JP2004340176A - 回転センサ付き軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転側軌道輪にセンサを装着した芯金を単に圧入するだけでは、大きな負荷を負って当該軌道輪が回転する際の変形により該芯金が外れるおそれがあることに鑑み、芯金と該軌道輪との係合を強固にすることである。
【解決手段】外輪回転型の軸受において、その外輪２の内径面１３にリブ状の凸形係合部１４を形成するとともに、芯金９の第１の円環部１８に凹形係合部２２を形成し、前記円環部１８を外輪２の内径面に圧入するとともに、前記凸形係合部１４と凹形係合部２２とからなる凹凸係合部２３により相互に係合させた構成とした。
【選択図】 図２
【解決手段】外輪回転型の軸受において、その外輪２の内径面１３にリブ状の凸形係合部１４を形成するとともに、芯金９の第１の円環部１８に凹形係合部２２を形成し、前記円環部１８を外輪２の内径面に圧入するとともに、前記凸形係合部１４と凹形係合部２２とからなる凹凸係合部２３により相互に係合させた構成とした。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転センサ付き軸受に関し、主としてエンコーダを装着した芯金の取付け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種回転装置の回転数を検出するために、軸受に磁気エンコーダと磁気センサとからなる回転センサを装着することが従来から知られている（特許文献１、同２参照）。特許文献１に開示された回転センサ付き軸受は、軸受として転がり軸受を使用し、その内輪を回転軌道輪として使用する内輪回転型のものである。この場合、その内輪外径面の端部に芯金が取付けられ、その芯金に磁気エンコーダが装着される。前記の芯金は第１の円環部と、その円環部の外端部に設けられたつば部を介して第２の円環部が設けられたものであり、その断面はクランク形をなし、第１の円環部が内輪外径面に圧入され、前記の磁気エンコーダは第２の円環部に装着される。また、固定側の外輪に固定側芯金が取付けられ、その芯金に前記の磁気エンコーダに対向したセンサハウジングが装着される。
【０００３】
前記の固定側芯金は、外輪内径面に圧入された第１の円環部と、その円環部の外端部に設けられたつば部を介して第２の円環部が設けられたものであり、その断面は前記の回転側芯金と同様にクランク形をなし、その第２の円環部に前記のセンサハウジングが装着される。
【０００４】
特許文献２に開示された回転センサ付き軸受も前記の場合と同様の内輪回転型であるが、回転側に取付けられる芯金は、第１の円環部とつば部とからなる断面Ｌ形のものであり、磁気エンコーダはそのつば部に装着される。固定側芯金は前記の場合と同様に断面クランク形をなすが、その第１の円環部の内端外径面にビーディングが施され、そのビーディング部分が外輪の円周溝に係合されるようになっている。
【０００５】
なお、前記の特許文献１、２においては、何れも内輪回転型の軸受を示しているが、外輪回転型の場合にも同様の構成が採用され得る。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２９６２８８号公報（段落００１１、００１５、図１、図３）
【特許文献２】
特開平０７−３１１２１２号公報（段落００１２、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
内輪回転型又は外輪回転型のいずれの場合も、大きな負荷がかかった状態で回転すると回転軌道輪に変形が生じるため、圧入によってその回転軌道輪に取付けられた芯金が軸方向に押し出されて外れる問題がある。芯金が第１の円環部だけで構成されているならば、軌道輪の変形に追従して該円環部が一体となって変形するため軸方向への抜け力は発生しない。しかし、実際は第１の円環部の端部につば部が一体に形成され円環部が補強される結果、つば部に近い円環部の部分の変形は小さくなる。そのため、軌道輪の変形に対する追従性が無くなり芯金の外れの原因となる。特にその変形が繰り返し作用する場合は芯金が外れる傾向が顕著となる。なお、固定軌道輪においては回転の影響がないため芯金の外れの問題は発生し得ない。
【０００８】
しかるに、従来は回転側の芯金も固定側の芯金も共に第１の円環部を相手軌道輪に圧入することにより同等の力で取付けられるだけであり（特許文献１の場合）、回転側の芯金に関し回転に伴って発生する前記の問題に対する対策は何ら施されていなかった。特許文献２の場合は、固定側の芯金についてビーディングによる係合構造がとられているが、これは回転側の芯金に装着された磁気エンコーダに比べ固定側の芯金に装着されたセンサハウジングの重量が大きいため振動等によって外れ易いことを考慮したものであると考えられ、回転に伴う芯金の外れ防止対策ではない。
【０００９】
そこで、この発明は従来回転センサ付き軸受においては意識されていなかった回転側の芯金の回転に伴う外れの問題を認識し、回転側の芯金について回転に伴う外れ防止対策を施した回転センサ付き軸受を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、第１の円環部の外端につば部を設けるとともにそのつば部を介して第２の円環部を設けてなる芯金の前記第１の円環部を前記回転側軌道輪に圧入し、前記第２の円環部に装着したエンコーダに対向したセンサを前記固定側軌道輪に取付けてなる回転センサ付き軸受において、前記芯金の第１の円環部とその部分を圧入した前記回転側軌道輪とを相互に凹凸係合部により係合した構成を採用した。
【００１１】
