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JP2010190248A - Roller bearing with rotation sensor - Google Patents

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JP2010190248A
JP2010190248A JP2009032396A JP2009032396A JP2010190248A JP 2010190248 A JP2010190248 A JP 2010190248A JP 2009032396 A JP2009032396 A JP 2009032396A JP 2009032396 A JP2009032396 A JP 2009032396A JP 2010190248 A JP2010190248 A JP 2010190248A
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JP
Japan
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magnetic
sensor
rotation
rotation sensor
rotating wheel
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Application number
JP2009032396A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Yanagisawa
知之 柳沢
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】安価で製造が容易である回転センサ付き転がり軸受を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受には、回転輪である内輪1の回転を検出する回転センサが取り付けられている。この回転センサは、内輪1と一体に回転可能に内輪1に取り付けられた磁性体製のトーンリング10からなる被検出部と、固定輪である外輪2に取り付けられた検出部20と、で構成されている。検出部20は、磁性体製のバックヨーク23と、磁気センサ21と、バックヨーク23と磁気センサ21との間に配されたバイアス磁石22と、からなる。検出部20と被検出部とは隙間を介して径方向に対向して配されていて、検出部20と被検出部とで磁気回路が形成されており、内輪1の回転に伴う被検出部の回転が検出部20によって検出されるようになっている。
【選択図】図1
A rolling bearing with a rotation sensor that is inexpensive and easy to manufacture is provided.
A rotation sensor for detecting the rotation of an inner ring, which is a rotating wheel, is attached to the deep groove ball bearing. The rotation sensor includes a detected portion including a magnetic tone ring 10 attached to the inner ring 1 so as to be rotatable integrally with the inner ring 1, and a detection unit 20 attached to the outer ring 2 which is a fixed ring. Has been. The detection unit 20 includes a magnetic back yoke 23, a magnetic sensor 21, and a bias magnet 22 disposed between the back yoke 23 and the magnetic sensor 21. The detection unit 20 and the detected unit are arranged to face each other in the radial direction with a gap therebetween, and a magnetic circuit is formed by the detection unit 20 and the detected unit, and the detected unit accompanying the rotation of the inner ring 1 Is detected by the detection unit 20.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、軌道輪の回転を検出する回転センサを備える転がり軸受に関する。   The present invention relates to a rolling bearing including a rotation sensor that detects rotation of a race.

特許文献1には、回転輪に設けられたパルサリングと、固定輪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が開示されている。被検出部であるパルサリングは、複数の磁気発生部が周方向に等ピッチで形成された磁気発生層を2層有し、互いに異なる磁極が対向するように2層の磁気発生層が径方向に重ね合わせられてなる多極磁石である。   Patent Document 1 discloses a sensor-equipped bearing unit that includes a pulsar ring provided on a rotating wheel and a sensor device provided on a fixed wheel. The pulsar ring, which is the detected part, has two magnetic generation layers in which a plurality of magnetic generation units are formed at an equal pitch in the circumferential direction, and the two magnetic generation layers are arranged in the radial direction so that different magnetic poles face each other. It is a multipole magnet that is superposed.

また、検出部であるセンサ装置は、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(永久磁石)と、この磁気発生部材及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(ヨーク)と、を備えている。このようなセンサ付き軸受ユニットは、小径化しても分解能が低下しにくい。   In addition, a sensor device as a detection unit includes a magnetic sensor opposed to the pulsar ring, a magnetism generating member (permanent magnet) facing the magnetic sensor via the pulsar ring and generating magnetism, and the magnetism generating member and the pulsar ring. A magnetic flux collecting member (yoke) that focuses the magnetic flux density from the magnetic field and guides it to the magnetic sensor. Such a bearing unit with a sensor is less likely to have a reduced resolution even if the diameter is reduced.

特開2004−170344号公報JP 2004-170344 A

しかしながら、上記のような多極磁石は高価であるという問題があった。また、多極磁石を2層に着磁するためには、環状の磁石の幅や厚さがある程度必要であるため、センサの小径化に限界があった。さらに、多極磁石を略コ字状の集磁部材の内側に配置するため、多極磁石と集磁部材との間の隙間の管理が難しいという問題や、構造が複雑であるという問題があった。   However, the above multipole magnet has a problem that it is expensive. Further, in order to magnetize the multipolar magnet in two layers, the width and thickness of the annular magnet are required to some extent, so that there has been a limit to reducing the diameter of the sensor. Furthermore, since the multipolar magnet is arranged inside the substantially U-shaped magnetic flux collecting member, there are problems that it is difficult to manage the gap between the multipolar magnet and the magnetic flux collecting member, and that the structure is complicated. It was.

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、安価で製造が容易である回転センサ付き転がり軸受を提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a rolling bearing with a rotation sensor that is inexpensive and easy to manufacture.

