JP2022191097A - 軸受装置および電動垂直離着陸機 - Google Patents

Abstract

【課題】センサケーブルの絶縁体が摩耗することを抑制し、絶縁不良等の不具合を防止することができる軸受装置および電動垂直離着陸機を提供する。【解決手段】軸受装置６は、転がり軸受７と、転がり軸受７の状態を監視するセンサを含む監視装置８とを備える。転がり軸受７の静止側軌道輪である内輪９が車軸１８に嵌合固定され、車軸１８の軸方向一端にフランジ１６が設けられる。監視装置８は、センサを支持するセンサホルダ２６と、センサホルダ２６を軸受装置６に固定するセンサブラケットと、センサの出力を処理し処理信号を出力する検知回路２５とを有する。転がり軸受７の端面に対向するフランジ１６の軸方向外側面に凹み部２８が設けられ、凹み部２８にセンサブラケットが配置される。センサホルダを内輪９の端面に向けて付勢する弾性部２７ｂと、センサのセンサケーブル２０を保持するセンサケーブル保持部とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、車輪または回転翼等を回転支持する軸受装置および電動垂直離着陸機に関する。

乗用車、商用車等の車両の車輪を支持する外輪回転の円すいころ軸受等をユニット化した軸受の異常検知装置が提案されている（特許文献１）。この異常検知装置は、軸受の温度等の状態を監視することで、軸受の不具合の出力信号を車両制御装置へ送信して運転者に警告し、車両の不具合を未然に防ぐ装置である。

軸受の温度を検出する温度センサの取付け構造としては、測温部をねじにより固定する構造（例えば、特許文献２,３）、弾性体に付勢された温度センサを内輪の内径面に押し付ける構造（特許文献４）が挙げられる。

前記特許文献４の構造は、回転軸の外周に溝を設け、この溝に温度センサを備えた弾性体を配置している。前記弾性体により突出付勢された温度センサが回転軸の外径面から所定量突出しており、回転軸に軸受を取り付けると、内輪の内径に温度センサが弾性的に押し付けられる。これにより、センサ固定部から温度センサが脱落すること、およびセンサケーブルに不具合が生じることを防止する。

特開平１１－２８７２５１号公報 特開２００３－３０８５８８号公報 特許第４７５９９７２号公報 特開２００５－１７１４７号公報

特許文献４では、弾性体に設けた孔を通して、センサケーブルが溝からはみ出すことを防止している。しかし、センサケーブルは孔のエッジに接触しているため、センサケーブルの絶縁体の摩耗により絶縁不良等の不具合が生じる可能性がある。

本発明の目的は、センサケーブルの絶縁体が摩耗することを抑制し、絶縁不良等の不具合を防止することができる軸受装置および電動垂直離着陸機を提供することである。

本発明の軸受装置は、転がり軸受と、この転がり軸受の状態を監視するセンサを含む監視装置とを備え、前記転がり軸受における静止側軌道輪である内輪が軸部に嵌合固定され、前記軸部の軸方向一端にフランジが設けられる軸受装置であって、
前記監視装置は、前記センサを支持するセンサホルダと、このセンサホルダをこの軸受装置の定められた位置に固定するセンサブラケットと、前記センサの出力を処理しその処理信号を出力する検知回路とを有し、
前記転がり軸受の端面に対向する前記フランジの軸方向外側面、または、前記フランジに臨む前記内輪の外周縁部に凹み部が設けられ、この凹み部に前記センサブラケットが配置され、前記センサホルダを前記内輪の端面またはこの端面に繋がる凹み部の段差部に向けて付勢する弾性部と、前記センサのセンサケーブルを保持する保持部とを備えた。
前記「転がり軸受の状態を監視する」とは、転がり軸受の例えば、温度、振動、回転速度等の各種パラメータを監視すること等である。前記回転速度は、単位時間当たりの回転数と同義である。
前記「定められた位置」は、凹み部が設けられる箇所に応じて定められる。転がり軸受の端面に対向するフランジの軸方向外側面に凹み部が設けられる場合、前記定められた位置は、内輪の端面に臨む位置である。フランジに臨む内輪の外周縁部に凹み部が設けられる場合、前記定められた位置は、内輪の端面に繋がる凹み部の段差部である。

