JP4872799B2 - State quantity measuring device for rolling bearing units - Google Patents

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Description

この発明に係る転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、転がり軸受ユニットを構成するハブの回転速度、或いはこのハブと外輪との間に作用する外力等の状態量(物理量)を測定する為に利用する。更に、この求めた状態量を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用する。   The state quantity measuring device for a rolling bearing unit according to the present invention is used to measure the rotational speed of the hub constituting the rolling bearing unit or the state quantity (physical quantity) such as an external force acting between the hub and the outer ring. To do. Further, the obtained state quantity is used for ensuring the running stability of a vehicle such as an automobile.

例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えばアンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)、更には、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム(ESC)等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等を表す信号が必要になる。このうちの回転速度を表す信号を求める為の構造は、特許文献1等、多くの刊行物に記載され、且つ、従来から各種構造のものが実施されていて周知である。   For example, automobile wheels are rotatably supported by a suspension device by a double-row angular type rolling bearing unit. In order to ensure the running stability of automobiles, for example, anti-lock braking system (ABS), traction control system (TCS), and electronically controlled vehicle stability control system (ESC) etc. The device is in use. In order to control such various vehicle running stabilization devices, signals representing the rotational speed of the wheels, acceleration in each direction applied to the vehicle body, and the like are required. Of these, the structure for obtaining a signal representing the rotation speed is described in many publications such as Patent Document 1, and various structures have been conventionally implemented and are well known.

回転速度検出装置は、基本的には、図1の(A)(B)に示す様に、エンコーダ1a、1bとセンサ2a、2bとを組み合わせて成る。このうちのエンコーダ1a、1bは、被検出面の特性(一般的には磁気特性)を、円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させたもので、車輪と共に回転するハブの一部に、このハブと同心に結合固定する。又、上記センサ2a、2bは、検出部を上記エンコーダ1a、1bの被検出面に対向させた状態で、懸架装置に結合固定されて回転しない外輪等に支持される。上記図1に記載した2種類の構造のうち、(A)に示した構造の場合には、円輪状のエンコーダ1aの軸方向側面にセンサ2aの検出部を、軸方向に対向させている。又、(B)に示した構造の場合には、円筒状若しくは円環状のエンコーダ1bの外周面にセンサ2bの検出部を、径方向に対向させている。何れの構造の場合にも、車輪と同期したエンコーダ1a、1bの回転に伴ってセンサ2a、2bの出力信号が、この車輪の回転速度に比例した周波数で変化するので、この出力信号を図示しない演算器に送る事で、この回転速度を求められる。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the rotational speed detection device basically includes a combination of encoders 1a and 1b and sensors 2a and 2b. Among these, the encoders 1a and 1b are obtained by changing the characteristics (generally magnetic characteristics) of the surface to be detected alternately and at equal intervals in the circumferential direction. Connect and fix concentrically with this hub. The sensors 2a and 2b are supported by an outer ring or the like that is coupled and fixed to the suspension device and does not rotate in a state where the detection unit faces the detection surface of the encoders 1a and 1b. In the case of the structure shown in FIG. 1A among the two types of structures shown in FIG. 1, the detection part of the sensor 2a is opposed to the axial side surface of the annular encoder 1a in the axial direction. In the case of the structure shown in (B), the detection portion of the sensor 2b is opposed to the outer peripheral surface of the cylindrical or annular encoder 1b in the radial direction. In any structure, the output signals of the sensors 2a and 2b change at a frequency proportional to the rotational speed of the wheels as the encoders 1a and 1b rotate in synchronization with the wheels. This rotational speed can be obtained by sending it to the calculator.

現状で実用化されている各種車両用走行安定化装置の制御は、主として、上述の様な構造で求められる車輪の回転速度を表す信号や、車体に設けられた加速度センサやヨーレートセンサ等の信号に基づいて行なっている。これに対して、より高度の制御を行なう為に、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重(例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方)の大きさを表す信号を利用する事が従来から考えられており、上記荷重を求める為の構造が、特許文献2等に記載されて、従来から知られている。   The control of various vehicle running stabilization devices that are currently put into practical use mainly includes signals representing the rotational speed of the wheels required by the above-described structure, and signals from acceleration sensors and yaw rate sensors provided on the vehicle body. Based on. On the other hand, in order to perform a higher degree of control, it is conventional to use a signal indicating the magnitude of a load (for example, one or both of a radial load and an axial load) applied to the rolling bearing unit via a wheel. A structure for obtaining the load is described in Patent Document 2 and the like and has been conventionally known.

