車両用センサシステムおよび車両用軸受装置
【課題】回転部材の回転速度と回転部材に生じる応力を同時に測定しうる車両用センサシステムであって、回転部材に生じる応力のうち、温度変化によって生じる応力およびブレーキをかけたことによって生じる応力を除去する車両用センサシステムを供給する。
【解決手段】磁気センサシステムは、回転部材の回転速度および車輪にかかる車輪応力と温度変化に起因する温度応力とブレーキに起因するブレーキ応力との合計応力である回転部材にかかる回転部材応力を算出する。また磁気センサシステムは、低周波成分のみを抽出するローパスフィルタと、高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタと、低周波成分に基づいて温度応力を算出する温度応力算出装置と、高周波成分より前記ブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置と、温度応力とブレーキ応力とを回転部材応力に関する測定データより消去することにより、車輪応力を算出する車輪応力算出装置とを備える。
【解決手段】磁気センサシステムは、回転部材の回転速度および車輪にかかる車輪応力と温度変化に起因する温度応力とブレーキに起因するブレーキ応力との合計応力である回転部材にかかる回転部材応力を算出する。また磁気センサシステムは、低周波成分のみを抽出するローパスフィルタと、高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタと、低周波成分に基づいて温度応力を算出する温度応力算出装置と、高周波成分より前記ブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置と、温度応力とブレーキ応力とを回転部材応力に関する測定データより消去することにより、車輪応力を算出する車輪応力算出装置とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用センサシステムに関する。更に特定的には、回転部材の回転速度および応力を測定する車両用センサシステムに関する。また車両用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の自動車には、制動時のタイヤのロックを防止するアンチロックブレーキシステムや加速時のタイヤの空転を防止するトラクションコントロールシステムを装備することが一般化している。このアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）およびトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）においては、制動時または加速時のタイヤまたは車輪の回転状態を測定し、その測定結果よりタイヤのロックまたは空転を検出した場合にブレーキ力（制動力）やトラクション（駆動力）をコントロールする方式が主流である。
【０００３】
しかし、タイヤが実際にロックまたは空転してから制動力または駆動力をコントロールすると、タイヤがロックまたは空転された状態から解除されるまで時間がかかる。そこで、タイヤまたは車輪の回転状態と併せて、転がり軸受装置にかかる応力をリアルタイムにかつ連続的に測定する技術が提示されている（例えば特許文献１）。転がり軸受装置に生ずる応力がリアルタイムにかつ連続的に測定されれば、タイヤに生ずる応力もリアルタイムにかつ連続的に推定可能となり、タイヤにかかる応力の変化よりタイヤがロックまたは空転する直前の状況を検知し得る。タイヤがロックまたは空転する直前の状況をタイヤまたは車輪の回転状態と併せて検知できれば、ＡＢＳによる制動制御およびＴＣＳによる駆動制御をより正確に行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−２６４０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転部材にはさまざまな種類の応力が生じる。タイヤが地面から受ける応力（タイヤ力）が車輪に伝播して生じた車輪応力が主たるものであるが、回転部材の温度変化によって生じる温度応力や、ブレーキをかけたことによって生じるブレーキ応力も発生している。ここで制動制御や駆動制御のために測定したい応力は車輪応力であり、温度応力およびブレーキ応力を測定した回転部材に生じる応力から排除することにより、車輪応力を算出することが望ましい。しかし、特許文献１に提示された技術においては回転部材に生じる応力より車輪応力以外の応力を除去することができず問題となる。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、回転部材の回転速度と回転部材にかかる応力を同時に測定しうる車両用センサシステムであって、測定した応力から温度応力およびブレーキ応力を除去することにより車輪応力を算出することが可能な車両用センサシステムを供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる車両用センサシステムは、車体に固定される固定部材と、車輪に固定され、車輪の回転とともに回転可能な回転部材と、前記回転部材に設置されたセンサロータと、前記固定部材に設けられた４つの磁気センサであって、前記センサロータの回転方向において等間隔に配置されるとともに前記センサロータの被検知面に対向するように検知面を向けた２相出力型の磁気センサとを備え、前記磁気センサが回転部材の回転速度および車輪にかかる車輪応力と温度変化に起因する温度応力とブレーキに起因するブレーキ応力との合計応力である回転部材にかかる回転部材応力を測定するとともに、前記回転速度および前記回転部材応力に関する測定データを送信する車両用センサシステムである。また、低周波成分のみを抽出するローパスフィルタと、高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタと、前記磁気センサによって送信された前記測定データのうち前記ローパスフィルタにより抽出された低周波成分に基づいて前記温度応力を算出する温度応力算出装置と、前記磁気センサによって送信された前記測定データのうち前記ハイパスフィルタにより抽出された高周波成分より前記ブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置と、前記温度応力および前記ブレーキ応力を回転部材応力に関する前記測定データから消去することにより、前記車輪応力を算出する車輪応力算出装置とを更に備えることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によると、低周波成分のみを抽出するローパスフィルタおよびローパスフィルタにより抽出された低周波成分に基づいて温度応力を算出する温度応力算出装置を備えるため、専用のセンサを特段に設けることなく、温度応力を算出することができる。また、高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタおよびハイパスフィルタにより抽出された高周波成分に基づいてブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置を備えるため、専用のセンサを特段に設けることなく、ブレーキ応力を算出することができる。更に、温度応力とブレーキ応力とを回転部材応力に関する測定データより消去することにより、車輪応力を算出する車輪応力算出装置を有するため、車輪応力を算出することができる。その結果、本発明にかかる車両用センサシステムを制動制御や駆動制御に使用すれば、従来の車両用センサシステム使用した場合に比べより正確な制御が可能となる。
【０００８】
なお、ここで、本発明にかかる車両用センサシステムが自動車に使用された場合、車輪にはタイヤが取りつけられているため、タイヤが地面から受ける荷重により生ずる応力（タイヤ力）が車輪に伝わり、車輪応力として車輪応力算出装置により算出される。
【０００９】
本発明にかかる車両用センサシステムが備えるブレーキ応力算出装置は、ブレーキ応力に関するマップに基づいてブレーキ応力を算出することが好ましい。
