(57)【要約】【課題】フレキシブルプリント基板を使用する変位センサ装置において、正確かつ迅速に、基板を支持部に固定することができる構造を提供する。【解決手段】検出対象物（主軸部１０２ａ）に近接して設けられる支持部２１と、この支持部２１に沿って支持されたフレキシブルプリント基板２２と、このフレキシブルプリント基板２２に設けられ、検出対象物と対向する渦巻状のコイルを含むセンサ回路要素とを備えた変位センサ装置２０において、フレキシブルプリント基板２２を止め具２３によって支持部２１に固定する構造とし、フレキシブルプリント基板２２は、センサ回路要素を含む基板本体２２ａ、及び、当該基板本体２２ａから延伸して形成され、止め具２３による固定の用に供する止め代部２２ｂを有するものとする。【選択図】図９
2010175335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物の変位を非接触で検出する変位センサ装置であって、
前記検出対象物に近接して設けられる支持部と、
前記支持部に沿って支持されたフレキシブルプリント基板と、
前記フレキシブルプリント基板に設けられ、前記検出対象物と対向する渦巻状のコイルを含むセンサ回路要素と、
前記フレキシブルプリント基板を前記支持部に固定する止め具とを備え、
前記フレキシブルプリント基板は、前記センサ回路要素を含む基板本体、及び、当該基板本体から延伸して形成され、前記止め具による固定の用に供する止め代部を有していることを特徴とする変位センサ装置。
【請求項２】
円柱状の検出対象物の変位を非接触で検出する変位センサ装置であって、
前記検出対象物の周囲に近接して設けられるリング状の支持部と、
丸めた状態で前記支持部に沿って支持されたフレキシブルプリント基板と、
前記フレキシブルプリント基板に設けられ、前記検出対象物と対向する渦巻状のコイルを含むセンサ回路要素と、
前記フレキシブルプリント基板を前記支持部に固定する止め具とを備え、
前記フレキシブルプリント基板は、前記センサ回路要素を含み、前記支持部の内面に沿う基板本体、及び、当該基板本体から延伸して形成され、前記止め具による前記支持部の軸方向端面への固定の用に供する止め代部を有していることを特徴とする変位センサ装置。
【請求項３】
前記止め代部は、周方向に不連続に形成されている請求項２記載の変位センサ装置。
【請求項４】
前記支持部に固定された状態における前記止め代部は、径方向に頂点部分が突出する三角形を基調とした形状である請求項２又は３に記載の変位センサ装置。
【請求項５】
前記止め代部を前記支持部の軸方向端面に固定する前記止め具の頭部が、前記基板本体より径方向に突出している請求項２〜４のいずれか１項に記載の変位センサ装置。
【請求項６】
前記フレキシブルプリント基板は、前記基板本体と前記止め代部との境界線で折り曲げられており、当該境界線の部分は、その他の部分より薄肉である請求項２〜５のいずれか１項に記載の変位センサ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の変位センサ装置を固定輪に取り付けて、回転輪の径方向への変位を検出する転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位センサ装置及び、これを用いた転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製対象物の変位を検出する変位センサ装置においては、積層鋼板の鉄心にコイルを巻いたセンサが使用されてきた。このような変位センサ装置では、対象物の変位を、インダクタンスの変化として捉えることができる。しかし、このようなセンサの構成は、体積・重量が大きく、構成部品数も多いので、材料コストが高く、組立工数も多くなる。
一方、プリント基板のような平面上に、渦巻状のコイルを構成し、インダクタとしたものも提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。このような平面コイルの構造は、積層鋼板にコイルを巻く構造に比べて、軽量・コンパクト化に大きく寄与するものと期待される。
【０００３】
また、本出願人は先に、対象物のまわりを囲む円筒状のフレキシブルプリント基板に変位検出用の複数の渦巻状のコイルを搭載した変位センサ装置を提案している（特願２００８−２９２１４３）。このような変位センサ装置のセンサヘッド部は、例えば、細長い長方形のフレキシブルプリント基板を短い円筒状に丸めて、同様の円筒状の支持部に固定して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５０９１８９号公報（図１他）
【特許文献２】特開２００５−３０３１０６号公報（段落［０００５］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなフレキシブルプリント基板を用いた変位センサ装置においては、フレキシブルプリント基板をどのようにして支持部に正確かつ迅速に取り付けるかが、製造上は特に重要である。例えば、フレキシブルプリント基板を接着剤で支持部に直接接着することも可能であるが、正確な位置決めが困難であり、量産には適さない。また、フレキシブルプリント基板にクリップを取り付けて、このクリップを支持部の溝に嵌め込むようにして固定することもできる。しかしながら、この場合には、フレキシブルプリント基板に実装された電子部品が、クリップをフレキシブルプリント基板に加圧接着する際の邪魔になるという不便がある。また、加圧接着時にフレキシブルプリント基板とクリップとの僅かなずれが生じて、正確な位置に固定できない場合もある。
