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JP2007093580A - Rolling bearing unit with displacement measuring device, and the rolling bearing unit with load measuring device - Google Patents

Rolling bearing unit with displacement measuring device, and the rolling bearing unit with load measuring device Download PDF

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JP2007093580A
JP2007093580A JP2006143097A JP2006143097A JP2007093580A JP 2007093580 A JP2007093580 A JP 2007093580A JP 2006143097 A JP2006143097 A JP 2006143097A JP 2006143097 A JP2006143097 A JP 2006143097A JP 2007093580 A JP2007093580 A JP 2007093580A
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    • F16C2326/02Wheel hubs or castors

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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a structure hardly affected by thermal expansion/contraction of a hub 4 or an encoder 12a, accompanying the temperature change in the measurement of moment or axial load. <P>SOLUTION: Through-holes 14a and 14a inclined in one direction are formed in the encoder 12 provided concentrically with the hub 4. Detection parts of a pair of sensors 17c and 17c, supported to an outer ring 3 via a cover 15 are faced with the outer circumferential surface upper end portion and the lower end portion of the encoder 12a. A computing element which has received the detection signals of both the sensors 17c and 17d determines the inclination between the central axis of the outer wheel 3 and the central axis of the hub 4, based on the phase difference between both the detection signals. Furthermore, the computing element finds the moment and the axial load. Since the phase difference will not change due thermal expansion and contraction of each component, above-mentioned problem can be solved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明に係る変位測定装置付転がり軸受ユニット及び荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、複数個の転動体を介して相対回転自在に組み合わされた静止側軌道輪と回転側軌道輪との間の相対変位量を検出し、この変位量に基づいて、或いは直接、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に加わる荷重を求める為に利用する。更に、この求めた荷重を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為、或は、各種工作機械の工具送り速度等を適切に調節する為に利用する。   A rolling bearing unit with a displacement measuring device and a rolling bearing unit with a load measuring device according to the present invention are provided between a stationary side bearing ring and a rotating side bearing ring, which are combined in a relatively rotatable manner via a plurality of rolling elements. The amount of displacement is detected and used to determine the load applied between the stationary side raceway and the rotation side raceway based on this displacement amount or directly. Further, the obtained load is used for ensuring the running stability of a vehicle such as an automobile or for appropriately adjusting the tool feed speed of various machine tools.

例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えば非特許文献1に記載されている様な、アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)、更には、電子制御式スタビリティコントロールシステム(ESC)等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等を表す信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重(例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)の大きさを知る事が好ましい場合がある。   For example, automobile wheels are rotatably supported by a suspension device by a double-row angular type rolling bearing unit. Moreover, in order to ensure the running stability of the automobile, for example, as described in Non-Patent Document 1, an antilock brake system (ABS), a traction control system (TCS), and an electronically controlled stability control A vehicle travel stabilization device such as a system (ESC) is used. In order to control such various vehicle running stabilization devices, signals representing the rotational speed of the wheels, acceleration in each direction applied to the vehicle body, and the like are required. In order to perform higher-level control, it may be preferable to know the magnitude of a load (for example, one or both of a radial load and an axial load) applied to the rolling bearing unit via a wheel.

この様な事情に鑑みて、特許文献1には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第1例の場合には、非接触式の変位センサにより、回転しない外輪とこの外輪の内径側で回転するハブとの、径方向に関する変位を測定する事により、これら外輪とハブとの間に加わるラジアル荷重を求める様にしている。求めたラジアル荷重は、ABSを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる為に利用する。   In view of such circumstances, Patent Document 1 describes a rolling bearing unit with a load measuring device capable of measuring a radial load. In the case of the first example of this conventional structure, the outer ring and the hub are measured by measuring the radial displacement between the outer ring that does not rotate and the hub that rotates on the inner diameter side of the outer ring by a non-contact type displacement sensor. The radial load applied between and is calculated. The obtained radial load is used not only to properly control the ABS but also to inform the driver of a bad loading condition.

又、特許文献2には、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造が記載されている。この特許文献2に記載された従来構造の第2例の場合、外輪の外周面に設けた固定側フランジの内側面複数個所で、この固定側フランジをナックルに結合する為のボルトを螺合する為のねじ孔を囲む部分に、それぞれ荷重センサを添設している。上記外輪を上記ナックルに支持固定した状態でこれら各荷重センサは、このナックルの外側面と上記固定側フランジの内側面との間で挟持される。この様な従来構造の第2例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、車輪と上記ナックルとの間に加わるアキシアル荷重は、上記各荷重センサにより測定される。更に、特許文献3には、一部の剛性を低くした外輪相当部材に動的歪みを検出する為のストレンゲージを設け、このストレンゲージが検出する転動体の通過周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。   Patent document 2 describes a structure for measuring an axial load applied to a rolling bearing unit. In the case of the second example of the conventional structure described in Patent Document 2, bolts for connecting the fixed side flange to the knuckle are screwed at a plurality of positions on the inner side surface of the fixed side flange provided on the outer peripheral surface of the outer ring. Each load sensor is attached to a portion surrounding the screw hole. Each load sensor is clamped between the outer surface of the knuckle and the inner surface of the fixed flange in a state where the outer ring is supported and fixed to the knuckle. In the case of the load measuring device for the rolling bearing unit of the second example having such a conventional structure, the axial load applied between the wheel and the knuckle is measured by the load sensors. Further, in Patent Document 3, a strain gauge for detecting dynamic strain is provided in a member corresponding to an outer ring whose rigidity is partially reduced, and the revolution speed of the rolling element is determined from the passing frequency of the rolling element detected by the strain gauge. Furthermore, a method for measuring an axial load applied to a rolling bearing is described.

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

又、特許文献2に記載された従来構造の第2例の場合、ナックルに対し外輪を支持固定する為のボルトと同数だけ、荷重センサを設ける必要がある。この為、荷重センサ自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献3に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある他、十分な測定精度を得る事が難しいと考えられる。   In the second example of the conventional structure described in Patent Document 2, it is necessary to provide as many load sensors as the bolts for supporting and fixing the outer ring to the knuckle. For this reason, coupled with the fact that the load sensor itself is expensive, it is inevitable that the cost of the entire load measuring device of the rolling bearing unit is considerably increased. In addition, the method described in Patent Document 3 needs to lower the rigidity of a part of the outer ring equivalent member, which may make it difficult to ensure the durability of the outer ring equivalent member, and obtain sufficient measurement accuracy. Things are considered difficult.

この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットを構成する回転側軌道輪にエンコーダを、この回転側軌道輪と同心に支持固定し、このエンコーダの被検出面の変位を検出する事で、この回転側軌道輪と静止側軌道輪との相対変位量を求める発明を行なった(特願2005−147642号)。この先発明に係る構造の場合、上記エンコーダの被検出面の特性が円周方向に関して変化するピッチ若しくは位相(特性変化のパターン)は、検出すべき変位の方向に見合う、上記被検出面の幅方向に関して連続的に変化している。そして、上記静止側軌道輪等の固定部分に支持したセンサの検出部を、上記エンコーダの被検出面に近接対向させて、このセンサの検出信号が、上記相対変位量に応じて変化する様にしている。   In view of such circumstances, the present inventors first fixed and supported an encoder on the rotating side bearing ring constituting the double-row angular type rolling bearing unit concentrically with the rotating side bearing ring. An invention for obtaining a relative displacement amount between the rotation side raceway and the stationary side raceway by detecting the displacement of the detection surface was performed (Japanese Patent Application No. 2005-147642). In the case of the structure according to the previous invention, the pitch or phase (characteristic change pattern) at which the characteristic of the detected surface of the encoder changes in the circumferential direction matches the direction of displacement to be detected, and the width direction of the detected surface Is continuously changing. Then, the detection unit of the sensor supported on the stationary part such as the stationary side race ring is brought close to and opposed to the detection surface of the encoder so that the detection signal of the sensor changes according to the relative displacement amount. ing.

図16は、この様な先発明に係る構造の1例を示している。この先発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、車輪支持用転がり軸受ユニット1と、回転速度検出装置としての機能を兼ね備えた、荷重測定装置2とを備える。
このうちの車輪支持用転がり軸受ユニット1は、外輪3と、ハブ4と、複数の転動体5、5とを備える。このうちの外輪3は、使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪であって、内周面に複列の外輪軌道6、6を、外周面にこの懸架装置に結合する為の外向フランジ状の取付部7を、それぞれ有する。又、上記ハブ4は、使用状態で車輪を支持固定してこの車輪と共に回転する回転側軌道輪であって、ハブ本体8と内輪9とを組み合わせ固定して成る。この様なハブ4は、外周面の軸方向外端部(懸架装置への組み付け状態で車体の幅方向外側となる端部)に車輪を支持固定する為のフランジ10を、軸方向中間部及び内端寄り部分の外周面に複列の内輪軌道11、11を、それぞれ設けている。上記各転動体5、5は、これら各内輪軌道11、11と上記各外輪軌道6、6との間にそれぞれ複数個ずつ、互いに逆方向の(背面組み合わせ型の)接触角を付与した状態で転動自在に設け、上記外輪3の内径側に上記ハブ4を、この外輪3と同心に回転自在に支持している。
FIG. 16 shows an example of such a structure according to the prior invention. The rolling bearing unit with a load measuring device according to the present invention includes a wheel supporting rolling bearing unit 1 and a load measuring device 2 having a function as a rotational speed detecting device.
Of these, the wheel-supporting rolling bearing unit 1 includes an outer ring 3, a hub 4, and a plurality of rolling elements 5 and 5. Of these, the outer ring 3 is a stationary-side bearing ring that is supported and fixed to the suspension device in use. The outer ring 3 has double-row outer ring raceways 6 and 6 connected to the suspension surface on the outer peripheral surface. Each has an outward flange-shaped attachment portion 7. The hub 4 is a rotating raceway that supports and fixes a wheel in use and rotates together with the wheel. The hub body 8 and the inner ring 9 are combined and fixed. Such a hub 4 includes a flange 10 for supporting and fixing a wheel to an outer peripheral end portion in the axial direction of the outer peripheral surface (an end portion on the outer side in the width direction of the vehicle body when assembled to the suspension device). Double-row inner ring raceways 11 are provided on the outer peripheral surface near the inner end. Each of the rolling elements 5 and 5 is provided with a plurality of contact angles in the opposite directions (rear combination type) between the inner ring raceways 11 and 11 and the outer ring raceways 6 and 6, respectively. The hub 4 is rotatably provided, and is supported on the inner diameter side of the outer ring 3 so as to be rotatable concentrically with the outer ring 3.

一方、上記荷重測定装置2は、エンコーダ12と、センサユニット13と、図示しない演算器とを備える。
このうちのエンコーダ12は、軟鋼板等の磁性金属板製で、先半部に設けた円筒状部に、それぞれが「く」字形でスリット状の透孔14、14を、円周方向に関して等間隔に形成している。又、外輪3の内端部に嵌合固定したカバー15に支持したセンサホルダ16内に1対のセンサ17a、17bを、上記エンコーダ12の軸方向(図16の左右方向)に離隔した状態で保持している。そして、上記両センサ17a、17bの検出部を、上記エンコーダ12の外周面に近接対向させている。上記各透孔14、14の傾斜方向は、一方のセンサ17aが対向している部分と他方のセンサ17bが対向している部分とで、互いに逆である。
On the other hand, the load measuring device 2 includes an encoder 12, a sensor unit 13, and a calculator (not shown).
Of these, the encoder 12 is made of a magnetic metal plate such as a mild steel plate, and each of the cylindrical portions provided in the first half is provided with slit-shaped through-holes 14 and 14 in the circumferential direction. Formed at intervals. A pair of sensors 17a and 17b are separated in the axial direction of the encoder 12 (left and right direction in FIG. 16) in a sensor holder 16 supported by a cover 15 fitted and fixed to the inner end of the outer ring 3. keeping. And the detection part of both said sensors 17a and 17b is made to adjoin and oppose the outer peripheral surface of the said encoder 12. FIG. The inclination directions of the through-holes 14 and 14 are opposite to each other between a portion where one sensor 17a faces and a portion where the other sensor 17b faces.

上述の様に構成する先発明の荷重測定装置の1例の場合、アキシアル荷重に基づいて上記ハブ4と上記外輪3とが軸方向に相対変位すると、上記両センサ17a、17bの検出信号が変化する位相がずれる。そこで、このずれの大きさに基づいて、上記相対変位の大きさ、更には上記アキシアル荷重の大きさを求められる。尚、上記ハブ4の回転速度は、何れかのセンサ17a(17b)の検出信号に基づいて求められる。   In the case of an example of the load measuring device of the prior invention configured as described above, when the hub 4 and the outer ring 3 are relatively displaced in the axial direction based on an axial load, the detection signals of the sensors 17a and 17b change. Out of phase. Therefore, based on the magnitude of the deviation, the magnitude of the relative displacement and further the magnitude of the axial load can be obtained. The rotational speed of the hub 4 is obtained based on the detection signal of any one of the sensors 17a (17b).

上述の様な先発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットにより求めた、アキシアル荷重は、路面と車輪(タイヤ)との接触面で生じている荷重と等価である。従って、上記求めた荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防する為のフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。   The axial load obtained by the rolling bearing unit with a load measuring device according to the above-described prior invention is equivalent to the load generated on the contact surface between the road surface and the wheel (tire). Therefore, if the control for stabilizing the running state of the vehicle is performed based on the obtained load, the feed forward control for preventing the posture of the vehicle from becoming unstable becomes possible. Advanced control to ensure stability is possible.

