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JP2004170344A - Bearing unit with sensor, and magnetism detecting method using the same - Google Patents

Bearing unit with sensor, and magnetism detecting method using the same Download PDF

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JP2004170344A
JP2004170344A JP2002339106A JP2002339106A JP2004170344A JP 2004170344 A JP2004170344 A JP 2004170344A JP 2002339106 A JP2002339106 A JP 2002339106A JP 2002339106 A JP2002339106 A JP 2002339106A JP 2004170344 A JP2004170344 A JP 2004170344A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
sensor
magnetic sensor
threshold
ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002339106A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Sakamoto
賢志 坂本
Hideaki Ishii
秀明 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP2002339106A priority Critical patent/JP2004170344A/en
Publication of JP2004170344A publication Critical patent/JP2004170344A/en
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing unit with a sensor improved in disassembling performance thereof, while restricted in deterioration of the disassembling performance even in the case of a small diameter. <P>SOLUTION: A pulser ring 3 has two layers of magnetism generating layers 8a and 8b formed with a plurality of magnetism generating parts in the circumferential direction with an equal pitch. These magnetism generating layers 8a and 8b are overlapped with each other in the radial direction so that opposite magnetic poles face to each other. The sensor device 2 is provided with a magnetic sensor 12 opposite to the pulser ring 3, a magnetism generating member 21 arranged opposite to the magnetic sensor 12 through the pulser ring 3 to generate magnetism, and a magnetism focusing member 22 for focusing magnetic flux density of the magnetism from the magnetism generating member 21 and the pulser ring 3 to lead it to the magnetic sensor 12. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のABSなどで使用されるセンサ付き転がり軸受ユニット等に関する。
【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・回転角度等の回転を検出するために、転がり軸受、ならびにそれに設けられたセンサ装置および被検出部であるパルサリングを備えたセンサ付き転がり軸受ユニットが使用されている(例えば特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−174258号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種のセンサ付き転がり軸受ユニットでは、分解能の向上や小径化の要求が強くなっている。分解能はパルサリングの着磁極数に依存するため、分解能の向上には、その極数を増すことが考えられるが、この場合には、単極幅(ピッチ幅)が小さくなり、磁束密度が低くなって、磁気センサの信号出力の絶対値が小さくなり、回転が正確に検出できなくなるという問題がある。また、分解能(着磁極数)を変えずに小径化する場合も、単極幅が小さくなるため、同じ問題がある。
