JP4776840B2 - 情報感知装置を備えたベアリング - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、「コーダ」と称されるパルスを発生する回転手段と、コーダ内蔵型ベアリングを始めとするベアリングの回転速度、角度位置および回転方向のような情報を入手することができる「センサ」と称される検出デバイスとを備えたベアリングの技術分野に関する。
【０００２】
上記ベアリングは、例えば、車輪アンチロック・システムを備えた自動車の車輪用に使用することができる。
本発明は特に、磁気コーダを内蔵すると共にそれと機能的に関連するセンサがマグネトレジスタまたはホール効果センサのタイプであるベアリングに関するが、これに限定されない。
【０００３】
本明細書においては、「ホール効果センサ」は、通常ウェーハの形をした半導体である、少なくとも一つの感知素子を備えたセンサを意味する。この場合、電流Ｉに対して角度θに生じる誘導Ｂの存在下で、電流Ｉが感知素子を通って流れると、電流Ｉおよび誘導Ｂに垂直な方向に、Ｖ＝Ｋ．Ｉ．Ｂ．ｓｉｎθに等しい電圧Ｖが発生する。この場合、Ｋは、「ホール定数」と呼ばれ、この定数は、感知素子の材料および幾何学的形状により異なる。Ｋは温度によっても変化する。
【０００４】
本明細書においては、「マグネトレジスタ」は、磁界の強さを感知するバリスタ、すなわち、そのオーム値が磁界の強さにより変化する半導体材料から形成された抵抗器を意味する。
【０００５】
ホール・センサは能動センサであると見なされる。何故なら、このセンサの情報は、電磁力に関するものであるからである。
位置を並進すなわち移動させるためにこれらのホール・センサを使用する場合には、誘導を発生する磁石が、測定対象の一次的数値が作用すると同時に、測定した２次的数値を修正する感知素子となる。すなわち、センサが直接感知する測定値である誘導に垂直な従来の構成部材である。
【０００６】
従来技術においては、内蔵型磁気コーダと、およびホール効果センサまたはマグネトレジスタタイプのセンサとを備えた多くの設計のベアリングが知られている。
【０００７】
例えば、下記の文献を参照することができる。
フランス特許出願：第２，６６７，９４７号；２，６６９，４３２号；２，６６９，７２８号；２，６７１，６３３号；２，６７８，６９１号；２，６７８，６９２号；２，６９０，９８９号；２，６９３，２７２号；２，６９４，０８２号；２，７０２，５６７号；２，７１０，９８５号；２，７１８，４９９号。
【０００８】
ヨーロッパ特許出願：第３７５，０１９号；４２０，０４０号；４２０，０４１号；４３８，６２４号；４８７，４０５号；４８８，８５３号；４９８，２９８号；５１８，１５７号；５２１，７８９号；５２２，９３３号；５３１，９２４号；５５７，９３１号；５５７，９３２号；６４７，８５１号；６９３，６８９号；７０１，１３２号；７０１，１３３号；７１４，０２９号；７４，８５７号；７５１，３１１号；７５３，６７９号；７６７，３８５号。
【０００９】
また、例えば、本出願人発行の下記文献を参照することもできる。
フランス特許出願：第２，６３９，６８９号；２，６４０，７０６号；２，６４５，９２４号；２，７３０，２８３号；２，７３２，４５８号；２，７１７，２６６号；２，７０１，２９８号。
【００１０】
ヨーロッパ特許出願：第３７１，８３６号；３７６，７７１号；４８４，１９５号；３９４，０８３号；６０７，７１９号；６１６，２１９号；６１９，４３８号；６３１，１４０号；６５２，４３８号；６７１，６２８号；７２５，２８１号；７３５，３４８号。
【００１１】
ベアリングの内部レースウェイまたは外部レースウェイの回転速度と、上記レースウェイの回転方向との両方を知りたい場合には、回転方向を定義するために、電気的に９０度位相がズレている２つの信号を使用できることが分かっている。
【００１２】
説明を分かりやすくするために、本明細書では、同じ周波数の２つの正弦波信号は、これらの信号の位相がπ／２、すなわち９０度、すなわち一回転の１／４、ズレている場合、すなわち上記２つの信号のうちの一方がゼロを通過するときに他方の信号がそのピークにある場合、これら２つの信号は、直角位相の関係にあるものとする。
【００１３】
それ故、例えば、本出願人の特許出願ＦＲ−Ａ−２，５９９，７９４は、一つの実施形態においてはｎ＋０．５ｎの間隔だけ離れている２つのホール効果センサまたはマグネトレジスタである、固定素子を持つ情報センサを備えたベアリングを開示している。この場合、ｎは磁石の長さである。
【００１４】
特許出願ＦＲ−Ａ−３９５，７８３は、一つまたはそれ以上のホール効果センサを備えた、回転速度または回転角度の少なくともいずれか一方を測定するためのセンサ装備型のベアリングを開示している。
【００１５】
上記タイプのデバイスの場合には、定義された固定距離だけ離間して基板上に設置されるかまたはシリコン上に直接埋設された、２つのホール効果感知素子またはマグネトレジスタから、位相がズレた信号が発生する。上記距離はコーダの関数である。
【００１６】
センサの原理により、素子間の距離が固定されているので、電極の距離を適合できない場合には、感知素子からのデジタル信号は直交位相にならない。
それ故、従来技術のデバイスは下記の欠点を持つ。
電極の長さが固定される場合、その電極の長さの範囲、それ故、デュアルセンサ（すなわち、感知センサが２つある場合）と共に使用できるコーダの範囲が、デジタル出力信号の直交位相に関する許容範囲により制限される。
【００１７】
電極の長さが素子間の距離に対応する場合には、出力信号に関する許容範囲は、センサ技術および感知素子の位置の精度の関数である。
