(57)【要約】      （修正有）【課題】  コンパクトに構成でき、かつ広範囲な多回転絶対角度検出が可能な多回転絶対角度検出機構付き軸受、およびこの軸受を用いた多回転絶対角度検出方法を提供する。【解決手段】  この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ａは、回転側軌道輪２２、固定側軌道輪２１、および転動体２４を有する転がり軸受部２１において、減速機構２および多回転検出部３からなる多回転検出機構１を設けたものである。減速機構２は、偏心リング４と、固定側軌道輪２３に取付けられる内歯付き部材５と、この内歯付き部材５と噛み合う外歯付き部材６と、外歯付き部材６から回転伝達されて減速回転する減速部材７とでなる。多回転検出部３は、１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する回転検出器であって、減速部材７に設けられた被検出部１４と、固定側軌道輪２３に取付けられ上記被検出部１４を検出する検出部１５とでなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体を有する転がり軸受部に、減速機構および多回転検出部からなる多回転検出機構を設け、上記減速機構は、上記回転側軌道輪に取付けられ回転側軌道輪と共に回転する偏心リングと、固定側軌道輪に取付けられ内向きの歯を持つ内歯付き部材と、外向きの歯を持ち上記内歯付き部材と噛み合うことで上記偏心リングの回転中心である偏心回転中心上を減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転する外歯付き部材と、この外歯付き部材から回転伝達され上記偏心回転中心上の外歯付き部材の回転と等しい速度で上記回転側軌道輪の回転中心上を上記減速比１／Ｌで減速回転する減速部材とを備え、上記多回転検出部は、１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する回転検出器であって、上記減速部材に設けられた被検出部と、上記固定側軌道輪に取付けられ上記被検出部を検出する検出部とでなる多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項２】
請求項１において、上記被検出部を磁気エンコーダ、上記検出部をホールＩＣの組み込まれたセンサハウジングとした多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項３】
請求項２において、上記センサハウジングが、ホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形されたものである多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項４】
請求項１において、上記被検出部をレゾルバのロータ、上記検出部をレゾルバのステータとした多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記内歯付き部材を内歯車、外歯付き部材を平歯車とした多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、上記減速部材と、固定側軌道輪に固定された部品とに、互いに当接して上記減速部材の回転範囲を限定する係合部をそれぞれ設けた多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、１回転検出部を有する１回転検出機構を設け、上記１回転検出部は１回転にｎ山（n=1,2,3 …）の正弦波または鋸波を出力する回転検出器であって、回転側軌道輪に設けられた被検出部と、この被検出部に対向して固定側軌道輪に設置された検出部とでなる多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項８】
請求項７において、上記１回転検出用の被検出部を磁気エンコーダ、上記１回転検出用の検出部をホールＩＣが組み込まれたセンサハウジングとした多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項９】
請求項８において、上記センサハウジングを、上記ホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形した多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１０】
請求項７において、上記１回転検出用の被検出部と多回転検出用の被検出部とを磁気エンコーダとし、上記１回転検出用の検出部と多回転検出用の検出部とをホールＩＣが組み込まれたセンサハウジングとし、１回転検出用の検出部と多回転検出用の検出部におけるセンサハウジングを互いに一体に成形した多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１１】
請求項１０において、上記センサハウジングを上記各検出部のホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形した多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１２】
請求項７において、上記１回転検出用の被検出部をレゾルバのロータ、上記１回転検出用の検出部をレゾルバのステータとした多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１３】
請求項７ないし請求項１２のいずれか１項において、上記多回転検出機構と１回転検出機構とを、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる２つの転がり軸受間に取付けた多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１４】
請求項１３において、上記２つの転がり軸受に対して、予圧を付与する機構を設けた多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１５】
