JP4211539B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、外輪の内周面に取り付けられるカバーと、このカバーの内周面の所定位置に取り付けられるレゾルバのステータとを備える転がり軸受装置に関する。

鉄道車両や自動車においては、車軸を回転自在に支持するとともに、その車軸の回転数や回転速度等を検出するために、回転センサ付きの転がり軸受装置が使用されている。

従来、この種の転がり軸受装置では、円周方向に沿って多数の磁極を有するパルサーリングを被検出部として、このパルサーリングに対して、磁気センサを設けたものがある（特許文献１参照）。
特開平１１−１７４０６９号公報

転がり軸受装置では、前記の磁気センサのほかに、回転センサとしてレゾルバを用いることが考えられるが、レゾルバによれば、非回転状態や、回転角度、回転方向も検出することができて、しかも分解能が高い。特に、バリアブル・リラクタンス型のレゾルバでは、被検出部には断面が非円形、もしくは偏心した円形のロータを設ければよく、実施が容易である。

ところで、レゾルバの組み込みに当たっては、レゾルバのステータは、固定輪である外輪の側に取り付けられるが、その取り付け方は、一定しておらず、取り付け方によっては、ステータ、特にその鉄心が変形し応力が加わることがある。ステータに応力が加わると、透磁率が変化し、回転検出の精度に悪影響を及ぼす。

本発明は、外輪の軸方向一端部の内周面に取り付けられるカバーと、このカバーの内周面に取り付けられるレゾルバのステータとを備える転がり軸受装置であって、前記レゾルバのステータは、前記カバーの内周面にすきまばめもしくは中間ばめにより取り付けられており、前記カバーのステータ取り付け位置に対応する前記外輪の内周面に、前記カバーの径方向外方への変形を許容する環状の凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、カバーを外輪に圧入する以前の状態で、レゾルバのステータとカバーとが緩いはめあいであっても、カバーは、外輪への圧入に伴い、微量的に小径に絞られるから、カバーとステータとの嵌合が強固になり、ステータはその取り付け位置でカバーと一体化する。

この場合、ステータとカバーとは、すきまばめもしくは中間ばめとしているから、カバー自体からステータに過大な締め付け力が作用しない。また、カバーを外輪の内周に圧入した状態では、外輪の内周面からカバーに締め付け力が作用するが、カバーは、上記環状の凹部により径方向外方への変形が許容されているから、カバーにかかる締め付け力を外径側に逃がすことができ、カバーからステータには過大な力が作用しない。

このように、レゾルバのステータには２段階的に過大な締め付け力が作用しないようにしているから、ステータは変形することがなく、ステータの変形に伴う検出精度の低下は生じない。

本発明の場合、好ましくは、前記外輪に対して前記カバーの軸方向の位置を定める位置決め部を備えている構造とすると、レゾルバのステータが内輪側のレゾルバのロータと正対する位置に正確に位置決めされるばかりでなく、ステータが外輪の深い位置に挿入されて外輪や内輪に干渉することが未然に防止される。そのため、ステータの取り付け姿勢のずれや、破損が生じない。

さらに、組み立てに際しては、まず、カバーの内周面にレゾルバのステータを取り付け、そのステータのリード線の接続等、必要な配線処理をすべてカバーの側で済ませてから、そのステータ付きのカバーを外輪の内周面に圧入すればよく、ステータとカバーとを各別に外輪に取り付ける場合に比べ、組み立て作業を効率よく行える。

このほか、ステータの軸方向外側を覆うカバーは、外輪と金属どうしのはめあいとなるから、長く使用しても、両者間に水が浸入するすきまができるおそれがなく、ステータに対する防水が確実である。

本発明は、好ましくは、上記位置決め部を、カバーの外周面に設けた鍔状構造として外輪の軸方向端面と当接しうる構造とすると、外部からカバーの位置決め部と、外輪の軸方向端面との当接状態を視認することで、外輪内周でステータが適正な軸方向位置にあるか否かを確認することが可能で、ステータの位置決め不良を少なくすることができる。

本発明は、好ましくは、上記位置決め部を、外輪の内周面に設けた段落状の構造としてカバーの内端を受け止める構造として、外輪内周でのステータの軸方向位置が規制される構成とする場合もある。

