JP4250890B2 - センサ付き転がり軸受 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転数等を検出するためのセンサを備えたセンサ付き転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、センサ付き転がり軸受として、例えば特開平7−311212号公報や特開平10−311740号公報に開示されたものがある。
これらの構成はいずれも、静止輪である外輪に保持部材を介してセンサを取り付け、回転輪である内輪に多極磁石等の被検出部材を取り付けたものである。
【0003】
前記特開平7−311212号公報に開示されたセンサ付き転がり軸受90を図6に示す。転がり軸受90は、外輪91と内輪92との間に玉93を転動自在に保持している。軸方向一方側には、シール部材94が設けられている。シール部材94が設けられた側と反対側の端面には、外輪91に保持部材95を介してセンサ96が設けられ、内輪92に保持部材98を介して被検出部材99が設けられている。
【0004】
外輪91に取り付けられた保持部材95は、外輪91の内径面に嵌合された取付部95aと、取付部95aに接続されて径方向外方に延びたフランジ部95bと、フランジ部95に接続されて軸方向に延びたセンサ保持部95cとを有している。フランジ部95bは、外輪91の端面全域を覆っている。センサ保持部95cの内径面にセンサ96が保持されている。
内輪92に取り付けられた保持部材98は、内輪92外径面に嵌合する筒部と、筒部から径方向外方に立ち上げられた被検出部材保持部とを有する断面L字状に形成され、センサ96に対して微小間隔をあけて軸方向に対向するように被検出部材99を保持している。
【0005】
このようなセンサ付き転がり軸受90は、通常、所定のハウジング(図示略)内に圧入されて使用される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図6に示したようなセンサ付き転がり軸受90では、ハウジング内に圧入するために図6に矢印Pで示すように荷重をかけ、センサ96を介して外輪91を軸方向へ押した際に、センサ96と被検出部材99との間隔がずれて、回転数等の正確な検出ができなくなる可能性がある。また、転がり軸受90に予圧を設定するために荷重Pがかけられることもあり、その際に、センサ96と被検出部材99との間隔がずれることもある。保持部材95とセンサ96の間はセンサ96を固定するために通常樹脂で成形されているため、荷重Pによって破損したり変形したりしやすい。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、軌道輪端面を押すような荷重が作用しても正確な検出精度を維持可能なセンサ付き転がり軸受を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成により達成される。
(1) 回転輪である内輪と、静止輪である外輪と、前記内外輪間に介在された玉から成る転動体と、前記外輪の軸方向一方側に設けられたセンサと、前記センサによってセンシングされる被検出部材とを備え、ハウジングに圧入されて使用される、アキシアルすきまがラジアルすきまに比べて大きいセンサ付き転がり軸受であって、
前記センサが第一保持部材を介して前記外輪に保持され、前記被検出部材が第二保持部材を介して前記内輪に保持され、前記第一保持部材が設けられた外輪端面が、前記第一保持部材に設けられてその外輪端面に接しつつ径方向に延びたフランジ部によって軸方向に押圧可能であり、
前記外輪に取り付けられた前記第一保持部材の、前記外輪の内径面に嵌合された円筒状の取付部の先端に、径方向に立ち上がるように折り曲げられた折曲げ部を有し、
前記被検出部材は円環状の磁石によって構成されて、周方向に交互に複数の磁極を有する第1部分と、着磁パターンが該第1部分と異なる第2部分とを軸方向に隣接し、
前記センサは、前記被検出部材の第1部分と第2部分にそれぞれ径方向で対向する2つのセンサを有し、
前記第一保持部材に取り付けられたセンサ保持環により保持された前記センサが、前記第二保持部材により保持された前記被検出部材の内径側に配されており、前記内輪が、前記センサ及び前記センサ保持環より内周側に位置する端面を有することを特徴とするセンサ付き転がり軸受。
(2) 前記折曲げ部の先端が、回転輪となる前記内輪に取り付けられた前記第二保持部材の径方向に延びた壁の前記転動体側の面より、反転動体側に突出している(1)に記載のセンサ付き転がり軸受。
(3) 前記センサ及び前記被検出部材が径方向に対向するように、それらが前記第一保持部材及び前記第二保持部材によって保持されている(1)または(2)に記載のセンサ付き転がり軸受。
