JP2007309683A - Method for assembling physical quantity measuring device of rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明の組立方法の対象となる回転機械の物理量測定装置は、転がり軸受ユニット等の回転機械を構成する静止部材と回転部材との相対変位量や、これら両部材同士の間に加わる荷重を測定する為に利用する。更に、この求めた荷重を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用する。本発明は、この様な回転機械の物理両側定装置を構成するエンコーダとセンサ装置とを、正しい位置関係で容易且つ正確に組み立てられる組立方法を実現するものである。 The physical quantity measuring device for a rotating machine that is an object of the assembling method of the present invention measures a relative displacement amount between a stationary member and a rotating member constituting a rotating machine such as a rolling bearing unit and a load applied between these two members. Use to do. Further, the obtained load is used for ensuring the running stability of a vehicle such as an automobile. The present invention realizes an assembling method in which an encoder and a sensor device constituting such a physical both-side fixing device of a rotating machine can be easily and accurately assembled in a correct positional relationship.
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型等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、例えば非特許文献1に記載されている様な、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、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム(ESC)等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化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を表す信号が必要になる。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(例えば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, automobile wheels are rotatably supported by a suspension device by a double-row angular type rolling bearing unit. In order to ensure the running stability of the automobile, for example, as described in Non-Patent
この様な事情に鑑みて、特許文献1には、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットである転がり軸受ユニットを構成する1対の列の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、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する発明が記載されている。この様な特許文献1に記載された荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、上記両列の玉の公転速度を、これら各玉を保持した1対の保持器の回転速度として求め、これら両列の玉の公転速度に基づいて、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を算出する。この様な従来構造の場合、上記各玉の転動面と上記両保持器のポケットの内面との間に不可避的に存在する隙間に起因して、上記両列の玉の公転速度と上記両保持器の回転速度との間に、微妙なずれが生じる場合がある。この為、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を精度良く求める為には、改良の余地がある。
In view of such circumstances,
これに対して、未公開ではあるが、上述の様な不可避的なずれに基づく測定精度の悪化を防止できる構造として、特殊なエンコーダを使用した荷重測定装置付転がり軸受ユニットが発明(例えば、特願2005−147642号)され、その開発が進められている。図4〜6は、この様な特殊なエンコーダを使用した荷重測定装置付転がり軸受ユニットの1例を示している。この先発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、使用時にも回転しない静止側軌道輪である外輪1の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する、回転側軌道輪であるハブ2を、複数個の転動体3、3を介して回転自在に支持している。これら各転動体3、3には、互いに逆向きの(図示の場合には背面組み合わせ型の)接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記転動体3として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。
On the other hand, although not disclosed, a rolling bearing unit with a load measuring device using a special encoder has been invented (for example, as a special feature) as a structure capable of preventing the deterioration of measurement accuracy based on the inevitable deviation as described above. No. 2005-147642) and its development is underway. 4 to 6 show an example of a rolling bearing unit with a load measuring device using such a special encoder. The rolling bearing unit with a load measuring device according to the present invention is a rotating side bearing ring that rotates together with the wheel while supporting and fixing the wheel at the inner diameter side of the
又、上記ハブ2の内端部(軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図1〜3の上側、図4の右側。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる図1〜3の下側、図4の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。)には、円筒状のエンコーダ4を、上記ハブ2と同心に支持固定している。又、上記外輪1の内端開口を塞ぐ、保持部材である有底円筒状のカバー5の内側に、1対のセンサ6a、6bを支持すると共に、これら両センサ6a、6bの検出部を、上記エンコーダ4の被検出面である外周面に近接対向させている。
Also, the inner end of the hub 2 ("inner" with respect to the axial direction means the center in the width direction of the vehicle when assembled to the automobile, the upper side in FIGS. 1 to 3 and the right side in FIG. 1-3, which is the outer side in the width direction of the vehicle when assembled to the vehicle, and the left side of FIG. 4 are referred to as “outside” with respect to the axial direction (the same applies to the entire specification and claims). The cylindrical encoder 4 is supported and fixed concentrically with the
