滚动轴承单元的负荷测量单元和负荷测量滚动轴承单元

摘要

通过回转速度检测传感器(24)检测组成外排的滚珠(8、8)的回转速度，此外，通过旋转速度检测传感器(25)检测轮毂(1a)的旋转速度，基于来自两个传感器(24，25)的检测信号获得一个速比，该速比是回转速度和旋转速度之间的比。当轴向负荷改变和滚珠(8、8)的接触角改变时，单个滚珠(8、8)的回转速度改变，速比又改变，然后，基于速比的改变计算轴向负荷。这样，能以低成本构造用于滚动轴承单元的负荷测量装置，实现了一种结构，用该结构，能获得作用在轮毂(1a)和外环(4a)之间的轴向负荷。

说明书

技术领域

根据本发明的用于滚动轴承单元的负荷测量单元和负荷测量滚动轴承单元涉及对用于支承移动主体如汽车、铁路车辆、各种运输车等等的车轮的滚动轴承单元的改进，并且用于通过测量施加到该滚动轴承单元的轴向负荷实现移动主体的行驶稳定性的提高。

背景技术

汽车车轮例如由悬架系统通过双排角接触滚动轴承单元旋转地支承。并且，为了保证汽车的行驶稳定性，采用了车辆行驶稳定系统，如防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)、车辆稳定性控制系统(VSC)等等。为了控制各种车辆行驶稳定系统，需要各种信号，如车轮旋转速度、在各个方向上施加到车身的加速度等等。然后，为了执行高级控制，在一些情况下了解通过车轮施加到滚动轴承单元的轴向负荷的大小是较好的。

鉴于这种情况，在JP-A-3-209016(在下文中称为“专利文献1”)中列举了图5中所示的用于滚动轴承单元的负荷测量单元。首先，将在下文说明传统系统的构造。用于支承车轮的旋转侧凸缘2固定到轮毂1的外端部的外周面(这里，轴向方向上的“外侧”表示在装配到汽车的状态中，车身的宽度方向上的外侧，也与图1、2、5中的左侧对应)，轮毂1是旋转的环且还是内环等价元件。双排内环滚道3、3也形成在轮毂1的中间部和内端部(这里，轴向方向上的“内侧”表示在装配到汽车的状态中，车身的宽度方向上的中间侧，也与图1、2、5中的右侧对应)的外周面上。

同时，用于将外环4支承/固定到组成悬架系统的转向节5上的静止侧凸缘6固定到外环4的外周面，外环4与轮毂1同心地布置在轮毂1周围，并充当静止环。

此外，双排外环滚道7、7形成在外环4的内周面上，然后，充当滚动件的多个滚珠8、8分别被可旋转地设置在外环滚道7、7和内环滚道3、3之间，以便将轮毂1可旋转地支承在外环4的内径侧上。

另外，负荷传感器11分别固定在静止侧凸缘6的内表面上的多个部分，所述多个部分中的每一个都围绕螺纹孔10，用于将静止侧凸缘6安装到转向节5的螺栓9拧入到螺纹孔10中。在外环4被支承/固定到转向节5的情况下，这些负荷传感器11被保持在转向节5的外表面和静止侧凸缘6的内表面之间。

就在现有技术中已知的这种用于滚动轴承单元的负荷测量单元来说，当轴向负荷被施加在车轮(未示出)和转向节5之间时，转向节5的外表面和静止侧凸缘6的内表面在轴向方向上从两侧互相强烈地挤压负荷传感器11，因而，能通过计算这些负荷传感器11的测量值的总数来检测施加在车轮和转向节5之间的轴向负荷。

就图5中所示的传统构造来说，必须提供和将外环4支承/固定到转向节5的螺栓9一样多的负荷传感器11，由于上面的情况和由于负荷传感器11本身昂贵的事实，不可避免地，全部的用于滚动轴承单元的负荷测量单元的成本相当大地增加。

鉴于这种情况作出本发明以实现这样一种构造，其能以低成本构造，且还能在保持控制所需的精确性的同时测量施加到每个车轮的轴向负荷。

发明内容

本发明的用于滚动轴承单元的负荷测量单元包括在使用中不旋转的静止环；与静止环同心布置的旋转环，用于在使用中旋转；可滚动地设置在静止侧滚道和旋转侧滚道之间的多个滚动件，静止侧滚道和旋转侧滚道形成在静止环和旋转环的互相相对的位置中；用来检测滚动件的回转速度的回转速度传感器；以及计算器，该计算器用来基于从回转速度传感器供给的检测信号计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷。

