JP2003049831A - センサ付回転支持装置 - Google Patents

センサ付回転支持装置

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JP2003049831A
JP2003049831A JP2001238648A JP2001238648A JP2003049831A JP 2003049831 A JP2003049831 A JP 2003049831A JP 2001238648 A JP2001238648 A JP 2001238648A JP 2001238648 A JP2001238648 A JP 2001238648A JP 2003049831 A JP2003049831 A JP 2003049831A
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JP2001238648A
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Yukio Sato
幸夫 佐藤
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NSK Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも一方の部材がセンサを取り付ける
べき部材である、外輪4aとシールケース15aとを、
単一の回転防止構造により、それぞれ軸受箱2aに対し
て回転するのを防止できる様にする。 【解決手段】 上記シールケース15aの一部に係合部
25を、上記外輪4aの一部に第一の被係合部26を、
上記軸受箱2aの一部に第二の被係合部27を、それぞ
れ設ける。上記係合部25を上記第一、第二の両被係合
部26、27に掛け渡す状態で係合させる事により、単
一の回転防止構造を構成する。これにより、上記課題を
解決する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明に係るセンサ付回転
支持装置は、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と共に、運転状態での回転支
持装置の回転速度、温度、振動等の状態を検出する為に
利用する。 【0002】 【従来の技術】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
走制御を行なう為には、上記車輪の回転速度を検出する
必要がある。又、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
センサや温度センサを組み込んだ、センサ付回転支持装
置により、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や上記転がり軸受ユニ
ットの温度を検出する事が、近年行なわれる様になって
いる。 【0003】図6は、この様な鉄道車両用のセンサ付回
転支持装置のうち、温度センサを組み込んだセンサ付回
転支持装置の従来構造の1例を示している。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部材で
ある車軸1は、使用時にも回転しない固定部材である軸
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、回転自在に支持している。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、5と、複数個の円すいころ6、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、7を有する。これら各
外輪軌道7、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。 【0004】又、上記1対の内輪5、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、8を形成している。これら各内輪
5、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、6は、上記各外輪
軌道7、7と上記各内輪軌道8、8との間に、それぞれ
複数個ずつ、保持器9、9により保持した状態で転動自
在に設けている。 【0005】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に内嵌支持されている。一
方、上記各内輪5、5は、これら両内輪5、5同士の間
に間座10を挟持した状態で、上記車軸1の外端(図6
の左端)寄り部分に外嵌している。又、上記車軸1の端
部で軸方向外側(図6の左側)の内輪5よりも突出した
部分には、油切りと称される環状部材11aを外嵌して
いる。又、内側(図6の右側)の内輪5の内端面は、別
の環状部材11bを介して、上記車軸1の中間部に形成
した段差面12に突き当てている。従って、上記1対の
内輪5、5が図6の状態よりも上記車軸1の中央寄り
(図6の右寄り)に変位する事はない。そして、上記車
