JP3930353B2 - 発電機付き転がり軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転検出兼用の発電機や、その他の電源として利用される発電機を備え、車輪用軸受等に適用される発電機付き転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の発電機付き転がり軸受として、図９に示す車輪用軸受が知られている。この軸受は、軸受の内方部材６３に取付けた多極磁石７３と、この多極磁石７３に径方向に対面して外方部材６２に取付けた磁性体リング７２とで発電機７１を構成し、内外部材６３，６２の相対回転により発電出力を得るようにしたものである。磁性体リング７２内にはコイルが設けられている。磁性体リング７２は、外方部材６２に嵌着されるリング状の固定用部材７６の内径面に固定されている。多極磁石７３は、内方部材６３に嵌着されるリング状の固定用部材７５の外径面に固定されている。固定用部材７５は、多極磁石７３の芯金を兼ねる部材である。磁性体リング７２が固定される固定用部材７６にはワイヤレス送信手段７８が設置され、発電機７１の発電出力が回転検出信号として、ワイヤレス送信手段７８によって電波として軸受外に送信される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の発電機付き転がり軸受は、軸受の外・内の部材６２，６３に固定用部材７６，７５を取付け、これらの部材に磁性体リング７２および多極磁石７３を固定しているので、部品点数が多くなる。また、磁性体リング７２の場合、振動で固定用部材７６から外れたりしないように固定用部材７６に隙間無く組み立てる必要があり、組立が煩雑となる。さらに、磁性体リング７２とこれに対面する多極磁石７３とのギャップを確保するためには、これらが固定される両固定用部材７５，７６の同軸性が不可欠である。そのため、これら固定用部材７５，７６は精度良く加工する必要があり、コスト増を招いていた。
【０００４】
この発明の目的は、少ない部品点数で発電機を精度良く簡単に組み込むことができる発電機付き転がり軸受を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の発電機付き転がり軸受は、互いに転動体を介して相対回転自在な内方部材および外方部材と、円周方向に磁極が並ぶ多極磁石、およびコイルを収容して上記多極磁石に対面する磁性体リングにより構成されて上記多極磁石が内方部材および外方部材のうちの一方の部材に、磁性体リングが他方の部材に取付けられる発電機とを備え、上記磁性体リングが、一端の外周または内周に、周面部分および側面部分からなる凹面の段付き形状部を有し、上記他方の部材の軸受空間内側の周面に上記段付き形状部の周面部分で直接に圧入して取付けられたものである。上記軸受空間内側の周面は、外方部材では内周面であり、内方部材では外周面である。
この構成によると、磁性体リングに段付き形状部を設け、外方部材または内方部材に直接に圧入して取付けるようにしたため、固定用部材が不要で部品点数が削減される。軸受の外方部材や内方部材における軸受空間内側の周面は精度良く加工されているため、磁性体リングを高精度に取付けることができ、磁性体リングと多極磁石のギャップの確保が容易である。磁性体リングの段付き形状部における側面部分を外方部材または内方部材の端面に係合させることで、磁性体リングの軸方向の位置決めも行うことができる。磁性体リングは、全体を外方部材や内方部材に嵌合させるものではなく、軸方向の一部だけを嵌合させるものであるため、軸受内空間が狭くても十分な断面寸法を得ることができる。
【０００６】
この発明において、上記磁性体リングは、軸方向に対向する複数の分割リングから構成されたものである。この場合に、両分割リングは、軸方向に沿う断面における一部が互いに内外に嵌合して結合されたものであって、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合部の嵌合強度が高まるものとしている。
磁性体リングを分割構造とすることで、内部にコイルを収容する作業が容易に行える。分割構造とした場合、その分割部を結合する部分が磁気抵抗の増大要因となり易い。しかし、両分割リングは、互いに一部が内外に嵌合し、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合強度が高まるものとしたため、磁性体リングで構成される磁気回路における磁気抵抗が増加せず、発電電力が確保される。
【０００７】
これらの発明において、上記磁性体リングは、上記段付き形状部とは軸方向の反対側の部分に凹み形状のシール取付座を有し、このシール取付座に、上記内方部材と外方部材の間の空間を密封するシール部材が取付けられたものとしても良い。
磁性体リングをシール取付座として利用するすることで、シール部材の組立が容易になる。また、シール取付用の部材を別に設けることが不要で、部品点数の増加が避けられる。磁性体リングは、上記のように段付き形状部の嵌合によって精度良く取付けられるため、これに取付けられるシール部材の取付位置の精度も高まり、シール性能の確保が容易になる。
【０００８】
磁性体リングの外面をシール取付座として利用する代わりに、磁性体リングに、シール取付座を構成する取付リングを取付け、この取付リングに、上記内方部材と外方部材の間の空間を密封するシール部材を取付けても良い。上記取付リングは、磁性体リングにおける段付き形状部と軸方向の反対側の側面から突出するように取付けられる。
このように磁性体リングに取付リングを設けた場合も、シール部材の組込みが容易に行える。構成部品として取付リングが増えるが、磁性体リングにシール取付座となる凹み形状の部分を形成しなくて済むため、磁性体リングの形状が簡素な形状とできる。また、取付リングを磁性体リングに予め取付けておくことで、軸受組立時には一つの組立部品として扱うことができる。
【０００９】
上記取付リングを設ける場合において、磁性体リングが外方部材に取付けられるときに、上記取付リングが磁性体リングの外周に取付けられて一部が外方部材の外径面に嵌合するものとする。この嵌合は例えば圧入嵌合とする。
このように取付リングを設けた場合、取付リングはシールおよびワイヤレス送信手段の固定を行うと共に、磁性体リングの軸方向の抜け防止手段を兼ねることができる。この場合の取付リングは、泥水などから磁性体リングを保護する役割を持つことができる。そのため防錆処理が必要であるが、磁気回路とは別となるため、非磁性材料で良い。また、この構成では、磁性体リングとして、耐食性を有しない高透磁率材料を使用でき、発電効率の向上が図れる。
【００１０】
この発明において、上記発電機が出力する車輪回転数信号、または発電機を電源とするセンサの出力をワイヤレスで送信する送信手段を設けても良い。このワイヤレス送信手段を環状に形成し、上記磁性体リングに取付けても良い。
ワイヤレスの送信手段を設けた場合、配線系統が簡素になり、断線の問題が解消できる。このワイヤレスの送信手段を環状として磁性体リングに取付けると、ワイヤレスの送信手段が大きく突出せず、軸受全体の外形をコンパクトな構成とできる。
【００１１】
磁性体リングに上記取付リングを取付けた場合に、上記ワイヤレス送信手段が環状に形成されたものとし、上記取付リングにおける上記シール取付座となる周面とは反対側の周面にワイヤレス送信手段を取付けても良い。
このように、取付リングの片面をシール取付座とし、他の片面をワイヤレス送信手段の取付に使用することにより、シール部材とワイヤレス送信手段とをコンパクトに配置することができる。
