JP2006170624A - ワイヤレスセンサ付き軸受 - Google Patents
ワイヤレスセンサ付き軸受 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006170624A JP2006170624A JP2004359197A JP2004359197A JP2006170624A JP 2006170624 A JP2006170624 A JP 2006170624A JP 2004359197 A JP2004359197 A JP 2004359197A JP 2004359197 A JP2004359197 A JP 2004359197A JP 2006170624 A JP2006170624 A JP 2006170624A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- bearing
- powder
- sensor
- rotation sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
- F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/72—Sealings
- F16C33/723—Shaft end sealing means, e.g. cup-shaped caps or covers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
- F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
- F16C41/008—Identification means, e.g. markings, RFID-tags; Data transfer means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
- F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
- F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
- F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
- F16C19/183—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles
- F16C19/184—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement
- F16C19/186—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement with three raceways provided integrally on parts other than race rings, e.g. third generation hubs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/02—General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2326/00—Articles relating to transporting
- F16C2326/01—Parts of vehicles in general
- F16C2326/02—Wheel hubs or castors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Sealing Of Bearings (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
【課題】 磁気エンコーダが塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等で損傷し難く、かつ磁気エンコーダに強い磁力が得られ、信頼性の高い検出が行えるワイヤレスセンサ付き軸受を提供する。
【解決手段】 転がり軸受100に、回転センサ4、およびこの回転センサ4の出力をワイヤレスで送信するワイヤレス送信手段24を設ける。回転センサ4は、外方部材1および内方部材2のうちの回転側の部材2に取付けられた磁気エンコーダ15と、この磁気エンコーダ15に対向して固定側の部材1に取付けられた磁気センサ16とでなる。磁気エンコーダ15は、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石21と、この多極磁石21を支持する芯金22とでなる。多極磁石21は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とする。
【選択図】 図2
【解決手段】 転がり軸受100に、回転センサ4、およびこの回転センサ4の出力をワイヤレスで送信するワイヤレス送信手段24を設ける。回転センサ4は、外方部材1および内方部材2のうちの回転側の部材2に取付けられた磁気エンコーダ15と、この磁気エンコーダ15に対向して固定側の部材1に取付けられた磁気センサ16とでなる。磁気エンコーダ15は、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石21と、この多極磁石21を支持する芯金22とでなる。多極磁石21は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とする。
【選択図】 図2
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、回転数の検出を行い、ワイヤレスで検出信号を送信するようにしたワイヤレスセンサ付き軸受に関する。
車輪用軸受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、車輪用軸受に用いられて車輪回転数を検出する磁気エンコーダとして、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とを有し、前記多極磁石を、磁性粉と非金属磁性粉との混合粉を焼結させた焼結体としたものが提案されている(例えば特許文献2)。この磁性粉と非金属磁性粉との混合粉を焼結させた焼結体により多極磁石を形成したものは、安定したセンシングが行える磁力が確保でき、また従来のゴム磁石からなる多極磁石に比べて、表面硬度が硬く、塵埃の噛み込み等による損傷を生じ難いという利点がある。また、この混合粉の焼結体からなる多極磁石は、磁性粉のみを焼結させた多極磁石と比べると、強度的に優れ、他の各種の多極磁石と異なり、芯金への取付けが加締等で簡単に行えるという利点がある。
