JP2007010150A - 計器を備えた軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が有り経済的な取り付け固定と、高いレベルのシールを提供する計器を備えた軸受を提供する。
【解決手段】非回転リングとセンサ１１を有する非回転部と、回転リングとエンコーダ１５を有する回転部と、両リングの間に配置されている転動要素６とを備え、センサ１１はセンサユニット１２を有し非回転部に支持され、センサユニット１２は非回転部の側面に、可塑状態でセンサユニットに充填される硬化性材料を有する結合要素１４によって固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は回転パラメータを検出するための装置を備えることのできる計器を備えた回転接触軸受に関し、より具体的には、計器を備えた軸受は、軸受の１側面に配置され、軸受の外側の非回転リング内に形成された円環状の溝内に固定されるセンサユニットまたはセンサ体を有するものに関する。

この型式の軸受は、ある回転パラメータ、例えば、固定部に対して回転する部分の速度、変位、角加速度を、知ることが望まれる多数の用途において知られており、また、使用されている。

計器を備えた軸受は、通常は、軸受の回転リングに固定され、軸受の非回転リングに固定されたセンサユニット内に収容される１つ以上のセンサを横切る回転軌道内を動くエンコーダリングを有している。

フランス特許出願２７５４９０３号明細書（ＳＫＦ フランス）は、高速度かつ高い運転温度用に最適化された計器を備えた軸受について、述べている。そのセンサ組立体はホールセンサと、合成材料で作られている支持ブロックと、支持ブロックを固定するための外リングの溝内にクランプされている金属性キャップとを有している。この固定方法は多数の用途に対して、適当なものとなり得るが、外部からの汚染の危険が高いときには、不十分なものとなり得る。

フランス特許出願２８９６７６４号明細書（ＳＫＦ フランス）は、センサユニットを備えたセンサと、センサユニットのために非回転リングの溝にクランプされた支持部の縁部を持つ金属製支持部と、概略ラジアル方向形状を成し、センサユニットの固定支持部のクランプされた端部おいて、ラジアル方向にはめ込まれた、円環状のシールフランジであって、傾斜した縁部、または、円環状のゴムもしくはエラストマビーズで外向きの終端を成したフランジを有する、計器を備えた転動接触軸受について述べている。しかしながら、小さな軸受の場合、金属製支持部内でのフランジの正確な位置決めと維持の達成は困難であろう。

フランス特許出願２７５４９０３号明細書 フランス特許出願２８９６７６４号明細書

本発明の目的は、先行技術の装置の欠点を克服することにある。

本発明の目的は、信頼性が有り経済的な取り付け固定と、高いレベルのシールを提供する計器を備えた軸受を提案することにある。

計器を備えた軸受装置は、非回転リングとセンサを含む非回転部と、回転リングとエンコーダを含む回転部と、非回転と回転の２つのリングの間に配置された少なくとも１列の転動要素とを有し、センサは非回転部の溝に固定され、前記非回転部のラジアル方向側面の近傍に配置されていても良い。
センサは結合要素とセンサユニットを含む。
結合要素は、センサユニットを非回転部の側面に固定するために、可塑状態でセンサユニットに充填される。
硬化時には、結合要素は、センサユニットの表面および非回転部の表面と相互に作用することにより、その形状の相補性により、センサユニットを非回転部に固定する。

計器を備えた軸受装置は、非回転リングとセンサを含む非回転部と、回転リングとエンコーダを含む回転部と、非回転と回転の２つのリングの間に配置された少なくとも１列の転動要素とを有し、センサは非回転部の溝に固定され、前記非回転部のラジアル方向側面の近傍に配置されるタイプのものであっても良い。
センサは合成材料の結合要素とセンサユニットを含み、結合要素は、センサユニットを非回転部の側面に固定するために、センサユニットに充填される。
硬化時には、結合要素は、センサユニットを非回転部に対し固定する。

結合要素は、それゆえ、液またはペーストのような状態で、センサユニットに、導入されても良く、その後、硬化され、非回転部と結合要素との間に合致する優れた形状と、完全に満足のゆくシールを提供する。

