JP2005140169A - 回転センサ付き軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトセンサを用いた回転センサ付き軸受において、軸受部に封入されたグリースによってフォトセンサが汚れるのを防止するために、軸受部とセンサ部の間に介在されるグリースシールによって製品のコンパクト化、低コスト化が妨げられている問題を解消することである。
【解決手段】内輪３にコードホイール１１を取付けるとともに、そのコードホイール１１のディスク部１７外面に反射部と非反射部を交互に形成したパルス発生部を設け、そのパルス発生部に対向した反射式のフォトセンサ１５をアキシャル方向に対向配置し、前記コードホイール１１と、その外周縁に設けられたラビリンスシール部２７とによりグリースシール３３を形成した。
【選択図】図１ｂ

Description

この発明は、回転体の回転速度検出等に用いられる回転センサ付き軸受に関するものである。

従来から、回転体の回転速度検出や回転方向検出等の技術分野において回転センサ付き軸受が用いられている。また、その場合のセンサとして、従来から用いられている磁気センサに比べて分解能の高いフォトセンサを用いることも知られている（特許文献１、同２参照）。

特許文献１に記載された回転センサ付き軸受は、軸受部の一側方において固定側軌道輪の内径面に投光部と受光部を対向させたコの字型の透過式フォトセンサを取付け、回転側軌道輪に取付けたコードホイール（同文献では「トーンホイール」と称している。）を投光部と受光部で所定の間隔をおいて挟むことによってセンサ部を構成したものである。コードホイールには周方向に一定間隔をおいて透孔が設けられ、前記フォトセンサの検出光の透過が回転速度に応じて遮断される。この場合、軸受に封入される潤滑剤（グリース）によってフォトセンサが汚されることを防止するため、軸受部とセンサ部との間にグリースシールが設けられる。

また、特許文献２の場合も、透過式フォトセンサを用いる点では前記の場合と同様であるが、この場合は軸受部の潤滑剤として固形潤滑剤を用いることによって、グリースシールを用いることなくフォトセンサの汚れを防止するようにしている。
特開平８−２４０６５号公報（実施例、図１、図２） 特開２００３−１６６５４４号公報（発明の実施の形態、図１、図２）

前記特許文献１に記載された回転センサ付き軸受は、軸受部とセンサ部との間にグリースシールが必要であること、フォトセンサがコの字型であること等により、アキシャル方向及びラジアル方向のサイズの短縮化に一定の制限があり、製品全体の小型化の要請に応じ難い問題がある。また、特許文献２に記載されたものは、固形潤滑剤を必要とするためグリースを用いる場合に比べてグリースの軸受への封入工程が多くなり、コスト高の要因となる問題がある。

そこで、この発明はグリースによるフォトセンサの汚れを防止しつつ、製品全体の小型化が可能な回転センサ付き軸受を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、内輪と外輪の間に転動体を介在し前記内輪と外輪のいずれか一方を回転側軌道輪、他方を固定側軌道輪として用い、前記回転側軌道輪にコードホイールを設けるとともに、前記固定側軌道輪に該コードホイールのパルス発生部に対向したセンサ手段を取付けてなる回転センサ付き軸受において、前記パルス発生部が反射部と非反射部を周方向に交互に配置して構成され、前記センサ手段が反射式フォトセンサを有し、前記コードホイールの外周と固定側軌道輪との間のすき間のシール部と当該コードホイールとによりグリースシールが形成された構成を採用した。

前記の構成によると、パルス発生部がコードホイールの外面（軸受に対向した面と反対側の面）に設けられており、該コードホイールの内面側とシール部とによって形成されたグリースシールによって軸受部側のグリースがセンサ部側に侵入するのを阻止し、フォトセンサの汚れを防止する。すなわち、コードホイールは本来のパルス発生機能の他にグリースシールとしての機能も発揮する。したがって、軸受部の潤滑にグリースを使用してもセンサ部のフォトセンサが汚されることがなく、またグリースシールとして独立した部品は不要である。

