(57)【要約】【課題】  １対のセンサ５ａ、５ａの検出信号の位相差に基づいてアキシアル変位又はアキシアル荷重を求める構造で、これら両センサ５ａ、５ａと組み合わせて使用するエンコーダ４ａの被検出面の軸方向寸法を小さくできる構造を実現する。【解決手段】  上記エンコーダ４ａに、互いに同心に且つ径方向に重畳して配置した１対の円筒部９、１０を設ける。そして、一方のセンサ５ａの検出部１７を対向させる外径側被検出面１１を、径方向外側の円筒部９の外周面に、他方のセンサ５ａの検出部１７を対向させる内径側被検出面１２を、径方向内側の円筒部１０の外周面に、それぞれ設ける。これら外径側被検出面１１と内径側被検出面１２とで、特性変化の境界の傾斜方向を互いに異ならせる。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転支持装置と変位測定装置とを備え、このうちの回転支持装置は、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止側部材と、回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側部材と、この回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在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、エンコーダと１対のセンサとを備え、このうちのエンコーダは、互いに同心に且つ径方向に重畳して配置された１対の円筒部を有し、これら各円筒部の外周面又は内周面をそれぞれ被検出面とすると共に、上記回転側部材又はこの回転側部材と同期して回転する部分にこの回転側部材と同心に支持固定され、上記両被検出面の特性をそれぞれ、円周方向に関して交互に変化させると共に、少なくとも一方の被検出面の円周方向に関する特性変化のパターンを、測定すべき変位の方向である軸方向に亙り、他方の被検出面と異なる傾向で漸次変化させたものであり、上記１対のセンサは、一方のセンサの検出部を上記１対の被検出面のうちの一方の被検出面の軸方向一部に、他方のセンサの検出部を他方の被検出面の軸方向一部に、それぞれ対向させた状態で使用時にも回転しない部分に支持され、それぞれが自身の検出部を対向させた上記何れかの被検出面の特性変化のパターンに対応して出力信号のパターンを変化させるものである、変位測定装置付回転支持装置。
【請求項２】
エンコーダに設けた１対の被検出面にそれぞれ、互いに異なる特性を有する第一被検出部と第二被検出部とが、円周方向に関して交互に、且つ、上記両被検出面同士で互いに等しい中心角ピッチで配置されており、上記第一、第二両被検出部の境界が上記エンコーダの軸方向に対し、上記両被検出面同士で互いに異なる角度だけ傾斜している、請求項１に記載した変位測定装置付回転支持装置。
【請求項３】
エンコーダを構成する１対の円筒部がそれぞれ磁性材製であると共に、第一被検出部が凹部、透孔、切り欠きのうちの何れかであり、第二被検出部が円周方向に隣り合うこれら各第一被検出部同士の間に存在する部分であり、且つ、１対のセンサの検出部がそれぞれ磁気検知素子と永久磁石とを組み合わせて成るものであると共に、これら両センサの検出部を構成する永久磁石として、互いに１つの永久磁石を共用している、請求項２に記載した変位測定装置付回転支持装置。
【請求項４】
回転側部材が静止側部材の径方向内方に設けられており、この回転側部材又はこの回転側部材に内嵌固定した回転軸に対しエンコーダが支持固定されている、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した変位測定装置付回転支持装置。
【請求項５】
静止側部材が自動車の懸架装置に支持固定する静止輪であり、回転側部材が車輪を支持固定するハブである、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した変位測定装置付回転支持装置。
【請求項６】
１対のセンサの出力信号の位相差に基づいて、静止側部材と回転側部材との軸方向の相対変位量を算出する演算器を備えた、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回転支持装置。
【請求項７】
演算器が、算出した軸方向の相対変位量に基づいて、静止側部材と回転側部材との間に作用しているアキシアル荷重を算出する機能を有する、請求項６に記載した変位測定装置付回転支持装置。
【請求項８】
