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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】P2025104241
(43)【公開日】2025-07-09
(54)【発明の名称】軸受損傷検出システム及び軸受損傷検出方法
(51)【国際特許分類】
G01M 13/045 20190101AFI20250702BHJP
【ＦＩ】
G01M13/045
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024176654
(22)【出願日】2024-10-08
(31)【優先権主張番号】P 2023220644
(32)【優先日】2023-12-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】平川 裕雅
(72)【発明者】
【氏名】若林 達男
【テーマコード（参考）】
2G024
【Ｆターム（参考）】
2G024AC02
2G024BA22
2G024BA27
2G024CA13
2G024FA04
2G024FA05
(57)【要約】 （修正有）
【課題】転がり軸受の軌道面等の各部の損傷を早期に検出できる軸受損傷検出システム及び軸受損傷検出方法を提供する。
【解決手段】軸受損傷検出システムは、転がり軸受の回転を検出して回転信号を出力する回転センサと、回転信号から転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する回転変動抽出部２４Ａと、回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める周波数分析部２４Ｂと、周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求めるピーク強度算出部２４Ｃと、ピーク強度に基づき転がり軸受の軸受損傷を検出する損傷検出部２４Ｄと、を備える。回転変動抽出部２４Ａは、種々のノイズを除去した回転変動信号の波形を求める。
【選択図】図２
【解決手段】軸受損傷検出システムは、転がり軸受の回転を検出して回転信号を出力する回転センサと、回転信号から転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する回転変動抽出部２４Ａと、回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める周波数分析部２４Ｂと、周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求めるピーク強度算出部２４Ｃと、ピーク強度に基づき転がり軸受の軸受損傷を検出する損傷検出部２４Ｄと、を備える。回転変動抽出部２４Ａは、種々のノイズを除去した回転変動信号の波形を求める。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
転がり軸受の回転を検出して回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号から前記転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する回転変動抽出部と、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める周波数分析部と、
前記周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求めるピーク強度算出部と、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する損傷検出部と、
を備える軸受損傷検出システム。
前記回転信号から前記転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する回転変動抽出部と、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める周波数分析部と、
前記周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求めるピーク強度算出部と、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する損傷検出部と、
を備える軸受損傷検出システム。
【請求項2】
前記回転信号から前記転がり軸受の回転に同期したパルス信号にするパルス信号生成部を備え、
前記回転変動抽出部は、
前記パルス信号のそれぞれのパルスについて、個々のパルスのパルス周期Ｔｐの推移を表すパルス周期波形と、
前記パルス信号のいずれかの前記パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
を求め、
前記パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１に記載の軸受損傷検出システム。
前記回転変動抽出部は、
前記パルス信号のそれぞれのパルスについて、個々のパルスのパルス周期Ｔｐの推移を表すパルス周期波形と、
前記パルス信号のいずれかの前記パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
を求め、
前記パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項3】
前記回転変動抽出部は、
前記周期比波形と、前記周期比波形を平滑化した周期比平滑化波形との差分を表す周期比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項２に記載の軸受損傷検出システム。
前記周期比波形と、前記周期比波形を平滑化した周期比平滑化波形との差分を表す周期比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項２に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項4】
前記回転変動抽出部は、
前記周期比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した周期比平均値波形を求め、
前記周期比差分波形と、前記周期比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた周期比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、
請求項３に記載の軸受損傷検出システム。
前記周期比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した周期比平均値波形を求め、
前記周期比差分波形と、前記周期比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた周期比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、
請求項３に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項5】
前記周期比平均値波形は、前記周期比差分波形を求めた前記回転信号、又は当該回転信号に続いて連続して出力された回転信号を用いて求めた波形である、
請求項４に記載の軸受損傷検出システム。
請求項４に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項6】
前記回転センサは、前記転がり軸受の鉛直方向の中間位置で、水平方向の一方の端部で回転を検出する第１回転センサと、水平方向の他方の端部で回転を検出する第２回転センサとを有する、
請求項１に記載の軸受損傷検出システム。
請求項１に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項7】
前記回転信号は、前記第１回転センサから出力される第１パルス信号と、前記第２回転センサから出力される第２パルス信号であり、
前記第１パルス信号又は前記第２パルス信号のパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのパルスの位相差ＰＤの推移を表す位相差波形と、
を求め、
前記位相差ＰＤと前記回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項６に記載の軸受損傷検出システム。
前記第１パルス信号又は前記第２パルス信号のパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのパルスの位相差ＰＤの推移を表す位相差波形と、
を求め、
前記位相差ＰＤと前記回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項６に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項8】
前記回転変動抽出部は、
前記位相差比波形と、前記位相差比波形を平滑化した位相差比平滑化波形との差分を表す位相差比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項７に記載の軸受損傷検出システム。
前記位相差比波形と、前記位相差比波形を平滑化した位相差比平滑化波形との差分を表す位相差比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項７に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項9】
前記回転変動抽出部は、
前記位相差比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した位相差比平均値波形を求め、
前記位相差比差分波形と、前記位相差比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた位相差比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、
請求項８に記載の軸受損傷検出システム。
前記位相差比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した位相差比平均値波形を求め、
前記位相差比差分波形と、前記位相差比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた位相差比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、
請求項８に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項10】
前記位相差比平均値波形は、前記位相差比差分波形を求めた前記回転信号、又は当該回転信号に続いて連続して出力された回転信号を用いて求めた波形である、
請求項９に記載の軸受損傷検出システム。
請求項９に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項11】
前記転がり軸受は単列軸受又は複列軸受である、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の軸受損傷検出システム。
請求項１から１０のいずれか１項に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項12】
前記転がり軸受は、内輪部材と、外輪部材と、前記内輪部材及び前記外輪部材との間に配置される複数の転動体と、前記内輪部材及び前記外輪部材の少なくとも一方に設けられたフランジと、前記内輪部材の回転速度を検出する車輪速センサと、を備えるハブユニット軸受であって、
前記車輪速センサは、前記回転センサとして機能する、
請求項１１に記載の軸受損傷検出システム。
前記車輪速センサは、前記回転センサとして機能する、
請求項１１に記載の軸受損傷検出システム。
【請求項13】
転がり軸受の回転を検出して回転信号を生成し、
前記回転信号から前記回転の回転変動を抽出して回転変動信号を生成し、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して振動ピークを求め、
前記振動ピークから軸受損傷に対応するピーク強度を求め、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する、
を備える軸受損傷検出方法。
前記回転信号から前記回転の回転変動を抽出して回転変動信号を生成し、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して振動ピークを求め、
前記振動ピークから軸受損傷に対応するピーク強度を求め、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する、
を備える軸受損傷検出方法。
【請求項14】
前記回転信号は、前記転がり軸受の回転に同期したパルス信号であり、
前記パルス信号のそれぞれのパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期の推移を表す回転周期波形を求め、
前記パルス信号における個々のパルスのパルス周期の推移を表すパルス周期波形を求め、
前記パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１３に記載の軸受損傷検出方法。
前記パルス信号のそれぞれのパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期の推移を表す回転周期波形を求め、
前記パルス信号における個々のパルスのパルス周期の推移を表すパルス周期波形を求め、
前記パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１３に記載の軸受損傷検出方法。
【請求項15】
前記周期比波形と、前記周期比波形を平滑化した周期比平滑化波形との差分を表す周期比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１４に記載の軸受損傷検出方法。
請求項１４に記載の軸受損傷検出方法。
【請求項16】
前記周期比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した周期比平均値波形を求め、
前記周期比差分波形と、前記周期比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた周期比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１５に記載の軸受損傷検出方法。
