(57)【要約】【課題】従来使用されていたパルサおよびセンサ付き軸受ユニットをベースにし、余分な構成を追加することなく回転振れの測定の自動化を容易にすることができるパルサリングおよびセンサ付き軸受ユニットを提供する。【解決手段】センサ付き軸受ユニットは、パルサリングと、パルサリングに対向するセンサ装置とが相対的に回転させられるものであり、パルサリングの着磁体８は、Ｎ極およびＳ極の形状が台形状とされ、この結果、パルサリングの外周寄り部分では、Ｎ極およびＳ極のうちのいずれか一方の幅が大きくなされ、同内周寄り部分では、同他方の幅が大きくなされている。センサ装置には、パルサリングの周方向の磁力変化に基づいて回転体の偏心を検出する芯振れ検出部が設けられる。【選択図】　　図２
2004077159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのＮ極および１つのＳ極を１要素としてこの要素が複数配置されて回転信号を出力するパルサリングにおいて、パルサリングの１つの要素について、外周寄り部分では、Ｎ極およびＳ極のうちのいずれか一方の幅が大きくなされ、内周寄り部分では、同他方の幅が大きくなされていることを特徴とするパルサリング。
【請求項２】
各極の形状が台形とされている請求項１のパルサリング。
【請求項３】
１つのＮ極および１つのＳ極を１要素としてこの要素が複数配置されて回転信号を出力するパルサリングと、パルサリングに対向して配置された磁気センサおよび磁気センサ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装置とが相対的に回転させられるセンサ付き軸受ユニットにおいて、パルサリングの１つの要素について、外周寄り部分では、Ｎ極およびＳ極のうちのいずれか一方の幅が大きくなされ、内周寄り部分では、同他方の幅が大きくなされており、センサ装置は、パルサリングの周方向の磁力変化に基づいて回転体の偏心を検出する芯振れ検出部を有していることを特徴とするセンサ付き軸受ユニット。
【請求項４】
各極の形状が台形とされている請求項３のセンサ付き軸受ユニット。
【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を構成するパルサリングおよびこのパルサリングを有するセンサ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、１つのＮ極および１つのＳ極を１要素としてこの要素が複数配置されて回転信号を出力するパルサリングと、パルサリングに対向して配置された磁気センサおよび磁気センサ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装置とが相対的に回転させられるセンサ付き軸受ユニットが使用されているが、このユニットでは、軸受の振れは検出できないため、従来は、マイクロゲージ等を用いることによって軸受の回転振れ等の測定が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の回転振れ測定方法では、余分なゲージが必要であるうえに、自動化が難しいという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、従来使用されていたパルサおよびセンサ付き軸受ユニットをベースにし、余分な構成を追加することなく回転振れの測定を容易に自動化することができるパルサおよびセンサ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】
この発明によるパルサリングは、１つのＮ極および１つのＳ極を１要素としてこの要素が複数配置されて回転信号を出力するパルサリングにおいて、パルサリングの１つの要素について、外周寄り部分では、Ｎ極およびＳ極のうちのいずれか一方の幅が大きくなされ、内周寄り部分では、同他方の幅が大きくなされていることを特徴とするものである。
【０００６】
この発明によるセンサ付き軸受ユニットは、１つのＮ極および１つのＳ極を１要素としてこの要素が複数配置されて回転信号を出力するパルサリングと、パルサリングに対向して配置された磁気センサおよび磁気センサ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装置とが相対的に回転させられるセンサ付き軸受ユニットにおいて、パルサリングの１つの要素について、外周寄り部分では、Ｎ極およびＳ極のうちのいずれか一方の幅が大きくなされ、内周寄り部分では、同他方の幅が大きくなされており、センサ装置は、パルサリングの周方向の磁力変化に基づいて回転体の偏心を検出する芯振れ検出部を有していることを特徴とするものである。
【０００７】
着磁体は、例えばゴム状弾性体のように、可撓性を有するものとされる。着磁体は、例えば、シート状のゴム磁性体を帯状に切断することにより得ることができる。この場合に、着磁は、シート状の磁性体に対して行ってもよいし、帯状に切断した後に行ってもよい。帯状の着磁体は、支持部材の周長に応じた長さとなるように切断された後、支持部材のほぼ全周にわたって貼り付けられる。
【０００８】
パルサリングの１つの要素について、外周寄り部分では、Ｎ極およびＳ極のうちのいずれか一方の幅が大きくなされ、内周寄り部分では、同他方の幅が大きくなされているようにするには、例えば、１つの極の形状を台形（等脚台形）として、１つの要素の形状が平行四辺形となるようにすればよい。また、１つの極の形状を台形に代えて三角形（二等辺三角形、直角三角形など）にしてもよく、波形すなわちＮ極とＳ極との境界線がサインカーブとなるようにしてもよい。