上記の構成によると、回転側の芯金はその第１の円環部が相手軌道輪に圧入されることにより、回転側軌道輪に対して芯出しが行われると同時に凹凸係合部により圧入面に係合される。凹凸係合部の係合量（抜け力に対抗する引っ掛かり量）は、圧入作業が可能な範囲で、かつ当該軌道輪の変形量以上の大きさに設定される。このように構成することにより、回転側軌道輪が回転に伴って変形することがあっても芯金が外れるおそれがない。
【００１２】
前記の凹凸係合部の具体的な構造としては次のようなものがある。第１の構造としては、前記回転側軌道輪の周面に形成された凸形係合部と、前記第１の円環部に形成された凹形係合部とにより構成され、前記凸形係合部が周方向に設けたリブにより形成され、前記凹形係合部が前記第１の円環部の内端を前記リブの内側面に係合する向きに屈曲して形成された構造がある。この場合、前記凹形係合部にその屈曲部分の先端に開放された軸方向のスリットを周方向複数箇所に設けた構成をとると、芯金の圧入が容易になる。
【００１３】
凹凸係合部の第２の構造としては、前記の凹凸係合部が、前記回転側軌道輪の周面に形成された凸形係合部と、前記第１の円環部に形成された凹形係合部とにより構成され、前記凸形係合部が前記芯金の抜け方向に対して逆テーパとなるテーパ面を前記周面に設けることにより形成され、前記凹形係合部が前記第１の円環部に前記テーパ面に合致するテーパ面を設けることにより形成された構造がある。
【００１４】
第３の構造としては、前記の凹凸係合部が、前記回転側軌道輪の周面に形成された凹形係合部と、前記第１の円環部に形成された凸形係合部とにより構成され、前記凹形係合部は前記回転側軌道輪に設けられた周溝により形成され、前記凸形係合部が前記第１の円環部に設けられた切り起こしにより形成された構造がある。この場合、前記切り起こしの切り離された平行な側面が軸方向に形成され、屈曲部が前記第１の円環部の先端側に形成される構成をとることができる。
【００１５】
以上の場合は、回転側軌道輪に芯金を圧入すると同時に凹凸係合部で係合する構成であったが、その取付け作業を一層容易にするために、次のようなスプリットリングを用いた構成を採用することができる。
【００１６】
即ち、その第１は、前記回転側軌道輪の周面に周溝を形成し、前記第１の円環部に該周溝に合致する数か所の抜き窓を設け、前記回転側軌道輪が外輪の場合は該第１の円環部の内周面に拡径型スプリットリングを、また前記回転側軌道輪が内輪の場合は該円環部の外周面に縮径型スプリットリングをいずれも所要の弾性をもって装着し、該スプリットリングに設けた径方向の係合突起を前記抜き窓を通して前記周溝に嵌入させた構造である。
【００１７】
その第２は、前記回転側軌道輪の圧入面に周溝を形成し、該回転側軌道輪が外輪の場合は前記第１の円環部の内径面に拡径型スプリットリングを、また該回転側軌道輪が内輪の場合は前記第１の円環部の外径面に縮径型スプリットリングをいずれも所要の弾性をもって装着し、前記スプリットリングに径方向に突き出した屈曲部設け、該スプリットリングを前記周溝に嵌入させることにより前記圧入面に突き出した屈曲部と該圧入面との間に所要のすき間を形成し、前記第１の円環部内端に開放して設けた一対のスリット間に係合舌片を設け、該係合舌片を前記すき間に挿入した構造である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２に示した第１の実施の形態は、内輪１と外輪２との対向面に設けた軌道３、４間に玉５を介在した玉軸受の場合であり、内輪１を固定側軌道輪、外輪２を回転側軌道輪として使用する外輪回転型のものである。内輪１と外輪２との一側部にシール部材６が装着され、他側部において内輪１に断面クランク形の固定側の芯金７を介してセンサハウジング８が取付けられるとともに、外輪２に断面クランク形の回転側の芯金９を介して磁気エンコーダ１１が取付けられる。その磁気エンコーダ１１に対向したセンサハウジング８の部分にセンサ１２が埋設される。センサハウジング８に接続された信号線のケーブル１０が内輪１の内径面に沿って外部に引き出される。
【００１９】
前記の回転側の芯金９が取付けられる外輪２の内径面１３は、その外側面に沿って断面台形のリブ状の凸形係合部１４が形成され、図２（ａ）（ｂ）に示すように、その凸形係合部１４の内周面が芯金９の圧入面１５、内側面が係合面１６、外側面がガイド面１７となっている。
【００２０】
芯金９は、第１の円環部１８の外端を外向き屈曲してつば部１９を形成し、そのつば部１９の外端を軸方向外向きに屈曲して第２の円環部２０を形成したものであり、第２の円環部２０とつば部１９とが作るコーナ部に前記の磁気エンコーダ１１が装着される。また、前記第１の円環部１８の内端に拡径方向に屈曲されたテーパ状の屈曲部２１が全周に渡り形成され、その屈曲部２１と第１の円環部１８の外径面とにより凹形係合部２２が形成される。なお、前記磁気エンコーダ１１の薄膜部分１１ａが第１の円環部１８を経て屈曲部２１に達する範囲をカバーする。
【００２１】
前記の回転側芯金９は、図２（ｂ）に示すように、その屈曲部２１の先端をガイド面１７に強く押し当て縮径状に弾性変形させながら圧入する（同図一点鎖線参照）。屈曲部２１は凸形係合部１４を越えて係合面１６に係合されるとともに、円環部１８の外径面が圧入面１５に密着され、またつば部１９が外輪２の端面に沿うことにより、凸形係合部１４と凹形係合部２２が相互に係合した凹凸係合部２３が構成される（図２（ａ）参照）。
【００２２】
なお、図２（ｃ）に示すように、芯金９の第１の円環部１８に屈曲部２１を予め設けることなくこの部分を直状に形成しておき、凸形係合部１４に圧入したのち適宜な手段で屈曲して塑性変形させるようにしてもよい（同図一点鎖線参照）。
【００２３】
前記のようにして磁気エンコーダ１１を装着した芯金９を外輪２に取付けた状態で、その磁気エンコーダ１１がセンサ１２と半径方向に所要の間隔をおいて対向し、外輪２の回転に伴う磁気エンコーダ１１の磁気的変化をセンサ１２で感知し、電気信号としてケーブル１０を通じて外部に出力される。負荷が大きい場合に回転に伴って外輪２が変形し、芯金９に抜け方向の力が加わったとしても、前記の凹凸係合部２３において外輪２と一体化されているので外れる恐れはない。
