CN101144506A - 带传感器的滚动轴承和转动状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转动状态检测装置，包括：编码器，其安装在相对于静止件转动的转动件上并由多个排列成一行的磁化区域形成；以及传感器，其安装在静止件上并对置于编码器，适于检测编码器上多个磁化区域的磁力，多个磁化区域具有不同的磁通密度。本发明还公开了一种带传感器的轴承，包括：内圈；外圈；编码器，其安装在外圈和内圈二者之一上并由多个排列成一行的磁化区域形成；以及传感器，其安装在外圈和内圈二者中另一个上并对置于编码器，适于检测编码器上多个磁化区域的磁力，多个磁化区域具有彼此不同的磁通密度。

Description

带传感器的滚动轴承和转动状态检测装置

本申请是一项分案申请，相应母案的申请日为2002年11月18日，申请号为02827128.9，发明名称为带传感器的滚动轴承和转动状态检测装置，申请人为日本精工株式会社。

技术领域

本发明涉及一种带传感器的滚动轴承，包括一检测转动次数等的传感器，并涉及一种转动状态检测装置。

背景技术

此前，作为带传感器的滚动轴承，已有披露在JP-A-63-111416、JP-A-7-325098、JP-A-7-311212、JP-A-10-311740，等等之中的那些。

披露在JP-A-63-111416之中的带传感器的滚动轴承包括具有设置在内圈和外圈的对置两表面中任何一面上、具有预定图形磁化强度的磁性材料层，以及装在另一面上的磁性传感器。磁性材料层具有沿周向设置的多个图形的磁化部分。

披露在JP-A-7-325098之中的带传感器的滚动轴承如前述文件之中那样包括设置在转动圈上的磁化部分和设置在静止圈上的磁性传感器，并具有内圈与外圈之间的加大间隙以提供一个加大的空间，在其中装放磁化部分和传感器。

所有这些结构都包括一传感器，其装在外圈上，外圈是带有一卡持体的静止圈；以及一检测件，诸如一多极磁铁，其安装在内圈上，内圈是转动圈。

其次，图45图示披露在JP-A-7-311212之中的一种带传感器的滚动轴承1090。滚动轴承1090包括滚珠1093，其可滚动地卡持在外圈1091与内圈1092之间。在轴向一侧上设置密封件1094。在对置于密封件的端部表面上，传感器1096设置在具有卡持件1095的外圈1091上，而检测件1099设置在具有卡持件1098的内圈1092上。

装在外圈1091上的卡持件1095具有安装部分1095a，其配装在外圈1091内表面上；凸缘部分1095b，其连接于安装部分1095a，并沿径向向外伸展；以及传感器卡持部分1095c，连接于凸缘部分1095b而沿轴向伸展。凸缘部分1095b盖住外圈1091端部表面的全部面积。在传感器卡持部分1095c的内表面上卡持着传感器1096。

装在内圈1092上的卡持件1098制成得具有L形截面，包括圆筒形部分，配装在内圈1092外表面上，以及检测件卡持部分，从圆筒形部分沿径向向外伸展；且卡持件1098以这样的配置卡持检测件1099，即检测件1099沿轴向对置于传感器1096而其间具有些微间隙。

一般，带传感器的轴承用作检测转动物体诸如轴承的转动速度、方向或角度的一种转动状态检测装置。转动状态检测装置包括一转动传感器，设置在转动物体外侧，以及检测件，其周期性地设置在转动物体的表面上。转动传感器可根据检测材料的检测周期和检测材料的配置周期来计算转动物体的转动速度、方向和角度。

JP-A-9-42994披露了一种旋转枢轴轴承，它包括一回转角度检测器。这种回转角度检测器包括一标尺和一传感器，各自装在作为轴承座圈的内圈和外圈上。标尺具有各N极和各S极，它们交替地沿着转轴的周边配置。传感器感受各N极和各S极的磁力以检测各脉冲信号并数出脉冲信号的次数。信号转换器按照脉冲信号的次数转换脉冲信号为角度数据并显示角度数据。

JP-A-7-218239披露了一种带转动角度检测器的轴承，包括一格栅图形，设置在轴承的转动圈上；多个LED，设置得对置于格栅图板；以及多个检测光线的PD，光线由一光源发出并由前面提及的图形予以修正。由多个LED发出的光线各自在光格栅图形上形成一光束斑点。光束斑点由于格栅图形的黑暗和光亮部分而呈现出反射光强度的周期性变化。多个PD各自探测反射光强度的变化并按照探测结果计算转动角度。

JP-A-7-218248披露了一种接触式转动角度检测装置。这种转动角度检测装置包括一绝缘材料层，其设置在外圈的端部表面上；一导体图形，设置在绝缘材料层上；以及一触头，设置在对置于导体图形的内圈上。触头随着转动物体的转动交替地与导体图形和绝缘材料形成接触。导体图形在与触头接触时是短路和导通的。转动角度检测装置通过出现/不出现导体图形对触头的导通而检测转动物体的转动角度。

其次，JP-A-2000-346673披露了一种转动速度检测装置，它包括磁铁，设置在转动物体周边上；以及单一磁性传感器，它设置在转动物体近处，并检测由磁铁形成的磁通量。转动物体具有顺序设置在其中的多个N极、S极和非极性装置，而磁性传感器检测N极、S极和非极性物体的磁力，并可检测转动物体的转动速度。此外，磁性传感器根据各磁极(“N极-S极-非极性装置”或“非极性装置-S极-N极”)的检测次序来测定转动物体的转动方向。这种转动速度检测装置可以利用单一磁性传感器测定转动物体的转动速度和方向并因而不需要在其中设置另一传感器，而且在减小轴承尺寸方面是有利的。

不过，如图45之中所示，在传感器1096置于器件的情况下轴向受压以便如箭头P所示那样向其施加负载而将其压入到外壳中时，传感器1096与检测件1099之间的间隙可能出现偏离，使得不可能精确地检测转动的圈数等。其次，可以施加载荷P以设定用于滚动轴承1090的导向压力，偶尔导致传感器1096与检测件1099的间隙有所偏离。卡持件1095与传感器1096之间的间隙通常由树脂模塑以固定传感器1096并固而可能轻易由载荷P损坏或变形。

此外，由于轴承的内圈与外圈之间的间隙通常较小，所以必须使传感器或对置的检测件做得较薄。不过，由于传感器设置得与传感器安装板件形成一体，所以难以把传感器厚度减小到预定的限度或更小一些。以上援引的JP-A-63-111416提议，可以设置整合于内圈或外圈的磁性材料层以减小检测件的厚度，但是形成这样一层需要专门的工艺，会导致增大生产成本。

以上援引的JP-A-7-325098提议，可以加大内圈与外圈之间的间隙以简化磁性传感器或检测件的结构，但必须沿轴向平行配置多个传感器，从而增大了整个轴承的宽度。

其次，当带有传感器的滚动轴承设置在某一可生成磁通量的设备，诸如电机和高频电源近处时，从这种设备漏出的磁通量会影响构成传感器的电路，偶而导致传感器的错误运作。再者，在使其交变电源经由其外壳接地的设备与固定到其上的带传感器滚动轴承一起使用的情况下，如果外壳不是充分接地的，则交变电源的电压同样施加于传感器。这伴随着微弱电流流过传感器，偶尔导致传感器的输出信号与起因于电源频率等的噪音相混杂。

其次，在JP-A-2000-346673的情况下，因在开始转动之前储存角度的存储器失效或更换之故，开始转动期间的角度数据可能被遗失。在此情况下，不利的是，相对参照位置被丢失，使之不可能计算绝对角度，除非重新设定参照角度。

发明内容

本发明的一项目的是提供一种带传感器的滚动轴承，可以保持其很高的检测精度，即使载荷作用于其上以致压靠轴承座圈的端部表面。

本发明的另一目的是提供一种带传感器的滚动轴承，具有多个合并于其中的传感器，并可具有减小了的宽度。

本发明的又一目的是提供一种带传感器的滚动轴承，可以阻挡诸如磁通量泄漏这样的外部干扰以保持很高的检测精度。

本发明的又一目的是提供一种带有传感器作为转动状态检测装置的轴承，此装置具有简单结构，能够在使用单一传感器的同时检测一转动物体的转动速度、转动方向和绝对角度。

为了实现上述各项目的，根据本发明，提高了一种转动状态检测装置，包括：编码器，其安装在相对于静止件转动的转动件上并由多个排列成一行的磁化区域形成；以及传感器，其安装在静止件上并对置于编码器，适于检测编码器上多个磁化区域的磁力，其特征在于，多个磁化区域具有不同的磁通密度。

优选地，编码器上的多个磁化区域由多个交替配置的N和S极形成。

优选地，编码器上的多个磁化区域由N或S极形成。

优选地，编码器在沿着转动件轴线的方向上对置于传感器。

优选地，编码器在沿着转动件径向的方向上对置于传感器。

优选地，多个磁化区域以如下配置予以设置，即磁通密度逐渐增大或减小。

优选地，所述转动状态检测装置还设置一温度测量部分，用于测量传感器或编码器或周边各构件的温度。

优选地，设置一密封件，用于密封编码器和传感器。

其次，本发明提供了一种带传感器的轴承，包括：内圈；外圈；编码器，其安装在外圈和内圈二者之一上并由多个排列成一行的磁化区域形成；以及传感器，其安装在外圈和内圈二者中另一个上并对置于编码器，适于检测编码器上多个磁化区域的磁力，多个磁化区域具有彼此不同的磁通密度。

优选地，编码器上的多个磁化区域由多个交替排列的N和S极形成。

优选地，编码器上的多个磁化区域由N或S极形成。

优选地，编码器沿轴向设置得对置于传感器。

优选地，编码器沿径向设置得对置于传感器。

优选地，多个磁化区域以如下配置予以设置，即磁通密度逐渐增大或减小。

优选地，设置一温度测量部分，用于测量传感器或编码器或周边各构件的温度。

优选地，设置一密封件，用于密封编码器和传感器。

其次，本发明提供了一种带传感器的滚动轴承，包括：内圈；外圈；滚动件，它们可滚动地设置在内圈与外圈之间；传感器，其设置在内圈和外圈二者之一上；检测件，其设置在内圈和外圈二者中另一个上，沿径向对置于传感器而适于由传感器予以感测；第一卡持件，其固定于外圈的外圈端部表面上，卡持传感器和检测件二者之一；以及第二卡持件，其固定于内圈的内圈端部表面上，卡持传感器和检测件二者中的另一个，内圈端部表面和外圈端部表面中的至少一个配置得不由传感器或检测件沿轴向推压。

优选地，第一卡持件或第二卡持件具有一凸缘部分，该凸缘部分沿径向伸展而接触于内圈端部表面或外圈端部表面；以及内圈端部表面和外圈端部表面中的至少一个配置得经由凸缘部分沿轴向推压。

优选地，具有凸缘部分的第一卡持件或第二卡持件安装在作为静止圈的内圈或外圈上，且凸缘部分接触于静止圈的端部表面以卡持传感器。

优选地，安装在作为静止圈的内圈或外圈上的第一或第二卡持件具有弯折部分，该弯折部分沿径向向上弯折而设置在配装在静止圈的内或外表面上的安装部分的前端处。

优选地，弯折部分的前端从安装在作为转动圈的内圈或外圈上的第一卡持件或第二卡持件的沿径向伸展的侧壁的滚动件一侧伸向其对置于滚动件的一侧。

优选地，第一卡持件和第二卡持件卡持传感器和检测件，且传感器和检测件沿径向彼此对置。

优选地，由第一卡持件卡持的、传感器和检测件二者之一比由第二卡持件卡持的、传感器和检测件二者中的另一个设置得较为靠近内部。

其次，本发明提供了一种带传感器的滚动轴承，包括：内圈；外圈；滚动件，可滚动地设置在内圈与外圈之间；以及多个传感器，它们设置在内圈和外圈二者之一上，所述多个传感器设置在沿着轴向的相同位置处。

优选地，所述带传感器的滚动轴承还包括一检测件，该检测件在与多个传感器相同的轴向位置处对置于传感器设置在内圈和外圈中的另一个上，适于由传感器予以感测。

优选地，检测件是一环形材料，其具有一外表面和一内表面，而外表面和内表面二者都由多个传感器的任何一个予以感测。

优选地，检测件的外表面和内表面具有磁化区域，在其上形成不同的磁化图形。

优选地，多个传感器设置在彼此在圆周上偏离的各位置处。

优选地，密封构件设置在多个传感器与滚动件之间。

优选地，多个传感器包括磁性传感器、温度传感器和振动传感器。

其次，本发明提供了一种带传感器的滚动轴承，包括：内圈；外圈；滚动件，可滚动地设置在内圈与外圈之间；传感器，其设置在内圈和外圈二者之一上；检测件，其设置在内圈和外圈二者中另一个上，径向对置于传感器，适于由传感器予以感测；以及噪音屏蔽，其设置在传感器和检测件附近。

优选地，传感器是一磁性传感器，它可感测由检测件产生的磁性。

优选地，所述带传感器的滚动轴承还包括：第一卡持件，其由磁性材料制成，固定于外圈上，可卡持传感器和检测件二者之一；以及第二卡持件，其由磁性材料制成，固定于内圈上，可卡持传感器和检测件二者中另一个；其中第一卡持件和第二卡持件起到噪音屏蔽的作用。

优选地，第一卡持件和第二卡持件中至少一个具有一侧壁，该侧壁在传感器和检测件对置于滚动件的一侧上沿径向延伸；以及第一卡持件和第二卡持件覆盖传感器和检测件而具有一U形横截面。

优选地，所述带传感器的滚动轴承还包括一居中侧壁，其沿径向设置得伸向传感器和检测件的滚动件一侧；其中居中侧壁起到噪音屏蔽的作用。

优选地，第一卡持件和第二卡持件可卡持传感器和检测件，且传感器和检测件沿径向彼此对置。

其次，本发明提供了一种转动状态检测装置，包括：传感器，其安装在静止件上；以及编码器，其安装在相对于静止件转动的转动件上，编码器包括与传感器相对的传感器对置表面，编码器的传感器对置表面与传感器之间的距离随位置变化而传感器适于通过测量该距离的变化来测定转动件的转动状态。