請求項１４において、上記予圧を付与する機構が、２つの転がり軸受の固定側軌道輪の少なくともいずれか一方を、１回転検出機構と多回転検出機構の固定側に対して、アキシャル方向に移動可能としたものである多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１６】
請求項１３ないし請求項１５のいずれか１項において、多回転検出機構を一方の転がり軸受に取付け、１回転検出機構をもう一方の転がり軸受に取付け、これら多回転検出機構および１回転検出機構を互いに連結した多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１７】
請求項１６において、上記固定側軌道輪の連結部を、１回転検出用の検出部または多回転検出用の検出部とした多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、多回転検出部または１回転検出部から出力される信号を理想の波形に補正する手段を設けた多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１８のいずれか１項において、上記回転検出器をステアリングの舵角センサとして用いる多回転絶対角度検出機構付き軸受。
【請求項２０】
請求項７ないし請求項１９のいずれか１項に記載の多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた多回転絶対角度検出方法であって、
多回転検出機構の減速比を１／Ｌ、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬの値の小数部分αを、
α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）
とする多回転絶対角度検出方法。
【請求項２１】
請求項７ないし請求項１９のいずれか１項に記載の多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた多回転絶対角度検出方法であって、
多回転検出機構の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬの値をＬ＝ｒ＋１／（２ｎ）とする多回転絶対角度検出方法。
【請求項２２】
請求項７ないし請求項１９のいずれか１項に記載の多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた多回転絶対角度検出方法であって、
多回転検出機構の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比Ｉ／ＬのＬの少数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）とする多回転絶対角度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリングの絶対的な舵角などを検出する多回転絶対角度検出機構付き軸受およびその角度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角度を絶対角度として検出する機構として、軸受の回転側軌道輪に、１回転を１周期として磁気特性を変化させた被検出部を取付けると共に、軸受の固定側軌道輪に前記被検出部に対向して磁気センサを取付け、電源投入時にイニシャライズ動作を行わずに絶対回転角度を検出するようにしたものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、多回転の絶対角度を検出する機構として、軸受の保持器に、１回転を１周期として磁気特性を変化させた被検出部を取付けると共に、軸受の固定側軌道輪に前記被検出部に対向して磁気センサを取付け、保持器が回転側軌道輪よりも減速して回転することを利用して、回転側軌道輪の回転絶対角度を多回転にわたって検出するようにしたものが提案されている（特許文献２）。
【０００４】
他の多回転絶対角度検出機構として、遊星歯車機構の出力軸の回転をセンサで検出することにより、遊星歯車機構の入力軸に直結される被測定物の多回転絶対角度を検出するように構成したものも提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−４０２８号公報
【特許文献２】特開２００４−３０８７２４号公報
【特許文献３】特開２００２−３４０５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示の構成のものでは、１回転の絶対角度しか検出することができない。
また、保持器に被検出部を取付ける特許文献２に開示の構成のものでは、回転中もしくは回転停止・開始時に転動体に滑りが生じることがあるため、正確な絶対角度検出が困難である。
遊星歯車機構を用いる特許文献３に開示の構成のものでは、ギヤの個数が増え、さらにそれらのギヤ（特に遊星ギヤ）をどのように支持するかが課題となる。また、減速比を稼ごうとすると、機構の径方向のスペースが大きくなる。
また、従来の減速機を用いた多回転絶対角度検出方法では、減速比分の回転数（例えば減速比が１／５であれば５回転分）しか検出することができない。
【０００６】
この発明の目的は、コンパクトに構成でき、かつ広範囲な多回転絶対角度検出が可能な多回転絶対角度検出機構付き軸受、およびこの軸受を用いた多回転絶対角度検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の多回転絶対角度検出機構付き軸受は、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体を有する転がり軸受部に、減速機構および多回転検出部からなる多回転検出機構を設け、上記減速機構は、上記回転側軌道輪に取付けられ回転側軌道輪と共に回転する偏心リングと、固定側軌道輪に取付けられ内向きの歯を持つ内歯付き部材と、外向きの歯を持ち上記内歯付き部材と噛み合うことで上記偏心リングの回転中心である偏心回転中心上を減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転する外歯付き部材と、この外歯付き部材から回転伝達され上記偏心回転中心上の外歯付き部材の回転と等しい速度で上記回転側軌道輪の回転中心上を上記減速比１／Ｌで減速回転する減速部材とを備え、上記多回転検出部が、１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する回転検出器であって、上記減速部材に設けられた被検出部と、上記固定側軌道輪に取付けられ上記被検出部を検出する検出部とでなるものとしている。
