JP7843618B2 - Bearing device - Google Patents
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Description
本開示は、軸受装置に関する。 This disclosure relates to a bearing device.
車輪用軸受に発電機とセンサとワイヤレス通信回路を実装し、センサ信号をワイヤレスで送信する車輪用の軸受装置が知られている。 A wheel bearing device is known that incorporates a generator, sensors, and a wireless communication circuit into the wheel bearing, and transmits sensor signals wirelessly.
特開2003-146196号公報(特許文献1)に記載の車輪用回転速度検出装置では、ハブ(内輪)にスリット状の透孔を等間隔に形成した磁性金属板からなるエンコーダが固定される。この回転速度検出装置には、エンコーダの回転に伴って発電するパッシブ型の発電機が搭載されている。発電機は、径方向に着磁した環状の永久磁石と、磁性金属板を円環状に形成したヨークと、このヨークと永久磁石とにより周囲を囲まれた部分に配置されたコイルとを含む。 In the wheel rotation speed detection device described in Japanese Patent Publication No. 2003-146196 (Patent Document 1), an encoder made of a magnetic metal plate with equally spaced slit-shaped through holes is fixed to the hub (inner ring). This rotation speed detection device is equipped with a passive generator that generates electricity in conjunction with the rotation of the encoder. The generator includes a radially magnetized annular permanent magnet, a yoke formed from a magnetic metal plate in an annular shape, and a coil positioned in the area surrounded by the yoke and the permanent magnet.
この車輪用回転速度検出装置では、発電機と回転検出センサが兼用されている。エンコーダの回転に伴って、コイルの両端には交流電圧が出力される。この電圧を利用して、処理回路により直流電圧に変換して送信回路が駆動され、ハブおよび内輪の回転速度信号が、車体側に設けた制御器にワイヤレスで送信される。 This wheel rotation speed detection device combines a generator and a rotation detection sensor. As the encoder rotates, an AC voltage is output across the coil. This voltage is converted to a DC voltage by a processing circuit, which drives a transmission circuit. The rotation speed signals of the hub and inner wheel are then wirelessly transmitted to a controller located on the vehicle body.
特許第6516077号公報(特許文献2)に記載の車輪支持用転がり軸受ユニットは、自動車の従動輪(車輪)を支持する軸受部と、発電機能を有する発電機と、無線通信機能を有する無線通信器と、蓄電機能を有するバッテリと、センサ信号を処理するインターフェース回路と、コネクタとを備えている。 The wheel support rolling bearing unit described in Japanese Patent Publication No. 6516077 (Patent Document 2) comprises a bearing section for supporting the driven wheel (wheel) of an automobile, a generator with a power generation function, a wireless communication device with a wireless communication function, a battery with an energy storage function, an interface circuit for processing sensor signals, and a connector.
軸受部は、外輪と、ハブと、複数の転動体を有する。ハブの軸方向内方には、発電機および無線通信器が配置される。一方、ハブのアウター凹部の内側に、バッテリ、インターフェース回路、およびコネクタが配置される。発電機および無線通信器と、バッテリ、インターフェース回路、およびコネクタとは、ハブの隔壁部に設けられた貫通孔を通した配線によって電気的に接続されている。車輪支持用転がり軸受ユニットは、発電機により発電した電力を、バッテリに一時的に蓄えた後、無線通信器およびインターフェース回路に供給し、かつ、コネクタを通じて、車輪側に設置したセンサ(タイヤ側センサ、ホイール側センサ)に供給する。車輪支持用転がり軸受ユニットは、センサの出力信号を、コネクタを通じてインターフェース回路に送信し、無線通信器を通じて、車体側に配置された演算器に対して無線送信する。 The bearing section comprises an outer ring, a hub, and multiple rolling elements. A generator and a wireless communication device are positioned axially inward of the hub. Meanwhile, a battery, interface circuit, and connector are positioned inside the outer recess of the hub. The generator and wireless communication device are electrically connected to the battery, interface circuit, and connector by wiring through through-holes in the hub's partition wall. The wheel support rolling bearing unit temporarily stores the power generated by the generator in the battery, then supplies it to the wireless communication device and interface circuit, and also supplies it to sensors (tire-side sensor, wheel-side sensor) installed on the wheel side via the connector. The wheel support rolling bearing unit transmits the sensor output signals to the interface circuit via the connector and wirelessly transmits them to a computer located on the vehicle body side via the wireless communication device.
特開2003-146196号公報(特許文献1)に記載された車輪用回転速度検出装置では、外輪の内端開口部に磁性金属板を塑性変形させて底面を有する円筒状に形成したカバーの開口端部が嵌着され、外輪の内端開口部が塞がれている。しかし、この装置では、カバーの底板部の一部に形成した通孔に、密封した状態でセンサユニットを保持しているが、隙間から水分が侵入することも想定される。 In the wheel rotation speed detection device described in Japanese Patent Publication No. 2003-146196 (Patent Document 1), the open end of a cover, formed by plastically deforming a magnetic metal plate into a cylindrical shape with a bottom surface, is fitted into the inner end opening of the outer ring, thereby sealing the inner end opening of the outer ring. However, in this device, the sensor unit is held in a sealed state in a through-hole formed in a part of the bottom plate of the cover, but it is conceivable that moisture may enter through the gap.
特許第6516077号公報(特許文献2)に記載された車輪支持用転がり軸受ユニットは、ハブの中心部に設けられたインナー凹部に固定筒部が実装され、その中に無線通信器などの電気部品(基板)を収容しているため、ハブの追加機械加工が必要になる。また、形状が複雑で部品点数が多く、組立性が課題になる。さらに、無線通信器やインターフェース回路を実装するための基板サイズを大きくすることが難しく、部品実装が課題になる。 The wheel support rolling bearing unit described in Japanese Patent Publication No. 6516077 (Patent Document 2) has a fixed cylindrical section mounted in an inner recess provided in the center of the hub, and electrical components (circuit boards) such as wireless communication devices are housed within it. Therefore, additional machining of the hub is required. Furthermore, the complex shape and large number of parts make assembly difficult. In addition, increasing the size of the circuit board for mounting wireless communication devices and interface circuits is challenging, posing a problem for component mounting.
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐水性に優れ、十分な基板スペースが取れるとともに、ハブの追加機械加工を不要とし、簡単な構造で組立性が良い、発電機とワイヤレス通信機能を備えた車輪用の軸受装置を提供することである。 This disclosure was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a wheel bearing device equipped with a generator and wireless communication function that has excellent water resistance, sufficient substrate space, eliminates the need for additional machining of the hub, has a simple structure, and is easy to assemble.
