(57)【要約】【課題】  軸方向寸法を短くして小型化を図ると共に、測定リングの正弦波着磁を行うことなく回転角度に比例した信号を出力でき、且つ測定リングの振れ精度の向上を図ることができる低コストなセンサ付軸受装置を提供する。【解決手段】  固定輪１３と、回転輪１４と、固定輪１３と回転輪１４間に配置された複数の転動体１５とを有する転がり軸受１１と、角度検出用の測定リング１９と磁束変化を測定するための磁束検出素子２０と磁束発生用の磁石２１とを有する回転角検出装置１２と、を備えるセンサ付軸受装置１０であって、回転角検出装置１２は固定輪１３と回転輪１４との間に設けられる。【選択図】  図１
2006125594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定輪と、回転輪と、該固定輪と該回転輪間に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受と、角度検出用の測定リングと磁束変化を測定するための磁束検出素子と磁束発生用の磁石とを有する回転角検出装置と、を備えるセンサ付軸受装置であって、
前記回転角検出装置は前記固定輪と前記回転輪との間に設けられることを特徴とするセンサ付軸受装置。
【請求項２】
固定輪と、回転輪と、該固定輪と該回転輪間に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受と、磁束を発生する角度検出用の測定リングと磁束変化を測定するための磁束検出素子とを有する回転角検出装置と、を備えるセンサ付軸受装置であって、
前記回転角検出装置は前記固定輪と前記回転輪との間に設けられることを特徴とするセンサ付軸受装置。
【請求項３】
前記測定リングの形状は、前記転がり軸受の軸線に対して偏心した真円であることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項４】
前記測定リングの形状は、前記転がり軸受の軸線に対して同心の楕円形状以上の多角円であることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項５】
前記測定リングは単極着磁して構成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【請求項６】
前記測定リングは２極着磁して構成されることを特徴とする請求項２または４に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項７】
前記測定リングは、前記回転輪の一部に直接設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【請求項８】
前記磁束検出素子は、前記磁石と一体に固着されることを特徴とする請求項１，３及び４のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【請求項９】
前記磁束検出素子と前記磁石とは、樹脂でモールドされることを特徴とする請求項８に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項１０】
前記回転角検出装置は、さらに磁気バイパス用の磁気回路を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄道車両や自動車等に組み込まれる転がり軸受の回転速度や回転角度を検出するセンサを備えたセンサ付軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の回転速度を検出する従来のセンサ付軸受装置としては、例えば図１３に示すものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このセンサ付軸受装置は、外輪１０１と内輪１０２との間に複数の転動体１０３が保持器１０４を介して円周方向に転動可能に配設され、外輪１０１の軸方向一端部の内周面に形成された周溝１０５ａに密封装置１０６が装着された転がり軸受１０７と、該転がり軸受１０７の軸方向他端部側に配置された速度検出装置１０８とを備えている。
【０００４】
この速度検出装置１０８は、速度パルス発生面を軸方向外方に向けて配置された測定リングとしての多極磁石製エンコーダ１１０と、該エンコーダ１１０に対して軸方向に対向して配置されたセンサ１１１とを備える。エンコーダ１１０は、内輪１０２の端部外周面にエンコーダ保持部材１０９を介して取り付けられ、センサ１１１はセンサキャリヤ１１２内に収容された状態で保持装置１１３によって保持される。保持装置１１３は、外輪１０１の軸方向他端部の内周面に形成された周溝１０５ｂに溶接等によって固定される。
【０００５】
