JP2006090509A - Rolling bearing unit with sensor - Google Patents

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JP2006090509A JP2004279414A JP2004279414A JP2006090509A JP 2006090509 A JP2006090509 A JP 2006090509A JP 2004279414 A JP2004279414 A JP 2004279414A JP 2004279414 A JP2004279414 A JP 2004279414A JP 2006090509 A JP2006090509 A JP 2006090509A
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Hirotaka Matsuo
浩敬 松尾
Katsura Koyagi
桂 小八木
Masahiro Inoue
昌弘 井上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing unit with a sensor of low cost and high resolution by utilizing a resolver of high resolution, and lowering its cost. <P>SOLUTION: A sensor device comprises the resolver 2 composed of a rotor 8 mounted on a rotation-side raceway member 4 and a stator 7 mounted on a fixed-side raceway member 3. The rotor 8 is constituted as a mechanical processed component independent from the rotation-side raceway member 4, and has an elliptic cross-sectional shape 8a on its outer peripheral face as a detected surface. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

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ユニットに関する。   The present invention relates to a rolling bearing unit with a sensor in which a rolling bearing and a sensor device for detecting various types of information are integrated.

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ユニット(センサ付きハブユニット)が使用されている。   In railway vehicles and automobiles, the rotation side track member to which the wheel is attached and the vehicle body side are fixed to support the axle or the rotation axis that transmits the rotation to the axle and to detect the rotation speed, rotation angle, etc. Used is a rolling bearing unit with a sensor (a hub unit with a sensor) which includes a fixed side raceway member, a rolling bearing having rolling elements arranged between the raceway members, and a sensor device provided in the rolling bearing. ing.

この種のセンサ付き転がり軸受ユニットでは、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。   In this type of rolling bearing unit with a sensor, there is an increasing demand for improved resolution and smaller diameter for rotation detection. However, in the case of using pulsar ring, the resolution depends on the number of magnetic poles of pulsar ring. It is necessary to increase the number of poles. However, if this is done, the magnetic flux density becomes low, the absolute value of the signal output of the sensor device becomes small, and there is a problem that rotation cannot be measured accurately, so there is a limit to improving the resolution.

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ユニットとして、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。
実開平6−47867号公報 特開平11−174069号
Therefore, as a rolling bearing unit with a sensor that uses a detected portion instead of pulsar ring, Patent Document 1 discloses a detecting portion that is sandwiched between protrusions of a detected member that is formed in a substantially U shape having a plurality of protrusions. Has been disclosed in which the detection output of the rotational speed is improved, and in Patent Document 2, the shape accuracy is improved by externally fitting the detected portion to the nut for fixing the bearing device. A structure that can be increased and that improves detection accuracy is disclosed.
Japanese Utility Model Publication No. 6-47867 Japanese Patent Laid-Open No. 11-174069

上記特許文献のセンサ付き転がり軸受ユニットにおいて、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。   In the rolling bearing unit with a sensor of the above-mentioned patent document, the thing of patent document 1 has a problem that processing of a detected member is troublesome, and the thing of patent document 2 is applied to the bearing device which does not have a nut. There was a problem that I could not.

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ユニットを得ることが考えられるが、従来のVR形レゾルバの形状は、板金加工された珪素鋼板の重ね合わせにより特殊形状に形成されているため、これをそのまま使用したのではコストが高くつくという問題がある。コストを下げるには、ロータの外径を非真円形状に機械加工すればよいが、この場合には、出力波形に歪みが生じやすく、これが角度読み取り誤差となり、結局、レゾルバの高分解能特性を生かすことができないという問題がある。   Therefore, it is conceivable to obtain a rolling bearing unit with a sensor that can detect a rotation state and a ground load using a VR resolver having a high resolution consisting of a stator and a rotor. The shape of a conventional VR resolver is as follows: Since it is formed in a special shape by superposing silicon steel plates that have been subjected to sheet metal processing, there is a problem that the cost is high if this is used as it is. In order to reduce the cost, the outer diameter of the rotor may be machined into a non-circular shape, but in this case, the output waveform is likely to be distorted, which results in an angle reading error, resulting in the high resolution characteristics of the resolver. There is a problem that it cannot be saved.

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、その製造コストの増加を極力抑えて、歪みの少ない出力波形を得ることを可能としたセンサ付き転がり軸受ユニットを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a rolling bearing unit with a sensor that uses a high-resolution resolver and suppresses an increase in the manufacturing cost as much as possible to obtain an output waveform with less distortion. .

