JP4882403B2 - Encoder and state quantity measuring device - Google Patents

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Description

この発明に係るエンコーダ及び状態量測定装置は、例えば車両(自動車)の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込んで、静止側軌道輪と回転側軌道輪との相対変位量やこれら両軌道輪同士の間に作用している荷重等の状態量を測定する為に利用する。   An encoder and a state quantity measuring device according to the present invention are incorporated in a wheel bearing rolling bearing unit that rotatably supports a vehicle (automobile) wheel with respect to a suspension device, for example, This is used to measure the relative displacement amount of the motor and the state quantities such as the load acting between the two race rings.

例えば、車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、転がり軸受ユニットを使用する。又、車両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)、エレクトロニックスタビリティーコントロール装置(ESC)等の車両の走行状態安定化装置が広く使用されている。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、アキシアル荷重、モーメントのうちの少なくとも1つ)の大きさを知る事が好ましい場合がある。   For example, a rolling bearing unit is used to rotatably support a vehicle wheel with respect to a suspension device. Also, in order to ensure vehicle running stability, vehicle running state stabilization devices such as an anti-lock brake system (ABS), traction control system (TCS), and electronic stability control device (ESC) are widely used. Yes. 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 more advanced control, it may be preferable to know the magnitude of a load (at least one of a radial load, an axial load, and a moment) applied to the rolling bearing unit via the wheel.

この様な問題に対応する為には、懸架装置に対して車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに、この車輪に加わる荷重を測定する為の荷重測定装置を組み込む事が考えられる。この様な場合に使用可能な荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットとして従来から、例えば特許文献1〜4に記載されたものが知られている。ところが、これら特許文献1〜4に記載された荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、コストが嵩んだり、或は耐久性や荷重の測定精度を十分に確保するのが難しいと言った不都合がある。   In order to cope with such a problem, it is conceivable to incorporate a load measuring device for measuring a load applied to the wheel in a rolling bearing unit for supporting the wheel with respect to the suspension device. Conventionally, for example, those described in Patent Documents 1 to 4 are known as wheel bearing rolling bearing units with load measuring devices that can be used in such cases. However, in the case of the wheel bearing rolling bearing unit with a load measuring device described in these Patent Documents 1 to 4, the cost is increased, or it is difficult to ensure sufficient durability and load measurement accuracy. There is an inconvenience.

この様な不都合を解消できる構造として、特願2005−147642号には、荷重の作用方向に配置された1対のセンサの出力信号の位相差に基づき、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明が開示されている。図8〜11は、上記特願2005−147642号に開示された、先発明の第1例を示している。この先発明の第1例の構造は、図8に示す様に、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側軌道輪である外輪1の径方向内方に、車輪を支持固定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。尚、これら各転動体3、3には、接触角と共に、使用時に加わる荷重の方向及び大きさに関わらず喪失しない程度の予圧を付与している。そして、上記ハブ2の中間部に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ4aを外嵌固定すると共に、静止側軌道輪である外輪1の軸方向中間部で複列に配置された各転動体3、3の間部分に1対のセンサ5、5を、それぞれの検出部を被検出面である上記エンコーダ4aの外周面に近接対向させた状態で設けている。   As a structure that can eliminate such inconvenience, Japanese Patent Application No. 2005-147642 describes the magnitude of the load applied to the rolling bearing unit based on the phase difference between the output signals of a pair of sensors arranged in the direction of the load. An invention to measure is disclosed. 8 to 11 show a first example of the prior invention disclosed in Japanese Patent Application No. 2005-147642. As shown in FIG. 8, the structure of the first example of the prior invention is a rotating side track that supports and fixes a wheel radially inward of the outer ring 1, which is a stationary side ring that does not rotate while being supported by a suspension device. A hub 2 that is a ring is rotatably supported via a plurality of rolling elements 3 and 3. The rolling elements 3 and 3 are provided with a contact pressure and a preload that is not lost regardless of the direction and magnitude of the load applied during use. Then, the rolling elements arranged in a double row at the intermediate portion in the axial direction of the outer ring 1 which is a stationary side raceway ring are fitted and fixed to the intermediate portion of the hub 2 with a permanent magnet. A pair of sensors 5 and 5 are provided between the portions 3 and 3 in a state in which the respective detection portions are closely opposed to the outer peripheral surface of the encoder 4a, which is the detection surface.

図9〜11に示す様に、上記エンコーダ4aの外周面には、N極に着磁した部分(第一特性部)とS極に着磁した部分(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N極に着磁された部分とS極に着磁された部分との境界線は、上記エンコーダ4aの軸方向中間部を境とした軸方向両側部分で、それぞれ直線状としている。そして、上記エンコーダ4aの軸方向に対する上記境界線の傾斜角度(絶対値)を、上記軸方向両側部分で互いに等しくすると共に、上記エンコーダ4aの軸方向に対する上記境界線の傾斜方向を、上記軸方向両側部分で互いに逆にしている。即ち、上記境界線は、軸方向中間部が円周方向片側に最も突出した、「く」字形となっている。従って、上記N極に着磁された部分及びS極に着磁された部分も、それぞれ軸方向中間部が円周方向片側に最も突出した、「く」字形となっている。   As shown in FIGS. 9 to 11, on the outer peripheral surface of the encoder 4a, there are a portion magnetized in the N pole (first characteristic portion) and a portion magnetized in the S pole (second characteristic portion). They are alternately arranged at equal intervals in the direction. The boundary lines between the part magnetized in the N pole and the part magnetized in the S pole are linear at both axial side parts with the axial middle part of the encoder 4a as a boundary. Then, the inclination angle (absolute value) of the boundary line with respect to the axial direction of the encoder 4a is made equal to each other at both sides in the axial direction, and the inclination direction of the boundary line with respect to the axial direction of the encoder 4a is set to the axial direction. The two sides are reversed. That is, the boundary line has a "<" shape with the axially intermediate portion protruding most on one side in the circumferential direction. Therefore, the portion magnetized in the N pole and the portion magnetized in the S pole are each formed in a “<” shape with the axially intermediate portion protruding most on one side in the circumferential direction.

又、上記各センサ5、5は、検出部に、ホールIC、ホール素子、MR、GMR等の磁気検知素子を組み込んでいる。この様な両センサ5、5の検出部が上記エンコーダ4aの外周面に対向する位置は、このエンコーダ4aの円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両センサ5、5の検出部は、上記外輪1の中心軸を含む同一の仮想平面上に配置されている。又、この外輪1と上記ハブ2との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記N極に着磁された部分と上記S極に着磁された部分との軸方向中央部で円周方向に関して最も突出した部分(境界線の傾斜方向が変化する部分)が、上記両センサ5、5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4a、5、5の設置位置を規制している。   Each of the sensors 5 and 5 incorporates a magnetic detection element such as a Hall IC, a Hall element, MR, or GMR in the detection unit. The positions at which the detection parts of both the sensors 5 and 5 face the outer peripheral surface of the encoder 4a are the same with respect to the circumferential direction of the encoder 4a. In other words, the detection parts of the sensors 5 and 5 are arranged on the same virtual plane including the central axis of the outer ring 1. Further, in a state where an axial load is not applied between the outer ring 1 and the hub 2, a circumferential direction is provided at the axial center portion between the portion magnetized at the N pole and the portion magnetized at the S pole. The positions where the members 4a, 5 and 5 are installed so that the most protruding part (the part where the inclination direction of the boundary line changes) exists at the center position between the detection parts of the sensors 5 and 5 above. Is regulated.

上述の様に構成する先発明の第1例の場合、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すると、上記両センサ5、5の出力信号が変化する位相がずれる。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していない状態では、上記両センサ5、5の検出部は、図11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5、5の出力信号の位相は、同図の(C)に示す様に一致する。これに対し、上記エンコーダ4aを固定したハブ2に、図11の(A)で下向きのアキシアル荷重が作用し(上記外輪1と上記ハブ2とが軸方向に相対変位し)た場合には、上記両センサ5、5の検出部は、図11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5、5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4aを固定したハブ2に、図11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5、5の検出部は、図11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5、5の出力信号の位相は、同図の(D)に示す様にずれる。   In the case of the first example of the prior invention configured as described above, when an axial load is applied between the outer ring 1 and the hub 2, the phase in which the output signals of the sensors 5, 5 change is shifted. That is, in a state where an axial load is not applied between the outer ring 1 and the hub 2, the detection parts of the sensors 5 and 5 are on the solid lines A and B in FIG. It faces a portion that is shifted by the same amount in the axial direction from the most protruding portion. Accordingly, the phases of the output signals of the sensors 5 and 5 coincide as shown in FIG. On the other hand, when a downward axial load acts on the hub 2 to which the encoder 4a is fixed in FIG. 11A (the outer ring 1 and the hub 2 are relatively displaced in the axial direction), The detection parts of the sensors 5 and 5 are opposed to the broken lines B and B in FIG. 11A, that is, the parts different from each other in the axial direction from the most protruding part. In this state, the phases of the output signals of the sensors 5 and 5 are shifted as shown in FIG. Further, when an upward axial load is applied to the hub 2 to which the encoder 4a is fixed as shown in FIG. 11A, the detecting portions of both the sensors 5 and 5 are connected to the chain line hub of FIG. , C, that is, the deviation in the axial direction from the most projecting portion opposes different portions in the opposite direction. In this state, the phases of the output signals of the sensors 5 and 5 are shifted as shown in FIG.

この様に、先発明の第1例の場合には、上記両センサ5、5の出力信号の位相が、上記外輪1と上記ハブ2との間に加わるアキシアル荷重(これら外輪1とハブ2との軸方向の相対変位)の向きに応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重(相対変位)により上記両センサ5、5の出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重(相対変位)が大きくなる程大きくなる。従って、上述した先発明の第1例の場合には、上記両センサ5、5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向き及び大きさに基づいて、上記外輪1とハブ2との軸方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪1とハブ2との間に作用しているアキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。   Thus, in the case of the first example of the present invention, the phase of the output signals of the sensors 5 and 5 is an axial load applied between the outer ring 1 and the hub 2 (the outer ring 1 and the hub 2 The direction of the relative displacement in the axial direction is shifted in accordance with the direction. Further, the degree of the phase shift of the output signals of the sensors 5 and 5 due to this axial load (relative displacement) increases as the axial load (relative displacement) increases. Therefore, in the case of the first example of the above-described prior invention, the outer ring 1 and the outer ring 1 are determined based on the presence / absence of the phase shift of the output signals of the sensors 5 and 5 and, if there is a shift, the direction and magnitude. The direction and magnitude of the axial relative displacement with the hub 2 and the direction and magnitude of the axial load acting between the outer ring 1 and the hub 2 are determined.