上述の様な先発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合、上記ハブ4と上記外輪3との間に作用するアキシアル荷重の大きさが同じであれば、上記両センサ17a、17bの検出信号同士の間に存在する位相差比(位相差/1周期)も同じである事を前提としている。例えば、上記アキシアル荷重が0の場合には、上記両センサ17a、17bの検出部が、前記各透孔14、14の中央部から逆方向に同じだけ外れた位置に存在し、上記両センサ17a、17bの検出信号同士の間に位相差が存在しない(位相差比=0である)事を前提としている。   In the case of the rolling bearing unit with a load measuring device according to the above-described prior invention, if the magnitude of the axial load acting between the hub 4 and the outer ring 3 is the same, the detection of both the sensors 17a and 17b. It is assumed that the phase difference ratio (phase difference / one cycle) existing between the signals is the same. For example, when the axial load is 0, the detection parts of the sensors 17a and 17b are present at the same position in the opposite direction from the central part of the through holes 14 and 14, and the sensors 17a and 17b. , 17b is assumed to have no phase difference (phase difference ratio = 0).

これに対して、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1の構成各部材の寸法が、温度変化に伴って変化すると、上記前提が崩れる可能性がある。例えば、上記車輪支持用転がり軸受ユニット1は、グリースの攪拌抵抗や、前記各転動体5、5の転動面と前記外輪軌道6、6及び前記内輪軌道11、11との転がり接触に基づいて、運転時に発熱し、温度上昇する。又、この様な車輪支持用転がり軸受ユニット1の構成各部材の温度上昇に伴って、前記エンコーダ12や前記カバー15も温度上昇する。そして、この温度上昇の程度は、外気に接触して冷却され易い、上記外輪3や上記カバー15に比べて、外気に接触しにくく冷却されにくい、上記ハブ4や上記エンコーダ12が著しくなる。   On the other hand, if the dimensions of the constituent members of the wheel-supporting rolling bearing unit 1 change as the temperature changes, the above assumption may be lost. For example, the wheel-supporting rolling bearing unit 1 is based on grease agitation resistance or rolling contact between the rolling surfaces of the rolling elements 5 and 5 and the outer ring raceways 6 and 6 and the inner ring raceways 11 and 11. During operation, heat is generated and the temperature rises. The encoder 12 and the cover 15 also rise in temperature as the temperature of each member constituting the wheel support rolling bearing unit 1 rises. The degree of this temperature rise becomes significant in the hub 4 and the encoder 12 that are less likely to be cooled due to being in contact with outside air and less likely to be cooled than in the outer ring 3 and the cover 15.

この結果、上記外輪3及び上記カバー15の熱膨張量と、上記ハブ4及び上記エンコーダ12の熱膨張量との間に差を生じ、このカバー15に支持された上記両センサ17a、17bと上記エンコーダ12とが、このエンコーダ12の軸方向に相対変位する。寒冷時等に各部材の温度が低下した場合には、逆方向の相対変位が発生する可能性がある。何れにしても、この様な、熱膨張・収縮に基づく、上記両センサ17a、17bと上記エンコーダ12との相対変位は、上記外輪3と上記ハブ4との間に作用するアキシアル荷重と関係なく生じる誤差となる。構成各部材同士の間で、材料の線膨張係数に差が存在する場合には、この様な誤差がより大きくなる可能性がある。この様な原因で発生する誤差は僅少ではあるが、このアキシアル荷重を精度良く測定し、車両の走行安定性確保の為の制御をより高度に行なう為には、解消する事が好ましい。   As a result, there is a difference between the thermal expansion amount of the outer ring 3 and the cover 15 and the thermal expansion amount of the hub 4 and the encoder 12, and the sensors 17a and 17b supported by the cover 15 and the The encoder 12 is relatively displaced in the axial direction of the encoder 12. When the temperature of each member decreases during cold weather or the like, a relative displacement in the reverse direction may occur. In any case, the relative displacement between the sensors 17a and 17b and the encoder 12 based on such thermal expansion and contraction is independent of the axial load acting between the outer ring 3 and the hub 4. It is an error that occurs. If there is a difference in the coefficient of linear expansion of the material between the constituent members, such an error may become larger. Although the error caused by such a cause is small, it is preferable to eliminate this in order to measure this axial load with high accuracy and to carry out the control for ensuring the running stability of the vehicle.

特開2001−21577号公報JP 2001-21577 A 特開平3−209016号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-209016 特公昭62−3365号公報Japanese Patent Publication No.62-3365 青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ/クルマの最新メカがわかる本」、p.138−139、p.146−149、株式会社三推社/株式会社講談社、平成13年12月20日Motoo Aoyama, “Red Badge Super Illustrated Series / A book that shows the latest mechanics of cars”, p. 138-139, p. 146-149, Sangensha Co., Ltd./Kodansha Co., Ltd., December 20, 2001

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、温度変化に伴う構成各部材の熱膨張・収縮の影響を受けにくい、変位測定装置付転がり軸受ユニット及び荷重測定装置付転がり軸受ユニットを実現すべく発明したものである。   In view of the circumstances as described above, the present invention is to realize a rolling bearing unit with a displacement measuring device and a rolling bearing unit with a load measuring device that are not easily affected by the thermal expansion / contraction of each component constituting a temperature change. Invented.

本発明の変位測定装置付転がり軸受ユニット及び荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットと、変位測定装置又は荷重測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に(接触角を付与された状態で)設けられた、複数個の転動体とを備える。
又、上記変位測定装置又は荷重測定装置は、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪に結合固定されてこの回転側軌道輪と共に回転する部材の一部にこの回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪と共に回転する部材と同心に支持されてこの回転側軌道輪と共に回転するエンコーダと、それぞれの検出部をこのエンコーダの被検出面に対向させた少なくとも1対のセンサと、これら各センサから送り込まれる検出信号に基づいて上記静止側軌道輪の中心軸と上記回転側軌道輪の中心軸との傾斜角度、又は、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重を求める演算器とを備える。
又、上記エンコーダは、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、特性変化のパターンをこの被検出面の幅方向に関して漸次変化させている。
又、上記各センサは、この被検出面の少なくとも直径方向反対側2個所位置に、それぞれの検出部を対向させている。
更に、上記演算器は、上記両センサから送り込まれる検出信号のパターンの相違に基づいて、上記静止側軌道輪の中心軸と上記回転側軌道輪の中心軸との傾斜角度、又は、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重を求める機能を有する。
The rolling bearing unit with a displacement measuring device and the rolling bearing unit with a load measuring device according to the present invention include a rolling bearing unit and a displacement measuring device or a load measuring device.
Of these, the rolling bearing unit is present on the stationary bearing ring that does not rotate even in use, the rotating bearing ring that rotates in use, and the circumferential surfaces of the stationary bearing ring and the rotating bearing ring that face each other. A plurality of rolling elements provided between the stationary-side track and the rotating-side track (with a contact angle applied).
In addition, the displacement measuring device or the load measuring device is connected to the rotating side raceway or the rotating side raceway, and the rotation side raceway or the rotation side is partially attached to a member that rotates together with the rotary side raceway. An encoder that is supported concentrically with a member that rotates with the raceway and rotates with the rotation-side raceway, at least a pair of sensors with their respective detectors facing the detection surface of the encoder, and feed from these sensors To obtain the inclination angle between the center axis of the stationary bearing ring and the central axis of the rotating bearing ring or the load acting between the stationary bearing ring and the rotating bearing ring based on the detected signal With a vessel.
The encoder alternately changes the characteristics of the surface to be detected with respect to the circumferential direction, and gradually changes the characteristic change pattern with respect to the width direction of the surface to be detected.
Further, each of the sensors has its detection portion opposed to at least two positions opposite to the diameter direction of the detection surface.
Further, the computing unit may determine the inclination angle between the central axis of the stationary raceway and the central axis of the rotation-side raceway or the stationary side based on the difference in the pattern of detection signals sent from the two sensors. It has a function of obtaining a load acting between the raceway and the rotation side raceway.

本発明の変位測定装置付転がり軸受ユニット及び荷重測定装置付転がり軸受ユニットによれば、演算器が、少なくとも1対のセンサの検出信号のパターンの差に基づいて、静止側軌道輪の中心軸と回転側軌道輪の中心軸との傾斜角度、又は、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用する荷重を求める。エンコーダと上記各センサとが互いに軸方向に変位した場合でも、これら各センサの検出信号のパターン同士の差が変化する事はない。この為、温度変化に伴う構成各部材の熱膨張・収縮の影響を受けにくい構造を実現できる。   According to the rolling bearing unit with a displacement measuring device and the rolling bearing unit with a load measuring device according to the present invention, the computing unit is configured to detect the central axis of the stationary bearing ring based on the difference in the pattern of detection signals of at least one pair of sensors. An inclination angle with respect to the central axis of the rotation side raceway or a load acting between the stationary side raceway and the rotation side raceway is obtained. Even when the encoder and the sensors are displaced in the axial direction, the difference between the detection signal patterns of the sensors does not change. Therefore, it is possible to realize a structure that is not easily affected by the thermal expansion / contraction of the constituent members accompanying the temperature change.

本発明を実施する場合に、例えば請求項2、12に記載した様に、エンコーダの被検出面の特性を等間隔で変化させると共に、特性変化の位相を、この被検出面の幅方向に関して漸次変化させる。そして、演算器に、各センサから送り込まれる検出信号の位相差に基づいて傾斜角度又は荷重を求める機能を持たせる。
或いは、請求項3、13に記載した様に、被検出面の特性が変化するピッチを、被検出面の幅方向に関して漸次変化させる。そして、演算器に、各センサから送り込まれる検出信号のデューティ比の差に基づいて傾斜角度又は荷重を求める機能を持たせる。
何れの構造を採用した場合でも、上記演算器は、上記各センサから送り込まれる検出信号のパターン同士の差(位相差又はデューティ比の差)に基づいて傾斜角度又は荷重を求める事ができる。
When the present invention is implemented, for example, as described in claims 2 and 12, the characteristics of the detected surface of the encoder are changed at equal intervals, and the phase of the characteristic change is gradually changed with respect to the width direction of the detected surface. Change. Then, the computing unit is provided with a function of obtaining the tilt angle or the load based on the phase difference between the detection signals sent from the sensors.
Alternatively, as described in claims 3 and 13, the pitch at which the characteristics of the surface to be detected change is gradually changed in the width direction of the surface to be detected. Then, the arithmetic unit is provided with a function of obtaining the tilt angle or the load based on the difference in the duty ratio of the detection signal sent from each sensor.
Regardless of which structure is employed, the computing unit can determine the tilt angle or the load based on the difference (phase difference or duty ratio difference) between detection signal patterns sent from the sensors.

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項4、14に記載した様に、エンコーダの被検出面に、第一、第二の特性変化部を設ける。
このうちの第一特性変化部は、上記被検出面の幅方向片半部に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する状態で設ける。
又、上記第二特性変化部は、上記被検出面の幅方向他半部に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して上記所定方向と逆方向に上記所定角度と同じ角度で漸次変化する状態で設ける。
又、上記被検出面の直径方向反対側2個所位置に、それぞれ2個ずつ、合計4個のセンサを設ける。
そして、これら両位置に設けた2個ずつのセンサのうちの一方のセンサの検出部を上記第一特性変化部に、他方のセンサの検出部を上記第二特性変化部に、それぞれ対向させる。
更に、演算器に、何れか一方の位置に配置した2個のセンサの検出信号同士の位相差と、他方の位置に配置した2個のセンサの検出信号同士の位相差との差に基づいて傾斜角度又は荷重を求める機能を持たせる。
In the case of carrying out the present invention, preferably, as described in claims 4 and 14, first and second characteristic changing portions are provided on the detected surface of the encoder.
Of these, the first characteristic changing portion is provided in one half of the detected surface in the width direction so that the phase of the characteristic change gradually changes at a predetermined angle in a predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface.
In addition, the second characteristic changing portion has a characteristic change phase in the other half of the detected surface in the width direction and the same angle as the predetermined angle in a direction opposite to the predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface. It is provided in a state that gradually changes.
A total of four sensors are provided, two at each of two positions on the diametrically opposite side of the detected surface.
Then, the detection unit of one of the two sensors provided at both positions is opposed to the first characteristic change unit, and the detection unit of the other sensor is opposed to the second characteristic change unit.
Further, the computing unit is based on the difference between the phase difference between the detection signals of the two sensors arranged at any one position and the phase difference between the detection signals of the two sensors arranged at the other position. Provide the function of obtaining the tilt angle or load.

或いは、請求項5、15に記載した様に、被検出面の特性が変化するピッチを、被検出面の幅方向に関して漸次変化させる。
又、上記被検出面の直径方向反対側2個所位置に、それぞれ2個ずつ合計4個のセンサを、この被検出面の幅方向にずらせると共に、それぞれの検出部を上記被検出面に対向させた状態で設ける。
更に、演算器に、何れか一方の位置に配置した2個のセンサの検出信号のデューティ比同士の差と、他方の位置に配置した2個のセンサの検出信号のデューティ比同士の差との差に基づいて傾斜角度又は荷重を求める機能を持たせる。
Alternatively, as described in claims 5 and 15, the pitch at which the characteristics of the surface to be detected change is gradually changed in the width direction of the surface to be detected.
In addition, at the two positions opposite to the diameter direction of the detected surface, a total of four sensors, two each, are shifted in the width direction of the detected surface, and the respective detecting portions are opposed to the detected surface. It is provided in the state where
Further, the arithmetic unit calculates the difference between the duty ratios of the detection signals of the two sensors arranged at any one position and the difference between the duty ratios of the detection signals of the two sensors arranged at the other position. A function for obtaining an inclination angle or a load based on the difference is provided.