【０００６】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、フレキシブルプリント基板を使用する変位センサ装置において、正確かつ迅速に、基板を支持部に固定することができる構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、検出対象物の変位を非接触で検出する変位センサ装置であって、前記検出対象物に近接して設けられる支持部と、前記支持部に沿って支持されたフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に設けられ、前記検出対象物と対向する渦巻状のコイルを含むセンサ回路要素と、前記フレキシブルプリント基板を前記支持部に固定する止め具とを備え、前記フレキシブルプリント基板は、前記センサ回路要素を含む基板本体、及び、当該基板本体から延伸して形成され、前記止め具による固定の用に供する止め代部を有していることを特徴とする。
上記のように構成された変位センサ装置では、フレキシブルプリント基板自体に止め代部を設けたことにより、止め具を用いて止め代部を支持部の所定位置に固定することができる。
【０００８】
また、本発明は、円柱状の検出対象物の変位を非接触で検出する変位センサ装置であって、前記検出対象物の周囲に近接して設けられるリング状の支持部と、丸めた状態で前記支持部に沿って支持されたフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板に設けられ、前記検出対象物と対向する渦巻状のコイルを含むセンサ回路要素と、前記フレキシブルプリント基板を前記支持部に固定する止め具とを備え、前記フレキシブルプリント基板は、前記センサ回路要素を含み、前記支持部の内面に沿う基板本体、及び、当該基板本体から延伸して形成され、前記止め具による前記支持部の軸方向端面への固定の用に供する止め代部を有していることを特徴とする。
上記のように構成された変位センサ装置では、フレキシブルプリント基板自体に止め代部を設けたことにより、止め具を用いて止め代部を支持部の所定位置に固定することができる。
【０００９】
また、上記変位センサ装置において、止め代部は、周方向に不連続に形成されていることが好ましい。
この場合、止め代部を径方向に折り曲げることが、容易になる。
【００１０】
また、上記変位センサ装置において、支持部に固定された状態における止め代部は、径方向に頂点部分が突出する三角形を基調とした形状であってもよい。
この場合、三角形の頂点近傍の一箇所を、１つの止め具によりバランス良く固定することができる。従って、最小個数の止め具による固定が可能である。
【００１１】
また、上記変位センサ装置において、止め代部を支持部の軸方向端面に固定する止め具の頭部が、基板本体より径方向に突出していてもよい。
この場合、検出対象物が異常に基板本体に接近したとき、止め具の頭部で検出対象物を受け止めて、それ以上の接近を阻止することができる。従って、検出対象物が基板本体に当たって損傷を生じさせるような事態を、防止することができる。
【００１２】
また、上記変位センサ装置において、フレキシブルプリント基板は、基板本体と止め代部との境界線で折り曲げられており、当該境界線の部分は、その他の部分より薄肉である、という構成であってもよい。
この場合、境界線での折り曲げが容易になる。
【００１３】
また、上記いずれかの変位センサ装置を転がり軸受装置の固定輪に取り付けて、回転輪の径方向への変位を検出するようにしてもよい。
この場合には、転がり軸受装置に取り付けられる変位センサ装置において、正確かつ迅速に、フレキシブルプリント基板を支持部に固定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の変位センサ装置又はこれを用いた転がり軸受装置によれば、止め具を用いて止め代部を支持部の所定位置に固定することができるので、正確かつ迅速に、フレキシブルプリント基板を支持部に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の変位センサ装置に使用する平面コイルの原理を説明する図である。
【図２】ＬＣ回路の周波数特性の一例を示すグラフである。
【図３】コイルの巻き方の他の例（実用的な例）を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は基板形センサの展開図、（ｂ）は基板形センサを円筒状に丸めた状態を示す斜視図である。
【図５】丸めた状態のフレキシブルプリント基板を円筒状の支持部の内周面上に取り付ける状態を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、支持部の図示を省略して、フレキシブルプリント基板の内側に回転体が挿通されている状態の基板形センサを示す斜視図であり、（ｂ）は、これを回転体の軸方向から見た図である。
【図７】基板形センサのコイルに信号処理回路を接続した変位センサ装置の回路構成の一例を示す回路図である。
【図８】転がり軸受装置の一種であるハブユニットの断面図である。
【図９】図８において外輪と主軸部との間に装着される変位センサ装置を、軸方向から見た正面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、支持部及びフレキシブルプリント基板を単体で示す図である。