回転支持装置と荷重測定装置とを備え、このうちの回転支持装置は、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止側部材と、回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側部材と、この回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在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、エンコーダと１対のセンサとを備え、このうちのエンコーダは、互いに同心に且つ径方向に重畳して配置された１対の円筒部を有し、これら各円筒部の外周面又は内周面をそれぞれ被検出面とすると共に、上記回転側部材又はこの回転側部材と同期して回転する部分にこの回転側部材と同心に支持固定され、上記両被検出面の特性をそれぞれ、円周方向に関して交互に変化させると共に、少なくとも一方の被検出面の円周方向に関する特性変化のパターンを、測定すべき変位の方向である軸方向に亙り、他方の被検出面と異なる傾向で漸次変化させたものであり、上記１対のセンサは、一方のセンサの検出部を上記１対の被検出面のうちの一方の被検出面の軸方向一部に、他方のセンサの検出部を他方の被検出面の軸方向一部に、それぞれ対向させた状態で使用時にも回転しない部分に支持され、それぞれが自身の検出部を対向させた上記何れかの被検出面の特性変化のパターンに対応して出力信号のパターンを変化させるものである、荷重測定装置付回転支持装置。
【請求項９】
エンコーダに設けた１対の被検出面にそれぞれ、互いに異なる特性を有する第一被検出部と第二被検出部とが、円周方向に関して交互に、且つ、上記両被検出面同士で互いに等しい中心角ピッチで配置されており、上記第一、第二両被検出部の境界が上記エンコーダの軸方向に対し、上記両被検出面同士で互いに異なる角度だけ傾斜している、請求項８に記載した荷重測定装置付回転支持装置。
【請求項１０】
エンコーダを構成する１対の円筒部がそれぞれ磁性材製であると共に、第一被検出部が凹部、透孔、切り欠きのうちの何れかであり、第二被検出部が円周方向に隣り合うこれら各第一被検出部同士の間に存在する部分であり、且つ、１対のセンサの検出部がそれぞれ磁気検知素子と永久磁石とを組み合わせて成るものであると共に、これら両センサの検出部を構成する永久磁石として、互いに１つの永久磁石を共用している、請求項９に記載した荷重測定装置付回転支持装置。
【請求項１１】
回転側部材が静止側部材の径方向内方に設けられており、この回転側部材又はこの回転側部材に内嵌固定した回転軸に対しエンコーダが支持固定されている、請求項８〜１０のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付回転支持装置。
【請求項１２】
静止側部材が自動車の懸架装置に支持固定する静止輪であり、回転側部材が車輪を支持固定するハブである、請求項８〜１１のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付回転支持装置。
【請求項１３】
１対のセンサの出力信号の位相差に基づいて、静止側部材と回転側部材との間に作用するアキシアル荷重を算出する演算器を備えた、請求項８〜１２のうちの何れか１項に記載した荷重測定装置付回転支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る変位測定装置付回転支持装置及び荷重測定装置付回転支持装置は、例えば自動車の車輪支持部や各種機械装置の回転支持部に組み込んで、静止側部材と回転側部材との間の軸方向に関する相対変位量や作用荷重を測定する為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニット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、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、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の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（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。
【０００３】
この様な問題に対応できる発明として、例えば特許文献１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１に記載された構造の場合、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。
【０００４】
ところが、この様な特許文献１に記載された構造の場合、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、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する為に専用のセンサを設けている為、この点からも、コストが嵩む事が避けられない。
【０００５】
この様な不都合を解消できる発明として、例えば特願２００５−１４７６４２号には、荷重の作用方向に配置された１対のセンサの出力信号の位相差に基づき、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明（先発明）が開示されている。図２０〜２３は、この先発明の構造を示している。この先発明の構造は、図２０に示す様に、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側部材である外輪１の径方向内方に、車輪を支持固定する回転側部材であるハブ２を、複数個の転動体３、３を介して回転自在に支持している。そして、このハブ２の中間部に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ４を外嵌固定すると共に、上記外輪１の軸方向中間部で複列に配置された上記各転動体３、３の間部分に１対のセンサ５、５を、それぞれの検出部を被検出面である上記エンコーダ４の外周面に近接対向させた状態で設けている。
