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(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】P2022157037
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】軸受装置および電動垂直離着陸機
(51)【国際特許分類】
F16C 41/00 20060101AFI20221006BHJP
F16C 33/78 20060101ALI20221006BHJP
F16C 19/16 20060101ALI20221006BHJP
F16C 19/36 20060101ALI20221006BHJP
F16C 19/52 20060101ALI20221006BHJP
G01K 1/14 20210101ALI20221006BHJP
B64C 27/08 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
F16C41/00
F16C33/78 C
F16C19/16
F16C19/36
F16C19/52
F16C33/78 Z
G01K1/14 L
B64C27/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021061039
(22)【出願日】2021-03-31
(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】後藤 知美
【テーマコード（参考）】
2F056
3J216
3J217
3J701
【Ｆターム（参考）】
2F056CL11
3J216AA02
3J216AA03
3J216AA14
3J216AB03
3J216AB15
3J216AB33
3J216BA05
3J216BA23
3J216BA24
3J216CA02
3J216CB03
3J216CB13
3J216EA03
3J216EA05
3J217JA02
3J217JA13
3J217JA16
3J217JA24
3J217JB17
3J217JB25
3J217JB37
3J217JB64
3J217JB83
3J217JB85
3J217JB87
3J701AA03
3J701AA16
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA54
3J701AA62
3J701BA73
3J701BA77
3J701FA06
3J701FA22
3J701FA23
3J701FA26
3J701FA44
3J701FA48
3J701GA03
3J701GA57
(57)【要約】
【課題】メンテナンス時に作業性がよく、静止側軌道輪にクリープが発生しても、センサ出力用のセンサケーブルに異常が発生し難い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センサホルダ８とを備える。転がり軸受７における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。センサホルダ８は、フランジ１６に臨む内輪９の外周面に固定され内輪９と同心状に設けられる円環部１３と、円環部１３の軸方向外側面に設けられるセンサ保持部１４と、円環部１３の軸方向外側面でセンサ保持部１４とは異なる円周方向位置に設けられる突起部１５とを有する。センサ保持部１４および突起部１５は、それぞれフランジ１６に設けられた孔１６ａ，１６ｃに挿入可能とされた。
【選択図】図１
【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センサホルダ８とを備える。転がり軸受７における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。センサホルダ８は、フランジ１６に臨む内輪９の外周面に固定され内輪９と同心状に設けられる円環部１３と、円環部１３の軸方向外側面に設けられるセンサ保持部１４と、円環部１３の軸方向外側面でセンサ保持部１４とは異なる円周方向位置に設けられる突起部１５とを有する。センサ保持部１４および突起部１５は、それぞれフランジ１６に設けられた孔１６ａ，１６ｃに挿入可能とされた。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項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センサホルダとを備え、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、
前記センサホルダは、前記フランジに臨む前記内輪の端面または外周面または前記フランジに固定され前記内輪と同心状に設けられる円環部と、この円環部の軸方向外側面に設けられるセンサ保持部と、前記円環部の軸方向外側面で前記センサ保持部とは異なる円周方向位置に設けられる突起部とを有し、
前記センサ保持部および前記突起部は、それぞれ前記フランジに設けられた孔に挿入可能とされた軸受装置。
前記センサホルダは、前記フランジに臨む前記内輪の端面または外周面または前記フランジに固定され前記内輪と同心状に設けられる円環部と、この円環部の軸方向外側面に設けられるセンサ保持部と、前記円環部の軸方向外側面で前記センサ保持部とは異なる円周方向位置に設けられる突起部とを有し、
