JP4000455B2

JP4000455B2 - Rotation detection device and rolling device

Info

Publication number: JP4000455B2
Application number: JP2002143428A
Authority: JP
Inventors: 寛正福山; 郁紀坂谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: JP2003337050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受の回転速度と回転方向を検出する回転検出装置、およびこの回転検出装置を備えた軸受および直動装置等の転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転検出装置は、軸受等の回転体の回転速度を検出するために用いられている。回転検出装置は、回転体外に設けられた回転センサと、回転体表面に周期的に配置された被検出物とからなる。回転センサは、被検出物の検出周期と既知の被検出物の配置周期に基づき回転体の回転速度を算出する。
【０００３】
図８（ａ）および（ｂ）は、特許第２８１６７８３号公報に開示の回転検出装置を示す。軸受部の転動体を封止するベアリングシール１０１は、軸受部の径方向に沿って設けられたスリンガー１０１ａを有する。スリンガー１０１ａの周側面には、磁性を帯びた複数の弾性部材１０２が等間隔で配置されている。弾性部材１０２は、軸受部の回転動作に伴いベアリングシール１０１とともに回転する。弾性部材１０２の外径側近傍には、磁気センサ１０３が配置されている。磁気センサ１０３は、回転する弾性部材１０２が形成する磁束の変動周期を検出する。磁気センサ１０３は、検出された変動周期と弾性部材１０２の配置間隔に基づき回転体の回転速度を測定する。
【０００４】
図９は、特開平９−１３３６９７に開示の可変リラクタンスセンサ１１０を示す。可変リラクタンスセンサ１１０は、円周上に溝１２６と歯１２４を有する強磁性体からなるターゲットホイール１２２近傍に配置される。可変リラクタンスセンサ１１０は、永久磁石１１４，１１６とその間に挿入された磁芯１１２とを有する。磁芯１２の周囲には、コイル１８が巻回されている。溝２６と歯２４は、それぞれ角度θ間隔で交互に形成されている。永久磁石１１４，１１６と可変リラクタンスセンサ１１０との間の距離は、ターゲットホイール１２２の回転により変化し、この距離の変化に従い磁芯１１２を通過する磁束の量が周期的に変化する。可変リラクタンスセンサ１１０は、この磁束変化に従い変化するコイル１８中を流れる交流電流の周期（周波数）を検出し、ターゲットホイールの回転速度を測定する。
【０００５】
しかし、これらの回転検出装置は、回転体の回転速度を測定することは可能であるが、回転体の回転方向を同時に測定することは不可能である。そのため、回転体の回転方向を測定するためには、別のセンサまたは回転方向検出装置を用意し設置する必要がある。従って、軸受は、この別センサまたは回転方向検出装置のためのスペースを必要とするため、軸受の省スペース化、ひいては軸受の小型化が困難になる。
【０００６】
一方、特開２０００−３４６６７３は、上記問題点を克服した回転検出装置を開示している。本回転検出装置は、回転体の円周上に配置された磁石と、回転体近傍に配置され磁石が形成する磁束を検出する単一の磁気センサとからなる。回転体にはＮ極、Ｓ極および極無しの組が複数個順に設けられ、磁気センサはＮ極、Ｓ極、極無しの磁力を検出することにより回転体の回転速度を検出する。あわせて磁気センサは、磁極の検出順序（「Ｎ極−Ｓ極−極無し」または「極無し−Ｓ極−Ｎ極」）に基づき回転体の回転方向を測定する。本回転速度検出装置は、単一の磁気センサを用いて回転体の回転速度とともに回転方向を同時に測定可能であるため、別センサを設ける必要が無く、軸受の小型化に有利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−３４６６７３に開示の回転検出装置は、回転体にＮ極、Ｓ極および極無しを順に着磁する必要があるため、構造が複雑となり回転体の製造コストが上昇してしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みて為されたものであり、単一のセンサを用いて回転体の回転速度と回転方向を同時に検出可能な簡易な構造を有する回転検出装置およびこの回転検出装置を備えた転動装置を提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の回転検出装置は、
回転体に設けられ複数の凹部を有するパルサと、前記パルサの前記凹部を検出する単一のセンサとを有し、
前記パルサの前記凹部は、
ベース幅および第１の深さを有する第１の凹部と、
前記ベース幅および前記第１の深さと異なる第２の深さを有する第２の凹部と、
から構成され、
前記センサは、
前記パルサの前記第１の凹部と前記第２の凹部を第１のしきい値で検出することによりベースパルスを検出し前記回転体の回転速度を測定するとともに、前記パルサの第２の凹部を第２のしきい値で検出することにより回転方向検出パルスを検出し前記回転体の回転方向を測定し、ここで
前記ベースパルスは、ベース幅のパルスから構成され、且つ
前記回転方向検出パルスは、
前記ベース幅の奇数倍となる第１のパルス幅と、
前記第１のパルス幅と異なりかつ前記ベース幅の奇数倍となる第２のパルス幅と、
前記第１のパルス幅または第２のパルス幅と異なりかつ前記ベースパルス幅の奇数倍となる第３のキーパルス幅と、
の組み合わせから構成される
ことを特徴とする。
【００１０】
前記構成の回転検出装置によれば、回転速度を検出するためのベースパルスと、回転方向を検出するための回転方向検出パルスは、それぞれ異なるパルス幅を有しており、そして単一のセンサが、パルサの第１の凹部と第２の凹部を第１のしきい値で検出することによりベースパルスを検出し、回転検出装置は正確な回転体の回転速度を測定する。さらに、このセンサは、パルサの第２の凹部を第２のしきい値で検出することにより回転方向検出パルスを検出し、回転体の回転方向を測定する。従って、単一のセンサを用いて、回転体の回転速度と回転方向を同時に検出することが可能なため、余分なセンサを設ける必要がない。また、構造が簡易なため、組み付け作業効率が向上し、低コストで回転検出装置を製作することが可能となる。さらに、省スペース化が図られ回転体およびセンサからなるユニットの小型化を図ることが可能となる。
【００１３】
本発明の請求項２記載の回転方向検出装置は、
前記回転方向検出パルスは、
パルス幅が前記第１のパルス幅および前記第２のパルス幅を基本周期パルス列とし、
前記第３のキーパルス幅が前記第１のパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第３のキーパルス幅の順に配列されたキーパルス列を円周上に少なくとも一組配列した
ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３記載の回転方向検出装置は、
前記回転方向検出パルスから前記第１のパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第３のキーパルス幅、または前記第３のキーパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第１のパルス幅の順にパルス幅を検出することにより回転体の回転方向を判断する
ことを特徴とする。
【００１５】
前記構成の回転検出装置によれば、回転方向検出パルスは、１組のキーパルス列を円周上に設けている。そして、センサは、このキーパルス列の検出順序を認識する。従って、センサは、検出順序に基づき、パルサの回転方向、すなわち回転体の回転方向を検出可能となっている。センサは、ベースパルスを検出することにより回転体の回転速度も同時に検出している。従って、単一のセンサを用いて、回転速度と回転方向を同時に検出することができる。
【００１６】
本発明の請求項４記載の回転検出装置は、前記パルサは、円環形状であり、その周縁部に第１および第２の凹部が形成されている。
従って、このような円環形状は、被検出体として周期的に磁石を配置する構造よりも製造が容易であるため、被検出体の低コスト化を図ることができる。
【００１７】
本発明の請求項５記載の回転検出装置は、前記第１の凹部および第２の凹部は、回転体の軸方向に異なる深さを有している。
【００１８】
本発明の請求項６記載の回転検出装置は、前記第１の凹部および第２の凹部は、回転体の半径方向に異なる深さを有している。
【００１９】
従って、前記構成の回転検出装置によれば、第１の凹部および第２の凹部は、センサとパルサの相対位置関係に応じて深さ方向を選択可能であり、回転体の配置状態に応じた設計が可能とされている。
【００２０】
本発明の請求項７記載の転動装置は、
転動体を介して相対的に回転する外輪および内輪と、前記外輪および内輪の一方に設けられ、複数の凹部を有するパルサと、前記外輪および内輪の他方に設けられ、前記パルサの前記凹部を検出する単一のセンサと、を有し、
前記パルサの前記凹部は、
ベース幅および第１の深さを有する第１の凹部と、
前記ベース幅および前記第１の深さと異なる第２の深さを有する第２の凹部と、
から構成され、
前記センサは、
前記パルサの前記第１の凹部と前記第２の凹部を第１のしきい値で検出することによりベースパルスを検出し前記回転体の回転速度を測定するとともに、前記パルサの第２の凹部を第２のしきい値で検出することにより回転方向検出パルスを検出し前記回転体の回転方向を測定し、ここで
前記ベースパルスは、ベース幅のパルスから構成され、且つ
前記回転方向検出パルスは、
前記ベース幅の奇数倍となる第１のパルス幅と、
前記第１のパルス幅と異なりかつ前記ベース幅の奇数倍となる第２のパルス幅と、
前記第１のパルス幅または第２のパルス幅と異なりかつ前記ベースパルス幅の奇数倍となる第３のキーパルス幅と、
の組み合わせから構成される
ことを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項７〜１２記載の転動装置は、請求項１〜６記載の回転検出装置を一般的な転動装置に組み込んだものである。請求項１〜６記載の回転検出装置が組み込まれた転動装置は、パルサに形成され、かつ深さが互いに異なる第１の凹部と第２の凹部を単一のセンサを用いて検出し、また回転速度を検出するためのベースパルスと、回転方向を検出するための回転方向検出パルスは、それぞれ異なるパルス幅を有しているので、転動体の軸の回転速度と回転方向を同時に測定することが可能となる。この転動装置は、転動体の回転速度および回転方向を検出するために、二つのセンサを用いる必要がない。
【００２２】
従って、省スペース化を図ることが可能となり、転動装置全体の小型化が可能となる。さらに、センサ数を減らすことによりパーツ数を削減できるため、転動装置の低コスト化を実現でき、さらに転動装置の組み付け作業効率が向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の第１〜２実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転検出装置が組み込まれた転動装置としてのハブユニットを示す。ハブユニットは、内面１ａで軸に外嵌する内輪１と、内輪１の外面１ｂに対向して配置された外輪２と、内輪１と外輪２との間に二列に配列され、それぞれ転動自在に配置された複数の転動体３とを有する。
【００２５】
内輪１は、炭素鋼等の金属材に鍛造加工等を施し製造されている。内輪１は、外周面から突出した取り付け用のフランジ７を一体に有する。内輪１の外周面１ｂには、転動体３をガイドする二列の内輪軌道５が形成されている。
外輪２は、内輪１と同様に、炭素鋼等の金属材に鍛造加工等を施し製造されている。外輪２の外周面２ａ上には、その内輪１の内輪軌道５に対応する位置に転動体３をガイドする二列の外輪軌道４が形成されている。
【００２６】
転動体３は、外輪軌道４と内輪軌道５との間に位置し、軸の回転に伴う内輪１の回転に従い、外輪軌道４および内輪軌道５に沿って転動する。転動体３は、それぞれ図示しない保持器により転動自在に保持されている。
内輪１と外輪２との間の転動体を収納する空間の両端開口部は、それぞれシールリング６により塞がれている。シールリング６は、それぞれ外輪２の内面２ａ上に固定されている。
【００２７】
転動体３とシールリング６との間にある内輪１の肩部１ｃ上には、内輪１とともに回転するパルサであるパルサリング１０が配置されている。図２（ａ）はパルサリング１０の平面図、図２（ｂ）はパルサリング１０の側面図である。
【００２８】
パルサリング１０は、高炭素鋼等の強磁性体を素材とし、中央部に開口を備えた円環（リング）形状を有する。パルサリング１０の開口部内周面１３は、内輪１の肩部１ｃに固定されている。パルサリング１０は、外周端円周方向に等間隔に形成された複数の凹部と凸部１４を有する。複数の凹部は、幅ｔ、深さｕの第１の凹部１１と、幅ｔ、深さｖの第２の凹部１２から構成される。第２の凹部１２の深さｖは、第１の凹部１１の深さｕよりも深い（ｖ＞ｕ）。第１の凹部１１および第２の凹部１２の幅ｔは、凹部の形成間隔ｔと同一である。
【００２９】
第２の凹部１２は、第１の間隔ａ、第２の間隔ｂ、第３のキー間隔ｃの組み合わせからなるキーパルスが円周上で組形成されている。ただし、キーパルス列は、円周上に少なくとも一組あればよく、他は基本周期パルス列であって良い。図２（ａ）では、第２の凹部の形成間隔は、反時計回りにａ，ｂ，ｃ，ａ，ｂ，ｃ．．．の順であり、第２の凹部の形成間隔ａ，ｂ，ｃと、第１，第２凹部の幅および凹部の形成間隔ｔとの関係は以下の通りである（幅ｔの奇数倍となっている）。
【００３０】
【式１】
ａ＝３ｔ
ｂ＝５ｔ
ｃ＝７ｔ
なお図２において、ｔ＝２．５#，ａ＝７．５#，ｂ＝１２．５#，ｃ＝１７．５#である。
【００３１】
外輪２には、パルサリング１０の外周面に対向する径方向位置にセンサとしての磁気センサ１５が配置されている。図３は、磁気センサ１５を示す図である。
【００３２】
磁気センサ１５は、磁力を発する磁石１６と、磁石が形成する磁束の変化を検出するホール素子またはコイル等の検出素子１７とを有する。検出素子１７が検出する磁束の強度は、検出素子の近傍に強磁性体が存在する場合大きくなり、磁気センサ１５の近傍に強磁性体が存在しない場合小さくなる。
具体的に、本実施形態の場合には、パルサリング１３の凸部１４がもっとも磁気センサ１５の近傍にある場合、磁気センサ１５の検出値は最大値Ｖ２となり、パルサリング１３の第２の凹部１２がもっとも磁気センサ１５の近傍にある場合、磁気センサ１５の検出値は最小値Ｖ０となる。パルサリング１３の第１の凹部１１がもっとも磁気センサ１５の近傍にある場合、磁気センサ１５の検出値は、最大値と最小値の中間値Ｖ１をとる。このようなセンサとしては、例として特開平９−１３３６９７に開示の可変リラクタンスセンサや渦電流式の変位計や静電容量式の変位計などを用いることができる。
【００３３】
図４（ａ）は、図２（ａ）のパルサリング１３が等速度で時計回りに回転している場合の検出素子１７の検出値の時間変化を示す。図４（ａ）において、実線は検出値のレベルを、波線は検出値に対応するパルサリングの凹凸形状を示す。検出素子１７は、パルサリング１３の凹凸に対応した検出値を得ていることがわかる。検出素子１７は、検出値を回転速度検出部１８および回転方向検出部１９へ出力する。