【００１０】
上記構成によると、ブレーキ応力算出装置はブレーキ応力に関するマップに基づいてブレーキ応力を算出するため、ブレーキ応力の算出が容易である。また、ブレーキ応力に関するマップはあらかじめ作成しておくことができるため、車両用センサシステムの構築が容易である。
【００１１】
本発明にかかる車両用センサシステムが備える温度応力算出装置は、温度応力に関するマップを基づいて温度応力を算出することが好ましい。
【００１２】
上記構成によると、温度応力算出装置は温度応力に関するマップに基づいて温度応力を算出するため、温度応力の算出が容易である。また、温度応力に関するマップはあらかじめ作成しておくことができるため、車両用センサシステムの構築が容易である。
【００１３】
本発明にかかる車両用センサシステムは、車両用軸受装置に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転部材の回転速度と回転部材にかかる応力を同時に測定しうる車両用センサシステムであって、応力については温度変化によって生じる応力およびブレーキをかけたことによって生じる応力を除去することにより、タイヤにかかる応力を算出できる車両用センサシステムを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した車両用軸受装置の一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
【００１６】
図１の中央部に示すように、本実施形態にかかる車両用軸受装置は略円筒形の外輪１を備える。この外輪１の外周部には外周方向に伸びるフランジ１２が備えられており、このフランジ１２を介して外輪１は車両本体から延設されたナックル（不図示）に固定される。外輪１の内周面には２つの軌道面１０，１０が形成されているとともに、この軌道面１０，１０には２列の転動体５が転動可能に接している。
【００１７】
外輪１の車体側の端部には、底部２３を車体側に向けた有底円筒状のカバー２１が、取り付けられている。更に、図２に示されるように、カバー２１の底部２３の外部側の面２３aには端円柱状の基部２５を介して円盤状の支持部２６が設けられている。この支持部２６には、図２に示すように、２相出力型の磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄが、回転方向において等間隔に４個配置されている。各磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの検知面は外周方向に向けられるとともに、各磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの反検知面側の一部がセンサ支持部２６に埋設され固定されている。また、同反検知面側からは配線４２が引き出されており、図示しないメイン応力算出装置およびサブ応力算出装置に接続されている。
【００１８】
一方、内輪２は略円柱状形状であり、外輪１の内部に転動可能に挿入されている。内輪２の外部側端部の外周部径方向外側に向かってフランジ部７が突出している。このフランジ部７には螺子穴が設けられており、この螺子穴に挿入されるボルト１４を介してブレーキディスクやタイヤホイールがフランジ部７に固定される。
【００１９】
内輪２の外周面であるとともに、外輪１の外部側軌道面１０のうち外部側の軌道面に対向する位置には軌道面９が形成されている。この軌道面９には上述の２列の転動体のうち、外部側の１列が転動可能に接している。内輪２の外周面であるとともに上記軌道面９の車体側には、略円筒形の内輪部材３が外嵌されている。この内輪部材３の外周面であるとともに、外輪１の車体側の軌道面１０に対向する位置には、軌道面９が形成されている。この軌道面９には上述の２列の転動体のうち、車体側の１列が転動可能に接している。なお、内輪２の車体側末端部は雄螺子が切られており、螺合したナット８によって内輪部材３が内輪２に固定されている。
【００２０】
この、内輪部材３の外周面であるとともに車体側の端部には略円筒形の係止片２２ａが嵌合固定されており、この係止片２２ａを介して略円筒状のセンサロータ２２が内輪部材３に固定されている。なお、センサロータ２２の被検出面は上述の磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの検出面に対向するように向けられている。従ってセンサロータ２２は内輪２の回転に伴って回転し、センサロータ２２の位置および回転は常に磁気センサによって検出されている。なお、このセンサロータ２２の被検出面には周方向に沿って等間隔に開口２７が設けられているため、磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄはかかる開口２７の有無を連続的に検出し、出力する。
【００２１】
次に、本実施形態にかかる車両用軸受装置に備えられたセンサシステムの動作原理を説明する。なお、以後の説明において図１〜図３に示したように、車両の前後方向をｘ方向とし、前向きを正、後ろ無向きを負とする。同様に車輪の中心軸方向をｙ方向とし、図１に示した外部向きを正、車体向きを負とする。更に車体の鉛直方向であるとともに上述のｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とし、図１に示した上向きを正、下向きを負とする。また、回転部材にかかる回転部材応力をＦで示し、上記ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の各回転部材応力の分力をそれぞれＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚで示す。
【００２２】
図３（ａ）に示すように内輪２に応力がかかっていないときには、センサロータ２２の被検知面と対向する各磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの検知面との距離（ギャップ）はいずれも等しい。このとき磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄがそれぞれ出力する２相出力の出力信号、即ちsin波およびcos波は、図４に示すように、いずれのセンサにおいても差がない。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）はそれぞれ磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの出力を示している。この図において、sin波またはcos波の周波数が回転速度を示し、振幅（出力）が磁気センサとセンサロータ２２との距離即ちギャップを示す。
【００２３】
一方、図３（ｂ）および図５（ａ）に示すように、内輪にｚ方向に正の応力Ｆｚが生じたときには、センサロータ２２の磁気センサ４１ａが対向する部分においては回転方向と同じ向きに応力Ｆｚによる歪が生じる。そのため、図５（ａ）に実線で示した磁気センサ４１ａの出力は、点線で示した応力が生じていないときの出力に比べて位相が進む。反対にセンサロータ２２の磁気センサ４１ｂが対向する部分においては回転方向と反対向きに応力Ｆｚによる歪が生じる。そのため、図５（ｂ）に実線で示した磁気センサ４１ｂの出力は、点線で示した応力が生じていないときの出力に比べて位相が遅れる。
【００２４】
更に内輪にｚ方向に正の応力Ｆｚが生じたときには、センサロータ２２の磁気センサ４１ｃが対向する部分においてはセンサロータ２２を磁気センサ４１ｃから遠ざける向きに応力Ｆｚによる歪が生じる。そのため、図５（ｃ）に実線で示した磁気センサ４１ｃの出力は、点線で示した応力がかかっていないときの出力に比べて振幅が小さくなる。磁気センサの検知面とセンサロータ２２の被検知面との距離が遠くなるため、出力が小さくなるためである。反対にセンサロータ２２の磁気センサ４１ｄが対向する部分においてはセンサロータ２２を磁気センサ４１ｄから近づける向きに応力Ｆｚによる歪が生じる。そのため、図５（ｄ）に実線で示した磁気センサ４１ｄの出力は、点線で示した応力がかかっていないときの出力に比べて振幅が大きくなる。磁気センサの検知面とセンサロータ２２の被検知面との距離が近くなるため、出力が大きくなるためである。
