JP2005091073A - Rotation speed detector and load measuring instrument for roller bearing unit - Google Patents

Rotation speed detector and load measuring instrument for roller bearing unit Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect a revolution speed of a rotary member with a fixed encoder, even when an output signal of a rotation detecting sensor is varied by fluctuation in distances between a detected face of the encoder and a detecting part of the rotation detecting sensor. <P>SOLUTION: A sensor capable of transmitting an analog signal varied as shown by a full line c in (A) is used as the rotation detecting sensor. The analog signal is compared with threshold values shown by broken lines a, b in the (A), by a comparator, to obtain a digital data shown in (B). The threshold values are changed in response to a peak value just before the analog signal. By this constitution, a pitch of the digital signal is prevented from being shifted with respect to a pitch of the analog signal, irrespective of fluctuation of the analog signal based on the fluctuation in distances, so as to solve the problem hereinbefore. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明に係る回転速度検出装置及び転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、例えば自動車、鉄道車両、各種搬送車等の移動体の車輪を支持する為の転がり軸受ユニットの改良に関し、この転がり軸受ユニットを構成する回転部材の回転速度、更にはこの転がり軸受ユニットに負荷される荷重(ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)を測定し、上記移動体の運行の安定性確保を図る為に利用する。   A rotational speed detection device and a load measuring device for a rolling bearing unit according to the present invention relate to an improvement of a rolling bearing unit for supporting wheels of a moving body such as an automobile, a railway vehicle, and various transport vehicles. Measures the rotational speed of the rotating member, and also the load (one or both of radial load and axial load) applied to this rolling bearing unit, and uses it to ensure the stability of the operation of the moving body. .

例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)、更にはビークルスタビリティコントロールシステム(VSC)等の車両用走行安定装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重(ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)の大きさを知る事が好ましい場合がある。   For example, an automobile wheel is rotatably supported by a double row angular rolling bearing unit with respect to a suspension device. In order to ensure the running stability of automobiles, vehicle running stabilizers such as an antilock brake system (ABS), a traction control system (TCS), and a vehicle stability control system (VSC) are used. . In order to control such various vehicle running stabilizers, signals such as the rotational speed of the wheels and the acceleration in each direction applied to the vehicle body are required. In order to perform higher-level control, it may be preferable to know the magnitude of a load (one or both of a radial load and an axial load) applied to the rolling bearing unit via the wheel.

この様な事情に鑑みて、特許文献1には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来の第1例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、ラジアル荷重を測定するもので、図9に示す様に構成している。懸架装置に支持される、静止輪である外輪1の内径側に、車輪を結合固定する、回転輪であるハブ2を支持している。このハブ2は、車輪を固定する為の回転側フランジ3をその外端部(車両への組み付け状態で幅方向外側となる端部)に有するハブ本体4と、このハブ本体4の内端部(車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部)に外嵌されてナット5により抑え付けられた内輪6とを備える。そして、上記外輪1の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道7、7と、上記ハブ2の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道8、8との間に、それぞれ複数個ずつの転動体9a、9bを配置して、上記外輪1の内径側での上記ハブ2の回転を自在としている。   In view of such circumstances, Patent Document 1 describes a rolling bearing unit with a load measuring device capable of measuring a radial load. This conventional rolling bearing unit with a load measuring device of the first example measures a radial load and is configured as shown in FIG. A hub 2, which is a rotating wheel, is connected to the inner diameter side of the outer ring 1, which is a stationary wheel, and is supported by the suspension device. The hub 2 includes a hub body 4 having a rotation-side flange 3 for fixing a wheel at an outer end thereof (an end on the outer side in the width direction when assembled to a vehicle), and an inner end of the hub body 4. And an inner ring 6 that is externally fitted to the end (on the widthwise center side in the assembled state in the vehicle) and held down by a nut 5. And the double row outer ring raceways 7 and 7 each formed on the inner peripheral surface of the outer ring 1 and each of which is a stationary side track, and the double row each formed on the outer peripheral surface of the hub 2 and each of which is a rotation side track. A plurality of rolling elements 9 a and 9 b are arranged between the inner ring raceways 8 and 8, respectively, so that the hub 2 can freely rotate on the inner diameter side of the outer ring 1.

上記外輪1の軸方向中間部で複列の外輪軌道7、7の間部分に、この外輪1を直径方向に貫通する取付孔10を、この外輪1の上端部にほぼ鉛直方向に形成している。そして、この取付孔10内に、荷重測定用のセンサである、円杆状(棒状)の変位センサ11を装着している。この変位センサ11は非接触式で、先端面(下端面)に設けた検出面は、ハブ2の軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング12の外周面に近接対向させている。上記変位センサ11は、上記検出面と上記センサリング12の外周面との距離が変化した場合に、その変化量に対応した信号を出力する。   A mounting hole 10 that diametrically penetrates the outer ring 1 is formed in a substantially vertical direction at an upper end portion of the outer ring 1 in a portion between the double row outer ring raceways 7 and 7 at an intermediate portion in the axial direction of the outer ring 1. Yes. In the mounting hole 10, a circular (rod-shaped) displacement sensor 11, which is a load measuring sensor, is mounted. This displacement sensor 11 is a non-contact type, and the detection surface provided on the front end surface (lower end surface) is closely opposed to the outer peripheral surface of the sensor ring 12 fitted and fixed to the intermediate portion in the axial direction of the hub 2. When the distance between the detection surface and the outer peripheral surface of the sensor ring 12 changes, the displacement sensor 11 outputs a signal corresponding to the amount of change.

上述の様に構成する従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記変位センサ11の検出信号に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事ができる。即ち、車両の懸架装置に支持した上記外輪1は、この車両の重量により下方に押されるのに対して、車輪を支持固定したハブ2は、そのままの位置に止まろうとする。この為、上記重量が嵩む程、上記外輪1やハブ2、並びに転動体9a、9bの弾性変形に基づいて、これら外輪1の中心とハブ2の中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪1の上端部に設けた、上記変位センサ11の検出面と上記センサリング12の外周面との距離は、上記重量が嵩む程短くなる。そこで、上記変位センサ11の検出信号を制御器に送れば、予め実験等により求めた関係式或はマップ等から、当該変位センサ11を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事ができる。この様にして求めた、各転がり軸受ユニットに加わる荷重に基づいて、ABSを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる。   In the case of the conventional rolling bearing unit with a load measuring device configured as described above, the load applied to the rolling bearing unit can be obtained based on the detection signal of the displacement sensor 11. That is, the outer ring 1 supported by the vehicle suspension device is pushed downward by the weight of the vehicle, whereas the hub 2 supporting and fixing the wheel tends to stop at the same position. For this reason, the greater the weight, the greater the deviation between the center of the outer ring 1 and the center of the hub 2 based on the elastic deformation of the outer ring 1, the hub 2, and the rolling elements 9a, 9b. The distance between the detection surface of the displacement sensor 11 and the outer peripheral surface of the sensor ring 12 provided at the upper end of the outer ring 1 becomes shorter as the weight increases. Therefore, if the detection signal of the displacement sensor 11 is sent to the controller, the radial load applied to the rolling bearing unit in which the displacement sensor 11 is incorporated can be obtained from a relational expression or a map obtained beforehand through experiments or the like. Based on the load applied to each rolling bearing unit thus obtained, the ABS is appropriately controlled and the driver is informed of the poor loading state.

尚、図9に示した従来構造は、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重に加えて、上記ハブ2の回転速度も検出自在としている。この為に、前記内輪6の内端部にセンサロータ13を外嵌固定すると共に、上記外輪1の内端開口部に被着したカバー14に回転速度検出用センサ15を支持している。そして、この回転速度検出用センサ15の検知部を、上記センサロータ13の被検出部に、検出隙間を介して対向させている。   In the conventional structure shown in FIG. 9, in addition to the load applied to the rolling bearing unit, the rotational speed of the hub 2 can also be detected. For this purpose, the sensor rotor 13 is fitted and fixed to the inner end portion of the inner ring 6, and the rotational speed detection sensor 15 is supported by a cover 14 attached to the inner end opening of the outer ring 1. The detection portion of the rotational speed detection sensor 15 is opposed to the detection portion of the sensor rotor 13 via a detection gap.

上述の様な回転速度検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの使用時、車輪を固定したハブ2と共に上記センサロータ13が回転し、このセンサロータ13の被検知部が上記回転速度検出用センサ15の検知部の近傍を走行すると、この回転速度検出用センサ15の出力が変化する。この様にして回転速度検出用センサ15の出力が変化する周波数は、上記車輪の回転数に比例する。従って、この回転速度検出用センサ15の出力信号を図示しない制御器に送れば、ABSやTCSを適切に制御できる。   When the rolling bearing unit incorporating the rotational speed detection device as described above is used, the sensor rotor 13 rotates together with the hub 2 to which the wheel is fixed, and the detected portion of the sensor rotor 13 is connected to the rotational speed detection sensor 15. When traveling in the vicinity of the detection unit, the output of the rotational speed detection sensor 15 changes. The frequency at which the output of the rotational speed detection sensor 15 changes in this way is proportional to the rotational speed of the wheel. Therefore, if the output signal of the rotational speed detection sensor 15 is sent to a controller (not shown), ABS and TCS can be controlled appropriately.

