WO2010044228A1

WO2010044228A1 - センサ付車輪用軸受

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Publication number: WO2010044228A1
Application number: PCT/JP2009/005251
Authority: WO
Inventors: 西川健太郎; 高橋亨; 乗松孝幸; 小野祐志郎; 壹岐健太郎
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2010-04-22
Also published as: EP2341327A1; EP2341327A4; EP2341327B1; CN102187189A; KR20110065523A; KR101574304B1; US20110185823A1; US8567260B2; CN102187189B

Abstract

　どのような荷重条件においても、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)の対向し合う複列の転走面(3),(4)間に転動体(5)を介在させたものである。外方部材(1)と内方部材(2)のうちの固定側部材の外径面に、少なくとも３つ以上のセンサユニット(20)を設ける。センサユニット(20)は、固定側部材の外径面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(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１つ以上の歪みセンサ(22)とからなる。３つ以上のセンサユニット(20)の歪みセンサ(22)の出力信号から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重および車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する荷重推定手段(31),(32)を設ける。

Description

センサ付車輪用軸受

関連出願

　本出願は、２００８年１０月１５日出願の特願２００８－２６６０８０、２００８年１０月２３日出願の特願２００８－２７２６５４、２００８年１２月１０日出願の特願２００８－３１４１６５、特願２００８－３１４１６６、および２００９年２月３日出願の特願２００９－０２２２１６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）。

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６２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、車輪用軸受に作用する上下方向の荷重Ｆz を検出する場合、荷重Ｆz に対する固定輪変形量が小さいため歪み量も小さく、上記した技術では検出感度が低くなり、荷重Ｆz を精度良く検出できない。

　本発明者等は、上記課題を解決するものとして、以下の構成としたセンサ付車輪用軸受を開発した（例えば特許文献３）。このセンサ付車輪用軸受における車輪用軸受は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、上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。上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外径面には、この外径面に接触して固定される２つの接触固定部とこれら２つの接触固定部の間に位置する切欠き部と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１つ以上のセンサユニットを設ける。

　しかし、このような構成の場合、荷重の変化に対してセンサの出力信号の変化が小さく、温度やノイズ等に起因して出力信号に生じるドリフトにより検出誤差が大きくなる。その結果、車輪用軸受に複合荷重（例えばコーナリング力Ｆy と垂直方向荷重Ｆz ）が印加した状態では、各方向の荷重をそれぞれ算出することが困難である。

　そこで、上記構成のセンサ付車輪用軸受において、外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外径面に、円周方向における１８０度の位相差で設置された２つのセンサユニットからなるセンサユニット対を１組以上設け、センサユニット対における２つのセンサユニットの出力信号の差分から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重を推定する径方向荷重推定手段と、センサユニット対における２つのセンサユニットの出力信号の和から車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する軸方向荷重推定手段を設けることも試みた。

　しかし、このセンサ付車輪用軸受では、例えば固定側部材の外径面の上下にセンサユニットを配置したセンサユニット対から、軸方向荷重と垂直方向荷重を推定する場合、駆動力となる荷重（車輪用軸受の前後方向に作用する荷重）が印加されるとその影響を受けて固定側部材全体の変形モードが変化するため、荷重推定誤差が増加する。固定側部材の左右にセンサユニットを配置したセンサユニット対から軸方向荷重と駆動力となる荷重を推定する場合にも同様の影響を受ける。

　また、センサユニットのセンサ出力信号の平均値を用いて出力信号の和と差から軸方向荷重や径方向荷重を推定する場合、温度によるドリフトやヒステリシスの影響により、検出誤差が大きくなる。センサ出力の振幅を用いて出力信号の和と差から荷重を推定する場合、転動体荷重の負荷側しか振幅が生じないため、例えば固定側部材の外径面の上下位置にセンサユニットを配置した場合に荷重を分離することが困難となる。

　この発明の目的は、どのような荷重条件においても、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であって、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外径面に、少なくとも３つ以上のセンサユニットを設け、前記センサユニットは、前記固定側部材の外径面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歪み発生部材の歪みを検出する１つ以上の歪みセンサを有し、前記３つ以上のセンサユニットのセンサの出力信号から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重および車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する荷重推定手段を設けた。
　この場合、前記各センサユニットのセンサの出力信号は、出力信号分離手段により直流成分と交流成分に分離して、前記荷重推定手段に入力してもよい。荷重推定手段は、前記各直流成分および交流成分（振幅値）を変数とし、これら各変数に推定する各方向の荷重ごとに定められる補正係数を乗算してなる一次式から各方向の荷重を推定してもよい。前記補正係数は、実験や解析により予め求められる。前記変数として、前記直流成分と交流成分（振幅値）のほか、前記センサ出力信号の平均値、振幅値、絶対値などのうちの２つ以上を用いても良く、さらにはこれらの値に前記直流成分と交流成分（振幅値）を含めたものの中から２つ以上のものを用いても良い。

　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る。ここではセンサユニットにおける歪み発生部材の２つ以上の接触固定部が、外方部材の外径面に接触固定されているので、外方部材の歪みが歪み発生部材に拡大し伝達され易く、その歪みがセンサで感度良く検出され、荷重を精度良く推定できる。
　また、３つ以上のセンサユニットのセンサの出力信号から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重および車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する荷重推定手段を設けているので、どのような荷重条件においても、径方向荷重（駆動力となる荷重Ｆx や垂直方向荷重Ｆz ）と軸方向荷重Ｆy を感度良く正確に検出することができる。
　とくに、各センサユニットのセンサの出力信号を直流成分と交流成分に分離して前記荷重推定手段に入力する出力信号分離手段を設け、前記各直流成分および交流成分（振幅値）を変数とし、これら各変数に推定する各方向の荷重ごとに定められる補正係数を乗算してなる一次式から各方向の荷重を荷重推定手段で推定するものとすれば、荷重推定手段におけるセンサ出力信号の補正処理を直流成分と交流成分に分けてきめ細かく行うことができて、荷重をより精度良く検出できる。

　この発明において、前記荷重推定手段は、前記３つ以上のセンサユニットのうち２つのセンサユニットのセンサの出力信号の差分から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重を推定する径方向荷重推定手段と、前記３つ以上のセンサユニットのうち２つセンサユニットのセンサの出力信号の和から車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する軸方向荷重推定手段とでなるものとしても良い。

　この発明において、前記３つ以上のセンサユニットのうちの２つのセンサユニットは、タイヤ接地面に対して上下位置となる前記固定側部材の外径面の上面部と下面部とに配置し、前記径方向荷重推定手段は、前記２つのセンサユニットのセンサの出力信号の差分から車輪用軸受に作用する垂直方向荷重を推定するものとしても良い。この構成の場合、垂直方向荷重Ｆz を感度良く正確に検出することができる。

　この発明において、前記３つ以上のセンサユニットのうちの２つのセンサユニットは、タイヤ接地面に対して車両の前後位置となる前記固定側部材の外径面の右面部と左面部とに配置し、前記径方向荷重推定手段は、前記２つのセンサユニットの出力信号の差分から駆動力となる荷重を推定するものとしても良い。この構成の場合、駆動力となる荷重Ｆx を感度良く正確に検出することができる。

　この発明において、前記径方向荷重推定手段は、その推定値を前記軸方向荷重推定手段による推定値により補正する補正手段を有するものとしても良い。
　車輪用軸受の径方向荷重（垂直方向荷重Ｆz や駆動力となる荷重Ｆx ）に対する前記固定側部材の変形量は、軸方向荷重Ｆy に対する変形量と比較して非常に小さいため、軸方向荷重Ｆy の影響を受けやすい。そこで、径方向荷重推定手段による推定値を軸方向荷重による推定値により補正すれば、径方向荷重をより正確に推定することができる。

　この発明において、前記３つ以上のセンサユニットのうちの２つのセンサユニットは、タイヤ接地面に対して上下位置となる前記固定側部材の外径面の上面部と下面部とに配置し、前記２つのセンサユニットのセンサの出力信号の振幅から車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重の方向を判別する軸方向荷重方向判別手段を設けても良い。
　この構成の場合、方向判別のためのセンサを別途設けることなく、軸方向荷重Ｆy の方向を判別することができる。

　この発明において、さらに、車輪用軸受の温度またはその周辺温度に応じて前記センサユニットのセンサ出力信号を補正する温度補正手段を設けても良い。
　軸受回転による発熱や周辺環境などにより車輪用軸受の温度が変化すると、荷重が変化しなくても、センサユニットのセンサ出力信号は熱膨張などにより変動するので、検出された荷重に温度の影響が残る。そこで、車輪用軸受の温度またはその周辺温度に応じてセンサユニットのセンサ出力信号を補正する温度補正手段を設けると、温度による検出誤差を低減できる。

　この発明において、さらに、前記歪み発生部材に取付けられて前記歪みセンサの設置部の温度を検出するセンサ部温度センサと、さらに前記固定側部材における前記センサユニットの近傍の周方向位置に、転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサと、前記センサユニットのセンサの出力信号を前記センサ部温度センサおよび転走面温度センサの出力で補正する温度補正手段とを有し、前記荷重推定手段が前記温度補正手段により補正された信号から、車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定しても良い。前記固定側部材は例えば外方部材であっても良い。前記転走面温度センサを設けるセンサユニットの近傍の周方向位置とは、センサユニットと同じ周方向位置であっても良く、またその近傍であっても良い。
　荷重を推定する荷重推定手段において、センサユニットの歪み発生部材に取付けられてセンサ設置部の温度を検出するセンサ部温度センサ、および固定側部材におけるセンサユニットの近傍の周方向位置に設けられて転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサの出力から、センサユニットのセンサの出力信号を温度補正手段によって補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するようにしているので、軸受内外部の温度差による検出誤差を補正することで、外気温の変化や、荷重変化による軸受内部発熱の変動の影響を低減することが可能となり、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出できる。

　この発明において、前記転走面温度センサの個数を、センサユニットの個数と同数とし、かつ前記固定側部材における各センサユニットの周方向位置と位相を合わせて各転走面温度センサを設けても良い。この構成の場合、各センサユニットに対応した転走面近傍の温度を検出することができることから、前記荷重推定手段による温度補正をより精度良く行うことができ、それだけ荷重の検出精度を向上させることができる。

[規則91に基づく訂正 04.01.2010]　
　この発明において、前記温度補正手段は、前記センサ部温度センサの出力と前記転走面温度センサの出力との差により前記センサユニットのセンサの出力信号を補正するものとし、その補正量は予め作成した前記両温度センサの出力差と補正量との一次近似関係式から決定するものとしても良い。この構成の場合、センサユニットのセンサの出力信号に重畳するオフセット量、つまり固定側部材の内部から表面にかけての温度勾配による熱歪みを十分に低減でき、荷重推定値の精度を向上させることができる。

　この発明において、さらに、前記歪み発生部材に取付けられて前記歪みセンサの設置部の温度を検出する温度センサと、前記センサユニットとこのセンサユニット周辺の外気との間に介在させた断熱材料と、前記センサユニットのセンサ出力信号を前記温度センサの出力で補正する温度補正手段とを有し、前記荷重推定手段が前記温度補正手段により補正された信号から、車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定しても良い。前記固定側部材は例えば外方部材であっても良い。前記断熱材料は、センサユニットを外気に対して遮断するように設けることが好ましいが、別部材、例えば後述のような保護カバーを設ける場合は、保護カバー等の別部材と断熱材料とでセンサユニットを外気に対して遮断するようにしても良い。
　センサユニットの歪み発生部材に歪みセンサの設置部の温度を検出する温度センサを取付け、荷重推定手段では、歪みセンサの出力信号を温度補正手段によって温度センサの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するようにしているので、軸受回転による発熱や周囲環境などにより車輪用軸受の温度が変化した場合に、外方部材とセンサユニットとの線膨張率の差などにより歪みセンサの出力信号に生じる変動を補正することができる。
　この場合に、センサユニットと外気との断熱が不十分であると、外気の状態や歪みセンサの周辺の状態（風量、水分の付着の有無など）によって放熱抵抗が変わるため、外方部材の温度と温度センサの検出した温度とがずれて、前記荷重推定手段での補正により算出される補正値と、実際の温度膨張の状態とがずれ、最終的に荷重推定手段で推定される荷重に誤差が生じる。このセンサ付車輪用軸受では、センサユニットとその周辺の外気との間に断熱材料を介在させたので、外気の状態や水分の付着等に影響されず、上記した外部環境の影響を最小限度に抑えることができて、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出できる。

