JP2006170625A - Bearing with rotation sensor - Google Patents

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達雄 中島
Akinari Ohira
晃也 大平
Arihito Matsui
有人 松井
Kikuo Fukada
貴久夫 深田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing with a rotation sensor hardly influenced by an external noise, hardly generating a damage of a magnetic encoder even when used in a dusty environment, and having excellent reliability. <P>SOLUTION: This bearing is equipped with a rolling bearing 51, the rotation sensor 6A, and a digitizing means for digitizing an output from the rotation sensor 6A. The digitizing means is provided in a wireless sensor unit 4A. The rotation sensor 6A comprises a magnetic encoder 17 mounted on a member 54 on the rotation side between an inward member 54 and an outward member 55, and a magnetic sensor 18 mounted on a member 55 on the fixed side oppositely to the magnetic encoder 17. The magnetic encoder 17 comprises a multipolar magnet 17a on which magnetic poles are formed alternately in the circumferential direction, and a core bar 17b for supporting the multipolar magnet 17a. The multipolar magnet 17a is a sintered body formed by sintering mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、各種機械設備の軸受や自動車における車輪用軸受等に用いられ、回転検出機能を有する回転センサ付き軸受に関する。   The present invention relates to a bearing with a rotation sensor that is used for bearings in various mechanical equipments, wheel bearings in automobiles, and the like and has a rotation detection function.

自動車や各種産業機械等において、軸受に回転センサを設けることで、機器の制御や状態管理等を行うことが提案されている。このようなセンサの出力は、一般的には有線で検出信号を送信するが、適切な配線場所が得難い場合がある。そのような場合に、検出信号を電磁波で送信するようにしたワイヤレスセンサシステムが用いられている。送信機は、小型電池を備えたものとされている。   In automobiles and various industrial machines, etc., it has been proposed to perform device control, state management, and the like by providing a rotation sensor on a bearing. Such a sensor output generally transmits a detection signal by wire, but it may be difficult to obtain an appropriate wiring location. In such a case, a wireless sensor system that transmits a detection signal by electromagnetic waves is used. The transmitter is assumed to have a small battery.

また、一方で、回転センサにより車輪回転数を検出して車両の制動制御を行うABS(Anti-lock Brake System)では、タイヤハウジング内でのセンサ電線の破損による事故の防止や組立コストの低減を図るために、車輪と車体と間のハーネスを無くし、回転センサとしてその検出信号を電磁波などとして送信するワイヤレス式のもの(例えば特許文献1)が提案されている。この種の回転センサの代表例では、多極の回転発電機を利用して、自己発電によるセンサ用電力および送信機用電力の供給と回転数検出を同時に行うことで、車体から回転センサへ電力供給を行うことなく、コンパクトに構成されている(例えば特許文献2)。   On the other hand, the ABS (Anti-lock Brake System), which controls the braking of a vehicle by detecting the number of wheel rotations with a rotation sensor, prevents accidents due to sensor wire breakage in the tire housing and reduces assembly costs. For this purpose, there has been proposed a wireless type (for example, Patent Document 1) that eliminates a harness between a wheel and a vehicle body and transmits a detection signal as an electromagnetic wave as a rotation sensor. In a typical example of this type of rotation sensor, the power from the vehicle body to the rotation sensor is detected by simultaneously supplying the sensor power and the transmitter power by self-power generation and the rotation speed detection using a multipolar rotary generator. It is comprised compactly, without performing supply (for example, patent document 2).

また、特許文献3はワイヤレス送信する回転センサ付き車輪用軸受において、自己診断回路を設けた発明であり、センサおよび無線送信機の電力供給が、回転センサを兼ねた発電機で行われることを前提としているが、ワイヤレス給電を行うことについても触れられている。
特許文献4にはセンサ信号をディジタル化して送信することが提案されている。電源としては、電池または発電機が用いられる。
Patent Document 3 is an invention in which a self-diagnosis circuit is provided in a wheel bearing with a rotation sensor that wirelessly transmits, and it is assumed that the power supply of the sensor and the wireless transmitter is performed by a generator that also functions as a rotation sensor. However, it also touches on wireless power supply.
Patent Document 4 proposes to digitize and transmit a sensor signal. A battery or a generator is used as the power source.

また、車輪用軸受に用いられて車輪回転速度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5)。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2002−151090 特開2002−55113 特開2003−146196号公報 特開2003−58976号公報 特開2003−85536号公報
In addition, as a magnetic encoder used for a wheel bearing and detecting a wheel rotation speed, the magnetic encoder includes a multipolar magnet in which magnetic poles are alternately formed in a circumferential direction, and a core metal that supports the multipolar magnet. There has been proposed a polar magnet made of a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and non-metallic magnetic powder (for example, Patent Document 5). A multi-pole magnet formed of a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and non-metallic magnetic powder can secure a magnetic force that enables stable sensing, and can be made of a conventional rubber magnet. Compared to the above, there are advantages that the surface hardness is hard and damage due to dust biting is less likely to occur. In addition, the multi-pole magnet made of a sintered body of this mixed powder is superior in strength compared to a multi-pole magnet obtained by sintering only magnetic powder, and unlike other multi-pole magnets, There is an advantage that the mounting can be easily performed by caulking or the like.
JP2002-151090 JP 2002-55113 A JP 2003-146196 A JP 2003-58976 A JP 2003-85536 A

従来の回転センサ付き軸受において、回転センサの出力は、アナログ信号として送信している。しかし、アナログ信号によると、外乱ノイズの影響を受け易く、システムの信頼性の面で、今一つ不十分である。特に、ワイヤレスで送信する場合に、上記外乱ノイズの
影響の問題が大きい。
また、従来の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等の石跳ね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。
In a conventional bearing with a rotation sensor, the output of the rotation sensor is transmitted as an analog signal. However, analog signals are easily affected by disturbance noise, which is insufficient in terms of system reliability. In particular, the problem of the influence of the disturbance noise is large when transmitting wirelessly.
In addition, conventional rubber magnets, etc., used for the magnetic encoder of the rotation sensor have low surface hardness, so that they are subject to dust, such as under the road surface when applied to wheel bearings. When used in, it is easily damaged and lacks reliability.

この発明の目的は、外乱ノイズの影響を受け難く、かつ粉塵の環境下で使用された場合にも磁気エンコーダの損傷を受け難く、信頼性に優れた回転センサ付き軸受を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly reliable bearing with a rotation sensor that is not easily affected by disturbance noise and that is not easily damaged by a magnetic encoder even when used in a dusty environment.

