JP5459059B2 - 物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットと、この車輪に作用する荷重、及び、この車輪の回転速度等の物理量を測定する為の物理量測定装置とを組み合わせて成る、物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。

自動車の走行安定性を確保する為のスタビリティコントロール装置の制御を、より高度に行わせる為に、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットに、物理量測定装置の一種である、荷重測定装置を組み込み、各車輪に加わるアキシアル荷重やラジアル荷重を測定する事が考えられている。図５〜６は、この様な荷重測定装置付転がり軸受ユニットの従来構造の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。この従来構造の１例は、車輪支持用転がり軸受ユニット１と、それぞれが荷重測定装置を構成する、エンコーダ２と、１対のセンサ３ａ、３ｂと、図示しない演算器とを備える。

このうちの車輪支持用転がり軸受ユニット１は、図５に示す様に、静止側軌道輪である外輪４と、回転側軌道輪であるハブ５と、それぞれが転動体である複数個の玉６、６とを備える。このうちの外輪４は、内周面に複列の外輪軌道７ａ、７ｂを、外周面に静止側フランジ８を、それぞれ有する。又、前記ハブ５は、前記外輪４の内径側に、この外輪４と同心に配置されており、外周面のうちで、前記両外輪軌道７ａ、７ｂと対向する部分に複列の内輪軌道９ａ、９ｂを、前記外輪４の内径側から軸方向外側（軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図１〜３、５、８の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる、図１〜３、５、８の右側を、軸方向に関して「内」と言う。本明細書及び特許請求の範囲の全体で同じ。）に突出した部分に回転側フランジ１０を、それぞれ有する。又、前記各玉６、６は、前記両外輪軌道７ａ、７ｂと前記両内輪軌道９ａ、９ｂとの間に、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。これら両列の玉６、６には、背面組み合わせ型の接触角と共に、予圧が付与されている。この様な車輪支持用転がり軸受ユニット１の使用時には、自動車の懸架装置を構成するナックル等の車体側支持部材に、前記外輪４の静止側フランジ８を結合固定すると共に、前記ハブ５の回転側フランジ１０に、車輪を支持固定する。これにより、この車輪を、前記懸架装置に対して回転自在に支持する。

又、前記エンコーダ２は、磁性金属板製で円筒状の芯金１１と、この芯金１１の外周面に全周に亙り添着固定された、永久磁石製で円筒状のエンコーダ本体１２とから成る。被検出面である、このエンコーダ本体１２の外周面には、Ｓ極とＮ極とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置されている。これらＳ極とＮ極との境界は、前記被検出面の幅方向中央部に折れ曲がり部を配置した「Ｖ」字形になっている。又、この被検出面のうち、この「Ｖ」字形の折れ曲がり部を挟んだ幅方向両半部を、第一特性変化部１３及び第二特性変化部１４としている。この様なエンコーダ２は、前記ハブ５の軸方向中間部で前記両内輪軌道９ａ、９ｂ同士の間に挟まれた部分に、このハブ５と同心に外嵌固定されている。

又、前記１対のセンサ３ａ、３ｂは、それぞれの先端部に検出部として、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。一方、前記外輪４の軸方向中間部で前記両外輪軌道７ａ、７ｂ同士の間部分には、１対の支持孔１５、１５が形成されている。前記両センサ３ａ、３ｂは、一方のセンサ３ａの検出部を前記第一特性変化部１３に、他方のセンサ３ｂの検出部を前記第二特性変化部１４に、それぞれ対向させた状態で、前記両支持孔１５、１５の内側に支持固定されている。

上述の様に構成する従来構造の１例の場合、前記外輪４と前記ハブ５との間にアキシアル荷重が作用する事に基づいて、これら外輪４とハブ５とが軸方向に相対変位すると、前記第一、第二両特性変化部１３、１４に対する前記両センサ３ａ、３ｂの検出部の走査位置が軸方向にずれる。この結果、これら両センサ３ａ、３ｂの出力信号同士の間の位相差比（＝位相差／１周期）が変化する。この場合に、この位相差比は、当該アキシアル荷重（軸方向の相対変位）に見合った値をとる。従って、この位相差比に基づいて、当該アキシアル荷重（軸方向の相対変位）を算出する事ができる。尚、この算出処理は、前記演算器により行う。この為、この演算器には、予め理論計算や実験により調べておいた、前記位相差比と前記アキシアル荷重（軸方向の相対変位）との関係を、計算式やマップ等の型式で組み込んでおく。

上述した従来構造の１例の場合、前記両センサ３ａ、３ｂの出力信号の周波数（周期）は、前記車輪の回転速度に応じて変化する。この為、これら両センサ３ａ、３ｂの出力信号を、前記車輪の回転速度を表す信号として、ＡＢＳ等の制御に使用する事も可能であると考えられる。但し、この場合に従来と遜色のないレベルでＡＢＳ等の制御を行わせる為には、前記両センサ３ａ、３ｂの出力信号のパルス波形を、従来からＡＢＳ等の制御に使用されている、物理量測定装置の一種である、回転速度検出装置を構成するセンサの出力信号のパルス波形と同一の仕様に近づける必要がある。この為に具体的には、少なくとも次の２つの条件を満たす必要がある。

