JP2006132709A - センサ付転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受内にバリ等が侵入するのを回避することができると共に、センサカバーが円周方向に動かないようにしてセンサの誤出力を防止することができるセンサ付転がり軸受を提供する。
【解決手段】 固定輪である外輪２１と回転輪である内輪２２との間に複数の転動体２３が周方向に転動可能に配設された転がり軸受２７と、該転がり軸受２７の運転状態を検出するセンサ装置２８と、外輪２１の軸方向端部に取り付けられたセンサカバー３３とを備えたセンサ付転がり軸受２０であって、センサカバー３３を外輪２１の外周面の軸方向端部に加締め固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば転がり軸受の回転速度や振動、位相等の運転状態を検出するセンサを備えたセンサ付転がり軸受に関する。

転がり軸受の回転速度（回転数）を検出する従来のセンサ付転がり軸受としては、例えば図４に示すものが知られている（例えば特許文献１参照）。

このセンサ付転がり軸受は、外輪１と内輪２との間に複数の転動体３が保持器４を介して周方向に転動可能に配設され、外輪１の軸方向の一方の端部内周面に形成された周溝５ａに密封装置６が装着された転がり軸受７と、該転がり軸受７の軸方向の他方の端部側に配置された速度検出装置（センサ装置）８とを備えている。

速度検出装置８は、回転輪である内輪２の端部外周面にエンコーダ取付部材９を介して圧入等で外嵌され、磁気パルス発生面を径方向外方に向けて配置された多極磁石製エンコーダ１０と、該エンコーダ１０の磁気発生面に対して径方向に対向配置されてエンコーダ１０の回転時の磁束変化を検出する磁気センサ１１とを備えており、該磁気センサ１１はセンサキャリヤ１２を介してセンサカバー１３に保持され、該センサカバー１３は固定輪である外輪１の軸方向の端部内周面に圧入や接着等で内嵌されている。また、エンコーダ１０と磁気センサ１１側との間には、ラビリンスシール部１８が形成されている。
特開２００４−１１８４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のセンサ付転がり軸受においては、センサカバー１３が外輪１の軸方向の端部内周面に内嵌されるため、センサカバー１３の嵌合筒部１３ａ等に残存したバリ等の異物が、転動体３を介装された軸受の内部空間に侵入する虞がある。

また、センサカバー１３を外輪１の軸方向の端部内周面に内嵌する際に、センサカバー１３の嵌合筒部１３ａが隠れてしまい、両者の嵌合状態を確認することが困難であるため、外輪１とセンサカバー１３との固定強度に周方向のばらつきが生じ易く、軸受の運転中に外部振動によってセンサカバー１３が円周方向に動いて磁気センサ１１の誤出力の原因になり、更には、センサカバー１３を外輪１の軸方向の端部内周面に内嵌した際に、外輪１を変形（真円度くずれ）させて軸受性能を損なう虞がある。

本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、軸受内にバリ等が侵入するのを回避することができると共に、センサカバーが円周方向に動かないようにしてセンサの誤出力を防止することができるセンサ付転がり軸受を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るセンサ付転がり軸受は、内周面に外側軌道を形成された外輪と、外周面に内側軌道を形成された内輪と、前記外側軌道と前記内側軌道との間に周方向に転動可能に配設された複数の転動体と、を具備し、前記外輪及び前記内輪のいずれか一方が固定輪とされ且つ他方が回転輪とされた転がり軸受であって、
前記回転輪に取り付けられたエンコーダと、当該エンコーダに対向配置されたセンサと、当該センサを保持するセンサカバーと、を備え、
前記センサカバーが、前記固定輪の前記軌道を形成された周面とは他方の周面の軸方向端部に加締められて固定されていることを特徴としている。

そして、本発明に係るセンサ付転がり軸受は、前記外輪が固定輪とされており、
前記センサカバーが、前記外輪の軸方向端部の外周面に加締められて固定されていることを特徴としている。

さらに、本発明に係るセンサ付転がり軸受は、前記回転輪の前記軌道を形成された周面の軸方向端部に、半径方向に凹設されてなる段部が形成されており、
前記エンコーダを前記回転輪に取り付けるための円環板状のエンコーダ取付部材が、周縁部を前記段部にロール状に加締められて固定されていることを特徴としている。

さらに、本発明に係るセンサ付転がり軸受は、前記固定輪の前記センサカバーが加締め固定された前記周面において、前記センサカバーの加締め位置から軸方向に離間した位置に形成された周溝に弾性リングが装着されており、
当該弾性リングのつぶし代が、当該弾性リングの断面径の５〜３５％であり、
当該弾性リングの硬さが、Ｈｓ６０〜８０であることを特徴としている。

本発明によれば、センサカバーを固定輪の軌道面と他方の周面の軸方向端部に加締め固定しているので、センサカバーを固定輪に取り付ける際に、センサカバーに残存したバリ等の異物が軸受内に侵入するのを防止して軸受性能を維持することができ、さらに、センサカバーと固定輪との加締め部分を外部から容易に確認することができる（加締め部分が軸受の外部に露出する）ので、センサカバーを固定輪に確実且つ均一な力で加締めることができるる。

