JP2012112490A - Rolling bearing with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ付き転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing with a sensor.
特許文献1には、センサ付き転がり軸受が開示されている。図8に示すように、センサ付き転がり軸受100は、内輪101の軌道面101aと外輪102の軌道面102aとの間に、ボール103が保持器104で保持されて配列された深溝玉軸受であり、内輪101の軌道面101aの両側及び外輪102の軌道面102aの両側には、それぞれ略U字形のシール溝101b,101c,102b,102cが対向して設けられている。
Patent Document 1 discloses a rolling bearing with a sensor. As shown in FIG. 8, the sensor-equipped rolling
そして、内輪101の一方のシール溝101cには、磁気エンコーダ106側の環状の芯金107に設けられた屈曲部107aが嵌め込まれて、磁気エンコーダ106が内輪101に固定されている。また、外輪102の一方のシール溝102cには、センサユニット108側の環状の芯金109に設けられた屈曲部109aが嵌め込まれて、センサユニット108が外輪102に固定されている。
A
また、図9に示すように、磁気エンコーダ106側の芯金107の屈曲部107aには、その弾性変形をしやすくするために、屈曲方向に端面まで延びる複数のスリット107bが設けられている。図示は省略するが、センサユニット108側の芯金109の屈曲部109aにも、同様のスリットが設けられている。
As shown in FIG. 9, the
ところで、前述のように、特許文献1では、磁気エンコーダ106側の芯金107やセンサユニット108側の芯金109をシール溝101c,102cを利用して取り付けるために、それら芯金107,109の屈曲部107a,109aにスリットを設けて嵌め込んでいる。
しかし、このような嵌め込み構造の場合には、その嵌め込む部位から内部に異物が侵入するという問題が発生する。また、特に、スリットを設けているような場合には、そのスリットを介して内部に異物が侵入してしまう。
Incidentally, as described above, in Patent Document 1, in order to attach the
However, in the case of such a fitting structure, there arises a problem that foreign matter enters inside from the fitting part. In particular, when a slit is provided, a foreign substance enters the inside through the slit.
例えば、このようなセンサ付き転がり軸受がフォークリフトに搭載された場合、冷蔵庫等との外界との温度差が大きい場合を行き来することがあり、異物が侵入しやすい構造だと、結露で生じた水滴などが侵入する恐れがある。
本発明の目的は、環状の芯金を嵌め込む構造でも、異物の侵入を抑制することである。
For example, when such a rolling bearing with a sensor is mounted on a forklift, there may be a case where the temperature difference from the outside of the refrigerator or the like is large. There is a risk of intrusion.
An object of the present invention is to suppress entry of foreign matter even in a structure in which an annular cored bar is fitted.
請求項1に係る発明は、内輪の内周面及び外輪の外周面に設けた対向する軌道面間に複数の転動体が配列され、内輪の内周面及び外輪の外周面であって各軌道面の側方に、内輪側のシール取り付け用の溝と外輪側のシール取り付け用の溝が対向させて設けられ、前記内輪及び前記外輪のうちの一方である回転軌道輪に、円周方向で複数の磁極に着磁された磁石を環状部を有する保持部材で装着し、他方の固定軌道輪に、前記磁石の回転に伴う磁束の変化を検出する磁気センサを環状部を有する保持部材で装着して、前記回転軌道輪の回転を検出するセンサ付き転がり軸受において、前記内輪に設けられた前記溝に前記環状部を嵌合して前記内輪に前記保持部材を装着するときの該溝又はその周辺部位と該環状部との間、及び前記外輪に設けられた前記溝に前記環状部を嵌合して前記外輪に前記保持部材を装着するときの該溝又はその周辺部位と該環状部との間の少なくとも一方にシール部材を配置することを特徴とするセンサ付き転がり軸受である。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of rolling elements are arranged between opposing raceway surfaces provided on the inner circumferential surface of the inner ring and the outer circumferential surface of the outer ring, and each raceway is an inner circumferential surface of the inner ring and an outer circumferential surface of the outer ring. On the side of the surface, a groove for attaching a seal on the inner ring side and a groove for attaching a seal on the outer ring side are provided so as to face each other, and the rotating race ring which is one of the inner ring and the outer ring is provided in a circumferential direction. A magnet magnetized to a plurality of magnetic poles is attached with a holding member having an annular portion, and a magnetic sensor for detecting a change in magnetic flux accompanying rotation of the magnet is attached to the other fixed race with a holding member having an annular portion. Then, in the rolling bearing with sensor for detecting the rotation of the rotating raceway ring, the groove when the annular member is fitted to the groove provided in the inner ring and the holding member is mounted on the inner ring or the groove Provided between the peripheral part and the annular part and on the outer ring Further, when the annular portion is fitted into the groove and the holding member is attached to the outer ring, a seal member is disposed in at least one of the groove or a peripheral portion thereof and the annular portion. It is a rolling bearing with a sensor.