特開2002−264786号公報
特開2003−85536号公報
従来のワイヤレスセンサにおいて、ゴム磁石等を回転センサの磁気エンコーダに用いたものは、表面硬度が低いため、粉塵の環境下、例えば車輪用軸受に適用した場合の路面下の砂粒の噛み込み等が生じる環境下で使用した場合に、損傷を受け易く、今一つ信頼性に欠ける。また、ゴム磁石の場合、磁性粉の配合率を上げるのに限界があり、安定したセンシングを行うためには、磁気センサを磁気エンコーダに近づけることが必要なる。しかし回転する磁気エンコーダと固定の磁気センサとを近づけることは、各部の組立精度,加工精度や、熱膨張等を考慮すると困難である。特に、回転センサを発電型のものとした場合は、従来のゴム磁石では、発電電力を十分に確保することが難しい。
この発明の目的は、磁気エンコーダが塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等で損傷し難く、かつ磁気エンコーダに強い磁力が得られ、信頼性の高い検出が行えるワイヤレスセンサ付き軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、回転センサを発電型とした場合に、発電電力が大きく得られるものとすることである。
この発明の他の目的は、回転センサを発電型とした場合に、発電電力が大きく得られるものとすることである。
この発明のワイヤレスセンサ付き軸受は、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回転センサ、およびこの回転センサの出力をワイヤレスで送信するワイヤレス送信手段を設ける。前記回転センサは、外方部材および内方部材のうちの回転側の部材に取付けられた磁気エンコーダと、この磁気エンコーダに対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサとでなる。前記磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とでなり、前記多極磁石は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とする。
この構成によると、回転センサにより転がり軸受の回転が検出され、その検出信号がワイヤレス送信手段で送信される。ワイヤレス送信とするため、軸受回りの配線系が簡素化される。回転センサの磁気エンコーダは、その多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であるため、表面硬度が硬く、塵埃等の環境下で使用されても、塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等による損傷が生じ難い。また、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなる多極磁石は、磁気センサによる安定したセンシングが行える強い磁化が行い易い。これらのため、信頼性の高い検出が行える。
この発明において、前記磁気センサは、コイルを収容して上記多極磁石に対面する磁性体リングであっても良い。この構成の場合、回転センサは、上記コイルで起電力が生じる発電機タイプのものとなり、上記起電力から回転速度が検出される。回転センサで発電された電力は、ワイヤレス送信手段の駆動電力としても利用することができる。その場合に、磁気エンコーダが上記のように磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であると、強い磁力が得易いため、発電電力の増大が期待できる。
この発明のワイヤレスセンサ付き軸受は、車輪用軸受であっても良い。すなわち、前記転がり軸受が、複列の転走面を有する外方部材と、上記転走面に対向する転走面を有する内方部材と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、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っても良い。
車輪用軸受では、その回転センサの検出信号が、アンチロックブレーキシステムの制御等に用いられる。車輪用軸受では、ワイヤレスとすると、車輪と車体間のハーネスを無くすことができて、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。車輪用軸受の場合、磁気エンコーダと磁気センサとの間における砂粒等の噛み込みが生じることがあるため、磁気エンコーダを上記磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体としたことによる表面硬度が硬いことによる傷付き防止、これによる信頼性向上の効果がより効果的である。
車輪用軸受では、その回転センサの検出信号が、アンチロックブレーキシステムの制御等に用いられる。車輪用軸受では、ワイヤレスとすると、車輪と車体間のハーネスを無くすことができて、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。車輪用軸受の場合、磁気エンコーダと磁気センサとの間における砂粒等の噛み込みが生じることがあるため、磁気エンコーダを上記磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体としたことによる表面硬度が硬いことによる傷付き防止、これによる信頼性向上の効果がより効果的である。
この発明のワイヤレスセンサ付き軸受は、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回転センサ、およびこの回転センサの出力をワイヤレスで送信するワイヤレス送信手段とを設け、前記回転センサは、外方部材および内方部材のうちの回転側の部材に取付けられた磁気エンコーダと、この磁気エンコーダに対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサとでなり、前記磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とでなり、前記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であるため、磁気エンコーダが塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等で損傷し難く、かつ磁気エンコーダに強い磁力が得られ、信頼性の高い検出が行える。