次に、図12は、特願2005−238175号に開示された、先発明の第2例を示している。この先発明の第2例の場合には、回転側軌道輪であるハブ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2、8、12、13の右側。)に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ4bを、断面クランク形の支持環6を介して、上記ハブ2と同心に支持固定している。このエンコーダ4bの被検出面である外周面には、N極に着磁した部分(第一特性部)とS極に着磁した部分(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。又、上記N極に着磁した部分とS極に着磁した部分との境界線を、上記エンコーダ4bの軸方向に対して同方向に同じ角度だけ傾斜した直線としている。この様なエンコーダ4bの外周面の上下両端部に、1対のセンサ5、5の検出部を近接対向させている。即ち、静止側軌道輪である外輪1の内端開口部に被着したカバー7の内周面の上下両端部に上記両センサ5、5を支持固定すると共に、これら両センサ5、5の検出部を、上記エンコーダ4bの外周面の上下両端部に近接対向させている。尚、これら両センサ5、5の検出部には、ホールIC、ホール素子、MR素子、GMR素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。   Next, FIG. 12 shows a second example of the prior invention disclosed in Japanese Patent Application No. 2005-238175. In the case of the second example of the prior invention, the inner end of the hub 2 which is a rotating side race (“inside” with respect to the axial direction refers to the center in the width direction of the vehicle in the assembled state in the automobile, FIG. , 8, 12, and 13) are supported and fixed concentrically with the hub 2 via a support ring 6 having a cross-sectional crank shape. On the outer peripheral surface, which is the detected surface of the encoder 4b, portions magnetized in the N pole (first characteristic portion) and portions magnetized in the S pole (second characteristic portion) are alternately arranged in the circumferential direction. And it arranges at equal intervals. The boundary line between the portion magnetized in the N pole and the portion magnetized in the S pole is a straight line inclined at the same angle in the same direction with respect to the axial direction of the encoder 4b. The detection parts of the pair of sensors 5 and 5 are placed close to and opposed to the upper and lower ends of the outer peripheral surface of the encoder 4b. That is, the sensors 5 and 5 are supported and fixed at both upper and lower ends of the inner peripheral surface of the cover 7 that is attached to the inner end opening of the outer ring 1 that is a stationary side race, and the detection of the sensors 5 and 5 is performed. The portion is made to face and oppose the upper and lower end portions of the outer peripheral surface of the encoder 4b. In addition, magnetic detection elements such as a Hall IC, a Hall element, an MR element, and a GMR element are incorporated in the detection portions of both the sensors 5 and 5.

自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記外輪1と上記ハブ2との間に加わるアキシアル荷重は、このハブ2に結合固定した車輪(タイヤ)の外周面と路面との接地面から入力される。この接地面は、上記外輪1及び上記ハブ2の回転中心よりも径方向外方に存在する為、上記アキシアル荷重はこれら外輪1とハブ2との間に、純アキシアル荷重としてではなく、これら外輪1及びハブ2の中心軸と上記接地面の中心とを含む(鉛直方向の)仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。そして、このモーメントの大きさは、上記接地面から入力されるアキシアル荷重の大きさに比例する。そこで、このモーメントを求めれば、このアキシアル荷重を求められる事になる。一方、上記ハブ2にモーメントが加わると、これに応じて、上記エンコーダ4bの上端部が軸方向に関して何れかの方向に、同じく下端部がこれと逆方向に、それぞれ変位する。この結果、上記エンコーダ4bの外周面の上下両端部にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ5、5の出力信号の位相が、それぞれ中立位置に対して、逆方向にずれる。そこで、これら両センサ5、5の出力信号の位相のずれの向き及び大きさに基づいて、上記外輪1と上記ハブ2との軸方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪1とハブ2との間に作用するアキシアル荷重を求められる。   In the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel of an automobile, the axial load applied between the outer ring 1 and the hub 2 is input from the ground contact surface between the outer peripheral surface of the wheel (tire) coupled to the hub 2 and the road surface. The Since this ground contact surface exists radially outward from the rotation center of the outer ring 1 and the hub 2, the axial load is not between the outer ring 1 and the hub 2 but as a pure axial load. 1 and the center axis of the hub 2 and the center of the grounding surface are applied with a moment in a virtual plane (in the vertical direction). The magnitude of this moment is proportional to the magnitude of the axial load input from the ground plane. Therefore, if this moment is obtained, this axial load can be obtained. On the other hand, when a moment is applied to the hub 2, the upper end of the encoder 4b is displaced in any direction with respect to the axial direction, and the lower end is similarly displaced in the opposite direction. As a result, the phases of the output signals of the sensors 5 and 5 in which the detection units are brought close to and opposed to the upper and lower ends of the outer peripheral surface of the encoder 4b are shifted in opposite directions with respect to the neutral positions. Therefore, based on the direction and magnitude of the phase shift of the output signals of these sensors 5, 5, the direction and magnitude of the axial relative displacement between the outer ring 1 and the hub 2, and the outer ring 1 and An axial load acting between the hub 2 and the hub 2 is obtained.

次に、図13〜14は、前記特願2005−147642号に開示された、先発明の第3例を示している。この先発明の第3例の場合、回転側軌道輪であるハブ2の中間部に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ4cを外嵌固定すると共に、静止側軌道輪である外輪1の軸方向中間部で複列に配置された各転動体3、3の間部分にセンサ5を、その検出部を被検出面である上記エンコーダ4cの外周面に近接対向させた状態で設けている。尚、このセンサ5の検出部には、ホールIC、ホール素子、MR素子、GMR素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。   Next, FIGS. 13 to 14 show a third example of the prior invention disclosed in Japanese Patent Application No. 2005-147642. In the case of the third example of the present invention, an encoder 4c configured in a cylindrical shape by a permanent magnet is fitted and fixed to an intermediate portion of the hub 2 that is a rotation side raceway, and the axial direction of the outer ring 1 that is a stationary side raceway. A sensor 5 is provided between the rolling elements 3 and 3 arranged in a double row at the intermediate portion in a state where the detection portion is in close proximity to the outer peripheral surface of the encoder 4c which is a detection surface. Note that a magnetic sensing element such as a Hall IC, a Hall element, an MR element, or a GMR element is incorporated in the detection portion of the sensor 5.

図14に示す様に、上記エンコーダ4cの外周面には、N極に着磁した部分(第一特性部)とS極に着磁した部分(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。そして、これらN極に着磁した部分とS極に着磁した部分との境界線を、上記エンコーダ4cの軸方向に対し所定角度だけ傾斜した直線とすると共に、円周方向に隣り合う各境界線同士で軸方向に対する傾斜方向を互いに逆にしている。これにより、上記N極に着磁した部分の円周方向に関する幅を軸方向片側{図14(B)の下側}程広くし、且つ、上記S極に着磁した部分の円周方向に関する幅を軸方向他側{図14(B)の上側}程広くしている。   As shown in FIG. 14, on the outer circumferential surface of the encoder 4c, there are a portion magnetized in the N pole (first characteristic portion) and a portion magnetized in the S pole (second characteristic portion) in the circumferential direction. They are arranged alternately and at equal intervals. The boundary line between the part magnetized in the N pole and the part magnetized in the S pole is a straight line inclined by a predetermined angle with respect to the axial direction of the encoder 4c, and each boundary adjacent in the circumferential direction. The inclination directions with respect to the axial direction are reversed between the lines. As a result, the width in the circumferential direction of the portion magnetized in the N pole is made wider toward one axial side {lower side in FIG. 14B), and in the circumferential direction of the portion magnetized in the S pole. The width is made wider toward the other side in the axial direction (upper side in FIG. 14B).

この様に構成する先発明の第3例の場合、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する事に基づいて、これら外輪1とハブ2とが軸方向に相対変位すると、これに応じて、上記センサ5の出力信号のデューティ比(高電位継続時間/1周期)が変化する。そこで、このデューティ比に基づいて、上記軸方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、上記アキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。   In the case of the third example of the prior invention configured as described above, when an axial load acts between the outer ring 1 and the hub 2, the outer ring 1 and the hub 2 are relatively displaced in the axial direction. Accordingly, the duty ratio (high potential duration / one cycle) of the output signal of the sensor 5 changes. Therefore, based on the duty ratio, the direction and magnitude of the relative displacement in the axial direction and the direction and magnitude of the axial load can be obtained.

上述した様に、先発明の第1〜3例の場合には、各センサ5、5の出力信号の位相差又はデューティ比に基づいて状態量である相対変位量や荷重を求められる為、状態量測定装置のコスト低減並びに耐久性確保を十分に図れる。ところで、上述した先発明の第1〜3例の状態量測定装置は、円筒状のエンコーダ4a、4b、4cを使用した構造であるが、これ以外の状態量測定装置としては、例えば図15〜17に示す様な円輪状のエンコーダ8a、8b、8cを使用した構造も考えられる。   As described above, in the case of the first to third examples of the prior invention, since the relative displacement amount and the load, which are the state quantities, can be obtained based on the phase difference or duty ratio of the output signals of the sensors 5, 5, the state It is possible to sufficiently reduce the cost and ensure durability of the quantity measuring device. By the way, although the state quantity measuring apparatus of the 1st-3rd example of the prior invention mentioned above is a structure which uses cylindrical encoder 4a, 4b, 4c, as a state quantity measuring apparatus other than this, as FIG. A structure using annular encoders 8a, 8b, and 8c as shown in FIG.