【００１２】
この発明の発電機付き転がり軸受は、車輪用軸受であっても良い。すなわち、この発明の上記各構成の発電機付き転がり軸受は、いずれも、内周に複列の転走面を有する外方部材と、これら転走面にそれぞれ対面する転走面を有する内方部材と、両転走面間に収容される複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する発電機付き車輪用軸受であっても良い。
車輪用軸受の場合、知能化した高機能軸受として、アンチロッチブレーキ装置の制御用の車輪回転数の検出や、その他の目的で、発電機付きとすることが望まれる。しかし、精度や組立性，軽量化等の要求が厳しい。このため、この発明の発電機付き転がり軸受における少ない部品点数で発電機を精度良く簡単に組み込むことができるという利点が、効果的なものとなる。
【００１３】
【発明の実施形態】
この発明の第１の実施形態を図面と共に説明する。図１は、回転センサとなる発電機を搭載した転がり軸受を示す。この転がり軸受は、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、その固定部材１は、外方部材２とナックル１０よりなる。外方部材２はフランジ２ａを介してナックル１０に取付けられる。ナックル１０は車体に固定される。回転部材７は、内方部材３とその内径面に固定された等速自在継手１５の外輪１５ａより構成される。外方部材２は、内周に複列の転走面５ａ，５ｂを有し、これら転走面５ａ，５ｂにそれぞれ対向する転走面６ａ，６ｂが内方部材３の外周に設けられている。内方部材３は、ハブ輪３ａと、他の内輪構成部材３ｂを組み合わせたものとされ、ハブ輪３ａおよび内輪構成部材３ｂのそれぞれに上記複列の転走面６ａ，６ｂのうちの各列の転走面６ａ，６ｂが形成されている。複列の転動体４は、転走面５ａ，６ａ間、および転走面５ｂ，６ｂ間に収容される。転動体４は各列毎に保持器８で保持されている。外方部材２、内方部材３、転動体４、および保持器８により転がり軸受が構成され、外方部材２および内方部材３はその軌道輪となる。アウター側の転動体４の外側において、外方部材２と内方部材３との間の環状空間がシール部材９によりシールされている。なお、内方部材３は、上記構成のものに限らず、各種の構成のものが使用できる。例えば、内方部材３は、転動体４の各列毎に設けられた２つの軌道輪とハブ輪とで構成されるものであっても、さらに等速自在継手１５の外輪１５ａが一体に設けられて、その継手外輪１５ａに転動体４の軌道面を形成したものであっても良い。
発電機１１は、コイルを内蔵した磁性体リング１２の内周側に対峙させて多極磁石１３を設けたものである。磁性体リング１２は外方部材２に取付けられ、発電機４のステータとなる。多極磁石１３は内方部材３に取付けられ、発電機１１のロータとなる。
【００１４】
図２に示すように、磁性体リング１２は、略閉鎖断面の中空のリング状とされている。磁性体リング１２の外周面は、一端に段付き形状部４０を有する段付き円筒面形状とされている。段付き形状部４０は、周面部分４０ａおよび側面部分４０ｂで構成された凹面のコーナ部からなる。周面部分４０ａは、磁性体リング１２の外径面となる大径部分に対して小径となった部分である。磁性体リング１２は、この周面部分４０ａで外方部材２の端部付近の内周面に直接に圧入して取付けられている。この圧入は、段付き形状部４０の側面部分４０ｂが外方部材２の端面に当接するまで行われ、磁性体リング１２の軸方向の位置決めがなされている。磁性体リング１２は、段付き形状部４０とは軸方向の反対側の内径面に、段付き形状となる凹み形状のシール取付座４１を有し、シール部材１８が取付けられている。
【００１５】
図３に示すように、磁性体リング１２は、軸方向に対面する一対の分割リング３０ａ，３０ｂからなる。分割リング３０ａ，３０ｂは、同図（Ａ）に断面形状を示すように、対向面が開口した異形の溝形の環状部材であり、最外周部３５，３６で互いに嵌合して閉鎖断面の磁性体リング１２を構成する。分割リング３０ａ，３０ｂの内周部は、側面部３２，３３から対向する側面へ折れ曲がった櫛歯状の複数の爪３１ａ，３１ｂにより形成されている。櫛歯状の爪３１ａ，３１ｂは、周方向に互いに所定の間隔をもって交互に配置されている。この櫛歯状の爪３１ａ，３１ｂが多極磁石１３と所定の間隔をおいて対向してクローポール型発電機となる。分割リング３０ａ，３０ｂは、強磁性体であり、例えばフェライト系のステンレス鋼（JIS 規格のSUS430系等）などの防錆性を有する磁性体が用いられる。
磁性体リング１２の内部にはコイル（図示せず）が収容される。磁性体リング１２とコイルとの間には弾性接着剤などの弾性部材２９が充填されている。この弾性部材２９により、磁性体リング１２とコイルとの電気的絶縁が図られると共に、相対振動が抑制される。また弾性部材２９は、軸受に磁性体リング１２を圧入したときに発生する力を緩衝して、その力が内部のコイル等に影響を与えるのを防止する役割も持つ。
【００１６】
図２において、多極磁石１３は、周方向に等間隔に磁極が並ぶように多極に着磁されたリング状の部材である。多極磁石１３は、多極の磁石部材１６と環状の芯金１７より形成される。磁石部材１６は、例えばゴム磁石とされ、芯金１７に加硫接着される。芯金１７を設ける場合、芯金１７は磁性体，特に強磁性体で形成するのが望ましい。芯金１７は断面がＬ字形の環状部材でもよく、断面溝形の環状部材でもよい。環状の芯金１７は内方部材３の外径面に締まり嵌め状態に嵌合して固定される。多極磁石１３は、プラスチック磁石や焼結磁石で形成されたものであっても良く、また接着剤などで内方部材３の外径面に装着されてもよい。多極磁石１３をプラスチック磁石または焼結磁石とする場合は、芯金１７は必ずしも設けなくても良い。
【００１７】
ワイヤレス送信手段１４は、発電機１１の発電出力を車輪回転数信号としてワイヤレスで送信する手段である。ワイヤレス送信手段１４は、この例では環状に形成され、磁性体リング１２に取付けられている。ワイヤレス送信手段１４は磁性体リング１２の軸方向の外側に隣接して位置する。ワイヤレス送信手段１４の内外径は、磁性体リング１２の軸方向の外側端の内外径と略一致する。ワイヤレス送信手段１４は、リング状とする代わりに箱型としても良い。ワイヤレス送信手段１４の取付箇所は、必ずしも磁性体リング１２でなくても良く、例えば外方部材２に直接に取付けても、またナックル１０などに取付けてもよい。ワイヤレス送信手段１４を構成する電子部品の一部または全部は、発電機１１の磁性体リング１２に内蔵されていてもよい。
ワイヤレス送信手段１４は、例えば図４にブロック図で示すように、発電機１１の発電出力を処理して車輪回転数信号として取り出す信号処理回路４７と、この回路で処理された車輪回転数信号を電波として送信する送信回路４８と、発電機１１の発電出力を整流・平滑化して信号処理回路４７や送信回路４８の電源として供給する電源回路４９を備えている。送信回路４８は発振・変調回路からなり、送信アンテナ５０に接続されている。送信回路４８から送信アンテナ５０より電波として送信される車輪回転数信号は、受信アンテナ５１および受信回路５２からなる車体側の受信手段５３で受信される。受信回路５２は受信信号を同調して復調する同調・復調回路からなる。
なお、発電機１１とは別に、回転数や他の測定要素（例えば温度）の検出用のセンサ６０を軸受またはその近傍に設置し、その検出信号をワイヤレス送信手段１４で送信するようにしてもよい。この場合に、これらセンサおよびワイヤレス送信手段１４の電源として、発電機１１の発電出力を利用する。
