JP5163461B2

JP5163461B2 - センサ付転がり軸受ユニット

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Publication number: JP5163461B2
Application number: JP2008312501A
Authority: JP
Inventors: 孝則山田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2028-12-08
Also published as: JP2010133541A

Description

この発明に係るセンサ付転がり軸受ユニットは、鉄道車両の車輪の回転軸或は圧延機等の各種産業機械装置の回転軸を、車体或は支持台等の固定の部分に回転自在に支持する転がり軸受ユニットに、この転がり軸受ユニットの状態を検出するセンサを設けた、センサ付転がり軸受ユニットの改良に関する。特に、本発明は、固定輪と固定の部材との嵌合部でクリープが生じても、センサ付転がり軸受ユニットに損傷が生じる事を防止できる構造を実現するものである。

例えば鉄道車両の車輪をこの鉄道車両に固定した軸受箱に対し回転自在に支持する為に、転がり軸受ユニットを使用する。又、鉄道車両の走行速度を求めたり、或は上記車輪が偏摩耗するのを防止する為の滑走制御を行う為には、上記車輪の回転速度を検出する必要がある。更には、上記転がり軸受ユニット部分で異常が発生してこの転がり軸受ユニットが焼き付くのを防止する為には、この転がり軸受ユニットの温度や振動を検出する必要がある。この為、上記転がり軸受ユニットに回転速度センサ、温度センサ、更には振動センサを組み込んだセンサ付転がり軸受ユニットにより、上記車輪を上記軸受箱に対し回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度並びに上記転がり軸受ユニットの温度や振動を検出する構造が、例えば、特許文献１〜３に記載されている。

図７は、このうちの特許文献１に記載された鉄道車両用のセンサ付転がり軸受ユニットを示している。図示しない車輪を支持固定した状態で使用時に回転する回転軸である輪軸１は、使用時にも回転しない固定の部分である軸受箱２の内径側に、転がり軸受ユニットである複列円すいころ軸受３により、回転自在に支持されている。この複列円すいころ軸受３は、互いに同心に配置した外輪４及び１対の内輪５と、複数個の円すいころ６とを備える。このうちの外輪４は、全体を円筒状に造っており、内周面に複列の外輪軌道７を有する。これら各外輪軌道７は、それぞれが円すい凹面状で、上記外輪４の軸方向端部に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜している。

又、上記１対の内輪５は、それぞれ略短円筒状に造っており、それぞれの外周面に、円すい凸面状の内輪軌道８を形成している。これら各内輪５は、互いの小径側の端面同士を対向させた状態で、上記外輪４の内径側に、この外輪４と同心に配置している。更に、上記各円すいころ６は、上記各外輪軌道７と上記各内輪軌道８との間に、それぞれ複数個ずつ、保持器９により保持した状態で転動自在に設けている。

上述の様な複列円すいころ軸受３のうち、上記外輪４は、上記軸受箱２に内嵌保持される固定輪である。図示の例では、この外輪４をこの軸受箱２の内周面に内嵌した状態で、この軸受箱２の非負荷圏側（下側）にねじ止め固定されたねじ部材１０を、上記外輪４の外周面に形成した係合孔１１に係合させる（挿入する）事により、この外輪４の上記軸受箱２に対する回り止めを図っている。即ち、使用時の振動や加減速等により、これら外輪４と軸受箱２との間に変動荷重が作用し、この外輪４がこの軸受箱２に対し回転（クリープ）しようとする力が生じる。この様なクリープが生じた場合には、後述する様に、軸受ユニットの状態を検出する為のセンサユニット２２に接続されたケーブルが断線したり、上記軸受箱２の一部とこのセンサユニット２２とが衝突して、破損が生じる可能性がある。この為、上述の様に、外輪４の回り止めを図っている。

一方、上記各内輪５は、これら両内輪５同士の間に間座１２を挟持した状態で、上記輪軸１の片端（図７の左端）寄り部分に外嵌固定される回転輪である。又、この輪軸１の端部で軸方向片側の内輪５よりも突出した部分には、環状部材１３を外嵌している。又、軸方向他側（図７の右側）の内輪の他端面は、別の環状部材を介して、上記輪軸１の中間部に形成した段差面に突き当てている。従って、上記１対の内輪５が図７の状態よりも上記輪軸１の中央寄り（図７の右寄り）に変位する事はない。又、上記輪軸１の上記環状部材１３よりも片端寄りには、外周面に凹凸を形成した円筒状のエンコーダ１４を、螺合する事により固定している。そして、上記環状部材１３を上記片側の内輪４の片端面に向け抑え付けている。更に、上記エンコーダ１４の片端面には、カバー付環状部材１５を複数本のボルト１６により固定している。

