JP2008122171A - 状態量測定装置付転がり軸受ユニットのセンサの交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ６ａ、６ｂの交換に伴い、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差と、外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重との間に成立する所定の関係が変化した場合でも、上記交換後に上記位相差に基づいて上記アキシアル荷重を正確に測定できる、上記両センサ６ａ、６ｂの交換方法を実現する。
【解決手段】上記両センサ６ａ、６ｂの交換後、使用を再開する前に、上記所定の関係を調べ直す。そして、演算器のメモリ中に記憶されている上記所定の関係を、この調べ直した所定の関係に補正する。これにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受ユニットと、この転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重等の状態量を測定する為の状態量測定装置とから成る、状態量測定装置付転がり軸受ユニットを対象として実施する、この状態量測定装置を構成するセンサの交換方法に関する。

例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えば非特許文献１に記載されている様な、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、更には、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム（ＥＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等を表す信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。

この様な事情に鑑みて、特許文献１には、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットである転がり軸受ユニットを構成する１対の列の玉の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関する発明（特許請求の範囲の請求項３に記載した発明の実施対象となる構造）が記載されている。この様な特許文献１に記載された状態量測定装置付転がり軸受ユニットは、上記両列の玉の公転速度を、これら各玉を保持した１対の保持器の回転速度として求め、これら両列の玉の公転速度に基づいて、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を算出する。この様な状態量測定装置付転がり軸受ユニットの場合、上記各玉の転動面と上記両保持器のポケットの内面との間に不可避的に存在する隙間に起因して、上記両列の玉の公転速度と上記両保持器の回転速度との間に、微妙なずれが生じる場合がある。この為、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重の測定精度を高める為には、改良の余地がある。

これに対し、上述の様な不可避的なずれに基づく測定精度の悪化を防止できる構造として、特許文献２には、荷重の作用方向に配置された１対のセンサの出力信号の位相差に基づき、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明（特許請求の範囲の請求項２に記載した発明の実施対象となる構造）が記載されている。図２〜４は、この特許文献２に記載された構造ではないが、この特許文献２に記載された構造と同じ荷重の測定原理を採用している、状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関する先発明の構造の第１例を示している。この先発明の構造の第１例は、使用時にも回転しない静止側軌道輪である外輪１の内径側に、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、回転側軌道輪であるハブ２を、複数個の転動体３、３を介して、回転自在に支持している。これら各転動体３、３には、互いに逆向きの（図示の場合には背面組み合わせ型の）接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記転動体３として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。

又、上記ハブ２の内端部｛軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図１、２、５、７の右側。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる、図１、２、５、７の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。｝には、円筒状のエンコーダ４を、上記ハブ２と同心に支持固定している。又、上記外輪１の内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー５（センサカバー）の内側に、１対のセンサ６ａ、６ｂを保持すると共に、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部を、上記エンコーダ４の被検出面である外周面に近接対向させている。

このうちのエンコーダ４は、磁性金属板製である。被検出面である、このエンコーダ４の外周面の先半部（軸方向内半部）には、透孔７、７と柱部８、８とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔７、７と各柱部８、８との境界は、上記被検出面の軸方向（幅方向）に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、上記被検出面の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記各透孔７、７と上記各柱部８、８とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した「へ」字形（又は「く」字形）となっている。そして、上記境界の傾斜方向が互いに異なる、上記被検出面の軸方向外半部と軸方向内半部とのうち、軸方向外半部を第一の特性変化部９とし、軸方向内半部を第二の特性変化部１０としている。尚、これら両特性変化部９、１０を構成する各透孔は、図示の様に互いに連続した状態で形成しても良いし、互いに独立した状態で形成しても良い。又、検出精度は劣るが、上記両特性変化部９、１０のうちの何れか一方の特性変化部の境界のみを軸方向に対し傾斜させ、他方の特性変化部の境界を軸方向と平行にする事もできる。

又、上記カバー５は、ステンレス鋼板等の金属板により全体を有底円筒状に形成しており、上記外輪１の内端部に嵌合固定している。この様なカバー５は、その外端部をこの外輪１の内端部に締り嵌めで嵌合固定（図示の例では、内嵌固定）した円筒部１１と、この円筒部１１の内端開口を塞ぐ底板部１２とを備える。

