JP2003270257A - パルサーリングおよびセンサー付き軸受ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原点検出用センサーおよび原点検出用リング
を新たに設置することなく、原点信号を得ることができ
るパルサーリングおよびセンサー付き軸受ユニットを提
供する。 【解決手段】 パルサーリング3の着磁体17の周上の少
なくとも一カ所に、残りの部分よりも磁力が弱い基準位
置信号用被検出部18,19,20が形成されている。センサー
装置の信号処理手段に、パルサーリング3の基準位置信
号用被検出部18,19,20を検出する基準位置信号検出部が
設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のＡＢＳ
などで使用される回転速度センサーを構成するパルサー
リングおよびこのパルサーリングを有するセンサー付き
軸受ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両や自動車において、車軸あるい
は車軸に回転を伝達する回転軸を支持するとともに軸の
回転速度を検出するために、転がり軸受、ならびにそれ
に設けられたセンサー装置および被検出部であるパルサ
ーリングを備えたセンサー付き転がり軸受ユニットが使
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のセンサー付き軸
受ユニットにおいて、パルサーリングは、均一な出力が
連続して得られるように磁極が等ピッチで形成されてお
り、１回転の基準となる原点信号を求めることはできな
かった。したがって、原点を基準とした絶対角度を検出
するためには、原点検出用センサーと原点検出用リング
（または被検出点）とが必要となり、機械的構造が複雑
となる上に、それらを組み込むためのスペースも新たに
必要となるという問題があった。

【０００４】この発明の目的は、原点検出用センサーお
よび原点検出用リングを新たに設置することなく、原点
信号を得ることができるパルサーリングおよびセンサー
付き軸受ユニットを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明によるパルサーリングは、Ｎ極とＳ極とが交互に配置
されて回転信号を出力するパルサーリングであって、周
上の少なくとも一カ所に、残りの部分よりも磁力が弱い
基準位置信号用被検出部が形成されているものである。

【０００６】基準位置信号用被検出部が周上の一カ所に
形成されている場合には、基準位置信号は、１回転につ
き１回出力される従来の原点信号に相当するものとされ
るが、基準位置信号用被検出部は周上の複数カ所に形成
されていてもよく、この場合には、複数の基準位置信号
は、原点信号およびその他の基準位置を示すものとして
利用される。

【０００７】磁極の弱い箇所を設けるには、等ピッチで
形成されたパルサーリングを使用し、磁気シールド機能
を持つ材料（例えば珪素鋼板）を所定箇所に貼り付けた
り、また、所定箇所の磁極をカットしたりすることで可
能である。また、着磁体として、帯状のゴム磁性体を使
用し、これを支持部材に貼り付ける際に、突き合わせ部
の磁力が弱くなるように（例えば突き合わせ部の磁極の
幅が他のものよりも狭くなるように）突き合わせること
でも可能である。

【０００８】この発明のパルサーリングによると、パル
サーリングが原点検出用リングを兼ねることができるの
で、回転信号を出力するパルサーリングとは別に原点検
出用リングを組み込む必要がなく、回転信号と原点信号
とを求めるセンサー付き軸受ユニットの構造を簡素化す
ることができる。

【０００９】この発明によるセンサー付き軸受ユニット
は、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されて回転信号を出力す
るパルサーリングと、パルサーリングに対向して配置さ
れた磁気センサーおよび磁気センサーからの出力に基づ
いた信号処理を行う信号処理手段を有するセンサー装置
とが相対的に回転させられるセンサー付き軸受ユニット
において、パルサーリングの周上の少なくとも一カ所
に、残りの部分よりも磁力が弱い基準位置信号用被検出
部が形成されるとともに、センサー装置の信号処理手段
に、パルサーリングの基準位置信号用被検出部を検出す
る基準位置信号検出部が設けられていることを特徴とす
るものである。

【００１０】この発明のセンサー付き軸受ユニットによ
ると、パルサーリングが原点検出用リングを兼ねるとと
もに、センサー装置の磁気センサーが原点検出用センサ
ーを兼ねることができるので、回転信号を出力するパル
サーリングとは別に原点検出用リングを組み込む必要が
なく、また、回転信号を検出する磁気センサーとは別に
原点検出用センサーを組み込む必要がなく、回転信号と
原点信号とを求めるセンサー付き軸受ユニットの構造を
簡素化することができる。

【００１１】上記センサー付き軸受ユニットの基準位置
信号処理手段は、例えば、基準位置信号用被検出部の磁
力に応じた信号の出力ピークより小さい第１の閾値と、
基準位置信号用被検出部の磁力に応じた信号の出力ピー
クより大きくかつ基準位置信号用被検出部以外の部分の
磁力に応じた信号の出力ピークより小さい第２の閾値と
を有しており、入力信号が第１の閾値を越えたときに回
転信号を出力し、第１の閾値を越えた後に第２の閾値に
達しないときに基準位置信号を出力するものとされる。

