JP4241069B2

JP4241069B2 - センサ付軸受装置

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Publication number: JP4241069B2
Application number: JP2003028409A
Authority: JP
Inventors: 護青木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP2004239336A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受の回転速度や位相状態を検出するセンサを備えたセンサ付軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すようなセンサ付軸受装置が知られている。図５に示すように、センサ付軸受装置５０において、センサ保持装置４０は、センサキャリア４１内に測定センサ４２を収容している。回転軌道輪４３には金属スクリーン４４を介してホニックホイール４５が保持されている。測定センサ４２は、センサ保持装置４０における、ホニックホイール４５に軸方向で対向する位置に保持されている。
ここで、センサ付軸受装置５０において、センサ保持装置４０の端部４０ａが、非回転軌道輪（外輪）４６の円周溝４６ａ全周に沿ってビーディング固定されている。また、測定センサ４２がセンサキャリア４１を介して非回転軌道輪４６に保持されている（例えば、特開平７−３１１２１２号公報）。
【０００３】
また、従来、図６及び図７に示すようなセンサ付軸受装置が知られている。図６及び図７に示すように、センサ付軸受装置６０は、内輪５１及び外輪５２間において保持器５３によって転動自在に保持された複数の転動体５４と回転センサ５５とを備えている。
回転センサ５５はセンサハウジング５６に収容されている。センサハウジング５６の外径面には半径方向に突き出した回り止め部材５７が設けられている。また、センサハウジング５６は、外輪５２の内径部に装着された芯金５８に固定されている。回り止め部材５７が芯金５８を貫通して半径方向に突出され、押さえふた５９の切欠溝５９ａ内に配置されている。つまり、センサ付軸受装置６０は、センサハウジング５６を押さえふた５９によって回転不能に保持することで、内輪５１の回転に伴う外輪５２の連れ回りを阻止する構成である（例えば、特開２００２−２１３４７２号公報）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３１１２１２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１３４７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図５に示す従来のセンサ付軸受装置５０は、外輪４６にクリープが生じた場合や、センサ４２に接続された図示しない電線やセンサ保持部材４０に外部から周方向に大きな荷重が加わった場合には、外輪４６の円周溝４６ａに嵌合されたセンサ保持装置４０の端部４０ａが、加わった荷重によって外輪４６に対して周方向に移動することがあった。すると、この移動によるセンサ位置のずれに起因して、測定センサ４２の出力信号が乱れる可能性があった。
【０００６】
また、図６及び図７に示す従来のセンサ付軸受装置６０においては、センサハウジング５６に外部から周方向に大きな荷重が加わった場合に、センサハウジング５６が加わった荷重によって外輪５２に対して周方向に移動する恐れがあった。その場合、上記のセンサ付軸受装置５０の場合と同様に、回転センサ５５の出力信号が乱れる可能性があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、外部からの荷重によってセンサが固定側軌道輪に対して周方向に移動してセンサの出力信号が乱れることを防止できるセンサ付軸受装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、複数の転動体が一対の軌道輪間に転動自在に組み込まれてなる転がり軸受において、支持する回転軸の状態又は軸受の状態を検出するセンサと、固定側軌道輪の軸方向端部に固定された環状のセンサカバーと、前記センサカバーの内方に固定され、前記センサを内方に保持する環状のセンハウジングと、前記固定側軌道輪における内径面又は外径面の周方向に沿って前記固定側軌道輪の軸心Ｏに対し偏心して一様でない深さの底部を有して形成される溝と、を備え、前記センサカバーが、前記溝に加締められることにより前記固定側軌道輪に対して前記周方向に移動することなく固定されることを特徴とするセンサ付軸受装置によって達成される。
