JP4114334B2 - 転がり軸受 - Google Patents
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- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sealing Of Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、振動,音,温度等を検出するセンサを有する転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸受の温度や軸受から発生する振動などを検出するセンサを備え、このセンサが出力する信号でもって、軸受の異常等を検知できるようにした転がり軸受がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このセンサのための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要があることから、ワイヤレス化の障害となっていた。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、センサのための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要がなく、ワイヤレス化を図れる転がり軸受を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の転がり軸受は、転動体と、この転動体が転動する軌道面を有する回転輪および固定輪と、センサとを備え、
転がり軸受の内部と外部との温度差に応じて起電力を発生し、上記センサに電力を供給する熱起電素子を備え、
上記熱起電素子が温度センサを兼ねていて、上記熱起電素子が出力する起電力を上記温度差を表す信号とし、
さらに、上記回転輪と固定輪との間に配置したシール部を備え、
上記熱起電素子は、上記シール部に嵌め込まれて上記シール部と一体化していると共に軸方向外側の面が外気に露出していることを特徴としている。
【０００６】
この請求項１の発明の転がり軸受では、転がり軸受の内部と外部との温度差に応じて起電力を発生する熱起電素子が、センサに電力を供給する発電機構となるから、センサのための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要がなく、センサが出力する信号を無線送信する回路を設けることで、ワイヤレス化を図れる。
【０００７】
また、請求項１の発明の転がり軸受では、上記熱起電素子が出力する起電力を上記温度差を表す信号としたから、上記熱起電素子が温度センサを兼ねることができる。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり軸受において、
上記センサが出力する信号を無線送信する送信回路を有し、上記熱起電素子は上記送信回路に電力を供給することを特徴としている。
【０００９】
この請求項２の発明の転がり軸受では、上記センサが出力する信号は、上記熱起電素子によって電力が供給される送信回路から無線送信されるから、ワイヤレス化を促進できる。
【００１０】
この請求項２の転がり軸受では、上記熱起電素子が、温度差を表す信号を出力する温度センサとしての役割と、上記送信回路に電力を供給する電力源としての役割とを兼ねることができる。
【００１１】
また、請求項３の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、上記シール部は、一端が上記固定輪の内周面の軸方向一端部に形成された環状溝に固定される芯金およびゴムシールからなり、
上記熱起電素子は、上記ゴムシールの周方向所定位置に形成された開口に断熱部材を介して挟まれていると共に軸方向内側の面が上記芯金に固定されていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１に、この発明の転がり軸受の実施形態の断面を示す。この実施形態の転がり軸受は、回転輪としての内輪１と、固定輪としての外輪２と、内輪１の軌道面１Ａと外輪２の軌道面２Ａとの間に周方向に所定間隔を隔てて複数配列された玉３と、この玉３を保持する保持器５とを備えている。
【００１４】
上記内輪１と外輪２との間には、軸方向の両端にシール部６,７が配置されている。このシール部６は、芯金１１とゴムシール１２からなり、その基部６Ａは、外輪２の内周面の軸方向の一端に形成された環状溝８に固定され、先端部６Ｂは内輪１の外周面に摺接している。また、シール部７は、芯金１３とゴムシール１４からなり、その基部７Ａは、外輪２の内周面の軸方向の他端に形成された環状溝１０に固定され、先端部７Ｂは内輪１の外周面に摺接している。シール部６と７の間には、潤滑剤として例えばグリースが封入されている。
【００１５】