先ず、１つ目の条件は、前記エンコーダ２の被検出面の１周当たりの特性変化回数を、前記回転速度検出装置を構成するエンコーダの被検出面の１周当たりの特性変化回数と同程度に多くすると言う条件である。この１つ目の条件は、前記エンコーダ２の構成をその様に定める事で、容易に満たす事ができる。
次に、２つ目の条件は、前記両センサ３ａ、３ｂの検出部を通過する磁束の密度を、前記回転速度検出装置を構成するセンサの検出部を通過する磁束の密度と同程度に高くすると言う条件である。この２つ目の条件を満たす方法に就いて、以下に説明する。

図７は、従来からＡＢＳ等の制御に使用されている、回転速度検出装置を構成するラジアル対向型のエンコーダ１６の被検出面を示している。尚、エンコーダに関して、ラジアル対向型とは、自身の周面を被検出面として、この被検出面にセンサの検出部をラジアル方向（径方向）に対向させる型式のものを言う。従って、前述の図５〜６に示したエンコーダ２も、ラジアル対向型である。これに対して、自身の側面を被検出面として、この被検出面にセンサの検出部をアキシアル方向（軸方向）に対向させる型式のものを、アキシアル対向型と言う。

図７に示した回転速度検出装置を構成するエンコーダ１６の場合には、図６に示した荷重測定装置を構成するエンコーダ２の場合と異なり、被検出面に存在する特性境界は、この被検出面の幅方向に対して傾斜しておらず、この被検出面の幅方向と平行になっている。これら両エンコーダ１６、２の被検出面の径寸法が互いに等しく、且つ、前記１つ目の条件を満たす場合、即ち、これら両被検出面の１周当たりの特性変化回数が互いに等しい場合には、これら両被検出面に存在するＳ極とＮ極との境界である特性境界の周方向のピッチ幅Ｐも、互いに等しくなる。但し、これら両被検出面の周囲に発生する磁束の密度に寄与するピッチ幅は、Ｓ極とＮ極との幾何学的近接度合いを表すピッチ幅である。即ち、図７に示したエンコーダ１６の場合には、周方向のピッチ幅Ｐが、そのまま前記磁束密度に寄与するピッチ幅になる。これに対して、図６に示したエンコーダ２の場合には、特性境界の形状が９０度開きの「Ｖ」字形状である為、斜め４５度のピッチ幅Ｐ_dが、前記磁束密度に寄与するピッチ幅になる。この斜め４５度のピッチ幅Ｐ_dは、周方向のピッチ幅Ｐの１／√２倍（約０．７倍）と短い。この為、図６に示したエンコーダ２の場合には、図７に示したエンコーダ１６の場合よりも、被検出面からの距離が等しい位置に於ける磁束密度が低くなる。

この様な場合に、前記２つ目の条件、即ち、前記荷重測定装置を構成する１対のセンサ３ａ、３ｂの検出部を通過する磁束の密度を、前記回転速度検出装置を構成するセンサの検出部を通過する磁束の密度と同程度に高くすると言う条件を満たす為には、前記エンコーダ２の被検出面と前記両センサ３ａ、３ｂの検出部との対向間隔であるエアギャップを、前記エンコーダ１６の被検出面と前記センサの検出部とのエアギャップよりも小さくする必要がある。この理由は、前記両エンコーダ１６、２の被検出面の周囲に発生する磁束の密度は、これら両被検出面から遠ざかるほど低くなり、近づくほど高くなる為である。

又、この様な方法で前記２つ目の条件を満たす場合、前述の図５に示した従来構造の１例の様に、前記両センサ３ａ、３ｂを前記外輪４に直接支持固定する構造を採用すれば、これら両センサ３ａ、３ｂを前記外輪４に支持部材を介して支持固定する場合や、これら両センサ３ａ、３ｂを車体の一部に支持固定する場合に比べて、組み付け誤差を小さくできる分、前記エアギャップを精度良く設定する事ができる。この為、このエアギャップを所望通りに小さくする事が容易となる。
しかしながら、前記エアギャップを幾ら小さくしても、前記両センサ３ａ、３ｂの検出部を通過する磁束の密度を所望通りの高さにまで高める事ができない場合もあり得る。従って、前記エアギャップを小さくすると言った方法は、確実な対処方法であるとは言えない。

以上の点を考慮すると、ＡＢＳ等の制御を行う場合には、車輪の回転速度を表す信号として、荷重測定装置を構成するセンサの出力信号を使用せずに、従来通り、回転速度検出装置を構成するセンサの出力信号を使用する事が、当該制御に関する信頼性を低下させない、最も確実な方法であると言える。

［先発明の説明］
図８〜１０は、未公開ではあるが、上述の様な事情に鑑みて開発され、特願２００９−２１５４６３によって開示された、物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットに関する先発明の構造を示している。尚、この先発明の構造の特徴は、車輪支持用転がり軸受ユニット１ａに対して、外輪４ａとハブ５ａとの間に作用するアキシアル荷重を測定する為の第一エンコーダ２ａ及び１対の第一センサ３ｃ、３ｄとは別個に、前記ハブ５ａの回転速度を検出する為の第二エンコーダ１６ａ及び第二センサ１７を備えている点、並びに、これら各エンコーダ２ａ、１６ａ及び各第一センサ３ｃ、３ｄ、１７の設置箇所、設置方法等を工夫した点にある。前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａが、従動輪を支持する型式のものから、駆動輪を支持する型式のものに変わった点を除き、その他の構成及び作用は、前述の図５〜６に示した従来構造の場合とほぼ同様である。

