センサ付き転がり軸受装置
【課題】車輪のモーメント荷重や軸方向の並進荷重を求めることが可能なセンサ装置を備え、上記センサ装置と独立のＡＢＳセンサを設置しなくても、回転軌道部材の回転速度を検出することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供すること。
【解決手段】ターゲット部材７３の外周面で構成される被変位検出部の一部に、軸方向に延在する溝１５５を有する環状部１５０を形成する。
【解決手段】ターゲット部材７３の外周面で構成される被変位検出部の一部に、軸方向に延在する溝１５５を有する環状部１５０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道部材、転動体およびセンサ装置を有するセンサ付き転がり軸受装置に関し、特に、変位センサを有するハブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ付き転がり軸受装置としては、特開２００１−２１５７７号公報（特許文献１）に記載されているハブユニットがある。
【０００３】
このハブユニットは、回転軌道輪、固定軌道輪および一つの変位センサを備え、上記変位センサは、上記固定軌道輪に設けられている。具体的には、上記固定軌道輪の外周面は、径方向に延在する穴を有し、上記変位センサは、上記穴に挿入されている。上記変位センサの検出面は、上記回転軌道輪の外周面に向けられている。
【０００４】
上記変位センサは、車両の車輪に荷重が作用した際に発生する回転軌道輪の外周面の変位によって変動する回転軌道輪と固定軌道輪との間のギャップ（具体的には、このギャップに対応して変化する電気信号）を検出するようになっている。また、上記ハブユニットは、上記変位センサが検出したギャップに基づいて車輪に作用する鉛直方向の荷重を算出するようになっている。
【０００５】
上記従来のセンサ付き転がり軸受装置では、上記変位センサが一つで、かつ、上記変位センサの検出面が、上記回転軌道輪の外周面に向けられているから、変位センサの検出値に基づいて車輪に対して鉛直方向に作用する並進荷重を求めることは可能である一方、車両の旋回走行時の遠心力等に伴って発生する車両の前後方向のモーメント荷重や、車両の上下方向のモーメント荷重や、車輪の軸方向の並進荷重を求めることが不可能であるという問題がある。
【０００６】
また、上記従来のセンサ付き転がり軸受装置では、回転軌道輪（車輪）の回転速度を検出したい場合、変位せンサと独立のＡＢＳセンサが別途必要になり、センサ付き転がり軸受装置が大型化すると共に、センサ付き転がり軸受装置の製造コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２１５７７号公報（図８参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、車輪のモーメント荷重や軸方向の並進荷重を求めることが可能なセンサ装置を備え、上記センサ装置と独立のＡＢＳセンサを設置しなくても、回転軌道部材の回転速度を検出することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、
軌道面を内周面に有する第１軌道部材と、
軌道面と、環状の被変位検出部とを外周面に有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記被変位検出部の径方向の変位と、上記被変位検出部の軸方向の変位とを検出するセンサ装置と
を備え、
上記被変位検出部は、上記被変位検出部の周方向に互いに間隔をおいて位置すると共に、上記軸方向に延在する複数の溝を有する環状部を有し、
上記センサ装置は、
上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第１変位検出部と、
上記第１変位検出部に上記軸方向に間隔をおいて位置すると共に、上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第２変位検出部と、
上記第１変位検出部および第２変位検出部のうちの少なくとも一方の出力に基づいて、上記第１変位検出部および第２変位検出部のうちの少なくとも一方に対する上記環状部の相対回転に伴う信号を検出する回転信号検出部と、
上記第１変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出すると共に、上記第２変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出する変位信号検出部と
を有していることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部と、第２変位検出部とを有しているから、第１変位検出部の検出信号と、第２変位検出信号の検出信号に基づいて、軸方向の並進の変位に基づく並進荷重を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【００１０】
また、本発明によれば、被変位検出部が、上記被変位検出部の周方向に互いに間隔をおいて位置すると共に、上記軸方向に延在する複数の溝を有する環状部を有し、かつ、上記センサ装置が、上記第１変位検出部の出力および第２変位検出部のうちの少なくとも一方の出力に基づいて、上記環状部の相対回転に伴う信号を検出する回転信号検出部と、上記第１変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出すると共に、上記第２変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出する変位信号検出部とを有しているから、上記環状部の溝と、その溝に周方向に連なる丘の位置の検出により、環状部の相対回転速度に伴うパルス信号を獲得することができて、環状部の相対回転速度を検出することができる。すなわち、変位を検出される被変位検出部が、被パルス信号発生部としての環状部を形成しているから、変位検出部に回転速度検出機能を兼用させることができて、センサ付き転がり軸受装置をコンパクトにすることができると共に、センサ付き転がり軸受装置の製造コストを抑制できる。
【００１１】
また、一実施形態では、
上記被変位検出部は、上記環状部に段部を介して連なる第１円筒面部と、上記環状部の上記第１円筒面部側とは反対側に段部を介して連なると共に、上記第１円筒面部と略同一の円筒面上に位置する第２円筒面部とを有し、
上記各溝は、上記環状部の上記軸方向の一端から上記環状部の上記軸方向の他端まで上記軸方向に延在し、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なり、
上記第１変位検出部の上記検出面は、上記径方向から見て、上記第１円筒面部の上記環状部側の端部と、上記環状部の上記第１円筒面部側の端部とに重なる一方、上記第２変位検出部の上記検出面は、上記径方向から見て、上記第２円筒面部の上記環状部側の端部と、上記環状部の上記第２円筒面部側の端部とに重なっている。
【００１２】
上記実施形態によれば、環状部と第１円筒部との間の段部の軸方向の位置および環状部と第２円筒部との間の段部の軸方向の位置を検出することにより、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の並進の変位を容易に検出できる。
【００１３】
また、一実施形態では、上記環状部の表面は、複数の鋼板を上記軸方向に積層してなっている。
【００１４】
上記実施形態によれば、上記環状部の表面が、磁気特性が良好で、磁束が通過し易くて、渦電流が発生しにくい構造、すなわち、複数の鋼板を上記軸方向に積層してなる構造をしているから、渦電流の発生に起因する電気信号の損失の低減を行うことができて、センサの感度を高くすることができる。
【００１５】
また、一実施形態では、
上記複数の溝は、略同一の幅であり、上記周方向に等間隔に配置され、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記環状部と上記第１変位検出部とを通る上記径方向の断面において、
上記複数の溝のうちで、上記周方向に隣接する二つの上記溝を、第１溝および第２溝とし、
上記第１溝と上記第２溝との間に位置する丘を、中間丘とし、
上記中間丘の上記周方向の中点と、上記環状部の中心とを通過する直線を、丘中心通過直線とし、
上記丘中心通過直線に平行で、上記第１溝の上記周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、上記第１溝の上記周方向の他端を通過する直線との距離をＡ［ｍｍ］とし、
上記丘中心通過直線に平行で、上記中間丘の上記周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、上記中間丘の上記周方向の他端を通過する直線との距離をＢ［ｍｍ］とし、
上記第１変位検出部の上記検出面の長さの１／４をＣ［ｍｍ］と
したとき、
Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａ＋Ｂ、かつ、Ｂ＜Ｃである。
【００１６】
上記実施形態によれば、Ａ＜Ｂであるから、環状部に溝加工を容易に行うことができる。また、Ｃ＜Ａ＋Ｂであるから、パルス信号の分解能を高くすることができる。また、Ｂ＜Ｃであるから、短時間の相対回転の回転速度を算出できる。
【００１７】
また、一実施形態では、
上記第２軌道部材は、ロータを取り付けるためのロータ取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記複数の溝は、上記周方向に等間隔に配置され、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記変位信号検出部は、上記各変位センサにおいて、上記各変位センサが出力する信号から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出し、
上記センサ装置は、上記変位信号検出部からの信号を受けて、上記第１変位検出部の上記変位センサの夫々において、上記第１変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号と、上記第１変位検出部の上記変位センサに略上記軸方向に重なる上記第２変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号との差を算出して、この差に基づいて上記車輪に作用している複数のモーメント荷重を算出するモーメント荷重算出部を有している。
【００１８】
上記実施形態によれば、モーメント荷重算出部で、車輪に作用しているモーメント荷重を算出できる。したがって、車輪の回転速度、車輪に作用しているモーメント荷重を算出できて、これらの情報に基づいて、車両の走行の際の運転制御を正確に行うことができる。
【００１９】
また、上記実施形態によれば、上記モーメント荷重算出部は、上記第１変位検出部の上記変位センサの夫々において、上記第１変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号と、上記第１変位検出部の上記変位センサに略上記軸方向に重なる上記第２変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号との差を算出して、この差に基づいて上記車輪に作用しているモーメント荷重を算出するようになっているから、検出する方向における変位の検出の感度を略２倍にすることができると共に、検出する方向における温度ドリフトのノイズを除去することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部と、第２変位検出部とを有しているから、第１変位検出部の検出信号と、第２変位検出信号との信号に基づいて、軸方向の並進の変位を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【００２１】
また、本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、被変位検出部における環状部の溝と、その溝に周方向に連なる丘の位置の検出により、環状部の相対回転に伴うパルス信号を獲得することができて、環状部の相対回転の回転速度を検出することができる。すなわち、変位を検出される被変位検出部に、被パルス信号発生部としての役割を兼用させることができ、変位検出部で、上記環状部の上記回転速度を検出することができる。したがって、変位検出部に独立なＡＢＳセンサを別途設ける必要がないから、センサ付き転がり軸受装置をコンパクトにすることができると共に、センサ付き転がり軸受装置の製造コストを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明のセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態であるハブユニットの軸方向の断面図である。
【００２４】
このハブユニットは、内軸１、内輪２、第１軌道部材としての外輪３、転動体としての複数の第１の玉４、転動体としての複数の第２の玉５、ケース部材６、および、センサ装置１０を備える。
【００２５】
上記内軸１は、小径軸部１９と、中径軸部２０と、第２軸部としての大径軸部２１とを有している。上記小径軸部１９の外周面には、ネジが形成されている。上記中径軸部２０は、小径軸部１９に段部１８を介して連なると共に、小径軸部１９の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２１は、中径軸部２０の小径軸部１９側とは反対側に位置している。上記大径軸部２１は、中径軸部２０に段部２２を介して連なると共に、中径軸部２０の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２１の外周面は、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝２３を有し、この軌道溝２３の外径は、中径軸部２０から離れるにしたがって、大きくなっている。
【００２６】
上記内軸１は、センター穴３１を有している。上記センター穴３１は、内軸１の軸方向の大径軸部２１側の端面の径方向の中央部に、形成されている。上記第センター穴３１は、円筒状の部分を有し、軸方向に所定距離延在している。また、上記内軸１は、軸方向の大径軸部２１側の端部に、ロータ（あるいは車輪）（図示せず）を取り付けるための、ロータ取付用のフランジ（あるいは車輪取付用のフランジ）５０を有している。
【００２７】
上記内輪２は、内軸１の中径軸部２０の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪２の軸方向の大径軸部２１側の端面は、上記段部２２に当接している。上記内輪２は、その外周面の大径軸部２１側に軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝２８を有している。この軌道溝２８の外径は、大径軸部２１から離れるにしたがって、大きくなっている。上記内輪２の外周面は、軸方向の大径軸部２１側とは反対側に、円筒外周面２６を有し、この円筒外周面２６は、軌道溝２８の大径軸部２１側とは反対側に位置する軌道肩部２９に段部３０を介して連なっている。軌道肩部２９は、円筒外周面３５を有している。内輪２の外周面の軸方向の端部に位置する円筒外周面２６の外径は、軌道肩部２９の円筒外周面３５の外径よりも小さくなっている。
【００２８】
内輪２の軸方向の大径軸部２１側の端面は、段部２２に当接している。図１に示すように、ナット６３が、小径軸部１９のネジに螺合している。内輪２の軸方向の大径軸部２１側とは反対側の端面は、ナット６３の軸方向の大径軸部２１側の端面に当接している。ナット６３を、軸方向の大径軸部２１側に所定距離ネジ込むことにより、内輪２を、内軸１に確実に固定するようになっている。
【００２９】
上記外輪３は、大径軸部２１の径方向の外方に位置している。上記外輪３の内周面は、軌道面としてのアンギュラ型の第１軌道溝４４と、軌道面としてのアンギュラ型の第２軌道溝４５とを有している。上記外輪３は、車体への固定のための車体取付用のフランジ７５を有している。上記複数の第１の玉４は、内輪２の軌道溝２８と、外輪３の第１軌道溝４４との間に、第１保持器４０によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されており、上記複数の第２の玉５は、内軸１の軌道溝２３と、外輪３の第２軌道溝４５との間に、第２保持器４１によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。