第1の発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットは、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ユニットにおいて、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、被検出面となるロータ外周面の断面形状が楕円とされていることを特徴とするものである。   A rolling bearing unit with a sensor according to a first invention comprises a rolling bearing having a rotating side race member, a fixed side race member, and a rolling element disposed between the race members, and a sensor device provided in the rolling bearing. In the sensor-equipped rolling bearing unit, the sensor device includes a resolver including a rotor provided on the rotation-side raceway member and a stator provided on the fixed-side raceway member, and a cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the rotor serving as a detection surface Is an ellipse.

ロータの被検出面を2つの偏心面からなる形状や切欠きのある形状とした場合には、被検出面に不連続面が生じ、このため、高調波のノイズによる角度読み取り誤差が生じやすくなる。そこで、高調波のノイズによる角度読み取り誤差をなくすため、ロータの外周面形状が楕円とされる。楕円形状は、簡単な二次関数または簡単な極座標表示で表すことができるので、外周面形状が楕円のロータは、機械加工(切削加工)により形成することができる。   If the detected surface of the rotor is formed of two eccentric surfaces or has a notched shape, a discontinuous surface is generated on the detected surface, and this tends to cause an angle reading error due to harmonic noise. . Therefore, in order to eliminate an angle reading error due to harmonic noise, the outer peripheral surface shape of the rotor is an ellipse. Since the elliptical shape can be expressed by a simple quadratic function or a simple polar coordinate display, a rotor having an elliptical outer peripheral surface shape can be formed by machining (cutting).

第2の発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットは、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ユニットにおいて、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、被検出面となるロータ外周面の断面形状が、互いに対向する2つの偏心円弧面と、互いに対向しかつ両偏心円弧面端部同士をつなぐ2つの真円円弧面とによって形成されていることを特徴とするものである。   A rolling bearing unit with a sensor according to a second invention comprises a rolling bearing having a rotating side race member, a fixed side race member, and a rolling element disposed between both raceway members, and a sensor device provided in the rolling bearing. In the sensor-equipped rolling bearing unit, the sensor device includes a resolver including a rotor provided on the rotation-side raceway member and a stator provided on the fixed-side raceway member, and a cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the rotor serving as a detection surface Is formed by two eccentric circular arc surfaces opposed to each other and two perfect circular circular arc surfaces that face each other and connect the ends of both eccentric circular arc surfaces.

ロータの被検出面を2つの偏心面からなる形状や切欠きのある形状とした場合には、被検出面に不連続面が生じ、このため、高調波のノイズによる角度読み取り誤差が生じやすくなる。そこで、高調波のノイズによる角度読み取り誤差をなくすため、ロータの外周面形状が互いに対向する2つの偏心円弧面と互いに対向しかつ両偏心円弧面端部同士をつなぐ2つの真円円弧面とによって形成される。このような形状は、異なる形状の複数の円筒面の組合せにより得ることができ、機械加工(切削加工)により形成することができる。   If the detected surface of the rotor is formed of two eccentric surfaces or has a notched shape, a discontinuous surface is generated on the detected surface, and this tends to cause an angle reading error due to harmonic noise. . Therefore, in order to eliminate an angle reading error due to harmonic noise, the rotor outer peripheral surface shape is formed by two eccentric circular arc surfaces facing each other and two circular circular arc surfaces facing each other and connecting the ends of both eccentric circular arc surfaces. It is formed. Such a shape can be obtained by combining a plurality of cylindrical surfaces having different shapes, and can be formed by machining (cutting).

第1および第2の発明のセンサ付き転がり軸受ユニットにおいて、ロータは、回転側軌道部材と別部材とされてもよく、回転側軌道部材の外径または内径を切削することにより、回転側軌道部材に一体にロータの被検出面を形成するようにしてもよい。   In the rolling bearing unit with sensor of the first and second inventions, the rotor may be a separate member from the rotation side race member, and the rotation side race member is cut by cutting the outer diameter or inner diameter of the rotation side race member. Alternatively, the detected surface of the rotor may be formed integrally.

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、転がり軸受の回転状態を検出することができる。   The resolver is known as a rotation angle detection device. When the rotation-side track member and the fixed-side track member rotate relative to each other in a state where a sine wave voltage is input to the stator, the air between the stator and the detected surface of the rotor is detected. Along with the continuous change of the gap amount, a voltage corresponding to the rotation angle is obtained in the stator, whereby the rotation state of the rolling bearing can be detected.

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固定側軌道部材の肩部に圧入されて固定される。   The resolver stator includes, for example, a ring-shaped iron core whose inner diameter is formed in a comb-teeth shape, and a stator winding formed by sequentially winding coils around all tooth portions. The stator is fixed by being press-fitted into the shoulder portion of the fixed-side track member with the iron core portion having the tip of the tooth radially inward.