优选地，所述传感器对置表面由多个传感器对置表面构成，而编码器的传感器对置表面与传感器之间的距离因传感器对置表面不同而不同。

优选地，编码器具有分别设置在传感器对置表面上排列成一行的多个磁化区域。

优选地，编码器的传感器对置表面与传感器之间的距离逐渐增大或减小。

优选地，编码器具有在传感器对置表面上排列成一行的多个磁化区域。

优选地，多个磁化区域由多个交替排列的N和S极形成。

优选地，编码器沿着转动件的轴向设置得对置于传感器。

优选地，编码器沿着转动件的径向设置得对置于传感器。

优选地，设置一温度测量部分，用于测量传感器或编码器或周边各构件的温度。

优选地，设置一密封件，用于密封编码器和传感器。

其次，本发明提供了一种带传感器的滚动轴承，包括：内圈；外圈；滚动件，其可滚动地设置在内圈与外圈之间；传感器，其安装在内圈和外圈二者之一上；以及编码器，其安装在外圈和内圈二者中另一个上，编码器包括与传感器相对的传感器对置表面，编码器的传感器对置表面与传感器之间的距离随位置变化，而传感器适于通过测量该距离的变化来测定转动件的转动状态。

优选地，所述传感器对置表面由多个传感器对置表面构成，而传感器与编码器的传感器对置表面之间的距离因传感器对置表面的不同而不同。

优选地，编码器具有多个磁化区域，其排列成一行并分别设置在多个传感器对置表面上。

优选地，编码器的传感器对置表面与传感器之间的距离逐渐增大或减小。

优选地，编码器具有多个磁化区域，它们排列成一行并设置在传感器对置表面上。

优选地，多个磁化区域由多个交替排列的N和S极形成。

优选地，编码器设置得沿轴向对置于传感器。

优选地，编码器设置得沿径向对置于传感器。

优选地，设置一温度测量部分，用于测定传感器或编码器或周边各构件的温度。

优选地，设置一密封件，用于密封编码器和传感器。

本发明的带传感器滚动轴承包括一内圈；一外圈；各滚动件，可滚动地设置在上述内圈与上述外圈之间；一传感器，设置在上述内圈和上述外圈二者之一上；一检测件，设置在上述内圈和上述外圈二者之另一上，沿径向对置于上述传感器而适于由上述传感器予以感测；一第一卡持件，固定于上述外圈的外圈端部表面，并卡持上述传感器和上述检测件二者之一；以及一第二卡持件，固定于上述内圈的内圈端部表面，并卡持上述传感器和上述检测件二者之另一个，其中上述内圈端部表面和上述外圈端部表面中至少一个配置得沿轴向不被压靠上述传感器或上述检测件。

其次，本发明的带传感器滚动轴承包括一内圈；一外圈；滚动件，可滚动地设置在上述内圈与上述外圈之间；以及多个传感器，设置在上述内圈与外圈上，其中上述多个传感器设置在沿着轴向的同一位置处。

再者，本发明的带传感器滚动轴承包括一内圈；一外圈；各滚动件，可转动地设置在上述内圈与上述外圈之间；一传感器，设置在上述内圈与外圈二者之一上；一检测件，设置在上述内圈和外圈二者之另一上，沿径向对置于上述传感器，该检测件适于由上述传感器予以感测；以及一噪音屏蔽，设置在上述传感器和上述检测件的近处。

其次，本发明的转动状态检测装置包括一编码器，其安装在相对于静止件转动的转动件上，并由多个配置成一行的磁化区域构成；以及一传感器，其安装在上述静止件上对置于上述编码器而适于检测在上述编码器上的上述多个磁化区域的磁力，其中上述多个磁化区域具有各不相同的磁通密度。

其次，本发明的带传感器的滚动轴承包括：内圈；外圈；滚动件，其可滚动地设置在上述外圈和上述内圈之间；编码器，其安装在上述内圈和上述外圈之一上并由多个排列成一行地磁化区域形成；以及传感器，其安装在上述外圈和上述内圈中的另一个上，与上述编码器对置，适于探测上述编码器上的上述多个磁化区域的磁力，其中上述多个磁化区域具有不同的磁通密度。

其次，本发明的转动状态检测装置包括一传感器，安装在一静止件上；以及一编码器，安装在相对于静止件转动的转动件上，并包括与传感器相对的传感器对置表面，其中上述编码器的上述传感器对置表面与上述传感器之间的距离随位置而变化，而上述传感器适于通过测定上述距离的变化来测定转动件的转动状态。

再者，本发明的带传感器滚动轴承包括一内圈；一外圈；各滚动件，可滚动地设置在上述外圈与上述内圈之间；一传感器，安装在上述内圈和外圈二者之一上；以及一编码器，安装在上述外圈和内圈二者之另一上，该编码器包括一与传感器对置的传感器对置表面，其中上述编码器的上述传感器对置表面与上述传感器之间的距离随位置而变化，而上述传感器适于通过测定距离的变化来测定转动件的转动状态。

附图说明

图1是第一实施例的总的示意简图；

图2是第一实施例主要部分的放大视图；

图3是第二实施例主要部分的放大视图；

图4是第三实施例主要部分的放大视图；

图5是第四实施例主要部分的放大视图；

图6是第五实施例主要部分的放大视图；

图7(a)是第六实施例主要部分的放大视图；而图7(b)是在由图7(a)中箭头b指明的方向上观看时的简图；

图8是第七实施例主要部分的放大视图；

图9是用在第七实施例之中的多极磁铁的外部透视图；

图10是第八实施例主要部分的放大视图；

图11是第九实施例主要部分的放大视图；

图12是第十实施例主要部分的放大视图；

图13图示作为滚动装置的一种深沟球轴承，包括安装在其中的根据实现本发明第十一实施例的转动状态检测装置；

图14是图示编码器310的透视图；

图15是编码器310的局部放大视图；

图16是图示由传感器320检测出来的输出信号图线；

图17是用在根据实现本发明第十二实施例的、一种转动状态检测装置之中的编码器315的局部放大视图；

图18是图示由传感器320检测出来的输出信号图线；

图19图示作为滚动装置的一种深沟球轴承，包括装在其中的根据实现本发明第十三实施例的转动状态检测装置；

图20是图示编码器330的透视图；

图21是编码器330的局部放大视图；

图22是编码器335的局部放大视图，此编码器用在根据实现本发明的第十四实施例的转动状态检测装置之中；

图23图示作为带传感器滚动轴承的一种深沟球轴承，包括装在其中的、根据实现本发明的第十五实施例的转动状态检测装置；

图24图示作为滚动装置的一种深沟球轴承，包括装在其中的、根据实现本发明第十六实施例的一种转动状态检测装置；

图25是图示编码器410的平面视图；

图26是编码器410的局部放大透视图；

图27是图示由传感器420检测出来的输出信号的图线；

图28是编码器415的局部放大透视图，此编码器用在根据实现本发明第十七实施例的转动状态检测装置之中；

图29是编码器416的局部放大透视图，此编码器用在根据实现本发明第十八实施例的一种转动状态检测装置之中；

图30是图示由传感器425检测出来的输出信号的图线；

图31图示作为滚动装置的一种深沟球轴承，包括装在其中的、根据实现本发明第十九实施例的一种转动状态检测装置；

图32是图示编码器430的平面视图；

图33是编码器430的局部放大透视图；

图34是编码器435的局部放大透视图，此编码器用在根据实现本发明的第二十实施例的一种转动状态检测装置之中；

图35是编码器436的局部放大透视图，此编码器用在根据实现本发明的第二十一实施例的一种转动状态检测装置之中；

图36是图示实现本发明的第二十二实施例的一种编码器450的平面视图；

图37是编码器450的局部放大透视图；

图38是图示由编码器440检测出来的输出信号的简图；

图39是图示实现本发明的第二十三实施例的一种编码器455的局部放大透视图；

图40是图示实现本发明的第二十四实施例的一种编码器460的示意图；

图41是图示实现本发明的第二十四实施例的一种编码器460的平面视图；

图42是编码器460的局部放大透视图；

图43是图示实现本发明的第二十五实施例之中的一种编码器465的局部放大透视图；

图44是作为滚动装置的一种深沟球轴承，包括根据实现本发明的第二十六实施例的一种转动状态检测装置；

图45是图示相关技术中一种带传感器的滚动装置的示意简图。

具体实施方式

实现本发明的各实施例此后将结合各图详细地予以说明。

(第一实施例)

图1图示实现本发明的第一实施例的一种带传感器滚动轴承10。带传感器的滚动轴承10包括多个滚珠(滚动件)13，夹置在外圈11与内圈12之间。多个滚珠13由保持架13a沿周向彼此隔开地可滚动地予以卡持。

在此，外圈11是静止圈而内圈12是转动圈。

在滚动轴承10轴向的一侧上(图上看来是左侧)设置屏板14作为密封件。屏板14在其底端(外部周边)处固定于外圈11。屏板14的前端(内部周边)与内圈12不形成接触，并且是一种无接触密封件。

可以采用如图45之中所示的接触密封件。

在滚动轴承10轴向的另一侧上(图上看来是右端)，第一卡持件15固定于外圈11而第二卡持件18固定于内圈12。第一卡持件15和第二卡持件18可以由金属制作并可以通过板金加工等制成。

第一卡持件15具有圆筒形安装部分15a，其配装在外圈11的内表面上；凸缘部分15b，其连接于安装部分15a，沿径向向外伸出；延伸部分15c，在与沿轴向伸展的安装部分15a相同的径向位置处连接于凸缘部分15b；以及传感器卡持部分15d，连接于延伸部分15c的轴向端部并沿径向向内伸展的。其次，在对置于凸缘部分15b的安装部分一侧15a上(图上看来是左侧)设置沿径向向内升起的弯曲部分15e。

第二卡持件18具有连接部分18a，沿径向伸展并在其底端处(内部周边)嵌塞于形成于内圈12外部表面上的槽沟；以及检测件卡持部分18b，连接于沿径向伸展的连接部分18a的前端(外部周边)。

在第二卡持件18的检测件卡持部分18b的内部周边上卡持一个环形的多极磁铁19作为检测件。

第一卡持件15的传感器卡持部分15d的前端从多极磁铁19向内突出，而作为单独一体的传感器卡持环17安装于其上。在传感器卡持环17的外部周边上卡持磁性传感器16作为传感器。磁性传感器16彼此稍微离开地设置在多极磁铁19的内部周边上，而两个磁性传感器沿径向彼此对置。第一卡持件15不与第二卡持件18和磁性传感器16形成接触，且第二夹持件18不与第一卡持件15和磁性传感器16相接触。

作为多极磁铁19，使用的一种是，具有第一部分19a和第二部分19b，第一部分和第二部分各具不同的磁化图形，第二部分19b沿轴向邻近第一部分19a。第一部分19a具有多个(比如总共64)S和N极，沿周向交替配置。第二部分19b具有S和N两极，只在一个位置处沿周向配置。

磁性传感器16也具有第一部分16a和第二部分16b，它们分别沿径向设置得对置于多极磁铁19的第一部分19a和第二部分19b。内圈12的转动速度可以在磁性传感器16的第一部分16a处予以观测，而内圈12的转动相位可以在第二部分16b处予以观测。

图2是图1主要部分的放大视图。如图2之中所示，第一卡持件15的凸缘部分15b弯曲成没有间隙的U形并沿径向伸展，而其两侧表面之一与外圈11形成接触。即使当如图中由箭头P所示的任一压力载荷施加于凸缘部分15b的另一侧表面时，凸缘部分15b也不经受变形而压力载荷P1被传递给外圈11，这是由于凸缘15b被支承在外圈端部表面上。由于第一卡持件15的延伸部分15c如前述在与安装部分15a相同的径向位置处沿轴向伸展，经由凸缘部分15b向外圈端部表面施加压力载荷不会受到延伸部分15c的妨碍。

其次，在本实施例中，基本上内圈12端部表面的总面积比各磁性传感器16和传感器卡持环17都更加位于内侧。换句话说，基本上内圈12端部表面的总面积是露出的而压力载荷的施加不会被磁性传感器16也不会被传感器卡持环17所妨碍，如由图中箭头P2所示。

再者，如图2之中所示，设置在第一卡持件15安装部分15a上的弯曲部分15e前端伸向连接部分18a一侧，该连接部分18a是第二卡持件18的沿径向伸展的侧壁，与滚珠相背(伸出量为A)。由于随着内圈12和第二卡持件18的转动而产生的离心力所致，存在于内圈12一侧上诸如润滑酯这样的润滑剂沿着连接部分18a接近滚珠13的一侧流向外圈11。润滑剂撞击弯曲部分15e，由此它随后被导向滚珠13。换句话说，润滑剂为弯曲部分15e所阻止，并因而不漏出轴承空间。

按照具有前所提及的配置的带传感器滚动轴承10，内圈12的端部表面可以沿轴向直接受压而外圈11的端部表面可以只经由第一卡持件15的凸缘部分15b沿轴向受压。其次，多极磁铁19和磁性传感器16彼此相对置地沿径向卡持。因此，多极磁铁19和磁性传感器16在组装、调定导向压力或其他情况期间不会沿轴向偏离，以防止检测精度下降。由于滚珠轴承具有大于径向间隙的轴向间隙，传感器自检测件的位置偏移在如图45之中所示的相关技术的配置中可以很容易增大，但本实施例没有这种担心。

其次，按照本实施例，第一卡持件15的轴向定位可以通过凸缘部分15b作出，使得可以将第一卡持件15精确和轻易地安装在轴承上。再者，由于其上设置有凸缘部分15b的第一卡持件15安装在作为静止圈的外圈11上，同时凸缘部分15b与外圈11的端部表面形成接触，以及磁性传感器16卡持在第一卡持件15上，所以磁性传感器16可以极为精确地予以操作。

其次，润滑剂的泄漏可以通过设置在第一卡持件15上的弯曲部分15e显著地加以防止。再者，第一卡持件15、磁性传感器16和传感器卡持环17，以及第二卡持件18和多极磁铁19构成迷宫部分，借助于它，可以显著地防止诸如在灰尘这样的异物进入轴承空间。

作为传感器，在此可用比如温度传感器或振动传感器。

(第二实施例)

图3图示一种带传感器滚动轴承20的主要部分的放大视图，此轴承根据实现本发明的第二实施例。在以下说明的各实施例中，对于与已经说明的各构件具有相同结构和作用的各构件的说明，将通过在图中为它们配有相同或类似附图标记或符号而予以简化或省略。

在示于图3之中的第二实施例中，第一实施例中第一卡持件15弯曲部分15e的前端进一步配有密封唇板21。如图3之中所示，设置在弯曲部分15e前端上的由诸如橡胶这样的弹性件制成的密封唇板21与第二卡持件18形成接触。密封唇板21可密封第一卡持件15与第二卡持件18之间的间隙。

作为传感器，在此可用比如温度传感器或振动传感器。

(第三实施例)