この発明の回転センサ付き軸受は、内方部材の外周および外方部材の内周にそれぞれ設けられた転走面の間に転動体を介在させた転がり軸受と、前記内方部材および外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、およびこの磁気エンコーダと対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサからなる回転センサと、前記固定側の部材に設けられて前記磁気センサの出力するセンサ信号をディジタル化するディジタル化手段とを備え、前記磁気エンコーダが、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、上記多極磁石が、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ことを特徴とする。   The bearing with a rotation sensor according to the present invention includes a rolling bearing in which rolling elements are interposed between rolling surfaces provided on the outer periphery of the inner member and the inner periphery of the outer member, and the inner member and the outer member. A rotation sensor comprising a magnetic encoder attached to a rotation-side member, a magnetic sensor attached to a fixed-side member facing the magnetic encoder, and the magnetic sensor provided on the fixed-side member Digitizing means for digitizing the sensor signal output from the magnetic encoder, wherein the magnetic encoder comprises a multipolar magnet having magnetic poles alternately formed in the circumferential direction, and a cored bar that supports the multipolar magnet, The multipolar magnet is a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder.

この構成によると、ディジタル化手段を設け、磁気センサの出力するセンサ信号をディジタル化するようにしたため、外乱ノイズの影響を受け難くなり、信頼性が向上する。また、磁気エンコーダの多極磁石として、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体を用いたため、表面硬度が硬く、塵埃の噛み込み等による損傷を生じ難く、この点からも信頼性が向上する。このように、ディジタル化手段を設けたことと、磁気エンコーダの多極磁石を上記混合粉の焼結体としたこととが相まって、高度に信頼性を確保することができる。   According to this configuration, since the digitizing means is provided and the sensor signal output from the magnetic sensor is digitized, it is difficult to be influenced by disturbance noise, and the reliability is improved. In addition, since a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder is used as the multipolar magnet of the magnetic encoder, the surface hardness is high and damage due to dust biting is less likely to occur. From the point of view, reliability is improved. Thus, the combination of the digitizing means and the use of the multi-pole magnet of the magnetic encoder as a sintered body of the mixed powder makes it possible to ensure a high degree of reliability.

前記回転センサは、前記転がり軸受の端部に配置しても良い。回転センサを端部に配置する場合は、転がり軸受への取付けが容易になる。端部に配置した場合、軸受内に配置した場合と異なり、別のシール手段を設けなければ、回転センサが外部に露出することになるが、そのような場合でも、磁気エンコーダの多極磁石が上記混合粉の焼結体であるため、塵埃の噛み込み等による損傷を生じ難く、信頼性を確保できる。   The rotation sensor may be arranged at an end of the rolling bearing. When the rotation sensor is arranged at the end, it can be easily attached to the rolling bearing. Unlike the case where it is arranged in the bearing, if it is arranged at the end, the rotation sensor will be exposed to the outside unless another sealing means is provided, but even in such a case, the multipolar magnet of the magnetic encoder Since it is a sintered body of the above mixed powder, it is difficult to cause damage due to dust biting and the like, and reliability can be ensured.

この発明において、前記内方部材と外方部材のうちの固定側の部材に、前記ディジタル化手段によりディジタル化されたセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部を設けても良い。
センサ信号をワイヤレスで送信する場合、配線が不要になるという利点が得られる反面、外乱ノイズの影響を受け易くなる。しかし、ディジタル化手段が設けられているため、ワイヤレス送信においても外乱の影響を受け難く、信頼性の高いものとなる。
In the present invention, a sensor signal transmission unit that wirelessly transmits a sensor signal digitized by the digitizing means may be provided on a fixed member of the inner member and the outer member.
When the sensor signal is transmitted wirelessly, there is an advantage that no wiring is required, but it is easily affected by disturbance noise. However, since the digitizing means is provided, the wireless transmission is hardly affected by disturbances and is highly reliable.

センサ信号送信部を設けた場合に、さらに、前記固定側の部材に、上記回転センサおよびセンサ信号送信部を駆動する動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部を設けても良い。
動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部を設けた場合、一次電池や発電機を設ける必要がなく、コンパクトに構成できる。また、発電式と異なり、回転停止時でも動作電力が得られる。ワイヤレス給電を行う場合、センサ信号との混信を避ける必要があるが、センサ信号は、ディジタル化手段でディジタル化して送信するため、混信の恐れがない。
When the sensor signal transmission unit is provided, a power reception unit that wirelessly receives the operation power for driving the rotation sensor and the sensor signal transmission unit may be provided on the fixed member.
When the power receiving unit that wirelessly receives the operating power is provided, it is not necessary to provide a primary battery or a generator, and the configuration can be made compact. Also, unlike the power generation type, operating power can be obtained even when rotation is stopped. When performing wireless power feeding, it is necessary to avoid interference with the sensor signal. However, since the sensor signal is digitized and transmitted by the digitizing means, there is no fear of interference.

この発明の回転センサ付き軸受は、車輪用軸受に適用することができる。すなわち、この回転センサ付き軸受は、この発明の前記いずれかの構成において、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、対向する両列の転走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っても良い。
車輪用軸受は、タイヤハウス内にあって路面に曝されており、外乱ノイズの影響や、石跳ね等による損傷を受け易い厳しい環境下にある。そのため、この発明におけるディジタル化手段を設けて外乱ノイズの影響を避け、かつ磁気エンコーダの多極磁石を混合粉の焼結体として損傷を受けにくくしたこととが相まって、高度に信頼性を確保することができる。特に、車輪用軸受装置に適用する場合に、上記ワイヤレスで送信するセンサ信号送信部、およびワイヤレスで受信する電力受信部を設けた場合は、車体と車輪間のハーネスを無くしながら、センサ信号の信頼性確保、軸受装置の軽量、コンパクト化を図ることができる。
The bearing with a rotation sensor of the present invention can be applied to a wheel bearing. That is, this bearing with a rotation sensor, in any one of the configurations of the present invention, the rolling bearing,
An outer member having a double-row rolling surface, an inner member having a rolling surface facing the rolling surface, and a plurality of rolling elements interposed between the opposing rolling surfaces, A wheel bearing that rotatably supports the wheel with respect to the vehicle body may be used.
The wheel bearing is located in the tire house and exposed to the road surface, and is in a harsh environment that is easily affected by disturbance noise and stone jumping. Therefore, in combination with the digital means in the present invention to avoid the influence of disturbance noise and to make the multi-pole magnet of the magnetic encoder less susceptible to damage as a sintered body of mixed powder, high reliability is secured. be able to. In particular, when the sensor signal transmitter for wireless transmission and the power receiver for wireless reception are provided when applied to a bearing device for a wheel, the reliability of the sensor signal is eliminated while eliminating the harness between the vehicle body and the wheel. Performance, light weight and compactness of the bearing device can be achieved.