　この発明において、前記センサユニット、前記センサの出力信号を処理する信号処理用ＩＣ、およびこれらセンサおよび信号処理用ＩＣの配線系を、前記固定側部材の周面に取付けられる円環状の保護カバーの内側に配置し、この保護カバーは、センサユニットの配置部にセンサユニットを露出させる開口する開口部を有し、この開口部を前記断熱材料で密封しても良い。
　この構成の場合は、保護カバーにより、飛び石などの異物の接触等に対してセンサユニットのセンサや配線系等を保護すると共に、センサユニットを外気温や水等の外部環境の影響から最小限度に抑えることができる。

　この発明において、さらに、前記センサの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段と、前記センサの出力信号の振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段と、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段のうちいずれか一方の推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段とを設けても良い。
　センサユニットのセンサの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段と、センサ出力信号の振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段とを設け、これら両荷重推定手段のうちいずれかの推定する荷重値を、車輪回転速度に応じて切り替え選択して出力する選択出力手段を設けているので、車輪が静止あるいは低速状態にあるときには時間平均処理をすることなく求められる平均値から得られる第１の荷重推定手段の推定荷重値を出力することで、検出処理時間を短くできる。また、車輪が通常回転状態にあるときには、センサ出力信号の平均値と振幅値を精度良く演算できるので、振幅値、または平均値と振幅値とから得られる第２の荷重推定手段の推定荷重値を出力することで、推定荷重値の誤差が小さくなり、検出遅延時間も十分小さくなる。
　その結果、車輪にかかる荷重を正確に推定でき、かつ検出した荷重信号を遅延なく出力できる。このため、その荷重信号を利用した車両の制御の応答性や制御性が向上し、より安全性や走行安定性を高めることができる。

　この発明において、車輪回転速度が、設定された下限速度よりも低い場合に、前記選択出力手段は第１の荷重推定手段の推定荷重値を選択して出力するものとしても良い。前記下限速度は、任意に設定した速度で良いが、例えば人が歩く程度の速度までの低速とされる。
　車輪が静止あるいは低速状態では、振幅値を演算するのにセンサ出力信号の１周期分の時間を要し、推定荷重値の出力の時間遅れが大きくなるが、平均値のみから荷重値を演算する第１の荷重推定手段からは検出した荷重信号を遅延なく出力できる。

　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ものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
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。同センサ付車輪用軸受の外方部材外径面の変形モードの一例を示す説明図である。同センサ付車輪用軸受の外方部材外径面の変形モードの他の例を示す説明図である。同センサ付車輪用軸受の外方部材外径面の変形モードのさらに他の例を示す説明図である。同センサ付車輪用軸受におけるセンサユニットの出力信号の波形図である。（Ａ）は外方部材外径面上面部でのセンサ出力信号振幅の最大最小値差と軸方向荷重の方向との関係を示すグラフ、（Ｂ）は同外径面下面部でのセンサ出力信号の振幅の最大最小値差と軸方向荷重の方向との関係を示すグラフである。センサ出力信号の処理を示す説明図である。センサ出力信号と温度の関係を示すグラフである。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。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１７におけるXVIII－XVIII線断面図である。同センサ付車輪用軸受における転走面温度センサの設置部の拡大断面図である。外方部材の内外温度差と歪みセンサ出力との関係を示すグラフである。同センサ付車輪用軸受における転走面温度センサの他の設置例を示す拡大断面図である。（Ａ）は同転走面温度センサの設置例に用いられる温度センサ支持部材の斜視図、（Ｂ）はその部分断面図である。この発明の第４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２５におけるXXVI－XXVI線断面図である。この発明の第５実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の断面図である。図２７におけるXXVIII－XXVIII線断面図である。図２７の外方部材におけるセンサ組立品設置部の拡大断面図である。（Ａ）は円環状保護カバーの正面図、（Ｂ）は同側面図である。（Ａ）は図３０（Ｂ）におけるXXXIA－XXXIA線断面図、（Ｂ）は図３０（Ａ）におけるXXXIB－XXXIB線断面図である。センサ組立品に設置される電子部品の展開図である。（Ａ）はセンサ組立品の正面図、（Ｂ）は同センサ組立品の側面図である。（Ａ）は図３３（Ｂ）におけるXXXIVA－XXXIVA線断面図、（Ｂ）は図３３（Ａ）におけるXXXIVB－XXXIVB線断面図である。（Ａ）はセンサ組立品の閉じ状態を示す正面図、（Ｂ）は同センサ組立品の開放状態を示す正面図である。この発明の第６実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の一部拡大断面図である。この発明の第７実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の一部拡大断面図である。この発明の第８実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の一部拡大断面図である。この発明の第９実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受の一部拡大断面図である。この発明の第１０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のセンサ組立品が設置される軸方向位置におけるセンサユニットが配置される周方向位置の拡大断面図である。シール部材の部分拡大断面図である。この発明の第１１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４５におけるXXXXVI－XXXXVI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。（Ａ）～（Ｃ）は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。センサ出力信号の平均値と振幅値を演算する演算部の回路例のブロック図である。平均値および振幅値から荷重を推定・出力する回路部のブロック図である。この発明の第１応用例にかかる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。この発明の第２応用例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の正面図と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センサユニットの拡大平面図である。図５４におけるXXXXXV－XXXXXV線断面図である。同センサ付車輪用軸受の外方部材外径面の変形モードの一例を示す説明図である。同センサ付車輪用軸受の外方部材外径面の変形モードの他の例を示す説明図である。同センサ付車輪用軸受におけるセンサ出力と垂直方向荷重との関係を示すグラフである。同センサ付車輪用軸受におけるセンサ出力と軸方向荷重との関係を示すグラフである。（Ａ）は温度をパラメータとしたセンサ出力信号と荷重の関係を示すグラフ、（Ｂ）はセンサユニットにおける２つのセンサの出力信号の差分と荷重の関係を示すグラフである。センサユニットの他の構成例を示す平面図である。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。

　この発明の第１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（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には円周方向の複数箇所に車体取付用の雌ねじの切られた取付孔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を前記取付孔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。取付孔１４はボルト挿通孔であっても良く、その場合はナックルボルト１８の締め付け固定にナット（図示せず）が用いられる。
　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、各取付孔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、３つ以上のセンサユニット２０が設けられている。ここでは、２つのセンサユニット２０を１組とするセンサユニット対が２組設けられている。各組のセンサユニット対１９Ａ，１９Ｂの２つのセンサユニット２０は、外方部材１の外径面の円周方向における互いに１８０度の位相差をなす位置に配置される。ここでは、１組のセンサユニット対１９Ａを構成する２つのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して上位置となる外方部材１の外径面における上面部および下面部の２箇所に設けられている。また、他の１組のセンユニット対１９Ｂを構成する２つのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して前後位置となる外方部材１の外径面における右面部と左面部の２箇所に設けられている。
　具体的には、１組のセンサユニット対１９Ａを構成する２つのセンサユニット２０は、図２のように、外方部材１の外径面における上面部の、隣り合う２つの突片１ａａの間の中央部に１つのセンサユニット２０が配置され、外方部材１の外径面における下面部の、隣り合う２つの突片１ａａの間の中央部に他の１つのセンサユニット２０が配置されている。

　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１つの歪みセンサ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の２ｍｍ以下の薄板材からなり、平面概形が帯状で中央の両側辺部に切欠き部２１ｂを有する。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。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。想定される最大の力は、例えば、その力が作用しても車輪用軸受は損傷をせず、その力が除去されると車輪用軸受の正常な機能が復元される範囲で最大の力である。

　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。これにより、センサユニット２０の歪みセンサ２２は、歪み発生部材２１の切欠き部２１ｂ周辺における外方部材円周方向の歪みを検出することになる。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ねじ孔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。

　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。

　各センサユニット２０の歪みセンサ２２は、出力信号分離手段３４を介して径方向荷重推定手段３１と軸方向荷重推定手段３２とにそれぞれ接続される。径方向荷重推定手段３１は、車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重を推定する手段である。軸方向荷重推定手段３２は、車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重（コーナリング力）Ｆy を推定する手段である。ここでは、径方向荷重推定手段３１は、車輪用軸受の上下方向に作用する垂直方向荷重Ｆz と前後方向に作用する駆動力・制動力となる荷重Ｆx とを推定する。

　出力信号分離手段３４は、各センサユニット２０のセンサ出力信号を、直流成分と交流成分に分離して、前記径方向荷重推定手段３１および軸方向荷重推定手段３２に入力する手段である。直流成分は、センサ出力信号をローパスフィルタに通すことで求められる。

　駆動力による荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy 、垂直方向荷重Ｆz を、上記した径方向荷重推定手段３１および軸方向荷重推定手段３２により推定する方法について、以下に説明する。
　駆動力による荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy がゼロの状態で、垂直方向荷重Ｆz が印加された場合、外方部材１の外径面の変形モードは、図５に矢印で示すようになり、外方部材１の外径面の上面部が外径方向へ変形し、下面部が内径方向へ変形する。この実施形態では、センサユニット２０を、その２つの接触固定部２１ａが外方部材１の外径面の同一軸方向位置でかつ周方向に互いに離間した位置となるように配置して、周方向の歪みを検出するようにしている。これにより、前記上面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１は、歪みが大きくなる引っ張り方向に変形し、前記下面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１は、歪みが小さくなる圧縮方向に変形する。これに対して、外方部材１の外径面における右面部および左面部の変形は微小なものとなる。そこで、垂直方向荷重Ｆz の推定では、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たセンサユニット対１９Ａの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の差分が大きな要因となる。

　軸方向荷重Ｆy 、垂直方向荷重Ｆz がゼロの状態で、駆動力による荷重Ｆx が例えば左側に印加された場合にも、外方部材１の外径面の変形モードは、図６に矢印で示すようになり、外方部材１の外径面の左面部が外径方向へ変形し、右面部が内径方向へ変形する。これにより、前記左面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１は、歪みが大きくなる引っ張り方向に変形し、前記右面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１は、歪みが小さくなる圧縮方向に変形する。これに対して、外方部材１の外径面における上面部および下面部の変形は微小なものとなる。そこで、駆動力による荷重Ｆx の推定では、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たセンサユニット対１９Ｂの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の差分が大きな要因となる。

　また、駆動力による荷重Ｆx 、垂直方向荷重Ｆz がゼロの状態で、軸方向荷重Ｆy が印加された場合、外方部材１の外径面の変形モードは、図７に矢印で示すようになり、外方部材１の外径面の上面部および下面部が外径方向へ変形し、右面部および左面部が内径方向へ変形する。これにより、前記上面部および下面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１は、歪みが大きくなる引っ張り方向に変形し、前記右面部および左面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１は、歪みが小さくなる圧縮方向に変形する。そこで、軸方向荷重Ｆy の推定では、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たセンサユニット対１９Ａの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の和が大きな要因となる。

　このように、駆動力による荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy 、垂直方向荷重Ｆz により外方部材１の外径面の変形モードが異なり、さらに上記各荷重が複合的に印加された場合には、それらを合成した変形モードとなる。
　そこで、前記径方向荷重推定手段３１および軸方向荷重推定手段３２では、各荷重Ｆx 、Ｆy 、Ｆz の推定値を、次の行列式から求める。

