JP7149155B2

JP7149155B2 - 軸受装置

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Publication number: JP7149155B2
Application number: JP2018190853A
Authority: JP
Inventors: 靖之福島; 孝誌小池; 勇介澁谷; 大地近藤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: JP2020060228A

Description

本発明は、軸受装置に関する。

工作機械のスピンドル装置では、加工精度および効率の向上のため、軸受の予圧管理が求められており、そのため軸受に付与される予圧（以下、軸受の予圧）を検出する要求がある。また、軸受に異常が起こる前にその予兆としての予圧の変化を検出して、軸受の異常を未然に防ぐ要求もある。

特開２０１４－０７１０８５号公報には、金属薄膜からなる感知部を備え、該感知部に圧力が作用したときの電気抵抗の変化に基づいて圧力を検出する薄膜センサが開示されている。薄膜センサの感知部の厚みは、２００ｎｍ程度と非常に薄い。

特開２０１４－０７１０８５号公報

特開２０１４－０７１０８５号公報に記載の薄膜センサを軸受と間座との間または２分割された２つの間座間で挟む場合、これら２つの部材間の間隔は感知部の厚み以下とする必要がある。一方で、上記薄膜センサでは、感知部から伸びるリード部に、感知部の出力を外部に送信するための配線部をはんだ等により接続する必要がある。一般的な接続方法により接続されたリード部と配線部との接続部の厚みは、感知部の上記厚み超えとなる。そのため、上記接続部は、上記２つの部材間で常に押圧された状態となるため、破損しやすい。

本発明の主たる目的は、予圧センサを備える軸受装置であって、予圧センサと配線部との接続部が破損しにくい軸受装置を提供することにある。

本発明に係る軸受装置は、軸受と、軸受の軸方向において軸受と隣接して配置される間座とを備える軸受装置であって、軸方向に作用する圧力に応じて直流抵抗等電気的特性値が変化する感圧部と、感圧部に電気的に接続されている端子部とを含む予圧センサと、端子部に電気的に接続されている配線部とをさらに備える。上記軸受装置は、複数の軸受の間に、軸方向と交差する第１面と、軸方向において第１面と対向する第２面とを有している。第１面と第２面との間には、第１間隔領域と、軸受の径方向において第１間隔領域と隣接しており、かつ第１面と第２面との間隔が第１間隔領域よりも広い第２間隔領域とが設けられている。感圧部は、第１間隔領域内に配置されている。端子部、および端子部と配線部との接続部は、第２間隔領域内に配置されている。なお、軸受の中心軸が延在する方向を、軸受の軸方向と呼ぶ。

本発明によれば、予圧センサと配線部との接続部が破損しにくい軸受装置を提供することができる。

実施の形態１に係る軸受装置を示す部分断面図である。図１に示される軸受装置の部分拡大図である。図２に示される軸受装置をさらに拡大して示す部分拡大図である。図３中の矢印ＩＶから視た部分平面図である。図１に示される軸受装置を軸方向から視た部分平面図である。予圧センサによって予圧の変化を検出するための検出回路を示す図である。実施の形態２に係る軸受装置を示す部分断面図である。図７に示される軸受装置の部分拡大図である。実施の形態３に係る軸受装置を示す部分断面図である。図９に示される軸受装置の部分拡大図である。実施の形態３に係る軸受装置の変形例を示す部分断面図である。図１１中の矢印ＸＩＩから視た部分平面図である。実施の形態４に係る軸受装置を示す部分断面図である。実施の形態４に係る軸受装置の変形例を示す部分断面図である。実施の形態４に係る軸受装置の変形例を示す部分断面図である。実施の形態５に係る軸受装置の変形例を示す部分断面図である。実施の形態６に係る軸受装置の変形例を示す部分断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１～図３に示されるように、実施の形態１に係る軸受装置１００は、第１軸受１ａ、第２軸受１ｂ、外輪間座６および内輪間座７、ならびに予圧センサ１０を主に備える。軸受装置１００は、主軸１１をハウジング８に対して回転可能に支持するように設けられている。第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂには、例えば定位置予圧が付与されている。

図１に示されるように、第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂは、例えば互いに同等の構成を備えている。第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂは、例えばアンギュラ玉軸受である。第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂは、例えば背面組み合わせ（ＤＢ）とされている。

図１に示されるように、第１軸受１ａは、外輪２ａ、内輪３ａ、玉４ａ、および保持器５ａを含む。外輪２ａは、外輪軌道面を有している。内輪３ａは、外輪２ａの径方向において外輪軌道面と間隔を隔てて配置されている内輪軌道面を有している。複数の玉４ａは、外輪軌道面と内輪軌道面との間に配置されている。保持器５ａは、外輪２ａの周方向において複数の玉４ａを一定の距離を隔てて保持している。第２軸受１ｂは、外輪２ｂ、内輪３ｂ、玉４ｂ、および保持器５ｂを含む。外輪２ｂ、内輪３ｂ、玉４ｂ、および保持器５ｂは、外輪２ａ、内輪３ａ、玉４ａ、および保持器５ａと同様の構成を有している。外輪２ｂは、上記軸方向において外輪２ａ側を向いた端面２ｃを有している。軸受装置１００では、外輪２ａ，２ｂが固定輪、内輪３ａ，３ｂが回転輪、外輪間座６が固定側間座、内輪間座７が回転側間座として構成されている。