上述の様な請求項4、5、14、15に記載した発明によれば、各センサを配置した方向に対し直角方向に、測定対象でない荷重(非対象荷重)が作用した場合にも、測定対象となる荷重(対象荷重)の測定値にずれが生じる事を防止できる。例えば、対象荷重が、車輪と路面との接触面から車輪支持用転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重であった場合、上記各センサは、エンコーダに対し上下2個所位置に配置する。この場合に、アキシアル荷重が加わっている状態で、上記非対象荷重である前後方向荷重が、上記直角方向である前後方向に作用すると、上記各センサの検出信号の位相差或いはデューティ比の差が、上記対象荷重とは別個に変化する。即ち、上記非対象荷重が、上記対象荷重測定に対するクロストークになり、この対象荷重の測定値に誤差が生じる。これに対して、上述の請求項4、5、14、15に記載した発明によれば、上記クロストークの影響をなくして、上記対象荷重の測定精度を向上させられる。   According to the invention described in claims 4, 5, 14, and 15 as described above, even when a load that is not a measurement target (non-target load) is applied in a direction perpendicular to the direction in which each sensor is disposed, It is possible to prevent the measurement value of the target load (target load) from being shifted. For example, when the target load is an axial load applied to the wheel-supporting rolling bearing unit from the contact surface between the wheel and the road surface, the sensors are arranged at two positions above and below the encoder. In this case, when an axial load is applied and the longitudinal load, which is the non-target load, acts in the longitudinal direction, which is the perpendicular direction, the phase difference or the duty ratio difference between the detection signals of the sensors is increased. The load changes separately from the target load. That is, the non-target load becomes crosstalk with respect to the target load measurement, and an error occurs in the measurement value of the target load. On the other hand, according to the invention described in the above-mentioned claims 4, 5, 14, and 15, it is possible to eliminate the influence of the crosstalk and improve the measurement accuracy of the target load.

又、本発明のうちの請求項1〜5に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項6に記載した様に、演算器に、静止側軌道輪の中心軸と回転側軌道輪の中心軸との傾斜角度から、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用するモーメントを求める機能を持たせる。
この場合に好ましくは、請求項7に記載した様に、上記演算器に、上記モーメントから、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に作用するアキシアル荷重を求める機能を持たせる。
更に好ましくは、請求項8、16に記載した様に、転がり軸受ユニットを、自動車の懸架装置に車輪を支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットとし、使用状態で静止側軌道輪を懸架装置に結合固定し、回転側軌道輪を車輪を結合固定した状態でこの車輪と共に回転させる。
車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、アキシアル荷重は、車輪と路面との接触部(接地面)から加わる為、純アキシアル荷重とはならず、モーメントを生じる。又、このモーメントの大きさと、上記接地面から入力されるアキシアル荷重の大きさとの間には、車輪の直径、オフセット量等に応じて決まる、一定の関係がある。そこで、上述の様に構成すれば、上記接地面部分のアキシアル荷重を精度良く測定し、車両の走行安定性確保の為の制御を高度に行なえる。
Moreover, when implementing the invention described in claims 1 to 5 of the present invention, preferably, as described in claim 6, the computing unit includes a central axis of the stationary side raceway and a rotation side raceway. A function for obtaining a moment acting between the stationary side raceway and the rotation side raceway from the inclination angle with the central axis is provided.
In this case, preferably, as described in claim 7, the arithmetic unit is provided with a function for obtaining an axial load acting between the stationary side raceway and the rotation side raceway from the moment.
More preferably, as described in claims 8 and 16, the rolling bearing unit is a wheel bearing rolling bearing unit for supporting a wheel on a suspension device of an automobile, and the stationary-side track ring is used as a suspension device in use. The rotating side race ring is rotated together with the wheel while the wheel is coupled and fixed.
In the case of a wheel-supporting rolling bearing unit, the axial load is applied from the contact portion (grounding surface) between the wheel and the road surface, and therefore does not become a pure axial load but generates a moment. Further, there is a certain relationship between the magnitude of this moment and the magnitude of the axial load input from the ground contact surface, which is determined according to the wheel diameter, the offset amount, and the like. Therefore, if configured as described above, the axial load of the ground contact surface portion can be measured with high accuracy, and the control for ensuring the running stability of the vehicle can be performed at a high level.

又、上述の請求項8、16に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項9、17に記載した様に、回転側軌道輪と共に回転する部材を、この回転側軌道輪に結合固定されたディスクブレーキを構成するディスクロータとし、このディスクロータの外周面を被検出面とする。
或いは、請求項10、18に記載した様に、回転側軌道輪と共に回転する部材を、この回転側軌道輪に結合固定された等速ジョイントとし、この等速ジョイントの一部外周面を被検出面とする。
この様に構成すれば、車輪支持用転がり軸受ユニット側部分に、エンコーダやセンサを装着するスペースを確保できない場合でも、この車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定できる構造を実現できる。
尚、上記回転側軌道輪と静止側軌道輪との間に作用するモーメント、或は、荷重を求める為には、必ずしもこれら回転側軌道輪の中心軸と静止側軌道輪の中心軸との傾斜角度を求める必要はない。即ち、請求項11に記載した様に、演算器に、各センサから送り込まれる検出信号のパターンの差に基づいて、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪との間に加わるモーメントや荷重を、直接(上記傾斜角度を求める過程を経る事なく)算出する機能を持たせる事もできる。
Further, when carrying out the invention described in claims 8 and 16 described above, for example, as described in claims 9 and 17, a member that rotates together with the rotating raceway is coupled and fixed to the rotating raceway. The disc rotor constituting the disc brake is an outer peripheral surface of the disc rotor.
Alternatively, as described in claims 10 and 18, the member that rotates together with the rotation-side raceway is a constant-velocity joint that is coupled and fixed to the rotation-side raceway, and a part of the outer peripheral surface of the constant-velocity joint is detected. A surface.
If comprised in this way, the structure which can measure the load added to this wheel support rolling bearing unit is realizable even when the space which mounts an encoder or a sensor cannot be ensured in the wheel bearing rolling bearing unit side part.
In order to obtain the moment or load acting between the rotation side raceway and the stationary side raceway, the inclination between the center axis of the rotation side raceway and the center axis of the stationary side raceway is not necessarily limited. There is no need to find the angle. That is, as described in claim 11, the moment or load applied between the rotating side raceway and the stationary side raceway is calculated on the calculator based on the difference in the pattern of the detection signal sent from each sensor. It is also possible to provide a function for calculating directly (without going through the process of obtaining the tilt angle).

図1〜5は、請求項1、2、6、7、8、11、12、16に対応する、本発明の実施例1を示している。尚、本実施例の特徴は、エンコーダ12aに形成した透孔14a、14aの形状を工夫すると共に、1対のセンサ17c、17dを、このエンコーダ12aの直径方向反対側2個所位置に設けた点にある。変位測定装置又は荷重測定装置を組み込む車輪支持用転がり軸受ユニット1の構造に関しては、前述の図16に示した先発明の場合と同様であるから、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。   1 to 5 show a first embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, 6, 7, 8, 11, 12, and 16. The feature of this embodiment is that the shape of the through holes 14a and 14a formed in the encoder 12a is devised, and a pair of sensors 17c and 17d are provided at two positions opposite to the diametrical direction of the encoder 12a. It is in. Since the structure of the wheel-supporting rolling bearing unit 1 incorporating the displacement measuring device or the load measuring device is the same as that of the prior invention shown in FIG. 16 described above, the overlapping description is omitted or simplified. The description will focus on the features of the embodiment.

磁性金属板製の上記エンコーダ12aの被検出面である、このエンコーダ12aの先半部に設けた円筒状部18の外周面の特性を変化させるべく、この円筒状部18に、スリット状の透孔14a、14aを、円周方向に関して等間隔に形成している。これら各透孔14a、14aは、それぞれが上記円筒状部18の軸方向に対し傾斜した、直線状である。又、外輪3の内端部に嵌合固定した、有底円筒状のカバー15の内周面の一部で、直径方向反対側2個所位置に、1対のセンサ17c、17dを支持している。本実施例の場合には、車輪19を構成するタイヤ20と路面21との接触部(接地面部分)に車両の幅方向に加わるアキシアル荷重を求める事を意図している為、一方のセンサ17cを上記カバー15の上端部内周面に、他方のセンサ17dをこのカバー15の下端部内周面に、それぞれ支持固定している。尚、上記エンコーダ12aに代えて、被検出面に凹部と凸部とを交互に配置したはすば歯車状のもの、或いはS極とN極とを交互に配置した永久磁石製のものを使用する事もできる。永久磁石製のエンコーダを使用する場合には、センサ側の永久磁石は不要になる。この点は、他の実施例も同様である事は勿論である。   In order to change the characteristics of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 18 provided on the front half of the encoder 12a, which is the detection surface of the encoder 12a made of a magnetic metal plate, the cylindrical portion 18 is provided with a slit-shaped transparent portion. The holes 14a and 14a are formed at equal intervals in the circumferential direction. Each of these through-holes 14a and 14a has a linear shape that is inclined with respect to the axial direction of the cylindrical portion 18. A pair of sensors 17c and 17d are supported at two positions on the diametrically opposite side of a part of the inner peripheral surface of the bottomed cylindrical cover 15 fitted and fixed to the inner end of the outer ring 3. Yes. In the case of the present embodiment, since it is intended to obtain the axial load applied in the width direction of the vehicle to the contact portion (grounding surface portion) between the tire 20 constituting the wheel 19 and the road surface 21, one of the sensors 17c. Is fixed to the inner peripheral surface of the upper end portion of the cover 15, and the other sensor 17d is supported and fixed to the inner peripheral surface of the lower end portion of the cover 15. In place of the encoder 12a, a helical gear-shaped object in which concave and convex parts are alternately arranged on the surface to be detected, or a permanent magnet made by alternately arranging S and N poles is used. You can also do it. When a permanent magnet encoder is used, a permanent magnet on the sensor side becomes unnecessary. This point is of course the same in other embodiments.

又、外輪3の中心軸とハブ4(の内端部に外嵌固定した上記エンコーダ12a)の中心軸とが一致している状態で、上記両センサ17c、17dの検出部がこのエンコーダ12aの外周面に対向している位置は、このエンコーダ12aの軸方向に関して、互いに同じ位置としている。従って、上記外輪3の中心軸と上記ハブ4の中心軸とが一致している中立状態では、上記両センサ17c、17dの検出信号の位相は、互いに一致する(位相差は生じない)。又、温度変化に伴って上記ハブ4や上記エンコーダ12aの軸方向寸法が変化し、上記円筒状部18が軸方向に平行移動した場合でも、上記両センサ17c、17dの検出信号の位相が互いにずれる事はない(一致した状態のままとなる)。   In addition, in a state where the central axis of the outer ring 3 and the central axis of the hub 4 (the encoder 12a fitted and fixed to the inner end of the hub 4) coincide with each other, the detecting portions of the sensors 17c and 17d The positions facing the outer peripheral surface are the same positions with respect to the axial direction of the encoder 12a. Therefore, in the neutral state in which the center axis of the outer ring 3 and the center axis of the hub 4 coincide with each other, the phases of the detection signals of the sensors 17c and 17d coincide with each other (no phase difference occurs). In addition, even if the axial dimension of the hub 4 or the encoder 12a changes with the temperature change and the cylindrical portion 18 is translated in the axial direction, the phases of the detection signals of the sensors 17c and 17d are mutually different. There will be no shift (they will remain consistent).

例えば、図3は、上記エンコーダ12aの被検出面の特性変化に対する上記両センサ17c、17dの検出信号の位相が、互いに逆(位相差=180度)となる様に構成した場合に就いて示している。この為に、例えば上記両センサ17c、17dを逆向きに設置したり、これら両センサ17c、17dに組み込む永久磁石の方向(S極とN極との方向)を互いに逆にしたり、処理回路により電気的に処理したりする。或は、一方のセンサ17cの検出部が透孔14aに対向する瞬間に、他方のセンサ17dの検出部を、隣り合う透孔14a、14aの間部分に対向させる。何れにしても、上記外輪3と上記ハブ4との間に荷重が加わっていない場合には、図3に示す様に、上記両センサ17c、17dの検出部は、何れも上記エンコーダ12aの被検出面の中心を走査する。この状態では、これら両センサ17c、17dの検出信号は逆位相になり、位相差は180度、その位相差比(位相差B/1周期A)は0.5となる。図示の例では、この位相差比B/Aが0.5の場合が、上記アキシアル荷重が0である事を表す。又、この位相差比B/Aが0.5よりも大きい場合にはこのアキシアル荷重が所定方向に作用している事を、同じく0.5よりも小さい場合にはこのアキシアル荷重がこの所定方向と逆方向に作用している事を、それぞれ表す。   For example, FIG. 3 shows a case where the phases of the detection signals of the sensors 17c and 17d with respect to the characteristic change of the detection surface of the encoder 12a are opposite to each other (phase difference = 180 degrees). ing. For this purpose, for example, the sensors 17c and 17d are installed in opposite directions, or the directions of the permanent magnets (the directions of the S and N poles) incorporated in the sensors 17c and 17d are reversed. Or electrical processing. Alternatively, at the moment when the detection part of one sensor 17c faces the through hole 14a, the detection part of the other sensor 17d is made to face the portion between the adjacent through holes 14a and 14a. In any case, when no load is applied between the outer ring 3 and the hub 4, as shown in FIG. 3, the detection units of the sensors 17c and 17d are both covered by the encoder 12a. Scan the center of the detection surface. In this state, the detection signals of both the sensors 17c and 17d are in opposite phases, the phase difference is 180 degrees, and the phase difference ratio (phase difference B / 1 period A) is 0.5. In the illustrated example, when the phase difference ratio B / A is 0.5, this indicates that the axial load is zero. When the phase difference ratio B / A is larger than 0.5, the axial load is acting in a predetermined direction. When the phase difference ratio B / A is smaller than 0.5, the axial load is in the predetermined direction. Represents acting in the opposite direction.

