센서가 장착된 베어링

센서가 장착된 베어링{SENSOR-EQUIPPED WHEEL BEARING}

본 출원은, 2010년 5월 24일자 일본특허출원 2010―118248, 2010년 6월 2일자 일본특허출원 2010―126668, 2010년 6월 4일자 일본특허출원 2010―128657, 및 2010년 6월 4일자 일본특허출원 2010―128658의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.

본 발명은, 차륜의 베어링부에 걸리는 하중을 검출하는 하중 센서를 내장한 센서가 장착된 베어링에 관한 것이다.

자동차의 각 차륜에 걸리는 하중을 검출하는 기술로서, 도 42와 같이 차륜용 베어링의 고정륜인 외륜(90)에 변형 게이지(91)를 장착하고, 변형을 검출함으로써 하중을 검출하는 센서가 장착된 베어링이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 또한, 차륜에 설치한 복수의 변형 센서의 출력 신호로부터, 차륜에 걸리는 하중을 추정하는 연산 방법도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2).

특허 문헌1, 특허 문헌 2에 개시된 기술과 같이, 변형 센서를 사용하여 차륜에 걸리는 하중을 계측하는 경우, 환경 온도에 의한 센서의 드리프트(drift)나, 센서 유닛의 장착에 따른 변형에 의한 초기 드리프트가 문제로 된다.

이 센서 유닛의 장착에 따른 변형에 의한 드리프트는, 변형 센서를 설치한 상태로 오프셋 조정하고, 그 위치로부터의 변화분을 신호 출력으로서 환산함으로써 해소하여, 변형 신호를 정확하게 검출할 수 있다.

상기한 센서 출력 신호의 오프셋 기능을 갖도록 한 하중 추정 수단으로서, 예를 들면, 도 43 내지 도 45에 블록도로 나타낸 구성의 것을 생각할 수 있다. 이 예에서의 센서 유닛(110)은, 차륜용 베어링의 고정륜인 외륜에 장착한 변형 발생 부재와 이 변형 발생 부재에 고정되는 변형 센서로 구성된다.

도 43의 하중 추정 수단은, 증폭 회로(101), 오프셋 조정 회로(102), 기억 수단(103), 각종 보정 회로(104), 신호 출력 회로(106), 및 컨트롤 회로(107)를 가진다. 컨트롤 회로(107)는, 상기 오프셋 조정 회로(102), 기억 수단(103), 보정 회로(104), 신호 출력 회로(106) 등의 제어를 행하고, 또한 오프셋 조정 등의 전처리(前處理)가 행해진 센서 출력 신호를 12~16 비트 정도의 분해능(分解能)을 가지는 AD 변환기(108)(도 45)에 의해 디지털화하고, 이 디지털화된 센서 출력 신호에 기초하여, 그 하중 연산 기능에 의해 차륜용 베어링에 걸리는 하중을 연산하여 추정한다. 오프셋 조정 회로(102)는, 센서 유닛(110)의 초기 오프셋이나 차륜용 베어링에 대한 고정에 의한 오프셋을, 정규의 값으로 조정하는 것이며, 컨트롤 회로(107)에 의한 조정, 또는 외부로부터의 지령에 의한 조정이 가능하게 되어 있다.

도 44에는, 센서 유닛(110), 증폭 회로(101), 및 오프셋 조정 회로(102)의 구체적인 접속 구성예를 나타낸다. 오프셋 조정 회로(102)는, 오피앰프 OP, 저항 R3, R4, 가변 저항기 VR1, VR2 등으로 이루어지는 가산기로 구성된다. 이 경우, 센서가 장착된 베어링의 조립 완료 후에 센서 출력이 규정값(제로점 전압)으로 되도록, 가변 저항기 VRI, VR2의 저항값이 조정되어 고정된다.

그러나, 도 43에 나타낸 하중 추정 수단의 회로 구성으로 해도, 센서 유닛(110)의 장착에 따른 변형의 정도나, 센서 소자 Rg(도 44) 자체의 특성 변형을 커버하기 위해서는, 회로에 큰 오프셋의 조정 폭을 갖게 할 필요가 있고, 그 조정 공정도 필요하므로, 제조 비용이 증가하게 된다. 또한, 장기 운전 중에 큰 오프셋의 변동이 발생한 경우, 그 크기에 따라서는 후단의 증폭 회로(101)가 포화되어, 하중의 검출이 곤란하게 된다.

또한, 도 45와 같이, 베어링의 외륜(120)에 탑재하는 변형 센서(111)의 수가 증가한 경우, 상기한 증폭 회로(101) 및 오프셋 조정 회로(102)를 포함하는 전처리 회로도 소자의 수와 동일하게 증가하므로, 회로 기판의 사이즈가 커지고, 베어링 외륜(120) 상에 탑재하는 것이 어려워진다. 그러므로, 전처리 회로를 베어링과는 이격(離隔)된 장소에 설치하고, 센서 출력 신호를 인출하는 방법을 취하게 되지만, 이 경우, 케이블의 개수가 증가하여, 언더보디(underbody) 부품으로부터 보디측까지 굵은 배선을 설치하게 되어, 작업성·신뢰성의 저하를 일으킨다. 또한, 미약한 센서 출력 신호를 긴 배선으로 인출하므로, 노이즈의 영향도 커지는 문제도 있다.

그래서, 도 45에 나타낸 AD 변환기(108)를 도 46이나 도 47과 같이 베어링의 외륜(120) 상에 배치하고, 배선 수를 저감시키는 구성을 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, 센서 유닛(110)마다 AD 변환기(108)를 설치할 필요가 있어, 비용이 상승하게 된다. 도 46이나 도 47에서는, 1개의 AD 변환기(108)를 2개의 센서 유닛(110)으로 공용하거나, 1개의 AD 변환기(108)를 4개의 센서 유닛(110)으로 공용하는 예를 나타내고 있지만, AD 변환기(108)를 구체적으로 어떻게 고정시킬 것인지가 새로운 문제로 된다. 예를 들면, 외륜(120)의 원통부 외주면에 AD 변환기(108)를 설치하는 경우, 외륜(120)의 외경면(外徑面)에 센서 유닛 장착용의 것과 동일한 받침대(pedestal)를 설치할 필요가 있지만, 이것으로는 외륜(120)의 원통부가 상하 좌우로 비대칭으로 되므로 센서 유닛(110)의 구성 요소로 되는 복수의 변형 센서의 센서 출력 신호가 복합해지게 된다. 외륜(120)의 외주에 센서 유닛(110)을 덮는 보호 커버를 설치하는 구성예의 경우에는, 그 보호 커버에 상기 AD 변환기(108)를 고정시키는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 보호 커버의 장착 시에 회로의 배선을 행하지 않으면 안되므로, 베어링의 조립성이 악화된다.

이와 같이, 센서 출력 신호를 처리하는 연산 처리 회로에 상기한 AD 변환기 등을 부가하는 경우에는, 그 연산 처리 회로를 어떻게 설치할 것인지가 새로운 문제로 대두된다. 즉, 제1 문제점으로서, 상기한 바와 같이 연산 처리 회로를 베어링 외륜에 직접 장착하는 경우, 외륜의 원통부 외주면에 연산 처리 회로 장착용의 받침대를 설치할 필요가 있지만, 이것으로는 하중에 대한 센서 출력 신호가 베어링에 대하여 선대칭으로 되지 않으므로, 하중을 정확하게 검출할 수 없다. 또한, 제2 문제점으로서, 연산 처리 회로가 베어링 외륜에 직접 접촉함으로써 외륜의 열의 영향을 받으므로, 이 점으로부터도 하중을 정확하게 검출할 수 없다. 또한, 제3 문제점으로서, 연산 처리 회로의 회로 기판을 그대로 베어링 외륜에 장착하면 회로 기판이 진동 등의 부하를 받아 파손될 우려도 있다.

본 발명의 목적은, 컴팩트한 구성이며, 연산 처리 회로 등의 조립성 양호하여, 차륜의 베어링부에 걸리는 하중을 정확하게 검출할 수 있는 센서가 장착된 베어링을 제공하는 것이다.

본 발명의 센서가 장착된 베어링은, 복열(複列)의 전주면(轉走面)이 내주에 형성된 외측 부재와, 상기 전주면과 대향하는 전주면이 외주에 형성된 내측 부재와, 양 부재의 대향하는 전주면 사이에 개재한 복열의 전동체(轉動體)를 구비하고, 상기 외측 부재 및 내측 부재 중 고정측 부재는, 너클(knuckle)에 장착하는 차체 장착용의 플랜지를 외주에 가지고, 차체에 대하여 차륜을 회전 가능하게 지지하는 차륜용 베어링으로서, 상기 고정측 부재의 외경면에 1개 이상의 하중 검출용 센서 유닛을 설치하고, 이 센서 유닛은 상기 고정측 부재에 접촉하여 고정되는 2개 이상의 접촉 고정부를 가지는 변형 발생 부재, 및 이 변형 발생 부재에 장착되어 이 변형 발생 부재의 변형을 검출하는 1개 이상의 센서로 이루어지고, 상기 센서의 출력 신호를 연산 처리하는 연� �� 처리 회로를, 회로 고정용 스테이(stay)를 통하여 상기 차체 장착용의 플랜지의 측면에, 또는 원호형의 회로 기판에 실장(實裝)된 상태에서 직접 상기 차체 장착용의 플랜지의 측면에 장착한 것이다. 이 경우의 고정측 부재는 예를 들면, 베어링의 외측 부재이다.

차륜용 베어링이나, 차륜의 타이어와 노면 사이에 하중이 작용하면, 차륜용 베어링의 고정측 부재(예를 들면, 외측 부재)에도 하중이 인가되어 변형이 생긴다. 센서 유닛에서의 변형 발생 부재가 고정측 부재에 접촉 고정되어 있으므로, 고정측 부재의 변형이 변형 발생 부재로 확대되어 전달되고, 그 변형이 센서에 의해 양호한 감도로 검출되어 하중을 양호한 정밀도로 추정할 수 있다. 특히, 고정측 부재의 차체 장착용의 플랜지의 측면에 회로 고정용 스테이를 설치하고, 이 스테이에 센서 유닛의 센서 출력 신호를 연산 처리하는 연산 처리 회로가 장착되어 있으므로, 고정측 부재의 원통부의 주위면의 형상에 변화를 주는 일 없이, 컴팩트한 구성으로, AD 변환기 등을 포함하는 연산 처리 회로를 장착할 수 있어, 조립성 양호하여, 차륜의 베어링부에 걸리는 하중을 정확하게 검출할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 회로 고정용 스테이는, 내식성(耐蝕性)을 가지는 강판(鋼板)을 프레스 가공하여 성형한 것이라도 되고, 프레스 가공하여 성형한 강판에 금속 도금 또는 도장을 행한 것이라도 된다. 이와 같이 구성한 경우, 회로 고정용 스테이의 녹에 의해 연산 처리 회로의 장착부가 솟아오르거나 연산 처리 회로에 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 녹에 기인하는 연산 처리의 오동작을 해소할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 회로 고정용 스테이와 상기 연산 처리 회로가 일체로 수지 몰딩되어 있어도 된다. 이 경우에도, 회로 고정용 스테이의 녹에 의해 연산 처리 회로의 장착부가 솟아오르거나 연산 처리 회로에 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 녹에 기인하는 연산 처리의 오동작을 해소할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 회로 고정용 스테이는 수지 성형한 것이라도 된다. 이 경우에, 상기 연산 처리 회로는, 상기 회로 고정용 스테이에 인서트 성형되어 있어도 된다. 이 경우에도, 회로 고정용 스테이의 녹에 의해 연산 처리 회로의 장착부가 솟아오르거나 연산 처리 회로에 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 녹에 기인하는 연산 처리의 오동작을 해소할 수 있다. 회로 고정용 스테이에 연산 처리 회로를 인서트 성형한 경우, 회로 고정용 스테이에 대한 연산 처리 회로의 장착 작업을 생략할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 연산 처리 회로는, 상기 센서의 출력 신호를 직접 AD 변환하는 AD 변환기를 구비하는 것이라도 된다.

본 발명에 있어서, 상기 연산 처리 회로는, 상기 센서의 오프셋을 정규의 값으로 조정하는 오프셋 조정 회로와, 상기 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭 회로를 구비하는 것이라도 된다.

본 발명에 있어서, 상기 연산 처리 회로는, 상기 센서의 출력 신호로부터 차륜에 가해지는 하중을 추정하는 하중 추정 수단을 포함하는 것이라도 된다.

본 발명에 있어서, 상기 연산 처리 회로는, 상기 센서의 출력 신호의 평균값을 사용하여 차륜용 베어링에 작용하는 하중을 추정하는 제1 하중 추정 수단과, 상기 센서의 출력 신호의 진폭값, 또는 그 진폭값과 상기 평균값을 사용하여 차륜용 베어링에 작용하는 하중을 추정하는 제2 하중 추정 수단과, 차륜 회전 속도에 따라, 상기 제1 및 제2 하중 추정 수단 중 어느 하나의 추정 하중값을 전환 선택하여 출력하는 선택 출력 수단을 포함하는 것이라도 된다. 이 구성의 경우, 차륜이 정지 또는 저속 상태일 때는 시간 평균 처리를 행하지 않고 구해지는 평균값으로부터 얻어지는 제1 하중 추정 수단의 추정 하중값을 출력함으로써, 검출 처리 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 차륜이 통상 회전 상태에 있을 때는, 센서 출력 신호의 평균값과 진폭값을 양호한 정밀도로 연산할 수 있으므로, 진폭값, 또는 평균값과 진폭값로부터 얻어지는 제2 하중 추정 수단의 추정 하중값을 출력함으로써, 추정 하중값의 오차가 작아져, 검출 지연 시간도 충분히 짧아진다.