一実施態様として、センサユニットは、例えば、非回転リングである、非回転部の溝に通じているオリフィスを有する。非回転部は転動要素の中心を貫く仮想上の平面に対して対称であり、その溝の１つはシール継ぎ手を固定し、他の溝はセンサを固定するのに使われる、２つの円環状の溝を備えても良い。１つの溝が、シール部材とセンサを、同時に支持しても良い。シール部材は、フランジの形をとっていても良い。

オリフィスはセンサユニットの空洞部から形成されていて、軸受の外側の面に通じていても良い。それゆえ、結合要素の材料は簡単に導入できる。

一実施態様として、センサユニットは、他のリングの側面に接触する軸受面を含んでも良い。

一実施態様として、センサユニットは、軸受のシール部材と接触する軸方向部を含んでも良い。センサユニットの軸方向部はシール部材のラジアル方向の中心に位置しても良く、硬化する前に充填される結合要素の材料のシールとして機能しても良い。これにより、充填される材料が転動要素の近傍に広がっていくのを防ぐことができる。

一実施態様として、充填された結合要素の材料は、熱硬化性または熱可塑性のポリマ樹脂でも良い。

センサユニットを軸受の非回転部に固定する方法は、以下を有する。センサユニットが軸受の非回転部と接触状態になり、硬化性材料が自在に造形可能な状態でセンサユニットに導入され、軸受の非回転部と接触状態となる。材料が硬化した時点で、前記材料は形状を合致させることにより、センサユニットを非回転部に固定する。硬化性材料は、また、外部の汚染物の侵入を防ぐためのシールを提供する。硬化性樹脂は、液またはペーストのような状態で導入されても良い。

硬化性材料は、センサユニットの開口を通して導入されても良く、非回転部の溝の中に射出しても良い。硬化性材料は、軸受のシール部材と接触しても良い。

センサユニットは、非回転リングと、または回転リング以外の他の非回転部、例えば軸受の覆いと接触しても良い。

一実施態様として、センサユニットが軸受と接触する時は、センサユニットは軸受のシール部材に対して芯出しされる。

言い換えれば、計器を備えた軸受装置は、非回転リングと、非回転センサと、回転リングと、回転するエンコーダと、非回転と回転のリングの間に配置された少なくとも１列の転動要素とを含む。センサは非回転部、例えば非回転リングに固定される。センサは合成材料からなる結合要素とセンサユニットを含み、結合要素は、センサユニットを非回転部の側面に固定するために、センサユニットに充填される。硬化時には、結合要素は形状を合致させることにより、センサユニットを非回転部に固定する。前記合致した形状は、軸受の耐用期間中、外からの汚染物の侵入を防ぐ点で、特に優れたシールを提供する。

このように、センサを、非常に高いレベルのシールを提供しつつ、きわめて信頼できる方法によって、非回転部の部分、例えば、軸受の非回転リングに固定することができる。

本発明は、例によって限定されること無く、添付の図面に例示されるいくつかの実施形態の詳細な説明によってより明らかに理解されるであろう。

図１および図５に示されるように、軸受１は、レース溝３を備えた外リング２と、レース溝５を備えた内リング３と、レース溝３とレース溝５の間に配置されたこのケースでは球である１列の転動要素６と、転動要素６の円周上の間隔を維持するケージと、前記の２つのリング２と４との間にラジアル方向に位置し、前記リング２、４の側面の一つと転動要素列の間の軸方向に位置し、内リング４の円筒状のシート４ａと狭い通路を形成する、外リング２にはめ込まれたシール継ぎ手８を有する。シール継ぎ手８は、ラジアル方向側面２ａ近傍の外リング２内に形成された円環状の溝９にはめ込まれている。反対側には、外リング２は、転動要素６の中心を通る面に対して溝９と対称である溝１０も備えている。