このうちのエンコーダ4は、磁性金属板製である。被検出面である、このエンコーダ4の外周面の先半部(軸方向内半部)には、透孔7、7(第一特性部)と柱部8、8(第二特性部)とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔7、7と各柱部8、8との境界は、上記エンコーダ4の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、上記エンコーダ4の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記各透孔7、7と上記各柱部8、8とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した「へ」字形(又は「く」字形)となっている。そして、上記境界の傾斜方向が互いに異なる、上記被検出面の軸方向外半部と軸方向内半部とのうち、軸方向外半部を第一の特性変化部9とし、軸方向内半部を第二の特性変化部10としている。尚、これら両特性変化部9、10を構成する各透孔は、図示の様に互いに連続した状態で形成しても良いし、或いは互いに独立させて形成しても良い。又、検出精度は劣るが、上記両特性変化部9、10のうちの何れか一方の特性変化部の境界のみを軸方向に対し傾斜させ、他方の特性変化部の境界を軸方向と平行にする事もできる。
Of these, the encoder 4 is made of a magnetic metal plate. In the first half (axially inner half) of the outer peripheral surface of the encoder 4, which is a detected surface, through
又、上記1対のセンサ6a、6bはそれぞれ、永久磁石と、検出部を構成するホールIC、ホール素子、MR素子、GMR素子等の磁気検知素子とから成る。これら両センサ6a、6bは、上記カバー5の内側に支持固定した状態で、一方のセンサ6aの検出部を上記第一の特性変化部9に、他方のセンサ6bの検出部を上記第二の特性変化部10に、それぞれ近接対向させている。これら両センサ6a、6bの検出部が上記両特性変化部9、10に対向する位置は、上記エンコーダ4の円周方向に関して同じ位置としている。又、上記外輪1とハブ2との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記各透孔7、7及び柱部8、8の軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分(境界の傾斜方向が変化する部分)が、上記両センサ6a、6bの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の設置位置を規制している。
Each of the pair of
上述の様に構成する荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合、上記外輪1とハブ2との間にアキシアル荷重が作用(これら外輪1とハブ2とがアキシアル方向に相対変位)すると、上記両センサ6a、6bの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪1とハブ2との間にアキシアル荷重が作用していない、中立状態では、上記両センサ6a、6bの検出部は、図6の(A)の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ6a、6bの出力信号の位相は、同図の(C)に示す様に一致する。
In the case of a rolling bearing unit with a load measuring device configured as described above, when an axial load is applied between the
これに対して、上記エンコーダ4を固定したハブ2に、図6の(A)で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ6a、6bの検出部は、図6の(A)の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ6a、6bの出力信号の位相は、同図の(B)に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ4を固定したハブ2に、図6の(A)で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ6a、6bの検出部は、図6の(A)の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ6a、6bの出力信号の位相は、同図の(D)に示す様にずれる。
On the other hand, when a downward axial load is applied to the
上述の様に、先発明の構造の場合には、上記両センサ6a、6bの出力信号の位相が、上記外輪1とハブ2との間に加わるアキシアル荷重の方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両センサ6a、6bの出力信号の位相がずれる程度(変位量)は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ6a、6bの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪1とハブ2との間に作用しているアキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。尚、上記両センサ6a、6bの出力信号の位相差に基づいて上記アキシアル荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器には、予め理論計算や実験により調べておいた上記位相差と上記アキシアル荷重との関係を、計算式やマップ等の形式で組み込んでおく。
As described above, in the case of the structure of the prior invention, the phases of the output signals of the
尚、上述した先発明の構造の1例の場合には、エンコーダを磁性金属板製とすると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部を透孔とし、第二特性部を柱部とする構成を採用している。これに対し、次述する図7に示す様に、エンコーダを永久磁石製とすると共に、このエンコーダの被検出面に設ける第一特性部をN極に着磁した部分とし、第二特性部をS極に着磁した部分とする構成を採用する事もできる。この様な構成を採用する場合には、上記エンコーダを永久磁石製としている為、1対のセンサ側には永久磁石を組み込む必要はない。更に、特願2006−51605号には、それぞれの検出部を第一、第二特性部に対向させた1対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多方向の変位、或いは荷重及び力を求められる構造が開示されている。 In the case of one example of the structure of the above-described prior invention, the encoder is made of a magnetic metal plate, the first characteristic part provided on the detection surface of the encoder is a through hole, and the second characteristic part is a column part. The configuration is adopted. On the other hand, as shown in FIG. 7 described below, the encoder is made of a permanent magnet, the first characteristic portion provided on the detected surface of the encoder is a portion magnetized in the N pole, and the second characteristic portion is It is also possible to adopt a configuration in which the portion is magnetized on the S pole. When such a configuration is adopted, since the encoder is made of a permanent magnet, it is not necessary to incorporate a permanent magnet on the pair of sensors. Furthermore, in Japanese Patent Application No. 2006-51605, by providing a plurality of sensor sets each consisting of a pair of sensors with the respective detection portions facing the first and second characteristic portions, displacement in multiple directions, or load and A structure that requires force is disclosed.