ここで、外輪が固定輪である場合には、センサカバーを外輪の軌道面と他方の周面、即ち、外輪の外周面の軸方向端部に当該外輪の径方向外側から加締め固定することとなるので、加締め部分の径が大きいため、加締めによる外輪の変形を抑制することができると共に、センサカバーを外輪に確実且つ均一な力で加締めることができる。

この結果、軸受性能の低下を回避することができると共に、軸受運転中の外部振動等によるセンサカバーの円周方向の動きを防止することができ、センサの誤出力を防止することができる。

さらに、回転輪の軌道面側の周面の軸方向端部に半径方向に凹設されてなる段部を形成すると共に、当該段部に円環板状のエンコーダ取付部材の周縁部をロール状に加締めて固定することで、エンコーダ取付部材に残存するバリ等を軸受内に侵入し難くすることができると共に、ラビリンスシール部の長さを長くすることが可能となってシール性能の向上を図ることができる。

また、固定輪の軌道面と反対側の周面のセンサカバーの加締め位置から軸方向に離間した位置に周溝を形成すると共に、該周溝に弾性リングを装着しており、当該弾性リングのつぶし代が、当該弾性リングの断面径の５〜３５％であり、当該弾性リングの硬さが、Ｈｓ６０〜８０であるので、固定輪を保持する相手部材（例えばハウジング）に当該固定輪を嵌合した後に、温度変化や荷重変化によって固定輪と相手部材との間のすき間寸法が変化した場合においても、弾性リングの弾性変形により固定輪と相手部材との間すき間寸法の変化を吸収し、固定輪の周方向の滑り（クリープ）を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例であるセンサ付転がり軸受を説明するための断面図、図２は図１のセンサ付転がり軸受をハウジングと回転軸に取り付けた状態を示す断面図、図３は本発明の他の実施の形態であるセンサ付転がり軸受を説明するための断面図である。

本発明の実施の形態の一例であるセンサ付転がり軸受２０は、図１に示すように、固定輪である外輪２１と回転輪である内輪２２との間に複数の転動体２３が保持器２４を介して周方向に転動可能に配設され、外輪２１の軸方向の一方の端部内周面に形成された周溝２５ａに密封装置２６が装着された転がり軸受２７と、転がり軸受２７の軸方向の他方の端部に配置された速度検出装置（センサ装置）２８と、を備えている。

速度検出装置２８は、例えば多極磁石製のエンコーダ３０を備えており、エンコーダ３０は内輪２２の軸方向の端部外周面に形成された段部２２ａに加締め固定されたエンコーダ取付部材２９に、その磁気パルス発生面を径方向内方に向けて取り付けられている。エンコーダ取付部材２９は略円環板状であり、内周側には段部２２ａに形成した周溝３９に嵌め込まれている嵌合部２９ａが設けられている。嵌合部２９ａは、エンコーダ取付部材２９を構成する円環板の内周縁部を段部２２ａの周溝３９にロール状に加締められて形成されており、これにより、エンコーダ取付部材２９は段部２２に固定されている。

エンコーダ３０の前記磁気発生面に対して径方向に対向する位置にはエンコーダ３０の回転時の磁束変化を検出する磁気センサ３１が配置されており、磁気センサ３１はセンサキャリヤ３２を介してセンサカバー３３に保持されている。

センサカバー３３は、外輪２１の軸方向の端部外周面に形成された断面顎形状の小径部４０に、外輪２１の径方向外側から加締め固定されている。小径部４０は、円筒面４１と、該円筒面４１から密封装置２６側に向けて斜め下方に傾斜する傾斜面４２とを備えており、これらの円筒面４１及び傾斜面４２にセンサカバー３３の嵌合筒部３３ａが加締め固定され、また、傾斜面４２と外輪２１の外周面との間には周方向に沿って連続する凹部４３が形成されている。

また、エンコーダ取付部材２９と磁気センサ３１及びセンサキャリヤ３２との軸方向の対向面間、エンコーダ３０と磁気センサ３１との径方向の対向面間、エンコーダ３０とセンサキャリヤ３２との軸方向対向面間、エンコーダ３０とセンサキャリヤ３２との径方向対向面間には、軸受空間をシールするラビリンスシール部３８が形成されている。

更に、外輪２１の軸方向中心位置に対してセンサカバー３３から離間する側の外周面には周溝３４が形成されており、該周溝３４にはＯリング（弾性リング）３５が装着されている。そして、図２に示すように、内輪２を回転軸４５に外嵌すると共に、外輪２１をハウジング３７にすき間嵌めで内嵌することにより、Ｏリング３５が弾性変形して外輪２１とハウジング３７との間に摩擦力を発生させるようになっている。

ここで、Ｏリング３５のつぶし代はＯリング３５の断面径に対して５〜３５％、Ｏリング３５の硬さはＨｓ６０〜８０が好ましい。また、周溝３４の大きさはＪＩＳ Ｂ１５１２に規定の溝が適用でき、Ｏリング３５に対する周溝３４の体積率は１００〜７０％が好ましい。