【0008】
上記構成のセンサ付き転がり軸受によれば、内輪端面及び外輪端面の少なくとも一方が、センサや被検出部材を介することなく軸方向に押圧可能になっている。例えば、内輪端面及び外輪端面の少なくとも一部が露呈して、そこを直接軸方向へ押圧できるようになっている。したがって、組付け時や予圧設定時等にセンサ及び被検出部材の位置がずれて、検出精度が落ちるようなことがない。
また、内輪端面や外輪端面が、第一保持部材又は第二保持部材に設けられてその内輪端面又は外輪端面に接しつつ径方向に延びたフランジ部を介して軸方向に押圧可能になっている場合も、フランジ部が、内輪端面又は外輪端面に支えられていることから破損したり変形したりしない。したがって、上記と同様に、組付け時や予圧設定時等にセンサ及び被検出部材の位置がずれて、検出精度が落ちるようなことがない。また、フランジ部によって、そのフランジ部が設けられた第一又は第二保持部材の軸方向の位置決めを行うことができるので、そのフランジ部が設けられた第一又は第二保持部材の軸受への取り付けを正確かつ容易に行える。
【0009】
上記構成において、フランジ部が設けられた第一又は第二保持部材を、静止輪に、その静止輪の端面にフランジ部が当接するように取り付け、その保持部材にセンサを保持させれば、センサを正確に作動させることができる。
また、静止輪に取り付けられた保持部材の、静止輪の内径面又は外径面に嵌合された取付部の先端に折曲げ部を形成しておけば、軸受空間から潤滑剤が外部に漏出するのを顕著に防止できる。特に、折曲げ部の先端を、他の保持部材の径方向に延びた壁の転動体側の面より反転動体側に突出させれば、潤滑剤の漏出を一層顕著に防止できる。
さらに、第一及び第二保持部材に、センサ及び被検出部材が径方向に対向するようにそれらを保持させれば、センサ及び被検出部材の位置ずれに伴い検出精度が低下するのを確実に防止できる。それらのうち、外輪に固定した第一保持部材により保持された一方を、第二保持部材により保持された他方の内周側に配置することで、ラビリンス部を構成でき、塵埃等の異物の浸入を顕著に防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に、本発明の第1実施形態のセンサ付き転がり軸受10を示す。センサ付き転がり軸受10は、外輪11と内輪12との間に複数の玉(転動体)13が介在されている。複数の玉13は、保持器13aによって周方向に間隔をあけて転動自在に保持されている。
ここでは、外輪11が静止輪となり、内輪12が回転輪となる。
【0011】
転がり軸受10の軸方向一方側(図では左側)には、シール部材としてのシールド14が設けられている。シールド14は、基端部(外周部)を外輪11に固定されている。シールド14の先端部(内周部)は、内輪12に接しておらず、シールド14は非接触式のシール部材である。
図6に示したような、接触式のシール部材を用いることも可能である。
【0012】
転がり軸受10の軸方向他方側(図では右側)には、外輪11に第一保持部材15が固定され、内輪12に第二保持部材18が固定されている。第一保持部材15及び第二保持部材18は、金属製とすることができ、これらは板金加工等によって形成できる。
【0013】
第一保持部材15は、外輪11の内径面に嵌合された円筒状の取付部15aと、取付部15aに接続されて径方向外方に延びたフランジ部15bと、取付部15aと同様な径方向位置でフランジ部15bに接続されて軸方向に延びた延長部15cと、延長部15cの軸方向端部に接続されて径方向内方に延びたセンサ保持部15dとを有している。さらに、取付部15aの、フランジ部15bが接続された側とは反対側(図では左側)には、径方向内方に立ち上げられた折曲げ部15eが設けられている。
第二保持部材18は、径方向に延びてその基端部(内周部)を内輪12外径面に形成された溝に加締め固定された接続部18aと、接続部18aの先端部(外周部)に接続されて軸方向に延びた被検出部材保持部18bとを有している。
【0014】
第二保持部材18の被検出部材保持部18bの内周面に、被検出部材としての円環状の多極磁石19が保持されている。
第一保持部材15のセンサ保持部15dの先端は、多極磁石19より内周側へ突出して延びており、そこに別体のセンサ保持環17が取り付けられている。センサ保持環17の外周面に、センサとしての磁気感応センサ16が保持されている。磁気感応センサ16は、多極磁石19の内周側に微小間隔をあけて配されており、両者は径方向に対向している。第一保持部材15は、第二保持部材18及び多極磁石19に接しておらず、第二保持部材18は、第一保持部材15及び磁気感応センサ16に接していない。
【0015】
