特開 2022-149362 アブソリュート式回転センサ付軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022149362

(43)【公開日】2022-10-06

(54)【発明の名称】アブソリュート式回転センサ付軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 41/00 20060101AFI20220929BHJP

   F16C 19/06 20060101ALI20220929BHJP

   G01D 5/245 20060101ALI20220929BHJP

   G01B 7/30 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

F16C41/00

F16C19/06

G01D5/245 110M

G01B7/30 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021051481

(22)【出願日】2021-03-25

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】高田 声一

(72)【発明者】

【氏名】浜北 康之

【テーマコード（参考）】

2F063

2F077

3J217

3J701

【Ｆターム（参考）】

2F063AA35

2F063BA03

2F063GA52

2F077AA27

2F077AA43

2F077AA46

2F077CC07

2F077NN04

2F077NN17

2F077NN24

2F077QQ15

3J217JA02

3J217JA12

3J217JA13

3J217JA24

3J217JA36

3J217JB17

3J217JB37

3J217JB68

3J217JB83

3J217JB87

3J701AA03

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA77

3J701FA44

3J701FA46

3J701FA60

3J701GA32

3J701GA57

(57)【要約】

【課題】複列トラック式の回転センサを軸受に組み合わせることにより、少ない部品点数で構成を簡素化でき、かつ組み立てが容易なアブソリュート式回転センサ付軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受（３）と、前記軸受３の回転側軌道輪に固定され、環状の芯金（１７）の周方向に渡って設けられた２列の磁気トラックを有する被検出部（１９）を有する被検出部材（５）を備えるアブソリュート式回転センサ付軸受装置（１）において、前記軸受（３）の前記固定側軌道輪に固定され、前記被検出部（１９）の回転を非接触で検知する１つの回転センサ（２１）と、前記回転センサ（２１）が搭載されたセンサ基板（２３）と、前記センサ基板（２３）を覆い、前記センサ基板（２３）が取り付けられたセンサハウジング（２５）とを有する回転センサユニット（７）を設ける。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転側軌道輪、前記回転側軌道輪に対向するように配置された固定側軌道輪、および前記回転側軌道輪と前記固定側軌道輪との間に介在する転動体を有する軸受と、
前記軸受の前記回転側軌道輪に固定された環状の被検出部材であって、環状の芯金と、前記芯金の周方向に渡って設けられた２列の磁気トラックを有する被検出部とを有する被検出部材と、
前記軸受の前記固定側軌道輪に固定された回転センサユニットであって、前記被検出部の回転を非接触で検知する１つの回転センサと、前記回転センサが搭載されたセンサ基板と、前記センサ基板を覆い、前記センサ基板が取り付けられたセンサハウジングとを有する回転センサユニットと、
を備える
アブソリュート式回転センサ付軸受装置。

【請求項2】

請求項１に記載のアブソリュート式回転センサ付軸受装置において、前記センサハウジングに、前記センサ基板が挿入され、かつ前記センサ基板を軸心方向及び径方向に位置決めする取付溝が形成されている、アブソリュート式回転センサ付軸受装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のアブソリュート式回転センサ付軸受装置において、前記センサ基板が、前記被検出部材の端部を基準として位置決めされている、アブソリュート式回転センサ付軸受装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のアブソリュート式回転センサ付軸受装置において、前記センサハウジングに設けられた凸部が、この凸部に外嵌する部材を軸心方向に直交する方向にガイド可能なガイド面を有している、アブソリュート式回転センサ付軸受装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のアブソリュート式回転センサ付軸受装置において、前記センサハウジングが、前記軸受と反対側から前記取付溝に前記センサ基板を挿入可能に構成されている、アブソリュート式回転センサ付軸受装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載のアブソリュート式回転センサ付軸受装置において、
前記センサハウジングの前記センサ基板を収容する収容部が、前記収容部の内壁面と前記センサ基板との間の空間に充填された樹脂材と、前記収容部の前記軸受と反対側の端部を覆う蓋部材と、を備える、
アブソリュート式回転センサ付軸受装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のアブソリュート式回転センサ付軸受装置において、
回転翼および該回転翼を回転させるモータを有する駆動部を複数備え、前記回転翼の回転によって飛行する電動垂直離着陸機に搭載される軸受装置であって、
前記駆動部の回転軸を回転可能に支持する軸受を備える、アブソリュート式回転センサ付軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アブソリュート式の回転センサを備える軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用ロボットの関節部等を回転自在に支持する軸受として、高精度な制御が可能なアブソリュート式回転センサを備えた軸受装置が使用されている。アブソリュート式回転センサ付軸受装置として、例えば、１個の原点検出部と２個の絶対角度検出部を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

