JP4942743B2 - 識別手段を備えた転がり軸受用のシーリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、固定支持および回転支持を備えた転がり軸受用のシーリング装置に関するほか、軸受空間を横方向にシールするそのような装置を備えたそのような軸受、特に玉軸受に関する。

転がり軸受の分野において、保守およびトレーサビリティの需要の増加は、特に、軸受の製造、起源、特性および／または動作状態に関する情報への日常的なアクセスの必要を課している。

この理由のため、特許文献１は、軸受のリング内に形成されたハウジング内にアンテナを備えたトランスポンダを提供することを示唆している。軸受に関する情報を記録および送信することができるトランスポンダは、上記の要求を充足する。

しかしながら、この実施形態は、ハウジングの金属環境が、遠隔に位置するように設計された検知器と通信するトランスポンダの能力を低減するという点で、完全に充足するものではない。実際、金属を通じた電波の伝播は、通信信号の顕著な途絶を引き起こし、それは、通信の信頼性を保証するために、トランスポンダの配置、および／または、該トランスポンダから非常に短距離での検知器、または、さらにトランスポンダに接触する検知器の配置に制約を課す。さらに、リング内のハウジングの生成は、機械的および経済的な観点からも充足するものではない。

特許文献２は、軸受のシーリング・ジョイント上にトランスポンダを配置する可能性について記述している。しかしながら、前の文献におけるように、通信アンテナの配置は、信頼性のある通信を可能にしない。
国際公開第０２／１０１６７５号パンフレット 国際公開第２００４／０７２７４７号パンフレット

本発明は、識別手段と検知器との間の通信の信頼性を向上させるために、望ましくは軸受において見られる厳しい金属環境を考慮して、特定の識別手段を特に一体化した特に転がり軸受用のシーリング装置を提供することによって、特に上記の問題を解決することを目的とする。

この目的のために、および第１態様によれば、本発明は、固定支持および回転支持を備えた転がり軸受用のシーリング装置を提供し、該シーリング装置は、前記軸受およびシーリング・ジョイントの支持に付随するように設計された金属フレームを備え、該フレームは環状座部を備え、該座部に堅固に取り付けられているのは、前記座部とは反対側に位置するように配置された少なくとも半環状または環状アンテナ形状を持つ通信アンテナに接続されたトランスポンダによって形成された電子識別手段であり、該識別手段は、前記アンテナ用の電磁気絶縁を提供するために前記アンテナと前記座部の間に介在された絶縁材料層によって前記座部に堅固に取り付けられる。

第２態様によれば、本発明は、固定支持と、回転支持と、該支持の相対回転を可能にするように前記支持間に配置された回転体とを備える転がり軸受、特に玉軸受を提供し、さ
らに、該軸受はそのようなシーリング装置を備え、前記フレームは、前記支持間に形成された軸受空間を横方向にシールするために前記支持のうちの１つに付随する。

本発明のさらなる目的および利点は、添付の図面を参照してなされる次の記述から明白になるであろう。

図２〜図４に関して、玉軸受は、インナー・リング１と、アウター・リング２と、これらのリングの相対回転を可能にするように前記リング間に配置されたボール３とを備えるように記述されている。本発明は、この種類の軸受に限定されるものではなく、さらに、固定支持および回転支持を備えた任意の種類の転がり軸受に関している。さらに回転体は、たとえばローラまたはニードルとして形成される非球体形状を有することができる。

軸受は、リング間に形成される軸受空間を横方向にシールするためにリング１，２と共軸に位置するシーリング装置を備えている。図２〜図４は、シーリング装置が提供される軸受の一側のみを示しており、他側は、示されたものと同一または異なる公知のシーリング装置または本発明にかかる別のシーリング装置を備えている可能性がある。特に、示されていないシーリング装置は、特に固定リングに対する回転リングの角度位置信号からの利益のために、多極磁気符号器を一体化した公知の種類からなることができる。

シーリング装置は、潜在的に汚染する外的環境から、且つ、軸受空間に含まれている潤滑油の漏れの虞からボール３を保護するように軸受空間が配置されることを可能にしている。

