CN103842787A - 带有传感器的车轮用轴承装置 - Google Patents

Abstract

在车轮用轴承(100)中设置有检测作用于该轴承上的荷载的一个以上的传感器(20)，并设置有信号处理机构(31)和荷载运算处理机构(32)，该信号处理机构(31)对这些传感器(20)的输出信号进行处理并生成信号矢量，该荷载运算处理机构(32)根据信号矢量对作用于车轮上的荷载进行运算。荷载运算处理机构(32)具有下述功能，即，判断影响到荷载的运算结果的车辆的规定状况的有无，并进行与该有无相对应的两种运算处理。所谓通过荷载运算处理机构(32)所判断的车辆的规定状况的有无为：比如制动器的ON/OFF。

Description

带有传感器的车轮用轴承装置

相关申请

本申请要求申请日为2011年9月29日、申请号为日本特愿2011—215081号；申请日为2011年12月2日、申请号为日本特愿2011—264277号；以及申请日为2012年1月6日、申请号为日本特愿2012—001183号申请的优先权，通过参照，将其整体作为本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及：具有荷载传感器的带有传感器的车轮用轴承装置，所述荷载传感器检测作用于车轮的轴承部上的荷载；以及下述的车辆控制装置，该车辆控制装置采用该带有传感器的车轮用轴承装置的传感器输出进行下述控制，即在车辆起步时，防止车辆向行进方向相反的方向运动。

背景技术

作为检测作用于机动车的各车轮上的荷载的技术，人们提出有下述的带有传感器的车轮用轴承，其中，形变仪贴于车轮用轴承的外圈外径面上，根据外圈外径面的形变检测荷载(比如专利文献1)。另外，在检测从路面输入的荷载的带有传感器的车轮用轴承中，人们提出有下述的类型，其中，装载有采用编码器的位移检测方式的荷载传感器(专利文献2)。此外，人们还提出有下述的带有传感器的车轮用轴承，其中，采用制动缸的压力，对制动力的影响进行补偿(专利文献3)。另外，人们还提出有下述的带有传感器的车轮用轴承，其中，为了补偿制动力的影响，独立于荷载传感器地设置有检测作用于卡钳上的制动力的传感器(专利文献4、5)。人们还提出下述的带有传感器的车轮用轴承(专利文献6)，其中，不对制动力的影响进行补偿，但在轴承固定圈上设置作为形变检测用传感器的多个传感单元，针对面对设置的传感单元的输出信号求出振幅的差分，通过该值，根据情况而进行运算，由此推算输入荷载(专利文献6)。

另外，人们也提出有下述的类型，其由形变发生部件与两个形变传感器构成，该形变发生部件通过三个接触固定部而固定，该形变传感器设置于该形变发生部件上，在轴承的外圈上设置有可输出一个形变信号的传感单元，将上述两个形变传感器的输出信号的加法运算值、振幅值等用作传感单元的输出，进行输入荷载的推算运算处理(比如专利文献7)。此外，人们也提出有下述的带有传感器的车轮用轴承，其中，在轴承的固定圈上设置有位移传感器(电涡流传感器、磁性传感器、磁阻传感器等)，并且在轴承的旋转圈上设置检测目标，求出内外圈的相对位移量，根据预先求出的荷载和位移的关系求出所施加的荷载。

此外，人们提出有虽不属于车轮用轴承的技术，但用于减少在坡道起步时车辆溜车的各种的车辆控制方法(比如专利文献8～10)。即，在专利文献8中提出有下述的技术，在该技术中，在电动汽车中，适当控制车辆停止时的零启动转矩；另外在专利文献9中提出有下述的技术，在该技术中，推算对于混合动力车辆起步来说必要的驱动转矩，根据需要控制发动机的启动；此外在专利文献10中提出有下述的技术，在该技术中，测定坡道的坡度，推算必要的离合转矩，通过必要的转矩输出解除制动。另外，还具有下述的装置，在该装置中，给出了相对车辆起步时的驾驶员的输入，为了不延迟地使车辆动作的具体的控制流程的例子(比如专利文献11)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2003—530565号公报

专利文献2：日本特开2007—212389号公报

专利文献3：日本特开2006—308465号公报

专利文献4：日本特开2008—268201号公报

专利文献5：日本特开2002—098138号公报

专利文献6：日本特开2010—242902号公报

专利文献7：日本特开2009—270711号公报

专利文献8：日本特开平10—23615号公报

专利文献9：日本特开2007—230288号公报

专利文献10：日本特表2010—540338号公报

专利文献11：日本特开2010—184614号公报

发明内容

发明要解决的课题

像专利文献4的第0013～0014段等中所示的那样，在于轴承中设置传感器从而检测来自路面的输入荷载(路面反作用力)的结构中，由于在进行机械的制动操作时，通过制动转子将制动力与输入荷载叠加，故无法仅仅检测制动中的路面反作用力。

作为解决该课题的对策，在专利文献3～5中提出有单独设置检测制动力的传感器的方式，但是在该场合，产生传感器的数量增加所导致的***结构的复杂化、布线增加、成本增加、重量增加等新的问题。

另外，也可像专利文献3中提出的那样检测制动液压并推算制动力，但是在该方法中，由于液压和制动力的对应不一定，故难以正确地从通过轴承检测出的荷载中分离出包含于其中的制动力，不容易提高荷载检测精度。

在考虑了制动器所致的对轴承的影响的荷载传感器中，如果有制动器随时间推移等而产生的状态变化，则所检测的荷载的精度恶化。由此，必须定期地对状态变化进行检查。在上述那样的现有的带有传感器的车轮用轴承中，为了确认状态变化，必须有用于对车轮施加正确的荷载、校正传感器压力的大型设备，产生成本增加、随上述设备的使用所致的工时增加等的问题。由于该情况，人们希望在车辆的检修时等场合能有下述的技术，即，能简单地进行传感器输出的校正。

在专利文献8～10中公开的技术中，在车辆上坡时的坡道起步中，在制动器为OFF的状态，车辆会沿与行进方向相反的方向运动。如果在该逆行状态失去驱动转矩或驱动转矩为不足的状态，则有车辆沿逆方向行进并与后车等物体相撞的可能性。由此，在上述溜车状态，无法进行在起步时稳定的顺利的加速。于是，车辆在坡道起步时，需要按照下述方式进行控制，该方式为即使在制动器设为OFF的情况下，仍不使车辆运动。

但是，在专利文献8公开的技术中，为了事先停止车辆而必需的零启动转矩的推算，需要在检测出车辆的启动后进行，故产生动作延迟、坡道上产生少许的溜车的情况。

同样在专利文献9公开的技术中，必要的最低限度的驱动转矩的推算，在检测出车辆的启动后实施，在发生坡道上的溜车之前无法推算需要的转矩值。于是，与专利文献8公开的技术相同，会发生坡道上的溜车。

像专利文献10公开的技术那样，如果根据倾斜计和加速度计的测定值推算必要的驱动转矩值，并在输出转矩值超过必要值之前延迟制动解除，则可避免坡道上的溜车。但是，已推算的驱动转矩是根据车辆整体的倾斜而算出的值，有误差较大的可能性。另外，由于形成了检测离合器的控制部件的位置并推算输出转矩的结构，故具有输出转矩值的误差变大的可能性，由于推算精度的原因会发生坡道上的滑落。像这样，在通过倾斜计而获得车辆状态的结构的场合，在各车轮与路面的接触状态不同时无法正确地推算车辆状态，会发生坡道上的溜车、施加过大的驱动转矩的情况。于是，为了最佳地控制与各车轮的状况相对应的驱动力，需要检测出反映各车轮的触地状态的荷载状态的信号。

本发明的目的在于提供一种带有传感器的车轮用轴承装置，在该轴承装置中，对下述情况进行补偿，轴承部的检测荷载在制动器动作时这样的车辆的规定状况下受到影响，并且，即使在车辆的状况为制动中等的规定的状况下，仍可检测出正确的荷载。

此外，本发明的另一目的在于提供一种带有传感器的车轮用轴承装置，该装置可在车辆的检修时等场合简便地进行荷载传感器的输出校正。

本发明的还一目的在于提供下述的带有传感器的车轮用轴承装置和车辆控制装置，在该带有传感器的车轮用轴承装置中，可获得以不溜车并稳定地进行车辆坡道起步为目标的传感器输出，在车辆控制装置中，采用该传感器输出，稳定地进行车辆的坡道起步。

解决课题用的技术方案

本发明的带有传感器的车轮用轴承装置包括：车轮用轴承，该车轮用轴承具有：外方部件，在该外方部件的内周形成有多排的滚动面；内方部件，在该内方部件的外周形成有与上述滚动面面对的滚动面；以及多排滚动体，该多排滚动体夹设于两个部件面对的滚动面之间，该车轮用轴承以可旋转的方式将车轮支承于车身上，该带有传感器的车轮用轴承装置还包括：一个以上传感器，该传感器检测作用于轴承上的荷载；信号处理机构，该信号处理机构对上述各传感器的输出信号进行处理并生成信号矢量；荷载运算处理机构，该荷载运算处理机构根据上述信号矢量，对作用于上述车轮上的荷载进行运算，其中，上述荷载运算处理机构具有下述功能，即，判断影响上述荷载的运算结果的车辆的规定状况的有无，并进行对应于该有无的两种运算处理。所谓通过上述荷载运算处理机构所判断的车辆的规定状况的有无为比如制动器的ON/OFF。

按照该方案，对作用于车轮上的荷载进行运算的荷载运算处理机构具有下述功能，即，判断影响荷载的运算结果的车辆的规定状况的有无，并进行与该有无相对应的两种运算处理。由此，对轴承部的检测荷载在制动器动作时这样的车辆的规定状况下受到影响的情况进行补偿，即使在车辆的状况为制动中等的规定的状况的情况下，仍可检测正确的荷载。

在本发明中，通过上述荷载运算处理机构所判断的制动器的ON/OFF的信息，也可从荷载运算处理机构的外部输入。即，作为来自车辆的信息，比如来自对车辆的总体进行控制的ECU(电动控制单元)的信息也可被输入到荷载运算处理机构中。

在本发明中，上述荷载运算处理机构也可输出与制动器ON/OFF相对应的两种运算处理结果的两者。可通过车辆侧的ECU等，判断采用所输出的两种的运算处理结果中的哪个。

在本发明中，上述荷载运算处理机构也可对至少向车轮用轴承的前后方向作用的荷载Fx进行运算。在该场合，上述荷载运算处理机构也可采用作为该运算处理结果的在前后方向作用的荷载Fx判断制动器的ON/OFF。比如，可形成下述的结构，其中，相对制动器的OFF状态下的前后方向的荷载Fx的运算结果设定适合的阈值并进行判断。在该方案的场合，不必从荷载运算处理机构的外部输入制动器ON/OFF的信息。