【００３４】
図４（ｂ）は、回転速度検出部１８の出力の時間変化を図４（ａ）に対応して示すグラフである。回転速度検出部１８は、検出素子１７から送られてきた検出値としきい値Ｖｎとを比較する。回転速度検出部１８は、検出値がＶｎ以上である場合１を出力し、Ｖｎより小さい場合、０を出力する。ここで、１として検出されたパルスが軸の回転速度に対応するベースパルスである。図示せぬ制御回路は、回転速度検出部１８が出力したベースパルスの数をカウントし、単位時間当たりにカウントされたベースパルス数とパルサリングへの凹部の取付数とをもとに、パルスリングの回転速度、即ち軸（回転体）の回転速度を算出する。
【００３５】
図４（ｃ）は、回転方向検出部１９の出力の時間変化を図４（ａ）に対応して示すグラフである。回転方向検出部１９は、検出素子１７から送られてきた検出値としきい値Ｖｄとを比較する。回転速度検出部１９は、検出値がＶｄ以上である場合１を出力し、Ｖｄより小さい場合、０を出力する。ここで、１として検出されたパルスが軸の回転方向に対応する回転方向検出パルスである。パルサリング１３は等速度で時計回りに回転しているため、回転方向検出部１９は、第２の凹部１２の形成間隔ａ，ｂ，ｃに比例した時間，ａ，ｂ，ｃ，ａ，ｂ，ｃ．．．の比の順に１を出力する。回転方向検出部１９が１を出力する期間の比が、ａ，ｂ，ｃ，ａ，ｂ，ｃ．．．の順である場合、制御回路は、パルサリングの凹凸形状のパターンおよび軸への取付方向を考慮し、パルサリングおよび軸が時計回りに回転していると判断する。
【００３６】
一方、図５（ａ）は、パルサリング１３が等速度で反時計回りに回転している場合の検出素子１７の検出値の時間変化を示す。図５（ａ）において、実線は検出値のレベルを、波線は検出値に対応するパルサリングの凹凸形状を示す。検出素子１７は、パルサリング１３の凹凸に対応した検出値を得ていることがわかる。
【００３７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応する、回転速度検出部１８の出力の時間変化、即ちベースパルスを示すグラフである。図５（ｃ）は、図５（ａ）に対応する、回転方向検出部１９の出力の時間変化、即ち回転方向検出パルスを示すグラフである。パルサリング１３は等速度で反時計回りに回転しているため、回転方向検出部１９は、第２の凹部１２の形成間隔ａ，ｂ，ｃに比例した時間，ｃ，ｂ，ａ，ｃ，ｂ，ａ．．．の比の順に１を出力する。回転方向検出部１９が１を出力する期間の比が、ｃ，ｂ，ａ，ｃ，ｂ，ａ．．．の順である場合、制御回路は、パルサリングの凹凸形状のパターンおよび軸への取付方向を考慮し、パルサリングおよび軸が反時計回りに回転していると判断する。
【００３８】
本発明の第１実施形態によれば、回転検出装置は、内輪１に配置されたパルサリング１０と外輪２に配置された単一の磁気センサ１５から構成されている。磁気センサ１５は、パルサリング１０の第１の凹部１１と第２の凹部１２をしきい値Ｖｎ，Ｖｄで検出することにより、ベースパルスと回転方向検出パルスを同時に検出する。
【００３９】
これにより、単一のセンサ１５は、回転体の回転速度と回転体の回転方向を同時に検出する。従って、従来のように回転数検出装置に加え回転方向検出装置を用意する必要が無く、ハブユニット上の省スペース化が図られ、ユニット全体のサイズを小型化することができる。
また、パルサリング１０は、一体形状を有している。従って、磁石を回転体に設ける方式と比較して、回転体に配置する被検出体の製造が容易であるため、製造コストを低く抑えることが可能となる。
【００４０】
さらに、部品点数を削減することが可能なため、ハブユニットへの組み付け性が向上し、ハブユニット製作コストを削減することが可能となる。
また、パルサリング１０は、一体に形成された凹凸部を有し構造も単純であるため、軸とともに高速で回転しても破損しにくく耐久性に優れている。
【００４１】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る回転検出装置が組み込まれたハブユニットを示す。ここでは、第１実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４２】
本実施形態においては、転動体３とシールリング６との間にある内輪１の肩部１ｃ上に、内輪１とともに回転するパルサであるパルサリング２０が配置されている。図７（ａ）はパルサリング２０の平面図、図７（ｂ）はパルサリング２０の側面図である。
【００４３】
パルサリング２０は、高炭素鋼等の強磁性体を素材とし、中央部に開口を備えたリング（円環）形状を有する。パルサリング２０の開口部内周面２３は、内輪１の肩部１ｃに固定されている。パルサリング２０は、シールリング側軸方向端面に深さ方向に等間隔に形成された複数の凹部と凸部２４とを有する。複数の凹部は、幅ｔ、深さｕの第１の凹部２１と、幅ｔ、深さｖの第２凹部２２から構成される。第２の凹部２２の深さｖは、第１の凹部２１の深さｕよりも深い（ｖ＞ｕ）。第１の凹部２１および第２の凹部２２の幅ｔは、凹部の形成間隔ｔと同一である。
【００４４】
第２の凹部１２は、第１の間隔ａ、第２の間隔ｂ、第３のキー間隔ｃの組み合わせからなる所定の周期で円周方向に形成されている。図７（ａ）では、第２の凹部２２の形成間隔は、反時計回りにａ，ｂ，ｃ，ａ，ｂ，ｃ．．．の順であり、第２の凹部２２の形成間隔ａ，ｂ，ｃと、第１，第２凹部２１，２２の幅および凹部の形成間隔ｔとの関係は上述の式１の通りである（幅ｔの奇数倍となっている）。
なお図７（ａ）において、ｔ＝２．５#，ａ＝７．５#，ｂ＝１２．５#，ｃ＝１７．５#である。
【００４５】
外輪２の内径側面には、パルサリング２０の軸方向に形成された第１，第２の凹部２１，２２に対向する軸方向位置にセンサとしての磁気センサ２５が配置されている。磁気センサ２５の構成は、図３に示す磁気センサ１５と同様である。
【００４６】
磁気センサ２５は、第１実施形態の磁気センサ１５と同様に軸の回転速度および回転方向を検出する。検出結果は、図４、図５に示されるとおりである。すなわち、制御回路は、回転速度検出部１８が出力したパルスの数をカウントし、単位時間当たりにカウントされたパルス数とパルサリングへの凹部の取付数をもとに、パルスリングの回転速度、即ち軸（回転体）の回転速度を算出する。そして、制御回路は、回転方向検出部１９が１を出力する期間の比が、ａ，ｂ，ｃ，ａ，ｂ，ｃ．．．の順であるかまたはｃ，ｂ，a，ｃ，ｂ，aの順であるかを検出し、パルサリングの凹凸形状のパターンおよび軸への取付方向を考慮し、パルサリングおよび軸が時計回りに回転しているか、または反時計回りに回転しているかを判断する。
【００４７】
本発明の第２実施形態によれば、回転検出装置は、内輪１に配置されたパルサリング２０と外輪２に配置された単一の磁気センサ２５から構成されている。磁気センサ２５は、パルサリング２０の第１の凹部２１と第２の凹部２２をしきい値Ｖｎ，Ｖｄで検出することにより、回転数に比例したジッタの良いベースパルスと回転方向検出パルスを同時に検出する。
【００４８】
これにより、単一のセンサ２５は、回転体の回転速度と回転体の回転方向を同時に検出する。従って、従来のように回転数検出装置に加え回転方向検出装置を用意する必要が無く、ハブユニット上の省スペース化が図られ、ユニット全体のサイズを小型化することができる。
また、パルサリング２０は、一体形状を有している。従って、磁石を回転体に設ける方式と比較して、回転体に配置する被検出体の製造が容易であるため、製造コストを低く抑えることが可能となる。
【００４９】
さらに、部品点数を削減することが可能なため、ハブユニットへの組み付け性が向上し、ハブユニット製作コストを削減することが可能となる。
また、パルサリング２０は、一体に形成された凹凸部を有し構造も単純であるため、軸とともに高速で回転しても破損しにくく耐久性に優れている。
【００５０】
本発明の第１，第２実施形態では、磁気センサを用いる例を示したが、パルサリングの形状を基に回転方向と回転速度を同時に測定可能なものならば、他のセンサを用いてもよい。例えば、二つの光を発する光源と、それらを受信する受信器を回転体に設け、深さの異なる二つの凹部を検出することにより、同一の測定結果を得ることも考えられる。また、磁気センサの代わりに渦電流式や静電容量式の変位センサも使用することが可能である。
また第１，２実施形態では、検出素子１７の出力を二つに分け、それぞれを回転速度検出部１８および回転方向検出部１９に入力し、回転速度および回転方向を検出しているが、これに限らず、一つの検出部が、回転速度検出部１８および回転方向検出部の機能を有するように構成しても良い。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の回転検出装置によれば、回転速度を検出するためのベースパルスと、回転方向を検出するための回転方向検出パルスは、それぞれ異なるパルス幅を有しており、そして単一のセンサが、パルサの第１の凹部と第２の凹部を第１のしきい値で検出することによりベースパルスを検出し、回転体の回転速度を測定する。さらに、このセンサは、パルサの第２の凹部を第２のしきい値で検出することにより回転方向検出パルスを検出し、回転体の回転方向を測定する。
【００５２】
従って、単一のセンサを用いて、回転体の回転速度と回転方向を同時に検出することが可能なため、余分なセンサを設ける必要がない。さらに構造が簡易なため、組み付け作業効率が向上し、さらに低コストで回転検出装置を製作することが可能となる。さらに、省スペース化が図られ回転体およびセンサからなるユニットの小型化を図ることが可能となる。
【００５４】
本発明の請求項２および３記載の回転検出装置によれば、回転方向検出パルスは、３種類のパルス幅を順に複数個配列している。そして、センサは、これらのパルス幅の検出順序を認識する。従って、センサは、検出順序に基づき、パルサの回転方向、すなわち回転体の回転方向を検出可能となっている。センサは、ベースパルスを検出することにより回転体の回転速度も同時に検出しているため、センサは、同時に回転速度と回転方向を検出することができる。
【００５５】
本発明の請求項４記載の回転検出装置によれば、前記パルサは、円環形状であり、その周縁部に第１および第２の凹部が形成された一体構造となっている。
従って、このような円環形状は、被検出体として周期的に磁石を配置する構造よりも製造が容易であるため、被検出体の低コスト化を図ることができる。
【００５６】
本発明の請求項５または６記載の回転検出装置によれば、前記第１の凹部および第２の凹部は、回転体の軸方向または半径方向に異なる深さを有するよう構成されている。
従って、第１の凹部および第２の凹部は、センサとパルサの相対位置関係に応じて深さ方向を選択可能であり、回転体の配置状態に応じた設計が可能とされている。
【００５７】
本発明の請求項７〜１２記載の転動装置によれば、本発明の請求項１〜６記載の回転検出装置は、一般的な転動装置に組み込むことができる。回転検出装置が組み込まれた転動装置は、パルサに形成され、かつ深さが互いに異なる第１の凹部と第２の凹部を単一のセンサを用いて検出し、また回転速度を検出するためのベースパルスと、回転方向を検出するための回転方向検出パルスは、それぞれ異なるパルス幅を有しているので、転動体の軸の回転速度と回転方向を同時に測定することが可能となる。この転動装置は、転動体の回転速度および回転方向を検出するために、二つのセンサを用いる必要がない。
従って、省スペース化を図ることが可能となり、転動装置全体の小型化が可能となる。さらに、センサ数を減らすことによりパーツ数を削減できるため、転動装置の低コスト化を実現でき、さらに転動装置の組み付け作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハブユニットを示す部分断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るパルサリングを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る磁気センサを示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る磁気センサが時計回りに回転している場合の検出信号を示すグラフであり、（ａ）は、磁気センサの検出信号の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は、第１の凹部および第２の凹部の検出周期を示すグラフ、そして（ｃ）は、第２の凹部の検出周期を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る磁気センサが反時計回りに回転している場合の検出信号を示すグラフであり、（ａ）は、磁気センサの検出信号の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は、第１の凹部および第２の凹部の検出周期を示すグラフ、そして（ｃ）は、第２の凹部の検出周期を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るハブユニットを示す部分断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るパルサリングを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】従来の回転検出装置を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）はスリンガーの平面図である。
【図９】従来の可変リラクタンスセンサを示す斜視図である。
【符号の説明】
１内輪
２外輪
３転動体
４外輪軌道
５内輪軌道
６シールリング
１０，２０パルサリング
１５，２５磁気センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation detection device that detects a rotation speed and a rotation direction of a bearing, and a rolling device such as a bearing and a linear motion device provided with the rotation detection device.
[0002]
[Prior art]
In general, the rotation detection device is used to detect the rotation speed of a rotating body such as a bearing. The rotation detection device includes a rotation sensor provided outside the rotating body, and an object to be detected that is periodically arranged on the surface of the rotating body. The rotation sensor calculates the rotation speed of the rotating body based on the detection cycle of the detection object and the known arrangement cycle of the detection object.
