JP2006226951A - Rolling bearing unit with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ付き転がり軸受装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing device with a sensor.
従来、センサ付き転がり軸受装置としては、特開平7−311212号公報(特許文献1)に記載されているものがある。 Conventionally, as a rolling bearing device with a sensor, there is one described in JP-A-7-311212 (Patent Document 1).
このセンサ付き転がり軸受装置は、玉軸受部と、センサ部とから成る。 This sensor-equipped rolling bearing device includes a ball bearing portion and a sensor portion.
上記玉軸受部は、外輪と、内輪と、玉と、ホニックホイールと、ホニックホイール取付部材と、シール部材とを備える。 The ball bearing portion includes an outer ring, an inner ring, a ball, a phonic wheel, a phonic wheel mounting member, and a seal member.
上記玉は、上記外輪の内周軌道面と上記内輪の外周軌道面との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。 A plurality of balls are arranged between the inner raceway surface of the outer ring and the outer raceway surface of the inner ring, with a certain distance in the circumferential direction, held by a cage.
また、上記ホニックホイール取付部材は、上記内輪の外周面の外径と略等しい内径を有する円筒部と、この円筒部の端面からこの円筒部と垂直に広がるフランジ部とからなっている。上記ホニックホイール取付部材は、上記円筒部を上記内輪に嵌合させることによって、上記内輪の軸方向の一端部に固定されており、上記フランジ部は、上記一端部において、内輪と外輪の開口部を塞ぐように径方向に広がっている。 The phonic wheel mounting member includes a cylindrical portion having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the outer peripheral surface of the inner ring, and a flange portion extending perpendicularly to the cylindrical portion from the end surface of the cylindrical portion. The phonic wheel mounting member is fixed to one end portion in the axial direction of the inner ring by fitting the cylindrical portion to the inner ring, and the flange portion opens the inner ring and the outer ring at the one end portion. It spreads in the radial direction so as to close the part.
また、上記ホニックホイールは、N型磁石とS型磁石が交互に配置されたパルサリング等で構成されている。上記ホニックホイールは、上記ホニックホイール取付部材の上記フランジ部の軸方向の外方の端面に固定されている。 The phonic wheel is constituted by a pulsar ring or the like in which N-type magnets and S-type magnets are alternately arranged. The said phonic wheel is being fixed to the outer end surface of the axial direction of the said flange part of the said phonic wheel mounting member.
また、上記シール部材は、上記外輪と上記内輪の軸方向のホニックホイールが配置されていない側の開口をシールしている。上記シール部材は、軸受部内に水、埃、泥等の異物が浸入することを防止している。 The seal member seals the opening on the side where the axial phonic wheel of the outer ring and the inner ring is not disposed. The sealing member prevents foreign matters such as water, dust and mud from entering the bearing portion.
上記センサ部は、固定リングと、樹脂モールド部と、センサとを備える。 The sensor part includes a fixing ring, a resin mold part, and a sensor.
上記固定リングは、上記外輪の上記ホニックホイール配置側の内周面および端面に適合する適合部と、この適合部の径方向外方の端部から軸方向の外方に延在する円筒部とを有し、上記適合部を上記外輪にはめ込むことにより、上記外輪に固定されている。 The fixing ring includes a fitting portion adapted to an inner peripheral surface and an end surface of the outer ring on the phonic wheel arrangement side, and a cylindrical portion extending outward in the axial direction from a radially outer end portion of the fitting portion. The fitting portion is fixed to the outer ring by fitting the fitting portion into the outer ring.
また、上記樹脂モールド部は、上記センサを保持する役割を担っており、上記固定リングの径方向の内方に形成されている。 The resin mold part has a role of holding the sensor and is formed inward in the radial direction of the fixing ring.
また、上記センサは、上記ホニックホイールに対向できる上記モールド部の周方向の一箇所に配置されている。上記センサは、上記ホニックホイールに対向する面が、上記樹脂モールド部から露出している。また、上記センサには、外部電源から電力が供給されるようになっている。 Further, the sensor is arranged at one place in the circumferential direction of the mold part that can face the phonic wheel. In the sensor, a surface facing the phonic wheel is exposed from the resin mold portion. The sensor is supplied with electric power from an external power source.
上記センサ付き転がり軸受装置は、上記ホニックホイールが有する周期的な磁気方向情報等(ホニックホイールがパルサリングの場合)を、上記センサで検出することにより軸受部の回転速度を検出するようにしている。 The sensor-equipped rolling bearing device detects the rotational speed of the bearing portion by detecting periodic magnetic direction information and the like (when the phonic wheel is pulsar ring) possessed by the phonic wheel with the sensor. Yes.
しかしながら、上記従来のセンサ付き転がり軸受装置では、センサに外部から電力を供給しなければならず、センサ付き転がり軸受装置の運転コストが高いという問題があり、特に、センサ付き転がり軸受装置が、複数の電力駆動の機器を有している場合には、センサ付き転がり軸受装置に外部から大きな電力を供給しなければいけないので、運転コストが非常に高いという問題がある。更にバッテリーなどによる電力供給ではバッテリー切れなどによりセンサからの情報が出力されない場合もありうる。
そこで、本発明の課題は、大きな電力を生成できて、回転速度センサに外部から電力を供給する必要がないセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a sensor-equipped rolling bearing device that can generate large electric power and does not need to supply electric power to the rotational speed sensor from the outside.
