JP3972622B2

JP3972622B2 - Rolling bearing unit with sensor

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Publication number: JP3972622B2
Application number: JP2001312348A
Authority: JP
Inventors: 稔千徳
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: JP2003120702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、センサー付き転がり軸受ユニット、さらに詳しくは、センサーを含むセンサー装置が転がり軸受の固定輪側または回転輪側に一体的に取り付けられたユニットに関する。
【０００２】
センサー付き転がり軸受ユニットは、たとえば、鉄道車両や自動車において、車軸あるいは車軸に回転を伝達する回転軸を支持するとともに、軸の回転速度などを検出するために用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
軸の回転速度を検出するには、センサー装置およびパルサーリングのうちいずれか一方が固定側に、他方が回転側に取り付けられる。回転速度検出用に使用される従来の転がり軸受ユニットでは、外輪または内輪にパルサーリングが取り付けられているものは知られているが、センサーは外付けとされることが多く、また、内蔵化は設計上容易ではなかった。
【０００４】
そのため、センサー装置を無線式とすることで、コネクタ、ワイヤ等の接続部分をなくし、内蔵化を容易にすることが考えられている。このような無線式センサー装置では、無線送信する送信部に電源を供給する電源として、１次電池または２次電池が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電源供給に１次電池または２次電池を使用した際には、交換、充電等のメンテナンスが必要であり、また、車両走行中での電池切れの心配があった。
【０００６】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、電池の交換、充電を不要とし、センサーを内蔵化しかつメンテナンスフリーのセンサー付き転がり軸受ユニットを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットは、外輪、内輪およびこれらの間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受と、外輪および内輪のいずれか一方に設けられかつ周方向に等間隔をおいて交互に異なる磁気特性を有するパルサーリングと、同他方に設けられかつセンサー、センサーが検出した情報を無線送信する送信部、送信部に電力を供給する電源部を有するセンサー装置とを備えており、電源部は、相対回転するパルサーリングによって生成される電磁誘導電流を送信部への供給電力とする発電部を有し、センサー、送信部および電源部は、環状の支持部材に周方向に配置されて固定され、発電部は、センサーから最も離れた位置に配置されていることを特徴とするものである。
【０００８】
外輪が固定輪で、内輪が回転輪であってもよく、内輪が固定輪で、外輪が回転輪であってもよい。
【０００９】
センサーとしては、ホール素子センサー、磁気抵抗（ＭＲ）素子センサーなどが使用される。
【００１０】
パルサーリングは、回転速度検出のために、周方向に等間隔をおいて交互に異なる磁気特性を有するものとされる。このようなパルサーリングとしては、周方向に多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて形成されたもの、磁性板の周方向にスリットが等間隔をおいて形成されたものなどがある。
【００１１】
発電部は、パルサーリングに対向するように配されたマグネット、磁場を増大させるヨーク、およびパルサーリングが相対的に回転した際に生じる磁場の変化に伴って誘導電流が生成されるコイルなどから構成される。マグネットは、多極であっても単極であってもよい。
【００１２】
この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットによれば、車両の走行に伴って軸が回転することによって、磁場を変化させ、これによって生じる電磁誘導電流をセンサー装置へ供給することにより、電池が不要となり、メンテナンスフリーとすることができる。
【００１３】
電源部は、発電部から供給された電力を蓄える２次電池をさらに有していることが好ましい。
【００１４】
このようにすると、軸受ユニットの回転中に２次電池へ充電し、軸受ユニットの非回転中には、２次電池からセンサー装置へ供給することにより、電池の交換および充電作業が不要となり、メンテナンスフリーとすることができる。
【００１５】
発電部にマグネットを設ける際には、センサーと例えば１８０°離して配置し、マグネットがセンサーに悪影響を与えないようにすることが好ましい。
【００１６】
支持部材は、例えば、一端部が内輪または外輪にはめ止められた円筒部および円筒部の他端部に設けられたフランジ部を有し、円筒部の他端部とフランジ部とによってセンサー装置を支持するものとされる。
【００１７】
センサー装置を構成するセンサー、送信部、電池および発電部を周方向に配置することにより、センサー装置の取付けスペースを少なくすることができる。したがって、軸受ユニットへのセンサー装置の内蔵化が容易となり、また、ワイヤの配回しのための設計上の制約がなく、ワイヤ断線の危険性もなくなる。
【００１８】
例えば、パルサーリングが、磁性体でかつ周方向に等間隔のスリットを有している場合には、発電部は、マグネット、ヨークおよびコイルを有しているものとされ、また、パルサーリングが、周方向に等間隔をおいて交互に異なる磁極を有している場合には、発電部は、ヨークおよびコイルを有しているものとされる。
【００１９】
そして、パルサーリングの磁気特性によって磁場を変化させ、これによって生じる電磁誘導電流を電力の供給源とする。こうして、パルサーリングに検出用機能と発電用機能とを兼ねさせることにより、センサー装置の電力供給源を小型化することができる。
【００２０】
内輪にパルサーリングが、外輪にセンサー装置が設けられる場合に、パルサーリングが軸方向内側に配されて、センサー装置がパルサーリングの軸方向外側から対向させられてもよく、また、パルサーリングが軸方向外側に配されて、センサー装置がパルサーリングの軸方向内側から対向させられてもよい。また、内輪にセンサー装置が、外輪にパルサーリングが設けられる場合についても、パルサーリングが軸方向内側に配されて、センサー装置がパルサーリングの軸方向外側から対向させられてもよく、パルサーリングが軸方向外側に配されて、センサー装置がパルサーリングの軸方向内側から対向させられてもよい。
【００２１】
内輪の端面と外輪の端面とがほぼ面一とされていることがあり、また、内輪が、外輪端部より軸方向に突出した突出部を有していることがある。
【００２２】
内輪が、外輪端部より軸方向に突出した突出部を有しているものでは、外輪に懸架装置を取り付けて外輪固定とするとともに、内輪の一端部に車輪を取り付けて内輪回転とし、内輪の他端部の突出部を等速ジョイントの外輪となるハウジング部とすることができる。これにより、独立懸架式サスペンションに支持された駆動輪でかつ等速ジョイントを有するもののセンサー付き転がり軸受ユニットとしての使用が可能となる。
【００２３】
内輪が外輪端部より軸方向に突出した突出部を有しているセンサー付き転がり軸受ユニットでは、パルサーリングが、内輪の突出部外径にはめ止められた円筒状支持部およびこれの外周面に設けられた検出部よりなり、センサー装置は、外輪端部に設けられて径方向外側からパルサーリングの検出部に対向させられていることがあり、また、外輪端部の内径にはめ止められた円筒状支持部および支持部の内向きフランジの外側面に設けられた検出部よりなり、センサー装置は、内輪の突出部に設けられて軸方向外側からパルサーリングの検出部に対向させられていることがある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットが適用される転がり軸受（ハブユニット）の一例を示している。以下の説明において、左右は図１についていうものとする。
【００２６】
図１に示す転がり軸受(1)は、外輪が回転輪、内輪が固定輪とされている一例を示すもので、フランジ部(4a)を有する外輪(4)、内輪(5)、これらの間に配置された複数の転動体である玉(6)、保持器(7)およびシール(8)を備えており、外輪(4)のフランジ部(4a)には、車輪を取り付けるための複数のボルト(9)が固定されている。外輪(4)の右端面および内輪(5)の右端面は、面一とされている。