【図１１】フレキシブルプリント基板の展開図及び、フレキシブルプリント基板に搭載されるコイルその他のセンサ回路要素の回路図との対応関係を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係る変位センサ装置を、軸方向から見た正面図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、支持部及びフレキシブルプリント基板を単体で示す図である。
【図１４】フレキシブルプリント基板の展開図である。
【図１５】１つの止め代部の拡大図である。
【図１６】他の構成例としての、１つの止め代部の拡大図である。
【図１７】第３実施形態に係る変位センサ装置を、軸方向の一方向から見た正面図である。
【図１８】図１７における変位センサ装置を、軸方向の他方向（すなわち図１７の裏面）から見た正面図である。
【図１９】支持部を単体で示す図である。
【図２０】フレキシブルプリント基板の展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《原理》
図１は、本発明の変位センサ装置に使用する平面コイルの原理を説明する図である。この平面コイル１は、（ａ）に示すように、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２上に、導電部を渦巻状に形成して成るコイル３を設けたものである。このような平面コイル１は、例えば、銅やアルミニウム等の金属箔が貼着されたフレキシブルプリント基板からエッチングを行って、渦巻のパターンを残すことにより製作することができる。なお、コイル３の渦巻中心の端部は、例えばスルーホールで裏面へ導出することができる。コイル３は、渦巻のターン数（渦を巻いている回数）、コイルの断面積、コイルの長さ等に依存するインダクタンスＬを有するが、ターン数は２乗で関与するため、最も支配的な要素である。従って、ターン数を確保することによって、所望のインダクタンスを得ることが可能である。
【００１７】
（ｂ）は、平面コイル１を、変位の検出対象物４と近接対向させた状態を示す斜視図である。検出対象物４は金属製（例えば鉄系金属）であり、導電性を有する。コイル３のインダクタンスは、この検出対象物４によって影響を受ける。また、交流信号に対して、コイル３のパターンと検出対象物４との間に、パターン面積や相互間の距離に依存したキャパシタンスが現れる。従って、このような平面コイル１は、等価的に、（ｃ）に示すような並列のＬＣ回路となる。ここで、インダクタンスＬやキャパシタンスＣの値は、検出対象物４と平面コイル１とのギャップによって変化する。
【００１８】
上記ギャップが増大すると、交流信号に対するインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣが共に低下し、逆に、ギャップが減少すると、インダクタンスＬ及びキャパシタンスＣが共に上昇する。従って、ギャップの変化により、ＬＣ回路の自己共振周波数ｆ（＝１／（２π（Ｌ・Ｃ）1/2））が変化する。
図２は、ＬＣ回路の周波数特性の一例を示すグラフである。周波数特性は、例えば自己共振周波数ｆ１でピークとなる実線の曲線であるが、自己共振周波数が低下してｆ２になると、周波数特性は破線の曲線となる。この結果、ＬＣ回路に一定の発振周波数ｆ０を供給している場合において、ＬＣ回路の出力（振幅）は、Ｖ１からＶ２に変化する。このようにして、ギャップの変化を出力の変化として検出することができる。
【００１９】
図３は、コイル３の巻き方の他の例（実用的な例）を示す斜視図である。この例では、フレキシブルプリント基板２の表裏両面に、コイル３が設けられ、スルーホールの導電路５を介して互いに接続されている。なお、図を見易くするために２つのコイル３を互いに上下に引き離して表しているが、実際には、薄いフレキシブルプリント基板２を挟んで背中合わせになっている。なお、フレキシブルプリント基板２を複数枚重ねて、導電体のパターンを設ける層を複層化することも可能である。
【００２０】
２つのコイル３は、同じ方向（例えば上方）から見ると互いに逆の渦巻であるが、電流という視点から見ると、同じ方向に巻いている。すなわち、仮に、上のコイル３の外側の巻端から電流が流れ込むとすると、電流は右巻きに渦の中心へ向かい、下のコイル３に抜けると、今度は、右巻きに渦の外側へ向かい、下のコイル３の外側の巻端に達する。従って、電流は常に右巻きに流れており、右巻きのターン数が累積される。電流が逆に流れるときは、電流は常に左巻きに流れ、左巻きのターン数が累積される。このようにして、厚さ方向には極めて薄い平面コイル１でありながら、コイル３は全体として多くのターン数を確保することができる。従って、所望のインダクタンスを容易に得ることができる。
【００２１】
《原理的構成》
次に、上記のような平面コイル１を複数個使用した基板形センサの原理的構成について説明する。
図４の（ａ）は、基板形センサ１０の展開図である。この基板形センサ１０においては、フレキシブルプリント基板２上に、４個のコイル３（総称符号）が２段に、合計８個設けられている。なお、図ではコイル３を簡略化して同心円のように描いているが、実際は、図１や図３に示したような渦巻である（以下、同様。）。
【００２２】