軸1の外端部に外嵌し、更に複数本のボルト13、13
によりこの車軸1に対し結合固定した、丸鉢状のエンド
プレート14の内端縁(図6の右端縁)により、上記環
状部材11aを上記外側の内輪5の外端面に向け抑え付
けている。 【0006】一方、上記外輪4の両端部には、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
成して成るシールケース15、15を、締り嵌めにより
内嵌支持している。そして、これら両シールケース1
5、15の内周面と上記各環状部材11a、11bの外
周面との間に、それぞれシールリング16、16を設け
る事により、前記複数個の円すいころ6、6を設置した
内部空間17の両端開口部を塞いでいる。この構成によ
り、この内部空間17の内外を遮断して、この内部空間
17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、外部から上記内部空間17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、前記
軸受箱2の外端開口は、この軸受箱2の外端部に固定し
た略有底円筒状のカバー18により塞いでいる。 【0007】又、上記軸受箱2の中間部で前記外輪4の
周囲に位置する部分に、センサ取付孔19を形成してい
る。そして、このセンサ取付孔19内で上記外輪4の外
周面に、熱電対等の温度センサ20を装着し、この外輪
4を含む前記複列転がり軸受3の温度を検出自在として
いる。上記温度センサ20の検出信号を取り出す為のハ
ーネス21は、上記センサ取付孔19を通じて上記軸受
箱2外に取り出し、図示しない制御器に送っている。 【0008】上述の様に構成するセンサ付回転支持装置
の場合、鉄道車両の台車に支持した上記軸受箱2の内径
側に前記車軸1を、回転自在に支持できる。又、上記複
列円すいころ軸受3の回転抵抗が、前記各円すいころ
6、6の過度のスキュー、この複列円すいころ軸受3内
に密封したグリースの劣化等、何らかの原因で異常に上
昇し、上記複列円すいころ軸受3の温度が上昇すると、
上記温度センサ20が、この温度を検知する。この様に
してこの温度センサ20が検知した温度信号は、上記図
示しない制御器に送り、この制御器が、運転席に設置し
た警告灯を点灯させる等の警報を発する。この様な警報
が出された場合に、運転手が緊急停止等の措置を講ず
る。 【0009】尚、上述の図6に示したセンサ付回転支持
装置では、上記温度センサ20を上記外輪4に支持して
いるが、この様な温度センサ20は、例えば特開平11
−287251号公報、特開2000−43723号公
報等に記載されている様に、前記シールケース15に支
持する(例えば、図6に二点鎖線で示す位置に支持す
る)場合もある。又、温度センサ以外に回転速度センサ
を組み込む構造でも、例えば実開平5−77766号公
報、上記特開2000−43723号公報等に記載され
ている様に、上記回転速度センサを、上記外輪4に支持
する場合と、上記シールケース15に支持する場合とが
ある。 【0010】ところで、上述した様なセンサ付回転支持
装置の場合、センサを支持した部材である上記外輪4又
は上記シールケース15と、前記軸受箱2等の固定部材
との間に、回転防止構造を設ける事が一部で行なわれて
いる。即ち、上記センサ付回転支持装置の運転時、上記
外輪4には前記複列円すいころ軸受3のロストルクが、
上記シールケース15には前記シールリング16の摺接
部に存在する摩擦抵抗力が、それぞれ作用する。一方、
上記外輪4と上記軸受箱2との嵌合部に働く摩擦力、並
びに、上記シールケース15と上記外輪4との嵌合部に
働く摩擦力は、それぞれ長期間に亙る使用により次第に
低下する場合がある。即ち、上記センサ付回転支持装置
は、走行条件によって(例えば、車両が起動・停止を頻
繁に繰り返す事によって)、振動荷重やモーメント荷重
を受け、更に回転速度も変化する為、嵌合部を滑らせよ
うとする方向の力が頻繁に加わる。又、上記センサ付回
転支持装置の温度変化に伴う上記各嵌合部の隙間変化に
伴い、上記各嵌合部に働く摩擦力が次第に低下する可能
性もある。この結果、上記外輪4が上記軸受箱2に対
し、上記シールケース15が上記外輪4(上記軸受箱
2)に対し、それぞれ回転する、所謂クリープが発生す
る可能性がある。 【0011】上述の様なクリープが発生すると、回転速
度を正確に検出できなくなったり、上記センサが周辺の
部材とぶつかって破損したり、或はこのセンサに付設し
た前記ハーネス21が強く引っ張られて切断される等の
不都合を生じる可能性がある。この様な不都合が生じる
と、前記複列円すいころ軸受3の温度、回転速度等の状
態量を検出できなくなる。この様な不都合を防止する為
には、上述の様なクリープが発生するのを防止すべく、
上記センサを支持した部材である上記外輪4又は上記シ
ールケース15と、上記軸受箱2等の固定部材との間
に、回転防止構造を設ける事が好ましい。尚、この様な
回転防止構造の具体例として従来から、上記外輪4と上
記軸受箱2等の固定部材との間にキー係合部を設ける構
造や、或は、前記特開2000−43723号公報に記
