JP2005084998A - Bearing device with wireless sensor - Google Patents

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政敏 水谷
Koichi Okada
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    • F16C2326/02Wheel hubs or castors

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing device with a wireless sensor which can perform the transmission of a sensor signal and the power feeding to a sensor part or the like, and can detect not only a rotational speed but also a rotating direction. <P>SOLUTION: A rolling bearing 10 comprises the sensor part 6 for detecting rotation, a sensor signal transmission part 9 for transmitting the sensor signal wirelessly, and a power receiving part 8. The power receiving part 8 is a means for receiving operating power of the sensor part 6 and the sensor signal transmission part 9 wirelessly. The sensor part 6 outputs two rotation number signals whose phase difference is almost 90°. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、機械設備における転がり軸受や自動車の車輪用軸受等において、回転数の検出信号をワイヤレスで送信するようにしたワイヤレスセンサ付軸受装置に関する。   The present invention relates to a bearing device with a wireless sensor that wirelessly transmits a rotation number detection signal in a rolling bearing in a mechanical facility, a wheel bearing of an automobile, or the like.

車輪用軸受装置に搭載された回転センサの信号を、ワイヤレスで送信して車輪と車体間のハーネスを無くしたワイヤレスABS(アンチロックブレーキシステム)センサが提案されている(例えば特許文献1)。回転センサには多極の回転発電機を利用し、自己発電によりセンサ用電力および送信部用電力を得る。これにより、車体から回転センサへの給電用の配線も不要となる。このようにワイヤレス化することにより、軽量化、および飛び石によるハーネスの断線による故障の回避等の利点が得られる。また、車輪用軸受装置において、回転センサにワイヤレスで給電することも提案されている(例えば特許文献2)。ワイヤレス給電によると、発電機能を利用するものと異なり、回転停止時や低速回転時にも回転検出およびそのセンサ信号の送信が行える。また電池を搭載するものと異なり、電池交換の手間や管理が不要になる。
特開2002−264786号公報 特開2003−146196号公報
A wireless ABS (anti-lock brake system) sensor has been proposed in which a signal from a rotation sensor mounted on a wheel bearing device is transmitted wirelessly to eliminate a harness between a wheel and a vehicle body (for example, Patent Document 1). As the rotation sensor, a multipolar rotary generator is used, and the sensor power and the transmitter power are obtained by self-power generation. This eliminates the need for power supply wiring from the vehicle body to the rotation sensor. By making it wireless in this way, advantages such as weight reduction and avoidance of failure due to disconnection of the harness due to stepping stones are obtained. In addition, in a wheel bearing device, it has also been proposed to supply power to a rotation sensor wirelessly (for example, Patent Document 2). According to wireless power feeding, unlike the case of using the power generation function, rotation detection and sensor signal transmission can be performed even when rotation is stopped or at low speed. Also, unlike those equipped with batteries, there is no need to replace and manage batteries.
JP 2002-264786 A JP 2003-146196 A

上記各提案例のものは、いずれも回転速度は検出されるが、回転方向が認識できず、制御の高度化を図るについて、いま一つ不十分な点がある。例えば、自動車においてヒルホールド機能と呼ばれる制御がある。これは、運転者の意思と反対方向に車両が移動しかけたときに制動機能を作動させる制御機能である。例えば上り坂での信号待ちで前進状態にギヤが入っている状態で、自動アイドリングストップしたときに、車両の後退が生じると、その後退を検出し、制動動作等を行わせる。これにより、自動アイドリングストップの安全が図れる。上記各提案例のワイヤレスセンサ付軸受装置では、回転の検出が行われるが、いずれの方向に回転したかが制御側で識別できず、上記のようなヒルホールド機能用センサとして用いることができない。産業機械における転がり軸受においても、回転方向が認識できると、より高度な制御が可能になるが、従来のワイヤレスセンサ付軸受装置では、このような制御が行えない。   In each of the above proposed examples, the rotational speed is detected, but the rotational direction cannot be recognized, and there is still one point that is not sufficient for improving the control. For example, there is a control called a hill hold function in an automobile. This is a control function that activates the braking function when the vehicle moves in a direction opposite to the driver's intention. For example, when the vehicle is reverse when the automatic idling is stopped in a state where the gear is engaged in a forward state while waiting for a signal on an uphill, the reverse is detected and a braking operation or the like is performed. Thereby, the safety of the automatic idling stop can be achieved. In the bearing device with a wireless sensor of each of the above proposal examples, rotation is detected, but in which direction it has been rotated cannot be identified on the control side and cannot be used as a sensor for the hill hold function as described above. Even in a rolling bearing in an industrial machine, if the direction of rotation can be recognized, more advanced control becomes possible. However, such a control cannot be performed in a conventional bearing device with a wireless sensor.

この発明の目的は、センサ信号の送信およびセンサ部等への給電が共にワイヤレスで行え、かつ回転数だけでなく、回転方向の検出が行えるワイヤレスセンサ付軸受装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a bearing device with a wireless sensor that can both transmit a sensor signal and supply power to a sensor unit wirelessly and detect not only the rotation speed but also the rotation direction.

この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置は、外方部材(1,55)、内方部材(2,54)、およびこれら外内の部材の間に介在した複数の転動体(3,56)を有する転がり軸受(10,33)に、この転がり軸受(10,33)の回転を検出するセンサ部(6)と、このセンサ部(6)の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部(9)と、上記センサ部(6)およびセンサ信号送信部(9)の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部(8)とを設け、上記センサ部(6)を、位相差が略90°である2つの回転数信号を出力するものとする。
この構成によると、センサ部(6)が、位相差が略90°である2つの回転数信号を出力し、この2つの回転数信号がセンサ信号送信部(9)からワイヤレスで送信される。そのため、制御側において、回転数に加えて回転方向も認識することができる。また、電力受信部(8)により、センサ部(6)およびセンサ信号送信部(9)の動作電力がワイヤレスで受信できる。このように、センサ信号の送信およびセンサ部(6)等への給電が共にワイヤレスで行え、しかも回転数だけでなく、回転方向の検出が行える。
The bearing device with a wireless sensor of this invention has an outer member (1, 55), an inner member (2, 54), and a plurality of rolling elements (3, 56) interposed between these outer and inner members. A sensor unit (6) for detecting the rotation of the rolling bearing (10, 33) and a sensor signal transmission unit (for wirelessly transmitting a sensor signal output from the sensor unit (6)) to the rolling bearing (10, 33). 9) and a power receiving section (8) for wirelessly receiving the operating power of the sensor section (6) and the sensor signal transmitting section (9), and the sensor section (6) has a phase difference of approximately 90 °. It is assumed that two rotation speed signals are output.
According to this configuration, the sensor unit (6) outputs two rotation speed signals having a phase difference of approximately 90 °, and the two rotation speed signals are transmitted wirelessly from the sensor signal transmission unit (9). Therefore, on the control side, in addition to the rotational speed, the rotational direction can be recognized. Further, the power reception unit (8) can wirelessly receive the operating power of the sensor unit (6) and the sensor signal transmission unit (9). As described above, both transmission of the sensor signal and power supply to the sensor unit (6) and the like can be performed wirelessly, and not only the rotation speed but also the rotation direction can be detected.