【０００６】
上記エンコーダ４の外周面には、図２１〜２３に示す様に、Ｎ極に着磁した部分（第一被検出部）とＳ極に着磁した部分（第二被検出部）とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔（等しい中心角ピッチ）で配置している。これらＮ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との境界は、上記エンコーダ４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４の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。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】
又、上記各センサ５、５は、検出部に、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ、ＧＭＲ等の磁気検知素子を組み込んでいる。この様な両センサ５、５の検出部が上記エンコーダ４の外周面に対向する位置は、このエンコーダ４の円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両センサ５、５の検出部は、上記外輪１の中心軸を含む同一の仮想平面上に配置されている。又、この外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｎ極に着磁された部分と上記Ｓ極に着磁された部分との軸方向中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４、５、５の設置位置を規制している。尚、図示の構造では、上記エンコーダ４として永久磁石製のものを使用している為、上記両センサ５、５側に永久磁石を組み込んではいない。
【０００８】
上述の様に構成する先発明の構造の場合、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ５、５の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない状態では、上記両センサ５、５の検出部は、図２３の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。これに対し、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図２３の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用し（上記外輪１と上記ハブ２とが軸方向に相対変位し）た場合には、上記両センサ５、５の検出部は、図２３の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図２３の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ５、５の検出部は、図２３の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【０００９】
この様に、先発明の構造の場合には、上記両センサ５、５の出力信号の位相が、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるアキシアル荷重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センサ５、５の出力信号の位相がずれる程度（変位量）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、上述した先発明の場合には、上記両センサ５、５の出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２との軸方向の相対変位の向き及び大きさ、延いては、これら外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。又、上記各センサ５、５の出力信号の周波数は、車輪の回転速度に比例する。従って、少なくとも一方のセンサ５の出力信号の周波数に基づいて、車輪の回転速度を求める事ができる。この様に、先発明の構造の場合には、１個のエンコーダ４と１対のセンサ５、５とにより、上記外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重だけでなく、車輪の回転速度をも求める事ができる。この為、自動車の走行制御用の情報を測定する装置の低コスト化を図れる。
【００１０】
尚、前記特願２００５−１４７６４２号には、上記エンコーダ４を磁性材製とすると共に、第一被検出部を凹部とし、第二被検出部を凸部とし、且つ、上記１対のセンサ５、５側に永久磁石を組み込んだ構造を採用する事もできる旨、記載されている。この様な構造を採用した場合も、上述の図２０〜２３に示した構造の場合と同様の原理で、上記アキシアル荷重と上記回転速度とを求める事ができる。