【００３０】
上記ケース部材６は、筒部材５２と、円板状の蓋部材５３とで構成されている。筒部材５２の内周面の外輪３側の端部は、外輪３の外周面の小径軸部１９側の端部に止めネジ５５により固定されている。一方、蓋部材５３は、筒部材５２の外輪側とは反対側の開口を閉塞している。このようにして、センサ付き転がり軸受装置の内部へ異物が侵入するのを防止している。
【００３１】
上記センサ装置１０は、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１と、ターゲット部材７３とを有する。上記第１および第２変位検出部７０,７１は、筒部材５２の内周面に固定されている。一方、ターゲット部材７３は、筒形状を有している。ターゲット部材７３の軸方向の一端部は、内輪２の円筒外周面２６に圧入によって押しこまれている。換言すると、ターゲット部材７３の上記一端部は、内輪２の外周面の一端部としての円筒外周面２６に外嵌されて固定されている。上記内軸１、内輪２およびターゲット部材７３は、第２軌道部材を構成している一方、ターゲット部材７３の外周面は、被変位検出部になっている。
【００３２】
図２は、図１における第１変位検出部７０の周辺の拡大断面図である。
【００３３】
図２に示すように、第２変位検出部７１は、第１変位検出部７０よりも車輪側（ロータ取付用のフランジ５０側）に位置している。第１および第２変位検出部７０,７１の夫々は、筒部材５２の内周面に固定されている。上記第１変位検出部７０は、第２変位検出部７１と同一であり、第１変位検出部７０は、第２センサ７１に対して軸方向に間隔において配置されている。第１変位検出部７０の全体は、第２変位検出部７１に略軸方向に重なっている。
【００３４】
上記第１変位検出部７０は、センサリング８３（図１参照）と、４つの変位センサ８４とを有する一方、第２変位検出部７１は、センサリング９３（図１参照）と、４つの変位センサ９４とを有する。図１に示すように、センサリング８３およびセンサリング９３は、環状のスペーサ５８を介在させた状態で、筒部材５２の鍔部５７に対して止めネジ５９で固定されている。各変位センサ８４は、センサリング８３の内周面から径方向の内方に延在している一方、各変位センサ９４は、センサリング９３の内周面から径方向の内方に延在している。
【００３５】
第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とは、ケース部材６に固定できるようになっている。したがって、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とをケース部材６に固定した後、ケース部材６を、上述のように外輪３の外周面に固定するだけで、第１および第２変位検出部７０,７１を、ハブユニットに簡易に固定することができる。すなわち、変位検出部７０,７１を、個別に外輪３に取り付ける必要がなく、しかも、外輪３に変位検出部７０,７１装着用の貫通穴等の取付構造を設ける必要もない。また、ケース部材６に対する変位検出部７０,７１の相対位置が予め確定することになるから、ターゲット部材７３に対する変位検出部７０,７１の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。
【００３６】
図３は、第１変位検出部７０および第２変位検出部７１と、ターゲット部材７３との相対位置の関係と、ターゲット部材７３の外周面の構造を示す図である。
【００３７】
ターゲット部材７３の外周面は、環状部１５０と、第１円筒面部１５１と、第２円筒面部１５２とを有している。環状部１５０、第１円筒面部１５１および第２円筒面部１５２は、同一の中心軸を有している。第１円筒面部１５１は、環状部１５０の軸方向の一方の側に位置する一方、第２円筒面部１５２は、環状部１５０の軸方向の他方の側に位置している。第１円筒面部１５１は、環状部１５０に段部１５６を介して連なっている一方、第２円筒面部１５２は、環状部１５０に段部１５７を介して連なっている。第１円筒面部１５１と第２円筒面部１５２とは、略同一の円筒面上に位置している。
【００３８】
上記環状部１５０は、複数の同一の溝１５５を有している。溝１５５の数は、複数であればどのような数でも良く、例えば、溝１５５の数として、９６を採用できる。複数の溝１５５の夫々は、環状部１５０の軸方向の一端から環状部１５０の軸方向の他端まで軸方向に延在している。複数の溝１５５は、環状部１５０の周方向に等間隔に配置されている。環状部１５０の溝１５５の底は、円筒面になっており、環状部１５０の溝１５５の底の外径は、第１および第２円筒面部１５１,１５２の外径よりも大きくなっている。
【００３９】
ターゲット部材７３が変位していない状態で、第１変位検出部７０の径方向の内方の端面は、第１円筒面部１５１の環状部１５０側の端部と、環状部１５０の第１円筒面部１５１側の端部とに径方向に重なる一方、第２変位検出部７１の径方向の内方の端面は、第２円筒面部１５２の環状部１５０側の端部と、環状部１５０の第２円筒面部１５２側の端部とに径方向に重なっている。再び、図２を参照して、ターゲット部材７３の外周面は、第１環状溝１３４と、第２環状溝１３５とを有している。上記第１円筒面部１５１は、第１環状溝１３４の底面に相当する一方、第２円筒面部１５２は、第１環状溝１３４の底面に相当する。
【００４０】
図４は、環状部１５０の表面を詳細に示す図である。
【００４１】
図４に示すように、環状部１５０の表面は、鋼板の一例としてのケイ素鋼板２００からなっている。詳しくは、環状部１５０は、複数のケイ素鋼板２００を軸方向に積層してなっている。
【００４２】
図５は、環状部１５０と、第１変位検出部７０とを通る径方向の断面図であり、変位センサ８４の周方向の配置構成を説明する図である。尚、説明しないが、変位センサ９４についても、変位センサ８４と同一の周方向の配置構造を有している。変位センサ９４の構造および添え字の説明は、以下に行う、変位センサ８４の構造および添え字の説明をもって省略する。
【００４３】
４つの変位センサ８４は、内軸１の周方向に等間隔に配置されている。詳細には、変位センサ８４は、ハブユニットが所定の位置に設置されている状態で、ターゲット部材７３の最も鉛直上方に位置する部分に径方向に対向する位置、ターゲット部材７３の最も鉛直下方に位置する部分に径方向に対向する位置、ターゲット部材７３における、このハブユニットが取り付けられている車両の最も前方側の位置に径方向に対向する位置、および、ターゲット部材７３における、このハブユニットが取り付けられている車両の最も後方側の位置に径方向に対向する位置に設置されている。
【００４４】
以下、ハブユニットが所定の位置に設置されている状態で、ターゲット部材７３の最も鉛直上方に位置する部分に径方向に対向する位置に設置されているセンサ８４を、センサ８４ｔとし、ターゲット部材７３の最も鉛直下方に位置する部分に径方向に対向する位置に設置されているセンサ８４を、センサ８４ｂとし、ターゲット部材７３における、このハブユニットが取り付けられている車両の最も前方側の位置に径方向に対向する位置に設置されているセンサ８４を、センサ８４ｆとし、ターゲット部材７３における、このハブユニットが取り付けられている車両の最も後方側の位置に径方向に対向する位置に設置されているセンサ８４を、センサ８４ｒとする。
【００４５】
図５に示すように、変位センサ８４ｔは、磁極９９ｔと、コイル１００ｔとを有し、変位センサ８４ｂは、磁極９９ｂと、コイル１００ｂとを有し、変位センサ８４ｆは、磁極９９ｆと、コイル１００ｆとを有し、変位センサ８４ｒは、磁極９９ｒと、コイル１００ｒとを有している。
【００４６】
磁極９９ｔ,９９ｂ,９９ｆ,９９ｒの夫々は、センサリング８３の内周面につながり、径方向に延在している。また、コイル１００ｔは、磁極９９ｔの周囲に巻き付けられ、コイル１００ｂは、磁極９９ｂの周囲に巻き付けられ、コイル１００ｆは、磁極９９ｆの周囲に巻き付けられ、コイル１００ｒは、磁極９９ｒの周囲に巻き付けられている。
【００４７】
磁極９９ｔ,９９ｂ,９９ｆ,９９ｒの夫々の径方向の内方の端面は、ターゲット部材７１の外周面に隙間を介して径方向に対向している。磁極９９ｔ,９９ｂ,９９ｆ,９９ｒの夫々の径方向の内方の端面は、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒにおける検出面になっている。第１変位検出部７０の検出面は、磁極９９ｔの径方向の内方の端面、磁極９９ｂの径方向の内方の端面、磁極９９ｆの径方向の内方の端面、および、磁極９９ｒの径方向の内方の端面で構成されている。第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とは、合わせて８個の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒを有している。８個の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒは、同一である。
【００４８】
図５の断面図において、複数の溝１５５のうちで、周方向に隣接する二つの溝１５５を、第１溝１９０および第２溝１９１とし、第１溝１９０と第２溝１９１との間に位置する丘を、中間丘１９２とし、中間丘１９２の周方向の中点１９３と、環状部１５０の中心１９４とを通過する直線を、丘中心通過直線とし、丘中心通過直線に平行で、第１溝の１９０の周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、第１溝１９０の周方向の他端を通過する直線との距離をＡ［ｍｍ］とし、上記丘中心通過直線に平行で、中間丘１９２の周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、中間丘１９２の周方向の他端を通過する直線との距離をＢ［ｍｍ］とし、第１変位検出部７０の検出面の長さの１／４、すなわち、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの磁極９９ｔ,９９ｂ,９９ｆ,９９ｒの径方向の内方の端面の長さをＣ［ｍｍ］としたとき、Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａ＋Ｂ、かつ、Ｂ＜Ｃが成立している。
【００４９】
図６は、上記第２変位検出部７１に接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。尚、説明は省略するが、第１変位検出部７０にも、第２変位検出部７１に接続されたのと同一のギャップ検出回路が接続されている。
【００５０】
図６に示すように、鉛直方向に位置する２つの変位センサ９４ｔ,９４ｂの夫々は、発振器１３０に接続されている。発振器１３０から一定周期の交流電流が、変位センサ９４ｔ,９４ｂに供給されるようになっている。変位センサ９４ｔ,９４ｂの夫々には、同期用のコンデンサ１３１が並列に接続されている。
【００５１】
そして、変位センサ９４ｔと変位センサ９４ｂの出力電圧の飽絡線の値（以下、各変位センサにおいて、下記に詳述する変位センサの出力電圧の飽絡線の値を、変位検出値と呼ぶことにする）を、差動アンプ１３２に入力して、鉛直方向に対応する出力電圧（変位検出値）とすることにより、温度ドリフトのノイズを取り除くと共に、差動増幅によって鉛直方向の変位信号の感度を略２倍に向上するようにしている。なお、説明は省略するが、前後方向に位置する２つの変位センサ９４ｆ,９４ｒについても、上記と同様に差動アンプで差を取ることによって温度ドリフトのノイズを取り除くと共に、前後方向の変位信号の感度を略２倍に向上するようにしている。
【００５２】
各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒの夫々において、インダクタンスをＬ、変位センサの検出面の面積をＡ、透磁率をμ、コイルの巻き数をＮ、変位センサの検出面からターゲット部材７３までの間隔（ギャップ）をｄとすると、次の式（ａ）が成立する。
Ｌ＝Ａ×μ×Ｎ２／ｄ ・・・（ａ）
【００５３】
ターゲット部材７３までのギャップｄが変化すると、変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒのインダクタンスＬが変化して出力電圧が変化する。したがって、この出力電圧の変動を検出することにより、変位センサ２４の検出面からターゲット部４までの径方向のギャップを検出するようになっている。
【００５４】
図７は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係を示す図である。
【００５５】
尚、説明しないが、変位センサ８４ｂの検出面、変位センサ９４ｂの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。また、変位センサ８４ｆの検出面、変位センサ９４ｆの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。また、変位センサ８４ｒの検出面、変位センサ９４ｒの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。
【００５６】
図７に示すように、軸方向において、検出面Ａ１の中央部は、第１環状溝１３４の第２環状溝１３５側の縁に略一致している一方、検出面Ａ２の中央部は、第２環状溝１３５の第１環状溝１３４側の縁に略一致している。
【００５７】
この状態から仮にターゲット部材７３が軸方向の蓋部材５３側に距離δだけ変位したとすると、検出面Ａ１と第１環状溝１３４との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が減少する一方、検出面Ａ２と第２環状溝１３５との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が増大する。このことから、変位センサ８４のギャップの変位検出値が減少する一方、変位センサ９４のギャップの変位検出値が増大する。このように、ターゲット部材７３が軸方向に変位すると、変位センサ８４ｔが検出する変位検出値と、変位センサ９４ｔとが検出する変位検出値とに差が生じる。
【００５８】
第１環状溝１３４および第２環状部１３５は、ターゲット部材７３が軸方向に移動した場合に、変位センサ８４ｔと変位センサ９４ｔが検出する変位検出値を正負逆向きに変化させるように、変位センサ８４ｔ,９４ｔに対する軸方向位置が設定されている。変位センサ８４ｔの変位検出値と、変位センサ９４ｔの変位検出値の差を取ることにより、内輪２（内軸１）の軸方向の並進量（軸方向の変位であり、並進荷重と相関関係がある）を検出するようになっている。
【００５９】
車両の中心側（以下、インナ側という）の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの変位検出値と、車輪側（以下、アウタ側という）の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒの変位検出値の差（同じ添え字を有する変位センサの変位検出値の差）を取ることにより、第２軌道部材の軸方向への単位並進量に対する変位検出値が増幅され、これによってセンサ装置１０の軸方向の変位の検出感度を高めることができるのである。
【００６０】
尚、図７に図示した配置とは逆に、インナ側の第１環状溝を、第１変位検出部の検出面に対してアウタ側にずらし、アウタ側の第２環状溝を第２変位検出部の検出面に対してインナ側にずらして配置しても良く、この場合でも上記と同様の作用効果が得られる。
【００６１】
図８は、変位検出部７０,７１と、蓋部材５３に対して、変位検出部７０,７１とは反対側に位置する信号処理部１４０との接続構造を示す図である。
【００６２】
上記センサ装置１０は、信号処理部１４０を有し、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒは、ケース部材６の蓋部材５３を貫通する信号線３６を介して信号処理部１４０に接続されている。各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒから得られた出力電圧（変位検出値）は、信号処理部１４０で以下に述べる演算方法で演算され、これによって車輪に作用する各方向のモーメント荷重及び並進荷重を、算出するようになっている。
【００６３】