上記センサ信号送信部(9)は、上記位相差が略90°である2つの回転数信号を1つの搬送波に乗せて送信するものであっても良い。
1つの搬送波に乗せて2つの回転数信号を送信することで、ワイヤレス送信のための消費電力が節減される。ワイヤレス給電では、配線よる給電や発電機による給電に比べて効率が良くないため、給電に大きな電力を送信する必要があり、センサ送信部の消費電力の節減は、省エネルギの面で大きな利点となる。1つの搬送波に2つの回転数信号を乗せる形式は、例えば時分割による送信であっても、適宜の信号処理を行った重畳等であっても良い。
The sensor signal transmission unit (9) may transmit two rotation number signals having the phase difference of approximately 90 ° on one carrier wave.
By transmitting two rotation speed signals on one carrier wave, power consumption for wireless transmission is reduced. Wireless power supply is not as efficient as power supply by wiring or power supply by generator, so it is necessary to transmit a large amount of power to the power supply, and the reduction in power consumption of the sensor transmitter is a great advantage in terms of energy saving. Become. The format in which two rotation speed signals are carried on one carrier wave may be, for example, transmission by time division or superposition with appropriate signal processing.

また、上記センサ信号送信部(9)は、上記位相差が略90°である2つの回転数信号を2つの互いに異なる周波数の搬送波にそれぞれ乗せて搬送するものであっても良い。
この構成の場合は、センサ信号送信部(9)を2つ設けることなどで、2つの回転数信号を独立して送信すれば良いため、センサ信号送信部(9)が簡素な構成のもので済む。
The sensor signal transmission unit (9) may carry two rotation number signals having a phase difference of approximately 90 ° on two carrier waves having different frequencies.
In the case of this configuration, the sensor signal transmission unit (9) has a simple configuration because two sensor signal transmission units (9) are provided to transmit two rotation speed signals independently. That's it.

この発明において、上記センサ部(6)の出力する回転数信号を逓倍してセンサ信号送信部(9)に送信させる逓倍手段(19)を設けても良い。
逓倍することで、センサ部(6)の被検出部における磁極等のピッチを小さくすることなく、回転パルス数を増やすことができる。そのため、簡単な構成で回転検出精度を高くすることができる。
上記逓倍手段(19)は、センサ部(6)のパルスからなる回転数信号について、そのパルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して2逓倍するものであっても良く、また位相の異なる2つの回転数信号を用いて4逓倍するものであっても良い。
In the present invention, there may be provided a multiplying means (19) for multiplying the rotation speed signal output from the sensor section (6) and transmitting it to the sensor signal transmitting section (9).
By multiplying, the number of rotation pulses can be increased without reducing the pitch of the magnetic poles and the like in the detected part of the sensor unit (6). Therefore, the rotation detection accuracy can be increased with a simple configuration.
The multiplication means (19) may detect the rising and falling edges of the pulse of the sensor unit (6) and multiply the number by two, or may perform two rotations with different phases. It may be one that is multiplied by 4 using several signals.

この発明において、上記センサ部(6)は、回転方向に多数の磁極を有する多極磁石からなるパルサリング(17)と、上記磁極を検出する磁気センサ(18)とからなるものであっても良い。上記磁気センサ(18)は、磁気抵抗型磁気センサであっても良い。
多極磁石からなるパルサリング(17)と磁気センサ(18)の組合わせによると、小型で精度の良い回転センサが構成できる。また、磁気抵抗型磁気センサは電力消費量が少ないため、配線による給電に比べて給電効率の悪いワイヤレス給電と組み合わせるセンサとして好ましい。
In the present invention, the sensor section (6) may comprise a pulsar ring (17) made of a multipolar magnet having a large number of magnetic poles in the rotational direction and a magnetic sensor (18) for detecting the magnetic poles. . The magnetic sensor (18) may be a magnetoresistive magnetic sensor.
According to the combination of the pulsar ring (17) composed of multipolar magnets and the magnetic sensor (18), a small and accurate rotation sensor can be constructed. In addition, since the magnetoresistive magnetic sensor consumes less power, it is preferable as a sensor combined with wireless power feeding that has lower power feeding efficiency than power feeding by wiring.

この発明において、上記センサ部(6)は、上記位相差が略90°である2つの回転数信号に加えて1回転毎の原点信号を出力するものとし、上記センサ信号送信部(9)は、上記回転数信号および原点信号を送信するものとして良い。
原点信号の出力可能なセンサ部(6)を用いることで、絶対位置の検出が可能になり、より高度な制御が容易に行える。
In the present invention, the sensor section (6) outputs an origin signal for each rotation in addition to the two rotation speed signals having the phase difference of approximately 90 °, and the sensor signal transmission section (9) The rotation speed signal and the origin signal may be transmitted.
By using the sensor unit (6) capable of outputting the origin signal, the absolute position can be detected, and more advanced control can be easily performed.

この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置は、上記転がり軸受が、複列の軌道面を有する外方部材(1)と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材(2)と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体(3)とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受であっても良い。
車輪用軸受装置では、センサ部(6)の回転数信号が、アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)に用いられる。この場合に、この発明では車輪回転方向の検出が可能となるため、上記センサ部(6)をヒルホールド機能センサとして兼用することができる。また車輪用軸受装置では、その車輪と車体と間のハーネスを無くし、ワイヤレス化することが、軽量化や、石跳ね等による断線故障の防止等の面で好ましい。
In the bearing device with a wireless sensor of the present invention, the rolling bearing is opposed to an outer member (1) having a double row raceway surface and an inner member (2) having a raceway surface facing the raceway surface. A wheel bearing may be provided that includes a plurality of rolling elements (3) interposed between the raceway surfaces of both rows and rotatably supports the wheel with respect to the vehicle body.
In the wheel bearing device, the rotation speed signal of the sensor unit (6) is used for an antilock brake system (ABS) and a traction control system (TCS). In this case, in the present invention, since the wheel rotation direction can be detected, the sensor unit (6) can also be used as a hill hold function sensor. Further, in the wheel bearing device, it is preferable to eliminate the harness between the wheel and the vehicle body and make it wireless in terms of weight reduction and prevention of disconnection failure due to rock jumping and the like.

この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置システムは、この発明における上記のいずかの構成のワイヤレスセンサ付軸受装置と、上記センサ信号送信部(9)から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部(13)と、上記電力受信部(8)へ動作電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部(12)とを備え、上記センサ信号受信部(12)で受信した回転数信号を逓倍する逓倍手段(19A)を設けたものである。送信側には逓倍手段は設けない。
逓倍することで、上記のように回転検出精度を高くすることができるが、受信側に逓倍手段を設けることにより、ワイヤレス給電で動作する部分を簡略化でき、給電上で有利となる。
A wireless sensor-equipped bearing device system according to the present invention includes a wireless sensor-equipped bearing device according to any one of the above-described configurations and a sensor signal receiving unit that receives a sensor signal transmitted from the sensor signal transmitting unit (9). (13) and a feeding power transmission unit (12) that wirelessly transmits operating power to the power reception unit (8), and a multiplication unit that multiplies the rotation speed signal received by the sensor signal reception unit (12). (19A) is provided. No multiplier means is provided on the transmission side.
By multiplying, the rotation detection accuracy can be increased as described above. However, by providing a multiplying means on the receiving side, the portion operating by wireless power feeding can be simplified, which is advantageous in power feeding.