上述の様な従来構造の第1例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を測定する為のものであるが、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造も、特許文献2等に記載されて、従来から知られている。図10は、この特許文献2に記載された、アキシアル荷重を測定する為の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを示している。この従来構造の第2例の場合、回転輪であるハブ2aの外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ3aを固設している。又、静止輪である外輪1aの外周面に、この外輪1aを懸架装置を構成するナックル16に支持固定する為の、固定側フランジ17を固設している。そして、上記外輪1aの内周面に形成した複列の外輪軌道7、7と、上記ハブ2aの外周面に形成した複列の内輪軌道8、8との間に、それぞれ複数個ずつの転動体9a、9bを転動自在に設ける事により、上記外輪1aの内径側に上記ハブ2aを回転自在に支持している。   The rolling bearing unit with a load measuring device of the first example of the conventional structure as described above is for measuring the radial load applied to the rolling bearing unit, but the structure for measuring the axial load applied to the rolling bearing unit is also, It is described in Patent Document 2 and the like and has been conventionally known. FIG. 10 shows a rolling bearing unit with a load measuring device described in Patent Document 2 for measuring an axial load. In the case of the second example of the conventional structure, the rotation side flange 3a for supporting the wheel is fixed to the outer peripheral surface of the outer end portion of the hub 2a which is a rotating wheel. In addition, a fixed-side flange 17 for fixing the outer ring 1a to the knuckle 16 constituting the suspension device is fixed to the outer peripheral surface of the outer ring 1a which is a stationary wheel. A plurality of rolling rings are respectively provided between the double row outer ring raceways 7 and 7 formed on the inner peripheral surface of the outer ring 1a and the double row inner ring raceways 8 and 8 formed on the outer peripheral surface of the hub 2a. By providing the moving bodies 9a and 9b so as to be able to roll, the hub 2a is rotatably supported on the inner diameter side of the outer ring 1a.

更に、上記固定側フランジ17の内側面複数個所で、この固定側フランジ17を上記ナックル16に結合する為のボルト18を螺合する為のねじ孔19を囲む部分に、それぞれ荷重センサ20を添設している。上記外輪1aを上記ナックル16に支持固定した状態でこれら各荷重センサ20は、このナックル16の外側面と上記固定側フランジ17の内側面との間で挟持される。   Further, a load sensor 20 is attached to a part surrounding the screw hole 19 for screwing the bolt 18 for connecting the fixed side flange 17 to the knuckle 16 at a plurality of positions on the inner side surface of the fixed side flange 17. Has been established. Each load sensor 20 is sandwiched between the outer side surface of the knuckle 16 and the inner side surface of the fixed-side flange 17 in a state where the outer ring 1 a is supported and fixed to the knuckle 16.

この様な従来構造の第2例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル16との間にアキシアル荷重が加わると、上記ナックル16の外側面と上記固定側フランジ17の内側面とが、上記各荷重センサ20を、軸方向両面から強く押し付け合う。従って、これら各荷重センサ20の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル16との間に加わるアキシアル荷重を求める事ができる。又、図示はしないが、特許文献3には、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。   In the case of the load measuring device of the rolling bearing unit of the second example having such a conventional structure, when an axial load is applied between a wheel (not shown) and the knuckle 16, the outer surface of the knuckle 16 and the fixed side flange 17 The inner surface strongly presses the load sensors 20 from both sides in the axial direction. Therefore, the axial load applied between the wheel and the knuckle 16 can be obtained by summing up the measured values of the load sensors 20. Although not shown, Patent Document 3 describes a method of obtaining the revolution speed of the rolling element from the vibration frequency of a member corresponding to an outer ring having a reduced rigidity, and measuring the axial load applied to the rolling bearing. ing.

前述の図9に示した従来構造の第1例の場合、変位センサ11により、外輪1とハブ2との径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサ11として、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。   In the case of the first example of the conventional structure shown in FIG. 9, the load applied to the rolling bearing unit is measured by measuring the displacement in the radial direction between the outer ring 1 and the hub 2 by the displacement sensor 11. However, since the displacement amount in the radial direction is small, it is necessary to use a highly accurate displacement sensor 11 in order to obtain this load with high accuracy. Since high-precision non-contact sensors are expensive, it is inevitable that the cost of the entire rolling bearing unit with a load measuring device increases.

又、上述の図10に示した従来構造の第2例の場合、ナックル16に対し外輪1aを支持固定する為のボルト18と同数だけ、荷重センサ20を設ける必要がある。この為、荷重センサ20自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献3に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。   In the case of the second example of the conventional structure shown in FIG. 10 described above, it is necessary to provide as many load sensors 20 as bolts 18 for supporting and fixing the outer ring 1a to the knuckle 16. For this reason, coupled with the fact that the load sensor 20 itself is expensive, it is inevitable that the cost of the entire load measuring device of the rolling bearing unit is considerably increased. Further, the method described in Patent Document 3 requires that the rigidity of a part of the outer ring equivalent member be lowered, and it may be difficult to ensure the durability of the outer ring equivalent member.

この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する1対の列の転動体(玉)の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明を行なった(特願2003−171715号、172483号)。この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記各列の転動体の公転速度を求めるのに、これら各列の転動体を保持した保持器の回転速度を検出する事が、この公転速度を高分解能で求める面から有効である。この為に先発明では、上記保持器にエンコーダを支持固定し(或は保持器自体のエンコーダとしての機能を持たせ)、このエンコーダの被検出面に回転検出センサの検出部を対向させる事で、上記保持器の回転速度を検出する様にしている。   In view of such circumstances, the present inventors have previously described this rolling bearing unit based on the revolution speed of a pair of rolling elements (balls) constituting a rolling bearing unit which is a double row angular ball bearing. An invention relating to a load measuring device for a rolling bearing unit that measures a radial load or an axial load applied to the bearing is performed (Japanese Patent Application Nos. 2003-171715 and 172483). In the case of the load measuring device of the rolling bearing unit according to the present invention, in order to obtain the revolution speed of the rolling elements in each row, it is possible to detect the rotation speed of the cage holding the rolling elements in each row. Is effective in terms of obtaining high resolution. For this purpose, in the prior invention, the encoder is supported and fixed to the cage (or the cage itself has a function as an encoder), and the detection portion of the rotation detection sensor is opposed to the detection surface of the encoder. The rotational speed of the cage is detected.

但し、上記各列の転動体の転動面と、各列の保持器のポケットの内面との間には、これら各転動体の転動を許容すると共に、これら各転動体の転動面へのグリースの付着を許容する為の隙間が存在する為、上記各保持器は、僅かとは言え、回転しつつ径方向及び軸方向に変位する可能性がある。そして、この様な変位の結果、上記エンコーダの被検出面と上記回転検出センサの検出部との距離が変化すると、上記各列の保持器の回転速度、延いては上記各列の転動体の公転速度を正確に測定できなくなる。   However, between the rolling surfaces of the rolling elements in each row and the inner surfaces of the pockets of the cages in each row, the rolling elements are allowed to roll and to the rolling surfaces of these rolling elements. Since there is a gap for allowing the grease to adhere, each of the cages may be displaced in the radial direction and the axial direction while rotating. As a result of such displacement, when the distance between the detected surface of the encoder and the detection unit of the rotation detection sensor changes, the rotational speed of the cages in each row, and thus the rolling elements in each row, The revolution speed cannot be measured accurately.

この様な問題は、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置で、保持器の回転速度を測定する場合に限らずに生じ得る。即ち、各種回転部材の回転速度を検出する為の回転速度検出装置で、回転速度を検出すべき部材に支持固定したエンコーダの被検出面と回転検出センサの検出部との距離が変動する場合に、この回転速度の検出精度が悪化する。   Such a problem may occur not only when the rotational speed of the cage is measured by a load measuring device for a rolling bearing unit that measures a radial load or an axial load applied to the rolling bearing unit. That is, in a rotational speed detection device for detecting the rotational speed of various rotating members, when the distance between the detected surface of the encoder supported and fixed to the member whose rotational speed is to be detected and the detection portion of the rotational detection sensor varies. The detection accuracy of the rotational speed is deteriorated.

特開2001−21577号公報JP 2001-21577 A 特開平3−209016号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-209016 特公昭62−3365号公報Japanese Patent Publication No.62-3365

本発明は、上述の様な事情に鑑み、エンコーダの被検出面と回転検出センサの検出部との距離が変動しても、このエンコーダを設けた回転部材の回転速度を、制御の為に必要とされる精度を確保しつつ測定できる、回転速度検出装置を実現すべく発明したものである。   In view of the circumstances as described above, the present invention requires the rotational speed of the rotating member provided with this encoder for control even if the distance between the detected surface of the encoder and the detecting portion of the rotation detecting sensor fluctuates. The present invention was invented to realize a rotational speed detection device capable of measuring while ensuring the accuracy.

本発明の回転速度検出装置は、従来から知られている回転速度検出装置と同様に、エンコーダと、回転検出センサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、回転部材に支持固定されてこの回転部材と共に回転するもので、特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記回転検出センサは、その検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で設けられている。
更に、上記演算器は、上記回転検出センサから送り出される出力信号に基づいて、上記回転部材の回転速度を算出する。
The rotational speed detection device of the present invention includes an encoder, a rotational detection sensor, and a calculator, as in the conventional rotational speed detection device.
Among these, the encoder is supported and fixed to the rotating member and rotates together with the rotating member, and the characteristics are alternately changed in the circumferential direction.
Further, the rotation detection sensor is provided in a state where the detection portion faces the detection surface of the encoder.
Further, the computing unit calculates a rotation speed of the rotating member based on an output signal sent from the rotation detection sensor.