レゾルバは、通常、転がり軸受の端部に配置されるが、転がり軸受が複列の場合には、2列の転動体の中間に配置してもよい。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。   The resolver is usually arranged at the end of the rolling bearing, but when the rolling bearing is a double row, it may be arranged in the middle of the two rows of rolling elements. As the resolver, various types of brushless resolvers and brushless synchros can be used, and among these, a VR (variable reactance) type resolver is preferable.

センサ装置には、ステータとロータの被検出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。   The sensor device is provided with a processing circuit for processing a signal output in accordance with an air gap amount between the stator and the detected surface of the rotor. It is preferable to have a rotation detection unit that obtains the rotation speed and a wheel contact load calculation unit that obtains a contact load applied to the wheel from an air gap amount between the stator and the rotor.

第1および第2の発明のセンサ付き転がり軸受ユニットによると、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、ロータは、その外周面形状が楕円とされているか、または、その外周面断面形状が、互いに対向する2つの偏心円弧面と互いに対向しかつ両偏心円弧面端部同士をつなぐ2つの真円円弧面とによって形成されているので、機械加工により製作することができ、板金加工された珪素鋼板の重ね合わせに比べて、コストを下げることができるとともに、通常の機械加工による切削品に比べて、歪みの少ない出力波形を得ることができ、相反する課題であるコストの低減と歪みの少ない出力波形特性とを高いレベルでバランスさせて、高分解能であるレゾルバの特性を生かすことができる。   According to the rolling bearing unit with sensor of the first and second inventions, the sensor device includes a resolver including a rotor provided on the rotating side raceway member and a stator provided on the fixed side raceway member. A change in the gap amount with the stator is magnetically detected by the resolver, and the rotation angle of the rotor is output as a voltage change. The rotor has an elliptical outer circumferential surface shape, or two true cross-sectional shapes of the rotor that are opposed to two eccentric arc surfaces facing each other and that connect the ends of both eccentric arc surfaces. Since it is formed by a circular arc surface, it can be manufactured by machining, and compared with the superposition of sheet metal-worked silicon steel sheets, the cost can be reduced and compared with the cut product by normal machining Thus, it is possible to obtain an output waveform with less distortion, and to balance the reduction in cost and the output waveform characteristic with less distortion, which are conflicting problems, at a high level, and to make use of the characteristics of the resolver with high resolution.

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1および図2は、第1の発明のセンサ付き転がり軸受ユニットの第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、図の左右および上下をいうものとする。   1 and 2 show a first embodiment of a rolling bearing unit with a sensor according to the first invention. In the following description, left and right and top and bottom refer to left and right and top and bottom of the drawing.

図1および図2に示すように、センサ付き転がり軸受ユニットは、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。   As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor-equipped rolling bearing unit includes a rolling bearing (1) and a resolver (2) that detects its rotation.

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)、これらの間に配置された複数の転動体である玉(5)、および保持器(6)を備えている。図示は省略したが、外輪(3)はハウジングなどに固定され、内輪(4)には回転軸などが固定される。   The rolling bearing (1) includes an outer ring (3) that is a fixed side race member, an inner ring (4) that is a rotary side race member, balls (5) that are a plurality of rolling elements arranged therebetween, and a cage. (6) is provided. Although not shown, the outer ring (3) is fixed to a housing or the like, and a rotating shaft or the like is fixed to the inner ring (4).

レゾルバ(2)は、VR形ブラシレスレゾルバで、ステータ(7)およびロータ(8)からなり、そのステータ(7)が外輪(3)に、そのロータ(8)が内輪(4)にそれぞれ固定されている。   The resolver (2) is a VR type brushless resolver, which is composed of a stator (7) and a rotor (8). The stator (7) is fixed to the outer ring (3), and the rotor (8) is fixed to the inner ring (4). ing.

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。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外輪(3)の右端部に圧入されて固定されている。これにより、ステータ(7)の鉄心(9)の内径は、外輪(3)の内径と同心とされている。   The stator (7) has a ring-shaped iron core (9) whose inner diameter is formed in a comb-teeth shape, and a stator winding (10) formed by sequentially winding coils around all teeth of the iron core (9). It consists of. The stator (7) is fixed by being press-fitted into the right end of the outer ring (3) with the iron core (9) having the tips of the teeth radially inward. Thus, the inner diameter of the iron core (9) of the stator (7) is concentric with the inner diameter of the outer ring (3).