前記周期比差分波形と、前記周期比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた周期比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１５に記載の軸受損傷検出方法。
【請求項17】
前記周期比平均値波形を、前記周期比差分波形を求めた前記回転信号、又は当該回転信号に続いて連続して出力された回転信号を用いて求める、
請求項１６に記載の軸受損傷検出方法。
請求項１６に記載の軸受損傷検出方法。
【請求項18】
前記転がり軸受の鉛直方向の中間位置における、水平方向の一方の端部で検出された前記回転信号に基づく第１パルス信号のパルス、又は水平方向の他方の端部で検出された前記回転信号に基づく第２パルス信号のパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのパルスの位相差ＰＤの推移を表す位相差波形と、
を求め、
前記位相差ＰＤと前記回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１３に記載の軸受損傷検出方法。
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのパルスの位相差ＰＤの推移を表す位相差波形と、
を求め、
前記位相差ＰＤと前記回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１３に記載の軸受損傷検出方法。
【請求項19】
前記位相差比波形と、前記位相差比波形を平滑化した位相差比平滑化波形との差分を表す位相差比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１８に記載の軸受損傷検出方法。
請求項１８に記載の軸受損傷検出方法。
【請求項20】
前記位相差比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した位相差比平均値波形を求め、
前記位相差比差分波形と、前記位相差比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた位相差比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１９に記載の軸受損傷検出方法。
前記位相差比差分波形と、前記位相差比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた位相差比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、
請求項１９に記載の軸受損傷検出方法。
【請求項21】
前記位相差比平均値波形を、前記位相差比差分波形を求めた前記回転信号、又は当該回転信号に続いて連続して出力された回転信号を用いて求める、
請求項２０に記載の軸受損傷検出方法。
請求項２０に記載の軸受損傷検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軸受損傷検出システム及び軸受損傷検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の車輪を構成するホイール、及び制動装置であるディスクブレーキやドラムブレーキを構成するディスクロータは、車両用転がり軸受ユニット（以下、ハブユニットという）を介して車体の懸架装置に回転自在に支承されている。このハブユニット軸受の外輪とハブ輪は、炭素含有量が０．５～０．６質量％の中炭素鋼を熱間鍛造した後、軌道面を熱処理して製作される。しかし、ハブ輪の内輪軌道面部は比較的肉厚であるが、外輪軌道面部は肉薄なため、フレーキング等の軌道面の損傷は外輪軌道面に発生することが多い。また、ハブユニットに強い外力が作用した場合、転動体が外輪軌道面に圧痕を形成させることもある。
【0003】
また、上記した中炭素鋼は、軸受鋼（Ｃ：１質量％）に比べて靭性が高いので、動的最大せん断応力位置でのクラックは軌道面表面に向かっては伸展し難く、軌道面表面と平行にクラックが進行する。この様なクラックの場合、初期には表面が剥がれず、クラックから軌道面表面に至る部分が転動体にのされて凹むだけであるため、振動や音響の悪化が少ない。ところが、クラックの進展に伴いクラックが軌道面に表出すると、一気に剥離が進展する。また、圧痕についても同様に、振動や音響に影響を及ぼすことになる。このような、ある時点から剥離が一気に進展する破損モードは、例えば、運転者からホイール軸受までの距離が遠く、運転者が小さな損傷を検知しにくい大型トラック等の車両の場合には好ましくない。また、将来的なドライバーレス車両や隊列走行を考慮すると、ハブユニット軸受の損傷が小さい段階で上記した剥離や圧痕等の損傷を検知することが望まれる。
【0004】
例えば、特許文献１のハブユニット軸受３００は、図４３に示すように、複列の外輪軌道３０１ａを備える外輪３０１と、複列の内輪軌道３０２ａを備えるハブ３０２と、外輪軌道３０１ａと内輪軌道３０２ａとの間に転動自在に設けられた複数の転動体３０３と、を有する。ハブユニット軸受３００は、ハブ３０２の軸方向両側にエンコーダ３０４が設けられ、それぞれのエンコーダ３０４に対向する不図示のセンサの検出信号同士の間の位相差に基づいて、ハブ３０２に加わるトルクを検出可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００４－１９９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のようなハブユニット軸受の外輪及びハブ、特に外輪軌道面の損傷は、振動や音響の悪化の要因であり、早期に検出することが望ましい。しかし、特許文献１のハブユニットでは、トルクの検出は行えても発生する損傷までは検出できない。また、このような損傷の検出は、車両のハブユニット軸受に限らず、転がり軸受を用いた他の支承機構についても同様であり、早期の検出が望まれている。
【0007】
そこで本発明は、転がり軸受の軌道面等の各部の損傷を早期に検出できる軸受損傷検出システム及び軸受損傷検出方法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】
【0008】
本発明は下記の構成からなる。
（１） 転がり軸受の回転を検出して回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号から前記転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する回転変動抽出部と、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める周波数分析部と、
前記周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求めるピーク強度算出部と、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する損傷検出部と、
を備える軸受損傷検出システム。
（２） 転がり軸受の回転を検出して回転信号を生成し、
前記回転信号から前記回転の回転変動を抽出して回転変動信号を生成し、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して振動ピークを求め、
前記振動ピークから軸受損傷に対応するピーク強度を求め、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する、
を備える軸受損傷検出方法。
（１） 転がり軸受の回転を検出して回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号から前記転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する回転変動抽出部と、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める周波数分析部と、
前記周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求めるピーク強度算出部と、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する損傷検出部と、
を備える軸受損傷検出システム。
（２） 転がり軸受の回転を検出して回転信号を生成し、
前記回転信号から前記回転の回転変動を抽出して回転変動信号を生成し、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して振動ピークを求め、
前記振動ピークから軸受損傷に対応するピーク強度を求め、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する、
を備える軸受損傷検出方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、転がり軸受の軌道面等の各部の損傷を早期に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、軸受としてハブユニット軸受を一例として説明するが、本発明の適用対象はこれに限らない。
＜第１実施形態＞
（損傷検出システムの構成）
図１は、第１実施形態に係るハブユニット軸受の軸受損傷検出システム１００の概略構成図である。本明細書においては、ハブユニット軸受に関する「軸方向内側」とは、車体に取り付けた際のハブユニット軸受の車体側を表し、図１における矢印Ａｘ＿ｉｎで示す右側を意味する。また、「軸方向外側」とは、車体に取り付けた際のハブユニット軸受の車輪側を表し、図１における矢印Ａｘ＿ｏｕｔで示す左側を意味する。したがって、内側に配置された軸受部、外輪軌道及び内輪軌道については、内側列の軸受部、内側列の外輪軌道及び内側列の内輪軌道とも言い、外側に配置された軸受部、外輪軌道及び内輪軌道については、外側列の軸受部、外側列の外輪軌道及び外側列の内輪軌道とも言う。
＜第１実施形態＞
（損傷検出システムの構成）
図１は、第１実施形態に係るハブユニット軸受の軸受損傷検出システム１００の概略構成図である。本明細書においては、ハブユニット軸受に関する「軸方向内側」とは、車体に取り付けた際のハブユニット軸受の車体側を表し、図１における矢印Ａｘ＿ｉｎで示す右側を意味する。また、「軸方向外側」とは、車体に取り付けた際のハブユニット軸受の車輪側を表し、図１における矢印Ａｘ＿ｏｕｔで示す左側を意味する。したがって、内側に配置された軸受部、外輪軌道及び内輪軌道については、内側列の軸受部、内側列の外輪軌道及び内側列の内輪軌道とも言い、外側に配置された軸受部、外輪軌道及び内輪軌道については、外側列の軸受部、外側列の外輪軌道及び外側列の内輪軌道とも言う。
【0012】
図１に示すハブユニット軸受１１は、従動輪用のハブユニット軸受であり、固定側部材である外輪１３と、回転側部材であるハブ１５と、複数の転動体１７と、回転検出装置１９とを備える。図１においては、ハブユニット軸受１１のハブ１５と後述するセンサ２１を水平断面で示している。ハブユニット軸受１１の軸受損傷検出システム１００は、ハブユニット軸受１１と、ハブユニット軸受１１の回転検出装置１９の後述するセンサ２１からの検出信号をパルス信号にして出力するパルス信号生成部２３と、制御部２４とを含む。なお、ここでは従動輪用のハブユニット軸受を示しているが、駆動輪用のハブユニット軸受についても同様に軸受損傷の検出が可能である。
【0013】
外輪１３は、外周面に静止側フランジ２５を備え、内周面に外側列の外輪軌道２７と内側列の外輪軌道２９とを、それぞれ有している。外輪１３は、使用時において、静止側フランジ２５を図示しない懸架装置のナックルと結合させて固定することにより、この懸架装置に支持された状態で回転が阻止される。
【0014】
ハブ１５は、ハブ軸３１と、ハブ軸３１に嵌合し、かしめにより固定される内輪３３とにより構成され、外輪１３の径方向内側に外輪１３と同軸（同芯）に配置されている。
【0015】
ハブ軸３１には、外輪１３の軸方向外側開口から軸方向外方に突出した部分に、径方向外側に延出して、車輪（従動輪）及びディスクロータ等の制動用回転部材（いずれも図示せず）を固定するための円輪状の取付フランジ３５が設けられている。
【0016】
取付フランジ３５には、複数の挿通孔３５ａが設けられ、各挿通孔３５ａにはハブボルト３７がセレーション嵌合されている。なお、複数の挿通孔３５ａを雌ねじ孔とし、ハブボルトを螺合することで、取付フランジ３５を車輪及びディスクロータ等の制動用回転部材に固定することもできる。
【0017】
ハブ軸３１の外周面のうち、外側列の外輪軌道２７と対向する部分には、外側列の内輪軌道３９が設けられている。また、ハブ軸３１の外周面のうち、内側列の外輪軌道２９と対向する軸方向内端部には、小径段部４１が設けられている。ハブ軸３１は、小径段部４１の外周面を部分的に構成すると共に、軸方向内側端部が径方向外側に変形して内輪３３をかしめにより固定するかしめ部４３を有している。
【0018】
内輪３３の外周面には、内側列の外輪軌道２９と対向する部分に内側列の内輪軌道４５が設けられている。内輪３３は、その軸方向外側端面を小径段部４１の段差面に突き当てた状態でハブ軸３１の小径段部４１に外嵌されると共に、小径段部４１の軸方向内側端部が径方向外側に変形したかしめ部４３によって、ハブ軸３１にかしめ固定されている。
【0019】
転動体１７は、外側列の外輪軌道２７と外側列の内輪軌道３９との間、及び、内側列の外輪軌道２９と内側列の内輪軌道４５との間に、各保持器４７により保持された状態で転動自在に設けられている。
【0020】
なお、外側列の外輪軌道２７と外側列の内輪軌道３９と転動体１７とにより、外側列の軸受部４９Ａが形成され、内側列の外輪軌道２９と内側列の内輪軌道４５と転動体１７とにより、内側列の軸受部４９Ｂが形成される。
【0021】
外輪１３の内周面の軸方向外側端部には、シールリング５１が固定されている。シールリング５１は、外輪１３の内周面とハブ軸３１の外周面との間に存在する、複数の転動体１７が設けられた内部空間５３の軸方向外端開口を塞いでいる。シールリング５１は、ハブ軸３１の外周面のうち、外側列の内輪軌道３９よりも軸方向外側の大径段部に摺接する。
【0022】
回転検出装置１９は、内側列の軸受部４９Ｂの近傍、即ちハブユニット軸受１１の軸方向内端部に配設されてハブ１５の回転速度を検出するアキシャル型のセンサであり、磁気エンコーダ５５とセンサ２１と、を備える。
【0023】
