この発明の第1実施形態を図1ないし図3と共� ��説明する。この第1実施形態は、第3世代型� �内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪用� �受に適用したものである。なお、この明細� �において、車両に取付けた状態で車両の車� �方向の外側寄りとなる側をアウトボード側� �呼び、車両の中央寄りとなる側をインボー� �側と呼ぶ。
 このセンサ付車輪用軸受における軸受は、� ��1に断面図で示すように、内周に複列の転走 面3を形成した外方部材1と、これら各転走面3 に対向する転走面4を形成した内方部材2と、� ��れら外方部材1および内方部材2の転走面3,4� �に介在した複列の転動体5とで構成される。� ��の車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受� ��とされていて、転動体5はボールからなり、 各列毎に保持器6で保持されている。上記転� �面3,4は断面円弧状であり、各転走面3,4は接� �角が背面合わせとなるように形成されてい� �。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の 両端は、一対のシール7,8によってそれぞれ密 封されている。

 外方部材1は固定側部材となるものであって 、車体の懸架装置(図示せず)におけるナック� ��に取付ける車体取付用のフランジ1aを外周� �有し、全体が一体の部品とされている。フ� �ンジ1aには、周方向の複数箇所に車体取付用 のボルト孔14が設けられている。
 内方部材2は回転側部材となるものであって 、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ� ��9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端 の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハ� ��輪9および内輪10に、前記各列の転走面4が形 成されている。ハブ輪9のインボード側端の� �周には段差を持って小径となる内輪嵌合面12 が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が嵌� �している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が設� �られている。ハブフランジ9aには、周方向複 数箇所にハブボルトBTの圧入孔15が設けられ� �いる。ハブ輪9のハブフランジ9aの根元部付� �には、車輪および制動部品(図示せず)を案内 する円筒状のパイロット部13がアウトボード� ��に突出している。

 外方部材1の外周部には、図3に示す歪み� �ンサ21が設けられている。歪みセンサ21は、� ��み発生部材22に、この歪み発生部材22の歪み を検出するセンサ素子23を取付けたものであ� ��。歪み発生部材22は、外方部材1の車体取付� ��のフランジ1aにおけるアウトボード側に向� �フランジ面1aaのボルト孔14の近傍に接触固定 される第1の接触固定部22aと、外方部材1の外� ��面1bに接触固定される第2の接触固定部22bと� ��有している。第1の接触固定部22aは、フラン ジ面1aaに形成された取付凹所83に取り付けら� ��ているが、取付凹所83を形成せず、フラン� �面1aaに直接接触させて取り付けても良い。� �た、歪み発生部材22は、前記第1の接触固定� �22aを含む径方向に沿った径方向部位22cと、� �記第2の接触固定部22bを含む軸方向に沿った� ��方向部位22dとでL字の形状に構成されており 、径方向部位22cの中間部が前記第1の接触固� �部22aとされ、軸方向部位22dの先端部が前記� �2の接触固定部22bとされている。ここでは、� ��み発生部材22の径方向部位22cおよび軸方向� �位22dが一体品とされ、この一体品に対して� �体品である第1および第2の接触固定部22a,22b� �固定されているが、歪み発生部材22の全体を 一体品としても良い。

 センサ素子23は、歪み発生部材22における 径方向部位22cのインボード側の面であるセン サ取付面22caの第1の接触固定部22aよりも径方� ��内側の位置に配置されている。センサ素子2 3は例えば接着剤による接着により前記径方� �部位22cに固定される。センサ素子23が配置さ れる径方向部位22cは、軸方向部位22dに比べ、 剛性が低くなるように肉厚を薄くするのが望 ましい。

 歪み発生部材22には、前記センサ取付面22ca� ��ら軸方向部位22dの外方部材外周面1bに対向� �る面22daにわたって、少なくともセンサ素子2 3を密封状態に覆う覆い材24が設けられている 。なお、覆い部材24は歪み発生部材22の全面� �覆うものであっても良い。この覆い材24は、 例えば前記面域にオーバーモールドされた樹 脂、または加硫接着されたエラストマ(NBR,H-NB R,アクリル等)からなる。オーバーモールド樹 脂としては、例えば
 ・ボリアミド系樹脂:66ナイロン,PPA(ポリフ� �ルミド)等
 ・特殊エーテル系合成樹脂:PPS等
 ・これらの材質にガラスファイバーを添加� ��たもの
などが好適である。

 上記歪みセンサ21は、図1および図2に示す ように、歪み発生部材22の第1および第2の接� �固定部22a,22bにより、両接触固定部22a,22bが外 方部材1の周方向に対して同位相の位置とな� �ように、外方部材1の外周部に固定される。� ��1および第2の接触固定部22a,22bを周方向にお� ��て同位相とすると、歪み発生部材22の長さ� �短くすることができるため、歪みセンサ21の 設置が容易である。

 歪みセンサ21の外方部材1への取付構造は� ��下の通りである。図3のように、歪み発生部 材22の第1および第2の接触固定部22a,22bには、� ��方向および径方向に貫通するボルト挿通孔2 5,26が形成されている。一方、外方部材1のフ� ��ンジ面1aaと外周面1bには、前記各ボルト挿� �孔25,26に対応する位置にボルト孔27,28が形成� ��れている。第1の接触固定部22aのボルト挿通 孔25にアウトボード側から挿通したボルト29� �外方部材1のフランジ面1aaのボルト孔27に螺� �させ、また第2の接触固定部22bのボルト挿通� ��26に外周側から挿通したボルト30を外方部材 1の外周面1bのボルト孔28に螺着させることに� ��り、歪みセンサ21が外方部材1に固定される� ��

 歪み発生部材22は、外方部材1への固定に� ��り塑性変形を起こさない形状や材質とされ� ��いる。また、歪み発生部材22は、車輪用軸� �に予想される最大の荷重が印加された場合� �も、塑性変形を起こさない形状とする必要� �ある。上記の想定される最大の力は、車両� �障につながらない走行において想定される� �大の力である。歪み発生部材22に塑性変形が 生じると、外方部材1の変形が歪み発生部材22 に正確に伝わらず、歪みの測定に影響を及ぼ すためである。

 センサ素子23としては、種々のものを使� �することができる。センサ素子23は、金属箔 ストレインゲージ、または半導体ストレイン ゲージであっても良く、また厚膜式センサで あっても良い。例えば、センサ素子23が金属� ��ストレインゲージで構成されている場合、� ��の金属箔ストレインゲージの耐久性を考慮� ��ると、車輪用軸受に予想される最大の荷重� ��印加された場合でも、歪み発生部材22にお� �る歪みセンサ取付部分の歪み量が1500マイク� ��ストレイン以下であることが好ましい。同� ��の理由から、センサ素子23が半導体ストレ� �ンゲージで構成されている場合は、同歪み� �が1000マイクロストレイン以下であることが� ��ましい。また、センサ素子23が厚膜式セン� �で構成されている場合は、同歪み量が1500マ� ��クロストレイン以下であることが好ましい� ��

 図1に示すように、歪みセンサ21のセンサ� ��子23は作用力推定手段31に接続される。作用 力推定手段31は、センサ素子23の出力信号に� �り、車輪のタイヤと路面間の作用力を推定� �る手段である。作用力推定手段31は、車輪の タイヤと路面間の作用力とセンサ素子23の出� ��信号との関係を演算式またはテーブル等に� ��り設定した関係設定手段(図示せず)を有し� �入力された出力信号から前記関係設定手段� �用いて作用力を出力する。前記関係設定手� �の設定内容は、予め試験やシュミレーショ� �で求めておいて設定する。

 図2のように、外方部材1の外周面1bには、 前記作用力推定手段31等を有する回路ボック� ��32が取付けられている。歪みセンサ21におけ るセンサ素子23から引き出されたケーブル33� �、外方部材1のフランジ1aに沿って配線され� �前記回路ボックス32内においてフェライトコ ア34を経て作用力推定手段31に接続される。� �ンサ素子23の出力信号がフェライトコア34を� ��て作用力推定手段31に入力されることによ� �、センサ素子23の出力信号への電磁ノイズの 影響が防止される。

 一般的には、車輪用軸受に設けられた歪� ��センサ21の出力を処理する回路部を内蔵す� �回路ボックス32は自動車の電気制御ユニット (ECU)に設けられるが、この実施形態のように� ��車輪用軸受における歪みセンサ21の近傍に� �路ボックス32を設けることで、歪みセンサ21� ��ら回路ボックス32への配線の手間が簡略化� �き、また車輪用軸受以外の場所に回路ボッ� �ス32を設ける場合よりも、回路ボックス32を� ��ンパクトに設置できる。

 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を� ��明する。車両走行に伴いハブ輪9に荷重が印 加されると、転動体5を介して外方部材1が変� ��し、その変形は外方部材1に取付けられた歪 み発生部材22に伝わり、歪み発生部材22が変� �する。その歪み発生部材22の歪みをセンサ素 子23により測定する。この際、歪み発生部材2 2の径方向部位22cは外方部材1のフランジ1aの� �形に従って変形する。この実施形態の場合� �外方部材1と比べ前記径方向部位22cは剛性が� ��く、この径方向部位22cとこの径方向部位22c� ��りも剛性の高い軸方向部位22dとでL字形をな すように歪み発生部材22が構成されているた� ��、径方向部位22cと軸方向部位22dの間である� ��方向部位22c側の角部付近に歪みが集中し、� ��方部材1よりも大きな歪みとなって現れる。 すなわち、径方向部位22cと軸方向部位22dとの 間で発生する歪みは、フランジ1aの基端のR部 の歪みを転写かつ拡大したものとなる。この 歪みをセンサ素子23で測定するため、外方部� ��1の歪みを感度良く検出でき、歪み測定精度 が高くなる。

 荷重の方向や大きさによって歪みの変化� ��異なるため、予め歪みと荷重の関係を実験� ��シミュレーションにて求めておけば、車輪� ��軸受に作用する外力、またはタイヤと路面� ��の作用力を算出することができる。前記作� ��力推定手段31は、このように実験やシミュ� �ーションにより予め求めて設定しておいた� �みと荷重の関係から、センサ素子23の出力に より、車輪用軸受に作用する外力、またはタ イヤと路面間の作用力を算出する。また、リ アルタイムで車輪用軸受に作用する外力、ま たはタイヤと路面間の作用力を出力すると、 よりきめ細かな車両制御が可能となる。

 とくに、この第1実施形態では、歪みセン サ21における歪み発生部材22のセンサ取付面22 caに、オーバーモールドされた樹脂または加� ��接着されたエラストマからなる覆い材24を� �けて、少なくともセンサ素子23をこの覆い材 24で密封状態に覆うようにしているので、外� ��環境(汚水浸入、異物衝突等)によりセンサ� �子23が破損または故障してしまうのを防止で きる。その結果、精度の高い歪み検出が長期 にわたり可能となる。また、外部からの電磁 ノイズの影響がセンサ素子23に及ぶのを防止� ��ることもできるので、より精度の高い歪み� ��定が可能となる。

 図4は、上記第1実施形態における歪みセン� �21のセンサ素子23から引き出されるケーブル3 3の変形例を示す。この変形例では、センサ� �子23のケーブル33を、歪み発生部材22の軸方� �部位22dにおける底面、つまり外方部材1の外� ��面1bに対向する面22daにおける第2の接触固定 部22bの近傍から、外方部材1の外周面1bに沿っ て周方向に引き出して、回路ボックス32内の� ��定手段31に接続している。この場合、ケー� �ル33の外方部材1の外周面1bに沿う部分は、フ ェライトコア34付きのクランプ部材35により� �方部材1の外周面1bに固定される。
 このフェライトコア34付きのクランプ部材35 は、例えば、図5(A)に示すように、中心部に� �ーブル33を挿通させる厚肉円筒状であって、 取付フランジ35aが突出したものとされる。取 付フランジ35aの孔41に挿通したボルトで外方� ��材1に固定される。なお、このクランプ部材 35は、互いに重なるフランジ部材35aをそれぞ� ��有する2つの半円筒状片を重ねたものであっ てもよい。

