JP2013257330A

JP2013257330A - センサユニットを製造するための方法、センサユニット及び該センサユニットを備える機器搭載軸受

Info

Publication number: JP2013257330A
Application number: JP2013123523A
Authority: JP
Inventors: Niarfeix Francois; フランソワ・ニアーフェ; Van Amerongen Gertjan; ゲルトヤン・ファン・アメロンゲン
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2013-12-26
Also published as: EP2674764A1; KR20130139793A; US9157725B2; CN103486964A; US20140021944A1

Abstract

【課題】センサ本体のケーシングと電気的構成要素との間の電位差がプリント基板に対して障害とならないようするセンサユニットを製造するための新たな方法を提供すること。
【解決手段】この方法は、固定型部材（４４）に対する回転可能部材（４２）の角度位置を感知するためのセンサユニット（６）を製造するための方法であって、センサユニットが、回転可能部材（４２）と固着されてその角度位置に応じて磁界変化を生じさせるように構成されたエンコーダ素子（６２）と、固定型部材（４４）と固着されて磁界変化を感知するように構成された感知素子（６４０）と、を備えている。感知素子（６４０）は、固定型部材（４４）と固着された遮蔽ケーシング（６６）に取り付けられたプリント基板（６４２）に取り付けられ且つ接続されている。この方法は、遮蔽ケーシング（６６）をプリント基板（６４２）の負荷放出装置に電気的に接続することによって接地させるステップを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、センサユニットを製造するための方法と、該方法によって製造することができる、固定型部材に対する回転可能部材の角度位置を感知するためのセンサユニットと、に関する。また、本発明は、上記センサユニットを備えた機器搭載軸受に関する。

回転可能部材の角度位置を感知するためのセンサユニットは、多くの場合、例えば〔特許文献１〕から公知の誘導式センサを含んでいる。この公知の誘導式センサは、磁界変化を生じさせるように構成されたエンコーダ素子と、磁界変化に基づいて回転部材の角度位置を決定するように構成された感知素子と、を含んでいる。感知素子によって送られたデータは、通常、感知素子が接続されたプリント基板に統合された電気的構成要素によって処理される。

この種類のセンサユニットは、しばしば、電気モータを含んだ組立体に用いられるので、感知素子及びプリント基板は、感知素子及びプリント基板を過度に強力な磁界から保護するように構成された金属材料から製造された遮蔽ケーシング内に取り付けられている。遮蔽ケーシングがその付近に存在する磁界のほぼ大分部を受けると、これにより、遮蔽ケーシングとプリント基板との間に電位差が生ずる。このような電位差は、継続的に増大し、電気アークを生じてプリント基板のいくつかの構成要素を破壊するレベルにまで達する可能性がある。

米国特許第５３０９０９４号明細書

本発明の目的は、センサ本体のケーシングと電気的構成要素との間の電位差がプリント基板に対して障害とならないようするセンサユニットを製造するための新たな方法を提供することである。

このために、本発明は、固定型部材に対する回転可能部材の角度位置を感知するためのセンサユニットを製造するための方法であって、センサユニットが、回転可能部材と固着されてその角度位置に応じて磁界変化を生じさせるように構成されたエンコーダ素子と、固定型部材と固着されて磁界変化を感知するように構成された感知素子と、を備え、感知素子が、固定型部材と固着された遮蔽ケーシングに取り付けられたプリント基板に接続される、方法に関する。この方法は、遮蔽ケーシングをプリント基板の負荷放出装置に電気的に接続することによって接地させるステップを備えることを特徴としている。

本発明により、遮蔽ケーシングは、不規則な電位とならない。このことは、潜在的に危険な遮蔽ケーシングの電位が制御不能に高くなることを防止し、従って、プリント基板上の電気的構成要素を損傷から保護する。

有利であり且つ必須でない本発明のさらなる側面によれば、上記方法は、以下の特徴の１つまたはいくつかを含むことができる：
− 遮蔽ケーシングは、遮蔽ケーシング上に少なくとも１つの突出部材を作り出すことによってプリント基板の負荷放出装置に接続され、少なくとも１つの点上には、負荷放出装置の少なくとも１つの接触パッドが並んでいる。
− １つのまたは各突出部材は、遮蔽ケーシングの底壁をプレスすることによって作り出されている。
− 遮蔽ケーシングは、少なくとも１つの突出接触パッドを有する負荷放出装置を設けることによってプリント基板の負荷放出装置に接続されており、突出接触パッドは、遮蔽ケーシングの表面と電気的に接触するように構成されている。
− 遮蔽ケーシングは、遮蔽ケーシングの底壁をプレスすること及び少なくとも１つの突出接触パッドを有する負荷放出装置を設けること双方によってプリント基板の負荷放出装置に接続され、突出接触パッドは、遮蔽ケーシングの底壁における対応する打ち出し点と電気的に接触するように構成されている。

