JP4851381B2 - 回転センサ付き転がり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、回転センサ付き転がり軸受に関する。

回転センサ付き転がり軸受には、内輪と外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪に、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁された磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する磁気センサを、磁気エンコーダと対向するように保持するセンサ保持部材を固定軌道輪に装着して、回転軌道輪の回転を検出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたものでは、センサ保持部材を固定軌道輪の軌道面側の径面端部に嵌合する環状の芯金に固着し、磁気エンコーダを回転軌道輪の軌道面側の径面端部に嵌合する環状の芯金に固着している。また、芯金に固着されたセンサ保持部材に、磁気エンコーダの軸方向外側へ径方向に張り出す鍔部を設け、磁気センサが磁気エンコーダと対向する回転検出部の環状隙間の軸方向外側を覆うようにしている。

一方、深溝玉軸受等の転がり軸受には、内輪と外輪の一方の軌道輪の軌道面の両側に、シールを装着する環状のシール溝を設けたものがある。また、他方の軌道輪の軌道面の両側に、このシールの先端を差し込んだり、摺接させたりする環状のシール溝を設けたものもある。

特許文献１に記載されたものでは、深溝玉軸受の内輪と外輪の軌道面の両側に設けられる環状のシール溝を片側でなくし、センサ保持部材を固着した芯金と磁気エンコーダを固着した芯金を、これらのシール溝をなくした径面端部に、嵌合によって装着している。

特開２００２−３４９５５６号公報

特許文献１に記載された回転センサ付き転がり軸受は、センサ保持部材や磁気エンコーダを固着した芯金を外輪や内輪に装着するために、軌道輪に設けられるシール溝を片側でなくす必要があるので、規格品の転がり軸受を使用できない問題がある。また、センサ保持部材や磁気エンコーダを環状の芯金を介して軌道輪に装着しているので、部品点数が多くなり、組立工数も多くなって、製造コストが高くなる問題もある。

そこで、本発明の課題は、回転センサ付き転がり軸受に、軌道輪にシール溝が設けられた規格品の転がり軸受を使用でき、部品点数の少ない回転センサ付き転がり軸受を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、内輪と外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪に、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁された磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する磁気センサを、磁気エンコーダと対向するように保持するセンサ保持部材を固定軌道輪に装着して、前記回転軌道輪の回転を検出する回転センサ付き転がり軸受において、前記固定軌道輪を軌道面の両側に環状のシール溝が設けられたものとし、前記センサ保持部材を、前記シール溝と係合する突条を有する環状に形成して、この突条を前記シール溝の一方に嵌め込んで前記固定軌道輪に装着し、前記環状のセンサ保持部材の軸方向端部に、前記回転軌道輪に装着される磁気エンコーダの軸方向外側へ径方向に張り出し、前記磁気センサが磁気エンコーダと対向する環状隙間の軸方向外側を覆う鍔部を設けた構成を採用した。

すなわち、固定軌道輪を軌道面の両側に環状のシール溝が設けられたものとし、環状に形成したセンサ保持部材を、その突条をシール溝の一方に嵌め込んで固定軌道輪に装着し、環状のセンサ保持部材の軸方向端部に、回転軌道輪に装着される磁気エンコーダの軸方向外側へ径方向に張り出し、磁気センサが磁気エンコーダと対向する環状隙間の軸方向外側を覆う鍔部を設けることにより、固定軌道輪にシール溝が設けられた規格品の転がり軸受を使用でき、センサ保持部材の芯金を不要として、部品点数も少なくできるようにした。

前記センサ保持部材を、円周方向の一箇所に間隔を開けた切断部を設けたものとし、この切断部から円周方向に離れた位置に、前記磁気センサを収納するセンサ収納部を設けることにより、センサ保持部材の直径を拡縮可能として、容易にシール溝に嵌め込むことができるようにするとともに、センサ収納部を形成するハウジングを不要として、より部品点数を少なくすることができる。

