(57)【要約】【課題】  外輪回転の軸受に適用され、遠心力によるグリース漏れの防止、軸方向の寸法制約の低減、およびセンサ信号出力のための電線の取り回しの容易化が図れ、これにより安定したセンサ出力と周辺構造の簡略化が可能となる回転センサ付軸受を提供する。【解決手段】  回転側軌道輪となる外輪３の一端部に装着されたエンコーダ１４と、このエンコーダ１４に対向して内輪２に装着されたセンサ部１５とを備える。エンコーダ１４は、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を有する芯金１７と、この芯金１７に一体化されて前記センサ部１５で検出可能な被検出体１６とでなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転側軌道輪となる外輪と、固定側軌道輪となる内輪と、これら内外輪の間に介在する複数の転動体と、前記外輪の一端部に装着されたエンコーダと、このエンコーダに対向して前記内輪に装着されたセンサ部とを備えた回転センサ付軸受において、前記エンコーダは、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を有する芯金と、この芯金に一体化されて前記センサ部で検出可能な被検出体とでなることを特徴とする回転センサ付軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記エンコーダの芯金の外輪との嵌合面に弾性体を介在させた回転センサ付軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記エンコーダの芯金に、内輪の外径面に接触する弾性体のリップを設けた回転センサ付軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、玉軸受とした回転センサ付軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、複列のアンギュラ玉軸受とした回転センサ付軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、単列の多点接触玉軸受とした回転センサ付軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外輪回転で使用され、遠心力によるグリース漏れの防止構造を兼ねた回転センサを備える回転センサ付軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
外輪回転で使用する軸受を、外部環境から保護するためのシール構造を備えたものとする場合、遠心力によりグリースが外輪の内径面側に偏ってしまうことから、外輪嵌合のシールを採用して、シールリップを内輪側に摺接させることでグリース漏れが生じないように配慮している。
しかし、軸受に回転検出等のセンサ機能を付加した場合、従来のシール構造であると、軸受の回転に伴いシール自体も回転するので、回転センサに接続する電線の取り回しが困難となる。
一般的な回転センサ付軸受は、センサと反対側の端部にはシール等の密閉装置を備えているが、センサ側には密封装置を備えておらず、グリース漏れ防止が行えない。
【０００３】
また、従来の回転センサ付軸受として、外輪の一端部にエンコーダを軸受外に張り出すように装着すると共に、内輪の一端部に前記エンコーダに対向するセンサを軸受外に張り出すように装着したものがある（例えば特許文献１）。この構成のものでは、電線の取り回しが容易に行える。しかし、グリース漏れの防止機能は持たず、また軌道輪からエンコーダが軸方向に突出するため、回転センサ付軸受の全体の軸方向寸法が大きくなる。
【特許文献１】特開２００２−２９５４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した構成の回転センサ付軸受では、軸受外に回転センサが張り出す構造となるため、回転センサが外部環境に曝されることで性能劣化を招くだけでなく、軸方向寸法が長くなり軸受のコンパクト化が阻害されるという問題点を有する。
【０００５】
