JP2005301645A - ワイヤレスセンサシステムおよびワイヤレスセンサ付軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周辺状況により電波等が届き難い位置関係にあっても、配線を要することなくワイヤレス送受信の効率および信頼性を向上させることのできるワイヤレスセンサシステム、およびそのシステムを用いたワイヤレスセンサ付軸受装置を提供する。
【解決手段】 このワイヤレスセンサシステムは、１つまたは複数のワイヤレスセンサユニット１，２と、センサ信号受信部８と、中継用アンテナ４とを備える。ワイヤレスセンサユニット１，２は、検出対象を検出するセンサ部５と、このセンサ部５が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６と、センサ部５およびセンサ信号送信部６に駆動電力を給電する電源部７とを有する。センサ信号送信部６は、センサ部５が出力するセンサ信号をワイヤレスで送信する。センサ信号受信部８は、センサ信号送信部６から送信されたセンサ信号を受信する。中継用アンテナ４は、センサ信号送信部６とセンサ信号受信部８との間に設けられ、センサ信号送信部６がワイヤレス送信するセンサ信号を中継する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば自動車における車輪回転数などのセンサ信号をワイヤレスで送信するワイヤレスセンサシステム、およびこのシステムを用いたワイヤレスセンサ付軸受装置に関する。

車輪用軸受装置において、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）や他の種々の制御のために車輪回転数を検出する回転センサを搭載したものがある。このようなセンサ付軸受装置として、センサ信号を無線送信し、センサの電源を、軸受に搭載した発電機や車体からの無線給電により供給して、車体から車輪用軸受装置へのハーネスを不要にしたものが提案されている（例えば特許文献１）。
また、無線給電により、複数のセンサユニットに電源を供給し、各々のセンサユニットのセンサ検出信号を無線で送受信する無線センサシステムを搭載した車輪用軸受装置も提案されている。これは、軸受への電源線や信号線の配線を不要にして、組立工数の削減や設計の自由度を高めることができるなどの利点があると共に、無線給電により電源が確保されることから、０速の車速での車輪回転の検出が可能となり、アンチロックブレーキ装置の高性能化に有効である。
このようなワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置において、センサユニットのアンテナをナックルに取付けるようにしたものも提案されている（例えば特許文献２）。
特開２００１−１５１０９０号公報 特開２００３−２８７０４６号公報

しかし、前記従来のワイヤレスセンサシステムでは、センサ信号送信部のアンテナを、ナックルや車輪用軸受などの金属部品で囲まれた場所に設置しなければならず、アンテナの効率を著しく悪化させる原因になっていた。また、アンテナをナックルに取付けるようにしたものでは、軸受に設けられるセンサ部やセンサ信号送信部とアンテナとの間を、配線で接続しなけばならず、組立工数を削減できないという問題がある。

この発明の目的は、周辺状況により電波等が届き難い位置関係にあっても、配線を要することなく効率および信頼性の高いセンサ信号送信を可能とするワイヤレスセンサシステム、およびそのシステムを用いたワイヤレスセンサ付軸受装置を提供することである。
この発明の他の目的は、配線を要することなく効率および信頼性の高い無線給電を可能とすることである。

この発明のワイヤレスセンサシステムは、検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部が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に駆動電力を給電する電源部とを有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニットと、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を備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、上記センサ信号送信部とセンサ信号受信部との間に中継用アンテナを設けたことを特徴とする。
この構成によると、ワイヤレスセンサユニットにおいて、センサ部の出力するセンサ信号がセンサ信号送信部によりワイヤレス送信され、その送信信号は中継用アンテナで中継されてセンサ信号受信部で受信される。このように、中継用アンテナで中継されるため、周辺状況等によって、ワイヤレスセンサユニットからセンサ信号受信部にセンサ信号を直接にワイヤレス送信するとアンテナ効率が悪くなる場合でも、中継用アンテナの設置場所を適正に選択することにより、配線を要することなく効率および信頼性の高いセンサ信号送信を行うことができる。