また、シール部７は、ゴムシール１４の周方向の所定位置に形成されたゴムシール１４の開口１６に楔形状の断熱部材２８,２９が嵌合されている。熱起電素子としてのペルチェ素子１５は、この断熱部材２８と２９に挟まれ、あるいは囲まれた状態で、その内側面１５Ａが芯金１３に、例えば接着により固定されている。
【００１６】
このペルチェ素子１５の外側面１５Ｂは軸方向外側を向いている。このペルチェ素子１５は、内側面１５Ａと外側面１５Ｂとの温度差に応じて起電力を発生し、その起電力を出力線１８に出力する。この出力線１８は、コンデンサ２０に接続され、このコンデンサ２０は電気配線３０で振動センサ２１に接続されている。
【００１７】
このコンデンサ２０と振動センサ２１は、取り付け板２２の径方向部２３の内側面２３Ａに固定されている。この内側面２３Ａは上記玉３に向いている。また、この取り付け板２２の軸方向部２４は、外輪２の軸方向の端面２Ｃに固定されている。また、この取り付け板２２の径方向部２３の外側面２３Ｂには、カバー部２５が固定され、このカバー部２５の底部２５Ａは内輪１の軸方向の端面１Ｃに対して所定の隙間を隔てており、軸方向に延在している。
【００１８】
図３に示すように、このカバー部２５は、上記コンデンサ２０および振動センサ２１を周方向の両側から覆う覆い部２５Ｃ,２５Ｄを有している。
【００１９】
また、上記出力線１８は、信号線１９に接続されており、ペルチェ素子１５から信号線１９に出力された電圧は温度信号として外部に取り出される。
【００２０】
なお、この信号線１９を、図１に一点鎖線で示す信号無線送信部２６に接続して、上記温度信号を無線送信するようにすれば、外部に接続される電力供給用ハーネスだけでなく、信号線もなくすることができ、ワイヤレス化を実現できる。
【００２１】
この実施形態の転がり軸受によれば、熱起電素子としてのペルチェ素子１５が、その内側面１５Ａの温度と外側面１５Ｂの温度との温度差に応じて、起電力を発生する。この温度差と起電力との関係の一例を、図２に示す。この実施形態によれば、シール部７にペルチェ素子１５を配置したことで、シール部７の外側の温度と内側の温度(特に、潤滑剤の温度)を感知し易くなり、発電効率の向上を図れるとともに温度差検出精度の向上を図れる。
【００２２】
この実施形態では、このペルチェ素子１５が、出力線１８からコンデンサ２０に電力を供給し、このコンデンサ２０から振動センサ２１に電力を供給するから、振動センサ２１のための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要がなく、ワイヤレス化を図れる。なお、この振動センサ２１は、外輪２から取り付け板２２を経由して伝達される振動を検出して、この振動を表す信号を出力する。この信号は、図示しない信号線から外部へ伝送される。もしくは、上記信号は上記信号無線送信部２６から無線信号として外部へ伝送される。
【００２３】
また、この実施形態では、上記ペルチェ素子１５が温度センサを兼ねていて、上記ペルチェ素子１５が出力する起電力を上記温度差を表す信号として、信号線１９から外部に伝送する。したがって、上記ペルチェ素子１５が温度センサを兼ねることができる。
【００２４】
また、上述したように、信号無線送信部２６を取り付け板２２に固定し、この信号送信部２６に信号線１９を接続して、この信号無線送信部２６から上記温度差を表す信号を外部に無線送信するようにすれば、ワイヤレス化を実現できる。
【００２５】
また、図３に示すように、上記実施形態では、シール部７の開口１６を周方向に複数個形成して、この複数個の開口１６に複数個のペルチェ素子１５を配置して配線９でもって直列接続している。これにより、出力電圧を増加させることができる。なお、この実施形態では、カバー部２５が１つのペルチェ素子１５を覆うようにしたが、このカバー部２５を周方向の全周に渡って延長させ、すべてのペルチェ素子を覆うようにしてもよい。もっとも、図３に示すように、カバー部２５で図１に示した１つのペルチェ素子１５だけを覆い、他のペルチェ素子１５の外側面１５Ｂは、外気に露出して触れさせた方が空冷効果により冷えるから、外側面１５Ｂと内側面１５Ａとの温度差を増すことができ、感度の向上を図れる。
【００２６】
また、この実施形態では、シール部７にペルチェ素子１５を嵌め込んで一体化したが、固定輪としての外輪２の外周面２Ｂにペルチェ素子１５を固定した場合は参考例となる。この場合、外周面２Ｂにペルチェ素子１５の内側面１５Ａを固定する。また、図１に破線で示すように、外輪２の外周面２Ｂに凹部２７を形成し、この凹部２７にペルチェ素子１５を配置して、この凹部２７の底面２７Ａに、ペルチェ素子１５の内側面１５Ａを固定した場合は参考例となる。この場合、ペルチェ素子１５の内側面１５Ａを軌道面２Ａに接近させることができ、外側面１５Ｂを空冷できるから、軌道面２Ａの温度を感知し易くなるとともに、検出する温度差を増大でき、出力電圧を大きくできるから、出力電力の増大と温度差検知感度の向上を図れる。
【００２７】