図９は、本実施形態で使用する方向について説明する図であり、図１０Ａ、図１０Ｂは、本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。図１０Ａは、変位センサを、径方向の外方からみた図であり、図１０Ｂは、変位センサを、軸方向からみた図である。
【００６４】
図９に示すように、本実施形態では、車輪の前後水平方向をｘ軸方向、車輪の左右水平方向（軸方向）をｙ軸方向、車輪の上下方向をｚ軸方向と定義する。
【００６５】
また、図１０Ａに示すように、インナ側の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの変位検出値に、添え字「ｉ」を使用し、アウタ側の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒに添え字「ｏ」を使用する。また、上ですでに説明したように、前側のセンサの変位検出値を「ｆ（front）」と定義し、後側のセンサの変位検出値を「ｒ（rear）」と定義し、上側のセンサの変位検出値を「ｔ（top）」と定義し、下側のセンサの変位検出値を「ｂ（bottom）」と定義する。
【００６６】
尚、図１０Ｂに示されている事実、すなわち、インナ側の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒと、アウタ側の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒとが、軸方向に正確に重なっているといる事実は、上述した第１変位検出部７０の全体が、略第２変位検出部７１に軸方向に重なっているという事実と整合している。
【００６７】
話を元に戻して、センサ装置１０が有する合計８つのセンサの変位検出値は、次のように定義される。
ｆｉ：変位センサ８４ｆの変位検出値
ｒｉ：変位センサ８４ｒの変位検出値
ｔｉ：変位センサ８４ｔの変位検出値
ｂｉ：変位センサ８４ｂの変位検出値
ｆｏ：変位センサ９４ｆの変位検出値
ｒｏ：変位センサ９４ｒの変位検出値
ｔｏ：変位センサ９４ｔの変位検出値
ｂｏ：変位センサ９４ｂの変位検出値
【００６８】
図１１は、車輪にｙ軸方向の並進荷重Ｆｙが作用した場合における、ターゲット部材７３と、幾つかの変位センサの位置関係を模式的に示す図である。以下、図１１を用いて、ｙ軸方向の並進荷重Ｆｙに対応する独立変数（ｓＦｙ）について説明する。
【００６９】
図１１に示すように、車輪にｙ軸方向の並進荷重Ｆｙが作用した場合、第２軌道部材（回転軌道部材）は、その荷重の向きに変位し、各環状溝１３４,１３５の位置が軸方向にずれる。このため上述したように、インナ側の各変位センサの変位検出値（本実施形態では出力電圧）ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉは軸方向の移動量δの増大に伴っていずれも減少し、アウタ側の各変位センサの変位検出値ｆｏ、ｒｏ、ｔｏ、ｂｏは軸方向の移動量δの増大に伴っていずれも増大する。
【００７０】
そこで、図１２、すなわち、各変位センサ出力から演算した独立変数と、車輪に作用する実際の荷重との対応関係を示すマトリックス図、に示すように、次の式（１）で算出されるｓＦｙを、ｙ軸方向の並進荷重Ｆｙに対応する独立変数として採用する。
ｓＦｙ＝（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ）−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）
・・・（１）
【００７１】
このように、インナ側の各変位センサの変位検出値とアウタ側の各変位センサの変位検出値の差を取ることで、回転軌道輪である第２軌道部材の軸方向への単位並進量に対するｓＦｙが増幅されるので、センサ装置１０全体としての軸方向変位の検出感度を高めることができる。
【００７２】
ｘ軸方向の変位の変位検出値と、ｚ軸方向の変位の変位検出値については、次のように求められる。
【００７３】
ｘ軸方向については、前センサの変位検出値ｆと、後センサの変位検出値ｒとの差によってｘ軸方向変位の変位検出値とし、ｚ軸方向については、上センサの変位検出値ｔと、下センサの変位検出値ｂの差によってｚ軸方向変位の変位検出値とする。前後のセンサの出力同士及び上下のセンサの出力同士では、それぞれ同じ方向に同じ量だけ温度の影響が出ることから、上記のように差を取ることによって温度ドリフトが取り除かれる。
【００７４】
本実施形態では、インナ側と、アウタ側に変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒを配置しているので、次に示す通り、インナ側とアウタ側のそれぞれの位置において、ｘ軸方向の変位の変位検出値と、ｚ軸方向の変位の変位検出値が得られる。
インナ側でのｘ軸方向の変位の変位検出値 ｘｉ＝ｆｉ−ｒｉ
インナ側でのｚ軸方向の変位の変位検出値 ｚｉ＝−ｔｉ＋ｂｉ
アウタ側でのｘ軸方向の変位の変位検出値 ｘｏ＝ｆｏ−ｒｏ
アウタ側でのｚ軸方向の変位の変位検出値 ｚｏ＝−ｔｏ＋ｂｏ
【００７５】
ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚに対応する独立変数（ｓＭｚ）は、次のように求められる。
【００７６】
図１３は、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚのみが作用する純モーメントの状態の各種変数の関係を示す図である。
【００７７】
軸受装置の中心Ｏ（図１参照）からインナ側変位センサの検出位置までの軸方向距離をＬｉ、軸受中心Ｏからアウタ側変位センサの検出位置までの軸方向距離をＬｏとすると、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚに対応する変位検出値は、理論的には次の式（２）で算出されるｍｚで表される。このｍｚは、図１３に示すように、θが十分に小さい場合には、ｘｉと一致する。
ｍｚ＝Ｌｉ×ｔａｎθ
＝Ｌｉ×ｔａｎ（（ｘｉ−ｘｏ）／（Ｌｉ−Ｌｏ））
・・・（２）
【００７８】
しかし、実際には、ターゲット部材７３に、環状溝１３４,１３５が形成されているため、図１４、すなわち、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚのみを作用させた場合におけるＭｚと、ｍｚおよびｘｉの変位検出値との関係を示す図に示すように、ｍｚは、ｘｉとは一致せず、かつ、ｍｚと、ｘｉの変位検出値の傾きも一致しない。
【００７９】
このため、図１５にｋｚで示すｘｉ直線の傾きをｍｚ直線の傾きで除算して得られる補正係数を導入する。補正係数ｋｚを、上記ｍｚに乗じることで、次の式（３）に示す通り、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚに対応する独立変数ｓＭｚが得られる。
ｓＭｚ＝−ｍｚ×ｋｚ
・・・（３）
【００８０】
尚、式（３）において、右辺のマイナス（−）は、その他の独立変数（上記ｓＦｙ及び
下記のｓＭｘ等）と符号を一致させるためのものである。
【００８１】
ｘ軸回りのモーメント荷重Ｍｘに対応する独立変数（ｓＭｘ）は、次のように求められる。
【００８２】
ｘ軸方向と、ｚ軸方向とは９０度、座標変換した関係にある。したがって、ｘ軸回りのモーメント荷重Ｍｘに対応する独立変数ｓＭｘは、上記ｓＭｚの場合と同様の考え方により、次の式（４）によって算出することができる。
ｓＭｘ＝ｍｘ×ｋｘ
・・・（４）
【００８３】
なお、上記式（４）におけるｋｘは、図１５で定義される値であり、ｋｚと同じ趣旨で導入した補正係数であり、ｚｉ直線の傾きをｍｘ直線の傾きで除算して得られる補正係数である。このｋｘは、図１６に示す、ｘ軸回りのモーメント荷重Ｍｘのみを作用させた場合における、Ｍｘと、ｍｘおよびｚｉの変位検出値との関係を示す図から求められる。
【００８４】
ｚ軸方向の並進荷重Ｆｚに対応する独立変数（ｓＦｚ）、および、ｘ軸方向の並進荷重Ｆｘに対応する独立変数（ｓＦｘ）は、夫々次のように求められる。
【００８５】
図１７は、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚとともに、ｘ軸方向の並進加重Ｆｘが作用する状態を仮定した場合の第２軌道部材の変形状態を示す図であり、各種変数の関係を示す図である。
【００８６】
インナ側でのｘ軸方向変位の変位検出値ｘｉには、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚに対応する独立変数ｓＭｚの成分と、ｘ軸方向の並進加重Ｆｘに対応する独立変数ｓＦｘの成分が含まれている。ｘ軸方向の並進加重Ｆｘに対応する独立変数ｓＦｘは、上記ｘｉからｓＭｚを差し引くことによって求めることができる。
【００８７】
このことは、ｚ軸方向の並進荷重Ｆｚに対応する独立変数であるｓＦｚの場合にも、同様に当てはまる。したがって、ｚ軸方向の並進荷重Ｆｚによる独立変数ｓＦｚと、ｘ軸方向の並進荷重Ｆｘによる独立変数ｓＦｘは、それぞれ次の式（５）及び式（６）で算出することができる。
ｓＦｚ＝ｚｉ−ｍｘ×ｋｘ
・・・（５）
ｓＦｘ＝ｘｉ−ｍｚ×ｋｚ
・・・（６）
【００８８】
図１８は、これまで説明した、変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚの算出方法を、ダイアグラム的に示す図である。図１８に示すように、ｓＦｙを先ず求め、その値を元に、ｓＦｘ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚを求めることができるようになっている。
【００８９】
図１９は、上記式（１）,（３）,（４）,（５）,（６）によって得られる各独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘ及びｓＭｚと、車輪に作用する実際の荷重であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ及びＭｚとの対応関係を表すマトリックス図である。
【００９０】
すなわち、車輪に対して実際に負荷したＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ及びＭｚを入力とし、式（１）,（３）,（４）,（５）,（６）によって得られる各独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚを出力として、それらの変数間の直線グラフをマトリックス化したものである。
【００９１】
図１９のマトリックス図に示すように、Ｆｘに対してはｓＦｘのみが傾きを有する直線グラフとなり、その他のＦｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚには反応がなく、これと同様に、マトリックス図の対角部分だけが直線グラフになっている。従って、これら５つの独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚは、車輪に作用する実際の荷重である５分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚと線形独立の関係にある。
【００９２】
このため、それらの独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚが求まれば、車輪に作用する５つの荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを未知数とした５元連立一次方程式を解くことにより、その各荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを演算することができる。
【００９３】
本実施形態では、ＥＣＵ等よりなる前記信号処理部１４０には、上記した各式（１）,（３）,（４）,（５）,（６）と５元連立一次方程式を解く演算回路（ハードウェア）ないし制御プログラム（ソフトウェア）が組み込まれている。このため、各変位センサによる８つの変位検出値ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉ、ｆｏ、ｒｏ、ｔｏおよびｂｏに基づいて、車輪に作用する実際の荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを求めることができる。
【００９４】
図２０は、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒにおいて、各変位センサの検出値から上記変位検出値を抽出する方法、および、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒの検出値から内軸１の回転速度を求める方法を示す図である。
【００９５】
以下、例として、変位センサ８４ｔについて、変位検出値および回転速度を表すパルス信号の求め方を説明する。尚、変位センサ８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒについても、変位センサ８４ｔと同一の処理を行っている。変位センサ８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒについての信号処置については、変位センサ８４ｔの信号処理の説明をもって説明を省略する。
【００９６】
図２１は、変位センサ８４ｔの検出値の一例を示す図である。図２１に示すように、変位センサ８４ｔの検出値は、環状部１５０に形成された溝１５５に起因して環状部１５０の外周面に表れる凹凸に起因する回転パルス信号と、変位センサ８４ｔの検出面に対する、第１円筒面部１５１の相対位置、第２円筒面部１５２の相対位置および環状部１５０の外周面の丘の相対位置に関係する荷重信号とを含んでいる。
【００９７】
図２０に示すように、変位センサ８４ｔからの検出値は、変位信号検出部の一例としての周知の飽絡線検波回路２５０に入力されるようになっている。図２２は、飽絡線検波回路２５０の出力信号を示す図である。図２２に示すように、飽絡線検波回路２５０によって、変位センサ８４ｔの検出値の飽絡線が取り出され、環状部１５０の外周面の位置の情報において、環状部１５０の外周面の溝１５５の位置の情報を除去する一方、環状部１５０の外周面の丘の位置の情報のみをピックアップするようになっている。
【００９８】
図２２に示す荷重信号が、上述の複数の荷重の検出に用いる変位検出値である。このようにして、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒについて、変位検出値を求め、その値を、図６に示すギャップ検出回路で処理するようになっている。そして、その後、ギャップ検出回路で処理した信号を、周知のサンプルホールド回路２５１（図２０参照）で処理した後、物理量算出部２５２（図２０参照）で、適宜、アナログ信号をデジタル信号に変換して、図１８に示すプロセスで、各荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを算出するようになっている。
【００９９】
図２０に示すように、変位センサ８４ｔからの検出値は、回転信号検出部としての回転数検出回路２５３に入力されるようになっている。回転数検出回路２５３は、所定の電圧値を閾値として、変位センサ８４ｔからの検出値と、上記閾値とを比較して、変位センサ８４ｔからの検出値を、ハイ信号とロウ信号が繰り返されるパルス信号に変換するようになっている。
【０１００】
図２３は、回転数検出回路２５３の出力信号の一例を示す図である。パルス信号におけるハイ信号は、環状部１５０の溝１５５の検出に基づいて生成される一方、パルス信号におけるロウ信号は、環状部１５０の丘の検出に基づいて生成されるようになっている。上記パルス信号の周期に基づいて、環状部１５０、すなわち、内軸１の回転速度が算出するようになっている。
【０１０１】
尚、上記ギャップ検出回路、サンプルホールド回路２５１および物理量算出部２５２は、モーメント荷重算出部を構成している。また、上記ギャップ検出回路、飽絡線検波回路２５０、サンプルホールド回路２５１および物理量算出部２５２が、信号処理部１４０に含まれている。
【０１０２】