前記センサ保持部および前記突起部は、それぞれ前記フランジに設けられた孔に挿入可能とされた軸受装置。
【請求項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前記外輪と、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。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の軸受装置において、前記センサホルダは、前記転がり軸受とは分離した状態で前記フランジに固定される軸受装置。
【請求項4】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の軸受装置において、前記センサ保持部および前記突起部は、前記転がり軸受の軸心に対し平行な軸心を有する略円筒形である軸受装置。
【請求項5】
請求項１ないし請求項４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回転加速度を検出する加速度センサを有し、前記温度センサで検出される温度および前記加速度センサで検出される回転加速度のいずれか一方または両方に基づいて、前記転がり軸受の異常を判断する異常判断部を備えた軸受装置。
【請求項6】
請求項１ないし請求項５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。
【請求項7】
請求項６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。
【請求項8】
請求項１ないし５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
乗用車、商用車等の車両の車軸を支持する軸受装置には、この軸受装置の状態を監視するセンサを搭載して、有線で前記軸受装置の外部に出力するものがある。
特許文献１に示す温度センサ付軸受は、固定側の軌道輪に取り付けられるシール部材に温度センサを固定し、この温度センサから配線で外部に引き出される。
特許文献１に示す温度センサ付軸受は、固定側の軌道輪に取り付けられるシール部材に温度センサを固定し、この温度センサから配線で外部に引き出される。
【0003】
特許文献２に示す車輪用軸受装置は、２個の内輪が軸方向に付き合わせられる端面間に、軸力、温度、回転速度等のセンサが配置されている。前記２個の内輪の内周に、これら内輪と同心のスリーブを嵌合させ、このスリーブと前記内輪の間に前記センサの配線を引き出す配線引き出し路が設けられる。
特許文献１，２のいずれの構造も、静止側軌道輪から配線が引き出されている。
特許文献１，２のいずれの構造も、静止側軌道輪から配線が引き出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００２－１３０２６３号公報
【特許文献2】特開２０１０－１２１６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、静止側軌道輪がクリープすると、センサケーブルである配線に負荷がかかり異常が発生する可能性が想定される。この場合、軸受装置の状態監視ができなくなることが懸念される。例えば、軸受装置に電源として電池を搭載し、センサ信号を無線通信にすればセンサケーブルが無くなるのでセンサケーブルの異常の恐れは低減されるが、軸受装置の周辺に導電性（金属）材料があると、無線の電波を伝播させることが難しい。
【0006】
センサ信号をセンサケーブルで引き出す場合には、センサケーブルに異常が発生しないよう、静止側軌道輪のクリープを防止する必要がある。例えば、車軸または静止側軌道輪にキー材、ピン等の回り止め手段を設けることが考えられるが、車両のメンテナンス時に、車軸と静止側軌道輪に位相合わせが必要となる。また、センサケーブルに異常が発生しないように作業するため、作業性が低下する。
【0007】
本発明の目的は、メンテナンス時に作業性がよく、静止側軌道輪にクリープが発生しても、センサ出力用のセンサケーブルに異常が発生し難い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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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センサホルダとを備え、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、
前記センサホルダは、前記フランジに臨む前記内輪の端面または外周面または前記フランジに固定され前記内輪と同心状に設けられる円環部と、この円環部の軸方向外側面に設けられるセンサ保持部と、前記円環部の軸方向外側面で前記センサ保持部とは異なる円周方向位置に設けられる突起部とを有し、
前記センサ保持部および前記突起部は、それぞれ前記フランジに設けられた孔に挿入可能とされている。
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、回転速度、回転加速度、振動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。