この構成によると、偏心リング、内歯付き部材、および外歯付き部材からなる内接噛合遊星歯車機構と、外歯付き部材および減速部材からなる等速度内歯車機構とで高減速比の減速機構が構成される。そのため、上記減速部材の絶対位置を検出することで、広範囲な多回転絶対角度を検出することが可能となる。また、減速機構に、上記内接噛合遊星歯車機構と等速度内歯車機構とを用いることで、軸貫通型の多回転絶対角度検出機構が構成できる。これらのため、軸貫通型の減速機構で高減速比が得られ、そのためコンパクトな構成で広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。さらに、これらの機構は軸受に組み込むため、全体がユニット化されたものとなり、組み立て性の向上やコンパクト化に貢献できる。
【０００８】
この発明において、上記被検出部を磁気エンコーダとし、上記検出部をホールＩＣの組み込まれたセンサハウジングとしても良い。この場合に、上記センサハウジングが、ホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形されたものであっても良い。
磁気エンコーダおよびホールＩＣを用いると、多回転検出部を簡易な構成とできる。センサハウジングが、ホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形されたものであると、取扱性が良い。
上記被検出部をレゾルバのロータ、上記検出部をレゾルバのステータとしても良い。レゾルバを用いると、高分解能の角度検出が可能になる。
また、上記内歯付き部材を内歯車、外歯付き部材を平歯車としても良い。これにより減速機構が簡易な構成とできる。
【０００９】
この発明において、上記減速部材と固定側軌道輪に固定された部品とに、互いに当接して上記減速部材の回転範囲を限定する係合部をそれぞれ設けても良い。
この構成の場合、減速部材の回転を、多回転検出部による絶対角度検出が可能な１回転の範囲内に限定することができる。
【００１０】
この発明において、１回転検出部を有する１回転検出機構を設け、上記１回転検出部は１回転にｎ山（n=1,2,3 …）の正弦波または鋸波を出力する回転検出器であって、回転側軌道輪に設けられた被検出部と、この被検出部に対向して固定側軌道輪に設置された検出部とでなるものとしても良い。
この構成の場合、多回転検出部の出力信号により回転側軌道輪の回転数を判別でき、その回転数と１回転検出部の出力信号を用いることにより、より高精度な多回転絶対角度検出を行うことができる。
【００１１】
この場合に、上記１回転検出用の被検出部を磁気エンコーダ、上記１回転検出用の検出部をホールＩＣが組み込まれたセンサハウジングとしても良い。また、上記センサハウジングを、上記ホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形しても良い。これにより、１回転検出部を簡易な構成とできる。
【００１２】
この発明において、上記１回転検出用の被検出部と多回転検出用の被検出部とを磁気エンコーダとし、上記１回転検出用の検出部と多回転検出用の検出部とをホールＩＣが組み込まれたセンサハウジングとし、１回転検出用の検出部と多回転検出用の検出部におけるセンサハウジングを互いに一体に成形しても良い。この構成の場合、検出部の構成をコンパクト化できる。また、上記センサハウジングを上記各検出部のホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形しても良い。また、上記１回転検出用の被検出部をレゾルバのロータ、上記１回転検出用の検出部をレゾルバのステータとしても良い。
【００１３】
上記１回転検出部を設ける場合に、上記多回転検出機構と１回転検出機構とを、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる２つの転がり軸受間に取付けても良い。２つの転がり軸受間にこれらの機構を組み込むことにより、軸心のずれを防止でき、より精度良く多回転の絶対的な角度を検出することができる。
また、上記２つの転がり軸受に対して、予圧を付与する機構を設けても良い。予圧を与えることで、軸受剛性が向上し、より精度の良い回転検出が可能になる。
この予圧を付与する機構は、２つの転がり軸受の固定側軌道輪の少なくともいずれか一方を、１回転検出機構と多回転検出機構の固定側に対して、アキシャル方向に移動可能としても良い。
【００１４】
この発明において、多回転検出機構を一方の転がり軸受に取付け、１回転検出機構をもう一方の転がり軸受に取付け、これら多回転検出機構および１回転検出機構を互いに連結しても良い。この構成の場合、多回転絶対角度検出機構の組立て性が向上する。      
また、上記固定側軌道輪の連結部を、１回転検出用の検出部または多回転検出用の検出部としても良い。この構成の場合、連結部として別部材を設ける必要がないので、連結構造をコンパクト化できる。
【００１５】
この発明において、多回転検出部または１回転検出部から出力される信号を理想波形に補正する手段を設けても良い。この補正手段を設けることにより、多回転検出部または１回転検出部の出力特性が綺麗な鋸波または正弦波となっていなくても、精度良く検出することができる。上記補正は、例えば電気的に補正するものとしても良い。
【００１６】
これらの発明の多回転絶対角度検出機構付き軸受は、上記回転検出器をステアリングの舵角センサとして用いるものであっても良い。
ステアリングの舵角センサは、±数回転の絶対角度検出が要求されるため、この発明のコンパクトな構成で広範囲の多回転絶対角度検出が可能という効果が有効に発揮される。
【００１７】
この発明の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた検出方法であって、多回転検出機構の減速比を１／Ｌ、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬの値の小数部分αを、