磁気エンコーダ５５は、支持環５５ａと、エンコーダ本体５５ｂとから構成されている。支持環５５ａは、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼板、ＳＰＣＣ等の圧延鋼板などの磁性体の金属板に、プレス加工を施すことにより、断面Ｌ字形で全体が円環状に形成されている。支持環５５ａの軸方向外側部分は、内輪３３に外嵌めして固定されている。
【0024】
エンコーダ本体５５ｂは、フェライト粉末等の磁性体をゴムや熱可塑性樹脂に混入してなる永久磁石により全体を円輪状に造られたもので、径方向内側に折り曲げられた支持環５５ａの円輪部分の内側側面に添着固定されている。エンコーダ本体５５ｂの内側側面は、Ｓ極とＮ極が円周方向に関して交互に且つ等ピッチで着磁されている。
【0025】
センサ２１は、ハブ１５の回転、特にハブ１５の内側部分の回転を検出する磁気センサである。センサ２１は、検出面２１ａを磁気エンコーダ５５に対向させて配置され、外輪１３の内側開口部を塞ぐ側面カバー５９に固定されている。センサ２１は、ハブ１５の回転に伴う、検出面２１ａに対向する磁気エンコーダ５５の検出領域ＤＲにおける磁気の変化を検知することで、ハブ１５の回転を検出する。つまり、センサ２１と磁気エンコーダ５５とが回転センサとして機能し、この回転センサとパルス信号生成部２３とが回転検出装置１９を構成している。
【0026】
回転センサは、上記の構成に限らず、円筒状のエンコーダとラジアル型センサとの組み合わせであってもよい。また、磁気式エンコーダに限らず、光学式エンコーダ、近接センサ等の他の方式のもの、或いは歯車状のエンコーダや、トラック等で使用される歯車状のエキサイタリング等を用いて回転を検出してもよい。
【0027】
センサ２１は、例えばハブユニット軸受１１に設けられるアクティブ車輪速センサであってもよい。その場合、磁気に反応して電気特性が変化するホールＩＣ素子、ＭＲ素子等の検出素子をセンサ２１として使用できる。アクティブ車輪速センサは、磁気エンコーダと対向して、磁束密度が閾値以下ではＨＩＧＨ側の電圧を出力し、エンコーダの極が近付き、磁束密度が閾値を超えると、ＬＯＷ側の電圧を出力する。アクティブ車輪速センサは、タイヤの回転速度に応じたパルス波を発生する。一般的にこのパルス波は、車載のコントローラに送られ、ＡＢＳ（Anti-lock Braking System）やトラクションコントロールに使用されるが、このパルス波を損傷の検出に利用することで、回転センサを別途に追加する必要がなくなる。
【0028】
センサ２１は、回転の検出信号をパルス信号生成部２３に出力する。パルス信号生成部２３は、入力された検出信号に基づいてパルス信号を生成し、生成したパルス信号を制御部２４に出力する。
【0029】
図２は、制御部２４の機能ブロック図である。制御部２４は、回転変動抽出部２４Ａと、周波数分析部２４Ｂと、ピーク強度算出部２４Ｃと、損傷検出部２４Ｄとを備える。回転変動抽出部２４Ａは、回転センサから出力される回転信号から転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する。周波数分析部２４Ｂは、回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める。ピーク強度算出部２４Ｃは、周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求める。損傷検出部２４Ｄは、ピーク強度に基づき転がり軸受の軸受損傷を検出する。
【0030】
制御部２４は、パルス信号生成部２３から入力されるパルス信号に基づき、ハブユニット軸受１１の損傷を判定するための手順を実行する。この制御部２４は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、を具備するコンピュータとして構成される。この場合、図１に示す回転検出装置１９、パルス信号生成部２３、及び図２に示す各部の機能は、記憶装置に記憶された所定のプログラムをプロセッサが実行することによって実現できる。また、制御部２４は、ハブユニット軸受１１及び回転検出装置１９に直接あるいは無線で接続された形態に限らず、ネットワーク等の通信を介して接続されていてもよい。その場合、ハブユニット軸受１１の損傷の判定を遠隔位置から実施でき、管理の利便性を向上できる。また、複数のハブユニット軸受１１を統括して管理することも容易となる。
【0031】
上記構成の本実施形態のハブユニット軸受１１の軸受損傷検出システム１００においては、制御部２４が、回転検出装置１９により生成されたパルス信号に基づいて、外輪軌道又は内輪軌道に生じる損傷を高い精度で検出する。このパルス信号には、一般に、タイヤの回転速度により周波数が変化する他、タイヤの回転ムラ、エンコーダの着磁ピッチや着磁偏芯による着磁誤差が含まれる。さらに軸受軌道面が損傷している場合は、その損傷に伴い発生する外内輪の相対変位、及び転動体が損傷個所に出入りする際の衝撃による相対変位による誤差もパルス信号に含まれる。これら各種の情報がパルス信号に含まれると、損傷の情報のみの抽出が困難となるが、この軸受損傷検出システム１００では、パルス信号に含まれる上記した各ノイズを除去することで、損傷の情報を高精度で抽出し、正確な評価が行える。
【0032】
次に、センサ２１からの検出信号により上記したパルス信号を生成する処理を説明する。
図３は、センサ２１の配置位置を模式的に示す説明図である。図３は、内輪３３から外輪１３に負荷されるラジアル荷重の作用方向（一般には重力方向である鉛直方向Ｚ）を上下方向にして示している。センサ２１は、環状のエンコーダ本体５５ｂの鉛直方向の中間領域Ｗａ、特に中央位置に配置するのが好ましい。内輪３３から外輪１３にラジアル荷重を負荷しつつ、転動体が外輪軌道と内輪軌道との間で転動する場合に、軌道面に損傷が生じたときに生じる径方向の振動は、ラジアル荷重が作用する鉛直方向Ｚで顕著に生じやすくなる。そのため、内輪３３，外輪１３の鉛直方向Ｚの中央に近い中間領域Ｗａ内で回転検出すると、上下方向の変位を感度よく検出できるようになる。なお、図３には、センサ２１により回転を検出する部位を模式的に四角形の検出領域ＤＲで示しているが、実際の検出領域ＤＲは微小な領域となる。
図３は、センサ２１の配置位置を模式的に示す説明図である。図３は、内輪３３から外輪１３に負荷されるラジアル荷重の作用方向（一般には重力方向である鉛直方向Ｚ）を上下方向にして示している。センサ２１は、環状のエンコーダ本体５５ｂの鉛直方向の中間領域Ｗａ、特に中央位置に配置するのが好ましい。内輪３３から外輪１３にラジアル荷重を負荷しつつ、転動体が外輪軌道と内輪軌道との間で転動する場合に、軌道面に損傷が生じたときに生じる径方向の振動は、ラジアル荷重が作用する鉛直方向Ｚで顕著に生じやすくなる。そのため、内輪３３，外輪１３の鉛直方向Ｚの中央に近い中間領域Ｗａ内で回転検出すると、上下方向の変位を感度よく検出できるようになる。なお、図３には、センサ２１により回転を検出する部位を模式的に四角形の検出領域ＤＲで示しているが、実際の検出領域ＤＲは微小な領域となる。
【0033】
例えば、内輪３３から外輪１３にラジアル荷重が負荷されて、転動体が外輪軌道と内輪軌道との間で転動する場合、軌道面の損傷に起因する径方向の振動は、ラジアル荷重が作用する鉛直方向Ｚで顕著となる。そのため、内輪３３，外輪１３の鉛直方向Ｚの中央に近い中間領域Ｗａ内で回転検出すると、上下方向の変位を感度よく検出できる。上記した中間領域Ｗａとは、外輪軌道面又は内輪軌道面の径方向内側の範囲を例示できる。
【0034】
ただし、センサ２１による検出領域ＤＲは、上記した中間領域Ｗａに配置に限らず、鉛直方向の上下端等の任意の位置に設定してもよい。その場合でも回転検出が可能であり、センサ２１の設置自由度を低下させることはない。
【0035】
図４は、パルス信号生成部２３の概略的な回路図である。パルス信号生成部２３は、例えば、抵抗値Ｒにより調整された駆動電圧Ｅをセンサ２１に印加したときのセンサ２１からの出力信号をパルス信号として出力する。具体的には、センサ２１が電流出力タイプである場合、磁束によりセンサ２１から出力される電流値が切り替わり、電圧値Ｅ、電流値Ｉ、抵抗値Ｒの関係に基づいた電圧Ｅがパルス信号として出力される。
【0036】
図５は、外輪軌道２７の一部に剥離が生じた場合の振動の発生の様子を模式的に示す説明図である。例えば、内輪３３から外輪１３に鉛直方向上側へ向けたラジアル荷重Ｐｒを付与し、外輪軌道２７の鉛直方向上側に剥離を生じた欠陥領域Ａｄが存在する状況を考える。その場合、内輪３３と外輪１３との間で転動する転動体１７が欠陥領域Ａｄに入ると、外輪軌道２７と内輪軌道４５との間の内部すきまが剥離によって広がるため、剥離面を移動する転動体１７は浮いた状態となる。その浮いた状態の転動体１７が、欠陥領域Ａｄを内輪回転方向Ｒｏに沿って移動して欠陥領域Ａｄの端部に到達し、再び剥離のない外輪軌道２７と内輪軌道４５の間に入り込むとき、転動体１７は内輪３３及び外輪１３に衝突して、内輪３３を下側に押し下げる衝撃荷重を発生させる。なお、内輪への荷重は、下側荷重に加えて水平方向にも発生するが、ここでは特に下側への荷重について説明する。このような転動体１７の衝突が繰り返されることで上下方向（及び水平方向）の振動が発生する。つまり、内輪３３の回転に伴って、欠陥周期で内輪３３と外輪１３とが上下に相対移動するため、その上下の相対変位をセンサ２１により検出することで損傷を検出できる。
【0037】
図６は、外輪軌道の剥離による内輪３３と外輪１３との相対変位がセンサ出力に与える変化を示す説明図である。図６では、外輪軌道２７と内輪軌道３９を有する外側列の軸受部４９Ａと、外輪軌道２９と内輪軌道４５を有する内側列の軸受部４９Ｂのうち、外側列の軸受部４９Ａの外輪軌道２７に剥離が生じた場合を示している。なお、このハブユニット軸受は駆動輪用のハブユニット軸受の構成で示している。
【0038】
ここでは、軸受部４９Ａの内輪となるハブ軸３１から外輪１３に、鉛直方向上側へ向けたラジアル荷重Ｐｒ（予圧）を付与する場合を例に説明するが、予圧を付与しない場合でも同様の手順で損傷を検出できる。外輪軌道２７に剥離が生じた欠陥領域Ａｄ内で、転動体１７Ａが浮き状態にある場合、センサ（不図示）が配置された水平方向の一方の側の検出領域ＤＲと、その反対側となる水平方向の他方の側とにおいては、ハブ軸３１と外輪１３との上下方向の相対速度ＶＲ０と、他方の側における上下方向の相対速度ＶＬ０とは等しくなる。
【0039】
次に、転動体１７Ａが欠陥領域Ａｄの端部に到達して、剥離のない外輪軌道２７と内輪軌道３９との間に乗り上げたとき、ハブ軸３１に衝撃荷重Ｐinpが負荷される。すると、検出領域ＤＲにおけるハブ軸３１と外輪１３との相対速度は、浮き状態での上向きの相対速度ＶＲ０に、衝撃荷重Ｐinpによる変位によって逆向きの（下向き）の速度Ｖpが加わり、浮き状態での相対速度ＶＲ０より小さな速度ＶＲ１となる。一方、検出領域ＤＲの水平方向の他方の側においては、相対速度ＶＬ０と同じ向きの衝撃荷重Ｐinpによる速度Ｖｐが加わり、浮き状態での相対速度ＶＬ０より大きな速度ＶＬ１となる。
【0040】
そして、ハブ軸３１が更に回転し、転動体１７Ａが外輪軌道２７と内輪軌道３９との間で元の転動状態に戻る遷移途中で、ハブ軸３１に戻り荷重Ｐbkが作用する。すると、検出領域ＤＲにおけるハブ軸３１と外輪１３との相対速度は、浮き状態での上向きの相対速度ＶＲ０に、戻り荷重Ｐbkによる変位によって同じ向き（上向き）の速度Ｖｑが加わり、浮き状態での相対速度ＶＲ０より大きな速度ＶＲ２となる。一方、検出領域ＤＲの水平方向の他方の側においては、相対速度ＶＬ０と逆向き（上向き）の戻り荷重Ｐbkによる速度Ｖｑが加わり、浮き状態での相対速度ＶＬ０より小さな速度ＶＬ２となる。
【0041】
図７は、転動体の浮き状態と、乗り上げ状態と、元の転動状態とに遷移した際のセンサ２１からのセンサ出力信号の変化を概略的に示す説明図である。検出領域ＤＲにおいて検出される速度は、ＶＲ０、ＶＲ１、ＶＲ２の順に変化する。このＶＲ０からＶＲ１，ＶＲ２のへの速度変化によるセンサ出力信号の変化を捉えることで、損傷の存在を識別できる。
【0042】
（損傷判定の手順）
図８は、ハブユニット軸受１１の損傷の判定を行う手順を示すフローチャートである。以下の各手順は、図１、図２に示す制御部２４からの指令に基づいて実施される。
まず、ハブユニット軸受１１の回転駆動されるハブ軸３１の回転をセンサ２１により検出し、センサ２１から出力される回転信号であるセンサ出力信号を取得する（Ｓ１１）。このセンサ出力信号は、パルス信号生成部２３によってパルス信号に変換される。
図８は、ハブユニット軸受１１の損傷の判定を行う手順を示すフローチャートである。以下の各手順は、図１、図２に示す制御部２４からの指令に基づいて実施される。
まず、ハブユニット軸受１１の回転駆動されるハブ軸３１の回転をセンサ２１により検出し、センサ２１から出力される回転信号であるセンサ出力信号を取得する（Ｓ１１）。このセンサ出力信号は、パルス信号生成部２３によってパルス信号に変換される。
【0043】
図９は、センサ出力信号に応じたパルス信号と、このパルス信号の各パルスの周期をプロットした空間波形を示す説明図である。ここでは、ハブ３１の回転を磁気エンコーダ及び磁気センサにより検出した場合のパルス信号を例示する。図９の上側に示す２つのパルス信号は、ハブ３１の回転に伴い、センサ２１の検出領域ＤＲを通過する磁気エンコーダ５５の磁気変化を表している。パルス信号の一方は、Ｎ極又はＳ極の磁界を検知したときに信号が立ち上がる両極検知の例であり、他方は、Ｎ極又はＳ極の磁界を検知したときに信号が立ち上がり、続けてＳ極又はＮ極の磁界を検知したときに信号が立ち下がる交番検知の例を示している。
【0044】
両極検知の場合は、磁気エンコーダ５５の極が検出領域ＤＲに到達すると、センサ出力信号がＬＯＷ電圧からＨＩＧＨ電圧に変化するため、ＬＯＷ電圧からＨＩＧＨ電圧へ遷移するタイミングを上記した立ち上がりのタイミングとして使用する。一方、交番検知の場合は磁気エンコーダ５５の極が検出領域ＤＲに到達すると、センサ出力信号がＨＩＧＨ電圧からＬＯＷ電圧に変化するため、ＨＩＧＨ電圧からＬＯＷ電圧へ遷移するタイミングを上記した立ち上がりのタイミングとして使用する。
【0045】
例えば、両極検知の場合、同種の極によるＨＩＧＨ電圧同士の組を一つのパルスとし、交番検知の場合、一つのＨＩＧＨ電圧と、これに続くＬＯＷ電圧との組を一つのパルスとすると、ハブ３１の回転にムラが生じた場合に、各パルスのパルス周期（例えばＴ１～Ｔ７）が変動することになる。
【0046】
一般に、半導体の設計上、信号の立ち上がり精度は高いが、信号の立ち下りの精度は低い場合が多い。そのため、上記したように信号の立ち上がりのタイミングのみを使用することで、立ち下り時間の誤差を空間波形から排除できる。なお、信号の特性に応じて、ＨＩＧＨからＬＯＷ、ＬＯＷからＨＩＧＨの遷移のうち、精度が高い方を立ち上がりとして使用することが望ましい。