前記センサホルダは、前記フランジに臨む前記内輪の端面または外周面または前記フランジに固定され前記内輪と同心状に設けられる円環部と、この円環部の軸方向外側面に設けられるセンサ保持部と、前記円環部の軸方向外側面で前記センサ保持部とは異なる円周方向位置に設けられる突起部とを有し、
前記センサ保持部および前記突起部は、それぞれ前記フランジに設けられた孔に挿入可能とされている。
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、回転速度、回転加速度、振動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。
【0009】
この構成によると、センサから延びる配線であるセンサケーブルは、センサホルダのセンサ保持部から外部に引き出される。センサ保持部および突起部は、軸部のフランジ部の孔にそれぞれ挿入可能とされたため、転がり軸受の運転時に、軸部に対して静止側軌道輪である内輪が回転するいわゆるクリープによるセンサホルダの回転を抑制し、センサケーブルに不所望な負荷がかからないようにすることで、センサケーブルの異常発生を防止する。この軸受装置は、センサ保持部および突起部を、それぞれフランジに設けられた孔に挿入または離脱することで、容易にメンテナンスを行うことができ作業性の向上を図れる。
【0010】
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前記外輪と、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。
【0011】
前記センサホルダは、前記転がり軸受とは分離した状態で前記フランジに固定されてもよい。この場合、メンテナンス時において、センサケーブルの負荷等に留意することなく、軸部に対する転がり軸受の離脱、嵌合を容易に行える。また、センサホルダは転がり軸受とは分離した状態でフランジに固定されているため、転がり軸受の運転時に静止側軌道輪に仮にクリープが発生しても、センサホルダは静止側軌道輪に追従することなく所期の位置に保持される。このようにセンサケーブルに異常が発生し難い構造とすることができる。
【0012】
前記センサ保持部および前記突起部は、前記転がり軸受の軸心に対し平行な軸心を有する略円筒形であってもよい。前記「略円筒形」は、円周方向の一部に切欠き等が設けられる略円筒形も含む。円筒形のセンサ保持部および突起部をフランジの各孔に嵌合固定した場合には、静止側軌道輪がクリープすることをよるセンサホルダの回転を確実に防止する。またフランジの各孔に対し、円筒形のセンサ保持部および突起部を軸方向に容易に離脱および挿入し得る。
【0013】
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回転加速度を検出する加速度センサを有し、前記温度センサで検出される温度および前記加速度センサで検出される回転加速度のいずれか一方または両方に基づいて、前記転がり軸受の異常を判断する異常判断部を備えてもよい。
【0014】
この場合、異常判断部は、温度センサで検出される温度が例えば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「閾値」は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。
異常判断部は、例えば、加速度センサで検出される回転加速度と、この回転加速度に追従する温度との関係に基づいて、転がり軸受の異常を判断してもよい。異常判断部は、前記回転加速度と温度センサで検出される温度との関係を常時にまたは定められた時間監視し、両者の関係に齟齬が生じた場合、転がり軸受の異常と判断してもよい。このように温度センサと加速度センサを併用すれば、温度センサのみを採用する場合と比べて、より正確な異常検知が可能となる。
異常判断部は、例えば、加速度センサで検出される回転加速度と、この回転加速度に追従する温度との関係に基づいて、転がり軸受の異常を判断してもよい。異常判断部は、前記回転加速度と温度センサで検出される温度との関係を常時にまたは定められた時間監視し、両者の関係に齟齬が生じた場合、転がり軸受の異常と判断してもよい。このように温度センサと加速度センサを併用すれば、温度センサのみを採用する場合と比べて、より正確な異常検知が可能となる。
【0015】
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。
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。
【0016】
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。
【発明の効果】
【0017】
本発明の軸受装置および電動垂直離着陸機によれば、センサ保持部および突起部は、軸部のフランジ部の孔にそれぞれ挿入可能とされたため、メンテナンス時に作業性がよく、静止側軌道輪にクリープが発生しても、センサ出力用のセンサケーブルに異常が発生し難い。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】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。