又、上記外輪４の片端部には、それぞれ軟鋼板等の金属板を断面クランク形で全体を円環状に形成して成るシール板１７を内嵌固定している。即ち、このシール板１７の径方向外端部に設けた外径側円筒部１８を、上記外輪４の片端部内周面に内嵌固定している。又、上記シール板１７の径方向内端部に設けた内径側円筒部１９を、上記環状部材１３の外周面に軸方向片側に開口する様に形成した溝部２０内に、微小な隙間を有する状態で進入させて（挿入して）いる。そして、これら内径側円筒部１９と溝部２０とでラビリンスシールを構成している。これにより、前記複数個の円すいころ６を設置した軸受空間２１の軸方向片側の開口部を塞いでいる。尚、この軸受空間２１の軸方向他側の開口部も、同様のラビリンスシール構造、或は、周知の他のシール構造により塞いでいる。そして、この軸受空間２１内に封入した潤滑用のグリースが外部に漏洩するのを防止すると共に、外部からこの軸受空間２１内に、雨水や塵芥等の異物が進入するのを防止している。

又、上記シール板１７には、センサユニット２２をねじにより固定している。このセンサユニット２２は、回転検出素子２３と温度検出素子２４と振動検出素子２５とを有する。このうちの回転検出素子２３は、前記エンコーダ１４の外周面に対向する位置に配置し、このエンコーダ１４の外周面の凹凸の変化を検知して、前記輪軸１の回転速度を検出する。又、上記温度検出素子２４は転がり軸受ユニットの温度を、上記振動検出素子２５は同じく振動を、それぞれ検出し、この転がり軸受ユニットの異常の発生の有無等を検出する。これらの各検出信号は、上記センサユニット２２に接続された図示しないケーブルにより、やはり図示しない制御器に送られる。

上述の様なセンサ付転がり軸受ユニットの場合、外輪４の軸受箱２に対する回り止めを、この軸受箱２に固定されたねじ部材１０と、この外輪４の外周面に形成された係合孔１１との係合により図っている。この為、これら外輪４と軸受箱２との間でクリープが生じる事を防止でき、上記センサユニット２２に接続されたケーブルが断線したり、例えば、上記軸受箱２の一部と、上記外輪４にシール板１７を介して固定されたセンサユニット２２とが衝突して破損が生じる事を防止できる。
但し、この様な構造の場合、クリープが生じる傾向になった場合に、ねじ部材１０と係合孔１１との係合部の負担が大きく、これらねじ部材１０或は係合孔１１が破損する可能性がある。

特開２００５−２３３２９０号公報特開２００５−３３０９９４号公報特開２００３−４９８３１号公報

本発明のセンサ付転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑みて、固定輪と固定の部分との嵌合部でクリープが生じても、センサ付転がり軸受ユニットが損傷する事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のセンサ付転がり軸受ユニットは、互いに同心に配置されて相対回転する外輪と内輪とを有し、これら外輪と内輪とのうちの一方が回転輪であり、他方が固定の部分に嵌合保持される固定輪である。
又、上記外輪の内周面に形成された外輪軌道と上記内輪の外周面に形成された内輪軌道との間に転動自在に、例えば、玉、円筒ころ、円すいころ等の、複数個の転動体を設けている。
又、本発明の場合、上記固定輪側に配置される円環状のシール板と、このシール板に固定され、転がり軸受ユニットの状態を検出するセンサとを備える。
そして、上記シール板により、上記各転動体が存在する軸受空間の軸方向片側の開口部を塞いでいる。
特に、本発明のセンサ付転がり軸受ユニットに於いては、上記シール板は、上記固定輪に対しては回転可能としており、上記固定の部分に対しては回転不能としている。

又、請求項１に記載した発明の場合には、上記固定輪と上記シール板との間に、玉やころ等の、複数個の転動体を配置する。そして、このシール板をこの固定輪に対し回転自在に支持する。
又、請求項２に記載した発明の場合には、上記シール板の径方向一端部を、上記固定輪の軸方向片端部周面に形成された段差部と、この固定輪の軸方向片端部周面でこの段差部よりも片端面側に固定されたリング部材との間に挟持する。
更に、請求項３に記載した発明の様に、上記請求項１、２に記載した発明を組み合わせて、同時に実施する事もできる。

