなるアキシアル型の回転検出器である。すなわち、密封装置８は、外方部材１および内方部材２にそれぞれ取付けられて互いに対向する環状の弾性シール板５５とスリンガである磁気エンコーダ５１とからなる。磁気エンコーダ５１は、内方部材２の外周面に嵌合する断面Ｌ字状の磁気エンコーダ芯金５３の立板部５３ｂの外向き面に、ゴム磁石を加硫接着してなる多極磁石５４を設けて構成される。多極磁石５４は、円周方向に並ぶ複数の磁極Ｎ，Ｓを有する環状の部材である。弾性シール板５５は、環状の芯金５６に弾性体５７を固定したものである。芯金５６は、前記磁気エンコーダ５１と軸方向に対向する断面逆Ｌ字状とされている。弾性体５７は、先端が前記磁気エンコーダ芯金５３の立板部５３ｂに接する１枚のサイドリップ５７ａと、先端が磁気エンコーダ芯金５３の円筒部５３ａに接する２枚のラジアルリップ５７ｂ，５７ｃとを有する。
　磁気センサ５２は、金属リング６０を介して外方部材１に取付けられる。金属リング６０は、外方部材１の外周面に圧入して取付けられる円筒部６０ａと、この円筒部６０ａのインボード側端から内径側に延びる鍔部６０ｂとでなる断面逆Ｌ字状とされ、その鍔部６０ｂの前記磁気エンコーダ５１の多極磁石５４に対して軸方向に対面する内向き面に磁気センサ５２が設けられている。その他の構成は図１～図６に示した第１実施形態の場合と同様である。
　この実施形態では、内方部材２の回転を検出する回転検出手段としてアンチロックブレーキシステム用のセンサ４０Ａを用いているので、特別な回転検出手段を設けることなく、平均化処理手段３０によるセンサユニット２０の出力信号の平均化処理を行うことができる。
　図９ないし図１１は、この発明の第３実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図７および図８に示す第２実施形態において、センサユニット２０を以下のように構成している。この場合も、センサユニット２０は、図１１に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の歪みを検出する歪みセンサ２２とでなる。歪み発生部材２１は、外方部材１の外径面に対向する内面側に張り出した２つの接触固定部２１ａを両端部に有し、これら接触固定部２１ａで外方部材１の外径面に接触して固定される。２つの接触固定部２１ａのうち、１つの接触固定部２１ａは、外方部材１のアウトボード側列の転走面３の周辺となる軸方向位置に配置され、この位置よりもアウトボード側の位置にもう１つの接触固定部２１ａが配置され、かつこれら両接触固定部２１ａは互いに外方部材１の円周方向における同位相の位置に配置される。つまり、センサユニット２０は、その歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが、固定側部材である外方部材１の同一周方向位置でかつ軸方向に互いに離れた位置となるように、外方部材１の外径面に配置される。ここでいうアウトボード側列の転走面３の周辺とは、インボード側列およびアウトボード側列の転走面３の中間位置からアウトボード側列の転走面３の形成部までの範囲である。この場合も、外方部材１の外径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の外径面における前記歪み発生部材２１の接触固定部２１ａが接触固定される箇所に平坦部を形成するのが望ましい。
　また、歪み発生部材２１の中央部には内面側に開口する１つの切欠き部２１ｂが形成されている。歪みセンサ２２は、歪み発生部材２１における各方向の荷重に対して歪みが大きくなる箇所に貼り付けられる。ここでは、その箇所として、前記切欠き部２１ｂの周辺、具体的には歪み発生部材２１の外面側で切欠き部２１ｂの背面側となる位置が選ばれており、歪みセンサ２２は切欠き部２１ｂ周辺の歪みを検出する。
　歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａは、それぞれボルト４７により外方部材１の外径面へ締結することで固定される。具体的には、これらボルト４７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４８に挿通し、外方部材１の外周部に設けられたボルト孔４９に螺合させる。なお、接触固定部２１ａの固定方法としては、ボルト４７による締結のほか、接着剤などを用いても良い。歪み発生部材２１の接触固定部２１ａ以外の箇所では、外方部材１の外径面との間に隙間が生じている。その他の構成は、図７および図８に示した第２実施形態の場合と同様である。なお、図９は、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図１０におけるIX－IX線断面図である。なお、この実施形態では、外方部材１の外径面における右面部および左面部に配置される２個のセンサユニット２０は省略されている。その他の構成は、図７および図８に示す第２実施形態の場合と同様である。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、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、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

Claims (5)

  1. 　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、
    　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、
    　上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に設けられ、車輪用軸受に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、
    　上記外方部材および内方部材のうちの回転側部材の回転を検出する回転検出手段と、
    　この回転検出手段の出力信号から前記回転側部材の回転速度を算出し、その回転速度から前記転動体がその配列ピッチ分公転するのに要する時間を求め、その時間での前記荷重検出手段の出力信号の平均値を算出する平均化処理手段と、
    　この平均化処理手段の算出値からタイヤ接地面に作用する荷重もしくは車輪用軸受に作用する荷重を推定する推定手段と、
    を備えたセンサ付車輪用軸受。
  2. 　請求項１において、前記回転検出手段がアンチロックブレーキシステム用のセンサであるセンサ付車輪用軸受。
  3. 　請求項１において、前記荷重検出手段は、前記固定側部材に接触して固定される２つ以上の接触固定部を有する歪み発生部材、およびこの歪み発生部材に取付けられてこの歪み発生部材の歪みを検出する歪みセンサを有するセンサユニットからなり、前記各接触固定部は、前記固定側部材の外径面に対して、軸方向に同寸法となるように設けたセンサ付車輪用軸受。
  4. 　請求項３において、前記歪み発生部材は、平面概形が均一幅の帯状、または平面概形が帯状で側辺部に切欠き部を有する薄板材からなるセンサ付車輪用軸受。
  5. 　請求項３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、および左面部に配置したセンサ付車輪用軸受。
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