又、上記１対のセンサ６ａ、６ｂは、上記カバー５を構成する円筒部１１の内周面の下端部に保持している。これら両センサ６ａ、６ｂはそれぞれ、永久磁石と、検出部を構成する、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子とから成る。そして、これら両センサ６ａ、６ｂのうち、一方のセンサ６ａの検出部を上記第一特性変化部９に、他方のセンサ６ｂの検出部を上記第二特性変化部１０に、それぞれ近接対向させている。これら両センサ６ａ、６ｂの検出部が上記両特性変化部９、１０に対向する位置は、上記エンコーダ４の円周方向に関して同じ位置（図示の例では、下端部）としている。又、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記各透孔７、７及び柱部８、８の軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分（境界の傾斜方向が変化する部分）が、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の設置位置を規制している。

上述の様に構成する状態量測定装置付転がり軸受ユニットの場合、外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用（これら外輪１とハブ２とがアキシアル方向に相対変位）すると、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない、中立状態では、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図４の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。

これに対して、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図４の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図４の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図４の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、図４の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。

上述の様に、先発明の構造の第１例の場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、上記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の作用方向（これら外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位の方向）に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重（相対変位）により上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重（相対変位）が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。尚、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相差に基づいて上記アキシアル方向の相対変位及び荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器のメモリ中に、予め理論計算や実験により調べておいた、上記位相差と上記アキシアル方向の相対変位及び荷重との関係を、関係式やマップの型式で記憶させておく。

尚、上述した先発明の構造の第１例の場合には、それぞれの検出部を第一、第二の特性変化部９、１０に対向させた１対のセンサ６ａ、６ｂから成るセンサ組を１組だけ設けている。これに対し、図示は省略するが、特願２００６−１４３０９７、特願２００６−２１４１９７には、それぞれが１対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多方向の変位或は外力を求められる構造が開示されている。

次に、図５〜６は、状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関する、先発明の構造の第２例を示している。この先発明の構造の第２例の場合、ハブ２の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製で円筒状のエンコーダ４ａの先半部に、スリット状の透孔７ａ、７ａと柱部８ａ、８ａとを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔７ａ、７ａと各柱部８ａ、８ａとの境界はそれぞれ、上記エンコーダ４ａの軸方向に対し同方向に同じ角度だけ傾斜した、直線状である。又、外輪１の内端部にカバー５（センサカバー）を介して支持した１対のセンサ６ａ、６ｂを、このカバー５を構成する円筒部１１の内周面の上下両端部に１つずつ保持している。そして、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部を、被検出面である、上記エンコーダ４ａの先半部外周面の上下２個所位置に近接対向させている。

自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるアキシアル荷重は、このハブ２に結合固定した車輪を構成するタイヤの外周面と路面との接地面から入力される。この接地面は、上記外輪１及び上記ハブ２の回転中心よりも径方向外方に存在する為、上記アキシアル荷重はこれら外輪１とハブ２との間に、純アキシアル荷重としてではなく、これら外輪１及びハブ２の中心軸と上記接地面の中心とを含む（鉛直方向の）仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。この様なモーメントが上記外輪１と上記ハブ２との間に加わると、このハブ２の中心軸がこの外輪１の中心軸に対して傾く。これに伴い、上記エンコーダ４ａの上端部が軸方向に関して何れかの方向に、同じく下端部がこれと逆方向に、それぞれ変位する。この結果、上記エンコーダ４ａの外周面の上下両端部にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、それぞれ中立位置に対して、逆方向にずれる。従って、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相のずれの向き及び大きさに基づいて、上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。