上述の様な請求項２、３に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、シール板の径方向一端部と、固定輪の軸方向片端部周面に形成された段差部との間に、全周に亙ってゴム等のシール部材を配置し、これらシール板の径方向一端部と段差部との間を密封する。
更に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、シール板とリング部材とをそれぞれ金属製とし、これらシール板の径方向一端部とリング部材との互いに対向する面のうち、少なくとも何れかの面に、表面の摩擦係数を小さくする低摩擦処理を施す。この低摩擦処理としては、表面に、ショットピーニングを施したり、合成樹脂等をコーティングする事が挙げられる。
又、上述の各発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、シール板と回転輪若しくはこの回転輪と共に回転する部材との間でラビリンスシールを構成する事により、軸受空間の軸方向片側の開口部を塞ぐ。

上述の様に構成する本発明のセンサ付転がり軸受ユニットによれば、固定輪と固定の部分との間に、クリープを防止する為の手段を設けなくても、センサ付転がり軸受ユニットに損傷が生じる事を防止できる。即ち、センサを固定したシール板は、上記固定の部分に対しては回転不能としているが、固定輪に対しては回転可能としている為、これら固定輪と固定の部分との間にクリープが生じた場合には、この固定輪と上記シール板とが相対回転する。従って、クリープが生じても、このシール板に固定された上記センサのケーブルが断線したり、このセンサが例えば固定の部分の何れかの部分と衝突する等して、破損が生じる事を防止できる。又、上記固定輪と固定の部分との間に、例えば、ねじ部材と係合孔との係合によるクリープを防止する為の手段を設ける必要がなく、クリープによりこの様な手段が破損する事はない。

特に、請求項１に記載した発明の場合には、固定輪とシール板との間に転動体を設けるので、これら固定輪とシール板との相対回転を円滑に行える。即ち、シール板は、固定の部分に対し回転不能としている為、上記固定輪とこの固定の部分との間にクリープが生じた場合に、これら固定輪とシール板との相対回転を円滑に行えないと、このシール板や、このシール板と上記固定の部分との相対回転を阻止する部分が損傷する可能性がある。これに対して、上記固定輪とシール板との相対回転を円滑に行えれば、この様な不具合が生じる事を防止できる。

又、請求項２に記載した発明の場合には、シール板の径方向一端部を段差部とリング部材との間に挟持しているので、このシール板が軸方向に脱落する事を防止できる。
又、請求項３に記載した発明の様に、上述した請求項１、２に記載した発明の要件を組み合わせれば、これら両発明の作用・効果を合わせて得られる。
又、請求項４に記載した発明の様に、シール板の径方向一端部と段差部との間をシール部材により密封すれば、軸受空間内に存在する潤滑剤が、このシール板の径方向一端部側から漏れる事を防止できる。
又、請求項５に記載した発明の様に、シール板とリング部材との互いに対向する表面に低摩擦処理を施せば、これらシール板とリング部材との間の摩擦を低減できる為、このシール板と、このリング部材を固定した固定輪との相対回転をより円滑に行える。
更に、請求項６に記載した発明の様に、軸受空間の塞ぎ構造をラビリンスシールとした場合、回転輪の回転抵抗を低減でき、エネルギ損失（転がり軸受ユニットの動トルク）の低減を図れる。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、固定の部分である軸受箱２（図７参照）と、固定輪である外輪４との間にクリープが生じても、センサ付転がり軸受ユニットの損傷を防止すべく、ラビリンスシールを構成するシール板１７ａを、上記外輪４に対しては回転可能とし、この外輪４を内嵌保持する上記軸受箱２に対しては回転不能とする点にある。その他のセンサ付転がり軸受ユニットとしての基本的な構造及び作用は、前述の図７に示した従来構造と同様である為、以下、本例の特徴部分、及び、従来構造と異なる部分を中心に説明する。

本例の場合、図３に示す様に、鋳造（ダイカスト成形を含む）により成形した物に切削加工等を施して、或は、軟鋼板等の金属板を折り曲げて（絞り加工を施して）、円環状としたシール板１７ａの外径側円筒部１８ａの外周面と、上記外輪４の軸方向片端部（図２、３の左端部）内周面との間に、複数個（例えば３個以上）の玉２６を配置している。これら各玉２６の材質としては、軸受鋼等の鋼材やセラミックスが挙げられる。このうちの鋼材としては、ＳＵＪ２、ＳＣｒ４２０、ＳＮＣＭ８１５、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＡＥ４３２０等が挙げられる。又、セラミックスとしては、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂等が挙げられる。特に、上記各玉２６をＳｉ₃Ｎ₄等のセラミックス製とすれば、熱膨張率が低い為、使用時の熱の影響による転がり接触部の面圧上昇を抑える事ができて、耐久性の低下を抑えられる。又、軽量である為、センサ付転がり軸受ユニットの軽量化を図れる。