また、上記実施形態では、内輪１を回転輪とし、外輪２を固定輪としたが、内輪１を固定輪とし外輪２を回転輪としてもよい。この場合には、ペルチェ素子１５を内輪１に固定すればよい。また、上記実施形態では、熱起電素子としてペルチェ素子を用いたが、軸受の内部と外部の温度差に応じて起電力を発生する素子であれば、この発明の熱起電素子として採用できる。また、上記実施形態では、振動センサ２１を備えたが、熱起電素子から電力を供給するセンサとしては、内輪と外輪の相対回転を検出する回転センサや、軸受から発生する超音波を検出する超音波センサや温度センサであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の転がり軸受は、センサに電力を供給する発電機構となるから、センサのための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要がなく、センサが出力する信号を無線送信する回路を設けることで、ワイヤレス化を図れる。
【００２９】
また、請求項１の発明の転がり軸受では、上記熱起電素子が出力する起電力を上記温度差を表す信号としたから、上記熱起電素子が温度センサを兼ねることができる。
【００３０】
また、請求項２の発明の転がり軸受では、上記センサが出力する信号は、上記熱起電素子によって電力が供給される送信回路から無線送信されるから、ワイヤレス化を促進できる。
【００３１】
また、請求項２の発明の転がり軸受では、上記熱起電素子が、温度差を表す信号を出力する温度センサとしての役割と、上記送信回路に電力を供給する電力源としての役割とを兼ねることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の転がり軸受の実施形態の断面図である。
【図２】 上記実施形態が備えるペルチェ素子の特性の一例を示す図である。
【図３】 上記実施形態を軸方向に見た様子を示す部分側面図です。
【符号の説明】
１…内輪、１Ａ…軌道面、２…外輪、２Ａ…軌道面、３…玉、５…保持器、
６,７…シール部、１５…ベルチェ素子、１６…開口、１８…出力線、
１９…信号線、２０…コンデンサ、２１…振動センサ、２２…取り付け板、
２５…カバー部、２６…信号無線送信部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、振動,音,温度等を検出するセンサを有する転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸受の温度や軸受から発生する振動などを検出するセンサを備え、このセンサが出力する信号でもって、軸受の異常等を検知できるようにした転がり軸受がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このセンサのための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要があることから、ワイヤレス化の障害となっていた。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、センサのための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要がなく、ワイヤレス化を図れる転がり軸受を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の転がり軸受は、転動体と、この転動体が転動する軌道面を有する回転輪および固定輪と、センサとを備え、
転がり軸受の内部と外部との温度差に応じて起電力を発生し、上記センサに電力を供給する熱起電素子を備え、
上記熱起電素子が温度センサを兼ねていて、上記熱起電素子が出力する起電力を上記温度差を表す信号とし、
さらに、上記回転輪と固定輪との間に配置したシール部を備え、
上記熱起電素子は、上記シール部に嵌め込まれて上記シール部と一体化していると共に軸方向外側の面が外気に露出していることを特徴としている。
【０００６】
この請求項１の発明の転がり軸受では、転がり軸受の内部と外部との温度差に応じて起電力を発生する熱起電素子が、センサに電力を供給する発電機構となるから、センサのための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要がなく、センサが出力する信号を無線送信する回路を設けることで、ワイヤレス化を図れる。
【０００７】
また、請求項１の発明の転がり軸受では、上記熱起電素子が出力する起電力を上記温度差を表す信号としたから、上記熱起電素子が温度センサを兼ねることができる。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり軸受において、
上記センサが出力する信号を無線送信する送信回路を有し、上記熱起電素子は上記送信回路に電力を供給することを特徴としている。
【０００９】
この請求項２の発明の転がり軸受では、上記センサが出力する信号は、上記熱起電素子によって電力が供給される送信回路から無線送信されるから、ワイヤレス化を促進できる。
【００１０】