また、請求項2に係る発明は、請求項1の記載において、前記環状部には、スリットが設けられており、前記シール部材は、前記スリットを外方に対して閉塞することを特徴とするセンサ付き転がり軸受である。
また、請求項3に係る発明は、請求項1又は2の記載において、前記シール部材は、Oリングであることを特徴とするセンサ付き転がり軸受である。
The invention according to
The invention according to
また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至3の何れか1項の記載において、前記シール部材は、前記環状部に一体とされることを特徴とするセンサ付き転がり軸受である。
The invention according to
本発明によれば、保持部材の環状部を嵌め込む構造でも、異物の侵入を抑制することができる。 According to the present invention, intrusion of foreign matter can be suppressed even with a structure in which the annular portion of the holding member is fitted.
(構成)
本実施形態は、センサ付き転がり軸受である。
図1は、本実施形態のセンサ付き転がり軸受の縦断面図を示す。
図1に示すように、センサ付き転がり軸受1では、互いに対向する回転側輪(回転軌道輪)としての軸受内輪2及び固定側輪(固定軌道輪)としての軸受外輪3と、これら軸受内輪2及び軸受外輪3間に介在された多数の転動体4とで転がり軸受5が構成されている。このセンサ付き転がり軸受1は、自動車、鉄道車両、製鉄設備、工作機械等の回転軸に適用して回転速度を検出することができる。
(Constitution)
This embodiment is a rolling bearing with a sensor.
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a rolling bearing with a sensor according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, in a rolling bearing 1 with a sensor, a bearing
軸受内輪2の外周面2aには軌道面2bが形成されており、軸受外輪3の内周面3aには軌道面3bが形成されている。そして、これら軌道面2b,3bの間には、転動体4が保持されている。
また、軸受内輪2の外周面2aには、軸方向端面より所定距離だけ転動体4側に、軌道面2bに隣接するように、係止凹溝41が円周方向に形成されている。係止凹溝41は、軸受内輪2の外周面2aに対して凹溝となり、略U字形をなしている。
A
Further, on the outer
また、軸受外輪3の内周面3aには、軸方向端面より所定距離だけ転動体4側に、軌道面3bに隣接するように、係止凹溝42が円周方向に形成されている。係止凹溝42は、軸受外輪3の内周面3aに対して凹溝となり、略U字形をなしている。
このように、軸受内輪2の外周面2a及び軸受外輪3の内周面3aには、互いに対向するように係止凹溝41,42が形成されている。
Further, on the inner
As described above, the
このような係止凹溝41及び係止凹溝42としては、転がり軸受5のシール溝を使用することができ、このシール溝を使用することにより、特別な加工を施すことなくこれら係止凹溝41,42を設けることができる。
また、軸受内輪2には、リング磁石11を保持する磁性体で構成される保持部材であるマグネットホルダ12が嵌合保持されている。さらに、軸受外輪3には、マグネットホルダ12を覆うようにホール素子等の磁気感応センサ15を保持する磁性体で構成される保持部材であるセンサハウジング16が嵌合保持されている。
As such a
The bearing
図2は、マグネットホルダ12及びリング磁石11の形状を示す。
この図2にも示すように、マグネットホルダ12は、軸受内輪2の係止凹溝41に嵌合される嵌合部12aと、嵌合部12aの軸方向端部から半径方向に転がり軸受5の軸受内輪2及び軸受外輪3間の軸受空間を覆うように延出する円環状板部12bと、円環状板部12bの外周縁から軸方向外方に突出する円筒状のフランジ部12cとから構成されている。
FIG. 2 shows the shapes of the
As shown in FIG. 2, the
ここで、嵌合部12aは、略環形状をなす環状部であり、マグネットホルダ12の一端部が内側に屈曲されて形成されている。嵌合部12aには、該嵌合部12aを弾性変形しやすくするために、周方向に所定間隔とされた、軸方向に延びる複数のスリット12dが形成されている。これにより、軸受内輪2の係止凹溝41にマグネットホルダ12の嵌合部12aが嵌め込まれて、マグネットホルダ12が軸受内輪2に固定されている。
Here, the