上述の様な各玉２６を配置すべく、上記外径側円筒部１８ａの外周面には、径方向内方に凹む凹溝２７を、全周に亙って形成している。この凹溝２７の深さは、上記各玉２６の直径よりも小さく、この直径の１／２よりも大きい。従って、これら各玉２６をこの凹溝２７内に配置した状態で、これら各玉２６の一部が、上記外径側円筒部１８ａの外周面から径方向外方に突出する。一方、上記凹溝２７の軸方向の幅は、上記各玉２６の直径よりも大きい。

又、上記外輪４の軸方向片端部内周面の円周方向複数個所には、径方向外方に凹む凹部２８を、それぞれ形成している。これら各凹部２８の数は、上記各玉２６と同じとしている。これら各凹部２８の形状は、摺鉢状（円すい凹面状）、若しくは、軸方向中央に向かう程深さが深くなる方向に傾斜した１対の傾斜面の先端同士を付き合わせたＶ溝状としている。そして、上記各凹部２８内に上記各玉２６を配置した状態で、これら各玉２６の外周面を、これら各凹部２８の内周面（各凹部２８が摺鉢状の場合）、或は、上記両傾斜面（各凹部２８がＶ溝状の場合）に当接させている。又、上記各凹部２８の円周方向の幅（直径）は特に問わないが、各凹部２８がＶ溝状の場合には、上記各玉２６の直径よりも大きくする。又、これら各凹部２８が摺鉢状の場合には、上記各玉２６がこれら各凹部２８に嵌め込まれる様に、これら各凹部２８の深さ及び傾斜角度と各玉２６の直径との関係を適切に規制する。

又、本例の場合、上記凹溝２７と上記各凹部２８との間に上記各玉２６をそれぞれ配置した状態で、上記各玉２６の外周面と、上記凹溝２７の底面、及び、上記各凹部２８の内周面或は両傾斜面とを弾性的に当接させて（予圧を付与して）、センサ付転がり軸受ユニットに振動が生じても、この部分でがたつきが生じる事を防止している。尚、上記各凹部２８がＶ溝状の場合、前記シール板１７ａと前記外輪４との間に相対回転が生じていない中立状態で、上記各玉２６の転動面は、上記凹溝２７の底面と、上記各凹部２８の両傾斜面との少なくとも３点（場合によっては、凹溝２７の内側面を加えた４点）に、それぞれ接触する。又、本例の場合、この様に、凹溝２７と各凹部２８との間に各玉２６を配置した状態で、外径側円筒部１８ａの外周面でこの凹溝２７から外れた部分と、外輪４の片端部内周面で上記各凹部２８から外れた部分との間に、全周に亙って僅かな（径方向の厚さが僅少である）隙間が存在する。

この様に配置される各玉２６は、上記外輪４に対しては、軸方向に関する相対変位は阻止され、上記シール板１７ａに対しては、軸方向に関する相対変位は可能となる。従って、上記凹溝２７と各凹部２８との間に上記各玉２６を配置した状態でも、上記シール板１７ａが上記外輪４に対して、上記凹溝２７とこれら各玉２６との間に存在する軸方向の隙間分、軸方向に変位可能である。この結果、製造誤差等により、上記凹溝２７と上記各凹部２８との軸方向の位置が若干ずれても、このずれを吸収でき、上記シール板１７ａを上記外輪４に組み付け可能である。尚、本例の場合、上記凹溝２７の軸方向の幅を大きくしているが、図４に示す様に、凹部２８ａの軸方向の幅を各玉２６の直径よりも大きくすると共に、凹溝２７ａの軸方向の幅をこれら各玉２６よりも僅かに大きくしても良い。

又、本例の場合、上述の様に、外径側円筒部１８ａの外周面に全周に亙って凹溝２７を、外輪４の軸方向片端部内周面の円周方向複数個所に各凹部２８をそれぞれ形成したが、上記外径側円筒部１８ａ側に複数の凹部を、外輪４側に全周に亙って凹溝を、それぞれ形成しても良いし、両方とも全周に亙る凹溝としても良い。但し、両方とも全周に亙る凹溝とする場合には、セパレータ或いは保持器により、各玉２６を円周方向に等配する。又、何れか一方の周面に凹溝或は複数の凹部を形成し、他方の周面は、凹溝も凹部も形成せず単に円筒面としても良い。何れにしても、凹溝内で円周方向に隣り合う各玉２６同士の間に、合成樹脂製等の、表面の摩擦係数が小さいセパレータを配置する事が好ましい。これにより、各玉２６同士の公転速度の差によって生じる摩擦力を低減できる。又、上記凹溝或は各凹部は、上述の様な機能を確保できれば、種々の形状を採用可能である。例えば、凹溝と各凹部とのうちの何れか一方の断面形状を円弧形とする事もできる。