また、転がり軸受の回転角度（絶対角度）を検出する従来のセンサ付軸受装置としては、例えば、回転輪に取り付けられたエンコーダの磁気特性を１回転で１周期に変化させたものや（例えば特許文献２参照）、エンコーダの複数の着磁領域の磁束密度を互いに異ならせたものや（例えば特許文献３参照）、エンコーダとセンサとの間隔を軸方向や周方向で変化させたもの（例えば特許文献４参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開平７−３１１２１２号公報
【特許文献２】特開２００４−４０２８号公報
【特許文献３】特開２００３−３４４１０１号公報
【特許文献４】特開２００４−５３５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜特許文献４に記載のセンサ付軸受装置においては、エンコーダ及びセンサが転がり軸受の軸方向の端面から突出して配置されているため、軸方向寸法が長くなり、小型化を妨げる原因になる。
【０００７】
また、多極磁石製のエンコーダは、内輪の端部外周面に圧入等によって取り付けられるエンコーダ保持部材を介して固定されているため、エンコーダの端面振れ等が発生し、エンコーダの振れ精度を向上させることが難しいという問題がある。更に、エンコーダ保持部材やセンサキャリヤ及び保持装置等の多数の部品が必要となるため、その分コストが高くつくという問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献１に記載のセンサ付軸受装置においては、回転速度の速度パルスが出力されているだけであるため、回転角度を求めるためにはパルスをカウントする必要がある。
【０００９】
上記特許文献２に記載のセンサ付軸受装置では、エンコーダに正弦波着磁をする必要があるが、これが容易ではなく、着磁ヨークの設計が複雑になる等コストアップにつながるという問題がある。
【００１０】
上記特許文献３に記載のセンサ付軸受装置では、エンコーダに磁束密度が異なるように着磁するのが難しく、コストアップにつながるという問題がある。
【００１１】
上記特許文献４に記載のセンサ付軸受装置では、エンコーダと磁気センサとの間隔を軸方向や周方向で変化させるためのエンコーダの加工が複雑でコストアップにつながるという問題がある。
【００１２】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、軸方向寸法を短くして小型化を図ることができるセンサ付軸受装置を提供することにある。更に、本発明の目的は、測定リングの正弦波着磁を行うことなく回転角度に比例した信号を出力することができ、且つ測定リングの振れ精度の向上を図ることができる低コストなセンサ付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】
【００１３】
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）  固定輪と、回転輪と、該固定輪と該回転輪間に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受と、角度検出用の測定リングと磁束変化を測定するための磁束検出素子と磁束発生用の磁石とを有する回転角検出装置と、を備えるセンサ付軸受装置であって、
前記回転角検出装置は前記固定輪と前記回転輪との間に設けられることを特徴とするセンサ付軸受装置。
（２）  固定輪と、回転輪と、該固定輪と該回転輪間に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受と、磁束を発生する角度検出用の測定リングと磁束変化を測定するための磁束検出素子とを有する回転角検出装置と、を備えるセンサ付軸受装置であって、
前記回転角検出装置は前記固定輪と前記回転輪との間に設けられることを特徴とするセンサ付軸受装置。
（３）  前記測定リングの形状は、前記転がり軸受の軸線に対して偏心した真円であることを特徴とする（１）または（２）に記載のセンサ付軸受装置。
（４）  前記測定リングの形状は、前記転がり軸受の軸線に対して同心の楕円形状以上の多角円であることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ付軸受装置。
（５）  前記測定リングは単極着磁して構成されることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
（６）  前記測定リングは２極着磁して構成されることを特徴とする（２）または（４）に記載のセンサ付軸受装置。
（７）  前記測定リングは、前記回転輪の一部に直接設けられることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
（８）  前記磁束検出素子は、前記磁石と一体に固着されることを特徴とする（１），（３）及び（４）のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
（９）  前記磁束検出素子と前記磁石とは、樹脂でモールドされることを特徴とする（８）に記載のセンサ付軸受装置。
