JP2003056557A

JP2003056557A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2003056557A
Application number: JP2001249038A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ishikawa; 司郎石川; Yasuhiro Shimizu; 康宏清水; Takeshi Horiuchi; 健堀内; Masanori Ueno; 正典上野; Ryusuke Katsumata; 龍介勝又
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】回転検出素子などを内蔵したセンサーを、軸
受に容易かつ効率よく固定できるようにした転がり軸受
を提供することである。【解決手段】外輪５と、内輪４と、これらの間に回転
自在に配列された複数の転動体６とからなり、外輪５に
装着した円筒状のシール部材の外周面に設けた取付け孔
にセンサー１２が固定された転がり軸受において、前記
取付け孔として、バーリング加工により前記シール部材
７の半径方向外側に向かって円筒状フランジ１８を形成
し、この円筒状フランジ１８にボルト２２をねじ結合さ
せて、回転検出素子、温度検出素子および振動加速度検
出素子を内蔵したセンサー１２を固定するようにしたの
である。それにより、ナットを使用せずに、センサー１
２をシール部材７に固定でき、取り付け、取り外し時の
ナットの軸受内部への落下を防止できるなど、センサー
付き転がり軸受の組立て作業効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両の車軸
や産業機械の駆動軸などの軸回転数や軸受の温度および
軸受の振動加速度を検出するためのセンサーの取り付け
を容易にした転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道等の車両の速度制御のための車軸回
転数は、軸受に組み込まれた回転検出装置により検出さ
れる。前記回転検出装置は、一般に、本願の図１および
図３に基づいて説明すれば、車軸２に圧入された密封型
の円すいころ軸受１などの転がり軸受の回転軌道輪側の
内輪４の端部に外嵌し、例えば、強磁性薄膜などで多極
に着磁するなどによるパルス発生手段を備えた回転素子
１１と、この回転素子１１に対向し、円筒状のシール部
材、即ちオイルシール７に固定されたセンサー１２によ
り形成される。

【０００３】前記オイルシール７は、固定軌道輪側の外
輪５の端部内径面に嵌合される金属環７ａとその内周側
に芯金８ａおよび芯金８ｂが取り付けられ、芯金８ｂの
先端にリップパッキン９が装着され、そのリップ部９ａ
が、内輪４の端部に外嵌されたコ字形のシール金具１０
の内面に接触して、前記軸受１の内部が大気側から密封
される構造となっている。

【０００４】前記センサー１２は、図９に示すように、
回路基板１３に取り付けられた回転検出素子１４と温度
検出素子１５を内蔵し、これらの検出素子１４、１５お
よび回路基板１３が樹脂で覆われて形成されている。前
記回転検出素子１４は、前記回転素子１１の回転に伴う
磁力などの変化を検出し、パルス信号としてリード線１
６で接続された図示していない回転速度の制御回路へ出
力する。また、前記温度検出素子１５は、軸受１内の雰
囲気温度を測定し、電気信号としてリード線１６で接続
された図示していない異常温度の検出回路へ出力する。

【０００５】従来、前記センサー１２をオイルシール７
へ固定するには、図９に示すように、金属環７ａ、芯金
８ａおよび芯金８ｂにそれぞれが合致して設けたセンサ
ー１２の取付け用孔１７の両側に設けたボルトの挿通孔
に、センサー１２の取り付け部１２ａに設けた、ブッシ
ュ２４を嵌合したボルト穴２３からボルト２２、２２を
挿通し、芯金８ｂの内面側からナット２５、２５を嵌め
て締結するか、または予め芯金８ｂの内面に溶接により
取り付けたナット２５、２５に締結していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のボル
ト、ナットによる固定方法では、前記軸受１に取り付け
たオイルシール７にセンサー１２を固定する際、または
取り外す際に、ナット２５が前記軸受１の内部に落下す
る可能性がある。このナット２５の落下を防止するため
に、予め、ナット２５を芯金８ｂの内周面に溶接する方
法では、作業性がわるいため、軸受の量産時の生産効率
が非常にわるくなる。

