JP5218101B2

JP5218101B2 - Displacement sensor device and rolling bearing device

Info

Publication number: JP5218101B2
Application number: JP2009016925A
Authority: JP
Inventors: 信綱本橋; 伸幸利藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-01-28
Also published as: JP2010175335A

Description

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。 The present invention relates to a displacement sensor device and a rolling bearing device using the displacement sensor device.

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。 In a displacement sensor device that detects a displacement of a metal object, a sensor in which a coil is wound around an iron core of a laminated steel sheet has been used. In such a displacement sensor device, the displacement of the object can be understood as a change in inductance. However, the configuration of such a sensor is large in volume and weight and has a large number of components, so that the material cost is high and the number of assembly steps increases.
On the other hand, an inductor in which a spiral coil is formed on a plane such as a printed circuit board has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Such a planar coil structure is expected to greatly contribute to light weight and compactness compared to a structure in which a coil is wound around a laminated steel sheet.

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。 Further, the present applicant has previously proposed a displacement sensor device in which a plurality of spiral coils for detecting displacement are mounted on a cylindrical flexible printed circuit board surrounding an object (Japanese Patent Application No. 2008-292143). . The sensor head part of such a displacement sensor device is configured, for example, by rolling an elongated rectangular flexible printed circuit board into a short cylindrical shape and fixing it to a similar cylindrical support part.

特表２００６−５０９１８９号公報（図１他）JP-T-2006-509189 (FIG. 1 etc.) 特開２００５−３０３１０６号公報（段落［０００５］）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-303106 (paragraph [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。 In the displacement sensor device using the flexible printed circuit board as described above, how to attach the flexible printed circuit board to the support portion accurately and quickly is particularly important in manufacturing. For example, it is possible to directly bond the flexible printed board to the support portion with an adhesive, but accurate positioning is difficult, and it is not suitable for mass production. Moreover, a clip can be attached to a flexible printed circuit board, and this clip can also be fixed so that it may fit in the groove | channel of a support part. However, in this case, there is an inconvenience that an electronic component mounted on the flexible printed circuit board becomes an obstacle when pressure-bonding the clip to the flexible printed circuit board. Further, there is a case where the flexible printed circuit board and the clip are slightly displaced at the time of pressure bonding, and cannot be fixed at an accurate position.

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。 In view of such conventional problems, an object of the present invention is to provide a structure capable of fixing a substrate to a support portion accurately and quickly in a displacement sensor device using a flexible printed circuit board.

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。 The present invention is a displacement sensor device for detecting a displacement of a cylindrical detection object in a non-contact manner, and a ring-shaped support portion provided in the vicinity of the detection object, and the support in a rolled state. A flexible printed circuit board supported along a portion, a sensor circuit element including a spiral coil provided on the flexible printed circuit board and facing the detection target, and a stopper for fixing the flexible printed circuit board to the support section And the flexible printed circuit board includes the sensor circuit element, is formed by extending from the substrate body along the inner surface of the support portion, and extending in an axial direction of the support portion by the stopper. It has the stop margin part used for fixation to an end surface, It is characterized by the above-mentioned.
In the displacement sensor device configured as described above, the stop margin portion is provided on the flexible printed circuit board itself, so that the stop margin portion can be fixed at a predetermined position of the support portion using a stopper.

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。 In the displacement sensor device, the stop margin is preferably formed discontinuously in the circumferential direction.
In this case, it is easy to bend the stopper margin in the radial direction.

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。 Further, in the displacement sensor device, the stop margin portion fixed to the support portion may have a shape based on a triangle whose apex portion protrudes in the radial direction.
In this case, one place in the vicinity of the apex of the triangle can be fixed in a balanced manner with one stopper. Therefore, fixing with the minimum number of stops is possible.

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。 In the displacement sensor device, the head of the stopper that fixes the stopper margin to the axial end surface of the support portion may protrude in the radial direction from the substrate body.
In this case, when the detection target object abnormally approaches the substrate body, the detection target object can be received by the head of the stopper to prevent further approach. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the detection object hits the substrate body and causes damage.

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。 In the displacement sensor device, the flexible printed circuit board is bent at a boundary line between the substrate body and the stop margin, and the boundary line portion is thinner than the other portions. Good.
In this case, folding at the boundary line is facilitated.

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。 Further, any one of the above displacement sensor devices may be attached to the fixed ring of the rolling bearing device to detect the displacement of the rotating wheel in the radial direction.
In this case, in the displacement sensor device attached to the rolling bearing device, the flexible printed board can be fixed to the support portion accurately and quickly.

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。 According to the displacement sensor device of the present invention or the rolling bearing device using the displacement sensor device, the stopper margin can be fixed at a predetermined position of the support portion using a stopper, so that the flexible printed board can be supported accurately and quickly. It can be fixed to the part.