上記電源部は、センサ部またはその近傍に設けられた発電機が発電した電力を用いるものであっても良い。発電機を備えることで、センサ部やセンサ信号送信部の電源を、配線や、電池、無線給電手段を設けることなく得ることができる。発電機によると、電池のように電池寿命で交換する必要も生じない。

上記電源部の発電機は、回転センサを兼ねるものであっても良い。回転センサが回転検出の機能と発電の機能を兼ねるものとすることで、ワイヤレスセンサユニットを小型化できる。

この発明において、上記電源部が、給電電力送信部からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部を有すものであっても良い。このように無線給電を行うようにすると、発電機と異なり、回転停止時でも給電でき、回転検出の場合に０速から回転検出が行える。また、センサ部が回転以外の検出対象を検出するものである場合にも適用することができる。

この発明の他のワイヤレスセンサシステムは、検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部が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に駆動電力を給電する電源部とを有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニットと、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を備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、上記電源部が給電電力送信部からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部を有するものであり、上記センサ信号送信部とセンサ信号受信部との間、および電力受信部と給電電力送信部との間の少なくとも一方に、中継用アンテナを設けたことを特徴とする。
センサ信号送信部とセンサ信号受信部との間に中継用アンテナを設けた場合は、前記と同様に、センサ信号が中継されることで、効率および信頼性の高いセンサ信号送信が可能になる。電力受信部と給電電力送信部との間に中継用アンテナを設けた場合は、給電電力送信部から駆動電力がワイヤレス送信され、その駆動電力が中継用アンテナで中継されてワイヤレスセンサユニットの電源部の電力受信部で受信される。この受信した電力でセンサ部やセンサ信号送信部が駆動される。このように駆動電力の送信を中継用アンテナで中継すると、駆動電力を直接にワイヤレス送信すれば周辺状況等によりアンテナ効率が悪くなる場合でも、中継用アンテナの設置場所を適切に選ぶことにより、効率良く、安定して駆動電力のワイヤレス送信が行える。駆動電力の場合、エネルギ損失を少なくするために指向性の高いマイクロ波等の高周波が用いられることが多いが、その場合に、中継用アンテナが設けられることで、送信経路の選択の自由度が広がり、設計が容易になる。

この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置は、この発明のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを軸受に搭載したことを特徴とする。
この構成によると、軸受が金属部品であるハウジング等に囲まれて電波の届き難い場所に設置されている場合でも、中継用アンテナをハウジングの適正位置に設置することにより、中継用アンテナを経てセンサ信号や駆動電力のワイヤレス送信を安定して効率良く行うことができる。

この発明のワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置は、複数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装置において、この発明のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを装備したことを特徴とする。
この構成によると、ナックル等に取付けられた中継用アンテナで中継されて回転信号などのセンサ信号は車体に取付けられたセンサ信号受信部にワイヤレス送信され、また車体に取付けられた電力送信部からワイヤレス送信される駆動電力は前記中継用アンテナで中継されて軸受部のワイヤレスセンサユニットにワイヤレス送信される。そのため、車体に取付けられたセンサ信号受信部や給電電力送信部から直接電波が届きにくい場所に、軸受部のワイヤレスセンサユニットが設置されていても、センサ信号や駆動電力のワイヤレス送信を安定良く、かつ効率良く行うことができる。