【０００７】また、センサー１２は、合成樹脂で覆われ
ているため、前記ボルト２２を締め付けすぎると、合成
樹脂部に亀裂を生じる場合がある。

【０００８】そこで、この発明の課題は、回転検出素子
などを内蔵したセンサーを、軸受に容易かつ効率よく固
定できるようにした転がり軸受を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、この発明では以下の構成を採用したのである。

【００１０】即ち、外輪と、内輪と、これらの間に回転
自在に配列された複数の転動体とからなり、前記外輪に
装着したシール部材の金属環にセンサーを固定した転が
り軸受において、前記シール部材の金属環にバーリング
加工により円筒状フランジを設け、この円筒状フランジ
にねじ結合したボルトにより、前記センサーを前記金属
環に固定したのである。ここで、バーリング加工とは、
板材または管材に孔をあけたブランクに、ポンチを押し
込んで穴径を広げながら、円筒状フランジを成形する塑
性加工法である。

【００１１】このようにすれば、センサーを、ナットを
用いずに、前記円筒状フランジに固定できるため、セン
サーをシール部材に取り付ける際、または取り外す際
に、ナットが軸受の内部に落下することがなくなり、ま
た、ナットの落下を防止するために、予め、ナットをシ
ール部材に溶接する必要もなくなる。それにより、セン
サーの軸受への取り付け、取り外し作業がきわめて容易
になり、かつ、前記ナットの溶接作業が不要となるの
で、軸受の量産時の生産効率が低下することもなくな
る。

【００１２】そして、前記円筒状フランジへの前記セン
サーの固定は、ボルトをねじ結合させるだけでよいの
で、ナットを用いる場合のように、ボルトを締め付けす
ぎるおそれがなく、また、前記円筒状フランジがスリー
ブの役目を果たすので、従来のようにブッシュを嵌める
必要がなく、センサーの合成樹脂部の亀裂の発生を防止
することができる。

【００１３】前記円筒状フランジを、前記シール部材の
金属環の半径方向に設けることが望ましい。

【００１４】このようにすれば、バーリング加工時のひ
ずみが一様となって、引張り応力による破壊を生じるこ
となく、円筒状フランジを形成しやすくなる。

【００１５】前記円筒状フランジを、前記シール部材の
金属環の半径方向の中心線に平行に設けることができ
る。

【００１６】このようにすれば、前記金属環を外輪に装
着したときに、前記円筒状フランジの方向が鉛直方向に
なり、ボルトをねじ結合させやすく、センサーの固定が
容易となる。また、センサーの両端側の取り付け部の上
面を水平に形成できるので、センサーの加工上の利点が
ある。

【００１７】前記円筒状フランジを、前記シール部材の
金属環の軸方向に設けることができる。

【００１８】このようにすれば、円筒状フランジにセン
サーを固定するボルトのねじ込み方向を、半径方向や鉛
直方向のみならず、軸方向にすることもできるので、セ
ンサーの固定に融通性をもたせることができる。

【００１９】前記センサーの端部に、前記円筒状フラン
ジに嵌まり込む一端が開放したＵ字形溝を設けることが
望ましい。

【００２０】このようにすれば、前記Ｕ字形溝を、軸芯
が垂直方向から傾斜した円筒状フランジに容易に通すこ
とができ、センサーのシール部材への取り付けが容易と
なる。

【００２１】前記センサーが回転センサを内蔵し、前記
内輪に外嵌した回転素子に対向して回転検出装置を形成
することができる。また、前記センサーに軸受温度を検
出する温度検出素子を内蔵することができる。また、前
記センサーに軸受の早期不具合を検出するための振動加
速度検出素子を内蔵することができる。

【００２２】このようにすれば、センサーを容易に軸受
へ取り付けて、車軸の回転数、即ち回転速度や軸受の温
度および振動加速度を計測でき、運転中の異常検知が可
能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態を添
付の図１から図８に基づいて説明する。

【００２４】図１から図４は、この発明の第１の実施形
態の鉄道車両車軸用の転がり軸受、即ち密封型の円すい
ころ軸受１を示したもので、車軸２に、間座３とその両
側に内輪４、４が圧入され、外輪５との間に、回転自在
に複数の円すいころ６、６が配列されている。