【００２７】
図２から図４までに示すこの発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットの第１実施形態は、図１に示した外輪回転の転がり軸受に適用されるもので、転がり軸受(1)、ならびにそれに設けられたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備えており、外輪(4)にセンサー装置(2)が、内輪(5)にパルサーリング(3)が設けられている。
【００２８】
センサー装置(2)は、外輪(4)に固定された支持部材(11)、電源部(12)、ホール素子センサーや磁気抵抗（ＭＲ）素子センサーなどの回転速度検出用センサー(13)、処理回路(14)および送信部(15)を備えている。電源部(12)は、マグネット(16)、コイル(17)、ヨーク(18)、整流器(19)および２次電池(20)を備えている。
【００２９】
支持部材(11)は、短円筒状の外周壁(11a)および内周壁(11b)、ならびにこれらの右端部同士を連結するフランジ(11c)よりなり、全体として環状をなし、その中空部分の断面は略コ字状をなす。外周壁(11a)の自由端部（左端部）は内周壁(11b)より左側にのびており、この外周壁(11a)の自由端部が外輪(4)の右端部の外径に密にはめ止められ、内周壁(11b)の自由端部が内輪(5)の内径寄りの右端面に近接している。
【００３０】
パルサーリング(3)は、円筒部(3a)およびその右端部に設けられた外向きフランジ部(3b)よりなり、そのフランジ部(3b)の外側面に、スリット(21)が非スリット部分と同じ幅でかつ等間隔に設けられている。パルサーリング(3)は、フランジ部(3b)が内輪(5)の右端面よりも軸方向に突出するように、その円筒部(3a)が内輪(5)の外径に密にはめ止められている。センサー装置(2)は、パルサーリング(3)の軸方向外側からこれに対向させられている。
【００３１】
図３に示すように、センサー(13)、処理回路(14)、送信部(15)、マグネット(16)、コイル(17)、ヨーク(18)、整流器(19)および２次電池(20)は、支持部材(11)のフランジ(11c)に沿って周方向に配置されて固定されている。センサー(13)は、パルサーリング(3)にちょうど対向するよう径方向内寄りに配置され、マグネット(16)は、センサー(13)に影響を与えないように、センサー(13)から最も離れた位置に配置されている。
【００３２】
外輪(4)の回転に伴って、相対的に回転させられるパルサーリング(3)の磁気特性の変化が、センサー(13)に感知され、処理回路(14)を経て送信部(15)から車側に設けられた受信部に発信される。センサー(13)、処理回路(14)および送信部(15)には、２次電池(20)から電力が供給される。相対的に回転させられるパルサーリング(3)の磁気特性の変化は、また、マグネット(16)の磁場を変化させ、コイル(17)に電磁誘導電流が生成される。この電流（交流）は、整流器(19)で整流されて２次電池(20)に供給され、２次電池(20)が充電される。２次電池(20)は、省略することが可能であり、この場合には、整流器(19)で整流された電流がセンサー(13)、処理回路(14)および送信部(15)に直接供給される。
【００３３】
なお、センサー装置(2)の各構成部材(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)の配置は、図３のものに限られるものではなく、センサー(13)とマグネット(16)とを近接させないようにしさえすれば、種々の変更が可能である。
【００３４】
図５から図７までに示すこの発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットの第２実施形態は、図１に示した外輪回転の転がり軸受に適用されるもので、転がり軸受(1)、ならびにそれに設けられたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備えており、外輪(4)にセンサー装置(2)が、内輪(5)にパルサーリング(3)が設けられている。
【００３５】
センサー装置(2)は、外輪(4)に固定された支持部材(31)、電源部(32)、ホール素子センサーや磁気抵抗（ＭＲ）素子センサーなどの回転速度検出用センサー(33)、処理回路(34)および送信部(35)を備えている。電源部(32)は、コイル(36)、ヨーク(37)および２次電池(38)を備えている。
【００３６】
支持部材(31)は、短円筒状の外周壁(31a)および内周壁(31b)、ならびにこれらの右端部同士を連結するフランジ(31c)よりなり、全体として環状をなし、その中空部分の断面は略コ字状をなす。外周壁(31a)の自由端部（左端部）は内周壁(31b)より左側にのびており、この外周壁(31a)の自由端部が外輪(4)の右端部の外径に密にはめ止められ、内周壁(31b)の自由端部が内輪(5)の内径寄りの右端面に近接している。
【００３７】
パルサーリング(3)は、円筒部(39a)およびその右端部に設けられた外向きフランジ部(39b)よりなる支持部材(39)と、支持部材(39)のフランジ部(39b)の外側面に設けられた着磁体(40)とよりなる。支持部材(39)は、フランジ部(39b)が内輪(5)の右端面よりも軸方向に突出するように、その円筒部(39a)が内輪(5)の外径に密にはめ止められている。着磁体(40)には、多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて交互に形成されている。センサー装置(2)は、パルサーリング(3)の軸方向外側からこれに対向させられている。
【００３８】
図８に示すこの発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットの第３実施形態は、図１に示した外輪回転の転がり軸受に適用されるもので、転がり軸受(1)、ならびにそれに設けられたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備えており、外輪(4)にパルサーリング(3)が、内輪(5)にセンサー装置(2)が設けられている。
【００３９】
センサー装置(2)は、外輪(4)に固定された支持部材(41)、電源部(42)、ホール素子センサーや磁気抵抗（ＭＲ）素子センサーなどの回転速度検出用センサー(43)、処理回路(44)および送信部(図示略)を備えている。
【００４０】
電源部(42)は、コイル(46)、ヨーク(47)および２次電池(図示略)を備えている。ヨーク(47)は、環状とされ、コイル(46)も環状に巻かれている。
【００４１】
センサー装置(2)の支持部材(41)は、短円筒状の外周壁(41a)および内周壁(41b)、ならびにこれらの右端部同士を連結するフランジ(41c)よりなり、全体として環状をなし、その中空部分の断面は略コ字状をなす。内周壁(41b)の自由端部（左端部）は外周壁(41a)より左側にのびており、この内周壁(41b)の自由端部が内輪(5)の右端部の外径に密にはめ止められ、外周壁(41a)の自由端部が外輪(4)の外径寄りの右端面に近接している。
【００４２】
パルサーリング(3)は、円筒部(49a)およびその右端部に設けられた内向きフランジ部(49b)よりなる支持部材(49)と、支持部材(49)のフランジ部(49b)の外側面に設けられた着磁体(50)とよりなる。支持部材(49)は、フランジ部(49b)の内側面（左面）が外輪(4)の右端面に当接するように、その円筒部(49a)が外輪(4)の外径に密にはめ止められている。着磁体(50)には、多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて交互に形成されている。センサー装置(2)は、パルサーリング(3)の軸方向外側からこれに対向させられている。
【００４３】
図９に示すこの発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットの第４実施形態は、図１に示した外輪回転の転がり軸受に適用されるもので、転がり軸受(1)、ならびにそれに設けられたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備えており、外輪(4)にパルサーリング(3)が、内輪(5)にセンサー装置(2)が設けられている。
【００４４】