上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とを有しているから、第１変位検出部７０の検出信号と、第２変位検出信号７１の検出信号とに基づいて、軸方向の並進の変位に基づく並進荷重を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【０１０３】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、ターゲット部材７３の外周面である被変位検出部が、上記被変位検出部の周方向に互いに間隔をおいて位置すると共に、軸方向に延在する複数の溝１５５を有する環状部１５０を有し、かつ、センサ装置１０が、第１変位検出部７０の出力および第２変位検出部７１のうちの少なくとも一方の出力に基づいて、環状部１５０の回転に伴う信号を検出する回転数検出回路２５３と、第１変位検出部７０の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出すると共に、第２変位検出部７１の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出する飽絡線検波回路２５０とを有しているから、環状部１５０の溝１５５と、その溝１５５に周方向に連なる丘の位置の検出により、環状部１５０の回転速度に伴うパルス信号を獲得することができて、環状部１５０の回転速度を検出することができる。すなわち、変位を検出される上記被変位検出部が、被パルス信号発生部としての環状部１５０を形成しているから、変位検出部７０,７１に回転速度検出機能を兼用させることができて、センサ付き転がり軸受装置をコンパクトにすることができると共に、センサ付き転がり軸受装置の製造コストを抑制できる。
【０１０４】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、環状部１５０と第１円筒部１５１との間の段部１５６の軸方向の位置、および環状部１５０と第２円筒部１５２との間の段部１５７の軸方向の位置を検出することにより、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の並進の変位を容易かつ簡単に検出でき、軸方向の並進荷重を簡易に検出できる。
【０１０５】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、環状部１５０の表面が、磁気特性が良好で、磁束が通過し易くて、渦電流が発生しにくい構造、すなわち、複数の鋼板２００（上記実施形態では、ケイ素鋼板を使用しているが、如何なる鋼板でも使用可）を軸方向に積層してなる構造をしているから、渦電流の発生に起因する電気信号の損失の低減を行うことができて、センサの感度を高くすることができる。
【０１０６】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、Ａ＜Ｂであるから、環状部１５０に溝加工を容易に行うことができる。また、Ｃ＜Ａ＋Ｂであるから、パルス信号の分解能を高くすることができる。また、Ｂ＜Ｃであるから、短時間の回転速度を算出できる。
【０１０７】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、モーメント荷重算出部で、車輪に作用しているモーメント荷重を算出できる。したがって、車輪の回転速度、車輪に作用しているモーメント荷重を算出できて、これらの情報に基づいて、車両の走行の際の運転制御を正確に行うことができる。
【０１０８】
尚、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、被変位検出部が、内軸１と別体のターゲット部材７３の外周面であったが、この発明では、ターゲット部材がなくて、被変位検出部が、内軸の外周面の一部であっても良い。また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、内軸１に、内軸１と別体の内輪２が嵌合される構成であったが、この発明では、内輪がなくて、第２軌道部材が、内軸単体で構成されるか、または、内軸とターゲット部材で構成されても良く、内軸が、内軸の外周面に二つの軌道面を有する構成であっても良い。
【０１０９】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａ＋Ｂ、かつ、Ｂ＜Ｃであったが、この発明では、Ａ≧Ｂであっても良く、Ｃ≧Ａ＋Ｂであっても良く、Ｂ≧Ｃであっても良い。
【０１１０】
また、この発明で使用できるセンサ装置は、上記実施形態で用いたセンサ装置１０に限らず、以下の図２４、図２５および図２６に一部が示されるセンサ装置であっても良い。
【０１１１】
詳しくは、図２４に示すセンサ装置４００のように、ターゲット部材４７３に、環状溝１３４,１３５を形成せず、環状溝１３４,１３５が存在していた位置に、周囲の構成材料よりも大きい（或いは小さい）透磁率を有する環状帯部４３４,４３５を形成しても良い。上記環状帯部４３４,４３５は、例えば鋼材の場合には、含有カーボン量を変えることによって、形成することができる。
【０１１２】
また、図２５に示すセンサ装置５００のように、ターゲット部材５７３において、上記実施形態において環状溝１３４,１３５が形成されていた位置に、外周面が円筒面の凸部５４１,５４２を形成し、上記実施形態において環状部１５０が形成されていた位置に、凸部５４１,５４２よりも丘部の外径が小さい環状部５５０を形成しても良い。
【０１１３】
また、図２６に示すセンサ装置６００のように、ターゲット部材６７３の外周面に、軸方向の断面において、傾斜方向が互いに逆向きの傾斜部６４３,６４４を形成しても良く、傾斜部６４３,６４４の一部に、溝を有する環状部を形成しても良い。なお、図２６では、両傾斜部６４３,６４４は、接合部分が谷形となっているが、その接合部分を、山形となる両傾斜部としても良い。
【０１１４】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、変位検出部７０,７１を、ケース部材６に固定したが、この発明では、変位検出部を、外輪に直接取り付けても良い。更に、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、外輪１が、固定軌道部材を構成し、内周側の内軸２等が、回転軌道部材を構成したが、内周側の内軸等が、固定軌道部材を構成し、外輪が、回転軌道部材を構成しても良い。
【０１１５】
また、本発明で使用できるセンサ装置は、実施形態で説明したインダクタンス型の変位センサに限らない。すなわち、本発明で使用できるセンサ装置は、ギャップを検出できる非接触式のものであれば、如何なる変位センサであっても良い。
【０１１６】
また、上記実施形態では、センサ付き転がり軸受装置が、ハブユニットであったが、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、ハブユニットに限らず、例えば磁気軸受装置等のハブユニット以外の如何なる軸受装置であっても良い。上記実施形態で説明した本発明の構成を、複数のモーメント荷重や並進荷重を測定するニーズのある各種軸受装置に適用することができるのは、言うまでもないからである。
【０１１７】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受では、製造されるセンサ付き転がり軸受の転動体が玉であったが、この発明では、製造されるセンサ付き転がり軸受の転動体が、ころであっても良く、また、ころおよび玉を含んでいても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明のセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態であるハブユニットの軸方向の断面図である。
【図２】図１における変位検出部の周辺の拡大断面図である。
【図３】第１変位検出部および第２変位検出部と、ターゲット部材との相対位置の関係と、ターゲット部材の外周面の構造を示す図である。
【図４】環状部の表面を詳細に示す図である。
【図５】環状部と、第１変位検出部とを通る径方向の断面図であり、変位センサの周方向の配置構成を説明する図である。
【図６】第１変位検出部に接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。
【図７】変位センサの検出面、第１環状溝および第２環状溝の位置関係を示す図である。
【図８】変位検出部と、蓋部材に対して、変位検出部とは反対側に位置する信号処理部との接続構造を示す図である。
【図９】本実施形態で使用する方向について説明する図である。
【図１０Ａ】本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。
【図１０Ｂ】本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。
【図１１】車輪にｙ軸方向の並進荷重Ｆｙが作用した場合における、ターゲット部材と、幾つかの変位センサの位置関係を模式的に示す図である。
【図１２】各変位センサ出力から演算した独立変数と、車輪に作用する実際の荷重との対応関係を示すマトリックス図である。
【図１３】ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚのみが作用する純モーメントの状態の各種変数の関係を示す図である。
【図１４】ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚのみを作用させた場合における、Ｍｚと、ｍｚおよびｘｉの変位検出値との関係を示す図である。
【図１５】補正係数について説明する図である。
【図１６】ｘ軸回りのモーメント荷重Ｍｘのみを作用させた場合における、Ｍｘと、ｍｘおよびｚｉの変位検出値との関係を示す図である。
【図１７】ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚとともに、ｘ軸方向の並進加重Ｆｘが作用する状態を仮定した場合の第２軌道部材の変形状態を示す図である。
【図１８】変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚの算出方法を、ダイアグラム的に示す図である。
【図１９】独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘ及びｓＭｚと、車輪に作用する実際の荷重であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ及びＭｚとの対応関係を表すマトリックス図である。
【図２０】各変位センサにおいて、各変位センサの検出値から変位検出値を抽出する方法、および、各変位センサの検出値から内軸の回転速度を求める方法を示す図である。
【図２１】変位センサの検出値の一例を示す図である
【図２２】飽絡線検波回路の出力信号を示す図である。
【図２３】回転数検出回路の出力信号の一例を示す図である。
【図２４】センサ装置の変形例を模式的に示す図である。
【図２５】センサ装置の変形例を模式的に示す図である。
【図２６】センサ装置の変形例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 内軸
２ 内輪
３ 外輪
４ 第１の玉
５ 第２の玉
７１ 第１変位検出部
７２ 第２変位検出部
７３ ターゲット部材
８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒ 変位センサ
１４０ 信号処理部
１５０ 環状部
１５１ 第１円筒面部
１５２ 第２円筒面部
１５５ 溝
２００ ケイ素鋼板
２５０ 飽絡線検波回路
２５２ 物理量検出部
２５３ 回転速度検出回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道部材、転動体およびセンサ装置を有するセンサ付き転がり軸受装置に関し、特に、変位センサを有するハブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ付き転がり軸受装置としては、特開２００１−２１５７７号公報（特許文献１）に記載されているハブユニットがある。
【０００３】
このハブユニットは、回転軌道輪、固定軌道輪および一つの変位センサを備え、上記変位センサは、上記固定軌道輪に設けられている。具体的には、上記固定軌道輪の外周面は、径方向に延在する穴を有し、上記変位センサは、上記穴に挿入されている。上記変位センサの検出面は、上記回転軌道輪の外周面に向けられている。
【０００４】
上記変位センサは、車両の車輪に荷重が作用した際に発生する回転軌道輪の外周面の変位によって変動する回転軌道輪と固定軌道輪との間のギャップ（具体的には、このギャップに対応して変化する電気信号）を検出するようになっている。また、上記ハブユニットは、上記変位センサが検出したギャップに基づいて車輪に作用する鉛直方向の荷重を算出するようになっている。
【０００５】
上記従来のセンサ付き転がり軸受装置では、上記変位センサが一つで、かつ、上記変位センサの検出面が、上記回転軌道輪の外周面に向けられているから、変位センサの検出値に基づいて車輪に対して鉛直方向に作用する並進荷重を求めることは可能である一方、車両の旋回走行時の遠心力等に伴って発生する車両の前後方向のモーメント荷重や、車両の上下方向のモーメント荷重や、車輪の軸方向の並進荷重を求めることが不可能であるという問題がある。
【０００６】
また、上記従来のセンサ付き転がり軸受装置では、回転軌道輪（車輪）の回転速度を検出したい場合、変位せンサと独立のＡＢＳセンサが別途必要になり、センサ付き転がり軸受装置が大型化すると共に、センサ付き転がり軸受装置の製造コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２１５７７号公報（図８参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、車輪のモーメント荷重や軸方向の並進荷重を求めることが可能なセンサ装置を備え、上記センサ装置と独立のＡＢＳセンサを設置しなくても、回転軌道部材の回転速度を検出することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、
軌道面を内周面に有する第１軌道部材と、
軌道面と、環状の被変位検出部とを外周面に有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記被変位検出部の径方向の変位と、上記被変位検出部の軸方向の変位とを検出するセンサ装置と
を備え、
上記被変位検出部は、上記被変位検出部の周方向に互いに間隔をおいて位置すると共に、上記軸方向に延在する複数の溝を有する環状部を有し、
上記センサ装置は、
上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第１変位検出部と、
上記第１変位検出部に上記軸方向に間隔をおいて位置すると共に、上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第２変位検出部と、
上記第１変位検出部および第２変位検出部のうちの少なくとも一方の出力に基づいて、上記第１変位検出部および第２変位検出部のうちの少なくとも一方に対する上記環状部の相対回転に伴う信号を検出する回転信号検出部と、
上記第１変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出すると共に、上記第２変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出する変位信号検出部と
を有していることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部と、第２変位検出部とを有しているから、第１変位検出部の検出信号と、第２変位検出信号の検出信号に基づいて、軸方向の並進の変位に基づく並進荷重を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【００１０】
また、本発明によれば、被変位検出部が、上記被変位検出部の周方向に互いに間隔をおいて位置すると共に、上記軸方向に延在する複数の溝を有する環状部を有し、かつ、上記センサ装置が、上記第１変位検出部の出力および第２変位検出部のうちの少なくとも一方の出力に基づいて、上記環状部の相対回転に伴う信号を検出する回転信号検出部と、上記第１変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出すると共に、上記第２変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出する変位信号検出部とを有しているから、上記環状部の溝と、その溝に周方向に連なる丘の位置の検出により、環状部の相対回転速度に伴うパルス信号を獲得することができて、環状部の相対回転速度を検出することができる。すなわち、変位を検出される被変位検出部が、被パルス信号発生部としての環状部を形成しているから、変位検出部に回転速度検出機能を兼用させることができて、センサ付き転がり軸受装置をコンパクトにすることができると共に、センサ付き転がり軸受装置の製造コストを抑制できる。