上記課題を解決するため、この発明のセンサ付き転がり軸受装置は、
内周に軌道面を有する外輪と、
外周に軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記外輪または上記内輪の一方に設けられた第1のパルサリングと、上記第1のパルサリングと軸方向または径方向に対向するように、上記外輪または上記内輪の他方に設けられた回転速度センサとを有し、上記外輪に対する上記内輪の相対回転速度を検出する回転速度検出装置と、
上記外輪または上記内輪の一方に設けられると共に、上記第1のパルサリングと別部材である第2のパルサリングと、上記第2のパルサリングと軸方向または径方向に対向するように、上記外輪または上記内輪の他方に設けられた発電用コイルとを有し、上記外輪に対する上記内輪の相対回転を利用して発電する発電装置と
を備え、
上記回転速度センサは、上記発電装置が生成した電力で駆動するようなっていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a rolling bearing device with a sensor according to the present invention comprises:
An outer ring having a raceway surface on the inner periphery;
An inner ring having a raceway surface on the outer periphery;
A rolling element disposed between the raceway surface of the outer ring and the raceway surface of the inner ring;
A first pulsar ring provided on one of the outer ring or the inner ring, and a rotational speed sensor provided on the other of the outer ring or the inner ring so as to face the first pulsar ring in the axial direction or the radial direction. A rotational speed detection device for detecting a relative rotational speed of the inner ring with respect to the outer ring;
The outer ring or the inner ring is provided on one of the outer ring or the inner ring and is opposed to the second pulsar ring, which is a separate member from the first pulsar ring, and the second pulsar ring in the axial direction or the radial direction. A power generating coil provided on the other side of the power generator and generating power using relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring,
The rotational speed sensor is driven by electric power generated by the power generator.
尚、上記「上記外輪または上記内輪の一方に設けられ」という文言は、上記外輪または上記内輪の一方に対して静止している部材(例えば、外輪または内輪の一方に固定されたヨークやセンサ保持部材等)に設けられる場合も含み、かつ、上記「上記外輪または上記内輪の他方に設けられ」という文言は、上記外輪または上記内輪の他方に対して静止している部材(例えば、外輪または内輪の他方に固定されたヨークやセンサ保持部材等)に設けられる場合も含むものとする。 The term “provided on one of the outer ring or the inner ring” means that the member is stationary with respect to one of the outer ring or the inner ring (for example, a yoke or a sensor holding member fixed to one of the outer ring or the inner ring). The term “provided on the other of the outer ring or the inner ring” includes a member that is stationary with respect to the other of the outer ring or the inner ring (for example, the outer ring or the inner ring). And a case of being provided on a yoke or a sensor holding member fixed to the other of the above.
本発明によれば、上記外輪に対する上記内輪の相対回転を利用して発電する発電装置を備え、上記回転速度センサは、上記発電装置が生成した電力で駆動するようなっているので、従来のセンサ付き転がり軸受装置とは異なり、回転速度センサを駆動させるための電力を外部電源から供給する必要がない。したがって、センサ付き転がり軸受装置の運転コストを大幅に低減できる。 According to the present invention, a power generation device that generates electric power using the relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring is provided, and the rotational speed sensor is driven by the electric power generated by the power generation device. Unlike the additional rolling bearing device, it is not necessary to supply power for driving the rotational speed sensor from an external power source. Therefore, the operating cost of the sensor-equipped rolling bearing device can be greatly reduced.
また、本発明によれば、上記第2のパルサリングが上記第1のパルサリングと別部材であるので、上記発電装置の上記第2のパルサリングのSNピッチを上記第1のパルサリングのSNピッチと無関係に自由に設定できる。したがって、上記第2のパルサリングのSNピッチを適宜調節することにより所望の電力を容易に生成することができ、特に、第2のパルサリングのSNピッチを大きくすることにより、大きな電力を生成することができる。 Further, according to the present invention, since the second pulsar ring is a separate member from the first pulsar ring, the SN pitch of the second pulsar ring of the power generator is independent of the SN pitch of the first pulsar ring. Can be set freely. Therefore, desired power can be easily generated by appropriately adjusting the SN pitch of the second pulsar ring, and in particular, large power can be generated by increasing the SN pitch of the second pulsar ring. it can.
また、一実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、上記第1のパルサリングのSNピッチが、上記第2のパルサリングのSNピッチよりも小さくなっている。 In the rolling bearing device with a sensor according to one embodiment, the SN pitch of the first pulsar ring is smaller than the SN pitch of the second pulsar ring.