ロータ(8)は、図2に示すように、その被検出面となる外周面の断面形状(8a)が連続的に変化する楕円となるように、内輪(4)とは別に機械加工により形成されており、内周面の断面形状(8b)が楕円と中心が同じ円とされて、内輪(4)に設けられた環状溝(4a)に圧入により固定されている。なお、図1においては、上側がロータ(8)の短径(ステータ(7)とロータ(8)とのギャップが最大)、下側がロータ(8)の長径(ステータ(7)とロータ(8)との下側のギャップが最小)を示すように描いている。   As shown in FIG. 2, the rotor (8) is formed by machining separately from the inner ring (4) so that the cross-sectional shape (8a) of the outer peripheral surface serving as the detected surface becomes a continuously changing ellipse. The cross-sectional shape (8b) of the inner peripheral surface is an ellipse and a circle having the same center, and is fixed by press-fitting into an annular groove (4a) provided in the inner ring (4). In FIG. 1, the upper side is the short diameter of the rotor (8) (the gap between the stator (7) and the rotor (8) is maximum), and the lower side is the long diameter of the rotor (8) (stator (7) and rotor (8) ) And the lower gap are drawn to show the minimum).

したがって、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)と楕円形状の被検出面(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、これが信号線(11)を介して処理回路に送られる。これにより、内輪(4)の回転状態を検出することができる。   Therefore, when the inner ring (4) rotates, the gap between the iron core (9) of the stator (7) having an inner diameter that is concentric with the inner diameter of the outer ring (3) and the rotor (8) having an elliptical detection surface (8a). Changes, a voltage corresponding to the rotation angle is obtained in the stator (7), and this is sent to the processing circuit via the signal line (11). Thereby, the rotation state of the inner ring (4) can be detected.

ロータ(58)を機械加工して、ステータ(7)との間に異なるギャップδおよびδを形成する場合、図6(a)に示すように、ロータ(58)の被検出面を偏心円筒面(58b)(58c)としたり、図6(b)に示すように、円筒面に切欠き(58d)を設けることが考えられる。図6(a)において、偏心円筒面(58b)(58c)は、回転中心から所定距離離れた位置を中心とする半径rの円弧(第1の周面)(58b)と、回転中心から逆方向に所定距離離れた位置を中心とする半径rの円弧(第2の周面)(58c)とによって形成されている。このような偏心円筒面(58b)(58c)は、中心軸に対して旋削工具の軸を2回偏心させて加工することにより得ることができる。この場合、同図にJで示す部分は、不連続となり、高調波ノイズを創生することになり、誤差原因となるという問題がある。また、図6(b)において、切り欠き(8d)は、対向する二面の幅をBとすることにより形成されるが、この切り欠き(8d)については、同図にSで示す部分が不連続となり、高調波ノイズを創生することになり、誤差原因となるという問題がある。いずれの場合でも、機械加工で形状を得ているために、鋭い不連続面が存在し、このため、出力波形に歪みが生じ、角度読み取り誤差の原因となりやすいという問題がある。これに対し、図2に示したロータ(8)のプロフィール(楕円形状)によると、不連続部分をなくすことができるので、出力波形の歪みが抑えられ、検出精度を上げることができる。 The rotor (58) is machined when forming a different gap [delta] 1 and [delta] 2 between the stator (7), as shown in FIG. 6 (a), the eccentricity of the detected face of the rotor (58) It is conceivable to provide notches (58d) on the cylindrical surface as shown in FIG. 6 (b), or as cylindrical surfaces (58b) and (58c). In FIG. 6 (a), the eccentric cylindrical surfaces (58b) and (58c) are opposite to the arc (first circumferential surface) (58b) having a radius r centered at a position away from the rotation center by a predetermined distance. It is formed by an arc (second peripheral surface) (58c) having a radius r centered at a position separated by a predetermined distance in the direction. Such eccentric cylindrical surfaces (58b) (58c) can be obtained by machining with the axis of the turning tool eccentric twice with respect to the central axis. In this case, the portion indicated by J in the figure becomes discontinuous, creating harmonic noise, and causing a problem of error. In FIG. 6 (b), the notch (8d) is formed by setting the width of the two opposing surfaces to B. The notch (8d) has a portion indicated by S in the figure. There is a problem that it becomes discontinuous and creates harmonic noise, causing an error. In any case, since the shape is obtained by machining, there is a sharp discontinuous surface. Therefore, there is a problem that the output waveform is distorted and easily causes an angle reading error. On the other hand, according to the profile (elliptical shape) of the rotor (8) shown in FIG. 2, since the discontinuous portion can be eliminated, the distortion of the output waveform can be suppressed and the detection accuracy can be increased.

