KR20070022056A - Rolling bearing unit with load measuring unit - Google Patents
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Abstract
상기 허브 (4) 에, 특성을 원주방향에 관하여 교대로 또한 등간격으로 변화시킨 엔코더 (12) 를, 이 허브 (4) 와 동심으로 지지고정한다. 상기 외륜 (3) 에 지지된 센서 (13) 의 검출부를, 이 엔코더 (12) 의 피검출면에 근접대향시킨다. 이 피검출면에 형성한 제 1, 제 2 양 피검출부의 폭 치수는, 검출해야 할 하중이 작용하는 방향으로 연속적으로 변화한다. 이 하중의 변화에 따라, 상기 센서 (13) 의 출력신호가 변화하는 패턴이 변하기 때문에, 이 패턴을 관찰함으로써, 상기 하중을 구한다. 상기 출력신호는, 상기 허브 (4) 의 회전속도를 구하여, ABS 나 TCS 의 제어에도 이용한다. The hub 4 is fixedly supported by the hub 4 concentrically with the encoder 12 whose characteristics are alternately alternating with respect to the circumferential direction and at equal intervals. The detection part of the sensor 13 supported by the said outer ring 3 is made to oppose the detected surface of this encoder 12 in close proximity. The width dimension of the 1st, 2nd both to-be-detected part formed in this to-be-detected surface changes continuously in the direction to which the load which should be detected acts. Since the pattern which the output signal of the said sensor 13 changes with this change of load changes, the said load is calculated | required by observing this pattern. The output signal obtains the rotational speed of the hub 4 and is also used for the control of ABS and TCS.
Description
본 발명에 따른 하중 측정 유닛을 지닌 구름 베어링 유닛은, 예를 들면 차량 (자동차) 의 차축을 현가장치에 대하여 회전 가능하게 지지함과 동시에, 하중의 크기를 측정하여 차량의 안정적인 주행의 확보에 이용된다. 또한, 본 발명에 따른 하중 측정 유닛을 지닌 이러한 구름 베어링 유닛은, 각종 공작기계의 주축을 지지하는 구름 베어링 유닛에 설치되며, 이 주축에 가해지는 하중을 측정하여, 공구의 이송 속도 등을 적절히 조절하기 위하여 이용된다.The rolling bearing unit having a load measuring unit according to the present invention, for example, supports the axle of a vehicle (car) so as to be rotatable with respect to a suspension device, and at the same time measures the magnitude of the load to be used for securing stable running of the vehicle. do. In addition, such a rolling bearing unit having a load measuring unit according to the present invention is installed in a rolling bearing unit that supports the main shafts of various machine tools, and measures the load applied to the main shafts to appropriately adjust the feed speed of the tool and the like. To be used.
예컨대, 차량의 차륜을 현가장치에 대하여 회전 가능하게 지지하기 위해서, 구름 베어링 유닛을 사용한다. 또한, 차량의 주행 안정성을 확보하기 위해서, 안티록 브레이크 시스템 (anti lock brake system :ABS) 이나 트랙션 컨트롤 시스템 (traction control system: TCS) 등의 차량의 주행상태 안정화 장치가 널리 사용되고 있다. 이들 ABS 나 TCS 등의 주행상태 안정화 장치에 의하면, 제동시나 가속시에 차량의 주행상태를 안정시킬 수는 있다. 하지만, 보다 엄격한 조건에서 이 안정성의 확보를 도모하기 위해서는, 차량의 주행 안정성에 영향을 주는 많은 정보를 받아들여, 브레이크나 엔진이 제어되어야 한다. For example, in order to rotatably support the wheel of a vehicle with respect to the suspension, a rolling bearing unit is used. In addition, in order to secure the running stability of the vehicle, a driving state stabilization device of a vehicle such as an anti lock brake system (ABS) or a traction control system (TCS) is widely used. According to these running state stabilization devices, such as ABS and TCS, it is possible to stabilize the running state of a vehicle at the time of braking or acceleration. However, in order to secure this stability under more stringent conditions, a lot of information affecting the running stability of the vehicle must be taken in and the brake and the engine must be controlled.
즉, 상기 ABS 나 TCS 등의 종래의 주행상태 안정화 장치의 경우에는, 타이어와 노면 사이의 미끄러짐을 검지하여 브레이크나 엔진을 제어하는, 이른바 피드백 제어를 실시하고 있기 때문에, 이들 브레이크나 엔진의 제어가 일시적으로 지연된다. 바꿔 말하면, 엄격한 조건 하에서의 성능향상을 도모하도록, 이른바 피드포워드 (feedforward) 제어에 의해, 타이어와 노면 사이에 미끄러짐이 발생하지 않도록 하거나, 좌우 차륜의 제동력이 극단적으로 다르게 되는, 이른바 브레이크의 일측 활성 (one-sided activation) 을 방지할 수 없다. 또한, 트럭 등에서, 적재 상태가 불량함에 따라 주행 안정성이 불량하게 되는 것을 방지할 수도 없다. That is, in the case of the conventional driving condition stabilization device such as ABS or TCS, so-called feedback control is performed to detect the slip between the tire and the road surface to control the brake or the engine. There is a temporary delay. In other words, to improve performance under strict conditions, so-called feedforward control ensures that slippage does not occur between the tire and the road surface, or that the brake actuation of the left and right wheels is extremely different. One-sided activation cannot be prevented. Further, in a truck or the like, it is not possible to prevent the running stability from being poor as the loading state is poor.
이러한 문제에 대응하기 위해서, 상기 피드포워드 제어 등을 실행하기 위해서는, 현가장치에 대하여 차륜을 지지하기 위한 구름 베어링 유닛에, 이 차륜에 가해지는 반경 방향 하중과 축선 방향 하중 중의 일방 또는 쌍방을 측정하는 하중 측정 장치를 내장시킬 수 있다. 이러한 경우에 사용가능한 하중 측정 장치를 지닌 차륜 지지용 구름 베어링 유닛으로서 종래부터 일본특허공개공보 JP-A-2001-21577호 (이하, 특허문헌 1 이라 함), 일본공개특허공보 JP-A-3-209016호 (이하, 특허문헌 2 라 함), 일본공개특허공보 JP-A-2004-3918호 (이하, 특허문헌 3 이라 함), 일본특허공보 JP-B-62-3365호 (이하, 특허문헌 4 라 함) 에 기재된 것이 공지되어 있다. In order to cope with such a problem, in order to perform the feedforward control or the like, one or both of the radial load and the axial load applied to the wheel are measured on the rolling bearing unit for supporting the wheel with respect to the suspension device. Load measuring device can be built in. As a wheel bearing rolling bearing unit having a load measuring device that can be used in this case, Japanese Patent Application Laid-Open No. JP-A-2001-21577 (hereinafter referred to as Patent Document 1) and Japanese Laid-Open Patent Publication JP-A-3 -209016 (hereinafter referred to as Patent Document 2), JP-A-2004-3918 (hereinafter referred to as Patent Document 3), JP-B-62-3365 (hereinafter referred to as Patent Document 4) is known.
이 가운데 특허문헌 1 에는, 반경 방향 하중을 측정할 수 있는 하중 측정 장치를 지닌 구름 베이링 유닛이 기재되어 있다. 이 종래 구조의 제 1 예의 경우에는, 비접촉식의 변위센서에 의해, 회전하지 않는 외륜과, 이 외륜의 내경측에서 회전하는 허브와의 반경 방향에 관한 변위를 측정함으로써, 이들 외륜과 허브 사이에 가해지는 반경 방향 하중이 검출된다. 검출된 반경 방향 하중은, ABS 를 적절히 제어하는 것 외에, 적재상태의 불량을 운전자에게 알리기 위하여 이용한다. Among these, Patent Document 1 describes a rolling bearing unit having a load measuring device capable of measuring a radial load. In the case of the first example of the conventional structure, a non-rotational displacement sensor measures the displacement in the radial direction between the outer ring that does not rotate and the hub that rotates on the inner diameter side of the outer ring, thereby applying between these outer rings and the hub. Losing radial loads are detected. The detected radial load is used not only to control the ABS appropriately but also to inform the driver of the poor loading condition.
또한, 특허문헌 2 에는, 구름 베어링 유닛에 가해지는 축선 방향 하중을 측정하는 구조가 기재되어 있다. 이 특허문헌 2 에 기재된 종래 구조의 제 2 예의 경우, 외륜의 외주면에 형성한 고정측 플랜지의 내측면 복수개소에서, 이 고정측 플랜지를 너클 (knuckle) 에 결합시키기 위한 볼트를 나사 결합시키는 나사 구멍을 감싸는 부분에, 각각 하중 센서가 추가 설치되어 있다. 상기 외륜을 상기 너클에 지지 고정한 상태로 이들 각 하중 센서는, 이 너클의 외측면과 상기 고정측 플랜지의 내측면 사이에 놓여진다. 이와 같은, 종래 구조의 제 2 예의 구름 베어링 유닛의 하중 측정 장치의 경우, 차륜과 상기 너클 사이에 가해지는 축선 방향 하중은, 상기 각 하중 센서에 의해 측정된다. In addition,
또한, 특허문헌 3 에는, 외륜의 원주방향 4 개소 위치에 부착된 변위 센서와 허브에 끼움 장착 고정된 단면 L 자형의 피검출 링이 제공되고, 상기 4 개소 위치에서, 상기 외륜에 대한 상기 허브의, 반경 방향 및 스러스트 (thrust) 방향의 변위를 검출하여, 각부의 검출치에 따라, 이 허브에 가해지는 하중의 방향 및 그 크기를 검출하는 구조가 기재되어 있다. In addition,
또한, 특허문헌 4 에는, 일부의 강성을 낮게 한 외륜 상당 부재에 동적변형을 검출하기 위한 스트레인 게이지를 설치하여, 이 스트레인 게이지가 검출하는 구름 요소의 통과 주파수 (passing frequency) 로부터 구름 요소의 공전 속도 (revolution speed) 를 구하여, 이 공전 속도로부터, 구름 베어링에 가해지는 축선 방향 하중을 측정하는 방법이 기재되어 있다. Further, in
전술의 특허문헌 1 에 기재된 종래 구조의 제 1 예의 경우, 변위 센서에 의해 외륜과 허브의 반경 방향 변위를 측정함으로써, 구름 베어링 유닛에 가해지는 하중을 측정한다. 다만, 이 반경 방향의 변위량은 많지 않기 때문에, 이 하중을 정밀도 있게 측정하기 위해서는, 상기 변위 센서로서, 고정밀도 센서를 사용할 필요가 있다. 고정밀도의 비접촉식 센서는 고가이기 때문에, 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛 전체의 비용이 증가하는 것을 피할 수 없다. In the case of the 1st example of the prior art structure of patent document 1 mentioned above, the load applied to a rolling bearing unit is measured by measuring the radial displacement of an outer ring and a hub by a displacement sensor. However, since the radial displacement amount is not large, it is necessary to use a high precision sensor as the displacement sensor in order to accurately measure this load. Since the high precision non-contact sensor is expensive, the cost of the entire rolling bearing unit with the load measuring device is inevitable.
또한, 특허문헌 2 에 기재된 종래 구조의 제 2 예의 경우, 너클에 대하여 외륜을 지지고정하는 볼트와 동수의 하중 센서를 설치할 필요가 있다. 이 때문에, 하중 센서 자체가 고가일 뿐만 아니라, 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛 전체로서의 비용이 상당히 높아지는 것을 피할 수 없다. 또한, 특허문헌 3 에 기재된 구조는, 외륜의 원주 방향 4 개소 위치에 센서를 설치하기 때문에, 상기 특허문헌 1 에 기재된 구조보다도 더욱 비용이 높아진다. 또한, 특허문헌 4 에 기재된 방법은, 외륜 상당부재의 일부의 강성이 낮아야만 하므로, 이 외륜 상당 부재의 내구성 확보가 어렵게 될 가능성이 있다. Moreover, in the case of the 2nd example of the conventional structure of
또한, 특허문헌 l ~ 4 중 어느 하나에 기재된 구조 또는 방법에서, 구름 베어링유닛에 가해지는 하중을 측정하기 위해서 전용의 기구가 설치되어 있다. 이 때문에, 비용 및 중량이 증가하는 것을 피할 수 없다. Moreover, in the structure or method as described in any one of patent documents l-4, the exclusive mechanism is provided in order to measure the load applied to a rolling bearing unit. For this reason, an increase in cost and weight cannot be avoided.
본 발명에 관련하는 기술로서, 일본공개특허공보 JP-A-2004-77159 (이하 특 허문헌 5 라 함) 에는, 피검출면에 N 극과 S 극을 교대로 배치한 엔코더를 사용함으로써, 이 엔코더를 지지하는 내륜의 중심 이탈 (run-out) 을 검출하는 구조가 기재되어 있다. 다만, 상기 특허문헌 5 에는, 상기 엔코더를 이용하여, 구름 베어링 유닛에 가해지는 하중을 검출하는 기술에 관해서는, 이러한 기술을 시사하는 기술이 함께 고려될지라도, 기재되어 있지 않다. As a technique related to the present invention, in Japanese Patent Application Laid-Open No. JP-A-2004-77159 (hereinafter referred to as Patent Document 5), this encoder is obtained by using an encoder in which N poles and S poles are alternately arranged on the surface to be detected. A structure for detecting run-out of an inner ring supporting a is described. However,
<발명이 해결하고자 하는 과제>Problems to be Solved by the Invention
본 발명의 목적은, 소형이며 또한 경량으로 구성할 수 있으며, 구름 베어링 유닛에 가해지는 하중을 측정할 수 있는 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛을 제공하는 데에 있다. An object of the present invention is to provide a rolling bearing unit having a load measuring device that can be compact and lightweight, and can measure the load applied to the rolling bearing unit.
본 발명의 제 1 양태에 따른, 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛은, 구름 베어링 유닛과 하중 측정 장치를 구비한다. According to the first aspect of the present invention, a rolling bearing unit having a load measuring device includes a rolling bearing unit and a load measuring device.
구름 베어링 유닛은, 사용 상태에서 회전하지 않는 정지측 궤도륜과, 사용상태에서 회전하는 회전측 궤도륜과, 이들 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜과의 상호 대향하는 원주면에 존재하는 정지측 궤도와 회전측 궤도와의 사이에 형성된 복수개의 구름 요소를 구비한 것이다. The rolling bearing unit includes a stationary side raceway wheel that does not rotate in the state of use, a rotating side raceway wheel that rotates in the state of use, and a stationary side existing on the circumferential surface of the stationary raceway raceway and the rotating side raceway wheel. It is provided with the some cloud element formed between the track | orbit and a rotational track | orbit.
또한, 상기 하중 측정 장치는, 상기 회전측 궤도륜의 일부에 이 회전측 궤도륜과 동심으로 지지되며, 피검출면의 특성을 원주방향을 따라 교대로 변화시킨 엔코더와, 그 검출부가 이 피검출면에 대향시킨 상태에서 회전하지 않은 부분 (예를 들면, 상기 정지측 궤도륜 혹은 이 정지측 궤도륜을 지지 고정한 현가장치 혹은 하우징의 일부) 에 지지되어, 이 피검출면의 특성변화에 대응하여 그 출력신호를 변화시키는 센서와, 출력신호에 따라서 상기 정지측 궤도륜과 상기 회전측 궤도륜 사이에 가해지는 하중을 산출하는 연산기를 구비한 것이다.The load measuring device further includes an encoder in which a part of the rotating raceway wheel is concentrically supported with the rotating raceway wheel, and the characteristics of the surface to be detected are alternately changed along the circumferential direction, and the detection unit detects the detected raceway. Supported by an unrotated portion (for example, the stationary raceway wheel or a part of the suspension or housing supporting and fixing the stationary raceway wheel) in a state facing the surface, in response to the characteristic change of the surface to be detected. And a sensor for changing the output signal, and a calculator for calculating the load applied between the stationary track wheel and the rotary track wheel in accordance with the output signal.
또한, 상기 피검출면의 특성이 원주방향을 따라서 변화하는 피치 혹은 위상은, 검출해야 할 하중의 작용방향에 대응하여 연속적으로 변화한다. In addition, the pitch or phase in which the characteristic of the surface to be detected varies along the circumferential direction is continuously changed in correspondence with the operating direction of the load to be detected.
그리고, 상기 연산기는, 상기 센서의 출력신호가 변화하는 패턴에 따라서 상기 하중을 산출하는 기능을 갖는다.The calculator has a function of calculating the load according to a pattern in which the output signal of the sensor changes.
상기와 같이 구성하는 본 발명의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛은, 이하와 같이 작용하며, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 작용하는 하중이 구해진다. 먼저, 이들 양 궤도륜 사이에 하중이 작용하면, 이들 양 궤도륜이, 정지측, 회전측 양 궤도 및 각 구름 요소의 탄성 변형에 따라 상대 변위 한다. 이 결과, 회전측 궤도륜에 지지된 엔코더의 피검출면과, 상기 정지측 궤도륜 혹은 현가 장치의 일부에 지지된 센서의 검출부의 위치관계가 변화한다. The rolling bearing unit with the load measuring device of the present invention configured as described above acts as follows, and the load acting between the stationary track wheel and the rotary track wheel is obtained. First, when a load acts between these race tracks, both race tracks are displaced relative to the stationary side, the rotating side raceways, and the elastic deformation of each rolling element. As a result, the positional relationship of the detection surface of the encoder supported by the rotating track wheel and the detection part of the sensor supported by a part of said stationary track wheel or suspension device changes.
상기 엔코더의 피검출면의 특성이 원주 방향에 관해서 변화하는 피치 혹은 위상은, 검출된 하중의 작용방향을 따라 연속적으로 변화한다. 따라서, 이 하중에 따라서 상기 양 궤도륜이 상대 변위하면, 상기 회전측 궤도륜의 회전에 따라 상기 센서의 출력신호가 변화하는 패턴 (변화의 주기 또는 크기, 혹은 위상) 이 변화한다. 이 패턴의 변화의 정도와 상기 하중의 크기 사이에는 상관관계가 있으므로, 이 패턴에 따라서, 이 하중의 크기가 구해진다. The pitch or phase in which the characteristic of the detected surface of the encoder changes with respect to the circumferential direction changes continuously along the direction of action of the detected load. Therefore, when the two raceway wheels are relatively displaced in accordance with this load, the pattern (cycle or magnitude or phase of change) of the output signal of the sensor changes with the rotation of the rotational raceway wheel. Since there is a correlation between the degree of change of this pattern and the magnitude of the load, the magnitude of this load is obtained according to this pattern.
상기 엔코더와 센서와의 조합은, ABS 나 TCS 의 제어를 실시하기 위해서 또는 상기 회전측 궤도륜의 회전속도를 검출하기 위해서도 필요하다 (이러한 조합이 차륜지지용 구름 베어링 유닛에 관해서 실시되는 경우). 또한, 이러한 조합이 공작기계에 관해서 실시되는 경우라도, 주축 (spindle) 의 회전속도를 검출하기 위해서 필요하다. 본 발명의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛은, 이러한 회전속도를 검출하기 위해서 필요한 구조를 고안함으로써 상기 하중이 검출되도록 구성할 수 있고, 구름 베어링 유닛 부분에 새로운 부품을 설치할 필요가 없게 된다. 이 때문에, 이 구름 베어링 유닛에 가해지는 하중을 측정하기 위해 사용되는 구조를, 소형이면서 경량으로 구성할 수 있다.The combination of the encoder and the sensor is also necessary in order to control ABS or TCS or to detect the rotational speed of the rotary raceway wheel (when such a combination is performed in relation to the wheel bearing rolling bearing unit). In addition, even when such a combination is performed with respect to the machine tool, it is necessary to detect the rotational speed of the spindle. The rolling bearing unit having the load measuring device of the present invention can be configured such that the load can be detected by devising a structure necessary for detecting such a rotational speed, and it is not necessary to install a new part in the rolling bearing unit part. For this reason, the structure used for measuring the load applied to this rolling bearing unit can be comprised with a small size and light weight.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 검출해야 할 하중이, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 하중이고, 피검출면이 엔코더의 축방향 측면을 포함하고, 이 피검출면에, 서로 다른 특성을 갖는 제 1 피검출부와 제 2 피검출부가 원주방향으로 교대로 또한 등간격으로 정렬되어 있고, 이들 양 피검출부의 원주방향에 관한 폭 중, 제 1 피검출부의 폭은 반경 방향 외측을 향하여 넓고, 제 2 피검출부의 폭은 반경 방향 내측을 향하여 넓다.According to the second aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the load to be detected is a radial load acting in the radial direction between the stationary raceway wheel and the rotating side raceway wheel, The surface to be detected includes an axial side of the encoder, and on the surface to be detected, the first and second portions to be detected having different characteristics are alternately and evenly arranged in the circumferential direction, and these two skins Among the widths in the circumferential direction of the detection unit, the width of the first detected part is wider toward the radially outer side, and the width of the second detected part is wider toward the radially inner side.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 검출해야 할 하중이, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 하중이며, 피검출면이 엔코더의 축방향 측면을 포함하고, 이 피검출면에, 서로 다른 특성을 갖는 제 1 피검출부와 제 2 피검출부가 원주방향으로 교대로 또한 등간격으로 정렬되어 있고, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부 사이의 경계가, 상기 엔코더의 직경 방향에 대하여 경사짐과 동시에, 이 경계의 직경 방향에 대한 경사방향이, 이 엔코더의 직경 방향 중간부를 경계로 서로 역방향이고, 이 직경 방향 중간부를 끼고 이 엔코더의 직경 방향으로 이격된 위치에 설치된 l 쌍의 센서의 검출부가, 이 엔코더의 피검출면에 대향하고 있다.According to the third aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the load to be detected is a radial load acting in the radial direction between the stationary raceway wheel and the rotating side raceway wheel, The surface to be detected includes an axial side surface of the encoder, on which the first and second detected portions having different characteristics are alternately and evenly aligned in the circumferential direction, and the first to The boundary between the detection unit and the second detected unit is inclined with respect to the radial direction of the encoder, and the inclined direction with respect to the radial direction of the boundary is opposite to each other with respect to the radial middle portion of the encoder. The detection part of 1 pair of sensors provided in the position spaced apart in the radial direction of this encoder across an intermediate part opposes the to-be-detected surface of this encoder.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 제 2 양태 또는 제 3 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 엔코더가 영구 자석제이고, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부 중의 일방의 피검출부가 N 극이며, 타방의 피검출부가 S 극이다. According to the fourth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device according to the second or third aspect, the encoder is made of a permanent magnet, and one of the first to be detected portion and the second to be detected portion is N It is a pole and the other part to be detected is an S pole.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 제 2 양태 또는 제 3 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부 중의 일방의 피검출부가 관통 구멍 혹은 오목구멍이고, 타방의 피검출부가 원주방향으로 인접하는 관통 구멍 혹은 오목구멍끼리의 사이에 위치되는 중간 부분 (interim portion) 이다.According to the fifth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device according to the second or third aspect, one of the first to be detected portion and the second to be detected portion is a through hole or a concave hole, and the other The to-be-detected part of is an interim portion located between the through-holes or recessed holes which adjoin the circumferential direction.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 제 2 양태 또는 제 3 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부 중의 일방의 피검출부가 볼록부이고, 타방의 피검출부가 원주방향으로 인접하는 볼록부 사이에 위치하는 오목부이다. According to the sixth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device according to the second or third aspect, one of the first to be detected portion and the second to be detected portion is a convex portion, and the other to be detected portion is Is a recess located between the convex parts adjacent in the circumferential direction.