 この変形例の場合、センサ素子23のケーブ� �33を外方部材1の外周面1bに沿って配線できる ため、フランジ1aに沿って配線する場合より� ��ケーブル33が邪魔にならず、センサ素子23の 出力信号への電磁ノイズの影響も低減できる 。
 また、ケーブル33を、フェライトコア34付き のクランプ部材35で外方部材1の外周面1bに固� ��するので、センサ素子23から回路ボックス32 内の作用力推定手段31までの信号経路のノイ� ��耐性を向上させることができる。しかも、� ��磁ノイズのような周波数の高い成分を効果� ��に減衰させる機能を持つフェライトコア34� �、このようにクランプ部材35に付加すること で、フェライトコア34のための設置スペース� ��別途設ける必要がなくなり、またフェライ� ��コア34の固定も容易となる。
 なお、クランプ部材35は、図5(B)のように、� ��磁波吸収シートからなるかまたは電磁波吸� ��シートが表面に貼られたサドル状等のもの� ��あってもよい。この場合のクランプ部材35� �、ケーブル33の両側に貫通して設けられた孔 に挿通したボルトにより、外方部材1の表面� �固定され、ケーブル33を外方部材1の表面に� �し付け状態に固定する。

 なお、この第1実施形態での歪みセンサ21� ��、歪み発生部材22にセンサ素子23を1個だけ� �付けた構成としているが、歪み発生部材22に センサ素子23を複数個取付けた構成としても� ��い。歪み発生部材22にセンサ素子23を複数個 取付けると、より一層精度の高い荷重の検出 が可能となる。

 また、この第1実施形態では、歪みセンサ 21を外方部材1の1箇所にだけ設けた構成とし� �いるが、歪みセンサ21を2箇所以上に設けた� �成としても良い。歪みセンサ21を2箇所以上� �設けると、より一層精度の高い荷重の検出� �可能となる。

 図4で説明した変形例では覆い材24を割愛� ��ることもでき、その場合の第1変形態様は次 のとおりである。

[第1変形態様]
 第1変形態様のセンサ付車輪用軸受は、複列 の転走面が内周に形成された外方部材と、こ の外方部材の転走面と対向する転走面を形成 した内方部材と、両転走面間に介在した複列 の転動体とを備え、 車体に対して車輪を回� ��自在に支持する車輪用軸受であって、歪み� ��生部材およびこの歪み発生部材に取付けら� ��て前記歪み発生部材の歪みを検出するセン� ��素子からなる歪みセンサを、前記外方部材� ��よび内方部材のうちの固定側部材に取付け� ��前記歪み発生部材は、固定側部材に対して2 箇所の接触固定部を有し、前記接触固定部の うち第1の接触固定部は前記固定側部材に設� �られたフランジ面であり、第2の接触固定部� ��前記固定側部材の周面であり、前記歪みセ� ��サにおける前記センサ素子のケーブルを、� ��記歪み発生部材における前記固定側部材の� ��面に対する接触固定部の近傍から、前記固� ��側部材の周方向に引き出す。
 この構成によると、センサ素子のケーブル� ��固定側部材の周面に沿って配線できるため� ��固定側部材のフランジに沿って配線する場� ��よりもケーブルが邪魔にならず、センサ素� ��の出力信号への電磁ノイズの影響も低減で� ��る。

 次に、この発明の第2実施形態を図6ない� �図11と共に説明する。この第2実施形態にお� �ても、前記第1実施形態と同一の部分には同� ��の符号を付してその詳しい説明は省略する� ��

 図6に示すように、外方部材1は固定側部� �となるものであって、車体の懸架装置(図示� ��ず)におけるナックルに取付けるフランジ1a� ��外周に有し、このフランジ面1aaに第1ボスBS1 が一体形成されると共に、この外方部材1の� �面に第2ボスBS2が一体形成され、全体が一体� ��部品とされている。フランジ1aには、周方� �の複数箇所に車体取付孔14が設けられている 。

 外方部材1の外周部には、図8に示す歪み� �ンサ21が設けられている。歪みセンサ21は、� ��み発生部材22に、この歪み発生部材22の歪み を測定するセンサ素子23を取付けたものであ� ��。歪み発生部材22は、第1の固定面22aaと第2� �固定面22bbとを有する。外方部材1の車体取付 孔14の近傍に、第1ボスBS1が一体に形成され、 この第1ボスBS1の先端面BS1aに、前記第1の固定 面22aaが接触固定される。前記第1ボスBS1の先� ��面BS1aは、軸方向から見て円形状に形成され ている。この先端面BS1aの外形寸法つまり外� �部材本体1Aからの軸方向突出長さL1のばらつ� ��を小さくする、この先端面BS1aの平面度の公 差を小さくしている。これにより、センサ変 形支点を一定にすることができる。

 外方部材1の外周面に第2ボスBS2が一体に� �成され、この第2ボスBS2の先端面BS2aに、前記 第2の固定面22bbが接触固定される。この第2ボ スBS2の先端面BS2aは、径方向から見て円形状� �形成されている。この先端面BS2aの外形寸法� ��まり外方部材本体1Aからの径方向突出長さL2 のばらつきを小さくする、この先端面BS2aの� �面度の公差を小さくしている。これにより� �センサ変形支点を一定にすることができる� �なお、第1,第2ボスBS1,BS2の形状は、前記円形� ��に限定されるものではなく、例えば矩形状� ��であっても良い。

 この第1ボスBS1および外方部材本体1Aに、� ��方向に沿って雌ねじ72が形成される。この� �ねじ72は第1ボスBS1の先端面BS1aにおいて外方� ��臨む。この先端面BS1aに第1の固定面22aaが接� ��された状態で、固定具であるボルト76を、� �1の固定面22aaに形成されたボルト挿通孔70を� ��して前記雌ねじ72に螺着し固定するように� �っている。また、第2ボスBS2および外方部材� ��体1Aに、径方向に沿って雌ねじ73が形成され る。この雌ねじ73は第2ボスBS2の先端面BS2aに� �いて外方に臨み、この先端面BS2aに第2の固定 面22bbが接触された状態で、固定具であるボ� �ト76を、第2の固定面22bbに形成されたボルト� ��通孔71を介して前記雌ねじ73に螺着し固定す るようになっている。前記外方部材本体1Aと� ��、外方部材1全体のうち第1および第2ボスBS1, BS2を除く本体部分と同義である。

 また、歪み発生部材22は、前記第1の固定� ��22aaを含む径方向に沿った径方向部位22akと� �前記第2の固定面22bbを含む軸方向部位22bjと� �L字の形状に形成されている。これら径方向� ��位22akと軸方向部位22bjのうち、径方向部位22 akを軸方向部位22ajに比べて剛性が低くなるよ うに、例えば、図8に示すように肉厚t1を肉厚 t2よりも薄く形成している。また、径方向部� ��22akの径方向長さと軸方向部位の軸方向長さ とは、同一寸法または、前記軸方向長さより も前記径方向長さが長くなるように形成され ている。センサ素子23は、径方向部位22akに取 付けられている。

 上記歪み発生部材22は、外方部材1への固� ��により塑性変形を起こさない形状や材質と� ��れている。また、歪み発生部材22は、車輪� �軸受に予想される最大の荷重が印加された� �合でも、塑性変形を起こさない形状とする� �要がある。上記の想定される最大の力は、� �両故障につながらない走行において想定さ� �る最大の力である。歪み発生部材22に塑性変 形が生じると、外方部材1の変形が歪み発生� �材22に正確に伝わらず、歪みの測定に影響を 及ぼすためである。

 この歪み発生部材22は、例えばプレス加� �により製作することができる。この場合、� �削加工等の機械加工により歪み発生部材を� �作するものより、コストダウンを図ること� �可能となる。また、歪み発生部材22は、金属 粉末射出成形による焼結金属品としてもよい 。金属粉末射出成形は、金属、金属間化合物 等の成形技術の一つであり、金属粉末をバイ ンダーと混練する工程、この混練物を用いて 射出成型する工程、成形体の脱脂処理を行う 工程、および成形体の焼結を行う工程を含む 。この金属粉末射出成形によれば、一般の粉 末冶金に比べて焼結密度の高い焼結体が得ら れ、焼結金属品を高い寸法精度で製作するこ とができ、また機械的強度も高いという利点 がある。また、径方向部位22akと軸方向部位22 bjとを略同一肉厚とし、かつ、前記径方向部� ��22akの一部に図示外の弱部を形成しても良い 。これにより、この径方向部位22akを軸方向� �位22bjに比べて剛性が低くすることも可能で� ��る。

 歪み発生部材22には、第1実施形態と同様に� ��センサ取付面である第1の固定面22aaから軸� �向部位22bjの外方部材外周面1b(図6)に対向す� �面である第2の固定面22bbにわたって、少なく ともセンサ素子23を密封状態に覆う、2点鎖線 で示す覆い材24が設けられている。なお、覆� ��材24は歪み発生部材22の全面を覆うものであ っても良い。この覆い材24は、例えば前記面� ��にオーバーモールドされた樹脂、または加� ��接着されたエラストマ(NBR,H-NBR,アクリル等)� ��らなる。オーバーモールド樹脂としては、� ��えば
 ・ボリアミド系樹脂:66ナイロン,PPA(ポリフ� �ルミド)等
 ・特殊エーテル系合成樹脂:PPS等
 ・これらの材質にガラスファイバーを添加� ��たもの
などが好適である。図8で示す覆い材24は必ず しもある必要はなく、なくてもよい。

 上記歪みセンサ21は、図7に示すように、� ��み発生部材22の第1および第2の固定面22aa,22bb により、両固定面22aa,22bbが外方部材1の周方� �に対して同位相の位置となるように、外方� �材1の外周部に固定される。また、図11に示� �ように、外方部材1の隣り合うフランジ1a間� �フランジ1cに、歪みセンサ21を固定しても良� ��。第1および第2の固定面22aa,22bbを周方向に� �いて同位相とすると、歪み発生部材22の長さ を短くすることができるため、歪みセンサ21� ��設置が容易である。この実施形態の場合、� ��ンサ素子23は、歪み発生部材22のうち第1の� �定面22aaに形成された凹形状部22abに、例えば 接着剤を用いて固定されている。前記凹形状 部22abは、センサ素子23の形状に合わせて加工 され、これにより、歪み発生部材22とセンサ� ��子23との密着性を確保することができる。� �た、歪み発生部材22に対するセンサ素子23の� ��置決め精度を高めることができる。

 図6に示すように、センサ素子23の出力を� ��理する手段として、作用力推定手段31およ� �異常判定手段32が設けられている。これらの 手段31,32は、この車輪用軸受の外方部材1等に 取付けられた回路基板等の図示外の電子回路 装置に設けられたものであっても、また自動 車の電気制御ユニット(ECU)に設けられたもの� ��あっても良い。

 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を� ��明する。図6のハブ輪9に荷重が印加される� �、転動体5を介して外方部材1が変形し、その 変形は外方部材1に取付けられた歪み発生部� �22に伝わり、この歪み発生部材22が変形する� ��その歪み発生部材22の歪みをセンサ素子23に より測定する。この際、図9に示す歪み発生� �材22の径方向部位22akは、外方部材1のフラン� ��1aの変形に従って変形する。