　同行列式において、Ｓ1 ，Ｓ2 …Ｓn は各センサユニット２０のセンサ出力信号から前記出力信号分離手段３４により分離された各直流成分を示し、ｓ1 ，ｓ2 …ｓn は各センサユニット２０のセンサ出力信号から前記出力信号分離手段３４により分離された各交流成分の振幅値を示す。また、Ｍ1 ，Ｍ2 …Ｍn は前記各直流成分の値を補正する補正係数を示し、ｍ1 ，ｍ2 …ｍn は前記各交流成分の振幅値を補正する補正係数を示す。これらの補正係数は、推定される各荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz ごとに異なる値であり、実験や解析により予め求められ、前記径方向荷重推定手段３１および軸方向荷重推定手段３２における図示しないメモリに記憶される。前記各直流成分、交流成分、補正係数における添字ｎは、センサユニット２０の総数つまりセンサ出力信号の総数を示し、ここではｎは４である。

　すなわち、前記径方向荷重推定手段３１および軸方向荷重推定手段３２では、前記各直流成分および交流成分（振幅値）を変数とし、これら各変数に推定する各方向の荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz ごとに定められる補正係数を乗算してなる一次式から、各方向の荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz を推定する。

　この場合、いずれの荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz を推定するときでも、すべてのセンサユニット２０のセンサ出力信号の直流成分および交流成分（振幅値）が要因として含まれることになる。上記したように、この実施形態では、２つのセンサユニット２０を１組のセンサユニット対１９Ａとして、外方部材１の外径面の上面部と下面部とに配置し、残る２つのセンサユニット２０を他の１組のセンサユニット対１９Ｂとして、外方部材１の外径面の右面部と左面部とに配置していて、荷重に対して図５～図７に示す変形モードが見られる。

　このため、上記行列式に基づき径方向荷重推定手段３１で推定される垂直方向荷重Ｆz 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たセンサユニット対１９Ａの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の差分が大きな要因となる。そこで、この場合の荷重推定では、他の１組のセンサユニット対１９Ｂの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号について無視しても、ほぼ同様の結果を得ることができる。

　また、径方向荷重推定手段３１で推定される駆動力による荷重Ｆx では、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たセンサユニット対１９Ｂの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の差分が大きな要因となる。この場合の荷重推定でも、他の１組のセンサユニット対１９Ａの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号について無視しても、ほぼ同様の結果を得ることができる。

　また、軸方向荷重推定手段３２で推定される軸方向荷重Ｆy 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たセンサユニット対１９Ａの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の和が大きな要因となる。この場合の荷重推定でも、他の１組のセンサユニット対１９Ｂの２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号について無視しても、ほぼ同様の結果を得ることができる。図１０は、センサユニット２０のセンサ出力信号から荷重推定手段（径方向荷重推定手段３１と軸方向荷重推定手段３２）で各荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz が推定されるまでの処理の概略の流れを示す。

　垂直方向荷重Ｆz に限らず車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重（駆動力となる荷重Ｆx を含む）に対する外方部材１の変形量は、軸方向荷重Ｆy に対する変形量と比較して非常に小さいため、軸方向荷重Ｆy の影響を受けやすい。そこで、この実施形態では、上記した推定方法で求められた径方向荷重（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力による荷重Ｆx ）を、軸方向荷重推定手段３２で求めた軸方向荷重Ｆy の推定値で補正する。このように、径方向荷重推定手段３１による推定値を軸方向荷重推定手段３２で求めた軸方向荷重Ｆy の推定値で補正すれば、径方向荷重（垂直方向荷重Ｆz ，駆動力による荷重Ｆx ）を正確に推定できる。径方向荷重推定手段３１は、前記補正処理を行う補正手段４５を有する。

　この実施形態では、センサユニット対１９Ａの２つのセンサユニット２０を、車輪用軸受の固定側部材である外方部材１の外径面のタイヤ接地面に対する上下方向の位置である上面部と下面部とに配置している。しかも、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に配置しているので、車輪用軸受の回転中には、センサユニット２０の歪みセンサ２２の出力信号の振幅に、図８に示す波形図のように周期的な変化が生じる。その理由は、転走面３におけるセンサユニット２０の近傍部位を通過する転動体５の有無によって、センサユニット２０における歪み発生部材２１の変形量が異なり、転動体５の通過周期ごとにセンサ２２の出力信号の振幅がピーク値を持つためである。この振幅は、センサユニット２０の近傍部位を通過する個々の転動体５の荷重によって生じる外方部材１の変形を検出していることになるので、その振幅値は軸方向荷重（モーメント力）Ｆy の大きさによって変化する。

　図９（Ａ）は外方部材１の外径面の上面部に配置されたセンサユニット２０のセンサ出力を示し、図９（Ｂ）は外方部材１の外径面の下面部に配置されたセンサユニット２０のセンサ出力を示している。これらの図において、横軸は軸方向荷重Ｆy を表し、縦軸は外方部材１の歪み量つまりセンサ２２の出力信号の振幅を表し、最大値および最小値は振幅の最大値および最小値を表す。これらの図から、軸方向荷重Ｆy が＋方向の場合、個々の転動体５の荷重は外方部材１の外径面上面部で小さくなり（つまり振幅の最大値と最小値の差が小さくなる）、外方部材１の外径面下面部で大きくなる（つまり振幅の最大値と最小値の差が大きくなる）ことが分かる。これに対して、軸方向荷重Ｆy が－方向の場合には逆に、個々の転動体５の荷重は外方部材１の外径面上面部で大きくなり、外方部材１の外径面下面部で小さくなることが分かる。

　そこで、軸方向荷重方向判別手段３３では、外方部材１の外径面上面部および外径面下面部に配置されたセンサユニット２０のセンサ出力信号の振幅の上記差分を求め、これらの値を比較することで、軸方向荷重Ｆy の方向を判別する。すなわち、外方部材１の外径面上面部のセンサユニット２０のセンサ出力信号の振幅の最大値と最小値の差分が小さいとき、軸方向荷重方向判別手段３３では、軸方向荷重Ｆy の方向が＋方向であると判別する。逆に、外方部材１の外径面上面部のセンサユニット２０のセンサ出力信号の振幅の最大値と最小値の差分が大きいとき、軸方向荷重方向判別手段３３では、軸方向荷重Ｆy の方向が－方向であると判断する。

　図１１は、上記センサユニット２０におけるセンサ出力信号と外方部材１の温度との関係を示すグラフである。同グラフから分かるように、センサ出力信号は温度によってドリフトする。このため、径方向荷重推定手段３１および軸方向荷重推定手段３２で推定される各荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz の検出精度を向上させるためには、センサ出力信号を温度補正する必要がある。そこで、この実施形態では、車輪用軸受の温度または周辺温度に応じてセンサユニット２０のセンサ出力信号を補正する温度補正手段３５が設けられている。図２のように、外方部材１の外径面における各センサユニット２０の設置部の近傍には、外方部材１の外径面温度を検出する温度センサ２９がそれぞれ設けられている。温度センサ２９としては、例えばサーミスタや白金抵抗素子を用いることができる。温度補正手段３５は、前記温度センサ２９の出力信号に基づいて、対応するセンサユニット２０のセンサ出力信号を補正する。したがって、径方向荷重推定手段３１や軸方向荷重推定手段３２には、温度補正手段３５によって補正されたセンサ出力信号が入力される。温度センサ２９は、図３に仮想線で示すように、センサユニット２０における歪み発生部材２１に設けても良い。

　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。前記センサユニット２０を例えば車体取付用フランジ１ａの突片１ａａに設置して、車体取付用フランジ１ａの変形から荷重を推定しようとすると、従来例の説明におけるように出力信号にヒステリシスが生じる。ここでは、センサユニット２０における歪み発生部材２１の２つ以上の接触固定部２１ａが、外方部材１の外径面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、固定側部材である外方部材１の外径面に、３つ以上のセンサユニット２０を設け、これらセンサユニット２０のセンサ出力信号から、車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重（駆動力による荷重Ｆx と垂直方向荷重Ｆz ）および車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重Ｆy を推定する荷重推定手段（径方向荷重推定手段３１と軸方向荷重推定手段３２）を設けているので、多数のセンサを設けることなく、どのような荷重条件においても、径方向荷重Ｆx ，Ｆz と軸方向荷重Ｆy とを感度良く推定することができる。

　とくに、各センサユニット２０のセンサ出力信号を、直流成分と交流成分に分離して、前記荷重推定手段（径方向荷重推定手段３１と軸方向荷重推定手段３２）に入力する出力信号分離手段３４を設け、前記各直流成分および交流成分（振幅値）を変数とし、これら各変数に推定する各方向の荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz ごとに定められる補正係数を乗算してなる一次式から各方向の荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz を荷重推定手段（径方向荷重推定手段３１と軸方向荷重推定手段３２）で推定するものとしているので、荷重推定手段におけるセンサ出力信号の補正処理を直流成分と交流成分に分けてきめ細かく行うことができて、荷重をより精度良く推定できる。

　また、この実施形態では、少なくとも１組のセンサユニット対１９Ａの２つのセンサユニット２０を、タイヤ接地面に対して上下方向の位置となる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とに配置し、このセンサユニット対１９Ａのセンサ出力信号の振幅から前記軸方向荷重Ｆy の方向を判別する軸方向荷重方向判別手段３３を設けているので、方向判別のためのセンサを別途設けることなく、軸方向荷重Ｆy の方向を判別することができる。

　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）を検出するものとしても良い。
　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。

　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（少なくとも３つ以上）、接触固定部２１ａ，センサ２２，切欠き部２１ｂの数、設置場所
　・　センサユニット２０の形状、固定方法（接着、溶接でも良い。スペーサ２３を介さずに、２つの接触固定部２１ａを外方部材１の外径面に直接固定し、その外径面における両接触固定部２１ａの被固定部位間に溝を設けても良い。）、固定する向き（軸方向に向けて固定し、軸方向の歪みを検出しても構わない。）

　図１２ないし図１４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、図１～図１１に示す第１実施形態において、各センサユニット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１４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１～図１１に示した第１実施形態の場合と同様である。なお、図１２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１３におけるXII －XII 線断面図である。

　なお、上記した各実施形態では、センサユニット２０のセンサ出力信号を出力信号分離手段３４で直流成分と交流成分に分離し、これら直流成分と交流成分を補正係数で補正した値により各荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz を推定する場合を示したが、図８に示すように、センサユニット２０のセンサ出力信号の振幅に周期的な変化が生じることから、そのセンサ出力信号の平均値、振幅値、絶対値など各値を求め、これら各値の２つ以上の値を変数として、上記実施形態の場合と同様に補正係数で補正することにより各荷重Ｆx ，Ｆy ，Ｆz を推定するようにしても良い。この場合の各値として、さらに前記直流成分および交流成分（振幅値）を含めても良い。

　この発明の第３実施形態を図１５ないし図２０と共に説明する。図１５ないし図２０において、第１実施形態を示す図１ないし図１１と同一または共通する部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。前述した第１実施形態と比べ、この第３実施形態では、さらに、歪み発生部材２１に取付けられて歪みセンサ２２の設置部の温度を検出するセンサ部温度センサ２８Ａと、固定側部材におけるセンサユニット２０の近傍の周方向位置に、転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサ２８Ｂと、センサユニット２０のセンサの出力信号をセンサ部温度センサ２８Ａおよび転走面温度センサ２８Ｂの出力で補正する温度補正手段３５Ａとを有し、荷重推定手段３０が温度補正手段３５Ａにより補正された信号から、車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する点で異なる。

