JP2021500517A - 内輪と外輪とセンサとを含む軸受、およびかかる軸受を含むシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、内輪（２）と、内輪（２）に対して回転可能な外輪（４）と、外輪（４）の回転に対応する測定変数を検出するためのセンサ（６）とを備えている軸受であって、前記センサ（６）がステータ（６．１）およびロータ（６．２）を備えている軸受に関する。よりコンパクトな設計の軸受を提供するために、前記センサ（６）は、誘導センサ（６）として構築され、およびステータが内輪にトルクに耐えるように接続され、かつロータが外輪にトルクに耐えるように接続されている、または、ステータ（６．１）が外輪（４）にトルクに耐えるように接続され、かつロータ（６．２）が内輪（２）にトルクに耐えるように接続されている。

Description

本発明は、請求項１の前提部分に係る軸受、および請求項１２の前提部分に係るシステムに関する。

そのような軸受およびシステムは、既に異なる実施形態で知られている。

欧州特許出願公開第２６４４９２１号明細書から、耐トルク部と、該耐トルク部に対して回転可能な回転部と、内輪および外輪を含む軸受とを備え、前記外輪が前記耐トルク部にトルクに耐えるように接続され、前記内輪が前記回転部にトルクに耐えるように接続されているシステムが知られている。前記公知のシステムの前記軸受は、前記内輪と、該内輪に対して回転可能な外輪と、前記内輪に対する前記外輪の回転に対応する測定変数を検出するためのセンサとを備え、前記センサがステータおよびロータを備えている。

本発明の目的は、よりコンパクトに設計された、システムおよび軸受を提供することである。

この目的は、請求項１に係る軸受によって解決され、前記センサが誘導センサとして構築され、および前記ステータが前記内輪にトルクに耐えるように接続され、かつ前記ロータが前記外輪にトルクに耐えるように接続される、または、前記ステータが前記外輪にトルクに耐えるように接続されており、かつ前記ロータが前記内輪および請求項１２に記載のシステムにトルクに耐えるように接続されている。

本発明に係る、軸受およびシステムの主な利点は、前記軸受および前記システムをさらにコンパクトに設計することが可能であることである。前記ステータを前記内輪にトルクに耐えるように接続し、かつ前記ロータを前記外輪にトルクに耐えるように接続する、または、前記ステータを前記外輪にトルクに耐えるように接続し、かつ前記ロータを前記内輪にトルクに耐えるように接続するので、本発明の設計は、既知の設計よりもはるかに一体的である。さらに、本発明の軸受、および本発明のシステムの取扱いおよび製造は改善される。

基本的に、前記誘導センサは、任意の、有用で適用可能な種類、材料、寸法、および配設のものであってよい。前記誘導センサは、回転速度を検出するために、または軸の回転数を計数するために、インクリメンタル型誘導センサ、たとえばインクリメンタル角度センサであってよい。有利には、前記誘導センサは、アブソリュート誘導センサとして構築される。このようにして、軸の回転速度または回転数などを測定するだけでなく、前記軸受の前記外輪に対する前記内輪の特定の位置を測定することが可能である。さらに、前記誘導センサがアブソリュート誘導センサである場合、前記内輪を前記外輪に対して回転させることなく、前記軸受の前記外輪に対する前記内輪の特定の位置を測定することが可能である。アブソリュート誘導センサを使用すると、測定変数の高解像度測定も可能である。

本発明に係る軸受のさらなる有利な発展は、前記内輪および前記外輪が、前記外輪に対して前記内輪を支えるための軸受領域、および前記誘導センサを支持するためのセンサ領域を形成し、前記センサ領域は、前記内輪および前記外輪によって規定されることである。これによって、一方の側で前記外輪に対して前記内輪を支え、他方の側で前記誘導センサを支持するための、明確に規定された領域が構築される。したがって、前記軸受領域および前記センサ領域の両方の領域は、特定の用途のために設計することができる。

上述の実施形態の有利な発展は、前記センサ領域および前記誘導センサが、前記誘導センサの前記ステータおよび前記ロータが前記センサ領域に完全に受けられるように構築および配設されることである。このようにして、前記誘導センサおよび前記軸受の取扱いおよび製造がさらに改善される。