 この第2実施形態の場合、外方部材1と比� �前記径方向部位22akは剛性が低く、かつ歪み� ��生部材22は、相対的に剛性の低い径方向部� �22akと剛性の高い軸方向部位22bjとで構成され たL字形をしているため、径方向部位22akと軸� ��向部位22bjとの間である径方向部位22ak側の� �部22cc付近に歪みが集中し、外方部材1よりも 大きな歪みとなって現れる。すなわち、径方 向部位22akと軸方向部位22bjとの間で発生する� ��みは、フランジ1aの基端のR部1bの歪みを転� �しかつ拡大したものとなる。この歪みをセ� �サ素子23で測定するため、外方部材1の歪み� �感度良く検出でき、歪み測定精度が高くな� �。

 この第2実施形態の歪みセンサ21は、歪み� ��生部材22にセンサ素子23を1個だけ取付けた� �成としているが、歪み発生部材22にセンサ素 子23を複数個取付けた構成としても良い。こ� ��場合、歪み発生部材22の複数箇所の歪みを� �定することができ、より一層精度の高い荷� �の検出が可能となる。また、複数個の歪み� �ンサのうちいずれか1個の歪みセンサに不具� ��等が生じたとしても、他の歪みセンサによ� ��荷重の検出を行うことができる。

 また、この第2実施形態は、歪みセンサ21� ��外方部材1の周方向1箇所にだけ設けた構成� �しているが、必ずしもこの構成に限定され� �ものではない。例えば、図10に示すように、 歪みセンサ21を外方部材1の周方向2箇所以上� �設けた構成としても良い。これら複数の歪� �センサ21を周方向一定間隔おきに配置しても よく、また周方向適当間隔おきに配置しても よい。このように、歪みセンサ21を外方部材1 の周方向2箇所以上に設けた場合、より一層� �度の高い荷重の検出が可能となる。

 以上説明したセンサ付車輪用軸受は、歪� ��発生部材22およびセンサ素子23からなる歪み センサ21を、固定側部材である外方部材1に取 付ける構成としたため、荷重検出用のセンサ を車両にコンパクトに設置できる。歪み発生 部材22は、外方部材1および内方部材2のうち� �固定側部材に取付けられる簡易な部品であ� �ため、この歪み発生部材22にセンサ素子23を� ��付けることで、量産性に優れたものとでき� ��コスト低下が図れる。

 また、歪みセンサ21を、外方部材1に形成� ��たセンサ固定用ボスBS1,BS2を介して、この外 方部材1に設けたため、次のような作用、効� �を奏する。センサ固定用ボスBS1,BS2が外方部� ��本体1Aに対して相対的に位置ずれすること� �なくなる。これにより、センサ変形支点が� �所望に移動することを確実に防止すること� �でき、したがって、センサ歪み感度のばら� �きを低減することができる。

 前記歪み発生部材22は、第1ボスBS1の先端� ��BS1aに接触して固定される第1の固定面22aaと� ��第2ボスBS2の先端面BS2aに接触して固定され� �第2の固定面22bbとを有するため、第1,第2ボス BS1,BS2の突出長さが略同一とすると、第1およ� ��第2の固定面22aa,22bbの径方向位置が異なる。 これにより、外方部材1の歪みが歪み発生部� �22に転写しかつ拡大して現れやすくなる。こ の転写かつ拡大された歪みをセンサ素子23で� ��定するため、外方部材1の歪みを感度良く検 出でき、荷重の測定精度が高くなる。

 前記歪み発生部材22の第1および第2の固定 面22aa,22bbを、固定具としてのボルト76により� ��1,第2ボスBS1,BS2を介して外方部材1に固定す� �ため、接着剤や溶接等により歪み発生部材� �固定する場合に比べて、作業品質の均一化� �図り作業工数を低減でき、製造コストの低� �を図ることが可能となる。なお、歪み発生� �材22をボルト固定するのに加えて、接着剤お よび溶接等の少なくともいずれか一つを併用 することも可能である。この場合、歪み発生 部材22を外方部材1により強固に固定すること ができる。また、ボルト固定の代替手段とし て、ピン固定やこれら溶接等を用いても良い 。

 図6~図11で説明した第2実施形態では覆い� �24を割愛することもでき、その場合の第1態� �は次のとおりである。

[第1態様の1]
 第1態様の1のセンサ付車輪用軸受は、複列� �転走面が内周に形成された外方部材と、こ� �外方部材の転走面と対向する転走面を形成� �た内方部材と、両転走面間に介在した複列� �転動体と、前記外方部材と前記内方部材と� �間の端部を密封する密封装置とを備え、車� �に対して車輪を回転自在に支持する車輪用� �受であって、前記外方部材および内方部材� �うちの固定側部材に、センサ固定用ボスを� �成しておき、歪み発生部材およびこの歪み� �生部材に取付けた少なくとも1つ以上の歪み� ��ンサからなるセンサユニットを、前記セン� ��固定用ボスを介して前記固定側部材に設け� ��いる。

[第1態様の2]
 第1態様の1において、前記センサ固定用ボ� �は、前記固定側部材に設けられたフランジ� �に形成した第1ボスと、前記固定側部材の周� ��に形成した第2ボスとを有し、前記歪み発生 部材は、前記第1ボスの先端面に接触して固� �される第1の接触固定部と、前記第2ボスの先 端面に接触して固定される第2の接触固定部� �を有するものとしても良い。

[第1態様の3]
 第1態様の1において、前記固定側部材を外� �部材としても良い。その場合、センサユニ� �トを外方部材の外周面に取付ける。

[第1態様の4]
 第1態様の1において、前記センサ固定用ボ� �を、前記固定側部材に一体成形することが� �ましい。この場合、部品点数の低減を図り� �構造を簡単化でき、量産時のコストを確実� �低減することができる。

[第1態様の5]
 第1態様の1において、前記歪みセンサの出� �によって、車輪用軸受に作用する外力、ま� �はタイヤと路面間の作用力を推定する作用� �推定手段を設けても良い。

[第1態様の6]
 第1態様の1において、前記歪み発生部材と� �期固定部材との固定を、ボルト,ピン(これら を固定具と称す)および接着剤の少なくとも� �ずれか一つを用いて行うか、または固定具� �よび接着剤の両方を併用して行うか、また� �溶接を用いて行っても良い。このような固� �具を用いて歪み発生部材と前期固定部材と� �固定する場合、溶接等により固定する場合� �比べて、作業品質の均一化を図り作業工数� �低減でき、製造コストの低減を図ることが� �能となる。前記固定具および接着剤の両方� �併用して行う場合、歪み発生部材を固定部� �により強固に固定することができる。

[第1態様の7]
 第1態様の1において、前記歪み発生部材を� �径方向に沿った径方向部材と、軸方向に沿� �た軸方向部材とでL字形状に構成しても良い� ��

 次に、第1実施形態の覆い材を前提としない 応用例について以下に説明する。まず、第1� �用例を図12~図15に示す。
この第1応用例も第1実施形態と同様、第3世代 型の内輪回転タイプで、駆動輪支持用の車輪 用軸受に適用したものである。この第1応用� �において、前記第1実施形態と同一の部分に� ��同一の符号を付してその詳しい説明は省略� ��る。

 図12ないし図15に示すように、外方部材1� �外周部には、歪みセンサ21が設けられている 。この歪みセンサ21は、歪み発生用部材22に� �この歪み発生用部材22の歪みを測定するセン サ素子23を設けたものであり、スペーサ部材� ��ある第1および第2の接触固定部22a,22bを介し� ��外方部材1に取付けられる。

 図15に示すように、歪み発生用部材22は、 外方部材1のフランジ1aの側面を固定対象面Fa� ��する第1の固定面22aaと、外方部材1の外周面� ��固定対象面Fbとする第2の固定面22bbとを有し ている。歪み発生用部材22は、径方向に沿っ� ��径方向部位22cと、軸方向に沿った軸方向部� ��22dとでL字の形状に構成されており、径方向 部位22cのインボード側面先端部が前記第1の� �定面22aaとされ、軸方向部位22dの内径側面先� ��部が前記第2の固定面22bbとされている。径� �向部位22cは、軸方向部位22dに比べ、剛性が� �くなるよう肉厚を薄くしてある。センサ素� �23は、この剛性の低い径方向部位22cに取付け られている。

 センサ素子23としては、種々のものを使� �することができる。例えば、センサ素子23を 金属箔ストレインゲージで構成することがで きる。その場合、通常、歪み発生用部材22に� ��して接着による固定が行われる。

 また、センサ素子23を歪み発生用部材22の 表面上に厚膜抵抗体にて形成することができ る。その場合のセンサ素子23の構造を図16に� �す。このセンサ素子23は、歪み発生用部材22� ��表面22A上に絶縁層50が形成され、この絶縁� �50の表面の両側に対を成す電極51,51が形成さ� ��、これら電極51,51の間で前記絶縁層50の上に 厚膜抵抗体からなる歪み測定用抵抗体52が形� ��され、さらに電極51,51と歪み測定用抵抗体52 の上に保護膜53が形成された構造となってい� ��。

 このセンサ素子23の製造方法を次に示す� �まず、ステンレス鋼等の金属材料で形成さ� �た歪み発生用部材22の表面22Aにガラス等の絶 縁材料を印刷、焼成して絶縁層50を形成する� ��次に、絶縁層50の表面に、導電性材料を印� �、焼成して電極51,51を形成する。さらに、一 対の電極51,51間に、抵抗体となる材料を印刷� ��焼成して歪み測定用抵抗体52を形成する。� �らに、これら電極51,51および歪み測定用抵抗 体52を保護するために、保護膜53を形成する� �

 第1の接触固定部22aは、歪み発生用部材22の� ��1の固定面22aaと固定対象面Faとしての外方部 材1のフランジ1a側面との間に介在させられる ものであり、第1の固定面22aa側を向く端面40a� ��第1の固定面22aaと同じ平面形状、かつ固定� �象面Faを向く端面40bが固定対象面Faと同じ平� ��形状とされている(図15)。また、第2の接触� �定部22bは、歪み発生用部材22の第2の固定面22 bbと固定対象面Fbとしての外方部材1の外周面� ��の間に介在させられるものであり、第2の固 定部22b側を向く端面41aが第2の固定面22bbと同� ��平面形状、かつ固定対象面Fbを向く端面41b� �固定対象面Fbと同じ円筒面形状とされている (図15)。
 これら第1および第2の接触固定部22a,22bは、� ��食性を有する鋼、例えば、オーステナイト� ��ステンレス鋼(JIS規格のSUS304系等)、あるい� �、フェライト系ステンレス鋼(JIS規格のSUS430� ��等)、あるいは防錆処理された鋼材を機械加 工して形成されている。特に、防錆性能が高 いオーステナイト系ステンレス鋼が望ましい 。

 歪みセンサ21の外方部材1への取付部の構� ��について説明する(図13、図15)。歪み発生用� ��材22には、第1の固定面22aaを通る軸方向のボ ルト挿通孔70、および第2の固定面22bと通る径 方向のボルト挿通孔71が形成されている。ま� ��、第1の接触固定部22aには、前記ボルト挿通 孔70に対応するボルト挿通孔72が形成され、� �2の接触固定部22bには、前記ボルト挿通孔71� �対応するボルト挿通孔73が形成されている。 さらに、外方部材1には、内周面に雌ねじが� �成されたボルト螺着孔74,75が、前記ボルト挿 通孔70,72に対応する位置、および前記ボルト� ��通孔71,73に対応する位置にそれぞれ形成さ� �ている。ボルト螺着孔74の位置は車体取付孔 14の近傍とされ、ボルト螺着孔75の位置は外� �部材1の外周面とされている。また、両ボル� ��螺着孔74,75は、外方部材1の周方向に対して� ��位相の位置とされている。

