JP2006189119A

JP2006189119A - 回転センサ付き軸受ユニット

Info

Publication number: JP2006189119A
Application number: JP2005002365A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Ito; 浩義伊藤; Seiichi Takada; 声一高田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】軸に取付けた軸受とセンサユニットの組み合わせからなる回転センサ付き軸受ユニットにおいて、大きな衝撃力が加わる機器に使用される場合にエンコーダの芯金が抜け出したり、空回りしたりすることを防止し、高い精度のセンサ出力が得られるようにすることである。
【解決手段】軸１に取付けられた内輪回転型の軸受２とセンサユニット３との組み合わせからなる回転センサ付き軸受ユニットにおいて、前記センサユニット３のエンコーダ１３の芯金１４を軸１の外径面に圧入嵌合によって固定し、該センサユニット３のセンサ２１をエンコーダ１３に対向して軸受２の外輪８に取付け、前記芯金１４の内径面に突設したピン１５を軸１の溝６に嵌合して芯金１４の軸１に対する回り止め手段とした構成を採用した。
【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ユニットに関し、特にエンコーダの回り止め構造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ユニットには、磁気式、光学式等があるが、いずれの場合も転がり軸受の内輪（回転輪）端部に装着されたエンコーダ及び外輪（固定輪）端部に該エンコーダに対向して装着されたセンサユニットから構成される。前記エンコーダの環状支持部材（芯金）は内輪外径面に圧入固定され、また前記センサユニットの環状の固定部材は外輪内径面に圧入固定される（特許文献１、２参照）。

図４は、前記従来例の代表的な回転センサ付き軸受ユニットであり、軸３１に取付けられた内輪回転型の転がり軸受３２と磁気センサユニット３３の組み合わせからなり、軸受３２は軸３１の小径部３４に嵌合され、段差部３５において軸方向の位置決めがなされる。センサユニット３３の回転側を構成する磁気エンコーダ３６は環状の支持部材である芯金３７に支持され、その芯金３７の内端部が内輪３８の外径面端部に圧入固定される。センサユニット３３の固定側は、外輪３９の内径面に圧入固定された環状部材４０の内周面にセンサハウジング４１が設けられ、そのセンサハウジング４１に前記エンコーダ３６に対向した磁気センサ４２が設けられる。

上記のように、従来の回転センサ付き軸受ユニットにおいては、エンコーダ３６の芯金３７の内周縁が軸受３２の内輪３８に圧入固定されたものであるため、これをインパクトレンチ等の大きな衝撃力が発生する機器に組込んだ場合、芯金３７とともにエンコーダ３６が内輪３８に対して空回りしたり、場合によっては内輪３８から抜け出したりする事態が想定される。
特開２００２−３４９５５６号公報特開平９−２９７１５１号公報

前記のような問題を解消するために、芯金３７の内輪３８に対する圧入量（締め代）を大きくすると、芯金３７の変形が大きくなり、また引っ張り応力が大きくなるなど芯金３７の機能に悪影響を及ぼすので圧入量をあまり大きくとることはできない。また、内輪３８の幅寸法にも制限があるため、芯金３７の圧入幅寸法ｗ１を大きくとることはできない。さらに、芯金３７の厚さｔ１を大きくして剛性を高めることにも限度がある。

そこで、この発明は、上記のような制限を受けることなく、衝撃力を受ける機器に使用した場合において、エンコーダの抜けや空回り等が防止でき、高いセンサ出力精度が得られる回転センサ付き軸受ユニット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、軸に取付けられた内輪回転型の軸受と前記軸の回転速度を検知するセンサユニットとの組み合わせからなる回転センサ付き軸受ユニットにおいて、前記センサユニットのエンコーダを前記軸の外径面に圧入固定するとともに、該センサユニットのセンサを該エンコーダに対向して前記軸受の外輪側に取付け、前記エンコーダの環状支持部材と前記軸との間に回り止め手段を設けた構成を採用した。

前記のセンサユニットの検知方式は磁気的検知方式、光学的検知方式のいずれの場合もあり、軸と一体に回転するエンコーダの磁気的又は光学的変化が固定側に取付けられたセンサユニットのセンサによって検出され、その検出信号が外部に出力される。

前記の回り止め手段としては、エンコーダの環状支持部材の内径面に設けたピンを軸外径面の溝に嵌合させた構成、軸の外径面に軸方向に沿って平行に設けられた外径側凹凸条と環状支持部材の内径面に設けた内径側凹凸条を相互に嵌合させた構成、軸の外径面に設けた１以上の外径側カット面と環状支持部材の内径面に同数設けた内径側カット面を相互に嵌合させた構成などがある。

以上のように、この発明に係る回転センサ付き軸受ユニットは、エンコーダがその支持部材（芯金）を介して直接軸に圧入嵌合により固定されるため、支持部材の肉厚や、締め代、剛性等を大きくとることができ、軸に対する嵌合強度を高めることができる。このため、エンコーダの抜けや回転方向の空回りを防止することができ、製品の信頼性及び耐久性が向上する。また、エンコーダが支持部材を介して軸に直接固定されるので、軸受内輪の回転振れ精度の影響を受けることがない。そのため、エンコーダの回転振れ精度が向上し、センサ出力精度が向上する。

以下、この発明の実施の形態を説明する。図１に示した実施例の回転センサ付き軸受ユニットは、軸１に取付けられた内輪回転型の転がり軸受２、及び軸１と軸受２に組付けられた磁気センサユニット３とからなる。軸１は段差部４を有し、軸受２が軸１の小径部５に嵌合されるとともに、段差部４により軸方向の位置決めがなされる。軸１の小径部５には図示省略の端部から軸受２の部分に至る範囲に軸方向の溝６が設けられる。