【0047】
上記したパルス信号の各パルスのパルス周期の変化を時系列に表した結果が図９の下側の空間波形である。ここで示す空間波形は、回転体１２の回転１周分のパルスの起点（任意点）から横軸をｉ（ｉ＝１～ｎ（ｎは整数））番目のパルス、縦軸を１パルス毎の周期（時間）としてプロットした空間波形である。
【0048】
この空間波形は、ハブ３１の回転ムラ、磁気エンコーダ５５の着磁誤差（ピッチ誤差及び偏芯誤差）が時間の増減として現れている。この空間波形を用いてパルス信号を補正すれば、各誤差を低限させた、より正確なハブ３１の回転速度が得られる。
【0049】
図１０は、パルス信号のパルスの他の定義の例を示す説明図である。上記したパルス信号のパルスの定義は一例であって、繰り返し発生するＨＩＧＨ電圧それぞれをパルス（Ｔａ１，Ｔａ２，・・・）と定義してもよい。また、繰り返し発生するＬＯＷ電圧それぞれをパルス（Ｔｂ１，Ｔｂ２，・・・）と定義してもよい。その場合、１パルスの周期を短縮でき、より細かな制御が可能となる。
【0050】
図１１は、パルス信号のうち任意のパルスＰＬｉ（ｉは整数）の周期と、そのパルスＰＬｉを中心とするハブ軸３１の１回転分のパルスを概略的に示す説明図である。図１１に示すパルスＰＬｉの一対のＨＩＧＨ電圧とＬＯＷ電圧との１組のパルス周期をＴｐとする。また、パルスＰＬｉを中心とするハブ軸３１の１回転の周期をＴとする。
【0051】
上記した空間波形に基づき、損傷検出用のデータとして個々のパルスのパルス周期Ｔｐの推移を表すパルス周期波形ＷＦ１を生成する（Ｓ１３）。また、パルス信号のパルス毎に、そのパルスを中心とする１回転の周期Ｔの推移を表す回転周期波形ＷＦ２を生成する（Ｓ１４）。
【0052】
図１２は、パルス出力信号からハブ軸３１の回転変動を抽出して回転変動信号を生成するまでの波形の一例を示す説明図である。なお、以下に説明する波形データは、信号処理の内容を説明するためのものであって、必ずしも実際の自動車のハブユニット軸受から得られた情報であるとは限らない。各波形の横軸は、一例としてハブ軸３１の５回転分のパルス数に相当する空間値としている。上記したパルス周期波形ＷＦ１と回転周期波形ＷＦ２とを生成した後、パルス周期Ｔｐと回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形ＷＦ３（＝ＷＦ１／ＷＦ２）を求める（Ｓ１５）。
【0053】
前述したパルス周期波形ＷＦ１と回転周期波形ＷＦ２は、その縦軸が時間であったが、周期比波形ＷＦ３の縦軸は、１回転に対する比の値となる。そのため、周期比波形ＷＦ３においては、前述したように回転速度誤差の影響が除去される。
【0054】
次に、周期比波形ＷＦ３を平滑化して周期比平滑化波形ＷＦ４を求める（Ｓ１６）。平滑化には、例えば前後７箇所の移動平均により算出できる。この周期比平滑化波形ＷＦ４は、周期比波形ＷＦ３にローパスフィルタ処理したものと同様に、波形が平滑化されて回転ムラ等の低周波の変動が抽出できる。
【0055】
一般的に、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）には、ＩＩＲ（無限インパルス応答）とＦＩＲ（有限インパルス応答）があるが、ＩＩＲは遅延要素を持っているため、平均化されたデータに位相遅れが発生するおそれがある。また、ＦＩＲは処理結果が安定しているものの計算量が多く、高性能な演算素子（高価なＣＰＵ等）を使用しないと、平均化されたデータに位相遅れが発生するおそれがある。そのため、ここでは計算量が少なく、高速処理が可能な移動平均によりデータの平滑化処理を行っているが、状況に応じて各種の平滑化処理法を適宜に利用すればよい。
【0056】
そして、周期比波形ＷＦ３から周期比平滑化波形ＷＦ４の差を求め、変動を抽出した周期比差分波形ＷＦ５（＝ＷＦ３－ＷＦ４）を求める（Ｓ１７）。この周期比差分波形ＷＦ５は、回転ムラ等の低周波の変動が除去された波形となるが、転動体位置の変化に伴う変位、エンコーダの着磁誤差が依然として残留する。また、軸受軌道面等が損傷している場合の軸受の損傷による誤差も残留している。なお、条件によっては、周期比波形ＷＦ３から周期比平滑化波形ＷＦ４を減算せず、周期比波形ＷＦ３をそのまま周期比差分波形ＷＦ５としてもよい。
【0057】
また、計算機に十分な演算処理能力がある場合は、周期比波形ＷＦ３に位相遅れが発生しない種類のＬＰＦを適用して周期比平滑化波形ＷＦ４を算出してもよい。また、周期比波形ＷＦ３に位相遅れが発生しない種類のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を適用して周期比差分波形ＷＦ５を算出してもよい。
【0058】
次に、周期比差分波形ＷＦ５から回転位置毎、即ち、磁気エンコーダ５５の極毎に平均値を算出する（Ｓ１８）。つまり、図１２に示す周期比差分波形ＷＦ５は、ハブ軸３１の５回転分の範囲を示しているが、１回転で例えば４８極存在する磁気エンコーダ５５では、その極毎に周期比差分波形ＷＦ５の値を抽出して平均し、極毎の回転数分の平均値の分布を表す周期比平均値分布ＷＦ６を求める。
【0059】
図１３は、磁気エンコーダの極毎の周期比差分の平均値である周期比平均値分布ＷＦ６の例を示す説明図である。周期比平均値分布ＷＦ６における、縦軸の０レベルからの偏差は、着磁誤差を表している。図１３において周期比平均値分布の極毎の平均値を結ぶ線（不図示）が周期比平均値波形となる。
【0060】
次に、上記した周期比差分波形ＷＦ５と周期比平均値波形ＷＦ６との差分を表す周期比変動波形ＷＦ７を求める（Ｓ１９）。周期比変動波形ＷＦ７は、周期比差分波形ＷＦ５の極毎の値から、周期比平均値波形ＷＦ６で示される極毎の値を、対応する極同士で減算して求める。以下、周期比差分波形ＷＦ５を「検出用波形」、周期比平均値波形ＷＦ６を「リファレンス波形」、周期比変動波形ＷＦ７を「回転変動波形」ともいう。
【0061】
図１４は、周期比変動波形ＷＦ７を概略的に示す説明図である。この周期比変動波形ＷＦ７では、磁気エンコーダ５５の着磁誤差が除去されている。つまり、周期比変動波形ＷＦ７は、回転速度変化、回転ムラ、着磁誤差による変動を除去しているため、ここに現れる変動は、転動体位置の変化に伴う変位、及び軸受が損傷している場合の軸受の損傷に伴う変位に起因するものといえる。
【0062】
なお、周期比変動波形ＷＦ７は、幾何学的な演算により縦軸を周期比から速度変動に変換した波形にしてもよい（Ｓ２０）。その場合、変動のレベルを速度の大きさとして感覚的に把握しやすくなる。以上のＳ１２からＳ１９，Ｓ２０までの処理は、図２に示す制御部２４の回転変動抽出部２４Ａが実施する。
【0063】
次に、周波数分析部２４Ｂは、上記した周期比変動波形ＷＦ７を周波数分析して周波数特性を求める（Ｓ２１）。周波数分析には、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）のような離散フーリエ変換法、最大エントロピー法、等の種々の解析方法を使用できる。
【0064】
図１５は、周期比変動波形ＷＦ７をＦＦＴ処理して得た周波数特性ＷＦ８を概略的に示す説明図である。周期比変動波形ＷＦ７には、軸受軌道面が損傷している場合、その損傷に伴う速度変動が含まれる。周波数特性ＷＦ８には、上記した軌道面等に剥離や圧痕等の損傷が生じている場合、軸受の転動体の直径ｄ（ｍｍ）、転動体のピッチサークル径Ｄ（ｍｍ）、転動体の数Ｚ、接触角α（ｒａｄ）を含む各変数によって計算される欠陥の空間周波数（１回転当たり欠陥が何回衝撃するか）に対応するピークが現れる。このような軸受損傷に起因するピークが閾値以上の場合に、軸受が破損したと判定（Ｓ２２）する。なお、周期比変動波形ＷＦ７の縦軸を速度変動に変換した場合でも同一の周波数特性ＷＦ８が得られる。
【0065】
図１５に示す周波数特性ＷＦ８では、軸受損傷に起因する主要なピークが、例えば欠陥１次のピークＰｋ１、欠陥２次のピークＰｋ２として現れている。ピークが出現する周波数は、欠陥の内容に応じて演算によって概ね特定が可能である。低周波領域（例えば空間バンドＢＤ０）において多数のピークが現れているが、これらは系固有の振動数によるものであり、軸受の損傷によるものではない。軸受損傷に起因するピークＰｋ１，Ｐｋ２により軸受損傷を判定する際、例えば、外輪欠陥１次のピークＰｋ１は、系固有の振動数に比較的近いため、系固有の振動数のピークと混ざりやすい。一方、欠陥２次のピークＰｋ２は離れて混ざりにくい場合には、欠陥２次のピークＰｋ２を用いて判定してもよい。また、欠陥１次のピークＰｋ１、欠陥２次のピークＰｋ２の周囲には、系の低周波の固有振動との変調や、他の検出対象以外の要因に起因する側帯波（サイドバンド）が発生することもある。そのため、軸受損傷によるピーク強度の判定には、ピークＰｋ１、Ｐｋ２それぞれに、特定長さの空間バンドＢＤ１，ＢＤ２を設定して、各空間バンドＢＤ１，ＢＤ２内でのピーク強度の合計値に応じて軸受損傷を判定してもよい。前述した予圧や荷重の条件等によって、転動体の接触角が微妙に変化することから、理論上の欠陥周波数と、実測によるピーク周波数とは数％ずれることがある。その場合でも上記した特定長さの空間バンドＢＤ１，ＢＤ２を設定しておくことで、検出漏れを確実に防止できる。なお、上記の判定例以外にも、状況に応じて所望のピークとその強度の抽出及び判定を適宜なアルゴリズムで行うことができる。
【0066】
図１６は、参考例として示すパルス周期波形ＷＦ１の周波数特性を示す説明図である。パルス周期波形ＷＦ１には、回転ムラ、着磁誤差等の軸受損傷以外の欠陥情報が含まれるため、これを周波数分析すると回転Ｎ次のピーク(Ｎは整数)や、系固有の振動数の多くのピークが出現する。その場合、図１５に示す場合と比較して軸受損傷の欠陥によるピークの選別及び抽出が困難となり、軸受損傷の判定精度の低下が避けられない。そこで、本手法のように、パルス周期波形ＷＦ１から軸受損傷以外の欠陥情報を除去することで、周波数分析した結果から軸受損傷の情報を容易に抽出でき、損傷判定の精度を向上できる。上記の周波数特性からピーク強度を算出する処理は、図２に示すピーク強度算出部２４Ｃが行い、ピーク強度に応じて軸受損傷を判定する処理は損傷検出部２４Ｄが行う。
【0067】
以上説明した損傷判定の手順は、適宜に変更が可能である。
図１７は、図８に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順１を示すフローチャートである。図１７に示す他の手順では、前述したＳ１１～Ｓ１４、及びＳ１８～Ｓ２２の各ステップを共通にして、Ｓ１３で生成したパルス周期（Ｔｐ）波形ＷＦ１を、周期比へ変換する前に平滑化して、回転ムラによる誤差を除去している。
図１７は、図８に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順１を示すフローチャートである。図１７に示す他の手順では、前述したＳ１１～Ｓ１４、及びＳ１８～Ｓ２２の各ステップを共通にして、Ｓ１３で生成したパルス周期（Ｔｐ）波形ＷＦ１を、周期比へ変換する前に平滑化して、回転ムラによる誤差を除去している。
【0068】
つまり、Ｓ１３で生成したパルス周期波形ＷＦ１を前述した移動平均等の手法により平滑化したパルス周期平滑化波形ＷＦ１Ａを求める（Ｓ３１）。そして、パルス周期平滑化波形ＷＦ１Ａを、Ｓ１４で生成した回転周期波形ＷＦ２で除算して、前述した周期比である周期比波形ＷＦ３Ａ（＝ＷＦ１Ａ／ＷＦ２）と、前述同様にパルス周期（Ｔｐ）波形ＷＦ１を回転周期（Ｔ）波形ＷＦ２で除算した周期比波形ＷＦ３とを求める（Ｓ３２）。さらに、周期比波形ＷＦ３と周期比波形ＷＦ３Ａとの差分である周期比差分波形ＷＦ５（＝ＷＦ３－ＷＦ３Ａ）を求める（Ｓ３３）。以降の処理は前述と同様である。
【0069】
本手順では、周期比を求める前段で平滑化処理を行っている点以外は、図８に示すフローチャートと同様である。本手順のように、周期比として無次元化するタイミングは任意であり、どのタイミングであっても略同じ結果を得ることができる。
【0070】
図１８は、図８に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順２を示すフローチャートである。図１８に示す他の手順２では、前述したＳ１６で求める周期比平滑化波形ＷＦ４の代わりに、一定のオフセット値をＷＦ４として設定する（Ｓ３６）。このオフセット値としてのＷＦ４は、例えば、１／極数ｎ（ｎ＝４８）≒０．０２０８３としてもよい。
【0071】
図１９は、図８に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順３を示すフローチャートである。図１９に示す他の手順３では、前述したＳ１６で求める周期比平滑化波形ＷＦ４と、Ｓ１７で求める周期比差分波形ＷＦ５を省略し、Ｓ１５で求めた周期比波形ＷＦ３から、周期比の極毎の平均値である周期比平均値分布ＷＦ６を求める（Ｓ３５）。そして、周期比波形ＷＦ３から周期比平均値分布ＷＦ６の値を減じて周期比変動波形ＷＦ７を求める（Ｓ３６）。
【0072】
図２０は、図８に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順４を示すフローチャートである。図２０に示す他の手順４では、前述したＳ１６で求める周期比平滑化波形ＷＦ４を、周期比波形ＷＦ３の７極分のデータを移動平均する７項移動平均処理を行って周期比平滑化波形ＷＦ４を求める（Ｓ３７）。移動平均を磁気エンコーダの全極数（ｎ＝４８）のうち一部の極数に対応する項同士で移動平均することで、適切なノイズ低限効果が得られる。移動平均の項数は、例えば磁気エンコーダの全極数の１／５～／１０の極数に設定してもよい。
【0073】
＜第２実施形態＞
（損傷検出システムの構成）
図２１は、第２実施形態に係るハブユニット軸受の軸受損傷検出システム２００の概略構成図である。図２１においては、ハブユニット軸受１１Ａのハブ１５とセンサ２１，２２を水平断面で示している。図１に示す第１実施形態は１つのセンサ２１によりハブ軸３１の回転を検出する構成であったが、第２実施形態は２つのセンサ２１，２２により回転を検出する点以外は、第１構成例と同様のハブユニット軸受の構成である。
（損傷検出システムの構成）
図２１は、第２実施形態に係るハブユニット軸受の軸受損傷検出システム２００の概略構成図である。図２１においては、ハブユニット軸受１１Ａのハブ１５とセンサ２１，２２を水平断面で示している。図１に示す第１実施形態は１つのセンサ２１によりハブ軸３１の回転を検出する構成であったが、第２実施形態は２つのセンサ２１，２２により回転を検出する点以外は、第１構成例と同様のハブユニット軸受の構成である。
【0074】
センサが１つである場合、センサからの出力信号には転動体位置の変化に伴う軌道輪の変位による誤差が重畳されている。そのため、前述した各波形の変動には、転動体位置の変化に伴う変位が含まれ、周波数特性にもその影響に起因するピークが現れる。