[0003]
FIGS. 8A and 8B show a rotation detection device disclosed in Japanese Patent No. 2816783. The bearing seal 101 that seals the rolling elements of the bearing portion includes a slinger 101a provided along the radial direction of the bearing portion. A plurality of magnetized elastic members 102 are arranged at equal intervals on the peripheral side surface of the slinger 101a. The elastic member 102 rotates together with the bearing seal 101 as the bearing portion rotates. A magnetic sensor 103 is disposed near the outer diameter side of the elastic member 102. The magnetic sensor 103 detects the fluctuation period of the magnetic flux formed by the rotating elastic member 102. The magnetic sensor 103 measures the rotational speed of the rotating body based on the detected fluctuation period and the arrangement interval of the elastic members 102.
[0004]
FIG. 9 shows a variable reluctance sensor 110 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-133697. The variable reluctance sensor 110 is disposed in the vicinity of a target wheel 122 made of a ferromagnetic material having grooves 126 and teeth 124 on the circumference. The variable reluctance sensor 110 has permanent magnets 114 and 116 and a magnetic core 112 inserted therebetween. A coil 18 is wound around the magnetic core 12. The grooves 26 and the teeth 24 are alternately formed at an angle θ interval. The distance between the permanent magnets 114 and 116 and the variable reluctance sensor 110 changes as the target wheel 122 rotates, and the amount of magnetic flux passing through the magnetic core 112 changes periodically according to the change in the distance. The variable reluctance sensor 110 detects the period (frequency) of the alternating current flowing in the coil 18 that changes according to the change in the magnetic flux, and measures the rotational speed of the target wheel.
[0005]
However, these rotation detection devices can measure the rotation speed of the rotating body, but cannot simultaneously measure the rotation direction of the rotating body. Therefore, in order to measure the rotation direction of the rotating body, it is necessary to prepare and install another sensor or a rotation direction detection device. Therefore, since the bearing requires a space for the separate sensor or the rotation direction detecting device, it is difficult to save the space of the bearing and to downsize the bearing.
[0006]
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-346673 discloses a rotation detection device that overcomes the above-mentioned problems. The rotation detection device includes a magnet disposed on the circumference of the rotating body and a single magnetic sensor that is disposed near the rotating body and detects a magnetic flux formed by the magnet. A plurality of pairs of N poles, S poles and no poles are provided in order on the rotating body, and the magnetic sensor detects the rotation speed of the rotating body by detecting the magnetic forces of the N poles, the S poles and the poles. In addition, the magnetic sensor measures the rotation direction of the rotating body based on the detection order of the magnetic poles ("N pole-S pole-no pole" or "No pole-S pole-N pole"). Since this rotational speed detection device can simultaneously measure the rotational direction together with the rotational speed of the rotating body using a single magnetic sensor, there is no need to provide another sensor, which is advantageous for downsizing of the bearing.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the rotation detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-346673 needs to magnetize the rotating body in order of N pole, S pole, and no pole, so that the structure becomes complicated and the manufacturing cost of the rotating body increases. There was a problem.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a rotation detection device having a simple structure capable of simultaneously detecting the rotation speed and rotation direction of a rotating body using a single sensor, and the rotation detection device. It is an object of the present invention to provide a rolling device provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The rotation detection device according to claim 1 of the present invention is
  A pulsar having a plurality of recesses provided on the rotating body, and a single sensor for detecting the recesses of the pulsar,
  The recess of the pulsar is
    A first recess having a base width and a first depth;
    A second recess having a second depth different from the base width and the first depth;,
  Consisting of
  The sensor is
    A base pulse is detected by detecting the first concave portion and the second concave portion of the pulsar with a first threshold value, and the rotational speed of the rotating body is measured, and the second concave portion of the pulsar is measured. Rotation direction detection pulse is detected by detecting at the second threshold value and the rotation direction of the rotating body is measuredAnd here
  The base pulse is composed of a base width pulse, and
The rotation direction detection pulse is:
A first pulse width that is an odd multiple of the base width;
A second pulse width that is different from the first pulse width and is an odd multiple of the base width;
A third key pulse width which is different from the first pulse width or the second pulse width and which is an odd multiple of the base pulse width;
Composed of a combination of
It is characterized by that.
[0010]
  According to the rotation detection device having the above configuration,The base pulse for detecting the rotation speed and the rotation direction detection pulse for detecting the rotation direction have different pulse widths, andA single sensor detects the base pulse by detecting the first concave portion and the second concave portion of the pulsar with a first threshold value, and the rotation detecting device measures the accurate rotation speed of the rotating body. Further, this sensor detects the rotation direction detection pulse by detecting the second concave portion of the pulser with the second threshold value, and measures the rotation direction of the rotating body. Therefore, since it is possible to detect the rotation speed and the rotation direction of the rotating body at the same time using a single sensor, there is no need to provide an extra sensor. Moreover, since the structure is simple, the assembly work efficiency is improved, and the rotation detection device can be manufactured at a low cost. Furthermore, the space can be saved and the unit composed of the rotating body and the sensor can be downsized.