この発明の目的は、グリース漏れ防止と、軸方向の寸法制約の低減と、センサ信号出力のための電線の取り回しの容易化が図れ、これにより安定したセンサ出力と周辺構造の簡略化が可能となる回転センサ付軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の回転センサ付軸受は、回転側軌道輪となる外輪と、固定側軌道輪となる内輪と、これら内外輪の間に介在する複数の転動体と、前記外輪の一端部に装着されたエンコーダと、このエンコーダに対向して前記内輪に装着されたセンサ部とを備えた回転センサ付軸受において、前記エンコーダは、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を有する芯金と、この芯金に一体化されて前記センサ部で検出可能な被検出体とでなることを特徴とする。
この構成によると、エンコーダ芯金がシールド板としての機能を兼用することにより、外輪の回転による遠心力で封入グリースが外輪の内径面に偏って軸受外に流出することを防止できる。また、回転センサが軸受内に設置されるので、軸受外に回転センサを張り出させる従来例の場合の構造に比べて、軸方向寸法を短くでき、それだけ軸受のコンパクト化が可能となる。センサ部に接続される信号出力用の電線は、固定側軌道輪である内輪にセンサ部が装着されることから、軸受回転を阻害することがなく、また軸受回転により外乱等の影響を受けることがなく、これにより電線の引き回しが容易となる。これらの結果、安定したセンサ出力が得られ、また軸受の周辺構造を簡略化することが可能となる。
【０００７】
前記エンコーダの芯金の外輪との嵌合面には弾性体を介在させても良い。弾性体を介在させると、シールド板として機能するエンコーダ芯金と外輪との嵌合面における油分の浸透が防止され、潤滑寿命の向上と、漏れ油分による周辺の汚れの防止が得られる。
【０００８】
また、前記エンコーダの芯金に、内輪の外径面に接触する弾性体のリップを設けても良い。リップを設けて接触構造とすると、回転抵抗は増大するが、グリース漏れ防止の効果が高められる。そのため、回転センサが流出グリースで機能低下したり機能不全に陥ることの防止効果も得られる。
【０００９】
この発明において、前記回転センサ付軸受を玉軸受としても良い。玉軸受は深溝玉軸受であっても、アンギュラ玉軸受であっても良く、また単列であっても、複列であっても良い。
【００１０】
例えば、前記回転センサ付軸受を複列のアンギュラ玉軸受としても良い。複列のアンギュラ玉軸受の場合、正逆両方向のアキシアル荷重を負荷することができるため、例えばベルト駆動される回転部品を単独で支持することができる。このような複列アンギュラ玉軸受に回転センサを備え、この発明の構造とすることで、グリース漏れ防止の確実と、軸方向の寸法のコンパクト化、電線の取り回しの容易化、その結果としての安定したセンサ出力と周辺構造の簡略化が得られることによる実用効果が大きい。
【００１１】
前記回転センサ付軸受は、単列の多点接触玉軸受としても良い。多点接触玉軸受も、複列アンギュラ玉軸受と同じく、正逆両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、ベルト駆動される回転部品等を単独で支持することができる。そのため、この発明の上記各利点が効果的に発揮される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の回転センサ付軸受は、回転側軌道輪となる外輪と、固定側軌道輪となる内輪と、これら内外輪の間に介在する複数の転動体と、前記外輪の一端部に装着されたエンコーダと、このエンコーダに対向して前記内輪に装着されたセンサ部とを備えた回転センサ付軸受において、前記エンコーダは、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を有する芯金と、この芯金に一体化されて前記センサ部で検出可能な被検出体とでなるものとしたため、グリース漏れ防止と、軸方向の寸法制約の低減と、センサ信号出力のための電線の取り回しの容易化が達成され、これにより安定したセンサ出力と周辺構造の簡略化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この回転センサ付軸受１は、転がり軸受であって、図１（Ａ）に示すように、回転側軌道輪となる外輪３と、固定側軌道輪となる内輪２と、これら内外輪２，３の間に介在する複数の転動体４を備え、内外輪２，３の間の相対回転を検出する回転センサ１３を内蔵したものである。
【００１４】
この回転センサ付軸受１は単列の玉軸受からなり、玉からなる転動体４は保持器５により保持される。内外輪２，３間の軸受空間の両端は接触式の軸受シール６，７により密封されている。片方の軸受シール６は外輪３に取付けられる。この軸受シール６は、リング状の芯金８と、この芯金８に固着された弾性部材９とで構成され、その外径端側を、外輪３の内径面に形成されたシール取付溝１０に嵌合することで、外輪３に取付けられる。軸受シール６における弾性部材９の内径側端には、その先端が内輪２の外径面に接触するリップ部９ａが形成されている。