この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置は、転がり軸受に、この転がり軸受の回転を検出するセンサ部と、このセンサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、上記センサ部およびセンサ信号送信部の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部とを設け、上記センサ部は、位相差が略90°である2つの回転数信号を出力するものとしたため、センサ信号の送信およびセンサ部への給電が共にワイヤレスで行え、かつ回転数だけでなく、回転方向の検出が行えるとい効果が得られる。   A bearing device with a wireless sensor according to the present invention includes a sensor unit that detects rotation of the rolling bearing, a sensor signal transmission unit that wirelessly transmits a sensor signal output from the sensor unit, and the sensor unit and the sensor. A power receiving unit that wirelessly receives the operating power of the signal transmitting unit, and the sensor unit outputs two rotational speed signals having a phase difference of approximately 90 °. Both the power can be supplied wirelessly and the rotation direction as well as the rotation direction can be detected.

この発明の第1の実施形態を図1ないし図3と共に説明する。このワイヤレスセンサ付軸受装置は、転がり軸受10に、この転がり軸受10の回転を検出するセンサ部6と、このセンサ部6の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部9と、上記センサ部6およびセンサ信号送信部9の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部8とが設けられている。センサ部6は、位相差が略90°である2つの回転数信号(A相信号およびB相信号)を出力するものである。センサ部6の出力は、信号処理手段14を介して、または直接にセンサ信号送信部9に送られる。なお、信号処理手段14およびセンサ信号送信部9は、センサ部6の出力する2つの回転数信号の他に、例えば温度センサ等の別のセンサ部(図示せず)の検出信号を上記回転数信号と共にセンサ信号送信部9から行うようにしたものであっても良い。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The bearing device with a wireless sensor includes a sensor unit 6 that detects the rotation of the rolling bearing 10, a sensor signal transmission unit 9 that wirelessly transmits a sensor signal output from the sensor unit 6, and the sensor. A power receiving unit 8 that wirelessly receives operating power of the unit 6 and the sensor signal transmitting unit 9 is provided. The sensor unit 6 outputs two rotation speed signals (A phase signal and B phase signal) having a phase difference of approximately 90 °. The output of the sensor unit 6 is sent to the sensor signal transmission unit 9 via the signal processing means 14 or directly. Note that the signal processing means 14 and the sensor signal transmission unit 9 receive, in addition to the two rotation number signals output from the sensor unit 6, for example, a detection signal from another sensor unit (not shown) such as a temperature sensor. It may be performed from the sensor signal transmission unit 9 together with the signal.

転がり軸受10は、内輪54と外輪55の対向する軌道面間に複数の転動体56を介在させたものである。各転動体56は保持器57により保持されている。内外輪54,55間の軸受空間の端部は、シール58により密封されている。転がり軸受10は、内輪54と外輪55のいずれが回転側であっても良いが、この例では、外輪55がハウジング(図示せず)に設置されて静止側となり、内輪54が軸59に嵌合して軸59を回転自在に支持している。転がり軸受10は、図1の例では単列のものとして示しているが、複列のものであっても良い。転がり軸受10は、いずれの用途の軸受であっても良い。例えば、工場の機械設備となる搬送装置、例えばコンベヤの駆動ローラの支持用軸受や、工作機械、産業機械を構成する軸受であっても良く、また車両の車輪用軸受であって良い。自動車の車輪用軸受に適用した例については、後に詳しく説明する。   The rolling bearing 10 has a plurality of rolling elements 56 interposed between raceways facing the inner ring 54 and the outer ring 55. Each rolling element 56 is held by a holder 57. The end of the bearing space between the inner and outer rings 54 and 55 is sealed with a seal 58. In the rolling bearing 10, either the inner ring 54 or the outer ring 55 may be on the rotation side, but in this example, the outer ring 55 is installed in a housing (not shown) to become a stationary side, and the inner ring 54 is fitted to the shaft 59. In combination, the shaft 59 is rotatably supported. The rolling bearing 10 is shown as a single row in the example of FIG. 1, but may be a double row. The rolling bearing 10 may be a bearing for any application. For example, it may be a conveyor used as a factory machine equipment, for example, a bearing for supporting a drive roller of a conveyor, a bearing constituting a machine tool or an industrial machine, or a bearing for a vehicle wheel. Examples applied to automobile wheel bearings will be described in detail later.

センサ部6、センサ信号送信部9、および電力受信部8は、一体化されたワイヤレスセンサユニット4として構成されている。ただし、センサ部6のうち、後述のパルサリング17については、ワイヤレスセンサユニット4と別体とされる。信号処理手段14が設けられる場合は、信号処理手段14もワイヤレスセンサユニット4に含められる。ワイヤレスセンサユニット4に対して、ワイヤレスで電力を供給しかつ各センサ信号を受信するセンサ信号受信機5が設けられる。   The sensor unit 6, the sensor signal transmission unit 9, and the power reception unit 8 are configured as an integrated wireless sensor unit 4. However, the pulsar ring 17 described later in the sensor unit 6 is separate from the wireless sensor unit 4. When the signal processing means 14 is provided, the signal processing means 14 is also included in the wireless sensor unit 4. A sensor signal receiver 5 that wirelessly supplies power and receives each sensor signal to the wireless sensor unit 4 is provided.

センサ信号受信機5は、上記センサ信号送信部9から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部13と、電力受信部8へ動作電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部12とを備える。センサ信号受信機5は、複数のワイヤレスセンサユニット4に対してセンサ信号の受信と動作電力の送信を行うものであっても良い。その場合、例えば各ワイヤレスセンサユニット4毎に、送信するセンサ信号を別の周波数のものとする。   The sensor signal receiver 5 includes a sensor signal receiving unit 13 that receives the sensor signal transmitted from the sensor signal transmitting unit 9 and a power supply power transmitting unit 12 that wirelessly transmits operating power to the power receiving unit 8. The sensor signal receiver 5 may receive sensor signals and transmit operating power to the plurality of wireless sensor units 4. In that case, for example, for each wireless sensor unit 4, the sensor signal to be transmitted has a different frequency.

センサ信号送信部9とセンサ信号受信部13の間、および給電電力送信部12と電力受信部8の間の送受は、電磁波による行うものであっても、また光波、赤外線、超音波によるもの、あるいは磁気結合により行うものであっても良い。
電磁波により通信を行うものである場合、ワイヤレス送信するセンサ信号と給電電力の周波数は互いに異なる周波数とされ、複数設けられる各センサ信号も、互いに異なる周波数とされる。ここでは、給電電力の周波数をf1 とし、センサ信号の周波数をf2 としている。1台のセンサ信号受信機5により複数のワイヤレスセンサユニット4に対してセンサ信号の受信と動作電力の送信を行うものである場合は、センサ信号の周波数を各ワイヤレスセンサユニット4毎に別の周波数とする。給電電力の周波数は、各ワイヤレスセンサユニット4に対して同じであっても、別であっても良い。
Transmission / reception between the sensor signal transmission unit 9 and the sensor signal reception unit 13 and between the feeding power transmission unit 12 and the power reception unit 8 may be performed by electromagnetic waves, or by light waves, infrared rays, ultrasonic waves, Alternatively, it may be performed by magnetic coupling.
When communication is performed using electromagnetic waves, the frequency of the sensor signal to be wirelessly transmitted and the frequency of the feeding power are different from each other, and the plurality of sensor signals provided are also different from each other. Here, the frequency of the feed power is f 1 and the frequency of the sensor signal is f 2 . When one sensor signal receiver 5 receives sensor signals and transmits operating power to a plurality of wireless sensor units 4, the sensor signal frequency is set to a different frequency for each wireless sensor unit 4. And The frequency of the supplied power may be the same or different for each wireless sensor unit 4.