【００１１】
上述した様なエンコーダ４とセンサ５、５とを含んで構成する変位測定装置は、図２０に示した様な車輪支持用軸受ユニットの他、工作機械等の各種機械装置を構成する回転支持装置に組み込んで使用する事もできる。
何れにしても、上述した様な構成を有する先発明のエンコーダ４の場合、狭小空間への設置を可能とする為の、軸方向の小型化要求に対応しにくいと言った問題がある。即ち、上述した変位測定装置に関する、軸方向変位やアキシアル荷重の測定値の信頼性を確保する為には、上記各センサ５、５の出力信号の波形を安定させる必要がある。そして、この為には、これら各センサ５、５の検出部を対向させる１対の被検出面｛第一被検出部（Ｎ極、凹部）と第二被検出部（Ｓ極、凸部）との境界の傾きを互いに逆にした１対の円輪面｝の軸方向寸法を、それぞれ最低でも所定量ずつ確保しておく必要がある。これに対し、上述した先発明のエンコーダ４の場合には、上記両被検出面を、円筒部の周面（このエンコーダ４の外周面）に軸方向に関して直列に配置する構成を採用している。この為、この円筒部（上記エンコーダ４）の軸方向寸法を、最低でも上記所定量の２倍は確保しておく必要がある。従って、上述した先発明のエンコーダ４の場合には、上記両被検出面を設ける円筒部の軸方向寸法が嵩み易く、軸方向の小型化要求（特に、この円筒部の軸方向寸法を上記所定量の２倍未満にすると言った要求）には対応しにくい。
【００１２】
【特許文献１】特開平３−２０９０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の変位測定装置付回転支持装置及び荷重測定装置付回転支持装置は、上述の様な事情に鑑み、エンコーダの軸方向の小型化要求に十分に応えられる構造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】
【００１４】
本発明の変位測定装置付回転支持装置、又は、荷重測定装置付回転支持装置は、回転支持装置と、変位測定装置、又は、荷重測定装置とを備える。
このうちの回転支持装置は、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止側部材と、回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転側部材と、この回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在に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、エンコーダと、１対のセンサとを備える。
このうちのエンコーダは、互いに同心に且つ径方向に重畳して配置された１対の円筒部を有し、これら各円筒部の外周面又は内周面をそれぞれ被検出面とすると共に、上記回転側部材又はこの回転側部材と同期して回転する部分に、この回転側部材と同心に支持固定されている。そして、上記両被検出面の特性をそれぞれ、円周方向に関して交互に変化させると共に、少なくとも一方の被検出面の円周方向に関する特性変化のパターンを、測定すべき変位の方向である軸方向に亙り、他方の被検出面と異なる傾向で漸次変化させている。
又、上記１対のセンサは、一方のセンサの検出部を上記１対の被検出面のうちの一方の被検出面の軸方向一部に、他方のセンサの検出部を他方の被検出面の軸方向一部に、それぞれ対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持されている。そして、それぞれが自身の検出部を対向させた上記何れかの被検出面の特性変化のパターンに対応して、出力信号のパターンを変化させる。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様に構成する本発明の変位測定装置付回転支持装置及び荷重測定装置付回転支持装置の場合、静止側部材と回転側部材との間にアキシアル荷重が作用する事に基づき、これら静止側部材と回転側部材とが軸方向に相対変位すると、この相対変位の向き及び大きさに応じて、１対のセンサのうちの少なくとも一方のセンサの出力信号のパターン（例えば、位相）が、他方のセンサの出力信号のパターンと異なる傾向で変化する。この為、これら両センサの出力信号を比較すれば（例えば、互いの位相差を求めれば）、その結果に基づき、上記軸方向の相対変位及びアキシアル荷重の向き及び大きさを求める事ができる。
【００１６】
特に、本発明の場合には、エンコーダを構成する１対の円筒部の外周面又は内周面に、それぞれ１つずつ被検出面を設けている。この為、この様な本発明のエンコーダと、１つの円筒部の外周面又は内周面に１対の被検出面を軸方向に並列配置する先発明のエンコーダとで、各被検出面の軸方向寸法を互いに同じ大きさにすると、本発明のエンコーダの場合には、先発明のエンコーダの場合に比べて、上記各被検出面を設ける円筒部の軸方向寸法を半分の大きさにできる。そして、本発明のエンコーダの場合には、上記１対の円筒部を、互いに同心に且つ径方向に重畳して配置している為、これら両円筒部が軸方向に嵩張る事はない。従って、本発明の場合には、エンコーダを狭小空間に設置する為の、このエンコーダの軸方向の小型化要求に対応し易くできる。
