專利名稱：具有負載測量單元的滾動軸承單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的具有負載測量單元的滾動軸承單元應用于將車輛(汽車)的輪軸旋轉支承在懸掛系統(tǒng)上，并同時例如通過測量負載的數(shù)值來確保車輛的穩(wěn)定運行。另外，這個根據(jù)本發(fā)明的具有負載測量單元的滾動軸承單元安裝在支承各種機床的主軸的滾動軸承單元里，并且也用于通過測量施加到這個主軸的負載來適當?shù)乜刂乒ぞ叩倪M給速度。
背景技術：
例如，滾動軸承單元用于將車輛的車輪旋轉支承在懸掛系統(tǒng)上。另外，廣泛地使用諸如防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、牽引控制系統(tǒng)(TCS)等的車輛的運行狀態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)，來確保車輛的運行穩(wěn)定性。根據(jù)諸如ABS、TCS等的運行狀態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)，在制動和加速操作中可以穩(wěn)定車輛的運行狀態(tài)。然而，為了在更加惡劣的條件下也能確保穩(wěn)定，就必須通過采用能影響車輛運行穩(wěn)定性的更大量的信息來控制制動器和發(fā)動機。
換言之，在相關技術中，在諸如ABS、TCS等的運行狀態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的情況下，因為通過檢測輪胎和路面之間的滑動來控制制動器和發(fā)動機，即采用了所謂的反饋控制，所以制動器或發(fā)動機的控制甚至要延遲一分鐘。換言之，所謂的反饋控制不能防止輪胎和路面之間的滑動的產生，也不能防止所謂的制動器的單側啟動，即制動力在左右車輪之間絕對不同，以便改進在惡劣條件下的性能。另外，這樣的控制不能防止由于較差的負載條件導致的卡車等運行穩(wěn)定性下降的情況發(fā)生。
為了處理這樣的問題，應該考慮，測量施加到車輪上的徑向負載和軸向負載中的一個或兩個的負載測量單元應該安裝在滾動軸承單元力，該滾動軸承單元將車輪支承在懸掛系統(tǒng)上，以便執(zhí)行上述的反饋控制等。對于在這樣的情況下使用具有負載測量單元的車輪支撐滾動軸承單元的情況，現(xiàn)有技術中已知的有JP-A-2001-21577(下文中稱為專利文獻1)、JP-A-3-209016(下文中稱為專利文獻2)、JP-A-2004-3918(下文中稱為專利文獻3)、JP-B-62-3365(下文中稱為專利文獻4)中闡述的單元。
在上述文獻中的專利文獻1中，描述了具有能夠測量徑向負載的負載測量單元的滾動軸承單元。在相關技術的單元的第一個例子中，通過非接觸類型位移傳感器來測量在外環(huán)的內徑側上旋轉的靜止外環(huán)和轂的徑向位移，由此檢測在外環(huán)和轂之間施加的徑向負載。利用檢測的徑向負載來通知駕駛員負載條件差，以及合適控制ABS。
另外，在專利文獻2中，描述了用于測量施加到滾動軸承單元的軸線負載的結構。在專利文獻2中描述的相關技術的單元的第二個例子里，負載傳感器連接到設置在外環(huán)的外周表面上的靜止側凸緣的內表面的多個位置上，所述多個位置圍繞螺紋孔，該螺紋孔中擰入螺栓，從而分別將靜止側凸緣連接到萬向接頭(knucle)。在外環(huán)支撐/固定到萬向接頭上的情況下，這些負載傳感器設置在萬向接頭的外側表面和靜止側凸緣的內側表面之間。在相關技術的單元的第二個例子里的滾動軸承單元里安裝的負載測量單元的情況下，施加在車輪和萬向接頭之間的軸線負載通過負載傳感器來測量。
另外，在專利文獻3里，描述了這樣的結構，即設置了沿著圓周方向附接到外環(huán)的四個位置的位移傳感器，以及具有L形橫截面且裝配/固定到轂上的檢測環(huán)，然后，在四個位置處沿著徑向方向和推進方向，檢測轂相對于外環(huán)的位移，從而基于在各個部分的檢測值，檢測施加到轂上的負載的方向以及其數(shù)值。
另外，在專利文獻4中，描述了這樣的方法，即用于檢測動態(tài)失真的應變儀設置在外環(huán)等效部件上，該部件的一部分剛度下降，然后，由通過應變儀檢測的滾動元件的通過頻率，來計算滾動元件的旋轉速度，然后，基于旋轉速度來測量施加到滾動軸承的軸向負載。
在上面的專利文獻1中描述的相關技術的結構的第一例子的情況下，通過使用位移傳感器測量外環(huán)和轂的徑向位移，來測量施加到滾動軸承單元的負載。在這種情況下，因為徑向位移量是很小的，所以必須采用高精度傳感器作為位移傳感器，以便測量負載時具有很好的精度。因為高精度非接觸類型傳感器是很昂貴的，所以具有負載測量單元的整個滾動軸承單元的造價就不可避免的增加了。
另外，在專利文獻2中描述的相關技術的結構的第二個例子里的情況下，負載傳感器必須設置為和支撐/固定外環(huán)到萬向接頭上的螺栓一樣多。因此，不僅負載傳感器本身就很昂貴，而且具有負載測量單元的整個滾動軸承單元的造價也不可避免增加了。另外，在專利文獻3中描述的結構中，其造價比在專利文獻1中描述的結構進一步增加了，這是因為傳感器設置到沿著圓周方向的外環(huán)的四個位置上。另外，在專利文獻4中描述的方法中，有可能確保外環(huán)等效部件的耐用性是很困難的，這是因為必須降低外環(huán)等效部件的一部分的剛度。
同樣，在專利文獻1-4的任一個中描述的結構或方法中，提供了專用的機構來測量施加到滾動軸承單元的負載。因此，造價和重量都不可避免地增加了。
另外，在作為本發(fā)明的相關技術的JP-A-2004-77159(下文中稱為專利文獻5)中，描述了這樣的機構，即通過使用編碼器來檢測支撐編碼器的內環(huán)的運行次數(shù)，在該編碼器的被檢測表面上，N極和S極交替對齊。在這種情況下，在上面的專利文獻5中，雖然寫有關于這樣的技術應該被一起考慮，但是沒有描述通過使用編碼器測量施加到滾動軸承單元的負載的技術。
發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有負載測量單元的滾動軸承單元，它能夠構造成小尺寸，且重量輕，并能夠測量施加到滾動軸承單元上的負載。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元包括滾動軸承單元和負載測量單元。
滾動軸承單元包括靜止側軌道環(huán)，其在使用狀態(tài)中并不旋轉；旋轉側軌道環(huán)，其在使用狀態(tài)中旋轉；以及多個滾動元件，其設置在靜止側軌道和旋轉側軌道之間，多個滾動元件位于靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)的互相相對周邊表面上。
另外，負載測量單元包括編碼器，其以與所述旋轉側軌道環(huán)同心的方式支撐在旋轉側軌道環(huán)的一部分上，并且所述編碼器的被檢測表面的特征沿著圓周方向交替變化；傳感器，其在檢測部分和被檢測表面相對的情況下支撐在非旋轉部分上(例如，其上支撐/固定靜止側軌道的靜止側軌道環(huán)或者懸掛系統(tǒng)或外殼的一部分)，傳感器的輸出信號響應于被檢測表面的特征的變化而變化；以及運算單元，用于基于輸出信號，計算在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間施加的負載。
另外，響應于要被檢測的負載的作用方向，連續(xù)改變間距或相位，通過該間距或相位沿著圓周方向改變被檢測表面的特征。
另外，運算單元具有這樣的功能，即基于一模式模式計算負載，根據(jù)該模式傳感器的輸出信號改變。
如上構建的本發(fā)明的具有負載測量單元的滾動軸承單元如下操作，以便測量在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間作用的負載。首先，當負載施加在兩個軌道環(huán)之間時，由于靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)以及各個滾動元件的彈性變形，使得這些軌道環(huán)相對移動。結果，在支撐在旋轉側軌道環(huán)上的編碼器的被檢測表面和支撐在靜止側軌道環(huán)或懸掛系統(tǒng)的一部分上的傳感器的檢測部分之間的位置關系就發(fā)生變化。
沿著被檢測負載的作用方向，連續(xù)改變通過其在圓周方向上改變編碼器的被檢測表面的特征的間距或相位。因此，當兩個軌道環(huán)基于這個負載相對移動時，依據(jù)旋轉側軌道環(huán)的旋轉而改變傳感器的輸出信號的模式(變化的周期或數(shù)值或相位)就發(fā)生變化。因為在這個模式里的這個變化的程度和負載的數(shù)值之間存在相關性，所以可以基于這個模式導出負載的數(shù)值。
需要組合編碼器和監(jiān)測器來執(zhí)行ABS或TCS控制，或檢測旋轉側軌道環(huán)的旋轉速度(當這樣的組合應用到車輪支撐滾動軸承單元上時)。另外，當這樣的組合應用到機床上時，需要這樣的組合，來檢測主軸的旋轉速度。本發(fā)明的具有負載測量單元的滾動軸承單元可以構造成為，通過設計檢測這樣的旋轉速度所需的結構來檢測上述的負載，因此可以不必在滾動軸承單元里安裝新的部件。因此，用于測量施加到這個滾動軸承單元上的負載的結構可以構造成為小尺寸和輕重量。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，要被檢測的負載是沿著徑向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載，被檢測表面包括沿著第一軸向的編碼器的側表面，具有相互不同特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上交替對齊，沿著圓周方向上的兩個被檢測部分的寬度中的第一被檢測部分的寬度沿著徑向方向朝向外側變寬，第二被檢測部分的寬度沿著徑向方向朝向內側變寬。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，要被檢測的負載是沿著徑向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載，被檢測表面包括沿著第一軸向的編碼器的側表面，具有相互不同特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上交替對齊，在第一被檢測部分和第二被檢測部分之間的邊界朝著編碼器的直徑方向傾斜，而且相對于直徑方向的邊界的傾斜方向設定為處于相對于編碼器的中間部分在直徑方向上相反的方向上，以及設置到在編碼器的直徑方向上分開的位置里、以便將中間部分在直徑方向上置于其間的一對傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面相對。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在第二或第三方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，編碼器由永磁體制成，以及第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個被檢測部分是N極，而另一個被檢測部分是S極。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在第二或第三方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個被檢測部分是通孔或凹孔，另一個被檢測部分是位于沿著圓周方向在相鄰通孔或凹孔之間的中間部分。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在第二或第三方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個被檢測部分是凸部，另一個被檢測部分是位于沿著圓周方向在相鄰凸部之間的凹部。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在第五或第六方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，編碼器由磁性材料制成，傳感器響應于編碼器的被檢測表面的磁性特征的變化而改變輸出信號，并且沿著徑向在編碼器的兩個端部上設置不變化部分，在該不變化部分里，第一被檢測部分或第二被檢測部分在轉動方向上的間距在徑向方向上沒有變化。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，要被檢測的負載是沿著徑向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載，被檢測表面包括編碼器沿著軸向的側表面，多個被檢測組合部分中的每個都包括一對獨立部分，所述獨立部分具有不同于其他部分的特征，所述多個被檢測組合部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上對齊，在沿著圓周方向構成被檢測組合部分的這對獨立部分之間的間距沿著和徑向方向相同的方向在整個被檢測組合部分上連續(xù)變化。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，要被檢測的負載是沿著軸向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的軸向負載，被檢測表面包括編碼器的周邊表面，具有彼此不同特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上交替對齊，沿著圓周方向的兩個被檢測部分的寬度中的第一被檢測部分的寬度沿著軸向朝向一個端部側變寬，第二被檢測部分的寬度沿著軸向朝向另一端部側變寬。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，要被檢測的負載是沿著軸向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的軸向負載，被檢測表面包括編碼器周邊表面，具有彼此不同的特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分在被檢測表面上以相等間距沿著圓周方向交替對齊，在第一被檢測部分和第二被檢測部分之間的邊界朝著編碼器的軸向方向傾斜，并且同時，朝著軸向的邊界的傾斜方向設定在相對于編碼器的沿著軸向方向的中間部分的彼此相反方向上，以及設置在編碼器的直徑方向中分開的位置以便將中間部分沿著軸向置于其間的一對傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面相對。