【0005】
この発明の目的は、分解能を向上させることができ、小径化しても分解能を低下させないで済むセンサ付き軸受ユニットを提供することにある。
【0006】
【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付き軸受ユニットは、内外輪を有する軸受と、外輪および内輪のいずれか一方に設けられかつ磁気発生体を有するパルサリングと、同他方に設けられたセンサ装置とを備えたセンサ付き軸受ユニットにおいて、パルサリングは、複数の磁気発生部が周方向に等ピッチで形成された2層の磁気発生層を有し、これらの磁気発生層は、互いに異なる磁極が対向するように径方向に重ね合わせられており、センサ装置は、パルサリングに対向させられている磁気センサと、磁気センサにパルサリングを介して対向させられ磁気を発生する磁気発生部材と、この磁気発生部材およびパルサリングからの磁気の磁束密度を集束して磁気センサに導く集磁部材とを備えていることを特徴とするものである。
【0007】
磁気発生部材は、例えば、N極およびS極をそれぞれ1つずつ有する永久磁石とされる。磁気発生部材と磁気センサの位置関係は、磁気センサがパルサリングの外側で、磁気発生部材がパルサリングの内側であってもよく、また、磁気センサがパルサリングの内側で、磁気発生部材がパルサリングの外側であってもよい。パルサリングの磁力>磁気発生部材の磁力の場合には、磁束密度がゼロの0mT線は、ピーク値とボトム値とのちょうど中間よりも上にあり、パルサリングの磁力=磁気発生部材の磁力の場合には、0mT線は、ピーク値とボトム値とのちょうど中間よりも下にあり、パルサリングの磁力<磁気発生部材の磁力の場合には、0mT線は、ボトム値の下にくる。
【0008】
集磁部材は、高透磁率材料からなり、例えば、外壁、内壁およびこれらの端部同士を連結する側壁よりなるコ字状に形成され、その外壁および内壁のいずれか一方に磁気センサが保持され、同他方に磁気発生部材としての磁石が保持される。
【0009】
この発明のセンサ付き軸受ユニットによると、磁気発生部材が磁気センサ近傍に設けられており、この磁気発生部材で発生した磁束密度とパルサリングの磁気発生部で発生した磁束密度が合成されて磁気センサに導かれるため、磁気センサの信号出力の絶対値を大きくすることができる。パルサリングは、2層の磁気発生層が互いに異なる磁極が対向するように径方向に重ね合わせられているので、2つの磁気発生層によって、N極からS極に向かう磁束が径方向外向きおよび径方向内向きの順に等ピッチで形成され、このパルサリングの磁束密度と磁気発生部材のN極からS極に向かう磁束密度とが合成され、磁束密度の出力全体のレベルアップが図られる。さらにまた、上記合成された磁束密度が集磁部材によって集束されて効率よく磁気センサに入力されるため、磁束密度の変化に応じた磁気センサ出力を得やすく、その結果として、磁気センサの信号出力の絶対値を大きくすることができる。こうして、分解能を向上させることができ、したがって、軸受を小径化しても分解能を低下させないで済む。また、アンプを使用せずに出力を上げることができるため、外部磁界によるノイズの影響を軽減することもできる。
【0010】
この発明によるセンサ付き軸受ユニットにおいて、磁気センサの出力>HI閾値の時にON、磁気センサの出力<Lo閾値の時にOFFとするHi/Lo閾値タイプのパルス変換装置を内蔵していることが好ましい。
【0011】
このようにすると、プラス/マイナス閾値タイプ(磁気センサ出力>プラス閾値の時にON、磁気センサ出力<マイナス閾値の時にOFFとする変換装置)に比べると、Hi閾値の信号幅は、プラス閾値の信号幅と同程度であるが、Lo閾値については、Lo閾値をマイナス側に限定する必要がないことからその信号幅がほぼ最大となる位置(プラス/マイナス閾値タイプの0mT近傍)に設けることが可能となり、Lo閾値の信号幅を広くすることができる。したがって、より高分解能となり、小径化しても分解能を低下させないで済む。
【0012】
この発明による磁気検出方法は、上記のセンサ付き軸受ユニット(内外輪を有する軸受と、外輪および内輪のいずれか一方に設けられかつ磁気発生体を有するパルサリングと、同他方に設けられたセンサ装置とを備えており、パルサリングは、複数の磁気発生部が周方向に等ピッチで形成された2層の磁気発生層を有し、これらの磁気発生層は、互いに異なる磁極が対向するように径方向に重ね合わせられており、センサ装置は、パルサリングに対向させられている磁気センサと、磁気センサにパルサリングを介して対向させられ磁気を発生する磁気発生部材と、この磁気発生部材およびパルサリングからの磁気の磁束密度を集束して磁気センサに導く集磁部材とを備えているもの)を用いた磁気検出方法であって、磁気センサの出力>HI閾値の時にON、磁気センサの出力<Lo閾値の時にOFFとするHi/Lo閾値タイプのパルス変換を行うことを特徴とするものである。
【0013】
この発明の磁気検出方法によると、プラス/マイナス閾値タイプ(磁気センサ出力>プラス閾値の時にON、磁気センサ出力<マイナス閾値の時にOFFとする)変換を行うものに比べた場合に、Hi閾値の信号幅は、プラス閾値の信号幅と同程度であるが、Lo閾値については、Lo閾値をマイナス側に限定する必要がないことからその信号幅がほぼ最大となる位置(プラス/マイナス閾値タイプの0mT近傍)に設けることが可能となり、Lo閾値の信号幅を広くすることができる。したがって、より高分解能な磁気検出が可能となる。
【0014】