尚、この明細書では、パルサリングのSNピッチを、周方向所要角度領域に、S極、N極が交互に形成されているパルサリングの外周面における、S極の中心と、このS極の隣のN極の中心との距離で定義するものとする。 In this specification, the SN pitch of the pulsar ring is set to the center of the S pole on the outer peripheral surface of the pulsar ring in which the S pole and the N pole are alternately formed in the circumferential required angle region, and next to the S pole. It is defined by the distance from the center of the N pole.
上記実施形態によれば、上記第1のパルサリングのSNピッチが、上記第2のパルサリングのSNピッチよりも小さくなっているので、SNピッチが小さい第1のパルサリングの磁気情報に基づいて、上記相対回転速度の測定を精密にできると共に、SNピッチが大きい上記第2のパルサリングに基づいて、大きな電力を生成できる。 According to the embodiment, since the SN pitch of the first pulsar ring is smaller than the SN pitch of the second pulsar ring, the relative pitch is determined based on the magnetic information of the first pulsar ring having a small SN pitch. The rotation speed can be accurately measured, and large electric power can be generated based on the second pulsar ring having a large SN pitch.
また、一実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、
上記外輪の軸方向の外方の一端部に内嵌された円環状部と、この円環状部の軸方向の外方の端部から略径方向の内方に延在する第1の円板部と、上記円環状部よりも径方向の内方かつ上記第1の円板部よりも軸方向の内方の領域に配置された樹脂モールド部とを有するセンサ保持部材と、
上記内輪の軸方向の一端部に外嵌された第1の円筒部と、この第1の円筒部の軸方向の外方の端部から略径方向の外方に延在する第2の円板部と、この第2の円板部の径方向の外方の端部から略軸方向の外方に延在する第2の円筒部とを有し、磁性体材質からなるヨークと
を備え、
上記第1のパルサリングは、上記ヨークの上記第2の円筒部の外周面に外嵌固定されると共に、上記回転数センサは、そのセンサ面が上記第1のパルサリングと径方向に対向するように、上記樹脂モールド部に固定されており、
上記第2のパルサリングは、上記ヨークの上記第2の円筒部の内周面に内嵌固定されると共に、上記発電用コイルは、上記第2のパルサリングと軸方向に対向するように、上記樹脂モールド部に固定されている。
Moreover, the rolling bearing device with a sensor of one embodiment is
An annular portion fitted in one end portion of the outer ring in the axial direction, and a first disc extending substantially inward in the radial direction from the axially outer end portion of the annular portion. A sensor holding member having a portion and a resin mold portion disposed in a region radially inward of the annular portion and inward of the axial direction of the first disc portion,
A first cylindrical portion fitted on one end portion in the axial direction of the inner ring, and a second circle extending outward in a substantially radial direction from an axially outer end portion of the first cylindrical portion. A yoke having a plate portion and a second cylindrical portion extending outward in a substantially axial direction from a radially outer end portion of the second disk portion; and a yoke made of a magnetic material. ,
The first pulsar ring is externally fitted and fixed to the outer peripheral surface of the second cylindrical portion of the yoke, and the rotational speed sensor is arranged such that the sensor surface faces the first pulsar ring in the radial direction. , Is fixed to the resin mold part,
The second pulsar ring is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the second cylindrical portion of the yoke, and the power generating coil is axially opposed to the second pulsar ring. It is fixed to the mold part.
上記実施形態によれば、磁性体材質からなる上記ヨークで、発電用の上記第2のパルサリングの磁場が上記回転速度センサ側に漏れることを防止できる。したがって、発電用の上記第2のパルサリングの磁場が速度検出用の上記第1のパルサリングの磁場と干渉することを確実に防止できて、上記外輪に対する上記内輪の相対回転速度を精密に検出できる。 According to the embodiment, the yoke made of a magnetic material can prevent the magnetic field of the second pulsar ring for power generation from leaking to the rotational speed sensor side. Therefore, the magnetic field of the second pulsar ring for power generation can be reliably prevented from interfering with the magnetic field of the first pulsar ring for speed detection, and the relative rotational speed of the inner ring with respect to the outer ring can be accurately detected.
また、上記実施形態では、上記回転数センサと上記発電用コイルが共に上記樹脂モールド部に配置されているので、上記回転数センサと上記発電用コイルが互いに相対運動することがなくて、上記発電用コイルで発生する電力を容易に上記回転数センサに供給できる。 In the above embodiment, since both the rotation speed sensor and the power generation coil are disposed in the resin mold portion, the rotation speed sensor and the power generation coil do not move relative to each other, and the power generation The electric power generated by the coil for use can be easily supplied to the rotation speed sensor.
本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、回転速度センサが、外輪に対する内輪の相対回転を利用して発電する発電装置が生成した電力で駆動するようになっているので、回転速度センサの駆動電力を外部電源から供給する必要がなくて、センサ付き転がり軸受装置の運転コストを大幅に低減できる。 According to the rolling bearing device with a sensor of the present invention, the rotational speed sensor is driven by the electric power generated by the power generation device that generates electric power using the relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring. It is not necessary to supply power from an external power source, and the operating cost of the rolling bearing device with sensor can be greatly reduced.
