(57)【要約】【課題】ハウジングに組み付ける際や固定軌道輪に予圧荷重を加える際に、センサ部を破損させることなく押圧することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供すること。【解決手段】軸受部１１に固定されるセンサ部１２が、外輪１４の軸方向一端面１４ｃを覆うように当該外輪１４に固定されたセンサカバー１７を有している。センサカバー１７は、外輪１４の軸方向一端面１４ｃと対向するように軸受部１１の半径方向に延設されたフランジ部１７ｃと、当該フランジ部１７ｃから軸方向に延設された中間板部１７ｄと、当該中間板部１７ｄから軸受部１１の半径方向に延設された押圧用板部１７ａと、フランジ部１７ｃから中間板部１７ｄに渡って形成された補強リブ１７ｅと、を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軌道輪、固定軌道輪、および前記回転軌道輪と前記固定軌道輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体を有する軸受部と、前記回転軌道輪および前記固定軌道輪それぞれの軸方向一端部に隣接する円環状のセンサ部と、を備えたセンサ付き転がり軸受装置であって、
前記センサ部が、前記固定軌道輪の軸方向一端面を覆うように当該固定軌道輪に固定されたセンサカバーを有することを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項２】
前記センサカバーが、前記固定軌道輪の前記軸方向一端面と対向するように前記軸受部の半径方向に延設されたフランジ部と、当該フランジ部から軸方向に延設された中間板部と、当該中間板部から前記軸受部の半径方向に延設された押圧用板部と、前記フランジ部から前記中間板部に渡って形成された補強部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
【請求項３】
前記センサ部が、前記回転軌道輪の一端部に固定された芯金、前記センサカバーに内包され且つ前記固定軌道輪の軸方向一端面に近接するように前記センサカバー上に固定されたセンサ保持部材、当該センサ保持部材に固定され且つ磁気を受けて電気信号を発生する磁気検出器、および前記磁気検出器に近接可能なように前記芯金に固定された磁気発生器、を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内輪、外輪、および当該内外輪の間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体を有する軸受部の状態（例えば、回転数、回転角度、温度、振動、等）を検出可能なセンサ付き転がり軸受装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転部材の回転数や回転角度（回転位相）を検出するために、回転ドラムの周囲に多極に着磁した回転素子を設け、その回転素子の回転に伴う磁気の変動を検出素子によって検出し且つ電気信号に変換して出力するセンサ付き転がり軸受装置は従来から用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１１３１１号公報
【０００４】
センサ付き転がり軸受装置の一例として図３に示されるセンサ付き転がり軸受装置３０は、円環状の軸受部３１および該軸受部３１の軸方向一端部に隣接する円環状のセンサ部３２を有している。軸受部３１は、外周面に内輪軌道面３３ａが形成された回転軌道輪である内輪３３と、内周面に外輪軌道面３４ａが形成された固定軌道輪である外輪３４と、保持器３５によって周方向に整列保持され且つ内輪３３および外輪３４の間に転動自在に配設された複数個の転動体である玉３６と、当該玉３６に対して軸方向他端部内に配されたシール部材３７と、を備えている。
【０００５】
センサ部３２は、磁性金属製（例えば、鉄製等）の芯金３８と、センサ保持部材である合成樹脂製のセンサハウジング３９と、磁性金属製（例えば、鉄製等）のセンサカバー４０と、芯金３８の外周部に配された磁気発生器である多極磁石４１と、センサカバー４０の内周部に配された磁気検出器である磁気感応センサ４２と、を備えている。多極磁石４１と磁気感応センサ４２とは、芯金３８とセンサカバー４０とによって囲繞されて画成されたセンサ室４３内に配置されている。
【０００６】
