特開 2023-176571 軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176571

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 41/00 20060101AFI20231206BHJP

   F16C 19/16 20060101ALI20231206BHJP

   F16C 35/07 20060101ALI20231206BHJP

   F16C 25/06 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

F16C41/00

F16C19/16

F16C35/07

F16C25/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022088920

(22)【出願日】2022-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】滝本 達也

(72)【発明者】

【氏名】内田 洋治

(72)【発明者】

【氏名】藤裏 英雄

(72)【発明者】

【氏名】井口 洋二

【テーマコード（参考）】

3J012

3J117

3J217

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J012AB01

3J012AB20

3J012BB03

3J012CB10

3J012DB20

3J012FB10

3J012HB02

3J117AA02

3J117AA10

3J117CA06

3J117DA01

3J117DB10

3J217JA02

3J217JA14

3J217JA24

3J217JB52

3J217JB55

3J217JB83

3J217JB88

3J701AA02

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA77

3J701BA79

3J701FA26

3J701FA41

(57)【要約】

【課題】予圧及び偏芯を検知することが可能な信号をひずみゲージから出力する軸受装置を提供する。
【解決手段】本軸受装置は、回転軸と、前記回転軸を支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、前記第１転がり軸受の荷重を検出する複数のひずみゲージを備えた、円筒状の第１ゲージ固定用部材と、前記第２転がり軸受の荷重を検出する複数のひずみゲージを備えた、円筒状の第２ゲージ固定用部材と、を有し、前記第１転がり軸受には前記第１ゲージ固定用部材側に予圧が加えられ、前記第２転がり軸受には前記第２ゲージ固定用部材側に予圧が加えられ、前記第１転がり軸受と前記第１ゲージ固定用部材とは、端面同士が当接するように前記回転軸の軸線方向に隣接して配置され、前記第２転がり軸受と前記第２ゲージ固定用部材とは、端面同士が当接するように前記回転軸の軸線方向に隣接して配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
前記回転軸を支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、
前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、
前記第１転がり軸受の荷重を検出する複数のひずみゲージを備えた、円筒状の第１ゲージ固定用部材と、
前記第２転がり軸受の荷重を検出する複数のひずみゲージを備えた、円筒状の第２ゲージ固定用部材と、を有し、
前記第１転がり軸受には前記第１ゲージ固定用部材側に予圧が加えられ、前記第２転がり軸受には前記第２ゲージ固定用部材側に予圧が加えられ、
前記第１転がり軸受と前記第１ゲージ固定用部材とは、端面同士が当接するように前記回転軸の軸線方向に隣接して配置され、
前記第２転がり軸受と前記第２ゲージ固定用部材とは、端面同士が当接するように前記回転軸の軸線方向に隣接して配置されている、軸受装置。

【請求項2】

前記第１ゲージ固定用部材及び前記第２ゲージ固定用部材は、前記軸受ハウジングに保持されている、請求項１に記載の軸受装置。

【請求項3】

前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受のそれぞれは、外輪と、前記外輪の内周側に前記外輪と同軸状に配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体と、を有し、
前記第１ゲージ固定用部材の端面は、前記第１転がり軸受の前記外輪の端面と当接し、
前記第２ゲージ固定用部材の端面は、前記第２転がり軸受の前記外輪の端面と当接する、請求項２に記載の軸受装置。

【請求項4】

前記第１ゲージ固定用部材及び前記第２ゲージ固定用部材は、前記回転軸の外周面に固定されている、請求項１に記載の軸受装置。

【請求項5】

前記第１転がり軸受及び第２転がり軸受のそれぞれは、外輪と、前記外輪の内周側に前記外輪と同軸状に配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体と、を有し、
前記第１ゲージ固定用部材の端面は、前記第１転がり軸受の前記内輪の端面と当接し、
前記第２ゲージ固定用部材の端面は、前記第２転がり軸受の前記内輪の端面と当接する、請求項４に記載の軸受装置。

【請求項6】

前記第１ゲージ固定用部材及び前記第２ゲージ固定用部材のそれぞれは、内側面に前記ひずみゲージが固定された貫通孔を複数有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の軸受装置。

【請求項7】

前記貫通孔は、外周面から内周面に貫通する、請求項６に記載の軸受装置。

【請求項8】

前記第１ゲージ固定用部材のそれぞれの前記貫通孔と、前記第２ゲージ固定用部材のそれぞれの前記貫通孔とは、前記回転軸の軸線方向から視て、重なる部分を有する、請求項６に記載の軸受装置。

【請求項9】

１つの前記貫通孔内に複数の前記ひずみゲージが配置されている、請求項６に記載の軸受装置。

【請求項10】

複数の前記貫通孔は、前記第１ゲージ固定用部材及び前記第２ゲージ固定用部材のそれぞれの周方向に等間隔で配置されている、請求項６に記載の軸受装置。

【請求項11】

複数の前記貫通孔は、前記第１ゲージ固定用部材及び前記第２ゲージ固定用部材のそれぞれの周方向に配置された複数列の貫通孔を含む、請求項６に記載の軸受装置。

【請求項12】

複数の前記貫通孔は、千鳥状に配置されている、請求項１１に記載の軸受装置。

【請求項13】

前記ひずみゲージは、Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、軸受ハウジングの内側に収容された転がり軸受を備えた軸受装置が知られている。このような軸受装置では、軸の剛性及び精度を向上するために、適正な範囲内において予圧を掛けることがある。このような軸受装置において、予圧の量を知りたい場合があるため、軸受装置にセンサを搭載し、予圧を検知することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２－１６４２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、軸受装置において、予圧だけではなく偏芯を検知したい場合がある。