（１０）  前記回転角検出装置は、さらに磁気バイパス用の磁気回路を有することを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセンサ付軸受装置によれば、回転角検出装置としての、角度検出用の測定リングと磁束変化を測定するための磁束検出素子と磁束発生用の磁石とが、或いは、磁束を発生する角度検出用の測定リングと磁束変化を測定するための磁束検出素子とが、固定輪と回転輪との間に設けられるので、軸方向寸法が短くなって小型化を図ることができる。
また、転がり軸受の回転角度に比例した信号を出力することができるので、パルスをカウントしなくても回転角度を測定することができる。
【００１５】
また、測定リングの形状を、転がり軸受の軸線に対して偏心した真円とすることで、転がり軸受が１回転する間に測定リングと磁束検出素子とのギャップパーミアンスを１周期分の正弦波状に変化させることができ、これにより、磁束検出素子の鎖交磁束を正弦波状に変化させることができ、絶対角度の検出が可能となる。
或いは、測定リングの形状を、転がり軸受の軸線に対して同心の楕円形状以上の多角円とすることで、転がり軸受が１回転する間に測定リングと磁束検出素子とのギャップパーミアンスを２周期分以上の正弦波状に変化させることが可能になり、その結果、分解能を２倍以上にすることができる。
また、測定リングの形状が、転がり軸受の軸線に対して同心の楕円形状で、且つ、磁石が、測定リングを２極着磁して構成されるようにすることで、単一磁束密度のＮ極およびＳ極の中心部と楕円形の凸部の頂点を一致させることにより、転がり軸受が１回転する間に磁束検出素子の出力信号を１周期変化させることが可能になり、また、Ｎ、Ｓ両極を用いるためダイナミックレンジが大きくなり、精度の良い絶対角度の検出が可能となる。
【００１６】
更に、測定リングを、回転輪の一部に直接設けることで、測定リングの振れ精度の向上を図ることができると共に、部品点数が削減されて低コスト化を図ることができる。
また、磁束検出素子を磁石と一体に固着して両者を樹脂でモールドすることにより、モールド部分を固定輪に圧入や接着等の手段により取り付けて組み立てることができるので、組立性が向上して更なる低コスト化を図ることができる。
また、磁気バイパス用の磁気回路を設けることで、磁束発生用の磁石の体積を小さくすることができ、更なる低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の各実施形態に係るセンサ付軸受装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態であるセンサ付軸受装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置１０は、転がり軸受１１と回転角検出装置１２とを備える。転がり軸受１１は、固定輪である外輪１３と、回転輪である内輪１４と、外輪１３の外輪軌道面１３ａと内輪１４の内輪軌道面１４ａとの間に転動可能に配置された複数の転動体１５と、複数の転動体１５を円周方向に所定の間隔で保持する複数のポケットを有する保持器１６と、外輪１３の軸方向一端部の内周面に形成された周溝１７に装着される密封装置１８とを有する。また、回転角検出装置１２は、転動体１５に対して密封装置１８と反対側の軸方向他端部で外輪１３の内周面と内輪１４の外周面との間に設けられる。
【００１９】
外輪１３と内輪１４は、略同一な軸方向寸法を有しており、各軌道面１３ａ，１４ａは、各軸方向中心に対して密封装置１８が配置される軸方向一端部寄りに形成される。即ち、外輪１３と内輪１４では、各軌道面１３ａ，１４ａの中心から密封装置１８が配置される軸方向一端部の端面までの軸方向寸法Ｌ１が、各軌道面１３ａ，１４ａの中心から軸方向他端部の端面までの軸方向寸法Ｌ２より短く設定されており、軸方向他端部における外輪１３の内周面と内輪１４の外周面との間には、回転角検出装置１２を設けるための空間が確保される。
【００２０】
回転角検出装置１２は、角度検出用の測定リング１９と、磁束密度に応じた電圧を出力する磁束検出素子２０と、磁束発生用の磁石２１と、磁束検出素子２０及び磁石２１をモールドする樹脂２２と、磁束検出素子２０からの検出信号を外部へ送信するリード２３とを備える。
【００２１】
測定リング１９は、内輪１４の軸方向他端部の外周面を例えば切削加工等によって転がり軸受１１の軸線に対して偏心した真円形状に直接加工することにより形成される。
【００２２】
磁束検出素子２０は、磁石２１と接着等により一体に固定されており、本実施形態では、図３に示すように、周方向に９０度位相を変えて２箇所に配置されている。磁束検出素子２０及び磁石２１は全体が射出成形やポッティングにより樹脂２２でモールドされて円筒状のセンサユニット２４を構成しており、該センサユニット２４は磁束検出素子２０を測定リング１９に対して径方向に対向させた状態で外輪１３の軸方向他端部の内周面に圧入や接着等により取り付けられる。
【００２３】