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の回転センサ付き転がり軸受は、回転可能な回転輪と、前記回転輪を回転可能に支持する固定輪と、前記回転輪が有する軌道面と前記固定輪が有する軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記回転輪の回転を検出する回転センサと、を備える回転センサ付き転がり軸受において、前記回転センサは、前記回転輪と一体に回転可能に前記回転輪に取り付けられた磁性体製の環状部材からなる被検出部と、前記固定輪に取り付けられ且つ前記被検出部に隙間を介して径方向に対向して配された少なくとも1個の検出部と、を有するとともに、前記検出部は、磁性体製のバックヨークと、磁気センサと、前記バックヨークと前記磁気センサとの間に配されたバイアス磁石と、を備え、前記検出部と前記被検出部とで磁気回路が形成され、前記回転輪の回転に伴う前記被検出部の回転が前記検出部によって検出されるようになっていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, the rolling bearing with a rotation sensor according to the present invention includes a rotatable rotating wheel, a fixed wheel that rotatably supports the rotating wheel, a raceway surface that the rotating wheel has, and a raceway surface that the fixed wheel has. In a rolling bearing with a rotation sensor, comprising: a plurality of rolling elements arranged so as to be freely rotatable; and a rotation sensor that detects rotation of the rotating wheel, the rotation sensor is configured to be rotatable integrally with the rotating wheel. A detected portion made of an annular member made of a magnetic material attached to a rotating wheel, and at least one detecting portion attached to the fixed wheel and arranged to face the detected portion in a radial direction with a gap therebetween And the detection unit includes a back yoke made of a magnetic material, a magnetic sensor, and a bias magnet disposed between the back yoke and the magnetic sensor. With the detector Magnetic circuit is formed, the rotation of the detected part caused by the rotation of the rotary wheel, characterized in that is adapted to be detected by the detection unit.

この回転センサ付き転がり軸受においては、前記バックヨークは、屈曲して断面略L字状をなしており、その一端部が前記環状部材に隙間を介して径方向に対向し、他端部近傍部分に前記バイアス磁石が配されているとともに、前記環状部材は、全周面が前記バックヨークの一端部に隙間を介して径方向に対向可能な環状部を備え、前記環状部から軸受中心軸に沿う方向に突出する複数の凸部が周方向に等間隔を空けて設けられてなり、前記凸部は前記磁気センサの磁気検知面に隙間を介して径方向に対向可能とされていることが好ましい。   In this rolling bearing with a rotation sensor, the back yoke is bent and has a substantially L-shaped cross section, and one end thereof is opposed to the annular member in the radial direction through a gap, and the vicinity of the other end And the annular member has an annular portion whose entire circumferential surface can be opposed to the one end portion of the back yoke in the radial direction via a gap, and the annular portion extends from the annular portion to the bearing central shaft. A plurality of convex portions projecting in a direction along the circumferential direction are provided at equal intervals in the circumferential direction, and the convex portions can be opposed to a magnetic detection surface of the magnetic sensor in a radial direction through a gap. preferable.

また、前記磁気センサは差動式のホールICであることが好ましい。   The magnetic sensor is preferably a differential Hall IC.

本発明の回転センサ付き転がり軸受は、安価で製造が容易である。   The rolling bearing with a rotation sensor of the present invention is inexpensive and easy to manufacture.

本発明に係る回転センサ付き転がり軸受の一実施形態の構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of one Embodiment of the rolling bearing with a rotation sensor which concerns on this invention. トーンリングの斜視図である。It is a perspective view of a tone ring. バックヨークの斜視図である。It is a perspective view of a back yoke. トーンリングの回転を検出部によって検出する仕組みを説明する正面図及び側面図である。It is the front view and side view explaining the mechanism which detects rotation of a tone ring by a detection part. トーンリングの回転を検出部によって検出する仕組みを説明する正面図及び側面図である。It is the front view and side view explaining the mechanism which detects rotation of a tone ring by a detection part. バックヨークの変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of a back yoke. 差動式のホールICの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a differential Hall IC.

本発明に係る回転センサ付き転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明に係る回転センサ付き転がり軸受の一実施形態の構造を示す縦断面図であり、図2は、図1の回転センサ付き転がり軸受に組み込まれたトーンリングの斜視図であり、図3は、図1の回転センサ付き転がり軸受に組み込まれたバックヨークの斜視図である。   Embodiments of a rolling bearing with a rotation sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a structure of an embodiment of a rolling bearing with a rotation sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a tone ring incorporated in the rolling bearing with a rotation sensor of FIG. FIG. 3 is a perspective view of the back yoke incorporated in the rolling bearing with a rotation sensor of FIG.

図1の深溝玉軸受は、外周面に軌道面1aを有する内輪1と、軌道面1aに対向する軌道面2aを内周面に有する外輪2と、両軌道面1a,2a間に転動自在に配された複数の転動体(玉)3と、内輪1及び外輪2の間に転動体3を保持する保持器4と、内輪1及び外輪2の間の隙間の開口を覆う密封装置5(例えば鋼製のシールドやゴムシール)と、を備えており、内輪1の外周面及び外輪2の内周面の間に形成された軸受内部空間には、図示しない潤滑剤(例えば潤滑油,グリース)が封入されている。   The deep groove ball bearing shown in FIG. 1 is rotatable between an inner ring 1 having a raceway surface 1a on an outer peripheral surface, an outer ring 2 having a raceway surface 2a facing the raceway surface 1a on an inner peripheral surface, and both raceway surfaces 1a and 2a. A plurality of rolling elements (balls) 3 disposed on the inner ring 1, a retainer 4 that holds the rolling elements 3 between the inner ring 1 and the outer ring 2, and a sealing device 5 that covers an opening of a gap between the inner ring 1 and the outer ring 2 ( (For example, a steel shield or rubber seal), and a bearing inner space formed between the outer peripheral surface of the inner ring 1 and the inner peripheral surface of the outer ring 2 is provided with a lubricant (for example, lubricating oil, grease) (not shown). Is enclosed.