【００１１】
また、一実施形態では、
上記被変位検出部は、上記環状部に段部を介して連なる第１円筒面部と、上記環状部の上記第１円筒面部側とは反対側に段部を介して連なると共に、上記第１円筒面部と略同一の円筒面上に位置する第２円筒面部とを有し、
上記各溝は、上記環状部の上記軸方向の一端から上記環状部の上記軸方向の他端まで上記軸方向に延在し、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なり、
上記第１変位検出部の上記検出面は、上記径方向から見て、上記第１円筒面部の上記環状部側の端部と、上記環状部の上記第１円筒面部側の端部とに重なる一方、上記第２変位検出部の上記検出面は、上記径方向から見て、上記第２円筒面部の上記環状部側の端部と、上記環状部の上記第２円筒面部側の端部とに重なっている。
【００１２】
上記実施形態によれば、環状部と第１円筒部との間の段部の軸方向の位置および環状部と第２円筒部との間の段部の軸方向の位置を検出することにより、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の並進の変位を容易に検出できる。
【００１３】
また、一実施形態では、上記環状部の表面は、複数の鋼板を上記軸方向に積層してなっている。
【００１４】
上記実施形態によれば、上記環状部の表面が、磁気特性が良好で、磁束が通過し易くて、渦電流が発生しにくい構造、すなわち、複数の鋼板を上記軸方向に積層してなる構造をしているから、渦電流の発生に起因する電気信号の損失の低減を行うことができて、センサの感度を高くすることができる。
【００１５】
また、一実施形態では、
上記複数の溝は、略同一の幅であり、上記周方向に等間隔に配置され、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記環状部と上記第１変位検出部とを通る上記径方向の断面において、
上記複数の溝のうちで、上記周方向に隣接する二つの上記溝を、第１溝および第２溝とし、
上記第１溝と上記第２溝との間に位置する丘を、中間丘とし、
上記中間丘の上記周方向の中点と、上記環状部の中心とを通過する直線を、丘中心通過直線とし、
上記丘中心通過直線に平行で、上記第１溝の上記周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、上記第１溝の上記周方向の他端を通過する直線との距離をＡ［ｍｍ］とし、
上記丘中心通過直線に平行で、上記中間丘の上記周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、上記中間丘の上記周方向の他端を通過する直線との距離をＢ［ｍｍ］とし、
上記第１変位検出部の上記検出面の長さの１／４をＣ［ｍｍ］と
したとき、
Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａ＋Ｂ、かつ、Ｂ＜Ｃである。
【００１６】
上記実施形態によれば、Ａ＜Ｂであるから、環状部に溝加工を容易に行うことができる。また、Ｃ＜Ａ＋Ｂであるから、パルス信号の分解能を高くすることができる。また、Ｂ＜Ｃであるから、短時間の相対回転の回転速度を算出できる。
【００１７】
また、一実施形態では、
上記第２軌道部材は、ロータを取り付けるためのロータ取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記複数の溝は、上記周方向に等間隔に配置され、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記変位信号検出部は、上記各変位センサにおいて、上記各変位センサが出力する信号から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出し、
上記センサ装置は、上記変位信号検出部からの信号を受けて、上記第１変位検出部の上記変位センサの夫々において、上記第１変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号と、上記第１変位検出部の上記変位センサに略上記軸方向に重なる上記第２変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号との差を算出して、この差に基づいて上記車輪に作用している複数のモーメント荷重を算出するモーメント荷重算出部を有している。
【００１８】
上記実施形態によれば、モーメント荷重算出部で、車輪に作用しているモーメント荷重を算出できる。したがって、車輪の回転速度、車輪に作用しているモーメント荷重を算出できて、これらの情報に基づいて、車両の走行の際の運転制御を正確に行うことができる。
【００１９】
また、上記実施形態によれば、上記モーメント荷重算出部は、上記第１変位検出部の上記変位センサの夫々において、上記第１変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号と、上記第１変位検出部の上記変位センサに略上記軸方向に重なる上記第２変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号との差を算出して、この差に基づいて上記車輪に作用しているモーメント荷重を算出するようになっているから、検出する方向における変位の検出の感度を略２倍にすることができると共に、検出する方向における温度ドリフトのノイズを除去することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部と、第２変位検出部とを有しているから、第１変位検出部の検出信号と、第２変位検出信号との信号に基づいて、軸方向の並進の変位を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【００２１】
また、本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、被変位検出部における環状部の溝と、その溝に周方向に連なる丘の位置の検出により、環状部の相対回転に伴うパルス信号を獲得することができて、環状部の相対回転の回転速度を検出することができる。すなわち、変位を検出される被変位検出部に、被パルス信号発生部としての役割を兼用させることができ、変位検出部で、上記環状部の上記回転速度を検出することができる。したがって、変位検出部に独立なＡＢＳセンサを別途設ける必要がないから、センサ付き転がり軸受装置をコンパクトにすることができると共に、センサ付き転がり軸受装置の製造コストを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明のセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態であるハブユニットの軸方向の断面図である。
【００２４】
このハブユニットは、内軸１、内輪２、第１軌道部材としての外輪３、転動体としての複数の第１の玉４、転動体としての複数の第２の玉５、ケース部材６、および、センサ装置１０を備える。
【００２５】
上記内軸１は、小径軸部１９と、中径軸部２０と、第２軸部としての大径軸部２１とを有している。上記小径軸部１９の外周面には、ネジが形成されている。上記中径軸部２０は、小径軸部１９に段部１８を介して連なると共に、小径軸部１９の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２１は、中径軸部２０の小径軸部１９側とは反対側に位置している。上記大径軸部２１は、中径軸部２０に段部２２を介して連なると共に、中径軸部２０の外径よりも大きい外径を有している。上記大径軸部２１の外周面は、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝２３を有し、この軌道溝２３の外径は、中径軸部２０から離れるにしたがって、大きくなっている。
【００２６】
上記内軸１は、センター穴３１を有している。上記センター穴３１は、内軸１の軸方向の大径軸部２１側の端面の径方向の中央部に、形成されている。上記第センター穴３１は、円筒状の部分を有し、軸方向に所定距離延在している。また、上記内軸１は、軸方向の大径軸部２１側の端部に、ロータ（あるいは車輪）（図示せず）を取り付けるための、ロータ取付用のフランジ（あるいは車輪取付用のフランジ）５０を有している。
【００２７】
上記内輪２は、内軸１の中径軸部２０の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪２の軸方向の大径軸部２１側の端面は、上記段部２２に当接している。上記内輪２は、その外周面の大径軸部２１側に軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝２８を有している。この軌道溝２８の外径は、大径軸部２１から離れるにしたがって、大きくなっている。上記内輪２の外周面は、軸方向の大径軸部２１側とは反対側に、円筒外周面２６を有し、この円筒外周面２６は、軌道溝２８の大径軸部２１側とは反対側に位置する軌道肩部２９に段部３０を介して連なっている。軌道肩部２９は、円筒外周面３５を有している。内輪２の外周面の軸方向の端部に位置する円筒外周面２６の外径は、軌道肩部２９の円筒外周面３５の外径よりも小さくなっている。
【００２８】
内輪２の軸方向の大径軸部２１側の端面は、段部２２に当接している。図１に示すように、ナット６３が、小径軸部１９のネジに螺合している。内輪２の軸方向の大径軸部２１側とは反対側の端面は、ナット６３の軸方向の大径軸部２１側の端面に当接している。ナット６３を、軸方向の大径軸部２１側に所定距離ネジ込むことにより、内輪２を、内軸１に確実に固定するようになっている。
【００２９】
上記外輪３は、大径軸部２１の径方向の外方に位置している。上記外輪３の内周面は、軌道面としてのアンギュラ型の第１軌道溝４４と、軌道面としてのアンギュラ型の第２軌道溝４５とを有している。上記外輪３は、車体への固定のための車体取付用のフランジ７５を有している。上記複数の第１の玉４は、内輪２の軌道溝２８と、外輪３の第１軌道溝４４との間に、第１保持器４０によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されており、上記複数の第２の玉５は、内軸１の軌道溝２３と、外輪３の第２軌道溝４５との間に、第２保持器４１によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。
【００３０】
上記ケース部材６は、筒部材５２と、円板状の蓋部材５３とで構成されている。筒部材５２の内周面の外輪３側の端部は、外輪３の外周面の小径軸部１９側の端部に止めネジ５５により固定されている。一方、蓋部材５３は、筒部材５２の外輪側とは反対側の開口を閉塞している。このようにして、センサ付き転がり軸受装置の内部へ異物が侵入するのを防止している。
【００３１】
上記センサ装置１０は、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１と、ターゲット部材７３とを有する。上記第１および第２変位検出部７０,７１は、筒部材５２の内周面に固定されている。一方、ターゲット部材７３は、筒形状を有している。ターゲット部材７３の軸方向の一端部は、内輪２の円筒外周面２６に圧入によって押しこまれている。換言すると、ターゲット部材７３の上記一端部は、内輪２の外周面の一端部としての円筒外周面２６に外嵌されて固定されている。上記内軸１、内輪２およびターゲット部材７３は、第２軌道部材を構成している一方、ターゲット部材７３の外周面は、被変位検出部になっている。
【００３２】
図２は、図１における第１変位検出部７０の周辺の拡大断面図である。
【００３３】
図２に示すように、第２変位検出部７１は、第１変位検出部７０よりも車輪側（ロータ取付用のフランジ５０側）に位置している。第１および第２変位検出部７０,７１の夫々は、筒部材５２の内周面に固定されている。上記第１変位検出部７０は、第２変位検出部７１と同一であり、第１変位検出部７０は、第２センサ７１に対して軸方向に間隔において配置されている。第１変位検出部７０の全体は、第２変位検出部７１に略軸方向に重なっている。
【００３４】
上記第１変位検出部７０は、センサリング８３（図１参照）と、４つの変位センサ８４とを有する一方、第２変位検出部７１は、センサリング９３（図１参照）と、４つの変位センサ９４とを有する。図１に示すように、センサリング８３およびセンサリング９３は、環状のスペーサ５８を介在させた状態で、筒部材５２の鍔部５７に対して止めネジ５９で固定されている。各変位センサ８４は、センサリング８３の内周面から径方向の内方に延在している一方、各変位センサ９４は、センサリング９３の内周面から径方向の内方に延在している。
【００３５】
第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とは、ケース部材６に固定できるようになっている。したがって、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とをケース部材６に固定した後、ケース部材６を、上述のように外輪３の外周面に固定するだけで、第１および第２変位検出部７０,７１を、ハブユニットに簡易に固定することができる。すなわち、変位検出部７０,７１を、個別に外輪３に取り付ける必要がなく、しかも、外輪３に変位検出部７０,７１装着用の貫通穴等の取付構造を設ける必要もない。また、ケース部材６に対する変位検出部７０,７１の相対位置が予め確定することになるから、ターゲット部材７３に対する変位検出部７０,７１の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。
【００３６】
図３は、第１変位検出部７０および第２変位検出部７１と、ターゲット部材７３との相対位置の関係と、ターゲット部材７３の外周面の構造を示す図である。
【００３７】
ターゲット部材７３の外周面は、環状部１５０と、第１円筒面部１５１と、第２円筒面部１５２とを有している。環状部１５０、第１円筒面部１５１および第２円筒面部１５２は、同一の中心軸を有している。第１円筒面部１５１は、環状部１５０の軸方向の一方の側に位置する一方、第２円筒面部１５２は、環状部１５０の軸方向の他方の側に位置している。第１円筒面部１５１は、環状部１５０に段部１５６を介して連なっている一方、第２円筒面部１５２は、環状部１５０に段部１５７を介して連なっている。第１円筒面部１５１と第２円筒面部１５２とは、略同一の円筒面上に位置している。
【００３８】
上記環状部１５０は、複数の同一の溝１５５を有している。溝１５５の数は、複数であればどのような数でも良く、例えば、溝１５５の数として、９６を採用できる。複数の溝１５５の夫々は、環状部１５０の軸方向の一端から環状部１５０の軸方向の他端まで軸方向に延在している。複数の溝１５５は、環状部１５０の周方向に等間隔に配置されている。環状部１５０の溝１５５の底は、円筒面になっており、環状部１５０の溝１５５の底の外径は、第１および第２円筒面部１５１,１５２の外径よりも大きくなっている。
【００３９】
ターゲット部材７３が変位していない状態で、第１変位検出部７０の径方向の内方の端面は、第１円筒面部１５１の環状部１５０側の端部と、環状部１５０の第１円筒面部１５１側の端部とに径方向に重なる一方、第２変位検出部７１の径方向の内方の端面は、第２円筒面部１５２の環状部１５０側の端部と、環状部１５０の第２円筒面部１５２側の端部とに径方向に重なっている。再び、図２を参照して、ターゲット部材７３の外周面は、第１環状溝１３４と、第２環状溝１３５とを有している。上記第１円筒面部１５１は、第１環状溝１３４の底面に相当する一方、第２円筒面部１５２は、第１環状溝１３４の底面に相当する。
【００４０】
図４は、環状部１５０の表面を詳細に示す図である。
【００４１】
図４に示すように、環状部１５０の表面は、鋼板の一例としてのケイ素鋼板２００からなっている。詳しくは、環状部１５０は、複数のケイ素鋼板２００を軸方向に積層してなっている。
【００４２】