この軸受装置では、合計３個のセンサやこれらセンサに接続されるケーブル等が必要で部品点数が多いうえ、２個の絶対角度検出部は互いに９０°位相差を有するように位置決めされることが必要であることから、組み立て作業が煩雑化する。

【0004】

そこで、軸受と組み合わせるアブソリュート式回転センサとして、複列トラック式の回転センサを用いることが考えられる。この複列トラック式の回転センサは、環状の芯金の周面に角度検出用の磁気トラック（主トラック）と位相差検出用に磁気トラック（副トラック）の２列の磁気トラックを備えることにより、１個のセンサのみで回転角度、回転速度、回転方向等を高精度に検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４５８７６５６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、複列トラック式の回転センサを軸受に組み合わせることにより、少ない部品点数で、かつ組み立てが容易なアブソリュート式回転センサ付軸受装置を実現できると期待される。しかし、複列トラック式の回転センサを軸受に組み合わせる場合の具体的な構成は提案されていない。

【0007】

そこで、本発明の目的は、複列トラック式の回転センサを軸受に組み合わせることにより、少ない部品点数で構成を簡素化でき、かつ組み立てが容易なアブソリュート式回転センサ付軸受装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記した目的を達成するために、本発明に係るアブソリュート式回転センサ式軸受装置は、
回転側軌道輪、前記回転側軌道輪に対向するように配置された固定側軌道輪、および前記回転側軌道輪と前記固定側軌道輪との間に介在する転動体を有する軸受と、
前記軸受の前記回転側軌道輪に固定された環状の被検出部材であって、環状の芯金と、前記芯金の周方向に渡って設けられた２列の磁気トラックを有する被検出部とを有する被検出部材と、
前記軸受の前記固定側軌道輪に固定された回転センサユニットであって、前記被検出部の回転を非接触で検知する１つの回転センサと、前記回転センサが搭載されたセンサ基板と、前記センサ基板を覆い、前記センサ基板が取り付けられたセンサハウジングとを有する回転センサユニットと、
を備えている。

【0009】

この構成によれば、回転センサの被検出部を複列トラック式とするとともに、回転センサをセンサ基板に実装した状態でセンサハウジングに取り付けるので、少ない部品点数で軸受装置の構成が簡素化され、かつ組み立て作業が容易になる。

【0010】

本発明の一実施形態において、前記センサハウジングに、前記センサ基板が挿入され、かつ前記センサ基板を軸心方向及び径方向に位置決めする取付溝が形成されていてもよい。この構成によれば、単に取付溝にセンサ基板を挿入することのみによって回転センサと被検出部の位置決めがなされ、かつセンサギャップが確保されるので、高精度の回転検出が可能な軸受装置を簡易な作業で組み立てることができる。

【0011】

本発明の一実施形態において、前記センサ基板が、前記被検出部材の端部を基準として位置決めされていてもよい。この構成によれば、被検出部材の端部を基準とすることで、簡易的に回転センサの位置決めをすることができる。

【0012】

本発明の一実施形態において、前記センサハウジングに設けられた凸部が、この凸部に外嵌する部材を軸心方向に直交する方向にガイド可能なガイド面を有していてもよい。この構成によれば、軸受装置の組み立て工程において、センサハウジングの凸部のガイド面を利用して軸心方向に直交する方向に押し付ける作業を容易かつ確実に行うことが可能になる。これにより、軸受内の転動体と軌道輪間の隙間の影響によるセンサ位置のずれが最小限となるような位置決めをすることが可能になる。したがって、高精度の回転検出が可能な軸受装置を簡易な作業で組み立てることができる。