[0013]
  Claims of the invention2The rotation direction detection device described is
  The rotation direction detection pulse is:
  The pulse width is the first pulse width and the second pulse width as a basic period pulse train,
  At least one set of key pulse trains in which the third key pulse width is arranged in the order of the first pulse width, the second pulse width, and the third key pulse width are arranged on the circumference.
It is characterized by that.
[0014]
  Claims of the invention3The rotation direction detection device described is
  From the rotation direction detection pulse to the first pulse width, the second pulse width, the third key pulse width, or the third key pulse width, the second pulse width, and the first pulse width. The direction of rotation of the rotating body is determined by detecting the pulse width.
It is characterized by that.
[0015]
According to the rotation detection device having the above configuration, the rotation direction detection pulse is provided with a set of key pulse trains on the circumference. The sensor recognizes the detection order of the key pulse train. Therefore, the sensor can detect the rotation direction of the pulsar, that is, the rotation direction of the rotating body based on the detection order. The sensor simultaneously detects the rotational speed of the rotating body by detecting the base pulse. Therefore, it is possible to simultaneously detect the rotation speed and the rotation direction using a single sensor.
[0016]
  Claims of the invention4In the described rotation detection device, the pulsar has an annular shape, and first and second recesses are formed on the peripheral edge thereof.
  Accordingly, such an annular shape is easier to manufacture than a structure in which magnets are periodically arranged as the detection target, and thus the cost of the detection target can be reduced.
[0017]
  Claims of the invention5In the described rotation detection device, the first recess and the second recess have different depths in the axial direction of the rotating body.
[0018]
  Claims of the invention6In the described rotation detection device, the first recess and the second recess have different depths in the radial direction of the rotating body.
[0019]
Therefore, according to the rotation detection device having the above-described configuration, the first recess and the second recess can be selected in the depth direction according to the relative positional relationship between the sensor and the pulsar, and according to the arrangement state of the rotating body. Design is possible.
[0020]
  Claims of the invention7The rolling device described is
  An outer ring and an inner ring that rotate relatively via a rolling element, a pulser provided on one of the outer ring and the inner ring and having a plurality of recesses, and provided on the other of the outer ring and the inner ring, and detecting the recesses of the pulser And a single sensor
  The recess of the pulsar is
    A first recess having a base width and a first depth;
    A second recess having a second depth different from the base width and the first depth;,
  Consisting of
  The sensor is
    A base pulse is detected by detecting the first concave portion and the second concave portion of the pulsar with a first threshold value, and the rotational speed of the rotating body is measured, and the second concave portion of the pulsar is measured. Rotation direction detection pulse is detected by detecting at the second threshold value and the rotation direction of the rotating body is measuredAnd here
The base pulse is composed of a base width pulse, and
The rotation direction detection pulse is:
A first pulse width that is an odd multiple of the base width;
A second pulse width that is different from the first pulse width and is an odd multiple of the base width;
A third key pulse width which is different from the first pulse width or the second pulse width and which is an odd multiple of the base pulse width;
Composed of a combination of
It is characterized by that.
[0021]
  Claims of the invention7~ 12The rolling device according to claim 1,6The described rotation detection device is incorporated in a general rolling device. Claims 1 to6A rolling device incorporating the described rotation detecting device detects a first concave portion and a second concave portion formed in a pulsar and having different depths using a single sensor.The base pulse for detecting the rotation speed and the rotation direction detection pulse for detecting the rotation direction have different pulse widths.Thus, it is possible to simultaneously measure the rotation speed and rotation direction of the rolling element shaft. This rolling device does not need to use two sensors in order to detect the rotational speed and direction of the rolling element.
[0022]
Therefore, space saving can be achieved and the entire rolling device can be reduced in size. Furthermore, since the number of parts can be reduced by reducing the number of sensors, the cost of the rolling device can be reduced, and the assembly work efficiency of the rolling device is improved.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, first and second embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0024]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a hub unit as a rolling device incorporating a rotation detection device according to a first embodiment of the present invention. The hub units are arranged in two rows between the inner ring 1 that is externally fitted to the shaft on the inner surface 1a, the outer ring 2 that is disposed to face the outer surface 1b of the inner ring 1, and the inner ring 1 and the outer ring 2, respectively. It has the some rolling element 3 arrange | positioned freely.
[0025]
The inner ring 1 is manufactured by forging a metal material such as carbon steel. The inner ring 1 integrally has a mounting flange 7 protruding from the outer peripheral surface. Two rows of inner ring raceways 5 for guiding the rolling elements 3 are formed on the outer peripheral surface 1 b of the inner ring 1.
As with the inner ring 1, the outer ring 2 is manufactured by forging a metal material such as carbon steel. On the outer peripheral surface 2 a of the outer ring 2, two rows of outer ring raceways 4 that guide the rolling elements 3 are formed at positions corresponding to the inner ring raceway 5 of the inner ring 1.
[0026]
The rolling element 3 is located between the outer ring raceway 4 and the inner ring raceway 5 and rolls along the outer ring raceway 4 and the inner ring raceway 5 according to the rotation of the inner ring 1 accompanying the rotation of the shaft. The rolling elements 3 are held in a freely rotatable manner by retainers (not shown).
