(57)【要約】【課題】 高分解能であるレゾルバを利用し、かつ、その芯ずれを抑えることで、精度よく回転情報を検出することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供する。【解決手段】  センサ装置は、回転側軌道部材4に設けられたロータ8および固定側軌道部材3に設けられたステータ7からなるレゾルバ2を備えている。固定側軌道部材3の端面に、アルミニウム製の円筒状カバー11が複数のピン12により位置決めされて取り付けられている。ステータ7は、カバー11の内径に取り付けられている。【選択図】    図１
2006090511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転側軌道部材、固定側軌道部材、および両軌道部材の間に配置された転動体を有する転がり軸受と、転がり軸受に設けられたセンサ装置とからなるセンサ付き転がり軸受装置において、
センサ装置は、回転側軌道部材に設けられたロータおよび固定側軌道部材に設けられたステータからなるレゾルバを備えており、固定側軌道部材の端面に、アルミニウム製の円筒状カバーが複数のピンにより位置決めされて取り付けられており、ステータは、カバーの内径に取り付けられていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受とその各種情報を検出するセンサ装置とが一体化されたセンサ付き転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両や自動車においては、車軸あるいは車軸に回転を伝達する回転軸を支持するとともに軸の回転速度・回転角度等の回転を検出するために、車輪が取り付けられる回転側軌道部材、車体側に固定される固定側軌道部材、および両軌道部材の間に配置された転動体を有する転がり軸受と、転がり軸受に設けられたセンサ装置とからなるセンサ付き転がり軸受装置（センサ付きハブユニット）が使用されている。
【０００３】
この種のセンサ付き転がり軸受装置では、回転検出の分解能の向上や小径化の要求が強くなっているが、パルサリングを使用するものでは、分解能がパルサリングの着磁極数に依存するため、分解能の向上には、その極数を増すことが必要となる。しかしながら、このようにすると、磁束密度が低くなってセンサ装置の信号出力の絶対値が小さくなり、回転を正確に測定できなくなるという問題が生じることから、分解能の向上には限界があった。
【０００４】
そこで、パルサリングに代わる被検出部を用いたセンサ付き転がり軸受装置として、特許文献１には、複数の突起を有する略コ字状に形成された被検出部材の突起間に挟まれるように検出部を位置させることにより、回転速度の検出出力を向上させたものが開示されており、また、特許文献２には、被検出部を軸受装置固定用のナットに外嵌することにより、形状精度を高くできる構造体とし、検出精度を向上させるものが開示されている。
【特許文献１】実開平６−４７８６７号公報
【特許文献２】特開平１１−１７４０６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献のセンサ付き転がり軸受装置において、特許文献１のものでは、被検出部材の加工が面倒という問題があり、また、特許文献２のものでは、ナットを有していない軸受装置には適用できないという問題があった。
【０００６】
そこで、ステータおよびロータからなり高分解能であるＶＲ形レゾルバを利用して、回転状態や接地荷重を検出可能なセンサ付き転がり軸受装置を得ることが考えられるが、レゾルバには、ステータとロータの回転中心に芯ずれが生じたり、中心間距離に差が生じると、同じ相対位置におけるギャップ量の測定に器差が生じ、信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、高分解能であるレゾルバを利用し、かつ、その芯ずれを抑えることで、精度よく回転情報を検出することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるセンサ付き転がり軸受装置は、回転側軌道部材、固定側軌道部材、および両軌道部材の間に配置された転動体を有する転がり軸受と、転がり軸受に設けられたセンサ装置とからなるセンサ付き転がり軸受装置において、センサ装置は、回転側軌道部材に設けられたロータおよび固定側軌道部材に設けられたステータからなるレゾルバを備えており、固定側軌道部材の端面に、アルミニウム製の円筒状カバーが複数のピンにより位置決めされて取り付けられており、ステータは、カバーの内径に取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
複数の位置決めピンは、それぞれが軸線を中心とする円周上に位置するように設けられる。ピンの数は、例えば３つとされるが、これに限定されるものではない。カバーには、位置決めピンに嵌め合わせられるピン嵌合用孔が設けられ、位置決めピンとピン嵌合用孔との嵌め合いにより、カバーが固定側軌道部材に固定される。
【００１０】
カバーは、例えば、板金製とされ、その突き合わせ端面やステータ圧入面は、芯ずれが起こらないように、それぞれ機械加工されることが好ましい。カバーには、ステータの配線を外部に取り出すためのコネクタなどが設けられる。
【００１１】
レゾルバは、回転角度検出装置として公知のものであり、ステータに正弦波電圧を入力した状態で、回転側軌道部材と固定側軌道部材とが相対回転すると、ステータとロータの被検出面とのエアギャップ量が連続に変化することに伴い、ステータに回転角に応じた電圧が得られ、これにより、ハブユニットの回転状態を検出することができる。
【００１２】
レゾルバのステータは、例えば、内径が櫛歯状に形成されたリング状の鉄心と、すべての歯の部分に順次コイルが巻かれて形成されたステータ巻線とから構成される。ステータは、その鉄心部分が歯の先端を径方向内向きにした状態でカバーに圧入されて固定される。
【００１３】
ロータの被検出面は、例えば、偏心面円筒面、円筒面に切欠きを設けたもの、シミュレーションにより求められた連続的に変化する任意プロフィールなどとされる。
【００１４】
レゾルバとしては、種々のタイプのブラシレスレゾルバや、ブラシレスシンクロを用いることができ、このうち、ＶＲ（バリアブル・リアクタンス）形レゾルバが好適である。
【００１５】
