JP5120058B2 - 転がり軸受ユニットの状態量測定装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
このうちの転がり軸受ユニットは、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。又、このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない。又、上記ハブは、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転する。又、上記各転動体は、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1個のセンサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたものであって、このハブと同心で円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した、金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダを介して保持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有する。
或いは請求項3に記載した発明の様に、1乃至複数個のセンサの検出部を、上記エンコーダの被検出面に、軸方向に関して同じ位置で対向させる。そして、上記センサホルダの円環状部が保持環を包埋固定している部分の軸方向位置を、上記センサの検出部の軸方向位置と一致させる。
又、上述の様な本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置を実施する場合に、好ましくは、請求項4に記載した発明の様に、上記センサホルダの円環状部分と、カバーの底板部との間に、空隙部を存在させる。
そして、請求項5に記載した発明の場合には、上記内径側円筒部の軸方向他端縁を上記カバーを構成する底板部の内面に突き当てた状態で、上記カバーの円筒部に内嵌固定し、この状態で上記折れ曲がり部の軸方向位置を、上記センサの検出部の軸方向位置と一致させる。
又、請求項6に記載した発明の場合には、上記センサホルダを構成する合成樹脂の一部を、上記内径側円筒部と上記折れ曲がり部とを連続させる断面円弧形の曲面部の外周面と、上記カバーの円筒部の内周面との間に入り込ませる。
この様な請求項7に記載した発明を実施する場合に、例えば、請求項8に記載した発明の様に、上記係合凹部を、保持環の縁部に形成した切り欠きとする。
或いは、請求項9に記載した発明の様に、上記係合凹部を、上記保持環の一部に形成した通孔とする。
この様な請求項10に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項11に記載した発明の様に、上記センサホルダと上記カバーとの間の水密を、このカバーの軸方向両側面のうちのセンサを設置した内部空間と反対側面のうちで通孔の周囲部分と、上記センサホルダのうちでこの周囲部分に対向する部分に形成した係止凹溝との間に設置した、Oリングにより保持する。
その後、上記カバーを構成する円筒部の軸方向中間部に上記保持環を内嵌固定してから、この円筒部の内径側に、上記センサホルダのうちで上記センサを保持する上記円環状部分を、上記保持環を包埋する状態で射出成形する。
次いで、上記端子ホルダを上記カバーの奥端部に内嵌すると共に、上記端子の先端部をこのカバーの底板部に形成した通孔からこのカバー外に突出させる。
その後、この底板部及び上記端子ホルダを軸方向両側から挟む状態で、上記センサを保持する円環状部分と、上記端子に接続するプラグを差し込む為のコネクタ部とを射出成形する。
即ち、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置によれば、上記センサホルダのうちでセンサを保持した円環状部分の軸方向中間部が、金属製のカバーの円筒部に、この円筒部に内嵌固定された保持環を介して結合固定された状態となる。この為、上記センサホルダの熱膨張又は熱収縮時にも、上記円環状部分のうちで上記保持環を包埋支持した軸方向中間部は、上記カバーの円筒部に対し軸方向に変位する事はない。上記センサホルダの熱膨張又は熱収縮時には、上記円環状部分のうちで上記保持環を包埋支持した部分の軸方向両側部分が、この保持環を包埋支持した部分を境として、軸方向に関して互いに対称に変位する。この為、上記円環状部分に上記センサを包埋保持する軸方向位置を適切に設定すれば、上記センサホルダの熱膨張又は熱収縮が、上記有害な相対変位に結び付かない様にできる。
従って、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置によれば、請求項2、3に記載した何れの構造によっても、使用時の温度変化に拘わらず、外輪とハブとの間の状態量の測定精度を良好に維持できる。
特に、請求項4に記載した発明の様に、上記センサホルダの円環状部分と、前記カバーの底板部との間に空隙部を設ければ、この円環状部分の軸方向端面がこのカバーの底板部を強く押圧する事がなくなる。そして、この押圧の反作用として、上記円環状部分に、この底板部から離れる方向に大きな力が加わる事を防止できる。この為、上記カバーに対する上記保持環の結合強度を特に大きくしなくても、上記センサの軸方向位置を確実に規制できる。