特に、本発明の回転速度検出装置に於いては、上記回転検出センサは、上記特性の変化に対応してアナログ信号を送り出すリニア式のセンサである。
又、上記演算器は、上記回転検出センサから送り込まれるアナログ信号と閾値(スレッシュレベル)とを比較して、このアナログ信号をディジタル信号に変換する比較器を備えたものである。
そして、この比較器は、上記エンコーダの被検出面と上記回転検出センサの検出部との距離に応じて上記閾値を変化させる機能を有する。
In particular, in the rotation speed detection device of the present invention, the rotation detection sensor is a linear sensor that sends out an analog signal in response to the change in the characteristics.
The arithmetic unit includes a comparator that compares an analog signal sent from the rotation detection sensor with a threshold (threshold level) and converts the analog signal into a digital signal.
The comparator has a function of changing the threshold according to the distance between the detection target surface of the encoder and the detection unit of the rotation detection sensor.

上述の様に構成する本発明の回転速度検出装置は、エンコーダの被検出面と回転検出センサの検出部との距離が変化した場合にも、このエンコーダを支持固定した回転部材の回転速度を正確に求められる。即ち、上記距離が変化した場合、上記エンコーダの特性の変化に対応して上記回転検出センサから送り出されるアナログ信号の振幅が変化する。従って、このアナログ信号をディジタル信号に変換する為に設けた、演算器の比較器の閾値が一定の場合には、得られたディジタル信号の周期と元のアナログ信号の周期とが比例しなくなる。これに対して本発明の回転速度検出装置の場合には、上記エンコーダの被検出面と上記回転検出センサの検出部との距離に応じて上記閾値を変化させる為、上記得られたディジタル信号の周期と元のアナログ信号の周期とを比例させる事ができる。   The rotational speed detection device of the present invention configured as described above can accurately detect the rotational speed of the rotating member that supports and fixes the encoder even when the distance between the detected surface of the encoder and the detection portion of the rotation detection sensor changes. Is required. That is, when the distance changes, the amplitude of the analog signal sent out from the rotation detection sensor changes corresponding to the change in the characteristics of the encoder. Therefore, when the threshold value of the comparator of the arithmetic unit provided for converting this analog signal into a digital signal is constant, the period of the obtained digital signal and the period of the original analog signal are not proportional. On the other hand, in the case of the rotational speed detection device of the present invention, the threshold value is changed according to the distance between the detected surface of the encoder and the detection unit of the rotation detection sensor. The period and the period of the original analog signal can be made proportional.

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、エンコーダとして、被検出面にS極とN極とを交互に且つ等間隔で配置した永久磁石を使用する。又、回転検出センサとして、検出部に達する磁束の密度と方向とに応じて変化する正弦波状のアナログ信号を出力するものを使用する。更に、比較器として、このアナログ信号の振幅が大きい程、閾値の絶対値を大きくする機能を有するものを使用する。
この様に構成すれば、得られたディジタル信号の周期と元のアナログ信号の周期とを比例させる動作を確実に行なえる。
When the present invention is implemented, preferably, as described in claim 2, a permanent magnet in which S poles and N poles are alternately arranged at equal intervals on the detection surface is used as an encoder. A rotation detection sensor that outputs a sinusoidal analog signal that changes in accordance with the density and direction of the magnetic flux reaching the detection unit is used. Further, a comparator having a function of increasing the absolute value of the threshold as the amplitude of the analog signal is increased is used.
With this configuration, it is possible to reliably perform the operation of making the period of the obtained digital signal proportional to the period of the original analog signal.

又、好ましくは、請求項3に記載した様に、回転部材を、転がり軸受ユニットを構成する1対の軌道輪同士の間に設けられ、複数のポケット内に保持した転動体の公転に伴って回転する保持器とする。
上記各ポケットの内面と上記各転動体の転動面との間には、これら各転動体の転動面にグリース等の潤滑剤を付着させる為に隙間が存在する。そして、この隙間の存在に基づいて上記保持器は、径方向及び軸方向に変位する事が避けられない。従って、この保持器の回転速度を検出する場合に、エンコーダの被検出面と回転検出センサの検出部との距離の変化に拘らず、得られたディジタル信号の周期と元のアナログ信号の周期とを比例させる事の重要性が高い。即ち、保持器の回転速度を検出する場合に、本発明による作用・効果が特に顕著になる。
Preferably, as described in claim 3, the rotating member is provided between a pair of race rings constituting the rolling bearing unit, and accompanying the revolution of the rolling elements held in a plurality of pockets. A rotating cage.
There is a gap between the inner surface of each pocket and the rolling surface of each rolling element so that a lubricant such as grease adheres to the rolling surface of each rolling element. Based on the existence of the gap, the cage is unavoidably displaced in the radial direction and the axial direction. Therefore, when detecting the rotation speed of the cage, the period of the obtained digital signal and the period of the original analog signal are changed regardless of the change in the distance between the detection target surface of the encoder and the detection unit of the rotation detection sensor. It is very important to make the ratio proportional. That is, when detecting the rotational speed of the cage, the action and effect of the present invention are particularly remarkable.

そして、特に、請求項4に記載した様に、被検出面がエンコーダの軸方向片側面である場合には、本発明を実施する事が重要になる。
保持器の一部にエンコーダを支持固定した場合、このエンコーダの被検出面が何れの面であっても(周面、軸方向片側面に拘らず)、この被検出面と回転検出センサの検出部との距離の変化に基づいて回転検出センサから送り出されるアナログ信号の振幅が変化して、得られたディジタル信号の周期と元のアナログ信号の周期とが比例しなくなる。但し、転がり軸受内部の限られた空間内にエンコーダ及び回転検出センサの検知部を配置する場合、被検出面をエンコーダの軸方向片側面とした方が、設計の自由度が高くなる。
In particular, as described in claim 4, when the detected surface is one side surface of the encoder in the axial direction, it is important to implement the present invention.
When the encoder is supported and fixed to a part of the cage, the detection surface of this encoder and the rotation detection sensor can be detected regardless of the surface to be detected (regardless of the circumferential surface or one side surface in the axial direction). The amplitude of the analog signal sent out from the rotation detection sensor changes based on the change in the distance to the unit, and the period of the obtained digital signal is not proportional to the period of the original analog signal. However, in the case where the encoder and the detection unit of the rotation detection sensor are arranged in a limited space inside the rolling bearing, the degree of freedom in design increases when the detected surface is one side surface in the axial direction of the encoder.

又、本発明の実施の形態として好ましくは、請求項5に記載した様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置が考えられる。
この転がり軸受ユニットの荷重測定装置は、静止輪と、回転輪と、複数の転動体と、1対の回転速度検出装置と、演算器とを備える。
このうちの静止輪は、使用時にも回転しない。
又、上記回転輪は、上記静止輪と同心に配置されて使用時に回転する。
又、上記各転動体は、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ2列ずつ形成された静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、これら両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられている。
又、上記各回転速度検出装置は、上記両列の転動体を保持した1対の保持器の回転速度を検出する為のものである。
又、上記演算器は、上記各回転速度検出装置が検出する1対の保持器の回転速度に基づいて、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する。
この様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置に本発明を適用する場合に、上記各回転速度検出装置を、前述の請求項1〜4の何れかに記載した構造のものとする。
更に好ましくは、請求項6に記載した様に、上記回転輪を、自動車の車輪を固定した状態でこの車輪と共に回転するハブとする。
Further, as a preferred embodiment of the present invention, a load measuring device for a rolling bearing unit as described in claim 5 is conceivable.
The load measuring device of the rolling bearing unit includes a stationary wheel, a rotating wheel, a plurality of rolling elements, a pair of rotational speed detecting devices, and a calculator.
Of these, the stationary wheels do not rotate during use.
The rotating wheel is disposed concentrically with the stationary wheel and rotates when in use.
In addition, each of the above rolling elements has a plurality of each between a stationary side raceway and a rotational side raceway formed in two rows each in a portion where the stationary wheel and the rotating wheel face each other. And the direction of the contact angle is opposite to each other.
Each of the rotational speed detection devices is for detecting the rotational speed of a pair of cages holding the rolling elements in both rows.
The computing unit calculates a load applied between the stationary wheel and the rotating wheel based on the rotating speed of the pair of cages detected by the rotating speed detecting devices.
When the present invention is applied to such a load measuring device for a rolling bearing unit, each of the rotational speed detecting devices has a structure described in any one of the first to fourth aspects.
More preferably, as described in claim 6, the rotating wheel is a hub that rotates together with the wheel of an automobile while the wheel of the automobile is fixed.

図1〜4は、本発明の実施例を示している。本実施例は、自動車の従動輪(FR車、RR車、MD車の前輪、FF車の後輪)を支持する為の転がり軸受ユニットに加わる荷重(ラジアル荷重及びアキシアル荷重)を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に本発明を適用した場合に就いて示している。この転がり軸受ユニット自体の構成及び作用は、前述の図9に示した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。   1 to 4 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, the load (radial load and axial load) applied to the rolling bearing unit for supporting the driven wheel of the automobile (the front wheel of the FR car, the RR car, the MD car, the rear wheel of the FF car) is measured. A case where the present invention is applied to a load measuring device of a rolling bearing unit is shown. Since the configuration and operation of the rolling bearing unit itself are the same as those of the conventional structure shown in FIG. 9, the same reference numerals are given to the same parts, and the redundant description is omitted or simplified. The description will focus on the characteristic part.