図2は、この特許文献2に記載された構造そのものではないが、この特許文献2に記載された構造と同じ荷重の測定原理を採用している、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する従来構造の第1例を示している。この従来構造の第1例は、使用時にも回転しない静止側軌道輪である外輪3の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブ4を、複数個の転動体5、5を介して、回転自在に支持している。これら各転動体5、5には、背面組み合わせ型の接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記転動体5として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。   Although FIG. 2 is not the structure itself described in this patent document 2, the conventional structure regarding the state quantity measuring apparatus of a rolling bearing unit which employ | adopts the same load measuring principle as the structure described in this patent document 2 is shown. The 1st example of is shown. In the first example of this conventional structure, a hub 4 that rotates together with a wheel is supported on a radially inner side of an outer ring 3 that is a stationary race ring that does not rotate even when used. 5 and 5 are rotatably supported. A preload is applied to each of the rolling elements 5 and 5 together with a contact angle of the rear combination type. In the illustrated example, a ball is used as the rolling element 5. However, in the case of an automobile bearing unit that is heavy, a tapered roller may be used instead of the ball.

又、上記ハブ4の軸方向内端部には、円筒状のエンコーダ6aを、上記ハブ4と同心に支持固定している。又、上記外輪3の内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー7の内側に、1対のセンサ8a、8bを支持固定すると共に、これら両センサ8a、8bの検出部を、上記エンコーダ6aの被検出面である外周面に近接対向させている。このエンコーダ6aは、芯金9とエンコーダ本体10aとを組み合わせて成る。このうちの芯金9は、軟鋼板等の磁性金属板により、断面クランク形で全体を段付円筒状に構成している。又、上記エンコーダ本体10aは、上記芯金9のうちで大径側部分の外周面の全周に円筒状の磁性部材(永久磁石材、高保磁力材)を添着固定(接着固定、モールドによる固定等)した後、この磁性部材に着磁する事により構成している。   A cylindrical encoder 6 a is supported and fixed concentrically with the hub 4 at the axially inner end of the hub 4. A pair of sensors 8a and 8b are supported and fixed inside the bottomed cylindrical cover 7 that closes the inner end opening of the outer ring 3, and the detection portions of both the sensors 8a and 8b are connected to the encoder 6a. It is made to face and face the outer peripheral surface that is the surface to be detected. The encoder 6a is formed by combining a metal core 9 and an encoder body 10a. Of these, the metal core 9 is composed of a magnetic metal plate such as a mild steel plate and has a crank shape in cross section and is entirely formed in a stepped cylindrical shape. The encoder body 10a has a cylindrical magnetic member (permanent magnet material, high coercive force material) fixed to the entire circumference of the outer peripheral surface of the large-diameter side portion of the cored bar 9 (adhesion fixing, fixing by mold). Etc.) and then magnetizing the magnetic member.

被検出面である、上記エンコーダ本体10aの外周面には、S極に着磁された部分とN極に着磁された部分とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。円周方向に隣り合うS極とN極との境界は、上記外周面の軸方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化している。又、変化する方向は、この外周面の軸方向片半部と他半部とで、互いに逆にしている。従って、上記S極に着磁された部分と上記N極に着磁された部分とは、軸方向中央部が円周方向に関して最も突出した(又は凹んだ)、「V」字形(又は「く」字形)となっている。   On the outer peripheral surface of the encoder main body 10a, which is the detection surface, portions magnetized in the S pole and portions magnetized in the N pole are arranged alternately and at equal intervals in the circumferential direction. . The boundary between the S pole and the N pole adjacent to each other in the circumferential direction gradually changes at a predetermined angle in a predetermined direction with respect to the axial direction of the outer peripheral surface. Further, the changing directions are opposite to each other in one half and the other half in the axial direction of the outer peripheral surface. Therefore, the portion magnetized in the S pole and the portion magnetized in the N pole have a “V” shape (or “<”) whose center in the axial direction protrudes most (or is recessed) in the circumferential direction. "".

又、上記両センサ8a、8bの検出部には、ホールIC、ホール素子、MR素子、GMR素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。そして、これら両センサ8a、8bのうち、一方のセンサ8aの検出部を上記エンコーダ本体10aの外周面の軸方向片半部に、他方のセンサ8bの検出部を同じく軸方向他半部に、それぞれ近接対向させている。前記外輪3と前記ハブ4との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記S極に着磁された部分と上記N極に着磁された部分との軸方向中央部で円周方向に関して最も突出した部分が、上記両センサ8a、8bの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の軸方向の設置位置を規制している。同じ状態で、上記両センサ8a、8bの検出部と、上記エンコーダ本体10aの外周面の変化の位相との関係が所定通りになる様に、上記両センサ8a、8bの円周方向の設置位置を規制している。   Further, magnetic detection elements such as a Hall IC, a Hall element, an MR element, and a GMR element are incorporated in the detection portions of both the sensors 8a and 8b. Of these two sensors 8a and 8b, the detection part of one sensor 8a is in one axial half of the outer peripheral surface of the encoder body 10a, and the detection part of the other sensor 8b is in the other axial half. They are close to each other. In the state where an axial load is not applied between the outer ring 3 and the hub 4, the axially central portion of the portion magnetized in the S pole and the portion magnetized in the N pole is the most in the circumferential direction. The installation position of each member in the axial direction is regulated so that the protruding portion exists just at the center position between the detection portions of the sensors 8a and 8b. In the same state, the circumferential positions of the sensors 8a and 8b are set so that the relationship between the detection portions of the sensors 8a and 8b and the phase of change of the outer peripheral surface of the encoder body 10a is as specified. Is regulated.

