JP2003270258A

JP2003270258A - センサー付き軸受ユニット

Info

Publication number: JP2003270258A
Application number: JP2002067912A
Authority: JP
Inventors: Minoru Chitoku; 稔千徳
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】原点検出用センサーおよび原点検出用リング
を新たに設置することなく、原点信号を得ることができ
るセンサー付き軸受ユニットを提供する。【解決手段】パルサーリング3は、環状の支持部材7お
よびこれの周方向に沿って貼り付けられた帯状着磁体8
よりなり、着磁体8の両端部にある磁極が同じ極とされ
るとともに、着磁体8の突き合わせ部に隙間Gが形成され
ることにより、出力信号のピーク部に小ボトム値が存在
する基準位置信号用被検出部8bがパルサーリング3の周
上の１カ所に形成されている。センサー装置の信号処理
手段に、パルサーリング3の基準位置信号用被検出部8b
を検出する基準位置信号検出部が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のＡＢＳ
などで使用される回転速度センサーを構成するパルサー
リングおよびこのパルサーリングを有するセンサー付き
軸受ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両や自動車において、車軸あるい
は車軸に回転を伝達する回転軸を支持するとともに軸の
回転速度を検出するために、転がり軸受、ならびにそれ
に設けられたセンサー装置および被検出部であるパルサ
ーリングを備えたセンサー付き転がり軸受ユニットが使
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のセンサー付き軸
受ユニットにおいて、パルサーリングは、均一な出力が
連続して得られるように磁極が等ピッチで形成されてお
り、１回転の基準となる原点信号を求めることはできな
かった。したがって、原点を基準とした絶対角度を検出
するためには、原点検出用センサーと原点検出用リング
（または被検出点）とが必要となり、機械的構造が複雑
となる上に、それらを組み込むためのスペースも新たに
必要となるという問題があった。

【０００４】この発明の目的は、原点検出用センサーお
よび原点検出用リングを新たに設置することなく、原点
信号を得ることができるセンサー付き軸受ユニットを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明によるセンサー付き軸受ユニットは、Ｎ極とＳ極とが
交互に配置されて回転信号を出力するパルサーリング
と、パルサーリングに対向して配置された磁気センサー
および磁気センサーからの出力に基づいた信号処理を行
う信号処理手段を有するセンサー装置とが相対的に回転
させられるセンサー付き軸受ユニットにおいて、パルサ
ーリングは、環状の支持部材およびこれの周方向に沿っ
て貼り付けられた少なくとも１つの帯状着磁体よりな
り、着磁体の互いに対向した端部磁極が同じ極とされる
とともに、着磁体の突き合わせ部に隙間が形成されるこ
とにより、出力信号のピーク部に小ボトム値が存在する
基準位置信号用被検出部がパルサーリングの周上の少な
くとも１カ所に形成されており、センサー装置の信号処
理手段に、パルサーリングの基準位置信号用被検出部を
検出する基準位置信号検出部が設けられていることを特
徴とするものである。

【０００６】基準位置信号用被検出部が周上の１カ所に
形成されている場合には、基準位置信号は、１回転につ
き１回出力される従来の原点信号に相当するものとされ
るが、基準位置信号用被検出部は周上の複数カ所に形成
されていてもよく、この場合には、複数の基準位置信号
は、原点信号およびその他の基準位置を示すものとして
利用される。

【０００７】この発明のセンサー付き軸受ユニットによ
ると、パルサーリングが原点検出用リングを兼ねるとと
もに、センサー装置の磁気センサーが原点検出用センサ
ーを兼ねることができるので、回転信号を出力するパル
サーリングとは別に原点検出用リングを組み込む必要が
なく、また、回転信号を検出する磁気センサーとは別に
原点検出用センサーを組み込む必要がなく、回転信号と
原点信号とを求めるセンサー付き軸受ユニットの構造を
簡素化することができる。

【０００８】着磁体の互いに対向した端部磁極の幅およ
び着磁体の突き合わせ部に形成される隙間については、
基準位置信号検出用被検知部からの出力信号のピーク値
が他の部分からの出力信号と略同等になるようにかつ出
力信号のピーク部の小ボトム値が小さすぎないように適
宜設定される。

【０００９】着磁体の互いに対向した端部磁極の面積
は、ほぼ同じであることが好ましく、着磁体の端部は、
長さ方向に直角な面であってもよいし、長さ方向に直角
な面以外の端面を有していてもよい。