그 결과, 차륜에 걸리는 하중을 정확하게 추정할 수 있고, 또한 검출한 하중 신호를 지연없이 출력할 수 있다. 그러므로, 그 하중 신호를 이용한 차량의 제어의 응답성이나 제어성이 향상되어, 더욱 안전성이나 주행 안정성을 높일 수 있다.

이 경우에, 상기 센서 유닛은 3개 이상의 접촉 고정부와 2개의 센서를 가지고, 인접하는 제1 및 제2 접촉 고정부의 사이, 및 인접하는 제2 및 제3 접촉 고정부의 사이에 각각의 센서를 각각 장착하고, 인접하는 접촉 고정부 또는 인접하는 센서의 상기 고정측 부재의 원주 방향에 대한 간격을, 전동체의 배열 피치의｛1/2＋n[n:정수(整數)]｝배로 하고, 상기 제1 및 제2 하중 추정 수단은 상기 2개의 센서의 출력 신호의 합을 평균값으로서 사용하는 것이라도 된다.

본 발명에 있어서, 상기 고정측 부재의 주위면에 고정측 부재와 동심(同心)으로 원환형(圓環形)의 보호 커버를 장착하고, 이 보호 커버로 상기 센서 유닛 및 상기 연산 처리 회로를 덮어도 된다. 이 구성의 경우, 센서 유닛 및 연산 처리 회로를 보호 커버로 피복할 수 있어, 외부 환경의 영향에 의한 센서 유닛이나 연산 처리 회로의 고장을 방지하여, 차륜용 베어링이나 타이어 접지면에 작용하는 하중을 장기간에 걸쳐 정확하게 검출할 수 있다. 예를 들면, 외부로부터의 튀는 돌(gravel stone)이나 흙탕물, 염수(鹽水) 등으로부터, 센서 유닛이나 연산 처리 회로를 확실하게 보호할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 연산 처리 회로에, 연산 처리 회로에서 처리된 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블을 장착하고, 상기 보호 커버에서의 상기 차체 장착용 플랜지보다 아웃보드(outboard)측의 원통부에, 상기 신호 케이블의 보호 커버로부터의 인출부가 인출되는 구멍부를 형성하고, 신호 케이블 인출부가 상기 구멍부로부터 인출되는 부분에 실링 부재(sealing member)를 도포해도 된다. 이 구성의 경우, 보호 커버의 밀봉성을 더욱 높일 수 있고, 신호 케이블의 주위 방향으로의 변위도 규제할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 연산 처리 회로에, 연산 처리 회로에서 처리된 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블을 장착하고, 상기 보호 커버에서의 상기 차체 장착용 플랜지보다 아웃보드측의 원통부에, 상기 신호 케이블의 보호 커버로부터의 인출부가 인출되는 구멍부를 형성하고, 신호 케이블 인출부가 상기 구멍부로부터 인출되는 부분에 탄성 재료로 이루어지는 부싱(bushing)을 장착해도 된다. 이 구성의 경우에도, 보호 커버의 밀봉성을 더욱 높일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 연산 처리 회로에, 연산 처리 회로에서 처리된 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블을 장착하고, 상기 보호 커버에서의 상기 차체 장착용 플랜지보다 아웃보드측의 원통부에, 상기 신호 케이블의 보호 커버로부터의 인출부가 인출되는 구멍부를 형성하고, 신호 케이블 인출부가 상기 구멍부로부터 인출되는 부분에 방청(rustproof) 처리를 행한 실링 부재를 도포하는 동시에, 탄성 재료로 이루어지는 부싱을 장착해도 된다. 이 구성의 경우, 실링 부재와 부싱이 중복되어 사용되므로, 보호 커버의 밀봉성을 더욱 높일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고정측 부재의 주위면에 고정측 부재와 동심으로 플렉시블 기판을 장착하고, 이 플렉시블 기판에 상기 연산 처리 회로를 일체로 성형해도 된다. 이 경우에는, 연산 처리 회로에 대한 플렉시블 기판의 접속 작업을 생략할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고정측 부재의 주위면에 고정측 부재와 동심으로 플렉시블 기판을 장착하고, 이 플렉시블 기판에 상기 센서 유닛을 장착해도 된다. 이와 같이, 플렉시블 기판에 센서 유닛을 장착함으로써, 센서 유닛의 장착이 용이하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 센서 유닛을, 타이어 접지면에 대하여 상하 위치 및 좌우 위치로 되는 상기 고정측 부재의 외경면의 상면부, 하면부, 우면부, 및 좌면부에 원주 방향 90°의 위상차로 4개 균등하게 배치해도 된다. 이와 같이 4개의 센서 유닛을 배치함으로써, 차륜용 베어링에 작용하는 수직 방향 하중 Fz, 구동력이나 제동력으로 되는 하중 Fx, 축 방향 하중 Fy를 추정할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고정측 부재의 플랜지가 설치되는 주위면에, 내식성 또는 방식성(防蝕性)을 가지는 표면 처리를 행해도 된다. 이 경우의 표면 처리는, 예를 들면, 금속 도금, 또는 도장, 또는 코팅 처리이다. 이와 같이, 고정측 부재의 플랜지가 설치되는 주위면에 내식성 또는 방식성을 가지는 표면 처리를 행한 경우, 고정측 부재의 주위면의 녹에 의해 센서 유닛의 장착부가 솟아오르거나 센서 유닛에 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 녹에 기인하는 센서의 오동작을 해소할 수 있으므로, 하중 검출을 더욱 장기간에 걸쳐 정확하게 행할 수 있다.

본 발명의 센서가 장착된 베어링의 조립 방법은, 본 발명의 센서가 장착된 베어링의 조립 방법으로서, 상기 고정측 부재의 단체(單體) 상태, 또는 고정측 부재에 상기 전동체를 조립한 상태에서, 상기 고정측 부재의 주위면에 상기 센서 유닛을 장착하고, 또한 상기 보호 커버를 고정측 부재의 주위면에 장착한 후, 베어링을 조립하도록 한 것이다. 이 조립 방법에 의하면, 고정측 부재에 센서 유닛이나 보호 커버를 장착한 센서가 장착된 베어링을 용이하게 조립할 수 있다.

청구의 범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 적어도 2개의 구성의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. 특히, 청구의 범위의 각 청구항의 2개 이상의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다.

본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로부터, 보다 명료하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 실시예 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되는 한 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일한 부호는, 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 센서가 장착된 베어링의 종단면도이다.
도 2는 상기 센서가 장착된 베어링의 외측 부재의 일례의 종단면도이다.
도 3은 상기 외측 부재를 아웃보드측으로부터 본 정면도이다.
도 4는 상기 외측 부재의 다른 예의 종단면도이다.
도 5는 상기 외측 부재를 아웃보드측으로부터 본 정면도이다.
도 6은 상기 외측 부재에 설치되는 회로 고정용 스테이의 전개도이다.
도 7은 상기 외측 부재의 또 다른 예의 종단면도이다.
도 8은 상기 외측 부재를 아웃보드측으로부터 본 정면도이다.
도 9는 상기 센서가 장착된 베어링에서의 센서 유닛의 확대 평면도이다.
도 10은 도 9에서의 X―X선 단면도이다.
도 11의 (A)는 플렉시블 기판의 일례의 일부를 파단(破斷)하여 나타낸 전개 평면도, (B)는 (A)의 XIb―XIb선 단면도이다.
도 12의 (A)는 플렉시블 기판의 다른 예의 일부를 파단하여 나타낸 전개 평면도, (B)는 동 단면도이다.
도 13의 (A)는 플렉시블 기판의 또 다른 예의 일부를 파단하여 나타낸 전개 평면도, (B)는 동 단면도이다.
도 14의 (A)~(C)는 센서 유닛의 출력 신호에 대한 전동체 위치의 영향의 설명도이다.
도 15는 상기 센서가 장착된 베어링에서의 검출계의 전체 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 16은 상기 센서가 장착된 베어링에서의 검출계의 전체 구성의 다른 예를 나타낸 블록도이다.
도 17은 센서 출력 신호의 평균값과 진폭값을 연산하는 연산부의 회로예의 블록도이다.
도 18은 평균값 및 진폭값으로부터 하중을 추정·출력하는 회로부의 블록도이다.
도 19은 본 발명의 제2 실시예에 관한 센서가 장착된 베어링에서의 외측 부재의 일례의 종단면도이다.
도 20은 상기 외측 부재의 다른 예의 종단면도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 관한 센서가 장착된 베어링의 종단면도이다.
도 22는 본 발명의 제4 실시예에 관한 센서가 장착된 베어링의 종단면도이다.
도 23은 상기 센서가 장착된 베어링의 외측 부재의 일례의 종단면도이다.
도 24는 본 발명의 제5 실시예에 관한 센서가 장착된 베어링에서의 외측 부재의 일례의 종단면도이다.
도 25는 상기 외측 부재의 다른 예의 종단면도이다.
도 26은 본 발명의 제1 응용 형태에 관한 센서가 장착된 베어링의 종단면도이다.
도 27은 상기 센서가 장착된 베어링의 외측 부재의 종단면도이다.
도 28은 상기 외측 부재를 아웃보드측으로부터 본 정면도이다.
도 29의 (A)는 플렉시블 기판의 일례의 전개 평면도, (B)는 XXIXb―XXIXb선 단면도이다.
도 30의 (A)는 플렉시블 기판의 다른 예의 전개 평면도, (B)는 동 단면도이다.
도 31의 (A)는 플렉시블 기판의 또 다른 예의 전개 평면도, (B)는 동 단면도이다.
도 32의 (A)는 플렉시블 기판의 또 다른 예의 전개 평면도, (B)는 동 단면도이다.
도 33은 본 발명의 제2 응용 형태에 관한 센서가 장착된 베어링에서의 외측 부재의 종단면도이다.
도 34는 상기 외측 부재를 아웃보드측으로부터 본 정면도이다.
도 35는 본 발명의 제3 응용 형태에 관한 센서가 장착된 베어링의 종단면도이다.
도 36은 상기 센서가 장착된 베어링의 외측 부재의 종단면도이다.
도 37은 상기 외측 부재를 아웃보드측으로부터 본 정면도이다.
도 38은 본 발명의 제4 응용 형태에 관한 센서가 장착된 베어링에서의 외측 부재의 종단면도이다.
도 39는 상기 외측 부재를 아웃보드측으로부터 본 정면도이다.
도 40은 본 발명의 제5 응용 형태에 관한 센서가 장착된 베어링에서의 외측 부재의 종단면도이다.
도 41은 상기 외측 부재를 아웃보드측으로부터 본 정면도이다.
도 42는 종래예의 사시도이다.
도 43은 제안예에서의 검출계의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 44는 상기 검출계에서의 증폭 회로 및 오프셋 조정 회로의 구체예를 나타낸 회로 구성도이다.
도 45는 제안예에 있어서 센서의 수가 증가했을 때의 검출계의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 46은 제안예에서의 AD 변환기의 설치 구성의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 47은 제안예에서의 AD 변환기의 다른 설치 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 48은 제안예의 정면도이다.
도 49은 제안예의 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예를 도 1 내지 도 18을 참조하여 설명한다. 이 실시예는, 제3 세대형의 내륜 회전 타입이며, 구동륜 지지용의 차륜용 베어링에 적용한 것이다. 그리고, 본 명세서에 있어서, 차량에 장착한 상태에서 차량의 차폭 방향의 외측으로 치우친 쪽을 아웃보드측이라고 하고, 차량의 중앙 주위로 되는 쪽을 인보드(inboard)측이라고 한다.

이 센서가 장착된 베어링에서의 베어링은, 도 1에 종단면도로 나타낸 바와 같이, 내주에 복열의 전주면(3)을 형성한 외측 부재(1)와, 이들 각각의 전주면(3)에 대향하는 전주면(4)을 외주에 형성한 내측 부재(2)와, 이들 외측 부재(1) 및 내측 부재(2)의 전주면(3, 4) 사이에 개재한 복열의 전동체(5)로 구성된다. 이 차륜용 베어링은, 복열의 앵귤러 볼베어링 형으로 되어 있고, 전동체(5)는 볼로 이루어지고, 각각의 열마다 유지기(6)에 의해 유지되어 있다. 상기 전주면(3, 4)은 단면(斷面)이 원호형이며, 볼 접촉각이 배면 맞춤(back-to-back)으로 되도록 형성되어 있다. 외측 부재(1)와 내측 부재(2)와의 사이의 베어링 공간의 양단은, 한쌍의 시일(7, 8)에 의해 각각 밀봉되어 있다.

