(57)【要約】【課題】センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知可能な温度上昇報知素子が組み込まれたセンサ付き軸受を提供する。【解決手段】相対回転可能に対向配置された環状の軌道輪(回転輪２、静止輪４)と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６と、軌道輪の回転速度及び回転方向を検出するセンサ(磁極検出器12a,12b)とを備えたセンサ付き軸受であって、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知することが可能な温度上昇報知素子２６が設けられている。温度上昇報知素子は、定位置に固定された固定接点Ｔ１と、当該固定接点に対して接触可能に支持された可動接点Ｔ２とを備えており、可動接点は、温度変化に応じて湾曲する熱応動体２８に支持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に対向配置された環状の軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、軌道輪の回転速度及び回転方向を検出するセンサとを備えたセンサ付き軸受であって、
センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知することが可能な温度上昇報知素子が設けられており、
温度上昇報知素子は、定位置に固定された固定接点と、当該固定接点に対して接触可能に支持された可動接点とを備えていることを特徴とするセンサ付き軸受。
【請求項２】
温度上昇報知素子において、可動接点は、温度変化に応じて湾曲する熱応動体に支持されており、
センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値以下のとき、熱応動体が初期位置に位置付けられることで可動接点は固定接点に対して接触した閉状態に維持され、
センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇したとき、熱応動体が湾曲することで可動接点は固定接点に対して非接触となる開状態に維持されると共に、
その開閉状態を報知する信号が出力されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き軸受。
【請求項３】
温度上昇報知素子は、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値以下になると、熱応動体が初期位置に復帰することで可動接点を開状態から閉状態に自己復帰させるサーマルプロテクタとして構成されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ付き軸受。
【請求項４】
温度上昇報知素子には、少なくとも温度スイッチ、温度ヒューズ、サーモスタットが含まれることを特徴とする請求項２に記載のセンサ付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受の回転速度及び回転方向を検出することが可能なセンサを有するセンサ付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から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、その回転速度や回転方向を検出することが可能な各種のセンサ付き軸受が用いられている(特許文献１参照)。
例えば図３(ａ)に示されたセンサ付き軸受は、相対回転可能に対向配置された環状の軌道輪(回転輪２、静止輪４)と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６と、各転動体６を回転可能に保持する環状の保持器８とを備えており、当該軸受の軸方向一方側には、回転輪２と静止輪４との間の軸受内部を軸受外部に対して密封する環状の密封板１０が設けられている。
【０００３】
なお、ここでは回転輪２を内輪とし、静止輪４を外輪とした軸受を想定する。また、転動体６としては、例えば玉やコロを適用することが可能であるが、ここでは一例として玉を想定する。更に、保持器８としては、例えば波形保持器、冠形保持器、かご形保持器、合せ保持器などを適用することが可能であるが、ここでは一例として波形保持器を想定する。また、密封板１０としては、例えば金属製のシールドや、心金入りのゴム製のシール(リップが軌道輪に接触又は非接触となるシール)を適用することが可能であるが、ここでは一例としてシールを想定する。
【０００４】
このようなセンサ付き軸受において、その軸方向他方側には、センサ12a,12bを有する環状のセンサカバー１４が設けられており、当該センサカバー１４は、その外径縁部１４ｐを静止輪(外輪)４の外径面４ｓに形成された嵌合凹部４ｐに嵌合して固定されている。ここで、センサカバー１４で覆われた側の回転輪(内輪)２には、その基端が回転輪２に固定され、その先端が静止輪４に向けて延出した環状のホルダ１６が設けられており、当該ホルダ１６の延出端には、環状のエンコーダ１８が取り付けられている。なお、エンコーダ１８は、例えばフェライト系磁性粉にゴム材(結合材)を混合して形成されており、その周方向に沿ってＮ極及びＳ極の異なる磁極が交互に着磁されている。
【０００５】
また、センサ12a,12bは、環状のセンサハウジング２０を介してセンサカバー１４に固定されており、その検出面をエンコーダ１８の着磁面に対向させて位置決めされている。この場合、回転輪２と共にエンコーダ１８が回転している間、単位時間当たりの磁極の変化をセンサ12a,12bで検出することで、軸受の回転速度及び回転方向を検出することができる。具体的に説明すると、センサ12a,12bは、例えば図３(ｂ)に示すような２つの磁極検出器12a,12bを備えて構成されており、それぞれの磁極検出器12a,12bは、その出力信号S1,S2の位相が所定角度(例えば、９０°)だけずれた位置関係となるようにセンサハウジング２０に固定されている。
【０００６】