この発明の回転センサ付き軸受は、内方部材の外周および外方部材の内周にそれぞれ設けられた転走面の間に転動体を介在させた転がり軸受と、前記内方部材および外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、およびこの磁気エンコーダと対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサからなる回転センサと、前記固定側の部材に設けられて前記磁気センサの出力するセンサ信号をディジタル化するディジタル化手段とを備え、前記磁気エンコーダが、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、上記多極磁石が、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、外乱ノイズの影響を受け難く、かつ粉塵の環境下で使用された場合にも磁気エンコーダの損傷を受け難く、信頼性に優れたものとできる。   The bearing with a rotation sensor according to the present invention includes a rolling bearing in which rolling elements are interposed between rolling surfaces provided on the outer periphery of the inner member and the inner periphery of the outer member, and the inner member and the outer member. A rotation sensor comprising a magnetic encoder attached to a rotation-side member, a magnetic sensor attached to a fixed-side member facing the magnetic encoder, and the magnetic sensor provided on the fixed-side member Digitizing means for digitizing the sensor signal output from the magnetic encoder, wherein the magnetic encoder comprises a multipolar magnet having magnetic poles alternately formed in the circumferential direction, and a cored bar that supports the multipolar magnet, Since the multi-pole magnet is a sintered body in which a mixed powder of magnetic powder and non-magnetic metal powder is sintered, it is not easily affected by disturbance noise, and even when used in a dusty environment, the magnetic encoder Damage Only difficult, it is assumed that excellent reliability.

この発明の第1の実施形態にかかる回転センサ付き軸受、およびこれを用いたワイヤレスセンサシステムを、図1ないし図4と共に説明する。この回転センサ付き軸受は、転がり軸受51に回転センサ6Aを設け、かつワイヤレスセンサユニット4Aを設けたものである。   A bearing with a rotation sensor according to a first embodiment of the present invention and a wireless sensor system using the same will be described with reference to FIGS. In this bearing with a rotation sensor, the rolling sensor 51 is provided with a rotation sensor 6A, and a wireless sensor unit 4A is provided.

転がり軸受51は、内方部材54の外周および外方部材55の内周にそれぞれ設けられた転走面間に複数の転動体56が介在したものであり、この例では深溝玉軸受とされている。内方部材54および外方部材55は、それぞれ内輪および外輪となる部材であり、この明細書では、後に示す車輪用軸受との用語の統一上、「内方部材」および「外方部材」と呼んでいる。各転動体56は保持器57により保持されている。内方部材54と外方部材55間の環状空間の一端はシール部材58で密閉し、他端に前記ワイヤレスセンサユニット4Aを取付けている。
この転がり軸受1は、内方部材54が回転側の部材となるものであり、内方部材54に軸59が嵌合し、外方部材55はハウジング(図示せず)内に嵌合状態に取付けられる。
The rolling bearing 51 includes a plurality of rolling elements 56 interposed between rolling surfaces provided on the outer periphery of the inner member 54 and the inner periphery of the outer member 55. In this example, the rolling bearing 51 is a deep groove ball bearing. Yes. The inner member 54 and the outer member 55 are members that become an inner ring and an outer ring, respectively. In this specification, the term “inner member” and “outer member” are used to unify terms with the wheel bearing described later. I'm calling. Each rolling element 56 is held by a holder 57. One end of the annular space between the inner member 54 and the outer member 55 is sealed with a seal member 58, and the wireless sensor unit 4A is attached to the other end.
In this rolling bearing 1, the inner member 54 is a rotating member, the shaft 59 is fitted to the inner member 54, and the outer member 55 is fitted in a housing (not shown). Mounted.

回転センサ6Aは、内方部材54に取付けられた磁気エンコーダ17、およびこの磁気エンコーダ17と対向して外方部材55に取付けられた磁気センサ18からなる。
磁気エンコーダ17は、円周方向に交互に磁極N,Sを形成したリング状の多極磁石17aと、この多極磁石17aを支持する段付き円筒状等の環状の芯金17bとでなる。磁気エンコーダ17は、芯金17bの一端が内方部材54の外径面に圧入状態に嵌合することで、内方部材54に取付けられている。
磁気センサ18は、磁界センサであり、磁気抵抗素子型センサ(「MRセンサ」と呼ばれる)以外に、ホール素子型センサ、フラックスゲート型磁気センサ、MIセンサ等のアクティブ磁気センサを使用することができる。磁気センサ18は、ワイヤレスセンサユニット4Aと共に、段付き円筒状等の環状の取付具18aに取付けられており、取付具18aの一端を外方部材55の内径面に圧入状態に嵌合させることで、外方部材55に取付け
られている。
The rotation sensor 6 </ b> A includes a magnetic encoder 17 attached to the inner member 54 and a magnetic sensor 18 attached to the outer member 55 so as to face the magnetic encoder 17.
The magnetic encoder 17 includes a ring-shaped multipolar magnet 17a in which magnetic poles N and S are alternately formed in the circumferential direction, and an annular cored bar 17b such as a stepped cylinder that supports the multipolar magnet 17a. The magnetic encoder 17 is attached to the inner member 54 by fitting one end of the metal core 17b into the outer diameter surface of the inner member 54 in a press-fitted state.
The magnetic sensor 18 is a magnetic field sensor, and an active magnetic sensor such as a Hall element type sensor, a fluxgate type magnetic sensor, or an MI sensor can be used in addition to a magnetoresistive element type sensor (referred to as an “MR sensor”). . The magnetic sensor 18 is attached to an annular fixture 18a such as a stepped cylinder together with the wireless sensor unit 4A, and one end of the fixture 18a is fitted into the inner diameter surface of the outer member 55 in a press-fit state. The outer member 55 is attached.

磁気エンコーダ17の多極磁石18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。
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。
The multipolar magnet 18 of the magnetic encoder 17 is a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder.
The magnetic powder mixed in the multipolar magnet 14 may be isotropic or anisotropic ferrite powder such as barium-based and strontium-based. These ferrite powders may be granular powders or pulverized powders composed of a wet anisotropic ferrite core. When the pulverized powder made of this wet anisotropic ferrite core is used as a magnetic powder, it is necessary to use a mixed powder with a nonmagnetic metal powder as an anisotropic green body formed in a magnetic field.

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。また、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。   The magnetic powder may be a rare earth magnetic material. For example, samarium iron (SmFeN) magnetic powder and neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, which are rare earth magnetic materials, may be used alone. The magnetic powder may be manganese aluminum (MnAl) gas atomized powder.