ここで、各コイル個別の符号は、後述の回転体の軸方向をＹ方向とした場合に、Ｙ方向に直交し、かつ、互いに直交するＸ方向・Ｚ方向に対応し、数字はＹ軸上の組番号、＋、−はＸ，Ｚ方向の組を表している。すなわち、変位を検出するためのコイルの組み合わせは、以下のようになる。
Ｘ方向変位：（Ｘ１＋，Ｘ１−）、（Ｘ２＋，Ｘ２−）
Ｚ方向変位：（Ｚ１＋，Ｚ１−）、（Ｚ２＋，Ｚ２−）
各コイル３における２つの巻端（図示せず。）は、フレキシブルプリント基板２の表裏両面の導電路６を経て、端子電極部２ａに導出されている。
【００２３】
このような基板形センサ１０を円筒状に丸めると、（ｂ）に示すようになり、コイルＸ１＋及びＸ１−、並びに、Ｘ２＋及びＸ２−は、それぞれ、Ｘ方向に２個１組の存在となる。また、コイルＺ１＋及びＺ１−、並びに、Ｚ２＋及びＺ２−は、それぞれ、Ｚ方向に２個１組の存在となる。また、上段側及び下段側の各４個のコイルは、周方向の位相９０度ごとに配置されている。
【００２４】
図５は、丸めた状態のフレキシブルプリント基板２を支持し、かつ、その円筒形状を維持すべく、円筒状の支持部１１の内周面上に取り付ける状態を示す斜視図である。支持部１１は、樹脂製であってもよいが、ここでは金属製とする。金属製の場合、機械的強度を容易に確保することができるので、樹脂製に比べて薄肉の支持部とすることができる。このことは、コンパクト化に寄与する。なお、支持部が金属製であっても、高周波信号（１００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）でＬＣ回路を駆動することにより、変位検出に影響がないことが確認された。
【００２５】
支持部１１の内周面に固定されたフレキシブルプリント基板２の内側には、径方向の微小な隙間を確保して、検出対象物としての回転体１２が挿入される。この回転体１２とは例えば自動車の車軸である。その場合、支持部１１は転がり軸受装置の固定輪に取り付けられ、可動輪に回転体（車軸）１２が取り付けられている。そして、上記の隙間は、転がり軸受装置によって維持される。
【００２６】
図６の（ａ）は、支持部１１の図示を省略して、フレキシブルプリント基板２の内側に回転体１２が挿通されている状態の基板形センサ１０を示す斜視図である。（ｂ）は、これを回転体１２の軸方向から見た図である。フレキシブルプリント基板２と回転体１２の表面との間には径方向へのギャップがあり、このギャップの変化によって、前述のインダクタンスＬ，キャパシタンスＣが変化する。従って、車輪に荷重が作用した際に発生する車軸の径方向の変位を、前述の出力の変化として検出することができる。
【００２７】
図７は、基板形センサ１０のコイル３に信号処理回路１７を接続した変位センサ装置２０の回路構成の一例を示す回路図である。このような信号処理回路１７（但し、発振回路１３を除く。）は、フレキシブルプリント基板２に実装することが可能である。
各コイルは前述のように等価的にはＬＣ回路であり、発振回路１３から抵抗１４を介して所定の発振周波数ｆ０の交流信号が供給される。ＬＣ回路の出力はインピーダンス変換を行うバッファ回路（電圧フォロワ回路）１５を経て、差動増幅回路１６に入力される。
【００２８】
差動増幅回路１６は、対を成す２つのＬＣ回路からの信号電圧の差をとることで信号の線形化を行い、かつ、増幅を行う。線形化によって、回転体１２の径方向への変位を正確に検出することができる。すなわち、軸方向に直交する方向にコイルを２個１組で設け、出力の差をとることで、回転体１２の径方向への変位を正確に検出することができる。差動増幅後の信号は、Ｘ方向の２出力（Ｘ１，Ｘ２）と、Ｚ方向の２出力（Ｚ１，Ｚ２）として出力される。これらの４出力に基づいて、ＥＣＵ（図示せず。）は車輪に作用する荷重を求める。また、同じ方向の２出力に基づいて、モーメント荷重を求めることができる。
【００２９】
以上の変位センサ装置２０によれば、コイル３のインダクタンスを、フレキシブルプリント基板２上に形成された渦巻のターン数によって確保することができるので、コイルの厚さ寸法の増大を抑制することができる。
また、コイル３の導電部と回転体１２との間にキャパシタンスが現れるので、別途、回路部品としてのコンデンサを用意することなく、ＬＣ回路を構成することができる。
また、１つの基板に必要数のコイル３を設けることができ、それによって、僅か１枚のフレキシブルプリント基板２に必要な機能を集約することができる。
【００３０】
《第１実施形態》
次に、転がり軸受装置の固定輪と可動輪との間に取り付けられる第１実施形態に係る変位センサ装置について説明する。
図８は、転がり軸受装置の一種であるハブユニットの断面図である。このハブユニット１００は車両に取り付けられるものであり、取り付けた状態では、図８における右側が車両のアウター側（車両の外側）であり、左側が車両のインナー側（車両の内側）である。図８において、ハブユニット１００の中心軸Ｃに沿った方向をＹ方向とし、これに直交する紙面に垂直な方向をＸ方向とし、Ｙ方向及びＸ方向の双方に直交する鉛直方向をＺ方向とする。従って、このハブユニット１００が自動車に取り付けられた状態においてＸ方向は車輪の前後水平方向となり、Ｙ方向は車輪の左右水平方向（軸方向）となり、Ｚ方向は上下方向となる。
【００３１】