この構成によると、センサホルダが弾性部により内輪の端面または凹み部の段差部に向けて付勢されるため、センサホルダが強固に固定される。これにより転がり軸受に対し、簡易な構造でセンサホルダ等の抜け止めを図れる。また、センサのセンサケーブルを保持する保持部を備えたため、露出したセンサケーブルに局所的に応力が集中すること等を防止し得る。したがって、センサケーブルの絶縁体が摩耗することを抑制し、絶縁不良等の不具合を防止することができる。

前記転がり軸受は、それぞれ外周に単列の軌道面を有し軸方向に並んで配置される複数の前記内輪と、これら内輪の各軌道面に対向する複列の軌道面を内周に有する回転側の軌道輪である外輪と、これら内外輪の軌道面間に介在する複列の転動体とを有してもよい。この場合、この軸受装置を、例えば、外輪回転方式の乗用車等における従動輪用に適用することができる。

前記フランジの軸方向外側面における円周方向の一部に、径方向に延びる前記凹み部が設けられ、この凹み部は、前記径方向の内外で少なくとも異なる二つの幅寸法となる段付き形状に形成されていてもよい。この場合、フランジが設けられる軸部を鋳造により成形されたものとすると、フランジの凹み部を、型による溝成形により設けることが可能となる。前記型による溝成形後、凹み部のうち寸法精度が必要な部位のみ機械加工を行うことで、凹み部の全体を機械加工するよりも比較的安価に凹み部を設けることができる。

前記凹み部は、前記二つの幅寸法のうち内径側の幅寸法が外径側の幅寸法より大きく形成されていてもよい。この場合、新たな部品を追加することなく、センサブラケットおよびセンサホルダが径方向外方に抜けない構造となり、組立工数も低減することができる。したがって、軸受装置の製造コストの低減を図れる。

車両用の軸受装置の場合、前記凹み部は、鉛直方向または水平方向に沿って形成されていてもよい。
凹み部が鉛直方向に沿って形成されている場合、例えば、軸受装置から外部に延びるセンサケーブルの全長を短縮することができる。凹み部が水平方向に沿って形成されている場合、凹み部は非負荷域方向の溝となり、鉛直方向に沿って凹み部が形成されるものよりも軸部の剛性が低下することを抑制することができる。

前記凹み部は、前記内輪の外周縁部に設けられる環状凹部であり、前記センサホルダおよび前記センサブラケットは、前記環状凹部に同心状に固定される環状部材であってもよい。この場合、様々な軸受サイズの転がり軸受に対し、例えば、共通のセンサホルダおよびセンサブラケットを固定することが可能となる。これにより、センサホルダおよびセンサブラケットの汎用性を高め得る。

前記弾性部は、ばね形状のばね部、または、弾性変形可能な樹脂から成る弾性体であってもよい。弾性部がばね形状のばね部である場合、センサホルダに対する付勢力を一定に維持し易い。弾性部が弾性変形可能な樹脂から成る弾性体である場合、構造を簡単化することができる。

前記センサは、前記転がり軸受の温度を検出する温度センサ、または、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサであってもよい。検知回路は、温度センサで検出される温度が閾値以上、または振動センサで検出される値が閾値以上となったとき、転がり軸受に異常が発生していると判断してもよい。
前記各閾値は、それぞれ設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。

前記軸部は車両の車軸であり、前記転がり軸受は前記車両の車輪を回転支持してもよい。
前記車両は大型自動車であってもよい。
前記「大型自動車」とは、車両の総重量１１トン以上、最大積載量６．５トン以上、または乗車定員が３０人以上の自動車である。
この場合、大型自動車の車輪を回転支持する転がり軸受の状態を監視することができる。