例如，在静止环和旋转环的外面的一个滚道环是外环等价元件，另一个滚道环是内环等价元件，滚动件是滚珠。然后，将背对背布置类型的接触角应用于滚珠上，滚珠以复数的形式分别设置在双排角接触内环滚道和双排角接触外环滚道之间，双排角接触内环滚道形成在内环等价元件的外周面上，双排角接触外环滚道形成在外环等价元件的内周面上。

此外，为了测量滚动件的回转速度，直接测量滚动件的回转速度或将滚动件的回转速度当作将滚动件保持在其中的保持器的旋转速度进行测量。

此外，当旋转环的速度改变时(非恒定时)，除了回转速度传感器之外，还提供用于检测旋转环的旋转速度的旋转速度传感器。然后，基于从旋转速度传感器供给的检测信号和从回转速度传感器供给的检测信号，计算器计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷。

如果使用从旋转速度传感器供给的检测信号，则优选地，基于一个速比计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷，该速比是滚动件的回转速度和旋转环的旋转速度之间的比值。

此外，优选地提供用于检测轴向方向上的加速度的加速度传感器。然后，相对于加速度传感器检测的加速度低于预定值的状态下的回转速度或速比，基于加速度传感器检测的加速度超过预定值的状态下的回转速度或速比，计算器计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷。

另外，如果滚动轴承单元用来支承汽车车轮，则优选地还提供转向角传感器或转矩传感器，转向角传感器用于检测一个与施加到汽车转向轮上的转向角成比例的值，转矩传感器用于检测驾驶员通过转动方向盘施加到转向轴上的转向力。能用建立在(电的或液压的)动力转向装置中的转矩传感器作为该转矩传感器，动力转向装置用来减小转动方向盘所需的力(转向力)。此外，如果滚动轴承单元用在改变其路线的车辆中，如汽车、铁路车辆等等，则还提供用于检测施加到车辆车身上的横摆率(横摆量，在横摆方向上施加的力的大小，在横摆方向上的位移，倾斜量等等)的横摆率传感器。

然后，相对于在转向传感器检测的转向角、转矩传感器检测的转向力或横摆率传感器检测的横摆率低于预定值的状态下的回转速度或速比，基于在转向传感器检测的转向角、转矩传感器检测的转向力或横摆率传感器检测的横摆率超过预定值的状态下的回转速度或速比，计算器计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷。

此外，本发明的用于滚动轴承单元的负荷测量单元包括在使用中不旋转的静止环；与静止环同心布置的旋转环，用于在使用中旋转；每排以复数形式可滚动地设置在静止侧滚道和旋转侧滚道之间的滚动件，在接触角的方向在两排之间互相相对地设定的状态下，静止侧滚道和旋转侧滚道分别以双排的形式形成在静止环和旋转环的互相相对的位置中；一对用来检测两排上的滚动件的回转速度的回转速度传感器；和计算器，用来基于从回转速度传感器供给的检测信号计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷。

然后，基于两排中的滚动件的回转速度之间的差，计算器计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷。

另外，优选地还提供用于检测旋转环的旋转速度的旋转速度传感器，计算器基于旋转环的旋转速度和两排中的滚动件的回转速度之间的比值计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷，旋转环的旋转速度基于旋转速度传感器的检测信号得到。

通过检测滚动件的回转速度，如上构造的本发明的用于滚动轴承单元的负荷测量单元能检测施加在该滚动轴承单元上的轴向负荷。即，当滚动轴承单元如双排角接触滚珠轴承承受轴向负荷时，滚动件(滚珠)的接触角改变。如在滚动轴承的技术领域中众所周知的，当接触角改变时，滚动件的回转速度改变。更特别地，相对于支承轴向负荷的侧部上的那排，当轴向负荷增加时，接触角增加。于是，当外环等价元件是旋转环时，回转速度减速，相反地，当内环等价元件是旋转环时，回转速度加速，因而，能通过测量回转速度的改变来检测施加到该滚动轴承单元的轴向负荷。能采用在现有技术中广泛用来获得ABS或TCS的控制信号的便宜的速度传感器作为用于检测回转速度的回转速度传感器。为此，能便宜地制造整个用于滚动轴承单元的负荷测量单元。