　図１６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１５は、図１６におけるXV－XV線断面図を示す。これらの図１５、図１６は、それぞれ第１実施形態の図１、図２に対応する。

　図１６に示すように、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、周方向に相互に９０度の位相差をなすように設けられている。

　図１７および図１８に拡大平面図および拡大断面図で示すこれらのセンサユニット２０は、前述第１実施形態を示す図３および図４に対応するものであって、異なる点は、センサ部温度センサ２８Ａの有無のみであり、歪み発生部材２１の形状および構成材料も前述第１実施形態と同様であるので、詳しい説明は省略する。

　固定側部材である前記外方部材１の外周には、前記各センサユニット２０を覆う保護カバー３６が設けられている。この保護カバー３６は、図１５のように軸方向に延びる円筒部３６ａと、この円筒部３６ａのアウトボード側端から内径側に延びる立板部３６ｂとを有する断面Ｌ字状で、外方部材１と同心のリング状部材からなる。保護カバー３６の立片部３６ｂの内径側端を外方部材１の外径面に、また保護カバー３６の円筒部３６ａのインボード側端を外方部材１の車体取付用フランジ１ａのアウトボード側を向く側面にそれぞれ固定することで、外方部材１の外径面に設けられる全てのセンサユニット２０を覆うように、保護カバー３６が外方部材１に取付けられる。保護カバー３６の円筒部３６ａのインボード側端と、外方部材１の外径面との間には隙間が設けられている。保護カバー３６の材質は、プラスチックやゴムであっても良く、また金属製であっても良い。

　また、図１５のように、保護カバー３６で覆われる全てのセンサユニット２０における歪みセンサ２２の信号線３７Ａ、センサ部温度センサ２８Ａの信号線３７Ｂ、および後述する転走面温度センサ２８Ｂの信号線３７Ｃが、保護カバー３６の一箇所から、保護カバー３６と外方部材１の外径面との前記隙間を通って保護カバーの外側に引き出される。例えば図１５の例では、全ての歪みセンサ２２の信号線３７Ａ、全てのセンサ部温度センサ２８Ａの信号線３７Ｂ、および全ての転走面温度センサ２８Ｂの信号線３７Ｃを、保護カバー３６の円筒部３６ａの内周面における周方向の一箇所からインボード側に延ばして、外方部材１の車体取付用フランジ１ａにおける谷部、つまり周方向に隣り合う２つの突片１ａａ（図１６）の中間位置から外部に引き出すようにしている。

　また、図１９に拡大断面図で示すように、固定側部材である外方部材１には、その複列の転走面３のうちアウトボード側列の転走面３の近傍の温度を検出する転走面温度センサ２８Ｂが設けられている。この転走面温度センサ２８Ｂは、外方部材１の外径面に設けられる４つのセンサユニット２０に対応させて４つ設けられる。各転走面温度センサ２８Ｂは、固定側部材である外方部材１におけるセンサユニット２０の近傍の周方向位置に配置される。具体的には、各転走面温度センサ２８Ｂは、外方部材１には、その外径面における前記各センサユニット２０の設置部の近傍から径方向に延びて前記転走面３付近に達する４つの温度センサ埋込用孔４６が設けられ、これら各孔４６内の転走面３に近い底部に前記各転走面温度センサ２８Ｂがそれぞれ埋設される。各孔４６の底部は、これらの孔４６の形成により軸受寿命が低下することのない範囲で、転走面３に近いほど好ましく、例えば、転走面３の焼入れ硬化処理層と未硬化部分との境界付近とされる。これら各転走面温度センサ２８Ｂに接続された信号線３７Ｃは、前記温度センサ埋込用孔４６から対応するセンサユニット２０を経て、他の信号線３７Ａ，３７Ｂと共に、上記したように前記保護カバー３６から外部に引き出される。

　センサユニット２０の歪みセンサ２２、センサ部温度センサ２８Ａ、および転走面温度センサ２８Ｂは、温度補正手段３５Ａを介して荷重推定手段３０に接続される。荷重推定手段３０は、歪みセンサ２２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 ，駆動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する。温度補正手段３５Ａは前記センサ部温度センサ２８Ａおよび前記転走面温度センサ２８Ｂの出力で前記歪みセンサ２２の出力信号を補正する。荷重推定手段３０では、前記温度補正手段３５Ａで補正した歪みセンサ２２の出力信号から、前記垂直方向荷重Ｆz 、駆動力となる荷重Ｆx 、および軸方向荷重Ｆy を推定する。

　歪みセンサ２２の出力信号には温度ドリフト特性があるため、センサユニット２０に設けられたセンサ部温度センサ２８Ａで測定されるセンサユニット２０の温度や外気温で歪みセンサ２の出力信号を補正すれば、温度ドリフト特性による検出誤差を低減することができる。しかし、軸受内部の発熱量や、軸受の外気への放熱状態が変化すると、外方部材１の熱歪み成分が歪みセンサ２２の出力信号に重畳して検出精度を悪化させる。

　そこで、前記温度補正手段３５Ａでは、センサ部温度センサ２８Ａが検出する歪みセンサ２２の設置部の温度Ｔs と、転走面温度センサ２８Ｂが検出する外方部材１の内部温度である転走面３の近傍の温度Ｔi とにより、次のように前記歪みセンサ２２の出力信号を補正する。
　先ず、外方部材１の内外温度差として、ΔＴ＝Ｔi －Ｔs を求める。外方部材１の内外の温度勾配と歪みセンサ２２の出力信号に重畳するオフセット量との関係は、外方部材１の構造などによって決まり、図２０にグラフで示すような比例関係で近似できる。なお、図２０では、センサユニット２０の温度を一定とし、温度差ΔＴ＝０のときの歪みセンサ２２の出力信号をＳ0 としている。
　次に、温度補正手段３５Ａでは、図２０のグラフから係数を求めておいて、前記内外温度差ΔＴを用いて、歪みセンサ２２の出力信号の補正値を、
　補正値＝（歪みセンサ２２の出力）＋（センサ部温度によるオフセットＯ（Ｔs ））＋（温度勾配によるオフセットＧ（ΔＴ））
として求める。ただし、
　Ｏ（Ｔs ）：線膨張の差によるオフセット量＋歪みセンサ２２の温度特性
　Ｇ（ΔＴ）：温度勾配によるオフセット量

　荷重推定手段３０は、前記作用力と前記温度補正手段３５Ａで求めた歪みセンサ２２の出力信号の補正値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、入力された補正値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、荷重を精度良く推定できる。
　とくに、センサユニット２０の歪み発生部材２１に歪みセンサ２２の設置部の温度を検出するセンサ部温度センサ２８Ａを取付け、外方部材１におけるセンサユニット２０の近傍の周方向位置に、転走面３の近傍の温度Ｔｉを検出する転走面温度センサ２８Ｂを設け、荷重推定手段３０では、温度補正手段３５Ａにより、歪みセンサ２２の出力信号をセンサ部温度センサ２８Ａおよび転走面温度センサ２８Ｂの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するようにしているので、外気温の変化や、荷重変化による軸受内部発熱の変動の影響を低減することが可能となり、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出でき、走行中の降雨や外気温の変化があっても荷重検出に影響を受けにくくなる。

　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）を検出するものとしても良い。
　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、高い荷重がかかる条件で走行する場合でも検出精度が悪化することがなく、正確な車両制御により安全性を高めることができる。

　また、この第３実施形態では、センサユニット２０を４つ設け、これらのセンサユニット２０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外方部材１の外径面の上面部、下面部、右面部および左面部に、周方向に互いに９０度の位相差をなすように配置しているので、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３，４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。

　また、この第３実施形態では、前記転走面温度センサ２８Ｂの個数を、センサユニット２０の個数と同数の４つとし、かつ外方部材１における各センサユニット２０の周方向位置と位相を合わせて各転走面温度センサ２８Ｂを設けているので、各センサユニット２０に対応した転走面近傍の温度を検出することができ、前記荷重推定手段３０の温度補正手段３５Ａによる補正をより精度良く行うことができ、最終的に得られる荷重推定値の精度をそれだけ向上させることができる。

　また、この第３実施形態では、前記荷重推定手段３０の温度補正手段３５Ａにより、前記センサ部温度センサ２８Ａの出力と前記転走面温度センサ２８Ｂの出力との差によりセンサユニット２０の歪みセンサ２２の出力信号を補正するものとし、その補正量は予め作成した前記両温度センサ２８Ａ，２８Ｂの出力差と補正量との一次近似関係式（図２０）から決定するものとしているので、歪みセンサ２２の出力信号に重畳しているオフセット量、つまり外方部材１の内部から表面にかけての温度勾配による熱歪みを十分に低減でき、荷重推定値の精度を向上させることができる。

　図２１および図２２（Ａ），（Ｂ）は、前記第３実施形態における転走面温度センサ２８Ｂの他の設置例を示す。この設置例では、固定側部材である外方部材１の複列の転走面３の中間位置において、径方向に貫通する１つの貫通孔６３を設け、この貫通孔６３に転走面温度センサ２８Ｂに接続される信号線３７Ｃを挿通させることにより、転走面温度センサ２８Ｂを外方部材１の転走面３の近傍に配置している。転走面温度センサ２８Ｂの信号線３７Ｃがセンサユニット２０を経て、歪みセンサ２２の信号線３７Ａやセンサ部温度センサ２８Ａの信号線３７Ｂと共に、保護カバー３６の一箇所から外部に引き出される。

　外方部材１の内径面における前記転走面温度センサ２８Ｂで温度検出される転走面３の近傍には、図２２（Ａ）に示すリング状の温度センサ支持部材３９が圧入嵌合され、この温度センサ支持部材３９に転走面温度センサ２８Ｂが埋設される。温度センサ支持部材３９は、図２２（Ｂ）に部分断面図で示すように、その内径面の一部に凹陥部３９ａが設けられ、この凹陥部３９ａに転走面温度センサ２８Ｂの配線を形成したフレキシブル基板４０が設けられ、このフレキシブル基板４０に転走面温度センサ２８Ｂが実装される。図２２（Ａ）では、温度センサ支持部材３９の一箇所の凹陥部３９ａに転走面温度センサ２８Ｂを設けた例を示しているが、各センサユニット２０の設置部に対応する周方向の各位置に分けて４つの転走面温度センサ２８Ｂを設けても良い。各位置での転走面温度を測定することで、より精度良く温度補正が可能となる。各転走面温度センサ２８Ｂの信号線３７Ｃは１つの貫通孔６３を挿通して外方部材１の外周側に引き出され、貫通孔６３はシール部材４１により密封される。

　この転走面温度センサ２８Ｂの設置例では、外方部材１の複列の転走面３の中間位置において径方向に貫通する貫通孔６３を設け、この貫通孔６３に挿通される信号線３７Ｃに接続された転走面温度センサ２８Ｂを転走面３近傍に設けたため、外方部材１の内径面の転走面３の近傍に転走面温度センサ２８Ｂを容易に設置できる。

　また、外方部材１の転走面３が形成される内径面にリング状の温度センサ支持部材３９を嵌合させ、この温度センサ支持部材３９に転走面温度センサ２８Ｂを埋設しているので、転走面温度センサ２８Ｂの固定や位置合わせ作業を簡単に行うことができる。

　また、温度センサ支持部材３９の内部に、転走面温度センサ２８Ｂの実装および配線のためのフレキシブル基板４０を設けているので、フレキシブル基板４０を利用して温度センサ支持部材３９内部での転走面温度センサ２８Ｂの配線処理を行なうことができ、配線処理が容易で、構成がコンパクトになり、断線などの発生も解消できる。また、複数の転走面温度センサ２８Ｂを配置する場合でも、配線・固定作業を簡単に行うことができる。