次に、図７〜８は、状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関する、先発明の構造の第３例を示している。この先発明の構造の第３例の場合、ハブ２の内端部に外嵌固定した、磁性金属板製で円筒状のエンコーダ４ｂの先半部に、透孔７ｂ、７ｂと柱部８ｂ、８ｂとを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔７ｂ、７ｂはそれぞれ、径方向から見た形状を台形として、それぞれの円周方向に関する幅寸法を、軸方向に関して漸次変化させている。又、外輪１の内端部にカバー５（センサカバー）を介して支持した１個のセンサ６ａを、このカバー５を構成する円筒部１１の内周面の下端部に保持している。そして、この１個のセンサ６ａの検出部を、被検出面である、上記エンコーダ４ｂの先半部外周面の下端部に近接対向させている。この様に構成する先発明の構造の第３例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記外輪１とハブ２とが軸方向に相対変位すると、上記センサ６ａの出力信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。従って、このデューティ比に基づいて、上記相対変位の向き及び大きさ、更には上記アキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。

尚、上述した各先発明の構造の場合には、エンコーダを磁性金属板製とすると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部を透孔とし、第二特性部を柱部とする構成を採用している。これに対し、エンコーダを永久磁石製とすると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部をＮ極に着磁した部分とし、第二特性部をＳ極に着磁した部分とする構成を採用する事もできる。この様な構成を採用する場合、センサ側に永久磁石を組み込む必要はない。又、上述した各先発明の構造の場合には、エンコーダの被検出面を円筒面とし、この被検出面にセンサの検出部を径方向に対向させる構成を採用している。これに対し、エンコーダの被検出面を円輪面とし、この被検出面にセンサの検出部を軸方向に対向させる構成を採用すれば、外輪とハブとの径方向の相対変位量、並びに、これら外輪とハブとの間に作用するラジアル荷重を求める事ができる。

以上に述べた様に、上記各状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関しては、外輪１とハブ２との間の状態量｛これら外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重、又は、これら外輪１とハブ２との間のアキシアル方向の相対変位｝と、センサ６ａ（６ｂ）の出力信号に関する情報｛１対のセンサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比（位相差／１周期）、又は、１個のセンサ６ａの出力信号のデューティ比｝との間に、所定の関係が成立する。そこで、今、この所定の関係として、図９に実線αで示す様な関係が成立していると仮定する。尚、この所定の関係に関する、ゲイン特性（上記実線αの各点に於ける勾配）及び零点｛上記アキシアル荷重（相対変位）＝０の時の上記位相差比（デューティ比）の値｝は、上記エンコーダ４（４ａ、４ｂ）の被検出面の特性（特性境界の変化パターン）、上記センサ６ａ（６ｂ）の検出部の特性（出力特性）、これら被検出面と検出部との互いの位置関係、転がり軸受ユニットの剛性（主として転動体３、３に付与されている予圧）等の、複数の要因によって具体的に決まるものである。何れにしても、今、上記各状態量測定装置付転がり軸受ユニットを構成する演算器のメモリ中には、上記実線αで示される関係が記憶されていると仮定する。

一方、例えば車両のメンテナンス時に、上記各状態量測定装置付転がり軸受ユニットを構成するセンサ６ａ（６ｂ）の交換を行なう場合には、先ず、車両からこれら各状態量測定装置付転がり軸受ユニット（車両の一部に別個に取り付けられた上記演算器以外の部分）を取り外す。次いで、上記外輪１の内端部から、上記センサ６ａ（６ｂ）を保持したカバー５を引き抜いて外した後、この外輪１の内端部に、新しいセンサ６ａ（６ｂ）を保持したカバー５を組み付ける。ところが、この様にセンサ６ａ（６ｂ）を交換すると、上記新しいセンサ６ａ（６ｂ）を保持したカバー５（センサカバーユニット）の製造誤差や、このカバー５の上記外輪１に対する組付け誤差に起因して、上記センサ６ａ（６ｂ）の検出部と上記エンコーダ４（４ａ、４ｂ）の被検出面との互いの位置関係が、上記交換の前後で多少なりともずれる｛仮に上記組付け誤差を無くせたとしても、上記製造誤差（公差）の範囲内で必ずずれる｝。この結果、この位置関係のずれに見合った分だけ、例えば図９の実線α→破線βで示す様に、上記所定の関係が変化する。

