(57)【要約】【課題】外輪にクリープ防止用の周溝加工を不要としてセンサ付軸受の低コスト化を図る。【解決手段】外輪２に固定するセンサハウジング４の外側に、弾性部材６を嵌合する外周被着部１４を形成する。センサハウジング４の外周被着部１４、肩部１５及び外輪２によって周溝が構成される。その周溝が弾性部材６の変位を規制する。これにより、弾性部材６をセンサハウジング４と軸受ハウジングとの間で径方向に圧縮し、軸受ハウジングの内側に密着させることを可能とする。【選択図】図１
2018119625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に介在する複数の転動体と、前記外輪に固定されたセンサハウジングと、前記センサハウジングに固定されたセンサと、軸受ハウジングに密着させる環状の弾性部材とを備えるセンサ付軸受において、
前記弾性部材が前記センサハウジングの外側に取り付けられていることを特徴とするセンサ付軸受。
【請求項２】
前記センサハウジングは、前記外輪の内側に嵌合する外周端部と、前記弾性部材の内側に嵌合する外周被着部と、前記外周被着部よりも大径に設けられた肩部とを有し、
前記センサハウジングの前記外周被着部は、前記外輪の外径よりも小径であって、前記外周端部と前記肩部との間に配置されており、
前記センサハウジングの前記外周被着部、前記肩部及び前記外輪によって、前記弾性部材の軸方向両側への変位及び内側への変位を規制する周溝が構成されている請求項１に記載のセンサ付軸受。
【請求項３】
前記弾性部材は、Ｏリングからなる請求項１又は２に記載のセンサ付軸受。
【請求項４】
前記内輪の外側に嵌合する内周端部を有し、当該内輪の回転運動を磁界の変化に変換するエンコーダをさらに備え、
前記センサハウジングは、前記エンコーダに径方向及び軸方向に向き合う内周部を有し、
前記センサは、前記センサハウジングの前記内周部に固定されている請求項１から３のいずれか１項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、転がり軸受の外輪にセンサハウジングが固定されたセンサ付軸受に関し、特に、そのセンサ付軸受が軸受ハウジングに配置された軸受装置を構成したときのクリープ防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内輪回転かつ外輪静止の条件で使用される転がり軸受にセンサを付属させるため、温度センサ、内輪の回転を検出する回転センサ等の適宜のセンサをセンサハウジングに固定し、そのセンサハウジングを外輪に固定することが行われている。この固定構造の場合、外輪が軸受ハウジングに対して相対的に回転するクリープが起ると、センサと外部機器間を繋ぐ入出力線が断線する懸念がある。このため、外輪のクリープを防止することが求められる（例えば、特許文献１〜３）。
【０００３】
特許文献１、２のセンサ付軸受では、軸受ハウジングの内周にすきま嵌めされる外輪の外周に、軸方向に間隔をおいて二条の周溝が形成されている。各周溝にリングが装着されている。これらリングと、軸受ハウジングの内周と、外輪の外周との間に形成された空間に粘性潤滑材が充満されており、その粘性により、外輪のクリープが防止される。
【０００４】
特許文献３のセンサ付軸受では、軸受ハウジングの内周にすきま嵌めされる外輪の外周に周溝が形成されている。その周溝にＯリングが嵌着されている。軸受ハウジングの内周に外輪をすきま嵌めすると、軸受ハウジングの内周と外輪の周溝間でＯリングが径方向に圧縮され、その弾性反発によって軸受ハウジングの内周と外輪の周溝の夫々とＯリングとの間に摩擦力が発生する。その摩擦力により、外輪のクリープが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１８４６号公報
【特許文献２】特許第４２０８５９９号公報
【特許文献３】特開２００６−１３２７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３に開示されたセンサ付軸受は、いずれも外輪の外周に周溝を形成するため、通常の軸受に比して、外輪に対する溝加工が追加される。周溝加工には、外輪の外周を切削する必要があり、外輪の製造コストが上昇する問題がある。
【０００７】
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、外輪にクリープ防止用の周溝加工を不要としてセンサ付軸受の低コスト化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、この発明は、内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に介在する複数の転動体と、前記外輪に固定されたセンサハウジングと、前記センサハウジングに固定されたセンサと、軸受ハウジングに密着させる環状の弾性部材とを備えるセンサ付軸受において、前記弾性部材が前記センサハウジングの外側に取り付けられている構成を採用したものである。