【００２５】
ここで磁気センサ４１ａの位相をθＡ、磁気センサ４１ａの位相をθＢとし、磁気センサ４１ａおよび磁気センサ４１ｂに生じた位相差をθＺとすると、
【数１】
となる。また、Ｚ方向の変位をＺとすると、
【数２】
の関係がある。ここでＮはセンサロータの開口数であり、ｒはセンサロータの半径である。また、回転部材応力のｚ方向分力Ｆｚは変位Ｚに比例するため、比例定数をｋｚとすると、
【数３】
の関係がある。よって磁気センサ４１ａの位相θＡ、磁気センサ４１ａの位相θＢより、式（１）〜（３）に基づいて応力Ｆｚが算出される。図６に示したブロック図において、メイン応力算出装置がかかる計算を行っている。なお、位相からメイン応力算出装置によって算出された応力であることを特に示す必要がある場合には、以後Ｆｚメイン と表記する。このＦｚメインは上述のように２つの磁気センサ４１ａおよび磁気センサ４１ｂの位相差のみにより算出されるので、リアルタイムに算出される。
【００２６】
一方、変位Ｚはまた、磁気センサ４１ｃの出力信号の振幅ＡＣと磁気センサ４１ｄの出力信号の振幅ＡＤとの振幅比に比例する。従って、この振幅比ＡＣ／ＡＤと、変位Ｚとの関係を示すマップをあらかじめ作成しておけば、このマップに基づいて変位Ｚを算出することができる。変位Ｚが求まれば、上述の式（３）に基づき応力Ｆｚを算出することができる。図６に示したブロック図において、サブ応力算出装置がかかる計算を行っている。なお、出力差からサブ応力算出装置によって算出された応力であることを特に示す必要がある場合には、以後Ｆｚサブと表記する。このＦｚサブは、上述のように２つの磁気センサ４１ｃおよび磁気センサ４１ｄの出力信号の振幅比により算出される。従って、出力信号のピークを検出してから算出する必要があり、Ｆｚメインに比べて急激な変化に対する応答性は低い。
【００２７】
従って、上記Ｆｚメインと上記Ｆｚサブの出力差をとると、大きな応力変化が除かれ、応力の比較的急激な変化のみを抽出することができる。
【００２８】
さて、応力Ｆｚは、タイヤが地面から受ける応力（タイヤ力）が車輪に伝播して生じた車輪応力Ｆｚ０の他に、回転部材の温度変化によって生じる応力ＦｚＴ（温度応力ＦｚＴ）およびブレーキをかけたことによって生じる応力ＦｚＢ（ブレーキ応力ＦｚＢ）が合計されたものであるため、以下の関係が成り立つ。
【数４】
ここで、算出したい応力は車輪応力Ｆｚ０であるため、応力ＦｚＴおよび応力ＦｚＢを算出し、応力Ｆｚから減ずることを考える。
【００２９】
まず、ブレーキ応力ＦｚＢを算出する方法について詳説する。ブレーキ応力ＦｚＢはブレーキをかけたことによって、ブレーキディスクや、ブレーキディスクに接続されている回転部材に歪が生ずることを原因として生ずる応力である。歪が生ずる速度が非常に速いため、ブレーキ応力ＦｚＢの変動速度は非常に大きい。
【００３０】
ここで、ＦｚメインとＦｚサブのブレーキ応力の受け方が異なるため、上述のようにＦｚメインとＦｚサブの出力差をとることにより、応力の比較的急激な変化のみが抽出される。ブレーキ応力ＦｚＢはごく短時間に変動する応力であるため、ＦｚメインとＦｚサブとの出力差のうちでも特に高周波成分（但し、回転速度×ロータの歯数によって算出される周波数以下の成分）として現れる。そこで、ハイパスフィルタ（Ｈ.Ｐ.Ｆ.）を用いて、例えば出力差の０．１Ｈｚ以上の周波数成分を高周波成分として抽出すれば、ブレーキ応力ＦｚＢに起因する出力差のみを抽出できる。更に、出力差とブレーキ応力ＦｚＢとの関係を示すブレーキ応力マップをあらかじめ作成しておけば、抽出したブレーキ応力ＦｚＢに起因する出力差から、ブレーキマップに基づいてブレーキ応力ＦｚＢを算出することができる。図６に示したように、ブレーキ応力ＦｚＢの算出は、ブレーキ応力算出装置において行われる。
【００３１】
次に、温度応力ＦｚＴを算出する方法について詳説する。温度応力ＦｚＴは回転部材に温度変化による歪が生ずることを原因として生ずる応力である。温度変化による歪が生ずる速度は、ブレーキをかけたことによりひずみが生ずる速度より小さい。従って、温度応力ＦｚＴはブレーキ応力ＦｚＢに比べると変動速度が遅く、ＦｚメインとＦｚサブとの出力差のうち低周波成分として現れる。そこで、ローパスフィルタ（Ｌ.Ｐ.Ｆ.）を用いて、例えば出力差の０．０１Ｈｚ以下の周波数成分を低周波成分として抽出すれば、温度応力ＦｚＴに起因する出力差のみを抽出できる。更に、温度応力ＦｚＴに起因する出力差出力差と温度応力ＦｚＴとの関係を示す温度応力マップをあらかじめ作成しておけば、抽出した温度応力ＦｚＴに起因する出力差から、温度マップに基づいて温度応力ＦｚＴを算出することができる。図６に示したように、温度応力ＦｚＴの算出は、温度応力算出装置において行われる。
【００３２】
このように算出された温度応力ＦｚＴおよびブレーキ応力ＦｚＢをＦｚメインから減ずることによって、式（４）に基づいて車輪応力Ｆｚ０を求めることができる。かかる演算は図６に示すように、車輪応力算出装置において行われる。
【００３３】
一方、特に図示しないが、内輪にｘ方向の応力Ｆｘが生じたときには、磁気センサ４１ａおよび４１ｂの出力に位相差が生じ、磁気センサ４１ｃおよび４１ｄの出力の振幅が変化する。従って、かかる測定データを同様に処理することにより、図６に示すように、応力Ｆｘおよび車輪応力Ｆｘ０を求めることができる。
【００３４】
上記実施形態の車両用軸受装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３５】
（１）上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムによれば、低周波成分のみを抽出するローパスフィルタおよびローパスフィルタにより抽出された低周波成分に基づいて温度応力を算出する温度応力算出装置を備えるため、専用のセンサを特段に設けることなく、温度応力を算出することができる。また、高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタおよびハイパスフィルタにより抽出された高周波成分に基づいてブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置を備えるため、専用のセンサを特段に設けることなく、ブレーキ応力を算出することができる。更に、温度応力とブレーキ応力とを回転部材応力に関する測定データより消去することにより、車輪応力を算出する車輪応力算出装置を有するため、車輪応力を算出することができる。その結果、本発明にかかる車両用センサシステムを制動制御や駆動制御に使用すれば、従来の車両用センサシステム使用した場合に比べより正確な制御が可能となる。
【００３６】
（２）上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムは、固定部材であるセンサ支持部２６に設けられた４つの２相出力型磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを備えている。また各２相出力型磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄがセンサロータ２２の回転方向において等間隔に配置されるとともにセンサロータの被検知面に対向するように検知面を向けている。従って、二つの磁気センサにより出力された位相データに基づいて回転速度および回転部材応力を算出することができる。また、他の二つの磁気センサにより出力された出力信号の振幅の比からも回転部材応力を算出することができる。更に磁気センサは２相の正弦波および余弦波を出力するため、わずかな回転であっても位相差が算出でき、回転速度および回転部材応力を算出することができる。また、回転が止まっていても、出力信号の振幅の比から回転部材応力を算出することができる。
【００３７】