芯金３８は、円環状の一端３８ｂから軸方向に延出された筒部３８ｃが形成され、当該筒部３８ｃの先端部から半径方向に立ち下げられた（換言すれば、軸（不図示）に向けて曲げられた）押圧用板部３８ａが形成された円環状の部材である。円環状の一端３８ｂは、内輪３３の一端部の外周面３３ｂに圧入嵌合または加締め加工されて、内輪３３の一端部に密着固定されている。芯金３８の筒部３８ｃの外周面には多極磁石４１が固定されている。
【０００７】
センサハウジング３９は、断面コ字状で円環状のハウジング本体３９ａが形成され、当該ハウジング本体３９ａの端部から半径方向に立ち下げられた（換言すれば、軸（不図示）に向けて曲げられた）押圧用板部３９ｂが形成された円環状の部材である。センサハウジング３９は、そのハウジング本体３９ａの一部に磁気感応センサ４２が固定されており、センサカバー４０の内周面に固定されている。
【０００８】
センサカバー４０は、一端４０ｂから一旦半径方向に立ち上げられた（換言すれば、軸（不図示）とは反対方向に向けて曲げられた）フランジ部４０ｃが形成され、当該フランジ部４０ｃの外周側端部から軸方向に延出された筒部４０ａが形成された円環状の部材である。
【０００９】
センサカバー４０は、筒部４０ａの内周面にセンサハウジング３９が装着固定されている。センサカバー４０は、その一端４０ｂが外輪３４の一端部の内周面３４ｂに圧入嵌合または加締め加工されて、外輪３４の一端部側の外周部に密着固定されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記センサ付き転がり軸受装置３０では、当該センサ付き転がり軸受装置３０をハウジング（不図示）に組み付ける際や外輪３４に予圧荷重を加える際には、センサ部３２、特に、強度の低いセンサハウジング３９を押圧する必要がある。それ故、この押圧によりセンサ部３２が破損する可能性がある。
【００１１】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハウジングに組み付ける際や固定軌道輪に予圧荷重を加える際に、センサ部を破損させることなく押圧することができるセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置は、下記（１）に記載したように、
（１）  回転軌道輪、固定軌道輪、および前記回転軌道輪と前記固定軌道輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体を有する軸受部と、前記回転軌道輪および前記固定軌道輪それぞれの軸方向一端部に隣接する円環状のセンサ部と、を備えたセンサ付き転がり軸受装置であって、
前記センサ部が、前記固定軌道輪の軸方向一端面を覆うように当該固定軌道輪に固定されたセンサカバーを有することを特徴としている。
【００１３】
上記（１）に記載の発明によれば、センサ付き転がり軸受装置のセンサ部が、固定軌道輪の軸方向一端面を覆うように当該固定軌道輪に固定されたセンサカバーを有しており、センサ付き転がり軸受装置をハウジングに組み付ける際や固定軌道輪に予圧荷重を加える際にはセンサカバーを軸方向に押圧すればよいので、センサ部の内部への荷重負荷（即ち、応力）を軽減することができる。よって、センサ部内部のセンサ素子やセンサハウジングの破損を防止できる。尚、センサ部としては、回転軌道輪の回転数、回転速度、回転角度（回転位相）、等を検出できるもの、軸受部の温度を検出できるもの、軸受部の振動を検出できるもの、等のいずれでもよい。
【００１４】
また、本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置は、下記（２）に記載したように、上記（１）に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
（２）  前記センサカバーが、前記固定軌道輪の前記軸方向一端面と対向するように前記軸受部の半径方向に延設されたフランジ部と、当該フランジ部から軸方向に延設された中間板部と、当該中間板部から前記軸受部の半径方向に延設された押圧用板部と、前記フランジ部から前記中間板部に渡って形成された補強部と、を備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記（２）に記載の発明によれば、センサカバーが、固定軌道輪の軸方向一端面と対向するように軸受部の半径方向に延設されたフランジ部と、当該フランジ部から軸方向に延設された中間板部と、当該中間板部から軸受部の半径方向に延設された押圧用板部と、フランジ部から中間板部に渡って形成された補強部と、を備えており、当該補強部により特にフランジ部および中間板部の剛性が高められるので、押圧用板部を押圧してセンサ付き転がり軸受装置をハウジングに組み付ける際や固定軌道輪に予圧荷重を加える際にセンサカバーの変形を最小限にすることができる。
