JP2020148217A - Rolling bearing and rolling bearing with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転がり軸受及びセンサ付き転がり軸受に関する。 The present invention relates to rolling bearings and rolling bearings with sensors.
特許文献1(特開2008−019933号公報)には、軸受システムが記載されている。特許文献1に記載の軸受システムは、転がり軸受と、第1センサと、第2センサとを有している。第1センサは、回転輪の回転速度を検知するセンサであり、第2センサは、保持器又は転動体の公転速度を検知するセンサである。 Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-019933) describes a bearing system. The bearing system described in Patent Document 1 includes a rolling bearing, a first sensor, and a second sensor. The first sensor is a sensor that detects the rotation speed of the rotating wheel, and the second sensor is a sensor that detects the revolution speed of the cage or the rolling element.
転がり軸受及びセンサにより構成される軸受システムとしては、その他に、特許文献2(特開2017−160974号公報)に記載の軸受システム及び特許文献3(特開2018−038692号公報)に記載の軸受システムがある。 Other bearing systems including rolling bearings and sensors include the bearing system described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2017-160974) and the bearing described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2018-038692). There is a system.
特許文献1〜特許文献3に記載の軸受システムにおいては、磁気感応素子等のセンサを転がり軸受に対して外付けで取り付ける必要がある。そのため、特許文献1〜特許文献3に記載の軸受システムにおいては、システム構成の複雑化が懸念される。 In the bearing system described in Patent Documents 1 to 3, it is necessary to externally attach a sensor such as a magnetic sensitive element to the rolling bearing. Therefore, in the bearing system described in Patent Documents 1 to 3, there is a concern that the system configuration may be complicated.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、転がり軸受の状態を検知可能なセンサを簡易に構成することができる転がり軸受を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. More specifically, the present invention provides a rolling bearing capable of easily configuring a sensor capable of detecting the state of the rolling bearing.
本発明の一態様に係る転がり軸受は、内輪と、内輪の外側に配置される外輪と、内輪と外輪との間に配置される転動体と、内輪と外輪との間に配置されるとともに、転動体を保持する保持器と、導電性材料により形成された第1電極及び第2電極と、第1電極及び第2電極の表面に形成された絶縁膜とを備えている。転動体及び保持器の一方は、第3電極になっている。第1電極と第3電極との間の距離である第1距離及び第2電極と第3電極との距離である第2距離は、外輪に対する内輪の相対的な回転に伴って変化する。外輪に対する内輪の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化は、外輪に対する内輪の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化と位相がずれている。 The rolling bearing according to one aspect of the present invention is arranged between the inner ring, the outer ring arranged outside the inner ring, the rolling element arranged between the inner ring and the outer ring, and between the inner ring and the outer ring. It includes a cage for holding the rolling element, a first electrode and a second electrode formed of a conductive material, and an insulating film formed on the surfaces of the first electrode and the second electrode. One of the rolling element and the cage is a third electrode. The first distance, which is the distance between the first electrode and the third electrode, and the second distance, which is the distance between the second electrode and the third electrode, change with the relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring. The time change of the first distance due to the relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring is out of phase with the time change of the second distance due to the relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring.
本発明の一態様に係る転がり軸受においては、第1距離が小さくなる際に、第1電極に正の電荷が誘導されるとともに、第2電極に負の電荷が誘導される。第1距離が大きくなると、各電極に誘導された電荷により、第1電極から第2電極へと電流が流れる。また、本発明の一態様に係る転がり軸受においては、第2距離が小さくなる際に、第1電極に負の電荷が誘導されるとともに、第2電極に正の電荷が誘導される。第2距離が大きくなると、各電極に誘導された電荷により、第2電極から第1電極へと電流が流れる。本発明の一態様に係る転がり軸受においては、上記の電流を用いて転がり軸受の動作状態を判断することができるため、簡易な構成で状態を検知可能なセンサを構成することができる。 In the rolling bearing according to one aspect of the present invention, when the first distance becomes small, a positive charge is induced in the first electrode and a negative charge is induced in the second electrode. When the first distance is increased, a current flows from the first electrode to the second electrode due to the electric charge induced in each electrode. Further, in the rolling bearing according to one aspect of the present invention, when the second distance becomes small, a negative charge is induced in the first electrode and a positive charge is induced in the second electrode. When the second distance is increased, a current flows from the second electrode to the first electrode due to the electric charge induced in each electrode. In the rolling bearing according to one aspect of the present invention, since the operating state of the rolling bearing can be determined by using the above current, a sensor capable of detecting the state can be configured with a simple configuration.
上記の転がり軸受において、転動体は、玉であってもよい。保持器は、第3電極になっていてもよい。保持器は、転動体を保持している部分において中心軸方向に沿って突出している凸部を有していてもよい。上記の転がり軸受において、転動体は、周方向に沿って等間隔で配置されていてもよい。第1電極の数及び第2電極の数は、それぞれ転動体の数の整数倍であってもよい。第1電極及び第2電極は、周方向に沿って交互に等間隔で配置されていてもよい。 In the above rolling bearing, the rolling element may be a ball. The cage may be a third electrode. The cage may have a convex portion protruding along the central axis direction in the portion holding the rolling element. In the above rolling bearing, the rolling elements may be arranged at equal intervals along the circumferential direction. The number of the first electrode and the number of the second electrode may be an integral multiple of the number of rolling elements, respectively. The first electrode and the second electrode may be alternately arranged at equal intervals along the circumferential direction.
上記の転がり軸受において、保持器は、第3電極になっていてもよい。保持器の第1電極と対向する面には、第1電極に向かって突出する凸部が形成されていてもよい。上記の転がり軸受において、凸部は、周方向に沿って等間隔で配置されていてもよい。第1電極及び第2電極の数は、それぞれ凸部の数の整数倍であってもよい。第1電極及び第2電極は、周方向に沿って交互に等間隔で配置されていてもよい。 In the above rolling bearing, the cage may be a third electrode. A convex portion protruding toward the first electrode may be formed on the surface of the cage facing the first electrode. In the above rolling bearing, the protrusions may be arranged at equal intervals along the circumferential direction. The number of the first electrode and the second electrode may be an integral multiple of the number of convex portions, respectively. The first electrode and the second electrode may be alternately arranged at equal intervals along the circumferential direction.
上記の転がり軸受は、内輪と外輪との間にある軸受空間を画するシール部材をさらに備えていてもよい。第1電極及び第2電極は、シール部材の軸受空間側の面上に配置されていてもよい。 The rolling bearing may further include a sealing member that defines a bearing space between the inner ring and the outer ring. The first electrode and the second electrode may be arranged on the surface of the seal member on the bearing space side.
上記の転がり軸受において、絶縁膜は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜であってもよい。上記の転がり軸受において、絶縁膜の厚さは、100μm以下であってもよい。 In the above rolling bearing, the insulating film may be a polytetrafluoroethylene (PTFE) film. In the above rolling bearing, the thickness of the insulating film may be 100 μm or less.