載されている様に、上記シールケース15に固定したセ
ンサ本体自身を上記軸受箱2等の固定部材に係合させる
構造等が知られている。 【0012】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来構造の場合、上記外輪4に関する回転防止構造と、上
記シールケース15に関する回転防止構造とを、それぞ
れ別個独立に構成している。この為、これら外輪4とシ
ールケース15とのうちの何れの部材にセンサを取り付
けるかによって、回転防止構造を設けべき位置が変わ
る。この為、回転防止構造を設ける部分に関し、センサ
付回転支持装置を構成する部品の共用化を図りにくくな
る。又、上記外輪4と上記シールケース15とのそれぞ
れに(少なくとも1個ずつの)センサを取り付ける事に
伴い、これら外輪4とシールケース15とのそれぞれに
関して回転防止構造を別個に設ける場合には、センサ付
回転支持装置の構造が複雑になると共に組立作業が面倒
になる。本発明のセンサ付回転支持装置は、上述の様な
不都合を解消すべく発明したものである。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明のセンサ付回転支
持装置は、前述した従来構造の場合と同様、互いに相対
回転する外輪と内輪とを有し、これら外輪と内輪とのう
ちの一方が使用時に回転する回転部材に嵌合支持した回
転輪であり、他方が使用時にも回転しない固定部材に嵌
合支持した固定輪であって、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
固定輪の端部にその基端部を嵌合支持した環状のシール
ケースと、このシールケースの周面と上記回転輪と共に
回転する部分との間に設けられたシールリングと、それ
ぞれが上記固定輪又は上記シールケースに支持固定され
た、上記各転動体を含む転がり軸受ユニットの状態を検
出する為の少なくとも1個のセンサとを備える。特に、
本発明のセンサ付回転支持装置に於いては、上記シール
ケースの一部に係合部を、上記固定輪の一部に第一の被
係合部を、上記固定部材の一部に第二の被係合部を、そ
れぞれ設けると共に、上記係合部を上記第一、第二の両
被係合部に掛け渡す状態で係合させる事により、上記シ
ールケース及び上記固定輪が上記固定部材に対し回転す
るのを阻止している。 【0014】 【作用】上述の様に構成する本発明のセンサ付回転支持
装置の場合、単一の回転防止構造(係合部を第一、第二
の両被係合部に掛け渡す状態で係合させる構造)によ
り、シールケース及び固定輪が固定部材に対し回転する
のを阻止する。この為、シールケースと固定輪とのうち
の何れの部材にセンサを取り付ける場合でも、回転防止
構造を設ける部分に関して構成部材の共用化を図れる。
又、シールケースと固定輪とのそれぞれにセンサを取り
付ける場合でも、上述した単一の回転防止構造を1組だ
け設ければ、シールケース及び固定輪が固定部材に対し
回転するのを阻止できる。この為、センサ付回転支持装
置の構造の簡素化と、組立作業の容易化とを図れる。 【0015】 【発明の実施の形態】図1〜3は、本発明の実施の形態
の第1例を示している。尚、本例の特徴は、少なくとも
一方の部材がセンサを取り付けるべき部材である、シー
ルケース15aと固定輪である外輪4aとが、固定部材
である軸受箱2aに対し回転するのを阻止する構造にあ
る。その他の部分の構造及び作用に就いては、前述の図
6に示した構造を含む従来のセンサ付回転支持装置の場
合と同様である。この為、重複する部分の図示並びに説
明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中
心に説明する。 【0016】使用時にも回転しない上記軸受箱2aの内
側には、転がり軸受ユニットである複列円すいころ軸受
3を構成する上記外輪4aを、内嵌支持している。又、
この外輪4aの軸方向端部に上記シールケース15aを
内嵌支持している。このシールケース15aは、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
成り、軸方向基端部(図1の右端部)に設けた大径円筒
部22を上記外輪4aの軸方向端部に、締り嵌めにより
内嵌している。又、上記シールケース15aの軸方向中
間部に設けた小径円筒部23にシールリング16を内嵌
固定すると共に、このシールリング16を構成するシー
ルリップ24の先端部を、回転部材である車軸1(図1
参照)に外嵌固定した環状部材11aの外周面に、全周
に亙り弾性的に当接させている。 【0017】又、上記シールケース15aを構成する大
径円筒部22の円周方向に関する1乃至複数個所(本例
の場合には3個所)に、それぞれ当該部分から径方向外
方に突出する係合部25、25を設けている。そして、
これら各係合部25、25を、それぞれ上記外輪4aの
軸方向端部に設けた第一の被係合部26、26と上記軸
受箱2aの内周面に設けた第二の被係合部27、27と
に掛け渡す状態で係合させている。そして、この様な構
成を採用する事により、上記シールケース15aと上記
