JP2011149861A - 変位センサ装置及び転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に所望の変位検出の精度が得られる変位センサ装置及びこれを用いた転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】検出対象物のまわりを取り囲むフレキシブルプリント基板２２に、渦巻状で、その渦巻面が検出対象物と対向するコイル３を設け、このフレキシブルプリント基板２２をリング状の支持部２１に沿わせて支持する。そして、例えば止め具２４によって、フレキシブルプリント基板２２のコイル部２２ｓを押さえ付け、浮き上がりを防止する。
【選択図】図１６

Description

本発明は、回転体等を検出対象物として、その変位を検出する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。

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、組立工数も多い。
一方、フレキシブルプリント基板と呼ばれる柔軟で薄い基板の平面上に、渦巻状のコイルを構成し、インダクタとしたものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。このような平面コイルを用いた基板形センサの構造は、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。

上記フレキシブルプリント基板は薄くて柔らかいので、これを所定形状に保持するための骨格となる支持部（ハウジング）が必要である。そこで、リング状の支持部の内周面にフレキシブルプリント基板を沿わせるように装着する。コイルは、例えば、周方向へ９０度間隔で４組配置され、それぞれが検出対象物の回転体に近接して対向する。

特表２００６−５０９１８９号公報（図１） 特開２００５−３０３１０６号公報（段落［０００５］）

上記のようにフレキシブルプリント基板を支持部に装着した変位センサ装置では、コイルの位置が検出の精度に影響するため、コイルのある基板部分を支持部に確実に密着させることが重要である。しかしながら、実際には、装着時に確実に密着していない場合や、装着後に例えば温度変化によって密着していない状態となる場合もある。このような場合には、所望の変位検出の精度が得られない。
かかる問題点に鑑み、本発明は、確実に所望の変位検出の精度が得られる変位センサ装置及びこれを用いた転がり軸受装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、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、前記検出対象物のまわりを取り囲む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、導電部を渦巻状に形成して成り、渦巻面が前記検出対象物と対向するコイルと、前記フレキシブルプリント基板を沿わせて支持する全体としてリング状若しくは枠状の支持部と、前記フレキシブルプリント基板において少なくとも前記コイルが設けられているコイル部が、前記支持部に密着することを助けて、浮き上がりを防止する手段とを備えたものである。
上記のように構成された変位センサ装置では、浮き上がりを防止する手段によって、フレキシブルプリント基板のコイル部を支持部に密着させる。

（２）また、上記（１）の変位センサ装置において、支持部は、フレキシブルプリント基板を沿わせる内周面が多角形状の筒体であって、多角形の頂点に相当する位置に軸方向へ延びる溝が形成されており、当該溝上にあるフレキシブルプリント基板が当該溝内に入り込むことにより上記の手段を構成するものであってもよい。
この場合、フレキシブルプリント基板を多角形状に折り曲げる部位を溝内に入れて逃がすことができるので、折り曲げによるコイル部その他周辺の浮き上がりを防止することができる。

（３）また、上記（１）の変位センサ装置において、支持部は、フレキシブルプリント基板を沿わせる内周面が多角形状の筒体であって、多角形の頂点に相当するコーナー部で内方へ浮き上がっている相対的に薄肉なフレキシブルプリント基板の一部が、上記の手段を構成するものであってもよい。
この場合、フレキシブルプリント基板が温度変化によって伸縮したとき、伸縮による変形が薄肉の部分に寄せ集められるように起こり、コイル部その他の部位の変形による浮き上がりを防止することができる。

（４）また、上記（１）の変位センサ装置において、フレキシブルプリント基板は、支持部の内周面に装着され、かつ、支持部の軸方向端面へ折り曲げて止めるための止め代部を有し、折り曲げられる部位がその他の部位より薄く形成されていることにより上記の手段が構成されるものであってもよい。
この場合、フレキシブルプリント基板を支持部の内周面に装着する際に、止め代部を折り曲げるとき、薄く形成されている部位が容易に曲がって、コイル部その他の部位が折り曲げにより浮き上がることを防止することができる。

