JP2005233388A - センサ付き転がり軸受およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサを確実に固定できるセンサ付き転がり軸受を提供するを提供する。
【解決手段】 本発明のセンサ付き転がり軸受は、センサを保持するためのセンサ取付部材２０の挿嵌部２２を挿嵌方向に向かって縮径するように円錐台状に成形し、センサ取付部材２０を取付ける。そして、センサ取付部材２０を取付けた後、挿嵌部２２の縮径部分を拡径できるようにした。これにより、センサ取付部材２０を転がり軸受に取付ける際、挿嵌部２２に設けられた突起部２２ａがつぶれることを防止できるので、センサを確実に固定できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電気モータ、自動車等における種々の回転部品に使用されるセンサ付き転がり軸受およびその製造方法に関する。

転がり軸受に回転センサ等を取付けて回転速度等の情報を取得することができるセンサ付き転がり軸受は、その軌道輪にセンサを固定することにより構成されている。このようなセンサ付き転がり軸受では、例えば、センサが一体に固定されているセンサ部材を軌道面側の周面に挿嵌することによって取付けられていた。（例えば特許文献１参照）
また、上記のようにセンサ部材を軌道面側の周面に挿嵌するのみでは、その使用環境によっては、その取付け強度が不足する場合があった。このため、軌道面側の周面には取付溝を形成し、センサ部材の挿嵌部には突起部を形成し、センサ部材を軌道面側の周面に挿嵌した時に、前記突起部を前記取付溝に係合することで、センサ部材の取付強度を高めるというものが提案されていた。（例えば特許文献２参照）

特開２０００−２９１６５０号公報（第３頁） 特開２００３−９７５８０号公報（第３頁）

上記従来のセンサ付き転がり軸受（特許文献２に記載の軸受）では、突起部の高さが転がり軸受の取付溝の底部まで完全に係合できる程度に設定されていれば、センサ部材の取付け強度を高めることができる。
しかしながら、突起部は、軌道面側の周面と接する挿嵌部外周面に対して突出しているため、ある程度以上に突起部を高くすると、センサ部材を転がり軸受に挿嵌する際、突起部が取付溝に係合する前に、軌道面側の周面の端部により突起部が窄められて、つぶれたり、あるいは、挿嵌部が窄められて縮径されたりといったことが発生した。このように変形したセンサ部材では、突起部が取付溝に充分係合できず、充分な取付け強度が得られない場合があった。そして、このような変形を防ぐために、突起部は、挿嵌部が弾性変形で窄まることが可能な程度の高さ以上には設定できず、当該転がり軸受の使用環境によってはセンサ部材の取付け強度が不足する場合もあった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、センサ部材の取付け強度を高めるべく、その突起部を充分に高くしても、突起部がつぶれることを防止し、取付溝に確実に係合させることにより、センサ部材を確実に固定できるセンサ付き転がり軸受およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のセンサ付き転がり軸受は、転動体と、この転動体が転動する軌道面を有しかつこの軌道面側の周面に取付溝が形成されている軌道輪と、前記軌道面側の周面に挿嵌されかつ前記取付溝に係合する突起部が形成されている挿嵌部を有する円環状のセンサ取付部材と、内部にセンサを保持しておりかつ前記センサ取付部材の挿嵌部内周面に挿嵌することで前記軌道輪に取付けられるセンサ部材と、を有するセンサ付き転がり軸受において、前記挿嵌部は、軌道輪に挿嵌される前には、挿嵌方向に向かって縮径するように円錐台状に成形されていることを特徴としている。
上記のように構成されたセンサ付き転がり軸受によれば、以下のような製造方法とすることができる。すなわち、前記センサ取付部材を前記軌道面側の周面に挿入した状態で、前記センサ部材を前記挿嵌部の内周面に挿嵌することにより、前記挿嵌部の縮径部分を拡径させ、前記突起部を前記取付溝に係合させ、前記センサ部材を前記軌道輪に取付けることができる。このような製造方法とすることで、前記挿嵌部は、挿嵌時には挿嵌方向に向かって縮径するように円錐台状に成形されているので、前記突起部先端で形作られる接円の直径は縮径される。よって、前記突起部が前記軌道面側の周面に接触することを防ぐことができるので、前記突起部が前記軌道面側の周面に窄められてつぶれることを防止できる。その後、円錐台状に成形されている前記挿嵌部の縮径部分を前記センサ部材により拡径することにより、つぶれていない状態の突起部を前記取付溝に確実に係合させることができる。

