(57)【要約】【課題】  エンコーダ２の被検出面の特性変化の回数を多くせずに、回転検出センサの出力信号が変化する回数の合計を多くする。そして、この出力信号を利用した制御を、よりリアルタイムに近い状態で行なえる様にする。【解決手段】  ２個の回転検出センサのそれぞれの検出部９、９を上記エンコーダ２の被検出面に、このエンコーダ２の回転方向に、この被検出面の特性変化のピッチＰの１／４であるδだけずらせて配置する。上記両回転検出センサの出力信号が変化するタイミングの合計回数が多くなり、この変化に基づく処理を頻繁に行なえる様になって、上記課題を解決できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材に支持されてこの回転部材と共に回転する、この回転部材の回転中心と同心に設けられた被検出面の特性を円周方向に亙って交互に且つ等間隔に変化させたエンコーダと、上記回転部材に隣接した状態で設置されて回転しない静止部材の一部に支持された状態で、その検出部を上記被検出面に対向させた回転検出センサとを備えた回転検出装置に於いて、
ｎを２以上の自然数とした場合に、上記回転検出センサがｎ個設けられており、これらｎ個の回転検出センサのそれぞれの検出部が上記エンコーダの被検出面に対向する位相が、この被検出面の特性が変化する位相に対して、上記エンコーダの回転方向に、既知の値だけ、互いにずれている事を特徴とする回転検出装置。
【請求項２】
既知の値が、エンコーダの被検出面の特性が変化するピッチの１／２ｎピッチ分である、請求項１に記載した回転検出装置。
【請求項３】
既知の値が、エンコーダの被検出面の特性が変化するピッチの１／ｎピッチ分である、請求項１に記載した回転検出装置。
【請求項４】
ｎ個の回転検出センサの検出部が、エンコーダの回転方向に関して同一位置に配置されており、このエンコーダの被検出面の特性が変化する位相が、上記各回転検出センサの検出部の配置位置同士の間で、上記回転方向に関して互いにずれている、請求項１〜３の何れか１項に記載した回転検出装置。
【請求項５】
特性が変化する位相が、被検出面の幅方向位置が互いに異なる部分同士の間で互いにずれている、１個のエンコーダを備えた、請求項４に記載した回転検出装置。
【請求項６】
ｎ個のエンコーダが、被検出面の特性が変化する位相をこれら各エンコーダの回転方向に関して互いにずらせた状態で設けられている、請求項４に記載した回転検出装置。
【請求項７】
ｎ個の回転検出センサの検出部が、エンコーダの回転方向に関して互いにずれた位置に設置されている、請求項１〜３の何れか１項に記載した回転検出装置。
【請求項８】
エンコーダが永久磁石製であり、このエンコーダの被検出面に、Ｎ極とＳ極とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置されている、請求項１〜７の何れか１項に記載した回転検出装置。
【請求項９】
エンコーダが磁性金属板製であり、このエンコーダの被検出面に、透孔と柱部とが、円周方向に関して交互に配置されている、請求項１〜７の何れか１項に記載した回転検出装置。
【請求項１０】
ｎ個の回転検出センサを構成するＩＣが単一のホルダの先端部に支持されている、請求項１〜９の何れか１項に記載した回転検出装置。
【請求項１１】
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、回転検出装置と演算器とを備えたものであり、
このうちの回転検出装置は、請求項１〜１０の何れか１項に記載した回転検出装置であって、且つ、エンコーダとして、被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相を、検出すべき荷重の作用方向に応じて連続的に変化させたものを組み込んだものであり、  上記演算器は、ｎ個の回転検出センサの出力信号が変化するパターンに基づいて、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算出する機能を有するものである
荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項１２】
ｎが２であって、２個の回転検出センサの検出部がエンコーダの回転方向に関して同一位置に配置されており、このエンコーダの被検出面の特性が変化する位相が変化する方向が、この被検出面の幅方向中央部を境に、上記両回転検出センサの配列方向に対し互いに逆方向になっており、且つ、この幅方向中央部の両側で、変化の位相が１／４ピッチ又は１／２ピッチ分、互いにずれている、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。
【請求項１３】
ｎが２であって、２個の回転検出センサの検出部がエンコーダの回転方向に関して１／４ピッチ又は１／２ピッチ分ずれた位置に配置されており、このエンコーダの被検出面の特性が変化する位相が変化する方向が、この被検出面の幅方向中央部を境に、上記両回転検出センサの配列方向に対し互いに逆方向になっており、且つ、この幅方向中央部の両側で、変化の位相が互いに一致している、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。
【請求項１４】
転がり軸受ユニットが、自動車の懸架装置に車輪を回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットであり、演算器が算出する荷重が、上記懸架装置と上記車輪との間に加わる荷重である、請求項１１〜１３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。
【請求項１５】
演算器が算出する荷重が懸架装置と車輪との間に加わるラジアル荷重であり、トーンホイールの被検出面がこのトーンホイールの軸方向側面であり、この被検出面の特性変化の位相が、この被検出面の径方向に関して変化している、請求項１４に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【請求項１６】
演算器が算出する荷重が懸架装置と車輪との間に加わるアキシアル荷重であり、トーンホイールの被検出面がこのトーンホイールの周面であり、この被検出面の特性変化の位相が、この被検出面の軸方向に関して変化している、請求項１４に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の回転検出装置は、各種車両の車輪、或は各種工作機械や産業機械の回転軸の回転速度を高精度で測定する為に利用する。又、本発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、上記回転検出装置を利用する事で、各種車両の車輪、或は各種工作機械や産業機械の回転軸に加わる荷重を高精度で測定する為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行安定性を確保したり鉄道車両の車輪の偏摩耗を防止する為のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を制御する為に、上記自動車や鉄道車両の車輪の回転速度を検出する必要がある。又、各種工作機械や産業機械の運転状態を安定させる為にも、これら各種工作機械や産業機械の回転軸の回転速度を検出する必要がある。例えば、自動車の走行状態を安定させる為のＡＢＳやトラクションコントロール装置（ＴＣＳ）の制御に利用する為の車輪の回転速度を検出する為の車輪用回転速度検出装置として、特許文献１、２等、多くの刊行物に記載された構造のものが知られている。
【０００３】
