用于旋转机器的状态测量设备制造技术

在编码器４的内半部分和外半部分中，设置具有彼此不同的特征边界倾斜方向的第一特征变化部分９和第二特征变化部分１０。一对传感器６ａ↓［１］（６ｂ↓［１］、６ｃ↓［１］）和６ａ↓［２］（６ｂ↓［２］、６ｃ↓［２］）的检测部分与两个特征变化部分９和１０的三个圆周位置相对。操作器具有根据传感器６ａ↓［１］、６ａ↓［２］、６ｂ↓［１］、６ｂ↓［２］、６ｃ↓［１］和６ｃ↓［２］的输出信号中的相位差，计算位移ｘ、ｙ、ｚ和倾斜Φ↓［ｘ］、Φ↓［ｚ］的功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
根据本专利技术的用于旋转机器的状态测量设备用于测量构成诸如滚动轴承单元的旋转机器的静止部件和旋转部件之间的状态，即，该两种部件之间的相对位移，或施加在该两种部件之间的外力(载荷、力矩)。此外，所得状态用于保障诸如汽车的车辆的驱动稳定性。
技术介绍
汽车的轮子通过诸如双排角滚动轴承单元的滚动轴承单元而可旋转地支撑到悬架装置。为了保障汽车的驱动稳定性，已经使用如在非专利文献1中描述的诸如防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)以及电子车辆稳定控制系统(ESC)的车辆驱动稳定装置。为了控制这些各种各样的车辆驱动稳定装置，表示沿着每个方向施加在车身的旋转速度、加速度等是必要的。为了更精确地控制它们，可以优选知道通过车轮施加在滚动轴承单元上的载荷(例如，径向和轴向载荷其中之一或两者)的量级。 考虑到这些情况，在专利文献1中，公开了与滚动轴承单元相关的专利技术，该滚动轴承单元包括用于根据构成滚动轴承单元的双排滚珠的公转速度，来测量施加在该滚动轴承单元上的径向载荷和轴向载荷的状态测量装置，所述的滚动轴承单元是双排角滚动轴承单元。在包括专利文献1所描述的状态测量装置的滚动轴承单元中，获得两排滚珠的公转速度作为保持滚珠的一对保持架的公转速度，并且根据两排滚珠的公转速度来计算径向载荷和轴向载荷。在这种现有结构的情况下，由于在滚珠的滚动表面和两个保持架的槽的内表面之间不可避免地存在间隙，在两排滚珠的公转速度和两个保持架的公转速度之间可能发生微小的变动。为此，为了精确地获得径向载荷和轴向载荷，还有改进的余地。 虽然没有公开，但是专利技术了包括利用特殊编码器的状态测量装置的滚动轴承单元(例如，日本未审查专利申请2005-147642号)，作为能够防止由于前述的不可避免的变动引起的测量精度变差的结构，并且它正在研制中。图10至图12示出这种包括利用特殊的编码器的状态测量装置的滚动轴承单元的实例。在先前专利技术的包括状态测量装置的滚动轴承单元中，用作与在使用时被支撑并固定的车轮一起旋转的旋转滚道环的轮毂2通过多个滚动元件3和3可旋转地支撑在外环1的内侧，用作静止滚道环的外环1即便在使用时也不转动。通过彼此相对的接触角(在图中，后表面组合型)预压力施加于滚动元件3和3。在所示实例中，滚珠用作滚动元件3。但是，在汽车轴承单元的情况下，使用带锥度的滚柱代替滚珠。 在轮毂2的内端(在轴向的“内”是指在安装在车辆上的状态下车辆的宽度方向中心位置，在图1、3、5、6、7、8和10中是右侧。相反，在轴向的“外”是指在安装在车辆上的状态下车辆的宽度方向外侧，在图1、3、5、7、8和10中是左侧。相同情况适用于整篇说明书)，圆柱形编码器4被固定成与轮毂2同心。一对传感器6a1和6a2被支撑在具有封闭外环1的内端开口的底部的圆柱形盖子5中，用于传感器6a1和6a2两者的检测器靠近其为编码器4的检测表面的外圆周表面并且与该外圆周表面相对。 编码器4用磁性金属片制造。用作编码器4的检测表面的该外圆周表面的前半部分(轴内半部分)、通孔7和7(第一特征部件)和圆柱部分8和8(第二特征部件)沿着圆周方向交替并且等距离设置。通孔7和7以及圆柱部分8和8之间的边界(boundary)朝着编码器4的轴向倾斜相同的角度，并且朝着轴向的倾斜方向对于其为编码器4的轴向中心的边界是相反的。因此，通孔7和7和圆柱部分8和8的轴向中心具有沿着圆周方向的最大凸出的“∧”形状(或“<”形状)。在检测表面上具有不同的边界的倾斜方向的轴向外半部分和轴向内半部分中，轴向外半部分是第一特征的变化部分9，而轴向内半部分是第二特征的变化部分10。如图所示，构成两个特征变化部分9和10的通孔可以彼此连续地形成，并且可以彼此独立地形成。即便检测精度较低，仅仅两个特征变化部分9和10任何一个特征变化部分的边界对轴向可以是倾斜的，而另一个特征变化部分的边界可以平行于轴向制造。 传感器对6a1和6a2中的每一个包括永久磁铁和构成检测部分的诸如霍尔IC、霍尔元件、MR元件以及GMR元件的磁检测元件。