尚、上記回転側部材と静止側部材との間に作用するアキシアル荷重を求める為には、必ずしもこれら回転側部材と静止側部材との相対変位量を求める必要はない。即ち、演算器に、１対のセンサの出力信号に基づいて、上記静止側部材と上記回転側部材との間に作用するアキシアル荷重を直接（上記相対変位量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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施する場合には、例えば請求項２、９に記載した様に、エンコーダに設けた１対の被検出面にそれぞれ、互いに異なる特性を有する第一被検出部と第二被検出部とを、円周方向に関して交互に、且つ、上記両被検出面同士で互いに等しい中心角ピッチで配置する。そして、上記第一、第二両被検出部の境界を上記エンコーダの軸方向に対し、上記両被検出面同士で互いに異なる角度（絶対値が同じで方向が逆の場合を含む）だけ傾斜させる。
【００１８】
又、上記請求項２、９に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項３、１０に記載した様に、エンコーダを構成する１対の円筒部をそれぞれ磁性材製とすると共に、第一被検出部を、凹部、透孔、切り欠きのうちの何れかとし、第二被検出部を、円周方向に隣り合うこれら各第一被検出部同士の間に存在する部分とする。且つ、１対のセンサの検出部を、それぞれ磁気検知素子と永久磁石とを組み合わせて成るものとし、上記両センサの検出部を構成する永久磁石として、互いに１つの永久磁石を共用する。
この様な構造を採用すれば、全体としての部品点数を減らす事ができる為、コストの低減を図れる。
【００１９】
又、本発明を実施する場合には、例えば請求項４、１１に記載した様に、回転側部材を静止側部材の径方向内方に設け、この回転側部材又はこの回転側部材に内嵌固定した回転軸に対し、エンコーダを支持固定する事もできる。
又、例えば請求項５、１２に記載した様に、静止側部材を自動車の懸架装置に支持固定する静止輪とし、回転側部材を車輪を支持固定するハブとする事もできる。
又、例えば請求項６、１３に記載した様に、１対のセンサの出力信号の位相差に基づいて、静止側部材と回転側部材との軸方向の相対変位量（相対変位の向き及び大きさ）を算出する演算器を備える事もできる。
更に、本発明のうちの変位測定装置付回転支持装置の発明を実施する場合に、例えば請求項７に記載した様に、上記演算器に、算出した軸方向の相対変位量に基づき、静止側部材と回転側部材との間に作用しているアキシアル荷重を算出する機能を持たせる事もできる。
【実施例１】
【００２０】
図１〜９は、請求項１、２、４、５、６、７、８、９、１１、１２、１３に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の場合、対象となる回転支持装置は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用軸受ユニットである。即ち、図１に示す様に、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側部材である外輪１の径方向内方に、車輪を支持固定する回転側部材であるハブ２を、複数個の転動体３、３を介して回転自在に支持している。又、上記外輪１の内端部（軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図１の右側。反対に、車両の幅方向外側となる、図１の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）に有底円筒状のカバー６を内嵌固定し、このカバー６により、上記外輪１の内端開口を塞いでいる。そして、上記ハブ２の内端部に円環状のエンコーダ４ａを、このハブ２と同心に支持固定すると共に、上記カバー６の底板部の径方向外端部に、１対のセンサ５ａ、５ａを支持している。
【００２１】
上記エンコーダ４ａは、それぞれが軟鋼板等の磁性金属板により全体を円環状に構成した１対の環状部材７、８を、図１〜２に示す様に、径方向に関して互いに組み合わせて成る。そして、径方向に関して互いに重ね合わせた上記両環状部材７、８の軸方向外端部を、上記ハブ２の内端部に外嵌固定している。又、上記両環状部材７、８の軸方向内半部には、それぞれ互いに同心に、且つ、径方向に重畳して配置された１対の円筒部９、１０を設けている。そして、これら径方向外側の円筒部９及び径方向内側の円筒部１０（それぞれ図１〜２に斜格子を付して示した部分）の各外周面を、それぞれ外径側被検出面１１及び内径側被検出面１２としている。図５〜６に示す様に、これら外径側被検出面１１｛図５〜６の（Ａ）｝及び内径側被検出面１２｛図５〜６の（Ｂ）｝にはそれぞれ、第一被検出部である凸部１３ａ（１３ｂ）と、第二被検出部である凹部１４ａ（１４ｂ）とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔（等しい中心角ピッチ）で配置している。