【００２５】外輪５の両側には、円筒状のシール部材で
あるオイルシール７、７’が以下のように装着されてい
る。オイルシール７、７’は、外輪５の両側の端部内径
面に嵌合される金属環７ａ、７ａと、その内周側にそれ
ぞれ芯金８ａと芯金８ｂが取り付けられ、芯金８ｂの先
端にリップパッキン９、９が装着され、そのリップ部９
ａが、内輪４、４の端部に外嵌されたコ字形のシール金
具１０、１０の内面に接触して、前記軸受１の内部が大
気側から密封される構造となっている。そして、車軸２
の端部には、端部カバー２６がボルトにより固定されて
いる。

【００２６】図示右側、即ち車輪側の内輪４の端部に
は、シール金具１０の内側に、強磁性薄膜などで多極に
着磁した回転素子１１が外嵌され、この回転素子１１に
対向して、オイルシール７にセンサー１２が固定され、
回転検出装置が形成されている。

【００２７】前記センサー１２は、図９に示したよう
に、回路基板１３に取り付けられた回転検出素子１４と
温度検出素子１５および振動加速度検出素子２７を内蔵
し、これらの検出素子１４、１５、２７および回路基板
１３を合成樹脂で覆って形成されている。前記回転検出
素子１４は、前記回転素子１１の回転に伴う磁力などの
変化を検出し、パルス信号としてリード線１６で接続さ
れた図示していない回転速度の制御回路へ出力する。ま
た、前記温度検出素子１５は、軸受１内の雰囲気温度を
測定し、電気信号としてリード線１６で接続された図示
していない異常温度の検出回路へ出力する。前記振動加
速度検出素子２７は、設置位置での振動加速度を検出
し、電気信号としてリード線１６で接続された図示して
いない異常振動の検出回路へ出力する。

【００２８】前記オイルシール７の金属環７ａおよび芯
金８ａ、８ｂには、図４に示すように、センサー１２の
嵌め込み孔１７が一体に設けられ、金属環７ａの前記嵌
め込み孔１７の両側に、バーリング加工により、円筒状
フランジ１８、１８が、金属環７ａの半径方向に外側に
向かって、センサー１２の両端側の取り付け部１２ａ、
１２ａから突出しない高さに形成されている。そして、
円筒状フランジ１８、１８の内周面には、雌ねじ１９、
１９が加工され、このねじ穴径よりも大きい貫通孔２０
が、芯金８ａおよび芯金８ｂに一体に形成されている。

【００２９】前記センサー１２の取り付け部１２ａ、１
２ａは、その上面が円筒状フランジ１８、１８に直交す
る方向に傾斜して形成され、この取り付け部１２ａ、１
２ａに、図２に示すように、一端が開放したＵ字形溝２
１、２１が、円筒状フランジ１８、１８に対応してそれ
ぞれ設けられている。センサー１２を嵌め込み孔１７に
嵌め込むと、円筒状フランジ１８、１８がＵ字形溝２
１、２１に嵌まり込み、ボルト２２、２２を円筒状フラ
ンジ１８、１８にねじ結合し、Ｕ字形溝２１、２１の周
縁部を押圧することにより、センサー１２が金属環７ａ
に固定されている。このようにして、回転素子１１とセ
ンサー１２に内蔵された回転センサー１４とにより形成
された回転検出装置、温度検出素子１５および振動加速
度検出素子２７が円すいころ軸受１に組み込まれてい
る。

【００３０】この発明の第１の実施形態は以上のような
構成であり、以下にその作用について説明する。

【００３１】図２から図４に示したように、センサー１
２を、ナットを用いずに、ボルト２２だけで、オイルシ
ール７の金属環７ａに固定する。そのため、センサー１
２をオイルシール７に取り付ける際、または取り外す際
に、ナットが軸受の内部に落下することがなくなり、ま
た、ナットの落下を防止するために、予め、ナットを前
記芯金８ｂに溶接する必要もなくなる。それにより、セ
ンサー１２の軸受１への取り付け、取り外し作業がきわ
めて容易になり、かつ、ナットの溶接作業が不要となる
ので、軸受１の量産時の生産効率が低下することもなく
なる。

