JP2006258542A

JP2006258542A - 回転センサ付き軸受装置

Info

Publication number: JP2006258542A
Application number: JP2005074857A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Ito; 浩義伊藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】複数のセンサ素子を備えた回転センサ付き軸受において、各センサ素子相互のガタツキをなくして正確な位相差をもった検知信号が出力できるようにすることである。
【解決手段】複数のセンサ素子２１をインサート成形によりセンサケース１９と一体化されてセンサユニット１８を形成し、そのセンサユニット１８をセンサハウジング１１のポケットに挿入した構成とした。
【選択図】図５

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に関し、特に複数相の検知信号を出力するタイプのもの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、軸受の固定側軌道輪に固定された環状のセンサハウジングにポケットが設けられ、そのポケットにセンサ素子が挿入されるとともに、そのセンサ素子が回転側軌道輪に装着されたエンコーダに対向配置された構成が一般にとられる（特許文献１）。

前記のセンサハウジングは樹脂を射出成形することによって製作され、センサ素子はその射出成形によって形成されたポケットに単に挿入されていた。センサ素子としては、１個のセンサ素子を用いて単相の検知信号を出力させるタイプと、複数のセンサ素子を用いて複数相の検知信号を出力させるタイプがある。
特開２００２−２９５４６５号公報

前記センサハウジングの成形によって形成されるポケットの寸法公差は、組立て時におけるセンサ素子の挿入性を考慮して、センサ素子自体の寸法公差の最大値に対して決定される。このため、実際のセンサ素子の寸法が最小の寸法公差で製作されていた場合、サンサ素子とポケット内壁との間に大きなクリアランスが発生しセンサ素子のガタツキの原因となる。特に複数のセンサ素子を用いて複数相の検知信号を出力させるタイプにおいてこのようなガタツキが発生すると、センサ素子の出力相互の位相差精度が悪くなる問題があった。

図１３ａは、Ａ相センサ素子３１とＢ相センサ素子３２を中心角αの間隔をおいてセンサケース３３のポケット３４、３４に挿入してセンサユニット３５を形成し、そのセンサユニット３５をセンサハウジング３７に組み込み、各センサ素子３１、３２を磁気エンコーダ３８に対向させた従来の構造を示している。矢印Ａは回転方向、Ｘはセンサ素子３１、３２の寸法を示している。

図１３ｂは前記の構造において、各センサ素子３１、３２が正確な位置に配置されている場合のＡ相、Ｂ相の各出力信号（位相差９０°）、それらの信号を２逓倍した後の信号及び２逓倍出力信号の立ち上りと立ち下がりを読み取ったパルス信号を示している。この場合のパルス信号のピッチ精度は高い。一方、図１３ｃは、Ａ相センサ素子３１に周方向にΔＸのガタツキが生じた場合の前記と同様の信号を示している。この場合はＡ相、Ｂ相の各出力信号の位相差が９０°＋αとなり、位相精度が悪くなる結果、２逓倍後のパルス信号のピッチ精度が低いことを示している。

以上の点に鑑み、この発明は複数相の出力信号が得られるようにした回転センサ付き軸受において、センサ素子相互間のガタツキを無くすることにより、正確な位相精度をもった検知信号が得られるように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、軸受の固定側軌道輪に固定された環状のセンサハウジングにポケットが設けられ、そのポケットにそれぞれ異なった位相の検知信号を出力させる複数のセンサ素子が装着され、各センサ素子が回転側軌道輪に取付けられたエンコーダに対向配置されてなる回転センサ付き軸受において、前記複数のセンサ素子がインサート成形によりセンサケースと一体化されてセンサユニットが形成され、そのセンサユニットが前記センサハウジングのポケットに挿入されてなる構成を採用した。

上記構成によると、各センサ素子はセンサケースに対しインサート成形により一体化されているので、センサ素子相互間でガタツキが発生することがない。このため、たとえセンサハウジングのポケットに対するセンサユニットのガタツキがあっても、各センサ素子から出力される各相の検知信号に位相差が生じることが防止される。

なお、前記のセンサユニットのセンサハウジングに対する固定手段として、センサユニットの径方向への移動がテーパ嵌合により規制され、軸方向への移動がポケット内壁に設けた係合突起により規制された構成をとることができる。また、その他の固定手段として、前記センサユニットが前記センサハウジングに設けた突起に係合されると共にその突起に熱カシメを施すことにより該センサユニットが固定された構成、或いは、前記センサユニットのセンサ素子を支持した回路基板が、前記センサハウジングに設けた突起に係合されると共にその突起に熱カシメを施すことにより該回路基板とともに前記センサユニットが固定され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、複数のセンサ素子から得られる検知信号の位相差精度が向上するので、検知信号の逓倍後におけるパルスのピッチ精度が高くなる効果がある。