上記図15〜17に示したエンコーダ8a、8b、8cのうち、図15に示したエンコーダ8aは、前述の図9〜10に示した円筒状のエンコーダ4aを、円輪状にした如き構成を有するものである。即ち、上記エンコーダ8aは、永久磁石により全体を円輪状に形成すると共に、被検出面である片側面(図15の手前面)に、N極に着磁した部分(第一特性部)とS極に着磁した部分(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N極に着磁した部分とS極に着磁した部分との境界線は、上記エンコーダ8aの径方向中間部を境とした径方向両側部分でそれぞれ直線状にすると共に、これら径方向両側部分同士で、径方向に対する傾斜角度(絶対値)を互いに等しくし、且つ、径方向に対する傾斜方向を互いに逆にしている。即ち、上記境界線は、径方向中間部が円周方向片側に最も突出した、「く」字形となっている。   Of the encoders 8a, 8b, and 8c shown in FIGS. 15 to 17, the encoder 8a shown in FIG. 15 has a configuration in which the cylindrical encoder 4a shown in FIGS. Is. That is, the encoder 8a is formed in a ring shape as a whole by a permanent magnet, and a portion (first characteristic portion) magnetized with an N pole on one side (front surface of FIG. 15) as a detection surface and S The parts magnetized in the poles (second characteristic parts) are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction. The boundary line between the part magnetized in the N pole and the part magnetized in the S pole is linear at both radial side parts with the radial intermediate part of the encoder 8a as a boundary. The inclination angles (absolute values) with respect to the radial direction are equal to each other, and the inclination directions with respect to the radial direction are opposite to each other. That is, the boundary line has a “<” shape with a radially intermediate portion protruding most on one side in the circumferential direction.

この様なエンコーダ8aは、回転部材に対し、この回転部材と同心に支持固定する。これと共に、図15に示す様に、上記エンコーダ8aの片側面のうち、円周方向に関する位相が互いに等しい部分(図示の例では上部)に、静止部材に支持した1対のセンサ5、5の検出部を、径方向(上下方向)にずらせた状態で近接対向させる。又、上記静止部材と上記回転部材との間に荷重が作用しない状態で、上記各境界線の傾斜方向が変化する部分が、上記両センサ5、5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する。この状態で、上記静止部材と上記回転部材との間に荷重が作用する(これら静止部材と回転部材とが相対変位する)事に基づき、上記エンコーダ8aが上記各センサ5、5に対して径方向(上下方向)に変位すると、上記両センサ5、5の出力信号に位相差が生じる。そこで、この位相差に基づいて、上記静止部材と上記回転部材との相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら両部材同士の間に作用する荷重の向き及び大きさを求められる。   Such an encoder 8a is supported and fixed to the rotating member concentrically with the rotating member. At the same time, as shown in FIG. 15, a pair of sensors 5 and 5 supported by a stationary member is disposed on a portion (upper portion in the illustrated example) of one side surface of the encoder 8a having the same phase in the circumferential direction. The detectors are placed close to each other while being shifted in the radial direction (vertical direction). In addition, the portion where the inclination direction of each boundary line changes in a state where no load acts between the stationary member and the rotating member is just at the center position between the detecting portions of the sensors 5 and 5. The installation position of each member is regulated so that it exists. In this state, based on the fact that a load acts between the stationary member and the rotating member (the stationary member and the rotating member are relatively displaced), the encoder 8a has a diameter relative to the sensors 5 and 5. When displaced in the direction (vertical direction), a phase difference occurs between the output signals of the sensors 5 and 5. Therefore, based on this phase difference, the direction and magnitude of relative displacement between the stationary member and the rotating member, and the direction and magnitude of the load acting between these two members are determined.

又、前記図16に示したエンコーダ8bは、前述の図12に示した円筒状のエンコーダ4bを、円輪状にした如き構成を有するものである。即ち、上記エンコーダ8bは、永久磁石により全体を円輪状に形成すると共に、被検出面である片側面(図16の手前面)に、N極に着磁した部分(第一特性部)とS極に着磁した部分(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N極に着磁した部分とS極に着磁した部分との境界線は、上記エンコーダ8bの径方向に対して同方向に同じ角度だけ傾斜した直線としている。この様なエンコーダ8bも、回転部材に対し、この回転部材と同心に支持固定する。これと共に、図16に示す様に、上記エンコーダ8bの片側面のうち、円周方向に関する位相が互いに180度異なる2個所(図示の例では上下2個所)に、静止部材に支持した1対のセンサ5、5の検出部を、1つずつ近接対向させる。この状態で、上記静止部材と上記回転部材との間に荷重が作用する(これら静止部材と回転部材とが相対変位する)事に基づき、上記エンコーダ8aが上記各センサ5、5に対して径方向(上下方向)に変位すると、上記両センサ5、5の出力信号に位相差が生じる。そこで、この位相差に基づいて、上記静止部材と上記回転部材との相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら両部材同士の間に作用する荷重の向き及び大きさを求められる。   Further, the encoder 8b shown in FIG. 16 has a configuration in which the cylindrical encoder 4b shown in FIG. 12 is formed into a ring shape. That is, the encoder 8b is formed into a ring shape as a whole by a permanent magnet, and a portion (first characteristic portion) magnetized with an N pole on one side (front surface of FIG. 16), which is a detected surface, and S The parts magnetized in the poles (second characteristic parts) are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction. The boundary line between the part magnetized in the N pole and the part magnetized in the S pole is a straight line inclined at the same angle in the same direction with respect to the radial direction of the encoder 8b. Such an encoder 8b is also supported and fixed to the rotating member concentrically with the rotating member. At the same time, as shown in FIG. 16, a pair of encoders 8b is supported by a stationary member at two locations (upper and lower locations in the illustrated example) that are 180 degrees apart from each other in the circumferential direction. The detection parts of the sensors 5 and 5 are placed close to each other. In this state, based on the fact that a load acts between the stationary member and the rotating member (the stationary member and the rotating member are relatively displaced), the encoder 8a has a diameter relative to the sensors 5 and 5. When displaced in the direction (vertical direction), a phase difference occurs between the output signals of the sensors 5 and 5. Therefore, based on this phase difference, the direction and magnitude of relative displacement between the stationary member and the rotating member, and the direction and magnitude of the load acting between these two members are determined.

又、前記図17に示したエンコーダ8cは、前述の図14に示した円筒状のエンコーダ4cを、円輪状にした如き構成を有するものである。即ち、上記エンコーダ8cは、永久磁石により全体を円輪状に形成すると共に、被検出面である片側面(図17の手前面)に、N極に着磁した部分(第一特性部)とS極に着磁した部分(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N極に着磁した部分とS極に着磁した部分との境界線は、上記エンコーダ8cの径方向に対し所定角度だけ傾斜した直線とすると共に、円周方向に隣り合う各境界線同士で径方向に対する傾斜方向を互いに逆にしている。これにより、上記N極に着磁した部分の円周方向に関する幅を内径側程広くし、且つ、上記S極に着磁した部分の円周方向に関する幅を外径側程広くしている。この様なエンコーダ8cも、回転部材に対し、この回転部材と同心に支持固定する。これと共に、図17に示す様に、上記エンコーダ8cの片側面の円周方向一部(図示の例では上部)に、静止部材に支持したセンサ5の検出部を近接対向させる。この状態で、上記静止部材と上記回転部材との間に荷重が作用する(これら静止部材と回転部材とが相対変位する)事に基づき、上記エンコーダ8cが上記センサ5に対して径方向(上下方向)に変位すると、このセンサ5の出力信号のデューティ比(高電位継続時間/1周期)が変化する。そこで、このデューティ比に基づいて、上記静止部材と上記回転部材との相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら両部材同士の間に作用する荷重の向き及び大きさを求められる。   The encoder 8c shown in FIG. 17 has a configuration in which the cylindrical encoder 4c shown in FIG. 14 is formed into a ring shape. That is, the encoder 8c is formed into a ring shape as a whole by a permanent magnet, and a portion (first characteristic portion) magnetized with an N pole on one side (front surface of FIG. 17) which is a detected surface and S The parts magnetized in the poles (second characteristic parts) are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction. The boundary line between the part magnetized in the N pole and the part magnetized in the S pole is a straight line inclined by a predetermined angle with respect to the radial direction of the encoder 8c, and the boundary lines adjacent to each other in the circumferential direction. The inclination directions with respect to the radial direction are opposite to each other. Thereby, the width in the circumferential direction of the portion magnetized in the N pole is increased toward the inner diameter side, and the width in the circumferential direction of the portion magnetized in the S pole is increased in the outer diameter side. Such an encoder 8c is also supported and fixed to the rotating member concentrically with the rotating member. At the same time, as shown in FIG. 17, the detection portion of the sensor 5 supported by the stationary member is brought close to and opposed to a part in the circumferential direction (upper part in the illustrated example) on one side surface of the encoder 8c. In this state, based on the fact that a load acts between the stationary member and the rotating member (the stationary member and the rotating member are displaced relative to each other), the encoder 8c moves in the radial direction (up and down) with respect to the sensor 5. Displacement in the direction), the duty ratio (high potential duration / one cycle) of the output signal of the sensor 5 changes. Therefore, based on this duty ratio, the direction and magnitude of relative displacement between the stationary member and the rotating member, and the direction and magnitude of the load acting between these members can be obtained.