又、請求項5に記載した発明の場合には、上記カバーに対する上記保持環の位置決め、延いてはこのカバーに対する上記センサホルダの位置決めを、精度良く行なえる。更に、温度上昇に伴う、このカバーに対するこのセンサホルダの位置ずれ防止効果も高められる。
これに対して請求項6に記載した発明の場合には、温度変化に拘らず、上記カバーに対する上記センサホルダの径方向に関するがたつきを防止できる。
又、請求項10に記載した発明の構造により、カバーに対するセンサホルダの回転を阻止しても、センサの姿勢を安定させて、転がり軸受ユニットの状態量測定の信頼性向上を図れる。
更に、請求項12に記載した発明の構造を採用すれば、センサホルダに対するセンサの位置決めの容易化と位置決め精度の向上とを図れ、転がり軸受ユニットの状態量測定の信頼性向上を図れる。
更に、請求項14に記載した、好ましい製造方法によれば、センサホルダを構成する環状部分へのセンサの包埋支持、このセンサホルダへの出力信号取り出し用、或いはこのセンサへの電力供給用の端子の設置を容易に行なえる。
図1〜4は、請求項1、2、4、6、13、14に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の特徴は、1対のセンサ6a、6bを保持した合成樹脂製のセンサホルダ7a、並びに、このセンサホルダ7aを保持するカバー5aの構造にある。その他の部分の構造及び作用は、基本的には、前述の図17に示した従来構造の第2例の場合と同様であるから、同等部分に関する重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
次に、図5〜6は、請求項7〜9に対応する構造を実施する場合に使用する保持環27a、27bを示している。この様な保持環27a、27bを使用する事で、温度変化に伴ってこの保持環27a、27bと、合成樹脂製のセンサホルダ7aの主ホルダ部18(図1〜2参照)との間に微小隙間が生じた場合にも、これら保持環27a、27bとセンサホルダ7aとが相対回転しない様にしている。即ち、このうちの保持環27a、27bを構成する金属材料(例えば炭素鋼)の熱膨張率に比べて、上記センサホルダ7aを構成する合成樹脂の熱膨張率は高い。従って、このセンサホルダ7aを射出成形した後の温度低下に伴って、このセンサホルダ7aと上記保持環27a、27bとの間に微小隙間が生じる事は避けられない。この為、何らの対策も施さないと、振動等によって、上記保持環27a、27bに対して上記センサホルダ7aが、僅かとは言え、回転する可能性がある。そして、回転した場合には、前記各センサ6a、6b(図1〜3参照)による状態量測定の信頼性が損なわれる可能性がある。
その他の部分の構成及び作用に就いては、前述した実施の形態の第1例の場合と同様であるから、同等部分に関する、図示並びに説明は省略する。
図7、8及び図9の(A)は、請求項1、3、5、6、10に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合も前述した実施の形態の第1例の場合と同様、保持環27cを、カバー5aを構成する金属板と同種の(線膨張係数が同じ)金属板を曲げ形成する事により、全体を円筒状に形成している。即ち、上記保持環27cは、内径側円筒部28aの軸方向一端部(図示の場合には外端部)を径方向内方に折り曲げる事で、内向鍔状の折れ曲がり部29を形成して成る。又、これら内径側円筒部28aと折れ曲がり部29との連続部は、断面円弧形の曲面部34としている。そして、この内径側円筒部28aを上記カバー5aの円筒部12aに締り嵌めにより内嵌固定すると共に、この内径側円筒部28aの軸方向他端縁(内端縁)を、上記カバー5aを構成する底板部35の内面に突き当てている。この状態で、上記折れ曲がり部29の軸方向位置と、センサホルダ7bに包埋支持されたセンサ6の検出部の軸方向位置とが一致する様に、上記保持環27cの軸方向寸法及びこのセンサ6の設定位置を規制している。又、上記内径側円筒部28aの軸方向他端縁部の外径寄り部分は、部分円すい凸面状の面取り形状として、この軸方向他端部外周縁と、上記カバー5aの円筒部12aと上記底板部35との折れ曲がり部との干渉を防止している。
その他の部分の構成及び作用に就いては、前述した実施の形態の第1例の場合と同様であるから、同等部分に関する、図示並びに説明は省略する。
図10は、請求項1、5、6、10に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合は、カバー5aの底板部35の中央部に形成した通孔24の内周縁に、直接切り欠き37a、37aを形成している。そして、これら各切り欠き37a、37aを、センサホルダ7b(図7参照)を射出成形する際に、このセンサホルダ7bを構成する合成樹脂と係合させ、このセンサホルダ7bが上記カバー5aに対し回転方向にずれ動く事を防止している。本例の場合、上記各切り欠き37a、37aが、特許請求の範囲の請求項10に記載した非円形形状部に相当する。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した実施の形態の第3例の場合と同様であるから、同等部分に関する、図示並びに説明は省略する。