また、前記コードホイールが前記回転側軌道輪から固定側軌道輪に向けて延び出し両軌道輪の間を実質的に閉鎖するディスク部を有し、そのディスク部の外面に前記のパルス発生部を設けるとともに、該パルス発生部を前記のフォトセンサとアキシャル方向に対向させたアキシャル型のほか、同様の構成で、前記コードホイールが前記回転側軌道輪から固定側軌道輪に向けて延び出し両軌道輪の間を実質的に閉鎖するディスク部を有し、そのディスク部の外周をアキシャル方向外向きに屈曲して形成した屈曲部の内径面に前記のパルス発生部を設けるとともに、該パルス発生部を前記のフォトセンサとラジアル方向に対向させたラジアル型も可能である。

また、前記いずれの場合も、前記のセンサ手段が環状のセンサ取付け部材と、それに取付けられた前記の反射式フォトセンサとからなり、前記センサ取付け部材を前記固定側軌道輪に直接又は外環部材を介して間接的に取付ける構成をとることができる。

さらに、前記コードホイールと前記センサ取付け部材との間にセンサシールを設けた構成や、前記グリースシールのシール部がラビリンスシール又はゴム製のリップシールである構成をとることもできる。

以上のように、この発明に係る回転センサ付き軸受は、パルス発生部がコードホイールの外面に設けられており、該コードホイールの内面側とシール部とによって形成されたグリースシールによって軸受部側のグリースがセンサ部側に侵入するのを阻止するので、フォトセンサの汚れが防止される。コードホイールは本来のパルス発生機能の他にグリースシールとしての機能も発揮するので、グリースシールを形成するための独立した部品が不要となり、コストの低減とともに、コンパクト化を図ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ａから図１ｄに示した実施例１の回転センサ付き軸受は、転がり軸受からなる軸受部１と、その一側部に取付けられたセンサ部２とからなる。軸受部１は内輪３、外輪４及び保持器５に保持された玉６とからなり、内輪３と外輪４の対向面に設けた転走面７、８に前記の玉６が介在される。また、センサ部２と反対側の側部に軸受シール９が装着される。図示の場合、内輪３を回転側軌道輪、外輪４を固定側軌道輪として使用される形式として示している。これとは反対に、内輪３を固定側軌道輪、外輪４を回転側軌道輪として使用される場合もある。

前記のセンサ部２は、内輪３の外径面に固定された金属製のコードホイール１１、外輪４の内径面に固定された金属製の外環１２、その外環１２に固定された金属製又は合成樹脂製のセンサ取付け部材１３、そのセンサ取付け部材１３の内面に取付けられた基板１４、その基板１４に取付けられた反射式のフォトセンサ１５とからなる。

前記のコードホイール１１は、図１ａから図１ｄに示したように、内輪３の外径面に嵌合される円筒状の固定部１６の外端をラジアル方向外向きに屈曲形成された環状のディスク部１７及びそのディスク部１７の外周からアキシャル方向外向きに屈曲形成された屈曲部１８とからなる。前記固定部１６の外端は内輪３の端部から若干外方に突き出し、その端部から前記のディスク部１７が外径方向に延びる。ディスク部１７は外輪４の端面に達し、その端面と所要の間隔をおいて対面する。

前記ディスク部１７の外面（軸受に対向した面と反対側の面）は金属表面を研摩（電解研摩等を含む。）やバフ仕上げ等によって形成される光学的な反射面１９となっている（図１ｄ参照）。その反射面１９に周方向に一定間隔をおいて多数の矩形の非反射部２０が形成され、非反射部２０の相互間に反射面１９の一部によって反射部２１が形成される。非反射部２０はフォトエッチング、レーザ加工、ブラスト加工等によって疎面化されたものである。非反射部２０と反射部２１とが周方向に配置された部分によりパルス発生部３０が構成される。非反射部２０は黒色等反射率の低いインク等で形成してもよい。

