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(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】P2024157111
(43)【公開日】2024-11-07
(54)【発明の名称】車輪用軸受装置
(51)【国際特許分類】
F16C 41/00 20060101AFI20241030BHJP
G01D 5/16 20060101ALI20241030BHJP
G01D 5/245 20060101ALI20241030BHJP
F16C 19/18 20060101ALI20241030BHJP
F16C 19/52 20060101ALI20241030BHJP
【ＦＩ】
F16C41/00
G01D5/16 V
G01D5/245 110B
G01D5/245 110L
F16C19/18
F16C19/52
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023071245
(22)【出願日】2023-04-25
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柴 真人
【テーマコード（参考）】
2F077
3J217
3J701
【Ｆターム（参考）】
2F077AA20
2F077NN03
2F077NN21
2F077PP14
2F077QQ05
3J217JA02
3J217JA12
3J217JA13
3J217JA14
3J217JA24
3J217JA33
3J217JA36
3J217JA38
3J217JB14
3J217JB26
3J217JB34
3J217JB56
3J217JB64
3J217JB84
3J701AA02
3J701AA32
3J701AA43
3J701AA54
3J701AA62
3J701AA72
3J701BA80
3J701EA01
3J701FA25
3J701FA26
3J701GA03
(57)【要約】
【課題】内方部材に作用する荷重をより正しく求める。
【解決手段】車輪用軸受装置１０が有する処理装置１８は、波形信号に基づいて、センサロータ１７についての、第一のセンサ７Ａの第一検出位置及び第二のセンサ７Ｂの第二検出位置それぞれにおける回転角度を求める角度検出処理と、前記第一検出位置と前記第二検出位置とにおける前記回転角度の差に基づいてセンサロータ１７の変位量を求める変位演算処理と、前記回転角度からセンサロータ１７の角速度を求める角速度演算処理と、前記角速度に応じて、信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性を設定する特性設定処理と、前記変位量を示す信号に対して前記フィルタ特性によるフィルタ処理を行い、補正後の変位量を求める高次成分補正処理と、補正された変位量から内方部材１１に作用する荷重を求める荷重演算処理とを実行可能である。
【選択図】 図５
【解決手段】車輪用軸受装置１０が有する処理装置１８は、波形信号に基づいて、センサロータ１７についての、第一のセンサ７Ａの第一検出位置及び第二のセンサ７Ｂの第二検出位置それぞれにおける回転角度を求める角度検出処理と、前記第一検出位置と前記第二検出位置とにおける前記回転角度の差に基づいてセンサロータ１７の変位量を求める変位演算処理と、前記回転角度からセンサロータ１７の角速度を求める角速度演算処理と、前記角速度に応じて、信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性を設定する特性設定処理と、前記変位量を示す信号に対して前記フィルタ特性によるフィルタ処理を行い、補正後の変位量を求める高次成分補正処理と、補正された変位量から内方部材１１に作用する荷重を求める荷重演算処理とを実行可能である。
【選択図】 図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体側に固定される外方部材と、
前記外方部材の中心軸回りに回転する内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材との間に転動自在となって設けられている転動体と、
前記内方部材と一体回転するセンサロータ、及び、前記外方部材に設けられ前記センサロータを検出対象とする第一のセンサ及び第二のセンサを有するセンサ装置と、
前記センサ装置から出力される信号を処理する処理装置と、を備え、
前記外方部材に対して前記内方部材が変位すると、前記第一のセンサは、位相が遅れた周期的な波形信号を出力し、前記第二のセンサは、位相が進んだ周期的な波形信号を出力し、
前記処理装置は、
前記波形信号に基づいて、前記センサロータについての、前記第一のセンサの第一検出位置及び前記第二のセンサの第二検出位置それぞれにおける回転角度を求める角度検出処理と、
前記第一検出位置と前記第二検出位置とにおける前記回転角度の差に基づいて前記センサロータの変位量を求める変位演算処理と、
前記回転角度から前記センサロータの角速度を求める角速度演算処理と、
前記角速度に応じて、信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性を設定する特性設定処理と、
前記変位量を示す信号に対して前記フィルタ特性によるフィルタ処理を行い、補正後の変位量を求める高次成分補正処理と、
補正された変位量から前記内方部材に作用する荷重を求める荷重演算処理と、
を実行可能である、車輪用軸受装置。
前記外方部材の中心軸回りに回転する内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材との間に転動自在となって設けられている転動体と、
前記内方部材と一体回転するセンサロータ、及び、前記外方部材に設けられ前記センサロータを検出対象とする第一のセンサ及び第二のセンサを有するセンサ装置と、
前記センサ装置から出力される信号を処理する処理装置と、を備え、
前記外方部材に対して前記内方部材が変位すると、前記第一のセンサは、位相が遅れた周期的な波形信号を出力し、前記第二のセンサは、位相が進んだ周期的な波形信号を出力し、
前記処理装置は、
前記波形信号に基づいて、前記センサロータについての、前記第一のセンサの第一検出位置及び前記第二のセンサの第二検出位置それぞれにおける回転角度を求める角度検出処理と、
前記第一検出位置と前記第二検出位置とにおける前記回転角度の差に基づいて前記センサロータの変位量を求める変位演算処理と、
前記回転角度から前記センサロータの角速度を求める角速度演算処理と、
前記角速度に応じて、信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性を設定する特性設定処理と、
前記変位量を示す信号に対して前記フィルタ特性によるフィルタ処理を行い、補正後の変位量を求める高次成分補正処理と、
補正された変位量から前記内方部材に作用する荷重を求める荷重演算処理と、
を実行可能である、車輪用軸受装置。
【請求項2】
前記内方部材の一回転内における前記内方部材の振れ回り量を示す１次成分補正用データを記憶する記憶装置を、備え、
前記処理装置は、
前記変位演算処理により求められた前記変位量から前記振れ回り量を減算し、１次成分補正後の変位量を求める１次成分補正処理を、実行可能であり、
前記荷重演算処理では、
前記内方部材の回転速度が所定値未満である場合、前記１次成分補正後の変位量から前記内方部材に作用する荷重を求め、
前記内方部材の回転速度が所定値以上である場合、前記１次成分補正後の変位量を示す信号に対して前記フィルタ処理を行って求めた高次成分補正後の変位量から前記内方部材に作用する荷重を求める、
請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記処理装置は、
前記変位演算処理により求められた前記変位量から前記振れ回り量を減算し、１次成分補正後の変位量を求める１次成分補正処理を、実行可能であり、
前記荷重演算処理では、
前記内方部材の回転速度が所定値未満である場合、前記１次成分補正後の変位量から前記内方部材に作用する荷重を求め、