このハブユニット１００は、主たる構造部分として、外輪１０１、内軸１０２、内輪部材１０３、ナット１０４、及び、転動体１０５を備えている。外輪１０１は、筒状部１０１ａと、この筒状部１０１ａの一部の外周面から径方向外方へ伸びたフランジ部１０１ｂとを有している。このフランジ部１０１ｂは、車体側の固定部材（図示せず。）に固定され、これによってハブユニット１００が車体に固定される。内軸１０２は、外輪１０１内に挿通される主軸部１０２ａと、車両アウター側にあって径方向外方へ延びるフランジ部１０２ｂとを有している。このフランジ部１０２ｂが、車輪のホイールやブレーキディスクの取付部となる。なお、円柱状の主軸部１０２ａは、前述の回転体１２（図５，図６）に相当する部分である。
【００３２】
内軸１０２の車両インナー側には、筒状の内輪部材１０３が外嵌され、さらに、内軸１０２の端部に形成された雄ねじ部１０２ｄにナット１０４が螺着されることにより、内輪部材１０３が内軸１０２に固定されている。転動体１０５は、周方向に複数個配置された玉からなる複列の構成となっている。各列の玉は保持器（図示せず。）によって周方向に所定間隔で保持されている。
このハブユニット１００において、外輪１０１は、車体側の固定部材に固定される固定輪である。また、内軸１０２と内輪部材１０３とは、外輪１０１に転動体１０５を介して回転自在に支持された回転輪である。外輪１０１、内軸１０２及び内輪部材１０３は、互いに同軸（中心軸Ｃ）に配置されている。
【００３３】
このように構成されたハブユニット１００においては、外輪１０１の内周面上に取り付けられた変位センサ装置２０により、検出対象物である内軸１０２（主軸部１０２ａ）の変位を非接触で検出することができる。この場合、固定輪たる外輪１０１と、可動輪たる主軸部１０２ａとの間の狭い径方向隙間に、変位センサ装置２０を設けることができる。
【００３４】
図９は、図８において外輪１０１と主軸部１０２ａとの間に装着される変位センサ装置２０を、軸方向から見た正面図である。図９において、変位センサ装置２０は、支持部２１と、この支持部２１に止め具２３によって固定されたフレキシブルプリント基板２２（材質は例えばポリイミド製）とによって構成されている。止め具２３は例えば、ねじであり、図示しているのは薄い頭部の中心に小さな六角穴（図では簡略化して円で描いている。）を有するタイプのねじである。
【００３５】
図１０の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、支持部２１及びフレキシブルプリント基板２２を単体で示す図である。（ａ）において、支持部２１は、全体としてリング状であり、その軸方向から見た図示の形状は、外面側は外輪１０１（図８，図９）の内周面に嵌合させるための円形（円筒面）である。また、内面側は、フレキシブルプリント基板２２を支持するための多角形となっており、周方向へ９０度ごとの平面２１ａの他、それらの間にある平面２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの集合体で構成されている。このようにして、支持部２１の内面には、フレキシブルプリント基板２２を沿わせるための複数の平面が形成されている。支持部２１の軸方向端面には２０箇所に、止め孔２１ｅ（ここでは雌ねじ）が形成されている。また、裏面にも同一数の止め孔２１ｅが存在する（孔そのものは通し孔である。）。すなわち、雌ねじとしての止め孔２１ｅの総数は４０である。
【００３６】
図１０の（ｂ）において、フレキシブルプリント基板２２は、支持部２１の内面の約３／４をカバーする基板本体２２ａと、２２片（片側１１片）の止め代部２２ｂと、引出し部２２ｃ（図９では省略）とを備えている。止め代部２２ｂには、支持部２１の止め孔２１ｅに対応した孔（ｈ１又はｈ２）が形成されている。
【００３７】
図１１は、フレキシブルプリント基板２２の展開図及び、フレキシブルプリント基板２２に搭載されるコイルその他のセンサ回路要素Ｓの回路図との対応関係を示す図である。図において、フレキシブルプリント基板２２は、コイル３等のセンサ回路要素Ｓを含む横長・長方形の基板本体２２ａと、この基板本体２２ａから上下にそれぞれ延伸して形成された合計２２片の止め代部２２ｂと、中央上部の止め代部２２ｂからさらに延伸して引き出された引出し部２２ｃとを一体に有するものである。
【００３８】
基板本体２２ａは、複数種類の領域ａ１〜ａ５を有している。４つの領域ａ１にはそれぞれ図４の要領で一対のコイル３が設けられ、全体で８個のコイル３（Ｘ１＋，Ｚ１＋，Ｘ１−，Ｚ１−，Ｘ２＋，Ｚ２＋，Ｘ２−，Ｚ２−）が設けられている。コイル３は、例えば、図の表面側（紙面側）の第１層に設けられている。また、斜線を付した５つの領域ａ２には、対応する回路図に示す電子部品（抵抗１４，バッファ回路１５，差動増幅器１６）が実装され、回路接続用の導電路が形成されている。
【００３９】
６つの領域ａ３は、電子部品が実装されず、導電路のみが形成されている。従って、領域ａ３での折り曲げが可能である。残る２つの領域ａ４は、領域ａ２と同様に電子部品の実装が可能であるが、この例では実装されず、導電路のみが形成されている。また、領域ａ２とａ４との境界線上や、中央の３つの領域ａ２の相互間の隙間領域ａ５には、電子部品は実装されず、従って、折り曲げが可能である。実装された電子部品同士や、これらをコイル３と繋ぐ導電路は、主として裏面側の第２層に設けられる。コイル３の２つの巻端は、スルーホール（図示せず。）を通って第２層に導出されている。引出し部２２ｃには外部回路との接続のためのリード線が集約されている。なお、第１層、第２層の表面には絶縁コーティングが施される。
【００４０】