前記センサ収納部には、前記磁気センサの磁束検出用の径方向に向けた開口と、前記磁気センサの出力ケーブル導出用の軸方向外方に向けた開口を設けるとよい。

前記固定軌道輪を外輪とする場合は、前記切断部を設けたセンサ保持部材を、切断部の間隔を狭めるように縮径させて、前記突条を前記シール溝に嵌め込むことができる。

前記縮径させてシール溝に嵌め込んだセンサ保持部材を、前記切断部の間隔を弾性力で押し拡げるゴム製の間隔保持体を切断部に挿入して拡径させ、前記シール溝に固定することにより、センサ保持部材を強固に固定することができる。

前記縮径させてシール溝に嵌め込んだセンサ保持部材を、前記切断部の間隔を押し拡げる樹脂製の間隔保持体を切断部に挿入して拡径させ、前記シール溝に固定することによっても、センサ保持部材を強固に固定することができる。

前記樹脂製の間隔保持体の挿入先端側を、抜け止め用に幅広がり形状とすることにより、間隔保持体の脱落を防止することができる。

前記幅広がり形状とした挿入先端側に、幅縮みを許容するスリットを設けることにより、樹脂製の間隔保持体を容易に切断部に挿入することができる。

前記回転軌道輪を軌道面の両側に環状のシール溝が設けられたものとし、前記磁気エンコーダをゴム磁石で形成して、このゴム磁石で形成した磁気エンコーダに前記シール溝と係合する突条を設け、前記磁気エンコーダを、前記センサ保持部材が装着される固定軌道輪のシール溝と同じ側の前記回転軌道輪のシール溝に、前記突条を嵌め込んで装着することにより、回転軌道輪にもシール溝が設けられた規格品の転がり軸受を使用でき、磁気エンコーダの芯金を不要として、さらに部品点数も減らすことができる。

前記回転軌道輪を内輪とし、前記シール溝に装着したゴム磁石の磁気エンコーダを、ゴムの緊縛力でシール溝に固定することにより、磁気エンコーダを容易に強固に固定することができる。

前記磁気センサが磁気エンコーダと対向する環状隙間の軸方向外側を覆うセンサ保持部材の鍔部と磁気エンコーダとの間に、ラビリンス隙間を形成することにより、回転検出部となる環状隙間への異物の侵入を防止することができる。磁気エンコーダをゴム磁石で形成する場合は、磁性異物をラビリンス隙間の入口でゴム磁石に吸着して、回転検出部への磁性異物の付着による検出出力に対する外乱を防止することができる。

本発明の回転センサ付き転がり軸受は、固定軌道輪を軌道面の両側に環状のシール溝が設けられたものとし、環状に形成したセンサ保持部材を、その突条をシール溝の一方に嵌め込んで固定軌道輪に装着し、環状のセンサ保持部材の軸方向端部に、回転軌道輪に装着される磁気エンコーダの軸方向外側へ径方向に張り出し、磁気センサが磁気エンコーダと対向する環状隙間の軸方向外側を覆う鍔部を設けたので、固定軌道輪にシール溝が設けられた規格品の転がり軸受を使用できるとともに、部品点数を少なくすることができ、組立工数も少なくして、製造コストを低減することができる。

前記センサ保持部材を、円周方向の一箇所に間隔を開けた切断部を設けたものとし、この切断部から円周方向に離れた位置に、磁気センサを収納するセンサ収納部を設けることにより、センサ保持部材の直径を拡縮可能として、容易にシール溝に嵌め込むことができるとともに、センサ収納部を形成するハウジングを不要として、より部品点数を少なくすることができる。

前記固定軌道輪を外輪とする場合は、前記切断部を設けたセンサ保持部材を、切断部の間隔を狭めるように縮径させて、突条をシール溝に嵌め込むことができる。

前記縮径させてシール溝に嵌め込んだセンサ保持部材を、切断部の間隔を弾性力で押し拡げるゴム製の間隔保持体を切断部に挿入して拡径させ、シール溝に固定することにより、センサ保持部材を強固に固定することができる。

前記縮径させてシール溝に嵌め込んだセンサ保持部材を、切断部の間隔を押し拡げる樹脂製の間隔保持体を切断部に挿入して拡径させ、シール溝に固定することによっても、センサ保持部材を強固に固定することができる。