本発明の一態様に係るセンサ付き転がり軸受は、上記の転がり軸受と、第1電極と第2電極との間の電圧に基づいて保持器の公転速度を検知する検知部を備えている。上記のセンサ付き転がり軸受において、検知部は、保持器の公転速度に基づいて外輪に対する内輪の相対的な回転速度を推定可能に構成されていてもよい。 The rolling bearing with a sensor according to one aspect of the present invention includes the above-mentioned rolling bearing and a detection unit that detects the revolution speed of the cage based on the voltage between the first electrode and the second electrode. In the above-mentioned rolling bearing with a sensor, the detection unit may be configured so that the relative rotation speed of the inner ring with respect to the outer ring can be estimated based on the revolution speed of the cage.
本発明の他の態様に係るセンサ付き転がり軸受は、転がり軸受と、第1電極と第2電極との間の電圧に基づいて転がり軸受の内部に供給されている潤滑剤の状態を検知する検知部を備えている。上記のセンサ付き転がり軸受において、前記検知部が検知する潤滑剤の状態は、潤滑剤中の水分含有量であってもよい。 The rolling bearing with a sensor according to another aspect of the present invention detects the state of the rolling bearing and the lubricant supplied to the inside of the rolling bearing based on the voltage between the first electrode and the second electrode. It has a part. In the above-mentioned rolling bearing with a sensor, the state of the lubricant detected by the detection unit may be the water content in the lubricant.
本発明の一態様に係る転がり軸受によると、転がり軸受の状態を検知可能なセンサを簡易に構成することができる。 According to the rolling bearing according to one aspect of the present invention, a sensor capable of detecting the state of the rolling bearing can be easily configured.
本発明の実施形態の詳細を、図面を参酌しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。 The details of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts shall be designated by the same reference numerals, and duplicate explanations shall not be repeated.
(第1実施形態)
以下に、第1実施形態に係る転がり軸受(以下「転がり軸受10」とする)の構成を説明する。
(First Embodiment)
The configuration of the rolling bearing (hereinafter referred to as "rolling
図1は、転がり軸受10の上面図である。図2は、図1のII−IIにおける断面図である。図3は、図1のIII−IIIにおける断面図である。図1〜図3に示されるように、転がり軸受10は、円筒ころ軸受である。転がり軸受10は、内輪11と、外輪12と、転動体13と、保持器14と、第1電極15と、第2電極16と、絶縁膜17及び絶縁膜18(詳細には、図4及び図5参照)とを有している。
FIG. 1 is a top view of the rolling
内輪11は、環状(リング状)の形状を有している。内輪11は、内周面11aと、外周面11bとを有している。外周面11bは、内輪11の軌道面を有している。内輪11には、軸(図示せず)が挿入される。
The
外輪12は、環状の形状を有している。外輪12は、上面12aと、底面12bと、内周面12cと、外周面12dとを有している。上面12a及び底面12bは、転がり軸受10の中心軸方向における端面を構成している。なお、中心軸方向とは、転がり軸受の回転輪(転がり軸受10においては内輪11)の回転の軸に沿う方向である。内周面12cは、上面12a及び底面12bに連なっている。外周面12dは、上面12a及び底面12bに連なっている。外輪12は、内周面12cが外周面11bに対向するように、内輪11の外側に配置されている。外輪12は、ハウジング(図示せず)に取り付けられる。
The
内周面12cには、凹部12caが形成されている。内周面12cは、凹部12caにおいて、外周面12d側に窪んでいる。凹部12caの底面は、外輪12の軌道面を構成している。このことを別の観点から言えば、内周面12cは、凹部12caの上面12a側に形成された鍔12cbと、凹部12caの底面12b側に形成された鍔12ccとを有しており、鍔12cb及び鍔12ccとの間にある内周面12cが外輪12の軌道面を構成している。
A recess 12ca is formed on the inner
転動体13は、円筒形状を有している。転動体13は、上面13aと、底面13bと、外周面13cとを有している。外周面13cは、上面13a及び底面13bに連なっている。外周面13cは、転動体13の転動面を構成している。転動体13は、内輪11と外輪12との間に配置されている。より具体的には、転動体13は、外周面13cが凹部12caの底面及び外周面11bと接するとともに、上面13a及び底面13bが凹部12caの側面と対向するように、凹部12ca内に配置されている。
The rolling
保持器14は、第3電極Rになっている。保持器14は、もみ抜き保持器である。保持器14は、例えば導電材料により形成されている。保持器14は、環状の形状を有している。保持器14は、内周面14aと、外周面14bと、貫通穴14cとを有している。保持器14は、内周面14aが外周面11bと対向するとともに、外周面14bが内周面12cと対向するように、内輪11と外輪12との間に配置されている。貫通穴14cは、保持器14を厚さ方向(内周面14aから外周面14bに向かう方向)に貫通している。貫通穴14cは、周方向に沿って、等間隔で複数形成されている。なお、周方向とは、中心軸方向から見て、転がり軸受の回転輪(転がり軸受10においては、内輪11)の回転の軸を中心とする円周に沿う方向である。貫通穴14cの数は、転動体13の個数に等しい。貫通穴14c内には、転動体13が配置されている。これにより、転動体13は、転動体13同士の周方向における間隔が等間隔になるように保持器14に保持されている。
The
外周面14bには、凸部14baが形成されている。外周面14bは、凸部14baにおいて、内周面14aとは反対側に突出している。凸部14baの数は、転動体13の数に等しいことが好ましい。凸部14baは、周方向に沿って等間隔で配置されていることが好ましい。外周面14bには、凹部14bbが形成されている。外周面14bは、凹部14bbにおいて、内周面14a側に窪んでいる。凹部14bbの数は、転動体13の数に等しいことが好ましい。凹部14bbは、隣り合う2つの凸部14baの間に配置されている。すなわち、凸部14ba及び凹部14bbは、周方向に沿って等間隔で交互に形成されている。
A convex portion 14ba is formed on the outer
第1電極15及び第2電極16は、導電材料により形成されている。第1電極15及び第2電極16は、例えば、銅(Cu)又は銅合金により形成されている。第1電極15及び第2電極16は、保持器14に対向する位置に配置されている。より具体的には、第1電極15及び第2電極16は、鍔12cbに位置する内周面12c上に配置されている。第1電極15の数及び第2電極16の数は、それぞれ、凸部14baの数の整数倍になっている。「第1電極15の数及び第2電極16の数がそれぞれ凸部14baの数の整数倍になっている」には、第1電極15の数及び第2電極16の数がそれぞれ凸部14baの数に等しい場合が含まれている。第1電極15及び第2電極16は、周方向に沿って等間隔で交互に配置されている。複数の第1電極15は一体に形成されていてもよく、複数の第2電極16は一体に形成されていてもよい。但し、第1電極15は、第2電極16と電気的に分離されている。
The