（５）また、上記（１）の変位センサ装置において、上記の手段は、コイル部の周辺を支持部に押さえつける部材であってもよい。
この場合、当該部材によってコイル部はその周辺を押さえつけられるので、コイル部の浮き上がりを確実に防止することができる。

（６）また、上記（５）の変位センサ装置において、支持部は、フレキシブルプリント基板を沿わせる内周面が多角形状の筒体であって、上記の部材とは、多角形の辺に相当する平面に密着した状態のコイル部の周辺を支持部に固定する止め具であってもよい。
この場合、止め具によってコイル部の周辺が確実に固定される。

（７）また、上記（５）の変位センサ装置において、支持部は、フレキシブルプリント基板を沿わせる内周面が多角形状の筒体であって、上記の部材とは、内周面において多角形の頂点に相当するコーナー部でフレキシブルプリント基板を内周面に押し付けるべく軸方向に延びている押さえ棒を有する保持器であってもよい。
この場合、支持部に対して保持器の押さえ棒を軸方向に差し込むことで、押さえ棒によってフレキシブルプリント基板をコーナー部で確実に押さえることができる。

（８）また、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の変位センサ装置を固定輪側に取り付けて、検出対象物としての回転体の変位を検出する転がり軸受装置とすることができる。
このような転がり軸受装置における変位センサ装置は、コイル部を支持部に密着させることによって、回転体に対する所望の変位検出の精度を得ることができる。

本発明の変位センサ装置によれば、確実に、所望の変位検出の精度を得ることができる。

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。 ＬＣ回路の周波数特性の一例を示すグラフである。 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。 （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。 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。 （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。 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。 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。 第１実施形態に係る変位センサ装置における、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。 第１実施形態に係る変位センサ装置における支持部の斜視図、及び、支持部に装着されたフレキシブルプリント基板が、どのような形態となっているかを示す斜視図である。 フレキシブルプリント基板を支持部に装着することにより完成した状態の第１実施形態に係る変位センサ装置を示す斜視図である。 第１実施形態に係る変位センサ装置における、支持部及びフレキシブルプリント基板の正面図の部分拡大図である。 第２実施形態に係る変位センサ装置の一部を示す斜視図である。 第２実施形態に係る変位センサ装置におけるフレキシブルプリント基板の厚さを示す図である。 第３実施形態に係る変位センサ装置におけるフレキシブルプリント基板の厚さを示す図である。 第４実施形態に係る変位センサ装置を示す斜視図である。 第４実施形態に係る変位センサ装置における、支持部及びフレキシブルプリント基板の一部を拡大した斜視図及び断面図である。 第５実施形態に係る変位センサ装置の一部を示す斜視図である。 第５実施形態に係る変位センサ装置における保持器を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 保持器の押さえ棒を、支持部に装着されたフレキシブルプリント基板の内側へ軸方向に差し込んだ状態の、第５実施形態に係る変位センサ装置の一部を示す斜視図である。

《原理》
図１は、本発明の変位センサ装置の基本的要素とな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、例えばポリイミド製の基板に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。

（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。

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。

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。

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。

《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。）。

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。

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。

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。

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、回転輪に回転体（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。

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。

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。

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。

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し、検出対象物の変位を非接触で検出することができる。

《転がり軸受装置》
次に、上記のような基板形センサを応用した変位センサ装置を用いた転がり軸受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。

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。

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。

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、回転輪たる内軸１０２の主軸部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。

《変位センサ装置：第１実施形態》
図９〜１１は、第１実施形態に係る変位センサ装置２０を示す図であり、図９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の回路図との対応関係を示す図である。図１０は、支持部２１の斜視図、及び、支持部２１に装着されたフレキシブルプリント基板２２が、どのような形態となっているかを示す斜視図、図１１は、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１に装着することにより完成した状態の変位センサ装置２０を示す斜視図である。

まず、図９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から上下にそれぞれ延伸して形成された合計１３片の止め代部２２ｂと、中央上部から上方へ延伸して形成された引出し部２２ｃとを一体に有するものである。