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，在第九或第十方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，編碼器由永磁體制成，以及第一被檢測部分是N極，第二被檢測部分是S極。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，在第九或第十方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，第一被檢測部分是通孔或凹孔，以及第二被檢測部分是沿著圓周方向位于相鄰通孔或凹孔之間的中間部分。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，在第九或第十方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元，第一被檢測部分是凸部，第二被檢測部分是沿著圓周方向位于相鄰凸部之間的凹部。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，在第十二或十三方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，編碼器由磁性材料制成，響應于編碼器的被檢測表面的磁性特征的變化，傳感器改變輸出信號，以及沿著軸向在編碼器的兩個端部上設置不變化部分，在該不變化部分，第一被檢測部分或第二被檢測部分沿著旋轉方向的間距沿著軸向沒有變化。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，要被檢測的負載是沿著軸向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的軸向負載，被檢測表面包括編碼器的周邊表面，多個被檢測組合部分中的每個都包括具有不同于其他部分的特征的一對獨立部分，所述多個被檢測組合部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上對齊，在沿著圓周方向構成被檢測組合部分的這對獨立部分之間的間距，在整個被檢測組合部分上沿著和軸向相同的方向連續(xù)改變。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，在第一到第十五方面中的任一個方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面沿著圓周方向的三個不同位置或更多位置分別相對，以及運算單元具有這樣的功能，即通過相互比較傳感器的輸出信號，計算施加在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的動量負載。
根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，在第十六方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，編碼器的被檢測表面包括編碼器的周邊表面，以及各個傳感器的檢測部分和編碼器的周邊表面的沿著圓周方向的等距位置相對。
根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，在第十六方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，編碼器的被檢測表面包括編碼器沿著軸向的側表面，以及各個傳感器的檢測部分沿著圓周方向和編碼器沿著軸向的側表面的等距位置相對。
根據(jù)本發(fā)明的第十九方面，在第一到第十八方面中任一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，靜止側軌道環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，旋轉側軌道環(huán)支撐/固定車輪，并和車輪一起旋轉。
根據(jù)本發(fā)明的第二十方面，在第一到第十八方面中的任一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，滾動軸承單元將機床的主軸旋轉支撐到外殼上，在使用狀態(tài)中，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)裝配/固定到外殼里或者固定在外殼上的一部分里，作為旋轉側軌道環(huán)的內環(huán)裝配/固定到主軸或者和主軸一起轉動的一部分上。
根據(jù)本發(fā)明的第二十一方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)中，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定到懸掛系統(tǒng)上，作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并和車輪一起轉動，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上或者位于雙排內環(huán)軌道之間的部分上，在作為被檢測表面的外周邊表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著徑向的外周邊表面上的被檢測表面的上部相對，以及沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著軸向在內端部側變寬，而沿著軸向在外端部側變窄。
根據(jù)本發(fā)明的第二十二方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，以及作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并且和車輪一起旋轉，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，所述雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上或者位于雙排內環(huán)軌道之間的部分上，在作為被檢測表面的外周邊表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著徑向的外周邊表面上的被檢測表面的下部相對，以及沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著軸向在外端部側變寬，而沿著軸向在內端部側變窄。
根據(jù)本發(fā)明的第二十三方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，以及作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并且和車輪一起旋轉，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，所述雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上，在作為被檢測表面的沿著軸向的內側表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著軸向的內側表面上的被檢測表面的上部相對，以及沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著徑向在外端部側變寬，而沿著徑向在內端部側變窄。
根據(jù)本發(fā)明的第二十四方面，在第一方面的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，其中，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并且和車輪一起旋轉，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，所述雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上，在作為被檢測表面的沿著軸向的內側表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著軸向的內側表面上的被檢測表面的下部相對，沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著徑向在內端部側變寬，而沿著徑向在外端部側變窄。
在實施本發(fā)明時，例如，如在第二或第三方面所述，要被檢測的負載是沿著徑向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載。
在這種情況下，被檢測表面包括編碼器沿著軸向的側表面，并且具有彼此不同特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上交替對齊。
然后，在第二方面的發(fā)明中，沿著圓周方向的兩個被檢測部分的寬度中的第一被檢測部分的寬度沿著徑向朝向外側變寬，而第二被檢測部分的寬度沿著徑向朝向內側變寬。
在采用這樣的結構的情況下，當根據(jù)徑向負載的變化，旋轉側軌道環(huán)的中心軸線偏離靜止側軌道環(huán)的中心軸線時，與被檢測表面的和傳感器的檢測部分相對的部分的徑向位置發(fā)生變化。然后，當根據(jù)徑向負載的變化，被檢測表面的和傳感器的檢測部分相對的部分的徑向位置發(fā)生變化時，和檢測部分相對的第一和第二被檢測部分中的一個被檢測部分的圓周長度變長，并且另一被檢測部分的圓周長度變短。另外，響應于和檢測部分相對的第一和第二被檢測部分的圓周長度，傳感器的輸出信號發(fā)生變化或變化幅值發(fā)生變化所依據(jù)的周期(period)發(fā)生變化。因此，如果能探測到對應于第一被檢測部分的傳感器的輸出信號的周期或幅值上的變化與對應于第二被檢測部分的周期或幅值上的變化的比值，則可以導出兩個軌道環(huán)的中心軸線沿著徑向的偏離程度以及作用在兩個軌道環(huán)之間的徑向負載的數(shù)值。
另外，在第三方面的發(fā)明中，在第一被檢測部分和第二被檢測部分之間的邊界朝著編碼器的直徑方向傾斜，另外，朝著直徑方向的邊界的傾斜方向設定到相對于編碼器的中間部分沿著直徑方向彼此相反的方向上。另外，設置到在編碼器的直徑方向上分開的位置里、以便將中間部分在直徑方向上置于其間的一對傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面相對。
在采用這樣結構的情況下，當旋轉側軌道環(huán)的中心軸線依據(jù)徑向負載的變化而偏離靜止側軌道環(huán)的中心軸線時，被檢測表面的和一對傳感器的檢測部分相對的部分的徑向位置發(fā)生變化。然后，當被檢測表面的和傳感器的檢測部分相對的部分的徑向位置依據(jù)徑向負載的變化而發(fā)生變化時，一個傳感器的輸出信號在相位上領先，同時另一傳感器的輸出信號在相位上落后。因此，如果探測到在兩個傳感器的輸出信號之間的相位差異，那么就可以導出兩個軌道環(huán)的中心軸線沿著徑向的偏離程度以及在兩個軌道環(huán)之間作用的徑向負載的數(shù)值。
在實施在第二或第三方面闡述的發(fā)明中，例如，如第四方面所述，編碼器由永磁體制成。而且，第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個被檢測部分是N極，另一個被檢測部分是S極。因此，永磁體沿著軸向磁化，而且磁化方向沿著圓周方向交替變化。在這種情況下，N極和S極中的一個極成形為扇形(或梯形)，所述扇形(或梯形)的外周寬度沿著徑向朝向編碼器的外側變寬，而另一極成形為倒扇形(或倒梯形)，所述倒扇形(或倒梯形)的外周寬度沿著徑向朝向編碼器的內側變寬。
而且，和由這樣的永磁體制成的編碼器組合使用的傳感器由主動磁性傳感器形成，該傳感器具有諸如霍爾元件、磁阻元件等的磁性檢測元件。
當由永磁體制成的編碼器和主動傳感器組合使用時，當扇形或倒扇形的寬度變寬時，在基準電壓(例如，0V)處傳感器的輸出信號的周期(當在基準電壓處沿著預定方向輸出信號偏離時經過的時間)變得更長了，而且，在扇形的寬度變寬時，在基準電壓處的輸出信號的變化(變化的幅度)增加了。
而且，在實施在第二或第三方面所述的發(fā)明時，例如，如在第五或第六方面所述，優(yōu)選的是，第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個被檢測部分是通孔或凹孔，另一個被檢測部分是位于沿著圓周方向在相鄰通孔或凹孔之間的中間部分或凹部。如在第四方面所述，有效地通過永磁體來制造編碼器。在應該用高精度來檢測負載的情況下，優(yōu)選的是，使用具有在第五或第六方面中所述的結構的編碼器。
這樣做的原因將在下面進行描述。首先，編碼器的被檢測表面的特定區(qū)域被磁化，以便得到第四方面所述的永磁體制成的編碼器。在這種情況下，為了將位于被檢測表面上的N極和S極形成在扇形或倒扇形中，并為了嚴格限制磁化區(qū)域，需要使用高級磁化技術。因此，考慮到，由永磁體制造的編碼器的生產成本增加了。與之相比，在第五和第六方面所述的結構可以僅僅通過由機械加工、沖壓加工或注模(包括模鑄)形成編碼器而制造出來，并且形狀精度和尺寸精度很容易得到保證。這樣，編碼器的生產成本可以抑制到較低水平。因此，如果考慮較低的成本，那么在第五和第六方面里所述的結構要比在第四方面里所述的結構優(yōu)越。
在這種情況下，根據(jù)傳感器的類型來選擇構成編碼器的材料。例如，如果這個傳感器是由主動(active)磁性傳感器構成，所述主動磁性傳感器具有永磁體和諸如霍爾元件、磁阻元件等的磁性檢測元件，編碼器由諸如鋼板等的磁性金屬制造。根據(jù)這樣的結構，與采用永磁體制造的編碼器的情況類似，隨著傳感器的檢測部分面對的編碼器的被檢測表面的部分的徑向位置的變化，傳感器的輸出信號也發(fā)生變化。
與之相反，如果采用光學傳感器，而且一個被檢測部分形成為通孔，編碼器可以由光屏蔽材料形成。在這種情況下，依據(jù)和傳感器的檢測部分相對的編碼器的被檢測表面的部分的徑向位置的變化，傳感器的輸出信號發(fā)生變化所依據(jù)的周期也發(fā)生了變化(變化的幅值沒有改變)。
在實施第五或第六方面的發(fā)明中，如在第七方面所述，優(yōu)選的是，編碼器由磁性材料制成，并且傳感器響應于編碼器的被檢測表面的磁性特征的變化而改變輸出信號。而且，沿著徑向在編碼器的兩個端部上設置不變化部分，在該不變化部分里，第一被檢測部分或第二被檢測部分在轉動方向上的間距在徑向方向上沒有變化。