본 발명의 제 7 양태에 따르면, 제 5 양태 또는 제 6 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 엔코더가 자성재로 제조되며, 센서가 이 엔코더의 피검출면의 자기특성의 변화에 대응하여 출력신호를 변화시키는 것이며, 이 엔코더의 반경 방향 양단부에, 제 1 피검출부 또는 제 2 피검출부의 회전방향에 관한 피치가 반경 방향에 관하여 변화하지 않는 비변화부가 제공된다. According to the seventh aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the fifth or sixth aspect, the encoder is made of a magnetic material, and the sensor corresponds to a change in the magnetic characteristics of the detected surface of the encoder. In order to change the output signal, non-changing portions are provided at both ends of the encoder in the radial direction so that the pitch with respect to the rotational direction of the first detected portion or the second detected portion does not change with respect to the radial direction.
본 발명의 제 8 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 검출해야 할 하중이, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 하중이고, 피검출면이 엔코더의 축방향 측면을 포함하고, 각각이 다른 부분과는 특성이 다른 한 쌍의 고유화 부분을 포함하는 복수의 피검출용 조합부가, 원주방향에 걸쳐 등간격으로 상기 피검출면에 정렬되어 있으며, 이들 각 피검출용 조합부를 구성하는 한 쌍의 고유화 부분 사이의 원주방향에 관한 간격은, 전체의 피검출용 조합부에서 반경 방향의 동일 방향으로 연속적으로 변화된다. According to the eighth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the load to be detected is a radial load acting in the radial direction between the stationary raceway wheel and the rotating side raceway wheel, A plurality of combinations to be detected includes a pair of unique portions having a axial side surface of the encoder and each having a characteristic different from that of the other portion, wherein the surfaces to be detected are equally spaced in the circumferential direction. The intervals in the circumferential direction between the pair of unique parts constituting each of the detection portions to be detected are continuously changed in the same direction in the radial direction in the entire detection portions.
본 발명의 제 9 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 검출해야 할 하중이, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중이고, 피검출면이 엔코더의 원주면을 포함하고, 이 피검출면에, 서로 다른 특성을 갖는 제 1 피검출부와 제 2 피검출부가 원주방향에 관해서 교대로 또한 등간격으로 배치되어 있고, 이들 양 피검출부의 원주방향에 관한 폭 중, 제 1 피검출부의 폭은 축방향 일단측을 향하여 넓고, 제 2 피검출부의 폭은 축방향 타단측을 향하여 넓다. According to the ninth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the load to be detected is an axial load acting in the axial direction between the stationary track wheel and the rotary track wheel, The surface to be detected includes the circumferential surface of the encoder, and on the surface to be detected, the first and second to-be-detected portions having different characteristics are alternately and equidistantly arranged in the circumferential direction. Among the widths in the circumferential direction of the detection unit, the width of the first detected part is wide toward one end in the axial direction, and the width of the second detected part is wide toward the other end in the axial direction.
본 발명의 제 10 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 검출해야 할 하중이, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중이고, 피검출면이 엔코더의 원주면을 포함하고, 이 피검출면에, 서로 다른 특성을 갖는 제 1 피검출부와 제 2 피검출부가 원주방향에 관해서 교대로 또한 등간격으로 정렬되어 있고, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부 사이의 경계가, 상기 엔코더의 축방향에 대하여 경사짐과 동시에, 이 경계의 축방향에 대한 경사 방향이, 이 엔코더의 축방향 중간부를 경계로 서로 역방향이며, 이 축방향 중간부를 끼고 이 엔코더의 축방향으로 이격된 위치에 설치된 한 쌍의 센서의 검출부가, 이 엔코더의 피검출면에 대향하고 있다. According to the tenth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the load to be detected is an axial load acting in the axial direction between the stationary raceway wheel and the rotating side raceway wheel, The to-be-detected surface includes the peripheral surface of the encoder, on which the first to-be-detected portion and the second to-be-detected portion having different characteristics are alternately arranged at equal intervals with respect to the circumferential direction, and the first to The boundary between the detection unit and the second detected unit is inclined with respect to the axial direction of the encoder, and the inclination direction with respect to the axial direction of the boundary is opposite to each other at the boundary of the axial middle portion of the encoder. The detection part of a pair of sensors provided in the position spaced apart in the axial direction of this encoder across an intermediate part opposes the to-be-detected surface of this encoder.
본 발명의 제 11 양태에 따르면, 제 9 양태 또는 제 10 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 엔코더가 영구 자석제이고, 제 1 피검출부가 N 극이며, 제 2 피검출부가 S 극이다. According to the eleventh aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the ninth or tenth aspect, the encoder is made of a permanent magnet, the first to be detected is an N pole, and the second to be detected is an S pole. to be.
본 발명의 제 12 양태에 따르면, 제 9 양태 또는 제 10 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 제 1 피검출부가 관통 구멍 혹은 오목구멍이고, 제 2 피검출부가 원주방향에 인접하는 관통 구멍 혹은 오목구멍 사이에 존재하는 중간 부분이다. According to a twelfth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the ninth or tenth aspect, the first detected portion is a through hole or a concave hole, and the second detected portion is a through hole adjacent to the circumferential direction. It is the middle part between the hole or the concave hole.
본 발명의 제 13 양태에 따르면, 제 9 양태 또는 제 10 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 제 1 피검출부가 볼록부이고, 제 2 피검출부가 원주방향으로 인접하는 볼록부 사이에 존재하는 오목부이다. According to a thirteenth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the ninth or tenth aspect, the first to-be-detected part is a convex part, and the second to-be-detected part is located between the convex parts adjacent in the circumferential direction. It is a recess that exists.
본 발명의 제 14 양태에 따르면, 제 12 양태 또는 제 13 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 엔코더가 자성재로 제조되고, 센서가 이 엔코더의 피검출면의 자기특성의 변화에 대응하여 출력신호를 변화시키며, 이 엔코더의 축방향 양 단부에, 제 1 피검출부 또는 제 2 피검출부의 회전방향에 관한 피치가 축방향에 관하여 변화하지 않는 비변화부가 제공된다.According to a fourteenth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the twelfth or thirteenth aspect, the encoder is made of a magnetic material, and the sensor corresponds to a change in the magnetic properties of the detected surface of the encoder. To change the output signal, and at both ends in the axial direction of the encoder, a non-changing portion is provided in which the pitch with respect to the rotational direction of the first detected portion or the second detected portion does not change with respect to the axial direction.
본 발명의 제 15 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 검출해야 할 하중이, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중이고, 피검출면이 엔코더의 원주면을 포함하고, 각각이 다른 부분과는 특성이 다른 한 쌍의 고유화 부분으로 이루어지는 복수의 피검출용 조합부가, 원주방향에 걸쳐 등간격으로 상기 피검출면에 정렬되어 있으며, 이들 각 피검출용 조합부를 구성하는 한 쌍의 고유화 부분의 원주방향에 관한 간격은, 전체의 피검출용 조합부에서 축방향의 동일 방향으로 연속적으로 변화한다.According to a fifteenth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the load to be detected is an axial load acting in the axial direction between the stationary track wheel and the rotary track wheel, A plurality of combinations for detection include a circumferential surface of the encoder and a pair of unique portions each having different characteristics from the other portions, aligned with the detected surface at equal intervals in the circumferential direction. The space | interval regarding the circumferential direction of a pair of unique part which comprises each of these to-be-detected combination parts changes continuously in the same direction of an axial direction in the whole to-be-detected combination part.
본 발명의 제 16 양태에 따르면, 제 1 양태 내지 제 15 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 엔코더의 피검출면 중에서 원주방향으로 상이한 3 개소 이상 위치에, 각각 센서의 검출부를 대향시키고 있고, 연산기는, 이들 각 센서의 출력신호를 비교함으로써, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 가해지는 모멘트 하중을 산출하는 기능을 갖는다.According to the sixteenth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring devices of the first to fifteenth aspects, the detection portions of the sensors are respectively opposed to three or more different positions in the circumferential direction among the detected surfaces of the encoder. The calculator has a function of calculating the moment load applied between the stationary track wheel and the rotary track wheel by comparing the output signals of these sensors.
본 발명의 제 17 양태에 따르면, 제 16 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 엔코더의 피검출면이 이 엔코더의 원주면을 포함하고, 각 센서의 검출부가 이 엔코더의 원주면의 원주 방향 등간격 위치에 대향 한다. According to a seventeenth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the sixteenth aspect, the detected surface of the encoder includes the circumferential surface of the encoder, and the detection portion of each sensor is the circumference of the circumferential surface of the encoder The directions are opposed to the equally spaced positions.
본 발명의 제 18 양태에 따르면, 제 16 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 엔코더의 피검출면이 이 엔코더의 축방향 측면을 포함하고, 각 센서의 검출부가 이 엔코더의 축방향 측면의 원주방향 등간격 위치에 대향 한다. According to an eighteenth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the sixteenth aspect, the detected surface of the encoder includes the axial side of the encoder, and the detection portion of each sensor is the axial side of the encoder. Oppose the circumferential equidistant positions of.
본 발명의 제 19 양태에 따르면, 제 1 양태 내지 제 18 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 구름 베어링 유닛이 차륜 지지용 구름 베어링 유닛이고, 사용상태에서, 정지측 궤도륜이 현가 장치에 지지고정되고, 회전측 궤도륜이 차륜을 지지 고정하여 이 차륜과 함께 회전한다. According to a nineteenth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first to eighteenth aspects, the rolling bearing unit is a rolling bearing unit for wheel support, and in use, the stationary track wheel is suspended. Is fixed to the wheel, and the rotating raceway wheel supports the wheel to rotate together with the wheel.
본 발명의 제 20 양태에 따르면, 제 1 양태 내지 제 18 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 구름 베어링 유닛이 공작기계의 주축을 하우징에 회전 가능하게 지지하고, 사용상태에서, 정지측 궤도륜인 외륜이 이 하우징 혹은 이 하우징에 고정된 부분에 내부 끼움 장착 고정되며, 회전측 궤도륜인 내륜이 상기 주축 혹은 이 주축과 함께 회전하는 부분에 외부 끼움 장착 고정된다.According to a twentieth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first to eighteenth aspects, the rolling bearing unit rotatably supports the main axis of the machine tool to the housing, and in the use state, the stationary side The outer ring, which is the raceway ring, is internally fitted and fixed to this housing or a portion fixed to the housing, and the inner ring, which is the rotating side raceway ring, is fixed to the outer raceway to the main shaft or a portion that rotates with the main shaft.
본 발명의 제 21 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 구름 베어링 유닛이 차륜지지용 구름 베어링유닛이고, 사용상태에서, 정지측 궤도륜인 외륜이 현가장치에 지지고정되며, 회전측 궤도륜인 허브가 차륜을 지지고정하여 이 차륜과 함께 회전하며, 상기 외륜의 내주면에 위치하는, 각각이 정지측 궤도인 복열의 외륜 궤도와, 상기 허브의 외주면에 위치하는, 각각이 회전측 궤도인 복열의 내륜 궤도 사이에 구름 요소가, 각 열마다 복수개씩 제공되고 있고, 상기 허브의 축방향 외단부에 차륜을 지지고정하기 위한 플랜지가 제공되고, 피검출면인 외주면에 오목부와 볼록부를 교대로 정렬시킨 엔코더가 상기 허브의 축방향 내단부 또는 상기 복열의 내륜 궤도의 중간 부분에 고정되어 있고, 검출해야 할 하중이, 상기 외륜과 상기 허브 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중이고, 상기 엔코더의 외주면에 존재하는 피검출면 중의 상부에 센서의 검출부를, 반경 방향으로 대향시키고 있고, 상기 엔코더의 피검출면에 형성된 오목부 및 볼록부 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭이, 축방향 내단측에서 넓고, 축방향 외단측에서 좁다.According to the twenty-first aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the rolling bearing unit is a rolling bearing unit for wheel support, and in use, an outer ring, which is a stop raceway wheel, is supported by the suspension device. A fixed and fixed hub supporting the wheel and rotating together with the wheel, each of which is located on the inner circumferential surface of the outer ring and is located on the outer circumferential surface of the hub, each of which is a stationary track, A plurality of rolling elements are provided for each row between the double-row inner raceways, which are the rotational raceways, and a flange for supporting the wheels is provided at the axial outer end of the hub, and concave on the outer circumferential surface, which is the surface to be detected. An encoder in which parts and convex parts are alternately aligned is fixed to an axial inner end of the hub or to an intermediate portion of the inner ring raceway of the double row, and the load to be detected is Concave formed on the surface to be detected of the encoder, which is an axial load acting in the axial direction between the outer ring and the hub and opposes the detection portion of the sensor in the radial direction at an upper portion of the surface to be detected that exists on the outer circumferential surface of the encoder. The width | variety with respect to the circumferential direction of the recessed part in a part and a convex part is wide in the axial direction inner end side, and narrow in the axial direction outer end side.
본 발명의 제 22 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 구름 베어링 유닛이 차륜 지지용 구름 베어링 유닛이고, 사용상태에서, 정지측 궤도륜인 외륜이 현가 장치에 지지고정되고, 회전측 궤도륜인 허브가 차륜을 지지고정하여 이 차륜과 함께 회전하며, 상기 외륜의 내주면에 위치하는, 각각이 정지측 궤도인 복열의 외륜 궤도와, 상기 허브의 외주면에 위치하는, 각각이 회전측 궤도인 복열의 내륜 궤도 사이에 구름 요소가, 각 열 마다 복수개씩 제공되어 있고, 상기 허브의 축방향 외단부에 차륜을 지지고정하기 위한 플랜지가 제공되고, 피검출면인 외주면에 오목부와 볼록부를 교대로 정렬시킨 엔코더가 상기 허브의 축방향 내단부 또는 상기 복열의 내륜 궤도의 중간 부분에 고정되어 있고, 검출해야 할 하중이, 상기 외륜과 상기 허브 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중이고, 상기 엔코더의 외주면에 존재하는 피검출면 중의 하부에 센서의 검출부를, 반경 방향으로 대향시키고 있고, 상기 엔코더의 피검출면에 형성된 오목부와 볼록부 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭이, 축방향 외단측에서 넓고, 축방향 내단측에서 좁다. According to the twenty-second aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the rolling bearing unit is a rolling bearing unit for wheel support, and in use, the outer ring, which is a stop side raceway wheel, is supported by the suspension device. A fixed, hub, which is a rotating raceway wheel, supports and secures the wheel and rotates with the wheel, and is located on the inner circumferential surface of the outer ring, each of which is located on the outer circumferential surface of the hub and a double-row outer raceway, each of which is a stationary raceway; A plurality of rolling elements are provided for each row between the double-row inner raceways, which are the rotational raceways, and a flange for supporting the wheels is provided at the axial outer end of the hub, and concave on the outer circumferential surface, which is the surface to be detected. An encoder in which parts and convex parts are alternately aligned is fixed to an axial inner end of the hub or to an intermediate portion of the inner ring raceway of the double row, and the load to be detected is It is an axial load acting axially between the outer ring and the hub, and the detection part of the sensor is opposed to the lower part of the detected surface existing on the outer circumferential surface of the encoder in the radial direction, and is formed on the detected surface of the encoder. The width | variety with respect to the circumferential direction of the recessed part in a recessed part and a convex part is wide at the outer side of an axial direction, and narrow at the inner side of an axial direction.
본 발명의 제 23 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 구름 베어링 유닛이 차륜지지용 구름 베어링 유닛이고, 사용상태에서, 정지측 궤도륜인 외륜이 현가 장치에 지지고정되고, 회전측 궤도륜인 허브가 차륜을 지지 고정하여 이 차륜과 함께 회전하며, 상기 외륜의 내주면에 위치하는, 각각이 정지측 궤도인 복열의 외륜 궤도와, 상기 허브의 외주면에 위치하는, 각각이 회전측 궤도인 복열의 내륜 궤도 사이에 구름 요소가, 각 열 마다 복수개씩 제공되어 있고, 상기 허브의 축방향 외단부에 차륜을 지지고정하는 위한 플랜지가 제공되고, 피검출면인 축방향 내측면에 오목부와 볼록부를 교대로 정렬시킨 엔코더가 상기 허브의 축방향 내단부에 고정되어 있고, 검출해야 할 하중이, 상기 외륜과 이 허브와의 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중이며, 상기 엔코더의 축방향 내측면에 존재하는 피검출면 중의 상부에 센서의 검출부를, 축방향으로 대향시키고 있으며, 상기 엔코더의 피검출면에 형성된 오목부와 볼록부 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭이, 반경 방향 외단측에서 넓고 반경 방향 내단측에서 좁다.According to a twenty-third aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the rolling bearing unit is a rolling bearing unit for wheel support, and in use, an outer ring, which is a stop raceway wheel, is supported by the suspension device. A fixed, hub which is a rotating raceway wheel supports and secures the wheel and rotates with the wheel, and is located on the inner circumferential surface of the outer ring, each of which is located on an outer circumferential raceway of a double row, which is a stationary raceway, and an outer circumferential surface of the hub, A plurality of rolling elements are provided in each row between the double-row inner raceways, each of which is a rotational track, and a flange for supporting the wheels is provided at the axial outer end of the hub, and the inner surface in the axial direction is a detected surface. An encoder in which concave portions and convex portions are alternately aligned on the side surface is fixed to the axially inner end of the hub, and a load to be detected is axial between the outer ring and the hub. An axial load acting in the direction of the axial load, and the detection part of the sensor is opposed to the upper part of the detected surface existing on the inner surface of the encoder in the axial direction, and the concave portion and the convex portion formed on the detected surface of the encoder are axially opposed. The width | variety with respect to the circumferential direction of the recessed part in the inside is wide at a radial outer end side, and narrow at a radial inner end side.
본 발명의 제 24 양태에 따르면, 제 1 양태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛에서, 구름 베어링 유닛이 차륜 지지용 구름 베어링유닛이고, 사용상태에서, 정지측 궤도륜인 외륜이 현가 장치에 지지고정되며, 회전측 궤도륜인 허브가 차륜을 지지고정하여 이 차륜과 함께 회전하며, 상기 외륜의 내주면에 위치하는, 각각이 정지측 궤도인 복열의 외륜 궤도와, 상기 허브의 외주면에 위치하는, 각각이 회전측 궤도인 복열의 내륜 궤도 사이에 구름 요소가, 각 열 마다 복수개씩 제공되어 있고, 상기 허브의 축방향 외단부에 차륜을 지지고정하기 위한 플랜지가 제공되고, 피검출면인 축방향 내측면에 오목부와 볼록부를 교대로 정렬시킨 엔코더가 상기 허브의 축방향 내단부에 고정되어 있고, 검출해야 할 하중이, 상기 외륜과 이 허브 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중이고, 상기 엔코더의 축방향 내측면에 존재하는 피검출면 중의 하부에 센서의 검출부를, 축방향으로 대향시키고 있고, 상기 엔코더의 피검출면에 형성된 오목부와 볼록부 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭이, 반경 방향 내단측에서 넓고, 반경 방향 외단측에서 좁다.According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the rolling bearing unit having the load measuring device of the first aspect, the rolling bearing unit is a rolling bearing unit for wheel support, and in use, the outer ring, which is a stop raceway wheel, is supported by the suspension device. A fixed and fixed hub supporting the wheel and rotating together with the wheel, each of which is located on the inner circumferential surface of the outer ring and is located on the outer circumferential surface of the hub, each of which is a stationary track, A plurality of rolling elements are provided in each row between the double-row inner raceways, which are the rotational raceways, and a flange for supporting the wheels is provided at the axial outer end of the hub, and the inner surface in the axial direction, which is the detected surface. An encoder in which concave portions and convex portions are alternately aligned on the side surface is fixed to the axially inner end of the hub, and the load to be detected is axially between the outer ring and the hub. It is an axial load which acts as a axial load, and the lower part of the to-be-detected surface which exists in the axial-inner side of the said encoder opposes a detection part of a sensor in the axial direction, The width | variety with respect to the circumferential direction of a recessed part is wide at a radial inner end side, and is narrow at a radial outer end side.
도 1 은 본 발명의 실시형태 1 를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing Embodiment 1 of the present invention.
도 2 는 엔코더 본체를 나타내는, 도 1 의 우측 방향으로부터 본 도면. FIG. 2 is a view of the encoder main body, seen from the right side of FIG. 1; FIG.
도 3 은 센서의 검출부에 의해 주사된 엔코더의 피검출면의 주사부분을 나타내는, 도 2 와 동일한 도면. FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 showing a scanning portion of the detected surface of the encoder scanned by the detection portion of the sensor; FIG.
도 4 는 각각 반경 방향 하중의 변동과 함께 변화하는 센서의 출력신호를 나타내는 선도. 4 is a diagram showing an output signal of a sensor that changes with a change in radial load, respectively.
도 5 는 외륜과 허브의 반경 방향 변위와 반경 방향 하중과의 관계의 제 1 예를 나타내는 선도. 5 is a diagram showing a first example of the relationship between the radial displacement of the outer ring and the hub and the radial load;
도 6 은 본 발명의 실시형태 2 에 설치된 엔코더의 제 2 예를 나타내는 사시도 및 정면도. 6 is a perspective view and a front view of a second example of an encoder provided in
도 7 은 본 발명의 실시형태 3 를 나타내는 단면도. 7 is a cross-sectional
도 8 은 각각 본 발명의 실시형태 4 에 설치된 엔코더의 제 3 예를 나타내는 요부 사시도. 8 is a perspective view of principal parts each showing a third example of an encoder provided in
도 9 는 센서의 검출부에 의해 주사된 엔코더의 피검출면의 주사부분을 나타내는, 엔코더의 피검출면을 축방향으로부터 본 도면. Fig. 9 is a view of the detected surface of the encoder as viewed from the axial direction, showing the scanning portion of the detected surface of the encoder scanned by the detection portion of the sensor;
도 10 은 각각 반경 방향 하중의 변동과 함께 변화하는 센서 출력신호를 나타내는 선도. 10 is a diagram showing a sensor output signal that changes with a change in radial load, respectively.
도 11 은 본 발명의 실시형태 5 를 나타내는 단면도. Fig. 11 is a sectional
도 12 는 각각 실시형태 5 에 설치된 엔코더의 소재와 조립상태를 나타내는 사시도. 12 is a perspective view illustrating a raw material and an assembled state of the encoders respectively provided in the fifth embodiment;
도 13 은 각각 축선 방향 하중의 변동과 함께 변화하는 센서의 출력신호를 나타내는 선도. Fig. 13 is a diagram showing an output signal of a sensor that changes with the variation of the axial load, respectively.
도 14 는 본 발명의 실시형태 6 를 나타내는 단면도. 14 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention;
도 15 는 각각 본 발명의 실시형태 7 에 설치된 엔코더의 소재와 조립상태를 나타내는 사시도. Fig. 15 is a perspective view each showing a raw material and an assembled state of an encoder provided in
도 16 은 본 발명의 실시형태 8 를 나타내는 단면도. Fig. 16 is a sectional
도 17 은 실시형태 8 에 설치된 엔코더의 부분 사시도. 17 is a partial perspective view of an encoder provided in
도 18 은 각각 축선 방향 하중의 변동과 함께 변화하는 센서의 출력신호를 나타내는 선도. Fig. 18 is a diagram showing an output signal of a sensor that changes with the variation of the axial load, respectively.
도 19 는 본 발명의 실시형태 9 를 나타내는 단면도. Fig. 19 is a sectional
도 20 은 실시형태 9 에 설치된 엔코더의 사시도. 20 is a perspective view of an encoder provided in
도 21 은 각각 축선 방향 하중의 변동과 함께 변화하는 센서의 출력신호를 나타내는 선도. Fig. 21 is a diagram showing an output signal of a sensor that changes with the variation of the axial load, respectively.