【図2】同軸受装置のセンサホルダの斜視図である。
【図4】本発明の第２の実施形態に係る軸受装置の縦断面図である。
【図7】同軸受装置の側面図である。
【図8】本発明の第３の実施形態に係る軸受装置を車両の車軸に固定した状態を示す縦断面図である。
【図9】同軸受装置の側面図である。
【図10】同軸受装置のセンサホルダの斜視図である。
【図11】本発明の第４の実施形態に係る軸受装置を車両の車軸に固定した状態を示す縦断面図である。
【図12】同軸受装置の側面図である。
【図13】同軸受装置のセンサホルダの斜視図である。
【図14】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。
【図15】同電動垂直離着陸機の軸受装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
［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３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センサホルダ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。
本発明の実施形態に係る軸受装置を図１ないし図３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センサホルダ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。
【0020】
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。
【0021】
＜転がり軸受＞
転がり軸受７は、車軸１８に固定されて車両の車輪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。
転がり軸受７は、車軸１８に固定されて車両の車輪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。
【0022】
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。
【0023】
＜センサホルダについて＞
図１および図２に示すように、センサホルダ８は、円環部１３と、センサ保持部１４と、突起部１５とを有する。センサホルダ８は、例えば、機械加工またはプレス加工等により一体に製作されるが、円環部１３に、センサ保持部１４および突起部１５のいずれか一方または両方を溶接等で接合してもよい。前記「一体に製作される」とは、円環部１３、センサ保持部１４および突起部１５が、複数の要素を結合したものではなく単一の材料から機械加工またはプレス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。
図１および図２に示すように、センサホルダ８は、円環部１３と、センサ保持部１４と、突起部１５とを有する。センサホルダ８は、例えば、機械加工またはプレス加工等により一体に製作されるが、円環部１３に、センサ保持部１４および突起部１５のいずれか一方または両方を溶接等で接合してもよい。前記「一体に製作される」とは、円環部１３、センサ保持部１４および突起部１５が、複数の要素を結合したものではなく単一の材料から機械加工またはプレス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。
【0024】
＜円環部＞
図１のフランジ１６（後述する）に臨む内輪９の外周面に、この内輪９のインボード側端に繋がる環状凹部１７が設けられている。この環状凹部１７に、円環部１３の内周面が圧入もしくは接着等の方法で固定される。これにより円環部１３は内輪９と同心状に設けられる。また図３に示すように、縦断面が立板形状となる円環部１３のアウトボード側端を環状凹部１７の段差部１７ａに当接させることで、センサホルダ８が内輪９に対して軸方向に位置決めされる。
図１のフランジ１６（後述する）に臨む内輪９の外周面に、この内輪９のインボード側端に繋がる環状凹部１７が設けられている。この環状凹部１７に、円環部１３の内周面が圧入もしくは接着等の方法で固定される。これにより円環部１３は内輪９と同心状に設けられる。また図３に示すように、縦断面が立板形状となる円環部１３のアウトボード側端を環状凹部１７の段差部１７ａに当接させることで、センサホルダ８が内輪９に対して軸方向に位置決めされる。
【0025】
前記内輪９の外周面におけるインボード側端には、例えば、図示外の対向する平行な二面が設けられ、図２に示すように、円環部１３の内周面に、内輪９（図１）の前記二面に嵌まり合う二面１３ａが設けられている。これにより、内輪９（図１）に対するセンサホルダ８の円周方向位置が規制され、センサホルダ８の回転を抑制する。
【0026】
＜センサ保持部＞
センサ保持部１４は、円環部１３の軸方向外側面に設けられる。図１に示すように、センサ保持部１４は、転がり軸受７の軸心Ｃ１に対し平行な軸心を有する円筒形（図２）である。
