(57)【要約】【課題】  軸方向寸法を短くして小型化を図ることができると共に、エンコーダの振れ精度の向上を図ることができ、更には、コスト低減を図ることができるセンサ付軸受装置を提供する。【解決手段】  外輪１３と、内輪１４と、外輪１３と内輪１４間に配置された複数の転動体１５とを有する転がり軸受１１と、速度パルス発生用のエンコーダ１９と速度パルス検出用の速度検出素子２０と磁束発生用の磁石２１とを有する速度検出装置１２と、を備えるセンサ付軸受装置１０であって、速度検出装置１２は外輪１３と内輪１４との間に設けられる。【選択図】  図１
2006112454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定輪と、回転輪と、該固定輪と該回転輪間に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受と、速度パルス発生用のエンコーダと速度パルス検出用の速度検出素子と磁束発生用の磁石とを有する速度検出装置と、を備えるセンサ付軸受装置であって、
前記速度検出装置は、前記固定輪と前記回転輪との間に設けられることを特徴とするセンサ付軸受装置。
【請求項２】
前記エンコーダは、円周方向に凹凸状に形成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。
【請求項３】
前記エンコーダは、前記回転輪の一部に直接設けられることを特徴とする請求項２に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項４】
前記速度検出素子は、前記磁石と一体に固着されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【請求項５】
前記速度検出素子と前記磁石とは、樹脂でモールドされることを特徴とする請求項４に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項６】
前記速度検出装置は、さらに磁気バイパス用の磁気回路を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄道車両や自動車等に組み込まれる転がり軸受の回転速度を検出するセンサを備えたセンサ付軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のセンサ付軸受装置としては、例えば図４に示すものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このセンサ付軸受装置は、外輪１０１と内輪１０２との間に複数の転動体１０３が保持器１０４を介して円周方向に転動可能に配設され、外輪１０１の軸方向一端部の内周面に形成された周溝１０５ａに密封装置１０６が装着された転がり軸受１０７と、該転がり軸受１０７の軸方向他端部側に配置された速度検出装置１０８とを備えている。
【０００４】
この速度検出装置１０８は、速度パルス発生面を軸方向外方に向けて配置された多極磁石製エンコーダ１１０と、該エンコーダ１１０に対して軸方向に対向して配置された速度センサ１１１とを備える。エンコーダ１１０は、内輪１０２の端部外周面に金属スクリーン１０９を介して取り付けられ、速度センサ１１１はセンサキャリヤ１１２内に収容された状態で保持装置１１３によって保持される。保持装置１１３は、外輪１０１の軸方向他端部の内周面に形成された周溝１０５ｂに溶接等によって固定される。
【特許文献１】特開平７−３１１２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載のセンサ付軸受装置においては、エンコーダ１１０及び速度センサ１１１が転がり軸受１０７の軸方向の端面から突出して配置されているため、軸方向寸法が長くなり、小型化を妨げる原因になる。
【０００６】
また、多極磁石製のエンコーダ１１０は、内輪１０２の端部外周面に圧入等によって取り付けられた金属スクリーン１０９を介して固定されているため、エンコーダ１１０の端面振れ等が発生し、エンコーダ１１０の振れ精度を向上させることが難しいという問題がある。
【０００７】
更に、金属スクリーン１０９、センサキャリヤ１１２及び保持装置１１３等の多数の部品が必要となるため、その分コストが増加するという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、軸方向寸法を短くして小型化を図ることができるセンサ付軸受装置を提供することにある。更に、本発明の目的は、エンコーダの振れ精度の向上を図ることができ、コスト低減を図ることができるセンサ付軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）  固定輪と、回転輪と、該固定輪と該回転輪間に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受と、速度パルス発生用のエンコーダと速度パルス検出用の速度検出素子と磁束発生用の磁石とを有する速度検出装置と、を備えるセンサ付軸受装置であって、