【0075】
一方、図２１に示す軸受損傷検出システム２００においては、ハブユニット軸受１１Ａの鉛直方向の中間位置で、水平方向の一方の端部で回転を検出するセンサ（第１回転センサ）２１と、水平方向の他方の端部で回転を検出するセンサ２２（第２回転センサ）とを備える。そして、各センサ２１，２２からの出力信号の位相差を用いてデータ処理が行なわれる構成である。センサ２２は、その検出面２２ａを磁気エンコーダ５５に対向させて配置されている。水平方向に対向する位置に配置された２つのセンサ２１，２２からのセンサ出力信号には、転動体位置の変化に伴う転動輪の変位による位相の遅れ又は進みが互いに逆方向に現れる。そのため、２つのセンサ２１，２２からのセンサ出力信号の差分信号を用いることで、上記した位相の遅れ又は進みがキャンセルされ、上下方向の変位が算出される。この差分信号を基にデータ処理して周波数特性を求めると、その周波数特性はノイズが低減され、軸受が損傷している場合には、転動体ピッチと転動体の公転速度から計算される周期、内輪損傷の場合には、回転速度から計算される周期で発生するピークが明瞭に現れ、損傷の検出精度が向上する。
【0076】
図２２は、ハブユニット軸受１１Ａの内輪３３、外輪１３及び磁気エンコーダ５５と、センサ２１の検出領域ＤＲａ及びセンサ２２の検出領域ＤＲｂとの配置関係を模式的に示す説明図である。図２３は、内輪３３から外輪１３に負荷されるラジアル荷重の作用方向（一般には重力方向である鉛直方向Ｚ）を上下方向にして示している。
【0077】
センサ２１の検出領域ＤＲａと、センサ２２の検出領域ＤＲｂとは、いずれもその中心位置Ｐｃをハブユニット軸受１１Ａの中心軸Ｏを通る水平線Ｌｈよりも下方へ距離δだけずれた位置に設定するのが好ましい。その場合、詳細を後述するが、位相差信号によるずれの検出が容易となる。また、検出領域ＤＲａ，ＤＲｂの中心位置Ｐｃを上記した水平線Ｌｈ上に配置してもよい。
【0078】
図２４は、パルス信号生成部２３Ａの概略的な回路図である。この場合のパルス信号生成部２３Ａは、例えば、センサ２１（センサＡ）からの出力信号をパルス信号ＰＬ＿Ａ、センサ２２（センサＢ）からの出力信号をパルス信号ＰＬ＿Ｂとする。また、パルス信号Ａとパルス信号Ｂとの差分信号を位相差信号ＰＤ（＝ＰＬ＿Ａ－ＰＬ＿Ｂ）として出力する。
【0079】
図２４は、パルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂ及び位相差信号ＰＤの波形例を示す説明図である。パルス信号ＰＬ＿Ａのパルス周期はＴＡ、パルス信号ＰＬ＿Ｂのパルス周期はＴＢであり、パルス信号ＰＬ＿ＡとＰＬ＿Ｂとの位相差はＴＰＤである。位相差信号ＰＤは、例えばパルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂの電圧が＋Ｖ、＋２Ｖである場合、＋Ｖ～－Ｖの範囲で変化する波形となり、－Ｖとなる期間が位相差ＴＰＤに相当する。
【0080】
上記したパルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂ，位相差信号ＰＤは、ハブユニット軸受１１Ａの損傷によって変化する。
図２５は、外輪軌道の剥離による内外輪の相対変位がセンサ出力に与える影響を示す説明図である。ここでは、図６に示す場合と同様に、外側列の軸受部４９Ａの外輪軌道２７の剥離や圧痕等に起因してハブ軸３１が上下動する様子を示している。
図２５は、外輪軌道の剥離による内外輪の相対変位がセンサ出力に与える影響を示す説明図である。ここでは、図６に示す場合と同様に、外側列の軸受部４９Ａの外輪軌道２７の剥離や圧痕等に起因してハブ軸３１が上下動する様子を示している。
【0081】
軸受部４９Ａには、ハブ軸３１から外輪１３に、鉛直方向上側へ向けたラジアル荷重Ｐｒ（予圧）が付与されているものとする。そして、外輪軌道２７に剥離が生じた欠陥領域内で浮き状態の転動体１７が、欠陥領域の端部から剥離のない領域に乗り上げたとき、ハブ軸３１にはラジアル荷重Ｐｒより大きな前述した衝撃荷重が負荷されて、ハブ軸３１が下方に変位する。その後、ハブ軸３１が更に回転して逆向きに衝撃荷重が生じた場合にハブ軸３１が上方に変位する。そうすると、ハブ軸３１に固定された磁気エンコーダ５５は、ハブ軸３１の変位に応じて下降した後に上昇する方向に変位する。ハブ軸３１に上記した予圧が付与されていない場合でも、磁気エンコーダ５５の挙動は上記と同様であり、ハブ軸３１の変位に応じて下降と上昇とを生じる。
【0082】
つまり、浮き状態ではハブ軸３１が上方に変位して、外輪１３の中心Ｏｏｕｔに対するハブ軸３１の中心Ｏｉｎが上方にずれる。そのとき、検出領域ＤＲａ，ＤＲｂから検出されるパルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂには、中立位置からの位相の進み遅れが生じる。具体的には、検出領域ＤＲａではハブ軸３１が回転方向Ｒｏと同じ上方へ変位するため、パルス信号ＰＬ＿Ａの位相に進みが生じる。検出領域ＤＲｂではハブ軸３１が回転方向Ｒｏと逆方向となる上方へ変位するため、パルス信号ＰＬ＿Ｂの位相に遅れが生じる。その結果、パルス信号ＰＬ＿Ｂとパルス信号ＰＬ＿Ａとの差分信号となる位相差信号ＰＤには、位相差ＴＰＤの期間が生じる。
【0083】
一方、ハブ軸３１が下方に変位したとき、検出領域ＤＲａではハブ軸３１が回転方向Ｒｏと逆方向となる下方へ変位するため、パルス信号ＰＬ＿Ａの位相に遅れが生じる。検出領域ＤＲｂではハブ軸３１が回転方向Ｒｏと同じ下方へ変位するため、パルス信号ＰＬ＿Ｂの位相に進みが生じる。その結果、パルス信号ＰＬ＿Ｂとパルス信号ＰＬ＿Ａとの差分信号となる位相差信号ＰＤには、ハブ軸３１が上方に変位した場合とは異なる位相差ＴＰＤの期間が生じる。
【0084】
つまり、位相差信号ＰＤの位相差ＴＰＤの値は、ハブ軸３１の上下方向の移動量に応じて変化するため、２箇所のセンサ２１，２２からのパルス信号の位相差から、内輪３３と外輪１３との相対変位を算出できる。位相差ＴＰＤは、検出領域ＤＲａ，ＤＲｂの位置によって変化し、位相差信号ＰＤに現れる位相差ＴＰＤを、特定パルスのパルス長を求めることで容易に検出できる。前述したように、検出領域ＤＲａ，ＤＲｂの中心位置Ｐｃをハブユニット軸受１１Ａの中心軸Ｏを通る水平線Ｌｈよりも下方にずれた位置に設定することで、上記した特定パルスのパルス長が０となって検出不能にならずに済む。
【0085】
上記した位相差とパルス周期は、パルス信号ＰＬ＿ＡとＰＬ＿Ｂとをパルス信号生成部２３Ａがリアルタイムで減算した波形から算出することに限らず、パルス信号ＰＬ＿Ａ、ＰＬ＿Ｂの波形を個別にモニタリングした後に、位相差とパルス周期を各パルス信号から算出することでもよい。
【0086】
上記の説明は信号変化の挙動を概略的に示したものであり、実際の信号に近い信号変化の様子を以下に説明する。
図２６は、エンコーダの変位と検出されるパルス信号の位相差との関係を示す説明図である。図２７は、パルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂ及び位相差信号ＰＤの変化の例を示す説明図である。図２６及び図２７は、前述した図６に示す外輪軌道に剥離を生じた場合の変位の様子を、時系列的に区間ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４の順で示している。初期状態のＳＣ１では、図２６に示す検出領域ＤＲａと検出領域ＤＲｂで検出される速度（ＶＲ０，ＶＬ０：相対速度ともいう）は互いに等しい。そして、ハブ軸３１が回転したＳＣ２において、転動体が外輪軌道の欠陥領域の端部に到達し、転動体が再び剥離のない外輪軌道と内輪軌道との間に入り込む。このとき、前述した単一センサの場合の図６で説明したように、ハブ軸３１が下方に変位する。そのため、検出領域ＤＲａで検出される速度（ＶＲ１）は低下し、検出領域ＤＲｂで検出される速度（ＶＬ１）は増加する。
図２６は、エンコーダの変位と検出されるパルス信号の位相差との関係を示す説明図である。図２７は、パルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂ及び位相差信号ＰＤの変化の例を示す説明図である。図２６及び図２７は、前述した図６に示す外輪軌道に剥離を生じた場合の変位の様子を、時系列的に区間ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４の順で示している。初期状態のＳＣ１では、図２６に示す検出領域ＤＲａと検出領域ＤＲｂで検出される速度（ＶＲ０，ＶＬ０：相対速度ともいう）は互いに等しい。そして、ハブ軸３１が回転したＳＣ２において、転動体が外輪軌道の欠陥領域の端部に到達し、転動体が再び剥離のない外輪軌道と内輪軌道との間に入り込む。このとき、前述した単一センサの場合の図６で説明したように、ハブ軸３１が下方に変位する。そのため、検出領域ＤＲａで検出される速度（ＶＲ１）は低下し、検出領域ＤＲｂで検出される速度（ＶＬ１）は増加する。
【0087】
ハブ軸３１が更に回転して転動体が外輪軌道と内輪軌道との間で元に転動状態へ遷移するＳＣ３においては、検出領域ＤＲａで検出される速度（ＶＲ２）は増加し、検出領域ＤＲｂで検出される速度（ＶＬ１）は減少する。そして、ハブ軸３１が更に回転したＳＣ４においては、初期状態のＳＣ１と同じ状態に戻る。
【0088】
各区間ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４におけるパルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂ及び位相差信号ＰＤ（＝ＰＬ＿Ａ－ＰＬ＿Ｂ）は、図２７に示す速度、位相差信号のパルス幅、
パルス周期の各分布を生じさせる。例えば上下の変位量は、位相差信号のパルス幅から求められ、変位速度は、パルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂのパルス周期から求められる。なお、実際のハブ軸３１の変位はＳＣ１からＳＣ４の間で生じるが、変位の検出はＳＣ２からＳＣ４の間となる。
パルス周期の各分布を生じさせる。例えば上下の変位量は、位相差信号のパルス幅から求められ、変位速度は、パルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂのパルス周期から求められる。なお、実際のハブ軸３１の変位はＳＣ１からＳＣ４の間で生じるが、変位の検出はＳＣ２からＳＣ４の間となる。
【0089】
図２８は、具体的なパルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂ及び位相差信号ＰＤの波形を模式的に示す説明図である。パルス信号ＰＬ＿ＡとＰＬ＿Ｂには、検出領域ＤＲａ、ＤＲｂの高さ位置に応じた位相の遅れ、進みが存在している。また、前述した区間ＳＣ２では、パルス信号ＰＬ＿Ａの周期が長くなり、パルス信号ＰＬ＿Ｂの周期が短くなる。区間ＳＣ３では、パルス信号ＰＬ＿Ａの周期が短くなり、パルス信号ＰＬ＿Ｂの周期が長くなる。そのため、区間ＳＣ３とＳＣ４との間の位相差信号ＰＤに現れる位相差ＴＰＤは、他の区間よりも短くなる。この位相差ＴＰＤの変化は、後述する波形の周波数分析の際に定量的に求められ、損傷の判定に利用される。
【0090】
（損傷判定の手順）
図２９は、上記した２つのセンサ２１，２２を用いてハブユニット軸受１１Ａの損傷の判定を行う手順を示すフローチャートである。以下の各手順は、図２１に示す制御部２４からの指令に基づいて実施される。
図２９は、上記した２つのセンサ２１，２２を用いてハブユニット軸受１１Ａの損傷の判定を行う手順を示すフローチャートである。以下の各手順は、図２１に示す制御部２４からの指令に基づいて実施される。
【0091】
まず、回転駆動されるハブユニット軸受１１Ａの回転をセンサ２１，２２により検出し、センサ２１，２２から出力される回転信号であるセンサ出力信号を取得する（Ｓ４１）。このセンサ出力信号は、パルス信号生成部２３によってそれぞれパルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂに変換される。
【0092】
図３０は、パルス信号ＰＬ＿Ａとパルス信号ＰＬ＿Ｂの波形を示す説明図である。制御部２４は、パルス信号ＰＬ＿Ｂのパルス周期Ｔｉと、パルス信号ＰＬ＿Ｂとパルス信号ＰＬ＿Ａとの位相差ＰＤｉ（ｉはパルスの順番を表す整数）を求める。位相差ＰＤｉは、図２３に示すパルス信号生成部２３Ａにより生成する位相差信号ＰＤを用いてもよく、各パルス信号ＰＬ＿Ａ，ＰＬ＿Ｂを個別にＡＤ変換して位相差に変換したものを用いてもよい。
【0093】
図３１は、横軸をパルス信号ＰＬ＿Ｂのパルスの順番を表す空間、縦軸を時間として、
周期Ｔｉと位相差ＰＤｉの変化を示す説明図である。本手順では、位相差ＰＤｉの空間波形を求め（Ｓ４２）、その波形に基づいて損傷の判定を行う。つまり、１つのセンサ２１からのセンサ出力信号に代えて、２つのセンサ２１，２２からのセンサ出力信号同士の位相差を用いてデータ処理を行う。以降の手順は、前述の「パルス周期」を「位相差」に変更しただけで、基本的な処理内容は第１実施形態と共通であるため、各手順の詳細な説明は省略する。
周期Ｔｉと位相差ＰＤｉの変化を示す説明図である。本手順では、位相差ＰＤｉの空間波形を求め（Ｓ４２）、その波形に基づいて損傷の判定を行う。つまり、１つのセンサ２１からのセンサ出力信号に代えて、２つのセンサ２１，２２からのセンサ出力信号同士の位相差を用いてデータ処理を行う。以降の手順は、前述の「パルス周期」を「位相差」に変更しただけで、基本的な処理内容は第１実施形態と共通であるため、各手順の詳細な説明は省略する。
【0094】
図３２は、パルス出力信号からハブ軸３１の回転変動を抽出して回転変動信号を生成するまでの波形の一例を示す説明図である。位相差波形ＷＦ１１は、図３１における位相差ＰＤｉを示しており（Ｓ４３）、回転周期波形ＷＦ１２は、前述した図２３に示すように、パルス信号ＰＬ＿Ｂ（ＰＬ＿Ａで求めてもよい）のパルス毎に、そのパルスを中心とする１回転の周期Ｔの推移を求めた波形である（Ｓ４４）。
【0095】
次に、位相差波形ＷＦ１１を回転周期波形ＷＦ１２で除算した位相差比波形ＷＦ１３（＝ＷＦ１１／ＷＦ１２）を求める（Ｓ４５）。この位相差比波形ＷＦ１３においては、回転速度誤差の影響が除去される。
【0096】
そして、位相差比波形ＷＦ１３を前述同様に平滑化して位相差比平滑化波形ＷＦ１４を求め（Ｓ４６）、位相差比波形ＷＦ１３と位相差比平滑化波形ＷＦ１４との差分を表す位相差比差分波形ＷＦ１５（＝ＷＦ１３－ＷＦ１４）を求める（Ｓ４７）。なお、条件によっては、位相差比波形ＷＦ１３から位相差比平滑化波形ＷＦ１４を減算せず、位相差比波形ＷＦ１３をそのまま位相差比差分波形ＷＦ１５としてもよい。