また、ロータを機械加工により形成する際しては、図3に示す形状とすることもできる。第2の発明のセンサ付き転がり軸受ユニットの第1実施形態は、図1に示した第1の発明のセンサ付き転がり軸受ユニットのロータ(8)を図3に示すロータ(18)で置き換えることによって得られる。このロータ(18)は、図2に示したロータ(8)と同じ内周面(18b)を有しており、その内径がDとされている。そして、その被検出面となる外周面断面形状(18a)が、互いに対向する2つの偏心円弧面(r1)(r2)と、互いに対向しかつ両偏心円弧面(r1)(r2)端部同士をつなぐ2つの真円円弧面(r3)(r4)とによって形成されている。第1の偏心円弧面(r1)は、回転中心から距離d離れた位置Pを中心とする半径R1の円の円弧であり、第2の偏心円弧面(r2)は、回転中心からPに対して逆方向に距離d離れた位置Qを中心とする半径R1の円の円弧であり、第3および第4真円円弧面(r3)(r4)は、いずれも回転中心を中心とする半径R2の円の円弧である。ここで、(R1−d)<R2<R1とされており、こうして、最小半径が(R1−d)で、最大半径がR2のほぼ滑らかな非円形断面形状が得られている。   Moreover, when forming a rotor by machining, it can also be set as the shape shown in FIG. The first embodiment of the sensor-equipped rolling bearing unit of the second invention is obtained by replacing the rotor (8) of the sensor-equipped rolling bearing unit shown in FIG. 1 with the rotor (18) shown in FIG. can get. The rotor (18) has the same inner peripheral surface (18b) as the rotor (8) shown in FIG. And the outer peripheral surface cross-sectional shape (18a) which becomes the to-be-detected surface is between the two eccentric arc surfaces (r1) and (r2) facing each other, and the ends of both eccentric arc surfaces (r1) and (r2) facing each other. Are formed by two circular circular arc surfaces (r3) and (r4). The first eccentric arc surface (r1) is a circular arc with a radius R1 centered on a position P that is a distance d away from the center of rotation, and the second eccentric arc surface (r2) is relative to P from the center of rotation. The third and fourth perfect circular arc surfaces (r3) and (r4) have a radius R2 centered on the center of rotation. This is an arc of a circle. Here, (R1-d) <R2 <R1 is established, and thus a substantially smooth non-circular cross-sectional shape having a minimum radius of (R1-d) and a maximum radius of R2 is obtained.

図2および図3のいずれのものでも、ロータ(8)(18)を機械加工により形成することにより、コストの低減が図られるとともに、機械加工でありながら、2つの偏心面からなる形状や切欠きを形成した場合に生じる不連続面を避けることができ、ギャップ調整の自由度が増し、歪みの少ない出力波形を得ることができる。なお、上記ロータ(8)(18)は、内輪(4)とは別部材とされているが、内輪(4)の内径を所定形状に切削することで、内輪(4)に一体にロータ(8)(18)を形成することもできる。   2 and 3, the rotor (8) and (18) are formed by machining to reduce the cost, and the shape and the cutting formed by two eccentric surfaces can be achieved while machining. A discontinuous surface generated when a notch is formed can be avoided, the degree of freedom of gap adjustment is increased, and an output waveform with less distortion can be obtained. The rotors (8) and (18) are separate members from the inner ring (4), but by cutting the inner diameter of the inner ring (4) into a predetermined shape, the rotor (8) is integrated with the inner ring (4). 8) (18) can also be formed.

図4は、第1および第2の発明のセンサ付き転がり軸受ユニットの第2実施形態を示している。同図に示すように、センサ付き転がり軸受ユニットは、複列の転がり軸受(21)およびその回転を検出するレゾルバ(22)を備えている。   FIG. 4 shows a second embodiment of the rolling bearing unit with sensor of the first and second inventions. As shown in the figure, the sensor-equipped rolling bearing unit includes a double row rolling bearing (21) and a resolver (22) for detecting the rotation thereof.

転がり軸受(21)は、複列のアンギュラ玉軸受であって、固定側軌道部材である外輪(23)、回転側軌道部材である2つの内輪(24)、これらの間に2列に配置された複数の転動体である玉(25)、および各列の玉(25)をそれぞれ保持する保持器(26)を備えている。図示は省略したが、外輪(23)はハウジングなどに固定され、内輪(24)には回転軸などが固定される。   The rolling bearing (21) is a double row angular contact ball bearing, and is arranged in two rows between an outer ring (23) as a fixed side race member and two inner rings (24) as a rotary side race member. In addition, a ball (25), which is a plurality of rolling elements, and a cage (26) for holding each row of balls (25) are provided. Although not shown, the outer ring (23) is fixed to a housing or the like, and a rotating shaft or the like is fixed to the inner ring (24).

レゾルバ(22)は、VR形ブラシレスレゾルバで、ステータ(27)およびロータ(28)からなり、そのステータ(27)が外輪(23)に、そのロータ(28)が内輪(24)にそれぞれ固定されている。   The resolver (22) is a VR brushless resolver, and includes a stator (27) and a rotor (28). The stator (27) is fixed to the outer ring (23), and the rotor (28) is fixed to the inner ring (24). ing.