そして、図1に示すように、嵌合部12aの内側、すなわち、嵌合部12aと軸受内輪2の係止凹溝41との間には、Oリング51が配置されている。
図3は、センサ付き転がり軸受1におけるマグネットホルダ12の嵌合部12a付近の構造を示す。
図3に示すように、より詳しくは、嵌合部12aの内側であって、スリット12dの底面12eよりもマグネットホルダ12の中心側に位置(図3ではスリット12dの底面12eよりもその中心又は接点が高いところに位置)するように、Oリング51が配置されている。
As shown in FIG. 1, an O-
FIG. 3 shows a structure in the vicinity of the
As shown in FIG. 3, more specifically, it is located inside the
このマグネットホルダ12では、リング磁石11が円環状板部12b及びフランジ部12cに接触して、軸受空間の半径方向の略中央位置となるように例えば接着剤で固定保持されている。
図4は、リング磁石11を示す。
図4に示すように、リング磁石11は、平面から見て、円周方向にN極及びS極に着磁された円弧状の磁石片11aを隣接する磁極が異極性となるように、円周方向にN極及びS極が交互に整列された着磁パターンとなるように構成されている。
In the
FIG. 4 shows the
As shown in FIG. 4, the
図1に戻って、センサハウジング16は、軸受外輪3の係止凹溝42に嵌合される嵌合部16aを有する外筒部16bと、外筒部16bの外方端から半径方向に内方に軸受内輪2まで延長する円環状板部16cと、円環状板部16cの内方端から軸受内輪2の軸方向端部に向かって延長し、軸受内 輪2に僅かな間隔を空けて対向する内筒部16dとでリング磁石11を3方から覆う断面コ字状に形成されている。
Returning to FIG. 1, the
ここで、嵌合部16aは、外筒部16bの一端部に形成されており、略環形状をなす環状部となる。この嵌合部16aは、外筒部16bの一端部が内側に屈曲されて形成されている。図示しないが、マグネットホルダ12の嵌合部12aと同様に、嵌合部16aには、該嵌合部16aを弾性変形しやすくするために、周方向に所定間隔とされた、軸方向に延びる複数のスリットが形成されている。これにより、軸受外輪3の係止凹溝42にセンサハウジング16の嵌合部16aが嵌め込まれて、センサハウジング16が軸受外輪3に固定されている。
Here, the
そして、図1に示すように、嵌合部16aの内側、すなわち、嵌合部16aと軸受外輪3の係止凹溝42との間には、Oリング52が配置されている。
このセンサハウジング16には、図5に示す磁気感応センサ15を実装した円環状の基板17が、円環状板部16cに磁気感応センサ15とリング磁石11とが所定間隔を保って対向するように装着されている。
As shown in FIG. 1, an O-
An
ここで、軸受内輪2に嵌挿される回転軸の回転速度を検出するためには、少なくとも1つの磁気感応センサ15を配置すれば良く、回転速度と回転方向とを検出するためには、磁気感応センサ15に対してリング磁石11の着磁パターンに対して90度の位相差を持つように他の磁気感応センサ15′を配置すれば良い。この磁気感応センサ15(又は15及び15′)は、合成樹脂性のモールド18によって覆われており、モールド18とリング磁石11との対向面間に所定間隙のセンサギャップ19が形成されている。
Here, in order to detect the rotational speed of the rotating shaft inserted into the bearing
したがって、センサギャップ19は、磁性体で構成されるマグネットホルダ12及びセンサハウジング16によって四方から囲まれている。
また、基板17には、図5に磁気感応センサ15から出力される磁界強度に応じた電気的検出信号を信号処理する信号処理回路20を備えており、この信号処理回路20で信号処理された検出信号が信号線21を介して外部の回転速度測定装置に出力される。
Therefore, the
Further, the
また、磁気感応センサ15を2つ配置した場合には、2つの感応センサ15から90度位相の異なる信号が出力されることにより、両センサ15間の位相差に基づいて回転方向を検出することができる。
このようにして、磁気感応センサ15によってリング磁石11で発生される磁界を検出することにより、回転速度又は回転速度及び回転方向を検出することができる。
(作用、効果等)
前述のように、本実施形態では、マグネットホルダ12の嵌合部12aと該嵌合部12aが嵌め込まれる軸受内輪2の係止凹溝41との間にOリング51を配置している。同様に、センサハウジング16の嵌合部16aと該嵌合部16aが嵌め込まれる軸受外輪3の係止凹溝42との間にOリング52を配置している。
In addition, when two magnetic
In this way, by detecting the magnetic field generated by the
(Action, effect, etc.)
