JP4963928B2 - センサ付き軸受 - Google Patents

Description

この発明は、自動車のＡＢＳセンサ等に用いられるセンサ付き軸受に関するものである。

従来のセンサ付き軸受は、軸受の回転側軌道輪（例えば、内輪）にエンコーダが取付けられ、固定側軌道輪（例えば、外輪）にセンサハウジングが取付けられた構成である（特許文献１）。エンコーダ及びセンサハウジングは補強金具を介してこれらの軌道輪の対向面に強制嵌合される。

前記の補強金具は、軌道輪にシール溝が設けられた型式の軸受の場合は、そのシール溝を利用して、またシール溝の設けられていない場合は、外側軌道輪、即ち外輪についてはその内径面に、また内側軌道輪、即ち内輪についてはその外径面に直接強制嵌合される。
特開平１０−１３２６０３号公報

前記のように、補強金具をシール溝又は軌道輪の内外面に直接嵌合する構成の場合、所要の嵌合強度を得るためには通常の軸受の加工公差では低すぎるので、必要な加工公差が得られるよう、通常の軸受に追加的な加工、いわゆる追加工が必要であった。しかし、かかる追加工は加工コストの上昇の原因となる。

そこで、この発明は、従来から用いられている外輪外径面にＯリング等を装着する外周溝が形成された型式の軸受を用いることにより、前記のような追加工を施すことなく、そのままセンサハウジング及びエンコーダを当該軸受に組み合わせることができる構造のセンサ付き軸受を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明に係るセンサ付き軸受は、図１から図７に示したように、軸受１１とセンサユニット１２との組合せからなり、前記センサユニット１２は回転センサ１９を搭載したセンサハウジング２１と、該回転センサ１９に径方向に対向し軸２２又は軸２２と一体の軸受１１の内輪１３に固定されるエンコーダ２３とからなり、前記軸受１１はその外輪１４外径面に外周溝１８が形成されたセンサ付き軸受を前提の構成とする。

前記構成において、この発明のセンサハウジング２１は前記外輪１４の外径面に嵌合される嵌合部２４と、前記回転センサ１９を搭載したセンサ搭載部２５とからなり、前記嵌合部２４に前記外周溝１８に弾性的に係合される複数の係合爪２８が設けられた構成を特徴とするものである。

以上の構成のセンサ付き軸受は、外輪外径面に外周溝１８が形成された通常の軸受を用い、その外周溝１８を利用してセンサハウジング２１の係合爪２８を弾性的に係合させることにより、該センサハウジング２１を軸受１１の外輪１４に取付けることができる。

前記の係合爪２８は嵌合部２４の周方向に延びた弾性アーム２７の先端部に設けられ、各係合爪２８の前記外輪１４外径面に挿入する方向の面と内径面にわたる部分に面取り２９が形成された構成をとることができる。前記弾性アーム２７によって係合爪２８は径方向の弾性が付与される。また、前記センサハウジング２１を軸受１１に対し軸方向から組付ける際に、面取り２９によってガイドされるので、係合爪２８が径方向外向きに容易に弾性変形する。

また、前記センサハウジング２１に前記回転センサ１９を装着した電子基板４１が収納され、その電子基板４１が前記センサハウジング２１の蓋部材２０によって拘束された構成をとることができる。

なお、前記センサハウジング２１と前記エンコーダ２３の双方の径方向に合致する位置にネジ孔５１、５４が設けられ、その両方のネジ孔５１、５４に螺入される固定ネジ５５がエンコーダ２３のネジ孔５４に適合する長さに形成された構成をとることができる。この構成によると、固定ネジ５５を両方のネジ孔５１、５４に掛かる中間位置に螺入することにより、センサハウジング２１とエンコーダ２３をその固定ネジ５５によって結合して搬送することができる。また、軸２２に嵌合したのち固定ネジ５５を締め込むと、固定ネジ５５はセンサハウジング２１側のネジ孔５１から外れ、その全長がネジ孔５４に移行してこれを軸２２に固定する。

前記エンコーダ２３を搬送時にセンサハウジング２１に一体化させるその他の構成として以下の構成をとることができる。即ち、図８に示したように、エンコーダ２３は、筒状のベース部材５２の外周面に環状の磁極部５３が一体に設けられてなり、前記磁極部５３より軸方向外方に離れた位置の前記ベース部材５２に磁極部５３の径より小径となる段差部５７を介して小径部５８が設けられ、その小径部５８に前記蓋部材２０が嵌合され、前記蓋部材２０より更に小径部５８の先端寄りにねじ込まれた固定ネジ６０が前記小径部５８の外径面に突き出し、該固定ネジ６０と前記段差部５７との間で前記蓋部材２０の抜け止め用の係合部６１が形成された構成である。