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。It is a figure explaining the principle of the planar coil used for the displacement sensor apparatus of this invention. ＬＣ回路の周波数特性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the frequency characteristic of LC circuit. 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。It is a perspective view which shows the other example (practical example) of how to wind a coil. （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。(A) is a development view of a substrate type sensor, (b) is a perspective view showing a state in which the substrate type sensor is rolled into a cylindrical shape. 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。It is a perspective view which shows the state which attaches the flexible printed circuit board of the rolled state on the internal peripheral surface of a cylindrical support part. （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。(A) is a perspective view which shows the board | substrate type sensor in the state by which illustration of the support part was abbreviate | omitted and the rotary body was penetrated inside the flexible printed circuit board, (b) is an axis | shaft of a rotary body It is the figure seen from the direction. 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。It is a circuit diagram which shows an example of the circuit structure of the displacement sensor apparatus which connected the signal processing circuit to the coil of the board | substrate type sensor. 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。It is sectional drawing of the hub unit which is a kind of rolling bearing apparatus. 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。It is the front view which looked at the displacement sensor apparatus with which it mounts between an outer ring | wheel and the main-shaft part in FIG. 8 from the axial direction. （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。(A) And (b) is a figure which shows a support part and a flexible printed circuit board, respectively. 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。It is a figure which shows the correspondence with the expansion | deployment figure of a flexible printed circuit board, and the circuit diagram of the coil and other sensor circuit elements mounted in a flexible printed circuit board. 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。It is the front view which looked at the displacement sensor device concerning a 2nd embodiment from the axial direction. （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。(A) And (b) is a figure which shows a support part and a flexible printed circuit board, respectively. フレキシブルプリント基板の展開図である。It is an expanded view of a flexible printed circuit board. １つの止め代部の拡大図である。It is an enlarged view of one stop margin. 他の構成例としての、１つの止め代部の拡大図である。It is an enlarged view of one stop margin as another example of composition. 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。It is the front view which looked at the displacement sensor device concerning a 3rd embodiment from one direction of the axial direction. 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。It is the front view which looked at the displacement sensor apparatus in FIG. 17 from the other direction (namely, back surface of FIG. 17) of an axial direction. 支持部を単体で示す図である。It is a figure which shows a support part alone. フレキシブルプリント基板の展開図である。It is an expanded view of a flexible printed circuit board.

《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。 "principle"
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a planar coil used in the displacement sensor device of the present invention. As shown in FIG. 1A, the planar coil 1 is provided with a coil 3 formed by forming a conductive portion in a spiral shape on a flexible printed circuit board (FPC) 2. Such a planar coil 1 can be manufactured, for example, by etching from a flexible printed circuit board to which a metal foil such as copper or aluminum is adhered, leaving a spiral pattern. In addition, the edge part of the spiral center of the coil 3 can be derived | led-out to the back surface by a through hole, for example. The coil 3 has an inductance L that depends on the number of turns of the spiral (the number of times the spiral is wound), the cross-sectional area of the coil, the length of the coil, and the like. Is an element. Therefore, it is possible to obtain a desired inductance by securing the number of turns.

（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。 FIG. 2B is a perspective view showing a state in which the planar coil 1 is brought close to and opposed to the displacement detection object 4. The detection object 4 is made of metal (for example, iron-based metal) and has conductivity. The inductance of the coil 3 is affected by the detection object 4. Further, with respect to the AC signal, a capacitance depending on the pattern area and the distance between them appears between the pattern of the coil 3 and the detection target 4. Therefore, such a planar coil 1 is equivalent to a parallel LC circuit as shown in FIG. Here, the values of the inductance L and the capacitance C change depending on the gap between the detection object 4 and the planar coil 1.

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。 When the gap increases, both the inductance L and the capacitance C with respect to the AC signal decrease, and conversely, when the gap decreases, both the inductance L and the capacitance C increase. Therefore, the self-resonant frequency f (= 1 / (2π (L · C) ^1/2 )) of the LC circuit changes due to the change in the gap.
FIG. 2 is a graph showing an example of frequency characteristics of the LC circuit. The frequency characteristic is, for example, a solid curve that peaks at the self-resonant frequency f1, but when the self-resonant frequency decreases to f2, the frequency characteristic becomes a dashed curve. As a result, when the constant oscillation frequency f0 is supplied to the LC circuit, the output (amplitude) of the LC circuit changes from V1 to V2. In this way, a change in gap can be detected as a change in output.

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。 FIG. 3 is a perspective view showing another example (practical example) of winding the coil 3. In this example, the coils 3 are provided on both the front and back surfaces of the flexible printed circuit board 2 and are connected to each other through a conductive path 5 of a through hole. In order to make the drawing easier to see, the two coils 3 are shown as being separated from each other up and down, but actually, they are back-to-back with the thin flexible printed circuit board 2 interposed therebetween. It is also possible to stack a plurality of flexible printed circuit boards 2 to form a layer on which a conductor pattern is provided.