図11〜13は、請求項1、3、11、12に対応する、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例の場合には、金属板製のカバー5aと合成樹脂製のセンサホルダ7cとの間の水密を保持する部分の構造と、このセンサホルダ7cに対してセンサ6を保持する部分の構造とに特徴がある。
先ず、上記接合部の破損防止は、上記センサホルダ7cと上記カバー5aとの間の水密を図る為の前記Oリング22aを、内部空間と反対側面側に設ける事により図れる。即ち、このOリング22aを、雨水等の水分が存在する外部空間に近い部分に設置する事によって、表面張力により、上記センサホルダ7cと上記カバー5aとの間の隙間に染み込む水分の量を少なくできる。そして、この水分が凍結した場合でも、上記センサホルダ7cと上記カバー5aとの接合部の破損防止を図り易くできる。
又、上記位置決めの容易化及び位置決め精度の向上は、上記予成形部40の保持孔42内に上記センサ6を、1対の保持凸部44、44により仮保持した状態で、上記後成形部41を射出成形する事により図れる。そして、上記位置決めの容易化と位置決め精度の向上とを図る事により、転がり軸受ユニットの状態量測定の信頼性、低コストで向上させられる。
2、2a ハブ
3 転動体
4、4a〜4c エンコーダ
5、5a カバー
6、6a、6b センサ
7、7a、7b、7c センサホルダ
8、8a、8b 透孔
9、9a、9b 柱部
10 第一特性変化部
11 第二特性変化部
12、12a 円筒部
13、13a 底板部
14、14a 円筒部
15、15a 底板部
16 接着剤
17 端子ホルダ
18 主ホルダ部
19 コネクタ部
20 環状凹部
21 係止凹溝
22、22a Oリング
23 円形凸部
24、24a 通孔
25 端子
26 導体
27、27a、27b、27c 保持環
28、28a 内径側円筒部
29 折れ曲がり部
30 コネクタ筒部
31 フランジ部
32 切り欠き
33 通孔
34 曲面部
35 底板部
36 折り立て壁部
37、37a 切り欠き
38 Oリングホルダ
39 保持溝
40 予成形部
41 後成形部
42 保持孔
43 円筒部
44 保持凸部
45 コネクタ部
Claims (14)
- 転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたもので、このハブと同心で円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させており、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダを介して保持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有するものである、
転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いて、
上記センサホルダは、少なくとも上記センサを保持した部分が円環状であって、この円環状部分の軸方向中間部が、上記カバーを構成する円筒部の内周面に固定された保持環を包埋固定する事により、この保持環を介してこの円筒部に支持固定されている事を特徴とする転がり軸受ユニットの状態量測定装置。 - 複数個のセンサが、カバーを構成する円筒部の内径側のうちで、軸方向に互いに異なる位置に設置されており、センサホルダの円環状部が保持環を包埋固定している部分の軸方向位置が、上記各センサの検出部同士の間の中央位置である、請求項1に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- 1乃至複数個のセンサの検出部がエンコーダの被検出面に、軸方向に関して同じ位置で対向しており、センサホルダの円環状部が保持環を包埋固定している部分の軸方向位置が、上記センサの検出部の軸方向位置と一致している、請求項1に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- センサホルダの円環状部分とカバーの底板部との間に空隙部が存在する、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- 保持環が、内径側円筒部と、この内径側円筒部の一端縁から径方向内方に折れ曲がった折れ曲がり部とを備えたものであり、この内径側円筒部がカバーの円筒部に対し、軸方向他端縁をこのカバーを構成する底板部の内面に突き当てた状態で、締り嵌めにより内嵌固定されており、この状態で上記折れ曲がり部の軸方向位置が、複数個のセンサの検出部同士の間の中央位置、又は、センサの検出部の軸方向位置と一致している、請求項1〜4のうちの何れか1項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- 保持環が、カバーの円筒部に締り嵌めにより内嵌固定された内径側円筒部と、この内径側円筒部の一端縁から径方向内方に折れ曲がった折れ曲がり部と、これら内径側円筒部と折れ曲がり部とを連続させる断面円弧形の曲面部とを備えたものであり、センサホルダを構成する合成樹脂の一部が、この曲面部の外周面と上記カバーの円筒部の内周面との間に入り込んでいる、請求項1〜5のうちの何れか1項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- 