(57)【要約】【課題】磁気感応素子をセンサとして用いたセンサ付き軸受で回転軸の回転数を検出する場合、センサ付き軸受の近くに配された磁気感応素子自体、或いは磁気感応素子の出力リード線で送信される検出信号などが電気的ノイズに対して脆弱である課題がある。【解決手段】磁気感応素子の電源端子や出力端子に周波数特性の良いコンデンサを並列に接続することによって、電気的ノイズが当該コンデンサに吸収されて電気的ノイズに対して強化されたセンサ付き軸受を実現できる。【選択図】図１
2005062088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転数を測定するためのセンサとして磁気感応素子を用いたセンサ付き軸受において、前記磁気感応素子の電源端子と接地端子との間に、又は前記磁気感応素子の出力端子と前記接地端子との間にノイズ除去のためのコンデンサを設置したことを特徴とするセンサ付き軸受。
【請求項２】
前記電源端子と前記接地端子との間に設置されるコンデンサは周波数特性の良いコンデンサと容量の大きいコンデンサの並列構成からなるコンデンサである請求項１に記載のセンサ付き軸受。
【請求項３】
前記電源端子又は前記出力端子と電源とを抵抗を介して接続した請求項１又は請求項２に記載のセンサ付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ付き軸受に関し、特にセンサとして磁気感応素子を用いた場合のノイズ対策を施したセンサ付き軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサ付き軸受は、たとえば、鉄道車両や自動車などの移動体、或いは設備機械や工作機械等において、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用いられる。
【０００３】
そして、このセンサとしては磁気感応素子が良く用いられ、具体的にはホール素子、ホールＩＣ、ＭＲ素子、ＭＩ素子などが用いられる。
【０００４】
特許文献１に開示されているセンサ付き軸受の構成を図５を参照して説明する。図５において、転がり軸受１は固定輪である外輪４と回転輪である内輪５、これらの間に配置された複数の転動体である玉６および保持器７を備えている。この軸受のセンサ部としてセンサ装置２のケース１２の内部にホールＩＣ１４が配置されている。一方、内輪５の右端部の外径に、短円筒状の支持部材１６が固定されおり、磁石３は内輪５より右側に張り出した支持部材１６の部分の外径に固定され、ホールＩＣ１４に径方向内側から近接して対向している。ホールＩＣ１４へ電源を供給する電源線やホール素子の検出信号を送信する信号線はケーブル１５に収納されている。よって、ホールＩＣ１４によって検出された軸受の回転に関する信号はホールＩＣ１４からケーブル１５を介してＥＣＵなどの制御回路へ送信される。
【０００５】
ところで、ホールＩＣ１４およびホールＩＣ１４の電源線、信号線を電気回路の観点から表示すると図６のようになる。ホール素子に接続される配線は基本的には電源線と出力線である。図６ではホールＩＣ１４のＶｄｄ端子、ＧＮＤ端子およびＯＵＴ端子にそれぞれ電源線や信号線が配線され、特に、ノイズ対策の部品などは設置されていない。
【特許文献１】特開２００２−３４９５５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなセンサ付き軸受におけるセンサの出力信号は低電圧で且つ微少電流であるため電気的ノイズに弱い特性がある。上述したように電気的ノイズに対して対策を施さないとセンサの電源線や信号線などにノイズがのり、センサは正しい回転速度を検出できず、或いは検出した回転速度の信号を正しく送信できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は回転軸の回転数を測定するためのセンサとして磁気感応素子を用いたセンサ付き軸受に関するものであり、本発明の上記目的は前記磁気感応素子の電源端子と接地端子との間に、又は前記磁気感応素子の出力端子と前記接地端子との間にノイズ除去のためのコンデンサを設置したことによって達成される。また、上記目的は前記電源端子と前記接地端子との間に設置されるコンデンサは周波数特性の良いコンデンサと容量の大きいコンデンサの並列構成からなるコンデンサであることによって達成される。また、上記目的は前記電源端子又は前記出力端子と電源とを抵抗を介して接続したことによって達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を用いれば、ノイズ除去のためのコンデンサをセンサの電源端子や出力端子に設置することにより、センサの出力信号のためのリード線などにのったノイズを除去することができ、サージ電圧、磁気パルス或いは静電気などの電気的ノイズに強いセンサを備えたセンサ付き軸受、つまり、信頼性の高い回転速度信号を検出できるセンサ付き軸受をを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
磁気感応素子や磁気感応素子の検出信号に対して電気的ノイズの影響を無くすための方策として、磁気感応素子や検出信号を送信するリード線などを磁気的或いは電気的シールドを施してノイズがのらないようにする方法とノイズがのってしまっても電気的に除去する方法がある。本発明は後者のノイズがのってしまってもノイズをコンデンサなどの電気部品によって電気的に除去してしまう方法に関するものである。
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例を図１を参照して説明する。
本実施例においても、磁気感応素子としてホールＩＣを適用した場合について以下説明する。ホールＩＣに接続される配線は背景技術で説明したことと同じように電源線、アース線と出力線である。本実施例ではホールＩＣ１４の電源端子であるＶｄｄ端子、接地端子であるＧＮＤ端子および出力端子であるＯＵＴ端子に配線されている。なお、電源端子とは直流電源の高電位側への接続端子を示す。また、接地端子とは直流電源の低電位側端子への接続端子を示し、必ずしも、接地端子がアース電位に接続されていなくても良い。