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（Ｘ１＋，Ｚ１＋，Ｘ１−，Ｚ１−，Ｘ２＋，Ｚ２＋，Ｘ２−，Ｚ２−）が設けられている。これらのコイル３は、図の表面側（紙面側）に設けられている。一方、斜線を付した裏面側の３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。また、斜線を付した裏面側の６つの領域ａ３にも、補助的に、電子部品の実装が可能である。

残る６つの領域ａ４は、電子部品が実装されず、導電路のみが形成される。従って、領域ａ４での折り曲げが可能である。コイル３の２つの巻端は、スルーホール（図示せず。）を通って裏面側に導出されている。引出し部２２ｃには外部回路との接続のための導電路が集約されている。なお、裏面側の表面の、少なくとも導電路の部分には、絶縁コーティングが施される。
一方、止め代部２２ｂは、フレキシブルプリント基板２２を支持部２１（図１０）に固定するにあたっての、ねじやリベット等の止め具２３（図１０）による固定の用に供する部位である。各止め代部２２ｂには、丸孔ｈが形成されている。

次に、図１０において、支持部２１は、内周は多角形（８角形）で、外周は円筒となる全体としてはリング状の物体（筒体）である。この支持部２１は、前述の支持部１１と同様に金属製で、具体的には、温度特性を合わせる観点から、外輪１０１（図８）と同じ鉄系材料が好ましい。支持部２１には、周方向へ規則的にポケットが形成されている。本例では、内外貫通の大きいポケット２１ａが周方向に９０度ごとに、８角形の１辺の範囲内で形成されている。また、内外貫通の一対の小さなポケット２１ｂが、周方向に９０度ごとに、８角形の１辺の範囲内で形成されている。一対の小さなポケット２１ｂの間に残る平面部２１ｃは、コイル３の取り付け面となる。支持部２１の軸方向の両端面には、止め具２３の取り付け孔２１ｄが形成されている。支持部２１の内周側の、８角形の頂点に相当する位置には軸方向へ延びる小さな溝２１ｅが形成されている。

フレキシブルプリント基板２２の基板本体２２ａは、前述の領域ａ４（図９）を折り曲げ箇所として、開いた多角形状に折り曲げられ、支持部２１の内周側に装着される。また、止め代部２２ｂ及び引出し部２２ｃは、外側へ折り曲げられる。折り曲げられた止め代部２２ｂの孔ｈ（図９）には止め具２３が通され、取り付け孔２１ｄに固定される。こうして、図１１に示すように、フレキシブルプリント基板２２が支持部２１に固定される。また、同時に接着剤を用いてフレキシブルプリント基板２２を支持部２１に密着固定する。電子部品Ｅ１，Ｅ２（抵抗１４，バッファ回路１５，差動増幅器１６）は、フレキシブルプリント基板２２の外側にあって、外方へ少し突出しているが、それぞれ、ポケット２１ａ，２１ｂへ収容されることにより、フレキシブルプリント基板２２を内方へ膨らませることなく装着することができる。

上記のように構成された変位センサ装置２０では、支持部２１に沿って支持されたフレキシブルプリント基板２２において、コイル３は、内方に向けて露出させた状態にある。従って、コイル３を、検出対象物（図８の主軸部１０２ａ）に近接して対向させることが容易である。電子部品Ｅ１，Ｅ２は逆に、外方に向けられた状態にあるので、検出対象物との接触を避けるには好適な配置である。従って、検出対象物の変位を検出する機能を確保しつつ、検出対象物と電子部品との接触を防止することができる。また、コイル３が設けられた基板部分は平面部２１ｃに張り付くように取り付けられる。これにより、コイル３による検出の精度を安定させることができる。