【００２４】
前記の実施の形態において、屈曲部２１の圧入時における弾性変形が困難なとき、或いは図２（ｃ）に示すように圧入後に屈曲する場合において屈曲作業が困難なときは、図３（ａ）から（ｃ）に示すように、その屈曲部２１の外周に開放された径方向のスリット２４を周方向に所要の間隔を置いて複数箇所に設けると、屈曲部２１が複数箇所に分断されるので圧入時における弾性変形、或いは圧入後の塑性変形が容易になる。
【００２５】
なお、前記のいずれの場合においても、凸形係合部１４を外輪２の内径面１３に形成する手段として、前記の場合は図４に示すように、軌道４に接した部分に盗み１３’を設けることにより、その部分と側面との間に残った部分をもって凸形係合部１４としているが、このような盗み１３’を設ける代わりに、断面三角形の周溝１４’を設けることにより、その周溝１４’と側面との間に凸形係合部１４を形成するようにしてもよい。
【００２６】
その他の凹凸係合部２３の諸例を図５から図７に示す。図５に示した凹凸係合部２３は、外輪２の内径面１３の外側端から軌道４の方向に逆テーパ（外輪２の外側端から軌道４に近づくに従って拡径するテーパ）となるテーパ面を付けて凸形係合部１４を形成し、回転側芯金９の第１の円環部１８についてもその外径が内端に至るに従い拡径する同じ角度のテーパを付けて凹形係合部２２を形成したものである。前記円環部１８を内径面１３に圧入することにより両者を相互に係合させている。この場合も円環部１８を挿入したのち拡径方向に塑性変形させることにより凹形係合部２２を形成するようにしてもよい。
【００２７】
図６に示した凹凸係合部２３は、外輪２の内径面１３の途中にリブ状の凸形係合部１４を形成するとともに、円環部１８の外径面に溝状の凹形係合部２２を形成し、両者を相互に係合させたものである。
【００２８】
図７に示した凹凸係合部２３は、内径面１３に雌ねじによる凹形係合部２２を形成するとともに、円環部１８に雄ねじよる凸形係合部１４を形成し、両者をねじ係合させたものである。
【００２９】
以上説明した各軸受はいずれも外輪回転型について説明しているが、内輪回転型の軸受の場合にも同様に適用することができる。図８は前記の図１に示したものと同様の芯金９を用いる場合の例である。即ち、この場合は磁気エンコーダ１１を装着した回転側の芯金９を内輪１に取付けるとともに、センサハウジング８を装着した固定側の芯金７を外輪２に取付けている。回転側の芯金９が凹凸係合部２３によって内輪１と一体化される構造は、図１から図７に示したものと実質的に同様であるのでその説明を省略する。なお、以下に述べる他の実施の形態においても全て外輪回転型の軸受で説明しているが、この場合と同様に内輪回転型の軸受にも適用することができる。
【００３０】
次に、図９から図１１に示した第２の実施の形態の凹凸係合部２３について説明する。図９（ａ）（ｂ）は、外輪２の内径面１３に断面直角三角形の周溝により凹形係合部２２を形成している。また、円環部１８の全周の数か所に切り起こしにより凸形係合部１４を形成している。凹形係合部２２となる断面直角三角形の周溝は、内径面１３に対する直角面２４が外輪２の側面に近い方にあり、傾斜面２４’が軌道４側となるように形成されたものである。また、凸形係合部１４となる切り起こしは、図９（ｂ）に示すように、軸方向に平行な２側辺とつば部１９側の端辺とからなるコ字形の切り込みを形成し、円環部１８の先端側の辺で屈曲されて切り起されたものである。この切り起こしによって形成された凸形係合部１４が前記の断面直角三角形の周溝でなる凹形係合部２２に圧入により係合される。圧入の際、切り起こし部分は軸受２のガイド面１７により弾性変形される。なお、予め円環部１８に所要の切り目を設けておき、円環部１８を圧入した後に適宜な手段により起こし作業を行うようにしてもよい。
【００３１】
なお、前記の凹形係合部２２を切削により形成する場合、直角面２４の直角度が出難い場合は、図１０に示すように、直角面２４に角形断面の止め輪２５を嵌合する場合がある。また、この凹形係合部２２の形状は、前記の説明では断面直角三角形のものを示しているが、この形状以外に断面四角形、半円形、楕円形などでもよい。
【００３２】
図１１は、外輪２の内径面１３の凹形係合部２２がコ字形の断面形状をもった周溝により形成され、円環部１８の凸形係合部１４を形成する切り起こしが、周方向の２側面を有するものである（図１１（ｂ）（ｃ）（ｄ）参照）。これらの切り起こしは予め円環部１８に所要の切り目を設けておき、円環部１８を圧入した後に起こし作業を行うことにより形成される。
【００３３】
次に、図１２に基づいて第３の実施の形態について説明する。この場合は、外輪２の内径面１３に周溝２６を設ける一方、回転側芯金９の第１の円環部１８に前記の周溝２６に合致する位置に周方向に所定の間隔をおいて抜き窓２７を所要の間隔おいて設けて、前記円環部１８の内径面から拡径型のスプリットリング２８を所要の弾性を拡径方向に付与した状態に装着する。該スプリットリング２８には、前記の抜き窓２７に嵌入する径方向外向きの係合突起２９を設けている。前記の円環部１８を内径面１３に圧入するとともにその抜き窓２７を周溝２６に合致させた状態で、前記のスプリットリング２８を円環部１８の内径面から装着し、その拡径方向の弾性により各係合突起２９を抜き窓２７に嵌入させる（図１２（ｂ）（ｃ）参照）。係合突起２９は抜き窓２７を経て周溝２６に達する。これにより、円環部１８が内径面１３に圧入されるとともに、スプリットリング２８の係合突起２９により係合される。
【００３４】