【００１２】より具体的には、回転信号および基準位置
信号を求める信号処理手段は、例えば、基準位置信号用
被検出部の磁力に応じた信号の出力ピークより小さい第
１の閾値を有し入力信号がこの閾値を越えたときにオン
の信号をＡ信号として出力する第１コンパレータと、基
準位置信号用被検出部の磁力に応じた信号の出力ピーク
より大きくかつ基準位置信号用被検出部以外の部分の磁
力に応じた信号の出力ピークより小さい第２の閾値を有
し入力信号がこの閾値を越えたときにオンの信号をＢ信
号として出力する第２コンパレータと、入力信号が第２
コンパレータの閾値を越えたときにオンの信号を、第１
コンパレータの閾値を下回ったときにオフの信号をＣ信
号として出力するフリップフロップと、Ａ信号の出力と
Ｃ信号の出力との排他的論理和信号をＤ信号として出力
する排他的論理和回路と、Ｄ信号の立ち下がり時に所定
の幅のパルス信号をＥ信号として出力するシングルショ
ット回路と、Ａ信号の否定とＥ信号との論理積信号をＦ
信号として出力する論理積回路とを備えており、Ａ信号
が回転信号として、Ｆ信号が原点出力信号として使用さ
れるものとされる。

【００１３】なお、この明細書において、出力ピークと
は、その出力電圧が正の場合には、出力電圧の最大値を
いい、その出力電圧が負の場合には、その絶対値の最大
値についていうものとし、閾値の符号は、出力電圧と同
じ符号とされるものとする。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下図
面を参照して説明する。

【００１５】図１は、この発明のパルサーリングおよび
センサー付き軸受ユニットの一実施形態の上半部を示し
ている。以下の説明において、左右とは、図の左右をい
うものとする。

【００１６】図１に示すように、転がり軸受ユニット
は、転がり軸受(1)、ならびにそれに設けられたセンサ
ー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備
えており、外輪(4)にセンサー装置(2)が、内輪(5)にパ
ルサーリング(3)が設けられている。センサー装置(2)
は、パルサーリング(3)の軸方向外側からこれに対向さ
せられている。

【００１７】センサー装置(2)は、外輪(4)に固定された
支持部材(11)、ホール素子センサーや磁気抵抗（ＭＲ）
素子センサーなどの磁気センサー(13)、磁気センサー(1
3)からの出力に基づいた信号処理を行う信号処理手段(3
0)（図４に示す）などを備えている。

【００１８】センサー装置(2)の支持部材(11)は、短円
筒状の外周壁(11a)および内周壁(11b)、ならびにこれら
の右端部同士を連結するフランジ(11c)よりなり、全体
として環状をなし、その中空部分の断面は略コ字状をな
す。外周壁(11a)の自由端部は、内周壁(11b)より左側に
のびており、この外周壁(11a)の自由端部が外輪(4)の外
径に密にはめ止められている。

【００１９】パルサーリング(3)は、円筒部(16a)および
その右端部に設けられた外向きフランジ部(16b)よりな
る金属リング(16)と、金属リング(16)のフランジ部(16
b)の外側面に設けられた着磁体(17)とよりなる。金属リ
ング(16)は、フランジ部(16b)の外側面（右面）が内輪
(5)の右端面とほぼ面一になるように、その円筒部(16a)
が内輪(5)の肩部に密にはめ止められている。着磁体(1
7)は、多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて
交互に配置されたもので、磁性体を含む弾性部材を着磁
することによって得ることができる。

【００２０】この発明のパルサーリング(3)には、図２
に例示する手段により、着磁体(17)の周上の少なくとも
一カ所に、残りの部分よりも磁力が弱い基準位置信号用
被検出部(18)(19)(20)が形成されている。図２（ａ）に
示す基準位置信号用被検出部(18)は、Ｎ極とＳ極との境
界部分に、磁気シールド機能を有する材料（例えば、珪
素鋼板）(21)を配置したものである。また、図２（ｂ）
に示す基準位置信号用被検出部(19)は、Ｎ極に、磁気シ
ールド機能を有する材料（例えば、珪素鋼板）(22)を配
置したものである。また、図２（ｃ）に示す基準位置信
号用被検出部(20)は、Ｎ極の一部に斜線で示す切り欠き
部(23)が設けられたものである。