【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。
【0015】
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。
【0016】
図1に示すように、センサ付き軸受ユニットは、軸受としての転がり軸受(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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
外輪(4)の右端部の内径の肩部に、環状溝(9)が形成されている。
【0020】
センサ装置(2)は、外輪(4)の内径の肩部に設けられた溝(9)に嵌合して固定されたケース(11)と、ケース(11)内に設けられた磁気センサ(12)および磁気センサ(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。
【0021】
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)の右端面に近接している。
【0022】
信号処理手段(13)には、磁気センサ(12)の出力をパルス波形に変換する変換装置が設けられており、同装置は、図4に示すように、磁気センサ出力>HI閾値の時にON、磁気センサ出力<Lo閾値の時にOFFとするHi/Lo閾値タイプとされている。
【0023】
パルサリング(3)は、磁気発生部が等ピッチとなるように一体に形成されたリング状着磁体(8)が支持部材(7)の外周面全面にわたって固着されることにより形成されている。
【0024】
図2および図3は、この発明によるセンサ付き軸受ユニットのセンサ装置(2)およびパルサリング(3)の詳細を示すもので、パルサリング(3)の着磁体(8)は、N極(N)およびS極(S)がこの順で繰り返されている2つの磁気発生層としての着磁層(8a)(8b)がそのN極(N)とS極(S)とを対応させて重ね合わせられることにより形成されており、センサ装置(2)は、磁気センサ(12)にパルサリング(3)を介して対向させられた磁気発生部材(21)と、この磁気発生部材(21)およびパルサリング(3)からの磁気の磁束密度を集束して磁気センサ(12)に導く集磁部材(22)とをさらに備えている。
【0025】
集磁部材(22)は、高透磁率材料からなり、パルサリング(3)の径方向外側に位置する外壁(22a)、同内側に位置する内壁(22b)およびこれらの端部同士を連結する側壁(22c)よりなるコ字状に形成され、その外壁(22a)に磁気センサが保持され、その内壁(22b)に磁気発生部材(21)としての永久磁石が保持されている。この実施例では、磁気発生部材(21)は、N極が外側(パルサリングに近い側)、S極が内側(パルサリングから遠い側)となるように配置されている。こうして、磁気発生部材(21)と集磁部材(22)とによって磁気センサ(12)に検知される磁束密度を生じる磁気回路が形成され、磁気発生部材(21)の近傍を移動するパルサリング(3)は、磁気発生部材(21)の磁束の方向を変えたり、若干増幅する磁束密度制御作用を担うようになされている。
【0026】
したがって、図2に示すように、パルサリング(3)の外側着磁層(8a)のN極(N)に磁気センサ(12)が対向した瞬間には、磁気センサ(12)近傍では、N極(N)からS極(S)に向かう磁束が強め合うため、磁気センサ(12)で検知される磁束密度が最大となる。つまり、磁気発生部材(21)とパルサリング(3)の磁束密度同士が合成されて強め合い、一本の大きな磁束(同図に長い矢印で示す)として磁気センサ(12)の検知部(図中に小さい○で示す部分)を通るため、検知される磁束密度が高くなり、センサ出力は大きくなる。逆に、図3に示すように、パルサリング(3)の外側着磁層(8a)のS極(S)に磁気センサ(12)が対向した瞬間には、磁気センサ(12)近傍では、N極(N)同士の反発によって磁束が弱められ、磁気センサ(12)で検知される磁束密度が最小となる。つまり、磁気発生部材(21)とパルサリング(3)の磁束密度同士が合成されて弱め合うため、磁束は上記磁気センサ(12)の検知部をほとんど通過しなくなるため、センサ出力は小さくなる。こうして、磁気発生手段としての磁石(21)で発生する磁束密度は、パルサリング(3)で発生する磁束密度により増大あるいは減少される。磁気発生部材を用いない従来タイプでは、磁気センサの出力電圧(検知部の磁力)は、図5のように0を中心として+−に振幅を有するサインカーブ状であったが、本実施形態によると、+側の出力は増大され、−側の出力は減少するため、磁気センサ(12)の出力電圧は、図6のように、ほぼ+側のみで振幅を有するサイン状カーブとなる。よって、信号出力の絶対値を大きくすることができ、分解能が向上する。また、磁気センサ(12)の変換装置は、磁気センサ出力>HI閾値の時にON、磁気センサ出力<Lo閾値の時にOFFとするHi/Lo閾値タイプとされていることにより、図5に示すプラス/マイナス閾値タイプ(磁気センサ出力>プラス閾値の時にON、磁気センサ出力<マイナス閾値の時にOFFとする磁気センサ)に比べると、Hi閾値の信号幅は、プラス閾値の信号幅と同程度であるが、Lo閾値については、Lo閾値をマイナス側に限定する必要がないことからその信号幅がほぼ最大となる位置(プラス/マイナス閾値タイプの0mT近傍)に設けることが可能となり、Lo閾値の信号幅を広くすることができる。したがって、より高分解能となり、小径化しても分解能を低下させないで済む。
【0027】