本開示は、車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。軸受装置は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、複列の外側軌道面にそれぞれ対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、外方部材と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動列とを備える。複列の転動列の各々は、複数の転動体を含む。軸受装置は、内方部材に固定され、N極とS極とを交互に着磁した磁気リングと、外方部材に取り付けられ、外方部材の車体側の開口端部を閉塞する軸受キャップと、磁気リングと対向するように、軸受キャップの内面に固定され、磁気リングとともに発電機を形成するステータと、軸受キャップの内面に固定される回路基板とをさらに備える。回路基板は、発電機の交流電圧を整流する電源回路と、軸受装置の状態を監視するセンサと、センサの出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路とを含む。 This disclosure relates to a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel. The bearing device comprises an outer member having double rows of outer raceway surfaces on its inner circumference, an inner member having double rows of inner raceway surfaces opposite to the double rows of outer raceway surfaces, and a double row of rolling elements housed rotatably between the two raceway surfaces of the outer and inner members. Each of the double row of rolling elements includes a plurality of rolling elements. The bearing device further comprises a magnetic ring fixed to the inner member and alternately magnetized with north and south poles, a bearing cap attached to the outer member and closing the vehicle body-side open end of the outer member, a stator fixed to the inner surface of the bearing cap so as to face the magnetic ring and forming a generator together with the magnetic ring, and a circuit board fixed to the inner surface of the bearing cap. The circuit board includes a power supply circuit for rectifying the AC voltage of the generator, a sensor for monitoring the state of the bearing device, and a wireless communication circuit for wirelessly transmitting the sensor output to the outside.
本開示の軸受装置によれば、軸受キャップにステータおよび回路基板が固定される。このため、外方部材にこれらを固定するための機械加工等が不要となるとともに、組立が容易となる。 According to the bearing device of this disclosure, the stator and circuit board are fixed to the bearing cap. Therefore, machining or other processes for fixing them to the outer members are unnecessary, and assembly is simplified.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 The embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, identical or corresponding parts will be given the same reference numerals, and their descriptions will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係る軸受装置の全体的な構成を示した断面側面図である。
[Embodiment 1]
Figure 1 is a cross-sectional side view showing the overall configuration of the bearing device according to Embodiment 1.
なお、本明細書においては便宜上、図1中に示した矢印の方向によって規定された、アウター側およびインナー側に基づき記述する。ここで、「アウター側」とは、自動車等の車体に取り付けられた状態における軸受装置1に対して、軸受装置1によって回転自在に支持された車輪側の方向を意味する。また、「インナー側」とは、自動車等の車体に取り付けられた状態における軸受装置1に対して、前記アウター側との反対側、即ち車体の内側の方向を意味する。 For convenience, this specification will describe the outer and inner sides as defined by the arrows shown in Figure 1. Here, "outer side" refers to the direction of the wheel rotatably supported by the bearing device 1 when the bearing device 1 is mounted on a vehicle body such as an automobile. "Inner side" refers to the direction opposite to the outer side, i.e., the direction towards the inside of the vehicle body, when the bearing device 1 is mounted on a vehicle body such as an automobile.
また、本明細書においては、軸受装置1の回転中心軸R(図1参照)と平行な方向を「軸方向」、軸受装置1の回転中心軸Rと直交する方向を「径方向」、軸受装置1の回転中心軸Rを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」と規定して記述する。 Furthermore, in this specification, the direction parallel to the rotational axis R of the bearing device 1 (see Figure 1) is defined as the "axial direction," the direction perpendicular to the rotational axis R of the bearing device 1 is defined as the "radial direction," and the direction along the arc centered on the rotational axis R of the bearing device 1 is defined as the "circumferential direction."
初めに、本実施形態における軸受装置1の全体構成について図1を用いて説明する。軸受装置1は、特許文献3~5にも記載されているように従動輪用の第3世代と称されるものであり、ハブ輪2と内輪3とを有する内方部材4と、内方部材4に複列の転動体(ボール)5a,5bを介して外挿された外方部材6とを備えた軸受部Bを有する。 First, the overall configuration of the bearing device 1 in this embodiment will be explained using Figure 1. The bearing device 1 is a third-generation bearing for driven wheels, as described in Patent Documents 3 to 5, and has a bearing section B comprising an inner member 4 having a hub ring 2 and an inner ring 3, and an outer member 6 externally fitted to the inner member 4 via double rows of rolling elements (balls) 5a and 5b.
ハブ輪2には、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ7が一体的に形成される。車輪取付フランジ7には、複数のボルト孔7aが周方向に沿って等間隔に配置されている。ボルト孔7aは、車輪のホイール等とハブ輪2とを締結するハブボルト(図示せず)を固定するためのものである。 The hub wheel 2 has a wheel mounting flange 7 integrally formed on its outer end for attaching a wheel (not shown). The wheel mounting flange 7 has multiple bolt holes 7a arranged at equal intervals along its circumference. These bolt holes 7a are for securing hub bolts (not shown) that fasten the wheel (or similar component) to the hub wheel 2.
ハブ輪2の外周には、一方(アウター側)の内側軌道面2aと、内側軌道面2aからインナー側に延びる円筒状の小径段部2bが形成されている。そして、ハブ輪2の小径段部2bには、外周に他方(インナー側)の内側軌道面3aを有する内輪3が圧入されている。また、小径段部2bの端部には、径方向外方に塑性変形させた加締部2cが形成される。加締部2cによって、所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪2に対して内輪3の軸方向の位置が固定されている。 The outer circumference of the hub ring 2 has an inner raceway surface 2a on one side (the outer side) and a cylindrical small-diameter stepped portion 2b extending inward from the inner raceway surface 2a. An inner ring 3, having the other inner raceway surface 3a on its outer circumference, is press-fitted into the small-diameter stepped portion 2b of the hub ring 2. Furthermore, a crimped portion 2c, plastically deformed radially outward, is formed at the end of the small-diameter stepped portion 2b. The crimped portion 2c fixes the axial position of the inner ring 3 relative to the hub ring 2 while applying a predetermined bearing preload.
外方部材6には、外周にナックル(図示せず)に取り付けるための車体取付フランジ9が一体的に形成されている。外方部材6には、内周には前記複列の内側軌道面2a、3aに対向する複列の外側軌道面6a、6bが形成される。 The outer member 6 has a vehicle body mounting flange 9 integrally formed on its outer circumference for attachment to a knuckle (not shown). The outer member 6 also has double rows of outer raceway surfaces 6a and 6b formed on its inner circumference, opposite to the double rows of inner raceway surfaces 2a and 3a.