上述の様に構成する転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合、上記外輪3とハブ4との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ8a、8bの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪3とハブ4との間にアキシアル荷重が作用しておらず、これら外輪3とハブ4とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ8a、8bの検出部は、上記エンコーダ6aの外周面で、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ8a、8bの出力信号の位相は、上記所定の関係により定まる通り、一致若しくは所定値だけずれる。これに対し、上記エンコーダ6aを固定したハブ4にアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ8a、8bの検出部は、このアキシアル荷重の方向に応じた方向に、このアキシアル荷重の大きさに応じた分だけずれた部分に対向する。この状態では上記両センサ8a、8bの出力信号の位相は、上記アキシアル荷重の方向に応じた方向に、このアキシアル荷重の大きさに応じた分だけずれる。   In the state measuring device for a rolling bearing unit configured as described above, when an axial load is applied between the outer ring 3 and the hub 4, the phase in which the output signals of the sensors 8a and 8b change is shifted. That is, in the neutral state in which an axial load is not acting between the outer ring 3 and the hub 4 and the outer ring 3 and the hub 4 are not relatively displaced, the detection units of the sensors 8a and 8b are The outer peripheral surface of the encoder 6a is opposed to a portion shifted from the most protruding portion by the same amount in the axial direction. Therefore, the phases of the output signals of the sensors 8a and 8b are coincident or shifted by a predetermined value as determined by the predetermined relationship. On the other hand, when an axial load is applied to the hub 4 to which the encoder 6a is fixed, the detecting portions of both the sensors 8a and 8b have a magnitude of the axial load in a direction corresponding to the direction of the axial load. It faces the part shifted by the amount corresponding to. In this state, the phases of the output signals of the sensors 8a and 8b are shifted in the direction corresponding to the direction of the axial load by an amount corresponding to the magnitude of the axial load.

この様に、上述した従来構造の第1例の場合には、上記両センサ8a、8bの出力信号の位相が、上記外輪3とハブ4との間に加わるアキシアル荷重の作用方向(これら外輪3とハブ4とのアキシアル方向の相対変位の方向)に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重(相対変位)により上記両センサ8a、8bの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重(相対変位)が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ8a、8bの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、上記外輪3とハブ4とのアキシアル方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪3とハブ4との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。尚、上記両センサ8a、8bの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて上記アキシアル方向の相対変位及び荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器のメモリ中には、予め理論計算や実験により調べておいた、上記位相差と、上記アキシアル方向の相対変位又は荷重との関係を、計算式やマップ等の型式で記憶させておく。   As described above, in the case of the first example of the conventional structure described above, the phase of the output signals of the sensors 8a and 8b is such that the acting direction of the axial load applied between the outer ring 3 and the hub 4 (the outer rings 3). And the hub 4 are displaced in a direction corresponding to the axial direction of relative displacement). Further, the degree to which the phase of the output signals of the sensors 8a and 8b is shifted due to the axial load (relative displacement) increases as the axial load (relative displacement) increases. Therefore, the direction and magnitude of the relative displacement in the axial direction between the outer ring 3 and the hub 4 based on the presence and absence of the phase deviation of the output signals of the sensors 8a and 8b and the direction and magnitude of the deviation, if any. In addition, the direction and magnitude of the axial load acting between the outer ring 3 and the hub 4 can be obtained. The processing for calculating the relative displacement and load in the axial direction based on the phase difference existing between the output signals of the sensors 8a and 8b is performed by an arithmetic unit (not shown). For this reason, in the memory of this computing unit, the relationship between the phase difference and the relative displacement or load in the axial direction, which has been examined in advance by theoretical calculation or experiment, is stored in a form such as a calculation formula or a map. Let me.