一方、上記止め代部２２ｂは、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１に固定するにあたっての、止め具２３（図９）による固定の用に供する部位である。図１１の上側の各止め代部２２ｂには、２個又は１個の丸孔ｈ１が形成されている。一方、図１１の下側の各止め代部２２ｂには、２個又は１個の長孔（図の上下方向に長い孔）ｈ２が形成されている。
【００４１】
上記のようなフレキシブルプリント基板２２は、支持部２１の内面に沿うように、基板本体２２ａを丸めた状態とされる。また、止め代部２２ｂは図示の折り曲げ部Ｐ１，Ｐ２（基板本体２２ａとの境界線）で直角に（径方向に）折り曲げられる。基板本体２２ａを丸めた状態において止め代部２２ｂは周方向に不連続に形成されており、従って、折り曲げが容易である。
なお、折り曲げ部Ｐ１，Ｐ２は、その他の部分より薄肉であるようにすれば、折り曲げがさらに容易である。例えば、基板を（４層の樹脂＋銅箔）によって構成する「厚肉」に対して、樹脂を２層にすれば、相対的に「薄肉」とすることができる。なお、銅箔を直角に折り曲げると亀裂が生じる場合もあるが、回路として使用していない銅箔に亀裂が生じても特に問題は無い。
【００４２】
こうして、図１０の（ｂ）に示す立体的な形態となったフレキシブルプリント基板２２が、支持部２１に装着される。このとき、止め代部２２ｂは支持部２１の軸方向端面に重ねられる。そして、止め具２３を丸孔ｈ１（又は長孔ｈ２）に通し、止め孔２１ｅに固定する。同様に、裏面も、止め具２３を長孔ｈ２（又は丸孔ｈ１）に通し、止め孔２１ｅに固定する。こうして、図９に示すように、フレキシブルプリント基板２２を、支持部２１に固定することができる。
【００４３】
すなわち、上記のように構成された変位センサ装置２０では、フレキシブルプリント基板２２自体に止め代部２２ｂを設けたことにより、止め具２３を用いて止め代部２２ｂを支持部２１の所定位置に固定することができる。このようにして、正確かつ迅速に、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１に固定することができる。その結果、製造コストも低下する。
【００４４】
また、基板本体２２ａから折り曲げた止め代部２２ｂを支持部２１の軸方向端面に重ねる構成であることにより、止め孔２１ｅは軸方向への孔となり、支持部２１を厚肉（径方向）にしなくても多数の止め孔２１ｅを容易に確保することができる。すなわち、支持部２１の軸方向端面に止め代部２２ｂを止めることは、支持部２１の薄肉化に寄与する。
また、止め具２３により止め代部２２ｂを止めることによって、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１に密着させることができるので、コイル３と、検出対象物たる主軸部１０２ａ（図８，図９）との間の隙間を、所望の寸法に維持することができる。
さらに、長孔ｈ２によって、支持部２１とフレキシブルプリント基板２２との間の寸法誤差を吸収することができるので、より確実に、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１に取り付けることができる。
【００４５】
なお、図９に示すように、コイル３が設けられる領域ａ１と主軸部１０２ａとの間の隙間に比べて、電子部品が実装される領域ａ２の表面と主軸部１０２ａとの間の隙間は大きくなるように構成されている。これにより、コイルに比べて高さのある電子部品が、主軸部１０２ａに接触することを防止できる。
【００４６】
《第２実施形態》
次に、第２実施形態に係る変位センサ装置について説明する。当該変位センサ装置においては、コイル３その他、搭載するセンサ回路要素Ｓは第１実施形態と同様である。第１実施形態との違いは、フレキシブルプリント基板２２及び支持部２１の形状にある。
図１２は、第２実施形態に係る変位センサ装置２０を、軸方向から見た正面図である。なお、この図では、外輪１０１の図示は省略している。図において、フレキシブルプリント基板２２の止め代部２２ｂは、径方向に頂点部分が突出する三角形を基調とした形態であり、具体的には、主軸部１０２ａに対向する側を底辺とした三角形の頂点を丸めた形態である。
【００４７】
図１３の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、支持部２１及びフレキシブルプリント基板２２を単体で示す図である。（ａ）において、支持部２１は、第１実施形態（図１０の（ａ））と同様に、全体としてリング状であるが、内面の形状が一部異なり、第１実施形態における３平面（図１０の（ａ）における２１ｃ、２１ｄ、２１ｃ）の部位が、一平面２１ｆとなっている。また、支持部２１の軸方向端面における９箇所に、止め孔２１ｅが形成されている。止め孔２１ｅにタップ加工を施す前の下孔は貫通孔であり、裏面側も同様に止め孔２１ｅが形成される。但し、裏面における平面２１ｆの部分の止め孔については、これを使用しない。すなわち、止め孔２１ｅの有効総数は１７（＝９＋８）である。
【００４８】
図１３の（ｂ）において、フレキシブルプリント基板２２は、支持部２１の内面の約３／４をカバーする基板本体２２ａと、１７片（表９、裏８）の止め代部２２ｂと、引出し部２２ｃとを備えている。止め代部２２ｂには、支持部２１の止め孔２１ｅに対応した丸孔ｈ１が形成されている。
【００４９】
図１４は、フレキシブルプリント基板２２の展開図である。図において、フレキシブルプリント基板２２は、コイル３等のセンサ回路要素を含む横長・長方形の基板本体２２ａと、この基板本体２２ａから上下に延伸して形成された１７片（上８、下９）の止め代部２２ｂと、基板本体２２ａの中央から上方へ延伸して引き出された引出し部２２ｃとを一体に有するものである。各止め代部２２ｂには丸孔ｈ１が形成されている。