この深溝玉軸受においては、内輪1が例えば回転軸(図示せず)に外嵌されて回転可能な回転輪とされ、外輪2が例えばハウジング(図示せず)に固定されて、回転輪を回転可能に支持する固定輪とされている。そして、密封装置5は、深溝玉軸受の軸受中心軸方向の一方の端部のみに備えられており、他方の端部には、回転輪である内輪1の回転を検出する回転センサが取り付けられている。ただし、内輪1を固定輪とし、外輪2を回転輪としてもよいことは勿論である。また、保持器4や密封装置5は備えていなくてもよい。   In this deep groove ball bearing, for example, the inner ring 1 is fitted on a rotating shaft (not shown) to be a rotatable rotating ring, and the outer ring 2 is fixed to a housing (not shown), for example, to rotate the rotating wheel. The fixed ring is supported as possible. The sealing device 5 is provided only at one end in the bearing central axis direction of the deep groove ball bearing, and a rotation sensor that detects the rotation of the inner ring 1 that is a rotating wheel is attached to the other end. ing. However, it goes without saying that the inner ring 1 may be a fixed ring and the outer ring 2 may be a rotating wheel. Further, the cage 4 and the sealing device 5 may not be provided.

次に、回転センサの構成について説明する。回転センサは、磁性体製の環状部材であるトーンリング10からなる被検出部と、磁気センサ21とバイアス磁石(単極)22と磁性体製のバックヨーク23とからなる検出部20と、で構成されている。
なお、トーンリング10やバックヨーク23を構成する磁性体の種類は特に限定されるものではないが、SPCCやSUS430が好ましい。例えばSPCCは安価であり、SUS430は耐腐食性等が優れているので、コストや耐腐食性など、重視するポイントに応じて最適な材質を選択すればよい。また、トーンリング10やバックヨーク23の製造方法は特に限定されるものではないが、安価に製造できることから抜き打ち法やプレス法が好ましい。
Next, the configuration of the rotation sensor will be described. The rotation sensor includes a detected portion made of a tone ring 10 that is an annular member made of a magnetic material, and a detecting portion 20 made of a magnetic sensor 21, a bias magnet (single pole) 22, and a back yoke 23 made of a magnetic material. It is configured.
Note that the type of the magnetic material constituting the tone ring 10 and the back yoke 23 is not particularly limited, but SPCC or SUS430 is preferable. For example, SPCC is inexpensive, and SUS430 is excellent in corrosion resistance. Therefore, an optimal material may be selected according to important points such as cost and corrosion resistance. Moreover, although the manufacturing method of the tone ring 10 and the back yoke 23 is not particularly limited, the punching method and the pressing method are preferable because they can be manufactured at low cost.

トーンリング10は、円周面を有する環状部11と、環状部11から軸受中心軸に沿う方向(すなわち軸受幅方向)に突出する複数の凸部12とからなり、これら複数の凸部12は周方向に等間隔を空けて環状部11に設けられている。すなわち、トーンリング10の軸受幅方向の一方側については、全周にわたって円周面が形成されているが、他方側については、円周面は全周にわたって形成されておらず、凸部12による円周面と空間とが周方向に交互に配されている(以降においては、空間を凹部13と記すこともある)。   The tone ring 10 includes an annular portion 11 having a circumferential surface and a plurality of convex portions 12 projecting from the annular portion 11 in a direction along the bearing central axis (that is, in the bearing width direction). The annular part 11 is provided at equal intervals in the circumferential direction. That is, the circumferential surface is formed over the entire circumference on one side of the bearing ring direction of the tone ring 10, but the circumferential surface is not formed over the entire circumference on the other side. The circumferential surface and the space are alternately arranged in the circumferential direction (hereinafter, the space may be referred to as a recess 13).