【００２１】従来のパルサーリングからの出力と図２に
示した基準位置信号用被検出部(18)(19)(20)を有するパ
ルサーリング(3)からの出力とを図３に示す。図３
（ａ）は、従来のパルサーリングすなわち基準位置信号
用被検出部のないパルサーリングの出力を示し、パルサ
ーリングの磁極が等ピッチで形成されているので、同じ
大きさの信号が繰り返し出力されている。この従来のパ
ルサーリングを使用するものでは、１つの閾値を使用
し、これを越えたときに回転信号が出力される。図３
（ｂ）は、図２の（ａ）の基準位置信号用被検出部(18)
を有しているパルサーリング(3)からの出力を示すもの
で、隣り合う１組のＮ極およびＳ極の磁力が弱められる
ことによって基準位置信号用被検出部(18)が形成されて
いるので、このＮ極部分およびＳ極部分からの信号の出
力は、他の部分からの信号の出力ピークよりも小さくな
っている。したがって、基準位置信号用被検出部(18)の
出力ピークよりも小さいレベル（図にＬｏで示す）と基
準位置信号用被検出部(18)の出力ピークよりも大きくか
つ他の部分による出力ピークよりも小さいレベル（図に
Ｈｉで示す）とが存在している。図３（ｃ）は、図２の
（ｂ）の基準位置信号用被検出部(19)および（ｃ）の基
準位置信号用被検出部(20)を有しているパルサーリング
(3)からの出力を示すもので、１つのＮ極の磁力が弱め
られることによって基準位置信号用被検出部(19)(20)が
形成されているので、このＮ極部分からの信号の出力
は、他の部分からの信号の出力ピークよりも小さくなっ
ている。したがって、基準位置信号用被検出部(19)(20)
の出力ピークよりも小さいレベル（図にＬｏで示す）と
基準位置信号用被検出部(19)(20)の出力ピークよりも大
きくかつ他の部分による出力ピークよりも小さいレベル
（図にＨｉで示す）とが存在している。

【００２２】図４は、回転信号および基準位置信号を求
めるセンサー装置(2)の信号処理手段(30)を示し、図５
は、この信号処理手段(30)の各部分で得られる信号を示
している。

【００２３】図４において、センサー装置の信号処理手
段(30)は、基準位置信号用被検出部(18)(19)(20)の磁力
に応じた信号の出力ピークより小さい第１の閾値を有し
入力信号がこの閾値を越えたときにオンの信号をＡ信号
として出力する第１コンパレータ(31)と、基準位置信号
用被検出部(18)(19)(20)の磁力に応じた信号の出力ピー
クより大きくかつ基準位置信号用被検出部(18)(19)(20)
以外の部分の磁力に応じた信号の出力ピークより小さい
第２の閾値を有し入力信号がこの閾値を越えたときにオ
ンの信号をＢ信号として出力する第２コンパレータ(32)
と、入力信号が第２コンパレータ(32)の閾値を越えたと
きにオンの信号を、第１コンパレータ(31)の閾値を下回
ったときにオフの信号をＣ信号として出力するフリップ
フロップ(33)と、Ａ信号の出力とＣ信号の出力との排他
的論理和信号をＤ信号として出力する排他的論理和回路
(34)と、Ｄ信号の立ち下がり時に所定の幅のパルス信号
をＥ信号として出力するシングルショット回路(35)と、
否定回路(37)に通されたＡ信号とＥ信号との論理積信号
をＦ信号として出力する論理積回路(36)とを備えてい
る。

【００２４】シングルショット回路(35)は、Ｄ信号の立
ち下がりタイミングでＲ１およびＣ１の値で決まるパル
ス幅を持つＥ信号を出力するもので、Ｒ１およびＣ１
は、このＥ信号のパルス幅がＡ信号に比べて狭くなるよ
うに設定されている。