また、本発明によれば、上記第2のパルサリングが上記第1のパルサリングと別部材であるので、上記第2のパルサリングのSNピッチを上記第1のパルサリングのSNピッチと無関係に自由に設定できて、上記第2のパルサリングのSNピッチを適宜調節することにより所望の電力を容易に取り出すことができる。 Further, according to the present invention, since the second pulsar ring is a separate member from the first pulsar ring, the SN pitch of the second pulsar ring can be freely set regardless of the SN pitch of the first pulsar ring. Thus, desired power can be easily taken out by appropriately adjusting the SN pitch of the second pulsar ring.
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、この発明のセンサ付き転がり軸受装置の第1実施形態の軸方向の断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view in the axial direction of a rolling bearing device with a sensor according to a first embodiment of the present invention.
このセンサ付き転がり軸受装置は、外輪1と、内輪2と、転動体の一例としての玉3と、センサ保持部材5と、磁性体材質からなるヨーク6と、回転数検出装置7と、発電装置8とを備える。
This sensor-equipped rolling bearing device includes an outer ring 1, an
上記外輪1は、固定輪であり、このセンサ付き転がり軸受装置を備える機械のハウジング等(図示せず)に固定されている。上記外輪1は、内周の軸方向の略中央に軌道面としての軌道溝11を有すると共に、内周の軸方向の一端部にセンサ保持部材取付溝12を有している。また、上記内輪2は、転動輪であり、図示しない回転軸の外周面に固定されている。上記内輪2は、外周における外輪1の軌道溝11に対向する箇所に、軌道面としての軌道溝13を有している。また、上記玉3は、外輪1の軌道溝11と内輪2の軌道溝13との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。
The outer ring 1 is a fixed ring, and is fixed to a housing or the like (not shown) of a machine provided with the sensor-equipped rolling bearing device. The outer ring 1 has a
上記センサ保持部材5は、円環状部15と、第1の円板部16と、樹脂モールド部17とを有する。上記円環状部15の軸方向の一端部の形状は、外輪1の軸方向の一端部の内周面および端面に適合する形状になっている。上記円環状部15の外周面の一部を、外輪1の軸方向の一端部の内周面に内嵌させて、円環状部15の軸方向の一端部を、外輪1の軸方向の一端部の内周面および端面に適合させた状態で、円環状部15の軸方向内方の先端部を、センサ保持部材取付溝12に嵌入させて、円環状部15を外輪1に堅固に固定している。上記センサ保持部材5は、外輪1に対して静止している。また、上記円環状部15における外輪固定側と反対側の部分は、筒形状になっており軸方向に延在している。
The sensor holding member 5 includes an
また、上記第1の円板部16は、断面略コ字状の部材である。上記第1の円板部16は、その凹部を外輪1と内輪2の間に向けた状態で、円環状部15に固定されている。詳細には、上記第1の円板部16は、凹部の一側面にあたる外周面を、円環状部15の軸方向外方の端部の内面に固定することによって、円環状部15に固定されている。また、上記樹脂モールド部17は、断面略7字状の部材であり、円環状部15よりも径方向の内方かつ第1の円板部16よりも軸方向の内方の領域に配置されている。
The
上記ヨーク6は、第1の円筒部20と、第1の円筒部20に連なる第2の円板部21と、第2の円板部21に連なる第2の円筒部22とを有する。上記第1の円筒部20の内周面は、内輪2の軸方向の一端部に外嵌固定されている。上記ヨーク6は、内輪2に対して静止している。また、上記第2の円板部21は、第1の円筒部20の軸方向外方の端部から径方向外方に延びている。また、第2の円筒部22は、第2の円板部21の径方外方の端部から樹脂モールド部17の手前まで、軸方向の外方に延びている。
The
上記回転数検出装置7は、第1のパルサリング30と、回転数センサの一例としての磁気センサ31とを有する。上記第1のパルサリング30は、第2の円筒部22の外周面に粘着および外嵌固定されている。上記第1のパルサリング30は、周方向交互に異なる極性の磁極が設けられたプラスチックマグネットリングから成っている。このプラスチックマグネットリングは、磁性粉を混入した合成樹脂の射出成形品や焼結フェライト等の磁性金属材を母材として、その周方向所要角度領域を、交互にS極、N極に着磁されることにより形成されている。
The rotational
また、上記磁気センサ31は、そのセンサ面が第1のパルサリング30の外周面と径方向に対向配置されるように、樹脂モールド部17に粘着固定されている。上記磁気センサ31は、ホールICから成っている。このホールICは、ICチップを合成樹脂から成る保護カバーでモールドした構造を有している。
Further, the
上記第1のパルサリング30が、内輪2の回転に伴い内輪2と同期回転すると、第1のパルサリング30の各磁極が非回転の磁気センサ31に対して順次対面することになる。ここで、第1のパルサリング30の複数対の磁極間に発生する磁場(磁力線)の大きさは、周方向で周期的に連続的に増減し、磁場(磁力線)の向きは、周方向交互に逆向きになっているから第1のパルサリング30の回転に伴い磁気センサ31を通過する磁場の向きは回転速度に応じた周期で順次回転するようになっている。上記磁気センサ31は、上記磁場の向きの周期的な反転を検出して、第1のパルサリング30の回転速度に応じた周波数のパルス信号を、図示しない回転数速度演算装置に配線を介して、または、無線で出力するようになっている。
When the
上記発電装置8は、第2のパルサリング32と、発電用コイル33とを有する。上記第2のパルサリング32は、第1のパルサリング30と別部材であり、ヨーク6の第2の円板部21の軸方向の外方の端面に粘着固定されると共に、第2の円筒部22の内周面に粘着および内嵌固定されている。