このようなトーンリング10が、環状部11を軸受幅方向中央側に向け、凸部12を軸受幅方向外部側に向けて、回転輪である内輪1と一体的に回転可能に内輪1に取り付けられている。取り付け方法は特に限定されるものではないが、例えば圧入や加締めによる取り付けがあげられる。
一方、バックヨーク23は、図3に示すように、矩形の板状部材を屈曲させて断面略L字状に形成した部材である。このバックヨーク23は、長尺な平板部25と短尺な平板部26とからなるが、長尺な平板部25の両平面のうち、短尺な平板部26が屈曲した方向の平面上には、バイアス磁石22が固定されており、さらにその上に磁気センサ21が固定されている。すなわち、バックヨーク23と磁気センサ21との間にバイアス磁石22が介装されて、検出部20が構成されている。
Such a tone ring 10 is attached to the inner ring 1 so as to be rotatable integrally with the inner ring 1 which is a rotating wheel, with the annular part 11 facing the center side in the bearing width direction and the convex part 12 facing the outer side in the bearing width direction. It has been. The attachment method is not particularly limited, and examples thereof include attachment by press-fitting or caulking.
On the other hand, the back yoke 23 is a member formed by bending a rectangular plate-like member into a substantially L-shaped cross section as shown in FIG. The back yoke 23 is composed of a long flat plate portion 25 and a short flat plate portion 26. Of the two flat surfaces of the long flat plate portion 25, on the plane in the direction in which the short flat plate portion 26 is bent, A bias magnet 22 is fixed, and a magnetic sensor 21 is further fixed thereon. In other words, the bias magnet 22 is interposed between the back yoke 23 and the magnetic sensor 21 to constitute the detection unit 20.

このような検出部20が、固定輪である外輪2に取り付けられている。その際には、バックヨーク23の短尺な平板部26を軸受幅方向中央側に向け、長尺な平板部25を軸受幅方向外部側に向けるとともに、短尺な平板部26の先端面26aを径方向内方に向けて、検出部20を取り付ける。また、バックヨーク23,磁気センサ21,バイアス磁石22と、信号を取り出すケーブル28とを、センサハウジング29と呼ばれる樹脂ケースに内包した状態で、検出部20を取り付ける。なお、検出部20をセンサハウジング29に内包した後にセンサハウジング29内に空隙が残っている場合は、シリコーン樹脂,ホットメルトモールディング等の樹脂を空隙に充填して、検出部20のうち露出させるべき部分以外の部分が外部に晒されないようにモールドすることが好ましい。   Such a detection unit 20 is attached to the outer ring 2 which is a fixed ring. At that time, the short flat plate portion 26 of the back yoke 23 is directed to the center side in the bearing width direction, the long flat plate portion 25 is directed to the outer side in the bearing width direction, and the front end surface 26a of the short flat plate portion 26 is made to have a diameter. The detection unit 20 is attached inward in the direction. In addition, the detection unit 20 is attached in a state where the back yoke 23, the magnetic sensor 21, the bias magnet 22, and the cable 28 for taking out a signal are enclosed in a resin case called a sensor housing 29. In addition, when a gap remains in the sensor housing 29 after the detection unit 20 is enclosed in the sensor housing 29, the detection unit 20 should be exposed by filling the gap with a resin such as silicone resin or hot melt molding. It is preferable to mold so that parts other than the part are not exposed to the outside.

内輪1に取り付けられたトーンリング10からなる被検出部と、外輪2に取り付けられた検出部20とは、隙間を介して径方向に対向して配されていて、検出部20と被検出部とで磁気回路が形成されている。この点について、以下に詳述する。まず、トーンリング10の環状部11の円周面(すなわち、トーンリング10のうち軸受幅方向中央側の部分)とバックヨーク23の短尺な平板部26の先端面26aとが、隙間を介して径方向に対向している。トーンリング10の環状部11については、全周にわたって円周面が形成されているので、内輪1の回転に伴ってトーンリング10が回転しても、前記両面は常に対向している。   The detected part composed of the tone ring 10 attached to the inner ring 1 and the detecting part 20 attached to the outer ring 2 are arranged to face each other in the radial direction with a gap between them, and the detecting part 20 and the detected part A magnetic circuit is formed. This point will be described in detail below. First, the circumferential surface of the annular portion 11 of the tone ring 10 (that is, the portion of the tone ring 10 on the center side in the bearing width direction) and the front end surface 26a of the short flat plate portion 26 of the back yoke 23 are interposed via a gap. Opposing in the radial direction. As for the annular portion 11 of the tone ring 10, since the circumferential surface is formed over the entire circumference, even if the tone ring 10 rotates with the rotation of the inner ring 1, the both surfaces always face each other.

また、トーンリング10のうち軸受幅方向外部側の部分と磁気センサ21の磁気検知面21aとが、隙間を介して径方向に対向している。トーンリング10の軸受幅方向外部側の部分については、全周の一部分にしか円周面が形成されておらず、凸部12による円周面と凹部13とが周方向に交互に配されているので、内輪1の回転に伴ってトーンリング10が回転した際には、磁気センサ21の磁気検知面21aの正面に凸部12による円周面と凹部13とが交互に現れることとなる。磁気センサ21の磁気検知面21aの正面に凸部12による円周面が位置した際には、これら両面が隙間を介して径方向に対向することとなる。   In addition, a portion of the tone ring 10 on the outer side in the bearing width direction and the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21 are opposed to each other in the radial direction through a gap. As for the portion of the tone ring 10 on the outer side in the bearing width direction, the circumferential surface is formed only on a part of the entire circumference, and the circumferential surface by the convex portion 12 and the concave portion 13 are alternately arranged in the circumferential direction. Therefore, when the tone ring 10 rotates with the rotation of the inner ring 1, the circumferential surface by the convex portion 12 and the concave portion 13 appear alternately in front of the magnetic detection surface 21 a of the magnetic sensor 21. When the circumferential surface of the convex portion 12 is located in front of the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21, these both surfaces are opposed to each other in the radial direction through a gap.