ところが、上述した様な円輪状のエンコーダ8a、8b、8cの場合、被検出面に存在するN極に着磁した部分とS極に着磁した部分との境界線の各辺又は全体の形状を、直線形状としている。言い換えれば、この境界線の各辺又は全体に関する径方向位置と中心角度位置との間に、比例関係が成立していない。この為、上記各センサ5、5に対する上記各エンコーダ8a、8b、8cの径方向変位量(静止部材と回転部材との相対変位量)と、これら各センサ5、5の出力信号の位相差又はデューティ比との間には、比例関係が成立しない。この様に比例関係が成立しない場合でも、予め上記位相差又はデューティ比と上記径方向変位量との関係を表すマップを用意しておけば、このマップを使用して、上記位相差又はデューティ比から上記径方向変位量を求める事ができる。但し、上記エンコーダ8a、8b、8cの被検出面に対する上記各センサ5、5の検出部の対向位置が、組立誤差等により設計位置から径方向にずれてしまった様な場合には、上記マップを使用して上記径方向変位量を正確に求められなくなる。これに対し、上記位相差又はデューティ比と上記径方向変位量との間に比例関係が成立している場合には、マップを使用する事なく、上記位相差又はデューティ比から上記径方向変位量を容易に求められる。更には、組立誤差等により、上記被検出面に対する上記検出部の対向位置が設計位置から径方向にずれた場合でも、組立後に初期の(荷重が加わっていない状態での)位相差又はデューティ比を零点に設定すれば、運転時にこの位相差又はデューティ比から上記径方向変位量を正確に求められる。従って、これら位相差又はデューティ比と径方向変位量との間に比例関係が成立する構造を実現する事が望まれる。   However, in the case of the annular encoders 8a, 8b, and 8c as described above, the shape of each side or the whole of the boundary line between the portion magnetized at the N pole and the portion magnetized at the S pole on the detected surface. Is a linear shape. In other words, a proportional relationship is not established between the radial position and the central angle position regarding each side or the whole of the boundary line. Therefore, the radial displacement amount (relative displacement amount between the stationary member and the rotating member) of the encoders 8a, 8b, and 8c with respect to the sensors 5 and 5 and the phase difference between the output signals of the sensors 5 and 5 or A proportional relationship is not established with the duty ratio. Even when the proportional relationship is not established in this way, if a map showing the relationship between the phase difference or duty ratio and the radial displacement amount is prepared in advance, the map can be used to calculate the phase difference or duty ratio. From the above, the radial displacement amount can be obtained. However, if the opposing positions of the detection parts of the sensors 5 and 5 with respect to the detection surfaces of the encoders 8a, 8b, and 8c are shifted in the radial direction from the design position due to assembly errors or the like, the map is used. Thus, the amount of radial displacement cannot be accurately obtained. On the other hand, when a proportional relationship is established between the phase difference or duty ratio and the radial displacement amount, the radial displacement amount is calculated from the phase difference or duty ratio without using a map. Is easily required. Furthermore, even when the position where the detection unit faces the detected surface is displaced in the radial direction from the design position due to an assembly error or the like, the initial phase difference or duty ratio after assembly (when no load is applied) Is set to the zero point, the amount of radial displacement can be accurately obtained from this phase difference or duty ratio during operation. Therefore, it is desirable to realize a structure in which a proportional relationship is established between the phase difference or duty ratio and the radial displacement.

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 特開2004−3918号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-3918 特公昭62−3365号公報Japanese Patent Publication No.62-3365

本発明のエンコーダ及び状態量測定装置は、上述の様な事情に鑑み、各センサの出力信号の位相差又はデューティ比と、これら各センサに対するエンコーダの径方向変位量との間に比例関係を成立させる事ができる構造を実現すべく発明したものである。   In view of the circumstances as described above, the encoder and the state quantity measuring device of the present invention establish a proportional relationship between the phase difference or duty ratio of the output signal of each sensor and the radial displacement of the encoder with respect to each sensor. It was invented to realize a structure that can be made.

本発明のエンコーダ及び状態量測定装置のうち、請求項1に記載したエンコーダは、使用時に回転部材の一部に支持固定されると共に、この回転部材の回転中心と同心の円輪状の被検出面を備える。そして、この被検出面に互いに異なる特性を有する第一特性部と第二特性部とを円周方向に関して交互に配置すると共に、これら第一特性部と第二特性部との境界線を、径方向位置と中心角度位置との間に比例関係が成立する曲線により構成している。
この曲線は、例えば以下の(1)式及び(2)式で表される、図1に示す様な曲線Cである。
x=r・cos(α・r) −−−−−(1)
y=r・sin(α・r) −−−−−(2)
尚、これら(1)式及び(2)式の右辺の各記号の意味は、以下の通りである。
r:座標原点Oからの距離(曲線Cを構成する各点の径方向位置)
α・r:x軸を基準とする角度(曲線Cを構成する各点の中心角度位置)
α:任意の定数(曲線Cに関する径方向位置と中心角度位置との間の比例係数)
Of the encoder and the state quantity measuring apparatus according to the present invention, the encoder according to claim 1 is supported and fixed to a part of the rotating member during use, and an annular detection surface concentric with the rotation center of the rotating member. Is provided. Then, the first characteristic part and the second characteristic part having different characteristics on the detected surface are alternately arranged in the circumferential direction, and the boundary line between the first characteristic part and the second characteristic part It is constituted by a curve in which a proportional relationship is established between the direction position and the center angle position.
This curve is a curve C as shown in FIG. 1 represented by the following equations (1) and (2), for example.
x = r · cos (α · r) ----- (1)
y = r · sin (α · r) ----- (2)
The meanings of the symbols on the right side of the equations (1) and (2) are as follows.
r: distance from the coordinate origin O (the radial position of each point constituting the curve C)
α · r: angle based on x-axis (center angle position of each point constituting curve C)
α: Arbitrary constant (proportional coefficient between radial position and center angle position with respect to curve C)

上述の請求項1に記載したエンコーダを実施する場合に、具体的には、例えば請求項2に記載した様に、各境界線に関する径方向位置と中心角度位置との間の比例係数を、それぞれこれら各境界線の径方向中間部を境とする径方向両側部分同士の間で互いに異ならせる(例えば、絶対値を等しくし、且つ、正負の符号を逆にする)と共に、これら各境界線同士の間で、各部分に関する上記比例係数を互いに等しくする構成を採用する。
或は、例えば請求項3に記載した様に、各境界線に関する径方向位置と中心角度位置との間の比例係数を、それぞれこれら各境界線の全長に亙り等しくすると共に、これら各境界線同士で上記比例係数を互いに等しくする構成を採用する。
或は、例えば請求項4に記載した様に、各境界線に関する径方向位置と中心角度位置との間の比例係数を、それぞれこれら各境界線の全長に亙り等しくすると共に、上記比例係数が互いに異なる(例えば、絶対値は等しいが正負の符号が逆である)2種類の境界線を円周方向に関して交互に配置する構成を採用する。
When the encoder according to the first aspect is implemented, specifically, as described in the second aspect, for example, the proportionality coefficient between the radial position and the central angle position with respect to each boundary line is set as follows. These two boundary lines are made different from each other in the radial direction between the radial intermediate portions of these boundary lines (for example, the absolute values are made equal and the signs of the positive and negative signs are reversed) A configuration is adopted in which the proportional coefficients for the respective parts are equal to each other.
Alternatively, as described in claim 3, for example, the proportionality coefficient between the radial position and the central angle position with respect to each boundary line is made equal over the entire length of each boundary line, and Therefore, a configuration is adopted in which the proportional coefficients are equal to each other.
Alternatively, for example, as described in claim 4, the proportionality coefficient between the radial position and the central angular position with respect to each boundary line is made equal over the entire length of each boundary line, and the proportionality coefficients are mutually equal. A configuration is adopted in which two different types of boundary lines (for example, the absolute values are equal but the signs of the positive and negative signs are opposite) are alternately arranged in the circumferential direction.

又、本発明のエンコーダ及び状態量測定装置のうち、請求項5に記載した状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1対のセンサとを備える。
このうちのエンコーダは、回転部材に支持固定されている。
又、上記1対のセンサはそれぞれ、上記エンコーダの被検出面の一部にその検出部を対向させた状態で、静止部材に支持されている。これと共に、この検出部が対向する上記被検出面の特性の変化に対応して、その出力を変化させる。
そして、上記エンコーダが、上述の請求項2に記載したエンコーダであり、このエンコーダの被検出面のうち、円周方向に関する位相が互いに等しく、且つ、各境界線に関する比例係数が互いに異なる径方向両側の領域に存在する2個所に、上記1対のセンサの検出部を1つずつ対向させている。そして、これら両センサの出力信号の位相差に基づいて、上記回転部材と上記静止部材との間の状態量{相対変位量(径方向変位量、軸方向変位量、傾き)、荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント)等。以下同じ。}を測定可能としている。
Further, among the encoder and the state quantity measuring device of the present invention, the state quantity measuring device according to claim 5 includes an encoder and at least one pair of sensors.
Of these, the encoder is supported and fixed to the rotating member.
Each of the pair of sensors is supported by a stationary member in a state in which the detection portion faces a part of the detection surface of the encoder. At the same time, the output is changed in response to a change in the characteristics of the detected surface facing the detection unit.
Further, the encoder is the encoder according to claim 2 described above, and among the detected surfaces of the encoder, both sides in the radial direction have mutually different phases in the circumferential direction and have different proportionality coefficients in each boundary line. The detection portions of the pair of sensors are made to face each other at two locations existing in the region. Based on the phase difference between the output signals of both sensors, the state quantity between the rotating member and the stationary member {relative displacement (radial displacement, axial displacement, tilt), load (radial load) , Axial load, moment). same as below. } Can be measured.

又、請求項6に記載した状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1対のセンサとを備える。
このうちのエンコーダは、回転部材に支持固定されている。
又、上記1対のセンサはそれぞれ、上記エンコーダの被検出面の一部にその検出部を対向させた状態で、静止部材に支持されている。これと共に、この検出部が対向する上記被検出面の特性の変化に対応して、その出力を変化させる。
そして、上記エンコーダが、上述の請求項3に記載したエンコーダであり、このエンコーダの被検出面のうち円周方向に関する位相が互いに180度異なる2個所に、上記1対のセンサの検出部を1つずつ対向させている。そして、これら両センサの出力信号の位相差に基づいて、上記回転部材と上記静止部材との間の状態量を測定可能としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a state quantity measuring device comprising an encoder and at least one pair of sensors.
Of these, the encoder is supported and fixed to the rotating member.
Each of the pair of sensors is supported by a stationary member in a state in which the detection portion faces a part of the detection surface of the encoder. At the same time, the output is changed in response to a change in the characteristics of the detected surface facing the detection unit.
The encoder is the encoder according to claim 3 described above, and the detection units of the pair of sensors are arranged at two positions on the detected surface of the encoder that are 180 degrees different in phase in the circumferential direction. They are facing each other. Then, based on the phase difference between the output signals of these two sensors, the state quantity between the rotating member and the stationary member can be measured.

又、請求項7に記載した状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1つのセンサとを備える。
このうちのエンコーダは、回転部材に支持固定されている。
又、上記センサは、上記エンコーダの被検出面の一部にその検出部を対向させた状態で、静止部材に支持されている。これと共に、この検出部が対向する上記被検出面の特性の変化に対応して、その出力を変化させる。
そして、上記エンコーダが、上述の請求項4に記載したエンコーダであり、上記センサの出力信号のデューティ比に基づいて、上記回転部材と上記静止部材との間の状態量を測定可能としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a state quantity measuring device comprising an encoder and at least one sensor.
Of these, the encoder is supported and fixed to the rotating member.
The sensor is supported by a stationary member in a state where the detection portion faces a part of the detection surface of the encoder. At the same time, the output is changed in response to a change in the characteristics of the detected surface facing the detection unit.
The encoder is the encoder described in claim 4 described above, and the state quantity between the rotating member and the stationary member can be measured based on the duty ratio of the output signal of the sensor.