図１に示されるように、外輪間座６および内輪間座７は、第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂに隣接して配置されている。外輪間座６および内輪間座７は、環状に設けられており、各軸方向が第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂの各軸方向に沿うように配置されている。外輪間座６および内輪間座７は、軸受装置１００が主軸１１を支持している使用状態において、第１軸受１ａと第２軸受１ｂとの相対的な位置を一定に保持する。

図１に示されるように、外輪間座６は、上記軸方向において第１軸受１ａの外輪２ａと第２軸受１ｂの外輪２ｂとの間に挟まれている。図１および図２に示されるように、外輪間座６は、第１端面６ａと、第２端面６ｂと、傾斜面６ｆとを有している。

第１端面６ａは、上記軸方向において第１軸受１ａ側を向いており、かつ外輪２ａと接している。第２端面６ｂは、第１端面６ａとは反対側に位置し、かつ上記軸方向において外輪２ｂの上記端面２ｃと対向している。

傾斜面６ｆは、第２端面６ｂに対して傾斜しており、第２端面６ｂの外縁部に接続されている。第２端面６ｂと傾斜面６ｆとの接続点は、上記周方向に沿って延在する環状の境界線を成している。なお、図３および図４では、当該境界線は番号６ｇで示されている。

傾斜面６ｆは、上記軸方向において外輪２ｂの上記端面２ｃと対向している。第２端面６ｂおよび傾斜面６ｆは、外輪間座６の第１端面６ａとは反対側に位置する端面の外縁部が面取り加工されることにより形成されている。言い換えると、傾斜面６ｆは、面取り部として構成されている。このような傾斜面６ｆは、例えば外輪間座６に対する面取り加工の削り代を、一般的な外輪間座に対して実施されている面取り加工の削り代よりも増やすことによって形成されている。なお、外輪間座６の第１端面６ａには、一般的な外輪間座に対して実施されている面取り加工が施されている。上記周方向に垂直な断面において、傾斜面６ｆの稜線は例えば直線である。上記周方向に垂直な断面において、傾斜面６ｆの稜線は例えば曲線であってもよい。

図２に示されるように、外輪２ｂの端面２ｃと、第２端面６ｂおよび傾斜面６ｆとの間には、上記軸方向において第１間隔を隔てて配置されている第１間隔領域Ａ１と、第１間隔よりも広い第２間隔を隔てて配置されている第２間隔領域Ａ２とが設けられている。実施の形態１に係る軸受装置１００では、第２端面６ｂおよび傾斜面６ｆが第１面を、端面２ｃが第２面を構成している。

図２に示されるように、第１間隔領域Ａ１は、端面２ｃの上記径方向の中央領域と第２端面６ｂとの間に設けられている。第２間隔領域Ａ２は、端面２ｃの上記径方向の外周領域と傾斜面６ｆとの間に設けられている。第１間隔領域Ａ１および第２間隔領域Ａ２は、上記周方向に沿って延在して環状に設けられている。第２間隔領域Ａ２は、第１間隔領域Ａ１と上記径方向において外周側には配置され、第１間隔領域Ａ１と隣接している。第２間隔領域Ａ２の外周端は、後述するハウジング８の配線挿通路８４と連なるように設けられている。

図１および図２に示されるように、端面２ｃと第２端面６ｂとは、平行に設けられている。つまり、第１間隔領域Ａ１の第１間隔は、上記径方向および上記周方向において、一定である。傾斜面６ｆは、上記径方向の外側に向かうにつれて、端面２ｃから離れるように設けられている。つまり、第２間隔領域Ａ２の第２間隔は、上記径方向において外側に向かうにつれて、徐々に広くなっている。

図１に示されるように、内輪間座７は、上記軸方向において第１軸受１ａの内輪３ａと第２軸受１ｂの内輪３ｂとの間に挟まれている。内輪間座７は、内輪３ａと接している端面と、当該端面とは反対側に位置しかつ内輪３ｂと接している端面とを有している。内輪間座７は、上記径方向において外輪間座６と対向するように配置されている。

図１に示されるように、ハウジング８は、外輪２ａ，２ｂおよび外輪間座６の各外径面と対向する内径面８ａと、該内径面８ａに対して上記径方向の内側に突出している凸面８ｂとを有している。凸面８ｂは、外輪間座６と接している外輪２ａの端面とは反対側に位置する端面と接している。内径面８ａおよび凸面８ｂは、上記軸方向において凸面８ｂとは反対側から内径面８ａ内に挿入された軸受装置１００が、外輪２ａが凸面８ｂに接触するまでで上記軸方向に移動するように設けられている。外輪２ａ，２ｂおよび外輪間座６は、例えばハウジング８に対してすきま嵌めとされている。