又、本例の場合、上記外輪４の軸方向片端部内周面と、軸方向片側の外輪軌道７との間に、この外輪４の径方向とほぼ平行な面を有する段差部３０を形成している。そして、上記シール板１７ａの外径側円筒部１８ａを上記外輪４の軸方向片端面内周面に内嵌した状態で、この外径側円筒部１８ａの先端部（図２、３の右端部）を、弾性材製のシール部材３１を介して上記段差部３０に対向させている。このシール部材３１は、全体を円環状に形成しており、円輪状の基部３２と、この基部３２の内周縁部から、軸方向に関して上記外径側円筒部１８ａと反対側に向けて延出されたシールリップ３３とを有する。そして、このうちの基部３２を上記外径側円筒部１８ａの先端部に、接着剤等により固定している。

尚、図示の例の場合、外輪４の軸方向片端部内周面で段差部３０と隣接する部分に、全周に亙って凹部４６を形成している。そして、この凹部４６内に、上記外径側円筒部１８ａの先端部外周面に突出形成した突部４７（及び基部３２の外周縁部）を係合している。これにより、後述する様に、リング部材３４により固定する前に、上記外径側円筒部１８ａが上記外輪４の軸方向片端部から外れにくくしている。

又、上記シール部材３１の材質としては、ニトリルゴム、ポリアクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。又、これら各種ゴムに導電性を高める為のカーボンブラックを配合したものを使用しても良い。特に、上記シール部材３１として、フッ素ゴムを使用した場合には、耐熱性、耐油性、耐薬品性、耐寒性に優れる為、長期間の使用による密封性の低下を抑えられる。又、この様なフッ素ゴムにカーボンブラックを配合したものを使用すれば、導電性にも優れる。従って、前記各玉２６として、例えば、Ｓｉ₃Ｎ₄等のセラミックス製のものを使用した場合に、上記シール部材３１として、カーボンブラックを配合したフッ素ゴムを使用する事が、電食防止の面から好ましい。

本例の場合、上述の様に、外径側円筒部１８ａを外輪４の軸方向片端部内周面に内嵌しつつ、この外径側円筒部１８ａの先端部をシール部材３１の基部３２に押し付けている。そして、この状態で、上記外輪４の軸方向片端部内周面で、上記外径側円筒部１８ａの基端部（図２、３の左端部）に隣接する位置に、例えば炭素鋼、ステンレス鋼等の金属製のＣ型リング等の、リング部材３４を固定している。この為に、上記外輪４の軸方向片端部内周面に全周に亙って係止溝３５を形成している。そして、上記リング部材３４をこの係止溝３５に係止している。

この様に、係止溝３５にリング部材３４を係止した状態で、上記基部３２が弾性的に圧縮され、上記外径側円筒部１８ａと共に、上記リング部材３４と前記段差部３０との間に挟持される。そして、上記基部３２が、上記外径側円筒部１８ａの先端面とこの段差部３０とに、それぞれ全周に亙って密着する。又、上記シール部材３１を構成するシールリップ３３が上記外輪４の内周面の一部に弾性的に当接する。尚、本例の場合、前述した様に、シール板１７ａが外輪４に対し軸方向に変位可能である。従って、上述の様に、このシール板１７ａの一部である外径側円筒部１８ａを、上記段差部３０に向けて押し付ける事ができる。

上述の様に、シール板１７ａの径方向外端部に設けた外径側円筒部１８ａを、段差部３０とリング部材３４との間に挟持する事により、上記シール板１７ａが軸方向に、不用意に脱落する事を防止できる。尚、本例の場合、各玉２６と凹溝２７及び各凹部２８との係合により、このシール板１７ａの脱落を防止できるが、上記リング部材３４を組み込んだ構造を採用する事で、より確実に脱落防止を図れる。又、上記外径側円筒部１８ａの先端面と上記段差部３０との間に、シール部材３１の基部３２を全周に亙って密着させている為、上記シール板１７ａが振動等によりがたつく事を防止できる。又、上記基部３２と段差部３０との当接、及び、上記シールリップ３３と外輪４の一部との当接により、各円すいころ６、６が存在する軸受空間２１内に充填した潤滑剤が、上記外径側円筒部１８ａと段差部３０との間から漏れる事を防止できる。