何れにしても、上述の様な先発明に係る荷重測定装置により、外輪1とハブ2との間の軸方向に関する相対変位、或いはこれら外輪1とハブ2との間に加わるアキシアル荷重を正確に求める為には、エンコーダ4と1対のセンサ6a、6bとの、軸方向に関する位置関係が正確である必要がある。即ち、上記外輪1と上記ハブ2との間にアキシアル荷重が作用せず、これら外輪1とハブ2とが軸方向に相対変位していない中立状態では、1対のセンサが被検出面を走査する位置が、図7の(A)−(a)に鎖線で示す様に、特性変化の境界が最も突出した部分に対し対称位置に存在し、図7の(A)−(b)に示す様に、1対のセンサの出力信号の位相が互いに一致する事が好ましい。各部品の製造誤差或いは組み付け誤差により、上記エンコーダ4と1対のセンサ6a、6bとの軸方向に関する位置関係がずれると、上記外輪1と上記ハブ2との間にアキシアル荷重が作用していないにも拘らず、上記両センサが被検出面を走査する位置が、図7の(B)−(a)に鎖線で示す様に、特性変化の境界が最も突出した部分に対し非対称位置に存在し、図7の(B)−(b)に示す様に、1対のセンサの出力信号が互いに不一致になる。
In any case, the load measuring device according to the above-described invention can accurately calculate the relative displacement in the axial direction between the
この様な状態は、上記外輪1と上記ハブ2との間に作用するアキシアル荷重を精度良く求める面からは不利である。即ち、上記図7の(B)に示す様なずれが生じても、別途アキシアル荷重が作用していない事(例えば車体に組み込んだ加速度センサや操舵装置に組み込んだセンサにより、自動車が平坦路を直進している状態)を検知して、その時点での1対のセンサの信号同士の位相差を、アキシアル荷重がゼロであって、上記外輪1と上記ハブ2とが軸方向に相対変位していない状態であるとする(零点として設定する)事もできる。但し、この場合には、初めから1対のセンサの走査位置の中央位置が被検出面の中央位置に対しずれている分、測定可能な荷重の大きさが限定される可能性がある。又、図7の(A)(B)−(a)に示す様に、被検出面から出入りする磁束の密度が、この被検出面の幅方向(同図の上下方向)位置によって異なり、更には上記磁束の向きが、被検出面の幅方向端部で幅方向中央部とは異なる為、荷重の測定誤差を生じる可能性もある。これらの事を考慮すれば、上記エンコーダ4と1対のセンサ6a、6bとを、軸方向に関する位置関係を精度良く組み立てる事が望ましい。
Such a state is disadvantageous from the viewpoint of accurately obtaining an axial load acting between the
本発明の回転機械の物理量測定装置は、上述の様な事情に鑑み、エンコーダと1対のセンサを保持した保持部材とを、軸方向に関する位置関係を精度良く組み立てられる組立方法を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the physical quantity measuring apparatus for a rotary machine according to the present invention is an invention for realizing an assembling method in which an encoder and a holding member holding a pair of sensors can be assembled with high accuracy in the positional relationship in the axial direction. It is a thing.
本発明の組立方法の対象となる回転機械の物理量測定装置は、回転機械と物理量測定装置とを備える。
このうちの回転機械は、使用状態でも回転しない静止部材と、この静止部材に対して回転自在に支持された回転部材とを備える。
又、上記物理量測定装置は、上記回転部材の一部に、この回転部材と同心に設けられたエンコーダと、上記静止部材に対し保持部材を介して支持固定されたセンサ装置と、演算器とを備える。
又、このうちのエンコーダは、上記回転部材に対し、軸方向から嵌合固定された状態で支持固定されたもので、周面に被検出面を備えると共に、この被検出面のうち互いに軸方向に離れた2個所位置に第一、第二の特性変化部を備えたもので、これら両特性変化部の特性が円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化しており、少なくとも上記第一の特性変化部の特性変化の位相が軸方向に関し、上記第二の特性変化部と異なる状態で漸次変化している。
又、上記センサ装置は、1対のセンサから成るセンサ組を少なくとも1組設けて成る。そして、このセンサ組を構成する1対のセンサのうちの一方のセンサの検出部を上記第一の特性変化部に、同じく他方のセンサの検出部を上記第二の特性変化部に、それぞれ対向させた状態で、上記保持部材を上記静止部材に対し、軸方向に嵌合固定する事で支持されている。
更に、上記演算器は、上記センサ組を構成する1対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、上記回転部材と上記静止部材との間の物理量を求める。この物理量としては、これら回転部材と静止部材との相対変位量、或いは、これら回転部材と静止部材との間に作用する荷重或いは力等が考えられる。
この様な回転機械の物理量測定装置を組み立てる為の、本発明の組立方法は、上記エンコーダを上記回転部材に対し、上記回転機械を構成する何れかの部材の一部に存在する、軸方向に向いた面である基準面を基準として嵌合固定する。又、上記保持部材を上記静止部材に対し、この基準面を基準として嵌合固定する。
A physical quantity measuring device for a rotating machine that is an object of the assembling method of the present invention includes a rotating machine and a physical quantity measuring device.
Among these, the rotating machine includes a stationary member that does not rotate even when in use, and a rotating member that is rotatably supported by the stationary member.
In addition, the physical quantity measuring device includes an encoder provided concentrically with the rotating member, a sensor device supported and fixed to the stationary member via a holding member, and a computing unit. Prepare.
Of these, the encoder is supported and fixed in a state of being fitted and fixed to the rotating member from the axial direction. The encoder has a detected surface on the peripheral surface, and the detected surface is axially connected to each other. The first and second characteristic changing portions are provided at two positions apart from each other, and the characteristics of both the characteristic changing portions are alternately changed in the circumferential direction at the same pitch, and at least the first characteristic changing portion is provided. The characteristic change phase of the characteristic change portion gradually changes in a state different from the second characteristic change portion with respect to the axial direction.
The sensor device includes at least one sensor set including a pair of sensors. The detection unit of one of the pair of sensors constituting the sensor set is opposed to the first characteristic change unit, and the detection unit of the other sensor is opposed to the second characteristic change unit. In this state, the holding member is supported by being fitted and fixed to the stationary member in the axial direction.
Furthermore, the computing unit obtains a physical quantity between the rotating member and the stationary member based on a phase difference existing between output signals of a pair of sensors constituting the sensor set. As the physical quantity, a relative displacement amount between the rotating member and the stationary member or a load or force acting between the rotating member and the stationary member can be considered.