【００１５】
もう片方の軸受シール７は内輪２に取付けられる。この軸受シール７も、リング状の芯金１１と、この芯金１１に固着された弾性部材１２とで構成され、その芯金１１を内輪２の外径面に圧入嵌合することで、内輪２に取付けられる。前記芯金１１は、前記弾性部材１２が固着される立板部１１ａと、この立板部１１ａの内径側端から軸受内側に延びる円筒部１１ｂとでなる断面Ｌ字状とされ、前記円筒部１１ｂが内輪２の外径面に圧入嵌合される。軸受シール７における弾性部材１２の外径側端には、その先端が外輪３の内径面に接触するリップ部１２ａが形成されている。
【００１６】
前記回転センサ１３は、外輪３と一体に回転するエンコーダ１４と、内輪２に取付けられてエンコーダ１４を検出するセンサ部１５とで構成される。
エンコーダ１４は、前記センサ部１５により検出可能な被検出体１６と、この被検出体１６を支持するリング状の芯金１７とでなる。前記芯金１７は、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を兼用するものである。芯金１７は、円筒部１７ａと、この円筒部１７ａの軸受内側端から内径側に延びる立板部１７ｂとでなる断面Ｌ字状とされていて、円筒部１７ａを外輪３の内径面に圧入嵌合することによりエンコーダ１４が外輪３の一端部に取付けられる。芯金立板部１７ｂの内径側端は内輪２の外径面に近接配置され、芯金立板部１７ｂと内輪２の外径面との間に、非接触シール隙間１８が形成される。
被検出体１６は、芯金円筒部１７ａの内周面に固定されたリング状のものであり、ここでは円周方向に磁極Ｎ，Ｓが交互に並ぶ多極に着磁された磁石、またはギヤ状の凹凸を施した磁性体リング等のパルサリングとしてある。
【００１７】
前記センサ部１５は、前記エンコーダ１４の被検出体１６と径方向に対向するように前記軸受シール７を介して内輪２に取付けられる。具体的には、センサ部１５は、例えばホール素子や磁気抵抗素子などからなる磁気センサチップ１９を回路基板２０上に配置して構成され、軸受シール７における芯金円筒部１１ｂの外径面の円周方向の一部に設けることにより、軸受シール７と一体化されている。これにより、軸受シール７よりも内側の軸受空間に、上記回転センサ１３が設置され、この回転センサ１３と転動体４との間はシールド板として機能する芯金立板部１７ｂで仕切られる。この実施形態では、内外輪２，３の軌道面中心から軸受シール６側の幅面までの長さよりも、回転センサ１３の配置側の幅面までの長さを長くし、この長くした部分の軸受空間に回転センサ１３を設置している。この場合に、内外輪２，３は同一幅寸法であり、規格寸法よりも幅寸法を片方へ大きくしている。
【００１８】
センサ部１５に接続される被覆付きコード等の電線２１は、軸受シール７の芯金立板部１１ａに形成された電線挿通孔（図示せず）から軸受外に引き出され、この後に電線挿通孔が樹脂などのモールド材で封止される。このように固定側軌道輪である内輪２に取付けられた軸受シール７の芯金１１の電線挿通孔に電線２１を通すことにより、外輪３の回転を阻害することなく、信号電線２１を容易に軸受外に引き出すことができる。この信号電線２１を経て、センサ部１５の検出信号が軸受外に出力される。
【００１９】
この構成の回転センサ付軸受１によると、外輪３の回転による遠心力で封入グリースが外輪３の内径面に偏って軸受外に流出することが、エンコーダ１４の芯金立板部１７ｂにより防止される。すなわち、芯金１７がシールド板として機能する。そのため、グリース漏れによる潤滑寿命の低下や、回転センサ１３の汚れが防止される。
回転センサ１３が設置される端部側において、軸受シール７のリップ部１２ａが回転側軌道輪である外輪３の内径面に接触した構造となっているが、この軸受シール７は、外部からの塵埃や水等の侵入防止手段として機能する。
【００２０】
また、回転センサ１３が軸受内に設置されるので、軸受外に回転センサを張り出させる従来例の場合の構造に比べて、軸方向寸法を短くでき、それだけ軸受のコンパクト化が可能となる。軸受内の回転センサ１３のセンサ部１５に接続される電線２１は、固定側軌道輪である内輪２に取付けられる軸受シール７の電線挿通孔（図示せず）を通して軸受外に引き出すことで、軸受の回転を阻害することなく、また軸受回転により外乱等の影響を受けることがない。そのため、電線２１の引き回しが容易となる。これらのことから、安定したセンサ出力が得られ、軸受１の周辺構造を簡略化することが可能となる。