當以這種方式構造時，在傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面沿著寬度方向的端部(在外部直徑側上的端部或在內部直徑側上的端部)相對的情況下，可以穩(wěn)定在檢測部分和被檢測表面之間的磁通流量，并可以穩(wěn)定傳感器的輸出信號。
而且，在實施本發(fā)明時，例如，如第八方面所述，要被檢測的負載是沿著徑向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載。
在這種情況下，被檢測表面包括編碼器沿著徑向的側表面，多個被檢測組合部分中的每個都包括一對獨立部分，所述獨立部分具有不同于其他部分的特征，所述多個被檢測組合部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上對齊。
在沿著圓周方向構成被檢測組合部分的這對獨立部分之間的間距沿著和徑向方向相同的方向在整個被檢測組合部分上連續(xù)變化。
當以這種方式構造時，在傳感器面對獨立部分的時刻，其檢測部分和編碼器的被檢測表面相對的傳感器的輸出信號發(fā)生變化，但是隨著傳感器的檢測部分面對的部分的徑向位置發(fā)生變化，變化的間距(周期)也發(fā)生改變。
而且，當實施本發(fā)明時，例如，如在第九或第十方面所述，要被檢測的負載是沿著軸向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的軸向負載。
在這種情況下，被檢測表面包括編碼器的周邊表面，以及具有彼此不同特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上交替對齊。
而且，在第九方面所述的發(fā)明的情況下，沿著圓周方向的兩個被檢測部分的寬度中的第一被檢測部分的寬度沿著軸向朝向一個端部側變寬，第二被檢測部分的寬度沿著軸向朝向另一端部側變寬。
當采用這樣的結構時，如果依據(jù)軸向負載的變化，靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)的相對位置在軸向上發(fā)生偏離，那么傳感器的檢測部分相對的被檢測表面的部分的軸向位置就發(fā)生變化。
因此，和第二方面所述的檢測徑向負載的情況類似，可以導出在兩個軌道環(huán)之間作用的軸向負載的數(shù)值。
而且，在第十方面所述的發(fā)明的情況下，在第一被檢測部分和第二被檢測部分之間的邊界朝著編碼器的軸向方向傾斜，并且同時，朝著軸向的邊界的傾斜方向設定在沿著軸向方向相對于編碼器的中間部分的彼此相反方向上。而且，設置在和編碼器的直徑方向分開的位置以便將中間部分沿著軸向置于其間的一對傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面相對。
在采用這樣的結構的情況下，當依據(jù)軸向負載的變化，旋轉側軌道環(huán)沿著軸向從靜止側軌道環(huán)偏離時，被檢測表面的和一對傳感器的檢測部分相對的部分的軸向位置發(fā)生變化。然后，當依據(jù)軸向負載的變化，被檢測表面的和傳感器的檢測部分相對的部分的軸向位置發(fā)生變化時，一個傳感器的輸出信號在相位上領先，而同時另一傳感器的輸出信號在相位上滯后。因此，如果探測到兩個傳感器的輸出信號之間存在相位差異，那么就可以導出兩個軌道環(huán)的中心軸線沿著軸向的偏離程度，并進而導出在兩個軌道環(huán)之間作用的軸向負載的數(shù)值。
在實施第九或第十方面所述的發(fā)明時，例如，如在第十一方面所述，編碼器由永磁體制成，第一被檢測部分是N極，第二被檢測部分是S極。
另外，如在第十二或第十三方面所述，優(yōu)選的是，第一被檢測部分是通孔或凹孔或凸部，以及第二被檢測部分是沿著圓周方向位于相鄰通孔或凹孔之間的中間部分或凹部。這是因為，基于第五或第六方面所述的結構中所描述的理由，如在第十一方面所述，和由永磁體制造的編碼器相比，高精度編碼器可以在成本不高的情況下制造，這樣，可以以很低成本來構造具有高精度檢測負載能力的結構。
在實施第十二或第十三方面的發(fā)明時，如在第十四方面所述，優(yōu)選的是，編碼器由磁性材料制成，響應于編碼器的被檢測表面的磁性特征的變化，傳感器改變輸出信號。而且，沿著軸向在編碼器的兩個端部上設置不變化部分，在該不變化部分，第一被檢測部分或第二被檢測部分沿著旋轉方向的間距沿著軸向沒有變化。
當采用這樣的結構時，在傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面沿著寬度方向的端部(沿著軸向的兩個端部)相對的情況下，可以穩(wěn)定在檢測部分和被檢測表面之間的磁通流量，而且可以穩(wěn)定傳感器的輸出信號。
在實施本發(fā)明時，例如，如第十五方面所述，要被檢測的負載是沿著軸向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的軸向負載。
在這種情況下，被檢測表面包括編碼器的周邊表面，以及多個被檢測組合部分中的每個都包括具有不同于其他部分的特征的一對獨立部分，所述多個被檢測組合部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上對齊。
在沿著圓周方向構成被檢測組合部分的這對獨立部分之間的間距，在整個被檢測組合部分上沿著和軸向相同的方向連續(xù)改變。
當這樣構造時，在傳感器面對獨立部分的時刻，其檢測部分和編碼器的被檢測表面相對的傳感器的輸出信號發(fā)生變化，但是，隨著傳感器的檢測部分面對的部分的軸向位置發(fā)生變化，變化的間距(周期)也發(fā)生變化。
而且，在實施本發(fā)明時，例如，如在第十六方面所述，優(yōu)選的是，傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面沿著圓周方向的三個不同位置或更多位置分別相對。而且，運算單元具有這樣的功能，即通過相互比較傳感器的輸出信號，計算施加在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的動量負載。
在這樣的情況下，如第十七方面所述，編碼器的被檢測表面包括編碼器的周邊表面，并且各個傳感器的檢測部分沿著圓周方向和編碼器的側表面沿著軸向的等距位置相對。
另外，如在第十八方面所述，編碼器的被檢測表面包括編碼器沿著軸向的側表面，并且各個傳感器的檢測部分沿著圓周方向和編碼器沿著軸向的側表面的等距位置相對。
在采用這樣的結構的情況下，在施加在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的負載中，除了徑向負載分量和軸向負載分量之外，可以導出在兩個軌道環(huán)之間施加的動量負載。
而且，在實施本發(fā)明時，例如，如在第十九方面所述，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，靜止側軌道環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，而旋轉側軌道環(huán)支撐/固定車輪，并和車輪一起旋轉。
當實施這樣的模式時，通過測量施加到車輪的負載的數(shù)值，可以改善為了確保車輛的穩(wěn)定運行而應用的控制。
可選擇的是，如第二十方面所述，滾動軸承單元用于將機床的主軸旋轉支撐到外殼上。在這種情況下，在使用狀態(tài)中，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)裝配/固定到外殼里或者固定在外殼上的一部分里，而作為旋轉側軌道環(huán)的內環(huán)裝配/固定到主軸或者和主軸一起轉動的一部分上。
當實施這樣的模式時，通過在支撐機床主軸的滾動軸承單元里建立負載測量單元，來測量施加到主軸的負載，然后，通過合適地調節(jié)工具的進給速度等，可以獲得質量改善和保證加工效率的相容性。
而且，當實施本發(fā)明時，例如，如第二十一到第二十四方面中任一方面所述，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)中，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定到懸掛系統(tǒng)上，作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并和車輪一起轉動。而且，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上。
而且，在第二十一或第二十二方面所述的發(fā)明的情況下，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上或者位于雙排內環(huán)軌道之間的部分上，在作為被檢測表面的外周邊表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，并且要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載。
而且，在第二十一方面所述的發(fā)明的情況下，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著徑向的外周邊表面上的被檢測表面的上部相對。而且，沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著軸向在內端部側變寬，而沿著軸向在外端部側變窄。
而且，在第二十二方面所述的發(fā)明的情況下，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著徑向的外周邊表面上的被檢測表面的下部相對，沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著軸向在外端部側變寬，而沿著軸向在內端部側變窄。
同時，在如第二十三或二十四方面所述的發(fā)明的情況下，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上，在作為被檢測表面的沿著軸向的內側表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，并且要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載。
而且，在第二十三方面所述的發(fā)明的情況下，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著軸向的內側表面上的被檢測表面的上部相對。而且，沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著徑向在外端部側變寬，而沿著徑向在內端部側變窄。
而且，在第二十四方面所述的發(fā)明的情況下，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著軸向的內側表面上的被檢測表面的下部相對。而且，沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著徑向在內端部側變寬，而沿著徑向在外端部側變窄。
當以這種方式構造時，因為由于作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的負載的變化導致的傳感器的輸出信號的變化可以得到增強，所以可以獲得這個負載的測量精度的提高。
在這種情況下，在根據(jù)第二十一到第二十四方面中的任一方面的上面發(fā)明中提及的凹部，包括通過從金屬板沖擊出來的孔而形成的通孔。在這種情況下，凸部意思是指沿著圓周方向在相鄰通孔之間的中間部分。
圖1是顯示本發(fā)明的實施例1的剖視圖。
圖2是顯示從圖1的右側看時編碼器主體的視圖。
圖3是顯示當和圖2類似方式看時，通過傳感器的檢測部分掃描的編碼器的被檢測表面的掃描部分的視圖。
圖4是分別顯示傳感器輸出信號的視圖，所述傳感器輸出信號和徑向負載的變化一起改變。
圖5是顯示外環(huán)和轂的徑向位移量和徑向負載之間關系的第一例子的曲線圖。
圖6是顯示在本發(fā)明的實施例2中建立的編碼器的第二例子的透視圖和前視圖。
圖7是顯示本發(fā)明的實施例3的剖視圖。
圖8是分別顯示建立在本發(fā)明的實施例4中的編碼器的第三例子的相關視圖。
圖9是顯示當沿著軸向看編碼器的被檢測表面時傳感器的檢測部分所掃描的編碼器的被檢測表面的掃描部分的視圖。
圖10是分別顯示傳感器輸出信號的時間曲線，所述傳感器輸出信號隨著徑向負載的變化而一起改變。
圖11是顯示本發(fā)明的實施例5的剖視圖。
圖12是分別顯示建立在實施例5中的編碼器的材料和其裝配狀態(tài)的透視圖。
圖13是分別顯示傳感器輸出信號的視圖，所述傳感器輸出信號和徑向負載的變化一起改變。
圖14是顯示本發(fā)明的實施例6的剖視圖。
圖15是分別顯示建立在本發(fā)明的實施例7中的編碼器的材料和其裝配狀態(tài)的透視圖。
圖16是顯示本發(fā)明的實施例8的剖視圖。
圖17是建立在實施例8中的編碼器的局部透視圖。
圖18是分別顯示傳感器輸出信號的視圖，所述傳感器輸出信號和徑向負載的變化一起改變。
圖19是顯示本發(fā)明實施例9的剖視圖。
圖20是建立在實施例9中的編碼器的透視圖。
圖21是分別顯示傳感器輸出信號的視圖，所述傳感器輸出信號和軸向負載的變化一起改變。
圖22是顯示本發(fā)明的實施例10的剖視圖。
圖23是建立在實施例10中的編碼器的前視圖。
圖24是顯示本發(fā)明的實施例11的局部剖視圖。
圖25是顯示本發(fā)明的實施例12的剖視圖。
圖26是顯示實施例12在懸掛系統(tǒng)和車輪之間的裝配狀態(tài)的示意剖視圖。
圖27是解釋傳感器輸出信號響應于位移而發(fā)生變化的曲線圖。
圖28是顯示本發(fā)明的實施例13的剖視圖。
圖29是顯示本發(fā)明的實施例14的剖視圖。
圖30是顯示本發(fā)明的實施例15的剖視圖。
圖31是顯示本發(fā)明的實施例16的剖視圖。
圖32是顯示本發(fā)明的實施例17的剖視圖。
圖33是建立在實施例17中的編碼器的透視圖。
圖34是顯示上述編碼器的展開圖。
圖35是分別顯示傳感器輸出信號的視圖，所述傳感器輸出信號和軸向負載的變化一起改變。
圖36是顯示本發(fā)明的實施例18的剖視圖。
圖37是建立在實施例18中的編碼器的透視圖。
圖38是顯示上述編碼器的展開圖。