本発明に係る軸受のさらなる有利な発展は、前記内輪および前記外輪が、前記軸受の中心軸に対して半径方向に配設され、互いに対応する前記誘導センサの前記ステータおよび前記ロータの電磁結合要素が、前記軸受の前記中心軸に対して実質的に垂直に配設されることである。これによって、本発明の軸受は、一方の側では非常にコンパクトであり、他方の側では、前記誘導センサの前記ステータおよび前記ロータのための十分な空間がある。

本発明に係る軸受の別の有利な発展は、スペーサが、前記ステータと、該ステータがトルクに耐えるように接続された、前記内輪または前記外輪との間に配設されることである。したがって、前記スペーサは、前記ステータが前記内輪または前記外輪のどちらに接続されるかに応じて、前記ステータと前記内輪との間、または前記ステータと前記外輪との間に配設される。このようにして、前記誘導センサの前記ステータと前記ロータとの間に正しい距離を確立することが非常に容易である。

一般に、上述の実施形態に係る前記スペーサは、任意の、有用で適用可能な、種類、設計、材料、寸法、および配設のものであってよい。有利には、前記スペーサは、リングが標準ユニットであり、多くの様々な設計および材料で入手可能であるので、リングのように構築されている。

上述の実施形態とは対照的に、スペーサを備える本発明に係る軸受の別の好ましい実施形態は、前記ステータが支持部、電子機器および鋳造化合物を備え、前記電子機器が、前記支持部によって支持され、少なくとも部分的に前記鋳造化合物によって覆われ、前記スペーサは、前記電子機器を少なくとも部分的に封止するための前記鋳造化合物のための規定領域を形成するためのスリーブのように構築される。これによって、前記スペーサは、前記誘導センサの前記ステータと前記ロータとの間に規定距離を生み出すためだけでなく、前記鋳造化合物を鋳造するために支持するためのものでもある。

本発明に係る軸受の別の有利な発展は、前記ステータが、支持部、電子機器および鋳造化合物を備え、前記電子機器が、前記支持部によって支持され、少なくとも部分的に前記鋳造化合物によって覆われ、前記支持部が前記鋳造化合物のための規定領域を形成するためのカラー部を備える。上述の実施形態と同様に、前記カラー部を有する前記支持部は、前記電子部品を少なくとも部分的に封止するために前記鋳造化合物を鋳造するために支持する。

本発明に係る軸受のさらなる有利な発展は、前記軸受が、前記誘導センサが前記軸受の周囲に対して封止されるように構築および配設される封止材を備えることである。したがって、誘導センサは、前記軸受の周囲に対して完全に封止される。

上述の軸受の有利な発展と同様に、本発明に係るシステムの有利な発展は、前記システムが、前記誘導センサが前記軸受の周囲に対して封止されるように構築および配設される封止材を備えることである。

本発明に係る軸受の特に有利な発展は、前記軸受が、前記誘導センサのための規定された電磁環境が形成されるように構築および配設される電磁要素を備えることである。このようにして、前記環境の影響を受ける前記誘導センサの電磁パラメータを、さらに容易に取扱うことができる。

上述の軸受の有利な発展と同様に、本発明に係るシステムの有利な発展は、前記システムが、前記誘導センサのための規定された電磁環境が形成されるように構築および配設される電磁要素を備えることである。

図は、本発明に係る、軸受およびシステムの概略図であり、本発明の理解に必要な詳細のみが示されている。

本発明に係る軸受およびシステムの第１実施形態を分解組立図で示す。 軸受およびシステムの前記第１実施形態を断面図で示す。 本発明に係る軸受およびシステムの第２実施形態を分解組立図で示す。 軸受およびシステムの第２実施形態を断面図で示す。

図１は、内輪２と、該内輪２に対して回転可能な外輪４と、前記内輪２に対して前記外輪４の回転に対応する測定変数を検出するための誘導センサ６とを備え、前記誘導センサ６がステータ６．１およびロータ６．２を備えている、本発明に係る軸受およびシステムの第１実施形態を示している。前記誘導センサ６は、前記軸受の前記外輪４に対する前記内輪２の角度位置を測定するためのアブソリュート誘導センサ６として構築されている。したがって、前記外輪４に対する前記内輪２の前記位置は、前記内輪２に対する前記外輪４の回転に対応する前記測定変数である。