【0005】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、予圧及び偏芯を検知することが可能な信号をひずみゲージから出力する軸受装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本軸受装置は、回転軸と、前記回転軸を支持する第１転がり軸受及び第２転がり軸受と、前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を保持する軸受ハウジングと、前記第１転がり軸受の荷重を検出する複数のひずみゲージを備えた、円筒状の第１ゲージ固定用部材と、前記第２転がり軸受の荷重を検出する複数のひずみゲージを備えた、円筒状の第２ゲージ固定用部材と、を有し、前記第１転がり軸受には前記第１ゲージ固定用部材側に予圧が加えられ、前記第２転がり軸受には前記第２ゲージ固定用部材側に予圧が加えられ、前記第１転がり軸受と前記第１ゲージ固定用部材とは、端面同士が当接するように前記回転軸の軸線方向に隣接して配置され、前記第２転がり軸受と前記第２ゲージ固定用部材とは、端面同士が当接するように前記回転軸の軸線方向に隣接して配置されている。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、予圧及び偏芯を検知することが可能な信号をひずみゲージから出力する軸受装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る軸受装置を例示する断面図である。

【図2】第１実施形態に係る第１ゲージ固定用部材を例示する斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図である。

【図4】第１実施形態に係る第１ひずみゲージを例示する平面図である。

【図5】第１実施形態に係る第１ひずみゲージを例示する断面図である。

【図6】第１実施形態の変形例１に係る軸受装置を例示する断面図である。

【図7】第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その１）である。

【図8】第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その２）である。

【図9】第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その３）である。

【図10】第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その４）である。

【図11】第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その５）である。

【図12】第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その６）である。

【図13】第１実施形態の変形例３に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図である。

【図14】図１３に示す各貫通孔内におけるひずみゲージの抵抗体の向きを説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

〈第１実施形態〉
（軸受装置）
図１は、第１実施形態に係る軸受装置を例示する断面図であり、回転軸２０の軸線ｍを通る断面を示している。

【0011】

図１に示すように、軸受装置１は、回転軸２０と、第１転がり軸受３０Ａと、第２転がり軸受３０Ｂと、軸受ハウジング４０と、第１ゲージ固定用部材５０Ａと、第２ゲージ固定用部材５０Ｂと、第１予圧付与部材６０Ａと、第２予圧付与部材６０Ｂとを有している。

【0012】

回転軸２０は、軸線ｍ方向に互いに離隔して配置された第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂにより回転可能な状態で支持されている。第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂは、軸受ハウジング４０に圧入や接着等により固定され、軸受ハウジング４０に保持されている。軸受ハウジング４０は、例えば、真鍮、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属により形成された中空円柱状の部材である。軸受ハウジング４０は、外輪３１の外周面を全周に亘って押さえていることが好ましい。

【0013】

第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂは、軸線ｍ方向において互いに離隔して軸受ハウジング４０の内周側に固定されている。第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂは、例えば、軸受ハウジング４０の内周面に設けられた段差部に配置されている。図１の例では、軸受ハウジング４０において、第１転がり軸受３０Ａは軸線ｍ方向の左端に設けられており、第２転がり軸受３０Ｂは軸線ｍ方向の右端に設けられている。

【0014】

第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂは、外輪３１と、内輪３２と、複数の転動体３３とを有している。外輪３１は、軸線ｍを中心軸とする円筒形の構造体である。内輪３２は、外輪３１の内周側に外輪３１と同軸状に配置された円筒形の構造体である。複数の転動体３３の各々は外輪３１と内輪３２との間に形成される軌道内に配置された球体である。軌道内にはグリース等の潤滑剤が封入される。なお、軸受装置１は、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂの内輪３２が回転するタイプの軸受装置である。

【0015】

第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、円筒状の部材である。第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、例えば、軸線ｍ方向の一端側及び他端側が開放された中空円柱状である。なお、円筒状の部材には、例えば、中空円柱状の部材の一部に加工が施されているものも含む。加工とは、例えば、中空円柱状の部材の一部にスリット、溝、穴、突起、段差などが設けられている場合である。

【0016】

第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂの外径は、例えば、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂの外輪３１の外径と略同一である。第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂの内径は、例えば、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂの外輪３１の内径と略同一である。

【0017】

第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、例えば、真鍮、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属により形成できる。ゲージ固定用部材１１０の材料としては、軸受ハウジング４０の材料と線膨張係数が近い材料を選択することが好ましい。

【0018】

第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、軸線ｍ方向において互いに離隔して軸受ハウジング４０の内周側に保持されている。第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂと共に、例えば、軸受ハウジング４０の内周面に設けられた段差部に配置されている。

【0019】

軸受ハウジング４０の内周側において、第１ゲージ固定用部材５０Ａは、第１転がり軸受３０Ａの第２転がり軸受３０Ｂ側に配置されている。第１転がり軸受３０Ａと第１ゲージ固定用部材５０Ａとは、端面同士が当接するように回転軸２０の軸線ｍ方向に隣接して配置されている。図１の例では、第１ゲージ固定用部材５０Ａの一方の端面は、第１転がり軸受３０Ａの外輪３１の一方の端面と当接している。