外環１２は、図１ｂに示したように、外輪４の内径面に嵌合固定される円筒状の固定部２２の外端を外輪４の端面に沿って径方向外向きに屈曲してつば部２３を形成し、そのつば部２３の外周を前記コードホイール１１の屈曲部１８より外方においてアキシャル方向に屈曲して屈曲部２４を形成したものである。

前記センサ取付け部材１３は、図１ｂに示したように、軸受部１の方向に開いたコの字形断面を有し、その外周縁２５を前記外環１２の屈曲部２４の内面に嵌合固定している。内周縁２６は前記コードホイール１１の固定部１６の外端に接近している。

前記基板１４とこれに装着されたフォトセンサ１５はセンサ取付け部材１３の内面に装着され、前記ディスク部１７の外面に形成されたパルス発生部３０に対して所定のすき間をおいてアキシャル方向に対面する（図１ｄ参照）。なお、前記基板１４上にフォトセンサ１５の出力信号を逓倍するための逓倍回路を設けてもよい。

前記コードホイール１１のディスク部１７の外径側内面と外環１２のつば部２３とがアキシャル方向に対面する部分のすき間と、コードホイール１１の屈曲部１８とセンサ取付け部材１３の外周縁２５とがラジアル方向に対面する部分のすき間とによってラビリンスシール部２７が形成される（図１ｂ参照）。前記のコードホイール１１の内面とラビリンスシール部２７とによってグリースシール３３が形成される。

また、ディスク部１７の内径側外面にゴム製のリップシール部２８を設け、そのリップ部を前記取付け部材の内周縁２６に接触させることによって、内周縁２６のすき間をシールするセンサシール３４を形成している。

なお、フォトセンサ１５に接続されるリード線は図示を省略している。

実施例１は、以上のようなものであり、通常の転がり軸受と同様に軸受部１の内部に潤滑剤としてグリースを封入し、内輪３を回転側軌道輪、外輪４を固定側軌道輪として使用に供される。内輪３の回転と一体にコードホイール１１が回転すると、反射式のフォトセンサ１５の投光はパルス発生部３０の反射部２１で反射してオン信号を出力するが、非反射部２０においては反射されないため信号はオフとなる。このようにして、内輪３の回転速度に応じた周期をもったパルス信号が出力される。基板１４に逓倍回路が設けられている場合は、適宜逓倍されたパルス信号が出力される。

軸受部１に封入されたグリースは、内外輪３、４の間のすき間を実質上閉鎖するコードホイール１１のディスク部１７と、ラビリンスシール部２７によって形成されるグリースシール３３の存在によってセンサ部２へ侵入することが防止される。また、外部からセンサ部２へのダスト等の侵入はセンサシール３４において防止される。このようにして、センサ部２の内部に設けられたフォトセンサ１５の汚れが防止される。

なお、センサシール３４は図示の場合、リップシール部２８をセンサ取付け部材１３の内周縁２６の内面に接触させているが、外面に接触させてもよい。また、ディスク部１７外面に形成される非反射部２１の数を全周に１箇所のみ設け、１回転で１パルスの信号を発生させる場合もある。軸受部１に封入されるグリースのちょう度は３以上であることが望ましい。フォトセンサ１５を２個以上設け、複数系統の出力が得られるようにしてもよく、その場合に１個のフォトセンサのパッケージ内部に２系統のセンサを内蔵するようにしてもよい。これらの事項は、いずれも以下に述べる他の実施例においても同様である。

図２に示した実施例２は、センサ部２の構成が前記の場合と一部相違している。即ち、この場合のコードホイール１１は、ディスク部１７の外周の屈曲部１８をラジアル方向内向きに屈曲して、外環１２の固定部２２の内径面に所要のすき間をもって対面させている。また、外環１２の固定部２２の内端に径方向内向きに屈曲されたつば縁２９が設けられ、コードホイール１１の屈曲部１８の内端面との間に所要のすき間が形成される。これらのすき間によってラビリンスシール部２７が構成される。