在本发明中，通过上述荷载运算处理机构而运算出的车轮的荷载也可为作用于驱动轮上的荷载，在荷载运算处理机构判定制动器为ON时，将车辆所施加的驱动力的信息从车辆侧提供给荷载运算处理机构，根据该信息，荷载运算处理机构对运算处理结果进行补偿。在用于驱动轮的场合，如果在制动器动作中从驱动轴输入驱动转矩，由于产生与该值成比例的误差，故车辆所施加的驱动力的信息最好采用车辆侧的驱动转矩的信息而进行补偿。

在本发明中，检测作用于车轮用轴承上的荷载的上述传感器，还可检测上述外方部件和内方部件之间的相对位移。

在本发明中，检测作用于车轮用轴承上的荷载的上述传感器，也可检测上述外方部件和内方部件中的固定侧部件的形变。

在本发明中，上述信号处理机构还可根据上述传感器的输出信号计算出平均值和振幅值，并根据这些值生成信号矢量。

可在本发明中，上述传感器为设置于上述外方部件和内方部件中的固定侧部件的外径面上的传感单元，该传感单元包括：形变发生部件，该形变发生部件接触而固定于上述固定侧部件的外径面上；一个以上形变检测元件，该形变检测元件安装于该形变发生部件上，检测该形变发生部件的形变，上述传感单元以圆周方向上90度的相位差按照四等分地配置于位于轮胎触地面的上下位置和左右位置的上述固定侧部件的外径面的顶面部、底面部、右面部以及左面部上。可通过像这样设置四个传感单元，推算作用于车轮用轴承上的垂直方向荷载Fz、前后方向的荷载Fx、轴向荷载Fy。

上述传感单元也可包括：形变发生部件，该形变发生部件具有接触而固定于上述固定侧部件的外径面上的三个以上接触固定部；两个以上形变检测元件，该形变检测元件安装于该形变发生部件上，检测该形变发生部件的形变。

也可在该传感单元中，将上述形变检测元件分别设置于上述形变发生部件的相邻的第1和第2接触固定部之间、以及相邻的第2和第3接触固定部之间，相邻的上述接触固定部的间距或相邻的上述形变检测元件的间距设定为滚动体的排列间距的{n+1/2(n：整数)}倍。在该方案的场合，两个形变检测元件的信号具有基本180度的相位差，作为这些信号的和的平均值，为抵消了滚动体通过造成的变化成分的值。另外，作为上述两个形变检测元件的信号的差分的振幅值，为更加确实地排除了温度的影响、转向节与法兰面等的滑动的影响的正确的值。

还可在该场合，上述信号处理机构将上述传感单元中的相邻的形变检测元件的输出信号的和用作平均值，生成信号矢量。

在本发明中，还可进一步设置校正模式实施机构，该校正模式实施机构检查上述荷载运算处理机构产生的运算结果。该场合的荷载运算处理机构具有例如下述功能，该功能为：将制动器对轴承的影响以制动器变换系数的方式算出，根据制动器OFF状态下的运算系数行列求出制动器ON状态下的运算系数行列，对运算制动器为ON时的荷载进行运算。另外，在本说明书中，“检查”指检查和调查。

按照该方案，由于设置有检查荷载运算处理机构的运算结果的校正模式实施机构，故可在车辆的检修时等的场合简单地进行荷载传感器的输出校正。在比如荷载运算处理机构具有下述功能的场合，校正模式实施机构进行下述的动作，计算制动器变换系数，由此，可进行荷载传感器的输出校正。该功能为：将制动器对轴承的影响作为制动器变换系数而计算，根据制动器OFF状态下的运算系数行列求出制动器ON状态的运算系数行列，对制动器ON时的荷载进行运算的功能，该动作为：校正模式实施机构根据所输入的制动器的ON/OFF信息和已知的驱动转矩信息检查制动器的状态，通过该检查计算出制动器变换系数。已知的驱动转矩在制动器ON的状态下输入给各车轮，根据此时已检测的轴承荷载计算出制动器变换系数。

在本发明中，上述校正模式实施机构也可具有下述功能，该功能为：将已存储的制动器变换系数改写为通过上述运算结果的检查而求出的制动器变换系数。该场合的制动器变换系数的参数为比如轮胎半径/制动钳安装位置的半径比(α)、与相对车轮的X轴的制动钳安装位置的角度(θ)。

在本发明中，上述校正模式实施机构在车辆为静止状态下使制动器为ON并且施加驱动转矩时，采用已检测出的荷载值进行校正。在该场合，在车辆具有从动轮时，上述校正模式实施机构也可使测定对像的从动轮的制动器为ON，并且从驱动轮施加驱动转矩，由此，求出从动轮的制动器的影响。

另外，上述校正模式实施机构也可从装载于车辆侧的上级ECU输入校正所使用的制动信息和驱动转矩信息。在该场合，上述车辆为电动车辆，上述驱动转矩信息还可是：根据输出给作为电动车辆的驱动源的电动机的驱动电路的指令值而推算的信息，或根据上述电动机的输入电流值而推算的信息。或者，上述驱动转矩信息也可通过转矩传感器而检测出来。

在本发明中，上述校正模式实施机构也可具有下述功能，该功能通过校正模式的实施而检测出传感器动作的异常。

在本发明中，上述校正模式实施机构还可具有下述功能，该功能通过校正模式的实施而检测出输出转矩的异常。在该场合，上述校正模式实施机构也可将下述的差分作为评价值，将该评价值与预定的阈值进行比较，进行异常检测，该差分是指：车辆处于静止状态下将制动器为ON所施加的驱动转矩、与根据上述荷载运算处理机构的运算结果而推算出的输入转矩的差分。

在本发明中，上述信号处理机构也可采用各传感器的一定时间内的输出信号来计算它们的平均值，根据该平均值生成上述信号矢量，荷载运算处理机构根据该信号矢量，对作用于车轮上的荷载进行运算。

在本发明中，上述信号处理机构采用各传感器的一定时间内的输出信号来计算它们的平均值和振幅值，根据这些值生成上述信号矢量，荷载运算处理机构根据该信号矢量，对作用于车轮上的荷载进行运算。

另外，荷载运算处理机构32也可通过采用上述信号矢量和规定的荷载推算参数而得到的运算式，对荷载进行运算。

在本发明中，上述荷载运算处理机构也可进一步具有：路面作用力运算模式，该路面作用力运算模式对作用于路面上的荷载进行运算并将其输出；轴承作用力运算模式，该轴承作用力运算模式对作用于上述车轮用轴承上的荷载进行运算并将其输出。

按照该方案的带有传感器的车轮用轴承装置，上述荷载运算处理机构具有：对作用于路面上的荷载进行运算并将其输出的路面作用力运算模式；对作用于上述车轮用轴承上的荷载进行运算并将其输出的轴承作用力运算模式。由此，像下述那样，可获得用于进行不溜车地稳定的车辆坡道起步的传感器输出。对这一点进行说明。如果在于坡道上制动器为ON的状态下停止的车辆中，从车辆侧输入驱动转矩，则经由制动盘将荷载外加于车轮用轴承上，车轮用轴承的X方向作用力Fxb产生变化。此时，如果按照通过上述荷载运算处理机构的轴承作用力运算模式所运算出的车轮用轴承的荷载值Fxb等于在驱动转矩施加前通过路面作用力运算模式所运算出的路面作用力Wxg的方式输入驱动转矩，则处于从制动片施加于制动盘上的转矩为零的状态。即，即使在解除制动的情况下，车辆也处于不动的状态。在该场合，上述荷载运算处理机构可通过路面作用力运算模式，运算而输出制动器ON的状态下的路面反作用力Wxg和车轮用轴承的荷载Fxb。

于是，比如在进行车辆的总体控制的上级ECU中，可进行下述的起步操作的控制，其中，在制动器ON的状态，首先，根据上述荷载运算处理机构获得作为该运算结果的路面作用力Wxg，然后，根据上述荷载运算处理机构监视作为该运算结果的车轮用轴承的荷载值Fxb，同时施加驱动转矩，当轴承荷载值Fxb变为等于路面作用力Wxg时，解除制动并开始行驶。这样的操作流程可像比如在专利文献11中所示的那样，按照驾驶员从制动器转踏到加速踏板上的操作时，在实际解除制动之前的时间实施。

另外，并不限于通过上述那样的上级ECU的自动控制而进行坡道起步时的制动解除的场合，驾驶员自身也可采用作为上述荷载运算处理机构的运算结果的路面作用力Wxg和车轮用轴承的荷载值Fxb，通过手动方式进行同样的制动解除。

如果像这样，采用该方案，由于荷载运算处理机构具有：对作用于路面上的荷载进行运算并将其输出的路面作用力运算模式；对作用于上述车轮用轴承上的荷载进行运算并将其输出的轴承作用力运算模式，故可获得用于进行不溜车地稳定的车辆的坡道起步的传感器输出。另外，通过采用该传感器输出，可通过驾驶员的手动或通过车辆控制装置的自动控制进行不滑落而稳定的车辆的坡道起步。

在本发明中，上述荷载运算处理机构还可输出上述路面作用力运算模式和上述轴承作用力运算模式这两者的运算结果。另外，相对于上述荷载运算处理机构，还可设置有运算结果选择指令机构，该运算结果选择指令机构具有下述功能，该功能为：对输出上述路面作用力运算模式和上述轴承作用力运算模式的运算结果中的哪个的运算结果进行选择。

另外，相对于上述荷载运算处理机构，带有传感器的车轮用轴承装置的外部的车辆侧的上级ECU具有下述功能，该功能为：对输出上述路面作用力运算模式和上述轴承作用力运算模式的运算结果中的哪个的运算结果进行选择。

在本发明中，上述路面作用力运算模式中的运算也可是根据下述处理而进行的运算，该处理为对上述轴承作用力运算模式中的运算结果的制动力的影响所致的变化量进行补偿。

在该场合，用于上述补偿的处理的经过补偿的荷载变换系数是通过下述方式运算出来的系数，即，根据制动器为OFF状态下所运算出的荷载变换系数，采用已存储的轮胎/制动钳安装位置的半径比(α)、相对制动钳X轴的制动钳安装位置的角度(θ)而运算出来的系数。