前記内方部材の回転速度が所定値以上である場合、前記１次成分補正後の変位量を示す信号に対して前記フィルタ処理を行って求めた高次成分補正後の変位量から前記内方部材に作用する荷重を求める、
請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項3】
前記センサロータは、環状部材であって、前記環状部材は、その外周面に複数の歯が周方向について等間隔に設けられた歯車形状を有し、
前記特性設定処理では、前記角速度及び前記複数の歯の歯数に応じて、前記フィルタ特性として、減衰対象とする高次周波数帯を設定する、
請求項１又は請求項２に記載の車輪用軸受装置。
前記特性設定処理では、前記角速度及び前記複数の歯の歯数に応じて、前記フィルタ特性として、減衰対象とする高次周波数帯を設定する、
請求項１又は請求項２に記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に、内方部材の変位を検出するセンサを備えた車輪用軸受装置が開示されている。この車輪用軸受装置は、内方部材の変位から作用する荷重を求めることが可能である。
【0003】
車輪用軸受装置の構成部材の製造、及び、その組み立てにおいて、不可避的な誤差が生じる。この誤差により、荷重に関係なく、内方部材は僅かであるが振れ回り（偏心回転）する。特許文献１に開示のセンサ構造の場合、内方部材の振れ回りは、センサの検出信号に周期的な変動となって現れる。周期的な変動は、センサの検出信号において不要成分となる。センサによる目的の検出量に対して、振れ回り量の占める割合が高い場合がある。特許文献１に開示の発明は、前記のような振れ回りを検出結果に含むセンサの出力について補正を行うことで、内方部材の変位及び作用する荷重を正確に求めることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－８５８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示の発明の場合、無負荷状態にある車輪用軸受装置の一回転の振れ回り量が予め求められ、センサの検出信号から前記振れ回り量を減算する補正が行われる。
特許文献１に開示のセンサ構成の場合、センサロータの歯数等によってセンサの検出信号に高次成分の誤差が生じ、その結果、内方部材に作用する荷重の算出結果に誤差が生じる。しかも、前記高次成分の誤差は、内方部材に作用する荷重に応じて変化する。このため、特許文献１に開示の発明のように、事前に補正用のデータを生成して、それを減算する手段では対応不可能である。
特許文献１に開示のセンサ構成の場合、センサロータの歯数等によってセンサの検出信号に高次成分の誤差が生じ、その結果、内方部材に作用する荷重の算出結果に誤差が生じる。しかも、前記高次成分の誤差は、内方部材に作用する荷重に応じて変化する。このため、特許文献１に開示の発明のように、事前に補正用のデータを生成して、それを減算する手段では対応不可能である。
【0006】
そこで、本発明は、内方部材に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる車輪用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】
【0007】
（１）本発明の車輪用軸受装置は、車体側に固定される外方部材と、前記外方部材の中心軸回りに回転する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に転動自在となって設けられている転動体と、前記内方部材と一体回転するセンサロータ、及び、前記外方部材に設けられ前記センサロータを検出対象とする第一のセンサ及び第二のセンサを有するセンサ装置と、前記センサ装置から出力される信号を処理する処理装置と、を備える。
前記外方部材に対して前記内方部材が変位すると、前記第一のセンサは、位相が遅れた周期的な波形信号を出力し、前記第二のセンサは、位相が進んだ周期的な波形信号を出力する。
前記外方部材に対して前記内方部材が変位すると、前記第一のセンサは、位相が遅れた周期的な波形信号を出力し、前記第二のセンサは、位相が進んだ周期的な波形信号を出力する。
【0008】
前記処理装置は、前記波形信号に基づいて、前記センサロータについての、前記第一のセンサの第一検出位置及び前記第二のセンサの第二検出位置それぞれにおける回転角度を求める角度検出処理と、前記第一検出位置と前記第二検出位置とにおける前記回転角度の差に基づいて前記センサロータの変位量を求める変位演算処理と、前記回転角度から前記センサロータの角速度を求める角速度演算処理と、前記角速度に応じて、信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性を設定する特性設定処理と、前記変位量を示す信号に対して前記フィルタ特性によるフィルタ処理を行い、補正後の変位量を求める高次成分補正処理と、補正された変位量から前記内方部材に作用する荷重を求める荷重演算処理と、を実行可能である。
【0009】
前記構成を有する車輪用軸受装置に荷重が作用すると、前記波形信号として、例えば振幅が変化しながら波形が歪んだ信号が取得される。実際の車輪用軸受装置の場合、作用する荷重は動的に変化し、それが高次成分の誤差となって波形信号に現れ、内方部材に作用する荷重を求める演算に影響を及ぼす。
そこで、前記構成を有する車輪用軸受装置は、高次成分を減衰させるためにフィルタ処理を行い、しかも、フィルタ特性をセンサロータの角速度に応じて設定する。このため、荷重が動的に変化しても、それに応じた高次成分の誤差を低減することが可能となる。その結果、内方部材に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
そこで、前記構成を有する車輪用軸受装置は、高次成分を減衰させるためにフィルタ処理を行い、しかも、フィルタ特性をセンサロータの角速度に応じて設定する。このため、荷重が動的に変化しても、それに応じた高次成分の誤差を低減することが可能となる。その結果、内方部材に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
【0010】
（２）好ましくは、前記内方部材の一回転内における前記内方部材の振れ回り量を示す１次成分補正用データを記憶する記憶装置を、備え、前記処理装置は、前記変位演算処理により求められた前記変位量から前記振れ回り量を減算し、１次成分補正後の変位量を求める１次成分補正処理を、実行可能である。
前記荷重演算処理では、前記内方部材の回転速度が所定値未満である場合、前記１次成分補正後の変位量から前記内方部材に作用する荷重を求め、前記内方部材の回転速度が所定値以上である場合、前記１次成分補正後の変位量を示す信号に対して前記フィルタ処理を行って求めた高次成分補正後の変位量から前記内方部材に作用する荷重を求める。
前記荷重演算処理では、前記内方部材の回転速度が所定値未満である場合、前記１次成分補正後の変位量から前記内方部材に作用する荷重を求め、前記内方部材の回転速度が所定値以上である場合、前記１次成分補正後の変位量を示す信号に対して前記フィルタ処理を行って求めた高次成分補正後の変位量から前記内方部材に作用する荷重を求める。
【0011】
前記構成によれば、内方部材の回転速度が低い場合、前記角速度は小さく、高次成分の誤差を低減しなくても、内方部材に作用する荷重を比較的、正確に求めることが可能である。これに対して、内方部材の回転速度が高い場合、前記角速度は大きく、高次成分の誤差を前記フィルタ処理によって低減することで、内方部材に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
【0012】
（３）好ましくは、前記センサロータは、環状部材であって、前記環状部材は、その外周面に複数の歯が周方向について等間隔に設けられた歯車形状を有する。
前記特性設定処理では、前記角速度及び前記複数の歯の歯数に応じて、前記フィルタ特性として、減衰対象とする高次周波数帯を設定する。