前記磁気センサが、コイルを収容して上記多極磁石に対面する磁性体リングである場合は、回転センサが発電型のものとなるが、その場合、磁気エンコーダを上記混合粉を焼結させた焼結体したことによる磁力向上の容易性のため、発電電力の向上につながる。
前記磁気センサが、コイルを収容して上記多極磁石に対面する磁性体リングである場合は、回転センサが発電型のものとなるが、その場合、磁気エンコーダを上記混合粉を焼結させた焼結体したことによる磁力向上の容易性のため、発電電力の向上につながる。
この発明の第1の実施形態を図1ないし図4と共に説明する。この実施形態は第3世代の内輪回転タイプであって、従動輪支持用の軸受に適用した例である。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車幅方向の中央寄りとなる側のインボード側と呼ぶ。
このワイヤレスセンサ付き軸受は、内周に複列の転走面6,7を有する外方部材1と、これら転走面6,7にそれぞれ対面する転走面8,9を有する内方部材2と、転走面6,8間、および転走面7,9間に収容される複列の転動体3とで転がり軸受100を構成する。外方部材1は、一端に車体取付フランジ1aを有し、この車体取付フランジ1aを介して車体に取付けられる。
内方部材2は、車輪取付フランジ2aを有し、この車輪取付フランジ2aに車輪(図示せず)がボルト14で取付けられる。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、背面合わせとなるように各転走面6〜9の接触角が形成されている。転動体3は各列毎に保持器10で保持されている。アウトボード側の転動体3の外側において、外方部材1と内方部材2との間の環状空間がシール部材11によりシールされている。
内方部材2は、車輪取付フランジ2aを有し、この車輪取付フランジ2aに車輪(図示せず)がボルト14で取付けられる。この車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、背面合わせとなるように各転走面6〜9の接触角が形成されている。転動体3は各列毎に保持器10で保持されている。アウトボード側の転動体3の外側において、外方部材1と内方部材2との間の環状空間がシール部材11によりシールされている。
内方部材2は、車輪取付フランジ2aを一体に有するハブ輪2Aと、内輪2Bとを加締等の塑性結合により一体に組合わせたものとされ、これらハブ輪2Aおよび内輪2Bのそれぞれに、上記複列の転走面8,9のうちの各列の転走面8,9が形成されている。ハブ輪2Aは従動輪用であるため内径孔を有しない形状とされている。
外方部材1には、この車輪用軸受のインボード側の端部全体を覆うカバー12が取付けられている。このカバー12の内側に、外方部材1と内方部材2の相対回転によって発電する発電機タイプの回転センサ4が配置されている。カバー12により、外部から軸受内への水や塵埃の侵入が防止される。カバー12の材料としては、防錆処理を施した金属、またはステンレス鋼などの錆びない金属、または合成樹脂等を用いることが好ましい。
カバー12は、図2に示すように、円板状の端面部12dの外周に、段付き円筒状部分を形成したものである。この段付き円筒状部分は、円筒状嵌合部12aと、この円筒状嵌合部12aよりも外径側に突出する鍔部12bとを有している。上記円筒状嵌合部12aよりも小径の小径部12cが、鍔部12bに続いて設けられており、小径部12cで端面部12dに続いている。このカバー12は、円筒状嵌合部12aを外方部材1の内径面に嵌合させると共に、鍔部12bを外方部材1の端面に押し付けて外方部材1に取付けられる。この取付作業は鍔部12bを治具(図示せず)で軸方向に押すことにより行われる。カバー鍔部12bの側面は、外方部材1の端面に密着させるために平坦面とされている。なお、カバー12は、外方部材1の外径面に嵌合させてもよい。
回転センサ4は、カバー12の内部側で、外方部材1と内方部材2との間の環状空間に設置される。この回転センサ4は、磁気エンコーダ15と、内部にコイル17が収容された磁性体リング16とで構成される。磁気エンコーダ15は、円周方向に多数の磁極N,Sが並ぶリング状の多極磁石21と、この多極磁石21を支持するリング状の芯金22とで構成される。
磁性体リング16は、磁気エンコーダ15の外周側に配置されて磁気エンコーダ15に対面するラジアル型とされている。磁性体リング16は、軸方向の一部がカバー12の円筒状嵌合部12aの内径面に嵌合し、軸方向の他の一部が外方部材1の内径面に嵌合する。すなわち、磁性体リング16は、外径面が小径部16aと大径部16bとでなる段付きの円筒面形状とされ、小径部16aで外方部材1の内径面に嵌合し、大径部16bでカバー12の円筒状嵌合部12aの内径面に嵌合している。これにより、軸受100に対する磁性体リング16の同軸性向上が図られる。磁性体リング16は小径部16aで外方部材1の内径面に嵌合し、軸受に対するより一層の同軸性向上が図られる。この実施形態では、磁性体リング16は発電機型の回転センサ4のステータとなる。
磁性体リング16はクローポール型のものである。詳細には、図3(B)に断面図で示すように、磁性体リング16は、軸方向に向けて開口する溝形の断面形状とされた2つの磁性体リング部材18a,18bを、それらの開口が互いに対向するように向かい合わせて両部材18a,18bの外径部18aa,18ba(図2)で互いに隙間ができないように嵌合させることで、断面が略方形のリング体とされている。このように、両磁性体リング部材18a,18bの嵌合部に隙間ができないようにすることで、磁性体リング16の内部の磁気回路における前記嵌合部での磁気抵抗が小さく抑えられる。