외측 부재(1)는 고정측 부재로 되는 것으로서, 차체의 현가(懸架) 장치(도시하지 않음)에서의 너클(16)에 장착하는 차체 장착용 플랜지(1a)를 외주에 가지고, 전체가 일체의 부품으로 되어 있다. 플랜지(1a)에는 주위 방향 복수 개소(箇所)에 너클 장착용의 나사공(14)이 형성되고, 인보드측으로부터 너클(16)의 볼트 삽통공(揷通孔)(17)에 삽통된 너클 볼트(도시하지 않음)를 상기 나사공(14)에 나사결합함으로써, 차체 장착용 플랜지(1a)가 너클(16)에 장착된다.

내측 부재(2)는 회전측 부재로 되는 것으로서, 차륜 장착용의 허브 플랜지(9a)를 가지는 허브륜(9)과, 이 허브륜(9)의 축부(9b)의 인보드 측단의 외주에 끼워맞춘 내륜(10)으로 된다. 이들 허브륜(9) 및 내륜(10)에, 상기 각각의 열의 전주면(4)이 형성되어 있다. 허브륜(9)의 인보드 측단의 외주에는 단차(段差)를 가지고 소경(小徑)으로 되는 내륜 끼워맞춤면(12)이 형성되고, 이 내륜 끼워맞춤면(12)에 내륜(10)이 끼워맞추어져 있다. 허브륜(9)의 중심에는 관통공(11)이 형성되어 있다. 허브 플랜지(9a)에는, 주위 방향 복수 개소에 허브 볼트(도시하지 않음)의 압입공(壓入孔)(15)이 형성되어 있다. 허브륜(9)의 허브 플랜지(9a)의 근원부(根元部) 부근에는, 차륜 및 제동 부품(도시하지 않음)을 안내하는 원통형의 파일럿부(13)가 아웃보드측으로 돌출되어 있다.

도 2는 이 차륜용 베어링에서의 외측 부재(1)의 일례의 단면도를 나타내고, 도 3은 그 외측 부재(1)를 아웃보드측으로부터 본 정면도를 나타낸다. 그리고, 도 2는 도 3에서의 II―II선 단면도를 나타낸다. 상기 차체 장착용 플랜지(1a)는, 그 정면 형상이, 베어링 축심 O과 직교하는 선분(예를 들면, 도 3에서의 세로 선분 LV 또는 가로 선분 LH)에 대하여 선대칭으로 되는 형상, 또는 베어링 축심 O에 대하여 점대칭으로 되는 형상으로 되어 있다. 구체적으로는, 이 예에서는 그 정면 형상이 상기 세로 선분 LV에 대하여 선대칭으로 되는 원형으로 되어 있다.

고정측 부재인 외측 부재(1)의 외경면에는, 4개의 센서 유닛(20)이 설치되어 있다. 여기서는, 이들 센서 유닛(20)이, 타이어 접지면에 대하여 상하 위치 및 전후 위치로 되는 외측 부재(1)의 외경면에서의 상면부, 하면부, 우면부, 및 좌면부에, 원주 방향 90°의 위상차로 균등하게 배치되어 있다.

이들 센서 유닛(20)은, 도 9 및 도 10에 확대 평면도 및 확대 단면도로 나타낸 바와 같이, 변형 발생 부재(21)와, 이 변형 발생 부재(21)에 장착되어 변형 발생 부재(21)의 변형을 검출하는 2개의 변형 센서(22A, 22B)로 이루어진다. 변형 발생 부재(21)는, 강재(鋼材) 등의 탄성 변형 가능한 금속제로 2mm 이하의 박판재(薄板材)로 이루어지고, 평면이 거의 전체 길이에 걸쳐 균일폭의 밴드형으로 양측 변부에 절결부(切缺部)(21b)를 가진다. 절결부(21b)의 코너부는 단면이 원호형으로 되어 있다. 또한, 변형 발생 부재(21)는, 외측 부재(1)의 외경면에 스페이서(23)를 통하여 접촉 고정되는 3개의 접촉 고정부(21a)를 가진다. 3개의 접촉 고정부(21a)는, 변형 발생 부재(21)의 길이 방향을 향해 1열로 배열되어 배치된다. 즉, 도 10에 있어서, 좌측단의 접촉 고정부(21a)와 중앙의 접촉 고정부(21a)와의 사이에 1개의 변형 센서(22A)가 배치되고, 중앙의 접촉 고정부(21a)와 우측단의 접촉 고정부(21a)와의 사이에 다른 1개의 변형 센서(22B)가 배치된다.

절결부(21b)는, 도 9와 같이, 변형 발생 부재(21)의 양측 변부에서의 상기 변형 센서(22A, 22B)의 배치부에 대응하는 2개소의 위치에 각각 형성되어 있다. 이로써, 변형 센서(22A, 22B)는 변형 발생 부재(21)의 절결부(21b) 주변에서의 길이 방향의 변형을 검출한다. 그리고, 변형 발생 부재(21)는, 고정측 부재인 외측 부재(1)에 작용하는 외력, 또는 타이어와 노면 사이에 작용하는 작용력으로서, 상정(想定)되는 최대의 힘이 인가된 상태에 있어서도, 소성(塑性) 변형되지 않는 것으로 하는 것이 바람직하다. 소성 변형이 생기면, 외측 부재(1)의 변형이 센서 유닛(20)에 전해지지 않아, 변형의 측정에 영향을 미치기 때문이다. 상정되는 최대의 힘은, 예를 들면, 그 힘이 작용해도 차륜용 베어링은 손상되지 않고, 그 힘이 제거되면 차륜용 베어링의 정상적인 기능이 복원되는 범위에서 최대의 힘이다.

상기 센서 유닛(20)은, 그 변형 발생 부재(21)의 3개의 접촉 고정부(21a)가 외측 부재(1)의 축 방향에 대하여 같은 위치에서, 또한 각 접촉 고정부(21a)가 서로 원주 방향으로 이격된 위치에 오도록 배치되고, 이들 접촉 고정부(21a)가 각각 스페이서(23)를 통하여 볼트(24)에 의해 외측 부재(1)의 외경면에 고정된다. 이 때, 센서 유닛(20)의 상면에 배치되는 플렉시블 기판(30)도, 센서 유닛(20)과 함께 외측 부재(1)의 외경면에 고정된다. 플렉시블 기판(30)은, 외측 부재(1)의 외경면을 따라 외측 부재(1)와 동심으로 링형으로 배치되는 밴드형의 1개 기판이다. 즉, 4개의 센서 유닛(20)은 1개의 플렉시블 기판(30)의 배면측에 장착되고, 플렉시블 기판(30)과 함께 외측 부재(1)의 외경면에 고정된다. 플렉시블 기판(30)은 외측 부재(1)의 외경면을 따라 링형으로 배치되므로, 그 베이스 재질로서는 폴리이미드가 바람직하다. 플렉시블 기판(30)의 베이스 재질을 폴리이미드로 하면, 플렉시블 기판(30)에 충분한 굴곡성과 내열성을 갖게 할 수 있어, 외측 부재(1)의 주위 방향으로 용이하게 따르게 할 수 있다.

상기 각각의 볼트(24)는, 각각 플렉시블 기판(30)의 볼트 삽통공(30a)으로부터, 변형 발생 부재(21)의 접촉 고정부(21a)에 설치된 직경 방향으로 관통하는 볼트 삽통공(25), 스페이서(23)의 볼트 삽통공(26)에 삽통하고, 외측 부재(1)의 외주부에 형성된 나사공(27)에 나사 결합된다. 볼트(24)의 헤드부와 변형 발생 부재(21)와의 사이에는 와셔(28)를 개재시킨다. 이와 같이, 스페이서(23)를 통하여 외측 부재(1)의 외경면에 접촉 고정부(21a)를 고정함으로써, 박판형인 변형 발생 부재(21)에서의 절결부(21b)를 가지는 각각의 부위가 외측 부재(1)의 외경면으로부터 이격된 상태로 되어, 절결부(21b)의 주변의 변형이 용이해진다. 접촉 고정부(21a)가 배치되는 축 방향 위치로서, 여기서는 외측 부재(1)의 아웃보드측의 열의 전주면(3)의 주변으로 되는 축 방향 위치가 선택된다. 여기서 말하는 아웃보드측의 열의 전주면(3)의 주변이란, 인보드측의 열 및 아웃보드측의 열의 전주면(3)의 중간 위치로부터 아웃보드측의 열의 전주면(3)의 형성부까지의 범위이다. 외측 부재(1)의 외경면에 센서 유닛(20)을 안정적으로 고정시키는 데 있어서, 외측 부재(1)의 외경면에서의 상기 스페이서(23)가 접촉 고정되는 개소에는 평탄부(1b)가 형성된다.

변형 센서(22A, 22B)로서는, 각종의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 변형 센서(22A, 22B)를 금속박 변형 게이지로 구성할 수 있다. 그 경우, 통상, 변형 발생 부재(21)에 대해서는 접착에 의한 고정이 행해진다. 또한, 변형 센서(22A, 22B)를 변형 발생 부재(21) 상에 후막(厚膜), 즉 두꺼운 막 저항체로 형성할 수도 있다.

도 11의 (A), (B)는, 상기 플렉시블 기판(30)에서의 센서 유닛(20)의 1배치예의 평면 전개도 및 그 단면도를 나타낸다. 이 배치예에서는, 플렉시블 기판(30) 상에 4개의 센서 유닛(20)이 직접 장착되어 있다. 센서 유닛(20)은 플렉시블 기판(30)의 이면(裏面)[외측 부재(1)의 외경면과 대향하는 면] 측에 장착되고, 배선 회로(34)가 플렉시블 기판(30)의 이면 또는 표리(表裏) 양면에 회로 패턴으로서 인쇄되어 있다. 센서 유닛(20)은 납땜 등에 의해 상기 배선 회로(34)에 접속된다. 센서 유닛(20)은, 그 변형 발생 부재(21)의 외측 부재(1)와의 접촉면과는 반대측의 표면이 회로 인쇄면으로 되고, 이 회로 인쇄면이 플렉시블 기판(30)의 배선 회로(34)의 인쇄면과 서로 마주 보도록 플렉시블 기판(30)에 장착된다. 이 예에서는, 플렉시블 기판(30)의 센서 유닛 배치부에서의 센서 유닛(20)의 양 측부에 상당하는 부분에, 플렉시블 기판(30)의 길이 방향으로 연장되는 밴드형의 개구(30b)가 형성되어 있다. 이로써, 센서 유닛(20)의 외측 부재(1)와의 밀착면은, 회로 인쇄면이나 납땜부가 없는 평탄면으로 되므로, 외측 부재(1)에 센서 유닛(20)을 밀착시켜 장착할 수 있다.

도 12의 (A), (B)는, 상기 플렉시블 기판(30)에서의 센서 유닛(20)의 다른 배치예의 평면 전개도 및 단면도를 나타낸다. 이 배치예에서도, 센서 유닛(20)의 모든 것이 플렉시블 기판(30) 상에 장착되어 있다. 이 배치예에서는, 플렉시블 기판(30)의 센서 유닛 배치부에, 센서 유닛(20)의 거의 전체가 노출되는 사각형의 개구(30c)가 형성되어 있다. 이와 같이, 플렉시블 기판(30)에서의 센서 유닛(30)의 배치부에, 센서 유닛(20)의 거의 전체가 노출되는 사각형의 개구(30c)를 형성함으로써, 센서 유닛(20)에서의 변형 발생 부재(21)의 변형이 플렉시블 기판(30)에 의해 규제되는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 하중의 검출 정밀도를 그만큼 향상시킬 수 있다. 그 외의 구성은, 도 11의 (A), (B)에 나타낸 배치예의 경우와 마찬가지이다.

도 13의 (A), (B)는, 상기 플렉시블 기판(30)에서의 센서 유닛(20)의 또 다른 배치예의 평면 전개도 및 단면도를 나타낸다. 이 배치예에서는, 각각의 센서 유닛(20)을, 플렉시블 기판(30)의 배선 회로(34)와의 접속부를 제외하고, 플렉시블 기판(30)으로부터 떼어내고 있다. 단, 이 배치예에서는, 플렉시블 기판(30)을 동일 폭의 밴드형으로 하고, 그 플렉시블 기판(30)의 일측부에 플렉시블 기판(30)을 따라 각각의 센서 유닛(20)을 배치하고 있다. 그 외의 구성은, 도 11의 (A), (B)에 나타낸 배치예의 경우와 마찬가지이다.

각각의 센서 유닛(20)의 변형 센서(22A, 22B)는, 상기 플렉시블 기판(30)의 배선 회로(34)를 통하여 연산 처리 회로(31)(도 1 내지 도 3)에 접속된다. 연산 처리 회로(31)는, 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호를 연산 처리하여, 차륜용 베어링이나 차륜과 노면 간(타이어 접지면)에 작용하는 힘(수직 방향 하중 Fz, 구동력이나 제동력으로 되는 하중 Fx, 축 방향 하중 Fy)을 추정하는 회로로서, 그 구성의 일례를 도 15 및 도 16에 블록도로 나타낸다.