尚、この際の所定の関係の変化に関しては、上記実線αと上記破線βとを見比べれば分かる様に、上記ゲイン特性の変化は殆どなく（無視できる程小さく）、上記零点の変化が支配的となる。この理由は、次の通りである。即ち、上記ゲイン特性の変化は、上記交換の前後で上記位置関係が円周方向にずれる事によって生じるのに対し、上記零点の変化は、上記交換の前後で上記位置関係が軸方向にずれる事によって生じる。但し、上記ゲイン特性の変化率は、外輪１とハブ２との中心軸同士の傾斜に基づいて僅かだけ生じるもので、極く小さいのに対し、上記零点の変化率はかなり大きい。この為、上記交換の前後で上記位置関係がずれる事によって生じる、上記所定の関係の変化に関しては、上記ゲイン特性の変化は殆どなく（無視できる程小さく）、上記零点の変化が支配的となる。何れにしても、上記交換の前後で、上記所定の関係が変化する（上記実線α→上記破線βになる）為、この交換前から上記メモリ中に記憶されている関係（上記実線αで示される関係）を、この交換後にそのまま利用すると、上記状態量を正確に測定できなくなる。従って、この様な事態を回避できる様にする事が望まれる。

特開２００５−３１０６３号公報 特開２００６−１１３０１７号公報 青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ／クルマの最新メカがわかる本」、ｐ．１３８−１３９、ｐ．１４６−１４９、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日

本発明は、上述の様な事情に鑑み、センサの交換に伴って、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間の状態量と、当該センサの出力信号に関する情報との間に成立する所定の関係が変化した場合でも、上記交換後に上記情報に基づいて上記状態量を正確に測定できる、センサの交換方法を実現すべく発明したものである。

本発明のうち、特許請求の範囲の請求項１に記載したセンサの交換方法の対象となる、状態量測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、使用時にも回転しない静止側軌道輪と、使用時に回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面にそれぞれ２列ずつ形成された静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、１対の列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられた転動体とを備える。
又、上記状態量測定装置は、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間の相対変位と、これら両軌道輪同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を測定するもので、センサ装置と、演算器とを備える。
このうちのセンサ装置は、使用時にも回転しない部分に支持されると共に、１乃至複数個のセンサを備える。
又、上記演算器は、上記状態量と上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報との間に成立する所定の関係（関係式又はマップ）を、そのメモリ中に記憶させており、且つ、使用時に、この所定の関係を利用して、上記情報に基づき上記状態量を算出する機能を有する。
そして、この様な状態量測定装置付転がり軸受ユニットを対象とする、前記請求項１に記載したセンサの交換方法は、上記状態量測定装置付転がり軸受ユニットの使用を中止して、上記センサを交換した後、この状態量測定装置付転がり軸受ユニットの使用を再開する前に、上記所定の関係を調べ直す。そして、上記演算器のメモリ中に記憶されている上記所定の関係を、この調べ直した所定の関係に補正する。

上述の請求項１に記載した発明を実施する場合には、対象となる状態量測定装置付転がり軸受ユニットとして、例えば特許請求の範囲の請求項２〜３に記載した構造を採用する事ができる。
このうちの請求項２に記載した構造の場合、上記状態量測定装置は、エンコーダを備える。このエンコーダは、回転側軌道輪の一部に直接又は他の部材を介して支持固定されると共に、上記回転側軌道輪と同心の被検出面を有し、且つ、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、この被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相若しくはピッチを、この被検出面の幅方向の少なくとも一部でこの幅方向に関して連続的に変化させている。
又、上記センサ装置は、１乃至複数個のセンサの検出部を上記被検出面に対向させると共に、このうちの少なくとも１個のセンサの検出部を、上記被検出面のうちで、上記特性変化の位相若しくはピッチが幅方向に関して連続的に変化する部分に対向させており、且つ、上記１乃至複数個のセンサはそれぞれ、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、測定すべき状態量と上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報との間に成立する所定の関係を、そのメモリ中に記憶させており、且つ、使用時に、この所定の関係を利用して、上記情報に基づき上記状態量を算出する機能を有する。

これに対し、上記請求項３に記載した構造の場合、上記センサ装置は、１乃至複数個のセンサとして、各列の転動体の公転速度を検出する為の１対の公転速度検出用センサを備える。
又、上記演算器は、測定すべき状態量と上記１対の公転速度検出用センサの出力信号に関する情報との間に成立する所定の関係を、そのメモリ中に記憶させており、且つ、使用時に、この所定の関係を利用して、上記情報に基づき上記状態量を算出する機能を有する。