The
上記第2のパルサリング32は、周方向交互に異なる極性の磁極が設けられたプラスチックマグネットリングから成っている。このプラスチックマグネットリングは、磁性粉を混入した合成樹脂の射出成形品や焼結フェライト等の磁性金属材を母材として、その周方向所要角度領域を、交互にS極、N極に着磁されることにより形成されている。また、上記発電用コイル33は、第2のパルサリング32と軸方向に対向配置されるように、樹脂モールド部17の表面に粘着固定されている。
The
上記第2のパルサリング32が、内輪2の回転に伴い内輪2と同期回転すると、第2のパルサリング32の各磁極が、非回転の発電用コイル33が固定されている樹脂モールド部17の表面部分に対して、順次対面することになる。ここで、第2のパルサリング32の複数対の磁極間に発生する磁場(磁力線)の大きさは、周方向で周期的に連続的に増減し、磁場(磁力線)の向きは、周方向交互に逆向きになっているから、発電用コイル33の電線で囲まれた部分を通過する磁場の大きさが時間と共に変動することになり、電磁誘導の法則により発電用コイル33に電流が発生するようになっている。上記発電用コイル33は、整流回路を介して二次電池に電気接続されている。また、上記磁気センサ31は、上記二次電池に電気接続され、上記二次電池に充電された電力によって駆動されるようになっている。
When the
図2は、上記ヨーク6の第2の円筒部22付近の拡大斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of the vicinity of the second
図2に示すように、第2の円筒部22の外周面に配置された第1のパルサリング30のSNピッチは、第2の円筒部22の内周面に配置された第2のパルサリング32のSNピッチよりも小さくなっている。
As shown in FIG. 2, the SN pitch of the
また、図2に示すように、磁性体からなるヨーク6が、第1のパルサリング30と第2のパルサリング32との間に位置しているが、このヨーク6は、第1のパルサリング30が生成する磁場を遮断して、第1のパルサリング30が生成する磁場が第2のパルサリング32が生成する磁場に影響を及ぼすことを防止すると共に、第2のパルサリング32が生成する磁場を遮断して、第2のパルサリング32が生成する磁場が、第1のパルサリング30が生成する磁場に影響を及ぼすことを防止している。
As shown in FIG. 2, the
図3は、上記樹脂モールド部17の表面部分に粘着固定されている上記発電用コイル33の詳細な構造を示す図であり、ある瞬間における第2のパルサリング32と発電用コイル33との位置関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed structure of the
図3において、矢印37は、第1のパルサリング30が生成する磁場の大きさおよび向きを示しており(矢印の長さが大きさに対応している)、矢印38は、第2のパルサリング32が生成する磁場の大きさおよび向きを示している。
In FIG. 3, an
図3に示すように、第1のパルサリング30によって生成される磁場は、ヨーク6で遮られ、第2のパルサリング32で生成される磁場と干渉しないようになっている。また、上記発電用コイル33は、2巻きの巻き線を有しており、各巻き線は、センサ付き転がり軸受装置の運転中のある瞬間において、樹脂モールド部17(図1参照)の表面部分における発電装置8の第2のパルサリング32の一つの磁極の周囲(周辺)39と略軸方向に対向できる部分に、粘着固定されている。また、図3に示すように、上記発電用コイル33で生成された交流電力は、整流回路で直流電力に変換された後、二次電池に充電されるようになっている。そして、二次電池に蓄積された電力を、磁気センサ31の使用時に磁気センサ31の駆動電力として使用するようになっている。
As shown in FIG. 3, the magnetic field generated by the
図3において、装置の運転中、配置位置が時間的に変動しない発電用コイル33に対して、第2のパルサリング32が、図3に矢印αで示す周方向のいずれか一方(時計回りまたは反時計回り)の方向に回転することによって、発電用コイルを貫通する磁場の向きおよび方向を変動させて、電力を生成するようになっている。
In FIG. 3, during operation of the apparatus, the
上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、上記外輪1に対する内輪2の相対回転を利用して発電する発電装置8を備え、回転速度センサの一例としての磁気センサ31が、発電装置8が生成した電力で駆動するようなっているので、従来のセンサ付き転がり軸受装置とは異なり、回転速度センサを駆動させるための電力を外部電源から供給する必要がない。したがって、センサ付き転がり軸受装置の運転コストを大幅に低減できる。
According to the rolling bearing device with a sensor of the first embodiment, the
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、上記第2のパルサリング32が第1のパルサリング30と別部材であるので、第2のパルサリング32のSNピッチを第1のパルサリング30のSNピッチと無関係に自由に設定できる。したがって、上記第2のパルサリング32のSNピッチを適宜調節することにより所望の電力を容易に取り出すことができる。
Moreover, according to the rolling bearing device with a sensor of the said 1st Embodiment, since the said
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、上記第1のパルサリング30のSNピッチが、第2のパルサリング32のSNピッチよりも小さくなっているので、SNピッチが小さい第1のパルサリング30の磁気情報に基づいて、相対回転速度の測定を精密にできると共に、SNピッチが大きい第2のパルサリング32に基づいて、大きな電力を生成できる。
Moreover, according to the rolling bearing device with a sensor of the first embodiment, the SN pitch of the
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、磁性体材質からなるヨーク6で、第2のパルサリング32の磁場が回転速度検出装置7側に漏れることを防止できる。したがって、回転速度検出装置7で、外輪1に対する内輪2の相対回転速度を精密に検出できる。