溝９と溝１０は、標準の軸受に使うことも可能な、幾何学的に同一な特徴を持っていても良い。

溝１０は、ラジアル方向側面２ａに隣接する凸状表面１０ａと、前記溝１０の基部を形成する凹状表面１０ｂと、転動要素６のより近くに設けられている実質的にラジアル方向の側面１０ｃとを有し、外リング２の内孔２ｂにつながっている。

参照番号１１で全体が示されているセンサ組立体は、外リング２が溝１０を有する側にはめ込まれている。センサ組立体１１は、センサユニット１２と、少なくとも１つのセンサ素子１３と、主としてセンサユニット１２に収容される結合要素１４とを含む。

エンコーダ１５は、内リング４に支持されている。エンコーダ１５は、円環状の支持部１６と能動部１７を含んでいる。支持部１６はＳ字セクションを備える円環状のものであり、内リング４の円筒状のシート４ｃに固定された軸部１６ａと、リング２、４の側面に関しては軸受の少し外側にずれて、軸部１６ａから外側に延びているラジアル方向部１６ｂと、転動要素６の反対側に延び、支持部１６の大径の端部を形成している軸端部１６ｃとを有している。

能動部１７は、概略矩形の断面を持つ円環状のものであり、支持部１６の上に鋳造（surmoulee）されたプラストフェライト（plastoferite）またはエラストフェライト（elastoferrite）により作ることができる。能動部１７は、ラジアル方向部１６ｂから軸端部１６ｃを僅かに越えた点に至るまで、転動要素６の反対側に、支持部１６の軸端部１６ｃを覆い、軸方向に延びている。能動部１７は、内リング４の外径から、前記軸端部１６ｃの直径より僅かに大きい能動部１７の外径に向かって、ラジアル方向に延びている。

軸受１はまた、一般的な形状はシール要素８の形状と似ているフランジの形態を取る、シール要素１８を含む。シール部材１８は、シール部材８の直径より大きな直径の内孔を有し、それゆえ、前記シール部材１８の小径部は、エンコーダ１５の支持部１６の軸部１６ａと狭い通路を形成している。シール部材１８と８は、それらの周辺部により、外リング２の円環状溝９、１０に固定されている。シール部材８および１８の周辺の区域は内側に折り曲げられて、スリットにより離されたつまみに分けられていて、前記つまみはこの周辺区域から少しだけ折り曲げられやすくなっている。前記つまみを対応する溝９、１０に押し込む工具によって、それぞれのシール部材８、１８は、対応する溝９、１０に配置され、クランプされ、これにより、溝に対するフランジの軸方向および円周方向ともに、確実で機械的な固定が提供できる。

有利なことに、要素８、１８の外側の周辺部は同一である。溝９と１０は幾何学的に同一なので、同じ工具がシール部材８、１８を取り除くために使用できる。

センサユニット１２は、合成材料または軽合金で作られていても良く、外リング２の外側の表面から引き下がっている外側の円筒状表面１２ａと、その直径が、内リング４の内孔の直径より僅かに大きい内孔１２ｂと、転動要素６の反対側に配置されているラジアル方向外側面１２ｃとを有する。おおむね円環状で小さなラジアル方向の面積を有し、外リング２の対応するラジアル方向表面と接触する軸受面１２ｄと、直径が僅かに軸受面１２ｄの直径より小さい円環溝１２ｅと、シール部材１８と接触している軸方向突出部１２ｆとを有する。そのようにしてセンサユニット１２の溝１２ｅと、シール部材１８が固定されている溝１０はつながっており、面１２ｄと外リング２が接触することにより外側から、そして、円環状の軸方向突出部１２ｆとシール部材１８とが接触することにより内側から、シールされている。