又、上述の請求項5〜7に記載した状態量測定装置を実施する場合、具体的には、例えば請求項8に記載した様に、回転部材を、転がり軸受ユニットを構成して使用時に回転する回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪に結合固定する部材とし、静止部材を、上記転がり軸受ユニットを構成して使用時にも回転しない静止側軌道輪又はこの静止側軌道輪を支持固定する部材とする。
より具体的には、例えば請求項9に記載した様に、上記転がり軸受ユニットを、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものとする。
Further, when the state quantity measuring device described in claims 5 to 7 described above is implemented, specifically, as described in claim 8, for example, the rotating member is configured to be a rolling bearing unit and rotated during use. A rotating bearing ring or a member that is coupled and fixed to the rotating bearing ring, and the stationary member is a stationary bearing ring that does not rotate even when used by constituting the rolling bearing unit or a member that supports and fixes the stationary bearing ring. And
More specifically, for example, as described in claim 9, the rolling bearing unit is configured to support the wheel of an automobile so as to be rotatable with respect to the suspension device.

上述の様に、本発明のエンコーダの場合には、被検出面に設けた第一特性部と第二特性部との境界線を、径方向位置と中心角度位置との間に比例関係が成立する曲線により構成している。この為、この様なエンコーダを組み込んで構成する、上述した様な本発明の状態量測定装置の場合には、1対のセンサの出力信号の位相差(請求項5、6の場合)又は1つのセンサの出力信号のデューティ比(請求項7の場合)と、これら各センサに対する上記エンコーダの径方向変位量(静止部材と回転部材との相対変位量)との間に、比例関係を成立させる事ができる。この為、運転時にマップを使用する事なく、上記位相差又はデューティ比から上記相対変位量を容易に求める事ができる。又、組立誤差等により、上記エンコーダの被検出面に対する上記各センサの検出部の対向位置が設計位置から径方向にずれた場合でも、組立後に初期の(荷重が加わっていない状態での)位相差又はデューティ比を零点に設定すれば、運転時にこの位相差又はデューティ比から上記相対変位量を正確に求められる。   As described above, in the case of the encoder according to the present invention, a proportional relationship is established between the radial position and the central angle position of the boundary line between the first characteristic portion and the second characteristic portion provided on the detected surface. It is composed of curved lines. For this reason, in the case of the state quantity measuring apparatus of the present invention as described above configured by incorporating such an encoder, the phase difference between the output signals of a pair of sensors (in the case of claims 5 and 6) or 1 A proportional relationship is established between the duty ratios of the output signals of the two sensors (in the case of claim 7) and the radial displacements of the encoder relative to these sensors (the relative displacements of the stationary member and the rotating member). I can do things. For this reason, the relative displacement amount can be easily obtained from the phase difference or the duty ratio without using a map during operation. Even if the position of the detection portion of each sensor with respect to the detection surface of the encoder deviates from the design position in the radial direction due to an assembly error or the like, the initial position (when no load is applied) after assembly is provided. If the phase difference or duty ratio is set to a zero point, the relative displacement can be accurately obtained from the phase difference or duty ratio during operation.

[実施の形態の第1例]
図2〜4は、請求項1、2、5、8、9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、本例の特徴は、円輪状のエンコーダ8dとして、前述の図15に示したエンコーダ8aと同様の基本構成を有し、且つ、被検出面に存在する複数の「く」字形の境界線の各辺の形状を直線形状から所定の曲線形状に変更したものを使用する点、並びに、上記エンコーダ8dを具体的な車輪支持用転がり軸受ユニットに組み付けた点にある。上記被検出面に対する各センサ5、5の検出部の対向位置等、その他の部分の構造及び作用は、前述の図15に示した構造と同様である為、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。
[First example of embodiment]
2 to 4 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, 5, 8 and 9. The feature of this example is that the annular encoder 8d has the same basic configuration as the encoder 8a shown in FIG. 15 described above, and a plurality of “<”-shaped boundary lines existing on the detection surface. These are that the shape of each side is changed from a linear shape to a predetermined curved shape, and that the encoder 8d is assembled to a specific wheel support rolling bearing unit. Since the structure and operation of other parts such as the positions of the detection parts of the sensors 5 and 5 facing the detection surface are the same as the structure shown in FIG. 15 described above, the overlapping description is omitted or simplified. Hereinafter, the description will focus on the features of this example.

本例の場合には、図2に示す様に、静止側軌道輪である外輪1の内端部内周面と回転側軌道輪であるハブ2の内端部外周面との間を塞ぐ組み合わせシールリング9を構成する、上記ハブ2の内端部に外嵌固定したスリンガ10の内側面に、上記エンコーダ8dを、上記ハブ2と同心に添着固定している。この状態で、このエンコーダ8dの内側面を、被検出面としている。又、上記1対のセンサ5、5を保持したセンサユニット11を、上記外輪1の内端部に被着したカバー7の上端部に支持している。   In the case of this example, as shown in FIG. 2, a combination seal that seals between the inner peripheral surface of the inner end of the outer ring 1 that is a stationary side raceway and the outer peripheral surface of the inner end of the hub 2 that is a rotary side raceway. The encoder 8d is attached and fixed concentrically with the hub 2 on the inner surface of the slinger 10 that is fitted and fixed to the inner end of the hub 2 constituting the ring 9. In this state, the inner side surface of the encoder 8d is set as a detected surface. A sensor unit 11 holding the pair of sensors 5 and 5 is supported on the upper end of a cover 7 attached to the inner end of the outer ring 1.

又、前述の図15に示したエンコーダ8aの場合には、被検出面に存在する複数の「く」字形の境界線の各辺をそれぞれ直線としていたのに対し、本例のエンコーダ8dの場合には、図3に示す様に、被検出面に存在する複数の「く」字形の境界線の各辺をそれぞれ、前記(1)式及び(2)式で表される曲線{径方向位置rと中心角度位置(α・r)との間に、比例係数をαとする比例関係が成立する曲線}としている。より具体的には、上記各境界線の径方向外半部に存在する辺と、径方向内半部に存在する辺とで、上記比例係数αの絶対値を互いに等しくし、且つ、この比例係数αの正負の符号を互いに逆にしている。この点に就いて、図4を参照しつつ、より詳しく説明する。この図4は、上記比例係数αの絶対値が互いに等しく、且つ、この比例係数αの正負の符号が互いに逆である2種類の曲線を、それぞれ円の内側に複数本ずつ、円周方向に関して等間隔にプロットした図である。本例の場合には、これら2種類の曲線の一部ずつ(例えば、鎖線Sで囲んだ部分)を、上記各境界線を構成する各辺としている。   In the case of the encoder 8a shown in FIG. 15 described above, each side of a plurality of "<"-shaped boundary lines existing on the detected surface is a straight line, whereas in the case of the encoder 8d of this example, As shown in FIG. 3, each side of a plurality of “<”-shaped boundary lines existing on the detected surface is represented by a curve {radial position in the above-mentioned formulas (1) and (2), respectively. Between r and the center angle position (α · r), a curve that establishes a proportional relationship with a proportionality coefficient α is used. More specifically, the absolute value of the proportionality coefficient α is made equal to and proportional to the side existing in the radially outer half of each boundary line and the side existing in the radially inner half. The sign of the coefficient α is opposite to each other. This point will be described in more detail with reference to FIG. This FIG. 4 shows a plurality of two types of curves in which the absolute value of the proportional coefficient α is equal to each other and the signs of the proportional coefficient α are opposite to each other. It is the figure plotted at equal intervals. In the case of this example, a part of each of these two types of curves (for example, a part surrounded by a chain line S) is used as each side constituting each boundary line.

上述の様に構成する本例のエンコーダ及び状態測定装置の作用は、次の通りである。前述した様に、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、タイヤと路面との接地面から上記外輪1と上記ハブ2との間に入力されるアキシアル荷重は、純アキシアル荷重としてではなく、上記接地面の中心と上記外輪1及びハブ2の中心軸とを含む(鉛直方向の)仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。そして、このモーメントの大きさは、上記アキシアル荷重の大きさに比例する。従って、このモーメントを求めれば、このアキシアル荷重を求められる事になる。一方、上記モーメントが上記ハブ2に加わると、このハブ2の中心軸が上記外輪1の中心軸に対し、上記(鉛直方向の)仮想平面内で傾く。この傾きの中心は、軸受ユニットのほぼ中央部となる。この為、上記モーメントが上記ハブ2に加わると、このハブ2の内端部にスリンガ10を介して支持固定した上記エンコーダ8dが、上記各センサ5、5に対して径方向(上下方向)に変位する。この結果、上記エンコーダ8dの内側面にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ5、5の出力信号に位相差が生じる。そこで、これら両センサ5、5の出力信号の位相差に基づいて、上記外輪1と上記ハブ2との軸方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪1とハブ2との間に作用するアキシアル荷重を求められる。   The operation of the encoder and state measuring apparatus of this example configured as described above is as follows. As described above, in the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel of an automobile, the axial load input between the outer ring 1 and the hub 2 from the contact surface between the tire and the road surface is not a pure axial load, It is applied with a moment in a virtual plane (in the vertical direction) including the center of the ground plane and the central axes of the outer ring 1 and the hub 2. The magnitude of this moment is proportional to the magnitude of the axial load. Therefore, if this moment is obtained, this axial load can be obtained. On the other hand, when the moment is applied to the hub 2, the central axis of the hub 2 is inclined with respect to the central axis of the outer ring 1 in the imaginary plane (in the vertical direction). The center of this inclination is substantially the center of the bearing unit. For this reason, when the moment is applied to the hub 2, the encoder 8 d supported and fixed to the inner end portion of the hub 2 via the slinger 10 in the radial direction (vertical direction) with respect to the sensors 5 and 5. Displace. As a result, a phase difference is generated between the output signals of the sensors 5 and 5 in which the respective detection units are brought close to and opposed to the inner surface of the encoder 8d. Therefore, based on the phase difference between the output signals of both the sensors 5 and 5, the direction and magnitude of the axial relative displacement between the outer ring 1 and the hub 2, and between the outer ring 1 and the hub 2. The acting axial load is required.