圖39是分別顯示傳感器輸出信號的視圖，所述傳感器輸出信號和軸向負載的變化一起改變。
在附圖中，1、1a表示車輪支撐滾動軸承單元，2表示負載測量單元，3、3a表示外環(huán)，4、4a、4b表示轂，5、5a表示滾動元件，6、6a表示外環(huán)軌道，7表示裝配部分，8表示轂主體，9表示內環(huán)，10表示凸緣，11、11a表示內環(huán)軌道，12、12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h、12i、12j、12k、12A、12B表示編碼器，13、13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13A、13B、13C表示傳感器，14、14a、14b、14c表示支撐板，15、15a表示編碼器主體，16表示圓環(huán)部分(circular ringportion)，17表示圓柱部分，18、18a表示蓋子，19表示底板部分，20、20a表示裝配孔，21、21a、21b表示通孔，22、22a、22b表示中間部分，23表示圓環(huán)部分，24表示被檢測組合部分，25表示獨立部分，26表示圓柱部分，27、27a表示凸部，28、28a表示凹部，29a、29b表示平行部分，30a、30b表示平行部分，31a、31b表示不變化部分，32a、32b表示不變化部分，33a、33b表示通孔，34a、34b表示柱狀部分，并且25表示邊緣部分(rim portion)。
具體實施例方式
實施例1圖1-5顯示了本發(fā)明的實施例1，實施例1對應于權利要求1、2、4和19。本實施例的具有負載測量單元的滾動軸承單元包括車輪支撐滾動軸承單元1；以及負載測量單元2，其也有用作轉動速度檢測單元的功能。
如圖1所示，車輪支撐滾動軸承單元1包括外環(huán)3、轂4以及多個滾動元件5、5。外環(huán)3是靜止側軌道環(huán)，其在實際使用中支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，并分別具有在內周邊表面上的雙排外環(huán)軌道6、6以及在外周邊表面上的裝配部分7，該裝配部分7成形為類似向外伸出的凸緣，并連接到懸掛系統(tǒng)上。而且，轂4是旋轉側軌道環(huán)，其在實際使用中支撐/固定車輪，以便和車輪一起旋轉，并且通過轂主體8和內環(huán)9組合聯(lián)接構建而成。在這樣的轂4中，用于支撐/固定車輪的凸緣10設置到外周邊表面沿著軸向的外端部上(當裝配到懸掛系統(tǒng)上時位于沿著車身的寬度方向的外側上的端部)，以及雙排內環(huán)軌道11、11分別設置在沿著軸向轂的中間部分以及內環(huán)9的外周邊表面上。滾動元件5、5以多個的形式分別滾動設置在內環(huán)軌道11、11和外環(huán)軌道6、6之間，并以和外環(huán)3同心的形式將轂4滾動支撐到外環(huán)3的內部直徑側上。在所圖示的例子里，球用作滾動元件。在用于支撐車輛車輪的滾動軸承單元在重量上很重時，在一些情況下，圓錐輥用作滾動元件。使用球作為滾動元件的單元與使用圓錐輥作為滾動元件的單元里相比，能夠產生更大的外環(huán)和轂之間的位移量。然而，在使用圓錐輥作為滾動元件的單元里，雖然位移量較小，但是外環(huán)和轂也是會發(fā)生位移的。因此，使用圓錐輥的這樣的單元也可以用作本發(fā)明的主題。
同時，如圖1所示，負載測量單元2包括編碼器12、傳感器13和運算單元(未圖示)。
編碼器12包括支撐板14和編碼器主體15。通過彎曲諸如低碳鋼板等的磁性金屬板，以便通過傾斜部分將圓環(huán)部分16和圓柱部分17連續(xù)地連接起來，從而形成支撐板14。支撐板14具有類似近似J形的剖面形狀，并在整體上形成為類似圓環(huán)形狀。而且，編碼器主體15由諸如橡膠磁體(rubber magnet)、塑料磁體等的永磁體制造，并且在整體上形成為類似圓環(huán)。編碼器主體15以和圓柱部分17同心的方式附接/固定到圓環(huán)部分16沿著軸向的內表面上。
構成編碼器主體15的永磁體沿著軸向磁化，磁化方向在圓周方向上延伸，并且以相等間距交替改變。結果，在編碼器主體15的沿著軸向的內表面上，N極和S極以相等間距交替對齊。在本實施例的情況下，磁化成N極的部分和磁化成S極的部分對應于第一被檢測部分和第二被檢測部分，所述第一被檢測部分和第二被檢測部分位于編碼器12的被檢測表面上，從而具有彼此不同的特征。這樣，在沿著圓周方向磁化為N極的部分和磁化為S極的部分的寬度中，磁化為N極的部分的寬度沿著徑向朝外面變寬，而且磁化為S極的部分的寬度沿著徑向向內變寬。
通過冷縮配合，支撐板14的圓柱部分17沿著軸向裝配到內環(huán)9的內端部上。這樣，以這樣方式構造的編碼器12以和轂同心的方式沿著軸向聯(lián)接/固定到轂4的內環(huán)部分。在這種情況下，編碼器主體15沿著軸向的內表面上位于和轂4的中心軸線正交的虛擬平面上。
同時，傳感器13沿著軸向通過蓋子18支撐/固定到外環(huán)3的內端部上。通過進行注塑合成樹脂，或者對金屬板施加抽拉加工，這個蓋子18形成為類似有底部的圓筒。蓋子18固定/裝配到外環(huán)3的內端部上，以便蓋住外環(huán)3的內端開口部分。在裝配孔20沿著軸向穿過底板部分19的情況下，裝配孔20形成在構成這樣的蓋子18的底板部分19的一個部分上，該部分位于外部直徑側附近，并面對編碼器12的被檢測表面。
在傳感器13沿著軸向從內部通過裝配孔20到外部的情況下，傳感器13支撐/固定在底板部分19上。這樣，設置在傳感器13的頂部端面(圖1中的左端面)的檢測部分設置為緊密接近編碼器12的被檢測部分附近，以便通過大約0.5至2mm的測量間隙和所述被檢測部分相對。而且，磁性檢測元件諸如霍爾元件、磁阻性元件等設置在傳感器13的檢測部分上，作為主動磁性傳感器。在這樣的元件和S極和N極分別相對的情況下，這樣的磁性檢測元件的特征會發(fā)生變化。結果，當編碼器12和轂4一起旋轉時，磁性檢測元件的特征會發(fā)生變化，這樣，傳感器13的輸出信號會變化。
以這種方式，響應于轂4的旋轉速度，傳感器13的輸出信號變化的周期(頻率)也發(fā)生變化。更具體的講，當旋轉速度增加得更高時，輸出信號變化的周期變得更短，這樣變化頻率增大。因此，如果這個輸出信號饋送給設置在汽車車身側的控制器(未圖示)等，和編碼器12一起旋轉的車輪的旋轉速度能夠檢測到，然后可以應用ABS或TCS控制。這方面類似于現(xiàn)有技術中已知的技術。
特別地，在本實施例中，基于作用在轂4和外環(huán)3之間的徑向負載的數(shù)值，輸出信號變化所依據(jù)的模式也發(fā)生變化。因此，可以通過監(jiān)控這個模式，來測量徑向負載。將參考圖3至5來對這方面進行解釋。
首先，下面將解釋測量徑向負載的前提。如在上面專利文獻1中所述，響應于施加在外環(huán)3和轂4之間的徑向負載的數(shù)值，外環(huán)3和轂4沿著徑向的相對位置發(fā)生變化。上述情況的原因在于，基于徑向負載，滾動元件5、5與和這些滾動元件5、5接觸作為滾道接觸的外環(huán)軌道6、6和內環(huán)軌道11、11的各自彈性變形量發(fā)生變化。在上面專利文獻1所述的現(xiàn)有技術的情況下，通過由位移傳感器直接測量外環(huán)和轂沿著徑向的位移，來測量在外環(huán)和轂之間施加的徑向負載。與之相反，在本實施例的情況下，基于編碼器12和傳感器13的相對位移，來測量施加在外環(huán)3和轂4之間的徑向負載的數(shù)值。下面對這方面進行解釋。
假設，當標準徑向負載(標準值)施加在外環(huán)3和轂4之間時，傳感器13的檢測部分面對編碼器12的被檢測表面沿著徑向的中心部分。在這種情況下，傳感器13的檢測部分掃描被檢測表面的中心部分，該中心部分用圖3中的雙點劃線α來表示。由于磁化為沿著圓周方向具有N極的部分的寬度和磁化為沿著圓周方向具有S極的部分的寬度在沿著徑向的中心部分上彼此相等，所以傳感器13的輸出信號在基準電壓(例如0V)上在兩側擺動相同幅度，如圖4(A)所示。亦即，輸出信號的電壓高于基準電壓的周期TH和這樣的電壓低于基準電壓的周期TL變得彼此相等(TH＝TL)。而且，在輸出信號的電壓的最大值和基準電壓之間的差值ΔVH和輸出信號的電壓的最小值和基準電壓之間的差值ΔVL變得彼此相等(ΔVH＝ΔVL)。
與之相反，當施加在外環(huán)3和轂4之間的徑向負載增加得大于標準值時，外環(huán)3相對于轂4的位置向下偏移。因此，傳感器13的檢測部分和設置在徑向內側附近的編碼器12的被檢測表面的部分相對。在這種情況下，傳感器13的檢測部分掃描位于沿著徑向內側附近的被檢測表面的部分，它在圖3中用雙點劃線β來表示。由于在設置在沿著徑向的內側附近的部分上，沿著圓周方向磁化為N極的部分的寬度變得比沿著圓周方向磁化為S極的部分的寬度要窄，所以傳感器13的輸出信號在基準電壓(例如0V)上朝向下側擺動較大，如圖4(B)所示。亦即，輸出信號的電壓低于基準電壓的周期TL變得大于這樣的電壓高于基準電壓的周期TH(TH＜TL)。而且，在輸出信號的電壓的最小值和基準電壓之間的差值ΔVL變得大于在輸出信號的電壓的最大值和基準電壓之間的差值ΔVH(ΔVL＞ΔVH)。
另外，和上面情況相反，當施加在外環(huán)3和轂4之間的徑向負載減小得小于標準值時，外環(huán)3相對于轂4的位置向上偏移。因此，傳感器13的檢測部分和設置在徑向外側附近的編碼器12的被檢測表面的部分相對。在這種情況下，傳感器13的檢測部分掃描位于沿著徑向外側附近的被檢測表面的部分，它在圖3中用雙點劃線γ來表示。由于在設置在沿著徑向的外側附近的部分上，沿著圓周方向磁化為N極的部分的寬度變得比沿著圓周方向磁化為S極的部分的寬度要寬，所以傳感器13的輸出信號在基準電壓(例如0V)上朝向上側擺動較大，如圖4(B)所示。亦即，輸出信號的電壓高于基準電壓的周期TH變得大于這樣的電壓低于基準電壓的周期TL(TH＞TL)。而且，在輸出信號的電壓的最大值和基準電壓之間的差值ΔVH變得大于在輸出信號的電壓的最小值和基準電壓之間的差值ΔVL(ΔVH＞ΔVL)。
因此，如果監(jiān)控傳感器13的輸出信號的模式，那么就可以檢測到在外環(huán)3的中心軸線和轂4的中心軸線之間的偏離程度(徑向位移量)。更具體得講，如果觀察到輸出信號的電壓高于基準電壓的周期TH和這樣的電壓低于基準電壓的周期TL的比值“TH/TL”，那么就可以檢測到外環(huán)3的中心軸線和轂4的中心軸線之間的偏離度(徑向位移量)?？蛇x擇的是，如果觀察到在輸出信號的電壓的最大值和基準電壓之間的差值ΔVH和在輸出信號的電壓的最小值和基準電壓之間的差值ΔVL的比值“ΔVH/ΔVL”，那么也可檢測到徑向位移量。因為在比值“TH/TL”或者“ΔVH/ΔVL”和徑向位移量之間的關系在任何比值上都是基本線性變化的，這樣的關系可以容易得導出。然后，導出的關系加載在軟件中，該軟件安裝在運算單元(微型計算機)(未圖示)里，從而用于分別計算徑向負載。
另外，可以通過計算，或者基于試驗，導出徑向位移量和徑向負載之間的關系。當通過計算導出所述關系時，基于在滾動軸承單元的技術中公知的理論，同時使用滾動軸承單元1的規(guī)格，即外環(huán)3和轂4的材料和外環(huán)軌道6、6以及內環(huán)軌道11、11的橫截面的曲率半徑、滾動元件5、5的直徑和數(shù)量，來計算這樣的關系。而且，當基于試驗導出所述關系時，測量外環(huán)3和轂4的徑向位移量，同時在外環(huán)3和轂4之間施加分別具有不同數(shù)值的已知徑向負載。在任何情況下，在徑向位移量和徑向負載的數(shù)值之間的關系可以導出，如圖5所示，然后將所述關系結合到軟件中。
因為本實施例是如上所述構造而成，所以可以測量徑向負載，盡管新的部件諸如位移傳感器等沒有建立在滾動軸承單元1中。換言之，為了執(zhí)行ABS或者TCS控制，也需要組合編碼器12和傳感器13，以便檢測轂4的旋轉速度。在本實施例的具有負載測量單元的滾動軸承單元里，通過設計需要用來檢測這樣的旋轉速度的結構來測量徑向負載。因此，用于測量施加在滾動軸承單元上的徑向負載的結構可以構造的尺寸小且重量輕。
如圖4中可顯而易見，在本實施例的情況下，傳感器13的輸出信號的電壓高于基準電壓的周期TH和這樣的電壓低于基準電壓的周期TL根據(jù)徑向負載的數(shù)值而發(fā)生變化。因此，為了不管徑向負載的變化而精確檢測轂4的旋轉速度，基于兩個周期的總和“TH+TL”來計算旋轉速度。即使磁化為N極的部分和磁化為S極的部分成形為扇形或者倒扇形，如圖2或3所示，這個總和“TH+TL”也保持幾乎穩(wěn)定不變，而不管徑向負載如何。結果，在本實施例中可以精確得導出旋轉速度。
實施例2圖6(A)顯示了本發(fā)明的實施例2，其對應于權利要求1、2和5。在本實施例的情況下，通孔21、21沿著圓周方向以相等間距在圓環(huán)狀編碼器12a沿著徑向的中間部分里形成。在本實施例的情況下，這些通孔形成為倒扇形(或者倒梯形)，它的圓周方向的寬度沿著徑向朝向編碼器12a的外側逐漸變窄。而且，沿著圓周方向在相鄰通孔21、21之間的中間部分22、22形成為扇形(或者梯形)，它的沿著圓周方向的寬度沿著徑向朝向外面逐漸變寬。因此，在本實施例的情況下，中間部分22、22分別對應于權利要求2中所述的第一被檢測部分，通孔21、21分別對應于權利要求2中所述的第二被檢測部分。和上面情況相反，如圖6(B)所示，通孔21a、21a的寬度可以在徑向上朝向外側逐漸增加，中間部分22a、22a的寬度可以在徑向上朝向外側逐漸減小。
在任何情況下，和上面實施例1的情況類似，通過組合編碼器和合適的傳感器，可以檢測沿著徑向上的支撐傳感器的諸如外環(huán)等的靜止側軌道環(huán)的中心軸線和支撐/固定編碼器12a的諸如轂的旋轉側軌道環(huán)的中心軸線的位移量。然后，可以導出在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間作用的徑向負載。這里，根據(jù)傳感器的類型來選擇構成編碼器12a的材料。
例如，在這個傳感器構造成為主動磁性傳感器，該主動磁性傳感器包括永磁體和磁性檢測元件諸如霍爾元件、磁阻性元件等的情況下，編碼器12a由磁性金屬諸如鋼板等制造。在這個傳感器構造成為被動磁性傳感器，該被動磁性傳感器包括永磁體、極片和線圈的情況下，編碼器12a以類似方式制造。在這樣的結構里，和上面的實施例1的情況類似，傳感器的輸出信號隨著編碼器12a的被檢測表面的和傳感器的檢測部分相對的部分的在徑向上的位置變化而變化。在采用所述磁性傳感器的情況下，類似扇形或倒扇形的凹部或凸部可以形成在編碼器的被檢測表面上，來替代通孔。在N極和S極交替對齊的被檢測表面上用永磁體制造編碼器的情況下，有可能由于磁通密度變得不相等，使得負載的檢測精度變差。在這種情況下，如果采用在磁性金屬上形成通孔或凹部或凸部的編碼器，那么這樣的問題就不會產生，因而能夠確保負載檢測精度。