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。 The two coils 3 are spirals opposite to each other when viewed from the same direction (for example, above), but are wound in the same direction when viewed from the viewpoint of current. That is, if a current flows from the outer winding end of the upper coil 3, the current turns rightward to the center of the vortex, and when it flows out to the lower coil 3, this time turns rightward toward the outside of the vortex. The outer winding end of the lower coil 3 is reached. Therefore, the current always flows in the clockwise direction, and the number of clockwise turns is accumulated. When the current flows in reverse, the current always flows counterclockwise and the number of counterclockwise turns is accumulated. In this way, the coil 3 can secure a large number of turns as a whole, although the planar coil 1 is extremely thin in the thickness direction. Therefore, a desired inductance can be easily obtained.

《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。）。 <Principle configuration>
Next, the basic configuration of a substrate type sensor using a plurality of planar coils 1 as described above will be described.
FIG. 4A is a development view of the substrate-type sensor 10. In this substrate-type sensor 10, a total of eight coils 3 (generic symbols) are provided in two stages on the flexible printed circuit board 2. In the drawing, the coil 3 is simplified and drawn like a concentric circle. However, the coil 3 is actually a spiral as shown in FIGS. 1 and 3 (the same applies hereinafter).

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。 Here, the individual codes for the coils correspond to the X direction and Z direction orthogonal to the Y direction and orthogonal to each other when the axial direction of the rotating body described later is the Y direction. The combination number, +,-represents a set in the X and Z directions. That is, the combination of coils for detecting displacement is as follows.
X-direction displacement: (X1 +, X1-), (X2 +, X2-)
Z-direction displacement: (Z1 +, Z1-), (Z2 +, Z2-)
Two winding ends (not shown) in each coil 3 are led to the terminal electrode portion 2a through the conductive paths 6 on both the front and back surfaces of the flexible printed board 2.

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。 When such a substrate-type sensor 10 is rolled into a cylindrical shape, it becomes as shown in (b), and the coils X1 + and X1-, and X2 + and X2- each exist in pairs in the X direction. . In addition, the coils Z1 + and Z1-, and Z2 + and Z2- each form a set of two in the Z direction. In addition, each of the four coils on the upper side and the lower side is arranged every 90 degrees in the circumferential direction.

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。 FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the flexible printed circuit board 2 in a rolled state is supported and attached to the inner peripheral surface of the cylindrical support portion 11 in order to maintain the cylindrical shape. The support portion 11 may be made of resin, but here it is made of metal. In the case of being made of metal, the mechanical strength can be easily ensured, so that the support portion can be made thinner than that of resin. This contributes to downsizing. Even when the support portion is made of metal, it was confirmed that the displacement detection is not affected by driving the LC circuit with a high-frequency signal (100 kHz to 500 kHz).

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。 On the inner side of the flexible printed circuit board 2 fixed to the inner peripheral surface of the support portion 11, a rotating body 12 as a detection target is inserted with a small radial gap. The rotating body 12 is, for example, an automobile axle. In that case, the support portion 11 is attached to a fixed wheel of the rolling bearing device, and a rotating body (axle) 12 is attached to the movable wheel. And said clearance gap is maintained by the rolling bearing apparatus.

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。 FIG. 6A is a perspective view showing the substrate-type sensor 10 in a state where the support 11 is omitted and the rotating body 12 is inserted inside the flexible printed circuit board 2. (B) is the figure which looked at this from the axial direction of the rotary body 12. FIG. There is a gap in the radial direction between the flexible printed circuit board 2 and the surface of the rotating body 12, and the above-described inductance L and capacitance C change due to the change in the gap. Accordingly, the radial displacement of the axle that occurs when a load is applied to the wheel can be detected as the change in output described above.

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。 FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the displacement sensor device 20 in which the signal processing circuit 17 is connected to the coil 3 of the substrate type sensor 10. Such a signal processing circuit 17 (except for the oscillation circuit 13) can be mounted on the flexible printed circuit board 2.
Each coil is equivalently an LC circuit as described above, and an AC signal having a predetermined oscillation frequency f0 is supplied from the oscillation circuit 13 via the resistor 14. The output of the LC circuit is input to the differential amplifier circuit 16 through a buffer circuit (voltage follower circuit) 15 that performs impedance conversion.

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。 The differential amplifier circuit 16 linearizes and amplifies the signal by taking the difference between the signal voltages from the two LC circuits forming a pair. By the linearization, the displacement of the rotating body 12 in the radial direction can be accurately detected. That is, it is possible to accurately detect the displacement of the rotating body 12 in the radial direction by providing a pair of two coils in a direction orthogonal to the axial direction and taking a difference in output. The signals after differential amplification are output as two outputs (X1, X2) in the X direction and two outputs (Z1, Z2) in the Z direction. Based on these four outputs, the ECU (not shown) calculates the load acting on the wheels. Further, the moment load can be obtained based on the two outputs in the same direction.