【0020】

軸受ハウジング４０の内周側において、第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、第２転がり軸受３０Ｂの第１転がり軸受３０Ａ側に配置されている。第２転がり軸受３０Ｂと第２ゲージ固定用部材５０Ｂとは、端面同士が当接するように回転軸２０の軸線ｍ方向に隣接して配置されている。図１の例では、第２ゲージ固定用部材５０Ｂの一方の端面は、第２転がり軸受３０Ｂの外輪３１の一方の端面と当接している。なお、各部材において、端面とは、回転軸２０の軸線ｍと略垂直な面を指す。

【0021】

第１予圧付与部材６０Ａは、第１転がり軸受３０Ａの内輪３２の一方の端面と当接するように、回転軸２０の一端側に挿入され、回転軸２０の外周面に固定されている。第１予圧付与部材６０Ａは、第１転がり軸受３０Ａを第１ゲージ固定用部材５０Ａ側に押圧し、第１転がり軸受３０Ａに予圧を加えている。言い換えれば、第１転がり軸受３０Ａには第１ゲージ固定用部材５０Ａ側に予圧が加えられている。なお、第１転がり軸受３０Ａに第１ゲージ固定用部材５０Ａ側に予圧が加えられる形状であれば、第１予圧付与部材６０Ａは図示のようなフランジ型でなくてもよい。

【0022】

第２予圧付与部材６０Ｂは、第２転がり軸受３０Ｂの内輪３２の一方の端面と当接するように、回転軸２０の他端側に挿入され、回転軸２０の外周面に固定されている。第２予圧付与部材６０Ｂは、第２転がり軸受３０Ｂを第２ゲージ固定用部材５０Ｂ側に押圧し、第２転がり軸受３０Ｂに予圧を加えている。言い換えれば、第２転がり軸受３０Ｂには第２ゲージ固定用部材５０Ｂ側に予圧が加えられている。なお、第２転がり軸受３０Ｂに第２ゲージ固定用部材５０Ｂ側に予圧が加えられる形状であれば、第２予圧付与部材６０Ｂは図示のようなフランジ型でなくてもよい。

【0023】

第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂに適切な予圧を加えることで、回転軸２０の振れ精度の向上や振動及び騒音の低減に寄与できる。なお、軸受装置１において、図示の形態で第１予圧付与部材６０Ａ及び第２予圧付与部材６０Ｂを用いると定位置与圧となるが、これには限定されない。例えば、第１予圧付与部材６０Ａ及び第２予圧付与部材６０Ｂと内輪３２との間にバネ等を配した定圧予圧とすることも可能である。

【0024】

図１において、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂの斜めの破線は、予圧の方向を模式的に示している。軸受装置１では、予圧側端面が互いに対向するように第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂを配置している。これは、予圧方向としては背面組み合せ（ＤＢ）である。なお、軸受装置１において、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂを予圧側端面が互いに外側を向くように配置する正面組み合せ（ＤＦ）としてもよい。例えば、図１において、第１転がり軸受３０Ａと第１ゲージ固定用部材５０Ａとの位置関係を入れ替え、かつ第２転がり軸受３０Ｂと第２ゲージ固定用部材５０Ｂとの位置関係を入れ替えることにより、正面組み合せ（ＤＦ）とすることができる。なお、この場合は、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂの間に、それぞれの内輪３２に当接するスペーサ（不図示）を設けた状態で予圧を付与する。

【0025】

図２は、第１実施形態に係る第１ゲージ固定用部材を例示する斜視図である。図３は、第１実施形態に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図であり、左側が径方向から視た図、右側が軸線ｍ方向から視た図である。

【0026】

図２及び図３に示すように、第１ゲージ固定用部材５０Ａは、第１転がり軸受３０Ａの荷重を検出する複数のひずみゲージ１００を備えている。第１ゲージ固定用部材５０Ａは、外周面から内周面に貫通し、内側面５０ｉにひずみゲージ１００が固定された貫通孔５０ｘを複数有する。本実施形態では、径方向視で、貫通孔５０ｘの形状は円形である。ただし、後述するように、貫通孔５０ｘの形状は円形には限定されない。

【0027】

ひずみゲージ１００は、例えば、それぞれの貫通孔５０ｘの内側面５０ｉにおいて、軸線ｍ方向の同一側に配置されている。ひずみゲージ１００は、例えば、貫通孔５０ｘの内側面５０ｉに接着剤により固定される。ひずみゲージ１００は、第１転がり軸受３０Ａの所定位置の荷重を抵抗体の抵抗値の変化として検出するセンサである。

【0028】

貫通孔５０ｘの個数は、最低４個程度でもよいが、より多くの貫通孔５０ｘを設け、各貫通孔５０ｘにひずみゲージ１００を配置することが好ましい。これにより、第１ゲージ固定用部材５０Ａを第１転がり軸受３０Ａに当接するように配置したときに、第１転がり軸受３０Ａの各位置の荷重測定の分解能を向上することができる。

【0029】

なお、第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、第１ゲージ固定用部材５０Ａと同様の構造とすることができるため、詳細な説明は省略するが、第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、第２転がり軸受３０Ｂの荷重を検出する複数のひずみゲージ１００を備えている。第２ゲージ固定用部材５０Ｂに設けられたひずみゲージ１００は、第２転がり軸受３０Ｂの所定位置の荷重を抵抗体の抵抗値の変化として検出するセンサである。

【0030】

第１ゲージ固定用部材５０Ａにおいて、複数の貫通孔５０ｘは、第１ゲージ固定用部材５０Ａの周方向に等間隔で配置されていることが好ましい。また、第２ゲージ固定用部材５０Ｂにおいて、複数の貫通孔５０ｘは、第２ゲージ固定用部材５０Ｂの周方向に等間隔で配置されていることが好ましい。

