JP2000297815A - 計測ころがり軸受 - Google Patents

計測ころがり軸受

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JP2000297815A JP2000070475A JP2000070475A JP2000297815A JP 2000297815 A JP2000297815 A JP 2000297815A JP 2000070475 A JP2000070475 A JP 2000070475A JP 2000070475 A JP2000070475 A JP 2000070475A JP 2000297815 A JP2000297815 A JP 2000297815A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非回転の支持部材に対して若干の軸方向移動
を可能とする計測ころがり軸受を提供することを目的と
する。 【解決手段】 外輪（７）と、内輪（９）と、外輪の軌
道面と内輪の軌道面の間に配される少なくとも一列の転
動体（１１）と、回転パラメータを検出する組立体とを
備え、該組立体が非回転輪（２０）に一体的とされたセ
ンサユニットと回転エンコーダ部材（１６）とを有して
いる装置において、装置の非回転部分が支持体上で最終
位置に設定された後は、上記装置の非回転部分を支持体
に対し周方向の移動を阻止し、軸方向には装置が支持体
に対して移動可能とする手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角度位置、回転方
向、回転速度そして加速度等の回転パラメータを検出す
るための組立体を備えた計測ころがり軸受の分野に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】かかる計測軸受そしてかかるセットアッ
プは、特にフランス特許２，７５４，９０３でよく知ら
れている。これらの計測軸受は、例えば、同期型の電動
モータの制御に用いられることができる。
【０００３】したがって、センサユニットとエンコーダ
要素を有する計測軸受は、モータの制御系に必要な情
報、特にステータの回転速度そして位置に対するロータ
の極の回転速度そして位置についての情報を与える。
【０００４】この形式の計測軸受では、軸受の非回転輪
と一体化されたユニット内にセンサが配設され、一方、
エンコーダ要素は軸受の回転輪又は取付部材の回転部分
に配されていてセンサの感知部の前を回転通過し、回転
要素の回転に関する信号を発生する。センサとエンコー
ダの組立体は、例えば、光学的なもの、あるいは、磁気
的なものとすることができる。
【０００５】同期モータにあっては、ロータ軸体は、ス
テータを収容するケーシング内で少なくとも二つのころ
がり軸受を介して回転可能に支持されており、一方の軸
受は外輪を介してケーシングに対し軸方向に移動可能と
なっており、他方の軸受の外輪は上記ケーシングに関し
限られた距離だけ軸方向に移動可能となっている。
【０００６】取付部材は、通常、軸方向に自由な軸受の
外輪に対して軸方向荷重を与えるスプリングワッシャを
有しており、この軸方向荷重は、軸方向予圧により軸受
の回転軸線に対して傾斜せる特定の接触角が与えられた
状態で隙間なしで二つの軸受が回転することを許容す
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】先行技術においては、
軸受から分離していて大型で高価な検出システムが用い
られていたり、あるいは、ケーシングに対して軸受が軸
方向に固定されるような端部に計測軸受が用いられたり
している。しかし、いくつかの制約、特に寸法、周囲部
品の配置、汚染の危険性等からの制約があって、軸受が
軸方向に固定されるような端部に計測軸受を取り付ける
ことは、最早、許容されなくなってきている。
【０００８】又、ハウジング内で軸方向に限定量だけ移
動できる計測軸受を取付け可能であるということが有利
性をもつ、或る技術応用分野、例えば電動モータもしく
は類似のものがある。先行技術の計測軸受の構造は、軸
受の外輪をハウジング内で軸方向に自由とすることを許
容していなかった。