【００１６】
また、本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置は、下記（３）に記載したように、上記（１）または（２）に記載のセンサ付き転がり軸受装置において、
（３）  前記センサ部が、前記回転軌道輪の一端部に固定された芯金、前記センサカバーに内包され且つ前記固定軌道輪の軸方向一端面に近接するように前記センサカバー上に固定されたセンサ保持部材、当該センサ保持部材に固定され且つ磁気を受けて電気信号を発生する磁気検出器、および前記磁気検出器に近接可能なように前記芯金に固定された磁気発生器、を更に有することを特徴としている。
【００１７】
上記（３）に記載の発明によれば、センサ部が、回転軌道輪の一端部に固定された芯金、センサカバーに内包され且つ固定軌道輪の軸方向一端面に近接するようにセンサカバー上に固定されたセンサ保持部材、当該センサ保持部材に固定され且つ磁気を受けて電気信号を発生する磁気検出器、および当該磁気検出器に近接可能なように芯金に固定された磁気発生器、を更に有するので、回転軌道輪の回転数、回転速度、回転角度（回転位相）、等といった情報を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態の概略縦断面図、そして図２は図１に示すセンサ付き転がり軸受装置に用いられるセンサカバーの外観斜視図である。尚、本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置に適用可能なセンサ部としては、回転軌道輪の回転数、回転速度、回転角度（回転位相）、等を検出できるもの、軸受部の温度を検出できるもの、軸受部の振動を検出できるもの、等のいずれでもよいが、その一例として本実施形態では回転軌道輪の回転数、回転速度、回転角度（回転位相）、等を検出できるセンサ部を備えたセンサ付き転がり軸受装置を説明する。
【００２０】
図１に示される本発明の一実施形態であるセンサ付き転がり軸受装置１０は、円環状の軸受部１１および該軸受部１１の軸方向一端部に隣接する円環状のセンサ部１２を有している。軸受部１１は、外周面に内輪軌道面１３ａが形成された回転軌道輪である内輪１３と、内周面に外輪軌道面１４ａが形成された固定軌道輪である外輪１４と、保持器（不図示）によって周方向に整列保持され且つ内輪１３および外輪１４の間に転動自在に配設された複数個の転動体である玉１５と、を備えている。
【００２１】
尚、本実施形態では転動体として玉１５を用いているが、代わりにころを用いてもよい。また、本実施形態では、内輪１３が軸（不図示）に外嵌し、そして外輪１４がハウジング（不図示）に内嵌して、軸（不図示）が軸受部１１によりハウジング（不図示）に対して回転自在に支持される。
【００２２】
センサ部１２は、磁性金属製（例えば、鉄製等）の芯金１６と、磁性金属製（例えば、鉄製等）のセンサカバー１７と、芯金１６の外周面上に固定された磁気発生器である多極磁石１８と、センサカバー１７に内包されるように当該センサカバー１７の内周面上に固定されたセンサ保持部材であるセンサハウジング１９と、当該センサハウジング１９の内周部に固定された磁気検出器である磁気感応センサ２０と、を備えている。多極磁石１８と磁気感応センサ２０とは、芯金１６とセンサカバー１７とによって囲繞されて画成されたセンサ室２１内に配置されている。
【００２３】
芯金１６は、円環状の一端部１６ｂから一旦半径方向に立ち下げられ（換言すれば、軸（不図示）に向けて曲げられ）、折り返されて（換言すれば、半径方向に立ち上げられて）重合板部１６ｃが形成され、そして該重合板部１６ｃが断面Ｌ字形に曲げられて先端部１６ａが形成された円環状の部材である。円環状の一端部１６ｂは、内輪１３の一端部の外周面１３ｂに圧入嵌合または加締め加工されて、内輪１３の一端部に密着固定されている。芯金１６の先端部１６ａの外周面上には多極磁石１８が固定されている。
【００２４】