本発明は、好ましくは、カバーに、ステータのコイルから引き出されたリード線に接続されるコネクタを取り付け、このコネクタ、リード線およびバステータのうち、少なくともリード線をカバーの内面に対して樹脂により被覆固定した構造としてもよい。この構造の場合、リード線を被覆固定することで、断線や接続不良等の事故を防ぐことができ、また、リード線等に対する防水性が良好で、水濡れに伴う事故を防止することができる。

本発明によれば、レゾルバのステータの変形に伴う検出精度の低下を防止することができる。

以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明すると、図１ないし図３は、本発明の最良の実施形態に係り、図１は転がり軸受装置の軸方向に沿った断面図、図２は、図１の（２）−（２）線での断面図、図３は、図１の要部の拡大断面図である。

図１において、左側が車両アウタ側(車輪側)で、右側が車両インナ側(反車輪側)である。本実施形態の転がり軸受装置は、自動車の従動輪を支持する複列アンギュラ玉軸受タイプの転がり軸受装置であって、外輪１と、内軸２と、内輪３と、複数の玉からなる転動体４，５と、二つの保持器６，７と、単一のシール８と、カバー９と、回転センサとしてのレゾルバ１０とを含むものである。

外輪１は、キャリアのような車体側の部材に非回転に固定されるもので、内周に複列に軌道部１ａ，１ｂを有する。内軸２は、車両アウタ側にインロー部２１と車輪取り付け用のフランジ部２２とを有し、このフランジ部２２よりも車両インナ側の外周面に、外輪１の一方（車両アウタ側）の軌道部１ａに対応する軌道部２ａが形成されている。フランジ部２２には、これを貫通する状態で、車輪やブレーキ用のディスクロータ（いずれも図示せず）を固定するためのボルト１２が固定されている。

内輪３は、外輪１の他方（車両インナ側）の軌道部１ｂに対応する軌道部３ｂを有するもので、内軸２の車両インナ側に形成された小径部２３の外周に嵌着されて、小径部２３よりも車両インナ側に形成されたねじ部２４に螺合されたナット１３の締め付けにより、内軸２に対して固定されている。転動体４，５は、複数の玉からなり、外輪１の一方の軌道部１ａと内軸２の軌道部２ａとの間、および外輪１の他方の軌道部１ｂと内輪３の軌道部３ｂとの間に、それぞれ介装されて、保持器６，７により転動自在に保持されている。シール８は、外輪１の車両アウタ側端部と内軸２との間に設けられている。

カバー９は、ほぼ有底円筒形の形状により外輪１の車両インナ側の開放部を閉塞するもので、その円筒部９１が、外輪１の車両インナ側に円筒状に形成された突出部１１の内周に圧入により嵌着されている。

レゾルバ１０は、ブラシレスタイプの１種であるバリアブル・リラクタンス型（磁気抵抗変化型）で、ステータ１４と、ロータ１５とからなり、励磁電圧に対する出力電圧の位相差が内輪３の回転に比例することで該内輪３の回転検出を行うものである。そして、レゾルバ１０は、そのため、ステータ１４が固定輪である外輪１の内周側に設けられ、ロータ１５が回転輪である内輪３の側に設けられている。

レゾルバ１０のステータ１４は、図２に示すように、リング状で内径側に多数の極歯１４１ａを有する鉄心１４１と、鉄心１４１の各極歯１４１ａに巻装したコイル１４２とから構成されている。各コイル１４２は、励磁用の巻線部１４２ａと検出用の巻線部１４２ｂとからなる。

本発明では、転がり軸受装置へのレゾルバ１０の組み込み方、特に、レゾルバのステータ１４の外輪１の内周側への組み込み方に特徴があり、ステータ１４は、カバー９を介して外輪１の突出部１１の内周側に設けられている。

すなわち、カバー９の円筒部９１の内端側の内周面には、円筒部９１を内径側から薄肉に切削することにより、ステータ１４の取り付け部９１ａが形成されている。そして、カバー９のステータ取り付け部９１ａの内周に、ステータ１４がすきまばめもしくは中間ばめにより取り付けられている。