【００１０】上記センサー付き軸受ユニットの信号処理
手段は、例えば、基準位置信号検出用被検知部からの出
力信号の小ボトム値より小さい第１の閾値と、基準位置
信号検出用被検知部からの出力信号の小ボトム値より大
きくかつ基準位置信号検出用被検知部の出力ピークより
小さい第２の閾値とを有しており、入力信号が第１の閾
値を越えたときに回転信号を出力し、入力信号が第２の
閾値より小さくなった後、第１の閾値に到達する前に再
び第２の閾値を越えたときに基準位置信号を出力するも
のとされる。

【００１１】より具体的には、回転信号および基準位置
信号の両信号を求める信号処理手段は、例えば、基準位
置信号検出用被検知部からの出力信号の小ボトム値より
小さい第１の閾値を有し入力信号がこの閾値以上のとき
にオンの信号をＡ信号として出力する第１コンパレータ
と、基準位置信号検出用被検知部からの出力信号の小ボ
トム値より大きくかつ基準位置信号検出用被検知部の出
力ピークより小さい第２の閾値を有し入力信号がこの閾
値以上のときにオンの信号をＢ信号として出力する第２
コンパレータと、入力信号が第１の閾値を越えたときに
オンの信号を、第２の閾値を下回ったときにオフの信号
をＣ信号として出力するフリップフロップと、Ｂ信号と
Ｃ信号との排他的論理和信号をＤ信号として出力する第
１排他的論理和回路と、Ｃ信号とＤ信号との排他的論理
和信号をＥ信号として出力する第２排他的論理和回路と
を備えており、Ａ信号が回転信号として、Ｅ信号が原点
出力信号として使用されるものとされる。

【００１２】なお、この明細書において、出力信号の小
ボトム値、出力ピークおよび閾値は、出力電圧が正の場
合についていうものとし、出力電圧が負の場合には、そ
の絶対値についていうものとする。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下図
面を参照して説明する。

【００１４】図１は、この発明のセンサー付き軸受ユニ
ットの一実施形態の上半部を示している。以下の説明に
おいて、左右とは、図の左右をいうものとする。

【００１５】図１に示すように、センサー付き転がり軸
受ユニットは、転がり軸受(1)，ならびにそれに設けら
れたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリ
ング(3)を備えている。

【００１６】転がり軸受(1)は、固定輪である外輪(4)、
回転輪である内輪(5)、これらの間に配置された複数の
転動体である玉(6)を備えている。図示は省略したが、
外輪(4)はハウジングなどに固定され、内輪(5)には回転
軸などが固定される。

【００１７】パルサーリング(3)は、内輪(5)に固定され
た支持部材(7)と、支持部材(7)に固定された着磁体(8)
とよりなる。支持部材(7)は、内輪(5)の外周に嵌め被せ
られた小径円筒部(7a)と、小径円筒部(7a)の右端から径
方向外方にのびる穴あき円板部（フランジ部）(7b)と、
穴あき円板部(7b)の外周縁部から右方にのびる大径円筒
部(7c)とよりなり、全体として環状をなす。

【００１８】外輪(4)の右端部の内径の肩部に、環状シ
ールみぞ(9)が形成されている。このシールみぞ(9)に接
触シール(10)の外周縁部が嵌合され、シール(10)の内周
縁部がパルサーリング(3)の支持部材(7)の小径円筒部(7
a)の左端部に接触している。

【００１９】センサー装置(2)は、外輪(4)に固定された
ケース(11)と、ケース(11)内に設けられたセンサー(12)
およびセンサー(12)からの出力に基づいた信号処理を行
う信号処理手段(13)とを有している。

【００２０】ケース(11)は、短円筒状の外周壁(11a)お
よび内周壁(11b)、ならびにこれらの右端部同士を連結
する穴あき円板状の側壁(11c)よりなり、全体として環
状をなし、その中空部分の断面は略コ字状をなす。外周
壁(11a)の自由端部（左端部）は内周壁(11b)より左側に
のびており、この外周壁(11a)の自由端が外輪(4)の右端
部の肩部に密にはめ止められ、内周壁(11b)の自由端部
が内輪(5)の内径寄りの右端面に近接している。