以上のように、本発明のセンサ付き転がり軸受およびその製造方法によれば、センサ取付部材の取付け強度を高めるべく、その突起部を高くしても、突起部がつぶれることを防止しつつ、前記突起部を前記取付溝に確実に係合させることができるので、センサ部材を転がり軸受に確実に固定することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るセンサ付き転がり軸受の要部構成を示す軸方向断面図である。このセンサ付き転がり軸受１０は、玉軸受１１と、センサ３１を保持しているセンサ部材３０と、センサ部材３０を玉軸受１１に取付けているセンサ取付部材２０と、磁気リング４２を保持しているエンコーダ部材４０とを備えている。
玉軸受１１は、軌道面を有する内外輪１２，１３と、内外輪１２，１３との軌道面間に周方向に配置された転動体としての複数のボール１４と保持器１５とを備えている。この外輪１２の内周面の軸方向両端には、円環状の取付溝１２ａが形成されている。この取付溝１２ａは、玉軸受１１の環状開口部をシールするためのシール部材を固定するための溝であり、一方にはセンサ部材３０が取付られており、他方には、環状開口部を閉塞するシール部材１６が取付けられている。

センサ取付部材２０は、センサ部材３０を保持する円筒状のセンサ保持部２１と、前記センサ保持部２１よりも小径に成形されかつ外輪１２の内周面に挿嵌される挿嵌部２２と、センサ保持部２１と挿嵌部２２とをつなぐ段付部２３とを有している。挿嵌部２２の外径は、外輪１２の内周面端部１２ｃの内径と略同じ径で形成されている。また、挿嵌部２２には、取付溝１２ａに係合する突起部２２ａが形成されている。この突起部２２ａは、図２に示すように断面が略台形状に径方向外側に突出しており、挿嵌部２２の周方向に所定の間隔を空けて複数個形成されている。センサ保持部２１には、後に説明するセンサ部材３０のコネクタ部３４を避けるための切り欠き部２６が形成されている。また、図２に示しているセンサ取付部材２０は、玉軸受１１に挿嵌される前の形状を示しており、挿嵌部２２は挿嵌部２２の端部方向に向かって円錐台状に成形されている。後に詳述するように、センサ部材３０を取付けることで、挿嵌部２２は内周面端部１２ｃに密接するように拡径される。

図１に戻って、上記センサ取付部材２０の挿嵌部２２は、外輪１２軌道面の一方の周面に挿嵌されている。そして、突起部２２ａは、取付溝１２ａに係合している。このとき、突起部２２ａの高さは、取付溝１２ａの底部に接触する程度の高さに設定されている。また、センサ取付部材２０は、段付部２３が外輪１２の端面１２ｂに密接するように取付けられており、センサ取付部材２０が玉軸受１１に対して軸方向に動かないように確実に位置決めされている。そしてセンサ取付部材２０を確実に位置決めすることで、センサ部材３０も玉軸受１１に対して確実に位置決めされる。

センサ部材３０は、センサ３１を樹脂でモールドして保持している樹脂モールド部材３２と、樹脂モールド部材３２の外部を覆うセンサハウジング３３とを有している。このセンサハウジング３３は円環状に形成されており、その外端屈曲部３３ｂは、前記センサ取付部材２０外端部の折曲部２１ａに接している。そしてセンサハウジング３３の側部３３ａは玉軸受１１の環状開口部を外方から覆うように形成されている。このセンサハウジング３３とセンサ取付部材２０とにより囲まれる部分に樹脂モールド部材３２が配置されている。

樹脂モールド部材３２において、その外周面は、センサハウジング３３内周面とセンサ取付部材２０内周面とに密接するようなリング状に形成されている。そしてその断面形状は、略コの字形状をしており、玉軸受１１の環状開口部側に向かって開口している環状の凹部３２ａが形成されている。この凹部３２ａの径方向内方に向いている面には、センサ面３１ａを露出するようにセンサ３１が保持されている。センサ３１は、例えば、ホール素子を備えた半導体磁気センサを用いている。樹脂モールド部材３２の外周面には、センサ３１から得られる信号を外部へ取り出すためのコネクタ部３４が、樹脂モールド部材３２の外周方向へ突出するように形成されている。このコネクタ部３４は、前記センサ取付部材２０の切り欠き部２６から、センサ取付部材２０の外部方向へ突出させている。
そして、前記センサ面３１ａに所定の間隔を隔てて対向するようにエンコーダ部材４０に固定された円環状の磁気リング４２が配置されている。エンコーダ部材４０は、磁気リング４２と円環状のエンコーダ支持部材４１とにより構成されており、エンコーダ支持部材４１を内輪１３の外周面の端部に挿嵌することで磁気リング４２を固定している。

