(57)【要約】【課題】既存の軸受構造をそのまま利用しつつ、軸方向寸法の拡大を抑制し、かつセンサ面への異物の付着を防止して検出精度を高める。【解決手段】外輪１１と内輪１２の間を密封板１６で閉塞し、外輪１１の回転に伴う一方の密封板１６表面の植毛２０を感圧センサ１５に摺接させる。その各植毛２０の摺接による圧を感圧センサ１５が検出し、その圧の検出速度及び検出数によって、外輪１１の回転速度、回転方向などの回転状態を検出する。既存の密封板を使用しているため、軸受の軸方向寸法の拡大を抑制し得る。前記摺接によって、密封板とセンサの間に異物が噛み込んでも、センサ面１５ａを摺接する植毛によってその異物は掻き出され、センサ面は常に異物の無い状態を維持されるため、検出精度が高いものとなり、密封板とセンサの間への異物遮蔽機構を設ける必要もない。植毛は等間隔に設け、一定間隔でその植毛を検出するようにして、検出し易くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪（１１）と、内輪（１２）と、前記外輪（１１）と内輪（１２）の間に収容される複数の転動体（１３）と、外輪（１１）と内輪（１２）の間を閉塞してその内外輪（１２、１１）の回転する一方に固定の密封板（１６）と、前記密封板（１６）に設けた弾性被検出体（２０）と、前記弾性被検出体（２０）の回転域に面してセンサ面（１５ａ）に前記弾性被検出体（２０）が摺接する固定のセンサ（１５）と、を備え、
前記弾性被検出体（２０）は、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体であるセンサ付軸受。
【請求項２】
前記弾性被検出体（２０）が密封板（１６）の周囲等間隔に位置する請求項１に記載のセンサ付軸受。
【請求項３】
前記回転する一方が内輪（１２）であって、外輪（１１）は固定でその外輪（１１）に前記センサ（１５）が設けられている請求項１又は２に記載のセンサ付軸受。
【請求項４】
前記回転する一方が外輪（１１）であって、内輪（１２）は固定でその内輪（１２）に前記センサ（１５）が設けられている請求項１又は２に記載のセンサ付軸受。
【請求項５】
前記センサ（１５）が感圧センサであって、前記弾性被検出体（２０）が回転に伴って接離する圧力によって前記感圧センサ（１５）が前記回転を検知する請求項１乃至４の何れか一つに記載のセンサ付軸受。
【請求項６】
車輪の回転状態を車両制御に用いる自動車のホイール支持用とした請求項１乃至５の何れか一つに記載のセンサ付軸受。
【請求項７】
車輪の回転状態を車両制御に用いる二輪車のホイール支持用とした請求項１乃至５の何れか一つに記載のセンサ付軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受の回転速度、回転方向などの回転状態を検出することができるセンサを有するセンサ付軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハードディスクドライブ(ＨＤＤ)装置や自動車のＡＢＳ(Antilock Brake System)などをはじめとする一般産業用機械には、その回転状態を検出することができる各種のセンサ付軸受が用いられている(特許文献１、２参照)。
このセンサ付軸受は、例えば、センサ素子を備えたセンサハウジングが外輪(静止輪)に固定され、センサ素子に対向配置された磁気エンコーダが内輪(回転輪)に固定されている。この場合、内輪と共に回転する磁気エンコーダの単位時間あたりの磁気変化をセンサ素子でセンシングすることにより、軸受の回転状態が検出される。
【０００３】
このセンサ付軸受において、センサハウジングと磁気エンコーダとの隙間が軸受外部にダイレクト（直接に）に開放(連通)されていると、その軸受外部に存する、塵埃、液体などの異物がセンサハウジングと磁気エンコーダとの隙間を通って軸受内部に浸入し易い。その磁気エンコーダやセンサ素子の周囲近傍に異物が浸入すると、センサ素子によって磁気エンコーダの磁気変化を精度良くセンシングすることが困難になり、その結果、軸受の回転状態を正確に検出することができなくなってしまう恐れがある。また、内外輪と転動体との間に異物が浸入すると、内外輪や転動体が早期に摩耗或いは摩損し、その結果、軸受の回転性能を長期に亘って一定に維持することができなくなってしまう恐れがある。
【０００４】
その異物の侵入防止策として、例えばセンサハウジングと磁気エンコーダとの隙間を外部から覆ったり、他の密封装置を増設したりするなどの方法が考えられるが、かかる方法では、既存の軸受構造をそのまま利用することができないため、軸受の製造コストが上昇してしまう場合がある。また、かかる方法は、手間がかかり面倒であるため、軸受の製造効率を低下させてしまう場合がある。
このため、外輪と内輪の間を密封板や異物遮蔽板で閉塞してその異物の侵入を防止するようにした技術がある（特許文献２の図１符号２４、同２６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９６２８８号公報
【特許文献２】特開２００９−３０７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の異物遮蔽板やその取付用センサホルダは軸受の軸方向に突出しているため、軸受の軸方向寸法が大きくなっており、軸受や周辺部品の配置の制約が大きくなっている。