【0097】
次に、位相差比差分波形ＷＦ１５から磁気エンコーダの極毎の平均値である位相差比平均値分布ＷＦ１６を求める（Ｓ４８）。
図３３は、位相差比平均値分布ＷＦ１６の一例を示す説明図である。位相差比平均値波形ＷＦ１６における、縦軸の０レベルからの偏差は、磁気エンコーダの着磁誤差を表している。図３３において位相差比平均値分布の極毎の平均値を結ぶ線（不図示）が位相差比平均値波形となる。
図３３は、位相差比平均値分布ＷＦ１６の一例を示す説明図である。位相差比平均値波形ＷＦ１６における、縦軸の０レベルからの偏差は、磁気エンコーダの着磁誤差を表している。図３３において位相差比平均値分布の極毎の平均値を結ぶ線（不図示）が位相差比平均値波形となる。
【0098】
次に、上記した位相差比差分波形ＷＦ１５と位相差比平均値波形ＷＦ１６との差分を表す位相差比変動波形ＷＦ１７を求める（Ｓ１９）。位相差比変動波形ＷＦ１７は、位相差比差分波形ＷＦ１５の極毎の値から、位相差比平均値波形ＷＦ１６で示される極毎の値を、対応する極同士で減算して求める。以下、位相差比差分波形ＷＦ１５を「検出用波形」、位相差比平均値波形ＷＦ１６を「リファレンス波形」、位相差比変動波形ＷＦ１７を「回転変動波形」ともいう。
【0099】
図３４は、位相差比変動波形ＷＦ１７を概略的に示す説明図である。この位相差比変動波形ＷＦ１７では、磁気エンコーダ５５の着磁誤差が除去されている。つまり、位相差比変動波形ＷＦ１７は、回転速度変化、回転ムラ、着磁誤差が除去されているため、ここに現れる変動は、転動体位置の変化に伴う変位、及び軸受軌道面が損傷している場合の損傷に伴う変位に起因するものといえる。
【0100】
なお、位相差比変動波形ＷＦ１７は、幾何学的な演算により縦軸を周期比から変位変動に変換した波形にしてもよい（Ｓ５０）。その場合、変動のレベルを変位の大きさとして感覚的に把握しやすくなる。
【0101】
次に、位相差比変動波形ＷＦ１７を周波数分析する（Ｓ５１）。
図３５は、位相差比変動波形ＷＦ１７をＦＦＴ処理して得た周波数特性ＷＦ１８の例を示す説明図である。位相差比変動波形ＷＦ１７には、転動体位置の変化に伴う変位変動、軸受が損傷している場合は軸受の損傷に伴う変位変動が含まれる。そのため、周波数特性ＷＦ１８には、玉の公転速度から計算される空間周波数のピーク（１次～数次）と、軸受が損傷している場合は玉ピッチと玉の公転速度から計算される周期で発生するピーク、及び外輪損傷の場合は回転速度から計算される周期で発生するピークとが現れる。このような軸受損傷に起因するピークが閾値以上の場合に、軸受が破損したと判定する。なお、位相差比変動波形ＷＦ１７の縦軸を変位変動に変換した場合でも同一の周波数特性ＷＦ１８が得られる。
図３５は、位相差比変動波形ＷＦ１７をＦＦＴ処理して得た周波数特性ＷＦ１８の例を示す説明図である。位相差比変動波形ＷＦ１７には、転動体位置の変化に伴う変位変動、軸受が損傷している場合は軸受の損傷に伴う変位変動が含まれる。そのため、周波数特性ＷＦ１８には、玉の公転速度から計算される空間周波数のピーク（１次～数次）と、軸受が損傷している場合は玉ピッチと玉の公転速度から計算される周期で発生するピーク、及び外輪損傷の場合は回転速度から計算される周期で発生するピークとが現れる。このような軸受損傷に起因するピークが閾値以上の場合に、軸受が破損したと判定する。なお、位相差比変動波形ＷＦ１７の縦軸を変位変動に変換した場合でも同一の周波数特性ＷＦ１８が得られる。
【0102】
図３５に示す周波数特性ＷＦ１８では、軸受損傷に起因する主要なピークが、例えば欠陥１次のピークＰｋ１、欠陥２次のピークＰｋ２として現れている。そして、前述したように、設定した空間バンドＢＤ１，ＢＤ２内でのピーク強度の合計値に応じて軸受損傷を判定する。
【0103】
上記の手順の他に、以下に示す他の手順によって軸受損傷を判定してもよい。
図３６は、図２９に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順１を示すフローチャートである。図３６に示す他の手順１では、前述したＳ４５で求めた位相差比波形ＷＦ１３を、位相差比波形ＷＦ１３に対して磁気エンコーダの全極（４８極）分のデータを移動平均する４８項移動平均処理を行い、位相差比平滑化波形ＷＦ１４を求める。この位相差比平滑化波形ＷＦ１４は、概ねフラットな波形であり、全体として略一定のオフセット値となる。Ｓ４７では、位相差比波形ＷＦ１３と位相差比平滑化波形ＷＦ１４との差分を位相差比差分波形ＷＦ１５として求める。
図３６は、図２９に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順１を示すフローチャートである。図３６に示す他の手順１では、前述したＳ４５で求めた位相差比波形ＷＦ１３を、位相差比波形ＷＦ１３に対して磁気エンコーダの全極（４８極）分のデータを移動平均する４８項移動平均処理を行い、位相差比平滑化波形ＷＦ１４を求める。この位相差比平滑化波形ＷＦ１４は、概ねフラットな波形であり、全体として略一定のオフセット値となる。Ｓ４７では、位相差比波形ＷＦ１３と位相差比平滑化波形ＷＦ１４との差分を位相差比差分波形ＷＦ１５として求める。
【0104】
図３７は、図２９に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順２を示すフローチャートである。図３７に示す他の手順２では、前述したＳ４５で求めた位相差比波形ＷＦ１３を、位相差比波形ＷＦ１３に対して磁気エンコーダの極毎に平均して位相差比平均値分布ＷＦ１６を求める（Ｓ５２）。そして、位相差比波形ＷＦ１３から位相差比平均値分布ＷＦ１６の値を減じて位相差比変動波形ＷＦ１７を求める（Ｓ５３）。Ｓ５１では、この位相差比変動波形ＷＦ１７を周波数分析する。
【0105】
図３８は、図２９に示すフローチャートの手順を一部変更した損傷判定の他の手順３を示すフローチャートである。図３８に示す他の手順３では、前述したＳ４５で求めた位相差比波形ＷＦ１３を、位相差比波形ＷＦ１３の７極分のデータを移動平均する７項移動平均処理を行って位相差比平滑化波形ＷＦ１４を求める（Ｓ５４）。移動平均を磁気エンコーダの全極数（ｎ＝４８）のうち一部の極数に対応する項同士で移動平均することで、適切なノイズ低限効果が得られる。移動平均の項数は、例えば磁気エンコーダの全極数の１／５～／１０の極数に設定してもよい。
【0106】
＜制御のタイムシーケンス＞
次に、前述した各実施形態における制御のタイムシーケンスについて説明する。
図３９は、検出したパルス信号から差分波形を求めて回転変動波形を得るまでの制御ブロック図である。本処理では、制御部２４がセンサ（図１のセンサ２１、図２１のセンサ２１，２２）からの出力信号に基づいて前述した検出用波形Ｋを求め、求めた検出用波形Ｋを回転角度（極）ごとに積算して平均化した合成平均波形Ｃをリファレンス波形として記憶装置に記憶させる。そして、新たにセンサから出力される出力信号から検出用波形Ｋを求め、この新たな検出用波形Ｋから、記憶装置に記憶されたリファレンス波形の値を回転角度ごとに減算して差分波形を求める。得られた差分波形（回転変動波形）は、不要な変動分が除去された波形となり、周波数分析すると不要なピークが除去された周波数特性が得られる。
次に、前述した各実施形態における制御のタイムシーケンスについて説明する。
図３９は、検出したパルス信号から差分波形を求めて回転変動波形を得るまでの制御ブロック図である。本処理では、制御部２４がセンサ（図１のセンサ２１、図２１のセンサ２１，２２）からの出力信号に基づいて前述した検出用波形Ｋを求め、求めた検出用波形Ｋを回転角度（極）ごとに積算して平均化した合成平均波形Ｃをリファレンス波形として記憶装置に記憶させる。そして、新たにセンサから出力される出力信号から検出用波形Ｋを求め、この新たな検出用波形Ｋから、記憶装置に記憶されたリファレンス波形の値を回転角度ごとに減算して差分波形を求める。得られた差分波形（回転変動波形）は、不要な変動分が除去された波形となり、周波数分析すると不要なピークが除去された周波数特性が得られる。
【0107】
この制御では、センサからの出力信号に基づく検出用波形Ｋから求めたリファレンス波形を用いて、その検出用波形Ｋ自体を減算処理する。つまり、不具合に起因する変動分を含む検出用波形Ｋからリファレンス波形を生成し、得られたリファレンス波形を用いて元の検出用波形Ｋを処理し、検出用波形Ｋから不要な変動分をリアルタイムで除去している。例えば、測定データを、リファレンス波形を用いて処理をする際に、過去の測定データや演算等に基づいたリファレンス波形を予め用意しておき、この用意されたリファレンス波形を用いて処理する場合、リファレンス波形は、実際に測定データを取得したタイミングに必ずしも適合しているとは限らない。そのため、処理結果に狂いが生じるおそれがある。
一方、本制御では、検出用波形Ｋの減算処理に用いるリファレンス波形は、検出用波形Ｋを求めたパルス信号、又はそのパルス信号に連続するパルス信号から生成している。即ち、リファレンス波形の生成に用いたパルス信号、又はそのパルス信号が出力されているときの転がり軸受の回転がそのまま継続され、上記パルス信号に続いて連続して出力されたパルス信号を用いてリファレンス波形を求めている。そのため、評価対象の測定データとリファレンス波形とは、時系列的に同時又は略同時とみなせるタイミングの情報であるため、回転条件の変化が殆どなく、上記のような不適合が生じることはない。
一方、本制御では、検出用波形Ｋの減算処理に用いるリファレンス波形は、検出用波形Ｋを求めたパルス信号、又はそのパルス信号に連続するパルス信号から生成している。即ち、リファレンス波形の生成に用いたパルス信号、又はそのパルス信号が出力されているときの転がり軸受の回転がそのまま継続され、上記パルス信号に続いて連続して出力されたパルス信号を用いてリファレンス波形を求めている。そのため、評価対象の測定データとリファレンス波形とは、時系列的に同時又は略同時とみなせるタイミングの情報であるため、回転条件の変化が殆どなく、上記のような不適合が生じることはない。
【0108】
以下、転がり軸受の損傷判定を実施する制御の具体例を説明する。
図４０は、検出用波形Ｋから転がり軸受の損傷判定を実施するまでのタイムチャート１を示す説明図である。図４０のタイムチャートは、横軸が経過時間であり、縦軸に沿って経過時間ごとの処理内容を示している。この制御では、損傷を検知する損傷検知対象区間ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４，・・・が断続的に順次設定される。まず、経過時間ｔ０～ｔ１の間でセンサからの出力信号を取得する。次の経過期間ｔ１～ｔ２の間で、検出用波形Ｋを生成し、この検出用波形Ｋからリファレンス波形を生成し、検出用波形Ｋからリファレンス波形を減算して差分波形（回転変動波形）を求め、この回転変動波形をＦＦＴ等により周波数分析して損傷判定を行う。以上のｔ０～ｔ２までの期間（破線ＴＭで囲む期間）で、経過時間ｔ０～ｔ１における損傷検知対象区間ＳＣ１の損傷判定を完了する。以下、これと同様の処理をＳＣ２，ＳＣ３、ＳＣ４，・・・に対して順次に繰り返し実行する。
図４０は、検出用波形Ｋから転がり軸受の損傷判定を実施するまでのタイムチャート１を示す説明図である。図４０のタイムチャートは、横軸が経過時間であり、縦軸に沿って経過時間ごとの処理内容を示している。この制御では、損傷を検知する損傷検知対象区間ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４，・・・が断続的に順次設定される。まず、経過時間ｔ０～ｔ１の間でセンサからの出力信号を取得する。次の経過期間ｔ１～ｔ２の間で、検出用波形Ｋを生成し、この検出用波形Ｋからリファレンス波形を生成し、検出用波形Ｋからリファレンス波形を減算して差分波形（回転変動波形）を求め、この回転変動波形をＦＦＴ等により周波数分析して損傷判定を行う。以上のｔ０～ｔ２までの期間（破線ＴＭで囲む期間）で、経過時間ｔ０～ｔ１における損傷検知対象区間ＳＣ１の損傷判定を完了する。以下、これと同様の処理をＳＣ２，ＳＣ３、ＳＣ４，・・・に対して順次に繰り返し実行する。
【0109】
図４１は、検出用波形Ｋから転がり軸受の損傷判定を実施するまでのタイムチャート２を示す説明図である。図４１のタイムチャート２は、制御部２４の演算処理能力が比較的低い場合でも実行できる制御例である。この制御では、まず、経過時間ｔ０～ｔ１の間でセンサからの出力信号を取得する。次の経過期間ｔ１～ｔ２の間で、検出用波形Ｋを生成し、この検出用波形Ｋからリファレンス波形を生成する。次に、経過期間ｔ２～ｔ３の間でセンサからの出力信号を取得して検出用波形Ｋを生成しつつ、先の経過期間ｔ１～ｔ２の間で求めたリファレンス波形を検出用波形Ｋから減算して差分波形（回転変動波形）を求める。そして、経過時間ｔ３～ｔ４の間で回転変動波形をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等により周波数分析して損傷判定を行う。こうしてｔ０～ｔ４までの期間で、経過時間ｔ２～ｔ３における損傷検知対象区間ＳＣ１の異常判定が完了する。この場合、ＳＣ１の損傷判定は、経過時間ｔ０～ｔ１の間の情報に基づくリファレンス波形を使用することになるが、ＳＣ１の期間に近いため大きな変化は生じず、不適合の発生はない。
【0110】
さらに、経過時間ｔ４～ｔ５の間でセンサからの出力信号を取得して検出用波形Ｋを生成しつつ、先の経過期間ｔ１～ｔ２の間で求めたリファレンス波形を検出用波形Ｋから減算して差分波形（回転変動波形）を求める。そして、経過時間ｔ５～ｔ６の間で回転変動波形をＦＦＴ等により周波数分析して損傷判定を行う。こうしてｔ４～ｔ６までの期間で、経過時間ｔ４～ｔ５における損傷検知対象区間ＳＣ２の異常判定を完了する。同様にして、ｔ６～ｔ８までの期間で、経過時間ｔ６～ｔ７における損傷検知対象区間ＳＣ３の損傷判定を完了する。以下、これと同様の処理を順次に繰り返し実行する。以上のｔ０～ｔ８までの期間（破線ＴＭで囲む期間）で、経過期間ｔ１～ｔ２の間で求めたリファレンス波形を共通で使用した損傷検知対象区間ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３の損傷判定を完了する。
【0111】
この制御では、ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３の期間の損傷判定を、経過期間ｔ１～ｔ２の間で求めたリファレンス波形を共通で使用した結果に基づき実施する。これにより、制御部の演算負担を軽減しつつ損傷判定を行える。
【0112】