この請求項２の転がり軸受では、上記熱起電素子が、温度差を表す信号を出力する温度センサとしての役割と、上記送信回路に電力を供給する電力源としての役割とを兼ねることができる。
【００１１】
また、請求項３の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、上記シール部は、一端が上記固定輪の内周面の軸方向一端部に形成された環状溝に固定される芯金およびゴムシールからなり、
上記熱起電素子は、上記ゴムシールの周方向所定位置に形成された開口に断熱部材を介して挟まれていると共に軸方向内側の面が上記芯金に固定されていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１に、この発明の転がり軸受の実施形態の断面を示す。この実施形態の転がり軸受は、回転輪としての内輪１と、固定輪としての外輪２と、内輪１の軌道面１Ａと外輪２の軌道面２Ａとの間に周方向に所定間隔を隔てて複数配列された玉３と、この玉３を保持する保持器５とを備えている。
【００１４】
上記内輪１と外輪２との間には、軸方向の両端にシール部６,７が配置されている。このシール部６は、芯金１１とゴムシール１２からなり、その基部６Ａは、外輪２の内周面の軸方向の一端に形成された環状溝８に固定され、先端部６Ｂは内輪１の外周面に摺接している。また、シール部７は、芯金１３とゴムシール１４からなり、その基部７Ａは、外輪２の内周面の軸方向の他端に形成された環状溝１０に固定され、先端部７Ｂは内輪１の外周面に摺接している。シール部６と７の間には、潤滑剤として例えばグリースが封入されている。
【００１５】
また、シール部７は、ゴムシール１４の周方向の所定位置に形成されたゴムシール１４の開口１６に楔形状の断熱部材２８,２９が嵌合されている。熱起電素子としてのペルチェ素子１５は、この断熱部材２８と２９に挟まれ、あるいは囲まれた状態で、その内側面１５Ａが芯金１３に、例えば接着により固定されている。
【００１６】
このペルチェ素子１５の外側面１５Ｂは軸方向外側を向いている。このペルチェ素子１５は、内側面１５Ａと外側面１５Ｂとの温度差に応じて起電力を発生し、その起電力を出力線１８に出力する。この出力線１８は、コンデンサ２０に接続され、このコンデンサ２０は電気配線３０で振動センサ２１に接続されている。
【００１７】
このコンデンサ２０と振動センサ２１は、取り付け板２２の径方向部２３の内側面２３Ａに固定されている。この内側面２３Ａは上記玉３に向いている。また、この取り付け板２２の軸方向部２４は、外輪２の軸方向の端面２Ｃに固定されている。また、この取り付け板２２の径方向部２３の外側面２３Ｂには、カバー部２５が固定され、このカバー部２５の底部２５Ａは内輪１の軸方向の端面１Ｃに対して所定の隙間を隔てており、軸方向に延在している。
【００１８】
図３に示すように、このカバー部２５は、上記コンデンサ２０および振動センサ２１を周方向の両側から覆う覆い部２５Ｃ,２５Ｄを有している。
【００１９】
また、上記出力線１８は、信号線１９に接続されており、ペルチェ素子１５から信号線１９に出力された電圧は温度信号として外部に取り出される。
【００２０】
なお、この信号線１９を、図１に一点鎖線で示す信号無線送信部２６に接続して、上記温度信号を無線送信するようにすれば、外部に接続される電力供給用ハーネスだけでなく、信号線もなくすることができ、ワイヤレス化を実現できる。
【００２１】
この実施形態の転がり軸受によれば、熱起電素子としてのペルチェ素子１５が、その内側面１５Ａの温度と外側面１５Ｂの温度との温度差に応じて、起電力を発生する。この温度差と起電力との関係の一例を、図２に示す。この実施形態によれば、シール部７にペルチェ素子１５を配置したことで、シール部７の外側の温度と内側の温度(特に、潤滑剤の温度)を感知し易くなり、発電効率の向上を図れるとともに温度差検出精度の向上を図れる。
【００２２】
この実施形態では、このペルチェ素子１５が、出力線１８からコンデンサ２０に電力を供給し、このコンデンサ２０から振動センサ２１に電力を供給するから、振動センサ２１のための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要がなく、ワイヤレス化を図れる。なお、この振動センサ２１は、外輪２から取り付け板２２を経由して伝達される振動を検出して、この振動を表す信号を出力する。この信号は、図示しない信号線から外部へ伝送される。もしくは、上記信号は上記信号無線送信部２６から無線信号として外部へ伝送される。
【００２３】
また、この実施形態では、上記ペルチェ素子１５が温度センサを兼ねていて、上記ペルチェ素子１５が出力する起電力を上記温度差を表す信号として、信号線１９から外部に伝送する。したがって、上記ペルチェ素子１５が温度センサを兼ねることができる。
【００２４】
また、上述したように、信号無線送信部２６を取り付け板２２に固定し、この信号送信部２６に信号線１９を接続して、この信号無線送信部２６から上記温度差を表す信号を外部に無線送信するようにすれば、ワイヤレス化を実現できる。