また、電子部品Ｅ１，Ｅ２による外方への突出部位はポケット２１ａ，２１ｂに収容されるので、フレキシブルプリント基板２２を、内方へ膨らませることなく装着することができる。しかも、ポケット２１ａ，２１ｂを多数形成することにより支持部２１の体積が大幅に減少し（例えば約半減）、支持部２１の軽量化に寄与する。また、ポケット２１ａ，２１ｂに収容されることで電子部品Ｅ１，Ｅ２を保護することができるので、支持部２１が保護機能も発揮する。すなわち、保護用の部材を別途設けなくても、支持部２１によって電子部品を保護することができる。
なお、ポケット２１ａ，２１ｂの配置は、電子部品を収容するか否かにかかわらず、回点対称な配置を基本形とする。これにより、支持部２１の熱膨張及び、コイル３の磁場を、径方向の対向部間で均一にすることができる。

図１２は、支持部２１及びフレキシブルプリント基板２２の正面図の部分拡大図である。図示のように、８角形の頂点に相当する位置において軸方向へ延びるように形成された溝２１ｅには、フレキシブルプリント基板２２の一部（逃がし部２２ｄ）が入り込む。これにより、フレキシブルプリント基板２２を８角形状に折り曲げる部位を、逃がし部２２ｄとして溝２１ｅ内に入れて逃がすことができるので、折り曲げによる周辺の浮き上がりを防止することができる。特に、コイル３が設けられているコイル部２２ｓの浮き上がりを防止することにより、変位センサ２０としての所望の検出精度を得ることができる。
また、溝２１ｅに接着剤を流し込んで逃がし部２２ｄを固着することにより、強固な接着力が得られる。
なお、溝２１ｄの幅や深さは、逃がす量により調整すればよい。また、逃がし部２２ｄのところで、基板の厚さを局部的に薄くして曲がりやすくしてもよい。

《変位センサ装置：第２実施形態》
図１３は、第２実施形態に係る変位センサ装置２０の一部を示す斜視図である。支持部２１及びフレキシブルプリント基板２２の全体的な概略構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
図において、支持部２１の多角形（８角形）の頂点位置には第１実施形態と異なり、溝が無い。また、溝のないコーナー部２１ｆで、フレキシブルプリント基板２２が内方へ浮き上がっており、支持部２１に密着していない。

図１４は、フレキシブルプリント基板２２の厚さを示す図である。（ａ）に示すように、フレキシブルプリント基板２２には、折り曲げに供する領域ａ４がある（図９参照。）。（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。フレキシブルプリント基板２２は、３層構造の基板であり、中心のベースフィルム２２ｅと、これを両面で覆うカバーフィルム２２ｆとを有している。基板全体の厚さは例えば約０．２ｍｍ、カバーフィルム２２ｆの厚さは約０．０２５ｍｍ、従って、ベースフィルム２２ｅの厚さは約０．１５ｍｍである。領域ａ４では、カバーフィルム２２ｆが形成されず、従って、他の部位よりも薄肉である。この薄肉の領域ａ４が、図１３におけるコーナー部２１ｆの上に浮き上がっている部位となる。薄肉の領域ａ４は、温度変化による伸縮が現れやすくなり、フレキシブルプリント基板２２が温度変化によって伸縮したとき、伸縮による変形が薄肉の領域ａ４に寄せ集められるように起こり、これによって、コイル部２２ｓその他の部位の、変形による浮き上がりを防止することができる。

《変位センサ装置：第３実施形態》
図１５は、第３実施形態に係る変位センサ装置２０におけるフレキシブルプリント基板２２の厚さを示す図である。支持部２１及びフレキシブルプリント基板２２の全体的な概略構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。（ａ）に示すように、フレキシブルプリント基板２２の止め代部２２ｂの根元側には、折り曲げに供する領域ａ５がある。（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。図において、このフレキシブルプリント基板２２の止め代部２２ｂは、第２実施形態における領域ａ４と同様に、ベースフィルム２１ｅのみの薄肉となっている。従って、この領域ａ４で直角に曲げた場合に、曲げ応力によって、コイル部２２ｓが支持部２１から若干浮き上がることを、確実に防止することができる。また、この領域ａ５の両端は、フレキシブルプリント基板２２の長手方向と直交するように切り揃えられている。このことは、領域ａ４での折り曲げをさらに容易にして、コイル部２２ｓの浮き上がり防止に寄与する。