なお、ハウジング８は、例えば軸受装置１００を内部に収容する内筒８１と、内筒８１および主軸１１の一部を内部に収容する外筒８２とを有している。ハウジング８には、例えば冷却媒体流路８３が形成されている。冷却媒体流路８３は、例えば内筒８１の外径面に対して凹状である溝部として構成されている。冷却媒体流路８３は、例えば上記回転中心軸Ｏに対して螺旋状に延在するように設けられている。冷却媒体流路８３内には冷却媒体が流される。これにより、軸受装置１００は冷却される。

前蓋９は、図示しないボルト等によってハウジング８に固定されている。図１に示されるように、前蓋９は、上記径方向においてハウジング８の内径面８ａよりも内側に配置されており、かつ上記軸方向においてハウジング８の凸面８ｂと対向する押さえ面９ａを有している。押さえ面９ａは、外輪間座６と接している外輪２ｂの端面とは反対側に位置する端面と接している。ハウジング８および前蓋９は、上記軸方向において外輪２ａ、外輪２ｂ、および外輪間座６を位置決めしている。

図１に示されるように、主軸１１は、内輪３ａ，３ｂおよび内輪間座７の各内径面と対向する外径面１１ａと、該外径面１１ａに対して上記径方向の外側に突出している凸面１１ｂとを有している。凸面１１ｂは、内輪間座７と接している内輪３ｂの端面とは反対側に位置する端面と接している。内輪３ａ，３ｂおよび内輪間座７は、例えば主軸１１に対してしまり嵌めとされている。

図１に示されるように、固定部材１２は、主軸１１に固定されている。固定部材１２は、上記径方向において主軸１１の外径面１１ａよりも外側に配置されており、かつ上記軸方向において主軸１１の凸面１１ｂと対向する押さえ面１２ａを有している。押さえ面１２ａは、内輪間座７と接している内輪３ａの端面とは反対側に位置する端面と接している。主軸１１および固定部材１２は、上記軸方向において内輪３ａ、内輪３ｂ、および内輪間座７を位置決めしている。

図１に示されるように、固定部材１２は、例えばナット１３と、スペーサ１４とを有している。ナット１３は、主軸１１の外径面１１ａと螺合するように設けられている。ナット１３は、スペーサ１４を介して内輪３ａと接続されている。スペーサ１４は、主軸１１の外径面１１ａに対して摺動するように設けられている。スペーサ１４の上記軸方向の一方の端面はナット１３に接しており、他方の端面は上記押さえ面１２ａを構成している。

図３に示されるように、予圧センサ１０は、例えば上記軸方向において外輪２ｂの端面２ｃと外輪間座６の第２端面６ｂおよび傾斜面６ｆとの間に配置されている。つまり、予圧センサ１０は、第１間隔領域Ａ１および第２間隔領域Ａ２内に配置されている。

図３および図４に示されるように、予圧センサ１０は、第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂと、感圧パターン部２２ｃと、被覆部２１，２３と、接続部２４とを含む。

第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂは、被覆部２１，２３から露出している。第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂは、例えば半田等の接続部２４を介して配線部１６と電気的に接続されている。接続部２４は、第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂ上に配置されている。接続部２４の厚みは、例えば後述する保護膜２３の厚み以上である。

感圧パターン部２２ｃは、第１端子部２２ａと第２端子部２２ｂとの間を接続している。感圧パターン部２２ｃは、被覆部２１，２３に被覆されている。感圧パターン部２２ｃの第１端子部２２ａと第２端子部２２ｂとの間の直流抵抗は、上記軸方向に作用する圧力に応じて変化する。

第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、および感圧パターン部２２ｃは、例えば圧力を受けたときに電気的特性値が変化する感圧部材２２によって一体として構成されている。電気的特定値は、電気的に測定され算出される任意のパラメータであればよいが、例えば直流抵抗値である。第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂおよび感圧パターン部２２ｃは、後述する絶縁膜２１上に成膜された感圧膜がパターニングされることにより形成され得る。なお、図１および図２では、第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、感圧パターン部２２ｃ、および被覆部２１，２３の図示が省略されている。

図３および図４に示されるように、被覆部２１，２３は、第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂおよび接続部２４を露出させ、かつ感圧パターン部２２ｃを覆うように設けられている。被覆部２１，２３は、例えば絶縁膜２１と、保護膜２３とを有する。

図２～図４に示されるように、絶縁膜２１は、第２端面６ｂに接している第１部分２１ａと、傾斜面６ｆに接している第２部分２１ｂとを有している。つまり、絶縁膜２１は、屈曲した構造を有している。

第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂは、絶縁膜２１の第２部分２１ｂ上に配置されている。第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂは、上記軸方向において傾斜面６ｆと接続部２４との間に配置されている。

感圧パターン部２２ｃは、絶縁膜２１の第１部分２１ａ上に配置されている。つまり、感圧部材２２は、屈曲した構造を有している。

保護膜２３は、少なくとも絶縁膜２１の第１部分２１ａ上に配置されている。保護膜２３の一部は、例えば第２部分２１ｂ上に配置されている。保護膜２３は、外輪２ｂの端面２ｃと接している。保護膜２３の厚みは、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下である。