【００３２】前記円筒状フランジ１８にボルト２２をね
じ結合させるだけで、センサー１２を固定できるので、
ナットを用いる場合のように、ボルト２２を締め付けす
ぎるおそれがなく、また、取り付け部１２ａのほぼ上端
面まで形成された円筒状フランジ１８がスリーブの役目
を果たし、従来のナットを使用して締結する場合のよう
に、取り付け部１２ａにブッシュを嵌め込む必要もな
く、センサー１２の合成樹脂部に亀裂が発生することも
なくなる。

【００３３】また、円筒状フランジ１８は金属環７ａの
半径方向に形成されるので、バーリング加工による円筒
状フランジ１８の成形時のひずみが一様となって、加工
過程で引張り応力による破壊を生じることなく、円筒状
フランジ１８を形成しやすくなる。

【００３４】前記センサー１２の取り付け部１２ａに、
一端が開放したＵ字形溝２１を設けたので、このＵ字形
溝２１に、軸芯が垂直方向から傾斜した円筒状フランジ
１８を容易に嵌まり込み、センサー１２のオイルシール
７への取り付けが容易となる。

【００３５】図５および図６は、この発明の第２の実施
形態の転がり軸受のセンサー１２の取り付け状態を示し
たもので、第１の実施形態の場合とは、前記のバーリン
グ加工により、オイルシール７の金属環７ａに形成する
円筒状フランジ１８の成形方向が異なり、芯金８ｂに装
着されたリップパッキン９が、内輪４に接触して内部が
大気側から密封される構造となっている。

【００３６】この場合の円筒状フランジ１８、１８は、
前記のバーリング加工により、嵌め込み孔１７の両側
に、金属環７ａの半径方向の中心線に平行に、即ち鉛直
方向に外側に向かって、その高さが、センサー１２の両
側の取り付け部１２ａ、１２ａから突出しないように形
成され、その内周面には雌ねじ１９、１９が加工されて
いる。そして、センサー１２を嵌め込み孔１７に嵌め込
むと、円筒状フランジ１８、１８が取り付け部１２ａ、
１２ａに設けた前記Ｕ字形溝に嵌まり込み、ボルト２
２、２２が円筒状フランジ１８、１８にねじ結合され、
Ｕ字形溝の周縁部が押圧されて、センサー１２が、前記
回転素子１１に対向して金属環７ａに固定されている。

【００３７】このように、鉛直方向に円筒状フランジ１
８、１８を形成しても、ナットを使用することなく、セ
ンサー１２を金属環７ａに容易に固定することができ、
また、ボルトをねじ結合させやすく、センサーの固定が
容易となる。また、取り付け部１２ａの上面をセンサー
１２の上面と一体に水平に形成することができ、加工上
の利点がある。

【００３８】図７および図８は、この発明の第３の実施
形態の転がり軸受のセンサー１３の取り付け状態を示し
たもので、前記の第１および第２の実施形態の場合と
は、バーリング加工により、オイルシール７の金属環７
ａに形成する円筒状フランジ１８の成形方向が異なり、
芯金８ｂに装着されたリップパッキン９が、内輪４に接
触して内部が大気側から密封される構造となっている。

【００３９】この場合の円筒状フランジ１８、１８は、
前記のバーリング加工により、嵌め込み孔１７の両側
に、金属環７ａの軸方向に外側に向かって形成され、そ
の内周面には雌ねじ１９、１９が加工されている。そし
て、センサー１２を嵌め込み孔１７に嵌め込み、取り付
け部１２ｂ、１２ｂに設けたボルト穴を通して、ボルト
２２、２２が円筒状フランジ１８、１８にねじ結合さ
れ、前記ボルト穴の周縁部が押圧されて、センサー１２
が、回転素子１１に対向して金属環７ａに固定されてい
る。このように軸方向に円筒状フランジ１８、１８を形
成しても、ナットを使用することなく、センサー１２を
金属環７ａに固定することができ、円筒状フランジ１
８、１８にセンサー１２を固定するボルト２２のねじ込
み方向を、半径方向や鉛直方向のみならず、軸方向にす
ることもできるので、センサー１２の固定に融通性をも
たせることができる。