上記のように構成されたセンサ付き転がり軸受１０では、ホール素子を備えた半導体磁気センサによる回転センサを構成している。すなわち、外輪１２に対して内輪１３が相対回転した場合、磁気リング４２がセンサ３１に対して回転する。そして、センサ３１は、磁気リング４２より磁気信号を検出し、その信号をコネクタ部４４から出力するように構成されている。

次に、上記実施形態に係るセンサ付き転がり軸受１０において、玉軸受１１にセンサ部材３０を取付ける手順について説明する。まず、センサ取付部材２０の挿嵌部２２を外輪１２の内周面に挿入し、外輪１２の端面１２ｂとセンサ取付部材２０の段付部２３とを密接させる。
センサ取付部材２０の挿嵌部２２は、玉軸受１１に挿嵌される前において、図２に示すように挿嵌方向、すなわち挿嵌部２２の外端部に向かって縮径するように円錐台状に成形されている。また、挿嵌部２２には、周方向に一箇所切り欠き部２２ｂが形成されている。このセンサ取付部材２０は、例えばプレス板をプレス加工することにより成形される。この成形時には、突起部２２ａが形成された挿嵌部２２は、略円筒状に成形される。その後、挿嵌部２２に切り欠き部２２ｂを形成し、挿嵌部２２のみを挿嵌部２２の外端部に向かって縮径するように円錐台状に成形する。このようにすることで、後に述べるように、挿嵌部２２を拡径したときに突起部２２ａを略縮径される前の位置に戻すことができるので、確実に取付溝１２ａに係合させることができる。
また、この切り欠き部２２ｂは、挿嵌部２２を円錐台状に成形するときにセンサ取付部材２０全体が変形することを防止し、後に挿嵌部２２の内周面にセンサ部材３０が挿嵌されて挿嵌部２２が押し広げられるように拡径されたときにセンサ取付部材２０が変形したり破断することを防止している。

図３は、外輪の内周面にセンサ取付部材の挿嵌部を挿嵌した状態の一部分を模式的に示した軸方向断面図である。挿嵌部２２が円錐台状に成形されているので、突起部２２ａ先端で形作られる接円の直径は実質的に縮径されている。このとき、挿嵌部２２の円錐台状に成形される前の円筒面に対する円錐面の傾斜角度は、１５．５〜１６度程度が好ましい。これは、この値よりも小さい場合、傾斜が緩いので突起部２２ａの高さが充分に確保できない場合がある。また、この値よりも大きい場合、挿嵌部２２を縮径及び拡径させることが容易でなくなることに加えて、縮径及び拡径時にセンサ取付部材２０全体を変形させてしまう可能性があるからである。
また、突起部２２ａ先端で形作られる接円の直径が、外輪１２の内周面端部１２ｃの内径よりも小さくなるよう突起部２２ａや、挿嵌部２２は設定されており、突起部２２ａが内周面端部１２ｃに接触することを防止している。

そして、内輪１３の外周面にエンコーダ部材４０を挿嵌した後、センサ３１を保持している樹脂モールド部材３２と、センサハウジング３３とが一体とされているセンサ部材３０を、センサ取付部材２０の内周面に挿嵌する。このとき、コネクタ部３４は、切り欠き部２６に一致させて挿嵌する。
ここで、センサ部材３０は、センサ取付部材２０の内周面に挿嵌された時に、挿嵌部２２の外周面を外輪１２の内周面端部１２ｃに密接させることができる寸法に設定されている。これによって、円錐台状に成形されていた挿嵌部２２の縮径部分は、その内周面に挿嵌されたセンサ部材３０により押し広げられて拡径され、図１のように挿嵌部２２は内周面端部１２ｃに対して密接状態となる。よって、突起部２２ａを取付溝１２ａに係合させることができる。また、突起部２２ａは、挿嵌部２２が外輪１２に挿嵌されかつ拡径されている状態で取付溝１２ａ底部に充分接する高さに設定されているとともに、端面１２ｂと段付部２３とを密接させた状態で確実に固定できるように配置されている。