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。 According to the displacement sensor device 20 described above, since the inductance of the coil 3 can be ensured by the number of turns of the spiral formed on the flexible printed circuit board 2, an increase in the thickness dimension of the coil can be suppressed. .
Further, since a capacitance appears between the conductive portion of the coil 3 and the rotating body 12, an LC circuit can be configured without preparing a capacitor as a circuit component separately.
In addition, a necessary number of coils 3 can be provided on one substrate, whereby the necessary functions can be integrated into only one flexible printed circuit board 2.

《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。 << First Embodiment >>
Next, the displacement sensor device according to the first embodiment attached between the fixed wheel and the movable wheel of the rolling bearing device will be described.
FIG. 8 is a sectional view of a hub unit which is a kind of rolling bearing device. The hub unit 100 is attached to the vehicle. In the attached state, the right side in FIG. 8 is the outer side of the vehicle (outside of the vehicle), and the left side is the inner side of the vehicle (inside of the vehicle). In FIG. 8, the direction along the central axis C of the hub unit 100 is defined as the Y direction, the direction perpendicular to the plane perpendicular to the X direction is defined as the X direction, and the vertical direction perpendicular to both the Y direction and the X direction is defined as the Z direction. To do. Therefore, in a state where the hub unit 100 is attached to the automobile, the X direction is the front-rear horizontal direction of the wheel, the Y direction is the left-right horizontal direction (axial direction) of the wheel, and the Z direction is the vertical direction.

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。 The hub unit 100 includes an outer ring 101, an inner shaft 102, an inner ring member 103, a nut 104, and a rolling element 105 as main structural parts. The outer ring 101 has a cylindrical portion 101a and a flange portion 101b extending radially outward from a part of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 101a. The flange portion 101b is fixed to a fixing member (not shown) on the vehicle body side, whereby the hub unit 100 is fixed to the vehicle body. The inner shaft 102 has a main shaft portion 102a that is inserted into the outer ring 101, and a flange portion 102b that extends on the outer side of the vehicle and extends radially outward. The flange portion 102b serves as a mounting portion for a wheel or a brake disk of the wheel. The cylindrical main shaft portion 102a is a portion corresponding to the above-described rotating body 12 (FIGS. 5 and 6).

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。 A cylindrical inner ring member 103 is fitted on the inner side of the inner shaft 102 on the vehicle inner side, and a nut 104 is screwed onto a male screw portion 102d formed on the end of the inner shaft 102, whereby the inner ring member 103 is fitted. Is fixed to the inner shaft 102. The rolling element 105 has a double-row configuration including a plurality of balls arranged in the circumferential direction. The balls in each row are held at predetermined intervals in the circumferential direction by a cage (not shown).
In the hub unit 100, the outer ring 101 is a fixed wheel that is fixed to a fixing member on the vehicle body side. The inner shaft 102 and the inner ring member 103 are rotating wheels that are rotatably supported by the outer ring 101 via rolling elements 105. The outer ring 101, the inner shaft 102, and the inner ring member 103 are arranged coaxially (center axis C).

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。 In the hub unit 100 configured as described above, the displacement sensor device 20 mounted on the inner peripheral surface of the outer ring 101 detects the displacement of the inner shaft 102 (main shaft portion 102a), which is a detection target, in a non-contact manner. be able to. In this case, the displacement sensor device 20 can be provided in a narrow radial gap between the outer ring 101 that is a fixed wheel and the main shaft portion 102a that is a movable wheel.

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。 FIG. 9 is a front view of the displacement sensor device 20 mounted between the outer ring 101 and the main shaft portion 102a in FIG. 8 as viewed from the axial direction. In FIG. 9, the displacement sensor device 20 includes a support portion 21 and a flexible printed board 22 (made of polyimide, for example) fixed to the support portion 21 with a stopper 23. The stopper 23 is, for example, a screw, and the screw shown in the figure is a screw having a small hexagonal hole (in the drawing, a circle is simplified) in the center of the thin head.

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。 (A) and (b) of FIG. 10 is a figure which shows the support part 21 and the flexible printed circuit board 22 with a single body, respectively. In (a), the support portion 21 has a ring shape as a whole, and the illustrated shape viewed from the axial direction is for fitting the outer surface side to the inner peripheral surface of the outer ring 101 (FIGS. 8 and 9). Circular (cylindrical surface). Moreover, the inner surface side is a polygon for supporting the flexible printed circuit board 22 and is composed of a set of planes 21b, 21c and 21d between them in addition to the plane 21a every 90 degrees in the circumferential direction. Has been. In this way, a plurality of flat surfaces for forming the flexible printed circuit board 22 are formed on the inner surface of the support portion 21. Stop holes 21e (in this case, female threads) are formed at 20 positions on the end surface of the support portion 21 in the axial direction. Further, the same number of stop holes 21e exist on the back surface (the holes themselves are through holes). That is, the total number of retaining holes 21e as female screws is 40.