外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴って、保持器14は、周方向に沿って公転する。第3電極R(転がり軸受10においては、保持器14)と第1電極15との間の径方向における距離を第1距離とし、第3電極Rと第2電極16との間の径方向における距離を第2距離とする。外周面14bには、凸部14ba(及び凹部14bb)が形成されているため、外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴って(保持器14の公転に伴って)、第1距離及び第2距離が時間変化する。
With the relative rotation of the
第1電極15及び第2電極16は、外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されている。
In the
転がり軸受10においては、凸部14baが周方向に沿って等間隔で配置されている。また、転がり軸受10においては、第1電極15及び第2電極16の数がそれぞれ凸部14baの数の整数倍になっている。さらに、転がり軸受10においては、第1電極15及び第2電極16が周方向に沿って等間隔で交互に配置されている。そのため、転がり軸受10においては、第1電極15が凸部14baと対向している際には第2電極16が凸部14baと対向しておらず、第2電極16が凸部14baと対向している際には第1電極15が凸部14baと対向していないことになるため、第1距離の時間変化の位相と第2距離の時間変化の位相とが、逆位相になる。
In the rolling
図4は、図2の領域IVにおける拡大図である。図5は、図3の領域Vにおける拡大図である。図4及び図5に示されるように、絶縁膜17は、第1電極15及び第2電極16上に形成されている。絶縁膜17は、絶縁材料により形成されている。絶縁膜17は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンで形成されている(絶縁膜17は、ポリテトラフルオロエチレン膜である)。第1電極15及び第2電極16と外輪12(より具体的には、鍔12cb)との間には、絶縁膜18が形成されている。絶縁膜18は、絶縁材料により形成されている。これにより、第1電極15及び第2電極16は、外輪12から電気的に分離されている。
FIG. 4 is an enlarged view of region IV of FIG. FIG. 5 is an enlarged view in the region V of FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the insulating
絶縁膜17の厚さTは、好ましくは、180μm以下である。厚さTは、さらに好ましくは、100μm以下である。なお、厚さTは、例えば12.5μm以上である。凸部14baと第1電極15(第2電極16)とが対向している際の絶縁膜17と凸部14baとの間の距離を、距離DISとする。距離DISは、0.2mm以下であることが好ましい。距離DISは、0であってもよい。すなわち、凸部14baと第1電極15(第2電極16)とが対向している状態において、凸部14baは、絶縁膜17に接していてもよい。
The thickness T of the insulating
以下に、転がり軸受10の効果を説明する。
図6Aは、転がり軸受10の効果を説明するための第1説明図である。図6Bは、転がり軸受10の効果を説明するための第2説明図である。図6Cは、転がり軸受10の効果を説明するための第3説明図である。図6Dは、転がり軸受10の効果を説明するための第4説明図である。
The effect of the rolling
FIG. 6A is a first explanatory view for explaining the effect of the rolling
転がり軸受10の動作時には、転がり軸受10の内部に潤滑油、グリース等の潤滑剤Lが供給されている。そのため、図6Aに示されるように、外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴って、第1電極15上にある絶縁膜17と凸部14baとが潤滑剤Lを介して互いに摺動する。その結果、第1電極15に正の電荷が誘導されるとともに、第2電極16に負の電荷が誘導される。
During operation of the rolling
図6Aに示される状態から外輪12に対する内輪11の相対的な回転が進むと、図6Bに示されるように、各電極に誘導された電荷に起因した起電力に基づいて、第1電極15から第2電極16へと電流が流れる。
When the relative rotation of the
図6Bに示される状態から外輪12に対する内輪11の相対的な回転が進むと、図6Cに示されるように、第2電極16上にある絶縁膜17と凸部14baとが潤滑剤Lを介して互いに摺動する。その結果、第1電極15に負の電荷が誘導されるとともに、第2電極16に正の電荷が誘導される。
When the relative rotation of the
図6Cに示される状態から外輪12に対する内輪11の相対的な回転が進むと、図6Dに示されるように、各電極に誘導された電荷に起因した起電力に基づいて、第2電極16から第1電極15へと電流が流れる。図6Dに示される状態から外輪12に対する内輪11の相対的な回転が進むと、図6Aに示される状態に戻る。このように、転がり軸受10においては、外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴って、第1電極15及び第2電極16からパルス状の電流(電圧)が出力される。以下においては、第1電極15と第2電極16との間の電圧を、電極間電圧という。
When the relative rotation of the
図7は、電極間電圧と保持器14の公転速度との関係を示す模式的なグラフである。図8は、外輪12に対する内輪11の相対的な回転速度と保持器14の公転速度との関係を示す模式的なグラフである。図7中において、横軸は保持器14の公転速度であり、縦軸は電極間電圧の振幅である。図8中において、横軸は外輪12に対する内輪11の相対的な回転速度であり、縦軸は保持器の公転速度である。
FIG. 7 is a schematic graph showing the relationship between the voltage between electrodes and the revolution speed of the
図7に示されるように、保持器14の公転速度が大きくなるほど、電極間電圧は大きくなる。また、図8に示されるように、外輪12に対する内輪11の回転速度が大きくなるほど、保持器14の回転速度は大きくなる。具体的には、外輪12に対する内輪11の回転速度と保持器14の公転速度との間には、線形な関係がある。外輪12に対する内輪11の相対的な回転速度が大きくなるほど、電極間電圧は大きくなる。そのため、転がり軸受10によると、電極間電圧をモニタリングすることにより、外輪12に対する内輪11の相対的な回転速度を検知する(又は、保持器14の公転速度を検知する)センサを簡易に構成することができる。
As shown in FIG. 7, as the revolution speed of the
潤滑剤L中に混入する水分量が変化すると、潤滑剤Lの誘電率が変化する。その結果、凸部14baが絶縁膜17と摺動した際に第1電極15及び第2電極16に誘導される電荷量が変化するとともに、それに起因して、電極間電圧が変化する。そのため、転がり軸受10によると、電極間電圧をモニタリングすることにより、潤滑剤L中に混入する水分量を検知するセンサを簡易に構成することができる。潤滑剤L中への摩耗粉(鉄粉)の混入、潤滑剤Lの劣化(熱劣化、潤滑剤L中における基油の減少)によっても潤滑剤Lの誘電率が変化するため、電極間電圧をモニタリングすることにより、潤滑剤L中への摩耗粉の混入、潤滑剤Lの劣化も検知することができる。
When the amount of water mixed in the lubricant L changes, the dielectric constant of the lubricant L changes. As a result, when the convex portion 14ba slides on the insulating
第1電極15及び第2電極16において発生した電力は、キャパシタ等の蓄電部に蓄積することが可能である。そのため、転がり軸受10によると、発電装置を簡易に構成することができる。
The electric power generated in the
凸部14baが周方向に沿って等間隔で配置されており、第1電極15及び第2電極16の数がそれぞれ凸部14baの数に等しくなっており、かつ、第1電極15及び第2電極16が周方向に沿って等間隔で配置されている場合には、第1距離の時間変化及び第2距離の時間変化が互いに逆位相となる。そのため、この場合には、電極間電圧及び第1電極15と第2電極16との間に流れる電流を最大化することが可能になる。
The convex portions 14ba are arranged at equal intervals along the circumferential direction, the numbers of the