絶縁膜２１の第２部分２１ｂ、第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、および接続部２４の厚みの総和、すなわち傾斜面６ｆに垂直な方向の幅の総和は、絶縁膜２１の第１部分２１ａ、感圧パターン部２２ｃ、および保護膜２３の厚みの総和、すなわち第２端面６ｂに垂直な方向の幅の総和超えである。

第１間隔領域Ａ１には、絶縁膜２１の第１部分２１ａ、感圧パターン部２２ｃ、および保護膜２３が配置されている。第２間隔領域Ａ２には、絶縁膜２１の第２部分２１ｂ、第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、保護膜２３の一部、および接続部２４が配置されている。

被覆部２１，２３を構成する材料は、電気的絶縁性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは潤滑油によって腐食されにくい材料であり、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、およびダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の少なくともいずれかを含む。

感圧部材２２を構成する材料は、一般的な歪みゲージを構成する合金材料と同等であってもよく、例えば銅ニッケル合金（Ｃｕ‐Ｎｉ合金）およびニッケルクロム合金（Ｎｉ‐Ｃｒ合金）の少なくともいずれかを含む。

接続部２４を構成する材料は、第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂと配線部１６とが電気的に接続された状態を固定し得る任意の材料であればよく、例えば半田または導電性接着剤を含む。なお、接続部２４は、溶接により形成されていてもよい。

図５に示されるように、軸受装置１００は、例えば複数の予圧センサ１０を備えている。複数の予圧センサ１０は、例えば上記周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。

軸受装置１００は、図６に示されるセンサ信号処理部４０をさらに備えている。図６に示されるように、センサ信号処理部４０は、ＤＣ電源ＶＳＤＣに接続される抵抗Ｒ１～Ｒ３と、予圧センサ１０と、差動アンプＡＭＰとを含む。抵抗Ｒ１～Ｒ３と予圧センサ１０とはブリッジ回路を構成している。ＤＣ電源ＶＳＤＣの正極と負極との間には、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続されている。また、ＤＣ電源ＶＳＤＣの正極と負極との間には、予圧センサ１０と抵抗Ｒ３とが直列に接続されている。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続ノードには、アンプＡＭＰの一方の入力ノードが接続されている。予圧センサ１０と抵抗Ｒ３との接続ノードには、アンプＡＭＰの他方の入力ノードが接続されている。このようなセンサ信号処理部４０は、図６に示されるブリッジ回路を備えることによって、第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂに付与されている予圧が変化することによって引き起こされる予圧センサ１０の直流抵抗の変化を検出することができる。予圧センサ１０は、配線部１６を介して上記センサ信号処理部４０の検出回路に接続されている。

軸受装置１００は、例えば以下のように組み立てられる。第２軸受１ｂ、外輪間座６および内輪間座７、第１軸受１ａ、ならびにスペーサ１４が、凸面１１ｂ側から順に主軸１１に挿通される。外輪２ａ、外輪間座６、および外輪２ｂが接触している状態において、内輪３ａと内輪間座７との間、および内輪３ｂと内輪間座７との間には、予め設計上の隙間が設けられている。次に、ナット１３が緊締される。これにより、第１軸受１ａ、第２軸受１ｂ、外輪間座６、内輪間座７、主軸１１、および固定部材１２が接続され、かつ上記隙間が無くなる。

次に、上記のように接続された第１軸受１ａ、第２軸受１ｂ、外輪間座６、内輪間座７、主軸１１、および固定部材１２がハウジング８に挿入される。第１軸受１ａ、外輪間座６および内輪間座７、ならびに第２軸受１ｂは、凸面８ｂ側から順にハウジング８に挿入される。次に、前蓋９がハウジング８に固定される。このように組み立てられた軸受装置１００において、第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂには予圧が付与されている。具体的には、ナット１３が締め付けられることによって内輪３ａに印加された上記軸方向への力は、玉４ａを経て、外輪２ａに伝わり、さらに外輪２ａから外輪間座６を介して外輪２ｂに伝わる。外輪２ｂに伝わった上記力は、玉４ｂを経て、内輪３ｂに伝わる。これにより、第１軸受１ａの外輪２ａおよび内輪３ａと玉４ａとの各接触点、および第２軸受１ｂの外輪２ｂおよび内輪３ｂと玉４ｂとの各接触点に、圧縮応力が印加される。第１軸受１ａ、外輪間座６および第２軸受１ｂは、第１軸受１ａおよび第２軸受１ｂに予圧を付与させる上記力の伝達経路の一部を構成している。なお、予圧センサ１０は、例えば上記組み立て前に外輪間座６に固定されている。