尚、上述した従来構造の第1例の場合には、それぞれの検出部をエンコーダ本体10aの外周面に対向させた1対のセンサ8a、8bから成るセンサ組を1組だけ設けている。これに対し、特願2006−143097、特願2006−345849には、それぞれが1対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多方向の変位或は外力を求められる構造が開示されている。   In the case of the above-described first example of the conventional structure, only one sensor set including a pair of sensors 8a and 8b in which the respective detection portions are opposed to the outer peripheral surface of the encoder body 10a is provided. On the other hand, Japanese Patent Application Nos. 2006-143097 and 2006-345849 disclose a structure in which a multi-directional displacement or external force is required by providing a plurality of sensor sets each composed of a pair of sensors. Yes.

次に、図3は、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する従来構造の第2例を示している。この従来構造の第2例の場合には、外輪3とハブ4との径方向に関する相対変位量、或いは、これら外輪3とハブ4との間に作用するラジアル荷重を測定する様に構成している。この為に本例の場合には、エンコーダ6bを構成する永久磁石製のエンコーダ本体10bを円輪状とし、1対のセンサ8a、8bの検出部を、このエンコーダ本体10bの軸方向側面のうちで、径方向にずれた2個所位置に対向させている。このエンコーダ本体10bの軸方向側面には、軸方向から見た形状が「V」字形或いは「く」字形であるS極とN極とが、円周方向に関して交互に配置されている。この為、上記外輪3とハブ4とが、ラジアル荷重に基づいて径方向に相対変位すると、上記両センサ8a、8bの出力信号の位相が中立位置からずれる。そして、前述した従来構造の第1例の場合と同様の機構により、上記径方向に関する相対変位量やラジアル荷重を求められる。   Next, FIG. 3 shows a second example of a conventional structure related to a state quantity measuring device for a rolling bearing unit. In the case of the second example of this conventional structure, the relative displacement in the radial direction between the outer ring 3 and the hub 4 or the radial load acting between the outer ring 3 and the hub 4 is measured. Yes. For this reason, in the case of this example, the encoder body 10b made of the permanent magnet constituting the encoder 6b is formed in a ring shape, and the detection portions of the pair of sensors 8a and 8b are located on the side surface in the axial direction of the encoder body 10b. The two positions are shifted in the radial direction. On the side surface in the axial direction of the encoder main body 10b, the S pole and the N pole whose shapes viewed from the axial direction are “V” shape or “<” shape are alternately arranged in the circumferential direction. For this reason, when the outer ring 3 and the hub 4 are relatively displaced in the radial direction based on the radial load, the phases of the output signals of the sensors 8a and 8b are shifted from the neutral position. And the relative displacement amount and radial load regarding the said radial direction are calculated | required by the mechanism similar to the case of the 1st example of the conventional structure mentioned above.

前述の図2に示した従来構造の第1例、或いは上述した従来構造の第2例で、1対のセンサ8a、8bは、これら両センサ8a、8bの出力信号を処理(波形成形、或いは位相差算出)する為の処理回路と合わせてIC化し、図4に示す様なセンサモジュール11とする。この様なセンサモジュール11には、上記両センサ8a、8b及び上記処理回路の他、複数本(図示の例では4本)の端子12、12を設けている。これら各端子12、12はそれぞれ、上記両センサ8a、8bの出力信号を取り出したり、これら両センサ8a、8bに電力を供給する役目を有する。この様なセンサモジュール11の上記各端子12、12には、上記両センサ8a、8bの出力信号を上記演算器に送ったり、これら両センサ8a、8bに電力を供給する為の複数本の導体の端部を、ハンダ付、ろう付け等により接続する。そして、上記センサモジュール11は、この様に上記各端子12、12に上記各導体を接続した状態で、合成樹脂製のセンサホルダ13(図2〜3参照)内の所定位置に包埋し、このセンサホルダ13を介して、前記カバー7内の所定位置に保持固定する。   In the first example of the conventional structure shown in FIG. 2 or the second example of the conventional structure described above, the pair of sensors 8a and 8b process the output signals of both the sensors 8a and 8b (waveform shaping or A sensor module 11 as shown in FIG. 4 is formed as an IC together with a processing circuit for calculating a phase difference. In such a sensor module 11, a plurality of (four in the illustrated example) terminals 12 and 12 are provided in addition to the sensors 8a and 8b and the processing circuit. Each of these terminals 12 and 12 has a function of taking out output signals of both the sensors 8a and 8b and supplying electric power to both the sensors 8a and 8b. The terminals 12 and 12 of the sensor module 11 have a plurality of conductors for sending the output signals of the sensors 8a and 8b to the calculator and supplying power to the sensors 8a and 8b. Connect the ends of the wires by soldering or brazing. And the said sensor module 11 is embedded in the predetermined position in the sensor holder 13 (refer FIGS. 2-3) made from a synthetic resin in the state which connected each said conductor to each said terminals 12 and 12 in this way, The sensor holder 13 is held and fixed at a predetermined position in the cover 7.