各磁性体リング部材18a,18bの上記磁気エンコーダ15と対面する内周側部分には、互いに軸方向に対向して延びる櫛歯状の爪19a,19bが形成され、この2組の各爪19a,19bは円周方向に隙間を介して交互に配列されている。 図2に示すように、磁性体リング16の内面とコイル17との間の隙間には弾性接着剤などの弾性部材20が充填され、これにより磁性体リング16とコイル17との電気的絶縁、および相対振動の抑制が図られている。また、弾性部材20の充填は、磁性体リング16を外方部材1に圧入嵌合させたときに発生する力を緩衝し、その力が内部のコイル17などに影響を及ぼすのを防止する効果もある。
図2に示すように、磁気エンコーダ15の芯金22は、大径部22aと小径部22bとからなる段付き円筒部材とされ、その小径部22bの外周に、多極磁石21が設けられている。芯金22は磁性体、特に強磁性体で形成するのが望ましい。環状の芯金22は、その大径部22aによって内方部材2の外径面に締まり嵌め状態に嵌合して固定される。
内方部材2の端部は、芯金22を嵌着したときに、芯金小径部22bを挿入できるように、芯金大径部22aが嵌合する部分から段差を持つ小径部2bとされている。このように内方部材2の端部に小径部2bを形成することにより、空間的に余裕のない軸受の端部に回転センサ4を容易に設置できる。なお、磁気エンコーダ15は、発電機型の回転センサ4のロータとされる。
内方部材2の端部は、芯金22を嵌着したときに、芯金小径部22bを挿入できるように、芯金大径部22aが嵌合する部分から段差を持つ小径部2bとされている。このように内方部材2の端部に小径部2bを形成することにより、空間的に余裕のない軸受の端部に回転センサ4を容易に設置できる。なお、磁気エンコーダ15は、発電機型の回転センサ4のロータとされる。
磁気エンコーダ15の多極磁石21は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とされている。
多極磁石14に混入する磁性粉としては、バリウム系およびストロンチウム系などの等方性または異方性フェライト粉であっても良い。これらのフェライト粉は顆粒状粉体であっても、湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉であっても良い。この湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉を磁性粉とした場合、非磁性金属粉との混合粉を磁場中で成形された異方性のグリーン体とする必要がある。
多極磁石14に混入する磁性粉としては、バリウム系およびストロンチウム系などの等方性または異方性フェライト粉であっても良い。これらのフェライト粉は顆粒状粉体であっても、湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉であっても良い。この湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉を磁性粉とした場合、非磁性金属粉との混合粉を磁場中で成形された異方性のグリーン体とする必要がある。
また、磁性粉は希土類系磁性材料であっても良い。例えば希土類系磁性材料であるサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉やネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉のそれぞれ単独磁性粉であっても良い。磁性粉はマンガンアルミ(MnAl)ガスアトマイズ粉であっても良い。
上記磁性粉は、サマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉、ネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉、およびマンガンアルミ(MnAl)ガスアトマイズ粉のいずれか2種以上を混合させたものであっても良い。例えば、上記磁性粉はサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉とネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉とを混合させたもの、マンガンアルミガスアトマイズ粉とサマリウム鉄系磁性粉とを混合させたもの、およびサマリウム鉄系磁性粉とネオジウム鉄系磁性粉とマンガンアルミガスアトマイズ粉とを混合させたもの、のいずれかであっても良い。
また、例えば、フェライト分だけでは磁力が足りない場合に、フェライト粉に希土類系磁性材料であるサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉やネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉を必要量だけ混合し、磁力向上を図りつつ安価に製作することもできる。
また、例えば、フェライト分だけでは磁力が足りない場合に、フェライト粉に希土類系磁性材料であるサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉やネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉を必要量だけ混合し、磁力向上を図りつつ安価に製作することもできる。
多極磁石14を形成する非磁性金属粉には、スズ、銅、アルミ、ニッケル、亜鉛、タングステン、マンガンなどの粉体、または非磁性のステンレス系金属粉のいずれか単独(1種)の粉体、もしくは2種以上からなる混合した粉体、もしくは2種以上からなる合金粉末を使用することができる。
図2に示すように、上記カバー12における外径面の鍔部12bから小径部12cにわたる段差部23には、回転センサ4の発電出力を車輪回転数信号としてワイヤレス送信する環状のワイヤレス送信手段24が設置されている。カバー12へのワイヤレス送信手段24の設置は、例えば溶接や加締ピンでの加締などによって行われる。カバー12の前記段差部23は、磁性体リング16と軸方向に並ぶ位置にある。磁性体リング16のカバー12側に向く側面部16dからカバー12にわたって軸方向に貫通させた配線穴25を介して、コイル17の一端面からの引き出し線がワイヤレス送信手段24の磁性体リング16に対向する一端面側に引き込んで接続されている。コイル17とワイヤレス送信手段24との結線部である前記配線穴25の部分は、ここからカバー12の内側への浸水を防止するために樹脂モールド等で封止される。