本発明の電動垂直離着陸機は、この発明の上記いずれかの構成の軸受装置を備えている。そのため、本発明の軸受装置につき前述した各効果が得られる。

本発明の軸受装置および電動垂直離着陸機によれば、センサのセンサケーブルを保持する保持部を備えたため、露出したセンサケーブルに局所的に応力が集中すること等を防止し得る。したがって、センサケーブルの絶縁体が摩耗することを抑制し、絶縁不良等の不具合を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る軸受装置の縦断面図である。 同軸受装置の異常検知装置等を示す図である。 同異常検知装置および車軸のフランジを部分的に拡大して示す斜視図である。 同フランジの凹み部を部分的に拡大して示す斜視図である。 同異常検知装置の斜視図である。 同異常検知装置の縦断面図である。 同異常検知装置の脱落防止構造を説明する要部の拡大縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る軸受装置の異常検知装置等を示す図である。 同異常検知装置が凹み部から離脱したフランジの凹み部位置を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る軸受装置の縦断面図である。 図１０のXI部の部分拡大図である。 同軸受装置の異常検知装置の斜視図である。 本発明の軸受装置を備えた電動垂直離着陸機の斜視図である。 同電動垂直離着陸機の軸受装置の縦断面図である。

［第１の実施形態］
本発明の実施形態に係る軸受装置を図１ないし図７と共に説明する。
図１に示すように、軸受装置６は、転がり軸受７と、この転がり軸受７の状態を監視するセンサを含む監視装置８とを備える。転がり軸受７は、第２世代に分類される複列の円すいころ軸受であり、外輪回転タイプでかつ従動輪支持用のものである。複列の円すいころ軸受はこの例では背面組み合わせで配置される。

この例の軸受装置６は自動車用の軸受装置である。この軸受装置６が適用される自動車として特に大型自動車が挙げられるが、大型自動車以外の自動車に適用してもよい。この明細書において、軸受装置６が自動車である車両に取付けられた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側Ａ１と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側Ａ２と呼ぶ。

＜転がり軸受＞
転がり軸受７は、車両の車輪Ｗを回転支持する。転がり軸受７は、静止側軌道輪である複数（この例では２個）の内輪９と、回転側の軌道輪である外輪１０と、これら内外輪９，１０の軌道面９ａ，１０ａ間に介在する複列（この例では２列）の転動体１１と、これら転動体１１を保持する図示外の保持器と、内外輪９，１０間の環状空間の両端を密封する一対のシール１２，１２とを有する。前記転動体１１は円すいころである。静止側軌道輪は「固定輪」とも称される。

複数の内輪９は、それぞれ外周に単列の軌道面９ａを有し軸方向に並んで配置される。各内輪９は両鍔付きである。外輪１０は、これら内輪９の各軌道面９ａに対向する複列の軌道面１０ａを内周に有する。２個の内輪９，９は互いに対向する端面を当接させている。但し、２個の内輪９，９の互いに対向する端面間に図示外の間座が設けられてもよい。

軸部である車軸１８の軸方向中間部における外周面に各内輪９がそれぞれ嵌合固定され、車軸１８の軸方向一端に設けられるフランジ１６が車両のナックル等の足回りフレーム部品２１に固定される。フランジ１６の軸方向外側面（アウトボード側面）にインボード側の内輪９の端面が当接された状態で各内輪９が固定される。外輪１０はハブに固定されて回転する。車軸１８の軸方向他端つまりアウトボード側端に雄ねじ部１８ａが設けられている。アウトボード側の内輪９の端面に図示外のワッシャーを介在させ前記雄ねじ部１８ａにナット（図示せず）が螺合されることで、軸受装置６が車軸１８に固定されると共に軸受予圧が与えられる。

＜監視装置＞
図２は、図１のII-II矢視図でありこの軸受装置６の異常検知装置等を示す図である。監視装置８は、図２に示す異常検知装置２４と、この異常検知装置２４の後述する各センサＳ１,Ｓ２（図６）の出力をそれぞれ処理しそれらの処理信号を出力する検知回路２５（図１）とを有する。図６に示すように、異常検知装置２４は、温度センサＳ１および振動センサＳ２と、これら温度センサＳ１および振動センサＳ２を支持するセンサホルダ２６と、各センサＳ１,Ｓ２から延びるセンサケーブル２０と、センサホルダ２６をこの軸受装置６（図１）の定められた位置に固定するセンサブラケット２７とを有する。