センサー装置(2)は、内輪(5)に固定された支持部材(61)、電源部(62)、ホール素子センサーや磁気抵抗（ＭＲ）素子センサーなどの回転速度検出用センサー(63)、処理回路(64)および送信部(図示略)を備えている。電源部(62)は、コイル(66)、ヨーク(67)および２次電池(図示略)を備えている。
【００４５】
センサー装置(2)の支持部材(61)は、短円筒状の外周壁(61a)および内周壁(61b)、ならびに外周壁(61a)の左端部と内周壁(61b)の右端部を連結するフランジ(61c)よりなり、全体として環状をなす。フランジ(61c)は、内周壁(61b)の右端部から径方向内方にのばされた後に折り返されて外周壁(61a)の左端部に至るように形成されている。この結果、外周壁(61a)は、内輪(5)の外径と外輪(4)の内径との中間に位置させられ、内輪(5)の内径部分にある突出部(5a)との干渉を避け得るようになされている。そして、内周壁(61b)が内輪(5)の右端部の外径に密にはめ止められ、フランジ(61c)が内輪(5)の右端面に接している。センサー装置(2)は、フランジ(61c)と外周壁(61a)とによって形成された断面Ｌ字状の部分に納められている。センサー装置(2)の支持部材(61)は、磁性体製とされ、フランジ部(61c)の外側部分および外周壁(61a)がヨーク(67)を兼ねるようになされている。
【００４６】
パルサーリング(3)は、円筒部(69a)およびその右端部に設けられた内向きフランジ部(69b)よりなる支持部材(69)と、支持部材(69)のフランジ部(69b)の内側面に設けられた着磁体(70)とよりなる。支持部材(69)は、着磁体(70)がセンサー装置(2)に軸方向外側から対向するように、その円筒部(69a)の左端部が外輪(5)の内径に密にはめ止められている。支持部材(69)の円筒部(69a)の中間部分には、外輪(4)の右端面に当接している外向き突出部(69c)が設けられている。着磁体(70)には、多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて交互に形成されている。
【００４７】
図１０に示すこの発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットの第５実施形態は、図１に示した外輪回転の転がり軸受に適用されるもので、転がり軸受(1)、ならびにそれに設けられたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備えており、外輪(4)にセンサー装置(2)が、内輪(5)にパルサーリング(3)が設けられている。
【００４８】
センサー装置(2)は、外輪(4)に固定された支持部材(71)、電源部(72)、ホール素子センサーや磁気抵抗（ＭＲ）素子センサーなどの回転速度検出用センサー(73)、処理回路(74)および送信部(図示略)を備えている。電源部(72)は、コイル(76)、ヨーク(77)および２次電池(図示略)を備えている。
【００４９】
センサー装置(2)の支持部材(71)は、円筒部(71a)およびその右端部に設けられた内向きフランジ部(71b)よりなり、全体として断面がＬ字状の環状をなす。円筒部(71a)の中間部分には、外輪(4)の右端面に当接している外向き突出部(71c)が設けられており、円筒部(71a)の外向き突出部(71c)よりも左側の部分が外輪(4)の内径に密にはめ止められている。
【００５０】
パルサーリング(3)は、円筒部(79a)およびその右端部に設けられたフランジ部(79b)よりなる断面Ｔ字状の支持部材(79)と、支持部材(79)のフランジ部(79b)の外側面に設けられた着磁体(80)とよりなる。支持部材(79)は、フランジ部(79b)の内向き部分の内側面（左面）が内輪(5)の右端面に当接するように、その円筒部(79a)が内輪(5)の外径に密にはめ止められている。着磁体(80)には、多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて交互に形成されている。センサー装置(2)は、パルサーリング(3)の軸方向外側からこれに対向させられている。
【００５１】
なお、上記第１から第５までの実施形態においては、外輪(4)が回転輪で、内輪(5)が固定輪として説明したが、第１から第５までの各実施形態のセンサー付き転がり軸受ユニットは、外輪が固定輪で、内輪が回転輪である転がり軸受にも同様に適用できる。例えば、図１に示した転がり軸受において、外輪(4)の車輪取付用のフランジ部(4a)を懸架装置支持用のフランジ部に変更したものは、外輪が固定輪で、内輪が回転輪である転がり軸受の一例となる。
【００５２】
図１１は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットが適用される転がり軸受（ハブユニット）の他の例を示している。
【００５３】
図１１に示す転がり軸受(51)は、内輪(52)が、第１の部分(53)と、これの左部にはめ止められた第２の部分(54)とよりなる。そして、第２の部分(54)に、車輪取付用のフランジ部(54a)が設けられ、第１の部分(53)の右部は、等速ジョイントの外輪となるハウジング部(53a)とされており、第１の部分(53)と第２の部分(54)とが一体となって回転する内輪回転とされている。第２の部分(54)の右端部とこれに連なる第１の部分(53)の中央部とに、内輪軌道(52a)が形成されている。外輪(55)は、懸架装置に取り付けられるフランジ部(55a)を有しており、懸架装置に支持されて回転しない固定輪とされている。外輪(55)の内周面に外輪軌道(55b)が形成され、両軌道(52a)(55b)間に複数の転動体である玉(56)および保持器(57)が配置されている。
【００５４】
この転がり軸受(51)では、外輪(55)の右端面と内輪(52)の右端面とが面一でなく、第１の部分(53)のハウジング部(53a)が、外輪(55)の右端部より軸方向に突出した突出部となっている。
【００５５】
図１２に示すこの発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットの第６実施形態は、図１１に示した内輪回転の転がり軸受に適用されるもので、転がり軸受(51)、ならびにそれに設けられたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備えており、外輪(55)にパルサーリング(3)が、内輪(52)にセンサー装置(2)が設けられている。
【００５６】
センサー装置(2)は、内輪(52)に固定された支持部材(81)、電源部(82)、ホール素子センサーや磁気抵抗（ＭＲ）素子センサーなどの回転速度検出用センサー(83)、処理回路(84)および送信部(図示略)を備えている。電源部(82)は、コイル(86)、ヨーク(87)および２次電池(図示略)を備えている。
【００５７】
センサー装置(2)の支持部材(81)は、円筒部(81a)およびその左端部に設けられた内向きフランジ部(81b)よりなり、全体として断面がＬ字状の環状をなす。円筒部(81a)は、その右部が内輪(52)の突出部(53a)の外径に密にはめ止められている。センサー装置(2)は、円筒部(81a)の左部および内向きフランジ部(81b)によって支持されている。センサー装置(2)の支持部材(81)は、磁性体製とされ、内向きフランジ部(81b)がヨーク(87)を兼ねるようになされている。センサー装置(2)のセンサー(83)は、径方向内側に臨まされている。
【００５８】
パルサーリング(3)は、短円筒状の外周壁(89a)および内周壁(89b)、ならびに外周壁(89a)の右端部と内周壁(89b)の左端部を連結するフランジ(89c)よりなる支持部材(89)と、支持部材(89)の内周壁(89b)の外周面に設けられた着磁体(90)とよりなる。着磁体(90)には、多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて交互に形成されている。フランジ(89c)は、外周壁(89a)の右端部から径方向外方にのばされた後に折り返されて内周壁(89b)の左端部に至るように形成されている。この結果、内周壁(89b)は、内輪(52)の外径と外輪(55)の端部内径との中間に位置させられ、内輪(52)の突出部(53a)との干渉が避けられている。そして、外周壁(89a)が外輪(55)の右端部の内径に密にはめ止められ、フランジ(89c)が外輪(55)の右端面に接している。
【００５９】
図１３に示すこの発明によるセンサー付き転がり軸受ユニットの第７実施形態は、図１１に示した内輪回転の転がり軸受に適用されるもので、転がり軸受(51)、ならびにそれに設けられたセンサー装置(2)および被検出部であるパルサーリング(3)を備えており、外輪(55)にセンサー装置(2)が、内輪(52)にパルサーリング(3)が設けられている。
