JP2017048846A - Bearing/sensor attachment structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は軸受−センサ取付構造に関するものであり、例えば転がり軸受周りの状態量を検出するための自己発電型のセンサをその転がり軸受に取付ける場合などに好適なものである。 The present invention relates to a bearing-sensor mounting structure, and is suitable, for example, when a self-power-generating sensor for detecting a state quantity around a rolling bearing is mounted on the rolling bearing.
自己発電型のセンサを転がり軸受本体に取付ける技術としては、例えば下記特許文献1に記載されるものがある。自己発電の原理は、例えば転がり軸受の内輪と外輪の夫々に発電機のロータとステータを取付け、両者の回転速度差によってコイルに電力を誘起するものである。そのため、内輪にロータを固定し、外輪にステータを固定している。これらの固定は、内輪にロータを密に嵌め止めし、外輪にステータを密に嵌め止めして行われている。密な嵌め止めは、一般に、嵌合・圧入・カシメなどが挙げられる。また、これらの他、接着や、超音波若しくは熱による溶着などの固定方法が知られている。
As a technique for attaching a self-power generation type sensor to a rolling bearing body, for example, there is one described in
しかしながら、嵌合・圧入・カシメ・接着・溶着といった固定方法では、センサの構成部品と軸受の構成部品とが一体化されてしまうので、例えばセンサが故障し、交換が必要となった場合に、軸受ごと交換する必要がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、センサを交換する場合に軸受ごと交換する必要のない軸受−センサ取付構造を提供することを目的とするものである。
However, in the fixing method such as fitting, press-fitting, caulking, adhesion, and welding, the sensor component and the bearing component are integrated. For example, if the sensor fails and needs to be replaced, It is necessary to replace the entire bearing.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bearing-sensor mounting structure that does not require replacement of the entire bearing when the sensor is replaced.
上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、内輪及び外輪及び転動体を備えた軸受に軸受周りの状態量を検出するためのセンサを取付ける軸受−センサ取付構造であって、内輪及び外輪の少なくとも一方の外周面又は内周面の軸受軸線方向端部に形成され且つ軸受軸線と同軸な軸受側ネジ部と、センサの構成部品に形成され且つ軸受側ネジ部に螺合するセンサ側ネジ部とを備え、軸受側ネジ部及びセンサ側ネジ部を螺合して軸受にセンサを取付ける軸受−センサ取付構造が提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, there is provided a bearing-sensor mounting structure for attaching a sensor for detecting a state quantity around a bearing to a bearing including an inner ring, an outer ring, and a rolling element, A bearing-side screw portion formed on the outer circumferential surface of at least one of the inner ring and the outer ring or an end portion in the bearing axial direction of the inner circumferential surface and coaxial with the bearing axis, and formed on a sensor component and screwed into the bearing-side screw portion. Provided is a bearing-sensor mounting structure that includes a sensor-side screw portion, and that screw-fits the bearing-side screw portion and the sensor-side screw portion to attach the sensor to the bearing.
本発明によれば、センサを交換する場合に軸受側ネジ部とセンサ側ネジ部との螺合を解除すればよいので軸受ごと交換する必要がない。 According to the present invention, when the sensor is replaced, it is only necessary to release the screwing between the bearing-side screw portion and the sensor-side screw portion, so that it is not necessary to replace the entire bearing.