这里，当在旋转环的旋转速度总是保持不变的状态下使用滚动轴承单元时，仅仅可以用回转速度传感器作为旋转速度传感器来计算负荷。相反，当旋转环的旋转速度在使用中改变时，能通过由旋转速度传感器检测的旋转环的旋转速度和回转速度检测轴向负荷。在这种情况下，如果计算作为回转速度和旋转速度之间比值的速比，然后根据该速比计算轴向负荷，则即使旋转环的旋转速度改变，也能精确地检测轴向负荷。

此外，类似于诸如汽车、铁路车辆的移动主体，当在由路线改变引起的转向运动中，轴向负荷作用在滚动轴承单元上时，通过用加速度传感器检测在转向运动期间施加到移动主体上的加速度，或用横摆率传感器检测施加到移动主体上的横摆率，能改善轴向负荷的测量精确性。更具体地，在加速度传感器检测的加速度或得自横摆率传感器的检测值的横摆率(车身的横摆量等等)低于预定值的状态下的回转速度(或速比)被作为参照，然后基于在加速度传感器检测的加速度或横摆率传感器检测的横摆率超过预定值的状态下的回转速度(或速比)，计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷。换句话说，在加速度或横摆率超过阀值的状态下的回转速度(或速比)的改变量(与基准条件的差)。然后，基于改变量检测由于路线改变而施加的轴向负荷。如果照这样计算回转速度(或速比)的改变量，且然后根据该改变量计算轴向值，则能与回转速度(或速比)的改变无关地实现轴向值的测量值的精确性改进。

此外，就汽车来说，通过用转向角传感器检测与施加到汽车转向轮的转向角成比例的值，或通过用转矩传感器检测施加到转向轴的转向力，也能实现轴向值的测量值的精确性改进。更具体地，在来自转向角传感器的检测值的转向角或来自转矩传感器的检测值的转向力(被施加以转动方向盘的力)低于预定值的状态下的回转速度(或速比)被用作基准。然后，基于在来自转向角传感器的检测值的转向角或来自转矩传感器的检测值的转向力超过预定值的状态下的回转速度(或速比)(在那时)，计算施加在静止环和旋转环之间的轴向负荷，换句话说，计算一个回转速度(或速比)的改变量(与基准情况的差)，该改变量在转向角或转向力超过阀值的状态下来自基准情况中的回转速度(或速比)，然后根据该改变量计算轴向负荷。照这样，如果计算回转速度(或速比)的改变量和然后计算轴向负荷，则能与回转速度(或速比)的改变无关地实现轴向负荷的测量值的精确性改进。

此外，如果在接触角的方向在所述排之间互相相对地设定的状态下，滚动件可滚动地设置在双排静止滚道环和静止滚道环之间，则外侧上的滚动件排在由于路线改变引起的转向运动期间显著地遭受很大的轴向负荷，因而接触角改变很大，所以回转速度变化很大。于是，通过检测外滚动件排和内滚动件排的回转速度之间的差异，能以更好的精确性检测轴向负荷。此外，能检测两个方向上的轴向负荷。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的例子的剖视图；

图2是图1中的A部分的放大视图；

图3是一图表，其表示每个滚动件的轴向负荷和回转速度之间的关系；

图4是一图表，其表示旋转环的旋转速度和相应的滚动件的回转速度之间的速比与加速度之间的关系(横摆率，转向，转向效果)；以及

图5是表示传统构造的例子的剖视图。

在上述附图中，附图标记1(1a)表示轮毂，2(2a)表示旋转侧凸缘，3表示内环滚道，4(4a)表示外环，5(5a)表示转向节，6(6a)表示静止侧凸缘，7表示外环滚道，8表示滚珠，9表示螺栓，10表示螺纹孔，11表示负荷传感器，12表示轮毂主体，13表示内环，14表示花键孔，15表示等速万向节，16表示花键轴，17表示螺母，18表示外壳，19表示螺栓，20表示制动盘，21表示车轮，22表示双头螺栓，23表示螺母，24表示回转速度传感器，25表示旋转速度传感器，26表示安装孔，27表示保持器，28表示编码器，29表示空间，以及30表示组合密封环。