【００６０】
センサー装置(2)は、外輪(55)に固定された支持部材(91)、電源部(92)、ホール素子センサーや磁気抵抗（ＭＲ）素子センサーなどの回転速度検出用センサー(93)、処理回路(94)および送信部(図示略)を備えている。電源部(92)は、コイル(96)、ヨーク(97)および２次電池(図示略)を備えている。
【００６１】
センサー装置(2)の支持部材(91)は、円筒部(91a)およびその右端部に設けられた内向きフランジ部(91b)よりなり、全体として断面がＬ字状の環状をなす。円筒部(91a)は、その左部が外輪(55)の右端部の外径に密にはめ止められている。支持部材(91)は、磁性体製とされ、内向きフランジ部(91b)がヨーク(97)を兼ねるようになされている。
【００６２】
パルサーリング(3)は、径方向内側からセンサー装置(2)に対向するように、内輪(52)の第２の部分(53)に固定されている。パルサーリング(3)は、円筒状支持部材(99)と、支持部材(99)の外周面に設けられた着磁体(100)とよりなる。着磁体(100)には、多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて交互に形成されている。内輪(52)の第２の部分(53)には、支持部材(99)が内輪(52)の外径に密にはめ止められるように、平坦な円周部が形成されている。
【００６３】
なお、上記第３から第７までの実施形態は、パルサーリングが、図７に示すような着磁体を有しているものとしたが、これに代えて、第３から第７までの各実施形態において、パルサーリングを図４に示すようなスリットを有しているものとするとともに、センサー装置側を図３に示すような構成としてももちろんよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットが適用される転がり軸受の一例を示す縦断面図である。
【図２】図２は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニット第１実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態のユニットのセンサー装置の配置の形態を示すブロック図である。
【図４】図４は、第１実施形態のユニットのパルサーリングの一部を示す軸方向外側からから見た図である。
【図５】図５は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニット第２実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図６】図６は、第２実施形態のユニットのセンサー装置の配置の形態を示す横断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態のユニットのパルサーリングの一部を示す軸方向外側からから見た図である。
【図８】図８は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニット第３実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図９】図９は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニット第４実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図１０】図１０は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニット第５実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図１１】図１１は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニットが適用される転がり軸受の他の例を示す縦断面図である。
【図１２】図１２は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニット第６実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図１３】図１３は、この発明のセンサー付き転がり軸受ユニット第７実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【符号の説明】
(1)(51) 転がり軸受
(2) センサー装置
(3) パルサーリング
(4)(55) 外輪
(5)(52) 内輪
(11)(31)(41)(61)(71)(81)(91) 支持部材
(12)(32)(42)(62)(72)(82)(92) 電源部
(13)(33)(43)(63)(73)(83)(93) センサー
(15) 送信部
(16) マグネット
(17)(36)(46)(66)(76)(86)(96) コイル
(18)(37)(47)(67)(77)(87)(97) ヨーク
(20) ２次電池
(21) スリット
(40)(50)(70)(80)(90)(100) 着磁体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing unit with a sensor, and more particularly to a unit in which a sensor device including a sensor is integrally attached to a fixed ring side or a rotating wheel side of a rolling bearing.
[0002]
The rolling bearing unit with a sensor is used, for example, in a railway vehicle or an automobile to support an axle or a rotating shaft that transmits rotation to the axle and detect the rotational speed of the shaft.
[0003]
[Prior art]
In order to detect the rotational speed of the shaft, either the sensor device or the pulsar ring is attached to the fixed side, and the other is attached to the rotational side. In the conventional rolling bearing unit used for detecting the rotational speed, it is known that the pulsar ring is attached to the outer ring or the inner ring, but the sensor is often externally attached. It was not easy to design.
[0004]
For this reason, it is considered that the sensor device is wireless, so that connection portions such as connectors and wires are eliminated, and the internalization is facilitated. In such a wireless sensor device, a primary battery or a secondary battery is used as a power source that supplies power to a transmitter that performs wireless transmission.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When a primary battery or a secondary battery is used for power supply, maintenance such as replacement and charging is necessary, and there is a concern that the battery runs out while the vehicle is running.