The assembling method of the present invention for assembling such a physical quantity measuring device for a rotating machine is such that the encoder is located in a part of any member constituting the rotating machine with respect to the rotating member in the axial direction. The reference surface which is the facing surface is fitted and fixed with reference to the reference surface. The holding member is fitted and fixed to the stationary member with reference to the reference surface.
上述の様な本発明の回転機械の物理量測定装置の組立方法を実施する場合に、例えば請求項2に記載した様に、上記エンコーダの何れかの部分に、このエンコーダを回転部材に嵌合する際に第一の治具の軸方向端面を突き当てる為の、軸方向に向いた第一の被押圧面を設けておく。そして、上記第一の治具に設けた第一の押圧面をこの第一の被押圧面に突き当てた状態で、この第一の治具のうちでこの第一の押圧面と径方向に関して異なる位置に設けた第一の突き当て面を上記基準面に突き当てる迄、上記エンコーダを上記回転部材に嵌合する。
又、上記保持部材の何れかの部分に、この保持部材を静止部材に嵌合する際に第二の治具の軸方向端面を突き当てる為の、軸方向に向いた第二の被押圧面を設けておく。そして、上記第二の治具に設けた第二の押圧面をこの第二の被押圧面に突き当てた状態で、この第二の治具のうちでこの第二の押圧面と径方向に関して異なる位置に設けた第二の突き当て面を上記基準面に突き当てる迄、上記保持部材を上記静止部材に嵌合する。
When implementing the method for assembling the physical quantity measuring device for a rotary machine according to the present invention as described above, for example, as described in
Also, a second pressed surface facing in the axial direction for abutting the axial end surface of the second jig when the holding member is fitted to the stationary member to any part of the holding member. Is provided. And, in a state where the second pressing surface provided on the second jig is abutted against the second pressed surface, the second pressing surface and the radial direction in the second jig. The holding member is fitted to the stationary member until a second abutting surface provided at a different position is abutted against the reference surface.
又、本発明を実施する場合に、具体的には、例えば請求項3に記載した様に、上記回転機械を、静止部材である静止側軌道輪と、回転部材である回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に設けられた複数個の転動体とを備えた転がり軸受ユニットとする。
より具体的には、請求項4に記載した様に、この転がり軸受ユニットを、自動車の車輪を懸架装置に回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットとする。この場合に上記静止側軌道輪を、外周面に設けた結合フランジの軸方向内側面を自動車の懸架装置の一部に突き合わせる事によりこの懸架装置に支持される、外輪とする。又、上記回転側軌道輪を、外周面に設けた取付フランジに車輪を結合固定するハブとする。そして、上記エンコーダをこのハブの軸方向内端部に外嵌固定し、上記保持部材を上記外輪の軸方向内端部に外嵌固定する。
上述の請求項4に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項5に記載した様に、上記基準面を、上記結合フランジの軸方向内側面とする。
或いは、請求項6に記載した様に、上記基準面を、外輪の軸方向内端面とする。
この様な請求項5、6に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項7に記載した様に、上記外輪の軸方向内端部で結合フランジの軸方向内側面よりも突出した部分の外周面を、懸架装置の取付孔にがたつきなく内嵌できる円筒面とする。そして、第一、第二の治具によりエンコーダ或いは保持部材を軸方向外方に押圧する際に、これら第一、第二の治具の先端部内周面をこの円筒面により案内する事で、これら第一、第二の治具の中心軸と上記外輪の中心軸とを一致させる。
Further, when carrying out the present invention, specifically, as described in
More specifically, as described in claim 4, the rolling bearing unit is a wheel bearing rolling bearing unit for rotatably supporting a vehicle wheel on a suspension device. In this case, the stationary raceway is an outer ring that is supported by the suspension device by abutting the axially inner surface of the coupling flange provided on the outer peripheral surface with a part of the suspension device of the automobile. Further, the rotating raceway is a hub for coupling and fixing the wheel to a mounting flange provided on the outer peripheral surface. The encoder is fitted and fixed to the inner end of the hub in the axial direction, and the holding member is fitted and fixed to the inner end of the outer ring in the axial direction.
When the invention described in claim 4 is carried out, as described in
Alternatively, as described in claim 6, the reference surface is an inner end surface in the axial direction of the outer ring.
When carrying out the invention described in
上述の様に構成する本発明の回転機械の物理量測定装置の組立方法によれば、エンコーダと1対のセンサを保持した保持部材とを、軸方向に関する位置関係を精度良く組み立てられる。この為、演算器で面倒な処理を行なわなくても、回転機械の静止部材と回転部材との間の物理量を正確に求められる。或は、物理量を測定可能な範囲を広くできる。又、例えば前述の図7に示した様な永久磁石製のエンコーダを使用する場合に、1対のセンサの走査位置の中央位置を、被検出面の幅方向中央位置に対して実質的に一致させる事ができる為、上記1対のセンサ同士で検出する磁束密度が互いにほぼ等しくなり、結果として物理量の測定誤差を十分に抑えられる。 According to the method of assembling the physical quantity measuring device for a rotary machine of the present invention configured as described above, the positional relationship in the axial direction can be assembled with high accuracy between the encoder and the holding member holding the pair of sensors. For this reason, the physical quantity between the stationary member and the rotating member of the rotating machine can be accurately obtained without performing troublesome processing by the calculator. Or the range which can measure a physical quantity can be widened. For example, when a permanent magnet encoder as shown in FIG. 7 is used, the center position of the scanning position of a pair of sensors substantially coincides with the center position of the detected surface in the width direction. Therefore, the magnetic flux densities detected by the pair of sensors are substantially equal to each other, and as a result, the measurement error of the physical quantity can be sufficiently suppressed.