この発明の第１のワイヤレスセンサシステムは、検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部が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に駆動電力を給電する電源部とを有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニットと、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を備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、上記センサ信号送信部とセンサ信号受信部との間に中継用アンテナを設けたため、周辺状況により電波等が届き難い位置関係にあっても、配線を要することなく効率および信頼性の高いセンサ信号送信を行うことができる。
この発明の他のワイヤレスセンサシステムは、検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部が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に駆動電力を給電する電源部とを有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニットと、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を備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、上記電源部が給電電力送信部からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部を有するものであり、上記センサ信号送信部とセンサ信号受信部との間、および電力受信部と給電電力送信部との間の少なくとも一方に、中継用アンテナを設けたため、周辺状況により電波等が届き難い位置関係にあっても、センサ信号のワイヤレス送信や、駆動電力のワイヤレス送信が、効率良く、安定良して行うことができる。
この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置は、この発明のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを軸受に搭載したため、軸受が金属部品であるハウジング等に囲まれて電波の届き難い場所に設置されている場合でも、中継用アンテナをハウジング等の適正位置に設置することにより、中継用アンテナを経てセンサ信号や駆動電力のワイヤレス送信を安定して効率良く行うことができる。
この発明のワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置は、この発明のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを装備したため、センサ信号受信部や給電電力送信部が設置される車体側から直接電波が届きにくい場所に軸受部のワイヤレスセンサユニットが設置されていても、中継用アンテナをナックル等の適正位置に設置することにより、センサ信号や駆動電力のワイヤレス送信を、安定して効率良く行うことができる。

この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この実施形態のワイヤレスセンサシステムは、各種機器や軸受などの機械部品に取付けられる１つまたは複数（ここでは２つ）のワイヤレスセンサユニット１，２と、これらワイヤレスセンサユニット１，２の間で信号送受信をワイヤレスで行うセンサ受信機３と、前記ワイヤレスセンサユニット１，２とセンサ受信機３との間に設置される１つまたは複数（ここでは２つ）の中継用アンテナ４とで構成される。ワイヤレスセンサユニット１，２は、温度，回転などの検出対象を検出するセンサ部５と、このセンサ部５が出力するセンサ信号をワイヤレスで前記センサ受信機３に送信するセンサ信号送信部６と、センサ部５およびセンサ信号送信部６に駆動電力を給電する電源部７とからなる。

ワイヤレス送信は、ここでは電波で行われるが、このほか光波，赤外線，音波などで行っても良い。センサ信号送信部６は、例えばメモリーを有していて、センサ部５が出力するセンサ信号を前記メモリーに一旦格納してから送信するようにしても良い。さらには、センサ部５が出力するセンサ信号を前記メモリーに一旦格納し、センサ受信機３から指令があったときに、前記メモリーに格納されているセンサ信号を送信するようにしても良い。このセンサ信号送信部６には無線タグを使用しても良い。

電源部７は、ここでは発電機を有するものとされ、その発電電力がセンサ部５およびセンサ信号送信部６に駆動電力として給電される。このように、電源部７が発電機を有するものとした場合は、センサ部５やセンサ信号送信部６の電源を無線給電しなくて済む。また、電源部７は、キャパシタあるいは２次電池と、その充電回路を有するものとし、余剰発電電力をそこに蓄えるようにしても良い。これにより、発電機の発電電力が低下したときにキャパシタや２次電池に蓄えられた電力を使用することで、ワイヤレスセンサユニット１，２の動作の信頼性を向上させることができる。発電機は、例えば磁石とコイルの相対回転により発電する形式のものであっても良く、この場合には発電機がセンサ部５の一例である回転センサを兼ねるものとしても良い。このように、発電機がセンサ部５を兼ねることにより、ワイヤレスセンサユニット１，２を小型化できる。センサ部５は、温度，回転の他に、振動，加速度，荷重，トルクなどを検出対象とするものであっても良い。

センサ受信機３は、ワイヤレスセンサユニット１，２から離れた場所に設置されていて、センサ信号送信部６からの送信信号を受信するセンサ信号受信部８を有する。このセンサ受信機３は、前記センサ信号受信部８の他に、受信した信号を処理する信号処理部（図示せず）を有するものとしても良い。

この構成のワイヤレスセンサシステムによると、各ワイヤレスセンサユニット１，２において、センサ部５の出力するセンサ信号がセンサ信号送信部６によりワイヤレス送信され、その送信信号は中継用アンテナ４で中継されてセンサ受信機３のセンサ信号受信部８で受信される。このように、中継用アンテナ４で中継されてセンサ信号がセンサ受信機３にワイヤレス送信されるので、ワイヤレスセンサユニット１，２からセンサ受信機３にセンサ信号を直接にワイヤレス送信するとアンテナ効率が悪くなる場合でも、中継用アンテナ４の設置場所を適正に選択することにより、センサ信号を効率良くかつ信頼性高くセンサ受信機３にワイヤレス送信することができる。