前記第一エンコーダ２ａは、前記ハブ５ａの軸方向内端部に支持固定されている。この第一エンコーダ２ａは、磁性金属板製で円環状の芯金１１ａと、永久磁石製で円筒状の第一エンコーダ本体１２ａとから成る。このうちの芯金１１ａは、小径円筒部１８と、この小径円筒部１８の軸方向内端縁から径方向外方に折れ曲がった円輪部１９と、この円輪部１９の外周縁から軸方向内方に直角に折れ曲がった大径円筒部２０とから成る。又、前記第一エンコーダ本体１２ａは、この大径円筒部２０の外周面に、全周に亙り添着固定されている。図９に示す様に、第一被検出面である、前記第一エンコーダ本体１２ａの外周面には、前述の図５〜６に示したエンコーダ２の場合と同様、Ｓ極とＮ極とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されている。これと共に、これらＳ極とＮ極との境界の形状が、「Ｖ」字形状になっている。そして、この第一被検出面のうち、この「Ｖ」字形の折れ曲がり部を挟んだ幅方向両半部を、第一特性変化部１３及び第二特性変化部１４としている。この様な第一エンコーダ２ａは、前記芯金１１ａを構成する小径円筒部１８の軸方向外半部を、前記ハブ５ａの軸方向内端部に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ５ａに対し、このハブ５ａと同心に支持固定されている。又、図示の構造の場合、前記第一エンコーダ２ａの第一被検出面の外径寸法Ｄ_2aは、後述する車体側支持部材２１の一部に形成された円形の支持孔２２の内径寸法Ｄ₂₂に近づけて大きくしている。

又、前記１対の第一センサ３ｃ、３ｄはそれぞれ、検出部として、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を備えたもので、合成樹脂製の第一センサホルダ２３の先端部（図８に於ける上端部）に包埋されている。後述する車体への組み付け状態で、この第一センサホルダ２３は、前記両第一センサ３ｃ、３ｄのうちの一方の第一センサ３ｃの検出部を前記第一特性変化部１３に、他方のセンサ３ｄの検出部を前記第二特性変化部１４に、それぞれ径方向に近接対向させた状態で、図示しない車体の一部に支持固定される。

又、前記第二エンコーダ１６ａは、前記ハブ５ａの外周面の軸方向内端寄り部分で、軸方向に関して内側の内輪軌道９ｂと前記第一エンコーダ２ａとの間部分に支持固定されている。この第二エンコーダ１６ａは、磁性金属板により断面Ｌ字形で全体を円環状に構成された芯金２４と、この芯金２４を構成する円輪部の軸方向内側面に全周に亙り添着固定された、永久磁石製で円輪状の第二エンコーダ本体２５とから成る。図１０に示す様に、第二被検出面である、この第二エンコーダ本体２５の軸方向内側面には、Ｓ極とＮ極とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置されている。これらＳ極とＮ極との境界の形状は、前記第二被検出面の幅方向（径方向）に平行な直線になっている。この様な第二エンコーダ１６ａは、前記芯金２４を前記ハブ５ａの軸方向内端寄り部分に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ５ａに対し、このハブ５ａと同心に支持固定されている。

又、前記第二センサ１７は、検出部として、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を備えたもので、合成樹脂製の第二センサホルダ２６の先端部（図８に於ける下端部）に包埋されている。後述する車体への組み付け状態で、この第二センサホルダ２６は、前記第二センサ１７の検出部を前記第二エンコーダ１６ａの第二被検出部に軸方向に近接対向させた状態で、図示しない車体の一部に支持固定される。

上述した様な先発明の構造の場合、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａを車体に組み付ける際には、図８に示す様に、前記外輪４ａの軸方向内端部を、懸架装置を構成するナックル等の車体側支持部材２１に形成した円形の支持孔２２の内側に挿入する。これにより、前記外輪４ａの外周面に設けた静止側フランジ８の内側面を、前記車体側支持部材２１の外側面に当接させる。そして、この状態で、この静止側フランジ８をこの車体側支持部材２１に、図示しない複数本のボルトにより結合固定する。又、前記ハブ５ａの径方向中心部に軸方向に亙って形成したスプライン孔２７に、等速ジョイント用外輪２８の軸方向外端面の中央部に固設したスプライン軸２９を、軸方向内側から挿入する。これにより、前記スプライン孔２７に前記スプライン軸２９をスプライン係合させると共に、前記等速ジョイント用外輪２８の軸方向外端面の外周縁部分を、前記ハブ５ａの軸方向内端面に当接させる。そして、この状態で、前記スプライン軸２９の先端部に抑えボルト３０を螺合し、更に締め付ける事により、前記ハブ５ａと前記等速ジョイント用外輪２８とを、回転力の伝達を可能に結合固定する。又、前記第一、第二各センサホルダ２３、２６を、それぞれ前述した様な状態で図示しない車体の一部に支持固定する。更に、前記ハブ５ａの外周面の軸方向外端寄り部分に設けた回転側フランジ１０に、図示しない車輪を支持固定する。