これら特許文献１、２に記載される等により従来から広く知られている車輪用回転速度検出装置は、車輪と共に回転する、回転部材であるハブに、エンコーダを支持固定している。このハブの回転中心と同心に設けられた、このエンコーダの被検出面の特性は、円周方向に亙って交互に且つ等間隔に変化させている。そして、この被検出面に、外輪或はナックル等、上記ハブに隣接した状態で設置されて回転しない静止部材の一部に支持した回転検出センサの検出部を近接対向させている。上記車輪が回転すると、上記回転検出センサの出力信号が変化する。この出力信号の変化の周波数は上記車輪の回転速度に比例し、同じく変化の周期はこの回転速度に反比例するので、この周波数或は周期に基づいて、上記車輪の回転速度を求められる。上記各種工作機械や産業機械の回転軸の回転速度を検出する為の構造も、基本的には同じである。
【０００４】
又、自動車の走行安定性をより向上させるべく、より高度の制御を行なう為に、自動車の各車輪に加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を測定する事が求められている。この様な荷重を測定する為の構造として従来から、特許文献３〜６に記載されたものが知られている。これら各特許文献３〜６に記載された荷重測定装置は、変位センサにより、或は荷重センサにより、更には転がり軸受を保持した部分の振動の周波数により、車輪を支持した転がり軸受に加わる荷重を測定するものである。
【０００５】
上述の様な特許文献３〜６に記載された荷重測定装置の場合、変位センサや荷重センサを設ける事に伴ってコストが嵩んだり、或は、転がり軸受を保持する部分に荷重センサを挟持或は低剛性部分を設ける為、車輪支持部の剛性或は耐久性が低下する可能性がある。この様な事情に鑑みて、特願２００４−２７９１５５号には、転がり軸受ユニットを構成するハブに装着したエンコーダの回転に伴って変化するセンサの出力信号の変化のパターンに基づいて、この転がり軸受ユニットに加わる荷重の方向及び大きさを求める構造が記載されている。本発明は、この様な先発明と組み合わせて実施する事が有効であるので、この先発明に係る構造の２例に就いて、図１１〜１８により説明する。尚、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の構成及び作用に就いては、従来から広く知られているので、詳しい説明は省略する。
【０００６】
先ず、図１１〜１４に示した先発明の第１例の場合、車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転する、回転側軌道輪であるハブ１の中間部に、永久磁石製のエンコーダ２を外嵌固定している。被検出面であるこのエンコーダ２の外周面には、Ｎ極とＳ極とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されている。これらＮ極部分とＳ極部分との境界は、上記エンコーダ２の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜すると共に、この軸方向に対する傾斜方向が、このエンコーダ２の軸方向中間部を境に互いに逆方向となっている。従って、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「く」字形となっている。
【０００７】
一方、使用状態でも回転しない静止側軌道輪である外輪３の軸方向中間部で複列に配置された転動体４、４同士の間部分に１対の回転検出センサ５、５を設置し、これら両回転検出センサ５、５の検出部を、上記エンコーダ２の外周面に、近接対向させている。これら両回転検出センサ５、５の検出部がこのエンコーダ２の外周面に対向する位置は、このエンコーダ２の円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両回転検出センサ５、５の検出部は、上記外輪３の中心軸に平行な仮想直線上に配置されている。又、この外輪３とハブ１との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分（境界の傾斜方向が変化する部分）が、上記両回転検出センサ５、５の検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材２、５、５の設置位置を規制している。
【０００８】
上述の様に構成する先発明に係る第１例の構造の場合、上記外輪３とハブ１との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両回転検出センサ５、５の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪３とハブ１との間にアキシアル荷重が作用していない状態では、上記両回転検出センサ５、５の検出部は、図１４の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分を走査する。従って、上記両回転検出センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。これに対して、上記エンコーダ２を固定したハブ１に、図１４の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両回転検出センサ５、５の検出部は、図１４の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分を走査する。この状態では上記両回転検出センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ２を固定したハブ１に、図１４の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両回転検出センサ５、５の検出部は、図１４の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分を走査する。この状態では上記両回転検出センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【０００９】
上述の様に先発明に係る第１例の場合には、上記両回転検出センサ５、５の出力信号の位相が、上記外輪３とハブ１との間に加わるアキシアル荷重の方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両回転検出センサ５、５の出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って上記第１例の場合には、上記両回転検出センサ５、５の出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪３とハブ１との間に作用しているアキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。
【００１０】
次に、図１５〜１８に示した、先発明に係る構造の第２例の場合、ハブ１の中間部に、磁性金属板製のエンコーダ２ａを外嵌固定している。被検出面である、このエンコーダ２ａの外周面には、スリット状の透孔６ａ、６ｂと柱部７ａ、７ｂとが、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されている。尚、円周方向に隣り合う透孔６ａ、６ｂ同士、或は柱部７ａ、７ｂ同士のピッチは互いに等しいが、各透孔６ａ、６ｂの円周方向に関する幅と、各柱部７ａ、７ｂの円周方向に関する幅とが等しい必要はない。但し、信号処理の容易化の面からは、等しくする事が好ましい。特に、上記第２例の場合には、上記各透孔６ａ、６ｂと上記各柱部７ａ、７ｂとを、上記エンコーダ２ａの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ２ａの軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。即ち、本例のエンコーダ２ａは、軸方向片半部に、上記軸方向に対し所定方向に同じだけ傾斜した透孔６ａ、６ａを形成すると共に、軸方向他半部に、この所定方向と逆方向に同じ角度だけ傾斜した透孔６ｂ、６ｂを形成している。