即ち、上記外輪3と上記ハブ4との間にモーメントが加わり、これら外輪3とハブ4との中心軸同士が不一致になると、上記両センサ17c、17dの検出信号の位相が互いにずれる(位相差が生じる)。例えば、上記ハブ4に、図1に矢印で示す様な、反時計方向のモーメントが加わると、上記一方のセンサ17cの検出信号の位相は上記中立状態よりも進み(或いは遅れ)、上記他方のセンサ17dの検出信号の位相は上記中立状態よりも遅れる(或いは進む)。この結果、これら両センサ17c、17dの検出信号同士の間に位相差が生じる。   That is, when a moment is applied between the outer ring 3 and the hub 4 and the central axes of the outer ring 3 and the hub 4 are not matched, the phases of the detection signals of the sensors 17c and 17d are shifted from each other (phase difference). Occurs). For example, when a counterclockwise moment as indicated by an arrow in FIG. 1 is applied to the hub 4, the phase of the detection signal of the one sensor 17c is advanced (or delayed) from the neutral state, and the other The phase of the detection signal of the sensor 17d is delayed (or advanced) from the neutral state. As a result, a phase difference is generated between the detection signals of both the sensors 17c and 17d.

図4は、アキシアル荷重が、図2の左方から加わり、このアキシアル荷重に基づくモーメントにより上記エンコーダ12aが、図4の左下部に誇張して示す様に、反時計方向に傾斜して、このエンコーダ12aの上側部分が左方向に、下側部分が右方向に、それぞれ変位した状態で回転する場合に就いて示している。この場合には、上記両センサ17c、17dの検出部は、上記エンコーダ12aの被検出面の幅方向に関して互いに逆方向に変位するので、上記両センサ17c、17dの検出信号同士の間に位相差が発生する。例えば、センサ17cの検出信号は位相が遅れる方向に、センサ17dの検出信号は位相が進む方向に、それぞれ変化する。この為、これら両センサ17c、17dの検出信号同士の間に存在する位相差及び位相差比(B/A)は小さくなる。そして、小さくなった事により上記アキシアル荷重の作用方向を、小さくなった程度により上記エンコーダ12aの傾斜角度(上記外輪3と上記ハブ4との中心軸同士の傾斜角度)を、それぞれ求められる。   In FIG. 4, an axial load is applied from the left side of FIG. 2, and the encoder 12a is tilted counterclockwise as shown exaggeratedly in the lower left part of FIG. 4 due to the moment based on this axial load. The case where the encoder 12a rotates with the upper part displaced leftward and the lower part moved rightward is shown. In this case, the detectors of both the sensors 17c and 17d are displaced in directions opposite to each other with respect to the width direction of the detection surface of the encoder 12a, so that a phase difference is detected between the detection signals of the sensors 17c and 17d. Will occur. For example, the detection signal of the sensor 17c changes in the direction in which the phase is delayed, and the detection signal of the sensor 17d changes in the direction in which the phase advances. Therefore, the phase difference and the phase difference ratio (B / A) existing between the detection signals of both the sensors 17c and 17d are reduced. Then, the acting direction of the axial load is obtained by the reduction, and the inclination angle of the encoder 12a (inclination angle between the central axes of the outer ring 3 and the hub 4) is obtained by the degree of reduction.

又、本実施例の構造によれば、前述した熱膨張量の差等に起因して、上記エンコーダ12aがアキシアル方向に変位した場合でも、上記両センサ17c、17dの検出信号同士の間に位相差が発生する事はない。図5は、上述の図4に示した状態から、上記エンコーダ12aを純アキシアル方向に変位させた状態を示している。この様な図5に示した状態では、このアキシアル方向の変位によっては、上記エンコーダ12aの上部及び下部が、何れも同じ方向に同じだけ移動する。この為、上記アキシアル方向の変位によっては、上記両センサ17c、17dの検出信号同士の間に位相差が発生する事はない。即ち、これら両センサ17c、17dの検出信号同士の間に存在する位相差は、上記アキシアル方向の変位によって変化する事はなく、上記図5に表した検出信号の位相差Bは、図4に示した場合の位相差Bと同じである。この事は、熱膨張や予圧変化によってアキシアル方向変位が発生しても、その影響を受けずに、上記エンコーダ12aの傾斜角度(上記外輪3と上記ハブ4との中心軸同士の傾斜角度)を求められる事を表す。   In addition, according to the structure of the present embodiment, even when the encoder 12a is displaced in the axial direction due to the difference in the amount of thermal expansion described above, the position between the detection signals of both the sensors 17c and 17d is low. There is no phase difference. FIG. 5 shows a state in which the encoder 12a is displaced in the pure axial direction from the state shown in FIG. In the state shown in FIG. 5, the upper and lower parts of the encoder 12a move by the same amount in the same direction depending on the displacement in the axial direction. For this reason, a phase difference does not occur between the detection signals of the sensors 17c and 17d due to the displacement in the axial direction. That is, the phase difference existing between the detection signals of both the sensors 17c and 17d does not change due to the displacement in the axial direction, and the phase difference B of the detection signal shown in FIG. It is the same as the phase difference B in the case shown. This means that the inclination angle of the encoder 12a (the inclination angle between the central axes of the outer ring 3 and the hub 4) is not affected even if axial displacement occurs due to thermal expansion or preload change. Represents what is required.

上述の様にして生じる、上記両センサ17c、17dの検出信号同士の間の位相差と、上記外輪3の中心軸と上記ハブ4の中心軸との傾斜角度との間には、前記各透孔14a、14aの傾斜角度θや、複列に配置された転動体5、5のピッチP、前記円筒状部18の直径等の幾何学的要因によって定まる、所定の関係(第一の関係)がある。従って、上記両センサ17c、17dの検出信号を処理する図示しない演算器中のメモリに、上記第一の関係を表した式或いはマップを記憶させておけば、上記位相差B(位相差比B/A)に基づいて上記傾斜角度を求められる。又、この傾斜角度の大きさと、上記モーメントの大きさとの間には、前記車輪支持用転がり軸受ユニット1のモーメント剛性等により定まる、一定の関係(第二の関係)がある。そして、この第二の関係は、転がり軸受ユニットの分野で広く知られている弾性接触理論等に基づいて計算により求められる他、実験によっても求められる。従って、上記演算器中に、上記第二の関係を表した式或いはマップを記憶させておけば、上記傾斜角度に基づいて上記モーメントを求められる。   Between the phase difference between the detection signals of both the sensors 17c and 17d and the inclination angle between the central axis of the outer ring 3 and the central axis of the hub 4 generated as described above, A predetermined relationship (first relationship) determined by geometrical factors such as the inclination angle θ of the holes 14a, 14a, the pitch P of the rolling elements 5, 5 arranged in a double row, the diameter of the cylindrical portion 18, and the like There is. Therefore, if the equation or map representing the first relationship is stored in a memory in an arithmetic unit (not shown) that processes the detection signals of the sensors 17c and 17d, the phase difference B (phase difference ratio B) is stored. / A) to determine the tilt angle. In addition, there is a certain relationship (second relationship) between the magnitude of the inclination angle and the magnitude of the moment, which is determined by the moment stiffness of the wheel support rolling bearing unit 1. This second relationship is obtained not only by calculation based on the elastic contact theory widely known in the field of rolling bearing units, but also by experiments. Accordingly, if an equation or a map representing the second relationship is stored in the computing unit, the moment can be obtained based on the tilt angle.

更に、このモーメントの大きさと、前記車輪19を構成するタイヤ20と路面21との接触部(接地面部分)に車両の幅方向に加わるアキシアル荷重との間には、上記車輪19の回転半径等により幾何学的に定まる、一定の関係(第三の関係)がある。従って、上記演算器中のメモリに、この第三の関係を表した式或いはマップを記憶させておけば、上記モーメントに基づいて上記アキシアル荷重を求められる。この様にして求めたアキシアル荷重は、上記路面21と上記車輪19(タイヤ20)との接触面で生じている荷重と等価である。従って、上記求めたアキシアル荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防する為のフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。しかも、本実施例の場合には、上記求めたアキシアル荷重の値に、温度変化に基づく誤差が入り込まない。尚、上記両センサ17c、17dの検出信号同士の間の位相差と上記アキシアル荷重との関係を表すマップを作成し、この位相差からこのアキシアル荷重を、上記傾斜角度や上記モーメントを求める事なく、直接求めても良い。   Further, between the magnitude of this moment and the axial load applied in the width direction of the vehicle to the contact portion (grounding surface portion) between the tire 20 and the road surface 21 constituting the wheel 19, the turning radius of the wheel 19, etc. There is a certain relationship (third relationship) that is geometrically determined by. Therefore, if the formula or map representing the third relationship is stored in the memory in the arithmetic unit, the axial load can be obtained based on the moment. The axial load thus determined is equivalent to the load generated on the contact surface between the road surface 21 and the wheel 19 (tire 20). Therefore, if the control for stabilizing the running state of the vehicle is performed based on the obtained axial load, the feed forward control for preventing the posture of the vehicle from becoming unstable becomes possible. Advanced control to ensure running stability is possible. In addition, in the case of the present embodiment, the error based on the temperature change does not enter the value of the obtained axial load. A map representing the relationship between the phase difference between the detection signals of the sensors 17c and 17d and the axial load is created, and the axial load is calculated from the phase difference without obtaining the tilt angle and the moment. You may ask directly.

図6〜10は、請求項1、4、6、7、8、11、14、16に対応する、本発明の実施例2を示している。転がり軸受ユニット部分の構造等に就いては、前述の先発明に係る構造、更には上述の実施例1の場合と同様であるから、重複する説明を省略し、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。本実施例の場合には、エンコーダ12dの被検出面である外周面先端寄り部分に、第一、第二の特性変化部27、28を設けている。これら両特性変化部27、28は、それぞれが上述の実施例1に組み込んだエンコーダ12aの円筒状部18と同様に、それぞれがスリット状である多数の透孔14a、14bを、円周方向に関して互いに等間隔で形成して成るものである。   6 to 10 show a second embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 4, 6, 7, 8, 11, 14, and 16. FIG. Since the structure and the like of the rolling bearing unit portion are the same as the structure according to the above-mentioned prior invention, and further in the case of the above-described first embodiment, the overlapping description is omitted, and the characteristic portions of the present embodiment are hereinafter described. The explanation will be focused on. In the case of the present embodiment, the first and second characteristic changing portions 27 and 28 are provided near the front end of the outer peripheral surface, which is the detected surface of the encoder 12d. Both of these characteristic changing portions 27 and 28 are each provided with a plurality of through holes 14a and 14b each having a slit shape in the circumferential direction, like the cylindrical portion 18 of the encoder 12a incorporated in the first embodiment. They are formed at equal intervals.

上記両特性変化部27、28のうちの第一特性変化部27は、上記被検出面の幅方向片半部(図6の右半部、図7〜10に示したエンコーダ12dの下半部)に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する状態で設けている。これに対して、上記第二特性変化部28は、上記被検出面の幅方向他半部(図6の左半部、図7〜10に示したエンコーダ12dの上半部)に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して上記所定方向と逆方向に上記所定角度と同じ角度で漸次変化する状態で設けている。この為に本実施例の場合には、上記各透孔14a、14bのうち、上記第一特性変化部27を構成する上記各透孔14a、14aと、上記第二特性変化部28を構成する上記各透孔14b、14bとを、上記エンコーダ12dの軸方向に対し逆方向に、同じ角度だけ傾斜させている。尚、上記第一特性変化部27を構成する上記各透孔14a、14aと、上記第二特性変化部28を構成する上記各透孔14b、14bとは、図7〜10に示す様に互いに独立させて形成しても、或いは図6に示す様に連続した状態で形成しても良い。   The first characteristic changing unit 27 of the both characteristic changing units 27 and 28 is a half half of the detected surface in the width direction (the right half of FIG. 6, the lower half of the encoder 12d shown in FIGS. 7 to 10). ) In such a state that the phase of the characteristic change gradually changes at a predetermined angle in a predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface. On the other hand, the second characteristic changing unit 28 changes the characteristic to the other half of the detected surface in the width direction (the left half of FIG. 6 and the upper half of the encoder 12d shown in FIGS. 7 to 10). Is provided in a state where the phase of the phase gradually changes at the same angle as the predetermined angle in the direction opposite to the predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface. For this reason, in the case of the present embodiment, among the through holes 14a and 14b, the through holes 14a and 14a constituting the first characteristic changing portion 27 and the second characteristic changing portion 28 are formed. The through holes 14b and 14b are inclined by the same angle in the opposite direction to the axial direction of the encoder 12d. The through holes 14a and 14a constituting the first characteristic changing portion 27 and the through holes 14b and 14b constituting the second characteristic changing portion 28 are mutually connected as shown in FIGS. It may be formed independently, or may be formed in a continuous state as shown in FIG.