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。 In FIG. 10B, the flexible printed circuit board 22 includes a substrate body 22a that covers about ¾ of the inner surface of the support portion 21, a 22 piece (11 pieces on one side) stop margin portion 22b, and a drawer portion 22c ( 9 is omitted). A hole (h1 or h2) corresponding to the stop hole 21e of the support portion 21 is formed in the stop margin 22b.

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。 FIG. 11 is a diagram showing a correspondence relationship between a development view of the flexible printed circuit board 22 and a circuit diagram of a coil and other sensor circuit elements S mounted on the flexible printed circuit board 22. In the figure, a flexible printed circuit board 22 includes a horizontally long and rectangular board body 22a including a sensor circuit element S such as a coil 3, and a total of 22 pieces of stop margins 22b formed by extending vertically from the board body 22a. And a drawer portion 22c that is further extended and pulled out from the center stop margin 22b.

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。 The substrate body 22a has a plurality of types of regions a1 to a5. A pair of coils 3 is provided in each of the four regions a1 as shown in FIG. 4, and a total of eight coils 3 (X1 +, Z1 +, X1-, Z1-, X2 +, Z2 +, X2-, Z2-) are provided. It has been. For example, the coil 3 is provided in the first layer on the front surface side (paper surface side) in the figure. In addition, in five shaded areas a2, electronic components (resistor 14, buffer circuit 15, differential amplifier 16) shown in the corresponding circuit diagram are mounted, and conductive paths for circuit connection are formed.

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。 In the six regions a3, electronic parts are not mounted, and only conductive paths are formed. Therefore, it is possible to bend the region a3. In the remaining two regions a4, electronic components can be mounted in the same manner as the region a2, but in this example, they are not mounted and only conductive paths are formed. In addition, no electronic component is mounted on the boundary line between the regions a2 and a4 or in the gap region a5 between the three regions a2 in the center, and therefore can be bent. The mounted electronic components and the conductive paths connecting these to the coil 3 are mainly provided in the second layer on the back surface side. Two winding ends of the coil 3 are led to the second layer through through holes (not shown). Lead wires for connection to an external circuit are collected in the lead-out portion 22c. Insulating coating is applied to the surfaces of the first layer and the second layer.

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。 On the other hand, the stopper margin 22b is a portion used for fixing by the stopper 23 (FIG. 9) when the flexible printed circuit board 22 is fixed to the support portion 21. In each upper stopper margin 22b in FIG. 11, two or one round holes h1 are formed. On the other hand, two or one long hole (a hole long in the vertical direction in the drawing) h2 is formed in each stopper margin 22b on the lower side of FIG.

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。 The flexible printed circuit board 22 as described above is in a state in which the substrate body 22 a is rounded along the inner surface of the support portion 21. Further, the stop margin 22b is bent at a right angle (in the radial direction) at the bent portions P1 and P2 (boundary lines with the substrate body 22a). In the state where the substrate main body 22a is rolled up, the stop margin 22b is formed discontinuously in the circumferential direction, and therefore it is easy to bend.
In addition, if bending part P1, P2 is made thinner than another part, it will be easier to bend. For example, if the resin is made into two layers with respect to the “thick wall” in which the substrate is composed of (four layers of resin + copper foil), it can be made relatively “thin”. Note that cracks may occur when the copper foil is bent at a right angle, but there is no particular problem if cracks occur in the copper foil that is not used as a circuit.

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。 In this way, the flexible printed circuit board 22 in the three-dimensional form shown in FIG. At this time, the stop margin portion 22 b is overlapped on the end surface in the axial direction of the support portion 21. Then, the stopper 23 is passed through the round hole h1 (or the long hole h2) and fixed to the stopper hole 21e. Similarly, on the back surface, the stopper 23 is passed through the long hole h2 (or the round hole h1) and fixed to the stopper hole 21e. In this way, the flexible printed circuit board 22 can be fixed to the support portion 21 as shown in FIG.

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。 That is, in the displacement sensor device 20 configured as described above, the stopper margin 22b is fixed to a predetermined position of the support portion 21 using the stopper 23 by providing the stopper margin 22b on the flexible printed circuit board 22 itself. can do. In this way, the flexible printed circuit board 22 can be fixed to the support portion 21 accurately and quickly. As a result, the manufacturing cost is also reduced.