[0006]
An object of the present invention is to provide a rolling bearing unit with a sensor that solves the above problems, eliminates the need for battery replacement and charging, incorporates a sensor, and is maintenance-free.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A rolling bearing unit with a sensor according to the present invention is provided in any one of an outer ring and an inner ring, and a rolling bearing having a plurality of rolling elements disposed between the outer ring, an inner ring and the outer ring, and is equidistant in the circumferential direction. A pulsar ring having different magnetic properties alternately, a sensor provided on the other and a sensor, a transmitter for wirelessly transmitting information detected by the sensor, and a sensor device having a power supply for supplying power to the transmitter, The power supply unit has a power generation unit that uses the electromagnetic induction current generated by the relative rotating pulsar ring as the power supplied to the transmission unit. The sensor, the transmission unit, and the power supply unit are arranged and fixed in the circumferential direction on the annular support member, and the power generation unit is arranged at a position farthest from the sensor. It is characterized by that.
[0008]
The outer ring may be a fixed ring, the inner ring may be a rotating ring, the inner ring may be a fixed ring, and the outer ring may be a rotating ring.
[0009]
As the sensor, a Hall element sensor, a magnetoresistive (MR) element sensor, or the like is used.
[0010]
The pulsar ring has different magnetic characteristics alternately at equal intervals in the circumferential direction for detecting the rotational speed. Examples of such pulsar rings include those in which a large number of magnetic poles (N poles and S poles) are formed at equal intervals in the circumferential direction, and those in which slits are formed at equal intervals in the circumferential direction of the magnetic plate. There is.
[0011]
The power generation unit consists of a magnet arranged to face the pulsar ring, a yoke that increases the magnetic field, and a coil that generates an induced current in response to a change in the magnetic field that occurs when the pulsar ring rotates relatively. Is done. The magnet may be multipolar or monopolar.
[0012]
According to the rolling bearing unit with sensor of the present invention, the shaft rotates as the vehicle travels to change the magnetic field, and the electromagnetic induction current generated thereby is supplied to the sensor device, thereby eliminating the need for a battery. Maintenance free.
[0013]
It is preferable that the power supply unit further includes a secondary battery that stores electric power supplied from the power generation unit.
[0014]
In this way, the secondary battery is charged while the bearing unit is rotating, and when the bearing unit is not rotating, the battery is supplied from the secondary battery to the sensor device. It can be free.
[0015]
Departure When the magnet is provided in the electric part, it is preferable that the magnet is disposed, for example, 180 ° apart from the sensor so that the magnet does not adversely affect the sensor.
[0016]
The support member has, for example, a cylindrical portion whose one end is fixed to the inner ring or the outer ring and a flange portion provided at the other end of the cylindrical portion, and the sensor device is connected to the other end of the cylindrical portion and the flange portion. It is supposed to support.
[0017]
By disposing the sensor, the transmission unit, the battery, and the power generation unit constituting the sensor device in the circumferential direction, it is possible to reduce the mounting space for the sensor device. Therefore, it is easy to incorporate the sensor device into the bearing unit, and there is no design restriction for the wire distribution, and the risk of wire breakage is eliminated.
[0018]
For example, when the pulsar ring is a magnetic body and has slits that are equally spaced in the circumferential direction, the power generation unit is assumed to have a magnet, a yoke, and a coil. In the case of having different magnetic poles alternately at equal intervals in the circumferential direction, the power generation unit is assumed to have a yoke and a coil.
[0019]
Then, the magnetic field is changed by the magnetic characteristics of the pulsar ring, and the electromagnetic induction current generated thereby is used as a power supply source. Thus, the power supply source of the sensor device can be reduced in size by making the pulser ring have both the detection function and the power generation function.
[0020]
When a pulsar ring is provided on the inner ring and a sensor device is provided on the outer ring, the pulsar ring may be arranged on the inner side in the axial direction, and the sensor device may be opposed from the outer side in the axial direction of the pulsar ring. The sensor device may be arranged on the outer side in the direction so as to be opposed from the inner side in the axial direction of the pulsar ring. Also, in the case where a sensor device is provided on the inner ring and a pulsar ring is provided on the outer ring, the pulsar ring may be arranged on the inner side in the axial direction so that the sensor device is opposed from the outer side in the axial direction of the pulsar ring. The sensor device may be arranged on the outer side in the axial direction and faced from the inner side in the axial direction of the pulsar ring.
[0021]
The end surface of the inner ring and the end surface of the outer ring may be substantially flush with each other, and the inner ring may have a protruding portion that protrudes in the axial direction from the end portion of the outer ring.
[0022]
If the inner ring has a protruding part that protrudes in the axial direction from the end of the outer ring, a suspension device is attached to the outer ring to fix the outer ring, and a wheel is attached to one end of the inner ring to rotate the inner ring. The protruding portion at the other end can be a housing portion serving as the outer ring of the constant velocity joint. Thereby, although it is a driving wheel supported by the independent suspension type suspension and has a constant velocity joint, it can be used as a rolling bearing unit with a sensor.
[0023]
In a rolling bearing unit with a sensor in which the inner ring has a protruding portion that protrudes in the axial direction from the end of the outer ring, the pulsar ring is attached to the cylindrical support portion fixed to the outer diameter of the protruding portion of the inner ring and the outer peripheral surface thereof. The sensor device is provided at the end of the outer ring and may be opposed to the detection part of the pulsar ring from the outside in the radial direction, and is fixed to the inner diameter of the end of the outer ring. It consists of a cylindrical support part and a detection part provided on the outer surface of the inward flange of the support part, and the sensor device is provided on the protruding part of the inner ring and is opposed to the detection part of the pulsar ring from the outside in the axial direction. Sometimes.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 shows an example of a rolling bearing (hub unit) to which the sensor-equipped rolling bearing unit of the present invention is applied. In the following description, the left and right refer to FIG.
[0026]
The rolling bearing (1) shown in FIG. 1 shows an example in which the outer ring is a rotating ring and the inner ring is a fixed ring. The outer ring (4) having a flange portion (4a), the inner ring (5), The ball (6), the cage (7), and the seal (8), which are a plurality of rolling elements arranged on the outer ring (4), are provided on the flange portion (4a) of the outer ring (4). Bolt (9) is fixed. The right end surface of the outer ring (4) and the right end surface of the inner ring (5) are flush with each other.
[0027]
The first embodiment of the sensor-equipped rolling bearing unit shown in FIGS. 2 to 4 is applied to the outer ring rotating rolling bearing shown in FIG. 1, and is provided with the rolling bearing (1) and the rolling bearing unit (1). The sensor device (2) and the pulsar ring (3) as the detected part are provided, the sensor device (2) is provided on the outer ring (4), and the pulsar ring (3) is provided on the inner ring (5).