この様に、上記センサモジュール11を上記センサホルダ13内に包埋すると共に、このセンサホルダ13を上記カバー7内に保持する作業は、このカバー7を射出成形装置のキャビティ内にセットすると共に、上記センサモジュール11をこのカバー7内の所定位置に保持した状態で、このカバー7内に合成樹脂を射出成形する事により行なう。上記各端子12、12と上記各導体とは、予めろう付け若しくはハンダ付けしておく。この様にして上記センサホルダ13の射出成形を行ない、上記センサモジュール11を上記カバー7内に保持固定すれば、このセンサモジュール11を構成する、上記両センサ8a、8bの位置を精度良く規制できる。特に、組立後に、これら両センサ8a、8bの位置がずれる事を確実に防止できる。尚、これら両センサ8a、8bの位置が、組立時に多少ずれた場合でも、演算器の初期設定(零点又はゲインの調節)により、状態量の算出精度を確保できる。   As described above, the operation of embedding the sensor module 11 in the sensor holder 13 and holding the sensor holder 13 in the cover 7 sets the cover 7 in the cavity of the injection molding apparatus, This is performed by injection molding a synthetic resin in the cover 7 with the sensor module 11 held in a predetermined position in the cover 7. The terminals 12 and 12 and the conductors are previously brazed or soldered. If the sensor holder 13 is injection molded in this way and the sensor module 11 is held and fixed in the cover 7, the positions of the sensors 8a and 8b constituting the sensor module 11 can be regulated with high accuracy. . In particular, it is possible to reliably prevent the positions of both the sensors 8a and 8b from shifting after assembly. Even when the positions of both the sensors 8a and 8b are slightly deviated at the time of assembly, the state quantity calculation accuracy can be ensured by the initial setting of the arithmetic unit (adjustment of the zero point or gain).

上述の様にして、上記センサモジュール11を上記カバー7内に保持固定すべく、上記センサホルダ13を射出成形する際には、上記各端子12、12が、上記センサホルダ13となるべき溶融樹脂に曝される。これら各端子12、12の表面には、これら各端子12、12と前記各導体とのろう付け性若しくはハンダ付け性を良好にする(これら各端子12、12と各導体とのろう付け強度又はハンダ付け強度を向上させる)為のメッキ層を設けている。この様なメッキ層は、上記各端子12、12を構成する金属(銅若しくは銅系合金)よりも低融点の金属により形成している。例えば、上記各端子12、12と上記各導体とをハンダ付けする場合には、上記メッキ層を錫(Sn)により形成する。   As described above, when the sensor holder 13 is injection-molded so as to hold and fix the sensor module 11 in the cover 7, the terminals 12, 12 are melted resin to be the sensor holder 13. Exposed to. On the surface of each of these terminals 12, 12, the brazing property or soldering property between these terminals 12, 12 and the respective conductors is improved (the brazing strength between these terminals 12, 12 and each conductor or A plating layer is provided for improving the soldering strength. Such a plating layer is formed of a metal having a melting point lower than that of the metal (copper or copper alloy) constituting each of the terminals 12 and 12. For example, when the terminals 12 and 12 and the conductors are soldered, the plating layer is formed of tin (Sn).

但し、錫の融点は232℃程度と低く、又、メッキ層はハンダ付け部分に比べて薄く、熱容量が極く小さい。この為、上記センサホルダ13を構成する為の合成樹脂として、融点が高いものを使用すると、隣り合う端子12、12同士が、錫により短絡(ショート)する可能性がある。例えば、図4に示したセンサモジュール11を例にとって説明すると、上記両センサ8a、8b同士のピッチP8 は2.5mm、上記各端子12、12同士のピッチP12は1.27mm、これら各端子12、12の幅W12は0.8mm程度の設計を行なう事が考えられる。この場合に、隣り合う端子12、12同士の間隔D12は0.47mmになる。この様に、隣り合う端子12、12同士の間隔D12が狭い状況で、これら各端子12、12の表面のメッキ層を構成する錫が軟化乃至は溶融すると、上記短絡を発生する可能性がある。 However, the melting point of tin is as low as about 232 ° C., and the plating layer is thinner than the soldered portion and has a very small heat capacity. For this reason, when a resin having a high melting point is used as the synthetic resin for constituting the sensor holder 13, the adjacent terminals 12 and 12 may be short-circuited (short-circuited) by tin. For example, taking the sensor module 11 shown in FIG. 4 as an example, the pitch P 8 between the sensors 8a and 8b is 2.5 mm, and the pitch P 12 between the terminals 12 and 12 is 1.27 mm. It can be considered that the width W 12 of the terminals 12 and 12 is designed to be about 0.8 mm. In this case, the distance D12 between the adjacent terminals 12, 12 is 0.47 mm. In this way, in the situation where the distance D 12 between the adjacent terminals 12 and 12 is narrow, if the tin constituting the plating layer on the surface of each of the terminals 12 and 12 is softened or melted, there is a possibility that the short circuit will occur. is there.