前記軸受は、玉軸受のように構築され、前記内輪２を介して回転軸に接続され、前記外輪４を介してハウジングに接続されている。前記ハウジングおよび前記ハウジングに対して回転可能な前記軸は示されていない。上述の構成要素、すなわち前記軸受、前記ハウジングおよび前記軸は、本発明に係るシステムの一部であり、該システムは、耐トルク部、すなわち前記ハウジングと、前記耐トルク部に対して回転可能な回転部、すなわち前記軸とを備え、前記軸受が前記内輪２および前記外輪４を備え、前記外輪４が前記耐トルク部にトルクに耐えるように接続され、前記内輪２が前記回転部にトルクに耐えるように接続されている。

前記誘導センサ６の前記ステータ６．１は、支持部６．１．１、電子機器６．１．２および鋳造化合物６．１．３を備え、前記電子機器６．１．２が前記支持部６．１．１によって支持され、少なくとも部分的に前記鋳造化合物６．１．３によって覆われている。前記ステータ６．１の前記電子機器６．１．２は、当業者に知られている、前記ロータ６．２との電磁結合のための電磁結合要素、たとえば、前記電子機器６．１．２のプリント回路基板６．１．２．１の表面に配設された、送信機トラックおよび受信機トラックを備えている。前記ステータ６．１の前記電磁結合要素は、示されていない。前記ステータ６．１の前記鋳造化合物６．１．３をより容易に鋳造するために、前記ステータ６．１の前記支持部６．１．１が前記鋳造化合物６．１．３のための規定領域を形成するためのカラー部６．１．１．１を備えている。前記ステータ６．１は前記軸受の前記外輪４にトルクに耐えるように接続されており、前記ロータ６．２は前記軸受の前記内輪２にトルクに耐えるように接続されている。

前記誘導センサ６の前記ステータ６．１をトルクに耐える前記外輪４に、したがって前記耐トルク部、すなわち前記ハウジングに接続することは、前記誘導センサ６の前記ステータ６．１を前記回転可能な内輪２に、したがって前記回転部、すなわち前記軸に接続することに比べて有利である。なぜなら、ワイヤを介する前記ステータ６．１の前記電子機器６．１．２の電子接続を容易に設計することができるからである。前記誘導センサ６の前記ステータ６．１と前記ロータ６．２との間の規定空間を維持するために、前記軸受はスペーサ８も備えている。前記誘導センサ６の前記ステータ６．１と前記ロータ６．２との間の前記電磁結合に影響を与えないようにするために、前記スペーサ８はリング８のように構築され、プラスチック材料から作製されている。

図２では、第１実施形態に係る軸受が組み立てられた状態で示されている。図２から明らかなように、前記内輪２および前記外輪４は前記外輪４に対して前記内輪２を支える軸受領域１０と、前記誘導センサ６を支持するためのセンサ領域１２とを形成しており、前記センサ領域１２の空間寸法は、前記軸受の前記内輪２および前記外輪４によって規定されている。前記内輪２および前記外輪４は、それぞれ単一部品として構築され、前記軸受の中心軸１４に対して半径方向に配設されている。前記軸受領域１０および前記センサ領域１２を形成するために、前記内輪２および前記外輪４が、標準的な軸受、たとえば玉軸受と比較して、前記軸受の前記中心軸１４に平行に延びている。前記軸受の、前記軸受領域１０および前記センサ領域１２は、前記内輪２および前記外輪４の肩部２．１，４．１によって分けられている。

前記スペーサ８は、前記肩部４．１と前記誘導センサ６の前記ステータ６．１との間の規定距離を保つために、前記軸受の前記外輪４の前記肩部４．１に隣接して位置づけられている。前記誘導センサ６の前記ロータ６．２は、前記軸受の前記内輪２に前記内輪２の前記肩部２．１に隣接して配設されている。したがって、前記誘導センサ６の前記ステータ６．１および前記ロータ６．２は、前記スペーサ８によって互いに規定距離で配設されている。