電力受信部8は、ワイヤレス給電を電磁波で行うものである場合、同調回路および検波整流回路等により構成される。電力受信部8は、受信電力を蓄えるキャパシタまたは2次電池、およびそれらの充電回路を有するものであっても良い。   The power reception unit 8 includes a tuning circuit, a detection rectification circuit, and the like when wireless power feeding is performed using electromagnetic waves. The power receiving unit 8 may include a capacitor or a secondary battery that stores received power, and a charging circuit thereof.

センサ部6は、パルサリング17と、それに対向して設置される磁気センサ18とで構成される。パルサリング17は、図2に示すように、円周方向に磁極N,Sが並ぶ多極に磁化された磁石、またはギヤー状の凹凸を施した磁性体リングなど、周方向に周期的な変化を有するものである。多極磁石からなるパルサリング17と磁気センサ18の組合わせによると、小型で精度の良い回転センサが構成できる。磁気センサ18は、パルサリング17の周方向の磁気的変化の周期に対して位相が略90°離れた2ヵ所に対向する2つの検出部18A,18Bを有し、位相が略90°異なる回転数信号を各検出部18A,18Bより出力する。各回転数信号は図3に示すようなパルス列であり、位相差が略90°であるA相およびB相の2つの回転数信号となる。   The sensor unit 6 includes a pulsar ring 17 and a magnetic sensor 18 installed to face the pulsar ring 17. As shown in FIG. 2, the pulsar ring 17 periodically changes in the circumferential direction, such as a magnet magnetized in multiple poles in which the magnetic poles N and S are arranged in the circumferential direction, or a magnetic ring with gear-like irregularities. It is what you have. According to the combination of the pulsar ring 17 made of a multipolar magnet and the magnetic sensor 18, a small and accurate rotation sensor can be configured. The magnetic sensor 18 includes two detectors 18A and 18B facing two locations whose phases are approximately 90 ° apart from the period of the magnetic change in the circumferential direction of the pulsar ring 17, and the rotational speeds that are approximately 90 ° different in phase. A signal is output from each detector 18A, 18B. Each rotation speed signal is a pulse train as shown in FIG. 3, and becomes two rotation speed signals of A phase and B phase having a phase difference of about 90 °.

磁気センサ18は磁界センサであり、各検出部18A,18Bのそれぞれが磁界センサとされる。この磁界センサは、磁気抵抗型センサ(「MRセンサ」と呼ばれる)の他に、ホール素子型センサ、フラックスゲート型磁界センサ、MIセンサ等のアクティブ磁界センサを使用することができる。各検出部18A,18Bは、上記のうち、磁気抵抗型のものが好ましい。磁気抵抗型磁気センサは、抵抗値を大きくすることで、消費電力を小さくすることができるので、ワイヤレス給電に適用するには有利である。   The magnetic sensor 18 is a magnetic field sensor, and each of the detection units 18A and 18B is a magnetic field sensor. As this magnetic field sensor, an active magnetic field sensor such as a Hall element type sensor, a fluxgate type magnetic field sensor, or an MI sensor can be used in addition to a magnetoresistive sensor (referred to as “MR sensor”). Of the above, each of the detection units 18A and 18B is preferably a magnetoresistive type. The magnetoresistive magnetic sensor is advantageous for application to wireless power feeding because power consumption can be reduced by increasing the resistance value.

センサ部6のパルサリング17は、図1に示すように、転がり軸受10の内輪54に取付部材17aを介して取付けられる。磁気センサ18は、電力受信部8およびセンサ信号受信部9と共に、共通のケース4aに収められてワイヤレスセンサユニット4を構成し、取付部材4bを介して外輪55に取付けられる。   As shown in FIG. 1, the pulsar ring 17 of the sensor unit 6 is attached to the inner ring 54 of the rolling bearing 10 via an attachment member 17a. The magnetic sensor 18 is housed in a common case 4a together with the power receiving unit 8 and the sensor signal receiving unit 9 to form the wireless sensor unit 4, and is attached to the outer ring 55 via the mounting member 4b.

センサ部6のA相およびB相の回転数信号は、信号処理手段14により、センサ信号送信部9によるワイヤレス送信に適合した形態に処理され、センサ信号送信部9から送信される。
センサ信号送信部9は、例えばA相およびB相の2つの回転数信号を1つの搬送波に乗せて送信するものとされる。1つの搬送波に2つの回転数信号を乗せる形式は、例えば時分割による送信であっても、適宜の信号処理を行った重畳等であっても良い。信号処理手段14は、このような時分割送信を行わせる処理、または重畳を行わせる処理等を行う回路とされる。1つの搬送波に乗せて2つの回転数信号を送信することで、ワイヤレス送信のための消費電力が節減される。ワイヤレス給電では、配線よる給電や発電機による給電に比べて効率が良くないため、給電に大きな電力を送信する必要があり、センサ送信部の消費電力の節減は、省エネルギの面で大きな利点となる。
The A-phase and B-phase rotation speed signals of the sensor unit 6 are processed by the signal processing unit 14 into a form suitable for wireless transmission by the sensor signal transmission unit 9 and transmitted from the sensor signal transmission unit 9.
The sensor signal transmission unit 9 transmits, for example, two rotation number signals of A phase and B phase on one carrier wave. The format in which two rotation speed signals are carried on one carrier wave may be, for example, transmission by time division or superposition with appropriate signal processing. The signal processing means 14 is a circuit that performs such processing for performing time-division transmission or superimposition. By transmitting two rotation speed signals on one carrier wave, power consumption for wireless transmission is reduced. Wireless power supply is not as efficient as power supply by wiring or power supply by generator, so it is necessary to transmit a large amount of power to the power supply, and the reduction in power consumption of the sensor transmitter is a great advantage in terms of energy saving. Become.

図4は、信号処理手段14によって、A相およびB相の2つの回転数信号を1つの搬送波に乗せて送信する処理の具体例を示す。この場合、周波数fA (Hz)の信号をA相信号(a)で、周波数fB の信号をB相信号でそれぞれASK(Amplitude shift keying) 変調する。同図(b),(d)は、それぞれA相,B相信号のASK変調結果を示す。このASK変調された2つの信号(b),(d)を足し合わせた信号(e)で、搬送波をFM変調して送信する。受信側で、上記の足し合わせ信号(e)から、2つのASK変調信号(b),(d)にフィルタで分離してから、センサ信号を復調する。このフィルタおよび復調手段からなる信号処理手段は、センサ信号受信部13に設けられていても、またセンサ信号受信部13とは別に設けられていても良い。 FIG. 4 shows a specific example of processing in which the signal processing means 14 transmits two rotation number signals of A phase and B phase on one carrier wave. In this case, the signal of frequency f A (Hz) is ASK (Amplitude shift keying) modulated with the A phase signal (a), and the signal of frequency f B is modulated with the B phase signal. FIGS. 7B and 7D show the ASK modulation results of the A-phase and B-phase signals, respectively. The carrier wave is FM-modulated and transmitted with the signal (e) obtained by adding the two ASK-modulated signals (b) and (d). On the reception side, the sensor signal is demodulated after separating the above summed signal (e) into two ASK modulated signals (b) and (d) by a filter. The signal processing means including the filter and the demodulating means may be provided in the sensor signal receiving unit 13 or may be provided separately from the sensor signal receiving unit 13.