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、センサ装置(2)が外輪(4)に設けられているが、パルサリングを外輪(4)に固定して、センサ装置を内輪(5)に設けることも可能である。また、磁気センサは、パルサリングの内側および外側のいずれに設けられてもよく、磁気発生部材のN極およびS極は、どちらがパルサリング側に位置させられてもよい。
【0028】
また、パルサリング(3)の磁気発生層としての着磁層(8a)(8b)は、リングを径方向に2枚重ね合わせたものとされているが、1枚のリングの着磁パターンを図2のようなパターンとすること等により構成してもよい。また、磁気センサ(12)の交換装置は、軸受ユニット内に備えるほか、外部に設けて磁気センサ(12)と有線あるいは無線等で信号交換してもよい。内部に設けた場合には、配線がなくなるかごく短くなるため、外部の磁気ノイズの影響を受けにくくなる。さらに、磁気センサ(12)と変換装置とは、1つのIC(集積回路)として形成されていてもよい。この場合は、小型化できるとともに、上記ノイズ等の影響をさらに受けにくいものとなる。また、上記実施形態では、軸受として、転動体(6)を備える転がり軸受(1)の例を示したが、すべり軸受、動圧軸受等他の軸受にも本発明は適用できる。
【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、磁気センサおよび磁気発生部材の配置例と磁束密度を示す図である。
【図3】図3は、図2の状態からパルサリングが1ピッチ分回転した際の磁束密度を示す図である。
【図4】図4は、この発明によるセンサ付き軸受ユニットの磁気センサに検知される磁束密度変化のグラフを示す図である。
【図5】図5は、プラス/マイナス閾値タイプの磁気センサに検知される磁束密度変化のグラフを示す図である。
【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
(8a)(8b)着磁層
(12) 磁気センサ
(21) 永久磁石(磁気発生手段)
(22) 集磁部材
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling bearing unit with a sensor and the like used in an ABS of an automobile.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART In a railway vehicle or an automobile, a rolling bearing, and a sensor device and a detection unit provided thereon are provided to support an axle or a rotating shaft that transmits rotation to the axle and detect rotation of the rotating speed and rotation angle of the axle. (For example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-174258
[Problems to be solved by the invention]
In this type of rolling bearing unit with a sensor, there is a strong demand for improvement in resolution and reduction in diameter. Since the resolution depends on the number of magnetized poles of the pulsaring, it is conceivable to increase the number of poles in order to improve the resolution. In this case, however, the single pole width (pitch width) becomes smaller and the magnetic flux density becomes lower. Therefore, there is a problem that the absolute value of the signal output of the magnetic sensor becomes small and the rotation cannot be accurately detected. Also, when the diameter is reduced without changing the resolution (the number of magnetized poles), the same problem occurs because the single pole width is reduced.
[0005]
An object of the present invention is to provide a bearing unit with a sensor that can improve the resolution and does not need to reduce the resolution even if the diameter is reduced.