도 22 는 본 발명의 실시형태 10 을 나타내는 단면도. Fig. 22 is a sectional
도 23 은 실시형태 10 에 설치된 엔코더의 정면도.23 is a front view of the encoder provided in the tenth embodiment;
도 24 은 본 발명의 실시형태 11 을 나타내는 부분 단면도. Fig. 24 is a partial sectional
도 25 은 본 발명의 실시형태 12 를 나타내는 단면도. 25 is a sectional view showing a twelfth embodiment of the present invention;
도 26 은 현가장치와 차륜 사이에 끼움 장착된 상태를 나타내는 개략 단면 도.Fig. 26 is a schematic cross sectional view showing a state of being fitted between a suspension device and a wheel;
도 27 은 변위에 대응하여 센서의 출력신호의 변동을 설명하기 위한 선도. 27 is a diagram for explaining a variation of an output signal of a sensor in response to a displacement;
도 28 은 본 발명의 실시형태 13 를 나타내는 단면도. Fig. 28 is a sectional
도 29 은 본 발명의 실시형태 14 를 나타내는 단면도.Fig. 29 is a sectional
도 30 은 본 발명의 실시형태 15 를 나타내는 단면도.Fig. 30 is a sectional
도 31 은 본 발명의 실시형태 16 을 나타내는 단면도.Fig. 31 is a sectional
도 32 는 본 발명의 실시형태 17 을 나타내는 단면도. 32 is a sectional view showing a seventeenth embodiment of the present invention;
도 33 은 실시형태 17 에 설치한 엔코더의 사시도. 33 is a perspective view of an encoder provided in a seventeenth embodiment;
도 34 은 실시형태 17 에 설치한 엔코더의 전개도. 34 is an exploded view of an encoder provided in the seventeenth embodiment;
도 35 는 각각 축선 방향 하중의 변동과 함께 변화하는 센서의 출력 신호를 나타내는 선도.35 is a diagram showing an output signal of a sensor that changes with the variation of the axial load, respectively.
도 36 은 본 발명의 실시형태 18 를 나타내는 단면도. Fig. 36 is a sectional
도 37 은 실시형태 18 에 설치된 엔코더의 사시도.37 is a perspective view of an encoder provided in the eighteenth embodiment;
도 38 은 실시형태 18 에 설치된 엔코더의 전개도. 38 is an exploded view of an encoder provided in an eighteenth embodiment;
도 39 는 각각 축선 방향 하중의 변동과 함께 변화하는 센서의 출력신호를 나타내는 선도. 39 is a diagram showing an output signal of a sensor that changes with the variation of the axial load, respectively.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1, 1a: 차륜지지용 구름 베어링 유닛1, 1a: rolling bearing unit for wheel support
2: 하중 측정 장치2: load measuring device
3, 3a: 외륜 3, 3a: paddle
4, 4a, 4b: 허브4, 4a, 4b: hub
5, 5a: 구름 요소5, 5a: cloud element
6, 6a: 외륜 궤도6, 6a: paddle track
7: 끼움 장착부7: Fitted Mount
8: 허브 본체8: hub body
9: 내륜 9: inner ring
10: 플랜지 10: flange
11, lla: 내륜 궤도 11, lla: inner ring track
12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h, 12i, 12j, 12k, 12A, 12B: 엔코더12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h, 12i, 12j, 12k, 12A, 12B: encoder
13, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h, 13i, 13A, 13B, 13C: 센서13, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h, 13i, 13A, 13B, 13C: sensor
14, 14a, 14b, 14c: 지지판14, 14a, 14b, 14c: support plate
15, 15a : 엔코더 본체 15, 15a: encoder body
16: 원륜부16: wheel
17: 원통부17: cylindrical part
18, 18a: 커버18, 18a: cover
19: 바닥판부19: bottom plate
20, 20a: 끼움 장착 구멍 20, 20a: fitting mounting hole
21, 21a, 21b: 관통 구멍21, 21a, 21b: through hole
22, 22a, 22b: 중간 부분 (interim portion)22, 22a, 22b: interim portion
23: 원륜부23: wheel
24: 피검출용 조합부24: combination part for detection
25: 고유화 부분25: Unique part
26: 원통부 26: cylindrical part
27, 27a: 볼록부27, 27a: convex
28, 28a: 오목부28, 28a: concave
29a, 29b: 평행부29a, 29b: parallel part
30a, 30b: 평행부30a, 30b: parallel part
31a, 31b: 비변화부31a, 31b: non-changing part
32a, 32b: 비변화부32a, 32b: non-changing part
33a, 33b: 관통 구멍33a, 33b: through hole
34a, 34b: 기둥부34a, 34b: column
35: 림부35: Limbu
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>Best Mode for Carrying Out the Invention
본 발명을 실시하는 경우에, 예를 들어 제 2 양태 또는 제 3 양태에 기재한 바와 같이, 검출해야 할 하중을, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 하중으로 한다. In the case of practicing the present invention, for example, as described in the second or third aspect, the load to be detected is a radial load acting in the radial direction between the stationary track wheel and the rotating track wheel. do.
이 경우에는, 피검출면을 엔코더의 축방향 측면으로 하고, 이 피검출면에, 서로 다른 특성을 갖는 제 1 피검출부와 제 2 피검출부를, 원주방향으로 교대로 또 한 등간격으로 배치한다. In this case, the surface to be detected is the axial side of the encoder, and the first and second portions to be detected having different characteristics are arranged alternately and at equal intervals in the circumferential direction. .
그리고, 제 2 양태에 기재된 발명의 경우에는, 상기 양 피검출부의 원주방향에 관한 폭 중, 제 1 피검출부의 폭을 반경 방향 외측을 향하여 넓게 하고, 제 2 피검출부의 폭을 반경 방향 내측을 향하여 넓게 한다.In the case of the invention described in the second aspect, among the widths in the circumferential direction of the two detected portions, the width of the first detected portion is made wider toward the radially outer side, and the width of the second detected portion is made radially inner. Wide towards.
이러한 구성을 채용한 경우, 상기 반경 방향 하중의 변동에 따라 정지측 궤도륜의 중심축에 대하여 회전측 궤도륜의 중심축이 편심하면, 상기 피검출면 중에 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치가 변화한다. 그래서, 상기 반경 방향 하중의 변동에 따라 상기 피검출면 중에 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치가 변화하면, 상기 검출부가 대향하는 제 1, 제 2 양 피검출부 중의 일방의 피검출부의 원주 방향 길이가 길게 되고, 타방의 피검출부의 원주방향길이가 짧게 된다. 또한, 상기 센서의 출력신호가 변화하는 주기 혹은 변화하는 크기는, 상기 검출부가 대향하는 제 1, 제 2 양 피검출부의 원주방향 길이에 따라 변화한다. 따라서, 상기 센서의 출력신호의 변화 중에, 상기 제 1 피검출부에 대응한 변화의 주기 혹은 크기와, 상기 제 2 피검출부에 대응한 변화의 주기 또는 크기의 비를 구하면, 상기 양 궤도륜의 중심축이 반경 방향으로 편심한 정도, 나아가서는 양 궤도륜 사이에 작용하고 있는 반경 방향 하중의 크기가 구해진다. In the case of adopting such a configuration, if the central axis of the rotating raceway wheel is eccentric with respect to the central axis of the stationary raceway wheel in response to the change in the radial load, the radial direction of the portion of the sensor facing the detection part of the detected surface is opposed. The position changes. Therefore, when the radial position of the part of the sensor facing the detection part changes in the detected surface according to the change in the radial load, the circumference of one of the first and second detected parts opposite to the detection part is detected. Direction length becomes long, and the circumferential length of the other to-be-detected part becomes short. In addition, the period in which the output signal of the sensor changes or the magnitude of the change varies depending on the circumferential lengths of the first and second to-be-detected portions facing each other. Therefore, when the ratio of the period or magnitude of the change corresponding to the first detected part and the period or magnitude of the change corresponding to the second detected part is determined during the change of the output signal of the sensor, the centers of the two track wheels are determined. The extent to which the axis is eccentric in the radial direction, and furthermore, the magnitude of the radial load acting between the two raceway rings is obtained.
또한, 제 3 양태에 기재된 발명의 경우에는, 상기 제 1, 제 2 양 피검출부 사이의 경계를, 상기 엔코더의 직경 방향에 대하여 경사시킴과 동시에, 이 경계의 직경방향에 대한 경사방향을, 이 엔코더의 직경방향 중간부를 경계로 서로 역방향으로 한다. 또한, 이 직경 방향 중간부를 끼워 이 엔코더의 직경 방향으로 이 격된 위치에 설치된 l 쌍의 센서의 검출부를, 이 엔코더의 피검출면에 대향시킨다. In the case of the invention described in the third aspect, the boundary between the first and second detected parts is inclined with respect to the radial direction of the encoder, and the inclination direction with respect to the radial direction of the boundary is determined. The radial middle portions of the encoders are reversed from each other at the boundary. Moreover, the detection part of 1 pair of sensors provided in the position spaced apart in the radial direction of this encoder is inserted so that this detection part of this encoder may be opposed.
이와 같은 구성을 채용한 경우, 상기 반경 방향 하중의 변동에 따라, 정지측궤도륜의 중심축에 대하여 회전측 궤도륜의 중심축이 편심하면, 상기 피검출면중에 1 쌍의 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치가 변화한다. 그래서, 상기 반경 방향 하중의 변동에 따라 상기 피검출면 중에서 상기 양 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치가 변화하면, 일방의 센서의 검출신호의 위상이 진행함과 동시에 타방의 센서의 검출신호의 위상이 늦는다. 따라서, 상기 양 센서의 출력신호의 위상의 어긋남을 구하면, 상기 양 궤도륜의 중심축 끼리가 반경 방향으로 편심한 정도, 나아가서는 양 궤도륜 사이에 작용하고 있는 반경 방향 하중의 크기가 구해진다. In the case of adopting such a configuration, if the central axis of the rotating raceway wheel is eccentric with respect to the central axis of the stationary track wheel, the detection unit of the pair of sensors faces the detected surface. The radial position of the part to be changed. Therefore, when the radial position of the portion of the detected surfaces opposing to the detection portions of the two sensors changes according to the radial load change, the phase of the detection signal of one sensor advances and the detection of the other sensor is performed. The phase of the signal is slow. Therefore, when the phase shift of the output signals of the two sensors is found, the degree to which the central axes of the two race tracks are eccentric in the radial direction, and further, the magnitude of the radial load acting between the race tracks is determined.
상술한 바와 같이 제 2 양태 또는 제 3 양태에 기재된 발명을 실시하는 경우에, 예를 들면, 제 4 양태에 기재한 바와 같이, 엔코더를 영구자석제로 한다. 그래서, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부 중의 일방의 피검출부를 N 극으로 하며, 타방의 피검출부를 S 극으로 한다. 따라서, 상기 영구자석을 축방향으로 자화함과 동시에, 자화 방향을 원주방향으로 교대로 변화시킨다. 이 경우, 상기 N 극과 상기 S 극 중의 일방의 극을, 상기 엔코더의 반경 방향 외측을 향하여 원주방향에 관한 폭이 넓게 되는 부채꼴형 (혹은 사다리꼴) 으로 하며, 타방의 극을, 이 엔코더의 반경 방향 내측을 향하여 원주방향에 관한 폭이 넓게 되는 역부채꼴형 (혹은 뒤집힌 사다리꼴) 으로 한다. In the case of carrying out the invention described in the second or third aspect as described above, for example, as described in the fourth aspect, the encoder is made of a permanent magnet. Therefore, one to-be-detected part of a 1st detected part and a 2nd to-be-detected part is made into N pole, and the other to-be-detected part is made into S pole. Therefore, the permanent magnet is magnetized in the axial direction and the magnetization direction is alternately changed in the circumferential direction. In this case, one of the N poles and the S poles is made into a fan shape (or trapezoid) whose width is increased in the circumferential direction toward the radially outer side of the encoder, and the other pole is the radius of the encoder. It is set as an inverse sector shape (or an inverted trapezoidal shape) which becomes wide with respect to the circumferential direction toward a direction inner side.
또한, 이러한 영구자석제의 엔코더와 조합되는 센서를, 홀소자, 자기 저항 소자 등의 자기 검출 소자를 구비한, 액티브형의 자기센서로 한다. In addition, the sensor combined with such a permanent magnet encoder is an active magnetic sensor provided with magnetic detection elements, such as a hall element and a magnetoresistance element.
이러한 영구자석제의 엔코더와 액티브형의 센서를 조합한 경우, 이 센서의 출력신호의 기준전압 (예컨대, 0 V) 에 대한 주기 (출력신호가 기준전위에 대하여 소정방향으로 어긋난 채로 되는 시간) 은, 상기 부채꼴형 또는 역부채꼴형의 폭이 넓을수록 길게되며, 이와 마찬가지로 기준전압에 대한 변동 (변화의 크기) 은, 이 부채꼴형의 폭이 넓을수록 커진다. When a permanent magnet encoder and an active sensor are combined, the period (for example, the time at which the output signal is shifted in a predetermined direction with respect to the reference potential) of the reference signal (for example, 0 V) of the output signal of the sensor is As the width of the sector or inverted sector becomes wider, it becomes longer. Similarly, the variation (magnitude of change) with respect to the reference voltage becomes larger as the width of the sector becomes larger.
또한, 상술한 바와 같은 제 2 양태 또는 제 3 양태에 기재된 발명을 실시하는 경우에, 예컨대, 제 5 양태 또는 제 6 양태에 기재된 바와 같이, 엔코더의 피검출면에 형성된 제 1 피검출부와 제 2 피검출부 중의, 일방의 피검출부를 관통 구멍 혹은 오목구멍 또는 볼록부로 하며, 타방의 피검출부를 원주방향에 인접하는 관통 구멍 혹은 오목구멍 사이에 존재하는 사이부 혹은 오목부로 하는 것도 바람직하다. 상기 제 4 양태에 기재된 바와 같이, 엔코더를 영구자석제로 하는 것도 유효하다. 하중을 보다 고정밀도로 검출하는 경우에는, 상기 제 5 양태 또는 제 6 양태에 기재한 구조의 엔코더를 사용하는 것이 바람직하다. In addition, when implementing the invention described in the second or third aspect as described above, for example, as described in the fifth or sixth aspect, the first to-be-detected portion and the second to-be-detected portion formed on the detected surface of the encoder are described. It is also preferable to use one to-be-detected part as a through hole, a concave hole, or a convex part in a to-be-detected part, and to make the other to be the inter-part or concave part which exists between the through hole or concave hole adjacent to a circumferential direction. As described in the fourth aspect, it is also effective to use the encoder as a permanent magnet. In the case of detecting the load with higher accuracy, it is preferable to use an encoder having the structure described in the fifth or sixth aspect.
이 이유는, 다음과 같다. 먼저, 상기 제 4 양태에 기재한 영구자석제의 엔코더를 얻기 위해서는, 엔코더의 피검출면의 특정면적을 자화한다. 이 경우에, 이 피검출면에 존재하는 N 극및 S 극의 형상을, 부채꼴형 또는 역부채꼴형으로 하며, 더구나 자화 면적을 엄밀히 규제하기 위해서는, 고도의 자화 기술이 필요하게 된다. 이 때문에, 영구자석제의 엔코더는, 제조비용이 증가되게 된다. 이에 반해, 제 5 또는 제 6 양태에 기재한 구조는, 기계가공이나 프레스성형, 혹은 사출성형 (다이케스팅을 포함함) 으로 엔코더를 성형하는 것만으로 제조될 수 있으며, 형상 정밀도 및 치수 정확도를 확보하는 것이 용이하다. 그래서, 엔코더의 제조비용을 비교적 낮게할 수 있다. 따라서, 저비용화를 고려한 경우에는, 제 4 양태에 기재된 구조에 비하여, 제 5 양태 또는 제 6 양태에 기재된 구조가 우수하다. This reason is as follows. First, in order to obtain the permanent magnet encoder described in the fourth aspect, the specific area of the surface to be detected of the encoder is magnetized. In this case, the shapes of the N poles and the S poles present on the surface to be detected are made into a fan shape or an inverse fan shape, and in order to strictly regulate the magnetization area, a high magnetization technique is required. For this reason, the manufacturing cost of an encoder made of a permanent magnet is increased. In contrast, the structure described in the fifth or sixth aspects can be manufactured by simply molding the encoder by machining, press molding, or injection molding (including die casting), which ensures shape accuracy and dimensional accuracy. It is easy. Thus, the manufacturing cost of the encoder can be made relatively low. Therefore, when cost reduction is considered, the structure described in the fifth or sixth aspect is superior to the structure described in the fourth aspect.
이 경우에, 상기 엔코더를 구성하는 재질은, 센서의 종류에 의해서 선택한다. 예컨대, 이 센서가, 영구자석과, 홀소자 또는 자기 저항 소자 등의 자기검출소자를 구비한 액티브형의 자기센서인 경우에는, 상기 엔코더를 강판 등의 자성금속제로 한다. 이와 같은 구조에서도, 상술한 영구자석제의 엔코더를 사용한 경우와 같이, 상기 엔코더의 피검출면 내에서 상기 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치의 변화에 따라, 이 센서의 출력신호가 변화한다. In this case, the material constituting the encoder is selected by the type of sensor. For example, when this sensor is an active magnetic sensor provided with a permanent magnet and magnetic detection elements, such as a hall element or a magnetoresistance element, the said encoder is made from magnetic metals, such as a steel plate. Even in such a structure, as in the case of using the above-mentioned permanent magnet encoder, the output signal of the sensor changes according to the change in the radial position of the portion where the detection portion of the sensor opposes in the detected surface of the encoder. do.
이에 반하여, 상기 센서가 광학식의 것이며, 상기 일방의 피검출부가 관통 구멍인 경우에는, 상기 엔코더는, 빛을 차단하는 재질로 형성될 수 있다. 이 경우에는, 이 엔코더의 피검출면 중에 상기 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치의 변화에 따라, 이 센서의 출력신호가 변화하는 주기가 변화한다 (변화의 크기는 변하지 않는다). In contrast, when the sensor is optical and the one to be detected part is a through hole, the encoder may be formed of a material that blocks light. In this case, the period in which the output signal of the sensor changes in accordance with the change in the radial position of the portion of the encoder to which the detection portion of the sensor opposes changes (the magnitude of the change does not change).
상술한 바와 같은 제 5 양태 또는 제 6 양태에 기재된 발명을 실시하는 경우에 바람직하게는, 제 7 양태에 기재된 바와 같이, 엔코더를 자성재로 제조하고, 센서를, 이 엔코더의 피검출면의 자기특성의 변화에 대응하여 출력신호를 변화시키는 것으로 한다. 또한, 이 엔코더의 반경 방향 양단부에는, 제 1 또는 제 2 피검 출부의 회전방향에 관한 피치가 반경 방향에 관하여 변화하지 않은 비변화부가 제공된다. In the case of carrying out the invention described in the fifth or sixth aspect as described above, preferably, as described in the seventh aspect, the encoder is made of a magnetic material, and the sensor is formed on the magnetic surface of the detected surface of the encoder. The output signal is changed in response to the change in characteristics. Further, at both ends of the encoder in the radial direction, a non-changing portion is provided in which the pitch with respect to the rotational direction of the first or second detected portion does not change with respect to the radial direction.
이렇게 구성하면, 상기 센서의 검출부가 상기 엔코더의 피검출면의 폭방향 단부 (외경측 단부 또는 내경측 단부) 에 대향 한 상태하에서, 이들 검출부와 피검출면 사이의 자속의 흐름을 안정시켜, 상기 센서의 출력신호를 안정시킬 수 있다. This configuration stabilizes the flow of magnetic flux between these detection sections and the detected surface, while the detection section of the sensor faces the widthwise end (outer diameter side end or inner diameter side end) of the detected surface of the encoder. The output signal of the sensor can be stabilized.
또한, 본 발명을 실시하는 경우에, 예를 들어 제 8 양태에 기재된 바와 같이, 검출해야 할 하중을, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 하중으로 한다. In the case of carrying out the present invention, for example, as described in the eighth aspect, the load to be detected is a radial load acting in the radial direction between the stationary side raceway wheel and the rotational side raceway wheel.
이 경우에는, 피검출면을 엔코더의 축방향 측면으로 하며, 이 피검출면에, 각각이 다른 부분과는 특성이 상이한 1 쌍의 고유화 부분으로 이루어지는 복수의 피검출용 조합부를, 원주방향에 걸쳐 등간격으로 배치한다. In this case, the surface to be detected is the axial side of the encoder, and in the circumferential direction, a plurality of combinations to be detected are composed of a pair of unique parts each having different characteristics from other portions. Place at equal intervals over.
이들 각 피검출용 조합부를 구성하는 1 쌍의 고유화 부분 사이의 원주방향에 관한 간격은, 전체 피검출용 조합부에서, 반경 방향에 관하여 같은 방향으로 연속적으로 변화된다. The space | interval regarding the circumferential direction between a pair of unique part which comprises each of these to-be-detected combination parts changes continuously in the same direction with respect to a radial direction in all the to-be-detected combination parts.
이렇게 구성하면, 상기 엔코더의 피검출면에 그 검출부를 대향시킨 센서의 출력신호가, 상기 각 고유화 부분에 대향하는 순간에 변화하지만, 변화하는 간격 (주기) 은, 상기 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치의 변화에 따라 변화한다. In this configuration, the output signal of the sensor having the detection unit facing the detected surface of the encoder changes at the instant of opposing each of the unique parts, but the changing interval (period) changes so that the detection unit of the sensor opposes. It changes with the change in the radial position of the part.
또한, 본 발명을 실시하는 경우에, 예는 제 9 양태 또는 제 10 양태에 기재된 바와 같이, 검출해야 할 하중을, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜과의 사이에 축 방향으로 작용하는 축선 방향 하중으로 한다. Further, in the case of practicing the present invention, as described in the ninth or tenth aspect, the axial direction in which the load to be detected acts in the axial direction between the stationary track wheel and the rotary track wheel It is a load.
이 경우에는, 피검출면을 엔코더의 원주면으로 하고, 이 피검출면에, 서로 다른 특성을 갖는 제 1 피검출부와 제 2 피검출부를, 원주방향에 관해서 교대로 또한 등간격으로 배치한다. In this case, the to-be-detected surface is made into the circumferential surface of an encoder, and the to-be-detected surface and the to-be-detected part which have a different characteristic are arrange | positioned alternately and at equal intervals with respect to the circumferential direction.
제 9 양태에 기재된 발명의 경우에는, 상기 양 피검출부의 원주방향에 관한 폭 중, 제 1 피검출부의 폭은 축방향 일단측을 향하여 넓고, 제 2 피검출부의 폭은 축방향 타단측을 향하여 넓게 한다. In the case of the invention described in the ninth aspect, the width of the first to-be-detected part is wide toward the one end in the axial direction, and the width of the second to-be-detected part is toward the other end in the axial direction, among the widths in the circumferential direction of the two detected parts. Widen.
이러한 구성을 채용한 경우, 상기 축선 방향 하중의 변동에 따라 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜의 상대 위치가 축방향으로 어긋나면, 상기 피검출면 중에서 센서의 검출부가 대향하는 부분의 축방향 위치가 변화한다. In such a configuration, when the relative positions of the stationary raceway wheel and the rotational raceway wheel are shifted in the axial direction according to the variation of the axial load, the axial position of the portion of the detection surface that faces the detection unit of the detected surface. Changes.