図１に示すように、センサ保持部１４は、車軸１８のフランジ１６に設けられた孔１６ａに挿入可能とされている。この例では、フランジ１６に軸方向に貫通する孔１６ａが設けられ、この孔１６ａのアウトボード側部分にセンサ保持部１４の外周面が嵌合固定される。孔１６ａのインボード側部分には、この孔１６ａに同心状の座繰り孔１６ｂが形成されている。車軸１８の軸方向一端つまりインボード側端にフランジ１６が設けられている。
センサ保持部１４は、円環部１３の軸方向外側面に設けられる。図１に示すように、センサ保持部１４は、転がり軸受７の軸心Ｃ１に対し平行な軸心を有する円筒形（図２）である。
図１に示すように、センサ保持部１４は、車軸１８のフランジ１６に設けられた孔１６ａに挿入可能とされている。この例では、フランジ１６に軸方向に貫通する孔１６ａが設けられ、この孔１６ａのアウトボード側部分にセンサ保持部１４の外周面が嵌合固定される。孔１６ａのインボード側部分には、この孔１６ａに同心状の座繰り孔１６ｂが形成されている。車軸１８の軸方向一端つまりインボード側端にフランジ１６が設けられている。
【0027】
図３に示すように、センサ保持部１４内に、軸方向に延びるケーブル収容孔１４ａが形成され、円環部１３には、前記ケーブル収容孔１４ａに連通し且つ円環部１３のアウトボード側端に開口する座繰り孔１３ｂが形成されている。
【0028】
センサとして、転がり軸受７の温度を検出する温度センサＳ１が設けられている。この温度センサＳ１は基板１９に実装され、基板１９が座繰り孔１３ｂの底面に配置されると共に、基板１９から延びるセンサケーブル２０がケーブル収容孔１４ａに収容されて外部に引き出されている。座繰り孔１３ｂに、温度センサＳ１および基板１９が収容された状態で樹脂材（図示せず）が充填されることで、センサ保持部１４に温度センサＳ１、基板１９およびセンサケーブル２０が固定される。これにより、内輪９のインボード側端に対し、温度センサＳ１が所定の軸方向隙間を介して対向するように配置される。
【0029】
＜突起部＞
図１および図２に示すように、突起部１５は、センサホルダ８の回り止めとなる手段であり、円環部１３の軸方向外側面でセンサ保持部１４とは異なる円周方向位置に設けられている。この例では、突起部１５は、センサ保持部１４に対し、１８０度対称位置に設けられている。突起部１５は、転がり軸受７の軸心Ｃ１に対し平行な軸心を有する円筒形である。
図１に示すように、突起部１５は、車軸１８のフランジ１６に設けられた孔１６ｃに挿入可能とされている。この例では、フランジ１６に軸方向に貫通する孔１６ｃが設けられ、この孔１６ｃのアウトボード側部分に突起部１５の外周面が嵌合固定される。孔１６ｃのインボード側部分には、この孔１６ｃに同心状の座繰り孔１６ｄが形成されている。
図１および図２に示すように、突起部１５は、センサホルダ８の回り止めとなる手段であり、円環部１３の軸方向外側面でセンサ保持部１４とは異なる円周方向位置に設けられている。この例では、突起部１５は、センサ保持部１４に対し、１８０度対称位置に設けられている。突起部１５は、転がり軸受７の軸心Ｃ１に対し平行な軸心を有する円筒形である。
図１に示すように、突起部１５は、車軸１８のフランジ１６に設けられた孔１６ｃに挿入可能とされている。この例では、フランジ１６に軸方向に貫通する孔１６ｃが設けられ、この孔１６ｃのアウトボード側部分に突起部１５の外周面が嵌合固定される。孔１６ｃのインボード側部分には、この孔１６ｃに同心状の座繰り孔１６ｄが形成されている。
【0030】
＜軸受装置を車軸に固定した例＞
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。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の端面にワッシャー２２を介在させ前記雄ねじ部１８ａにナット２３が螺合される。
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。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の端面にワッシャー２２を介在させ前記雄ねじ部１８ａにナット２３が螺合される。
【0031】
＜制御系について＞
図１に示すように、軸受装置６は異常判断部２４を備えていてもよい。温度センサＳ１から延び外部に引き出されたセンサケーブル２０に、転がり軸受７の異常を判断する異常判断部２４が接続される。異常判断部２４は、温度センサＳ１で検出される温度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する。異常判断部２４は、例えば、マイクロコントローラ等で構成される。マイクロコントローラは、温度センサＳ１よりも耐熱温度が低いため、基板１９（図３）に実装せず、基板１９（図３）から離れた場所に設けられる。
図１に示すように、軸受装置６は異常判断部２４を備えていてもよい。温度センサＳ１から延び外部に引き出されたセンサケーブル２０に、転がり軸受７の異常を判断する異常判断部２４が接続される。異常判断部２４は、温度センサＳ１で検出される温度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する。異常判断部２４は、例えば、マイクロコントローラ等で構成される。マイクロコントローラは、温度センサＳ１よりも耐熱温度が低いため、基板１９（図３）に実装せず、基板１９（図３）から離れた場所に設けられる。
【0032】