[0028]
The sensor device (2) includes a support member (11) fixed to the outer ring (4), a power supply unit (12), a rotational speed detection sensor (13) such as a Hall element sensor and a magnetoresistive (MR) element sensor, and processing. A circuit (14) and a transmission unit (15) are provided. The power supply unit (12) includes a magnet (16), a coil (17), a yoke (18), a rectifier (19), and a secondary battery (20).
[0029]
The support member (11) is composed of a short cylindrical outer peripheral wall (11a) and an inner peripheral wall (11b), and a flange (11c) that connects these right ends to each other. Is approximately U-shaped. The free end (left end) of the outer peripheral wall (11a) extends to the left of the inner peripheral wall (11b), and the free end of the outer peripheral wall (11a) is closely fitted to the outer diameter of the right end of the outer ring (4). The free end of the inner peripheral wall (11b) is close to the right end surface near the inner diameter of the inner ring (5).
[0030]
The pulsar ring (3) comprises a cylindrical portion (3a) and an outward flange portion (3b) provided at the right end portion thereof, and a slit (21) is formed on the outer surface of the flange portion (3b) with a non-slit portion. The same width is provided at equal intervals. The pulsar ring (3) has its cylindrical part (3a) closely fitted to the outer diameter of the inner ring (5) so that the flange part (3b) protrudes axially from the right end surface of the inner ring (5). ing. The sensor device (2) is opposed to the pulsar ring (3) from the outside in the axial direction.
[0031]
As shown in FIG. 3, the sensor (13), the processing circuit (14), the transmitter (15), the magnet (16), the coil (17), the yoke (18), the rectifier (19) and the secondary battery (20) Are arranged and fixed in the circumferential direction along the flange (11c) of the support member (11). The sensor (13) is arranged radially inward so as to face the pulsar ring (3), and the magnet (16) is farthest from the sensor (13) so as not to affect the sensor (13). Placed in position.
[0032]
A change in the magnetic characteristics of the pulsar ring (3), which is rotated relatively with the rotation of the outer ring (4), is detected by the sensor (13), and passes through the processing circuit (14) from the transmitter (15) to the vehicle. Is transmitted to the receiving unit provided on the side. Electric power is supplied from the secondary battery (20) to the sensor (13), the processing circuit (14), and the transmission unit (15). The change in the magnetic characteristics of the pulsar ring (3) that is relatively rotated also changes the magnetic field of the magnet (16), and an electromagnetic induction current is generated in the coil (17). This current (alternating current) is rectified by the rectifier (19) and supplied to the secondary battery (20), and the secondary battery (20) is charged. The secondary battery (20) can be omitted. In this case, the current rectified by the rectifier (19) is supplied directly to the sensor (13), the processing circuit (14), and the transmitter (15). Is done.
[0033]
The arrangement of the constituent members (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) of the sensor device (2) is not limited to that shown in FIG. Various modifications are possible as long as the sensor (13) and the magnet (16) are not brought close to each other.
[0034]
A second embodiment of the sensor-equipped rolling bearing unit according to the present invention shown in FIGS. 5 to 7 is applied to the outer ring rotating rolling bearing shown in FIG. 1, and is provided in the rolling bearing (1) and the rolling bearing (1). The sensor device (2) and the pulsar ring (3) as the detected part are provided, the sensor device (2) is provided on the outer ring (4), and the pulsar ring (3) is provided on the inner ring (5).
[0035]
The sensor device (2) includes a support member (31) fixed to the outer ring (4), a power supply unit (32), a sensor for detecting rotational speed (33) such as a Hall element sensor and a magnetoresistive (MR) element sensor, and processing. A circuit (34) and a transmission unit (35) are provided. The power supply unit (32) includes a coil (36), a yoke (37), and a secondary battery (38).
[0036]
The support member (31) is composed of a short cylindrical outer peripheral wall (31a) and an inner peripheral wall (31b), and a flange (31c) connecting these right ends to each other, forming a ring shape as a whole, and a cross section of the hollow portion Is approximately U-shaped. The free end (left end) of the outer peripheral wall (31a) extends to the left of the inner peripheral wall (31b), and the free end of the outer peripheral wall (31a) is closely fitted to the outer diameter of the right end of the outer ring (4). The free end of the inner peripheral wall (31b) is close to the right end surface near the inner diameter of the inner ring (5).
[0037]
The pulsar ring (3) is composed of a cylindrical member (39a) and a support member (39) composed of an outward flange portion (39b) provided at the right end thereof, and an outer surface of the flange portion (39b) of the support member (39). And a magnetized body (40). The support member (39) has its cylindrical portion (39a) closely fitted to the outer diameter of the inner ring (5) so that the flange portion (39b) protrudes in the axial direction from the right end surface of the inner ring (5). ing. A large number of magnetic poles (N poles and S poles) are alternately formed at equal intervals on the magnetized body (40). The sensor device (2) is opposed to the pulsar ring (3) from the outside in the axial direction.
[0038]
The third embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the present invention shown in FIG. 8 is applied to the rolling bearing for rotating the outer ring shown in FIG. 1, and includes a rolling bearing (1) and a sensor device ( 2) and a pulsar ring (3) as a detected portion, the pulsar ring (3) is provided on the outer ring (4), and the sensor device (2) is provided on the inner ring (5).
[0039]
The sensor device (2) includes a support member (41) fixed to the outer ring (4), a power supply unit (42), a rotational speed detection sensor (43) such as a Hall element sensor and a magnetoresistive (MR) element sensor, and a processing A circuit (44) and a transmission unit (not shown) are provided.
[0040]
The power supply unit (42) includes a coil (46), a yoke (47), and a secondary battery (not shown). The yoke (47) is annular, and the coil (46) is also annularly wound.
[0041]
The support member (41) of the sensor device (2) is composed of a short cylindrical outer peripheral wall (41a) and inner peripheral wall (41b), and a flange (41c) connecting these right ends to each other, forming an annular shape as a whole. The cross section of the hollow portion is substantially U-shaped. The free end (left end) of the inner peripheral wall (41b) extends to the left of the outer peripheral wall (41a), and the free end of the inner peripheral wall (41b) is closely fitted to the outer diameter of the right end of the inner ring (5). The free end of the outer peripheral wall (41a) is close to the right end surface near the outer diameter of the outer ring (4).
[0042]
The pulsar ring (3) is composed of a cylindrical member (49a) and an inward flange portion (49b) provided at the right end portion of the support member (49), and an outer surface of the flange portion (49b) of the support member (49). And a magnetized body (50) provided on the surface. The support member (49) has a cylindrical portion (49a) closely fitted to the outer diameter of the outer ring (4) so that the inner surface (left surface) of the flange portion (49b) contacts the right end surface of the outer ring (4). Stopped. A large number of magnetic poles (N poles and S poles) are alternately formed at equal intervals on the magnetized body (50). The sensor device (2) is opposed to the pulsar ring (3) from the outside in the axial direction.
