JP2005351668A

JP2005351668A - 回転センサ付き軸受装置

Info

Publication number: JP2005351668A
Application number: JP2004170204A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Ito; 浩義伊藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】軸受に磁気エンコーダユニットとセンサユニットとからなる回転センサを装着した回転センサ付き軸受装置は、使用時に繰り返して衝撃を受けると磁気エンコーダユニットやセンサユニットが軸受から抜け出すおそれがある。このような不都合を解消し耐久性を向上させることである。
【解決手段】磁気エンコーダユニット４を取付けた内輪３の端部側の軸１に抜け止め用のスリーブ１６を固定し、該スリーブ１６に設けた段差部１８を磁気エンコーダユニット４の抜け止めつば１５に対し微小隙間Ｗ１をおいて対向せしめ、またセンサユニット６に設けた所要数の係合爪２９を外輪５に係合した構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転体の回転速度検出に用いられる回転センサ付き軸受装置に関するものである。

回転体の回転速度検出に用いられる回転センサ付き軸受は従来から知られている（特許文献１）。従来の回転センサ付き軸受は、転がり軸受の内輪（回転輪）端部に装着された磁気エンコーダユニット及び外輪（固定輪）端部に前記磁気エンコーダユニットに対向して装着されたセンサユニットから構成される。前記磁気エンコーダユニットの環状の芯金内端部は内輪外径面に圧入により固定され、また前記センサユニットの環状の固定部材内端部は外輪内径面に圧入され固定される。
特開２００２−３４９５５６号公報

上述のように、従来の場合は、磁気エンコーダユニットの環状の芯金及びセンサユニットの環状の固定部材の内端部を、単に内輪外径面又は外輪内径面に圧入することにより固定する構造が採られていたので、インパクトレンチ等の大きな衝撃が発生する機器に組み込んで使用する場合に、繰り返し作用する衝撃によって芯金等の圧入部において緩みが発生し、軸方向に抜け出すおそれがあった。特に、回転輪側に装着された磁気エンコーダユニットにおいてその可能性が高い。

そこで、この発明は大きな衝撃等の外力が作用した場合にも抜け出すおそれのない取付け構造をもった回転センサ付き軸受装置を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明においては、軸、ケーシング、前記軸とケーシングの間に介在された軸受、該軸受の回転輪端部に装着された磁気エンコーダユニット及び前記軸受の固定輪端部に前記磁気エンコーダユニットに対向して装着されたセンサユニットからなる回転センサ付き軸受装置において、前記磁気エンコーダユニットを装着した回転輪端部側の前記軸又はハウジングに抜け止め用のスリーブを固定し、該スリーブに設けた抜け止め用段差部を前記磁気エンコーダユニットに対し微小隙間（Ｗ１）をおいて対向せしめた構成をとったものである。

さらに具体的な構成として、前記磁気エンコーダユニットの場合は、その芯金の外端部を屈曲させて抜け止めつばを設け、その抜け止めつばに対し前記スリーブの抜け止め用段差部を前記の微小隙間（Ｗ１）をおいて対向させ、前記芯金の内端部を前記回転輪に対し軸方向に一定の圧入幅（Ｗ３）だけ圧入した構成をとることができる。また、前記センサユニットの場合の抜け止め手段としては、その固定部材に設けた所要数の抜け止め爪を前記固定輪に設けた周溝に係合させた構成をとることができる。

以上のように、この発明によると、磁気エンコーダユニット又はセンサユニットは軸方向の抜け出しが防止されるので、衝撃力が作用した場合においても抜け出す恐れがなく、信頼性・耐久性を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を説明する。図１及び図２に示した第１の実施形態の回転センサ付き軸受装置は軸回転型のものであり、軸１、ケーシング１２、その軸１とケーシング１２の間に介在された軸受２、その軸受２の内輪３（回転輪）の端部に装着された磁気エンコーダユニット４及び前記軸受２の外輪５（固定輪）の端部に前記磁気エンコーダユニット４に対向して装着されたセンサユニット６から構成される。

軸１は段差部７を有し、その段差部７に軸受２の内輪３の内端面が軸方向に押し当てられる。軸受２は内輪３と外輪５との間に玉９が介在された玉軸受であり、その外輪５の内端部内径面に装着したシール１１を内輪３の外径面に接触させている。外輪５はケーシング１２の内径面の段差部１３に軸方向に押し当てられる。