厚さTが小さくなるほど、凸部14baが絶縁膜17と摺動した際に第1電極15及び第2電極16に誘導される電荷量が増加する。また、距離DISが小さくなるほど、凸部14baが絶縁膜17と摺動した際に第1電極15及び第2電極16に誘導される電荷量が増加する。そのため、厚さT及び距離DISを小さくすることにより、電極間電圧及び第1電極15と第2電極16との間に流れる電流を増加させることができる。
As the thickness T becomes smaller, the amount of electric charge induced in the
(第2実施形態)
以下に、第2実施形態に係る転がり軸受(以下「転がり軸受10A」とする)の構成を説明する。ここでは、転がり軸受10の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
(Second Embodiment)
The configuration of the rolling bearing (hereinafter referred to as "rolling
図9は、転がり軸受10Aの上面図である。図10は、図9のX−Xにおける断面図である。図11は、図9のXI−XIにおける断面図である。図9〜図11に示されるように、転がり軸受10Aは、円筒ころ軸受である。転がり軸受10Aは、内輪11と、外輪12と、転動体13と、保持器14と、第1電極15と、第2電極16と、絶縁膜17及び絶縁膜18とを有している。第1電極15及び第2電極16は、外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されている。これらの点に関し、転がり軸受10Aの構成は、転がり軸受10の構成と共通している。
FIG. 9 is a top view of the rolling
転がり軸受10Aにおいては、保持器14ではなく転動体13が、第3電極Rになっている。転動体13は、例えば、導電材料により形成されている。転がり軸受10Aにおいては、第1距離が転動体13と第1電極15との間の中心軸方向における距離になっており第2距離が転動体13と第2電極16との間の中心軸方向における距離になっている。保持器14は、凸部14ba及び凹部14bbを有していない。第1電極15の数及び第2電極16の数は、それぞれ転動体13の数の整数倍になっていることが好ましい。第1電極15及び第2電極16は、凹部12caの側面に配置されている。保持器14は、導電材料により形成されていなくてもよい。これらの点に関して、転がり軸受10Aの構成は転がり軸受10の構成と異なっている。
In the rolling bearing 10A, the rolling
転がり軸受10Aにおいて、第1電極15(第2電極16)は、外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴って、転動体13に対向している状態と転動体13に対向していない状態とを繰り返す。転動体13と第1電極15(第2電極16)とが互いに対向していない場合、第1距離(第2距離)は無限大であると見做すことができるため、転がり軸受10Aにおいても、第1距離及び第2距離は、外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴って時間変化する。
In the rolling bearing 10A, the first electrode 15 (second electrode 16) faces the rolling
以下に、転がり軸受10Aの効果を説明する。ここでは、転がり軸受10の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
The effect of the rolling
転がり軸受10Aにおいても、転がり軸受10と同様に、第1電極15及び第2電極16は外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されているため、外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴って電極間電圧が発生するとともに、第1電極15と第2電極16との間に電流が流れる。したがって、転がり軸受10Aによっても、転がり軸受の状態を検知可能なセンサや発電装置を簡易に構成することができる。
In the rolling bearing 10A as well, similarly to the rolling
(第3実施形態)
以下に、第3実施形態に係る転がり軸受(以下「転がり軸受20」とする)の構成を説明する。
(Third Embodiment)
The configuration of the rolling bearing (hereinafter referred to as "rolling
図12は、転がり軸受20の上面図である。図13は、図12のXIII−XIIIにおける断面図である。図14は、図12のXIV−XIVにおける断面図である。図12〜図14に示されるように、転がり軸受20は円錐ころ軸受である。転がり軸受20は、内輪21と、外輪22と、転動体23と、保持器24と、第1電極25と、第2電極26と、絶縁膜27及び絶縁膜28(詳細には、図15及び図16参照)とを有している。
FIG. 12 is a top view of the rolling
内輪21は、環状の形状を有している。内輪21は、上面21aと、底面21bと、内周面21cと、外周面21dとを有している。上面21a及び底面21bは、転がり軸受20の中心軸方向における端面を構成している。外周面21dは、内輪21の軌道面を有している。外周面21dの上面21a側には、鍔21eが形成されている。
The
外輪22は、環状の形状を有している。外輪22は、内周面22aと、外周面22bとを有している。内周面22aは、外輪22の軌道面を有している。外輪22は、内周面22aが外周面21dと対向するように内輪21の外側に配置されている。外輪22は、ハウジング(図示せず)に取り付けられる。
The
転動体23は、上面23aと、底面23bと、側面23cとを有している。上面23aの直径は、底面23bの直径よりも大きい、側面23cは、上面23a及び底面23bに連なっている。側面23cは、転動体23の転動面を構成している。転動体23は、円錐台形状を有している。転動体23は、側面23cが外周面21d及び内周面22aに接するように、内輪21と外輪22との間に配置されている。転動体23は、底面23bが鍔21eの側面に対向するように配置されている。
The rolling
保持器24は、もみ抜き保持器である。保持器24は、第3電極Rになっている。保持器24は、環状の形状を有している。保持器24は、内周面24aと、外周面24bと、貫通穴24cとを有している。保持器24は、内周面24aが外周面21dに対向するとともに、外周面24bが内周面22aに対向するように、内輪21と外輪22との間に配置されている。貫通穴24cは、保持器24の厚さ方向(内周面24aから外周面24bに向かう方向)に沿って貫通している。貫通穴24cの数は、転動体23の数に等しい。貫通穴24c内には、転動体23が配置されている。これにより、転動体23は、転動体23同士の周方向における間隔が等間隔になるように保持器24に保持されている。保持器24は、例えば導電材料により形成されている。
The
内周面24aには、凸部24aaが形成されている。内周面24aは、凸部24aaにおいて、外周面24bとは反対側に突出している。凸部24aaの数は、転動体13の数に等しいことが好ましい。凸部24aaは、周方向に沿って等間隔で配置されていることが好ましい。内周面24aには、凹部24abが形成されている。内周面24aは、凹部24abにおいて、外周面24b側に窪んでいる。凹部24abの数は、転動体23の数に等しいことが好ましい。凹部24abは、隣り合う2つの凸部24aaの間に配置されている。すなわち、凸部24aa及び凹部24abは、周方向に沿って等間隔で交互に形成されている。
A convex portion 24aa is formed on the inner
第1電極25及び第2電極26は、導電材料により形成されている。第1電極25及び第2電極26は、例えば、銅又は銅合金により形成されている。第1電極25及び第2電極26は、保持器24に対向する位置に配置されている。より具体的には、第1電極25及び第2電極26は、鍔21eに位置する外周面21d上に配置されている。
The
第1電極25の数及び第2電極26の数は、それぞれ、凸部24aaの数の整数倍になっている。「第1電極25の数及び第2電極26の数がそれぞれ凸部24aaの数の整数倍になっている」には、第1電極25の数及び第2電極26の数がそれぞれ凸部24aaの数に等しい場合が含まれている。第1電極25及び第2電極26は、周方向に沿って交互に配置されている。複数の第1電極25は一体に形成されていてもよく、複数の第2電極26は一体に形成されていてもよい。但し、第1電極25は、第2電極26と電気的に分離されている。
The number of the