なお、エンコーダ２３は、前述のように、搬送時において直接的にセンサハウジング２１に一体化させる構成のほか、図９、図１０に示したように、前記エンコーダ２３が軸受１１の内輪１３の固定された構成をとることができる。この構成は、エンコーダ２３が直接的にセンサハウジング２１に一体化されたものではないが、軸受１１を介して間接的にセンサハウジング２１に一体化されるものである。

この発明は、以上のようなものであるから、以下の効果を奏することができる。
イ）軸受に追加工が不要であるので、加工工数が少なくなり、加工コストの低減に資することができる。
ロ）係合爪の外輪外径面に挿入する方向の面と内径面にわたり面取りが形成された構成により、外輪外径面の外周溝への組付けが容易である効果がある。
ハ）搬送時において、センサハウジングとエンコーダの径方向に合致する位置に設けられた両方のネジ孔に渡り固定ネジを螺入することにより、軸受、センサハウジング及びエンコーダが一体化されるので取り扱いが容易となる。
ニ）エンコーダのベース部材に設けた段差部と、固定ネジの突き出し部分との間に蓋部材を介在させた構成をとることにより、搬送時において軸受、センサハウジング及びエンコーダが一体化されるので、取り扱いが容易となる。
ホ）エンコーダを軸に固定する構成をとった場合は、軸受の軸に対するクリープの影響を受けることがないのでセンサ精度が高い利点がある。

以下、この発明に係るセンサ付き軸受の実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１から図７に示した実施例１のセンサ付き軸受は、軸受１１とセンサユニット１２との組合せからなる。

軸受１１は、汎用の転がり軸受であり、内輪１３と外輪１４、内輪１３と外輪１４の対向した軌道溝間に介在された転動体１５、また、外輪１４の軸方向両端部に装着されたシール部材１６、１７等から構成される。この場合の軸受１１としては、外輪１４の外径面にＯリング等を装着するために外周溝１８が形成されたものが用いられる。

また、前記センサユニット１２は回転センサ１９（図３参照）を搭載したセンサハウジング２１と、前記回転センサ１９に径方向に対向し軸２２に固定されるエンコーダ２３とからなり、前記センサハウジング２１の一端面に環状の蓋部材２０が嵌合される。

センサハウジング２１は、図４に示したように環状をなし、その軸方向のほぼ中間部分を境に一端側に前記外輪１４の外径面に対する嵌合部２４が設けられ、他端側がセンサ搭載部２５となっている。

嵌合部２４は、外輪１４の外径面に合致する内径面を有し、その軸方向の端部（センサ搭載部２５と反対側の端部）には全周の四等分位置において周方向に長い平面視Ｌ字形の切り込み２６が形成され、これによって全周四箇所に一端が固定、他端が自由端となる弾性アーム２７が設けられる。各弾性アーム２７の自由端の内径面に嵌合部２４の内径面より内方に突き出した係合爪２８が形成される。この係合爪２８が前記外周溝１８に弾性的に係合される。係合爪２８の側面、即ち軸受１１に挿入される方向の面、その内径面にわたり面取り２９が形成される（図６（ａ）参照）。

なお、前記嵌合部２４の弾性アーム２７側の端面の１箇所に軸方向に突き出した回り止め用の突起３１が設けられる。

前記のセンサ搭載部２５の内径面に、全周の約四分の三の範囲に渡る凸部３２が設けられ、その残りの約四分の一の範囲において、前記凸部３２よりさらに内方に突き出した搭載凸部３３が設けられる（図２参照）。搭載凸部３３の内面は、エンコーダ２３の外径面に接近するように形成される。

前記搭載凸部３３の軸方向端面（嵌合部２４と反対側の端面）に凹部３４が周方向の円弧溝状に形成される。その凹部３４の周方向の一端部にセンサ搭載部２５の外径面に突き出したケーブルガイド３５が設けられる。ケーブルガイド３５の内部が前記の凹部３４に連続したガイド溝３６となっている。前記の搭載凸部３３の一部にはセンサ装着用の２個所の切り欠き部３７、３７（図４参照）が設けられる。

前記センサ搭載部２５の軸方向端面（嵌合部２４と反対側の端面）の全周に渡り段差部によって前記凸部３２より大径となった内径面に係合溝３９が設けられ、後述のように蓋部材２０がこれに嵌合される。