＜センサ＞
温度センサＳ１は、転がり軸受７の温度を検出するセンサであり、例えば、サーミスタまたは熱電対等が適用される。振動センサＳ２は、転がり軸受７の振動を検出する振動センサ素子から成り、例えば、圧電素子から成る圧電式、電磁式、静電容量式、渦電流式、レーザドップラ式等の種々の振動センサ素子を適用可能である。

＜センサホルダ＞
図５に示すように、センサホルダ２６は、矩形体状のセンサホルダ本体２６ａと、フランジ部２６ｂとを有する。フランジ部２６ｂは、センサホルダ本体２６ａにおけるインボード側Ａ２の両側縁部から両側に一体に延び、後述するブラケット本体２７ａの一部に拘束される。図６に示す温度センサＳ１、振動センサＳ２およびセンサケーブル２０の基端部は、センサホルダ本体２６ａの内部に収容された状態で、このセンサホルダ本体２６ａの内部に樹脂材（図示せず）が充填されることで、センサホルダ２６に内蔵される。図１に示すように、センサホルダ２６は、センサホルダ本体２６ａのアウトボード側面の少なくとも一部が、内輪９のインボード側の端面に対向するように、フランジ１６の後述する凹み部に配置される。

＜センサブラケット等＞
転がり軸受７のインボート側端面に対向するフランジ１６の軸方向外側面に、図４に示す凹み部２８が設けられている。凹み部２８は、フランジ１６の軸方向外側面における円周方向の一部に、径方向に溝状に延びる。この例の凹み部２８は、図２に示すように、フランジ１６の軸方向外側面において鉛直方向Ａ３に沿って形成されている。凹み部２８は、図４に示すように、前記径方向の内外で少なくとも異なる二つの幅寸法となる段付き形状に形成されている。具体的には、凹み部２８は、前記二つの幅寸法のうち内径側の幅寸法Ｘが外径側の幅寸法Ｘ´よりも大きく（Ｘ＞Ｘ´）形成されている。図３に示すように、この凹み部２８にセンサブラケット２７が配置される。

この例のセンサブラケット２７は、図５に示すように、ブラケット本体２７ａと、弾性部２７ｂと、センサケーブル２０を保持する保持部としてのセンサケーブル保持部２７ｃとを有する。これらブラケット本体２７ａ、弾性部２７ｂおよびセンサケーブル保持部２７ｃは、例えば、薄板状の鋼板等から一体に形成される。前記「一体に形成される」とは、ブラケット本体２７ａ、弾性部２７ｂおよびセンサケーブル保持部２７ｃが、複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば機械加工等により単独の物の一部または全体として成形されることを意味する。この場合、異常検知装置２４の部品点数の低減を図り構造を簡単化し得る。

ブラケット本体２７ａは、ベースプレート３３、フランジ部拘束部３４およびホルダ保持部３５を含む。ベースプレート３３は、図４の凹み部２８における溝底面のうち内径側の幅広部２８ａに設置される図５に示す基端部３３ａと、この基端部３３ａに繋がり（続き）図４の凹み部２８における溝底面のうち外径側の幅狭部２８ｂに設置される図５に示す先端部３３ｂとを含む。フランジ部拘束部３４は、基端部３３ａの両側縁部に繋がりつまり続き互いに平行で且つ軸方向に延びる一対の拘束部分３４ａと、この拘束部分３４ａの先端縁部から互いに近づくように所定距離延びる内向きの一対のフランジ部分３４ｂとを有する。フランジ部拘束部３４内に、センサホルダ２６のフランジ部２６ｂが挿入され拘束される。