【００５０】
なお、引出し部２２ｃの基端部分は止め代部と同様な形態ではあるが、丸孔は無く、止め代部としては機能しない。但し、これは一例に過ぎず、引出し部２２ｃの基端部分にも導電路を避ける丸孔を設け、かつ、これに対応する止め孔を支持部２１に設けるようにしてもよい。
また、図１４において止め代部２２ｂには全て丸孔ｈ１を設けたが、第１実施形態と同様に、基板本体２２ａの上側・下側のいずれか一方を長孔として、寸法誤差を吸収するようにしてもよい。
【００５１】
基板本体２２ａは、複数種類の領域ａ１〜ａ４を有している。４つの領域ａ１にはそれぞれ図４の要領で一対のコイル３が設けられ、全体で８個のコイル３が設けられている。また、斜線を付した５つの領域ａ２には、電子部品（抵抗１４，バッファ回路１５，差動増幅器１６）が実装され、回路接続用の導電路が形成されている。６つの領域ａ３には、電子部品が実装されず、導電路のみが形成されている。従って、領域ａ３での折り曲げが可能である。
【００５２】
残る２つの領域ａ４は、領域ａ２と同様に電子部品の実装が可能であるが、この例では実装されず、導電路のみが形成されている。また、領域ａ２とａ４との境界線上には電子部品は実装されず、従って、折り曲げが可能である。実装された電子部品同士や、これらをコイル３と繋ぐ導電路は、主として裏面側の第２層に設けられる。コイル３の２つの巻端は、スルーホール（図示せず。）を通って第２層に導出されている。引出し部２２ｃには外部回路との接続のためのリード線が集約されている。なお、第１層、第２層の表面には絶縁コーティングが施される。
【００５３】
第２実施形態に係る変位センサ装置２０は、第１実施形態と同様に、フレキシブルプリント基板２２自体に止め代部２２ｂを設けたことにより、止め具２３を用いて止め代部２２ｂを支持部２１の所定位置に固定することができる。このようにして、正確かつ迅速に、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１に固定することができる。その結果、製造コストも低下する。
【００５４】
また、基板本体２２ａから折り曲げた止め代部２２ｂを支持部２１の軸方向端面に重ねる構成であることにより、止め孔２１ｅは軸方向への孔となり、支持部２１を厚肉（径方向）にしなくても多数の止め孔２１ｅを容易に確保することができる。すなわち、支持部２１の軸方向端面に止め代部２２ｂを止めることは、支持部２１の薄肉化に寄与する。
また、止め具２３により止め代部２２ｂを止めることによって、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１に密着させることができるので、コイル３と、検出対象物たる主軸部１０２ａ（図８，図９）との間の隙間を、所望の寸法に維持することができる。
【００５５】
図１５は、１つの止め代部２２ｂの拡大図である。図において、このような三角形状の止め代部２２ｂの場合、丸孔ｈ１は、三角形の頂点近傍の一箇所に形成される。基板本体２２ａの両端面にある一対の止め代部２２ｂの各々について、丸孔ｈ１に通した止め具２３（図１２）を支持部２１に固定することにより、止め代部２２ｂ内には図示の矢印のような張力が発生し、フレキシブルプリント基板２２の当該部分を、止め代部２２ｂ一箇所につき１つの止め具２３によりバランス良く固定することができる。従って、最小個数の止め具による固定が可能である。なお、三角形は必ずしも二等辺三角形でなくてもよい。例えば、図１４における引出し部２２ｃに最も近い左右一対の止め代部２２ｂは、二等辺三角形ではない。
【００５６】
なお、丸孔ｈ１は三角形の頂点に近い位置に設けることが好ましいが、例えば頭部の大きな止め具を使用して広範囲に止め代部を押さえ込めば、必ずしも頂点に近い位置でなくてもよい。図１６は、その一例を示す１つの止め代部２２ｂの拡大図である。この場合、止め具２３として、頭部が止め代部２２ｂに収まらない大径のねじを使用する。この場合の止め具２３の頭部は、広範囲に止め代部２２ｂを押さえるだけでなく、フレキシブルプリント基板２２や電子部品が、主軸部１０２ａと接触することを防止するストッパとしての機能も有する。従って、検出対象物たる主軸部１０２ａが異常にフレキシブルプリント基板２２に接近したとき、止め具２３の頭部でこれを受け止めて、それ以上の接近を阻止することができる。すなわち、主軸部１０２ａが、フレキシブルプリント基板２２や電子部品基板本体に当たって損傷を生じさせるような事態を、防止することができる。
【００５７】
《第３実施形態》
次に、第３実施形態に係る変位センサ装置について説明する。当該変位センサ装置においては、コイル３その他、搭載するセンサ回路要素Ｓは第１実施形態と同様である。第１実施形態との違いは、フレキシブルプリント基板２２及び支持部２１の形状にある。また、第２実施形態との違いは、主として、支持部２１の内面形状及び止め代部２２ｂの数である。
【００５８】
図１７は、第３実施形態に係る変位センサ装置２０を、軸方向の一方向から見た正面図である。なお、この図では、外輪１０１や主軸部１０２ａの図示は省略している。また、図１８は、当該変位センサ装置２０を、軸方向の他方向（すなわち図１７の裏面）から見た正面図である。図１７，１８において、フレキシブルプリント基板２２の止め代部２２ｂは、第２実施形態と同様の形態であるが、その数は、図１７で６片、図１８で７片の合計１３片であり、第２実施形態（１７片）よりさらに少ない。