また、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。
The magnetic powder may be a mixture of two or more of samarium iron (SmFeN) magnetic powder, neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, and manganese aluminum (MnAl) gas atomized powder. For example, the magnetic powder is a mixture of samarium iron (SmFeN) magnetic powder and neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, a mixture of manganese aluminum gas atomized powder and samarium iron magnetic powder, and samarium iron. Any of a mixture of a system magnetic powder, a neodymium iron system magnetic powder, and a manganese aluminum gas atomized powder may be used.
Also, for example, when the magnetic force is insufficient with only the ferrite component, the required amount of samarium iron (SmFeN) magnetic powder or neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, which is a rare earth magnetic material, is mixed with the ferrite powder to improve the magnetic force It can also be manufactured at a low cost.

また、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。   Further, the nonmagnetic metal powder forming the multipolar magnet 14 may be any one of powders of tin, copper, aluminum, nickel, zinc, tungsten, manganese, etc., or nonmagnetic stainless steel metal powder alone (one type). These powders, mixed powders composed of two or more kinds, or alloy powders composed of two or more kinds can be used.

上記ワイヤレスセンサユニット4Aを用いたワイヤレスセンサシステムを、図2と共に説明する。このワイヤレスセンサシステムは、複数のワイヤレスセンサユニット4A,4Bと、これら複数のワイヤレスセンサユニット4A,4B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とを備える。ワイヤレスセンサユニットの個数は特に制限がなく、1個であっても、3個以上であっても良いが、図1は2個の場合を示している。上記複数のワイヤレスセンサユニット4A,4Bのうちの一つのワイヤレスセンサユニット4Aは、図1の回転センサ付き軸受に設けられたものである。   A wireless sensor system using the wireless sensor unit 4A will be described with reference to FIG. This wireless sensor system includes a plurality of wireless sensor units 4A and 4B and a sensor signal receiver 5 that wirelessly supplies power to the plurality of wireless sensor units 4A and 4B and receives each sensor signal. The number of wireless sensor units is not particularly limited, and may be one or three or more, but FIG. 1 shows the case of two. One wireless sensor unit 4A among the plurality of wireless sensor units 4A and 4B is provided in the bearing with the rotation sensor in FIG.

各ワイヤレスセンサユニット4A,4Bは、それぞれ検出対象を検出する回転センサ6A,センサ部6Bと、これら回転センサ6A,センサ部6Bが出力するセンサ信号をディジタル信号に変換するディジタル化手段7と、そのディジタル化されたセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部9A,9Bと、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8A,8Bと、電源回路10とを備える。   Each of the wireless sensor units 4A and 4B includes a rotation sensor 6A and a sensor unit 6B that detect a detection target, a digitizing unit 7 that converts a sensor signal output from the rotation sensor 6A and the sensor unit 6B into a digital signal, Sensor signal transmitting units 9A and 9B that transmit digitized sensor signals wirelessly, power receiving units 8A and 8B that receive driving power transmitted wirelessly, and a power supply circuit 10 are provided.

回転センサ6Aおよびセンサ部6Bは、それぞれ一つのセンサからなるものであっても良く、複数のセンサを有するものであっても良い。センサ部6Bを構成するセンサは、例えば、回転センサ6Aと同じ回転センサであっても良く、また加速度センサや、温度センサ、振動センサ、荷重センサ、トルクセンサ、軸受の予圧を検出する予圧センサ等であっても良い。   Each of the rotation sensor 6A and the sensor unit 6B may be composed of a single sensor or may have a plurality of sensors. The sensor that constitutes the sensor unit 6B may be, for example, the same rotation sensor as the rotation sensor 6A, an acceleration sensor, a temperature sensor, a vibration sensor, a load sensor, a torque sensor, a preload sensor that detects a preload of the bearing, and the like. It may be.

回転センサ6Aにおける磁気センサ18は、例えば図4(A)に示すように、磁気エンコーダ17の周方向の磁気的変化の周期に対して位相が略90°離れたところに2ヵ所に配置して回転方向を検出し、周期データ以外に回転方向データを送信するようにしても良い。この場合、同図(B)のように位相が略90°ずれた2つのパルス列(A相,B相)の回転信号が、各磁気センサ18,18からそれぞれ出力される。
回転方向の検出は、例えば図4(C)に示すように、ディジタル化手段7に設けられた回転方向検出部7dにより、上記2つのパルス列の回転信号を比較して行われる。上記パルス列からその周期Tのデータを得る処理は、例えばデータ変換部7bにより行うようにする。この周期データに、上記回転方向データを信号処理部7cで纏める処理を行う。
For example, as shown in FIG. 4A, the magnetic sensor 18 in the rotation sensor 6A is disposed at two locations where the phase is approximately 90 ° away from the period of the magnetic change in the circumferential direction of the magnetic encoder 17. The rotation direction may be detected and the rotation direction data may be transmitted in addition to the period data. In this case, rotation signals of two pulse trains (A phase, B phase) whose phases are shifted by approximately 90 ° as shown in FIG.
For example, as shown in FIG. 4C, the rotation direction is detected by comparing the rotation signals of the two pulse trains with a rotation direction detector 7d provided in the digitizing means 7. The process of obtaining the data of the period T from the pulse train is performed by, for example, the data conversion unit 7b. The periodic data is processed by the signal processing unit 7c to combine the rotation direction data.

図1において、電源回路10は、電力受信部8A,8Bで受信した電力を回転センサ6A,センサ部6B,ディジタル化手段7、およびセンサ信号送信部9A,9Bに給電する回路である。電源回路10は、受信電力を蓄えるキャパシタ、2次電池、およびそれらの充電回路(いずれも図示せず)を有していても良い。   In FIG. 1, a power supply circuit 10 is a circuit that feeds power received by the power receiving units 8A and 8B to the rotation sensor 6A, the sensor unit 6B, the digitizing means 7, and the sensor signal transmitting units 9A and 9B. The power supply circuit 10 may include a capacitor that stores received power, a secondary battery, and a charging circuit thereof (none of which is shown).