ここでは、多極磁石16として、着磁パターンの異なる、第一部分19aと、第一部分19aに軸方向に隣接した第二部分19bとを有するものを用いている。第一部分19aは、S極及びN極を周方向に交互に複数(例えば合計64極)配置した構成になっている。第二部分19bは、周方向に1箇所のみS極及びN極を配置した構成になっている。
磁気感応センサ16も、第一部分16aと第二部分16bとを有し、それぞれ、多極磁石19の第一部分19a及び第二部分19bと径方向に対向している。磁気感応センサ16の第一部分16aにおいて、内輪12の回転速度を観察することができ、第二部分16bにおいて、内輪12の回転位相を観察することができる。
【0016】
図2は、図1の要部拡大図である。図2に示すように、第一保持部材15のフランジ部15bは、隙間無くU字状に折り曲げられて径方向に延びるように形成されており、その一方の側面が外輪11の端面に接している。フランジ部15bの他方の側面に、図中矢印P1で示すように押圧荷重がかけられても、フランジ部15bは外輪端面に支えられるため、全く変形せず、押圧荷重P1がそのまま外輪11に伝わる。前述したとおり、第一保持部材15の延長部15cは、取付部15aと同様な径方向位置において軸方向に延びているため、押圧荷重P1をフランジ部15bを介して外輪端面にかける際に、延長部15cが邪魔になることはない。
また、本実施形態では、内輪12の端面のほぼ全域が、磁気感応センサ16及びセンサ保持環17より内周側に位置している。すなわち、内輪12の端面のほぼ全域が露呈しており、図中矢印P2で示すように押圧荷重をかける際に、磁気感応センサ16ないしセンサ保持環17が邪魔になることはない。
【0017】
また、図2に示すように、第一保持部材15の取付部15aに設けられた折曲げ部15eの先端は、第二保持部材18の径方向に延びた壁である接続部18aの、玉13側の側面より反玉側へ突出している(突出量A)。内輪12及び第二保持部材18の回転に伴う遠心力により、内輪12側にあったグリース等の潤滑剤が、接続部18aの玉13側の側面を伝って外輪11側へ流れていく。その潤滑剤は、折曲げ部15eに当たり、玉13側へと案内される。すなわち、潤滑剤は折曲げ部15eによってせき止められて、軸受空間から漏出しない。
【0018】
以上のような構成のセンサ付き転がり軸受10によれば、内輪端面を直接軸方向に押圧でき、かつ、外輪端面を第一保持部材15のフランジ部15bのみを介して軸方向に押圧できる。また、多極磁石19と磁気感応センサ16とが径方向に対向するように保持されている。したがって、組付け時や予圧設定時等に多極磁石19及び磁気感応センサ16の位置が軸方向にずれて、検出精度が落ちるようなことがない。玉軸受のアキシアルすきまはラジアルすきまに比べて大きいため、図6のような従来の構成ではセンサと被検出部材との位置ずれが大きくなりやすかったが、本実施形態によればそのような心配が全くない。
【0019】
また、本実施形態によれば、フランジ部15bによって、第一保持部材15の軸方向の位置決めを行うことができるので、第一保持部材15の軸受への取り付けを正確かつ容易に行える。また、フランジ部15bが設けられた第一保持部材15を、静止輪である外輪11に、その外輪11の端面にフランジ部15bが当接するように取り付け、その第一保持部材15に磁気感応センサ16を保持させているので、磁気感応センサ16を極めて正確に作動させることができる。
また、第一保持部材15に設けた折曲げ部15eにより、潤滑剤の漏出を顕著に防止できる。さらに、第一保持部材15、磁気感応センサ16及びセンサ保持環17と、第二保持部材18及び多極磁石19とにより、ラビリンス部が構成されており、軸受空間への塵埃等の異物の浸入を顕著に防止できる。
【0020】
図3に、本発明の第2実施形態のセンサ付き転がり軸受20の要部拡大図を示す。なお、以下に説明する実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
図3に示す第2実施形態は、第1実施形態における第一保持部材15の折曲げ部15e先端に、更にシールリップ21を設けたものである。図3に示すように、折曲げ部15eの先端に設けられた、ゴム等の弾性部材からなるシールリップ21は、第二保持部材18に接している。シールリップ21は、第一保持部材15と第二保持部材18との間の隙間を密封している。
【0021】
図4に、本発明の第3実施形態のセンサ付き転がり軸受30の要部拡大図を示す。本実施形態でも、外輪11が静止輪となり、内輪12が回転輪となる。
図4に示す第3実施形態では、外輪11に固定された第一保持部材35にセンサとしての磁気感応センサ16が保持され、内輪12に固定された第二保持部材38に被検出部材としての多極磁石19が保持されている。