【００２５】
また、図３に示すように、上記実施形態では、シール部７の開口１６を周方向に複数個形成して、この複数個の開口１６に複数個のペルチェ素子１５を配置して配線９でもって直列接続している。これにより、出力電圧を増加させることができる。なお、この実施形態では、カバー部２５が１つのペルチェ素子１５を覆うようにしたが、このカバー部２５を周方向の全周に渡って延長させ、すべてのペルチェ素子を覆うようにしてもよい。もっとも、図３に示すように、カバー部２５で図１に示した１つのペルチェ素子１５だけを覆い、他のペルチェ素子１５の外側面１５Ｂは、外気に露出して触れさせた方が空冷効果により冷えるから、外側面１５Ｂと内側面１５Ａとの温度差を増すことができ、感度の向上を図れる。
【００２６】
また、この実施形態では、シール部７にペルチェ素子１５を嵌め込んで一体化したが、固定輪としての外輪２の外周面２Ｂにペルチェ素子１５を固定した場合は参考例となる。この場合、外周面２Ｂにペルチェ素子１５の内側面１５Ａを固定する。また、図１に破線で示すように、外輪２の外周面２Ｂに凹部２７を形成し、この凹部２７にペルチェ素子１５を配置して、この凹部２７の底面２７Ａに、ペルチェ素子１５の内側面１５Ａを固定した場合は参考例となる。この場合、ペルチェ素子１５の内側面１５Ａを軌道面２Ａに接近させることができ、外側面１５Ｂを空冷できるから、軌道面２Ａの温度を感知し易くなるとともに、検出する温度差を増大でき、出力電圧を大きくできるから、出力電力の増大と温度差検知感度の向上を図れる。
【００２７】
また、上記実施形態では、内輪１を回転輪とし、外輪２を固定輪としたが、内輪１を固定輪とし外輪２を回転輪としてもよい。この場合には、ペルチェ素子１５を内輪１に固定すればよい。また、上記実施形態では、熱起電素子としてペルチェ素子を用いたが、軸受の内部と外部の温度差に応じて起電力を発生する素子であれば、この発明の熱起電素子として採用できる。また、上記実施形態では、振動センサ２１を備えたが、熱起電素子から電力を供給するセンサとしては、内輪と外輪の相対回転を検出する回転センサや、軸受から発生する超音波を検出する超音波センサや温度センサであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の転がり軸受は、センサに電力を供給する発電機構となるから、センサのための電力供給用ハーネスを外部に接続する必要がなく、センサが出力する信号を無線送信する回路を設けることで、ワイヤレス化を図れる。
【００２９】
また、請求項１の発明の転がり軸受では、上記熱起電素子が出力する起電力を上記温度差を表す信号としたから、上記熱起電素子が温度センサを兼ねることができる。
【００３０】
また、請求項２の発明の転がり軸受では、上記センサが出力する信号は、上記熱起電素子によって電力が供給される送信回路から無線送信されるから、ワイヤレス化を促進できる。
【００３１】
また、請求項２の発明の転がり軸受では、上記熱起電素子が、温度差を表す信号を出力する温度センサとしての役割と、上記送信回路に電力を供給する電力源としての役割とを兼ねることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の転がり軸受の実施形態の断面図である。
【図２】 上記実施形態が備えるペルチェ素子の特性の一例を示す図である。
【図３】 上記実施形態を軸方向に見た様子を示す部分側面図です。
【符号の説明】
１…内輪、１Ａ…軌道面、２…外輪、２Ａ…軌道面、３…玉、５…保持器、
６,７…シール部、１５…ベルチェ素子、１６…開口、１８…出力線、
１９…信号線、２０…コンデンサ、２１…振動センサ、２２…取り付け板、
２５…カバー部、２６…信号無線送信部。
Claims (3)
- 転動体と、この転動体が転動する軌道面を有する回転輪および固定輪と、センサとを備え、
転がり軸受の内部と外部との温度差に応じて起電力を発生し、上記センサに電力を供給する熱起電素子を備え、
上記熱起電素子が温度センサを兼ねていて、上記熱起電素子が出力する起電力を上記温度差を表す信号とし、
さらに、上記回転輪と固定輪との間に配置したシール部を備え、
上記熱起電素子は、上記シール部に嵌め込まれて上記シール部と一体化していると共に軸方向外側の面が外気に露出していることを特徴とする転がり軸受。 - 請求項１に記載の転がり軸受において、
上記センサが出力する信号を無線送信する送信回路を有し、上記熱起電素子は上記送信回路に電力を供給することを特徴とする転がり軸受。 - 請求項１に記載の転がり軸受において、
上記シール部は、一端が上記固定輪の内周面の軸方向一端部に形成された環状溝に固定される芯金およびゴムシールからなり、
上記熱起電素子は、上記ゴムシールの周方向所定位置に形成された開口に断熱部材を介して挟まれていると共に軸方向内側の面が上記芯金に固定されていることを特徴とする転がり軸受。
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