JP4238676B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転センサとしてレゾルバを備えた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、外輪の軸方向一端を閉塞するカバーと、このカバーの内側で内輪の回転検出を行うレゾルバとを備え、前記レゾルバのステータが前記外輪側に設けられるとともに、前記レゾルバのロータが前記内輪側に設けられている転がり軸受装置であって、前記カバーは、前記外輪の内周面に圧入により嵌着される円筒部を有し、前記ステータは、前記カバーの円筒部の内周面もしくは前記外輪の内周面に、すきまばめもしくは中間ばめにより嵌合され、かつ前記外輪の内周面に形成されたステータ受け止め用の段部と、前記カバーの円筒部の内端側の部分との間に挟まれて軸方向に固定されている。

上記の構成において、ステータと外輪もしくはカバーとの嵌合は、すきまばめもしくは中間ばめとしているから、ステータには外径側から過大な力が作用せず、変形することがない。したがって、ステータの変形に伴う検出精度の低下は生じない。

この場合、ステータの外周面は、外輪等の内周面に強固に固定されないが、ステータの側面部は、外輪の受け止め用の段部と、カバーの円筒部の内端もしくは円筒部の内端側の段部との間に挟まれて軸方向に固定されるから、ステータの位置が所要の位置に確定する。

また、ステータの軸方向外側はカバーで閉塞されており、このカバーの円筒部と外輪とは金属どうしの嵌合であるから、長く使用しても両者間にすきまができるおそれがなく、水密性が高く、ステータに対する防水が確実である。

上記構成の転がり軸受装置の一実施形態として、カバーの円筒部の内周面の軸方向内端部に、内周面よりも大きな内径を有する大径部が形成され、この大径部に前記ステータが嵌合され、前記大径部と内周面との間に形成された段部と、外輪の前記受け止め用の段部との間でステータを軸方向に挟み、前記外輪の内周面における前記カバーのステータ嵌合位置の外周に相当する個所には、カバーの拡径を許容する環状の凹部が形成されている場合がある。この実施形態では、ステータは、外輪内周の受け止め用の段部とカバーの内周面の段部との間に挟まれて軸方向位置が固定されるから、取り付け位置が確定する。

この場合、ステータを保持しているカバーの円筒部を、外輪の内周面内に圧入する際、カバーの円筒部からステータには大きな力が作用するが、カバーの円筒部を所定位置まで圧入した状態では、円筒部の内端は、外径側に拡径変形しうるから、ステータには過大な力が作用せず、ステータが変形するおそれはない。

また、上記構成では、組み立てに際して、まず、カバーの円筒部の内周にある大径部にステータを嵌合し、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はめ込めばよく、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。

本発明によれば、外輪の内周側にレゾルバのステータを取り付けるにもかかわらず、ステータには外径側から過大な力が作用せず、ステータが変形することがなく、ステータの変形と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より車両インナ側の外周面に、外輪１の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１１が圧入固定されている。

内輪３は、外輪１の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１２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、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１３とロータ１４とからなり、カバー９の内側で内輪３の回転検出を行うよう、ステータ１３が固定輪である外輪１の内周側に設けられ、ロータ１４が回転輪である内輪３の側に設けられている。ステータ１３は、図２に示すように、リング状で内径側に多数の極歯１３１ａを有する鉄心１３１と、鉄心１３１の各極歯１３１ａに巻装したコイル１３２とから構成されたもので、各コイル１３２は、励磁用の巻線部１３２ａと検出用の巻線部１３２ｂ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、ステータ１３の外輪１への取り付け方に特徴がある。

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、ステータ１３に対応して、受け止め用段部１１ａが円周方向に沿って形成されている。この段部１１ａに受け止められる状態で、ステータ１３は、外輪１の突出部１１の内周に、すきまばめもしくは中間ばめにより嵌合されている。前記したカバー９は、このステータ１３より軸方向外方で、外輪１の突出部１１の内周に圧入により嵌着されている。そして、ステータ１３は、外輪１の受け止め用の段部１１ａと、カバー９の円筒部９１の内端部との間に挟み込まれて、その挟持により軸方向位置が固定されている。ステータ１３のコイル１３２からのリード線１３２ｃは、カバー９に形成された孔９ａから外部に引き出されるか、カバー９の前記孔９ａに設けたコネクタに接続される。

レゾルバ１０のロータ１４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、ステータ１３と外輪１との嵌合は、すきまばめもしくは中間ばめとなっているから、外輪１からステータ１３には過大な力が作用せず、変形することがない。したがって、ステータ１３の変形に伴う検出精度の低下は防止される。