前記の凹部３４に円弧状の電子基板４１が装着される。電子基板４１にはホールＩＣ等の磁気感応型の前記２個の回転センサ１９及び温度センサ４３等の電子部品が搭載され、ケーブル４４が前記のガイド溝３６を通して外部に引き出される。各回転センサ１９は、その電極部分が前記の各切り欠き部３７を通して電子基板４１の軸受１１側の面に軸方向に突き出され（図３参照）、後述のエンコーダ２３の外径面に所要のすき間をおいて対向する。温度センサ４３は軸受１１の外輪１４の端面に接触される。

蓋部材２０は、図１、図４に示したように、ボス部４５とその一端部の外径面に設けられたつば部４６とからなり、つば部４６の外径面に係合リブ４７が設けられ、その係合リブ４７が前記センサハウジング２１の係合溝３９に強制嵌合され、センサハウジング２１を閉塞する。また、つば部４６の一部に外径方向に突き出した補助蓋部４８が設けられ、その補助蓋部４８が前記ケーブルガイド３５のガイド溝３６の軸方向の開放面を閉塞する。

前記つば部４６の裏面（センサハウジング２１側の面）において、前記凹部３４に対向した２個所の突起４９、４９が設けられ、これらの突起４９が前記電子基板４１に押し当てられ（図３参照）、電子基板４１を拘束する。また、ボス部４５には、径方向のネジ孔５１が四等分位置に設けられる。

前記のエンコーダ２３は、図１、図４に示したように、筒状のベース部材５２の外周面に環状の磁極部５３を一体に設けたものであり、ベース部材５２に、前記蓋部材２０のボス部４５のネジ孔５１と周方向の位置が一致するネジ孔５４が設けられる。

前記の両方のネジ孔５１と５４に共通の固定ネジ５５がねじこまれ、図１に示したように、固定ネジ５５がエンコーダ２３側のネジ孔５４にねじ込まれた状態でエンコーダ２３が軸２２に固定される。また、両方のネジ孔５１、５４に共通に固定ネジ５５がねじ込まれると、センサハウジング２１とエンコーダ２３が一体化される（図７参照）。

実施例１のセンサ付き軸受は以上のように構成され、軸受１１にセンサハウジング２１を組付ける際は、図６（ａ）（ｂ）に矢印で示したように、センサハウジング２１の嵌合部２４を軸受１１の外輪１４の端部に嵌合する。このとき、係合爪２８の側面が外輪１４の端面に当たるが、係合爪２８の側面に形成された面取り２９の部分で案内されて係合爪２８が弾性アーム２７の径方向への弾性変形によって持ち上げられる。さらに押し込まれると係合爪２８が外周溝１８に落ち込んで結合される（図６（ｃ）参照）。

さらに、図７に示したように、固定ネジ５５を両方のネジ孔５１、５４の両方にかかるように螺入することによって、エンコーダ２３をセンサハウジング２１に結合させる。これによって、軸受１１とセンサユニット１２（センサハウジング２１とエンコーダ２３からなる。）が一体化され、この状態で搬送される。

軸２２への組立に際しては、前記の一体化された状態のまま、図１に示したように、軸２２に挿通され、予め軸２２に装着された止め輪５６によって軸方向の位置決めが行われ、また、突起３１をハウジング５０の凹部に嵌合して周方向の位置決めを行う。そのうえで、前記の固定ネジ５５をねじ込むと、固定ネジ５５は図１に示したように、蓋部材２０側のネジ孔５１から抜け出すとともに、先端が軸２２に押し当てられ固定される。

軸２２が回転すると、これと一体のエンコーダ２３が回転し、その磁極部５３の磁極の変化が回転センサ１９により検知され、その検知信号がケーブル４４を通じて外部に出力される。また、温度センサ４３による検知信号も同様に出力される。

図８に示した実施例２は、エンコーダ２３をセンサハウジング２１に結合する構造において前記実施例１の場合と相違している。即ち、この場合は、エンコーダ２３の磁極部５３より軸方向外方に離れた位置の前記ベース部材５２に磁極部５３の径より小径となる段差部５７を介して小径部５８が設けられる。

前記の小径部５８に蓋部材２０が挿通される。この場合の蓋部材２０は、前記のつば部４６と同じ厚さをもった環状の板体により形成され、その内径孔部が前記小径部５８に挿通される。前記蓋部材２０より更に小径部５８の先端寄りにネジ孔５９が設けられ、そのネジ孔５９にねじ込まれた固定ネジ６０の外端が小径部５８の外径面に突き出した状態にある。その固定ネジ６０の突き出し部分と前記段差部５７との間でエンコーダ２３の蓋部材２０に対する係合部６１が形成される。