本发明的车辆控制装置采用本发明的上述任意方案所述的从带有传感器的车轮用轴承装置发来的传感器输出，进行车辆控制，其中，该车辆控制装置具有制动解除控制机构，该制动解除控制机构在车辆于制动器ON状态下停止时，在没有施加驱动力的状态，获得路面荷载Wgx，该路面荷载Wgx为带有传感器的车轮用轴承装置的上述荷载运算处理机构在上述路面作用力运算模式下演算输出而得到，然后，在制动器ON状态，监视上述荷载运算处理机构于上述轴承作用力运算模式中所运算输出的轴承荷载Fxb，与此同时控制驱动力，在适当的条件下解除制动。

按照该方案，车辆控制装置可通过采用带有传感器的车轮用轴承装置的传感器输出，通过自动控制稳定地进行车轮的坡道起步。

在该场合，上述制动解除控制机构也可具有下述的功能，即，在制动器ON状态下车辆静止的状态，评价根据上述带有传感器的车轮用轴承装置而获得的路面荷载Wgx和上述轴承荷载Fxb的值，在两个荷载的差超过预定的阈值的场合，判定车轮处于静止在斜面上的状态。

另外，上述制动解除控制机构也可将下述场合作为解除上述制动的适合的条件，该场合指：在制动器ON状态的车辆静止的状态，根据从上述带有传感器的车轮用轴承装置而获得的上述轴承荷载Fxb的值，基本等于在没有施加驱动力的状态下从上述带有传感器的车轮用轴承装置获得的路面荷载Wgx。

此外，上述制动解除控制机构还可在下述的时间段将该控制解除，该时间指：从驾驶员解除制动以欲移到行驶状态开始到实际上解除制动为止的时间。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。

图1为将本发明的第1实施形式的带有传感器的车轮用轴承装置的轴承的纵向剖视图和其检测***的构思方案的方框图组合而表示的图；

图2为从外侧观察该轴承的外方部件的主视图；

图3为该带有传感器的车轮用轴承装置中的传感单元的放大俯视图；

图4为沿图3中的IV—IV箭头的剖视图；

图5为表示传感单元的另一设置例的纵向剖视图；

图6为滚动***置对传感单元的输出信号的影响的说明图；

图7为说明制动力对检测荷载的影响的示意图；

图8为表示荷载运算处理单元的另一结构例子的方框图；

图9为表示荷载运算处理单元的还一结构例子的方框图；

图10为表示荷载运算处理单元的又一结构例子的方框图；

图11为表示荷载运算处理单元的再一结构例子的方框图；

图12(A)为表示外方部件外径面顶面部的传感器输出信号振幅和轴向荷载的关系的曲线图，图12(B)为表示该外径面底面部的传感器输出信号振幅和轴向荷载的关系的曲线图；

图13为将本发明的第2实施形式的带有传感器的车轮用轴承装置的轴承的纵向剖视图、和其检测***的构思方案的方框图进行组合而表示的图；

图14为包括上述检测***的车辆控制***的构思方案的方框图；

图15为该带有传感器的车轮用轴承中的传感单元的放大俯视图；

图16为将本发明的第3实施形式的带有传感器的车轮用轴承装置的轴承的纵向剖视图、和其检测***的构思方案的方框图进行组合而表示的图；

图17为包括上述检测***的车辆控制***的构思方案的方框图；

图18为车辆的车轮在坡道的路面作用力的说明图；

图19为表示车辆的各车轮在路面荷载不同的状态的说明图；

具体实施方式

结合图1～图12(A)、图12(B)，对本发明的第1实施形式进行说明。该实施形式为第3代的内圈旋转型，适用于驱动轮支承用的车轮用轴承100。另外，在本说明书中，在安装于车辆上的状态下，将靠近车辆的车宽方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车辆的中间的一侧称为内侧。

该带有传感器的车轮用轴承装置中的车轮用轴承100像图1的纵向剖视图所示的那样，由外方部件1、内方部件2和多排滚动体5构成，在外方部件1的内周形成多排滚动面3，在内方部件2的外周形成与各滚动面3面对的滚动面4，该多排滚动体5夹设于该外方部件1和内方部件2的滚动面3、4之间。该车轮用轴承100为多排的角接触球轴承型，滚动体5由滚珠形成，针对每排而通过保持器6保持。上述滚动面3、4的截面呈圆弧状，按照滚珠接触角在背面对准的方式形成。外方部件1和内方部件2之间的轴承空间的两端通过一对密封件7、8而分别密封。

外方部件1为固定侧部件，在其外周具有安装于车身的悬架装置(图中未示出)中的转向节16上的车身安装用法兰1a，外方部件1成为整体为一体的部件。在法兰1a中的圆周方向的多个部位，开设有车身安装用的螺纹孔14，通过从内侧穿过转向节16的螺栓插孔17的转向节螺栓(图中未示出)与上述螺纹孔14螺合，将车身安装用法兰1a安装于转向节16上。

内方部件2为旋转侧部件，其由轮毂圈9和内圈10构成，该轮毂圈9具有车轮安装用的轮毂法兰9a，该内圈10嵌合于该轮毂圈9的轴部9b的内侧端的外周。在该轮毂圈9和内圈10上形成上述各排的滚动面4。在轮毂圈9的内侧端的外周设置有具有高度差且直径较小的内圈嵌合面12，该内圈10嵌合于该内圈嵌合面12上。在轮毂圈9的中心开设有通孔11。在该轮毂法兰9a中的周向多个部位开设有轮毂螺栓(图中未示出)的压配合孔15。在轮毂圈9的轮毂法兰9a的根部附近，对车轮和制动部件(图中未示出)进行导向的圆筒状的导向部13向外侧突出。

图2为从外侧观察该车轮用轴承100的外方部件1的主视图。另外，图1表示沿图2中的I—I线的剖视图。上述车体安装用法兰1a像图2那样，形成为在开设有各螺纹孔14的圆周方向部分有相对于其它的部分而向外径侧突出的突片1aa。

在作为固定侧部件的外方部件1的外径面上，设置有作为荷载检测用传感器的四个传感组件20。在这里，这些传感组件20设置于位于相对轮胎触地面的上下位置和前后位置的外方部件1的外径面中的顶面部、底面部、右面部以及左面部上。

各传感单元20的形变检测元件22(22A、22B)与图1的荷载推算处理单元30连接。荷载推算处理单元30由信号处理机构31和荷载运算处理机构32构成，该信号处理机构31对上述各传感单元20的输出信号进行处理，并生成信号矢量，该荷载运算处理机构32根据上述信号矢量，对作用于车轮上的荷载进行运算。信号处理机构31和荷载运算处理机构32也可不作为荷载推算处理单元30而形成一体，可相互分离地设置。另外，具有信号处理机构31、荷载运算处理机构32的荷载推算处理单元30既可装载于车轮用轴承100上，也可与车轮用轴承100分离，设置在车辆上的位于主ECU的附近等处，或作为ECU的综合控制部的下位控制部等而设置。

荷载运算处理机构32具有下述功能，即，判断影响荷载的运算结果的车辆的规定状况的有无、进行与该有无相对应的两种运算处理。在这里，荷载运算处理机构32判断影响荷载的运算结果的车辆的规定状况的有无，即，判断制动器的ON/OFF，进行与ON/OFF相对应的两种的运算处理。在图1的例子中，制动器的ON/OFF的信息作为外部的来自车辆的信息，比如，作为来自ECU(电气控制单元)、制动器的直接的信息，而输入到荷载运算处理机构32中。另外，在荷载运算处理机构32作为ECU的一部分而被设置的场合，来自上述ECU的信息从ECU中的相对于荷载运算处理机构32的上级的控制的部分输入到荷载运算处理机构32中。

像专利文献4等所示的那样，在具有机械的制动器的车轮中，于轴承上设置传感器来检测来自路面的输入荷载(路面反作用力)的场合，在制动器操作时，呈通过制动盘的制动力与输入荷载重叠的状态，由此，在制动器ON的状态无法仅仅检测出路面反作用力。至少所检测的荷载成分对于向前后方向作用的荷载成分Fx、于垂直方向作用的荷载成分Fz，产生制动力的影响。

下面参照图7对该原理进行说明。制动圆板等的制动盘中的制动片位于行进方向上方角度θ并且半径RB的位置，处于制动力FB作用于制动盘上的状态。另外，车轮半径由RW表示，驱动力呈正在输入转矩T_驱动的状态。此时，如果从路面得到的路面反作用力的荷载成分由Fx、Fz表示，则轴承所检测的荷载Fxb、Fzb像下述数学式(1—1)、(1—2)那样表示。

Fxb＝Fx－FB·sinθ......(1—1)

Fzb＝Fz＋FB·cosθ......(1—2)

其中，

Fx、Fz表示路面反作用力(路面作用于轮胎上的荷载)；

Fxb、Fzb表示轴承作用力(作用于轴承旋转轮上的荷载，包括制动器的干涉量)

在这里，如果从驱动轴输入的驱动转矩由T_驱动表示、制动动作的制动转矩由FB、RB表示，则作用于车轮上的转矩关系式像下述数学式(2)那样表示。

Fx·Rw＝T_驱动－FB·RB......(2)

根据该关系式，制动力FB像下述数学式(3)那样表示。

FB＝(T_驱动－Fx·Rw)/RB......(3)

即，在于轴承上设置传感器并检测来自路面的输入荷载(路面反作用力)的场合，像数学式(1—1)、(1—2)那样，与制动力FB成比例的荷载成分按照与打算求出的路面荷载相加的方式检测。于是，为了正确地求出作用于路面上的荷载成分Fx、Fz，必须求出制动力并进行补偿，人们提出了在前述的专利文献中给出的那样的方案。

但是，在单独地设置检测制动力的传感器场合，不仅增加了布线、处理电路，而且追加了用于设置检测部位的结构所致的重量等，对于车轮部件来说是不期望的状态。

在下面说明的本发明的各实施方式中，通过尽可能简单的结构使制动器的影响最小化，即使在制动器动作中的情况下，仍可正确地检测路面荷载。

在本实施方式中，作为检测车轮中各方向的荷载的传感器，采用图2～图6所示的上述传感单元20。各传感单元20像在后面具体描述的那样，由形变发生部件21(图5)、两个形变检测元件22(22A、22B)构成，该形变发生部件21通过三个接触固定部21a(图5)固定于外方部件1上，该形变检测元件22安装于该形变发生部件21上，检测该形变发生部件21的形变。图1的信号处理机构31采用所述两个形变检测元件22的信号的加法运算值、振幅值等，进行输入荷载的推算运算处理。