又、上述の請求項１〜３に記載した発明を実施する場合には、例えば、特許請求の範囲の請求項４に記載した様に、上記静止側軌道輪に対して上記回転側軌道輪を回転させながら、上記所定の関係を調べ直す。
又、上述の請求項１〜４に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、特許請求の範囲の請求項５に記載した様に、対象となる転がり軸受ユニットを、自動車の車輪支持用のハブユニットとする。即ち、使用状態で、静止側軌道輪を自動車の懸架装置に支持し、回転側軌道輪であるハブに車輪を結合固定する、車輪支持用の転がり軸受ユニットを対象とする。

上述した様に本発明の状態量測定装置付転がり軸受ユニットのセンサの交換方法は、センサの交換に伴って、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間の状態量と、当該センサの出力信号に関する情報との間に成立する所定の関係が変化した場合でも、上記交換後に、演算器のメモリ中に記憶されている所定の関係を、上記変化後の所定の関係に補正する。この為、上記交換後に、上記情報に基づいて上記状態量を正確に測定できる。

図１は、特許請求の範囲の請求項１、２、４、５に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、前述の図２〜４に示した状態量測定装置付転がり軸受ユニットを対象として行なう、１対のセンサ６ａ、６ｂの交換方法にある。この状態量測定装置付転がり軸受ユニットの構造及び作用に就いては、前述した通りであるから、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。尚、本例では、上記両センサ６ａ、６ｂの交換を行なう前の状態で、外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重と、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比との間に成立する所定の関係として、図９の実線αで示される関係が成立しており、且つ、この実線αで示される関係が、図示しない演算器のメモリ中に記憶されている事を前提として、以下の説明を行なう。

本例の場合も、前述した従来技術の場合と同様、例えば車両のメンテナンス時に、上記状態量測定装置付転がり軸受ユニットを構成する１対のセンサ６ａ、６ｂの交換を行なう場合には、先ず、車両からこの状態量測定装置付転がり軸受ユニット（車両の一部に別個に取り付けられた上記演算器以外の部分）を取り外す。次いで、外輪１の内端部から、上記両センサ６ａ、６ｂを保持したカバー５を引き抜いて外した後、この外輪１の内端部に、新しいセンサ６ａ、６ｂを保持したカバー５を組み付ける。この様にしてセンサ６ａ、６ｂを交換すると、前述した様に、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部とエンコーダ４の被検出面との互いの位置関係が、上記交換の前後で多少なりともずれる。この結果、この位置関係のずれに見合った分だけ、例えば図９の実線α→破線βに示す様に、上記所定の関係が変化する。そこで、本例の場合には、上述の様に両センサ６ａ、６ｂを交換した後、上記状態量測定装置付転がり軸受ユニットを車両に組み付け直す前に、上記変化後の所定の関係を調べる。但し、ここで調べるのは、この変化後の所定の関係に関する零点及びゲイン特性のうち、零点のみとする。この理由は、前述した様に、上記位置関係のずれに伴う上記所定の関係の変化に関しては、上記ゲイン特性の変化は殆どなく（無視できる程小さく）、上記零点の変化が支配的となる為である。即ち、上記変化後の零点さえ分かれば、上記変化後の所定の関係を精度良く把握できる為である。

本例の場合、上記変化後の零点を調べる為に、図１に示す様な試験装置を使用する。この試験装置は、支持台１３と、回転駆動装置１４と、荷重計１５と、カップリング１６と、試験用演算装置１７とを備える。この様な試験装置を使用して、上記変化後の零点を調べる場合には、図１に示す様に、上記支持台１３により上記外輪１を支持固定した状態で、この外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重を作用させる事なく、上記回転駆動装置１４により、上記カップリング１６を介して上記ハブ２を回転駆動する。そして、この状態で、上記荷重計１５により測定した、上記外輪１と上記ハブ２との間に作用しているアキシアル荷重を表す信号と、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号とを、それぞれ上記試験用演算装置１７に入力する。そして、この試験用演算装置１７により、上記荷重計１５から送られてくる信号に基づいて、上記アキシアル荷重が作用していない事を確認しながら、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比、即ち、上記変化後の零点を測定する。