センサ装置には、ステータとロータの被検出面すなわち内輪の肩部外周面との間のエアギャップ量に応じて出力される信号を処理する処理回路が設けられ、この処理回路は、ＡＢＳ等のために必要な回転角度や回転速度を求める回転検出部と、ステータとロータとの間のエアギャップ量から車輪にかかる接地荷重を求める車輪接地荷重演算部とを有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のセンサ付き転がり軸受装置によると、センサ装置は、回転側軌道部材に設けられたロータおよび固定側軌道部材に設けられたステータからなるレゾルバを備えているので、ロータとステータとの間のギャップ量の変化がレゾルバによって磁気的に検出され、ロータの回転角度が電圧変化として出力される。そして、ステータは、固定側軌道部材の端面に複数のピンにより位置決めされて取り付けられているアルミニウム製の円筒状カバーの内径に取り付けられているので、芯ずれが抑えられ、高分解能であるレゾルバの特性を生かすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、この発明のセンサ付き転がり軸受装置の１実施形態を示している。以下の説明において、左右および上下は、図１の左右および上下をいうものとする。
【００１９】
図１に示すように、センサ付き転がり軸受装置は、転がり軸受(1)およびその回転を検出するレゾルバ(2)を備えている。
【００２０】
転がり軸受(1)は、固定側軌道部材である外輪(3)、回転側軌道部材である内輪(4)、およびこれらの間に配置された複数の転動体である玉(5)を備えている。外輪(3)はハウジング（図示略）などに固定され、内輪(4)には回転軸(6)が固定される。
【００２１】
レゾルバ(2)は、ＶＲ形ブラシレスレゾルバで、固定側のステータ(7)および回転側のロータ(8)からなる。
【００２２】
外輪(3)の左端面には、転がり軸受(1)および回転軸(6)を覆うように、有底円筒状のカバー(11)が設けられている。カバー(11)は、アルミニウム（合金を含む）の板金製とされている。
【００２３】
ステータ(7)は、内径が櫛歯状に形成されたリング状の鉄心(9)と、鉄心(9)のすべての歯の部分に順次コイルが巻かれて形成されたステータ巻線(10)とからなる。
【００２４】
ステータ(7)は、鉄心(9)が歯の先端を径方向内向きにした状態でカバー(11)の内径に圧入固定されている。カバー(11)のステータ圧入面(11a)は機械加工されている。
【００２５】
ロータ(8)は、内輪(4)とは別部材とされて、回転軸(6)に嵌め入れられ、ナット(13)により固定されている。ロータ(8)の外周面には、非真円の被検出面(8a)が形成されている。
【００２６】
外輪(3)の左端面には、周方向に複数（例えば３つ）のピン固定用孔(3a)が設けられており、この孔(3a)に、位置決めピン(12)がその左半部を突出させて嵌め入れられている。そして、これらの位置決めピン(12)に対応するようにカバー(11)の右端面にピン嵌合用孔(11a)が設けられ、各孔(11a)が位置決めピン(12)の左半部に嵌め合わされることで、カバー(11)が外輪(3)に取り付けられている。外輪(3)の左端面およびカバー(11)の右端面は、両者を突き合わせた場合に芯ずれが起こらないように、それぞれ機械加工されている。
【００２７】
内輪(4)が回転すると、外輪(3)の内径と同心の内径を有するステータ(7)の鉄心(9)と被検出面(8a)を有するロータ(8)とのギャップが変化し、ステータ(7)に回転角に応じた電圧が得られ、これにより、内輪(4)の回転状態を検出することができる。
【００２８】
図２には、この発明のセンサ付き転がり軸受装置の比較例となるセンサ付き転がり軸受装置を示している。同図において、外輪(23)には、カバー圧入用円筒部(23a)が設けられ、この円筒部(23a)にカバー(23)が圧入固定されている。なお、レゾルバ(7)の構成などは、この発明のセンサ付き転がり軸受装置と同じであり、同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図２に示す比較例において、非真円のロータ(8)を便宜上真円として考えた場合、同図（ａ）に示すように、ロータ(8)がステータ(7)に対して偏心量Ａだけ偏心することにより、本来等しいはずの上側のギャップδ１と下側のギャップδ２とが、δ１＜δ２となる。さらに、同図（ｂ）に示すように、カバー(21)の厚みに偏肉があって、薄肉部(21a)と厚肉部(21b)とが存在していると、カバー(21)を外輪(23)のカバー圧入用円筒部(23a)に圧入することで、ステータ(7)の直径φＤの収縮量がばらつき、結果として、φＤ−φｄがばらつくことになる。
【００３０】
これに対し、図１に示した位置決めピン(12)を利用した取付けによると、カバー(11)の外輪(3)への取付けは、圧入でなく、位置決めピン(12)を利用した取付けで組み立てるので、ステータ(7)の圧入操作を機械加工したカバー(11)に対して行うだけでよく、収縮量のバラツキを抑えることができる。こうして、この発明のセンサ付き転がり軸受装置によると、板金加工したカバー(21)を外輪(23)に圧入することが避けられ、ステータ(7)内径が収縮して、その収縮量のバラツキが大きくなるという問題や、板金加工時の偏肉や真円度形状により外輪中心軸に対して偏心したりするという問題が解消されている。
【００３１】
なお、上記において、位置決めピン(12)は、外輪(3)とは別部材とされているが、外輪(3)に一体に加工するようにしてももちろんよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、この発明によるセンサ付き転がり軸受装置の１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、比較例のセンサ付き転がり軸受装置を示す図で、（ａ）は横断面の模式図、（ｂ）は図１に対応する縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
(1)   転がり軸受
(2)   レゾルバ
(3)   外輪（固定側軌道部材）
(4)   内輪（回転側軌道部材）
(5)   玉（転動体）
(7)   ステータ
(8)   ロータ
(11)  カバー
(12)  位置決めピン
【図１】
2006090511.tif 000003
【図２】
2006090511.tif 000004