図１３に示した第４の実施の形態は、前記の第２の実施の形態と周溝２６を設ける点、及び拡径型のスプリットリング２８を用いる点で共通するが、その他の構成においては相違する。即ち、この場合のスプリットリング２８には径方向内向きに所要数のコ字形の屈曲部３０が所要の間隔をおいて設けられ、周溝２６にスプリットリング２８が拡径方向の弾性をもって装着される。その装着状態で前記の屈曲部３０が外輪２の内径面１３から突き出し、内径面１３と屈曲部３０との間に所要のすき間３１を形成する（図１３（ｃ）参照）。
【００３５】
また、円環部１８の端縁においては、前記の屈曲部３０に対応した部分に係合舌片３２、３２が設けられる。係合舌片３２、３２は、図１３（ｄ）に示すように、円環部１８の端縁に開放された一対のスリット３３、３３とその中間に中間スリット３５を入れることにより、その中間スリット３５の両側に形成される。両側のスリット３３、３３に狭さく部３４、３４を設け、これによってスリット３３，３３の幅を部分的にスプリットリング２８の線径より若干狭くしている。
【００３６】
前記のスプリットリング２８を予め周溝２６に装着しておき、その後円環部１８を圧入する際に各係合舌片３２、３２を前記のすき間３１に挿入する。その際に屈曲部３０を形成する両側部分が狭さく部３４、３４を弾性的に拡大させて通過することにより、円環部１８を屈曲部３０を介して外輪２に係合させる。
【００３７】
なお、前記の第２及び第３の実施の形態においても、前述したように、内輪回転型の場合も同様に構成することができる（図１４参照）。念のために付言すると、この場合のスプリットリング２８は縮径型のものが使用され、屈曲部３０は径方向外向きに突き出すように形成される。スプリットリング２８は前記のいずれの場合も円形断面のものを示しているが、四角形断面等の角形断面のものであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、センサを装着した芯金を回転側軌道輪に圧入するとともに、凹凸係合部やスプリットリングの介在により当該軌道輪に係合したので、当該軌道輪が負荷の掛かった状態で回転して変形することがあっても芯金が外れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の一部断面図
【図２】（ａ）同上の一部断面図
（ｂ）同上の組立時の断面図
（ｃ）同上の他の組立時の断面図
【図３】（ａ）同上の一部変形した断面図
（ｂ）（ａ）図の場合の芯金の一部正面図
（ｃ）（ｂ）図の一部斜視図
【図４】同上の一部変形した断面図
【図５】同上の一部変形した断面図
【図６】同上の一部変形した断面図
【図７】同上の一部変形した断面図
【図８】同上の内輪回転型の一部断面図
【図９】（ａ）第２の実施の形態の一部断面図（ｂ）同上の一部斜視断面図
【図１０】同上の一部変形した断面図
【図１１】（ａ）同上の一部変形した断面図
（ｂ）から（ｄ）（ａ）図の一部斜視断面図
【図１２】（ａ）第３の実施の形態の一部断面図
（ｂ）（ａ）図の一部断面図
（ｃ）（ａ）図の一部断面図
（ｄ）（ａ）図のスプリットリングの平面図
【図１３】（ａ）第４の実施の形態の一部断面図
（ｂ）（ａ）図の一部断面図
（ｃ）（ａ）図の一部断面図
（ｄ）（ａ）図の一部平面図
（ｅ）（ａ）図のスプリットリングの平面図
【図１４】（ａ）同上の内輪回転型の断面図
（ｂ）（ａ）図の一部断面図
（ｃ）（ａ）図のスプリットリングの平面図
【符号の説明】
１ 内輪
２ 外輪
３ 軌道
４ 軌道
５ 玉
６ シール部材
７ 固定側芯金
８ センサハウジング
９ 回転側芯金
１０ ケーブル
１１ 磁気エンコーダ
１１ａ 薄膜部分
１２ センサ
１３ 内径面
１３’ 盗み
１４ 凸形係合部
１４’ 周溝
１５ 圧入面
１６ 係合面
１７ ガイド面
１８ 第１の円環部
１９ つば部
２０ 第２の円環部
２１ 屈曲部
２２ 凹形係合部
２３ 凹凸嵌合部
２４ 直角面
２４’ 傾斜面
２５ 止め輪
２６ 周溝
２７ 抜き窓
２８ スプリットリング
２９ 係合突起
３０ 屈曲部
３１ すき間
３２ 係合舌片
３３ スリット
３４ 狭さく部
３５ 中間スリット
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転センサ付き軸受に関し、主としてエンコーダを装着した芯金の取付け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種回転装置の回転数を検出するために、軸受に磁気エンコーダと磁気センサとからなる回転センサを装着することが従来から知られている（特許文献１、同２参照）。特許文献１に開示された回転センサ付き軸受は、軸受として転がり軸受を使用し、その内輪を回転軌道輪として使用する内輪回転型のものである。この場合、その内輪外径面の端部に芯金が取付けられ、その芯金に磁気エンコーダが装着される。前記の芯金は第１の円環部と、その円環部の外端部に設けられたつば部を介して第２の円環部が設けられたものであり、その断面はクランク形をなし、第１の円環部が内輪外径面に圧入され、前記の磁気エンコーダは第２の円環部に装着される。また、固定側の外輪に固定側芯金が取付けられ、その芯金に前記の磁気エンコーダに対向したセンサハウジングが装着される。
【０００３】
前記の固定側芯金は、外輪内径面に圧入された第１の円環部と、その円環部の外端部に設けられたつば部を介して第２の円環部が設けられたものであり、その断面は前記の回転側芯金と同様にクランク形をなし、その第２の円環部に前記のセンサハウジングが装着される。
【０００４】
特許文献２に開示された回転センサ付き軸受も前記の場合と同様の内輪回転型であるが、回転側に取付けられる芯金は、第１の円環部とつば部とからなる断面Ｌ形のものであり、磁気エンコーダはそのつば部に装着される。固定側芯金は前記の場合と同様に断面クランク形をなすが、その第１の円環部の内端外径面にビーディングが施され、そのビーディング部分が外輪の円周溝に係合されるようになっている。