上述した様な先発明の構造の場合には、前記外輪４ａと前記ハブ５ａとのアキシアル方向の相対変位や、これら外輪４ａとハブ５ａとの間に作用するアキシアル荷重を測定する為に使用する、第一エンコーダ２ａ及び１対の第一センサ３ｃ、３ｄとは別個に、前記ハブ５ａの回転速度を測定する為に使用する、第二エンコーダ１６ａ及び第二センサ１７を備えている。これら第二エンコーダ１６ａ及び第二センサ１７は、従来からＡＢＳ等の制御を行う為に使用されている、回転速度検出装置を構成するエンコーダ及びセンサと、同じ構成を有するものである。この為、本例の場合には、前記第二エンコーダ１６ａの出力信号を、車輪の回転速度を表す信号として、ＡＢＳ等の制御に好適に使用できる。

又、上述した先発明の構造の場合には、前記両第一センサ３ｃ、３ｄの出力信号を、車輪の回転速度を表す信号として、ＡＢＳ等の制御に使用する必要がない。従って、これら両第一センサ３ｃ、３ｄの検出部を通過する磁束の密度を高める為に、これら両第一センサ３ｃ、３ｄの検出部と前記第一エンコーダ２ａの第一被検出面とのエアギャップを、通常の設定値よりも小さくすると言った措置を採る必要がない。この為、上述した先発明の構造の場合には、当該措置を採り易い構造、即ち、前記両第一センサ３ｃ、３ｄを保持した第一センサホルダ２３を前記外輪４ａに対して直接支持固定する構造を採用する必要がない。この様な事情もあって、上述した先発明の構造の場合には、前記第一センサホルダ２３を、車体の一部に支持固定する構造を採用している。更に、前記第二センサ１７を保持した第二センサホルダ２６に就いても、前記外輪４ａに対して直接支持固定せず、車体の一部に支持固定する構造を採用している。

前記第一、第二各センサホルダ２３、２６を前記外輪４ａに対して直接支持固定する構造を採用する場合には、この外輪４ａとして、前記第一、各センサホルダ２３、２６を支持する為の支持孔等を形成したものを使用する必要がある。即ち、前記外輪４ａとして、汎用のものを使用できなくなる。これに対して、上述した先発明の構造の場合には、前記第一、第二各センサホルダ２３、２６を車体の一部に支持固定する構造を採用している。この為、前記外輪４ａとして汎用のものを使用できる。従って、その分だけ製品コストを抑えられる。

又、上述した先発明の構造の場合には、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａを前記車体側支持部材２１に組み付けた後に、前記第一センサホルダ２３の設置を行える。この為、この第一センサホルダ２３の存在を考慮する事なく、前記第一エンコーダ２ａの第一被検出面の外径寸法Ｄ_2aを、前記車体側支持部材２１の一部に形成した支持孔２２の内径寸法Ｄ₂₂に近づけて大きくしている。前記第一被検出面の１周当たりの特性変化回数が一定である場合には、この第一被検出面の外径寸法が大きい程、前記両第一センサ３ｃ、３ｄの出力信号の特性が良好になる。従って、上述した先発明の構造の場合には、上述の様に第一被検出面の外径寸法Ｄ_2aを大きくした分だけ、前記両第一センサ３ｃ、３ｄの出力信号の特性を良好にする事ができる。

又、上述した先発明の構造の場合、前記第一エンコーダ２ａの大部分である、前記小径円筒部１８の軸方向外半部以外の部分は、前記ハブ５ａの軸方向内端部よりも軸方向内方に突出する状態で配置されている。但し、このうちの前記大径円筒部２０の内径寸法が、前記等速ジョイント用外輪２８の凸曲面状の外周面との干渉を回避できる程度に大きくなっている。この為、当該干渉を回避する為に、前記等速ジョイント用外輪２８の凸曲面状の外周面の位置を軸方向内方に退避させる必要はない。従って、車体側駆動系の再設計が必要となる事はない。

ところが、上述した先発明の構造の場合には、前記第一、第二各エンコーダ２ａ、１６ａ同士が互いに近い位置に設置されている。この為、これら第一エンコーダ２ａの第一被検出面と第二エンコーダ１６ａの第二被検出面との間で磁気干渉が起こり、その影響を受けて、前記第一、第二各センサ３ｃ、３ｄ、１７の出力信号のピッチ精度が悪化する可能性がある。但し、前記両第一センサ３ｃ、３ｄに関しては、前記第二被検出面からの距離が或る程度離れている為、この第二被検出面の存在に基づく磁気干渉の影響は小さいと考えられる。これに対し、前記第二センサ１７に関しては、前記第一被検出面からの距離が近い為、この第一被検出面の存在に基づく磁気干渉の影響が大きく、使用時に検出エラーを引き起こす可能性がある。従って、少なくとも前記第二センサ１７に関して、前記磁気干渉の影響を低減若しくは排除できる構造を実現する事が望まれる。尚、前記第一、第二各エンコーダ２ａ、１６ａ同士の設置間隔を十分に拡げれば、かかる要望に応えられるが、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの軸方向内端部の限られた空間内でその様な構造を実現する事は難しい。