【００４０】なお、前記バーリング加工による円筒状フ
ランジ１８は、半径方向、鉛直方向、軸方向のいずれの
方向に形成する場合でも、前記金属環７ａの外方側のみ
ならず、内方側にも形成することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、転が
り軸受の外輪に装着したオイルシールの外周面に、バー
リング加工により円筒状フランジを形成し、この円筒状
フランジに、回転検出素子と温度検出素子と振動加速度
検出素子とを内蔵したセンサーを、ナットを使用せず、
ボルトだけで固定できるようにしたので、センサーの取
り付け、取り外し時にナットが軸受内部に落下して軸受
内部に異物が混入することを防止でき、また、予めナッ
トを芯金に溶接するなどの手間のかかる作業も不要とな
り、センサー付き転がり軸受の組立て作業効率が向上
し、使用する部品数も減少する。

【００４２】さらに、前記円筒状フランジがスリーブの
役目を果たすので、ボルトの締め過ぎによってセンサー
の合成樹脂の被覆層に亀裂が発生することも防止でき
る。

【００４３】これらによって、回転検出素子、温度検出
素子および振動加速度検出素子を転がり軸受に容易に取
り付けて、車軸の回転速度や軸受の温度および振動加速
度を計測でき、運転中の異常検知などが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の、オイルシールに
センサーを固定した転がり軸受の要部を切欠いた正面図

【図２】同上の要部を示す拡大平面図

【図３】図２のＡ−Ａ線における拡大縦断側面図

【図４】図２のＢ−Ｂ線における拡大縦断正面図

【図５】第２の実施形態のオイルシールにセンサーを固
定した転がり軸受の要部を示す拡大縦断側面図

【図６】同上の要部を示す縦断正面図

【図７】第３の実施形態のオイルシールにセンサーを固
定した転がり軸受の要部を示す拡大縦断側面図

【図８】同上の要部を示す縦断正面図

【図９】従来技術の、センサーをオイルシールに固定し
た転がり軸受の要部を示す拡大縦断正面図

【符号の説明】

１円すいころ軸受２車軸３間座４内輪５外輪６円すいころ７、７’ オイルシール７ａ金属環８ａ、８ｂ芯金９リップパッキン９ａリップ部１０シール金具１１回転素子１２センサー１２ａ、１２ｂ取り付け部１３回路基板１４回転検出素子１５温度検出素子１６リード線１７嵌め込み孔１８円筒状フランジ１９雌ねじ２０貫通孔２１Ｕ字形溝２２ボルト２３挿通孔２４ブッシュ２５ナット２６端部カバー２７振動加速度検出素子

フロントページの続き (72)発明者堀内健三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内 (72)発明者上野正典三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内 (72)発明者勝又龍介三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 3J101 AA16 AA25 AA32 AA43 AA54 AA62 BA73 BA77 FA22 FA23 FA24 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外輪と、内輪と、これらの間に回転自在
に配列された複数の転動体とからなり、前記外輪に装着
したシール部材の金属環にセンサーを固定した転がり軸
受において、前記シール部材の金属環にバーリング加工
により円筒状フランジを設け、この円筒状フランジにね
じ結合したボルトにより、前記センサーを前記金属環に
固定したことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】前記円筒状フランジを、前記シール部材
の金属環の半径方向に設けたことを特徴とする請求項１
に記載の転がり軸受。
【請求項３】前記円筒状フランジを、前記シール部材
の金属環の半径方向の中心線に平行に設けたことを特徴
とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項４】前記円筒状フランジを、前記シール部材
の金属環の軸方向に設けたことを特徴とする請求項１に
記載の転がり軸受。
【請求項５】前記センサーの両端側に、前記円筒状フ
ランジに嵌まり込む一端が開放したＵ字形溝を設け、前
記円筒状フランジにねじ結合したボルトで前記Ｕ字形溝
の周縁部を押圧することにより、前記センサーを前記金
属環に固定したことを特徴とする請求項１から３のいず
れかに記載の転がり軸受。
【請求項６】前記センサーが回転検出素子を内蔵し、
前記内輪に外嵌した回転素子に対向して回転検出装置が
形成されていることを特徴とする請求項１から５のいず
れかに記載の転がり軸受。
【請求項７】前記センサーが、温度検出素子を内蔵し
ていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記
載の転がり軸受。
【請求項８】前記センサーが振動加速度検出素子を内
蔵していることを特徴とする請求項１から７のいずれか
に記載の転がり軸受。