 図13に示すように、歪みセンサ21は、歪み 発生用部材22のボルト挿通孔70および第1の接� ��固定部22aのボルト挿通孔72にアウトボード� �からボルト76を挿通し、そのボルト76の雄ね� ��部76aを外方部材1のボルト螺着孔74に螺着さ� ��、また歪み発生用部材22のボルト挿通孔71お よび第2の接触固定部22bのボルト挿通孔73に外 周側からボルト76を挿通し、そのボルト76の� �ねじ部76aを外方部材1のボルト螺着孔75に螺� �させることにより、外方部材1に固定される� ��

 歪みセンサ21を固定した状態では、図12な いし図14に示すように、歪み発生用部材22の� �1の固定面22aaが第1の接触固定部22aを介して� �方部材1の車体取付孔14の近傍のフランジ1a側 面に固定され、第2の固定面22bbが第2の接触固 定部22bを介して外方部材1の外周面に固定さ� �る。第1および第2の接触固定部22a,22bは、歪� �発生用部材22の固定面22aa,22bb側を向く端面40a ,41aが固定面22aa,22bbと同形状、かつ外方部材1� ��固定対象面Fa,Fb側を向く端面40b,41bが固定対� ��面Fa,Fbと同形状であるため、接触固定部22a,2 2bが歪み発生用部材22および外方部材1に密着� ��、歪み発生用部材22を外方部材1に対して安� ��した姿勢で固定させることができる。また� ��第1および第2の固定面22aa,22bbが、外方部材1� ��周方向に対して同位相の位置となるよう固� ��されるため、歪み発生用部材22の長さを短� �することができ、歪みセンサ21の設置が容易 である。

 図12に示すように、センサ素子23の出力を 処理する手段として、作用力推定手段31およ� ��異常判定手段32が設けられている。作用力� �定手段31は、第1実施形態で説明したものと� �様に、センサ素子23の出力により、車輪用軸 受に作用する外力、またはタイヤと路面間の 作用力を推定する。作用力推定手段31は、車� ��用軸受に作用する外力、またはタイヤと路� ��間の作用力と、センサ素子23の出力信号と� �関係を演算式またはテーブル等により設定� �た関係設定手段(図示せず)を有し、入力され た出力信号から前記関係設定手段を用いて外 力または作用力を出力する。前記関係設定手 段の設定内容は、予め試験やシミュレーショ ンで求めておいて設定する。異常判定手段32� ��、推定手段31により推定された前記外力ま� �は作用力が、許容値を超えたと判断される� �合に、外部に異常信号を出力する。これら� �手段31,32は、この車輪用軸受が装備する回路 基板等の電子回路装置(図示せず)に設けられ� ��ものであっても、また自動車の電気制御ユ� ��ット(ECU)に設けられたものであっても良い� �

 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を� ��明する。この第1応用例の場合も前述した第 1実施形態の作用とほぼ同様であるが、特に� �この第1応用例の場合、外方部材1の変形は、 第1および第2の接触固定部22a,22bを介して歪み 発生用部材22に伝わり、歪み発生用部材22が� �形する。前述したように、第1および第2の接 触固定部22a,22bを用いることにより、歪み発� �用部材22を外方部材1に対して安定した姿勢� �固定させることができるため、外方部材1の� ��みが歪み発生用部材22に正確に伝わる。こ� �際、歪み発生用部材22の径方向部位22cは外方 部材1のフランジ1aの変形に従って変形する。 この実施形態の場合、外方部材1と比べ前記� �方向部位22cは剛性が低く、かつ歪み発生用� �材22は剛性の低い径方向部位22cと剛性の高い 軸方向部位22dとで構成されたL字形をしてい� �ため、径方向部位22cと軸方向部位22dとの間� �ある径方向部位22c側の角部付近に歪みが集� �し、外方部材1よりも大きな歪みとなって現� ��る。すなわち、径方向部位22cと軸方向部位2 2dとの間で発生する歪みは、フランジ1aの基� �のR部1bの歪みを転写かつ拡大したものとな� �。この歪みをセンサ素子23で測定するため、 外方部材1の歪みを感度良く検出でき、歪み� �定精度が高くなる。

 前記異常判定手段32は、作用力推定手段31 により算出された車輪用軸受に作用する外力 、またはタイヤと路面間の作用力が、許容値 を超えたと判断される場合に、外部に異常信 号を出力する。この異常信号を、自動車の車 両制御に使用することができる。また、リア ルタイムで車輪用軸受に作用する外力、また はタイヤと路面間の作用力を出力すると、よ りきめ細かな車両制御が可能となる。

 この車輪用軸受は、歪み発生用部材22お� �びこの歪み発生用部材22に取付けたセンサ素 子23からなる歪みセンサ21を、外方部材1に取� ��ける構成としたため、荷重検出用のセンサ� ��車両にコンパクトに設置できる。車輪用軸� ��の加工を最小限に止めることができ、軸受� ��性を低下させない。また、歪みセンサ21を� �方部材1に直接取付けるのではなく、第1およ び第2の接触固定部22a,22bを介して外方部材1に 取付ける構成としたことにより、歪み発生用 部材22をL字状の簡略な形状とすることができ る。歪み発生用部材22が簡略な形状であると� ��歪み発生用部材22の加工が容易となり、コ� �ト低下が図れる。また、歪み発生用部材22が 簡略な形状であると、センサ素子23の固定位� ��の位置決めを精度良く行うことができる。� ��の第1応用例の場合、歪み発生用部材22にお� ��るセンサ素子23を設ける面が平面であるた� �、歪み発生用部材22へのセンサ素子23の取付� ��容易である。例えば、センサ素子23を圧膜� �抗体にて形成することも比較的容易である� �

 センサ素子23が金属箔ストレインゲージ� �で構成されている場合、通常、歪み発生用� �材22に対して接着による固定が行なわれる。 しかし、接着による固定は、経年変化による 接着強度の低下がセンサ素子23の検出に影響� ��及ぼす可能性がある。また、接着作業に時� ��を要するため、コストアップの原因ともな� ��。これに対し、図16に示したように、セン� �素子23を歪み発生用部材22の表面22Aに厚膜抵� ��体にて形成すると、経年変化による接着強� ��の低下がほとんどないので、センサ素子23� �信頼性を向上させることができる。また、� �ンサ素子23の接着作業が不要であるので、組 立作業性を向上してコストダウンを図ること ができる。

 この第1応用例は、歪みセンサ21を外方部� ��1の1箇所にだけ設けた構成としているが、� �えば図17に示すように、歪みセンサ21を2箇所 以上に設けた構成としても良い。歪みセンサ 21を2箇所以上に設けると、より一層精度の高 い荷重の検出が可能となる。

 この第1応用例は、歪み発生用部材22と、� ��1および第2の接触固定部22a,22bと、外方部材1 とをボルト76を用いて固定しているが、接着� ��を用いて固定しても良い。また、両者を併� ��してもよい。さらには、接着剤やボルトを� ��いず、溶接で歪み発生用部材22と接触固定� �22a,22bと外方部材1とを固定しても良い。これ らの固定構造のいずれを採用した場合でも、 歪み発生用部材22と接触固定部22a,22bと外方部 材1とを強固に固定することができる。また� �第1および第2の接触固定部22a,22bは耐食性に� �れたステンレス鋼で形成されているため、� �気や水の晒される環境下で使用されてもほ� �んど腐食することがない。そのため、歪み� �生用部材22が外方部材1に対して位置ずれす� �ことがなく、外方部材1の変形を歪み発生用� ��材22に正確に伝えることが可能である。

 図18ないし図20は第2応用例を示す。この� �2応用例は、前記第1応用例と比べ、歪みセン サ21の歪み発生用部材22に設けられた2箇所の� ��定面22e,22fがいずれも外方部材1の外周面に� �定させてある点で異なる。歪みセンサ21の軸 方向位置は、アウトボード側の転走面3より� �アウトボード側であり、詳しくはアウトボ� �ド側の転走面3と外方部材1のアウトボード側 端との軸方向ほぼ中間位置である。歪みセン サ21以外は、前記第1応用例と同様である。

 図19および図20に示すように、歪みセンサ 21の歪み発生用部材22は、外方部材1の外周面� ��沿う周方向に細長い円弧状で、その両端部� ��よび中央部の内周面が固定面22e,22fとされて いる。歪み発生用部材22の断面形状は、例え� ��矩形とされるが、この他に各種の形状とす� ��ことができる。センサ素子23は、この歪み� �生用部材22の中央部の正面面に取付けられて いる。この応用例の場合、センサ素子23は接� ��剤を用いて貼り付けられている。

 上記歪み発生用部材22の固定面22e,22fとそ� ��固定対象面Fbである外方部材1の外周面との� ��に、接触固定部22a,22bが介在させてある。接 触固定部22a,22bの固定面22e,22f側を向く端面42a, 43aは固定面22e,22fと同じ円筒面とされ、外方� �材1の外周面側を向く端面42b,43bは外方部材1� �外周面と同じ円筒面とされている。両端の� �触固定部22aは断面形状矩形で断面積が大き� �、中央の接触固定部22bは断面形状円形で断� �積が小さい。

 この歪みセンサ21は、歪み発生用部材22の 長手方向が外方部材1の周方向を向くように� �接触固定部22a,22bを介して、歪み発生用部材2 2の固定面22e,22fで外方部材1の外周面に固定さ れる。歪み発生用部材22と接触固定部22a,22bの 固定、および接触固定部22a,22bと外方部材1の� ��定は、例えば接着剤による接着等によって� ��われる。ボルトを用いた固定としてもよい� ��接触固定部22a,22bは、歪み発生用部材22の固� ��面22e,22f側を向く端面42a,43aが固定面22e,22fと� ��形状、かつ外方部材1の固定対象面Fb側を向� ��端面42b,43bが固定対象面Fbである外方部材1の 外周面と同形状であるため、接触固定部22a,22 bが歪み発生用部材22および外方部材1に密着� �、歪み発生用部材22を外方部材1に対して安� �した姿勢で固定させることができる。

 歪みセンサ21の外方部材1への固定に際し� ��は、中央の固定面22fが外方部材1の全周にお ける真上の位置(反路面側位置)となり、両端� ��固定面22eが真上の位置から数十度下方の位� ��となるように固定する。真上の位置は、外� ��部材1に作用する荷重により外方部材1がラ� �アル方向に最も大きく変形する周方向箇所� �あり、真上の位置から数十度下方に位置は� �上記荷重により外方部材1がほとんど変形し� ��い周方向箇所である。このことは、FEM(有限 要素法)解析の結果から判明した。なお、歪� �センサ21を外方部材1に取付けた状態におい� �、歪み発生用部材22の固定面22e,22f以外の箇� �では、外方部材1の内周面との間に隙間を生� ��ている。

 この第2応用例の場合も、前記第1応用例� �同様に、ハブ輪9に荷重が印加されると、転� ��体5を介して外方部材1が変形し、その変形� �外方部材1に固定された歪み発生用部材22に� �わり、歪み発生用部材22が変形する。前述し たように、接触固定部22a,22bを用いることに� �り、歪み発生用部材22を外方部材1に対して� �定した姿勢で固定させることができるため� �外方部材1の歪みが歪み発生用部材22に正確� �伝わる。

 歪み発生用部材22は、外方部材1における� ��み発生用部材22の固定箇所のラジアル方向� �変形に従って変形する。歪み発生用部材22の 中央の固定面22fが固定されている外方部材1� �真上位置は、荷重により外方部材1がラジア� ��方向に最も大きく変形する周方向箇所であ� ��、両端の固定面22eが固定されている位置は� ��荷重により外方部材1がほとんど変形しない 周方向箇所である。このため、歪み発生用部 材22は、ラジアル方向の変形が小さい固定面2 2eを有する両端部が支点となって、ラジアル� ��向の変形が大きい固定面22fを有する中央部� ��より一層大きく変形する。また、中央の接� ��固定部22bは両端の接触固定部22aよりも剛性� ��弱いため、歪み発生部材22の中央部に他よ� �も歪みが大きく現れる。この歪み発生用部� �22の中央部に現れる大きな歪みをセンサ素子 23で測定することにより、外方部材1の歪みを 感度良く検出することができる。