なお、樹脂２２としては、例えばエンジニアリングプラスチックであるＰＰＳ，６６ナイロン，４６ナイロン等を使用することができ、この場合、ガラスファイバー等を入れて強度を向上させるようにしてもよい。また、磁石２１としては、例えばネオジやフェライト磁石の金属磁石やプラスチック磁石等を使用することができる。磁束検出素子２０は、磁束の強さに比例した信号を出力する素子であり、例えばホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子等を使用することができる。
【００２４】
リード２３は、センサユニット２４の樹脂２２内で屈曲した後、一部が樹脂２２から軸方向外方に突出してコネクタのピン２３ａとされており、ピン２３ａの周辺部は雌コネクタが固定できるように樹脂２２でコネクタ２６の形状に形成されている（図２参照）。これにより、コネクタを別途に設ける必要をなくして、低コスト化が図られている。
【００２５】
そして、回転角検出装置１２における磁束は、磁石２１→内輪１４→転動体１５→外輪１３→磁石２１と流れ、内輪１４が回転すると、偏心した測定リング１９が回転して測定リング１９と磁石２１との距離が変化するため転がり軸受１１の回転角度θに対してギャップパーミアンスが正弦波状に変化して磁束検出素子２０を通過する磁束が変化し、これにより、磁束検出素子２０からの出力信号も回転角度θに対して正弦波状に変化して、該変化量に基づいて回転角度を検出することができる。このときの磁束検出素子２０の出力波形を図４に示す。
【００２６】
また、本実施形態のように、周方向に９０°の位相差で磁束検出素子２０と磁石２１を２組設けることで、正弦波及び余弦波の信号を取り出すことができ、この２種類の信号から１回転中の絶対角度を直接求めることができる。なお、磁束検出素子２０と磁石２１とをさらに２組設けて、差動出力型としても良い。
【００２７】
従って、本実施形態のセンサ付軸受装置１０では、転がり軸受１１の外輪１３と内輪１４との間に、回転角検出装置１２としての、角度検出用の測定リング１９と、磁束変化を測定するための磁束検出素子２０と、磁束発生用の磁石２１とが設けられるので、軸方向寸法が短くなって小型化を図ることができる。また、磁束検出素子２０から転がり軸受１１の回転角度に比例した信号を出力することができるので、パルスをカウントしなくても回転角度を測定することができる。
【００２８】
更に、測定リング１９の形状は、転がり軸受１１の軸線に対して偏心した真円であるので、転がり軸受１１が１回転する間に測定リング１９と磁束検出素子２０とのギャップパーミアンスを１周期分の正弦波状に変化させることができ、これにより、磁束検出素子２０の鎖交磁束を正弦波状に変化させることができ、絶対角度の検出が可能となる。
【００２９】
更に、測定リング１９は、内輪１４の端部外周面に切削加工等によって直接設けられるので、測定リング１９の振れ精度の向上を図ることができると共に、部品点数が削減されて低コスト化を図ることができる。しかも、高価な磁石は、センサユニット２４内に磁束発生用の磁石２１を使用すれば足りるため、更なる低コスト化を図ることができる。なお、測定リング１９は、内輪１４と別体に加工して圧入等で内輪１４に取り付けるようにしてもよい。
【００３０】
また、磁束検出素子２０を磁石２１と一体に固着して両者を樹脂２２でモールドすることにより円筒状のセンサユニット２４を構成しているので、センサユニット２４を外輪１３の端部内周面に圧入や接着等の手段により取り付けて組み立てることができ、これにより、組立性が向上して更なる低コスト化を図ることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、図５〜図７を参照して、本発明の第２実施形態であるセンサ付軸受装置について説明する。なお、第１実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００３２】
図５に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置３０は、転がり軸受３１と回転角検出装置３２とを備える。転がり軸受３１は、固定輪である外輪３３と、回転輪である内輪３４と、外輪３３の外輪軌道面３３ａと内輪３４の内輪軌道面３４ａとの間に転動可能に配置される複数の転動体１５と、保持器１６と、密封装置１８とを有する。また、回転角検出装置３２は、転動体１５に対して密封装置１８と反対側の軸方向他端部で外輪３３の内周面と内輪３４の外周面との間に設けられる。また、第１実施形態と同様、外輪３３と内輪３４は、各軌道面３３ａ，３４ａの中心から密封装置１８が配置される軸方向一端部の端面までの軸方向寸法Ｌ１が、各軌道面３３ａ，３４ａの中心から回転角検出装置３２が設けられる軸方向他端部の端面までの軸方向寸法Ｌ２より短く設定されている。また、外輪３３の軸方向他端部には段部３３ｂが設けられており、端面側の内周面は拡径される。
【００３３】