センサユニット１２は、また、内リング４と真直ぐに並んで実質的にラジアル方向に位置し、内孔１２ｂから外側に延びるラジアル方向表面１２ｇを有する。ラジアル方向表面１２ｇは内リング４の対応する側面の近くに位置し、そして、エンコーダ１５の内孔近くの位置に延びている。センサユニット１２は、溝１２ｅの軸方向とラジアル方向の寸法より著しく大きい、比較的大きな軸方向およびラジアル方向の寸法を有する円環溝１２ｈを以って完全なものとしても良い。溝１２ｈは、内リング４の外側表面を外リング２の内孔から分離するラジアル方向の空間と同じオーダーの大きさのラジアル方向の寸法を有している。そのようにしてエンコーダ１５の能動部１７は、前記溝１２ｈの中に、前記能動部１７とセンサユニット１２の溝１２ｈの底部に配置されているセンサ素子１３との間に小さい隙間を有して、配置されている。

センサユニット１２は、また、自らの円周に沿って規則的に離れた複数のオリフィス１９を含み、このオリフィス１９は、基本的には軸方向に延び、一方は溝１２ｅに通じ、他方はそれ自身が外側のラジアル方向側面１２ｃに通じるセンサユニット１２の円環状の溝２０に通じている。溝２０は、センサ素子１３の位置で、小さな角部で遮られている。センサ１３のための覆い２１は、また、前記センサユニット１２の中に、外側のラジアル方向面１２ｃから形成されていて、覆い２１は、また、センサ１３につながる接続伝導要素２２を収容している。この目的のため、外側のラジアル方向面１２ｃは覆い２１の位置において、より大きなラジアル方向の寸法を有することがわかる。センサユニット１２の耐久性を確かにするための壁の十分な厚みを確保するためのものである。

図１、２、４および５に示すように、センサは、また、リブの形をしていて、スポークの様に配置された補強部２３を含む。補強部２３は、前記センサユニット１２を形成するために使う材料の量を過度に増やすこと無しに、そして前記センサユニット１２を過度に重くすること無しに、センサユニット１２の構造を補強する。

図５に示す状態では、センサユニットは、硬化性材料、例えば、ポリマ樹脂からなる結合要素１４が注入される前、外リング４とシール部材１８とに当接するようになっている。前記材料は、おおよそ流動可塑状態で、円環状のノズルを有した工具から注入することができる。この円環状のノズルの形状は、転動要素６の反対側からきわめて容易に近づきやすいセンサユニット１２の溝２０に合致している。センサユニット１２の溝２０は、センサユニット１２の外側ラジアル方向表面１２ｃから形作られているものである。

シール部材１８は、凹状表面１０ｂに接触し、溝１０内にクランプされた切り取られたつまみ１８ａと、転動要素６側に位置する溝の傾斜表面１０ｃに接触している実質的なラジアル方向部１８ｂと、軸方向では転動要素６の反対側に延び、ラジアル方向では外側に延びている、頂点の切り取られた円錐形部１８ｃと、エンコーダ要素１５の支持部１６のラジアル方向部１６ｂと実質的に同じ位置まで外側に延びているラジアル方向部１８ｄと、転動要素６に向かって延び、シール部材１８の自由端を形成している軸方向の縁部１８ｅとを含む。軸方向の縁部１８ｅは、エンコーダ１５の支持部１６の軸部１６ａと平行かつ近くに位置し、軸部１６ａと狭い通路の形でシールを形成する。

図６により詳しく示されるように、硬化性材料が結合要素１４を形成するために注入される時には、センサユニットのラジアル方向の表面１２ｄと外リング２の接触部と、軸方向の突出部１２ｆとシール部材１８の傾斜部１８ｃの接触部に制限される一方、前記材料はオリフィス１９内と円環状溝１２ｅに分散され、こうして、外リング２の溝１０の全体とセンサユニット１２の溝１２ｅの全体を満たす。硬化後は、この様に形成された結合要素１４は、溝１０内とシール部材１８のつまみ１８ａ上とで同時に固定され、こうして、シール性が有り、軸受１の外リング２とセンサユニットとの間で外れない堅固な連結が提供される。

硬化性材料は、センサユニットに導入される時には、自在に造形可能なペースト状または液体の構造を有しても良い。それにより、センサユニットの内表面と一致することができ、オリフィス１９を通り抜けることができ、しかも、外リング２の溝１０に分散されることができる。