荷载检测用的传感器并不限定于上述图2～图6的实施方式的类型，也可将比如位移传感器(电涡流传感器、磁性传感器、磁阻传感器等)设置于外方部件1和内方部件2中的固定侧部件上，检测目标设置于旋转圈上，求出外方部件1和内方部件2之间的相对位移量，根据预先求出的荷载和位移的关系，求出所施加的荷载。另外，也可不为直接测定位移的传感器，可像前述的专利文献2中所给出的那样的间接的位移测定方式。即，本实施方式的结构适用于下述方式的荷载传感器，在该方式中，通过设置于固定侧部件上的传感器，以直接和间接方式检测作用于轴承的内方部件2和外方部件1之间的力，通过运算推算输入荷载。

另外，为了计算X、Y、Z方向的三个方向的各荷载Fx、Fy、Fz或相应的方向的弯矩荷载，必须有荷载检测机构，该荷载检测机构具有采用至少三个以上传感器信息(传感器的输出信号)的运算处理结构。即，必须要求荷载检测机构，该荷载检测机构具有荷载运算处理单元30，该荷载运算处理单元30生成根据需要对多个传感器信号进行加工且信号处理并抽取而得到的传感器信号矢量S(＝{S0，S1，...，Sn})，采用该传感器信号矢量S进行荷载推算运算处理，求出输入荷载F(＝{Fx，Fy，Fz，...})。

在这样的结构的荷载检测机构中，在线性近似成立的范围内以满足F＝M·S＋Mo的关系式的方式，通过数值分析、实验确定系数M和偏移量Mo，由此可进行荷载推算运算处理。

在这里，像前述那样，在设置于车轮上的制动器动作的场合，具有下述的问题，即，制动器的影响叠加于在轴承检测出的传感器信号中，像前述那样，不同于本来打算检测的路面荷载的值作为运算结果而被输出。由此，在像上述那样求出的荷载运算式中，在制动器动作的场合无法计算正确的推算荷载。

于是，在本实施方式中，采用下述的结构，其中，不但使用在制动器OFF状态所确定的通常的运算处理方法，而且装载制动器ON状态用的荷载运算处理功能，基于制动器的状态，从通常的运算处理方法进行切换。

在图1所示的第1实施方式中，在荷载运算处理单元30中，制动状态像前述那样，从车辆以制动器ON/OFF的信号的方式输入至荷载运算处理机构32中，由此，可切换荷载运算处理。即，即使在制动器ON状态的情况下，由于采用考虑到重叠于传感器信号中的制动器的影响量的运算处理方法，故能正确地计算所希望的路面荷载值。

荷载运算处理机构32对车轮用轴承的前后方向的荷载Fx、轴向的荷载Fy、与垂直方向的荷载Fz或相应的方向的弯矩荷载进行运算，为了进行这些运算，必须采用至少三个以上传感器信息的运算处理。即，在上述信号处理机构31中，生成传感器信号矢量S(＝{S0，S1，...，Sn})，该传感器信号矢量S是根据需要对所输入的传感器信号进行加工与信号处理并抽取的。采用它，在荷载推算处理机构32中进行荷载推算运算处理，求出输入荷载F(＝{Fx，Fy，Fz，...})。在这里所述的传感器信号矢量S为对应于上述各传感单元20，通过信号处理机构31形成的平均值、振幅值等。

在这样的运算结构中，为了使荷载运算处理机构32的运算处理成为可能，在荷载运算处理机构32中，运算式采用F＝M·S＋Mo的关系式在线性近似成立的范围内按照满足该关系式的方式，通过数值分析、实验确定系数M和偏移量Mo。

像前述那样，在设置于车轮上的制动器动作的场合，制动器的影响叠加于通过轴承而检测出的传感器信号中，不同于本来打算检测的路面荷载的值从荷载运算处理机构32被输出。由此，如果照搬上述运算式，则在制动器动作时无法计算出正确的推算荷载。

于是，在本实施方式中，在上述荷载运算处理机构32中，不但配备在制动器OFF状态所确定的普通的运算式，而且配备制动器ON状态用的运算式，对应于制动器ON/OFF而切换使用所述两种运算式。像上述那样，制动状态的信息从外部的车辆侧以制动器ON/OFF信号的方式被输入，由此，进行运算处理的运算式被切换。即，即使在制动器ON状态，由于采用了考虑到叠加于传感器输出信号中的制动器的影响量的运算处理，故可正确地计算所希望的路面荷载值。另外，也可在荷载运算处理机构32中针对制动器ON/OFF两个场合同时地进行运算处理，关于输出哪个运算结果，根据所输入的制动状态信号而选择即可。

图8表示上述荷载运算处理单元30的另一结构例子。在该结构例子中，不从车辆侧输入制动器信息。在该场合，采用比较器33将预定的阈值与作为荷载运算处理机构32的运算结果的车轮用轴承的前后方向的荷载Fx进行比较，根据该比较结果判断制动状态。在该场合，在荷载运算处理机构32中，可同时预先进行针对制动器ON/OFF两者的场合的荷载运算处理，采用已获得的车轮用轴承的前后方向的荷载Fx的值(制动器ON或制动器OFF中的一者或两者的值)来判断是否处于制动状态，选择并输出适当的运算结果即可。另外，在采用两者的值来进行判断的场合，由于形成了两者的值的组合，故可获得判断精度提高的效果。通过这样的结构，即使在未从车辆侧获得制动器信息的状况下，仍可判断制动状态，计算出正确的荷载推算值。

图9表示上述荷载运算处理单元30的还一结构例子。在该结构例子中，在荷载运算处理机构32中预先进行制动器ON和制动器OFF的两种的荷载运算，在使用信号的车辆侧(比如ECU)判断采用哪种运算结果。

制动器ON状态的运算式可根据在制动器OFF状态下所求出的运算式而进行准备。该运算式的导出方法参照图7而在下面说明。

根据前述的数学式(3)和数学式(1—1)、(1—2)打算检测出的路面荷载如下所述。

Fx＝Fxb/(1＋α·sinθ)＋(T_驱动/RB)·sinθ/(1＋α·sinθ)......4—1)Fz＝Fzb＋Fxb·α·cosθ/(1＋α·sinθ)－(T_驱动/RB)·α·cosθ/(1＋α·sinθ)...(4—2)

其中，α＝Rw/RB：半径比

在这里，Fdrive＝T_驱动/RB......(4—3)

A＝1/(1＋α·sinθ)......(4—4)

B＝A·sinθ......(4—5)

C＝A·α·cosθ......(4—6)

如果满足上述数学式，则数学式(4—1)、(4—2)像下述那样。

Fx＝A·Fxb＋B·F驱动......(5—1)

Fz＝Fzb＋C·Fxb－C F驱动...(5—2)

在制动器OFF的状态下输入传感器信号矢量S，采用运算系数行列M和偏移量Mo，轴承荷载Fxb、Fzb可像下述那样计算。

Fxb＝Mx·S＋Mox...(6—1)

Fzb＝Mz·S＋Moz...(6—2)

如果这样，则制动器ON的运算数学式(5—1)、(5—2)为：

Fx＝A·Mx·S＋A·Mox＋B·F驱动＝Mx’·S＋Mox’＋B·F驱动...(7—1)

Fz＝(Mz＋C·Mx)·S＋(Moz＋C·Mox)－C·F驱动＝Mz’·S＋Moz’－C·F驱动...(7—2)

在F驱动可近似为0的场合，数学式(7—1)、(7—2)为：

Fx＝A·Mx·S＋A·Mox＝Mx’·S＋Mox’...(8—1)

Fz＝(Mz＋C·Mx)·S＋(Moz＋C·Mox)＝Mz’·S＋Moz’...(8—2)

通过由M’置换的形式表示数学式(6—1)、(6—2)的运算系数行列M。

制动器ON状态的运算系数行列M’可采用制动器OFF状态下的运算系数行列M，通过下述的变换式而计算。

Mx’＝A·Mx...(9—1)

Mox’＝A·Mox...(9—2)

Mz’＝Mz＋C·Mx...(9—3)

Moz’＝Moz＋C·Mox...(9—4)

在这里，按照制动器OFF状态的荷载运算处理可通过数学式(6—1)、(6—2)而实施的方式，确定运算系数行列M。即，预先通过数值分析、测定求出传感器信号和检测荷载的关系并且至少在线性关系成立的范围内，呈采用数学式(6—1)、(6—2)可计算出推算荷载的状态。另外，关于非线性的特性，可采用将计算区域分割为几个线性范围进行近似处理的方法。

在测定荷载的对象轮为从动轮的场合，由于没有驱动轴，故没有驱动转矩的驱动力F驱动(F驱动＝0)。于是，像数学式(9—1)～(9—4)那样变换运算系数行列，通过采用它的运算数学式(8—1)、(8—2)进行制动状态的荷载运算处理即可。

另一方面，在对象轮为驱动轮的场合，具有在制动器动作中还存在来自驱动轴的输入转矩T_驱动的情况，此时，产生了相当于数学式(7—1)、(7—2)的B·F驱动和－C·F驱动的项的误差。这样的条件相当于在从驱动源输入驱动转矩的状态下使制动器动作的场合，或者相当于强力的发动机制动器、电动汽车等的再生制动器动作的场合。在该场合，可在车辆的ECU侧，从发动机制动器转矩、再生转矩的状态计算出F驱动＝T_驱动/RB的值，采用该值对荷载传感器的输出值进行补偿即可。图10表示可对应于上述场合的荷载运算处理单元30的另一结构例子。即，在该荷载运算处理单元30中形成下述的结构，其中，向荷载运算处理机构32中输入在车辆侧计算出的F驱动的值，通过荷载运算处理机构32进行补偿计算。

图11表示荷载运算处理单元30的还一结构例子。在该结构例子中，车辆的ECU34侧的荷载值补偿机构35进行在图10的场合中由荷载运算处理机构32所进行的补偿计算。在这里，从荷载运算处理机构32获得补偿计算所必需的上述B、C的参数，将其预先存储于车辆的ECU34侧，通过荷载值补偿机构35进行对制动器ON状态的荷载数据的荷载值补偿。

另外，关于参照图7而进行的计算式中的参数α、θ，可根据制动钳的位置求出大致的值，但是由于实际中会产生误差，故优选通过实验验证制动器ON状态和OFF状态的运算输出，按照误差最小化的方式调整。