これと共に、上記各凸１３ａ（１３ｂ）と上記各凹部１４ａ（１４ｂ）との境界を、上記エンコーダ４ａの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させている。又、本実施例の場合には、上記軸方向に対する上記境界の傾斜角度の絶対値を、上記外径側被検出面１１と上記内径側被検出面１２とで互いに等しくする｛｜θ｜（図示の例では４５度）とする｝と共に、上記軸方向に対する上記境界の傾斜方向（±）を、上記外径側被検出面１１と上記内径側被検出面１２とで互いに逆にしている。即ち、この外径側被検出面１１に存在する境界の傾斜角度を＋θとすると共に、上記内径側被検出面１２に存在する境界の傾斜角度を−θとしている。又、上記各凸部１３ａ（１３ｂ）と上記各凹部１４ａ（１４ｂ）とを円周方向に関して交互に配置する中心角ピッチを、上記外径側被検出面１１と上記内径側被検出面１２とで互いに等しくしている。更に、これら外径側被検出面１１と内径側被検出面１２とで、上記各凸部１３ａ、１３ｂ同士（上記各凹部１４ａ、１４ｂ同士）の円周方向の配置の位相を、図５の鎖線α、α上、即ち、上記外径側被検出面１１及び内径側被検出面１２の軸方向中央部で互いに一致させている。
【００２２】
又、上記各センサ５ａ、５ａはそれぞれ、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ、ＧＭＲ等の磁気検知素子１５と永久磁石１６とを組み合わせて成る、検出部１７を有する。そして、径方向外側に配置したセンサ５ａの検出部１７を上記外径側被検出面１１に、径方向内側に配置したセンサ５ａの検出部１７を上記内径側被検出面１２に、それぞれ対向させている。本実施例の場合、上記両検出部１７、１７が上記外径側被検出面１１及び内径側被検出面１２に対向する位置は、上記エンコーダ４ａの円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両検出部１７、１７は、上記エンコーダ４ａの中心軸を含む同一の仮想平面上に配置されている。又、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記両検出部１７、１７は、上記外径側被検出面１１及び内径側被検出面１２の軸方向中央部｛図５の鎖線α、α上｝に対向する様に、上記エンコーダ４ａ及び上記両センサ５ａ、５ａの設置位置を規制している。又、これら各センサ５ａ、５ａの出力信号は、それぞれハーネス１８、１８を通じて、車体側に設けた図示しない演算器に送り込み自在としている。
【００２３】
上述の様に構成する本実施例の変位検出装置付回転支持装置（荷重測定装置付回転支持装置）の場合、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ５ａ、５ａの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない状態では、上記両センサ５ａ、５ａの検出部１７、１７は、図７（Ａ）（ａ）の鎖線α、α上、即ち、上記外径側被検出面１１及び内径側被検出面１２の軸方向中央部に対向する。従って、上記両センサ５ａ、５ａの出力信号の位相は、図７（Ａ）（ｂ）に示す様に一致する。尚、この様な出力結果は、同図（Ｂ）（ｂ）に示す様な、前述した先発明で上記アキシアル荷重が作用していない場合に得られる出力結果と一致する。
【００２４】
これに対し、上記エンコーダ４ａを支持固定したハブ２に、図７（Ａ）（ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用し（上記外輪１と上記ハブ２とが軸方向に相対変位し）た場合には、上記両センサ５ａ、５ａの検出部１７、１７は、図８（Ａ）（ａ）の鎖線β、β上、即ち、上記軸方向中央部からの軸方向に関するずれが互いに等しい部分に対向する。この状態で、上記両センサ５ａ、５ａの出力信号の位相は、図８（Ａ）（ｂ）に示す様にずれる。尚、この様な出力結果も、同図（Ｂ）（ｂ）に示す様な、前述した先発明で上述した様なアキシアル荷重が作用した場合に得られる出力結果と一致する。
【００２５】
更に、上記エンコーダ４ａを支持固定したハブ２に、図７（Ａ）（ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用し（上記外輪１と上記ハブ２とが軸方向に相対変位し）た場合には、上記両センサ５ａ、５ａの検出部１７、１７は、図９（Ａ）（ａ）の鎖線γ、γ上、即ち、上記軸方向中央部からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに等しい部分に対向する。この状態で、上記両センサ５ａ、５ａの出力信号の位相は、図９（Ａ）（ｂ）に示す様にずれる。尚、この様な出力結果も、同図（Ｂ）（ｂ）に示す様な、前述した先発明で上述した様なアキシアル荷重が作用した場合に得られる出力結果と一致する。
【００２６】