（３） 上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムによれば、ブレーキ応力算出装置はブレーキ応力に関するマップに基づいてブレーキ応力を算出するため、ブレーキ応力の算出が容易である。また、ブレーキ応力に関するマップはあらかじめ作成しておくことができるため、車両用センサシステムの構築が容易である。
【００３８】
（４）上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムによれば、温度応力算出装置は温度応力に関するマップに基づいて温度応力を算出するため、温度応力の算出が容易である。また、温度応力に関するマップはあらかじめ作成しておくことができるため、車両用センサシステムの構築が容易である。
【００３９】
（５）上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムによれば、車両用センサシステムが車両用軸受装置に備えられているため、車両用軸受装置を車両へ取り付けるのみで、車両用センサシステムを車両に導入することができる。従って、設計および取り付けが容易であり、コストダウンにも資する。
【００４０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００４１】
・上記実施形態においては、センサロータ２２は開口２７を有しているが、他の構成であっても良い。例えば、開口２７に代えてスリットを有していても良い。また、例えばＮ極とＳ極が交互に等間隔に配列された構造を有していてもよい。即ち、センサロータ２２が回転することによる位相の変化および応力によるギャップの変化を磁気センサが検出できる構造であれば良い。
【００４２】
・上記実施形態においては、センサロータ２２は略円筒形であるが、歯車形状であっても良い。この場合磁気センサは歯車形状のセンサロータをセンサロータの回転方向に取り巻くとともに、検出面を被検出面である歯車の歯部に対向するように外輪に固定される。即ち、回転部材の回転と回転部材に生ずる応力を磁気センサで測定できるのであれば、センサロータの形状は特に限定されない。
【００４３】
・上記実施形態においては、サブ応力算出装置はマップに基づいて応力ＦｘサブおよびＦｚサブを算出するが、他の構成でも良い。例えば、振幅比と応力ＦｘまたはＦｚとの関係は略比例関係であるので、関数式を用いて算出しても良い。記憶容量を小さくすることができる場合がある。また、振幅比と応力ＦｘまたはＦｚとの関係をテーブルにすることが可能であれば、テーブルを用いて算出しても良い。計算負荷を下げることができる場合がある。いずれもコストダウンに資する。
【００４４】
・上記実施形態においては、ブレーキ応力算出装置はブレーキ応力に関するマップに基づいてブレーキ応力を算出するが、他の構成でも良い。例えば、出力差とブレーキ応力との関係を関数式などで近似できれば、関数式を用いて算出しても良い。記憶容量を小さくすることができる場合がある。また、出力差とブレーキ応力との関係をテーブルにすることが可能であれば、テーブルを用いて算出しても良い。計算負荷を下げることができる場合がある。いずれもコストダウンに資する。
【００４５】
・上記実施形態においては、温度応力算出装置は温度応力に関するマップに基づいて温度応力を算出するが、他の構成でも良い。例えば、出力差と温度応力との関係を関数式などで近似できれば、関数式を用いて算出しても良い。記憶容量を小さくすることができる場合がある。また、出力差と温度応力との関係をテーブルにすることが可能であれば、テーブルを用いて算出しても良い。通常計算負荷を下げることができる場合がある。いずれもコストダウンに資する。
【００４６】
・上記実施形態においては、車両用センサシステムを車両用軸受装置に備える構造としたが、他の構成でも良い。即ち、回転部材の回転速度と応力を測定できる構成であれば、センサロータや磁気センサの設置場所は特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる車両用センサシステムは、回転部材の回転速度と応力を同時に測定し、正確なタイヤ力を算出することが可能な車両用センサシステムであるため、特に車両制御システムを有する車両に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用した車両用軸受装置の一実施形態を説明する図面であって、車両用軸受装置の軸方向の断面図である。
【図２】図１に示される車両用軸受装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明を適用した車両用軸受装置が備える車両用センサシステムの動作原理を説明する図面であって、（ａ）は応力がかかっていない状態を説明する図であり、（ｂ）は応力がかかっている状態を説明する図である。
【図４】本発明を適用した車両用軸受装置が備える車両用センサシステムの動作原理を説明する図面であって、（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）はそれぞれ磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの応力が生じていない状態における出力を説明する図である。
【図５】本発明を適用した車両用軸受装置が備える車両用センサシステムの動作原理を説明する図面であって、（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）はそれぞれ磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄのｚ方向の応力が生じている状態における出力を説明する図である。
【図６】本発明を適用した車両用軸受装置が備える車両用センサシステムによって車輪応力が算出される構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・外輪、２・・・内輪、３・・・内輪部材、５・・・転動体、７・・・フランジ部、８・・・ナット、９・・・軌道面、１０・・・外部側軌道面、１２・・・フランジ、１４・・・ボルト、２１・・・カバー、２２・・・センサロータ、２２ａ・・・係止片、２３・・・底部、２５・・・基部、２６・・・センサ支持部、２７・・・開口、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ・・・磁気センサ、４２・・・配線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用センサシステムに関する。更に特定的には、回転部材の回転速度および応力を測定する車両用センサシステムに関する。また車両用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の自動車には、制動時のタイヤのロックを防止するアンチロックブレーキシステムや加速時のタイヤの空転を防止するトラクションコントロールシステムを装備することが一般化している。このアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）およびトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）においては、制動時または加速時のタイヤまたは車輪の回転状態を測定し、その測定結果よりタイヤのロックまたは空転を検出した場合にブレーキ力（制動力）やトラクション（駆動力）をコントロールする方式が主流である。
【０００３】