【００１８】
図２において、磁性体リング１２に形成されたシール取付座４１は、側面部３３と内径部３４とからなる凹面のコーナ部である段付き形状部とされ、この段付き形状のシール取付座４１にシール部材１８が装着される。シール部材１８は、芯金１９に弾性体シール２０を一体化したものである。芯金１９は、Ｌ字形の断面形状とされている。弾性体２０はリップを有している。リップの枚数は任意でよいが，図の例では，１つのラジアルリップ２１と２つのサイドリップ２２を設けている。このように、磁性体リング１２にシール取付座４１を設けてシール部材１８が取付けられているので、シール部材１８の組込みが容易に行える。
【００１９】
シール部材１８に対向して、回転部材７に、シール接触部となるスリンガ２３が設けられている。スリンガ２３はステンレス鋼製である。スリンガ２３は、等速自在継手１５の外輪１５ａにおけるカップ部３７の肩部に圧入されている。スリンガ２３は筒状部２４と傾斜つば部２５を有し、シール部材１８のラジアルリップ２１がその筒状部２４に摺接し、サイドリップ２２，２２が傾斜つば部２５に摺接する。
【００２０】
シール部材１８は、芯金１９の円筒部１９ａの外周面を弾性体２０が覆っていて、側面部１９ｂが磁性体リング１２の側面部３３に突き当てられた状態で、円筒部１９ａが磁性体リング１２の内径部３４に圧入される。弾性体２０の芯金１９の円筒部１９ａの外径面を覆う部分２０ａには、周方向の全周または複数箇所に、くぼみまたは突起からなる係合部２７を形成する。磁性体リング１２の内径部３４には、円周方向の全周または複数箇所に、くぼみまたは突起からなる被係合部２８を形成する。これら磁性体リング１２の被係合部２８とシール２０の係合部２７とが互いに係合するように、磁性体リング１２にシール部材１８を装着する。アウター側のシール部材９とインボード側のシール部材１８とにより、車両外部からの泥塩水等の侵入が防止される。
【００２１】
上記構成の作用を説明する。発電機１１の多極磁石１３が設置された内方部材３が車輪と一体に回転すると、これに伴う鎖交磁束変化を、対面する外方部材２側の磁性体リング１２が電力として取り出す。発電機１１によって取り出された発電出力は、ワイヤレス送信手段１４に入力され、車輪回転数信号として電波でワイヤレスに送信される。すなわち、発電出力は信号処理回路４７で車輪回転数信号として処理され、その信号が送信回路４８から送信アンテナ５０を介して電波として受信部５３に送信される。
【００２２】
この発電機付き転がり軸受では、発電機１１の磁性体リング１２が、その段付き形状部４０の周面部分４０ａによって、外方部材２の内周面に直接に圧入することにより取付けられるので、少ない部品点数で発電機１１を精度良く簡単に組み込むことができる。すなわち、磁性体リング１２を外方部材２に取付けるために従来例のように固定用部材を介在させていないため、部品点数が削減される。また、加工精度の良い外方部材２の内周面に直接に磁性体リング１２を圧入するので、磁性体リング１２の位置精度が高く得られて、磁性体リング１２と多極磁石１３との間のギャップの確保が容易となる。また、磁性体リング１２の段付き形状部４０における側面部分４０ｂを外方部材２の端面に係合させるため、磁性体リング１２の軸方向の位置決めも図られ、この点でも発電機１１の組込み精度が向上する。また、磁性体リング１２の軸方向の位置決め精度が確保されるため、磁性体リング１２に取付けられるシール部材１８の軸方向位置を精度良く管理でき、シール性能の管理も容易になる。
【００２３】
磁性体リング１２は、一対の分割リング３０ａ，３０ｂからなり、これら分割リング３０ａ，３０ｂは互いに最外周部３５，３６で内外に嵌合していて、段付き形状部４０を形成した分割リング３０ａの最外周部３５が外周側に嵌合しているため、磁性体リング１２を外方部材２に圧入したときに受ける変形量によって分割リング３０ａ，３０ｂの最外周部３５，３６同士の嵌合強度が高まることになる。このため、磁性体リング１２を構成する両分割リング３０ａ，３０ｂの接触部により、磁性体リング１２で構成される磁気回路の磁気抵抗が増加するのを回避でき、発電電力が確保される。
また、この実施形態では磁性体リング１２、ワイヤレス送信手段１４、およびシール部材１８の配置がコンパクトなる。すなわち、磁性体リング１２が外方部材２に取付けられていて、磁性体リング１２の取付側と反対側の内周にシール部材１８が取付けられ、磁性体リング１２に軸方向に並んでリング状のワイヤレス送信手段１４が配置されているため、内方部材３に取付けられた等速自在継手１５の外輪１５ａとナックル１０の間の断面三角形状の狭い空間に、磁性体リング１２、ワイヤレス送信手段１４、およびシール部材１８を効率良く配置することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態において、多極磁石１３の芯金１７とスリンガ２３とは、図５に示すように、一体の芯金兼用スリンガ４３により構成しても良い。
【００２５】
図６は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図４に示す第１の実施形態において、磁性体リング１２にシール取付座４１を設ける代わりに、磁性体リング１２における段付き形状部４０とは軸方向の反対側の部分に、シール部材１８の取付座となる取付リング２６を取付けたものである。この取付リング２６は、軸方向の内側から外側へ小径部２６ａ、段差部２６ｂ、および大径部２６ｃが連続するＺ字状の断面形状の段付き円筒部材とされている。取付リング２６は、その大径部２６ｃが磁性体リング１２を構成する一対の分割リング３０ａ，３０ｂの最外周部３５，３６で内外から挟まれることにより、磁性体リング１２に取付けられている。磁性体リング１２の外側の側面は平坦面とされ、外側の側面における内径と外径の中間部分から取付リング２６の小径部２６ａが突出している。この取付リング２６における小径部２６ａの内周側にシール部材１８が取付けられている。取付リング２６の小径部２６ａには、円周方向の全周または複数箇所にシール部材１８の係合部２７に係合する被係合部２８が、例えば切起し片として形成されている。取付リング２６の小径部２６ａの外周側には、この小径部２６ａに沿う環状としたワイヤレス送信手段１４が取付けられている。取付リング２６は、磁性体リング１２と共に発電機ヨークを構成するため、磁性材料とされる。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００２６】
この実施形態では、磁性体リング１２に取付リング２６を設け、その内径面にシール部材１８を取付けるようにしたため、この実施形態においても、シール部材１８の組込みが容易に行える。構成部品として取付リング２６が増えるが、磁性体リング１２にシール取付座４１（図２）となる段付き形状等の部分を形成しなくて済むため、磁性体リング１２の形状が簡素な形状とできる。また、取付リング２６を磁性体リング１２に予め取付けておくことで、軸受組立時には一つの組立部品として扱うことができる。また、取付リング２６における小径部２６ａを挟んで、内周側にシール部材１８を取付け、外周側にワイヤレス送信手段１４を設けているので、軸方向の寸法をコンパクトにすることができる。
【００２７】