【０００９】
上記構成によれば、センサハウジングの外側に弾性部材を取り付けると、その弾性部材を外輪と共に軸受ハウジングの内側へ配置し、軸受ハウジングの内側に密着させることが可能となる。その密着により、外輪のクリープが防止される。したがって、外輪にクリープ防止用の周溝加工が不要になるので、外輪の加工工数を減らし、センサ付軸受の低コスト化を図ることができる。
【００１０】
例えば、前記センサハウジングは、前記外輪の内側に嵌合する外周端部と、前記弾性部材の内側に嵌合する外周被着部と、前記外周被着部よりも大径に設けられた肩部とを有し、前記センサハウジングの前記外周被着部は、前記外輪の外径よりも小径であって、前記外周端部と前記肩部との間に配置されており、前記センサハウジングの前記外周被着部、前記肩部及び前記外輪によって、前記弾性部材の軸方向両側への変位及び内側への変位を規制する周溝が構成されているとよい。このようにすると、弾性部材をセンサハウジングの外周被着部に嵌合することが容易になる。
【００１１】
例えば、前記弾性部材は、Ｏリングからなる。
【００１２】
例えば、前記内輪の外側に嵌合する内周端部を有し、当該内輪の回転運動を磁界の変化に変換するエンコーダをさらに備え、前記センサハウジングは、前記エンコーダに径方向及び軸方向に向き合う内周部を有し、前記センサは、前記センサハウジングの前記内周部に固定されている。このようにすると、内輪の回転運動、例えば回転速度、回転角度等を検出する回転センサを転がり軸受に付属させると共に、センサハウジングによって外部からのゴミがセンサのところまで入り難くすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、上記構成の採用により、外輪にクリープ防止用の周溝加工を不要としてセンサ付軸受の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第一実施形態に係るセンサ付軸受を示す断面図
【図２】図１のセンサ付軸受の側面図
【図３】図１のセンサ付軸受を軸受ハウジングの内側に配置した状態を示す部分断面図
【図４】この発明の第二実施形態に係るセンサ付軸受を示す断面図
【図５】図４のセンサ付軸受の側面図
【図６】この発明の第三実施形態に係るセンサ付軸受を示す断面図
【図７】図６のセンサ付軸受を軸受ハウジングの内側に配置した状態を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の第一実施形態に係るセンサ付軸受を添付図面に基づいて説明する。
このセンサ付軸受は、内輪１と、外輪２と、複数の転動体３と、センサハウジング４と、センサ５と、弾性部材６と、エンコーダ７とを備える。
【００１６】
内輪１は、外側に軌道を有する環状の軸受部品からなる。外輪２は、内側に軌道を有する環状の軸受部品からなる。
【００１７】
これら内輪１、外輪２は、それぞれ高炭素クロム鋼によって形成されている。高炭素クロム鋼は、例えば、ＳＵＪ２等（ＪＩＳ  Ｇ４８０５：２００８「高炭素クロム軸受鋼鋼材」に規定のもの）である。
【００１８】
複数の転動体３は、内輪１の軌道と外輪２の軌道間に介在する。
【００１９】
内輪１、外輪２及び複数の転動体３は非分離形の転がり軸受を構成している。なお、保持器の図示は省略する。図では、深溝玉軸受を例示したが、他の軸受形式に変更してもよい。
【００２０】
以下、内輪１の中心軸（図示省略）に沿った方向のことを軸方向という。また、内輪１の中心軸に対して直角な方向のことを径方向という。また、内輪１の中心軸回りの円周方向のことを周方向という。
【００２１】
センサハウジング４は、センサ５が固定されたものであって、外輪２との嵌合によって外輪２と同軸に配置可能な環状体である。
【００２２】
センサ５は、前述の転がり軸受の運転に伴って変化する所定の物理情報を所定の電気信号に変換する電気回路である。
【００２３】
このセンサ５は、磁界の変化を電気信号に変換する磁気センサからなる。センサ５は、回路基板（図示省略）の一部になっている。その回路基板には、センサ５で変換された電気信号を処理する信号処理回路、電源回路等が搭載されている。センサ５は、樹脂モールド、ねじ止め等の適宜の手段により、センサハウジング４に固定されている。
【００２４】
センサ５を含む回路基板は、配線（図示省略）を介して外部機器（図示省略）に接続される。外部機器は、例えば、自動車制御用コンピュータ（ＥＣＵ）である。
【００２５】
エンコーダ７は、内輪１と一体に回転し、その内輪１の回転運動を磁界の変化に変換するものである。この磁界の変化は、センサ５によって電気信号に変換される。
【００２６】
このエンコーダ７は、環状の芯金８と、環状の磁気ドラム９とで構成されている。芯金８は、周方向全周に連続する筒状になっている。芯金８は、金属板をプレス成形することによって形成されている。芯金８は、内輪１の外側に嵌合する内周端部１０を有する。エンコーダ７は、その内周端部１０を内輪１の外周端部に圧入することによって内輪１に固定されている。