磁気センサ21の磁気検知面21aの正面に凸部12による円周面が位置した場合と、凹部13が位置した場合とでは、磁気回路の構成が異なるため、磁気センサ21の磁気検知面21aを通過する磁束の量が異なる。よって、この磁束の量の変化に基づいて、被検出部の回転を検出部20によって検出することができ、それにより内輪1の回転数や回転速度を測定することもできる。この点について、図4,5を参照しながら説明する。   Since the configuration of the magnetic circuit is different between the case where the circumferential surface of the convex portion 12 is positioned in front of the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21 and the case where the concave portion 13 is positioned, the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21 is The amount of magnetic flux passing through is different. Therefore, based on this change in the amount of magnetic flux, the rotation of the detected part can be detected by the detecting part 20, and the rotational speed and rotational speed of the inner ring 1 can also be measured. This point will be described with reference to FIGS.

図4,5に、主な磁束の流れを示す。破線による矢印が磁束の流れである。図4は、磁気センサ21の磁気検知面21aの正面に凸部12による円周面が位置した場合の図であり、図5は、磁気センサ21の磁気検知面21aの正面に凹部13が位置した場合の図である。また、図4,5の(a)は、被検出部及び検出部20を軸受の正面方向から見た図であり、(b)は、軸受の側面方向から見た図である。   4 and 5 show the flow of main magnetic flux. The arrow by the broken line is the flow of magnetic flux. 4 is a diagram in the case where the circumferential surface of the convex portion 12 is positioned in front of the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21, and FIG. 5 is a diagram in which the concave portion 13 is positioned in front of the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21. FIG. 4 and 5 are views of the detected portion and the detection portion 20 as seen from the front direction of the bearing, and (b) is a view as seen from the side surface direction of the bearing.

図4の場合は、磁束は、バイアス磁石22からバックヨーク23の長尺な平板部25を経由して短尺な平板部26へと流れ、短尺な平板部26の先端面26aからトーンリング10の環状部11に流れる。そして、トーンリング10の凸部12を経由して、凸部12の先端から磁気センサ21に流れる。これに対して図5の場合は、磁気センサ21の磁気検知面21aの正面に凸部12がないので、短尺な平板部26の先端面26aからトーンリング10を経由して磁気センサ21に流れる磁束よりも、短尺な平板部26の中央部付近から磁気センサ21に流れる磁束の方が多くなる。よって、磁気センサ21の磁気検知面21aの正面に凸部12による円周面が位置した場合の方が、磁気センサ21の磁気検知面21aを通過する磁束の量が多くなる。なお、図4,5では、磁束の流れる方向を右回りとしたが、左回り、すなわちバイアス磁石の磁極の向きを逆に配置してもよい。磁束の流れる方向によらず、回転の検出精度等は同等である。   In the case of FIG. 4, the magnetic flux flows from the bias magnet 22 to the short flat plate portion 26 via the long flat plate portion 25 of the back yoke 23, and from the front end surface 26 a of the short flat plate portion 26 to the tone ring 10. It flows to the annular part 11. Then, it flows from the tip of the convex portion 12 to the magnetic sensor 21 via the convex portion 12 of the tone ring 10. On the other hand, in the case of FIG. 5, since there is no convex portion 12 in front of the magnetic detection surface 21 a of the magnetic sensor 21, it flows from the front end surface 26 a of the short flat plate portion 26 to the magnetic sensor 21 via the tone ring 10. The magnetic flux flowing from the vicinity of the central portion of the short flat plate portion 26 to the magnetic sensor 21 is larger than the magnetic flux. Therefore, the amount of magnetic flux passing through the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21 increases when the circumferential surface of the convex portion 12 is positioned in front of the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21. 4 and 5, the direction in which the magnetic flux flows is clockwise, but it may be counterclockwise, that is, the direction of the magnetic pole of the bias magnet may be reversed. Regardless of the direction in which the magnetic flux flows, the detection accuracy of rotation is the same.

このように、トーンリング10の回転位置によって磁気センサ21の磁気検知面21aを通過する磁束の量が変化し、磁気センサ21から方形波が出力信号として出力される。よって、この出力信号を利用して、内輪1の回転速度を正確に測定することができる。
このような回転センサ付き転がり軸受は、回転センサに高価な多極磁石等を必要としないので、安価であるとともに製造が容易である。また、ピッチ精度等の回転センサの精度は、トーンリング10の機械加工精度に起因することとなるので、多極磁石を使用する回転センサよりも高精度とすることが容易である。
As described above, the amount of magnetic flux passing through the magnetic detection surface 21a of the magnetic sensor 21 varies depending on the rotational position of the tone ring 10, and a square wave is output from the magnetic sensor 21 as an output signal. Therefore, the rotational speed of the inner ring 1 can be accurately measured using this output signal.
Such a rolling bearing with a rotation sensor does not require an expensive multi-pole magnet or the like for the rotation sensor, so that it is inexpensive and easy to manufacture. In addition, since the accuracy of the rotation sensor such as the pitch accuracy is caused by the machining accuracy of the tone ring 10, it is easy to make the accuracy higher than that of the rotation sensor using a multipolar magnet.