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。 Further, since the stopper margin 22b bent from the substrate body 22a is overlapped on the axial end surface of the support portion 21, the stop hole 21e becomes a hole in the axial direction, and the support portion 21 is thick (in the radial direction). Even if not, a large number of retaining holes 21e can be easily secured. That is, stopping the stop margin 22 b on the end surface in the axial direction of the support portion 21 contributes to the thinning of the support portion 21.
Moreover, since the flexible printed circuit board 22 can be closely_contact | adhered to the support part 21 by stopping the stop margin part 22b with the stopper 23, the main axis | shaft part 102a (FIG. 8, FIG. 9) which is a coil 3 and a detection target, and Can be maintained at the desired dimensions.
Furthermore, since the dimensional error between the support part 21 and the flexible printed circuit board 22 can be absorbed by the long hole h2, the flexible printed circuit board 22 can be attached to the support part 21 more reliably.

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。 As shown in FIG. 9, the gap between the surface of the region a2 where the electronic component is mounted and the main shaft portion 102a is larger than the gap between the region a1 where the coil 3 is provided and the main shaft portion 102a. It is comprised so that it may become. Thereby, it is possible to prevent an electronic component having a height higher than that of the coil from coming into contact with the main shaft portion 102a.

《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。 << Second Embodiment >>
Next, a displacement sensor device according to the second embodiment will be described. In the displacement sensor device, the coil 3 and other mounted sensor circuit elements S are the same as those in the first embodiment. The difference from the first embodiment is in the shapes of the flexible printed circuit board 22 and the support portion 21.
FIG. 12 is a front view of the displacement sensor device 20 according to the second embodiment viewed from the axial direction. In this figure, the outer ring 101 is not shown. In the figure, the stop margin portion 22b of the flexible printed circuit board 22 has a form based on a triangle whose apex portion protrudes in the radial direction. Specifically, the apex portion of the triangle has a base on the side facing the main shaft portion 102a. Is a rounded form.

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。 (A) and (b) of FIG. 13 is a figure which shows the support part 21 and the flexible printed circuit board 22, respectively, individually. In (a), as in the first embodiment (FIG. 10 (a)), the support portion 21 has a ring shape as a whole, but the shape of the inner surface is partially different, and the three planes in the first embodiment ( The part of 21c, 21d, 21c) in (a) of FIG. 10 becomes one plane 21f. Further, stop holes 21e are formed at nine locations on the end surface in the axial direction of the support portion 21. The pilot hole before tapping the stop hole 21e is a through hole, and the stop hole 21e is similarly formed on the back side. However, this is not used for the stop hole in the portion of the flat surface 21f on the back surface. That is, the effective total number of the stop holes 21e is 17 (= 9 + 8).

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。 In FIG. 13B, the flexible printed circuit board 22 includes a substrate main body 22a that covers about ¾ of the inner surface of the support portion 21, a 17 piece (table 9, back 8) stop margin portion 22b, and a drawer portion. 22c. A round hole h1 corresponding to the stop hole 21e of the support portion 21 is formed in the stop margin portion 22b.

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。 FIG. 14 is a development view of the flexible printed circuit board 22. In the figure, a flexible printed circuit board 22 includes a horizontally long and rectangular board body 22a including sensor circuit elements such as a coil 3, and 17 pieces (upper 8, lower 9) formed by extending vertically from the board main body 22a. The stop margin portion 22b and a drawing portion 22c drawn upward by being drawn upward from the center of the substrate body 22a are integrally provided. Each stop margin 22b is formed with a round hole h1.

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。 The base end portion of the drawer portion 22c has the same form as the stop margin, but does not have a round hole and does not function as a stop margin. However, this is only an example, and a round hole that avoids a conductive path may be provided in the base end portion of the lead-out portion 22c, and a corresponding stop hole may be provided in the support portion 21.
Further, in FIG. 14, all the stop margins 22b are provided with the round holes h1. However, as in the first embodiment, one of the upper and lower sides of the substrate body 22a is used as a long hole to absorb dimensional errors. You may do it.

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。 The substrate body 22a has a plurality of types of regions a1 to a4. Each of the four areas a1 is provided with a pair of coils 3 as shown in FIG. 4, and eight coils 3 are provided as a whole. In addition, in five shaded areas a2, electronic components (resistor 14, buffer circuit 15, differential amplifier 16) are mounted, and conductive paths for circuit connection are formed. In the six regions a3, electronic parts are not mounted, and only conductive paths are formed. Therefore, it is possible to bend the region a3.

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。 In the remaining two regions a4, electronic components can be mounted in the same manner as the region a2, but in this example, they are not mounted and only conductive paths are formed. In addition, electronic components are not mounted on the boundary line between the regions a2 and a4, and therefore can be bent. The mounted electronic components and the conductive paths connecting these to the coil 3 are mainly provided in the second layer on the back surface side. Two winding ends of the coil 3 are led to the second layer through through holes (not shown). Lead wires for connection to an external circuit are collected in the lead-out portion 22c. Insulating coating is applied to the surfaces of the first layer and the second layer.