図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図６に示す実施形態において、取付リング２６についての構成を次のように変えたものである。取付リング２６は、大径部２６ｃを外方部材２の外径面に圧入することにより外方部材２に取付けられている。外方部材２に取付けられた磁性体リング１２は、その外径面と外側の側面の一部が、取付リング２６の大径部２６ｃと段差部２６ｂとで覆われる。図６の実施形態と同じく、取付リング２６における小径部２６ａの内周側にシール部材１８が取付けられ、その小径部２６ａの外周側にワイヤレス送信手段１４が取付けられる。また、係合部２７および被係合部２８が設けられている。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００２８】
この実施形態では、磁性体リング１２が、取付リング２６とシール部材１８とで覆われるため、磁性体リング１２が異物や泥塩水等にさらされることが無く、磁性体リング１２の防錆処理が必要ない。そのため、磁性体リング１２の材料として磁性ステンレス材料よりも透磁率の高い材料、例えば通常の圧延鋼板や珪素鋼板、パーマロイ材などを使用することができる。このように透磁率の高い材料で磁性体リング１２を形成できることにより、発電機１１の発電電力を大きくでき、同じ発電出力を得るための発電機サイズを小さくすることができる。また、断面Ｚ形状とした前記取付リング２６を設けることにより、振動等による発電機１１の軸受からの脱落を防止することもできる。
【００２９】
図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、第１の実施形態において、発電機１１を、多極磁石１３と磁性体リング１２とが軸方向に対面するアキシアル型としたものである。多極磁石１３は、円筒部４４および立上り部４５を有する断面Ｌ字形の芯金１７における立上り部４５に磁石部材１６を取付けたものである。磁性体リング１２は、多極磁石１３と対向する面に、櫛歯状の爪４９ａ，４９ｂが設けられている。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００３０】
なお、上記各実施形態では、磁性体リング１２を外方部材２に取付けるようにしたが、この発明は、内方部材７に磁性体リング１２を取付ける構成の場合にも適用することができる。その場合、磁性体リング１２の段付き形状部４０は内周側に設ける。
【００３１】
【発明の効果】
この発明の発電機付き転がり軸受は、発電機を構成する磁性体リングが、一端の外周または内周に、周面部分および側面部分からなる凹面の段付き形状部を有し、軌道輪となる部材の周面に上記段付き形状部の周面部分で直接に圧入して取付けるようにしたため、少ない部品点数で発電機を精度良く簡単に組み込むことができる。また、上記磁性体リングは、軸方向に対向する複数の分割リングから構成され、両分割リングは、軸方向に沿う断面における一部が互いに内外に嵌合して結合されたものであって、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合部の嵌合強度が高まるものとしている。磁性体リングを分割構造とすることで、内部にコイルを収容する作業が容易に行える。分割構造とした場合、その分割部を結合する部分が磁気抵抗の増大要因となり易い。しかし、両分割リングは、互いに一部が内外に嵌合し、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合強度が高まるものとしたため、磁性体リングで構成される磁気回路における磁気抵抗が増加せず、発電電力が確保される。
また、この発明の発電機付き転がり軸受によると、磁性体リングは、上記段付き形状部とは軸方向の反対側の側面から突出してシール取付座を構成する取付リングが取付けられ、この取付リングに、上記内方部材と外方部材の間の空間を密封するシール部材が取付けられ、上記磁性体リングは上記外方部材に取付けられ、上記取付リングは磁性体リングの外周に取付けられて一部が外方部材の外径面に嵌合するものである。このように取付リングを設けた場合、取付リングはシールおよびワイヤレス送信手段の固定を行うと共に、磁性体リングの軸方向の抜け防止手段を兼ねることができる。この場合の取付リングは、泥水などから磁性体リングを保護する役割を持つことができる。そのため防錆処理が必要であるが、磁気回路とは別となるため、非磁性材料で良い。また、この構成では、磁性体リングとして、耐食性を有しない高透磁率材料を使用でき、発電効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受の断面図である。
【図２】その発電機の拡大断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は各々同発電機における磁性体リングの断面図および正面図である。
【図４】発電機およびワイヤレス送信手段の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の他の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受における発電機の拡大断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受における発電機の拡大断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受における発電機の拡大断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受における発電機の拡大断面図である。
【図９】従来例の断面図である。
【符号の説明】
２…外方部材
３…内方部材
４…転動体
５ａ，５ｂ…転走面
６ａ，６ｂ…転走面
１１…発電機
１２…磁性体リング
１３…多極磁石
１４…ワイヤレス送信手段
１８…シール部材
２６…取付リング
３０ａ，３０ｂ…分割リング
４０…段付き形状部
４１…シール取付座
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転検出兼用の発電機や、その他の電源として利用される発電機を備え、車輪用軸受等に適用される発電機付き転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の発電機付き転がり軸受として、図９に示す車輪用軸受が知られている。この軸受は、軸受の内方部材６３に取付けた多極磁石７３と、この多極磁石７３に径方向に対面して外方部材６２に取付けた磁性体リング７２とで発電機７１を構成し、内外部材６３，６２の相対回転により発電出力を得るようにしたものである。磁性体リング７２内にはコイルが設けられている。磁性体リング７２は、外方部材６２に嵌着されるリング状の固定用部材７６の内径面に固定されている。多極磁石７３は、内方部材６３に嵌着されるリング状の固定用部材７５の外径面に固定されている。固定用部材７５は、多極磁石７３の芯金を兼ねる部材である。磁性体リング７２が固定される固定用部材７６にはワイヤレス送信手段７８が設置され、発電機７１の発電出力が回転検出信号として、ワイヤレス送信手段７８によって電波として軸受外に送信される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の発電機付き転がり軸受は、軸受の外・内の部材６２，６３に固定用部材７６，７５を取付け、これらの部材に磁性体リング７２および多極磁石７３を固定しているので、部品点数が多くなる。また、磁性体リング７２の場合、振動で固定用部材７６から外れたりしないように固定用部材７６に隙間無く組み立てる必要があり、組立が煩雑となる。さらに、磁性体リング７２とこれに対面する多極磁石７３とのギャップを確保するためには、これらが固定される両固定用部材７５，７６の同軸性が不可欠である。そのため、これら固定用部材７５，７６は精度良く加工する必要があり、コスト増を招いていた。