前記の磁気エンコーダユニット４は環状の芯金１４とその外径面に一体的に設けられた磁気エンコーダ２０とからなる。前記芯金１４の内端部が内輪３の外径面に圧入される。また、芯金１４の外端部において径方向内向きに屈曲された抜け止めつば１５が設けられる。抜け止めつば１５の内径をＳで表している。

上記内輪３の外端面に軸１の外径面に嵌合した抜け止め用のスリーブ１６が軸方向に押し当てられ、そのスリーブ１６の外端面に接して軸１の周溝３２に装着された止め輪１７により固定される。スリーブ１６の外径面には内輪３側が小径となる抜け止め用の段差部１８が設けられる。その段差部１８の小径部の外径をＳ１、大径部の外径をＳ２で表している。Ｓ１＜Ｓ＜Ｓ２の関係がある。前記の抜け止めつば１５は、軸方向には微小隙間Ｗ１をおいて段差部１８に対向し、径方向には隙間Ｗ２をおいて小径部に対向する。なお、前記芯金１４の内輪３に対する軸方向の圧入幅をＷ３で示す。

前記軸方向の微小隙間Ｗ１及び径方向の隙間Ｗ２は、スリーブ１６が芯金１４を押すことを避けるために必要な最小隙間に設定され、十分に管理される場合は実質的にゼロであっても差し支えない。通常Ｗ１はＷ３の１／２〜１／１０程度に管理される。Ｗ１がＷ３の１／２より大きくなると、磁気エンコーダ２０の外径部の振れ精度が悪くなり、また磁気エンコーダ２０とセンサユニット６との位置関係において、適切なセンシング位置から著しく外れることになり、望ましくない。

前記のセンサユニット６は、環状の固定部材１９、その固定部材１９の内径面の全周に渡るセンサホルダ２４によって一体化された周方向四分の一程度の長さの樹脂モールド２２、その樹脂モールド２２に埋め込まれた電気回路基板２１及び該電気回路基板２１に接続された一対のセンサ素子２３からなり、各センサ素子２３がセンサホルダ２４の内面側に突き出し、前記の磁気エンコーダ２０の外径面に対し所要の検知隙間をおいて対向する。

前記センサホルダ２４には、磁気エンコーダ２０の外端面に対向した径方向の段差部３３が全周に形成される。その段差部３３と磁気エンコーダ２０の外端面間の間隔をＷ４で示す。Ｗ４は前記の微小隙間Ｗ１より大きく設定されている。これにより、磁気エンコーダユニット４が軸方向に抜け出し、その抜け止めつば１５が段差部１８に当ったとしても（即ちＷ１＝０になっても）、磁気エンコーダ２０の外端面がセンサホルダ２４の段差部３３に当ることが避けられる。

また、前記の固定部材１９の外端部に周方向複数箇所に設けた押さえ爪２６をセンサホルダ２４の外端面に設けた凹所２７に折り曲げ、センサホルダ２４と固定部材１９との一体化を図っている。

一方、前記の固定部材１９の内端部に、径方向外向きの段部を有する段付きの圧入部２８が設けられる。その圧入部２８において、周方向複数箇所に係合爪２９が設けられる（図１（ｂ）参照）。また、前記の圧入部２８が圧入される外輪５の内端部外径面に周溝３０が設けられる。その周溝３０の底面は逆テーパが付いており、前記の係合爪２９がその底面に折り曲げられることにより係合され、センサユニット６の軸方向への抜け止めが図られる。

なお、図２において３１は前記の電気回路基板２１から引き出されたケーブルである。

第１の実施形態の回転センサ付き軸受装置は以上のように構成され、通常は外輪５の外径面をケーシング１２の段差部１３に当てて固定し使用に供される。軸１の回転に伴い内輪３と共に磁気エンコーダユニット４が回転すると、磁気エンコーダ２０による周期的な磁気的変化をセンサ素子２３が検知し、ケーブル３１を通じて外部に検知信号を出力する。

このような使用状態において、軸１やケーシング１２に衝撃が加えられた場合、磁気エンコーダユニット４が軸方向に抜け出そうとしても、その芯金１４の抜け止めつば１５がスリーブ１６の段差部１８に当るため抜け出しが阻止される。また、センサユニット６は、固定部材１９の係合爪２９が周溝３０に係合しているため軸方向への抜け出しが防止される。