图4图示一种带传感器滚动轴承30的主要部分的放大视图，此轴承是根据实现本发明的第三实施例的。在本实施例中，同样，外圈11是静止圈而内圈12是转动圈。

在示于图4之中的第三实施例中，在固定于外圈11的第一卡持件35上卡持磁性传感器16作为传感器，而在固定于内圈12上的第二卡持件38上卡持多极磁铁19作为检测件。

第一卡持件35具有：安装部分35a，其配装在外圈11的内表面上；凸缘部分35b，连接于安装部分35a，与外圈端面表面接触，并沿径向伸展；传感器卡持部分35c，连接于凸缘部分35b，并在与安装部分35a相同的径向位置处沿轴向伸展；以及弯曲部分35e，设置在对置于凸缘部分35b的安装部分35a一侧上。传感器卡持环17安装在传感器卡持部分35c的内部周边上，而磁性传感器16卡持在传感器卡持环17的内部周边上。

第二卡持件38具有：连接部分38a，其沿径向伸展并在其底端(内部周边)处嵌塞于制成在内圈12外部表面上的槽沟中；以及检测件卡持部分38b，在比连接部分38a前端(外部周边)更加内侧的径向位置处沿轴向伸展。连接部分38a弯成没有间隙的U形并沿径向伸展而同样起到密封件的作用。在检测件卡持部分38b的外部周边上卡持多极磁铁19。

作为传感器，在此可用比如温度传感器或振动传感器。

(第四实施例)

图5图示一种带传感器滚动轴承的主要部分的放大视图，此轴承是根据实现本发明的第四实施例的。在本实施例中，同样，外圈41是静止圈而内圈12转动圈。

在示于图5之中的第四实施例中，外圈41具有沿轴向延伸的外圈延伸部分41a。外圈延伸部分41a的端部表面定位得比由第二卡持件18(如图上所见的右侧)卡持的多极磁铁19的端部表面更远离滚珠。第一卡持件45沿径向伸展并在其底端处(外部周边)嵌塞于形成在外圈延伸部分41内部表面上的槽沟。在第一卡持件45的前端上(内部周边)装有传感器卡持环17，在传感器卡持环17外部周边上卡持磁性传感器16。

在本实施例中，由于外圈41具有外圈延伸部分41a，延伸部分41a的端部表面在安装在外壳上或其他一些情况期间可以直接受压。

作为传感器，在此可用比如温度传感器或振动传感器。

(第五实施例)

图6图示实现本发明的第五实施例的一种带传感器滚动轴承110。带传感器滚动轴承110具有多个滚珠(滚动件)113，夹置在外圈111与内圈112之间，多个滚珠113可滚动地由保持架113a沿周向彼此隔开地予以卡持。

在此，外圈111是静止圈而内圈112是转动圈。

一对屏板114、115分别设置在滚珠轴向一侧(如图上看到的左侧)上和另一侧(如图上看到的右侧)上作为密封装置。屏板114、115各自在其底端(外部周边)处固定于外圈111。屏板114、115在其前端(内部周边)处不与内圈112接触并各自是非接触密封件。

屏板114、115可防止围封在滚珠113与外圈111和内圈112之间的间隙中的润滑剂的泄漏。因此，围封起来的润滑剂数量不必多于所需。其次，屏板114、115可防止诸如灰尘这样的异物进入轴承内部。再者，设置在图上看来为右侧上的屏板115可防止导致以后说明的传感器117、118和119错误操作的润滑油从滚珠113一侧泄漏的现象。

外圈111具有主体111a，它以转动方式支承滚珠113并具有在其底端固定于其上的屏板114、115和沿轴向设置得邻接于主体111a的延伸部分111b。在此，延伸部分111b的外部表面和主体111a的外部表面是彼此齐平的，而延伸部分111b具有台阶部分111c，该台阶部分形成在其内部表面上作为陷下部分。

滚动件113的中心设置在主体111a的轴向中心位置C1处，而主体111a的轴向中心位置C1从包括延伸部分111b在内的整个外圈111沿轴向中心位置C2偏离。

卡持件116在其底端处固定于延伸部分111b的台阶部分111c。

卡持件116是由具有U形截面的薄板制成的。卡持件116具有第一板片部分116a，固定于台阶部分111c，以及第二板片部分111b，设置得沿径向离开第一板片部分116a，第一和第二部分经由连接部分116c彼此连接。在第一与第二板片部分116a与116b之间固定振动传感器117和温度传感器118，它们以此顺序离开外圈111而被定位(如图上看到的向上)。其次，磁性传感器119在内圈112一侧上固定于第二板片部分116b，同时以模制树脂部分120夹置其间。

振动传感器117、温度传感器118和磁性传感器119经由设置在连接部分116c上的外部导线121各自独立地在电连接于外部控制电路。

振动传感器117设置在接近外圈111的位置处。振动传感器117被用以通过把给予外圈111的振动分量转换成电信号并随后将其传递给控制电路而检测轴承及其各附属装置的非正常振动等。

温度传感器118用以通过总是检测滚珠113、外圈111和内圈112近处的环境温度数据并随后将其提供给控制电路而防止由于缺乏润滑油或类似原因所造成的卡死现象。

磁性传感器119设置得与以后说明的多极磁铁122相对并与之脱离接触，并用以通过从由多极磁铁122生成的磁力来生成脉冲电信号并将该电信号传递至控制电路来检测内圈112的转动速度、转动方向和转动相位。

振动传感器117、温度传感器118和磁性传感器119沿径向设置在沿着外圈111和内圈112轴向的同一位置处。

内圈112具有主体112a，可转动地支承滚珠113，以及延伸部分112b，沿轴向设置得邻接于主体112a。在延伸部分112b的外表面上与振动传感器117、温度传感器118和磁性传感器119相同的轴向位置处制成台阶部分112c，并在台阶部分112c上固定作为检测件的多极磁铁122。

多极磁铁122形成环形。多极磁铁122具有多个磁化的S和N极，它们沿周向交替地配置在其外表面上。多极磁铁122总是在外部生成磁力，并当它与内圈112一起转动时，由多极磁铁122生成的磁力按照内圈112的转动速度被给予磁性传感器119，以致内圈112的转动速度被检测出来。

多极磁铁122也设置在与振动传感器117、温度传感器118和磁性传感器119相同的轴向位置处。

在本实施例中，由于固定于外圈111的振动传感器117、温度传感器118和磁性传感器119和固定于内圈112的多极磁铁122都设置在外圈111与内圈112之间的空间中的相同轴向位置处，共振等的检测、环境温度数据的检测和内圈112转动速度的检测可以作出而不需增大轴承110的宽度。

其次，作为密封装置，在此可用接触密封件，迷宫密封或类似密封。再者，作为滚动件，在此可用滚柱或锥形滚柱。其次，多个传感器可以用卡持件安装在内圈或外圈上，使得它从内圈与外圈之间的空间伸出。

(第六实施例)

图7(a)和7(b)各自图示实现本发明的第六实施例的一种带传感器滚动轴承130。在以下说明的各实施例中，对于与已经说明的各构件具有相同结构和作用的各构件的说明，将通过在图中为它们配有相同或类似附图标记或符号而予以简化或省略。

图7(b)是在由图7(a)中箭头b指明的方向上看到的简图。在本实施例中，振动传感器117、温度传感器118和磁性传感器119设置在沿着外圈111轴线是相同的而沿着外圈111周边彼此偏离的位置处。

本实施例即使当内圈与外圈之间的空间很小时也是有效的，而轴承的直径可予以减小。

作为卡持件116，在此可用具有并非U形截面的一种或具有U形截面的一种，后一种的第一板片部分116a与第二板片部分116b之间的间隙小到以致不能设置任何传感器。

其次，作为密封装置，在此可用接触密封件，迷宫式密封或类似密封。再者，作为滚动件，在此可用滚柱或锥形滚柱。其次，多个传感器可以用卡持件安装在内圈或外圈上，致使它从内圈与外圈之间的空间伸出。

(第七实施例)

图8图示实现本发明的第七实施例的一种带传感器滚动轴承140。在本实施例中，同样，外圈111是静止圈而内圈112是转动圈。

在本实施例中，卡持件146固定于外圈111延伸部分111b中的台阶部分111c。卡持件146具有固定于台阶部分111c上的第一板片部分146a；沿径向设置得离开第一板片部分146a的第二板片部分146b；以及第三板片部分14d，设置在经由连接部分146c彼此连接的第一板片部分146a与第二板片部分146b之间。

第一磁性传感器149在第二板片部分146b一侧上固定于第三板片部分146d。其次，第二磁性传感器150在第三板片部分146d一侧上固定于第二板片部分146b。

第一磁性传感器149和第二磁性传感器150沿径向设置得彼此隔开。在第一磁性传感器149与第二磁性传感器150之间作为检测件设置多极磁铁142，该多极磁铁142沿径向对置于或脱出接触于第一磁性传感器149和第二磁性传感器150。多极磁铁142由磁铁卡持件147固定于内圈112。磁性卡持件147在其底端处固定于内圈112延伸部分112b中的台阶部分112c。磁铁卡持件147的前端接合于多极磁铁142的外表面。

如图9之中所示，多极磁铁142形成环形。在多极磁铁142的外表面上形成第一磁化部分142a，其具有多个沿周向交替配置的S和N极，在多极磁铁142的内表面上形成第二磁化部分142b，该第二磁化部分142b具有设置在预定位置的单一N极。

多极磁铁142第一磁化部分142a在外部生成的磁力被给予第一磁性传感器149而多极磁铁142第二磁化部分142b在外部生成的磁力被给予第二磁性传感器150。第一磁性传感器149用以检测内圈112的转动速度而第二磁性传感器150用以检测内圈112的相位。作为第一和第二磁性传感器149和150，在此可用霍尔(hall)器件或类似器件。

在本实施例中，同样，由于固定于外圈111的第一磁性传感器149和第二磁性传感器150和固定于内圈112的多极磁铁142设置在同一轴向位置处，内圈112转动速度和相位的检测可以作出而不增大轴承的宽度。

其次，作为密封装置，在此可用接触密封件、迷宫式密封或类似密封。再者，作为滚动件，在此可用滚柱或锥形滚柱。其次，多个传感器可以用卡持件安装在内圈或外圈上，致使它从内圈与外圈之间的空间中伸出。

(第八实施例)

图10图示实现本发明的第八实施例的一种带传感器滚动轴承210。带传感器的滚动轴承210包括多个滚珠(滚动件)213，它们夹置在外圈211与内圈212之间。多个滚珠213由保持架214相互隔开地沿周向可转动地被卡持。在此，外圈211是静止圈而内圈212是转动圈。

在滚动轴承210的轴向一侧(图上看来是左侧)上设置密封件215。密封件215在其底端(外部周边)处固定于外圈211。密封件215的前端(内部周边)不与内圈212形成接触而密封件215是非接触密封件。虽然未画出，但可以采用接触密封件。

在滚动轴承210的轴向另一侧(在图上看来是右侧)设置居中侧壁216，该侧壁216从外圈211内表面沿径向伸向内圈212。居中侧壁216形成环形并在其外部周边处配装在外圈211上的密封槽沟之中。其次，第一卡持件217固定于外圈212而第二卡持件218固定于内圈212。

居中侧壁216、第一卡持件217和第二卡持件218各自由诸如磁性材料的一种能够阻挡磁通量的材料制成。作为这样一种材料，在此可用SPCC材料或马氏体或铁素体不锈钢材料。

第一卡持件217具有圆筒形安装部分217a，配装在外圈211内表面上；凸缘部分217b，连接于安装部分217a，沿着外圈211端部表面沿径向向外伸展；延伸部分217c，连接于凸缘部分217b，在与安装部分217a相同的径向位置处沿轴向伸展；以及侧壁217d，连接于延伸部分217c的轴向端部而沿径向向内伸展。安装部分217a在对置于凸缘部分217b的其前端(在图上看来是左侧)处与居中侧壁216侧面形成接触。居中侧壁216被夹紧在安装部分217a的前端与外圈211上密封槽沟的台肩之间。

在第一卡持件217的安装部分217a和延伸部分217c的内表面上卡持磁性传感器作为传感器。磁性传感器219固定于第一卡持件217而树脂块体220被夹置在二者之间。磁性传感器219在三面上被围，其沿径向的侧面除外，亦即，在其靠近滚珠213的轴向一侧上由居中侧壁216围住、在其沿径向的外侧上由安装部分217a和延伸部分217c围住，而在其对置于滚珠213的轴向一侧上由侧壁217d围住。磁性传感器219基于由随后说明的多极磁铁221产生的磁通量可产生电信号。电信号经由外部导线22传递给图中未画的控制电路。控制电路用以放大和调整电信号的波形，以致它被转换为借以检测内圈转动速度的脉冲转动信号。

第二卡持件218具有圆筒形安装部分218a，其配装在内圈212的外表面上；凸缘部分218b，连接于安装部分218a，而沿着内圈212的端部表面沿径向向内伸展；以及延伸部分218c，连接于凸缘部分218b而在与安装部分218a的相同径向位置处沿轴向伸展。

在第二卡持件218的安装部分218a和延伸部分218c的外表面上卡持环形的多极磁铁221作为检测件。

多极磁铁221具有多个S和N极，沿周向交替地配置在其外表面上。多极磁铁221设置得对置于并脱出接触于磁性传感器219的径向内侧，以预定的间隙居中于二者之间。多极磁铁221在其两侧上被围，其沿径向的外侧和其靠近滚珠213的轴向一侧除外，亦即，在其对置于滚珠213的轴向一侧上由第一卡持件217的侧壁217d围住而在其沿径向的内侧上由安装部分218a和延伸部分218c围住。居中侧壁216的内径可予以减少(居中侧壁216可朝向内圈212予以延伸)以由居中侧壁216挡住靠近滚珠213的多极磁铁221轴向一侧。多极磁铁221总是在外部产生磁通量。第一卡持件217侧壁217d的前端设置得靠近多极磁铁221和第二卡持件218，但不与之形成接触。

在这种配置中，居中侧壁216、第一卡持件217和第二卡持件218在截面上看来构成一个矩形并罩住磁性传感器219和多极磁铁221。

第一卡持件217的凸缘部分217b被弯曲成没有间隙的U形并沿径向伸展，而其两侧之一与外圈211的端部表面形成接触。即使当某一压力载荷在其另一侧上施加于凸缘部分217b以将带传感器滚珠轴承216推进图中未画出的外壳时，凸缘部分217b也不经受变形，这是因为它由外圈的端部表面予以支承而压力载荷实际上被传递给外圈211。第二卡持件218的凸缘部分218b，同样，具有同样的作用。