図４２は、検出用波形Ｋから転がり軸受の損傷判定を実施するまでのタイムチャート３を示す説明図である。図４２のタイムチャート３は、制御部２４の演算処理能力が更に低い場合でも実行できる制御例である。この制御では、まず、経過時間ｔ０～ｔ１の間でセンサからの出力信号を取得する。次に経過期間ｔ１～ｔ２の間で、検出用波形Ｋを生成し、この検出用波形Ｋからリファレンス波形を生成する。そして、経過時間ｔ２～ｔ３の間でセンサからの出力信号を取得して、その出力信号の検出用波形Ｋを経過期間ｔ３～ｔ４の間で生成するとともに、ｔ１～ｔ２の間で生成したリファレンス波形を検出用波形Ｋから減算して差分波形（回転変動波形）を求める。また、この期間でｔ１～ｔ２の間の差分波形を周波数分析しておく。
【0113】
次に、経過期間ｔ４～ｔ５の間でセンサからの出力信号を取得して、その出力信号の検出用波形Ｋをｔ５～ｔ６の間で生成するとともに、ｔ１～ｔ２の間で生成したリファレンス波形を検出用波形Ｋから減算して差分波形（回転変動波形）を求める。また、この期間でｔ４～ｔ５の間の差分波形を周波数分析しておく。
【0114】
同様に経過期間ｔ６～ｔ７の間でセンサからの出力信号を取得して、その出力信号の検出用波形Ｋをｔ６～ｔ７の間で生成するとともに、ｔ１～ｔ２の間で生成したリファレンス波形を減算して差分波形（回転変動波形）を求める。また、この期間でｔ６～ｔ７の間の差分波形を周波数分析しておく。経過期間ｔ８～ｔ９では、ｔ３～ｔ４（ＳＣ１に対応）、ｔ５～ｔ６（ＳＣ２に対応）、ｔ７～ｔ８（ＳＣ３に対応）で求めた周波数分析の結果を平均化して、ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３の期間の損傷判定を行う。
【0115】
この制御では、ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３の期間の損傷判定を、経過期間ｔ１～ｔ２の間で求めたリファレンス波形を共通で使用した結果に基づき実施する。また、周波数分析を期間ごとに分割して実施することで、制御部の演算負担を更に軽減しつつ損傷判定を行える。
【0116】
上記した各制御例では、演算負担の大きいリファレンス波形の減算処理や周波数分析の区間を、損傷検知対象区間から外して設定することで、制御部２４の演算能力が比較的低い場合でも効率のよい演算が行える。また、検出用波形Ｋの測定時と同じ条件での情報に基づき生成したリファレンス波形、又は測定時に近い条件で生成したリファレンス波形を用いて差分波形（回転変動波形）を求めるため、リファレンス波形の精度が高く、より正確な損傷判定が可能となる。
【0117】
以上説明した軸受損傷検出方法は、単列軸受にも適用可能である。また、車両の支承機構として使用されるハブユニット軸受では、エンコーダ、車輪速センサ及びその信号の処理回路等の構成を備えている。その場合、これらのハードウエアの性能を向上させることで新たにシステムを追加することなく、制御内容の変更、即ち、ソフトウエアの変更、追加と、ハードウエアの性能向上（処理速度の向上等）により上記した軸受損傷検査方法の処理を簡単に実現できる。また、ハブユニット軸受のような複列軸受において、センサとエンコーダをそれぞれの列に個別に設けることなく、片列にのみ設けただけでも、両列いずれかの損傷の検出が可能である。
【0118】
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
例えば、センサの種類によっては、出力信号に波形の乱れ、付加的な情報の重畳等が存在する場合がある。その場合でも、適宜な信号処理、処理回路等を追加して、前述した所望のパルス波形を生成すればよい。つまり、センサから取得される信号の波形に応じて必要な処理を適宜追加し、前述した損傷検出の各工程を実施すればよい。
例えば、センサの種類によっては、出力信号に波形の乱れ、付加的な情報の重畳等が存在する場合がある。その場合でも、適宜な信号処理、処理回路等を追加して、前述した所望のパルス波形を生成すればよい。つまり、センサから取得される信号の波形に応じて必要な処理を適宜追加し、前述した損傷検出の各工程を実施すればよい。
【0119】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 転がり軸受の回転を検出して回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号から前記転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する回転変動抽出部と、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める周波数分析部と、
前記周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求めるピーク強度算出部と、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する損傷検出部と、
を備える軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、転がり軸受が軸受損傷を有する場合に、その軸受損傷による回転変動を選択的に抽出した回転変動信号を求めることで、その回転変動信号を周波数分析した結果から、軸受損傷に対応するピーク強度を容易に得ることができる。
（１） 転がり軸受の回転を検出して回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号から前記転がり軸受の回転変動を抽出して回転変動信号を生成する回転変動抽出部と、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して周波数特性を求める周波数分析部と、
前記周波数特性から軸受損傷に対応するピーク強度を求めるピーク強度算出部と、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する損傷検出部と、
を備える軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、転がり軸受が軸受損傷を有する場合に、その軸受損傷による回転変動を選択的に抽出した回転変動信号を求めることで、その回転変動信号を周波数分析した結果から、軸受損傷に対応するピーク強度を容易に得ることができる。
【0120】
（２） 前記回転信号から前記転がり軸受の回転に同期したパルス信号にするパルス信号生成部を備え、
前記回転変動抽出部は、
前記パルス信号のそれぞれのパルスについて、個々のパルスのパルス周期Ｔｐの推移を表すパルス周期波形と、
前記パルス信号のいずれかの前記パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
を求め、
前記パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（１）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形を用いることで、回転変動信号から回転速度誤差の影響を除去できる。
前記回転変動抽出部は、
前記パルス信号のそれぞれのパルスについて、個々のパルスのパルス周期Ｔｐの推移を表すパルス周期波形と、
前記パルス信号のいずれかの前記パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
を求め、
前記パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（１）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形を用いることで、回転変動信号から回転速度誤差の影響を除去できる。
【0121】
（３） 前記回転変動抽出部は、
前記周期比波形と、前記周期比波形を平滑化した周期比平滑化波形との差分を表す周期比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（２）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、周期比差分波形を用いることで、回転変動信号から回転ムラ誤差の影響を除去できる。
前記周期比波形と、前記周期比波形を平滑化した周期比平滑化波形との差分を表す周期比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（２）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、周期比差分波形を用いることで、回転変動信号から回転ムラ誤差の影響を除去できる。
【0122】
（４） 前記回転変動抽出部は、
前記周期比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した周期比平均値波形を求め、
前記周期比差分波形と、前記周期比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた周期比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、（３）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、周期比変動波形を用いることで、回転変動信号から回転センサの回転位置の検出誤差の影響を除去できる。
前記周期比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した周期比平均値波形を求め、
前記周期比差分波形と、前記周期比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた周期比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、（３）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、周期比変動波形を用いることで、回転変動信号から回転センサの回転位置の検出誤差の影響を除去できる。
【0123】
（５）前記周期比平均値波形は、前記周期比差分波形を求めた前記回転信号、又は当該回転信号に続いて連続して出力された回転信号を用いて求めた波形である、（４）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、周期比平均値波形が、周期比差分波形を求めた回転信号又はこれに続く回転信号により求めることで、時系列的に同時又は略同じタイミングで取得された周期比差分波形と周期比平均値波形との差分が求められる。よって、経時的な条件変化の影響を受けることなく、正確な損傷検出が可能となる。
この軸受損傷検出システムによれば、周期比平均値波形が、周期比差分波形を求めた回転信号又はこれに続く回転信号により求めることで、時系列的に同時又は略同じタイミングで取得された周期比差分波形と周期比平均値波形との差分が求められる。よって、経時的な条件変化の影響を受けることなく、正確な損傷検出が可能となる。
【0124】
（６） 前記回転センサは、前記転がり軸受の鉛直方向の中間位置で、水平方向の一方の端部で回転を検出する第１回転センサと、水平方向の他方の端部で回転を検出する第２回転センサとを有する、（１）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、２つの回転センサからのセンサ出力信号の差分信号は、各センサ出力信号の位相の遅れ又は進みがキャンセルされため、ノイズの少ない回転信号波形が得られる。
この軸受損傷検出システムによれば、２つの回転センサからのセンサ出力信号の差分信号は、各センサ出力信号の位相の遅れ又は進みがキャンセルされため、ノイズの少ない回転信号波形が得られる。
【0125】
（７） 前記回転信号は、前記第１回転センサから出力される第１パルス信号と、前記第２回転センサから出力される第２パルス信号であり、
前記第１パルス信号又は前記第２パルス信号のパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのパルスの位相差ＰＤの推移を表す位相差波形と、
を求め、
前記位相差ＰＤと前記回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（６）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差ＰＤと回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形を用いることで、回転変動信号から回転速度誤差の影響を除去できる。
前記第１パルス信号又は前記第２パルス信号のパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのパルスの位相差ＰＤの推移を表す位相差波形と、
を求め、
前記位相差ＰＤと前記回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（６）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差ＰＤと回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形を用いることで、回転変動信号から回転速度誤差の影響を除去できる。
【0126】
（８） 前記回転変動抽出部は、
前記位相差比波形と、前記位相差比波形を平滑化した位相差比平滑化波形との差分を表す位相差比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（７）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差比差分波形を用いることで、回転変動信号から回転ムラ誤差の影響を除去できる。
前記位相差比波形と、前記位相差比波形を平滑化した位相差比平滑化波形との差分を表す位相差比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（７）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差比差分波形を用いることで、回転変動信号から回転ムラ誤差の影響を除去できる。
【0127】
（９） 前記回転変動抽出部は、
前記位相差比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した位相差比平均値波形を求め、
前記位相差比差分波形と、前記位相差比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた位相差比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、（８）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差比変動波形を用いることで、回転変動信号から回転センサの回転位置の検出誤差の影響を除去できる。