センサロータ（環状部材）の歯数は、前記のような高次成分の誤差に影響を与える。そこで、前記構成によれば、減衰対象とする高次周波数帯が、センサロータの角速度及び歯数に応じて設定されることで、高次成分の誤差をより効果的に低減することが可能となる。
前記特性設定処理では、前記角速度及び前記複数の歯の歯数に応じて、前記フィルタ特性として、減衰対象とする高次周波数帯を設定する。
センサロータ（環状部材）の歯数は、前記のような高次成分の誤差に影響を与える。そこで、前記構成によれば、減衰対象とする高次周波数帯が、センサロータの角速度及び歯数に応じて設定されることで、高次成分の誤差をより効果的に低減することが可能となる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の車輪用軸受装置によれば、内方部材に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。
【図2】車輪用軸受装置を車両インナ側から見た概略図である。
【図3】センサから出力される波形信号の説明図である。
【図4】波形信号が変換された角度信号の説明図である。
【図5】処理装置が実行する処理を説明するブロック図である。
【図6】１次成分補正用データの一例を示す説明図である。
【図7】補正前の内方部材の変位量を示す信号の波形図である。
【図8】１次成分補正後の内方部材の変位量を示す信号の波形図である。
【図9】補正前の内方部材の変位量を示す信号の波形図である。
【図10】１次成分補正後の内方部材の変位量を示す信号の波形図である。
【図12】高次成分補正後の内方部材の変位量を示す信号の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
〔車輪用軸受装置１０の構成について〕
図１は、本発明の車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。車輪用軸受装置１０は、自動車に用いられる車輪用の軸受装置であり、ハブユニットとも呼ばれる。車輪用軸受装置１０は、内方部材（ハブ軸）１１と、内方部材１１の一部の径方向外方に設けられた筒状の外方部材（外輪）１２と、転動体である玉１３とを備える。
図１は、本発明の車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。車輪用軸受装置１０は、自動車に用いられる車輪用の軸受装置であり、ハブユニットとも呼ばれる。車輪用軸受装置１０は、内方部材（ハブ軸）１１と、内方部材１１の一部の径方向外方に設けられた筒状の外方部材（外輪）１２と、転動体である玉１３とを備える。
【0016】
車輪用軸受装置１０において、外方部材１２の中心軸Ｃに沿った方向を「軸方向」と定義する。「軸方向」に、中心軸Ｃに平行な方向も含まれる。中心軸Ｃに直交する方向が「径方向」である。本実施形態では、内方部材１１が中心軸Ｃ回りに回転する。中心軸Ｃを中心とする円に沿った方向が「周方向」である。
中心軸Ｃに沿った方向をＹ軸方向とする。中心軸Ｃに直交する水平方向をＸ軸方向とする。中心軸Ｃに直交する鉛直方向をＺ軸方向とする。各図において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸による直交座標系が定義される。
中心軸Ｃに沿った方向をＹ軸方向とする。中心軸Ｃに直交する水平方向をＸ軸方向とする。中心軸Ｃに直交する鉛直方向をＺ軸方向とする。各図において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸による直交座標系が定義される。
【0017】
車輪用軸受装置１０が自動車の車体に固定された状態で、自動車の前後方向はＸ軸に沿った方向と一致し、左右方向はＹ軸に沿った方向と一致し、上下方向はＺ軸に沿った方向と一致する。図１において、右側となる軸方向一方側が車両アウタ側となり、左側となる軸方向他方側が車両インナ側となる。
【0018】
外方部材１２は、円筒形状である外輪本体部２１と、この外輪本体部２１から径方向外方に延びて設けられている固定用のフランジ部２２とを有する。外方部材１２はフランジ部２２によって車体側部材であるナックル（図示せず）に取り付けられ、これにより外方部材１２を含む車輪用軸受装置１０が車両に固定される。本実施形態では、外方部材１２が固定輪となり、内方部材１１が回転輪となる。
【0019】
内方部材１１は、内軸２３と、この内軸２３の車両インナ側の端部に取り付けられた内輪２４とを有する。内軸２３は、外方部材１２の径方向内方に設けられている内軸本体部２６と、内軸本体部２６の車両アウタ側に設けられているフランジ部２７とを有する。フランジ部２７の車両アウタ側の面に、図示しないが、車輪及びブレーキロータが取り付けられる。
【0020】
内輪２４は、環状の部材であり、内軸本体部２６の車両インナ側の端部に取り付けられている。内軸本体部２６及び内輪２４それぞれの外周側に玉１３が転がり接触する内側軌道面が設けられている。外輪本体部２１の内周側に玉１３が転がり接触する外側軌道面が設けられている。玉１３は、外方部材１２の外側軌道面と内方部材１１の内側軌道面との間に転動自在となって設けられている。各列に含まれる複数の玉１３が保持器（図示せず）によって保持される。
【0021】
車輪用軸受装置１０は、更に、センサ装置６、センサ装置６から出力される信号を処理する処理装置１８、及び、記憶装置１９を備える。記憶装置１９は、処理装置１８が有するメモリ等により構成されていてもよいが、処理装置１８と別に設けられたメモリ等であってもよい。
【0022】
センサ装置６は、内方部材１１と一体回転するセンサロータ１７と、外方部材１２に設けられている複数のセンサ７とを有する。センサロータ１７は、中心軸Ｃを中心として内方部材１１の車両インナ側に取り付けられている。図１に示す形態では、内輪２４の一部にセンサロータ１７が外嵌して固定されている。センサロータ１７は、環状部材であり、その外周面に複数の歯が周方向について等間隔に設けられた歯車形状を有する（図２参照）。図２は、車輪用軸受装置１０を車両インナ側から見た概略図である。本実施形態では、センサロータ１７は、強磁性体により構成される。
【0023】
センサ７は、センサロータ１７の周囲に設けられていて、センサロータ１７（その一部である前記歯）を検出対象とする。本実施形態の場合、四つのセンサ７が周方向に沿って等間隔で設けられている。センサ７に付されている符号の添字（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に関して説明する。添字Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、中心軸Ｃを基準とした配置を意味しており、図２において、中心軸Ｃを基準とした場合の、前、後、上、下を示す。
【0024】
例えば、前に位置するセンサの符号は「７Ａ」であり、後ろに位置するセンサの符号は「７Ｂ」である。各センサ７の構成は、前、後、上、下に関わらず、同じである。センサ７に関して共通する説明では、添字（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を省略する。第一のセンサ７Ａと第二のセンサ７Ｂとは中心軸Ｃを中心として１８０度離れて設けられている。これら前後のセンサ７Ａ，７Ｂが一組のセンサグループとされる。第三のセンサ７Ｃと第四のセンサ７Ｄとは中心軸Ｃを中心として１８０度離れて設けられている。これら上下のセンサ７Ｃ，７Ｄが別の一組のセンサグループとされる。センサ７Ａとセンサ７Ｃとは中心軸Ｃを中心として９０度離れて設けられている。
【0025】
センサ７は、磁気センサであり、磁気抵抗素子を用いた回転センサ（変位センサ）としての機能を有する。センサ７は、Ａ相の磁気抵抗素子３１と、Ｂ相の磁気抵抗素子３２とを有する。Ａ相の磁気抵抗素子３１及びＢ相の磁気抵抗素子３２それぞれは、センサロータ１７の移動に伴う磁界変化を検出する。Ａ相の磁気抵抗素子３１とＢ相の磁気抵抗素子３２とは、周方向について接近して配置されているが異なる位置にある。このため、Ａ相の磁気抵抗素子３１と、Ｂ相の磁気抵抗素子３２とは、位相差を有する２相（Ａ相及びＢ相）の周期的な波形信号を出力する。
【0026】