按照具有前所提及的配置的带传感器滚动轴承210，磁性传感器219和多极磁铁221由居中侧壁216、第一卡持件217和第二卡持件218围住，它们起到噪音屏蔽的作用，使得可能阻挡从诸如电机和高频电源这样的装置中漏出的磁通量。因此，对漏出的磁通量的阻抗可以增强以获得很高的磁性传感器219检测精度。此外，由多极磁铁221产生的磁性由磁性传感器219可靠捕获，从而在由磁性传感器219探测中获得高的精度。

其次，由于居中侧壁216设置在磁性传感器219和多极磁铁221靠近滚珠213的一侧上，所以，作用在从滚珠213到磁性传感器219和多极磁铁221方向上的漏出的磁通量同样可被阻挡而轴承空间中润滑剂对磁性传感器219的影响可被防止。

再者，通过用第一卡持件217和第二卡持件218卡持磁性传感器219和多极磁铁221以致磁性传感器219和多极磁铁221设置得沿径向彼此对置，整个带传感器滚动轴承210的轴向宽度得以减小。

在本实施例中，作为传感器，在此可用温度传感器或振动传感器。其次，作为多极磁铁，在此可用具有各具不同磁化图形的第一部分和第二部分，第二部分沿轴向邻近于第一部分的那种。第一部分可以具有多个S和N极，沿周向交替配置，而第二部分具有S和N极，它们沿周向只配置在一个位置处。在这种情况下，磁性传感器也可以布置成具有第一部分和第二部分。

其次，磁性传感器219可以配有一发送器而控制电路可以配有接收器，以致可以使无线通讯成为可能而为信号传送省去外部导线222。(第九实施例)

图11是图示根据实现本发明的第九实施例的一种带传感器滚动轴承230的简图。在本实施例的带传感器的滚动轴承230中，居中侧壁231e与第一卡持件231制成一体。其他一些结构都类似于第八实施例的带传感器滚动轴承。即使是本实施例的结构，也可以起到如第一实施例同样的作用。

(第十实施例)

图12是图示根据实现本发明的第十实施例的一种带传感器滚动轴承的简图。在本实施例的带传感器滚动轴承240中，居中侧壁214e与第一卡持件241制成一体。其他一些结构类似于第八实施例的带传感器滚动轴承。即使是本实施例的结构，也可以起到如第一实施例同样的作用。

(第十一实施例)

实现本发明的第十一实施例将在以下结合图13至16详细地予以说明。图13图示一种深沟球轴承，作为其中装有根据实现本发明的第十一实施例的转动检测装置的滚动装置。深沟球轴承具有外圈303、内圈304、多个滚珠307作为滚动件、密封环308和保持架309。

外圈303固定于外壳301的内表面301a作为静止件。外圈303是通过使诸如碳钢这样的金属材料经过锻造等而制成的。外圈303其有设置在其内表面上用于导引滚珠307的外圈滚道305。

内圈304是类似于外圈303使诸如碳钢这样的金属材料经过锻造等而制成的。内圈304配装在转轴302的外表面302a上，转轴是转动件。内圈304具有内圈滚道306，其设置在其外表面上而对应于外圈303的外圈滚道305用于导引滚珠307。内圈304随着转轴302的转动与转轴302成一体地转动。

滚珠307在外圈303的外圈滚道305与内圈304的内圈滚道306之间排列成一条线。各滚珠307，随着内圈304伴随转轴302的转动而转动，滚过外圈305和内圈304。

密封环308可阻挡和密封外圈303与内圈304之间容放各滚珠307的空间的两个开口。密封环308可防止灰尘、水分、异物等进入滚珠容放空间并防止润滑油漏出滚珠容放空间。密封环308固定在形成于外圈303内表面上的固定部分303b处。

保持架309可滚动地卡持各滚珠307在外圈滚道305与内圈滚道306之间。作为保持架309，在此可用冲压保持架、机加工保持架。

在转轴302的外表面302a上直立设置环形的编码器卡持件311。编码器卡持件311从转轴302外表面302a伸向外壳301，亦即从转轴302沿径向向外。在编码器卡持件311的轴向一侧上配置沿轴向面对的编码器310。

另一方面，在外壳301的内表面301a上直立设置传感器卡持件321。传感器卡持件321从外壳301的内表面301a伸向转轴302，亦即从外壳301沿径向向内。在传感器卡持件321的轴向一侧设置单一的传感器320，传感器320沿轴向对置于编码器310设置。

图14是图示编码器310的透视图，而图15是图14的局部放大视图。编码器310是环形的，在径向上具有比在轴向上大的宽度。编码器310制成得具有多个N极312和S极313，以等距沿环向交替配置。多个N极和S极是各具不同磁通密度的磁化区域。

构成编码器310的各磁化区域各自具有一参照磁化区域，具有一定的最小磁通密度。其次，各个磁化区域各自被给予这样的磁通密度，即，在以参照磁化区域作为参照的情况下，从传感器320看来顺时针从磁化区域到下一个磁化区域增大。详细地说，在本实施例中，多个磁化区域各自被给予的磁通密度

A(K)＝k·Aref    (方程1)

A(k)：从参照磁化区域起第k个顺时针磁化区域的磁通密度

Aref：参照磁化区域的磁通密度

换句话说，从参照磁化区域起第k个顺时针磁化区域的磁通密度是参照磁化区域k倍。具有最小磁通密度的参照磁化区域设置得接着具有最大磁通密度的磁化区域。

作为编码器的材料，在此可用铝镍钴磁铁、铁素体磁铁、钐-钴磁铁、钕-铁-硼磁铁或通过将各种磁铁粉末与塑料混合、模制混合物并固化模制材料所获得的粘合磁铁。由于多个磁化区域的磁通密度需要是不同的，所以优先采用粘合磁铁，它能够容易地设计得具有任何磁通密度。在此，采用一种含铁素体粉末的塑料制成的粘合磁铁。磁铁的磁力随温度而变。因此，必需是磁化强度得以确定使得在各种工作温度条件下某一磁化区域的峰值不与另一磁化区域的峰值相同。

如此配置的N极312和S极313各自围绕自身形成一个磁场，该磁场具有对应于其极性和磁通密度的强度。因此，对应于N极312和S极313的磁通密度之强度的磁场围绕编码器310形成。编码器310参照磁化区域的位置(设置角度)作为转轴绝对角度的参照值储存在控制电路之中，后者并未画出。

传感器320是磁性传感器，它可检测由编码器310形成的磁场。传感器320设置得靠近编码器310的表面并能够感测由多个磁化区域形成的磁场。作为传感器320，在此可用能够检测诸如霍尔元件和线圈这样的磁场的一种。在此，将通过实例参照采用霍尔元件的情况作出说明。霍尔元件是按照横过霍尔元件的磁通量强度和方向生成电流的元件。

编码器310随着转轴302的转动而转动。传感器320把符合对置于传感器320的N极312和S极313所形成的磁通量强度和方向的电流值经由电缆322输出给控制电路。

图16是图示由传感器320检测的输出信号的图线。在图16中，纵坐标表示输出信号的强度而横坐标表示时间。输出信号的大小正比于磁通量的强度而输出信号的符号由磁通量的方向确定。在此，出现在图16中最左面的脉冲是由参照磁化区域所形成的磁通量产生的脉冲。图16表明脉冲峰值的强度绝对值随时间增大。因此，在图16的情况下，控制电路判断出转轴在N极312或S极313强度增大的，亦即从传感器320看来反时针的方向上转动。然后，控制电路数出单位时间检测的峰值个数并根据数出的峰值个数和各磁化区域依之设置的间距来算出转动速度。

其次，控制电路可根据峰值强度确定转轴的绝对角度。在传感器的峰值(图16中的点A或C)被检测出来的情况下，控制电路判断出对应于如此检测出来的输出的磁化区域设置得对置于传感器320。然后，控制电路判断出，转轴设置在对应于如此检测出来的磁化区域的绝对角度处。另外，在传感器的输出是在两峰值之间点B处的数值的情况下，点B的绝对角度是根据前一峰值的点A处的强度对于在点A处与在点B处强度之间的差值的比值计算出来的。详细一点说，在点B处的角度是按照以下方程计算出来的。

θ(B)＝θ(A)+180b/a·n    (方程2)

θ(A)：点A处的绝对角度

θ(B)：点B处的绝对角度

a：点A处的输出强度

b：点A处与点B处输出强度之间的差值

n：设置在编码器上的磁化区域的总数

如以上提及，按照本发明，编码器310和传感器320沿轴向设置得彼此对置。其次，编码器310由多个配置得以致磁通量强度逐渐增大的N极312和S极313构成。因此，单一传感器320可以用以同时检测转动302的转动速度、方向和角度。

因此，转轴的转动速度、方向和角度可以由简单的装置予以检测，使得可能减少零部件的数量并因而零部件成本。其次，零部件数量的减少可提高装配性、使得也可能降低装配成本。

其次，由于只需要一个传感器，所以可以节省轴承中的空间，使得可能在整体上作出紧凑的设计。再者，传感器数目的减少也导致轴承重量的减小，如果轴承用于汽车等可有助于油耗的降低。

虽然本发明已经参照各磁化区域的磁通密度逐渐减小的情况予以说明，但可以在一条线上制备和配置多个磁化区域组，其磁通密度逐渐减小。在此情况下，通过数出包含在各个磁化区域组之中的参照磁化区域磁通量被检测的次数，可以明确地确定磁通量的绝对角度。

其次，多个磁化区域分组可以配置得以致只是各参照磁化区域的强度被作成是不同的。在此情况下，绝对角度可以利用刚刚检测出来作为参照的参照磁化区域的强度来予以确定。

即使当各磁化区域配置得以致磁通密度逐渐减小时，也可以发生同样的效果。

(第十二实施例)

下面将结合图17和18说明实现本发明的第十二实施例。在此，与在第十一实施例中提及的相同各构件将被给予相同的附图标记和符号并将略去对其的说明。

图17是用在根据实现本发明的第十二实施例的转动检测装置之中的编码器315的局部放大视图。在本实施例中，编码器315设置得对置于传感器320、类似编码器310。

编码器315具有环形，此环形具有预定的轴向宽度。编码器315的传感器对置表面是通过在环向上以相等间距配置多个N极316而构成的。多个N极316是具有不同各磁通密度的磁化区域。传感器对置表面的背侧由S极磁化。

构成编码器315的各磁化区域具有一参照磁化区域，它具有最小的磁通密度。各个磁化区域各自被给予在参照极化区域作为参照的情况下，以传感器处看来顺时针地从磁化区域到下一磁化区域逐步增大的各磁通密度。详细点说，在本实施例中，各个磁化区域各自被给予如同在第十一实施例之中那样符合方程1的各磁通密度。

因而，如此配置的各N极316围绕自身形成磁场，该磁场具有的强度对应于各自的极性和磁通密度。因此，对应于N极磁通密度的强度的磁场形成在编码器315周围。编码器315参照磁化区域的位置(设置角度)被储存在未被画出的控制电路中作为转轴绝对角度的参照。

编码器315随着转轴302的转动而转动。传感器320经由电缆322按照由设置得对置于传感器320的N极316形成的磁通量强度和方向把电流值输出给未被画出的控制电路。

图18是图示由传感器320检测出来的输出信号的图线。在图18中，纵坐标表示输出信号的强度而横坐标表示时间。输出信号的大小正比于磁通量的强度而输出信号的符号由磁通量的方向确定。在此，出现在图18之中最左边的脉冲是由参照磁化区域形成的磁通量所生成的脉冲。图18表明脉冲峰值的强度随时间以阶梯方式增大。因此，在图18的情况下，控制电路判断出转轴302在N极的强度增大的方向上转动，亦即，从传感器320处看来反时针地转动。然后，控制电路数出每单位时间检测出来的峰值数量并根据数出的峰值数量和各磁化区域设置所依的间距算出转动速度。

其次，控制电路可根据脉冲峰值的强度来确定转轴的绝对角度。在本实施例中，传感器320的输出脉冲具有平缓的峰值。因此，与第一实施例相比，角度分辨率减退。控制电路具有对应于多个磁化区域的设置角度的阈值。其次，当控制电路检测出被检测的值超过阈值时，就可以判定编码器通过对应的角度。

如以上所提及，按照本实施例，编码器315和传感器320沿轴向设置得彼此对置。其次，编码器315的面对传感器的表面由多个配置得以致磁通密度逐渐增大的N极构成。因此，单一传感器320可以用以同时检测转轴302的转动速度、方向和角度，使得可能发生与第十一实施例中相同的效果。

在本实施例中，由于编码器的面对传感器的表面是只由其磁通量逐渐增大的各N极构成的。因此如此检测出的峰值是平缓的。因此，与只有一个峰值的情况相比，峰值检测误差出现的百分率得以降低，使得可能以较高的可靠性检测峰值。

虽然本发明已经参照编码器的面对传感器的表面由多个N极构成的情况予以说明，但编码器的面对传感器的表面也可以由多个S极构成。在此情况下，转动速度、转动方向和绝对角度的检测是以与本实施例中相同的方式作出的，例外的只是输出信号的符号反过来。

(第十三实施例)

实现本发明的第十三实施例将结合图19和20详细予以说明。在此，与第十一实施例中所提及的各相同构件将被给予相同的附图标记和符号，而将略去对它们的说明。

图19图示一种作为带传感器轴承的深沟球轴承，其中装有根据实现本发明的第十三实施例的转动检测装置。深沟球轴承具有外圈303、内圈304、多个滚珠307作为滚动件、密封环308和座圈309。

在本实施例中，密封环308可阻挡和密封在外圈303与内圈304之间容放滚珠空间307的两端开口之一。容放滚珠空间307的两端开口中的另一个由编码器卡持件331和传感器卡持件341予以阻挡和密封。

传感器卡持件341为环形件，具有带平行两端的C形截面。传感器卡持件341固定于外圈303的轴向一端303c并从外圈303沿轴向伸出。在传感器卡持件341的沿径向内侧上设置沿径向面对的传感器340。

编码器卡持件331是环形件，具有L形截面。编码器卡持件331固定于内圈304的轴向一端304b，并从内圈304沿轴内伸出。传感器卡持件341的前端设置在传感器卡持件341的两端之间。编码器卡持件331和传感器卡持件341彼此配合起到与密封环308相同的作用。在编码器卡持件331的径向一侧上设置编码器330。编码器330沿径向设置得对置于传感器340。

图20是图示编码器330的透视图而图21是图20的局部放大视图。编码器330具有环形，在轴向上比在径向上具有较大的宽度。编码器330制成得具有多个以相等间距沿环向交替配置的N极332和S极333。多个N极332和S极333是具有不同各磁通密度的各磁化区域。