【０００９】本発明の目的は、上記の問題を解決し、非
回転の支持部材に対して若干の軸方向移動を可能とする
計測ころがり軸受を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
計測ころがり軸受は、外輪と、内輪と、外輪の軌道面と
内輪の軌道面の間に配される少なくとも一列の転動体
と、回転パラメータを検出する組立体とを備え、該組立
体が非回転輪に一体的とされたセンサユニットと回転エ
ンコーダ部材とを有している。本発明装置は、装置の非
回転部分が支持体上で最終位置に設定された後は、上記
装置の非回転部分を支持体に対し周方向の移動を阻止
し、軸方向には装置が支持体に対して移動可能とする手
段を有している。
【００１１】上記装置の回転部分は軸体と一体となって
いる。
【００１２】センサユニットと非回転輪は一体的に取り
付けられていると有利である。
【００１３】センサユニットは周方向移動阻止手段を有
していることができる。
【００１４】移動阻止手段は、センサユニットを支持体
に対して角度割出しができる手段をも備えているように
することができる。
【００１５】センサユニットは、周方向移動阻止手段が
配置される少なくとも一つの筒状外周面を有しているこ
ととすれば、有利である。
【００１６】本発明の一つの形態では、周方向移動阻止
手段は、筒状外周面から半径方向に突出する突部を有し
ている。この周方向移動阻止手段は、筒状外周面から半
径方向に突出する二つの突部の間で軸方向に延びて形成
された溝を有するようにすることができる。
【００１７】周方向移動阻止手段は、センサユニットか
ら軸方向に突出する突部を有しているようにすることも
できる。
【００１８】本発明の形態では、周方向移動阻止手段
は、筒状外周面に軸方向に延びるように形成された溝を
有している。
【００１９】エンコーダは光学方式によるものとしても
磁気方式によるものとしてもよい。
【００２０】本発明の他の主題は上述の装置の使用にあ
る。該装置の非回転部分は周方向移動阻止手段を補足す
る手段が設けられた支持体に組み込まれていて、非回転
部分が周方向で支持体と一体で、軸方向には該支持体に
対して自由である。上記補足手段は、軸方向ペグ、ラジ
アルフィンガ、あるいは、支持体に形成された孔を有し
ていることとしてもよい。
【００２１】かくして、センサユニットを備えることと
した軸受により構成される組立体は、組立体が取り付け
られる支持体に対して互いに反対の二方向に軸方向の自
由度を得るようになる。
【００２２】したがって、本発明による装置は、非回転
部分がその静止支持体上に取り付けられている最中のみ
ならず、最終的に取付けが終わった時点においても、 −静止支持体に対して装置の非回転部分を周方向に移動
できないようにし、 −静止支持体に対しセンサユニットを角度割出し可能と
し、 −静止支持体に対し装置の軸方向移動を可能とする、 手段を有する。
【００２３】同期モータにおける計測ころがり軸受の場
合、ステータに対する角度位置が判っているケーシング
の要素に対してのセンサの正確な角度割出しが、もしエ
ンコーダが軸体もしくはモータの極に対しそれ自体割出
しされているならば、ステータに対してのロータの角度
位置、したがって極同士の相対位置を確実なものとする
ことを可能とする。センサとエンコーダの組立体は、ロ
ータ回転速度と加速度に関する情報をも発することがで
きる。計測ころがり軸受の軸方向移動の可能性は最終的
な組立て後も維持され、これはいくつかの部品の軸方向
の寸法のばらつき、その結果、例えば、軸受の軸方向荷
重下での寸法変化そして熱膨張による寸法変化の可能性
に対しても対処できる。
【００２４】これらの割出し手段はセンサユニット接続
電線の位置付けにも用いられ、これらを予め定められた
位置から引き出せる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面にもとづき、いく
つかの実施形態を説明する。本発明は、これらの実施形
態に限定されるものではないが、これらにより本発明に
ついて種々の優位性が理解されるであろう。
【００２６】図１において、全体が符号１で示される計
測ころがり軸受は、電動モータの回転軸体３の端部２に
取り付けられている。軸体３は、図示しないロータを支