【００５９】
図１９は、支持部２１を単体で示す図である。支持部２１は、第１実施形態（図１０の（ａ））及び第２実施形態（図１３の（ａ））と同様に、全体としてリング状であるが、内面の形状が異なり、正八角形（８つの平面２１ａ）である。止め孔２１ｅは、７箇所に形成されている。止め孔２１ｅの下孔は裏面に貫通しており、裏面側にも同様に、７箇所に止め孔２１ｅが設けられている。但し、裏面側の止め孔２１ｅのうち一箇所については、これを使用しない（図１７の止め具２３参照）。従って、止め孔２１ｅの有効総数は１３（＝７＋６）である。
【００６０】
図２０は、フレキシブルプリント基板２２の展開図である。図において、フレキシブルプリント基板２２は、コイル３等のセンサ回路要素を含む横長・長方形の基板本体２２ａと、この基板本体２２ａから上下に延伸して形成された１３片（上６、下７）の止め代部２２ｂと、基板本体２２ａの中央から上方へ延伸して引き出された引出し部２２ｃとを一体に有するものである。
【００６１】
基板本体２２ａは、第２実施形態と同様に、複数種類の領域ａ１〜ａ４を有している。４つの領域ａ１にはそれぞれ図４の要領で一対のコイル３が設けられ、全体で８個のコイル３が設けられている。また、斜線を付した７つの領域ａ２には、電子部品（抵抗１４，バッファ回路１５，差動増幅器１６）が実装され、回路接続用の導電路が形成されている。６つの領域ａ３には、電子部品が実装されず、導電路のみが形成されている。従って、領域ａ３での折り曲げが可能である。
【００６２】
実装された電子部品同士や、これらをコイル３と繋ぐ導電路は、主として裏面側の第２層に設けられる。コイル３の２つの巻端は、スルーホール（図示せず。）を通って第２層に導出されている。引出し部２２ｃには外部回路との接続のためのリード線が集約されている。なお、第１層、第２層の表面には絶縁コーティングが施される。
【００６３】
上記第３実施形態の変位センサ装置２０は、第２実施形態の変位センサ装置２０と同様の作用効果を奏する他、上述のように、第１，第２実施形態の構成よりも止め代部２２ｂ、止め孔２１ｅの総数（１３）が少なく、従って、止め具２３も少ない。従って、構成が簡素である。また、図１７，１８に示すように折り曲げが６箇所と少なく（第１実施形態は１０箇所、第２実施形態は８箇所）、組立・装着がさらに容易である。
【００６４】
《その他》
なお、上記各実施形態における止め具２３としては、ねじを使用したが、リベットも使用可能である。量産にはリベットの方が好適である。
また、上記各実施形態ではフレキシブルプリント基板２２にコイル３のみならず、電子部品を含むセンサ回路要素も搭載したが、原理的構成において示したように（図４）フレキシブルプリント基板２２にはコイル３とその引出線の導電路のみを搭載し、その他のセンサ回路要素は外部回路としてもよい。
【００６５】
なお、上記各実施形態では、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１に固定するにあたって、止め代部２２ｂを止め具２３で固定するだけの構成としたが、フレキシブルプリント基板２２が支持部２１の表面から浮かないように、例えばコイル３の領域ａ１の周囲を枠状に押さえ込むストッパを併用してもよい。この場合でも、ストッパは、検出対象物との隙間条件が厳しいコイル３の領域についてのみ設ければよく、電子部品の領域にまで設ける必要はないので、４箇所分で足りる。
【００６６】
なお、上記各実施形態に係る変位センサ装置２０は、外輪１０１の内周面に取り付けられるものとしたが、内周面に限らず、回転体が外周側にある場合には、支持部の外周面に取り付けることも可能である。
また、変位センサ装置２０は、転がり軸受装置に限らず種々の装置の変位検出に用いることができる。さらに、検出対象物は回転体に限られるものではなく、軸動型の機器や、往復動の機器等、種々の機器における変位検出を行うことができる。
【符号の説明】
【００６７】
３    コイル
２０    変位センサ装置
２１    支持部
２２    フレキシブルプリント基板
２２ａ  基板本体
２２ｂ  止め代部
２３    止め具
１００    転がり軸受装置
１０１    外輪（固定輪）
１０２ａ  主軸部（検出対象物・回転輪）
Ｓ    センサ回路要素
【図１】
2010175335.tif 000003
【図２】
2010175335.tif 000004
【図３】
2010175335.tif 000005
【図４】
2010175335.tif 000006
【図５】
2010175335.tif 000007
【図６】
2010175335.tif 000008
【図７】
2010175335.tif 000009
【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】
2010175335.tif 000015
【図１４】
2010175335.tif 000016
【図１５】
2010175335.tif 000017
【図１６】
2010175335.tif 000018
【図１７】
2010175335.tif 000019
【図１８】
2010175335.tif 000020
【図１９】
2010175335.tif 000021
【図２０】
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