センサ信号送信部9は、上記位相差が略90°である2つの回転数信号(A相信号およびB相信号)を、例えば図5に示すように2つの互いに異なる周波数f2 ,f3 の搬送波にそれぞれ乗せて搬送するものとしても良い。その場合、同図のようにセンサ信号送信部9を2つ設け、各センサ信号送信部9,9に、A相の検出部18Aの回転数信号、およびB相の検出部18Aの回転数信号を送信させるようにしても良い。センサ信号受信機5側には、例えば各送信周波数f2 ,f3 に応じた2つのセンサ信号受信部13,13を設ける。
このように2つの回転数信号を互いに異なる周波数f2 ,f3 の搬送波に乗せて送信するようにした場合、一つの搬送波に2つの信号を乗せるための処理が不要で、センサ信号送信部9、あるいはその前段の信号処理手段を含めた構成が簡素なものとできる。
The sensor signal transmission unit 9 transmits two rotation speed signals (A phase signal and B phase signal) having a phase difference of approximately 90 °, for example, at two different frequencies f 2 and f 3 as shown in FIG. It is good also as what carries on a carrier wave, respectively. In that case, as shown in the figure, two sensor signal transmitters 9 are provided, and the sensor signal transmitters 9 and 9 are provided with a rotation speed signal of the A-phase detector 18A and a rotation speed signal of the B-phase detector 18A. May be transmitted. On the sensor signal receiver 5 side, for example, two sensor signal receivers 13 and 13 corresponding to the transmission frequencies f 2 and f 3 are provided.
In this way, when the two rotation speed signals are transmitted on the carrier waves having different frequencies f 2 and f 3 , the processing for placing the two signals on one carrier wave is not required, and the sensor signal transmitting unit 9 Alternatively, the configuration including the signal processing means in the preceding stage can be simplified.

この構成のワイヤレスセンサ付軸受装置によると、内輪54と外輪55との間の相対回転がセンサ部6により回転数信号として検出され、センサ信号送信部9よりワイヤレス送信されて、センサ信号受信機5のセンサ信号受信部13により受信される。センサ部6は位相差が略90°であるA相信号とB相信号との2つの回転数信号を出力し、これら2つの回転数信号がセンサ信号受信部13で受信されるため、回転数の他に、回転方向も検出される。そのため、転がり軸受10を装備した機器の制御の高機能化が図れる。
このワイヤレスセンサ付軸受装置に対して、センサ信号受信機5の給電電力送信部12より駆動電力がワイヤレスで送信され、電力受信部8により受信してセンサ部6およびセンサ信号送信部9,信号処理手段14(図1のみ)等の駆動に用いられる。そのため、ワイヤレスセンサ付軸受装置において、電池や発電機を備えることが不要で、電池を用いる場合のような電池寿命管理の煩わしさがなく、また発電機で駆動する場合のような低速回転時の検出不能の問題がなく、O速から回転検出が行える。このように、センサ信号の送信およびセンサ部6等への給電が共にワイヤレスで行え、しかも回転数だけでなく、回転方向の検出が行える。
According to the bearing device with a wireless sensor having this configuration, the relative rotation between the inner ring 54 and the outer ring 55 is detected as a rotation number signal by the sensor unit 6 and wirelessly transmitted from the sensor signal transmission unit 9, and the sensor signal receiver 5. Are received by the sensor signal receiver 13. The sensor unit 6 outputs two rotation speed signals of an A-phase signal and a B-phase signal having a phase difference of approximately 90 °, and these two rotation speed signals are received by the sensor signal receiving unit 13. Besides, the direction of rotation is also detected. For this reason, it is possible to increase the functionality of the control of the equipment equipped with the rolling bearing 10.
Drive power is wirelessly transmitted from the power supply transmission unit 12 of the sensor signal receiver 5 to the bearing device with the wireless sensor, and is received by the power reception unit 8 to receive the sensor unit 6, the sensor signal transmission unit 9, and signal processing. Used for driving the means 14 (FIG. 1 only) and the like. Therefore, in the bearing device with a wireless sensor, it is unnecessary to provide a battery or a generator, there is no troublesome battery life management as in the case of using a battery, and at the time of low-speed rotation as in the case of driving with a generator. There is no undetectable problem, and rotation can be detected from the O speed. As described above, both transmission of the sensor signal and power supply to the sensor unit 6 and the like can be performed wirelessly, and not only the rotation speed but also the rotation direction can be detected.

図6,図7は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、センサ部6の出力する回転数信号を逓倍してセンサ信号送信部に送信させる逓倍手段19を設けている。逓倍手段19は、センサ部のパルスからなる回転数信号について、そのパルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して2逓倍するものであっても良く、また位相の異なる2つの回転数信号を用いて4逓倍するものであっても良い。
図7(a),(c)は、それぞれセンサ部6の検出部18A,18Bから出力されるA相の回転数信号およびB相の回転数信号を示し、同図(b)はA相の回転数信号を逓倍手段19で上記のように2逓倍した出力パルスを示す。同図(d)は、B相の回転数信号を逓倍手段19で上記のように2逓倍した出力パルスを示す。なお、回転数信号を逓倍するのは、A相かB相のいずれか片方だけでも良い。いずれか片方が逓倍されていれば、回転速度の検出を精度良く行え、回転方向についてはA相とB相の回転数信号の直接の比較で行える。
図8は、上記の4逓倍の場合の波形図を示す。同図(a),(b)にそれぞれ示す位相の異なるA相の回転数信号およびB相の回転数信号から、同図(c)に示す4逓倍信号を得る。
6 and 7 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, there is provided a multiplication means 19 that multiplies the rotation speed signal output from the sensor unit 6 and transmits it to the sensor signal transmission unit. The multiplying means 19 may be one that detects the rising and falling edges of the rotation speed signal composed of pulses from the sensor unit, and doubles the rotation speed signal. Further, the multiplication means 19 uses four rotation speed signals having different phases. Multiplication may be used.
7A and 7C show the A-phase rotation speed signal and the B-phase rotation speed signal respectively output from the detection sections 18A and 18B of the sensor section 6, and FIG. 7B shows the A-phase rotation speed signal. An output pulse obtained by multiplying the rotation number signal by 2 by the multiplication means 19 as described above is shown. FIG. 4D shows an output pulse obtained by multiplying the B-phase rotation number signal by 2 by the multiplying means 19 as described above. Note that the rotation speed signal may be multiplied by only one of the A phase and the B phase. If either one is multiplied, the rotational speed can be detected with high accuracy, and the rotational direction can be directly compared between the A-phase and B-phase rotational speed signals.
FIG. 8 shows a waveform diagram in the case of quadruple multiplication. From the A-phase rotation speed signal and the B-phase rotation speed signal having different phases shown in FIGS. 9A and 9B, a quadruple signal shown in FIG.

図6における逓倍手段19により逓倍した回転数信号は、送信処理手段14aにより、センサ信号送信部9による送信に適合した形式に処理される。上記逓倍手段19および信号処理手段14aにより、信号処理手段14が構成される。
なお、A相およびB相の検出部18A,18Bの回転数信号は、それぞれ逓倍手段19によって逓倍し、図5の例と同様にそれぞれ別のセンサ信号送信部9から送信するようにしても良い。
The rotation speed signal multiplied by the multiplication means 19 in FIG. 6 is processed by the transmission processing means 14a into a format suitable for transmission by the sensor signal transmission section 9. The multiplication means 19 and the signal processing means 14a constitute a signal processing means 14.
Note that the rotation speed signals of the A-phase and B-phase detection units 18A and 18B may be respectively multiplied by the multiplication means 19 and transmitted from different sensor signal transmission units 9 as in the example of FIG. .