回転輪であるハブ2の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列アンギュラ型の内輪軌道8、8と、静止輪である外輪1の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列アンギュラ型の外輪軌道7、7との間に、それぞれ転動体(玉)9a、9bを複列(2列)に分けて、各列毎にそれぞれ複数個ずつ、保持器21a、21bにより保持した状態で転動自在に設ける事により、上記外輪1の内径側に上記ハブ2を、回転自在に支持している。この状態で上記各列の転動体9a、9bには、互いに逆方向で、且つ、同じ大きさの接触角αa 、αb (図2)が付与されて、背面組み合わせ型の、複列アンギュラ型玉軸受を構成する。上記各列の転動体9a、9bには、使用時に加わるアキシアル荷重によって喪失する事がない程度に十分な予圧を付与している。この様な転がり軸受ユニットの使用時には、上記外輪1を懸架装置に支持固定し、上記ハブ2の回転側フランジ3に制動用のディスクと車輪のホイールとを支持固定する。 Formed on the outer peripheral surface of the hub 2 that is a rotating wheel, each formed on the inner peripheral surface of the double-row angular inner ring races 8 and 8 that are rotating side tracks, and the outer ring 1 that is a stationary ring, respectively. The rolling elements (balls) 9a and 9b are divided into double rows (two rows) between the double row angular outer ring races 7 and 7, which are tracks, and a plurality of cages 21a are provided for each row. The hub 2 is rotatably supported on the inner diameter side of the outer ring 1 by being provided so as to be able to roll while being held by the spring 21b. In this state, the rolling elements 9a and 9b in each row are provided with contact angles α a and α b (FIG. 2) in the opposite directions and the same magnitude, so that the double-row angular contact of the rear combination type Configures a ball bearing. Sufficient preload is applied to the rolling elements 9a and 9b in each row so as not to be lost due to an axial load applied during use. When such a rolling bearing unit is used, the outer ring 1 is supported and fixed to a suspension device, and a braking disk and a wheel of a wheel are supported and fixed to the rotation side flange 3 of the hub 2.

上述の様な転がり軸受ユニットを構成する上記外輪1の軸方向中間部で上記複列の外輪軌道7、7の間部分に取付孔10aを、この外輪1を径方向に貫通する状態で形成している。そして、この取付孔10aにセンサユニット22を、上記外輪1の径方向外方から内方に挿通し、このセンサユニット22の先端部に設けた検出部23を、上記外輪1の内周面から突出させている。この検出部23には、それぞれが回転検出センサである1対の公転速度検出用センサ24a、24bと、1個の回転速度検出用センサ15aとを設けている。   A mounting hole 10a is formed in the axially intermediate portion of the outer ring 1 constituting the rolling bearing unit as described above between the double row outer ring raceways 7 and 7 so as to penetrate the outer ring 1 in the radial direction. ing. Then, the sensor unit 22 is inserted into the mounting hole 10 a from the radially outer side of the outer ring 1 to the inner side, and the detection unit 23 provided at the tip of the sensor unit 22 is inserted from the inner peripheral surface of the outer ring 1. It is protruding. The detection unit 23 is provided with a pair of revolution speed detection sensors 24a and 24b, each of which is a rotation detection sensor, and one rotation speed detection sensor 15a.

このうちの各公転速度検出用センサ24a、24bは、上記複列に配置された転動体9a、9bの公転速度を測定する為のもので、上記検出部23のうち、上記ハブ2の軸方向(図1〜2の左右方向)に関する両側面に、それぞれの検出面を配置している。本例の場合、上記各公転速度検出用センサ24a、24bは、上記複列に配置された各転動体9a、9bの公転速度を、前記各保持器21a、21bの回転速度として検出する。この為に本例の場合には、これら各保持器21a、21bを構成するリム部25、25を、互いに対向する側に配置している。そして、これら各リム部25、25の互いに対向する面に、それぞれが円輪状である公転速度検出用エンコーダ26a、26bを、全周に亙り添着支持している。これら各エンコーダ26a、26bの被検出面の特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させて、上記各保持器21a、21bの回転速度を上記各公転速度検出用センサ24a、24bにより検出自在としている。   Among these, the revolution speed detection sensors 24a and 24b are for measuring the revolution speed of the rolling elements 9a and 9b arranged in the double row. Each detection surface is arrange | positioned on the both sides | surfaces regarding (the left-right direction of FIGS. 1-2). In this example, the revolution speed detection sensors 24a and 24b detect the revolution speeds of the rolling elements 9a and 9b arranged in the double row as the rotation speeds of the cages 21a and 21b. For this reason, in the case of this example, the rim portions 25 and 25 constituting the retainers 21a and 21b are arranged on the sides facing each other. Then, revolving speed detection encoders 26a and 26b each having a ring shape are attached and supported on the surfaces of the rim portions 25 and 25 facing each other over the entire circumference. The characteristics of the detected surfaces of the encoders 26a and 26b are changed alternately and at equal intervals in the circumferential direction, and the rotational speeds of the cages 21a and 21b are changed by the revolution speed detection sensors 24a and 24b. Detectable.

この為に、これら各公転速度検出用センサ24a、24bの検出面を、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの被検出面である、互いに対向する面に近接対向させている。尚、これら各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの被検出面と上記各公転速度検出用センサ24a、24bの検出面との距離(検出隙間)は、上記各保持器21a、21bのポケットの内面と上記各転動体9a、9bの転動面との間の隙間であるポケット隙間よりも大きく、2mm以下とする事が好ましい。上記検出隙間がポケット隙間以下になると、上記各保持器21a、21bがこのポケット隙間分変位した場合に、上記被検出面と上記検出面とが擦れ合う可能性を生じる為、好ましくない。反対に、上記検出隙間が2mmを越えると、上記各公転速度検出用センサ24a、24bにより上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの回転を正確に測定する事が難しくなる。   For this purpose, the detection surfaces of the revolution speed detection sensors 24a and 24b are made to face each other and face to face, which are the detection surfaces of the revolution speed detection encoders 26a and 26b. The distances (detection gaps) between the detected surfaces of the revolution speed detection encoders 26a and 26b and the detection surfaces of the revolution speed detection sensors 24a and 24b are the inner surfaces of the pockets of the retainers 21a and 21b. And larger than a pocket gap, which is a gap between the rolling elements 9a and 9b, and preferably 2 mm or less. If the detection gap is equal to or less than the pocket gap, it is not preferable because the detected surface and the detection surface may rub against each other when the cages 21a and 21b are displaced by the pocket gap. On the contrary, if the detection gap exceeds 2 mm, it becomes difficult to accurately measure the rotations of the revolution speed detecting encoders 26a and 26b by the revolution speed detecting sensors 24a and 24b.

一方、前記回転速度検出用センサ15aは、回転輪である前記ハブ2の回転速度を測定する為のもので、上記検出部23の先端面、即ち、上記外輪1の径方向内端面に、その検出面を配置している。又、上記ハブ2の中間部で前記複列の内輪軌道8、8同士の間に、円筒状の回転速度検出用エンコーダ27を外嵌固定している。上記回転速度検出用センサ15aの検出面は、この回転速度検出用エンコーダ27の被検出面である、外周面に対向させている。この回転速度検出用エンコーダ27の被検出面の特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させて、上記ハブ2の回転速度を上記回転速度検出用センサ15aにより検出自在としている。上記回転速度検出用エンコーダ27の外周面と上記回転速度検出用センサ15aの検出面との間の測定隙間に関しても、2mm以下に抑える。   On the other hand, the rotational speed detection sensor 15a is for measuring the rotational speed of the hub 2, which is a rotating wheel, and is provided on the tip surface of the detecting portion 23, that is, on the radially inner end surface of the outer ring 1. The detection surface is arranged. A cylindrical rotational speed detecting encoder 27 is externally fitted and fixed between the double-row inner ring raceways 8 and 8 at the intermediate portion of the hub 2. The detection surface of the rotation speed detection sensor 15a is opposed to the outer peripheral surface, which is the detection surface of the rotation speed detection encoder 27. The characteristics of the surface to be detected of the rotational speed detecting encoder 27 are changed alternately and at equal intervals in the circumferential direction so that the rotational speed of the hub 2 can be detected by the rotational speed detecting sensor 15a. The measurement gap between the outer peripheral surface of the rotational speed detection encoder 27 and the detection surface of the rotational speed detection sensor 15a is also suppressed to 2 mm or less.

尚、上記各エンコーダ26a、26b、27としては、従来からABSやTCSの制御用の信号を得るべく、車輪の回転速度を検出する為に利用していた各種構造のものを使用できる。例えば、上記各エンコーダ26a、26b、27として、被検出面(側面又は外周面)にN極とS極とを交互に且つ等間隔に配置した、多極磁石製のものが、好ましく使用できる。   As the encoders 26a, 26b, and 27, those of various structures that have been used for detecting the rotational speed of the wheel in order to obtain ABS and TCS control signals can be used. For example, as the encoders 26a, 26b, 27, multipole magnets having N poles and S poles alternately arranged at equal intervals on the detection surface (side surface or outer peripheral surface) can be preferably used.