特に、本例の場合には、上記エンコーダ8dの内側面に設けた複数の「く」字形の境界線の各辺を、それぞれ前述した様な、径方向位置と中心角度位置との間に比例関係が成立する曲線としている。この為、この様なエンコーダ8dを組み込んで構成する、本例の状態量測定装置の場合には、上記両センサ5、5の出力信号の位相差と、これら両センサ5、5に対する上記エンコーダ8dの上下方向の変位量(上記外輪1と上記ハブ2との軸方向の相対変位量)との間に、比例関係を成立させる事ができる。この為、運転時にマップを使用する事なく、上記位相差から上記軸方向の相対変位量を容易に求める事ができる。又、組立誤差等により、上記エンコーダ8dの内側面に対する上記両センサ5、5の検出部の対向位置が設計位置から上下方向にずれた場合でも、組立後に初期の(荷重が加わっていない状態での)位相差を零点に設定すれば、運転時にこの位相差から上記軸方向の相対変位量を正確に求められる。   In particular, in the case of this example, each side of a plurality of “<”-shaped boundary lines provided on the inner surface of the encoder 8d is proportional to the radial position and the central angle position as described above. It is a curve that establishes the relationship. For this reason, in the case of the state quantity measuring apparatus of this example configured by incorporating such an encoder 8d, the phase difference between the output signals of the two sensors 5, 5 and the encoder 8d for both the sensors 5, 5 are described. A proportional relationship can be established between the vertical displacement amount (the relative displacement amount in the axial direction between the outer ring 1 and the hub 2). Therefore, the relative displacement amount in the axial direction can be easily obtained from the phase difference without using a map during operation. Further, even when the opposing position of the detecting portions of the sensors 5 and 5 with respect to the inner surface of the encoder 8d is shifted in the vertical direction from the design position due to an assembly error or the like, the initial (after no load is applied) after assembly. If the phase difference is set to zero, the relative displacement amount in the axial direction can be accurately obtained from this phase difference during operation.

尚、上述した実施の形態の第1例では、上記エンコーダ8dの内側面の上側部分に上記両センサ5、5の検出部対向させたが、これら両センサ5、5の検出部を上記エンコーダ8dの内側面の下側部分に対向させた場合でも、同様の効果を得られる。又、上記エンコーダ8dと1対のセンサ5、5との組み合わせは、他の回転支持装置に組み付けて使用する事もできる。何れの回転支持装置に組み付ける場合でも、上記両センサ5、5の検出部を上記エンコーダ8dの被検出面に対し、この被検出面の径方向にずらせた状態で近接対向させれば、上記両センサ5、5の出力信号の位相差から、このずらせた方向に関する上記エンコーダ8dの径方向変位を測定できる。 In the first example of the above-described embodiment, the detection portions of the sensors 5 and 5 are opposed to the upper portion of the inner surface of the encoder 8d. The same effect can be obtained even when facing the lower part of the inner surface of 8d. The combination of the encoder 8d and the pair of sensors 5, 5 can also be used by being assembled with another rotation support device. Regardless of which rotation support device is assembled, if the detection parts of the sensors 5 and 5 are closely opposed to the detection surface of the encoder 8d in the radial direction of the detection surface, the both sensors From the phase difference between the output signals of the sensors 5 and 5, the radial displacement of the encoder 8d with respect to the shifted direction can be measured.

[実施の形態の第2例]
次に、図5は、請求項1、3、6、8、9に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。尚、本例の特徴は、円輪状のエンコーダ8eとして、前述の図16に示したエンコーダ8bと同様の基本構成を有し、且つ、被検出面に存在する複数の境界線の形状を直線形状から所定の曲線形状に変更したものを使用する点にある。上記被検出面に対する各センサ5、5の検出部の対向位置は、前述の図16に示した構造と同様であり、且つ、上記エンコーダ8eをスリンガ10(図2)の内側面に添着固定すると共に、各センサ5、5をカバー7(図2)に支持する点に就いては、上述した実施の形態の第1例の場合と同様である。この為、重複する図示並びに説明は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。
[Second Example of Embodiment]
Next, FIG. 5 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 3, 6, 8 and 9. The feature of this example is that the annular encoder 8e has the same basic configuration as the encoder 8b shown in FIG. 16, and a plurality of boundary lines existing on the detection surface are linearly shaped. The point is to use what is changed to a predetermined curve shape. The opposing positions of the detection portions of the sensors 5 and 5 with respect to the detected surface are the same as the structure shown in FIG. 16, and the encoder 8e is attached and fixed to the inner surface of the slinger 10 (FIG. 2). At the same time, the point that the sensors 5 and 5 are supported by the cover 7 (FIG. 2) is the same as that of the first example of the embodiment described above. For this reason, overlapping illustrations and descriptions will be omitted or simplified, and the following description will focus on the features of this example.

前述の図16に示したエンコーダ8bの場合には、被検出面に存在する複数の境界線の各辺をそれぞれ直線としていたのに対し、本例のエンコーダ8eの場合には、被検出面である内側面(図5の手前面)に存在する複数の境界線をそれぞれ、前記(1)式及び(2)式で表される曲線{径方向位置rと中心角度位置(α・r)との間に、比例係数をαとする比例関係が成立する曲線}としている。即ち、本例の場合には、前述の図4に示した2種類の曲線のうち、それぞれが同種である複数の曲線の一部(例えば、鎖線Tで囲んだ部分)ずつを、それぞれ上記各境界線としている。   In the case of the encoder 8b shown in FIG. 16 described above, each side of the plurality of boundary lines existing on the surface to be detected is a straight line, whereas in the case of the encoder 8e in this example, the surface to be detected is A plurality of boundary lines existing on a certain inner side surface (front surface of FIG. 5) are respectively expressed by the curves {radial position r and central angle position (α · r) In the meantime, a curve in which a proportionality relationship is established with a proportionality coefficient α is set. That is, in the case of this example, among the two types of curves shown in FIG. 4 described above, a part of a plurality of curves each of which is the same type (for example, a portion surrounded by a chain line T) is respectively The boundary is used.

上述の様に構成する本例のエンコーダ及び状態測定装置の場合も、上述した実施の形態の第1例の場合と同様、ハブ2(図2)にモーメントが加わると、上記エンコーダ8eが上記各センサ5、5に対して径方向(上下方向)に変位する。この結果、上記エンコーダ8eの内側面にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ5、5の出力信号同士の間に位相差が生じる。そこで、これら両センサ5、5の出力信号の位相差に基づいて、外輪1(図2)と上記ハブ2との軸方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪1とハブ2との間に作用するアキシアル荷重を求められる。特に、本例の場合には、上記エンコーダ8eの内側面に設けた複数の境界線を、それぞれ上述した様な、径方向位置と中心角度位置との間に比例関係が成立する曲線としている。この為、この様なエンコーダ8eを組み込んで構成する、本例の状態量測定装置の場合には、上記両センサ5、5の出力信号の位相差と、これら両センサ5、5に対する上記エンコーダ8eの上下方向の変位量(上記外輪1と上記ハブ2との軸方向の相対変位量)との間に、比例関係を成立させる事ができる。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。   In the case of the encoder and the state measuring apparatus of the present example configured as described above, when a moment is applied to the hub 2 (FIG. 2), the encoder 8e causes each of the above-described encoders to be similar to the case of the first example of the above-described embodiment. The sensor 5 or 5 is displaced in the radial direction (vertical direction). As a result, a phase difference is generated between the output signals of the sensors 5 and 5 in which the respective detection units are brought close to and opposed to the inner surface of the encoder 8e. Therefore, based on the phase difference between the output signals of both the sensors 5 and 5, the direction and magnitude of the axial relative displacement between the outer ring 1 (FIG. 2) and the hub 2, and the outer ring 1 and the hub 2 The axial load acting during the period is required. In particular, in the case of this example, the plurality of boundary lines provided on the inner surface of the encoder 8e are curves that establish a proportional relationship between the radial position and the central angle position, as described above. For this reason, in the case of the state quantity measuring apparatus of this example configured by incorporating such an encoder 8e, the phase difference between the output signals of the sensors 5, 5 and the encoder 8e for the sensors 5, 5 are described. A proportional relationship can be established between the vertical displacement amount (the relative displacement amount in the axial direction between the outer ring 1 and the hub 2). Other configurations and operations are the same as those in the first example of the embodiment described above.

尚、上述した実施の形態の第2例のエンコーダ8eとセンサ5、5との組み合わせの場合には、これら両センサ5、5に対して上記エンコーダ8eが上下方向に変位した場合だけでなく、左右方向に変位した場合にも、上記両センサ5、5の出力信号の位相差が変化する。この為、上記エンコーダ8eとセンサ5、5との組み合わせは、上述した実施の形態の第2例を構成する車輪支持用転がり軸受ユニット(図2参照)の様に、静止部材(外輪1)と回転部材(ハブ2)とが図5の左右方向に関して実質的に相対変位しない構造に組み込む事が、上下方向の変位量の測定精度を確保する上で好ましい。又、図6は、被検出面に存在する複数の境界線をそれぞれ径方向の直線とした、従来から知られた円輪状のエンコーダ12を示している。このエンコーダ12の場合も、このエンコーダ12の被検出面の左右両側部分に1対のセンサの検出部を対向させれば、これら両センサの出力信号の位相差から、これら両センサに対する上記エンコーダ12の上下方向の変位量を求められる。但し、このエンコーダ12の場合には、このエンコーダ12の被検出面の上下両側部分に上記両センサの検出部を対向させても、これら両センサの出力信号の位相差から、これら両センサに対する上記エンコーダ12の上下方向の変位量を求められない。これに対し、上述した実施の形態の第2例のエンコーダ8eの場合には、被検出面の左右両側部分に上記両センサ5、5を配置できない場合でも、上下両側部分にこれら両センサ5、5を配置できれば、これら両センサ5、5に対する上記エンコーダ8eの上下方向の変位量を求められると言う利点がある。   In the case of the combination of the encoder 8e and the sensors 5 and 5 of the second example of the embodiment described above, not only when the encoder 8e is displaced in the vertical direction with respect to both the sensors 5 and 5, Even when displaced in the left-right direction, the phase difference between the output signals of the sensors 5, 5 changes. For this reason, the combination of the encoder 8e and the sensors 5 and 5 is a combination of a stationary member (outer ring 1) and a wheel bearing rolling bearing unit (see FIG. 2) constituting the second example of the embodiment described above. It is preferable to incorporate the rotating member (hub 2) in a structure that does not substantially displace in the left-right direction in FIG. 5 in order to ensure the measurement accuracy of the amount of displacement in the up-down direction. FIG. 6 shows a conventionally known annular encoder 12 in which a plurality of boundary lines existing on the surface to be detected are straight lines in the radial direction. Also in the case of the encoder 12, if the detection portions of a pair of sensors are opposed to the left and right side portions of the detection surface of the encoder 12, the encoder 12 for the two sensors is determined based on the phase difference between the output signals of the two sensors. The amount of displacement in the vertical direction is obtained. However, in the case of the encoder 12, even if the detection parts of the two sensors are opposed to the upper and lower side portions of the detection surface of the encoder 12, the phase difference between the output signals of the two sensors causes the above-described difference to the two sensors. The amount of vertical displacement of the encoder 12 cannot be obtained. On the other hand, in the case of the encoder 8e of the second example of the above-described embodiment, even if the sensors 5 and 5 cannot be arranged on the left and right sides of the detection surface, If 5 can be arranged, there is an advantage that the amount of displacement in the vertical direction of the encoder 8e with respect to both the sensors 5 and 5 can be obtained.