【００１１】
一方、外輪３の軸方向中間部で複列に配置された転動体４、４同士の間部分に１対の回転検出センサ５ａ、５ａを設置し、これら両回転検出センサ５ａ、５ａの検出部を、上記エンコーダ２ａの外周面に、近接対向させている。これら両回転検出センサ５ａ、５ａの検出部がこのエンコーダ２ａの外周面に対向する位置は、このエンコーダ２ａの円周方向に関して同じ位置としている。又、この外輪３とハブ１との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記各透孔６ａ、６ｂ同士の間に位置し、全周に連続するリム部８が、上記両回転検出センサ５ａ、５ａの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材２ａ、５ａ、５ａの設置位置を規制している。
【００１２】
上述の様に構成する本例の場合、上記外輪３とハブ１との間にアキシアル荷重が作用すると、前述した第１例の場合と同様に、上記両回転検出センサ５ａ、５ａの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪３とハブ１との間にアキシアル荷重が作用していない状態では、上記両回転検出センサ５ａ、５ａの検出部は、図１８の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記リム部８から軸方向に同じだけずれた部分を走査する。従って、上記両回転検出センサ５ａ、５ａの出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。これに対して、上記エンコーダ２ａを固定したハブ１に、図１８の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両回転検出センサ５ａ、５ａの検出部は、図１８の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記リム部８からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分を走査する。この状態では上記両回転検出センサ５ａ、５ａの出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ２ａを固定したハブ１に、図１８の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両回転検出センサ５ａ、５ａの検出部は、図１８の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記リム部８からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分を走査する。この状態では上記両回転検出センサ５ａ、５ａの出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【００１３】
上述の様に先発明に係る構造の第２例の場合も、前述した第１例の場合と同様に、上記両回転検出センサ５ａ、５ａの出力信号の位相が、上記外輪３とハブ１との間に加わるアキシアル荷重の方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両回転検出センサ５ａ、５ａの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って本例の場合も、上記両回転検出センサ５ａ、５ａの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪３とハブ１との間に作用しているアキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。
【００１４】
尚、図示は省略するが、１対の回転検出センサの出力信号が変化するパターンに基づいて転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める技術は、アキシアル荷重を求める場合に限らず、ラジアル荷重を求める場合に就いても適用できる。ラジアル荷重を求める場合には、エンコーダの被検出面を軸方向側面とする。又、１対のエンコーダを、この被検出面の径方向にずらせて配置する。更に、この被検出面の特性が変化する境界を、径方向に対し傾斜させる。そして、この被検出面の径方向中央部を境として、内径側と外径側とで、この径方向に対する傾斜方向を互いに逆にする。
【００１５】
ところで、回転部材の回転速度に応じて変化する、回転検出センサの出力信号に応じて何らかの制御を行なう装置の性能向上を図る為には、エンコーダが１回転する間に出力信号が変化する回数の合計が多い事が好ましい。この事は、単に回転部材の回転速度を求めるだけの場合に限らず、上述した様な、ハブ１の回転に伴って変化する回転検出センサ５、５ａの出力信号のパターンに基づいて転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重（或はラジアル荷重）を求める、先発明に係る荷重測定装置の場合に就いても言える。この理由は、上記出力信号が変化する回数の合計が多い程、この出力信号に基づく何らかの制御を迅速に（よりリアルタイムに近く）行なえる為である。
【００１６】
例えば、ハブの回転速度に応じてＡＢＳやＴＣＳの制御を行なう場合、できるだけその瞬間に近いデータを利用する事が、適切な制御を行なう面からは好ましい。この様な面から考えた場合、上記出力信号の変化の周波数を利用して上記回転速度を求める事は、この回転速度を求めるまでに或る程度の時間を要する（タイムラグが大きくなる）為、好ましくない。これに対して、上記出力信号の変化の周期を利用して上記回転速度を求めれば、上記周波数を利用する場合に比べて、遥かにタイムラグを小さくできる。そして、上記変化の周期を利用し、且つ、エンコーダの被検出面に存在する特性が変化する境界の数（特性変化の回数）を多くすれば、上記タイムラグをより小さく抑えられる。図１１〜１８に示した様な、回転検出センサの出力信号に基づいて転がり軸受ユニット部分に加わる荷重を求める構造に就いても、ほぼ同様に考えられる。
【００１７】
但し、上記被検出面に存在する特性が変化する境界の数を多くする事は限度がある。例えば、図１２に示した様な永久磁石製のエンコーダ２の場合、着磁装置を構成する着磁ヨークの細分化の面からも、着磁精度確保の面からも、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との間で流れる磁束を被検出面から或る程度離れた位置に存在する回転検出センサの検出部に迄到達させる面からも、エンコーダの直径を大きくしない限り、上記境界の数を飛躍的に（例えば２〜３倍に）多くする事は難しい。又、図１６に示した様な磁性金属板製のエンコーダ２ａの場合にしても、各透孔６ａ、６ｂを打ち抜き形成する為のパンチの耐久性確保、円周方向に隣り合う透孔６ａ、６ｂ同士の間に存在する柱部７ａ、７ｂの強度確保、センサの検出部とエンコーダ２ａの被検出面との間を流れる磁束の漏洩防止等を考慮した場合、やはり上記境界の数を飛躍的に多くする事は難しい。