本例の場合には、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bとして、被検出面である軸方向側面にS極とN極とを交互に且つ等間隔で配置した、円輪状の永久磁石を使用している。この様な各公転速度検出用エンコーダ26a、26bは、別途造られた上記各保持器21a、21bのリム部25、25の側面に接着により結合固定したり、或はこれら各保持器21a、21bを射出成形する際にキャビティ内に上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bをセットしておく事で、インサート成形する。何れの方法を採用するかは、コスト及び要求される結合強度等に応じて選択する。   In the case of this example, as each of the revolution speed detection encoders 26a and 26b, an annular permanent magnet in which S poles and N poles are alternately arranged at equal intervals on the side surface in the axial direction, which is a detected surface. I use it. Such revolving speed detecting encoders 26a and 26b are bonded and fixed to the side surfaces of the rim portions 25 and 25 of the holders 21a and 21b, which are separately manufactured, or these holders 21a and 21b. When injection molding is performed, insert molding is performed by setting each of the revolution speed detecting encoders 26a and 26b in the cavity. Which method is adopted is selected according to the cost, the required bond strength, and the like.

又、何れも回転速度を検出するセンサである、上記各公転速度検出用センサ24a、24b及び上記回転速度検出用センサ15aとしては、磁気式の回転速度検出用センサが、好ましく使用できる。又、この磁気式の回転速度検出用センサとしては、ホール素子、ホールIC、磁気抵抗素子(MR素子、GMR素子)、MI素子等の磁気検出素子を組み込んだアクティブ型のものを使用する。この様な磁気検出素子を組み込んだアクティブ型の回転速度検出用センサを構成するには、例えば、この磁気検出素子の一側面を、直接又は磁性材製のステータを介して永久磁石の着磁方向一端面に突き当て(磁性材製のエンコーダを使用する場合)、上記磁気検出素子の他側面を、直接又は磁性材製のステータを介して、上記各エンコーダ26a、26b、27の被検出面に対向させる。尚、本例の場合、永久磁石製のエンコーダを使用するので、センサ側の永久磁石は不要である。   In addition, as each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b and the rotation speed detection sensor 15a, which are sensors for detecting the rotation speed, magnetic rotation speed detection sensors can be preferably used. Further, as this magnetic type rotational speed detection sensor, an active type incorporating a magnetic detection element such as a Hall element, Hall IC, magnetoresistive element (MR element, GMR element), MI element or the like is used. In order to construct an active type rotational speed detection sensor incorporating such a magnetic detection element, for example, one side surface of the magnetic detection element is directly or via a stator made of a magnetic material, the magnetization direction of the permanent magnet. Abut against one end surface (when a magnetic material encoder is used), and the other side surface of the magnetic detection element directly or via a magnetic material stator to the detection surface of each encoder 26a, 26b, 27 Make them face each other. In this example, since a permanent magnet encoder is used, a permanent magnet on the sensor side is unnecessary.

本実施例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記各センサ24a、24b、15aの検出信号は、図示しない演算器に入力する。そして、この演算器が、これら各センサ24a、24b、15aから送り込まれる検出信号に基づいて、前記外輪1と前記ハブ2との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ24a、24bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ24a、24bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の比に基づいて、又は、これら各列の転動体9a、9bの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度との比に基づいて算出する。この点に就いて、図4を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Fa が加わらない状態での、上記各列の転動体9a、9bの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。 In the case of the load measuring device of the rolling bearing unit of the present embodiment, the detection signals of the sensors 24a, 24b and 15a are input to a calculator (not shown). Based on the detection signals sent from the sensors 24a, 24b, and 15a, the computing unit applies one or both of the radial load and the axial load applied between the outer ring 1 and the hub 2. Is calculated. For example, when the radial load is obtained, the computing unit obtains the sum of the revolution speeds of the rolling elements 9a and 9b in each row detected by the revolution speed detection sensors 24a and 24b, and the sum and the rotation speed. The radial load is calculated based on the ratio to the rotational speed of the hub 2 detected by the detection sensor 15a. The axial load is determined based on the ratio of the revolution speeds of the rolling elements 9a and 9b in the respective rows detected by the respective revolution speed detection sensors 24a and 24b, or the revolutions of the rolling elements 9a and 9b in the respective rows. A speed difference is obtained and calculated based on a ratio between this difference and the rotational speed of the hub 2 detected by the rotational speed detection sensor 15a. This point will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that the contact angles α a and α b of the rolling elements 9 a and 9 b in each row are the same in a state where the axial load F a is not applied.

図4は、前述の図1に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列の内輪軌道8、8と複列の外輪軌道7、7との間に複列に配置された転動体9a、9bには予圧F0 、F0 を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の重量等により、ラジアル荷重Fr が加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Fa が加わる。これら予圧F0 、F0 、ラジアル荷重Fr 、アキシアル荷重Fa は、何れも上記各転動体9a、9bの接触角α(αa 、αb )に影響を及ぼす。そして、この接触角αa 、αb が変化すると、これら各転動体9a、9bの公転速度nc が変化する。これら各転動体9a、9bのピッチ円直径をDとし、これら各転動体9a、9bの直径をdとし、上記各内輪軌道8、8を設けたハブ2の回転速度をni とし、上記各外輪軌道7、7を設けた外輪1の回転速度をno とすると、上記公転速度nc は、次の(1)式で表される。
c ={1−(d・cosα/D)・(ni /2)}+{1+(d・cosα/D)・(no /2)} −−− (1)
FIG. 4 schematically shows the rolling bearing unit for supporting the wheel shown in FIG. 1 and shows the action state of the load. Preloads F 0 and F 0 are applied to the rolling elements 9 a and 9 b arranged in a double row between the double row inner ring raceways 8 and 8 and the double row outer ring raceways 7 and 7. Further, a radial load F r is applied to the rolling bearing unit during use due to the weight of the vehicle body or the like. Further, by the centrifugal force or the like applied during cornering, applied is the axial load F a. These preloads F 0 , F 0 , radial load F r , and axial load F a all affect the contact angles α (α a , α b ) of the rolling elements 9a, 9b. Then, the contact angle alpha a, the alpha b is changed, these rolling elements 9a, the revolution speed n c of 9b changes. The diameter of the pitch circle of each of these rolling elements 9a, 9b is D, the diameter of each of these rolling elements 9a, 9b is d, the rotational speed of the hub 2 provided with each of the inner ring raceways 8, 8 is n i , When the rotational speed of the outer race 1 provided with the outer ring raceway 7, 7 and n o, the revolution speed n c is expressed by the following equation (1).
n c = {1− (d · cos α / D) · (n i / 2)} + {1+ (d · cos α / D) · (n o / 2)} --- (1)

この(1)式から明らかな通り、上記各転動体9a、9bの公転速度nc は、これら各転動体9a、9bの接触角α(αa 、αb )の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角αa 、αb は、上記ラジアル荷重Fr 及び上記アキシアル荷重Fa に応じて変化する。従って上記公転速度nc は、これらラジアル荷重Fr 及びアキシアル荷重Fa に応じて変化する。本例の場合、上記ハブ2が回転し、上記外輪1が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Fr に関しては、大きくなる程上記公転速度nc が遅くなる。又、アキシアル荷重Fa に関しては、このアキシアル荷重Fa を支承する列の公転速度が速くなり、このアキシアル荷重Fa を支承しない列の公転速度が遅くなる。従って、この公転速度nc に基づいて、上記ラジアル荷重Fr 及びアキシアル荷重Fa を求められる事になる。 As is clear from this equation (1), the rolling elements 9a, the revolution speed n c of 9b, these rolling elements 9a, the contact angle α (α a, α b) of 9b varies in response to changes in As described above, the contact angles α a and α b change according to the radial load F r and the axial load F a . Thus the revolution speed n c is changed according to these radial load F r and axial load F a. In this example, since the hub 2 rotates and the outer ring 1 does not rotate, specifically, as the radial load F r increases, the revolution speed nc decreases . Further, with respect to the axial load F a, the revolution speed of the column that supports the axial load F a faster, revolution speeds of the columns that do not support this axial load F a is delayed. Therefore, the radial load F r and the axial load F a can be obtained based on the revolution speed n c .

但し、上記公転速度nc の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Fr と上記アキシアル荷重Fa とが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧F0 、F0 によっても変化する。又、上記公転速度nc は、上記ハブ2の回転速度ni に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Fr 、上記アキシアル荷重Fa 、予圧F0 、F0 、ハブ2の回転速度ni を総て関連させて考えなければ、上記公転速度nc を正確に求める事はできない。このうちの予圧F0 、F0 は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Fr 、アキシアル荷重Fa 、ハブ2の回転速度ni は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。 However, the contact angle α which leads to a change in the revolution speed n c, as well as the radial load F r and the axial load F a is changed while associated with each other, also varies the preload F 0, F 0 To do. Also, the revolution speed n c is changed in proportion to the rotational speed n i of the hub 2. Therefore, if the radial load F r , the axial load F a , the preload F 0 , F 0 , and the rotational speed n i of the hub 2 are not considered in total, it is possible to accurately obtain the revolution speed n c. Can not. Of these, the preloads F 0 and F 0 do not change according to the operating state, so it is easy to eliminate the influence by initial setting or the like. On the other hand, the radial load F r , the axial load F a , and the rotational speed n i of the hub 2 constantly change according to the operating state, so that the influence cannot be eliminated by initial setting or the like.