回転角検出装置３２は、角度検出用の測定リング３５と、磁束変化を測定するための磁束検出素子２０と、磁束発生用の磁石２１と、磁束検出素子２０及び磁石２１をモールドする樹脂２２と、磁束検出素子２０からの検出信号を外部へ送信するリード２３と、磁気バイパス用の磁気回路を形成する磁性体３６とを備える。
【００３４】
測定リング３５は、内輪３４の軸方向他端部の外周面を例えば切削加工等によって転がり軸受１１の軸線に対して同心の楕円形状に直接加工することにより形成される。
【００３５】
磁束検出素子２０と磁石２１は、図６に示すように、周方向に４５度位相を変えて２箇所に配置されており、磁性体３６を芯金とした状態で射出成形やポッティングにより樹脂２２でモールドされて円筒状のセンサユニット３７を構成している。
【００３６】
磁性体３６は円筒部３６ａと該円筒部３６ａの端部から径方向内方に延びる円環板部３６ｂとによって断面Ｌ字形のリング形状とされており、円筒部３６ａによって樹脂２２の外周面を覆うと共に、円環板部３６ｂによって樹脂２２の軸方向内側面を覆うように樹脂２２と一体に成形され、磁性体３６の円筒部３６ａは磁石２１に磁気的に導通している。なお、磁性体３６としては、例えば鉄やマルテンサイト系のステンレス鋼、フェライト系のステンレス鋼等を使用することができる。
【００３７】
そして、センサユニット３７は磁束検出素子２０を測定リング１９に対して径方向に対向させた状態で、外輪３３の段部３３ｂにより形成された大径側内周面３３ｃに磁性体３６の円筒部３６ａを圧入や接着すること等により取り付けられる。
【００３８】
そして、回転角検出装置３２における磁束の磁路３８（破線で示す）は、磁石２１→磁束検出素子２０→測定リング３５（内輪３４）→磁性体３６→磁石２１と流れ、内輪３４が回転すると、楕円形状の測定リング３５が回転して測定リング３５と磁束検出素子２０との距離が変化するため軸受１回転に対してギャップパーミアンスが２周期分の正弦波状に変化して磁束検出素子２０を通過する磁束が変化する。これにより、磁束検出素子２０からの出力信号も軸受の回転角度θに対して正弦波状に変化して、該変化量に基づいて回転角度を検出することができる。このときの磁束検出素子２０の出力波形を図７に示す。  図７から明らかなように、本実施形態では、軸受１回転あたりに磁束検出素子２０の出力が２周期となるため、角度分解能を２倍にすることができる。
【００３９】
なお、測定リング３５の形状は、転がり軸受１１の軸線に対して同心の楕円形状以上の多角円として、転がり軸受１１の１回転に対して磁束検出素子２０の出力を２周期以上としてもよい。また、本実施形態のように、楕円形状とした場合には、周方向に４５°の角度差で磁束検出素子２０と磁石２１を２組設けることで、正弦波及び余弦波の信号を取り出すことができる。
【００４０】
また、本実施形態では、磁束検出素子２０を２組用いて、位相が９０°ずれた信号を発生させたが、さらに２組の磁束検出素子２０を用いて差動出力型としても良い。ちなみに、磁束検出素子２０の配置は４５°ピッチとなっており、角度差が９０°の２つの磁束検出素子によって差動出力型となる。
【００４１】
従って、本実施形態では、センサユニット３７に磁気バイパス用の磁気回路を形成する磁性体３６を設けているので、磁束を有効に利用することが可能になって速度検出素子２０を透過する磁束を大きくすることができ、これにより、磁石２１の体積を小さくすることができて、更なる低コスト化を図ることができる。
【００４２】
また、磁束が磁気バイパス用の磁気回路を経由するので、転動体１５を通過する磁束が減少して外輪３３及び内輪３４の軌道面に鉄粉等が集まるのを防止することができる。
【００４３】
更に、磁性体３６の円筒部３６ａを外輪３３の端部内周面の段部３３ｂに圧入等により固定することができるので、樹脂２２のクリープによるゆるみを防止することができる。
【００４４】
また、測定リング３５の形状が、転がり軸受１１の軸線に対して同心の楕円であるので、転がり軸受３１が１回転する間に測定リング３５と磁気検出素子２０とのギャップパーミアンスを２周期分の正弦波状に変化させることができ、分解能を２倍にすることができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、図８及び図９を参照して、本発明の第３実施形態であるセンサ付軸受装置について説明する。なお、第１実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００４６】
図８に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置４０は、転がり軸受１１と回転角検出装置４１とを備え、回転角検出装置４１は、転動体１５に対して密封装置１８と反対側の軸方向他端部で外輪１３の内周面と内輪１４の外周面との間に設けられる。
【００４７】
回転角検出装置４１は、Ｎ極で一様に着磁することで磁束発生用の磁石を構成する角度検出用の測定リング４２と、磁束変化を測定するための２つの磁束検出素子２０と、２つの磁束検出素子２０を周方向に９０°の角度差を持ってモールドする樹脂２２と、磁束検出素子２０からの検出信号を外部へ送信するリード２３とを備える。