【０００４】
この発明の目的は、少ない部品点数で発電機を精度良く簡単に組み込むことができる発電機付き転がり軸受を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の発電機付き転がり軸受は、互いに転動体を介して相対回転自在な内方部材および外方部材と、円周方向に磁極が並ぶ多極磁石、およびコイルを収容して上記多極磁石に対面する磁性体リングにより構成されて上記多極磁石が内方部材および外方部材のうちの一方の部材に、磁性体リングが他方の部材に取付けられる発電機とを備え、上記磁性体リングが、一端の外周または内周に、周面部分および側面部分からなる凹面の段付き形状部を有し、上記他方の部材の軸受空間内側の周面に上記段付き形状部の周面部分で直接に圧入して取付けられたものである。上記軸受空間内側の周面は、外方部材では内周面であり、内方部材では外周面である。
この構成によると、磁性体リングに段付き形状部を設け、外方部材または内方部材に直接に圧入して取付けるようにしたため、固定用部材が不要で部品点数が削減される。軸受の外方部材や内方部材における軸受空間内側の周面は精度良く加工されているため、磁性体リングを高精度に取付けることができ、磁性体リングと多極磁石のギャップの確保が容易である。磁性体リングの段付き形状部における側面部分を外方部材または内方部材の端面に係合させることで、磁性体リングの軸方向の位置決めも行うことができる。磁性体リングは、全体を外方部材や内方部材に嵌合させるものではなく、軸方向の一部だけを嵌合させるものであるため、軸受内空間が狭くても十分な断面寸法を得ることができる。
【０００６】
この発明において、上記磁性体リングは、軸方向に対向する複数の分割リングから構成されたものである。この場合に、両分割リングは、軸方向に沿う断面における一部が互いに内外に嵌合して結合されたものであって、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合部の嵌合強度が高まるものとしている。
磁性体リングを分割構造とすることで、内部にコイルを収容する作業が容易に行える。分割構造とした場合、その分割部を結合する部分が磁気抵抗の増大要因となり易い。しかし、両分割リングは、互いに一部が内外に嵌合し、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合強度が高まるものとしたため、磁性体リングで構成される磁気回路における磁気抵抗が増加せず、発電電力が確保される。
【０００７】
これらの発明において、上記磁性体リングは、上記段付き形状部とは軸方向の反対側の部分に凹み形状のシール取付座を有し、このシール取付座に、上記内方部材と外方部材の間の空間を密封するシール部材が取付けられたものとしても良い。
磁性体リングをシール取付座として利用するすることで、シール部材の組立が容易になる。また、シール取付用の部材を別に設けることが不要で、部品点数の増加が避けられる。磁性体リングは、上記のように段付き形状部の嵌合によって精度良く取付けられるため、これに取付けられるシール部材の取付位置の精度も高まり、シール性能の確保が容易になる。
【０００８】
磁性体リングの外面をシール取付座として利用する代わりに、磁性体リングに、シール取付座を構成する取付リングを取付け、この取付リングに、上記内方部材と外方部材の間の空間を密封するシール部材を取付けても良い。上記取付リングは、磁性体リングにおける段付き形状部と軸方向の反対側の側面から突出するように取付けられる。
このように磁性体リングに取付リングを設けた場合も、シール部材の組込みが容易に行える。構成部品として取付リングが増えるが、磁性体リングにシール取付座となる凹み形状の部分を形成しなくて済むため、磁性体リングの形状が簡素な形状とできる。また、取付リングを磁性体リングに予め取付けておくことで、軸受組立時には一つの組立部品として扱うことができる。
【０００９】
上記取付リングを設ける場合において、磁性体リングが外方部材に取付けられるときに、上記取付リングが磁性体リングの外周に取付けられて一部が外方部材の外径面に嵌合するものとする。この嵌合は例えば圧入嵌合とする。
このように取付リングを設けた場合、取付リングはシールおよびワイヤレス送信手段の固定を行うと共に、磁性体リングの軸方向の抜け防止手段を兼ねることができる。この場合の取付リングは、泥水などから磁性体リングを保護する役割を持つことができる。そのため防錆処理が必要であるが、磁気回路とは別となるため、非磁性材料で良い。また、この構成では、磁性体リングとして、耐食性を有しない高透磁率材料を使用でき、発電効率の向上が図れる。
【００１０】
この発明において、上記発電機が出力する車輪回転数信号、または発電機を電源とするセンサの出力をワイヤレスで送信する送信手段を設けても良い。このワイヤレス送信手段を環状に形成し、上記磁性体リングに取付けても良い。
ワイヤレスの送信手段を設けた場合、配線系統が簡素になり、断線の問題が解消できる。このワイヤレスの送信手段を環状として磁性体リングに取付けると、ワイヤレスの送信手段が大きく突出せず、軸受全体の外形をコンパクトな構成とできる。
【００１１】
磁性体リングに上記取付リングを取付けた場合に、上記ワイヤレス送信手段が環状に形成されたものとし、上記取付リングにおける上記シール取付座となる周面とは反対側の周面にワイヤレス送信手段を取付けても良い。
このように、取付リングの片面をシール取付座とし、他の片面をワイヤレス送信手段の取付に使用することにより、シール部材とワイヤレス送信手段とをコンパクトに配置することができる。
【００１２】
この発明の発電機付き転がり軸受は、車輪用軸受であっても良い。すなわち、この発明の上記各構成の発電機付き転がり軸受は、いずれも、内周に複列の転走面を有する外方部材と、これら転走面にそれぞれ対面する転走面を有する内方部材と、両転走面間に収容される複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する発電機付き車輪用軸受であっても良い。
車輪用軸受の場合、知能化した高機能軸受として、アンチロッチブレーキ装置の制御用の車輪回転数の検出や、その他の目的で、発電機付きとすることが望まれる。しかし、精度や組立性，軽量化等の要求が厳しい。このため、この発明の発電機付き転がり軸受における少ない部品点数で発電機を精度良く簡単に組み込むことができるという利点が、効果的なものとなる。
【００１３】
【発明の実施形態】