外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴って、保持器24は、周方向に沿って公転する。第3電極R(転がり軸受20においては、保持器24)と第1電極25との間の径方向における距離を第1距離とし、第3電極Rと第2電極26との間の径方向における距離を第2距離とする。内周面24aには、凸部24aa(及び凹部24ab)が形成されているため、外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴って(保持器24の公転に伴って)、第1距離及び第2距離が時間変化する。
With the relative rotation of the
第1電極25及び第2電極26は、外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されている。
In the
転がり軸受20においては、凸部24aaが周方向に沿って等間隔で配置されている。また、転がり軸受20においては、第1電極25及び第2電極26の数がそれぞれ凸部24aaの数に等しくなっている。さらに、転がり軸受20においては、第1電極25及び第2電極26が周方向に沿って等間隔で配置されている。そのため、転がり軸受20においては、第1電極25が凸部24aaと対向している際には第2電極26が凸部24aaと対向しておらず、第2電極26が凸部24aaと対向している際には第1電極25が凸部24aaと対向していないことになるため、第1距離の時間変化の位相と第2距離の時間変化の位相とが、逆位相になる。
In the rolling
図15は、図13の領域XVにおける拡大図である。図16は、図14の領域XVIにおける拡大図である。図15及び図16に示されるように、絶縁膜27は、第1電極25及び第2電極26上に形成されている。絶縁膜27は、絶縁材料により形成されている。絶縁膜27は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンで形成されている(絶縁膜27は、ポリテトラフルオロエチレン膜である)。絶縁膜27の厚さTは、好ましくは、180μm以下である。厚さTは、さらに好ましくは、100μm以下である。なお、厚さTは、例えば12.5μm以上である。絶縁膜28は、第1電極25及び第2電極26と内輪21(より具体的には、鍔21e)との間に形成されている。絶縁膜28は、絶縁材料により形成されている。これにより、第1電極25及び第2電極26は、内輪21から電気的に分離されている。
FIG. 15 is an enlarged view in the region XV of FIG. FIG. 16 is an enlarged view of the region XVI of FIG. As shown in FIGS. 15 and 16, the insulating
以下に、転がり軸受20の効果を説明する。
転がり軸受20においても、転がり軸受10と同様に、第1電極25及び第2電極26は、外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪12に対する内輪11の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されているため、外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴って電極間電圧が発生するとともに、第1電極25と第2電極26との間に電流が流れる。したがって、転がり軸受20によっても、転がり軸受の状態を検知可能なセンサや発電装置を簡易に構成することができる。
The effect of the rolling
In the rolling
(第4実施形態)
以下に、第4実施形態に係る転がり軸受(以下「転がり軸受20A」とする)の構成を説明する。ここでは、転がり軸受20の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
(Fourth Embodiment)
The configuration of the rolling bearing (hereinafter referred to as "rolling
図17は、転がり軸受20Aの底面図である。図18は、図17のXVIII−XVIIIにおける断面図である。図19は、図17のXIX−XIXにおける断面図である。図17〜図19に示されるように、転がり軸受20Aは、円錐ころ軸受である。転がり軸受20Aは、内輪21と、外輪22と、転動体23と、保持器24と、第1電極25と、第2電極26と、絶縁膜27及び絶縁膜28とを有している。第1電極25及び第2電極26は、外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されている。これらの点に関し、転がり軸受20Aの構成は、転がり軸受20の構成と共通している。
FIG. 17 is a bottom view of the rolling
転がり軸受20Aにおいては、保持器24ではなく、転動体23が第3電極Rになっている。第1距離は、転動体23と第1電極25との間の中心軸方向における距離になっている。第2距離は、転動体13と第2電極16との間の中心軸方向における距離になっている。転動体23は、例えば導電材料により形成されている。保持器24は、導電材料により形成されていなくてもよい。保持器24は、凸部24aa及び凹部24abを有していない。第1電極25の数及び第2電極26の数は、それぞれ転動体23の数の整数倍になっていることが好ましい。第1電極25及び第2電極26は、鍔21eの側面に配置されている。これらの点に関して、転がり軸受20Aの構成は、転がり軸受20の構成と異なっている。
In the rolling bearing 20A, the rolling
転がり軸受20Aにおいて、第1電極25(第2電極26)は、外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴って、転動体23に対向している状態と転動体23に対向していない状態とを繰り返す。転動体23と第1電極25(第2電極26)とが互いに対向していない場合、第1距離(第2距離)は無限大であると見做すことができるため、転がり軸受20Aにおいても、第1距離及び第2距離は、外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴って時間変化する。
In the rolling bearing 20A, the first electrode 25 (second electrode 26) faces the rolling
以下に、転がり軸受20Aの効果を説明する。ここでは、転がり軸受20の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
The effect of the rolling
転がり軸受20Aにおいても、転がり軸受20と同様に、第1電極25及び第2電極26は外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されているため、外輪22に対する内輪21の相対的な回転に伴って電極間電圧が発生するとともに、第1電極25と第2電極26との間に電流が流れる。したがって、転がり軸受20Aによっても、転がり軸受の状態を検知可能なセンサや発電装置を簡易に構成することができる。
In the rolling bearing 20A, similarly to the rolling
(第5実施形態)
以下に、第5実施形態に係る転がり軸受(以下「転がり軸受30」とする)の構成を説明する。
(Fifth Embodiment)
The configuration of the rolling bearing (hereinafter referred to as “rolling
図20は、転がり軸受30の上面図である。図21は、図20のXXI−XXIにおける断面図である。図22は、図20のXXII−XXIIにおける断面図である。図20〜図22に示されるように、転がり軸受30は、玉軸受である。転がり軸受30は、内輪31と、外輪32と、転動体33と、保持器34と、第1電極35と、第2電極36と、絶縁膜37及び絶縁膜39と、シール部材38とを有している。
FIG. 20 is a top view of the rolling
内輪31は、環状の形状を有している。内輪31は、内周面31aと外周面31bとを有している。外周面31bは、内輪31の軌道面を有している。内輪31には、軸が挿入される。
The
外輪32は、環状の形状を有している。外輪32は、内周面32aと外周面32bとを有している。内周面32aは、外輪32の軌道面を有している。外輪32は、内周面32aが外周面31bに対向するように、内輪31の外側に配置されている。
The
転動体33は、球状の形状を有している。転動体33は、表面33aを有している。転動体33は、表面33aが外周面31b及び内周面32aと接するように、内輪31と外輪32との間に配置されている。
The rolling