对以上说明的本发明的第1实施方式所获得的效果进行整理，则如下所示。

·由于可正确地检测制动器ON状态的荷载，故采用已检测出的荷载可进行制动器控制与车辆的姿势控制，可进一步提高安全性、舒适性。

·由于可在不单独设置传感器的情况下检测出制动中的荷载状态，故重量、成本、布线数量没有增加，可将荷载传感功能装载于有限的底盘的空间中。

·由于不必要求用于安装卡钳所致的结构变更，故不必对应于车辆的左右等的安装位置分别制造特殊形状的轴承。

·由于不需要追加的传感器、变更结构，故即使在卡钳的安装位置、结构不同的情况下，仍可仅仅通过荷载运算系数的变更而进行应对。另外，由于可使部件共用化、简化，故可实现制造成本的降低、维护的简化。

下面对图1的传感单元20和信号处理机构31的具体例子进行说明。设置于图2的四个部位的各传感单元20像图3和图4的放大俯视图和放大剖视图所示的那样，由形变发生部件21与两个形变检测元件22构成，该形变检测元件22安装于该形变发生部件21上，检测形变发生部件21的形变。形变发生部件21由钢材等的可产生弹性变形的金属制造，由厚度为2mm以下的薄板件构成，平面的大致形状在全长的范围内呈宽度均匀的带状。另外，形变发生部件21具有三个接触固定部21a，该三个接触固定部21a经由间隔件23，接触固定于外方部件1的外径面上。三个接触固定部21a朝向形变发生部件21的纵向，呈一排并列地设置。两个形变检测元件22中的一个形变检测元件22A如图4所示，设置于左端的接触固定部21a和中间的接触固定部21a之间，在中间的接触固定部21a和右端的接触固定部21a之间设置有另一个形变检测元件22B。如图3所示，分别在形变发生部件21的两侧边部中的与上述各形变检测元件22A、22B的配置部相对应的两个部位，分别形成缺口部21b。缺口部21b的角部的截面呈圆弧状。形变检测元件22(22A、22B)检测缺口部21b周边的周向的形变。

另外，优选即使在向作为固定侧部件的外方部件1上施加的外力或者作用于轮胎和路面之间的作用力为所预想的最大的力的情况下，形变发生部件21仍不发生塑性变形。如果产生塑性变形，则外方部件1的变形无法传递给传感单元20，会对形变的测定产生影响。假定的最大的力为比如即使在作用有该力的情况下，车轮用轴承100仍不损伤，如果去除该力，则恢复车轮用轴承100的正常的功能的范围内的最大的力。

在上述传感单元20中，其形变发生部件21的三个接触固定部21a按照在外方部件1的轴向的相同尺寸的位置，并且各接触固定部21a相互在圆周方向离开的位置的方式设置，这些接触固定部21a分别经由间隔件23，通过螺栓24固定于外方部件1的外径面上。上述各螺栓24从螺栓插孔25穿过间隔件23的螺栓插孔26，该各螺栓24与开设于外方部件1的外周部上的螺纹孔27螺合，所述螺栓插孔25分别开设于接触固定部21a中，并于径向贯通。通过像这样，经由间隔件23，将接触固定部21a固定于外方部件1的外径面上，处于薄板状的形变发生部件21中的具有缺口部21a的各部位与外方部件1的外径面呈离开的状态，缺口部21b周边的形变变形变得容易。

关于设置接触固定部21a的轴向位置，在此选择位于外方部件1的外侧排的滚动面3的周边的轴向位置。在这里所说的外侧排的滚动面3的周边指：从内侧排与外侧排的滚动面3的中间位置，到外侧排的滚动面3的形成部的范围。在以良好的稳定性将传感单元20固定于外方部件1的外径面上后，在外方部件1的外径面上的接触固定有上述间隔件23的部位，形成平坦部1b。

此外，也可像图5的纵向剖视图所示的那样，在外方部件1的外径面的固定有上述形变发生部件21的三个接触固定部21a的三个部位的各中间部开设槽1c。由此，省略上述间隔件23，使形变发生部件21的缺口部21b所在的各部位与外方部件1的外径面离开。

形变检测元件22(22A、22B)可采用各种类型。比如可通过金属箔应变仪构成形变检测元件22。在该场合，形变检测元件22通常通过粘接而固定于形变发生部件21上。另外，也可通过厚膜电阻体，将形变检测元件22形成于形变发生部件21上。

在该带有传感器的车轮用轴承装置中，在荷载运算处理单元30的信号处理机构31中，抽取这些传感单元20中的两个形变检测元件22A、22B的信号的平均值、振幅值等，将其作为各传感单元20的输出信号。该场合的平均值是将两个形变检测元件22A、22B的信号相加而得到的值。另外，该场合的振幅值指采用两个形变检测元件22A、22B的信号的差值而计算出的振幅值。

由于传感单元20设置于构成外方部件1的外侧排的滚动面3的周边的轴向位置，故形变检测元件22A、22B的信号a、b像图6那样，受到滚动体5通过传感单元20的设置部的附近的的影响。另外，即使在轴承停止时，形变检测元件22A、22B的信号a、b受到滚动体5的位置的影响。即，在滚动体5通过传感单元20中的最接近形变检测元件22A、22B的位置时(或，滚动体5位于该位置时)，形变检测元件22A、22B的信号a、b为最大值，像该图的上层部分、中层部分所示的那样，随着滚动体5远离该位置(或滚动体5位于离开该位置的位置时)，信号a、b下降。在轴承旋转时，由于滚动体5以规定的排列间距P依次通过传感单元20的设置部的附近，故形变检测元件22A、22B的信号a、b呈近似下述正弦波的波形，该正弦波指以滚动体5的排列间距P为周期，像在该图的下层部分中通过实线所示的那样周期性地变化的正弦波。另外，形变检测元件22A、22B的信号a、b受到温度的影响、转向节16与车身安装用法兰1a(图1)的面间等的滑动造成的磁滞的影响。

在这里，在信号处理机构31(图1)中，像上述那样，将对两个检测元件22A、22B的信号a、b进行加法运算而得到的值作为平均值，采用两个检测元件22A、22B的信号a、b的差分抽取振幅值，将其作为传感单元20的输出信号。由此，平均值为消除了滚动体5的通过造成的变动成分的值。另外，振幅值为抵消了在两个形变检测元件22A、22B的各信号a、b中出现的温度的影响、转向节与法兰面间等的滑动的影响的值。于是，将该平均值、振幅值作为传感单元20的输出信号，将其用作与上述信号处理机构31连接的荷载运算处理机构32(图1)的运算中的变量，由此，可更加正确地运算、推算作用于车轮用轴承100、轮胎触地面上的荷载。

在图6中，于作为固定侧部件的外方部件1的外径面的圆周方向上并列的三个接触固定部21a之中，位于该排列的两端的两个接触固定部21a的间距按照与滚动体5的排列间距P相同的程度设定。在该场合，分别设置于相邻的接触固定部21a的中间位置的两个形变检测元件22A、22B之间的上述圆周方向的间距，为滚动体5的排列间距P的大致1/2。其结果是，两个形变检测元件22A、22B的信号a、b具有基本180度的相位差，作为其加法运算值而求出的平均值是消除了滚动体5的通过所造成的变化成分的值。另外，采用该差分值而求出的振幅值为抵消了温度的影响、转向节与法兰面之间等的滑动的影响的值。

另外，在图6中，接触固定部21a的间隔按照与滚动体5的排列间距P相同的程度设定，分别在相邻的接触固定部21a的中间位置分别设置有一个形变检测元件22A、22B，由此，将两个形变检测元件22A、22B之间的上述圆周方向的间隔设定为滚动体5的排列间距P的基本1/2。也可不同于该情况，直接将两个形变检测元件22A、22B之间的上述圆周方向的间距设定为滚动体5的排列间距P的1/2。在该场合，还可将两个形变检测元件22A、22B的上述圆周方向的间距设为滚动体5的排列间距P的{1/2＋n(n：整数)}倍，或近似于这些值的值。同样在该场合，作为两个形变检测元件22A、22B的信号a、b的加法运算值而求出的平均值为消除了滚动体5的通过造成的变动成分的值，采用差分值而求出的振幅值为抵消了温度的影响、转向节与法兰面间等的滑动的影响的值。

在轴向荷载Fy的运算中，在上述多个传感单元20中，与外方部件1的圆周方向呈180度的相位差而面对地设置有两个传感单元20，通过将该两个传感单元20的输出信号的振幅值的差分值进行运算，可根据该差分值判断轴向荷载Fy的方向。比如，可选择该两个传感单元20，按照图2所示那样，在上下面对地设置传感单元20。图12(A)表示设置于外方部件1的外径面的顶面部上的传感单元20(图2)的输出信号，图12(B)表示设置于外方部件1的外径面的底面部上的传感单元20(图2)的输出信号。在这些图中，横轴表示轴向荷载Fy、纵轴表示外方部件1的形变量，即，传感单元20(图2)的输出信号，最大值和最小值表示上述输出信号的最大值和最小值。根据这些图可知，在轴向荷载Fy为＋方向的场合，在外方部件1的外径面的顶面部各个滚动体5的荷载较小，在外方部件1的外径面的底面部各个滚动体5的荷载较大。由此可知，对于该情况，在轴向荷载Fy为－方向的场合，相反地在外方部件1的外径面的顶面部各个滚动体5的荷载较大，在外方部件1的外径面的底面部各个滚动体5的荷载较小。根据该情况，上述差分值表示轴向荷载Fy的方向。

像这样，如果采用该带有传感器的车轮用轴承，则作为检测作用于车轮用轴承100上的荷载的传感器，设置一个以上(在这里为四个)传感单元20，通过信号处理机构31对各传感单元20的输出信号进行处理，生成信号矢量S，采用该信号矢量S，通过荷载运算处理机构32对作用于车轮上的荷载进行运算，上述荷载运算处理机构32具有下述功能，该功能为：判断影响荷载的运算结果的车辆的规定状况的有无(在这里为制动器的ON/OFF)，进行与该判断结果相对应的两种运算处理。由此，可对轴承部的检测荷载对受到制动器动作时这样的车辆的规定状况的影响的情况进行补偿，即使在车辆的状况为制动中等的规定的状况下，仍可检测正确的荷载。

如果荷载作用于车轮的轮胎和路面之间，则还在车轮用轴承100的作为固定侧部件的外方部件1上施加荷载，产生变形。在该实施方式中，由于传感单元20的形变发生部件21的三个接触固定部21a接触固定于外方部件1上，故外方部件1的形变容易放大而传递给形变发生部件21，通过该形变检测元件22A、22B，以良好的灵敏度而检测该外方部件1的形变。

另外，像图2所示的那样，由于设置四个上述的传感单元20，各传感单元20以圆周方向90度的相位差四等分地配置于相对于轮胎触地面的上下位置和左右位置的外方部件1的外径面的顶面部、底面部、右面部以及左面部上，故可推算出作用于车轮用轴承100上的垂直方向的荷载Fz、前后方向的荷载Fx、轴向荷载Fy。