図２〜図４に示されるシーリング装置の３つの実施形態についての記述が下に与えられ、本装置は、軸受およびシーリング・ジョイントのリング１，２に付随する金属フレーム４を備えている。さらにシーリング装置は、通信アンテナ７に接続されたトランスポンダ６によって形成される電子識別手段５を備えている。

図１は、電子チップによって形成され、トランスポンダ６内の情報を遠隔で読み書きすることができるという特別な利点を有するＲＦＩＤ（無線周波数識別）タグによって形成されたそのような識別手段５を示している。

転がり軸受の分野において、交換される情報は、特に、軸受の製造、その起源、その特定の特性（動作温度、最大回転数、許容可能な負荷など）、その摩耗の状態および／または軸受またはそれが一体化されるアセンブリの動作状態に関することがある。特に、この情報は、軸受の保守、トレーサビリティまたは動作に使用されることができる。

示されている実施形態によれば、識別手段５は、電子チップ６にワイヤによって接続された金属製の環状アンテナ７を備えている。示されていない変形物では、アンテナ７の形状は、少なくとも半環状であることができる（特に、たとえば中央部分で接続されたチップ６を備えた半環状）。アンテナ７およびチップ６は、特に、通信距離および周波数に関する動作上の制約に応じて選択される。

公知の方法において、これらの種類の識別手段５は、軸受の外部にあるか、または、軸受に一体化されることもできる特定の固定検知器（図示せず）と非接触通信するように設計されている。検知器は情報の読み書きを保証し、その後、その情報は、軸受を一体化したアセンブリに特定のシステムにおける、または前記アセンブリの外部のシステムにおける使用に有効である。識別手段は好ましくは受動型であり、自身のエネルギ源を有していないが、能動型識別手段を使用することもできるということである。

シーリング装置のフレーム４は、典型的には、折り重ねられた座部・メタルからなり、識別手段５が堅固に取り付けられる座部４ａを備えている。特に、アンテナ７の配置は、座部４ａの反対側（環状アンテナ７の場合の座部全体、または、少なくとも半環状アンテナ７の場合のその周面部分のいずれか）に位置するように配置される。

この実施形態は、識別手段５の機械的な支持を提供し、それは、特に、そのアンテナ７のサイズによる直径に対するその脆弱性を考慮すれば有利である。確かに、アンテナ７は、典型的には、電気的に伝導性のある材料からなる薄いリングによって形成されている。特に、アンテナ７の直径は、座部４ａの直径中央値と等しいが、それは、座部４ａの幅がアンテナ７の幅よりも大きい場合には、或る範囲内で変更することができる。

加えて、本発明は、通信信号の信頼性の損失を低減するために、アンテナと金属部分との間の直接接触がある場合には、アンテナ７が金属フレーム４ａから電磁気的に保護されることを可能にする。この目的のため、電磁気的絶縁材料層は、アンテナ７と座部４ａとの間に介在されている。

さらに、フレーム４は、軸受のリング１，２よりも小さい考慮金属質量を構成する。その結果、リングから離隔したアンテナ７の位置は、通信信号との干渉を小さくする。さらに、本発明にかかる実施形態は、軸受の特定の機械加工を回避することを可能にするほか、識別手段５を一体化するために軸受の一般的な構造を修正することを回避することを可能にする。

最後に、本発明は、シーリング装置のフレーム４に次のものを組み合わせることを可能にする。
・特定のアンテナ７の使用は、特に、そのサイズによって、長距離通信（典型的には、５〜１０ｃｍの間）を可能にする一方、アンテナの劣化の虞を防ぐためにフレーム４によって機械的に支持され、
・フレーム４とアンテナ７との間に絶縁材料を介在させることによって電磁気絶縁を備えている。

第１実施形態（図２）によれば、フレーム４は、該フレーム４をアウター・リング２の内壁上に嵌合するために軸受の内方へ延びる軸方向の座部４ｂに接続された実質的に径方向の座部４ａを備えている。