その他のセンサ部２及び軸受部１の構成並びにそれらの作用は前記の実施例１の場合と同様であるから説明を省略する。実施例１の場合と同様の部分の説明を省略することは、以下の実施例においても同様である。

この実施例２が実施例１と比べ作用効果上相違する点は、実施例１のラビリンスシール部２７が軸受の外部に設けられるのに対し、実施例２のラビリンスシール部２７は軸受の内部に設けられる点である。これによって、センサ部２のアキシャル方向のコンパクト化を図ることができる。

図３に示した実施例３のセンサン部２は、前記のラビリンスシール部２７に代えて、ゴム製のリップシール部３１を採用している。即ち、この場合のグリースシール３３は、コードホイール１１とリップシール部３１により構成される。

また、この場合のコードホイール１１は、固定部１６とディスク部１７とからなる断面逆Ｌ形のものであり、そのディスク部１７の外周面に前記のリップシール部３１を設け、これを外環１２の固定部２２の内径面に接触させている。コードホイール１１は前述の各実施例の場合に比べ、ラビリンスシール部２７を構成するための屈曲部１８が不要となることから、センサ部２がコンパクト化される。

図４に示した実施例４は、コードホイール１１がディスク部１７のみからなり、その内面と内外周縁にインサート成形によりゴムを被覆したものであり、外周縁には実施例３の場合と同様のリップシール部３１を有する。また、内周縁にゴムによる固定部３５が形成され、内輪３の外径面に形成された溝３６に嵌合固定される。その固定部３５の外面にセンサシール３４を形成するリップシール部２８が形成される。前記の固定部３５により固定されたディスク部１７とリップシール部３１とによりグリースシール３３が構成される。

実施例４はコードホイール１１がディスク部１７のみにより形成され、これにゴムが被覆されるため、ディスク部１７の板厚は薄いものでよい。従って、ディスク部１７の構造が一層簡単なものとなる。

図５に示した実施例５は、コードホイール１１の構造がインサート成形によるものである点で前記の実施例４と同様であるが、実施例５の場合は外環１２を省略し、その外環１２に代わるものとして、センサ取付け部材１３の外周縁に逆Ｌ字形の固定部１２ａを設け、その固定部１２ａを外輪４の外径側端部に設けた取付け部３２に固定される。この場合は外環１２を省略できるので部品点数が減少するメリットがある。

図６ａから図６ｄに示した実施例６は、フォトセンサ１５と、コードホイール１１に設けたパルス発生部３０とがラジアル方向に対向している点に特徴がある。即ち、この場合のコードホイール１１は内輪３の外径面に固定される固定部１６が比較的短く形成されるのに対し、屈曲部１８が長く形成され、その屈曲部１８の内径面にパルス発生部３０が形成される（図６ｄ参照）。センサ取付け部材１３の外周縁２５にＬ字形の固定部１２ｂを設け、その固定部１２ｂによってセンサ取付け部材１３を外輪４の内径面に固定している。

フォトセンサ１５を取付けた基板１４は前記内周縁２６の外径面に装着され、フォトセンサ１５がコードホイール１１の屈曲部１８の内径面に形成されたパルス発生部３０とラジアル方向に対向する。

また、コードホイール１１の屈曲部１８とセンサ取付け部材１３の固定部１２ｂとのすき間によってラビリンスシール部２７を構成している。コードホイール１１のディスク部１７とラビリンスシール部２７によりグリースシール３３が形成される。さらにコードホイール１１のディスク部１７の内径側外面に装着したリップシール部２８をセンサ取付け部材１３の外周縁の内径面に接触させ、これによりセンサシール３４を形成している。