また、回転センサ１３の設置される軸受空間は、軸受シール７で密封されるので、回転センサ１３が外部環境に曝されることがなく、異物などにより損傷を受けて性能劣化を来すことを回避できることから、安定したセンサ出力を得ることができる。
【００２１】
なお、図１（Ａ）では、エンコーダ１４の芯金円筒部１７ａを外輪３の内径面に直接に圧入嵌合した場合を示したが、図１（Ｂ）のように弾性部材２２を介して芯金円筒部１７ａを圧入嵌合しても良い。弾性部材２２を介在させると、芯金１７と外輪３との嵌合面における油分の浸透が防止され、潤滑寿命の向上と、漏れ油分による周辺の汚れの防止効果が得られる。
【００２２】
図１（Ａ）では、エンコーダ１４の芯金立板部１７ｂの内径側端を内輪２の外径面に非接触の状態で近接させて、芯金立板部１７ｂと内輪外径面との間をラビリンス構造とした場合を示したが、図１（Ｃ）のように、芯金立板部１７ｂの内径側端に弾性部材からなるリップ部１７ｃを設け、このリップ部１７ｃを内輪２の外径面に接触させるようにしても良い。このように、リップ部１７ｃを内輪２の外径面に接触させることで、芯金立板部１７ｂから外側への封止グリースの流出を確実に防止でき、回転センサ１３が流出グリースで機能低下したり機能不全に陥ることも防止される。
【００２３】
図２は、この発明のさらに他の実施形態にかかる回転センサ付軸受１Ａを示す。この回転センサ付軸受１Ａは、図１（Ａ）に示した第１の実施形態において、軸受両端部の軸受シール６，７およびセンサ部１５を省略し、軸受内にはエンコーダ１４Ａのみを取付けたものである。この例のエンコーダ１４Ａは、断面Ｌ字状の芯金１７の立板部１７ｂの軸受外側に向く面に、円周方向に磁極Ｎ，Ｓが交互に並ぶ多極に着磁されたリング状の磁石からなる被検出体１６を固定したアキシアル型のものである。このエンコーダ１４Ａと、軸受外に配置されエンコーダ１４Ａの被検出体１６に対して軸方向から対向して被検出体１６を検出可能なセンサ部１５とで、回転センサ１３Ａが構成される。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。
【００２４】
この構成の回転センサ付軸受１Ａにおいても、外輪３の回転による遠心力で封入グリースが外輪３の内径面に偏って回転センサ１３Ａの設置側から軸受外に流出することが、エンコーダ１４Ａの芯金立板部１７ｂがシールド板として機能することで防止される。
この構成の場合にも、回転センサ１３Ａは大部分が軸受内に配置されるので、軸受外に回転センサの全体を張り出させる従来例の場合の構造に比べて、軸方向寸法を短くでき、それだけ軸受のコンパクト化が可能となる。また、回転センサ１３Ａのセンサ部１５は軸受１Ａから独立して設置されるので、センサ部１５に接続される信号電線の引き回しが問題になることはない。
【００２５】
図３は、この発明のさらに他の実施形態にかかる回転センサ付軸受１Ｂを示す。この回転センサ付軸受１Ｂは、図１（Ａ）に示した第１の実施形態の構成を複列のアンギュラ玉軸受に適用したものである。軸受シール６，７、および回転センサ１３の構成は第１の実施形態の場合と同じである。
【００２６】
この回転センサ付軸受１Ｂは、複列アンギュラ玉軸受としているため、ラジアル荷重に加えて、前後両方向のアキシアル荷重を負荷することができる。そのため、ベルト駆動やクラッチ動作のために軸方向力が作用する回転部材を単独で支持することができる。このような複列アンギュラ玉軸受に回転センサ１３を備えることで、回転センサ付きとし、またエンコーダ芯金１７をシールド板として兼用させたことによるコンパクト化やグリース漏れ防止の効果が大きい。
【００２７】
図４は、この発明のさらに他の実施形態にかかる回転センサ付軸受１Ｃを示す。この回転センサ付軸受１Ｃは単列の多点接触玉軸受としたものであり、４点接触玉軸受とされている。すなわち、回転センサ付軸受１Ｃは、正逆両方向の接触角θ１，θ２を有し、内外輪２，３に４点で接触する軸受とされている。内外輪２，３の軌道面は、例えばいずれもゴシックアーチ形状の断面形状とされる。内輪２は、この例では単独品としているが、軌道面の底部で軸方向に並ぶ２つに分割されたものであっても良い。回転センサ１３は、図１（Ａ）に示す回転センサ付軸受１のものと同じである。
【００２８】