[0006]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
A bearing unit with a sensor according to the present invention includes a bearing having an inner ring and an outer ring, a pulsar ring provided on one of the outer ring and the inner ring and having a magnetic generator, and a sensor device provided on the other side. In the unit, the pulsaring has two magnetic generating layers in which a plurality of magnetic generating parts are formed at equal pitches in the circumferential direction, and these magnetic generating layers are overlapped in the radial direction so that different magnetic poles face each other. The sensor device includes a magnetic sensor facing the pulsar ring, a magnetic generating member facing the magnetic sensor via the pulsar ring, and a magnet generating member, and a magnetic flux from the magnet generating member and the pulsar ring. And a magnetic flux collecting member that focuses the density and guides the density to the magnetic sensor.
[0007]
The magnetism generating member is, for example, a permanent magnet having one N pole and one S pole. The positional relationship between the magnetic generating member and the magnetic sensor may be such that the magnetic sensor is outside the pulsar ring and the magnetic generating member is inside the pulsar ring, or the magnetic sensor is inside the pulsar ring and the magnetic generating member is outside the pulsar ring. There may be. When the magnetic force of the pulsaring> the magnetic force of the magnetic generating member, the 0 mT line with zero magnetic flux density is located just above the middle between the peak value and the bottom value, and the magnetic force of the pulsaring = the magnetic force of the magnetic generating member. Is that the 0mT line is below just the middle between the peak value and the bottom value, and when the magnetic force of the pulsaring <the magnetic force of the magnetic generating member, the 0mT line is below the bottom value.
[0008]
The magnetic flux collecting member is made of a material having a high magnetic permeability, for example, is formed in a U-shape including an outer wall, an inner wall, and a side wall connecting these ends, and the magnetic sensor is held on one of the outer wall and the inner wall. The other side holds a magnet as a magnetism generating member.
[0009]
According to the bearing unit with the sensor of the present invention, the magnetic generating member is provided near the magnetic sensor, and the magnetic flux density generated by the magnetic generating member and the magnetic flux density generated by the magnetic generating portion of the pulsar ring are combined to form the magnetic sensor. Therefore, the absolute value of the signal output of the magnetic sensor can be increased. In the pulsaring, two magnetic generating layers are superposed in the radial direction so that different magnetic poles are opposed to each other. Therefore, the magnetic fluxes from the north pole to the south pole are radially outward and radial by the two magnetic generating layers. The magnetic flux density of the pulsar ring and the magnetic flux density from the N pole to the S pole of the magnetism generating member are combined to increase the overall output of the magnetic flux density. Furthermore, since the synthesized magnetic flux density is focused by the magnetic flux collecting member and efficiently input to the magnetic sensor, it is easy to obtain the output of the magnetic sensor according to the change of the magnetic flux density, and as a result, the signal output of the magnetic sensor is obtained. Can be increased. In this manner, the resolution can be improved, and therefore, even if the diameter of the bearing is reduced, the resolution does not need to be reduced. In addition, since the output can be increased without using an amplifier, the influence of noise due to an external magnetic field can be reduced.
[0010]
It is preferable that the sensor-equipped bearing unit according to the present invention incorporates a Hi / Lo threshold type pulse converter that turns on when the output of the magnetic sensor> HI threshold and turns off when the output of the magnetic sensor <Lo threshold.
[0011]
With this configuration, the signal width of the Hi threshold is larger than that of the plus / minus threshold type (a converter that turns on when the magnetic sensor output> plus threshold and turns off when the magnetic sensor output <minus threshold). The Lo threshold is about the same as the width, but it is not necessary to limit the Lo threshold to the minus side, so it can be provided at a position where the signal width is almost maximum (near 0 mT of the plus / minus threshold type). And the signal width of the Lo threshold can be increased. Therefore, the resolution becomes higher, and the resolution does not need to be reduced even if the diameter is reduced.
[0012]
The magnetic detection method according to the present invention provides a bearing unit with a sensor (a bearing having an inner and outer ring, a pulsar ring provided on one of the outer ring and the inner ring and having a magnetic generator, and a sensor device provided on the other side). The pulsaring has two magnetic generating layers in which a plurality of magnetic generating parts are formed at a constant pitch in the circumferential direction, and these magnetic generating layers are arranged in a radial direction such that different magnetic poles are opposed to each other. The sensor device includes a magnetic sensor facing the pulsar ring, a magnet generating member facing the magnetic sensor via the pulsar ring, and generating magnetism, and a magnetism from the magnetism generating member and the pulsar ring. And a magnetic flux collecting member for converging the magnetic flux density of the magnetic sensor to the magnetic sensor. In which turns ON, the and performs pulse conversion Hi / Lo threshold type that OFF when the output of the magnetic sensor <Lo threshold when the value.