しかし、タイヤが実際にロックまたは空転してから制動力または駆動力をコントロールすると、タイヤがロックまたは空転された状態から解除されるまで時間がかかる。そこで、タイヤまたは車輪の回転状態と併せて、転がり軸受装置にかかる応力をリアルタイムにかつ連続的に測定する技術が提示されている（例えば特許文献１）。転がり軸受装置に生ずる応力がリアルタイムにかつ連続的に測定されれば、タイヤに生ずる応力もリアルタイムにかつ連続的に推定可能となり、タイヤにかかる応力の変化よりタイヤがロックまたは空転する直前の状況を検知し得る。タイヤがロックまたは空転する直前の状況をタイヤまたは車輪の回転状態と併せて検知できれば、ＡＢＳによる制動制御およびＴＣＳによる駆動制御をより正確に行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−２６４０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転部材にはさまざまな種類の応力が生じる。タイヤが地面から受ける応力（タイヤ力）が車輪に伝播して生じた車輪応力が主たるものであるが、回転部材の温度変化によって生じる温度応力や、ブレーキをかけたことによって生じるブレーキ応力も発生している。ここで制動制御や駆動制御のために測定したい応力は車輪応力であり、温度応力およびブレーキ応力を測定した回転部材に生じる応力から排除することにより、車輪応力を算出することが望ましい。しかし、特許文献１に提示された技術においては回転部材に生じる応力より車輪応力以外の応力を除去することができず問題となる。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、回転部材の回転速度と回転部材にかかる応力を同時に測定しうる車両用センサシステムであって、測定した応力から温度応力およびブレーキ応力を除去することにより車輪応力を算出することが可能な車両用センサシステムを供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる車両用センサシステムは、車体に固定される固定部材と、車輪に固定され、車輪の回転とともに回転可能な回転部材と、前記回転部材に設置されたセンサロータと、前記固定部材に設けられた４つの磁気センサであって、前記センサロータの回転方向において等間隔に配置されるとともに前記センサロータの被検知面に対向するように検知面を向けた２相出力型の磁気センサとを備え、前記磁気センサが回転部材の回転速度および車輪にかかる車輪応力と温度変化に起因する温度応力とブレーキに起因するブレーキ応力との合計応力である回転部材にかかる回転部材応力を測定するとともに、前記回転速度および前記回転部材応力に関する測定データを送信する車両用センサシステムである。また、低周波成分のみを抽出するローパスフィルタと、高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタと、前記磁気センサによって送信された前記測定データのうち前記ローパスフィルタにより抽出された低周波成分に基づいて前記温度応力を算出する温度応力算出装置と、前記磁気センサによって送信された前記測定データのうち前記ハイパスフィルタにより抽出された高周波成分より前記ブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置と、前記温度応力および前記ブレーキ応力を回転部材応力に関する前記測定データから消去することにより、前記車輪応力を算出する車輪応力算出装置とを更に備えることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によると、低周波成分のみを抽出するローパスフィルタおよびローパスフィルタにより抽出された低周波成分に基づいて温度応力を算出する温度応力算出装置を備えるため、専用のセンサを特段に設けることなく、温度応力を算出することができる。また、高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタおよびハイパスフィルタにより抽出された高周波成分に基づいてブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置を備えるため、専用のセンサを特段に設けることなく、ブレーキ応力を算出することができる。更に、温度応力とブレーキ応力とを回転部材応力に関する測定データより消去することにより、車輪応力を算出する車輪応力算出装置を有するため、車輪応力を算出することができる。その結果、本発明にかかる車両用センサシステムを制動制御や駆動制御に使用すれば、従来の車両用センサシステム使用した場合に比べより正確な制御が可能となる。
【０００８】
なお、ここで、本発明にかかる車両用センサシステムが自動車に使用された場合、車輪にはタイヤが取りつけられているため、タイヤが地面から受ける荷重により生ずる応力（タイヤ力）が車輪に伝わり、車輪応力として車輪応力算出装置により算出される。
【０００９】
本発明にかかる車両用センサシステムが備えるブレーキ応力算出装置は、ブレーキ応力に関するマップに基づいてブレーキ応力を算出することが好ましい。
【００１０】
上記構成によると、ブレーキ応力算出装置はブレーキ応力に関するマップに基づいてブレーキ応力を算出するため、ブレーキ応力の算出が容易である。また、ブレーキ応力に関するマップはあらかじめ作成しておくことができるため、車両用センサシステムの構築が容易である。
【００１１】
本発明にかかる車両用センサシステムが備える温度応力算出装置は、温度応力に関するマップを基づいて温度応力を算出することが好ましい。
【００１２】
上記構成によると、温度応力算出装置は温度応力に関するマップに基づいて温度応力を算出するため、温度応力の算出が容易である。また、温度応力に関するマップはあらかじめ作成しておくことができるため、車両用センサシステムの構築が容易である。
【００１３】
本発明にかかる車両用センサシステムは、車両用軸受装置に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転部材の回転速度と回転部材にかかる応力を同時に測定しうる車両用センサシステムであって、応力については温度変化によって生じる応力およびブレーキをかけたことによって生じる応力を除去することにより、タイヤにかかる応力を算出できる車両用センサシステムを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した車両用軸受装置の一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
【００１６】
図１の中央部に示すように、本実施形態にかかる車両用軸受装置は略円筒形の外輪１を備える。この外輪１の外周部には外周方向に伸びるフランジ１２が備えられており、このフランジ１２を介して外輪１は車両本体から延設されたナックル（不図示）に固定される。外輪１の内周面には２つの軌道面１０，１０が形成されているとともに、この軌道面１０，１０には２列の転動体５が転動可能に接している。
【００１７】
外輪１の車体側の端部には、底部２３を車体側に向けた有底円筒状のカバー２１が、取り付けられている。更に、図２に示されるように、カバー２１の底部２３の外部側の面２３aには端円柱状の基部２５を介して円盤状の支持部２６が設けられている。この支持部２６には、図２に示すように、２相出力型の磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄが、回転方向において等間隔に４個配置されている。各磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの検知面は外周方向に向けられるとともに、各磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの反検知面側の一部がセンサ支持部２６に埋設され固定されている。また、同反検知面側からは配線４２が引き出されており、図示しないメイン応力算出装置およびサブ応力算出装置に接続されている。
【００１８】
一方、内輪２は略円柱状形状であり、外輪１の内部に転動可能に挿入されている。内輪２の外部側端部の外周部径方向外側に向かってフランジ部７が突出している。このフランジ部７には螺子穴が設けられており、この螺子穴に挿入されるボルト１４を介してブレーキディスクやタイヤホイールがフランジ部７に固定される。
【００１９】