保持器34は、鋼板を打ち抜くことにより転動体33を保持する部分を形成した打ち抜き保持器である。保持器34は、保持部34aと、連結部34bとを有している。保持部34a及び連結部34bは、周方向に沿って等間隔で交互に配置されている。保持部34aは、転動体33を保持している部分である。連結部34bは、周方向において隣り合う2つの保持部34aを連結している部分である。保持器34は、転動体33を保持している部分において、中心軸方向に沿って突出する凸部34cを有している。図20〜図22に示される例では、保持部34aは転動体33の表面33aに沿った曲面になっており、当該曲面部分自体が凸部34cになっている。転動体33を保持している曲面部分の頂点付近に、さらに中心軸方向に沿って突出する部分をプレス加工等により形成し、当該突出する部分を凸部34cとしてもよい。なお、上記のプレス加工は、保持部34aを形成するための打ち抜き加工と同時に行われてもよい。すなわち、「保持器34が転動体33を保持している部分において中心軸方向に沿って突出する凸部34cを有している」には、保持部34a自体が凸部34cになっている場合及び保持部34aに凸部34cが形成されている場合の双方が含まれている。凸部34cの数は、転動体33の数に等しい。保持器34は、第3電極Rになっている。保持器34は、環状の形状を有している。転動体33は、転動体33同士の周方向における間隔が等間隔になるように保持器34に保持されている。保持器34は、導電材料により形成されている。
The
シール部材38は、内輪31と外輪32との間にある軸受空間を画するように、外輪32に取り付けられている。シール部材38は、シール板であってもよく、シールド板であってもよい。シール部材38は、表面38aと、裏面38bとを有している。表面38aは、軸受空間側を向く面である。このことを別の観点から言えば、表面38aは、保持器34と対向している側の面である。裏面38bは、表面38aの反対面である。
The
第1電極35及び第2電極36は、シール部材38上に配置されている。より具体的には、第1電極35及び第2電極36は、表面38a上に配置されている。第1電極35の数及び第2電極36の数は、それぞれ転動体33の数の整数倍になっていることが好ましい。「第1電極35の数及び第2電極36の数がそれぞれ転動体33の数の整数倍になっている」には、第1電極35の数及び第2電極36の数がそれぞれ転動体の数に等しい場合が含まれている。
The
第1電極35及び第2電極36は、周方向に沿って交互に配置されている。複数の第1電極35は一体に形成されていてもよく、複数の第2電極36は一体に形成されていてもよい。但し、第1電極35は、第2電極36と電気的に分離されている。
The
外輪32に対する内輪31の相対的な回転に伴って、保持器34は、周方向に沿って公転する。第3電極R(転がり軸受30においては、保持器34)と第1電極35との間の中心軸方向における距離を第1距離とし、第3電極Rと第2電極36との間の中心軸方向における距離を第2距離とする。保持器34は打ち抜き保持器である(凸部34cを有している)ため、外輪32に対する内輪31の相対的な回転に伴って(すなわち、保持器34の公転に伴って)、第1電極35(第2電極36)は凸部34cに対向している状態と凸部34cに対向していない状態とを繰り返すことになり、第1距離及び第2距離が時間変化する。
With the relative rotation of the
第1電極35及び第2電極36は、外輪32に対する内輪31の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪32に対する内輪31の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されている。
The
転がり軸受30においては、転動体33が周方向に沿って等間隔で配置されている。また、転がり軸受30においては、保持器34が打ち抜き保持器になっている。さらに、転がり軸受30においては、第1電極25及び第2電極26の数がそれぞれ転動体33の数の整数倍になっているとともに、第1電極35及び第2電極36が周方向に沿って等間隔で配置されている。そのため、転がり軸受30においては、第1電極35が転動体33と対向している際には第2電極36が転動体33と対向していないため、第1距離が大きくなる一方で第2距離が小さくなる。また、第2電極36が転動体33と対向している際には第1電極35が転動体33と対向していないため、第2距離が大きくなる一方で第1距離が小さくなる。このように、転がり軸受30においては、第1距離の時間変化の位相と第2距離の時間変化の位相とが、逆位相になる。
In the rolling
絶縁膜37は、第1電極35及び第2電極36上に形成されている。絶縁膜37は、絶縁材料により形成されている。絶縁膜37は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンで形成されている(絶縁膜37は、ポリテトラフルオロエチレン膜である)。絶縁膜37の厚さTは、好ましくは、180μm以下である。厚さTは、さらに好ましくは、100μm以下である。なお、厚さTは、例えば12.5μm以上である。第1電極35及び第2電極36とシール部材38(より具体的には、表面38a)との間には、絶縁膜39が形成されている。絶縁膜39は、絶縁材料により形成されている。これにより、第1電極35及び第2電極36とシール部材38とは、電気的に分離されている。
The insulating
以下に、転がり軸受30の効果を説明する。
転がり軸受30においても、転がり軸受10と同様に、第1電極35及び第2電極36は、外輪32に対する内輪31の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外輪32に対する内輪31の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されているため、外輪32に対する内輪31の相対的な回転に伴って電極間電圧が発生するとともに、第1電極35と第2電極36との間に電流が流れる。したがって、転がり軸受30によっても、転がり軸受の状態を検知可能なセンサや発電装置を簡易に構成することができる。
The effect of the rolling
In the rolling
(第6実施形態)
以下に、第6実施形態に係る転がり軸受(以下「転がり軸受40」とする)の構成を説明する。
(Sixth Embodiment)
The configuration of the rolling bearing (hereinafter referred to as "rolling
図23は、転がり軸受40の断面図である。図24は、内方部材41が外方部材42に対して相対的に回転した状態における転がり軸受40の断面図である。図23及び図24に示されるように、転がり軸受40は、ハブベアリングである。転がり軸受40は、内方部材41と、外方部材42(外輪)と、転動体43a及び転動体43bと、保持器44a及び保持器44bと、第1電極45と、第2電極46と、絶縁膜47とを有している。
FIG. 23 is a cross-sectional view of the rolling
内方部材41は、ハブ輪41aと、内輪41bとを有している。ハブ輪41aの外周面は、軌道面41aaを有している。ハブ輪41aは、小径部41abを有している。ハブ輪41aの外周面は、小径部41abにおいて、ハブ輪41aの内周面側に窪んでいる。内輪41bは、小径部41abが挿入されることによりハブ輪41aに固定されている。内輪41bの外周面は、軌道面41baを有している。
The
外方部材42は、内周面42aを有している。外方部材42は、内周面42aが軌道面41aa及び軌道面41baと対向するように、内方部材41の外側に配置されている。内周面42aは、外方部材42の軌道面を有している。
The
転動体43aは、軌道面41aaと内周面42aとの間に配置されており、転動体43bは、軌道面41baと内周面42aとの間に配置されている。外方部材42は、内周面42aにおいて、突出部42bを有している。突出部42bは、転動体43aと転動体43bとの間において、径方向に沿って内周面42aから内方部材41側に向かって突出している。
The rolling
保持器44aは第3電極Rになっている。保持器44aは、環状の形状を有している。保持器44aは、導電材料により形成されている。転動体43aは、転動体43a同士の周方向における間隔が等間隔になるように保持器44aに保持されている。保持器44aは、凸部44aaを有している。凸部44aaは、周方向に沿って等間隔で複数形成されている。凸部44aaは、保持器44aの突出部42bに対向している面に、突出部42bに向かって突出するように形成されている。保持器44bは、転動体43b同士の周方向における間隔が等間隔になるように、転動体43bを保持している。
The
第1電極45及び第2電極46は、導電材料により形成されている。第1電極45及び第2電極46は、例えば、銅又は銅合金により形成されている。第1電極45及び第2電極46は、保持器44aに対向する位置に配置されている。より具体的には、第1電極45及び第2電極46は、突出部42b上に配置されている。第1電極45の数及び第2電極46の数は、それぞれ、凸部44aaの数の整数倍になっている。第1電極45及び第2電極46は、周方向に沿って交互に配置されている。複数の第1電極45は一体に形成されていてもよく、複数の第2電極46は一体に形成されていてもよい。但し、第1電極45は、第2電極46と電気的に分離されている。なお、図示されていないが、第1電極45及び第2電極46は、突出部42bとの間に形成された絶縁膜により、突出部42bから電気的に分離されている。