外方部材6の2つの外側軌道面6a,6bと、これらの外側軌道面6a,6bに対向する複列の内側軌道面2a、3aとの間には、複列の転動体5a,5bが収容されている。転動体5a,5bの各々は、保持器8によって転動自在に保持されている。 Between the two outer raceway surfaces 6a and 6b of the outer member 6 and the double rows of inner raceway surfaces 2a and 3a facing these outer raceway surfaces 6a and 6b, two rows of rolling elements 5a and 5b are housed. Each of the rolling elements 5a and 5b is held rotatably by a retainer 8.
さらに、外方部材6のインナー側の開口端部には、底面を有する円筒状の合成樹脂製の軸受キャップ11が装着されている。軸受キャップ11によって外方部材6のインナー側の開口部が閉塞されるため、外部から雨水、またはダスト等が軸受装置1の内部に侵入するのが防止される。 Furthermore, a cylindrical synthetic resin bearing cap 11 with a bottom surface is attached to the inner opening end of the outer member 6. Since the bearing cap 11 closes the inner opening of the outer member 6, rainwater or dust from the outside is prevented from entering the bearing device 1.
図2は、図1のA部を拡大した拡大図である。図1、図2を参照して、内輪3の外径には、磁気リング12が外側から嵌め込まれている。磁気リング12は、円環状に形成された支持環13と、支持環13の側面に加硫接着された多極磁石14とにより構成されている。 Figure 2 is an enlarged view of section A in Figure 1. Referring to Figures 1 and 2, the magnetic ring 12 is fitted onto the outer diameter of the inner ring 3 from the outside. The magnetic ring 12 is composed of a ring-shaped support ring 13 and a multi-pole magnet 14 that is vulcanized and bonded to the side surface of the support ring 13.
また、多極磁石14は、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入されたものである。多極磁石14には、周方向に交互、かつ等間隔に磁極N極、S極が着磁されている。 Furthermore, the multipole magnet 14 is made of an elastomer such as rubber mixed with magnetic powder such as ferrite. The multipole magnet 14 has magnetic north and south poles magnetized alternately and at equal intervals in the circumferential direction.
支持環13は、例えば強磁性体の鋼板をプレス加工することによって断面が略L字状となるように形成される。支持環13は、内輪3に嵌合される円筒状の嵌合部13aと、嵌合部13aのインナー側の端部から径方向内方に延びる立板部13bとを有している。そして、立板部13bのインナー側の面に、多極磁石14が接合されている。 The support ring 13 is formed, for example, by press-forming a ferromagnetic steel plate so that its cross-section is approximately L-shaped. The support ring 13 has a cylindrical fitting portion 13a that fits onto the inner ring 3, and a vertical plate portion 13b extending radially inward from the inner end of the fitting portion 13a. A multi-pole magnet 14 is joined to the inner surface of the vertical plate portion 13b.
軸受キャップ11は、上述したように、外方部材6のインナー側の開口端部の内側に嵌め込まれて固定され、外方部材6の開口部を閉塞する。軸受キャップ11は、底面を有する円筒状のキャップ本体15を備える。なお、軸受キャップ11の構成についての詳細は、後述する。 As described above, the bearing cap 11 is fitted and fixed inside the inner opening end of the outer member 6, closing the opening of the outer member 6. The bearing cap 11 comprises a cylindrical cap body 15 with a bottom surface. Further details regarding the configuration of the bearing cap 11 will be described later.
以上のように、本実施形態における軸受装置1は、従動輪用の軸受装置であって、転動体5a,5bにボールを使用した、複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示した。これに限らず、軸受装置は、転動体に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受で構成されたものであってもよい。 As described above, the bearing device 1 in this embodiment is a bearing device for a driven wheel, and is exemplified as a wheel bearing device composed of a double-row angular contact ball bearing using balls for the rolling elements 5a and 5b. However, the bearing device is not limited to this, and may be composed of a double-row tapered roller bearing using tapered rollers for the rolling elements.
また、第3世代の構造を例示したが、これに限定されない。
次に、本実施形態における軸受キャップ11の詳細な構成について、図1および図2を用いて説明する。
Furthermore, while a third-generation structure was given as an example, the design is not limited to this.
Next, the detailed configuration of the bearing cap 11 in this embodiment will be described with reference to Figures 1 and 2.
図1に示すように、軸受キャップ11は、合成樹脂を射出成形してなる底面を有する円筒状のキャップ本体15、およびキャップ本体15の開口部に一体的にモールドされた芯金16により構成される。 As shown in Figure 1, the bearing cap 11 is composed of a cylindrical cap body 15 having a bottom surface formed by injection molding of synthetic resin, and a core metal 16 integrally molded into the opening of the cap body 15.
なお、芯金16を設けることなく、合成樹脂製のキャップ本体15を外方部材6に直接装着するようにしてもよいが、芯金16を設けることにより、軸受キャップ11の強度や剛性が増して抜け耐力が高まる。また、嵌合部15aは弾性がある樹脂製であるため、嵌合部の気密性が向上する。 While it is possible to directly attach the synthetic resin cap body 15 to the outer member 6 without providing the core metal 16, providing the core metal 16 increases the strength and rigidity of the bearing cap 11, thereby improving its resistance to detachment. Furthermore, since the fitting portion 15a is made of elastic resin, the airtightness of the fitting portion is improved.
キャップ本体15は、射出成形によって形成される。キャップ本体15は、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の非磁性の特殊エーテル系合成樹脂材にガラスファイバー等の繊維状強化材が添加されて形成される。 The cap body 15 is formed by injection molding. For example, the cap body 15 is formed by adding a fibrous reinforcing material such as glass fiber to a non-magnetic special ether-based synthetic resin material such as polyphenylene sulfide (PPS).
一方、芯金16は、例えば、ステンレス鋼板、または冷間圧延鋼板等をプレス成形して断面L字形の円環状に形成されている。 On the other hand, the core metal 16 is formed into an L-shaped annular shape by press-forming, for example, a stainless steel sheet or a cold-rolled steel sheet.
そして、キャップ本体15は、外方部材6のインナー側端部内周に嵌合される円筒状の嵌合部15aと、嵌合部15aの径方向外方に設けられて外方部材6のインナー側端面に当接する鍔部15bと、鍔部15bの径方向内側に設けられる平面状の底面部15cとを備えている。 The cap body 15 comprises a cylindrical fitting portion 15a that fits onto the inner circumference of the inner end of the outer member 6, a flange portion 15b provided radially outward from the fitting portion 15a and contacting the inner end surface of the outer member 6, and a flat bottom portion 15c provided radially inward from the flange portion 15b.