なお、前記のように、Ｗ４＞Ｗ１に設定しているので、万一磁気エンコーダユニット４が抜け出し方向に移動しその抜け止めつば１５がスリーブ１６の段差部１８に接触することがあっても、磁気エンコーダ２０の外端面がセンサホルダ２４の段差部３３に当ることが防止されるため、磁気エンコーダ２０がその段差部３３に接触しながら回転することを免れる。これにより磁気エンコーダ２０の破損が防止される。

次に、図３から図５に基づいて第２の実施形態を説明する。前述の第１の実施形態は軸回転、ケーシング固定型の軸受に適用されるものであったが、この第２の実施形態はその逆に軸固定、ケーシング回転型の軸受に適用されるものである。基本的な構造は前記の場合と同様であり、図４に示したように、軸１、ケーシング１２、その軸１とケーシング１２の間に介在された軸受２とからなる。その軸受２の外輪５（回転輪）の端部に磁気エンコーダユニット４が装着され、また、前記軸受２の内輪３（固定輪）の端部に前記磁気エンコーダユニット４に対向してセンサユニット６が装着される。

前記の磁気エンコーダユニット４は環状の芯金１４とその内径面に一体的に設けられた磁気エンコーダ２０とからなる。前記芯金１４の内端部が外輪５の内径面に圧入される。また、芯金１４の外端部において径方向外向きに屈曲された抜け止めつば１５が設けられる。抜け止めつば１５の外径をＳ’で表している。

上記外輪５の外端面にケーシング１２の内径面に嵌合した抜け止め用のスリーブ１６が軸方向に押し当てられ、そのスリーブ１６の外端面に接してケーシング１２の周溝３２’に装着された止め輪１７により固定される。スリーブ１６の内径面には外輪５側が大径となる抜け止め用の段差部１８が設けられる。その段差部１８の大径部の内径をＳ１’、小径部の内径をＳ２’で表している。Ｓ１’＞Ｓ’＞Ｓ２’の関係がある。前記の抜け止めつば１５は、軸方向には微小隙間Ｗ１をおいて段差部１８に対向し、径方向には隙間Ｗ２をおいて大径部に対向する。なお、前記芯金１４の外輪５に対する軸方向の圧入幅をＷ３で示す。

前記軸方向の微小隙間Ｗ１及び径方向の隙間Ｗ２は、スリーブ１６が芯金１４を押すことを避けるために必要な最小隙間に設定され、十分に管理される場合は実質的にゼロであっても差し支えない。通常Ｗ１はＷ３の１／２〜１／１０程度に管理される。Ｗ１がＷ３の１／２より大きくなると、磁気エンコーダ２０の内径部の振れ精度が悪くなり、また磁気エンコーダ２０とセンサユニット６との位置関係において、適切なセンシング位置から著しく外れることになり、望ましくない。

前記のセンサユニット６は、環状の固定部材１９、その固定部材１９の外径面の全周に渡るセンサホルダ２４内に一体化された周方向四分の一程度の長さの樹脂モールド２２、その樹脂モールド２２に埋め込まれた電気回路基板２１及び該電気回路基板２１に接続された一対のセンサ素子２３からなり、各センサ素子２３が樹脂モールド２２の外面側に突き出し、前記の磁気エンコーダ２０の内径面に対し所要の検知隙間をおいて対向する。

前記センサホルダ２４には、磁気エンコーダ２０の外端面に対向した径方向の段差部３３が全周に形成される。その段差部３３と磁気エンコーダ２０の外端面間の間隔をＷ４で示す。Ｗ４は前記の微小隙間Ｗ１より大きく設定される。

また、前記の固定部材１９の外端部に周方向複数箇所に設けた押さえ爪２６をセンサホルダ２４の外端面に設けた凹所２７（図３、図４参照）に折り曲げ、センサホルダ２４と固定部材１９との一体化を図っている。

一方、前記の固定部材１９の内端部に、径方向内向きの段部を有する段付きの圧入部２８が設けられる。その圧入部２８において、周方向複数箇所に係合爪２９が設けられる。前記の圧入部２８が圧入される内輪３の端部内径面に周溝３０が設けられる。その周溝３０の底面は逆テーパが付いており、前記の係合爪２９を折り曲げてその底面に係合させることによりセンサユニット６の軸方向への抜け止めが図られる。