《変位センサ装置：第４実施形態》
図１６は、第４実施形態に係る変位センサ装置２０を示す斜視図である。支持部２１の全体的な概略構成は、第１実施形態と同様である（但し、取り付け孔２１ｄは無い。）ので説明を省略する。一方、本実施形態におけるフレキシブルプリント基板２２は、第１実施形態におけるフレキシブルプリント基板２２と比較すると、止め代部２２ｂ（図９）が無く、その代わりに、リベットやねじ等の止め具２４により、フレキシブルプリント基板２２のコイル部２２ｓの周辺が支持部２１に固定されている。

図１７は、支持部２１及びフレキシブルプリント基板２２の一部を拡大した斜視図及び断面図である。支持部２１には、１つのコイル部２２ｓに対して４箇所に、止め具２４を通す孔２１ｇが形成されている。フレキシブルプリント基板２２のコイル部２２ｓの４箇所には止め具２４を貫通させるための孔２２ｇが形成されている。支持部２１の外周面側には、止め具２１の固定のための平面２１ｈが形成されている（図１６では平面２１ｈの図示を省略している。）。平面２１ｈを形成することによって、止め具２１がリベットの場合でも、その先端が支持部２１の外径より突出しないように収めることができる。

このように、コイル部２２ｓの周辺を支持部２１に押さえつける部材としての止め具２４を用いることによって、コイル部２２ｓはその周辺を押さえつけられるので、コイル部２２ｓの浮き上がりを確実に防止することができる。
なお、止め具２４は、コイル部２２ｓの中心ではなく、８角形の頂点位置に近い位置に設けられる。従って、コイル３よりも少し径方向外方にあり、検出対象物の回転体（例えば図８の主軸部１０２ａ）と止め具２４の頭部が干渉することはない。
なお、止め具２１で止めるのは基本的には周方向に９０度ごとに設けられるコイル部２２ｓの４面であるが、８角形の全ての面を止め具２１で止めてもよい。

《変位センサ装置：第５実施形態》
図１８は、第５実施形態に係る変位センサ装置２０の一部を示す斜視図である。支持部２１の全体的な概略構成は、第１実施形態と同様である（但し、取り付け孔２１ｄは無い。）ので説明を省略する。また、本実施形態におけるフレキシブルプリント基板２２は、第１実施形態におけるフレキシブルプリント２２と比較すると止め代部２２ｂが無く、また、第４実施形態のような孔２２ｇも無い。すなわち、本実施形態では、支持部２１やフレキシブルプリント基板２２自身には、基板の浮き上がりを防止する手段は設けられず、代わりに保持器２５が設けられる。

図１９の（ａ）は、保持器２５の側面図、（ｂ）は正面図である。図において、保持器２５は、例えば樹脂製であり、円環状の基部２５ａと、複数の押さえ棒２５ｂとによって構成されている。押さえ棒２５ｂは、基部２５ａから軸方向へ延び出るように、周方向８箇所の各所に一対、全体で８組となるように形成されている。この８箇所とは、支持部２１側の８角形の頂点に対応する。また、個々の押さえ棒２５ｂは三角柱の形状であり、各所一対の押さえ棒２５ｂは、外側で角度１３５度を成している。これは８角形の１頂点で交わる２辺が成す内側の角度である。

このような保持器２５の押さえ棒２５ｂを、支持部２１に装着されたフレキシブルプリント基板２２の内側へ軸方向に差し込むことにより、図２０に示すように、支持部２１のコーナー部２１ｆで、かつ、フレキシブルプリント基板２２の折れ曲がり部の近傍において、押さえ棒２５ｂによりフレキシブルプリント基板２２を支持部２１に押さえ付けることができる。これにより、フレキシブルプリント基板２２は確実に支持部２１に押さえ付けられ、変位センサ装置２０としての所望の検出精度を得ることができる。