构成编码器330的磁化区域各自具有一参照磁化区域，此区域具有一定的最小磁通密度。其次，各个磁化区域各自被给予在参照磁化区域作为参照的情况下从滚珠307处看来顺时针地从磁化区域到下一磁化区域逐渐增大的磁通密度。在本实施例中多个磁化区域的磁通密度是由以上提及的方程1予以表明的。

如此配置的N极332和S极333各自围绕自身形成磁场，该磁场具有的强度对于其极性和磁通量。因此，围绕编码器330形成对应于N极332和S极333磁通密度的强度的磁场。编码器330的参照磁化区域的位置(设置角度)作为转轴绝对角度的参照被储存在图中未画出的控制电路之中。

传感器340是磁性传感器，可检测由编码器330形成的磁场。传感器340设置得靠近编码器330的表面并能够感测由各个磁化区域形成的磁场。作为传感器340在此可用类似于第十一实施例的传感器320的一种。

编码器330随着转轴302的转动而转动。传感器340经由电缆322，按照设置得对置于传感器340的N极332和S极333所形成的磁通量的强度和方向，把电流值输出给图中未画出的控制电路。

由传感器320检测的输出信号类似于图16之中所示者。如在第十一实施例之中那样，输出信号的大小正比于磁通量的强度而输出信号的符号由磁通量的方向确定。

在此情况下，控制电路判断出转轴在N极332和S极333强度增大的方向上转动。亦即从滚珠307处看来反时针转动。然后，控制电路数出每单位时间峰值的个数并根据数出的峰值个数和各磁化区域设置所依的间距来算出转动速度。

其次，控制电路根据峰值强度来确定转轴的绝对角度。在检测传感器输出峰值(图16中的点A或C)的情况下，控制电路判断出，对应于如此检测出的输出的磁化区域设置得对置于传感器340。然后，控制电路判断出，转轴设置在对应于如此检测出的磁化区域的绝对角度处。

另外，在传感器的输出是在各峰值中间的点B处的数值的情况下，点B的绝对角度是根据前面的峰值点A处的强度对点A处与点B处的强度之间的差值之比值计算出来的。详细一点地说，点B处的角度是按照方程2算出的。

如以上所提及，按照本实施例，编码器330和传感器340沿径向设置得彼此对置。其次，编码器330由多个配置得以致磁通密度逐渐减小的各N极332和各S极333构成。因此，单一传感器340可以用以同时检测转轴302转动的速度、方向和角度，使得可能发生与第十一实施例中相同的效果。

其次，在本实施例中，由于轴承的外圈303和内圈304、编码器330和传感器340制成一体，所以，如果编码器和传感器先前已经被装在轴承上，则可以只是通过把轴承安置在转轴与外壳之间而完成组装。因此，组装效率可以提高而有助于降低组装成本。

再者，与本实施例中相同的转动检测装置可以应用于在第一至第十实施例的任何一种中所说明的带传感器轴承。

(第十四实施例)

下面将结合图22说明实现本发明的第十二实施例。在此，与第十一至第十三实施例之中相同的构件将给予相同的附图标记和符号并将略去其说明。

图22是用在一种带传感器轴承中的编码器335的局部放大视图，此轴承具有装在其中的根据实现本发明第十四实施例的转动检测装置。在本实施例中，编码器335设置得对置于传感器340，类似于编码器330。

编码器335是环形的，具有预定的轴向宽度。编码器335的传感器对置表面是通过以相等间距沿环向配置多个N极336而构成的。多个N极336是具有不同各磁通密度的各磁化区域。编码器335是由在其对置于传感器的一侧上的S极予以磁化的。

构成编码器335的各磁化区域具有一参照磁化区域，具有最小的磁通密度。各个磁化区域在参照磁化区域作为参照的情况下各自被给予从滚珠307看来顺时针地从磁化区域到下一个磁化区域逐渐增大的各磁通密度。详细一点说，在本实施例中，各个磁化区域，像第十一到第十三实施例之中那样，各自按照方程1被给予各磁通密度。

因而，如此配置的各N极336在其周围构成一磁场，该磁场具有的强度对应于各个极性和磁通密度。因此，对应于N极磁通密度的强度的磁场形成在编码器335周围。编码器335参照磁化区域的位置(设置角度)储存在图中未画出的控制电路中作为转轴绝对角度的参照。

编码器335随着转轴302的转动而转动。传感器340经由电缆322，按照由设置得对置于传感器340的N极形成的磁通密度和方向，把电流值输出到图中未画出的控制电路。

由传感器340检测的输出信号类似于图18之中所示的。在图18中，纵坐标表示输出信号的强度而横坐标表示时间。输出信号的大小正比于磁通量的强度而输出信号的符号由磁通量的方向确定。在此，出现在图18之中最左边上的脉冲是由参照磁化区域所形成的磁通量生成的脉冲。图18表明脉冲峰值的强度随时间以阶梯方式增大。因此，在图18的情况下，控制电路判断出，转轴302在N极336强度增大的方向上转动，亦即，从传感器340处看来反时针转动。然后，控制电路数出每单位时间检测出的峰值个数并根据数出的峰值个数和各磁化区域设置所依的间距来算出转动速度。

其次，控制电路根据脉冲峰值的强度来确定转轴的绝对角度。在本实施例中，传感器340的输出脉冲具有平缓的峰值。因此，与第十二实施例的情况下一样，与第十一实施例相比，角度分辨率减低了。控制电路具有对应各个磁化区域的设置角度的阈值。其次，当控制电路测知检测值超过阈值时，则判定编码器经过相应的角度。

如以上所提及，按照本实施例，编码器335和传感器340沿径向设置得彼此对置。其次，编码器335的传感器对置表面由多个配置得以致磁通密度逐渐增大的N极336构成。因此，单一传感器340可以用以同时检测转轴302转动的速度、方向和角度，使得可能呈现与第十一实施例中相同的效果。

在本实施例中，由于编码器的传感器对置表面只是由其磁通密度逐渐增大的各N极构成，因而如此检测出的峰值是平缓的。因此，与只是一个峰值的情况相比，峰值检测误差发生的百分率降低了，使得可能以较高的可靠性检测峰值。

虽然本实施例已经参照编码器的传感器对置表面由多个N极构成的情况予以说明，但是，编码器的传感器对置表面也可以由多个S极构成。在此情况下，转动速度、转动方向和绝对角度的检测是与本实施例中相同的方式实现的，例外的只是输出信号的符号相反。

其次，在本实施例中，由于轴承的外圈303和内圈304、编码器335和传感器340是制成一体的，所以，如果编码器和传感器原先已经装在轴承上了，则只要把轴承设置在转轴与外壳之间即可完成组装。因此，组装效率可以提高，从而有助于降低组装成本。

再者，与本实施例中相同的转动检测装置可以用于在第一到第十实施例的任何一项中所说明的带传感器轴承。

(第十五实施例)

以下将结合图23说明实现本发明的第十五实施例。在此，与第十一到第十四实施例中提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而将略去其说明。

图23图示作为带传感器滚动轴承的一种深沟球轴承，其中装有根据实现本发明的第十三或第十四实施例的转动检测装置。在本实施例中，深沟球轴承的外圈303和内圈304具有分别沿轴向伸展的传感器安装部分303d和编码器安装部分。

在编码器安装部分304c的沿轴向外侧304d上设置编码器350。作为编码器350，在此可用在第十三或第十四实施例中所说明的编码器330或335。编码器350的轴向一侧对置于传感器安装部分303d。

另一方面，在传感器安装部分303d的轴内侧303e上直立设置环形钢片385。环形密封件380由钢片385支承以密封传感器安装部分303d与编码器安装部分304c之间的间隙。

其次，在传感器安装部分303d的轴向内侧303e上设置传感器安装件375。传感器安装件375位于密封环308与密封件380之间。

在传感器安装件375上设置温度测量装置370和由霍尔元件等制成的传感器360。传感器360设置得对置于编码器350并可检测由编码器350形成的磁通量。传感器360以与第十三和第十四实施例中相同的方式检测磁通量并因而检测转动体的转动速度、转动方向和绝对角度。

温度测量装置370可测定传感器和编码器以及各周边构件的温度并输出如此测得的温度数据给图中未画出的控制电路。构成编码器350的磁化区域随温度变化而改变磁通密度。控制电路具有一表格，借以校正随温度变化的磁通密度改变。其次，控制电路利用此表格来校正为此检测出的输出值并检测转轴的转动速度、转动方向和绝对角度。在使用诸如热电偶这样的非接触型温度计的情况下，可检测诸如传感器这样的非转动件的温度，但在使用诸如红外辐射温度计这样的非接触型温度计的情况下，就使得可能检测诸如编码器这样的转动件的温度。

如以上所提及，按照本实施例，根据温度变化校正的输出值可以用以检测转轴的转轴速度、转动方向和绝对角度。因此，编码器350可以不加考虑编码器350各种工作温度条件地予以采用，值得可能更加宽泛地把本转动状态检测装置应用于轴承和滚动装置。

编码器与传感器之间的芯件间隙(core gap)随热胀冷缩而变化。这一芯体间隙变化可以根据来自温度测量装置的信号予以校正。

其次，在本实施例中，编码器350和传感器360由密封环308和密封件380予以密封。因此，外部影响可以减至最小，使得可能以较高精度作出测量。

再者，编码器350和传感器320设置得沿径向彼此对置。其次，编码器310由多个配置得以致磁通密度逐渐变化的N极312和S极313构成。因此，单一传感器320可以用以同时检测转轴302的转动速度、方向和角度，使得可能呈现与第十一实施例中相同的效用。

其次，与本实施例中相同的转动检测装置可以用于第一到第十实施例的任何一项中所说明的带传感器的轴承。

(第十六实施例)

结合图24到28将详细地说明实现本发明的第十六实施例。图24图示一种作为滚动装置的深沟球轴承，其中装有根据实现本发明的第十六实施例的转动检测装置。深沟球轴承具有外圈403、内圈404、多个作为滚动件的滚珠407、密封环408和保持架409。

外圈403固定于外壳401的内表面401a作为静止件。外圈403是通过使诸如碳钢这样的金属材料经受锻造或类似工艺而制成的。外圈403具有外滚道405，其设置在其内表面上用于导引滚珠407。

内圈404是通过使诸如碳钢这样的金属材料经受锻造或类似工艺而制成的，类似于外圈403那样。内圈404配装在作为转动件的转轴402的外表面402a上。内圈404具有内滚道406，设置在其外表面上，对应于外圈403的外滚道405，用于导引滚珠407。内圈404随着转轴402的转动与转轴402成一体地转动。

各滚珠407在外圈403的外滚道405与内圈404的内滚道406之间排列在一条线上。各滚珠407在伴随着转轴402转动内圈404转动的情况下滚过外圈405和内圈406。

密封环408阻挡和密封外圈403与内圈404之间容放滚珠的空间407的两个开口。密封环408可防止灰尘、水分、异物等进入容放滚珠的空间以及润滑剂从容放滚珠的空间漏出。密封环408固定在制成在外圈403内表面上的固定部分403b上。

保持架409把滚珠407可滚动地卡持在外座圈405与内座圈406之间。作为保持架409，可以使用冲压保持架、机加工保持架。

在转轴402的外表面402a上直立设置环形的编码器卡持件411。编码器卡持件411从转轴402的外表面402a伸向外壳401，亦即从转轴402沿径向向外。在编码器卡持件411的轴向一侧上设置沿轴向面对的编码器410。

另一方面，在外壳401的内表面401a上直立设置传感器卡持件421。传感器卡持件421从外壳401的内表面401a伸向转轴402，亦即从外壳401沿径向向内。在传感器卡持件421的轴向一侧上设置单一传感器420。传感器420沿轴向设置得对置于编码器410。

图25是平面视图，示出编码器410，而图26是图25的局部放大透视图。编码器410具有恒定径向宽度的环形形状。编码器410具有多个阶梯式传感器对置表面410a和一个平直的编码器安装件接地表面410b。编码器410在编码器安装件接地表面410b处固定于编码器安装件411。编码器安装件接地表面410b的法线方向与轴向相同。

如图26之中所示，多个传感器对置表面410a由具有轴向高度h1的台阶沿周向分隔开来。以O为中心每隔中心角θ₀形成一台阶，以致每隔中心角θ₀沿周向分割了编码器的传感器对置表面。因此，从编码器安装件接地表面410b到编码器的传感器对置表面410a的高度H每隔中心角θ₀增大h1。

因此，编码器410的轴向高度H，始自作为参照的最靠近编码器安装件接地表面410b的传感器对置表面410a到最远离编码器安装件接地表面410b的传感器对置表面410a，每隔中心角θ₀单调地增大h1。在本实施例中，挨着最靠近编码器安装件接地表面410b的传感器对置表面910a设置了最远离编码器安装件接地表面410b的传感器对置表面410a。其次，在本实施例中，编码器410以如下的配置予以设置，即高度H从传感器处看来反时针地增大h1。因此，编码器410与传感器420之间的距离随着转轴402的转动而按照传感器对置表面410a的形状变化。编码器410与传感器420之间的距离按角度被存储在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面410a的位置和转轴402的绝对角度。

传感器420沿轴向设置得对置于编码器410的传感器对置表面410a。传感器420是位移传感器，利用光或超声波来测定编码器410的传感器对置表面410a与传感器420之间的距离变化。传感器420向编码器410的传感器对置表面410a输出光或超声波。如此输出的光或超声波然后由传感器对置表面410a予以反射。传感器420接收如此反射的光或超声波以测定传感器对置表面形状的位移。传感器420经由电缆422向图中未画出的控制电路输出如此检测出的距离数据。

图27是一图线，图示由传感器420检测出的输出信号。在图27中，纵坐标表示输出信号的强度而横坐标表示时间。在图27中，虚线表示输出信号。输出信号的大小对应与传感器的距离，而且传感器对置表面越靠近传感器，输出信号的强度越大。在此，出现在图27中最左端上的脉冲表示当最靠近编码器安装件接地表面的传感器对置表面设置得对置于传感器420时检测到的值的脉冲。图27表明，脉冲峰值的强度随时间单调地以阶梯方式增大。

如先前所提及，在本实施例中，编码器410以如下配置予以设置，即从传感器420处看来高度H按反时针方向逐渐增大h1。因此，在图27的情况下，控制电路判断出，编码器410，亦即转轴，从传感器处看来顺时针转动。

如图27之中所示，传感器420的输出具有由最靠近传感器420的传感器对置表面410a反射的信号作为最大峰值。控制电路数出此最大峰值并根据每单位时间获得的最大峰值个数来算出转轴402的转动速度。