연산 처리 회로(31)의 회로 기판은, 도 1과 같이 회로 고정용 스테이(32)를 통하여 외측 부재(1)의 차체 장착용의 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면에 장착된다. 도 1 내지 도 3의 구성예에서는, 회로 고정용 스테이(32)는 반원의 원호형의 판 부재로 이루어지고, 상기 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면에, 외측 부재(1)와 동심으로 스페이서(33)를 통하여 배치된다. 또한, 연산 처리 회로(31)의 회로 기판도 회로 고정용 스테이(32)와 대략 같은 원호형으로 되고, 회로 고정용 스테이(32)의 전면(前面)에 이것과 중첩하여 배치되고, 회로 고정용 스테이(32)와 함께 복수의 볼트(35)에 의해 플랜지(1a)의 측면에 고정된다. 연산 처리 회로(31)의 회로 기판 및 회로 고정용 스테이(32)에는, 이들이 중첩된 상태로 서로 정합하는 복수의 볼트 삽통공(36, 37)이 형성되고, 상기 스페이서(33)는 이들 볼트 삽통공(36, 37)에 정합하는 각 위치에 배치된다. 각각의 볼트(35)는, 연산 처리 회로(31)의 회로 기판의 볼트 삽통공(36)으로부터, 회로 고정용 스테이(32)의 볼트 삽통공(37), 스페이서(33)의 볼트 삽통공(38)에 삽통되고, 차체 장착용 플랜지(1a)에 형성된 나사공(39)에 나사 결합된다.

그리고, 볼트(35)에 의한 고정이 아니고, 접착에 의해 회로 고정용 스테이(32)를 플랜지(1a)의 측면에 고정하고, 또한 회로 고정용 스테이(32)의 전면에 접착에 의해 연산 처리 회로(31)의 회로 기판을 고정시켜도 된다. 플렉시블 기판(30)의 배선 회로(34)[도 11의 (A)]와 연산 처리 회로(31)는 접속 케이블(40)(도 3)을 통하여 접속되어 있다. 연산 처리 회로(31)에는, 이 회로에서 처리된 출력 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블(41)이 접속되어 있다.

도 4 내지 도 6은 연산 처리 회로(31)의 장착의 다른 구성예를 나타낸다. 이 구성예의 경우에도, 연산 처리 회로(31)의 회로 기판은 원호형으로 이루어지고, 회로 고정용 스테이(32)의 전면에 이것과 중첩되어 배치된다. 회로 고정용 스테이(32)는, 도 6에 전개 평면도로 나타낸 바와 같이, 원호형으로 이루어진 본체 판부(32a)의 외주 에지의 복수 개소에 외경측으로 돌출하는 장착편(32b)을 설치하여 이루어지고, 본체 판부(32a)에는 그 각각의 장착편(32b)이 돌출하는 주위 방향 위치에 반원형의 창(semicircular viewport)(42)(도 5, 도 6)이 형성되고, 또한 연산 처리 회로(31)의 볼트 삽통공(36)과 정합하는 다른 주위 방향 위치에 나사공(43)이 형성되고, 장착편(32b)에는 볼트 삽통공(44)이 형성되어 있다.

이 경우의 회로 고정용 스테이(32)는, 각각의 장착편(32b)이 본체 판부(32a)의 배면측을 향해 단면 역L자형으로 절곡되고, 그 장착편(32b)의 본체 판부(32a)와 평행된 절곡부(32ba)를 차체 장착용의 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면에 강하게 가압함으로써, 도 1 내지 도 3의 경우의 스페이서(33)를 통하지 않고 외측 부재(1)와 동심으로 배치되고, 도 5와 같이 복수의 볼트(45)에 의해 고정된다. 장착편(32b)의 볼트 삽통공(44)은 상기 절곡부(32ba)에 형성되고, 본체 판부(32a)의 반원형의 창(42)과 정합(整合)한다. 각각의 볼트(45)는, 스테이 본체 판부(32a)의 반원형의 창(42)으로부터 장착편(32b)의 볼트 삽통공(44)에 삽통되고, 차체 장착용 플랜지(1a)에 형성된 나사공(39)에 나사 결합된다.

그리고, 도 5는 회로 고정용 스테이(32)에 연산 처리 회로(31)를 장착하기 전의 상태를 나타낸다. 회로 고정용 스테이(32)의 전면으로의 연산 처리 회로(31)의 고정은, 도시하지 않은 볼트를 연산 처리 회로(31)의 회로 기판의 볼트 삽통공(36)에 삽통하고, 스테이 본체 판부(32a)의 나사공(43)에 나사 결합시킴으로써 행해지지만, 접착에 의해 고정시켜도 된다. 도시하지 않지만, 플렉시블 기판(30)의 배선 회로(34)와 연산 처리 회로(31)가 접속 케이블(40)을 통하여 접속되는 것이나, 연산 처리 회로(31)에 신호 케이블(41)이 접속되는 것은, 도 3의 경우와 마찬가지이다.

도 7 및 도 8은 연산 처리 회로(31)의 장착의 또 다른 구성예를 나타낸다. 이 구성예에서는, 회로 고정용 스테이(32)는, 도 8과 같이 평판형의 본체 판부(32c)의 일측 에지에 단면 L자형으로 절곡되어 돌출하는 한쌍의 장착편(32d)을 설치하여 이루어진다. 그 한쌍의 장착편(32d)을 차체 장착용의 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면으로 가압하고, 이것을 볼트(46)로 플랜지(1a)에 고정시킴으로써, 회로 고정용 스테이(32)는, 그 본체 판부(32c)가 플랜지(1a)의 측면에 대하여 수직으로, 외측 부재(1)의 원통부 외경면에 대하여 접선 방향으로 연장되는 자세로 고정된다. 이 회로 고정용 스테이(32)의 본체 판부(32c)의 상면에, 이 본체 판부(32c)와 거의 동일하게 평판 형상으로 된 연산 처리 회로(31)의 회로 기판이 도시하지 않은 볼트 또는 접착에 의해 장착된다. 이로써, 연산 처리 회로(31)는, 외측 부재(1)의 외경면에 대하여 접선 방향으로 연장되는 자세로 장착된다. 플렉시블 기판(30)의 배선 회로(34)와 연산 처리 회로(31)가 접속되는 것이나, 연산 처리 회로(31)에 신호 케이블(41)이 접속되는 것은, 도 3의 경우와 마찬가지이다.

상기한 연산 처리 회로(31)의 각각의 구성예에 있어서, 상기 회로 고정용 스테이(32)에는, 예를 들면, 내식성을 가지는 강판을 프레스 가공하여 성형한 것이 사용된다. 이 외에, 프레스 가공하여 성형한 강판에 금속 도금 또는 도장을 행한 것을 사용해도 된다. 또한, 회로 고정용 스테이(32)와 연산 처리 회로(31)의 회로 기판이 일체로 수지 몰딩되어 있어도 된다.

또한, 회로 고정용 스테이(32)로서, 수지 성형한 것을 사용해도 된다. 이로써, 회로 고정용 스테이(32)의 녹에 의해 연산 처리 회로(34)의 장착부가 솟아오르거나 연산 처리 회로(31)에 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 녹에 기인하는 연산 처리의 오동작을 해소할 수 있다. 회로 고정용 스테이(32)를 수지 성형품으로 하는 경우에는, 연산 처리 회로(31)를 회로 고정용 스테이(32)에 인서트 성형하는 것이라도 된다. 이 경우에는, 회로 고정용 스테이(32)로의 연산 처리 회로(31)의 장착 작업을 생략할 수 있다.

또한, 상기한 각각의 구성예에서는, 플렉시블 기판(30)을 접속 케이블(40)을 통하여 연산 처리 회로(31)에 접속하였으나, 플렉시블 기판(30)에 연산 처리 회로(31)를 일체로 성형해도 된다. 이 경우에는, 연산 처리 회로(31)로의 플렉시블 기판(30)의 접속 작업을 생략할 수 있다. 또한, 플렉시블 기판(30)과 연산 처리 회로(31)의 접속에 방수 커넥터를 사용해도 된다.

도 15에 나타낸 연산 처리 회로(31)의 구성예에서는, 각각의 센서 유닛(20)의 변형 센서(22)가 AD 변환기(49)를 통하여 하중 추정 수단(50)에 접속된다. 즉, 변형 센서(22)의 출력 신호는, AD 변환기(49)에 의해 직접 AD 변환되고, 이 AD 변환된 변형 센서(22)의 출력 신호가 하중 추정 수단(50)에 입력된다. 이 경우의 AD 변환기(49)로서는, 적어도 20비트 이상의 분해능(分解能)을 가지는 것이 사용된다. 또한, AD 변환기(49)는 다채널 입력의 소형 소자로 하고, 복수의 센서 유닛(20)으로부터의 센서 출력 신호를 1개로 모아서 디지털 데이터로 변환하는 변환 유닛(59)을 구성하고 있다. AD 변환기(49)의 방식은, 디지털·시그마형 변환기로 하는 것이, 고정밀도이며 비교적 고속의 특징을 가지는 점에서 바람직하다.

하중 추정 수단(50)은, 센서 유닛(20)의 변형 센서(22)의 AD 변환된 출력 신호로부터, 차륜용 베어링이나 차륜과 노면 간(타이어 접지면)에 작용하는 힘(수직 방향 하중 Fz, 구동력이나 제동력으로 되는 하중 Fx, 축 방향 하중 Fy)을 추정하는 수단이며, 예를 들면, 마이크로 컴퓨터로 구성된다. 이 컴퓨터로 이루어지는 하중 추정 수단(50)은, 1개의 기판 상에 각종 전자 부품을 실장한 것이라도, 1칩의 것이라도 된다. 하중 추정 수단(50)은, 오프셋 조정 회로(51), 온도 보정 회로(52), 로패스 필터 등의 필터 처리 회로(53), 하중 추정 연산 회로(54), 컨트롤 회로(55) 등을 가진다. 오프셋 조정 회로(51)는, 변형 센서(22)의 초기 오프셋이나, 차륜용 베어링에 대한 고정에 의한 오프셋 등을, 정규의 값으로 조정하는 것이며, 컨트롤 회로(55)에 의한 조정, 또는 외부로부터의 지령에 의한 오프셋 조정이 가능하도록 구성되어 있다. 오프셋의 원인은 변형 센서(22)의 변형이나 센서 고정 시의 변형 등이므로, 차륜용 베어링에 센서 유닛(20)을 장착시켜, 조립이 완료한 단계에서 오프셋을 조정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 센서가 장착된 베어링의 조립 완료 후에, 변형 센서(22)의 출력 신호가 규정값으로 되도록 오프셋 조정 회로(51)로 오프셋을 조정하면, 센서가 장착된 베어링이 완성품이 된 시점에서의 센서 출력을 제로점으로 할 수 있으므로, 센서 출력 신호의 품질을 확보할 수 있다.

또한, 변형 센서(22)의 출력 신호에는, 변형 센서 자체의 온도 특성이나, 고정측 부재인 외측 부재(1)의 온도 변형 등에 의한 드리프트량이 존재한다. 온도 보정 회로(52)는, 오프셋 조정된 변형 센서(22)의 출력 신호의 온도에 기인하는 드리프트를 보정하는 회로이다. 온도에 의한 드리프트를 보정하기 위해, 도 9와 같이 적어도 1개의 센서 유닛(20)의 변형 발생 부재(21)에는 온도 센서(29)가 설치되고, 이 온도 센서(29)의 출력 신호가 AD 변환기(49)에 의해 디지털화되고 나서 상기 온도 보정 회로(52)에 입력된다.

하중 추정 연산 회로(54)에서는, 상기 오프셋 조정 회로(51), 온도 보정 회로(52), 필터 처리 회로(53)에 의해 오프셋 조정 처리, 온도 보정 처리, 필터 처리 등이 행해진 변형 센서(22)의 디지털화된 출력 신호에 기초하여, 하중 추정 연산이 행해진다. 이 하중 추정 연산 회로(54)는, 상기 수직 방향 하중 Fz, 구동력이나 제동력으로 되는 하중 Fx, 축 방향 하중 Fy와, 변형 센서(22)의 출력 신호와의 관계를 연산식 또는 테이블 등에 의해 설정한 관계 설정 수단(도시하지 않음)을 가지고, 변형 센서(22)의 출력 신호로부터 상기 관계 설정 수단을 사용하여 작용력(수직 방향 하중 Fz, 구동력이나 제동력으로 되는 하중 Fx, 축 방향 하중 Fy)을 추정한다. 상기 관계 설정 수단의 설정 내용은, 미리 시험이나 시뮬레이션으로 구하여 설정한다.

하중 추정 수단(50)의 하중 추정 연산 회로(54)에 의해 얻어진 하중 데이터는, 차체측에 설치되는 상위의 전기 제어 유닛(ECU)까지, 차내 통신 버스(예를 들면, CAN 버스) 등을 통해 출력된다. 이 통신 경로는 무선화된 것이라도 되고, 베어링측과 차체측에 각각 송수신기를 설치하고, 하중 데이터 등의 출력을 행하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 전원 공급 등의 필수적인 케이블을 배선 접속하여 센서를 동작시키고, 얻어진 데이터는 무선으로 송신하는 구성으로 함으로써, 필요한 케이블의 개수를 감소시킬 수 있어, 차체에 대한 장착이 간단하게 된다. 전기 제어 유닛은, 예를 들면, 차량의 전체를 제어하는 수단이며, 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성된다. 필요에 따라 아날로그 전압으로 출력하는 것이라도 된다.