　また、転走面温度センサ２８Ｂを複数個設け、これらの転走面温度センサ２８Ｂに接続される信号線３７Ｃを１つの貫通孔６３に挿通して、この貫通孔６３をシール部材４１で密封しているので、配線処理が容易となり、貫通孔６３を介して外方部材１の内部に水分が浸入するのを防止できる。

　この発明の第４実施形態を図２３ないし図２６と共に説明する。図２３ないし図２６において、前述第１実施形態を示す図１ないし図１１と同一または共通する部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。この実施形態は、前述した第１実施形態と比べ、さらに、歪み発生部材２１に取付けられて歪みセンサ２２の設置部の温度を検出する温度センサであるセンサ部温度センサ２８Ａと、センサユニット２０とこのセンサユニット２０周辺の外気との間に介在させた断熱材料４４と、前記センサユニット２０のセンサ出力信号をセンサ部温度センサ２８Ａの出力で補正する温度補正手段３５Ｂを有し、荷重推定手段３０が温度補正手段３５Ｂにより補正された信号から、車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する点で異なる。

　図２４に示すように、固定側部材である外方部材１の外径面には、３つ以上のセンサユニット２０が設けられている。ここでは、４つのセンサユニット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、周方向に相互に９０度の位相差をなすように設けられている。ここでは、１組のセンサユニット対を構成する２つのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して上位置となる外方部材１の外径面における上面部および下面部の２箇所に設けられている。また、他の１組のセンユニット対を構成する２つのセンサユニット２０が、タイヤ接地面に対して前後位置となる外方部材１の外径面における右面部と左面部の２箇所に設けられている。

　図２５および図２６に拡大平面図および拡大断面図で示すこれらのセンサユニット２０は、前述第１実施形態を示す図３および図４に対応するものであって、異なる点は、後述する断熱材料４４およびセンサ部温度センサ２８Ａの有無のみであり、歪み発生部材２１の形状および構成材料も前述第１実施形態と同様であるので、詳しい説明は省略する。

　前記センサユニット２０の表面は断熱材料４４で覆われており、これによりセンサユニット２０が外気から遮断されている。断熱材料４４は、センサユニット２０を覆う被覆層として設けられ、センサユニット２０の外方部材１に対する接触面を除く全面を覆っている。ここでの断熱材料４４は、例えばウレタンフォーム、発泡樹脂モールド材、ウレタン系樹脂モールド材、ゴムなどの低熱伝導率の材料である。

　センサユニット２０の歪みセンサ２２およびセンサ部温度センサ２８Ａは、温度補正手段３５Ｂを介して荷重推定手段３０に接続される。荷重推定手段３０は、歪みセンサ２２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 ，駆動力または制動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する。温度補正手段３５Ｂは、前記センサ部温度センサ２８Ａの出力で前記歪みセンサ２２の出力信号を補正する。温度補正手段３５Ｂは、歪みセンサ２２の出力信号を、例えば、温度と補正値または補正結果となる出力信号の関係を設定した演算式やテーブル等（図示せず）に従って補正する。荷重推定手段３０では、前記温度補正手段３５Ｂで補正された歪みセンサ２２の出力信号から、径方向荷重である前記垂直方向荷重Ｆz および駆動力または制動力となる荷重Ｆx と、コーナリング力である軸方向荷重Ｆy とを推定する。

　荷重推定手段３０は、前記作用力と前記温度補正手段３５Ｂで求めた歪みセンサ２２の出力信号の補正値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、入力された補正値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における歪み発生部材２１の２つの接触固定部２１ａが外方部材１の外径面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、荷重を精度良く推定できる。

　また、センサユニット２０の歪み発生部材２１に歪みセンサ２２の設置部の温度を検出するセンサ部温度センサ２８Ａを取付け、荷重推定手段３０では、温度補正手段３５Ｂにより、歪みセンサ２２の出力信号をセンサ部温度センサ２８Ａの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するようにしているので、軸受回転による発熱や周囲環境などにより車輪用軸受の温度が変化した場合に、外方部材１とセンサユニット２０との線膨張率の差などにより歪みセンサ２２の出力信号に生じる変動を補正することができる。この場合に、センサユニット２０と外気との断熱が不十分であると、外気の状態や歪みセンサ２２の周辺の状態（風量、水分の付着の有無など）によって放熱抵抗が変わるため、外方部材１の温度とセンサ部温度センサ２８Ａの検出した温度とがずれて、前記温度補正手段３５Ｂで算出される補正値と、実際の温度膨張の状態とがずれ、最終的に荷重推定手段３０で推定される荷重に誤差が生じる。このセンサ付車輪用軸受では、センサユニット２０を断熱材料４４で外気から遮断しているので、上記した外部環境の影響を最小限度に抑えることができて、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出できる。

　また、この実施形態では、センサユニット２０を４つ設け、これらのセンサユニット２０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外方部材１の外径面の上面部、下面部、右面部、および左面部に、周方向に相互に９０度の位相差をなすように配置しているので、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３，４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。

　図２７ないし図３５は、この発明の第５実施形態を示す。この実施形態のセンサ付車輪用軸受は、円環状の保護カバー３６Ａにセンサユニット２０を取付けたものである。センサユニット２０は、図３２に示すように、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、歪み発生部材２１に取付けられて歪みセンサ２２の設置部の温度を検出する温度センサであるセンサ部温度センサ２８Ａとでなる。歪み発生部材２１の前記歪みセンサ２２を挟んで長手方向に離れた２箇所には、センサユニット２０を前記外方部材１の外径面に固定するボルト２４（図２８）の挿通孔２５が設けられている。

　この実施形態でもセンサユニット２０は４つとされ、これらの歪みセンサ２２の出力信号を処理する信号処理用ＩＣ５５、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３７Ｄ（図３２）などの電子部品と共に、図３０（Ａ），（Ｂ）に正面図および側面図で示す円環状の保護カバー３６Ａの内側に配置して、図３３（Ａ），（Ｂ）に正面図および側面図で示す円環状のセンサ組立品３８が構成される。図３２は、保護カバー３６Ａの内側に配置される前記電子部品の展開図を示す。各センサユニット２０間に信号ケーブル３７Ｄが保護カバー３６Ａの溝部６０（図３１）に沿って配線され、その信号ケーブル３７Ｄ途中に信号処理用ＩＣ５５が配置されている。信号ケーブル３７Ｄ車体側への引き出し部３７Ｄａは、保護カバー３６Ａの一箇所から保護カバー３６Ａの外側に引き出される。保護カバー３６Ａの材質は、プラスチックやゴムであっても良く、またステンレススチールなどの金属製であっても良い。

　保護カバー３６Ａは、図３０（Ａ），（Ｂ）のXXXIA－XXXIA線断面図およびXXXIB－XXXIB線断面図を示す図３１（Ａ），（Ｂ）のように、外径面に周方向に沿って延びる溝部６０を有し、その周方向の前記各センサユニット２０の配置部となる４箇所には径方向に貫通する開口部６１がそれぞれ設けられている。これら開口部６１の内径側における周方向に沿う両側縁には、センサユニット２０の歪み発生部材２１が係合する平面状の係合段部６１ａが設けられている。これにより、図３３（Ａ），（Ｂ）のXXXIVA－XXXIVA線断面図およびXXXIVB－XXXIVB線断面図を示す図３４（Ａ），（Ｂ）のように、保護カバー３６Ａの開口部６１に、各センサユニット２０がその歪み発生部材２１を内径側に露出させて設置される。

　前記円環状のセンサ組立品３８は、図３５（Ａ），（Ｂ）のように中央で２分割可能とされている。具体的には、円環状の保護カバー３６Ａが、２つの分割体３６Ａａ，３６Ａｂの各一端をヒンジ６２で開閉可能に連結してなり、そのヒンジ６２を介してセンサ組立品３８の２つの半円弧部が開閉可能とされている。このセンサ組立品３８の開放状態での開口寸法Ｗの最大値は、外方部材１の外径寸法Ｄ（図２８）よりも大きくなるようにされている。これにより、前記センサ組立品３８を、その開口寸法Ｗが最大となる状態に開いて外方部材１の外径面に取付けることができる。

　図２８は、インボード側から見た外方部材１の断面図を示す。外方部材１の外径面の前記センサ組立品３８が取付けられる軸方向位置は全周にわたる円筒研削面とされ、その円筒研削面のうち、前記センサユニット２０の歪み発生部材２１が接触する４箇所、つまり上面部、下面部、右面部および左面部は、図２９に示すように平坦部１ｂとされている。これにより各センサユニット２０の歪み発生部材２１を平坦部１ｂに確実に接触させることができる。また、前記各平坦部１ｂには、前記歪み発生部材２１のボルト挿通孔２５に整合するねじ孔２７（図２８）が設けられている。これにより、外方部材１の外径面にセンサ組立品３８を組み付けた後で、歪み発生部材２１のボルト挿通孔２５に挿通したボルト２４（図２８）を前記ねじ孔２７に螺合させることで、センサユニット２０が外方部材１の外径面に固定され、同時にセンサ組立品３８の全体も固定される。前記平坦部１ｂにおける２つのねじ孔２７で挟まれる中間部には軸方向に延びて溝１ｃ（図２９）が設けられる。これにより、歪み発生部材２１における切欠き部２１ｂが位置する中間部位が平坦部１ｂから離されるので、切欠き部２１ｂの周辺の歪み変形が容易となる。４つのセンサユニット２０は、それらの各歪みセンサ２２が外方部材１の軸方向に対して同寸法となる位置に設けられる。

　第５実施形態を示す図２７における外方部材１のセンサ組立品３８の取付部を拡大して図２９に示す。同図に示すように、外方部材１の外径面にセンサ組立品３８を取付けた後で、センサ組立品３８におけるセンサユニット２０の保護カバー３６Ａからの露出部分が断熱材料４４で覆われ、これによりセンサユニット２０が断熱材料４４により外気から遮断されている。また、センサ組立品３８の他の電子部品（信号処理用ＩＣ５５、信号ケーブル３７Ｄ）の保護カバー３６Ａからの露出部分も、図示しないモールド材で密封される。具体的には、保護カバー３６Ａの溝部６０に全周にわたってモールド材が充填されて、前記電子部品の露出部分が密封される。モールド材は前記断熱材料４４と同じ材料であっても良い。保護カバー３６Ａに十分な強度と耐食性を持たせること、および前記センサユニット２０を外気から遮断する効果を上げる観点から、保護カバー３６Ａの材料としてはステンレススチールが望ましい。

　センサユニット２０の歪みセンサ２２およびセンサ部温度センサ２８Ａは図２３～図２６の第４実施形態における温度補正手段３５Ｂを介して前記信号処理用ＩＣ５５に接続される。信号処理用ＩＣ５５は、歪みセンサ２２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 ，駆動力となる荷重Ｆx ，軸方向荷重Ｆy ）を推定する荷重推定手段（図２３～図２６の第４実施形態における荷重推定手段３０に相当）となるものであって、信号処理回路や補正回路などが含まれる。補正回路は、前記温度補正手段３５Ｂに接続されている。その他の構成は図２３～図２６の第４実施形態の場合と同様である。

　この実施形態の場合も、荷重の推定手段である前記信号処理用ＩＣ５５により、歪みセンサ２２の出力信号を温度補正手段３５Ｂによりセンサ部温度センサ２８Ａの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するようにしているが、センサユニット２０が断熱材料４４で外気から遮断されているので、外方部材１の温度とセンサ部温度センサ２８Ａの検出した温度とのずれが低減され、外部環境の影響を最小限度に抑えることができて、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重を高い精度で安定良く検出できる。