図２はこの発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１に示す第１の実施形態のワイヤレスセンサシステムにおいて、各ワイヤレスセンサユニット１，２の電源部７が、前記センサ受信機３からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部７ａを有する。また、センサ受信機３がセンサ信号受信部８の他に、駆動電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部９を有し、また中継用アンテナ４は、センサ信号送信部６からセンサ信号受信部８へワイヤレス送信されるセンサ信号を中継するだけでなく、給電電力送信部９から電力受信部７ａへワイヤレス送信される駆動電力も中継可能なものとされている。なお、ワイヤレス送信されるセンサ信号および駆動電力のうち、いずれか一方が中継用アンテナ４を経ずに効率良く送信できる場合には、そのワイヤレス送信には中継用アンテナ４を省略しても良い。また、給電電力送信部９は、センサ受信機３から別体として、センサ受信機３から離れた場所に設置しても良い。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。

この構成のワイヤレスセンサシステムの場合でも、各ワイヤレスセンサユニット１，２において、センサ部５の出力するセンサ信号がセンサ信号送信部６によりワイヤレス送信され、その送信信号は中継用アンテナ４で中継されてセンサ受信機３のセンサ信号受信部８で受信される。また、センサ受信機３の給電電力送信部９から駆動電力がワイヤレス送信され、その駆動電力が中継用アンテナ４で中継されてワイヤレスセンサユニット１，２の電源部７の電力受信部７ａで受信される。この受信電力がセンサ部５やセンサ信号送信部６の駆動電力として供給される。したがって、センサ信号だけでなく、駆動電力のワイヤレス送信も安定良く、かつ効率良く行うことができる。

なお、この実施形態では、各ワイヤレスセンサユニット１，２の電源部７が、いずれも電力受信部７ａを有するものとしたが、この他に、電源部７が例えば発電機を有していて電力受信部７ａを有しないワイヤレスセンサユニットと、電源部７が電力受信部７ａを有するワイヤレスセンサユニットとの組合わせからなるワイヤレスセンサシステムであっても良い。

図３は、上記したワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを装備した軸受装置の実施形態を示す。１つの軸受装置１１Ａは、軌道輪１２ａ，１３ａをそれぞれ有する内輪１２および外輪１３と、前記軌道面１２ａ，１３ａ間に収まる転動体１４とを備えた転がり軸受であって、回転以外の検出対象を検出する２種類のセンサ部５Ａ，５Ｂを有するワイヤレスセンサユニット１Ａを搭載したものである。前記センサ部５Ａ，５Ｂは、例えば温度センサ，振動センサ，荷重センサ，予圧センサなどである。これらのセンサを取付けて軸受の状態を検出することで、軸受の故障診断や工場ライン監視などに利用できる。なお、これらのセンサは、ワイヤレスセンサユニット１Ａとは別の場所に取付けても良い。

軸受装置１１Ａは深溝玉軸受からなり、軸１９Ａに嵌合する内輪１２が回転側軌道輪で外輪１３が固定側軌道輪であり、外輪１３の一端部に前記ワイヤレスセンサユニット１Ａが固定される。転動体１４は保持器１５で保持されている。内外輪１２，１３間の環状空間の一端部はシール１６で密封されている。
ワイヤレスセンサユニット１Ａには、図２の実施形態におけるワイヤレスセンサユニット１と同様に、センサ部５Ａ，５Ｂの他に、センサ信号送信部６と、電力受信部を含む電源部（図示せず）とを有する。

もう１つの軸受装置１１Ｂは、上記した軸受装置１１Ａと同一構造の深溝玉軸受からなり、軸１９Ｂに嵌合する内輪１２の回転数を検出するセンサ部５Ｃと、図示しない他のセンサ部を有するワイヤレスセンサユニット２Ａを搭載したものである。ワイヤレスセンサユニット２Ａを除く各部の構成は、上記した軸受装置１１Ａと略同じであるため、各構成部材に軸受装置１１Ａの場合と同一符号を付して、ここではそれらの説明を省略する。