上記のセンサ付軸受装置は、固定側軌道輪の溝が周方向に一様でない深さを有するため、センサカバーの加締められた箇所が溝に沿って周方向にずれることが規制される。このため、例えば、外輪にクリープが生じた場合やセンサカバーやセンサに接続された電線に過大な荷重が加わった場合でも、センサカバーが固定側軌道輪に対して周方向に移動することを確実に防止することができる。したがって、センサカバーが固定側軌道輪に対して周方向に移動してセンサの出力信号が乱れることを防止することができる。
【０００９】
また、上記センサ付軸受装置は、前記溝が、前記固定側軌道輪における内径面又は外径面の周方向に沿って前記固定側軌道輪の軸心Ｏに対して上側では浅く、下側では深くなるような一様でない深さの底部を有し、前記センサカバーの先端部が、前記溝に嵌合し、径方向外側から加締められることにより前記固定側軌道輪に対して周方向に移動することなく固定される。
【００１０】
さらに、上記センサ付軸受装置は、前記溝が、前記固定側軌道輪における内径面又は外径面の周方向に沿って前記固定側軌道輪の軸心Ｏと同心となるように形成される底部を有し、且つ、前記底部に他の部位より深い凹状部が設けられて、前記センサカバーの先端部が、前記凹状部近傍のみに嵌合し、径方向外側から加締められることにより前記固定側軌道輪に対して周方向に移動することなく固定される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明にかかるセンサ付軸受装置の第１実施形態を示す断面図であり、図２は、図１のセンサ付軸受装置の外輪（固定側軌道輪）を示す断面図である。
図１に示すように、センサ付軸受装置１０は、転がり軸受１０ａと、センサ保持装置２０とで概略構成されている。転がり軸受１０ａは、保持器１４にそれぞれ保持された複数の転動体１１を、可動側軌道輪である内輪１２及び固定側軌道輪である外輪１３間に組み込まれて構成される。センサ付軸受装置１０における軸方向の一方の端部（図１中、右側端部）側には、センサ保持装置２０が設けられる。
【００１２】
センサ保持装置２０は、支持する回転軸の状態又は軸受の状態を検出するセンサ２２と、転がり軸受１０ａの外輪１３の軸方向端部に固定された環状のセンサカバー２６と、センサカバー２６の内方に固定され、センサ２２を内方に保持する環状のセンサハウジング２１とを備えている。また、センサ保持装置２０は、配線によってセンサ２２に接続された回路基板２３を有している。
【００１３】
内輪（可動側軌道輪）１２の外径面端部１２ａには、磁性材からなる芯金２４が圧入又は加締め嵌合されている。この芯金２４にはエンコーダ（多極マグネット）２５が固定されている。エンコーダ２５は、センサ２２と径方向に対向するようにセンサカバー２６内に収容されている。センセ２２は、センサハウジング２１の周方向における所定の位置に設けられたセンサ取付溝（図示しない）に嵌合されることで固定される。
【００１４】
センサハウジング２１には、複数の位置決めピン２７が、環状方向に所定の間隔をあけて、それぞれ軸方向に沿って突設されている。各位置決めピン２７は、センサカバー２６に穿設された対応する嵌合孔２６ｄにそれぞれ嵌挿され、各嵌合孔２６ｄを貫通する。これにより、センサカバー２６とセンサハウジング２１とが位置決めされるとともに、貫通した各位置決めピン２７の先端部（図１中、右端部）がそれぞれ塑性変形され、センサカバー２６とセンサハウジング２１とが固定される。
【００１５】
回路基板２３には、センサハウジング２１にセンサカバーを取り付けた状態で、位置決めピン２７と対応する位置に、貫通孔２３ａが設けられている。図１に示すように、回路基板２３は、センサハウジング２１の位置決めピン２７を貫通孔２３ａに貫通させることで、センサカバー２６とセンサハウジング２１との間に挟持される。なお、図示しないが、回路基板２３には、センサ２２による検出信号を処理する電子回路が実装されている。
【００１６】