α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）
とする方法である。
１回転検出部の出力する波形の山数ｎに合わせて多回転検出のための減速機構の減速比１／Ｌを適切な値に設定すれば、正方向回転と負方向回転の判別が行えるため、減速比の２倍の回転数まで検出することが可能である。例えば、減速比が１／５であれば、１０回転分を検出できる。
減速比ＬのＬの値の小数部分αを、α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）とすると、±Ｌ回転に渡る広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
回転方向の正負の判別で回転角度の検出範囲を増加させるため、減速機構自体の減速比を上げる必要がなく、コンパクトな構成で広範囲の多回転絶対角度検出が可能となる。
【００１８】
この発明における他の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた検出方法であって、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬの値をＬ＝ｒ＋１／（２ｎ）とする方法である。
減速比１／ＬのＬの値を、Ｌ＝ｒ＋１／（２ｎ）と選定すると、１回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できる。そのため、回転方向、回転数の判別が容易となり、したがって減速機構に遊びがあったり、信号にノイズが載っても、多回転絶対角度の検出が精度良く行える。
【００１９】
この発明のさらに他の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた検出方法であって、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬを非整数とし、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比Ｉ／ＬのＬの少数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）とする方法である。
減速比Ｉ／ＬのＬの少数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）とする場合も、１回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できる。そのため、回転方向、回転数の判別が容易となり、したがって減速機構に遊びがあったり、信号にノイズが載っても、多回転絶対角度の検出が精度良く行える。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の多回転絶対角度検出機構付き軸受は、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体を有する転がり軸受部において、減速機構および多回転検出部からなる多回転検出機構を設け、上記減速機構は、上記回転側軌道輪に取付けられ回転側軌道輪と共に回転する偏心リングと、固定側軌道輪に取付けられ内向きの歯を持つ内歯付き部材と、外向きの歯を持ち上記内歯付き部材と噛み合うことで上記偏心リングの回転中心である偏心回転中心上を減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転する外歯付き部材と、この外歯付き部材から回転伝達され上記偏心回転中心上の外歯付き部材の回転と等しい速度で上記回転側軌道輪の回転中心上を上記減速比１／Ｌで減速回転する減速部材とを備え、上記多回転検出部は、１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する回転検出器であって、上記減速部材に設けられた被検出部と、上記固定側軌道輪に取付けられ上記被検出部を検出する検出部とでなるものとしたため、コンパクトに構成でき、かつ広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。また、回転検出の機構が軸受に組み込まれるため、全体がユニット化されたものとなり、組み立て性の向上やより一層のパクト化に貢献できる。
１回転検出部を有する１回転検出機構を設け、上記１回転検出部が、１回転にｎ山（n=1,2,3 …）の正弦波または鋸波を出力する回転検出器であって、回転側軌道輪に設けられた被検出部と、この被検出部に対向して固定側軌道輪に設置された検出部とでなるものである場合は、より一層高精度の多回転絶対角度検出を行うことができる。
【００２１】
この発明の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた検出方法であって、多回転検出機構の減速比を１／Ｌ、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬの値の小数部分αを、
α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）
と定義したため、±Ｌ回転に渡る広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
この発明の他の多回転絶対角度検出方法は、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬの値をＬ＝ｒ＋１／（２ｎ）としたため、１回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できて、回転方向、回転数の判別が容易となり、減速機構の遊びや信号のノイズに係わらず、多回転絶対角度検出が精度良く行える。