又、上記被検出面の直径方向反対側2個所位置に、それぞれ2個ずつ、合計4個のセンサ17c1 、17c2 、17d1 、17d2 を設けている。即ち、上記エンコーダ12dの上端部上方にこのうちの2個のセンサ17c1 、17c2 を、下端部下方に残り2個のセンサ17d1 、17d2 を、それぞれ配置している。そして、これら両位置に設けた2個ずつのセンサのうちの一方のセンサ17c1 、17d1 の検出部を上記第一特性変化部27に、他方のセンサ17c2 17d2 の検出部を上記第二特性変化部28に、それぞれ対向させている。上記各センサ17c1 、17c2 、17d1 、17d2 の検出部は、外力が作用せず、外輪3とハブ4とが中立状態(互いに中心軸が一致し、アキシアル方向の変位も生じていない状態)にある場合には、上記第一特性変化部27或いは上記第二特性変化部28の幅方向中央部に対向する。 A total of four sensors 17c 1 , 17c 2 , 17d 1 , and 17d 2 are provided at two positions on the diametrically opposite side of the detected surface. That is, two sensors 17c 1 and 17c 2 are arranged above the upper end of the encoder 12d, and the remaining two sensors 17d 1 and 17d 2 are arranged below the lower end. Of the two sensors provided at both positions, the detection unit of one sensor 17c 1 , 17d 1 is the first characteristic changing unit 27, and the detection unit of the other sensor 17c 2 17d 2 is the first sensor. The two characteristic changing portions 28 are opposed to each other. The sensors 17c 1 , 17c 2 , 17d 1 , and 17d 2 have no external force applied to them, and the outer ring 3 and the hub 4 are in a neutral state (the central axes coincide with each other and no axial displacement occurs). In the state), it faces the central portion in the width direction of the first characteristic changing unit 27 or the second characteristic changing unit 28.

上述の様な各センサ17c1 、17c2 、17d1 、17d2 とエンコーダ12dとを組み込んだ本実施例の場合には、これら各センサ17c1 、17c2 、17d1 、17d2 の検出信号を送り込まれる演算器が、次の様な機能により、上記エンコーダ12dの傾斜角度(上記外輪3の中心軸と上記ハブ4の中心軸との傾斜角度)を求める。即ち、上記演算器は、先ず、上下両端部に配置した2個ずつのセンサ17c1 、17c2 の検出信号同士の間の位相差に関する比(位相差比=位相差/1周期)δc 、及び、センサ17d1 、17d2 の検出信号同士の間の位相差比δd を求める。次いで、これら両位置に配置した2個ずつのセンサ17c1 、17c2 (17d1 、17d2 )に関する位相差比同士の差「δc −δd 」を求める。更に、この位相差比同士の差「δc −δd 」に基づいて、上記傾斜角度を求める。 In the case of the present embodiment in which the sensors 17c 1 , 17c 2 , 17d 1 , 17d 2 and the encoder 12d are incorporated as described above, the detection signals of these sensors 17c 1 , 17c 2 , 17d 1 , 17d 2 are obtained. The arithmetic unit to be sent determines the inclination angle of the encoder 12d (inclination angle between the central axis of the outer ring 3 and the central axis of the hub 4) by the following function. That is, the arithmetic unit firstly calculates a ratio (phase difference ratio = phase difference / 1 period) δ c relating to the phase difference between the detection signals of two sensors 17c 1 and 17c 2 arranged at both upper and lower ends. and obtains a phase difference ratio [delta] d between the detection signal between the sensor 17d 1, 17d 2. Next, a difference “δ c −δ d ” between the phase difference ratios for the two sensors 17c 1 and 17c 2 (17d 1 and 17d 2 ) arranged at both positions is obtained. Further, the inclination angle is obtained based on the difference “δ c −δ d ” between the phase difference ratios.

上述の様な本実施例の構造によれば、上記各センサ17c1 、17c2 、17d1 、17d2 を配置した方向に対し直角方向に、測定対象でない荷重(非対象荷重)が作用した場合にも、測定特定対象となる荷重(対象荷重)の測定値にずれが生じる事を防止できる。本実施例の場合、対象荷重が、車輪と路面との接触面から車輪支持用転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重である為、上記各センサ17c1 、17c2 、17d1 、17d2 を、上記エンコーダ12dに対し上下2個所位置に配置している。この場合に、アキシアル荷重が加わっている状態で、上記非対象荷重である前後方向荷重が、上記直角方向である前後方向に作用すると、上記各センサ17c1 、17c2 、17d1 、17d2 の検出信号の位相差比が、上記対象荷重とは別個に変化する。即ち、上記非対象荷重が、上記対象荷重測定に対するクロストークになり、前述の実施例1の構造では、この対象荷重の測定値に誤差が生じる。これに対して、本実施例の構造によれば、上記クロストークの影響をなくして、上記対象荷重の測定精度を向上させられる。 According to the structure of the present embodiment as described above, when a load that is not a measurement target (non-target load) is applied in a direction perpendicular to the direction in which the sensors 17c 1 , 17c 2 , 17d 1 , and 17d 2 are arranged. In addition, it is possible to prevent the measurement value of the load to be measured (target load) from being shifted. In the case of the present embodiment, since the target load is an axial load applied to the wheel-supporting rolling bearing unit from the contact surface between the wheel and the road surface, the sensors 17c 1 , 17c 2 , 17d 1 , and 17d 2 are connected to the encoder. It is arranged at two positions above and below 12d. In this case, in a state in which the axial load is applied, the front-rear direction load is above the load non-target, to act in the longitudinal direction is the above perpendicular direction, the sensors 17c 1, of 17c 2, 17d 1, 17d 2 The phase difference ratio of the detection signal changes separately from the target load. That is, the non-target load becomes crosstalk with respect to the target load measurement, and in the structure of the first embodiment, an error occurs in the measurement value of the target load. On the other hand, according to the structure of the present embodiment, the measurement accuracy of the target load can be improved without the influence of the crosstalk.

この点に就いて、図7〜10を参照しつつ、更に詳しく説明する。本実施例の構造で、外力が作用せず、外輪3とハブ4とが中立状態にある場合には、図7の様に、上側に配置した上記各センサ17c1 、17c2 の検出信号と、下側に配置した上記各センサ17d1 、17d2 の検出信号とは、互いに一致する。本実施例の場合には、円周方向同位置に配置した2個ずつのセンサ17c1 、17c2 同士、センサ17d1 、17d2 同士、それぞれ検出信号同士の位相を逆にしている。従って、上記センサ17c1 、17c2 同士の間の位相差、並びに上記センサ17d1 、17d2 同士の位相差は、それぞれ180度、位相差比δc 、δd (B/A)は、それぞれ0.5となる。更に、上記エンコーダ12dの傾斜角度を求める為のパラメータとなる、前記位相差比同士の差「δd −δc 」は、図7の下端の線図に示す様に、0になる。 This point will be described in more detail with reference to FIGS. In the structure of this embodiment, when no external force is applied and the outer ring 3 and the hub 4 are in a neutral state, as shown in FIG. 7, the detection signals of the sensors 17c 1 and 17c 2 arranged on the upper side The detection signals of the sensors 17d 1 and 17d 2 arranged on the lower side coincide with each other. In the case of the present embodiment, the two sensors 17c 1 and 17c 2 arranged at the same position in the circumferential direction, the sensors 17d 1 and 17d 2 are mutually reversed, and the phases of the detection signals are reversed. Therefore, the phase difference between the sensors 17c 1 and 17c 2 and the phase difference between the sensors 17d 1 and 17d 2 are 180 degrees and the phase difference ratios δ c and δ d (B / A) are respectively 0.5. Further, the difference “δ d −δ c ” between the phase difference ratios, which is a parameter for obtaining the inclination angle of the encoder 12d, becomes 0 as shown in the lower end diagram of FIG.

次に、車輪と路面との接触面から加わるアキシアル荷重に基づくモーメントによって、上記外輪3の中心軸と上記ハブ4の中心軸とが傾斜し、上記エンコーダ12dが図6の反時計方向に揺動した場合に就いて、図8により説明する。この場合には、例えば図8の左下に示す様に、上記エンコーダ12dの上側部分が左方向に、下側部分が右方向に、それぞれ変位する。そして、下側に設けた2個のセンサ17d1 、17d2 のうち、一方のセンサ17d1 の検出信号は位相が遅れる方向に、他方のセンサ17d2 の検出信号は位相が進む方向に、それぞれ変化する。この為、上記下側に設けた2個のセンサ17d1 、17d2 の検出信号同士の位相差及び位相差比δd は大きくなる。 Next, due to the moment based on the axial load applied from the contact surface between the wheel and the road surface, the central axis of the outer ring 3 and the central axis of the hub 4 are inclined, and the encoder 12d swings counterclockwise in FIG. This will be described with reference to FIG. In this case, for example, as shown in the lower left of FIG. 8, the upper part of the encoder 12d is displaced leftward and the lower part is displaced rightward. Of the two sensors 17d 1 and 17d 2 provided on the lower side, the detection signal of one sensor 17d 1 is in the direction in which the phase is delayed, and the detection signal of the other sensor 17d 2 is in the direction in which the phase is advanced. Change. For this reason, the phase difference and the phase difference ratio δ d between the detection signals of the two sensors 17d 1 and 17d 2 provided on the lower side are increased.

これに対して、上側に設けた2個のセンサ17c1 、17c2 のうちの一方のセンサ17c1 の検出信号は位相が進む方向に、他方のセンサ17c2 は位相が遅れる方向に、それぞれ変化する。この為、上記上側に設けた2個のセンサ17c1 、17c2 の検出信号同士の位相差及び位相差比δc は小さくなる。この結果、上記エンコーダ12dの傾斜角度を求める為のパラメータとなる、前記位相差比同士の差「δd −δc 」は、図8の下端の線図に示す様に、正の値になる。そこで、この位相差比同士の差「δd −δc 」に基づいて、上記エンコーダ12dの傾斜角度、延ては上記外輪3の中心軸と上記ハブ4の中心軸との傾斜角度を求められる。又、この傾斜角度と上記モーメントとの関係を予め求めておけば、この傾斜角度からこのモーメント、更には上記アキシアル荷重を求められる。上記位相差比同士の差「δd −δc 」に基づいてこのアキシアル荷重を直接求めても良い事は、前述した実施例1の場合と同様である。 In contrast, the detection signal direction in which the phase advances of one of the sensors 17c 1 of the two sensors 17c 1, 17c 2 which is provided on the upper side, the other sensor 17c 2 in the direction in which the phase is delayed, respectively change To do. For this reason, the phase difference and the phase difference ratio δ c between the detection signals of the two sensors 17c 1 and 17c 2 provided on the upper side are reduced. As a result, the difference “δ d −δ c ” between the phase difference ratios, which is a parameter for obtaining the tilt angle of the encoder 12d, becomes a positive value as shown in the bottom diagram of FIG. . Therefore, based on the difference “δ d −δ c ” between the phase difference ratios, the inclination angle of the encoder 12 d, that is, the inclination angle between the central axis of the outer ring 3 and the central axis of the hub 4 can be obtained. . If the relationship between the inclination angle and the moment is obtained in advance, the moment and further the axial load can be obtained from the inclination angle. The axial load may be obtained directly based on the difference “δ d −δ c ” between the phase difference ratios as in the case of the first embodiment.

又、本実施例の場合には、上記エンコーダ12dが上記各センサ17c1 、17c2 、17d1 、17d2 に対しアキシアル方向に変位しても、上記位相差比同士の差「δd −δc 」が変化する事はない。図9は、上述した図8の状態から、上記エンコーダ12dを純アキシアル方向に変位させた状態を示している。この図9に示した状態では、上記図8に示した状態に対し、上記エンコーダ12dの上部と下部とが同じ方向に変位しており、上側に設けた2個のセンサ17c1 、17c2 の検出信号同士の位相差及び位相差比δc と、下側に設けた2個のセンサ17d1 、17d2 の検出信号同士の位相差及び位相差比δd とは、同じ方向に同じだけ変化する。この結果、上述の様に、上記位相差比同士の差「δd −δc 」が変化する事はない。この為、熱膨張や予圧変化によって、アキシアル方向変位が発生しても、この変位の影響を受けずに、上記傾斜角度を検出できる。予圧が変化した場合に、モーメントやアキシアル荷重を求められない事は、前述した実施例1の場合と同様である。 Further, in the case of the embodiment, the encoder 12d are the sensors 17c 1, 17c 2, 17d 1 , also to 17d 2 are displaced in the axial direction, the difference "[delta] d - [delta between the phase difference ratios c "will not change. FIG. 9 shows a state in which the encoder 12d is displaced in the pure axial direction from the state of FIG. 8 described above. In the state shown in FIG. 9, the upper and lower parts of the encoder 12d are displaced in the same direction as in the state shown in FIG. 8, and the two sensors 17c 1 and 17c 2 provided on the upper side are displaced. The phase difference and phase difference ratio δ c between the detection signals and the phase difference and phase difference ratio δ d between the detection signals of the two sensors 17d 1 and 17d 2 provided on the lower side change by the same amount in the same direction. To do. As a result, the difference “δ d −δ c ” between the phase difference ratios does not change as described above. Therefore, even if an axial displacement occurs due to thermal expansion or a change in preload, the tilt angle can be detected without being affected by the displacement. As in the case of Example 1 described above, the moment and the axial load cannot be obtained when the preload changes.