前記樹脂製の間隔保持体の挿入先端側を、抜け止め用に幅広がり形状とすることにより、間隔保持体の脱落を防止することができる。

前記幅広がり形状とした挿入先端側に、幅縮みを許容するスリットを設けることにより、樹脂製の間隔保持体を容易に切断部に挿入することができる。

前記回転軌道輪を軌道面の両側に環状のシール溝が設けられたものとし、磁気エンコーダをゴム磁石で形成して、このゴム磁石で形成した磁気エンコーダにシール溝と係合する突条を設け、磁気エンコーダを、センサ保持部材が装着される固定軌道輪のシール溝と同じ側の回転軌道輪のシール溝に、突条を嵌め込んで装着することにより、回転軌道輪にもシール溝が設けられた規格品の転がり軸受を使用でき、磁気エンコーダの芯金を不要として、さらに部品点数を減らすことができる。

前記回転軌道輪を内輪とし、シール溝に装着したゴム磁石の磁気エンコーダを、ゴムの緊縛力でシール溝に固定することにより、磁気エンコーダを容易に強固に固定することができる。

前記磁気センサが磁気エンコーダと対向する環状隙間の軸方向外側を覆うセンサ保持部材の鍔部と磁気エンコーダとの間に、ラビリンス隙間を形成することにより、回転検出部となる環状隙間への異物の侵入を防止することができる。磁気エンコーダをゴム磁石で形成する場合は、磁性異物をラビリンス隙間の入口でゴム磁石に吸着して、回転検出部への磁性異物の付着による検出出力に対する外乱を防止することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は、第１の実施形態を示す。この回転センサ付き転がり軸受は、図１および図２に示すように、固定軌道輪とされた外輪１の軌道面１ａと、回転軌道輪とされた内輪２の軌道面２ａとの間に、複数のボール３が保持器４で保持され、外輪１と内輪２の各軌道面１ａ、２ａの両側にシール溝１ｂ、２ｂが設けられた深溝玉軸受であり、外輪１の片側のシール溝１ｂにシール５が装着され、シール５の先端が対向する内輪２のシール溝２ｂに差し込まれている。

前記外輪１のシール５を装着した側と反対側のシール溝１ｂには、磁気センサ６を保持する環状に形成されたセンサ保持部材７が、外径側に設けられた突条７ａを嵌め込んで装着され、これと対向する内輪２のシール溝２ｂには、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁された磁気エンコーダ８が、内径側に設けられた突条８ａを嵌め込んで装着され、磁気エンコーダ８と対向する磁気センサ６が、磁気エンコーダ８の回転に伴う磁束の変化を検出する、回転検出用の環状隙間９が形成されている。磁気センサ６には、ホール素子、ホールＩＣ、ＭＲ素子等が使用される。

前記磁気エンコーダ８は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、耐熱ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ポリアクリレートゴム（ＡＣＭ）等のゴムに、フェライト系やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等の磁性材料を混合した磁性ゴムで形成され、ゴムの緊縛力でシール溝２ｂに強固に固定されている。なお、磁気エンコーダ８は、成形したものを環状の治具に取り付けて着磁してもよいし、単体の内輪２のシール溝２ｂに装着した状態で着磁してもよい。

前記環状のセンサ保持部材７は樹脂で形成され、軸方向端部に磁気エンコーダ８の軸方向外側へ内径方向に張り出し、環状隙間９の軸方向外側を覆う鍔部７ｂが設けられ、この鍔部７ｂと磁気エンコーダ８との間に、環状隙間９と連通するラビリンス隙間１０が形成されている。したがって、磁性異物がラビリンス隙間１０の入口で磁気エンコーダ８を形成するゴム磁石に吸着されるとともに、他の異物の環状隙間９への侵入も防止される。