本明細書において、軸受キャップ11の内面は、嵌合部15a、鍔部15bおよび芯金16からなる円筒部の内径面と、底面部15cの内側の面とを含む。 In this specification, the inner surface of the bearing cap 11 includes the inner diameter surface of the cylindrical portion consisting of the fitting portion 15a, the flange portion 15b, and the core metal 16, and the inner surface of the bottom portion 15c.
図3は、図1のIII-III断面における軸受キャップの裏面正面図である。
キャップ本体15の底面部15cの内面15dには、ステータ17と回路基板18が固定される。ステータ17は、磁気リング12に対向するように固定される。磁気リング12とステータ17とで発電機Gが構成される。
Figure 3 is a front view of the back surface of the bearing cap in the III-III section of Figure 1.
A stator 17 and a circuit board 18 are fixed to the inner surface 15d of the bottom surface 15c of the cap body 15. The stator 17 is fixed so as to face the magnetic ring 12. The magnetic ring 12 and the stator 17 constitute the generator G.
ステータ17は、磁気ヨークと、ボビン21とコイル22とを含む。磁気ヨークは、扇形形状の磁性体部材からなる磁性体ベース部材19と、磁性体ベース部材19から突出するように固定された磁性体部材からなる磁性体ピン部材20とからなる。磁性体ピン部材20は、磁性体ベース部材19に形成された孔19aに圧入や接着で固定される。 The stator 17 includes a magnetic yoke, a bobbin 21, and a coil 22. The magnetic yoke consists of a magnetic base member 19 made of a fan-shaped magnetic material, and a magnetic pin member 20 made of a magnetic material fixed to protrude from the magnetic base member 19. The magnetic pin member 20 is fixed to a hole 19a formed in the magnetic base member 19 by press-fitting or adhesive.
ボビン21の周上にはコイル22の巻線が複数回巻かれている。ここでは、ボビン21を使用する例を示すが、ボビン21を使用しないコイルを使用しても同様にステータを構成することができる。 Multiple windings of the coil 22 are wound around the circumference of the bobbin 21. While this example shows the use of a bobbin 21, a stator can be constructed similarly using a coil without a bobbin 21.
ここでは、磁性体ピン部材20を円柱形状としたが、角柱にしてもよい。また、孔19aを設けずに、磁性体ピン部材20を磁性体ベース部材19に接着や溶接で固定してもよいし、磁性体ベース部材19と磁性体ピン部材20を一体で成型してもよい。 Here, the magnetic pin member 20 is cylindrical, but it may also be a rectangular prism. Furthermore, the magnetic pin member 20 may be fixed to the magnetic base member 19 by adhesive or welding without providing the hole 19a, or the magnetic base member 19 and the magnetic pin member 20 may be molded as a single unit.
ステータ17は、キャップ本体15の内面15dにねじ固定または接着固定される。ねじ固定の場合には、キャップ本体15にインサート成形した図示しないナットを用いる。 The stator 17 is fixed to the inner surface 15d of the cap body 15 by screws or adhesive. In the case of screw fixing, a nut (not shown) is insert-molded into the cap body 15.
図4は、発電機の磁気リングとステータを直線に展開した断面図である。図4に示すように、多極磁石14のN極から出た磁束は、磁極である磁性体ピン部材20から磁性体ベース部材19に入り、隣接する磁極である磁性体ピン部材20より多極磁石14のS極に入る。ハブ輪2の回転角度によって多極磁石14のN極とS極の位置が入れ替わると磁束の向きが逆になる。このようにして発生する交番磁界により、コイル22の両端に交流電圧が発生する。発電機Gの出力(交流電圧)は、回路基板18に実装した電源回路23で整流され、センサやワイヤレス通信回路26の電源として使用される。 Figure 4 is a cross-sectional view of the generator's magnetic ring and stator unfolded in a straight line. As shown in Figure 4, the magnetic flux emanating from the north pole of the multipole magnet 14 enters the magnetic base member 19 from the magnetic pin member 20, which is a magnetic pole, and enters the south pole of the multipole magnet 14 from the adjacent magnetic pin member 20. When the positions of the north and south poles of the multipole magnet 14 are reversed by the rotation angle of the hub wheel 2, the direction of the magnetic flux reverses. The alternating magnetic field generated in this way produces an alternating voltage across the coil 22. The output (alternating voltage) of the generator G is rectified by the power supply circuit 23 mounted on the circuit board 18 and used as a power source for the sensors and wireless communication circuit 26.
図3に示すように、回路基板18には、発電機Gの交流電圧を整流する電源回路23と、軸受装置1の状態を監視するセンサ(加速度センサ24、温度センサ25)の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路26が実装される。 As shown in Figure 3, the circuit board 18 is equipped with a power supply circuit 23 that rectifies the AC voltage of the generator G, and a wireless communication circuit 26 that wirelessly transmits the outputs of sensors (accelerometer 24, temperature sensor 25) that monitor the status of the bearing device 1 to an external source.
回路基板18に蓄電池27を実装してもよい。蓄電池27は回路基板18の中央に実装し、磁気リング12の中空孔12aを貫通するように配置すれば、背の高い蓄電池27を使用することができる。また、図3では、空間内に収まる小型の蓄電池27を選定し、複数の蓄電池27を並列接続することで必要な電池容量を確保しているが、容量の大きな一つの蓄電池27にしてもよい。 The battery 27 may be mounted on the circuit board 18. By mounting the battery 27 in the center of the circuit board 18 and positioning it to penetrate the hollow hole 12a of the magnetic ring 12, a tall battery 27 can be used. Furthermore, in Figure 3, a small battery 27 that fits within the space is selected, and the required battery capacity is secured by connecting multiple batteries 27 in parallel; however, a single large-capacity battery 27 may also be used.
回路基板18に蓄電池27を実装すれば、図示しない車輪が回転して発電機Gが発電している間に、余剰な電力を蓄電池27に充電できる。この場合、車輪の回転が停止して発電機Gの発電が停止した状態でも、蓄電池27の電力を使って、センサの出力を無線で外部に送信することができる。 By mounting the battery 27 on the circuit board 18, surplus power can be charged to the battery 27 while the wheels (not shown) are rotating and the generator G is generating power. In this case, even when the wheels stop rotating and the generator G stops generating power, the power from the battery 27 can be used to wirelessly transmit the sensor output to an external source.
回路基板18は、キャップ本体15の内面15dにねじ固定または接着固定される。ねじ固定の場合には、キャップ本体15にインサート成形したナット(図示せず)を用いる。 The circuit board 18 is fixed to the inner surface 15d of the cap body 15 with screws or adhesive. In the case of screw fixing, a nut (not shown) is inserted into the cap body 15.