この発明のさらに他の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた検出方法であって、多回転検出機構の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出機構の１回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出機構の減速比Ｉ／ＬのＬの少数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）と定義したため、この場合も、１回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できて、回転方向、回転数の判別が容易となり、減速機構の遊びや信号のノイズに係わらず、多回転絶対角度検出が精度良く行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ａは、例えばステアリングの舵角センサとして用いられるものである。この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ａは、回転側軌道輪２２、固定側軌道輪２３、および転動体２４を有する転がり軸受部２１において、減速機構２および多回転検出部３からなる多回転検出機構１を設けたものである。減速機構２は、回転側軌道輪２２の回転を減速回転に変換する機構である。多回転検出部３は、減速機構２で変換された減速回転を検出するものである。この実施形態では、転がり軸受２１の回転側軌道輪２２が内輪、固定側軌道輪２３が外輪、転動体２４がボールからなり、内輪２２は回転軸３０の外周に圧入固定される。
【００２３】
減速機構２は、内輪２２側に固定され内輪２２と共に回転する偏心リング４と、外輪２３側に回転軸３０と同心に取付けられた内歯付き部材５と、外歯付き部材６と、減速部材７とからなる。外歯付き部材６は、内歯付き部材５に噛み合うことで前記偏心リング４の偏心回転中心Ｏ’回りに回転する部材である。減速部材７は、内輪２２側に回転軸３０の回転中心Ｏ回りに回転自在に設けられ前記外歯付き部材６から回転伝達されて外歯付き部材６と等しい速度で回転する部材である。
【００２４】
内輪２２の内周の一端部側には円筒状のロータハウジング１０が圧入により固定され、このロータハウジング１０の外周に前記偏心リング４が圧入または接着により固定されている。偏心リング４は、ロータハウジング１０に嵌合する内周面に対して外周面が偏心しており、外周面の中心である偏心回転中心Ｏ’が、回転軸３０の軸心Ｏに対して偏った位置となる。これにより、偏心リング４は、回転軸３０と共に回転するときに、外周面が偏心回転を行う。
外歯付き部材６は外向きの歯を持つ平歯車からなり、偏心リング４の外周に回転自在に設けられることで、偏心回転中心Ｏ’回りに回転する。図１では図示しないが、外歯付き部材６を回転自在とするために、軸受を介して外歯付き部材６を偏心リング４に設けるのが望ましい。この場合の軸受として滑り軸受を用いれば、偏心リング４への外歯付き部材６の設置構造をよりコンパクトにできる。
【００２５】
外輪２３の外周の前記ロータハウジング１０の張り出し側と同じ一端部側にはステータハウジング１１が圧入により固定され、このステータハウジング１１の内周に前記内歯付き部材５が圧入または接着により固定されている。内歯付き部材５は内向きの歯を持つ内歯車からなる。なお、外輪２３に外周へのステータハウジング１１の固定や、内輪２２の内周への前記ロータハウジング１０の固定は、圧入に替えて溶接や接着により固定するようにしても良い。
【００２６】
内歯付き部材５の内向きの歯に、外歯付き部材６の外向きの歯が噛み合うことで、内輪２２の回転に伴い、外歯付き部材６が偏心回転中心Ｏ’回りに内輪２２の回転方向と反対方向に所定の減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転する。この場合の内歯付き部材５と外歯付き部材６の関係は、一般に広く知られている内接噛合遊星歯車機構を構成するものである。外歯付き部材６の歯数をＺ1 、内歯付き部材５の歯数をＺ2 とすると、減速比は（Ｚ2 −Ｚ1 ）／Ｚ1 となる。なお、ここでは歯数の差の小さい外歯付き部材６と内歯付き部材５を噛み合わせて減速させているが、歯が噛み合うものであれば、内歯付き部材５および外歯付き部材６の歯形状はどのようなものであっても構わない。
前記外歯付き部材６の一側面には、軸方向に向けて突出する複数本の係合ピン１２が、周方向に所定の間隔を開けて等配されている。
【００２７】
減速部材７は、ロータハウジング１０の外周に回転自在に外嵌する環状部材であって、ロータハウジング１０の外周に嵌まる円筒部７ａと、この円筒部７ａの一端から外径側に延びるフランジ部７ｂとでなる。そのフランジ部７ｂが外歯付き部材６の係合ピン１２と軸方向に対向するように、前記偏心リング４に隣接して減速部材７が配置される。
【００２８】
減速部材７におけるフランジ部７ｂの外歯付き部材６に対向する側面には、図２に示すように前記各係合ピン１２の係合する複数の案内凹部１３が、周方向に所定の間隔を開けて等配されている。案内凹部１３は、偏心回転中心Ｏ’回りに回る係合ピン１２の案内凹部１３内での変位が許容されるように、係合ピン１２の軸径よりも十分大きい径の円形孔に形成されている。このように外歯付き部材６の係合ピン１２が減速部材６の案内凹部１３に係合することにより、外歯付き部材６の回転と等しい速度で回転軸３０の軸心Ｏの回りを減速部材７が回転する。この場合の外歯付き部材６と減速部材７の関係は、一般に広く知られている等速度内歯車機構を構成する。
【００２９】
なお、この機構において、前記係合ピン１２を減速部材７に設け、前記案内凹部１３を外歯付き部材６に設けても良い。図１では図示しないが、減速部材７を回転自在とするために、軸受を介して減速部材７をロータハウジング１０に設けるのが望ましい。この場合の軸受として滑り軸受を用いれば、ロータハウジング１０への減速部材７の設置構造をよりコンパクトにできる。
【００３０】
外歯付き部材６は偏心回転中心Ｏ’回りに減速回転するので、この回転角度を直接検出することは困難であるが、上記構成により外歯付き部材６の回転が回転軸３０の軸心Ｏ回りに回転する減速部材７に伝達されることから、減速部材７の回転を検出することで間接的に外歯付き部材６の減速回転を容易に検出することができる。
【００３１】