この様に、本実施例の変位測定装置付回転支持装置（荷重測定装置付回転支持装置）の場合には、前述した先発明の場合と同様、上記両センサ５ａ、５ａの出力信号の位相が、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるアキシアル荷重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センサ５ａ、５ａの出力信号の位相がずれる程度（変位量）は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。そこで、本実施例の場合には、上記両センサ５ａ、５ａの出力信号を前記演算器に、前記各ハーネス１８、１８を通じて送信する。そして、この演算器により、上記両センサ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１とハブ２との軸方向の相対変位の向き及び大きさを求める。これと共に、この相対変位の向き及び大きさに基づいて、上記外輪１と上記ハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の向き及び大きさを求める。このアキシアル荷重の作用方向及び大きさは、上記相対変位から求める他、上記両センサ５ａ、５ａの出力信号の位相のずれから直接求める事もできる。又、上記各センサ５ａ、５ａの出力信号の周波数は、上記エンコーダ４ａ及びハブ２の回転速度に応じて変化する。そこで、本実施例の場合には、上記演算器により、上記各センサ５ａ、５ａのうちの少なくとも一方のセンサ５ａの出力信号の周波数に基づいて、上記ハブ２の回転速度を求める。
【００２７】
上述の様に構成し作用する本実施例の変位測定装置付回転支持装置（荷重測定装置付回転支持装置）の場合には、図７〜９の（Ａ）（ａ）に示す様に、エンコーダ４ａを構成する１対の円筒部９、１０の外周面に、それぞれ被検出面（外径側被検出面１１又は内径側被検出面１２）を１つずつ設けている。これに対し、図７〜９の（Ｂ）（ａ）に示す様に、先発明のエンコーダ４の場合には、１つの円筒部１９の外周面に１対の被検出面１１、１２を軸方向に並列配置している。この為、本実施例の場合と先発明の場合とで、上記各被検出面１１、１２の幅を互いに同じ大きさにすると、図７〜９に示す様に、本実施例｛同図（Ａ）｝の場合には、先発明｛同図（Ｂ）｝の場合と同様の出力結果を得られる構造でありながら、本発明のエンコーダ４ａを構成する各円筒部９、１０（図１〜２に斜格子を付して示した部分）の軸方向寸法ＷA を、先発明のエンコーダ４を構成する円筒部１９の軸方向寸法Ｗに比べて、半分の大きさ（ＷA ＝Ｗ／２）にできる。そして、本実施例のエンコーダ４ａの場合には、上記１対の円筒部９、１０を、互いに同心に且つ径方向に重畳して配置している為、これら両円筒部９、１０が軸方向に嵩張る事はない。従って、本実施例の場合には、ハブ２とカバー６との間に存在する、軸方向寸法が小さい狭小空間に、上記各円筒部９、１０をゆとりを持って設置できる。
【実施例２】
【００２８】
次に、図１０〜１３は、やはり請求項１、２、４、５、６、７、８、９、１１、１２、１３に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、エンコーダ４ｂを構成する１対の円筒部９ａ、１０ａのうち、径方向外側の円筒部９ａの内周面に外径側被検出面１１を、径方向内側の円筒部１０ａの外周面に内径側被検出面１２を、それぞれ設けている。又、本実施例の場合には、１対のセンサを、１つのセンサユニット２０として一体化している。そして、このセンサユニット２０内に設けた各センサの検出部１７、１７を１つずつ、上記外径側被検出面１１と上記内径側被検出面１２とに対向させている。又、上記１対のセンサの出力信号を図示しない演算器に送るハーネス１８も、１本に束ねている。その他の構成及び作用は、上述した実施例１の場合と同様である。
【実施例３】
【００２９】
次に、図１４〜１５は、請求項１〜１３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、１対のセンサの検出部１７ａ、１７ｂを構成する永久磁石として、１つの永久磁石１６ａを共用している。具体的には、この永久磁石１６ａのＮ極側の端面に磁気検知素子１５を添設する事で一方の検出部１７ａを構成し、同じくＳ極側の端面に別の磁気検知素子１５を添設する事で他方の検出部１７ｂを構成している。そして、この様な構成を採用する事により、部品点数（永久磁石の数）を減らして、低コスト化を図っている。尚、本実施例の場合には、上記両検出部１７ａ、１７ｂ同士で、上記各磁気検知素子１５、１５内を通る磁束の向きが互いに逆になる。この為、外輪１とハブ２（図１参照）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１対のセンサの出力信号の位相が互いに逆になる。その他の構成及び作用は、上述した実施例２の場合と同様である。
【００３０】
尚、本発明を実施する場合、エンコーダは、上記各実施例で示したものに限らず、特許請求の範囲に記載された条件を満たす限り、各種のものを採用できる。例えば、図１６の（Ａ）〜（Ｄ）に示す様な断面形状を有するエンコーダ４ｃ〜４ｆを採用する事もできる。この場合に、互いに同心に且つ径方向に重畳して配置した１対の円筒部９ｃ〜９ｆ、１０ｃ〜１０ｆの外周面と内周面とのうち、何れの周面を被検出面とするかは、任意に決定できる。但し、決定に際しては、上記被検出面に対向する部分にセンサ設置空間が必要である点に留意する。
【００３１】