[0013]
According to the magnetic detection method of the present invention, when compared with the method of performing the plus / minus threshold type (ON when the magnetic sensor output> positive threshold and OFF when the magnetic sensor output <minus threshold) conversion, the Hi threshold Although the signal width is substantially the same as the signal width of the plus threshold value, the Lo threshold value does not need to be limited to the minus side, so that the position where the signal width becomes almost maximum (plus / minus threshold type) (Near 0 mT), and the signal width of the Lo threshold can be widened. Therefore, higher resolution magnetic detection is possible.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 shows the upper half of one embodiment of a bearing unit with a sensor according to the present invention. In the following description, left and right refer to left and right in the figure.
[0016]
As shown in FIG. 1, the bearing unit with a sensor includes a rolling bearing (1) as a bearing, a sensor device (2) provided therein, and a pulsar ring (3) as a detected portion.
[0017]
The rolling bearing (1) includes an outer ring (4) that is a fixed ring, an inner ring (5) that is a rotating ring, and balls (6) that are a plurality of rolling elements disposed therebetween. Although not shown, the outer ring (4) is fixed to a housing or the like, and the inner ring (5) is fixed to a rotating shaft or the like.
[0018]
The pulsar ring (3) includes a support member (7) fixed to the inner ring (5) and a magnetized body (8) fixed to the support member (7). The support member (7) includes a small-diameter cylindrical portion (7a) fitted over the outer periphery of the inner ring (5), and a perforated disk portion (flange portion) extending radially outward from the right end of the small-diameter cylindrical portion (7a). (7b) and a large-diameter cylindrical portion (7c) extending rightward from the outer peripheral edge of the perforated disk portion (7b), and form a ring as a whole.
[0019]
An annular groove (9) is formed in the shoulder of the inner diameter at the right end of the outer ring (4).
[0020]
The sensor device (2) includes a case (11) fitted and fixed in a groove (9) provided in a shoulder of the inner diameter of the outer ring (4), and a magnetic sensor (2) provided in the case (11). 12) and signal processing means (13) for performing signal processing based on the output from the magnetic sensor (12).
[0021]
The case (11) is composed of a short cylindrical outer peripheral wall (11a) and an inner peripheral wall (11b), and a perforated disk-shaped side wall (11c) connecting these right ends to each other. The cross section of the hollow portion is substantially U-shaped. The free end (left end) of the outer peripheral wall (11a) extends leftward from the inner peripheral wall (11b), and the free end of the outer peripheral wall (11a) is tightly fitted to the shoulder at the right end of the outer ring (4). The free end of the inner peripheral wall (11b) is close to the right end face of the inner race (5).
[0022]
The signal processing means (13) is provided with a conversion device for converting the output of the magnetic sensor (12) into a pulse waveform, and this device is turned on when the magnetic sensor output> HI threshold as shown in FIG. , Hi / Lo threshold type which is turned off when the magnetic sensor output <Lo threshold.
[0023]
The pulsar ring (3) is formed by fixing a ring-shaped magnetized body (8) integrally formed so that the magnetic generating portions have an equal pitch over the entire outer peripheral surface of the support member (7).
[0024]
2 and 3 show details of the sensor device (2) and the pulsar ring (3) of the bearing unit with a sensor according to the present invention. The magnetized body (8) of the pulsar ring (3) has an N pole (N) and The magnetized layers (8a) and (8b) as two magnetic generating layers in which the S pole (S) is repeated in this order are superposed such that their N pole (N) and S pole (S) correspond. The sensor device (2) includes a magnetism generating member (21) opposed to the magnetic sensor (12) via a pulsar ring (3), the magnetism generating member (21) and the pulsaring ring (3). And a magnetic flux collecting member (22) for converging the magnetic flux density of the magnetic field from the magnetic sensor (12) and guiding the magnetic flux density to the magnetic sensor (12).