[実施の形態の第1例]
図1は、請求項1〜5、7に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例を含め、本発明の実施の形態の各例の特徴は、物理量測定装置を構成するエンコーダ4aと、1対のセンサ6a、6bをその内面に保持した、保持部材であるカバー5との、外輪1及びハブ2の軸方向に関する位置関係を正確に規制して組み立てる点にある。上記物理量測定装置を組み込んだ車輪支持用転がり軸受ユニットの構造及び作用に就いては、前述の図4〜6で説明した先発明の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴である組立方法を中心に説明する。
[First example of embodiment]
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of the present invention corresponding to
本例の場合には、上記エンコーダ4aとして、中間部乃至先端寄り(軸方向内端寄り)の大径部11と、基端寄り(軸方向外端寄り)の小径部12とを段差部13により連続させた、断面形状がクランク形で全体が段付円筒状のものを使用している。又、このうちの大径部11の外周面に、その外周面に第一、第二の特性変化部であるS極とN極とを交互に配置した、ゴム磁石製のエンコーダ本体14を、全周に亙って添設している。この様なエンコーダ4aは、上記小径部12を、上記ハブ2を構成する内輪15の軸方向内端部に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ2に対し、このハブ2に対する軸方向位置を規制した状態で、このハブ2と同心に支持固定する。
In the case of this example, as the
この為に本例の場合には、図1の(A)に示す様に、第一の治具16により、上記エンコーダ4aの小径部12を、上記内輪15の軸方向内端部に圧入する様にしている。上記第一の治具16は、ステンレス鋼、アルミニウム系合金、銅系合金等の耐蝕性を有する金属材料、高機能樹脂等の様に、長期間に亙り寸法精度を確保でき(腐蝕等により寸法精度に関する信頼性が損なわれる事がなく)、且つ、十分な強度及び剛性を有する材料により、一体に造られている。尚、上記第一の治具16は、磁性材製としても良いが、上記エンコーダ本体14がゴム磁石製なので、このエンコーダ本体14の外周面の磁気特性に影響を及ぼさない様にする観点より、非磁性材とする方が好ましい。又、上記第一の治具16は、一体品ではなく、複数の部品から成る組立品とする事もできる。但し、この場合には、組み立て後に精度出しの為の加工を施す必要がある。これらの点に就いては、後述する第二の治具22に関しても同様である。何れにしても、本例の場合、上記第一の治具16は、円輪状の基部17と、この基部17の内外両周縁から軸方向外方に直角に折れ曲がった、互いに同心の外径側円筒部18及び内径側円筒部19とを備える。
Therefore, in the case of this example, as shown in FIG. 1A, the
これら両円筒部18、19のうち、外径側円筒部18の内径は、前記外輪1の軸方向内端部にがたつきなく外嵌できる大きさとしている。即ち、この外輪1の軸方向内端部で、この外輪1を懸架装置(ナックル)に結合固定する為の結合フランジ20よりも軸方向内方に突出した部分のうちの軸方向外半部の外周面は、この懸架装置の取付孔にがたつきなく内嵌する為の円筒面21としている。上記外径側円筒部18の内径は、この円筒面21の外径と同じか、この外径よりも僅かに(数μm〜数十μm程度)大きい程度としている。従って、この外径側円筒部18をこの円筒面21に外嵌した状態で、上記第一の治具16の中心軸と上記外輪1の中心軸とが一致する。又、上記内径側円筒部19の外径は、上記エンコーダ4aの大径部11の内径と同じか、この内径よりも僅かに小さい程度としている。従って、上記内径側円筒部19をこの大径部11に内嵌した状態で、上記第一の治具16の中心軸と上記エンコーダ11の中心軸とが一致する。
Among these
上述の様な第一の治具16により上記エンコーダ4aを前記ハブ2(を構成する内輪15)の軸方向内端部に外嵌固定する際には、先ず、このエンコーダ4aの大径部11を、上記第一の治具16の内径側円筒部19に外嵌する事で、このエンコーダ4aをこの第一の治具16に、同心に保持する。次いで、この第一の治具16の外径側円筒部18を上記外輪1の軸方向内端寄り部分の円筒面21に外嵌する。更に、この第一の治具16を、この外径側円筒部18の先端面が、上記外輪1の外周面の結合フランジ20の軸方向内側面に突き当たる迄、この外輪1に向け押し付ける。この押し付けに伴って、特許請求の範囲に記載した第一の押圧面に対応する、上記内径側円筒部19の先端面が、特許請求の範囲に記載した第一の被押圧面である、上記段差部13の軸方向内側面を、軸方向外方に押圧する。この結果、上記エンコーダ4aの小径部12が、上記ハブ2の軸方向内端部に、軸方向に関して適正寸法だけ、外嵌固定される。そして、この状態で、上記エンコーダ4aの段差部13の軸方向内側面と上記結合フランジ20の軸方向内側面との軸方向距離L1 が、上記第一の治具16の外径側、内径側両円筒部18、19の先端面同士の軸方向距離に一致する。
When the
上述の様にして、上記エンコーダ4aを上記ハブ2の軸方向内端部に外嵌固定した後、前記1対のセンサ6a、6bをその内面に保持した前記カバー5を、第二の治具22により、上記外輪1の軸方向内端部に外嵌固定する。このカバー5は、ステンレス鋼板、アルミニウム合金板、亜鉛メッキ鋼板等の金属板に絞り加工を施して有底円筒状としたもので、円筒状の周壁部23と、この周壁部23の軸方向内端開口部を塞いだ底板部24とを備える。又、この周壁部23の先端(軸方向外端)開口近傍部分は大径部25とし、この大径部25とこの周壁部23の残り部分とを、段差部26により連続させている。上記カバー5は、上記大径部25を上記外輪1の内端部に、締り嵌めで外嵌する事により、この外輪1に支持固定する。この為に、この外輪1の軸方向内端部で、上記結合フランジ20よりも軸方向内方に突出した部分のうちの軸方向内半部を、上記円筒面21よりも小径の嵌合面27としている。これら円筒面21と嵌合面27との段差(半径差)は、上記カバー5を構成する金属板の厚さよりも大きくしている。