前記多回転検出部３は、減速部材７における円筒部７ａの外周に設けられた被検出部１４と、この被検出部１４と対向するように外輪２３側のステータハウジング１１の内周に設けられた検出部１５とでなる。多回転検出部３は、減速部材７が１回転する間に、検出部１５が１山の正弦波または鋸波を出力する。多回転検出部３は、例えば被検出部１４として磁気エンコーダを、検出部１５としてホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングを用いて構成される。あるいは、例えば被検出部１４としてレゾルバのロータを、検出部１５としてレゾルバのステータを用いて構成される。図１では、被検出部１４を磁気エンコーダ、検出部１５を、ホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングとした例を示している。この場合、センサハウジングは、ホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形されたものであっても良い。
【００３２】
図３に示すように、減速部材７におけるフランジ部７ｂの外周、およびこれに径方向に対向するステータハウジング１１の内周に、互いに当接して減速部材７の回転を、多回転検出部３による絶対角度検出が可能な１回転の範囲内に限定する一対の係合部１６，１７を設けると、回転範囲を限定できる。
【００３３】
次に、上記構成の多回転絶対角度検出機構付き軸受Ａの動作を説明する。回転軸３０が回転すると、偏心リング４の外周に回転自在に設けられた外歯付き部材６が内歯付き部材５に噛み合いながら、回転軸３０の回転方向と逆方向に減速比１／Ｌで減速回転する。その減速回転はロータハウジング１０の外周に回転自在に設けられた減速部材７に等速度で伝達される。減速部材７の１回転内の絶対角度は、多回転検出部３の検出部１５の出力波形から検出できる。回転軸３０の回転は、減速機構２により減速比１／Ｌで減速回転されて減速部材７の回転に変換されるので、減速部材７の１回転は回転軸３０のＬ回転に相当する。そこで、多回転検出部３の検出部１５の出力波形から、回転軸３０のＬ回転以内の絶対角度を検出することができる。
【００３４】
このように、この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ａでは、偏心リング４、内歯付き部材５、および外歯付き部材６からなる内接噛合遊星歯車機構と、外歯付き部材６および減速部材７からなる等速度内歯車機構とで高減速比の減速機構２が構成されるので、多回転絶対角度検出機構をコンパクトな軸貫通型に構成でき、かつ高い減速比が得られて広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
【００３５】
図４は、この発明の他の実施形態を示す。この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ａは、図１の実施形態において、ロータハウジング１０を内輪２２の外周に、ステータハウジング１１を外輪２３の内周にそれぞれ固定したものである。その他の構成は図１の実施形態の場合と同様である。
【００３６】
図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｂは、図１の実施形態において、多回転検出機構１とは別に、回転軸３０の１回転を検出する１回転検出機構８を設けたものである。１回転検出機構８は、１回転検出部１８と、これを支持するロータハウジング１０およびステータハジング１１とでなる。１回転検出部１８は、ロータハウジング１０の外周に設けられた被検出部１９と、この被検出部１９に対向してステータハウジング１１の内周に設けられた検出部２０とでなり、回転軸３０が１回転する間に、検出部２０はｎ山（ｎ＝１，２，３…）（すなわちｎは自然数）の正弦波または鋸波を出力する。１回転検出部１８は、例えば被検出部１９としてレゾルバのロータを、検出部２０としてレゾルバのステータを用いて構成される。あるいは、例えば被検出部１９として磁気エンコーダを、検出部２０としてホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングを用いて構成される。図５では、被検出部１９をレゾルバのロータ、検出部２０をレゾルバのステータとした例を示している。
【００３７】
この実施形態では、軸方向に並ぶ２つの転がり軸受部２１Ａ，２１Ｂの間に、多回転検出機構１と１回転検出機構８とからなる多回転絶対角度検出機構が設置されている。この場合に、２つの転がり軸受部２１Ａ，２１Ｂにおける両内輪２２Ａ，２２Ｂの内周にまたがってロータハウジング１０が固定され、両外輪２３Ａ，２３Ｂの外周にまたがってステータハウジング１１が固定されている。
【００３８】
また、この実施形態では、外輪２３Ａと内歯付き部材５との間にスペーサ２５が、内歯付き部材５と多回転検出部用検出部１４との間にスペーサ２６が、１回転検出用被検出部１９と内輪２２Ｂとの間にスペーサ２７がそれぞれ介在させてある。これにより、内歯付き部材５、多回転検出部用検出部１４、１回転検出部用被検出部１９の軸方向の位置決めが図られている。なお、これらのスペーサ２５〜２７のうち、スペーサ２５に代えて、波ワッシャやばねなどを介在させると共に、両転がり軸受部２１Ａ，２１Ｂの一方の外輪を、多回転検出機構１および１回転検出機構８の固定側であるステータハウジング１１に対して圧入固定とせず、隙間嵌めとして軸方向に移動可能としても良い。これにより、転がり軸受部２１Ａ，２１Ｂに予圧を付与する機構を構成しても良い。さらには、この予圧付与機構において、前記スペーサ２５の軸方向長さを一定に設定すれば、定位置予圧とすることも可能である。その他の構成は図１の実施形態の場合と同じである。
【００３９】
図１に示した実施形態では、減速部材７が１回転する間、つまり回転軸３０がＬ回転する間に、多回転検出部３における検出部１５は１山の正弦波または鋸波を出力するだけであるため、高精度の絶対角度検出を期待することができない。これに対して、この実施形態の多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｂでは、多回転検出部３により回転軸３０の回転数を判別でき、１回転検出部１８により回転軸３０の回転絶対角度を１／ｎ回転間隔で検出できる。そのため、高精度な多回転の絶対角度検出を行うことができる。
【００４０】