따라서, 전술한 제 2 양태에 기재된 반경 방향하중을 구하는 경우와 동일하게, 상기 양 궤도륜끼리의 사이에 작용하고 있는 축선 방향 하중의 크기가 구해진다. Therefore, the magnitude | size of the axial load acting between the said track wheels is calculated | required similarly to the case where the radial load as described in the 2nd aspect mentioned above is calculated | required.
또한, 제 10 양태에 기재된 발명의 경우에는, 제 1, 제 2 양 피검출부 사이 경계를, 상기 엔코더의 축방향에 대하여 경사 시킴과 동시에, 이 경계의 축방향에 대한 경사 방향을, 이 엔코더의 축방향 중간부를 경계로 서로 역방향으로 한다. 또한, 이 축방향 중간부를 끼워 이 엔코더의 축방향으로 격리한 위치에 설치된 1 쌍의 센서를, 이 엔코더의 피검출면에 대향시킨다. In the case of the invention described in the tenth aspect, the boundary between the first and second detected parts is inclined with respect to the axial direction of the encoder, and the inclination direction with respect to the axial direction of the boundary is determined. The intermediate portions in the axial direction are opposite to each other at the boundary. In addition, a pair of sensors provided at a position in which the axial intermediate portion is isolated in the axial direction of the encoder is opposed to the detected surface of the encoder.
이러한 구성을 채용한 경우, 상기 축선 방향 하중의 변동에 따라, 정지측 궤도륜에 대하여 회전측 궤도륜이 축선 방향 방향으로 어긋나면, 상기 피검출면 중에 서 1 쌍의 센서의 검출부가 대향하는 부분의 축방향 위치가 변화한다. 그래서, 상기 축선 방향 하중의 변동에 따라 상기 피검출면 중에서 상기 양 센서의 검출부가 대향하는 부분의 축방향 위치가 변화하면, 일방의 센서의 검출신호의 위상이 진행함과 동시에 타방의 센서의 검출신호의 위상이 늦는다. 따라서, 상기 양 센서의 출력신호의 위상의 어긋남을 구하면, 상기 양 궤도륜 끼리가 축방향으로 어긋난 정도, 나아가서는 양 궤도륜끼리의 사이에 작용하고 있는 축선 방향 하중의 크기가 구해진다. In the case of adopting such a configuration, when the rotational raceway wheel is displaced in the axial direction with respect to the stationary raceway wheel in response to the variation in the axial load, the portion of the pair of detection parts facing each other in the detected surface is opposed. The axial position of changes. Therefore, when the axial position of the portion of the detected surfaces opposing to the detection portions of the two sensors changes according to the change in the axial load, the phase of the detection signal of one sensor advances and the detection of the other sensor is performed. The phase of the signal is slow. Therefore, when the phase shift of the output signals of the two sensors is found, the magnitude of the axial load acting between the two raceway wheels and, moreover, between the two raceway wheels is determined.
상술한 바와 같은 제 9 양태 또는 제 10 양태에 기재된 발명을 실시하는 경우도, 예를 들면 제 11 양태에 기재된 바와 같이, 엔코더를 영구자석제로 하고, 제 1 피검출부를 N 극으로 하며, 제 2 피검출부를 S 극으로 한다. Also in the case of carrying out the invention described in the ninth or tenth aspect described above, as described in the eleventh aspect, for example, the encoder is a permanent magnet, the first to-be-detected portion is the N pole, and the second is the second. Let the detected part be the S pole.
혹은, 제 12 양태 또는 제 13 양태에 기재된 바와 같이, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부 중의 일방의 피검출부를 관통 구멍 혹은 오목 구멍 또는 볼록부로 하고, 타방의 피검출부를 원주방향에 인접하는 관통 구멍 혹은 오목 구멍 사이에 존재하는 중간 부분 또는 오목부로 하는 것도 바람직하다. 이 이유는, 전술한 제 5 양태 또는 제 6 양태에 기재된 구조부분에서 기술한 바와 같은 이유에 의해, 상기 제 11 양태에 기재된 영구자석제의 엔코더에 비하여, 고정밀도의 엔코더를 저렴하게 제조하여, 하중을 정밀도 있게 검출할 수 있는 구조를 저비용으로 제조할 수 있기 때문이다. Alternatively, as described in the twelfth or thirteenth aspect, one of the first to be detected portion and the second to be detected portion is a through hole or a concave hole or a convex portion, and the other to be detected portion is penetrated adjacent to the circumferential direction. It is also preferable to set it as the intermediate part or recessed part which exists between a hole or a recessed hole. The reason for this is as described in the structural part described in the fifth or sixth aspect described above, and a high-precision encoder can be manufactured at low cost as compared to the permanent magnet encoder described in the eleventh aspect. It is because the structure which can detect a load precisely can be manufactured at low cost.
상술한 바와 같은 제 12 양태 또는 제 13 양태에 기재된 발명을 실시하는 경우에 바람직하게는, 제 14 양태에 기재한 바와 같이, 엔코더를 자성재로 제조하고, 센서를, 이 엔코더의 피검출면의 자기특성의 변화에 대응하여 출력신호를 변화시키는 것으로 한다. 그리고, 이 엔코더의 축방향 양단부에는, 제 1, 제 2 양 피검출부끼리의 회전방향에 관한 피치가 축방향에 관해서 변화하지 않는 비변화부가 제공된다. In the case of carrying out the invention described in the twelfth or thirteenth aspect as described above, preferably, as described in the fourteenth aspect, the encoder is made of a magnetic material, and the sensor is formed on the detected surface of the encoder. The output signal is changed in response to the change in the magnetic characteristics. At both ends of the encoder in the axial direction, unchanged portions are provided in which the pitches of the first and second detected parts are not changed in the axial direction.
이와 같이 구성한 경우에는, 상기 센서의 검출부가 상기 엔코더의 피검출면의 폭방향 단부 (축방향 양 단부) 에 대향한 상태하에서, 이들 검출부와 피검출면 사이의 자속의 흐름을 안정시켜, 상기 센서의 출력신호를 안정시킬 수 있다. In such a configuration, in the state where the detection portion of the sensor faces the widthwise end portion (both axial ends) of the detected surface of the encoder, the flow of magnetic flux between these detection portions and the detected surface is stabilized, and the sensor Can stabilize the output signal.
또한, 본 발명을 실시하는 경우에, 예를 들어 제 15 양태에 기재된 바와 같이, 검출해야 할 하중을, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜과의 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중으로 한다. In the case of carrying out the present invention, for example, as described in the fifteenth aspect, the load to be detected is an axial load acting in the axial direction between the stationary track wheel and the rotary track wheel. .
이 경우에는, 피검출면을 엔코더의 원주면으로 하고, 이 피검출면에, 각각이 다른 부분과는 특성이 다른 1 쌍의 고유화 부분으로 이루어지는 복수의 피검출용 조합부를, 원주방향에 걸쳐 등간격으로 배치한다. In this case, the detection surface is the peripheral surface of the encoder, and the detection surface includes a plurality of combinations to be detected, each of which is composed of a pair of unique parts having different characteristics from the other portions, over the circumferential direction. Place at equal intervals.
이들 각 피검출용 조합부를 구성하는 l 쌍의 고유화 부분 사이의 원주방향에 관한 간격은, 전체의 피검출용 조합부에서, 축방향에 관해서 같은 방향으로 연속적으로 변화된다. The space | interval regarding the circumferential direction between 1 pair of unique parts which comprise each said to-be-detected combination part changes continuously in the same direction with respect to an axial direction in the whole to-be-detected combination part.
이와 같이 구성한 경우에는, 상기 엔코더의 피검출면에 그 검출부를 대향시킨 센서의 출력신호가, 상기 각 고유화 부분에 대향하는 순간에 변화하지만, 변화하는 간격 (주기) 은, 상기 센서의 검출부가 대향하는 부분의 축방향 위치의 변화에 따라 변화한다. In such a configuration, although the output signal of the sensor having the detection unit opposed to the detected surface of the encoder changes at the instant of opposing the respective unique parts, the changing interval (period) is determined by the detection unit of the sensor. It changes with the change of the axial position of the opposing part.
또한, 본 발명을 실시하는 경우에 바람직하게는, 제 16 양태에 기재된 바와 같이, 엔코더의 피검출면 중에서 원주방향으로 상이한 3 개소 이상 위치에, 각각 센서의 피검출부를 대향시킨다. 또한, 연산기는, 이들 각 센서의 출력신호를 비교함으로써, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 가해지는 모멘트 하중을 산출하는 기능을 갖는다.Moreover, when implementing this invention, Preferably, as described in 16th aspect, the to-be-detected part of a sensor opposes three or more positions which differ in the circumferential direction among the to-be-detected surface of an encoder. In addition, the calculator has a function of calculating the moment load applied between the stationary track wheel and the rotary track wheel by comparing the output signals of these sensors.
이 경우에 예를 들어, 제 17 양태에 기재된 바와 같이, 상기 엔코더의 피검출면을 이 엔코더의 원주면으로 하고, 각 센서의 검출부를 이 엔코더의 원주면의 원주 방향 등간격 위치에 대향시킨다. In this case, for example, as described in the seventeenth aspect, the detected surface of the encoder is the circumferential surface of the encoder, and the detection section of each sensor is opposed to the circumferential equal intervals of the circumferential surface of the encoder.
혹은, 제 18 양태에 기재된 바와 같이, 상기 엔코더의 피검출면을 이 엔코더의 축방향 측면으로 하여, 각 센서의 검출부를 이 엔코더의 축방향 측면의 원주방향 등간격 위치에 대향시킨다. Alternatively, as described in the eighteenth aspect, the detection surface of the encoder is used as the axial side of the encoder, so that the detection portions of each sensor are opposed to the circumferential equal interval positions of the axial side of the encoder.
이러한 구성을 채용한다면, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 가해지는 하중 중, 반경 방향 하중 성분이나 축선 방향 하중 성분에 한하지 않고, 이들 양궤도륜끼리의 사이에 가해지는 모멘트 하중도 구해진다. If such a configuration is adopted, the moment loads applied between the two orbital wheels are also determined, not only among the radial load component and the axial load component, among the loads applied between the stationary track wheel and the rotary track wheel. Become.
또한, 본 발명을 실시하기 위해서는, 예컨대 제 19 양태에 기재된 바와 같이, 구름 베어링 유닛을, 차륜지지용 구름 베어링유닛으로 하며, 사용 상태에서, 정지측 궤도륜을 현가장치에 지지 고정하고, 회전측 궤도륜에 차륜을 지지고정하여, 이 회전측 궤도륜을 차륜과 같이 회전시킨다. Further, in order to implement the present invention, as described in, for example, the nineteenth aspect, the rolling bearing unit is used as the wheel bearing rolling bearing unit. The wheels are fixed to the track wheels, and the rotary side track wheels are rotated together with the wheels.
이러한 양태로 실시하면, 상기 차륜에 가해지는 하중의 크기를 측정하여, 차량의 안정운행의 확보를 꾀하기 위한 제어의 고도화를 도모할 수 있다. In such an embodiment, the magnitude of the load applied to the wheel can be measured, and the control for improving the stable running of the vehicle can be improved.
다른 안으로서, 제 20 양태에 기재된 바와 같이, 구름 베어링 유닛을, 공작기계의 주축을 하우징에 회전 가능하게 지지하기 위해 사용한다. 이 경우에는, 사용상태에서, 정지측 궤도륜인 외륜을, 이 하우징 혹은 이 하우징에 고정된 부분에 내부 끼움 장착 고정하고, 회전측 궤도륜인 내륜을, 상기 주축 혹은 이 주축과 같이 회전하는 부분에 외부 끼움 장착 고정한다. In another embodiment, as described in the twentieth aspect, the rolling bearing unit is used to rotatably support the main shaft of the machine tool to the housing. In this case, in use, the outer ring, which is the stationary raceway wheel, is internally fitted and fixed to this housing or a portion fixed to the housing, and the inner ring, which is the rotational raceway ring, is rotated together with the main axis or the main axis. Secure the outside fitting on the
이러한 양태로 실시한다면, 각종 공작기계의 주축을 지지하는 구름 베어링 유닛에 설치하여, 이 주축에 가해지는 하중을 측정하고, 공구의 이송 속도 등을 적절히 조절하여, 피가공물의 품질향상과 가공능률의 확보의 양립을 꾀할 수 있다. In this aspect, it is installed in the rolling bearing unit supporting the main shaft of various machine tools, the load applied to the main shaft is measured, and the feed speed of the tool is appropriately adjusted to improve the quality of the workpiece and the processing efficiency. Can secure both.
또한, 본 발명을 실시하는 경우에, 예를 들어 제 21 양태 ~ 제 24 양태에 기재된 바와 같이, 구름 베어링 유닛은, 차륜지지용 구름 베어링유닛이고, 사용상태에서, 정지측 궤도륜인 외륜을 현가장치에 지지고정하여, 회전측 궤도륜인 허브가 차륜을 지지고정하여 이 차륜과 함께 회전하는 것으로 한다. 또한, 상기 외륜의 내주면에 존재하는, 각각이 정지측 궤도인 외륜 궤도와, 상기 허브의 외주면에 존재하는 각각이 회전측 궤도인 복열의 내륜 궤도 사이에 구름 요소를, 각 열마다 복수개씩 형성함과 동시에, 상기 허브의 축방향 외단부에 차륜을 지지고정하기 위한 플랜지를 형성한다. Moreover, when implementing this invention, for example, as described in the twenty-first to twenty-fourth aspects, the rolling bearing unit is a rolling support rolling bearing unit, and in use, suspends an outer ring which is a stop raceway wheel. It is assumed that the hub, which is a rotating side raceway wheel, supports and secures the wheel and rotates with the wheel. In addition, a plurality of rolling elements are formed in each row between the outer ring raceway, each of which is a stationary side track, and the inner ring raceway of the double row, each of which is a rotational raceway, existing on the inner circumferential surface of the outer ring. At the same time, a flange is formed to support the wheel at the axial outer end of the hub.
그리고, 제 21 양태 또는 제 22 양태에 기재된 발명의 경우에는, 피검출면인 외주면에 오목부와 볼록부를 교대로 배치한 엔코더를, 상기 허브의 축방향 내단부 또는 상기 복열의 내륜 궤도의 중간 부분에 고정하고, 검출해야 할 하중을, 상기 외륜과 상기 허브 사이에 축방향으로 작용하는 축선 방향 하중으로 한다. In the case of the invention described in the twenty-first aspect or the twenty-second aspect, an encoder in which recesses and convex portions are alternately arranged on an outer circumferential surface, which is a surface to be detected, includes an axial inner end portion of the hub or an intermediate portion of the inner ring raceway of the double row. And the load to be detected is an axial load acting axially between the outer ring and the hub.
그리고, 제 21 양태에 기재된 발명의 경우에는, 상기 엔코더의 외주면에 존재하는 피검출면 중의 상부에 센서의 검출부를 반경 방향으로 대향시킨다. 또한, 상기 엔코더의 피검출면에 형성된 요철 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭을, 축방향 내단측에서 넓게 하고, 외단측에서 좁게 한다. In the case of the invention described in the twenty-first aspect, the detection unit of the sensor is opposed to the upper part of the detected surface existing on the outer circumferential surface of the encoder in the radial direction. Moreover, the width | variety with respect to the circumferential direction of the recessed part in the unevenness | corrugation formed in the to-be-detected surface of the said encoder is made wide at the inner end side of an axial direction, and narrow at the outer end side.
또한, 제 22 양태에 기재된 발명의 경우에는, 상기 엔코더의 외주면에 존재하는 피검출면 중의 하부에 센서의 검출부를, 반경 방향으로 대향시키며, 상기 엔코더의 피검출면에 형성된 오목부와 볼록부 중의 오목부의 폭을, 축방향 외단측에서 넓게 하고, 축방향 내단측에서 좁게 한다. In the case of the invention described in the twenty-second aspect, in the concave portion and the convex portion formed on the detected surface of the encoder, the detection portion of the sensor is opposed to the lower portion of the detected surface existing on the outer circumferential surface of the encoder. The width of the concave portion is widened at the axial outer end side and narrowed at the axial inner end side.
한편, 제 23 양태 또는 제 24 양태에 기재된 발명의 경우에는, 피검출면인 축방향 내측면에 오목부와 볼록부를 교대로 배치한 엔코더를 상기 허브의 축방향 내단부에 고정하고, 검출해야 할 하중을, 상기 외륜과 이 허브 사이에 작용하는 축선 방향 하중으로 한다. On the other hand, in the case of the invention described in the twenty-third aspect or the twenty-fourth aspect, an encoder in which concave portions and convex portions are alternately arranged on the axially inner side surface, which is the surface to be detected, is fixed to the axially inner end of the hub and should be detected. The load is an axial load acting between the outer ring and the hub.
그리고, 제 23 양태에 기재된 발명의 경우에는, 상기 엔코더의 축방향 내측면에 존재하는 피검출면 중의 상부에 센서의 검출부를 축방향으로 대향시킨다. 또한, 상기 엔코더의 피검출면에 형성된 오목부와 볼록부 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭을, 반경 방향 외단측에서 넓게 하고, 반경 방향 내단측에서 좁게 한다. In the case of the invention described in the twenty-third aspect, the detection unit of the sensor is opposed in the axial direction to the upper part of the detected surface existing on the axially inner side of the encoder. Moreover, the width | variety with respect to the circumferential direction of the recessed part formed in the to-be-detected surface of the said encoder and the convex part is made wide at the radial outer end side, and narrows at the radial inner end side.
또한, 제 24 양태에 기재된 발명의 경우에는, 상기 엔코더의 축방향 내측면에 존재하는 피검출면 중의 하부에 센서의 검출부를 축방향으로 대향시킨다. 또한, 상기 엔코더의 피검출면에 형성된 오목부와 볼록부 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭을, 반경 방향 내단측에서 넓게 하고, 반경 방향 외단측에서 좁게 한다. In the case of the invention described in the twenty-fourth aspect, the detection unit of the sensor is opposed to the lower part of the surface to be detected that exists on the inner side of the encoder in the axial direction. Moreover, the width | variety with respect to the circumferential direction of the recessed part formed in the to-be-detected surface of the said encoder and the convex part is made wide at the radial inner end side, and narrows at the radial outer end side.
이렇게 구성하면, 상기 정지측 궤도륜과 상기 회전측 궤도륜 사이에 작용하는 하중의 변동에 따르는 센서의 검출신호의 변동을 크게 하여, 이 하중의 측정정밀도의 향상을 도모할 수 있다. With this arrangement, the variation in the detection signal of the sensor caused by the variation in the load acting between the stationary raceway wheel and the rotating raceway wheel can be increased, and the measurement accuracy of the load can be improved.
한편, 상술한 제 21 양태 ~ 제 24 양태에 관련된 발명에서 말하는 오목부에는, 금속판을 펀칭 가공하여 이루어지는 관통 구멍을 포함한다. 이 경우에 볼록부는, 원주방향으로 인접하는 관통 구멍끼리의 중간 부분을 말한다. On the other hand, the recessed part mentioned in the invention which concerns on 21st-24th aspect mentioned above includes the through-hole formed by punching a metal plate. In this case, the convex portions refer to intermediate portions of the through holes adjacent in the circumferential direction.