持し、計測軸受１を介して組み込まれていて、図示しな
いステータを支持する静止ケーシング４内で軸方向にフ
ロートしている。軸体３の端部２は、自由端側ではラジ
アル縁をもつ周溝５によってそして反対側では半径外方
に延びるラジアル面６によって位置が限界づけられてい
る筒状面２ａを有している。
【００２７】軸受１は、軌道面８をもつ外輪７と、軌道
面１０をもつ内輪９と、両軌道面８，１０の間に配置さ
れた転動体（この場合ボール）１１と、転動体１１を周
方向に間隔をもって位置付ける保持器１２と、そして列
をなす転動体の各側に取り付けられたシール１３，１４
とを有している。内輪９は周溝５の近くで筒状面２ａ上
に組み込まれている。外輪７は「精密な滑り嵌め」でケ
ーシング４の孔部４ａに組み込まれている。
【００２８】軸受１と協働する検出組立体は、符号１５
が付されていて、エンコーダ１６とセンサ１７とが、互
いの間で軸方向間隙をもちつつ、互いに近接して組み込
まれている。
【００２９】軸体３の筒状面２ａには、内輪９と該軸体
３のラジアル面６との間に位置するように、環状要素１
８が配設されていて、光学的目盛を有しセンサ１７の前
を通過するホイールの形態のエンコーダ１６が上記環状
要素１８により支持されている。エンコーダ１６は、軸
方向にて、要素１８のほぼ中央に位置している。全体と
して筒状をなす要素１８は、軸受シール１４の近くで外
方に延出するラジアルフランジ１９を有している。この
フランジ１９は外輪７の位置まで及んでいる。
【００３０】センサ１７は、外輪７に固定的に取り付け
られたセンサユニット２０によって支持されている。セ
ンサユニット２０は、外輪７の外周面７ａの一部と、そ
してシール１４の近くで外輪７の前面７ｂの一部と接触
している。センサユニット２０は、圧入、接着、溶接等
の適宜手法にょり取り付けられている。
【００３１】センサユニット２０は、エンコーダ１６を
支持せる要素１８に向け半径方向内方に延びるラジアル
フランジ２１を備えている。このフランジ２１は、軸線
方向では、要素１８のフランジ１９とエンコーダ１６と
の間に位置している。これらのフランジ１９，２１は、
エンコーダ１６とセンサ１７の正確な作動を阻害する軸
受グリースの伝播を阻止するラビリンスシールを形成す
る。
【００３２】要素１８のフランジ１９とセンサユニット
２０のフランジ２１は、ころがり軸受１が軸体３上に組
み込まれ軸方向に最終的に位置決めされる前に、センサ
ユニット２０に対して上記要素１８を正規位置に保持す
る機能をも有している。
【００３３】センサ１７は、センサユニット２０に固定
されているラジアル支持要素２２に取り付けられてお
り、該ラジアル支持要素は軸方向ではエンコーダ１６と
軸体３のラジアル面６との間で半径内方延びていて、該
センサ１７はエンコーダ１６に対面するように組み込ま
れている。支持要素２２とセンサユニット２０は、軸体
３のラジアル面６の近くでエンコーダ１６を支持する要
素１８の外側筒状面に対して摺接するシール２３を支持
する機能をも有しており、その結果、エンコーダ１６と
センサ１７のすぐ近くにある外部異物の進入が阻止され
る。
【００３４】計測ころがり軸受１の各要素を軸方向にて
保持するために、軸体３の端部２に形成された溝５に止
め輪２４が配設されている。止め輪２４は内輪９と接触
している。要素１８は内輪９と軸体３のラジアル面６と
の間で軸方向に保持されている。さらに、センサユニッ
ト２０とは反対側で外輪７のラジアル面７ｃとケーシン
グ４のラジアル肩部２６との間で、端部２の周囲には、
全体が符号２５で示されている渦巻き状の予圧ワッシャ
が設けられている。これらの予圧ワッシャ２５は外輪７
と肩部２６とを離反せしめるように作用する。外輪７は
精密なすべり嵌めの形態としての干渉のない嵌合により
孔部４ａに組み込まれており、これは外輪がケーシング
に対して軸方向に移動できる可能性をもたらす。
【００３５】図示しない他のころがり軸受が、少なくと
も予圧ワッシャによってもたらされる力の方向でケーシ
ングに対して軸方向に接続されているので、第一の軸受
の外輪７への上記ワッシャの作用は、二つの軸受の間の
軸方向の遊びが完全に吸収されるまで、上記外輪と軸体
の若干の軸方向移動をもたらす。