以下、この発明の実施の形態を説明する。図１から図６に示した実施形態１の回転センサ付き軸受は、玉軸受１に回転センサ２を一体に組み合わせたものである。玉軸受１は、内輪３（回転側軌道輪）、外輪４（固定側軌道輪）、これら内輪３と外輪４との間に介在され保持器５によって保持された所要数の玉６からなる。

回転センサ２の回転側は、前記内輪３の一端部外径面に圧入固定された芯金７と、その芯金７の外径面に固着された磁気エンコーダ８からなる（図２、図３参照）。固定側は、前記外輪４の対向端部の内径面に圧入固定された外環部材９の内径面の全周にわたりセンサハウジング１１が圧入され、外環部材９に設けた固定爪１２で該センサハウジング１１を固定している（図１、図２参照）。センサハウジング１１は、径方向壁部１１ａと軸方向壁部１１ｂからなる逆Ｌ形の断面形状をなし（図１参照）、その内面のコーナに沿って径方向及び軸方向に若干のクリアランスをおいて前記の磁気エンコーダ８が配置される。

前記センサハウジング１１の外側面には、図２に示したように、周方向に一定長さの円弧状凹部１３が形成される。この円弧状凹部１３は径方向壁部１１ａと軸方向壁部１１ｂにわたる幅を有し、その軸方向壁部１１ｂの部分における周方向の一端部に、軸方向に貫通し、かつ内径方向に開放された円弧状のポケット１４が設けられる（図４、図５、図６参照）。ポケット１４以外の軸方向壁部１１ｂは閉塞壁部１５となっており（図４参照）、該ポケット１４と該閉塞壁部１５との間に軸方向の凸部１６が設けられる。前記ポケット１４の一方の端面とこれに対向した端面（即ち、凸部１６の側面）は、それぞれ径方向のテーパ角θが付与され（図３参照）、内径方向に開口幅が小さくなっている。これらのテーパ角θが付与された両方の端面に周方向に対向した一対の係合突起１７、１７が設けられる。また、前記ポケット１４の内端面は前記の外環部材９により閉塞される（図４参照）。

前記のポケット１４に対し軸方向に挿入されるセンサユニット１８は、図６に示したように合成樹脂製のセンサケース１９と、これに対し周方向に配列されインサート成形によって一体化された一対のセンサ素子２１、２１とからなる。該センサケース１９の両端面２２は前記ポケット１４の両端面のテーパ角θに合致するテーパ角が付与される。

前記のセンサユニット１８は前記のポケット１４にその内面側の開放面から挿入される。その際、センサユニット１８の両端面２２がポケット１４の内端面の係合突起１７、１７を弾性変形させながら押し込まれ、その押し込みによりセンサユニット１８がポケット１４にテーパ嵌合される。これによりセンサユニット１８の内径方向への抜け落ちが防止されるとともに、各センサ素子２１が前記の磁気エンコーダ８の外径面に所定のクリアランスをおいて対向する。また、前記係合突起１７、１７がセンサユニット１８の外面に係合し（図４参照）、これによりセンサユニット１８の軸方向への抜け出しも防止される。

なお、回路基板２３が前記センサユニット１８の外面に沿って前記円弧状凹部１３に配置され、各センサ素子２１の端子にハンダ付けが行われるとともに、リード線のケーブル２４との接続が行われる。

以上の組立てが完了したのち、円弧状凹部１３のすき間に熱硬化樹脂によるモールドが施され諸部品の固定と絶縁が図られる。但し、図面の理解の便宜上モールドの図示を省略している。

実施形態１の回転センサ付き軸受は以上のように構成され、玉軸受１の内輪３の回転によってこれと一体の磁気エンコーダ８が回転すると、その磁気的変化を回転センサ２の２つのセンサ素子２１、２１がその磁気的変化を検知して位相の異なるＡ相、Ｂ相の検知信号を出力する。双方の検知信号の位相差は、センサ素子２１、２１相互間の距離によって定まるが、その距離はセンサケースとの一体成形によって一定に確保されガタツキを生じることがないので正確に保持される。