前記位相差比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した位相差比平均値波形を求め、
前記位相差比差分波形と、前記位相差比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた位相差比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、（８）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差比変動波形を用いることで、回転変動信号から回転センサの回転位置の検出誤差の影響を除去できる。
【0128】
（１０） 前記位相差比平均値波形は、前記位相差比差分波形を求めた前記回転信号、又は当該回転信号に続いて連続して出力された回転信号を用いて求めた波形である、（９）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差比平均値波形が、位相差比差分波形を求めた回転信号又はこれに続く回転信号により求めることで、時系列的に同時又は略同じタイミングで取得された位相差比差分波形と位相差比平均値波形との差分が求められる。よって、経時的な条件変化の影響を受けることなく、正確な損傷検出が可能となる。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差比平均値波形が、位相差比差分波形を求めた回転信号又はこれに続く回転信号により求めることで、時系列的に同時又は略同じタイミングで取得された位相差比差分波形と位相差比平均値波形との差分が求められる。よって、経時的な条件変化の影響を受けることなく、正確な損傷検出が可能となる。
【0129】
（１１） 前記転がり軸受は単列軸受又は複列軸受である、（１）から（１０）のいずれか１つに記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、単列軸受又は複列軸受のいずれであっても発生した損傷を検出できる。
この軸受損傷検出システムによれば、単列軸受又は複列軸受のいずれであっても発生した損傷を検出できる。
【0130】
（１２） 前記転がり軸受は、内輪部材と、外輪部材と、前記内輪部材及び前記外輪部材との間に配置される複数の転動体と、前記内輪部材及び前記外輪部材の少なくとも一方に設けられたフランジと、前記内輪部材の回転速度を検出する車輪速センサと、を備えるハブユニット軸受であって、
前記車輪速センサは、前記回転センサとして機能する、（１１）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、ハブユニット軸受に備えある車輪速センサをそのまま回転センサとして流用できる。
前記車輪速センサは、前記回転センサとして機能する、（１１）に記載の軸受損傷検出システム。
この軸受損傷検出システムによれば、ハブユニット軸受に備えある車輪速センサをそのまま回転センサとして流用できる。
【0131】
（１３） 転がり軸受の回転を検出して回転信号を生成し、
前記回転信号から前記回転の回転変動を抽出して回転変動信号を生成し、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して振動ピークを求め、
前記振動ピークから軸受損傷に対応するピーク強度を求め、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する、
を備える軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、転がり軸受が軸受損傷を有する場合に、その軸受損傷による回転変動を選択的に抽出した回転変動信号を求めることで、その回転変動信号を周波数分析した結果から、軸受損傷に対応するピーク強度を容易に得ることができる。
前記回転信号から前記回転の回転変動を抽出して回転変動信号を生成し、
前記回転変動信号の波形を周波数分析して振動ピークを求め、
前記振動ピークから軸受損傷に対応するピーク強度を求め、
前記ピーク強度に基づき前記転がり軸受の軸受損傷を検出する、
を備える軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、転がり軸受が軸受損傷を有する場合に、その軸受損傷による回転変動を選択的に抽出した回転変動信号を求めることで、その回転変動信号を周波数分析した結果から、軸受損傷に対応するピーク強度を容易に得ることができる。
【0132】
（１４） 前記回転信号は、前記転がり軸受の回転に同期したパルス信号であり、
前記パルス信号のそれぞれのパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期の推移を表す回転周期波形を求め、
前記パルス信号における個々のパルスのパルス周期の推移を表すパルス周期波形を求め、
前記パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（１３）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形を用いることで、回転変動信号から回転速度誤差の影響を除去できる。
前記パルス信号のそれぞれのパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期の推移を表す回転周期波形を求め、
前記パルス信号における個々のパルスのパルス周期の推移を表すパルス周期波形を求め、
前記パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（１３）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、パルス周期Ｔｐと前記回転周期Ｔとの比Ｔｐ／Ｔを表す周期比波形を用いることで、回転変動信号から回転速度誤差の影響を除去できる。
【0133】
（１５） 前記周期比波形と、前記周期比波形を平滑化した周期比平滑化波形との差分を表す周期比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（１４）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、周期比差分波形を用いることで、回転変動信号から回転ムラ誤差の影響を除去できる。
この軸受損傷検出方法によれば、周期比差分波形を用いることで、回転変動信号から回転ムラ誤差の影響を除去できる。
【0134】
（１６） 前記周期比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した周期比平均値波形を求め、
前記周期比差分波形と、前記周期比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた周期比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、（１５）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、周期比変動波形を用いることで、回転変動信号から回転センサの回転位置の検出誤差の影響を除去できる。
前記周期比差分波形と、前記周期比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた周期比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、（１５）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、周期比変動波形を用いることで、回転変動信号から回転センサの回転位置の検出誤差の影響を除去できる。
【0135】
（１７） 前記周期比平均値波形を、前記周期比差分波形を求めた前記回転信号、又は当該回転信号に続いて連続して出力された回転信号を用いて求める、（１６）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、周期比平均値波形が、周期比差分波形を求めた回転信号又はこれに続く回転信号により求めることで、時系列的に同時又は略同じタイミングで取得された周期比差分波形と周期比平均値波形との差分が求められる。よって、経時的な条件変化の影響を受けることなく、正確な損傷検出が可能となる。
この軸受損傷検出方法によれば、周期比平均値波形が、周期比差分波形を求めた回転信号又はこれに続く回転信号により求めることで、時系列的に同時又は略同じタイミングで取得された周期比差分波形と周期比平均値波形との差分が求められる。よって、経時的な条件変化の影響を受けることなく、正確な損傷検出が可能となる。
【0136】
（１８） 前記転がり軸受の鉛直方向の中間位置における、水平方向の一方の端部で検出された前記回転信号に基づく第１パルス信号のパルス、又は水平方向の他方の端部で検出された前記回転信号に基づく第２パルス信号のパルスについて、当該パルスを中心とする前記転がり軸受の１回転分の回転周期Ｔの推移を表す回転周期波形と、
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのパルスの位相差ＰＤの推移を表す位相差波形と、
を求め、
前記位相差ＰＤと前記回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（１３）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差ＰＤと回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形を用いることで、回転変動信号から回転速度誤差の影響を除去できる。
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とのパルスの位相差ＰＤの推移を表す位相差波形と、
を求め、
前記位相差ＰＤと前記回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（１３）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出システムによれば、位相差ＰＤと回転周期Ｔとの比ＰＤ／Ｔを表す位相差比波形を用いることで、回転変動信号から回転速度誤差の影響を除去できる。
【0137】
（１９） 前記位相差比波形と、前記位相差比波形を平滑化した位相差比平滑化波形との差分を表す位相差比差分波形に基づき前記回転変動信号の波形を求める、（１８）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、位相差比差分波形を用いることで、回転変動信号から回転ムラ誤差の影響を除去できる。
この軸受損傷検出方法によれば、位相差比差分波形を用いることで、回転変動信号から回転ムラ誤差の影響を除去できる。
【0138】
（２０） 前記位相差比差分波形における前記転がり軸受の同じ回転位置に対応する前記差分同士を前記回転位置毎に平均化した位相差比平均値波形を求め、
前記位相差比差分波形と、前記位相差比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた位相差比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、（１９）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、位相差比変動波形を用いることで、回転変動信号から回転センサの回転位置の検出誤差の影響を除去できる。
前記位相差比差分波形と、前記位相差比平均値波形との差分を前記回転位置毎に求めた位相差比変動波形に基づき、前記回転変動信号の波形を求める、（１９）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、位相差比変動波形を用いることで、回転変動信号から回転センサの回転位置の検出誤差の影響を除去できる。
【0139】
（２１） 前記位相差比平均値波形を、前記位相差比差分波形を求めた前記回転信号、又は当該回転信号に続いて連続して出力された回転信号を用いて求める、（２０）に記載の軸受損傷検出方法。
この軸受損傷検出方法によれば、位相差比平均値波形が、位相差比差分波形を求めた回転信号又はこれに続く回転信号により求めることで、時系列的に同時又は略同じタイミングで取得された位相差比差分波形と位相差比平均値波形との差分が求められる。よって、経時的な条件変化の影響を受けることなく、正確な損傷検出が可能となる。
この軸受損傷検出方法によれば、位相差比平均値波形が、位相差比差分波形を求めた回転信号又はこれに続く回転信号により求めることで、時系列的に同時又は略同じタイミングで取得された位相差比差分波形と位相差比平均値波形との差分が求められる。よって、経時的な条件変化の影響を受けることなく、正確な損傷検出が可能となる。
【符号の説明】
【0140】
１１，１１Ａ ハブユニット軸受
１３ 外輪
１５ ハブ
１７，１７Ａ 転動体
１９ 回転検出装置
２１，２２ センサ
２１ａ，２２ａ 検出面
２３，２３Ａ パルス信号生成部
２４ 制御部
２４Ａ 回転変動抽出部
２４Ｂ 周波数分析部
２４Ｃ ピーク強度算出部
２４Ｄ 損傷検出部
２５ 静止側フランジ
２７，２９ 外輪軌道
３１ ハブ軸
３３ 内輪
３５ 取付フランジ
３５ａ 挿通孔
３７ ハブボルト
３９，４５ 内輪軌道
４１ 小径段部
４３ かしめ部
４７ 保持器
４９Ａ 外側列の軸受部
４９Ｂ 内側列の軸受部
５１ シールリング
５３ 内部空間
５５ 磁気エンコーダ
５５ａ 支持環
５５ｂ エンコーダ本体
５９ 側面カバー
１００，２００ 軸受損傷検出システム
１３ 外輪
１５ ハブ
１７，１７Ａ 転動体
１９ 回転検出装置
２１，２２ センサ
２１ａ，２２ａ 検出面
２３，２３Ａ パルス信号生成部
２４ 制御部
２４Ａ 回転変動抽出部
２４Ｂ 周波数分析部
２４Ｃ ピーク強度算出部
２４Ｄ 損傷検出部
２５ 静止側フランジ
２７，２９ 外輪軌道
３１ ハブ軸
３３ 内輪
３５ 取付フランジ
３５ａ 挿通孔
３７ ハブボルト
３９，４５ 内輪軌道
４１ 小径段部
４３ かしめ部
４７ 保持器
４９Ａ 外側列の軸受部
４９Ｂ 内側列の軸受部
５１ シールリング
５３ 内部空間
５５ 磁気エンコーダ
５５ａ 支持環
５５ｂ エンコーダ本体
５９ 側面カバー
１００，２００ 軸受損傷検出システム
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】