此外，本实施方式所采用的传感单元20由形变发生部件21与两个形变检测元件22A、22B构成，该形变发生部件21接触而固定于上述固定侧部件的外径面上，该形变检测元件22A、22B安装于该形变发生部件21上，检测该形变发生部件21的形变。但是，也可形成在形变发生部件21上设置一个形变检测元件的结构，在该场合，还可将该一个形变检测元件的信号的平均值、振幅值作为变量，用于荷载运算。

对其它的实施方式进行说明。在下述的说明中，对于在各实施方式中的对应于通过在先的实施方式而说明的事项的部分，采用同一标号，省略重复的说明。在说明仅仅结构的一部分的场合，只要没有特别的记载，结构的其它的部分与在先说明的实施方式相同。

根据图13～图15对本发明的第2实施方式进行说明。在该第2实施方式中，与第1实施方式的不同之处在于：代替图1所示的第1实施方式中的荷载运算处理单元30，像图13所示的那样，采用具有校正模式实施机构36的传感器ECU30A(电气控制单元)。另外，在第1实施方式的说明中所采用的图2、图4～图7以及图12(A)、图12(B)均可在本实施方式中原样地引用，省略对它们的说明。

像图13所示的那样，各传感单元20与传感器ECU30A连接。传感器ECU30A由信号处理机构31、荷载运算处理机构32、校正模式实施机构36等构成，该信号处理机构31对上述各传感单元20的输出信号进行处理并生成信号矢量，该荷载运算处理机构32根据上述信号矢量，对作用于车轮上的荷载进行运算，该校正模式实施机构36检查该荷载运算处理机构32的运算结果。信号处理机构31、荷载运算处理机构32、校正模式实施机构36不必作为感器ECU30A而成一体地形成，可相互分离地设置。另外，所述信号处理机构31、荷载运算处理机构32、校正模式实施机构36、传感器ECU30A既可装载于车轮用轴承100上，也可与车轮用轴承100分离，在车辆中置于进行车辆的总体控制的上级ECU98(图14)的附近等，或作为上级ECU98的一部分，以上级ECU98的总体控制部的下级控制部等而设置。

在图13的例子中，制动器ON/OFF的信息作为来自外部的车辆的信息，比如作为来自上级ECU98(图14)、制动器的直接的信息，输入到荷载运算处理机构32中。另外，在荷载运算处理机构32作为上级ECU98(图14)的一部分而设置的场合，来自上级ECU98的信息从上级ECU98中的进行对荷载运算处理机构32的上级控制的部分输入到荷载运算处理机构32中。

在上述第1实施方式中所说明的制动器ON状态下的运算式、制动器OFF状态下的运算式也同样适用于该第2实施方式，通过采用这些运算式的运算，在制动器ON状态下，将与制动力FB成比例的荷载成分与打算求得的路面荷载相加，从荷载运算处理机构32输出。于是，为了正确地检测制动时的荷载成分Fx、Fy、Fz，必须知道从驱动轴观察到的制动片位置(半径RB和相对X轴的角度θ)。

图13通过方框图而表示包括上述传感器ECU30A的车辆控制***的构思结构。在传感器ECU30A中，不但具有上述信号处理机构31、荷载运算处理机构32、校正模式实施机构36，还设置有输入制动器ON/OFF信息的ON/OFF信息输入机构37、与输入已知的驱动转矩信息的驱动转矩信息输入机构38。校正模式实施机构36根据经由ON/OFF信息输入机构37和驱动转矩信息输入机构38而输入的信息，检查荷载运算处理机构32的运算结果的机构，具体来说，其检查制动器的状态。在该校正模式实施机构36中，进行运算制动器变换系数的动作，所述制动器变换系数表示制动器对轴承造成的影响。更具体地说，在制动器为ON的状态，对各车轮输入已知的驱动转矩T_驱动，根据此时已检测出的轴承荷载FB计算上述制动器变换系数。

校正模式实施机构36的动作在荷载运算处理机构32的动作切换后进行。向校正模式实施机构36的动作切换既可在静止状态按照从车辆侧的上级ECU98直接向传感器ECU30A发出指令的方式进行，也可在制动器ON状态下外加驱动转矩的场合自动地切换。另外，校正模式实施机构36具有异常通报部36a，该异常通报部36a对于与传感器ECU30A连接的上级ECU98等的设备，提示校正模式的检测结果，并在传感器动作或输出转矩出现异常的场合告知检测出的异常。此外，校正模式实施机构36还具有下述的功能，即，通过校正模式的检测结果，在需要的情况下更新保存于传感器ECU30A中的制动器变换系数的参数。

下面进行检测模式的动作的具体说明。像上述那样，在传感器ECU30A中，经由ON/OFF信息输入机构37和驱动转矩信息输入机构38，输入来自上级ECU98的制动器ON/OFF信息、施加于驱动轴上的驱动转矩信息T_驱动，另外，还输入来自设置于轴承上的传感单元20的传感器信息。驱动转矩信息T_驱动为从前述的图7所示的驱动轴输入的驱动转矩，但是，其也可为通过驱动轴，借助图14所示的转矩传感器96而检测出的转矩值，在驱动发动机99为电动机的场合，还可为根据输出给该电动机的驱动电路的指令值而推算出的值、根据上述电动机的输入电流值而推算出的值。

在校正模式实施机构36中，通过借助荷载运算处理机构32的上述运算结果而计算出的荷载Fxb、Fzb与已知的驱动转矩信息T_驱动，检测来自制动钳97(图14)的输入荷载对轴承荷载的影响。即，计算从前述的数学式(8—1)～(8—4)所示的运算系数行列M到M’的制动器变换系数。构成该制动器变换系数的参数是表示制动钳位置的半径RB和角度θ的参数，可通过下述的运算而求出。

通过前述的数学式(4—3)～(4—6)，车辆停止时的轴承荷载Fxb、Fxb通过下述的数学式表示。

Fxb＝－F驱动·sinθ.........(10—1)

Fzb＝F驱动·cosθ.........(10—2)

在这里，由于像在前面已描述的那样，

F驱动＝T_驱动/RB.........(4—3)，如果以驱动转矩为负荷时的轴承荷载的位移量为△Fxb、△Fzb，则这些值可通过下述数学式表示。

△Fxb＝－F驱动·sinθ.........(11—1)

△Fzb＝F驱动·cosθ.........(11—2)

于是，构成制动器变换系数的参数θ、α可采用下述数学式而求出。

tanθ＝－△Fxb/△Fzb.........(12—1)

RB＝T_驱动/F驱动.........(12—2)

在测定荷载的对像轮为从动轮的场合，由于没有驱动轴，故驱动转矩的驱动力F驱动＝0。于是，仅仅从动轮的一侧或两者为制动状态，从驱动轮侧外加驱动转矩，可根据已输入的前后方向荷载Fx进行同样的处理。

在校正模式实施机构36中，还进行下述的动作。

(1)检查传感器动作的异常。

检查外加驱动转矩T_驱动时的荷载传感器的输出值是否为与外加转矩吻合的值，判断传感器是否有异常。该场合的检查机构也可将传感器输出的值与预定的基准值进行比较，还可将通过传感器ECU30A的荷载运算机构32所计算出的轴承荷载FB与预定的基准值进行比较。

(2)在没有用于检测驱动转矩的转矩传感器96(图14)的结构的场合，如果相对于所期待的输出转矩，已检测出的荷载值过低，则判断为输出转矩异常。在校正模式实施机构36的异常通报部36a中，在没有转矩传感器96的场合，通过对来自上级ECU98的驱动转矩期待值与已检测出的轴承荷载进行比较，检查是否在输出正常的转矩，如果有必要则提示结果。作为来自上级ECU98的输出转矩期待值，在驱动发动机99采用电动机的场合，可采用驱动转矩指令值或根据驱动电流的值而推算出的值。在驱动发动机99为内燃机的场合，可采用根据加速踏板打开度和转数而推算出的值。可根据其期待值的可靠度，适当地设定以后的检查中的允许范围。该场合的检查机构，采用制动器变换系数、与此时计算出的轴承荷载位移量ΔFb推算出驱动转矩T驱动，将其与根据上级ECU98而输入的驱动转矩T驱动进行比较。作为检查的结果，在没有检测到作为假定的轴承荷载而设定的范围的荷载的场合，异常通报部36a判定出具有某些异常，并输出警告信息。

(3)更新并校正制动器变换系数RB、θ。

根据制动器的磨损、伴随时间的推移的性能劣化等的状态进行制动器变换系数RB、θ是否变化的检查，如果有必要则更新系数。在制动器变换系数的更新中，对在校正模式实施时所计算出的系数RB、θ与已存储于传感器ECU30A中的已知的系数值进行比较，在变化超过基准范围时，如果在提示计算结果后设为可选择制动器变换系数的更新，则可提高校正的可靠性。

整理通过本发明的第2实施方式可获得的效果，并在下面列出。

·可通过校正模式实施机构36，以简单的操作检测出制动器ON时的荷载计算参数的值。

·可在不移动车辆的情况下，通过简单的方法实施：在过去如果没有测定装置则较困难的荷载传感器的动作与输出转矩的检查。

·可将通过校正模式实施机构36检测的结果反馈给荷载运算处理机构32，进行与当前的制动器的状态相对应的荷载推算，可提高荷载推算精度。

·同样对于从动轮，在对从动轮进行制动的状态，从驱动轮施加前后方向荷载Fx，由此可检测制动器的影响。

在该第2实施方式的带有传感器的车轮用轴承装置中，在传感器ECU30A的信号处理机构31中，抽取作为各传感单元20的输出信号的这些传感单元20中的两个形变检测元件22A、22B的信号的平均值、振幅值等。该场合的平均值是对两个形变检测元件22A、22B（图2）的信号进行加法运算而得到的值。另外，该场合的振幅值是采用两个形变检测元件22A、22B（图2）的信号的差分值而计算出的振幅值。在该场合，作为各传感单元20的输出信号，信号处理机构31既可采用一定时间内的输出信号来计算它们的平均值和振幅值，也可仅仅计算平均值。

在传感单元20的形变发生部件21中，设置有比如图15的假想线所示的那样的温度传感器40，信号处理机构31按照对应于温度传感器40所检测出的温度，对各传感单元20的输出信号进行补偿。在像这样构成的场合，可对传感单元20的输出信号的温度图进行补偿。