内輪２の外周面であるとともに、外輪１の外部側軌道面１０のうち外部側の軌道面に対向する位置には軌道面９が形成されている。この軌道面９には上述の２列の転動体のうち、外部側の１列が転動可能に接している。内輪２の外周面であるとともに上記軌道面９の車体側には、略円筒形の内輪部材３が外嵌されている。この内輪部材３の外周面であるとともに、外輪１の車体側の軌道面１０に対向する位置には、軌道面９が形成されている。この軌道面９には上述の２列の転動体のうち、車体側の１列が転動可能に接している。なお、内輪２の車体側末端部は雄螺子が切られており、螺合したナット８によって内輪部材３が内輪２に固定されている。
【００２０】
この、内輪部材３の外周面であるとともに車体側の端部には略円筒形の係止片２２ａが嵌合固定されており、この係止片２２ａを介して略円筒状のセンサロータ２２が内輪部材３に固定されている。なお、センサロータ２２の被検出面は上述の磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの検出面に対向するように向けられている。従ってセンサロータ２２は内輪２の回転に伴って回転し、センサロータ２２の位置および回転は常に磁気センサによって検出されている。なお、このセンサロータ２２の被検出面には周方向に沿って等間隔に開口２７が設けられているため、磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄはかかる開口２７の有無を連続的に検出し、出力する。
【００２１】
次に、本実施形態にかかる車両用軸受装置に備えられたセンサシステムの動作原理を説明する。なお、以後の説明において図１〜図３に示したように、車両の前後方向をｘ方向とし、前向きを正、後ろ無向きを負とする。同様に車輪の中心軸方向をｙ方向とし、図１に示した外部向きを正、車体向きを負とする。更に車体の鉛直方向であるとともに上述のｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とし、図１に示した上向きを正、下向きを負とする。また、回転部材にかかる回転部材応力をＦで示し、上記ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の各回転部材応力の分力をそれぞれＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚで示す。
【００２２】
図３（ａ）に示すように内輪２に応力がかかっていないときには、センサロータ２２の被検知面と対向する各磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの検知面との距離（ギャップ）はいずれも等しい。このとき磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄがそれぞれ出力する２相出力の出力信号、即ちsin波およびcos波は、図４に示すように、いずれのセンサにおいても差がない。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）はそれぞれ磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの出力を示している。この図において、sin波またはcos波の周波数が回転速度を示し、振幅（出力）が磁気センサとセンサロータ２２との距離即ちギャップを示す。
【００２３】
一方、図３（ｂ）および図５（ａ）に示すように、内輪にｚ方向に正の応力Ｆｚが生じたときには、センサロータ２２の磁気センサ４１ａが対向する部分においては回転方向と同じ向きに応力Ｆｚによる歪が生じる。そのため、図５（ａ）に実線で示した磁気センサ４１ａの出力は、点線で示した応力が生じていないときの出力に比べて位相が進む。反対にセンサロータ２２の磁気センサ４１ｂが対向する部分においては回転方向と反対向きに応力Ｆｚによる歪が生じる。そのため、図５（ｂ）に実線で示した磁気センサ４１ｂの出力は、点線で示した応力が生じていないときの出力に比べて位相が遅れる。
【００２４】
更に内輪にｚ方向に正の応力Ｆｚが生じたときには、センサロータ２２の磁気センサ４１ｃが対向する部分においてはセンサロータ２２を磁気センサ４１ｃから遠ざける向きに応力Ｆｚによる歪が生じる。そのため、図５（ｃ）に実線で示した磁気センサ４１ｃの出力は、点線で示した応力がかかっていないときの出力に比べて振幅が小さくなる。磁気センサの検知面とセンサロータ２２の被検知面との距離が遠くなるため、出力が小さくなるためである。反対にセンサロータ２２の磁気センサ４１ｄが対向する部分においてはセンサロータ２２を磁気センサ４１ｄから近づける向きに応力Ｆｚによる歪が生じる。そのため、図５（ｄ）に実線で示した磁気センサ４１ｄの出力は、点線で示した応力がかかっていないときの出力に比べて振幅が大きくなる。磁気センサの検知面とセンサロータ２２の被検知面との距離が近くなるため、出力が大きくなるためである。
【００２５】
ここで磁気センサ４１ａの位相をθＡ、磁気センサ４１ａの位相をθＢとし、磁気センサ４１ａおよび磁気センサ４１ｂに生じた位相差をθＺとすると、
【数１】
となる。また、Ｚ方向の変位をＺとすると、
【数２】
の関係がある。ここでＮはセンサロータの開口数であり、ｒはセンサロータの半径である。また、回転部材応力のｚ方向分力Ｆｚは変位Ｚに比例するため、比例定数をｋｚとすると、
【数３】
の関係がある。よって磁気センサ４１ａの位相θＡ、磁気センサ４１ａの位相θＢより、式（１）〜（３）に基づいて応力Ｆｚが算出される。図６に示したブロック図において、メイン応力算出装置がかかる計算を行っている。なお、位相からメイン応力算出装置によって算出された応力であることを特に示す必要がある場合には、以後Ｆｚメイン と表記する。このＦｚメインは上述のように２つの磁気センサ４１ａおよび磁気センサ４１ｂの位相差のみにより算出されるので、リアルタイムに算出される。
【００２６】
一方、変位Ｚはまた、磁気センサ４１ｃの出力信号の振幅ＡＣと磁気センサ４１ｄの出力信号の振幅ＡＤとの振幅比に比例する。従って、この振幅比ＡＣ／ＡＤと、変位Ｚとの関係を示すマップをあらかじめ作成しておけば、このマップに基づいて変位Ｚを算出することができる。変位Ｚが求まれば、上述の式（３）に基づき応力Ｆｚを算出することができる。図６に示したブロック図において、サブ応力算出装置がかかる計算を行っている。なお、出力差からサブ応力算出装置によって算出された応力であることを特に示す必要がある場合には、以後Ｆｚサブと表記する。このＦｚサブは、上述のように２つの磁気センサ４１ｃおよび磁気センサ４１ｄの出力信号の振幅比により算出される。従って、出力信号のピークを検出してから算出する必要があり、Ｆｚメインに比べて急激な変化に対する応答性は低い。
【００２７】
従って、上記Ｆｚメインと上記Ｆｚサブの出力差をとると、大きな応力変化が除かれ、応力の比較的急激な変化のみを抽出することができる。
【００２８】
さて、応力Ｆｚは、タイヤが地面から受ける応力（タイヤ力）が車輪に伝播して生じた車輪応力Ｆｚ０の他に、回転部材の温度変化によって生じる応力ＦｚＴ（温度応力ＦｚＴ）およびブレーキをかけたことによって生じる応力ＦｚＢ（ブレーキ応力ＦｚＢ）が合計されたものであるため、以下の関係が成り立つ。
【数４】
ここで、算出したい応力は車輪応力Ｆｚ０であるため、応力ＦｚＴおよび応力ＦｚＢを算出し、応力Ｆｚから減ずることを考える。
【００２９】
まず、ブレーキ応力ＦｚＢを算出する方法について詳説する。ブレーキ応力ＦｚＢはブレーキをかけたことによって、ブレーキディスクや、ブレーキディスクに接続されている回転部材に歪が生ずることを原因として生ずる応力である。歪が生ずる速度が非常に速いため、ブレーキ応力ＦｚＢの変動速度は非常に大きい。
【００３０】
ここで、ＦｚメインとＦｚサブのブレーキ応力の受け方が異なるため、上述のようにＦｚメインとＦｚサブの出力差をとることにより、応力の比較的急激な変化のみが抽出される。ブレーキ応力ＦｚＢはごく短時間に変動する応力であるため、ＦｚメインとＦｚサブとの出力差のうちでも特に高周波成分（但し、回転速度×ロータの歯数によって算出される周波数以下の成分）として現れる。そこで、ハイパスフィルタ（Ｈ.Ｐ.Ｆ.）を用いて、例えば出力差の０．１Ｈｚ以上の周波数成分を高周波成分として抽出すれば、ブレーキ応力ＦｚＢに起因する出力差のみを抽出できる。更に、出力差とブレーキ応力ＦｚＢとの関係を示すブレーキ応力マップをあらかじめ作成しておけば、抽出したブレーキ応力ＦｚＢに起因する出力差から、ブレーキマップに基づいてブレーキ応力ＦｚＢを算出することができる。図６に示したように、ブレーキ応力ＦｚＢの算出は、ブレーキ応力算出装置において行われる。