特許出願第ＷＯ−９７／０１６６０号、またはＦＲ−Ａ−９７／１２０３３が開示している補間原理に関連するアナログ信号を送るデュアルセンサの場合には、２つのアナログ信号の直交位相に関する必要な精度により、電極距離が正確に素子間の距離に対応する磁気コーダへの、上記センサの使用が制限される。
【００１８】
これらの欠点は、各ベアリング・サイズに対応してセンサを特定の位置に装着しなければならないことを意味する。
本発明は、ベアリング内の可動レースウェイの回転方向を検出するための装置に関する。上記装置を使用すれば、上記レースウェイの角度位置および回転速度も検出することができる。上記装置は、いくつかのベアリング・サイズに共通して使用される。
【００１９】
それ故、本発明の目的は、情報感知装置を備えたベアリングであって、可動レースウェイと固定レースウェイとを有し、磁気パルスを発生する環状手段が可動レースウェイと関連し、上記パルスを検出するためのデバイスが固定レースウェイと関連し、検出デバイスが基板に関連する２つより多くの整列感知素子を備えると共に、検出デバイスが磁気パルスを発生する環状手段からエアギャップの距離のところに感知素子を配置することができる基板の位置決め手段を備えるベアリングを提供することである。
【００２０】
感知素子は、感知素子が検出する信号を処理するための電子回路を備えたセンサに内蔵される。そのうえ、上記センサは、例えば、ＡＳＩＣタイプの集積回路を形成することが可能である。
【００２１】
一つの実施形態の場合には、基板は、ＰＣＢタイプのプリント回路基板の形に形成される。
他の実施形態の場合には、基板は、柔軟なポリマー・フィルムの形に形成される。
【００２２】
検出デバイスの入出力接続部は基板に関連する。それ故、検出デバイスは、センサ、基板および入出力接続部を備える。
基板の位置決め手段は、基板を収容することができる半径方向のプリズム状の溝が形成されたベアリングと同軸の環状部材を備える。環状部材は、検出デバイスの入出力接続部を収容するように設計されている、例えばベアリングの固定レースウェイに対して環状部材の半径方向の延長部に位置する、ハウジングを備える。
【００２３】
別の場合には、環状部材は、ベアリングをフレームまたはケーシングに固定するための、フランジの形をした半径方向の延長部を持つように形成される。
環状部材は、例えば、固定レースウェイに圧力ばめされたベアリングと同軸の第２のスリーブにより固定レースウェイと関連している。
【００２４】
別の場合には、上記スリーブは、固定レースウェイの外径上に装着された軸方向の延長部を持すると共に、スリーブは、フレームまたはケーシングにベアリングを固定するための、フランジの形をした半径方向の延長部を持つように形成される。
【００２５】
さらに、基板を損傷から保護するために、ハウジングの同心スパン内かつスリーブの外面上に、キャップを密封状態に装着することが可能である。
一つの実施形態の場合には、検出デバイスの入出力接続部は、例えば、プラグ接続式のコネクタを備える。
【００２６】
他の実施形態の場合には、検出デバイスの入出力接続部は、多重ワイヤ・ケーブルを備える。
パルス発生手段は、フェライト粒子を含む合成材料からできている環状部材であって、それに隣接する２つの磁界に対して、所与の磁界とは反対の磁化方向を持つ複数の隣接磁界により形成される環状部材である。
【００２７】
パルス発生手段は、可動レースウェイ上に圧力ばめされている、ベアリングと同軸のスリーブによる固定接続部を備える。密封装置は、そのヒールが環状部材の外面と関連し、その摩擦リップが上記回転スリーブの外端部上に弾性により支持される、動的ジョイントにより形成することができる。
【００２８】
密封ジョイントは、ベアリングの直径より小さい直径を持ち、例えば、ベアリングの同じ口径に対して、密封ジョイントは、より小さな外径を持つ一連の標準化ベアリングから選択される。
【００２９】
整列感知素子は、ホール効果センサ、マグネトレジスタ、および巨大マグネトレジスタからなるグループから選択され、互いに等しい距離をおいて設置される。
【００３０】
検出デバイスは、少なくとも２つのサブセットに分割された偶数である２Ｎ個の感知素子を備える。例えば、上記検出デバイスは、４つのサブセットに分割された４つの４Ｐ感知素子の倍数である数を備える。
【００３１】
感知素子のサブセットを形成するために選択される感知素子の数の選択は、ＥＥＰＲＯＭ、ツェナー・ザッピング、または等価のタイプのプログラミングにより、入出力接続部により行われる。
【００３２】
センサは、各感知素子が検出する信号から、直角位相内で検出デバイスから出力される少なくとも２つのアナログ信号を形成するための加算手段と反転手段とを備える。
【００３３】
検出デバイスからの出力信号は、引算により環状手段からの磁界の連続分力を除去することにより入手することができる。
検出デバイスから同じ振幅を持つ出力信号を得るために、上記アナログ信号が増幅される。センサは、コーダの解像度より優れた解像度を持つデジタル信号を送るための感知素子が検出したアナログ信号を補間するためのデバイスも備える。検出デバイスの出力信号の補間または増幅の少なくともいずれか一方は、入出力接続部によりセンサで行われる。
【００３４】
それ故、コーダの種々の電極長さに対する検出デバイスの適合は、ベアリング上に検出デバイスが装着された後で行われる。
本発明の他の目的および利点は、添付の図面を参照しながら実施形態の下記の説明を読めば明らかになるだろう。
【００３５】
ベアリング１は通常、回転中等しい距離を保つ、回転本体４により分離されている可動レースウェイ２と固定レースウェイ３を備える。
ベアリング１は、可動レースウェイの角度位置、回転速度および回転方向のような情報を感知するための装置５を備える。
【００３６】
情報感知装置５は、可動レースウェイ２に関連するコーダと呼ばれる磁気パルス６を発生するための手段と、固定リング３に関連するセンサと呼ばれるこれらのパルスを検出するためのデバイス７とを備える。