　また、この実施形態では、複数のセンサユニット２０と、歪みセンサ２２の出力信号を処理する信号処理用ＩＣ５５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３７Ｄとを含む電子部品を、円環状の保護カバー３６Ａの内側に配置して円環状のセンサ組立品３８とし、このセンサ組立品３８を外方部材１の外径面に外方部材１と同心に取付けているので、外部環境によりセンサユニット２０を含む電子部品が故障する（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る。また、信号ケーブル３７Ｄの配線処理や歪みセンサ２２の組付けも容易となる。また、保護カバー３６Ａでセンユニット２０を覆う構造であるため、センサユニット２０の保護と外気との断熱をコンパクトな構成で実現することができる。

　また、この実施形態では、センサ組立品３８を、中央で２分割可能としているので、固定側部材である外方部材１の外径面への取付けが容易となり、組立性が向上する。

　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を固定側部材である外方部材１の外径面にボルト２４で直接固定するようにしているので、センサユニット２０を強固に固定でき、荷重負荷時でも固定部に滑りが生じることがなく、それだけ検出精度を向上させることができる。また、センサユニット２０をボルト２４で外方部材１に固定することで、同時にセンサ組立品３８を外方部材１に取付けることができるので、組立性がさらに向上する。

　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の軸方向寸法が異なると、外方部材１の外径面から歪み発生部材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を、それらの各歪みセンサ２２が外方部材１の軸方向に対して同寸法となる位置に設けているので、その軸方向位置を周回する保護カバー３６Ａで複数のセンサユニット２０を含む電子部品を保護することができ、保護カバー３６Ａをコンパクトに構成できる。

　図３６は、この発明の第６実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図２７～図３５（Ａ），（Ｂ）の第５実施形態において、保護カバー３６Ｂを、センサユニット２０の取付用部材に兼用させずに、センサユニット２０を覆う専用部品として設けている。この例では、保護カバー３６Ｂを、外方部材１側の周面が開口した溝形ないしＵ字形の断面形状の円環状部品とし、センサユニット２０を覆って外方部材の外周に嵌合状態に取付けている。図示の例では、保護カバー３６Ｂは、外周壁部と一対の側壁部とでなる溝形の断面形状とされている。センサユニット２０を外気から遮断する断熱材料４４は、保護カバー３６Ｂの内部の全体に充填している。保護カバー３６Ｂの材質は、図２７～３５に示した保護カバー３６Ａと同じく、ステンレススチールが望ましい。その他の構成は、図２７～３５の第５実施形態の場合と同様である。

　図３７は、この発明の第７実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図３６の第６実施形態において、センサユニット２０を外気から遮断する断熱材料４４を、保護カバー３６Ｂの内部の全体に充填せずに、センサユニット２０の表面だけを覆うように設けている。センサユニット２０の表面と保護カバー３６Ｂの外周壁部の内面との間には空気層が形成されている。この空気層は、断熱材料として機能し、前記断熱材料４４と空気層とで２重の断熱材層が構成されることになる。その他の構成は、図３６の第６実施形態の場合と同様である。

　図３８は、この発明の第８実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図３６の第６実施形態において、保護カバー３６Ｂの内部において、センサユニット２０の表面、および外方部材１の外径面のセンサユニット２０の設置部周辺を熱伝導率の高い材料４２で覆うと共に、その上方空間に断熱材料４４を充填している。熱伝導率の高い材料４２としては、熱伝導率の高い材料ほど好ましいが、樹脂材料の平均的な熱伝導率よりも高ければ良く、熱伝導性ペーストやシリコンゴムなどが用いられている。断熱材料４４は、保護カバー３６Ｂの外周壁部の内面に沿って設けられ、断熱材料４４と熱伝導率の高い材料４２との間には空気層４３が形成されている。この空気層４３は、断熱材料４４として機能し、前記断熱材料４４と空気層４３とで２重の断熱材層が構成されることになる。その他の構成は、図３６の第６実施形態の場合と同様である。

　この実施形態では、センサユニット２０の表面、および外方部材１の外径面のセンサユニット２０の設置部周辺を熱伝導率の高い材料４２で覆って、外方部材１の外径面とセンサユニット２０の温度差を低減するようにしているので、外方部材１の温度と温度センサ２８Ａの検出する温度とのずれをさらに小さくすることができ、車輪用軸受やタイヤ接地面に作用する荷重をより高い精度で安定良く検出できる。

　図３９は、この発明の第９実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図３６の第６実施形態において、保護カバー３６Ｂの内部において、センサユニット２０の表面、および外方部材１の外径面のセンサユニット２０の設置部周辺を熱伝導率の高い材料４２で覆うと共に、その上の空間を空気層４３の密封空間とすることで、その空気層４３を前記断熱材料４４に代用している。その他の構成は、図３６の第６実施形態と同様である。

　図４０ないし図４２は、この発明の第１０実施形態を示す。このセンサ付車輪用軸受では、図２７～図３５の第５実施形態において、前記円環状のセンサ組立品３８が、シール部材５０を介して軸受の固定側部材である外方部材１の外径面に外方部材１と同心に取付けられている。シール部材５０は、図４２に一部を拡大断面図で示すように、前記保護カバー３６Ａの内径面に沿うリング状芯金５１と、この芯金５１の両側縁全周にその内径面から外径面にわたって接合した一対のリング状弾性体５２とでなる。このシール部材５０の前記センサ組立品３８におけるセンサユニット２０の配置部と対面する周方向の各位置には、径方向に貫通するセンサユニット露出用開口５３（図４１）がそれぞれ設けられている。これにより、シール部材５０を介してセンサ組立品３８を外方部材１の外径面に取付けた状態で、センサユニット２０をシール部材５０のセンサユニット露出用開口５３から外方部材１の外径面に接触させることができる。

　シール部材５０の芯金５１は耐食性鋼材のプレス成形品からなり、そのリング状弾性体５２が接合される両側縁は、外径側へ拡径する拡径曲げ部５１ａとされている。リング状弾性体５２は内向きの側面に周方向に沿う溝部５２ａを有する断面コ字状とされ、その溝部５２ａを芯金５１の前記拡径曲げ部５１ａに圧入することにより、芯金５１の両側縁にリング状弾性体５２が接合されている。このような接合構造とすることにより、接着剤などを用いることなく、芯金５１の両側縁へリング状弾性体５２を簡単かつ確実に接合できる。

　また、前記円環状のセンサ組立品３８の保護カバー３６Ａの内径面の両側部には、図４１のように前記シール部材５０のリング状弾性体５２と密着する内径側溝部６６が形成されている。センサ組立品３８は、外方部材１の外径面にシール部材５０を圧入嵌合させた後に、前記シール部材５０に重ねて取付けられる。その他の構成は、図２７～図３５の第５実施形態の場合と同様である。

　この実施形態では、シール部材５０を、前記保護カバー３６Ａの内径面に沿うリング状芯金５１と、この芯金５１の両側縁全周にその内径面から外径面にわたって接合した一対のリング状弾性体５２とでなるものとしているので、シール部材５０の両側縁の弾性体５２が外方部材１の外径面と保護カバー３６Ａの内径面との間に挟まれて、保護カバー３６Ａの内部と外部とを弾性体５２で完全に遮断でき、シール部材５０のシール効果を上げることができる。

　この発明の第１１実施形態を図４３ないし図５０と共に説明する。図４３ないし図５０において、第１実施形態を示す図１ないし図１１と同一または共通する部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。この実施形態は、前述した第１実施形態と比べ、さらに、センサの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段５６と、前記センサの出力信号の振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段５７と、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段５６，５７のうちいずれか一方の推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段６５とを設けた点で異なる。

　図４３の外径部材をアウトボード側から見た正面図である図４４に示すように、この実施形態では、タイヤ接地面に対して上下位置および左右位置となる、前記固定側部材である外方部材１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つのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを等配している。
　このように４つのセンサユニット２０Ａ～２０Ｄを配置することで、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。以下の説明では、説明の便宜上、４つのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄのうち、センサユニット２０Ａ，２０Ｂについて説明する。

　これらのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂは、図４５および図４６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つ以上（ここでは２つ）の歪みセンサ２２とでなる。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つ以上（ここでは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１列に並べて配置される。２つの歪みセンサ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。具体的には、歪み発生部材２１の外面側で隣り合う接触固定部２１ａの間に配置される。つまり、図４６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４５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２２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２２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２０Ａ，２０Ｂに伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼすからである。

　このほか、図４７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３つの接触固定部２１ａが固定される３箇所の各中間部に溝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が位置する各部位を外方部材１の外径面から離すようにしても良い。

　センサユニット２０Ａ（２０Ｂ）の２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂは平均値演算部５８と振幅値演算部５９とに接続される。図４９に示すように、平均値演算部５８は加算器からなり、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。振幅値演算部５９は減算器からなり、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、処理回路や計算処理により振幅値Ｂを求める。

　前記平均値演算部５８および振幅値演算部５９は荷重推定手段３０に接続される。荷重推定手段３０は、各センサユニット２０Ａ，２０Ｂのセンサ出力信号から演算される前記平均値Ａおよび振幅値Ｂ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Ｆ（例えば垂直方向荷重Ｆz ）を演算・推定する手段である。この荷重推定手段３０は、前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａを用いて車輪用軸受に作用する荷重Ｆを演算・推定する第１の荷重推定手段５６と、前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の平均値Ａと振幅値Ｂとを用いて車輪用軸受に作用する荷重Ｆを演算・推定する第２の荷重推定手段５７とでなる。

　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。
　前記第１の荷重推定手段５６では、複数のセンサユニット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＝Ｍ１×Ａ　　　……（２）
から荷重Ｆを演算・推定する。

　前記第２の荷重推定手段５７では、前記平均値ベクトルＡおよび振幅値ベクトルＢを入力変数として用い、これらの変数に所定の補正係数Ｍ２，Ｍ３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、荷重推定精度をさらに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、予め試験やシミュレーションで求めておいて設定する。前記第１の荷重推定手段５６および第２の荷重推定手段５７による演算は並行して行なわれる。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の荷重推定手段５７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。

　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２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは、図４８(Ａ)～(Ｃ)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の位置の影響を受ける。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４８（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４８（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として、図４７の構成例のものを示す図４８（Ａ）～（Ｃ）においては、固定側部材である外方部材１の外径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４８(Ａ)～(Ｃ)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。

　図５０のように、前記荷重推定手段３０は次段の選択出力手段６５に接続される。この選択出力手段３３は、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段５６，５７のうちいずれかの推定荷重値を切り替え選択して出力するものである。具体的には、車輪回転速度が所定の下限速度よりも低い場合に、選択出力手段６５は、第１の荷重推定手段５６の推定荷重値を選択して出力するものとしている。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の荷重推定手段５６からの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。

　前記選択出力手段６５には、例えば外部から車輪回転速度の情報が入力され、この情報に基づいて前記切り替え選択が行なわれる。この場合、外部からの車輪回転速度の情報として、車体側からのＡＢＳセンサなどの回転センサ信号を用い、これにより車輪回転速度を推定するようにしても良い。また、車体側の車内通信バスに接続された上位制御装置から、車輪回転速度の情報に代わるものとして、切り替え選択指令を選択出力手段６５が受ける構成としても良い。さらに、車輪回転速度の情報として、前記歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂから転動体５の通過周波数を検出して、車輪回転速度を推定するものとしても良い。

　図４３および図４４に示す第１１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、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２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ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 を精度良く推定できる。配置するセンサユニット２０の個数を増やせば、さらに駆動力や制動力となる荷重Ｆx 、軸方向荷重Ｆy も推定することができる。

　また、図４９のように、センサユニット２０Ａ，２０Ｂに温度センサであるセンサ部温度センサ２８Ａを取付け、このセンサ部温度センサ２８Ａの検出信号により前記センサ出力信号の平均値Ａを補正する温度補正手段３５を設けても良い。
　軸受回転による発熱や周辺環境などにより車輪用軸受の温度が変化すると、荷重が変化しなくても、センサユニット２０Ａ，２０Ｂのセンサ出力信号は熱膨張などにより変動するので、検出された荷重に温度の影響が残る。そこで、車輪用軸受の温度またはその周辺温度に応じてセンサ出力信号の平均値Ａを補正する温度補正手段３５を設けると、温度による検出荷重誤差を低減することができる。