【００３１】
次に、温度応力ＦｚＴを算出する方法について詳説する。温度応力ＦｚＴは回転部材に温度変化による歪が生ずることを原因として生ずる応力である。温度変化による歪が生ずる速度は、ブレーキをかけたことによりひずみが生ずる速度より小さい。従って、温度応力ＦｚＴはブレーキ応力ＦｚＢに比べると変動速度が遅く、ＦｚメインとＦｚサブとの出力差のうち低周波成分として現れる。そこで、ローパスフィルタ（Ｌ.Ｐ.Ｆ.）を用いて、例えば出力差の０．０１Ｈｚ以下の周波数成分を低周波成分として抽出すれば、温度応力ＦｚＴに起因する出力差のみを抽出できる。更に、温度応力ＦｚＴに起因する出力差出力差と温度応力ＦｚＴとの関係を示す温度応力マップをあらかじめ作成しておけば、抽出した温度応力ＦｚＴに起因する出力差から、温度マップに基づいて温度応力ＦｚＴを算出することができる。図６に示したように、温度応力ＦｚＴの算出は、温度応力算出装置において行われる。
【００３２】
このように算出された温度応力ＦｚＴおよびブレーキ応力ＦｚＢをＦｚメインから減ずることによって、式（４）に基づいて車輪応力Ｆｚ０を求めることができる。かかる演算は図６に示すように、車輪応力算出装置において行われる。
【００３３】
一方、特に図示しないが、内輪にｘ方向の応力Ｆｘが生じたときには、磁気センサ４１ａおよび４１ｂの出力に位相差が生じ、磁気センサ４１ｃおよび４１ｄの出力の振幅が変化する。従って、かかる測定データを同様に処理することにより、図６に示すように、応力Ｆｘおよび車輪応力Ｆｘ０を求めることができる。
【００３４】
上記実施形態の車両用軸受装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３５】
（１）上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムによれば、低周波成分のみを抽出するローパスフィルタおよびローパスフィルタにより抽出された低周波成分に基づいて温度応力を算出する温度応力算出装置を備えるため、専用のセンサを特段に設けることなく、温度応力を算出することができる。また、高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタおよびハイパスフィルタにより抽出された高周波成分に基づいてブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置を備えるため、専用のセンサを特段に設けることなく、ブレーキ応力を算出することができる。更に、温度応力とブレーキ応力とを回転部材応力に関する測定データより消去することにより、車輪応力を算出する車輪応力算出装置を有するため、車輪応力を算出することができる。その結果、本発明にかかる車両用センサシステムを制動制御や駆動制御に使用すれば、従来の車両用センサシステム使用した場合に比べより正確な制御が可能となる。
【００３６】
（２）上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムは、固定部材であるセンサ支持部２６に設けられた４つの２相出力型磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを備えている。また各２相出力型磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄがセンサロータ２２の回転方向において等間隔に配置されるとともにセンサロータの被検知面に対向するように検知面を向けている。従って、二つの磁気センサにより出力された位相データに基づいて回転速度および回転部材応力を算出することができる。また、他の二つの磁気センサにより出力された出力信号の振幅の比からも回転部材応力を算出することができる。更に磁気センサは２相の正弦波および余弦波を出力するため、わずかな回転であっても位相差が算出でき、回転速度および回転部材応力を算出することができる。また、回転が止まっていても、出力信号の振幅の比から回転部材応力を算出することができる。
【００３７】
（３） 上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムによれば、ブレーキ応力算出装置はブレーキ応力に関するマップに基づいてブレーキ応力を算出するため、ブレーキ応力の算出が容易である。また、ブレーキ応力に関するマップはあらかじめ作成しておくことができるため、車両用センサシステムの構築が容易である。
【００３８】
（４）上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムによれば、温度応力算出装置は温度応力に関するマップに基づいて温度応力を算出するため、温度応力の算出が容易である。また、温度応力に関するマップはあらかじめ作成しておくことができるため、車両用センサシステムの構築が容易である。
【００３９】
（５）上記実施形態の車両用軸受装置に備えられた車両用センサシステムによれば、車両用センサシステムが車両用軸受装置に備えられているため、車両用軸受装置を車両へ取り付けるのみで、車両用センサシステムを車両に導入することができる。従って、設計および取り付けが容易であり、コストダウンにも資する。
【００４０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００４１】
・上記実施形態においては、センサロータ２２は開口２７を有しているが、他の構成であっても良い。例えば、開口２７に代えてスリットを有していても良い。また、例えばＮ極とＳ極が交互に等間隔に配列された構造を有していてもよい。即ち、センサロータ２２が回転することによる位相の変化および応力によるギャップの変化を磁気センサが検出できる構造であれば良い。
【００４２】
・上記実施形態においては、センサロータ２２は略円筒形であるが、歯車形状であっても良い。この場合磁気センサは歯車形状のセンサロータをセンサロータの回転方向に取り巻くとともに、検出面を被検出面である歯車の歯部に対向するように外輪に固定される。即ち、回転部材の回転と回転部材に生ずる応力を磁気センサで測定できるのであれば、センサロータの形状は特に限定されない。
【００４３】
・上記実施形態においては、サブ応力算出装置はマップに基づいて応力ＦｘサブおよびＦｚサブを算出するが、他の構成でも良い。例えば、振幅比と応力ＦｘまたはＦｚとの関係は略比例関係であるので、関数式を用いて算出しても良い。記憶容量を小さくすることができる場合がある。また、振幅比と応力ＦｘまたはＦｚとの関係をテーブルにすることが可能であれば、テーブルを用いて算出しても良い。計算負荷を下げることができる場合がある。いずれもコストダウンに資する。
【００４４】
・上記実施形態においては、ブレーキ応力算出装置はブレーキ応力に関するマップに基づいてブレーキ応力を算出するが、他の構成でも良い。例えば、出力差とブレーキ応力との関係を関数式などで近似できれば、関数式を用いて算出しても良い。記憶容量を小さくすることができる場合がある。また、出力差とブレーキ応力との関係をテーブルにすることが可能であれば、テーブルを用いて算出しても良い。計算負荷を下げることができる場合がある。いずれもコストダウンに資する。
【００４５】
・上記実施形態においては、温度応力算出装置は温度応力に関するマップに基づいて温度応力を算出するが、他の構成でも良い。例えば、出力差と温度応力との関係を関数式などで近似できれば、関数式を用いて算出しても良い。記憶容量を小さくすることができる場合がある。また、出力差と温度応力との関係をテーブルにすることが可能であれば、テーブルを用いて算出しても良い。通常計算負荷を下げることができる場合がある。いずれもコストダウンに資する。
【００４６】