 歪みセンサ21を外方部材1に取付ける軸方向� ��置は、応用例におけるように外方部材1のア ウトボード側の転走面3よりもアウトボード� �位置とするのが好ましい。これは、アウト� �ード側の転走面3よりもアウトボード側位置� ��あると、荷重の方向に応じて歪みに正負の� ��向性が生じ、荷重の正逆の方向を検出する� ��とができるからである。
 FEM解析および試験結果によると、外方部材1 のラジアル方向歪みおよび周方向歪みとも、 前記外力あるいは作用力等の荷重の正負によ って歪みに正負の方向性を持つのは、外方部 材1におけるアウトボード側の部分のみであ� �た。したがって、荷重の正負の方向を検出� �るには、歪みセンサ21を外方部材1における� �ウトボード側の位置に配置することが必要� �ある。

 前記第1応用例および第2応用例は次の第2� ��様を含む。

[第2態様の1]
 第2態様の1のセンサ付車輪用軸受は、複列� �転走面が内周に形成された外方部材と、こ� �外方部材の転走面と対向する転走面を形成� �た内方部材と、両転走面間に介在した複列� �転動体とを備え、車体に対して車輪を回転� �在に支持する車輪用軸受であって、前記外� �部材に固定された歪み発生用部材と、この� �み発生用部材に取付けられた少なくとも1つ� ��上の歪み測定用のセンサ素子とからなる歪� ��センサを設け、この歪みセンサの前記歪み� ��生用部材は、前記外方部材の互いに離れた� ��なくとも2箇所にそれぞれ固定される2つ以� �の固定面を有し、各固定面と外方部材の前� �歪みセンサを固定する固定対象面との間に� �固定面側を向く端面が固定面と同形状、か� �固定対象面側を向く端面が固定対象面と同� �状であるスペーサ部材を介在させている。

 車両走行に伴い、外方部材および内方部材� ��うちの回転側部材に荷重が加わり、回転側� ��材が変形する。また、この回転側部材の変� ��が転動体を介して固定側部材に伝わり、固� ��側部材も変形する。したがって、外方部材� ��回転側部材および固定側部材のいずれであ� ��ても、外方部材が変形する。外方部材の変� ��は、スペーサ部材を介して歪み発生用部材� ��歪みをもたらす。歪み発生用部材は、外方� ��材に対して互いに離れた少なくとも2箇所の 固定面でそれぞれ固定されており、外方部材 から程度の異なる2つ以上の変形が伝えられ� �ため、その変形の差により歪み発生用部材� �大きく歪む。この歪み発生用部材の歪みを� �歪み発生用部材に取付けたセンサ素子が検� �する。歪みと荷重の関係を予め実験やシミ� �レーションで求めておけば、センサ素子の� �力から車輪にかかる荷重を検出することが� �きる。この検出した荷重は、自動車の車両� �御に使用することができる。
 歪み発生用部材の各固定面と外方部材の固� ��対象面との間に、固定面側を向く端面が固� ��面と同形状、かつ固定対象面側を向く端面� ��固定対象面と同形状であるスペーサ部材を� ��在させてあるため、歪み発生用部材を外方� ��材に対して安定した姿勢で固定させること� ��できる。そのため、外方部材の歪みが歪み� ��生用部材に正確に伝わり、外方部材の歪み� ��精度良く検出することができる。
 第2態様の1の車輪用軸受は、歪み発生用部� �およびこの歪み発生用部材に取付けたセン� �素子からなる歪みセンサを、スペーサ部材� �介して外方部材に固定する構成としたため� �荷重検出用のセンサを車両にコンパクトに� �置できる。歪み発生用部材と外方部材との� �にスペーサ部材を介在させることにより、� �み発生用部材を簡略な形状とすることがで� �る。この簡略な形状の歪み発生用部材にセ� �サ素子を取付けることで、量産性に優れた� �のとでき、コスト低下が図れる。また、車� �用軸受の加工を最小限に止めることができ� �ため、軸受剛性を低下させない。

[第2態様の2]
 態様1において、前記2つ以上のスペーサ部� �のうち少なくとも1つのスペーサ部材は、前� ��固定面側を向く端面が平面、かつ前記固定� ��象面側を向く端面が円筒面とすることがで� ��る。

[第2態様の3]
 第2態様の1において、前記歪み発生用部材� �少なくとも2箇所の固定面のうち、第1の固定 面の固定対象面は前記外方部材に設けられた フランジの側面であり、第2の固定面の固定� �象面は前記外方部材の外周面であるのが好� �しい。
 歪み発生用部材の第1の固定面の接触対象面 が外方部材に設けられたフランジの側面であ り、第2の固定面の接触対象面が外方部材の� �周面であると、第1および第2の固定面の径方 向位置が異なり、外方部材の歪みが歪み発生 用部材に転写かつ拡大して現れやすくなる。 この転写かつ拡大された歪みをセンサ素子で 測定するため、外方部材の歪みを感度良く検 出でき、荷重の測定精度が高くなる。

[第2態様の4]
 第2態様の1において、前記スペーサ部材は� �テンレス鋼で形成されているのが望ましい� �
 スペーサ部材は、外気や水の晒される環境� ��で使用されるため、耐食性が要求される。� ��のため、耐食性に優れたステンレス鋼が適� ��ている。

[第2態様の5]
 また、第2態様の1において、前記歪み発生� �部材の少なくとも2箇所の固定面の固定対象� ��は、いずれも前記外方部材の外周面であっ� ��も良い。
 外方部材は、円周方向の各部によって、車� ��にかかる荷重によるラジアル方向の変形の� ��度が異なる。解析結果によると、タイヤ路� ��との接触点に作用する軸方向力による外方� ��材のラジアル方向の変形は、反路面側であ� ��真上位置および路面側である真下位置で最� ��大きくなる。このため、外方部材の円周方� ��に離れた少なくとも2箇所にセンサ取付部材 の固定面が位置していると、これらの固定面 には異なる程度のラジアル方向の変形がもた らされる。歪み発生用部材は、ラジアル方向 の変形が小さい固定面を有する部位が支点と なって、ラジアル方向の変形が大きい固定面 を有する部位がより大きく変形する。したが って、ラジアル方向の変形が大きい固定面を 有する部位にセンサ素子を取付けておけば、 この歪みセンサにより、外方部材の歪みを感 度良く検出することができる。

[第2の態様の6]
 第2態様の1において、前記センサ素子の出� �によって、車輪用軸受に作用する外力、ま� �はタイヤと路面間の作用力を推定する作用� �推定手段を設けると良い。

 図21に、この発明の提案例にかかるセンサ� �車輪用軸受の断面図を示す。
 発明が解決しようとする課題の欄において� ��許文献3,4を挙げて説明したとおり、発明者� ��は、荷重センサを、歪み発生用部材と、こ� ��歪み発生用部材に取付けられた歪み測定用� ��センサ素子とからなるものとし、この荷重� ��ンサの歪み発生用部材を外輪の周面に固定� ��ることを試みた。その場合、実験等から、� ��輪の歪みが歪み発生用部材に大きく現れる� ��うにするには、図21に示すように、荷重セ� �サ(歪みセンサ)21の歪み発生用部材22は、外� �(外方部材)1に対して2箇所の接触固定部22a,22b を有し、そのうちの第1の接触固定部21aは外� �1に設けられたナックル結合用フランジ1aの� �面に固定し、かつ第2の接触固定部22bは外輪1 の外周面に固定すると良いことが分かった。
 ところで、車体の懸架装置を構成するナッ� ��ル16は、上記ナックル結合用フランジ1aに対 して次のように結合される。すなわち、ナッ クル16の端面がフランジ1aの側面に接する状� �で、ナックル16の締結ボルト挿通孔17に挿通� ��た締結ボルト18を、フランジ1aの車体取付孔 14に螺着させてある。この結合構造であると� ��車輪用軸受にフランジ1aをナックル16から引 き離す方向の荷重が作用する場合に、フラン ジ1aとナックル16の接触面が離れることがあ� �。接触面が離れると、車体取付孔14のねじ面 に荷重が集中するため、荷重とセンサ素子23� ��検出される歪みとの直線特性が損なわれ、� ��ンサ素子23の出力信号から車輪用軸受に加� �る荷重を正確に検出することが難しいとい� �課題がある。
 なお、車輪用軸受にフランジ1aをナックル16 に押し付ける方向の荷重が作用する場合は、 この荷重をフランジ1aがナックル16との接触� �全体で受けるため、荷重とセンサ素子23に検 出される歪みとの直線特性が保たれ、センサ 素子23の出力信号から車輪用軸受に加わる荷� ��を検出することができる。

 上記課題を解決するための第3応用例を図 22ないし図28と共に説明する。この第3応用例� ��第1実施形態と同一部分には同一の符号を付 してその詳しい説明は省略する。

 図22に示すように、外方部材1は固定側部材� ��なるものであって、全体が一体の部品とさ� ��ている。外方部材1は、車体の懸架装置(図� �せず)から延びるナックル16に取付けるため� �フランジ1aを外周に有し、そのフランジ1aの� ��方向複数箇所に、フランジ1aを軸方向に貫� �し内周に雌ねじが切られた車体取付孔14が設 けられている。
 ナックル16には、車体取付孔14に対応する位 置に、段付きの締結ボルト挿入孔17が設けら� ��ており、この締結ボルト挿入孔17にインボ� �ド側から挿入した締結ボルト18を車体取付孔 14に螺着することで、ナックル16がフランジ1a のインボード側の側面に接する状態でフラン ジ1aと結合される。また、フランジ1aのアウ� �ボード側の側面に接してナット状部材19を設 け、このナット状部材19のねじ孔19aに、締結� ��ルト18の車体取付孔14よりもアウトボード側 に突出した部分が螺着されている。

 内方部材2は回転側部材となるものであっ て、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハ� ��輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側 端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これら� ��ブ輪9および内輪10に、前記各列の転走面4が 形成されている。ハブ輪9のインボード側端� �外周には段差を持って小径となる内輪嵌合� �12が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が� �合している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が� �けられている。ハブフランジ9aには、周方向 複数箇所にハブボルト(図示せず)の圧入孔15� �設けられている。ハブ輪9のハブフランジ9a� �根元部付近には、ホイールおよび制動部品(� ��示せず)を案内する円筒状のパイロット部13� ��アウトボード側に突出している。

 外方部材1の外周部には、図25(A)に示す歪� ��センサ21が設けられている。歪みセンサ21は 、歪み発生用部材22に、この歪み発生用部材2 2の歪みを測定するセンサ素子23を取付けたも のである。歪み発生用部材22には、センサ素� ��23の出力信号を処理する各種部品(図示せず) を取付けてもよい。歪みセンサ21は、取付用� ��材である第1および第2の接触固定部22a,22bを� ��して外方部材1に取付けられる。

 歪み発生用部材22は、前記ナット状部材19を 固定対象とする第1の固定面22aaと、外方部材1 の外周面を固定対象とする第2の固定面22bbと� ��有している。第1の固定面22aaは、第1の接触� ��定部22aを介して、ナット状部材19に固定さ� �る。第2の固定面22bbは、第2の接触固定部22b� �介して、外方部材1の外周面に固定される。
 歪み発生用部材22は、図25(B)に示すように、 径方向に沿った径方向部位22cと、軸方向に沿 った軸方向部位22dとでL字の形状に構成され� �おり、径方向部位22cの中央部が前記第1の固� ��面22aaとされ、軸方向部位22dの先端部が前記 第2の固定面22bbとされている。径方向部位22c� ��、軸方向部位22dに比べ、剛性が低くなるよ� ��肉厚を薄くしてある。センサ素子23は、径� �向部位22cのインボード側の面であるセンサ� �付面22Aにおける第1の固定面22aaよりも径方向 内側の位置に配置されている。