このようにこの実施の形態では、センサカバー３３を固定輪である外輪２１の外周面の軸方向端部に加締め固定しているので、センサカバー３３を外輪２１に取り付ける際に、該センサカバー３３の嵌合筒部３３ａに残存したバリ等の異物が軸受内に侵入するのを防止することができる。

また、センサカバー３３を外輪２１の外周面の軸方向端部に該外輪２１の径方向外側から加締め固定することとなるので、相対的に小さな力で加締めても、加締め部の径が大きいため、外輪２１の変形を防止することができると共に、センサカバー３３を外輪２１に確実且つ均一な力で加締めることができる。

この結果、軸受性能の低下を回避することができると共に、軸受使用中の外部振動等によるセンサカバー３３の円周方向の動きを防止することができ、速度検出装置２８の誤出力を防止することができる。

また、外輪２１のセンサカバー３３の加締め位置から軸方向に離間した位置の外輪２１の外周面に周溝３４を形成すると共に、該周溝３４にＯリング３５を装着しているので、外輪２１を相手部材であるハウジング３７にすき間嵌めで嵌合した後に、温度変化や荷重変化によって外輪２１とハウジング３７との間のすき間寸法が変化した場合においても、Ｏリング３５の弾性変形により外輪２１とハウジング３７との間に摩擦力が発生するため、外輪２１の周方向の滑り（クリープ）を防止することができ、これにより、一層確実に速度検出装置２８の誤出力を防止することができる。

更に、内輪２２の外周面の軸方向端部に段部２２ａを形成すると共に、該段部２２ａにエンコーダ取付部材２９のロール状に成形された嵌合部２９ａを加締め固定しているので、嵌合部２９ａを構成する円環板の内周部の周縁に残存するバリ等を軸受内に侵入し難くすることができると共に、ラビリンスシール部３８の長さを段部２２ａの落ち込み寸法分だけ長くすることが可能となってシール性能の向上を図ることができる。

更に、内輪２２の段部２２ａに形成された周溝２２ａに嵌合されるエンコーダ取付部材２９の嵌合部２９ａがロール状に成形されているので、エンコーダ取付部材２９を内輪２２の段部２２ａに確実且つ安定して固定することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、外輪２１の外周面に１つのＯリング３５を装着した場合を例示したが、これに限定されず、図３に示すように、外輪２１の外周面の凹部４３にもＯリング３５を装着してもよく、また、従来と同様に、各Ｏリング３５間の外輪２１の外周面に粘性潤滑剤３６を塗布してもよい。

また、上実施の形態では、固定輪が外輪２１とした場合を例示したが、固定輪が内輪２２の場合にも本発明を適用してもよい。この場合、センサカバーは内輪２２の内周面の軸方向端部に加締め固定され、Ｏリングは内輪２２のセンサカバーの加締め位置から軸方向に離間した位置の内輪２２の内周面に配置される。

その他、上記実施の形態において例示した外輪、内輪、転動体、転がり軸受、センサ装置、センサカバー、周溝、弾性リング、段部、エンコーダ取付部材等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明の実施の形態の一例であるセンサ付転がり軸受を説明するための断面図である。 図１のセンサ付転がり軸受をハウジングと回転軸に取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態であるセンサ付転がり軸受を説明するための断面図である。 従来のセンサ付転がり軸受の一例を説明するための断面図である。

符号の説明

２０ センサ付転がり軸受
２１ 外輪
２２ 内輪
２２ａ 段部
２３ 転動体
２７ 転がり軸受
２８ 速度検出装置
２９ エンコーダ取付部材
３０ エンコーダ
３１ センサ
３３ センサカバー
３４ 周溝
３５ Ｏリング（弾性リング）

Claims (4)

1. 内周面に外側軌道を形成された外輪と、外周面に内側軌道を形成された内輪と、前記外側軌道と前記内側軌道との間に周方向に転動可能に配設された複数の転動体と、を具備し、前記外輪及び前記内輪のいずれか一方が固定輪とされ且つ他方が回転輪とされた転がり軸受であって、
   前記回転輪に取り付けられたエンコーダと、当該エンコーダに対向配置されたセンサと、当該センサを保持するセンサカバーと、を備え、
   前記センサカバーが、前記固定輪の前記軌道を形成された周面とは他方の周面の軸方向端部に加締められて固定されていることを特徴とするセンサ付転がり軸受。
2. 前記外輪が固定輪とされており、
   前記センサカバーが、前記外輪の軸方向端部の外周面に加締められて固定されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付転がり軸受。
3. 前記回転輪の前記軌道を形成された周面の軸方向端部に、半径方向に凹設されてなる段部が形成されており、
   前記エンコーダを前記回転輪に取り付けるための円環板状のエンコーダ取付部材が、周縁部を前記段部にロール状に加締められて固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ付転がり軸受。
4. 前記固定輪の前記センサカバーが加締め固定された前記周面において、前記センサカバーの加締め位置から軸方向に離間した位置に形成された周溝に弾性リングが装着されており、
   当該弾性リングのつぶし代が、当該弾性リングの断面径の５〜３５％であり、
   当該弾性リングの硬さが、Ｈｓ６０〜８０であることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載のセンサ付転がり軸受。

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