異常判断部２４は、例えば、車両制御ユニットであるＥＣＵ（またはＶＣＵ）の一部の機能としてもよい。異常判断部２４は、転がり軸受７に異常が発生していると判断すると、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。なお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。
【0033】
＜作用効果＞
以上説明した軸受装置６によれば、センサ保持部１４および突起部１５は、車軸１８のフランジ部１６の孔１６ａ，１６ｃにそれぞれ挿入可能とされたため、転がり軸受７の運転時に、車軸１８に対して静止側軌道輪である内輪９が回転するいわゆるクリープによるセンサホルダ８の回転を抑制し、センサケーブル２０に不所望な負荷がかからないようにすることで、センサケーブル２０の異常発生を防止する。この軸受装置６は、センサ保持部１４および突起部１５を、それぞれフランジ１６に設けられた孔１６ａ，１６ｃに挿入または離脱することで、容易にメンテナンスを行うことができ作業性の向上を図れる。また温度センサＳ１を内輪９に近づけて配置できるので、より正確な測定値が得られる。
以上説明した軸受装置６によれば、センサ保持部１４および突起部１５は、車軸１８のフランジ部１６の孔１６ａ，１６ｃにそれぞれ挿入可能とされたため、転がり軸受７の運転時に、車軸１８に対して静止側軌道輪である内輪９が回転するいわゆるクリープによるセンサホルダ８の回転を抑制し、センサケーブル２０に不所望な負荷がかからないようにすることで、センサケーブル２０の異常発生を防止する。この軸受装置６は、センサ保持部１４および突起部１５を、それぞれフランジ１６に設けられた孔１６ａ，１６ｃに挿入または離脱することで、容易にメンテナンスを行うことができ作業性の向上を図れる。また温度センサＳ１を内輪９に近づけて配置できるので、より正確な測定値が得られる。
【0034】
センサ保持部１４および突起部１５は、転がり軸受７の軸心に対し平行な軸心を有する円筒形である。円筒形のセンサ保持部１４および突起部１５をフランジ１６の各孔１６ａ，１６ｃに嵌合固定した場合には、静止側軌道輪である内輪９がクリープすることをよるセンサホルダ８の回転をより確実に防止する。またフランジ１６の各孔１６ａ，１６ｃに対し、円筒形のセンサ保持部１４および突起部１５を軸方向に容易に離脱および挿入し得る。
【0035】
＜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。
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。
【0036】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る軸受装置を図４ないし図７と共に説明する。
図４に示すように、インボード側Ａ２の内輪９は、アウトボード側Ａ１の内輪９よりも外周面が軸方向に幅広に形成されている。前記インボード側Ａ２の内輪９の外周面に、センサホルダ８Ａの円環部１３Ａが圧入等により嵌合固定されている。これにより円環部１３Ａは内輪９と同心状に設けられる。円環部１３Ａは、内輪９の外周面に固定される円筒部２５と、この円筒部２５のインボード側端から径方向外方に延びる立板部２６とで断面Ｌ字形状に形成されている。
第２の実施形態に係る軸受装置を図４ないし図７と共に説明する。
図４に示すように、インボード側Ａ２の内輪９は、アウトボード側Ａ１の内輪９よりも外周面が軸方向に幅広に形成されている。前記インボード側Ａ２の内輪９の外周面に、センサホルダ８Ａの円環部１３Ａが圧入等により嵌合固定されている。これにより円環部１３Ａは内輪９と同心状に設けられる。円環部１３Ａは、内輪９の外周面に固定される円筒部２５と、この円筒部２５のインボード側端から径方向外方に延びる立板部２６とで断面Ｌ字形状に形成されている。
【0037】
図５に示すように、立板部２６の軸方向外側面に、円筒形のセンサ保持部１４Ａが設けられている。立板部２６の軸方向内側面における、センサ保持部１４Ａが設けられる円周方向位置には、円筒状の保持体２７が設けられる。保持体２７は、センサ保持部１４Ａと同心となるように、立板部２６および円筒部２５に接着剤等で固定されている。保持体２７の円筒内部には、基板１９Ａに実装された温度センサＳ１が設けられている。
図４は図７のIV-IV矢視断面図である。同図４に示すように、基板１９Ａから延びるセンサケーブル２０Ａは、図７に示すセンサ保持部１４Ａ内からフランジ１６の孔１６ａを通して外部に引き出される。図４に示すように、保持体２７（図５）内およびセンサ保持部１４Ａ内には、温度センサＳ１（図５）およびセンサケーブル２０Ａを固定するための樹脂材（図示せず）が充填される。
図４は図７のIV-IV矢視断面図である。同図４に示すように、基板１９Ａから延びるセンサケーブル２０Ａは、図７に示すセンサ保持部１４Ａ内からフランジ１６の孔１６ａを通して外部に引き出される。図４に示すように、保持体２７（図５）内およびセンサ保持部１４Ａ内には、温度センサＳ１（図５）およびセンサケーブル２０Ａを固定するための樹脂材（図示せず）が充填される。
【0038】
立板部２６の軸方向外側面のうち、センサ保持部１４Ａとは異なる円周方向位置に、円筒形の第１の突起部１４Ａ，１５Ａが設けられている。フランジ１６の孔１６ａ，１６ｃのアウトボード側部分に、第１の突起部１４Ａ，１５Ａの外周面が嵌合固定される。これにより、内輪９のクリープによるセンサホルダ８Ａの回転を防止する。