この実施形態の回転センサ付軸受１Ｃの場合、複列アンギュラ玉軸受と同じく、正逆両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、また軸受全体の軸方向幅が狭いものとできる。そのため、この実施形態においても、回転センサ付きとし、またエンコーダ芯金１７をシールド板として兼用させたことによるコンパクト化やグリース漏れ防止の効果が大きい。
【００２９】
図５は、図３に示した回転センサ付軸受１Ｂを、車両用空調装置におけるコンプレッサ３２の駆動系における電磁クラッチ３３のプーリ３４に用いた例を示す。コンプレッサ３２のハウジング３５に設けられた筒部３５ａの外周に、回転センサ付軸受１Ｂを介してプーリ３４の回転部材３６が回転自在に支持されている。回転部材３６は、外周に駆動用のベルト３７を掛装するベルト溝３８を設けたリング状の部材である。プーリ３４は、この回転部材３６と回転センサ付軸受１Ｂとで構成される。ベルト３７は、例えば自動車のエンジン（図示せず）により回動駆動される。ベルト３７は、タイミングベルト（すなわち歯付きベルト）であっても良く、その場合、回転部材３６のベルト溝３８は歯付きとされ、プーリ３４は歯付きプーリとなる。
【００３０】
電磁クラッチ３３は、上記プーリ３４と、通電によって電磁力を発生するコイル３９と、回転自在な従動部材４０とを備え、コイル３９で発生した電磁力でプーリ３４の回転部材３６と従動部材４０とを吸着させて回転部材３６の回転を従動部材４０に伝えるものである。コイル３９は、ハウジング３５に固定されており、プーリ３４の回転部材３６の裏面に設けられた円周溝４１内に遊嵌している。回転部材３６は磁性体であることが好ましい。従動部材４０は、リング状のクラッチ板４２を板ばね等のばね部材４３によってコンプレッサ駆動軸４４に取付けたものであり、クラッチ板４２は磁性体とされている。コンプレッサ駆動軸４４は、ハウジング３５の上記筒部３５ａ内に挿通されて軸受（図示せず）により回転自在に支持されている。コイル３９を励磁すると、ばね部材４３が電磁力で撓んでクラッチ板４２が回転部材３６に吸着され、従動部材４０が回転部材３６と一体に回転する。励磁を解除すると、ばね部材４３の復元力でクラッチ板４２が離れる。
【００３１】
回転センサ１３の回転検出信号は、例えば図５に示すように制御ユニット５５に入力される。制御ユニット５５は、例えばエンジンの回転数から得られる基準回転数信号ａと回転センサ１３の出力との偏差をとり、その偏差からベルト３７の滑りの有無等を検出する。また、制御ユニット５５は、上記偏差によって電磁クラッチ３３のロック判定を行い、コイル３９の励磁制御を行うものとされる。
【００３２】
上記構成によると、電磁クラッチ３３に組み込まれた回転センサ付軸受１Ｂが回転する度に、回転検出信号が出力される。この出力信号を制御ユニット５５に取り込むことで、回転センサ付軸受１Ｂの回転状態などを把握することができる。また、この出力信号と基準回転数との偏差を読み取ることで、ベルト３７の滑りの有無等を検出することができる。これにより、ベルト切れによる重大なトラブルを未然に回避する制御等に利用することができる。
【００３３】
このような電磁クラッチ３３のプーリ３４に、上記実施形態の回転センサ付軸受１Ｂを用いることで、そのグリース漏れ防止、軸方向の寸法制約の低減、センサ信号出力のための電線の取り回しの容易化、およびその結果として安定したセンサ出力と周辺構造の簡略化が可能となる利点が効果的に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる回転センサ付軸受の断面図、（Ｂ）は同軸受の他の例を示す要部断面図、（Ｃ）は同軸受のさらに他の例を示す要部断面図である。
【図２】この発明のさらに他の実施形態にかかる回転センサ付軸受の断面図である。
【図３】この発明のさらの他の実施形態にかかる回転センサ付軸受の断面図である。
【図４】この発明のさらの他の実施形態にかかる回転センサ付軸受の断面図である。
【図５】図２の回転センサ付軸受を備えた電磁クラッチの断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１Ａ〜１Ｃ…回転センサ付軸受
２…内輪
３…外輪
４…転動体
１４…エンコーダ
１５…センサ
１６…被検出体
１７…芯金
１７ｃ…リップ部
２２…弾性部材
【図１】
2005331004.tif 000003
【図２】
2005331004.tif 000004
【図３】
2005331004.tif 000005
【図４】
2005331004.tif 000006
【図５】
2005331004.tif 000007