【００４８】
内輪１４の軸方向他端部の外周面は、転がり軸受１１の軸線に対して偏心した真円形状に加工されており、測定リング４２は、この外周面上に圧入や接着等によって取り付けられる。従って、測定リング４２の形状も、転がり軸受１１の軸線に対して偏心した真円となるので、転がり軸受１１が１回転する間に測定リング４２と磁束検出素子２０とのギャップパーミアンスを１周期分の正弦波状に変化させることができ、これにより、磁束検出素子２０の鎖交磁束を正弦波状に変化させることができ、絶対角度の検出が可能となる。
【００４９】
また、周方向に９０°の角度差で磁束検出素子２０を２つ設けることで、第１実施形態の図４と同様に、正弦波及び余弦波の信号を取り出すことができ、この２種類の信号から１回転中の角度を直接求めることができる。
更に、測定リング４２を単極着磁するようにしたので、磁束発生用の磁石を別途も受ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００５０】
なお、本実施形態の磁束検出素子２０は、樹脂２２によって外輪１３に取り付けられたが、他の手法によって外輪１３に取り付けられてもよい。
また、測定リング４２は、Ｎ極もしくはＳ極で一様に着磁されていればよく、容易に作成可能である。さらに、測定リング４２は、本実施形態のように、着磁された別体の部材を内輪に取り付けてもよく、或いは、内輪の外周面を直接着磁してもよい。
【００５１】
（第４実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第４実施形態であるセンサ付軸受装置について説明する。なお、第３実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００５２】
本実施形態のセンサ付軸受装置５０では、回転角検出装置５１が、角度検出用の測定リング５２と磁束変化を測定するための磁束検出素子２０とを備えており、測定リング５２は、Ｎ極で一様に着磁することで磁束発生用の磁石を構成し、第２実施形態と同様に、転がり軸受１１の軸線に対して同心の楕円形状をなすようにして、内輪１４の端部外周面に取り付けられる。これにより、転がり軸受１１が１回転する間に、磁束検出素子２０と測定リング５１とのギャップパーミアンスを、２周期分の正弦波状に変化させることが可能となり、角度分解能を２倍にすることができる。
【００５３】
また、測定リング５１の形状を上述した楕円形状とした状態で、２つの磁束検出素子２０は周方向に４５°の角度差で外輪１３に取り付けられる。これにより、第２実施形態の図７に示されたような正弦波及び余弦波の信号を取り出すことができる。なお、第２実施形態同様、２つの磁束検出素子２０に加え、さらに２つの磁束検出素子２０を用いることで差動出力型としても良い。
その他の構成及び作用については、第３実施形態のものと同様である。
【００５４】
なお、第３実施形態同様、測定リング５２は、Ｎ極もしくはＳ極で一様に着磁されていればよく、容易に作成可能である。さらに、測定リング５２は、本実施形態のように、着磁された別体の部材を内輪に取り付けてもよく、或いは、内輪の外周面を直接着磁してもよい。  
【００５５】
（第５実施形態）
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第５実施形態であるセンサ付軸受装置を説明する。なお、第４実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。
【００５６】
本実施形態のセンサ付軸受装置６０では、回転角検出装置６１が、角度検出用の測定リング６２と磁束変化を測定するための磁束検出素子２０とを備えており、測定リング６２は、Ｎ，Ｓ極の２極に着磁することで磁束発生用の磁石を構成する。測定リング６２は、内輪１４の端部外周面の形状に沿って、転がり軸受１１の軸線に対して同心の楕円形状をなすようにして、内輪１４の端部外周面に取り付けられる。また、測定リング６２の単一磁束密度のＮ極及びＳ極の中心部は、内輪１４に取り付けられた楕円形状の測定リング６２の各凸部の頂点に配置される。
磁束検出素子２０は、磁束の強さに比例した信号を出力しており、外輪１３の端部内径部に周方向に９０度の角度差を持たせて２箇所に配置されている。
【００５７】
従って、本実施形態のセンサ付軸受装置６０は、楕円形状の測定リング６２の両凸部の一方の凸部をＮ極に着磁し、他方の凸部をＳ極に着磁した２極着磁としているため、単一の磁束密度のＮ極およびＳ極の中心部を楕円形状の測定リング６２の凸部の頂点に配置することで、軸受１回転に対して１周期の出力を得ることができ、また、磁束検出素子２０の出力ダイナミックレンジを上記実施形態に比して２倍にすることができるので、精度の良い絶対角度の検出が可能となる。
【００５８】