Both end openings of the space for storing the rolling elements between the inner ring 1 and the outer ring 2 are respectively closed by seal rings 6. The seal rings 6 are fixed on the inner surface 2a of the outer ring 2, respectively.
[0027]
A pulsar ring 10, which is a pulsar that rotates together with the inner ring 1, is disposed on the shoulder 1 c of the inner ring 1 between the rolling element 3 and the seal ring 6. FIG. 2A is a plan view of the pulsar ring 10, and FIG. 2B is a side view of the pulsar ring 10.
[0028]
The pulsar ring 10 is made of a ferromagnetic material such as high carbon steel, and has a ring shape with an opening at the center. The opening inner peripheral surface 13 of the pulsar ring 10 is fixed to the shoulder 1 c of the inner ring 1. The pulsar ring 10 has a plurality of concave portions and convex portions 14 formed at equal intervals in the outer circumferential end circumferential direction. The plurality of recesses includes a first recess 11 having a width t and a depth u and a second recess 12 having a width t and a depth v. The depth v of the second recess 12 is deeper than the depth u of the first recess 11 (v> u). The width t of the first recess 11 and the second recess 12 is the same as the recess formation interval t.
[0029]
The second recess 12 is formed with a set of key pulses on the circumference, each consisting of a combination of a first interval a, a second interval b, and a third key interval c. However, at least one set of key pulse trains may be provided on the circumference, and the others may be basic period pulse trains. In FIG. 2 (a), the formation interval of the second recesses is a, b, c, a, b, c. . . The relationship between the formation distances a, b, c of the second recesses, the widths of the first and second recesses, and the formation interval t of the recesses is as follows (the odd number multiple of the width t): ing).
[0030]
[Formula 1]
a = 3t
b = 5t
c = 7t
In FIG. 2, t = 2.5 #, a = 7.5 #, b = 12.5 #, c = 17.5 #.
[0031]
In the outer ring 2, a magnetic sensor 15 as a sensor is disposed at a radial position facing the outer peripheral surface of the pulsar ring 10. FIG. 3 is a diagram showing the magnetic sensor 15.
[0032]
The magnetic sensor 15 includes a magnet 16 that generates a magnetic force, and a detection element 17 such as a Hall element or a coil that detects a change in magnetic flux formed by the magnet. The intensity of the magnetic flux detected by the detection element 17 increases when a ferromagnetic material is present in the vicinity of the detection element, and decreases when no ferromagnetic substance is present in the vicinity of the magnetic sensor 15.
Specifically, in the case of the present embodiment, when the convex portion 14 of the pulsar ring 13 is closest to the magnetic sensor 15, the detected value of the magnetic sensor 15 is the maximum value V2, and the second concave portion 12 of the pulsar ring 13 is However, when it is in the vicinity of the magnetic sensor 15, the detection value of the magnetic sensor 15 is the minimum value V0. When the first recess 11 of the pulsar ring 13 is closest to the magnetic sensor 15, the detection value of the magnetic sensor 15 takes an intermediate value V1 between the maximum value and the minimum value. As such a sensor, for example, a variable reluctance sensor, an eddy current type displacement meter, a capacitance type displacement meter, or the like disclosed in JP-A-9-133697 can be used.
[0033]
FIG. 4A shows the change over time of the detection value of the detection element 17 when the pulsar ring 13 of FIG. 2A is rotating clockwise at a constant speed. In FIG. 4A, the solid line indicates the level of the detected value, and the wavy line indicates the concavo-convex shape of the pulsar ring corresponding to the detected value. It can be seen that the detection element 17 has obtained a detection value corresponding to the unevenness of the pulsar ring 13. The detection element 17 outputs the detection value to the rotation speed detection unit 18 and the rotation direction detection unit 19.
[0034]
FIG. 4B is a graph showing the time change of the output of the rotation speed detector 18 corresponding to FIG. The rotational speed detection unit 18 compares the detection value sent from the detection element 17 with the threshold value Vn. The rotation speed detector 18 outputs 1 when the detected value is equal to or greater than Vn, and outputs 0 when it is smaller than Vn. Here, the pulse detected as 1 is a base pulse corresponding to the rotational speed of the shaft. A control circuit (not shown) counts the number of base pulses output from the rotation speed detector 18, and based on the number of base pulses counted per unit time and the number of recessed portions attached to the pulsar ring, The rotational speed, that is, the rotational speed of the shaft (rotating body) is calculated.
[0035]
FIG. 4C is a graph showing the time change of the output of the rotation direction detector 19 corresponding to FIG. The rotation direction detector 19 compares the detection value sent from the detection element 17 with the threshold value Vd. The rotation speed detector 19 outputs 1 when the detected value is equal to or higher than Vd, and outputs 0 when it is smaller than Vd. Here, the pulse detected as 1 is a rotation direction detection pulse corresponding to the rotation direction of the shaft. Since the pulsar ring 13 rotates clockwise at a constant speed, the rotation direction detection unit 19 has a time proportional to the formation interval a, b, c of the second recess 12, a, b, c, a, b, c. . . 1 is output in the order of the ratios. The ratio of the period during which the rotation direction detector 19 outputs 1 is a, b, c, a, b, c. . . In this order, the control circuit determines that the pulsar ring and the shaft are rotating clockwise in consideration of the uneven pattern of the pulsar ring and the mounting direction to the shaft.
[0036]
On the other hand, FIG. 5A shows the change over time of the detection value of the detection element 17 when the pulsar ring 13 rotates counterclockwise at a constant speed. In FIG. 5A, the solid line indicates the level of the detected value, and the wavy line indicates the concavo-convex shape of the pulsar ring corresponding to the detected value. It can be seen that the detection element 17 has obtained a detection value corresponding to the unevenness of the pulsar ring 13.
[0037]