この様にして変化後の零点を測定したならば、次いで、車両に上記状態量測定装置付転がり軸受ユニットを組み付け直すと共に、上記変化後の零点を、前記演算器のメモリ中に読み込ませて、このメモリ中に記憶させてある所定の関係（上記実線αで示される関係）を補正する。具体的には、この所定の関係の零点を、上記変更後の零点に変更する（図９で、上記実線αの零点がこの変更後の零点になる様に、この実線αを平行移動させる）補正を行なう。この結果、この補正後の所定の関係が、上記交換後の所定の関係（上記破線βで示される関係）と実質的に等しくなる。従って、本例の場合、その後の車両の運転時に、上記補正後の所定の関係を利用して、上記アキシアル荷重を精度良く測定できる。

尚、上述した実施の形態では、変化後の零点を測定する際に、ハブを回転駆動装置により回転させたが、この測定作業をより簡単に行なう為に、上記ハブを手回しで回転させる事もできる。又、この測定作業は、状態量測定装置付転がり軸受ユニットを車両に組み付け直した状態で行なう事もできる。この場合に、上記ハブは、車輪を支持固定しない状態で回転させても良いし、或は車輪を支持固定した状態で回転させても良い。更に、この場合、上記変化後の零点は、上述した実施の形態の場合と同様、試験装置を構成する試験用演算装置を使用して測定しても良いし、或は上記状態量測定装置を構成する演算器を使用して測定しても良い。又、上記変化後の零点を上記試験用演算装置を使用して測定する場合に、この測定した零点は、上記演算器に対して、有線で読み込ませても良いし、或は軸受ユニットの一部に貼り付けたバーコード、ＱＲコード、ＩＣタグ（無線ＩＣ）等を利用して読み込ませても良い。

又、上述した実施の形態では、前述の図２〜４に示した先発明の構造の第１例を対象として、本発明を実施した。但し、本発明は、これに限らず、前述した他の先発明の構造（請求項２の対象構造）や、前述の特許文献１に記載された構造（請求項３の対象構造）等、特許請求の範囲に記載した要件を満たす各種の状態量測定装置付転がり軸受ユニットを対象として実施する事ができる。

本発明の対象となる状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関する、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間の状態量（相対変位、外力）と、センサの出力信号に関する情報（位相差比、デューティ比、各列の転動体の公転速度）との間に成立する所定の関係を変化させる要因には、以上に述べた要因、即ち、センサ交換に伴って、このセンサの検出部とエンコーダの被検出面との互いの位置関係がずれると言った要因（第一の要因）の他にも、センサ交換の前後で、このセンサの出力特性が異なると言った要因（第二の要因）や、転がり軸受ユニットを構成する複数個の転動体に付与した予圧が低下すると言った要因（第三の要因）がある。但し、このうちの第二の要因に関しては、交換後の新しいセンサとして、交換前の古いセンサと出力特性が同じものを使用する（この為に、事前に上記新しいセンサの出力特性を検査する）事により、上記第二の要因によって上記所定の関係が変化する事を防止できる。又、上記第三の要因に関しては、例えば特願２００６−６５６７５に開示された方法により、車両の運転時に上記予圧を測定しながら、上記第三の要因によって変化した上記所定の関係を補正できる。これらの理由から、上述した実施の形態では、上記第一の要因のみを考慮して（上記第二、第三の要因を無視して）、上記所定の関係の補正を行なう例を示した。

但し、本発明を実施する場合には、上記第一の要因と共に上記第二、第三の各要因によって変化した、上記所定の関係を補正する事もできる。但し、上記第一の要因と異なり、上記第二、第三の各要因は、上記所定の関係の零点だけでなく、ゲイン特性をも比較的大きく変化させる。この為、センサ交換後に上記所定の関係を補正する場合には、事前にこの所定の関係の零点だけでなく、ゲイン特性をも調べ直しておく必要がある。