更に、本実施例の場合には、非対象荷重である、前後方向の力により、上記外輪3に対し上記ハブ4が前後方向に変位した(前後方向のラジアル変位が発生した)場合でも、上記非対象荷重により、上記エンコーダ12dの傾斜角度の測定値、延ては対象荷重である上記アキシアル荷重の測定値に誤差が生じる事を防止できる。この点に就いて、図10により説明する。上記前後方向の力により、上記エンコーダ12dが前後方向に変位すると、このエンコーダ12dと、上側に設けた2個のセンサ17c1 、17c2 、及び、下側に設けた2個のセンサ17d1 、17d2 との位置関係がずれる(図10の上段及び中段に記載したエンコーダ12dが左右にずれる)。 Further, in the case of the present embodiment, even when the hub 4 is displaced in the front-rear direction with respect to the outer ring 3 due to the force in the front-rear direction, which is a non-target load (the radial displacement in the front-rear direction occurs), It is possible to prevent an error from occurring in the measured value of the tilt angle of the encoder 12d, and thus in the measured value of the axial load, which is the target load, due to the non-target load. This point will be described with reference to FIG. When the encoder 12d is displaced in the front-rear direction by the force in the front-rear direction, the encoder 12d, two sensors 17c 1 , 17c 2 provided on the upper side, and two sensors 17d 1 provided on the lower side, The positional relationship with 17d 2 shifts (the encoder 12d described in the upper and middle stages of FIG. 10 shifts to the left and right).

但し、上側に設けた2個のセンサ17c1 、17c2 同士の間、及び、下側に設けた2個のセンサ17d1 、17d2 同士の間では、検出信号の位相の進み遅れに関して、ずれの方向が互いに同じとなる(上側と下側とでは互いに逆方向)。この為、上記上側に設けた2個のセンサ17c1 、17c2 の検出信号同士の位相差比δc 、及び、下側に設けた2個のセンサ17d1 、17d2 の検出信号同士の位相差比δd は、何れも変化しない。従って、上記エンコーダ12dの傾斜角度を求める為のパラメータとなる、前記位相差比同士の差「δd −δc 」も変化しない(図8の場合と同じ)。この為、駆動力或いは制動力等に基づいて上記外輪3と上記ハブ4との間に加わる前後方向の力により、上記エンコーダ12dが前後方向に変位しても、この変位が上記傾斜角度測定に対するクロストークとはならず、この傾斜角度を精度良く求められる。 However, between the two sensors 17c 1 and 17c 2 provided on the upper side and between the two sensors 17d 1 and 17d 2 provided on the lower side, there is a shift with respect to the phase advance / delay of the detection signal. Are in the same direction (in the opposite directions on the upper side and the lower side). For this reason, the phase difference ratio δ c between the detection signals of the two sensors 17c 1 and 17c 2 provided on the upper side and the position of the detection signals of the two sensors 17d 1 and 17d 2 provided on the lower side. None of the phase difference ratio δ d changes. Therefore, the difference “δ d −δ c ” between the phase difference ratios, which is a parameter for obtaining the tilt angle of the encoder 12d, does not change (same as in FIG. 8). For this reason, even if the encoder 12d is displaced in the front-rear direction due to the force in the front-rear direction applied between the outer ring 3 and the hub 4 based on the driving force or the braking force, the displacement does not affect the inclination angle measurement. This is not crosstalk, and this tilt angle can be obtained with high accuracy.

図11〜12は、請求項1、2、6、7、8、9、11、12、16、17に対応する、本発明の実施例3を示している。本実施例の場合も、例えば前述した実施例1を示す、図1〜2に示す様に、変位測定装置又は荷重測定装置を組み込む為の転がり軸受ユニットを、車輪支持用転がり軸受ユニットとしている。そして、静止側軌道輪である外輪3を、使用状態で懸架装置に支持固定されるものとし、回転側軌道輪を、車輪19を支持固定してこの車輪19と共に回転するハブ4としている。特に、本実施例の場合には、エンコーダ12bを、回転側軌道輪と共に回転する部材である、ディスクロータ22の外周縁部に設けている。   FIGS. 11 to 12 show a third embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 16, and 17. Also in the case of the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 1 and 2 showing the first embodiment, the rolling bearing unit for incorporating the displacement measuring device or the load measuring device is a wheel bearing rolling bearing unit. The outer ring 3 that is a stationary side race ring is supported and fixed to the suspension device in use, and the rotation side race ring is a hub 4 that supports and fixes the wheel 19 and rotates together with the wheel 19. In particular, in the case of the present embodiment, the encoder 12b is provided on the outer peripheral edge of the disk rotor 22, which is a member that rotates together with the rotating raceway.

周知の様にディスクロータ22は、前述の図2に示す様に、上記ハブ4の外端部外周面に設けたフランジ10に結合固定して、このハブ4と共に回転する。又、上記ディスクロータ22はこのハブ4に対し、強固に結合固定される為、これらディスクロータ22とハブ4とは、同期して(一体的に)変位する。従って、このディスクロータ22の外周縁部に上記エンコーダ12bを設け、この外周縁部の直径方向反対側位置にセンサ17c、17dの検出部を対向させれば、上記外輪3の中心軸と上記ハブ4の中心軸との傾斜角度、延ては、これら外輪3とハブ4との間に加わるアキシアル荷重を求められる。   As is well known, the disk rotor 22 is coupled and fixed to the flange 10 provided on the outer peripheral surface of the outer end of the hub 4 and rotates together with the hub 4 as shown in FIG. Further, since the disk rotor 22 is firmly coupled and fixed to the hub 4, the disk rotor 22 and the hub 4 are displaced synchronously (integrally). Therefore, if the encoder 12b is provided on the outer peripheral edge of the disk rotor 22 and the detection parts of the sensors 17c and 17d are opposed to the positions opposite to the diameter of the outer peripheral edge, the central axis of the outer ring 3 and the hub Therefore, the axial load applied between the outer ring 3 and the hub 4 is required.

上記ディスクロータ22の外周縁部に上記エンコーダ12bを設ける為の構造は、特に限定しない。鋳鉄等の磁性材製のディスクロータ22の場合には、外周縁部に直接、図11に示す様な凹凸或いは孔(凹孔若しくは径方向の貫通孔)を形成して、上記ディスクロータ22の外周縁の磁気特性を変化させる事ができる。この場合に、このディスクロータ22がソリッド型である場合には、このディスクロータ22の外周面に、上記図11に示す様な形状を有する凹凸を形成する。これに対して、このディスクロータ22がベンチレーテッド型である場合には、このディスクロータ22に、断面形状が上記図11に示す様なものであり、それぞれが径方向に貫通する貫通孔を形成する。一方、上記ディスクロータ22が、アルミニウム合金、アルミニウムコンポジット製等の非磁性材製である場合には、このディスクロータ22の外周縁部に、別途磁性材により円環状に形成した、上記エンコーダ12bを外嵌固定する。この場合でも、上記ディスクロータ22がソリッド型である場合には、上記エンコーダ12bの外周面に凹凸を、ベンチレーテッド型である場合には貫通孔を、それぞれ形成する。尚、以上の説明は、上記エンコーダ12bと上記センサ17c、17dとの組み合わせが、磁気検知式の場合である。光学式等の場合には、上記ディスクロータ22が非磁性材製であっても、このディスクロータ22の外周面に上記凹凸或いは孔を直接形成して、この外周面を被検出面とする事ができる。   The structure for providing the encoder 12b on the outer peripheral edge of the disk rotor 22 is not particularly limited. In the case of the disk rotor 22 made of a magnetic material such as cast iron, an unevenness or a hole (a concave hole or a radial through hole) as shown in FIG. The magnetic properties of the outer periphery can be changed. In this case, when the disk rotor 22 is of a solid type, irregularities having a shape as shown in FIG. 11 are formed on the outer peripheral surface of the disk rotor 22. On the other hand, when the disc rotor 22 is a ventilated type, the disc rotor 22 has a cross-sectional shape as shown in FIG. Form. On the other hand, when the disk rotor 22 is made of a nonmagnetic material such as an aluminum alloy or aluminum composite, the encoder 12b, which is separately formed in an annular shape with a magnetic material, is formed on the outer peripheral edge of the disk rotor 22. Fix externally. Even in this case, when the disk rotor 22 is a solid type, an unevenness is formed on the outer peripheral surface of the encoder 12b, and when it is a ventilated type, a through hole is formed. In the above description, the combination of the encoder 12b and the sensors 17c and 17d is a magnetic detection type. In the case of an optical type or the like, even if the disk rotor 22 is made of a non-magnetic material, the irregularities or holes are directly formed on the outer peripheral surface of the disk rotor 22 and this outer peripheral surface is used as a detected surface. Can do.

一方、上記両センサ17c、17dに関しては、前記車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重に拘らず変位しない部分に支持する。この様な部分としては、懸架装置を構成するナックル23(図2参照)や、上記ディスクロータ22と共にディスクブレーキを構成する制動用部材24(図12参照)が考えられる。この制動用部材24としては、このディスクブレーキが対向ピストン型である場合にはキャリパを、フローティングキャリパ型である場合にはサポートを、それぞれ採用可能である。図示の実施例の場合には、上記制動用部材24に上記両センサ17c、17dを、それぞれ支持腕25a、25bを介して支持している。この様な本実施例の構造によれば、上記車輪支持用転がり軸受ユニットに、上記エンコーダ12b及び上記両センサ17c、17dを設置する為の空間的余裕がない場合でも、荷重測定装置付転がり軸受ユニットを実現できる。   On the other hand, both the sensors 17c and 17d are supported on a portion that is not displaced regardless of the load applied to the wheel supporting rolling bearing unit. As such a part, a knuckle 23 (see FIG. 2) constituting a suspension device and a braking member 24 (see FIG. 12) constituting a disc brake together with the disc rotor 22 can be considered. As the braking member 24, a caliper can be used when the disc brake is an opposed piston type, and a support can be used when the disc brake is a floating caliper type. In the illustrated embodiment, the sensors 17c and 17d are supported on the braking member 24 via support arms 25a and 25b, respectively. According to such a structure of the present embodiment, even when the wheel support rolling bearing unit does not have a space for installing the encoder 12b and the sensors 17c and 17d, the rolling bearing with a load measuring device is provided. A unit can be realized.

図13は、請求項1、2、6、7、8、10、11、12、16、18に対応する、本発明の実施例4を示している。本実施例の場合も、変位測定装置又は荷重測定装置を組み込む為の転がり軸受ユニットを、車輪支持用転がり軸受ユニットとしている。そして、静止側軌道輪である外輪3aを、使用状態で懸架装置に支持固定されるものとし、回転側軌道輪を、車輪を支持固定してこの車輪と共に回転するハブ4aとしている。図示の実施例は、重量の嵩む自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの為、各転動体5a、5aとして、円すいころを使用している。特に、本実施例の場合には、回転側軌道輪と共に回転する部材である、上記ハブ4aに結合固定された等速ジョイント26の中間部外周面を、被検出面としている。   FIG. 13 shows a fourth embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 16, and 18. Also in the case of the present embodiment, the rolling bearing unit for incorporating the displacement measuring device or the load measuring device is a wheel supporting rolling bearing unit. The outer ring 3a that is a stationary side race ring is supported and fixed to the suspension device in use, and the rotation side race ring is a hub 4a that supports and fixes the wheel and rotates together with the wheel. In the illustrated embodiment, a tapered roller is used as each of the rolling elements 5a and 5a for a rolling bearing unit for supporting a wheel of an automobile that is heavy. In particular, in the case of the present embodiment, the outer peripheral surface of the intermediate portion of the constant velocity joint 26 that is coupled and fixed to the hub 4a, which is a member that rotates together with the rotating side raceway, is used as the detected surface.