センサカバー１７は、外輪１４の外径よりも僅かに小さい円環状の一端部１７ｂから一旦半径方向に立ち下げられ（換言すれば、軸（不図示）に向けて曲げられ）且つ外輪１４の軸方向一端面１４ｃと当接（対向）するフランジ部１７ｃが形成され、当該フランジ部１７ｃの内周側端部から軸方向に曲げられて延設され且つ一端部１７ｂよりも小さい外径を有する円環状の中間板部１７ｄが形成され、そして当該中間板部１７ｄの先端部から半径方向に立ち下げられた（換言すれば、軸（不図示）に向けて曲げられて延設された）押圧用板部１７ａが形成された、円環状の部材である。
【００２５】
センサカバー１７は、中間板部１７ｄの外周面上に補強部である補強リブ１７ｅが形成されている。この補強リブ１７ｅは、より詳細には、図２に示されるように一端部１７ｂの端部（即ち、角）から中間板部１７ｄの先端部（即ち、角）までの間を繋いでフランジ部１７ｃから中間板部１７ｄに渡って、中間板部１７ｄの外周面上に複数個形成されている。補強リブ１７ｅは、フランジ部１７ｃ側を底面とし、押圧用板部１７ａ側を頂部とした、三角錐状に形成されており、中間板部１７ｄの外周面上に円周方向に等間隔で配されている。補強リブ１７ｅは、センサカバー１７の剛性、特に、フランジ部１７ｃと中間板部１７ｄとの剛性を高める機能を有する。補強部として、補強リブ１７ｅに代えて、中間板部１７ｄ自体を波板状に形成しても良い。
【００２６】
センサカバー１７は、その中間板部１７ｄの内周面にセンサハウジング１９が装着固定されている。センサカバー１７は、円環状の一端部１７ｂが組付機構の一部を構成している。当該一端部１７ｂは、外輪１４の外周面に凹状に形成された、組付機構の他の一部を構成しているカバー組付溝１４ｂに圧入嵌合または加締め加工されて、外輪１４の一端部側の外周部に密着固定される。
【００２７】
センサカバー１７の押圧用板部１７ａは、センサ付き転がり軸受装置１０をハウジング（不図示）に組み付ける際や外輪１４に予圧荷重を加える際に、軸方向に押圧される。
【００２８】
多極磁石１８は、円環形状に形成された永久磁石であり、外周面の円周方向に、Ｎ極，Ｓ極が、順次着磁されている。多極磁石１８は、センサ室２１内において放射状に磁気を常時発生する。
【００２９】
センサハウジング１９は、非磁性の合成樹脂製であって、センサカバー１７の中間板部１７ｄよりも僅かに短い軸方向長さ（厚み）を有する円環形状に形成されており、外輪１４の一端面１４ｃに近接している。
【００３０】
磁気感応センサ２０は、磁気式エンコーダであり、センサハウジング１９の内周面の一部に形成されたセンサ収容部１９ａにおいて多極磁石１８の外周側に非接触に近接して固定されている。磁気感応センサ２０は、軸受部１１が運転中に内輪１３および芯金１６とともに回転する多極磁石１８より与えられた磁界（磁束密度）に比例したパルス状の電気信号を発生する。この電気信号をケーブル（不図示）を通じて外部測定機器（不図示）に送信することにより、内輪１３に内嵌された軸の回転数、回転速度、回転角度（回転位相）、等を検出することができる。磁気感応センサ２０は、磁気式エンコーダに代えて、ホール素子と増幅器とを組み合わせてＩＣ化したホールＩＣを適用しても良い。
【００３１】
多極磁石１８と磁気感応センサ２０は、対向した際に、それらの間に僅かな隙間が設けられるように配置されている。多極磁石１８と磁気感応センサ２０との間の隙間は、芯金１９および／またはセンサカバー１７の曲げ位置を調整することによって、容易に精度良く調整できる。芯金１６およびセンサカバー１７は、センサ付き転がり軸受装置１０の外部の磁気によって磁気感応センサ２０や多極磁石１８に影響が与えられないように磁性材料で形成されており、磁気シールドの役割も担っている。尚、センサカバー１７の押圧用板部１７ａは、図１に示されるように、多極磁石１８と磁気感応センサ２０との間の隙間を覆うように延設されている。
【００３２】
内輪１３が回転すると、これに伴って多極磁石１８も回転する。このとき、磁気感応センサ２０が多極磁石１８の着磁パターンに応じた磁気の変化を検出し、電気信号に変換して当該電気信号をケーブル（不図示）を介して外部に出力する。出力された電気信号は外部測定機器によって適宜処理されることにより、内輪１３ならびに軸（不図示）の回転数、回転速度、回転角度（回転位相）、等といった情報を得ることができる。
【００３３】