【0031】

軸受装置１において、第１ゲージ固定用部材５０Ａのそれぞれの貫通孔５０ｘと、第２ゲージ固定用部材５０Ｂのそれぞれの貫通孔５０ｘとは、回転軸２０の軸線ｍ方向から視て、重なる部分を有することが好ましく、５０％以上が重なることがより好ましく、８０％以上が重なることがさらに好ましく、完全に重なることが特に好ましい。

【0032】

図３において、簡単のために位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４の４つの位置を考える。位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４は、第１ゲージ固定用部材５０Ａの周方向の位置を示しており、それぞれ軸線ｍ方向から視て９０度ずつずれている。例えば、各位置にあるひずみゲージ１００の出力に基づいて、回転軸２０が回転していない状態の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４における荷重を計測することができる。そして、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４における荷重の差に基づいて、予圧の不均一を検知することが可能である。例えば、位置Ｐ１における荷重が位置Ｐ３における荷重よりも大きければ、位置Ｐ１における予圧が位置Ｐ３における予圧よりも大きいことがわかる。

【0033】

また、第１ゲージ固定用部材５０Ａに設けられたひずみゲージ１００の出力、及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂに設けられたひずみゲージ１００の出力に基づいて、回転軸２０の傾きや偏芯を検知することが可能である。例えば、第１ゲージ固定用部材５０Ａでは位置Ｐ１における荷重が位置Ｐ３における荷重よりも大きく、第２ゲージ固定用部材５０Ｂでは位置Ｐ１における荷重が位置Ｐ３における荷重よりも小さければ、回転軸２０が傾いていることがわかり、傾きの方向もわかる。また、この状態で回転軸２０が回転すると偏芯が生じると予想できる。なお、第２ゲージ固定用部材５０Ｂにおける位置Ｐ１～Ｐ４は、軸線ｍ方向から視て、第１ゲージ固定用部材５０Ａにおける位置Ｐ１～Ｐ４と重なる位置であるとする。

【0034】

また、第１ゲージ固定用部材５０Ａに設けられたひずみゲージ１００の出力、及び／又は第２ゲージ固定用部材５０Ｂに設けられたひずみゲージ１００の出力に基づいて、回転軸２０が回転している状態の監視も可能である。具体的には、例えば、第１転がり軸受３０Ａ及び／又は第２転がり軸受３０Ｂの劣化による偏芯、回転軸２０と第１転がり軸受３０Ａ及び／又は第２転がり軸受３０Ｂの内輪３２との間に発生したクリープによる振動の検知、予圧抜けの検知等が可能となる。

【0035】

各ひずみゲージ１００から情報を得るためには、ブリッジ回路を用いることができる。ブリッジ回路では、例えば、１つのひずみゲージ１００がブリッジ回路の４辺のうち出力電圧取出し点の一方の側の一辺を構成し、固定抵抗が４辺のうち他の３辺を構成するように接続する。ひずみゲージ１００毎にブリッジ回路を設けることで、各ひずみゲージ１００の情報を周期的な電圧波形として得ることができる。

【0036】

また、第１ゲージ固定用部材５０Ａに設けられたひずみゲージ１００に関し、各ひずみゲージ１００から得た電圧信号を合成することで、１つの電圧波形が得られる。この電圧波形には、転動体３３が各ひずみゲージ１００の直下を通過したときに得られる第１周期の波形と、第１周期よりも大きな周期である回転に同期した第２周期の波形が含まれる。第２周期の波形は、回転軸２０の偏芯を示す波形である。第２周期の波形の振幅により、回転軸２０の偏芯量を知ることができる。なお、偏芯がまったくない場合には、第１周期の波形のみが現れ、回転に同期した第２周期の波形は現れない。第２ゲージ固定用部材５０Ｂに設けられたひずみゲージ１００に関しても、同様にして電圧波形を得ることができる。

【0037】

このように、軸受装置１は、予圧及び偏芯を検知することが可能な信号をひずみゲージ１００から出力することができる。

【0038】

ここで、ひずみゲージ１００について詳説する。

【0039】

（ひずみゲージ）
図４は、第１実施形態に係る第１ひずみゲージを例示する平面図である。図５は、第１実施形態に係る第１ひずみゲージを例示する断面図であり、図４のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。なお、各ひずみゲージ１００は、必要に応じ、部分的に異なる構造としてもよい。例えば、基材の大きさやカバー層の有無、その他の仕様は必要に応じて変えてよい。

【0040】

図４及び図５を参照すると、ひずみゲージ１００は、基材１０１と、機能層１０２と、抵抗体１０３と、配線１０４と、端子部１０５とを有している。但し、機能層１０２は、必要に応じて設ければよい。

【0041】

なお、本実施形態では、便宜上、ひずみゲージ１００において、基材１０１の抵抗体１０３が設けられている側を「上側」と称し、抵抗体１０３が設けられていない側を「下側」と称する。又、各部位の上側に位置する面を「上面」と称し、各部位の下側に位置する面を「下面」と称する。ただし、ひずみゲージ１００は天地逆の状態で用いることもできる。又、ひずみゲージ１００は任意の角度で配置することもできる。又、平面視とは、基材１０１の上面１０１ａに対する上側から下側への法線方向で対象物を視ることを指すものとする。そして、平面形状とは、前記法線方向で対象物を視たときの、対象物の形状を指すものとする。