FIG. 5B is a graph showing the time change of the output of the rotation speed detector 18, that is, the base pulse, corresponding to FIG. FIG. 5C is a graph showing the time change of the output of the rotation direction detection unit 19 corresponding to FIG. 5A, that is, the rotation direction detection pulse. Since the pulsar ring 13 rotates counterclockwise at a constant speed, the rotation direction detection unit 19 has a time proportional to the formation interval a, b, c of the second recess 12, c, b, a, c, b , A. . . 1 is output in the order of the ratios. The ratio of periods during which the rotation direction detection unit 19 outputs 1 is c, b, a, c, b, a. . . In this order, the control circuit determines that the pulsar ring and the shaft are rotating counterclockwise in consideration of the uneven pattern of the pulsar ring and the direction of attachment to the shaft.
[0038]
According to the first embodiment of the present invention, the rotation detection device is composed of a pulsar ring 10 disposed on the inner ring 1 and a single magnetic sensor 15 disposed on the outer ring 2. The magnetic sensor 15 detects the first recess 11 and the second recess 12 of the pulsar ring 10 with the threshold values Vn and Vd, thereby simultaneously detecting the base pulse and the rotation direction detection pulse.
[0039]
Thereby, the single sensor 15 detects simultaneously the rotational speed of a rotary body, and the rotation direction of a rotary body. Therefore, it is not necessary to prepare a rotation direction detection device in addition to the rotation number detection device as in the prior art, space saving on the hub unit can be achieved, and the size of the entire unit can be reduced.
The pulsar ring 10 has an integral shape. Therefore, as compared with a method in which a magnet is provided on a rotating body, it is easy to manufacture a detection object to be arranged on the rotating body, so that the manufacturing cost can be reduced.
[0040]
Furthermore, since the number of parts can be reduced, the assembling property to the hub unit is improved, and the hub unit manufacturing cost can be reduced.
Further, the pulsar ring 10 has an uneven portion formed integrally and has a simple structure. Therefore, the pulsar ring 10 is not easily damaged even when rotated at a high speed with the shaft, and has excellent durability.
[0041]
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a hub unit in which the rotation detection device according to the second embodiment of the present invention is incorporated. Here, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0042]
In the present embodiment, a pulsar ring 20, which is a pulsar that rotates with the inner ring 1, is disposed on the shoulder 1 c of the inner ring 1 between the rolling element 3 and the seal ring 6. FIG. 7A is a plan view of the pulsar ring 20, and FIG. 7B is a side view of the pulsar ring 20.
[0043]
The pulsar ring 20 is made of a ferromagnetic material such as high carbon steel, and has a ring (annular) shape with an opening at the center. The opening inner peripheral surface 23 of the pulsar ring 20 is fixed to the shoulder 1 c of the inner ring 1. The pulsar ring 20 has a plurality of concave portions and convex portions 24 formed at equal intervals in the depth direction on the seal ring side axial end surface. The plurality of recesses include a first recess 21 having a width t and a depth u and a second recess 22 having a width t and a depth v. The depth v of the second recess 22 is deeper than the depth u of the first recess 21 (v> u). The width t of the first recess 21 and the second recess 22 is the same as the recess formation interval t.
[0044]
The 2nd recessed part 12 is formed in the circumferential direction with the predetermined period which consists of a combination of 1st space | interval a, 2nd space | interval b, and 3rd key space | interval c. In FIG. 7A, the formation intervals of the second recesses 22 are a, b, c, a, b, c. . . The relationship between the formation intervals a, b, c of the second recess 22 and the widths of the first and second recesses 21, 22 and the formation interval t of the recesses is as shown in Equation 1 above ( It is an odd multiple of the width t).
In FIG. 7A, t = 2.5 #, a = 7.5 #, b = 12.5 #, c = 17.5 #.
[0045]
A magnetic sensor 25 as a sensor is disposed on the inner diameter side surface of the outer ring 2 at an axial position facing the first and second recesses 21 and 22 formed in the axial direction of the pulsar ring 20. The configuration of the magnetic sensor 25 is the same as that of the magnetic sensor 15 shown in FIG.
[0046]
The magnetic sensor 25 detects the rotational speed and rotational direction of the shaft in the same manner as the magnetic sensor 15 of the first embodiment. The detection results are as shown in FIGS. That is, the control circuit counts the number of pulses output from the rotation speed detector 18, and based on the number of pulses counted per unit time and the number of recessed portions attached to the pulsar ring, The rotational speed of the shaft (rotating body) is calculated. Then, the control circuit determines that the ratio of the periods in which the rotation direction detector 19 outputs 1 is a, b, c, a, b, c. . . , Or the order of c, b, a, c, b, a, and the pulsar ring and the shaft rotate clockwise in consideration of the uneven pattern of the pulsar ring and the mounting direction to the shaft Or whether it is rotating counterclockwise.
[0047]
According to the second embodiment of the present invention, the rotation detection device is configured by a pulsar ring 20 disposed on the inner ring 1 and a single magnetic sensor 25 disposed on the outer ring 2. The magnetic sensor 25 detects the first concave portion 21 and the second concave portion 22 of the pulsar ring 20 with the threshold values Vn and Vd, thereby simultaneously detecting a base pulse having good jitter proportional to the rotational speed and a rotational direction detection pulse. To do.
[0048]
Thereby, the single sensor 25 detects simultaneously the rotational speed of a rotary body, and the rotation direction of a rotary body. Therefore, it is not necessary to prepare a rotation direction detection device in addition to the rotation number detection device as in the prior art, space saving on the hub unit can be achieved, and the size of the entire unit can be reduced.
The pulsar ring 20 has an integral shape. Therefore, as compared with a method in which a magnet is provided on a rotating body, it is easy to manufacture a detection object to be arranged on the rotating body, so that the manufacturing cost can be reduced.
[0049]
Furthermore, since the number of parts can be reduced, the assembling property to the hub unit is improved, and the hub unit manufacturing cost can be reduced.