【００３７】
コーダ６は、偶数の電極を備える。例えば、多重電極磁気コーダ６としては、それに隣接する所与の磁界に対して、所与の磁界とは反対方向の磁化方向を持つ複数の連続磁界により形成されているバリウム・フェライト、またはストロンチウム・フェライト、または他の硬質な強磁性材料の粒子を含む合成材料からできている環状部材を使用することができる。
【００３８】
コーダ６の電極の長さＬＰは、問題の読取り半径のところで測定した磁極の長さにより定義される。
このような構成の場合には、コーダ６による磁気誘導は、問題のエアギャップ内においては、正弦波であると見なすことができる。
【００３９】
検出デバイス７は、例えば半田付により、センサ９をコーダ６と対向する定位置に固定すると共に入出力センサ１１をも固定する基板８に取り付けられているセンサ９を備える。
【００４０】
センサ９は、一方では、マグネトレジスタ・タイプ、またはホール効果センサ・タイプの偶数２Ｎ（Ｎ＞１）の感知素子４０をシリコン上に集積するモノリシックな電子回路に、他方では、感知素子４０が検出する信号を処理するための電子回路をシリコン上に集積するモノリシックな電子回路の形に作られる。センサ９は、例えば、ＴＳＳＯＰ２０タイプのＣＭＳ缶内にパッケージされる。
【００４１】
感知素子４０は、互いの間に等しい距離ｄをあけて設置される。これらの素子は、ほぼ直線に沿って配置される。例えば、これらの感知素子４０は、直線に近似できる円の弧上に配置することができる。
【００４２】
この配置は、（２Ｎ−１）ｄに等しい長さを持つ感知素子４０のアレイ１０を形成する。
センサ９は、また、例えば、多重電極磁気コーダ６の回転速度、回転方向、および／または回転角度のような情報を入手し、それにより、このコーダ６を備えたベアリング１のレースウェイ２の回転速度、回転方向、および／または回転角度を入手するために、感知素子４０から発せられたアナログ信号を処理して完全な直角位相の信号を得るための電子回路を備える。
【００４３】
センサ９は、場合によっては、部分的にまたは完全に要件に従って設計された集積回路の名称である、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）と呼ばれる回路である特定の用途向けに個人化された集積回路を形成する。
【００４４】
基板８は、検出デバイス７の入出力接続部１１を基板８に関連づけるための電気的接続手段を備える。上記入出力接続部１１により、特に、センサ９からの情報を収集し、上記センサ９のプログラミングを行うことができる。
【００４５】
例えば、ＰＣＢタイプのプリント回路基板の形をした基板８を使用した場合には、センサ９の出力ラグを入出力接続部１１に電気的に接続することができる。基板８は、例えば、ＦＲ４タイプの硬質材料から作ることもできるし、カプトン（商標）タイプの柔軟なポリマー・フィルムの形に形成することもできる。
【００４６】
種々の大きさのベアリングに対して検出デバイス７を使用する立場からいえば、送られてきた信号は、コーダ６の電極の長さの広範囲にわたって完全な直角位相でなければならない。
【００４７】
図１のセンサ９の一つの実施形態の場合には、４Ｐ感知素子４０は、４つの象限のＰ感知素子４０の形でセンサ９に集積される。（Ｐ＝６）
アンプのような４つの加算手段１２、または加算回路も、センサ９内に集積される。各象限の感知素子４０は、感知素子９からの信号を加算するために、それぞれ、加算手段１２の中の１つに接続部している。
【００４８】
それ故、下記の４つの加算信号が得られる。
Ｓ₁ ＝Ｓｅ₁ ＋．．．＋Ｓｅ _p ；
Ｓ₂ ＝Ｓｅ_p+1 ＋．．．＋Ｓｅ_2p；
Ｓ’ ₁ ＝Ｓｅ_2p+1＋．．．＋Ｓｅ_3p；
Ｓ’ ₂ ＝Ｓｅ_3p+1＋．．．＋Ｓｅ_4p；
例えば、加算アンプおよび反転アンプに基づく電子回路１３は、信号の下記の組合せを形成するために、センサ９内に集積される。
ＳＩＮ＝（Ｓ ₁ −Ｓ ₂ ）−（Ｓ’ ₁ −Ｓ’ ₂ ）
ＣＯＳ＝（Ｓ ₁ ＋Ｓ ₂ ）−（Ｓ’ ₁ ＋Ｓ’ ₂ ）
図１の実施形態の場合には、センサ９は、同様に、補間デバイス４１も含む。送られてきた信号ＳＩＮおよび信号ＣＯＳは、アナログ信号ＳＩＮおよびＣＯＳをデジタル出力信号に変換する補間デバイス４１に電気的に接続している。
【００４９】
センサ９から見た電極の長さＬｐがどうあろうと、信号ＳＩＮおよび信号ＣＯＳの直角位相は、何時でも９０度に等しい。
さらに、磁気オフセットが、感知素子４０全体上で等しいと仮定した場合には、信号ＳＩＮおよび信号ＣＯＳには適用されない。何故なら、上記信号は引算により入手されるからである。
【００５０】
検出デバイス７の出力信号の解像度を増大する補間デバイス４１の使用の立場から見た場合、アナログ信号ＳＩＮおよびＣＯＳも同様に、補間を可能にするために、同じ振幅を持たなければならない。
【００５１】
電極の長さＬｐが、２Ｐｄにより定義される基準長さＬｐｏに等しい場合には、信号ＳＩＮおよびＣＯＳの振幅は同じである。しかし、電極の長さＬｐが、基準長さＬｐｏと異なる場合には振幅は異なる。
【００５２】
第１の変形実施形態の場合であって、ＬｐｏがＬｐより長い場合には、使用可能な電極の長さの数を増大するための手段が、例えば、ＥＥＰＲＯＭまたはツェナー・ザッピング・タイプのプログラミングにより、アレイ１０の長さを２Ｎ中から使用する２Ｍ個の素子に短縮する（ＭはＮより小さい）。
【００５３】
本明細書においては、ＥＥＰＲＯＭは、電気的に消去可能で、再プログラミング可能なメモリを意味する。この場合、各セルは、例えば、ＭＮＯＳトランジスタ、またはＤＩＦＭＯＳトランジスタまたは等価物により形成される。読出しおよび書込みトランジスタを使用することにより、ＭＯＳトランジスタをベースとするＭＮＯＳ（金属窒化酸化半導体）トランジスタが、半導体メモリを形成する。