そして、センサ取付部材２０の内周面にセンサ部材３０を挿嵌した後、センサ保持部２０の端部をセンサハウジング３３の外端屈曲部３３ｂに沿うように折り曲げることで、センサ取付部材２０とセンサ部材３０を一体に固定する。

上記のように構成された本実施形態に係るセンサ付き転がり軸受１０は、センサ取付部材２０の挿嵌部２２が、外輪１２の内周面に挿嵌される前には、挿嵌方向に向かって縮径するように円錐台状に成形されているので、突起部２２ａ先端で形作られる接円の直径を外輪１２の内周面端部１２ｃの内径よりも小さくすることができる。よって、突起部２２ａが内周面端部１２ｃに接触することを防ぐことができるので、突起部２２ａが内周面端部１２ｃにより窄められて、つぶれることを防止できる。
そして、センサ取付部材２０を挿嵌後、挿嵌部２２の内周面にセンサ部材３０を挿嵌することで挿嵌部２２の縮径部分を拡径することができる。従って、つぶれていない状態の突起部２２ａを前記取付溝１２ａに係合させることができるので、センサ部材３０を玉軸受１１に確実に固定できる。

尚、上記の実施形態において、センサとして回転センサを構成した一例を示したが、温度センサ、振動センサ、圧力センサなどを用いてもよい。また、上記の実施形態では、転がり軸受として玉軸受を用いたが、ころ軸受等の玉軸受以外の転がり軸受を用いてもよい。
また、上記の実施形態では、挿嵌部２２には切り欠き部２２ｂを１箇所形成したが、挿嵌部２２を成形する際の変形等に応じて、周方向に２箇所以上の切り欠き部２２ｂを形成してもよい。また、上記の実施形態では、突起部２２ａは、挿嵌部２２が外輪１２に挿嵌されかつ拡径されている状態で取付溝１２ａ底部に充分接する高さに設定したが、突起部２２ａをより高くして、拡径したときに突起部２２ａ先端が取付溝底面で、ややつぶされる程度に設定してもよい。突起部２２ａ先端が取付溝１２ａ底面に押し付けられるので、センサ部３０が外輪１２に対して回転することを防止することができるからである。

また、本発明のセンサ付き転がり軸受は、上記各実施形態に限定されるものではなく、転がり軸受の構成や、センサ取付部材の形状、突起部の形状、数量等は、本発明の趣旨に基づいて適宜変更することができる。

本発明の実施形態に係るセンサ付き軸受の要部構成を示す軸方向断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るセンサ付き転がり軸受のセンサ取付部材の平面図、（ｂ）は、同側面図である。 外輪の内周面にセンサ取付部材の挿嵌部を挿嵌した場合の一部分を示した軸方向断面図である。

符号の説明

１０ センサ付き転がり軸受
１２ 外輪（軌道輪）
１２ａ 取付溝
１２ｃ 内周面端部
１４ ボール（転動体）
２０ センサ取付部材
２２ 挿嵌部
２２ａ 突起部
３０ センサ部材
３１ センサ

Claims (2)

1. 転動体と、この転動体が転動する軌道面を有しかつこの軌道面側の周面に取付溝が形成されている軌道輪と、前記軌道面側の周面に挿嵌されかつ前記取付溝に係合する突起部が形成されている挿嵌部を有する円環状のセンサ取付部材と、内部にセンサを保持しておりかつ前記センサ取付部材の挿嵌部内周面に挿嵌することで前記軌道輪に取付けられるセンサ部材と、を有するセンサ付き転がり軸受において、
   前記挿嵌部は、軌道輪に挿嵌される前には、挿嵌方向に向かって縮径するように円錐台状に成形されていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受。
2. 前記センサ取付部材を前記軌道面側の周面に挿入した状態で、前記センサ部材を前記挿嵌部の内周面に挿嵌することにより、前記挿嵌部の縮径部分を拡径させ、前記突起部を前記取付溝に係合させ、前記センサ部材を前記軌道輪に取付けることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受の製造方法。

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