なお、図１１の右側に位置する磁束検出素子２０は測定リング６２との距離が大きいため、磁束が磁束検出素子２０と鎖交できない場合がある。これはＮ、Ｓの磁極の変化によって磁束が放射線状に広がらず、Ｎ極からＳ極へ回り込んでしまうためと考えられる。この場合、磁束検出素子２０の出力信号は０となってしまい、図１２に示すように、正弦波ではなくなってしまう。しかし、図１１に示すように、磁束検出素子２０は周方向に９０度の角度差を持たせて２箇所に配置されているため、一方の磁束検出素子２０の出力が０近辺のときは、他方の磁束検出素子２０の出力信号を用いて角度検出が可能となる。
【００５９】
即ち、２つの磁束検出素子２０の出力信号の正負および絶対値の大小から８つの領域（例えば、０〜４５°、４５°〜９０°、９０°〜１３５°、１３５°〜１８０°、１８０°〜２２５°、２２５°〜２７０°、２７０°〜３１５°、３１５°〜３６０°）に分け、各領域で正弦波状に変化する各磁束検出素子２０の出力値から軸受の回転角度θを求めることができる。
その他の構成及び作用については、上記実施形態のものと同様である。
【００６０】
なお、この場合も、周方向に９０°の角度差で配置された一組の磁束検出素子２０を２組設けることで、差動出力を得るようにしてもよい。
また、測定リング６２のＮ極およびＳ極の各領域では一様に着磁されていれば良く、測定リング６２は容易に作成可能である。さらに、測定リング６２は、本実施形態のように着磁された別体の部材を内輪１４に取り付けても良く、直接着磁しても良いし、或いは、Ｎ極に着磁された部材とＳ極に着磁された部材とをつなぎ合わせて取り付けても良い。
【００６１】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００６２】
例えば、上記各実施形態では、モールド樹脂の部分に磁束検出素子のみをモールドした場合を例示したが、これに限定されず、モールド樹脂の部分に温度検出素子や振動検出素子を一体にモールドして温度や振動を検出するようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、内輪を回転輪とした場合を例示したが、外輪を回転輪とした場合にも本発明を適用することができるのは勿論である。
【００６３】
更に、上記実施形態では、測定リングが切削加工によって形成される場合を示したが、必ずしもこのようにする必要ななく、プレス加工や鍛造等で形成することで、より低コスト化を図ることができる。
【００６４】
更に、上記第１〜第４実施形態では、磁束検出素子の出力をＲＤ変換器を設けてパルス出力することも可能である。
その他、転がり軸受及び回転角検出装置の各部材の材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態であるセンサ付軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図２】図１のセンサユニットを矢印II方向から見た図である。
【図３】転がり軸受の回転角度を検出する方法を説明するための説明図である。
【図４】磁束検出素子の出力波形を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態であるセンサ付軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図６】転がり軸受の回転角度を検出する方法を説明するための説明図である。
【図７】磁束検出素子の出力波形を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態であるセンサ付軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図９】転がり軸受の回転角度を検出する方法を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の第４実施形態であるセンサ付軸受装置において、転がり軸受の回転角度を検出する方法を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の第５実施形態であるセンサ付軸受装置において、転がり軸受の回転角度を検出する方法を説明するための説明図である。
【図１２】磁束検出素子の出力波形を示す図である。
【図１３】従来のセンサ付軸受装置を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０，３０，４０，５０，６０  センサ付軸受装置
１１，３１  転がり軸受
１２，３２，４１，５１，６１  回転角検出装置
１３，３３  外輪
１４，３４  内輪
１５  転動体
１９，３５，４２，５２，６２  測定リング
２０  磁束検出素子
２１  磁石
２２  モールド樹脂
３６  磁性体（磁気バイパス用磁気回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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