センサ７は、歯が設けられているセンサロータ１７の外周部を検出する。センサロータ１７が中心軸Ｃ回りに回転することで、センサ７における磁界が変化する。この磁界変化に基づいて、センサ７は、検出信号として、位相が異なるＡ相及びＢ相の波形信号を出力する。
【0027】
センサ７の出力信号について更に説明する。前記のとおりセンサロータ１７は歯車形状を有する。このため、センサ７は、センサロータ１７の一つの歯から（凹部を経て）その周方向隣の他の歯までを「一周期」とする波形信号を繰り返し出力する。センサロータ１７における歯の数を「Ｎ」とする。センサロータ１７と一体である内方部材１１が一回転（３６０度回転）する間に、各センサ７は、一周期の波形信号をＮ回繰り返して出力する。各センサ７は、内方部材１１がセンサロータ１７と共に一回転する間に、周期的な波形信号を複数周期について出力する。
【0028】
前記のとおり、各センサ７は、位相差を有する２相（Ａ相及びＢ相）の周期的な波形信号を出力する。具体的には、センサロータ１７の移動に伴って、Ａ相の磁気抵抗素子３１からＳＩＮ信号が出力され、Ｂ相の磁気抵抗素子３２からＣＯＳ信号が出力される。内方部材１１が一回転（３６０度回転）すると、その間に、各センサ７は、一周期のＳＩＮ信号をＮ回繰り返して出力すると共に、一周期のＣＯＳ信号をＮ回繰り返して出力する。
これらＳＩＮ信号とＣＯＳ信号とに基づいて、後に説明するが、内方部材１１の回転角度、角速度、及び、変位量等が求められる。これらパラメータを求める処理は、処理装置１８（図１参照）が行う。
これらＳＩＮ信号とＣＯＳ信号とに基づいて、後に説明するが、内方部材１１の回転角度、角速度、及び、変位量等が求められる。これらパラメータを求める処理は、処理装置１８（図１参照）が行う。
【0029】
処理装置１８は、車輪用軸受装置１０外に設けられていればよい。本実施形態の場合、処理装置１８は、自動車に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成される。処理装置１８は、四つのセンサ７それぞれから２相の波形信号を取得し、各種処理を実行する。
【0030】
〔センサ信号の処理について〕
センサ７が出力する波形信号、及び、処理装置１８が実行する各種処理について説明する。図５は、処理装置１８が実行する処理を説明するブロック図である。
センサ７が出力する波形信号、及び、処理装置１８が実行する各種処理について説明する。図５は、処理装置１８が実行する処理を説明するブロック図である。
【0031】
処理装置１８は、各種演算処理を行うプロセッサ、及び、コンピュータプログラムが記憶されるメモリ等を有する。前記コンピュータプログラムにしたがって前記プロセッサが実行する処理により、処理装置１８は、図５に示す各機能部として、位相差・変位検出部４１、精密角度演算部４２、第一補正部４３、精密角速度演算部４４、第二補正部４５、及び、演算部４６を有する。図５に示す角度検出部は、上下左右の四つのセンサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ（図２参照）に相当する。
【0032】
位相差・変位検出部４１は、内方部材１１の変位を求める変位演算処理を実行する。精密角度演算部４２は、センサロータ１７の回転角度を求める角度検出処理を実行する。第一補正部４３は、１次成分補正処理を実行する。精密角速度演算部４４は、センサロータ１７の角速度を求める角速度演算処理を実行する。第二補正部４５は、フィルタ特性を設定する特性設定処理、及び、信号を補正する高次成分補正処理を実行する。演算部４６は、内方部材１１に作用する荷重演算処理を実行する。処理装置１８の前記各機能部が実行する処理の具体例については、後に説明する。
【0033】
車輪用軸受装置１０において、その製造上の不可避的な誤差により、外方部材１２に対して内方部材１１は僅かであるが振れ回りする。内方部材１１の振れ回りは、センサ７の検出信号に周期的な変動となって現れる。この周期的な変動は、センサ７から出力される前記波形信号において不要成分である。この不要成分を「回転変動成分」とも称する。つまり、センサ装置６から取得される前記波形信号には、回転変動成分の信号が含まれる。
内方部材１１に荷重が作用した際、処理装置１８が、波形信号を補正することなくそのまま用いて、その荷重を求めると、正確な値が得られない。そこで、後に説明するように、内方部材１１の振れ回りによるセンサ７の検出信号の周期的な変動を低減させる１次成分補正処理が実行される。
内方部材１１に荷重が作用した際、処理装置１８が、波形信号を補正することなくそのまま用いて、その荷重を求めると、正確な値が得られない。そこで、後に説明するように、内方部材１１の振れ回りによるセンサ７の検出信号の周期的な変動を低減させる１次成分補正処理が実行される。
【0034】
図２に示すセンサ装置６の場合、内方部材１１に荷重が作用すると、その荷重が作用する方向について、センサ７とセンサロータ１７との間のギャップが変化する。例えば、内方部材１１に下向きの荷重が作用する場合、センサ７Ｃとセンサロータ１７との間のギャップ、及び、センサ７Ｄとセンサロータ１７との間のギャップが変化する。すると、センサ７（７Ｃ、７Ｄ）が出力するｓｉｎ波等のセンサ信号に、オフセット、振幅、又は、波形歪の変化を伴う。特に、前記ギャップが変化する場合、振幅及び波形歪が変動する。つまり、振幅が変化しながら波形が歪み、理想的な波形から動的なズレが生じる。内方部材１１の初期位置からの動的な変位が、角度演算後の電気角当たりの１次高調波、２次高調波、及び、３次高調波の誤差となって、センサ信号に重畳される。
そこで、後に説明するように、高次成分の信号を減衰させる高次成分補正処理が実行される。
そこで、後に説明するように、高次成分の信号を減衰させる高次成分補正処理が実行される。
【0035】
〔センサ７の出力信号〕
内方部材１１（図１及び図２参照）が回転している状態で、内方部材１１にＺ軸に沿って下向きの荷重が作用する場合について説明する。この場合、外方部材１２に対して内方部材１１及びセンサロータ１７がＺ軸に沿って下向きに僅かであるが変位する。この変位は、センサロータ１７の外周面の回転移動と等価であるとみなすことができる。
内方部材１１（図１及び図２参照）が回転している状態で、内方部材１１にＺ軸に沿って下向きの荷重が作用する場合について説明する。この場合、外方部材１２に対して内方部材１１及びセンサロータ１７がＺ軸に沿って下向きに僅かであるが変位する。この変位は、センサロータ１７の外周面の回転移動と等価であるとみなすことができる。
【0036】
図２において、センサロータ１７の回転方向は、矢印Ｒ方向である。センサ７Ａ側では、前記荷重によりセンサロータ１７が変位する方向は、内方部材１１の回転に対して（回転軌跡の接線方向に対して）反対方向となる。このため、センサ７Ａからは、荷重が作用しない場合と比較して、図３の上側の説明図に示すように、Ａ相及びＢ相ともに、位相が遅れた波形信号が出力される。つまり、センサ７Ａは、センサロータ１７の変位を遅れ角度として検出する。なお、図３において、荷重の負荷前のセンサ７からの信号が実線で示され、荷重の負荷後のセンサ７からの信号が破線で示されている。
【0037】
図２において、センサ７Ｂ側では、前記荷重により内方部材１１及びセンサロータ１７が変位する方向は、内方部材１１の回転に対して（回転軌跡の接線方向に対して）順方向（同方向）となる。このため、センサ７Ｂからは、荷重が作用しない場合と比較して、図３の下側の説明図に示すように、Ａ相及びＢ相ともに、位相が進んだ波形信号が出力される。つまり、センサ７Ｂは、センサロータ１７の変位を進み角度として検出する。
【0038】
このように、外方部材１２に対して内方部材１１が径方向の一方（本実施形態では、Ｚ軸に沿って下向き）に変位すると、センサ７Ａは、Ａ相及びＢ相共に、位相が遅れた波形信号を出力し、センサ７Ｂは、Ａ相及びＢ相共に、位相が進んだ波形信号を出力する。
【0039】
反対に、荷重の方向がＺ軸に沿って上向きとなる場合、センサ７Ａは変位を進み角度として検出し、センサ７Ｂは変位を遅れ角度として検出する。なお、前記のとおり、センサ７から出力される前記波形信号には、荷重による成分の他に、不要である回転変動成分の信号、及び、高次成分の信号が含まれる。