具体实施方式

图1和图2表示本发明的实施方式的例子，该例子表示本发明应用于用来支承汽车驱动轮(FR汽车、RR汽车和MD汽车的后轮，FF汽车的前轮，和4WD汽车的所有轮子)的滚动轴承单元的情况。通过将内环13安装/固定到轮毂主体12的内端部上来构造充当旋转环和与内环等价元件对应的轮毂1a。用于支承车轮的旋转侧凸缘2a固定到轮毂主体12的外端部的外周面。此外，内环滚道3、3分别形成在轮毂主体12的中间部分的外周面和内环13的外周面上，所以在轮毂1a的外周面上提供双排角接触内环滚道。

同时，用于将外环4a支承/固定到组成悬架系统的转向节5a上的静止侧凸缘6a被固定到外环4a的外周面，外环4a与轮毂1a同心地布置在轮毂1a周围并充当静止环。此外，双排外环滚道7、7形成在外环4a的内周面上。然后，充当滚动件的多个滚珠8、8分别被可旋转地设置在外环滚道7、7和内环滚道3、3之间，以便将轮毂1a可旋转地支承在外环4a的内径侧上。在这种情况下，各个滚珠8、8由磁性金属制成，例如如同SUJ2的高碳铬轴承钢。

在上述滚动轴承单元的工作中，连接到等速万向节15的花键轴16插入在轮毂主体12的中间部分中形成的花键孔14中。在轴向方向上从两侧将轮毂1a保持在螺母17和等速万向节15的外壳18之间，螺母17被拧入花键轴16的顶端部中。此外，多个螺栓19将静止侧凸缘6a支承/固定到转向节5a。此外，多个双头螺栓22和螺母23将车轮的制动盘20和轮子21支承/固定到旋转侧凸缘2a。

向该滚动轴承单元或转向节5a提供回转速度传感器24和旋转速度传感器25。该回转速度传感器24用来测量在轴向方向上的外排中的滚珠8、8的回转速度。回转速度传感器24安装在安装孔26中，该安装孔26形成在双排外环滚道之间的外环4a的一部分上以在径向方向上穿过外环4a。换句话说，回转速度传感器24被提供成在径向方向上从外侧到内侧地穿过该安装孔26，向回转速度传感器24的顶端部提供的检测部与外排中的滚珠8、8相对或者与将这些滚珠8、8保持在其中的保持器27相对。

此外，编码器28安装/安装在内环13的内端部的外周面上，向被支承到转向节5a的旋转速度传感器25的顶端部提供的检测部与编码器28的检测表面相对。可以采用在现有技术中用来通过检测车轮旋转速度得到ABS或TCS中的控制信号的各种构造作为该编码器28。例如，能将编码器28固定到组成组合密封环30的挡油环的内表面，该组合密封环30用来密封空间29的内端开口部，滚珠8、8设置在空间29中。优选地，由多极磁体制成的编码器作为在这种情况下使用的编码器28，N极和S极交替布置在多极磁体的内表面上。然而，可以采用由磁性材料简单制造的编码器，或其光学特性沿着圆周方向以等间隔交替改变的编码器(当与光学旋转传感器联合时)。

此外，由于回转速度传感器24和旋转速度传感器25都是检测旋转速度的传感器，所以能优选地使用磁性旋转传感器。此外，优选地能用有源旋转传感器作为磁性旋转传感器，在有源旋转传感器中结合磁性检测元件如霍尔元件、霍尔集成电路、磁阻元件、MI元件等等。在构造包括这种磁性检测元件的有源旋转传感器时，例如，使磁性检测元件的一个侧面在磁化方向上直接或通过由磁性材料制成的定子(在使用由磁性材料制成的编码器的情况下)与永久磁体的一个端面接触，然后使磁性检测元件的另一个侧面直接或通过由磁性材料制成的定子与滚珠8、8(就回转速度传感器24来说)或编码器28(旋转速度传感器25)的检测表面相对。如果使用由磁性材料制成的编码器，则不需要传感器侧上的永久磁体。