與之相反，在傳感器由光學傳感器形成的情況下，形成在編碼器12a的被檢測表面上的第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個限定為通孔。在這種情況下，可以采用任何材料作為構成編碼器12a的材料，只要這樣的材料能夠屏蔽光線。當采用光學傳感器時，根據(jù)編碼器12a沿著徑向的和傳感器的檢測部分相對的被檢測表面的部分的位置變化，傳感器的輸出信號變化的周期發(fā)生變化(變化的幅值沒有變化)。
因為除了編碼器12a之外的各個部分的結構和操作都類似于上述實施例1，所以這里將省略對相同部分的描繪和解釋。
實施例3圖7顯示了本發(fā)明的實施例3，它對應于權利要求1、2和19。在本實施例的情況下，編碼器12b裝配/固定在設置成雙排的滾動元件5、5之間的轂4a沿著軸向的中間部分上。編碼器12b具有L形橫截面的支撐板14a，并在整體上形成為類似圓環(huán)。然后，如上面圖2和3所示的由永磁體制造的且附接在支撐板14a的圓環(huán)部分23的一個側表面上的任一部分，或者如上面圖6所示的通孔21、21a，或者凹部，形成在圓環(huán)部分23中或在圓環(huán)部分23上。結果，編碼器的功能就能夠提供給圓環(huán)部分23自身了。
和這樣的編碼器12b組合使用的傳感器13a插入在裝配孔20a中，該裝配孔20a在雙排外環(huán)軌道6、6之間從外側到內側沿著外環(huán)3的徑向形成在外環(huán)3沿著軸向的中間部分里。然后，設置在傳感器13a的頂端部的側表面的檢測部分設置為緊密位于編碼器主體15的被檢測表面附近，該被檢測表面附接到圓環(huán)部分23在軸向的側表面上，或者圓環(huán)部分23自身的側表面上，以便與之面對。
本實施例類似于上面實施例1和實施例2之處在于基于傳感器13a的輸出信號的模式，檢測在轂4a的中心軸線和外環(huán)3的中心軸線之間安的位移，然后基于這個位移，導出作用在轂4a和外環(huán)3之間的徑向負載。因此，這里省略它們的重復解釋。
實施例4圖8-10顯示了本發(fā)明的實施例，其對應于權利要求1和8。在本實施例的情況下，多個被檢測組合部分24、24沿著圓周方向以相等間距在作為被檢測表面的編碼器12c的側表面上沿著軸向設置。每個被檢測組合部分24、24包括一對獨立部分25、25，所述獨立部分分別具有不同于其它部分的特征。對于這樣的獨立部分25、25，可以采用如圖8(A)所示的狹縫狀縱孔，如圖8(B)所示的凹孔，或者如圖8(C)所示的岸堤狀凸部。如果采用任何孔作為獨立部分25、25，在所有被檢測組合部分24、24上沿著相同方向沿著徑向，在構成被檢測組合部分24、24的一對獨立部分25、25之間沿著圓周方向的間距連續(xù)發(fā)生變化。在圖示的例子里，獨立部分25、25這樣傾斜，從而在構成被檢測組合部分24、24的一對獨立部分25、25之間沿著圓周方向的間距沿著徑向朝向編碼器12c外面變大，而且在構成被檢測組合部分24、24的一對獨立部分25、25之間沿著圓周方向的間距沿著徑向朝向編碼器12c外面變小。
如圖10所示，在傳感器面對獨立部分25、25的時刻，其檢測部分和上面編碼器12c的被檢測表面相對的傳感器的輸出信號發(fā)生變化。然后，隨著傳感器的檢測部分面對的部分的位置變化，變化間隔(周期)沿著徑向發(fā)生變化。
例如，當標準徑向負載(標準值)施加在諸如外環(huán)等的靜止側軌道環(huán)和諸如轂等的旋轉側軌道環(huán)之間時，傳感器的檢測部分掃描被檢測表面的中心部分，如圖9和10中的雙點劃線α所示。在這種情況下，傳感器的輸出信號如圖10(B)所示發(fā)生變化。
與之相比，當施加在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載增加到大于標準值時，傳感器的檢測部分掃描被檢測表面的位于徑向內側附近的部分，例如，如圖9和10中的雙點劃線β所示。在這種情況下，傳感器的輸出信號如圖10(A)所示發(fā)生變化。
另外，當施加在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載減小到小于標準值時，傳感器的檢測部分掃描被檢測表面的位于徑向外側附近的部分，例如，如圖9和10中的雙點劃線γ所示。在這種情況下，傳感器的輸出信號如圖10(C)所示發(fā)生變化。
結果，在本實施例的情況下，如果觀察到傳感器的輸出信號的模式(變化間隔)，可以探測到在靜止側軌道環(huán)的中心軸線和旋轉側軌道環(huán)的中心軸線之間的位移程度(徑向位移量)，然后，基于這個位移程度，可以測量在兩個軌道環(huán)之間施加的徑向負載。
實施例5圖11-13顯示本發(fā)明的實施例5，它對應于權利要求1、9、11和19。在本實施例的情況下，編碼器12d裝配/固定在沿著軸向在以雙排設置的滾動元件5、5之間的轂4a的中間部分上。通過使得如圖12(A)所示的帶狀材料繞成圓形，而使得這個編碼器12d構造成如圖12(B)所示。圓柱編碼器主體15b在整個圓周上附接/固定在圓柱支撐板14b的外周邊表面上。
編碼器主體15b由永磁體諸如橡膠磁體、塑料磁體等制造，并沿著徑向磁化。在整個圓周上，磁化方向以相等間距交替變化。因此，N極和S極以相等間距在作為被檢測表面的編碼器主體15b的外周邊表面上交替對齊。其中，作為第一被檢測部分磁化為N極的部分的在圓周方向上的寬度在編碼器主體15b的一個端部變寬，而在另一端部變窄。與之相比，作為第二被檢測部分的磁化為S極的部分的沿著圓周方向的寬度在軸向上在編碼器主體15b的一個端部上變窄，而在另一端部變寬。
和這樣的編碼器12d一起使用的傳感器13b插入在裝配孔20a中，該裝配孔20a在雙排外環(huán)軌道6、6之間從外環(huán)3的外側到內側沿著徑向形成在外環(huán)3沿著軸向的中間部分里。然后，設置在傳感器13b的頂端部的檢測部分設置為緊密位于編碼器主體15的外周邊表面附近，以便與之面對。
在具有這樣的結構的本實施例的情況下，當根據(jù)在外環(huán)3和轂4a之間施加的軸向負載的變化，外環(huán)3和轂4a的相對位置在軸向上移動時，編碼器主體15b的傳感器13b的檢測部分面對的外周邊表面的部分的軸向位置也發(fā)生變化。結果，和上面實施例1的情況類似，如圖13所示，傳感器13b的輸出信號變化所依據(jù)的模式也發(fā)生變化。通過計算或者試驗，以和上面實施例1中的輸出信號的模式里的變化和徑向負載之間的關系的相同方式，可以導出傳感器13b的輸出信號發(fā)生變化如圖13所示所依據(jù)的模式和施加在外環(huán)3和轂4a之間的軸向負載的數(shù)值之間的關系。結果，通過觀察輸出信號的模式里的變化，可以導出軸向負載的數(shù)值。
實施例6圖14顯示了本發(fā)明的實施例6，它對應于權利要求1、9、11和19。在本實施例的情況下，編碼器12e裝配/固定到轂4a沿著軸向的內端部上。這個編碼器12e具有支撐板14c。然后，如果永磁體制造的編碼器主體附接到支撐板14c的圓柱部分26的內周邊表面上，在編碼器主體的內周邊表面上N極和S極在它們在扇形或梯形的范圍內磁化的狀態(tài)下分別交替對齊，或者扇形或梯形通孔形成在圓柱部分26上，那么編碼器的功能就能提供給圓柱部分26自身了。然后，支撐/固定在蓋子18a上的傳感器13c的檢測部分定位為緊密位于作為被檢測表面的編碼器12e的內周邊表面附近，以與之面對。
在這樣的實施例的情況下，通過觀察在傳感器13c的輸出信號的模式里的變化，也可以測量在外環(huán)3和轂4a之間作用的軸向負載的數(shù)值。
實施例7
圖15顯示了本發(fā)明的實施例7，其對應于權利要求1和15。在本實施例中，應用了上面圖8-10中的實施例4的結構，來探測軸向負載的數(shù)值。更加具體的講，在本實施例的情況下，多個被檢測組合部分24、24沿著圓周方向以相等間距設置在作為被檢測表面的圓柱編碼器12f的外周邊表面(或內周邊表面)上。這些被檢測組合部分24、24包括一對獨立部分25、25，所述獨立部分分別具有不同于其它部分的特征。在本實施例的情況下，采用狹縫狀縱孔作為這樣的獨立部分25、25。
具有這樣的獨立部分25、25的編碼器12f通過以下方式構造而成將其中通過沖壓加工預先形成縱孔的如圖15(A)所示的帶狀磁性金屬板繞成圓形，然后，通過對焊沿著圓周方向焊接所述板的兩個端部。這里，如上面圖8(B)所示的凹孔或如圖8(C)所示的岸堤狀凸部也可以用作獨立部分25、25。在本實施例的情況下，和實施例4的情況類似，在構成被檢測組合部分24、24的一對獨立部分25、25之間的沿著圓周方向的間隔在和軸向相同的方向上在所有被檢測組合部分24、24上連續(xù)變化。換言之，獨立部分25、25以這樣的方式傾斜，從而在構成被檢測組合部分24、24的一對獨立部分25、25之間沿著圓周方向的間隔在軸向上朝向編碼器12f的一端(圖15中的右下端)減小，而且，在構成相鄰被檢測組合部分的獨立部分25、25之間在圓周方向上的間隔在軸向上朝向編碼器12f的另一端(圖15中的左上端)增大。
和上面實施例4的情況類似，如圖10所示，在傳感器面對獨立部分25、25的時刻，傳感器的輸出信號發(fā)生變化，所述傳感器的檢測部分和上述編碼器12f的作為被檢測表面的外周邊表面(或者內周邊表面)相對。然后，變化間隔(周期)隨著在軸向上傳感器的檢測部分面對的部分的位置的變化而發(fā)生變化。結果，在本實施例的情況下，如果觀察到傳感器的輸出信號的模式，那么就可以探測到靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)在軸向上的位移程度(軸向位移量)，然后，基于這個位移程度，可以測量施加在兩個軌道環(huán)之間的軸向負載?；趥鞲衅鞯妮敵鲂盘柕哪Ｊ綄С鲐撦d的方法，類似于實施例4中的情況，不同之處僅僅在于要探測的負載從徑向負載變換為軸向負載。
在這種情況下，沒有描繪對應于權利要求12的結構。然而，如果圖6中顯示的圓環(huán)編碼器12a的結構應用到圓柱編碼器，那么就可以以將如圖8(A)所示的圓環(huán)編碼器12c的結構應用到如圖15(B)中所示的圓柱編碼器12f的情況相同的方式，來構造對應于權利要求12的結構。
實施例8圖16-18顯示了本發(fā)明的實施例8，其對應于權利要求1、9、13和19。本實施例顯示了將本發(fā)明實施在驅動車輪支撐滾動軸承單元1a里的情況。而且，鑒于這個滾動軸承單元結合在重量很重的車輛里，所以采用圓錐輥作為滾動元件5a、5a。在本實施例的情況下，如圖17所示的編碼器12g裝配/固定到沿著軸向在雙排內環(huán)軌道11a、11a之間的轂4b的中間部分上。這個編碼器12g由磁性金屬材料制造，并形成為整體上類似圓環(huán)，而且，在其外周邊表面上沿著圓周方向以相等間距交替形成作為第一被檢測部分的凸部27、27和用作第二被檢測部分的凹部28、28。
在具有這樣的結構的本實施例的情況下，當隨著在外環(huán)3a和轂4b之間施加的軸向負載的變化，外環(huán)3a和轂4b的相對位置在軸向上移動時，在外環(huán)3a的內周邊表面上形成雙排外環(huán)軌道6a、6a，編碼器12g的外周邊表面的部分的軸向位置發(fā)生變化，上述外周邊表面的部分和沿著軸向支撐在外環(huán)3a的中間部分上的傳感器13d的檢測部分面對。結果，和上面實施例5的情況類似，傳感器13d的輸出信號變化所依據(jù)的模式(占空比)也如圖18所示發(fā)生變化。和上面實施例5類似，通過計算，或者基于試驗，可以導出在如圖19所示的傳感器的輸出信號變化所依據(jù)的模式和施加在外環(huán)3a和轂4b之間的軸向負載的數(shù)值之間的關系。結果，通過觀察在輸出信號的模式里的變化，可探測軸向負載的數(shù)值。
現(xiàn)在，如果如在本實施例中所述的沿著圓周方向交替對齊諸如截頭體或倒截頭體的凹部和凸部的結構，應用在沿著軸向在其側表面上形成被檢測表面的編碼器上，那么本實施例可以用于測量施加在滾動軸承單元上的徑向負載。
實施例9圖19-21顯示了本發(fā)明的實施例9，其對應于權利要求1、9、13、14和19。本實施例意圖基于上面實施例8的結構，設計形成在編碼器12h的外周邊表面上的凸部27a、27a和凹部28a、28a，該編碼器12h裝配/固定在轂4b的中間部分上，來穩(wěn)定傳感器13d的輸出信號。換言之，在本實施例的情況下，在軸向上凸部27a、27a和凹部28a、28a的兩個端部形成為平行部分29a、29b、30a、30b，它們在圓周方向上的寬度方向分別沿著編碼器12h的軸向沒有改變。因此，根據(jù)在軸向上外周邊表面的中間區(qū)域內的軸向位置，編碼器12h的作為被檢測表面的外周邊表面的特征沿著圓周方向變化的間距也發(fā)生變化，但是這樣的間距在軸向上在兩個端部上時不管軸向位置如何，都不會變化。
在本實施例的情況下，通過提供平行部分29a、29b、30a、30b，可以穩(wěn)定傳感器13d的輸出信號的原因如下所述。如上所述，如果由磁性材料制造并且在其被檢測表面上形成凹部和凸部的編碼器用作所述編碼器，那么和永磁體制造的編碼器相比，可以用高精度來設定被檢測表面的特征變化的間距。然而，在上面實施例8的結構的情況下，如果在凹部和凸部之間的間距減小從而縮短了特征變化的間距，那么在傳感器的檢測部分設置在編碼器的被檢測部分沿著寬度方向的兩個端部(在軸向的兩端)附近從而與之面對的情況下，在檢測部分和被檢測部分之間流動的磁通流量會變得不穩(wěn)定，這樣，傳感器的輸出也就易于變得不穩(wěn)定。例如，當在如圖17里的編碼器12g里凸部27、27和凹部28、28之間的間距縮短時，在圓周方向上相鄰截頭凸部27、27的基底變得彼此靠近。具體的，為了在編碼器12g和傳感器13d在軸向上發(fā)生較大位移時也能夠檢測轂4b的旋轉速度，如果截頭形狀的高度尺寸增加以便在編碼器12g和傳感器13d之間在軸向上保持可允許數(shù)量的相對位移，那么如上所述，在圓周方向上相鄰截頭凸部27、27的基底變得彼此靠近的趨勢變得十分顯著。
與之相比，在本實施例的情況下，通過提供平行部分29a、29b、30a、30b，可防止在圓周方向上相鄰截頭凸部27a、27a的基底變得彼此過分接近。而且，即使傳感器13d的檢測部分和在軸向上編碼器12h的外周邊表面的對應于凸部27a、27a的基底的端部相對，也可通過穩(wěn)定在傳感器13d的檢測部分和編碼器12h的被檢測表面之間流動的磁通流量，來穩(wěn)定傳感器13d的輸出。而且，即使轂4b和外環(huán)3a的軸向位移量增加得稍微大些，也可通過傳感器13d檢測轂4b的旋轉速度。