前記速度検出装置は、前記固定輪と前記回転輪との間に設けられることを特徴とするセンサ付軸受装置。
（２）  前記エンコーダは、円周方向に凹凸状に形成されることを特徴とする（１）に記載のセンサ付軸受装置。
（３）  前記エンコーダは、前記回転輪の一部に直接設けられることを特徴とする（２）に記載のセンサ付軸受装置。
（４）  前記速度検出素子は、前記磁石と一体に固着されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
（５）  前記速度検出素子と前記磁石とは、樹脂でモールドされることを特徴とする（４）に記載のセンサ付軸受装置。
（６）  前記速度検出装置は、さらに磁気バイパス用の磁気回路を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセンサ付軸受装置によれば、速度検出装置としての、速度パルス発生用のエンコーダと、速度パルス検出用の速度検出素子と、磁束発生用の磁石とが、固定輪と回転輪との間に設けられるので、軸方向寸法が短くなって小型化を図ることができる。
【００１１】
また、エンコーダを円周方向に凹凸状に形成して回転輪の一部に直接設けることにより、エンコーダの振れ精度の向上を図ることができると共に、部品点数が削減されて低コスト化を図ることができ、しかも高価な磁石は速度検出素子側の一部分に磁束発生用の磁石を使用すれば足りるため、更なる低コスト化を図ることができる。
【００１２】
更に、速度検出素子を磁石と一体に固着して両者を樹脂でモールドすることにより、モールド部分を固定輪に圧入や接着等の手段により取り付けて組み立てることができるので、組立性が向上して更なる低コスト化を図ることができる。
また、磁気バイパス用の磁気回路を設けることで、磁束発生用の磁石の体積を小さくすることができるので、更なる低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のセンサ付軸受装置に係る各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態であるセンサ付軸受装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置１０は、転がり軸受１１と速度検出装置１２とを備える。転がり軸受１１は、固定輪である外輪１３と、回転輪である内輪１４と、外輪１３の外輪軌道面１３ａと内輪１４の内輪軌道面１４ａとの間に転動可能に配置された複数の転動体１５と、複数の転動体１５を円周方向に所定の間隔で保持する複数のポケットを有する保持器１６と、外輪１３の軸方向一端部の内周面に形成された周溝１７に装着される密封装置１８とを有する。また、速度検出装置１２は、転動体１５に対して密封装置１８と反対側の軸方向他端部で外輪１３の内周面と内輪１４の外周面との間に設けられる。
【００１５】
外輪１３と内輪１４は、略同一な軸方向寸法を有しており、各軌道面１３ａ，１４ａは、各軸方向中心に対して密封装置１８が配置される軸方向一端部寄りに形成される。即ち、外輪１３と内輪１４では、各軌道面１３ａ，１４ａの中心から密封装置１８が配置される軸方向一端部の端面までの軸方向寸法Ｌ１が、各軌道面１３ａ，１４ａの中心から軸方向他端部の端面までの軸方向寸法Ｌ２より短く設定されており、軸方向他端部における外輪１３の内周面と内輪１４の外周面との間には、速度検出装置１２を設けるための空間が確保される。
【００１６】
速度検出装置１２は、速度パルス発生用のエンコーダ１９と、速度パルス検出用の速度検出素子２０と、磁束発生用の磁石２１と、速度検出素子２０及び磁石２１をモールドする樹脂２２と、速度検出素子２０からの検出信号を外部へ送信するリード２３とを備える。
【００１７】
エンコーダ１９は内輪１４の軸方向他端部の外周面に例えば切削加工等によって円周方向に沿って等間隔で凹凸形状を直接加工することにより形成され、加工後の凹凸部には研磨処理が施されている。
【００１８】
速度検出素子２０は、磁石２１と接着等により一体に固定されている。速度検出素子２０及び磁石２１は全体が射出成形やポッティングにより樹脂２２でモールドされてリング状のセンサユニット２４を構成しており、該センサユニット２４は速度検出素子２０をエンコーダ１９に対して径方向に対向させた状態で外輪１３の軸方向他端部の内周面に圧入や接着等により取り付けられている。
【００１９】