＜作用効果＞
軸受装置１００は、軸方向に並んで配置されている複数の軸受１ａ，１ｂと、複数の軸受１ａ，１ｂの間に配置される外輪間座６と、上記軸方向に作用する圧力に応じて電気的特性である直流抵抗が変化する感圧パターン部２２ｃおよび感圧パターン部２２ｃに電気的に接続されている第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂとを含む予圧センサ１０と、第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂに電気的に接続されている配線部１６とを備える。軸受装置１００は、複数の軸受１ａ，１ｂの間に、上記軸方向と交差する第１面としての第２端面６ｂと、上記軸方向において第２端面６ｂと対向する第２面としての端面２ｃとを有している。第２端面６ｂと端面２ｃとの間には、第１間隔領域Ａ１と、上記径方向において第１間隔領域Ａ１と隣接しており、かつ第２端面６ｂと端面２ｃとの間隔が第１間隔領域Ａ１よりも広い第２間隔領域Ａ２とが設けられている。感圧パターン部２２ｃは、第１間隔領域Ａ１内に配置されている。第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂと配線部１６との接続部２４は、第２間隔領域Ａ２内に配置されている。

このような軸受装置１００では、予圧センサ１０のうち感圧パターン部２２ｃを含み相対的に薄い部分が、上記予圧の伝達経路上において相対的に幅狭な第１間隔領域Ａ１に配置され、予圧センサ１０のうち接続部２４を含み相対的に厚い部分が、上記伝達経路上において相対的に幅広な第２間隔領域Ａ２に配置されている。そのため、軸受装置１００では、上記予圧の伝達経路上に第１間隔領域Ａ１および第２間隔領域Ａ２が設けられていない従来の軸受装置とは異なり、予圧センサ１０のうち接続部２４を含み相対的に厚い部分が、感圧パターン部２２ｃを含み相対的に薄い部分に予圧が印加されるように幅狭とされた２つの部材間で押圧されない。その結果、軸受装置１００では、接続部２４が破損しにくい。

上記軸受装置１００では、傾斜面６ｆが面取り部として構成されており、第２間隔領域Ａ２は当該面取り部に面している。このような傾斜面６ｆは、例えば外輪間座６に対する面取り加工の削り代を、一般的な外輪間座に対して実施されている面取り加工の削り代よりも増やすことのみによって容易に形成され得る。

（実施の形態２）
図７および図８に示されるように、実施の形態２に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、外輪２ｂが端面２ｃと傾斜面２ｆとを有しており、予圧センサ１０の絶縁膜２１が傾斜面２ｆに接している点で異なる。なお、図７では、第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、感圧パターン部２２ｃ、および被覆部２１，２３の図示が省略されている。

傾斜面２ｆは、端面２ｃに対して傾斜しており、端面２ｃの外縁部に接続されている。傾斜面２ｆは、上記軸方向において外輪間座６の上記第２端面６ｂと対向している。端面２ｃおよび傾斜面２ｆは、外輪２ｂの端面の外縁部が面取り加工されることにより形成されている。言い換えると、傾斜面２ｆは、面取り部として構成されている。このような傾斜面２ｆは、例えば外輪２ｂに対する面取り加工の削り代を、一般的な外輪に対して実施されている面取り加工の削り代よりも増やすことによって形成されている。なお、外輪２ｂの端面２ｃとは反対側に位置する端面には、一般的な外輪に対して実施されている面取り加工が施されている。上記周方向に垂直な断面において、傾斜面２ｆの稜線は例えば直線である。上記周方向に垂直な断面において、傾斜面２ｆの稜線は例えば曲線であってもよい。

図７および図８に示されるように、外輪２ｂの端面２ｃおよび傾斜面２ｆと、第２端面６ｂおよび傾斜面６ｆとの間には、上記軸方向において第１間隔を隔てて配置されている第１間隔領域Ａ１と、第１間隔よりも広い第２間隔を隔てて配置されている第２間隔領域Ａ２とが設けられている。実施の形態２に係る軸受装置では、第２端面６ｂおよび傾斜面６ｆが第１面を、端面２ｃおよび傾斜面２ｆが第２面を構成している。

図８に示されるように、第１間隔領域Ａ１は、端面２ｃと第２端面６ｂとの間に設けられている。第２間隔領域Ａ２は、傾斜面２ｆと傾斜面６ｆとの間に設けられている。

図８に示されるように、予圧センサ１０は、実施の形態１に係る予圧センサ１０と基本的に同様の構成を備えている。

図８に示されるように、絶縁膜２１の上記第１部分２１ａは、端面２ｃに接している。上記第２部分２１ｂは、傾斜面２ｆに接している。保護膜２３は、外輪間座６の第２端面６ｂに接している。

絶縁膜２１の第２部分２１ｂ、第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、および接続部２４の厚みの総和、すなわち傾斜面２ｆに垂直な方向の幅の総和は、絶縁膜２１の第１部分２１ａ、感圧パターン部２２ｃ、および保護膜２３の厚みの総和、すなわち端面２ｃに垂直な方向の幅の総和超えである。

実施の形態２に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置１００と基本的に同様の構成を備えるため、軸受装置１００と同様の効果を奏することができる。