【0040】
内方部材１１に荷重が作用すると、図３に示すように、中心軸Ｃを中心として１８０度離れて設けられている一組のセンサ７Ａ及びセンサ７Ｂそれぞれから出力される信号において、位相差Ｑが発生する。この位相差Ｑは、波形の時間差として得られる。
【0041】
〔角度検出処理〕
そこで、特定のタイミングでの（瞬時の）位相差Ｑを検出するために、センサ７Ａ及びセンサ７Ｂそれぞれから得られた波形信号について、角度検出処理が行われる。以下、角度検出処理の具体例を説明する。
そこで、特定のタイミングでの（瞬時の）位相差Ｑを検出するために、センサ７Ａ及びセンサ７Ｂそれぞれから得られた波形信号について、角度検出処理が行われる。以下、角度検出処理の具体例を説明する。
【0042】
センサ７Ａ及びセンサ７Ｂそれぞれからの波形信号は、所定の演算処理としてアークタンジェント演算が実行され、波形信号の一周期毎に単調性を有する角度信号（電気角の信号）に変換される（図４参照）。なお、ここでの角度信号は、電気角（単位［ｒａｄ］）の信号である。また、前記単調性とは、信号の途中に極大及び極小を有さず増加又は減少することを意味する。本実施形態では、単調性を有する三角波の角度信号が得られる。図４の上側がセンサ７Ａによる角度信号の波形図であり、図４の下側がセンサ７Ｂによる角度信号の波形図である。図４の波形図の縦軸に示す角度（角度信号）は、センサ７Ａによる第一検出位置、及び、センサ７Ｂによる第二検出位置それぞれにおける、センサロータ１７の回転角度（電気角［ｒａｄ］）である。
【0043】
このように、センサ装置６からの波形信号から求められたセンサロータ１７の回転角度に基づいて、特定のタイミング（特定の時刻）ｔにおける、センサ７Ａによる第一検出位置におけるセンサロータ１７の回転角度（電気角）θＡが求められ、センサ７Ｂによる第二検出位置におけるセンサロータ１７の回転角度（電気角）θＢが求められる。
【0044】
更に、第一検出位置と第二検出位置とにおいて、同じタイミング（同時刻）ｔにおけるセンサ７Ａ側とセンサ７Ｂ側との回転角度の差（θＡＢ＝θＡ－θＢ）が求められる。ここでの電気角θＡ，θＢの単位は［ｒａｄ］であり、回転角度の差θＡＢとして、電気角の差（θＡＢ［ｒａｄ］）が求められる。
【0045】
〔変位演算処理〕
内方部材１１（センサロータ１７）の変位量ΔＺは、センサ７Ａ側の電気角θＡとセンサ７Ｂ側の電気角θＢとの差θＡＢに比例する。そこで、電気角の差（θＡＢ）が算出されると、次の式（１）により、前記荷重により生じた内方部材１１の変位量ΔＺが算出可能である。この算出する処理が、変位演算処理であり、センサ７Ａの第一検出位置とセンサ７Ｂの第二検出位置とにおいて求められた回転角度の差に基づいて、センサロータ１７の変位量が求められる。
内方部材１１（センサロータ１７）の変位量ΔＺは、センサ７Ａ側の電気角θＡとセンサ７Ｂ側の電気角θＢとの差θＡＢに比例する。そこで、電気角の差（θＡＢ）が算出されると、次の式（１）により、前記荷重により生じた内方部材１１の変位量ΔＺが算出可能である。この算出する処理が、変位演算処理であり、センサ７Ａの第一検出位置とセンサ７Ｂの第二検出位置とにおいて求められた回転角度の差に基づいて、センサロータ１７の変位量が求められる。
【0046】
ΔＺ＝２×ｒ×θＡＢ／Ｎ ［ｍｍ］ ・・・（１）
【0047】
式（１）において、「ｒ」は、内方部材１１の回転中心（中心軸Ｃ）からセンサロータ１７の外周部（歯）までの距離（設計値）、つまり、センサロータ１７の外周部を通過する仮想円の半径［ｍｍ］である。「Ｎ」は、センサロータ１７における歯（検出対象）の等配数である。
【0048】
このように、センサ装置６から出力される波形信号は、内方部材１１（センサロータ１７）の変位量を求めるために用いられる。センサ装置６は、内方部材１１の変位量を求めるための変位センサとしての機能を有する。
【0049】
〔荷重演算処理〕
１次成分補正処理、及び、高次成分補正処理について説明する前に、先に、演算部４６が実行する荷重演算処理について説明する。
内方部材１１の変位量ΔＺが求められると、その変位量ΔＺは、次に式（２）によって、内方部材１１に作用する荷重（Ｚ軸に沿って下向きに作用する荷重Ｆｚ）に換算される。変位量ΔＺに軸受剛性Ｋｚ［Ｎ／ｍｍ］を乗算することで、負荷された荷重Ｆｚが算出される。
１次成分補正処理、及び、高次成分補正処理について説明する前に、先に、演算部４６が実行する荷重演算処理について説明する。
内方部材１１の変位量ΔＺが求められると、その変位量ΔＺは、次に式（２）によって、内方部材１１に作用する荷重（Ｚ軸に沿って下向きに作用する荷重Ｆｚ）に換算される。変位量ΔＺに軸受剛性Ｋｚ［Ｎ／ｍｍ］を乗算することで、負荷された荷重Ｆｚが算出される。
【0050】
Ｆｚ＝Ｋｚ×ΔＺ ［Ｎ］・・・（２）
【0051】
ところが、前記のとおり、外方部材１２に対して内方部材１１は僅かであるが振れ回りする。前記振れ回りは周期的な変動となってセンサ７Ａ，７Ｂの検出信号に現れる。つまり、センサ７Ａ，７Ｂの波形信号には、不要である回転変動成分の信号が含まれる。更に、前記波形信号には、不要である高次成分の信号が含まれる。このため、算出して得られる前記変位量ΔＺに誤差が生じることが考えられる。
【0052】
そこで、本実施形態では、荷重Ｆｚを算出する前に、第一補正部４３及び第二補正部４５によって、不要成分を除去するための補正処理が行われる。そして、第一補正部４３による補正処理、又は、第一補正部４３及び第二補正部４５の双方による補正処理を実行した変位量に基づいて、前記式（２）により荷重Ｆｚが算出される。このように、本実施形態の荷重演算処理は、補正された変位量から内方部材１１に作用する荷重Ｆｚを求める処理となる。
【0053】
〔１次成分補正処理〕
第一補正部４３は、記憶装置１９に記憶されている１次成分補正用データを用いて、１次成分補正処理を実行する。１次成分補正用データは、荷重Ｆｚの検出対象となる車輪用軸受装置１０を用いて、予め生成される。まず、１次成分補正用データの生成処理について説明する。
第一補正部４３は、記憶装置１９に記憶されている１次成分補正用データを用いて、１次成分補正処理を実行する。１次成分補正用データは、荷重Ｆｚの検出対象となる車輪用軸受装置１０を用いて、予め生成される。まず、１次成分補正用データの生成処理について説明する。
【0054】
車輪用軸受装置１０（図１参照）に荷重が負荷されていない状態で内方部材１１を回転させ、各センサ７により得られる波形信号を処理装置１８が取得する。内方部材１１が振れ回りしていて、回転変動成分を有して回転していると、センサ７とセンサロータ１７との距離が変動する。このため、センサ７から出力される波形信号には、荷重成分は含まれないが、回転変動成分が含まれる。
【0055】
荷重が負荷されていない状態で、各センサ７から取得される信号は、図３の実線に示すような波形信号となる。センサ７それぞれの波形信号を入力データとして、位相差・変位検出部４１は、前記角度検出処理を実行する。つまり、センサ７の波形信号は、図４に示すように、波形信号の一周期毎に単調性を有する角度信号に変換される。ここでの角度信号は電気角［ｒａｄ］である。
【0056】
精密角度演算部４２は、内方部材１１を一回転させる際の始点からの歯（検出ターゲット）のカウント数ｋを刻々と取得する。例えば、歯の全数Ｎが「３０」であり、内方部材１１が半回転（１８０度回転）したとすると、カウント数ｋは「１５」となる。このカウント数は、センサ７からの波形信号の周期の数により得られる。
【0057】
あるタイミングで前記角度検出処理されて得た角度信号θ［ｒａｄ］と、歯の数Ｎと、前記タイミングでの前記カウント数ｋとから、内方部材１１の前記始点からの一回転内における前記タイミングでの回転角度は、次の式（３）により算出される。前記回転角度は、機械角α［ｄｅｇ］である。この演算は、精密角度演算部４２によって実行される。
【0058】
α＝ｋ×（３６０度／Ｎ）＋θ／Ｎ ・・・（３）
【0059】
この式（３）により、回転開始（前記始点）から、一回転内における所定のタイミングでの内方部材１１の回転角度（機械角（０≦α≦３６０）［ｄｅｇ］）が求められる。