この様な事情に鑑みて本実施例の場合には、前述した様に、ラジアル荷重Fr を求める場合には、前記各公転速度検出用センサ24a、24bが検出する各列の転動体9a、9bの公転速度の和を求める事で、上記アキシアル荷重Fa の影響を少なくしている。又、アキシアル荷重Fa を求める場合には、上記各列の転動体9a、9bの公転速度の差を求める事で、上記ラジアル荷重Fr の影響を少なくしている。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ15aが検出する上記ハブ2の回転速度ni との比に基づいて上記ラジアル荷重Fr 又は上記アキシアル荷重Fa を算出する事により、上記ハブ2の回転速度ni の影響を排除している。但し、上記アキシアル荷重Fa を、上記各列の転動体9a、9bの公転速度の比に基づいて算出する場合には、上記ハブ2の回転速度ni は、必ずしも必要ではない。 In the case of the present embodiment in view of such circumstances, as described above, when the radial load F r is obtained, the rolling elements 9a of the respective rows detected by the respective revolution speed detecting sensors 24a, 24b, by obtaining the sum of the revolution speeds of 9b, it is less affected in the axial load F a. Further, when determining the axial load F a , the influence of the radial load F r is reduced by determining the difference in revolution speed between the rolling elements 9 a and 9 b in each row. Further calculation, in any case, and the sum or difference, the ratio to the radial load F r or the axial load F a on the basis of the rotational speed n i of the hub 2 to the rotational speed detecting sensor 15a detects by and by eliminating the influence of the rotational speed n i of the hub 2. However, the axial load F a, when calculating on the basis of the rolling elements 9a, 9b ratio of the revolution speed of said each row, the rotational speed n i of the hub 2 is not necessarily required.

尚、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの信号に基づいて上記ラジアル荷重Fr とアキシアル荷重Fa とのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願2003−171715号、172483号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。
但し、何れの方法により何れの荷重を求めるにしても、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの検出信号に基づいて上記各列の転動体9a、9bの公転速度を正確に求められる事が、荷重の測定精度を高める為に重要である。
There are various other methods for calculating one or both of the radial load F r and the axial load F a based on the signals of the revolution speed detection sensors 24a and 24b. Such a method is described in detail in the above-mentioned Japanese Patent Application Nos. 2003-171715 and 172484, and is not related to the gist of the present invention.
However, whichever load is obtained by any method, the revolution speed of the rolling elements 9a, 9b in each row can be accurately obtained based on the detection signals of the respective revolution speed detection sensors 24a, 24b. It is important to increase the load measurement accuracy.

これに対して上記各公転速度検出用センサ24a、24bの検出信号を適切に処理しないと、これら各公転速度検出用センサ24a、24bの検出部と、前記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの被検出面との距離の変動に基づく誤差が入り込み、上記各列の転動体9a、9bの公転速度を正確に求められなくなる。この様な誤差が入り込まない様にする為に、本実施例の場合には、各公転速度検出用センサ24a、24bとして、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの被検出面の特性の変化(S極とN極との切り換わり)に対応してアナログ信号(正弦波状に変化する電圧信号)を送り出す、リニア式のセンサを使用している。   On the other hand, if the detection signals of the revolution speed detection sensors 24a and 24b are not appropriately processed, the detection units of the revolution speed detection sensors 24a and 24b and the revolution speed detection encoders 26a and 26b An error based on a change in the distance to the surface to be detected enters, and the revolution speeds of the rolling elements 9a and 9b in each row cannot be obtained accurately. In order to prevent such an error from entering, in the case of this embodiment, as the revolution speed detecting sensors 24a and 24b, the characteristics of the detected surfaces of the revolution speed detecting encoders 26a and 26b are changed. A linear sensor that sends out an analog signal (a voltage signal that changes in a sine wave shape) corresponding to (switching between the S pole and the N pole) is used.

又、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの出力信号を処理して、前記各保持器21a、21bの回転速度(上記各列の転動体9a、9bの公転速度)、更には上記ラジアル荷重Fr 又は上記アキシアル荷重Fa を算出する為の演算器に、比較器を組み込んでいる。この比較器は、上記各公転速度検出用センサ24a、24bから送り込まれるアナログ信号と閾値とを比較して、このアナログ信号をディジタル信号に変換する、A/D変換器として機能する。更に、この比較器は、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの被検出面と、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの検出部との距離に応じて、上記閾値を変化させる機能を有する。本実施例の場合、この様な構成を採用する事により、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの被検出面と、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの検出部との距離が変化した場合にも、上記各保持器21a、21bの回転速度(上記各列の転動体9a、9bの公転速度)、更には上記ラジアル荷重Fr 又は上記アキシアル荷重Fa を、正確に算出できる様にしている。 Further, the output signals of the respective revolution speed detection sensors 24a and 24b are processed, and the rotational speeds of the cages 21a and 21b (revolution speeds of the rolling elements 9a and 9b in the respective rows), and further the radial loads. A comparator is incorporated in the arithmetic unit for calculating F r or the axial load F a . This comparator functions as an A / D converter that compares the analog signal sent from each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b with a threshold value and converts the analog signal into a digital signal. Further, the comparator has a function of changing the threshold value in accordance with the distance between the detected surface of each of the revolution speed detecting encoders 26a and 26b and the detecting portion of each of the revolution speed detecting sensors 24a and 24b. Have. In the case of the present embodiment, by adopting such a configuration, the distance between the detected surface of each of the revolution speed detection encoders 26a and 26b and the detection portion of each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b changes. even if we, each retainer 21a, the rotational speed of 21b (each row of the rolling elements 9a, 9b revolution speeds of), even the radial load F r or the axial load F a, as can be calculated accurately I have to.

この点に就いて、図5〜7を参照しつつ説明する。先ず、閾値を設定した比較器により、アナログ信号をディジタル信号に変換する場合に於ける、標準的な動作に就いて、図6により説明する。この図6の(A)に示した状態は、エンコーダが径方向や軸方向に変動する事なく(被検出面と検出部との距離が一定のままの状態で)定速回転し、回転検出センサから送り出されるアナログ信号の周期及び振幅が変化しない状態を示している。この場合、このアナログ信号の電圧が±V1 の間で変化すると仮定すれば、上記比較器の閾値は、±V2 (|V2 |<|V1 |、例えば、|V2 |=0.5|V1 |)に設定する。そして、上記比較器は、上記アナログ信号が上記両閾値を通過する毎にスイッチングを行ない(ON、OFFを交互に繰り返し)、図6の(B)に示す様なディジタル信号を得る。この様な図6に示した状態では、上記アナログ信号の周期及び振幅が変化しない為、上記閾値を一定に保持したままでも、元の信号であるこのアナログ信号の周期と、得られたディジタル信号の周期とが一致する。従って、そのままでも、上記各保持器21a、21bの回転速度(上記各列の転動体9a、9bの公転速度)、更には上記ラジアル荷重Fr 又は上記アキシアル荷重Fa を、正確に算出できる。 This point will be described with reference to FIGS. First, a standard operation when an analog signal is converted into a digital signal by a comparator having a threshold value will be described with reference to FIG. In the state shown in FIG. 6A, the encoder rotates at a constant speed without changing the radial direction or the axial direction (with the distance between the detection surface and the detection unit being constant), and the rotation is detected. It shows a state in which the period and amplitude of the analog signal sent from the sensor do not change. In this case, assuming that the voltage of the analog signal changes between ± V 1 , the threshold value of the comparator is ± V 2 (| V 2 | <| V 1 |, for example, | V 2 | = 0. .5 | V 1 |). The comparator performs switching (ON and OFF are alternately repeated) every time the analog signal passes both the threshold values, and obtains a digital signal as shown in FIG. 6B. In such a state shown in FIG. 6, since the period and amplitude of the analog signal do not change, the period of the analog signal that is the original signal and the obtained digital signal can be obtained even if the threshold value is kept constant. The period of Accordingly, the rotational speed of each of the cages 21a and 21b (the revolution speed of the rolling elements 9a and 9b in each row), and further the radial load F r or the axial load F a can be accurately calculated without any change.

一方、エンコーダが径方向や軸方向(図1〜2に示した構造では軸方向)に変動し、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの被検出面と、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの検出部との距離が変化した場合には、これら各公転速度検出用センサ24a、24bから送り出されるアナログ信号の振幅が、図7の(A)に示す様に変動する。即ち、上記距離が短くなると、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの検出部に達する磁束の密度が高くなり、これら各公転速度検出用センサ24a、24bの出力信号の電圧が高く(振幅が大きく)なる。又、距離が長くなると、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの検出部に達する磁束の密度が低くなり、これら各公転速度検出用センサ24a、24bの出力信号の電圧が低く(振幅が小さく)なる。この様な場合に、上記比較器の閾値を一定に保持したままにしてディジタル信号を得ると、図7の(B)に示す様に、元の信号であるこのアナログ信号の周期と、得られたディジタル信号の周期とが一致しなくなる。従って、そのままでは、上記各保持器21a、21bの回転速度(上記各列の転動体9a、9bの公転速度)、更には上記ラジアル荷重Fr 又は上記アキシアル荷重Fa を、正確に算出できなくなる。 On the other hand, the encoder fluctuates in the radial direction or the axial direction (in the structure shown in FIGS. 1 and 2, the axial direction), and the detected surfaces of the revolution speed detection encoders 26a and 26b and the revolution speed detection sensors 24a. 24b, the amplitudes of the analog signals sent from the revolution speed detection sensors 24a and 24b fluctuate as shown in FIG. 7A. That is, when the distance is shortened, the density of magnetic flux reaching the detection portions of the revolution speed detection sensors 24a and 24b increases, and the voltage of the output signal of each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b increases (the amplitude increases). growing. Further, as the distance becomes longer, the density of magnetic flux reaching the detection portions of the respective revolution speed detection sensors 24a and 24b becomes lower, and the voltage of the output signal of each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b becomes lower (the amplitude becomes smaller). )Become. In such a case, when the digital signal is obtained while keeping the threshold value of the comparator constant, the period of the analog signal, which is the original signal, is obtained as shown in FIG. The period of the digital signal does not match. Therefore, as it is, each of the retainer 21a, the rotational speed of 21b (each row of the rolling elements 9a, the revolution speed of 9b), even the radial load F r or the axial load F a, can not be accurately calculated .