図６は、図５の実施形態の多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｂを用いた多回転絶対角度検出方法の一例を示す。この多回転絶対角度検出方法では、図５の多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｂにおいて、１回転検出部１８が出力１Ｘのレゾルバなどからなり、回転軸３０の１回転に１山の鋸波Ｓ１を検出する。減速機構２の減速比は１／５とする。多回転検出部３も出力１Ｘのレゾルバなどからなり、減速部材７の１回転に１山の鋸波Ｓ２を検出するものとしている。つまり、ここでは回転軸３０が５回転すると、１回転検出部１８から５回の鋸波Ｓ１が検出され、多回転検出部３から１回の鋸波Ｓ２が検出される。この場合、多回転検出部３の出力信号Ｓ２により回転軸３０の回転数（整数値）を判別できるため、その回転数と１回転検出部１８の出力信号Ｓ１を用いて５回転以内の絶対角度を精度良く算出することができる。
【００４１】
ところで、図６に示した多回転絶対角度検出方法のように、減速機構２の減速比１／ＬにおけるＬをＬ＝５のように整数に設定した場合、Ｌ回転（一方の回転方向でのＬ回転）以内の絶対角度しか検出できない。そこで、図７では、図５の実施形態の多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｂを用いて、回転軸３０の±Ｌ回転（正負両回転方向でのＬ回転）以内の絶対角度の検出が可能な多回転絶対角度検出方法の一例を示す。
【００４２】
この多回転絶対角度検出方法では、図５の多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｂにおいて、１回転検出部１８が出力１Ｘのレゾルバなどからなり、回転軸３０の１回転に１山の鋸波Ｓ１を検出する。減速機構２の減速比は１／５．５とする。多回転検出部３も出力１Ｘのレゾルバなどからなり、減速部材７の１回転に１山の鋸波Ｓ２を検出するものとしている。つまり、ここでは回転軸３０が５回転すると、１回転検出部１８から５回の鋸波Ｓ１が検出され、多回転検出部３から５／５．５回の鋸波Ｓ２が検出される。
この場合、多回転検出部３の出力値Ｓ２が正側回転と負側回転とで同じであっても、１回転検出部１８の出力値Ｓ１は正側回転と負側回転とで異なるため、正側回転か負側回転かを判別することができる。
一般に、１回転検出部１８から出力される山の数をｎ（自然数）とした場合に、多回転検出部３の減速比１／ＬにおけるＬの小数部分αを、α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）とすれば良い。αは０≦α＜１の範囲で計算される。
特に、１回転検出部１８から回転軸３０の１回転に１回の鋸波Ｓ１を出力する本実施形態の場合、減速比を１／５．５に設定すると、１回転検出部１８の出力値Ｓ１の正側回転での値と負側回転での値の差が最大となり（電源電圧Ｖc の半分）、正負判定を容易に行うことができる。
【００４３】
一般的に、１回転検出部１８から出力される鋸波Ｓ１の数ｎに合わせて、減速機構２の減速比１／ＬにおけるＬの値を、次式に示すように設定すれば、回転軸３０の±ｒ回転（ｒ：整数）を検出する場合に、１回転検出部１８の出力値Ｓ１の正側回転での値と負側回転での値の差が最大となり、正負判定を容易に行うことができる。
Ｌ＝ｒ＋１／（２ｎ）
【００４４】
勿論、減速比１／ＬにおけるＬの値を、実際に検出した回転数より大きい値として、そのＬの値の小数部分だけ１／（２ｎ）の値に合わせても良い。また、Ｌの値の小数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）としても良い。また、検出回転数ｒが整数でない場合は、これまで記載した条件を満たし、さらにＬ≧ｒとなるように減速比１／Ｌを選定すれば良い。
上記のように減速比１／ＬにおけるＬの値の少数部分だけ１／（２ｎ）の値に合わせ、またはＬの値の小数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）とした場合は、１回転検出部１８における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部３の信号も最大限に使用できる。そのため、回転方向、回転数の判別が容易になり、したがって減速機構に遊びがあったり、信号にノイズが載っても、多回転絶対角度検出が精度良く行える。
【００４５】
このような方式を用いると、最終的な多回転の絶対角度の精度は１回転検出部１８の精度と同等となる。例えば、１回転検出部１８にレゾルバを用いた場合、一般に出力波形Ｓ１の山数ｎが多くなるほど角度算出精度はよくなると言われている。なお、1 回転検出器１８の出力波形Ｓ１の山数ｎを１＜ｎとすると、正負の回転数を判別する以外に、１回転検出部１８の出力波形Ｓ１が何個目の山に相当するのかを判別する必要があり、多回転検出部３の精度も要求される。
【００４６】
以上の説明では、１回転検出部１８として、鋸波の検出信号を出力するもの（例えばレゾルバ）を用いた場合について説明を行ったが、その他にも、例えば、１回転検出部１８の検出部２０として、９０度位相差で配置された２つのホールＩＣを用い、1 回転で１周期となる位相差９０度の正弦波状の信号ａ，ｂを検出し（ａ：正弦波，ｂ：余弦波）、電源電圧Ｖc の半分の値Ｖc ／２を０として、ａ／ｂと各出力の象限判別より１回転の絶対角度を算出してもよい。
また、上記した検出方法において、多回転検出部３や１回転検出部１８から出力される信号について、補正テーブルを持ち電気的に補正するようにしても良い。この補正は、多回転検出部３や１回転検出部１８の出力特性により、出力波形が崩れている場合に、理想形状の鋸波や正弦波に補正するデータを補正テーブルに持ち、そのデータで補正する処理とされる。この場合にはさらに絶対角度検出精度の向上が可能となる。
【００４７】
図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｂは、図５の実施形態において、１回転検出部１８を、磁気エンコーダからなる被検出部１９と、ホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングからなる検出部２０とで構成している。この場合、センサハウジングは、ホールＩＣと共に樹脂モールドで一体成形されたものであっても良い。また、ここでは、多回転検出部３も、磁気エンコーダからなる被検出部１４と、ホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングからなる検出部１５とで構成している。その他の構成は図５の実施形態と同様である。この場合、多回転検出部３および１回転検出部１８の両検出部１５，２０となるセンサハウジングを互いに一体に成形されたものとしても良く、これにより両検出部１５，２０をコンパクトに構成できる。