図５は、環状部１５０と、第１変位検出部７０とを通る径方向の断面図であり、変位センサ８４の周方向の配置構成を説明する図である。尚、説明しないが、変位センサ９４についても、変位センサ８４と同一の周方向の配置構造を有している。変位センサ９４の構造および添え字の説明は、以下に行う、変位センサ８４の構造および添え字の説明をもって省略する。
【００４３】
４つの変位センサ８４は、内軸１の周方向に等間隔に配置されている。詳細には、変位センサ８４は、ハブユニットが所定の位置に設置されている状態で、ターゲット部材７３の最も鉛直上方に位置する部分に径方向に対向する位置、ターゲット部材７３の最も鉛直下方に位置する部分に径方向に対向する位置、ターゲット部材７３における、このハブユニットが取り付けられている車両の最も前方側の位置に径方向に対向する位置、および、ターゲット部材７３における、このハブユニットが取り付けられている車両の最も後方側の位置に径方向に対向する位置に設置されている。
【００４４】
以下、ハブユニットが所定の位置に設置されている状態で、ターゲット部材７３の最も鉛直上方に位置する部分に径方向に対向する位置に設置されているセンサ８４を、センサ８４ｔとし、ターゲット部材７３の最も鉛直下方に位置する部分に径方向に対向する位置に設置されているセンサ８４を、センサ８４ｂとし、ターゲット部材７３における、このハブユニットが取り付けられている車両の最も前方側の位置に径方向に対向する位置に設置されているセンサ８４を、センサ８４ｆとし、ターゲット部材７３における、このハブユニットが取り付けられている車両の最も後方側の位置に径方向に対向する位置に設置されているセンサ８４を、センサ８４ｒとする。
【００４５】
図５に示すように、変位センサ８４ｔは、磁極９９ｔと、コイル１００ｔとを有し、変位センサ８４ｂは、磁極９９ｂと、コイル１００ｂとを有し、変位センサ８４ｆは、磁極９９ｆと、コイル１００ｆとを有し、変位センサ８４ｒは、磁極９９ｒと、コイル１００ｒとを有している。
【００４６】
磁極９９ｔ,９９ｂ,９９ｆ,９９ｒの夫々は、センサリング８３の内周面につながり、径方向に延在している。また、コイル１００ｔは、磁極９９ｔの周囲に巻き付けられ、コイル１００ｂは、磁極９９ｂの周囲に巻き付けられ、コイル１００ｆは、磁極９９ｆの周囲に巻き付けられ、コイル１００ｒは、磁極９９ｒの周囲に巻き付けられている。
【００４７】
磁極９９ｔ,９９ｂ,９９ｆ,９９ｒの夫々の径方向の内方の端面は、ターゲット部材７１の外周面に隙間を介して径方向に対向している。磁極９９ｔ,９９ｂ,９９ｆ,９９ｒの夫々の径方向の内方の端面は、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒにおける検出面になっている。第１変位検出部７０の検出面は、磁極９９ｔの径方向の内方の端面、磁極９９ｂの径方向の内方の端面、磁極９９ｆの径方向の内方の端面、および、磁極９９ｒの径方向の内方の端面で構成されている。第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とは、合わせて８個の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒを有している。８個の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒは、同一である。
【００４８】
図５の断面図において、複数の溝１５５のうちで、周方向に隣接する二つの溝１５５を、第１溝１９０および第２溝１９１とし、第１溝１９０と第２溝１９１との間に位置する丘を、中間丘１９２とし、中間丘１９２の周方向の中点１９３と、環状部１５０の中心１９４とを通過する直線を、丘中心通過直線とし、丘中心通過直線に平行で、第１溝の１９０の周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、第１溝１９０の周方向の他端を通過する直線との距離をＡ［ｍｍ］とし、上記丘中心通過直線に平行で、中間丘１９２の周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、中間丘１９２の周方向の他端を通過する直線との距離をＢ［ｍｍ］とし、第１変位検出部７０の検出面の長さの１／４、すなわち、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの磁極９９ｔ,９９ｂ,９９ｆ,９９ｒの径方向の内方の端面の長さをＣ［ｍｍ］としたとき、Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａ＋Ｂ、かつ、Ｂ＜Ｃが成立している。
【００４９】
図６は、上記第２変位検出部７１に接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。尚、説明は省略するが、第１変位検出部７０にも、第２変位検出部７１に接続されたのと同一のギャップ検出回路が接続されている。
【００５０】
図６に示すように、鉛直方向に位置する２つの変位センサ９４ｔ,９４ｂの夫々は、発振器１３０に接続されている。発振器１３０から一定周期の交流電流が、変位センサ９４ｔ,９４ｂに供給されるようになっている。変位センサ９４ｔ,９４ｂの夫々には、同期用のコンデンサ１３１が並列に接続されている。
【００５１】
そして、変位センサ９４ｔと変位センサ９４ｂの出力電圧の飽絡線の値（以下、各変位センサにおいて、下記に詳述する変位センサの出力電圧の飽絡線の値を、変位検出値と呼ぶことにする）を、差動アンプ１３２に入力して、鉛直方向に対応する出力電圧（変位検出値）とすることにより、温度ドリフトのノイズを取り除くと共に、差動増幅によって鉛直方向の変位信号の感度を略２倍に向上するようにしている。なお、説明は省略するが、前後方向に位置する２つの変位センサ９４ｆ,９４ｒについても、上記と同様に差動アンプで差を取ることによって温度ドリフトのノイズを取り除くと共に、前後方向の変位信号の感度を略２倍に向上するようにしている。
【００５２】
各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒの夫々において、インダクタンスをＬ、変位センサの検出面の面積をＡ、透磁率をμ、コイルの巻き数をＮ、変位センサの検出面からターゲット部材７３までの間隔（ギャップ）をｄとすると、次の式（ａ）が成立する。
Ｌ＝Ａ×μ×Ｎ２／ｄ ・・・（ａ）
【００５３】
ターゲット部材７３までのギャップｄが変化すると、変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒのインダクタンスＬが変化して出力電圧が変化する。したがって、この出力電圧の変動を検出することにより、変位センサ２４の検出面からターゲット部４までの径方向のギャップを検出するようになっている。
【００５４】
図７は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係を示す図である。
【００５５】
尚、説明しないが、変位センサ８４ｂの検出面、変位センサ９４ｂの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。また、変位センサ８４ｆの検出面、変位センサ９４ｆの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。また、変位センサ８４ｒの検出面、変位センサ９４ｒの検出面、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係は、変位センサ８４ｔの検出面Ａ１、変位センサ９４ｔの検出面Ａ２、第１環状溝１３４および第２環状溝１３５の位置関係と同一である。
【００５６】
図７に示すように、軸方向において、検出面Ａ１の中央部は、第１環状溝１３４の第２環状溝１３５側の縁に略一致している一方、検出面Ａ２の中央部は、第２環状溝１３５の第１環状溝１３４側の縁に略一致している。
【００５７】
この状態から仮にターゲット部材７３が軸方向の蓋部材５３側に距離δだけ変位したとすると、検出面Ａ１と第１環状溝１３４との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が減少する一方、検出面Ａ２と第２環状溝１３５との軸方向のラップ長（軸方向の重なっている長さ）が増大する。このことから、変位センサ８４のギャップの変位検出値が減少する一方、変位センサ９４のギャップの変位検出値が増大する。このように、ターゲット部材７３が軸方向に変位すると、変位センサ８４ｔが検出する変位検出値と、変位センサ９４ｔとが検出する変位検出値とに差が生じる。
【００５８】
第１環状溝１３４および第２環状部１３５は、ターゲット部材７３が軸方向に移動した場合に、変位センサ８４ｔと変位センサ９４ｔが検出する変位検出値を正負逆向きに変化させるように、変位センサ８４ｔ,９４ｔに対する軸方向位置が設定されている。変位センサ８４ｔの変位検出値と、変位センサ９４ｔの変位検出値の差を取ることにより、内輪２（内軸１）の軸方向の並進量（軸方向の変位であり、並進荷重と相関関係がある）を検出するようになっている。
【００５９】
車両の中心側（以下、インナ側という）の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの変位検出値と、車輪側（以下、アウタ側という）の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒの変位検出値の差（同じ添え字を有する変位センサの変位検出値の差）を取ることにより、第２軌道部材の軸方向への単位並進量に対する変位検出値が増幅され、これによってセンサ装置１０の軸方向の変位の検出感度を高めることができるのである。
【００６０】
尚、図７に図示した配置とは逆に、インナ側の第１環状溝を、第１変位検出部の検出面に対してアウタ側にずらし、アウタ側の第２環状溝を第２変位検出部の検出面に対してインナ側にずらして配置しても良く、この場合でも上記と同様の作用効果が得られる。
【００６１】
図８は、変位検出部７０,７１と、蓋部材５３に対して、変位検出部７０,７１とは反対側に位置する信号処理部１４０との接続構造を示す図である。
【００６２】
上記センサ装置１０は、信号処理部１４０を有し、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒは、ケース部材６の蓋部材５３を貫通する信号線３６を介して信号処理部１４０に接続されている。各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒから得られた出力電圧（変位検出値）は、信号処理部１４０で以下に述べる演算方法で演算され、これによって車輪に作用する各方向のモーメント荷重及び並進荷重を、算出するようになっている。
【００６３】
図９は、本実施形態で使用する方向について説明する図であり、図１０Ａ、図１０Ｂは、本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。図１０Ａは、変位センサを、径方向の外方からみた図であり、図１０Ｂは、変位センサを、軸方向からみた図である。
【００６４】
図９に示すように、本実施形態では、車輪の前後水平方向をｘ軸方向、車輪の左右水平方向（軸方向）をｙ軸方向、車輪の上下方向をｚ軸方向と定義する。
【００６５】
また、図１０Ａに示すように、インナ側の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒの変位検出値に、添え字「ｉ」を使用し、アウタ側の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒに添え字「ｏ」を使用する。また、上ですでに説明したように、前側のセンサの変位検出値を「ｆ（front）」と定義し、後側のセンサの変位検出値を「ｒ（rear）」と定義し、上側のセンサの変位検出値を「ｔ（top）」と定義し、下側のセンサの変位検出値を「ｂ（bottom）」と定義する。
【００６６】
尚、図１０Ｂに示されている事実、すなわち、インナ側の変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒと、アウタ側の変位センサ９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒとが、軸方向に正確に重なっているといる事実は、上述した第１変位検出部７０の全体が、略第２変位検出部７１に軸方向に重なっているという事実と整合している。
【００６７】
話を元に戻して、センサ装置１０が有する合計８つのセンサの変位検出値は、次のように定義される。
ｆｉ：変位センサ８４ｆの変位検出値
ｒｉ：変位センサ８４ｒの変位検出値
ｔｉ：変位センサ８４ｔの変位検出値
ｂｉ：変位センサ８４ｂの変位検出値
ｆｏ：変位センサ９４ｆの変位検出値
ｒｏ：変位センサ９４ｒの変位検出値
ｔｏ：変位センサ９４ｔの変位検出値
ｂｏ：変位センサ９４ｂの変位検出値
【００６８】
図１１は、車輪にｙ軸方向の並進荷重Ｆｙが作用した場合における、ターゲット部材７３と、幾つかの変位センサの位置関係を模式的に示す図である。以下、図１１を用いて、ｙ軸方向の並進荷重Ｆｙに対応する独立変数（ｓＦｙ）について説明する。
【００６９】
図１１に示すように、車輪にｙ軸方向の並進荷重Ｆｙが作用した場合、第２軌道部材（回転軌道部材）は、その荷重の向きに変位し、各環状溝１３４,１３５の位置が軸方向にずれる。このため上述したように、インナ側の各変位センサの変位検出値（本実施形態では出力電圧）ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉは軸方向の移動量δの増大に伴っていずれも減少し、アウタ側の各変位センサの変位検出値ｆｏ、ｒｏ、ｔｏ、ｂｏは軸方向の移動量δの増大に伴っていずれも増大する。
【００７０】
そこで、図１２、すなわち、各変位センサ出力から演算した独立変数と、車輪に作用する実際の荷重との対応関係を示すマトリックス図、に示すように、次の式（１）で算出されるｓＦｙを、ｙ軸方向の並進荷重Ｆｙに対応する独立変数として採用する。
ｓＦｙ＝（ｆｉ＋ｒｉ＋ｔｉ＋ｂｉ）−（ｆｏ＋ｒｏ＋ｔｏ＋ｂｏ）
・・・（１）
【００７１】
このように、インナ側の各変位センサの変位検出値とアウタ側の各変位センサの変位検出値の差を取ることで、回転軌道輪である第２軌道部材の軸方向への単位並進量に対するｓＦｙが増幅されるので、センサ装置１０全体としての軸方向変位の検出感度を高めることができる。
【００７２】
ｘ軸方向の変位の変位検出値と、ｚ軸方向の変位の変位検出値については、次のように求められる。
【００７３】
ｘ軸方向については、前センサの変位検出値ｆと、後センサの変位検出値ｒとの差によってｘ軸方向変位の変位検出値とし、ｚ軸方向については、上センサの変位検出値ｔと、下センサの変位検出値ｂの差によってｚ軸方向変位の変位検出値とする。前後のセンサの出力同士及び上下のセンサの出力同士では、それぞれ同じ方向に同じ量だけ温度の影響が出ることから、上記のように差を取ることによって温度ドリフトが取り除かれる。
【００７４】
本実施形態では、インナ側と、アウタ側に変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒを配置しているので、次に示す通り、インナ側とアウタ側のそれぞれの位置において、ｘ軸方向の変位の変位検出値と、ｚ軸方向の変位の変位検出値が得られる。
インナ側でのｘ軸方向の変位の変位検出値 ｘｉ＝ｆｉ−ｒｉ
インナ側でのｚ軸方向の変位の変位検出値 ｚｉ＝−ｔｉ＋ｂｉ
アウタ側でのｘ軸方向の変位の変位検出値 ｘｏ＝ｆｏ−ｒｏ
アウタ側でのｚ軸方向の変位の変位検出値 ｚｏ＝−ｔｏ＋ｂｏ
【００７５】
ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚに対応する独立変数（ｓＭｚ）は、次のように求められる。
【００７６】
図１３は、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚのみが作用する純モーメントの状態の各種変数の関係を示す図である。
【００７７】
軸受装置の中心Ｏ（図１参照）からインナ側変位センサの検出位置までの軸方向距離をＬｉ、軸受中心Ｏからアウタ側変位センサの検出位置までの軸方向距離をＬｏとすると、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚに対応する変位検出値は、理論的には次の式（２）で算出されるｍｚで表される。このｍｚは、図１３に示すように、θが十分に小さい場合には、ｘｉと一致する。