回転センサであるセンサ部５Ｃは、内輪１２の端部外径面に装着された環状のパルサリング２０と、このパルサリング２０にその外径側から対向する磁性体リング２１とで構成される発電機である。磁性体リング２１は、ワイヤレスセンサユニット２Ａ内に配置される。磁性体リング２１にはコイルが収納される。発電機を構成する前記センサ部５Ｃは、その発電電力をワイヤレスセンサユニット２Ａ内の他のセンサ部やセンサ信号送信部６に供給する電源部を兼ねる。

軸受装置１１Ｂのハウジング２２には中継用アンテナ４が設置され、ワイヤレスセンサユニット２Ａのセンサ信号送信部６からワイヤレス送信されるセンサ信号が中継用アンテナ４で中継されて、軸受装置１１Ａ，１１Ｂとは別の場所に設置されたセンサ受信機３のセンサ信号受信部８で受信される。中継用アンテナ４は、ハウジング２２に取付けられたボルト等の機械部品で兼用しても良い。また、中継用アンテナ４は複数設置しても良い。上記両ワイヤレスセンサユニット１１Ａ，１１Ｂとセンサ受信機３と中継用アンテナ４とで、ワイヤレスセンサシステムが構成される。

軸受装置１１Ａのセンサ信号送信部６から送信されるセンサ信号は、中継用アンテナ４を経ずにセンサ受信機３のセンサ信号受信部８に直接送信される。またセンサ受信機３の給電電力送信部９からワイヤレス送信される駆動電力も、中継用アンテナ４を経ずに軸受装置１１Ａの電源部の電力受信部（図示せず）に直接に送信される。

この実施形態では、軸受装置１１Ｂが金属部品であるハウジング２２に囲まれて電波の届き難い場所に設置されているので、ワイヤレスセンサユニット２Ａのセンサ信号送信部６からセンサ受信機３のセンサ信号受信部８にセンサ信号を直接に送信すると、送信効率が悪くなる。しかし、中継用アンテナ４をハウジング２２の適正位置に設置することにより、この中継用アンテナ４を経てセンサ信号を安定して効率良くセンサ受信機３のセンサ信号受信部８に送信することができ、送信の信頼性を向上させることができる。
軸受装置１１Ａのワイヤレスセンサユニット１Ａとセンサ受信機３との間でも、軸受装置１１Ａが金属部品に囲まれて電波の届き難い場所に設置されている場合には、中継用アンテナ４を経てセンサ信号や駆動電力のワイヤレス送信を行うことによって、送信効率を改善することができる。

なお、図３の実施形態において、センサ部５Ｃをパルサリング２０と磁性体リング２１からなる発電機とした構成に代えて、内輪１２側のパルサリング２０と、これに対向してワイヤレスセンサユニット２Ａ内に設けられた磁界センサ（図示せず）とでセンサ部５Ｃを構成し、パルサリング２０の周方向の周期的な磁気的変化を磁界センサで検出することで、内外輪１２，１３の相対回転を検出するようにしても良い。この場合の磁界センサには、磁気抵抗効果型センサ（ＭＲセンサ）や、ホールセンサ，フラックスゲート型磁界センサ，ＭＩセンサなどのアクティブ磁界センサを用いることができる。アクティブ磁界センサを用いる場合、極低速まで回転を検出することができる。また、前記磁界センサを、パルサリング２０の周方向磁気的変化の周期に対して、位相が略９０度離れた２箇所に配置し、位相が略９０度異なる２つのセンサ信号を得るようにしも良く、この場合には２つのセンサ信号から軸１９Ｂの回転方向も検出可能となる。

このように、センサ部５Ｃを発電機で構成しない場合には、ワイヤレスセンサユニット２Ａの電源部（図示せず）は、センサ受信機３の給電電力送信部９からワイヤレス送信される駆動電力を受信する電力受信部を有するものとする必要がある。その受信は、前記中継用アンテナ４を中継して行うことにより、送信効率を改善することができる。また、この場合の電源部に、キャパシタなどを設けるものとすれば、電源部に蓄えられた電力を極低速時の回転検出に利用することができる。