この発明の第１の実施形態を図面と共に説明する。図１は、回転センサとなる発電機を搭載した転がり軸受を示す。この転がり軸受は、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、その固定部材１は、外方部材２とナックル１０よりなる。外方部材２はフランジ２ａを介してナックル１０に取付けられる。ナックル１０は車体に固定される。回転部材７は、内方部材３とその内径面に固定された等速自在継手１５の外輪１５ａより構成される。外方部材２は、内周に複列の転走面５ａ，５ｂを有し、これら転走面５ａ，５ｂにそれぞれ対向する転走面６ａ，６ｂが内方部材３の外周に設けられている。内方部材３は、ハブ輪３ａと、他の内輪構成部材３ｂを組み合わせたものとされ、ハブ輪３ａおよび内輪構成部材３ｂのそれぞれに上記複列の転走面６ａ，６ｂのうちの各列の転走面６ａ，６ｂが形成されている。複列の転動体４は、転走面５ａ，６ａ間、および転走面５ｂ，６ｂ間に収容される。転動体４は各列毎に保持器８で保持されている。外方部材２、内方部材３、転動体４、および保持器８により転がり軸受が構成され、外方部材２および内方部材３はその軌道輪となる。アウター側の転動体４の外側において、外方部材２と内方部材３との間の環状空間がシール部材９によりシールされている。なお、内方部材３は、上記構成のものに限らず、各種の構成のものが使用できる。例えば、内方部材３は、転動体４の各列毎に設けられた２つの軌道輪とハブ輪とで構成されるものであっても、さらに等速自在継手１５の外輪１５ａが一体に設けられて、その継手外輪１５ａに転動体４の軌道面を形成したものであっても良い。
発電機１１は、コイルを内蔵した磁性体リング１２の内周側に対峙させて多極磁石１３を設けたものである。磁性体リング１２は外方部材２に取付けられ、発電機４のステータとなる。多極磁石１３は内方部材３に取付けられ、発電機１１のロータとなる。
【００１４】
図２に示すように、磁性体リング１２は、略閉鎖断面の中空のリング状とされている。磁性体リング１２の外周面は、一端に段付き形状部４０を有する段付き円筒面形状とされている。段付き形状部４０は、周面部分４０ａおよび側面部分４０ｂで構成された凹面のコーナ部からなる。周面部分４０ａは、磁性体リング１２の外径面となる大径部分に対して小径となった部分である。磁性体リング１２は、この周面部分４０ａで外方部材２の端部付近の内周面に直接に圧入して取付けられている。この圧入は、段付き形状部４０の側面部分４０ｂが外方部材２の端面に当接するまで行われ、磁性体リング１２の軸方向の位置決めがなされている。磁性体リング１２は、段付き形状部４０とは軸方向の反対側の内径面に、段付き形状となる凹み形状のシール取付座４１を有し、シール部材１８が取付けられている。
【００１５】
図３に示すように、磁性体リング１２は、軸方向に対面する一対の分割リング３０ａ，３０ｂからなる。分割リング３０ａ，３０ｂは、同図（Ａ）に断面形状を示すように、対向面が開口した異形の溝形の環状部材であり、最外周部３５，３６で互いに嵌合して閉鎖断面の磁性体リング１２を構成する。分割リング３０ａ，３０ｂの内周部は、側面部３２，３３から対向する側面へ折れ曲がった櫛歯状の複数の爪３１ａ，３１ｂにより形成されている。櫛歯状の爪３１ａ，３１ｂは、周方向に互いに所定の間隔をもって交互に配置されている。この櫛歯状の爪３１ａ，３１ｂが多極磁石１３と所定の間隔をおいて対向してクローポール型発電機となる。分割リング３０ａ，３０ｂは、強磁性体であり、例えばフェライト系のステンレス鋼（JIS 規格のSUS430系等）などの防錆性を有する磁性体が用いられる。
磁性体リング１２の内部にはコイル（図示せず）が収容される。磁性体リング１２とコイルとの間には弾性接着剤などの弾性部材２９が充填されている。この弾性部材２９により、磁性体リング１２とコイルとの電気的絶縁が図られると共に、相対振動が抑制される。また弾性部材２９は、軸受に磁性体リング１２を圧入したときに発生する力を緩衝して、その力が内部のコイル等に影響を与えるのを防止する役割も持つ。
【００１６】
図２において、多極磁石１３は、周方向に等間隔に磁極が並ぶように多極に着磁されたリング状の部材である。多極磁石１３は、多極の磁石部材１６と環状の芯金１７より形成される。磁石部材１６は、例えばゴム磁石とされ、芯金１７に加硫接着される。芯金１７を設ける場合、芯金１７は磁性体，特に強磁性体で形成するのが望ましい。芯金１７は断面がＬ字形の環状部材でもよく、断面溝形の環状部材でもよい。環状の芯金１７は内方部材３の外径面に締まり嵌め状態に嵌合して固定される。多極磁石１３は、プラスチック磁石や焼結磁石で形成されたものであっても良く、また接着剤などで内方部材３の外径面に装着されてもよい。多極磁石１３をプラスチック磁石または焼結磁石とする場合は、芯金１７は必ずしも設けなくても良い。
【００１７】
ワイヤレス送信手段１４は、発電機１１の発電出力を車輪回転数信号としてワイヤレスで送信する手段である。ワイヤレス送信手段１４は、この例では環状に形成され、磁性体リング１２に取付けられている。ワイヤレス送信手段１４は磁性体リング１２の軸方向の外側に隣接して位置する。ワイヤレス送信手段１４の内外径は、磁性体リング１２の軸方向の外側端の内外径と略一致する。ワイヤレス送信手段１４は、リング状とする代わりに箱型としても良い。ワイヤレス送信手段１４の取付箇所は、必ずしも磁性体リング１２でなくても良く、例えば外方部材２に直接に取付けても、またナックル１０などに取付けてもよい。ワイヤレス送信手段１４を構成する電子部品の一部または全部は、発電機１１の磁性体リング１２に内蔵されていてもよい。
ワイヤレス送信手段１４は、例えば図４にブロック図で示すように、発電機１１の発電出力を処理して車輪回転数信号として取り出す信号処理回路４７と、この回路で処理された車輪回転数信号を電波として送信する送信回路４８と、発電機１１の発電出力を整流・平滑化して信号処理回路４７や送信回路４８の電源として供給する電源回路４９を備えている。送信回路４８は発振・変調回路からなり、送信アンテナ５０に接続されている。送信回路４８から送信アンテナ５０より電波として送信される車輪回転数信号は、受信アンテナ５１および受信回路５２からなる車体側の受信手段５３で受信される。受信回路５２は受信信号を同調して復調する同調・復調回路からなる。
なお、発電機１１とは別に、回転数や他の測定要素（例えば温度）の検出用のセンサ６０を軸受またはその近傍に設置し、その検出信号をワイヤレス送信手段１４で送信するようにしてもよい。この場合に、これらセンサおよびワイヤレス送信手段１４の電源として、発電機１１の発電出力を利用する。
【００１８】
図２において、磁性体リング１２に形成されたシール取付座４１は、側面部３３と内径部３４とからなる凹面のコーナ部である段付き形状部とされ、この段付き形状のシール取付座４１にシール部材１８が装着される。シール部材１８は、芯金１９に弾性体シール２０を一体化したものである。芯金１９は、Ｌ字形の断面形状とされている。弾性体２０はリップを有している。リップの枚数は任意でよいが，図の例では，１つのラジアルリップ２１と２つのサイドリップ２２を設けている。このように、磁性体リング１２にシール取付座４１を設けてシール部材１８が取付けられているので、シール部材１８の組込みが容易に行える。
【００１９】
シール部材１８に対向して、回転部材７に、シール接触部となるスリンガ２３が設けられている。スリンガ２３はステンレス鋼製である。スリンガ２３は、等速自在継手１５の外輪１５ａにおけるカップ部３７の肩部に圧入されている。スリンガ２３は筒状部２４と傾斜つば部２５を有し、シール部材１８のラジアルリップ２１がその筒状部２４に摺接し、サイドリップ２２，２２が傾斜つば部２５に摺接する。
【００２０】
シール部材１８は、芯金１９の円筒部１９ａの外周面を弾性体２０が覆っていて、側面部１９ｂが磁性体リング１２の側面部３３に突き当てられた状態で、円筒部１９ａが磁性体リング１２の内径部３４に圧入される。弾性体２０の芯金１９の円筒部１９ａの外径面を覆う部分２０ａには、周方向の全周または複数箇所に、くぼみまたは突起からなる係合部２７を形成する。磁性体リング１２の内径部３４には、円周方向の全周または複数箇所に、くぼみまたは突起からなる被係合部２８を形成する。これら磁性体リング１２の被係合部２８とシール２０の係合部２７とが互いに係合するように、磁性体リング１２にシール部材１８を装着する。アウター側のシール部材９とインボード側のシール部材１８とにより、車両外部からの泥塩水等の侵入が防止される。