 この歪みセンサ21は、図23に示すように、 ボルト76を用いて、ナット状部材19および外� �部材1に固定される。歪み発生用部材22の第1� ��固定面22aaには軸方向のボルト挿通孔70が形� ��され、第2の固定面22bbに径方向のボルト挿� �孔71が形成されている。第1の接触固定部22a� �は、前記ボルト挿通孔70に対応するボルト挿 通孔72が形成され、第2の接触固定部22bには、 前記ボルト挿通孔71に対応するボルト挿通孔7 3が形成されている。ナット状部材19には、内 周面に雌ねじが形成されたボルト螺着孔74が� ��前記ボルト挿通孔70,72に対応する位置に形� �されている。また、外方部材1には、内周面� ��雌ねじが形成されたボルト螺着孔75が、前� �ボルト挿通孔71,73に対応する位置に形成され ている。両ボルト螺着孔74,75は、外方部材1の 周方向に対して同位相の位置とされている。

 図23に示すように、歪みセンサ21は、歪み発 生用部材22のボルト挿通孔70および第1の接触� ��定部22aのボルト挿通孔72にアウトボード側� �らボルト76を挿通し、そのボルト76の雄ねじ� ��76aをナット状部材19のボルト螺着孔74に螺着 させ、また歪み発生用部材22のボルト挿通孔7 1および第2の接触固定部22bのボルト挿通孔73� �外周側からボルト76を挿通し、そのボルト76� ��雄ねじ部76aを外方部材1のボルト螺着孔75に� ��着させることにより、外方部材1に固定され る。
 歪みセンサ21を固定した状態では、図22ない し図24に示すように、歪み発生用部材22の第1� ��固定面22aaが第1の接触固定部22aを介してナ� �ト状部材19に接触固定され、第2の固定面22bb� ��第2の接触固定部22bを介して外方部材1の外� �面に接触固定される。また、第1および第2の 固定面22aa,22bbが、外方部材1の周方向に対し� �同位相の位置となるよう固定される。この� �うに第1および第2の固定面22aa,22bbを周方向に おいて同位相とすると、歪み発生用部材22の� ��さを短くすることができるため、歪みセン� ��21の設置が容易である。

 図22に示すように、センサ素子23の出力を 処理する手段として、第2実施形態と同様、� �用力推定手段31および異常判定手段32が設け� ��れている。これらの手段31,32は、この車輪� �軸受のセンサ信号処理回路に設けられたも� �であっても、また自動車の電気制御ユニッ� �(ECU)に設けられたものであっても良い。

 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を� ��明する。前記各実施形態と同様、ハブ輪9に 荷重が印加されると、転動体5を介して外方� �材1が変形する。その外方部材1の変形は、第 1および第2の接触固定部22a,22bを介して歪み発 生用部材22に伝わり、歪み発生用部材22が変� �する。その歪み発生用部材22の歪みをセンサ 素子23により測定する。この際、歪み発生用� ��材22の径方向部位22cは外方部材1のフランジ1 aの変形に従って変形する。この第1応用形態� ��場合、外方部材1と比べ前記径方向部位22cは 剛性が低く、かつ歪み発生用部材22は剛性の� ��い径方向部位22cと剛性の高い軸方向部位22d� ��で構成されたL字形をしているため、径方向 部位22cと軸方向部位22dとの間である径方向部 位22c側の角部22e付近に歪みが集中し、外方部 材1よりも大きな歪みとなって現れる。すな� �ち、径方向部位22cと軸方向部位22dとの間で� �生する歪みは、フランジ1aの基端のR部1b(図22 )の歪みを転写かつ拡大したものとなる。こ� �歪みをセンサ素子23で測定するため、外方部 材1の歪みを感度良く検出でき、歪み測定精� �が高くなる。

 ナックル16およびナット状部材19を外方部 材1のフランジ1aの両側面に設け、両者16,19を� ��結ボルト18で締結する構成としたことで、� �にフランジ1aとナックル16とが接触した状態� ��保持される。そのため、車輪用軸受にフラ� ��ジ1aをナックル16に押し付ける方向の荷重が 作用している場合、およびフランジ1aをナッ� ��ル16から引き離す方向の荷重が作用してい� �場合のいずれについても、荷重に対するセ� �サ素子23の出力信号の線形特性が得られ、線 形特性の範囲が広くなっている。そのため、 センサ素子23の出力信号から、補正処理する� ��となく、または簡単な補正処理を施すだけ� ��、車輪用軸受に加わる荷重を検出すること� ��できる。

 この車輪用軸受は、歪み発生用部材22お� �びこの歪み発生用部材22に取付けたセンサ素 子23からなる歪みセンサ21を、外方部材1に取� ��ける構成としたため、荷重検出用のセンサ� ��車両にコンパクトに設置できる。歪み発生� ��部材22は外方部材1およびナット状部材19に� �付けられる簡易な部品であるため、これに� �ンサ素子23を取付けることで、量産性に優れ たものとでき、コスト低下が図れる。

 上記第3応用例は、ナット状部材19でフラン� ��1aを押さえる構成であるが、フランジ1aとナ ット状部材19とを直接固定してもよい。直接� ��定する方法としては、例えば図26ないし図28 に示す固定方法がある。図26は、ナット状部� ��19に軸部19bを設け、この軸部19bを内周が平� �な車体取付孔14に圧入することで、ナット状 部材19をフランジ1aに固定したものである。� �27は、ナット状部材19に軸部を設け、この軸� ��を外周にねじ溝が形成された雄ねじ部19cと� ��、この雄ねじ部19cを、車体取付孔14の雌ね� �部14aに螺着することで、ナット状部材19をフ ランジ1aに固定したものである。図例は、ナ� ��ト状部材19のねじ孔19aが片塞がりとされて� �るが、軸方向に貫通したものであってもよ� �。図28は、図22ないし図25の応用形態におい� �、ナット状部材19を溶接Wによりフランジ1aに 固定したものである。
 上記のように、ナット状部材19を外方部材1� ��フランジ1aに固定しておけば、フランジ1aと ナックル16とを締結ボルト18で結合する作業� �容易になる。また、フランジ1aに対するナッ ト状部材19の位置が安定するため、歪みセン� ��21の検出精度を向上させることができる。� �らに、ナット状部材19を外方部材1に固定状� �に設ければ、実質的にナット状部材19はフラ ンジ1aの一部となり、フランジ1aと締結ボル� �18との結合部の長さが長くなるため、結合が 強固なものとなる。

 この第3応用例は、歪み発生用部材22と、� ��1および第2の接触固定部22a,22bと、外方部材1 とをボルト76を用いて固定しているが、接着� ��を用いて固定しても良い。また、両者を併� ��してもよい。さらには、接着剤やボルトを� ��いず、溶接で歪み発生用部材22と第1および� ��2の接触固定部22a,22bと外方部材1とを固定し� ��も良い。これらの固定構造のいずれを採用� ��た場合でも、歪み発生用部材22と第1および� ��2の接触固定部22a,22bと外方部材1とを強固に� ��定することができる。そのため、歪み発生� ��部材22が外方部材1に対して位置ずれするこ� ��がなく、外方部材1の変形を歪み発生用部材 22に正確に伝えることが可能である。

 なお、この第3応用例では、外方部材1が� �定側部材である場合につき説明したが、内� �部材が固定側部材である車輪用軸受にも適� �することができ、その場合、歪みセンサ21は 内方部材の内周となる周面に設ける。

 この第3応用例は次の第3態様を含む。

[第3態様の1]
 第3態様の1のセンサ付車輪用軸受は、複列� �転走面が内周に形成された外方部材と、こ� �外方部材の転走面と対向する転走面を形成� �た内方部材と、両転走面間に介在した複列� �転動体とを備え、車体に対して車輪を回転� �在に支持するものであり、前記外方部材お� �び内方部材のうちの固定側部材の周面に形� �されたフランジと車体の懸架装置を構成す� �ナックルとが、前記フランジに設けられた� �体取付孔に挿通された締結ボルトにより結� �される車輪用軸受において、前記フランジ� �車体取付孔の周辺部を前記ナックルに押し� �けるナット状部材を前記フランジに取付け� �前記固定側部材に固定された歪み発生用部� �と、この歪み発生用部材に取付けられた歪� �測定用のセンサ素子とからなる歪みセンサ� �設け、この歪みセンサの前記歪み発生用部� �は、前記固定側部材に対して2箇所の接触固� ��部を有し、前記接触固定部のうち第1の接触 固定部の固定対象は前記ナット状部材であり 、かつ第2の接触固定部の固定対象は前記固� �側部材の周面である。

 車両走行に伴い回転側部材に荷重が加わる� ��、転動体を介して固定側部材が変形し、そ� ��変形は歪み発生用部材に歪みをもたらす。� ��み発生用部材に取付けたセンサ素子は、歪� ��発生用部材の歪みに応じて出力する。この� ��力から固定側部材の歪みを検出することが� ��きる。歪みと荷重の関係を予め実験やシミ� ��レーションで求めておけば、センサ素子の� ��力から車輪にかかる荷重を検出することが� ��きる。また、この検出した荷重を自動車の� ��両制御に使用することができる。
 前記フランジの車体取付孔の周辺部を前記� ��ックルに押し付けるナット状部材を前記フ� ��ンジに取付けたため、常にフランジとナッ� ��ルとが接触した状態に保持される。そのた� ��、車輪用軸受にフランジをナックルに押し� ��ける方向の力が作用している場合、および� ��輪用軸受にフランジをナックルから引き離� ��方向の力が作用している場合のいずれにつ� ��ても、荷重に対するセンサ素子の出力信号� ��線形特性が維持され、センサ素子の出力信� ��から、補正処理することなく、または簡単� ��補正処理を施すだけで、車輪用軸受に加わ� ��荷重を検出することができる。
 歪み発生用部材は、固定側部材に対して2箇 所の接触固定部を有し、前記接触固定部のう ち第1の接触固定部は前記固定側部材に設け� �れたフランジ面に接触するナット状部材で� �り、第2の接触固定部は前記固定側部材の周� ��であるため、第1および第2の接触固定部の� �方向位置が異なり、固定側部材の歪みが歪� �発生用部材に転写かつ拡大して現れやすく� �る。この転写かつ拡大された歪みに応じて� �ンサ素子が出力するため、固定側部材の歪� �を感度良く検出でき、荷重の測定精度が高� �なる。
 この車輪用軸受は、歪み発生用部材および� ��の歪み発生用部材に取付けたセンサ素子か� ��なる歪みセンサを固定側部材に取付ける構� ��としたため、荷重検出用のセンサを車両に� ��ンパクトに設置できる。歪み発生用部材は� ��定側部材に取付けられる簡易な部品である� ��め、これにセンサ素子を取付けることで、� ��産性に優れたものとでき、コスト低下が図� ��る。

[第3態様の2]
 第3態様の1において、前記固定側部材を外� �部材とすることができる。その場合、歪み� �ンサを外方部材の外周面に取付ける。

[第3態様の3]
 また、第3態様の1において、前記歪み発生� �部材を、径方向に沿った径方向部位と軸方� �に沿った軸方向部位とでL字の形状に構成し� ��径方向部位における軸方向部位との交差部� ��近傍に前記センサ素子を取付けると良い。