外輪4aとが、上記軸受箱2aに対して回転するのを阻
止している。 【0018】本例の場合、上記各係合部25、25はそ
れぞれ、上記大径円筒部22の一部に円周方向に互いに
間隔をあけて軸方向に設けた、1対ずつの切目同士の間
部分を、径方向外方に向け直角に折り立てる事により形
成している。又、この様に形成する上記各係合部25、
25の長さ寸法Lは、それぞれ上記外輪4aの軸方向端
部の径方向に関する厚さ寸法Tよりも大きく(L>T)
している{図示の例では、上記長さ寸法Lを上記厚さ寸
法Tの1.5倍程度(L≒1.5T)にしている}。
尚、この様な寸法関係を満足させる為に必要な場合に
は、上記大径円筒部22のうち、上記各係合部25、2
5を形成する部分の軸方向寸法を他の部分よりも大きく
しておく。 【0019】又、上記各第一の被係合部26、26はそ
れぞれ、上記外輪4aの軸方向端部で上記各係合部2
5、25と整合する位置に設けている。本例の場合、こ
れら各第一の被係合部26、26はそれぞれ、上記外輪
4aの軸方向端縁に開口する状態で設けた矩形の切り欠
きである。図示の組立状態では、上記各第一の被係合部
26、26の内側に、上記各係合部25、25の基端側
部分を係合させている。又、この状態で、これら各係合
部25、25の先端側部分は、上記外輪4aの端部外周
面から径方向外方に突出している。尚、上記各係合部2
5、25の基端側部分を上記各第一の被係合部26、2
6に係合させる作業は、上記外輪4aの軸方向端部に前
記シールケース15aを構成する大径円筒部22を内嵌
する作業と同時に行なう。即ち、この外輪4aの軸方向
端部にこの大径円筒部22を内嵌するのに伴い、上記各
係合部25、25の基端側部分を上記各第一の被係合部
26、26の内側に、上記外輪4aの軸方向端縁側から
進入させる。又、図示の例では、上記各第一の被係合部
26、26の内面と上記各係合部25、25の基端側部
分との間にシール材32、32を設ける事により、当該
部分に生じる隙間を塞いでいる。 【0020】又、前記各第二の被係合部27、27はそ
れぞれ、前記軸受箱2aの内周面で上記各係合部25、
25(上記各第一の被係合部26、26)と整合する位
置に設けている。本例の場合、これら各第二の被係合部
27、27はそれぞれ、上記軸受箱2aの内周面にこの
軸受箱2aの全長に亙り形成した断面矩形の凹溝であ
る。図示の組立状態では、上記各第二の被係合部27、
27の内側に、上記各係合部25、25の先端側部分を
係合させている。尚、上記各係合部25、25の先端側
部分を上記各第二の被係合部27、27に係合させる作
業は、上記軸受箱2aの内側に上記外輪4aを内嵌する
作業と同時に行なう。即ち、この軸受箱2aの内側にこ
の外輪4aを内嵌するのに伴い、上記各係合部25、2
5の先端側部分を上記各第二の被係合部27、27の内
側に、これら各第二の被係合部27、27の軸方向端部
開口から進入させる。 【0021】尚、本例の場合、前記シールケース15a
と上記外輪4aとのうちの少なくとも一方の部材には、
温度センサ、回転速度センサ、振動センサ等のセンサを
取り付けるが、このセンサに関する構成(このセンサの
構造及び作用並びに取付部の構造等)に就いては、従来
から知られているセンサ付回転支持装置を含む、各種セ
ンサ付回転支持装置と同様の構成を採用できる。この様
なセンサに関する構成に就いては、本発明の要旨ではな
い為、このセンサに関する図示並びに説明は省略する。 【0022】上述の様に構成する本例のセンサ付回転支
持装置の場合には、単一の回転防止構造(シールケース
15aに設けた係合部25、25を、外輪4aに設けた
第一の被係合部26、26と軸受箱2aに設けた第二の
被係合部27、27とに掛け渡す状態で係合させる構
造)により、上記シールケース15a及び外輪4aが上
記軸受箱2aに対し回転するのを阻止する。この為、こ
れらシールケース15aと外輪4aとのうちの何れの部
材にセンサを取り付ける場合でも、回転防止構造を設け
る位置を変える必要がない。この為、回転防止構造を設
ける部分に関し、センサ付回転支持装置を構成する部品
の共用化を図れる。又、上記シールケース15aと上記
外輪4aとのそれぞれにセンサを取り付ける場合でも、
上述した単一の回転防止構造を設ければ、上記シールケ
ース15a及び外輪4aが上記軸受箱2aに対し回転す
るのを阻止できる。この為、センサ付回転支持装置の構
造の簡素化と、組立作業の容易化とを図れる。尚、本例
を実施する場合、上記各係合部25、25の断面積(幅
寸法×厚さ寸法)やこれら各係合部25、25の数を変
える等により、回転防止構造の剛性の調節を行なえる。 【0023】次に、図4は、本発明の実施の形態の第2
例を示している。上述した第1例の場合が、シールケー
ス15aに設ける係合部25、25を、このシールケー
ス15aと一体的に形成していたのに対し、本例の場合
には、シールケース15bに設ける係合部25aを、こ
のシールケース15bとは別体の部材により形成してい
る。即ち、この様な係合部25aを形成する為に、上記
シールケース15bを構成する大径円筒部22及びこの
大径円筒部22と隣接する円輪部28の外面の一部に、