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。 As in the first embodiment, the displacement sensor device 20 according to the second embodiment is provided with the stop margin portion 22b on the flexible printed circuit board 22 itself, so that the stop margin portion 22b is supported by the support portion 21 using the stopper 23. Can be fixed at a predetermined position. In this way, the flexible printed circuit board 22 can be fixed to the support portion 21 accurately and quickly. As a result, the manufacturing cost is also reduced.

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。 Further, since the stopper margin 22b bent from the substrate body 22a is overlapped on the axial end surface of the support portion 21, the stop hole 21e becomes a hole in the axial direction, and the support portion 21 is thick (in the radial direction). Even if not, a large number of retaining holes 21e can be easily secured. That is, stopping the stop margin 22 b on the end surface in the axial direction of the support portion 21 contributes to the thinning of the support portion 21.
Moreover, since the flexible printed circuit board 22 can be closely_contact | adhered to the support part 21 by stopping the stop margin part 22b with the stopper 23, the main axis | shaft part 102a (FIG. 8, FIG. 9) which is a coil 3 and a detection target, and Can be maintained at the desired dimensions.

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。 FIG. 15 is an enlarged view of one stop margin 22b. In the figure, in the case of such a triangular stopper margin 22b, the round hole h1 is formed at one location near the apex of the triangle. For each of the pair of stopper margins 22b on both end faces of the substrate body 22a, the stopper 23 (FIG. 12) passed through the round hole h1 is fixed to the support portion 21, whereby the stopper margin 22b is shown in the figure. Tension as indicated by an arrow is generated, and the portion of the flexible printed circuit board 22 can be fixed in a well-balanced manner by one stopper 23 per one stop margin 22b. Therefore, fixing with the minimum number of stops is possible. Note that the triangle is not necessarily an isosceles triangle. For example, the pair of left and right stop margins 22b closest to the drawer portion 22c in FIG. 14 is not an isosceles triangle.

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。 The round hole h1 is preferably provided at a position close to the apex of the triangle. However, for example, if the stop allowance is pressed over a wide range using a large stopper on the head, the position is not necessarily close to the apex. . FIG. 16 is an enlarged view of one stop margin 22b showing an example thereof. In this case, a large-diameter screw whose head does not fit in the stop margin 22b is used as the stopper 23. The head of the stopper 23 in this case not only presses the stopper margin 22b in a wide range, but also has a function as a stopper that prevents the flexible printed circuit board 22 and electronic components from coming into contact with the main shaft portion 102a. Therefore, when the main shaft portion 102a, which is a detection target, abnormally approaches the flexible printed circuit board 22, it can be received by the head of the stopper 23 to prevent further approach. That is, it is possible to prevent a situation in which the main shaft portion 102a hits the flexible printed board 22 or the electronic component board main body and causes damage.

《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。 << Third Embodiment >>
Next, a displacement sensor device according to a third embodiment will be described. In the displacement sensor device, the coil 3 and other mounted sensor circuit elements S are the same as those in the first embodiment. The difference from the first embodiment is in the shapes of the flexible printed circuit board 22 and the support portion 21. Further, the difference from the second embodiment is mainly the shape of the inner surface of the support portion 21 and the number of stop margin portions 22b.

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。 FIG. 17 is a front view of the displacement sensor device 20 according to the third embodiment as viewed from one axial direction. In this figure, the outer ring 101 and the main shaft portion 102a are not shown. FIG. 18 is a front view of the displacement sensor device 20 as viewed from the other direction in the axial direction (that is, the back surface of FIG. 17). In FIGS. 17 and 18, the stop margin 22b of the flexible printed circuit board 22 has the same form as that of the second embodiment, but the number thereof is 13 pieces, 6 pieces in FIG. 17 and 7 pieces in FIG. Less than the second embodiment (17 pieces).

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。 FIG. 19 is a diagram showing the support portion 21 alone. The support portion 21 has a ring shape as a whole as in the first embodiment (FIG. 10A) and the second embodiment (FIG. 13A), but the shape of the inner surface is different, and a regular octagon. (Eight planes 21a). Stop holes 21e are formed at seven locations. The lower holes of the stop holes 21e penetrate the back surface, and similarly, stop holes 21e are provided at seven locations on the back surface side. However, this is not used about one place among the stop holes 21e on the back side (refer to the stopper 23 in FIG. 17). Therefore, the effective total number of stop holes 21e is 13 (= 7 + 6).

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。 FIG. 20 is a development view of the flexible printed circuit board 22. In the figure, a flexible printed circuit board 22 is a horizontally long and rectangular board body 22a including sensor circuit elements such as a coil 3, and 13 pieces (upper 6, lower 7) formed by extending vertically from the board main body 22a. The stop margin portion 22b and a drawing portion 22c drawn upward by being drawn upward from the center of the substrate body 22a are integrally provided.