As described above, after the
上述の様なカバー5は、上記大径部25を上記嵌合面27に、締り嵌めで外嵌する事により、上記外輪1に対し、この外輪1に対する軸方向位置を規制した状態で、この外輪1と同心に支持固定する。従って、上記カバー5をこの外輪1に支持固定した状態で、この外輪1の内端面と上記段差部26の軸方向外側面との間には隙間が残る。この為に本例の場合には、図1の(B)に示す様に、上記第二の治具22により、上記カバー5の大径部25を、上記外輪1の軸方向内端部の嵌合面27に圧入する様にしている。
The
上記第二の治具22は、全体を略円筒状に形成している。この第二の治具22の内外両周面のうち、外周面は単なる円筒面としているのに対して、内周面は、軸方向内半部の小径部28と外半部の大径部29とを段差面30により連続させた、段付円筒面としている。このうちの小径部28の内径は、上記カバー5の周壁部23の軸方向中間部乃至内端部の外径と同じか、この外径よりも僅かに大きい程度としている。従って、上記小径部28を上記周壁部23に外嵌した状態で、上記第二の治具22の中心軸と上記カバー5の中心軸とが一致する。又、上記大径部29の外径は、上記外輪1の外周面内端寄り部分に形成した前記円筒面21の外径と同じか、この外径よりも僅かに大きい程度としている。従って、上記大径部29を上記円筒面21に外嵌した状態で、上記第二の治具22の中心軸と上記外輪1の中心軸とが一致する。
The
上述の様な第二の治具22により上記カバー5を上記外輪1の軸方向内端部に外嵌固定する際には、先ず、このカバー5の周壁部23を、上記第二の治具22の小径部28に内嵌する事で、このカバー5をこの第二の治具22に、同心に保持する。次いで、この第二の治具22の大径部29を上記外輪1の軸方向内端寄り部分の円筒面21に外嵌する。更に、この第二の治具22を、この第二の治具22の先端面が、上記外輪1の外周面の結合フランジ20の軸方向内側面に突き当たる迄、この外輪1に向け押し付ける。この押し付けに伴って、特許請求の範囲に記載した第二の押圧面に対応する、上記段差面30が、特許請求の範囲に記載した第二の被押圧面である、上記段差部26の軸方向内側面を、軸方向外方に押圧する。この結果、上記カバー5の大径部25が、上記外輪1の軸方向内端部に、軸方向に関して適正寸法だけ、外嵌固定される。そして、この状態で、上記カバー5の段差部26の軸方向内側面と上記結合フランジ20の軸方向内側面との軸方向距離L2 が、上記第二の治具22の先端面と段差面30との軸方向距離に一致する。
When the
上述の説明から明らかな通り、上記カバー5の段差部26の軸方向内側面と上記結合フランジ20の軸方向内側面との軸方向距離L2 は、上記第二の治具22の先端面と段差面30との軸方向距離を規制する事により正確に規制できる。又、前述の説明から明らかな通り、前記エンコーダ4aの段差部13の軸方向内側面と上記結合フランジ20の軸方向内側面との軸方向距離L1 は、前記第一の治具16の外径側、内径側両円筒部18、19の先端面同士の軸方向距離を規制する事により正確に規制できる。そして、上記両軸方向距離L2 、L1 同士の差(L2 −L1 )を適正にすれば、上記外輪1と前記ハブ2との位置関係が中立状態として、前記エンコーダ本体14の外周面に設けた第一、第二の特性変化部の境界位置を、上記カバー5に保持された1対のセンサ6a、6bの丁度中央に位置させる事ができる。この為、演算器で面倒な処理を行なわなくても、上記外輪1と上記ハブ2との間に作用するアキシアル荷重を正確に求められる。
As is clear from the above description, the axial distance L 2 between the axial inner surface of the stepped
[実施の形態の第2例]
図2は、請求項1〜4、6、7に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、基準面を、外輪1の軸方向内端面としている。即ち、ハブ2に対しエンコーダ4aを、軸方向に関する位置決めを図った状態で外嵌固定する際、第一の治具16aの径方向中間部に形成した突き当て面31を、上記外輪1の軸方向内端面に突き当てている。上記エンコーダ4aの外嵌固定作業時に、上記第一の治具16aを構成する外径側円筒部18aの先端面が、結合フランジ20の軸方向内側面に突き当たる事はない。又、上記外輪1に対しカバー5を、段差部26の軸方向外側面がこの外輪1の軸方向内端面に突き当たる迄押し込む。このカバー5の外嵌固定作業時に、第二の治具22の先端が、結合フランジ20の軸方向内側面に突き当たる事はない。この様な本例の場合には、上記第一の治具16aの突き当て面31と内径側円筒部19の先端面との軸方向距離を適正に規制する事により、中立状態で、第一、第二の特性変化部の境界位置を1対のセンサ6a、6bの丁度中央に位置させる事ができる。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 2 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to
[実施の形態の第3例]
図3は、請求項1〜5、7に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。上述した実施の形態の第1〜2例が、従動輪(FR車の前輪、FF車の後輪)用の車輪支持用転がり軸受ユニットを対象としていたのに対して、本例は、駆動輪(FR車の後輪、FF車の前輪、4WD車の全輪)用の車輪支持用転がり軸受ユニットを対象としている。この為に本例の場合には、ハブ2aの中心部にスプライン孔32を設けている。又、このハブ2aを構成する内輪15の軸方向内端部外周面と外輪1aの内周面軸方向内端寄り部分との間に、組み合わせシールリング33を設けて、転動体3、3を設置した空間34の軸方向内端開口部を塞いでいる。
[Third example of embodiment]