前記ステータ６．１は、前記ステータ６．１の前記支持部６．１．１を介して前記スペーサ８に配設されている。前記ステータ６．１の前記電子機器６．１．２は、前記支持部６．１．１上に配設され、前記ステータ６．１の前記鋳造化合物６．１．３によって少なくとも部分的に覆われている。前記鋳造化合物６．１．３を鋳造するために、前記鋳造化合物６．１．３は、前記カラー部６．１．１．１および前記軸受の前記外輪４を有する前記支持部６．１．１によって規定された領域に入れられている。

図２から最もよく分かるように、前記センサ領域１２および前記誘導センサ６は、前記誘導センサ６の前記ステータ６．１および前記ロータ６．２が前記センサ領域１２に完全に受けられるように構築および配設されている。さらに、図２は、前記ステータ６．１および前記ロータ６．２の前記電磁結合要素、すなわち、互いに対応する前記誘導センサ６の前記ロータ６．２の翼部６．２．１が、前記軸受の前記中心軸１４に実質的に垂直に配設されることを明確に示している。

図３および図４は、本発明に係る軸受およびシステムの第２実施形態を示している。以下では、図１および図２に係る第１実施形態と、図３および図４に係る第２実施形態との間の違いのみが述べられている。これらの図では、類似または同一の部分には同一の参照番号が付されている。

第１実施形態と比較して、図３および図４に係る第２実施形態は、異なるスペーサ８を有している。第２実施形態に係る前記スペーサ８は、前記誘導センサ６の前記ステータ６．１の前記鋳造化合物６．１．３の規定領域を形成するスリーブのように構築されている。したがって、前記ステータ６．１の前記電子機器６．１．２を少なくとも部分的に覆う前記鋳造化合物６．１．３は、前記カラー部６．１．１．１を有する前記支持部６．１．１と前記スリーブ８とによって規定される領域に入れられている。このことは、図４で最もよく分かる。前記スリーブ８は、本発明の第２実施形態に係る前記軸受の、前記ステータ６．１および前記ロータ６．２の間に規定距離をもたらすために肩部８．１を備えている。前記ステータ６．１の前記支持部６．１．１は、前記スリーブ８の前記肩部８．１に接触しており、したがって、前記支持部６．１．１、前記電子機器６．１．２および前記鋳造化合物６．１．３を備える前記ステータ６．１と、前記外輪４の前記肩部４．１との間に規定距離を提供するので、前記誘導センサ６の前記ステータ６．１と前記ロータ６．２との間に規定距離を提供する。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されない。

軸受は、耐トルク部および該耐トルク部に対して回転可能な回転部に対して、有用で適用可能な、種類、材料、寸法および配設のものであってもよい。スペーサについても同様であり、ラジアルシャフトシーリングリングなどのように構築可能である。誘導センサは、アブソリュート誘導センサである必要はなく、インクレメンタル誘導センサであってもよい。

たとえば、軸受は、自動車などの車輪の角度位置を検出するための車輪軸受として構築することができ、車輪軸受は、そこに組み込まれる。

さらに、測定変数は、軸受の外輪に対する内輪の回転位置に限定されない。軸受の前記内輪に対する前記外輪の回転に対応する、任意の有用で適用可能な測定変数が可能である。

たとえば、上述の車輪軸受は、車輪速度、または自動車などの位置のような車輪の回転に対応する、より間接的な測定変数を決定するために使用することができる。車輪の位置を検出することによって検出された自動車の位置は、自動運転の分野の用途に使用することができる。本発明の軸受および本発明のシステムの誘導センサは、車輪センサとして通常使用される他のセンサよりもはるかに正確であるので、本発明のシステムおよび本発明の軸受は、その高解像度の検出によって自動運転のニーズを満たしている。