【０００５】
なお、前記の特許文献１、２においては、何れも内輪回転型の軸受を示しているが、外輪回転型の場合にも同様の構成が採用され得る。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２９６２８８号公報（段落００１１、００１５、図１、図３）
【特許文献２】
特開平０７−３１１２１２号公報（段落００１２、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
内輪回転型又は外輪回転型のいずれの場合も、大きな負荷がかかった状態で回転すると回転軌道輪に変形が生じるため、圧入によってその回転軌道輪に取付けられた芯金が軸方向に押し出されて外れる問題がある。芯金が第１の円環部だけで構成されているならば、軌道輪の変形に追従して該円環部が一体となって変形するため軸方向への抜け力は発生しない。しかし、実際は第１の円環部の端部につば部が一体に形成され円環部が補強される結果、つば部に近い円環部の部分の変形は小さくなる。そのため、軌道輪の変形に対する追従性が無くなり芯金の外れの原因となる。特にその変形が繰り返し作用する場合は芯金が外れる傾向が顕著となる。なお、固定軌道輪においては回転の影響がないため芯金の外れの問題は発生し得ない。
【０００８】
しかるに、従来は回転側の芯金も固定側の芯金も共に第１の円環部を相手軌道輪に圧入することにより同等の力で取付けられるだけであり（特許文献１の場合）、回転側の芯金に関し回転に伴って発生する前記の問題に対する対策は何ら施されていなかった。特許文献２の場合は、固定側の芯金についてビーディングによる係合構造がとられているが、これは回転側の芯金に装着された磁気エンコーダに比べ固定側の芯金に装着されたセンサハウジングの重量が大きいため振動等によって外れ易いことを考慮したものであると考えられ、回転に伴う芯金の外れ防止対策ではない。
【０００９】
そこで、この発明は従来回転センサ付き軸受においては意識されていなかった回転側の芯金の回転に伴う外れの問題を認識し、回転側の芯金について回転に伴う外れ防止対策を施した回転センサ付き軸受を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、第１の円環部の外端につば部を設けるとともにそのつば部を介して第２の円環部を設けてなる芯金の前記第１の円環部を前記回転側軌道輪に圧入し、前記第２の円環部に装着したエンコーダに対向したセンサを前記固定側軌道輪に取付けてなる回転センサ付き軸受において、前記芯金の第１の円環部とその部分を圧入した前記回転側軌道輪とを相互に凹凸係合部により係合した構成を採用した。
【００１１】
上記の構成によると、回転側の芯金はその第１の円環部が相手軌道輪に圧入されることにより、回転側軌道輪に対して芯出しが行われると同時に凹凸係合部により圧入面に係合される。凹凸係合部の係合量（抜け力に対抗する引っ掛かり量）は、圧入作業が可能な範囲で、かつ当該軌道輪の変形量以上の大きさに設定される。このように構成することにより、回転側軌道輪が回転に伴って変形することがあっても芯金が外れるおそれがない。
【００１２】
前記の凹凸係合部の具体的な構造としては次のようなものがある。第１の構造としては、前記回転側軌道輪の周面に形成された凸形係合部と、前記第１の円環部に形成された凹形係合部とにより構成され、前記凸形係合部が周方向に設けたリブにより形成され、前記凹形係合部が前記第１の円環部の内端を前記リブの内側面に係合する向きに屈曲して形成された構造がある。この場合、前記凹形係合部にその屈曲部分の先端に開放された軸方向のスリットを周方向複数箇所に設けた構成をとると、芯金の圧入が容易になる。
【００１３】
凹凸係合部の第２の構造としては、前記の凹凸係合部が、前記回転側軌道輪の周面に形成された凸形係合部と、前記第１の円環部に形成された凹形係合部とにより構成され、前記凸形係合部が前記芯金の抜け方向に対して逆テーパとなるテーパ面を前記周面に設けることにより形成され、前記凹形係合部が前記第１の円環部に前記テーパ面に合致するテーパ面を設けることにより形成された構造がある。
【００１４】
第３の構造としては、前記の凹凸係合部が、前記回転側軌道輪の周面に形成された凹形係合部と、前記第１の円環部に形成された凸形係合部とにより構成され、前記凹形係合部は前記回転側軌道輪に設けられた周溝により形成され、前記凸形係合部が前記第１の円環部に設けられた切り起こしにより形成された構造がある。この場合、前記切り起こしの切り離された平行な側面が軸方向に形成され、屈曲部が前記第１の円環部の先端側に形成される構成をとることができる。
【００１５】
以上の場合は、回転側軌道輪に芯金を圧入すると同時に凹凸係合部で係合する構成であったが、その取付け作業を一層容易にするために、次のようなスプリットリングを用いた構成を採用することができる。
【００１６】
即ち、その第１は、前記回転側軌道輪の周面に周溝を形成し、前記第１の円環部に該周溝に合致する数か所の抜き窓を設け、前記回転側軌道輪が外輪の場合は該第１の円環部の内周面に拡径型スプリットリングを、また前記回転側軌道輪が内輪の場合は該円環部の外周面に縮径型スプリットリングをいずれも所要の弾性をもって装着し、該スプリットリングに設けた径方向の係合突起を前記抜き窓を通して前記周溝に嵌入させた構造である。
【００１７】