図７に示した実施例７は、実施例６のラビリンスシール部２７に代えてディスク部１７の内面に被覆したゴムによりリップシール部３１を形成し、これを前記固定部１２ｂの内径面に接触させたものである。コードホイール１１とリップシール部３１とによりグリースシール３３が形成される。

図８に示した実施例８は、リップシール部３１をセンサ取付け部材１３の外周縁の内側に装着し、コードホイール１１の外径面に接触させたものである。この場合もコードホイール１１とリップシール部３１とによりグリースシール３３が形成される。

実施例１の一部断面図 同上の一部拡大断面図 図１ｂのｃ−ｃ線の断面図 同上の一部拡大斜視図 実施例２の一部断面図 実施例３の一部断面図 実施例４の一部断面図 実施例５の一部断面図 実施例６の一部断面図 同上の一部拡大断面図 図６ｂのｃ−ｃ線の断面図 同上の一部拡大斜視図 実施例７の一部断面図 実施例８の一部断面図

符号の説明

１ 軸受部
２ センサ部
３ 内輪
４ 外輪
５ 保持器
６ 玉
７ 転走面
８ 転走面
９ 軸受シール
１１ コードホイール
１２ 外環
１２ａ、１２ｂ 固定部
１３ センサ取付け部材
１４ 基板
１５ フォトセンサ
１６ 固定部
１７ ディスク部
１８ 屈曲部
１９ 反射面
２０ 非反射部
２１ 反射部
２２ 固定部
２３ つば部
２４ 屈曲部
２５ 外周縁
２６ 内周縁
２７ ラビリンスシール部
２８ リップシール部
２９ つば縁
３０ パルス発生部
３１ リップシール部
３２ 取付け部
３３ グリースシール
３４ センサシール
３５ 固定部
３６ 溝

Claims (6)

1. 内輪と外輪の間に転動体を介在し前記内輪と外輪のいずれか一方を回転側軌道輪、他方を固定側軌道輪として用い、前記回転側軌道輪にコードホイールを設けるとともに、前記固定側軌道輪に該コードホイールのパルス発生部に対向したセンサ手段を取付けてなる回転センサ付き軸受において、前記パルス発生部が反射部と非反射部を周方向に交互に配置して構成され、前記センサ手段が反射式フォトセンサを有し、前記コードホイールの外周と固定側軌道輪との間のすき間のシール部と当該コードホイールとによりグリースシールが形成されたことを特徴とする回転センサ付き軸受。
2. 前記コードホイールが前記回転側軌道輪から固定側軌道輪に向けて延び出し両軌道輪の間を実質的に閉鎖するディスク部を有し、そのディスク部の外面に前記のパルス発生部を設けるとともに、該パルス発生部を前記のフォトセンサとアキシャル方向に対向させたことを特徴とする請求項１に記載の回転センサ付き軸受。
3. 前記コードホイールが前記回転側軌道輪から固定側軌道輪に向けて延び出し両軌道輪の間を実質的に閉鎖するディスク部を有し、そのディスク部の外周をアキシャル方向外向きに屈曲して形成した屈曲部の内径面に前記のパルス発生部を設けるとともに、該パルス発生部を前記のフォトセンサとラジアル方向に対向させたことを特徴とする請求項１に記載の回転センサ付き軸受。
4. 前記のセンサ手段が環状のセンサ取付け部材と、それに取付けられた前記の反射式フォトセンサとからなり、前記センサ取付け部材を前記固定側軌道輪に直接又は外環部材を介して間接的に取付けてなる請求項１から３のいずれかに記載の回転センサ付き軸受。
5. 前記コードホイールと前記センサ取付け部材との間にセンサシールを設けたことを特徴とする請求項４に記載の回転センサ付き軸受。
6. 前記グリースシールのシール部がラビリンスシール又はゴム製のリップシールであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の回転センサ付き軸受。

Images