回転速度は、発電機Gのコイル22の両端に発生する交流電圧からパルス波形を生成し、単位時間当たりのパルス数を測定するか、または、パルスの立ち上がり(または立ち下がり)から次のパルスの立ち上がり(または立ち下がり)までの経過時間を計測することによって求めることができる。なお、回路基板18に図示しない磁気センサ(ホール素子やホールIC)を実装し、多極磁石14の極の切り替わりを検出して回転速度を求めてもよい。 The rotational speed can be determined by generating a pulse waveform from the AC voltage generated across the coil 22 of the generator G and measuring the number of pulses per unit time, or by measuring the elapsed time from the rising (or falling) edge of one pulse to the rising (or falling) edge of the next pulse. Alternatively, a magnetic sensor (Hall element or Hall IC) (not shown) may be mounted on the circuit board 18, and the rotational speed may be determined by detecting the switching of the poles of the multi-pole magnet 14.
軸受キャップ11には、発電機Gのステータ17と、回路基板18が固定され、回路基板18には、少なくとも電源回路23と、センサ(24,25)と、ワイヤレス通信回路26とが実装される。 The stator 17 of the generator G and the circuit board 18 are fixed to the bearing cap 11. At least the power supply circuit 23, sensors (24, 25), and wireless communication circuit 26 are mounted on the circuit board 18.
以上説明したように、軸受部Bの内輪3の一端には、周方向にN極とS極を交互に着磁した磁気リング12が固定される。磁気リング12は、内方部材4の一端に固定されても良い。外方部材6(外輪)の内端開口部を塞ぐ軸受キャップ11は、底面部15cを持つ底面を有する円筒状の形状とされ、底面部15cは樹脂製である。 As described above, a magnetic ring 12, which is magnetized alternately with north and south poles in the circumferential direction, is fixed to one end of the inner ring 3 of the bearing section B. The magnetic ring 12 may also be fixed to one end of the inner member 4. The bearing cap 11 that closes the inner end opening of the outer member 6 (outer ring) has a cylindrical shape with a bottom surface 15c, and the bottom surface 15c is made of resin.
軸受キャップ11の底面部15cの内面15d(アウター側に向く面)には、発電機Gのステータ17と回路基板18とが固定される。ステータ17は、内輪3に嵌合固定した磁気リング12の多極磁石14と隙間をあけて対向する。 The stator 17 and circuit board 18 of the generator G are fixed to the inner surface 15d (the surface facing the outer side) of the bottom surface 15c of the bearing cap 11. The stator 17 faces the multi-pole magnet 14 of the magnetic ring 12, which is fitted and fixed to the inner ring 3, with a gap between them.
ステータ17と回路基板18とは、図示しない封止剤(樹脂モールド剤)により保護される。封止剤による充填高さMは、磁気リング12と接触しない程度に設定される。(図1参照)
軸受キャップ11を外方部材6の内端開口部に圧入固定すれば、ステータ17と磁気リング12の多極磁石14とは一定の隙間を持って対向するため組立が容易である。また、ワイヤレス通信回路26を実装した回路基板18は、合成樹脂製の軸受キャップ11に固定される。軸受キャップ11の少なくとも底面部15cは樹脂製のため、ワイヤレス通信回路26のアンテナから軸受キャップ11の外部に電波を送信することができる。
The stator 17 and the circuit board 18 are protected by a encapsulant (resin molding agent) not shown. The filling height M of the encapsulant is set so as not to come into contact with the magnetic ring 12. (See Figure 1)
By press-fitting and fixing the bearing cap 11 into the inner end opening of the outer member 6, the stator 17 and the multipole magnets 14 of the magnetic ring 12 face each other with a certain gap, making assembly easy. Furthermore, the circuit board 18 on which the wireless communication circuit 26 is mounted is fixed to the synthetic resin bearing cap 11. Since at least the bottom surface 15c of the bearing cap 11 is made of resin, radio waves can be transmitted from the antenna of the wireless communication circuit 26 to the outside of the bearing cap 11.
また、軸受キャップ11に無線通信用の穴をあける必要がなく、外方部材6の内端開口部を軸受キャップ11でしっかりと閉塞することができるので、耐水性が確保され、外部からの異物侵入を防止することができる。 Furthermore, since there is no need to drill a hole for wireless communication in the bearing cap 11, and the inner end opening of the outer member 6 can be securely closed with the bearing cap 11, water resistance is ensured, and foreign matter from the outside can be prevented from entering.
さらに、軸受キャップ11にステータ17と回路基板18とを固定する構造のため、外方部材6にこれらを固定するための機械加工は不要になる。また、組立も容易になる。 Furthermore, because the stator 17 and circuit board 18 are fixed to the bearing cap 11, machining is unnecessary to fix them to the outer member 6. Assembly is also simplified.
[実施の形態2]
図5は、実施の形態2に係る軸受装置の全体的な構成を示した断面側面図である。図6は、図5のB部を拡大した拡大図である。図7は、図5のVII-VIIから見た軸受キャップの裏面正面図である。
[Embodiment 2]
Figure 5 is a cross-sectional side view showing the overall configuration of the bearing device according to Embodiment 2. Figure 6 is an enlarged view of section B in Figure 5. Figure 7 is a front view of the back of the bearing cap as seen from VII-VII in Figure 5.
図5に示した軸受装置1Aの構成は、図1に示した軸受装置1の構成において、発電機Gに代えて発電機GAを備える。その他の軸受装置1Aの構成は軸受装置1と同じである。 The configuration of bearing device 1A shown in Figure 5 is the same as that of bearing device 1 shown in Figure 1, but with generator GA instead of generator G. The other configurations of bearing device 1A are the same as those of bearing device 1.
軸受装置1Aの内輪3の外径には、磁気リング28が嵌め込まれている。磁気リング28は、円環状に形成された支持環29と、支持環29の外周に加硫接着された多極磁石30とにより構成されている。 A magnetic ring 28 is fitted onto the outer diameter of the inner ring 3 of the bearing device 1A. The magnetic ring 28 consists of a circularly shaped support ring 29 and a multi-pole magnet 30 that is vulcanized and bonded to the outer circumference of the support ring 29.
また、多極磁石30は、ゴム等のエラストマにフェライト等の磁性体粉が混入されたものである。多極磁石30には、周方向に交互、且つ等間隔に磁極N極、S極が着磁されている。 Furthermore, the multipole magnet 30 is made by mixing magnetic powder such as ferrite into an elastomer such as rubber. The multipole magnet 30 has magnetic north and south poles magnetized alternately and at equal intervals in the circumferential direction.