なお、図５において３１は前記の電気回路基板２１から軸１側に引き出されたケーブルである。

第２の実施形態の回転センサ付き軸受装置は以上のように構成され、前記の第１の実施形態と同様に、軸１やケーシング１２に衝撃が加えられた場合、磁気エンコーダユニット４が軸方向に抜け出そうとしても、その芯金１４の抜け止めつば１５がスリーブ１６の段差部１８に当って規制され、抜け出しが阻止される。また、センサユニット６は、固定部材１９の係合爪２９が内輪３に係合されていることにより軸方向への抜け出しが阻止される。なお、Ｗ４＞Ｗ１に設定しているので、第１の実施形態の場合と同様に、万一磁気エンコーダユニット４が抜け出し方向に移動しその抜け止めつば１５がスリーブ１６の段差部１８に接触する（Ｗ１＝０）ことがあっても、磁気エンコーダ２０の外端面がセンサホルダ２４の段差部３３に接触しながら回転することを免れ、磁気エンコーダ２０の破損が防止される。

(a)第１の実施形態の縦断正面図、(b)(a）図の一部平面図図１のII−II線の断面図第２の実施形態の断面図図３のＡ−Ｏ−Ｂ線の断面図図３のＣ−Ｏ−Ｂ線の断面図

符号の説明

１軸
２軸受
３内輪
４磁気エンコーダユニット
５外輪
６センサユニット
７段差部
９玉
１１シール
１２ケーシング
１３段差部
１４芯金
１５抜け止めつば
１６スリーブ
１７止め輪
１８段差部
１９固定部材
２０磁気エンコーダ
２１電気回路基板
２２樹脂モールド
２３センサ素子
２４センサホルダ
２６押さえ爪
２７凹所
２８圧入部
２９係合爪
３０周溝
３１ケーブル
３２、３２’ 周溝
３３段差部

Claims

軸、ケーシング、前記軸とケーシングの間に介在された軸受、該軸受の回転輪端部に装着された磁気エンコーダユニット及び前記軸受の固定輪端部に前記磁気エンコーダユニットに対向して装着されたセンサユニットからなる回転センサ付き軸受装置において、前記磁気エンコーダユニットを装着した回転輪端部側の前記軸又はハウジングに抜け止め用のスリーブを固定し、該スリーブに設けた抜け止め用段差部を前記磁気エンコーダユニットに対し微小隙間（Ｗ１）をおいて対向せしめたことを特徴とする回転センサ付き軸受装置。
軸、ケーシング、前記軸とケーシングの間に介在された軸受、該軸受の回転輪端部に装着された磁気エンコーダユニット及び前記軸受の固定輪端部に前記磁気エンコーダユニットに対向して装着されたセンサユニットからなる回転センサ付き軸受装置において、前記磁気エンコーダユニットを装着した回転輪端部側の前記軸又はハウジングに抜け止め用のスリーブを固定し、該スリーブに設けた抜け止め用段差部を前記磁気エンコーダユニットに対し微小隙間（Ｗ１）をおいて対向せしめ、かつ、前記センサユニットに前記固定輪に対する抜け止め手段を設けたことを特徴とする回転センサ付き軸受装置。
前記磁気エンコーダユニットの芯金の外端部を屈曲させて抜け止めつばを設け、その抜け止めつばに対し前記スリーブの抜け止め用段差部を前記の微小隙間（Ｗ１）をおいて対向させ、前記芯金の内端部を前記回転輪に対し軸方向に一定の圧入幅（Ｗ３）だけ圧入したことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転センサ付き軸受装置。
前記微小隙間（Ｗ１）を前記圧入幅（Ｗ３）に対し１／２から１／１０に管理したことを特徴とする請求項３に記載の回転センサ付き軸受装置。
前記磁気エンコーダユニットとセンサユニットとの間の軸方向隙間（Ｗ４）を前記の微小隙間（Ｗ１）以上の大きさに管理したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の回転センサ付き軸受装置。
軸、ケーシング、前記軸とケーシングの間に介在された軸受、該軸受の回転輪端部に装着された磁気エンコーダユニット及び前記軸受の固定輪端部に前記磁気エンコーダユニットに対向して装着されたセンサユニットからなる回転センサ付き軸受装置において、前記センサユニットに前記固定輪に対する抜け止め手段を設けたことを特徴とする回転センサ付き軸受装置。
前記センサユニットの抜け止め手段が、前記固定部材に設けられた所要数の抜け止め爪を前記固定輪に設けた周溝に係合させた構成であることを特徴とする請求項２又は６に記載の回転センサ付き軸受装置。