周知の様に上記等速ジョイント26は、上記ハブ4aを回転駆動する為のもので、このハブ4aと共に回転する。又、この等速ジョイント26はこのハブ4aに対し、強固に結合固定される為、これら等速ジョイント26とハブ4aとは、同期して(一体的に)変位する。従って、この等速ジョイント26の外周面にエンコーダ12cを設け、このエンコーダ12cの外周面の直径方向反対位置にセンサ17c、17dの検出部を対向させれば、上記外輪3aの中心軸と上記ハブ4aの中心軸との傾斜角度、延ては、これら外輪3aとハブ4aとの間に加わるアキシアル荷重を求められる。この為に本実施例の場合には、上記等速ジョイント26の中間部に円筒状のエンコーダ12cを外嵌固定している。そして、ナックル23に支持した上記両センサ17c、17dの検出部を、上記エンコーダ12cの外周面の直径方向反対側2個所位置に近接対向させている。
この様な本実施例の構造によっても、上述した実施例3の場合と同様に、車輪支持用転がり軸受ユニット側部分に、エンコーダ12cやセンサ17c、17dを装着するスペースを確保できない場合でも、この車輪支持用転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定できる構造を実現できる。
As is well known, the constant velocity joint 26 is for rotating the hub 4a, and rotates together with the hub 4a. Since the constant velocity joint 26 is firmly coupled and fixed to the hub 4a, the constant velocity joint 26 and the hub 4a are displaced synchronously (integrally). Therefore, if the encoder 12c is provided on the outer peripheral surface of the constant velocity joint 26, and the detection portions of the sensors 17c and 17d are opposed to the diametrically opposite position of the outer peripheral surface of the encoder 12c, the central axis of the outer ring 3a and the hub The inclination angle with respect to the central axis of 4a, and hence the axial load applied between the outer ring 3a and the hub 4a is obtained. For this reason, in the case of the present embodiment, a cylindrical encoder 12c is externally fixed to the intermediate portion of the constant velocity joint 26. The detection portions of both the sensors 17c and 17d supported by the knuckle 23 are placed close to and opposed to two positions on the outer circumferential surface of the encoder 12c on the diametrically opposite side.
Even with this structure of the present embodiment, even in the case where the space for mounting the encoder 12c and the sensors 17c and 17d cannot be secured in the wheel bearing rolling bearing unit side portion, as in the case of the above-described third embodiment, The structure which can measure the load added to the rolling bearing unit for wheel support is realizable.

図14〜15は、請求項1、3、11、13に対応する、本発明の実施例5を示している。本実施例の場合には、被検出面であるエンコーダ12eの外周面に、それぞれが台形である第一特性部29と第二特性部30とを、円周方向に関して交互に配置している。従って、上記エンコーダ12eの外周面の特性が変化するピッチは、この外周面の幅方向(このエンコーダ12eの軸方向)に関して漸次変化している。この様なエンコーダ12eの外周面の上端部と下端部とに、それぞれセンサの検出部を対向させる。これら両センサの検出信号のデューティ比(高電位継続時間/1周期)は、上記エンコーダ12eが傾斜せず、上記両センサの検出部が被検出面の幅方向中央部に対向している状態では、図15の上側に示す様に、互いに一致する。これに対して、このエンコーダ12eが傾斜すると、図15の下側に示す様に、一方のセンサの検出信号のデューティ比が大きくなり、他方のセンサの検出信号のデューティ比が小さくなる。そこで、これら両センサの検出信号のデューティ比の差に基づき、上記エンコーダ12eの傾斜角度を求められる。又、前述の実施例2の様に、各部に2個ずつ、合計4個のセンサを設ける事により、非対象荷重の影響をなくす事も可能である。   14 to 15 show a fifth embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 3, 11 and 13. In the case of the present embodiment, trapezoidal first characteristic portions 29 and second characteristic portions 30 are alternately arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the encoder 12e that is the detection surface. Therefore, the pitch at which the characteristic of the outer peripheral surface of the encoder 12e changes gradually changes in the width direction of the outer peripheral surface (the axial direction of the encoder 12e). The detection part of a sensor is made to oppose the upper-end part and lower-end part of the outer peripheral surface of such an encoder 12e, respectively. The duty ratio (high potential duration / one cycle) of the detection signals of both sensors is such that the encoder 12e is not inclined and the detection portions of both sensors are opposed to the center in the width direction of the detection surface. As shown in the upper side of FIG. On the other hand, when the encoder 12e is inclined, as shown in the lower side of FIG. 15, the duty ratio of the detection signal of one sensor is increased, and the duty ratio of the detection signal of the other sensor is decreased. Therefore, the inclination angle of the encoder 12e can be obtained based on the difference in duty ratio between the detection signals of these two sensors. Further, as in the above-described second embodiment, it is possible to eliminate the influence of non-target loads by providing a total of four sensors, two at each part.

図1に示した実施例1では、被検出面を各エンコーダの外周面とした場合に就いて説明した。これに対して、被検出面をエンコーダの内周面とする事もできる。又、円輪状のエンコーダの軸方向片側面を被検出面とし、この被検出面に1対のセンサの検出部を、軸方向に対向させる事もできる。或いは、エンコーダを、ハブ4の外周面で1対の内輪軌道11、11の間部分等、回転側軌道輪の軸方向中間部に設ける事もできる。更には、2組(4個又は8個)のセンサを、エンコーダの円周方向等間隔4個所位置(上下2個所及び前後2個所)に設置する事もできる。この様に構成すれば、静止側軌道輪と回転側軌道輪との中心軸同士の傾斜を、上下方向に関して(鉛直面内で)だけでなく、前後方向に関して(水平面内で)も求められる。又、エンコーダは、その被検出面にS極とN極とを交互に配置した、多極永久磁石であっても良い。   In the first embodiment shown in FIG. 1, the case where the detected surface is the outer peripheral surface of each encoder has been described. On the other hand, the detected surface can be the inner peripheral surface of the encoder. Further, one side surface of the annular encoder in the axial direction can be used as a detection surface, and the detection unit of the pair of sensors can be opposed to the detection surface in the axial direction. Alternatively, the encoder can be provided in the axially intermediate portion of the rotating side raceway, such as a portion between the pair of inner ring raceways 11, 11 on the outer peripheral surface of the hub 4. Furthermore, two sets (four or eight) of sensors can be installed at four positions (two positions at the top and bottom and two positions at the front and rear) at equal intervals in the circumferential direction of the encoder. If comprised in this way, the inclination of the central axes of a stationary-side track ring and a rotation-side track ring is calculated | required not only about an up-down direction (in a vertical surface) but about the front-back direction (in a horizontal surface). The encoder may be a multipolar permanent magnet in which S poles and N poles are alternately arranged on the detection surface.

又、本発明は、前述の様に、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットで実施した場合に、モーメント乃至はアキシアル荷重を検出してこれを制御に使用する事により、自動車の走行安全性向上を図れる。これとは別に、一般機械用の転がり軸受ユニットに適用した場合であっても、各種実用的な作用・効果を得られる。例えば、工作機械の回転支持部を構成する転がり軸受ユニットに適用すれば、切削荷重を監視する事により、精度の良い加工が可能となるし、過大入力等の異常監視を行なって、被加工物や工作機械の損傷防止を図る事も可能になる。   Further, as described above, when the present invention is implemented in a rolling bearing unit for supporting a wheel of an automobile, it detects a moment or an axial load and uses it for control, thereby improving the running safety of the automobile. I can plan. Apart from this, even when applied to a rolling bearing unit for general machinery, various practical functions and effects can be obtained. For example, if it is applied to a rolling bearing unit that constitutes the rotation support part of a machine tool, it is possible to perform machining with high accuracy by monitoring the cutting load, and to monitor abnormalities such as excessive input, and the workpiece. It is also possible to prevent damage to machine tools and machines.

本発明の実施例1を示す断面図。Sectional drawing which shows Example 1 of this invention. 実施例1の構造でアキシアル荷重を求められる理由を説明する為の、懸架装置に対する車輪支持部分の略断面図。The schematic sectional drawing of the wheel support part with respect to a suspension apparatus for demonstrating the reason for which an axial load is calculated | required by the structure of Example 1. FIG. 実施例1の構造で、アキシアル荷重が作用していない状態での両センサの検出部とエンコーダの被検出面との位置関係及びこれら両センサの検出信号の位相を示す模式図。The schematic diagram which shows the positional relationship of the detection part of both sensors, and the to-be-detected surface of an encoder in the structure of Example 1, and the state where the axial load is not acting, and the phase of the detection signal of these both sensors. 同じく、アキシアル荷重が作用している状態を示す、図3と同様の図。FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 showing a state in which an axial load is applied. 同じく、アキシアル荷重が作用すると同時に純アキシアル変位が生じた状態を示す、図3と同様の図。FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 showing a state in which a pure axial displacement is generated at the same time when an axial load is applied. 本発明の実施例2を示す断面図。Sectional drawing which shows Example 2 of this invention. 実施例2の構造で、アキシアル荷重が作用していない状態での各センサの検出部とエンコーダの被検出面との位置関係及びこれら両センサの検出信号の位相を示す模式図。The schematic diagram which shows the positional relationship of the detection part of each sensor and the to-be-detected surface of an encoder, and the phase of the detection signal of both these sensors in the structure of Example 2 in the state where the axial load is not acting. 同じく、アキシアル荷重が作用している状態を示す、図7と同様の図。FIG. 8 is a view similar to FIG. 7 showing a state in which an axial load is applied. 同じく、アキシアル荷重が作用すると同時に純アキシアル変位が生じた状態を示す、図7と同様の図。FIG. 8 is a view similar to FIG. 7 showing a state in which pure axial displacement is generated at the same time when an axial load is applied. 同じく、アキシアル荷重が作用すると同時に前後方向のラジアル荷重が作用した状態を示す、図7と同様の図。Similarly, the same figure as FIG. 7 which shows the state which the radial load of the front-back direction acted simultaneously with the axial load acting. 本発明の実施例3を示す、ディスクロータの外周縁部に設けた被検出面の形状を示す略側面図。FIG. 9 is a schematic side view showing a shape of a detection surface provided on an outer peripheral edge portion of a disk rotor, showing Embodiment 3 of the present invention. センサの取付状態の1例を示す正面図及び側面図。The front view and side view which show an example of the attachment state of a sensor. 本発明の実施例4を示す断面図。Sectional drawing which shows Example 4 of this invention. 本発明の実施例5として、エンコーダの被検出面の特性変化のパターンの別例を示す模式図。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating another example of the characteristic change pattern of the detection target surface of the encoder as the fifth embodiment of the present invention. 図14に示した被検出面のパターンに対応して変化するセンサの検出信号を示す線図。The diagram which shows the detection signal of the sensor which changes corresponding to the pattern of the to-be-detected surface shown in FIG. 先発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットの1例の断面図。Sectional drawing of an example of the rolling bearing unit with a load measuring device which concerns on a prior invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 車輪支持用転がり軸受ユニット
2 荷重測定装置
3、3a 外輪
4、4a ハブ
5、5a 転動体
6 外輪軌道
7 取付部
8 ハブ本体
9 内輪
10 フランジ
11 内輪軌道
12、12a、12b、12c、12d、12e エンコーダ
13 センサユニット
14、14a、14b 透孔
15 カバー
16 センサホルダ
17a、17b、17c、17d、17c1 、17c2 、17d1 、17d2 センサ 18 円筒状部
19 車輪
20 タイヤ
21 路面
22 ディスクロータ
23 ナックル
24 制動用部材
25a、25b 支持腕
26 等速ジョイント
27 第一特性変化部
28 第二特性変化部
29 第一特性部
30 第二特性部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling bearing unit for wheel support 2 Load measuring device 3, 3a Outer ring 4, 4a Hub 5, 5a Rolling body 6 Outer ring raceway 7 Mounting part 8 Hub body 9 Inner ring 10 Flange 11 Inner ring raceway 12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e encoder 13 sensor unit 14, 14a, 14b through holes 15 cover 16 sensor holder 17a, 17b, 17c, 17d, 17c 1, 17c 2, 17d 1, 17d 2 sensor 18 cylindrical portion 19 a wheel 20 tire 21 road 22 disc rotor 23 knuckle 24 braking member 25a, 25b support arm 26 constant velocity joint 27 first characteristic change part 28 second characteristic change part 29 first characteristic part 30 second characteristic part

Claims (18)