【0042】

基材１０１は、抵抗体１０３等を形成するためのベース層となる部材である。基材１０１は可撓性を有する。基材１０１の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、基材１０１の厚さは５μｍ～５００μｍ程度であってよい。なお、測定対象物の表面から受感部へのひずみの伝達性、及び、環境変化に対する寸法安定性の観点から考えると、基材１０１の厚さは５μｍ～２００μｍの範囲内であることが好ましい。また、絶縁性の観点から考えると、基材１０１の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。

【0043】

基材１０１は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成される。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、かつ可撓性を有する部材を指す。

【0044】

基材１０１が絶縁樹脂フィルムから形成される場合、当該絶縁樹脂フィルムには、フィラーや不純物等が含まれていてもよい。例えば、基材１０１は、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成されてもよい。

【0045】

基材１０１の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｎ_３、Ａｌ_２Ｏ_３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３）等の結晶性材料が挙げられる。又、前述の結晶性材料以外に非晶質のガラス等を基材１０１の材料としてもよい。又、基材１０１の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、チタン等の金属を用いてもよい。金属を用いる場合、金属製の基材１０１と機能層１０２との間に絶縁膜が設けられる。

【0046】

機能層１０２は、基材１０１の上面１０１ａに抵抗体１０３の下層として形成されている。本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗体１０３の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層１０２は、更に、基材１０１に含まれる酸素または水分による抵抗体１０３の酸化を防止する機能、および／または、基材１０１と抵抗体１０３との密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層１０２は、更に、他の機能を備えていてもよい。

【0047】

基材１０１を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むことがあり、また、Ｃｒは自己酸化膜を形成することがある。そのため、特に抵抗体１０３がＣｒを含む場合、抵抗体１０３の酸化を防止する機能を有する機能層１０２を成膜することが好ましい。

【0048】

このように、抵抗体１０３の下層に機能層１０２を設けることにより、抵抗体１０３の結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる抵抗体１０３を作製することができる。その結果、ひずみゲージ１００において、ゲージ特性の安定性が向上する。又、機能層１０２を構成する材料が抵抗体１０３に拡散することにより、ひずみゲージ１００において、ゲージ特性が向上する。

【0049】

機能層１０２の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。

【0050】

機能層１０２の平面形状は、例えば抵抗体１０３、配線１０４、及び端子部１０５の平面形状と略同一にパターニングされてよい。しかしながら、機能層１０２と抵抗体１０３、配線１０４、及び端子部１０５との平面形状は略同一でなくてもよい。例えば、機能層１０２が絶縁材料から形成される場合には、機能層１０２を抵抗体１０３、配線１０４及び端子部１０５の平面形状と異なる形状にパターニングしてもよい。この場合、機能層１０２は例えば抵抗体１０３、配線１０４、及び端子部１０５が形成されている領域にベタ状に形成されてもよい。或いは、機能層１０２は、基材１０１の上面１０１ａの全体にベタ状に形成されてもよい。

【0051】

抵抗体１０３は、基材１０１の上面１０１ａに形成されている。抵抗体１０３は、基材１０１の上面１０１ａに所定のパターンで形成された薄膜である。ひずみゲージ１００において、抵抗体１０３は、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体１０３は、基材１０１の上面１０１ａに直接形成されてもよいし、基材１０１の上面１０１ａに他の層を介して形成されてもよい。

【0052】

抵抗体１０３は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体１０３は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。

【0053】

ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ_２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでいてもよい。

【0054】

抵抗体１０３の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、抵抗体１０３の厚さは０．０５μｍ～２μｍ程度であってよい。特に、抵抗体１０３の厚さが０．１μｍ以上である場合、抵抗体１０３を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する。また、抵抗体１０３の厚さが１μｍ以下である場合、抵抗体１０３を構成する膜の内部応力に起因する、（i）膜のクラックおよび（ii）膜の基材１０１からの反りが、低減される。

【0055】

横感度を生じ難くすることと、断線対策とを考慮すると、抵抗体１０３の幅は５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。更に言えば、抵抗体１０３の幅は５μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上５０μｍ以下であるとより好ましい。

【0056】

例えば、抵抗体１０３がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上させることができる。又例えば、抵抗体１０３がＣｒ混相膜である場合、抵抗体１０３がα－Ｃｒを主成分とすることで、ひずみゲージ１００のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。ここで、「主成分」とは、抵抗体を構成する全物質の５０重量％以上を占める成分のことを意味する。ゲージ特性を向上させるという観点から考えると、抵抗体１０３はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。更に言えば、同観点から考えると、抵抗体１０３はα－Ｃｒを９０重量％以上含むことがより好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。

【0057】

又、抵抗体１０３がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎが２０重量％以下であることで、ひずみゲージ１００のゲージ率の低下を抑制することができる。

【0058】

又、Ｃｒ混相膜におけるＣｒＮとＣｒ_２Ｎとの比率は、ＣｒＮとＣｒ_２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ_２Ｎの割合が８０重量％以上９０重量％未満となるようにすることが好ましい。更に言えば、同比率は、ＣｒＮとＣｒ_２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ_２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満となるようにすることがより好ましい。Ｃｒ_２Ｎは半導体的な性質を有する。そのため、前述のＣｒ_２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、前述のＣｒ_２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで抵抗体１０３のセラミックス化を低減し、抵抗体１０３の脆性破壊が起こりにくくすることができる。

【0059】

一方で、ＣｒＮは化学的に安定であるという利点を有する。Ｃｒ混相膜にＣｒＮをより多く含むことで、不安定なＮが発生する可能性を低減することができるため、安定なひずみゲージを得ることができる。ここで「不安定なＮ」とは、Ｃｒ混相膜の膜中に存在し得る、微量のＮ_２もしくは原子状のＮのことを意味する。これらの不安定なＮは、外的環境（例えば高温環境）によっては膜外へ抜け出ることがある。不安定なＮが膜外へ抜け出るときに、Ｃｒ混相膜の膜応力が変化し得る。