在圓周方向上的平行部分29a、29b、30a、30b的兩個側邊緣都線性形成，但是這個部分的形狀并不總是形成為直線。例如，根據(jù)傳感器13d的靈敏度或檢測范圍(目標直徑)，這個部分的形狀可以相對于軸向稍微傾斜，或者形成為類似具有大的曲率半徑的圓弧。
而且，如果永磁體沒有用在所述結構里，和編碼器12h組合使用的傳感器13d的結構類型并不具體限定。換言之，可以采用所謂的被動類型傳感器或者所謂的主動類型傳感器，通過在引導從永磁體發(fā)出的磁通流動的極片周圍卷繞線圈，來構造所述被動類型傳感器，所述主動類型傳感器中建立了響應于磁通密度其特征發(fā)生變化的磁性檢測元件。在這種情況下，由于在傳感器13d的檢測部分面對在軸向上的編碼器12f的中間部分的情況下，必須檢測在旋轉方向上分別存在于編碼器12h的外周邊表面上的凸部27a、27a和凹部28a、28a的長度尺寸的比值，如圖21所示，優(yōu)選的是，從高精度檢測這個比值的角度看，傳感器13d的目標直徑應該形成的較小些。
因為其它部分的結構和操作類似于上面實施例8中的那些，所以這里省略它們的重復解釋。
實施例10圖22和23顯示了本發(fā)明的實施例10，其對應于權利要求1、2、5、7和19。在本實施例中，即使當傳感器13e的檢測部分面對編碼器的被檢測表面的設置在外部直徑側或內部直徑側附近處的部分，通過設計如圖6(A)所示的前面編碼器的形狀，可以穩(wěn)定傳感器13e的輸出。換言之，在本實施例的情況下，不變化部分31a、31b、32a、32b分別設置在通孔21b、21b的內部直徑側和外部直徑側以及中間部分32b、32b的兩個端部上，所述通孔21b、21b形成在由磁性金屬板制造的編碼器12i中。在圓周方向上的不變化部分31a、31b、32a、32b的兩個邊緣部分表現(xiàn)為分別在編碼器12i的直徑方向上指向。結果，在不變化部分31a、31b、32a、32b里，沿著軸向的用作被檢測表面的編碼器12i的內側表面的旋轉方向上特征變化的間距相對于徑向并沒有變化。
在本實施例的情況下，因為測量徑向負載的方面類似于附圖6所示的上面實施例2，并且通過穩(wěn)定磁通流量來穩(wěn)定傳感器3e的輸出的方面類似于上述實施例9，所以這里省略它們的重復解釋。
實施例11圖24顯示了本發(fā)明的實施例11，其對應于權利要求1和16。在本實施例的情況下，使得傳感器13f、13g、13h的檢測部分面對分別在圓周方向上以相等間距設置的作為被被檢測表面的編碼器12j的外周邊表面上的三個位置。然后，通過這些傳感器13f、13g、13h可以測量轂4a的旋轉速度(例如參見圖11)、在轂4a和外環(huán)3之間施加的軸向負載(例如參見圖11)以及在轂4a和外環(huán)3之間施加的動量負載。在這種情況下，通過本實施例測量的動量負載定義為圍繞垂直于轂4a和外環(huán)3的中心軸線的虛擬軸線的轉矩。
在本實施例的情況下，不僅可以測量在轂4a和外環(huán)3之間施加的軸向負載，而且可以測量在轂4a和外環(huán)3之間施加的動量負載。更具體的講，由于在轂4a和外環(huán)3之間施加動量負載，當轂4a的中心軸線和外環(huán)3的中心軸線發(fā)生移動時，傳感器13f、13g、13h的檢測部分面對的對應部分處，在轂4a和外環(huán)3之間引起的軸向位移有不同表現(xiàn)。這樣，響應于動量負載的方向，傳感器13f、13g、13h的輸出信號變化的模式(在這些傳感器13f、13g、13h的輸出信號的幅值中的關系)變得不同。而且，由于動量負載增加，所以在傳感器13f、13g、13h的輸出信號之間的差異增大。結果，如果通過計算或者基于試驗，導出在這些傳感器13f、13g、13h的輸出信號的幅值之間的關系和動量負載的幅值和作用方向之間的關系，然后將其輸入安裝在運算單元里的軟件的計算表達式中，那么不僅可以測量在轂4a和外環(huán)3之間施加的軸向負載，而且可以測量在轂4a和外環(huán)3之間施加的動量負載。
例如，基于傳感器13f、13g、13h的輸出信號，測量對應部分上施加的軸向負載，然后，從施加在對應部分上的軸向負載和編碼器12j的直徑，計算動量負載。這里，基于傳感器13f、13g、13h的輸出信號的平均值，計算軸向負載，否則，通過對基于傳感器13f、13g、13h的輸出信號分別計算的軸向負載進行平均，計算軸向負載。然后，和其它實施例的情況類似，以這種方式檢測的代表軸向負載和動量負載和轂4a的旋轉速度的信號饋送給ABS或TCS的控制器，并被用于控制車輛的姿勢穩(wěn)定。
因為其它部分的結構和操作例如類似于如圖11-13所示的上面實施例5或者如圖16-18所示的上面實施例8中的那些，所以這里省略它們的重復解釋。
實施例12圖25-27顯示了本發(fā)明的實施例12，其對應于權利要求1、19和21。本實施例旨在通過設計編碼器12g和傳感器13A的安裝位置，改進在外環(huán)3a和轂4b之間作用的軸向負載的測量精度。首先，下面將解釋需要考慮這些方面的結構的原因。
如上所述，如圖17所示，如果由磁性材料制造并且在其被檢測表面上形成有凹部和凸部的編碼器用作所述編碼器，那么和永磁體制造的編碼器相比，被檢測表面的特征變化的間隔可以設定為具有高精度。在這種情況下，即使在由磁性材料制造且在其被檢測表面上交替形成有作為截頭體的凸部27、27和凹部28、28的編碼器12g和磁性檢測類型傳感器組合使用時，傳感器的輸出信號的占空比(輸出信號電壓的高壓周期和低壓周期的比值)的變化量變得很小。為了基于傳感器的輸出信號精確測量上面的負載，即使以這種方式占空比的數(shù)量是很小的，需要使用濾波器諸如低通濾波器、陷波濾波器、自適應濾波器等的數(shù)據(jù)處理，以便校正(去除)包含在輸出信號里的噪音分量。因為使用除了自適應過濾器之外的過濾器的數(shù)據(jù)處理會產生響應延遲，所以從精確執(zhí)行車輛的運行狀態(tài)穩(wěn)定控制的方面看，這樣的數(shù)據(jù)處理是不理想的。而且，自適應濾波器不會產生響應延遲，但是在成本上卻增加了。
在這樣的情況下，優(yōu)選的是，通過產生響應延遲并引起成本增加的濾波器所執(zhí)行的數(shù)據(jù)處理應該盡可能避免使用，以便降低包含在輸出信號里的噪音分量的等級。為了降低相關的噪音分量的等級(增加S/N比值)，基于通過被檢測負載引起的位移而改變的輸出信號的占空比的變化度應該增加。為此目的，可以考慮，應該增大在凸部27、27和凹部28、28之間(臺階部分)的邊界部分與軸向的傾斜角度。如果這個傾斜角度增大，那么響應于編碼器12g在軸向上的位移，可以增大每單位位移的占空比的變化量。然而，如果傾斜角度增大，那么可形成在編碼器12g的整個圓周上的凸部27、27和凹部28、28的數(shù)量就減少(特征變化的一個間隔的寬度擴大了)，這樣在編碼器12g的一個回轉過程中傳感器13A的輸出信號變化的次數(shù)(脈沖次數(shù))減少了。結果，因為這樣的結構從實時測量作用在外環(huán)3a和轂4b之間的負載的方面看是不利的，所以根據(jù)情況不能采用這樣的結構。
鑒于上述情況形成了本實施例，使得編碼器12g的每單位位移的傳感器13A的輸出信號的占空比的變化增大，但是特別得沒有增大邊界部分和軸向的傾斜角度，這可以產生編碼器12g的位移的高精度測量，進而產生對軸向負載的高精度測量。
在本實施例的情況下，鑒于上面情況，交替設置凸部27、27和凹部28、28的作為檢測表面的外周邊表面上的編碼器12g裝配/固定到沿著軸向作為旋轉側軌道環(huán)的轂4b的內端部上。支撐在靜止部分諸如外環(huán)3a、構成懸掛系統(tǒng)的萬向接頭等上的傳感器13A定位在編碼器12g上方，使得這個傳感器13A的檢測部分和編碼器12g的外周邊表面沿著徑向的頂端部相對。而且，在編碼器12g的外周邊表面上形成的凸部27、27和凹部28、28中，在圓周方向上凹部28、28的寬度在軸向的內端部(圖25的右側)變寬，并且在外端部(圖25的左側)變窄。在本實施例的情況下，根據(jù)這樣的結構，編碼器12g的每單位位移的傳感器13A的輸出信號的占空比的變化可以增大，因此可以用高精度測量編碼器12g的位移，進而可以用高精度測量軸向負載。
更加具體地講，如圖26所示，因為車輪支撐滾動軸承單元1a距離路面有預定高度(車輪半徑)，所以在汽車的車輪(輪胎)的外周邊表面和路面之間產生的軸向負載作用在車輪支撐滾動軸承單元1a上，作為包含動量負載的負載。這樣，通過包含動量負載的負載，在轂4b和外環(huán)3a之間產生相對位移。例如，在軸向負載從路面作用在車身的內側上(圖25中的向右方向)的情況下，那么存在這樣的趨勢，即整個轂4b移到車身的內側，同時通過動量負載這個轂4b在圖25中逆時針方向擺動。結果，在圖25中編碼器12g向右移動，并且向上移動。以這種方式，軸向負載施加在轂4b和外環(huán)3a之間，作為包含動量負載的負載，這樣轂4b和外環(huán)3a就相對移動。在這種情況下，有效的是，增加輸出信號的占空比的變化，從而基于動量負載產生的在編碼器12g和傳感器13A之間的相對位移的方向和基于軸向負載產生的編碼器12g和傳感器13A之間的相對位移的方向相配合。從上面的觀點出發(fā)，創(chuàng)造了本實施例。
如在上面圖16-18所示的實施例8的解釋可容易看出，當編碼器12g向右移動時，傳感器13A的輸出信號的占空比變化。同時，當編碼器12g向上移動時，這個占空比也變化。參考圖27，解釋當編碼器12g以這種方式向上移動時占空比變化的情況。圖27的坐標表示在傳感器13A的檢測部分和編碼器12g的外周邊表面(被檢測表面)之間的相對位移。在該情況下，類似的可以考慮到，圖27的這個坐標表示磁通密度。在任何情況下，在形成在編碼器12g的外周邊表面上的凸部27、27和凹部28、28之間的邊界部分上存在有剪切下降部分或倒角的情況下，或者在傳感器13A的檢測部分的直徑(目標直徑)較大的情況下，那么傳感器13A的輸出信號的波形不會表現(xiàn)為完全矩形波，但是波形會變得接近正弦波。
在輸出信號的波形呈現(xiàn)這樣的正弦波的情況下，那么在用于鑒別輸出信號的前緣和后緣的閾值等級具有恒定值的情況下，在編碼器12g移動到傳感器13A側時，圖27中所示的波形整體上是偏移的。換言之，因為在編碼器12g的被檢測表面和傳感器13A的檢測部分之間的距離縮短了，所以輸出信號的電壓等級整體上提高了。如從在圖27的上面曲線和閾值等級之間的交點可明顯看出，被標示為凸部27、27并且被占據(jù)在輸出信號的一個周期內的部分的比例在這種情況下增大，然后占空比發(fā)生變化。亦即，如果輸出信號在軸向(橫向)上移動，傳感器13A的輸出信號的占空比發(fā)生變化。
如上面解釋可明顯看出，如圖25所示，在傳感器13A布置在編碼器12g上方的情況下，當編碼器12g向上移動，由此在編碼器12g的外周邊表面和傳感器13A的檢測部分之間的距離(間隙)就減小，被標示為凸部27、27并且被占據(jù)在傳感器13A的輸出信號的一個周期內的部分的比例增大。因此，如果編碼器12g建立在軸承單元里，從而基于作為包含動量負載的負載作用且在軸向上指向內側(圖25的右側)的軸向負載產生的編碼器12的位移，使得凸部27、27的比例增加，那么通過使得基于動量負載的在編碼器12g和傳感器13A之間的相對位移的方向和基于軸向負載的在編碼器12g和傳感器13A之間的相對位移的方向相配合，可以增強輸出信號的占空比的變化。除了在上述解釋中方向相反之外，在從路面施加負載到車身外面(圖25的左側)的情況下同樣也是正確的。
實施例13圖28顯示了本發(fā)明的實施例13，其對應于權利要求1、19和22。在本實施例的情況下，傳感器13A布置在編碼器12g的下面，從而傳感器13A的檢測部分和作為被檢測表面的編碼器12g的外周邊表面的下端部相對。而且，在形成在編碼器12g的外周邊薄膜上的凸部27、27和凹部28、28(參見圖17、27)中，在圓周方向上凹部28、28的寬度在軸向的外端側上變寬，在內端側上變窄。換言之，在本實施例的情況下，傳感器13A的安裝位置是從實施例12顛倒翻轉過來的，而且凹部28、28的布置也和實施例12內外顛倒。
在這樣的實施例的情況下，通過使得基于動量負載的在編碼器12g和傳感器13A之間的相對位移的方向和基于軸向負載的在編碼器12g和傳感器13A之間的相對位移的方向相配合，可以增強傳感器13A的輸出信號的占空比的變化。如果傳感器13A象本實施例那樣布置在編碼器12g的下面，那么通過軸向負載產生的橫向位移和通過動量負載產生的橫向位移的方向一致，由此從采用負載的測量精度的方面看這樣的布置是理想的。在該情況下，如果傳感器13A布置在編碼器12g的下方，那么這個傳感器13A容易受到諸如車輪飛濺的鵝卵石等的外來物的損壞。因此，在考慮傳感器13A的強度等的同時，決定對應部件13A、12g的安裝位置和安裝方向。
實施例14圖29顯示了本發(fā)明的實施例14，其對應于權利要求1、19和23。在本實施例的情況下，具有其上交替對齊凹部和凸部的作為檢測表面的內側表面的編碼器12A固定在在軸向上作為旋轉側軌道環(huán)的轂4b的內端部上。使得傳感器13B的檢測部分面對存在于在軸向上編碼器12A的內側表面上的被檢測表面的上部區(qū)域。而且，在形成在編碼器12A的被檢測表面上的凹部和凸部中，在圓周方向上的凹部的寬度在徑向的外端側變寬，而且在內端側變窄。
為了測量從車輪施加在車輪支撐滾動軸承單元1a上的軸向負載，優(yōu)選的是，如圖25-28所示，傳感器13A和在徑向上存在于圓柱編碼器12g的周邊表面上的被檢測表面相對，以便檢測基于軸向負載引起的傳感器13A的輸出信號的占空比的變化。然而，在傳感器13A在軸向上和編碼器12A相對的一些情況下，如圖29所示，這是因為由于安裝空間的限制等而沒有建立編碼器12g和傳感器13A。如上所述，從在車輪的外周邊表面和路面之間的接觸部分施加在車輪支撐滾動軸承單元1a上的軸向負載作用在車輪支撐滾動軸承單元1a，作為包含動量負荷的負載。因此，和上面類似，傳感器13B在軸向上和編碼器12A相對的結構也可以測量軸向負載。
在通過這樣的結構在軸向上從路面指向內側(圖29的右側)的軸向負載施加在車輪支撐滾動軸承單元1a上的情況下，基于軸向負載編碼器12A向右移動，因此在編碼器12A的被檢測表面和傳感器13B的檢測部分之間的間距(間隙)減小。同時，通過動量負載，編碼器12A也向上移動。因此，如果通過由動量負載產生的向上位移而改變傳感器13B的輸出信號的占空比所沿著的方向和由于通過軸向負載引起的距離的減小而導致的占空比變化的方向布置在相同的方向上，那么占空比的變化能夠在整體上得到增強。