[第3態様の4]
 第3態様の1において、において、前記ナッ� �状部材は、前記車体取付孔に圧入すること� �前記固定側部材に固定してもよい。

[第3態様の5]
 第3態様の1において、前記車体取付孔の雌� �じ部にナット状部材の雄ねじ部を螺着する� �とで前記固定側部材に固定してもよい。

[第3態様の6]
 第3態様の1において、溶接により前記固定� �部材に固定してもよい。

 上記第3態様の4~6のいずれかの方法で、予 めナット状部材を固定側部材に固定しておけ ば、固定側部材のフランジとナックルとを締 結ボルトで結合する作業が容易になる。また 、フランジに対するナット状部材の位置が安 定するため、歪みセンサの検出精度が向上す る。さらに、ナット状部材を固定側部材に固 定状態に設ければ、実質的にナット状部材は フランジの一部となり、フランジと締結ボル トとの結合部の長さが長くなるため、結合が 強固なものとなる。フランジと締結ボルトと の結合部を長くするには、フランジにナット 状部材と同形の凸部を設けてもよいが、鍛造 により成形される軸受軌道輪の場合、凸部の 加工が難しく、歩留まりが悪くなる。

 この発明の第4応用例を図29ないし図32と� �に説明する。この第4応用例も、第1実施形態 と同一部分には同一の符号を付してその詳し い説明は省略する。

 図29に示すように、外方部材1は固定側部� ��となるものであって、車体の懸架装置(図示 せず)におけるナックルへ取付ける車体取付� �のフランジ1aを外周に有し、このフランジ1a� ��円周方向の複数箇所にボルト孔14が設けら� �ている。ボルト孔14は雌めじ加工を有する場 合、また、ない場合がある。前記フランジ1a� ��、各ボルト孔14が設けられた円周方向部分1a aが他の部分よりも外径側へ突出したボルト� �付き突片1Aとされている。本実施形態では、 円周方向に所定間隔をあけて4つのボルト孔� �き突片1Aを設けている。ただし、ボルト孔付 き突片1Aは4つに限定されるものではない。外 方部材1の外周面における、隣合う前記ボル� �孔付き突片1A,1Aの間に、径方向外方へ突出す る後述のセンサ固定用突片SP、この第4応用例 では1個のセンサ固定用突片SPを設けている。

 外方部材1の外周面には、歪みセンサ21が� ��けられている。歪みセンサ21は、歪み発生� �材22に、この歪み発生部材22の歪みを測定す� ��センサ素子23と、このセンサ素子23の出力信 号を処理するセンサ信号処理回路60とを設け� ��ものである。この歪みセンサ21は、取付用� �材である第1および第2の接触固定部22a,22bを� �して外方部材1に取付けられる。

 歪み発生部材22は、第1の接触固定部22aに� ��触固定される第1の固定面22aaと、第2の接触� ��定部22bに接触固定される第2の固定面22bbと� �有する。歪み発生部材22は、径方向に沿った 径方向部位22cと、軸方向に沿った軸方向部位 22dとでL字形状に構成されている。前記径方� �部位22cの長手方向中間付近部が、前記第1の� ��定面22aaとされ、軸方向部位22dの先端付近部 が、前記第2の接触固定部22bとされている。� �方向部位22cは、軸方向部位22dに比べ、剛性� �低くなるよう肉厚を薄くしてある。センサ� �子23は、径方向部位22cのインボード側の面で あるセンサ取付面22Aにおける第1の固定面22aa� ��りも径方向内側の位置に配置されている。

 前記センサ素子23は、歪み発生部材22のセ ンサ取付面22A上に厚膜抵抗体にて形成したも のである。すなわち、センサ取付面22A上に絶 縁層が形成され、この絶縁層の表面の両側に 対を成す電極51,51が形成され、これら電極51,5 1の間で前記絶縁層の上に歪みセンサとなる� �膜抵抗体からなる歪み測定用抵抗体が形成� �れ、さらに前記電極51,51と前記歪み測定用抵 抗体の上に保護膜が形成された構造となって いる。

 センサ信号処理回路60は、センサ素子23の 出力信号を処理するオペアンプ、抵抗、マイ コン等や、センサ素子23を駆動する電源等の� ��路素子を集積した半導体チップ等の電気・� ��子部品63を有し、前記絶縁層の表面に、セ� �サ素子23と上記電気・電子部品63とを電気的� ��接続する電極64、電気・電子部品63の各部品 間の配線となる電極65、およびセンサ信号処� ��回路60から自動車の電気制御ユニット(ECU)等 の外部装置への信号伝達経路となるケーブル 69を接続するためのパット68が形成されてい� �。

 歪みセンサ21の取付構造について説明する� �
 前記外方部材1の外周面に、径方向外方へ突 出するセンサ固定用突片SPを設けている。こ� ��センサ固定用突片SPは、外方部材1の外周面� ��おける、一のボルト孔付き突片1Aと、この� �ルト孔付き突片1Aと隣合うボルト孔付き突片 1Aとの間に介在され、図31に示すように、正� �視略矩形状に形成されている。前記正面視� �は、対象物を軸方向に視ることと同義であ� �。このセンサ固定用突片SPの先端部つまり半 径方向外縁部SPaの半径方向位置P1は、ボルト� ��付き突片1Aの半径方向外周縁部の半径方向� �置P2と例えば同一ピッチ円をなす位置に設け られる。ただし、同一ピッチ円に限定される ものではない。

 前記センサ固定用突片SPのインボード側表� �SP1つまり図29の右側端面と、ボルト孔付き突 片1Aのインボード側表面1A1とは、軸方向にお� ��て同一位置となるように設けられる。これ� ��より、センサ固定用突片SPおよびボルト孔� �き突片1Aのインボード側表面SP1,1A1は、上記� �ックルに押し当てられた状態で設置され得� �。また、センサ固定用突片SPのアウトボード 側表面SP2つまり図29の左側端面と、ボルト孔� ��き突片1Aのアウトボード側表面1A2とは、軸� �向において同一位置となるように設けられ� �。ただし、同一位置に限定されるものでは� �い。また、センサ固定用突片SPのアウトボー ド側表面SP2は平坦加工されており、第1の接� �固定部22aの一表面40aに密接に固定可能に構� �される。
 歪み発生部材22において、径方向部位22cの� �1の固定面22aaに軸方向のボルト挿通孔70が形� ��され、かつ軸方向部位22dの第2の固定面22bb� �径方向のボルト挿通孔71が形成されている。

 外方部材1の外周面のうち、センサ固定用 突片SPの周方向位置に対して同位相の位置に� ��径方向外方に突出する台座50を設けている� �前記台座50の径方向の突出位置は、センサ固 定用突片SPの径方向の突出位置よりも半径方� ��内方となるように設けられる。台座50の外� �部材1の外周面基端部からの突出量Z1は、セ� �サ固定用突片SP外周面基端部からの突出量Z2� ��例えば約1/2となる。

 前記台座50の上面を平坦加工して平坦部50 aを形成し、この平坦部50aに、歪み発生部材22 の軸方向部位22dを固定している。この台座50� ��平坦部50aは軸受中心を通る径方向軸線に対� ��垂直となるように形成されている。台座50� �一側面50bは、センサ固定用突片SPの一側面SPb に沿って形成つまり図31に示すように正面視� ��ラップし、台座50の他側面50cは、このセン� �固定用突片SPの他側面SPcに沿って正面視でラ ップする。これら一側面50bと他側面50cとの間 の距離は、半径方向外方に向かうに従って幅 狭でも良いし、平行でも良い。

 前記第1の接触固定部22aに軸方向のボルト挿 通孔72が形成され、前記センサ固定用突片SP� �は、前記第1の固定面22aaのボルト挿通孔70お� ��び第1の接触固定部22aのボルト挿通孔72に対� ��する位置に、内周面に雌ねじが形成された� ��ルト螺着孔74が軸方向に沿って形成されて� �る。
 前記第2の接触固定部22bに径方向のボルト挿 通孔73が形成され、前記台座50には、前記第2� ��固定面22bbのボルト挿通孔71および第2の接触 固定部22bのボルト挿通孔73に対応する位置に� ��内周面に雌ねじが形成されたボルト螺着孔7 5が径方向に沿って形成されている。

 歪み発生部材22の径方向部位22cのボルト� �通孔70と、第1の接触固定部22aのボルト挿通� �72と、センサ固定用突片SPのボルト螺着孔74� �が同心状になるように配置する。これと共� �、歪み発生部材22の軸方向部位22dのボルト挿 通孔71と、第2の接触固定部22bのボルト挿通孔 73と、台座50のボルト螺着孔75とが同心状にな るように配置する。このような配置状態にお いて、アウトボード側からボルト挿通孔70,72� ��ボルト76を挿通する。また、アウトボード� �からボルト挿通孔71,73にボルト76を挿通する� ��これらボルト76,76の雄ねじ部をボルト螺着� �74,75に螺着させることにより、歪みセンサ21� ��外方部材1に固定される。

 歪みセンサ21を固定した状態では、歪み� �生部材22の第1の固定面22aaが、第1の接触固定 部22aを介して、センサ固定用突片SPにおける� ��ウトボード側表面SP2の径方向外径部に接触� ��定される。これと共に、第2の固定面22bbが� �第2の接触固定部22bを介して、台座50の平坦� �50aに接触固定される。また、第1および第2の 固定面22aa,22bbが、外方部材1の周方向に対し� �同位相の位置となるよう固定される。この� �うに、第1および第2の固定面22aa,22bbを周方向 において同位相とすると、歪み発生部材22の� ��さを短くすることができるため、外方部材1 に対する歪みセンサ21の設置が容易である。

 図29に示すように、センサ素子23の出力を 処理する手段として、作用力推定手段31およ� ��異常判定手段32が設けられている。これら� �手段31,32は、この車輪用軸受のセンサ信号処 理回路60に設けられたものであっても、また� ��動車の電気制御ユニット(ECU)に設けられた� �のであっても良い。

 上記構成のセンサ付車輪用軸受の作用を� ��明する。ハブ輪9に荷重が印加されると、転 動体5を介して外方部材1が変形する。その外� ��部材1の変形は、第1および第2の接触固定部2 2a,22bを介して歪み発生部材22に伝わり、この� ��み発生部材22が変形する。その歪み発生部� �22の歪みをセンサ素子23により測定する。こ� ��際、歪み発生部材22の径方向部位22cは、外� �部材1のセンサ固定用突片SPの変形に従って� �形する。この応用形態の場合、歪み発生部� �22はL字形をしているため、径方向部位22cと� �方向部位22dとの間である径方向部位22c側の� �部付近に歪みが集中し、そこに外方部材1よ� ��も大きな歪みが現れる。すなわち、前記径� ��向部位22cにおける折れ曲がり部22caの近傍に 発生する歪みは、センサ固定用突片SPの基端� ��R部SPRの歪みを転写しかつ拡大したものとな る。この歪みを歪センサ23で測定するため、� ��方部材1の歪みを感度良く検出でき、歪み測 定精度が高くなる。

 また、センサ固定用突片SPのインボード側� �面SP1と、ボルト孔付き突片1Aのインボード側 表面1A1とを、軸方向において同一位置となる ように設け、これらセンサ固定用突片SPおよ� ��ボルト孔付き突片1Aのインボード側表面SP1,1 A1を、上記ナックルに押し当てた状態で設置� ��た。さらに、センサ固定用突片SPには、車� �取付用のボルト孔等が形成されていないた� �、第1の接触固定部22aをこのセンサ固定用突� ��SPの外径部に接触固定することが可能とな� �。
 このため、第1の固定面22aaを車体取付用の� �ランジ1a面に設けた場合と同様に、第1およ� �第2の固定面22aa,22bbの径方向位置の異なりを� ��能な限り大きくすることができる。それ故� ��外方部材1の歪みが歪み発生用部材22に転写� ��つ拡大して現れやすい。