[実施の形態の第3例]
次に、図7は、請求項1、4、7、8、9に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。尚、本例の特徴は、円輪状のエンコーダ8fとして、前述の図17に示したエンコーダ8cと同様の基本構成を有し、且つ、被検出面に存在する複数の境界線の形状を直線形状から所定の曲線形状に変更したものを使用する点にある。上記被検出面に対するセンサ5の検出部の対向位置は、前述の図17に示した構造と同様であり、且つ、上記エンコーダ8fをスリンガ10(図2)の内側面に添着固定すると共に、上記センサ5をカバー7(図2)に支持する点に就いては、前述した実施の形態の第1例の場合と同様である。この為、重複する図示並びに説明は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。
[Third example of embodiment]
Next, FIG. 7 shows a third example of the embodiment of the invention corresponding to claims 1, 4, 7, 8 and 9. The feature of this example is that the annular encoder 8f has the same basic configuration as the encoder 8c shown in FIG. 17 described above, and a plurality of boundary lines existing on the detection surface are linearly shaped. The point is to use what is changed to a predetermined curve shape. The opposing position of the detection portion of the sensor 5 with respect to the detected surface is the same as the structure shown in FIG. 17, and the encoder 8f is attached and fixed to the inner surface of the slinger 10 (FIG. 2). The point of supporting the sensor 5 on the cover 7 (FIG. 2) is the same as in the case of the first example of the embodiment described above. For this reason, overlapping illustrations and descriptions will be omitted or simplified, and the following description will focus on the features of this example.

前述の図17に示したエンコーダ8cの場合には、被検出面に存在する複数の境界線の各辺をそれぞれ直線としていたのに対し、本例のエンコーダ8fの場合には、被検出面である内側面(図7の手前面)に存在する複数の境界線をそれぞれ、前記(1)式及び(2)式で表される曲線{径方向位置rと中心角度位置(α・r)との間に、比例係数をαとする比例関係が成立する曲線}としている。具体的には、本例の場合には、前述の図4に示した2種類の曲線の一部ずつ(例えば、鎖線Uで囲んだ部分)を、それぞれ円周方向に隣り合う各境界線としている。   In the case of the encoder 8c shown in FIG. 17 described above, each side of the plurality of boundary lines existing on the detected surface is a straight line, whereas in the case of the encoder 8f of this example, the detected surface is A plurality of boundary lines existing on a certain inner side surface (front surface of FIG. 7) are respectively expressed by the curves {radial position r and central angle position (α · r) In the meantime, a curve in which a proportionality relationship is established with a proportionality coefficient α is set. Specifically, in the case of this example, a part of each of the two types of curves shown in FIG. 4 (for example, a part surrounded by a chain line U) is used as each boundary line adjacent in the circumferential direction. Yes.

上述の様に構成する本例のエンコーダ及び状態測定装置の場合も、前述した実施の形態の第1例の場合と同様、ハブ2(図2)にモーメントが加わると、上記エンコーダ8fが上記センサ5に対して径方向(上下方向)に変位する。この結果、上記エンコーダ8fの内側面にその検出部を近接対向させた、上記センサ5の出力信号のデューティ比が変化する。そこで、このデューティ比に基づいて、外輪1(図2)と上記ハブ2との軸方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪1とハブ2との間に作用するアキシアル荷重を求められる。特に、本例の場合には、上記エンコーダ8fの内側面に設けた複数の境界線を、それぞれ上述した様な、径方向位置と中心角度位置との間に比例関係が成立する曲線としている。この為、この様なエンコーダ8fを組み込んで構成する、本例の状態量測定装置の場合には、上記センサ5の出力信号のデューティ比と、このセンサ5に対する上記エンコーダ8fの上下方向の変位量(上記外輪1と上記ハブ2との軸方向の相対変位量)との間に、比例関係を成立させる事ができる。その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第1例の場合と同様である。   Also in the case of the encoder and the state measuring device of this example configured as described above, when a moment is applied to the hub 2 (FIG. 2), the encoder 8f is connected to the sensor as in the case of the first example of the embodiment described above. 5 is displaced in the radial direction (vertical direction). As a result, the duty ratio of the output signal of the sensor 5 is changed, with the detection unit being brought close to and opposed to the inner surface of the encoder 8f. Therefore, based on the duty ratio, the direction and magnitude of the axial relative displacement between the outer ring 1 (FIG. 2) and the hub 2 and the axial load acting between the outer ring 1 and the hub 2 are obtained. It is done. In particular, in the case of this example, the plurality of boundary lines provided on the inner surface of the encoder 8f are curves that have a proportional relationship between the radial position and the central angle position as described above. For this reason, in the case of the state quantity measuring device of this example configured by incorporating such an encoder 8f, the duty ratio of the output signal of the sensor 5 and the amount of vertical displacement of the encoder 8f with respect to the sensor 5 are described. A proportional relationship can be established between (the relative displacement in the axial direction between the outer ring 1 and the hub 2). Other configurations and operations are the same as those of the first example of the embodiment described above.

尚、上述した各実施の形態では、円輪状のエンコーダとして、永久磁石製で、且つ、被検出面(側面)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したものを採用した。但し、本発明を実施する場合、円輪状のエンコーダとしては、単なる磁性材製で、且つ、被検出面(側面)に設ける第一特性部を凸部(又は柱部)とし、第二特性部を凹部(又は透孔)としたものを採用する事もできる。この様な単なる磁性材製のエンコーダを使用する場合には、センサ側に永久磁石を設ける。又、本発明を実施する場合、エンコーダの被検出面に設ける第一特性部及び第二特性部の総数は、特に問わない。例えば、十数個にしても良いし、百を越える個数にしても良い。   In each of the embodiments described above, as a ring-shaped encoder, the first characteristic portion made of a permanent magnet and provided on the detection surface (side surface) is a portion magnetized to the N pole, and the second characteristic portion is What was made into the part magnetized to S pole was adopted. However, when carrying out the present invention, the annular encoder is made of a simple magnetic material, and the first characteristic portion provided on the detected surface (side surface) is a convex portion (or column portion), and the second characteristic portion It is also possible to adopt a material having a recess (or a through hole). When such a simple encoder made of a magnetic material is used, a permanent magnet is provided on the sensor side. Moreover, when implementing this invention, the total number of the 1st characteristic part and 2nd characteristic part which are provided in the to-be-detected surface of an encoder does not ask | require in particular. For example, the number may be more than ten or more than one hundred.

又、上述した各実施の形態では、各センサの出力信号の位相差又はデューティ比から、静止部材と回転部材との軸方向の相対変位量(傾き)、並びに、これら静止部材と回転部材との間に作用するアキシアル荷重(モーメント)を求める構成を採用した。但し、本発明を実施する場合には、純ラジアル荷重を受ける回転部材にエンコーダを支持固定する事により、上記各センサの出力信号の位相差又はデューティ比から、静止部材と回転部材との径方向の相対変位量、並びに、これら静止部材と回転部材との間に作用するラジアル荷重求める構成を採用する事もできる。 Further, in each of the above-described embodiments, the relative displacement amount (inclination) in the axial direction between the stationary member and the rotating member, and the relationship between the stationary member and the rotating member from the phase difference or duty ratio of the output signals of the sensors. A configuration was adopted to determine the axial load (moment) acting in between. However, when carrying out the present invention, the radial direction between the stationary member and the rotating member is determined from the phase difference or duty ratio of the output signals of each sensor by supporting and fixing the encoder to the rotating member that receives a pure radial load. the relative displacement, as well, it is also possible to adopt a configuration for determining a radial load acting between the these stationary member rotating member.

又、上述した様に、本発明の状態量測定装置によれば、各センサの出力信号の位相差又はデューティ比に基づいて、静止部材と回転部材との相対変位量と、これら静止部材と回転部材との間に作用する荷重との、双方を求める事ができる。この場合に、この荷重は、上記相対変位量を求めた後、この相対変位量を利用して求める事ができる他、上記位相差又はデューティ比から直接求める事もできる。何れの求め方を採用する場合でも、上記位相差、デューティ比、相対変位量と、上記荷重との間には、それぞれ比例関係が成立しない為、これら両者間の関係を表すマップ等を利用して、上記荷重を求める事になる。但し、本発明の場合には、上記位相差又はデューティ比と、上記各センサに対するエンコーダの径方向変位量(上記相対変位量)との間に比例関係が成立する為、上記両者間の関係に関するゲインを大きく取れる。従って、上記荷重の測定精度を良好にできる。   Further, as described above, according to the state quantity measuring device of the present invention, the relative displacement amount between the stationary member and the rotating member, and the stationary member and the rotating member based on the phase difference or duty ratio of the output signals of the sensors. Both the load acting between the members and the member can be obtained. In this case, after obtaining the relative displacement amount, the load can be obtained by using the relative displacement amount, or directly obtained from the phase difference or the duty ratio. Regardless of which method is used, there is no proportional relationship between the phase difference, duty ratio, relative displacement, and load, so use a map that shows the relationship between the two. Thus, the above load is obtained. However, in the present invention, a proportional relationship is established between the phase difference or duty ratio and the radial displacement amount (relative displacement amount) of the encoder with respect to each sensor. Gain large. Therefore, the measurement accuracy of the load can be improved.