金属板製の保持環の一部に設けた係合凹部とセンサホルダとを凹凸係合させる事により、このセンサホルダが上記保持環に対して回転する事を防止した、請求項1〜6のうちの何れか1項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- 係合凹部が、保持環の縁部に形成した切り欠きである、請求項7に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- 係合凹部が、保持環の一部に形成した通孔である、請求項7に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- センサホルダが、カバーを構成する底板部の両側に設けられていて、この両側部分がこの底板部の中央部に形成された通孔内に存在する結合部を介して互いに結合されており、この通孔の周縁部に形成された非円形形状部と上記センサホルダの何れかの部分との係合により、上記カバーに対するこのセンサホルダの回転を阻止している、請求項1〜9のうちの何れか1項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- センサホルダとカバーとの間の水密を、このカバーの軸方向両側面のうちのセンサを設置した内部空間と反対側面のうちで通孔の周囲部分と、上記センサホルダのうちでこの周囲部分に対向する部分に形成した係止凹溝との間に設置したOリングにより保持している、請求項10に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- センサホルダが、このセンサホルダをカバーに組み付ける以前に成形されている予成形部と、これらカバーと予成形部とを所定の位置関係にセットした状態で、これらカバーと予成形部との間に溶融樹脂を射出する事により成形される後成形部とから成るものであり、上記予成形部に、センサを軸方向に挿入可能な保持孔と、この保持孔の円周方向両内側面から互いに近づく方向に突出した1対の保持凸部とが設けられており、上記センサは上記保持孔内に、これら両保持凸部の先端縁同士の間隔を弾性的に拡げて挿入された状態で、上記後成形部により上記保持孔内に保持固定されている、請求項1〜11のうちの何れか1項に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
- 転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも1個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたもので、このハブと同心で円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させており、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダを介して保持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも一方の状態量を算出する機能を有するものであり、
上記センサホルダは、少なくとも上記センサを保持した部分が円環状であって、この円環状部分の軸方向中間部が、上記カバーを構成する円筒部の内周面に固定された保持環を包埋固定する事により、この保持環を介してこの円筒部に支持固定されており、
上記センサホルダの円環状部分と上記カバーの底板部との間に空隙部が存在する、転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法であって、
上記カバー外で合成樹脂を射出成形する事により造った、このカバーの奥端部に内嵌できる外径を有し、このカバーの底板部に対向する軸方向片側面の外径寄り部分に環状凹部を形成した、上記センサホルダのうちの円盤状の端子ホルダを、上記カバーの奥端部に内嵌した後、
このカバーを構成する円筒部の軸方向中間部に上記保持環を内嵌固定してから、
この円筒部の内径側に、上記センサホルダのうちで上記センサを保持する上記円環状部分を、上記保持環を包埋する状態で射出成形する
転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法。 - カバー外でセンサホルダの端子ホルダを射出成形する際に、この端子ホルダの軸方向片側面の内径寄り部分に、センサの出力信号を取り出す為の端子の基端部を、この端子ホルダの軸方向他側面の外径寄り部分に、先端部にセンサを結合支持した導体の基端部を、それぞれの先端部が上記端子ホルダの軸方向側面から軸方向に突出する状態で包埋支持し、上記端子ホルダを上記カバーの奥端部に内嵌すると共に、上記端子の先端部をこのカバーの底板部に形成した通孔からこのカバー外に突出させた後、この底板部及び上記端子ホルダを軸方向両側から挟む状態で、上記センサを保持する円環状部分と、上記端子に接続するプラグを差し込む為のコネクタ部とを射出成形する、請求項13に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置の製造方法。
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