例如，当如上所述地构造用来检测滚珠8、8的回转速度的回转速度传感器24时，组成回转速度传感器24的磁性检测元件的特性根据滚珠8、8的回转速度而改变。更具体地，磁性材料制成的滚珠8的位置一旦靠近回转速度传感器24的检测表面时，流过磁性检测元件的磁通量就增加，同时检测表面一旦在周向方向上与相邻的滚珠8、8之间的部分相反，流过磁性检测元件的磁通量就减小。流过磁性检测元件的磁通量照这样改变，并且磁性检测元件的特性发生变化的频率与滚珠8、8的回转速度成比例。因而，能基于回转速度传感器24的检测信号得到回转速度，磁性检测元件建立在回转速度传感器24中。在这种情况下，将该检测信号供给到控制器中，计算器(未示出)建立在控制器中。

为了基于上述机构检测滚珠8、8的回转速度，这些滚珠8、8应该由磁性材料制成。因而，当用由非磁性材料如陶瓷等等制成的滚珠作为这些滚珠8、8时，必需用光学传感器作为回转速度传感器24。然而，润滑滚动接触部的油脂常常密封在空间29中，回转速度传感器24的检测部插入在空间29中。在这种情况下，不能有效地进行光反射。鉴于这些情况，优选地用由磁性材料制成的滚珠作为滚珠8、8，也用其中结合了磁性检测元件的传感器作为回转速度传感器24。

如上所述，如果用回转速度传感器24直接测量滚珠8、8的回转速度，则优选地用由非磁性材料如合成树脂等制成的保持器作为将这些滚珠8、8保持在其中的保持器27。当使用由磁性材料制成的保持器时，流过滚珠8、8和回转速度传感器24的检测部之间的磁通被切断，所以不可能测量精确的回转速度。相反，通过使用由非磁性材料制成的保持器27，能精确地测量滚珠8、8的回转速度。这里，保持器27可以由非磁性金属如铜基合金等制成，但更优选地，保持器由合成树脂制成，因为这种保持器重量轻，并且这种保持器更难切断磁通。例如，因为通常作为非磁性金属所知的奥氏体基不锈钢仍然具有微小的磁性，由这种不锈钢制成的保持器在应该精确测量回转速度的方面是不利的。

此外，由于保持器27随滚珠8、8的回转而与滚珠8、8一起旋转，所以滚珠8、8的回转速度能被测量为保持器27的旋转速度。如果将该回转速度测量为保持器27的旋转速度，则使回转速度传感器24的检测部朝向提供给保持器27的一部分的被检测部。在这种情况下，当保持器27由磁性材料制成时，能通过在周向方向上以等间隔将不平坦部交替布置在保持器27的一部分上来准备被检测部。此外，当保持器27由非磁性材料如合成树脂等制成时，能优选地采用象这种的结构，即如同编码器28，将多极磁体固定到保持器27的一部分，N极和S极交替布置在多极磁体的侧面上。

此外，能采用无源磁性旋转传感器作为回转速度传感器24和旋转速度传感器25，通过将线圈卷绕在由磁性材料制成的极片周围来构造无源磁性旋转传感器。在这种情况下，当旋转速度降低时，无源磁性旋转传感器的检测信号的电压减小。就作为本发明的目标的用于滚动轴承单元的负荷测量单元来说，由于首要目标是在移动主体的高速行驶期间实现行驶稳定性，所以很少将检测信号的电压在低速旋转时降低作为一个问题来处理。然而，如果也打算在低速行驶期间实现高精确性控制，则优选地采用其中包含磁性检测元件的有源旋转传感器和永久磁体，如上所述。

此外，如果将有源类型或无源类型作为旋转传感器，则优选地，除了提供给顶端部的检测表面之外，应该将传感器组成部分如磁性检测元件如霍尔元件和永久磁体、极片、线圈等模制在非磁性材料如合成树脂等中。通过照这样将传感器组成部分模制在合成树脂中构造的旋转传感器与被检测部相对，就回转速度传感器24来说，被检测部即滚珠8、8或保持器27，或就旋转速度传感器25来说，被检测部即编码器28。在所述例子中，回转速度传感器24与外侧中的滚珠8、8或将这些滚珠8、8保持在其中的保持器27相对以检测滚珠8、8的回转速度。此外，在所述例子中，回转速度传感器24在轴向方向上与滚珠8、8或保持器27相对，但该回转速度传感器24能在径向方向上位于一个界限内，在该界限中，能防止这种传感器和外环滚道7上的滚珠8、8的滚动接触部之间的干涉。