蓋部材２０が前記の係合部６１において軸方向に係合されることにより、軸受１１とセンサハウジング２１とからなるユニットの軸方向への抜け止めが図られる。従って、軸２２に組み込まれる以前の搬送状態において、エンコーダ２３が前記軸受１１とセンサハウジング２１とからなるユニットから分離されることがない。

なお、この場合は、エンコーダ２３は固定ネジ６０によって軸２２に直接固定されるので、蓋部材２０には実施例１のようなボス部４５は不要であり、補助蓋部４８を有する環状のものであればよい。

その他の構成は前記実施例１と同様であるので説明を省略する。

図９及び図１０に示した実施例３は、エンコーダ２３’がセンサハウジング２１から分離された型式である。この場合のエンコーダ２３’は、磁極を着磁したリング状をなし、その内径面に一体に設けた芯金６２が軸受１１の内輪１３の外径面に強制嵌合される。センサハウジング２１の構造は、前記実施例１及び２の場合と同様であるが、電子基板４１に関連する部分に一部相違がある。

即ち、この場合の電子基板４１は、図１０に示したように、搭載凹部３３に装着され、その電子基板４１の前面に搭載された回転センサ１９が外輪１４の側面において前記エンコーダ２３’に対し径方向に所要のすき間をおいて対向する。

蓋部材２０は前記実施例２の場合と同様に環状に形成され、これがセンサハウジング２１の開口部を閉塞すると同時にその内面に設けられた突起４９により電子基板４１を拘束する。

上記実施例３においては、エンコーダ２３’が芯金６２を介して内輪１３に嵌合固定されるようにしているので、内輪１３に追加工の必要はあるが、外輪１４側は、センサハウジング２１の係合爪２８が外周溝１８に係合固定することにより固定されるようになっているので追加工の必要はない。

実施例１の使用状態の断面図 図１のＸ１−Ｘ１線の断面図 図２のＸ２−Ｘ２線の断面図 実施例１の分解斜視図 （ａ）実施例１のセンサハウジングの正面図、（ｂ）同平面図、（ｃ）同背面図、（ｄ）（ａ）図のＸ３−Ｘ３線の断面図 （ａ）実施例１の組立前の一部断面図、（ｂ）同組立中の一部断面図、（ｃ）同組立後の一部断面図 実施例１の搬送時の断面図 実施例２の使用状態の断面図 実施例３の使用状態の断面図 図９のＸ４−Ｘ４線の断面図

符号の説明

１１ 軸受
１２ センサユニット
１３ 内輪
１４ 外輪
１５ 転動体
１６、１７ シール部材
１８ 外周溝
１９ 回転センサ
２０ 蓋部材
２１ センサハウジング
２２ 軸
２３、２３’ エンコーダ
２４ 嵌合部
２５ センサ搭載部
２６ 切り込み
２７ 弾性アーム
２８ 係合爪
２９ 面取り
３１ 突起
３２ 凸部
３３ 搭載凸部
３４ 凹部
３５ ケーブルガイド
３６ ガイド溝
３７ 切り欠き部
３９ 係合溝
４１ 電子基板
４３ 温度センサ
４４ ケーブル
４５ ボス部
４６ つば部
４７ 係合リブ
４８ 補助蓋部
４９ 突起
５０ ハウジング
５１ ネジ孔
５２ ベース部材
５３ 磁極部
５４ ネジ孔
５５ 固定ネジ
５６ 止め輪
５７ 段差部
５８ 小径部
５９ ネジ孔
６０ 固定ネジ
６１ 係合部
６２ 芯金

Claims (7)