如果像这样，根据该第2实施方式的带有传感器的车轮用轴承，设置有作为检测作用于车轮用轴承100上的荷载的传感器的一个以上的(在这里为四个)传感单元20，将各传感单元20的输出信号通过信号处理机构31而处理，生成信号矢量S，采用该信号矢量S，通过荷载运算处理机构32对作用于车轮上的荷载进行运算，通过校正模式实施机构36检查上述荷载运算处理机构32的运算结果，由此，可在车辆的检修时等的场合简单地进行荷载传感器的输出校正。

根据图16～图19对本发明的第3实施方式进行说明。该第3实施方式与第1实施方式的不同之处在于：代替图1所示的第1实施方式的荷载运算处理单元30，像图16所示的那样，采用包括荷载运算处理机构32A的传感器ECU30B，该荷载运算处理机构32A具有路面作用力运算模式和轴承作用力运算模式。另外，在第1实施方式和第2实施方式的说明中所采用的图2、图4～图7均可在本实施方式中原样地引用，省略对它们的说明。

各传感单元20的形变检测元件22与图16的传感器ECU(电气控制单元)30B连接。ECU30B由信号处理机构31、荷载运算处理机构32A、运算结果选择指令机构39构成，该信号处理机构31对上述各传感单元20的输出信号进行处理，生成信号矢量，该荷载运算处理机构32A根据上述信号矢量对作用于车轮上的荷载进行运算。在上述第1实施方式中所说明的制动器ON状态下的运算式、制动器OFF状态下的运算式也可在该第3实施方式中原样地采用。

荷载运算处理机构32A包括：路面作用力运算模式和轴承作用力运算模式，在该路面作用力运算模式中，在制动器ON时对来自制动盘的作用力的影响进行补偿，对作用于路面上的荷载Wgx进行运算并将其输出，在该轴承作用力运算模式中不进行补偿，直接对作用于车轮用轴承100上的荷载Fxb进行运算并将其输出。上级ECU98是进行车辆的总体控制的车辆控制装置，作为其控制的一部分包括制动解除控制机构95，该制动解除控制机构95进行车辆的坡道起步的制动解除控制。即，制动解除控制机构95具有下述的功能：车辆在制动器ON状态下停止时，获得于没有施加驱动力的状态时的上述荷载运算处理机构32A在上述路面作用力运算模式所运算输出的路面荷载Wgx，然后于制动器ON状态，监视荷载运算处理机构32A在上述轴承作用力运算模式中所运算输出的轴承荷载Fxb，与此同时控制驱动力，在确定的适当条件下解除制动。该制动解除控制在驾驶员要从制动器转而踏到加速踏板的起步时进行。

车辆在坡道上停止时，上述传感器ECU30B的荷载运算处理机构32A向上级ECU98输出上述两个模式中的至少一个荷载信息。模式的切换，既可通过设置于传感器ECU30B中的运算结果选择指令机构39选择输出哪个模式的运算结果，也可由上级ECU98对荷载运算处理机构32A发出选择指令。另外，荷载运算处理机构32A还可输出两个模式的运算结果。

在这里，考虑在制动器ON状态下车辆静止时的路面荷载运算。制动器ON状态下的荷载运算方法可根据在制动器OFF状态下求出的运算处理方法而进行运算。像于前面描述的图7所示的那样，处于下述的状态，即，制动片97的位置为行进方向的角度θ上方、半径为RB的位置，从制动片97作用制动力FB。另外，处于车轮半径为RW，驱动力作用输入转矩T_驱动的状态。此时，T_驱动＝0、车辆静止时的制动状态的荷载可通过下述的运算而求出。

根据前面描述的数学式(1—1)、(1—2)和数学式(3)，在制动器ON时作用于轴承上的荷载Fxb、Fzb按照下述数学式(13—1)、(13—2)的方式表示。

Fxb＝(1＋α·sinθ)·Fx－(T_驱动/RB)·sinθ.........(13—1)

Fzb＝Fz＋(T_驱动/RB－α·Fx)·cosθ.........(13—2)

其中，α＝RW/RB：半径比

在这里，在T_驱动＝0时，

Fxb＝(1＋α·sinθ)·Fx.........(14—1)

Fzb＝F z－α·Fx·cosθ.........(14—2)

，路面荷载可通过下述数学式(15—1)、(15—2)而求出。

Fx＝A·Fxb.........(15—1)

Fz＝Fzb＋A·Fxb·α·cosθ.........(15—2)

其中，A＝1/(1＋α·sinθ)

通过上述的运算，在制动器ON的状态下，将与制动力FB成比例的荷载成分与打算求出的荷载相加，进行检测。于是，如果已知从驱动轴看到的制动钳位置(半径RB和相对X轴的角度θ)，则可正确地检测制动时的路面荷载。

在这里，考虑车辆在制动器ON状态下停止于坡道上时的上述荷载运算处理机构32中的路面荷载运算处理。像图18所示的那样，考虑垂直朝下的荷载W作用于车轮上的状态。因作用于路面上的荷载Wgx的影响，如果解除制动，则车辆沿与前进方向的相反方向行进。于是，在下面给出了用于求出车辆即使于坡道上仍可停止的驱动转矩T_驱动的运算方法。

在图18那样的车辆静止于斜面上的状态，在于x方向作用有路面荷载Wgx时，为了即使在制动器OFF的情况下车辆仍不运动，必须有下述数学式(16)

T_驱动/RW＝Wgx.........(16)

的转矩。根据数学式(16)，得到

T_驱动/RB＝RW/RB·Wgx＝α·Wgx.........(17)

由此，即使在制动解除时的情况下，车辆不发生运动。

如果施加满足数学式(17)的转矩，则根据在前面描述的数学式(1—1)、(1—2)，轴承荷载为：

Fxb＝Wgx＋(α·Wgx－T_驱动/RB)·sinθ＝Wgx.........(18—1)

Fzb＝Wgz＋(T_驱动/RB－α·Wgx)·cosθ＝Wgz.........(18—2)，如果制动钳上的力为平衡状态，则可知即使在制动器OFF的状态下车辆仍不发生运动。

下面对在车辆于制动器ON状态下停止于坡道上时，上述上级ECU98的制动解除控制机构95的制动解除控制的具体的流程进行说明。

(1)判断各车轮停止时的路面的状态(平地或坡道)。

在车轮于制动器ON的状态下停止于平地上时，路面荷载Fx和轴承荷载Fxb相等而为0。另一方面，在车轮于制动器ON的状态下停止于坡道上时，两个输出为不同的值。于是，在制动器ON的状态所检测出的路面荷载Fx的值不在预定的零附近的区域时，可判定车轮位于倾斜路面上。此时，在控制车辆的上级ECU98中，获得根据作为荷载检测用传感器的上述传感单元20的检测信号而求出的路面荷载值Wgx。该值为根据轴承荷载而换算的路面荷载的值。

在这里，由上述带有传感器的车轮用轴承装置和采用该传感器输出的车辆控制装置(上级ECU98)构成的车辆控制***中，即使在各车轮与路面的触地荷载不同的情况下也能正确地判断作用于车轮上的荷载的状态，故不必要求倾斜计。另外，在像专利文献11中公开的技术那样，通过倾斜计而获得车辆所停止的路面的状态的场合，在车辆和路面的关系像图19所示的那样时，具有无法正确地推断车辆状态，产生溜车等的危险，通过该车辆控制***则可防止该情况。

(2)在判定出车轮于制动器ON状态下停止于倾斜路面上时，在监视轴承荷载Fxb的同时控制驱动力，然后，在适合的条件下解除制动。在上级ECU98的制动解除控制机构95中，在监视从传感器ECU30B而获得的轴承荷载Fxb的同时，在轴承荷载Fxb的值等于路面荷载Wgx之前，施加驱动转矩T_驱动。此时，由于从制动片作用于制动盘上的转矩为0，故即使在解除制动的情况下仍处于车辆不运动的状态。如果在该状态下解除制动并施加合适的转矩T_驱动，则不发生溜车，可顺利地开始移动。用数学式对该情况进行说明，其如下所述。

在制动器ON时，在T_驱动＝0的状态下检测轴承荷载Fxb，路面荷载Wxg通过下述数学式而求出：

Fx＝Wgx＝A·F xb.........(19)

在监视轴承荷载Fxb的同时施加驱动转矩T驱动，在满足下述数学式(20)

Fxb＝Wgx.........(20)

时，由于制动盘上的力平衡，故即使在制动器OFF的情况下也处于车辆不运动的状态。

另外，不限于上述那样的通过上级ECU98的自动控制进行坡道起步时的制动解除的场合，驾驶员本身也可采用作为上述荷载运算处理机构32A的运算结果的路面作用力Wxg和车轮用轴承的荷载值Fxb，通过手动方式进行同样的制动解除。

整理通过本发明的第3实施方式而获得的效果，并在下面列出。

·在车辆停止于坡道上时，即使制动器为OFF状态，车辆仍不向与行进方向相反的方向运动；

·由于即使在坡道上车辆仍不向相反方向行进，故可进行稳定而流畅的行驶。

·由于检测实际上作用于车辆上的荷载，根据已检测的值来控制驱动转矩，故与通过推算而求出必要的转矩的场合相比较，可进行正确的转矩输入。于是，可有效地防止溜车。另外，由于在制动器动作中预先把驱动力设为OFF，在制动解除前可施加最佳的转矩，故不会施加多余的驱动转矩，不会白白地使用能量，还可将驱动部件的发热、消耗抑制在最低限度。

·可仅仅通过从传感器ECU30B的荷载运算处理机构32A而输入的轴承荷载Fxb，进行车辆控制。于是，没有必要有检测发动机的输出转矩的转矩传感器。

·由于采用传感器ECU30B的荷载运算处理机构32A所运算的路面荷载Wgx和轴承荷载Fxb的值，作为车辆控制装置的上级ECU98的制动解除控制机构95针对每个车轮判断平地/坡道，故不必要求车辆的倾斜计。

·此外，在一部分的车轮静止于倾斜路面上的场合，由于可针对每个车轮分别最恰当地解除制动，故可防止车辆运动。

另外，也可在第3实施方式的带有传感器的车轮用轴承装置中，组装第2实施方式的校正模式实施机构36。

此外，在上述各实施方式中，对外方部件1为固定侧部件的场合进行了说明，但是，本发明也可用于内方部件为固定侧部件的车轮用轴承，在该场合，传感单元20设置于位于内方部件的内周的周面上。