図３に示すように、前記センサ保持部材７は、円周方向の一箇所に間隔を開けた切断部１１が設けられ、この切断部１１の間隔を狭めるように縮径して、外輪１のシール溝１ｂに嵌め込まれる。また、切断部１１から円周方向に離れた反対側には、磁気センサ６とその検出出力を処理する回路基板６ａを収納するセンサ収納部１２が設けられている。センサ収納部１２には、軸方向外方に向けた開口が設けられ、この開口から回路基板６ａに実装された磁気センサ６が装入され、回路基板６ａに接続された出力ケーブル６ｂが導出されるようになっている。図１に示したように、センサ収納部１２には磁気センサ６の磁束検出用の径方向内方に向けた開口も設けられ、磁気センサ６と回路基板６ａはモールド樹脂１３で固定されている。なお、センサ保持部材７は、切断部１１の間隔で縮径するように弾性変形するものであればよく、ステンレス鋼等の金属で形成することもできる。

また、図３に示すように、前記センサ保持部材７の切断部１１には、ゴム製の間隔保持体１４が軸方向外方から挿入され、図４に矢印で示すように、ゴムの弾性力によって切断部１１の間隔が押し拡げられ、前記外輪１のシール溝１ｂに嵌め込まれたセンサ保持部材７が拡径されて、強固に固定される。間隔保持体１４は、軸方向両端部で円周方向に張り出す鍔１４ａ、１４ｂが設けられ、これらの鍔１４ａ、１４ｂで切断部１１の両端部を挟持して係止される。なお、軸方向外側の鍔１４ａは径方向にも張り出し、切断部１１の軸方向外側を閉塞するようになっている。

図５および図６は、第２の実施形態を示す。この回転センサ付き転がり軸受は、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記センサ保持部材７の切断部１１の間隔を押し拡げる間隔保持体１４が樹脂で形成されている点が異なる。この間隔保持体１４も図５に示すように、切断部１１に軸方向外方から挿入され、軸方向外側の端部には円周方向と径方向に張り出し、切断部１１の軸方向外側を閉塞する鍔１４ａが設けられている。間隔保持体１４は、切断部１１に挿入しやすくするために、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の熱可塑性樹脂で形成するとよい。その他の部分は第１の実施形態のものと同じであり、センサ保持部材７の切断部１１の反対側には、磁気センサ６と回路基板６ａを収納するセンサ収納部１２が設けられている。

この実施形態では、図５および図６（ａ）に示すように、前記センサ保持部材７の切断部１１の両端面が、軸方向中央部でＶ字状に凸となる凸面１１ａで形成され、間隔保持体１４の両側面がこの凸面１１ａと係合するＶ字状の凹面１４ｃで形成されて、挿入先端側が幅広がり形状とされており、軸方向外方から挿入される間隔保持体１４が、切断部１１の間隔を押し拡げて抜け止めされる。間隔保持体１４の挿入先端側には、切断部１１への挿入を容易にするために、幅縮みを許容するスリット１４ｄが設けられている。

図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、前記間隔保持体１４と切断部１１の両端面の変形例を示す。（ｂ）の変形例は、前記スリット１４ｄをなくしたもの、（ｃ）の変形例は、切断部１１の両端面に、軸方向外側部に先狭まりの傾斜面１１ｂを形成し、その先に凹溝１１ｃを形成するとともに、間隔保持体１４の両側面を先狭まりの傾斜面１４ｅで形成し、その先端部に幅広がり形状とする凸部１４ｆを形成して、この凸部１４ｆを凹溝１１ｃに嵌め込んで抜け止めしたもの、（ｄ）の変形例は、切断部１１の両端面に凹溝１１ｃを形成するとともに、間隔保持体１４の先端部に幅広がり形状とする凸部１４ｆを形成して、この凸部１４ｆを凹溝１１ｃに嵌め込んで抜け止めしたものである。

上述した各実施形態では、転がり軸受を深溝玉軸受としたが、本発明に係る回転センサ付き転がり軸受は、深溝玉軸受に限定されることはなく、規格品の少なくとも固定軌道輪に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、外輪を固定軌道輪、内輪を回転軌道輪としたが、内輪を固定軌道輪、外輪を回転軌道輪として、内輪にセンサ保持部材を装着し、外輪に磁気エンコーダを装着することもできる。