転がり軸受２は、内輪７と外輪８、これらの転走溝間に保持器９により一定間隔に保持されたボール１１とからなり、内輪７と外輪８の一端面相互間にシール部材１２が装着される。

磁気センサユニット３の回転側を構成する磁気エンコーダ１３は、支持部材である環状の芯金１４の外径面に一体に設けられる。芯金１４は軸１の小径部５に圧入固定される内径を有する。その肉厚ｔ２は前記エンコーダ１３が後述の磁気センサ２１に対して従来の場合と同じすき間をおいて対向し得るように、内輪７の肉厚分だけ厚く形成される。芯金１４の内径面には、径方向内向きに突き出したピン１５が設けられ、該芯金１４を軸１の小径部５に圧入させる際にピン１５を小径部５の溝６に嵌合させ、該芯金１４とこれと一体のエンコーダ１３を圧入して内輪７の一端面に突き当てる。ピン１５は溝６に対し回転方向にがたつき無く嵌合される（図１（ｂ）参照）。ピン１５と溝６を複数箇所に設けてもよい。

センサユニット３の固定側は、前記の磁気エンコーダ１３に対向して、外輪８内径面端部に外環部材１６が嵌合固定され、その外環部材１６の内径面にセンサハウジング１７が設けられる。そのセンサハウジング１７に基板１８とそのモールド部１９が埋め込まれ、その内径面に前記磁気エンコーダ１３に所要のすき間をおいて対向した磁気センサ２１が設けられる。

実施形態の回転センサ付き軸受ユニットは以上のようなものであり、従来の場合と同様に、軸１と共に芯金１４とエンコーダ１３が一体に回転し、そのエンコーダ１３の磁気的変化がセンサ２１により検知され、基板１８の電子回路をへて検知信号が外部に出力される。芯金１４は直接軸１の小径部５に圧入嵌合されているので、内輪７の回転振れ精度の影響を受けることがない。また、芯金１４は全体のコンパクト性に影響を与えることなく十分大きい肉厚ｔ２（＝ｔ１＋内輪７の肉厚）をもつように形成されるので、大きな圧入量（締め代）をもって強固に嵌合させることができる。そのため、大きな衝撃が加わった場合にも芯金１４が抜け出すおそれがない。また、回転方向にはピン１５が溝６に係合されるため芯金１４の空回りが防止される。

芯金１４の空回り防止構造としては、前記のピン１５と溝６との嵌合構造の他に、図２（ａ）（ｂ）に示したようないわゆるスプライン又はセレーションによるものがある。この場合は軸１の小径部５の外径面に軸方向に沿って平行に外径側凹凸条２２を設けるとともに、芯金１４の内径面に前記外径側凹凸条２２と相補的な形状をなした内径側凹凸条２３を設け、これらの凹凸条２２、２３を相互に嵌合させた構成である。なお、芯金１４の軸方向への移動を阻止するために、小径部５にストッパリング２８を嵌合しこれを芯金１４の外端面に当てビス２７で固定する構造を設けることが望ましい。

図３（ａ）（ｂ）は、小径部５の外径面の１個所に外径側カット面２４を設けるとともに、芯金１４の内径面にその外径側カット面２４と相補的な形状をなす内径側カット面２５を設け、これらのカット面２４、２５を相互に嵌合させた構成である。なお、図３（ｃ）に示したように、小径部５の外径面に複数の外径側カット面２４を設けるとともに、芯金１４の内径面にもこれと相補的な形状をなす同数の内径側カット面２５を設け、これらのカット面２４、２５を相互に嵌合させた構成としてもよい。

（ａ）実施形態の断面図、（ｂ）（ａ）のｂ−ｂ線の断面図（ａ）変形例の断面図、（ｂ）（ａ）のｂ−ｂ線の断面図（ａ）変形例の断面図、（ｂ）（ａ）のｂ−ｂ線の断面図、（ｃ）（ａ）を一部変形した場合のｂ−ｂ線の断面図従来例の断面図

符号の説明

１軸
２軸受
３磁気センサユニット
４段差部
５小径部
６溝
７内輪
８外輪
９保持器
１１ボール
１２シール部材
１３磁気エンコーダ
１４芯金
１５ピン
１６外環部材
１７センサハウジング
１８基板
１９モールド部
２１磁気センサ
２２外径側凹凸条
２３内径側凹凸条
２４外径側カット面
２５内径側カット面
２７ビス
２８ストッパリング

Claims

軸に取付けられた内輪回転型の軸受と前記軸の回転速度を検知するセンサユニットとの組み合わせからなる回転センサ付き軸受ユニットにおいて、前記センサユニットのエンコーダを前記軸の外径面に圧入固定するとともに、該センサユニットのセンサを該エンコーダに対向して前記軸受の外輪側に取付け、前記エンコーダの環状支持部材と前記軸との間に回り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ユニット。
前記回り止め手段が、前記エンコーダの環状支持部材の内径面に設けられたピンと、前記軸の外径面にその長さ方向に設けられた溝とからなり、前記ピンが該溝に嵌合された構成である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ユニット。
前記回り止め手段が、前記軸の外径面に軸方向に沿って平行に設けられた外径側凹凸条と、前記環状支持部材の内径面に前記外径側凹凸条と相補的な形状をなして設けられた内径側凹凸条とからなり、前記両方の凹凸条が相互に嵌合された構成である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ユニット。
前記回り止め手段が、前記軸の外径面に設けられた１以上の外径側カット面と、前記環状支持部材の内径面に前記外径側カット面と相補的な形状をなして同数設けられた内径側カット面とからなり、前記両方のカット面が相互に嵌合された構成である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ユニット。