Further, since the pulsar ring 20 has a concavo-convex portion formed integrally and has a simple structure, the pulsar ring 20 is not easily damaged even when rotated at a high speed with the shaft, and has excellent durability.
[0050]
In the first and second embodiments of the present invention, an example using a magnetic sensor has been described. However, other sensors may be used as long as the rotation direction and the rotation speed can be measured simultaneously based on the shape of the pulsar ring. . For example, it is conceivable that the same measurement result can be obtained by providing a light source that emits two lights and a receiver that receives them in the rotating body and detecting two concave portions having different depths. Further, an eddy current type or capacitance type displacement sensor can be used instead of the magnetic sensor.
In the first and second embodiments, the output of the detection element 17 is divided into two parts, which are input to the rotation speed detection unit 18 and the rotation direction detection unit 19 to detect the rotation speed and the rotation direction. However, the present invention is not limited to this, and one detection unit may be configured to have the functions of the rotation speed detection unit 18 and the rotation direction detection unit.
[0051]
【The invention's effect】
  According to the rotation detector of claim 1 of the present invention,The base pulse for detecting the rotation speed and the rotation direction detection pulse for detecting the rotation direction have different pulse widths, andA single sensor detects the base pulse by detecting the first recess and the second recess of the pulser with the first threshold value, and measures the rotational speed of the rotating body. Further, this sensor detects the rotation direction detection pulse by detecting the second concave portion of the pulser with the second threshold value, and measures the rotation direction of the rotating body.
[0052]
Therefore, since it is possible to detect the rotation speed and the rotation direction of the rotating body at the same time using a single sensor, there is no need to provide an extra sensor. Further, since the structure is simple, the assembly work efficiency is improved, and it is possible to manufacture the rotation detection device at a lower cost. Furthermore, the space can be saved and the unit composed of the rotating body and the sensor can be downsized.
[0054]
  Claims of the invention2and3According to the described rotation detection device, the rotation direction detection pulse has a plurality of three kinds of pulse widths arranged in order. The sensor recognizes the detection order of these pulse widths. Therefore, the sensor can detect the rotation direction of the pulsar, that is, the rotation direction of the rotating body based on the detection order. Since the sensor detects the rotation speed of the rotating body simultaneously by detecting the base pulse, the sensor can simultaneously detect the rotation speed and the rotation direction.
[0055]
  Claims of the invention4According to the described rotation detection device, the pulsar has an annular shape, and has an integrated structure in which the first and second recesses are formed on the peripheral edge thereof.
  Accordingly, such an annular shape is easier to manufacture than a structure in which magnets are periodically arranged as the detection target, and thus the cost of the detection target can be reduced.
[0056]
  Claims of the invention5Or6According to the described rotation detection device, the first recess and the second recess are configured to have different depths in the axial direction or the radial direction of the rotating body.
  Accordingly, the first recess and the second recess can be selected in the depth direction according to the relative positional relationship between the sensor and the pulser, and can be designed according to the arrangement state of the rotating body.
[0057]
  Claims of the invention7~ 12According to the rolling device described, claims 1 to 1 of the present invention6The described rotation detection device can be incorporated into a general rolling device. A rolling device incorporating a rotation detecting device detects a first concave portion and a second concave portion formed in a pulsar and having different depths using a single sensor.The base pulse for detecting the rotation speed and the rotation direction detection pulse for detecting the rotation direction have different pulse widths.Thus, it is possible to simultaneously measure the rotation speed and rotation direction of the rolling element shaft. This rolling device does not need to use two sensors in order to detect the rotational speed and direction of the rolling element.
  Therefore, space saving can be achieved and the entire rolling device can be reduced in size. Furthermore, since the number of parts can be reduced by reducing the number of sensors, the cost of the rolling device can be reduced, and the assembly work efficiency of the rolling device is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a hub unit according to a first embodiment of the present invention.
2A and 2B show a pulsar ring according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view.
FIG. 3 is a block diagram showing a magnetic sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a detection signal when the magnetic sensor according to the first embodiment of the present invention is rotating clockwise, (a) is a graph showing a time change of the detection signal of the magnetic sensor; (B) is a graph showing the detection cycle of the first recess and the second recess, and (c) is a graph showing the detection cycle of the second recess.
FIG. 5 is a graph showing a detection signal when the magnetic sensor according to the first embodiment of the present invention is rotating counterclockwise, and (a) is a graph showing a time change of the detection signal of the magnetic sensor. (B) is a graph which shows the detection period of the 1st crevice and the 2nd crevice, and (c) is a graph which shows the detection period of the 2nd crevice.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a hub unit according to a second embodiment of the present invention.
7A and 7B show a pulsar ring according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a side view.
8A and 8B show a conventional rotation detection device, where FIG. 8A is a cross-sectional view, and FIG. 8B is a plan view of a slinger.
FIG. 9 is a perspective view showing a conventional variable reluctance sensor.
[Explanation of symbols]
1 inner ring
2 Outer ring
3 Rolling elements
4 Outer ring raceway
5 Inner ring raceway
6 Seal ring
10,20 Pulsaring
15, 25 Magnetic sensor