第１の実施形態の回転センサ付き転がり軸受を示す縦断面図 図１の側面図 図１のセンサ保持部材を示す分解斜視図 図２のIV−IV線に沿った断面図 第２の実施形態の回転センサ付き転がり軸受のセンサ保持部材を示す分解斜視図 ａは図５のセンサ保持部材の切断部に挿入した間隔保持体を示す断面図、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれａの変形例を示す断面図

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
１ａ、２ａ 軌道面
１ｂ、２ｂ シール溝
３ ボール
４ 保持器
５ シール
６ 磁気センサ
６ａ 回路基板
６ｂ 出力ケーブル
７ センサ保持部材
７ａ 突条
７ｂ 鍔部
８ 磁気エンコーダ
８ａ 突条
９ 環状隙間
１０ ラビリンス隙間
１１ 切断部
１１ａ 凸面
１１ｂ 傾斜面
１１ｃ 凹溝
１２ センサ収納部
１３ モールド樹脂
１４ 間隔保持体
１４ａ、１４ｂ 鍔
１４ｃ 凹面
１４ｄ スリット
１４ｅ 傾斜面
１４ｆ 凸部

Claims (8)

1. 内輪と外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪に、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁された磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する磁気センサを、磁気エンコーダと対向するように保持するセンサ保持部材を固定軌道輪に装着して、前記回転軌道輪の回転を検出する回転センサ付き転がり軸受において、前記固定軌道輪を軌道面の両側に環状のシール溝が設けられたものとし、前記センサ保持部材を、前記シール溝と係合する突条を有する環状に樹脂で形成して、この突条を前記シール溝の一方に嵌め込んで前記固定軌道輪に装着し、前記環状のセンサ保持部材の軸方向端部に、前記回転軌道輪に装着される磁気エンコーダの軸方向外側へ径方向に張り出し、前記磁気センサが磁気エンコーダと対向する環状隙間の軸方向外側を覆う鍔部を設け、
   前記センサ保持部材を、円周方向の一箇所に間隔を開けた切断部を設けたものとし、
   前記固定軌道輪を外輪とし、前記切断部を設けたセンサ保持部材を、切断部の間隔を狭めるように縮径させて、前記突条を前記シール溝に嵌め込むようにし、
   前記縮径させてシール溝に嵌め込んだセンサ保持部材を、前記切断部の間隔を押し拡げる樹脂製あるいはゴム製の間隔保持体を切断部に挿入して拡径させ、前記シール溝に固定するようにしたことを特徴とする回転センサ付き転がり軸受。
2. 樹脂製の前記間隔保持体の挿入先端側を、抜け止め用に幅広がり形状とした請求項１に記載の回転センサ付き転がり軸受。
3. 前記幅広がり形状とした挿入先端側に、幅縮みを許容するスリットを設けた請求項２に記載の回転センサ付き転がり軸受。
4. 前記センサ保持部材の前記切断部から円周方向に離れた位置に、前記磁気センサを収納するセンサ収納部を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の回転センサ付き転がり軸受。
5. 前記センサ収納部に、前記磁気センサの磁束検出用の径方向に向けた開口と、前記磁気センサの出力ケーブル導出用の軸方向外方に向けた開口を設けた請求項４に記載の回転センサ付き転がり軸受。
6. 前記回転軌道輪を軌道面の両側に環状のシール溝が設けられたものとし、前記磁気エンコーダをゴム磁石で形成して、このゴム磁石で形成した磁気エンコーダに前記シール溝と係合する突条を設け、前記磁気エンコーダを、前記センサ保持部材が装着される固定軌道輪のシール溝と同じ側の前記回転軌道輪のシール溝に、前記突条を嵌め込んで装着した請求項１乃至５のいずれかに記載の回転センサ付き転がり軸受。
7. 前記回転軌道輪を内輪とし、前記シール溝に装着したゴム磁石の磁気エンコーダを、ゴムの緊縛力でシール溝に固定した請求項６に記載の回転センサ付き転がり軸受。
8. 前記磁気センサが磁気エンコーダと対向する環状隙間の軸方向外側を覆うセンサ保持部材の鍔部と磁気エンコーダとの間に、ラビリンス隙間を形成した請求項１乃至７のいずれかに記載の回転センサ付き転がり軸受。

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