 荷重の方向や大きさによって歪みの変化� ��異なるため、予め歪みと荷重の関係を実験� ��シミュレーションにて求めておけば、車輪� ��軸受に作用する外力、またはタイヤと路面� ��の作用力を算出することができる。前記作� ��力推定手段31は、このように実験やシミュ� �ーションにより予め求めて設定しておいた� �みと荷重の関係から、歪みセンサ23の出力に より、車輪用軸受に作用する外力、またはタ イヤと路面間の作用力を算出する。前記異常 判定手段32は、作用力推定手段31により算出� �れた車輪用軸受に作用する外力、またはタ� �ヤと路面間の作用力が、許容値を超えたと� �断される場合に、外部に異常信号を出力す� �。この異常信号を、自動車の車両制御に使� �することができる。また、リアルタイムで� �輪用軸受に作用する外力、またはタイヤと� �面間の作用力を出力すると、よりきめ細か� �車両制御が可能となる。

 このセンサ付車輪用軸受は、歪みセンサ2 1の第1の固定面22aaを、第1の接触固定部22aを� �して、外方部材1の外周面における、隣合う� ��ルト孔付き突片1A,1Aの間に、径方向外方へ� �出するセンサ固定用突片SPに固定した。これ と共に、歪みセンサ21の第2の固定面22bbを、� �2の接触固定部22bを介して、外方部材1の外周 面の台座50に固定したため、荷重検出用のセ� ��サを車両にコンパクトに設置できる。

 歪みセンサ21の一部を、専用品であるセ� �サ固定用突片SPに固定するため、このセンサ 固定用突片SPの歪みセンサ21に対する接触固� �部分を、追加工等することなく歪みセンサ21 に対応して密接に設けることができる。この ように、歪み発生部材22を、固定側部材であ� ��外方部材1の外周面に安定して固定すること ができる。したがって、センサ素子23からの� ��ンサ出力のばらつきを抑え、安定化させる� ��とができる。また、歪み発生部材22は、例� �ばプレス加工等により製作可能で簡易な部� �であるため、この歪み発生部材22に歪みセン サ23等を設けることで、外方部材に歪みゲー� ��を貼り付ける従来技術等に比べて、量産性� ��優れたものとでき、コスト低下が図れる。� ��だし、歪み発生部材22はプレス加工品に限� �されるものではない。また、歪みセンサの� �部をボルト孔付き突片に固定する場合と比� �て、ボルト孔付き突片1Aに螺合するボルト等 に歪みセンサ21が干渉するおそれがなくなる� ��め、その分、設計の自由度が高まる。

 また、前記外方部材1の外周面のうち、セ ンサ固定用突片SPの周方向位置に対して同位� ��の位置に、径方向外方に突出する台座50を� �け、この台座50の上面を平坦加工して平坦部 50aを形成し、この平坦部50aに歪みセンサ21の� ��2の接触固定部22bを固定した。このため、歪 みセンサ21の第2の接触固定部22bを、平坦部50a の平坦面に対応して密接に設けることができ る。したがって、歪みセンサ21の他の一部を� ��平坦部50aに強固にかつ安定して固定するこ� ��ができる。この歪みセンサ21の他の一部を� �定する作業は、略円筒面に歪み発生部材を� �定する場合と比べて、作業時間の短縮を図� �ことができ、作業負荷の軽減を図ることが� �きる。

 この第4応用例は、外方部材1に一つのセ� �サ固定用突片SPを設け、このセンサ固定用突 片SPに歪みセンサ21の一部を固定しているが� �この形態に限定されるものではない。例え� �、図33に示すように、外方部材1に複数のセ� �サ固定用突片SPを設け、各センサ固定用突片 SPに歪みセンサ21の一部を固定する構成とし� �も良い。このように歪みセンサ21を2箇所以� �に設けると、より一層精度の高い荷重の検� �が可能となる。

 前記応用例は、歪み発生部材22と、第1およ� ��第2の接触固定部22a,22bと、外方部材1とをボ� ��ト76を用いて固定しているが、接着剤を用� �て固定しても良い。また、両者を併用して� �良い。さらには、接着剤やボルトを用いず� �溶接で歪み発生部材22と、第1および第2の接� ��固定部22a,22bと、外方部材1とを固定しても� �い。また、ピンで固定しても良い。これら� �固定構造のいずれを採用した場合でも、歪� �発生部材22と第1および第2の接触固定部22a,22b と外方部材1とを強固に固定することができ� �。そのため、歪み発生部材22が外方部材1に� �して位置ずれすることがなく、外方部材1の� ��形を歪み発生部材22に正確に伝えることが� �能である。
 歪み発生部材22の径方向部位22cと第1の接触� ��定部22aとを一体に設け、軸方向部位22dと第2 の接触固定部22bとを一体に設けても良い。ま た、第1,第2の接触固定部22a,22bを歪みセンサ� �構成要素から除去し、歪み発生部材の径方� �部位、軸方向部位を、直接センサ固定用突� �、台座に固定することも可能である。この� �うな場合、センサ付車輪用軸受の部品点数� �低減し、組立てを簡単化することができる� �

 歪みセンサの変形例として、歪み発生部材2 2の径方向部位22cに、センサ素子23とは別に温 度センサ等を設けても良い。この温度センサ としては、例えば白金測温抵抗または熱電対 またはサーミスタを使用することができる。 さらに、これら以外の温度を検出することが 可能なセンサを使用することもできる。
 上記歪みセンサを設けた車輪用軸受も、セ� ��サ素子23が歪み発生部材22の歪みを検出し、 その歪みにより車輪に加わる荷重を測定する 。ところで、車輪用軸受は使用中に温度が変 化し、その温度変化が歪み発生部材22の歪み� ��またはセンサ素子23の動作に影響を及ぼす� �そこで、歪み発生部材22に配置した上記温度 センサにて歪み発生部材22の温度を検出し、� ��の検出した温度によりセンサ素子23の出力� �補正することにより、センサ素子23の温度に よる影響を除去することができる。これによ り、精度の高い荷重検出を行うことが可能と なる。

 次に、この第4応用例は次の第4態様を含� �。

[第4態様の1]
 第4態様の1のセンサ付車輪用軸受は、複列� �転走面が内周に形成された外方部材と、こ� �転走面と対向する転走面を外周に形成した� �方部材と、両部材の対向する転走面間に介� �した複列の転動体とを備え、前記外方部材� �よび内方部材のうちの固定側部材の外周に� �ナックルへ取付ける車体取付用のフランジ� �有し、このフランジの円周方向の複数箇所� �ボルト孔が設けられ、上記フランジは、各� �ルト孔が設けられた円周方向部分が他の部� �よりも外径側へ突出したボルト孔付き突片� �された車輪用軸受であって、前記固定側部� �の外周面における、隣合う前記ボルト孔付� �突片の間に、径方向外方へ突出するセンサ� �定用突片を設け、歪み発生部材およびこの� �み発生部材に取付けた歪みセンサの一部を� �前記センサ固定用突片に固定し、前記歪み� �ンサの他の一部を、前記固定側部材の外周� �に固定した。

 車両走行に伴い回転側部材に荷重が加わ� ��と、転動体を介して固定側部材が変形し、� ��の変形は歪みセンサに歪みをもたらす。歪� ��センサは、歪み発生部材の歪みを検出する� ��歪みと荷重の関係を予め実験やシミュレー� ��ョンで求めておけば、歪みセンサの出力か� ��車輪にかかる荷重を検出することができる� ��また、この検出した荷重を自動車の車両制� ��に使用することが出来る。

 第4態様の1のセンサ付車輪用軸受は、歪み� �生部材およびこの歪み発生部材に取付けた� �みセンサの一部を、固定側部材の外周面に� �ける、隣合う前記ボルト孔付き突片の間に� �径方向外方へ突出するセンサ固定用突片に� �定した。これと共に、歪みセンサの他の一� �を、固定側部材の外周面に固定したため、� �重検出用のセンサを車両にコンパクトに設� �できる。
 歪みセンサの一部を、専用部であるセンサ� ��定用突片に固定するため、この歪みセンサ� ��歪み発生部材を固定側部材に安定して固定� ��ることができる。したがって、歪みセンサ� ��らのセンサ出力のばらつきを抑え、安定化� ��せることができる。また、歪み発生部材は� ��定側部材に設けられる簡易な部品であるた� ��、これに歪みセンサ等を設けることで、外� ��に歪みゲージを貼り付ける従来技術等に比� ��て、量産性に優れたものとでき、コスト低� ��が図れる。また、歪みセンサの一部をボル� ��孔付き突片に固定する場合と比べて、ボル� ��孔付き突片に螺合するボルト等に歪みセン� ��が干渉するおそれがなくなるため、その分� ��設計の自由度が高まる。

[第4態様の2]
 第4態様の1において、前記固定側部材の外� �面のうち、前記センサ固定用突片の周方向� �置に対して同位相の位置に、径方向外方に� �出する台座を設け、この台座の上面を平坦� �工して平坦部を形成し、この平坦部に前記� �みセンサの他の一部を固定しても良い。こ� �場合、歪みセンサの他の一部を、平坦部の� �坦面に対応して密接に設けることができる� �したがって、車輪用軸受の固定側部材の略� �筒面の外周面に固定する場合と異なり、歪� �センサの他の一部を、平坦部に強固にかつ� �定して固定することができる。この歪みセ� �サの他の一部を固定する作業は、前記略円� �面に歪み発生部材を固定する場合と比べて� �作業時間の短縮を図ることができ、作業負� �の軽減を図ることができる。

[第4態様の3]
 第4態様の1において、前記歪み発生部材と� �記固定側部材との固定を、ボルトおよび接� �剤のいずれかを用いて行うか、または両方� �併用して行うか、または溶接を用いて行う� �とができる。
 上記いずれかの方法で歪み発生部材と固定� ��部材とを固定すると、歪み発生部材を固定� ��部材に強固に固定することができる。その� ��め、歪み発生部材が固定側部材に対して位� ��ずれすることがなく、固定側部材の変形を� ��み発生部材に正確に伝えることが可能とな� ��。

[第4態様の4]
 第4態様の1において、前記歪み発生部材を� �径方向に沿った径方向部位と、軸方向に沿� �た軸方向部位とでL字形状に構成しても良い� ��

[第4態様の5]
 第4態様の1において、前記歪み発生部材は� �上記センサ固定用突片および固定側部材の� �周面にそれぞれ取付用部材を介して取付け� �れるものであっても良い。この場合、歪み� �生部材を簡略な形状とすることができ、し� �がって、歪み発生部材の加工が容易となり� �コスト低下が図れる。

[第4態様の6]
 第4態様の1において、前記固定側部材を外� �部材とすることができる。その場合、歪み� �ンサの一部を、外方部材の外周面のセンサ� �定用突片に取付ける。

[第4態様の7]
 第4態様の1において、前記歪みセンサの出� �によって、車輪用軸受に作用する外力、ま� �はタイヤと路面間の作用力を推定する作用� �推定手段を設けると良い。

 以上、前記各実施形態および応用例では、� ��方部材1が固定側部材である場合につき説明 したが、この発明は、内方部材が固定側部材 である車輪用軸受にも適用することができ、 その場合、歪みセンサ21は内方部材2の内周と なる周面に設ける。
 また、前記各実施形態および各応用例では� ��3世代型の車輪用軸受に適用した場合につき 説明したが、この発明は、軸受部分とハブと が互いに独立した部品となる第1または第2世� ��型の車輪用軸受や、内方部材の一部が等速� ��ョイントの外輪で構成される第4世代型の車 輪用軸受にも適用することができる。また、 このセンサ付車輪用軸受は、従動輪用の車輪 用軸受にも適用でき、さらに各世代形式のテ ーパころタイプの車輪用軸受にも適用するこ とができる。

 以上のとおり、図面を参照しながら好適� ��実施形態を説明したが、当業者であれば、� ��件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変� ��および修正を容易に想定するであろう。し� ��がって、そのような変更および修正は、添� ��のクレームから定まるこの発明の範囲内の� ��のと解釈される。