The first electrode 45 and the second electrode 46 are made of a conductive material. The first electrode 45 and the second electrode 46 are formed of, for example, copper or a copper alloy. The first electrode 45 and the second electrode 46 are arranged at positions facing the
外方部材42に対する内方部材41の相対的な回転に伴って、保持器44aは、周方向に沿って公転する。第3電極R(転がり軸受40においては、保持器44a)と第1電極45との間の中心軸方向における距離を第1距離とし、第3電極Rと第2電極16との間の中心軸方向における距離を第2距離とする。保持器44aの突出部42bに対向する面には凸部44aaが形成されているため、外方部材42に対する内方部材41の相対的な回転に伴って(保持器44aの公転に伴って)、第1距離及び第2距離が時間変化する。
With the relative rotation of the
第1電極45及び第2電極46は、外方部材42に対する内方部材41の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外方部材42に対する内方部材41の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されている。
In the first electrode 45 and the second electrode 46, the phase of the time change of the first distance accompanying the relative rotation of the
転がり軸受40においては、凸部44aaが周方向に沿って等間隔で配置されている。また、転がり軸受40においては、第1電極45及び第2電極46の数がそれぞれ凸部44aaの数に等しくなっているとともに、第1電極45及び第2電極46が周方向に沿って等間隔で配置されている。そのため、転がり軸受40においては、第1電極45が凸部44aaと対向している際には第2電極46が凸部44aaと対向しておらず、第2電極46が凸部44aaと対向している際には第1電極45が凸部44aaと対向していないことになるため、第1距離の時間変化の位相と第2距離の時間変化の位相とが、逆位相になる。
In the rolling
絶縁膜47は、第1電極45及び第2電極46上に形成されている。絶縁膜47は、絶縁材料により形成されている。絶縁膜47は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンで形成されている(絶縁膜47は、ポリテトラフルオロエチレン膜である)。 The insulating film 47 is formed on the first electrode 45 and the second electrode 46. The insulating film 47 is formed of an insulating material. The insulating film 47 is made of, for example, polytetrafluoroethylene (the insulating film 47 is a polytetrafluoroethylene film).
以下に、転がり軸受40の効果を説明する。
転がり軸受40においても、転がり軸受10と同様に、第1電極45及び第2電極46は、外方部材42に対する内方部材41の相対的な回転に伴う第1距離の時間変化の位相と外方部材42に対する内方部材41の相対的な回転に伴う第2距離の時間変化の位相とが互いにずれるように配置されているため、外方部材42に対する内方部材41の相対的な回転に伴って電極間電圧が発生するとともに、第1電極45と第2電極46との間に電流が流れる。したがって、転がり軸受40によっても、転がり軸受の状態を検知可能なセンサや発電装置を簡易に構成することができる。
The effect of the rolling
In the rolling
(その他の転がり軸受への適用)
複列の円筒ころ軸受を用いた鉄道車両用転がり軸受及び複列の円錐ころ軸受を用いた鉄道車両用を用いた鉄道車両用転がり軸受においても、第1実施形態〜第6実施形態において説明した第1電極、第2電極、絶縁膜及び第3電極を適用することにより、転がり軸受10〜転がり軸受40と同様に動作する転がり軸受を構成することが可能である。
(Application to other rolling bearings)
The rolling bearings for railway vehicles using double-row cylindrical roller bearings and the rolling bearings for railway vehicles using double-row conical roller bearings have also been described in the first to sixth embodiments. By applying the first electrode, the second electrode, the insulating film, and the third electrode, it is possible to form a rolling bearing that operates in the same manner as the rolling
(第7実施形態)
以下に、第7実施形態に係る発電装置(以下「発電装置100」とする)の構成を説明する。
(7th Embodiment)
The configuration of the power generation device (hereinafter referred to as “
図25は、発電装置100のブロック図である。図25に示されるように、発電装置100は、転がり軸受10と、蓄電部50とを有している。発電装置100においては、転がり軸受10に代えて、転がり軸受10A、転がり軸受20、転がり軸受20A、転がり軸受30又は転がり軸受40が用いられてもよい。蓄電部50は、例えばキャパシタにより構成されている。蓄電部50は、第1電極15及び第2電極16に電気的に接続されている。これにより、外輪12に対する内輪11の相対的な回転により第1電極15及び第2電極16に発生する電極が、蓄電部50に蓄積される。
FIG. 25 is a block diagram of the
以下に、第8実施形態に係るセンサ付き転がり軸受(以下「センサ付き転がり軸受200」とする)の構成を説明する。
The configuration of the rolling bearing with a sensor (hereinafter referred to as “rolling
図26は、センサ付き転がり軸受200のブロック図である。センサ付き転がり軸受200は、図26に示されるように、転がり軸受10と、検知部60とを有している。センサ付き転がり軸受200においては、転がり軸受10に代えて、転がり軸受10A、転がり軸受20、転がり軸受20A、転がり軸受30又は転がり軸受40を用いることが可能である。
FIG. 26 is a block diagram of the rolling
検知部60は、第1電極15及び第2電極16に電気的に接続されている。検知部60は、電極間電圧に基づいて保持器14の公転速度を検知することが可能になるように構成されている。検知部60は、保持器14の公転速度に基づいて外輪12に対する内輪11の相対的な回転速度を推定可能に構成されていてもよい。なお、外輪12に対する内輪11の相対的な回転速度は、電極間電圧に基づいて検知された保持器14の公転速度に所定の係数を乗じる演算を行うことにより推定される。検知部60は、電極間電圧に基づいて転がり軸受10の内部に供給されている潤滑剤Lの状態(例えば、潤滑剤L中に混入する水分量、潤滑剤L中への摩耗粉の混入量、潤滑剤Lの劣化の程度等)を検知することが可能になるように構成されていてもよい。検知部60は、適宜な電子回路により構成可能である。検知部60は、例えば、マイクロコントローラにより構成されている。
The
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments can be variously modified. Moreover, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
上記の実施形態は、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、玉軸受、ハブベアリング、鉄道車両用転がり軸受等の転がり軸受に特に有利に適用される。 The above embodiment is particularly advantageously applied to rolling bearings such as cylindrical roller bearings, conical roller bearings, ball bearings, hub bearings, and rolling bearings for railway vehicles.