【００２１】パルサーリング(3)は、図２に示すよう
に、着磁体(8)が、表側の磁極がＮ極とＳ極とが交互に
かつ等ピッチとなるように帯状に形成されており、この
着磁体(8)がその端部同士を互いに対向させて支持部材
(7)の外周面全面にわたって固着されて形成されている
ものである。ここで、着磁体(8)の両端部は、他のＮ極
の略半分の幅を有するＮ極とされて、着磁体(8)の突き
合わせ部では、これらの略半幅のＮ極同士が間隙(G)を
おいて互いに対向している。

【００２２】また、例えば、略半周長さの二つの帯状の
着磁体の端部同士を互いに対向させて支持部材(7)の外
周全面にわたって固着し、半周ごとに基準位置を検出し
てもよい。

【００２３】この間隙(G)は、パルサーリング(3)の周上
の少なくとも１カ所に、他の箇所(8a)よりも磁力が弱い
基準位置信号用被検出部(8b)を形成するもので、この結
果、パルサーリング(3)からの出力には、図３に示すよ
うに、突き合わせ部以外の箇所(8a)からの出力信号でサ
インカーブを構成している標準信号ピーク部(Sa)と、ピ
ーク部が逆Ｗ字状となり２つのピーク値(Sb2)(Sb3)の間
に小ボトム値(Sb1)が存在する基準位置信号用ピーク部
(Sb)とが形成されている。

【００２４】図３は、回転信号および基準位置信号を求
めるセンサー装置の信号処理手段を示し、図４は、この
信号処理手段で得られる信号を示している。

【００２５】図３において、センサー装置の信号処理手
段(13)は、基準位置信号検出用被検知部(8b)からの出力
信号の基準位置信号用ピーク部(Sb)の小ボトム値(Sb1)
より小さい第１の閾値を有し入力信号がこの閾値以
上のときにオンの信号をＡ信号(SIG-A)として出力する
第１コンパレータ(31)と、基準位置信号検出用被検知部
(8b)からの出力信号の基準位置信号用ピーク部(Sb)の小
ボトム値(Sb1)より大きくかつ基準位置信号用ピーク部
(Sb)の出力ピーク(Sb2)(Sb3)より小さい第２の閾値を
有し入力信号がこの閾値以上のときにオンの信号をＢ
信号(SIG-B)として出力する第２コンパレータ(32)と、
入力信号が第１の閾値を越えたときにオンの信号を、
第２の閾値を下回ったときにオフの信号をＣ信号(SIG
-C)として出力するフリップフロップ(33)と、Ｂ信号(SI
G-B)とＣ信号(SIG-C)との排他的論理和信号をＤ信号(SI
G-D)として出力する第１排他的論理和回路(34)と、Ｃ信
号(SIG-C)とＤ信号(SIG-D)との排他的論理和信号をＥ信
号(SIG-E)として出力する第２排他的論理和回路(35)と
を備えている。

【００２６】図４に示すように、第１コンパレータ(31)
から出力されるＡ信号(SIG-A)は、基準位置信号用被検
出部(8b)からの出力信号の基準位置信号用ピーク部(Sb)
においても、突き合わせ部以外の箇所(8a)からの信号と
同様にオンの信号となる。こうして、Ａ信号(SIG-A)が
回転信号として使用可能となる。第２コンパレータ(32)
から出力されるＢ信号(SIG-B)は、突き合わせ部以外の
箇所(8a)からの出力信号については、１つのピーク(Sa)
につき１回ずつオンの信号となるが、基準位置信号用被
検出部(8b)からの出力信号については、オン−オフ−オ
ンの信号となる。フリップフロップ(33)から出力される
Ｃ信号(SIG-C)は、Ａ信号(SIG-A)がオンのときにオンの
信号となり、その後、Ｂ信号(SIG-B)がオフになったと
きに、オフの信号となる。こうして、フリップフロップ
(33)から出力されるＣ信号(SIG-C)は、第１の閾値の
立ち上がりでオン、第２の閾値の立ち下がりでオフの
信号となる。第１排他的論理和回路(34)から出力される
Ｄ信号(SIG-D)は、第１の閾値から第２の閾値まで
の間にオンとなるほか、ピーク部(Sb)に小ボトム値(Sb
1)がある場合には、小ボトム値(Sb1)を過ぎて第２の閾
値に達した時点から第２の閾値を下回る時点までの
間にもオンとなる。第２排他的論理和回路(35)から出力
されるＥ信号(SIG-E)は、基準位置信号用被検知部(8b)
からの出力信号についてだけオンとなり、こうして、Ｅ
信号(SIG-E)が原点出力信号などの基準位置信号として
使用可能となる。