Moreover, according to the rolling bearing device with a sensor of the said 1st Embodiment, it can prevent that the magnetic field of the
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置によれば、上記磁気センサ31と発電用コイル33が共に樹脂モールド部17に配置されているので、磁気センサ31と発電用コイル33が互いに相対運動することがなくて、発電用コイル33で発生する電力を容易に磁気センサ31に供給できる。
Further, according to the rolling bearing device with a sensor of the first embodiment, since the
尚、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、固定輪である外輪1に固定されている(外輪1対して静止している)センサ保持部材5に固定された磁気センサ31および発電用コイル33に対して、転動輪である内輪2に固定されている(内輪2に対して静止している)ヨーク6に固定された第1のパルサリング30および第2のパルサリング32が相対回転したが、この発明では、外輪が転動輪で、内輪が固定輪であっても良い。また、固定輪(または固定輪に対して静止している部材)に固定された第1のパルサリングに対して、転動輪(または転動輪に対して静止している部材)に固定された回転速度センサが相対回転しても良く、固定輪(または固定輪に対して静止している部材)に固定された第2のパルサリングに対して転動輪(または転動輪に対して静止している部材)に固定された発電用コイルが相対回転しても良い。
In the rolling bearing device with a sensor according to the first embodiment, the
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、磁気センサ31および発電用コイル33が、固定輪である外輪1に対して静止している箇所である樹脂モールド部17に配置されると共に、第1のパルサリング30および第2のパルサリング32が、転動輪である内輪2に対して静止している箇所であるヨーク6に配置されたが、この発明では、回転速度センサ、発電用コイル、第1のパルサリングおよび第2のパルサリングのうちの少なくともひとつは、内輪または外輪に直接配置されても良い。
In the rolling bearing device with a sensor according to the first embodiment, the
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第1のパルサリング30と磁気センサ31は、センサ付き転がり軸受装置の径方向に対向配置されたが、この発明では、第1のパルサリングと回転数センサは、センサ付き転がり軸受装置の軸方向に対向配置されても良い。
In the rolling bearing device with a sensor according to the first embodiment, the
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第2のパルサリング32と発電用コイル33は、センサ付き転がり軸受装置の軸方向に対向配置されたが、この発明では、第2のパルサリングと発電用コイルは、センサ付き転がり軸受装置の径方向に対向配置されても良い。
In the rolling bearing device with a sensor of the first embodiment, the
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、回転数検出装置7がヨーク6の径方向外方に配置されると共に、発電装置8がヨーク6の径方向内方に配置されたが、この発明では、回転数検出装置の配置位置と発電装置の配置位置とをそっくり取り替えて、発電装置がヨークの径方向外方に配置されると共に、回転数検出装置がヨークの径方向内方に配置されても良い。
Further, in the rolling bearing device with a sensor according to the first embodiment, the rotational
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、発電用コイル33は、二巻きの巻き線を有していたが、この発明では、発電用コイルは、一巻き、あるいは、三巻き以上の複数巻きの巻き線を有していても良い(発電用コイルは、巻き数に比例した電力を供給できる)。
Moreover, in the rolling bearing device with a sensor of the first embodiment, the
また、上記第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、転動体が玉3であったが、この発明では、転動体が円筒ころであっても良く、円錐ころであっても良い。
Moreover, in the rolling bearing device with a sensor of the said 1st Embodiment, although the rolling element was the
尚、二次電池に蓄積された電力を、回転数センサの駆動電力のみとして使用する必要はなく、二次電池に蓄積された電力を、回転数センサの駆動電力および回転数センサ以外の機器(例えば、温度センサが設置されている場合、温度センサ)の駆動電力として使用しても良いし、ワイヤレス機構への電力として使用しても良いことは勿論である。 In addition, it is not necessary to use the electric power stored in the secondary battery only as the driving power for the rotational speed sensor, and the electric power stored in the secondary battery can be used as a device other than the driving power for the rotational speed sensor and the rotational speed sensor ( For example, when a temperature sensor is installed, it may be used as drive power for the temperature sensor) or may be used as power for the wireless mechanism.