【００１８】
【特許文献１】特開平１１−１７４０７１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８３４９２号公報
【特許文献３】特公昭６２−３３６５号公報
【特許文献４】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献５】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献６】特開２００４−３９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、特にエンコーダの被検出面の特性変化の回数を多くしなくても、回転検出センサの出力信号が変化する回数の合計を多くする事により、この出力信号を利用した制御をよりリアルタイムに近い状態で行なえる様にできる、回転検出装置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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の回転検出装置及び荷重測定装置付転がり軸受ユニットのうち、請求項１に記載した回転検出装置は、従来から広く知られている回転検出装置と同様に、エンコーダと回転検出センサとを備える。
このうちのエンコーダは、回転部材に支持されてこの回転部材と共に回転するもので、この回転部材の回転中心と同心に設けられた被検出面の特性を円周方向に亙って交互に且つ等間隔に変化させている。
又、上記回転検出センサは、上記回転部材に隣接した状態で設置されて回転しない静止部材の一部に支持された状態で、その検出部を上記被検出面に対向させている。
特に、本発明の回転検出装置に於いては、ｎを２以上の自然数（一般的にはｎ＝２〜４、コスト並びに精度を考慮すればｎ＝２）とした場合に、上記回転検出センサがｎ個設けられている。そして、これらｎ個の回転検出センサのそれぞれの検出部が上記エンコーダの被検出面に対向する位相が、この被検出面の特性が変化する位相に対して、上記エンコーダの回転方向に、既知の値だけ、互いにずれている。
【００２１】
又、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は、転がり軸受ユニットと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設けられた複数個の転動体とを備える。
又、上記荷重測定装置は、回転検出装置と演算器とを備える。
そして、このうちの回転検出装置は、上述の様な回転検出装置であって、且つ、エンコーダとして、被検出面の特性が円周方向に関して変化する位相を、検出すべき荷重の作用方向に応じて連続的に変化させたものを組み込んだものである。
更に、上記演算器は、ｎ個の回転検出センサの出力信号が変化するパターンに基づいて、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算出する機能を有するものである。
【発明の効果】
【００２２】
上述の様に構成する本発明の回転検出装置及び荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、ｎ個の回転検出センサが、互いに異なるタイミングで出力信号を変化させる為、何らかの制御を行なう為に利用する、出力信号が変化する周期の数がｎ倍に増える。即ち、制御器側で、各回転検出センサの出力信号が変化するタイミングを見張り、これら各出力信号が変化する瞬間同士の間隔（周期）を求めれば、この間隔から更に回転部材の回転速度を求められる他、この回転部材に加わる荷重を求める事もできる。尚、荷重を測定する場合には、上記制御器側で、各瞬間に出力信号を変化させた回転検出センサがどの回転検出センサであるかを認識している事は勿論である。回転部材の回転速度を求めるのに使用するだけであれば（荷重の変動に伴って各回転検出センサの出力信号が変化するタイミングにずれが生じない構造であれば）、上記制御器側で各瞬間に出力信号を変化させた回転検出センサがどの回転検出センサであるかを認識している必要はない。但し、その場合には、次述する請求項２又は請求項３の構造を採用する事で、エンコーダの回転速度が変化しない限り、各回転検出センサの出力信号の変化が、等間隔で生じる様にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
請求項１に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した様に、ｎ個の回転検出センサのそれぞれの検出部がエンコーダの被検出面に対向する位相が、このエンコーダの回転方向にずれている、既知の値を、エンコーダの被検出面の特性が変化するピッチの１／２ｎピッチ分とする。
この様な構成を採用した場合、上記各回転検出センサの出力信号が上昇する点と降下する点との両方の点（出力信号であるパルスの両方のエッジ部分）を使用して回転部材の回転速度を求める場合に、回転速度を求める為のタイミングをｎ倍に増やせる。
或は、請求項３に記載した様に、上記既知の値を、エンコーダの被検出面の特性が変化するピッチの１／ｎピッチ分とする。
この様な構成を採用した場合、各回転検出センサの出力信号が上昇する点と降下する点とのうちの一方の点（出力信号であるパルスの何れか一方のエッジ部分）を使用して回転部材の回転速度を求める場合に、回転速度を求める為のタイミングをｎ倍に増やせる。
尚、上述の説明の場合には、ｎ個の回転検出センサを装着している転がり軸受ユニットで、各回転検出センサの検出部とエンコーダの被検出面との回転方向のずれを、１／２ｎピッチ、或いは１／ｎピッチにするとした。これに対して、ｍ個（ｍ＞ｎ）の回転検出センサが装着されている転がり軸受ユニットに関し、このｍ個中の任意のｎ個に関して、各回転検出センサの検出部とエンコーダの被検出面との回転方向のずれを、１／２ｎピッチ、或いは１／ｎピッチとする事もできる。
又、ｎ個の回転検出センサから互いに位相をずらせた状態で送り出される出力信号を、所謂、エンコーダのＡ相とＢ相とに対応する出力信号として活用する事により、回転部材の回転方向を判別する事もできる。
【００２４】
又、請求項１に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項４に記載した様に、ｎ個の回転検出センサの検出部を、エンコーダの回転方向に関して同一位置に配置する。そして、このエンコーダの被検出面の特性が変化する位相を、上記各回転検出センサの検出部の配置位置同士の間で、上記回転方向に関して互いにずらせる。
この場合に、例えば請求項５に記載した様に、特性が変化する位相が、被検出面の幅方向位置が互いに異なる部分同士の間で互いにずれている、１個のエンコーダを備える。
この様な構成を採用した場合には、回転部材に対する上記エンコーダの組み付け作業を特に厳密に行なわなくても、上記位相を正確にずらせる事ができる。
或は、請求項６に記載した様に、ｎ個のエンコーダを、被検出面の特性が変化する位相をこれら各エンコーダの回転方向に関して互いにずらせた状態で設ける。
この様な構成を採用した場合には、回転部材に対する上記各エンコーダの組み付け作業を厳密に行なう必要が生じるが、個々のエンコーダを小型化できる為、これら各エンコーダを限られた空間に組み付け易くなる。
【００２５】
請求項１に記載した発明を実施する場合に、或は請求項７に記載した様に、ｎ個の回転検出センサの検出部を、上記エンコーダの回転方向に関してずれた位置に設置する。この場合には、このエンコーダの特性が変化する位相は、上述した請求項４〜６の様にはずらせない。