ここで、エンコーダ１８の回転中において、各磁極検出器(センサ)12a,12bの出力信号S1,S2が単位時間当たりに変化する周波数は、回転輪２の回転速度に比例するため、いずれか一方の磁極検出器１２ａ(又は１２ｂ)の出力信号Ｓ１(又はＳ２)の単位時間当たりの変化を計測することで、軸受の回転速度を検出することができる。また、双方の磁極検出器12a,12bの出力信号S1,S2が変化する位相を判定することで、軸受の回転方向を検出することができる。この場合、例えば一方の磁極検出器１２ａの出力信号Ｓ１と他方の磁極検出器１２ｂの出力信号Ｓ２との時間的なズレの方向(いずれかの信号が他の信号に対して進んでいるか遅れているか)が判定され、その判定結果に基づいて軸受の回転方向が検出される。
【０００７】
ところで、上述したような軸受の回転速度や回転方向の検出処理において、エンコーダ１８の回転中に各磁極検出器12a,12bから出力された信号S1,S2は、例えば図３(ａ)に示すように、プリント基板２２からケーブル２４を介して演算処理装置(図示しない)に送信され、ここで軸受の回転速度や回転方向が算出されている。この間、軸受及びその周辺の温度が当該軸受の回転状態に応じて低温から高温へ変化して、その高温状態が所定値(例えば、１５０℃)を越えた場合、各磁極検出器(センサ)12a,12bから信号S1,S2が出力されなくなるといった問題があった。
【０００８】
この場合、信号S1,S2が出力されない状態で軸受が回転し続けると、当該軸受の回転状態(回転速度、回転方向)を検出することができなくなり、その結果、例えばＡＢＳによる制御が不安定となって制動時の走行安定性を確保することができなくなってしまう。
そこで、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知することが可能な温度上昇報知素子が組み込まれたセンサ付き軸受の開発が要望されているが、現在そのような軸受は知られていない。
【特許文献１】特開２００４−２１８６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知することが可能な温度上昇報知素子が組み込まれたセンサ付き軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された環状の軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、軌道輪の回転速度及び回転方向を検出するセンサとを備えたセンサ付き軸受であって、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知することが可能な温度上昇報知素子が設けられており、温度上昇報知素子は、定位置に固定された固定接点と、当該固定接点に対して接触可能に支持された可動接点とを備えている。
【００１１】
この場合、温度上昇報知素子において、可動接点は、温度変化に応じて湾曲する熱応動体に支持されており、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値以下のとき、熱応動体が初期位置に位置付けられることで可動接点は固定接点に対して接触した閉状態に維持され、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇したとき、熱応動体が湾曲することで可動接点は固定接点に対して非接触となる開状態に維持されると共に、その開閉状態を報知する信号が出力される。
【００１２】
このような発明において、温度上昇報知素子は、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値以下になると、熱応動体が初期位置に復帰することで可動接点を開状態から閉状態に自己復帰させるサーマルプロテクタとして構成されている。なお、温度上昇報知素子には、少なくとも温度スイッチ、温度ヒューズ、サーモスタットが含まれる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、センサを含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知することが可能な温度上昇報知素子が組み込まれたセンサ付き軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態に係るセンサ付き軸受について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施の形態は、上述したセンサ付き軸受(図３)に対して温度上昇報知素子を付加した点に特徴を有する。従って以下では、本実施の形態の特徴である温度上昇報知素子の説明にとどめると共に、上述したセンサ付き軸受(図３)と同一の構成には、図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１５】
図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態のセンサ付き軸受には、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知することが可能な温度上昇報知素子２６が設けられている。なお、所定値は、センサ付き軸受の使用環境や使用目的に応じて増減変更されるため、特に数値限定はしないが、ここでは一例として略１５０℃程度を想定する。
【００１６】
温度上昇報知素子２６は、定位置に固定された固定接点Ｔ１と、固定接点Ｔ１に対して接触可能に支持された可動接点Ｔ２とを備えており、可動接点Ｔ２は、温度変化に応じて湾曲する熱応動体２８に支持されている(図１(ｂ))。かかる温度上昇報知素子２６は、その全体が図示しない樹脂製ケース又はガラス製ケース内に密封された状態でセンサカバー１４に固定されており、外部の雰囲気の影響を受け難い構造となっている。
【００１７】
なお、温度上昇報知素子２６をセンサカバー１４に固定する方法としては、例えばネジで固定する方法や接着剤で固定する方法などを適用すれば良い。また、温度上昇報知素子２６の固定位置としては、例えばセンサカバー１４の外側又は内側に固定することができるが、図面にはセンサカバー１４の外側に温度上昇報知素子２６を固定した構成例が示されている。
【００１８】
このような温度上昇報知素子２６は、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)以下のとき、熱応動体２８が初期位置に位置付けられることで可動接点Ｔ２は固定接点Ｔ１に対して接触した閉状態(図１(ｂ)の実線で示す状態)に維持される。このとき、温度上昇報知素子２６から接点信号がケーブル３０を介してコントローラ(図示しない)へ出力され、当該接点信号に基づいて、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)以下に保たれていることが報知される。