上記構成のように、エンコーダ２５は回転側軌道輪である内輪１２と一体的に回転する。センサ２２は、エンコーダ２５の回転方向の移動を検出可能な位置検出用ホールＩＣ及び回転数用ホールＩＣからなる。また、位置検出用ホールＩＣ及び回転数用ホールＩＣを設ける代りに、２つのホールＩＣが所定の角度を持って取り付けられている構成としてもよい。この構成において、２つのホールＩＣの角度は出力波形の位相が電気角で９０°になるように設置するのが好ましい。
【００１７】
なお、上記センサ保持装置２０においては、速度センサが構成されているが、これに限らず、温度センサ又は振動センサ等、他のセンサとして構成することもできる。
【００１８】
センサカバー２６は、例えば磁性材である金属板を板金加工して成形されており、内方にセンサ２２を収容可能な環状部２６ａと、環状部２６ａの軸方向一端側（図１中、左側）に設けられたフランジ部２６ｂと、環状部２６ａの軸方向他端側（図１中、右側）に設けられた側面部２６ｃとから構成されている。
【００１９】
外輪１３の外径面における軸方向端部１３ａには、外径面周方向にそって連通する溝１５が形成されている。
センサカバー２６は、フランジ部２６ｂを外輪１３の溝１５に径方向外方から加締めることにより、外輪１３に固定されている。つまり、本実施形態のセンサ付軸受装置１０において、センサ保持装置２０は、センサカバー２６を溝１５に加締めることで転がり軸受１０ａに固定されている。
【００２０】
図２に示すように、溝１５は、軸方向外側（図２における右側）に外輪１３の軸心と同心に形成された同心面１５ａと、外輪１３の軸心Ｏに対して図２中下側に所定量偏心された底部１５ｂとを備える。ここで、底部１５ｂは、外輪１３の軸心Ｏに対して偏心するように形成され、外輪１３の周方向において一様でない深さを有しており、図２中上側では浅く、図２中下側では深くなっている。
【００２１】
溝１５の同心面１５ａには、フランジ部２６ｂの内周面が係合され、かつ、溝１５の底部１５ｂには、フランジ部２６ｂの先端部（図１中、左端部）が嵌合される。こうすれば、溝１５の底部１５ｂが、外輪１３の軸心Ｏに対して所定量偏心しているため、溝１５に嵌合された箇所が溝１５に沿って外輪１３の周方向に移動することが規制される。したがって、センサカバー２６が外輪１３に対して周方向に移動することを防止することができる。
【００２２】
つまり、本実施形態のセンサ付軸受装置１０は、外輪１３にクリープが生じた場合やセンサ保持装置２０やセンサカバー２６に接続された電線に過大な荷重が加わった場合に、センサカバー２６が外輪（固定側軌道輪）１３に対して回転方向に移動して、センサ２２の出力信号が乱れることを確実に防止することができる。
【００２３】
図３は、本発明にかかるセンサ付軸受装置の第２実施形態における外輪（固定側軌道輪）を示す側面図であり、図４は、図３に示すセンサ付軸受装置の外輪の拡大断面図である。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
【００２４】
図３及び図４を参照すると、本実施形態のセンサ付軸受装置の外輪３３において、溝３５の底部３５ａが、外輪３３の軸心と同心に形成され、且つ、底部３５ａにおける所定箇所（本実施形態においては図３中上方部分）には、底部３５ａの他の部位より深い凹状部３５ｂが設けられる。言い換えれば、本実施形態においては、底部３５ａに凹状部３５ｂが設けられることによって、溝３５が外輪３３の周方向に一様でない深さを有するように構成されている。
その他の構成及び作用については、上記第１実施形態と同様である。
【００２５】
なお、外輪３３の溝３５の凹状部３５ｂは、図３のように１箇所に限られない。例えば、凹状部は、外輪３３の周方向にそれぞれ間隔をあけて複数箇所に設けられていてもよい。また、凹状部３５ｂの形状についても、図３に示すように、断面視において半円状に限らず、種々の形状とすることができる。
【００２６】
本実施形態によれば、溝３５の底部３５ａが、外輪３３の軸心Ｏと同心に形成されるとともに、底部３５ａには他の部位より深い凹状部３５ｂが設けられる。
このため、図１，３及び４に示すように、センサカバー２６やセンサ保持部材２０に接続された電線に過大な荷重が加わった場合でも、センサカバー２６が外輪３３に対して回転方向にずれることが規制されることで、センサ出力信号の乱れ等を防止することができる。