また、本発明は、固定型部材に対する回転可能部材の角度位置を感知するためのセンサユニットであって、回転可能部材と固着され、その角度位置に応じて磁界変化を生じさせるように構成されたエンコーダ素子と、固定型部材と固着され、磁界変化を感知するように構成された感知素子と、を備え、感知素子が、固定型部材と固着された遮蔽ケーシングに取り付けられたプリント基板と接続されてなる、センサユニットに関する。このセンサユニットは、遮蔽ケーシングをプリント基板の負荷放出装置へ電気的に接続させる手段を備えていることを特徴としている。

有利であり且つ必須でない本発明のさらなる側面によれば、上記センサユニットは、以下の特徴の１つまたはいくつかを含むことができる：
− 遮蔽ケーシングの壁部は、プリント基板に向かって突出し且つ負荷放出装置の接触パッドと電気的に接触する少なくとも１つの打ち出し指状部を備えている。
− 各打ち出し指状部は、０．１ｍｍから０．５ｍｍの間からなる距離だけ遮蔽ケーシングの壁部の表面から突出している。
− 負荷放出装置は、遮蔽ケーシングの表面に向かって突出した少なくとも１つのパッドを備えている。
− 各突出パッドは、錫から形成されている。
また、本発明は、固定型リング及び回転リングを含む軸受と、上述したセンサユニットと、を備えた機器搭載軸受であって、エンコーダ素子は、回転リングと固着され、感知素子は、固定型リングに固定されていることを特徴とする機器搭載軸受に関する。

有利には、軸受は、固定型リングと回転リングとの間に設置された転がり部材を備えてなる転がり軸受である。

本発明は、実例的な例として添付の図と対応してこれから説明される。

本発明による機器搭載軸受の正面図である。本発明によるセンサユニットに含まれるセンサ本体及び遮蔽ケーシングの分解斜視図である。平面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った図１の機器搭載軸受の部分断面図である。図３の細部ＩＶの拡大図である。本発明の第２実施形態における図４と同様の図である。本発明の第３実施形態における図４と同様の図である。

図に示す機器搭載軸受２は、回転する内側リング４２及び固定された外側リング４４を含んだ転がり軸受４を備えている。内側リング４２と外側リング４４との間には、ケージ４６内に取り付けられた複数の玉４５が設置されている。図示しない実施形態では、転がり軸受４は、別の種類の転がり部材、例えばローラまたはニードルを備えてもよい。

内側リング４２は、転がり軸受４の中心回転軸線Ｘ−Ｘ’回りに外側リング４４に対して回転可能である。

また、機器搭載軸受２は、センサユニット６を備えている。センサユニット６は、内側リング４２と固着され(fast with)且つその角度位置に応じて磁界変化を生じさせるように構成されたエンコーダ素子６２を備えている。エンコーダ素子６２は、フレーム６２１及び磁性リング６２３を備えている。磁性リング６２３は、内側リング４２に固定されたフレーム６２１に固定されている。

センサユニット６は、外側リング４４に固定された遮蔽ケーシングまたはヨーク６６内に取り付けられたセンサ本体６４をさらに備えている。センサ本体６４は、感知素子６４０を備えている。感知素子６４０は、磁性リング６２３の軸線Ｘ−Ｘ’回りの回転によって生じる磁界変化を感知するように構成されたトランスデューサである。感知素子６４０は、軸線Ｘ−Ｘ’に平行に延在したほぼ平行六面体形状であり、径方向に沿って磁性リング６２３と向かい合っている。

感知素子６４０は、支持部材６４４によりプリント基板またはＰＣＢ６４２に取り付けられ且つ接続されている。ＰＣＢ６４２は、遮蔽ケーシング６６内に取り付けられている。遮蔽ケーシング６６は、軸線Ｘ−Ｘ’に心出しされた環形状の金属部分であり、円筒状の内側壁６６２と、軸線Ｘ−Ｘ’に垂直な径方向底壁６６４と、円筒状の外側壁６６６と、を備えている。壁部６６２及び６６６は、軸線Ｘ−Ｘ’に心出しされ且つ平行である。遮蔽ケーシング６６は、高透磁性を有するスチールから形成されている。