転がり軸受ユニットと変位測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
上記変位測定装置は、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪に結合固定されてこの回転側軌道輪と共に回転する部材の一部にこの回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪と共に回転する部材と同心に支持されてこの回転側軌道輪と共に回転するエンコーダと、それぞれの検出部をこのエンコーダの被検出面に対向させた少なくとも1対のセンサと、これら各センサから送り込まれる検出信号に基づいて上記静止側軌道輪の中心軸と上記回転側軌道輪の中心軸との傾斜角度を求める演算器とを備えたものであり、
上記エンコーダは、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、特性変化のパターンをこの被検出面の幅方向に関して漸次変化させており、
上記各センサは、この被検出面の少なくとも直径方向反対側2個所位置にそれぞれの検出部を対向させており、
上記演算器は、上記各センサから送り込まれる検出信号のパターンの差に基づいて、上記静止側軌道輪の中心軸と上記回転側軌道輪の中心軸との傾斜角度を求める機能を有する 変位測定装置付転がり軸受ユニット。
A rolling bearing unit and a displacement measuring device;
Of these, the rolling bearing unit is present on a stationary bearing ring that does not rotate even in use, a rotating bearing ring that rotates in use, and circumferential surfaces of the stationary bearing ring and the rotating bearing ring that face each other. A plurality of rolling elements provided between the stationary side track and the rotating side track,
The displacement measuring device is a member that is coupled and fixed to the rotation-side raceway or the rotation-side raceway and is a member that rotates together with the rotation-side raceway or the rotation-side raceway. And an encoder that rotates concentrically with the rotation-side raceway, at least one pair of sensors with their respective detectors facing the detection surface of the encoder, and detection signals sent from these sensors. An arithmetic unit for obtaining an inclination angle between the central axis of the stationary bearing ring and the central axis of the rotating bearing ring;
The encoder alternately changes the characteristics of the detected surface with respect to the circumferential direction, and gradually changes the characteristic change pattern with respect to the width direction of the detected surface.
Each of the above-mentioned sensors has the respective detection parts opposed to at least two positions opposite to the diameter direction of the detection surface,
The arithmetic unit has a function of obtaining an inclination angle between the center axis of the stationary side raceway and the center axis of the rotation side raceway based on the difference in the pattern of detection signals sent from the sensors. Rolling bearing unit.
被検出面の特性が等間隔で変化しており、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に関して漸次変化しており、演算器は、各センサから送り込まれる検出信号の位相差に基づいて傾斜角度を求める、請求項1に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   The characteristics of the detected surface change at equal intervals, the phase of the characteristic change gradually changes in the width direction of the detected surface, and the computing unit is based on the phase difference of the detection signals sent from each sensor. The rolling bearing unit with a displacement measuring device according to claim 1, wherein an inclination angle is obtained. 被検出面の特性が変化するピッチが被検出面の幅方向に関して漸次変化しており、演算器は、各センサから送り込まれる検出信号のデューティ比の差に基づいて傾斜角度を求める、請求項1に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   The pitch at which the characteristics of the surface to be detected change gradually in the width direction of the surface to be detected, and the computing unit obtains an inclination angle based on a difference in duty ratio of detection signals sent from each sensor. Rolling bearing unit with displacement measuring device described in 1. 被検出面の幅方向片半部に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する第一特性変化部を、被検出面の幅方向他半部に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して上記所定方向と逆方向に上記所定角度と同じ角度で漸次変化する第二特性変化部を、それぞれ設けており、上記被検出面の直径方向反対側2個所位置に、それぞれ2個ずつ合計4個のセンサを設けており、これら両位置に設けた2個ずつのセンサのうちの一方のセンサの検出部を上記第一特性変化部に、他方のセンサの検出部を上記第二特性変化部に、それぞれ対向させており、演算器は、何れか一方の位置に配置した2個のセンサの検出信号同士の位相差と、他方の位置に配置した2個のセンサの検出信号同士の位相差との差に基づいて傾斜角度を求める、請求項1に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   A first characteristic changing portion in which the phase of the characteristic change gradually changes at a predetermined angle in a predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface is provided on one half of the width direction of the detected surface. Each of which is provided with a second characteristic change section in which the phase of the characteristic change gradually changes at the same angle as the predetermined angle in a direction opposite to the predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface. A total of four sensors are provided at two positions opposite to each other in the diametrical direction of the surface, and the detection part of one of the two sensors provided at both positions is used as the first characteristic. The detecting unit of the other sensor is opposed to the second characteristic changing unit to the changing unit, and the computing unit includes a phase difference between detection signals of two sensors arranged at any one position, and The difference between the phase difference between the detection signals of the two sensors placed at the other position Zui by obtaining the inclination angle, the displacement measuring rolling bearing unit according to claim 1. 被検出面の特性が変化するピッチが被検出面の幅方向に関して漸次変化しており、この被検出面の直径方向反対側2個所位置に、それぞれ2個ずつ合計4個のセンサを、この被検出面の幅方向にずらせると共に、それぞれの検出部を上記被検出面に対向させた状態で設けており、演算器は、何れか一方の位置に配置した2個のセンサの検出信号のデューティ比同士の差と、他方の位置に配置した2個のセンサの検出信号のデューティ比同士の差との差に基づいて傾斜角度を求める、請求項1に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   The pitch at which the characteristics of the surface to be detected changes gradually in the width direction of the surface to be detected, and a total of 4 sensors, 2 each, are placed at 2 positions opposite to the diameter direction of the surface to be detected. The detector is shifted in the width direction of the detection surface, and each detection unit is provided in a state of facing the detection surface, and the computing unit is a duty of detection signals of two sensors arranged at one of the positions. The rolling bearing unit with a displacement measuring device according to claim 1, wherein an inclination angle is obtained based on a difference between a ratio and a difference between duty ratios of detection signals of two sensors arranged at the other position. 演算器が、静止側軌道輪の中心軸と回転側軌道輪の中心軸との傾斜角度から、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用するモーメントを求める機能を有する、請求項1〜5のうちの何れか1項に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   The computing unit has a function of obtaining a moment acting between the stationary side bearing ring and the rotating side bearing ring from an inclination angle between the central axis of the stationary side bearing ring and the central axis of the rotating side bearing ring. A rolling bearing unit with a displacement measuring device according to any one of 1 to 5. 演算器が、静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用するモーメントから、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との間に作用するアキシアル荷重を求める機能を有する、請求項6に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   The arithmetic unit has a function of obtaining an axial load acting between the stationary side raceway and the rotation side raceway from a moment acting between the stationary side raceway and the rotation side raceway. Rolling bearing unit with displacement measuring device described. 転がり軸受ユニットが、自動車の懸架装置に車輪を支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットであり、使用状態で静止側軌道輪が懸架装置に結合固定され、回転側軌道輪が車輪を結合固定した状態でこの車輪と共に回転する、請求項7に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   The rolling bearing unit is a wheel bearing rolling bearing unit for supporting the wheel on the automobile suspension system. The stationary side bearing ring is coupled and fixed to the suspension system in use, and the rotating side bearing ring is coupled and fixed to the wheel. The rolling bearing unit with a displacement measuring device according to claim 7, wherein the rolling bearing unit rotates with the wheel in a state. 回転側軌道輪と共に回転する部材が、回転側軌道輪に結合固定された、ディスクブレーキを構成するディスクロータであり、このディスクロータの外周面を被検出面としている、請求項8に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   The displacement according to claim 8, wherein the member that rotates together with the rotation-side raceway is a disc rotor constituting a disc brake coupled and fixed to the rotation-side raceway, and the outer peripheral surface of the disc rotor is a detected surface. Rolling bearing unit with measuring device. 回転側軌道輪と共に回転する部材が、回転側軌道輪に結合固定された等速ジョイントであって、この等速ジョイントの一部外周面を被検出面としている、請求項8に記載した変位測定装置付転がり軸受ユニット。   The displacement measurement according to claim 8, wherein the member that rotates together with the rotation-side raceway is a constant velocity joint that is coupled and fixed to the rotation-side raceway, and a partial outer peripheral surface of the constant-velocity joint is a detected surface. Rolling bearing unit with device. 転がり軸受ユニットと荷重測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、使用状態でも回転しない静止側軌道輪と、使用状態で回転する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する静止側軌道と回転側軌道との間に設けられた複数個の転動体とを備えたものであり、
上記荷重測定装置は、上記回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪に結合固定されてこの回転側軌道輪と共に回転する部材の一部にこの回転側軌道輪若しくはこの回転側軌道輪と共に回転する部材と同心に支持されてこの回転側軌道輪と共に回転するエンコーダと、それぞれの検出部をこのエンコーダの被検出面に対向させた少なくとも1対のセンサと、これら各センサから送り込まれる検出信号に基づいて上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に作用する荷重を求める演算器とを備えたものであり、
上記エンコーダは、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させると共に、特性変化のパターンをこの被検出面の幅方向に関して漸次変化させており、
上記各センサは、この被検出面の少なくとも直径方向反対側2個所位置にそれぞれの検出部を対向させており、
上記演算器は、上記各センサから送り込まれる検出信号のパターンの差に基づいて、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との間に加わる荷重を求める機能を有する
荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
A rolling bearing unit and a load measuring device;
Of these, the rolling bearing unit is present on a stationary bearing ring that does not rotate even in use, a rotating bearing ring that rotates in use, and circumferential surfaces of the stationary bearing ring and the rotating bearing ring that face each other. A plurality of rolling elements provided between the stationary side track and the rotating side track,
The load measuring device is a member that is coupled and fixed to the rotation side raceway or the rotation side raceway and is a member that rotates together with the rotation side raceway or the rotation side raceway. And an encoder that rotates concentrically with the rotation-side raceway, at least one pair of sensors with their respective detectors facing the detection surface of the encoder, and detection signals sent from these sensors. An arithmetic unit for obtaining a load acting between the stationary side raceway and the rotation side raceway,
The encoder alternately changes the characteristics of the detected surface with respect to the circumferential direction, and gradually changes the characteristic change pattern with respect to the width direction of the detected surface.
Each of the above-mentioned sensors has the respective detection parts opposed to at least two positions opposite to the diameter direction of the detection surface,
The arithmetic unit has a function of obtaining a load applied between the stationary side race ring and the rotation side race ring based on a difference in pattern of detection signals sent from the sensors. .
被検出面の特性が等間隔で変化しており、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に関して漸次変化しており、演算器は、各センサから送り込まれる検出信号の位相差に基づいて荷重を求める、請求項11に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。   The characteristics of the detected surface change at equal intervals, the phase of the characteristic change gradually changes in the width direction of the detected surface, and the computing unit is based on the phase difference of the detection signals sent from each sensor. The rolling bearing unit with a load measuring device according to claim 11, wherein the load is obtained. 被検出面の特性が変化するピッチが被検出面の幅方向に関して漸次変化しており、演算器は、各センサから送り込まれる検出信号のデューティ比の差に基づいて荷重を求める、請求項11に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。   The pitch at which the characteristics of the surface to be detected change gradually in the width direction of the surface to be detected, and the computing unit obtains a load based on a difference in duty ratio of detection signals sent from each sensor. Rolling bearing unit with load measuring device described. 被検出面の幅方向片半部に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化する第一特性変化部を、被検出面の幅方向他半部に、特性変化の位相がこの被検出面の幅方向に対して上記所定方向と逆方向に上記所定角度と同じ角度で漸次変化する第二特性変化部を、それぞれ設けており、上記被検出面の直径方向反対側2個所位置に、それぞれ2個ずつ合計4個のセンサを設けており、これら両位置に設けた2個ずつのセンサのうちの一方のセンサの検出部を上記第一特性変化部に、他方のセンサの検出部を上記第二特性変化部に、それぞれ対向させており、演算器は、何れか一方の位置に配置した2個のセンサの検出信号同士の位相差と、他方の位置に配置した2個のセンサの検出信号同士の位相差との差に基づいて荷重を求める、請求項11に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。   A first characteristic changing portion in which the phase of the characteristic change gradually changes at a predetermined angle in a predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface is provided on one half of the width direction of the detected surface. Each of which is provided with a second characteristic change section in which the phase of the characteristic change gradually changes at the same angle as the predetermined angle in a direction opposite to the predetermined direction with respect to the width direction of the detected surface. A total of four sensors are provided at two positions opposite to each other in the diametrical direction of the surface, and the detection part of one of the two sensors provided at both positions is used as the first characteristic. The detecting unit of the other sensor is opposed to the second characteristic changing unit to the changing unit, and the computing unit includes a phase difference between detection signals of two sensors arranged at any one position, and The difference between the phase difference between the detection signals of the two sensors placed at the other position Request load Zui, load measuring rolling bearing unit according to claim 11. 被検出面の特性が変化するピッチが被検出面の幅方向に関して漸次変化しており、この被検出面の直径方向反対側2個所位置に、それぞれ2個ずつ合計4個のセンサを、この被検出面の幅方向にずらせると共に、それぞれの検出部を上記被検出面に対向させた状態で設けており、演算器は、何れか一方の位置に配置した2個のセンサの検出信号のデューティ比同士の差と、他方の位置に配置した2個のセンサの検出信号のデューティ比同士の差との差に基づいて荷重を求める、請求項11に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。   The pitch at which the characteristics of the surface to be detected changes gradually in the width direction of the surface to be detected, and a total of 4 sensors, 2 each, are placed at 2 positions opposite to the diameter direction of the surface to be detected. The detector is shifted in the width direction of the detection surface, and each detection unit is provided in a state of facing the detection surface, and the computing unit is a duty of detection signals of two sensors arranged at one of the positions. The rolling bearing unit with a load measuring device according to claim 11, wherein a load is obtained based on a difference between a ratio difference and a difference between duty ratios of detection signals of two sensors arranged at the other position. 転がり軸受ユニットが、自動車の懸架装置に車輪を支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットであり、使用状態で静止側軌道輪が懸架装置に結合固定され、回転側軌道輪が車輪を結合固定した状態でこの車輪と共に回転する、請求項11〜15のうちの何れか1項に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。   The rolling bearing unit is a wheel bearing rolling bearing unit for supporting the wheel on the automobile suspension system. The stationary side bearing ring is coupled and fixed to the suspension system in use, and the rotating side bearing ring is coupled and fixed to the wheel. The rolling bearing unit with a load measuring device according to any one of claims 11 to 15, which rotates together with the wheel in a state. 回転側軌道輪と共に回転する部材が、回転側軌道輪に結合固定された、ディスクブレーキを構成するディスクロータであり、このディスクロータの外周面を被検出面としている、請求項16に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。   The load according to claim 16, wherein the member that rotates together with the rotation-side raceway is a disc rotor constituting a disc brake coupled and fixed to the rotation-side raceway, and the outer peripheral surface of the disc rotor is a detected surface. Rolling bearing unit with measuring device. 回転側軌道輪と共に回転する部材が、回転側軌道輪に結合固定された等速ジョイントであって、この等速ジョイントの一部外周面を被検出面としている、請求項16に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。   The load measurement according to claim 16, wherein the member that rotates together with the rotation-side raceway is a constant velocity joint that is coupled and fixed to the rotation-side raceway, and a part of the outer peripheral surface of the constant velocity joint is a detected surface. Rolling bearing unit with device.
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