ステータ(27)は、内径が櫛歯状に形成されたリング状の鉄心(29)と、鉄心(29)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(30)とからなる。ステータ(27)は、鉄心(29)が歯の先端を径方向内向きにした状態で外輪(23)の軸方向ほぼ中央部に圧入されて固定されている。これにより、ステータ(27)の鉄心(29)の内径は、外輪(23)の内径と同心とされている。   The stator (27) includes a ring-shaped iron core (29) having an inner diameter formed in a comb-like shape, and a stator winding (30) formed by sequentially winding coils around all teeth of the iron core (29). It consists of. The stator (27) is press-fitted and fixed substantially in the center in the axial direction of the outer ring (23) with the iron core (29) having the tips of the teeth radially inward. Thus, the inner diameter of the iron core (29) of the stator (27) is concentric with the inner diameter of the outer ring (23).

レゾルバ(22)のロータ(28)は、図示省略するが、図2のロータ(8)または図3のロータ(18)と類似の形状とされている。ステータ(27)は、外輪(23)の軸方向ちょうど中央よりも若干右方にずらされて、その鉄心(29)が右側の内輪(24)の左端部を臨むように位置させられている。そして、ロータ(28)は、右側の内輪(24)の左端部に設けられた環状溝(24a)に圧入固定されている。したがって、内輪(24)が回転すると、外輪(23)の内径と同心の内径を有するステータ(27)の鉄心(29)と楕円または偏心円筒面の被検出面(28a)を有するロータ(28)とのギャップが変化し、ステータ(27)に回転角に応じた電圧が得られ、これが信号線(31)を介して処理回路に送られる。これにより、内輪(24)の回転状態を検出することができる。   The rotor (28) of the resolver (22) has a similar shape to the rotor (8) of FIG. 2 or the rotor (18) of FIG. The stator (27) is shifted slightly to the right from the center of the outer ring (23) in the axial direction, and the iron core (29) is positioned so as to face the left end of the right inner ring (24). The rotor (28) is press-fitted and fixed in an annular groove (24a) provided at the left end of the right inner ring (24). Therefore, when the inner ring (24) rotates, the rotor (28) having the iron core (29) of the stator (27) having the inner diameter concentric with the inner diameter of the outer ring (23) and the detected surface (28a) of an elliptical or eccentric cylindrical surface. The voltage corresponding to the rotation angle is obtained in the stator (27), and this is sent to the processing circuit via the signal line (31). Thereby, the rotation state of the inner ring (24) can be detected.

なお、上記第1および第2実施形態においては、外輪(3)(23)が固定側、内輪(4)(24)が回転側としたが、外輪(3)(23)が回転側、内輪(4)(24)が固定側としてもよく、この場合には、ロータが外輪(3)(23)の内径に設けられ、ステータが内輪(4)(24)の外径に設けられる。   In the first and second embodiments, the outer rings (3) and (23) are on the fixed side and the inner rings (4) and (24) are on the rotating side, but the outer rings (3) and (23) are on the rotating side and the inner rings. (4) (24) may be the fixed side. In this case, the rotor is provided on the inner diameter of the outer ring (3) (23), and the stator is provided on the outer diameter of the inner ring (4) (24).

図5は、第1および第2の発明のセンサ付き転がり軸受ユニットの第3実施形態を示している。   FIG. 5 shows a third embodiment of the sensor-equipped rolling bearing unit according to the first and second inventions.

同図に示すように、センサ付き転がり軸受ユニットは、転がり軸受としての自動車用ハブユニット(41)およびその回転を検出するレゾルバ(42)を備えている。   As shown in the figure, the sensor-equipped rolling bearing unit includes an automobile hub unit (41) as a rolling bearing and a resolver (42) for detecting the rotation thereof.

ハブユニット(41)は、車体側に固定される固定側軌道部材(43)、車輪が取り付けられる回転側軌道部材(44)、両部材(43)(44)の間に2列に配置された複数の転動体である玉(45)、および各列の玉(45)をそれぞれ保持する保持器(46)を備えている。   The hub unit (41) is arranged in two rows between a fixed-side track member (43) fixed to the vehicle body side, a rotation-side track member (44) to which wheels are attached, and both members (43) (44). A ball (45), which is a plurality of rolling elements, and a cage (46) for holding each row of balls (45) are provided.