このように取り付けられたセンサユニット２４では、樹脂２２によって形成される軸方向内側面２２ａがエンコーダ１９より軸方向内方に位置しており、軸方向内側面２２ａ寄りのセンサユニット２４の内周面と、これに対向するエンコーダ１９近傍の内輪１４の外周面との間にラビリンスシール２５を構成する。
【００２０】
なお、樹脂２２としては、例えばエンジニアリングプラスチックであるＰＰＳ，６６ナイロン，４６ナイロン等を使用することができ、この場合、ガラスファイバー等を入れて強度を向上させるようにしてもよい。また、磁石２１としては、例えばネオジやフェライト磁石の金属磁石やプラスチック磁石等を使用することができる。
【００２１】
リード２３は、センサユニット２４の樹脂２２内で屈曲した後、一部が樹脂２２から軸方向外方に突出してコネクタのピン２３ａとされており、ピン２３ａの周辺部は雌コネクタが固定できるように樹脂２２でコネクタ２６の形状に形成されている（図２参照）。これにより、コネクタを別途に設ける必要をなくして、低コスト化が図られている。
【００２２】
そして、速度検出装置１２における磁束は、磁石２１→内輪１４→転動体１５→外輪１３→磁石２１と流れ、内輪１４が回転すると、エンコーダ１９が回転して速度検出素子２０を透過する磁束が変化し、この磁束の変化量に基づいて回転速度を検出することができる。また、図１に示した磁石の配置を逆（Ｎ極が上側）にしても、磁束の流れが逆になるだけで、同様の効果を得ることができる。
【００２３】
従って、本実施形態のセンサ付軸受装置１０では、転がり軸受１１の外輪１３と内輪１４との間に、速度検出装置１２としての、速度パルス発生用のエンコーダ１９と、速度パルス検出用の速度検出素子２０と、磁束発生用の磁石２１とが設けられるので、軸方向寸法が短くなって小型化を図ることができる。
【００２４】
また、エンコーダ１９は、内輪１４の端部外周面に例えば切削加工等によって円周方向に沿って凹凸形状を直接加工し、加工後の凹凸部に研磨処理を施すことで形成されるので、内輪軌道面１４ａとエンコーダ１９の外周面との同軸度の精度が高くなってエンコーダ１９の外周面の振れを略ゼロにすることができ、これにより、エンコーダ１９の振れ精度を向上することができる。
【００２５】
更に、エンコーダ１９は内輪１４の端部外周面に凹凸形状を直接加工することで形成されるので、部品点数が削減されて低コスト化を図ることができ、しかも高価な磁石は速度検出素子２０側の一部分に磁束発生用の磁石２１を使用すれば足りるため、更なる低コスト化を図ることができる。
【００２６】
また、速度検出素子２０を磁石２１と一体に固着して両者を樹脂２２でモールドすることによりリング状のセンサユニット２４を構成しているので、該センサユニット２４を外輪１３の端部内周面に圧入や接着等の手段により取り付けて組み立てることができ、これにより、組立性が向上して更なる低コスト化を図ることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態であるセンサ付軸受装置について説明する。なお、第１実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００２８】
図３に示すように、本実施形態のセンサ付軸受装置３０は、転がり軸受３１と速度検出装置３２とを備える。転がり軸受３１は、固定輪である外輪３３と、回転輪である内輪３４と、外輪３３の外輪軌道面３３ａと内輪３４の内輪軌道面３４ａとの間に転動可能に配置される複数の転動体１５と、保持器１６と、密封装置１８とを有し、第１実施形態と同様、外輪３３と内輪３４は、各軌道面３３ａ，３４ａの中心から密封装置１８が配置される軸方向一端部の端面までの軸方向寸法Ｌ１が、各軌道面３３ａ，３４ａの中心から速度検出装置３２が設けられる軸方向他端部の端面までの軸方向寸法Ｌ２より短く設定されている。
【００２９】
また、外輪３３の軸方向他端部には段部３３ｂが設けられており、端面側の内周面は拡径される。一方、内輪３４の軸方向他端部にも段部３４ｂが設けられており、端面側の外周面は縮径される。そして、外輪３３の拡径された大径側外周面３３ｃと内輪３４の縮径された小径側内周面３４ｃとの間に、速度検出装置３２が設けられる。また、内輪３４の段部３４ｂは、外輪３３の段部３３ｂより軸方向内方に形成されており、内輪３４の段差面３４ｄは、外輪３３の段差面３３ｄより軸方向内方に位置している。
【００３０】
速度検出装置３２は、速度パルス発生用のエンコーダ１９と、速度パルス検出用の速度検出素子２０と、磁束発生用の磁石２１と、速度検出素子２０及び磁石２１をモールドすると共に、コネクタ２６を構成する樹脂２２と、速度検出素子２０からの検出信号を外部へ送信するリード２３と、磁気バイパス用の磁気回路を形成する磁性体３５とを備える。
【００３１】
エンコーダ１９は内輪３４の軸方向他端部の大径側外周面３４ｃに例えば切削加工等によって円周方向に沿って等間隔で凹凸形状を直接加工することにより形成され、加工後の凹凸部には研磨処理が施されている。