【０００９】
この発明のパルサリングによると、パルサリングの１つの要素について、外周寄り部分では、Ｎ極およびＳ極のうちのいずれか一方の幅が大きくなされ、内周寄り部分では、同他方の幅が大きくなされているので、軸受に振れが存在して、軸受中心から各磁極の中心までの距離が変化していく場合には、この距離が大のところでは、Ｓ極およびＮ極のいずれか一方の磁力が強く、この距離が小のところでは、同じ磁極の磁力が弱くなり、外周部分＝中央部分＝内周部分となるように各磁極が形成されているものに比べると、周方向に沿った磁力変化が大きくなる。したがって、振れに対して敏感となり、精度の高い芯振れ情報を取り出すことができる。このパルサリングは、従来のパルサリングを形成している帯状の着磁体の全体としての形状はそのままとして、１つの極の形状を方形から例えば台形に変更することによって得ることができ、また、回転速度を検知するための回転信号は従来のパルサリングと同じものを出力することができるので、従来のセンサ付き軸受ユニットで使用されているパルサリングをこの発明のパルサリングに容易に置き換えることができる。
【００１０】
この発明のセンサ付き軸受ユニットによると、パルサリングの１つの要素について、外周寄り部分では、Ｎ極およびＳ極のうちのいずれか一方の幅が大きくなされ、内周寄り部分では、同他方の幅が大きくなされているので、軸受に振れが存在して、軸受中心から各磁極の中心までの距離が変化していく場合には、この距離が大のところでは、Ｓ極およびＮ極のいずれか一方の磁力が強く、この距離が小のところでは、同じ磁極の磁力が弱くなり、外周部分＝中央部分＝内周部分となるように各磁極が形成されているものに比べると、周方向に沿った磁力変化が大きくなる。したがって、振れに対して敏感となり、精度の高い芯振れ情報を取り出すことができる。なお、負荷による振れの増大量を検出するには、振幅比（Ａ／Ｂ）を求め、初期振幅比と負荷により大きくなった振幅比とを比較することによって行うことができる。このパルサリングは、従来のパルサリングを形成している帯状の着磁体の全体としての形状はそのままとして、１つの極の形状を方形から例えば台形に変更することによって得ることができ、また、回転速度を検知するための回転信号は従来のパルサリングと同じものを出力することができるので、従来のセンサ付き軸受ユニットで使用されているパルサリングをこの発明のパルサリングに容易に置き換えることができる。こうして、回転速度、角度等を検知することができるとともに、芯振れ情報も取り出すことができ、しかも、自動制御が容易なセンサ付き軸受ユニットを得ることができる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は、この発明のセンサ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。
【００１３】
図１に示すように、センサ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装置（２）および被検出部であるパルサリング（３）を備えている。
【００１４】
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。
【００１５】
パルサリング（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。
【００１６】
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リング（３）の支持部材（７）の小径円筒部（７ａ）の左端部に接触している。
【００１７】
センサ装置（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（１２）およびセンサ（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。センサ（１２）としては、ホール素子センサや磁気抵抗（ＭＲ）素子センサなどの磁気センサが使用される。
【００１８】
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。
【００１９】
パルサリング（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。各Ｎ極および各Ｓ極は、等脚台形状とされており、１つのＮ極および１つのＳ極を１要素とした場合に、この要素の形状は、平行四辺形となっている。そして、この要素が複数隙間なく配置されることにより、パルサリング（３）が形成されている。
【００２０】
着磁体（８）の端部は、各極が等脚台形状であることから、長さ方向に直角な面に対して傾斜した端面を有しており、製造工程で誤差が生じた場合であっても、突き合わせ部分（Ｊ）における極端な磁性変化が防止され、これにより、不連続部分に起因するノイズが抑制されるようになされている。
【００２１】
このパルサリング（３）から出力される回転信号は、図３に示すように、磁気センサ（１２）で検出され、さらに、アンプ（１４）で増幅されて、信号処理手段の処理部へと出力される。この処理部には、パルサリング（３）の周方向の磁力変化に基づいて内輪（５）の回転速度を検出する回転速度検出部と、パルサリング（３）の周方向の磁力変化に基づいて内輪（５）の偏心を検出する芯振れ検出部とが設けられている