このように、逓倍手段19を設けて逓倍することで、センサ部6の被検出部となるパルサリング17における磁極等のピッチを小さくすることなく、回転パルス数を増やすことができる。そのため、簡単な構成で低コストで回転検出精度を高くすることができる。   Thus, by providing the multiplication means 19 and multiplying, the number of rotation pulses can be increased without reducing the pitch of the magnetic poles or the like in the pulsar ring 17 that becomes the detected portion of the sensor unit 6. Therefore, the rotation detection accuracy can be increased with a simple configuration at low cost.

図9に示すように、センサ信号受信機5に逓倍手段19Aを設け、ワイヤレスセンサユニット4の逓倍手段19(図6)を無くしても良い。図9の逓倍手段19Aは、センサ信号受信機5のセンサ信号受信部13で受信した回転数信号を逓倍する手段である。この逓倍手段19Aも、図7,図8の例と同様に、2逓倍するものであっても、4逓倍するものであっても良い。このセンサ信号受信機5と、図1のワイヤレスセンサユニット4を有する転がり軸受10とでワイヤレスセンサ付軸受装置システムが構成される。
このように、受信側に逓倍手段19Aを設けた場合は、ワイヤレス給電で動作する部分の簡略化でき、給電上で有利となる。
As shown in FIG. 9, the multiplication means 19 </ b> A may be provided in the sensor signal receiver 5 and the multiplication means 19 (FIG. 6) of the wireless sensor unit 4 may be omitted. The multiplication means 19A of FIG. 9 is a means for multiplying the rotational speed signal received by the sensor signal receiving unit 13 of the sensor signal receiver 5. This multiplication means 19A may also be one that doubles or four times as in the examples of FIGS. The sensor signal receiver 5 and the rolling bearing 10 having the wireless sensor unit 4 of FIG. 1 constitute a bearing device system with a wireless sensor.
Thus, when the multiplying means 19A is provided on the receiving side, the portion that operates by wireless power feeding can be simplified, which is advantageous in power feeding.

図10は、センサ部6を原点信号付きとした例を示す。このセンサ部6は、パルサリング17が、磁極N,Sの円周方向の並び部分からなる回転被検出部17aと、この回転被検出部17aの軸方向に隣合って設けられた原点被検出部17bとで構成される。原点被検出部17bは、パルサリングの全周の1ヵ所に設けられた1極または2〜3極の磁極により構成される。磁気センサ18は、回転被検出部17aに対向して設置されるA相およびB相の検出部18A,18Bと、原点被検出部17bに対向する検出部18Cとで構成される。このセンサ部6は、例えば図1の例や、図5または図6の例におけるワイヤレスセンサユニット4を構成する。   FIG. 10 shows an example in which the sensor unit 6 has an origin signal. The sensor unit 6 includes a rotation detected unit 17a in which a pulsar ring 17 is formed by arranging the magnetic poles N and S in the circumferential direction, and an origin detected unit provided adjacent to the axial direction of the rotation detected unit 17a. 17b. The origin detected part 17b is configured by one or two or three magnetic poles provided at one place on the entire circumference of the pulsar ring. The magnetic sensor 18 is composed of A-phase and B-phase detection units 18A and 18B installed to face the rotation detection unit 17a, and a detection unit 18C facing the origin detection unit 17b. The sensor unit 6 constitutes the wireless sensor unit 4 in the example of FIG. 1 or the example of FIG. 5 or FIG.

検出部18Cで検出される原点信号は、例えば図1の信号処理手段14により処理されて、A相,B相の回転数信号と重畳して、あるいはA相,B相の回転数信号とは別に、センサ信号送信部9より送信される。この送信された原点信号は、センサ信号受信機5におけるセンサ信号受信部13により受信される。   The origin signal detected by the detection unit 18C is processed by, for example, the signal processing unit 14 of FIG. 1 and is superimposed on the A-phase and B-phase rotation speed signals, or the A-phase and B-phase rotation speed signals. Separately, it is transmitted from the sensor signal transmitter 9. The transmitted origin signal is received by the sensor signal receiver 13 in the sensor signal receiver 5.

このように原点信号の出力可能なセンサ部18を用いた場合は、絶対位置の検出が可能になり、より高度な制御が容易に行える。   As described above, when the sensor unit 18 capable of outputting the origin signal is used, the absolute position can be detected, and more advanced control can be easily performed.

つぎに、このワイヤレスセンサ付軸受装置を車輪用軸受装置に適用した各例を図11〜図13と共に説明する。図11において、車輪用軸受装置33は、複列の軌道面を有する外方部材1と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材2と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体3とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持するものである。同図の車輪用軸受装置33は第4世代型のものであり、内方部材2は、ハブ輪2Aと等速ジョイト15の外輪15aとで構成され、これらハブ輪2Aおよび等速ジョイント外輪15aに、内方部材2側の各列の軌道面が形成されている。   Next, each example in which this bearing device with a wireless sensor is applied to a wheel bearing device will be described with reference to FIGS. In FIG. 11, the wheel bearing device 33 is interposed between the outer member 1 having a double-row raceway surface, the inner member 2 having a raceway surface facing the raceway surface, and the opposite raceway surfaces. The plurality of rolling elements 3 are provided, and the wheels are rotatably supported with respect to the vehicle body. The wheel bearing device 33 in the figure is of the fourth generation type, and the inner member 2 is composed of a hub wheel 2A and an outer ring 15a of a constant velocity joint 15 and these hub wheel 2A and constant velocity joint outer ring 15a. Further, the raceway surface of each row on the inner member 2 side is formed.

この車輪用軸受装置33の外方部材1に、ワイヤレスセンサユニット4が設置されている。このワイヤレスセンサユニット4は、回路ボックス部24とセンサ設置部23とが一体化されてユニットとなったものであり、回路ボックス部24は外方部材1の外面に設置されている。センサ設置部23は、外方部材1に設けられた径方向の孔を通って軸受内空間に臨んでいる。回路ボックス部24内に、図1の電力受信部8やセンサ信号受信部9、および信号処理手段14が設けられている。センサ設置部23にセンサ部6を構成する磁気センサ18の各検出部18A,18Bが設置されている。パルサリング17は、センサ設置部23に対向した位置で、回転側の内方部材2に設置されている。つまり、ハブ輪2Aの外周面に設けられている。   A wireless sensor unit 4 is installed on the outer member 1 of the wheel bearing device 33. In this wireless sensor unit 4, the circuit box unit 24 and the sensor installation unit 23 are integrated to form a unit, and the circuit box unit 24 is installed on the outer surface of the outer member 1. The sensor installation portion 23 faces the bearing inner space through a radial hole provided in the outer member 1. In the circuit box unit 24, the power receiving unit 8, the sensor signal receiving unit 9, and the signal processing unit 14 of FIG. 1 are provided. In the sensor installation unit 23, the detection units 18A and 18B of the magnetic sensor 18 constituting the sensor unit 6 are installed. The pulsar ring 17 is installed on the rotation-side inner member 2 at a position facing the sensor installation unit 23. That is, it is provided on the outer peripheral surface of the hub wheel 2A.