如上所述，當距離減小時，被認為是凸部且占據(jù)在輸出信號的一個周期內的部分的比例增大。因此，如果以響應于編碼器12A的向上位移而增加被認為凸部的部分的比例的方式，設置形成在編碼器12A的內表面上的凸部和凹部，那么可以增加隨著軸向負載(包含動量負載的負載)的變化的傳感器13B的輸出信號的占空比的變化。結果，和本實施例類似，如果傳感器13B安裝在編碼器12A上方，而且在圓周方向上形成在編碼器12A的被檢測表面上的凸部和凹部中的凹部的寬度設定為在內端側是窄的，那么通過使得基于動量負載的在編碼器12A和傳感器13B之間的相對位移的方向和基于軸向負載的在編碼器12A和傳感器13B之間的相對位移的方向保持一致，可以增強輸出信號的占空比的變化。
實施例15圖30顯示了本發(fā)明的實施例15，其對應于權利要求1、19和24。在本實施例的情況下，傳感器13B的檢測部分和編碼器12A的存在于軸向上的內表面上的被檢測表面的下部在軸向上相對。而且，在圓周方向上形成在編碼器12A的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度在徑向內側上變寬，而在外側上變窄。換言之，在本實施例的情況下，傳感器13B的安裝位置和上面實施例14上下顛倒，而且凹部的布置相對于徑向內外顛倒。
在本實施例的情況下，通過使得基于動量負載的在編碼器12A和傳感器13B之間的相對位移的方向和基于軸向負載的在編碼器12A和傳感器13B之間的相對位移的方向相配合，可以增強傳感器13B的輸出信號的占空比的變化。
實施例16圖31顯示本發(fā)明的實施例16，其對應于權利要求1、9、13和19。和本實施例的結構類似，在傳感器13d設置在在軸向上在以雙排設置的滾動元件5a、5a之間的外環(huán)3a的中間部分的情況下，和編碼器12g設置在軸向上的編碼器12g的內端部上的情況相比，通過限制存在于編碼器12g的被檢測表面上的凹部和凸部的方向所獲得效果不那么明顯。在該情況下，為了即使增強一點傳感器13d的輸出信號的占空比，優(yōu)選的是，限制所述方向。在該情況下限制所述方向將在下面進行討論。
首先，在傳感器布置在用作被檢測表面的外周邊表面的圓柱編碼器12g上方，由此傳感器的檢測部分和在徑向上編碼器12g的外周邊表面相對的情況下，存在于編碼器12g的外周邊表面上的凹部和凸部中的在圓周方向上的凹部的寬度在軸向上朝向內側(圖31中的右側)增大。在相反的情況下，在傳感器布置在圓柱編碼器12g的下方，然后傳感器的檢測部分在徑向上和編碼器12g的外周邊表面相對，在存在于編碼器12g的外周邊表面上的凹部和凸部中的在圓周方向上的凹部的寬度在軸向上朝向外側(圖31的左側)增大。在具有這種結構的情況下，和上面實施例12或實施例13類似，通過使得基于動量負載的在編碼器12g和傳感器之間的相對位移的方向和基于軸向負載的在編碼器12g和傳感器之間的相對位移的方向一致，可以增大傳感器的輸出信號的占空比的變化。
這里，假設傳感器設置在軸向上車輪支撐滾動軸承單元的外端部上，那么從通過使得基于動量負載的在編碼器和傳感器之間的相對位移的方向和基于軸向負載的在編碼器和傳感器之間的相對位移的方向相配合，可以增強傳感器的輸出信號的占空比的變化的方面看，優(yōu)選的是這樣的結構，在該結構中，各個部分的安裝位置和傾斜方向完全相反。然而，由于空間的限制，所以不太可能將傳感器設置在車輪支撐滾動軸承單元的外端部上，因此這樣的結構的價值不大。
與之相比，傳感器經常設置在在以雙排布置的滾動元件之間的在軸向上的車輪支撐滾動軸承單元的中間部分處。在該情況下，當軸向負載和動量負載混合起來的負載從車輪作用在車輪支撐滾動軸承單元的轂上時，編碼器在軸向負載的作用下在橫向上移動。而且，轂4b由于動量負載的存在而趨向于旋轉。然而，因為旋轉中心位于對應于以雙排布置的滾動元件5a、5a之間的編碼器12g的安裝位置的位置處，所以編碼器12g的垂直位置很少由于動量負載而發(fā)生變化。
在該情況下，因為編碼器12g由于垂直負載的變化的影響而垂直移動了一定程度，所以即使當編碼器12g置于以雙排布置的滾動元件5a、5a之間時，編碼器12g的最優(yōu)裝配方向也存在。例如，在汽車轉彎時軸向負載從路面朝向車身的內側作用在位于外側的車輪上，在那時垂直負載(徑向負載)經常由于離心力的影響而增加。相反地，例如，在汽車轉彎時橫向負載從路面朝向車身的外側作用在位于內側的車輪上，在那時垂直負載經常會減小。
鑒于上面情況，在圖31所示的上面結構里，以雙排布置的滾動元件5a、5a之間的下側(路面?zhèn)?上設置的傳感器13d的檢測部分和編碼器12g的外周邊表面的下端部相對。例如，當指向車身外側的軸向負載從路面作用在轂4b上時，編碼器12g在這個軸向負載的作用下移動到車身的外側(圖31的左側)。由于同時垂直負載減小，所以在傳感器13d的檢測部分和編碼器12g之間的間距(間隙)雖然很小，但是也減小了。如上所述，當這個間距變得較小時，被稱為凸部且被占據(jù)在傳感器13d的輸出信號的一個周期內的部分的比例增大了。為此，在本實施例的情況下，編碼器12g以在編碼器12g移向車身的外側時凸部的識別比例增大的方式，布置成為朝向車身的外側增大在圓周方向上凹部的寬度。
實施例17圖32-35顯示了本發(fā)明的實施例17，其對應于權利要求1、10和11。在本實施例的情況下，和圖11-13中描繪的實施例5類似，由永磁體制造的編碼器12k裝配/固定到轂4a的中間部分上。磁化為N極且等價于第一被檢測部分的部分和磁化為S極且等價于第二被檢測部分的部分，在圓周方向上在用作被檢測表面的編碼器12k的外周邊表面上以相等間距交替對齊。具體的，在本實施例的情況下，在磁化為N極和S極分別對應于第一和第二被檢測部分的部分之間的邊界相對于編碼器12k的軸向方向傾斜相同角度，而且相對于軸向的各個傾斜方向設定成為在軸向上相對于編碼器12k的中間部分彼此相反的方向上。因此，磁化為N極的部分和磁化為S極的部分形成為類似“ㄑ”形(彎曲(dogleg)形狀)，該形狀的在軸向上的中心部分在圓周方向上通常都突出(或凹陷)。
同時，一對傳感器13i、13i在軸向上布置在以雙排形式的外環(huán)3的中間部分處的滾動元件5、5之間，這些傳感器13i、13i的檢測部分緊密接近位于編碼器12k的外周邊表面附近，以便與之面對。選擇關于編碼器12k的圓周方向上的相同位置作為兩個編碼器13i、13i的檢測部分和編碼器12k的外周邊表面相對的位置。換言之，兩個傳感器13i、13i的檢測部分布置在和外環(huán)3的中心軸線平行的虛擬直線上。而且，對應構件12k、13i、13i的安裝位置受到限制，從而在軸向負載沒有作用在外環(huán)3和轂4a之間的情況下，沿著圓周方向在軸向中間區(qū)域里磁化為N極的部分和磁化為S極的部分的經常突出部分(邊界的傾斜方向發(fā)生變化的部分)正好位于兩個傳感器13i、13i的檢測部分之間的中心位置處。
在如上構造的本實施例的情況下，當軸向負載作用在外環(huán)3和轂4a之間時，兩個傳感器13i、13i的輸出信號發(fā)生變化經過的相位發(fā)生偏移。更加具體講，在沒有軸向負載施加在外環(huán)3和轂4a之間的情況下，兩個傳感器13i、13i的檢測部分面對圖35(A)中的a表示的實線a上的部分，即在軸向上從經常突出部分偏離相等數(shù)量的部分。因此，兩個傳感器13i、13i的輸出信號的相位彼此保持一致，如圖35(C)所示。與之相比，在軸向負載(在圖35(A)中向下)作用在編碼器12k固定的轂4a上時，兩個傳感器13i、13i的檢測部分面對圖35(A)中b表示的虛線b上的部分，即在軸向上從經常突出部分偏離彼此不同距離的部分。在該情況下，兩個傳感器13i、13i的輸出信號的相位發(fā)生偏移，如圖35(B)所示。另外，在軸向負載(在圖35(A)中向上)作用在編碼器12k固定的轂4a上時，兩個傳感器13i、13i的檢測部分面對圖35(A)中c表示的虛線c上的部分，即在軸向上從經常突出部分相反方向上偏離彼此不同距離的部分。在該情況下，兩個傳感器13i、13i的輸出信號的相位發(fā)生偏移，如圖35(D)所示。
如上所述，在本實施例的情況下，在對應于外環(huán)3和轂4a之間施加的軸向負載的方向的方向上，兩個傳感器13i、13i的輸出信號的相位發(fā)生偏移。而且，當軸向負載增加時，響應于軸向負載的兩個傳感器13i、13i的輸出信號的相位偏移程度也增加。結果，在本實施例的情況下，基于兩個傳感器13i、13i的輸出信號的相位偏移的存在或不存在以及如果存在這樣的偏移時相位偏移的方向和數(shù)量，可以分別導出在外環(huán)3和轂4a之間作用的軸向負載的方向和數(shù)值。
實施例18這里，通過使用類似于實施例17的編碼器和一對傳感器測量軸向上的負載的本發(fā)明得到實施，而沒有對由永磁體制造的編碼器進行限制，如圖所示，在該編碼器中，在第一被檢測部分和第二被檢測部分之間的邊界的傾斜方向在途中發(fā)生了變化。換言之，即使一起彼此使用了這樣的編碼器和能夠符合這個編碼器的屬性的合適傳感器，在該編碼器中，在第一被檢測部分和第二被檢測部分中，一個被檢測部分形成為通孔或凹孔或凹部，而且另一被檢測部分形成為在圓周方向上的相鄰通孔或者存在于凹孔或凸部之間的中間部分，也可以測量軸向負載。另外，如果采用了這樣的結構，在該結構中，在軸向上和編碼器的作為被檢測表面的一個側表面相對的一對傳感器布置為在徑向上偏離，布置在這個被檢測表面上的第一被檢測部分和第二被檢測部分相對于編碼器的徑向方向傾斜，而且在中間部分傾斜方向發(fā)生變化，也可以測量徑向負載。
圖36-38顯示了鑒于上面情況形成的本發(fā)明的實施例18。在本實施例的情況下，磁性金屬板制造的編碼器12B裝配/固定到轂4a的中間部分上。等價于第一被檢測部分的狹縫狀通孔33a、33b和等價于第二被檢測部分的柱狀部分34a、34b，在圓周方向上在編碼器12B的外周邊表面上以相等間距交替布置，作為被檢測表面。在該情況下，在圓周方向上在相鄰通孔33a、33b之間的間距或者在柱狀部分34a、34b之間的間距形成為彼此相等，但是在圓周方向上通孔33a、33b的寬度和在圓周方向上柱狀部分34a、34b的寬度不總是設定為相等。特別的，在本實施例的情況下，對應于第一被檢測部分的通孔33a、33b和對應于第二被檢測部分的柱狀部分34a、34b相對于編碼器12B的軸向傾斜相等角度，而且，和軸向的傾斜角度設定為相對于編碼器12B的在軸向的中間部分彼此相反。換言之，在本實施例的編碼器12B中，在軸向的一個半部上形成通孔33a、33a，該通孔相對于軸向沿著預定方向傾斜相等角度，而且，在軸向的另外一個半部上形成通孔33b、33b，該通孔在相反方向上相對于預定方向傾斜相等角度。
同時，一對傳感器13C、13C布置在在軸向上以雙排布置的滾動元件5、5之間的外環(huán)3的中間部分上，而且兩個傳感器13C、13C的檢測部分緊密接近位于編碼器12B的外周邊表面附近，以與之面對。選擇關于編碼器12B的圓周方向的相同位置作為兩個傳感器13C、13C的檢測部分和編碼器12B的外周邊表面相對的位置。而且，對應構件12B、13C、13C的安裝位置受到限制，使得在沒有軸向負載作用在外環(huán)3和轂4a之間的情況下，形成在通孔33a、33b之間以便在整個圓周上繼續(xù)的邊緣部分35正好位于兩個傳感器13C、13C的檢測部分之間的中心位置處。
在如上所述構造的本實施例的情況下，當軸向負載作用在外環(huán)3和轂4a之間時，兩個傳感器13C、13C的輸出信號發(fā)生變化經過的相位發(fā)生偏移，和上面實施例17的情況一樣。更加具體講，在沒有軸向負載施加在外環(huán)3和轂4a之間的情況下，兩個傳感器13C、13C的檢測部分面對圖39(A)中的a表示的實線a上的部分，即在軸向上從邊緣部分35偏離相等數(shù)量的部分。因此，兩個傳感器13C、13C的輸出信號的相位彼此保持一致，如圖39(C)所示。與之相比，在軸向負載(在圖39(A)中向下)作用在編碼器12B固定的轂4a上時，兩個傳感器13C、13C的檢測部分面對圖39(A)中b表示的虛線b上的部分，即在軸向上從邊緣部分35偏離彼此不同距離的部分。在該情況下，兩個傳感器13C、13C的輸出信號的相位發(fā)生偏移，如圖39(B)所示。另外，在軸向負載(在圖39(A)中向上)作用在編碼器12B固定的轂4a上時，兩個傳感器13C、13C的檢測部分面對圖39(A)中c表示的虛線c上的部分，即在軸向上從邊緣部分相反方向上偏離彼此不同距離的部分。在該情況下，兩個傳感器13C、13C的輸出信號的相位發(fā)生偏移，如圖39(D)所示。
如上所述，在本實施例的情況下，和實施例17的情況類似，在對應于外環(huán)3和轂4a之間施加的軸向負載的方向的方向上，兩個傳感器13C、13C的輸出信號的相位發(fā)生偏移。而且，當軸向負載增加時，響應于軸向負載的兩個傳感器13C、13C的輸出信號的相位偏移程度也增加。結果，在本實施例的情況下，根據(jù)兩個傳感器13C、13C的輸出信號的相位偏移的存在或不存在以及如果存在這樣的偏移時相位偏移的方向和數(shù)量，可以分別導出在外環(huán)3和轂4a之間作用的軸向負載的方向和數(shù)值。
在所有實施例中，優(yōu)選的是，傳感器的檢測部分的區(qū)域(目標直徑)應該做得較小些。這是因為模式的變化應該進行高精度監(jiān)控，以便檢測編碼器的被檢測表面的特征變化的模式的變化。而且，本發(fā)明并不具體涉及傳感器的結構，諸如磁性類型、光學類型等。但是，磁性類型傳感器是優(yōu)選的，這是因為這樣的傳感器在必要精度下可以以低成本很容易地獲得。而且，當采用磁性類型傳感器時，可以采用諸如被動類型、主動類型等的任何類型。但是，可以優(yōu)選采用主動類型傳感器，這是因為這樣的傳感器可以高精度地通過小的目標直徑進行測量，并可以從低速旋轉開始測量。另外，如果采用主動類型傳感器，那么可以采用包括單極類型的各種類型磁性傳感器，其響應于穿過檢測元件的磁通密度的變化而開關輸出(開/關)。
對于本領域的技術人員來說，顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對本發(fā)明的描述的優(yōu)選實施例進行各種變化。因此，本發(fā)明意圖覆蓋和所附權利要求及其等價物的范圍相同的這個發(fā)明的改型和變型。
這個申請要求下列日本專利申請的優(yōu)先權，即2004年5月26日提交的日本專利申請JP 2004-156014，2004年8月6日提交的JP2004-231369，以及2004年9月27日提交的JP 2004-279755，上述申請的內容在整體上作為參考并入在此處。
權利要求