【0060】

ひずみゲージ１００において、抵抗体１０３の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、高感度化かつ、小型化を実現することができる。例えば、従来のひずみゲージの出力が０．０４ｍＶ／２Ｖ程度であったのに対して、抵抗体１０３の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合は０．３ｍＶ／２Ｖ以上の出力を得ることができる。また、従来のひずみゲージの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）が３ｍｍ×３ｍｍ程度であったのに対して、抵抗体１０３の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合の大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）は０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度に小型化することができる。

【0061】

例えば、従来のひずみゲージの大きさでは、面積の大きな領域のひずみしか検出できないため、ひずみの検出精度が低くなる。一方、抵抗体１０３の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、面積の小さな領域のひずみを検出できるため、ひずみの検出精度を向上できる。また、従来のひずみゲージの大きさでは、第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂを大型化する必要があるため、使用可能な転がり軸受が限られてしまう。一方、抵抗体１０３の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂを小型化できるため、より小型の転がり軸受にも使用することができる。

【0062】

また、従来のひずみゲージの大きさでは、ひずみゲージを貼り付ける面積を確保するため、第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂの貫通孔を大きくする必要があり、これは転がり軸受の軸振れ精度に影響を及ぼす。一方、抵抗体１０３の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、ひずみゲージを貼り付ける面積を小さくできるため、第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂの貫通孔は小さくてよく、転がり軸受の軸振れ精度に影響を及ぼしにくくできる。また、抵抗体１０３の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂに多数のひずみゲージを搭載可能であるため、予圧や偏芯等を高精度で検出することができる。

【0063】

端子部１０５は、配線１０４を介して抵抗体１０３の両端部から延在しており、平面視において、抵抗体１０３及び配線１０４よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部１０５は、ひずみにより生じる抵抗体１０３の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極である。抵抗体１０３は、例えば、端子部１０５及び配線１０４の一方からジグザグに折り返しながら延在して他方の配線１０４及び端子部１０５に接続されている。端子部１０５の上面を、端子部１０５よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。

【0064】

なお、抵抗体１０３と配線１０４と端子部１０５とは便宜上別符号としているが、これらは同一工程において同一材料により一体に形成できる。

【0065】

カバー層１０６は、必要に応じ、基材１０１の上面１０１ａに、抵抗体１０３及び配線１０４を被覆し端子部１０５を露出するように設けられる。カバー層１０６の材料としては、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂が挙げられる。なお、カバー層１０６は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層１０６の厚さは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、カバー層１０６の厚さは２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。カバー層１０６を設けることで、抵抗体１０３に機械的な損傷等が生じることを抑制することができる。又、カバー層１０６を設けることで、抵抗体１０３を湿気等から保護することができる。

【0066】

（ひずみゲージの製造方法）
本実施形態に係るひずみゲージ１００では、基材１０１上に、抵抗体１０３と、配線１０４と、端子部１０５とが形成される。なお、必要に応じ機能層１０２やカバー層１０６が形成されてもよい。

【0067】

以下、ひずみゲージ１００の製造方法について説明する。ひずみゲージ１００を製造するためには、まず、基材１０１を準備し、基材１０１の上面１０１ａに金属層（便宜上、金属層Ａとする）を形成する。金属層Ａは、最終的にパターニングされて抵抗体１０３と、配線１０４と、端子部１０５となる層である。従って、金属層Ａの材料や厚さは、前述の抵抗体１０３等の材料や厚さと同様である。

【0068】

金属層Ａは、例えば、金属層Ａを形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜することができる。金属層Ａは、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法、蒸着法、アークイオンプレーティング法、またはパルスレーザー堆積法等を用いて成膜されてもよい。基材１０１の上面１０１ａに金属層Ａを成膜後、周知のフォトリソグラフィ法により、金属層Ａを図４の抵抗体１０３、配線１０４、及び端子部１０５と同様の平面形状にパターニングする。

【0069】

なお、基材１０１の上面１０１ａに下地層として機能層１０２を形成してから金属層Ａを形成してもよい。例えば、基材１０１の上面１０１ａに、所定の膜厚の機能層１０２をコンベンショナルスパッタ法により真空成膜してもよい。このように機能層１０２を設けることによって、ひずみゲージ１００のゲージ特性を安定化させることができる。

【0070】

抵抗体１０３、配線１０４及び端子部１０５を形成した後、必要に応じ、基材１０１の上面１０１ａにカバー層１０６を形成する。カバー層１０６は抵抗体１０３及び配線１０４を被覆するが、端子部１０５はカバー層１０６から露出する。例えば、基材１０１の上面１０１ａに、抵抗体１０３及び配線１０４を被覆し端子部１０５を露出するように、半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートする。そして、当該絶縁樹脂フィルムを加熱して硬化させることにより、カバー層１０６を形成することができる。以上の工程により、ひずみゲージ１００が完成する。

【0071】

なお、それぞれのひずみゲージ１００において、抵抗体１０３は、長手方向（ゲージ長方向）を第１ゲージ固定用部材５０Ａ又は第２ゲージ固定用部材５０Ｂの周方向に向けて配置することが好ましい。第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂの周方向は軸線ｍ方向よりも伸縮し易いため、抵抗体１０３の長手方向を第１ゲージ固定用部材５０Ａ又は第２ゲージ固定用部材５０Ｂの周方向に向けて配置することで、大きなひずみ波形を得ることができる。