通过直接检测或通过保持器27检测滚珠8、8的回转速度，如上构造的本发明的用于滚动轴承单元的负荷测量单元能检测作用在组成车轮的轮子21和转向节5a之间并施加到滚动轴承单元的轴向负荷。即，当轴向负荷加载在作为双排角接触滚珠轴承的滚动轴承单元上时，滚珠8、8的接触角改变。例如，如用图1中的箭头α表示的，当向内施加轴向负荷时，外侧(图1中的左侧)上的滚珠8、8的接触角增加。如在滚动轴承的技术领域中众所周知的，当滚珠8、8的接触角改变时，组成角接触滚珠轴承的滚珠8、8的回转速度改变。更具体地，在支承轴向负荷的外排中，当轴向负荷增加时，滚珠8、8的回转速度加速。因而，如果测量回转速度的改变，就能检测施加到滚动轴承单元的轴向负荷。

例如，图3表示在用箭头α所示的方向上将轴向负荷施加到具有图1和2中所示构造的背对背布置类型的双排滚动轴承单元的情况下，轴向负荷的大小和滚珠8、8的回转速度之间的关系。图3中的实线a表示轴向负荷和外排(图1中的左侧)中的滚珠8、8的回转速度之间的关系，虚线b表示轴向负荷和内排中的滚珠8、8的回转速度之间的关系，其中设定径向负荷不变。从该图3中很明显，关于遭受轴向负荷的那侧上的排中的滚珠8、8，轴向负荷的大小和滚珠8、8的回转速度具有大致成比例的关系。因而，能通过测量滚珠8、8的回转速度计算作用在双排滚动轴承单元上的轴向负荷。此外，能采用便宜的速度传感器作为用来测量回转速度的回转速度传感器24，所述便宜的速度传感器被广泛用来获得现有技术中的ABS或TCS的控制信号。为此，能便宜地构造用于测量施加到双排滚动轴承单元上的轴向负荷的单元。优选地，用来检测轴向负荷并由图3中的实线a所示的关系应该预先用实验方法或通过计算发现，然后将其输入到用来计算轴向负荷的计算器中。

这里，可以考虑这样一种情形，即如果车辆例如在工厂中使用的各种运输车以恒定速度移动，则在旋转环的旋转速度总是保持不变的状态下使用滚动轴承单元。在这种情况下，作为用来计算轴向负荷的旋转传感器，仅仅提供回转速度传感器24是足够的。相反，如同所述的例子，就用来支承汽车车轮的双排滚动轴承单元来说，作为旋转环的轮毂1a的旋转速度在使用中改变，因而，在所述的例子中，除了回转速度传感器24之外，还提供旋转速度传感器25来检测轮毂1a的旋转速度。然后，基于旋转速度传感器25检测的轮毂1a的旋转速度和回转速度传感器24检测的滚珠8、8的回转速度计算轴向负荷。

基于从回转速度传感器24供给的代表回转速度的信号和从旋转速度传感器25供给的代表轮毂1a的旋转速度的信号，建立在控制器(未示出)中的计算器首先计算回转速度对旋转速度的速比(＝滚珠8、8的回转速度/轮毂1a的旋转速度)。然后，基于速比的改变计算滚珠8、8的回转速度的改变。照这样，如果基于速比计算回转速度的改变，且然后基于该回转速度的改变计算施加到双排滚动轴承单元的轴向负荷，则即使轮毂1a的旋转速度改变了，也能精确地计算轴向负荷。这里，优选地，速比和轴向负荷之间的关系应该预先用实验方法或通过计算得到，并将其输入到用来计算轴向负荷的计算器中。

此外，如果本发明由用来支承移动主体如汽车、铁路车辆等的车轮的滚动轴承单元实施，则优选地，应该单独提供加速度传感器(未示出)，然后通过该加速度传感器检测基于改变路线时(转向时)的离心力产生的加速度。详细地说，就移动主体如汽车、铁路车辆等来说，除了特殊情形如在强风中行驶、在斜面上行驶等等之外，在笔直行驶时，仅仅径向负荷作用在滚动轴承单元上，但除了预加负荷之外的轴向负荷很少作用在该轴承单元上。相反，当移动主体改变其路线时，侧向力基于离心力作用在该移动主体上，然后轴向负荷基于该力作用在滚动轴承单元上。因而，当加速度传感器的测量值基本上为零时，轴向负荷几乎不作用在滚动轴承单元上，而当加速度传感器的测量值很大时，作用在滚动轴承单元上的轴向负荷增加。