【0013】

本発明の一実施形態において、センサハウジングが、前記軸受と反対側から前記取付溝に前記センサ基板を挿入可能に構成されていてもよい。この構成によれば、軸受装置の組み立て工程において、軸受の反対側から容易にセンサ基板を取付けることができるので、高精度の回転検出が可能な軸受装置を一層簡易な作業で組み立てることができる。

【0014】

本発明の一実施形態において、前記センサハウジングの前記センサ基板を収容する収容部が、前記収容部の内壁面と前記センサ基板との間の空間に充填された樹脂材と、前記収容部の前記軸受と反対側の端部を覆う蓋部材とを備えていてもよい。この構成によれば、センサハウジングに取り付けられた回転センサおよびセンサ基板を確実に固定することができる。

【0015】

本発明の一実施形態に係る軸家装置は、回転翼および該回転翼を回転させるモータを有する駆動部を複数備え、前記回転翼の回転によって飛行する電動垂直離着陸機に搭載される軸受装置であって、前記駆動部の回転軸を回転可能に支持する軸受を備えていてもよい。この構成によれば、上記軸受装置を自動車に代わる移動手段として期待される電動垂直離着陸機（いわゆる空飛ぶクルマ）に適用した場合においても、上述した利点を得ることができる。

【発明の効果】

【0016】

以上のように、本発明に係るアブソリュート式回転センサ式軸受装置によれば、複列トラック式の回転センサを軸受に組み合わせることにより、少ない部品点数で構成を簡素化でき、かつ組み立てが容易な構成とすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係るアブソリュート式回転センサ式軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。

【図2】図１の軸受装置に用いられる被検出部材を示す縦断面図である。

【図3】図１の軸受装置に用いられる被検出部材を示す平面図である。

【図4】図１の軸受装置に用いられるセンサユニットを示す正面図である。

【図5A】図１の軸受装置に用いられる軸受のラジアル内部隙間を模式的に示す断面図である。

【図5B】図１の軸受装置に用いられる軸受のアキシアル内部隙間を模式的に示す断面図である。

【図5C】図１の軸受装置に用いられる軸受のアキシアル内部隙間を模式的に示す断面図である。

【図6】図１の軸受装置の組み立て方法の一例を示す模式図である。

【図7】図１の図６の組み立て方法に用いられる押し部材および台座を示す正面図である。

【図8】図１の軸受装置に用いられるセンサユニットの位置合わせ方法の一例を示す模式図である。

【図9】本発明の他の実施形態に係るアブソリュート式回転センサ式軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。

【図10】図９の軸受装置の組み立て方法の一例を示す模式図である。

【図11】本発明の一実施形態に係るアブソリュート式回転センサ式軸受装置が適用される電動垂直離着陸機を示す斜視図である。

【図12】図１１の電動垂直離着陸機の駆動部におけるモータの一部を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

【0019】

図１に、本発明の一実施形態に係るアブソリュート式回転センサ式軸受装置（以下、単に「軸受装置」という。）１を示す。軸受装置１は、軸受３と、回転検出の対象となる環状の被検出部材５と、回転センサユニット７とを備える。

【0020】

本実施形態の軸受は、玉軸受３として構成されており、内輪１１と、内輪１１に対向するように配置された外輪１３と、内輪１１と外輪１３との間に介在する転動体１５であるボールとを備えている。この例では、軸受３は内輪回転タイプとして構成されている。すなわち、内輪１１が回転側軌道輪として、かつ外輪１３が固定側軌道輪として構成されている。

【0021】

被検出部材５は、回転側軌道輪である内輪１１に取り付けられている。図２に示すように、被検出部材５は、環状の芯金１７と、芯金１７の周方向に渡って設けられた２列の磁気トラックを有する被検出部１９とを有する。より具体的には、芯金１７は、円筒状部１７ａと、円筒状部１７ａよりも小径の取付部１７ｂとを有しており、被検出部１９は円筒状部１７ａの外周面に形成されている。