도 16에 나타낸 연산 처리 회로(31)의 구성예에서는, 각각의 변형 센서(22)의 출력 신호를 증폭하는 증폭 회로(56)와, 상기한 오프셋 조정 회로(51)가, 전처리 회로로서 하중 추정 수단(50)의 전단부(前段部)에 설치된다. 복수의 센서 유닛(20)으로부터의 센서 출력 신호를 1개로 모아서 디지털 데이터로 변환하는 변환 유닛(59)이나, 그 후단의 하중 추정 수단(50)의 구성은 도 15의 구성예의 경우와 마찬가지이다.

하중 추정 수단(50)의 하중 추정 연산 회로(54)는, 도 17에 나타낸 평균 연산부(68)와, 진폭 연산부(69)를 구비한다. 평균 연산부(68)는 가산기로 이루어지고, 센서 유닛(20)의 2개의 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호의 합을 연산하고, 그 합을 평균값 A로서 인출한다. 진폭값 연산부(69)는 감산기로 이루어지고, 2개의 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호의 차분(差分)을 연산하고, 그 차이분 값을 진폭값 B로서 인출한다.

하중 추정 연산 회로(54)에서는, 상기 평균 연산부(68)와 진폭 연산부(69)에 의해 연산되는 평균값 A 및 진폭값 B로부터, 차륜용 베어링이나 차륜과 노면 간(타이어 접지면)에 작용하는 힘 F(예를 들면, 수직 방향 하중 Fz)를 연산·추정한다. 그 연산·추정을 위해, 하중 추정 연산 회로(54)는 도 18에 나타낸 2개의 하중 추정 수단(71, 72)을 가진다. 제1 하중 추정 수단(71)은 상기 평균값 A를 사용하여 차륜용 베어링에 작용하는 하중 F를 연산·추정한다. 제2 하중 추정 수단(72)은, 상기 평균값 A와 진폭값 B를 사용하여 차륜용 베어링에 작용하는 하중 F를 연산·추정한다.

차륜용 베어링에 작용하는 하중 F와 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호 S와의 관계는, 선형인 범위 내에서 오프셋 분을 제외하면,

F = M1×S … (1)

이라는 관계로 표현할 수 있고, 이 관계식(1)으로부터 하중 F를 추정할 수 있다. 여기서, M1은 소정의 보정 계수이다.

상기 제1 하중 추정 수단(71)에서는, 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호로부터 오프셋 분을 제외한 변수로서 상기 평균값 A를 사용하고, 이 변수에 소정의 보정 계수 M1을 승산한 1차 식, 즉

F = M1×A … (2)

로부터 하중 F를 연산·추정한다. 이와 같이 오프셋 분을 제외한 변수를 사용함으로써, 하중 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

상기 제2 하중 추정 수단(72)에서는, 상기 평균값 A 및 진폭값 B를 변수로서 사용하고, 이들 변수에 소정의 보정 계수 M2, M3를 승산한 1차 식, 즉

F = M2×A＋M3×B … (3)

으로부터 하중 F를 연산·추정한다. 이와 같이 2종류의 변수를 사용함으로써, 하중 추정 정밀도를 더욱 향상시키는 것이 가능하다.

상기 각 연산식에서의 각 보정 계수의 값은, 미리 시험이나 시뮬레이션으로 구하여 두어 설정한다. 상기 제1 하중 추정 수단(71) 및 제2 하중 추정 수단(72)에 의한 연산은 평행하게 행해진다. 그리고, 식(3)에 있어서, 변수인 평균값 B를 생략해도 된다. 즉, 제2 하중 추정 수단(72)에서는, 진폭값 B만을 변수로서 사용하여 하중 F를 연산·추정할 수도 있다.

센서 유닛(20)은, 도 1과 같이 외측 부재(1)의 아웃보드측의 열의 전주면(3)의 주변으로 되는 축 방향 위치에 설치되므로, 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호 a, b는, 도 14의 (C)와 같이 센서 유닛(20)의 설치부의 근방을 통과하는 전동체(5)의 영향을 받는다. 즉, 이 전동체(5)의 영향이 오프셋 분으로서 작용한다. 또한, 베어링의 정지 시에 있어서도, 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호 a, b는, 전동체(5)의 위치의 영향을 받는다. 즉, 전동체(5)가 센서 유닛(20)에서의 변형 센서(22A, 22B)에 가장 가까운 위치를 통과할 때[또는, 그 위치에 전동체(5)가 있을 때], 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호 a, b의 진폭은 최대값으로 되고, 도 14의 (A), (B)와 같이 전동체(5)가 그 위치로부터 멀어짐에 따라[또는, 그 위치로부터 이격된 위치에 전동체(5)가 있을 때] 저하된다. 베어링 회전 시에는, 전동체(5)는 소정의 배열 피치 P로 상기 센서 유닛(20)의 설치부의 근방을 순차적으로 통과하므로, 변형 센서(22A, 22B)의 아날로그 출력 신호 a, b는, 그 진폭이 전동체(5)의 배열 피치 P를 주기로 하여 도 14의 (C)와 같이 주기적으로 변화하는 정현파(正弦波)에 가까운 파형으로 된다.

그래서, 연산 처리 회로(31)에서의 상기 하중 추정 연산 회로(54)에서는, 하중을 구하는 데이터로서, 상기 2개의 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호 a, b의 진폭의 합을 상기한 평균값 A로 하고, 진폭의 차분(절대값)｜a―b｜를 상기한 진폭값 B로 한다. 이로써, 평균값 A는 전동체(5)의 통과에 의한 변동 성분을 캔슬한 값으로 된다. 또한, 진폭값 B는, 2개의 변형 센서(22A, 22B)의 각각의 출력 신호 a, b로 표현되는 온도의 영향이나 너클·플랜지면 간 등의 미끄러짐의 영향을 상쇄(相殺)한 값으로 된다. 따라서, 이 평균값 A와 진폭값 B를 사용함으로써, 차륜용 베어링이나 타이어 접지면에 작용하는 하중을 정확하게 검출할 수 있다.

여기서는, 센서 유닛(20)은, 고정측 부재인 외측 부재(1)의 외경면의 원주 방향으로 배열된 3개의 접촉 고정부(21a) 중, 그 배열의 양단에 위치하는 2개의 접촉 고정부(21a)의 간격을, 전동체(5)의 배열 피치 P와 동일하게 설정하고 있다. 이 경우, 인접하는 접촉 고정부(21a)의 중간 위치에 각각 배치되는 2개의 변형 센서(22A, 22B)의 사이에서의 상기 원주 방향의 간격은, 전동체(5)의 배열 피치 P의 대략 1/2로 된다. 그 결과, 2개의 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호 a, b는 대략180°의 위상차를 가지는 것으로 되고, 그 합으로서 구해지는 평균값 A는 전동체(5)의 통과에 의한 변동 성분을 캔슬한 것으로 된다. 또한, 그 차분으로서 구해지는 진폭값 B는 온도의 영향이나 너클·플랜지면 간 등의 미끄러짐의 영향을 상쇄한 값으로 된다.

그리고, 도 14의 (A)~(C)에서는, 접촉 고정부(21a)의 간격을, 전동체(5)의 배열 피치 P와 동일하게 설정하고, 인접하는 접촉 고정부(21a)의 중간 위치에 각 1개의 변형 센서(22A, 22B)를 각각 배치함으로써, 2개의 변형 센서(22A, 22B)의 사이에서의 상기 원주 방향의 간격을, 전동체(5)의 배열 피치 P의 대략 1/2로 되도록 하였다. 이와는 별개로, 직접, 2개의 변형 센서(22A, 22B) 사이에서의 상기 원주 방향의 간격을, 전동체(5)의 배열 피치 P의 1/2로 설정해도 된다. 이 경우에, 2개의 변형 센서(22A, 22B)의 상기 원주 방향의 간격을, 전동체(5)의 배열 피치 P의｛1/2＋n(n: 정수)｝배, 또는 이들 값에 근사(近似)한 값으로 해도 된다. 이 경우에도, 양 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호 a, b의 합으로서 구해지는 평균값 A는 전동체(5)의 통과에 의한 변동 성분을 캔슬한 값으로 되고, 차분으로서 구해지는 진폭값 B는 온도의 영향이나 너클·플랜지면 간 등의 미끄러짐의 영향을 상쇄한 값으로 된다.

도 18과 같이, 하중 추정 연산 회로(54)의 양 하중 추정 수단(71, 72)은 다음 단의 선택 출력 수단(73)에 접속된다. 이 선택 출력 수단(73)은, 차륜 회전 속도에 따라, 상기 제1 및 제2 하중 추정 수단(72) 중 어느 하나의 추정 하중값을 전환 선택하여 출력하는 것이다. 구체적으로는, 차륜 회전 속도가 소정의 하한 속도보다 낮을 경우에, 선택 출력 수단(73)은, 제1 하중 추정 수단(71)의 추정 하중값을 선택하여 출력하는 것으로 하고 있다. 차륜의 저속 회전 시에는, 센서 출력 신호의 진폭을 검출하기 위한 처리 시간이 길어지고, 또한 정지 시에는 진폭의 검출 그 자체가 불가능하게 된다. 그래서, 이와 같이, 차륜 회전 속도가 소정의 하한값보다 낮을 경우, 평균값 A만을 사용한 제1 하중 추정 수단(71)으로부터의 추정 하중값을 선택하여 출력함으로써, 검출한 하중 신호를 지연없이 출력할 수 있다.

이 실시예에서는, 상기 선택 출력 수단(73)에 차륜의 회전 속도 정보를 부여하기 위해, 도 1과 같이 외측 부재(1)의 내주에 전동체(5)의 위치를 검출하는 전동체 검출 센서(60)가 설치되고, 이 전동체 검출 센서(60)의 출력 신호로부터 차륜의 회전 속도가 구해진다. 선택 출력 수단(73)에는, 외부로부터 차륜 회전 속도의 정보가 입력되는 것이라도 된다. 이 경우, 외부로부터의 차륜 회전 속도의 정보로서, 차체측으로부터의 ABS 센서 등의 회전 센서 신호를 사용하고, 이로써, 차륜 회전 속도를 추정하도록 해도 된다. 또한, 차체측의 차내 통신 버스에 접속된 상위 제어 장치로부터, 차륜 회전 속도의 정보에 대신하는 것으로서, 전환 선택 지령을 선택 출력 수단(73)이 받는 구성으로 해도 된다. 또한, 차륜 회전 속도의 정보로서, 상기 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호 a, b로부터 전동체(5)의 통과 주파수를 검출하여, 차륜 회전 속도를 추정하는 것으로 해도 된다.

이 실시예에서는, 타이어 접지면에 대하여 상하 위치 및 좌우 위치로 되는, 상기 고정측 부재인 외측 부재(1)의 외경면의 상면부, 하면부, 우면부, 및 좌면부에, 원주 방향 90°의 위상차로 4개의 센서 유닛(20)을 균등하게 배치하고 있으므로, 차륜용 베어링에 작용하는 수직 방향 하중 Fz, 구동력이나 제동력으로 되는 하중 Fx, 축 방향 하중 Fy를 추정할 수 있다.

차륜의 타이어와 노면 사이에 하중이 작용하면, 차륜용 베어링의 고정측 부재인 외측 부재(1)에도 하중이 인가되어 변형이 생긴다. 여기서는 센서 유닛(20)에서의 변형 발생 부재(21)의 2개 이상의 접촉 고정부(21a)가, 외측 부재(1)에 접촉 고정되어 있으므로, 외측 부재(1)의 변형이 변형 발생 부재(21)로 확대하여 전달되고 쉬우므로, 그 변형이 변형 센서(22)에 의해 양호한 감도로 검출된다.

특히, 고정측 부재인 외측 부재(1)의 차체 장착용의 플랜지(1a)의 측면에 회로 고정용 스테이(32)를 설치하고, 이 회로 고정용 스테이(32)에 센서 유닛(20)의 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호를 연산 처리하는 연산 처리 회로(31)가 장착되어 있어, 외측 부재(1)의 원통부의 주위면 형상에 변화를 갖게 하지 않으므로, 컴팩트한 구성으로 AD 변환기(49) 등을 포함하는 연산 처리 회로(31)를 장착할 수 있는 동시에, 조립도 용이하며, 차륜의 베어링부에 걸리는 하중을 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 이 실시예에서는, 고정측 부재인 외측 부재(1)에서의 차체 장착용 플랜지(1a)의 정면 형상을, 도 3과 같이 베어링 축심 O과 직교하는 선분 LV, LH에 대하여 선대칭으로 되는 형상, 또는 베어링 축심 O에 대하여 점대칭으로 되는 형상으로 하고 있으므로, 외측 부재(1)의 형상이 단순화되어, 외측 부재(1)의 형상의 복잡화에 기인하는 온도 분포나 팽창·수축량의 변형을 저감할 수 있다. 이로써, 외측 부재(1)에서의 온도 분포나 팽창·수축량의 변형에 의한 영향을 충분히 작게 하여, 하중에 의한 변형량을 센서 유닛에 검출시킬 수 있다.

도 19 및 도 20은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸다. 이 센서가 장착된 베어링은, 도 1 내지 도 18의 제1 실시예에 있어서, 고정측 부재인 외측 부재(1)의 외주면에, 외측 부재(1)와 동심으로 원환형의 보호 커버(80)를 장착하고, 이 보호 커버(80)로 상기 각각의 센서 유닛(20) 및 연산 처리 회로(31)를 덮은 것이다. 도 19는 그 보호 커버(80)의 외측 부재(1)에 대한 장착의 1구성예를 나타내고, 도 20은 다른 구성예를 나타낸다. 그리고, 여기서의 연산 처리 회로(31)의 장착은, 앞의 제1 실시예에 있어서의 도 4 내지 도 6에 나타낸 구성예의 경우와 마찬가지이다.