特開２００６−３１７４２０号公報 特開２００６−３２２９２８号公報 特開２００８−６４７３１号公報

本発明の物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、両軌道輪同士の間に作用する荷重等を測定する為の第一エンコーダ及び第一センサとは別に、車輪の回転速度を検出する為の第二エンコーダ及び第二センサを設け、このうちの第二センサと第一エンコーダとを互いに近い位置に配置する場合に、この第一エンコーダの存在に基づいて前記第二センサに及ぼされる磁気干渉の影響を抑制若しくは排除できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットは、車輪支持用転がり軸受ユニットと、第一エンコーダと、第一センサと、第二エンコーダと、第二センサとを備える。
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニットは、使用時に懸架装置に結合固定された状態で回転しない静止側軌道輪と、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する回転側軌道輪とを、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わせて成る。
又、前記第一エンコーダは、前記回転側軌道輪に支持固定されていて、この回転側軌道輪と同心の第一被検出面を有し、この第一被検出面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置すると共に、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界を前記第一被検出面の幅方向に対して傾斜させている。
又、前記第一センサは、自身の検出部を通過する磁束の変化に対応して自身の出力信号を変化させるもので、使用時に、自身の検出部を前記第一被検出面に対向させた状態で、前記静止側軌道輪又はこの静止側軌道輪に対して変位しない部材に支持固定される。
又、前記第二エンコーダは、前記回転側軌道輪のうちで前記第一エンコーダから外れた部分に支持固定されていて、この回転側軌道輪と同心の第二被検出面を有し、この第二被検出面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置すると共に、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界を前記第二被検出面の幅方向と平行にしている。
又、前記第二センサは、自身の検出部を通過する磁束の変化に対応して自身の出力信号を変化させるもので、使用時に、自身の検出部を前記第二被検出面に対向させた状態で、前記静止側軌道輪又はこの静止側軌道輪に対して変位しない部材に支持固定されている。
又、前記第一センサの出力信号は、前記両軌道輪同士の間の相対変位と、これら両軌道輪同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方を測定する為に利用される。
又、前記第二センサの出力信号は、前記回転側軌道輪の回転速度を検出する為に利用される。
又、使用時の前記第二センサの検出部と前記第一被検出面との間の距離が、使用時の前記第一センサの検出部と前記第二被検出面との間の距離よりも短い。
特に、本発明の物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、磁性材製の磁気シールド部材を備えている。そして、前記第二センサの周囲を取り囲む位置のうち、この第二センサの検出部と前記第二被検出面との間に挟まれた位置を除く、何れかの位置であって、前記磁気シールド部材によって、前記第一被検出面の存在に基づく磁気干渉の影響が前記第二センサに及ぶ事を抑制若しくは排除できる位置に、前記磁気シールド部材が設けられている。

本発明を実施する場合には、例えば、請求項２に記載した発明の構成を採用する事ができる。
この請求項２に記載した発明の構成を採用する場合には、前記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する前記静止側軌道輪を、内周面に複列の外輪軌道を有する外輪とする。又、同じく前記回転側軌道輪を、この外輪の内径側にこの外輪と同心に配置されていて、外周面のうちで、前記両外輪軌道と対向する部分に複列の内輪軌道を、前記外輪の内径側から軸方向外側に突出した部分に車輪を支持固定する為の回転側フランジを、それぞれ有するハブとする。又、同じく前記各転動体を、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設ける。
又、前記第一エンコーダを、前記ハブの外周面のうちで、前記両内輪軌道よりも軸方向内側部分に支持固定されていて、第一被検出面を外周面に有するものとする。
又、前記第一センサを、使用時に、自身の検出部を前記第一被検出面に径方向に対向させるものとする。
又、前記第二エンコーダを、前記ハブの外周面のうちで、軸方向に関して前記両内輪軌道と前記第一エンコーダとの間部分に支持固定されていて、第二被検出面を軸方向内側面に有するものとする。
又、前記第二センサを、使用時に、自身の検出部を前記第二被検出面に軸方向に対向させるものとする。

又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記第二センサを、合成樹脂製のセンサホルダ中に包埋する。これと共に、前記磁気シールド部材を、前記第二センサの検出部と前記第一エンコーダの被検出面との間に挟まれた位置に配置した状態で、前記センサホルダに結合固定する。
又、この様な請求項３に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記磁気シールド部材を、その内側に、前記第二センサを包埋したセンサホルダを収納した状態で、この第二センサの検出部と前記第二エンコーダの第二被検出面との間に挟まれた位置に開口部を有するセンサケースとする。
又、これら請求項３〜４に記載された発明を実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記磁気シールド部材を、前記センサホルダの射出成形に伴って、このセンサホルダに結合固定する。