【0022】

具体的には、本実施形態の被検出部材５は、芯金１７を含む円環状の未着磁の磁性部材を形成した後に、この未着磁の磁性部材の表面に着磁極対数の異なる複列（この例では２列）の磁気トラックを着磁して形成される。複列の磁気トラックが被検出部１９となる。前記未着磁の磁性部材は、例えば、金属環からなる芯金１７の外周面に磁性粉を混練したゴム材料を、芯金１７とともに金型に入れて加硫接着することや、またはプラスチック材料と磁性粉を混合したものと芯金１７とを一体成形することなどにより形成される。芯金１７は、例えば鉄系の圧延鋼板をプレス成形することにより形成される。

【0023】

芯金１７の円筒状部１７ａの外周面に被検出部１９が形成されている。図３に示すように、被検出部１９の２列の磁気トラックについて着磁パターンを異ならせ、例えば１回転で１極対の差を発生させることを利用して回転軸の絶対角の検出を可能にしている。被検出部材５としてこのような複列の着磁トラックを用いることにより、１つの回転センサのみによる高精度な回転検出が可能になる。

【0024】

図１に示すように、回転センサユニット７は、軸受３の固定側軌道輪である外輪１３に取り付けられている。回転センサユニット７は、被検出部１９の回転を非接触で検知する１つの回転センサ２１と、回転センサ２１が搭載されたセンサ基板２３と、センサ基板２３を覆い、センサ基板２３が取り付けられたセンサハウジング２５とを有する。

【0025】

回転センサ２１は、被検出部材５に対向するように、センサ基板２３の、軸受３の径方向の内側を向く面に搭載されている。以下の説明では、センサ基板２３の回転センサ２１が搭載されている面を表面２３ａと呼び、その反対側の面を裏面２３ｂと呼ぶ。回転センサ２１として、この例では、磁束密度に対応した出力信号を発生する磁気センサを用いている。センサ基板２３の裏面２３ｂにはコネクタ２７が搭載されており、コネクタ２７を介して、回転センサ２１に、回転センサ２１の信号の外部への出力や、回転センサ２１への給電を行うためのケーブル２９が接続されている。

【0026】

図４に示すように、センサハウジング２５は、軸受３（図１）と同心状に配置された円弧状部３１と、円弧状部３１から径方向外方に突出する形状を有する収容部３３とを有する。収容部３３は、円弧状部３１から突設された凸部として形成されている。収容部３３の内壁面に、センサ基板２３が挿入され、かつセンサ基板２３を軸心方向及び径方向に位置決めする取付溝３５が形成されている。

【0027】

収容部３３の外側の側壁面は、当該収容部３３に外嵌する部材を軸心方向に直交する方向にガイド可能なガイド面３７として形成されている。より具体的には、図４に示すように、センサハウジング２５の収容部３３は、円弧状部３１から突出する部分が略方形に形成されており、径方向外側覆う頂壁３３ａと、頂壁３３ａの軸心方向の一方側（軸受３側）端部の一辺から頂壁３３ａに直交する方向に延びる正面壁３３ｂ（図１）と、頂壁３３ａの両端部の各辺から頂壁３３ａに直交する方向に延びる２つの側壁３３ｃとを有する。すなわち、収容部３３の２つの側壁は、正面壁の両端部の各辺から軸受３と反対側に垂直に、互いに平行に延びる外側の側壁面を有する。これら２つの側壁面が、当該収容部３３に外嵌する部材を軸心方向に直交する方向にガイド可能なガイド面３７として機能する。

【0028】

また、収容部３３の上記２つの側壁３３ｃの各内壁面に、軸心方向に平行に延びる取付溝３５が形成されている。図１に示すように、センサハウジング２５の軸受３と反対側の開口は、収容部３３も含めて、センサハウジング２５と別体に形成され、センサハウジング２５に着脱自在に取り付けられる蓋部材３９によって覆われている。