ｍｚ＝Ｌｉ×ｔａｎθ
＝Ｌｉ×ｔａｎ（（ｘｉ−ｘｏ）／（Ｌｉ−Ｌｏ））
・・・（２）
【００７８】
しかし、実際には、ターゲット部材７３に、環状溝１３４,１３５が形成されているため、図１４、すなわち、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚのみを作用させた場合におけるＭｚと、ｍｚおよびｘｉの変位検出値との関係を示す図に示すように、ｍｚは、ｘｉとは一致せず、かつ、ｍｚと、ｘｉの変位検出値の傾きも一致しない。
【００７９】
このため、図１５にｋｚで示すｘｉ直線の傾きをｍｚ直線の傾きで除算して得られる補正係数を導入する。補正係数ｋｚを、上記ｍｚに乗じることで、次の式（３）に示す通り、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚに対応する独立変数ｓＭｚが得られる。
ｓＭｚ＝−ｍｚ×ｋｚ
・・・（３）
【００８０】
尚、式（３）において、右辺のマイナス（−）は、その他の独立変数（上記ｓＦｙ及び
下記のｓＭｘ等）と符号を一致させるためのものである。
【００８１】
ｘ軸回りのモーメント荷重Ｍｘに対応する独立変数（ｓＭｘ）は、次のように求められる。
【００８２】
ｘ軸方向と、ｚ軸方向とは９０度、座標変換した関係にある。したがって、ｘ軸回りのモーメント荷重Ｍｘに対応する独立変数ｓＭｘは、上記ｓＭｚの場合と同様の考え方により、次の式（４）によって算出することができる。
ｓＭｘ＝ｍｘ×ｋｘ
・・・（４）
【００８３】
なお、上記式（４）におけるｋｘは、図１５で定義される値であり、ｋｚと同じ趣旨で導入した補正係数であり、ｚｉ直線の傾きをｍｘ直線の傾きで除算して得られる補正係数である。このｋｘは、図１６に示す、ｘ軸回りのモーメント荷重Ｍｘのみを作用させた場合における、Ｍｘと、ｍｘおよびｚｉの変位検出値との関係を示す図から求められる。
【００８４】
ｚ軸方向の並進荷重Ｆｚに対応する独立変数（ｓＦｚ）、および、ｘ軸方向の並進荷重Ｆｘに対応する独立変数（ｓＦｘ）は、夫々次のように求められる。
【００８５】
図１７は、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚとともに、ｘ軸方向の並進加重Ｆｘが作用する状態を仮定した場合の第２軌道部材の変形状態を示す図であり、各種変数の関係を示す図である。
【００８６】
インナ側でのｘ軸方向変位の変位検出値ｘｉには、ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚに対応する独立変数ｓＭｚの成分と、ｘ軸方向の並進加重Ｆｘに対応する独立変数ｓＦｘの成分が含まれている。ｘ軸方向の並進加重Ｆｘに対応する独立変数ｓＦｘは、上記ｘｉからｓＭｚを差し引くことによって求めることができる。
【００８７】
このことは、ｚ軸方向の並進荷重Ｆｚに対応する独立変数であるｓＦｚの場合にも、同様に当てはまる。したがって、ｚ軸方向の並進荷重Ｆｚによる独立変数ｓＦｚと、ｘ軸方向の並進荷重Ｆｘによる独立変数ｓＦｘは、それぞれ次の式（５）及び式（６）で算出することができる。
ｓＦｚ＝ｚｉ−ｍｘ×ｋｘ
・・・（５）
ｓＦｘ＝ｘｉ−ｍｚ×ｋｚ
・・・（６）
【００８８】
図１８は、これまで説明した、変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚの算出方法を、ダイアグラム的に示す図である。図１８に示すように、ｓＦｙを先ず求め、その値を元に、ｓＦｘ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚを求めることができるようになっている。
【００８９】
図１９は、上記式（１）,（３）,（４）,（５）,（６）によって得られる各独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘ及びｓＭｚと、車輪に作用する実際の荷重であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ及びＭｚとの対応関係を表すマトリックス図である。
【００９０】
すなわち、車輪に対して実際に負荷したＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ及びＭｚを入力とし、式（１）,（３）,（４）,（５）,（６）によって得られる各独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚを出力として、それらの変数間の直線グラフをマトリックス化したものである。
【００９１】
図１９のマトリックス図に示すように、Ｆｘに対してはｓＦｘのみが傾きを有する直線グラフとなり、その他のＦｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚには反応がなく、これと同様に、マトリックス図の対角部分だけが直線グラフになっている。従って、これら５つの独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚは、車輪に作用する実際の荷重である５分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚと線形独立の関係にある。
【００９２】
このため、それらの独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚが求まれば、車輪に作用する５つの荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを未知数とした５元連立一次方程式を解くことにより、その各荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを演算することができる。
【００９３】
本実施形態では、ＥＣＵ等よりなる前記信号処理部１４０には、上記した各式（１）,（３）,（４）,（５）,（６）と５元連立一次方程式を解く演算回路（ハードウェア）ないし制御プログラム（ソフトウェア）が組み込まれている。このため、各変位センサによる８つの変位検出値ｆｉ、ｒｉ、ｔｉ、ｂｉ、ｆｏ、ｒｏ、ｔｏおよびｂｏに基づいて、車輪に作用する実際の荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを求めることができる。
【００９４】
図２０は、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒにおいて、各変位センサの検出値から上記変位検出値を抽出する方法、および、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒの検出値から内軸１の回転速度を求める方法を示す図である。
【００９５】
以下、例として、変位センサ８４ｔについて、変位検出値および回転速度を表すパルス信号の求め方を説明する。尚、変位センサ８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒについても、変位センサ８４ｔと同一の処理を行っている。変位センサ８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒについての信号処置については、変位センサ８４ｔの信号処理の説明をもって説明を省略する。
【００９６】
図２１は、変位センサ８４ｔの検出値の一例を示す図である。図２１に示すように、変位センサ８４ｔの検出値は、環状部１５０に形成された溝１５５に起因して環状部１５０の外周面に表れる凹凸に起因する回転パルス信号と、変位センサ８４ｔの検出面に対する、第１円筒面部１５１の相対位置、第２円筒面部１５２の相対位置および環状部１５０の外周面の丘の相対位置に関係する荷重信号とを含んでいる。
【００９７】
図２０に示すように、変位センサ８４ｔからの検出値は、変位信号検出部の一例としての周知の飽絡線検波回路２５０に入力されるようになっている。図２２は、飽絡線検波回路２５０の出力信号を示す図である。図２２に示すように、飽絡線検波回路２５０によって、変位センサ８４ｔの検出値の飽絡線が取り出され、環状部１５０の外周面の位置の情報において、環状部１５０の外周面の溝１５５の位置の情報を除去する一方、環状部１５０の外周面の丘の位置の情報のみをピックアップするようになっている。
【００９８】
図２２に示す荷重信号が、上述の複数の荷重の検出に用いる変位検出値である。このようにして、各変位センサ８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒについて、変位検出値を求め、その値を、図６に示すギャップ検出回路で処理するようになっている。そして、その後、ギャップ検出回路で処理した信号を、周知のサンプルホールド回路２５１（図２０参照）で処理した後、物理量算出部２５２（図２０参照）で、適宜、アナログ信号をデジタル信号に変換して、図１８に示すプロセスで、各荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、ＭｘおよびＭｚを算出するようになっている。
【００９９】
図２０に示すように、変位センサ８４ｔからの検出値は、回転信号検出部としての回転数検出回路２５３に入力されるようになっている。回転数検出回路２５３は、所定の電圧値を閾値として、変位センサ８４ｔからの検出値と、上記閾値とを比較して、変位センサ８４ｔからの検出値を、ハイ信号とロウ信号が繰り返されるパルス信号に変換するようになっている。
【０１００】
図２３は、回転数検出回路２５３の出力信号の一例を示す図である。パルス信号におけるハイ信号は、環状部１５０の溝１５５の検出に基づいて生成される一方、パルス信号におけるロウ信号は、環状部１５０の丘の検出に基づいて生成されるようになっている。上記パルス信号の周期に基づいて、環状部１５０、すなわち、内軸１の回転速度が算出するようになっている。
【０１０１】
尚、上記ギャップ検出回路、サンプルホールド回路２５１および物理量算出部２５２は、モーメント荷重算出部を構成している。また、上記ギャップ検出回路、飽絡線検波回路２５０、サンプルホールド回路２５１および物理量算出部２５２が、信号処理部１４０に含まれている。
【０１０２】
上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、互いに軸方向に離間されている、第１変位検出部７０と、第２変位検出部７１とを有しているから、第１変位検出部７０の検出信号と、第２変位検出信号７１の検出信号とに基づいて、軸方向の並進の変位に基づく並進荷重を算出できるのは勿論のこと、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の位置による変位の変動を検出できて、この変位の変動に基づいて、センサ付き転がり軸受装置に作用しているモーメント荷重を算出できる。
【０１０３】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、ターゲット部材７３の外周面である被変位検出部が、上記被変位検出部の周方向に互いに間隔をおいて位置すると共に、軸方向に延在する複数の溝１５５を有する環状部１５０を有し、かつ、センサ装置１０が、第１変位検出部７０の出力および第２変位検出部７１のうちの少なくとも一方の出力に基づいて、環状部１５０の回転に伴う信号を検出する回転数検出回路２５３と、第１変位検出部７０の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出すると共に、第２変位検出部７１の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出する飽絡線検波回路２５０とを有しているから、環状部１５０の溝１５５と、その溝１５５に周方向に連なる丘の位置の検出により、環状部１５０の回転速度に伴うパルス信号を獲得することができて、環状部１５０の回転速度を検出することができる。すなわち、変位を検出される上記被変位検出部が、被パルス信号発生部としての環状部１５０を形成しているから、変位検出部７０,７１に回転速度検出機能を兼用させることができて、センサ付き転がり軸受装置をコンパクトにすることができると共に、センサ付き転がり軸受装置の製造コストを抑制できる。
【０１０４】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、環状部１５０と第１円筒部１５１との間の段部１５６の軸方向の位置、および環状部１５０と第２円筒部１５２との間の段部１５７の軸方向の位置を検出することにより、センサ付き転がり軸受装置の軸方向の並進の変位を容易かつ簡単に検出でき、軸方向の並進荷重を簡易に検出できる。
【０１０５】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、環状部１５０の表面が、磁気特性が良好で、磁束が通過し易くて、渦電流が発生しにくい構造、すなわち、複数の鋼板２００（上記実施形態では、ケイ素鋼板を使用しているが、如何なる鋼板でも使用可）を軸方向に積層してなる構造をしているから、渦電流の発生に起因する電気信号の損失の低減を行うことができて、センサの感度を高くすることができる。
【０１０６】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、Ａ＜Ｂであるから、環状部１５０に溝加工を容易に行うことができる。また、Ｃ＜Ａ＋Ｂであるから、パルス信号の分解能を高くすることができる。また、Ｂ＜Ｃであるから、短時間の回転速度を算出できる。
【０１０７】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、モーメント荷重算出部で、車輪に作用しているモーメント荷重を算出できる。したがって、車輪の回転速度、車輪に作用しているモーメント荷重を算出できて、これらの情報に基づいて、車両の走行の際の運転制御を正確に行うことができる。
【０１０８】
尚、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、被変位検出部が、内軸１と別体のターゲット部材７３の外周面であったが、この発明では、ターゲット部材がなくて、被変位検出部が、内軸の外周面の一部であっても良い。また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、内軸１に、内軸１と別体の内輪２が嵌合される構成であったが、この発明では、内輪がなくて、第２軌道部材が、内軸単体で構成されるか、または、内軸とターゲット部材で構成されても良く、内軸が、内軸の外周面に二つの軌道面を有する構成であっても良い。
【０１０９】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａ＋Ｂ、かつ、Ｂ＜Ｃであったが、この発明では、Ａ≧Ｂであっても良く、Ｃ≧Ａ＋Ｂであっても良く、Ｂ≧Ｃであっても良い。
【０１１０】
また、この発明で使用できるセンサ装置は、上記実施形態で用いたセンサ装置１０に限らず、以下の図２４、図２５および図２６に一部が示されるセンサ装置であっても良い。
【０１１１】
詳しくは、図２４に示すセンサ装置４００のように、ターゲット部材４７３に、環状溝１３４,１３５を形成せず、環状溝１３４,１３５が存在していた位置に、周囲の構成材料よりも大きい（或いは小さい）透磁率を有する環状帯部４３４,４３５を形成しても良い。上記環状帯部４３４,４３５は、例えば鋼材の場合には、含有カーボン量を変えることによって、形成することができる。
【０１１２】
また、図２５に示すセンサ装置５００のように、ターゲット部材５７３において、上記実施形態において環状溝１３４,１３５が形成されていた位置に、外周面が円筒面の凸部５４１,５４２を形成し、上記実施形態において環状部１５０が形成されていた位置に、凸部５４１,５４２よりも丘部の外径が小さい環状部５５０を形成しても良い。
【０１１３】
また、図２６に示すセンサ装置６００のように、ターゲット部材６７３の外周面に、軸方向の断面において、傾斜方向が互いに逆向きの傾斜部６４３,６４４を形成しても良く、傾斜部６４３,６４４の一部に、溝を有する環状部を形成しても良い。なお、図２６では、両傾斜部６４３,６４４は、接合部分が谷形となっているが、その接合部分を、山形となる両傾斜部としても良い。