上述の様な構成を有する本発明の物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、両軌道輪同士の間に作用する荷重等を測定する為の第一エンコーダ及び第一センサとは別に、車輪の回転速度を検出する為の第二エンコーダ及び第二センサを設け、しかも、このうちの第二センサの検出部と第一エンコーダの第一被検出面とを互いに近い位置に配置した構造でありながら、この第一エンコーダの存在に基づいて前記第二センサに及ぼされる磁気干渉の影響を、磁気シールド部材により抑制若しくは排除できる。即ち、前記第一エンコーダの第一被検出面と前記磁気シールド部材との間に磁路が構成される為、この第一被検出面から前記第二センサの検出部への漏れ磁束が減少する。従って、前記第一エンコーダの存在に基づいて前記第二センサに及ぼされる磁気干渉の影響を、前記磁気シールド部材により抑制若しくは排除できる。この結果、前記第二センサの出力信号のピッチ精度を、実用上問題のないレベルで確保する事が可能となる。

又、請求項３に記載した発明の構成を採用すれば、前記第二センサの検出部と前記第一エンコーダの被検出面とが、前記磁気シールド部材により隔てられた状態になる。この為、前記第一エンコーダの存在に基づいて前記第二センサに及ぼされる磁気干渉の影響を、前記磁気シールド部材によって、効果的に抑制若しくは排除する事ができる。
又、請求項４に記載した発明の構成を採用すれば、前記第二センサの周囲のうち、少なくとも前記第二エンコーダの第二被検出面と対向する側を除く大部分が、前記磁気シールド部材であるセンサケースによって囲まれた状態になる。この為、前記第一エンコーダの存在に基づいて前記第二センサに及ぼされる磁気干渉の影響を、磁気シールド部材によって、より効果的に抑制若しくは排除する事ができる。
又、請求項５に記載した発明の構成を採用すれば、前記センサホルダに対する前記磁気シールド部材の結合固定作業を、容易且つ効率的に行える。

本発明の実施の形態の第１例を示す、図８のＸ部に相当する拡大図。 同第２例を示す、図１と同様の図。 同第３例を示す、図１と同様の図。 この第３例に組み込む、第二センサ、第二センサホルダ、及び磁気シールド部材であるセンサケースの斜視図。 従来構造の１例を示す断面図。 エンコーダの被検出面の一部を外径側から見た図。 回転速度検出装置を構成するエンコーダの被検出面の一部を外径側から見た図。 先発明の構造を車体に組み付けた状態で示す断面図。 第一エンコーダを径方向から見た図。 第二エンコーダの第二被検出面の一部を軸方向から見た図。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１〜３、５に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、第二センサ１７を包埋した合成樹脂製の第二センサホルダ２６ａに磁気シールド部材３１を結合固定した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図８〜１０に示した先発明の構造の場合と同様である。この為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、前記第二センサ１７を包埋した第二センサホルダ２６ａは、挿入部３２と、この挿入部３２の基端部（図１に於ける上端部）に一体形成されたフランジ部３３とを備える。そして、このうちの挿入部３２の先端部（図１に於ける下端部）を、車体側支持部材２１ａの一部に形成された挿通孔３４を通じて、この車体側支持部材２１ａの内径側に挿入している。これと共に、前記フランジ部３３を、この車体側支持部材２１ａにねじ止め固定している。又、前記第二センサ１７は、前記挿入部３２の先端部（図１に於ける下端部）のうちで、第二エンコーダ１６ａの第二被検出面と対向する側の側面（図１に於ける左側面）の表層部に包埋されている。

又、前記磁気シールド部材３１は、鋼板、パーマロイ（商標名）の如き磁性合金等の磁性板材により、矩形板状に造られている。本例の場合には、この様な磁気シールド部材３１を、前記挿入部３２のうちで、前記第二エンコーダ１６ａの第二被検出面と反対側の側面（図１に於ける右側面）に結合固定している。これにより、前記第二センサ１７の検出部と、第一エンコーダ２ａの外周面である第一被検出面とを、前記磁気シールド部材３１により隔てた状態にしている。尚、前記第二センサホルダ２６ａに対して前記磁気シールド部材３１を結合固定する作業は、この第二センサホルダ２６ａの射出成形に伴って行う事もできるし、或いは、この第二センサホルダ２６ａの射出成形後、接着により行う事もできる。

上述の様に構成する本例の物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、外輪４ａとハブ５ａとの間に作用するアキシアル荷重等を測定する為の第一エンコーダ２ａ及び第一センサ３ｃ、３ｄ（図８参照）とは別に、車輪の回転速度を検出する為の第二エンコーダ１６ａ及び第二センサ１７を設け、しかも、このうちの第二センサ１７の検出部と第一エンコーダ２ａの第一被検出面とを互いに近い位置に配置した構造でありながら、この第一エンコーダ２ａの存在に基づいて前記第二センサ１７に及ぼされる磁気干渉の影響を、前記磁気シールド部材３１により抑制若しくは排除できる。即ち、本例の場合には、前記第二センサ１７の検出部と、前記第一エンコーダ２ａの第一被検出面とが、前記磁気シールド部材３１により隔てられた状態になっている。この為、これら第一被検出面と磁気シールド部材３１との間に磁路が構成され、この第一被検出面から前記第二センサ１７の検出部への漏れ磁束を減少させる事ができる。従って、前記第一エンコーダ２ａの存在に基づいて前記第二センサ１７に及ぼされる磁気干渉の影響を、前記磁気シールド部材３１により抑制若しくは排除できる。この結果、前記第二センサ１７の出力信号のピッチ精度を、実用上問題のないレベルに保持する事が可能となる。