ホルダ保持部３５は、各フランジ部分３４ｂの内側縁部からアウトボード側にそれぞれ突出する。これら一対のホルダ保持部３５およびセンサホルダ本体２６ａのアウトボード側端部は、図１のフランジ１６の軸方向外側面よりも所定量突出する。また図５に示すように、一対のホルダ保持部３５は、センサホルダ本体２６ａの両側面を挟持するように互いに平行に配置されている。

＜弾性部＞
ベースプレート３３の主に基端部３３ａには、センサホルダ２６を図１の内輪９のインボード側の端面に向けて付勢する図６に示す弾性部２７ｂがこの基端部３３ａに一体に設けられている。図５の弾性部２７ｂは、矩形板状でこの外径側縁部がベースプレート３３の長手方向中間部分に繋がるように片持ち支持され、且つ矩形板の他の部分がベースプレート３３に対しアウトボード側に所定距離突出し略平行となるようにベースプレート３３が打ち抜き加工等されることで、ばね形状のばね部となる。よって、前記ばね部である弾性部２７ｂがセンサホルダ本体２６ａのインボード側端面を押圧することで、センサホルダ２６は内輪９（図６）のインボード側の端面に向けて付勢される。

＜センサケーブル保持部＞
ベースプレート３３の先端部３３ｂには、センサケーブル保持部２７ｃが一体に設けられている。このセンサケーブル保持部２７ｃは、ベースプレート３３の一部が例えば曲げ加工等されることにより略凹形状に形成されている。センサケーブル保持部２７ｃにおける略凹形状の底面には、センサケーブル２０を外部に取り出すための切欠き部３６が形成されている。図６に示すように、センサケーブル２０は、センサホルダ本体２６ａから突出する所定量の長さ部分Ｌ１が、前記センサケーブル保持部２７ｃの略凹形状の対向する両内側面に押さえられ、さらに前記切欠き部３６から径方向外方に向けて直線状に外部に引き出される。

＜制御系について＞
図１に示すように、外部に引き出されたセンサケーブル２０に、検知回路２５が接続される。この検知回路２５は、各センサＳ１,Ｓ２（図６）の出力をそれぞれ処理しそれらの処理信号を出力する信号処理部２５ａを備える。具体的には、信号処理部２５ａは、温度センサＳ１（図６）で検出される温度が例えば閾値以上となったとき、または振動センサＳ２（図６）で検出される値が例えば閾値以上となったとき、転がり軸受７に異常が発生していると判断しこの処理信号を車両制御装置（ＥＣＵ）３７へ伝送する。信号処理部２５ａは、例えば、マイクロコントローラ等で構成される。

ＥＣＵ３７は、転がり軸受７に異常が発生している処理信号が信号処理部２５ａから伝送されると、例えば、車両のコンソールパネル等に設けられた図示外の表示装置に、転がり軸受７の異常を知らせる表示を出力するよう指令する。前記表示装置と共にまたは前記表示装置に代えて、転がり軸受７の異常を知らせる警告音等を出力してもよい。信号処理部２５ａは、ＥＣＵ３７の一部の機能としてもよい。

＜作用効果＞
以上説明した軸受装置６によれば、センサホルダ２６が図６に示す弾性部２７ｂにより内輪９の端面に向けて付勢されるため、センサホルダ２６が強固に固定される。これにより図１の転がり軸受７に対し、簡易な構造でセンサホルダ２６等の抜け止めを図れる。また、図６のセンサＳ１，Ｓ２のセンサケーブル２０を保持するセンサケーブル保持部２７ｃを備え、特に、センサケーブル２０は、センサホルダ本体２６ａから突出する所定量の長さ部分Ｌ１が、センサケーブル保持部２７ｃの略凹形状の対向する両内側面に押さえられるため、露出したセンサケーブルに局所的に応力が集中すること等を防止し得る。したがって、センサケーブル２０の絶縁体が摩耗することを抑制し、絶縁不良等の不具合を防止することができる。