图4表示速比和加速度传感器的测量值之间的关系。图4中的实线A表示速比和时间之间的关系，虚线B表示加速度传感器的测量值和时间之间的关系。此外，图4表示这样一种情形，即笔直行驶的移动主体改变其路线，然后该移动主体再次返回到笔直行驶。从图4中很明显，速比与加速度传感器的测量值成比例地改变。如果利用该关系测量基于离心力产生的加速度，然后基于在该加速度小于某个值时获得的速比计算轴向负荷，则能更精确地得到轴向负荷。换句话说，在加速度小于某个值(几乎为零)的条件下，可以认为轴向负荷几乎为零。因而，在该条件下的速比被假设为轴向负荷为零时获得的速比(基准速比)。然后，在加速度超过所述某个值时计算速比和基准速比之间的差，然后基于该差计算轴向负荷(假定与该差成比例的轴向负荷正在起作用)，能以更好的精确性得到加速度。如果甚至在特殊条件下，如在强风中行驶、在斜面上行驶等等，必须精确地得到轴向负荷，则用单独提供的侧风速指示器、倾斜计等的测量值修正该轴向负荷。

这里，如果提供加速度传感器，则能通过用移动主体的质量乘加速度传感器检测的加速度，计算对整个移动主体起作用的离心力的大小。然而，不可能检测作用在支承该移动主体的多个滚动轴承单元的单独单元上的轴向负荷的大小。相反，根据本发明的用于滚动轴承单元的负荷测量单元，能测量作用在滚动轴承单元的单独单元上的轴向负荷的大小。为此，该用于滚动轴承单元的负荷测量单元使得能执行控制，应用该控制以确保移动主体如汽车、铁路车辆等的行驶稳定性。这里，当提供加速度传感器时，该传感器可以建立在滚动轴承单元中或该传感器可以结合到移动主体如汽车、铁路车辆等的内部中。此外，可以提供一个或多个加速度传感器。

就汽车、铁路车辆等来说，可以用安装在车身中的加速度传感器作为所述加速度传感器。此外，就汽车、铁路车辆等来说，用来检测车身的横摆(在横向方向上的摇动)的横摆率传感器的信号可以用来代替加速度传感器。即，由于横摆率基本上与轴向方向上的加速度成比例，所以象利用加速度传感器的检测信号的情况那样，能用横摆率精确地得到轴向负荷。

如上所述，就包括铁路车辆的移动主体来说，用加速度传感器(或横摆率传感器)检测是否作出了路线改变(该移动主体是处于直线运动情况中还是处于转向运动情况中)。如果移动主体局限于汽车，则能用转向传感器或动力转向装置的转矩传感器代替加速度传感器。例如，当施加到汽车的转向轮(除了专用汽车如叉式起重车之外通常是前轮)的转向角如图4中的虚线B所示改变时，速比如图4中的实线A所示改变。即，转向角和速比之间的关系几乎与加速度和上述速比之间的关系一致。

因而，即使在提供转向角传感器来代替加速度传感器(或横摆率传感器)以及随后利用转向角传感器的检测信号时，能实现与利用加速度传感器(或横摆率传感器)的情况相似的效果。更特别地，通过转向角传感器测量施加到转向轮的转向角，然后基于在该转向角小于某个值(基本上为零)时获得的速比计算轴向负荷，然后将该条件下的速比假定为轴向负荷为零时获得的速比(基准速比)。然后，当转向角超过所述某个值(充分地施加转向角)时，计算速比和那个时间点的基准速比之间的差，然后基于该差计算轴向负荷。这样，也能以好的精确性检测轴向负荷。