【0029】

本実施形態では、センサハウジング２５は、外環部材４１を介して軸受３の固定側部材である外輪１３に取り付けられている。具体的には、外環部材４１は、センサハウジング２５の円弧状部３１の外周面に嵌合する円筒状の大径部と、外輪１３の内周面に嵌合する円筒状の小径部とを有している。他方、被検出部材５は、環状のアダプタ部材４３を介して軸受３の回転側部材である内輪１１に取り付けられている。アダプタ部材４３は、被検出部材５の芯金１７の取付部１７ｂの内周面に嵌合する円筒状の小径部と、内輪１１の外周面に嵌合する円筒状の大径部とを有している。なお、センサハウジング２５は、軸受３の固定側部材（この例では外輪１３）に直接取り付けられてもよく、被検出部材５は、軸受３の回転側部材（この例では内輪１１）に直接取り付けられてもよい。

【0030】

センサハウジング２５の収容部３３が上記のように形成されていることにより、後述する軸受装置１の組み立て工程において、回転センサ２１と被検出部１９の正確な位置決め作業が容易になる。

【0031】

図５Ａ～図５Ｃに示すように、玉軸受３においては、一般的に、転動体１５は、内輪１１および外輪１３との間にラジアル内部隙間δおよびアキシアル内部隙間δ１，δ２が存するように組込まれている。なお、ラジアル内部隙間δ、アキシアル内部隙間δ１，δ２とは、内輪１１または外輪１３のいずれか一方を固定し、他方にラジアル方向またはアキシアル方向に移動させたときの移動量のことである。一般的に、アキシアル内部隙間δ１，δ２はラジアル内部隙間δの８倍～１０倍の大きさになる。アキシアル内部隙間δ１，δ２が形成されていることにより、例えば玉軸受３の外輪１３を固定した場合、内輪１１は、内輪１１，外輪１３の軌道輪溝底を中心にアキシアル方向に同じ寸法だけ移動可能になる。

【0032】

そのため、軸受３が、内輪１１，外輪１３の各軌道輪溝の中心が揃うようにセットされた状態で、図１の回転センサ２１を軸受３の外輪１３側に固定したセンサハウジング２５に取付ける場合には、被検出部材５のアキシアル方向の移動量は、軌道輪の溝底を中心にラジアル内部隙間δの４倍～５倍に収まる。しかし、軸受３の内輪１１，外輪１３の各軌道輪溝の中心が揃うようにセットされていない場合には、内輪１１がアキシアル方向の一方向に偏った状態で回転センサ２１が組込まれることがある。この場合、軸受３がこの反対方向へ移動すると最大でラジアル内部隙間δの８倍～１０倍の距離アキシアル方向に動くおそれがある。その結果、回転センサ２１の中央と、被検出部１９の２列のトラックの中央の位置が大きくずれてしまい、回転センサ２１が被検出部１９の回転を検知できない場合が生じ得る。

【0033】

このような不具合を回避するため、本実施形態の軸受装置１は、組立て過程において、図６に示すように、以下に説明する方法によって軸心方向の位置決めを行う。なお、図６において、各ステップの上部に平面図を、下部に縦断面図を示す。

【0034】

軸受３にセンサハウジング２５および被検出部材５を組付けた状態で、台座４５に鉛直方向に取付けた位置決め用の仮軸４７に、軸受３の内輪１１を嵌合させる。このとき、軸受３が下方に、センサハウジング２５および被検出部材５が上方に位置するように仮軸４７に挿入される。台座４５の上面には、平面視でセンサハウジング２５の収容部３３の中央を通過する軸受３径方向に沿って延びるガイド溝４９が形成されている。台座４５のガイド溝４９上の位置に、全体として略方形の押し部材５１が設置される。図７に示すように、押し部材５１の底面には、ガイド溝４９に係合する形状のガイド凸部５３が設けられており、ガイド凸部５３がガイド溝４９に係合するように押し部材５１が設置される（ステップＡ）。