以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下、本発明の実施形態に係る軸受−センサ取付構造について図面を参照しながら説明する。図1は、この実施形態の軸受−センサ取付構造が適用されたワイヤレスセンサ付き軸受の分解斜視図であり、図2は、図1の断面図である。このワイヤレスセンサ付き軸受1は、トーンリング2、センサユニット3、カバー4、転がり軸受5を備えて構成される。このうち、トーンリング2、センサユニット3、カバー4でセンサ(ワイヤレスセンサ)が構成される。転がり軸受5は、玉軸受であり、内輪51と外輪52の間に複数の転動体(玉)53が保持器54を介して転動自体に介在されている。なお、転動体53は、電食防止のためにセラミックス製であることが望ましい。また、転動体53は、玉に代えてころなどを用いることも可能である。
The following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material, shape, structure, arrangement, etc. of components. Is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
Hereinafter, a bearing-sensor mounting structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of a bearing with a wireless sensor to which the bearing-sensor mounting structure of this embodiment is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. This bearing 1 with a wireless sensor includes a
トーンリング2は、転がり軸受5の内輪51に取付けられるものであり、内輪51の内径とほぼ同径の円筒本体の外周に周期的な凹凸が等間隔に形成されている。カバー4は、転がり軸受5の外輪52に取付けられるものであり、外輪52の外径とほぼ同径の円筒本体の軸線方向一端部が円盤状に内側に張り出してセンサユニット3の取付け面41を構成している。なお、取付け面41の中心部にはトーンリング2の最大外径より大きな円孔が形成されている。センサユニット3は、トーンリング2の外周に配置されるようにしてカバー4の取付け面41に取付けられるものである。このセンサユニット3は、図示しないセンサ類や無線送信装置などが実装されたセンサ基板31、磁性体で形成されたヨーク32の周りに導体ワイヤを巻いたコイル33が複数配置されたコイル部34を備えて構成される。そして、センサユニット3のセンサ基板31及びコイル部34は、トーンリング2の外周円環の一部をなすように円弧状に配置される状態でネジ止めなどによりカバー4の取付け面41に取付けられる。
The
このセンサユニット3には、例えば発電部、充電回路、二次電池、検出センサや無線送信部などを備える。後述するように発電部で発電された交流電圧は、充電回路によって直流電圧に変換されて、検出センサや無線送信部に給電されると共に、余剰分は二次電池に蓄電される。検出センサや無線送信部は充電回路及び二次電池からの給電を受けて作動する。検出センサとしては、例えば転がり軸受の回転数を検出する回転センサ、転がり軸受の周囲温度を検出する温度センサ、転がり軸受の振動を検出する振動センサ、転がり軸受の周囲湿度を検出する湿度センサ、転がり軸受の潤滑油の酸化劣化に伴って生じるガス状の炭化水素、硫化水素、アンモニアなどを検出するガスセンサ、転がり軸受において生じる摩擦音を検出する超音波センサといったように、転がり軸受の動作や性能に影響を与える、転がり軸受の周りの状態量(物理量)を検出する各種センサの1つ又は複数が搭載されている。
The
このセンサユニット3がカバー4に取付けられた状態でカバー4及びトーンリング2を夫々転がり軸受5の外輪52及び内輪51に取付けると、前述のように、センサユニット3がカバー4と転がり軸受5の間に収納された状態でセンサユニット3はトーンリング2の外周に配置される。この状態で、例えば転がり軸受5の外輪52が固定され且つ内輪51が回転すると内輪51と共にトーンリング2が回転する。これにより、トーンリング2がセンサユニット3のコイル部34と相対回転し、トーンリング2の外周の凹凸と向かい合うコイル部34の相対位置が変化する。このとき、コール部34とトーンリング2の外周凹凸との距離が周期的に変化して各コイル33に生じる磁束密度が変化し、この磁束密度の変化に伴って各コイル33に交流電圧が発生する。この発生した交流電圧を、例えば前述の充電回路で直流電圧に変換してセンサユニット3の各部に動作電力として供給する。なお、電磁誘導方式による発電の他、静電誘導方式など、あらゆる発電方式を採用することができる。
When the
この実施形態では、ワイヤレスセンサの構成部品であるトーンリング2を転がり軸受5の内輪51に取付けるために内輪51の軸線方向一方の端部の内周面に軸受内輪側雌ネジ部(軸受側ネジ部)6を形成すると共に、トーンリング2の円筒本体軸線方向一端部の外周面にトーンリング側雄ネジ部(センサ側ネジ部)7を形成している。軸受内輪側雌ネジ部6は、転がり軸受5の軸受軸線と同軸なネジ部であり、トーンリング側雄ネジ部7は、軸受内輪側雌ネジ部6に螺合するネジ部である。同様に、ワイヤレスセンサの構成部品であるカバー4を転がり軸受5の外輪52に取付けるために外輪52のうち、軸受内輪側雌ネジ部6が形成されているのと同じ側の軸線方向一方の端部の外周面に軸受外輪側雄ネジ部(軸受側ネジ部)8を形成すると共に、カバー4の円筒本体のうち、取付け面41が形成されていない軸線方向他端部の内周面にカバー側雌ネジ部(センサ側ネジ部)9を形成している。軸受外輪側雄ネジ部8は、転がり軸受5の軸受軸線と同軸なネジ部であり、カバー側雌ネジ部9は、軸受外輪側雄ネジ部8に螺合するネジ部である。