도 19의 구성예에 있어서, 상기 보호 커버(80)는, 인보드측을 향해 내경(內徑)이 확대되는 통형으로 되어 있고, 구체적으로는, 인보드측 반부가 대경부(大徑部)(80a)와 아웃보드측 반부가 소경부(80b)로 되는 단차(step)가 형성된 원통형으로 되어 있다. 이 보호 커버(80)의 인보드 측단은 차체 장착용의 플랜지(1a)의 외경면에 끼워맞추어고, 보호 커버(80)의 아웃보드 측단은 외측 부재(1)의 아웃보드 측단의 외경면에 끼워맞추어진다. 보호 커버(80)의 재료로서는, 스테인레스강 등의 내식성을 가지는 강판을 프레스 가공하여 성형한 것이나, 프레스 가공하여 성형한 강판에 금속 도금 또는 도장을 행한 것이 사용된다.

연산 처리 회로(31)에 접속되는 신호 케이블(41)의 차체측으로의 인출부(41a)는, 보호 커버(80)의 1개소로부터 외측으로 인출된다. 구체적으로는, 보호 커버(80)의 아웃보드측 반부인 소경부(80b), 즉 외측 부재(1)의 차체 장착용 플랜지(1a)보다 아웃보드측의 원통부에 신호 케이블 인출부(41a)가 인출되는 구멍부(81)가 형성되고, 신호 케이블 인출부(41a)의 상기 구멍부(81)로부터 인출되는 부분에는 실링 부재(82)를 도포하여, 신호 케이블 인출부(41a)의 인출 개소를 밀봉하고 있다. 이로써, 보호 커버(80)의 밀봉성이 높아져, 보호 커버(80)로 덮히는 센서 유닛(20)이나 연산 처리 회로(31)를, 외부로부터의 튀는 돌이나 흙탕물, 염수 등으로부터 확실하게 보호할 수 있다. 또한, 신호 케이블(41)의 주위 방향으로의 변위를 규제할 수도 있다.

도 20의 구성예에서는, 보호 커버(80)의 구멍부(81)에 고무 부싱(83)이 끼워맞추어지고, 이 고무 부싱(83)의 구멍으로부터 신호 케이블 인출부(41a)가 외측으로 인출된다. 이 경우에도 보호 커버(80)의 밀봉성이 높아져, 보호 커버(80)로 덮히는 센서 유닛(20)이나 연산 처리 회로(31)를, 외부로부터의 튀는 돌이나 흙탕물, 염수 등으로부터 확실하게 보호할 수 있다.

이 실시예의 센서가 장착된 베어링의 조립은, 이하의 스텝에 의해 행해진다. 먼저, 외측 부재(1)의 단체 상태, 또는 외측 부재(1)에 전동체(5)를 조립한 상태에서, 외측 부재(1)에 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 연산 처리 회로(31)를 장착한다. 다음에, 보호 커버(80)를, 외측 부재(1)의 아웃보드측으로부터 삽입하고, 그 인보드 측단을 외측 부재(1)의 플랜지(1a)의 외경면에 끼워맞추고, 아웃보드 측단을 외측 부재(1)의 아웃보드측 원통부 외경면에 끼워맞춤으로써, 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 및 연산 처리 회로(31)를 보호 커버(80)로 덮는다. 이 다음에, 베어링 전체를 조립한다. 이 수순으로 조립함으로써, 외측 부재(1)에 장착한 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 연산 처리 회로(31)를 보호 커버(80)로 덮어 이루어지는 센서가 장착된 베어링을, 용이하게 조립할 수 있다.

도 21은 본 발명의 제3 실시예를 나타낸다. 이 센서가 장착된 베어링에서는, 도 1 내지 도 18에 나타낸 제1 실시예나, 도 19, 도 20에 나타낸 제2 실시예에 있어서, 고정측 부재인 외측 부재(1)에서의 플랜지(1a)가 설치되는 외경면에, 내식성 또는 방식성을 가지는 표면 처리층(84)이 형성되어 있다. 이와 같이 표면 처리층(84)을 형성한 외측 부재(1)의 외경면에, 도 1 내지 도 20과 같이 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 연산 처리 회로(31), 보호 커버(80)가 장착된다. 그 외의 구성은, 도 1 내지 도 20에 나타낸 제1 및 제2 실시예의 경우와 마찬가지이다.

내식성 또는 방식성을 가지는 표면 처리층(84)으로서는, 예를 들면, 금속 도금 처리를 행한 표층, 도장 처리를 행한 표층, 코팅 처리를 행한 표층 등을 들 수 있다. 금속 도금 처리로서는, 아연 도금, 유니크롬(unichrome) 도금, 크로메이팅(chromating) 도금, 니켈 도금, 크롬 도금, 무전해 니켈 도금, 카니젠(Kanigen) 도금, 사삼산화철 피막[magnetite coating(black oxide finishing)], 레이덴트(raydent) 등의 처리를 적용할 수 있다. 도장 처리, 코팅 처리로서는, 카티온 전착(電着) 도장, 음이온 전착 도장, 불소계 전착 도장, 질화규소 등의 세라믹 코팅 등을 적용할 수 있다.

이와 같이, 이 제3 실시예에서는, 외측 부재(1)의 외경면에, 내식성 또는 방식성을 가지는 표면 처리층(84)을 형성하고 있으므로, 외측 부재(1)의 외경면의 녹에 의해 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 연산 처리 회로(31), 보호 커버(80) 등의 장착부가 솟아오르거나 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 연산 처리 회로(31)에 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 녹에 기인하는 변형 센서(22A, 22B) 등의 오동작을 해소할 수 있으므로, 하중 검출을 장기간에 걸쳐 정확하게 행할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제4 실시예에 대해 도 22 및 도 23을 참조하여 설명한다. 이 제4 실시예는, 도 1 및 도 2에 나타낸 제1 실시예에 있어서, 센서의 출력 신호를 연산 처리하는 연산 처리 회로(31)를, 회로 고정용 스테이(32)를 통하여 외측 부재(1)의 차체 장착용의 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면에 장착한 것에 대하여, 상기 연산 처리 회로(31)를, 상기 회로 고정용 스테이(32)를 개입시키지 않고, 원호형의 회로 기판에 실장(實裝)된 상태에서 직접 상기 차체 장착용의 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면에 장착한 것이다. 이 제4 실시예의 그 외의 구성은, 제1 실시예와 같고, 또한 도 3 내지 도 18에 대해서도 이 제4 실시예에도 적용할 수 있으므로, 이들의 상세한 설명은 생략한다.

연산 처리 회로(31)의 원호형의 회로 기판은, 도 22와 같이 외측 부재(1)의 차체 장착용의 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면에 장착된다. 도 22 및 도 23의 구성예에서는, 상기 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면에, 연산 처리 회로(31)가 외측 부재(1)와 동심으로 스페이서(33)를 통하여 배치되고, 복수의 볼트(35)에 의해 플랜지(1a)의 측면에 직접 고정된다. 연산 처리 회로(31)의 회로 기판에는 복수의 볼트 삽통공(36)(도 22)이 형성되고, 상기 스페이서(33)는 이들 볼트 삽통공(36)에 정합하는 각 위치에 배치된다. 각각의 볼트(35)는, 연산 처리 회로(31)의 회로 기판의 볼트 삽통공(36)으로부터 스페이서(33)의 볼트 삽통공(38)에 삽통하고, 차체 장착용 플랜지(1a)에 형성된 나사공(39)에 나사 결합된다. 그 외의 구성은, 도 22에 대응하는 도 1 및 도 2와 같다.

도 24 및 도 25는 본 발명의 제5 실시예를 나타낸다. 이 센서가 장착된 베어링은, 도 22 및 도 23의 제4 실시예에 있어서, 고정측 부재인 외측 부재(1)의 외주면에, 외측 부재(1)와 동심으로 원환형의 보호 커버(80)를 장착하고, 이 보호 커버(80)로 상기 각각의 센서 유닛(20) 및 연산 처리 회로(31)를 덮은 것이다. 도 24는 그 보호 커버(80)의 외측 부재(1)에 대한 장착의 1구성예를 나타내고, 케이블 인출용의 구멍부(81)를 실링 부재(82)에 의해 밀봉하고 있다(도 19와 같다). 도 25는 다른 구성예를 나타내고, 케이블 인출용의 구멍부(81)를 고무 부싱(83)에 의해 밀봉하고 있다(도 20과 같다). 보호 커버(80)는, 도 19 및 도 20과 마찬가지의 것이다.

다음에, 상기 각각의 실시예에 있어서의 「센서의 출력 신호를 연산 처리하는 연산 처리 회로(31)를, 회로 고정용 스테이(32)를 통하여 차체 장착용의 플랜지(1a)의 측면에, 또는 원호형의 회로 기판에 실장된 상태에서 직접 상기 차체 장착용의 플랜지(1a)의 측면에 장착한다」라는 것을 요건으로 하지 않는 응용 태양 態樣; mode)에 대하여 설명한다.

본 발명자 등은, 차륜의 베어링부에 걸리는 하중을 검출하는 하중 센서를 내장한 센서가 장착된 베어링으로서, 상기 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 외에, 상기한 센서 출력 신호의 오프셋 기능을 갖게 한 하중 추정 수단으로서, 증폭 회로, 오프셋 조정 회로, 선형 보정 회로, 컨트롤러, 외부 I/F 등을 구비한 것을, 변형 센서와 함께 차륜용 베어링의 외륜에 탑재한 것을 제안하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 3, 특허 문헌 4).

그러나, 상기한 종래예의 구성에서는, 센서가 외부 환경으로부터 보호되지 않는다. 그러므로, 차량 주행 중에 튀는 작은 돌 등이 센서에 부딪쳐 센서가 파손되거나, 흙탕물이나 염수가 덮혀 센서가 부식될 우려가 있다.

상기 문제점을 해결하는 것으로서, 본 발명자 등은, 예를 들면, 도 48, 도 49에 나타낸 구성의 것을 제안하고 있다(일본공개특허 제2011―089604호 공보). 이 제안예에서는, 도 48과 같이, 차륜용 베어링의 고정륜인 외측 부재(101)의 외주면에 하중 검출용의 복수의 센서 유닛(120)을 설치하고, 이들 복수의 센서 유닛(120)을, 외측 부재(101)를 에워싸는 통형의 보호 커버(129)로 덮고 있다. 보호 커버(129)의 아웃보드 측단은 외측 부재(101)의 외주면에 끼워맞추어지고, 도 49와 같이, 보호 커버(129)의 인보드 측단의 개구 에지를 따라 설치한 환형의 탄성체로 이루어지는 립부(lip member)(135)를 외측 부재(101)의 외주에 설치된 차체 장착용의 플랜지(101a)의 아웃보드측을 향하는 측면과 맞닿게 하고 있다.

또한, 상기 센서 유닛(120)과 함께, 이 센서 유닛(120)의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로와, 처리된 출력 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블을 플렉시블 기판(130)에 장착시켜 원환형의 센서 조립품으로 하고, 이 센서 조립품을 외측 부재(101)의 외주면에 이것과 동심으로 장착되어 있다. 보호 커버(129)의 인보드측 단부에는, 도 49와 같이 신호 케이블의 보호 커버(129)로부터의 인출부(132B)가 인출되는 구멍부(136)를 형성하고, 신호 케이블 인출부(132B)가 상기 구멍부(136)로부터 인출되는 부분에 실링 부재(137)를 도포하고 있다. 이로써, 센서 유닛(120)이나 다른 전자 부품이 보호 커버(129)로 피복되어, 이들을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다.

그러나, 상기 제안예에서는, 보호 커버(129)에 신호 케이블을 장착하는 경우, 베어링 조립 시에 신호 케이블이 간섭하지 않도록 처리할 필요가 있고, 보호 커버(129)를 떼어낼 때에도 보호 커버(129)와 신호 케이블의 사이에 설치한 실링 부재(137)를 벗기는 등의 작업이 필요해진다. 그러므로, 보호 커버(129)를 차륜용 베어링의 외측 부재(101)에 장착하는 경우의 장착 공정이 복잡해지는 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 제1 응용 형태로서, 컴팩트한 구성이며, 신호 케이블의 인출 등의 조립성도 양호하고, 차륜의 베어링부에 걸리는 하중을 정확하게 검출할 수 있는 센서가 장착된 베어링에 대해 도 26 내지 도 32의 (A), (B)를 참조하여 설명한다. 그리고, 도 26은 도 1에, 도 27은 도 2에, 도 28은 도 3에 각각 대응하고 있고, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략하고, 상위한 점에 대하여 설명한다.