[0043]
The fourth embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the present invention shown in FIG. 9 is applied to the rolling bearing for rotating the outer ring shown in FIG. 1, and includes a rolling bearing (1) and a sensor device ( 2) and a pulsar ring (3) as a detected portion, the pulsar ring (3) is provided on the outer ring (4), and the sensor device (2) is provided on the inner ring (5).
[0044]
The sensor device (2) includes a support member (61) fixed to the inner ring (5), a power supply unit (62), a rotational speed detection sensor (63) such as a Hall element sensor and a magnetoresistive (MR) element sensor, and a processing A circuit (64) and a transmission unit (not shown) are provided. The power supply unit (62) includes a coil (66), a yoke (67), and a secondary battery (not shown).
[0045]
The support member (61) of the sensor device (2) connects the short cylindrical outer peripheral wall (61a) and the inner peripheral wall (61b), and the left end of the outer peripheral wall (61a) and the right end of the inner peripheral wall (61b). It consists of a flange (61c) and forms a ring as a whole. The flange (61c) is formed to extend from the right end portion of the inner peripheral wall (61b) radially inward and then be folded back to reach the left end portion of the outer peripheral wall (61a). As a result, the outer peripheral wall (61a) is positioned between the outer diameter of the inner ring (5) and the inner diameter of the outer ring (4), and interferes with the protrusion (5a) at the inner diameter part of the inner ring (5). It is designed to be avoided. The inner peripheral wall (61b) is closely fitted to the outer diameter of the right end portion of the inner ring (5), and the flange (61c) is in contact with the right end surface of the inner ring (5). The sensor device (2) is housed in an L-shaped section formed by the flange (61c) and the outer peripheral wall (61a). The support member (61) of the sensor device (2) is made of a magnetic material, and the outer portion of the flange portion (61c) and the outer peripheral wall (61a) also serve as the yoke (67).
[0046]
The pulsar ring (3) includes a cylindrical member (69a) and an inward flange portion (69b) provided at the right end portion of the support member (69), and an inner surface of the flange portion (69b) of the support member (69). And a magnetized body (70). The support member (69) has the left end portion of its cylindrical portion (69a) closely fitted to the inner diameter of the outer ring (5) so that the magnetized body (70) faces the sensor device (2) from the outside in the axial direction. ing. An outward projecting portion (69c) in contact with the right end surface of the outer ring (4) is provided at an intermediate portion of the cylindrical portion (69a) of the support member (69). A large number of magnetic poles (N poles and S poles) are alternately formed at equal intervals on the magnetized body (70).
[0047]
The fifth embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the present invention shown in FIG. 10 is applied to the rolling bearing for rotating the outer ring shown in FIG. 1, and includes a rolling bearing (1) and a sensor device ( 2) and a pulsar ring (3) which is a detected part, the outer ring (4) is provided with a sensor device (2), and the inner ring (5) is provided with a pulsar ring (3).
[0048]
The sensor device (2) includes a support member (71) fixed to the outer ring (4), a power supply unit (72), a rotational speed detection sensor (73) such as a Hall element sensor and a magnetoresistive (MR) element sensor, and a processing A circuit (74) and a transmission unit (not shown) are provided. The power supply unit (72) includes a coil (76), a yoke (77), and a secondary battery (not shown).
[0049]
The support member (71) of the sensor device (2) includes a cylindrical portion (71a) and an inward flange portion (71b) provided at the right end portion thereof, and has an L-shaped annular shape as a whole. An outward projecting portion (71c) that is in contact with the right end surface of the outer ring (4) is provided at an intermediate portion of the cylindrical portion (71a), and from the outward projecting portion (71c) of the cylindrical portion (71a). Also, the left part is closely fitted to the inner diameter of the outer ring (4).
[0050]
The pulsar ring (3) includes a cylindrical member (79a) and a flange member (79b) provided at the right end thereof, and a T-shaped support member (79), and a flange portion (79b) of the support member (79). And a magnetized body (80) provided on the outer surface of the magnet. The support member (79) has an outer diameter of the inner ring (5) so that the inner surface (left surface) of the inward portion of the flange portion (79b) contacts the right end surface of the inner ring (5). It is tightly stopped. A large number of magnetic poles (N poles and S poles) are alternately formed at equal intervals on the magnetized body (80). The sensor device (2) is opposed to the pulsar ring (3) from the outside in the axial direction.
[0051]
In the first to fifth embodiments, the outer ring (4) is a rotating wheel and the inner ring (5) is a fixed wheel. However, the sensor-equipped rolling of each of the first to fifth embodiments. The bearing unit can be similarly applied to a rolling bearing in which the outer ring is a fixed ring and the inner ring is a rotating ring. For example, in the rolling bearing shown in FIG. 1, the outer ring (4) wheel mounting flange part (4a) is changed to a suspension supporting flange part. The outer ring is a fixed ring and the inner ring is a rotating ring. It becomes an example of a certain rolling bearing.
[0052]
FIG. 11 shows another example of a rolling bearing (hub unit) to which the rolling bearing unit with sensor of the present invention is applied.
[0053]
In the rolling bearing (51) shown in FIG. 11, the inner ring (52) is composed of a first portion (53) and a second portion (54) which is fixed to the left portion thereof. And the flange part (54a) for wheel attachment is provided in the 2nd part (54), and the right part of the 1st part (53) is made into the housing part (53a) used as the outer ring | wheel of a constant velocity joint. Thus, the first part (53) and the second part (54) are rotated as an inner ring. An inner ring raceway (52a) is formed at the right end portion of the second portion (54) and the central portion of the first portion (53) connected thereto. The outer ring (55) has a flange portion (55a) attached to the suspension device, and is a fixed wheel that is supported by the suspension device and does not rotate. An outer ring raceway (55b) is formed on the inner peripheral surface of the outer ring (55), and a plurality of balls (56) and a cage (57), which are a plurality of rolling elements, are disposed between both raceways (52a) (55b).
[0054]
In this rolling bearing (51), the right end surface of the outer ring (55) and the right end surface of the inner ring (52) are not flush with each other, and the housing portion (53a) of the first portion (53) is not connected to the outer ring (55). It is the protrusion part which protruded in the axial direction from the right end part.
[0055]
The sixth embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the present invention shown in FIG. 12 is applied to the rolling bearing for inner ring rotation shown in FIG. 11, and includes a rolling bearing (51) and a sensor device ( 2) and a pulsar ring (3) as a detected part, the pulsar ring (3) is provided on the outer ring (55), and the sensor device (2) is provided on the inner ring (52).