　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２０Ａ（２０Ｂ）における歪み発生部材２１の２つ以上の接触固定部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。

　特に、センサユニット２０の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の和によって求められた平均値Ａを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段５６と、センサ出力信号の振幅値Ｂと前記平均値Ａとを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段５７とを設け、これら両荷重推定手段５６，５７のうちいずれかの推定する荷重値を、車輪回転速度に応じて切り替え選択して出力する選択出力手段６５を設けているので、車輪が静止あるいは低速状態にあるときには時間平均処理をすることなく求められる平均値Ａから得られる第１の荷重推定手段５６の推定荷重値を出力することで、検出処理時間を短くできる。また、車輪が通常回転状態にあるときには、センサ出力信号の平均値Ａと振幅値Ｂを精度良く演算できるので、平均値Ａと振幅値Ｂとから得られる第２の荷重推定手段５７の推定荷重値を出力することで、推定荷重値の誤差が小さくなり、検出遅延時間も十分小さくなる。
　その結果、車輪にかかる荷重を正確に推定でき、かつ検出した荷重信号を遅延なく出力できる。このため、その荷重信号を利用した車両の制御の応答性や制御性が向上し、より安全性や走行安定性を高めることができる。

　以上、歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂについて説明したが、歪みセンサ２２Ｃ，２２Ｄについても歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂと同様の説明が成り立ち、４つの歪みセンサ２２Ａ～２２Ｄがあることで、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 とを推定することができる。

　図５１は、この発明の第１応用例にかかるセンサ付き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って、固定側部材である外方部材１の外径面に２つのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂが設けられている。ここでは、これらのセンサユニット２０Ａ，２０Ｂが、タイヤ接地面に対して上下位置となる外方部材１の外径面における上面部および下面部、にそれぞれ設けられている。他の構成は前述した図４３ないし図５０の第１１実施形態と同様であるため、詳しい説明は省略する。

　この発明の第２応用例を図５２ないし図６１と共に説明する。図５２ないし図６１において、第１実施形態を示す図１ないし図１１と同一または共通する部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。この第２応用例も前述第１応用例と同様、センサユニット２０が２つである。

　第２応用例では、固定側部材である外方部材１の外径面に、２つのセンサユニット２０を１組とするセンサユニット対１９が１組設けられている。これら２つのセンサユニット２０は、外方部材１の外径面の円周方向における１８０度の位相差をなす位置に配置される。このセンサユニット対１９は２組以上設けても良い。ここでは、センサユニット対１９を構成する２つのセンサユニット２０を、タイヤ接地面に対して上位置となる外方部材１の外径面における上面部および下面部の２箇所に設けることで、車輪用軸受に作用する上下方向の荷重（垂直方向荷重）Ｆz を検出するようにしている。具体的には、図５３のように、外方部材１の外径面における上面部の、隣り合う２つの突片１ａａの間の中央部に１つのセンサユニット２０が配置され、外方部材１の外径面における下面部の、隣り合う２つの突片１ａａの間の中央部に他の１つのセンサユニット２０が配置されている。

　これらのセンサユニット２０は、図５４および図５５に拡大平面図および拡大断面図で示すように、互いに平行に設けられた２つの歪み発生部材２１と、これらの歪み発生部材２１にそれぞれ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。

　１つのセンサユニット２０における２つのセンサ歪み２２Ａ，２２Ｂは、図５４のように外方部材１の互いに円周方向の同位相の位置で軸方向に並べて配置される。また、２つのセンサ歪み２２Ａ，２２Ｂのうち、一方のセンサ歪み２２Ｂは、他方の歪みセンサ２２Ａよりもアウトボード側、つまり外方部材１の変形が小さいアウトボード側に配置される。

　センサユニット対１９の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂは、図５３のように径方向荷重推定手段３１Ａと軸方向荷重推定手段３２Ａとにそれぞれ接続される。径方向荷重推定手段３１Ａは、前記２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の差分から、車輪用軸受に作用する径方向荷重（ここでは垂直方向荷重Ｆz ）を推定する手段である。軸方向荷重推定手段３２Ａは、前記２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の和から、車輪用軸受に作用する軸方向荷重（コーナリング力）Ｆy を推定する手段である。

　上記した径方向荷重推定手段３１Ａによる垂直方向荷重Ｆz の推定方法、および軸方向荷重推定手段３２Ａによる軸方向荷重Ｆy の推定方法について、以下に説明する。軸方向荷重Ｆy がゼロの状態で垂直方向荷重Ｆz が印加された場合、外方部材１の外径面の変形モードは、図５６に矢印Ｐ，Ｑで示すようになり、外方部材１の外径面の上面部が外径方向へ変形し、下面部が内径方向へ変形する。この応用例では、センサユニット２０を、その２つの接触固定部２１ａが外方部材１の外径面の同一軸方向位置でかつ周方向に互いに離間した位置となるように配置して、周方向の歪みを検出するようにしている。これにより、前記上面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１は、歪みが大きくなる引っ張り方向に変形し、前記下面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１は、歪みが小さくなる圧縮方向に変形する。それゆえ、このときのセンサユニット対１９の２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号Ａ，Ｂ（図５８に破線のグラフとして示す）の差分をとると、同図に実線のグラフＣとして示すように傾きの大きい出力曲線が得られる。また、２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号Ａ，Ｂの和をとると、同図に別の実線のグラフＤとして示すように傾きの小さい出力曲線が得られる。
　一方、垂直方向荷重Ｆz がゼロの状態で軸方向荷重Ｆy が印加された場合、外方部材１の外径面の変形モードは、図５７に矢印Ｐ，Ｑで示すようになり、外方部材１の外径面の上面部および下面部とも外径方向へ変形する。これにより、前記上面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１も、前記下面部に固定されたセンサユニット２０の歪み発生部材２１も共に、歪みが大きくなる引っ張り方向に変形する。それゆえ、このときのセンサユニット対１９の２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号Ａ，Ｂ（図５９に破線のグラフとして示す）の差分をとると、同図に実線のグラフＣとして示すように傾きの小さい出力曲線が得られる。また、２つのセンサユニット２０の出力信号Ａ，Ｂの和をとると、別の実線のグラフＤとして示すように傾きの大きい出力曲線が得られる。

　このように、垂直方向荷重Ｆz の印加時と軸方向荷重Ｆy の印加時とで、外方部材１の外径面の変形モードが異なることを利用して、径方向荷重推定手段３１Ａによる垂直方向荷重Ｆz の推定、および軸方向荷重推定手段３２Ａによる軸方向荷重Ｆy の推定を、次のように行っている。
　（１）　軸方向荷重推定手段３２Ａ：２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号Ａ，Ｂの和を求め、軸方向荷重（コーナリング力）Ｆy を推定する。この場合、垂直方向荷重Ｆz に対するセンサ出力信号Ａ，Ｂの和の傾きは小さく、軸方向荷重Ｆy の歪み量は垂直方向荷重Ｆz と比べて非常に大きいため、垂直方向荷重Ｆz による変動分はほとんど影響を受けない。
　（２）　径方向荷重推定手段３１Ａ：２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号Ａ，Ｂの差を求め、軸方向荷重推定手段３２Ａで求めた軸方向荷重Ｆy の値で補正して、垂直方向荷重Ｆz を推定する。垂直方向荷重Ｆz に限らず車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重（駆動力となる荷重Ｆx を含む）に対する外方部材１の変形量は、軸方向荷重Ｆy に対する変形量と比較して非常に小さいため、軸方向荷重Ｆy の影響を受けやすい。そこで、上記したように、径方向荷重推定手段３１Ａによる推定値を軸方向荷重推定手段３２Ａで求めた軸方向荷重Ｆy の値で補正すれば、径方向荷重（ここでは垂直方向荷重Ｆz ）を正確に推定できる。径方向荷重推定手段３１Ａは、前記補正処理を行う補正手段４５を有する。例えば、垂直方向荷重Ｆz と歪み量が比例関係にある場合、補正手段４５は軸方向荷重Ｆy の値によりオフセット量や傾きを補正する。

　前記径方向荷重推定手段３１Ａおよび軸方向荷重推定手段３２Ａは、実験や解析により予め求めた図５８および図５９にグラフで示す関係（荷重Ｆz と歪み量（差）、荷重Ｆy と歪み量（和）、荷重Ｆy と歪み量（差）など）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）を有する。これにより、径方向荷重推定手段３１Ａおよび軸方向荷重推定手段３２Ａは、入力された２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号Ａ，Ｂから前記関係設定手段を用いて、垂直方向荷重Ｆz および軸方向荷重Ｆy を推定できる。

　ただし、図５９にＶ字形のグラフで示すように、軸方向荷重Ｆy の正負両方向（アウトボード側の方向とインボード側の方向）において、センサユニット２０の歪み発生部材２１が引っ張り方向に変形する場合、軸方向荷重Ｆy の方向を判別する必要がある。軸方向荷重Ｆy の方向を判別する手段の一例として、ステアリング角センサを用いることもできるが、ここでは、前記センサユニット対１９のセンサユニット２０のセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の振幅から以下のように軸方向荷重Ｆy の方向を判別する軸方向荷重方向判別手段３３Ａを設けている。

　この応用例では、センサユニット対１９の２つのセンサユニット２０を、車輪用軸受の固定側部材である外方部材１の外径面のタイヤ接地面に対する上下方向の位置である上面部と下面部とに配置している。しかも、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に配置しているので、車輪用軸受の回転中には、センサユニット２０の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号の振幅に、第１実施形態で説明した図８に示す波形図と同様の周期的な変化が生じる。その理由は先に述べたので説明を省略する。

　この応用例のセンサ出力は、第１実施形態で説明した図９（Ａ），（Ｂ）と同様の傾向を示すので、その説明は省略する。

　この応用例も、第１実施形態の上記センサユニット２０におけるセンサ出力信号と外方部材１の温度との関係を示す図１１のグラフと同様に、センサ出力信号は温度によってドリフトする。このドリフトは、温度変化によって外方部材１が膨張・収縮することによるものであり、異なる温度の状態で外方部材１に荷重が印加されると、センサユニット２０における２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂは図６０（Ａ）のようになる。すなわち、同じ荷重が印加されたときでも、歪みセンサ２２Ａの出力信号ａは外方部材１の温度が高いとき（温度Ｔ１）の方が低いとき（温度Ｔ２）よりも大きくなり、歪みセンサ２２Ｂの出力信号ｂでも同様の傾向が見られる。

　このため、径方向荷重推定手段３１Ａおよび軸方向荷重推定手段３２Ａで推定される垂直方向荷重Ｆz および軸方向荷重Ｆy の検出精度を向上させるためには、それらにより求められた推定値を温度補正する必要がある。センサユニット２０に温度センサを設置することで前記温度補正を行うことも可能であるが、この場合には、外乱や荷重変化によって急激な温度変化が生じる過渡状態において温度補正の誤差が生じ、検出誤差が大きくなる問題がある。
　そこで、この応用例では、１つのセンサユニット２０における２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの出力信号ａ，ｂの差分に基づき、前記径方向荷重推定手段３１Ａおよび軸方向荷重推定手段３２Ａで推定される垂直方向荷重Ｆz および軸方向荷重Ｆy の温度変化による変動分を補正する推定値用温度補正手段５４を設けている。