ＰＣＢ６４２は、遮蔽ケーシング６６の形状に対応する半環形状であり、底壁６６４に対して取り付けられている。選択的な形態として、センサ本体６４が支持プレート６４６を備え、支持プレート６４６にはＰＣＢ６４２が取り付けられ、支持プレート６４６が遮蔽ケーシング６６の底壁６６４に対して取り付けられてもよい。感知素子６４０、支持部材６４４、ＰＣＢ６４２及び支持プレート６４６は、遮蔽ケーシング６６内に注入されたプラスチック材料からなる層６４８にオーバーモールドされている。

遮蔽ケーシング６６と転がり軸受４及びＰＣＢ６４２との間の過度に大きな電位差を防ぐために、遮蔽ケーシング６６は、ＰＣＢ６４２に電気的に接続することによって接地されている。第１実施形態は、図４に示される。この実施形態では、遮蔽ケーシング６６とＰＣＢ６４２との間の電気的な接続は、プリント基板６４２に向かって突出する部材を形成するようプレスされた打ち出し指状部６６８によって達成される。打ち出し指状部６６８は、ＰＣＢ６４２内に設けられた図示しない負荷放出装置(load discharging device)に電気的に接触している。

打ち出し指状部６６８は、釘状パンチを用いて実現される。各打ち出し指状部６６８は、０．１ｍｍから０．５ｍｍの間からなる距離ｄ１だけ底壁６６４の内面６６４ａから突出している。

有利には、遮蔽ケーシング６６は、ＰＣＢ６４２のさまざまな位置でプリント基板６４２に電気的に接続されたいくつかの打ち出し指状部６６８を備えている。

本発明の第２実施形態は、図５に示される。この実施形態では、第１実施形態と同様の部材は、同一の参照符号を有し、同様に動作する。遮蔽ケーシング６６は、如何なる打ち出し指状部６６８も備えていない。この場合には、ＰＣＢ６４２と遮蔽ケーシング６６との間の電気的な接続は、底壁６６４に向かって突出し且つ表面６６４ａと接触する少なくとも１つの接触パッド６４２ａを有する負荷放出装置を設けることによって達成される。

この場合には、接触パッド６４２ａは、距離ｄ１と等しい距離だけＰＣＢから突出する。好ましくは、接触パッド６４２ａは、成形を容易にするために錫から製造される。

本発明の第３実施形態は、図６に示される。この実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態で用いた技術を組み合わせている。言い換えれば、電気的な接触は、突出接触パッド６４２ａを有する負荷放出装置を備えること及び遮蔽ケーシング６６上に１つ以上の打ち出し指状部６６８を作り出すこと双方によって行われる。接触パッド６４２ａ及び打ち出し指状部６６８は、互いに電気的に接触する。

穴６４６ａが、支持プレート６４６に設けられており、これにより、打ち出し指状部６６８の突出及び支持プレート６４６を通って遮蔽ケーシング６６６に向かう接触パッド６４２ａの通過を可能にする。穴６４６ａは、遮蔽ケーシング６６がＰＣＢ６４２に電気的に接続される各場所に設けられている。

本発明の図示しない実施形態によれば、センサ本体６４は、如何なる支持プレート６４６も備えていなくともよい。このような場合には、ＰＣＢ６４２は、取付クリアランスを有して遮蔽ケーシング６６に取り付けられる。

４軸受、６センサユニット、４２回転可能部材、４４固定型部材、４５転がり部材、６２エンコーダ素子、６６遮蔽ケーシング、６４０感知素子、６４２プリント基板、６４２ａ接触パッド、６４６支持プレート、６４６ａ穴、６６４底壁、６６４ａ表面、６６８突出部材