[0025]
The magnetic flux collecting member (22) is made of a high magnetic permeability material, and has an outer wall (22a) located radially outside the pulsar ring (3), an inner wall (22b) located inside the pulsar ring (3), and a side wall connecting these ends. (22c), a magnetic sensor is held on an outer wall (22a), and a permanent magnet as a magnetism generating member (21) is held on an inner wall (22b). In this embodiment, the magnetism generating member (21) is arranged so that the N pole is on the outside (the side near the pulsaring) and the S pole is on the inside (the side far from the pulsaring). In this way, a magnetic circuit for generating a magnetic flux density detected by the magnetic sensor (12) is formed by the magnetism generating member (21) and the magnetic flux collecting member (22), and the pulsar ring (3) moving near the magnetism generating member (21) is formed. ) Changes the direction of the magnetic flux of the magnetism generating member (21) and plays a role of controlling the magnetic flux density to slightly amplify it.
[0026]
Therefore, as shown in FIG. 2, at the moment when the magnetic sensor (12) is opposed to the N pole (N) of the outer magnetized layer (8a) of the pulsaring (3), the N pole is near the magnetic sensor (12). Since the magnetic flux from (N) to the S pole (S) reinforces each other, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor (12) becomes maximum. In other words, the magnetic flux densities of the magnetism generating member (21) and the pulsaring (3) are combined and strengthened to form a single large magnetic flux (indicated by a long arrow in the figure) of the detection unit (in the figure) of the magnetic sensor (12). , The magnetic flux density to be detected increases, and the sensor output increases. Conversely, as shown in FIG. 3, at the moment when the magnetic sensor (12) faces the S pole (S) of the outer magnetized layer (8a) of the pulsaring (3), N near the magnetic sensor (12). The magnetic flux is weakened by the repulsion between the poles (N), and the magnetic flux density detected by the magnetic sensor (12) is minimized. That is, since the magnetic flux densities of the magnetism generating member (21) and the pulsar ring (3) are combined and weakened, the magnetic flux hardly passes through the detecting portion of the magnetic sensor (12), and the sensor output becomes small. Thus, the magnetic flux density generated by the magnet (21) as the magnetism generating means is increased or decreased by the magnetic flux density generated by the pulsaring (3). In the conventional type that does not use the magnetism generating member, the output voltage of the magnetic sensor (magnetic force of the detection unit) has a sine curve shape having an amplitude of +/− around 0 as shown in FIG. Then, the output on the + side is increased and the output on the-side is decreased, so that the output voltage of the magnetic sensor (12) becomes a sine-shaped curve having an amplitude only on the + side as shown in FIG. Therefore, the absolute value of the signal output can be increased, and the resolution is improved. In addition, the conversion device of the magnetic sensor (12) is of a Hi / Lo threshold type in which the magnetic sensor output is ON when the magnetic sensor output> HI threshold and is OFF when the magnetic sensor output <Lo threshold. The signal width of the Hi threshold is almost the same as the signal width of the plus threshold, as compared with the / threshold threshold type (magnetic sensor that turns on when the magnetic sensor output> plus threshold and turns off when the magnetic sensor output <minus threshold). However, since the Lo threshold does not need to be limited to the minus side, it can be provided at a position where the signal width is almost maximum (near 0 mT of the plus / minus threshold type), and the signal of the Lo threshold can be provided. It can be wider. Therefore, the resolution becomes higher, and the resolution does not need to be reduced even if the diameter is reduced.
[0027]
In FIG. 1, the pulsar ring (3) is fixed to the inner ring (5) and the sensor device (2) is provided on the outer ring (4). May be provided on the inner ring (5). The magnetic sensor may be provided inside or outside the pulsar ring, and either the north pole or the south pole of the magnetism generating member may be located on the pulsar ring side.