【００２７】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
上記各実施形態において、外輪１３，３３の溝１５，３５の底部１５ｂ，３５ａを、多角形状、うねり形状、又は楕円形状等、少なくとも一部が真円でない形状に形成してもよい。こうすれば、同様に、溝１５，３５を外輪１３，３３の周方向に一様でない深さとすることができ、上述した各実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２８】
上記各実施形態では、センサカバー２６のフランジ部２６ｂを、必ずしも全周に渡って加締める必要はなく、例えば、溝１５，３５の底部１５ｂ，３５ａと径方向に対向する部分を含めて２箇所以上を加締める構成としてもよい。
また、上記第２実施形態において、センサカバー２６のフランジ部２６ｂと外輪３３の溝３５の同心面３５ｃとの間に締め代を与えて外輪３３とセンサカバー２６を固定させ、溝３５の凹状部３５ｂ近傍のみ加締める構成としてもよい。
【００２９】
さらに、上記各実施形態では外輪１３，３３の外径側にセンサカバー２６を取り付ける例として説明したが、外輪１３，３３の内径側にセンサカバー２６を取り付けるように構成することもできる。このとき、溝１５、３５を外輪１３，３３の内径側に設ける。また、内輪１２が固定側軌道輪である場合には、内輪１２の外径側又は内径側にセンサカバー２６を取り付ける構成とする。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外部からの荷重によってセンサが固定側軌道輪に対して周方向に移動してセンサの出力信号が乱れることを防止できるセンサ付軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるセンサ付軸受装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のセンサ付軸受装置の外輪（固定側軌道輪）を示す断面図である。
【図３】本発明にかかるセンサ付軸受装置の第２実施形態において、外輪（固定側軌道輪）を示す側面図である。
【図４】図３に示す外輪の拡大断面図である。
【図５】従来のセンサ付軸受装置を示す要部断面図である。
【図６】従来のセンサ付軸受装置を示す断面図である。
【図７】図６に示すセンサ付軸受装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０センサ付軸受装置
１１転動体
１２可動側軌道輪（内輪）
１３、３３固定側軌道輪（外輪）
１４保持器
１５、３５溝
１５ａ同心面
１５ｂ底部
２０センサ保持装置
２１センサハウジング
２２センサ
２３回路基板
２４芯金
２５エンコーダ
２６センサカバー

Claims

複数の転動体が一対の軌道輪間に転動自在に組み込まれてなる転がり軸受において、
支持する回転軸の状態又は軸受の状態を検出するセンサと、
固定側軌道輪の軸方向端部に固定された環状のセンサカバーと、
前記センサカバーの内方に固定され、前記センサを内方に保持する環状のセンハウジングと、
前記固定側軌道輪における内径面又は外径面の周方向に沿って前記固定側軌道輪の軸心Ｏに対し偏心して一様でない深さの底部を有して形成される溝と、を備え、
前記センサカバーが、前記溝に加締められることにより前記固定側軌道輪に対して周方向に移動することなく固定されることを特徴とするセンサ付軸受装置。
前記溝は、前記固定側軌道輪における内径面又は外径面の周方向に沿って前記固定側軌道輪の軸心Ｏに対して上側では浅く、下側では深くなるような一様でない深さの底部を有し、
前記センサカバーの先端部が、前記溝に嵌合し、径方向外側から加締められることにより前記固定側軌道輪に対して周方向に移動することなく固定されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付軸受装置。
前記溝は、前記固定側軌道輪における内径面又は外径面の周方向に沿って前記固定側軌道輪の軸心Ｏと同心となるように形成される底部を有し、且つ、前記底部に他の部位より深い凹状部が設けられて、
前記センサカバーの先端部が、前記凹状部近傍のみに嵌合し、径方向外側から加締められることにより前記固定側軌道輪に対して周方向に移動することなく固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ付軸受装置。