即ち、上記センサホルダ13を成形する為に金型のキャビティ内に送り込んだ溶融樹脂の熱により、上記錫が軟化乃至は溶融し、しかも、この錫が、溶融樹脂の流れに押されて、例えば上記各端子12、12の基部(図4の上部)等に集中し、側方(図4の左右方向)に張り出す可能性がある。この様にして、上記各端子12、12の表面のメッキ層を構成していた錫が、隣り合う端子12、12の方向に張り出すと、張り出した錫の先端同士が当接し、上記短絡が発生する可能性がある。端子12、12同士が短絡したセンサモジュール11を包埋したユニットは、不良品として廃棄しなければならず、歩留悪化によるコスト上昇の原因となる為、改良が望まれる。   That is, the tin is softened or melted by the heat of the molten resin fed into the mold cavity to form the sensor holder 13, and the tin is pushed by the flow of the molten resin, for example, There is a possibility of concentrating on the base of each of the terminals 12 and 12 (upper part of FIG. 4) and projecting to the side (lateral direction of FIG. 4). In this manner, when the tin constituting the plating layer on the surface of each of the terminals 12 and 12 is projected in the direction of the adjacent terminals 12 and 12, the tips of the projected tin are brought into contact with each other, and the short circuit is caused. May occur. Since the unit embedding the sensor module 11 in which the terminals 12 and 12 are short-circuited must be discarded as a defective product, which causes an increase in cost due to yield deterioration, improvement is desired.

特開2004−36863号公報JP 2004-36863 A 特開2006−113017号公報JP 2006-1113017 A

本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、上述の様な事情に鑑み、合成樹脂製のセンサホルダの射出成形時に、端子表面のメッキ層が軟化乃至は溶融する事のない構造を実現すべく発明したものである。   The state quantity measuring apparatus for a rolling bearing unit according to the present invention realizes a structure in which a plating layer on a terminal surface is not softened or melted during injection molding of a synthetic resin sensor holder in view of the above-described circumstances. Invented accordingly.

本発明の対象となる転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備える。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1個のセンサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたものであって、このハブと同心で円筒状若しくは円輪状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した、金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダ内に包埋された状態で、このセンサホルダを介して保持されている。そして、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記ハブの回転速度と、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも1種類の状態量を算出する機能を有する。
更に、上記センサに設けられてそれぞれの表面にメッキを施した複数の端子に、このセンサの出力信号を上記演算器に送る為の複数本の導体の端部を、ろう付け若しくはハンダ付けにより接続している。
The state quantity measuring device of a rolling bearing unit which is an object of the present invention includes a rolling bearing unit and a state quantity measuring device.
Of these, the rolling bearing unit has an outer ring that has a double row outer ring raceway on its inner peripheral surface and does not rotate during use, a hub that has a double row inner ring raceway on its outer peripheral surface and rotates during use, A plurality of rolling elements are provided between the inner ring raceway in the row and the outer ring raceway in the both rows so as to be capable of rolling plurally for each row.
The state quantity measuring device includes an encoder, at least one sensor, and a calculator.
Of these, the encoder is supported and fixed concentrically with the hub at the end of the hub, and has a cylindrical or annular detection surface concentric with the hub. It is changed alternately in the circumferential direction.
Further, the sensor is placed in a metal-made bottomed cylindrical cover that is fixed to this end portion so as to close the end opening of the outer ring with the detection portion facing the detection surface of the encoder. It is held via this sensor holder in a state of being embedded in a sensor holder made of synthetic resin. And an output signal is changed corresponding to the characteristic change of the said to-be-detected surface.
Further, the computing unit is based on an output signal of the sensor, and includes a rotation speed of the hub, a relative displacement between the outer ring and the hub, and an external force acting between the outer ring and the hub. It has a function of calculating at least one kind of state quantity.
Furthermore, the ends of a plurality of conductors for sending the output signal of the sensor to the computing unit are connected to a plurality of terminals provided on the sensor and plated on each surface by brazing or soldering. is doing.