また、回転検出を、別途に設けた磁気エンコーダの磁界変動をセンサで検出する方式であるため、エンコーダを回転輪に取付ける必要があることから、エンコーダの軸方向寸法分のさらなる軸受の軸方向寸法の拡大を招いており、前記制約がさらに大きくなっている。
【０００７】
この発明は、前記実状の下、既存の軸受構造をそのまま利用しつつ、軸方向寸法の拡大を抑制し、かつセンサ面への異物の付着を防止して検出精度を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するため、この発明に係るセンサ付軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と内輪の間に収容される複数の転動体と、外輪と内輪の間を閉塞してその内外輪の回転する一方に固定の密封板と、前記密封板に設けた弾性被検出体と、前記弾性被検出体の回転域に面してセンサ面に前記弾性被検出体が摺接する固定のセンサと、を備える構成を採用したのである。
【０００９】
この構成であると、密封板は既存のものであって、その密封板が回転輪と一体に回転し、その回転状態をセンサで検出する。また、密封板とセンサの間に異物が噛み込んでも、センサ面を摺接する弾性被検出体によってその異物は掻き出されて、センサ面は常に異物の無い状態を維持される。このため、検出精度が高いものとなるとともに、密封板とセンサの間への異物遮蔽機構を設ける必要も少ない。
【００１０】
前記弾性被検出体は、センサ面に摺接してもその面を傷付け無い、繊維材、軟質発泡材又は軟質樹脂材からなる柔軟性構造体であれば、適宜に採用することができ、例えば、密封板上の植毛としたり、ゴム製弾性突起としたりすることができる。
また、その弾性被検出体は、密封板の周囲の任意位置に設ければ良く、不等間隔でも良いが、等間隔に設ければ、一定間隔でその弾性被検出体を検出するため、検出し易い利点がある。
さらに、センサは軸受ハウジングやセンサホルダ等の固定物に設ければ良いが、内輪と外輪の一方が回転し、他方が固定の場合、密封板は回転する一方に、センサは固定の他方に又は前記軸受ハウジング等の固定物にそれぞれ取り付けることができる。両輪が回転する場合は、回転を検出する一方に密封板を取り付け、センサは前記軸受ハウジング等に取り付けることとなる。
前記センサは、弾性被検出体の摺接を検知できれば、何れの検知方式でも良いが、感圧センサとすれば、弾性被検出体が回転に伴って接離する圧力によってその回転を検知するようにし得る。
【００１１】
前記の各構成のセンサ付軸受は、従来と同様に、ハードディスクドライブ装置や自動車のＡＢＳ等をはじめとする一般産業用機械に採用することができるが、具体的には、車輪の回転状態を車両制御に用いる自動車のホイール支持用としたり、車輪の回転状態を車両制御に用いる二輪車のホイール支持用としたりすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、以上のように構成して、既存の密封板を使用して軸方向寸法の拡大を抑制し、その密封板に設けた弾性被検出体をセンサで検出するとともに、その弾性被検出体によってセンサ面は常に異物の無い状態を維持されるため、検出精度が高いものとなるとともに、密封板とセンサの間への異物遮蔽機構を設ける必要もない。このため、低コストで製造効率に優れたセンサ付軸受とし得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係るセンサ付軸受の一実施形態を示し、（ａ）は切断上部正面図、（ｂ）は一部省略右側面図
【図２】同実施形態の密封板への植毛態様を示す縦断面図であって、（ａ）はランダム植毛、（ｂ）は直立植毛
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明に係るセンサ付軸受の一実施形態を図１に示し、このセンサ付軸受１０は、単列転がり軸受であって、円環状の回転輪となる外輪１１と、その外輪１１の内側に対向して配置された円環状の固定輪となる内輪１２と、外輪１１と内輪１２との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体（鋼球）１３と、各転動体１３を回転自在に保持する保持器１４と、内輪１２の回転状態を検出するセンサ１５とを備えており、そのセンサ１５によって外輪１１の例えば回転速度、回転方向などの回転状態を検出する。
【００１５】
外輪１１と内輪１２の間の両側（転動体１３の両側）には密封板１６が設けられている。この密封板１６は、その外径端が外輪１１の周溝１７に嵌め込み固定され、内径端は内輪１２の周溝１８に摺動可能に嵌っている。このため、外輪１１が回転すると、その外輪１１と共に（一体に）密封板１６が回転する。この密封板１６は、内輪１２との摺動に耐え得るものを適宜に選択すれば良く、例えば、金属製シールドや、芯金入りゴム製シール等を採用する。
【００１６】
内外輪１２、１１の外側（図１（ａ）において右側）の密封板１６には、弾性被検出体となる、繊維材、軟質発泡材又は軟質樹脂材からなる柔軟性構造体２０がその周囲等間隔に設けられている。この実施形態の柔軟性構造体２０は、多数の短繊維２１が密封板１６に植設された植毛部である。