【0039】
図４および図６に示すように、円筒部２５の内周面における円周方向の一部に、径方向内方に突出する第２の突起部２８が設けられている。第２の突起部２８は、円筒状に形成され、円環部１３Ａの円筒部２５の内周面に例えば溶接等により接合される。なお、第２の突起部２８を円筒部２５に一体に形成してもよい。
【0040】
インボード側の内輪９の外周面には、第２の突起部２８を嵌め込むための凹み部９ｂが設けられている。凹み部９ｂは、軸方向に沿う溝であり、内輪９の外周面における所定の円周方向位置に形成されている。前記凹み部９ｂに第２の突起部２８が嵌め込まれることで、内輪９に対するセンサホルダ８Ａの回転を防止する。センサホルダ８Ａは、比較的薄い素材で構成されるので、プレス加工等、量産に適した低コストの加工方法を採用し易い。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0041】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る軸受装置を図８ないし図１０と共に説明する。
図８は図９のVIII-VIII矢視断面図である。図８に示すように、センサホルダ８Ｂは、転がり軸受７とは分離した状態でフランジ１６に固定される。具体的には、インボード側Ａ２の内輪９の端面と、車軸１８のフランジ１６の間に、センサホルダ８Ｂの円環部１３Ｂが配置されている。フランジ１６の孔１６ａのアウトボード側部分にセンサ保持部１４Ｂの外周面が嵌合固定される。
第３の実施形態に係る軸受装置を図８ないし図１０と共に説明する。
図８は図９のVIII-VIII矢視断面図である。図８に示すように、センサホルダ８Ｂは、転がり軸受７とは分離した状態でフランジ１６に固定される。具体的には、インボード側Ａ２の内輪９の端面と、車軸１８のフランジ１６の間に、センサホルダ８Ｂの円環部１３Ｂが配置されている。フランジ１６の孔１６ａのアウトボード側部分にセンサ保持部１４Ｂの外周面が嵌合固定される。
【0042】
図１０に示すように、センサ保持部１４Ｂは円筒形であり、このセンサ保持部１４Ｂ内に、図８に示す温度センサＳ１、加速度センサＳ２、およびこれらのセンサケーブル２０Ｂが収容された状態で図示外の樹脂材が充填されている。図８に示すように、センサケーブル２０Ｂはフランジ１６の孔１６ａのインボード側から外部に引き出されている。
センサホルダ８Ｂの突起部１５Ｂは、センサホルダ８Ｂの回り止めとなる手段であり、車軸１８のフランジ１６に設けられた孔１６ｃに嵌合固定される。
センサホルダ８Ｂの突起部１５Ｂは、センサホルダ８Ｂの回り止めとなる手段であり、車軸１８のフランジ１６に設けられた孔１６ｃに嵌合固定される。
【0043】
異常判断部２４は、例えば、加速度センサＳ２で検出される回転加速度と、この回転加速度に追従する温度との関係に基づいて、転がり軸受７の異常を判断してもよい。異常判断部２４は、前記回転加速度と温度センサＳ１で検出される温度との関係を常時にまたは定められた時間監視し、例えば、回転加速度が上昇していないにもかかわらず温度が所定以上に上昇する等両者の関係に齟齬が生じた場合、転がり軸受７の異常と判断してもよい。このように温度センサＳ１と加速度センサＳ２を併用すれば、温度センサのみを採用する場合と比べて、より正確な異常検知が可能となる。加速度センサＳ２に代えて、回転センサで検出される回転速度を時間微分することで回転加速度を演算してもよい。
【0044】
［第４の実施形態］
図１１は、図１２のXI-XI矢視断面図である。図１１ないし図１３に示すように、センサホルダ８Ｃの回り止めとなる手段となる突起部１５Ｃを複数（この例では２つ）設けてもよい。図１３に示すように、前記複数の突起部１５Ｃは例えば円周等配に設けられている。図１１に示すように、各突起部１５Ｃは、車軸１８のフランジ１６に円周等配でそれぞれ設けられた孔１６ｃに嵌合固定される。この構成によれば、センサホルダ８Ｃの回転をより確実に防止する。
図１１は、図１２のXI-XI矢視断面図である。図１１ないし図１３に示すように、センサホルダ８Ｃの回り止めとなる手段となる突起部１５Ｃを複数（この例では２つ）設けてもよい。図１３に示すように、前記複数の突起部１５Ｃは例えば円周等配に設けられている。図１１に示すように、各突起部１５Ｃは、車軸１８のフランジ１６に円周等配でそれぞれ設けられた孔１６ｃに嵌合固定される。この構成によれば、センサホルダ８Ｃの回転をより確実に防止する。
【0045】
＜電動垂直離着陸機への適用例：図１４、図１５＞
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。
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。
【0046】
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ＣＯ２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。
【0047】
図１４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。
【0048】