シーリング・ジョイントは、径方向座部４ａの自由端にオーバー・モールドされたエラストマ要素８を備えている。たとえば、バイトン（Ｖｉｔｏｎ（登録商標））、アクリロニトリルまたは同様の材料からなるエラストマ要素８は、インナー・リング１の１つの壁と摩擦接触する自由部分を備えている。特に、環状スプリング９によって形成された圧迫手段は、自由部分に付随しており、その結果、該部分の外側リップ８ａおよび内側リップ８ｂをインナー・リング２の壁に圧迫する。

この実施形態において、エラストマ要素８は、径方向座部４ａから離隔してフレーム４に付随しており、その結果、エラストマ要素８の外面を自由にしたままにする。識別手段５は、絶縁材料によって（たとえば、ポリマー材料によって）、上記の自由部分に付随している。

示されている本発明の実施形態において、識別手段５は、エラストマ要素８を形成するのと同一であるか、または、異なることができる絶縁材料１０によって座部にオーバー・モールドされている。オーバー・モールド１０は、軸受の動作中および／または通信中に
被ることがある、特に損傷の虞のある接触に対して、識別手段５に機械的な保護を提供するという利点を有している。変形物として、識別手段５を粘着性のある絶縁材料層に接着するか、または、前もってオーバー・モールドされた識別手段５を接着することが可能である。

図２の実施形態において、識別手段５は、リング１，２のそれぞれの横方向面の平面Ｐに実質的に配置されている。このように、識別手段５は、軸受の外側に出来るだけ近くに位置しており、それは、前記軸受の外側からの通信の目的のためのそれらのアクセスし易さを向上する一方、リング１，２間に形成された空間の内部のそれらの位置によるその機械的な保護を提供する。

第２実施形態（図３）によれば、フレーム４は、挿入用の外側の軸方向座部４ｂと、リング１，２の横方向面から離隔した、軸受空間の内部に配置された径方向座部４ａとを備えている。

シーリング・ジョイントはエラストマ要素８を備えており、それは、フレーム４の外面を覆うように、且つ、シール自由部分を有するように、フレーム４にオーバー・モールドされている。特に、自由部分は、２つのリップ（それぞれ、内側リップ８ａおよび外側リップ８ｂ）を備えており、それらは、インナー・リング１上に嵌合される第２フレーム１１の内面と摩擦接触する。

この実施形態において、識別手段５はエラストマ要素８に付随しており、後者の層は、アンテナ７用の絶縁材料層を形成する径方向座部４ａ上に配置されている。図３において、さらに、識別手段５は、エラストマ要素８にオーバー・モールドされ、且つ、接着されており、それは、絶縁特性を有したオーバー・モールド１０の場合には、電磁気絶縁を増大させる。

変形物として、識別手段５は、たとえば、接着することによって、直接的にエラストマ要素８に付随することができる。前記手段は、フレーム４と同時にエラストマ要素８からオーバー・モールドされることができる。要素８の弾性特性によって、後の実施形態は、それが提供する電磁気絶縁に加えて、識別手段５の機械的な保護を向上させる。

第３実施形態（図４）によれば、シーリング装置は、図３におけるものと同一の構造（つまり、リング１，２上にそれぞれ嵌合する２つのフレーム４，１１であって、それらの間に環状室１２を形成し、ここで、シーリングが提供される）を有している。

エラストマ要素８は、室の内部で外側フレーム４と摩擦接触するために内側フレーム１１に付随している。しかしながら、この第３実施形態において、識別手段５は、外側フレーム４に付随している。

外側フレーム４は、インナー・リング１の内壁上への挿入のための軸方向座部４ｂと、第１実施形態にかかる絶縁材料１０をオーバー・モールドすることによって識別手段５が付随している実質的に径方向の外壁４ａとを備えている。

外壁４ａは内側の軸方向への窪み４ａ’を備えており、ここでは識別手段５は、窪み４ａ’の周囲に形成された環状突起によって機械的に保護されるように配置されている。実際、この実施形態は、識別手段５との直接接触を全て制限している。