[0056]
The sensor device (2) includes a support member (81) fixed to the inner ring (52), a power supply unit (82), a rotational speed detection sensor (83) such as a Hall element sensor and a magnetoresistive (MR) element sensor, and a processing A circuit (84) and a transmission unit (not shown) are provided. The power supply unit (82) includes a coil (86), a yoke (87), and a secondary battery (not shown).
[0057]
The support member (81) of the sensor device (2) includes a cylindrical portion (81a) and an inward flange portion (81b) provided at the left end portion thereof, and has an L-shaped annular shape as a whole. The right portion of the cylindrical portion (81a) is closely fitted to the outer diameter of the protruding portion (53a) of the inner ring (52). The sensor device (2) is supported by the left part of the cylindrical part (81a) and the inward flange part (81b). The support member (81) of the sensor device (2) is made of a magnetic material, and the inward flange portion (81b) also serves as the yoke (87). The sensor (83) of the sensor device (2) faces the radially inner side.
[0058]
The pulsar ring (3) includes a short cylindrical outer peripheral wall (89a) and an inner peripheral wall (89b), and a flange (89c) connecting the right end of the outer peripheral wall (89a) and the left end of the inner peripheral wall (89b). The support member (89) and a magnetized body (90) provided on the outer peripheral surface of the inner peripheral wall (89b) of the support member (89). A large number of magnetic poles (N poles and S poles) are alternately formed at equal intervals on the magnetized body (90). The flange (89c) is formed to extend from the right end portion of the outer peripheral wall (89a) radially outward and then be folded back to reach the left end portion of the inner peripheral wall (89b). As a result, the inner peripheral wall (89b) is positioned between the outer diameter of the inner ring (52) and the inner diameter of the end of the outer ring (55), and interference with the protrusion (53a) of the inner ring (52) can be avoided. ing. The outer peripheral wall (89a) is tightly fixed to the inner diameter of the right end portion of the outer ring (55), and the flange (89c) is in contact with the right end surface of the outer ring (55).
[0059]
The seventh embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the present invention shown in FIG. 13 is applied to the rolling bearing for inner ring rotation shown in FIG. 11, and includes a rolling bearing (51) and a sensor device ( 2) and a pulsar ring (3) as a detected portion, the sensor device (2) is provided on the outer ring (55), and the pulsar ring (3) is provided on the inner ring (52).
[0060]
The sensor device (2) includes a support member (91) fixed to the outer ring (55), a power supply unit (92), a rotational speed detection sensor (93) such as a Hall element sensor and a magnetoresistive (MR) element sensor, and a processing A circuit (94) and a transmission unit (not shown) are provided. The power supply unit (92) includes a coil (96), a yoke (97), and a secondary battery (not shown).
[0061]
The support member (91) of the sensor device (2) includes a cylindrical portion (91a) and an inward flange portion (91b) provided at the right end portion thereof, and has an L-shaped annular shape as a whole. The left portion of the cylindrical portion (91a) is closely fitted to the outer diameter of the right end portion of the outer ring (55). The support member (91) is made of a magnetic material, and the inward flange portion (91b) also serves as the yoke (97).
[0062]
The pulsar ring (3) is fixed to the second portion (53) of the inner ring (52) so as to face the sensor device (2) from the radially inner side. The pulsar ring (3) includes a cylindrical support member (99) and a magnetized body (100) provided on the outer peripheral surface of the support member (99). A large number of magnetic poles (N poles and S poles) are alternately formed at equal intervals on the magnetized body (100). A flat circumferential portion is formed in the second portion (53) of the inner ring (52) so that the support member (99) is closely fitted to the outer diameter of the inner ring (52).
[0063]
In the third to seventh embodiments, the pulsar ring has a magnetized body as shown in FIG. 7, but each of the third to seventh embodiments is replaced with this. In the embodiment, the pulsar ring may have a slit as shown in FIG. 4, and the sensor device side may be configured as shown in FIG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a rolling bearing to which a rolling bearing unit with a sensor according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an upper half portion showing a rolling bearing unit with a sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an arrangement form of the sensor device of the unit according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a part of the pulsar ring of the unit according to the first embodiment as seen from the outside in the axial direction.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an upper half portion showing a sensor-equipped rolling bearing unit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an arrangement of sensor devices of a unit according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a part of the pulsar ring of the unit according to the second embodiment as seen from the outside in the axial direction.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an upper half portion showing a third embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of an upper half portion showing a rolling bearing unit with a sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of an upper half portion showing a sensor-equipped rolling bearing unit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing another example of a rolling bearing to which the sensor-equipped rolling bearing unit of the present invention is applied.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of an upper half portion showing a sensor-equipped rolling bearing unit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of an upper half portion showing a seventh embodiment of the rolling bearing unit with sensor according to the present invention.
[Explanation of symbols]
(1) (51) Rolling bearing
(2) Sensor device
(3) Pulsar ring
(4) (55) Outer ring
(5) (52) Inner ring
(11) (31) (41) (61) (71) (81) (91) Support member
(12) (32) (42) (62) (72) (82) (92) Power supply
(13) (33) (43) (63) (73) (83) (93) Sensor
(15) Transmitter
(16) Magnet
(17) (36) (46) (66) (76) (86) (96) Coil
(18) (37) (47) (67) (77) (87) (97) Yoke
(20) Secondary battery
(21) Slit
(40) (50) (70) (80) (90) (100) Magnetized body

Claims

A rolling bearing having an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling elements disposed between them, and a pulsar ring provided on either one of the outer ring and the inner ring and having alternately different magnetic characteristics at equal intervals in the circumferential direction; A sensor unit provided on the other side, a sensor, a transmission unit that wirelessly transmits information detected by the sensor, and a power supply unit that supplies power to the transmission unit. A power generation unit that uses the generated electromagnetic induction current as supply power to the transmission unit , the sensor, the transmission unit, and the power supply unit are arranged and fixed to the annular support member in the circumferential direction. Rolling bearing unit with sensor, characterized by being arranged at the most distant position .

The rolling bearing unit with a sensor according to claim 1, wherein the power supply unit further includes a secondary battery that stores electric power supplied from the power generation unit.

The pulsar ring is a magnetic body and has slits that are equally spaced in the circumferential direction, and the power generation unit has a magnet arranged to face the pulsar ring, a yoke that increases the magnetic field, and the pulsar ring relatively 2. The sensor-equipped rolling bearing unit according to claim 1, further comprising a coil that generates an induced current in accordance with a change in a magnetic field generated when the motor rotates.

The rolling bearing unit with a sensor according to claim 1, wherein the pulsar ring has different magnetic poles alternately at equal intervals in the circumferential direction, and the power generation unit has a yoke and a coil.