センサ受信機5は、車体側に取付けられる。例えば車体のタイヤハウス(図示せず)内等に取付けられる。センサ受信機5で受信したセンサ信号は、車体に設けられた車両全体を制御する電気制御ユニット(ECU)に送られ、各種制御に使用される。   The sensor receiver 5 is attached to the vehicle body side. For example, it is attached in a tire house (not shown) of the vehicle body. The sensor signal received by the sensor receiver 5 is sent to an electric control unit (ECU) that controls the entire vehicle provided on the vehicle body, and is used for various controls.

この構成のワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置によると、センサ部6の回転数信号が、アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)に用いられる。現在、自動車のインテリジェント化は急速に進んでおり、運転手を補助する機能が数多く提案、または実現されつつある。自動車のインテリジェント化の一つとして、この構成のワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置によると、A相,B相の出力が行われ、車輪回転方向の検出が可能となるため、センサ6をヒルホールド機能センサとして使用することができる。例えば、上り坂での信号待ちで、変速機が前進状態にシフトされている状態で、自動アイドリングストップしたときに、車両の後退が生じると、その後退を検出し、制動動作等を行わせる。また、後退方向にシフトされているときに車両の前進が生じるとその前進を検出し、制動動作等を行わせる。これにより、自動アイドリングストップの安全が図れる。ヒルホールド制御をもう少し述べると、オートマチック車が坂道を発進する際に、ブレーキから足を離した時に、坂道の勾配が大きいと、トルクコンバータのクリープだけでは持たずに車両が後退するときがある。特に、アイドリングストップした状態では、それが起きる可能性が大きくなる。この後退を検出してそれに制動を掛ける機能である。坂道発進時に車両が後退すると、アクセルを踏み過ぎたりして急発進の原因となることがある。そのために、この機能を付けて後退に制動をかけたりする。上記のように回転数信号とししてA相,B相の出力が得られて回転方向の検出が可能であると、このような制御に用いることができる。
また、このワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置は、センサ信号の送受および給電をワイヤレスで行うため、車輪と車体と間のハーネスを無くすことができて、軽量化が図れ、また石跳ね等による断線故障が回避される。ワイヤレス給電するため、発電機能を有する回転センサの発電電力を利用するものと異なり、O速まで回転を検出することができて、より高度な制御が行え、また電池を用いる場合のように電池寿命管理や電池交換の手間が省ける。
According to the wheel bearing device with a wireless sensor having this configuration, the rotational speed signal of the sensor unit 6 is used for an antilock brake system (ABS) and a traction control system (TCS). Currently, the intelligentization of automobiles is progressing rapidly, and many functions to assist the driver are being proposed or realized. As one of the intelligent vehicles, the wheel bearing device with wireless sensor of this configuration can output the A phase and B phase and detect the wheel rotation direction. It can be used as a sensor. For example, when an automatic idling is stopped while waiting for a signal on an uphill and the transmission is shifted to a forward movement state, if the vehicle moves backward, the backward movement is detected and a braking operation or the like is performed. Further, when the vehicle moves forward while being shifted in the reverse direction, the forward movement is detected and a braking operation or the like is performed. Thereby, the safety of the automatic idling stop can be achieved. To describe the hill hold control a little more, when the automatic vehicle starts off the slope, when the foot is released from the brake, if the slope of the slope is large, the vehicle may move backward without having only the creep of the torque converter. In particular, when idling is stopped, the possibility of this occurring increases. This is a function for detecting the reverse and braking it. If the vehicle retreats when starting on a hill, it may cause a sudden start by stepping on the accelerator too much. For this purpose, this function is used to brake backwards. As described above, when outputs of the A phase and the B phase are obtained as the rotation speed signal and the rotation direction can be detected, it can be used for such control.
In addition, this wheel bearing device with wireless sensor wirelessly sends and receives sensor signals and feeds power, so the harness between the wheel and the vehicle body can be eliminated, weight reduction can be achieved, and disconnection failure due to stone jumping, etc. Is avoided. Unlike wireless sensors that use the power generated by a rotation sensor that has a power generation function, rotation can be detected up to O-speed, enabling more advanced control, and battery life as in the case of using a battery. Saves management and battery replacement.

図12は、このワイヤレスセンサ付軸受装置を他の形式の車輪用軸受装置に適用した例を示す。この車輪用軸受装置33は、第3世代型のものであり、内方部材2が、ハブ輪2Aと、その一端の外周に嵌合した内輪2Bとで構成され、ハブ輪2Aおよび内輪2Bに、内方部材2側の各列の軌道面が形成されている。等速ジョイント15は、その外輪15aに設けられた軸部がハブ輪2A内に挿通され、ハブ輪2Aにナットで結合されている。
ワイヤレスセンサユニット4は、外方部材1の端部に取付けられている。ワイヤレスセンサユニット4のセンサ部6は、パルサリング17と磁気センサ18とで構成される。パルサリング17および磁気センサ18は、軸方向に対面するように設けられているが、図1,図2に示したものと同様に、パルサリング17は多極磁石からなり、磁気センサ18は略90°互いに離れた2つの検出部18A,18B(図12には図示せず)により構成されている。パルサリング17は、外方部材1と内方部材2との間の軸受空間を密封するシール装置27の構成部品として設けられている。この車輪用軸受装置33におけるその他の構成は図11に示す例と同様である。
FIG. 12 shows an example in which this wireless sensor bearing device is applied to another type of wheel bearing device. This wheel bearing device 33 is of a third generation type, and the inner member 2 is composed of a hub wheel 2A and an inner ring 2B fitted to the outer periphery of one end thereof. The raceway surface of each row on the inner member 2 side is formed. The constant velocity joint 15 has a shaft portion provided on the outer ring 15a inserted into the hub wheel 2A and coupled to the hub wheel 2A with a nut.
The wireless sensor unit 4 is attached to the end of the outer member 1. The sensor unit 6 of the wireless sensor unit 4 includes a pulsar ring 17 and a magnetic sensor 18. Although the pulsar ring 17 and the magnetic sensor 18 are provided so as to face each other in the axial direction, the pulsar ring 17 is composed of a multipolar magnet, and the magnetic sensor 18 is approximately 90 °, as shown in FIGS. It is composed of two detectors 18A and 18B (not shown in FIG. 12) separated from each other. The pulsar ring 17 is provided as a component of a seal device 27 that seals the bearing space between the outer member 1 and the inner member 2. Other configurations of the wheel bearing device 33 are the same as the example shown in FIG.

図13は、さらに他の形式の車輪用軸受装置33に適用した例を示す。この車輪用軸受装置33は、第3世代型の従動輪用のものである。この例では、軸受端部を覆うカバー25にワイヤレスセンサユニット4が取付けられている。ワイヤレスセンサユニット4は、図12の実施形態と同様に、パルサリング17と磁気センサ18とを軸方向に対向させたセンサ部6を有しており、そのパルサリング17は内方部材2に取付けられている。またハブ輪2Aの軸端部を加締て内輪2Bを結合している。この実施形態におけるその他の構成は、図11に示す例と同様である。   FIG. 13 shows an example applied to another type of wheel bearing device 33. The wheel bearing device 33 is for a third generation driven wheel. In this example, the wireless sensor unit 4 is attached to a cover 25 that covers the bearing end. As in the embodiment of FIG. 12, the wireless sensor unit 4 has a sensor unit 6 in which a pulsar ring 17 and a magnetic sensor 18 are opposed in the axial direction, and the pulsar ring 17 is attached to the inner member 2. Yes. Further, the inner ring 2B is coupled by crimping the shaft end of the hub ring 2A. Other configurations in this embodiment are the same as the example shown in FIG.

