JP4301149B2 - センサ付き転がり軸受 - Google Patents

Description

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。

従来、センサ付き転がり軸受として、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が知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

特許文献１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。

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。

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。
特開平７−３１１２１２号公報 特開平１０−３１１７４０号公報

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。さらに、センサ９６と被検出部材９９は、外輪９１と内輪９２の相互の運動のみを測定するように構成されていた。

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。また、本発明の目的は、多種の検出が可能なセンサ付き転がり軸受を提供することにある。

本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１） 内輪と、外輪と、前記内外輪間に介在された玉と、を有する、アキシアルすきまがラジアルすきまに比べて大きい転がり軸受と、前記内外輪の一方の静止輪に設けられたセンサと、前記内外輪の他方の回転輪に設けられ、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、
静止輪となる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、さらに前記折曲げ部の先端に、前記第一保持部材と前記第二保持部材との間の隙間を密封する弾性部材からなるシールリップを有し、
前記被検出部材は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玉側の面より、反玉側に突出していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受。
（２） 前記第一保持部材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互いに径方向に対向するように配されている（１）に記載のセンサ付き転がり軸受。

以上のような構成のセンサ付き転がり軸受によれば、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のフランジ部のみを介して軸方向に押圧できる。また、多極磁石と磁気感応センサ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及び磁気感応センサ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。
また、本実施形態によれば、フランジ部によって、第一保持部材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、フランジ部が設けられた第一保持部材を、静止輪である外輪に、その外輪の端面にフランジ部が当接するように取り付け、その第一保持部材に磁気感応センサを保持させているので、磁気感応センサを極めて正確に作動させることができる。また、第一保持部材に設けた折曲げ部により、潤滑剤の漏出を顕著に防止できる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第１実施形態の全体概略図である。 第１実施形態の要部拡大図である。 第２実施形態の要部拡大図である。 第３実施形態の要部拡大図である。 第４実施形態の要部拡大図である。 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 (2)

1. 内輪と、外輪と、前記内外輪間に介在された玉と、を有する、アキシアルすきまがラジアルすきまに比べて大きい転がり軸受と、前記内外輪の一方の静止輪に設けられたセンサと、前記内外輪の他方の回転輪に設けられ、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、
   静止輪となる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、さらに前記折曲げ部の先端に、前記第一保持部材と前記第二保持部材との間の隙間を密封する弾性部材からなるシールリップを有し、
   前記被検出部材は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玉側の面より、反玉側に突出していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受。
2. 前記第一保持部材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互いに径方向に対向するように配されている請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受。

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