なお、実施の形態２に係る軸受装置では、外輪間座６が傾斜面６ｆを有していなくてもよい。このようにしても、第１間隔領域Ａ１は、第２端面６ｂの上記径方向の中央領域と端面２ｃとの間に設けられている。第２間隔領域Ａ２は、第２端面６ｂの上記径方向の外周領域と傾斜面２ｆとの間に設けられている。そのため、このような軸受装置も軸受装置１００と同様の効果を奏することができる。

（実施の形態３）
図９および図１０に示されるように、実施の形態３に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、外輪間座６が第１間座部材６１と第２間座部材６２とを含み、第１間隔領域Ａ１および第２間隔領域Ａ２が第１間座部材６１と第２間座部材６２との間に設けられている点で異なる。なお、図９では、第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、感圧パターン部２２ｃ、および被覆部２１，２３の図示が省略されている。

図９に示されるように、第１間座部材６１および第２間座部材６２は、別体として環状に設けられており、上記軸方向に並んで配置されている。第１間座部材６１および第２間座部材６２は、上記径方向において内輪間座７と対向する内径面を有している。

図９に示されるように、第１間座部材６１は、上記軸方向において第１軸受１ａ側を向いており、かつ外輪２ａと接している第３端面６１ａと、第３端面６１ａとは反対側に位置する第４端面６１ｂとを有している。第４端面６１ｂは、第１間座部材６１の上記軸方向に向いた表面のうち、外輪２ｂに最も近い面である。第４端面６１ｂの上記径方向の幅は、第３端面６１ａの上記径方向の幅以上であり、例えば第３端面６１ａの上記径方向の幅超えである。

図９および図１０に示されるように、第２間座部材６２は、上記軸方向において第２軸受１ｂ側を向いており、かつ第１間座部材６１の第４端面６１ｂと上記軸方向に対向する第５端面６２ａと、第５端面６２ａとは反対側に位置し、かつ外輪２ｂと接している第６端面６２ｂとを有している。第５端面６２ａは、第２間座部材６２の上記軸方向に向いた表面のうち、外輪２ａに最も近い面である。第５端面６２ａの上記径方向の幅は、第６端面６２ｂの上記径方向の幅以上であり、例えば第６端面６２ｂの上記径方向の幅超えである。

図９および図１０に示されるように、第２間座部材６２は、傾斜面６２ｆをさらに有している。傾斜面６２ｆは、第５端面６２ａに対して傾斜しており、第５端面６２ａの外縁部に接続されている。傾斜面６２ｆは、上記軸方向において第１間座部材６１の第４端面６１ｂと対向している。第５端面６２ａおよび傾斜面６２ｆは、第２間座部材６２の端面の外縁部が面取り加工されることにより形成されている。言い換えると、傾斜面６２ｆは、面取り部として構成されている。このような傾斜面６２ｆは、例えば第２間座部材６２に対する面取り加工の削り代を、一般的な間座に対して実施されている面取り加工の削り代よりも増やすことによって形成されている。なお、第２間座部材６２の第６端面６２ｂには、一般的な間座に対して実施されている面取り加工が施されている。上記周方向に垂直な断面において、傾斜面６２ｆの稜線は例えば直線である。上記周方向に垂直な断面において、傾斜面６２ｆの稜線は例えば曲線であってもよい。

図９および図１０に示されるように、第４端面６１ｂと第５端面６２ａおよび傾斜面６２ｆとの間には、上記軸方向において第１間隔を隔てて配置されている第１間隔領域Ａ１と、第１間隔よりも広い第２間隔を隔てて配置されている第２間隔領域Ａ２とが設けられている。実施の形態３に係る軸受装置では、第４端面６１ｂが第１面を、第５端面６２ａおよび傾斜面６２ｆが第２面を構成している。

図９および図１０に示されるように、第１間隔領域Ａ１は、第４端面６１ｂと第５端面６２ａとの間に設けられている。第２間隔領域Ａ２は、第４端面６１ｂと傾斜面６２ｆとの間に設けられている。

図１０に示されるように、予圧センサ１０は、実施の形態１に係る予圧センサ１０と基本的に同様の構成を備えている。

図９および図１０に示されるように、絶縁膜２１の上記第１部分２１ａは、第５端面６２ａに接している。上記第２部分２１ｂは、傾斜面６２ｆに接している。保護膜２３は、第４端面６１ｂに接している。

絶縁膜２１の第２部分２１ｂ、第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、および接続部２４の厚みの総和、すなわち傾斜面６２ｆに垂直な方向の幅の総和は、絶縁膜２１の第１部分２１ａ、感圧パターン部２２ｃ、および保護膜２３の厚みの総和、すなわち第５端面６２ａに垂直な方向の幅の総和超えである。

実施の形態３に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置１００と基本的に同様の構成を備えるため、軸受装置１００と同様の効果を奏することができる。

なお、実施の形態３に係る軸受装置では、第１間座部材６１が第４端面６１ｂに対して傾斜し、かつ第４端面６１ｂの外縁部に接続されている図示しない傾斜面を有していてもよい。この場合、第１間隔領域Ａ１は、第４端面６１ｂと第５端面６２ａとの間に設けられている。第２間隔領域Ａ２は、傾斜面６２ｆと第１間座部材６１の上記傾斜面との間に設けられている。そのため、このような軸受装置も軸受装置１００と同様の効果を奏することができる。