【００２１】
上記構成の作用を説明する。発電機１１の多極磁石１３が設置された内方部材３が車輪と一体に回転すると、これに伴う鎖交磁束変化を、対面する外方部材２側の磁性体リング１２が電力として取り出す。発電機１１によって取り出された発電出力は、ワイヤレス送信手段１４に入力され、車輪回転数信号として電波でワイヤレスに送信される。すなわち、発電出力は信号処理回路４７で車輪回転数信号として処理され、その信号が送信回路４８から送信アンテナ５０を介して電波として受信部５３に送信される。
【００２２】
この発電機付き転がり軸受では、発電機１１の磁性体リング１２が、その段付き形状部４０の周面部分４０ａによって、外方部材２の内周面に直接に圧入することにより取付けられるので、少ない部品点数で発電機１１を精度良く簡単に組み込むことができる。すなわち、磁性体リング１２を外方部材２に取付けるために従来例のように固定用部材を介在させていないため、部品点数が削減される。また、加工精度の良い外方部材２の内周面に直接に磁性体リング１２を圧入するので、磁性体リング１２の位置精度が高く得られて、磁性体リング１２と多極磁石１３との間のギャップの確保が容易となる。また、磁性体リング１２の段付き形状部４０における側面部分４０ｂを外方部材２の端面に係合させるため、磁性体リング１２の軸方向の位置決めも図られ、この点でも発電機１１の組込み精度が向上する。また、磁性体リング１２の軸方向の位置決め精度が確保されるため、磁性体リング１２に取付けられるシール部材１８の軸方向位置を精度良く管理でき、シール性能の管理も容易になる。
【００２３】
磁性体リング１２は、一対の分割リング３０ａ，３０ｂからなり、これら分割リング３０ａ，３０ｂは互いに最外周部３５，３６で内外に嵌合していて、段付き形状部４０を形成した分割リング３０ａの最外周部３５が外周側に嵌合しているため、磁性体リング１２を外方部材２に圧入したときに受ける変形量によって分割リング３０ａ，３０ｂの最外周部３５，３６同士の嵌合強度が高まることになる。このため、磁性体リング１２を構成する両分割リング３０ａ，３０ｂの接触部により、磁性体リング１２で構成される磁気回路の磁気抵抗が増加するのを回避でき、発電電力が確保される。
また、この実施形態では磁性体リング１２、ワイヤレス送信手段１４、およびシール部材１８の配置がコンパクトなる。すなわち、磁性体リング１２が外方部材２に取付けられていて、磁性体リング１２の取付側と反対側の内周にシール部材１８が取付けられ、磁性体リング１２に軸方向に並んでリング状のワイヤレス送信手段１４が配置されているため、内方部材３に取付けられた等速自在継手１５の外輪１５ａとナックル１０の間の断面三角形状の狭い空間に、磁性体リング１２、ワイヤレス送信手段１４、およびシール部材１８を効率良く配置することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態において、多極磁石１３の芯金１７とスリンガ２３とは、図５に示すように、一体の芯金兼用スリンガ４３により構成しても良い。
【００２５】
図６は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図４に示す第１の実施形態において、磁性体リング１２にシール取付座４１を設ける代わりに、磁性体リング１２における段付き形状部４０とは軸方向の反対側の部分に、シール部材１８の取付座となる取付リング２６を取付けたものである。この取付リング２６は、軸方向の内側から外側へ小径部２６ａ、段差部２６ｂ、および大径部２６ｃが連続するＺ字状の断面形状の段付き円筒部材とされている。取付リング２６は、その大径部２６ｃが磁性体リング１２を構成する一対の分割リング３０ａ，３０ｂの最外周部３５，３６で内外から挟まれることにより、磁性体リング１２に取付けられている。磁性体リング１２の外側の側面は平坦面とされ、外側の側面における内径と外径の中間部分から取付リング２６の小径部２６ａが突出している。この取付リング２６における小径部２６ａの内周側にシール部材１８が取付けられている。取付リング２６の小径部２６ａには、円周方向の全周または複数箇所にシール部材１８の係合部２７に係合する被係合部２８が、例えば切起し片として形成されている。取付リング２６の小径部２６ａの外周側には、この小径部２６ａに沿う環状としたワイヤレス送信手段１４が取付けられている。取付リング２６は、磁性体リング１２と共に発電機ヨークを構成するため、磁性材料とされる。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００２６】
この実施形態では、磁性体リング１２に取付リング２６を設け、その内径面にシール部材１８を取付けるようにしたため、この実施形態においても、シール部材１８の組込みが容易に行える。構成部品として取付リング２６が増えるが、磁性体リング１２にシール取付座４１（図２）となる段付き形状等の部分を形成しなくて済むため、磁性体リング１２の形状が簡素な形状とできる。また、取付リング２６を磁性体リング１２に予め取付けておくことで、軸受組立時には一つの組立部品として扱うことができる。また、取付リング２６における小径部２６ａを挟んで、内周側にシール部材１８を取付け、外周側にワイヤレス送信手段１４を設けているので、軸方向の寸法をコンパクトにすることができる。
【００２７】
図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図６に示す実施形態において、取付リング２６についての構成を次のように変えたものである。取付リング２６は、大径部２６ｃを外方部材２の外径面に圧入することにより外方部材２に取付けられている。外方部材２に取付けられた磁性体リング１２は、その外径面と外側の側面の一部が、取付リング２６の大径部２６ｃと段差部２６ｂとで覆われる。図６の実施形態と同じく、取付リング２６における小径部２６ａの内周側にシール部材１８が取付けられ、その小径部２６ａの外周側にワイヤレス送信手段１４が取付けられる。また、係合部２７および被係合部２８が設けられている。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００２８】
この実施形態では、磁性体リング１２が、取付リング２６とシール部材１８とで覆われるため、磁性体リング１２が異物や泥塩水等にさらされることが無く、磁性体リング１２の防錆処理が必要ない。そのため、磁性体リング１２の材料として磁性ステンレス材料よりも透磁率の高い材料、例えば通常の圧延鋼板や珪素鋼板、パーマロイ材などを使用することができる。このように透磁率の高い材料で磁性体リング１２を形成できることにより、発電機１１の発電電力を大きくでき、同じ発電出力を得るための発電機サイズを小さくすることができる。また、断面Ｚ形状とした前記取付リング２６を設けることにより、振動等による発電機１１の軸受からの脱落を防止することもできる。
【００２９】
図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、第１の実施形態において、発電機１１を、多極磁石１３と磁性体リング１２とが軸方向に対面するアキシアル型としたものである。多極磁石１３は、円筒部４４および立上り部４５を有する断面Ｌ字形の芯金１７における立上り部４５に磁石部材１６を取付けたものである。磁性体リング１２は、多極磁石１３と対向する面に、櫛歯状の爪４９ａ，４９ｂが設けられている。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００３０】