As described above, in the present embodiment, the O-
これにより、その嵌め込みを容易にするために嵌合部12a,16aにスリットを設けている場合でも、スリットを外方(装置外部)に対して閉塞することで、そのスリットから異物が内部に侵入したりしてしまうのを抑制できる。すなわち、マグネットホルダ12の嵌合部12aと軸受内輪2の係止凹溝41との間に、装置内部に連通するような隙間が生じてしまうのを防止できる。さらに、センサハウジング16の嵌合部16aと軸受外輪3の係止凹溝42との間に、装置内部に連通するような隙間が生じてしまうのを防止できる。
(本実施形態の変形例)
本実施形態では、マグネットホルダ12やセンサハウジング16の嵌合部12a,16aに一体的にゴム等からなるシール部材を設けることもできる。
Thus, even when the
(Modification of this embodiment)
In the present embodiment, a seal member made of rubber or the like can be provided integrally with the
すなわち例えば、本実施形態では、図6及び図7に示すように、マグネットホルダ12の嵌合部12aの内周面12fに一体的にゴム等からなるシール部材61,62を設けることもできる。この場合、シール部材61,62は、その側面61a,62aがスリット12dの底面12eよりもマグネットホルダ12の中心側に位置(図6及び図7では、上面となる側面61a,62aがスリット12dの底面12eよりも高いところに位置)するように設けられる。
That is, for example, in this embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7,
また、本実施形態では、図7に示すように、嵌合部12aには、前述のような屈曲した嵌合部を設けないようにすることもできる。この場合、図7に示すように、端面12gからマグネットホルダ12の端部の内周面12fにわたって一体的にシール部材62を設ける。また、この場合、シール部材62は、軸受内輪2の係止凹溝41に対して嵌合可能になるような形状に形成される。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the
また、本実施形態では、マグネットホルダ12の嵌合部12aと軸受内輪2の係止凹溝41の周辺部位との間にシール部材を配置することもできる。また、同様に、センサハウジング16の嵌合部16aと軸受外輪3の係止凹溝42の周辺部位との間にシール部材を配置することもできる。
また、本実施形態では、マグネットホルダ12側又はセンサハウジング16側の何れか一方にだけ、前述のようなシール部材を設けることもできる。例えば、嵌合部にスリットを設けていない方には、前述のようなシール部材を設けないようにすることもできる。
In the present embodiment, a seal member may be disposed between the
In the present embodiment, the sealing member as described above can be provided only on either the
しかし、本実施形態では、スリットを設けていない場合でも、前述のようなシール部材を配置することで、同様な効果を得ることもできる。すなわち、マグネットホルダ12やセンサハウジング16の嵌合部12a,16aを軸受内輪2又は軸受外輪3に嵌合するような場合に、前述のようなシール部材を配置することで、マグネットホルダ12やセンサハウジング16の嵌合部12a,16aと軸受内輪2又は軸受外輪3の係止凹溝41,42との間に、装置内部に連通するような隙間が生じてしまうことを防止できる。
However, in this embodiment, even when the slit is not provided, the same effect can be obtained by arranging the sealing member as described above. That is, when the
また、本実施形態では、センサ付き転がり軸受を深溝玉軸受としたが、センサ付き転がり軸受は、規格品の内輪と外輪の軌道面の両側にU字形のシール溝が設けられたものであればよく、他のタイプの転がり軸受にも適用することができる。
また、本実施形態では、リング磁石11及び磁気感応センサ15がアキシャル対向する構成を示したが、ラジアル対向する構成とすることもできる。
Further, in this embodiment, the sensor-equipped rolling bearing is a deep groove ball bearing. However, the sensor-equipped rolling bearing is provided with U-shaped seal grooves on both sides of the raceway surface of the standard inner ring and outer ring. Well, it can be applied to other types of rolling bearings.