センサ信号受信機5は、各ワイヤレスセンサユニット4A,4Bのセンサ信号送信部9A,9B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、ワイヤレスセンサユニット4A,4Bの電力受信部8A,8Bへ動作電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部12とを備えている。
センサ信号送信部9A,9Bとセンサ信号受信部13間、および給電電力送信部12と動作電力受信部8A,8B間の送受は、電磁波により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。
給電電力送信部12は、例えば無変調波の連続波である電磁波とされる。電力受信部8A,8Bは、ワイヤレス給電を電磁波で行うものである場合、同調回路と、検波整流回路等により構成される。
ワイヤレス送信するセンサ信号と給電電力の周波数は、例えば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、各センサ信号の周波数をf2 ,f3 としている。センサ信号と給電電力の周波数は、同じ周波数としても良く、その場合、後述のようにセンサ信号をスペクトラム拡散通信で送信するものとする。
The sensor signal receiver 5 includes a sensor signal receiver 13 that receives sensor signals transmitted from the sensor signal transmitters 9A and 9B of the wireless sensor units 4A and 4B, and a power receiver 8A of the wireless sensor units 4A and 4B. And a feed power transmission unit 12 that wirelessly transmits operating power to 8B.
Transmission / reception between the sensor signal transmission units 9A and 9B and the sensor signal reception unit 13 and between the feeding power transmission unit 12 and the operating power reception units 8A and 8B may be performed by electromagnetic waves, or may be performed using light waves, infrared rays, or ultrasonic waves. Or by magnetic coupling.
The feed power transmission unit 12 is, for example, an electromagnetic wave that is a continuous wave of an unmodulated wave. The power receiving units 8A and 8B are configured by a tuning circuit, a detection rectification circuit, and the like when wireless power feeding is performed by electromagnetic waves.
The frequency of the sensor signal to be wirelessly transmitted and the power supply power are different from each other, for example, and the plurality of sensor signals provided are also different from each other. Here, the frequency of the feeding power is f1, and the frequencies of the sensor signals are f2 and f3. The frequency of the sensor signal and the power supply power may be the same. In this case, the sensor signal is transmitted by spread spectrum communication as described later.

ディジタル化手段7は、例えば図3のようにデータ切替器7a,データ変換部7b、および信号処理部7cを有するものとされる。データ切替器7aは、回転センサ6A,センサ部6Bに複数のセンサ6a,6b,6cを有する場合に設けられ、各センサ6a,6b,6cから入力するデータを切り換えてデータ変換部7bに伝える。同図の例において、複数設けられた各センサ6a〜6cは、それぞれ回転センサ、温度センサ、および振動センサとされている。データ切替器7aによる切替えは、例えばタイマにより定期的に切替えるものとされ、または適宜の切替指令に応答して切替えるものとされる。
データ変換部7bは、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。
The digitizing means 7 has a data switch 7a, a data converter 7b, and a signal processor 7c as shown in FIG. 3, for example. The data switch 7a is provided when the rotation sensor 6A and the sensor unit 6B have a plurality of sensors 6a, 6b, and 6c, and switches the data input from the sensors 6a, 6b, and 6c and transmits the data to the data conversion unit 7b. In the example shown in the figure, each of the plurality of sensors 6a to 6c is a rotation sensor, a temperature sensor, and a vibration sensor. The switching by the data switch 7a is performed periodically by, for example, a timer, or is performed in response to an appropriate switching command.
The data converter 7b converts the input analog signal into a digital signal.

信号処理部7cは、共通のセンサ信号受信部13(図2)に対して複数のワイヤレスセンサユニット4A,4Bを設ける場合に、ワイヤレスセンサユニット4A,4B毎の識別番号を付加する。ワイヤレスセンサユニットが一つの場合は、識別番号は不要である。また、信号処理部7cは、同じワイヤレスセンサユニット4A,4B内の回転センサ6A,センサ部6Bに複数のセンサ6a〜6cを有する場合に、各センサ6a〜6cを識別する識別番号を付加する。これらワイヤレスセンサユニット識別番号およびセンサ識別番号は、送信するセンサ信号に付加する。信号処理部7cは、さらに、誤り訂正符号などの冗長ビットを付加するものとしても良い。   The signal processing unit 7c adds an identification number for each of the wireless sensor units 4A and 4B when a plurality of wireless sensor units 4A and 4B are provided for the common sensor signal receiving unit 13 (FIG. 2). When there is one wireless sensor unit, no identification number is required. Further, when the signal processing unit 7c includes a plurality of sensors 6a to 6c in the rotation sensor 6A and the sensor unit 6B in the same wireless sensor unit 4A and 4B, the signal processing unit 7c adds an identification number for identifying each sensor 6a to 6c. These wireless sensor unit identification number and sensor identification number are added to the sensor signal to be transmitted. The signal processing unit 7c may further add redundant bits such as an error correction code.

このディジタル化手段7でディジタル化された信号を、センサ信号送信部9A,9Bから、所定の周波数f1,f2の電磁波等でワイヤレス送信する。この送信は、上記のように電磁波による他に、光波、赤外線、超音波、または磁気結合によって行うものとしても良い。   The signal digitized by the digitizing means 7 is wirelessly transmitted from the sensor signal transmitting units 9A, 9B by electromagnetic waves having predetermined frequencies f1, f2. This transmission may be performed by light waves, infrared rays, ultrasonic waves, or magnetic coupling in addition to electromagnetic waves as described above.

センサ信号送信部9A,9Bによる送信は、例えばスペクトラム拡散通信で行う。その方式として、周波数ホッピング方式、直接拡散方式等が使用される。
センサ信号送信部9A,9Bは、時分割で各ワイヤレスセンサユニット4A,4B毎に順番に送信するものとしても良い。また、センサ信号受信機5に設けられた通信要求送信部(図示せず)からワイヤレスセンサユニット4A,4Bにデータ通信の要求指令を出し、指令を受けたワイヤレスセンサユニット4A,4Bがセンサ信号を送信するものとしても良い。このように時分割や要求指令による場合、各ワイヤレスセンサユニット4A,4Bから送信する周波数が同じであっても、混信することなく通信を行うことができる。また、各ワイヤレスセンサユニット4A,4Bが上記の識別番号を付加して送信するものであると、複数のワイヤレスセンサユニット4A,4Bの信号を識別することができる。
Transmission by the sensor signal transmission units 9A and 9B is performed by, for example, spread spectrum communication. As the method, a frequency hopping method, a direct spreading method, or the like is used.
The sensor signal transmitters 9A and 9B may transmit the wireless sensor units 4A and 4B in order in time division. Also, a communication request transmission unit (not shown) provided in the sensor signal receiver 5 issues a data communication request command to the wireless sensor units 4A and 4B, and the wireless sensor units 4A and 4B receiving the command send sensor signals. It may be sent. As described above, when time division or a request command is used, communication can be performed without interference even if the frequencies transmitted from the wireless sensor units 4A and 4B are the same. Further, if the wireless sensor units 4A and 4B transmit the above identification numbers, the signals of the plurality of wireless sensor units 4A and 4B can be identified.

スペクトラム拡散通信は、外乱や干渉に強いので、無変調波の連続波である電力送信用電磁波と同じ周波数帯の電波を使用しても、十分な信頼性を確保することができる。同一周波数帯の電磁波を使用することで、電力受信部8A,8Bとセンサ信号送信部9A,9Bとで、アンテナ等の部品につき、同一の高周波部品が使用できるので、部品コストを下げることができる。   Since spread spectrum communication is resistant to disturbances and interference, sufficient reliability can be ensured even when radio waves in the same frequency band as power transmission electromagnetic waves, which are continuous waves of unmodulated waves, are used. By using electromagnetic waves in the same frequency band, the power receiving units 8A and 8B and the sensor signal transmitting units 9A and 9B can use the same high-frequency component for components such as an antenna, so the component cost can be reduced. .