この発明の第1の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付軸受装置の断面図とその制御系の概念構成を示すブロック図とを組み合わせた説明図である。It is explanatory drawing which combined sectional drawing of the wireless sensor-equipped bearing apparatus concerning 1st Embodiment of this invention, and the block diagram which shows the conceptual structure of the control system. 同ワイヤレスセンサ付軸受装置におけるセンサ部の説明図である。It is explanatory drawing of the sensor part in the same bearing device with a wireless sensor. 同センサ部の回転数信号の波形図である。It is a wave form diagram of the rotation speed signal of the sensor part. 同回転数信号の信号処理例の波形図である。It is a wave form diagram of the signal processing example of the rotation speed signal. この発明の他の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付軸受装置の制御系の概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual structure of the control system of the bearing apparatus with a wireless sensor concerning other embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付軸受装置の制御系の概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual structure of the control system of the bearing apparatus with a wireless sensor concerning further another embodiment of this invention. そのセンサ部の回転数信号および2逓倍出力の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of a rotation speed signal and a doubled output of the sensor unit. 同センサ部の回転数信号および4逓倍出力の波形図である。It is a waveform diagram of the rotation speed signal and quadruple output of the sensor unit. この発明のさらに他の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付軸受装置システムにおけるセンサ信号受信機のブロック図である。It is a block diagram of the sensor signal receiver in the bearing apparatus system with a wireless sensor concerning further another embodiment of this invention. センサ部の変形例の斜視図である。It is a perspective view of the modification of a sensor part. この発明のさらに実施形態にかかるワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus with a wireless sensor concerning further embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus with a wireless sensor concerning further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus with a wireless sensor concerning further another embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…外方部材
2…内方部材
4…ワイヤレスセンサユニット
5…センサ信号受信機
8…電力受信部
9…センサ信号受信部
10…転がり軸受
12…給電電力送信部
13…センサ信号受信部
14…信号処理手段
17…パルサリング
18…磁気センサ
18A〜18C…検出部
19,19A…逓倍手段
54…内輪
55…外輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outer member 2 ... Inner member 4 ... Wireless sensor unit 5 ... Sensor signal receiver 8 ... Electric power receiving part 9 ... Sensor signal receiving part 10 ... Rolling bearing 12 ... Feed power transmission part 13 ... Sensor signal receiving part 14 ... Signal processing means 17 ... pulsar ring 18 ... magnetic sensors 18A to 18C ... detectors 19, 19A ... multiplication means 54 ... inner ring 55 ... outer ring

Claims (9)

外方部材、内方部材、およびこれら外内の部材の間に介在した複数の転動体を有する転がり軸受に、この転がり軸受の回転を検出するセンサ部と、このセンサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、上記センサ部およびセンサ信号送信部の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部とを設け、上記センサ部は、位相差が略90°である2つの回転数信号を出力するものとしたワイヤレスセンサ付軸受装置。   A sensor unit for detecting the rotation of the rolling bearing and a sensor signal output by the sensor unit are provided on a rolling bearing having an outer member, an inner member, and a plurality of rolling elements interposed between the outer and inner members. A sensor signal transmission unit that transmits wirelessly and a power reception unit that wirelessly receives the operation power of the sensor unit and the sensor signal transmission unit are provided. The sensor unit has two rotation speeds having a phase difference of approximately 90 °. A bearing device with a wireless sensor that outputs signals. 請求項1において、上記センサ信号送信部は、上記位相差が略90°である2つの回転数信号を1つの搬送波に乗せて送信するものであるワイヤレスセンサ付軸受装置。   2. The bearing device with a wireless sensor according to claim 1, wherein the sensor signal transmission unit transmits two rotation speed signals having a phase difference of approximately 90 ° on one carrier wave. 請求項1において、上記センサ信号送信部は、上記位相差が略90°である2つの回転数信号を2つの互いに異なる周波数の搬送波にそれぞれ乗せて搬送するものであるワイヤレスセンサ付軸受装置。   The wireless sensor-equipped bearing device according to claim 1, wherein the sensor signal transmission unit carries two rotation speed signals having the phase difference of about 90 ° on two carrier waves having different frequencies. 請求項1ないし請求項3のいずれかにおいて、上記センサ部の出力する回転数信号を逓倍してセンサ信号送信部に送信させる逓倍手段を設けたワイヤレスセンサ付軸受装置。   4. The bearing device with a wireless sensor according to claim 1, further comprising a multiplying unit that multiplies the rotation speed signal output from the sensor unit and transmits the multiplied signal to the sensor signal transmission unit. 請求項1ないし請求項4のいずれかにおいて、上記センサ部は、回転方向に多数の磁極を有する多極磁石からなるパルサリングと、上記磁極を検出する磁気センサとからなるワイヤレスセンサ付軸受装置。   5. The bearing device with a wireless sensor according to claim 1, wherein the sensor unit includes a pulsar ring composed of a multipolar magnet having a large number of magnetic poles in a rotating direction and a magnetic sensor for detecting the magnetic poles. 請求項5において、上記磁気センサは、磁気抵抗型磁気センサであるワイヤレスセンサ付軸受装置。   6. The bearing device with a wireless sensor according to claim 5, wherein the magnetic sensor is a magnetoresistive magnetic sensor. 請求項1ないし請求項6のいずれかにおいて、上記センサ部は、上記位相差が略90°である2つの回転数信号に加えて1回転毎の原点信号を出力するものであり、上記センサ信号送信部は、上記回転数信号および原点信号を送信するものとしたワイヤレスセンサ付軸受装置。   7. The sensor unit according to claim 1, wherein the sensor unit outputs an origin signal for each rotation in addition to two rotation speed signals having a phase difference of approximately 90 degrees. The transmission unit is a bearing device with a wireless sensor that transmits the rotation speed signal and the origin signal. 請求項1ないし請求項7のいずれかにおいて、上記転がり軸受が、複列の軌道面を有する外方部材と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受であるワイヤレスセンサ付軸受装置。   8. The rolling bearing according to claim 1, wherein the rolling bearing includes an outer member having a double-row raceway surface, an inner member having a raceway surface facing the raceway surface, and both rows of raceways facing each other. A bearing device with a wireless sensor, which is a wheel bearing including a plurality of rolling elements interposed between surfaces and rotatably supporting a wheel with respect to a vehicle body. 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のワイヤレスセンサ付軸受装置と、上記センサ信号送信部から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部と、上記電力受信部へ動作電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部と、上記センサ信号受信部で受信した回転数信号を逓倍する逓倍手段とを設けたワイヤレスセンサ付軸受装置システム。   A bearing device with a wireless sensor according to any one of claims 1 to 3, a sensor signal receiving unit that receives a sensor signal transmitted from the sensor signal transmitting unit, and operating power to the power receiving unit wirelessly. A bearing device system with a wireless sensor provided with a feed power transmission unit for transmission and a multiplying unit for multiplying a rotation speed signal received by the sensor signal reception unit.
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