【0072】

〈第１実施形態の変形例１〉
第１実施形態の変形例１では、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂの外輪３１が回転するタイプの軸受装置の例示す。なお、第１実施形態の変形例１において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0073】

図６は、第１実施形態の変形例１に係る軸受装置を例示する断面図であり、回転軸２０の軸線ｍを通る断面を示している。

【0074】

図６に示すように、軸受装置２は、第１転がり軸受３０Ａ及び第２転がり軸受３０Ｂの外輪３１が回転するタイプである点が、軸受装置１（図１等参照）と相違する。

【0075】

軸受装置２において、第１ゲージ固定用部材５０Ａ及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、回転軸２０の外周面に固定されている。

【0076】

第１ゲージ固定用部材５０Ａは、第１転がり軸受３０Ａの第２転がり軸受３０Ｂとは反対側に配置されている。第１転がり軸受３０Ａと第１ゲージ固定用部材５０Ａとは、端面同士が当接するように回転軸２０の軸線ｍ方向に隣接して配置されている。図６の例では、第１ゲージ固定用部材５０Ａの一方の端面は、第１転がり軸受３０Ａの内輪３２の一方の端面と当接している。

【0077】

第２ゲージ固定用部材５０Ｂは、第２転がり軸受３０Ｂの第１転がり軸受３０Ａとは反対側に配置されている。第２転がり軸受３０Ｂと第２ゲージ固定用部材５０Ｂとは、端面同士が当接するように回転軸２０の軸線ｍ方向に隣接して配置されている。図６の例では、第２ゲージ固定用部材５０Ｂの一方の端面は、第２転がり軸受３０Ｂの内輪３２の一方の端面と当接している。

【0078】

軸受装置２では、図６のような構造により、軸受装置１と同様に、第１ゲージ固定用部材５０Ａに設けられたひずみゲージ１００の出力、及び第２ゲージ固定用部材５０Ｂに設けられたひずみゲージ１００の出力に基づいて、回転軸２０の傾きや偏芯を検知することが可能である。また、軸受装置１と同様に、第１ゲージ固定用部材５０Ａに設けられたひずみゲージ１００の出力、及び／又は第２ゲージ固定用部材５０Ｂに設けられたひずみゲージ１００の出力に基づいて、回転軸２０が回転している状態の監視も可能である。

【0079】

〈第１実施形態の変形例２〉
第１実施形態の変形例２では、ひずみゲージを配置する貫通孔の形状と、ひずみゲージの配置の仕方のバリエーションについて示す。なお、第１実施形態の変形例２において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。また、以下の変形例では、第１ゲージ固定用部材について説明するが、第２ゲージ固定用部材も第１ゲージ固定用部材と同様の構造とすることができる。

【0080】

図７は、第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その１）である。図８は、第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その２）である。図９は、第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その３）である。図１０は、第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その４）である。図１１は、第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その５）である。図１２は、第１実施形態の変形例２に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図（その６）である。図７～図１２において、左側が径方向から視た図、右側が軸線ｍ方向から視た図である。

【0081】

図７に示すように、第１ゲージ固定用部材５０Ｃは、第１ゲージ固定用部材５０Ｃの周方向に配置された複数列の貫通孔５０ｘを含む。図７の例では、径方向視で貫通孔５０ｘは円形であり、複数の貫通孔５０ｘが第１ゲージ固定用部材５０Ｃの周方向に２列に配置されている。ただし、複数の貫通孔５０ｘが第１ゲージ固定用部材５０Ｃの周方向に３列以上に配置されてもよい。各列において、複数の貫通孔５０ｘは、第１ゲージ固定用部材５０Ｃの周方向に等間隔で配置されていることが好ましい。複数の前記貫通孔５０ｘは、千鳥状に配置されてもよい。

【0082】

このように、複数の貫通孔５０ｘが第１ゲージ固定用部材の周方向に複数列に配置されていることで、複数の貫通孔５０ｘが１列に配置されている場合よりも、１つの第１ゲージ固定用部材に、より多くの貫通孔５０ｘ（すなわち、より多くのひずみゲージ１００）を配置することができる。そのため、軸受装置において、荷重検出の分解能を向上することができる。

【0083】

図８に示す第１ゲージ固定用部材５０Ｄは、径方向視で貫通孔５０ｘの形状が六角形である点が、第１ゲージ固定用部材５０Ｃと相違する。また、１つの貫通孔５０ｘ内に複数のひずみゲージ１００が配置されている点が、第１ゲージ固定用部材５０Ｃと相違する。１つの貫通孔５０ｘ内に配置されたひずみゲージ１００の各々は、隣接する貫通孔５０ｘ内に配置されたいずれかのひずみゲージ１００と対向する位置に配置されている。図８の例では、１つの貫通孔５０ｘ内に４つのひずみゲージ１００が配置されている。

【0084】

このように、１つの貫通孔５０ｘ内に複数のひずみゲージ１００を配置することで、大きな出力を得ることができる。例えば、１つの貫通孔５０ｘ内に４つのひずみゲージ１００を配置し、この４つのひずみゲージ１００を用いてフルブリッジ回路を構成することにより、１つのひずみゲージ１００と３つの固定抵抗でブリッジ回路を構成する場合と比べて、大きな出力を得ることができる。なお、１つの貫通孔５０ｘ内に２つのひずみゲージ１００を配置し、この２つのひずみゲージ１００を用いてハーフブリッジ回路を構成してもよい。