尚、この様ながたつき防止や潤滑剤の漏出防止を他の手段により図れれば、上記シール部材３１を省略しても良い。省略する事で、上記シール板１７ａが回転する事に対する抵抗を低減すれば、後述する様なシール板１７ａと外輪４との相対回転を、より円滑に行える。少なくとも、上記基部３２と段差部３０との当接部、或は、上記シールリップ３３と外輪４との当接部とのそれぞれの当接圧を低くしたり、当接面積を狭くして、回転抵抗を低減する事が好ましい。

更に本例の場合、上記リング部材３４の少なくとも上記外径側円筒部１８ａの基端面と当接する側面、及び、この外径側円筒部１８ａの基端面（図３の左端面）とに、それぞれの表面の摩擦係数を小さくする低摩擦処理を施している。この低摩擦処理としては、例えば、表面にショットピーニングを施し、表面粗さを均一にすると共に、この表面に多数の微小凹部を形成する事により接触面積を小さくしたり、或は、この表面に形成した多数の微小凹部に、例えば、予めハケ等により塗布した潤滑油を保持する等して、この表面の低摩擦化を図る事が挙げられる。又、表面にフッ素樹脂等の合成樹脂をコーティングしても良い。又、上記両面のうちの何れかの面にのみ低摩擦処理を施しても良い。更に、上記リング部材３４自体を、表面の摩擦係数が小さいフッ素樹脂等の合成樹脂により形成しても良い。

前記外輪４の軸方向片端部内周面に回転自在に支持されたシール板１７ａの外側面（図２の左側面）には、前述の図７に示した従来構造と同様に、回転検出素子等の各種検出素子を備えたセンサユニット２２を、ねじ３６により固定している。そして、このセンサユニット２２内に配置した回転検出素子を、輪軸１の軸方向片端寄りに固定したエンコーダ１４の外周面に対向させている。この回転検出素子等の各種検出素子により検出した信号は、ケーブル４３により制御器に送られる。

又、本例の場合、図１に示す様に、上記シール板１７ａの外側面で、上記センサユニット２２を固定した部分から円周方向に外れた複数個所（図示の例の場合は２個所）に、止め具又は突起３７、３７を固定している。これら各止め具又は突起３７、３７は、前記軸受箱２に設けた係止突起又は係合凹部等と係合する事により、上記シール板１７ａがこの軸受箱２に対し回転する事を防止する。例えば、図示の例の場合、この軸受箱２に２個の突起を、それぞれこの軸受箱２の内周面から径方向内方に突出する状態で設け、一方の突起を一方の止め具又は突起３７の円周方向片側面に、他方の突起を他方の止め具又は突起３７の円周方向他側面にそれぞれ係合させる。これにより、上記シール板１７ａが上記軸受箱２に対し、円周方向に関し何れの方向にも回転する事を防止する。尚、シール板１７ａに固定する止め具又は突起３７を１個とし、この止め具又は突起３７の円周方向両側面を挟持する様に、上記軸受箱２側に１対の突起を近接して設けても良い。

又、本例の場合、前記軸受空間２１の軸方向他端部（図２の右端部）の開口部を、シールリング３８により塞いでいる。このシールリング３８は、芯金３９と弾性材４０とから成る。そして、このうちの芯金３９の先端部を、輪軸１に固定した間座４１の外周面の一部に形成した凹溝４２内に隙間を有する状態で進入させる事により、ラビリンスシールを構成している。これと共に、上記弾性材４０を上記間座４１の中間部外周面に摺接させている。この様な軸受空間２１の軸方向他端開口部のシール構造は、図示の例以外にも、種々の構造が採用可能である。

上述の様に構成する本例の場合、外輪４と軸受箱２との間に、例えば、前述の図７に示した従来構造の様に、この外輪４のクリープを防止する為のねじ部材１０と係合孔１１とを設けなくても、センサ付転がり軸受ユニットに損傷が生じる事を防止できる。即ち、本例の場合、センサユニット２２を固定したシール板１７ａは、上記軸受箱２に対しては回転不能としているが、上記外輪４に対しては回転可能としている。この為、振動等によりこれら外輪４と軸受箱２との間にクリープが生じた場合には、この外輪４と上記シール板１７ａとが相対回転する。従って、このシール板１７ａは、クリープの発生に係らず、上記軸受箱２に対して回転しない。