【００４８】
図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｂは、図５の実施形態において、ロータハウジング１０を、一方の転がり軸受部２１Ａの内輪２２Ａの外周に圧入固定されるロータハウジング１０Ａと、他方の転がり軸受部２１Ｂの内輪２２Ｂの外周に圧入固定されるロータハウジング１０Ｂとに置き換えると共に、ステータハウジング１１を、一方の転がり軸受部２１Ａの外輪２３Ａの内周に圧入固定されるステータハウジング１１Ａと、他方の転がり軸受部２１Ｂの外輪２３Ｂの内周に圧入固定されるステータハウジング１１Ｂとに置き換えて、両ロータハウジング１０Ａ，１０Ｂ同士、および両ステータハウジング１１Ａ，１１Ｂ同士をそれぞれ連結部材で連結している。換言すれば、この実施形態では、多回転検出機構１を一方の転がり軸受部２１Ａに取付けると共に、１回転検出機構８を他方の転がり軸受部２１Ｂに取付け、これら多回転検出機構１および１回転検出機構８を連結部材で連結している。なお、両ロータハウジング１０Ａ，１０Ｂの連結には別体の連結部材２８が用いられ、両ステータハウジング１１Ａ，１１Ｂの連結には多回転検出部用検出部１５が連結部材として兼用されている。この他、両ロータハウジング１０Ａ，１０Ｂの連結に１回転検出部用検出部２０を連結部材として兼用し、両ステータハウジング１１Ａ，１１Ｂの連結に別体の連結部材を用いても良い。これにより、連結構造をコンパクト化できる。
１回転検出機構８は、ロータハウジング１０Ｂ、ステータハウジング１１Ｂ、および１回転検出部１８からなる。その他の構成は図５の実施形態と略同じである。
【００４９】
このように、この実施形態では多回転検出機構１を一方の転がり軸受２１Ａに取付け、１回転検出機構８をもう一方の転がり軸受２１Ｂに取付け、これら多回転検出機構１および１回転検出機構８を互いに連結しているので、多回転絶対角度検出機構の組立て性が向上する。
【００５０】
図１０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この多回転絶対角度検出機構付き軸受Ｃは、図９の実施形態において、２つの転がり軸受部２１Ａ，２１Ｂを１つの転がり軸受部２１に置き換えると共に、１つのロータハウジング１０Ａを内輪２２の外周の一端部に、他の１つのロータハウジング１０Ｂを内輪２２の外周の他端部にそれぞれ圧入固定ししている。また、１つのステータハウジング１１Ａを外輪２３の内周の一端部に、他の１つのステータハウジング１１Ｂを外輪２３の内周の他端部にそれぞれ圧入固定している。ロータハウジング１０Ａの外周には偏心リング４および減速部材７が、ステータハウジング１１Ａの内周には内歯付き部材５および多回転検出部３の検出部１５がそれぞれ設けられる。また、ロータハウジング１０Ｂの外周には１回転検出部１８の被検出部１９が、ステータハウジング１１Ｂの内周には１回転検出部１８の検出部２０がそれぞれ設けられる。換言すれば、この実施形態では、１つの転がり軸受部２１の一端側に多回転検出機構１が、他端側に１回転検出機構８がそれぞれ取付けられている。１回転検出機構８は、ロータハウジング１０Ｂ、ステータハウジング１１Ｂ、および１回転検出部１８からなる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる多回転絶対角度検出機構付き軸受の断面図である。
【図２】図１におけるII−II矢視断面図である。
【図３】同軸受における回転範囲限定機構の側面図である。
【図４】この発明の他の実施形態にかかる多回転絶対角度検出機構付き軸受の断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態にかかる多回転絶対角度検出機構付き軸受の断面図である。
【図６】同多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた多回転絶対角度検出方法の一例を示す説明図である。
【図７】同多回転絶対角度検出機構付き軸受を用いた多回転絶対角度検出方法の他の例を示す説明図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態にかかる多回転絶対角度検出機構付き軸受の断面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかる多回転絶対角度検出機構付き軸受の断面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態にかかる多回転絶対角度検出機構付き軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…多回転検出機構
２…減速機構
３…多回転検出部
４…偏心リング
５…内歯付き部材
６…外歯付き部材
７…減速部材
８…１回転検出機構
１４…被検出部
１５…検出部
１６，１７…係合部
１８…１回転検出部
１９…被検出部
２０…検出部
２１，２１Ａ，２１Ｂ…転がり軸受部
２２，２２Ａ，２２Ｂ…回転側軌道輪
２３，２３Ａ，２３Ｂ…固定側軌道輪
２４…転動体
２８…連結部材
Ｏ…回転側軌道輪の回転中心
Ｏ’…偏心回転中心
【図１】
2006300190.tif 000003
【図２】
2006300190.tif 000004
【図３】
2006300190.tif 000005
【図４】
2006300190.tif 000006
【図５】
2006300190.tif 000007
【図６】
2006300190.tif 000008
【図７】
2006300190.tif 000009
【図８】
2006300190.tif 000010
【図９】
2006300190.tif 000011
【図１０】
2006300190.tif 000012