【００５４】
ツェナー・ザッピング手段は、従来通りのツェナー調整を意味し、すなわち、強度が増大する定電流源が供給する逆バイアスのツェナー・ダイオードの選択的ショートにより、所与のバイナリ入力語に対するデデジタル化装置からの電圧のエラーの修正を意味し、このようにして入手した回路の全強度が、抵抗のターミナルにおける必要な修正電圧を発生する。
【００５５】
第２の変形実施形態の場合には、２つの信号ＳＩＮおよびＣＯＳの振幅を同じにするために、これらの信号の他方に対して、一方の信号を電子的に増幅することができる。
【００５６】
これらの増幅の等化の一つの実施形態の場合には、使用する感知素子４０の数が、最初にプログラミングにより調整され、その後で、上記振幅が、信号ＳＩＮおよびＣＯＳを増幅することにより電子的に等価にされる。
【００５７】
この実施形態の場合には、振幅の等化、それ故、異なる電極の長さへのセンサ９の適合は、ベアリング１上に検出デバイス７を装着した後で、入出力接続部１１により行われる。
【００５８】
電極の長さによる検出デバイス７のこのプログラミングの後で、それから、例えば、多重電極磁気コーダ６の回転速度、回転方向および／または回転角度のような情報を入手し、それにより、このコーダ６を支持しているベアリング１のレースウェイ２の回転速度、回転方向、および／または回転角度を入手することができるデジタル信号を形成するために、アナログ信号ＳＩＮおよびＣＯＳを補間デバイス４１により補間することができる。
【００５９】
センサ９（図示せず）の第２の実施形態の場合には、一組の２Ｎ個の感知素子４０は、Ｎ個の感知素子４０の２つのサブセットに分割される。
上記実施形態の場合のように、加算手段および反転手段は、検出デバイス７の出力のところで、２つの信号、Ｓ₁ ＋Ｓ₂ およびＳ₁ −Ｓ₂ を供給するように設計される。
【００６０】
これら２つの信号は、完全な直角位相状態にある。
上記実施形態の場合のように、振幅の等化は、プログラミング、または信号の一方または他方を電子的に増幅することにより行われる。
それ故、これら２つの実施形態で説明した検出デバイス７は、いくつかのサイズのベアリングに対して使用することができる。何故なら、上記検出デバイス７は、プログラミングまたは振幅の等化により、広い範囲の電極の長さに適合するからである。検出デバイス７、すなわち、少なくとも１つのセンサ９、基板８および入出力接続部１１は、いくつかのサイズのベアリング１に共通して使用することができる。
【００６１】
例を挙げて説明すると、検出デバイス７は、３つの異なるレベルの長さにプログラミングにより調整することができる２４個の感知素子４０の３．４５ｍｍのアレイ１０と、１つ以上の周期から１／２周期以下までの磁気信号の範囲にわたって１回転当り３２の周期を持つコーダ６と向かい合って作動する１３の調整ステップを含む振幅等化手段とを備え、９．７５０ｍｍから４８．９５４ｍｍの間の７８の読取り半径Ｒ１を選択することができる。
【００６２】
読取り半径Ｒ１は、ベアリング１の回転軸と感知素子４０のアレイ１０との間に位置する測定軸上の距離として定義される。
同じ条件の下で、同じ検出デバイス７が、６４の周期を持つコーダの前面で使用される場合には、１９．５１ｍｍと８７．９６ｍｍとの間の７８の読取り半径Ｒ１を予見することができる。
【００６３】
もっと一般的に説明すると、アレイ１０に対してはすべての感知素子４０がアレイ１０の長さの約２５％に等しい電極の長さＬｐ_min まで能動状態にあるが、同じセンサ９は、アレイ１０の長さより２５％長いコーダの電極の長さ６Ｌｐ_max に対して動作することができる。この場合には、処理済みの磁気信号は、磁気信号の１つの周期より少し長い周期、すなわち、電極の長さの２倍より少し長い周期に対応する。それ故、比Ｌｐ_max ／Ｌｐ_min は約５で、それ故、同じ比Ｒ１_max ／Ｒ１_min 内の読取り半径の範囲へのセンサ９の適合は５に等しい。
【００６４】
適合に対するこの能力により、同じ一連のベアリングからの多数のベアリングに対して同じセンサ９を使用することができる。それ故、検出デバイス７の１つの構成を使用することができ、基板８を、上記ベアリングの外径に対してほぼ同じ状況で、標準化した一連のベアリング内のいずれのベアリングも固定レースウェイ３に対して使用することができる。
【００６５】
図２−図１２は、本発明の情報感知装置（情報センサ）を備えるベアリングのいくつかの実施形態である。
これらの図は、ベアリングの回転軸と重なっている縦軸Ｘを示す。
軸方向、縦方向、前方および後方という用語は、この軸を基準としたものである。
【００６６】
半径方向および横方向は、軸Ｘに垂直な面内で定義される。
内部位置は、軸Ｘの近くに位置していて、一方、外部位置は、軸Ｘから離れた場所に位置している。
図の実施形態の場合には、可動レースウェイ２は、ベアリング１の内部レースウェイであり、外側レースウェイ３は固定されている。
【００６７】
従来の場合には、内側レースウェイ２は、ある口径を有し、２つの側面は、それぞれ、前方および後方を向いている。
外側レースウェイ３は、１つの外面を持ち、２つの側面は、それぞれ、前方および後方を向いている。
【００６８】
図の実施形態の場合には、情報感知装置５は、ベアリング１上で組み立てられる前は、それぞれ独立している以下の３つの素子を備える。
・コーダ保持スリーブと呼ばれ、回転中、磁気パルス発生手段６を支持するスリーブ１５
【００６９】
・環状部材１６の形に作られた、基板８を位置決めするための手段
・環状部材１６をベアリング１に関連づけるための第２のスリーブ１７
２つのスリーブ１５、１７、および環状部材１６は、好適には、金属材料から作ることが好ましい。