【００１１】
まず、コンデンサＣ１がホールＩＣ１４のＶｄｄ端子とＧＮＤ端子との間に設置されている。また、コンデンサＣ２がホールＩＣ１４のＯＵＴ端子とＧＮＤ端子の間に設置されている。ここで、コンデンサＣ１、Ｃ２の特性としてはノイズ吸収に適した周波数特性の良いコンデンサが好ましい。なお、コンデンサＣ１、又はＣ２はどちらかのコンデンサを設置しただけでもノイズに対して効果があるが、両方のコンデンサを設置した方がノイズ対策として効果がより大きい。
【００１２】
さらに、抵抗Ｒ１，Ｒ２が電源とホールＩＣ１４のＶｄｄ端子およびＯＵＴ端子との間に接続されている。抵抗Ｒ１は電源からコンデンサＣ１への突入電流防止やコンデンサとともにフィルタなどの役目を果たしている。一方、抵抗Ｒ２は同じく突入電流防止の他に、ホールＩＣ１４のＯＵＴ端子に接続されるホールＩＣ１４の最終段の出力のための素子、例えばオープンコレクタ型のトランジスタなどの動作電流や許容最大電流によって抵抗Ｒ２の値は決定される。また、抵抗Ｒ２は図示しないＥＣＵなどの制御回路の受け手側の素子の動作電流を供給する必要がある。
【００１３】
実際の実装では、図１の回路を軸受に取り付けるためにホールＩＣ１４やコンデンサＣ１，Ｃ２およびＲ１、Ｒ２をプリント基板１００に取り付けて実装することになる。ノイズ対策の観点からはホールＩＣ１４やコンデンサＣ１，Ｃ２およびＲ１、Ｒ２が全ての部品がプリント基板１００に取り付けられ、特に、ホールＩＣ１４とコンデンサＣ１，Ｃ２が最短配線されることが好ましい。
【００１４】
また、実装する際は、ホールＩＣ１４、コンデンサＣ１，Ｃ２および抵抗Ｒ１，Ｒ２は表面実装タイプが小型化に適し、また製造工程の観点から半田付けが１回のリフローで実現でき工数短縮のコスト低減の面からも好ましい。また、表面実装タイプの部品の場合は、各部品の配線も短くなりノイズ対策の観点からも好ましい。なお、各部品がリード線タイプを用いる場合は、リード線の部分にノイズがのることを防ぐため、コンデンサＣ１，Ｃ２のリード線はなるべく短くして配線することが好ましい。
【００１５】
図２はノイズ対策したホールＩＣ１４を用いたセンサ付き軸受１の構造を示す図である。プリント基板１００上にホールＩＣ１４やコンデンサＣ１，Ｃ２や抵抗Ｒ１，Ｒ２が実装され、そして当該プリント基板１００が軸受の一部に取り付けられる。
【００１６】
このようにコンデンサＣ１とＣ２をホールＩＣ１４の近くに配置することによって、例えば、ホールＩＣ１４の出力端子ＯＵＴと出力先の図示しない制御回路との間の配線にノイズがのったとしてもコンデンサＣ２の働きにより当該ノイズは吸収される。また、電源線からホールＩＣ１４の電源端子ＶｄｄよりホールＩＣ１４に侵入しようとするノイズをコンデンサＣ１によって除去できる。
【実施例２】
【００１７】
図３は、プリント基板１００にはホールＩＣ１４のみを設置して、コンデンサＣ１，Ｃ２および抵抗Ｒ１，Ｒ２をプリント基板１００外に設置した実施例である。この実施例では、ホールＩＣ１４とコンデンサＣ１，Ｃ２とが離れて設置されるため、ノイズ対策の観点からは図１の実施例に比較して性能は劣るが、ホールＩＣ１４、コンデンサおよび抵抗の設置スペースの制約がある場合、小型化の観点から採用される場合もある。
【００１８】
図４は実施例１、２の変形例であり、電源端子Ｖｄｄに接続するコンデンサをＣ１の他にＣ１１も接続してある。Ｃ１はノイズ吸収の良い周波数特性の良いコンデンサ、例えば、フィルムコンデンサやセラミックコンデンサであるのに対し、コンデンサＣ１１は電源電圧の変動を抑えるための容量の大きいコンデンサで、例えば、電解コンデンサなどが考えられる。コンデンサＣ１１によって電源電圧の変動が抑えられ、また、コンデンサＣ１によって電源端子に侵入するノイズが除去される。
【００１９】
実際の配線ではＯＵＴ端子の出力線とアース線とをツイストペア線やシールド線にして配線すれば、より良いノイズ対策が可能となる。
【００２０】
また、ホールＩＣ１４などを実装したプリント基板１００全体を金属物でシールドする、或いはプリント基板１００の電源電位や接地電位のパターンを広くした多層基板など用いればノイズに対して更に強化することができる。
【００２１】
以上の説明では、磁気感応素子の例としてホールＩＣを用いた場合について説明したが、磁気感応素子としてホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子などを用いた場合でも、本発明のノイズを除去する効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ホールＩＣ，コンデンサ、抵抗をプリント基板に登載した実施例１を示す回路図である。
【図２】実施例１の実装例を示した図である。
【図３】ホールＩＣをプリント基板に登載し、コンデンサ、抵抗をプリント基板に登載しなかった実施例２を示す回路図である。
【図４】コンデンサとして電圧変動抑制のためのコンデンサとノイズ吸収コンデンサを並列で使用した変形例である。
【図５】ホール素子を用いた従来の実装例を示す図である。
【図６】ホール素子を用いた従来の回路図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１・・・・・・コンデンサ
Ｒ１、Ｒ２・・・・・・抵抗
１・・・・軸受
２・・・・センサ装置
３・・・・磁石
４・・・・外輪
５・・・・内輪
６・・・・玉
７・・・・保持器
１２・・・ケース
１４・・・ホールＩＣ
１５・・・ケーブル
１６・・・支持部材
１００・・プリント基板
【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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