In this embodiment, in order to attach the
転がり軸受5には回転力が作用するので、軸受本体とセンサ構成部品を連結するネジ部には緩み止め対策を施すのが望ましい。このようなネジ部の緩み止め対策としては、例えば軸受軸線の何れかの方向から見た軸受に作用する回転力が時計回り方向である場合に、軸受軸線と同軸なネジ部のネジを時計回り方向で締まるネジにすればよい。例えば、転がり軸受5の内輪51に作用する回転力がセンサ構成部品側から見て反時計回り方向であれば軸受内輪側雌ネジ部6及びトーンリング側雄ネジ部7には時計回り方向転で締まるネジ、所謂正ネジを用い、回転力が時計回り方向であれば逆ネジを用いればよい。また、軸受側ネジ部とセンサ側ネジ部の間に摩擦係数の大きい高摩擦材料を介在してもよい。この高摩擦材料としては、例えばジメタクリレートなどに代表されるアクリル系の嫌気硬化性組成物が一般的に用いられる。
Since a rotational force acts on the rolling
次に、前述した実施形態の軸受−センサ取付構造の変形例を図3に示す。図1、図2に示すワイヤレスセンサ付き軸受では、転がり軸受5の軸受軸線方向一方の端部にのみ、センサを取付けているが、例えば図3に示すように、転がり軸受5の軸線方向両方の端部にセンサを取付けてもよい。その場合、センサ側ネジ部として形成されるトーンリング側雄ネジ部7やカバー側雌ネジ部9は同じでよいが、転がり軸受5の内輪51には軸受軸線方向両端部に軸受内輪側雌ネジ部6を形成し、外輪52にも軸受軸線方向両端部に軸受外輪側雄ネジ部8を形成する。
Next, a modified example of the bearing-sensor mounting structure of the embodiment described above is shown in FIG. In the bearing with the wireless sensor shown in FIGS. 1 and 2, the sensor is attached only to one end of the rolling
次に、前述した実施形態の軸受−センサ取付構造の他の変形例を図4に示す。図1、図2に示すワイヤレスセンサ付き軸受では、カバー4を転がり軸受5の外輪52に取付けるために外輪52には軸受側ネジ部として軸受外輪側雄ネジ部8を形成し、カバー4にはセンサ側ネジ部としてカバー側雌ネジ部9を形成した。図4では、これに代えて、転がり軸受5の外輪52の内周面のうち、軸受軸線方向一方の端部に軸受外輪側雌ネジ部10を形成し、カバー4の円筒本体の外周面のうち、取付け面41が形成されている軸受軸線方向一方の端部と反対側の端部にカバー側雄ネジ部11を形成する。軸受外輪側雌ネジ部10は、転がり軸受5の軸受軸線と同軸なネジ部であり、カバー側雄ネジ部11は、軸受外輪側雌ネジ部10に螺合するネジ部である。従って、軸受外輪側雌ネジ部10とカバー側雄ネジ部11を螺合すれば、センサ構成部品であるカバー4を転がり軸受5の外輪52に取付けることができる。なお、この場合も、前述した緩み止め対策を施すことが望ましい。
Next, another modification of the bearing-sensor mounting structure of the above-described embodiment is shown in FIG. In the bearing with the wireless sensor shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、前述した実施形態の軸受−センサ取付構造の異なる変形例を図5に示す。図1、図2に示すワイヤレスセンサ付き軸受では、トーンリング2を転がり軸受5の内輪51に取付けるために内輪51には軸受側ネジ部として軸受内輪側雌ネジ部6を形成し、トーンリング2にはセンサ側ネジ部としてトーンリング側雄ネジ部7を形成した。図5では、これに代えて、転がり軸受5の内輪51の内周面のうち、軸受軸線方向一方の端部に軸受内輪側雄ネジ部12を形成し、トーンリング2の円筒本体の内周面の軸受軸線方向一方の端部にトーンリング側雌ネジ部13を形成する。軸受内輪側雄ネジ部12は、転がり軸受5の軸受軸線と同軸なネジ部であり、トーンリング側雌ネジ部13は、軸受内輪側雄ネジ部12に螺合するネジ部である。従って、軸受内輪側雄ネジ部12とトーンリング側雌ネジ部13を螺合すれば、センサ構成部品であるトーンリング2を転がり軸受5の内輪51に取付けることができる。なお、この場合も、前述した緩み止め対策を施すことが望ましい。
Next, a different modification of the bearing-sensor mounting structure of the embodiment described above is shown in FIG. In the bearing with the wireless sensor shown in FIGS. 1 and 2, in order to attach the
このように、この実施形態の軸受−センサ取付構造では、内輪51及び外輪52及び転動体53を備えた転がり軸受5に軸受周りの状態量を検出するためのセンサを取付ける場合、内輪51及び外輪52の少なくとも一方の外周面又は内周面の軸受軸線方向端部に軸受軸線と同軸な軸受側ネジ部6、8、10、12を形成すると共に、その軸受側ネジ部6、8、10、12に螺合するセンサ側ネジ部7、9、11、13をセンサ構成部品であるトーンリング2及びカバー4に形成し、軸受側ネジ部6、8、10、12及びセンサ側ネジ部7、9、11、13を螺合して転がり軸受5にセンサを取付けることとしたため、センサを交換する場合に軸受側ネジ部6、8、10、12とセンサ側ネジ部7、9、11、13との螺合を解除すればよいので転がり軸受5ごと交換する必要がない。