この場合、ステータ１３の側面部（軸方向内外に向く面部）は、外輪１の受け止め用の段部１１ａと、カバー９の円筒部９１の内端との間に挟まれるから、ステータ１３は軸方向に固定され、取り付け位置が確定する。

また、ステータ１３の軸方向外側を覆うカバー９は、外輪１の突出部１１の内周に嵌合しており、カバー９と外輪１とは金属どうしの嵌合であるから、長く使用しても両者間にすきまができるおそれがなく、ステータ１３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は、カバー９の内側で内輪３の回転検出を行うよう、ステータ１３が外輪１の内周側に設けられ、ロータ１４が内輪２の側に設けられるが、ステータ１３は、カバー９を介して外輪１の突出部１１の内周側に取り付けられている。

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１３嵌合用で円筒部９１内周面の他の部分より大径の大径部９１ａが形成され、この大径部部９１ａの軸方向外側には、ステータ挟持用の段部９１ｂが形成されている。そして、カバー９の大径部９１ａの内周に、ステータ１３がすきまばめもしくは中間ばめにより嵌合されている。ステータ１３のコイル１３２からのリード線１３２ｃは、カバー９に設けたコネクタ１５に接続されている。ステータ１３、リード線１３２ｃ、およびコネクタ１５のうち、少なくともリード線１３２ｃは、樹脂１６で被覆され、カバー９の内面に対して固定されている。

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、ステータ１３に対応して、受け止め用段部１１ａが円周方向に沿って形成されるとともに、この段部１１ａより軸方向外側には、環状の凹部１１ｂ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１３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により嵌着されている。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、ステータ１３は、外輪１の受け止め用段部１１ａに受け止められ、この受け止め用段部１１ａと、カバー９の挟持用の段部９１ｂとの間に挟まれて、軸方向位置が固定されている。

また、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９のステータ嵌合用の大径部９１ａの外周には、環状の凹部１１ｂが臨むようになっている。この環状の凹部１１ｂは、カバー９の大径部９１ａの外径側への拡径変形を許容する部分である。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１３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の大径部９１ａは、拡径変形が許容されているから、カバー９からステータ１３には過大な力が作用せず、ステータ１３が変形することがない。この場合、ステータ１３は、外輪１の受け止め用の段部１１ａと、カバー９の挟持用の段部９１ｂとの間に挟まれるから、軸方向に固定され、取り付け位置に確定する。さらに、ステータ１３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い。

組み立てに際しては、まず、カバー９の円筒部９１の内周面にステータ１３を嵌合し、そのステータ１３のリード線１３２ｃの接続等、必要な配線処理をすべてカバー９の側で済ませてから、そのステータ１３付きのカバー９を外輪１の内周面に圧入すればよく、ステータ１３とカバー９とを各別に外輪１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。

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、ロータ１４を内輪３と一体に設けたが、ロータ１４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の外周に単列の内輪３を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。

本発明の最良の実施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４の要部の拡大断面図

符号の説明

１ 外輪 １１ａ 外輪の受け止め用段部
２ 内軸 ３ 内輪
９ カバー ９１ カバーの円筒部
１０ レゾルバ １３ ステータ １４ ロータ

Claims (2)

1. 外輪の軸方向一端を閉塞するカバーと、このカバーの内側で内輪の回転検出を行うレゾルバとを備え、前記レゾルバのステータが前記外輪側に設けられるとともに、前記レゾルバのロータが前記内輪側に設けられている転がり軸受装置であって、
   前記カバーは、前記外輪の内周面に圧入により嵌着される円筒部を有し、前記ステータは、前記カバーの円筒部の内周面もしくは前記外輪の内周面に、すきまばめもしくは中間ばめにより嵌合され、かつ前記外輪の内周面に形成されたステータ受け止め用の段部と、前記カバーの円筒部の内端側の部分との間に挟まれて軸方向に固定されている、転がり軸受装置。
2. 請求項１に記載の転がり軸受装置において、
   前記カバーの円筒部の内周面の軸方向内端部に、内周面よりも大きな内径を有する大径部が形成され、この大径部に前記ステータが嵌合され、前記大径部と内周面との間に形成された段部と、外輪の前記受け止め用の段部との間でステータを軸方向に挟み、前記外輪の内周面における前記カバーのステータ嵌合位置の外周に相当する個所には、カバーの拡径を許容する環状の凹部が形成されている、転がり軸受装置。
   
   
   

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