此外，能基于建立在(电或液压)动力转向装置中的转矩传感器的检测信号决定是否将转向角施加到转向轮，动力转向装置用来减小转动方向盘所需的力(转向力)。更特别地，在直线运动条件中不转动方向盘，在直线运动期间，没有转向角被施加到转向轮，转矩从未被施加到转向轴。因而，转矩传感器的检测信号基本上为零。相反，方向盘在转向运动条件中转动，在转向运动期间将转向角施加到转向轮，并将转矩施加到转向轴。因而，在轴向负荷施加到滚动轴承单元时获得的速比是零(基准速比)，由加速度传感器(或横摆率传感器)或转向角传感器获得的速比也能由转矩传感器的检测信号获得。然后，在计算基准速比之后当转矩传感器检测转矩时，基于那个时间点的速比计算轴向负荷。

如上所述地用来改进轴向负荷测量精确性的加速度传感器、转向角传感器、转矩传感器和横摆率传感器的检测值分别能单独或联合使用。即，通过将选自上述传感器中的两个传感器或更多传感器的检测值互相比较，计算一个比较值，然后将在所得到的比较值低于预定值的情况下的回转速度或速比设定为基准值。然后，当比较值超过预定值时，计算该情况下的回转速度或速比与基准值之间的差，并基于该差计算轴向负荷。因而，能改进轴向负荷的测量精确性。

在所述例子中，示出这样一种例子，即仅仅向外侧排中的滚珠8、8侧提供回转速度传感器24，由于在由路线改变引起的转向运动期间，该滚珠遭受特别大的轴向负荷，所以外侧排中的滚珠8、8的接触角改变很大，产生很大的回转速度的变化。相反，如果也向内侧排中的滚珠8、8侧提供回转速度传感器24以检测外侧排和内侧排中的滚珠8、8的回转速度之间的差，则能以更好的精确性检测轴向负荷。另外，也能检测在与所述例子相反的方向上(向外)起作用的轴向负荷。

此外，回转速度传感器24检测的代表滚珠8、8的回转速度的信号和旋转速度传感器25检测的代表轮毂1a的旋转速度的信号可以由硬件如模拟电路等处理，或可以通过使用微型计算机等基于软件处理。

此外，在所述例子中，示出将本发明应用于用来支承汽车车轮的双排角接触滚动轴承单元的情况。但本发明也能应用于普通的单排深槽滚珠轴承或圆锥滚柱轴承。此外，除了双重滚动轴承之外，本发明能应用于其中具有普通的单排滚动轴承的轴承单元。此外，当将本发明应用于用来支承汽车车轮的双排角接触滚动轴承单元时，能将本发明应用于所谓的第三代轮毂单元，其中外侧上的内环滚道形成在轮毂主体的中间部分的外周面上，如图1中所示。换句话说，本发明也能应用于所谓的第二代轮毂单元和所谓的第一代轮毂单元，在第二代轮毂单元中，一对内环安装/固定到朝向轮毂主体的内端部的中间部分上，在第一代轮毂单元中，一对内环安装/固定到朝向轮毂主体的内端部的中间部分上，此外外环被安装/支承到转向节的支承孔中，外环的外周面形成为简单的圆柱形。另外，本发明也能应用于一种结构，其中一对分别构造为单排类型的滚动轴承设置在朝向轮毂主体内端部的中间部分的外周面和转向节的支承孔的内周面之间。

另外，由于单个滚动轴承单元的机械加工精度的不同(最初接触角的不同)，可以认为各个滚动件的回转速度和轴向负荷为零的情况下的速比不同。此外，由于取决于使用的各个部分的微小变形，回转速度和轴向负荷为零的情况下的速比有可能改变。因而，如果将如上所述决定(基于加速度传感器、转向角传感器、转矩传感器、横摆率传感器等等的信号)的轴向负荷为零的情况下的速比作为初始设定值存储在控制器中，然后连续不断地学习(更新)该速比，就能从头开始直到经过长时间为止连续精确地检测轴向负荷。

虽然参考特定实施例对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说很明显，在不背离本发明精神和范围的情况下，能应用各种变化和改变。

基于2003年2月12日提出的日本专利申请(专利申请号2003-33614)和2003年4月24日提出的日本专利申请(专利申请号2003-120072)提出本申请，它们的内容在此并入作为参考。

工业可应用性

如上所述，对于用来支承移动主体如汽车、铁路车辆、各种运输车等的车轮的滚动轴承单元，根据本发明的用于滚动轴承单元的负荷测量单元和负荷测量滚动轴承单元是有价值的。