又、エンコーダを構成する１対の円筒部を磁性材製とする場合、これら各円筒部の外周面又は内周面に設ける１対の被検出面としては、例えば、図１７に示す様に、第一被検出部を透孔２１ａ、２１ｂとし、第二被検出部を柱部２２ａ、２２ｂとしたものや、図１８に示す様に、第一被検出部を切り欠き２３ａ、２３ｂとし、第二被検出部を舌片２４ａ、２４ｂとしたものを採用する事もできる。又、１対の円筒部を永久磁石製とし、且つ、これら各円筒部の外周面又は内周面に設ける１対の被検出面として、図１９に示す様に、第一被検出部をＮ極に着磁された部分とし、第二被検出部をＳ極に着磁された部分としたものを採用する事もできる。この様に１対の円筒部を永久磁石製とする場合には、１対のセンサ側には永久磁石を組み込まない。
【００３２】
又、上述した各実施例では、エンコーダの軸方向に対する、第一被検出部（凹部等）と第二被検出部（凸部等）との境界の傾斜角度の絶対値を、１対の被検出面同士で互いに等しくする（｜θ｜とする）と共に、上記エンコーダの軸方向に対する上記境界の傾斜方向（±）を、上記１対の被検出面同士で互いに逆にする構成を採用した。但し、本発明を実施する場合、上記傾斜角度の絶対値は、上記１対の被検出面同士で互いに異ならせる事もできる。又、この様に１対の被検出面同士で上記傾斜角度の絶対値を互いに異ならせる場合には、上記傾斜方向を、上記１対の被検出面同士で互いに等しくしたり、何れかの被検出面の境界を軸方向に対し傾斜させない事もできる。何れの場合でも、静止側部材と回転側部材とが軸方向に相対変位した場合に、この相対変位の向き及び大きさに見合った分、１対のセンサの出力信号の位相を、互いにずらせる事ができる。但し、上記静止側部材と上記回転側部材との間の相対変位量及び作用荷重の測定感度を十分に確保する為には、上記両センサの出力信号の位相差を、軸方向の変位に対して高い割合で変化させられる様にするのが好ましい。従って、何れの構成を採用する場合も、上記両センサの出力信号の位相差を、軸方向の変位に対して高い割合で変化させられる様にすべく、一方の被検出面に存在する境界の方向と、上記他方の被検出面に存在する境界の方向との間の開き角度（角度差）を、十分に確保する事が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】エンコーダを構成する１対の円筒部と１対のセンサの検出部とを軸方向内方から見た図。
【図４】図３のＢ部拡大図。
【図５】（Ａ）は、図３のＸ方向から見た外径側被検出面の展開図、（Ｂ）は、同じく内径側被検出面の展開図。
【図６】（Ａ）は外径側被検出面の部分斜視図、（Ｂ）は内径側被検出面の部分斜視図。
【図７】アキシアル荷重が加わっていない場合の１対のセンサの出力結果を示す図であって、（Ａ）は実施例１に関するもの、（Ｂ）は先発明に関するもの。
【図８】アキシアル荷重が所定方向に加わっている場合の１対のセンサの出力結果を示す図であって、（Ａ）は実施例１に関するもの、（Ｂ）は先発明に関するもの。
【図９】アキシアル荷重が所定方向とは逆方向に加わっている場合の１対のセンサの出力結果を示す図であって、（Ａ）は実施例１に関するもの、（Ｂ）は先発明に関するもの。
【図１０】本発明の実施例２を示す、図２と同様の図。
【図１１】同じく、図３と同様の図。
【図１２】図１１のＣ部拡大図。
【図１３】（Ａ）は外径側被検出面の部分斜視図、（Ｂ）は内径側被検出面の部分斜視図。
【図１４】本発明の実施例３を示す、図３と同様の図。
【図１５】図１４のＤ部拡大図。
【図１６】エンコーダの他の４例を示す断面図。
【図１７】それぞれが透孔と柱部とを円周方向に関して交互に配置して成る１対の被検出面を示す図。
【図１８】それぞれが切り欠きと舌片とを円周方向に関して交互に配置して成る１対の被検出面を示す図。
【図１９】それぞれがＮ極とＳ極とを円周方向に関して交互に配置して成る１対の被検出面を示す図。
【図２０】先発明の構造を示す断面図。
【図２１】この先発明の構造に組み込むエンコーダの斜視図。
【図２２】同じく展開図。
【図２３】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】
【００３４】
１    外輪
２    ハブ
３    転動体
４、４ａ〜４ｆ  エンコーダ
５、５ａ  センサ
６    カバー
７    環状部材
８    環状部材
９、９ａ〜９ｆ  円筒部
１０、１０ａ〜１０ｆ  円筒部
１１    外径側被検出面
１２    内径側被検出面
１３ａ、１３ｂ  凸部
１４ａ、１４ｂ  凹部
１５    磁気検知素子
１６、１６ａ  永久磁石
１７、１７ａ、１７ｂ  検出部
１８    ハーネス
１９    円筒部
２０    センサユニット
２１ａ、２１ｂ  透孔
２２ａ、２２ｂ  柱部
２３ａ、２３ｂ  切り欠き
２４ａ、２４ｂ  舌片
【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】
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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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