【００２７】
磁気ドラム９は、芯金８の外側に加硫接着された磁性ゴムからなる。磁気ドラム９は、磁性ゴムに着磁されたＮ極とＳ極を周方向に交互に有する。磁気ドラム９は、内輪１よりも軸方向一方側にあって、センサ５と対向する。センサ５と磁気ドラム９は、径方向に対向する例を示したが、軸方向に対向する配置でもよい。
【００２８】
なお、エンコーダ７は、他の構造のものでもよく、例えば、磁気ドラムのみで構成してもよいし、磁性材製の歯車でもよい。
【００２９】
弾性部材６は、後述の軸受ハウジング２０（図３参照）に密着させられる環状であって、その密着により、外輪２のクリープを防止することができるものである。
【００３０】
この弾性部材６は、図１、図２に示すように、センサハウジング４の外側に取り付けられたＯリングからなる。Ｏリングは、断面円形で周方向全周に連続する円環状のエラストマである。
【００３１】
このセンサハウジング４は、外輪２の内側に固定された金属環１１と、金属環１１の内側に固定された樹脂部材１２とで構成されている。
【００３２】
金属環１１は、外輪２の内側に嵌合する外周端部１３と、弾性部材６の内側に嵌合する外周被着部１４と、外周被着部１４よりも大径に設けられた肩部１５と、円筒面状の内周嵌め合い部１６とを有する。
【００３３】
センサハウジング４は、その外周端部１３を外輪２の内周端部に圧入することによって外輪２に固定されている。
【００３４】
外周被着部１４は、外輪２の外径よりも小径であって、外周端部１３と肩部１５との間に配置されている。外周被着部１４は、外輪２よりも軸方向一方側にあって円筒面状になっている。外周被着部１４と外周端部１３とを繋ぐ外周段部は、外輪２のセンサハウジング４側の側面に軸方向に突き当てられている。
【００３５】
弾性部材６は、外周端部１３側から外周被着部１４に嵌合することで緊迫力を生じ、その緊迫力によってセンサハウジング４に取り付けられる。
【００３６】
肩部１５は、外周被着部１４から径方向に外側へ延びる端面を有し、その端面によって、弾性部材６の外輪２と反対側への軸方向変位を規制する。一方、外輪２は、センサハウジング４側の側面において、弾性部材６の外輪２側への軸方向変位を規制する。すなわち、これら外周被着部１４、肩部１５及び外輪２によって、外周被着部１４に嵌合された弾性部材６の軸方向両側への変位及び径方向内側への変位を規制する周溝が構成されている。
【００３７】
なお、外周被着部１４の外径と肩部１５の外径と弾性部材６の径寸との関係は、外周被着部１４に嵌合された弾性部材６の外径＞外輪２の外径、かつ肩部１５の外径＞当該弾性部材６の断面円形の径方向中央の径寸となるように設定されている。また、肩部１５の外径は、外輪２の外径と同径に設定されている。これら径寸関係は、弾性部材６を外輪２と共に軸受ハウジングの内側へ軸方向に挿入するのを可能とするためである。
【００３８】
金属環１１は、外輪２よりも切削加工性に優れた金属材からなる。その金属材は、例えば、ＳＵＭ３１（ＪＩＳ  Ｇ４８０４：２００８  「 硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材」で規定のもの）である。金属環１１の内外周の全面は、切削加工によって形成されている。
【００３９】
樹脂部材１２は、断面Ｌ字形で周方向全周に連続する環状体になっている。樹脂部材１２は、金属環１１の内周嵌め合い部１６に嵌合する外周部１７と、エンコーダ７に径方向及び軸方向に向き合う内周部１８とを有する。樹脂部材１２は、切削加工で形成したものでもよいし、金型で形成したものでもよい。
【００４０】
樹脂部材１２は、その外周部１７を金属環１１の内周嵌め合い部１６に圧入することによって金属環１１に固定されている。
【００４１】
樹脂部材１２の内周部１８の内側にセンサ５等を含む回路基板が固定されている。
【００４２】
内輪１と外輪２との間に形成された軸受内部空間からの潤滑剤の漏洩を防止するため、エンコーダ７とセンサハウジング４はラビリンス構造となっており、エンコーダ７と樹脂部材１２の内周部１８との間の隙間にグリースは侵入しない。エンコーダ７及びセンサハウジング４は、内輪１と外輪２との間に形成された軸受内部空間からの潤滑剤の漏洩を防止すると共に、外部から軸受内部空間への異物侵入を防止する。
【００４３】
内輪１又は外輪２には、シール１９が固定されている。シール１９は、エンコーダ７及びセンサハウジング４と反対側において前述の潤滑剤の漏洩及び外部からの異物侵入を防止する。
【００４４】
このセンサ付軸受が軸受ハウジング２０の内側に配置された状態の要部を図３に示す。軸受ハウジング２０は、内輪１に対して相対的に静止する中空体であって、内径部２１を有する。また、軸受ハウジング２０の内側には、外輪２と軸方向に突き当るハウジング肩部２２が形成されている。軸受ハウジング２０の内径部２１は、ハウジング肩部２２に突き当てられた外輪２の外径と、センサハウジング４の肩部１５とを径方向に支持し、かつ弾性部材６の外側に接する。軸受ハウジング２０の内径部２１の内径は、外輪２の外径及びセンサハウジング４の肩部１５の外径のそれぞれに対してすきま嵌めに設定され、かつ弾性部材６の外径よりも小径に設定されている。