図４は、上記したワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを車輪用軸受装置に装備した実施形態を示す。この実施形態は第３世代型の車輪用軸受装置に適用したものである。このワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置は、センサ部として回転センサを有するワイヤレスセンサユニット１を軸受部３１に取付けたものであり、ここでは等速ジョイント４４を連結した状態を示している。
軸受部３１は、内周に複列の軌道面３５を有する外方部材３３と、これら各軌道面３５に対向する軌道面３６を有する内方部材３４と、これら外方部材３３および内方部材３４の軌道面３５，３６間に介在した複列の転動体３７とで構成される。各列の転動体３７は保持器３８により保持されている。外方部材３３と内方部材３４との間の両端は、シール３９，４０によりそれぞれ密封されている。

外方部材３３は一体の部品からなり、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックル３０に取付けるフランジ３３ａが外周に設けられている。
内方部材３４は、アウトボード側端に車輪取付用フランジ４１ａを有するハブ輪４１と、このハブ輪４１のインボード側端の外周に嵌合した内輪４２とを有し、これらハブ輪４１および内輪４２に前記複列の軌道面３６における各列の軌道面３６が設けられている。なお、アウトボード側とは、車輪用軸受装置を車両に取付けた状態で車幅方向の外側となる側を言い、中央側となる側をインボード側と言う。

内方部材３４は中央孔４３を有し、この中央孔４３に等速ジョイント４４の片方の継手部材となる外輪４５のステム部４５ａが挿通されて、このステム部４５ａの先端の雄ねじ部に螺合するナット４６の締付けにより、等速ジョイント外輪４５が内方部材３４に結合される。このとき、等速ジョイント外輪４５に設けられた断面４５ｂが、内方部材３４の内輪４２の幅面を押し付けることで、内輪４２のハブ輪４１に対する固定が行われる。

回転センサであるセンサ部は、内方部材３４の端部外周に取付けられるパルサリング２０と、このパルサリング２０に対向して外方部材３３の端部に取付けられる磁界センサ（図示せず）とで構成される。磁界センサはホールセンサや磁気抵抗効果型センサなどのアクティブ磁界センサからなる。すなわち、外方部材３３の端部にはワイヤレスセンサユニット１Ｂが取付けられ、このワイヤレスセンサユニット１Ｂに前記センサ部の磁界センサが含まれている。ワイヤレスセンサユニット１Ｂは一体化された１つのユニットとして、環状の金属材４７を介して外方部材３３の端部外径面に嵌合されている。パルサリング２０は、多極に着磁された磁石や、ギヤ状の凹凸を施した磁性体リングなど、周方向に周期的な磁気的な変化を有するものである。

パルサリング２０は、この実施形態では、インボード側のシール４０の構成部品を兼ねており、スリンガとしての機能を発揮する。すなわち、このシール４０は、パルサリング２０の芯金と、外方部材３３の内径面に嵌合したシール部材とで構成され、そのシール部材のリップ部がパルサリング２０の芯金に摺接するようにされている。

ワイヤレスセンサユニット１Ｂには、図２のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニット１の場合と同様に、センサ部の他に、ワイヤレスで電力を受信する電力受信部を有する電源部や、センサ信号送信部が含まれる。前記パルサリング２０とでセンサ部５Ｃを構成する磁界センサは、磁気抵抗効果型磁界センサであることが望ましい。磁界センサとして磁気抵抗効果型磁界センサを用いた場合は、その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、無線給電を行うのに有利である。また、前記磁界センサは、パルサリング２０の周方向の磁気的変化の周期に対して位相が略９０度離れた２箇所に配置して、異なる２つの回転信号を検出するようにしても良い。このように２つの回転信号を検出することにより、車輪の回転方向検出が可能となる。さらに、ワイヤレスセンサユニット１Ｂに含まれるセンサ部として、上記した回転センサのほかに、温度センサ，振動センサ，荷重センサなどを付加しても良い。