誘導センサのステータおよびロータは、センサ領域内に完全に配設される必要はなく、その空間的寸法は、本発明に係る軸受の内輪および外輪によって規定される。さらに、ステータが前記内輪にトルクに耐えるように接続され、前記ロータが前記外輪にトルクに耐えるように接続されてもよい。前記誘導センサの前記ステータを前記トルクに耐える外輪に、したがって前記耐トルク部に、すなわち前記ハウジングに接続することは、前記誘導センサの前記ステータを前記回転可能な内輪に、したがって前記回転部に、すなわち前記軸に接続することと比べて有利である。なぜなら、ワイヤを介して前記ステータの前記電子機器の電子接続を容易に設計することができるからである。もちろん、前記誘導センサの前記ステータと前記ロータとの他の配設、ならびに前記ステータの前記電子機器と本発明の軸受および本発明のシステムの周囲との間の他の電子接続技術も可能である。

詳細に説明された本発明の２つの実施形態とは対照的に、誘導センサのステータおよびロータの電磁結合要素は、軸受の中心軸に実質的に平行に配設され、一方、内輪および外輪が軸受の中心軸に対して半径方向に配設されてもよい。たとえば、前記ステータの前記電磁結合要素は、前記軸受の前記中心軸に対して周方向に配設された前記軸受の前記内輪または前記外輪の表面に接続されたフレキシブルプリント回路基板の表面に配設されてもよく、前記ロータの前記電磁結合要素は、前記ステータが接続され、前記軸受の前記中心軸に対して周方向に配設される、前記内輪または前記外輪に対応する、前記軸受の前記外輪または前記内輪に配設されてもよい。

ステータおよびロータの、対応する内輪および外輪への耐トルク接続は、当業者に知られている任意の有用で適用可能なタイプのものであってもよい。鋳造化合物および鋳造化合物の鋳造についても同様である。

上述の本発明の２つの実施形態とは異なり、軸受は、誘導センサが軸受の周囲に対して封止されるように構築および配設された封止材を備えてもよい。本発明に係るシステムについても同様であり、該システムは、誘導センサが軸受の周囲に対して封止されるように構築および配設された封止材を備える。したがって、誘導センサは、軸受の周囲に対してだけでなく、誘導センサを備える軸受の内部に対しても封止される。

さらに、軸受は、誘導センサのための規定された電磁環境が形成されるように構築および配設された電磁要素を備えてもよく、ならびに／またはシステムは、誘導センサのための規定された電磁環境が形成されるように構築および配設された電磁要素を備えてもよい。このようにして、そのような電磁要素を採用しない軸受の全く規定されていない電磁環境は、電磁要素を用いて確立された完全に規定された電磁環境に置き換えられ、前記電磁要素の電磁パラメータは、軸受、または軸受を備えるシステムの設計者に知られている。

たとえば、前記電磁要素は、リング形状の金属板であって、前記軸受の内部を実質的に覆う金属板のように、よって、未知の電磁条件の前記環境に関して前記誘導センサを実質的に覆うリング形状の金属板のように構築することができる。

さらに、前記電磁要素および前記封止材は、組み合わされた要素のように構築することができ、したがって、両方の機能を単一の部品に統合することができる。

本発明に係る軸受または軸受を備えたシステムを採用することによって、軸受、および軸受の内輪に対する外輪の回転に対応する測定変数を検出するためのセンサを備えたシステムのよりコンパクトな設計が可能である。さらに、本発明の軸受および本発明のシステムの取扱いおよび製造が改善される。

２ 玉軸受のように構築された軸受の内輪
２．１ 内輪２の肩部
４ 軸受の外輪
４．１ 外輪４の肩部
６ アブソリュート誘導センサのように構築された誘導センサ、
６．１ 誘導センサ６のステータ
６．１．１ ステータ６．１の支持部
６．１．１．１ 支持部６．１．１のカラー部
６．１．２ ステータ６．１の電子機器
６．１．２．１ 電子機器６．１．２のプリント回路基板
６．１．３ ステータ６．１の鋳造化合物
６．２ 誘導センサ６のロータ
６．２．１ ロータ６．２の翼部
８ 軸受のスペーサ
８．１ スペーサ８の肩部（第２実施形態のみ）
１０ 軸受の軸受領域
１２ 軸受のセンサ領域
１４ 軸受の中心軸

Claims (14)