軸Ｘを有するコーダ保持スリーブ１５は、ベアリング１の可動レースウェイ２の口径と同じ口径を持つ。回転に対して固定するために、コーダ保持スリーブ１５は、例えば、可動レースウェイ２の前面に圧力ばめされる。
【００７０】
環状コーダ６は、環状の形をしており、接着剤または同等のものにより、コーダ保持スリーブ１５の外面に固定される。コーダ６は、例えば、複数の隣接する磁界を持ち、各磁界は、それに隣接する２つの磁界の極性とは反対の極性を持つ。
【００７１】
同様に、Ｘ軸を有する第２のスリーブ１７は、外側のレースウェイ３に固定されるように、例えば圧力ばめによりレースウェイ３の前面に装着される。
スリーブ１７の口径は、コーダ６の回転を妨害しないように設計されている。
【００７２】
図の実施形態の場合には、スリーブ１７は、その外面が、外側のレースウェイ３の外面を延びる軸方向の延長部を持つ。
この軸方向の延長部は、コーダ６を含む半径方向の平面を越えて延びるだけの十分な長さを持つ。このような構成になっているので、軸方向の延長部は、コーダ６を外部からの悪影響から保護する働きをすることができる。
【００７３】
スリーブ１７の主な役割は、検出デバイス７の基板８を保持している環状部材１６を、ベアリング１の固定レースウェイ３に固定できるようにすることである。
【００７４】
環状部材１６は、外側のレースウェイ３の外径と同じ外径を持ち、内側のレースウェイ２の外径と同じ内径を持つ。
それ故、環状部材１６は、その内径とその外径との間を延びる、後部側面と前部側面を持ち、２つの側面の間を軸方向に延びる、それぞれ内面および外面である２つの面を持つ。
【００７５】
その軸がＸ軸に対して垂直な軸を持つプリズム状の溝１８は、環状部材１６の後部側面に形成される。プリズム状の溝１８は、基板８を収容するように設計される。例えば、基板８は、プリズム状の溝１８内に接着剤で固定される。
【００７６】
Ｘ軸に沿って測定したプリズム状の溝１８の深さは、環状部材１６の後部側面を含む面の前に位置する半径方向の平面に、感知素子４０が位置するような深さになっている。すなわち、プリズム状の溝１８の深さは、感知素子４０を内蔵するセンサ９の厚さより深い。
【００７７】
基板８は、センサ９に内蔵されている感知素子４０が、環状手段６からエアギャップの距離のところで、環状手段６に対向して、Ｘ軸を通る半径に垂直方向に配置されるようにプリズム状の溝１８内に固定されている。
【００７８】
それ故、スリーブ１７上の環状部材１６の組立体のこの設計により、環状手段６からエアギャップの距離のところで、環状手段６に対向して感知素子４０を位置させることにより、その後部側面を通る環状部材１６をベアリング１の固定レースウェイ３と関連づけることができる。
【００７９】
この目的のために、スリーブ１７は、固定用フランジの形に形成され、このスリーブ１７に対して、環状部材１６の位置が調整される。固定用フランジの前面に形成されたセグメント２５は、環状部材１６をスリーブ１７に固定するために、環状部材１６の後部側面上に形成された同心スパン内で係合するように設計されている。
【００８０】
その後で、情報センサを含むベアリング１が、最初に、コーダ保持スリーブ１５を可動レースウェイ２に関連づけ、次に、第２のスリーブ１７を固定レースウェイ３と関連づけることにより装着される。その後、基板８を保持する環状部材１６が、最後のスリーブ１７と関連づけられる。
【００８１】
環状部材１６の内径は、環状部材１６が、コーダ保持スリーブ１５に接触しないように設計される。
さらに、便宜上、コーダ保持スリーブ１５のＸ軸に沿った長さは、第２のスリーブ１７と環状部材１６により形成される組立体の長さとほぼ等しい長さにされる。
【００８２】
基板８のプリズム状溝１８内への装着は、一連の標準化ベアリング内については、感知素子４０のアレイ１０が、微調整のステップの際に、ベアリングの外径から同じ距離のところに位置するように行われる。この構成の場合には、問題のベアリングのサイズが何であろうとも、ベアリングの外径と、コーダ６の外径との間の差は、第２のスリーブ１７の厚さと同様に一定に保たれ、その結果、感知素子４０のアレイ１０は、いつでも、コーダ６からエアギャップの距離のところに位置していて、コーダと対向している。
【００８３】
情報センサを備えたベアリングの一つの実施形態の場合には、ベアリング１の固定レースウェイ３と可動レースウェイ２との間を密封しなければならない場合がある。
【００８４】
ベアリング１の後部側面上では、密封は、ベアリング１のサイズに合わせたリップ１９を備えた第１の密封ジョイントにより行われる。
ベアリング１の前部側面上では、密封は、環状部材１６の前部側面と、コーダ保持スリーブ１５との間で行わなければならない。この密封は動的ジョイント２０により行われ、ジョイント２０のゴム製ヒールが、環状部材１６の前部側面上に設けられた溝２０ａ内に埋設されていて、ジョイント２０の摩擦リップ２０ｂが、弾力により、コーダ保持スリーブ１５の外面の端部に押しつけられる。
【００８５】
ベアリング１を小型にするために、動的ジョイント２０のサイズは、ベアリング１に特有のサイズより小さい。
密封ジョイント１９は、ベアリング１の同じ口径については、もっと小さな外径を持つ一連の標準化したベアリングの中から選択することができる。
【００８６】
例えば、本発明の情報感知装置５を備えた、ＩＳＯ１５．１９９８、「ベアリング−ラジアル・ベアリング−フットプリント・サイズ、一般計画」の口径が１０ｍｍ、外径が３５ｍｍである直径シリーズ３に含まれる６３００ベアリング１には、同じ規格の直径シリーズ２に含まれる口径が１０ｍｍ、外径が３０ｍｍである６２００ベアリングのものと同じ密封ジョイント２０が設けられる。
【００８７】
図面を参照しながら、図の情報感知ベアリング１の実施形態の種々の異なる特徴について以下に説明する。
図２および図３の第１の実施形態の場合には、プリズム状の溝１８の軸に沿って延びる半径方向の延長部１６ａは、環状部材１６の外面上に設けられる。