さらに、トーンリング10やバックヨーク23を抜き打ち法やプレス法で製造することが可能であるため、多極磁石を製造する場合と比べて、製造コストが低い。さらに、回転センサ21がトーンリング10と検出部20(バックヨーク23及び磁気センサ21)とを対向させた構造であるので、両者の隙間の管理が容易であるとともに構造が簡素であり、そのため製造が容易である。さらに、多極磁石を用いた従来の回転センサ付き転がり軸受と比べて、回転センサのより小型化が可能である。よって、この回転センサ付き転がり軸受は、産業機器や家電の部品として好適に使用可能である。   Furthermore, since the tone ring 10 and the back yoke 23 can be manufactured by a punching method or a pressing method, the manufacturing cost is low compared to the case of manufacturing a multipolar magnet. Further, since the rotation sensor 21 has a structure in which the tone ring 10 and the detection unit 20 (the back yoke 23 and the magnetic sensor 21) are opposed to each other, the management of the gap between the two is easy and the structure is simple, and therefore the manufacturing is performed. Is easy. Further, the rotation sensor can be made smaller than a conventional rolling bearing with a rotation sensor using a multipolar magnet. Therefore, this rolling sensor-equipped rolling bearing can be suitably used as a component for industrial equipment or home appliances.

なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、バックヨーク23の短尺な平板部26の先端面26aは、図3のように平面状であったが、図6のように曲面状としてもよい。曲面としては、円弧面が好ましく、トーンリング10の環状部11の円周面の半径よりも僅かに大きい曲率半径を有する円弧面がより好ましい。そうすれば、この部分の磁気抵抗を小さくできる。   In addition, this embodiment shows an example of this invention and this invention is not limited to this embodiment. For example, in the present embodiment, the front end surface 26a of the short flat plate portion 26 of the back yoke 23 is planar as shown in FIG. 3, but may be curved as shown in FIG. As the curved surface, an arc surface is preferable, and an arc surface having a radius of curvature slightly larger than the radius of the circumferential surface of the annular portion 11 of the tone ring 10 is more preferable. Then, the magnetoresistance of this part can be reduced.

また、トーンリング10,バックヨーク23等の各部材の寸法は、転がり軸受の寸法や磁力の強さなどに応じて適宜設計することができる。例えば、本実施形態においては、バックヨーク23は、矩形の板状部材を屈曲させて断面略L字状に形成した部材であり、長尺な平板部25と短尺な平板部26とからなるが、両平板部25,26の長さを同一としても差し支えない。また、長尺な平板部25に磁気センサ21及びバイアス磁石22を固定し、短尺な平板部26の先端面26aをトーンリング10の環状部11の円周面に対向させたが、これとは逆に、磁気センサ21及びバイアス磁石22を固定する方の平板部を短尺とし、トーンリング10の環状部11に対向させる方の平板部を長尺とすることもできる。   In addition, the dimensions of the members such as the tone ring 10 and the back yoke 23 can be appropriately designed according to the dimensions of the rolling bearing and the strength of the magnetic force. For example, in the present embodiment, the back yoke 23 is a member formed by bending a rectangular plate-like member into a substantially L-shaped cross section, and includes a long flat plate portion 25 and a short flat plate portion 26. The flat plate portions 25 and 26 may have the same length. In addition, the magnetic sensor 21 and the bias magnet 22 are fixed to the long flat plate portion 25, and the tip surface 26a of the short flat plate portion 26 is opposed to the circumferential surface of the annular portion 11 of the tone ring 10. Conversely, the flat plate portion that fixes the magnetic sensor 21 and the bias magnet 22 may be short, and the flat plate portion that faces the annular portion 11 of the tone ring 10 may be long.

さらに、本実施形態においては、バックヨーク23の短尺な平板部26の先端面26aを、トーンリング10の環状部11の円周面に対向させたが、トーンリング10のその他の部位に対向させることもできる。ただし、凸部12と凹部13を有する軸受幅方向外部側の部分に対向させると、この部分の磁気抵抗も変動してしまい、磁気センサ21から出力される出力信号の波形がサイン波にならなくなり、デューティ比等が悪くなることがある。それに対して、本実施形態のようにトーンリング10の環状部11の円周面に対向させると、この部分の磁気抵抗は常に一定であるため、磁気センサ21の磁気検知面21aが対向する軸受幅方向外部側の部分による磁気抵抗の変化のみを磁気センサ21が検出することができる。よって、磁気センサ21から出力される出力信号の波形がサイン波になる。   Further, in the present embodiment, the front end surface 26a of the short flat plate portion 26 of the back yoke 23 is opposed to the circumferential surface of the annular portion 11 of the tone ring 10, but is opposed to other portions of the tone ring 10. You can also However, if it is made to oppose the part of the bearing width direction outer side which has the convex part 12 and the recessed part 13, the magnetic resistance of this part will also fluctuate and the waveform of the output signal output from the magnetic sensor 21 will not become a sine wave. The duty ratio and the like may be deteriorated. On the other hand, when facing the circumferential surface of the annular portion 11 of the tone ring 10 as in the present embodiment, the magnetic resistance of this portion is always constant, so that the magnetic sensing surface 21a of the magnetic sensor 21 faces the bearing. The magnetic sensor 21 can detect only the change in magnetoresistance due to the portion on the outer side in the width direction. Therefore, the waveform of the output signal output from the magnetic sensor 21 becomes a sine wave.