Claims

固定型部材（４４）に対する回転可能部材（４２）の角度位置を感知するためのセンサユニット（６）を製造するための方法であって、
前記センサユニットが、回転可能部材（４２）と固着されてその角度位置に応じて磁界変化を生じさせるように構成されたエンコーダ素子（６２）と、固定型部材（４４）と固着されて前記磁界変化を感知するように構成された感知素子（６４０）とを備え、前記感知素子（６４０）が、前記固定型部材（４４）と固着された遮蔽ケーシング（６６）に取り付けられたプリント基板（６４２）に取り付けられ且つ接続されているものであって、
該方法は、前記遮蔽ケーシング（６６）を前記プリント基板（６４２）の負荷放出装置に電気的に接続することによって接地させるステップを備えることを特徴とする方法。
前記遮蔽ケーシング（６６）は、該遮蔽ケーシング（６６）上に少なくとも１つの突出部材（６６８）を作り出すことによって前記プリント基板（６４２）の前記負荷放出装置に接続され、少なくとも１つの点（６６８）上には、前記負荷放出装置（６４２ｂ）の少なくとも１つの接触パッド（６４２ａ）が並んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記１つのまたは各突出部材（６６８）は、前記遮蔽ケーシング（６６）の底壁（６６４）をプレスすることによって作り出されていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記遮蔽ケーシング（６６）は、少なくとも１つの突出接触パッド（６４２ａ）を有する前記負荷放出装置を設けることによって前記プリント基板（６４２）の前記負荷放出装置に接続されており、前記突出接触パッド（６４２ａ）は、前記遮蔽ケーシング（６６）の表面（６６４ａ）と電気的に接触するように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
前記遮蔽ケーシング（６６）は、該遮蔽ケーシング（６６）の底壁（６６４）をプレスすること及び少なくとも１つの突出接触パッド（６４２ａ）を有する前記負荷放出装置を設けること双方によって前記プリント基板（６４２）の前記負荷放出装置に接続され、前記突出接触パッド（６４２ａ）は、前記遮蔽ケーシング（６６）の前記底壁（６６４）における対応する打ち出し点（６６８）と電気的に接触するように構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
固定型部材（４４）に対する回転可能部材（４２）の角度位置を感知するためのセンサユニット（６）であって、
回転可能部材（４２）と固着され、その角度位置に応じて磁界変化を生じさせるように構成されたエンコーダ素子（６２）と、
固定型部材（４４）と固着され、前記磁界変化を感知するように構成された感知素子（６４０）と、
を備え、
前記感知素子（６４０）が、前記固定型部材（４４）と固着された遮蔽ケーシング（６６）に取り付けられたプリント基板（６４２）と接続されてなり、
前記遮蔽ケーシング（６６）を前記プリント基板（６４２）の負荷放出装置へ電気的に接続させる手段（６６８，６４２ａ）を備えていることを特徴とするセンサユニット。
前記遮蔽ケーシング（６６）の壁部（６６４）は、前記プリント基板（６４２）に向かって突出し且つ負荷放出装置の接触パッド（６４２ａ）と電気的に接触する少なくとも１つの打ち出し指状部（６６８）を備えていることを特徴とする請求項６に記載のセンサユニット。
各打ち出し指状部（６６８）は、０．１ｍｍから０．５ｍｍの間からなる距離（ｄ１）だけ前記遮蔽ケーシング（６６）の前記壁部（６６４）の表面（６６４ａ）から突出していることを特徴とする請求項７に記載のセンサユニット。
前記負荷放出装置は、前記遮蔽ケーシング（６６）の表面（６６４ａ）に向かって突出した少なくとも１つのパッド（６４２ａ）を備えていることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のセンサユニット。
各突出パッド（６４２ａ）は、錫から形成されていることを特徴とする請求項９に記載のセンサユニット。
前記プリント基板（６４２）の支持プレート（６４６）を備え、該支持プレート（６４６）は、前記遮蔽ケーシング（６６）に取り付けられ、
前記支持プレート（６４６）は、前記遮蔽ケーシング（６６）が前記プリント基板（６４２）に接続される各場所に穴（６４６ａ）を備えていることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載のセンサユニット。
固定型リング（４４）及び回転リング（４２）を含む軸受（４）と、請求項７から１１のいずれか一項に記載のセンサユニット（６）と、を備えた機器搭載軸受（２）であって、
前記エンコーダ素子（６２）は、前記回転リング（４２）と固着され、前記感知素子（６４０）は、前記固定型リング（４４）に固定されていることを特徴とする機器搭載軸受。
前記軸受（４）は、前記固定型リング（４４）と前記回転リング（４２）との間に設置された転がり部材（４５）を備えてなる転がり軸受であることを特徴とする請求項１２に記載の機器搭載軸受。