[실시형태 1]Embodiment 1
도 l ~ 도 5 는, 청구항 1, 2, 4, 19 에 대응하는 본 발명의 실시형태 1 을 나타낸다. 본 실시형태의 하중 측정 장치를 지닌 구름 베어링 유닛은, 차륜 지지용 구름 베어링 유닛 (1) 과, 회전 속도 검출 장치로서의 기능을 겸하여 구비된 하중 측정 장치 (2) 를 구비한다. 1-5 show Embodiment 1 of this invention corresponding to
이 중, 차륜 지지용 구름 베어링 유닛 (1) 은, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 외륜 (3) 과, 허브 (4) 와, 복수의 구름 요소 (5, 5) 를 구비한다. 이 중, 외륜 (3) 은, 사용상태에서 현가 장치에 지지 고정되는 정지측 궤도륜이며, 내주면에 복열의 외륜 궤도 (6, 6) 를, 외주면에 이 현가장치에 결합되는 외향 플랜지와 같은 형상의 끼움 장착부 (7) 를 각각 갖는다. 또한, 상기 허브 (4) 는, 사용상태에서 차륜을 지지 고정하여 이 차륜과 같이 회전하는 회전측 궤도륜이며, 허브 본체 (8) 와 내륜 (9) 을 조합하여 고정하여 이루어진다. 이와 같은 허브 (4) 에서, 차륜을 지지고정하는데 사용되는 플랜지 (10) 가 외주면의 축방향 외단부 (현가장치에 끼움 장착될 때 차체의 폭방향 외측이 되는 단부) 에 제공되어 있으며, 복열의 내륜 궤도 (11, 11) 가 축방향 허브의 중간부 및 내륜 (9) 의 외주면에 각각 제공되어 있다. 상기 각 구름 요소 (5, 5) 는, 이들 각 내륜 궤도 (11, 11) 와 상기 각 외륜 궤도 (6, 6) 사이에 각각 복수 개씩, 자유롭게 구름되도록 설치되며, 상기 외륜 (3) 의 내경 측에 상기 허브 (4) 를, 이 외륜 (3) 과 동심으로 자유롭게 회전하도록 지지하고 있다. 또한, 도시의 예에서는, 구름 요소로서 볼을 사용한다. 중량이 무거운 차량의 차륜지지용 구름 베어링 유닛의 경우에는, 각 구름 요소로서 테이퍼된 롤러 (tapered roller) 를 사용하는 경우도 있다. 구름 요소로서 볼을 사용한 구조의 편이, 구름 요소로서 테이퍼된 롤러를 사용한 구조에 비하여 외륜과 허브와의 변위량을 많게 할 수 있다. 하지만, 구름 요소로서 테이퍼된 롤러를 사용한 구조의 경우에도, 변위량은 작지만 변위는 발생된다. 따라서, 테이퍼된 롤러를 사용한 상기 유닛 또한 본 발명의 대상이 될 수 있다. Among these, the wheel support rolling bearing unit 1 is provided with the
상기 하중 측정 장치 (2) 는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 엔코더 (12) 와, 센서 (13) 와, 연산기 (도시되지 않음) 를 구비한다. As shown in FIG. 1, the
이 중, 엔코더 (12) 는, 지지판 (14) 과 엔코더 본체 (15) 로 이루어진다. 이 중, 지지판 (14) 은, 연강판 등의 자성 금속판을 구부림 형성함으로써, 원륜부 (16) 와 원통부 (17) 를 경사부를 통해 연속시킨 것이다. 상기 지지판 (14) 은 단면 형상을 대략 J 자 형상으로 하며, 전체를 원환형으로 한다. 또한, 상기 엔코더 본체 (15) 는, 고무자석, 플라스틱 자석 등의 영구 자석제로 전체를 원륜형으로 한다. 상기 엔코더 본체 (15) 는 상기 원륜부 (16) 의 축방향 내측면에 상기 원통부 (17) 와 동심으로 부착 고정되어 있다. Among these, the
상기 엔코더 본체 (15) 를 구성하는 영구자석은, 축방향으로 자화 되어 있으며, 그 자화 방향을 원주방향으로 서로 교대로 또한 등 간격으로 변화시키고 있다. 따라서, 피검출면인 상기 엔코더 본체 (15) 의 축방향 내측면에는, N 극과 S 극이 교대로, 또한 등간격으로 배치되어 있다. 본 실시형태의 경우에는, 이들 N 극으로 자화된 부분과 S 극으로 자화된 부분이, 상기 엔코더 (12) 의 피검출면에 존재하는, 서로 다른 특성을 갖는 제 1 피검출부와 제 2 피검출부에 대응한다. 그리고, 상기 N 극으로 자화된 부분과 S 극으로 자화된 부분의 원주방향에 관한 폭 중, N 극으로 자화된 부분의 폭을 반경 방향 외측을 향하여 넓게 하며, S 극으로 자화된 부분의 폭을 반경 방향 내측을 향하여 넓게 한다. The permanent magnets constituting the encoder
상기와 같이 구성되는 상기 엔코더 (12) 는, 상기 지지판 (14) 의 원통부 (17) 를 상기 내륜 (9) 의 축방향 내단부에 쉬링크 핏 (shrink fit) 에 의해 끼움 장착된다. 그래서, 이러한 방법으로 만들어진 엔코더 (12) 는 상기 허브 (4) 의 축방향 내륜부에 이 허브 (4) 와 동심으로 결합고정되어 있다. 이 상태에서 상기 엔코더 본체 (15) 의 축방향 내측면은, 상기 허브 (4) 의 중심축에 직교하는 가상 평면상에 위치한다. The
상기 센서 (13) 는, 상기 외륜 (3) 의 축방향 내단부에, 커버 (18) 를 통하여 지지 고정되어 있다. 이 커버 (18) 는, 합성 수지를 사출성형함으로써, 또는 금속판으로 드로잉 가공함으로써, 바닥이 있는 원통형으로 형성되어 있다. 상기 커버 (18) 는 상기 외륜 (3) 의 내단 개구부를 막은 상태에서, 이 외륜 (3) 의 내단부에 끼움 장착 고정되어 있다. 외경 측 근방에 위치하고 상기 엔코더 (12) 의 피검출면에 대향하는, 이와 같은 커버 (18) 를 구성하는 바닥판부 (19) 의 부분에 끼움 장착 구멍 (20) 이, 바닥판부 (19) 를 축방향으로 관통하는 상태로 형성되어 있다. The
상기 센서 (13) 는, 상기 끼움 장착 구멍 (20) 을 축방향 내측 방향으로부터 외측 방향으로 삽입 통과하는 상태로, 상기 바닥판부 (l9) 에 지지 고정되어 있다. 그래서, 상기 센서 (13) 의 최상부 단면 (도 1 의 좌단면) 에 설치된 검출부는 상기 엔코더 (12) 의 피검출면에 0.5 ~ 2 mm 정도의 측정 간격을 통하여, 근접 대향되어 있다. 또한, 액티브형의 자기 센서로서, 상기 센서 (13) 의 검출부에는, 홀소자 (Hall element), 자기 저항 소자 등의 자기 검출 소자가 형성되어 있다. 이러한 자기 검출 소자의 특성은, N 극에 대향하고 있는 상태와 S 극에 대향하고 있는 상태로 변화한다. 따라서, 상기 허브 (4) 와 함께 상기 엔코더 (12) 가 회전하면, 상기 자기 검출 소자의 특성이 변화하여, 상기 센서 (13) 의 출력신호가 변화한다. The
이와 같이 하여 센서 (13) 의 출력신호가 변화하는 주기 (주파수) 는, 상기 허브 (4) 의 회전속도에 대응하여 변화한다. 구체적으로는, 이 회전속도가 빠르게 될수록, 상기 출력신호가 변화하는 주기가 짧게 되어, 변화하는 주파수가 높게 된다. 이 때문에, 이 출력신호를 차체 측 등에 설치한 제어기 (도시되지 않음) 에 보내면, 상기 엔코더 (12) 와 함께 회전하는 상기 차륜의 회전속도를 구하여, ABS 나 TCS 의 제어를 행할 수 있다. 이 점에 관하여는, 종래부터 공지되어 있는 기술과 동일하다. In this way, the period (frequency) at which the output signal of the
특히, 본 실시형태의 경우에는, 상기 허브 (4) 와 상기 외륜 (3) 사이에 작용하는 반경 방향 하중의 크기에 따라서, 상기 출력신호가 변화하는 패턴이 변화한다. 따라서, 이 패턴을 관찰함으로써, 상기 반경 방향 하중을 구할 수 있다. 이 점에 관해서는, 도 3 ~ 도 5 를 참조하면서 설명한다. In particular, in the case of this embodiment, the pattern by which the said output signal changes according to the magnitude | size of the radial load which acts between the said
먼저, 상기 반경 방향 하중이 구해지는 전제에 관해서 설명한다. 전술한 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 외륜 (3) 과 상기 허브 (4) 의 반경 방향에 관한 상대위치는, 이들 외륜 (3) 과 허브 (4) 사이에 가해지는 반경 방향 하중의 크기에 따라 변화한다. 이 이유는, 이 반경 방향 하중에 따라서, 상기 각 구름 요소 (5, 5) 및 이들 각 구름 요소 (5, 5) 의 구름면이 구름 접촉하는 상기 각 외륜 궤도 (6, 6) 및 상기 각 내륜 궤도 (11, 11) 의 탄성 변형량이 변화하기 때문이다. 상기 특허문헌 1 에 기재되어 있는 종래 기술의 경우에는, 외륜과 허브와의 반경 방향에 관한 변위를 변위센서에 의해 직접 측정함으로써, 이들 외륜과 허브 사이에 가해지는 반경 방향 하중을 구하도록 하고 있었다. 이에 반하여, 본 실시형태의 경우에는, 상기 엔코더 (12) 와 상기 센서 (13) 의 상대 변위에 따라서, 상기 외륜 (3) 과 상기 허브 (4) 사이에 가해지는 반경 방향 하중의 크기를 구하도록 하고 있다. 이 점에 관하여 이하에 설명한다. First, the premise that the radial load is obtained will be described. As described in Patent Document 1, the relative position with respect to the radial direction of the
상기 외륜 (3) 과 상기 허브 (4) 와의 사이에 표준 반경 방향 하중 (표준치) 이 가해지고 있는 경우에, 상기 센서 (13) 의 검출부가, 상기 엔코더 (12) 의 피검출면의 반경 방향 중앙부에 대향하고 있다고 가정한다. 이 경우에 상기 센서 (13) 의 검출부는, 도 3 에 일점 쇄선 α 로 나타나 있으며, 상기 피검출면의 중앙 부를 주사 (走査) 한다. 이 반경 방향 중앙부에서는, 상기 N 극으로 자화된 부분의 원주 방향에 관한 폭과, S 극으로 자화된 부분의 원주 방향에 관한 폭이 서로 같기 때문에, 상기 센서 (13) 의 출력 신호는, 도 4 의 (A) 에 나타낸 바와 같이, 기준 전압 (예컨대, 0 V) 을 중심으로 하여 양측에 동일 진폭으로 진동한다. 즉, 상기 출력신호의 전압이 이 기준 전압보다도 높게 되는 주기 TH 와 낮게 되는 주기 TL 는 서로 같게 (TH = TL) 된다. 또한, 상기 출력신호의 전압의 최대치와 상기 기준전압과의 차 △ VH 와, 출력신호의 전압의 최소치와 기준 전압과의 차 △ VL 도, 서로 동일하게 (△ VH = △ VL) 된다. When a standard radial load (standard value) is applied between the
이에 반하여, 상기 외륜 (3) 과 상기 허브 (4) 사이에 가해지는 반경 방향 하중이 표준치 보다도 커지면, 이 허브 (4) 에 대한 이 외륜 (3) 의 위치가 아래쪽으로 어긋난다. 따라서, 상기 센서 (13) 의 검출부가, 상기 엔코더 (12) 의 피검출면의 반경 방향 내측에 근접하게 위치된 부분에 대향한다. 이 경우에 상기 센서 (13) 의 검출부를, 도 3 에 이점 쇄선 β 로 나타내었고, 상기 피검출면의 반경 방향 내측에 근접하게 위치된 부분을 주사한다. 이 반경 방향 치우침 부분에서는, 상기 N 극으로 자화된 부분의 원주방향에 관한 폭이, S 극으로 자화된 부분의 원주방향에 관한 폭보다도 좁기 때문에, 상기 센서 (13) 의 출력신호는, 도 4 의 (B) 에 나타낸 바와 같이, 기준 전압 (예를 들어 0 V) 을 중심으로 하여 낮은 위치 측으로 크게 진동한다. 즉, 상기 출력 신호의 전압이 이 기준전압보다도 낮게 되는 주기 TL 이 높게 되는 주기 TH 보다도 크게 (TH < TL) 된다. 또한, 상기 출력 신호의 전압의 최소치와 기준 전압과의 차 △ VL 가, 출력 신호의 전압의 최대치와 기준 전압과의 차 △ VH 보다 크게 (△VL > △VH ) 된다. In contrast, when the radial load applied between the
상술한 경우와는 반대로, 상기 외륜 (3) 과 상기 허브 (4) 사이에 가해지는 반경 방향 하중이 표준치보다도 작게 되면, 이 허브 (4) 에 대한 이 외륜 (3) 의 위치가 상방으로 어긋난다. 그래서, 상기 센서 (13) 의 검출부가, 상기 엔코더 (12) 의 피검출면의 반경 방향 외측에 근접하게 위치된 부분에 대향한다. 이 경우에 상기 센서 (13) 의 검출부를, 도 3 에 이점 쇄선 γ 로 나타내었으며, 상기 피검출면의 반경 방향 외측에 근접하게 위치된 부분을 주사한다. 이 반경 방향 외측에 근접하게 위치된 부분에서는, 상기 N 극으로 자화된 부분의 원주 방향에 관한 폭이, S 극으로 자화된 부분의 원주 방향에 관한 폭보다도 넓기 때문에, 상기 센서 (13) 의 출력신호는, 도 4 의 (C) 에 나타낸 바와 같이, 기준전압 (예를 들어 0 V) 을 중심으로 하여 높은 위치 측으로 크게 진동한다. 즉, 상기 출력신호의 전압이 이 기준전압보다도 높게 되는 주기 TH 가 낮게 되는 주기 TL 보다도 크게 (TH > TL) 된다. 또한, 상기 출력신호의 전압의 최대치와 상기 기준 전압과의 차 △ VH 가, 출력신호의 전압의 최소치와 기준전압과의 차 △ VL 보다 크게 (△ VH > △ VL) 된다. Contrary to the case described above, when the radial load applied between the
따라서, 상기 센서 (13) 의 출력신호의 패턴이 모니터 되면, 상기 외륜 (3) 의 중심축과 상기 허브 (4) 의 중심축 사이의 어긋나 있는 정도 (반경 방향 변위량) 을 구할 수 있게 된다. 구체적으로는, 이 출력신호의 전압이 기준전압보다 높게 되는 주기 TH 와 낮게 되는 주기 TL 과의 비「TH / TL」을 관찰한다면, 상기 외륜 (3) 의 중심축과 상기 허브 (4) 의 중심축이 어긋나 있는 정도 (반경 방향 변위량) 를 구할 수 있게 된다. 또한, 상기 출력신호의 전압의 최대치와 상기 기준 전압과의 차 △VH 와, 출력신호의 전압의 최소치와 기준 전압과의 차 △VL 와의 비「△VH /△VL」을 관찰함으로써도, 상기 반경 방향 변위량을 구할 수 있다. 이들 각 비「TH/TL」,「△VH/△VL」와 반경 방향 변위량과의 관계는, 어느 비에 관해서도 거의 직선적이므로 용이하게 구해진다. 그래서, 구한 관계가, 상기 반경 방향 하중을 산출하기 위해 사용되는 연산기 (도시되지 않음, 마이크로 컴퓨터) 에 인스톨하는 소프트웨어 내에 로딩된다. Therefore, when the pattern of the output signal of the
더욱, 상기 반경 방향 변위량과 상기 반경 방향 하중과의 관계는, 계산에 의해, 혹은 실험에 의해 구해진다. 계산에 의해 상기 관계를 구하는 경우에는, 상기 구름 베어링 유닛 (1) 의 사양을 이용, 즉 상기 각 외륜 궤도 (6, 6) 및 상기 각 내륜 궤도 (11, 11) 의 단면의 곡율 반경, 상기 각 구름 요소 (5, 5) 의 수 및 직경에 더하여, 상기 외륜 (3) 및 허브 (4) 의 재질을 기초로, 구름 베어링 유닛의 기술분야에서 널리 알려진 이론에 따라서 구한다. 또한, 실험에 의해 상기 관계를 구하는 경우에는, 상기 외륜 (3) 과 허브 (4) 와의 사이에, 이미 공지된, 다른 크기의 반경 방향하중을 가하면서, 이들 외륜 (3) 과 허브 (4) 의 반경 방향에 관한 상대 변위량을 측정한다. 어느 측이든, 상기 직경 방향 변위량과 상기 반경 방향하중의 크기에 관해서, 도 5 에 나타낸 바와 같은 관계를 구하여, 상기 소프트 웨어 내에 내장한다. Furthermore, the relationship between the radial displacement amount and the radial load is obtained by calculation or experiment. In the case of obtaining the relationship by calculation, the specifications of the rolling bearing unit 1 are used, that is, the radius of curvature of the cross sections of the respective
본 실시형태는, 상기와 같이 구성되기 때문에, 구름 베어링 유닛 (1) 부분에 변위 센서 등의 새로운 부품을 내장시킬 필요가 없고, 상기 반경 방향 하중을 구할 수 있게 된다. 즉, 상기 엔코더 (12) 과 센서 (13) 의 조합은, ABS 나 TCS 의 제어를 실시해야 하며, 상기 허브 (4) 의 회전속도를 검출하기 위해서도 필요하다. 본 실시형태의 하중 측정 장치 부착식 구름 베어링 유닛은, 이와 같은 회전속도를 검출하기 위하여 필요한 구조를 고안함으로써 상기 반경 방향 하중을 구하는 구조이다. 따라서, 이 구름 베어링 유닛에 가해지는 반경 방향 하중을 측정하기 위해 사용된 구조를, 소형이며 또한 경량으로 구성할 수 있다. Since this embodiment is comprised as mentioned above, it is not necessary to incorporate new components, such as a displacement sensor, in the rolling bearing unit 1 part, and the said radial load can be calculated | required. That is, the combination of the
도 4 로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태의 경우, 반경 방향 하중의 크기에 의해, 상기 센서 (13) 의 출력신호의 전압이 기준 전압보다 높게 되는 주기 TH 와 낮게 되는 주기 TL 가 변화한다. 따라서, 상기 반경 방향 하중의 변동에 관계없이, 상기 허브 (4) 의 회전속도를 정확히 구하기 위하여는, 상기 양 주기의 합「TH + TL」에 따라 이 회전속도를 산출한다. 이 합「TH + TL」은 상기 N 극으로 자화된 부분 및 S 극으로 자화된 부분을, 도 2, 3 에 나타낸 바와 같은 부채꼴형 또는 역부채꼴형으로 한 경우에서도, 상기 반경 방향 변위에 관계없이 거의 일정하게 유지된다. 따라서, 본 실시형태에서, 상기 회전속도가 정확히 구해진 다. As can be seen from Fig. 4, in the present embodiment, the period T H at which the voltage of the output signal of the
[실시형태 2]
도 6 의 (A) 는, 청구항 1, 2, 5 에 대응하는 본 발명의 실시형태 2 를 나타내고 있다. 본 실시형태의 경우에는, 원륜상의 엔코더 (12a) 의 반경 방향 중간부에 관통 구멍 (21, 21) 이, 원주방향을 따라서 등간격으로 형성되어 있다. 본 실시형태의 경우에 이들 각 관통 구멍 (21, 21) 은, 상기 엔코더 (12a) 의 반경 방향 외측 방향을 향하여 원주 방향의 폭이 점점 좁게 되는 역부채꼴형 (혹은 뒤집힌 사다리꼴) 으로 되어 있다. 또한, 원주 방향에 인접하는 관통 구멍 (21, 21) 사이의 중간 부분 (22, 22) 은, 반경 방향 외측 방향을 향하여 원주 방향에 관한 폭이 점점 넓게 되는 부채꼴형 (혹은 사다리꼴) 로 되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 경우에는, 상기 각 중간 부분 (22, 22) 이 청구항 2 에 기재된 제 1 피검출부가 되며, 상기 각 관통 구멍 (21, 21) 부분이 마찬가지로 제 2 피검출부가 된다. 상술의 경우와는 반대로, 도 6 의 (B) 에 나타낸 바와 같이, 관통 구멍 (21a, 21a) 의 폭을 반경 방향 외측 방향을 향하여 점점 크게 하고, 중간 부분 (22a, 22a) 의 폭을 반경 방향 외측 방향을 향하여 점점 작게 할 수도 있다. 6A shows
어느 경우에서도, 적절한 센서와 조합함으로써, 상술한 실시형태 1 의 경우와 동일하게, 이 센서를 지지한 외륜 등의 정지측 궤도륜의 중심축과, 상기 엔코더 (12a) 를 지지 고정한 허브 등의 회전측 궤도륜의 중심축과의 반경 방향에 관한 변위량이 구해진다. 그래서, 이들 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜 사이에 작용하는 반경 방향하중이 구해진다. 여기서, 상기 엔코더 (12a) 를 구성하는 재질 은, 센서의 종류에 의해서 선택한다. In any case, by combining with an appropriate sensor, as in the case of the first embodiment described above, the center axis of the stationary raceway wheel such as the outer ring supporting the sensor and the rotation of the hub or the like supporting the
예를 들어, 이 센서가, 영구자석과, 홀소자 또는 자기저항 소자 등의 자기검출소자를 구비한 액티브형의 자기센서인 경우에는, 상기 엔코더 (12a) 를 강판 등의 자성 금속제로 한다. 상기 센서는, 영구자석과, 폴피스 (pole piece) 와, 코일을 포함하는 패시브 (passive) 자기센서의 경우와 같이 만들어지며, 엔코더 (12a) 도 이와 유사하게 제작된다. 이와 같은 구조에서도, 상기 실시형태 1 의 경우와 같이, 이 엔코더 (12a) 의 피검출면중에 상기 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치의 변화에 따라, 이 센서의 출력신호가 변화한다. 자기센서를 사용하는 경우에는, 엔코더의 피검출면에, 관통 구멍 대신에 부채꼴형 또는 역부채꼴형의 오목부나 볼록부를 형성할 수도 있다. 피검출면에 N 극과 S 극을 배치한 영구자석제의 엔코더의 경우에는, 자속강도가 불균일하게 됨에 따라, 하중의 검출정밀도가 악화할 가능성이 있다. 이러한 경우에, 자성금속에 관통 구멍, 또는 오목부나 볼록부를 형성한 엔코더를 사용한다면, 이러한 문제를 발생시키지 않기 때문에, 상기 하중의 검출정밀도의 확보가 용이해 진다. For example, when this sensor is an active magnetic sensor provided with a permanent magnet and magnetic detection elements, such as a hall element or a magnetoresistance element, the said
이에 반하여, 상기 센서가 광학식인 경우에는, 상기 엔코더 (12a) 의 피검출면에 형성한 상기 제 1 피검출부와 제 2 피검출부의 일방의 구조는 관통 구멍으로 제한한다. 이 경우에는, 이 엔코더 (12a) 를 구성하는 재질은, 빛을 가리는 재질이라면 좋다. 광학식의 센서를 사용하는 경우에는, 이 엔코더 (12a) 의 피검출면중에 상기 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치의 변화에 따라, 이 센서의 출력신호가 변화하는 주기가 변화한다 (변화의 크기는 변하지 않는다). In contrast, when the sensor is optical, the structures of one of the first and second detected portions formed on the surface to be detected of the
엔코더 (12a) 이외의 부분의 구조 및 작용은, 전술한 실시형태 1 과 동일하므로, 동등 부분에 관한 도시 및 설명은 생략한다.Since the structure and operation | movement of parts other than the
[실시형태 3]
도 7 은, 청구항 1, 2, 19 에 대응하는 본 발명의 실시형태 3 를 나타내고 있다. 본 실시형태의 경우에는, 허브 (4a) 의 축방향 중간부에서 복열로 배치된 구름 요소 (5, 5) 끼리 사이에 엔코더 (12b) 를 외부 끼움 장착 고정하고 있다. 이 엔코더 (12b) 는, 단면 L 자형으로 전체를 원환형으로 형성한 지지판 (14a) 을 구비한다. 그래서, 이 지지판 (14a) 의 원륜부 (23) 의 한측면에, 전술의 도 2, 도 3 에 나타낸 바와 같은 영구자석제의 엔코더 본체 (15) 를 부착하거나, 상기 원륜부 (23) 에 전술의 도 6 에 나타낸 바와 같은 관통 구멍 (21, 21a) 혹은 오목부를 형성한다. 결과적으로, 이 원륜부 (23) 자체에 엔코더로서의 기능을 갖게 한다. 7 shows
이와 같은 엔코더 (12b) 와 조합되는 센서 (13a) 는, 외륜 (3) 의 축방향 중간부에서 복열의 외륜궤도 (6, 6) 중간 부분에 형성된 끼움 장착 구멍 (20a) 에, 이 외륜 (3) 의 반경 방향 외측으로부터 내측 방향으로 삽입된다. 그리고, 상기 센서 (13a) 의 최상부 단부의 측면에 형성된 검출부를, 상기 원륜부 (23) 의 축방향 측면에 부착한 엔코더 본체 (15) 의 피검출면 또는 이 원륜부 (23) 자신의 측면에 근접하게 위치시킨다. The
상기 센서 (13a) 의 출력신호의 패턴에 따라 허브 (4a) 의 중심축과 상기 외륜 (3) 의 중심축 사이의 변위를 구하며, 이 변위로부터 이들 허브 (4a) 와 외륜 (3) 과의 사이에 작용하는 반경 방향 하중을 구하는 점에 관해서는, 전술한 실시형태 1 또는 실시형태 2 와 동일하다. 그래서, 중복 설명을 생략한다. The displacement between the center axis of the
[실시형태 4]
도 8 ~ 도 10 은, 청구항 1, 8 에 대응하는 본 발명의 실시형태 4 를 나타내고 있다. 본 실시형태의 경우에는, 피검출면인 엔코더 (12c) 의 축방향 측면에 복수의 피검출용 조합부 (24, 24) 를, 원주방향을 따라 등간격으로 배치하고 있다. 이들 각 피검출용 조합부 (24, 24) 는, 각각이 다른 부분과는 특성이 다른 1 쌍의 고유화 부분 (25, 25) 에 의해 구성되어 있다. 이러한 각 고유화 부분 (25, 25) 으로서는, 도 8 의 (A) 에 나타낸 바와 같은 슬릿형의 긴 구멍, 마찬가지로 도 8 의 (B) 에 나타낸 바와 같은 오목구멍, 마찬가지로 도 8 의 (C) 에 나타낸 바와 같은 제방 (bank-like) 상의 볼록부를 채용가능하다. 상기 각 고유화 부분 (25, 25) 으로 어떠한 구멍이 사용되더라도, 상기 각 피검출용 조합부 (24, 24) 를 구성하는 1 쌍의 고유화 부분 (25, 25) 의 원주방향에 관한 간격은, 전체의 피검출용 조합부 (24, 24) 에서, 반경 방향을 따라 동일 방향으로 연속적으로 변화된다. 도시의 예에서는, 각 피검출용 조합부 (24, 24) 를 구성하는 1 쌍의 고유화 부분 (25, 25) 사이의 원주방향에 관한 간격이, 상기 엔코더 (12c) 의 반경 방향 외측을 향하여 커지며, 원주방향으로 인접하는 각 피검출용 조합부 (24, 24) 를 구성하는 고유화 부분 (25, 25) 사이의 원주방향에 관한 간격이, 상기 엔코더 (12c) 의 반경 방향 외측을 향하여 작게되는 방향으로 경사져 있다. 8-10 has shown 4th Embodiment of this invention corresponding to
상술한 바와 같은 엔코더 (12c) 의 피검출면에 그 검출부를 대향시킨 센서의 출력신호는, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 상기 각 고유화 부분 (25, 25) 에 대향하는 순간에 변화한다. 그래서, 변화하는 간격(주기) 은, 상기 센서의 검출부가 대향하는 부분의 반경 방향 위치의 변화에 따라 변화한다. As shown in FIG. 10, the output signal of the sensor which opposes the detection part to the to-be-detected surface of the
예컨대, 외륜 등의 정지측 궤도륜과 허브 등의 회전측 궤도륜과의 사이에 표준 반경 방향 하중 (표준치) 이 가해지는 경우, 상기 센서의 검출부는, 도 9, 도 10 에 쇄선α로 나타내어 지며, 상기 피검출면의 중앙부를 주사한다. 이 경우에 상기 센서의 출력신호는, 도 10 의 (B) 에 나타낸 바와 같이 변화한다. For example, when a standard radial load (standard value) is applied between a stationary raceway wheel such as an outer ring and a rotational raceway wheel such as a hub, the detection unit of the sensor is indicated by dashed lines α in FIGS. 9 and 10. The center portion of the surface to be detected is scanned. In this case, the output signal of the sensor changes as shown in Fig. 10B.