其次，控制电路可根据脉冲强度确定转轴的绝对角度。在本实施例中，传感器420的输出符合于编码器410的形状而是台阶状的。控制电路可相互并联地储存各种形状的绝对角度和检测值。然后，控制电路按照检测值判断出转轴设置所在的角度。这样，可以在角度分辨范围θ₀之内进行转轴402绝对角度的检测。

如以上所提及，按照本实施例，编码器410和传感器420沿轴向设置得彼此对置。其次，编码器410具有形成在其上的传感器对置表面410a，以致与传感器420的距离单调地增大或减小。传感器420是由利用光和超声波的位移传感器做成的。传感器420按照与传感器对置表面410a的距离来输出输出信号到控制电路。控制电路分析这一输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，信号传感器420可以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使得可能呈现如第十一实施例之中的相同的效用。

在本实施例中，传感器420是利用光或超声波的位移传感器。不过，传感器420并不受到具体限制，只要它是一种能够测定传感器对置表面410a与传感器420之间距离变化的传感器即可。作为传感器420，在此可以建议一种磁性传感器，即一种作为范例利用磁场与涡流等之间相互作用的传感器。在使用磁性传感器的情况下，编码器是磁性材料的。在利用涡流的传感器情况下，编码器需要是诸如金属材料这样的铁磁材料。

(第十七实施例)

下面将结合图28说明实现本发明的第十七实施例。在此，与在第十六实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号，而其说明将被略去。

在本实施例中，在图24中，在编码器卡持件411的轴向一侧上设置编码器415。另一方面，在传感器卡持件421的轴向一侧上设置单一传感器425。传感器425沿轴向设置得对置于编码器415。

图28是用在根据实现本发明的第十七实施例的转动检测装置之中的、编码器的局部放大透视图。在本实施例中，编码器415类似于编码器410设置得对置于传感器425。

编码器415具有环形，径向宽度不变。编码器415具有多个台阶式的传感器对置表面415a和一个平直的编码器安装件接地表面415b。编码器415在编码器安装件接地表面415b处固定于编码器安装件411。编码器安装件接地表面415b的法线方向与轴向相同。

如图28之中所示，多个传感器对置表面415a由具有轴向高度h1的台阶沿周向隔开。台阶以O为中心每隔中心角θ₀形成，以致每隔中心角θ₀沿周向分割了编码器的传感器对置表面。因此，从编码器安装件接地表面415b到编码器的传感器对置表面415a的高度H每隔中心角θ₀增大h1。

因此，编码器415的轴向高度H，始自作为参照的最靠近编码器安装件接地表面415b的传感器对置表面415a到最远离编码器安装件接地表面415b的传感器对置表面415a，每隔中心角θ₀单调地增大h1。在本实施例中，挨着最靠近编码器安装件接地表面415b的传感器对置表面415a设置了最远离编码器安装件接地表面410b的传感器对置表面415a。其次，在本实施例中，编码器415以如下的配置予以设置，即高度H从传感器处看来在反时针方向上增大h1。因此，编码器415与传感器425之间的距离随着转轴402的转动而按照传感器对置表面415a的形状变化。编码器415与传感器425之间的距离按角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面415a的位置和转轴402的绝对角度。

编码器415的传感器对置表面415a自配有N极437。构成N极437的各磁化区域各自具有预定的磁通密度，N极437围绕自身形成磁场，该磁场具有的强度对应于其极性和磁通密度。因此，围绕编码器415形成对应于N极437的磁通密度的磁场。

作为编码器415的材料，在此可用铝镍钴磁铁、铁素体磁铁、钐-钴磁铁、钕-铁-硼磁铁或通过将各种磁铁粉末与塑料混合、模制混合物并固化模制材料所获得的粘合磁铁。由于多个磁化区域的磁通密度必须是一致的，所以最好是采用粘合磁铁，因为它能够容易设计以具有任何磁通密度。在此，采用一种由含有铁素体粉末的塑料或稀土材料制成的粘合磁铁。磁铁的磁力随温度变化。

传感器425沿轴向设置得对置于编码器415的传感器对置表面415a。传感器425是磁性传感器，可测定编码器415的传感器对置表面415a与传感器425之间的距离变化。本实施例通过范例针对使用一种能够检测磁场的磁性传感器诸如霍尔元件或线圈，特别是霍尔元件予以说明。霍尔元件是一种可按照穿过霍尔元件的磁通量的强度和方向生成电流作为输出信号的器件。

传感器425可感测由编码器415的各个N极437形成的磁场。由N极437形成的磁场的强度分别随着N极437与编码器415的传感器对置表面415a之间的距离之减小或增大而增大或减小。传感器425可感测磁场的强度变化并经由电缆422输出检测值给图中未画出的控制电路。

由传感器425检测出输出信号示于图27之中，在图27之中，实线表示输出信号。输出信号的大小正比于检测出的磁通量强度而输出信号的符号由磁通量的方向确定。在此，出现在图27中最左端上的脉冲表示当最靠近于编码器安装件接地表面415b的传感器对置表面415a设置得对置于传感器425时检测值的脉冲。图27表明，脉冲峰值的强度基本上以台阶方式随时间单调地增大。

如先前所提及，在本实施例中，编码器415以如下的配置予以设置，即从传感器425处看来高度H在反时针方向上增大h1。因此，在图27的情况下，控制电路可判断出，编码器415，亦即转轴，从传感器处看来是顺时针转动的。

如图27之中所示，传感器425的输出具有由最靠近于传感器425的传感器对置表面415a反射的信号作为最大峰值。控制电路数出此最大峰值并根据每单位时间获得的最大峰值个数来算出转轴402的转动速度。

其次，控制电路可根据脉冲强度来确定转轴的绝对角度。在本实施例中，传感器425的输出符合编码器415的形状是台阶状的。控制电路可相互关联地储存各种形状的绝对角度和检测值。然后，控制电路按照检测值判断出转轴设置所在的角度。这样，转轴402绝对角度的检测可以在角度分辨范围θ₀之内做出。

如以上所提及，按照本实施例，编码器415和传感器425沿轴向设置得彼此对置，其次，编码器415具有形成在其上的传感器对置表面415a，以致与传感器425的距离单调地增大或减小。传感器425由磁性传感器构成而传感器对置表面415a配有N极437。传感器425按照与传感器对置表面415a的距离把输出信号输出到控制电路。控制电路分析此输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器425可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使得可能呈现与第十一实施例中相同的效用。

在本实施例中，由于编码器的传感器对置表面415a只由各N极构成，所以如此检测出的峰值是平缓的。因此，与只有一个峰值的情况相比，峰值检测误差出现的百分率减小了，使得可能以较高的可靠性检测峰值。

虽然本实施例已经参照编码器415的传感器对置表面由多个N极构成的情况作了说明，但是，编码器415的传感器对置表面也可以由多个S极构成。在此情况下，转动速度、转动方向和绝对角度的检测以与本实施例中相同的方式做出，例外的是，输出信号的符号反过来了。

(第十八实施例)

下面将结合图29和30说明实现本发明的第十八实施例。在此，与第十六或第十七实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而将略去对其说明。

在本实施例中，在图24中，在编码器卡持件411的轴向一侧上设置编码器416。另一方面，在传感器卡持件421的轴向一侧上设置单一的传感器425。传感器425沿轴向设置得对置于编码器416。

图29是编码器416的局部放大透视图，编码器用在根据实现本发明的第十八实施例的转动检测装置之中。在本实施例中，编码器416设置得类似于编码器410和415而对置于传感器425。

编码器416具有环形形状，径向宽度不变。编码器416具有多个台阶式传感器对置表面416a和一个平直的编码器安装件接地表面416b。编码器416在编码器安装件接地表面416b处固定于编码器安装件411。编码器安装件接地表面416b的法线方向与轴向相同。

如图29之中所示，多个传感器对置表面416a由具有轴向高度11的台阶沿周向隔开。以O为中心每隔中心角θ₀形成台阶，以致沿周向每隔角度θ₀分割了编码器的传感器对置表面。因此，从编码器安装件接地表面416b到编码器的传感器对置表面416a的高度L每隔角度θ₀增大11。

因此，编码器416的轴向高度L始自作为参照的最靠近编码器安装件接地表面416b的传感器对置表面416b到最远离编码器安装件接地表面416b的传感器对置表面416a，每隔中心角θ₀单调地增大11。在本实施例中，挨着最靠近编码器安装件接地表面416b的传感器对置表面416a设置了最远离编码器安装件接地表面416b的传感器对置表面416a。其次，在本实施例中，编码器416以如下的配置予以设置，即高度L从传感器处看来在反时针方向上增大11。因此，编码器416与传感器425之间的距离随着转轴402的转动而按照传感器对置表面416a的形状变化。编码器416与传感器425之间的距离按角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面416a的位置和转轴402的绝对角度。

编码器416的传感器对置表面416a各自配有多个N极437和S极438。构成N极437和S极438的磁化区域各自具有预定的磁通密度。N极437和S极438各自围绕自身形成磁场，具有的强度对应于其极性和磁通密度。因此，围绕编码器416形成对应于N极437和S极438的磁通密度的磁场。

作为编码器416的材料，在此可用铝镍钴磁铁、铁素体磁铁、钐-钴磁铁、钕-铁-硼磁铁或通过将各种磁性粉末与塑料混合、模制混合物并固化模制材料所获得的粘合磁铁。由于多个磁化区域的磁通密度必须是一致的，所以最好是使用粘合磁铁，因为它能够容易设计以具有任何磁通密度。在此，使用一种由含有铁素体粉末的塑料或稀土材料制成的粘合磁铁。磁铁的磁力随温度变化。

传感器425是能够检测磁场的磁性传感器，如在第十七实施例之中所解释的霍尔元件和线圈。

传感器425可感测由编码器415的多个N极437和S极438形成的磁场。由N极437和S极438形成的磁场的强度绝对值分别随着N极437或S极438与编码器416的传感器对置表面416a之间距离的减小或增大而增大或减小。传感器425可感测磁场强度的变化并经由电缆422输出检测值给图中未画出的控制电路。

图30图示由传感器425检测出的输出信号。输出信号的大小正比于检测出的磁通量的强度而输出信号的符号则由磁通量的方向确定。在此，出现在图30之中最左端上的脉冲表示当最靠近编码器安装件接地表面416b的传感器对置表面416a设置得对置于传感器425时检测出的值的脉冲。图30表明脉冲峰值强度的绝对值基本上随时间以阶梯方式单调地增大。

如先前所提及，在本实施例中，编码器416以如下的配置予以设置，即高度L从传感器425处看来在反时针方向上增大11。因此，在图27的情况下，控制电路判断出，编码器416，亦即转轴402，从传感器处看来顺时针转动。

如图30之中所示，传感器425的输出具有由最靠近传感器425的传感器对置表面416a反射的信号作为最大峰值。控制电路数出这一最大峰值并根据每单位时间获得的最大峰值的个数来算出转轴402的转动速度。

其次，控制电路根据峰值强度确定转轴402的绝对角度。当传感器425的输出表明峰值检测值(图30中的点A)时，控制电路判断出，对应于如此检测出的输出的磁化区域设置得对置于传感器425。然后，控制电路判断出，转轴402设置在对应于如此检测出的磁化区域的绝对角度。

其次，当传感器425的输出是两峰值之间点B处的值时，当B的绝对角度可以按照紧前面的峰值点A处的强度对于点A处与点B处强度之间的差值之比值算出。详细一点地说，点B处的角度可以由上述方程2算出。

控制电路可彼此相关联地储存多个传感器对置表面416a的位置和转轴402的绝对角度。因此，控制电路参照由上述方程2算出的结果可计算编码器的绝对角度。

如以上所提及，按照本发明，编码器416和传感器425沿轴向设置得彼此对置。其次，编码器416具有形成在其上的传感器对置表面416a，以致与传感器425的距离单调地增大或减小。传感器425是由磁性传感器构成的并在传感器对置表面416a上交替地设置N极437和S极438。传感器425按照与传感器对置表面416a的距离来输出输出信号到控制电路。控制电路分析这一输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器425可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使得可能呈现与第十一实施例中相同的效用。

在本实施例中，用过具有由N极和S极构成的传感器对置表面的编码器。因此如此检测出的峰值是尖陡的，使得可能以高于第十六实施例或第十七实施例中的角度分辨率来检测绝对角度。

(第十九实施例)

以下将结合图31至33详细说明实现本发明的第十九实施例。在此，与第十六至十九实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而将略去其说明。

图31图示作为带传感器轴承的一种深沟球轴承，其中装有根据实现本发明的第十九实施例的转动检测装置。深沟球轴承具有外圈403、内圈404、多个滚珠407作为滚动件、密封环408和挡圈409。

在本实施例中，密封环408阻挡和密封外圈403与内圈404之间容放各滚珠407的空间的两个开口之一。各滚珠407的两个开口的另一个由编码器卡持件431和传感器卡持件441予以阻挡和密封。

传感器卡持件441是环形构件，具有两端平行的C形截面。传感器卡持件441固定于外圈403的轴向端部403C并从外圈403沿轴向伸出。在传感器卡持件441的沿径向顶部内侧设置径向面对的传感器440。

编码器卡持件431是环形构件，具有L形截面。编码器卡持件431固定于内圈404的轴向端部404b并从内圈404沿轴向伸出。编码器卡持件431的前端设置在传感器卡持件441的两个端部之间。编码器卡持件431和传感器卡持件441彼此协同起着与密封环408相同的作用。在编码器卡持件431的径向一侧设置编码器430。编码器430沿径向设置得对置于传感器440。

图32是图示编码器430的平面视图而图33是图32的局部放大视图。编码器430是由一种诸如铁磁材料这样的可以容易予以磁化的材料制成的。编码器430具有环形形状，轴向宽度不变。编码器430具有编码器安装件接地表面430b，该表面430b距环心O半径R2；并具有多个传感器对置表面430a，该表面430a设置在距环心半径R1的位置处，而半径R1每隔预定的角度θ₀改变一次。编码器430在编码器安装件接地表面430b处固定于编码器安装件431。编码器安装件接地表面430b的法线方向横交轴向。

如图33之中所示，多个传感器对置表面430a由具有径向高度r1的台阶沿周向隔开。以O为中心每隔中心角θ₀形成台阶，以致编码器430的传感器对置表面每隔角度θ₀沿周向被分割。因此，从编码器430的中心到编码器430的传感器对置表面430a每隔角度θ₀增大r1。