도 26 및 도 27에 나타낸 바와 같이, 이 응용 형태는, 센서 유닛(20)의 출력 신호를 연산 처리하는 연산 처리 회로(31)[도 29의 (A), (B)]와, 이 연산 처리 회로(31)의 출력 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블(41)을, 외측 부재(1)의 외주의 차체 장착용의 플랜지(1a)보다 아웃보드측에 설치하고, 상기 플랜지(1a)에 신호 케이블 삽통용의 관통공(85)을 형성하고, 상기 신호 케이블(41)을 상기 관통공(85)에 삽통하여 인보드측으로 인출하고, 상기 관통공(85)을 관통하는 부분에, 방지 처리로서 고무 등의 탄성 재료로 이루어지는 부싱(83)을 설치하고 있다. 도 28은 외측 부재(1)를 아웃보드측으로부터 본 정면도로서, 상기 신호 케이블(41) 및 부싱(83)은 베어링 축심 O와 직교하는 선분인 세로 선분 LV 상에 위치하고 있다.

도 29의 (A), (B)는, 도 11의 (A), (B)에 대응하는 것으로서, 플렉시블 기판(30)에서의 센서 유닛(20)의 1배치예의 평면 전개도 및 그 단면도를 나타낸다. 이 응용 형태의 경우, 플렉시블 기판(30)에는, 4개의 센서 유닛(20)과 함께, 이들의 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호를 처리하는 연산 처리 회로(31), 이 연산 처리 회로(31)의 출력 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블(41) 등의 전자 부품이 링형으로 접속되고, 센서 조립품(48)이 구성된다. 연산 처리 회로(31)는 예를 들면, 집적 회로 칩으로 이루어진다. 이와 같이 링형으로 된 센서 조립품(48)이, 외측 부재(1)의 외경면의 플랜지(1a)보다 아웃보드측에 외측 부재(1)와 동심으로 장착된다. 연산 처리 회로(31)는 플렉시블 기판(30)과 일체로 성형해도 된다.

도 30의 (A), (B)는, 도 12의 (A), (B)에 대응하는 것으로서, 플렉시블 기판(30)에서의 센서 유닛(20)의 1배치예의 평면 전개도 및 그 단면도를 나타낸다. 이 배치예의 경우에도 도 29의 (A), (B)과, 마찬가지로, 연산 처리 회로(31)의 출력 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블(41) 등의 전자 부품이 링형으로 접속되고, 센서 조립품(48)이 구성되어 있는 점이 도 12의 (A), (B)와 상이할뿐이며, 그 외의 구성은 도 12의 (A), (B)와 같다.

도 31의 (A), (B)는, 상기 플렉시블 기판(30)에서의 센서 유닛(20)의 또 다른 배치예의 평면 전개도 및 단면도를 나타낸다. 이 배치예에서는, 각각의 센서 유닛(20)을, 플렉시블 기판(30)의 배선 회로(34)와의 접속부를 제외하고, 플렉시블 기판(30)으로부터 떼어내고 있다. 또한, 플렉시블 기판(30)은 연산 처리 회로(31)의 장착부를 광폭부(廣幅部)로 하고, 그 이외의 부분을 협폭부(狹幅部)로 하고, 플렉시블 기판(30)의 협폭부의 측부에 각각의 센서 유닛(20)을 배치함으로써, 전체의 배치 구성이 폭넓게 되지 않도록 하고 있다. 이로써, 센서 조립품(48)을 컴팩트하게 구성할 수 있다. 그 외의 구성은, 도 29의 (A), (B)에 나타낸 배치예의 경우와 마찬가지이다.

도 32의 (A), (B)는, 도 13의 (A), (B)에 대응하는 것으로서, 상기 플렉시블 기판(30)에서의 센서 유닛(20)의 또 다른 배치예의 평면 전개도 및 단면도를 나타낸다. 이 배치예의 경우에도 도 29의 (A), (B)과, 마찬가지로, 연산 처리 회로(31)의 출력 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블(41) 등의 전자 부품이 링형으로 접속되고, 센서 조립품(48)이 구성되어 있는 점이 도 13의 (A), (B)와 상이할뿐이며, 그 외의 구성은 도 13의 (A), (B)와 같다.

외측 부재(1)의 외경면의 플랜지(1a)보다 아웃보드측에 장착된 상기 센서 유닛(20)을 포함하는 센서 조립품(48)은, 도 26과 같이 보호 커버(80)로 덮힌다. 보호 커버(80)는, 외측 부재(1)의 외주를 에워싸는 통형의 부재이며, 구체적으로는, 인보드측 반부가 대경부(80a)에서 아웃보드측 반부가 소경부(80b)으로 되는 단차(step)가 형성된 원통형으로 되어 있다. 이 보호 커버(80)는 외측 부재(1)의 플랜지(1a)로부터 아웃보드 측단에 걸쳐 설치된다. 구체적으로는, 보호 커버(80)의 인보드 측단이 차체 장착용의 플랜지(1a)의 외경면에 끼워맞추어지고, 보호 커버(80)의 아웃보드 측단이 외측 부재(1)의 아웃보드 측단의 외경면에 끼워맞추어진다. 상기한 바와 같이, 상기 센서 조립품(48)에서의 신호 케이블(41)은, 외측 부재(1)의 플랜지(1a)에 형성된 관통공(85)에 삽통되어 인보드측으로 인출되어 있으므로, 외측 부재(1)에 보호 커버(80)를 장착할 때, 신호 케이블(41)이 보호 커버(80)와 간섭하지 않아, 적은 공정수로 보호 커버(80)를 외측 부재(1)에 장착할 수 있다.

이 응용 형태에서 사용하는 보호 커버(80)의 재료에 대해서도, 상기 제1 실시예에서 사용한 것과 동일한 것이 사용된다.

이 응용 형태의 센서가 장착된 베어링의 조립에 대해서도 상기 실시예의 경우와 거의 마찬가지이며, 상세한 설명은 생략하지만, 특히, 이 경우, 외측 부재(1)에는 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 연산 처리 회로(31)에 신호 케이블(41)을 포함하는 센서 조립품(48)으로서 장착하고, 이 센서 조립품(48)을 보호 커버(80)로 덮는 점에서 상기 실시예와 상이하다.

차륜의 타이어와 노면 사이에 하중이 작용한 경우의 동작은, 상기 제1 실시예와 거의 마찬가지이며, 상세한 설명은 생략하지만, 이 응용 형태의 경우, 특히, 고정측 부재인 외측 부재(1)의 차체 장착용의 플랜지(1a)에 신호 케이블 삽통용의 관통공(85)을 형성하고, 센서 유닛(20), 연산 처리 회로(31) 등 함께 외측 부재(1)의 외경면의 플랜지(1a)보다 아웃보드측에 설치된 신호 케이블(41)을, 상기 관통공(85)에 삽통하여 인보드측으로 인출하도록 하고 있으므로, 외측 부재(1)의 외주를 에워싸는 통형의 보호 커버(80)를 설치하는 경우에도, 신호 케이블(41)이 보호 커버(80)와 간섭하지 않아, 보호 커버(80)의 장착을 용이하게 행할 수 있고, 구성이 컴팩트하며 조립성 양호하고, 차륜의 베어링부에 걸리는 하중을 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 센서 유닛(20)을 포함하는 센서 조립품(48)은 보호 커버(80)로 덮히므로, 센서 조립품(48)을 구성하는 복수의 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품을 외부 환경으로부터 보호할 수 있고, 외부 환경에 의한 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품의 고장을 방지하여, 차륜용 베어링이나 타이어 접지면에 작용하는 하중을 장기간에 걸쳐 정확하게 검출할 수 있다. 이 실시예에서는, 신호 케이블(41)이 외측 부재(1)의 플랜지(1a)의 관통공(85)을 관통하는 부분에, 방지 처리로서 고무 등의 탄성 재료로 이루어지는 부싱(83)을 설치하고 있으므로, 보호 커버(80)의 밀봉성이 향상되고, 센서 조립품(48)을 구성하는 복수의 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품을 외부 환경으로부터 보호하는 효과가 더욱 향상된다. 외측 부재(1)가 고정측 부재인 이 실시예의 경우, 외측 부재(1)에 대한 보호 커버(80)의 장착이 더욱 용이하며, 보호 커버(80)에 의한 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품의 보호를 행하기 용이하다.

도 33 및 도 34는 본 발명의 제2 응용 형태를 나타낸다. 이 센서가 장착된 베어링은, 도 26 내지 도 32의 (A), (B)의 제1 응용 형태에 있어서, 신호 케이블(41)이 외측 부재(1)의 플랜지(1a)의 관통공(85)을 관통하는 부분에, 방지 처리로서 실링 부재(82)를 도포하고 있다. 그 외의 구성은 도 26 내지 도 32의 (A), (B)에 나타낸 실시예의 경우와 마찬가지이다.

이 응용 형태의 경우에도, 플랜지(1a)의 관통공(85)에 실링 부재(82)에 의한 방수 처리가 행해지므로, 보호 커버(80)의 밀봉성이 향상되고, 센서 조립품(48)을 구성하는 복수의 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품을 외부 환경으로부터 보호하는 효과가 더욱 향상된다.

또한, 상기 응용 형태에 있어서도, 도 21에 나타낸 제3 실시예와 마찬가지로, 외측 부재(1)의 외경면에, 내식성 또는 방식성을 가지는 표면 처리층(84)을 형성해도 되고, 외측 부재(1)의 외경면의 녹에 의해 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 연산 처리 회로(31), 신호 케이블(41), 보호 커버(80) 등의 장착부가 솟아오르거나 센서 유닛(20), 플렉시블 기판(30), 연산 처리 회로(31), 신호 케이블(41)에 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 녹에 기인하는 변형 센서(22A, 22B) 등의 오동작을 해소할 수 있으므로, 하중 검출을 장기간에 걸쳐 정확하게 행할 수 있다.

본 발명의 제3 응용 형태를 도 35 내지 도 37을 참조하여 설명한다. 이 응용 형태는, 센서 유닛의 보호가 확실하면서 검출의 신뢰성이 높은 센서가 장착된 베어링에 관한 것이며, 도 1 내지 도 3에 나타낸 제1 실시예와 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명은 생략하고, 상위한 점에 대하여 설명한다. 이 응용 형태는, 외측 부재(1)의 외주를 에워싸는 통형의 보호 커버(80)로 덮고, 이 보호 커버(80)와 일체로, 센서 유닛(20)의 출력 신호 또는 출력 신호를 연산 처리한 신호를 베어링 외부로 인출하기 위한, 방수형의 커넥터(86A)를 설치하고 있다.

도 35에 나타낸 이 센서가 장착된 베어링의 플렉시블 기판(30)에는, 도 37에 나타낸 바와 같이, 4개의 센서 유닛(20)과 함께, 이들 변형 센서(22A, 22B)의 출력 신호를 처리하는 연산 처리 회로(31), 이 연산 처리 회로(31)의 출력 단자를, 방수형의 커넥터(86A)(도 35)에 접속하는 신호 케이블(41) 등의 전자 부품이 링형으로 접속되고, 제1 응용 형태와 마찬가지로, 도 29에 나타낸 바와 같은 센서 조립품(48)이 구성된다. 연산 처리 회로(31)는, 예를 들면, 집적 회로 칩으로 이루어진다. 이와 같이 링형으로 된 센서 조립품(48)이, 외측 부재(1)의 외경면에 외측 부재(1)와 동심으로 장착된다.

방수형의 커넥터(86A)는, 소켓과 플러그로 이루어지는 플러그-인(plug-in) 접속 형식의 커넥터 조(組)(86)에서의 소켓으로 되는 커넥터로서, 일단이 개구된 각통형의 커넥터 본체(86Aa)와, 이 커넥터 본체(86Aa)의 바닥면으로부터 돌출된 복수의 핀형의 접속 단자(86Ab)를 가진다. 복수의 접속 단자(86Ab)는, 단자판에 장착되어 이 단자판을 통하여 커넥터 본체(86Aa)에 장착된 것이라도, 커넥터 본체(86Aa)에 직접 장착된 것이라도 된다. 상기 신호 케이블(41)은, 상기 접속 단자(86Ab)에 접속된다. 이 소켓으로 되는 커넥터(86A)에는, 플러그로 되는 커넥터(86B)가 꽂혀 접속된다. 플러그로 되는 커넥터(86B)는, 차륜용 베어링으로부터의 신호 인출용의 케이블(89)의 선단에 설치된다. 플러그로 되는 커넥터(86B)는, 소켓으로 되는 커넥터(86A)의 커넥터 본체(86Aa) 내에 꽂혀 끼워맞추어지는 커넥터 본체(86Ba)와, 이 커넥터 본체(86Ba)의 선단면에 형성된 오목부 내에 설치되어 상기 소켓으로 되는 커넥터(86A)의 각각의 접속 단자(86Ab)에 각각 접촉하여 접속되는 복수의 접속 단자(86Bb)로 된다. 상기 소켓으로 되는 커넥터(86A)는, 커넥터 본체(86Aa)가, 플러그로 되는 커넥터(86B)의 커넥터 본체(86Ba)의 주위면이 간극없이 꽂혀지는 형상으로 되는 것 등에 의해, 양 커넥터(86A, 86B)의 끼워맞춤면으로부터 물이 침입하지 않는 방수형으로 된다.