その植毛部（柔軟性構造体）２０は、例えば、長さ：０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下の短繊維２１を植毛して形成されている。この植毛方法として、例えば静電吹き付け植毛法を採用する。この静電吹き付け植毛法は、図２（ａ）に示すように、植毛対象物（密封板１６）の植毛領域に接着剤２２を塗布し、高電圧電極により静電界を形成するとともに、短繊維２１に空気（エア）を吹き付けることによって、この短繊維２１を起立状態で密封板１６に固定するものである。
【００１７】
この静電吹き付け植毛法によると、短繊維２１は、密封板１６に対して傾斜した状態で植毛される。短繊維２１の傾斜角は、植毛対象物へのエアの吹き付け方向を変化させることによって適宜に変えることができるが、３〜６０度の範囲内とするのが好ましい。この植毛態様として、図２（ａ）に示すランダムに傾斜したものとすることができる。このように短繊維２１を傾斜させることによって、植毛を直立させた場合に比較して、少ない植毛量で密封板１６を被うことができる。短繊維２１の接着剤２２への植毛後に乾燥工程及び仕上げ工程が行われ、静電吹き付け植毛法による一連の植毛作業が完了する。
【００１８】
植毛方法としては、前記の静電吹き付け植毛法に限定されず、例えば、静電植毛法を採用することもできる。この静電植毛法は、静電吹き付け植毛法と同様に高電圧電極により静電界を形成する点で共通するが、エアを用いない点で相違する。この方法によっては、図２（ｂ）に示すように、短繊維２１は密封板１６に対してほぼ直立した状態で植毛し得る。
【００１９】
植毛に用いる短繊維２１として、例えば、合成樹脂繊維、無機繊維、再生繊維、天然繊維が挙げられる。その合成樹脂繊維として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどが挙げられる。また、無機繊維として、例えば、カーボン繊維、グラスファイバーなどが挙げられる。また、再生繊維として、例えば、レーヨン、アセテートなどが挙げられる。また、天然繊維として、例えば、綿、絹、麻、羊毛などが挙げられる。
合成樹脂繊維を柔軟性構造体（植毛）２０に用いた場合、油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができる。
【００２０】
なお、この実施形態では、柔軟性構造体２０を繊維材で構成した場合、つまり、多数の繊維が植設された植毛部について説明したが、柔軟性構造体２０を軟質発泡材または軟質樹脂材で構成してもよい。軟質発泡材としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂や、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを発泡したものが挙げられる。軟質樹脂材としては、コルク材、ゴム板材、ポリエチレンや塩化ビニルなどの軟質シートが挙げられる。
【００２１】
前記センサ１５は、感圧式であって、センサホルダ１９や内輪１２に固定状態で取り付けられて柔軟性構造体（植毛）２０の回転域に面している。このため、外輪１１が回転すると、それに伴って密封板１６も回転し、各植毛２０がセンサ１５のセンサ面１５ａを摺接する。その各植毛２０の摺接による圧をセンサ１５が検出し、その圧の検出速度及び検出数によって、回転速度、回転方向などの回転状態を検出する。
【００２２】
この実施形態のセンサ付軸受１０は、従来と同様に、ハードディスクドライブ装置や自動車のＡＢＳ等をはじめとする一般産業用機械に採用することができるが、具体的には、車輪の回転状態を車両制御に用いる自動車のホイール支持用としたり、車輪の回転状態を車両制御に用いる二輪車のホイール支持用としたりすることができる。
【００２３】
前記実施形態においては、外輪１１を回転輪としたが、内輪１２を回転輪とし、外輪１１を固定輪としても良い。この場合、密封板１６は内輪１２に固定することとなる。また、必要があれば、従来の異物遮蔽構造を付加することもできる。内外輪１２、１１の内側（図１（ａ）において左側）の密封板１６に柔軟性構造体（植毛）２０を設けることができ、この場合は、センサ１５もその内側に設ける。
さらに、前記実施形態は玉軸受に適用した場合について説明したが、この発明は、ころ軸受など、転がり軸受一般に適用することができることは勿論である。
センサ１５は感圧式に限らず、磁気式等の適宜の検出手段のものを採用し得る。磁気式とした場合、柔軟性構造体（植毛）２０を磁気を有するもの（磁粉含浸弾性樹脂等）としたり、密封板１６の表面に、磁石粉混入の弾性樹脂磁石突起を等間隔、不等間隔に設けたりする。
このように、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。この発明の範囲は、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。
【符号の説明】
【００２４】
１０  センサ付軸受
１１  外輪（回転輪）
１２  内輪（静止輪)
１３  転動体
１４  保持器
１５  感圧センサ
１５ａ  センサのセンサ面
１６  密封板
１７  外輪の周溝
１８  内輪に周溝
２０  柔軟性構造体（植毛）
２１  短繊維
２２  接着剤
【図１】
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【図２】
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