上述した実施形態において、識別手段５に堅固に取り付けられたリングは、回転することができるかまたは固定されており、アンテナ７の形状は、両方のシナリオにおける良好
な通信を保証する一方、軸受の動作中に被る攻撃から前記識別手段の最適な機械的な保護を提供している。

さらに、識別手段５はシーリング装置の外側に位置しており、それは、それらが軸受空間の内側との直接接触状態にないということであり、さらに、それは、それらの保護を向上する。

さらに、保護の目的で、図３の実施形態は、シール・リップを外側フレーム１１に付随させることによって変更することができ、前記リップは、環状室１２をシールするように内側フレーム４と摩擦接触し、したがって、識別手段は軸受の外側に対抗する。

通信アンテナに接続されたトランスポンダを備える識別手段の概略正面図であり、前記手段は絶縁材料からオーバー・モールドされている。 本発明の３つの実施形態のうちの一つにかかる、図１の識別手段を一体化したシーリング装置を備える軸受の一部縦断面図である。 本発明の別の実施形態にかかる、図１の識別手段を一体化したシーリング装置を備える軸受の一部縦断面図である。 本発明の更に別の実施形態にかかる、図１の識別手段を一体化したシーリング装置を備える軸受の一部縦断面図である。

Claims (9)

1. 固定支持（１，２）および回転支持（２，１）を備えた転がり軸受用のシーリング装置であって、
   該シーリング装置は、前記軸受およびシーリング・ジョイントの支持（１，２）に付随するように設計された金属フレーム（４）を備え、
   該金属フレームは環状座部（４ａ）を備え、
   該環状座部（４ａ）に堅固に取り付けられているのは、通信アンテナ（７）に接続されたトランスポンダ（６）によって形成される電子識別手段（５）であり、
   前記シーリング装置は、前記通信アンテナ（７）が前記環状座部（４ａ）の反対側に位置するように配置された少なくとも半環状または環状である形状配置を有し、
   前記電子識別手段（５）は、前記アンテナ用の電磁気絶縁を提供するために前記通信アンテナ（７）と前記環状座部（４ａ）の間に介在された絶縁材料層（８，１０）によって前記環状座部（４ａ）に堅固に取り付けられ、
   前記電子識別手段（５）は、前記金属フレーム（４）にオーバー・モールドされているエラストマ要素（８）に付随するように構成されている、
   シーリング装置。
2. 前記電子識別手段（５）は、ＲＦＩＤタグによって形成されていることを特徴とする請求項１記載のシーリング装置。
3. 前記エラストマ要素（８）は前記環状座部（４ａ）に付随し、
   前記絶縁材料層は前記エラストマ要素（８）の層によって形成されていることを特徴とする請求項１記載のシーリング装置。
4. 前記シーリング・ジョイントは、前記軸受の別の支持に付随するように設計された第２フレーム（１１）をさらに備え、前記金属フレーム（４）と前記第２フレーム（１１）はそれらの間に環状室（１２）を形成するように配置され、
   前記エラストマ要素（８）は前記第２フレーム（１１）と摩擦接触していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシーリング装置。
5. 前記フレーム（４，１１）に堅固に取り付けられた多極磁気符号器を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシーリング装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシーリング装置を備える転がり軸受であって、
   前記金属フレーム（４）は、前記支持間に形成された軸受空間を横方向にシールするために前記支持（１，２）のうちの１つに付随する転がり軸受。
7. 前記トランスポンダ（６）は、軸受の製造、その起源、その特定の特性、摩耗の状態、および、前記軸受の動作状態に関する情報のうちの少なくとも一つを記録および送信するように配置されることを特徴とする請求項６記載の転がり軸受。
8. 前記環状座部（４ａ）は径方向に延び、
   前記電子識別手段（５）は、少なくとも１つの支持（１，２）の横方向面の平面に配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７記載の転がり軸受。
9. 多極磁気符号器を一体化した第２シーリング装置をさらに備えることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の転がり軸受。

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