請求項４、７に記載した何れの構造によっても、ｎ個の回転検出センサのそれぞれの検出部が上記エンコーダの被検出面に対向する位相を、この被検出面の特性が変化するピッチに関して、１／２ｎピッチ又は１／ｎピッチずつ、互いにずらせる事ができる。
【００２６】
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項８に記載した様に、エンコーダを永久磁石製とする。そして、このエンコーダの被検出面に、Ｎ極とＳ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔に配置する。
或は、請求項９に記載した様に、エンコーダを磁性金属板製とし、このエンコーダの被検出面に、透孔と柱部とを、円周方向に関して交互に配置する。この場合、このエンコーダの回転方向に関して、透孔の幅と柱部の幅とは必ずしも一致させる必要はない。但し、前述した様に、出力信号であるパルスの両方のエッジ部分を使用して回転部材の回転速度を求める場合には、上記透孔の幅と上記柱部の幅とを互いに一致させる事が好ましい。
【００２７】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項１０に記載した様に、ｎ個の回転検出センサを構成するＩＣを、単一のホルダの先端部に支持する。この場合に、例えばこれら各回転検出センサを所定間隔で保持した上記ＩＣを、合成樹脂製のホルダ内に、方向を規制した状態で包埋支持する。
この様に構成すれば、上記ｎ個の回転検出センサの検出部の、エンコーダの被検出面の円周方向に関するずれを、１／２ｎピッチ又は１／ｎピッチ等の既知の値に規制する作業を、容易且つ正確に行なえる。即ち、例えば自動車用車輪の回転速度を検出する為のエンコーダの場合、被検出面の特性が変化するピッチは、この被検出面の中央部で４〜８mm程度となる。この為、上記ｎ個の回転検出センサを互いに独立して構成し、且つ、これら各回転検出センサの検出部を１／２ｎピッチ又は１／ｎピッチずつ正確にずらせて配置する作業は面倒になる。これに対して、回転検出センサの製造工場で、上述の様にｎ個の回転検出センサを構成するＩＣを単一のホルダの先端部に支持すれば、上記規制作業を、容易且つ正確に行なえる。
【００２８】
又、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を実施する場合に例えば、請求項１２に記載した様に、ｎを２とし、２個の回転検出センサの検出部をエンコーダの回転方向に関して同一位置に配置する。そして、このエンコーダの被検出面の特性が変化する位相が変化する方向を、この被検出面の幅方向中央部を境に、上記両回転検出センサの配列方向に対し互いに逆方向とする。且つ、この幅方向中央部の両側で、変化の位相を１／４ピッチ又は１／２ピッチ分、互いにずらせる。
或いは、請求項１３に記載した様に、ｎを２とし、２個の回転検出センサの検出部をエンコーダの回転方向に関して、１／４ピッチ又は１／２ピッチ分ずれた位置に配置する。そして、このエンコーダの被検出面の特性が変化する位相が変化する方向を、この被検出面の幅方向中央部を境に、上記両回転検出センサの配列方向に対し互いに逆方向にする。且つ、この幅方向中央部の両側で、変化の位相を互いに一致させる。
【００２９】
この様に構成した場合、上記被検出面の幅方向に作用する荷重の大きさに応じて、上記２個の回転検出センサの出力信号がずれるパターンが変化する。そして、演算器は、何れの回転検出センサの出力信号の位相が、他の回転検出センサの出力信号に比べて、どちら方向に（進み方向か遅れ方向か）にどの程度（１ピッチに対してどの程度の割合で）ずれたかにより、上記被検出面の幅方向に関して何れの方向にどの程度の荷重が作用したかを算出する。
上記２個の回転検出センサの出力信号は、上記荷重が作用していない状態でも１／２ｎピッチ又は１／ｎピッチ分ずれている。従って、この荷重が作用した場合に、この荷重を求める為のタイミング（トリガー）となる検出信号が、上記２個の回転検出センサの検出部をずらさずに配置した場合に比べてｎ倍になる。この結果、上記荷重をよりリアルタイムに近い状態で求められる。
【００３０】
又、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を実施する場合に好ましくは、例えば請求項１４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回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットとする。そして、演算器が算出する荷重を、上記懸架装置と上記車輪との間に加わる荷重とする。
この様に構成すれば、自動車の各車輪と懸架装置との間に加わる荷重を求めて、この自動車の走行安定性確保を図る為の制御に役立てられる。
【００３１】
又、上述の請求項１４に記載した荷重測定装置付転がり軸受ユニットを実施する場合に、例えば請求項１５に記載した様に、演算器が算出する荷重を、懸架装置と車輪との間に加わるラジアル荷重とする。この場合には、トーンホイールの被検出面をこのトーンホイールの軸方向側面とし、この被検出面の特性変化の位相を、この被検出面の径方向に関して変化させる。
或いは、請求項１６に記載した様に、演算器が算出する荷重が懸架装置と車輪との間に加わるアキシアル荷重とする。この場合には、トーンホイールの被検出面を、このトーンホイールの周面とし、この被検出面の特性変化の位相を、この被検出面の軸方向に関して変化させる。
この様に構成すれば、行なおうとする制御に合わせて、自動車の各車輪と懸架装置との間に加わるラジアル荷重或いはアキシアル荷重を求める事ができる。
【実施例１】
【００３２】
図１〜２は、請求項１、２、７、８、１１、１３、１４、１６に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例は、前述の図１１〜１３に示した様な、ハブ１に外嵌固定した、永久磁石製で円筒状のエンコーダ２を使用して、ハブ１と外輪３との間に作用するアキシアル荷重を求める場合に適用するのに有効な構造である。従って、上記エンコーダ２の構造は、上記図１１〜１３に示した先発明の荷重測定装置付転がり軸受ユニットに組み込んだエンコーダ２と同じである。即ち、被検出面である、上記エンコーダ２の外周面にはＮ極とＳ極とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されている。これらＮ極部分とＳ極部分との境界は、上記エンコーダ２の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜すると共に、この軸方向に対する傾斜方向が、このエンコーダ２の軸方向中間部を境に互いに逆方向となっている。
【００３３】
特に本実施例の場合には、このエンコーダ２の被検出面である外周面にそれぞれ近接対向させた、１対の回転検出センサ５、５（図１１参照）の検出部９、９の設置位置を、δ分だけ、上記エンコーダ２の回転方向（図１の左右方向）に関して互いにずらせている。この様に上記両検出部９、９をずらせる量δは、上記被検出面の特性が変化するピッチＰの１／４（δ＝Ｐ／４）としている。又、ハブ１と外輪３（図１１参照）との間にアキシアル荷重が作用していない状態で、上記エンコーダ２の軸方向に関して、上記Ｎ極部分とＳ極部分との境界が円周方向に関して最も突出している（或は凹んでいる）部分は、上記両検出部９、９の丁度中央位置に存在する。
【００３４】