ワイヤレス送信手段24は、例えば図4にブロック図で示すように、回転センサ4の発電出力を処理して車輪回転数信号として取り出す信号処理回路27と、この回路で処理された車輪回転数信号を電波としてワイヤレスで送信する送信回路28と、回転センサ4の発電出力を整流し信号処理回路27や送信回路28の電源として供給する電源回路29とを備えている。送信回路28は発振・変調回路からなり、送信アンテナ30に接続されている。送信回路28から送信アンテナ30より電波として送信される車輪回転数信号は、受信アンテナ31および受信回路32からなる車体側の受信部33で受信される。受信回路32は受信信号を同調して復調する同調・復調回路からなる。
上記構成の作用を説明する。回転センサ4の磁気エンコーダ15が設置された内方部材2が車輪と一体に回転すると、これに伴う鎖交磁束変化を、対面する外方部材1側の磁性体リング16が電力として取り出す。回転センサ4によって取り出された発電出力は、ワイヤレス送信手段24に入力され、車輪回転数信号として電波でワイヤレスに送信される。すなわち、発電出力は信号処理回路27で車輪回転数信号として処理され、その信号が送信回路28から送信アンテナ30を介して電波として受信部33に送信される。
また、回転センサ4の発電出力は電源回路29にも入力されて整流・平滑化され、信号処理回路27や送信回路28の電源として供給される。このように、ワイヤレス送信手段24のために特別な電源を設けることなく、車輪回転数信号をワイヤレスで軸受装置外に送信できる。
また、回転センサ4の発電出力は電源回路29にも入力されて整流・平滑化され、信号処理回路27や送信回路28の電源として供給される。このように、ワイヤレス送信手段24のために特別な電源を設けることなく、車輪回転数信号をワイヤレスで軸受装置外に送信できる。
この回転センサ付き車輪用軸受装置は従動輪支持用であり、そのインボード側の端部全体を覆うカバー12を外方部材1に取付け、このカバー12の内側に回転センサ4を配置しているので、複数のシールリップを有するようなシール部材を設けることなく、軸受の内部空間と回転センサ4を共に確実にシールすることができる。すなわちカバー12は、外方部材1に取付けられるため、相対回転の生じない固定的な取付部分で密封すれば良く、確実なシールが簡単に行える。このため、シールのためのコストが安価となる。また、このようにカバー12により確実なシールが行え、その内部に回転センサ4が配置されるため、回転センサ4の構成部品である磁気エンコーダ15や磁性体リング16に耐水性(防錆性)の低い材料を使用することができる。このため、磁気的に優れた材質を用いて発電性能の向上を図り、また安価な材質を用いてコスト低下を図ることもできる。カバー12が存在するが、従来の環状空間端部のシール部材が省略できるため、その空間を回転センサ4の配置空間に利用すすることができて、コンパクトな構成とできる。
回転センサ4は、円周方向に磁極N,Sが並ぶ磁気エンコーダ15と、コイル17を収容して磁気エンコーダ15に対面する磁性体リング16とにより構成されているので、多極化により、車輪回転数の検出を精度良く行え、また小型で効率の良い発電が行える。
回転センサ4における磁気エンコーダ15の多極磁石21は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であるため、表面硬度が硬く、塵埃等の環境下で使用されても、塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等による損傷が生じ難い。また、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなる多極磁石21は、磁気センサによる安定したセンシングが行える強い磁化が行い易い。これらのため、信頼性の高い検出が行える。
回転センサ4における磁気エンコーダ15の多極磁石21は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であるため、表面硬度が硬く、塵埃等の環境下で使用されても、塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等による損傷が生じ難い。また、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなる多極磁石21は、磁気センサによる安定したセンシングが行える強い磁化が行い易い。これらのため、信頼性の高い検出が行える。
図5は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、回転センサ4を、磁気エンコーダ15とコイル17の収容された磁性体リング16とが軸方向に対面するアキシアル型とした例である。磁性体リング16は、外方部材1に取付けられている。ワイヤレス送信手段24は、磁性体リング16に設置されている。
磁気エンコーダ15は、断面L字状の芯金22の立板部に多極磁石21を取付けたものであり、円筒状部で内輪2Bの外周に嵌合する。多極磁石21は、第1の実施形態と同様に、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなる。
磁気エンコーダ15は、断面L字状の芯金22の立板部に多極磁石21を取付けたものであり、円筒状部で内輪2Bの外周に嵌合する。多極磁石21は、第1の実施形態と同様に、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなる。
このように回転センサ4をアキシアル型とした場合も、磁気エンコーダ15の多極磁石21を、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなるものとしたことによる信頼性向上の効果や、ワイヤレス送信手段24を設けたことによるハーネス省略など、第1の実施形態で説明した各効果が得られる。
なお、上記各実施形態は、従動輪用の車輪用軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は駆動輪用の車輪用軸受にも適用することができる。
図6は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、機械設備等に使用される汎用の転がり軸受100Aに適用したものである。この転がり軸受100Aは、深溝玉軸受からなり、外方部材1A、内方部材2A、およびこれら外内の部材1A,2Aの間に介在した複数の転動体3Aを有する。外方部材1Aと内方部材2A間の一端はシール11Bにより密封され、他端に回転センサ4Aが設けられている。