なお、押さえ棒２５ｂや保持器２５の形状は一例であり、これに限定されない。例えば、各所一対の押さえ棒２５ｂは一本にまとめてもよい。また、保持器２５が抜けないように、押さえ棒２５ｂの先端に段差を形成し、軸方向の一方向から差し込まれた押さえ棒２５ｂの先端が支持部２１の他端で端面に係合して容易に抜けない構成とすることも可能である。さらには、保持器２５を一対設け、軸方向の両側から差し込むことも可能である。

《その他》
なお、上記変位センサ装置としての各実施形態１〜５の特徴となる構成を組み合わせて実施してもよい。
また、上記各実施形態における変位センサ装置２０は、転がり軸受装置のみならず、検出対象となる物体（特に回転体）の変位を検出する装置として広く使用可能である。
また、このような変位センサ装置は、回転体以外の検出対象物にも適用可能である。例えば、軸方向へ移動する直動軸部材の径方向への微小な変位を検出する場合に、適用可能である。このような場合の支持部は、必ずしもリング状でなくてもよく、直動軸部材の外形状に合わせた枠状であってもよい。
また、上記各実施形態において、フレキシブルプリント基板２２のコイル３は、２個１組で周方向へ４等配に設けられているが、これは出力の必要性に対応したもので、コイルの数や配置は、図示したものに限定されない。

２：フレキシブルプリント基板、３：コイル、４：検出対象物、１１：支持部、１２：回転体、２０：変位センサ装置、２１：支持部、２１ｅ：溝、２１ｆ：コーナー部、２２：フレキシブルプリント基板、２２ｂ：止め代部、２２ｄ：逃がし部、２２ｓ：コイル部、２４：止め具、２５：保持器、２５ｂ：押さえ棒、１００：ハブユニット（転がり軸受装置）、１０１：外輪（固定輪）、１０２ａ：主軸部（回転体）、ａ４，ａ５：領域

Claims (8)

1. 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、
   前記検出対象物のまわりを取り囲む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、導電部を渦巻状に形成して成り、渦巻面が前記検出対象物と対向するコイルと、
   前記フレキシブルプリント基板を沿わせて支持する全体としてリング状若しくは枠状の支持部と、
   前記フレキシブルプリント基板において少なくとも前記コイルが設けられているコイル部が、前記支持部に密着することを助けて、浮き上がりを防止する手段と
   を備えたことを特徴とする変位センサ装置。
2. 前記支持部は、前記フレキシブルプリント基板を沿わせる内周面が多角形状の筒体であって、多角形の頂点に相当する位置に軸方向へ延びる溝が形成されており、当該溝上にあるフレキシブルプリント基板が当該溝内に入り込むことにより前記手段を構成している請求項１記載の変位センサ装置。
3. 前記支持部は、前記フレキシブルプリント基板を沿わせる内周面が多角形状の筒体であって、多角形の頂点に相当するコーナー部で内方へ浮き上がっている相対的に薄肉なフレキシブルプリント基板の一部が、前記手段を構成している請求項１記載の変位センサ装置。
4. 前記フレキシブルプリント基板は、前記支持部の内周面に装着され、かつ、前記支持部の軸方向端面へ折り曲げて止めるための止め代部を有し、折り曲げられる部位がその他の部位より薄く形成されていることにより前記手段が構成される請求項１記載の変位センサ装置。
5. 前記手段は、前記コイル部の周辺を前記支持部に押さえつける部材である請求項１記載の変位センサ装置。
6. 前記支持部は、前記フレキシブルプリント基板を沿わせる内周面が多角形状の筒体であって、前記部材とは、多角形の辺に相当する平面に密着した状態の前記コイル部の周辺を前記支持部に固定する止め具である請求項５記載の変位センサ装置。
7. 前記支持部は、前記フレキシブルプリント基板を沿わせる内周面が多角形状の筒体であって、前記部材とは、前記内周面において多角形の頂点に相当するコーナー部で前記フレキシブルプリント基板を前記内周面に押し付けるべく軸方向に延びている押さえ棒を有する保持器である請求項５記載の変位センサ装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の変位センサ装置を固定輪側に取り付けて、前記検出対象物としての回転体の変位を検出する転がり軸受装置。

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