さらに、磁気センサ21の種類は特に限定されるものではなく、一般的な磁気センサであれば問題なく使用可能であるが、差動式のホールICが好ましい。差動式のホールICとは、図7に示すように、パッケージの中に2個の検出素子(ホール素子)が一定の間隔を開けて配置されている磁気センサである。この差動式のホールICにおいては、2つの検出素子を通過したそれぞれの磁束の磁力の差が、出力信号として出力される。   Further, the type of the magnetic sensor 21 is not particularly limited, and any general magnetic sensor can be used without any problem, but a differential Hall IC is preferable. As shown in FIG. 7, the differential Hall IC is a magnetic sensor in which two detection elements (Hall elements) are arranged at regular intervals in a package. In this differential Hall IC, the difference in magnetic force between the magnetic fluxes that have passed through the two detection elements is output as an output signal.

図7に示すように、2つの検出素子を通過した磁束は、オフセットした波形として検出される。2つの検出素子から得られる波形は一定の位相差があり、差を取るとゼロを中心とした波形となる。そして、このオフセットした波形が任意のスレッシュレベルによりパルス波形に変換されて出力される。
本発明のようにトーンリング10とバイアス磁石22を用いて検出する場合は、図4,5に示すように磁束の流れる方向は一方向(図示の方向又はその逆方向)のみなので、磁力の強弱を検知する必要がある。素子が1個の磁気センサを用いて、磁力の強弱から回転を検出しようとすると、スレッシュレベルに合わせてバイアス磁石22の磁力強度を正確に管理する必要がある。しかしながら、差動式のホールICを用いた場合は、差動後の信号はゼロ中心で出力されるため、スレッシュレベル以上の出力の波形が得られていれば、確実にパルス信号が得られる。そのため、バイアス磁石22の磁力強度も、それほど正確に管理する必要はない。
As shown in FIG. 7, the magnetic flux that has passed through the two detection elements is detected as an offset waveform. The waveforms obtained from the two detection elements have a certain phase difference, and when the difference is taken, the waveform is centered on zero. The offset waveform is converted into a pulse waveform at an arbitrary threshold level and output.
When the detection is performed using the tone ring 10 and the bias magnet 22 as in the present invention, the magnetic flux flows only in one direction (the illustrated direction or the opposite direction) as shown in FIGS. Need to be detected. In order to detect rotation based on the strength of magnetic force using a single magnetic sensor, it is necessary to accurately manage the magnetic strength of the bias magnet 22 in accordance with the threshold level. However, when a differential Hall IC is used, the differential signal is output at the center of zero, so that a pulse signal can be reliably obtained if an output waveform equal to or higher than the threshold level is obtained. Therefore, it is not necessary to manage the magnetic strength of the bias magnet 22 so accurately.

さらに、検出部20は1個取り付ければ十分であるが、2個以上取り付けても差し支えない。2個以上の検出部20を取り付ける場合には、その周方向位置を考慮することが望ましい。例えば、2個の検出部20を取り付ける場合には、両検出部20から得られる出力信号の位相差が90°となるように配置すると、回転方向の判別やモータの通電切り替え等に利用可能となる。   Furthermore, it is sufficient to attach one detection unit 20, but two or more detection units 20 may be attached. When two or more detection units 20 are attached, it is desirable to consider their circumferential positions. For example, when two detectors 20 are installed, if the phase difference between the output signals obtained from both detectors 20 is 90 °, it can be used for determining the rotation direction, switching the energization of the motor, and the like. Become.

さらに、バイアス磁石22の種類は特に限定されるものではなく、希土類磁石,フェライト磁石等から適宜選択することができるが、磁力がより強力な希土類磁石を使用した方が、磁気センサ21から安定した出力信号が得られるため好ましい。
さらに、センサハウジングの素材としては、樹脂等の非金属材料が好ましいが、66ナイロン等のエンジニアリングプラスチックにガラス繊維等の線維強化材を配合した樹脂材料がより好ましい。
Further, the type of the bias magnet 22 is not particularly limited, and can be appropriately selected from rare earth magnets, ferrite magnets, and the like. However, the use of a rare earth magnet having a stronger magnetic force is more stable from the magnetic sensor 21. This is preferable because an output signal can be obtained.
Further, as the material for the sensor housing, a non-metallic material such as resin is preferable, but a resin material in which a fiber reinforcing material such as glass fiber is mixed with engineering plastic such as 66 nylon is more preferable.