【0035】

この状態で、図６に示すように、押し部材５１の上側部分はセンサハウジング２５の収容部３３に対向している。押し部材５１の上側部分には、センサハウジング２５の収容部３３の外形に対応する形状の凹部であるガイド凹部５５が形成されている。このような構造を有する押し部材５１を、ガイド凹部５５を収容部３３のガイド面３７に沿わせるように、ガイド溝４９上を軸受３の中心に向けて押し込む（ステップＢ）。これにより、押し部材５１のガイド凹部５５の下方に形成された平面状の押圧部５７が、軸受３の外輪１３の外周面に押し付けられ、転動体１５が軸受３内輪１１，外輪１３の各軌道輪溝底１１ａ，１３ａに当接するので、軸受３の内輪１１と外輪１３が軌道輪溝底１１ａ，１３ａを基準に整列する（ステップＣ）。

【0036】

このように、センサハウジング２５の収容部３３に押し部材５１をガイド可能なガイド面３７を設けたことにより、ガイド面３７を利用して軸心方向に直交する方向に押し付ける作業を容易かつ確実に行うことが可能になる。これにより、軸受３内の転動体１５と軌道輪１１，１３間の隙間の影響によるセンサ位置のずれが最小限となるような位置決めをすることが可能になる。したがって、精度の高い回転検出が可能な軸受装置１を簡易な作業で組み立てることができる。

【0037】

次に、上記のように位置決めされた軸受３および被検出部材５に対して、回転センサユニット７の回転センサ２１を軸心方向に位置決めする方法について説明する。この例では、被検出部材５の端部を基準としてセンサ基板２３が位置決めされる。具体的には、図２に示すように、被検出部材５の被検出部１９の２列のトラックの各幅寸法を同一のＬとする。さらに、図８に示すように、センサ基板２３の幅寸法（軸受３の軸心法寸法）を、被検出部１９全体の幅寸法と同一の２Ｌに設定したうえで、回転センサ２１の中央位置Ｍのセンサ基板２３の端面からの距離がＬになるようにセンサ２１を実装してセンサ基板２３を用意する。このように作製したセンサ基板２３を、図６に示す、位置決めされた状態の軸受３に取り付けられたセンサハウジング２５の取付溝３５に挿入し、被検出部１９およびセンサ基板２３の、軸受３の反対側の各端面の位置を一致させる。これにより、軸受３の軌道輪溝底１１ａ，１３ａを基準として、環状被検出部１９の２列のトラック間の境界線と回転センサ２１の中央位置Ｍを一致させることができる。特に、被検出部材５の端部を基準とすることで、簡易的に回転センサ２１の位置決めをすることができる。

【0038】

なお、本実施形態では、取付溝３５の軸心方向の内寸を、収容部３３の軸受３と反対側の端面から、センサ基板２３の幅寸法と同一長さに設定している。これにより、単にセンサ基板２３を取付溝３５に挿入し、軸受３側の端部まで押し込むことによって、被検出部１９と回転センサ２１の位置決めを簡易的に行うことができる。

【0039】

また、センサハウジング２５の収容部３３は、軸受３と反対側から取付溝３５にセンサ基板２３を挿入可能に構成されている。具体的には、図１に示すように、収容部３３も含めてセンサハウジング２５の軸受３と反対側の端部は開口しており、センサハウジング２５は、この端部に着脱自在に取り付けられて開口を覆う蓋部材３９を有している。したがって、上記の位置決め段階では、センサハウジング２５の蓋部材３９を取り外しておくことで、収容部３３に、軸受３と反対側から取付溝３５にセンサ基板２３を挿入することが可能となっている。

【0040】

次に、回転センサ２１と被検出部１９との間の径方向のギャップ（以下、「センサギャップ」という。）ΔＴを確保する方法について説明する。図４に示すように、センサハウジング２５の中央から取付溝３５の底面までの距離をＴ１、被検出部材５の被検出部１９の外周面の半径寸法をＴ２，センサ実装後のセンサ基板２３の表面２３ａからセンサ表面（被検出部１９に対向する面）までの距離をＴ３としたとき、下記の式を満足するように、取付溝３５の位置、回転センサ２１及びセンサ基板２３の寸法を予め設定しておく。
ΔＴ=Ｔ１－Ｔ２－Ｔ３

【0041】

これにより、図６と共に説明した方法によって軸受３側の軸心方向の位置決めが成された状態で、単にセンサ基板２３をセンサハウジング２５の収容部３３の取付溝３５に挿入することによってセンサギャップΔＴを保持することが可能になる。