なお、上記各実施形態では、磁性体リング１２を外方部材２に取付けるようにしたが、この発明は、内方部材７に磁性体リング１２を取付ける構成の場合にも適用することができる。その場合、磁性体リング１２の段付き形状部４０は内周側に設ける。
【００３１】
【発明の効果】
この発明の発電機付き転がり軸受は、発電機を構成する磁性体リングが、一端の外周または内周に、周面部分および側面部分からなる凹面の段付き形状部を有し、軌道輪となる部材の周面に上記段付き形状部の周面部分で直接に圧入して取付けるようにしたため、少ない部品点数で発電機を精度良く簡単に組み込むことができる。また、上記磁性体リングは、軸方向に対向する複数の分割リングから構成され、両分割リングは、軸方向に沿う断面における一部が互いに内外に嵌合して結合されたものであって、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合部の嵌合強度が高まるものとしている。磁性体リングを分割構造とすることで、内部にコイルを収容する作業が容易に行える。分割構造とした場合、その分割部を結合する部分が磁気抵抗の増大要因となり易い。しかし、両分割リングは、互いに一部が内外に嵌合し、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合強度が高まるものとしたため、磁性体リングで構成される磁気回路における磁気抵抗が増加せず、発電電力が確保される。
また、この発明の発電機付き転がり軸受によると、磁性体リングは、上記段付き形状部とは軸方向の反対側の側面から突出してシール取付座を構成する取付リングが取付けられ、この取付リングに、上記内方部材と外方部材の間の空間を密封するシール部材が取付けられ、上記磁性体リングは上記外方部材に取付けられ、上記取付リングは磁性体リングの外周に取付けられて一部が外方部材の外径面に嵌合するものである。このように取付リングを設けた場合、取付リングはシールおよびワイヤレス送信手段の固定を行うと共に、磁性体リングの軸方向の抜け防止手段を兼ねることができる。この場合の取付リングは、泥水などから磁性体リングを保護する役割を持つことができる。そのため防錆処理が必要であるが、磁気回路とは別となるため、非磁性材料で良い。また、この構成では、磁性体リングとして、耐食性を有しない高透磁率材料を使用でき、発電効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受の断面図である。
【図２】その発電機の拡大断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は各々同発電機における磁性体リングの断面図および正面図である。
【図４】発電機およびワイヤレス送信手段の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の他の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受における発電機の拡大断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受における発電機の拡大断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受における発電機の拡大断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態にかかる発電機付き転がり軸受における発電機の拡大断面図である。
【図９】従来例の断面図である。
【符号の説明】
２…外方部材
３…内方部材
４…転動体
５ａ，５ｂ…転走面
６ａ，６ｂ…転走面
１１…発電機
１２…磁性体リング
１３…多極磁石
１４…ワイヤレス送信手段
１８…シール部材
２６…取付リング
３０ａ，３０ｂ…分割リング
４０…段付き形状部
４１…シール取付座
Claims (6)
- 互いに転動体を介して相対回転自在な内方部材および外方部材と、円周方向に磁極が並ぶ多極磁石、およびコイルを収容して上記多極磁石に対面する磁性体リングにより構成されて上記多極磁石が内方部材および外方部材のうちの一方の部材に、磁性体リングが他方の部材に取付けられる発電機とを備え、上記磁性体リングは、一端の外周または内周に、周面部分および側面部分からなる凹面の段付き形状部を有し、上記他方の部材の軸受空間内側の周面に上記段付き形状部の周面部分で直接に圧入して取付けられ、上記磁性体リングは、軸方向に対向する複数の分割リングから構成され、これら分割リングは、軸方向に沿う断面における一部が互いに内外に嵌合して結合されたものであり、磁性体リングを上記他方の部材に圧入したときに受ける変形量によって分割リング相互の嵌合部の嵌合強度が高まるものである発電機付き転がり軸受。
- 上記磁性体リングは、段付き形状部とは軸方向の反対側の部分に凹み形状のシール取付座を有し、このシール取付座に、上記内方部材と外方部材の間の空間を密封するシール部材が取付けられた請求項１に記載の発電機付き転がり軸受。
- 互いに転動体を介して相対回転自在な内方部材および外方部材と、円周方向に磁極が並ぶ多極磁石、およびコイルを収容して上記多極磁石に対面する磁性体リングにより構成されて上記多極磁石が内方部材および外方部材のうちの一方の部材に、磁性体リングが他方の部材に取付けられる発電機とを備え、上記磁性体リングは、一端の外周または内周に、周面部分および側面部分からなる凹面の段付き形状部を有し、上記他方の部材の軸受空間内側の周面に上記段付き形状部の周面部分で直接に圧入して取付けられ、上記磁性体リングは、上記段付き形状部とは軸方向の反対側の側面から突出してシール取付座を構成する取付リングが取付けられ、この取付リングに、上記内方部材と外方部材の間の空間を密封するシール部材が取付けられ、上記磁性体リングは上記外方部材に取付けられ、上記取付リングは磁性体リングの外周に取付けられて一部が外方部材の外径面に嵌合するものである発電機付き転がり軸受。
- 上記発電機が出力する車輪回転数信号、または上記発電機を電源とするセンサの出力をワイヤレスで送信する送信手段を有し、このワイヤレス送信手段が環状に形成されて上記磁性体リングに取付けられた請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発電機付き転がり軸受。
- 請求項３に記載の発電機付き転がり軸受 において、上記発電機が出力する車輪回転数信号、または上記発電機を電源とするセンサの出力をワイヤレスで送信する送信手段を有し、このワイヤレス送信手段が環状に形成されて上記取付リングの上記シール取付座となる周面とは反対側の周面に取付けられた発電機付き転がり軸受。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発電機付き転がり軸受であって、内周に複列の転走面を有する外方部材と、これら転走面にそれぞれ対面する転走面を内方部材と、両転走面間に収容される複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する発電機付き車輪用軸受。
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