FIG. 3 shows a third example of the embodiment of the invention corresponding to
本例は、この様な構造を対象としている為、物理量測定装置設置部分の軸方向寸法を短縮する為等の必要上、エンコーダ4aは、上記組み合わせシールリング33を構成するスリンガ35と一体に設けている。このスリンガ35の内径側半部は、上記エンコーダ4aの内周面よりも径方向内方に位置している。この様なスリンガ35の内径側半部の軸方向内側面が、第一の被押圧面となる。そして、上記エンコーダ4aを上記ハブ2aを構成する上記内輪15の軸方向内端部に外嵌固定する際には、上記スリンガ35の内径側半部の軸方向内側面に、第一の押圧面である、第一の治具16bの内径側円筒部19aの先端面を突き当てる。又、1対のセンサを保持する為の保持部材である、カバー5aは、金属板を曲げ形成する事により、断面L字形で全体を円環状に形成している。そして、この様なカバー5aを上記外輪1aの軸方向内端部に外嵌固定した状態で、このカバー5aに保持された1対のセンサ6a、6bが、上記外輪1aの内端部内径側部分に位置する様にしている。
Since this example is intended for such a structure, the
この様な構造を組み立てる本例の場合、上記第一の治具16bの外径側円筒部18を上記外輪1aの円筒面21に外嵌した状態で、上記内径側円筒部19aの先端面により上記スリンガ35の内径側半部の軸方向内側面を押圧しつつ、上記外径側円筒面部18の先端面を結合フランジ20の軸方向内側面に突き当てる。又、第二の治具22bの大径部29を上記外輪1aの円筒面21に外嵌した状態で、この第二の治具22bの段差面30aにより上記カバー5aの軸方向内側面を押圧しつつ、この第二の治具22bの先端面を結合フランジ20の軸方向内側面に突き当てる。この様な本例の構成は、車輪支持用転がり軸受ユニットが従動輪用から駆動輪用に変わった事に伴って、上記エンコーダ4a及び上記カバー5aの形状が変わり、上記第一、第二の治具16b、22bの形状が変わった点以外、前述の実施の形態の第1例の場合と同様である。
In the case of this example for assembling such a structure, the outer diameter side
本発明を実施する場合に、エンコーダの被検出面に設ける第一、第二の特性変化部の性状は特に問わない。図示の様な、磁性金属板に形成した透孔と柱部との繰り返しや、永久磁石(ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石等)製でS極とN極との繰り返しの他、傘歯車状の凹凸の繰り返しとする事もできる。又、エンコーダとセンサとの組み合わせにしても、磁気式に限らず、渦電流式、光学式、静電容量式等、他の型式も採用できる。又、上述した各実施の形態では、ハブ(外輪)に対してエンコーダ(保持部材であるカバー)を嵌合する際の、これらハブ(外輪)とエンコーダ(カバー)との心合わせの方法として、このエンコーダ(カバー)を第一の治具(第二の治具)に嵌合する手段を採用した。但し、本発明を実施する場合、上記心合わせの方法としては、上記エンコーダ(カバー)を第一の治具(第二の治具)に嵌合させず(径方向の隙間を形成し)、別途設けた案内部材により上記心合わせを行なう方法を採用しても良い。 In carrying out the present invention, the properties of the first and second characteristic changing portions provided on the detection surface of the encoder are not particularly limited. As shown in the figure, in addition to repetition of through holes and pillars formed in a magnetic metal plate, repetition of S poles and N poles made of permanent magnets (rubber magnets, plastic magnets, sintered magnets, etc.), bevel gears It is also possible to repeat the uneven shape. Further, the combination of the encoder and the sensor is not limited to the magnetic type, and other types such as an eddy current type, an optical type, and a capacitance type can be adopted. In each of the embodiments described above, as a method of aligning the hub (outer ring) and the encoder (cover) when the encoder (cover that is a holding member) is fitted to the hub (outer ring), A means for fitting the encoder (cover) to the first jig (second jig) was adopted. However, when carrying out the present invention, as a method of the alignment, the encoder (cover) is not fitted into the first jig (second jig) (a radial gap is formed), You may employ | adopt the method of performing the said center alignment with the guide member provided separately.