因此，编码器430的半径R1，从作为参照的具有最小半径R1的传感器对置表面430a开始，到具有最大半径R1的传感器对置表面430a，每隔角度θ₀增大r1。在本实施例中，挨着具有最小半径R1的传感器对置表面430a设置具有最大半径R1的传感器对置表面430a。其次，在本实施例中，编码器430以如下的配置予以设置，即半径R1沿轴向(图31中箭头A)看来在顺时针方向上逐渐增大。因此，编码器430与传感器440之间的距离随着转轴402的转动按照传感器对置表面430a的形状变化。编码器430与传感器440之间的距离按照角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路相互关联地可储存多个传感器对置表面的位置和转轴402的绝对角度。

其次，编码器430可以以如下的配置予以设置，即从轴向(图31中箭头A)看来半径R1在反时针方向上逐渐增大。

传感器440沿径向设置得对置于编码器430的传感器对置表面430a。传感器440是一种位移传感器，可测量编码器的传感器对置表面430a与传感器440之间的距离变化。传感器440类似于第十六实施例的传感器420那样向编码器430的传感器对置表面430a输出光线或超声波。如此输出的光线或超声波然后由传感器对置表面430a予以反射。传感器440接收如此反射的光线或超声波以测定传感器对置表面的形状位移。传感器440经由电缆422输出如此检测出的距离数据给图中未画出的控制电路。

由传感器440检测出的输出信号与由图27中虚线表示的相同。在此，出现在图27中最左端上的脉冲表示当具有最小半径R1的传感器对置表面430a设置得对置于传感器440时检测值的脉冲。图27表明脉冲峰值强度的绝对值随时间以台阶方式单调地增大。

如先前所提及，在本实施例中，编码器430以如下的配置予以设置，即沿轴向(图31中的箭头A)看来半径R1在顺时针方向上逐渐增大。因此，在图27的情况下，控制电路判断出，编码器430，亦即转轴402，沿轴向(图31中箭头A)看来在反时针方向上转动。

其次，控制电路如同在第十六实施例之中那样数出所检测信号的最大峰值的个数并根据每单位时间获得的最大峰值的个数来算出转轴402的转动速度。

其次，控制电路根据脉冲强度确定转轴的绝对角度。在本实施例中，传感器440的输出按照编码器430的形状是阶梯式的。控制电路相互关联地储存多种形状的绝对角度和检测值。然后，控制电路按照检测值判断出转轴设置所在的角度。这样，转轴402绝对角度的检测可以在角度分辨范围θ₀之内做出。

如以上所提及，按照本实施例，编码器430和传感器440沿径向设置得彼此对置。其次，编码器430上形成传感器对置表面430a，以致与传感器440的距离单调地增大或减小。传感器440是由利用光线或超声波的位移传感器。传感器440按照与传感器对置表面430a的距离把输出信号输出到控制电路。控制电路分析此输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器440可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使之可呈现与第一实施例中相同的效用。

在本实施例中，传感器440是利用光线或超声波的位移传感器。不过，传感器440并不具体受限，只要它是能够测量传感器对置表面430a与传感器440之间距离变化的一种传感器即可。作为传感器440，举例来说，在此可以建议磁性传感器、利用磁场与涡流之间相互作用的传感器，或者类似的传感器。在利用涡流的传感器的情况下，编码器需要是诸如金属材料这样的铁磁材料。

其次，如本实施例之中的转动检测装置可以用于第一至第十实施例任何一项之中所述的一种带传感器的轴承。

(第二十实施例)

以下将结合图34说明实现本发明的第二十实施例。在此，与第十六至十九实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而将略去其说明。

在本实施例中，在图31中，在编码器卡持件411的径向一侧上沿径向设置编码器。另一方面，在传感器卡持件441的径向一侧上设置单一的传感器445。传感器445沿径向设置得对置于编码器435。

图34是编码器435的局部放大透视图，此编码器用在根据实现本发明的第二十实施例的一种转动检测装置之中。在本实施例中，编码器435类似于编码器430设置得对置于传感器445。

编码器435具有环形形状，轴向宽度不变。编码器435具有编码器安装件接地表面435b，该表面435b距环心O半径R2，并具有多个传感器对置表面435a，该表面435a设置在距环心为半径R1处，而半径R1每隔预定的角度θ₀改变一次。编码器435在编码器安装件接地表面435b处固定于编码器安装件431。编码器安装件接地表面435b的法线方向横交轴向。

如图34之中所示，多个传感器对置表面435a由具有编码器435径向高度r1的台阶沿周向隔开。以O为中心每隔中心角θ₀制成台阶，以致编码器435的传感器对置表面每隔角度θ₀沿周向被分割。因此，从编码器435的中心到编码器435的传感器对置表面435a每隔角度θ₀增大r1。

因此，编码器435的半径R1，从作为参照的具有最小半径R1的传感器对置表面435a开始，到具有最大半径R1的传感器对置表面435a，每隔角度θ₀单调地增大r1。在本实施例中，挨着具有最小半径R1的传感器对置表面435a，设置具有最大半径R1的传感器对置表面435a。其次，在本实施例中，编码器435以如下的配置予以设置，即半径R1沿轴向(图31中箭头A)看来在顺时针方向上逐渐增大。因此，编码器435与传感器445之间的距离随着转轴402的转动按照传感器对置表面435a的形状变化。编码器435与传感器445之间的距离按照角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路相互关联地可储存多个传感器对置表面435a的位置和转轴402的绝对角度。

编码器435的传感器对置表面435a各自配有N极437。构成N极437的各磁化区域各自具有预定的磁通密度。N极437围绕自身形成磁场，该磁场具有的强度对应于其极性和磁通密度。因此，围绕编码器435形成对应于N极437的磁通密度的磁场。

传感器445沿径向设置得对置于编码器435的传感器对置表面435a。传感器445是一种位移传感器，可测量编码器435的传感器对置表面435a与传感器440之间的距离变化。作为实例，本发明是针对使用能够检测磁场的磁场传感器诸如霍尔元件和线圈，特别是霍尔元件而予以说明的。霍尔元件是按照横交霍尔元件的磁通量的强度和方向产生电流作为输出信号的器件。

传感器445可感测由编码器435各个N极437形成的磁场。由N极437形成的磁场的强度分别随着N极437与编码器435的传感器对置表面435a之间距离的减小或增大而增大或减小。传感器445可感测磁场强度的变化并经由电缆422输出检测值给图中未画出的控制电路。

检测值的图形由图27中的实线表示，如同在第十七实施例之中那样。输出信号的大小正比于磁场的强度而输出信号的符号则由磁通量的方向确定。在此，出现在图27中最左端上的脉冲表示当具有最小半径R1的传感器对置表面435a设置得对置于传感器445时检测值的脉冲。图37表明脉冲峰值强度的绝对值随时间以阶梯方式逐渐增大。

如先前所提及，在本实施例中，编码器435以如下的配置予以设置，即沿轴向(图31中的箭头A)看来半径R1在顺时针方向上逐渐增大。因此，在图27的情况下，控制电路判断出，编码器435，亦即转轴402，沿轴向(图31中箭头A)看来在反时针方向上转动。

如图37所示，传感器445的输出使得由最靠近传感器445设置的传感器对置表面435反射的信号作为最大峰值。控制电路数出这个峰值的数量，并根据每单位时间获得的最大峰值的数量来计算转轴402的转动速度。

其次，控制电路可根据脉冲强度确定转轴402的绝对角度。在本实施例的情况下，传感器445的脉冲的输出按照编码器435的形状基本上是阶梯式的。控制电路相互关联地储存各种形状的绝对角度和检测值。然后，控制电路按照检测值判断出转轴设置所在的角度。这样，转轴402绝对角度的检测可以在角度分辨范围θ₀之内做出。

如以上所提及，按照本实施例，编码器435和传感器445沿径向设置得彼此对置。其次，编码器435上形成传感器对置表面435a，以致与传感器445的距离单调地增大或减小。传感器445按照与传感器对置表面435a的距离把输出信号输出到控制电路。控制电路分析此输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器445可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使之可能呈现与第一实施例中相同的效用。

在本实施例中，由于传感器对置表面435a只是由各N极构成的，所以如此检测出的峰值是平缓的。因此，与只有一个峰值的情况相比，峰值检测误差出现的百分率减小了，使之可能以较高的可靠性来检测峰值。

虽然本发明已经参照编码器435的传感器对置表面只由N极构成的情况作了说明，但是编码器435的传感器对置表面也可以由S极构成。在此情况下，转动速度、转动方向和绝对角度的检测是以与本实施例中相同的方式做出的，例外的是输出信号的符号反过来了。

其次，如本实施例之中的转动检测装置可以用于第一至第十实施例任何一项之中所述的一种带传感器的轴承。

(第二十一实施例)

以下将结合图35说明实现本发明的第二十一实施例。在此与第十六至第二十实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号，而其说明将被略去。

在本实施例中，在图31中，在编码器卡持件431的径向一侧上设置编码器436。另一方面，在传感器卡持件441的轴向一侧上设置单一传感器445。传感器445沿径向设置得对置于编码器436。

图35是用在根据实现本发明的第二十一实施例的一种转动检测装置之中的、编码器的局部放大透视图。在本实施例中，编码器436类似于编码器430或435设置得对置于传感器445。

编码器436具有环形，径向宽度不变。编码器436具有一编码器安装件接地表面436b，该表面距环心O半径R2；并具有多个传感器对置表面436a，该表面设置在距环心O为半径R1位置处，而半径R1每隔预定的角度θ₀变化一次。编码器436在编码器安装件接地表面436b处固定于编码器安装件431。编码器安装件接地表面436b的法线方向与轴向相同。

如图35之中所示，多个传感器对置表面436a由具有轴向高度r1的台阶沿周向隔开。以O为中心每隔中心角θ₀形成台阶，以致每隔中心角θ₀沿周向分割了编码器的传感器对置表面。因此，从编码器436的中心到编码器436的传感器对置表面436a的半径R1每隔中心角θ₀增大r1。

因此，编码器436的半径R1，始自作为参照的具有最小半径R1的传感器对置表面436a到具有最大半径R1的传感器对置表面436a，每隔中心角θ₀逐渐增大r1。在本实施例中，挨着具有最小半径R1的传感器对置表面436a设置了具有最大半径R1的传感器对置表面436a。其次，在本实施例中，编码器436以如下的配置予以设置，即半径R1在轴向上(图31中箭头A)看来在顺时针方向上逐渐增大r1。因此，编码器436与传感器445之间的距离随着转轴402的转动而按照传感器对置表面436a的形状变化。

编码器436与传感器445之间的距离按角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面436a的位置和转轴402的绝对角度。

在编码器436的传感器对置表面436a上设置多个交替排列的N极437和S极438。构成N极437和S极438的各磁化区域各自具有预定的磁通密度，N极437和S极438围绕自身形成磁场，该磁场具有的强度对应于其极性和磁通密度。因此，围绕编码器436形成对应于N极437和S极438的磁通密度的磁场。

传感器445是一种能够检测磁场的磁性传感器，如在第二十实施例中解释的霍尔元件和线圈。

传感器445可感测由编码器436的每个N极437和S极438形成的磁场。由N极437和S极438形成的磁场的强度的绝对值分别随着N极437和S极438与编码器436的传感器对置表面436a之间的距离之减小或增大而增大或减小。传感器445可感测磁场的强度变化并经由电缆422输出检测值给图中未画出的控制电路。

由传感器445检测出的输出信号与示于图30之中的相同。在此，出现在图27中最左端上的脉冲表示当具有最小半径R1的传感器对置表面436a设置得对置于传感器445时检测值的脉冲。图30表明，脉冲峰值的符号取决于极性的不同而反转，而脉冲峰值强度的绝对值随时间增大。于是，在图30的情况下，控制电路可判断出，转轴402在N极437或S极438强度的增大方向上转动，亦即沿轴向(图31中的箭头A)看来在反时针方向上转动。然后，控制电路数出每单位时间检测出的峰值个数，并算出转轴402的转动速度。

其次，控制电路可根据脉冲强度来确定转轴402的绝对角度。控制电路可如在第十八实施例之中根据上述上方程2来算出绝对角度。

控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面的位置和转轴402的绝对角度。因此，控制电路可如上述参照由方程2计算的结果来算出编码器436的绝对角度。

如以上所提及，按照本实施例，编码器436和传感器445沿径向设置得彼此对置。其次，编码器436具有制成在其上的传感器对置表面436a，以致与传感器445的距离单调地增大或减小。传感器445可按照与传感器对置表面436a的距离来输出输出信号给控制电路。控制电路分析此输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器445可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使得可能呈现与第十一实施例中相同的效用。

在本实施例中，使用了具有由各N极和各S极构成的传感器对置表面的编码器436。因此，检测出的峰值是高尖的。使得可能如第十八实施例之中那样以很高角度分辨率检测绝对角度。

其次，与本实施例中相同的转动检测装置可以用于第一至第十实施例任何一项中所说明的一种带传感器的轴承。

(第二十二实施例)

下面将结合图36至38说明实现本发明的第二十二实施例。在此，与第十六至第二十实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而其说明将予以略去。

图36是图示实现本发明的第二十二实施例中的编码器450。编码器450用以代替图31中的编码器430。不同于编码器450的各种结构如图31之中所示。

图37是编码器450的局部放大透视图。编码器450具有环形形状，轴向宽度不变。编码器450具有编码器安装件接地表面450b，该表面距环心为半径R2，并具有传感器对置表面，该对置表面设置在距环心半径R1的位置处，而半径R1逐渐增大或减小。编码器450在编码器安装件接地表面450b处固定于编码器安装件431。编码器安装件接地表面450b的法线方向横交轴向。编码器450的传感器对置表面450a沿径向设置得对置于是一种位移传感器的传感器440。

编码器450的半径R1从参照位置起沿着圆周方向随着角度的增大以预定的比值增大。半径R1最大所处的位置和半径R1最小所处的位置由一台阶隔开。在本实施例中，编码器以如下的配置予以设置，即在轴向(图31中箭头A)上看来，半径R1在顺时针方向逐渐增大。因此，编码器450与传感器440之间的距离随着转轴402的转动按照传感器对置表面450a的形状变化。编码器450与传感器440之间的距离按照角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面450a的位置和转轴402的绝对角度。

图38是图示由传感器440检测出的输出信号的简图。图38表明检测出的信号随时间逐渐线性增大。

如先前所提及，在本实施例中，编码器450以如下配置予以设置，即沿轴向(图31中箭头A)看来，半径R1在顺时针方向上逐渐增大。因此，在图38的情况下，控制电路判断出，编码器450，亦即转轴402，沿轴向(图31中箭头A)看来在反时针方向上转动。

其次，按照电路采样峰值达到最大时的时间并按照从某一峰值到下一峰值所需的时间算出转动速度。

其次，控制电路可根据峰值强度确定转轴的绝对角度。在本实施例的情况下，控制电路还具有预定角度和对应于此角度的检测值表格。控制电路以此表格对比于检测出的输出值强度以计算转轴402的转动速度。