図１１および図１２に示されるように、第１間座部材６１は上記軸方向において第２間座部材６２に向かって突出する突出部６１ｐを有していてもよい。同様に、第２間座部材６２は上記軸方向において第１間座部材６１に向かって突出する突出部６２ｐを有していてもよい。突出部６１ｐの頂面が上記第５端面６２ａを構成している。突出部６２ｐの頂面が上記第４端面６１ｂを構成している。この場合、突出部６１ｐおよび突出部６２ｐの少なくともいずれか一方が傾斜面を有していればよいが、例えば突出部６１ｐが傾斜面６１ｆを有している。

このようにすれば、第１間座部材６１と第２間座部材６２との接触面積を減らすことができ、感圧パターン部２２ｃに加わる面圧を上げることで、予圧センサ１０の感度を向上させることができる。また、突出部６１ｐまたは６２ｐを設けた場合、予圧センサ１０と突出部の位相を合わせる必要がある。このとき、ノックピン６３を設けることで、位相を容易に合わせることができ、固定することができる。

なお、第１間座部材６１および第２間座部材６２の少なくともいずれか一方のみが、他方に向かって上記軸方向に突出する突出部を有していてもよい。この場合、突出部、または突出部に対向する第４端面６１ｂもしくは第５端面６２ａの少なくともいずれかが、傾斜面を有していればよい。

（実施の形態４）
図１３に示されるように、実施の形態４に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、接続部２４が上記軸方向において第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂと傾斜面６ｆとの間に配置されている点で異なる。

絶縁膜２１は、端面２ｃに接している。絶縁膜２１は、屈曲しておらず、平面状に延びる構造を有している。第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂおよび接続部２４は、端面２ｃ上に配置されている。接続部２４は、絶縁膜２１と傾斜面６ｆとの間に配置されている。

感圧部材２２は、屈曲しておらず、平面状に延びる構造を有している。保護膜２３は、第２端面６ｂに接している。保護膜２３は、例えば第２端面６ｂにのみ接しており、傾斜面６ｆには接していない。

実施の形態４に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置１００と基本的に同様の構成を備えるため、軸受装置１００と同様の効果を奏することができる。

図１４に示されるように、実施の形態４に係る軸受装置では、接続部２４が、上記軸方向において第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂと傾斜面２ｆとの間に配置されていてもよい。この場合、第１間隔領域Ａ１は端面２ｃと第２端面６ｂとの間に設けられている。第２間隔領域Ａ２は、傾斜面２ｆと第２端面６ｂとの間に設けられている。そのため、このような軸受装置も軸受装置１００と同様の効果を奏することができる。

図１５に示されるように、実施の形態４における外輪間座６は、実施の形態３における外輪間座６と同様に第１間座部材６１および第２間座部材６２を含んでいてもよい。第１間座部材６１は、第４端面６１ｂに対して傾斜する傾斜面６１ｆを有していてもよい。この場合、接続部２４は、上記軸方向において第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂと傾斜面６１ｆとの間に配置されていてもよい。また、第２間座部材６２が図１０に示される傾斜面６２ｆを有する場合、接続部２４は、上記軸方向において第１端子部２２ａおよび第２端子部２２ｂと傾斜面６２ｆとの間に配置されていてもよい。

（実施の形態５）
図１６に示されるように、実施の形態５に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、上記周方向に垂直な断面において、第２端面６ｂと傾斜面６ｆとの接続部が曲線状に設けられている点で異なる。

第２端面６ｂと傾斜面６ｆとの接続部の曲率は、第２端面６ｂおよび傾斜面６ｆの各曲率よりも小さい。絶縁膜２１および感圧部材２２は、第２端面６ｂ、傾斜面６ｆ、およびこれらの上記接続部に沿って緩やかに屈曲した構造を有している。

このようにすれば、絶縁膜２１および感圧部材２２が第２端面６ｂと傾斜面６ｆとの接続部上で断裂しにくい。そのため、絶縁膜２１が断裂することに伴う感圧部材２２と外輪間座６（あるいは外輪２ｂ）との間の短絡、または感圧部材２２が断裂することに伴う予圧センサ１０の断線などの発生を抑制することができる。

なお、実施の形態５に係る軸受装置は、実施の形態２～４の軸受装置と同様の構成を有していてもよい。

（実施の形態６）
図１７に示されるように、実施の形態６に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、予圧センサ１０を挟む２つの部材の一方と予圧センサ１０の保護膜２３との間に、緩衝部３０が配置されている点で異なる。なお、図１７は、実施の形態３に係る軸受装置が緩衝部３０を備える構成例を示している。

緩衝部３０は、上記軸方向において感圧パターン部２２ｃと重なるように設けられている。緩衝部３０は、例えば保護膜２３に接している面と、第４端面６１ｂと接している面とを有している。第１端子部２２ａ、第２端子部２２ｂ、および接続部２４は、緩衝部３０から露出している。