传感器6a1和6a2两者支撑并固定于盖子5中，一个传感器6a1的检测部分靠近第一特征变化部分9并且与其相对，而另一个传感器6a2的检测部分靠近第二特征变化部分10并且与其相对。两个传感器6a1和6a2在相对于编码器4的圆周方向的相同位置上与两个特征变化部分9和10相对。在轴向载荷不施加在外环1和轮毂2之间的情况下，两个部件的位置被限制为使得在圆周方向中的最大的凸出部分(边界的倾斜方向在其处变化的部分)在通孔7和7和圆柱部分8和8的轴向中心，沿着圆周方向位于在两个传感器6a1和6a2之间的中心。 在包括如上所述构造的状态测量装置的滚动轴承单元的情况下，当轴向载荷施加在外环1和轮毂2之间时(外环1和轮毂2沿着轴向具有相对位移)，相位彼此偏移，其中两个传感器6a1和6a2的输出信号变化。也就是说，在轴向载荷不施加在外环1和轮毂2之间的中间状态下，两个传感器6a1和6a2的检测部分与图12A所示的实线A-A相对，即，与从最大凸出部分沿着轴向偏移相同距离的部分相对。因此，两个传感器6a1和6a2的输出信号的相位彼此一致，如图12C所示。 相反，当在图12A中向下的轴向载荷施加于编码器4固定在其上的轮毂2时，两个传感器6a1和6a2的检测部分与图12A所示的虚线B-B相对，即，与其中从最大凸出部分沿着轴向偏移是彼此不同的部分相对。在这种状态下，两个传感器6a1和6a2的输出信号的相位彼此偏移，如图12B所示。在图12中，当向上的轴向载荷施加于编码器4固定在其上的轮毂2时，两个传感器6a1和6a2的检测部分与图12A所示的点划线C-C相对，即，与其中从最大凸出部分沿着轴向偏移是相反地彼此不同的部分相对。在这种状态下，两个传感器6a1和6a2的输出信号的相位彼此偏移，如图12D所示。 如上所述，在先前专利技术的结构的情况下，两个传感器6a1和6a2的输出信号的相位沿着其中轴向载荷施加于外环1和轮毂2之间这样的方向(外环1和轮毂2沿着轴向相对位移的方向)彼此偏移。当轴向载荷(相对位移)变大时，两个传感器6a1和6a2的输出信号的相位由于轴向载荷(相对位移)彼此进一步偏移。因此，当两个传感器6a1和6a2的输出信号的相位偏移时，能够获得外环1和轮毂2的沿着轴向的相对位移的方向和大小，以根据偏移的方向和大小而获得施加在外环1和轮毂2之间的轴向载荷的方向和大小。根据两个传感器6a1和6a2的输出信号的相位差，由操作器13计算相对位移和载荷。为此，经过理论计算或实验在先检查过的相位差与轴向相对位移和载荷的关系以诸如公式或映射的方式输入操作器13中。 在如上所述的在先专利技术的结构的情况下，编码器用金属板制造，形成在编码器的检测表面上的第一特征部分由通孔构成，而第二特征部分由圆柱部分构成。此外，编码器可以用永久磁铁制造，形成在编码器的检测表面上的第一特征部分可以是被磁化成N极的部分，而第二特征部分可以是被磁化成S极的部分。利用这种结构，由于编码器用永久磁铁制造，因此不需要将永久磁铁安装在一对传感器上。编码器可以形成为轮子形状，编码器的轴向侧可以用作检测表面，并且在检测部分直径地偏移的情况下，一对传感器的检测部分可以与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于旋转机器的状态测量设备，该设备包括：　旋转机器，其包括：　在使用状态不旋转的静止部件；和　可旋转地支撑于所述静止部件的旋转部件；以及　状态测量装置，其包括：　与所述旋转部件或与所述旋转部件一起旋转的部件同心地设置的编码器；　支撑并固定于所述静止部件的传感器；以及　操作器，　其中，所述编码器具有：　设置在所述编码器的圆周表面上的检测表面；和　沿着圆周方向以相等距离交替地设置在所述检测表面上的第一特征变化部分和第二特征变化部分，　其中所述第一特征变化部分和第二特征变化部分的特征沿着圆周方向以相等间距交替地变化，并且与另一个特征变化部分的特征变化的相位不同，所述第一特征变化部分和第二特征变化部分的至少一个特征变化的相位沿着轴向逐渐变化，　其中，所述传感器装置包括三个或更多个传感器，用于响应于检测部分与其相对的部分的特征的变化而改变输出信号，其中一个传感器的检测部分与第一特征变化部分相对，另一个传感器的检测部分与第二特征部分相对，而又一个传感器的检测部分与一部分相对，该部分与在第一特征变化部分和第二特征变化部分中与其他传感器的检测部分相对的那部分不重叠，　其中，所述操作器具有根据所述传感器的输出信号之间的相位差的至少两个相位差，沿着两个或更多个方向，计算所述编码器相对于所述静止部件的位移或倾斜的功能。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野浩一郎，土肥永生，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]