回転センサ4Aは、外方部材および内方部材のうちの回転側の部材に取付けられた磁気エンコーダ15Aと、この磁気エンコーダ15Aに対向して固定側の部材に取付けられた多極磁石21Aとでなる。磁気エンコーダ5Aは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石21Aと、この多極磁石21Aを支持する芯金22Aとでなる。多極磁石21Aは、上記各実施形態と同じく、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体に着磁したものである。
このワイヤレスセンサ付き軸受は、内方部材2Aが回転軸51の外周に嵌合し、外方部材1Aがハウジング(図示せず)の内周に設置される。回転軸51は、例えばローラコンベヤにおけるローラ軸である。
このような汎用の転がり軸受100Aに適用した場合も、磁気エンコーダ15の多極磁石21を、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなるものとしたことによる信頼性向上の効果や、ワイヤレス送信手段24を設けたことによる配線系簡略化の効果など、第1の実施形態で説明した各効果が得られる。
このような汎用の転がり軸受100Aに適用した場合も、磁気エンコーダ15の多極磁石21を、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなるものとしたことによる信頼性向上の効果や、ワイヤレス送信手段24を設けたことによる配線系簡略化の効果など、第1の実施形態で説明した各効果が得られる。
1,1A…外方部材
2,2A…内方部材
3,3A…転動体
4,4A…回転センサ
6〜9…転走面
12…カバー
15,15A…磁気エンコーダ
16,16A…磁性体リング
17,17A…コイル
21,21A…多極磁石
22,22A…芯金
24…ワイヤレス送信手段
30…送信アンテナ 100,100A…転がり軸受
2,2A…内方部材
3,3A…転動体
4,4A…回転センサ
6〜9…転走面
12…カバー
15,15A…磁気エンコーダ
16,16A…磁性体リング
17,17A…コイル
21,21A…多極磁石
22,22A…芯金
24…ワイヤレス送信手段
30…送信アンテナ 100,100A…転がり軸受
Claims (3)
- 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回転センサ、およびこの回転センサの出力をワイヤレスで送信するワイヤレス送信手段を設け、前記回転センサは、外方部材および内方部材のうちの回転側の部材に取付けられた磁気エンコーダと、この磁気エンコーダに対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサとでなり、前記磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とでなり、前記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であるワイヤレスセンサ付き軸受。
- 請求項1において、前記磁気センサが、コイルを収容して上記多極磁石に対面する磁性体リングであるワイヤレスセンサ付き軸受。
- 請求項1または請求項2において、前記転がり軸受が、複列の転走面を有する外方部材と、上記転走面に対向する転走面を有する内方部材と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、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き軸受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004359197A JP2006170624A (ja) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | ワイヤレスセンサ付き軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004359197A JP2006170624A (ja) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | ワイヤレスセンサ付き軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006170624A true JP2006170624A (ja) | 2006-06-29 |
Family
ID=36671559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004359197A Pending JP2006170624A (ja) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | ワイヤレスセンサ付き軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006170624A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010066043A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Yamaha Motor Electronics Co Ltd | トルクセンサ |
WO2014026684A1 (de) * | 2012-08-14 | 2014-02-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensoranordnung mit einem sensorträger und einer dichtkappe und radnaben-wälzlageranordnung mit einem signalgeber und der sensoranordnung |
DE102013210317A1 (de) * | 2013-06-04 | 2014-12-04 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Radlagerung mit radialem Stabilisierungsring |