如以上所提及，按照本发明，编码器450和传感器440沿径向设置得彼此对置。其次，编码器450具有制成在其上的传感器对置表面，以致与传感器440的距离逐渐增大或减小。传感器440按照与传感器对置表面的距离输出输出信号给控制电路。控制电路分析此输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器440可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使之可能呈现与第十一实施例中相同的效用。

其次，与本实施例中相同的转动检测装置可以用于第一至第十实施例任何一项之中所说明的一种带传感器的轴承。

(第二十三实施例)

下面将结合图39至40说明实现本发明的第二十二实施例。在此，与第十六至第二十二实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而其说明将予以省略。

图39是图示实现本发明的第二十实施例中的编码器455。编码器455用以代替图31中的编码器430。不同于编码器455的各种结构如图31之中所示。

编码器455具有环形形状，轴向宽度不变。编码器455具有编码器安装件接地表面455b，该表面距环心为半径R2，并具有传感器对置表面455a，该表面455a设置在距环心O逐渐增大或减小的半径R1的位置处。编码器455在编码器安装件接地表面455b处固定于编码器安装件431。编码器安装件接地表面455b的法线方向横交轴向。编码器455的传感器对置表面455a沿径向设置得对置于是一种磁性传感器的传感器445。

编码器455的半径R1从参照位置起沿着圆周方向随着角度的增大以预定的比值增大。半径R1为最大时所处的位置和半径R1为最小时所处的位置由一台阶隔开。在本实施例中，编码器以如下的配置予以设置，即在轴向(图31中箭头A)上看来，半径R1在顺时针方向逐渐增大。因此，编码器455与传感器445之间的距离随着转轴402的转动按照传感器对置表面450a的形状变化。编码器455与传感器445之间的距离按照角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面455a的位置和转轴402的绝对角度。

在编码器455的传感器对置表面455a上设置以预定间隔交替配置多个N极437和S极438。构成N极437和S极438的各磁化区域各自具有预定的磁通量强度。N极437和S极438各自围绕自身形成磁场，该磁场具有的强度对应于其极性和磁通量强度。因此，围绕编码器455形成了对应于N极437和S极438的磁通量的磁场。

图40是图示由传感器445检测出的输出信号的简图。图40表明脉冲峰值强度的绝对值随时间逐渐增大。

如先前所提及，在本实施例中，编码器455以如下配置予以设置，即沿轴向(图31中箭头A)看来，半径R1在顺时针方向上逐渐增大。因此，在图40的情况下，控制电路判断出，编码器455，亦即转轴402，沿轴向(图31中箭头A)看来在反时针方向上转动。

其次，按照电路采样峰值达到最大时的时间并按照从某一峰值到下一峰值所需的时间算出转动速度。

其次，控制电路可根据检测出的信号确定转轴的绝对角度。在本实施例的情况下，控制电路还具有预定角度和对应于此角度的检测值表格。控制电路以此表格对比于检测出的输出值强度以计算转轴402的转动速度。

如以上所提及，按照本实施例，编码器455和传感器445沿径向设置得彼此对置。其次，编码器455具有制成在其上的传感器对置表面455a，以致与传感器445的距离逐渐增大或减小。传感器445按照与传感器对置表面455a的距离输出输出信号给控制电路。控制电路分析此输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器445可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使之可能呈现与第十一实施例中相同的效用。

其次，与本实施例中相同的转动检测装置可以用于第一至第十实施例任何一项中所说明的一种带传感器的轴承。

(第二十四实施例)

下面将结合图41至42说明实现本发明的第二十四实施例。在此，与第十六至第二十三实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而其说明将予以略去。

图41是图示实现本发明的第二十四实施例中的编码器460。编码器460用以代替图24中的编码器410。不同于编码器450的各种结构如图24之中所示。

图42是编码器460的局部放大透视图。编码器460具有环形形状，轴向宽度不变。编码器460具有平直的编码器安装件接地表面460b，以及传感器对置表面460a，该表面460a以预定的比例从编码器安装件起厚度L增大。编码器460在编码器安装件接地表面460b处固定于编码器安装件411。编码器安装件接地表面460b的法线方向平行于轴向。编码器460的传感器对置表面460a沿轴向设置得对置于是一种位移传感器的传感器420。

编码器460的厚度L从参照位置起沿着圆周方向随着角度的增大以预定的比值增大。厚度L为最大时所处的位置和厚度L为最小时所处的位置由一台阶隔开。在本实施例中，编码器以如下的配置予以设置，即从传感器处看来，厚度L在反时针方向增大。因此，编码器460与传感器420之间的距离随着转轴402的转动按照传感器对置表面460a的形状变化。编码器460与传感器420之间的距离按照角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面460a的位置和转轴402的绝对角度。

由传感器420检测出的输出信号如图38之中所示。转动速度、转动方向和绝对角度的计算方法如在第二十二实施例之中所解释的。

如先前所提及，在本实施例中，编码器460与传感器420配置得彼此轴向对置。其次，编码器460具有制成在其上的传感器对置表面460a，以致与传感器420的距离逐渐增大或减小。传感器420按照与传感器对置表面460a的距离输出输出信号给控制电路。控制电路分析输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器420可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度。使之可能呈现出与第十一实施例中相同的效用。

(第二十五实施例)

下面将结合图43说明实现本发明的第二十五实施例。在此，与第十六至第二十三实施例中所提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而其说明将予以略去。

图43是图示实现本发明的第二十五实施例中的编码器465的局部放大透视图。编码器465用以代替图24中的编码器410。不同于编码器465的各种结构如图24之中所示。

编码器465具有环形形状，轴向宽度不变。编码器465具有平直的编码器安装件接地表面465b和传感器对置表面465a，后者以预定的比值从编码器安装件起厚度L增大。编码器465在编码器安装件接地表面465b处固定于编码器安装件411。编码器安装件接地表面465b的法线方向平行于轴向。编码器463的传感器对置表面465a沿轴向设置得对置于是一种磁性传感器的传感器425。

编码器465的厚度L从参照位置起沿着圆周方向随着角度的增大以预定的比值增大。厚度L为最大时所处的位置和厚度L为最小时所处的位置由一台阶隔开。在本实施例中，编码器以如下的配置予以设置，即从传感器处看来，厚度L在反时针方向上逐渐增大。因此，编码器465与传感器425之间的距离随着转轴402的转动按照传感器对置表面465a的形状变化。编码器465与传感器425之间的距离按照角度被储存在图中未画出的控制电路之中。再者，控制电路可相互关联地储存多个传感器对置表面465a的位置和转轴402的绝对角度。

在编码器465的传感器对置表面465a上以预定的间距设置交替配置的多个N极437和S极438。构成N极437和S极438的各磁化区域各自具有预定的磁通密度。N极437和S极438各自围绕自身形成磁场，该磁场具有的强度对应于其极性和磁通密度。因此，围绕编码器465形成了对应于N极437和S极438磁通密度的磁场。

由传感器425控制出的输出信号如图40之中所示。转动速度、转动方向和绝对角度的计算方法如第二十三实施例之中所解释的。

如以上所提及，按照本发明，编码器465和传感器425沿轴向设置得彼此对置。其次，编码器465具有制成在其上的传感器对置表面465a，以致与传感器425的距离逐渐增大或减小。传感器425按照与传感器对置表面465a的距离输出输出信号给控制电路。控制电路分析此输出信号以检测转轴402转动的速度、方向和角度。因此，单一的传感器425可以用以同时检测转轴402转动的速度、方向和角度，使之可能呈现与第十一实施例中相同的效用。

(第二十六实施例)

以下将结合图44说明实现本发明的第二十六实施例。在此，与第十六到第二十五实施例中提及的相同的构件将被给予相同的附图标记和符号而将略去其说明。

图44图示作为带传感器滚动轴承的一种深沟球轴承，其中装有根据实现本发明的第二十六实施例的转动检测装置。在本实施例中，深沟球轴承的外圈403和内圈404具有分别沿轴向伸展的传感器安装部分403d和编码器安装部分404c。

在编码器安装部分404c的沿轴向外侧404d上设置编码器470。编码器470是一种其上设置磁铁的编码器，诸如第二十、第二十一和第二十三实施例中所说明的编码器435、436和455。编码器470的轴向一侧对置于传感器安装部分403d。

另一方面，在传感器安装部分403d的轴内侧403e端部上直立设置环形钢片495。环形密封件380由钢片495支承以密封传感器安装部分403d与编码器安装部分404c之间的间隙。

其次，在传感器安装部分403d的轴向内侧403e上设置传感器安装件486。传感器安装件486位于密封环408与密封件490之间。

在传感器安装件486上设置温度测量装置485和传感器480。传感器480是一种磁性传感器，其可测定由编码器470形成的磁场的变化，或是一种位移传感器，其可判定距离的变化。传感器480设置得对置于编码器470并可测定编码器470的形状。传感器480以与第二十、第二十一和第二十三实施例中相同的方式检测转动体的转动速度、转动方向和绝对角度。

温度测量装置485可测定传感器和编码器以及各周边构件的温度并输出如此测得的温度数据给图中未画出的控制电路。在编码器470由N极或S极予以磁化的情况下，构成N极和S极的各磁化区域随温度变化而改变磁通密度。控制电路具有一表格，借以校正随温度变化的磁通密度改变。其次，控制电路利用此表格来校正为此检测出的输出值并检测转轴的转动速度、转动方向和绝对角度。在使用诸如热电偶这样的接触型温度计的情况下，可检测诸如传感器这样的非转动件的温度，但在使用诸如红外辐射温度计这样的非接触型温度计的情况下，就使得可能检测诸如编码器这样的转动件的温度。

如以上所提及，按照本实施例，根据温度变化校正而得的输出值可以用以检测转轴的转轴速度、转动方向和绝对角度。因此，编码器470可以不加考虑编码器470各种工作温度条件地予以采用，值得可能更加宽泛地把本转动状态检测装置应用于轴承和滚动装置。

编码器与传感器之间的芯件间隙随热胀冷缩而变化。这一芯体间隙变化可以根据来自温度测量装置的信号予以校正。

其次，在本实施例中，编码器470和传感器480由密封环408和密封件480予以密封。因此，可以使外界影响最小，可以以更高精度进行测量。

因此，转轴转动的速度、方向和角度可由简单的结构予以检测，使之可能减少零部件的数量并因此降低零部件成本。其次，减少零部件的数量可改善装配性，使之也可以降低装配成本。

其次，由于只需要一个传感器，所以可以节省轴承中的空间，总的说使得更加轻便的设计成为可能。再者，传感器数量的减少也导致轴承的重量减小，如果轴承用于汽车等，这有助于降低燃油消耗。

其次，与本实施例中相同的转动检测装置可以用于第一到第十实施例的任何一项中所说明的带传感器轴承。

工业应用性

按照本发明，可以提供一种带传感器的滚动轴承，即使在其上作用着推压座圈端部表面的任何载荷，也可以保持检测的高精度。

其次，按照本发明，可以提供一种带传感器的滚动轴承，可以在其中装有多个传感器并可以减小宽度。

再者，按照本发明，可以提供一种带传感器的滚动轴承，可以阻止诸如磁通量泄漏这样的外部干扰以保持检测的高精度。

其次，按照本发明，由于编码器与传感器对置表面随位置而不同，所以可以提供一种转动状态检测装置和一种带传感器的滚动轴承，通过使传感器测定与编码器的距离而以简单的结构判定转动速度、转动方向和绝对角度。再者，在本结构的情况下，只需要一个传感器，使之可能简化结构并因此降低装置成本。

其次，按照本发明，可以提供一种转动状态检测装置和一种带传动器的滚动轴承，其能够通过使用单一的传感器检测峰值来检测转动件的转动速度，这是由于构成编码器的多个磁化区域具有不同的各磁通密度。再者，通过事先掌握具有不同的各磁通量的各磁化区域的设置图形，使用单一的传感器同时可以检测转动件的转动方向和绝对角度。因而，通过使用比相关技术中较为简单的结构可以实现在静止件上减小空间。其次，不需要设置额外的一些传感器，就使得可能以低成本检测转动件。

Claims (16)

1.一种转动状态检测装置，包括：

编码器，其安装在相对于静止件转动的转动件上并由多个排列成一行的磁化区域形成；以及

传感器，其安装在静止件上并对置于编码器，适于检测编码器上多个磁化区域的磁力，其特征在于，多个磁化区域具有不同的磁通密度。

2.如权利要求1所述的转动状态检测装置，其中编码器上的多个磁化区域由多个交替配置的N和S极形成。

3.如权利要求2所述的转动状态检测装置，其中编码器上的多个磁化区域由N或S极形成。

4.如权利要求1至3中任一项所述的转动状态检测装置，其中编码器在沿着转动件轴线的方向上对置于传感器。

5.如权利要求1至3中任一项所述的转动状态检测装置，其中编码器在沿着转动件径向的方向上对置于传感器。

6.如权利要求1至5中任一项所述的转动状态检测装置，其中多个磁化区域以如下配置予以设置，即磁通密度逐渐增大或减小。

7.如权利要求1至6中任一项所述的转动状态检测装置，其中还设置一温度测量部分，用于测量传感器或编码器或周边各构件的温度。

8.如权利要求1至7中任一项所述的转动状态检测装置，其中设置一密封件，用于密封编码器和传感器。

9.一种带传感器的轴承，包括：

内圈；

外圈；

编码器，其安装在外圈和内圈二者之一上并由多个排列成一行的磁化区域形成；以及

传感器，其安装在外圈和内圈二者中另一个上并对置于编码器，适于检测编码器上多个磁化区域的磁力，其特征在于，多个磁化区域具有彼此不同的磁通密度。

10.如权利要求9所述的带传感器的轴承，其中编码器上的多个磁化区域由多个交替排列的N和S极形成。

11.如权利要求9所述的带传感器的轴承，其中编码器上的多个磁化区域由N或S极形成。

12.如权利要求9至11中任一项所述的带传感器的轴承，其中编码器沿轴向设置得对置于传感器。

13.如权利要求9至11中任一项所述的带传感器的轴承，其中编码器沿径向设置得对置于传感器。

14.如权利要求9至13中任一项所述的带传感器的轴承，其中多个磁化区域以如下配置予以设置，即磁通密度逐渐增大或减小。

15.如权利要求9至14中任一项所述的带传感器的轴承，其中设置一温度测量部分，用于测量传感器或编码器或周边各构件的温度。

16.如权利要求9至15中任一项所述的带传感器的轴承，其中设置一密封件，用于密封编码器和传感器。

Images