【００３６】センサユニット２０の外周面２０ａはセン
サ１７の近くでラジアル突部２７を有した全体として筒
状形状をなしていて、該突部２７はセンサ１７への電線
３３の引き出しを可能とし、又、図示していないがこれ
らの電線の位置決めや接続のための手段の配置も可能と
する。
【００３７】外周面２０ａには、溝３０により周方向に
別けられている二つの突部２８，２９も設けられてい
る。これらの突部２８，２９は、ケーシング４のラジア
ル前面４ｂと対向する軸体３のラジアル面６から軸線方
向に離れて位置している。前面４ｂには軸方向孔３１が
形成されていて、ここには該前面４ｂから突出するペグ
３２が取り付けられており、該ペグ３２は突部２８と２
９との間の溝３０に係合する。かくして、溝３０に対し
てペグ３２が軸方向に滑動できるので、センサユニット
２０はケーシングに対して軸方向の移動を可能としなが
らも、該ケーシング４と周方向には結合される。センサ
ユニット２０が周方向で移動しないということは、ケー
シング４の孔４ａに対して軸方向に滑動できる外輪７に
ついても同じこととなる。
【００３８】このように、ペグ３２と溝３０とは、周方
向でセンサをケーシングに対して移動できないようにし
ているだけでなく、ケーシングの基準要素に関するセン
サ位置の割出しの手段としても機能する。もし、エンコ
ーダ自体がロータの基準要素に関して割出しされるなら
ば、いつでも、ケーシングの基準要素に関するロータの
基準要素の角度位置を確保できるし、又、これから、例
えばステータの極に関するロータの極の相対角度位置を
算出することが可能となる。角度割出しは、センサユニ
ット接続電線の位置づけにも用いられ、これらは予め定
められた位置で引き出されるようになる。
【００３９】図３に図示された実施形態は、図１の形態
のものと比して、軸受の外輪７がセンサユニット２０の
軸方向延長部３４の孔３３によって全体的に支持されて
いる点で相違している。この軸方向延長部３４にも筒状
外周面３５が形成されていて、これはケーシング４の対
応せる孔４ｃに収められるようになっており、該孔４ｃ
は予圧ワッシャ２５が収められている孔４ａより大きな
直径となっている。軸方向延長部３４は孔３５と他の面
７ａとの間でスリーブを形成する。
【００４０】ケーシング４に一体的に設けられたスタッ
ド３６は半径方向内方に延びており、センサユニット２
０の軸方向延長部３４の筒状外周面に形成された軸方向
溝３７と協働する。かくして、センサユニット２０は、
ケーシング４に関して軸方向に滑動自在に組み込まれ、
上記スタッド３６と溝３７との協働によって周方向の移
動は阻止される。外輪７は軸方向そして周方向にセンサ
ユニット２０と一体的である。回転内輪９と要素１８と
は軸体３との回転に関しては一体的であり、又軸方向に
は外輪７そしてセンサユニット２０と一体的である。ス
タッド３６と溝３７とは、さらに、静止支持部材に関し
てセンサを角度割出しする手段をも構成する。
【００４１】本発明は、勿論、上述した手段に変更を加
えることは可能であり、例えば、支持体に軸方向孔を形
成し、センサユニットに軸方向ペグを設け、該ペグを上
記軸方向孔に係合させたり、あるいは、センサユニット
にペグもしくはラジアルフィンガを設け、これを支持体
の軸方向溝に係合させたりすることができる。
【００４２】又、光学的検出システムによらず、磁気検
出システムを用いて作動する装置によっても同様のもの
が得られる。
【００４３】既述した例では、センサは軸受の外輪の側
に取り付けられていた。
【００４４】本発明の技術的範囲から逸脱することな
く、内輪を非回転とし、外輪が回転する計測ころがり軸
受を得ることも可能である。
【００４５】又、環状のエンコーダ支持体を軸受の回転
輪の軸方向延長部に代えることもできる。
【００４６】本発明によると、ペグ３２、スタッド３６
さらには装置の非回転部を周方向に動かないようにする
手段のいずれもが、ころがり軸受を支持体に対して軸方
向に移動できなくするということはなく、したがって、
従来の計測ころがり軸受が使えなかった部位において
も、計測ころがり軸受を使用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の計測ころがり軸受の
軸方向断面図である。