【００２７】したがって、パルサーリング(3)がセンサ
ー装置(2)に対して相対回転すると、パルサーリング(3)
の着磁体(8)の磁力によって生成される磁束密度が変化
し、この変化がセンサー装置(2)によって検出され、こ
の際に出力される各信号のうち、Ａ信号(SIG-A)は、回
転速度検出用として使用され、Ｅ信号(SIG-E)は、例え
ば原点信号などの基準位置信号検出用として使用され
る。これにより、センサー付き軸受ユニットを構成する
部品の数は、回転数だけを求めるものと同じであるにも
かかわらず、基準位置信号を検出することもできるセン
サー付き軸受ユニットが得られる。

【００２８】なお、基準位置信号は、第２排他的論理和
回路(35)に代えて、Ｃ信号(SIG-C)の否定とＤ信号(SIG-
D)との論理積によっても得ることが可能であり、上記信
号処理手段(13)の各回路(31)(32)(33)(34)(35)は、これ
と同等の機能を有する１または複数の回路によって置き
換え可能であることはもちろんのことである。

【００２９】また、上記においては、端部がＮ極とされ
て、Ｎ極からの電圧を正として説明したが、端部がＳ極
とされて、Ｓ極からの電圧を負として扱ってももちろん
よく、この場合には、上記の小ボトム値、出力ピークお
よび閾値という語は、小ピーク値の絶対値、出力ボトム
の絶対値および閾値の絶対値という語にそれぞれ置き換
えられる。

【００３０】さらにまた、図１において、パルサーリン
グ(3)は内輪(5)に固定されているが、パルサーリング
(3)は、外輪(4)に固定して使用することもできる。この
場合に、上記と同様に、支持部材の小径円筒部を外輪に
嵌め合わせて、大径円筒部の内周面に着磁体を固着する
ようにしてももちろんよいが、支持部材の大径円筒部を
外輪に嵌め合わせて、小径円筒部の内周面に着磁体を固
着することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明によるセンサー付き軸受ユニ
ットの１実施形態を示す横断面図である。

【図２】図２は、この発明によるセンサー付き軸受ユニ
ットで使用されているパルサーリングの一例を示す斜視
図である。

【図３】図３は、この発明によるセンサー付き軸受ユニ
ットの信号処理手段の１実施形態を示す回路図である。

【図４】図４は、この発明によるセンサー付き軸受ユニ
ットの信号処理手段の途中および最終段階で得られる各
信号を示す図である。

【符号の説明】

(1) 転がり軸受 (2) センサー装置 (3) パルサーリング (8) 着磁体 (8a) 基準位置信号検出用被検知部 (12) 磁気センサー (G) 間隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ極とＳ極とが交互に配置されて回転信
号を出力するパルサーリングと、パルサーリングに対向
して配置された磁気センサーおよび磁気センサーからの
出力に基づいた信号処理を行う信号処理手段を有するセ
ンサー装置とが相対的に回転させられるセンサー付き軸
受ユニットにおいて、パルサーリングは、環状の支持部
材およびこれの周方向に沿って貼り付けられた少なくと
も１つの帯状着磁体よりなり、着磁体の互いに対向した
端部磁極が同じ極とされるとともに、着磁体の突き合わ
せ部に隙間が形成されることにより、出力信号のピーク
部に小ボトム値が存在する基準位置信号用被検出部がパ
ルサーリングの周上の少なくとも１カ所に形成されてお
り、センサー装置の信号処理手段に、パルサーリングの
基準位置信号用被検出部を検出する基準位置信号検出部
が設けられていることを特徴とするセンサー付き軸受ユ
ニット。
【請求項２】信号処理手段は、基準位置信号検出用被
検知部からの出力信号の小ボトム値より小さい第１の閾
値と、基準位置信号検出用被検知部からの出力信号の小
ボトム値より大きくかつ基準位置信号検出用被検知部の
出力ピークより小さい第２の閾値とを有しており、入力
信号が第１の閾値を越えたときに回転信号を出力し、入
力信号が第２の閾値より小さくなった後、第１の閾値に
到達する前に再び第２の閾値を越えたときに基準位置信
号を出力するものである請求項１のセンサー付き軸受ユ
ニット。