【0042】

また、図１に示すように、収容部３３は、収容部３３の内壁面とセンサ基板２３との間の空間に充填された樹脂材６１を有している。樹脂材６１は、センサ基板２３に搭載された回転センサ２１も含めて覆っている。樹脂材６１を充填する方法としては、例えば、コネクタ２７にケーブル２９を挿入し、回転センサ２１と被検出部材５の間に樹脂材遮断板（図示せず）を挿入し、センサハウジング２５の収容部３３内部を樹脂材６１で固定する。その場合、コネクタ２７内部へ樹脂材６１の侵入を防止するために、コネクタ２７にコーキング剤を塗布してもよい。樹脂材遮断板を取り外した後に、センサハウジング２５を覆う蓋部材３９を取り付ける。このように、樹脂材６１を充填することにより、センサハウジング２５に取り付けられた回転センサ２１およびセンサ基板２３を確実に固定することができる。

【0043】

なお、上記実施形態においては、軸受３を内輪回転タイプとして構成した例について説明したが、図９に他の実施形態として示すように、軸受３が外輪回転タイプであっても本発明を適用することができる。なお、以下の説明では、図１～図９と共に説明した実施形態と共通する点については説明を省略する。

【0044】

本実施形態に係る軸受３は、外輪回転タイプとして構成されている。すなわち、内輪１１が固定側軌道輪として、外輪１３が回転側軌道輪として構成されている。また、本実施形態では、被検出部材５は、回転側軌道輪である外輪１３に取り付けられており、回転センサユニット７は、固定側軌道輪である内輪１１に取り付けられている。

【0045】

本実施形態においても、センサハウジング２５に設けられた取付溝３５に、回転センサ２１が搭載されたセンサ基板２３が挿入されることにより、回転センサ２１がセンサハウジング２５に取り付けられている。

【0046】

また、センサハウジング２５には、軸心方向の軸受３と反対側に突出する全体として略方形のガイド部６３が設けられている。ガイド部６３は、センサハウジング２５に突設された凸部として形成されている。ガイド部６３の側面が、センサハウジング２５のガイド部６３に外嵌する部材（図１０に示す押し部材５１）を軸心方向に直交する方向にガイド可能なガイド面３７として形成されている。このような構成とすることにより、図１０に示すように、ガイド面３７を利用して、軸心方向に直交する方向に軸受３を押し付ける作業を容易かつ確実に行うことが可能になる。これにより、軸受３内の転動体１５と軌道輪１１，１３間の隙間の影響によるセンサ位置のずれが最小限となるような位置決めをすることが可能になる。したがって、精度の高い回転検出が可能な軸受装置１を簡易な作業で組み立てることができる。

【0047】

以上説明した各実施形態に係るアブソリュート式回転センサ付軸受装置１によれば、回転センサ２１の被検出部１９を複列トラック式とするとともに、回転センサ２１をセンサ基板２３に実装した状態でセンサハウジング２５に取り付けることにより、少ない部品点数で軸受装置１の構成が簡素化され、かつ組み立て作業が容易になる。

【0048】

次に、上記で説明した実施形態に係る軸受装置１の適用例について説明する。この軸受装置１の用途は特に限定されないが、例えば、図１１に示す、電動垂直離着陸機７１に使用することができる。

【0049】

近年、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、上記の社会的問題の解消に期待されており、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。

【0050】

空飛ぶクルマとして、同図に示すような垂直離着陸機（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７１（ｅＶＴＯＬ）が開発の主流となっている。

【0051】

図１１に示す電動垂直離着陸機７１は、機体中央に位置する本体部７３と、前後左右に配置された４つの駆動部５５を有するマルチコプターである。駆動部７５は、電動垂直離着陸機７１の揚力および推進力を発生させる装置であり、駆動部７５の駆動によって電動垂直離着陸機７１が飛行する。電動垂直離着陸機７１において駆動部７５は複数あればよく、４つに限定されない。