次に、図７から図９に示した実施形態２は、前記センサユニット１８の軸方向の抜け止め手段において前記実施形態１の場合と相違している。即ち、この場合は、前記円弧状凹部１３のポケット１４側の端部に前記凸部１６と同じ高さの底面をもった軸方向の凹部２５（図９参照）が設けられ、その凹部２５の底面に軸方向に突き出した係合突起１７が設けられる。また、これと同様に、前記の凸部１６にも同方向に突き出した係合突起１７が設けられる。なお、ポケット１４の両端面にテーパ角θが付与される点は前記の実施形態１の場合と同様である。

一方、センサユニット１８には、周方向の両端に突き出した取付け片２６、２６が設けられ、各取付け片２６、２６に取付け穴２７、２７が設けられている。このセンサユニット１８は、２個のセンサ素子２１、２１をセンサケース１９とインサート成形で一体化したものであり、両端面２２にテーパ角が付与されている。

前記のセンサユニット１８はポケット１４に挿入され、径方向の抜け出しはテーパ嵌合によって防止されるが、この点は実施形態１の場合と同様である。軸方向への抜け出しは、前記の各取付け片２６の取付け穴２７をそれぞれ凹部２５の係合突起１７、凸部１６の係合突起１７に嵌合し、その係合突起１７の先端に熱カシメ２８を施して抜け止めが図られる。熱カシメ２８は、熱可塑性樹脂の一部である係合突起１７の先端を加熱溶融せしめ、抜け止めヘッドを形成してなるものであり、これによって、センサユニット１８がセンサハウジング１１に固定される。

次に、図１０から図１２に示した実施形態３は、センサケース１９と２個のセンサ素子２１、２１が一体成形される点、その両端面２２がポケット１４に対しテーパ嵌合によって径方向への抜け出しが防止される点は前記各実施形態の場合と同様である。相違する点は、軸方向への抜け出し防止手段である。すなわち、この場合は回路基板２３の両端部に取付け穴２９、２９が設けられ（図１２参照）、また、前記円弧状凹部１３の径方向壁部１１ａの底面の両端部に係合突起１７、１７が設けられる。前記の回路基板２３の各取付け穴２９をそれぞれ係合突起１７に嵌合したのち、その係合突起１７の先端に熱カシメ２８を施すことにより抜け止めが図られるようにしている。

実施形態１の縦断側面図同上の正面図図１のＡ−Ａ線の断面図図３のＢ−Ｂ線の断面図図１の一部拡大断面図実施形態１の一部分解斜視図実施形態２の一部拡大正面図図７のＣ−Ｃ線の断面図実施形態２の一部分解斜視図実施形態３の正面図図１０のＤ−Ｄ線の一部省略断面図実施形態３の一部分解斜視図従来例のセンサ素子のずれの影響を示す一部正面図信号説明図信号説明図

符号の説明

１玉軸受
２回転センサ
３内輪
４外輪
５保持器
６玉
７芯金
８磁気エンコーダ
９外環部材
１１センサハウジング
１１ａ径方向壁部
１１ｂ軸方向壁部
１２固定爪
１３円弧状凹部
１４ポケット
１５閉塞壁部
１６凸部
１７係合突起
１８サンサユニット
１９センサケース
２１センサ素子
２２両端面
２３回路基板
２４ケーブル
２５凹部
２６取付け片
２７取付け穴
２８熱カシメ
２９取付け穴

Claims

軸受の固定側軌道輪に固定された環状のセンサハウジングにポケットが設けられ、そのポケットにそれぞれ異なった位相の検知信号を出力させる複数のセンサ素子が装着され、各センサ素子が回転側軌道輪に取付けられたエンコーダに対向配置されてなる回転センサ付き軸受において、前記複数のセンサ素子がインサート成形によりセンサケースと一体化されてセンサユニットが形成され、そのセンサユニットが前記センサハウジングのポケットに挿入されてなることを特徴とする回転センサ付き軸受。
前記センサハウジングのポケットが径方向の一面と軸方向の一面とにおいて開放され、前記センサユニットの前記径方向開放側への移動がテーパ嵌合により規制され、軸方向開放側への移動がポケット内壁に設けた係合突起により規制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。
前記センサユニットが前記センサハウジングに設けた突起に係合されると共にその突起に熱カシメを施すことにより固定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。
前記センサユニットのセンサ素子を支持した回路基板が、前記センサハウジングに設けた突起に係合されると共にその突起に熱カシメを施すことにより該回路基板とともに前記センサユニットが固定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。