本発明のエンコーダの被検出面に設ける境界線を構成する曲線である、径方向位置と中心角度位置との間に比例関係が成立する曲線を示す図。The figure which shows the curve which is a curve which comprises the boundary line provided in the to-be-detected surface of the encoder of this invention, and a proportional relationship is materialized between a radial direction position and a center angle position. 本発明の実施の形態の第1例の構造を示す半部断面図。The half part sectional view showing the structure of the 1st example of an embodiment of the invention. エンコーダ及びセンサを軸方向内側から見た図。The figure which looked at the encoder and the sensor from the axial direction inner side. 径方向位置と中心角度位置との間の比例係数の絶対値が互いに等しく、且つ、この比例係数の正負の符号が互いに逆である二種類の曲線を、それぞれ円の内側に複数本ずつ、円周方向に関して等間隔にプロットした図。A plurality of two types of curves, each having an absolute value of the proportionality coefficient between the radial position and the central angle position, and the signs of the proportionality coefficient being opposite to each other, each inside the circle The figure plotted at equal intervals about the circumferential direction. 本発明の実施の形態の第2例を示す、図3と同様の図。The figure similar to FIG. 3 which shows the 2nd example of embodiment of this invention. 従来から知られている回転速度検出用の円輪状のエンコーダを軸方向から見た図。The figure which looked at the annular-shaped encoder for rotational speed detection conventionally known from the axial direction. 同第3例を示す、図3と同様の図。The figure similar to FIG. 3 which shows the 3rd example. 先発明の第1例の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the 1st example of a prior invention. エンコーダの斜視図。The perspective view of an encoder. エンコーダの被検出面の展開図。The expanded view of the to-be-detected surface of an encoder. アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。The diagram which shows the output signal of the sensor which changes with the fluctuation | variation of an axial load. 先発明の第2例の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the 2nd example of a prior invention. 同第3例の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the same 3rd example. エンコーダを示しており、(A)は素材の、(B)は完成品の、それぞれ斜視図。The encoder is shown, (A) is a raw material, (B) is a perspective view of a finished product. 本発明を完成させる過程で考えた、円輪状のエンコーダの第1例及び1対のセンサを、このエンコーダの被検出面側から軸方向に見た図。The figure which looked at the axial direction from the to-be-detected surface side of this encoder of the 1st example of a ring-shaped encoder considered in the process of completing this invention, and a pair of sensor. 同じく、円輪状のエンコーダの第2例及び1対のセンサを、このエンコーダの被検出面側から軸方向に見た図。Similarly, the figure which looked at the 2nd example of a ring-shaped encoder and a pair of sensors from the to-be-detected surface side of this encoder to the axial direction. 同じく、円輪状のエンコーダの第3例及び1つのセンサを、このエンコーダの被検出面側から軸方向に見た図。Similarly, the figure which looked at the 3rd example of a ring-shaped encoder and one sensor from the to-be-detected surface side of this encoder in the axial direction.

符号の説明Explanation of symbols

1 外輪
2 ハブ
3 転動体
4a、4b、4c エンコーダ
5 センサ
6 支持環
7 カバー
8a〜8f エンコーダ
9 組み合わせシールリング
10 スリンガ
11 センサユニット
12 エンコーダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer ring 2 Hub 3 Rolling element 4a, 4b, 4c Encoder 5 Sensor 6 Support ring 7 Cover 8a-8f Encoder 9 Combination seal ring 10 Slinger 11 Sensor unit 12 Encoder

Claims (9)

使用時に回転部材の一部に支持固定されると共に、この回転部材の回転中心と同心の円輪状の被検出面を備え、この被検出面に互いに異なる特性を有する第一特性部と第二特性部とを円周方向に関して交互に配置すると共に、これら第一特性部と第二特性部との境界線を、径方向位置と中心角度位置との間に比例関係が成立する曲線により構成しているエンコーダ。   A first characteristic portion and a second characteristic that are supported and fixed to a part of the rotating member during use, and have a ring-shaped detected surface concentric with the rotation center of the rotating member, and having different characteristics on the detected surface Are arranged alternately with respect to the circumferential direction, and the boundary line between the first characteristic part and the second characteristic part is configured by a curve that establishes a proportional relationship between the radial position and the central angle position. Encoder. 各境界線に関する径方向位置と中心角度位置との間の比例係数を、それぞれこれら各境界線の径方向中間部を境とする径方向両側部分同士の間で互いに異ならせると共に、これら各境界線同士の間で、各部分に関する上記比例係数を互いに等しくしている、請求項1に記載したエンコーダ。   The proportionality factor between the radial position and the central angle position for each boundary line is different from each other between the two radial side portions with the boundary between the radial intermediate portions of each boundary line. The encoder according to claim 1, wherein the proportional coefficients for the respective parts are equal to each other. 各境界線に関する径方向位置と中心角度位置との間の比例係数を、それぞれこれら各境界線の全長に亙り等しくすると共に、これら各境界線同士の間で、上記比例係数を互いに等しくしている、請求項1に記載したエンコーダ。   The proportionality coefficient between the radial position and the central angular position for each boundary line is made equal over the entire length of each boundary line, and the proportionality coefficient is made equal between the boundary lines. The encoder according to claim 1. 各境界線に関する径方向位置と中心角度位置との間の比例係数を、それぞれこれら各境界線の全長に亙り等しくすると共に、上記比例係数が互いに異なる2種類の境界線を円周方向に関して交互に配置している、請求項1に記載したエンコーダ。   The proportional coefficient between the radial position and the central angle position for each boundary line is made equal over the entire length of each boundary line, and two types of boundary lines having different proportional coefficients are alternately arranged in the circumferential direction. The encoder according to claim 1, wherein the encoder is arranged. 回転部材に支持固定されたエンコーダと、それぞれがこのエンコーダの被検出面の一部にその検出部を対向させた状態で静止部材に支持されると共に、この検出部が対向する上記被検出面の特性の変化に対応してその出力を変化させる、少なくとも1対のセンサとを備え、上記エンコーダが請求項2に記載したエンコーダであり、このエンコーダの被検出面のうち、円周方向に関する位相が互いに等しく、且つ、各境界線に関する比例係数が互いに異なる径方向両側の領域に存在する2個所に、上記1対のセンサの検出部を1つずつ対向させており、これら両センサの出力信号の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状態量を測定可能とする状態量測定装置。   Encoders supported and fixed to the rotating member, and supported by the stationary member with the detection unit facing a part of the detection surface of the encoder, and the detection surface facing the detection unit And at least one pair of sensors that change the output in response to a change in characteristics. The encoder is the encoder according to claim 2, and the phase in the circumferential direction of the detected surface of the encoder is The detection parts of the pair of sensors are opposed to each other at two locations that are equal to each other and have different proportionality coefficients for each boundary line in regions on both sides in the radial direction. A state quantity measuring device capable of measuring a state quantity between the rotating member and the stationary member based on a phase difference. 回転部材に支持固定されたエンコーダと、それぞれがこのエンコーダの被検出面の一部にその検出部を対向させた状態で静止部材に支持されると共に、この検出部が対向する上記被検出面の特性の変化に対応してその出力を変化させる、少なくとも1対のセンサとを備え、上記エンコーダが請求項3に記載したエンコーダであり、このエンコーダの被検出面のうち円周方向に関する位相が互いに180度異なる2個所に、上記1対のセンサの検出部を1つずつ対向させており、これら両センサの出力信号の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状態量を測定可能とする状態量測定装置。   Encoders supported and fixed to the rotating member, and supported by the stationary member with the detection unit facing a part of the detection surface of the encoder, and the detection surface facing the detection unit And at least one pair of sensors that change their outputs in response to changes in characteristics, wherein the encoder is the encoder according to claim 3, and the phases in the circumferential direction of the detected surfaces of the encoder are mutually different. The detection units of the pair of sensors are opposed to each other at two positions that differ by 180 degrees, and the state quantity between the rotating member and the stationary member is determined based on the phase difference between the output signals of these sensors. A state quantity measuring device that enables measurement. 回転部材に支持固定されたエンコーダと、このエンコーダの被検出面の一部にその検出部を対向させた状態で静止部材に支持されると共に、この検出部が対向する上記被検出面の特性の変化に対応してその出力を変化させる、少なくとも1つのセンサとを備え、上記エンコーダが請求項4に記載したエンコーダであり、このセンサの出力信号のデューティ比に基づいて上記回転部材と上記静止部材との間の状態量を測定可能とする状態量測定装置。   The encoder supported and fixed to the rotating member, and supported by the stationary member with the detection unit facing a part of the detection surface of the encoder, and the characteristics of the detection surface facing the detection unit And at least one sensor that changes its output in response to a change, wherein the encoder is the encoder according to claim 4, and the rotating member and the stationary member are based on a duty ratio of an output signal of the sensor. A state quantity measuring device that makes it possible to measure a state quantity between and. 回転部材が、転がり軸受ユニットを構成して使用時に回転する回転側軌道輪又はこの回転側軌道輪に結合固定する部材であり、静止部材が、上記転がり軸受ユニットを構成して使用時にも回転しない静止側軌道輪又はこの静止側軌道輪を支持固定する部材である、請求項5〜7のうちの何れか1項に記載した状態量測定装置。   The rotating member is a rotating bearing ring that constitutes a rolling bearing unit and rotates during use, or a member that is coupled and fixed to the rotating bearing ring, and the stationary member does not rotate even when used by constituting the rolling bearing unit. The state quantity measuring device according to any one of claims 5 to 7, which is a stationary raceway or a member that supports and fixes the stationary raceway. 転がり軸受ユニットが、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものである、請求項8に記載した状態量測定装置。   The state quantity measuring device according to claim 8, wherein the rolling bearing unit rotatably supports the wheel of the automobile with respect to the suspension device.
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