固定側軌道部材(43)は、内周面に2列の外輪軌道が形成されている円筒部(52)と、円筒部(52)の左端部近くに設けられて懸架装置(車体)にボルトで取り付けられるフランジ部(53)とを有している。回転側軌道部材(44)は、第1の軌道溝(55a)を有する大径部(55)および第1の軌道溝(55a)の径よりも小さい外径を有する段付き状の小径部(56)からなるシャフト部(54)と、シャフト部(54)の小径部(56)外径に嵌め止められたリング部(57)とからなる。シャフト部(54)の左端部には、おねじ部が形成されており、このおねじ部には、リング部(57)をシャフト部(54)の大径部(55)左端面に密接させるナット(58)がねじ合わされている。シャフト部(54)の右端近くには、車輪を取り付けるための複数のボルト(59)が固定されたフランジ部(60)が設けられている。リング部(57)には、シャフト部(55)の軌道溝(55a)と並列するように、軌道溝(57a)が形成されている。固定側軌道部材(43)の右端部とシャフト部(55)との間には、シール装置(61)が設けられている。   The fixed side raceway member (43) is provided near the left end of the cylindrical part (52), in which two rows of outer ring raceways are formed on the inner peripheral surface. And a flange portion (53) to be attached. The rotation-side raceway member (44) includes a large-diameter portion (55) having a first raceway groove (55a) and a step-like small-diameter portion having an outer diameter smaller than the diameter of the first raceway groove (55a) ( 56) and a ring portion (57) fitted to the outer diameter of the small diameter portion (56) of the shaft portion (54). A male screw part is formed at the left end of the shaft part (54), and the ring part (57) is brought into close contact with the left end surface of the large diameter part (55) of the shaft part (54). The nut (58) is screwed together. Near the right end of the shaft portion (54), there is provided a flange portion (60) to which a plurality of bolts (59) for attaching a wheel are fixed. A raceway groove (57a) is formed in the ring part (57) so as to be parallel to the raceway groove (55a) of the shaft part (55). A sealing device (61) is provided between the right end portion of the fixed-side track member (43) and the shaft portion (55).

レゾルバ(42)は、VR形ブラシレスレゾルバで、ステータ(47)およびロータ(48)からなり、そのステータ(47)が固定側軌道部材(43)に、そのロータ(48)が回転側軌道部材(44)にそれぞれ固定されている。   The resolver (42) is a VR brushless resolver, and includes a stator (47) and a rotor (48). The stator (47) is a fixed-side track member (43), and the rotor (48) is a rotation-side track member ( 44).

ステータ(47)は、内径が櫛歯状に形成されたリング状の鉄心(49)と、鉄心(49)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(50)とからなる。ステータ(47)は、鉄心(49)が歯の先端を径方向内向きにした状態で固定側軌道部材(43)の軸方向ほぼ中央部に圧入されて固定されている。これにより、ステータ(47)の鉄心(49)の内径は、固定側軌道部材(43)の内径と同心とされている。鉄心(49)の内径は、シャフト部(54)の大径部(55)の外径よりも若干大きくなされている。   The stator (47) includes a ring-shaped iron core (49) whose inner diameter is formed in a comb-teeth shape, and a stator winding (50) formed by sequentially winding coils around all teeth of the iron core (49). It consists of. The stator (47) is press-fitted and fixed substantially in the center in the axial direction of the fixed-side track member (43) with the iron core (49) having the tips of the teeth radially inward. Thus, the inner diameter of the iron core (49) of the stator (47) is concentric with the inner diameter of the fixed-side raceway member (43). The inner diameter of the iron core (49) is slightly larger than the outer diameter of the large diameter part (55) of the shaft part (54).

レゾルバ(42)のロータ(48)は、図示省略するが、図2のロータ(8)または図3のロータ(18)と類似の形状とされている。回転側軌道部材(44)の段付き状の小径部(56)は、リング部(57)が嵌められている中間部(56a)と、中間部(56a)と大径部(55)との間にあって両者の中間の径を有する連結部(56b)と、中間部(56a)の左端に設けられたおねじ部(56c)とからなる。そして、ステータ(47)は、小径部(56)の中間部(56a)の右端部を臨むように位置させられ、ロータ(48)は、小径部(56)の中間部(56a)に圧入固定されて、大径部(55)の左端面によって位置決めされている。したがって、回転側軌道部材(44)が回転すると、固定側軌道部材(43)の内径と同心の内径を有するステータ(47)の鉄心(49)と楕円または偏心円筒面の被検出面を有するロータ(48)とのギャップが変化し、ステータ(47)に回転角に応じた電圧が得られ、これが信号線(51)を介して処理回路に送られる。これにより、回転側軌道部材(44)の回転状態を検出することができる。回転側軌道部材(44)の回転角度、回転数、回転速度などは、ABSなどの制御データとして使用される。   The rotor (48) of the resolver (42) has a similar shape to the rotor (8) of FIG. 2 or the rotor (18) of FIG. The stepped small-diameter portion (56) of the rotation side raceway member (44) includes an intermediate portion (56a) in which the ring portion (57) is fitted, an intermediate portion (56a), and a large-diameter portion (55). The connecting portion (56b) having an intermediate diameter between them and an external thread portion (56c) provided at the left end of the intermediate portion (56a). The stator (47) is positioned so as to face the right end of the intermediate part (56a) of the small diameter part (56), and the rotor (48) is press-fitted and fixed to the intermediate part (56a) of the small diameter part (56). Thus, it is positioned by the left end surface of the large diameter portion (55). Therefore, when the rotation-side raceway member (44) rotates, the rotor having the iron core (49) of the stator (47) having an inner diameter that is concentric with the inner diameter of the fixed-side raceway member (43) and a detection surface that is an elliptical or eccentric cylindrical surface (48) changes, and a voltage corresponding to the rotation angle is obtained in the stator (47), which is sent to the processing circuit via the signal line (51). Thereby, the rotation state of the rotation side track member (44) can be detected. The rotation angle, rotation speed, rotation speed, and the like of the rotation side raceway member (44) are used as control data such as ABS.