【００１９】
そして、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)を超えて上昇したとき、熱応動体２８が湾曲することで可動接点Ｔ２は固定接点Ｔ１に対して非接触となる開状態(図１(ｂ)の点線で示す状態)に維持される。このとき、温度上昇報知素子２６から非接点信号がケーブル３０を介してコントローラ(図示しない)へ出力され、当該非接点信号に基づいて、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)を越えて上昇したことが報知される。
【００２０】
この場合、熱応動体２８としては、温度上昇を鋭敏に感知する例えばバイメタルやトリメタルを適用することが好ましい。これにより、温度上昇報知素子２６は、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)以下になると、熱応動体２８が初期位置に復帰することで可動接点Ｔ２を開状態から閉状態に自己復帰させるサーマルプロテクタとして構成される。
【００２１】
以上、本実施の形態によれば、センサ付き軸受に対して温度上昇報知素子２６を付加したことにより、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)を越えて上昇したことを報知させることができる。この場合、軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)を越えたことで、例えばセンサ(磁極検出器12a,12b)から信号S1,S2が出力されない状態となった場合でも、温度上昇報知素子２６から出力された非接点信号に基づいて、軸受の回転状態(回転速度、回転方向)の検出システムに対する各種の対処を実行することが可能となる。
【００２２】
例えば冷却システムを起動して、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度を冷却していくと、その周囲温度が所定値(１５０℃)以下になったとき、熱応動体２８が初期位置に復帰することで可動接点Ｔ２が開状態から閉状態に自己復帰される。このとき、温度上昇報知素子２６から出力された接点信号に基づいて、センサ(磁極検出器12a,12b)を含んだ軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)以下に冷却されたことが報知される。この場合、１５０℃以下の周囲温度環境下において、軸受の回転状態(回転速度、回転方向)を検出することが可能となれば、例えばＡＢＳによる制御が安定化され、制動時の走行安定性を確保することができる。
【００２３】
また、ハードディスクドライブ(ＨＤＤ)装置の作動中に、軸受周りの周囲温度が所定値(１５０℃)を越えたとき、温度上昇報知素子２６から出力された非接点信号に基づいて、例えばＨＤＤ装置を停止制御したり、或いは、データのバックアップをとることで、ＨＤＤ装置に対するデータの誤記録や誤再生を防止することが可能となる。
【００２４】
ところで、上述した実施の形態では、温度上昇報知素子２６をセンサカバー１４の外側に例えばネジや接着剤で固定した構成例について説明したが、これに限定されることは無く、その変形例として図２(ａ),(ｂ)に示すように、温度上昇報知素子２６をプリント基板２２に半田付けして固定するようにしても良い。この場合、温度上昇報知素子２６から出力される信号(接点信号、非接点信号)は、センサ(磁極検出器12a,12b)の出力信号S1,S2を送信するためのケーブル２４を併用して演算処理装置(図示しない)に送信される。このような変形例によれば、温度上昇報知素子２６をセンサカバー１４内に収容させることができるため、センサ付き軸受のコンパクト化を図ることが可能となる。なお、他の構成や効果については、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００２５】
また、上述した実施の形態では、温度上昇報知素子２６をサーマルプロテクタとして構成した場合を想定したが、これに限定されることは無く、温度上昇報知素子２６として、例えば温度スイッチ、温度ヒューズ、サーモスタットなどを適用しても良い。この場合、温度スイッチは、温度変化に応じた電圧信号を出力可能であり、温度ヒューズは、過電流によって生じる発熱を感知して回路を遮断する機能を有する。また、サーモスタットは、自動的に温度が一定になるように調節する機能を有している。
【００２６】
更に、上述した実施の形態では、回転輪２を内輪とし、静止輪４を外輪とした軸受を想定したが、これに限定されることは無く、回転輪２を外輪とし、静止輪４を内輪とした軸受にも本発明の技術を適用することが可能である。なお、この場合、ホルダ１６の基端を外輪(回転輪)に固定し、その先端を内輪(静止輪)に向けて延出させ、その延出端にエンコーダ１８を取り付けると共に、当該エンコーダ１８の着磁面に対向してセンサ(磁極検出器12a,12b)をセンサハウジング２０を介してセンサカバー１４に固定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係るセンサ付き軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のセンサ付き軸受に付加された温度上昇報知素子の構成を示す図。
【図２】(ａ)は、本発明の変形例に係るセンサ付き軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のセンサ付き軸受に付加された温度上昇報知素子の構成を示す図。
【図３】(ａ)は、従来のセンサ付き軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のセンサの構成を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
２  回転輪
４  静止輪
６  転動体
12a,12b  センサ(磁極検出器)
２６  温度上昇報知素子
２８  熱応動体
Ｔ１  固定接点
Ｔ２  可動接点
【図１】
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【図２】
2007292091.tif 000004
【図３】
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