［実施の形態の第２例］
図２は、請求項１〜３、５に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、磁気シールド部材３１を、第二センサホルダ２６ａの挿入部３２の幅方向（図２の左右方向）中間部に包埋している。即ち、本例の場合には、前記第二センサホルダ２６ａの射出成形に伴って、この第二センサホルダ２６ａに前記磁気シールド部材３１を一体的に結合固定する構造を採用している。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例］
図３〜４は、請求項１〜５に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、第二センサホルダ２６ｂに結合固定する磁気シールド部材３１ａを、その内側にこの第二センサホルダ２６ｂの挿入部３２ａを収納するセンサケースとしている。この様な磁気シールド部材３１ａは、第二エンコーダ１６ａの第二被検出面と対向する部分に開口部３５を有する有底円筒状の収納部３６と、この収納部３６の基端部（図３〜４に於ける上端部）に固設したフランジ部３７とを備える。そして、このうちの収納部３６の内側に前記第二センサホルダ２６ｂの挿入部３２ａを収納した状態で、この第二センサホルダ２６ｂに前記磁気シールド部材３１ａを結合固定している。これと共に、前記フランジ部３７を車体側支持部材２１ａにねじ止め固定している。尚、この状態で、前記磁気シールド部材３１ａと前記センサホルダ２６ｂに包埋した第二センサ１７との間で磁路が構成されるのを防止すべく、これら磁気シールド部材３１ａと第二センサ１７とを接触させない様にしている。又、本例の場合も、前記第二センサホルダ２６ｂに対して前記磁気シールド部材３１ａを結合固定する作業は、この第二センサホルダ２６ｂの射出成形に伴って行う事もできるし、或いは、この第二センサホルダ２６ｂの射出成形後、接着により行う事もできる。又、本例の場合、前記第二センサホルダ２６ｂに包埋した第二センサ１７の検出部は、前記磁気シールド部材３１ａの開口部３５を通じて、第二エンコーダ１６ａの第二被検出面に対向させている。

上述の様に構成する本例の場合には、前記第二センサ１７の周囲を広範囲に、前記磁気シールド部材３１ａにより囲んでいる。この為、第一エンコーダ２ａの第一被検出面から前記第二センサ１７の検出部への漏れ磁束をより減少させる事ができる。従って、前記第一エンコーダ２ａの存在に基づいて前記第二センサ１７に及ぼされる磁気干渉の影響を、前記磁気シールド部材３１ａによって、より効果的に抑制若しくは排除する事ができる。

尚、上述した各実施の形態では、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する静止側、回転側両軌道輪同士の間の相対変位と、これら両軌道輪同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方を測定する為に使用する、第一エンコーダと第一センサとの組み合わせとして、被検出面に「Ｖ」字形の特性境界を有するエンコーダと、１対のセンサとの組み合わせを採用した。但し、本発明を実施する場合には、当該組み合わせとして、前記特許文献１〜３等に記載されて従来から知られている、他の種類の組み合わせを採用する事もできる。
又、本発明を実施する場合、第二エンコーダは、アキシアル対向型に限らず、ラジアル対向型にしても良い。
又、本発明を実施する場合、磁気シールド部材の形状及び設置位置に関する態様は、本発明の目的を達成できる限り、各種の態様を採用する事ができる。
更に、本発明を実施する場合、第二センサに及ぶ磁気干渉の影響を抑制若しくは排除する為の磁気シールド部材とは別個に、第一センサに及ぶ磁気干渉の影響を抑制若しくは排除する為の磁気シールド部材を設けても良い。即ち、この場合には、前記第一センサの周囲を取り囲む位置のうち、この第一センサの検出部と第一被検出面との間に挟まれた位置を除く、何れかの位置であって、前記磁気シールド部材によって、第二被検出面の存在に基づく磁気干渉の影響が前記第一センサに及ぶ事を抑制若しくは排除できる位置に、前記磁気シールド部材を設ける。

又、本発明では、使用時の第二センサの検出部と第一被検出面との間の距離が、使用時の第一センサの検出部と第二被検出面との間の距離よりも短い構造を対象とし、少なくとも前記第二センサに及ぶ磁気干渉の影響を抑制若しくは排除できる位置に、磁気シールド部材を設ける構造を採用した。
これに対し、使用時の第一センサの検出部と第二被検出面との間の距離が、使用時の第二センサの検出部と第一被検出面との間の距離よりも短い構造を対象とする場合には、少なくとも前記第一センサに及ぶ磁気干渉の影響を抑制若しくは排除できる位置に、磁気シールド部材を設ける構造を採用する事ができる。