センサ付き転がり軸受装置１０では、センサ部１２を軸受部１１へ組み付ける際、先ず多極磁石１８を固定した芯金１６が内輪１３の一端部の外周面１３ｂに圧入嵌合または加締め加工されて密着固定され、そして磁気感応センサ２０を固定したセンサハウジング１９が装着されたセンサカバー１７が、一端部１７ｂを先にして外輪１４の一端面１４ｃを覆うように取り付けられる。そして一端部１７ｂが外輪１４のカバー組付溝１４ｂに圧入嵌合または加締め加工されて外輪１４の外周部に密着固定される。尚、センサカバー１７を外輪１４に嵌め込む際には、環状の治具、等（不図示）をフランジ部１７ｃに当接させながら当該フランジ部１７ｃを外輪１４に向けて押圧する。
【００３４】
センサ付き転がり軸受装置１０によれば、センサ部１２が、外輪１４の一端面１４ｃを覆うように当該外輪１４に固定されたセンサカバー１７を有しており、センサ付き転がり軸受装置１０をハウジング（不図示）に組み付ける際や外輪１４に予圧荷重を加える際には、補強リブ１７ｅにより特にフランジ部１７ｃおよび中間板部１７ｄの剛性が高められたセンサカバー１７の押圧用板部１７ａを軸方向に押圧すればよいので、センサカバー１７の変形を最小限にとどめることができ、よってセンサ部１２の内部への荷重負荷（即ち、応力）を軽減することができる。従って、センサ部１２内部のセンサ素子（即ち、磁気感応センサ２０）やセンサハウジング１９の破損を防止できる。
【００３５】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、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。
【００３６】
例えば、上述した実施形態では、内輪を回転軌道輪とし、そして外輪を固定軌道輪としているが、外輪を回転軌道輪とし、そして内輪を固定軌道輪としてもよい。外輪を回転軌道輪とし、そして内輪を固定軌道輪とした場合、当該外輪に固定される芯金に磁気発生器である多極磁石を配置し、そして当該内輪に固定されるセンサカバーにセンサハウジングを介して磁気感応センサを配置してもよいが、これとは逆に、当該外輪にセンサカバーを固定して当該センサカバーに多極磁石を配置し、そして当該内輪に芯金を固定して当該芯金にセンサハウジングを介して磁気感応センサを配置するようにしてもよい。いずれにしても、ケーブルが接続される磁気感応センサを固定軌道輪側に設けることがケーブルの配索上好ましい。
【００３７】
尚、本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態として深列玉軸受装置を例示して説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、アンギュラ玉軸受装置、円筒ころ軸受装置、針状ころ軸受装置、スラスト玉軸受装置、スラスト円筒ころ軸受装置、等の他形態の転がり軸受装置でもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、センサ付き転がり軸受装置をハウジングに組み付ける際や固定軌道輪に予圧荷重を加える際にはセンサカバーを軸方向に押圧すればよいので、センサ部の内部への荷重負荷（即ち、応力）を軽減することができる。よって、センサ部内部のセンサ素子やセンサハウジングの破損を防止できる。
【００３９】
また、本発明によれば、補強部によりセンサカバーの特にフランジ部および中間板部の剛性が高められるので、押圧用板部を押圧してセンサ付き転がり軸受装置をハウジングに組み付ける際や固定軌道輪に予圧荷重を加える際にセンサカバーの変形を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるセンサ付き転がり軸受装置の概略縦断面図である。
【図２】図１に示したセンサ付き転がり軸受装置に用いられるセンサカバーの外観斜視図である。
【図３】センサ付き転がり軸受装置の一例の縦断面図である。
【符号の説明】
１０      センサ付き転がり軸受装置
１１      軸受部
１２      センサ部
１３      内輪（回転軌道輪）
１４      外輪（固定軌道輪）
１４ｂ    カバー組付溝（組付機構）
１４ｃ    一端面
１５      玉（転動体）
１６      芯金
１７      センサカバー
１７ａ    押圧用板部
１７ｂ    一端部（組付機構）
１７ｃ    フランジ部
１７ｄ    中間板部
１７ｅ    補強リブ（補強部）
１８      多極磁石（磁気発生器）
１９      センサハウジング（センサ保持部材）
２０      磁気感応センサ（磁気検出器）
【図１】
2004353732.tif 000003
【図２】
2004353732.tif 000004
【図３】
2004353732.tif 000005