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態のセンサ付き転がり軸受装置が備える第2のパルサリング32と発電用コイル43のある瞬間における位置関係を示す図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between the
第2実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、発電用コイル43の形状のみが第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる。
The rolling bearing device with sensor of the second embodiment is different from the rolling bearing device with sensor of the first embodiment only in the shape of the
第2実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第2実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と共通の構成、作用効果および変形例については説明を省略することにし、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる構成および変形例についてのみ説明を行うことにする。 In the rolling bearing device with a sensor according to the second embodiment, the same reference numerals are assigned to the same components as those of the rolling bearing device with a sensor according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted. Moreover, in the rolling bearing device with a sensor of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted about the structure, effect, and modification which are common in the rolling bearing device with a sensor of 1st Embodiment, and with a sensor of 1st Embodiment. Only configurations and modifications different from the rolling bearing device will be described.
第2実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、発電用コイル43は、センサ付き転がり軸受装置の運転中のある瞬間において、発電装置8の第2のパルサリング32のN極(またはS極)の周囲(周辺)39と略軸方向に対向できる樹脂モールド部17(図1参照)の表面部分に、周方向の全周に亘って粘着固定されている。また、ある瞬間において、各磁極の周囲(周辺)に対向する部分には、二巻きの配線が固定されている。
In the rolling bearing device with sensor of the second embodiment, the
尚、上記第2実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、ある瞬間において、各磁極の周囲(周辺)に対向する部分に、二巻きの配線を固定したが、この発明では、ある瞬間において、各磁極の周囲(周辺)に対向する部分に、一巻きあるいは三巻き以上の配線を固定しても良い。 In the rolling bearing device with a sensor according to the second embodiment, at a certain moment, a two-turn wiring is fixed to a part facing the periphery (periphery) of each magnetic pole. One or three or more turns of wiring may be fixed to a portion facing the periphery (periphery) of the magnetic pole.
(第3実施形態)
図5は、第3実施形態のセンサ付き転がり軸受装置が備える第2のパルサリング32と発電用コイル53のある瞬間における位置関係を示す図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating a positional relationship between the
第3実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、発電用コイル53の形状のみが第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる。
The rolling bearing device with sensor of the third embodiment is different from the rolling bearing device with sensor of the first embodiment only in the shape of the
第3実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第3実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と共通の構成、作用効果および変形例については説明を省略することにし、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる構成についてのみ説明を行うことにする。 In the rolling bearing device with a sensor according to the third embodiment, the same components as those of the rolling bearing device with a sensor according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Moreover, in the rolling bearing device with a sensor of 3rd Embodiment, description is abbreviate | omitted about the structure, effect, and modification which are common in the rolling bearing device with a sensor of 1st Embodiment, and with a sensor of 1st Embodiment. Only the configuration different from the rolling bearing device will be described.
第3実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、発電用コイル53は、センサ付き転がり軸受装置の運転中のある瞬間において、発電装置8の第2のパルサリング32の各磁極の周囲(周辺)39と略軸方向に対向できる樹脂モールド部17(図1参照)の表面部分に、周方向の全周に亘って粘着固定されている。また、図5に示すように、ある瞬間において、隣り合う磁極に対向する部分の巻き方は、逆の関係になっている(こうしないと、ある瞬間において、発電用コイル53のS極に対向する部分で生成された電力と、発電用コイル53のN極に対向する部分で生成された電力が打ち消しあうことになる)。
In the rolling bearing device with a sensor according to the third embodiment, the
(第4実施形態)
図6は、第4実施形態のセンサ付き転がり軸受装置が備える第2のパルサリング32と発電用コイル63のある瞬間における位置関係を示す図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a positional relationship between the
第4実施形態のセンサ付き転がり軸受装置は、発電用コイル63の形状のみが第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる。
The rolling bearing device with sensor of the fourth embodiment is different from the rolling bearing device with sensor of the first embodiment only in the shape of the
第4実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第4実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と共通の構成、作用効果および変形例については説明を省略することにし、第1実施形態のセンサ付き転がり軸受装置と異なる構成についてのみ説明を行うことにする。 In the rolling bearing device with a sensor according to the fourth embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those of the rolling bearing device with a sensor according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted. Moreover, in the rolling bearing device with a sensor of 4th Embodiment, it abbreviate | omits description about a structure, an effect, and a modification which are common in the rolling bearing device with a sensor of 1st Embodiment, and with a sensor of 1st Embodiment. Only the configuration different from the rolling bearing device will be described.