図１７に示されるように、緩衝部３０は、例えば第４端面６１ｂの全面と接続されている。緩衝部３０の上記軸方向の厚みは、例えば１００μｍ以下である。緩衝部３０は、例えば環状に設けられている。図５に示されるように、複数の予圧センサ１０が上記周方向において間隔を隔てて配置されている場合、１つの緩衝部３０は複数の予圧センサ１０の保護膜２３と第４端面６１ｂとの間に配置されている。緩衝部３０として、間座を構成する材料の縦弾性係数よりも小さいもの、たとえばフッ素系樹脂、軽金属（銅、アルミなど）を使用すれば、緩衝部３０がクッション層として機能し、予圧センサ１０を確実に押圧することができる。

なお、実施の形態６に係る軸受装置は、実施の形態１，２，４，５の軸受装置と同様の構成を有していてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ａ第１軸受、１ｂ第２軸受、２ａ，２ｂ外輪、２ｃ端面、２ｆ，６ｆ，６１ｆ，６２ｆ傾斜面、３ａ，３ｂ内輪、４ａ，４ｂ玉、５ａ，５ｂ保持器、６外輪間座、６ａ第１端面、６ｂ第２端面、７内輪間座、８ハウジング、８ａ内径面、８ｂ，１１ａ，１１ｂ凸面、９前蓋、９ａ，１２ａ押さえ面、１０予圧センサ、１１主軸、１１ａ外径面、１２固定部材、１３ナット、１４スペーサ、１６配線部、２１絶縁膜（被覆部）、２１ａ第１部分、２１ｂ第２部分、２２感圧部材、２２ａ第１端子部、２２ｂ第２端子部、２２ｃ感圧パターン部、２３保護膜（被覆部）、２４接続部、３０緩衝部、４０センサ信号処理部、６１第１間座部材、６１ａ第３端面、６１ｂ第４端面、６１ｐ，６２ｐ突出部、６２第２間座部材、６２ａ第５端面、６２ｂ第６端面、８１内筒、８２外筒、８３冷却媒体流路、８４配線挿通路、１００軸受装置。

Claims

軸受と、
前記軸受の軸方向において前記軸受に隣接している間座とを備える軸受装置であって、
前記軸方向に作用する圧力に応じて電気的特性値が変化する感圧部と、前記感圧部に電気的に接続されている端子部とを含む予圧センサと、
前記端子部に電気的に接続されている配線部とをさらに備え、
前記軸受装置は、前記軸方向と交差する第１面と、前記軸方向において前記第１面と対向する第２面とを有し、
前記第１面と前記第２面との間には、第１間隔領域と、前記軸受の径方向において前記第１間隔領域と隣接しており、かつ前記第１面と前記第２面との間隔が前記第１間隔領域よりも広い第２間隔領域とが設けられており、
前記感圧部は、前記第１間隔領域内に配置されており、
前記端子部、および前記端子部と前記配線部との接続部は、前記第２間隔領域内に配置されており、
前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかの縁部には、傾斜面が設けられており、
前記第２間隔領域は、前記傾斜面に面している、軸受装置。
前記端子部は、前記軸方向において前記傾斜面と前記接続部との間に配置されている、請求項１に記載の軸受装置。
前記接続部は、前記軸方向において前記端子部と前記傾斜面との間に配置されている、請求項１に記載の軸受装置。
前記間座が前記第１面を有し、
前記軸受が前記第２面を有し、
前記第１面の縁部に前記傾斜面が設けられている、請求項２または３に記載の軸受装置。
前記間座が前記第１面を有し、
前記軸受が前記第２面を有し、
前記第２面の縁部に前記傾斜面が設けられている、請求項２または３に記載の軸受装置。
前記軸受は、外輪、内輪、および転動体を含み、
前記間座は、外輪間座および内輪間座を含み、
前記外輪間座が前記第１面を有しており、
前記外輪が前記第２面を有している、請求項４または５に記載の軸受装置。
前記間座は、第１間座部材と、前記第１間座部材と別体として構成されており、かつ前記軸方向において前記第１間座部材と並んで配置されている第２間座部材とを含み、
前記第１間座部材および前記第２間座部材の一方が前記第１面を有し、
前記第１間座部材および前記第２間座部材の他方が前記第２面を有し、
前記第１面の縁部に前記傾斜面が設けられている、請求項２または３に記載の軸受装置。
前記間座は、第１間座部材と、前記第１間座部材と別体として構成されており、かつ前記軸方向において前記第１間座部材と並んで配置されている第２間座部材とを含み、
前記第１間座部材および前記第２間座部材の一方が前記第１面を有し、
前記第１間座部材および前記第２間座部材の他方が前記第２面を有し、
前記第２面の縁部に前記傾斜面が設けられている、請求項２または３に記載の軸受装置。
前記間座は外輪間座および内輪間座を含み、
前記外輪間座が前記第１間座部材および前記第２間座部材を含む、請求項７または８に記載の軸受装置。
前記感圧部は、前記圧力に応じて直流抵抗が変化するように設けられている、請求項１～９のいずれか１項に記載の軸受装置。