【００８８】
この実施形態の場合には、基板８は、好適には、硬質の絶縁材料からできていることが好ましい。入出力接続部１１は、感知素子４０に対向する基板８の端部の近くに位置する。
【００８９】
半径方向の延長部１６ａは、一方では、入出力接続部１１を含む基板８の一部を収容し、他方では、入出力接続部１１自身を収容することができるハウジング２１を形成するために、入出力接続部１１に対向して軸方向に前部の方向に延びる。
【００９０】
検出デバイス７の入出力接続部１１は、ハウジング２１の局部延長部内に位置するプラグ接続式コネクタ２２を備える。上記コネクタ２２は、ピン２３により基板８に電気的に接続している。
【００９１】
ハウジング２１は、半径方向の延長部１６ａ内に形成されている軸方向の口径により形成される。上記口径は、２つの連続している直径を持ち、一方の直径は、基板８を収容することができ、他方の直径は、コネクタ２２を収容することができる（図２参照）。
【００９２】
検出デバイス７を損傷から保護するために、キャップ２４が、基板８の近くのボアに装着され、かつスリーブ１７の外面上に密封状態に装着される。例えば、キャップ２４は、ハウジング２１の同心スパンに密封状態に装着される。
【００９３】
図４の第２の実施形態の場合には、ハウジング２１は、やはり環状部材１６の半径方向の延長部１６ａ内に設けられる。
前の実施形態の場合のように、基板８は、好適には、硬質の絶縁材料からできていることが好ましく、入出力接続部１１は、基板８の端部近くに、感知素子４０に対向して位置していて、ハウジング２１は、入出力接続部１１に対向して延びる。
【００９４】
ハウジング２１は、一方で、入出力接続部１１を備えた基板８の一部を収容することができ、他方では、入出力接続部１１自身を収容することができる。
検出デバイス７の入出力接続部１１は、基板８に接続している柔軟な導線３０を備える。上記柔軟な導線３０は、外装３２を持つ多重ワイヤ・ケーブル３１に備えられる。
【００９５】
ハウジング２１は、その前部に、柔軟なケーブル３１を収容するように設計されているが、その際ハウジング２１は、同様にケーブル３１の通路を密封するパッキン箱装置３３により、同ケーブル３１を正しい位置に保持する。
【００９６】
柔軟なケーブル３１の外装３２は、ハウジング２１の内部に設けられたナット３５により固定されている、金属製ケーブル・ブシュ３４により環状部材１６の金属アースに電気的に接続している。
【００９７】
基板８を収容しているハウジング２１の後部では、柔軟な導線３０は、検出デバイス７の出力信号にアクセスすることができるように、基板８に接続している。
【００９８】
ハウジング２１は、重合した絶縁樹脂で充填することができる。
これら２つの実施形態の場合には、感知素子４０のアレイ１０とハウジング２１の軸との間の距離は、標準化シリーズに含まれる種々のベアリングに対して一定に維持することができる。
【００９９】
図５−図８を参照しながら、これら２つの実施形態の３つの変形例について以下に説明する。これらの図面においては、入出力接続部１１は図示していない。何故なら、プラグ接続式コネクタ２２または多重ワイヤ・ケーブル３１のいずれを備えることもできるからである。
【０１００】
第１の変形例の場合には、ベアリング１の固定レースウェイ３に固定されているスリーブ１７は、図示していないフレームまたはケーシングにベアリングを固定することができるフランジの形をした半径方向の延長部１７ａと一体形成される（図５参照）。
【０１０１】
孔部１７ｂにより、上記フレームまたはケーシングに対してフランジ１７ａを固定する手段を通過させることができる。
図６の第２変形例の場合には、固定フランジ１７ａは、上記レースウェイ３の外径に合わせたスリーブ２６により、ベアリング１の外側のレースウェイ３の外径上を軸方向に延びる。
【０１０２】
例えば、スリーブ２６の外径は、上記規格ＩＳＯ１５−１９９８が規定する一連の直径の中から選択される。
第３の変形例の場合には、基板８を保持する環状部材１６は、図示していないフレームまたはケーシングにベアリング１を固定することができる、フランジの形をした半径方向の延長部１６ａと一体形成される（図７参照）。
【０１０３】
孔部１６ｂにより、上記フレームまたはケーシングに対してフランジ１６ａを固定する手段を通過させることができる。
この変形例の場合には、環状部材１６は、スリーブ１７上の回転軸と同心の肩部３１により、スリーブ１７上の中心に位置する（図８参照）。
【０１０４】
図９−図１２の情報感知ベアリング１の第３の実施形態の場合には、基板８は、柔軟な絶縁フィルムの形をしている。
プリズム状の溝１８の軸に沿って延びる半径方向の延長部１６ａは、環状部材１６の外面上に設けられる。
【０１０５】
プリズム状の溝１８は、プリズム状の溝１８が環状部材１６の後部側面上にだけ形成されている場合と比較した場合よりもかなり広い表面に基板８を固定するように、半径方向の延長部内を延びる。
【０１０６】
半径方向の延長部１６ａの外部は、基板８を収容するための凹部３６内まで延びる。凹部３６は、基板８を正しい位置に保持するために、基板８の周囲で重合した絶縁樹脂で有利に充填される。
【０１０７】
図９および図１０の実施形態の場合には、２つの凹部３７が、デバイスの機械的強度を増大させるために凹部３６の内面上に形成される。
基板８は、環状部材１６の金属塊に接続している金属外装フィルムを含む感知素子９を収容する面に対向する面８ａ上に設置される。
【０１０８】
検出デバイスの入出力接続部１１は、感知素子９に対向する基板８の一部に直接接続しているプラグ接続式コネクタ２２を備える。
感知素子９とコネクタ２２との間で測定した基板８の長さは、上記２つの実施形態の場合と比較するとかなり長い。基板８は柔軟性を持っているので、この特徴により、例えば、コネクタ２２を信号処理装置に直接接続することができる。