【００４５】
このセンサ付軸受の外輪２は、軸受ハウジング２０の内径部２１の内側へ配置され、ハウジング肩部２２に軸方向に突き当てられる。その配置に際し、センサハウジング４の外周被着部１４、肩部１５及び外輪２によって構成された周溝は、弾性部材６の軸方向両側への変位や内側への変位を規制する。このため、弾性部材６が軸受ハウジング２０の内径部２１によって所定に径方向に圧縮され、これにより、弾性反発力を蓄積した弾性部材６が軸受ハウジング２０の内径部２１に密着させられる。
【００４６】
外輪２が軸受ハウジング２０の内径部２１に対して相対的に回転するクリープ挙動は、外輪２に固定されたセンサハウジング４に取り付けられた弾性部材６と軸受ハウジング２０の内径部２１との間の摩擦力によって防止される。振動や衝撃がセンサハウジング４に伝わっても、軸受ハウジング２０の内径部２１がセンサハウジング４の肩部１５を径方向に支持するため、前述の密着が不足する懸念はない。
【００４７】
上述のように、このセンサ付軸受は、センサハウジング４の外側に弾性部材６を取り付け、その弾性部材６を外輪２と共に軸受ハウジング２０の内側へ配置し、軸受ハウジング２０の内側に密着させることにより、外輪２のクリープを防止することができる。したがって、このセンサ付軸受は、外輪２にクリープ防止用の周溝加工が不要であり、外輪２の加工工数を減らし、センサ付軸受の低コスト化を図ることができる。
【００４８】
また、このセンサ付軸受は、センサハウジング４の外周被着部１４、肩部１５及び外輪２によって弾性部材６の変位を規制する周溝が構成されているので、弾性部材６をセンサハウジング４の外周端部１３側から外周被着部１４に嵌合することが容易になる。なお、センサハウジングに周溝全部を形成し、その周溝の溝底面を外周被着部にしてもよいが、この場合、弾性部材を外周被着部に嵌合することが比較的困難になる。
【００４９】
第二実施形態に係るセンサ付軸受を図４、図５に示す。なお。以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。
【００５０】
図４、図５に示すように、このセンサ付軸受は、センサハウジング４´の金属環１１´を薄くし、その分、樹脂部材１２´の径方向の肉厚を外側へ増大させた点で第一実施形態と相違する。
【００５１】
この金属環１１´は、金属板を素材としたプレス成形品からなる。その金属板は、例えば、ＳＰＣＣ（ＪＩＳ  Ｇ３１４１：２０１１「冷間圧延鋼板及び鋼帯」で規定のもの）である。
【００５２】
金属環１１´の外周被着部１４´、肩部１５´は、プレス加工で形成可能であり、金属環１１´に切削加工することは不要になる。外周被着部１４´、肩部１５´は、例えば、複数段の絞り加工によって形成される。
【００５３】
第三実施形態に係るセンサ付軸受を図６、図７に示す。
図６、図７に示すように、このセンサ付軸受は、センサハウジング３０の金属環３１に周溝３２を追加することにより、複数の弾性部材６をセンサハウジング３０の外側に取り付け可能とした点で第一実施形態と相違する。
【００５４】
周溝３２は、周方向全周に連続する溝部からなる。周溝３２は、切削加工によって形成されている。周溝３２の溝幅、溝深さは、外周被着部１４、肩部１５及び外輪２によって構成された周溝の溝幅、溝深さと同等に設定されている。
【００５５】
このセンサ付軸受は、複数の弾性部材６を軸受ハウジング２０の内径部２１に密着させることが可能なため、第一実施形態に比して、外輪２のクリープをより防止することができる。
【００５６】
今回開示された実施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。したがって、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。
【符号の説明】
【００５７】
１  内輪
２  外輪
３  転動体
４、４´、３０  センサハウジング
５  センサ
６  弾性部材
７  エンコーダ
８  芯金
９  磁気ドラム
１０  内周端部
１１、１１´、３１  金属環
１２、１２´  樹脂部材
１３  外周端部
１４、１４´  外周被着部
１５、１５´  肩部
１８  内周部
２０  軸受ハウジング
３２  周溝
【図１】
2018119625.tif 000003
【図２】
2018119625.tif 000004
【図３】
2018119625.tif 000005
【図４】
2018119625.tif 000006
【図５】
2018119625.tif 000007
【図６】
2018119625.tif 000008
【図７】
2018119625.tif 000009