凹部29を形成している。これと共に、この凹部29の
内側に断面コ字形の鋼片30の基端部(図4の下端部)
をがたつきなく内嵌した状態で、この鋼片30を上記シ
ールケース15bに対し溶接固定している。そして、こ
の鋼片30のうち上記大径円筒部22の外周面から径方
向外方に突出した部分を、上記係合部25aとしてい
る。その他の構成及び作用は、上述した第1例の場合と
同様である。 【0024】次に、図5は、本発明の実施の形態の第3
例を示している。上述した第2例の場合が、シールケー
ス15bの一部に設けた凹部29の底面を、このシール
ケース15bの径方向と直交する平坦面としていたのに
対し、本例の場合には、シールケース15cの一部に設
ける凹部29aの底面を、傾斜面31としている。又、
これに合わせて、この凹部29aの内面に溶接固定する
鋼片30aの基端面(図5の下端面)を、上記傾斜面3
1と密接する傾斜面33としている。その他の構成及び
作用は、上述した第2例の場合と同様である。尚、上述
した第2〜3例を実施する場合、係合部を構成する別体
の部材としては、上述の様な鋼片30、30aの他、例
えば鋼製の矩形ブロック(中実体)を使用する事もでき
る。 【0025】 【発明の効果】本発明のセンサ付回転支持装置は、以上
に述べた通り構成され作用する為、センサをシールケー
スと固定輪とのうちの何れの部材に取り付けるかに拘ら
ず、回転防止構造を設ける部分に関して構成部材の共用
化を図れる。これと共に、回転防止構造を設けたセンサ
付回転支持装置の構造の簡素化と、組立作業の容易化と
を図れる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態の第1例を示す、図6のY
部に相当する拡大図。 【図2】一部を省略して示す、図6の左側から見た図に
相当する図。 【図3】一部を省略して示す、図2のX−X断面斜視
図。 【図4】本発明の実施の形態の第2例を示す、図3と同
様の図。 【図5】同第3例を示す、図3と同様の図。 【図6】従来のセンサ付回転支持装置の1例を示す断面
図。 【符号の説明】 1 車軸 2、2a 軸受箱 3 複列円すいころ軸受 4、4a 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 間座 11a、11b 環状部材 12 段差面 13 ボルト 14 エンドプレート 15、15a、15b、15c シールケース 16 シールリング 17 内部空間 18 カバー 19 センサ取付孔 20 温度センサ 21 ハーネス 22 大径円筒部 23 小径円筒部 24 シールリップ 25、25a 係合部 26 第一の被係合部 27 第二の被係合部 28 円輪部 29、29a 凹部 30、30a 鋼片 31 傾斜面 32 シール材 33 傾斜面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 互いに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使用時に回転す
    る回転部材に嵌合支持した回転輪であり、他方が使用時
    にも回転しない固定部材に嵌合支持した固定輪であっ
    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、上記固定輪の端部にその基端
    部を嵌合支持した環状のシールケースと、このシールケ
    ースの周面と上記回転輪と共に回転する部分との間に設
    けられたシールリングと、それぞれが上記固定輪又は上
    記シールケースに支持固定された、上記各転動体を含む
    転がり軸受ユニットの状態を検出する為の少なくとも1
    個のセンサとを備えたセンサ付回転支持装置に於いて、
    上記シールケースの一部に係合部を、上記固定輪の一部
    に第一の被係合部を、上記固定部材の一部に第二の被係
    合部を、それぞれ設けると共に、上記係合部を上記第
    一、第二の両被係合部に掛け渡す状態で係合させる事に
    より、上記シールケース及び上記固定輪が上記固定部材
    に対し回転するのを阻止した事を特徴とするセンサ付回
    転支持装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007138974A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Nsk Ltd 温度センサ付転がり軸受
JP2009250431A (ja) * 2008-04-11 2009-10-29 Jtekt Corp 転がり軸受装置
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WO2012130271A1 (en) * 2011-03-25 2012-10-04 Aktiebolaget Skf Bearing arrangement with rotational speed sensor

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