上記ワイヤレスセンサユニット１Ｂと、センサ受信機３と、中継用アンテナ４とでワイヤレスセンサシステムが構成される。センサ受信機３は車体側のタイヤハウジング等に取付けられ、中継用アンテナ４は例えば前記ナックル３０に取付けられる。センサ受信機３が、センサ信号受信部や給電電力送信部を有することは、図２のワイレスセンサシステムにおけるセンサ受信機３の場合と同じである。

この構成のワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置では、センサ受信機３からワイヤレス送信される駆動電力が、中継用アンテナ４で中継されることで、軸受部３１のワイヤレスセンサユニット１Ｂにおける電源部で受信されて、センサ部やセンサ信号送信部の電源として供給される。また、センサ部が検出するセンサ信号である回転信号は、センサ信号送信部からワイヤレス送信され、中継用アンテナ４で中継されて、センサ受信機３で受信される。センサ受信機３の受信したセンサ信号は車体のＥＣＵに送られて、各種制御や異常監視などに使用される。

このように、ナックル３０に取付けられた中継用アンテナ４で中継されてセンサ信号がセンサ受信機３にワイヤレス送信され、駆動電力がワイヤレスセンサユニット１Ｂにワイヤレス送信されるので、車体に取付けられたセンサ受信機３から直接電波が届きにくい場所に軸受部３１のワイヤレスセンサユニット１Ｂが設置されていても、効率良く駆動電力をワイヤレス送信でき、センサ信号のセンサ受信機３へのワイヤレス送信も安定良く、かつ効率良く行うことができる。なお、給電の場合の送信周波数と、センサ信号の送信周波数とが大きく異なる場合は、中継用アンテナ４を給電用とセンサ信号用とに分けて別々に設けても良い。

また、この実施形態では、回転センサであるセンサ部を、パルサリング２０とアクティブ磁界センサとで構成し、その電源をワイヤレス給電するようにしているので、車輪の回転を０速まで検出でき、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステムなどの自動車制御装置の高度化が可能となる。また、車輪の回転方向を検出することで、そのセンサ信号をヒルホールドコントロールなどにも利用することができる。さらにセンサ部として、回転センサ以外に、荷重センサや温度センサを付加した場合には、これらのセンサ信号を利用することで、車輪用軸受装置のインテリジェント化が可能となり、車輪用軸受装置の故障診断や各種自動車制御に利用することができる。

また、上記実施形態では、中継用アンテナ４をナックル２０に取付けたが、この他、例えば等速ジョイント外輪４５に取付けても良い。さらに、等速ジョイント外輪４５のブーツバンドなどの金属部品を中継用アンテナ４に兼用しても良い。このように機械部品を中継用アンテナ４に兼用した場合、中継用アンテナ４を別途設ける必要がないので、部品点数を削減できる。

図５は、ワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置の他の実施形態を示す。このワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置は、上記したワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサシステムを第４世代型の車輪用軸受装置に装備したものである。この車輪用軸受装置は、図４の実施形態において、内方部材３４が、ハブ輪４１と、その中央孔４３に挿入されて嵌合する等速ジョイント外輪４５とからなり、外方部材３３の軌道面３５，３５に対向する複列の軌道面３６のうちの各列の軌道面３６が、ハブ輪４１および等速ジョイント外輪４５のそれぞれに設けられている。また、インボード側端のシール４０は、外方部材３３の内径面と等速ジョイント外輪４５の外径面との間に介在させてある。