本発明の実施の形態の１例を示す、演算器のメモリ中に記憶させてある所定の関係の補正を行なう状況を示す図。 状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関する先発明の構造の第１例を示す断面図。 この第１例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。 状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関する先発明の構造の第２例を示す断面図。 この第２例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関する先発明の構造の第３例を示す断面図。 この第３例に組み込むエンコーダの一部を径方向から見た図。 外輪とハブとの間の状態量（アキシアル荷重又は相対変位）と、センサの出力信号に関する情報（位相差比又はデューティ比）との関係を示す線図。

符号の説明

１ 外輪
２ ハブ
３ 転動体
４、４ａ、４ｂ エンコーダ
５ カバー
６ａ、６ｂ センサ
７、７ａ、７ｂ 透孔
８、８ａ、８ｂ 柱部
９ 第一の特性変化部
１０ 第二の特性変化部
１１ 円筒部
１２ 底板部
１３ 支持台
１４ 回転駆動装置
１５ 荷重計
１６ カップリング
１７ 試験用演算装置

Claims (5)

1. 転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
   このうちの転がり軸受ユニットは、使用時にも回転しない静止側軌道輪と、使用時に回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面にそれぞれ２列ずつ形成された静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、１対の列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
   上記状態量測定装置は、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間の相対変位と、これら両軌道輪同士の間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を測定するもので、センサ装置と、演算器とを備え、
   このうちのセンサ装置は、使用時にも回転しない部分に支持されると共に、１乃至複数個のセンサを備えたものであり、
   上記演算器は、上記状態量と上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報との間に成立する所定の関係を、そのメモリ中に記憶させており、且つ、使用時に、この所定の関係を利用して、上記情報に基づき上記状態量を算出する機能を有するものである、
   状態量測定装置付転がり軸受ユニットを対象とする、上記センサの交換方法であって、
   上記状態量測定装置付転がり軸受ユニットの使用を中止して、上記センサを交換した後、この状態量測定装置付転がり軸受ユニットの使用を再開する前に、上記所定の関係を調べ直し、上記演算器のメモリ中に記憶されている上記所定の関係を、この調べ直した所定の関係に補正する事を特徴とする状態量測定装置付転がり軸受ユニットのセンサの交換方法。
2. 対象となる状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関して、
   状態量測定装置は、エンコーダを備え、このエンコーダは、回転側軌道輪の一部に直接又は他の部材を介して支持固定されると共に、上記回転側軌道輪と同心の被検出面を有し、且つ、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、この被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相若しくはピッチを、この被検出面の幅方向の少なくとも一部でこの幅方向に関して連続的に変化させており、
   センサ装置は、１乃至複数個のセンサの検出部を上記被検出面に対向させると共に、このうちの少なくとも１個のセンサの検出部を、上記被検出面のうちで、上記特性変化の位相若しくはピッチが幅方向に関して連続的に変化する部分に対向させており、且つ、上記１乃至複数個のセンサはそれぞれ、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
   演算器は、測定すべき状態量と上記１乃至複数個のセンサの出力信号に関する情報との間に成立する所定の関係を、そのメモリ中に記憶させており、且つ、使用時に、この所定の関係を利用して、上記情報に基づき上記状態量を算出する機能を有する、
   請求項１に記載した状態量測定装置付転がり軸受ユニットのセンサの交換方法。
3. 対象となる状態量測定装置付転がり軸受ユニットに関し、
   センサ装置は、１乃至複数個のセンサとして、各列の転動体の公転速度を検出する為の１対の公転速度検出用センサを備えており、
   演算器は、測定すべき状態量と上記１対の公転速度検出用センサの出力信号に関する情報との間に成立する所定の関係を、そのメモリ中に記憶させており、且つ、使用時に、この所定の関係を利用して、上記情報に基づき上記状態量を算出する機能を有する、
   請求項１に記載した状態量測定装置付転がり軸受ユニットのセンサの交換方法。
4. 静止側軌道輪に対して回転側軌道輪を回転させながら、所定の関係を調べ直す、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した状態量測定装置付転がり軸受ユニットのセンサの交換方法。
5. 転がり軸受ユニットが自動車の車輪支持用のハブユニットであり、使用状態で静止側軌道輪が自動車の懸架装置に支持され、回転側軌道輪であるハブに車輪が結合固定される、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した状態量測定装置付転がり軸受ユニットのセンサの交換方法。

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