Further, in the present embodiment, the configuration in which the
また、本実施形態では、回転方向検出のために磁気感応センサを2個配置するものとしたが、2個のセンサを一体にしたものでも良い。また、信号処理回路は、磁気感応センサと一体のものでも良い。 In this embodiment, two magnetic sensitive sensors are arranged for detecting the rotation direction, but two sensors may be integrated. The signal processing circuit may be integrated with the magnetic sensor.
1 センサ付き転がり軸受、2 軸受内輪、3 軸受外輪、4 転動体、5 転がり軸受、11 リング磁石、12 マグネットホルダ、12a 嵌合部、12b 円環状板部、12c フランジ部、15 磁気感応センサ、16 センサハウジング、16a 嵌合部、16b 円環状板部、16c 内筒部、17 基板、18 モールド、18a 円筒部、19 センサギャップ、20 信号処理回路、21 信号線、31 ラビリンス、31a〜31d 空隙部、41,42 係止凹溝、51,52 Oリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling bearing with a sensor, 2 bearing inner ring, 3 bearing outer ring, 4 rolling element, 5 rolling bearing, 11 ring magnet, 12 magnet holder, 12a fitting part, 12b annular plate part, 12c flange part, 15 magnetic sensor, 16 sensor housing, 16a fitting portion, 16b annular plate portion, 16c inner cylinder portion, 17 substrate, 18 mold, 18a cylindrical portion, 19 sensor gap, 20 signal processing circuit, 21 signal line, 31 labyrinth, 31a to 31d gap Part, 41, 42 Locking groove, 51, 52 O-ring
Claims (4)
前記内輪に設けられた前記溝に前記環状部を嵌合して前記内輪に前記保持部材を装着するときの該溝又はその周辺部位と該環状部との間、及び前記外輪に設けられた前記溝に前記環状部を嵌合して前記外輪に前記保持部材を装着するときの該溝又はその周辺部位と該環状部との間の少なくとも一方にシール部材を配置することを特徴とするセンサ付き転がり軸受。 A plurality of rolling elements are arranged between opposing raceway surfaces provided on the inner peripheral surface of the inner ring and the outer peripheral surface of the outer ring, and the inner ring side is located on the inner peripheral surface of the inner ring and the outer peripheral surface of the outer ring on the side of each raceway surface. The groove for attaching the seal and the groove for attaching the seal on the outer ring side are provided to face each other, and the rotating race which is one of the inner ring and the outer ring is magnetized with a plurality of magnetic poles in the circumferential direction. A magnet is mounted with a holding member having an annular portion, and a magnetic sensor for detecting a change in magnetic flux accompanying rotation of the magnet is mounted with a holding member having an annular portion on the other fixed race, In rolling bearings with sensors that detect rotation,
When the annular portion is fitted into the groove provided in the inner ring and the holding member is attached to the inner ring, the groove or a peripheral portion thereof and the annular portion, and the outer ring are provided. With a sensor, a seal member is disposed in at least one of the groove or its peripheral portion and the annular portion when the annular portion is fitted in the groove and the holding member is attached to the outer ring. Rolling bearing.
前記シール部材は、前記スリットを外方に対して閉塞することを特徴とする請求項1に記載のセンサ付き転がり軸受。 The annular part is provided with a slit,
The rolling bearing with a sensor according to claim 1, wherein the seal member closes the slit with respect to the outside.
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