이에 반하여, 상기 정지측 궤도륜과 상기 회전측 궤도륜 사이에 가해지는 반경 방향 하중이 표준치보다도 커지면, 상기 센서의 검출부는, 예컨대 도 9, 도 10 에 쇄선 β 로 나타내어 지며, 상기 피검출면의 반경 방향 내측에 근접하게 위치된 부분을 주사한다. 이 경우에 상기 센서의 출력 신호는, 도 10 의 (A) 에 나타낸 바와 같이 변화한다. On the other hand, if the radial load applied between the stationary track wheel and the rotary track wheel is larger than the standard value, the detection unit of the sensor is represented by a dashed line β in Figs. 9 and 10, for example, Scan the part located close to the radially inner side. In this case, the output signal of the sensor changes as shown in Fig. 10A.
또한, 상기 정지측 궤도륜과 상기 회전측 궤도륜과의 사이에 가해지는 반경 방향 하중이 표준치 보다 작게 되면, 상기 센서의 검출부는, 예컨대 도 9, 도 10 에 쇄선 γ 로 나타내어 지며, 상기 피검출면의 반경 방향 외측에 근접하게 위치된 부분을 주사한다. 이 경우에 상기 센서의 출력신호는, 도 10 의 (C) 에 나타낸 바와 같이 변화한다. Further, when the radial load applied between the stationary track wheel and the rotary track wheel is smaller than the standard value, the detection unit of the sensor is shown, for example, by dashed lines γ in FIGS. 9 and 10, and the detected object is detected. Scan the part located close to the radially outer side of the face. In this case, the output signal of the sensor changes as shown in Fig. 10C.
따라서, 본 실시형태의 경우도, 상기 센서의 출력신호의 패턴 (변화의 간격) 을 보면, 상기 정지측 궤도륜의 중심축과 상기 회전측 궤도륜의 중심축 사이의 변위의 정도 (반경 방향 변위량) 를 구하여, 또한 이 변위의 정도로부터, 이들 양 궤 도륜 사이에 가해지는 반경 방향 하중을 측정할 수 있다. Therefore, also in the present embodiment, when looking at the pattern (interval of change) of the output signal of the sensor, the degree of displacement (radial displacement amount) between the central axis of the stationary raceway wheel and the central axis of the rotational raceway wheel ), And from the degree of this displacement, it is possible to measure the radial load applied between these two orbital wheels.
[실시형태 5]
도 11 ~ 도 13 은, 청구항 1, 9, 11, 19 에 대응하는 본 발명의 실시형태 5 를 나타내고 있다. 본 실시형태의 경우에는, 허브 (4a) 의 축방향 중간부에서 복열로 배치된 구름 요소 (5, 5) 중간 부분에, 엔코더 (12d) 를 외측 끼움 장착 고정하고 있다. 이 엔코더 (12d) 는, 도 12 의 (A) 에 나타낸 바와 같이 띠 형상의 소재를 둥글게 함에 의해, 도 12 의 (B) 에 나타낸 바와 같이 구성한 것이다. 원통상의 지지판 (14b) 의 외주면에 원통상의 엔코더 본체 (15b) 가 전체 둘레에 걸쳐 부착 고정된다. 11-13 has shown
상기 엔코더 본체 (15b) 는, 고무자석, 플라스틱 자석 등의 영구 자석제로, 반경 방향으로 자화되어 있다. 자화 방향은, 전체 원주방향으로 서로 교대로 또한 등간격으로 변화되어 있다. 따라서, 피검출면인 상기 엔코더 본체 (15b) 의 외주면에는, N 극과 S 극이 교대로 또한 등간격으로 배치되어 있다. 이 중, 제 1 피검출부인 N 극으로 자화된 부분의 원주방향에 관한 폭은, 상기 엔코더 본체 (15b) 의 축방향 일단부에서 넓으며, 타단부에서 좁게 되어 있다. 이에 반하여, 제 2 피검출부인 S 극으로 자화된 부분의 원주방향에 관한 폭은, 상기 엔코더 본체 (15b) 의 축방향 일단부에서 좁고, 타단부로 넓게 되어 있다. The encoder
이러한 엔코더 (12d) 와 함께 사용되는 센서 (13b) 는, 외륜 (3) 의 축방향 중간부에서 복열의 외륜 궤도 (6, 6) 의 중간 부분에 형성된 끼움 장착 구멍 (20a) 에, 이 외륜 (3) 의 반경 방향 외측 방향으로부터 내측 방향으로 삽입된다. 그리고, 상기 센서 (13b) 의 최상부 단면에 형성된 검출부는, 상기 엔코더 본체 (15b) 의 외주면에 근접하게 위치된다. The
상술 같은 구성을 갖는 본 실시형태의 경우, 상기 외륜 (3) 과 상기 허브 (4a) 사이에 가해지는 축선 방향 하중의 변동에 따라 이들 외륜 (3) 과 허브 (4a) 의 상대 위치가 축방향으로 변위되면, 상기 엔코더 본체 (15b) 의 외주면 중에서 상기 센서 (13b) 의 검출부가 대향하는 부분의 축방향 위치가 변화한다. 이 결과, 전술한 실시형태 1 의 경우와 동일하게, 상기 센서 (13b) 의 출력신호가 변화하는 패턴은, 도 13 에 나타낸 바와 같이 변한다. 이 도 13 에 나타낸 바와 같은 센서 (13b) 의 출력신호가 변화하는 패턴과, 상기 외륜 (3) 과 상기 허브 (4a) 사이에 가해지는 축선 방향 하중의 크기 사이의 관계도, 전술한 실시형태 1 에서의 반경 방향하중과 출력신호 패턴의 변화와의 관계와 동일하게, 계산 또는 실험에 의해 구해진다. 따라서, 이 출력신호의 패턴의 변화를 관찰함으로써, 상기 축선 방향 하중의 크기를 구할 수 있다. In the present embodiment having the above-described configuration, the relative positions of the
[실시형태 6]
도 14 는, 청구항 1, 9, 11, 19 에 대응하는 본 발명의 실시형태 6 를 나타내고 있다. 본 실시형태의 경우에는, 허브 (4a) 의 축방향 내단부에 엔코더 (12e) 를 외측 끼움 장착 고정하고 있다. 이 엔코더 (12e) 는, 지지판 (14c) 을 구비한다. 그리고, 이 지지판 (14c) 의 원통부 (26) 의 내주면에, 그 내주면에 N 극과 S 극을, 각각 부채꼴 형상 혹은 사다리꼴 형상의 범위로 자화된 상태로 교대로 배치한 영구자석제의 엔코더 본체를 부착하거나, 상기 원통부 (26) 에 부채꼴 형상 혹은 사다리꼴의 관통 구멍을 형성함으로써, 이 원통부 (26) 자체에 엔코더로서의 기능을 갖게 한다. 그리고, 외륜 (3) 의 내부 개구부에 고정된 커버 (18a) 에 지지 고정된 센서 (13c) 의 검출부가, 피검출면인 상기 엔코더 (12e) 의 내주면에 근접하게 위치된다. 14 shows
이와 같은 본 실시형태의 경우도, 상기 센서 (13c) 의 출력신호의 패턴의 변화를 관찰함으로써, 상기 외륜 (3) 과 상기 허브 (4a) 사이에 작용하는 축선 방향 하중의 크기를 구할 수 있다. Also in this case of this embodiment, the magnitude of the axial load acting between the
[실시형태 7]
도 15 는, 청구항 1, 15 에 대응하는 본 발명의 실시형태 7 를 나타내고 있다. 본 실시형태는, 전술의 도 8 ~ 도 10 에 나타낸 실시형태 4 의 구조를, 축선 방향 하중의 크기를 구하기 위하여 적용한 것이다. 즉, 본 실시형태의 경우에는, 피검출면인 원통상의 엔코더 (12f) 의 외주면 (또는 내주면) 에, 복수의 피검출용 조합부 (24, 24) 를, 원주방향으로 서로 등간격으로 배치하고 있다. 이들 각 피검출용 조합부 (24, 24) 는, 각각이 다른 부분과는 특성이 다른 1 쌍의 고유화 부분 (25, 25) 에 의해 구성되어 있다. 이러한 각 고유화 부분 (25, 25) 으로서 본 실시형태의 경우에는, 슬릿 형상의 긴 구멍을 채용하고 있다. 15 shows
이와 같은 각 고유화 부분 (25, 25) 을 갖는 상기 엔코더 (12f) 는, 도 15의 (A) 에 나타낸 바와 같은, 미리 상기 각 긴 구멍을 펀치 작업에 의해 형성한 띠 형상의 자성금속판을 둥글게 하여, 원주방향 양 단부 가장 자리끼리 맞대어 용접함으로써 만든다. 상기 각 고유화 부분 (25, 25) 으로서는, 전술의 도 8 의 (B) 에 나타낸 바와 같은 오목구멍, 마찬가지로 도 8 (C) 에 나타낸 바와 같은 제방상의 볼록부도 채용 가능하다. 본 실시형태의 경우도, 상기 실시형태 4 의 경우와 동일하게, 상기 각 피검출용 조합부 (24, 24) 를 구성하는 1 쌍의 고유화 부분 (25, 25) 의 원주방향에 관한 간격은, 전체 피검출용 조합부 (24, 24) 에서 축방향에 관한 동일 방향으로 연속적으로 변화된다. 즉, 각 피검출용 조합부 (24, 24) 를 구성하는 1 쌍의 고유화 부분 (25, 25) 의 원주방향에 관한 간격이, 상기 엔코더 (12f) 의 축방향 일단 (도 15 의 우측 하단) 을 향하여 작게 되며, 원주방향에 인접하는 각 피검출용 조합부 (24, 24) 를 구성하는 고유화 부분 (25, 25) 의 원주방향에 관한 간격이, 상기 엔코더 (12f) 의 축방향 타단 (도 15 의 좌측 상단) 을 향하여 작게 되는 방향으로 경사져 있다. The
상술한 바와 같은 엔코더 (12f) 의 피검출면인 외주면 (또는 내주면) 에 그 검출부를 대향시킨 센서의 출력신호는, 전술의 실시형태 4 의 경우와 동일하게, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 상기 각 고유화 부분 (25, 25) 에 대향하는 순간에 변화한다. 그리고, 변화하는 간격 (주기) 은, 상기 센서의 검출부가 대향하는 부분의 축방향 위치의 변화에 따라 변화한다. 따라서, 본 실시형태의 경우도, 상기 센서의 출력신호의 패턴을 보면, 정지측 궤도륜과 회전측 궤도륜의 축방향 변위의 정도 (축방향 변위량) 를 구하며, 또한 이 변위의 정도로부터, 이들 양 궤도륜 사이에 가해지는 축선 방향 하중을 구할 수 있다. 상기 센서의 출력신호의 패턴으로부터 하중을 구하는 기법에 관해서는, 구해야할 하중이 반경 방향하중으로부터 축 방향 하중으로 변한 것 이외에, 상기 실시형태 4 의 경우와 동일하다. As shown in FIG. 10, the output signal of the sensor which faced the detection part to the outer peripheral surface (or inner peripheral surface) which is the detected surface of the
이 경우에, 청구항 12 에 대응하는 구조는 도시하지 않는다. 다만, 도 8 의 (A) 에 나타낸 원륜상의 엔코더 (12c) 의 구조를 도 15 의 (B) 에 나타낸 원통상의 엔코더 (12f) 에 적용한 것과 같이, 도 6 에 나타낸 원륜상의 엔코더 (12a) 의 구조를 원통상의 엔코더에 적용하면, 상기 청구항 12 에 대응하는 구조로 된다. In this case, the structure corresponding to claim 12 is not shown. However, as the structure of the
[실시형태 8]
도 16 ~ 18 은, 청구항 1, 9, 13, 19 에 대응하는 본 발명의 실시형태 8 를 나타낸다. 본 실시형태는, 구동륜 지지용 구름 베어링 유닛 (1a) 에서 본 발명을 실시한 경우에 관하여 나타내고 있다. 또한, 중량이 무거운 차량에 장착되는 것을 고려하여, 구름 요소 (5a, 5a) 로서 테이퍼된 롤러를 사용하고 있다. 이와 같은 본 실시형태의 경우, 허브 (4b) 의 축방향 중간부에서 복열의 내륜 궤도 (11a, 11a) 중간 부분에, 도 17 에 나타낸 바와 같은 엔코더 (12g) 를 외부 끼움 장착 고정시킨다. 이 엔코더 (12g) 는, 자성 금속재에 의해 전체가 원환형으로 된 것으로, 외주면에 제 1 피검출부인 볼록부 (27, 27) 와, 제 2 피검출부인 오목부 (28, 28) 가 원주방향으로 교대로 또한 등간격으로 형성되어 있다. 16-18
상술과 같은 구성을 갖는 본 실시형태의 경우, 내주면에 복열의 외륜 궤도 (6a, 6a) 를 형성한 외륜 (3a) 과, 상기 허브 (4b) 사이에 가해지는 축선 방향 하중의 변동에 따라 이들 외륜 (3a) 과 허브 (4b) 의 상대위치가 축방향으로 변위되면, 상기 엔코더 (12g) 의 외주면 중에서 이 외륜 (3a) 의 축방향 중간부에 지지되는 센서 (13d) 의 검출부가 대향하는 부분의 축방향 위치가 변화한다. 이 결과, 전술한 실시형태 5 의 경우와 동일하게, 상기 센서 (13d) 의 출력신호가 변화 하는 패턴 (듀티 비; duty ratio) 이, 도 18 에 나타낸 바와 같이 변한다. 이 도 18 에 나타낸 바와 같은 센서 (13d) 의 출력신호가 변화하는 패턴과, 상기 외륜 (3a) 과 상기 허브 (4b) 사이에 가해지는 축선 방향 하중의 크기와의 관계도, 전술한 실시형태 5 와 동일하게, 계산 또는 실험에 의해 구해진다. 따라서, 이 출력신호의 변화의 패턴을 관찰함으로써, 상기 축선 방향 하중의 크기를 구할 수 있다. In the present embodiment having the above-described configuration, the
본 실시형태와 같이, 절두체 (frustum) 혹은 뒤집혀진 사다리꼴의 오목부와 볼록부를 원주방향으로 교대로 배치하는 구조를, 피검출면을 축방향 측면에 형성한 엔코더에 적용한다면, 본 실시예는 구름 베어링 유닛에 가해지는 반경 방향 하중을 측정하는데 사용할 수도 있다. If the structure in which the frustum or inverted trapezoidal concave and convex portions are alternately arranged in the circumferential direction as in this embodiment is applied to an encoder in which the surface to be detected is formed on the axial side, the present embodiment is a cloud. It can also be used to measure the radial load on the bearing unit.
[실시형태 9]
도 19 ~ 21 은, 청구항 1, 9, 13, 14, 19 에 대응하는 본 발명의 실시형태 9 를 나타낸다. 본 실시형태는, 상술한 실시형태 8 의 구조를 기본으로 하여, 허브 (4b) 의 중간부에 외부 끼움 장착 고정되는 엔코더 (12h) 의 외주면에 형성된 볼록부 (27a, 27a) 와 오목부 (28a, 28a) 의 형상을 궁리함으로써, 센서 (13d) 의 출력신호를 안정시킨다. 즉, 본 실시형태의 경우에는, 상기 각 볼록부 (27a, 27a) 와 오목부 (28a, 28a) 의 축방향 양단부를, 각각 상기 엔코더 (12h) 의 원주방향에 관한 폭 치수가 이 엔코더 (12h) 의 축방향에 관하여 변화하지 않는 평행부 ( (29a, 29b, 30a, 30b) 로 하고 있다. 따라서, 상기 엔코더 (12h) 의 피검출면인 외주면의 특성이 원주방향에 관해서 변화하는 피치는, 이 외주면의 축방향 중간부에서는, 축방향 위치에 의해 변동하지만, 축방향 양단부에서는 축방향 위치에 관계없이 변동하지 않는다. 19-21
본 실시형태의 경우에, 상기 각 평행부 (29a, 29b, 30a, 30b) 를 형성함으로써, 상기 센서 (13d) 의 출력신호를 안정시키는 이유는, 다음과 같다. 전술한 바와 같이, 엔코더로서 자성재로 이루어지고, 피검출면에 요철부를 형성한 것을 사용함으로써, 영구자석제의 엔코더에 비하여 피검출면의 특성변화의 피치를 고정밀도로 할 수 있다. 다만, 상술한 실시형태 8 의 구조의 경우에는, 이 특성변화의 피치를 짧게 해야 하며, 오목부와 볼록부의 간격을 짧게 하면, 센서의 검출부가 엔코더의 피검출면의 폭방향 양단부 (축방향 양단부) 근방에 대향하는 상태에서, 이들 검출부와 피검출면 사이를 흐르는 자속의 흐름이 불안정하게 되어, 상기 센서의 출력이 불안정하게 되기 쉽다. 예를 들어, 도 17 에 나타낸 엔코더 (12g) 에서, 볼록부 (27, 27) 와 오목부 (28, 28) 사이의 피치를 짧게 한 경우, 원주방향에 인접하는 절두체의 볼록부 (27, 27) 의 저변끼리 근접한다. 특히, 상기 엔코더 (12g) 와 센서 (13d) 가 축방향으로 크게 어긋난 경우라도, 허브 (4b) 의 회전속도 검출이 가능해야 하며, 이들 엔코더 (12g) 와 센서 (13d) 사이에서 허용되는 축방향에 관한 상대 변위량을 확보하기 위해서, 상기 절두체 형상의 높이 치수를 크게 한 경우에, 상술한 바와 같이 원주방향에 인접하는 절두체의 볼록부 (27, 27) 의 저변끼리 근접하는 경향이 현저하게 된다. In the case of this embodiment, the reason why the output signal of the said
이에 반하여, 본 실시형태의 경우에는, 상기 각 평행부 (29a, 29b, 30a, 30b) 를 형성함에 따라, 원주방향으로 인접하는 절두체의 볼록부 (27a, 27a) 의 저 변끼리 과도하게 근접하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 센서 (13d) 의 검출부가 상기 엔코더 (12h) 의 외주면의 축방향 단부에서 상기 볼록부 (27a, 27a) 의 저변에 대응하는 부분에 대향한 경우라도, 상기 센서 (13d) 의 검출부와 상기 엔코더 (12h) 의 피검출면 사이를 흐르는 자속의 흐름을 안정시켜, 상기 센서 (13d) 의 출력을 안정시킬 수 있다. 또한, 상기 허브 (4b) 와 외륜 (3a) 과의 축방향의 변위량이 다소 커지더라도, 상기 센서 (13d) 에 의해, 이 허브 (4b) 의 회전 속도를 검출한다. On the other hand, in the case of this embodiment, as the said
상기 각 평행부 (29a, 29b, 30a, 30b) 의 원주방향 양측 가장자리의 형상은, 직선으로 되어 있지만, 이 부분의 형상은 반드시 직선이 아니더라도 좋다. 예를 들어, 상기 센서 (13d) 의 감도나 감도 수용 범위 (스폿 (spot) 직경) 에 의해 축방향에 대하여 다소 경사지게 하거나, 곡률 반경이 큰 원호상으로 할 수도 있다. Although the shape of the both circumferential edges of the said
또한, 상기 엔코더 (12h) 와 조합되는 상기 센서 (13d) 의 구조는, 영구자석을 내장한 것이라면, 특별히 그 형식을 제한하지 않는다. 즉, 이 영구자석으로부터 방출되는 자속의 흐름을 안내하는 폴피스의 주위에 코일을 감아 이루어지며, 이른바 패시브 형이더라도, 자속의 밀도에 따라 특성을 변화시키는 자기 검출 소자를 내장한 이른바 액티브 형이더라도 사용할 수 있다. 다만, 도 21 에 나타낸 바와 같이, 상기 센서 (13d) 의 검출부가 상기 엔코더 (12h) 의 축방향 중간부에 대향한 상태로, 이 엔코더 (12h) 의 외주면에 존재하는 상기 각 볼록부 (27a, 27a) 및 상기 오목부 (28a, 28a) 의, 회전방향에 관한 길이 치수의 비가 검출되어야하기 때문에, 상기 센서 (13d) 의 스폿 직경은 작은 편이 이 비율을 고정밀도로 구한다는 면에서 바람직하다. In addition, as long as the structure of the
그 밖의 부분의 구조및 작용은, 전술한 실시형태 8 와 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다. Since the structure and operation of the other parts are the same as those of the eighth embodiment described above, redundant descriptions are omitted.