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１４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。
【0049】
図１５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１４）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。
【0050】
＜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。
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。
【0051】
＜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。
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。
【0052】
＜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。
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。
【0053】
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等がセンサホルダ８Ｂ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。
【0054】
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。
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。
【0055】
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、加速度センサ、回転センサに限定されるものではなく、振動センサ等の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。
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、加速度センサ、回転センサに限定されるものではなく、振動センサ等の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。
【0056】
＜参考提案例＞
軸受装置において、突起部が設けられていないセンサホルダを適用することも考えられる。但し、センサ保持部は、フランジに設けられた孔に嵌合可能とされる。この場合にも前述の各実施形態と同様の作用効果を奏する。
この参考提案例に係る軸受装置は、以下のように記載される。
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センサホルダとを備え、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、
前記センサホルダは、前記フランジに臨む前記内輪の端面または外周面または前記フランジに固定され前記内輪と同心状に設けられる円環部と、この円環部の軸方向外側面に設けられるセンサ保持部とを有し、
前記センサ保持部は、前記フランジに設けられた孔に嵌合可能とされた軸受装置。
軸受装置において、突起部が設けられていないセンサホルダを適用することも考えられる。但し、センサ保持部は、フランジに設けられた孔に嵌合可能とされる。この場合にも前述の各実施形態と同様の作用効果を奏する。
この参考提案例に係る軸受装置は、以下のように記載される。
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センサホルダとを備え、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、
前記センサホルダは、前記フランジに臨む前記内輪の端面または外周面または前記フランジに固定され前記内輪と同心状に設けられる円環部と、この円環部の軸方向外側面に設けられるセンサ保持部とを有し、
前記センサ保持部は、前記フランジに設けられた孔に嵌合可能とされた軸受装置。
【0057】
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。
【符号の説明】
【0058】
１…電動垂直離着陸機、６…軸受装置、７…転がり軸受、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ…センサホルダ、９…内輪、９ａ…軌道面、１０…外輪、１０ａ…軌道面、１１…転動体、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…円環部、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…センサ保持部、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…突起部、１６…フランジ、１８…車軸（軸部）、１８Ａ…軸部、２４…異常判断部、Ｓ１…温度センサ、Ｓ２…加速度センサ、Ｗ…車輪
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】