上述の様な構成を有する本実施例の作用は、次の通りである。尚、本実施例の場合には、上記両回転検出センサ５、５の出力信号が上昇する点と降下する点との両方の点（出力信号であるパルスの両方のエッジ部分）を使用して、回転部材である上記ハブ１の回転速度や上記アキシアル荷重を求める。
先ず、上記ハブ１と外輪３との間にアキシアル荷重が作用しない場合に就いて説明する。この場合には、これらハブ１と外輪３との軸方向に関する、上記エンコーダ２と上記両回転検出センサ５、５との位置関係が中立状態にあり、これら両回転検出センサ５、５の出力信号は、図２に示す様に変化する。尚、前述の図１４に示した出力信号が正弦波状に変化しているのに対し、上記図２に示した出力信号は矩形波状（パルス状）に変化している。この様な波形の相違は、単に波形成形回路を設けるか否かによる。即ち、上記図１４に示した正弦波状の出力信号を波形成形回路で処理する事により、上記図２に示した矩形波状の出力信号を得られる。波形整形回路に就いては周知であるので、詳しい説明は省略する。
【００３５】
上記図２に示した、上記両回転検出センサ５、５の出力信号のうち、矢印で示した部分が、この出力信号が上昇する点及び降下する点である。何れか一方の回転検出センサ５の出力信号だけを見た場合、上記エンコーダ２の特性変化の１ピッチに対応する、１周期中での、上記上昇する点と降下する点との合計は２点だけである。これに対して、上記両回転検出センサ５、５の出力信号を合わせて見た場合には、１周期中での、上記上昇する点と降下する点との合計は４点となる。即ち、上記アキシアル荷重が作用しない状態では、上記上昇する点と降下する点とが、上記両回転検出センサ５、５同士の間で、交互に且つ（上記ハブ１の回転速度が一定である限り）等間隔で出現する。即ち、一方の回転検出センサ５の出力信号が上昇（又は下降）した後、所定時間（短時間）経過後に、他方の回転検出センサ５の出力信号が下降（又は上昇）する。そして、この所定時間の長さは、上記ハブ１の回転速度に反比例する。従って、この所定時間に基づいて、このハブ１の回転速度を求められる。この様にして、このハブ１の回転速度を求められるタイミングは、上記１周期中で４回出現する。この為、この回転速度に基づいて行なう制御を、リアルタイムに近い状態で行なえる。
【００３６】
次に、上記ハブ１と前記外輪３との間にアキシアル荷重が作用する場合に、このアキシアル荷重を求める手順に就いて説明する。上記ハブ１と上記外輪３との間にアキシアル荷重が作用すると、前述の図１１〜１４で説明した先発明の第１例の場合と同様に、上記両回転検出センサ５、５の出力信号の位相がずれる。即ち、図２の一方（上側）に記載した出力信号が降下してから他方（下側）の出力信号が上昇する迄の時間ｔ1 と、この他方の出力信号が上昇してから上記一方の出力信号が上昇する迄の時間ｔ2 とが不一致（ｔ1 ≠ｔ2 ）になる。何れの時間ｔ1 （ｔ2 ）が長くなるかは上記アキシアル荷重が作用する方向で変わり、これら両時間ｔ1 、ｔ2 同士の間にどの程度の差が生じるかは、上記アキシアル荷重の大きさにより変化する。従って、上記両時間ｔ1 、ｔ2 の比（ｔ1 ／ｔ2 ）を求めれば、上記アキシアル荷重の作用方向とその大きさとを求められる。
【００３７】
又、上記上昇する点と降下する点との間隔は、図２にｔ1 〜ｔ4 で示す様に、前記エンコーダ２の特性変化の１ピッチに対応する１周期中に４個所存在する。そして、上記アキシアル荷重の方向及び大きさは、隣り合う間隔の時間同士の比（ｔ1 ／ｔ2 、ｔ2 ／ｔ3 
、ｔ3 ／ｔ4 、ｔ4 ／ｔ1 ）の何れからも求められる。勿論、上記アキシアル荷重の作用方向を特定する為には、このアキシアル荷重を求める為の演算器が、何れの時間同士の比（ｔ1 ／ｔ2 、ｔ2 ／ｔ3 、ｔ3 ／ｔ4 、ｔ4 ／ｔ1 ）であるかを認識し、それに応じて上記作用方向を特定する。尚、上記ｔ1 〜ｔ4 が負になる（上記両回転検出センサ５、５の出力信号の変化のタイミングが前後逆転する）程、上記エンコーダ２の軸方向変位が著しくなる事はない。以上の説明から明らかな通り、本実施例によれば、上記アキシアル荷重を求めるタイミングに就いても、上記エンコーダ２の特性変化の１ピッチに対応する、１周期中で４回出現する。この為、上記アキシアル荷重に基づいて行なう制御を、リアルタイムに近い状態で行なえる。
【００３８】
次に、このアキシアル荷重が作用している場合に、前記ハブ１の回転速度を求める手順に就いて説明する。上述した、上記アキシアル荷重を求める手順に就いての説明から明らかな通り、アキシアル荷重が作用している場合には、このアキシアル荷重に応じて上記上昇する点と降下する点との間隔が不同になる。従って、そのままでは、前述した様なアキシアル荷重が作用していない場合と同様の手順では、上記回転速度を正確に求める事はできない。そこで、この様な場合にこの回転速度を求めるには、次の(a) 〜(c) の３通りの手順が考えられる。
【００３９】
(a) 上記アキシアル荷重に基づく、上記間隔のずれ（ｔ1 〜ｔ4 の変動）を無視する。
このアキシアル荷重に基づいてこの間隔がずれる（ｔ1 〜ｔ4 が変動する）量は、数％程度である。従って、上記回転速度の測定値に要求される精度が１０％程度あれば、上記ずれを無視しても、実用上問題ないレベルで、この回転速度を求められる。
(b) 隣り合う間隔同士を足し合わせた値（ｔ1 ＋ｔ2 、ｔ2 ＋ｔ3 、ｔ3 ＋ｔ4 、ｔ4 ＋ｔ1 ）に基づいて上記回転速度を求める。
この様にしてこの回転速度を求めれば、前記エンコーダ２の回転方向に関する、このエンコーダ２の被検出面に存在するＳ極とＮ極との幅が正確である限り、上記回転速度を正確に求められる。この場合、回転速度を求める為に観察を続ける時間が長くなるが、回転速度を求める為のタイミングは、上記エンコーダ２の特性変化の１ピッチに対応する、１周期中で４回出現する。即ち、制御器側の構造を工夫すれば、前後する２回分の回転速度測定作業を（処理時間を一部重畳させつつ）同時に行なえる。
(c) 求めたアキシアル荷重に基づいて補正を行なう。
このアキシアル荷重に基づいてこの間隔がずれる（ｔ1 〜ｔ4 が変動する）量は、このアキシアル荷重に応じて、比例若しくは比例に近い状態で変化する。従って、求めたアキシアル荷重に応じて、上記間隔ｔ1 〜ｔ4 に補正係数を乗ずれば、上記(a) の場合よりも正確な回転速度を求められる。
これら(a) 〜(c) の何れを採用するかは、求めた回転速度を利用して行なう制御の精度等に応じて選択する。
【００４０】
尚、本発明を実施する場合に、前記１対の回転検出センサ５、５は、同じ種類の（同じ特性を有する）ものを使用する事が好ましい。但し、何らかの理由で同じ種類の回転検出センサを使用できず、その結果、上記両回転検出センサ５、５の出力信号同士の間で（幾何学的な位相ずれが発生していないにも拘らず）電気的な位相ずれが発生してしまう場合には、この位相ずれを補正する。即ち、この様な場合には、この電気的な位相のずれ量を予め把握しておき、上記両回転検出センサ５、５の出力信号を受け入れた制御器側で上記電気的な位相のずれを修正（解消）してから、前記アキシアル荷重や上記回転速度を求める。
【００４１】