なお、前記角度信号θは、四つのセンサ７のうちの一つによる値であってもよく、又は、これらセンサ７による値の平均値であってもよい。本実施形態では、前記角度信号θは、１８０度離れて設けられている一組のセンサ７（例えば、センサ７Ａとセンサ７Ｂ）による値の平均値である。
なお、前記角度信号θは、四つのセンサ７のうちの一つによる値であってもよく、又は、これらセンサ７による値の平均値であってもよい。本実施形態では、前記角度信号θは、１８０度離れて設けられている一組のセンサ７（例えば、センサ７Ａとセンサ７Ｂ）による値の平均値である。
【0060】
回転開始（前記始点）から、一回転内における所定の回転角度に対応した内方部材１１の振れ回り量Ｇ［ｍｍ］が、次の式（４）により算出される。この演算は、同じセンサ７が用いられ、かつ、同じタイミングのデータに基づいて実行され、演算値は記憶される。このため、タイミングによる誤差や外部計測器（角度センサ）との系統誤差の影響を受けない。この演算は、処理装置１８（位相差・変位検出部４１又は精密角度演算部４２）によって、実行される。
【0061】
Ｇ＝Ｇ（ΔＺ（θＡＢ，α）） ・・・（４）
【0062】
なお、式（４）における回転角度の差θＡＢ［ｒａｄ］は、前記タイミングでの値であり、車輪用軸受装置１０（図１参照）に荷重が負荷されていない状態で、センサ装置６から取得された波形信号に基づいて、位相差・変位検出部４１が、前記と同様の角度検出処理によって求めた値である。内方部材１１と一体回転するセンサロータ１７が振れ回りすることから、荷重が作用していない状態でも、センサ７Ａ側の回転角度（電気角）θＡと、センサ７Ｂ側の回転角度（電気角）θＢとの間に、差（θＡＢ）が発生する。
【0063】
以上より、図６に示すように、内方部材１１の一回転内における回転角度（機械角α［ｄｅｇ］）毎の振れ回り量Ｇを示すデータが生成される。このデータは、内方部材１１の一回転（回転角度が０度から３６０度）における振れ回り量Ｇのデータである。つまり、図６に示すデータが、内方部材１１の一回転内における回転角度と当該回転角度における内方部材１１の振れ回り量との関係を示す１次成分補正用データとなる。
【0064】
１次成分補正用データは、図６に示すようにグラフであってもよいが、回転角度（機械角α）と、その回転角度αにおける振れ回り量Ｇとを対応付けたテーブル形式であってもよい。この１次成分補正用データが、記憶装置１９に記憶される。
【0065】
次に、１次成分補正用データを用いた第一補正部４３が実行する１次成分補正処理について説明する。
図７は、振れ回りする車輪用軸受装置１０に荷重を増加（単調増加）させながら、一回転させ、センサ７から得られた波形信号に基づいて、前記のようにして内方部材１１の変位量ΔＺを（前記式（１）により）算出した結果を示す波形図である。つまり、図７は、補正前の内方部材１１の変位量ΔＺを示す信号の波形図である。
図７は、振れ回りする車輪用軸受装置１０に荷重を増加（単調増加）させながら、一回転させ、センサ７から得られた波形信号に基づいて、前記のようにして内方部材１１の変位量ΔＺを（前記式（１）により）算出した結果を示す波形図である。つまり、図７は、補正前の内方部材１１の変位量ΔＺを示す信号の波形図である。
【0066】
１次成分補正処理として、第一補正部４３は、図７に示す補正前の変位量ΔＺから、回転角度（機械角α）毎に、１次成分補正用データ（図６参照）の振れ回り量Ｇを減算する。この減算した結果が、図８となり、１次成分についての補正後の変位量ΔＺ′が得られる。図８に示す変位量ΔＺ′は、回転変動成分が除去されている。
このように、１次成分補正処理は、前記のとおり変位演算処理により求められたセンサロータ１７の変位量ΔＺから、内方部材１１の振れ回り量Ｇを減算し、１次成分補正後の変位量ΔＺ′を求める処理である。
この１次成分についての補正後の変位量ΔＺ′に基づいて、前記式（２）により、軸受装置１０に作用した荷重が算出されることで、振れ回り成分が除去された荷重が得られる。
このように、１次成分補正処理は、前記のとおり変位演算処理により求められたセンサロータ１７の変位量ΔＺから、内方部材１１の振れ回り量Ｇを減算し、１次成分補正後の変位量ΔＺ′を求める処理である。
この１次成分についての補正後の変位量ΔＺ′に基づいて、前記式（２）により、軸受装置１０に作用した荷重が算出されることで、振れ回り成分が除去された荷重が得られる。
【0067】
〔各変数等について〕
ここで、前記の各処理で用いられた変数等についてまとめて説明する。
ΔＺ：内方部材１１の変位であり、単位は、ミリメートルである。
θＡ：センサ７Ａの対向位置におけるセンサロータ１７の角度であり、単位は、電気角〔ｒａｄ〕である。
θＢ：センサ７Ｂの対向位置におけるセンサロータ１７の角度であり、単位は、電気角〔ｒａｄ〕である。
θＡＢ：センサ７Ａの対向位置とセンサ７Ｂの対向位置との角度差（角度位相差）であり、単位は、電気角〔ｒａｄ〕である。
なお、前記電気角とは、周期性を有する波形の一周期を３６０度（２πラジアン）と定義した仮想の角度である。
Ｆｚ：内方部材１１に作用する荷重であり、単位はニュートン［Ｎ］である。
Ｋｚ：定数であり、Ｚ軸に沿った方向の軸受剛性である。単位は、ニュートン／ミリメートル［Ｎ／ｍｍ］である。
ここで、前記の各処理で用いられた変数等についてまとめて説明する。
ΔＺ：内方部材１１の変位であり、単位は、ミリメートルである。
θＡ：センサ７Ａの対向位置におけるセンサロータ１７の角度であり、単位は、電気角〔ｒａｄ〕である。
θＢ：センサ７Ｂの対向位置におけるセンサロータ１７の角度であり、単位は、電気角〔ｒａｄ〕である。
θＡＢ：センサ７Ａの対向位置とセンサ７Ｂの対向位置との角度差（角度位相差）であり、単位は、電気角〔ｒａｄ〕である。
なお、前記電気角とは、周期性を有する波形の一周期を３６０度（２πラジアン）と定義した仮想の角度である。
Ｆｚ：内方部材１１に作用する荷重であり、単位はニュートン［Ｎ］である。
Ｋｚ：定数であり、Ｚ軸に沿った方向の軸受剛性である。単位は、ニュートン／ミリメートル［Ｎ／ｍｍ］である。
【0068】
〔高次成分補正処理〕
高次成分補正処理は、求められた内方部材１１の変位量を示す信号に対してフィルタ処理を行い、補正後の変位量を求める処理である。そのフィルタ処理は、高次周波数帯を減衰させる処理である。補正の対象とする前記「内方部材１１の変位量」は、位相差・変位検出部４１が求めた振れ回り成分を含む内方部材１１の変位量（図９）ΔＺであってもよいが、本実施形態の場合、位相差・変位検出部４１が求め更に第一補正部４３が補正した１次成分補正後の変位量ΔＺ′（図１０）である。
高次成分補正処理は、求められた内方部材１１の変位量を示す信号に対してフィルタ処理を行い、補正後の変位量を求める処理である。そのフィルタ処理は、高次周波数帯を減衰させる処理である。補正の対象とする前記「内方部材１１の変位量」は、位相差・変位検出部４１が求めた振れ回り成分を含む内方部材１１の変位量（図９）ΔＺであってもよいが、本実施形態の場合、位相差・変位検出部４１が求め更に第一補正部４３が補正した１次成分補正後の変位量ΔＺ′（図１０）である。
【0069】
本実施形態の場合、前記フィルタ処理としてノッチフィルタが用いられる。本実施形態では、このノッチフィルタのフィルタ特性を設定する処理として、特性設定処理が実行される。具体的には、特性設定処理では、ノッチフィルタの伝達関数を設定する。その伝達関数を設定するために、角速度演算処理が実行される。
【0070】
ノッチフィルタの伝達関数は、次の式（５）により表される。式（５）のωｎは、ノッチ（減衰させる高次周波数帯）の中心周波数［ｒａｄ／ｓ］である。ζは、ノッチの幅を決めるパラメータであり、ｄは、ノッチの深さを決めるパラメータであり、任意に設定される。
【0071】
Ｇ（ｓ）＝（ｓ＾２＋ｄ・２ζωｎｓ＋ωｎ＾２）／（ｓ＾２＋２ζωｎｓ＋ωｎ＾２） ・・・（５）
【0072】
以下、角速度演算処理及び特性設定処理を説明し、高次成分補正処理の例を説明する。
【0073】
〔角速度演算処理〕