1.一種具有負載測量單元的滾動軸承單元，包括滾動軸承單元，其包括靜止側軌道環(huán)，其在使用狀態(tài)中并不旋轉；旋轉側軌道環(huán)，其在使用狀態(tài)中旋轉；以及多個滾動元件，設置在靜止側軌道和旋轉側軌道之間，該多個滾動元件位于靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)的互相相對周邊表面上；以及負載測量單元，其包括編碼器，其以與所述旋轉側軌道環(huán)同心的方式支撐在旋轉側軌道環(huán)的一部分上，并且所述編碼器的被檢測表面的特征沿著圓周方向交替變化；傳感器，其在檢測部分和被檢測表面相對的狀態(tài)下支撐在非旋轉部分上，并且該傳感器的輸出信號響應于被檢測表面的特征的變化而變化；以及運算單元，用于基于輸出信號，計算在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間施加的負載，其中，響應于要被檢測的負載的作用方向，連續(xù)改變間距或相位，通過該間距或相位，沿著圓周方向改變被檢測表面的特征，并且運算單元具有這樣的功能，即基于一模式計算負載，根據(jù)該模式改變傳感器的輸出信號。
2.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，要被檢測的負載是沿著徑向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載，被檢測表面包括沿著軸向的編碼器的側表面，具有相互不同特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上交替對齊，以及沿著圓周方向上的兩個被檢測部分的寬度中的第一被檢測部分的寬度沿著徑向方向朝向外側變寬，并且第二被檢測部分的寬度沿著徑向方向朝向內側變寬。
3.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，要被檢測的負載是沿著徑向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載，被檢測表面包括沿著軸向的編碼器的側表面，具有相互不同特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上交替對齊，在第一被檢測部分和第二被檢測部分之間的邊界向著編碼器的直徑方向傾斜，而且向著直徑方向的邊界的傾斜方向設定為處于相對于編碼器的中間部分在直徑方向的相反的方向上，以及設置到在編碼器的直徑方向上分開的位置、以便將中間部分置于其間的直徑方向上的一對傳感器的檢測部分與編碼器的被檢測表面相對。
4.根據(jù)權利要求2至3中任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，編碼器由永磁體制成，以及第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個被檢測部分是N極，另一個被檢測部分是S極。
5.根據(jù)權利要求2至3中任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個被檢測部分是通孔或凹孔，另一個被檢測部分是位于沿著圓周方向在相鄰通孔或凹孔之間的中間部分。
6.根據(jù)權利要求2至3中任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，第一被檢測部分和第二被檢測部分中的一個被檢測部分是凸部，另一個被檢測部分是位于沿著圓周方向在相鄰凸部之間的凹部。
7.根據(jù)權利要求5至6中任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，編碼器由磁性材料制成，傳感器響應于編碼器的被檢測表面的磁性特征的變化而改變輸出信號，并且沿著徑向在編碼器的兩個端部上設置不變化部分，在該不變化部分里，第一被檢測部分或第二被檢測部分的間距在轉動方向上在徑向方向上沒有變化。
8.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，要被檢測的負載是沿著徑向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的徑向負載，被檢測表面包括沿著軸向的編碼器的側表面，多個被檢測組合部分中的每個都包括一對獨立部分，所述獨立部分具有不同于其他部分的特征，所述多個被檢測組合部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上對齊，并在沿著圓周方向構成被檢測組合部分的這對獨立部分之間的間距沿著和徑向方向相同的方向在整個被檢測組合部分上連續(xù)變化。
9.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，要被檢測的負載是沿著軸向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的軸向負載，被檢測表面包括編碼器的周邊表面，具有彼此不同特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上交替對齊，并且沿著圓周方向的兩個被檢測部分的寬度中的第一被檢測部分的寬度沿著軸向朝向一個端部側變寬，第二被檢測部分的寬度沿著軸向朝向另一端部側變寬。
10.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，要被檢測的負載是沿著軸向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的軸向負載，被檢測表面包括編碼器周邊表面，具有彼此不同的特征的第一被檢測部分和第二被檢測部分在被檢測表面上以相等間距沿著圓周方向交替對齊，在第一被檢測部分和第二被檢測部分之間的邊界朝著編碼器的軸向方向傾斜，并且同時，朝著軸向的邊界的傾斜方向被設定在相對于編碼器的沿著軸向方向的中間部分的彼此相反方向上，以及設置在編碼器的直徑方向分開的位置、以便將中間部分置于其間的軸向中的一對傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面相對。
11.根據(jù)權利要求9至10中的任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，編碼器由永磁體制成，并且第一被檢測部分是N極，以及第二被檢測部分是S極。
12.根據(jù)權利要求9至10中的任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，第一被檢測部分是通孔或凹孔，以及第二被檢測部分是沿著圓周方向位于相鄰通孔或凹孔之間的中間部分。
13.根據(jù)權利要求9至10中的任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，第一被檢測部分是凸部，以及第二被檢測部分是沿著圓周方向位于相鄰凸部之間的凹部。
14.根據(jù)權利要求12至13中的任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，編碼器由磁性材料制成，響應于編碼器的被檢測表面的磁性特征的變化，傳感器改變輸出信號，以及沿著軸向在編碼器的兩個端部上設置不變化部分，在該不變化部分中，第一被檢測部分或第二被檢測部分沿著旋轉方向的間距沿著軸向沒有變化。
15.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，要被檢測的負載是沿著軸向作用在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的軸向負載，被檢測表面包括編碼器的周邊表面，多個被檢測組合部分中的每個都包括具有不同于其他部分的特征的一對獨立部分，所述多個被檢測組合部分沿著圓周方向以相等間距在被檢測表面上對齊，以及在沿著圓周方向構成被檢測組合部分的這對獨立部分之間的間距在整個被檢測組合部分上沿著和軸向相同的方向連續(xù)改變。
16.根據(jù)權利要求1至15中的任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，沿著圓周方向，傳感器的檢測部分和編碼器的被檢測表面的三個不同位置或更多位置分別相對，以及運算單元具有這樣的功能，即通過相互比較傳感器的輸出信號，計算施加在靜止側軌道環(huán)和旋轉側軌道環(huán)之間的動量負載。
17.根據(jù)權利要求16的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，編碼器的被檢測表面包括編碼器的周邊表面，以及沿著圓周方向各個傳感器的檢測部分和編碼器的周邊表面的等距位置相對。
18.根據(jù)權利要求16的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，編碼器的被檢測表面包括編碼器沿著軸向的側表面，以及各個傳感器的檢測部分沿著圓周方向在軸向和編碼器的側表面的等距位置相對。
19.根據(jù)權利要求1至18中任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，靜止側軌道環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，以及旋轉側軌道環(huán)支撐/固定車輪，并和車輪一起旋轉。
20.根據(jù)權利要求1至18中任一個的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，滾動軸承單元將機床的主軸旋轉支撐到外殼上，在使用狀態(tài)中，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)裝配/固定到外殼里或者固定在外殼上的一部分，以及作為旋轉側軌道環(huán)的內環(huán)裝配/固定到主軸或者和主軸一起轉動的一部分上。
21.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)中，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定到懸掛系統(tǒng)上，以及作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并和車輪一起轉動，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，所述雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上或者位于雙排內環(huán)軌道之間的部分上，在作為被檢測表面的外周邊表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著徑向的外周邊表面上的被檢測表面的上部相對，以及沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著軸向在內端部側變寬，而沿著軸向在外端部側變窄。
22.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，并且作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并且和車輪一起旋轉，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，所述雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上或者位于雙排內環(huán)軌道之間的部分上，在作為被檢測表面的外周邊表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著徑向的外周邊表面上的被檢測表面的下部相對，沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著軸向在外端部側變寬，而沿著軸向在內端部側變窄。
23.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，并且作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并且和車輪一起旋轉，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，所述雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上，在作為被檢測表面的沿著軸向的內側表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著軸向的內側表面上的被檢測表面的上部相對，以及沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著徑向在外端部側變寬，而沿著徑向在內端部側變窄。
24.根據(jù)權利要求1的具有負載測量單元的滾動軸承單元，其中，滾動軸承單元是車輪支撐滾動軸承單元，在使用狀態(tài)下，作為靜止側軌道環(huán)的外環(huán)支撐/固定在懸掛系統(tǒng)上，并且作為旋轉側軌道環(huán)的轂支撐/固定車輪并且和車輪一起旋轉，滾動元件設置在每排都有多個的雙排外環(huán)軌道和雙排內環(huán)軌道之間，所述雙排外環(huán)軌道設置在外環(huán)的內周邊表面上，并分別用作靜止側軌道，所述雙排內環(huán)軌道位于轂的外周邊表面上，并分別用作旋轉側軌道，用于支撐/固定車輪的凸緣沿著軸向設置到轂的外端部上，編碼器固定到轂沿著軸向的內端部上，在作為被檢測表面的沿著軸向的內側表面上的編碼器的凹部和凸部交替對齊，要被檢測的負載是沿著軸向作用在外環(huán)和轂之間的軸向負載，傳感器的檢測部分和存在于編碼器的沿著軸向的內側表面上的被檢測表面的下部相對，以及沿著圓周方向形成在編碼器的被檢測表面上的凹部和凸部中的凹部的寬度，沿著徑向在內端部側變寬，而沿著徑向在外端部側變窄。
全文摘要
其特征沿著圓周方向以相等間距交替變化的編碼器12以和轂4同心的方式支撐/固定在轂4上。支撐在外環(huán)3上的傳感器13的檢測部分緊密接近位于編碼器12的被檢測表面上，以與之面對。設置在被檢測表面上的第一和第二被檢測部分的寬度尺寸在施加要被檢測的負載的方向上連續(xù)變化。因為依據(jù)負載的變化傳感器13的輸出信號發(fā)生變化的模式也發(fā)生變化，所以通過觀察這個模式導出負載。在ABS或TCS控制中，也使用輸出信號來檢測轂4的旋轉速度。
文檔編號G01D5/12GK1961203SQ20058001697
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權日2004年5月26日
發(fā)明者柴崎健一, 小野浩一郎, 湯川謹次, 青木護, 小野潤司, 千布剛敏 申請人:日本精工株式會社