・上記実施形態においては、車両用センサシステムを車両用軸受装置に備える構造としたが、他の構成でも良い。即ち、回転部材の回転速度と応力を測定できる構成であれば、センサロータや磁気センサの設置場所は特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる車両用センサシステムは、回転部材の回転速度と応力を同時に測定し、正確なタイヤ力を算出することが可能な車両用センサシステムであるため、特に車両制御システムを有する車両に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用した車両用軸受装置の一実施形態を説明する図面であって、車両用軸受装置の軸方向の断面図である。
【図２】図１に示される車両用軸受装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明を適用した車両用軸受装置が備える車両用センサシステムの動作原理を説明する図面であって、（ａ）は応力がかかっていない状態を説明する図であり、（ｂ）は応力がかかっている状態を説明する図である。
【図４】本発明を適用した車両用軸受装置が備える車両用センサシステムの動作原理を説明する図面であって、（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）はそれぞれ磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの応力が生じていない状態における出力を説明する図である。
【図５】本発明を適用した車両用軸受装置が備える車両用センサシステムの動作原理を説明する図面であって、（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）はそれぞれ磁気センサ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄのｚ方向の応力が生じている状態における出力を説明する図である。
【図６】本発明を適用した車両用軸受装置が備える車両用センサシステムによって車輪応力が算出される構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・外輪、２・・・内輪、３・・・内輪部材、５・・・転動体、７・・・フランジ部、８・・・ナット、９・・・軌道面、１０・・・外部側軌道面、１２・・・フランジ、１４・・・ボルト、２１・・・カバー、２２・・・センサロータ、２２ａ・・・係止片、２３・・・底部、２５・・・基部、２６・・・センサ支持部、２７・・・開口、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ・・・磁気センサ、４２・・・配線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に固定される固定部材と、
車輪に固定され、車輪の回転とともに回転可能な回転部材と、
前記回転部材に設置されたセンサロータと、
前記固定部材に設けられた４つの磁気センサであって、前記センサロータの回転方向において等間隔に配置されるとともに前記センサロータの被検知面に対向するように検知面を向けた２相出力型の磁気センサとを備え、
前記磁気センサが回転部材の回転速度および車輪にかかる車輪応力と温度変化に起因する温度応力とブレーキに起因するブレーキ応力との合計応力である回転部材にかかる回転部材応力を測定するとともに、前記回転速度および前記回転部材応力に関する測定データを送信する車両用センサシステムにおいて、
低周波成分のみを抽出するローパスフィルタと、
高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタと、
前記磁気センサによって送信された前記測定データのうち、前記ローパスフィルタにより抽出された低周波成分に基づいて前記温度応力を算出する温度応力算出装置と、
前記磁気センサによって送信された前記測定データのうち、前記ハイパスフィルタにより抽出された高周波成分より前記ブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置と、
前記温度応力および前記ブレーキ応力を前記回転部材応力に関する前記測定データから消去することにより前記車輪応力を算出する車輪応力算出装置とを更に備えることを特徴とする車両用センサシステム。
【請求項２】
前記ブレーキ応力算出装置は、前記ブレーキ応力に関するマップに基づいて前記ブレーキ応力を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用センサシステム。
【請求項３】
前記温度応力算出装置は、前記温度応力に関するマップを基づいて前記温度応力を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用センサシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用センサシステムを備えた車両用軸受装置。
【請求項１】
車体に固定される固定部材と、
車輪に固定され、車輪の回転とともに回転可能な回転部材と、
前記回転部材に設置されたセンサロータと、
前記固定部材に設けられた４つの磁気センサであって、前記センサロータの回転方向において等間隔に配置されるとともに前記センサロータの被検知面に対向するように検知面を向けた２相出力型の磁気センサとを備え、
前記磁気センサが回転部材の回転速度および車輪にかかる車輪応力と温度変化に起因する温度応力とブレーキに起因するブレーキ応力との合計応力である回転部材にかかる回転部材応力を測定するとともに、前記回転速度および前記回転部材応力に関する測定データを送信する車両用センサシステムにおいて、
低周波成分のみを抽出するローパスフィルタと、
高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタと、
前記磁気センサによって送信された前記測定データのうち、前記ローパスフィルタにより抽出された低周波成分に基づいて前記温度応力を算出する温度応力算出装置と、
前記磁気センサによって送信された前記測定データのうち、前記ハイパスフィルタにより抽出された高周波成分より前記ブレーキ応力を算出するブレーキ応力算出装置と、
前記温度応力および前記ブレーキ応力を前記回転部材応力に関する前記測定データから消去することにより前記車輪応力を算出する車輪応力算出装置とを更に備えることを特徴とする車両用センサシステム。
【請求項２】
前記ブレーキ応力算出装置は、前記ブレーキ応力に関するマップに基づいて前記ブレーキ応力を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用センサシステム。
【請求項３】
前記温度応力算出装置は、前記温度応力に関するマップを基づいて前記温度応力を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用センサシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用センサシステムを備えた車両用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−９８０７５（Ｐ２００９−９８０７５Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７１７２２（Ｐ２００７−２７１７２２）
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【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２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【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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