　１つのセンサユニット２０における２つの歪みセンサ２２Ａ，２２は、互いに円周方向の同位相の位置に配置され、しかも一方のセンサ２２Ｂは他方の歪みセンサ２２Ａよりもアウトボード側、つまり他方の歪みセンサ２２Ａよりも外方部材１における荷重による変化の少ない位置に配置されているので、図６０（Ｂ）のように歪みセンサ２２Ａの出力信号ａと歪みセンサ２２Ｂの出力信号の差分（ａ－ｂ）を求めると、温度の影響を取り除くことができる。その結果、前記推定値用温度補正手段５４により、径方向荷重推定手段３１Ａおよび軸方向荷重推定手段３２Ａで推定される垂直方向荷重Ｆz および軸方向荷重Ｆy を温度補正することで、検出精度を向上させることができる。

　また、この応用例では、前記推定値用温度補正手段５４とは別に、第１実施形態と同様、センサユニット２０における２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂのそれぞれの出力信号ａ，ｂを、車輪用軸受の温度または周辺温度に応じて補正する温度補正手段３５が設けられている。図５３のように、外方部材１の外径面における各センサユニット２０の設置部の近傍には、第１実施形態と同様、外方部材１の外径面温度を検出する温度センサ２９がそれぞれ設けられている。温度補正手段３５の動作は第１実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。

　この応用例の場合の動作は第１実施形態の場合の説明をそのまま適用できるので、説明を省略する。

　この応用例では、センサユニット２０の歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂを、固定側部材である外方部材１の互いに円周方向の同位相の位置に配置し、その２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂの差分に基づき、外方部材１の温度変化による変形に起因する前記径方向荷重推定手段３１Ａおよび軸方向荷重推定手段３２Ａの推定値（垂直方向荷重Ｆz ，軸方向荷重Ｆy ）の変動分を補正する推定値用温度補正手段５４を設けているので、温度変化の影響を除去して荷重をより精度良く推定できる。

　また、上記したように、車輪用軸受の回転中には、転走面３におけるセンサユニット２０の近傍部位を通過する転動体５の有無によって、センサユニット２０のセンサ出力信号の振幅に、前述した図９（Ａ），（Ｂ）に示す波形図のように周期的な変化が生じる。そこで、検出信号におけるこのピーク値の周期を、例えば径方向荷重推定手段３１Ａで測定することにより、転動体５の通過速度つまり車輪の回転数を検出することも可能となる。このように、出力信号に変動が見られる場合、径方向荷重推定手段３１Ａは、センサユニット対１９の２つのセンサユニット２０のセンサ出力信号の差分を、各出力信号の平均値や振幅から算出することができる。変動が見られない場合は、絶対値より算出することができる。

　また、この応用例では、センサユニット対１９となる２つのセンサユニット２０を、タイヤ接地面に対して上下位置となる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とに配置しているが、これに限らず外方部材１の外径面の左右両面に配置しても良い。この場合には、径方向荷重推定手段３１Ａにより、径方向荷重として車両の前後方向に作用する駆動力・制動力による荷重Ｆx を推定することができる。

　また、この応用例では、２つの歪み発生部材２１にそれぞれ１つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂを取付けて１つのセンサユニット２０を構成したが、例えば図６１のように１つの歪み発生部材２１に２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂを取付けて１つのセンサユニット２０を構成しても良い。２つの歪みセンサ２２Ａ，２２Ｂを外方部材１に対して互いに円周方向の同位相の位置に配置することや、歪み発生部材２１の構成は先の実施形態の場合と同様である。

　また、上記した各実施形態および各応用例では、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車輪用軸受にも適用することができ、その場合、センサユニット２０は内方部材の内周となる周面に設ける。
　また、これらの実施形態および応用例では第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。その場合、内方部材の外周にセンサユニットあるいはセンサ組立品を設ける。

　以上説明したこの発明の実施形態における「少なくとも３つ以上のセンサユニットを設ける」という要件を含まない応用態様について以下に示す。
［態様１］
　態様１にかかるセンサ付き車輪用軸受は、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であって、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外径面に、その固定側部材の円周方向における１８０度の位相差をなす位置に配置された２つのセンサユニットからなるセンサユニット対を少なくとも１組設け、前記センサユニットは、前記固定側部材の外径面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、および固定側部材の互いに円周方向の同位相の位置となるように前記歪み発生部材に取付けられて前記歪み発生部材の歪みを検出する２つ以上のセンサを有し、前記センサユニット対における２つのセンサユニットのセンサの出力信号の差分から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重を推定する径方向荷重推定手段と、前記センサユニット対における２つのセンサユニットのセンサの出力信号の和から車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する軸方向荷重推定手段とを設けている。

［態様２］
　態様２にかかるセンサ付き車輪用軸受は、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であって、上記外方部材および内方部材のうちの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、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センサ、および前記歪み発生部材に取付けられて前記センサ設置部の温度を検出するセンサ部温度センサからなる１つ以上のセンサユニットを設け、さらに前記固定側部材における前記センサユニットの近傍の周方向位置に、転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサを設け、前記センサユニットのセンサの出力信号を前記センサ部温度センサおよび転走面温度センサの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する荷重推定手段を設けている。

［態様３］
　態様３にかかるセンサ付き車輪用軸受は、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であって、上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センサユニットを設け、前記センサユニットは、前記固定側部材の周面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、この歪み発生部材に取付けられて歪み発生部材の歪みを検出する１つ以上の歪みセンサ、および前記歪み発生部材に取付けられて前記歪みセンサ設置部の温度を検出する温度センサを有し、前記センサユニットとこのセンサユニット周辺の外気との間に断熱材料を介在させ、前記センサユニットのセンサ出力信号を前記温度センサの出力で補正し、その補正した信号から車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定する荷重推定手段を設けている。

［態様４］
　態様４にかかるセンサ付き車輪用軸受は、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であって、上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材に、この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１つ以上のセンサからなる荷重検出用センサユニットを設け、前記センサの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段と、前記センサの出力信号の振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段と、車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段のうちいずれか一方の推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段とを設けている。

　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。

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
２１…歪み発生部材
２１ａ…接触固定部
２１ｂ…切欠き部
２２，２２Ａ，２２Ｂ…歪みセンサ
２８Ａ…センサ部温度センサ
２８Ｂ…転走面温度センサ
２９…温度センサ
３０…荷重推定手段
３１，３１Ａ…径方向荷重推定手段
３２，３２Ａ…軸方向荷重推定手段
３３，３３Ａ…軸方向荷重方向判別手段
３４…出力信号分離手段
３５，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ…温度補正手段
３６，３６Ａ，３６Ｂ…保護カバー
４４…断熱材料
４５…補正手段
５６…第１の荷重推定手段
５７…第２の荷重推定手段
６５…選択出力手段

Claims

　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であって、
　上記外方部材および内方部材のうちの固定側部材の外径面に、少なくとも３つ以上のセンサユニットを設け、前記センサユニットは、前記固定側部材の外径面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歪み発生部材の歪みを検出する１つ以上の歪みセンサを有し、前記３つ以上のセンサユニットのセンサの出力信号から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重および車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する荷重推定手段を設けたセンサ付車輪用軸受。
　請求項１において、さらに、前記各センサユニットのセンサの出力信号を、直流成分と交流成分に分離して前記荷重推定手段に入力する出力信号分離手段を設け、前記荷重推定手段は、前記各直流成分および交流成分の振幅値を変数とし、これら各変数に推定する各方向の荷重ごとに定められる補正係数を乗算してなる一次式から各方向の荷重を推定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
　請求項２において、前記荷重推定手段は、前記３つ以上のセンサユニットのうち２つのセンサユニットのセンサの出力信号の差分から車輪用軸受の径方向に作用する径方向荷重を推定する径方向荷重推定手段と、前記３つ以上のセンサユニットのうち２つセンサユニットのセンサの出力信号の和から車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重を推定する軸方向荷重推定手段とでなるセンサ付車輪用軸受。
　請求項３において、前記３つ以上のセンサユニットのうちの２つのセンサユニットは、タイヤ接地面に対して上下位置となる前記固定側部材の外径面の上面部と下面部とに配置し、前記径方向荷重推定手段は、前記２つのセンサユニットのセンサの出力信号の差分から車輪用軸受に作用する垂直方向荷重を推定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
　請求項３において、前記３つ以上のセンサユニットのうちの２つのセンサユニットは、タイヤ接地面に対して車両の前後位置となる前記固定側部材の外径面の右面部と左面部とに配置し、前記径方向荷重推定手段は、前記２つのセンサユニットの出力信号の差分から駆動力となる荷重を推定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
　請求項３において、前記径方向荷重推定手段は、その推定値を前記軸方向荷重推定手段による推定値により補正する補正手段を有するセンサ付車輪用軸受。
　請求項１において、前記３つ以上のセンサユニットのうちの２つのセンサユニットは、タイヤ接地面に対して上下位置となる前記固定側部材の外径面の上面部と下面部とに配置し、前記２つのセンサユニットのセンサの出力信号の振幅から車輪用軸受の軸方向に作用する軸方向荷重の方向を判別する軸方向荷重方向判別手段を設けたセンサ付車輪用軸受。
　請求項１において、さらに、車輪用軸受の温度またはその周辺温度に応じて前記センサユニットのセンサ出力信号を補正する温度補正手段を設けたセンサ付車輪用軸受。
　請求項１において、さらに、
　前記歪み発生部材に取付けられて前記歪みセンサの設置部の温度を検出するセンサ部温度センサと、
　前記固定側部材における前記センサユニットの近傍の周方向位置に、転走面近傍の温度を検出する転走面温度センサと、
　前記センサユニットのセンサの出力信号を前記センサ部温度センサおよび転走面温度センサの出力で補正する温度補正手段とを有し、
　前記荷重推定手段が前記温度補正手段により補正された信号から、車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するセンサ付車輪用軸受。
　請求項９において、前記転走面温度センサの個数を、センサユニットの個数と同数とし、かつ前記固定側部材における各センサユニットの周方向位置と位相を合わせて各転走面温度センサを設けたセンサ付車輪用軸受。
[規則91に基づく訂正 04.01.2010]　
　請求項９において、前記温度補正手段は、前記センサ部温度センサの出力と前記転走面温度センサの出力との差により前記センサユニットのセンサの出力信号を補正するものとし、その補正量は予め作成した前記両温度センサの出力差と補正量との一次近似関係式から決定するものとしたセンサ付車輪用軸受。
　請求項１において、さらに、
　前記歪み発生部材に取付けられて前記歪みセンサの設置部の温度を検出する温度センサと、
　前記センサユニットとこのセンサユニット周辺の外気との間に介在させた断熱材料と、を介在させ、
　前記センサユニットのセンサ出力信号を前記温度センサの出力で補正する温度補正手段とを有し、
　前記荷重推定手段が前記温度補正手段により補正された信号から、車輪用軸受もしくはタイヤに加わる荷重を推定するセンサ付車輪用軸受。
　請求項１２において、前記センサユニット、前記センサの出力信号を処理する信号処理用ＩＣ、およびこれらセンサおよび信号処理用ＩＣの配線系を、前記固定側部材の周面に取付けられる円環状の保護カバーの内側に配置し、この保護カバーは、センサユニットの配置部にセンサユニットを露出させる開口する開口部を有し、この開口部を前記断熱材料で密封したセンサ付車輪用軸受。
　請求項１において、さらに、
　前記センサの出力信号の平均値を用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第１の荷重推定手段と、
　前記センサの出力信号の振幅値、またはその振幅値と前記平均値とを用いて車輪用軸受に作用する荷重を演算・推定する第２の荷重推定手段と、
　車輪回転速度に応じて、前記第１および第２の荷重推定手段のうちいずれか一方の推定荷重値を切り替え選択して出力する選択出力手段とを設けたセンサ付車輪用軸受。
　請求項１４において、車輪回転速度が、設定された下限速度よりも低い場合に、前記選択出力手段は第１の荷重推定手段の推定荷重値を選択して出力するものとしたセンサ付車輪用軸受。