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。 The substrate body 22a has a plurality of types of regions a1 to a4, as in the second embodiment. Each of the four areas a1 is provided with a pair of coils 3 as shown in FIG. 4, and eight coils 3 are provided as a whole. In addition, electronic parts (resistor 14, buffer circuit 15, differential amplifier 16) are mounted in the seven shaded areas a2, and conductive paths for circuit connection are formed. In the six regions a3, electronic parts are not mounted, and only conductive paths are formed. Therefore, it is possible to bend the region a3.

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。 The mounted electronic components and the conductive paths connecting these to the coil 3 are mainly provided in the second layer on the back surface side. Two winding ends of the coil 3 are led to the second layer through through holes (not shown). Lead wires for connection to an external circuit are collected in the lead-out portion 22c. Insulating coating is applied to the surfaces of the first layer and the second layer.

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。 The displacement sensor device 20 of the third embodiment has the same effects as the displacement sensor device 20 of the second embodiment, and as described above, the stop margin 22b is more than the configuration of the first and second embodiments. The total number (13) of stop holes 21e is small, and therefore the number of stops 23 is also small. Therefore, the configuration is simple. Moreover, as shown in FIGS. 17 and 18, there are few bendings (6 places in the first embodiment, 8 places in the second embodiment), and the assembly and mounting are easier.

《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。 <Others>
In addition, although the screw was used as the stopper 23 in each said embodiment, a rivet can also be used. Rivets are preferred for mass production.
Further, in each of the above embodiments, not only the coil 3 but also the sensor circuit element including the electronic component is mounted on the flexible printed circuit board 22, but as shown in the principle configuration (FIG. 4), the flexible printed circuit board 22 has the coil 3 mounted thereon. Only the conductive path of the lead line is mounted, and the other sensor circuit elements may be external circuits.

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。 In each of the above embodiments, when the flexible printed circuit board 22 is fixed to the support portion 21, the stop margin portion 22 b is simply fixed by the stopper 23. However, the flexible printed circuit board 22 is formed from the surface of the support portion 21. For example, a stopper that presses the periphery of the region a1 of the coil 3 in a frame shape may be used together so as not to float. Even in this case, the stopper only needs to be provided in the region of the coil 3 where the gap condition with the object to be detected is severe, and it is not necessary to provide it in the region of the electronic component.

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。 In addition, although the displacement sensor apparatus 20 which concerns on each said embodiment shall be attached to the internal peripheral surface of the outer ring | wheel 101, not only an internal peripheral surface but when a rotary body exists in an outer peripheral side, the outer periphery of a support part It can also be attached to a surface.
Further, the displacement sensor device 20 can be used for detecting the displacement of various devices as well as the rolling bearing device. Furthermore, the detection object is not limited to the rotating body, and displacement detection can be performed in various devices such as an axial motion type device and a reciprocating device.

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 3 Coil 20 Displacement Sensor Device 21 Supporting Unit 22 Flexible Printed Circuit Board 22a Substrate Main Body 22b Stopper 23 Stopper 100 Rolling Bearing Device 101 Outer Ring (Fixed Ring)
102a Spindle (detection target / rotating wheel)
S Sensor circuit element

Claims

A displacement sensor device that detects a displacement of a cylindrical detection object in a non-contact manner,
A ring-shaped support provided near the periphery of the detection object;
A flexible printed circuit board supported along the support in a rolled state ;
A sensor circuit element including a spiral coil provided on the flexible printed circuit board and facing the detection target;
A stopper for fixing the flexible printed circuit board to the support,
The flexible printed circuit board, the sensor circuitry seen including a substrate main body along the inner surface of the support portion, and is formed extending from the substrate main body, fixed to the axial end face of the support portion by the stopper A displacement sensor device characterized by having a stop margin for use.

The displacement sensor device according to claim 1, wherein the stop margin is formed discontinuously in the circumferential direction .

3. The displacement sensor device according to claim 1, wherein the stop margin portion in a state of being fixed to the support portion has a shape based on a triangle whose apex portion protrudes in a radial direction .

The displacement sensor device according to any one of claims 1 to 3, wherein a head portion of the stopper that fixes the stopper margin portion to an axial end surface of the support portion protrudes in a radial direction from the substrate body .

5. The flexible printed circuit board according to claim 1, wherein the flexible printed circuit board is bent at a boundary line between the substrate body and the stopper margin, and the boundary line portion is thinner than the other portions. Displacement sensor device.

A rolling bearing device that detects displacement in a radial direction of a rotating wheel by attaching the displacement sensor device according to any one of claims 1 to 5 to a fixed wheel .