还有，在上述各实施方式中，对用于第3代的车轮用轴承100的场合进行了说明，但是，本发明也可用于轴承部分和轮毂为相互独立的部件的第1或第2代的车轮用轴承、内方部件的一部分由等速接头的外圈构成的第4代的车轮用轴承。另外，该带有传感器的车轮用轴承装置也可用于从动轮用的车轮用轴承，此外，也可用于各代的锥辊型的车轮用轴承。

如上所述，参照附图对优选的实施形式与应用形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员在阅读了本申请说明书后，会在显然的范围内容易地想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，应被解释为属于根据权利要求书而确定的发明的范围内。

标号的说明：

标号1表示外方部件；

标号2表示内方部件；

标号3、4表示滚动面；

标号5表示滚动体；

标号20表示传感单元；

标号21表示形变发生部件；

标号21a表示接触固定部；

标号22、22A、22B表示形变检测元件；

标号30表示荷载推算处理单元；

标号30A、30B表示传感器ECU；

标号31表示信号处理机构；

标号32、32A表示荷载运算处理机构；

标号33表示转换器；

标号34表示ECU；

标号35表示荷载值补偿机构；

标号36表示校正模式实施机构；

标号36a表示异常通报部；

标号37表示ON/OFF信息输入机构；

标号38表示驱动转矩信息输入机构；

标号39表示运算结果选择指令机构；

标号96表示转矩传感器；

标号98表示上级ECU(车辆控制装置)；

标号100表示车轮用轴承。

Claims (38)

1.一种带有传感器的车轮用轴承装置，其包括：

车轮用轴承，该车轮用轴承包括：外方部件，在该外方部件的内周形成有多排的滚动面；内方部件，在该内方部件的外周形成有与上述滚动面面对的滚动面；以及多排滚动体，该多排滚动体夹设于两个部件面对的滚动面之间，该车轮用轴承以可旋转的方式将车轮支承于车身上；

一个以上传感器，该传感器检测作用于轴承上的荷载；

信号处理机构，该信号处理机构对上述各传感器的输出信号进行处理并生成信号矢量；

荷载运算处理机构，该荷载运算处理机构根据上述信号矢量对作用于上述车轮上的荷载进行运算，

上述荷载运算处理机构具有下述功能：判断影响上述荷载的运算结果的车辆的规定状况的有无，并进行对应于该有无的两种运算处理。

2.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，通过上述荷载运算处理机构所判断的车辆的规定状况的有无为制动器的ON/OFF。

3.根据权利要求2所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构所判断的制动器的ON/OFF的信息，从荷载运算处理机构的外部输入。

4.根据权利要求2所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构输出与制动器ON/OFF相对应的两种运算处理结果的两者。

5.根据权利要求2所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构对至少向车轮用轴承的前后方向作用的荷载Fx进行运算。

6.根据权利要求5所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构采用作为该运算处理结果的向前后方向作用的荷载Fx判断制动器的ON/OFF。

7.根据权利要求2所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，通过上述荷载运算处理机构而运算出的车轮的荷载为作用于驱动轮上的荷载，在荷载运算处理机构判定制动器为ON时，将车辆所施加的驱动力的信息从车辆侧提供给荷载运算处理机构，根据该信息，荷载运算处理机构对运算处理结果进行补偿。

8.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，用于检测作用于轴承上的荷载的上述传感器检测：上述外方部件和内方部件之间的相对位移。

9.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，用于检测作用于轴承上的荷载的上述传感器检测：上述外方部件和内方部件中的固定侧部件的形变。

10.根据权利要求9所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述信号处理机构根据上述传感器的输出信号计算出平均值和振幅值，并根据这些值生成信号矢量。

11.根据权利要求10所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述传感器为设置于上述外方部件和内方部件中的固定侧部件的外径面上的传感单元，该传感单元包括：形变发生部件，该形变发生部件接触而固定于上述固定侧部件的外径面上；一个以上形变检测元件，该形变检测元件安装于该形变发生部件上，检测该形变发生部件的形变，

上述传感单元以圆周方向上90度的相位差按照四等分地配置于位于轮胎触地面的上下位置和左右位置的上述固定侧部件的外径面的顶面部、底面部、右面部以及左面部上。

12.根据权利要求11所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述传感单元包括：形变发生部件，该形变发生部件具有接触而固定于上述固定侧部件的外径面上的三个以上接触固定部；两个以上形变检测元件，该形变检测元件安装于该形变发生部件上，检测该形变发生部件的形变。

13.根据权利要求12所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述形变检测元件分别设置于上述形变发生部件的相邻的第1和第2接触固定部之间、以及相邻的第2和第3接触固定部之间，相邻的上述接触固定部的间距或相邻的上述形变检测元件的间距设定为滚动体的排列间距的{n+1/2}倍，其中n为整数。

14.根据权利要求13所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述信号处理机构将上述传感单元中的相邻的形变检测元件的输出信号的和用作平均值，生成信号矢量。

15.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，还设置有校正模式实施机构，该校正模式实施机构检查上述荷载运算处理机构产生的运算结果。

16.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构具有下述功能，该功能为：将制动器对轴承的影响以制动器变换系数的方式而算出，根据制动器OFF状态下的运算系数行列求出制动器ON状态下的运算系数行列，运算制动器为ON时的荷载。

17.根据权利要求16所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述校正模式实施机构具有下述功能，该功能为：将已存储的制动器变换系数改写为通过上述运算结果的检查而求出的制动器变换系数。

18.根据权利要求16所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述制动器变换系数的参数为：轮胎半径/制动钳安装位置的半径比(α)、与相对制动钳的X轴的制动钳安装位置的角度(θ)。

19.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述校正模式实施机构在车辆为静止状态使制动器为ON并且施加驱动转矩时，采用已检测出的荷载值进行校正。

20.根据权利要求19所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，在车辆具有从动轮时，上述校正模式实施机构使测定对象的从动轮的制动器为ON，并且从驱动轮施加驱动转矩，由此，求出从动轮的制动器的影响。

21.根据权利要求19所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述校正模式实施机构从装载于车辆侧的上级ECU输入校正所使用的制动信息和驱动转矩信息。

22.根据权利要求21所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述车辆为电动车辆，上述驱动转矩信息是：根据输出给作为电动车辆的驱动源的电动机的驱动电路的指令值而推算的信息；或根据上述电动机的输入电流值而推算的信息。

23.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述校正模式实施机构具有下述功能，该功能通过校正模式的实施检测出传感器动作的异常。

24.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述校正模式实施机构具有下述功能，该功能通过校正模式的实施检测出输出转矩的异常。

25.根据权利要求24所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述校正模式实施机构将下述的差分作为评价值，将该评价值与预定的阈值进行比较，进行异常检测，该差分是指：车辆处于静止状态下将制动器为ON所施加的驱动转矩、与根据上述荷载运算处理机构的运算结果而推算出的输入转矩的差分。

26.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述信号处理机构采用各传感器的一定时间内的输出信号来计算它们的平均值，根据该平均值生成上述信号矢量，荷载运算处理机构根据该信号矢量对作用于车轮上的荷载进行运算。

27.根据权利要求15所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述信号处理机构采用各传感器的一定时间内的输出信号来计算它们的平均值和振幅值，根据这些值生成上述信号矢量，荷载运算处理机构根据该信号矢量对作用于车轮上的荷载进行运算。

28.根据权利要求26所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构通过采用上述信号矢量和规定的荷载推算参数而得到的运算式，对荷载进行运算。

29.根据权利要求1所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构具有：路面作用力运算模式，该路面作用力运算模式对作用于路面上的荷载进行运算并将其输出；轴承作用力运算模式，该轴承作用力运算模式对作用于上述车轮用轴承上的荷载进行运算并将其输出。

30.根据权利要求29所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述荷载运算处理机构输出上述路面作用力运算模式和上述轴承作用力运算模式这两者的运算结果。

31.根据权利要求29所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，相对于上述荷载运算处理机构设置有运算结果选择指令机构，该运算结果选择指令机构具有下述功能，该功能为：对输出上述路面作用力运算模式和上述轴承作用力运算模式的运算结果中的哪个的运算结果进行选择。

32.根据权利要求29所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，相对于上述荷载运算处理机构，作为带有传感器的车轮用轴承装置的外部的车辆侧的上级ECU具有下述功能：对输出上述路面作用力运算模式和上述轴承作用力运算模式的运算结果中的哪个的运算结果进行选择。

33.根据权利要求29所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，上述路面作用力运算模式中的运算是根据下述处理而进行的运算，该处理为对上述轴承作用力运算模式的运算结果的制动力的影响所致的变化量进行补偿。

34.根据权利要求33所述的带有传感器的车轮用轴承装置，其中，用于上述补偿的处理的经过补偿的荷载变换系数是通过下述方式运算出来的系数，即，根据制动器为OFF状态下所运算出的荷载变换系数，采用已存储的轮胎半径/制动钳安装位置的半径比(α)、相对制动钳X轴的制动钳安装位置的角度(θ)而运算出来的系数。

35.一种车辆控制装置，其采用权利要求29所述的从带有传感器的车轮用轴承装置发来的传感器输出，进行车辆控制，其中，该车辆控制装置具有制动解除控制机构，该制动解除控制机构在车辆于制动器ON状态下停止时，在没有施加驱动力的状态，获得路面荷载(Wgx)，该路面荷载(Wgx)为带有传感器的车轮用轴承装置的上述荷载运算处理机构在上述路面作用力运算模式下演算输出而得到，然后，在制动器ON状态，监视上述荷载运算处理机构于上述轴承作用力运算模式和上述路面作用力运算模式中所运算输出的轴承荷载(Fxb)，与此同时控制驱动力，在适当的条件下解除制动。

36.根据权利要求35所述的车辆控制装置，其中，上述制动解除控制机构具有下述的功能：在制动器ON状态的车辆静止的状态，评价根据上述带有传感器的车轮用轴承装置而获得的路面荷载(Wgx)和上述轴承荷载(Fxb)的值，在两个荷载的差超过预定的阈值的场合，判定为处于车轮处于静止在斜面上的状态。

37.根据权利要求35所述的车辆控制装置，其中，上述制动解除控制机构将下述场合作为解除上述制动的适合的条件，该场合指：在制动器ON状态下的车辆静止的状态，根据上述带有传感器的车轮用轴承装置而获得的上述轴承荷载(Fxb)的值，基本等于在没有施加驱动力的状态下从上述带有传感器的车轮用轴承装置获得的路面荷载(Wgx)。

38.根据权利要求35所述的车辆控制装置，其中，上述制动解除控制机构在下述的时间段实行该控制，该时间段指：从驾驶员解除制动以欲移到行驶状态开始到实际上解除制动为止的时间。

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