支持環29は、例えば強磁性体の鋼板をプレス加工することによって断面略L字状に形成される。支持環29は、内輪3に嵌合される円筒状の嵌合部29aと、嵌合部29aのインナー側端部から径方向内方に延びる立板部29bとを有している。そして、嵌合部29aの外周に、多極磁石30が接合されている。 The support ring 29 is formed, for example, by press-forming a ferromagnetic steel plate into a substantially L-shaped cross-section. The support ring 29 has a cylindrical fitting portion 29a that fits onto the inner ring 3, and a vertical plate portion 29b extending radially inward from the inner end of the fitting portion 29a. A multi-pole magnet 30 is joined to the outer circumference of the fitting portion 29a.
軸受キャップ11Aには、ステータ31と回路基板35とが固定される。本明細書において、軸受キャップ11Aの内面は、嵌合部15a、鍔部15bおよび芯金16からなる円筒部の内径面と、底面部15cの内側の面とを含む。ステータ31は、磁気リング28の多極磁石30に対向するように、軸受キャップ11Aの内面である芯金16の内径面に嵌合固定される。 The stator 31 and the circuit board 35 are fixed to the bearing cap 11A. In this specification, the inner surface of the bearing cap 11A includes the inner diameter surface of the cylindrical portion consisting of the fitting portion 15a, the flange portion 15b, and the core metal 16, and the inner surface of the bottom portion 15c. The stator 31 is fitted and fixed to the inner diameter surface of the core metal 16, which is the inner surface of the bearing cap 11A, so as to face the multipole magnets 30 of the magnetic ring 28.
回路基板35には、発電機GAの交流電圧を整流する電源回路23と、軸受装置1Aの状態を監視するセンサ(加速度センサ24、温度センサ25)の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路26とが実装される。 The circuit board 35 is equipped with a power supply circuit 23 that rectifies the AC voltage of the generator GA, and a wireless communication circuit 26 that wirelessly transmits the outputs of sensors (accelerometer 24, temperature sensor 25) that monitor the status of the bearing device 1A to an external device.
回路基板18に蓄電池27を実装してもよい。蓄電池27は、内方部材4の加締部2cや磁気リング28と干渉しない位置に実装される。 The battery 27 may be mounted on the circuit board 18. The battery 27 is mounted in a position that does not interfere with the crimping portion 2c of the inner member 4 or the magnetic ring 28.
回路基板35は、キャップ本体15の底面部15c(アウター側)にねじ固定または接着固定される。ねじ固定の場合には、キャップ本体15にインサート成形した図示しないナットが用いられる。 The circuit board 35 is fixed to the bottom surface 15c (outer side) of the cap body 15 by screws or adhesive. In the case of screw fixing, a nut (not shown) is insert-molded into the cap body 15.
回路基板35は、図示しない封止剤(樹脂モールド剤)により保護される。封止剤による充填高さMは、磁気リング12と接触しない程度に設定される。(図5参照)
磁気リング28とステータ31で発電機GAが構成される。発電機GAは、クローポール型発電機である。ステータ31はコイル33とそれを取り囲む磁気ヨーク32により構成される。磁気ヨーク32は、磁性体リング部材32-1、32-2によって構成される。
The circuit board 35 is protected by a encapsulant (resin molding agent) not shown. The filling height M of the encapsulant is set so as not to come into contact with the magnetic ring 12. (See Figure 5)
The generator GA is composed of a magnetic ring 28 and a stator 31. The generator GA is a claw-pole type generator. The stator 31 is composed of a coil 33 and a magnetic yoke 32 surrounding it. The magnetic yoke 32 is composed of magnetic ring members 32-1 and 32-2.
図8は、磁性体リング部材を2つ対向配置した状態を示す図である。実際には、2つの磁性体リング部材32-1、32-2で挟まれる空間にはコイル33を巻いたボビン34が収納されるが、図が煩雑になるため、ここではコイル33およびボビン34は図示を省略した。 Figure 8 shows two magnetic ring members arranged opposite each other. In reality, a bobbin 34 with a coil 33 wound around it is housed in the space between the two magnetic ring members 32-1 and 32-2. However, to avoid making the diagram too complex, the coil 33 and bobbin 34 are omitted from the illustration here.
磁性体リング部材32の一方端には、軸方向に向けて開口する溝32aと爪32bとが交互に櫛歯状に配置される。 At one end of the magnetic ring member 32, grooves 32a and claws 32b, which open in the axial direction, are arranged alternately in a comb-like pattern.
図9は、2つの磁性体リング部材32-1、32-2を嵌合した状態を示す図である。磁性体リング部材32-1と、磁性体リング部材32-2とは同一形状である。磁性体リング部材32-1、32-2の端面32fには、凹部32cと凸部32dがそれぞれ同数形成されている。磁性体リング部材32-1、32-2の各々に設けられた爪32bが交互に配置されるように、磁性体リング部材32-1、32-2の端面32fに設けた凹部32cと凸部32dとが嵌合される。 Figure 9 shows the state in which two magnetic ring members 32-1 and 32-2 are fitted together. Magnetic ring member 32-1 and magnetic ring member 32-2 have the same shape. The end faces 32f of magnetic ring members 32-1 and 32-2 each have the same number of recesses 32c and protrusions 32d. The recesses 32c and protrusions 32d on the end faces 32f of magnetic ring members 32-1 and 32-2 are fitted together so that the claws 32b provided on each magnetic ring member 32-1 and 32-2 are arranged alternately.
凹部32cと凸部32dとを嵌合させ、各端面32f同士が当接するようにすれば、磁性体リング部材32-1の爪32bと磁性体リング部材32-2の爪32bとの隙間が均一になるように配置の位相を合わせることが容易になる。また、凹部32cと凸部32dとが周方向に複数配置されているため、磁性体リング部材32-1、32-2同士が周方向にずれることなく、位置を固定することができる。 By fitting the recess 32c and the protrusion 32d together, and ensuring that the end faces 32f contact each other, it becomes easy to align the phase of the arrangement so that the gap between the claws 32b of magnetic ring member 32-1 and the claws 32b of magnetic ring member 32-2 is uniform. Furthermore, because multiple recesses 32c and protrusions 32d are arranged in the circumferential direction, the positions of magnetic ring members 32-1 and 32-2 can be fixed without shifting in the circumferential direction.