10 転がり軸受 11 内輪、11a 内周面、11b 外周面、12 外輪、12a 上面、12b 底面、12c 内周面、12ca 凹部、12cb,12cc 鍔、13 転動体 13a 上面、13b 底面、13c 側面、14 保持器、14a 内周面、14b 外周面、14ba 凸部、14bb 凹部、14c 貫通穴、15 第1電極、16 第2電極、17 絶縁膜、18 絶縁膜、10A 転がり軸受、20 転がり軸受、21 内輪、21a 上面、21b 底面、21c 内周面 21d 外周面、21e 鍔、22 外輪、22a 内周面、22b 外周面、23 転動体、23a 上面、23b 底面、23c 側面、24 保持器、24a 内周面、24aa 凸部、24ab 凹部、24b 外周面、24c 貫通穴、25 第1電極、26 第2電極、27 絶縁膜、28 絶縁膜、20A 転がり軸受、30 転がり軸受、31 内輪、31a 内周面、31b 外周面、32 外輪、32a 内周面、32b 外周面、33 転動体、33a 表面、34 保持器、34a 保持部、34b 連結部、34c 凸部、35 第1電極、36 第2電極、37 絶縁膜、38 シール部材、38a 表面、38b 裏面、39 絶縁膜、40 転がり軸受 41 内方部材、41a ハブ輪、41aa 軌道面、41b 内輪、41ba 軌道面、42 外方部材、42a 内周面、42b 突出部、43a,43b 転動体、44a 保持器、44aa 凸部、44b 保持器、45 第1電極、46 第2電極、47 絶縁膜、50 蓄電部、60 検知部、100 発電装置、200 センサ付き転がり軸受、L 潤滑剤、R 第3電極、T 厚さ、DIS 距離。
10 Rolling bearing 11 Inner ring, 11a Inner peripheral surface, 11b Outer surface, 12 Outer ring, 12a Upper surface, 12b Bottom surface, 12c Inner peripheral surface, 12ca recess, 12cc, 12cc collar, 13
Claims (12)
前記内輪の外側に配置される外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に配置される転動体と、
前記内輪と前記外輪との間に配置されるとともに、前記転動体を保持する保持器と、
導電性材料により形成された第1電極及び第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の表面に形成された絶縁膜とを備え、
前記転動体及び前記保持器の一方は、第3電極になっており、
前記第1電極と前記第3電極との間の距離である第1距離及び前記第2電極と前記第3電極との距離である第2距離は、前記外輪に対する前記内輪の相対的な回転に伴って変化し、
前記外輪に対する前記内輪の相対的な回転に伴う前記第1距離の時間変化は、前記外輪に対する前記内輪の相対的な回転に伴う前記第2距離の時間変化と位相がずれている、転がり軸受。 Inner ring and
An outer ring arranged outside the inner ring and
A rolling element arranged between the inner ring and the outer ring,
A cage that is arranged between the inner ring and the outer ring and holds the rolling element,
The first and second electrodes formed of a conductive material,
The first electrode and the insulating film formed on the surface of the second electrode are provided.
One of the rolling element and the cage is a third electrode.
The first distance, which is the distance between the first electrode and the third electrode, and the second distance, which is the distance between the second electrode and the third electrode, are relative to the rotation of the inner ring with respect to the outer ring. Changes with
A rolling bearing in which the time change of the first distance due to the relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring is out of phase with the time change of the second distance due to the relative rotation of the inner ring with respect to the outer ring.
前記保持器は、前記第3電極になっており、
前記保持器は、前記転動体を保持している部分において中心軸方向に沿って突出している凸部を有している、請求項1に記載の転がり軸受。 The rolling element is a ball and
The cage is the third electrode.
The rolling bearing according to claim 1, wherein the cage has a convex portion protruding along the central axis direction at a portion holding the rolling element.
前記第1電極の数及び前記第2電極の数は、それぞれ前記転動体の数の整数倍であり、
前記第1電極及び前記第2電極は、周方向に沿って交互に等間隔で配置されている、請求項1又は請求項2に記載の転がり軸受。 The rolling elements are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
The number of the first electrode and the number of the second electrode are each an integral multiple of the number of the rolling elements.
The rolling bearing according to claim 1 or 2, wherein the first electrode and the second electrode are alternately arranged at equal intervals along the circumferential direction.
前記保持器の前記第1電極と対向する面には、前記第1電極に向かって突出する凸部が形成されている、請求項1に記載の転がり軸受。 The cage is the third electrode.
The rolling bearing according to claim 1, wherein a convex portion projecting toward the first electrode is formed on the surface of the cage facing the first electrode.
前記第1電極及び前記第2電極の数は、それぞれ前記凸部の数の整数倍であり、
前記第1電極及び前記第2電極は、周方向に沿って交互に等間隔で配置されている、請求項4に記載の転がり軸受。 The convex portions are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
The number of the first electrode and the number of the second electrode are each an integral multiple of the number of the convex portions.
The rolling bearing according to claim 4, wherein the first electrode and the second electrode are alternately arranged at equal intervals along the circumferential direction.
前記第1電極及び前記第2電極は、前記シール部材の前記軸受空間側の面上に配置されている、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の転がり軸受。 Further provided with a sealing member that defines a bearing space between the inner ring and the outer ring.
The rolling bearing according to any one of claims 1 to 5, wherein the first electrode and the second electrode are arranged on a surface of the sealing member on the bearing space side.
前記第1電極と前記第2電極との間の電圧に基づいて前記保持器の公転速度を検知する検知部を備える、センサ付き転がり軸受。 The rolling bearing according to any one of claims 1 to 8.
A rolling bearing with a sensor, comprising a detection unit that detects the revolution speed of the cage based on the voltage between the first electrode and the second electrode.
前記第1電極と前記第2電極との間の電圧に基づいて前記転がり軸受の内部に供給されている潤滑剤の状態を検知する検知部を備える、センサ付き転がり軸受。 The rolling bearing according to any one of claims 1 to 8.
A rolling bearing with a sensor, comprising a detection unit that detects the state of the lubricant supplied to the inside of the rolling bearing based on the voltage between the first electrode and the second electrode.
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