特に、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いては、上記各端子の表面にメッキした金属を、錫若しくは錫と鉛との合金とする。又、上記センサホルダを構成する合成樹脂を、PBT若しくはPAとする。更に、このセンサホルダを構成する合成樹脂の溶融温度をT ℃とし、上記各端子の表面にメッキした金属の溶融温度をT ℃とした場合に、T ≦T +50を満たすべく、上記金属と上記合成樹脂とを組み合わせる。
即ち、この様な関係を有する、メッキ用の金属とセンサホルダ射出成形用の合成樹脂として、次の様な組み合わせのうちの何れかを採用する。
[第1例]
金属 : 錫
合成樹脂 : PBT(融点:250〜270℃)
[第2例]
金属 : 錫
合成樹脂 : PA(融点:200〜270℃)
[第3例]
金属 : 錫と鉛(Pb)との合金(半田、融点:182〜232℃)
合成樹脂 : PA(融点:200〜270℃)
[第4例]
金属 : 錫と鉛(Pb)との合金(半田)
合成樹脂 : PBT
In particular, in the state quantity measuring apparatus for a rolling bearing unit according to the present invention, the metal plated on the surface of each terminal is tin or an alloy of tin and lead. The synthetic resin constituting the sensor holder is PBT or PA. Furthermore, when the melting temperature of the synthetic resin constituting the sensor holder is T P ° C. and the melting temperature of the metal plated on the surface of each terminal is T M ° C., to satisfy T P ≦ T M +50 , A combination of the metal and the synthetic resin.
That is, having such a relationship, as the synthetic resin for metal and the sensor holder injection molding for plating, to adopt either of the following such combinations.
[First example]
Metal: Tin Synthetic resin: PBT (Melting point: 250-270 ° C.)
[Second example]
Metal: Tin Synthetic resin: PA (Melting point: 200-270 ° C.)
[Third example]
Metal: Alloy of tin and lead (Pb) (solder, melting point: 182-232 ° C.)
Synthetic resin: PA (melting point: 200-270 ° C.)
[Fourth example]
Metal: Alloy of tin and lead (Pb) (solder)
Synthetic resin: PBT

上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置によれば、合成樹脂製のセンサホルダの射出成形時に、端子表面のメッキ層が軟化乃至は溶融する事を抑えて、隣り合う端子同士が短絡する事を防止できる構造を実現できる。
即ち、上記センサホルダを射出成形する際に、金型のキャビティ内に溶融した合成樹脂を、ゲートを通じて送り込む場合、このゲート部分でこの合成樹脂の温度が、上記メッキ層を構成する金属の融点よりも高くても、この合成樹脂の温度は急激に低下して、この融点以下になる。従って、上記ゲートをセンサ(センサモジュール)から離れた部分に設置する等の対応をすれば、このセンサに達する状態での上記合成樹脂の温度は、上記メッキ層を構成する金属の融点よりも低くなる。この為、このメッキ層が軟化若しくは溶融する事を防止して、隣り合う端子同士が短絡する事を防止できる。
According to the state quantity measuring device of the rolling bearing unit of the present invention configured as described above, it is possible to suppress the plating layer on the terminal surface from being softened or melted during the injection molding of the synthetic resin sensor holder, and adjacent to each other. A structure capable of preventing the terminals from being short-circuited can be realized.
That is, when injection molding the sensor holder, when the synthetic resin melted into the cavity of the mold is fed through the gate, the temperature of the synthetic resin at the gate portion is higher than the melting point of the metal constituting the plating layer. Even if it is higher, the temperature of the synthetic resin drops rapidly and falls below this melting point. Therefore, if measures such as installing the gate in a part away from the sensor (sensor module) are taken, the temperature of the synthetic resin in the state reaching the sensor is lower than the melting point of the metal constituting the plated layer. Become. For this reason, this plating layer can be prevented from being softened or melted, and adjacent terminals can be prevented from being short-circuited.

本発明の特徴は、センサホルダを構成する合成樹脂の融点と、センサモジュールに設けた端子の表面を被覆したメッキ層を構成する金属の融点との関係を規制する点にある。エンコーダ6a、6b及びセンサ2a、2b等を含め、転がり軸受ユニットの状態量測定装置の全体構造に就いては、例えば前述の図2〜3に示した従来構造と同様であり、センサモジュール11の構造に就いては、前述の図4に示した構造と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。   A feature of the present invention is that the relationship between the melting point of the synthetic resin constituting the sensor holder and the melting point of the metal constituting the plating layer covering the surface of the terminal provided in the sensor module is regulated. The overall structure of the state quantity measuring device for the rolling bearing unit including the encoders 6a and 6b and the sensors 2a and 2b is the same as that of the conventional structure shown in FIGS. Since the structure is the same as the structure shown in FIG. 4 described above, description of equivalent parts is omitted.