磁性体リング部材32-1、32-2の端面32fは、お互いに隙間なく当接して磁路が形成されるが、仮に隙間が生じたとしても、軸受キャップ11Aの芯金16が磁性材料であれば、芯金16を磁路として利用できるため、磁気ヨークの磁気抵抗は小さく抑えられる。 The end faces 32f of the magnetic ring members 32-1 and 32-2 abut each other without gaps to form a magnetic path. However, even if a gap were to occur, if the core metal 16 of the bearing cap 11A is made of a magnetic material, the core metal 16 can be used as a magnetic path, thus keeping the magnetic resistance of the magnetic yoke low.
2つの磁性体リング部材32-1、32-2を同一形状の部品にすることで、プレス成形する場合に使用する金型が1種類で済む。このため、製作初期費用を低く抑えることができる。また、磁性体リング製造時においても、金型を交換する工数が減るため製造費用を抑えることができる。 By making the two magnetic ring members 32-1 and 32-2 identical in shape, only one type of mold is needed for press molding. This allows for lower initial manufacturing costs. Furthermore, manufacturing costs can be reduced during the production of the magnetic rings because the number of steps required to change molds is minimized.
さらに、凹部32cと凸部32dを設けることで、組立時の2つの磁性体リング部材32-1、32-2の位相合わせが容易になるとともに、各爪32bの隙間を均一に配置することができるので、組立が容易になる。 Furthermore, by providing the recess 32c and the protrusion 32d, the phase alignment of the two magnetic ring members 32-1 and 32-2 during assembly becomes easier, and the gaps between each claw 32b can be uniformly arranged, thus simplifying assembly.
また、2つの磁性体リング部材32-1、32-2に設けられる凹部32cと凸部32dをそれぞれ嵌合させるため、接着または溶接をすることなく、容易に2つの磁性体リング部材32-1、32-2を組み立てることができる。 Furthermore, because the recesses 32c and protrusions 32d provided on the two magnetic ring members 32-1 and 32-2 are fitted together, the two magnetic ring members 32-1 and 32-2 can be easily assembled without the need for adhesive or welding.
なお、さらに強固に嵌合させるため、嵌合部に図示しないカシメ加工などの塑性加工を追加してもよく、また、嵌合部を弾性変形させてもよい。このように、強固に嵌合させることで、2つの磁性体リング部材32-1、32-2の嵌合部での磁気抵抗をより低減させると、発電性能が向上する。 Furthermore, to ensure an even stronger fit, plastic deformation processes such as crimping (not shown) may be added to the fitting portion, or the fitting portion may be elastically deformed. By achieving such a strong fit, the magnetic resistance at the fitting portion of the two magnetic ring members 32-1 and 32-2 is further reduced, thereby improving power generation performance.
軸受装置1Aの場合であっても、軸受装置1と同様な以下の効果が得られる。
軸受キャップ11Aを外方部材6の内端開口部に圧入固定すれば、ステータ31と磁気リング28の多極磁石30とは一定の隙間を持って対向する。このため組立が容易である。また、ワイヤレス通信回路26を実装した回路基板35は、合成樹脂製の軸受キャップ11Aに固定される。このため、穴をあけなくてもワイヤレス通信回路26のアンテナから軸受キャップ11Aの外部に電波を送信することができる。
Even in the case of bearing device 1A, the following effects similar to those of bearing device 1 can be obtained.
When the bearing cap 11A is press-fitted and fixed into the inner end opening of the outer member 6, the stator 31 and the multipole magnet 30 of the magnetic ring 28 face each other with a certain gap. This makes assembly easy. Furthermore, the circuit board 35 on which the wireless communication circuit 26 is mounted is fixed to the synthetic resin bearing cap 11A. Therefore, radio waves can be transmitted from the antenna of the wireless communication circuit 26 to the outside of the bearing cap 11A without drilling any holes.
また、軸受キャップ11Aに無線通信用の穴をあけることなく外方部材6の内端開口部を閉塞することができるので、耐水性が確保され、外部からの異物侵入を防止することができる。 Furthermore, since the inner end opening of the outer member 6 can be closed without drilling a hole for wireless communication in the bearing cap 11A, water resistance is ensured, and foreign matter from the outside can be prevented from entering.
さらに、軸受キャップ11Aにステータ31と回路基板35を固定する構造のため、外方部材6にこれらを固定するための機械加工は不要になる。また、組立も容易になる。 Furthermore, because the stator 31 and circuit board 35 are fixed to the bearing cap 11A, machining is unnecessary to fix them to the outer member 6. Assembly is also simplified.
(まとめ)
再び、図を参照して、本実施の形態について総括する。
(summary)
Let us once again refer to the diagram to summarize this embodiment.
本開示は、車輪を回転自在に支持する軸受装置に関する。図1(図5)に示す軸受装置1(1A)は、軸受部B(BA)を備える。軸受部B(BA)は、外方部材6と、ハブ輪2および内輪3と、複数の転動体5a,5bとを含む。複数の転動体5a,5bは、外側軌道面6a,6bと内側軌道面2a,3aとの間に転動自在に配置される。外方部材6は、内周に複列の外側軌道面を有する。外方部材6は、車輪の回転中心軸Rが貫通する内部空間を有し、内部空間の内周面に外側軌道面6a,6bが形成され、車体に設置される。ハブ輪2および内輪3は、内方部材を構成する。内方部材は、複列の外側軌道面にそれぞれ対向する複列の内側軌道面を有する。ハブ輪2および内輪3は、内部空間に配置され、外周面のうち外側軌道面6a,6bと対向する部分に内側軌道面2a,3aが形成され、車輪とともに回転する。複数の転動体5a,5bを含む複列の転動列は、外方部材6と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容される。軸受装置1(1A)は、磁気リング12(28)と、軸受キャップ11(11A)と、ステータ17(31)と、回路基板18(35)とをさらに備える。磁気リング12(28)は、内輪3に固定され、N極とS極とが交互に着磁されている。軸受キャップ11(11A)は、外方部材6に取り付けられ、内部空間の車体側の開口端部を閉塞する。ステータ17(31)は、磁気リング12(28)と対向するように、軸受キャップ11(11A)の内面15d(芯金16の内径面)に固定され、磁気リング12(28)とともに発電機G(GA)を形成する。回路基板18(35)は、軸受キャップ11(11A)の内面15dに固定される。回路基板18(35)は、発電機Gの交流電圧を整流する電源回路23と、軸受部B(BA)の状態を監視するセンサ24,25と、センサ24,25の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路26とを含む。 