その第２は、前記回転側軌道輪の圧入面に周溝を形成し、該回転側軌道輪が外輪の場合は前記第１の円環部の内径面に拡径型スプリットリングを、また該回転側軌道輪が内輪の場合は前記第１の円環部の外径面に縮径型スプリットリングをいずれも所要の弾性をもって装着し、前記スプリットリングに径方向に突き出した屈曲部設け、該スプリットリングを前記周溝に嵌入させることにより前記圧入面に突き出した屈曲部と該圧入面との間に所要のすき間を形成し、前記第１の円環部内端に開放して設けた一対のスリット間に係合舌片を設け、該係合舌片を前記すき間に挿入した構造である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２に示した第１の実施の形態は、内輪１と外輪２との対向面に設けた軌道３、４間に玉５を介在した玉軸受の場合であり、内輪１を固定側軌道輪、外輪２を回転側軌道輪として使用する外輪回転型のものである。内輪１と外輪２との一側部にシール部材６が装着され、他側部において内輪１に断面クランク形の固定側の芯金７を介してセンサハウジング８が取付けられるとともに、外輪２に断面クランク形の回転側の芯金９を介して磁気エンコーダ１１が取付けられる。その磁気エンコーダ１１に対向したセンサハウジング８の部分にセンサ１２が埋設される。センサハウジング８に接続された信号線のケーブル１０が内輪１の内径面に沿って外部に引き出される。
【００１９】
前記の回転側の芯金９が取付けられる外輪２の内径面１３は、その外側面に沿って断面台形のリブ状の凸形係合部１４が形成され、図２（ａ）（ｂ）に示すように、その凸形係合部１４の内周面が芯金９の圧入面１５、内側面が係合面１６、外側面がガイド面１７となっている。
【００２０】
芯金９は、第１の円環部１８の外端を外向き屈曲してつば部１９を形成し、そのつば部１９の外端を軸方向外向きに屈曲して第２の円環部２０を形成したものであり、第２の円環部２０とつば部１９とが作るコーナ部に前記の磁気エンコーダ１１が装着される。また、前記第１の円環部１８の内端に拡径方向に屈曲されたテーパ状の屈曲部２１が全周に渡り形成され、その屈曲部２１と第１の円環部１８の外径面とにより凹形係合部２２が形成される。なお、前記磁気エンコーダ１１の薄膜部分１１ａが第１の円環部１８を経て屈曲部２１に達する範囲をカバーする。
【００２１】
前記の回転側芯金９は、図２（ｂ）に示すように、その屈曲部２１の先端をガイド面１７に強く押し当て縮径状に弾性変形させながら圧入する（同図一点鎖線参照）。屈曲部２１は凸形係合部１４を越えて係合面１６に係合されるとともに、円環部１８の外径面が圧入面１５に密着され、またつば部１９が外輪２の端面に沿うことにより、凸形係合部１４と凹形係合部２２が相互に係合した凹凸係合部２３が構成される（図２（ａ）参照）。
【００２２】
なお、図２（ｃ）に示すように、芯金９の第１の円環部１８に屈曲部２１を予め設けることなくこの部分を直状に形成しておき、凸形係合部１４に圧入したのち適宜な手段で屈曲して塑性変形させるようにしてもよい（同図一点鎖線参照）。
【００２３】
前記のようにして磁気エンコーダ１１を装着した芯金９を外輪２に取付けた状態で、その磁気エンコーダ１１がセンサ１２と半径方向に所要の間隔をおいて対向し、外輪２の回転に伴う磁気エンコーダ１１の磁気的変化をセンサ１２で感知し、電気信号としてケーブル１０を通じて外部に出力される。負荷が大きい場合に回転に伴って外輪２が変形し、芯金９に抜け方向の力が加わったとしても、前記の凹凸係合部２３において外輪２と一体化されているので外れる恐れはない。
【００２４】
前記の実施の形態において、屈曲部２１の圧入時における弾性変形が困難なとき、或いは図２（ｃ）に示すように圧入後に屈曲する場合において屈曲作業が困難なときは、図３（ａ）から（ｃ）に示すように、その屈曲部２１の外周に開放された径方向のスリット２４を周方向に所要の間隔を置いて複数箇所に設けると、屈曲部２１が複数箇所に分断されるので圧入時における弾性変形、或いは圧入後の塑性変形が容易になる。
【００２５】
なお、前記のいずれの場合においても、凸形係合部１４を外輪２の内径面１３に形成する手段として、前記の場合は図４に示すように、軌道４に接した部分に盗み１３’を設けることにより、その部分と側面との間に残った部分をもって凸形係合部１４としているが、このような盗み１３’を設ける代わりに、断面三角形の周溝１４’を設けることにより、その周溝１４’と側面との間に凸形係合部１４を形成するようにしてもよい。
【００２６】
その他の凹凸係合部２３の諸例を図５から図７に示す。図５に示した凹凸係合部２３は、外輪２の内径面１３の外側端から軌道４の方向に逆テーパ（外輪２の外側端から軌道４に近づくに従って拡径するテーパ）となるテーパ面を付けて凸形係合部１４を形成し、回転側芯金９の第１の円環部１８についてもその外径が内端に至るに従い拡径する同じ角度のテーパを付けて凹形係合部２２を形成したものである。前記円環部１８を内径面１３に圧入することにより両者を相互に係合させている。この場合も円環部１８を挿入したのち拡径方向に塑性変形させることにより凹形係合部２２を形成するようにしてもよい。
【００２７】
図６に示した凹凸係合部２３は、外輪２の内径面１３の途中にリブ状の凸形係合部１４を形成するとともに、円環部１８の外径面に溝状の凹形係合部２２を形成し、両者を相互に係合させたものである。
【００２８】
図７に示した凹凸係合部２３は、内径面１３に雌ねじによる凹形係合部２２を形成するとともに、円環部１８に雄ねじよる凸形係合部１４を形成し、両者をねじ係合させたものである。
【００２９】
以上説明した各軸受はいずれも外輪回転型について説明しているが、内輪回転型の軸受の場合にも同様に適用することができる。図８は前記の図１に示したものと同様の芯金９を用いる場合の例である。即ち、この場合は磁気エンコーダ１１を装着した回転側の芯金９を内輪１に取付けるとともに、センサハウジング８を装着した固定側の芯金７を外輪２に取付けている。回転側の芯金９が凹凸係合部２３によって内輪１と一体化される構造は、図１から図７に示したものと実質的に同様であるのでその説明を省略する。なお、以下に述べる他の実施の形態においても全て外輪回転型の軸受で説明しているが、この場合と同様に内輪回転型の軸受にも適用することができる。