１、１ａ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２ エンコーダ
２ａ 第一エンコーダ
３ａ、３ｂ センサ
３ｃ、３ｄ 第一センサ
４、４ａ 外輪
５、５ａ ハブ
６ 玉
７ａ、７ｂ 外輪軌道
８ 静止側フランジ
９ａ、９ｂ 内輪軌道
１０ 回転側フランジ
１１、１１ａ 芯金
１２ エンコーダ本体
１２ａ 第一エンコーダ本体
１３ 第一特性変化部
１４ 第二特性変化部
１５ 支持孔
１６ エンコーダ
１６ａ 第二エンコーダ
１７ 第二センサ
１８ 小径円筒部
１９ 円輪部
２０ 大径円筒部
２１、２１ａ 車体側支持部材
２２ 支持孔
２３ 第一センサホルダ
２４ 芯金
２５ 第二エンコーダ本体
２６、２６ａ、２６ｂ 第二センサホルダ
２７ スプライン孔
２８ 等速ジョイント用外輪
２９ スプライン軸
３０ 抑えボルト
３１、３１ａ 磁気シールド部材
３２、３２ａ 挿入部
３３ フランジ部
３４ 挿通孔
３５ 開口部
３６ 収納部
３７ フランジ部

Claims (5)

1. 車輪支持用転がり軸受ユニットと、第一エンコーダと、第一センサと、第二エンコーダと、第二センサとを備え、
   このうちの車輪支持用転がり軸受ユニットは、使用時に懸架装置に結合固定された状態で回転しない静止側軌道輪と、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する回転側軌道輪とを、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わせて成るものであり、
   前記第一エンコーダは、前記回転側軌道輪に支持固定されていて、この回転側軌道輪と同心の第一被検出面を有し、この第一被検出面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置すると共に、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界を前記第一被検出面の幅方向に対して傾斜させたものであり、
   前記第一センサは、自身の検出部を通過する磁束の変化に対応して自身の出力信号を変化させるもので、使用時に自身の検出部を前記第一被検出面に対向させた状態で前記静止側軌道輪又はこの静止側軌道輪に対して変位しない部材に支持固定されるものであり、
   前記第二エンコーダは、前記回転側軌道輪のうちで前記第一エンコーダから外れた部分に支持固定されていて、この回転側軌道輪と同心の第二被検出面を有し、この第二被検出面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置すると共に、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界を前記第二被検出面の幅方向と平行にしたものであり、
   前記第二センサは、自身の検出部を通過する磁束の変化に対応して自身の出力信号を変化させるもので、使用時に自身の検出部を前記第二被検出面に対向させた状態で前記静止側軌道輪又はこの静止側軌道輪に対して変位しない部材に支持固定されるものであり、
   前記第一センサの出力信号は、前記両軌道輪同士の間の相対変位と、これら両軌道輪同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方を測定する為に利用されるものであり、
   前記第二センサの出力信号は、前記回転側軌道輪の回転速度を検出する為に利用されるものであり、
   使用時の前記第二センサの検出部と前記第一被検出面との間の距離が、使用時の前記第一センサの検出部と前記第二被検出面との間の距離よりも短い、
   物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットであって、
   磁性材製の磁気シールド部材を備えており、前記第二センサの周囲を取り囲む位置のうち、この第二センサの検出部と前記第二被検出面との間に挟まれた位置を除く、何れかの位置であって、前記磁気シールド部材によって、前記第一被検出面の存在に基づく磁気干渉の影響が前記第二センサに及ぶ事を抑制若しくは排除できる位置に、前記磁気シールド部材が設けられている事を特徴とする物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 前記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する前記静止側軌道輪は、内周面に複列の外輪軌道を有する外輪であり、同じく前記回転側軌道輪は、この外輪の内径側にこの外輪と同心に配置されていて、外周面のうちで、前記両外輪軌道と対向する部分に複列の内輪軌道を、前記外輪の内径側から軸方向外側に突出した部分に車輪を支持固定する為の回転側フランジを、それぞれ有するハブであり、同じく前記各転動体は、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられており、
   前記第一エンコーダは、前記ハブの外周面のうちで、前記両内輪軌道よりも軸方向内側部分に支持固定されていて、第一被検出面を外周面に有するものであり、
   前記第一センサは、使用時に、自身の検出部を前記第一被検出面に径方向に対向させるものであり、
   前記第二エンコーダは、前記ハブの外周面のうちで、軸方向に関して前記両内輪軌道と前記第一エンコーダとの間部分に支持固定されていて、第二被検出面を軸方向内側面に有するものであり、
   前記第二センサは、使用時に、自身の検出部を前記第二被検出面に軸方向に対向させるものである、
   請求項１に記載した物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット。
3. 前記第二センサは、合成樹脂製のセンサホルダ中に包埋されており、前記磁気シールド部材は、前記第二センサの検出部と前記第一エンコーダの被検出面との間に挟まれた位置に配置された状態で、前記センサホルダに結合固定されている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット。
4. 前記磁気シールド部材は、その内側に、前記第二センサを包埋したセンサホルダを収納した状態で、この第二センサの検出部と前記第二エンコーダの第二被検出面との間に挟まれた位置に開口部を有するセンサケースである、請求項３に記載した物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット。
5. 前記磁気シールド部材は、前記センサホルダの射出成形に伴って、このセンサホルダに結合固定されている、請求項３〜４のうちの何れか１項に記載した物理量測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニット。

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