これに対して本実施例の場合には、上記各公転速度検出用センサ24a、24bから送り出されるアナログ信号の振幅に応じて、図5の(A)に細線イ、ロで示す様に、閾値の値を変更する。この為、、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bを支持固定した、上記各保持器21a、21bの回転速度(上記各列の転動体9a、9bの公転速度)、更には上記ラジアル荷重Fr 又は上記アキシアル荷重Fa を、正確に算出できる。即ち、上記各公転速度検出用センサ24a、24bは、それぞれの検出部に達する磁束の密度と方向に応じて変化する、図5の全線ハに示す様な正弦波状のアナログ信号を出力する。そして比較器は、このアナログ信号の振幅が大きい程、閾値の絶対値を大きくする。例えば、この比較器は、図5の(A)に示す様に、直前のピーク値の20%の値を、±を逆にして、閾値(Bop、Brp)として設定する。例えば、図5の(A)で、|V21|=0.2|V11|であり、|V22|=0.2|V12|であり、|V23|=0.2|V13|である。尚、上記図5の磁束密度Oの中心位置(基準)は、上記各公転速度検出用センサ24a、24bの出力形態によって異なる。即ち、これら各公転速度検出用センサ24a、24bが0V中心(磁束密度Oで0V出力)で正負出力の場合、上記中心位置は0Vになる。一方、上記公転速度検出用センサ24a、24bの磁束密度Oでの出力が、正単出力、負単出力の場合は、上記中心位置(閾値の中心)はオフセット電圧Voff になる。 On the other hand, in the case of the present embodiment, as shown by thin lines A and B in FIG. 5A according to the amplitude of the analog signal sent out from each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b, the threshold value is set. Change the value of. Therefore, the rotational speeds of the cages 21a and 21b (revolving speeds of the rolling elements 9a and 9b in each row), which support and fix the revolution speed detection encoders 26a and 26b, and the radial load F r or the axial load F a can be accurately calculated. That is, the revolution speed detection sensors 24a and 24b output sinusoidal analog signals as shown by the full line C in FIG. 5, which change according to the density and direction of the magnetic flux reaching the respective detection units. The comparator increases the absolute value of the threshold as the amplitude of the analog signal increases. For example, as shown in FIG. 5A, this comparator sets a value of 20% of the immediately preceding peak value as a threshold value (B op , B rp ) by reversing ±. For example, in FIG. 5A, | V 21 | = 0.2 | V 11 |, | V 22 | = 0.2 | V 12 |, and | V 23 | = 0.2 | V 13 | The center position (reference) of the magnetic flux density O in FIG. 5 differs depending on the output form of the revolution speed detection sensors 24a and 24b. That is, when each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b has a 0V center (0V output at a magnetic flux density O) and a positive / negative output, the center position becomes 0V. On the other hand, when the outputs at the magnetic flux density O of the revolution speed detection sensors 24a and 24b are a single positive output and a single negative output, the center position (threshold center) is the offset voltage V off .

前述した様に、上記各公転速度検出用センサ24a、24bから送り出されるアナログ信号の振幅は、これら各公転速度検出用センサ24a、24bの検出部と、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bの被検出面との距離に応じて変化する。本実施例の場合、この様にして変化する、上記各公転速度検出用センサ24a、24bから送り出されるアナログ信号の振幅に応じて上記比較器の閾値を変化させる為、この比較器により得られた、図5の(B)に示す様なディジタル信号の周期と、同図の(A)に示す様な元のアナログ信号の周期とをほぼ比例(一致)させる事ができる。   As described above, the amplitude of the analog signal sent out from each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b is the same as that of the revolution speed detection sensors 24a and 24b and the revolution speed detection encoders 26a and 26b. It changes according to the distance to the surface to be detected. In the case of the present embodiment, the threshold value of the comparator is changed in accordance with the amplitude of the analog signal sent from each of the revolution speed detection sensors 24a and 24b, which changes in this way. The period of the digital signal as shown in FIG. 5B and the period of the original analog signal as shown in FIG. 5A can be made substantially proportional (match).

図8は、本実施例の効果を確認する為に行なったシミュレーションの結果を示している。この図8の縦軸は、比較器を通過して得られたディジタル信号に基づいて得られるピッチの、上記各公転速度検出用エンコーダ26a、26bに被検出面に配置したS極とN極との実際にピッチに対する誤差を、横軸は信号の周期を、それぞれ表している。図8の実線aが、図5に示した本実施例の様に、アナログ信号の振幅の変動に応じて閾値を変化させた場合の、同じく破線bが、アナログ信号の振幅の変動に拘らず閾値を一定とした場合の、それぞれ結果を示している。この様な図8の記載からも明らかな通り、上記各公転速度検出用センサ24a、24bから送り出されるアナログ信号をディジタル信号に変換する為の比較器の閾値を、図5の(A)に示す様に、アナログ信号の振幅に対応して変化させれば、上記各公転速度検出用センサ24a、24bから送り出されるアナログ信号の変動に拘らず、正確な速度を求められる。   FIG. 8 shows the result of a simulation performed to confirm the effect of this embodiment. The vertical axis of FIG. 8 indicates the S pole and N pole of the pitch obtained based on the digital signal obtained by passing through the comparator and arranged on the detected surface in each of the revolution speed detecting encoders 26a and 26b. The horizontal axis represents the error relative to the pitch, and the horizontal axis represents the signal period. The solid line a in FIG. 8 shows the same broken line b when the threshold value is changed in accordance with the fluctuation in the amplitude of the analog signal as in the present embodiment shown in FIG. 5, regardless of the fluctuation in the amplitude of the analog signal. The results are shown when the threshold value is constant. As is clear from the description of FIG. 8, the threshold value of the comparator for converting the analog signals sent from the respective revolution speed detection sensors 24a and 24b into digital signals is shown in FIG. In this manner, if the speed is changed in accordance with the amplitude of the analog signal, an accurate speed can be obtained regardless of fluctuations in the analog signals sent from the respective revolution speed detection sensors 24a and 24b.

特に、本実施例の様に、各列の転動体の公転速度の変化に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める場合、この公転速度の変化は最大でも10%以下である為、上記アナログ信号の振幅の変動に基づくピッチ誤差の影響を排除できる効果は大きい。尚、公転速度検出用センサとして、直接ディジタル信号を送り出すものを使用した場合、この公転速度検出用センサから送り出されるディジタル信号に、この公転速度検出用センサの検出部と公転速度検出用エンコーダの被検出面との距離の変化に基づく誤差が入り込むにも拘らず、この距離に応じた信号を得られない。従って、本発明を実施する場合には、公転速度検出用エンコーダ等の回転検出センサから比較器へは、アナログ信号を送り込む事が必須である。尚、この比較器部分での閾値の変更は、上記距離の変化に基づく誤差を低減できれば良く、実施例の方法に限定するものではない。   In particular, when the load applied to the rolling bearing unit is obtained based on the change in the revolution speed of the rolling elements in each row as in this embodiment, the change in the revolution speed is 10% or less at the maximum. The effect of eliminating the influence of the pitch error based on the fluctuation of the signal amplitude is great. Note that when a sensor that directly sends a digital signal is used as the revolution speed detection sensor, the detection part of the revolution speed detection sensor and the revolution speed detection encoder are added to the digital signal sent from the revolution speed detection sensor. Although an error based on a change in the distance to the detection surface enters, a signal corresponding to this distance cannot be obtained. Therefore, when implementing the present invention, it is essential to send an analog signal from a rotation detection sensor such as an encoder for detecting revolution speed to the comparator. It should be noted that the change of the threshold value in the comparator portion is not limited to the method of the embodiment as long as the error based on the change in the distance can be reduced.

本発明の回転速度検出装置は、実施例に示した様な、自動車の車輪を支持する転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に限らず、各種回転機械装置の回転部材の回転速度を検出する為に利用できる。この場合に、エンコーダを支持固定する部材が保持器の様に、回転検出センサの検出部に対して遠近動する可能性のある部材に限らず、回転軸等、回転検出センサの検出部に対して遠近動しない回転部材であっても良い。この場合には、当該回転部材へのエンコーダの組み付け精度を特に高くする必要をなくして、組立に要するコストの低減を図れる。   The rotational speed detecting device of the present invention is not limited to the load measuring device of the rolling bearing unit for measuring the load applied to the rolling bearing unit that supports the wheel of the automobile, as shown in the embodiment, but of various rotating machinery devices. This can be used to detect the rotational speed of the rotating member. In this case, the member that supports and fixes the encoder is not limited to a member that may move far and away with respect to the detection unit of the rotation detection sensor, such as a cage, but to the detection unit of the rotation detection sensor such as a rotation shaft. And a rotating member that does not move far and away. In this case, it is not necessary to particularly increase the accuracy of assembly of the encoder to the rotating member, and the cost required for assembly can be reduced.