【０１０９】
図１１および図１２のこの第３の変形例の場合には、基板８を保持している環状部材１６は、図示していないフレームまたはケーシングにベアリング１を固定することができる、フランジの形をした半径方向の延長部１６ａと一体形成される。
【０１１０】
孔部１６ｂにより、上記フレームまたはケーシングに対してフランジ１６ａを固定する手段を通過させることができる。
環状部材１６の外側には、溝１８が、薄くて変形可能な金属支持体３９を挿入することができる凹部３６まで延びている。
【０１１１】
この金属支持体３９は、情報感知ベアリング１のユーザの要求に応じてその形状を変えることができる。
肩部３６ａは、封鎖キャップを取り付けることにより凹部３６に重合性樹脂を容易に充填することができるように、凹部３６に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 センサ、および入力としてのセンサが検出した磁界、および検出デバイスの出力に送られたアナログ信号の略図である。
【図２】 プラグ接続式コネクタを備え、半径方向の延長部を持つ、情報センサを備えたベアリングの第１の実施形態の部分縦断面図である。
【図３】 図２の第１の実施形態のＡ−Ａに沿って切断した部分背面図である。
【図４】 多重ワイヤ・ケーブルによる、軸方向の入出力を持つ、情報センサを備えたベアリングの第２の実施形態の部分縦断面図である。
【図５】 固定レースウェイに固定されているスリーブが固定用フランジの形をした半径方向の延長部と一体形成されている、情報センサを備えたベアリングの第１および第２の実施形態の第１の変形例の部分縦断面図である。
【図６】 固定レースウェイに固定されているスリーブがスリーブを持つ固定用フランジの形に形成されている、情報センサを備えたベアリングの第１および第２の実施形態の第２の変形例の部分縦断面図である。
【図７】 基板を有する環状部材が固定フランジの形をした半径方向の延長部材と一体形成されている、情報センサを備えたベアリングの第１および第２の実施形態の第３の変形例の部分断面図である。
【図８】 図７の情報センサを備えたベアリングの第１および第２の実施形態の第３の変形例をＡ−Ａに沿って切断した部分背面図である。
【図９】 基板が柔軟な絶縁フィルムの形をしている、情報センサを備えたベアリングの第３の実施形態の部分縦断面図である。
【図１０】 図１１の情報センサを備えたベアリングの第３の実施形態の部分背面図である。
【図１１】 基板を含む環状部材が固定フランジの形をしている半径方向の延長部材と一体形成されている、情報センサを備えたベアリングの第３の実施形態の変形例の部分縦断面図である。
【図１２】 図１１の情報センサを備えたベアリングの第３の実施形態の変形例をＡ−Ａに沿って切断した部分背面図である。

Claims (28)

1. 各ベアリング（１）が情報感知装置（５）を含む複数のベアリング（１）のセットであって、各ベアリング（１）が可動レースウェイ（２）と固定レースウェイ（３）とを備え、磁気パルスを発生するための環状手段（６）が前記可動レースウェイ（２）と関連し、前記パルスを検出するためのデバイス（７）が前記固定レースウェイ（３）に関連し、前記検出デバイス（７）が基板（８）に関連する２つより多くの整列感知素子（４０）を備えると共に、複数のベアリング（１）のセットの各ベアリング（１）は磁気パルスを発生するための環状手段（６）からエアギャップの距離のところに前記感知素子（４０）を配置することができる前記基板（８）の位置決め手段を備えることを特徴とする複数のベアリングのセットにおいて、
   複数のベアリングのセットの各々のベアリング（１）は異なる大きさを有し、検出デバイス（７）は複数のベアリング（１）で同じであり、
   前記２つより多くの整列感知素子（４０）は互いの間に等しい距離をあけて配置されていることを特徴とするベアリングのセット。
2. 請求項１記載のベアリングにおいて、前記感知素子（４０）がセンサ（９）に内蔵されていることを特徴とするベアリングのセット。
3. 請求項２記載のベアリングにおいて、前記センサ（９）が、前記感知素子（４０）が検出した信号を処理するための電子回路も含むことを特徴とするベアリングのセット。
4. 請求項２または請求項３記載のベアリングにおいて、前記センサ（９）が集積回路を形成することを特徴とするベアリングのセット。
5. 請求項１−請求項４の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記基板（８）が、ＰＣＢタイプのプリント回路基板の形に形成されることを特徴とするベアリングのセット。
6. 請求項１−請求項４の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記基板（８）が、柔軟なポリマー・フィルムの形に形成されることを特徴とするベアリングのセット。
7. 請求項１−請求項６の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記検出デバイス（７）の前記入出力接続部（１１）が、基板（８）に関連することを特徴とするベアリングのセット。
8. 請求項７記載のベアリングにおいて、前記検出デバイス（７）が、前記センサ（９）、基板（８）および前記入出力接続部（１１）を備えることを特徴とするベアリングのセット。
9. 請求項１−請求項８の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記基板（８）の前記位置決め手段が、前記基板（８）を収容することができる半径方向のプリズム状の溝（１８）が形成されている前記ベアリングと同軸の環状部材（１６）を備えることを特徴とするベアリングのセット。