この場合に、上記位相ずれが一定であれば、補正値は定数になる。これに対して、回転速度の変化に伴ってこの位相ずれが増減する場合には、回転速度によって補正値を変化させる必要がある。又、上述の様な位相ずれの補正は、同一種類の回転検出センサを使用する場合にも必要となる可能性がある。例えば、エンコーダの被検出面の特性変化に対応して変化する、上記各回転検出センサの出力信号である矩形波（パルス波）は、完全な矩形波とはならず、この出力信号が上昇する点や降下する点でだれを生じる。この様なだれは、上記回転検出センサに付属の電気回路に組み込んだ電気部品の特性によって生じるもので、だれの大きさは時定数で表される。そして、この時定数が同一であっても、通常の場合には、上記出力信号が上昇する点と降下する点とで、だれの形状は互いに異なる。この為、仮に一方の回転検出センサと他方の回転検出センサとの時定数が正確に同一であっても、一方の回転検出センサの出力信号が上昇する点と、他方の回転検出センサの検出信号が降下する点とから検出した位相差は、回転速度によって変化する可能性がある。だれ形状の違いによる差分は時間差としては一定と考えられるものの、基準となる特性変化の１ピッチに対する時間差の割合、即ち、位相差として考えると、この基準となる１ピッチの時間長さによって変化する結果、回転速度によって位相差を生じる。この様な場合には、検出した時間差データに対して補正を施すか、或いは、算出した位相差データに対して、回転速度に依存した補正を施す。
【実施例２】
【００４２】
図３は、請求項１、３、７、８、１１、１３、１４、１６に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例も、上述した実施例１の場合と同様に、前述の図１１〜１３に示した様な、ハブ１に外嵌固定した、永久磁石製で円筒状のエンコーダ２を使用して、ハブ１と外輪３との間に作用するアキシアル荷重を求める場合に適用するのに有効な構造である。本実施例の場合には、１対の回転検出センサ５、５（図１１参照）の出力信号が上昇する点と降下する点とのうちの何れか一方の点（出力信号であるパルスの何れか一方のエッジ部分）だけを使用して、回転部材である上記ハブ１の回転速度や上記アキシアル荷重を求める事を想定している。
【００４３】
特に、図示の例では、上記両回転検出センサ５、５の出力信号が上昇する点だけを利用して（降下する点を利用せずに）、上記アキシアル荷重や回転速度を求める様にしている。この為に本実施例の場合には、前述の図１に実線及び鎖線で示す様に、上記両回転検出センサ５、５の検出部９、９を、実施例１の場合の２倍の長さである２δ分、即ち、上記エンコーダ２の被検出面の特性が変化するピッチＰの１／２（２δ＝Ｐ／２）だけ、このエンコーダ２の回転方向に関して互いにずらせている。
【００４４】
この様な本実施例の場合、上述した実施例１の場合よりも、アキシアル荷重や回転速度を求めるタイミングが少なく（半分に）なるが、このタイミングは、上記エンコーダ２の特性変化の１ピッチに対応する１周期中で、２回出現する。上記両回転検出センサ５、５の検出部９、９を上記エンコーダ２の回転方向にずらせず、しかもこれら両回転検出センサ５、５の出力信号が上昇する点だけを利用して上記アキシアル荷重や回転速度を求めた場合、これらを求めるタイミングは、上記エンコーダ２の特性変化の１ピッチに対応する１周期中で、１回しか出現しない。従って、本実施例の場合も、上記両回転検出センサ５、５の検出部９、９を上記エンコーダ２の回転方向にずらせる事で、上記アキシアル荷重や回転速度に基づいて行なう制御を、従来或は先発明に比べて、リアルタイムに近い状態で行なえる。
【実施例３】
【００４５】
図４は、請求項１、２、７、８、１１、１３、１４、１６に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、互いに鏡面対称な構造を有する１対のエンコーダ１０ａ、１０ｂを、ハブ１（図１１参照）等の回転部材に、この回転部材と同心に支持固定している。この様な本実施例の場合、個々のエンコーダ１０ａ、１０ｂを、前述の図１に示した様な、一体型のエンコーダ２の場合に比べて小型に（幅寸法を狭く）構成できる。この為、上記回転部材にエンコーダの設置部位を設ける事に関する自由度が向上する。例えば、この回転部材がハブ１であった場合、一方のエンコーダ１０ａを複列に配置された転動体４、４（図１１参照）同士の間部分に設置し、他方のエンコーダ１０ａを上記ハブ１の軸方向端部に設置する事もできる。
別体のエンコーダ１０ａ、１０ｂを使用する点以外は、前述の実施例１或は上述の実施例２と同様であるから、重複する説明は省略する。
【実施例４】
【００４６】
図５は、請求項１、２、７、８、１１、１４、１６に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、互いに独立した１対のエンコーダ１０ａ、１０ｃのうち、一方（図５の上側）のエンコーダ１０ａは、上述した実施例３の場合と同様に、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界を、このエンコーダ１０ａの軸方向に対し傾斜させている。これに対して、他方（図５の下側）のエンコーダ１０ｃは、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界を、このエンコーダ１０ｃの軸方向に対し平行にしている。但し、何れのエンコーダ１０ａ、１０ｃに就いても、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との、回転方向に関する幅（特性変化のピッチ）は、互いに等しい。又、上記一方のエンコーダ１０ａと上記他方のエンコーダ１０ｃとの間で、互いの被検出面の特性が変化する境界の位相を比較した場合、上記一方のエンコーダ１０ａの幅方向中央位置で、これら両エンコーダ１０ａ、１０ｃに関する位相が互いに一致している。アキシアル荷重が作用しない状態で、一方の回転検出センサの検出部９は、上記一方のエンコーダ１０ａの幅方向中央位置に対向する。
【００４７】
上述の様に構成する本実施例の場合、アキシアル荷重の作用に伴って１対の回転検出センサの検出部９、９と上記両エンコーダ１０ａ、１０ｃの被検出面とが、これら両エンコーダ１０ａ、１０ｃの軸方向に相対変位した場合、上記一方のエンコーダ１０ａの被検出面にその検出部９を対向させた回転検出センサの出力信号の位相のみがずれる。上記他方のエンコーダ１０ｃの被検出面にその検出部９を対向させた回転検出センサの出力信号の位相は、上記アキシアル荷重の作用に拘らず、変化しない。この為に本実施例の場合には、このアキシアル荷重の作用に伴う、１対の回転検出センサの位相のずれが、前述した実施例１〜３の場合に比べて小さく（半分に）なる。但し、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界を軸方向に対し傾斜させたエンコーダを１種類のみ造れば足りる。そして、上記他方のエンコーダ１０ｃは、従来からＡＢＳ用として広く使用されているものを使用できる。この為、荷重測定装置付転がり軸受ユニットの製造コストを抑えられる。その他の構成及び作用は、上述の実施例３と同様であるから、重複する説明は省略する。
【実施例５】
【００４８】
図６は、請求項１、２、４、５、８、１１、１２、１４、１６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、２個の回転検出センサの検出部９、９を、エンコーダ２ｂの回転方向に関して同一位置に配置している。その代わりに本実施例の場合には、このエンコーダ２ｂの被検出面に、回転方向に関して交互に且つ等間隔で配置したＳ極とＮ極との境界位置の位相が、この被検出面の中央位置の両側で、１／４ピッチ分（請求項３に対応させるべく、１／２分としても可）、互いにずれている。この様な本実施例の場合も、前述した実施例１、或いは実施例２の場合と同様に、ハブ等の回転部材に加わるアキシアル荷重や回転速度を、リアルタイムに近い状態で求められる。
【実施例６】
【００４９】