この結果、クリープにより上記シール板１７ａが上記外輪４と共に回転して、このシール板１７ａに固定された上記センサユニット２２のケーブル４３が断線したり、このセンサユニット２２が、例えば、上記軸受箱２に設けた、前記各止め具又は突起３７、３７と係合する為の突起と衝突する等して、破損する事を防止できる。又、本例の場合、上記外輪４と軸受箱２との間にクリープが発生しても、センサ付転がり軸受ユニットに損傷が生じる事がない為、上記外輪４と軸受箱２との間に、例えば、上記ねじ部材１０と係合孔１１との係合によるクリープを防止する為の手段を設ける必要がない。従って、クリープによりこの様な手段が破損する事はない。

又、本例の場合、軸受空間２１の軸方向片端開口部のシール構造をラビリンスシールとしている為、輪軸１の回転抵抗を低減でき、エネルギ損失の低減を図れる。又、本例の場合、上記外輪４とシール板１７ａとの間に複数個の玉２６を設ける事により、この外輪４の軸方向片端部内周面にこのシール板１７ａを回転自在に支持している為、これら外輪４とシール板１７ａとの相対回転を円滑に行える。この結果、上記各止め具又は突起３７、３７と上記軸受箱２の一部との係合部に大きな力が加わる事がなく、この係合部の破損防止を十分に図れる。

更に、本例の場合、シール板１７ａの外径側円筒部１８ａの基端面とリング部材３４の側面とに、それぞれ低摩擦処理を施している為、これら外径側円筒部１８ａとリング部材３４との間の摩擦を低減できる。このリング部材３４は、上記外輪４に固定されている為、この外輪４と上記シール板１７ａとが相対回転した場合に、上記リング部材３４の側面と上記外径側円筒部１８ａの基端面とが摺接する事になる。これに対して本例の様に、これら両面に低摩擦処理を施せば、これら両面の摺接部の摩擦を低減できる為、上記外輪４とシール板１７ａとの相対回転をより円滑に行える。

この様に外輪４とシール板１７ａとの相対回転を円滑に行えれば、この外輪４にクリープが生じても、このシール板１７ａがこの外輪４と共に回転しようとする力は小さく抑えられる。この為、このシール板１７ａと上記軸受箱２との回転を阻止する、止め具又は突起３７、３７とこの軸受箱２に設けた突起との係合部に大きな力が作用する事はなく、前記複数個の玉２６を設けた事と相俟って、この係合部に損傷が生じる事を、より確実に防止できる。

［実施の形態の第２例］
図５〜６は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、シール板１７ｂと外輪４の軸方向片端部（図５の左端部）内周面との間に、複数個の円筒ころ４４を配置している。この為に、上記シール板１７ｂの外径側円筒部１８ｂの外周面の円周方向複数個所に、この外周面及び基端面（図５の左端面）側に開口する凹部４５を形成している。これら各凹部４５は、図６に示す様に、軸方向から見た形状を、曲率半径が上記各円筒ころ４４の直径よりも僅かに大きい、欠円状としている。上記各凹部４５内にそれぞれこれら各円筒ころ４４を配置した状態で、これら各円筒ころ４４の一部がこれら各凹部４５内から僅かに突出する。この様な本例の場合、これら各円筒ころ４４をこれら各凹部４５の外径側からは挿入できない為、これら各凹部４５の基端面側の開口部から、上記各円筒ころ４４を挿入する。

一方、上記外輪４の軸方向片端部内周面は、凹部も凹溝も形成していない、単なる円筒面としている。又、本例の場合、上記外径側円筒部１８ｂを上記外輪４の軸方向片端部に内嵌した状態で、この外径側円筒部１８ｂの基端面をリング部材３４により抑え付ける事により、上記各凹部４５の基端面側の開口を塞ぎ、これら各凹部４５内に配置した上記各円筒ころ４４が脱落する事を防止している。その他の構造及び作用は、上述の第１例と同様である。

上述の各例では、シール板を外輪に対し回転自在に支持する為、これら両部材の間に転動体を配置した構造に就いて説明したが、この様な転動体に変えて、例えば滑り軸受等を設けても良い。又、上述の各例では、軸受空間の軸方向片側の開口部を塞ぐシール構造として、ラビリンスシールを使用した構造に就いて説明したが、このシール構造として、例えば、シール板の先端部にシールリップを設け、このシールリップを回転輪若しくはこの回転輪と共に回転する部材の一部に摺接させる構造を採用する事もできる。又、上述の各例では、転がり軸受ユニットとして複列の円すいころ軸受を使用した構造に就いて説明したが、本発明は、この複列円すいころ軸受以外にも、例えば、複列の円筒ころ軸受、或は、複列の玉軸受等の各種軸受ユニットに適用可能である。更に、固定輪が内輪で、回転輪が外輪である構造にも、勿論適用可能である。この場合、内輪側にシール板を相対回転自在に支持する。