[실시형태 10]
도 22 및 23 은, 청구항 1, 2, 5, 7, 19 에 대응하는 본 발명의 실시형태 10 을 나타낸다. 본 실시형태는, 전술의 도 6 의 (A) 에 나타낸 엔코더의 형상을 궁리함으로써, 센서 (13e) 의 검출부가 이 엔코더의 피검출면의 외경에 근접하게 위치되는 부분 혹은 내경에 근접하게 위치되는 부분에 대향하는 경우에도, 상기 센서 (13e) 의 출력이 안정되도록 되어 있다. 즉, 본 실시형태의 경우에는, 자성 금속판제의 엔코더 (12i) 에 형성한 관통 구멍 (21b, 21b) 과 중간 부분 (22b, 22b) 의 내경측, 외경측 양단부에 비변화부 (31a, 31b, 32a, 32b) 가 형성되어 있다. 이들 각 비변화부 (31a, 31b, 32a, 32b) 의 원주방향 양 단부 가장자리는, 각각 상기 엔코더 (12i) 의 반경 방향으로 존재한다. 따라서 상기 각 비변화부 (31a, 31b, 32a, 32b) 에서는, 피검출면인 상기 엔코더 (12i) 의 축방향 내측면의 회전방향에 관한 특성변화의 피치가 반경 방향에 관해서 변화하지 않는다. 22 and 23 show a tenth embodiment of the present invention corresponding to
본 실시형태의 경우에는, 반경 방향 하중을 측정하는 점에 관해서는, 전술의 도 6 에 나타낸 실시형태 2 와 동일하며, 자속의 흐름을 안정시켜 센서 (13e) 의 출력을 안정시키는 점에 관해서는, 상술의 실시형태 9 과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. In the case of this embodiment, it is the same as that of
[실시형태 11]
도 24 는, 청구항 1, 16 에 대응하는 본 발명의 실시형태 11 를 나타낸다. 본 실시형태의 경우에는, 피검출면인 엔코더 (12j) 의 외주면의 원주방향 등간격의 3 개소 위치에, 각각 센서 (13f, 13g, 13h) 의 검출부를 대향시키고 있다. 그래서, 이들 각 센서 (13f, 13g, 13h) 에 의해, 허브 (4a) (예컨대, 도 11 참조) 의 회전속도와, 이 허브 (4a) 와 외륜 (3) (예컨대, 도 11 참조) 사이에 가해지는 축선 방향 하중과, 이들 허브 (4a) 와 외륜 (3) 사이에 가해지는 모멘트 하중이 측정가능하다. 본 실시형태에 의해 구해지는 모멘트 하중은, 상기 허브 (4a) 및 외륜 (3) 의 중심축으로 대하여 직각방향의 가상축의 주위의 모멘트이다. 24 shows
이러한 본 실시형태의 경우에는, 상기 허브 (4a) 와 상기 외륜 (3) 사이에 가해지는 축선 방향 하중뿐만 아니라, 이들 허브 (4a) 와 외륜 (3) 사이에 가해지는 모멘트 하중을 측정할 수 있다. 즉, 이들 허브 (4a) 와 외륜 (3) 사이에 모멘트 하중이 가해진 결과, 이들 허브 (4a) 의 중심축과 외륜 (3) 의 중심축이 어긋나면, 이들 허브 (4a) 와 외륜 (3) 사이에 발생하는 축선 방향의 변위가, 상기 각 센서 (13f, 13g, 13h) 의 검출부가 대향하는 부분마다 다르게 된다. 그래서, 상기 모멘트 하중의 방향에 따라, 이들 각 센서 (13f, 13g, 13h) 의 출력신호가 상이한 패턴 (이들 각 센서 (13l, 13g, 13h) 의 출력신호의 대소관계) 이 다르다. 또한, 상기 모멘트 하중이 커질수록, 각 센서 (13f, 13g, 13h) 의 출력 신호의 차가 커지게 된다. 따라서, 이들 각 센서 (13f, 13g, 13h) 의 출력신호의 대소관계와, 상기 모멘트 하중의 작용방향 및 크기의 관계를 미리 계산 혹은 실험에 의해 구하여 연산기에 인스톨하는 소프트웨어의 계산식 중에 입력하면, 상기 허브 (4a) 와 상기 외륜 (3) 사이에 가해지는 축선 방향 하중뿐만 아니라, 이들 허브 (4a) 와 외륜 (3) 사이에 가해지는 모멘트 하중을 측정할 수 있다. In this case of this embodiment, not only the axial load applied between the
예를 들면, 상기 각 센서 (13f, 13g, 13h) 의 출력신호에 따라 각 부분에 가해지는 축선 방향 하중을 측정하며, 이들 각 부분의 축선 방향 하중과, 상기 엔코더 (12j) 의 직경으로부터, 상기 모멘트 하중을 산출한다. 상기 축선 방향 하중은, 상기 각 센서 (13f, 13g, 13h) 의 출력신호의 평균치에 따라 계산하거나, 혹은 이들 각 센서 (13f, 13g, 13h) 의 출력신호에 따라 구한 축선 방향 하중을 평균하여 계산된다. 이와 같이 구한 축선 방향 하중 및 모멘트 하중, 및 상기 허브 (4a) 의 회전속도를 나타내는 신호는, 다른 실시형태의 경우와 동일하게, ABS 나 TCS 의 제어기에 보내져, 차량의 자세 안정화를 위한 제어에 이용된다. For example, the axial load applied to each part is measured according to the output signals of the
그 밖의 부분의 구조 및 작용은, 예를 들면 전술의 도 11 ~ 도 13 에 나타낸 실시형태 5, 혹은 전술의 도 16 ~ 도 18 에 나타낸 실시형태 8 과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. Since the structure and operation of other parts are the same as, for example,
[실시형태 12]
도 25 ~ 도 27 는, 청구항 1, 19, 21 에 대응하는 본 발명의 실시형태 12 를 나타낸다. 본 실시형태는, 엔코더 (12g) 와 센서 (13A) 의 설치위치를 궁리함으로써, 외륜 (3a) 과 허브 (4b) 사이에 작용하는 축선 방향 하중의 측정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 먼저, 이러한 점을 고려한 구조가 필요하게 되는 이유에 관하여 설명한다. 25-27
전술한 바와 같이, 엔코더로서, 도 17 에 나타낸 바와 같이, 자성재제의 피 검출면에 요철부를 형성함으로써, 영구 자석제의 엔코더에 비하여 피검출면의 특성변화의 피치를 고정밀도로 할 수 있다. 다만, 피검출면에 각각이 절두체인 볼록부 (27, 27) 와 오목부 (28, 28) 를 교대로 형성한 자성재제의 엔코더 (12g) 와, 자기 검지식의 센서를 조합한 경우라도, 이 센서의 출력신호의 듀티비 (출력신호 전압의 하이 레벨 주기와 로우 레벨 주기와의 비) 의 변화량은 근소하게 된다. 이렇게 듀티비의 변화량이 근소한 경우에도, 상기 센서의 출력신호에 따라서 상기 하중을 정확히 구하기 위해서는, 이 출력신호 중에 포함되는 노이즈 성분을 보정 (제거) 해야 하며, 로우-패스 (low-pass) 필터, 노치 (notch) 필터, 적응 (adaptive) 필터 등의 필터에 의한 데이터 처리가 필요하게 된다. 이들의 데이터 처리 중의 적응 필터 이외의 데이터 처리는 응답 지연을 수반하기 때문에, 차량의 주행상태 안정화 제어를 보다 정확하게 실행한다는 면에서는 바람직하지 못하다. 또한, 응답 필터는 응답 지연이 없는 대신 비용이 증대된다. As described above, as shown in Fig. 17, as the encoder, by forming the uneven portion on the surface to be detected made of magnetic material, the pitch of the characteristic change of the surface to be detected can be made highly accurate as compared to the encoder made of the permanent magnet. However, even when a magnetic encoder (12g) made of magnetic materials formed by alternately forming
이들을 고려한 경우에는, 상기 출력 신호중에 포함되는 노이즈 성분의 레벨을 작게 하여, 응답 지연을 발생시키거나 비용을 증대시키는 바와 같은 필터에 의한 후처리를 최대한 피하는 것이 바람직하다. 상기 노이즈 성분의 레벨을 상대적으로 작게 (S/N 비를 크게) 하기 위해서는, 검출해야 할 하중에 기준하는 변위에 의해 상기 출력신호의 듀티비가 변화하는 정도를 크게 하면 좋다. 이를 위해서는, 상기 각 볼록부 (27, 27) 와 상기 각 오목부 (28, 28) 의 경계부 (단차부) 의 축방향에 대한 경사각도를 크게하는 것이 고려된다. 이 경사각도를 크게 하면, 상기 엔코더 (12g) 의 축방향의 변위에 관해서, 단위 변위당의 듀티비의 변화 량을 크게할 수 있다. 다만, 상기 경사각도를 크게 하면, 상기 엔코더 (12g) 의 전체 원주에 교대로 형성될 수 있는 상기 각 볼록부 (27, 27) 와 상기 각 오목부 (28, 28) 의 수가 적게 (특성변화에 관한 1 피치의 폭이 크게) 되며, 상기 엔코더 (12g) 가 1 회전하는 사이에 상기 센서 (13A) 의 출력신호가 변화하는 횟수 (펄스 수) 가 감소한다. 이 결과, 상기 외륜 (3a) 과 상기 허브 (4b) 사이에 작용하는 하중을 보다 실시간으로 구한다는 면에서 불리하게 되기 때문에, 조건에 따라서는 사용할 수 없다. In consideration of these, it is desirable to avoid post-processing by a filter as much as possible to reduce the level of noise components included in the output signal, thereby causing a response delay or increasing the cost. In order to make the level of the noise component relatively small (large S / N ratio), the degree of change in the duty ratio of the output signal by the displacement based on the load to be detected may be increased. For this purpose, it is considered to increase the inclination angle with respect to the axial direction of the boundary part (step difference part) of each said
본 실시형태는, 상술과 같은 상황을 감안하여, 상기 경계부의 축방향에 대한 경사각도를 특히 크게 하지 않고, 상기 엔코더 (12g) 의 단위 변위당의, 상기 센서 (13A) 의 출력신호의 듀티비의 변화를 크게 하여, 이 엔코더 (12g) 의 변위, 나아가서는 상기 축선 방향 하중을 정밀도 있게 측정가능해야 하는 상황에서 고안된 것이다. In view of the above-described situation, the present embodiment does not increase the inclination angle with respect to the axial direction of the boundary portion, but rather the duty ratio of the output signal of the
상술한 바와 같은 상황을 감안하여 본 실시형태의 경우에는, 피검출면인 외주면에 상기 각 볼록부 (27, 27) 와 상기 각 오목부 (28, 28) 를 교대로 배치한 상기 엔코더 (12g) 를, 회전측 궤도륜인 허브 (4b) 의 축방향 내단부에 외부 끼움 장착 고정하고 있다. 또한, 외륜 (3a), 현가장치를 구성하는 너클 등, 회전하지 않는 부분에 지지된 센서 (13A) 를 상기 엔코더 (12g) 의 상방에 배치하여, 이 센서 (13A) 의 검출부를, 이 엔코더 (12g) 의 외주면의 상단부에 반경 방향으로 대향시키고 있다. 또한, 이 엔코더 (12g) 의 외주면에 형성된 상기 각 볼록부 (27, 27) 와 상기 각 오목부 (28, 28) 중에서, 이들 각 오목부 (28, 28) 의 원주방향에 관한 폭을, 축방향 내단측 (도 25 의 우측) 으로 넓게 하고, 마찬가지로 외단측 (도 25 의 좌측) 으로 좁게 하고 있다. 본 실시형태의 경우에는, 이러한 구성에 의해, 상기 엔코더 (12g) 의 단위 변위 당의, 상기 센서 (13A) 의 출력신호의 듀티비의 변화를 크게할 수 있으며, 이 엔코더 (12g) 의 변위, 나아가서는 상기 축선 방향 하중을 정밀도 있게 측정할 수 있다. In view of the above-described situation, in the present embodiment, the
즉, 도 26 에 나타낸 바와 같이, 노면과 차륜 지지용 구름 베어링 유닛 (1a) 사이에는 소정의 높이 (차륜 반경) 가 존재하기 때문에, 자동차의 차륜 (타이어) 의 외주면과 노면 사이에서 발생하는 축선 방향 하중은 상기 차륜 지지용 구름 베어링유닛 (1a) 에, 모멘트 하중을 포함하는 하중으로서 작용한다. 그래서, 이 모멘트 하중을 포함하는 하중에 의해, 상기 허브 (4b) 와 상기 외륜 (3a) 사이에 상대적인 변위가 발생한다. 예를 들면, 노면에서 차체 내측 방향 (도 25 의 오른쪽방향) 에 축선 방향 하중이 작용하는 경우, 상기 허브 (4b) 전체가 차체 내측 방향에 변위함과 동시에, 모멘트 하중에 의해 이 허브 (4b) 가 도 25 의 반시계 방향으로 요동하는 경향이 있다. 이 결과, 상기 엔코더 (12g) 는, 도 25 의 오른쪽 방향에 변위함과 동시에 윗 방향으로도 변위 한다. 이와 같이 상기 축선 방향 하중은, 모멘트 하중을 포함하는 하중으로서 상기 허브 (4b) 와 상기 외륜 (3a) 사이에 가해져, 이들 허브 (4b) 와 외륜 (3a) 이 상대 변위 한다. 이 경우에, 상기 모멘트 하중에 기초하여 유발된 상기 엔코더 (12g) 와 상기 센서 (13A) 사이의 상대 변위의 방향과, 상기 축선 방향 하중에 기준하는 상기 엔코더 (12g) 와 상기 센서 (13A) 의 상대 변위의 방향을 일치시키는 것이, 상기 출력신호의 듀티비의 변화를 크게한다는 면에서 유효하다. 본 실시형태는, 이러한 관점에서 발명한 것이다. That is, as shown in FIG. 26, since a predetermined height (wheel radius) exists between the road surface and the wheel bearing rolling
전술의 도 16 ~ 도 18 에 나타낸 실시형태 8 부분의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 엔코더 (12g) 가 오른쪽 방향으로 변위함으로써, 상기 센서 (13A) 의 출력신호의 듀티비가 변화한다. 동시에, 상기 엔코더 (12g) 가 윗방향으로 변위함으로써도, 이 듀티비가 변화한다. 이렇게 엔코더 (12g) 가 윗방향으로 변위함으로써 이 듀티비가 변화하는 상태를, 도 27 에 의해 설명한다. 이 도 27 의 세로축은, 상기 센서 (13A) 의 검출부와 상기 엔코더 (12g) 의 외주면 (피검출면) 의 상대변위를 나타내고 있다. 다만, 상기 도 27 의 세로축을 자속밀도로 해도 된다. 어느측으로 하더라도, 이 엔코더 (12g) 의 외주면에 존재하는 상기 각 볼록부 (27, 27) 와 상기 각 오목부 (28, 28) 의 경계부에 전단 드롭 (shear drop) 이나 챔퍼가 존재하는 경우, 또는 상기 센서 (13A) 의 검출부의 직경 (스폿 직경) 이 큰 경우에, 이 센서 (13A) 의 출력신호의 파형은, 완전한 직사각형 파형이 아니라, 정현파에 가까운 파형이 된다. As can be seen from the description of the eighth embodiment shown in FIG. 16 to FIG. 18 described above, the duty ratio of the output signal of the
이 출력신호의 파형이 이러한 정현파적인 파형이라면, 이 출력신호의 선단 가장자리 (leading edge) 및 말단 가장자리 (trailing dege) 를 식별하는 스레시홀드 (threshold) 치가 일정치인 경우, 상기 엔코더 (12g) 가 상기 센서 (13A) 측으로 변위하면, 상기 도 27 에 나타낸 파형은 전체적으로 오프셋된다. 즉, 이들 엔코더 (12g) 의 피검출면과 센서 (13A) 의 검출부와의 거리를 짧게 함으로써, 출력신호의 전압 레벨이 전체적으로 높게 된다. 이 상태에서는, 도 27 의 상측의 곡선과 스레시홀드치 레벨과의 교점을 보면 알 수 있는 바와 같이, 상기 출력신호의 1 주기를 차지하는 볼록부 (27, 27) 라고 인식되는 부분의 비율이 증가하여, 상기 듀티비가 변화한다. 즉, 축선 방향 (가로방향) 으로 변위하지 않더라도, 상기 센서 (13A) 의 출력신호의 듀티비가 변화한다. If the waveform of this output signal is such a sinusoidal waveform, if the threshold value identifying the leading edge and the trailing edge of the output signal is constant, the
상술의 설명으로부터 알 수 있으며, 도 25 에 나타낸 바와 같이, 센서 (13A) 가 상기 엔코더 (12g) 의 상방에 배치되어 있는 경우, 이 엔코더 (12g) 가 상방으로 변위하여, 이 엔코더 (12g) 의 외주면과 상기 센서 (13A) 의 검출부와의 거리 (갭) 가 작게 되면, 이 센서 (13A) 의 출력신호의 1 주기에 해당하는 상기 볼록부 (27, 27) 라고 인식되는 부분의 비율이 늘어난다. 따라서, 모멘트 하중을 포함하는 하중으로서 작용하는, 축방향 내측 (도 25 의 오른쪽) 으로 향한 축선 방향 하중에 근거하는 상기 엔코더 (12g) 의 변위가, 상기 각 볼록부 (27, 27) 의 비율이 커지게 되는 방향으로 이 엔코더 (12g) 를 장착해 둔다면, 상기 모멘트 하중에 근거하는 상기 엔코더 (12g) 와 상기 센서 (13A) 와의 상대 변위의 방향과, 상기 축선 방향 하중에 근거하는 이들 엔코더 (12g) 와 센서 (13A) 와의 상대 변위의 방향을 일치시켜, 상기 출력신호의 듀티비의 변화를 크게 할 수 있다. 노면에서 차체 외측 방향 (도 25 의 왼쪽 방향) 에 축선 방향 하중이 작용하는 경우도, 상술의 설명에서 방향이 반대가 되는 이외에는 동일하다. As can be seen from the above description, as shown in Fig. 25, when the
[실시형태 13]
도 28 은, 청구항 1, 19, 22 에 대응하는 본 발명의 실시형태 13 를 나타낸다. 본 실시형태의 경우에는, 엔코더 (12g) 의 아래쪽으로 센서 (13A) 를 배치 하며, 이 센서 (13A) 의 검출부를, 피검출면인, 이 엔코더 (12g) 의 외주면의 하단부에 대향시키고 있다. 그리고, 이 엔코더 (12g) 의 외주면에 형성된 각 볼록부 (27, 27) 와 각 오목부 (28, 28) (도 17, 도 27 참조) 중에서의 오목부 (28, 28) 의 원주방향에 관한 폭을, 축방향 외단측에서 넓게, 동일하게 내단측에서 좁게 하고 있다. 즉, 본 실시형태의 경우에는, 상기 센서 (13A) 의 설치 위치를 상술한 실시형태 12 와 상하 반대로 함과 동시에, 상기 각 오목부 (28, 28) 의 배열을, 이 실시형태 12 와 내외 반대로 한다. 28 shows
이러한 본 실시형태의 경우도, 모멘트 하중에 근거하는 상기 엔코더 (12g) 와 상기 센서 (13A) 의 상대 변위의 방향과, 축선 방향 하중에 근거하는 이들 엔코더 (12g) 와 센서 (13A) 의 상대변위의 방향을 일치시켜, 이 센서 (13A) 의 출력신호의 듀티비의 변화를 크게 할 수 있다. 본 실시형태와 같이, 상기 엔코더 (12g) 의 하방으로 상기 센서 (13A) 를 설치하면, 축선 방향 하중에 의한 횡방향 변위와, 모멘트 하중에 의한 횡방향 변위와의 방향이 일치하기 때문에, 하중의 측정 정밀도 확보의 면에서 바람직하다. 다만, 상기 센서 (13A) 를 상기 엔코더 (12g) 의 아래쪽으로 설치하면, 차륜이 튀어 오르는 돌 등의 이물에 의해 이 센서 (13A) 가 손상을 받기 쉽다. 따라서, 이 센서 (13A) 의 강도 등을 감안하여, 각 부품 (13A, 12g) 의 설치 위치 및 설치 방향을 결정한다. Also in this case of this embodiment, the relative displacement of the
[실시형태 14]
도 29 는, 청구항 1, 19, 23 에 대응하는 본 발명의 실시형태 14 를 나타낸다. 본 실시형태의 경우에는, 피검출면인 축방향 내측면에 오목부와 볼록부를 교대로 배치한 엔코더 (12A) 가, 회전측 궤도륜인 허브 (4b) 의 축방향 내단부에 고정되어 있다. 이 엔코더 (12A) 의 축방향 내측면에 존재하는 피검출면 중의 상부에 센서 (13B) 의 검출부를 축방향으로 대향시키고 있다. 또한, 상기 엔코더 (12A) 의 피검출면에 형성된 요철중의 오목부의 원주방향에 관한 폭을 반경 방향 외단측에서 넓게하고, 동일하게 내단측에서 좁게 하고 있다. 29 shows
차륜으로부터 차륜지지용 구름 베어링 유닛 (1a) 에 가해지는 축선 방향 하중을 측정하기 위하여는, 도 25 ~ 도 28 에 나타낸 바와 같이, 원통상의 엔코더 (12g) 의 원주면에 존재하는 피검출면에 센서 (13A) 를 반경 방향으로 대향시켜, 축선 방향 하중에 따른, 이 센서 (13A) 의 출력신호의 듀티비의 변화를 검출하는 편이 바람직하다. 다만, 설치 공간 상의 제약 등에 의해, 상기 엔코더 (12g) 나 센서 (13A) 를 설치할 수 없고, 도 29 에 나타낸 바와 같이, 센서 (13B) 를 엔코더 (12A) 에 대하여, 축방향으로 대향 시킬 수도 있다. 전술한 바와 같이, 차륜의 외주면과 노면과의 당접부에서 상기 차륜지지용 구름 베어링 유닛 (1a) 에 가해지는 축선 방향 하중은, 모멘트 하중을 포함하는 하중으로서, 이 차륜지지용 구름 베어링 유닛 (1a) 에 작용한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 센서 (13B) 를 엔코더 (12A) 에 대하여, 축방향으로 대향시키는 구조라도, 상기 축선 방향 하중을 구할 수 있다. In order to measure the axial load applied to the wheel bearing rolling
이와 같은 구조에서 상기 차륜 지지용 구름 베어링 유닛 (1a) 에, 예컨대 노면으로부터 축방향 내측 (도 29 의 우측) 으로 향한 축선 방향 하중이 작용하는 경우, 상기 엔코더 (12A) 는 축선 방향 하중에 기준하여 오른쪽 방향에 변위하며, 이 엔코더 (12A) 의 피검출면과 상기 센서 (13B) 의 검출부와의 거리가 작게 된다. 동시에, 이 엔코더 (12A) 는, 상기 모멘트 하중에 의해 윗방향으로 변위한다. 따라서, 이 모멘트 하중에 기준하는 상방으로의 변위에 의해 상기 센서 (13B) 의 출력신호의 듀티비가 변화하는 방향 (경향) 과, 상기 축선 방향 하중에 기준하는 상기 거리의 감소에 의해 이 듀티비가 변화하는 방향이 같게 된다면, 전체로서의 듀티비의 변화를 크게 할 수 있다. In such a structure, when the axial load from the road surface, for example, from the road surface toward the axially inward direction (right side in Fig. 29), the
전술한 바와 같이, 상기 거리가 작게 된다면, 상기 출력신호의 1 주기를 차지하는 볼록부라고 인식되는 부분의 비율이 증가한다. 따라서, 상기 엔코더 (12A) 의 상방으로의 변위에 의해서, 상기 볼록부라고 인식되는 부분의 비율이 커지도록 상기 엔코더 (12A) 의 내측면에 형성된 요철을 설정한다면, 상기 (모멘트 하중을 포함함) 축선 방향 하중의 변화에 따르는, 상기 센서 (13B) 의 출력신호의 듀티비의 변화를 크게 할 수 있다. 본 실시형태와 같이, 상기 엔코더 (12A) 의 상방에 상기 센서 (13B) 를 설치함과 동시에, 이 엔코더 (12A) 의 피검출면에 형성된 요철 중의 오목부의 원주방향에 관하는 폭을, 반경 방향 외단측에서 넓게하고, 동일하게, 내단측에서 좁게 한다면, 모멘트 하중에 기준하는 상기 엔코더 (12A) 와 상기 센서 (13B) 의 상대변위의 방향과, 상기 축선 방향 하중에 기준하는 이들 엔코더 (12A) 와 센서 (13B) 의 상대변위의 방향을 일치시켜, 상기 출력신호의 듀티비의 변화를 크게 할 수 있다. As described above, if the distance is made small, the proportion of the portion recognized as the convex portion occupying one period of the output signal increases. Therefore, if the unevenness formed in the inner surface of the
[실시형태 15]
도 30 은, 청구항 1, 19, 24 에 대응하는 본 발명의 실시형태 15 를 나타낸 다. 본 실시형태의 경우에는, 엔코더 (12A) 의 축방향 내측면에 존재하는 피검출면 중의 하부에 센서 (13B) 의 검출부를 축방향으로 대향시키고 있다. 또한, 상기 엔코더 (12A) 의 피검출면에 형성된 요철 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭을, 반경 방향 내단측에서 넓게 하고, 동일하게 외단측에서 좁게 하고 있다. 즉, 본 실시형태의 경우에는, 상기 센서 (13B) 의 설치 위치를 상술한 실시형태 14 와 상하 반대로 함과 동시에, 상기 각 오목부의 배열을, 이 실시형태 14 와 반경 방향에 관해서 내외반대로 하고 있다. 30 shows
이러한 본 실시형태의 경우도, 모멘트 하중에 기준하는 상기 엔코더 (12A) 와 상기 센서 (13B) 의 상대 변위의 방향과, 축선 방향 하중에 기준하는 이들 엔코더 (12A) 와 센서 (13B) 의 상대변위의 방향을 일치시켜, 이 센서 (13B) 의 출력신호의 듀티비의 변화를 크게 할 수 있다. Also in this case of this embodiment, the direction of the relative displacement of the
[실시형태 16]
도 31 은, 청구항 1, 9, 13, 19 에 대응하는 본 발명의 실시형태 16 을 나타낸다. 본 실시형태의 구조와 같이, 외륜 (3a) 의 축방향 중간부에서 복열로 배치된 구름 요소 (5a, 5a) 의 사이에 센서 (13d) 를 설치하는 경우에는, 엔코더 (12g) 의 피검출면에 존재하는 오목부 및 볼록부의 방향을 규제하는 것에 의한 효과는, 이 엔코더 (12g) 를 축방향 내단부에 설치하는 경우만큼 현저하지 않다. 이 경우, 상기 센서 (13d) 의 출력신호의 듀티비를 조금이라도 크게 하기 위해서는, 상기 방향을 규제하는 것이 바람직하다. 이 경우의 규제방향에 관해서는, 다음과 같다. 31 shows
먼저, 외주면을 피검출면으로 한 원통 형상의 엔코더 (12g) 에 대하여 센서를 상방에 배치하여, 이 센서의 검출부를 이 엔코더 (12g) 의 외주면에 반경 방향으로 대향시키는 경우는, 이 엔코더 (12g) 의 외주면에 존재하는 오목부와 볼록부의 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭이, 축방향 내측 (도 31 의 우측) 을 향하여 커지도록 한다. 반대로, 원통상의 엔코더 (12g) 에 대하여 센서를 아래쪽으로 배치하여, 이 센서의 검출부를 이 엔코더 (12g) 의 외주면에 반경 방향으로 대향시키는 경우는, 이 엔코더 (12g) 의 외주면에 존재하는 오목부와 볼록부 중의 오목부의 원주방향에 관한 폭이, 축방향 외측 (도 31 의 좌측) 을 향하여 커지도록 한다. 이렇게 구성한다면, 전술의 실시형태 12 또는 실시형태 13 와 동일하게, 모멘트 하중에 기준하는 상기 엔코더 (12g) 와 상기 센서의 상대 변위의 방향과, 축선 방향 하중에 기준하는 이들 엔코더 (12g) 와 센서의 상대 변위의 방향을 일치시켜, 이 센서의 출력신호의 듀티비의 변화를 크게 할 수 있다. First, when the sensor is disposed upward with respect to the
여기서, 센서를 차륜지지용 구름 베어링 유닛의 축방향 외단부에 설치한 경우에는, 각부의 설치 위치 및 경사 방향을 전부 반대로 한 구조가, 모멘트 하중에 기준하는 상기 엔코더와 상기센서의 상대변위의 방향과, 축선 방향 하중에 기준하는 이들 엔코더와 센서의 상대변위의 방향을 일치시켜, 이 센서의 출력신호의 듀티비의 변화를 크게한다는 면에서는 바람직하다. 다만, 공간적인 제약으로부터, 차륜지지용 구름 베어링유닛의 축방향 외단부에 설치할 가능성이 거의 없기 때문에,그다지 의미가 없다. Here, in the case where the sensor is installed at the axial outer end of the wheel bearing rolling bearing unit, the structure in which the installation position and the inclination direction of each part are reversed is the direction of relative displacement between the encoder and the sensor based on the moment load. And the relative displacement direction of these encoders based on the axial load and the sensor are matched, so that the change in the duty ratio of the output signal of the sensor is increased. However, since there is little possibility of installing in the axial outer end of the wheel bearing rolling bearing unit due to the space constraint, it is not very meaningful.