【００３０】
次に、図９から図１１に示した第２の実施の形態の凹凸係合部２３について説明する。図９（ａ）（ｂ）は、外輪２の内径面１３に断面直角三角形の周溝により凹形係合部２２を形成している。また、円環部１８の全周の数か所に切り起こしにより凸形係合部１４を形成している。凹形係合部２２となる断面直角三角形の周溝は、内径面１３に対する直角面２４が外輪２の側面に近い方にあり、傾斜面２４’が軌道４側となるように形成されたものである。また、凸形係合部１４となる切り起こしは、図９（ｂ）に示すように、軸方向に平行な２側辺とつば部１９側の端辺とからなるコ字形の切り込みを形成し、円環部１８の先端側の辺で屈曲されて切り起されたものである。この切り起こしによって形成された凸形係合部１４が前記の断面直角三角形の周溝でなる凹形係合部２２に圧入により係合される。圧入の際、切り起こし部分は軸受２のガイド面１７により弾性変形される。なお、予め円環部１８に所要の切り目を設けておき、円環部１８を圧入した後に適宜な手段により起こし作業を行うようにしてもよい。
【００３１】
なお、前記の凹形係合部２２を切削により形成する場合、直角面２４の直角度が出難い場合は、図１０に示すように、直角面２４に角形断面の止め輪２５を嵌合する場合がある。また、この凹形係合部２２の形状は、前記の説明では断面直角三角形のものを示しているが、この形状以外に断面四角形、半円形、楕円形などでもよい。
【００３２】
図１１は、外輪２の内径面１３の凹形係合部２２がコ字形の断面形状をもった周溝により形成され、円環部１８の凸形係合部１４を形成する切り起こしが、周方向の２側面を有するものである（図１１（ｂ）（ｃ）（ｄ）参照）。これらの切り起こしは予め円環部１８に所要の切り目を設けておき、円環部１８を圧入した後に起こし作業を行うことにより形成される。
【００３３】
次に、図１２に基づいて第３の実施の形態について説明する。この場合は、外輪２の内径面１３に周溝２６を設ける一方、回転側芯金９の第１の円環部１８に前記の周溝２６に合致する位置に周方向に所定の間隔をおいて抜き窓２７を所要の間隔おいて設けて、前記円環部１８の内径面から拡径型のスプリットリング２８を所要の弾性を拡径方向に付与した状態に装着する。該スプリットリング２８には、前記の抜き窓２７に嵌入する径方向外向きの係合突起２９を設けている。前記の円環部１８を内径面１３に圧入するとともにその抜き窓２７を周溝２６に合致させた状態で、前記のスプリットリング２８を円環部１８の内径面から装着し、その拡径方向の弾性により各係合突起２９を抜き窓２７に嵌入させる（図１２（ｂ）（ｃ）参照）。係合突起２９は抜き窓２７を経て周溝２６に達する。これにより、円環部１８が内径面１３に圧入されるとともに、スプリットリング２８の係合突起２９により係合される。
【００３４】
図１３に示した第４の実施の形態は、前記の第２の実施の形態と周溝２６を設ける点、及び拡径型のスプリットリング２８を用いる点で共通するが、その他の構成においては相違する。即ち、この場合のスプリットリング２８には径方向内向きに所要数のコ字形の屈曲部３０が所要の間隔をおいて設けられ、周溝２６にスプリットリング２８が拡径方向の弾性をもって装着される。その装着状態で前記の屈曲部３０が外輪２の内径面１３から突き出し、内径面１３と屈曲部３０との間に所要のすき間３１を形成する（図１３（ｃ）参照）。
【００３５】
また、円環部１８の端縁においては、前記の屈曲部３０に対応した部分に係合舌片３２、３２が設けられる。係合舌片３２、３２は、図１３（ｄ）に示すように、円環部１８の端縁に開放された一対のスリット３３、３３とその中間に中間スリット３５を入れることにより、その中間スリット３５の両側に形成される。両側のスリット３３、３３に狭さく部３４、３４を設け、これによってスリット３３，３３の幅を部分的にスプリットリング２８の線径より若干狭くしている。
【００３６】
前記のスプリットリング２８を予め周溝２６に装着しておき、その後円環部１８を圧入する際に各係合舌片３２、３２を前記のすき間３１に挿入する。その際に屈曲部３０を形成する両側部分が狭さく部３４、３４を弾性的に拡大させて通過することにより、円環部１８を屈曲部３０を介して外輪２に係合させる。
【００３７】
なお、前記の第２及び第３の実施の形態においても、前述したように、内輪回転型の場合も同様に構成することができる（図１４参照）。念のために付言すると、この場合のスプリットリング２８は縮径型のものが使用され、屈曲部３０は径方向外向きに突き出すように形成される。スプリットリング２８は前記のいずれの場合も円形断面のものを示しているが、四角形断面等の角形断面のものであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、センサを装着した芯金を回転側軌道輪に圧入するとともに、凹凸係合部やスプリットリングの介在により当該軌道輪に係合したので、当該軌道輪が負荷の掛かった状態で回転して変形することがあっても芯金が外れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の一部断面図
【図２】（ａ）同上の一部断面図
（ｂ）同上の組立時の断面図
（ｃ）同上の他の組立時の断面図
【図３】（ａ）同上の一部変形した断面図
（ｂ）（ａ）図の場合の芯金の一部正面図
（ｃ）（ｂ）図の一部斜視図
【図４】同上の一部変形した断面図
【図５】同上の一部変形した断面図
【図６】同上の一部変形した断面図
【図７】同上の一部変形した断面図
【図８】同上の内輪回転型の一部断面図
【図９】（ａ）第２の実施の形態の一部断面図（ｂ）同上の一部斜視断面図
【図１０】同上の一部変形した断面図
【図１１】（ａ）同上の一部変形した断面図
（ｂ）から（ｄ）（ａ）図の一部斜視断面図