角速度演算処理は、前記角度検出処理と同じ処理によって求めたセンサロータ１７の回転角度θ（電気角［ｒａｄ］）から、センサロータ１７の角速度ω（電気角［ｒａｄ／ｓ］）を求める処理である。ここで用いられる回転角度θは、複数（４つ）のセンサ７の波形信号から求められた複数の回転角度θの内の代表する１つであってもよく、複数の回転角度θの平均値であってもよい。
角速度ωは、回転角度θ（電気角）の時間微分により求められるが、デジタル処理としては、角速度ωは、次の式（６）により求められる。
角速度演算処理は、前記角度検出処理と同じ処理によって求めたセンサロータ１７の回転角度θ（電気角［ｒａｄ］）から、センサロータ１７の角速度ω（電気角［ｒａｄ／ｓ］）を求める処理である。ここで用いられる回転角度θは、複数（４つ）のセンサ７の波形信号から求められた複数の回転角度θの内の代表する１つであってもよく、複数の回転角度θの平均値であってもよい。
角速度ωは、回転角度θ（電気角）の時間微分により求められるが、デジタル処理としては、角速度ωは、次の式（６）により求められる。
【0074】
ω＝（θ〔ｎ〕－θ〔ｎ－ｍ〕）／Δｔ ・・・式（６）
ただし、Δｔ＝ｍ×ｓｔであり、ｓｔは、サンプルタイム又は制御周期である。
〔ｎ－ｍ〕は、ｎのｍサンプル前を表す。
ただし、Δｔ＝ｍ×ｓｔであり、ｓｔは、サンプルタイム又は制御周期である。
〔ｎ－ｍ〕は、ｎのｍサンプル前を表す。
【0075】
〔特性設定処理〕
特性設定処理は、センサ装置６が出力する波形信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性を設定する処理である。角速度演算処理によって求められたセンサロータ１７の角速度ωに応じて、前記フィルタ特性として、減衰対象とする高次周波数帯が設定される。つまり、角速度ωに応じて、ノッチフィルタの伝達関数が設定される。
本実施形態の場合、減衰させる高次周波数帯の中心周波数ωｎは、角速度演算処理によって求められた角速度ωと、センサロータ１７の歯数Ｎの自然数を乗算した値（Ｎ×Ｍ）とを乗算した値に設定される。その例は、次のとおりである。
特性設定処理は、センサ装置６が出力する波形信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性を設定する処理である。角速度演算処理によって求められたセンサロータ１７の角速度ωに応じて、前記フィルタ特性として、減衰対象とする高次周波数帯が設定される。つまり、角速度ωに応じて、ノッチフィルタの伝達関数が設定される。
本実施形態の場合、減衰させる高次周波数帯の中心周波数ωｎは、角速度演算処理によって求められた角速度ωと、センサロータ１７の歯数Ｎの自然数を乗算した値（Ｎ×Ｍ）とを乗算した値に設定される。その例は、次のとおりである。
【0076】
・角速度ω［ｒａｄ／ｓ］×歯数Ｎ×１
・角速度ω［ｒａｄ／ｓ］×歯数Ｎ×２
・角速度ω［ｒａｄ／ｓ］×歯数Ｎ×３
・角速度ω［ｒａｄ／ｓ］×歯数Ｎ×・・・
・角速度ω［ｒａｄ／ｓ］×歯数Ｎ×２
・角速度ω［ｒａｄ／ｓ］×歯数Ｎ×３
・角速度ω［ｒａｄ／ｓ］×歯数Ｎ×・・・
【0077】
このように、本実施形態の場合、特性設定処理は、角速度ω及びセンサロータ１７の複数の歯の歯数Ｎに応じて、フィルタ特性として、減衰対象とする高次周波数帯を設定する処理である。
【0078】
〔高次成分補正処理の例〕
図９は、位相差・変位検出部４１が求めた内方部材１１の変位量ΔＺを示す信号の波形図である。この変位量ΔＺを示す信号には、内方部材１１の振れ回りによる１次成分の信号の他に、高次成分の信号が含まれている。
図１０は、位相差・変位検出部４１が求め、更に第一補正部４３が補正した１次成分補正後の変位量ΔＺ′を示す信号の波形図である。
図１１は、図１０に示す信号の一部であって、縦軸のレンジを詳細にした波形図である。図１１に示す変位量ΔＺ′を示す信号には、内方部材１１の振れ回りによる１次成分について除去されているが、高次成分の信号が含まれている。
図９は、位相差・変位検出部４１が求めた内方部材１１の変位量ΔＺを示す信号の波形図である。この変位量ΔＺを示す信号には、内方部材１１の振れ回りによる１次成分の信号の他に、高次成分の信号が含まれている。
図１０は、位相差・変位検出部４１が求め、更に第一補正部４３が補正した１次成分補正後の変位量ΔＺ′を示す信号の波形図である。
図１１は、図１０に示す信号の一部であって、縦軸のレンジを詳細にした波形図である。図１１に示す変位量ΔＺ′を示す信号には、内方部材１１の振れ回りによる１次成分について除去されているが、高次成分の信号が含まれている。
【0079】
第二補正部４５は、この変位量ΔＺ′を示す信号に対して、高次周波数帯を減衰させるフィルタ処理を行い、補正後の変位量ΔＺ′′を求める。そのフィルタ処理を行って得た高次成分補正後の変位量ΔＺ′′を示す信号を、図１２に示す。この補正後の変位量ΔＺ′′を示す信号は、内方部材１１の振れ回りによる１次成分について除去されていると共に、高次成分の信号が減衰されている。図１２に示す縦軸レンジは、図１１と、同じ縦軸レンジである。
【0080】
フィルタ処理された内方部材１１の変位量ΔＺ′′の信号が求められると、その変位量ΔＺ′′は、前記式（２）によって、内方部材１１に作用する荷重に換算される（演算部４６による荷重演算処理）。つまり、変位量に軸受剛性Ｋｚ［Ｎ／ｍｍ］を乗算することで、負荷された荷重が算出される。
【0081】
本実施形態の場合、荷重演算処理は、次の「条件１」と「条件２」との場合分けをして実行される。
条件１は、内方部材１１の回転速度が所定値未満である場合である。
条件２は、内方部材１１の回転速度が所定値以上である場合である。
なお、条件１の「回転速度が所定値未満」には、内方部材１１が回転していなくて停止している状態も含む。
条件１は、内方部材１１の回転速度が所定値未満である場合である。
条件２は、内方部材１１の回転速度が所定値以上である場合である。
なお、条件１の「回転速度が所定値未満」には、内方部材１１が回転していなくて停止している状態も含む。
【0082】
条件１の場合、演算部４６は、荷重演算処理として、１次成分補正後の変位量ΔＺ′から、内方部材１１に作用する荷重を求める。つまり、条件１の場合、第二補正部４５による高次成分補正処理がスキップされる。
条件２の場合、演算部４６は、荷重演算処理として、１次成分補正後の変位量ΔＺ′を示す信号に対して前記フィルタ処理を行って求めた高次成分補正後の変位量ΔＺ′′から、内方部材１１に作用する荷重を求める。
条件２の場合、演算部４６は、荷重演算処理として、１次成分補正後の変位量ΔＺ′を示す信号に対して前記フィルタ処理を行って求めた高次成分補正後の変位量ΔＺ′′から、内方部材１１に作用する荷重を求める。
【0083】
条件１の場合、センサロータ１７の角速度は小さく、フィルタ処理によって、高次成分の誤差を低減しなくても、内方部材１１に作用する荷重を比較的、正確に求めることが可能である。
これに対して、条件２の場合、センサロータ１７の角速度は大きく、高次成分の誤差を前記フィルタ処理によって低減することで、内方部材１１に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
これに対して、条件２の場合、センサロータ１７の角速度は大きく、高次成分の誤差を前記フィルタ処理によって低減することで、内方部材１１に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
【0084】
〔本実施形態の車輪用軸受装置１０について〕
以上のように、本実施形態の車輪用軸受装置１０は、車体側に固定される外方部材１２と、車輪と共に回転する内方部材１１と、外方部材１２と内方部材１１との間に転動自在となって設けられている玉（転動体）１３と、センサ装置６と、処理装置１８とを有する。センサ装置６は、内方部材１１と一体回転するセンサロータ１７、及び、外方部材１２に設けられセンサロータ１７を検出対象とする第一のセンサ７Ａ及び第二のセンサ７Ｂを有する。処理装置１８は、センサ装置６から出力される信号を処理する。