EP2929298A4 (en) * | 2012-11-15 | 2016-07-27 | Skf Ab | SENSOR BEARING ASSEMBLY MOUNTED ON A COVER |
US10408269B2 (en) | 2016-04-01 | 2019-09-10 | Nsk Ltd. | Wireless sensor-equipped bearing |
JP2019180183A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 日本精工株式会社 | センサ付き発電ユニットおよびセンサ付き軸受 |
WO2021161843A1 (ja) | 2020-02-14 | 2021-08-19 | Ntn株式会社 | 軸受装置、間座および製造方法 |
-
2004
- 2004-12-10 JP JP2004359197A patent/JP2006170624A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010066043A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Yamaha Motor Electronics Co Ltd | トルクセンサ |
WO2014026684A1 (de) * | 2012-08-14 | 2014-02-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensoranordnung mit einem sensorträger und einer dichtkappe und radnaben-wälzlageranordnung mit einem signalgeber und der sensoranordnung |
EP2929298A4 (en) * | 2012-11-15 | 2016-07-27 | Skf Ab | SENSOR BEARING ASSEMBLY MOUNTED ON A COVER |
DE102013210317A1 (de) * | 2013-06-04 | 2014-12-04 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Radlagerung mit radialem Stabilisierungsring |
US10408269B2 (en) | 2016-04-01 | 2019-09-10 | Nsk Ltd. | Wireless sensor-equipped bearing |
JP2019180183A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 日本精工株式会社 | センサ付き発電ユニットおよびセンサ付き軸受 |
JP7155583B2 (ja) | 2018-03-30 | 2022-10-19 | 日本精工株式会社 | センサ付き発電ユニットおよびセンサ付き軸受 |
WO2021161843A1 (ja) | 2020-02-14 | 2021-08-19 | Ntn株式会社 | 軸受装置、間座および製造方法 |
US12066056B2 (en) | 2020-02-14 | 2024-08-20 | Ntn Corporation | Bearing device, spacer, and manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6892587B2 (en) | Rotation detecting device and wheel support bearing assembly utilizing the same | |
EP2913679B1 (en) | Bearing apparatus with sensor and rolling bearing with sensor | |
US20050046293A1 (en) | Flux ring for an electric motor | |
US20120013329A1 (en) | Rotation sensor device for wheel | |
EP1574861A2 (en) | Combined sensor and bearing assembly | |
JP2002372548A (ja) | 車輪用軸受装置 | |
JP2006170624A (ja) | ワイヤレスセンサ付き軸受 | |
JP2006138873A (ja) | 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット | |
EP3407469B1 (en) | Dynamo-electric machine | |
KR101260071B1 (ko) | 차량 휠의 허브를 위한 베어링 조립체 | |
WO2017051881A1 (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニット | |
JP2003278779A (ja) | 発電機付き車輪用軸受装置 | |
JP2006177865A (ja) | 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受装置 | |
JP4040331B2 (ja) | 車輪用軸受装置 | |
JP2003121454A (ja) | 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット | |
JP6963568B2 (ja) | 非接触回転防止機構を備える回転結合装置 | |
JP2003278782A (ja) | アンテナ付き転がり軸受 | |
JP2006170626A (ja) | 回転センサ付き軸受 | |
CN110799767A (zh) | 车轮支承用滚动轴承单元 | |
JP2006170223A (ja) | 車輪軸受装置の遠隔監視システム | |
JP2006170625A (ja) | 回転センサ付き軸受 | |
JP2003269477A (ja) | 発電機付き転がり軸受 | |
JP3930353B2 (ja) | 発電機付き転がり軸受 | |
CN109980815A (zh) | 内转子型的马达 | |
WO2023167247A1 (ja) | 軸受装置 |