なお、図示省略したが、第3実施形態のハブユニット(41)において、ステータ(47)を固定側軌道部材(43)の左端部に圧入固定するとともに、ロータ(48)を回転側軌道部材(44)のリング部(57)やナット(58)に固定するようにしてもよい。   Although not shown, in the hub unit (41) of the third embodiment, the stator (47) is press-fitted and fixed to the left end portion of the fixed-side track member (43), and the rotor (48) is fixed to the rotation-side track member ( 44) may be fixed to the ring portion (57) or the nut (58).

図1は、第1の発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットの第1実施形態を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a rolling bearing unit with a sensor according to the first invention. 図2は、ロータの被検出面の形状を示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the shape of the detection surface of the rotor. 図3は、第2の発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットの第1実施形態のロータの被検出面の形状を示す横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shape of the detected surface of the rotor of the first embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the second invention. 図4は、第1および第2の発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットの第2実施形態を示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the first and second inventions. 図5は、第1および第2の発明によるセンサ付き転がり軸受ユニットの第3実施形態を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the first and second inventions. 図6は、機械加工で得られるロータ(この発明の比較例となるロータ)の被検出面の形状を示す横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the shape of the detected surface of a rotor obtained by machining (a rotor as a comparative example of the present invention).

符号の説明Explanation of symbols

(1)(21) 転がり軸受
(2)(22) レゾルバ
(3)(23) 外輪(固定側軌道部材)
(4)(24) 内輪(回転側軌道部材)
(7)(27) ステータ
(8) ロータ(第1発明用ロータ)
(18) ロータ(第2発明用ロータ)
(28) ロータ
(41) ハブユニット(転がり軸受)
(42) レゾルバ
(43) 固定側軌道部材
(44) 回転側軌道部材
(47) ステータ
(48) ロータ
(1) (21) Rolling bearing
(2) (22) Resolver
(3) (23) Outer ring (fixed side raceway member)
(4) (24) Inner ring (rotating raceway member)
(7) (27) Stator
(8) Rotor (rotor for the first invention)
(18) Rotor (rotor for the second invention)
(28) Rotor
(41) Hub unit (rolling bearing)
(42) Resolver
(43) Fixed track member
(44) Rotating track member
(47) Stator
(48) Rotor

Claims (2)

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ユニットにおいて、
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、被検出面となるロータ外周面の断面形状が楕円とされていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受ユニット。
In a rolling bearing unit with a sensor comprising a rotating side raceway member, a fixed side raceway member, a rolling bearing having a rolling element disposed between both raceway members, and a sensor device provided in the rolling bearing,
The sensor device includes a resolver including a rotor provided on the rotation side raceway member and a stator provided on the fixed side raceway member, and the cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the rotor serving as the detection surface is an ellipse. A rolling bearing unit with sensor.
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ユニットにおいて、
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、被検出面となるロータ外周面の断面形状が、互いに対向する2つの偏心円弧面と、互いに対向しかつ両偏心円弧面端部同士をつなぐ2つの真円円弧面とによって形成されていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受ユニット。
In a rolling bearing unit with a sensor comprising a rotating side raceway member, a fixed side raceway member, a rolling bearing having a rolling element disposed between both raceway members, and a sensor device provided in the rolling bearing,
The sensor device includes a resolver including a rotor provided on the rotation-side raceway member and a stator provided on the fixed-side raceway member, and the cross-sectional shape of the rotor outer peripheral surface serving as the detection surface is two eccentrics facing each other. A rolling bearing unit with a sensor, characterized in that it is formed by an arcuate surface and two perfectly circular arcuate surfaces facing each other and connecting the ends of both eccentric arcuate surfaces.
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