本発明の実施例を示す、荷重測定用の回転検出装置を組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。Sectional drawing of the rolling bearing unit incorporating the rotation detection apparatus for load measurements which shows the Example of this invention. 図1のA部拡大図。The A section enlarged view of FIG. 保持器及び転動体と、エンコーダと、回転検出センサとを取り出して図2の上方から見た状態で示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a cage, rolling elements, an encoder, and a rotation detection sensor as seen from above in FIG. 2. 回転速度に基づいて荷重を測定できる理由を説明する為の、転がり軸受ユニットの模式図。The schematic diagram of a rolling bearing unit for demonstrating the reason which can measure a load based on rotational speed. 本発明の場合に、回転検出センサから送り出されるアナログ信号の振幅が変化しても、このアナログ信号の周期と、このアナログ信号から得られたディジタル信号の周期とをほぼ比例させられる理由を示す線図。In the case of the present invention, even if the amplitude of the analog signal sent out from the rotation detection sensor changes, the line indicating the reason that the period of the analog signal can be substantially proportional to the period of the digital signal obtained from the analog signal. Figure. 従来構造の場合で、回転検出センサから送り出されるアナログ信号からディジタル信号を得る状態を示す線図。The diagram which shows the state which acquires a digital signal from the analog signal sent out from a rotation detection sensor in the case of the conventional structure. 従来構造の場合に、回転検出センサから送り出されるアナログ信号の振幅が変化すると、このアナログ信号の周期と、このアナログ信号から得られたディジタル信号の周期とが比例しなくなる理由を示す線図。The diagram which shows the reason why the period of this analog signal is not proportional to the period of the digital signal obtained from this analog signal when the amplitude of the analog signal sent from the rotation detection sensor changes in the case of the conventional structure. 図5に示した本発明の場合と、図7に示した従来構造の場合とで、アナログ信号の周期と、このアナログ信号から得られたディジタル信号の周期とのずれの程度の違いを示す線図。A line indicating the difference in the degree of deviation between the period of the analog signal and the period of the digital signal obtained from the analog signal between the case of the present invention shown in FIG. 5 and the case of the conventional structure shown in FIG. Figure. 従来から知られている、ラジアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。Sectional drawing of the rolling bearing unit which incorporated the sensor for radial load measurement known conventionally. 従来から知られている、アキシアル荷重測定用のセンサを組み込んだ転がり軸受ユニットの断面図。Sectional drawing of the rolling bearing unit which incorporated the sensor for axial load measurement conventionally known.

符号の説明Explanation of symbols

1、1a 外輪
2、2a ハブ
3、3a 回転側フランジ
4 ハブ本体
5 ナット
6 内輪
7 外輪軌道
8 内輪軌道
9a、9b 転動体
10、10a 取付孔
11 変位センサ
12 センサリング
13 センサロータ
14 カバー
15、15a 回転速度検出センサ
16 ナックル
17 固定側フランジ
18 ボルト
19 ねじ孔
20 荷重センサ
21a、21b 保持器
22 センサユニット
23 検出部
24a、24b 公転速度検出用センサ
25、25a リム部
26a、26b 公転速度検出用エンコーダ
27 回転速度検出用エンコーダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Outer ring 2, 2a Hub 3, 3a Rotation side flange 4 Hub body 5 Nut 6 Inner ring 7 Outer ring raceway 8 Inner ring raceway 9a, 9b Rolling element 10, 10a Mounting hole 11 Displacement sensor 12 Sensor ring 13 Sensor rotor 14 Cover 15, 15a Rotational speed detection sensor 16 Knuckle 17 Fixed flange 18 Bolt 19 Screw hole 20 Load sensor 21a, 21b Cage 22 Sensor unit 23 Detection unit 24a, 24b Revolution speed detection sensor 25, 25a Rim part 26a, 26b Revolution speed detection Encoder 27 Rotation speed detection encoder

Claims (6)

回転部材に支持固定されてこの回転部材と共に回転する、特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、その検出部をこのエンコーダの被検出面に対向させた状態で設けられた回転検出センサと、この回転検出センサから送り出される出力信号に基づいて上記回転部材の回転速度を算出する演算器とを備えた回転速度検出装置に於いて、上記回転検出センサは、上記特性の変化に対応してアナログ信号を送り出すリニア式のセンサであり、上記演算器は、上記回転検出センサから送り込まれるアナログ信号と閾値とを比較して、このアナログ信号をディジタル信号に変換する比較器を備えたものであり、この比較器は、上記エンコーダの被検出面と上記回転検出センサの検出部との距離に応じて上記閾値を変化させる機能を有する事を特徴とする回転速度検出装置。   An encoder that is supported and fixed to a rotating member and rotates together with the rotating member, the characteristics of which are alternately changed with respect to the circumferential direction, and a rotation detection sensor that is provided in a state in which the detecting portion faces the detected surface of the encoder And a calculator for calculating the rotation speed of the rotating member based on an output signal sent from the rotation detection sensor, wherein the rotation detection sensor responds to a change in the characteristic. A linear sensor that sends out an analog signal, and the arithmetic unit includes a comparator that compares the analog signal sent from the rotation detection sensor with a threshold value and converts the analog signal into a digital signal. The comparator has a function of changing the threshold value in accordance with the distance between the detected surface of the encoder and the detection unit of the rotation detection sensor. Speed detecting apparatus according to claim. エンコーダが、被検出面にS極とN極とを交互に且つ等間隔で配置した永久磁石であり、回転検出センサは、検出部に達する磁束の密度と方向とに応じて変化する正弦波状のアナログ信号を出力するものであり、比較器は、このアナログ信号の振幅が大きい程、閾値の絶対値を大きくする機能を有するものである、請求項1に記載した回転速度検出装置。   The encoder is a permanent magnet in which S poles and N poles are alternately arranged at equal intervals on the surface to be detected, and the rotation detection sensor has a sinusoidal shape that changes according to the density and direction of the magnetic flux reaching the detection unit. The rotational speed detection apparatus according to claim 1, which outputs an analog signal, and the comparator has a function of increasing the absolute value of the threshold as the amplitude of the analog signal increases. 回転部材が、転がり軸受ユニットを構成する1対の軌道輪同士の間に設けられ、複数のポケット内に保持した転動体の公転に伴って回転する保持器である、請求項1〜2の何れかに記載した回転速度検出装置。   The rotating member is a cage that is provided between a pair of bearing rings that constitute a rolling bearing unit and that rotates in accordance with the revolution of rolling elements held in a plurality of pockets. A rotation speed detection device as described above. 被検出面が、エンコーダの軸方向片側面である、請求項1〜3の何れかに記載した回転速度検出装置。   The rotational speed detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the detected surface is one side surface of the encoder in the axial direction. 使用時にも回転しない静止輪と、この静止輪と同心に配置されて使用時に回転する回転輪と、これら静止輪と回転輪との互いに対向する部分にそれぞれ2列ずつ形成された静止側軌道と回転側軌道との間にそれぞれ複数個ずつ、これら両列同士の間で接触角の方向を互いに逆にして転動自在に設けられた複数の転動体と、これら両列の転動体を保持した1対の保持器の回転速度を検出する為の1対の回転速度検出装置と、これら各回転速度検出装置が検出する1対の保持器の回転速度に基づいて、上記静止輪と上記回転輪との間に加わる荷重を算出する演算器とを備え、上記各回転速度検出装置は、請求項1〜4の何れかに記載した回転速度検出装置である、転がり軸受ユニットの荷重測定装置。   A stationary wheel that does not rotate even when in use, a rotating wheel that is arranged concentrically with the stationary wheel and that rotates when in use, and a stationary side track that is formed in two rows on opposite portions of the stationary wheel and the rotating wheel. A plurality of rolling elements provided so as to be able to roll with each other between the two rows, with the direction of the contact angle being opposite to each other, and the rolling elements in both rows are held between the rotation side track and each of the plurality of rolling elements. A pair of rotation speed detection devices for detecting the rotation speed of a pair of cages, and the stationary wheel and the rotation wheel based on the rotation speeds of the pair of cages detected by the rotation speed detection devices. A load measuring device for a rolling bearing unit, wherein each of the rotational speed detecting devices is a rotational speed detecting device according to any one of claims 1 to 4. 回転輪が、自動車の車輪を固定した状態でこの車輪と共に回転するハブである、請求項5に記載した転がり軸受ユニットの荷重測定装置。
The load measuring device for a rolling bearing unit according to claim 5, wherein the rotating wheel is a hub that rotates together with the wheel of an automobile while the wheel is fixed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009298231A (en) * 2008-06-11 2009-12-24 Nsk Ltd Rolling bearing unit with physical quantity measuring apparatus
CN108089022A (en) * 2017-11-08 2018-05-29 陕西航空电气有限责任公司 A kind of adaptive frequency pressure conversion modulate circuit
US10508960B2 (en) 2013-12-20 2019-12-17 Aktiebolaget Skf Load determining system for a rolling element bearing
CN114776715A (en) * 2022-04-21 2022-07-22 洛阳轴承研究所有限公司 Spacer assembly and bearing assembly

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