さらに、センサハウジングと外輪2との固定方法としては、接着等の慣用の固着方法を問題なく採用することが可能である。なお、接着による固定の場合は、回転センサ付き転がり軸受の使用条件等に応じて、接着剤の種類(例えばシリコーン系接着剤)を適宜選択すればよい。
さらに、本実施形態においては、センサハウジングは外部に露出しているが、外力等の影響から保護するために、その外側を金属等のカバーで覆ってもよい。
Furthermore, as a method for fixing the sensor housing and the outer ring 2, a conventional fixing method such as adhesion can be adopted without any problem. In the case of fixing by adhesion, the type of adhesive (for example, a silicone-based adhesive) may be appropriately selected according to the use conditions of the rolling bearing with a rotation sensor.
Furthermore, in the present embodiment, the sensor housing is exposed to the outside, but in order to protect it from the influence of external force or the like, the outside may be covered with a cover such as metal.

さらに、本実施形態においては、転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受,自動調心玉軸受,自動調心ころ軸受,円筒ころ軸受,円すいころ軸受,針状ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受,スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。   Furthermore, in the present embodiment, a deep groove ball bearing has been described as an example of a rolling bearing, but the present invention can be applied to various types of rolling bearings. For example, radial rolling bearings such as angular contact ball bearings, self-aligning ball bearings, self-aligning roller bearings, cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, needle roller bearings, and thrust types such as thrust ball bearings and thrust roller bearings This is a rolling bearing.

1 内輪
1a 軌道面
2 外輪
2a 軌道面
3 転動体
10 トーンリング
11 環状部
12 凸部
20 検出部
21 磁気センサ
21a 磁気検知面
22 バイアス磁石
23 バックヨーク
25 長尺な平板部
26 短尺な平板部
26a 先端面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner ring 1a Raceway surface 2 Outer ring 2a Raceway surface 3 Rolling body 10 Tone ring 11 Annular part 12 Convex part 20 Detection part 21 Magnetic sensor 21a Magnetic detection surface 22 Bias magnet 23 Back yoke 25 Long flat plate part 26 Short flat plate part 26a Tip surface

Claims (3)

回転可能な回転輪と、前記回転輪を回転可能に支持する固定輪と、前記回転輪が有する軌道面と前記固定輪が有する軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記回転輪の回転を検出する回転センサと、を備える回転センサ付き転がり軸受において、
前記回転センサは、前記回転輪と一体に回転可能に前記回転輪に取り付けられた磁性体製の環状部材からなる被検出部と、前記固定輪に取り付けられ且つ前記被検出部に隙間を介して径方向に対向して配された少なくとも1個の検出部と、を有するとともに、前記検出部は、磁性体製のバックヨークと、磁気センサと、前記バックヨークと前記磁気センサとの間に配されたバイアス磁石と、を備え、
前記検出部と前記被検出部とで磁気回路が形成され、前記回転輪の回転に伴う前記被検出部の回転が前記検出部によって検出されるようになっていることを特徴とする回転センサ付き転がり軸受。
A plurality of rolling elements that are rotatably arranged between a rotatable rotating wheel, a fixed wheel that rotatably supports the rotating wheel, and a raceway surface that the rotating wheel has and a raceway surface that the fixed wheel has. In a rolling bearing with a rotation sensor comprising: a rotation sensor that detects rotation of the rotating wheel;
The rotation sensor includes a detected part made of an annular member made of a magnetic material attached to the rotating wheel so as to be rotatable integrally with the rotating wheel, and a fixed part attached to the fixed wheel via a gap. And at least one detection unit arranged opposite to each other in the radial direction, and the detection unit is arranged between the magnetic back yoke, the magnetic sensor, and the back yoke and the magnetic sensor. A bias magnet, and
With a rotation sensor, wherein a magnetic circuit is formed by the detection unit and the detected unit, and the rotation of the detected unit accompanying rotation of the rotating wheel is detected by the detection unit Rolling bearing.
前記バックヨークは屈曲して断面略L字状をなしており、その一端部が前記環状部材に隙間を介して径方向に対向し、他端部近傍部分に前記バイアス磁石が配されているとともに、
前記環状部材は、全周面が前記バックヨークの一端部に隙間を介して径方向に対向可能な環状部を備え、前記環状部から軸受中心軸に沿う方向に突出する複数の凸部が周方向に等間隔を空けて設けられてなり、前記凸部は前記磁気センサの磁気検知面に隙間を介して径方向に対向可能とされていることを特徴とする請求項1に記載の回転センサ付き転がり軸受。
The back yoke is bent to have a substantially L-shaped cross section, one end of which is opposed to the annular member in the radial direction through a gap, and the bias magnet is disposed in the vicinity of the other end. ,
The annular member includes an annular portion whose entire circumferential surface can be opposed to the one end portion of the back yoke in a radial direction via a gap, and a plurality of convex portions projecting in a direction along the bearing central axis from the annular portion. 2. The rotation sensor according to claim 1, wherein the rotation sensor is provided at equal intervals in the direction, and the convex portion can be opposed to a magnetic detection surface of the magnetic sensor in a radial direction through a gap. Rolling bearing with.
前記磁気センサを差動式のホールICとしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回転センサ付き転がり軸受。   The rolling bearing with a rotation sensor according to claim 1 or 2, wherein the magnetic sensor is a differential Hall IC.
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