第4実施形態のセンサ付き転がり軸受装置では、発電用コイル63は、センサ付き転がり軸受装置の運転中のある瞬間において、発電装置8の第2のパルサリング32の磁極の周囲39のうちのS字状に蛇行している部分と略軸方向に対向できる樹脂モールド部17(図1参照)の表面部分に、周方向の全周に亘って粘着固定されている。
In the rolling bearing device with a sensor according to the fourth embodiment, the
1 外輪
2 内輪
3 玉
5 センサ保持部材
6 ヨーク
7 回転速度検出装置
8 発電装置
11,13 軌道溝
15 円環状部
16 第1の円板部
17 樹脂モールド部
20 第1の円筒部
21 第2の円板部
22 第2の円筒部
30 第1のパルサリング
31 磁気センサ
32 第2のパルサリング
33,43,53,63 発電用コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
外周に軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記外輪または上記内輪の一方に設けられた第1のパルサリングと、上記第1のパルサリングと軸方向または径方向に対向するように、上記外輪または上記内輪の他方に設けられた回転速度センサとを有し、上記外輪に対する上記内輪の相対回転速度を検出する回転速度検出装置と、
上記外輪または上記内輪の一方に設けられると共に、上記第1のパルサリングと別部材である第2のパルサリングと、上記第2のパルサリングと軸方向または径方向に対向するように、上記外輪または上記内輪の他方に設けられた発電用コイルとを有し、上記外輪に対する上記内輪の相対回転を利用して発電する発電装置と
を備え、
上記回転速度センサは、上記発電装置が生成した電力で駆動するようなっていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。 An outer ring having a raceway surface on the inner periphery;
An inner ring having a raceway surface on the outer periphery;
A rolling element disposed between the raceway surface of the outer ring and the raceway surface of the inner ring;
A first pulsar ring provided on one of the outer ring or the inner ring, and a rotational speed sensor provided on the other of the outer ring or the inner ring so as to face the first pulsar ring in the axial direction or the radial direction. A rotational speed detection device for detecting a relative rotational speed of the inner ring with respect to the outer ring;
The outer ring or the inner ring is provided on one of the outer ring or the inner ring and is opposed to the second pulsar ring, which is a separate member from the first pulsar ring, and the second pulsar ring in the axial direction or the radial direction. A power generating coil provided on the other side of the power generator and generating power using relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring,
The rolling bearing device with a sensor, wherein the rotational speed sensor is driven by electric power generated by the power generation device.
上記第1のパルサリングのSNピッチは、上記第2のパルサリングのSNピッチよりも小さいことを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。 In the rolling bearing device with a sensor according to claim 1,
The sensor-equipped rolling bearing device, wherein an SN pitch of the first pulsar ring is smaller than an SN pitch of the second pulsar ring.
上記外輪の軸方向の外方の一端部に内嵌された円環状部と、この円環状部の軸方向の外方の端部から略径方向の内方に延在する第1の円板部と、上記円環状部よりも径方向の内方かつ上記第1の円板部よりも軸方向の内方の領域に配置された樹脂モールド部とを有するセンサ保持部材と、
上記内輪の軸方向の一端部に外嵌された第1の円筒部と、この第1の円筒部の軸方向の外方の端部から略径方向の外方に延在する第2の円板部と、この第2の円板部の径方向の外方の端部から略軸方向の外方に延在する第2の円筒部とを有し、磁性体材質からなるヨークと
を備え、
上記第1のパルサリングは、上記ヨークの上記第2の円筒部の外周面に外嵌固定されると共に、上記回転数センサは、そのセンサ面が上記第1のパルサリングと径方向に対向するように、上記樹脂モールド部に固定されており、
上記第2のパルサリングは、上記ヨークの上記第2の円筒部の内周面に内嵌固定されると共に、上記発電用コイルは、上記第2のパルサリングと軸方向に対向するように、上記樹脂モールド部に固定されていることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。 In the rolling bearing device with a sensor according to claim 1 or 2,
An annular portion fitted in one end portion of the outer ring in the axial direction, and a first disc extending substantially inward in the radial direction from the axially outer end portion of the annular portion. A sensor holding member having a portion and a resin mold portion disposed in a region radially inward of the annular portion and inward of the axial direction of the first disc portion,
A first cylindrical portion fitted on one end portion in the axial direction of the inner ring, and a second circle extending outward in a substantially radial direction from an axially outer end portion of the first cylindrical portion. A yoke having a plate portion and a second cylindrical portion extending outward in a substantially axial direction from a radially outer end portion of the second disk portion; and a yoke made of a magnetic material. ,
The first pulsar ring is externally fitted and fixed to the outer peripheral surface of the second cylindrical portion of the yoke, and the rotational speed sensor is arranged such that the sensor surface faces the first pulsar ring in the radial direction. , Is fixed to the resin mold part,
The second pulsar ring is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the second cylindrical portion of the yoke, and the power generating coil is axially opposed to the second pulsar ring. A rolling bearing device with a sensor, which is fixed to a mold part.
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JP2005043904A JP2006226951A (en) | 2005-02-21 | 2005-02-21 | Rolling bearing unit with sensor |
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EP2336729A1 (en) * | 2008-09-11 | 2011-06-22 | NTN Corporation | Rotation detecting device and bearing with rotation detecting device |
KR20170118725A (en) * | 2015-01-13 | 2017-10-25 | 허친슨 | Bearing including each movement sensor |
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