図７は、請求項１、２、４、６、８、１１、１２、１４、１６に対応する、本発明の実施例６を示している。本実施例の場合には、互いに鏡面対称な構造を有する１対のエンコーダ１０ａ、１０ｂを、ハブ１（図１１参照）等の回転部材に、この回転部材と同心に支持固定している。互いに独立した１対のエンコーダ１０ａ、１０ｂを使用する事による作用・効果は、前述の図４に記載した実施例３と同様であり、その他の構成及び作用は、上述した実施例５と同様である。
【実施例７】
【００５０】
図８は、請求項１、２、４、６、８、１１、１４、１６に対応する、本発明の実施例７を示している。本実施例の場合には、互いに独立した１対のエンコーダ１０ａ、１０ｃのうち、図８の下側のエンコーダ１０ｃは、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界が、このエンコーダ１０ｃの軸方向に対し平行なものを使用している。この様なエンコーダ１０ｃを使用する事による作用・効果は、前述の図５に記載した実施例４と同様であり、その他の構成及び作用は、上述した実施例６と同様である。
【実施例８】
【００５１】
図９〜１０は、請求項１、２、４、５、９、１１、１２、１３、１４、１６に対応する、本発明の実施例８を示している。本実施例の場合には、エンコーダ２ｃとして、前述の図１５〜１８に示した、先発明の第２例の場合と同様に、軸方向に傾斜した透孔６ａ、６ｂを円周方向に関して等間隔に形成した、磁性金属板製のものを使用している。特に、本実施例の場合には、上記エンコーダ２ｃの軸方向片半部に設けた透孔６ａ、６ａと他半部に設けた透孔６ｂ、６ｂとで、このエンコーダ２ｃの回転方向に関する位相を、これら各透孔６ａ、６ｂのピッチの１／２分だけ互いにずらせている。
【００５２】
この様な本実施例の作用・効果に就いては、基本的には、前述の図３に示した実施例２の場合と同様である。即ち、本実施例の場合には、エンコーダ２ｃとして磁性金属板製のものを使用する事に伴って、１対の回転検出センサ５ａ、５ａ（図１５参照）側に永久磁石を設けるが、これら両回転検出センサ５ａ、５ａから送り出される出力信号の形状、並びに、回転速度やアキシアル荷重の変動に伴うこの出力信号の変化の態様に就いては、上記実施例２の場合と同様である。尚、図１０に、アキシアル荷重が作用していない場合と作用した場合との、１対の回転検出センサ５ａ、５ａの検出部９、９と上記両透孔６ａ、６ｂとの位置関係、並びに、これら両回転検出センサ５ａ、５ａの出力信号とを示した。  尚、前述の図１６〜１７に示したエンコーダ２ａと組み合わせる１対の回転検出センサの検出部の位置を、このエンコーダ２ａの回転方向にずらせても、本実施例と同様の作用・効果を得られる。
【００５３】
又、図示の実施例は、何れも、エンコーダの周面を被検出面とし、回転部材に加わるアキシアル荷重を求める構造に就いて説明した。但し、本発明は、この様な構造に限らず、ラジアル荷重を測定する構造で実施する事もできる。この場合には、円輪状のエンコーダの軸方向片側面の径方向に互いに異なる位置に、１対の回転検出センサの検出部を対向させる。被検出面に対する検出部の対向位置がラジアル方向からアキシアル方向に変わる以外、基本的には、アキシアル荷重を測定する場合と同様に実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の場合には、複数個（ｎ個）の回転検出センサの検出部と、エンコーダの被検出面に存在する特性変化の境界部分との位相を、これら各回転検出センサ同士でずらせて、出力信号が変化する起点に対応する検出数を増やし、実質的にパルス数を増やしたのと同様の作用・効果を得られる様にしている。これに対して、エンコーダ及び回転検出センサの構造を従来のままとし、推定演算（オブザーバ）を用いて、上記パルス数を増やしたのと同様の作用・効果を得る方法も有効である。この方法は平成１６年３月３日に東京電機大学理工学部鳩山キャンパスで開催された電気学会研究会で発表された、「センサが遅い系のデュアル・レート・サンプリング・オブザーバを用いた状態推定」（電気学会研究会資料のｐ．３１−３６）に掲載されている。
【００５５】
一方、前述の特願２００４−２７９１５５号には、エンコーダの被検出面にＳ極及びＮ極を、台形若しくは扇形に着磁したり、この被検出面に台形若しくは扇形の透孔や凹凸部を形成し、この被検出面にその検出部を対向させた単一の回転検出センサの出力信号のデューティ比に基づいて、上記エンコーダを支持した部材に加わる荷重を求める構造が記載されている。本発明の場合には、この様な単一の回転検出センサの出力信号のデューティ比に基づいて荷重を求める構造で、荷重測定のリアルタイム化を図る事はできない。これに対して、上述の様な推定演算を利用すれば、上記単一の回転検出センサの出力信号のデューティ比に基づいて荷重を求める構造であっても、パルス数を増やしたのと同様の作用・効果を得られる。
【００５６】
勿論、上記推定演算を本発明と組み合わせて実施すれば、エンコーダの単位回転角度当たりに荷重や回転速度を求められる回数を更に多くできる。この様な場合に行なう上記推定演算では、エンコーダから出力されるパルスエッジ（出力信号が変化する起点）と次のパルスエッジとの間に、推定したパルスエッジを１個乃至複数個、計算上で同定（仮に設定）する。この様な方法を、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブの回転速度や荷重を求める為の構造に適用する場合には、状態を推定する為の情報として、エンジンのアクセル開度、トランスミッションのギヤレシオ、ブレーキ液圧等を用いる事が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１を示す、エンコーダの被検出面と１対の回転検出センサの検出部との関係を示す模式図。
【図２】実施例１で、１対の回転検出センサの出力信号を示す線図。
【図３】本発明の実施例２で、１対の回転検出センサの出力信号を示す線図。
【図４】本発明の実施例３を示す、エンコーダの被検出面と１対の回転検出センサの検出部との関係を示す模式図。
【図５】同実施例４を示す、図１と同様の図。
【図６】同実施例５を示す、図１と同様の図。
【図７】同実施例６を示す、図１と同様の図。
【図８】同実施例７を示す、図１と同様の図。
【図９】同実施例８を示す、エンコーダの斜視図。
【図１０】同じく図１と同様の図。
【図１１】先発明の構造の第１例を示す断面図。
【図１２】この第１例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図１３】同じく展開図。
【図１４】アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。
【図１５】先発明の構造の第２例を示す断面図。
【図１６】この第２例に組み込むエンコーダの斜視図。
【図１７】同じく展開図。
【図１８】アキシアル荷重の変動に伴って変化するセンサの出力信号を示す線図。
【符号の説明】
【００５８】
１    ハブ
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  エンコーダ
３    外輪
４    転動体
５、５ａ  回転検出センサ
６ａ、６ｂ  透孔
７ａ、７ｂ  柱部
８    リム部
９    検出部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  エンコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006133045.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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