本発明は、軸方向に離隔して配置した1対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、軸方向に関する相対変位量やアキシアル荷重或いはラジアル荷重を求める構造に限らず実施できる。例えば、径方向反対側2個所位置に配置した1対のセンサのエンコーダの傾斜を出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、モーメントやアキシアル荷重を求める構造で実施できる。又は、1個のセンサの出力信号のデューティ比に基づいて、軸方向に関する相対変位量やアキシアル荷重を求める構造でも実施できる。更には、ABS制御用の回転速度センサを設けた構造でも実施できる。   The present invention is not limited to a structure for obtaining a relative displacement amount, an axial load, or a radial load in the axial direction based on a phase difference existing between output signals of a pair of sensors arranged apart in the axial direction. it can. For example, the inclination of the encoders of a pair of sensors arranged at two positions on the opposite side in the radial direction can be implemented with a structure for obtaining a moment and an axial load based on a phase difference existing between output signals. Alternatively, a structure in which the relative displacement amount or the axial load in the axial direction is obtained based on the duty ratio of the output signal of one sensor can be implemented. Furthermore, a structure provided with a rotational speed sensor for ABS control can also be implemented.

本発明の対象となる転がり軸受ユニットの状態量測定装置の基本構造の2例を示す部分略断面図。The partial schematic sectional drawing which shows two examples of the basic structure of the state quantity measuring apparatus of the rolling bearing unit used as the object of this invention. 同じく具体的構造の第1例を示す断面図。Sectional drawing which similarly shows the 1st example of a specific structure. 同じく第2例を示す断面図。Sectional drawing which similarly shows the 2nd example. 1対のセンサと処理回路とをIC化したセンサモジュールの1例を、図2の上下方向から見た状態で示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing an example of a sensor module in which a pair of sensors and a processing circuit are integrated into an IC as viewed from the vertical direction in FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b エンコーダ
2a、2b センサ
3 外輪
4 ハブ
5 転動体
6a、6b エンコーダ
7 カバー
8a、8b センサ
9 芯金
10a、10b エンコーダ本体
11 センサモジュール
12 端子
13 センサホルダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b Encoder 2a, 2b Sensor 3 Outer ring 4 Hub 5 Rolling element 6a, 6b Encoder 7 Cover 8a, 8b Sensor 9 Core metal 10a, 10b Encoder main body 11 Sensor module 12 Terminal 13 Sensor holder

Claims (1)

転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたものであって、このハブと同心で円筒状若しくは円輪状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたものであり、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダ内に包埋された状態で、このセンサホルダを介して保持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記ハブの回転速度と、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも1種類の状態量を算出する機能を有するものであり、
上記センサに設けられてそれぞれの表面にメッキを施した複数の端子に、このセンサの出力信号を上記演算器に送る為の複数本の導体の端部を、ろう付け若しくはハンダ付けにより接続している
転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いて、
上記各端子の表面にメッキした金属が、錫若しくは錫と鉛との合金であり、上記センサホルダを構成する合成樹脂が、PBT若しくはPAであり、
上記センサホルダを構成する合成樹脂の溶融温度をT ℃とし、上記各端子の表面にメッキした金属の溶融温度をT ℃とした場合に、T ≦T +50を満たすべく、上記金属と上記合成樹脂とを組み合わせた事を特徴とする転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
A rolling bearing unit and a state quantity measuring device;
Of these, the rolling bearing unit has an outer ring that has a double row outer ring raceway on its inner peripheral surface and does not rotate during use, a hub that has a double row inner ring raceway on its outer peripheral surface and rotates during use, Between the inner ring raceway of the row and the outer ring raceway of the two rows, a plurality of rolling elements provided so as to be freely rollable for each row are provided.
The state quantity measuring device includes an encoder, at least one sensor, and a computing unit,
Of these, the encoder is supported and fixed concentrically with the hub at the end of the hub, and has a cylindrical or annular detection surface concentric with the hub. It is changed alternately in the circumferential direction,
In the state where the detection unit is opposed to the detection surface of the encoder, the sensor is provided with a synthetic resin in a metal bottomed cylindrical cover fixed to the end to close the end opening of the outer ring. In an embedded state in a sensor holder, is held through this sensor holder, and changes the output signal in response to a change in the characteristics of the detected surface,
The computing unit is based on the output signal of the sensor, among the rotational speed of the hub, the relative displacement between the outer ring and the hub, and the external force acting between the outer ring and the hub, It has a function to calculate at least one kind of state quantity,
The ends of a plurality of conductors for sending the output signal of the sensor to the computing unit are connected to a plurality of terminals provided on the sensor and plated on each surface by brazing or soldering. In the state quantity measuring device of the rolling bearing unit,
The metal plated on the surface of each terminal is tin or an alloy of tin and lead, and the synthetic resin constituting the sensor holder is PBT or PA,
When the melting temperature of the synthetic resin constituting the sensor holder is T P ° C. and the melting temperature of the metal plated on the surface of each terminal is T M ° C. , the above metal is satisfied so that T P ≦ T M +50 is satisfied. A state quantity measuring device for a rolling bearing unit characterized by combining the above and the above synthetic resin .
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