외측 부재(1)의 외경면에 장착된 상기 센서 유닛(20)을 포함하는 센서 조립품(48)은, 도 35와 같이 보호 커버(80)로 덮힌다. 이 보호 커버(80)의 형상이나 장착, 그 재료에 대해서는, 상기 제1 응용 형태의 경우와 거의 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 보호 커버(80)에는 이것과 일체로, 상기 연산 처리 회로(31)의 출력 신호를 베어링 외부로 인출하기 위한 방수 커넥터(86A)가 설치되고, 연산 처리 회로(31)와 방수 커넥터(86A)가 상기 신호 케이블(41)을 통하여 접속된다. 방수 커넥터(86A)는, 그 커넥터 피막(connector velum)(86a)을 보호 커버(80)에 대하여 접착하거나, 또는 용착하는 것 등에 의해, 보호 커버(80)와 일체로 된다. 신호 케이블(41)을 방수 커넥터(86A)에 접속하는 작업은, 보호 커버(80)를 외측 부재(1)에 장착할 때 행해진다. 이 응용 형태에서는, 센서 유닛(20)의 출력 신호를 연산 처리하는 연산 처리 회로(31)도 외측 부재(1)의 외주에 설치하는 것으로 하였으나, 연산 처리 회로(31)를 생략하여 센서 유닛(20)의 출력 신호를 그대로 베어링 외부로 인출하고, 예를 들면, 차체측에서 출력 신호의 연산 처리를 행하여 하중 추정을 행하는 경우에는, 센서 유닛(20)의 출력 단자가 상기 신호 케이블(41)을 통하여 상기 방수 커넥터(86A)에 접속된다.

그리고, 이 응용 형태에 있어서, 상기 방수 커넥터(86A)와 일체로 상기 연산 처리 회로(31)를 수지 몰딩해도 되고, 방수 커넥터(86A)와 연산 처리 회로(31)를 일체로 사출 성형해도 된다. 방수 커넥터(86A)와 일체로 연산 처리 회로(31)를 수지 몰딩하는 경우에는, 보호 커버(80)의 장착 시에 연산 처리 회로(31)와 방수 커넥터(86A)를 접속하는 작업을 생략할 수 있다. 또한, 방수 커넥터(86A)와 연산 처리 회로(31)를 일체로 사출 성형하는 경우에는, 이들의 접속 작업을 생략할 수 있을뿐아니라, 이들의 제조 공정을 간략화할 수 있다. 이러한 경우에, 센서 유닛(20)과 연산 처리 회로(31)와의 접속은, 고정측 부재인 외측 부재(1)에 보호 커버(80)를 장착할 때 행하게 된다.

또한, 고정측 부재인 외측 부재(1)의 외주를 에워싸는 통형의 보호 커버(80)로 복수의 센서 유닛(20)을 포함하는 센서 조립품(48)을 덮고 있으므로, 센서 조립품(48)을 구성하는 복수의 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품을 외부 환경으로부터 보호할 수 있어, 외부 환경에 의한 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품의 고장을 방지하여, 차륜용 베어링이나 타이어 접지면에 작용하는 하중을 장기간에 걸쳐 정확하게 검출할 수 있다. 특히, 보호 커버(80)와 일체로, 센서 유닛(20)의 출력 신호 또는 그 출력 신호를 연산 처리한 신호를 베어링 외부로 인출하기 위한 방수 커넥터(86a)를 설치하고 있으므로, 베어링 조립 시에, 연산 처리 회로(31) 또는 센서 유닛(20)에 접속한 신호 케이블을 보호 커버(80)와 간섭하지 않도록 보호 커버(80)로부터 인출하는 번거로운 작업을 필요로 하지 않고, 구성이 컴팩트하며 조립성 양호하여, 차륜의 베어링부에 걸리는 하중을 정확하게 검출할 수 있다. 외측 부재(1)가 고정측 부재인 이 실시예의 경우, 외측 부재(1)에 대한 보호 커버(80)의 장착이 용이하며, 보호 커버(80)에 의한 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품의 보호를 행하기 쉽다.

도 38 및 도 39는 본 발명의 제4 응용 형태를 나타낸다. 이 센서가 장착된 베어링은, 도 35 내지 도 37의 응용 형태에 있어서, 상기 보호 커버(80)의 아웃보드 측단을 O링(87)을 통하여 외측 부재(1)의 외경면에 장착되어 있다. 그 외의 구성은 도 35 내지 도 37에 나타낸 응용 형태의 경우와 마찬가지이다.

이와 같이, 보호 커버(80)의 아웃보드 측단을, O링(87)을 통하여 외측 부재(1)의 외경면에 장착하면 보호 커버(80)의 아웃보드 측단의 밀봉성을 확실하게 할 수 있어, 보호 커버(80)에 의한 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품의 보호 효과를 더욱 향상시키는 것이 가능하다.

도 40 및 도 41은 본 발명의 제5 응용 형태를 나타낸다. 이 센서가 장착된 베어링은, 도 35 내지 도 37의 응용 형태에 있어서, 상기 보호 커버(80)의 인보드 측단에, 그 개구 에지를 따라 환형의 탄성체로 이루어지는 립부(88)가 설치되고, 이 립부(88)가 외측 부재(1)의 차체 장착용 플랜지(1a)의 아웃보드측을 향하는 측면에 접촉하게 하고 있다. 이 경우에는, 보호 커버(80)의 인보드 측단의 밀봉성을 확실하게 할 수 있어, 보호 커버(80)에 의한 센서 유닛(20)이나 다른 전자 부품의 보호 효과를 더욱 향상시키는 것이 가능하다.

상기 립부(88)를 구성하는 탄성체로서는 고무 재료가 바람직하다. 이 외에, 립부(88)를 보호 커버(80)와 일체로 형성해도 된다. 여기서는, 립부(88)를, 인보드측을 향해 직경이 커지는 형상으로 하고 있다. 이로써, 인보드 측단으로부터 보호 커버(80) 내로의 흙탕물·염수 등의 침입을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 그 외의 구성은 도 35 내지 도 37에 나타낸 응용 형태의 경우와 마찬가지이다.

상기한 각각의 실시예에서는, 외측 부재(1)가 고정측 부재인 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 내측 부재가 고정측 부재인 차륜용 베어링에도 적용할 수 있고, 그 경우, 센서 유닛(20)은 내측 부재의 내주로 되는 주위면에 설치한다.

또한, 이들 실시예에서는 제3 세대형의 차륜용 베어링에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 베어링 부분과 허브가 서로 독립된 부품으로 되는 제1 또는 제2 세대형의 차륜용 베어링이나, 내측 부재의 일부가 등속(等速) 조인트의 외륜으로 구성되는 제4 세대형의 차륜용 베어링에도 적용할 수 있다. 또한, 이 센서가 장착된 베어링은, 종동륜용의 차륜용 베어링에도 적용할 수 있고, 또한 각 세대 형식의 테이퍼 롤러 타입의 차륜용 베어링에도 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 있어서의 「센서의 출력 신호를 연산 처리하는 연산 처리 회로(31)를, 회로 고정용 스테이(32)를 통하여 차체 장착용의 플랜지(1a)의 측면에, 또는 원호형의 회로 기판에 실장된 상태로 직접 상기 차체 장착용의 플랜지(1a)의 측면에 장착한다」라는 요건을 가지고 있지 않은 응용 태양에 대하여 설명한다.

[태양 1]

태양 1에 관한 센서가 장착된 베어링은, 복열의 전주면이 내주에 형성된 외측 부재와, 상기 전주면과 대향하는 전주면이 외주에 형성된 내측 부재와, 양 부재의 대향하는 전주면 사이에 개재한 복열의 전동체를 구비하고, 상기 외측 부재 및 내측 부재 중 고정측 부재는, 너클에 장착하는 차체 장착용의 플랜지를 외주에 가지고, 차체에 대하여 차륜을 회전 가능하게 지지하는 차륜용 베어링으로서, 상기 고정측 부재의 외주면에 고정되는 하중 검출용의 복수의 센서 유닛과, 이들 센서 유닛의 출력 신호를 연산 처리하는 연산 처리 회로와, 이 연산 처리 회로의 출력 신호를 베어링 외부로 인출하는 신호 케이블을, 고정측 부재의 외주의 상기 플랜지보다 아웃보드측에 설치하고, 상기 플랜지에 신호 케이블 삽통용의 관통공을 형성하고, 상기 신호 케이블� � 상기 관통공에 삽통하여 인보드측으로 인출한 것이다.

[태양 2]

태양 1에 관한 센서가 장착된 베어링에 있어서, 상기 고정측 부재의 플랜지로부터 아웃보드 측단에 걸쳐 고정측 부재의 외주를 에워싸는 통형의 보호 커버를 설치하고, 이 보호 커버로 상기 센서 유닛, 연산 처리 회로 및 신호 케이블의 일부를 덮어도 된다.

[태양 3]

태양 2에 관한 센서가 장착된 베어링에 있어서, 상기 플랜지의 관통공과 상기 신호 케이블과의 사이에 방수 처리를 행한 것이라도 된다.

[태양 4]

태양 3에 관한 센서가 장착된 베어링에 있어서, 상기 방수 처리는, 상기 신호 케이블의 상기 플랜지의 관통공을 관통하는 부분에 탄성 재료로 이루어지는 부싱을 설치한 것이라도 된다.

[태양 5]

태양 3에 관한 센서가 장착된 베어링에 있어서, 상기 방수 처리는, 상기 신호 케이블의 상기 플랜지의 관통공을 관통하는 부분에 실링 부재를 도포한 것이라도 된다.

[태양 6]

태양 6에 관한 센서가 장착된 베어링의 조립 방법은, 상기 센서가 장착된 베어링의 조립 방법으로서, 상기 고정측 부재의 단체 상태, 또는 고정측 부재에 상기 전동체를 조립한 상태에서, 상기 고정측 부재에 상기 센서 유닛, 연산 처리 회로 및 신호 케이블을 장착하고, 또한 상기 보호 커버를 고정측 부재의 외주에 장착한 후, 베어링을 조립한다.

[태양 7]

태양 7에 관한 센서가 장착된 베어링은, 복열의 전주면이 내주에 형성된 외측 부재와, 상기 전주면과 대향하는 전주면이 외주에 형성된 내측 부재와, 양 부재의 대향하는 전주면 사이에 개재한 복열의 전동체를 구비하고, 상기 외측 부재 및 내측 부재 중 고정측 부재는, 너클에 장착하는 차체 장착용의 플랜지를 외주에 가지고, 차체에 대하여 차륜을 회전 가능하게 지지하는 차륜용 베어링으로서, 상기 고정측 부재의 외주면에 고정되는 하중 검출용의 복수의 센서 유닛을 설치하고, 또한 이들 복수의 센서 유닛을, 상기 고정측 부재의 외주를 에워싸는 통형의 보호 커버로 덮고, 이 보호 커버와 일체로, 상기 센서 유닛의 출력 신호 또는 출력 신호를 연산 처리한 신호를 베어링 외부로 인출하기 위한, 방수형의 커넥터를 설치한 것이다.

[태양 8]

태양 7에 관한 센서가 장착된 베어링에 있어서, 상기 보호 커버의 아웃보드 측단을 상기 고정측 부재의 외주면에 끼워맞추고, 보호 커버의 인보드 측단의 개구 에지를 따라 설치한 환형의 탄성체로 이루어지는 립부를 상기 고정측 부재의 플랜지의 아웃보드측을 향하는 측면과 맞닿게 해도 된다.

[태양 9]

태양 8에 관한 센서가 장착된 베어링에 있어서, 상기 립부를 상기 보호 커버와 일체로 형성해도 된다.

[태양 10]

태양 8에 관한 센서가 장착된 베어링에 있어서, 상기 립부를 구성하는 탄성체가 고무 재료로 이루어지는 것이라도 된다.

[태양 11]

태양 8에 관한 센서가 장착된 베어링에 있어서, 상기 립부는, 인보드측을 향해 직경이 커지는 형상이라도 된다.

[태양 12]

태양 6에 관한 센서가 장착된 베어링의 조립 방법은, 태양 7에 관한 센서가 장착된 베어링의 조립 방법으로서, 상기 고정측 부재의 단체 상태, 또는 고정측 부재에 상기 전동체를 조립한 상태에서, 상기 고정측 부재의 주위면에 상기 센서 유닛을 장착하고, 또한 상기 보호 커버를 고정측 부재의 주위면에 장착한 후, 베어링을 조립한다.

전술한 바와 같이, 도면을 참조하면서 바람직한 실시예를 설명하였으나, 당업자이면, 본건 명세서를 볼 때, 자명한 범위 내에서 각종 변경 및 수정을 용이하게 상정할 수 있을 것이다. 따라서, 그와 같은 변경 및 수정은, 청구의 범위로부터 정해지는 발명의 범위 내의 것으로 해석된다.

1: 외측 부재
1a: 차체 장착용 플랜지
2: 내측 부재
3, 4: 전주면
5: 전동체
20: 센서 유닛
21: 변형 발생 부재
21a: 접촉 고정부
22, 22A, 22B: 변형 센서
30: 플렉시블 기판
31: 연산 처리 회로
32: 회로 고정용 스테이
41: 신호 케이블
41a: 신호 케이블 인출부
49: AD 변환기
51: 오프셋 조정 회로
54: 하중 추정 연산 회로
71: 제1 하중 추정 수단
72: 제2 하중 추정 수단
73: 선택 출력 수단
80: 보호 커버
81: 구멍부
82: 실링 부재
83: 부싱
84: 표면 처리층
85: 관통공
86A: 방수 커넥터
88: 립부