実施の形態の第１例を軸方向片端側から見た正投影図。図１のＡ−Ａ断面図。図２のＢ部拡大図。転動体を配置する部分の別構造を示す、図３の部分拡大図に相当する図。実施の形態の第２例を示す、図３と同様の図。図５の上側部分の一部を、リング部材を省略して同図の左側から見た図。従来構造の１例を示す部分断面図。

符号の説明

１輪軸
２軸受箱
３複列円すいころ軸受
４外輪
５内輪
６円すいころ
７外輪軌道
８内輪軌道
９保持器
１０ねじ部材
１１係合孔
１２間座
１３環状部材
１４エンコーダ
１５カバー付環状部材
１６ボルト
１７、１７ａ、１７ｂシール板
１８、１８ａ、１８ｂ外径側円筒部
１９内径側円筒部
２０溝部
２１軸受空間
２２センサユニット
２３回転検出素子
２４温度検出素子
２５振動検出素子
２６玉
２７、２７ａ凹溝
２８、２８ａ凹部
３０段差部
３１シール部材
３２基部
３３シールリップ
３４リング部材
３５係止溝
３６ねじ
３７止め具又は突起
３８シールリング
３９芯金
４０弾性材
４１間座
４２凹溝
４３ケーブル
４４円筒ころ
４５凹部
４６凹部
４７突部

Claims

互いに同心に配置されて相対回転する外輪と内輪とを有し、これら外輪と内輪とのうちの一方が回転輪であり、他方が固定の部分に嵌合保持される固定輪であって、上記外輪の内周面に形成された外輪軌道と上記内輪の外周面に形成された内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記固定輪側に配置される円環状のシール板と、このシール板に固定され、転がり軸受ユニットの状態を検出するセンサとを備え、このシール板により、上記各転動体が存在する軸受空間の軸方向片側の開口部を塞いでいるセンサ付転がり軸受ユニットに於いて、
上記シール板は、上記固定輪との間に複数個の転動体を配置する事により、この固定輪に対しては回転自在に支持しており、上記固定の部分に対しては回転不能としている事を特徴とするセンサ付転がり軸受ユニット。
互いに同心に配置されて相対回転する外輪と内輪とを有し、これら外輪と内輪とのうちの一方が回転輪であり、他方が固定の部分に嵌合保持される固定輪であって、上記外輪の内周面に形成された外輪軌道と上記内輪の外周面に形成された内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記固定輪側に配置される円環状のシール板と、このシール板に固定され、転がり軸受ユニットの状態を検出するセンサとを備え、このシール板により、上記各転動体が存在する軸受空間の軸方向片側の開口部を塞いでいるセンサ付転がり軸受ユニットに於いて、
上記シール板の径方向一端部を、上記固定輪の軸方向片端部周面に形成された段差部と、この固定輪の軸方向片端部周面でこの段差部よりも片端面側に固定されたリング部材との間に挟持し、
上記シール板は、上記固定輪に対しては回転可能としており、上記固定の部分に対しては回転不能としている事を特徴とするセンサ付転がり軸受ユニット。
固定輪とシール板との間に複数個の転動体を配置して、このシール板をこの固定輪に対し回転自在に支持している、請求項２に記載したセンサ付転がり軸受ユニット。
シール板の径方向一端部と、固定輪の軸方向片端部周面に形成された段差部との間に、全周に亙ってシール部材を配置し、これらシール板の径方向一端部と段差部との間を密封している、請求項２又は請求項３に記載したセンサ付転がり軸受ユニット。
シール板とリング部材とがそれぞれ金属製であり、これらシール板の径方向一端部とリング部材との互いに対向する面のうち、少なくとも何れかの面に、表面の摩擦係数を小さくする低摩擦処理を施している、請求項２〜４のうちの何れか１項に記載したセンサ付転がり軸受ユニット。
シール板と回転輪若しくはこの回転輪と共に回転する部材との間でラビリンスシールを構成する事により、軸受空間の軸方向片側の開口部を塞いでいる、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載したセンサ付転がり軸受ユニット。