이에 반하여, 센서를 차륜 지지용 구름 베어링 유닛의 축방향 중간부에서 복 열로 배치된 구름 요소 사이에 설치하는 경우는 많다. 이러한 경우에, 차륜으로부터 차륜지지용 구름 베어링 유닛의 허브에 대하여, 축선 방향 하중과 모멘트 하중이 혼합된 하중이 작용하는 경우, 축선 방향 하중에 의해서 엔코더 (12g) 가 횡방향으로 변위한다. 또한, 상기 모멘트 하중에 의해서 허브 (4b) 가 회전하는 경향이 있다. 하지만, 이 회전중심은, 상기 엔코더 (12g) 의 설치위치인, 복열로 배치된 구름 요소 (5a, 5a) 끼리의 사이이기 때문에, 상기 모멘트 하중에 의해, 상기 엔코더 (12g) 의 상하 위치가 변동하는 일은 거의 없다. On the contrary, the sensor is often provided between the rolling elements arranged in a row in the axial middle part of the wheel bearing rolling bearing unit. In this case, when a load in which the axial load and the moment load are mixed is applied from the wheel to the hub of the rolling bearing unit for supporting the wheel, the
이 경우에, 상하 하중 변화의 영향에 의해, 다소라도 상기 엔코더 (12g) 가 상하방향으로 변위하기 때문에, 상기 복열로 배치된 구름 요소 (5a, 5a) 사이에 상기 엔코더 (12g) 를 배치한 경우라도, 이 엔코더 (12g) 에 관한 최적의 설치방향이 존재한다. 예를 들어, 노면에서 차체의 내측 방향을 향해서 축선 방향 하중이 작용하는 것은, 자동차가 선회하고 있을 때의 외측 차륜이며, 이 때는 원심력의 영향으로 상하 하중 (반경 방향 하중) 이 증가하고 있는 경우가 많다. 반대로, 예를 들어, 노면에서 차체 외측 방향을 향해서 횡방향 하중이 작용하는 것은, 자동차가 선회하고 있을 때의 내측 차륜이고, 이 때는 상하 하중이 감소하고 있는 경우가 많다. In this case, since the
이러한 점을 고려하여, 상기 도 31 에 나타낸 구조에서는, 상기 복열로 배치된 구름 요소 (5a, 5a) 사이에서 하측 (노면측) 에 설치한 상기 센서 (13d) 의 검출부를, 상기 엔코더 (12g) 의 외주면의 하단부에 대향 시키고 있다. 예를 들어, 노면에서 허브 (4b) 에, 차체 외측 방향으로 향하는 축선방향 하중이 작용하는 경우에는, 이 축선 방향 하중에 의해 상기 엔코더 (12g) 는, 차체 외측 방향 (도 31 의 왼쪽 방향) 으로 변위한다. 동시에 상하 하중이 감소하기 때문에, 다소이기는 하지만, 상기 센서 (13d) 의 검출부와 상기 엔코더 (12g) 사이의 거리 (갭) 가 작아지게 된다. 전술한 바와 같이, 이 거리가 감소하면, 상기 센서 (13d) 의 검출신호의 1 주기를 차지하는 볼록부로 인식되는 부분의 비율이 증가한다. 그래서, 본 실시형태의 경우에는, 상기 엔코더 (12g) 가 차체 외측 방향으로 변위하였을 때에 볼록부라고 인식되는 비율이 증가하도록, 오목부의 원주방향에 관한 폭이, 차체 외측을 향하여 커지도록, 상기 엔코더 (12g) 가 배치되어 있다. In view of such a point, in the structure shown in FIG. 31, the
[실시형태 17]
도 32 ~ 35 는, 청구항 1, 10, 11 에 대응하는 본 발명의 실시형태 17 를 나타낸다. 본 실시형태의 경우에는, 전술의 도 11 ~ 도 13 에 나타낸 실시형태 5 와 동일하게, 허브 (4a) 의 중간부에, 영구 자석제의 엔코더 (12k) 를 외부 끼움 장착 고정시킨다. 피검출면인 이 엔코더 (12k) 의 외주면에는, 제 1 피검출부에 상당하는 N 극으로 자화된 부분과, 제 2 피검출부에 상당하는 S 극으로 자화된 부분이, 원주방향으로 교대로 또한 등간격으로 배치되어 있다. 특히, 본 실시형태의 경우에는, 상기 제 1, 제 2 양 피검출부에 대응하는 N 극으로 자화된 부분과 S 극으로 자화된 부분의 경계를, 상기 엔코더 (12k) 의 축방향에 대하여 동일 각도만 경사지게 함과 동시에, 이 축방향에 대한 경사방향을, 이 엔코더 (12k) 의 축방향 중간부를 경계로 서로 역방향으로 하고 있다. 따라서, 상기 N 극으로 자화된 부분과 S 극으로 자화된 부분은, 축방향 중간부가 원주방향에 관해서 가장 돌출한 (또는 오목한), 'く' 자형 (도그 레그형 (dogleg shape) 으로 되어있다. 32-35
한편, 외륜 (3) 의 축방향 중간부에서 복열로 배치된 구름 요소 (5, 5) 중간 부분에 1 쌍의 센서 (13i, 13i) 를 설치하여, 이들 양 센서 (13i, 13i) 의 검출부가, 상기 엔코더 (12k) 의 외주면에 근접하게 위치된다. 이들 양 센서 (13i, 13i) 의 검출부가 이 엔코더 (12k) 의 외주면에 대향하는 위치는, 이 엔코더 (12k) 의 원주방향에 관하여 동일한 위치이다. 바꿔 말하면, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 검출부는, 상기 외륜 (3) 의 중심축에 평행한 가상 직선상에 배치되어 있다. 또한, 이 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 축선 방향 하중이 작용하지않은 상태에서, 상기 N 극으로 자화된 부분과 S 극으로 자화된 부분의 축방향 중간부에서 원주방향에 관하여 가장 돌출한 부분 (경계의 경사방향이 변화하는 부분) 이, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 검출부 사이의 정확히 중앙위치에 존재하도록, 각 부재 (12k, 13i, 13i) 의 설치위치를 규제하고 있다. On the other hand, a pair of
상술한 바와 같이 구성하는 본 실시형태의 경우, 상기 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 축선 방향 하중이 작용하면, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 출력신호가 변화하는 위상이 어긋난다. 즉, 상기 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 축선 방향 하중이 작용하지 않고 있는 상태에서, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 검출부는, 도 35 의 (A) 의 실선 (a), (a) 위, 즉, 상기 가장 돌출한 부분으로부터 축방향으로 동일분 만큼 어긋난 부분에 대향한다. 따라서, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 출력신호의 위상은, 도 35 의 (C) 에 나타낸 바와 같이 일치한다. 이에 반하여, 상기 엔코더 (12k) 를 고정한 허브 (4a) 에, 도 35 의 (A) 에서 하향의 축선 방향 하중이 작용한 경우에는, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 검출부는, 도 35 의 (A) 의 파선 (b), (b) 위, 즉, 상기 가장 돌출한 부분으로부터의 축방향에 관한 어긋남이 서로 다른 부분에 대향한다. 이 상태에서는 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 출력신호의 위상은, 도 35 의 (B) 에 나타낸 바와 같이 어긋난다. 또한, 상기 엔코더 (12k) 가 고정된 허브 (4a) 에, 도 35 의 (A) 에서 상방을 향하는 축선 방향 하중이 작용한 경우에는, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 검출부는, 도 35 의 (A) 의 일점 쇄선 (c), (c) 위, 즉, 상기 가장 돌출한 부분으로부터의 축방향에 관한 어긋남이, 역방향으로 서로 다른 부분에 대향 한다. 이 상태에서는 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 출력 신호의 위상은, 도 35 의 (D) 에 나타낸 바와 같이 어긋난다. In the present embodiment configured as described above, when an axial load acts between the
상술한 바와 같이 본 실시형태의 경우에는, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 출력신호의 위상이, 상기 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 가해지는 축선 방향 하중의 방향에 따른 방향으로 어긋난다. 또한, 이 축선 방향 하중에 의해 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 출력신호의 위상이 어긋나는 정도는, 이 축선 방향 하중이 커질수록 커진다. 따라서, 본 실시형태의 경우에는, 상기 양 센서 (13i, 13i) 의 출력신호의 위상 어긋남의 유무, 어긋남이 존재하는 경우에는 그 방향 및 크기에 따라서, 상기 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 작용하고 있는 축선 방향 하중의 방향 및 크기를 구할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the phases of the output signals of the both
[실시형태 18]
여기서, 상술한 실시형태 17 과 같이, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부의 경 계의 경사 방향을 도중에 변화시킨 엔코더와 1 쌍의 센서를 조합하여 축선 방향의 하중을 구하는 발명은, 도시된 바와 같은 영구자석제의 엔코더에 한정되지 않고서 실시할 수 있다. 즉, 제 1 피검출부와 제 2 피검출부와의 중의 일방의 피검출부를 관통 구멍 혹은 오목구멍 사이에 존재하는 볼록부로 하고, 타방의 피검출부를 원주방향에 인접하는 관통 구멍 혹은 오목구멍 사이에 존재하는 중간 부분 또는 오목부로 한 엔코더와, 적절한, 이 엔코더의 성질과 형상에 따른 센서를 조합해서도 축선방향 하중을 측정할 수 있다. 또한, 엔코더의 피검출면인 축방향 한쪽면에 대향시켜 1 쌍의 센서를, 반경 방향으로 어긋나게 배치하여, 이 피검출면에 배치한 제 1 피검출부와 제 2 피검출부를 엔코더의 반경 방향에 관하여 경사시킴과 동시에 경사 방향을 도중에서 변화시킨 구조로, 반경 방향 하중을 측정할 수도 있다. Here, as in the seventeenth embodiment described above, the invention in which the axial load is obtained by combining an encoder and a pair of sensors which have changed the inclination direction of the boundary between the first and second portions to be detected midway is as shown. This can be done without being limited to encoders made of the same permanent magnet. That is, one detected part between the first detected part and the second detected part is a convex part existing between the through hole or the concave hole, and the other detected part is present between the through hole or the concave hole adjacent to the circumferential direction. An axial load can also be measured by combining the encoder which used the intermediate | middle part or recessed part, and the sensor according to the characteristic and shape of this encoder appropriately. Further, a pair of sensors are arranged to be offset in the radial direction so as to face one axial direction, which is the surface to be detected of the encoder, and the first and second to-be-detected portions disposed on the surface to be detected are arranged in the radial direction of the encoder. The radial load can also be measured with the structure in which the inclination direction is changed along the way while the inclination is inclined.
도 36 ~ 38 은, 상술한 바와 같은 상황에 따라 생각한, 본 발명의 실시형태 18 을 나타낸다. 본 실시형태의 경우에는, 허브 (4a) 의 중간부에, 자성 금속판제의 엔코더 (12B) 를 외부 끼움 장착 고정하고 있다. 피검출면인, 이 엔코더 (12B) 의 외주면에는, 제 1 피검출부에 해당하는 슬릿형의 관통 구멍 (33a, 33b) 과, 제 2 피검출부에 해당하는 기둥부 (34a, 34b) 가, 원주방향으로 교대로 또한 등간격으로 배치되어 있다. 이 경우에, 원주방향에 인접하는 관통 구멍 (33a, 33b) , 혹은 기둥부 (34a, 34b) 사이의 피치는 서로 같지만, 각 관통 구멍 (33a, 33b) 의 원주방향에 관한 폭과, 각 기둥부 (34a, 34b) 의 원주방향에 관한 폭이 같을 필요는 없다. 특히, 본 실시형태의 경우에는, 상기 제 1 피검출부에 대응하는 상기 각 관통 구멍 (33a, 33b) 과, 제 2 피검출부에 대응하는 상기 각 기둥부 (34a, 34b) 를, 상기 엔코더 (12B) 의 축방향에 대하여 같은 각도만 경사시킴과 동시에, 이 축방향에 대한 경사 방향을, 이 엔코더 (12B) 의 축방향 중간부를 경계로 서로 역방향으로 하고 있다. 바꿔 말하면, 본 실시형태의 엔코더 (12B) 는, 축방향 일측 반부에, 상기 축방향에 대하여 소정방향으로 동일분 만큼 경사된 관통 구멍 (33a, 33a) 을 형성함과 동시에, 축방향 타반부에, 이 소정방향과 역방향으로 동일 각도만큼 경사진 관통 구멍 (33b, 33b) 을 형성하고 있다. 36-38
한편, 외륜 (3) 의 축방향 중간부에서 복열로 배치된 구름 요소 (5, 5) 의 중간 부분에 1 쌍의 센서 (13C, 13C) 을 설치하여, 이들 양 센서 (13C, 13C) 의 검출부가 상기 엔코더 (12B) 의 외주면에 근접하게 위치된다. 이들 양 센서 (13C, 13C) 의 검출부가 이 엔코더 (12B) 의 외주면에 대향하는 위치는, 이 엔코더 (12B) 의 원주방향에 관한 같은 위치로서 선택된다. 또한, 이 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 축선 방향 하중이 작용하지 않은 상태에서, 상기 각 관통 구멍 (33a, 33b) 사이에 위치하여, 전체 원주에 연속하는 림(rim)부 (35) 가, 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 검출부 사이의 정확히 중앙 위치에 존재하도록, 각 부재 (12B, 13C, 13C) 의 설치위치를 규제하고 있다. On the other hand, a pair of sensors 13C and 13C are provided in the middle part of the rolling
상술한 바와 같이 구성되는 본 실시형태의 경우, 상기 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 축선 방향 하중이 작용하면, 전술한 실시형태 17 의 경우와 같이, 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 출력신호가 변화하는 위상이 어긋난다. 즉, 상기 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 축선 방향 하중이 작용하지 않고 있는 상태에서, 상 기 양 센서 (13C, 13C) 의 검출부는, 도 39 의 (A) 의 실선 (a), (a) 위, 즉, 상기 림부 (35) 로부터 축방향으로 동일분 만큼 어긋난 부분에 대향한다. 따라서, 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 출력신호의 위상은, 도 39 의 (C) 에 나타낸 바와 같이 일치 한다. 이에 반하여, 상기 엔코더 (12B) 를 고정한 허브 (4a) 에, 도 39 의 (A) 에서 하향의 축선 방향 하중이 작용한 경우에는, 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 검출부는 도 39 의 (A) 의 파선 (b), 즉 (b) 위, 즉 상기 림부 (35) 로부터의 축방향에 관한 어긋남이 서로 다른 부분에 대향한다. 이 상태에서는 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 출력신호의 위상은, 도 39 의 (B) 에 나타낸 바와 같이 어긋난다. 또한, 상기 엔코더 (12B) 를 고정한 허브 (4a) 에, 도 39 의 (A) 로 상향의 축선 방향 하중이 작용한 경우에는, 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 검출부는, 도 39 의 (A) 의 일점 쇄선 (c), (c) 위, 즉, 상기 림부 (35) 로부터의 축방향에 관한 어긋남이, 역방향으로 서로 다른 부분에 대향한다. 이 상태에서는 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 출력신호의 위상은, 도 39 의 (D) 에 나타낸 바와 같이 어긋난다. In the present embodiment configured as described above, if an axial load acts between the
상술한 바와 같은 본 실시형태의 경우도, 상기 실시형태 17 의 경우와 같이, 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 출력신호의 위상이, 상기 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 가해지는 축선 방향 하중의 방향에 따른 방향으로 어긋난다. 또한, 이 축선 방향 하중에 의해 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 출력신호의 위상이 어긋나는 정도는, 이 축선 방향 하중이 커질수록 커진다. 따라서, 본 실시형태의 경우도, 상기 양 센서 (13C, 13C) 의 출력신호의 위상 어긋남의 유무, 어긋남이 존재하는 경 우에는 그 방향 및 크기에 따라 상기 외륜 (3) 과 허브 (4a) 사이에 작용하고 있는 축선 방향 하중의 방향 및 크기가 요구된다. Also in the present embodiment as described above, as in the case of the seventeenth embodiment, the axis of the output signal of the both sensors 13C, 13C is applied between the
모든 실시형태에서, 센서의 검출부의 면적 (스폿 직경) 은 작은 쪽이 바람직하다. 이 이유는, 하중 변동에 따른, 엔코더의 피검출면의 특성변화의 패턴의 변화를 구하기 위해서, 이 패턴 변화를 고정밀도로 읽어낼 수 있도록 하기 위해서이다. 또한, 상기 센서의 구조는, 자기식, 광학식 등, 특별히 제한되지 않는다. 하지만, 자기식의 것이, 저비용으로 필요로 하는 정밀도를 갖는 센서를 입수하는 것이 용이하다는 점으로부터 바람직하다. 또한, 자기식의 센서를 사용하는 경우에, 패시브형, 액티브형, 어느 구조의 것도 사용가능하다. 하지만, 상기 스폿 직경을 작게 하여 정밀도가 좋은 측정을 행할 수 있다는 점, 저회전시부터 측정을 행할 수 있다는 점으로부터 액티브형의 센서가 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 액티브형의 센서이면, 검출소자를 통과하는 자속의 밀도의 변화에 대응하여 출력의 전환 (ON / OFF) 을 행하는 유니 폴라형 (unipolar type) 을 포함해, 각종구조의 자기센서를 사용할 수 있다.In all embodiments, the smaller the area (spot diameter) of the detection part of the sensor is preferable. This reason is to make it possible to read this pattern change with high precision, in order to obtain the change of the pattern of the characteristic change of the detected surface of the encoder according to the load fluctuation. In addition, the structure of the said sensor is not specifically limited, such as a magnetic type and an optical type. However, a magnetic one is preferable from the point that it is easy to obtain the sensor which has the precision required at low cost. In the case of using a magnetic sensor, any of a passive type and an active type can be used. However, an active sensor can be preferably used from the point that the spot diameter can be made small and the measurement can be performed with high accuracy, and the measurement can be performed from low rotation. In addition, in the case of an active sensor, magnetic sensors having various structures can be used, including a unipolar type that switches the output (ON / OFF) in response to a change in the density of the magnetic flux passing through the detection element. have.
당업자라면 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어남 없이 다양한 변형 및 변화가 본 발명의 개시된 바람직한 실시형태에 있을 수 있다는 것을 알 수 있다. 그래서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 이에 준하는 범위와 일치하는 본 발명의 모든 변형 및 변화를 포함한다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made in the disclosed preferred embodiments of the invention without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, it is intended that the present invention cover all modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.
본 출원은 2004년 5월 26일에 출원된 일본 특허 출원 제 2004-156014, 2004년 8월 6일에 출원된 일본 특허 출원 제 2004-231369, 및 2004년 9월 27일에 출원 된 일본 특허 출원 제 2004-279755 를 우선권 주장하며, 이 내용이 참조로 포함되어 있다. This application is directed to Japanese Patent Application No. 2004-156014, filed May 26, 2004, Japanese Patent Application No. 2004-231369, filed August 6, 2004, and Japanese Patent Application No. 27, 2004. Priority is given to 2004-279755, which is incorporated by reference.
Claims (24)
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