Claims

回転体に設けられ複数の凹部を有するパルサと、前記パルサの前記凹部を検出する単一のセンサとを有する回転検出装置において、
前記パルサの前記凹部は、
ベース幅および第１の深さを有する第１の凹部と、
前記ベース幅および前記第１の深さと異なる第２の深さを有する第２の凹部と、
から構成され、
前記センサは、
前記パルサの前記第１の凹部と前記第２の凹部を第１のしきい値で検出することによりベースパルスを検出し前記回転体の回転速度を測定するとともに、前記パルサの第２の凹部を第２のしきい値で検出することにより回転方向検出パルスを検出し前記回転体の回転方向を測定し、ここで
前記ベースパルスは、ベース幅のパルスから構成され、且つ
前記回転方向検出パルスは、
前記ベース幅の奇数倍となる第１のパルス幅と、
前記第１のパルス幅と異なりかつ前記ベース幅の奇数倍となる第２のパルス幅と、
前記第１のパルス幅または第２のパルス幅と異なりかつ前記ベースパルス幅の奇数倍となる第３のキーパルス幅と、
の組み合わせから構成される
ことを特徴とする回転検出装置。In a rotation detection device having a pulsar having a plurality of recesses provided on a rotating body, and a single sensor for detecting the recesses of the pulsar,
The recess of the pulsar is
A first recess having a base width and a first depth;
A second recess having a second depth different from the base width and the first depth ;
Consisting of
The sensor is
A base pulse is detected by detecting the first concave portion and the second concave portion of the pulsar with a first threshold value, and the rotational speed of the rotating body is measured, and the second concave portion of the pulsar is measured. detecting a rotation direction detection pulse by measuring the rotational direction of the rotating body by detecting the second threshold, wherein
The base pulse is composed of a base width pulse, and
The rotation direction detection pulse is:
A first pulse width that is an odd multiple of the base width;
A second pulse width that is different from the first pulse width and is an odd multiple of the base width;
A third key pulse width which is different from the first pulse width or the second pulse width and which is an odd multiple of the base pulse width;
A rotation detection device comprising a combination of the above .

前記回転方向検出パルスは、
パルス幅が前記第１のパルス幅および前記第２のパルス幅を基本周期パルス列とし、
前記第３のキーパルス幅が前記第１のパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第３のキーパルス幅の順に配列されたキーパルス列を円周上に少なくとも一組配列した
ことを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。The rotation direction detection pulse is:
The pulse width is the first pulse width and the second pulse width as a basic period pulse train,
Said third Kiparusu width of the first pulse width, the second pulse width, characterized in that the Kiparusu rows arranged in the order of the third key pulse width and at least one pair arranged on the circumference The rotation detection device according to claim 1 .

前記センサは、
前記回転方向検出パルスから前記第１のパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第３のキーパルス幅、または前記第３のキーパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第１のパルス幅の順にパルス幅を検出することにより回転体の回転方向を判断する
ことを特徴とする請求項１または２記載の回転検出装置。The sensor is
From the rotation direction detection pulse to the first pulse width, the second pulse width, the third key pulse width, or the third key pulse width, the second pulse width, and the first pulse width. rotation detecting device according to claim 1 or 2, wherein the determining the direction of rotation of the rotating body by detecting the pulse width.

前記パルサは、
円環形状を有し、前記円環形状の周縁部に前記第１および第２の凹部を形成した
ことを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。The pulsar is
The rotation detecting device according to claim 1, wherein the rotation detecting device has an annular shape, and the first and second concave portions are formed in a peripheral portion of the annular shape.

前記第１の凹部および第２の凹部は、回転体の軸方向に異なる深さを有する
ことを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。The rotation detecting device according to claim 1, wherein the first recess and the second recess have different depths in the axial direction of the rotating body.

前記第１の凹部および第２の凹部は、回転体の半径方向に異なる深さを有することを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。 The rotation detecting device according to claim 1, wherein the first recess and the second recess have different depths in a radial direction of the rotating body.

転動体を介して相対的に回転する外輪および内輪と、前記外輪および内輪の一方に設けられ、複数の凹部を有するパルサと、前記外輪および内輪の他方に設けられ、前記パルサの前記凹部を検出する単一のセンサと、を有する転動装置であって、
前記パルサの前記凹部は、
ベース幅および第１の深さを有する第１の凹部と、
前記ベース幅および前記第１の深さと異なる第２の深さを有する第２の凹部と、
から構成され、
前記センサは、
前記パルサの前記第１の凹部と前記第２の凹部を第１のしきい値で検出することによりベースパルスを検出し前記回転体の回転速度を測定するとともに、前記パルサの第２の凹部を第２のしきい値で検出することにより回転方向検出パルスを検出し前記回転体の回転方向を測定し、ここで
前記ベースパルスは、ベース幅のパルスから構成され、且つ
前記回転方向検出パルスは、
前記ベース幅の奇数倍となる第１のパルス幅と、
前記第１のパルス幅と異なりかつ前記ベース幅の奇数倍となる第２のパルス幅と、
前記第１のパルス幅または第２のパルス幅と異なりかつ前記ベースパルス幅の奇数倍となる第３のキーパルス幅と、
の組み合わせから構成される
ことを特徴とする転動装置。An outer ring and an inner ring that rotate relatively via a rolling element, a pulser provided on one of the outer ring and the inner ring and having a plurality of recesses, and provided on the other of the outer ring and the inner ring, and detecting the recesses of the pulser A rolling device having a single sensor,
The recess of the pulsar is
A first recess having a base width and a first depth;
A second recess having a second depth different from the base width and the first depth ;
Consisting of
The sensor is
A base pulse is detected by detecting the first concave portion and the second concave portion of the pulsar with a first threshold value, and the rotational speed of the rotating body is measured, and the second concave portion of the pulsar is measured. detecting a rotation direction detection pulse by measuring the rotational direction of the rotating body by detecting the second threshold, wherein
The base pulse is composed of a base width pulse, and
The rotation direction detection pulse is:
A first pulse width that is an odd multiple of the base width;
A second pulse width that is different from the first pulse width and is an odd multiple of the base width;
A third key pulse width which is different from the first pulse width or the second pulse width and which is an odd multiple of the base pulse width;
A rolling device comprising a combination of the above .

前記回転方向検出パルスは、
パルス幅が前記第１のパルス幅および前記第２のパルス幅を基本周期パルス列とし、
前記第３のキーパルス幅が前記第１のパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第３のキーパルス幅の順に配列されたキーパルス列を円周上に少なくとも一組配列した
ことを特徴とする請求項７記載の転動装置。The rotation direction detection pulse is:
The pulse width is the first pulse width and the second pulse width as a basic period pulse train,
Said third Kiparusu width of the first pulse width, the second pulse width, characterized in that the Kiparusu rows arranged in the order of the third key pulse width and at least one pair arranged on the circumference The rolling device according to claim 7 .

前記センサは、
前記回転方向検出パルスから前記第１のパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第３のキーパルス幅、または前記第３のキーパルス幅、前記第２のパルス幅、前記第１のパルス幅の順にパルス幅を検出することにより回転体の回転方向を判断する
ことを特徴とする請求項７または８記載の転動装置。The sensor is
From the rotation direction detection pulse to the first pulse width, the second pulse width, the third key pulse width, or the third key pulse width, the second pulse width, and the first pulse width. the rolling device according to claim 7 or 8, wherein the determining the direction of rotation of the rotating body by detecting the pulse width.

前記パルサは、
円環形状を有し、前記円環形状の周縁部に前記第１および第２の凹部を形成した
ことを特徴とする請求項７記載の転動装置。The pulsar is
The rolling device according to claim 7 , wherein the rolling device has an annular shape, and the first and second recesses are formed in a peripheral portion of the annular shape.

前記第１の凹部および第２の凹部は、回転体の軸方向に異なる深さを有する
ことを特徴とする請求項７記載の転動装置。The rolling device according to claim 7, wherein the first recess and the second recess have different depths in the axial direction of the rotating body.

前記第１の凹部および第２の凹部は、回転体の半径方向に異なる深さを有することを特徴とする請求項７記載の転動装置。The rolling device according to claim 7, wherein the first recess and the second recess have different depths in the radial direction of the rotating body.