第一保持部材35は、外輪11内径面に嵌合された取付部35aと、取付部35aに接続されて外輪端面に接しつつ径方向に延びたフランジ部35bと、フランジ部35bに接続されて取付部35aと同様な径方向位置で軸方向に延びたセンサ保持部35cと、取付部35aのフランジ部35b側とは反対側に設けられた折曲げ部35eとを有している。センサ保持部35cの内周面にセンサ保持環17が取り付けられ、センサ保持環17の内周面に磁気感応センサ16が保持されている。
第二保持部材38は、径方向に延びてその基端部(内周部)を内輪12外径面に形成された溝に加締め固定された接続部38aと、接続部38aの先端部(外周部)より内周側の径方向位置で軸方向に延びた被検出部材保持部38bとを有している。接続部38aは、隙間無くU字状に折り曲げられて径方向に延びており、シール部材としての機能も果たす。被検出部材保持部38bの外周面に多極磁石19が保持されている。
【0022】
図5に、本発明の第4実施形態のセンサ付き転がり軸受40の要部拡大図を示す。本実施形態でも、外輪41が静止輪となり、内輪12が回転輪となる。
図5に示す第4実施形態では、外輪41が、軸方向に延長された外輪延長部41aを有している。外輪延長部41aの端面は、第二保持部材18に保持された多極磁石19の端面より反玉側(図では右側)に位置している。第一保持部材45は、径方向に延びてその基端部(外周部)を外輪延長部41の内径面に形成された溝に加締め固定されている。第一保持部材45の先端部(内周部)に、センサ保持環17が取り付けられている。センサ保持環17の外周面に、磁気感応センサ16が保持されている。
【0023】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、センサとして、温度センサや振動センサを用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軌道輪端面を押すような荷重が作用しても正確な検出精度を維持可能なセンサ付き転がり軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の全体概略図である。
【図2】第1実施形態の要部拡大図である。
【図3】第2実施形態の要部拡大図である。
【図4】第3実施形態の要部拡大図である。
【図5】第4実施形態の要部拡大図である。
【図6】従来のセンサ付き転がり軸受を示す概略図である。
【符号の説明】
10 センサ付き転がり軸受
11 外輪
12 内輪
13 玉(転動体)
15 第一保持部材
15a 取付部
15b フランジ部
15e 折曲げ部
16 磁気感応センサ(センサ)
18 第二保持部材
19 多極磁石(被検出部材)
Claims (3)
- 回転輪である内輪と、静止輪である外輪と、前記内外輪間に介在された玉から成る転動体と、前記外輪の軸方向一方側に設けられたセンサと、前記センサによってセンシングされる被検出部材とを備え、ハウジングに圧入されて使用される、アキシアルすきまがラジアルすきまに比べて大きいセンサ付き転がり軸受であって、
前記センサが第一保持部材を介して前記外輪に保持され、前記被検出部材が第二保持部材を介して前記内輪に保持され、前記第一保持部材が設けられた外輪端面が、前記第一保持部材に設けられてその外輪端面に接しつつ径方向に延びたフランジ部によって軸方向に押圧可能であり、
前記外輪に取り付けられた前記第一保持部材の、前記外輪の内径面に嵌合された円筒状の取付部の先端に、径方向に立ち上がるように折り曲げられた折曲げ部を有し、
前記被検出部材は円環状の磁石によって構成されて、周方向に交互に複数の磁極を有する第1部分と、着磁パターンが該第1部分と異なる第2部分とを軸方向に隣接し、
前記センサは、前記被検出部材の第1部分と第2部分にそれぞれ径方向で対向する2つのセンサを有し、
前記第一保持部材に取り付けられたセンサ保持環により保持された前記センサが、前記第二保持部材により保持された前記被検出部材の内径側に配されており、前記内輪が、前記センサ及び前記センサ保持環より内周側に位置する端面を有することを特徴とするセンサ付き転がり軸受。 - 前記折曲げ部の先端が、回転輪となる前記内輪に取り付けられた前記第二保持部材の径方向に延びた壁の前記転動体側の面より、反転動体側に突出している請求項1に記載のセンサ付き転がり軸受。
- 前記センサ及び前記被検出部材が径方向に対向するように、それらが前記第一保持部材及び前記第二保持部材によって保持されている請求項1または2に記載のセンサ付き転がり軸受。
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