センサブラケット２７が配置される図４に示す凹み部２８は、フランジ１６の軸方向外側面に設けられて径方向の内外で少なくとも異なる二つの幅寸法となる段付き形状に形成されている。したがって、フランジ１６が設けられる車軸１８（図１）を鋳造により成形されたものとすると、フランジ１６の凹み部２８を、型による溝成形により設けることが可能となる。前記型による溝成形後、凹み部２８のうち寸法精度が必要な部位のみ機械加工を行うことで、凹み部２８の全体を機械加工等するよりも比較的安価に凹み部２８を設けることができる。

凹み部２８は、二つの幅寸法のうち内径側の幅寸法Ｘが外径側の幅寸法Ｘ´より大きく正面視で逆Ｔ字形状に形成されている。このため、新たな部品を追加することなく、図３のセンサブラケット２７およびセンサホルダ２６が径方向外方に抜けないストッパ構造となり、組立工数も低減することができる。したがって、図１の軸受装置６の製造コストの低減を図れる。図４に示す凹み部２８を前記逆Ｔ字形状にすると、図７に示すように、凹み部２８における溝底面２８ａａに対して、異常検知装置２４のベースプレート３３が不所望に傾いた場合でも、逆Ｔ字形状の段付部２８ａｂにセンサブラケット２７が接触する。よって、異常検知装置２４が凹み部２８から外れない。

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

［第２の実施形態：図８～図９］
図９に示すように、凹み部２８は、水平方向Ａ４に沿って形成されていてもよい。水平方向Ａ４に沿って形成された凹み部２８に、図８に示す異常検知装置２４を配置する。凹み部２８が水平方向Ａ４に沿って形成されている場合、凹み部２８は非負荷域方向の溝となり、鉛直方向に沿って凹み部２８（図９点線にて表示）が形成されるものよりも軸部の剛性が低下することを抑制することができる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。

［第３の実施形態：図１０～図１２］
図１０に示すように、凹み部２８は、フランジ１６に臨む内輪９の外周縁部に設けられる図１１に示す環状凹部２８Ａであってもよい。この場合、センサホルダ２６Ａおよびセンサブラケット２７Ａは、それぞれ前記環状凹部２８Ａに同心状に嵌合固定される図１２に示す環状部材である。これらセンサホルダ２６Ａおよびセンサブラケット２７Ａは一体に形成され、センサブラケット２７Ａはセンサホルダ２６Ａよりも大径の薄板状に形成されている。

この例のセンサブラケット２７Ａは、弾性部としての機能を兼ねる。具体的には、センサブラケット２７Ａは弾性変形可能な樹脂から成る弾性体である。前記樹脂としては、例えば、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂、ビニルエステル系繊維強化樹脂、エポキシ系繊維強化樹脂のいずれかである。したがって、図１１に示すように、弾性部を兼ねるセンサブラケット２７Ａは、内輪９の端面に繋がる（続く）凹み部２８Ａの段差部２８Ａａに向けてセンサホルダ２６Ａを付勢する。

センサブラケット２７Ａにおけるアウトボード側面の円周方向の一部に、センサケーブル保持部２７ｃが設けられている。このセンサケーブル保持部２７ｃは、センサブラケット２７Ａからアウトボード側に突出する突出部２７ｃａと、この突出部２７ｃａの先端部分から直角に折れ曲がる折曲部２７ｃｂとでＬ字形状に形成されている。

この構成では、センサケーブル２０は、センサホルダ２６Ａから突出する所定量の長さ部分Ｌ１が、前記センサケーブル保持部２７ｃの突出部２７ｃａおよび折曲部２７ｃｂで押さえられて直線状に外部に引き出される。このため、センサケーブル２０の絶縁体が摩耗することを抑制し、絶縁不良等の不具合を防止することができる。センサブラケット２７Ａは弾性部としての機能を兼ね、弾性部が弾性変形可能な樹脂から成る弾性体であるため、構造を簡単化することができる。したがって、製造コストの低減を図れる。

＜電動垂直離着陸機への適用例：図１３、図１４＞
軸受装置を電動垂直離着陸機へ適用してもよい。
近年では、自動車に代わる移動手段として飛行可能な自動車、いわゆる空飛ぶクルマが注目されている。空飛ぶクルマは、地域内移動、地域間移動、観光・レジャー、救急医療、災害救助など、様々な場面での活用が期待されている。