【0052】

本体部７３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、進行方向や高度などを決めるための操作系や、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７３からは４本のアーム７７がそれぞれ延び、各アーム７７の先端に駆動部７５が設けられている。図示の例において、アーム７７には、回転翼７９を保護するため、回転翼７９の回転周囲を覆う円環部８１が一体に設けられている。また、本体部７３の下部には、着陸時に機体を支えるスキッド６３が設けられている。

【0053】

駆動部７５は、回転翼７９と、該回転翼７９を回転させるモータ８５とを有する。駆動部７５において、回転翼７９はモータ８５を挟んで軸方向両側に一対設けられている。各回転翼７９は、径方向外側へ延びる２枚の羽根をそれぞれ有する。

【0054】

本体部７３には、バッテリ（図示せず）および制御装置（図示せず）が設けられている。制御装置はフライトコントローラとも呼ばれる。電動垂直離着陸機７１の制御は、制御装置によって、例えば以下のように実施される。制御装置が、現姿勢と目標姿勢の差から揚力を調整すべきモータ８５に回転数変更の指令を出力する。その指令に基づいて、モータ８５に備えられたインバータがバッテリからモータ８５へ送る電力量を調整し、モータ８５（および回転翼７９）の回転数が変更される。また、モータ８５の回転数の調整は、複数のモータ８５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。

【0055】

図１２に、駆動部７５におけるモータ８５の一部断面図を示す。モータ８５の回転軸８７の一端側（図上側）には上述の回転翼７９が取り付けられ、他端側（図下側）にはロータが取り付けられる。ロータは、ハウジング８９に固定されたステータに対向配置され、該ステータに対して回転可能になっている。なお、モータ８５は、アウターロータ型のブラシレスモータ８５や、インナーロータ型のブラシレスモータ８５の構成を採用できる。

【0056】

モータ８５は、ハウジング（装置ハウジング）８９と、ロータ（図示せず）と、ステータ（図示せず）と、インバータ（図示せず）と、２個の軸受３とを備える。この例では、軸受３として、内輪回転タイプの転がり軸受３（より具体的には深溝玉軸受）を用いている。

【0057】

ハウジング８９は外筒８９ａと内筒８９ｂを有し、これらの間には冷却媒体流路６９ｃが設けられている。この冷却媒体流路８９ｃに冷却媒体を流すことにより、過度の温度上昇を防止できる。ハウジング８９の材質は特に限定されず、例えば鉄系材料やＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などを用いることができる。

【0058】

軸受３は、ハウジング８９内で回転軸８７を回転自在に支持している。図２において、軸受３の外輪１３の外径形状は、ハウジング８９内周の嵌合部と同一の形状であり、ハウジング８９に対して、軸受３ハウジングなどを介さずに直接嵌合される。２個の軸受３の間には内輪間座９１、外輪間座９３が挿入され、予圧が印加されている。

【0059】

なお、駆動部７５における軸受３構成は、図１２の例に限定されない。図１２では、モータ８５の回転軸８７と回転翼７９の回転軸とを同一の回転軸８７とした例を示したが、モータ８５の回転軸８７と回転翼７９の回転軸とが伝達機構を介して接続された構成であってもよい。この場合、駆動部７５における回転軸８７を支持する軸受３は、モータ８５の回転軸８７を支持する軸受３でもよく、回転翼７９の回転軸を支持する軸受３でもよい。

【0060】

本実施形態においても、軸受３に、上記で説明した構成を有する被検出部材５と、回転センサユニット７とが取り付けられた軸受装置１が設けられており、高精度の回転検出を行うことができる。

【0061】

なお、本実施形態においても、軸受３は例示した深溝玉軸受に限定されず、例えばアンギュラ玉軸受を用いてもよい。

【0062】

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１ アブソリュート式回転センサ式軸受装置
３ 軸受
５ 被検出部材
７ センサユニット
９ 電気的接続手段
１１ 内輪（回転側軌道輪）
１３ 外輪（固定側軌道輪）
１５ 転動体
１７ 芯金
１９ 被検出部
２１ 回転センサ
２３ センサ基板
２５ センサハウジング
３５ 取付溝
３７ ガイド面
６１ 樹脂材
７１ 電動垂直離着陸機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】