また、各ワイヤレスセンサユニット4A,4Bにセンサ信号送信用電磁波の周波数を決め、センサ信号受信機5のセンサ信号受信部13が、各ワイヤレスセンサユニット4A,4Bの固有周波数に対応した個別受信部(図示せず)を有するものとしても良い。   Further, the frequency of the electromagnetic wave for sensor signal transmission is determined for each wireless sensor unit 4A, 4B, and the sensor signal receiver 13 of the sensor signal receiver 5 is an individual receiver (corresponding to the natural frequency of each wireless sensor unit 4A, 4B) ( (Not shown).

センサ信号送信部9A,9Bは、センサ信号の送信を、搬送波にASK(Amplitude Shift Keying) や、FSK(Frequency Shift Keying) 、PSK(Phase Shift Keying)、またはQPSK(Quadrature PSK) 等のディジタル変調をかけて行うものとしても良い。   The sensor signal transmission units 9A and 9B perform sensor signal transmission by digital modulation such as ASK (Amplitude Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying), PSK (Phase Shift Keying), or QPSK (Quadrature PSK) on the carrier wave. It may be performed over time.

この構成の回転センサ付き軸受によると、図2のようにディジタル化手段7を設け、回転センサ6Aの出力するセンサ信号をディジタル化するようにしたため、外乱ノイズの影響を受け難くなり、信頼性が向上する。また、図1の磁気エンコーダ17の多極磁石17aとして、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体を用いたため、表面硬度が硬く、塵埃の噛み込み等による損傷を生じ難く、この点からも信頼性が向上する。このように、ディジタル化手段7を設けたことと、磁気エンコーダ17の多極磁石17aを、上記混合粉の焼結体としたこととが相まって、高度に信頼性を確保することができる。   According to the bearing with the rotation sensor of this configuration, the digitizing means 7 is provided as shown in FIG. 2, and the sensor signal output from the rotation sensor 6A is digitized. improves. Further, since the sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder is used as the multipolar magnet 17a of the magnetic encoder 17 in FIG. 1, the surface hardness is high and damage due to dust biting or the like is caused. In this respect, the reliability is improved. As described above, the combination of the digitizing means 7 and the fact that the multi-pole magnet 17a of the magnetic encoder 17 is made of a sintered body of the mixed powder makes it possible to ensure high reliability.

回転センサ6Aは、転がり軸受51の端部に配置したため、転がり軸受51への取付けが容易になる。端部に配置した場合、軸受51内に配置した場合と異なり、別のシール手段を設けなければ、回転センサ6Aが外部に露出することになるが、そのような場合でも、磁気エンコーダ17の多極磁石17aが上記混合粉の焼結体であるため、塵埃の噛み込み等による損傷を生じ難く、信頼性を確保できる。   Since the rotation sensor 6A is disposed at the end of the rolling bearing 51, the rotation sensor 6A can be easily attached to the rolling bearing 51. Unlike the case where it is arranged in the bearing 51, if it is arranged at the end, the rotation sensor 6A will be exposed to the outside unless another sealing means is provided. Since the pole magnet 17a is a sintered body of the above mixed powder, it is difficult to cause damage due to dust biting and the like, and reliability can be ensured.

また、上記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4A,4Bは、動作電力がワイヤレスで供給されるので、センサ部6A,6Bやセンサ信号送信部9A,9Bの電源として一次電池や発電機を設ける必要がなく、ワイヤレスセンサユニット4A,4Bをコンパクトで軽量に構成できる。電池交換が不要なため、メンテナンスも容易になる。また、発電と異なり、常時、通信が可能になる。   Further, according to the wireless sensor system having the above configuration, each of the wireless sensor units 4A and 4B is supplied with operating power wirelessly. There is no need to provide a machine, and the wireless sensor units 4A and 4B can be configured to be compact and lightweight. Maintenance is also easy because no battery replacement is required. Also, unlike power generation, communication is always possible.

また、ディジタル化手段7によりセンサ信号をディジタル化して送信するため、外乱の影響を受け難くなり、システムの信頼性が向上する。センサ信号をディジタル化することで、各ワイヤレスセンサユニット4A,4B毎の識別番号を容易に送信できるようになり、単一周波数の電磁波で複数のワイヤレスセンサユニット4A,4Bを識別できるようになるので、システム構成が簡単になる。個々のワイヤレスセンサユニット4A,4Bのセンサ部6が複数のセンサ6a〜6cを持つ場合に、そのセンサ6a〜6cの識別番号を付加するときは、センサ6a〜6cの識別も容易になる。
ディジタル化されたセンサ信号を、スペクトラム拡散方式で送信する場合は、無変調波の連続波である電力送信用電磁波との識別が容易となり、システムの信頼性が向上する。また、スペクトラム拡散方式でセンサ信号を送信することで、センサ信号の送信と給電に同一周波数帯の電波を使用することができ、部品の共通化によりコスト低下が図れる。
Further, since the sensor signal is digitized and transmitted by the digitizing means 7, it is difficult to be influenced by disturbances, and the reliability of the system is improved. By digitizing the sensor signal, the identification number for each wireless sensor unit 4A, 4B can be easily transmitted, and a plurality of wireless sensor units 4A, 4B can be identified by a single frequency electromagnetic wave. The system configuration becomes simple. When the sensor unit 6 of each of the wireless sensor units 4A and 4B has a plurality of sensors 6a to 6c, when the identification numbers of the sensors 6a to 6c are added, the sensors 6a to 6c can be easily identified.
When the digitized sensor signal is transmitted by the spread spectrum method, it is easy to distinguish it from the electromagnetic wave for power transmission that is a continuous wave of the unmodulated wave, and the reliability of the system is improved. Further, by transmitting the sensor signal by the spread spectrum method, radio waves in the same frequency band can be used for transmission and power supply of the sensor signal, and the cost can be reduced by sharing the parts.

図5は、このワイヤレスセンサシステムを用いた回転センサ付き軸受を車輪用軸受装置に適用した実施形態を示す。この車輪用軸受装置33は、複列の転走面を有する外方部材1と、上記転走面に対向する転走面を有する内方部材2と、対向する両列の転走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と等速ジョイント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側の各列の転走面が形成されている。   FIG. 5 shows an embodiment in which a rotation sensor bearing using this wireless sensor system is applied to a wheel bearing device. The wheel bearing device 33 includes an outer member 1 having a double-row rolling surface, an inner member 2 having a rolling surface facing the rolling surface, and the opposing rolling surfaces of both rows. A plurality of intervening 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. Moreover, the rolling surface of each row | line | column by the side of the inner member 2 is formed.