以上のように、本実施形態の車輪用軸受装置１０は、車体側に固定される外方部材１２と、車輪と共に回転する内方部材１１と、外方部材１２と内方部材１１との間に転動自在となって設けられている玉（転動体）１３と、センサ装置６と、処理装置１８とを有する。センサ装置６は、内方部材１１と一体回転するセンサロータ１７、及び、外方部材１２に設けられセンサロータ１７を検出対象とする第一のセンサ７Ａ及び第二のセンサ７Ｂを有する。処理装置１８は、センサ装置６から出力される信号を処理する。
【0085】
外方部材１２に対して内方部材１１が、下向きに変位すると、第一のセンサ７Ａは、位相が遅れた周期的な波形信号を出力し、第二のセンサ７Ｂは、位相が進んだ周期的な波形信号を出力する。
【0086】
処理装置１８は、角度検出処理と、変位演算処理と、角速度演算処理と、特性設定処理と、高次成分補正処理と、荷重演算処理とを実行可能である。
角度検出処理では、前記波形信号に基づいて、センサロータ１７についての、第一のセンサ７Ａの第一検出位置及び第二のセンサ７Ｂの第二検出位置それぞれにおける回転角度θＡ、θＢが求められる。
変位演算処理では、前記第一検出位置と前記第二検出位置とにおける回転角度の差（θＡＢ）に基づいて、センサロータ１７の変位量が求められる。
角度検出処理では、前記波形信号に基づいて、センサロータ１７についての、第一のセンサ７Ａの第一検出位置及び第二のセンサ７Ｂの第二検出位置それぞれにおける回転角度θＡ、θＢが求められる。
変位演算処理では、前記第一検出位置と前記第二検出位置とにおける回転角度の差（θＡＢ）に基づいて、センサロータ１７の変位量が求められる。
【0087】
角速度演算処理では、前記回転角度からセンサロータ１７の角速度ωが求められる。
特性設定処理では、角速度ωに応じて、信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性が設定される。
高次成分補正処理では、変位量を示す信号に対して前記フィルタ特性によるフィルタ処理を行い、補正後の変位量ΔＺ′′が求められる。
荷重演算処理では、補正された変位量ΔＺ′′から内方部材１１に作用する荷重が求められる。
特性設定処理では、角速度ωに応じて、信号に含まれる高次成分を減衰させるためのフィルタ特性が設定される。
高次成分補正処理では、変位量を示す信号に対して前記フィルタ特性によるフィルタ処理を行い、補正後の変位量ΔＺ′′が求められる。
荷重演算処理では、補正された変位量ΔＺ′′から内方部材１１に作用する荷重が求められる。
【0088】
前記構成を有する車輪用軸受装置１０に下向きの荷重が作用すると、前記波形信号として、例えば振幅が変化しながら波形が歪んだ信号が取得される。実際、作用する荷重は動的に変化し、それが高次成分の誤差となって波形信号に現れ、内方部材１１に作用する荷重を求める演算に影響を及ぼす。
そこで、前記構成を有する車輪用軸受装置１０は、高次成分を減衰させるためにフィルタ処理を行い、しかも、フィルタ特性をセンサロータ１７の角速度ωに応じて設定する。このため、荷重が動的に変化しても、それに応じた高次成分の誤差を低減することが可能となる。その結果、内方部材１１に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
そこで、前記構成を有する車輪用軸受装置１０は、高次成分を減衰させるためにフィルタ処理を行い、しかも、フィルタ特性をセンサロータ１７の角速度ωに応じて設定する。このため、荷重が動的に変化しても、それに応じた高次成分の誤差を低減することが可能となる。その結果、内方部材１１に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
【0089】
本実施形態の場合、センサロータ１７は、歯車形状を有する。前記特性設定処理では、角速度ω及び複数の歯の歯数Ｎに応じて、前記フィルタ特性として、減衰対象とする高次周波数帯が設定される。センサロータ１７の歯数Ｎは、高次成分の誤差に影響を与える。そこで、減衰対象とする高次周波数帯が、センサロータ１７の角速度ω及び歯数Ｎに応じて設定されることで、高次成分の誤差をより効果的に低減することが可能となる。
【0090】
本実施形態の場合、記憶装置１９に、内方部材１１の一回転内における内方部材１１の振れ回り量Ｇを示す１次成分補正用データ（図６参照）が記憶されている。
処理装置１８は、前記変位演算処理により求められた変位量ΔＺから前記振れ回り量Ｇを減算し、１次成分補正後の変位量ΔＺ′を求める１次成分補正処理を、実行可能である。
処理装置１８は、前記変位演算処理により求められた変位量ΔＺから前記振れ回り量Ｇを減算し、１次成分補正後の変位量ΔＺ′を求める１次成分補正処理を、実行可能である。
【0091】
荷重演算処理では、内方部材１１の回転速度が所定値未満である場合（前記条件１の場合）、１次成分補正後の変位量ΔＺ′から内方部材１１に作用する荷重が求められる。内方部材１１の回転速度が所定値以上である場合（前記条件２の場合）、１次成分補正後の変位量ΔＺ′を示す信号に対して前記フィルタ処理を行って求めた高次成分補正後の変位量ΔＺ′′から内方部材１１に作用する荷重が求められる。
【0092】
内方部材１１の回転速度が低い場合、角速度ωは小さく、高次成分の誤差を低減しなくても、内方部材１１に作用する荷重を比較的、正確に求めることが可能である。これに対して、内方部材１１の回転速度が高い場合、角速度ωは大きく、高次成分の誤差を前記フィルタ処理によって低減することで、内方部材１１に作用する荷重をより正しく求めることが可能となる。
【0093】
〔その他〕
前記実施形態は、Ｚ軸に沿って荷重が作用した場合であるが、Ｘ軸に沿って荷重が作用した場合、第三のセンサ７Ｃ及び第四のセンサ７Ｄの出力信号を用いて、前記と同様の処理を実行する。これにより、Ｘ軸に沿った方向の内方部材１１の変位、及び車輪用軸受装置１０に作用した荷重を検出することができる。
前記実施形態は、Ｚ軸に沿って荷重が作用した場合であるが、Ｘ軸に沿って荷重が作用した場合、第三のセンサ７Ｃ及び第四のセンサ７Ｄの出力信号を用いて、前記と同様の処理を実行する。これにより、Ｘ軸に沿った方向の内方部材１１の変位、及び車輪用軸受装置１０に作用した荷重を検出することができる。
【0094】
センサロータ１７が、内方部材１１と別体である場合について説明したが、内方部材１１の一部がセンサロータとして機能するように構成されていてもよい。
センサロータ１７は、歯車形状以外であってもよく、例えば、磁石からなり、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に設けられていてもよい。Ｎ極（Ｓ極）は均等配にある。この場合、各センサ７は、センサロータ１７の一つのＮ極からＳ極を経て次のＮ極までを「一周期」とする波形信号を繰り返し出力する。
センサロータ１７は、歯車形状以外であってもよく、例えば、磁石からなり、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に設けられていてもよい。Ｎ極（Ｓ極）は均等配にある。この場合、各センサ７は、センサロータ１７の一つのＮ極からＳ極を経て次のＮ極までを「一周期」とする波形信号を繰り返し出力する。
【0095】
センサ７は、センサロータ１７の回転により、位相差を有する２相の周期的な波形信号を出力するものであればよく、形態については変更可能である。センサ７は、ＭＲセンサ以外に、ホールセンサであってもよい。または、センサは、透過形光電式や反射形光電式の光学式であってもよい。これに応じて、センサロータ１７の形態も変更される。
【0096】
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【0097】
６ センサ装置
７Ａ 第一のセンサ
７Ｂ 第二のセンサ
１０ 車輪用軸受装置
１１ 内方部材
１２ 外方部材
１３ 玉（転動体）
１７ センサロータ
１８ 処理装置
１９ 記憶装置
７Ａ 第一のセンサ
７Ｂ 第二のセンサ
１０ 車輪用軸受装置
１１ 内方部材
１２ 外方部材
１３ 玉（転動体）
１７ センサロータ
１８ 処理装置
１９ 記憶装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】