【０１１４】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、変位検出部７０,７１を、ケース部材６に固定したが、この発明では、変位検出部を、外輪に直接取り付けても良い。更に、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、外輪１が、固定軌道部材を構成し、内周側の内軸２等が、回転軌道部材を構成したが、内周側の内軸等が、固定軌道部材を構成し、外輪が、回転軌道部材を構成しても良い。
【０１１５】
また、本発明で使用できるセンサ装置は、実施形態で説明したインダクタンス型の変位センサに限らない。すなわち、本発明で使用できるセンサ装置は、ギャップを検出できる非接触式のものであれば、如何なる変位センサであっても良い。
【０１１６】
また、上記実施形態では、センサ付き転がり軸受装置が、ハブユニットであったが、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、ハブユニットに限らず、例えば磁気軸受装置等のハブユニット以外の如何なる軸受装置であっても良い。上記実施形態で説明した本発明の構成を、複数のモーメント荷重や並進荷重を測定するニーズのある各種軸受装置に適用することができるのは、言うまでもないからである。
【０１１７】
また、上記実施形態のセンサ付き転がり軸受では、製造されるセンサ付き転がり軸受の転動体が玉であったが、この発明では、製造されるセンサ付き転がり軸受の転動体が、ころであっても良く、また、ころおよび玉を含んでいても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明のセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態であるハブユニットの軸方向の断面図である。
【図２】図１における変位検出部の周辺の拡大断面図である。
【図３】第１変位検出部および第２変位検出部と、ターゲット部材との相対位置の関係と、ターゲット部材の外周面の構造を示す図である。
【図４】環状部の表面を詳細に示す図である。
【図５】環状部と、第１変位検出部とを通る径方向の断面図であり、変位センサの周方向の配置構成を説明する図である。
【図６】第１変位検出部に接続されたギャップ検出回路の一例を示す図である。
【図７】変位センサの検出面、第１環状溝および第２環状溝の位置関係を示す図である。
【図８】変位検出部と、蓋部材に対して、変位検出部とは反対側に位置する信号処理部との接続構造を示す図である。
【図９】本実施形態で使用する方向について説明する図である。
【図１０Ａ】本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。
【図１０Ｂ】本実施形態で使用するセンサ変位検出値の定義を説明する図である。
【図１１】車輪にｙ軸方向の並進荷重Ｆｙが作用した場合における、ターゲット部材と、幾つかの変位センサの位置関係を模式的に示す図である。
【図１２】各変位センサ出力から演算した独立変数と、車輪に作用する実際の荷重との対応関係を示すマトリックス図である。
【図１３】ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚのみが作用する純モーメントの状態の各種変数の関係を示す図である。
【図１４】ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚのみを作用させた場合における、Ｍｚと、ｍｚおよびｘｉの変位検出値との関係を示す図である。
【図１５】補正係数について説明する図である。
【図１６】ｘ軸回りのモーメント荷重Ｍｘのみを作用させた場合における、Ｍｘと、ｍｘおよびｚｉの変位検出値との関係を示す図である。
【図１７】ｚ軸回りのモーメント荷重Ｍｚとともに、ｘ軸方向の並進加重Ｆｘが作用する状態を仮定した場合の第２軌道部材の変形状態を示す図である。
【図１８】変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘおよびｓＭｚの算出方法を、ダイアグラム的に示す図である。
【図１９】独立変数ｓＦｘ、ｓＦｙ、ｓＦｚ、ｓＭｘ及びｓＭｚと、車輪に作用する実際の荷重であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ及びＭｚとの対応関係を表すマトリックス図である。
【図２０】各変位センサにおいて、各変位センサの検出値から変位検出値を抽出する方法、および、各変位センサの検出値から内軸の回転速度を求める方法を示す図である。
【図２１】変位センサの検出値の一例を示す図である
【図２２】飽絡線検波回路の出力信号を示す図である。
【図２３】回転数検出回路の出力信号の一例を示す図である。
【図２４】センサ装置の変形例を模式的に示す図である。
【図２５】センサ装置の変形例を模式的に示す図である。
【図２６】センサ装置の変形例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 内軸
２ 内輪
３ 外輪
４ 第１の玉
５ 第２の玉
７１ 第１変位検出部
７２ 第２変位検出部
７３ ターゲット部材
８４ｔ,８４ｂ,８４ｆ,８４ｒ,９４ｔ,９４ｂ,９４ｆ,９４ｒ 変位センサ
１４０ 信号処理部
１５０ 環状部
１５１ 第１円筒面部
１５２ 第２円筒面部
１５５ 溝
２００ ケイ素鋼板
２５０ 飽絡線検波回路
２５２ 物理量検出部
２５３ 回転速度検出回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道面を内周面に有する第１軌道部材と、
軌道面と、環状の被変位検出部とを外周面に有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記被変位検出部の径方向の変位と、上記被変位検出部の軸方向の変位とを検出するセンサ装置と
を備え、
上記被変位検出部は、上記被変位検出部の周方向に互いに間隔をおいて位置すると共に、上記軸方向に延在する複数の溝を有する環状部を有し、
上記センサ装置は、
上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第１変位検出部と、
上記第１変位検出部に上記軸方向に間隔をおいて位置すると共に、上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第２変位検出部と、
上記第１変位検出部および第２変位検出部のうちの少なくとも一方の出力に基づいて、上記第１変位検出部および第２変位検出部のうちの少なくとも一方に対する上記環状部の相対回転に伴う信号を検出する回転信号検出部と、
上記第１変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出すると共に、上記第２変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出する変位信号検出部と
を有していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記被変位検出部は、上記環状部に段部を介して連なる第１円筒面部と、上記環状部の上記第１円筒面部側とは反対側に段部を介して連なると共に、上記第１円筒面部と略同一の円筒面上に位置する第２円筒面部とを有し、
上記各溝は、上記環状部の上記軸方向の一端から上記環状部の上記軸方向の他端まで上記軸方向に延在し、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なり、
上記第１変位検出部の上記検出面は、上記径方向から見て、上記第１円筒面部の上記環状部側の端部と、上記環状部の上記第１円筒面部側の端部とに重なる一方、上記第２変位検出部の上記検出面は、上記径方向から見て、上記第２円筒面部の上記環状部側の端部と、上記環状部の上記第２円筒面部側の端部とに重なっていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記環状部の表面は、複数の鋼板を上記軸方向に積層してなることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記複数の溝は、略同一の幅であり、上記周方向に等間隔に配置され、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記環状部と上記第１変位検出部とを通る上記径方向の断面において、
上記複数の溝のうちで、上記周方向に隣接する二つの上記溝を、第１溝および第２溝とし、
上記第１溝と上記第２溝との間に位置する丘を、中間丘とし、
上記中間丘の上記周方向の中点と、上記環状部の中心とを通過する直線を、丘中心通過直線とし、
上記丘中心通過直線に平行で、上記第１溝の上記周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、上記第１溝の上記周方向の他端を通過する直線との距離をＡ［ｍｍ］とし、
上記丘中心通過直線に平行で、上記中間丘の上記周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、上記中間丘の上記周方向の他端を通過する直線との距離をＢ［ｍｍ］とし、
上記第１変位検出部の上記検出面の長さの１／４をＣ［ｍｍ］と
したとき、
Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａ＋Ｂ、かつ、Ｂ＜Ｃであることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第２軌道部材は、ロータを取り付けるためのロータ取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記複数の溝は、上記周方向に等間隔に配置され、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記変位信号検出部は、上記各変位センサにおいて、上記各変位センサが出力する信号から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出し、
上記センサ装置は、上記変位信号検出部からの信号を受けて、上記第１変位検出部の上記変位センサの夫々において、上記第１変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号と、上記第１変位検出部の上記変位センサに略上記軸方向に重なる上記第２変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号との差を算出して、この差に基づいて上記車輪に作用している複数のモーメント荷重を算出するモーメント荷重算出部を有していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項１】
軌道面を内周面に有する第１軌道部材と、
軌道面と、環状の被変位検出部とを外周面に有する第２軌道部材と、
上記第１軌道部材の上記軌道面と、上記第２軌道部材の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記被変位検出部の径方向の変位と、上記被変位検出部の軸方向の変位とを検出するセンサ装置と
を備え、
上記被変位検出部は、上記被変位検出部の周方向に互いに間隔をおいて位置すると共に、上記軸方向に延在する複数の溝を有する環状部を有し、
上記センサ装置は、
上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第１変位検出部と、
上記第１変位検出部に上記軸方向に間隔をおいて位置すると共に、上記被変位検出部に上記径方向に対向する検出面を有する第２変位検出部と、
上記第１変位検出部および第２変位検出部のうちの少なくとも一方の出力に基づいて、上記第１変位検出部および第２変位検出部のうちの少なくとも一方に対する上記環状部の相対回転に伴う信号を検出する回転信号検出部と、
上記第１変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出すると共に、上記第２変位検出部の出力から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出する変位信号検出部と
を有していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記被変位検出部は、上記環状部に段部を介して連なる第１円筒面部と、上記環状部の上記第１円筒面部側とは反対側に段部を介して連なると共に、上記第１円筒面部と略同一の円筒面上に位置する第２円筒面部とを有し、
上記各溝は、上記環状部の上記軸方向の一端から上記環状部の上記軸方向の他端まで上記軸方向に延在し、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なり、
上記第１変位検出部の上記検出面は、上記径方向から見て、上記第１円筒面部の上記環状部側の端部と、上記環状部の上記第１円筒面部側の端部とに重なる一方、上記第２変位検出部の上記検出面は、上記径方向から見て、上記第２円筒面部の上記環状部側の端部と、上記環状部の上記第２円筒面部側の端部とに重なっていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記環状部の表面は、複数の鋼板を上記軸方向に積層してなることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記複数の溝は、略同一の幅であり、上記周方向に等間隔に配置され、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記環状部と上記第１変位検出部とを通る上記径方向の断面において、
上記複数の溝のうちで、上記周方向に隣接する二つの上記溝を、第１溝および第２溝とし、
上記第１溝と上記第２溝との間に位置する丘を、中間丘とし、
上記中間丘の上記周方向の中点と、上記環状部の中心とを通過する直線を、丘中心通過直線とし、
上記丘中心通過直線に平行で、上記第１溝の上記周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、上記第１溝の上記周方向の他端を通過する直線との距離をＡ［ｍｍ］とし、
上記丘中心通過直線に平行で、上記中間丘の上記周方向の一端を通過する直線と、上記丘中心通過直線に平行で、上記中間丘の上記周方向の他端を通過する直線との距離をＢ［ｍｍ］とし、
上記第１変位検出部の上記検出面の長さの１／４をＣ［ｍｍ］と
したとき、
Ａ＜Ｂ、Ｃ＜Ａ＋Ｂ、かつ、Ｂ＜Ｃであることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
上記第２軌道部材は、ロータを取り付けるためのロータ取付用のフランジを有すると共に、上記第１軌道部材は、車体を取り付けるための車体取付用のフランジを有し、
上記複数の溝は、上記周方向に等間隔に配置され、
上記第１変位検出部と上記第２変位検出部とは、上記軸方向から見て略重なると共に、上記第１変位検出部と上記第２変位検出部の夫々は、上記周方向に等間隔に配置された４つの変位センサからなり、
上記変位信号検出部は、上記各変位センサにおいて、上記各変位センサが出力する信号から上記被変位検出部の変位に伴う信号を検出し、
上記センサ装置は、上記変位信号検出部からの信号を受けて、上記第１変位検出部の上記変位センサの夫々において、上記第１変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号と、上記第１変位検出部の上記変位センサに略上記軸方向に重なる上記第２変位検出部の上記変位センサの上記被変位検出部の変位に伴う信号との差を算出して、この差に基づいて上記車輪に作用している複数のモーメント荷重を算出するモーメント荷重算出部を有していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００８−２７５５０６（Ｐ２００８−２７５５０６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２０９８５（Ｐ２００７−１２０９８５）
【出願日】平成１９年５月１日（２００７．５．１）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１日（２００７．５．１）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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