各Ｎ極および各Ｓ極が等脚台形状とされていることから、パルサリング（３）の１つの要素について、図４にＩで示す部分（外周寄り部分とする）では、Ｎ極およびＳ極のうちのＳ極の幅が大きくなされ、図４にＩＩＩで示す部分（内周寄り部分とする）では、Ｎ極の幅が大きくなされている。図４にＩＩで示す中央部分では、Ｎ極およびＳ極の幅が互いに等しくなっている。したがって、Ｎ極を正にとって、磁力の変化をグラフ化すると、図４（Ｉ）に示すように、外周寄り部分では、Ｎ極による磁力の大きさＡが小さく、Ｓ極による磁力の大きさＢが大きく、図４（ＩＩ）に示すように、中央部分では、Ｎ極による磁力の大きさＡとＳ極による磁力の大きさＢとが等しく、図４（ＩＩＩ）に示すように、内周寄り部分では、Ｎ極による磁力の大きさＡが大きく、Ｓ極による磁力の大きさＢが小さくなっている。
【００２２】
このように形成されたパルサリング（３）は、偏心がゼロの場合には、図４（ＩＩ）に示す磁力を出力することになる。偏心がある場合の磁力の変化を図５に示す。図５において、▲１▼のグラフは、偏心がゼロ、すなわち、図４（ＩＩ）と同じグラフである。▲２▼のグラフは、偏心のある場合を示すもので、図の左から右に行くに連れて、まず、上方すなわち外周寄りにずれ、その後、下方すなわち内周寄りにずれた場合を示している。▲２▼の磁極長さに関しては、▲１▼の場合に比べて、図の一番左のＮ極は、やや長く、左から２番目のＳ極も長く、左から３番目のＮ極は短く、左から４番目のＳ極はやや長く、左から５番目のＮ極は短く、左から６番目のＳ極は短く、左から７番目のＮ極は長く、左から８番目のＳ極は、短くなっている。したがって、これに対応するグラフは、図の▲２▼のグラフに示すように、左から順に、▲１▼の場合に比べてやや大きい（ほぼ等しい）磁力のＮ極、▲１▼の場合に比べて大きい磁力のＳ極、▲１▼の場合に比べて小さい磁力のＮ極、▲１▼の場合に比べて大きい磁力のＳ極、▲１▼の場合に比べて小さい磁力のＮ極、▲１▼の場合に比べてやや大きい（ほぼ等しい）磁力のＳ極、▲１▼の場合に比べて大きい磁力のＮ極、▲１▼の場合に比べて小さい磁力のＳ極というように並ぶことになる。
【００２３】
図６は、従来のパルサリングについて、図５に対応するグラフを示すもので、同図に▲３▼で示しているのが偏心がゼロの場合、▲４▼で示しているのが偏心がある場合であり、このグラフから、長方形の磁極が繰り返されて形成された着磁体を有する従来のパルサリングでは、偏心がある場合でも、偏心がゼロの場合とほぼ同じグラフとなることが分かる。
【００２４】
図５と図６との比較から分かるように、本発明のパルサリングは、偏心がある場合に、その振れが出力されやすいように形成されたものであり、したがって、振れに対して敏感となり、精度の高い芯振れ情報を取り出すことができる。なお、負荷により増大した振れの検出は、振幅比（Ａ’／Ｂ’）を求め、例えば、初期振幅比Ａ’／Ｂ’＝１．０２に対し、負荷によりＡ’／Ｂ’＝１．１に悪化したというように、初期の振幅比からの変動率を演算することによって行うことができる。このパルサリングは、従来のパルサリングを形成している帯状の着磁体の全体としての形状はそのままとして、１つの極の形状を方形から例えば台形に変更することによって得ることができ、また、回転速度を検知するための回転信号は従来のパルサリングと同じものを出力することができるので、従来のセンサ付き軸受ユニットで使用されているパルサリングをこの発明のパルサリングに容易に置き換えることができる。こうして、回転速度、角度等を検知することができるとともに、芯振れ情報も取り出すことができ、しかも、自動制御が容易なセンサ付き軸受ユニットを得ることができる。
【００２５】
なお、図１において、パルサリング（３）は内輪（５）に固定されているが、パルサリング（３）は、外輪（４）に固定して使用することもできる。また、着磁体は、支持部材のフランジ部に設けられるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明によるセンサ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付き軸受ユニットで使用されているパルサ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付き軸受ユニットの信号処理部分を示す図である。
【図４】図４は、この発明によるパルサリングの磁力の大きさを、外周寄り部分、中央部分および内周寄り部分のそれぞれについて示す図である。
【図５】図５は、この発明によるパルサリングの磁力の大きさを、偏心が有りの場合と無い場合とについて示す図である。
【図６】図６は、従来のパルサリングの磁力の大きさを、偏心が有りの場合と無い場合とについて示す図である。
【符号の説明】
（１）　　　転がり軸受
（２）　　　センサ装置
（３）　　　パルサリング
（８）　　　着磁体
（１２）　　磁気センサ
【図１】
2004077159.tif 000003
【図２】
2004077159.tif 000004
【図３】
2004077159.tif 000005
【図４】
2004077159.tif 000006
【図５】
2004077159.tif 000007
【図６】
2004077159.tif 000008