この場合、ステータ１４とカバー９とは一体化されることが望ましいが、カバー９の円筒部９１は、外輪１内周への圧入に伴い、微量的に小径に絞られて、ステータ１４と一体化するから、外輪１内周にカバー円筒部９１が圧入される前の状態では、ステータ１４はカバー円筒部９１に中間ばめもしくはすきまばめにより取り付けられていればよい。もちろん、ステータ１４は、カバー円筒部９１とはめあいの上、接着剤や樹脂によりカバー円筒部９１の内周に取り付けられていてもよい。ステータ１４のコイル１４２からのリード線１４２ｃは、カバー９に設けたコネクタ１６に接続されている。

また、カバー９の円筒部９１の外周面には、鍔状の位置決め部１７が形成されている。この位置決め部１７は、カバー円筒部９１の軸方向中途部分を外径側に折り曲げ折り返すことで、カバー円筒部９１の全周にわたって形成されている。この位置決め部１７は、カバー円筒部９１を外輪１の突出部１１の内周に圧入した際、外輪１の軸方向端面と当接して、カバー円筒部９１の圧入深さを所定深さに限定するものであり、このカバー円筒部９１の圧入深さの限定を通じて、カバー円筒部９１内に取り付けられているステータ１４の外輪１内周での軸方向位置を規制するものでもある。

一方、外輪１の突出部１１の内周には、図３に拡大して示すように、圧入されるカバー円筒部９１に対応して、環状の凹部１１ａが形成されている。この環状の凹部１１ａは、カバー円筒部９１が外輪１の突出部１１の内周に所定深さまで圧入された状態では、カバー９のステータ取り付け部９１ａの外周に臨み、ステータ取り付け部９１ａの径方向外方への変形を許容する部分である。

そして、カバー９は、その円筒部９１の内周にステータ１４を保持する状態で、外輪１の突出部１１の内周に所定深さまで圧入されて外輪突出部１１に嵌着されている。カバー９が外輪１内周に所定深さまで圧入された状態では、カバー９の位置決め部１７が外輪１の軸方向端面に当接している。外輪１の突出部１１の内周では、カバー９のステータ取り付け部９１ａが、環状の凹部１１ａの内周に臨んでいる。

レゾルバ１０のロータ１５は、内輪３の肩部を径方向断面が偏心した円形もしくは非円形になるよう切削することにより、内輪３に一体に設けられている。

上記の構成において、レゾルバ１０のステータ１４とカバー９との嵌合は、すきまばめもしくは中間ばめとなっており、しかも、カバー９のステータ取り付け部９１ａは、環状の凹部１１ｂの内周に位置して、径方向外方への変形が許容されているから、カバー９からステータ１４には過大な締め付け力が作用せず、ステータ１４が変形することがない。

また、外輪１の軸方向端面とカバー９の位置決め部１７との当接により、外輪１内周でのステータ１４の軸方向位置が規制されるから、ステータ１４が所要の位置に正確に位置決めされるばかりでなく、ステータ１４よりも軸方向内方にスペースを確保でき、ステータ１４が外輪１の内周部や内輪３に干渉することが未然に防止される。

しかも、外部からカバー９の位置決め１７と、外輪１の軸方向端面との当接状態を視認することで、ステータ１４が適正な軸方向位置にあるか否かを確認することが可能で、ステータ１４の位置決め不良を少なくすることができる。

さらに、組み立てに際しては、カバー９の側で、ステータ１４の取り付け、配線処理等を済ませてから、そのステータ１４付きのカバー９を外輪１の内周面に圧入すればよく、組み立て作業を効率よく行える。

このほか、ステータ１４の軸方向外側を覆うカバー９は、外輪１と金属どうしのはめあいとなるから、長く使用しても、両者間に水が浸入するすきまができるおそれがなく、ステータ１４に対する防水が確実である。

図４および図５は、本発明の他の実施形態に係り、図４は、他の実施形態に係る転がり軸受装置の軸方向に沿った半断面図、図５は、図４の要部の拡大断面図である。

この実施形態でも、レゾルバ１０のステータ１４は、カバー９を介して外輪１の突出部１１の内周側に設けられている。

すなわち、カバー９の円筒部９１の内端側の内周面は、ステータ１４の取り付け部９１ａとされ、この取り付け部９１ａの内周に、ステータ１４がすきまばめもしくは中間ばめにより取り付けられている。ステータ１４のコイル１４２からのリード線１４２ｃは、カバー９に設けたコネクタ１６に接続されている。ステータ１４、リード線１４２ｃ、およびコネクタ１６のうち、少なくともリード線１４２ｃが、樹脂１８で被覆され、カバー９の内面に対して固定されていればよいが、図示例では、リード線１４２ｃと、これに接続するステータ１４のコイル１４２の一部と、コネクタ１６の一部とが樹脂１８で被覆固定されている。