空飛ぶクルマとしては、垂直離着陸機（ＶＴＯＬ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔａｋｅ－Ｏｆｆ ａｎｄ Ｌａｎｄｉｎｇ ａｉｒｃｒａｆｔ）が注目されている。垂直離着陸機は、空と離発着場を垂直に昇降できることから、滑走路が必要とならず、利便性に優れる。特に、近年ではＣＯ_２の削減に向けた社会的要請などからバッテリとモータで飛行するタイプの電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ）が開発の主流となっている。

図１３に示すように、電動垂直離着陸機１は、機体中央に位置する本体部２と、前後左右に配置された４つの駆動部３を有するマルチコプターである。駆動部３は、電動垂直離着陸機１の揚力および推進力を発生させる装置であり、駆動部３の駆動によって電動垂直離着陸機１が飛行する。電動垂直離着陸機１において駆動部３は複数あればよく、４つに限定されない。

本体部２は乗員（例えば１～２名程度）が搭乗可能な居住空間を有している。この居住空間には、進行方向および高度などを決めるための操作系、高度、速度、飛行位置などを示す計器類などが設けられている。本体部２からは４本のアーム２ａがそれぞれ放射状に延び、各アーム２ａの先端に駆動部３が設けられている。図１３において、アーム２ａには、回転翼４を保護するため、回転翼４の回転周囲を覆う円環部が一体に設けられている。また、本体部２の下部には、着陸時に機体を支えるスキッド２ｂが設けられている。

図１４に示すように、駆動部３は、回転翼４と、この回転翼４を回転支持する軸受装置６と、軸部１８Ａと、モータ５とを備える。各アーム２ａ（図１３）の先端に上下方向に延びる軸部１８Ａが固定され、この軸部１８Ａの外周面に、軸受装置６の転がり軸受７が嵌合固定されている。

＜転がり軸受＞
転がり軸受７は、例えばアンギュラ玉軸受であり、内輪が静止側軌道輪の外輪回転タイプである。この例では、例えば、２個のアンギュラ玉軸受が内外輪間座２９，３０を介して背面組み合わせで配置される。軸受装置６の外周面には、一対の回転翼４が軸方向に所定間隔を隔てて設けられている。各回転翼４は、径方向外側へ延びる２枚の羽根をそれぞれ有する。

＜モータ＞
モータ５は、回転翼４を回転駆動させる駆動源であり、例えば、内輪間座２９の外周面に嵌合されたステータ５ａと、このステータ５ａの半径方向外方に位置し外輪間座３０の内周面に固定されたロータ５ｂとを有するアウターロータ型でダイレクトドライブ形式である。但し、モータ５は、図示外のチェーン、スプロケット等の回転伝達機構を介して回転翼４を回転駆動させてもよい。

＜制御系について＞
本体部２には、複数のモータ５等を制御する制御装置３１と、各モータ５および制御装置３１に電力を供給するバッテリ３２と、各センサＳ１,Ｓ３の出力をそれぞれ処理しそれらの処理信号を制御装置３１へ出力する検知回路２５が設けられている。制御装置３１は、バッテリ３２の直流電力を交流電圧に変換するインバータと、操作系に応じて生成されるトルク指令により前記インバータの出力をＰＷＭ制御等で制御する制御部とを有する。

この例では、センサとして、転がり軸受７の回転速度を検出する回転センサＳ３、および温度センサＳ１等が異常検知装置２４のセンサホルダ２６に設けられている。前記制御部は、現姿勢と目標姿勢の差から揚力を調整すべきモータ５に回転数変更の指令を出力することで、モータ５および回転翼４の回転数が変更される。モータ５の回転数の調整は、複数のモータ５に対して同時に実施され、それによって機体の姿勢が決まる。