【図１２】（ａ）第３の実施の形態の一部断面図
（ｂ）（ａ）図の一部断面図
（ｃ）（ａ）図の一部断面図
（ｄ）（ａ）図のスプリットリングの平面図
【図１３】（ａ）第４の実施の形態の一部断面図
（ｂ）（ａ）図の一部断面図
（ｃ）（ａ）図の一部断面図
（ｄ）（ａ）図の一部平面図
（ｅ）（ａ）図のスプリットリングの平面図
【図１４】（ａ）同上の内輪回転型の断面図
（ｂ）（ａ）図の一部断面図
（ｃ）（ａ）図のスプリットリングの平面図
【符号の説明】
１ 内輪
２ 外輪
３ 軌道
４ 軌道
５ 玉
６ シール部材
７ 固定側芯金
８ センサハウジング
９ 回転側芯金
１０ ケーブル
１１ 磁気エンコーダ
１１ａ 薄膜部分
１２ センサ
１３ 内径面
１３’ 盗み
１４ 凸形係合部
１４’ 周溝
１５ 圧入面
１６ 係合面
１７ ガイド面
１８ 第１の円環部
１９ つば部
２０ 第２の円環部
２１ 屈曲部
２２ 凹形係合部
２３ 凹凸嵌合部
２４ 直角面
２４’ 傾斜面
２５ 止め輪
２６ 周溝
２７ 抜き窓
２８ スプリットリング
２９ 係合突起
３０ 屈曲部
３１ すき間
３２ 係合舌片
３３ スリット
３４ 狭さく部
３５ 中間スリット
Claims (8)
- 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、第１の円環部の外端につば部を設けるとともにそのつば部を介して第２の円環部を設けてなる芯金の前記第１の円環部を前記回転側軌道輪に圧入し、前記第２の円環部に装着したエンコーダに対向したセンサを前記固定側軌道輪に取付けてなる回転センサ付き軸受において、前記芯金の第１の円環部とその部分を圧入した前記回転側軌道輪とを相互に凹凸係合部により係合したことを特徴とする回転センサ付き軸受。
- 前記の凹凸係合部が、前記回転側軌道輪の周面に形成された凸形係合部と、前記第１の円環部に形成された凹形係合部とにより構成され、前記凸形係合部が周方向に設けたリブにより形成され、前記凹形係合部が前記第１の円環部の内端を前記リブの内側面に係合する向きに屈曲して形成され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。
- 前記凹形係合部にその屈曲部分の先端に開放された軸方向のスリットを周方向複数箇所に設けたことを特徴とする請求項２に記載の回転センサ付き軸受。
- 前記の凹凸係合部が、前記回転側軌道輪の周面に形成された凸形係合部と、前記第１の円環部に形成された凹形係合部とにより構成され、前記凸形係合部が前記芯金の抜け方向に対して逆テーパとなるテーパ面を前記周面に設けることにより形成され、前記凹形係合部が前記第１の円環部に前記テーパ面に合致するテーパ面を設けることにより形成され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。
- 前記の凹凸係合部が、前記回転側軌道輪の周面に形成された凹形係合部と、前記第１の円環部に形成された凸形係合部とにより構成され、前記凹形係合部は前記回転側軌道輪に設けられた周溝により形成され、前記凸形係合部が前記第１の円環部に設けられた切り起こしにより形成され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。
- 前記切り起こしの切り離された平行な側面が軸方向に形成され、屈曲部が前記第１の円環部の先端側に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の回転センサ付き軸受。
- 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、第１の円環部の外端につば部を設けるとともにそのつば部を介して第２の円環部を設けてなる芯金の前記第１の円環部を前記回転側軌道輪に圧入し、前記第２の円環部に装着したエンコーダに対向したセンサを前記固定側軌道輪に取付けてなる回転センサ付き軸受において、前記回転側軌道輪の周面に周溝を形成し、前記第１の円環部に該周溝に合致する数か所の抜き窓を設け、前記回転側軌道輪が外輪の場合は該第１の円環部の内周面に拡径型スプリットリングを、また前記回転側軌道輪が内輪の場合は該円環部の外周面に縮径型スプリットリングをいずれも所要の弾性をもって装着し、該スプリットリングに設けた径方向の係合突起を前記抜き窓を通して前記周溝に嵌入させたことを特徴とする回転センサ付き軸受。
- 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、第１の円環部の外端につば部を設けるとともにそのつば部を介して第２の円環部を設けてなる芯金の前記第１の円環部を前記回転側軌道輪に圧入し、前記第２の円環部に装着したエンコーダに対向したセンサを前記固定側軌道輪に取付けてなる回転センサ付き軸受において、前記回転側軌道輪の圧入面に周溝を形成し、該回転側軌道輪が外輪の場合は前記第１の円環部の内径面に拡径型スプリットリングを、また該回転側軌道輪が内輪の場合は前記第１の円環部の外径面に縮径型スプリットリングをいずれも所要の弾性をもって装着し、前記スプリットリングに径方向に突き出した屈曲部設け、該スプリットリングを前記周溝に嵌入させることにより前記圧入面に突き出した屈曲部と該圧入面との間に所要のすき間を形成し、前記第１の円環部内端に開放して設けた一対のスリット間に係合舌片を設け、該係合舌片を前記すき間に挿入したことを特徴とする回転センサ付き軸受。
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Cited By (6)
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2003
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