【図２】図１のころがり軸受の斜視図である。
【図３】本発明の第二の実施形態の計測ころがり軸受の
軸方向断面図である。
【符号の説明】
７ 外輪 ９ 内輪 １１ 転動体 １６ エンコーダ部材 ２０ 非回転輪 ２０ａ 外周面 ２８ 突部 ２９ 突部 ３０ 溝 ３２ ペグ ３５ 筒状外周面 ３７ 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｐ 3/486 Ｇ０１Ｐ 3/486 Ｚ Ｈ０２Ｋ 5/173 Ｈ０２Ｋ 5/173 Ａ 11/00 11/00 Ｂ Ｃ Ｈ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外輪（７）と、内輪（９）と、外輪の軌
    道面と内輪の軌道面の間に配される少なくとも一列の転
    動体（１１）と、回転パラメータを検出する組立体とを
    備え、該組立体が非回転輪（２０）に一体的とされたセ
    ンサユニットと回転エンコーダ部材（１６）とを有して
    いる装置において、装置の非回転部分が支持体上で最終
    位置に設定された後は、上記装置の非回転部分を支持体
    に対し周方向の移動を阻止し、軸方向には装置が支持体
    に対して移動可能とする手段を有することを特徴とする
    計測ころがり軸受。
  2. 【請求項２】 移動阻止手段は、センサユニットを支持
    体に対して角度割出しができる手段をも備えていること
    とする請求項１に記載の計測ころがり軸受。
  3. 【請求項３】 センサユニットは周方向移動阻止手段を
    有していることとする請求項１又は請求項２に記載の計
    測ころがり軸受。
  4. 【請求項４】 センサユニットは、周方向移動阻止手段
    が配置される少なくとも一つの筒状外周面（２０ａ）を
    有していることとする請求項１ないし請求項３のうちの
    一つに記載の計測ころがり軸受。
  5. 【請求項５】 周方向移動阻止手段は、筒状外周面から
    半径方向に突出する突部（２８）を有していることとす
    る請求項４に記載の計測ころがり軸受。
  6. 【請求項６】 周方向移動阻止手段は、筒状外周面から
    半径方向に突出する二つの突部（２８，２９）の間で軸
    方向に延びて形成された溝（３０）を有することとする
    請求項５に記載の計測ころがり軸受。
  7. 【請求項７】 周方向移動阻止手段は、センサユニット
    から軸方向に突出する突部を有していることとする請求
    項１ないし請求項３のうちの一つに記載の計測ころがり
    軸受。
  8. 【請求項８】 周方向移動阻止手段は、筒状外周面（３
    ５）に軸方向に延びるように形成された溝（３７）を有
    することとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに
    記載の計測ころがり軸受。
  9. 【請求項９】 エンコーダが光学方式によるものである
    こととする請求項１ないし請求項８のうちの一つに記載
    の計測ころがり軸受。
  10. 【請求項１０】 エンコーダが磁気方式によるものであ
    ることとする請求項１ないし請求項８のうちの一つに記
    載の計測ころがり軸受。
  11. 【請求項１１】 装置の非回転部分は周方向移動阻止手
    段を補足する手段が設けられた支持体に組み込まれてい
    て、非回転部分が周方向で支持体と一体で、軸方向には
    該支持体に対して自由であることとする請求項１ないし
    請求項１０のうちの一つに記載の計測ころがり軸受。
  12. 【請求項１２】 補足手段は、軸方向ペグ（３２）又は
    ラジアルフィンガを有していることとする請求項１１に
    記載の計測ころがり軸受。
  13. 【請求項１３】 補足手段は、支持体に形成された孔を
    有していることとする請求項１１に記載の計測ころがり
    軸受。
  14. 【請求項１４】 補足手段は、支持体に形成された軸方
    向溝を有していることとする請求項１１に記載の計測こ
    ろがり軸受。
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