回転センサＳ３は、各モータ５に内蔵された図示外のレゾルバまたは磁気エンコーダ等で検出されるモータ角度を時間微分することで回転速度を演算する回転速度演算手段であってもよい。
前記転がり軸受７として、アンギュラ玉軸受に代えて深溝玉軸受を適用することも可能である。

軸受装置の転がり軸受は、例えば、鉄道車両または二輪車等の車輪を回転支持するものであってもよい。
軸受装置の転がり軸受として、円すいころ軸受、アンギュラ玉軸受を正面組み合わせで用いることも可能である。
軸受装置を、車両、電動垂直離着陸機以外の用途に適用することも可能である。
センサホルダ、センサブラケットを３Ｄプリンターで製作してもよい。
センサホルダに設けるセンサとしては、前述の温度センサ、振動センサ等に限定されるものではなく、他の種類のセンサを適用可能であり、センサの個数も必要に応じて決定される。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…電動垂直離着陸機、６…軸受装置、７…転がり軸受、８…監視装置、９…内輪、１０…外輪、１１…転動体、１６…フランジ、１８…車軸（軸部）、１８Ａ…軸部、２５…検知回路、２６，２６Ａ…センサホルダ、２７，２７Ａ…センサブラケット、２７ｂ…弾性部、２７ｃ…センサケーブル保持部（保持部）、２８…凹み部、２８ａｂ…段付部、２８Ａ…環状凹部、Ｓ１…温度センサ、Ｓ２…振動センサ

Claims (11)

1. 転がり軸受と、この転がり軸受の状態を監視するセンサを含む監視装置とを備え、前記転がり軸受における静止側軌道輪である内輪が軸部に嵌合固定され、前記軸部の軸方向一端にフランジが設けられる軸受装置であって、
   前記監視装置は、前記センサを支持するセンサホルダと、このセンサホルダをこの軸受装置の定められた位置に固定するセンサブラケットと、前記センサの出力を処理しその処理信号を出力する検知回路とを有し、
   前記転がり軸受の端面に対向する前記フランジの軸方向外側面、または、前記フランジに臨む前記内輪の外周縁部に凹み部が設けられ、この凹み部に前記センサブラケットが配置され、前記センサホルダを前記内輪の端面またはこの端面に繋がる凹み部の段差部に向けて付勢する弾性部と、前記センサのセンサケーブルを保持する保持部とを備えた軸受装置。
2. 請求項１に記載の軸受装置において、前記転がり軸受は、それぞれ外周に単列の軌道面を有し軸方向に並んで配置される複数の前記内輪と、これら内輪の各軌道面に対向する複列の軌道面を内周に有する回転側の軌道輪である外輪と、これら内外輪の軌道面間に介在する複列の転動体とを有する軸受装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の軸受装置において、前記フランジの軸方向外側面における円周方向の一部に、径方向に延びる前記凹み部が設けられ、この凹み部は、前記径方向の内外で少なくとも異なる二つの幅寸法となる段付き形状に形成されている軸受装置。
4. 請求項３に記載の軸受装置において、前記凹み部は、前記二つの幅寸法のうち内径側の幅寸法が外径側の幅寸法より大きく形成されている軸受装置。
5. 車両の車軸を支持する請求項３または請求項４に記載の軸受装置において、前記凹み部は、鉛直方向または水平方向に沿って形成されている軸受装置。
6. 請求項１または請求項２に記載の軸受装置において、前記凹み部は、前記内輪の外周縁部に設けられる環状凹部であり、前記センサホルダおよび前記センサブラケットは、前記環状凹部に同心状に固定される環状部材である軸受装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の軸受装置において、前記弾性部は、ばね形状のばね部、または、弾性変形可能な樹脂から成る弾性体である軸受装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の軸受装置において、前記センサは、前記転がり軸受の温度を検出する温度センサ、または、前記転がり軸受の振動を検出する振動センサである軸受装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の軸受装置において、前記軸部は車両の車軸であり、前記転がり軸受は前記車両の車輪を回転支持する軸受装置。
10. 請求項９に記載の軸受装置において、前記車両は大型自動車である軸受装置。
11. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の軸受装置を備えた電動垂直離着陸機。

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