1、1a 外輪
2、2a ハブ
3 転動体
4、4a エンコーダ
5、5a カバー
6a、6b センサ
7 透孔
8 柱部
9 第一の特性変化部
10 第二の特性変化部
11 大径部
12 小径部
13 段差部
14 エンコーダ本体
15 内輪
16、16a、16b 第一の治具
17 基部
18、18a 外径側円筒部
19、19a 内径側円筒部
20 結合フランジ
21 円筒面
22、22a、22b 第二の治具
23 周壁部
24 底板部
25 大径部
26 段差部
27 嵌合面
28 小径部
29 大径部
30、30a 段差面
31 突き当て面
32 スプライン孔
33 組み合わせシールリング
34 空間
35 スリンガ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
このうちの回転機械は、使用状態でも回転しない静止部材と、この静止部材に対して回転自在に支持された回転部材とを備えたものであり、
上記物理量測定装置は、上記回転部材の一部に、この回転部材と同心に設けられたエンコーダと、上記静止部材に対し保持部材を介して支持固定されたセンサ装置と、演算器とを備えたものであり、
このうちのエンコーダは、上記回転部材に対し、軸方向から嵌合固定された状態で支持固定されたもので、周面に被検出面を備えると共に、この被検出面のうち互いに軸方向に離れた2個所位置に第一、第二の特性変化部を備えたもので、これら両特性変化部の特性が円周方向に関して交互に且つ互いに同じピッチで変化しており、少なくとも上記第一の特性変化部の特性変化の位相が軸方向に関し、上記第二の特性変化部と異なる状態で漸次変化しており、
上記センサ装置は、1対のセンサから成るセンサ組を少なくとも1組設けて成り、このセンサ組を構成する1対のセンサのうちの一方のセンサの検出部を上記第一の特性変化部に、同じく他方のセンサの検出部を上記第二の特性変化部に、それぞれ対向させた状態で、上記保持部材を上記静止部材に対し、軸方向に嵌合固定する事で支持されており、
上記演算器は、上記センサ組を構成する1対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、上記回転部材と上記静止部材との間の物理量を求める回転機械の物理量測定装置の組立方法であって、
上記エンコーダを上記回転部材に対し、上記回転機械を構成する何れかの部材の一部に存在する、軸方向に向いた面である基準面を基準として嵌合固定すると共に、上記保持部材を上記静止部材に対し、この基準面を基準として嵌合固定する回転機械の物理量測定装置の組立方法。 A rotating machine and a physical quantity measuring device,
Among these, the rotating machine includes a stationary member that does not rotate even in use, and a rotating member that is rotatably supported with respect to the stationary member.
The physical quantity measuring device includes, on a part of the rotating member, an encoder provided concentrically with the rotating member, a sensor device supported and fixed to the stationary member via a holding member, and an arithmetic unit. Is,
Of these, the encoder is supported and fixed to the rotating member in a state of being fitted and fixed in the axial direction. The encoder has a detected surface on the peripheral surface, and is separated from the detected surface in the axial direction. The first and second characteristic changing portions are provided at two positions, and the characteristics of both the characteristic changing portions are alternately changed at the same pitch with respect to the circumferential direction, and at least the first characteristic is changed. The phase of the characteristic change of the changing part is gradually changed in a state different from the second characteristic changing part with respect to the axial direction,
The sensor device includes at least one sensor set including a pair of sensors, and the detection unit of one of the pair of sensors constituting the sensor set is used as the first characteristic change unit. Similarly, with the detection part of the other sensor facing the second characteristic change part, the holding member is supported by fitting and fixing to the stationary member in the axial direction.
The arithmetic unit is a physical quantity measuring device for a rotating machine that obtains a physical quantity between the rotating member and the stationary member based on a phase difference existing between output signals of a pair of sensors constituting the sensor set. The assembly method of
The encoder is fitted and fixed to the rotating member with reference to a reference surface, which is a surface facing the axial direction, existing in a part of any member constituting the rotating machine, and the holding member is fixed to the rotating member. A method for assembling a physical quantity measuring device for a rotating machine, wherein the stationary member is fitted and fixed to the stationary member with reference to the reference surface.
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