[0028]
The magnetized layers (8a) and (8b) as the magnetism generating layers of the pulsar ring (3) are formed by laminating two rings in the radial direction. Alternatively, it may be configured by using a pattern such as the pattern 2. In addition to the magnetic sensor (12) replacement device provided in the bearing unit, it may be provided externally to exchange signals with the magnetic sensor (12) by wire or wirelessly. In the case where it is provided inside, since the wiring is eliminated or becomes extremely short, it is hardly affected by external magnetic noise. Further, the magnetic sensor (12) and the converter may be formed as one IC (integrated circuit). In this case, it is possible to reduce the size and to be less susceptible to the influence of the noise and the like. Further, in the above embodiment, the example of the rolling bearing (1) including the rolling element (6) is described as the bearing, but the present invention can be applied to other bearings such as a sliding bearing and a dynamic pressure bearing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a sensor-equipped bearing unit according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an arrangement of a magnetic sensor and a magnetism generating member and a magnetic flux density.
FIG. 3 is a diagram illustrating a magnetic flux density when the pulsar ring is rotated by one pitch from the state of FIG. 2;
FIG. 4 is a graph showing a change in magnetic flux density detected by a magnetic sensor of the sensor-equipped bearing unit according to the present invention;
FIG. 5 is a graph showing a change in magnetic flux density detected by a plus / minus threshold type magnetic sensor.
[Explanation of symbols]
(1) Rolling bearing (2) Sensor device (3) Pulser ring (8) Magnetized body (8a) (8b) Magnetized layer (12) Magnetic sensor (21) Permanent magnet (magnetism generating means)
(22) Magnetic flux collecting member

Claims (3)

内外輪を有する軸受と、外輪および内輪のいずれか一方に設けられかつ磁気発生体を有するパルサリングと、同他方に設けられたセンサ装置とを備えたセンサ付き軸受ユニットにおいて、パルサリングは、複数の磁気発生部が周方向に等ピッチで形成された2層の磁気発生層を有し、これらの磁気発生層は、互いに異なる磁極が対向するように径方向に重ね合わせられており、センサ装置は、パルサリングに対向させられている磁気センサと、磁気センサにパルサリングを介して対向させられ磁気を発生する磁気発生部材と、この磁気発生部材およびパルサリングからの磁気の磁束密度を集束して磁気センサに導く集磁部材とを備えていることを特徴とするセンサ付き軸受ユニット。In a bearing unit with a sensor including a bearing having an inner and outer ring, a pulsar ring provided on one of the outer ring and the inner ring and having a magnetic generator, and a sensor device provided on the other side, the pulsar ring has a plurality of magnetic members. The generating unit has two magnetic generating layers formed at equal pitches in the circumferential direction, and these magnetic generating layers are superposed in the radial direction so that different magnetic poles face each other. A magnetic sensor facing the pulsar ring, a magnetic generating member facing the magnetic sensor via the pulsar ring to generate magnetism, and focusing the magnetic flux density of the magnetism from the magnetic generating member and the pulsar ring to guide the magnetic sensor to the magnetic sensor A bearing unit with a sensor, comprising: a magnetic flux collecting member. 磁気センサの出力>HI閾値の時にON、磁気センサの出力<Lo閾値の時にOFFとするHi/Lo閾値タイプのパルス変換装置を内蔵している請求項1のセンサ付き軸受ユニット。2. The sensor-equipped bearing unit according to claim 1, further comprising a Hi / Lo threshold type pulse converter that turns on when the output of the magnetic sensor> HI threshold and turns off when the output of the magnetic sensor <Lo threshold. 請求項1のセンサ付き軸受ユニットを用いた磁気検出方法であって、磁気センサの出力>HI閾値の時にON、磁気センサの出力<Lo閾値の時にOFFとするHi/Lo閾値タイプのパルス変換を行うことを特徴とする磁気検出方法。A magnetic detection method using the sensor-equipped bearing unit according to claim 1, wherein a pulse conversion of a Hi / Lo threshold type in which the output of the magnetic sensor is higher than the HI threshold and the output is OFF when the output of the magnetic sensor is lower than the Lo threshold. A magnetic detection method characterized by performing.
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