【0085】

なお、図９に示す第１ゲージ固定用部材５０Ｅのように、径方向視で貫通孔５０ｘの形状を五角形としてもよい。この場合も、第１ゲージ固定用部材５０Ｄと同様の効果を奏する。

【0086】

また、図１０に示す第１ゲージ固定用部材５０Ｆのように、径方向視で周方向を長辺方向とする長方形の貫通孔５０ｘを複数有してもよい。この場合も、１つの貫通孔５０ｘ内に配置された４つのひずみゲージ１００を用いてフルブリッジ回路を構成することにより、１つの貫通孔５０ｘ内に配置された１つのひずみゲージ１００と３つの固定抵抗でブリッジ回路を構成する場合と比べて、大きな出力を得ることができる。

【0087】

また、図１１に示す第１ゲージ固定用部材５０Ｇのように、径方向視で周方向を長辺方向とする長方形の貫通孔５０ｘにおいて、第１列に位置する貫通孔５０ｘの長辺の中央部近傍に、第２列において周方向に隣接する貫通孔５０ｘの間の位置まで延伸するスリット部を設けてもよい。

【0088】

また、図１２に示す第１ゲージ固定用部材５０Ｈのように、貫通孔５０ｘは、径方向視で、周方向に隣接する２つの長方形の短辺の軸線ｍ方向の外側の端部同士を、短辺よりも細いスリット部で接続した眼鏡型としてもよい。図１２において、複数の貫通孔５０ｘは、第１列の長方形と第２列の長方形が対向し、第１列のスリット部と第２列のスリット部が対向しないように配置される。貫通孔５０ｘを眼鏡型とすることで、過負荷（ひずみ）発生時に、起歪体が破損し難くなる。

【0089】

〈第１実施形態の変形例３〉
第１実施形態の変形例３では、ひずみゲージを配置する貫通孔の方向が第１実施形態とは異なる例を示す。なお、第１実施形態の変形例３において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。また、以下の変形例では、第１ゲージ固定用部材について説明するが、第２ゲージ固定用部材も第１ゲージ固定用部材と同様の構造とすることができる。

【0090】

図１３は、第１実施形態の変形例３に係る第１ゲージ固定用部材を例示する図であり、左側が径方向から視た図、右側が軸線ｍ方向から視た図である。図１４は、図１３に示す各貫通孔内におけるひずみゲージの抵抗体の向きを説明する模式図である。なお、図１４では、参考のために軸線ｍの方向を記載している。

【0091】

図１３に示すように、第１ゲージ固定用部材５０Ｉは、一方の端面から他方の端面に貫通し、内側面５０ｉにひずみゲージ１００が固定された貫通孔５０ｘを複数有する。つまり、図１３の例では、各々の貫通孔５０ｘは、第１ゲージ固定用部材５０Ｉを軸線ｍ方向に貫通している。図１３の例では、軸線ｍ方向から視て、貫通孔５０ｘの形状は円形であるが、貫通孔５０ｘの形状は円形には限定されない。

【0092】

第１ゲージ固定用部材５０Ｉにおいて、複数の貫通孔５０ｘは、第１ゲージ固定用部材５０Ｉの周方向に等間隔で配置されていることが好ましい。また、図１３の例では、貫通孔５０ｘの個数は４個であるが、より多くの貫通孔５０ｘを設け、各貫通孔５０ｘにひずみゲージ１００を配置することが好ましい。これにより、第１ゲージ固定用部材５０Ｉを第１転がり軸受３０Ａに当接するように配置したときに、第１転がり軸受３０Ａの各位置の荷重測定の分解能を向上することができる。

【0093】

ひずみゲージ１００は、例えば、それぞれの貫通孔５０ｘの内側面５０ｉにおいて、軸線ｍに近い側に配置されている。１つの貫通孔５０ｘ内に複数のひずみゲージ１００が配置されてもよい。図１４に示すように、それぞれのひずみゲージ１００において、抵抗体１０３は、長手方向（ゲージ長方向）を軸線ｍ方向に向けて配置することが好ましい。この理由は、貫通孔５０ｘの軸線ｍ方向の方が周方向よりも撓みやすいためである。

【0094】

このように、第１ゲージ固定用部材は、内側面にひずみゲージが固定された貫通孔を複数有していればよく、各貫通孔は、図３等に示すように第１ゲージ固定用部材を外周面から内周面に貫通してもよく、図１３に示すように第１ゲージ固定用部材を一方の端面から他方の端面に貫通してもよい。また、ここでいう貫通孔の定義には、孔の周方向の一部が第１ゲージ固定用部材の軸方向や径方向に開口した、いわゆる切り欠き形状や溝形状等も含む。何れの場合も、軸受装置は、予圧及び偏芯を検知することが可能な信号をひずみゲージから出力することができる。

【0095】

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0096】

１，２ 軸受装置、２０ 回転軸、３０Ａ 第１転がり軸受、３０Ｂ 第２転がり軸受、３１ 外輪、３２ 内輪、３３ 転動体、４０ 軸受ハウジング、５０Ａ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ，５０Ｉ 第１ゲージ固定用部材、５０Ｂ 第２ゲージ固定用部材、５０ｉ 内側面、５０ｘ 貫通孔、６０Ａ 第１予圧付与部材、６０Ｂ 第２予圧付与部材、１００ ひずみゲージ、１０１ 基材、１０２ 機能層、１０３ 抵抗体、１０４ 配線、１０５ 端子部、１０６ カバー層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】