この車輪用軸受装置33の外方部材1に、一つのワイヤレスセンサユニット4Aが設置されている。図1における他のワイヤレスセンサユニット4Bは、省略されても良く、また車輪用軸受装置33とは別に、例えば、車輪にタイヤ空気圧検出用として設置しても良い。
ワイヤレスセンサユニット4Aは、回転センサ6Aを有している。この回転センサ6Aは、磁気エンコーダ17と、それに対向して取付けられている磁気センサ18とで構成される。磁気エンコーダ17は、図1の例と同じく、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、上記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体からなるものである。
One wireless sensor unit 4 </ b> A is installed on the outer member 1 of the wheel bearing device 33. The other wireless sensor unit 4B in FIG. 1 may be omitted, and may be installed on the wheel for detecting tire air pressure, for example, separately from the wheel bearing device 33.
The wireless sensor unit 4A has a rotation sensor 6A. The rotation sensor 6A is composed of a magnetic encoder 17 and a magnetic sensor 18 attached to face the magnetic encoder 17. As in the example of FIG. 1, the magnetic encoder 17 is composed of a multipolar magnet having magnetic poles alternately formed in the circumferential direction and a cored bar that supports the multipolar magnet. It consists of a sintered body obtained by sintering mixed powder with magnetic metal powder.

磁気センサ18は、磁気エンコーダ17の周方向の周期的な磁気的変化を検出して、内方部材2と外方部材1の相対回転を検出し、回転信号を出力する。この回転信号はパルス列であるが、パルスの周期データをディジタル化して送信する。磁気センサ18は磁界センサであり、磁気抵抗素子型センサ以外に、ホール素子型センサ、フラックスゲート型磁気センサ、MIセンサ等のアクティブ磁気センサを使用することができる。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°離れたところに2ヵ所配置して回転方向を検出し、周期データ以外に回転方向データを送信しても良い。   The magnetic sensor 18 detects a periodic magnetic change in the circumferential direction of the magnetic encoder 17, detects a relative rotation between the inner member 2 and the outer member 1, and outputs a rotation signal. This rotation signal is a pulse train, but the pulse period data is digitized and transmitted. The magnetic sensor 18 is a magnetic field sensor, and an active magnetic sensor such as a Hall element type sensor, a fluxgate type magnetic sensor, or an MI sensor can be used in addition to the magnetoresistive element type sensor. The magnetic sensor 18 is arranged at two positions where the phase is approximately 90 ° away from the period of the magnetic change in the circumferential direction of the pulsar ring 17 to detect the rotation direction, and transmits the rotation direction data in addition to the period data. Also good.

ワイヤレスセンサユニット4A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8Aやセンサ信号送信部9Aで構成される通信機能部、ディジタル化手段7、および電源回路10が設けられ、センサ設置部23に上記磁気センサ18が設置されている。センサ設置部23には、上記センサ部6B(図2)を構成する他のセンサとして、回転以外の別の情報を検出するセンサ22が設置されている。このセンサ22は、例えば温度センサ、振動センサ、荷重センサ、予圧センサ等である。   The wireless sensor unit 4 </ b> A is a unit in which the circuit box unit 24 and the sensor installation unit 23 are integrated, 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, a communication function unit including the power reception unit 8A and the sensor signal transmission unit 9A in FIG. 1, the digitizing means 7, and the power supply circuit 10 are provided. Is installed. In the sensor installation unit 23, a sensor 22 that detects other information other than rotation is installed as another sensor constituting the sensor unit 6B (FIG. 2). The sensor 22 is, for example, a temperature sensor, a vibration sensor, a load sensor, a preload sensor, or the like.

センサ信号受信機5は、車体側に取付けられる。例えば車体のタイヤハウス内等に取付
けられる。センサ信号受信機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、各種制御や異常監視などに使用される。
回転センサ6Aは、パルサリング17と磁気センサ18とで回転を検出し、ワイヤレスで給電しているので、O速まで回転を検出することができ、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等に使用することができ、自動車制御の高度化を図ることができる。回転方向を検出することで、ヒルホールドコントロール、例えば上り動作時の後退検出やその逆の検出に対応する制御等に使用することができる。
他のセンサ22により、荷重センサや温度センサなど、回転以外の検出も行うことで、軸受のインテリジェント化ができ、軸受の故障診断や各種自動車制御に使用することができる。
The sensor signal receiver 5 is attached to the vehicle body side. For example, it is attached in the tire house of the vehicle body. The sensor signal received by the sensor signal 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 and abnormality monitoring.
The rotation sensor 6A detects rotation by the pulsar ring 17 and the magnetic sensor 18 and feeds power wirelessly. Therefore, the rotation sensor 6A can detect rotation up to the O speed and can be used for an anti-lock brake system, traction control, and the like. And the sophistication of vehicle control can be improved. By detecting the direction of rotation, it can be used for hill hold control, for example, control corresponding to reverse detection during uphill movement and vice versa.
By detecting other than rotation, such as a load sensor and a temperature sensor, by other sensors 22, the bearing can be made intelligent and used for bearing failure diagnosis and various vehicle controls.

このように、車輪用軸受装置33に適用した場合は、車輪用軸受装置33の知能化を図り、またセンサ信号のワイヤレス送信とワイヤレス給電の併用により、車輪と車体間のハーネスを無くしながら、センサ信号のディジタル化によって信頼性の高い自動車制御が行える。   As described above, when applied to the wheel bearing device 33, the wheel bearing device 33 is made intelligent, and the sensor is wirelessly transmitted and combined with wireless power feeding to eliminate the harness between the wheel and the vehicle body. Highly reliable vehicle control can be achieved by digitizing signals.

図6は、このワイヤレスセンサシステムを用いた回転センサ付き軸受を、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の外周に、内方部材2側の各列の転走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4A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4Aのセンサ部6Aは、回転センサ6Aで構成され、内方部材2に取付けられた磁気エンコーダ17と、この磁気エンコーダ17に対向して設けられた磁気センサ18を有する。磁気エンコーダ17は、前記各実施形態と同じく、混合粉の焼結体からなる多極磁石を芯金に取付けたものである。磁気エンコーダ17は、外方部材1と内方部材2の間の軸受空間を密封するシールの構成部品に設けられている。磁気センサ18は、磁気抵抗型センサまたはホール素子型センサ等が用いられる。その他の構成は図1に示す例と同様である。
FIG. 6 shows an example in which a bearing with a rotation sensor using this wireless sensor system is applied to another type of wheel bearing device 33. 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, and the hub wheel 2A and the inner ring 2B. A rolling surface of each row on the inner member 2 side is formed on the outer periphery. 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 4A is attached to the end of the outer member 1. The sensor unit 6A of the wireless sensor unit 4A includes a rotation sensor 6A, and includes a magnetic encoder 17 attached to the inner member 2 and a magnetic sensor 18 provided to face the magnetic encoder 17. The magnetic encoder 17 has a multi-pole magnet made of a mixed powder sintered body attached to a cored bar as in the above embodiments. The magnetic encoder 17 is provided as a seal component that seals the bearing space between the outer member 1 and the inner member 2. As the magnetic sensor 18, a magnetoresistive sensor, a Hall element sensor, or the like is used. Other configurations are the same as the example shown in FIG.