1. 軸受（１１）とセンサユニット（１２）との組合せからなり、前記センサユニット（１２）は回転センサ（１９）を搭載したセンサハウジング（２１）と、該回転センサ（１９）に径方向に対向し軸（２２）又は軸（２２）と一体の軸受（１１）の内輪（１３）に固定されるエンコーダ（２３）とからなり、前記軸受（１１）はその外輪（１４）外径面に外周溝（１８）が形成されてなるセンサ付き軸受において、前記センサハウジング（２１）は前記外輪（１４）の外径面に嵌合される嵌合部（２４）と、前記回転センサ（１９）を搭載したセンサ搭載部（２５）とからなり、前記嵌合部（２４）に前記外周溝（１８）に弾性的に係合される複数の係合爪（２８）が設けられ、
   前記係合爪（２８）は前記嵌合部（２４）の周方向に延びた弾性アーム（２７）の先端部に設けられ、各係合爪（２８）の前記外輪（１４）外径面に挿入する方向の面と内径面にわたる部分に面取り（２９）が形成されたことを特徴とするセンサ付き軸受。
2. 軸受（１１）とセンサユニット（１２）との組合せからなり、前記センサユニット（１２）は回転センサ（１９）を搭載したセンサハウジング（２１）と、該回転センサ（１９）に径方向に対向し軸（２２）又は軸（２２）と一体の軸受（１１）の内輪（１３）に固定されるエンコーダ（２３）とからなり、前記軸受（１１）はその外輪（１４）外径面に外周溝（１８）が形成されてなるセンサ付き軸受において、前記センサハウジング（２１）は前記外輪（１４）の外径面に嵌合される嵌合部（２４）と、前記回転センサ（１９）を搭載したセンサ搭載部（２５）とからなり、前記嵌合部（２４）に前記外周溝（１８）に弾性的に係合される複数の係合爪（２８）が設けられ、
   前記センサハウジング（２１）と前記エンコーダ（２３）の双方の径方向に合致する位置にネジ孔（５１）、（５４）が設けられ、その両方のネジ孔（５１）、（５４）に螺入される固定ネジ（５５）が、これを締め込むとセンサハウジング（２１）側のネジ孔（５１）から外れ、その全長が前記エンコーダ（２３）側のネジ孔（５４）に移行する長さに形成されたことを特徴とするセンサ付き軸受。
3. 軸受（１１）とセンサユニット（１２）との組合せからなり、前記センサユニット（１２）は回転センサ（１９）を搭載したセンサハウジング（２１）と、該回転センサ（１９）に径方向に対向し軸（２２）又は軸（２２）と一体の軸受（１１）の内輪（１３）に固定されるエンコーダ（２３）とからなり、前記軸受（１１）はその外輪（１４）外径面に外周溝（１８）が形成されてなるセンサ付き軸受において、前記センサハウジング（２１）は前記外輪（１４）の外径面に嵌合される嵌合部（２４）と、前記回転センサ（１９）を搭載したセンサ搭載部（２５）とからなり、前記嵌合部（２４）に前記外周溝（１８）に弾性的に係合される複数の係合爪（２８）が設けられ、
   前記エンコーダ（２３）は、筒状のベース部材（５２）の外周面に環状の磁極部（５３）が一体に設けられてなり、前記磁極部（５３）より軸方向外方に離れた位置の前記ベース部材（５２）に磁極部（５３）の径より小径となる段差部（５７）を介して小径部（５８）が設けられ、その小径部（５８）に蓋部材（２０）が嵌合され、前記蓋部材（２０）より更に小径部（５８）の先端寄りにねじ込まれた固定ネジ（６０）が前記小径部（５８）の外径面に突き出し、該固定ネジ（６０）と前記段差部（５７）との間で前記蓋部材（２０）の抜け止め用の係合部（６１）が形成されたことを特徴とするセンサ付き軸受。
4. 前記センサハウジング（２１）と前記エンコーダ（２３）の双方の径方向に合致する位置にネジ孔（５１）、（５４）が設けられ、その両方のネジ孔（５１）、（５４）に螺入される固定ネジ（５５）が、これを締め込むとセンサハウジング（２１）側のネジ孔（５１）から外れ、その全長が前記エンコーダ（２３）側のネジ孔（５４）に移行する長さに形成されたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き軸受。
5. 前記エンコーダ（２３）は、筒状のベース部材（５２）の外周面に環状の磁極部（５３）が一体に設けられてなり、前記磁極部（５３）より軸方向外方に離れた位置の前記ベース部材（５２）に磁極部（５３）の径より小径となる段差部（５７）を介して小径部（５８）が設けられ、その小径部（５８）に蓋部材（２０）が嵌合され、前記蓋部材（２０）より更に小径部（５８）の先端寄りにねじ込まれた固定ネジ（６０）が前記小径部（５８）の外径面に突き出し、該固定ネジ（６０）と前記段差部（５７）との間で前記蓋部材（２０）の抜け止め用の係合部（６１）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き軸受。
6. 前記エンコーダ（２３）が軸受（１１）の内輪（１３）の固定されたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き軸受。
7. 前記センサハウジング（２１）に前記回転センサ（１９）を装着した電子基板（４１）が収納され、その電子基板（４１）が前記センサハウジング（２１）の蓋部材（２０）によって拘束されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のセンサ付き軸受。

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