1. 内輪（２）と、該内輪（２）に対して回転可能な外輪（４）と、前記内輪（２）に対する前記外輪（４）の回転に対応する測定変数を検出するためのセンサ（６）とを備える軸受であって、該センサ（６）がステータ（６．１）とロータ（６．２）とを含む、軸受において、
   前記センサ（６）は、誘導センサ（６）として構築され、および
   前記ステータが前記内輪にトルクに耐えるように接続されかつ前記ロータが前記外輪にトルクに耐えるように接続されている、または、
   前記ステータ（６．１）が前記外輪（４）にトルクに耐えるように接続されかつ前記ロータ（６．２）が前記内輪（２）にトルクに耐えるように接続されている、
   ことを特徴とする軸受。
2. 前記誘導センサ（６）は、アブソリュート誘導センサ（６）として構築されていることを特徴とする、請求項１に記載の軸受。
3. 前記内輪（２）および前記外輪（４）は、前記外輪（４）に対して前記内輪（２）を支えるための軸受領域（１０）と、前記誘導センサ（６）を支持するためのセンサ領域（１２）とを形成し、前記センサ領域（１２）の空間的寸法は、前記内輪（２）および前記外輪（４）によって規定されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の軸受。
4. 前記センサ領域（１２）および前記誘導センサ（６）は、前記誘導センサ（６）の前記ステータ（６．１）および前記ロータ（６．２）が前記センサ領域（１２）に完全に受けられるように構築および配設されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受。
5. 前記内輪（２）および前記外輪（４）は、前記軸受の中心軸（１４）に対して半径方向に配設されており、互いに対応する前記誘導センサ（６）の前記ステータ（６．１）および前記ロータ（６．２）の電磁結合要素（６．２）は、前記軸受の前記中心軸（１４）に対して実質的に垂直に配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受。
6. スペーサ（８）が、前記ステータ（６．１）と、前記ステータ（６．１）がトルクに耐えるように接続されている、前記内輪または前記外輪（４）との間に配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受。
7. 前記スペーサ（８）は、リング（８）のように構築されていることを特徴とする請求項６に記載の軸受。
8. 前記ステータ（６．１）が支持部（６．１．１）、電子機器（６．１．２）および鋳造化合物（６．１．３）を備えており、前記電子機器（６．１．２）が、前記支持部（６．１．１）によって支持され、そして前記鋳造化合物（６．１．３）によって少なくとも部分的に覆われており、前記スペーサ（８）が前記鋳造化合物（６．１．３）の規定領域を形成するためのスリーブ（８）のように構築されていることを特徴とする請求項６に記載の軸受。
9. 前記ステータ（６．１）が支持部（６．１．１）、電子機器（６．１．２）および鋳造化合物（６．１．３）を備えており、前記電子機器（６．１．２）が、前記支持部（６．１．１）によって支持され、そして前記鋳造化合物（６．１．３）によって少なくとも部分的に覆われており、前記支持部（６．１．１）が前記鋳造化合物（６．１．３）の規定領域を形成するためのカラー部（６．１．１．１）を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の軸受。
10. 前記軸受は、前記誘導センサが前記軸受の周囲に対して封止されるように構築および配設されている封止材を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の軸受。
11. 前記軸受は、規定された電磁環境が前記誘導センサに形成されるように構築および配設されている電磁要素を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の軸受。
12. 耐トルク部と、該耐トルク部に対して回転可能な回転部と、内輪（２）および外輪（４）を備えている軸受とを備えており、
    前記外輪（４）が前記耐トルク部にトルクに耐えるように接続され、かつ前記内輪（２）が前記回転部にトルクに耐えるように接続されている、または、
    前記外輪が前記回転部にトルクに耐えるように接続され、かつ前記内輪が前記耐トルク部にトルクに耐えるように接続されており、
    前記軸受が請求項１〜１１のいずれか１項に記載の軸受と同様に構築されていることを特徴とするシステム。
13. 前記誘導センサが、前記軸受の周囲に対して密封されるように構築および配設されている密封材を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 前記誘導センサのための規定された電磁環境が形成されるように構築および配設されている電磁要素を備えていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のシステム。

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