図7は、このワイヤレスセンサシステムを用いた回転センサ付き軸受を、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4Aが取付けられている。ワイヤレスセンサユニット4Aは、回転センサ6Aとして、磁気エンコーダ17と磁気センサ18とからなるものを有している。磁気エンコーダ17は、図1の例に示したものと同じく芯金17aと多極磁石17bとからなり、多極磁石17には、前記混合粉の焼結体からなるものを用いている。カバー25に設けられた孔に、磁気センサ18を有するセンサ部6Aの先端が挿入され、回路ボックス24がカバー25の外面に設置されている。この実施形態における他の構成は、図6に示す例と同様である。なお、内輪2Bはハブ輪2Aの端部をかしめて形成されたかしめ部100によってハブ輪2Aと結合されている。   FIG. 7 shows an example in which the rotation sensor bearing using this wireless sensor system is 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 4A is attached to the cover 25 that covers the bearing end. The wireless sensor unit 4A includes a rotation sensor 6A including a magnetic encoder 17 and a magnetic sensor 18. The magnetic encoder 17 is composed of a cored bar 17a and a multipolar magnet 17b as shown in the example of FIG. 1, and the multipolar magnet 17 is composed of a sintered body of the mixed powder. The tip of the sensor unit 6 </ b> A having the magnetic sensor 18 is inserted into a hole provided in the cover 25, and the circuit box 24 is installed on the outer surface of the cover 25. The other configuration in this embodiment is the same as the example shown in FIG. The inner ring 2B is coupled to the hub wheel 2A by a caulking portion 100 formed by caulking the end of the hub wheel 2A.

この発明の第1の実施形態にかかる回転センサ付き軸受の断面図である。It is sectional drawing of the bearing with a rotation sensor concerning 1st Embodiment of this invention. 同回転センサ付き軸受に適用したワイヤレスセンサシステム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 wireless sensor system applied to the bearing with the rotation sensor. そのディジタル化手段の内部構成例のブロック図である。It is a block diagram of the internal structural example of the digitization means. (A)は同ワイヤレスセンサシステムにおけるセンサ部の回転センサの例の説明図、(B)はその出力パルスの波形図、(C)はディジタル化手段の変形例となる内部構成例のブロック図である。(A) is explanatory drawing of the example of the rotation sensor of the sensor part in the wireless sensor system, (B) is a waveform diagram of the output pulse, (C) is a block diagram of an internal configuration example as a modification of the digitizing means is there. この発明の他の実施形態にかかる回転センサ付き軸受である車輪用軸受の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the bearing for wheels which is a bearing with a rotation sensor concerning other embodiment of this invention. 他の実施形態にかかる車輪用軸受装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wheel bearing apparatus concerning other embodiment. さらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wheel bearing apparatus concerning other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…外方部材
2…内方部材
4A,4B…ワイヤレスセンサユニット
5…センサ信号受信機
6A…回転センサ
6B…センサ部
6a〜6c…センサ
7…ディジタル化手段
7a…データ切替器
7b…データ変換部
7c…信号処理部
8A,8B…電力受信部
9A,9B…センサ信号受信部
12…給電電力送信部
13…センサ信号受信部
17…磁気エンコーダ
17a…多極磁石
17b…芯金
18…磁気センサ
51…転がり軸受
54…内方部材
55…外方部材
56…転動体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outer member 2 ... Inner member 4A, 4B ... Wireless sensor unit 5 ... Sensor signal receiver 6A ... Rotation sensor 6B ... Sensor part 6a-6c ... Sensor 7 ... Digitization means 7a ... Data switch 7b ... Data conversion Unit 7c ... Signal processing unit 8A, 8B ... Power receiving unit 9A, 9B ... Sensor signal receiving unit 12 ... Feed power transmitting unit 13 ... Sensor signal receiving unit 17 ... Magnetic encoder 17a ... Multipolar magnet 17b ... Core 18 ... Magnetic sensor 51 ... Rolling bearing 54 ... Inner member 55 ... Outer member 56 ... Rolling element

Claims (5)

内方部材の外周および外方部材の内周にそれぞれ設けられた転走面の間に転動体を介在させた転がり軸受と、前記内方部材および外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、およびこの磁気エンコーダと対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサからなる回転センサと、前記固定側の部材に設けられて前記磁気センサの出力するセンサ信号をディジタル化するディジタル化手段とを備え、前記磁気エンコーダが、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、上記多極磁石が、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回転センサ付き軸受。   A rolling bearing in which rolling elements are interposed between rolling surfaces provided on the outer periphery of the inner member and the inner periphery of the outer member, respectively, and attached to the rotating side member of the inner member and the outer member And a rotation sensor comprising a magnetic sensor mounted on a fixed member facing the magnetic encoder, and a sensor signal provided on the fixed member and output from the magnetic sensor is digitized. Digitizing means, wherein the magnetic encoder comprises a multipolar magnet having magnetic poles alternately formed in the circumferential direction and a cored bar that supports the multipolar magnet. A bearing with a rotation sensor, which is a sintered body obtained by sintering mixed powder with magnetic metal powder. 請求項1において、前記回転センサを前記転がり軸受の端部に配置した回転センサ付き軸受。   The bearing with a rotation sensor according to claim 1, wherein the rotation sensor is disposed at an end portion of the rolling bearing. 請求項1または請求項2において、前記内方部材と外方部材のうちの固定側の部材に、前記ディジタル化手段によりディジタル化されたセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部を設けた回転センサ付き軸受。   3. The rotation according to claim 1, wherein a sensor signal transmitter for wirelessly transmitting a sensor signal digitized by the digitizing means is provided on a fixed member of the inner member and the outer member. Bearing with sensor. 請求項3において、前記固定側の部材に上記回転センサおよびセンサ信号送信部を駆動する動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部を設けた回転センサ付き軸受。   The bearing with a rotation sensor according to claim 3, wherein the fixed member is provided with a power receiving unit that wirelessly receives operating power for driving the rotation sensor and the sensor signal transmitting unit. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、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、対向する両列の転走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回転センサ付き軸受。   The rolling bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the rolling bearing is opposed to an outer member having a double row rolling surface, an inner member having a rolling surface facing the rolling surface, and And a plurality of rolling elements interposed between the rolling surfaces of the two rows.
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