Thus, in the bearing-sensor mounting structure of this embodiment, when a sensor for detecting a state quantity around the bearing is attached to the rolling
なお、前述の実施形態では、ワイヤレスセンサが取付けられた転がり軸受について説明したが、転がり軸受に取付けられるセンサは、これに限定されるものではなく、あらゆるセンサについて適用可能である。また、転がり軸受についても、外輪、内輪、転動体を有するあらゆる軸受について適用可能である。
本発明がここに記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。
In the above-described embodiment, the rolling bearing to which the wireless sensor is attached has been described. However, the sensor attached to the rolling bearing is not limited to this and can be applied to any sensor. In addition, the rolling bearing can be applied to any bearing having an outer ring, an inner ring, and a rolling element.
It goes without saying that the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention-specific matters described in the appropriate claims from the above description.
1 ワイヤレスセンサ付き軸受
2 トーンリング
3 センサユニット
4 カバー
5 転がり軸受
6 軸受内輪側雌ネジ部(軸受側ネジ部)
7 トーンリング側雄ネジ部(センサ側ネジ部)
8 軸受外輪側雄ネジ部(軸受側ネジ部)
9 カバー側雌ネジ部(センサ側ネジ部)
10 軸受外輪側雌ネジ部(軸受側ネジ部)
11 カバー側雄ネジ部(センサ側ネジ部)
12 軸受内輪側雄ネジ部(軸受側ネジ部)
13 トーンリング側雌ネジ部(センサ側ネジ部)
51 内輪
52 外輪
53 転動体
54 保持器
DESCRIPTION OF
7 Tone ring side male thread (sensor side thread)
8 Bearing outer ring side male threaded part (bearing side threaded part)
9 Cover side female thread (sensor side thread)
10 Bearing outer ring side female thread (bearing side thread)
11 Cover side male thread (sensor side thread)
12 Bearing inner ring side male threaded part (bearing side threaded part)
13 Tone ring female thread (sensor thread)
51
Claims (3)
前記内輪及び外輪の少なくとも一方の外周面又は内周面の軸受軸線方向端部に形成され且つ軸受軸線と同軸な軸受側ネジ部と、
前記センサの構成部品に形成され且つ前記軸受側ネジ部に螺合するセンサ側ネジ部と
を備え、
前記軸受側ネジ部及びセンサ側ネジ部を螺合して前記軸受に前記センサを取付けることを特徴とする軸受−センサ取付構造。 A bearing-sensor mounting structure for attaching a sensor for detecting a state quantity around the bearing to a bearing having an inner ring, an outer ring, and a rolling element,
A bearing-side screw portion that is formed on the outer circumferential surface of at least one of the inner ring and the outer ring or the bearing axial direction end of the inner circumferential surface and is coaxial with the bearing axis;
A sensor-side screw portion that is formed on a component part of the sensor and is screwed into the bearing-side screw portion;
A bearing-sensor mounting structure, wherein the sensor is mounted on the bearing by screwing the bearing-side screw portion and the sensor-side screw portion.
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