一方、外輪１の突出部１１の内周には、図５に拡大して示すように、カバー円筒部９１の内端を受け止める段落状の位置決め部１９が円周方向に沿って形成されるとともに、この位置決め部１９より軸方向外側には、カバー９のステータ取り付け部９１ａの拡径を許容する環状の凹部１１ａが形成されている。

カバー９は、その円筒部９１の内周にステータ１４を保持する状態で、外輪１の突出部１１の内周に所定深さまで圧入されて嵌着されている。カバー９が外輪１の内周に所定深さまで圧入された状態では、カバー円筒部９１の内端が外輪１の位置決め部１９に当接している。また、カバー９のステータ取り付け部９１ａが、環状の凹部１１ａの内周に臨んでいる。他の構成は、図１ないし図３の実施形態のものと変わりがないので、共通する部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。

上記の構成において、ステータ１４とカバー９との嵌合は、すきまばめもしくは中間ばめとなっており、しかも、カバー９のステータ取り付け部９１ａは、径方向外方への変形が許容されているから、カバー９からステータ１４には過大な力が作用せず、ステータ１４が変形することがない。

カバー９の円筒部９１の内端が、外輪１内周の位置決め部１９に当接することにより、カバー円筒部９１の外輪１内周への圧入深さが限定されており、このカバー円筒部９１の圧入深さの限定により、外輪１内周でのステータ１４の軸方向位置が規制されている。これで、ステータ１４が正確に位置決めされるばかりでなく、ステータ１４が外輪１の内周部や内輪３に干渉することがない。

このほか、カバー９にステータ１４の取り付け、配線接続等の必要な処理をしてから、そのカバー９の外輪１の内周に圧入すればよく、組み立て作業を効率よく行える点、また、外輪１とカバー９とは、金属どうしのはめあいとなるから、長く使用しても、両者間に水が浸入するすきまができるおそれがなく、防水性に優れている点は、図１ないし図３の実施形態の場合と同じである。

上記の各実施形態では、内輪３の肩部を切削することにより、レゾルバ１０のロータ１５を内輪３と一体に設けたが、ロータ１５を内輪３とは別部材として構成し、これを内輪３に取り付けるようにしてもよい。また、各実施形態では、内軸２のねじ部２４に螺合されるナット１２の締め付けで、内輪３を内軸２に固定したが、内軸２の一部を外径側にかしめることで、内輪３を内軸２に固定するようにしてもよく、また、内軸２の中心部を貫通するねじ軸と、これに螺合するナットとで、内輪３を内軸２に固定するようにしてもよい。さらに、転動体は玉に限らず、円すいころであってもよい。

このほか、本発明は、内軸２の外周に内輪３を単列に設けるタイプの転がり軸受装置に限らず、内軸の外周に内輪を複列に設けるタイプの転がり軸受装置にも実施することができる。

本発明の最良の形態に係る転がり軸受装置の軸方向に沿った断面図 図１の（２）−（２）線での断面図 図１の要部の拡大断面図 本発明の他の形態に係る転がり軸受装置の軸方向に沿った半断面図 図４の要部の拡大断面図

符号の説明

１ 外輪
９ カバー
１０ レゾルバ
１４ レゾルバのステータ
１１ａ 環状凹部

Claims (2)

1. 外輪の軸方向一端部の内周面に取り付けられるカバーと、このカバーの内周面に取り付けられるレゾルバのステータとを備える転がり軸受装置であって、
   前記レゾルバのステータは、前記カバーの内周面にすきまばめもしくは中間ばめにより取り付けられており、前記カバーのステータ取り付け位置に対応する前記外輪の内周面に、前記カバーの径方向外方への変形を許容する環状の凹部が形成されている、ことを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記外輪に対して前記カバーの軸方向の位置を定める位置決め部を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
   

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