【００２５】図５に示すように、第１コンパレータ(31)
から出力されるＡ信号は、基準位置信号用被検出部(18)
(19)(20)においても、幅は狭いがオンの信号となる。こ
うして、Ａ信号が回転信号として使用可能となる。第２
コンパレータ(32)から出力されるＢ信号は、基準位置信
号用被検出部以外の部分では、オンの信号となるが、基
準位置信号用被検出部(18)(19)(20)においては、オフの
信号となる。フリップフロップ(33)から出力されるＣ信
号は、Ａ信号がオンの時にＢ信号もオンとなったときに
オンの信号となり、その後、Ｂ信号がオフになってもＡ
信号がオンの間はオンの状態が継続され、Ａ信号および
Ｂ信号がオフとなったときに、オフの信号となる。この
後、Ａ信号がオンになってもＢ信号がオンにならなけれ
ば、オフの状態が継続される。こうして、フリップフロ
ップ(33)から出力されるＣ信号は、Ａ信号がオンのとき
にＢ信号もオンとなったときにのみオンの信号となる。
排他的論理和回路(34)から出力されるＤ信号は、Ａ信号
がオンになったときにオンとなり、Ａ信号がオンでＣ信
号もオンになったときとＡ信号およびＣ信号がオフのと
きには、オフの信号となる。シングルショット回路(35)
から出力されるＥ信号は、基準位置信号用被検知部(18)
(19)(20)とその他の部分とにおいて、そのパルス幅は同
じであるが、Ｄ信号の立ち下がりタイミングが両者間で
異なっていることから、基準位置信号用被検知部(18)(1
9)(20)では、Ａ信号がオフになってからすぐ、その他の
部分では、Ａ信号がオンの間にオンとなる。論理積回路
(36)から出力されるＦ信号は、Ｅ信号のうち、Ａ信号が
オンの間にオンとなったものがオフとされることから、
基準位置信号用被検知部(18)(19)(20)から出力されたＥ
信号だけがオンのまま残り、これがＦ信号とされる。こ
うして、Ｆ信号が原点出力信号などの基準位置信号とし
て使用可能となる。

【００２６】したがって、パルサーリング(3)がセンサ
ー装置(2)に対して相対回転すると、パルサーリング(3)
の着磁体(17)の磁力によって生成される磁束密度が変化
し、この変化がセンサー装置(2)によって検出され、こ
の際に出力される各信号のうち、Ａ信号は、回転速度検
出用として使用され、Ｆ信号は、例えば原点信号などの
基準位置信号検出用として使用される。これにより、セ
ンサー付き軸受ユニットを構成する部品の数は、回転数
だけを求めるものと同じであるにもかかわらず、原点信
号およびその他の基準位置信号を検出することもできる
センサー付き軸受ユニットが得られる。

【００２７】なお、Ｄ信号を求める排他的論理和回路(3
4)は、否定回路に通されたＣ信号とＡ信号との論理積信
号を求める論理積回路によって置き換えることが可能で
あり、上記信号処理手段の各回路は、これと同等の機能
を有する１または複数の回路によって置き換え可能であ
ることはもちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明によるパルサーリングおよび
センサー付き軸受ユニットの１実施形態を示す横断面図
である。

【図２】図２は、この発明によるパルサーリングを示す
一部を切り欠いた側面図である。

【図３】図３は、この発明のパルサーリングを使用した
場合の出力信号と従来のパルサーリングによる出力信号
とを比較したグラフである。

【図４】図４は、この発明によるセンサー付き軸受ユニ
ットの信号処理手段の一実施形態を示す回路図である。

【図５】図５は、この発明によるセンサー付き軸受ユニ
ットの信号処理手段の途中および最終段階で得られる各
信号を示す図である。

【符号の説明】 (2) センサー装置 (3) パルサーリング (13) 磁気センサー (17) 着磁体 (18)(19)(20) 基準位置信号用被検出部 (30) 信号処理手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ極とＳ極とが交互に配置されて回転信
   号を出力するパルサーリングであって、周上の少なくと
   も一カ所に、残りの部分よりも磁力が弱い基準位置信号
   用被検出部が形成されているパルサーリング。
2. 【請求項２】 Ｎ極とＳ極とが交互に配置されて回転信
   号を出力するパルサーリングと、パルサーリングに対向
   して配置された磁気センサーおよび磁気センサーからの
   出力に基づいた信号処理を行う信号処理手段を有するセ
   ンサー装置とが相対的に回転させられるセンサー付き軸
   受ユニットにおいて、パルサーリングの周上の少なくと
   も一カ所に、残りの部分よりも磁力が弱い基準位置信号
   用被検出部が形成されるとともに、センサー装置の信号
   処理手段に、パルサーリングの基準位置信号用被検出部
   を検出する基準位置信号検出部が設けられていることを
   特徴とするセンサー付き軸受ユニット。
3. 【請求項３】 信号処理手段は、基準位置信号用被検出
   部の磁力に応じた信号の出力ピークより小さい第１の閾
   値と、基準位置信号用被検出部の磁力に応じた信号の出
   力ピークより大きくかつ基準位置信号用被検出部以外の
   部分の磁力に応じた信号の出力ピークより小さい第２の
   閾値とを有しており、入力信号が第１の閾値を越えたと
   きに回転信号を出力し、第１の閾値を越えた後に第２の
   閾値に達しないときに基準位置信号を出力するものであ
   る請求項２のセンサー付き軸受ユニット。