【００３２】
速度検出素子２０と磁石２１は、接着等により互いに一体に固定された後、磁性体３５を芯金とした状態で射出成形やポッティングによって樹脂モールドされて円筒状のセンサユニット３６を構成している。
【００３３】
磁性体３５は円筒部３５ａと該円筒部３５ａの端部から径方向内方に延びる円環板部３５ｂとによって断面Ｌ字形のリング形状とされており、円筒部３５ａによって樹脂２２の外周面を覆うと共に、円環板部３５ｂによって樹脂２２の軸方向内側面を覆うように樹脂２２と一体に成形され、磁性体３５の円筒部３５ａは磁石２１に磁気的に導通している。なお、磁性体３５としては、例えば鉄やマルテンサイト系のステンレス鋼、フェライト系のステンレス鋼等を使用することができる。
【００３４】
そして、センサユニット３６は速度検出素子２０をエンコーダ１９に対して径方向に対向させた状態で外輪３３の軸方向他端部の大径側内周面３３ｃに磁性体３５の円筒部３５ａを圧入や接着すること等により取り付けられている。
【００３５】
このように取り付けられたセンサユニット３６では、磁性体３５の円環板部３５ｂの軸方向内側面がエンコーダ１９より軸方向内方に位置し、また、磁性体３５の円筒部３５ａを段部３３ｂの段差面３３ｄに当接させた際、磁性体３５の円環板部３５ｂの内径部が段部３４ｂの段差面３４ｄと所定の隙間を持って対向しており、これにより、センサユニット３６の樹脂２２及び円環板部３５ｂの内径部と内輪３４の段部３４ｂとの間にラビリンスシール３７を構成している。
【００３６】
そして、速度検出装置３２における磁束の磁路３８（破線で示す）は、磁石２１→内輪３４→磁性体３５→磁石２１と流れ、内輪３４が回転すると、エンコーダ１９が回転して速度検出素子２０を透過する磁束が変化し、この磁束の変化量に基づいて回転速度を検出することができる。また、第１実施形態と同じく、磁石の向きを逆にしても同様の効果が得られる。
【００３７】
従って、本実施形態では、センサユニット３６に磁気バイパス用の磁気回路を形成する磁性体３５を設けているので、磁束を有効に利用することが可能になって速度検出素子２０を透過する磁束を大きくすることができ、これにより、磁石２１の体積を小さくすることができて、更なる低コスト化を図ることができる。
【００３８】
また、磁束が磁気バイパス用の磁気回路を経由するので、転動体１５を通過する磁束が減少して外輪３３及び内輪３４の軌道面に鉄粉等が集まるのを防止することができる。
【００３９】
更に、磁性体３５の円筒部３５ａを外輪３３の端部内周面の段部３３ｂに圧入等により固定することができるので、樹脂２２のクリープによるゆるみを防止することができる。
その他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、樹脂に速度検出素子のみをモールドした場合を示すが、これに限定されず、樹脂に温度検出素子や振動検出素子を一体にモールドして温度や振動を検出するようにしてもよい。
【００４１】
また、本実施形態は、内輪を回転輪とした場合を示すが、外輪を回転輪とした場合にも本発明を適用することができる。
更に、本実施形態では、エンコーダの凹凸部を切削加工によって形成した場合を示すが、必ずしもこのようにする必要ななく、エンコーダの凹凸部をプレス加工や鍛造等で形成することで、より低コスト化を図ることができる。
また、本発明は、玉軸受に限定するものではなく、円すいころ軸受や円筒ころ軸受でも良い。
【００４２】
その他、転がり軸受及び速度検出装置の各部材の材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態であるセンサ付軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図２】速度検出装置を図１の矢印II方向から見た図である。
【図３】本発明の第２実施形態であるセンサ付軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図４】従来のセンサ付軸受装置を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０，３０  センサ付軸受装置
１１，３１  転がり軸受
１２，３２  速度検出装置
１３，３３  外輪（固定輪）
１４，３４  内輪（回転輪）
１５  転動体
１９  エンコーダ
２０  速度検出素子
２１  磁石
２２  樹脂
３５  磁性体（磁気バイパス用の磁気回路）
【図１】
2006112454.tif 000003
【図２】
2006112454.tif 000004
【図３】
2006112454.tif 000005
【図４】
2006112454.tif 000006