ワイヤレスセンサユニット１Ｃは、外方部材３３の径方向に貫通して固定されたユニット軸受内部５１と、外方部材３３の外周に設けられたユニット軸受外部５２とを一体化して構成されている。この場合のセンサ部５Ｄも、パルサリング２０と、このパルサリング２０に対向する磁界センサ２３とで構成される回転センサからなり、パルサリング２０は内方部材３４を構成するハブ輪４１の外径面の両軌道面３６で挟まれる位置に取付けられている。磁界センサ２３は前記ユニット軸受内部５１内にモールドされている。ユニット軸受内部５１には、回転センサ以外のセンサ部５Ｅもモールドされている。このセンサ部５Ｅは、温度センサ，振動センサ，荷重センサ，予圧センサなどである。前記ユニット軸受外部５２内には、センサ部５Ｄ，５Ｅの他に、図２のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニット１の場合と同様に、電力受信部を有する電源部とセンサ信号送信部とが設けられている。このワイヤレスセンサユニット１Ｃと、車体側のタイヤハウジング等に取付けられたセンサ受信機３と、ナックル３０に取付けられた中継用アンテナ４とで、ワイヤレスセンサシステムが構成される。その他の構成は図４の実施形態の場合と同じである。

この構成のワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置においても、センサ受信機３からワイヤレス送信される駆動電力が、中継用アンテナ４で中継されることで、ワイヤレスセンサユニット１Ｃにおける電源部で受信されて、センサ部やセンサ信号送信部の電源として供給される。また、センサ部５Ｄ，５Ｅが検出する各種センサ信号も、センサ信号送信部からワイヤレス送信され、中継用アンテナ４で中継されて、センサ受信機３で受信される。

このように、ナックル３０に取付けられた中継用アンテナ４を経てセンサ信号がセンサ受信機３にワイヤレス送信され、駆動電力がワイヤレスセンサユニット１Ｃにワイヤレス送信されるので、車体に取付けられたセンサ受信機３から直接電波が届き難い場所に軸受部３１のワイヤレスセンサユニット１Ｃが設置されていても、効率良く駆動電力をワイヤレス送信でき、センサ信号のセンサ受信機３へのワイヤレス送信も安定良く行うことができる。なお、給電の場合の送信周波数と、センサ信号の送信周波数とが大きく異なる場合は、中継用アンテナ４を給電用とセンサ信号用とに分けて別々に設けても良い。

この発明の第１の実施形態にかかるワイヤレスセンサシステムの概略構成を示すブロック図である。 この発明の他の実施形態にかかるワイヤレスセンサシステムの概略構成を示すブロック図である。 この発明のワイヤレスセンサシステムを備えた軸受装置の概略構成を示す説明図である。 この発明のワイヤレスセンサシステムを備えた車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のワイヤレスセンサシステムを備えた車輪用軸受装置の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｃ，２，２Ａ…ワイヤレスセンサユニット
４…中継用アンテナ
５，５Ａ〜５Ｅ…センサ部
６…センサ信号送信部
７…電源部
７ａ…電力受信部
８…センサ信号受信部
９…給電電力送信部
１１Ａ，１１Ｂ…軸受装置
３３…外方部材
３４…内方部材
３５，３６…軌道面
３７…転動体

Claims (7)

1. 検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部が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に駆動電力を給電する電源部とを有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニットと、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を備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、
   上記センサ信号送信部とセンサ信号受信部との間に中継用アンテナを設けたことを特徴とするワイヤレスセンサシステム。
2. 請求項１において、上記電源部は、センサ部またはその近傍に設けられた発電機が発電した電力を用いるものであるワイヤレスセンサシステム。
3. 請求項２において、上記電源部の発電機が回転センサを兼ねるものであるワイヤレスセンサシステム。
4. 請求項１において、上記電源部は、給電電力送信部からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部を有すものであるワイヤレスセンサシステム。
5. 検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部が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に駆動電力を給電する電源部とを有する１つまたは複数のワイヤレスセンサユニットと、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を備えたワイヤレスセンサシステムにおいて、
   上記電源部が給電電力送信部からワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部を有するものであり、上記センサ信号送信部とセンサ信号受信部との間、および電力受信部と給電電力送信部との間の少なくとも一方に、中継用アンテナを設けたことを特徴とするワイヤレスセンサシステム。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを軸受に搭載したことを特徴とするワイヤレスセンサ付軸受装置。
7. 複数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装置において、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを装備したことを特徴とするワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置。
   

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