例えば、常温で充填される時、液体または粘性状態であり、その後重合し、硬化し、硬化時間が温度を上昇させることにより短縮できるエポキシあるいはフェノール樹脂のような、熱硬化性材料を使用することが可能である。

ポリアミド樹脂のような、加熱され、プレス器によりセンサユニットに液体または粘性状態で導入され、冷却により硬化が生じる熱可塑性樹脂の使用を考慮することも可能である。

必要であれば、硬化後の構造を補強するために、有機または無機の添加物を硬化性材料に加えることもできる。

センサユニットと回転接触軸受の非回転リングとの間の有効な接続を得ることができ、そして一方、軸受の内部を、検知システムおよび外部環境から完全に分離するシール要素を維持する。

本発明は、また、標準のシール要素を固定するために当初から備えている標準の溝を有する外側の軸受リングを用いることもできる。

それゆえ、軸受リングに関して、加工するための追加のコストは、避けられるであろう。

図１は、一実施形態に係る回転接触軸受の軸方向断面図である。 図２は、センサの正面図である。 図３は、センサの斜視図である。 図４は、センサ部分の斜視図である。 図５は、結合要素を注入する前の回転接触軸受の軸方向断面図である。 図６は、図１の詳細図である。 図７は、図６と異なる切断面に沿って見た図である。 図８は、シール部材の斜視図である。

Claims (14)

1. 非回転リングとセンサを含む非回転部と、回転リングとエンコーダを有する回転部と、その両リングの間に配置される転動要素とを備えた型式であって、
   センサはセンサユニットを含み、非回転リング部に支持され、
   可塑状態でセンサユニットに充填される材料を含み、硬化した状態では、センサユニットを非回転部に固定し、センサユニットの表面と非回転部の表面の両方とが合致する形状により相互に作用する結合要素により、センサユニットが非回転リング部の側面に固定されている計器を備えた転動接触軸受装置。
2. 前記センサユニットは、非回転部内の溝に通じるオリフィスを有し、前記結合要素はこのオリフィス内に配置されている請求項１に記載の装置。
3. 前記溝は、軸受のシール部材を支持するものである請求項２に記載の装置。
4. 前記オリフィスは、非回転部の外面に通じるセンサユニットの空洞部から作られる請求項２または３に記載の装置。
5. 前記センサユニットは、非回転部の側面と接触する軸受面を含む請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
6. 前記センサユニットは、軸受のシール部材と接触する軸方向部を含む請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. 前記センサユニットの軸方向部は、前記シール部材内でラジアル方向に芯出しされ、充填された硬化前の材料を封じこめるように作用する請求項６に記載の装置。
8. 前記結合要素の材料は熱硬化性ポリマ樹脂である請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
9. 前記結合要素の材料は熱可塑性ポリマ樹脂である請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
10. 非回転リングをを含み、センサを支持する非回転部と、回転リングとエンコーダを有する回転部と、その両リングの間に配置される転動要素とを備えた型式の転動接触軸受装置であって、
    センサはセンサユニットとセンサユニットを固定するための結合要素を含み、
    可塑状態でセンサユニットに充填される材料を含み、硬化した状態では、センサユニットを非回転部に固定し、センサユニットの表面と非回転部の表面の両方と合致する形状により相互に作用する結合要素により固定されている転動接触軸受装置。
11. センサユニットを軸受に固定する方法であって、前記センサユニットを軸受の回転部と接触させ、材料が硬化した時に、前記材料が合致する形状によりセンサユニットを非回転部に固定するように、自在に造形可能な状態の硬化性材料をセンサユニットに導入して、軸受の非回転部と接触させるセンサユニットの軸受への固定方法。
12. 前記硬化性材料はセンサユニットの開口部を通して導入され、非回転部の溝に射出される請求項１１に記載の方法。
13. 前記材料が、軸受のシール部材と接触する請求項１２に記載の方法。
14. 前記センサユニットが軸受と接触する時、前記センサユニットが、軸受のシール部材に対して芯出しされる請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。

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