10. 請求項９記載のベアリングにおいて、前記環状部材（１６）が、前記検出デバイス（７）の前記入出力接続部（１１）を収容するように設計されているハウジング（２１）を備えることを特徴とするベアリングのセット。
11. 請求項１０記載のベアリングにおいて、前記入出力接続部（１１）を収容するように設計されているハウジング（２１）が、前記ベアリング（１）の前記固定レースウェイ（３）に対して、前記環状部材（１６）の半径方向の延長部（１６ａ）内に位置することを特徴とするベアリングのセット。
12. 請求項９−請求項１１の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記環状部材（１６）が、フレームまたはケーシングにベアリング（１）を固定することができるフランジの形をした半径方向の延長部（１６ａ）と一体形成されることを特徴とするベアリングのセット。
13. 請求項９−請求項１２の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記環状部材（１６）が、強制的に前記固定レースウェイ上に装着されている前記ベアリング（１）と同軸の第２のスリーブ（１７）により前記固定レースウェイ（３）と関連することを特徴とするベアリングのセット。
14. 請求項１３記載のベアリングにおいて、前記スリーブ（１７）が、前記固定レースウェイ（３）の外径に見合う軸方向の延長部を持つことを特徴とするベアリングのセット。
15. 請求項１３または請求項１４記載のベアリングにおいて、前記スリーブ（１７）が、フレームまたはケーシングにベアリング（１）を固定することができるフランジの形をした半径方向の延長部（１７ａ）と一緒に形成されることを特徴とするベアリングのセット。
16. 請求項１３−請求項１５の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記基板（８）を損傷から保護するために、前記ハウジング（２１）の同心スパン内かつ前記スリーブ（１７）の外面上に、キャップ（２４）が密封状態に装着されることを特徴とするベアリングのセット。
17. 請求項１−請求項１６の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記検出デバイス（７）の前記入出力接続部（１１）がコネクタ（２２）を備えることを特徴とするベアリングのセット。
18. 請求項１−請求項１６の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記接続デバイス（７）の前記入出力接続部（１１）が、多重ワイヤ・ケーブル（３０）を備えることを特徴とするベアリングのセット。
19. 請求項１−請求項１８の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記環状手段（６）が、フェライト粒子を含む合成材料からできている環状部材であって、それに隣接する２つの磁界に対して、所与の磁界の磁化方向とは反対の磁化方向を持つ複数の隣接する磁界により形成される環状部材であることを特徴とするベアリングのセット。
20. 請求項１−請求項１９の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記環状手段（６）が、前記可動レースウェイ（２）上に圧力ばめされている、前記ベアリング（１）と同軸のスリーブ（１５）による固定接続部を備えることを特徴とするベアリングのセット。
21. 請求項２０記載のベアリングにおいて、前記ベアリングが密封装置を備え、密封装置は、そのヒールが前記環状部材（１６）の前記外面に関連し、その摩擦リップが前記回転スリーブの外端部上に弾力により支持される、動的ジョイント（２０）により形成されることを特徴とするベアリングのセット。
22. 請求項２１記載のベアリングにおいて、前記密封ジョイント（１９）が、前記ベアリング（１）の直径より小さい直径を持つことを特徴とするベアリングのセット。
23. 請求項２２記載のベアリングにおいて、前記密封ジョイント（１９）が、前記ベアリング（１）の同じ口径に対して、より小さな外径を持つ小さい一連の標準化ベアリングから選択されることを特徴とするベアリングのセット。
24. 請求項１−請求項２３の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記整列感知素子（４０）が、ホール効果センサ、マグネトレジスタおよび巨大マグネトレジスタからなるグループ内から選択されることを特徴とするベアリングのセット。
25. 請求項１−請求項２４記載のベアリングにおいて、前記検出デバイス（７）が、少なくとも２つのサブセットに分割されている、偶数である２Ｎ個の感知素子（４０）を備えることを特徴とするベアリングのセット。
26. 請求項２５記載のベアリングにおいて、前記検出デバイス（７）が、４つのサブセットに分割されている４Ｐ個の感知素子（４０）を備えることを特徴とするベアリングのセット。
27. 請求項１−請求項２６の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記センサ（９）が、前記各感知素子（４０）が検出した信号から、直角位相で前記検出デバイス（７）からの少なくとも２つのアナログ出力信号を形成するための加算手段と反転手段とを備えることを特徴とするベアリングのセット。
28. 請求項１−請求項２７の何れか１項記載のベアリングにおいて、前記センサ（９）が、前記感知素子（４０）が検出した前記アナログ信号を補間するためのデバイス（４１）を含むことを特徴とするベアリングのセット。

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