This disclosure relates to a bearing device for rotatably supporting a wheel. The bearing device 1 (1A) shown in Figure 1 (Figure 5) comprises a bearing section B (BA). The bearing section B (BA) includes an outer member 6, a hub ring 2 and an inner ring 3, and a plurality of rolling elements 5a, 5b. The plurality of rolling elements 5a, 5b are arranged to roll freely between outer raceway surfaces 6a, 6b and inner raceway surfaces 2a, 3a. The outer member 6 has a double row of outer raceway surfaces on its inner circumference. The outer member 6 has an internal space through which the rotational axis R of the wheel passes, and the outer raceway surfaces 6a, 6b are formed on the inner circumferential surface of the internal space and are installed on the vehicle body. The hub ring 2 and the inner ring 3 constitute the inner member. The inner member has a double row of inner raceway surfaces that are opposite to the double row of outer raceway surfaces. The hub wheel 2 and inner wheel 3 are arranged in the internal space, and inner raceway surfaces 2a and 3a are formed on the outer surface of the hub wheel on the portion facing the outer raceway surfaces 6a and 6b, and they rotate together with the wheel. A double row of rolling elements, including a plurality of rolling elements 5a and 5b, is rotatably housed between the two raceway surfaces of the outer member 6 and the inner member. The bearing device 1 (1A) further comprises a magnetic ring 12 (28), a bearing cap 11 (11A), a stator 17 (31), and a circuit board 18 (35). The magnetic ring 12 (28) is fixed to the inner wheel 3 and is magnetized alternately with north and south poles. The bearing cap 11 (11A) is attached to the outer member 6 and closes the open end of the internal space on the vehicle body side. The stator 17 (31) is fixed to the inner surface 15d (inner diameter surface of the mandrel 16) of the bearing cap 11 (11A) so as to face the magnetic ring 12 (28), and together with the magnetic ring 12 (28) forms the generator G (GA). The circuit board 18 (35) is fixed to the inner surface 15d of the bearing cap 11 (11A). The circuit board 18 (35) includes a power supply circuit 23 that rectifies the AC voltage of the generator G, sensors 24 and 25 that monitor the state of the bearing section B (BA), and a wireless communication circuit 26 that wirelessly transmits the outputs of the sensors 24 and 25 to the outside.
図1および図5に示す軸受装置1(1A)において、軸受キャップ11(11A)には、発電機G(GA)のステータ17(31)と、回路基板18(35)が固定され、回路基板18(35)には、少なくとも電源回路23と、センサ(24、25)と、ワイヤレス通信回路26が実装される。 In the bearing device 1 (1A) shown in Figures 1 and 5, the stator 17 (31) of the generator G (GA) and the circuit board 18 (35) are fixed to the bearing cap 11 (11A). At least a power supply circuit 23, sensors (24, 25), and a wireless communication circuit 26 are mounted on the circuit board 18 (35).
軸受キャップ11(11A)を外方部材6の内端開口部に圧入固定すれば、ステータ17(31)と磁気リング12(28)の多極磁石14(30)とは一定の隙間を持って対向できるため組立が容易である。また、外方部材6にこれらを固定するための機械加工は不要になる。 By press-fitting and fixing the bearing cap 11 (11A) into the inner end opening of the outer member 6, the stator 17 (31) and the multipole magnet 14 (30) of the magnetic ring 12 (28) can face each other with a certain gap, thus facilitating assembly. Furthermore, machining is unnecessary to fix these components to the outer member 6.
好ましくは、軸受キャップ11(11A)は、円筒部(芯金16)と、円筒部(芯金16)の一方端を塞ぐ底面部15cとを含む。軸受キャップ11(11A)の少なくとも底面部15cは、非金属部材を含む。 Preferably, the bearing cap 11 (11A) includes a cylindrical portion (core metal 16) and a bottom portion 15c that closes one end of the cylindrical portion (core metal 16). At least the bottom portion 15c of the bearing cap 11 (11A) includes a non-metallic member.
このように、ワイヤレス通信回路26を実装した回路基板18(35)は、合成樹脂製の軸受キャップ11(11A)に固定されるため、軸受キャップ11(11A)に穴をあけなくても、ワイヤレス通信回路26のアンテナから軸受キャップ11(11A)の外部に電波を送信することができる。 Thus, since the circuit board 18 (35) on which the wireless communication circuit 26 is mounted is fixed to the synthetic resin bearing cap 11 (11A), radio waves can be transmitted from the antenna of the wireless communication circuit 26 to the outside of the bearing cap 11 (11A) without drilling a hole in the bearing cap 11 (11A).
また、合成樹脂は電波を通過させることができるので、電波を発信するための開口を設けなくて良くなり、外方部材6の内端開口部をしっかりと閉塞することができるので、耐水性が確保され、外部からの異物侵入を防止することができる。 Furthermore, since synthetic resin allows radio waves to pass through, it eliminates the need for openings to transmit radio waves, and the inner end opening of the outer member 6 can be securely closed, thus ensuring water resistance and preventing the intrusion of foreign matter from the outside.
好ましくは、軸受装置1(1A)は、回路基板18(35)に実装される蓄電池27をさらに備える。蓄電池27は、軸受部B(BA)の回転中心近傍であって、ハブ輪2の端部を塑性変形させた加締部2cと回路基板18とで挟まれた空間に配置される。 Preferably, the bearing device 1 (1A) further includes a storage battery 27 mounted on the circuit board 18 (35). The storage battery 27 is positioned near the rotation center of the bearing portion B (BA) in the space sandwiched between the crimped portion 2c (formed by plastic deformation of the end of the hub ring 2) and the circuit board 18.
好ましくは、軸受キャップ11は、円筒部(芯金16)と、円筒部(芯金16)の一方端を塞ぐ底面部15cとを含む。ステータ17は、底面部15cの内面15dに固定される。図1に示すように、磁気リング12とステータ17とは、軸受部Bの回転中心軸に平行な方向で対向する。 Preferably, the bearing cap 11 includes a cylindrical portion (core metal 16) and a bottom portion 15c that closes one end of the cylindrical portion (core metal 16). The stator 17 is fixed to the inner surface 15d of the bottom portion 15c. As shown in Figure 1, the magnetic ring 12 and the stator 17 face each other in a direction parallel to the rotational axis of the bearing portion B.
より好ましくは、図3、図4に示すように、ステータ17は、底面部15cに固定された円弧状の形状を有し、磁気リング12のリング形状の一部と対向する。 More preferably, as shown in Figures 3 and 4, the stator 17 has an arc-shaped form fixed to the bottom surface 15c and faces a portion of the ring shape of the magnetic ring 12.
好ましくは、軸受キャップ11Aは、円筒部(芯金16)と、円筒部(芯金16)の一方端を塞ぐ底面部とを含む。ステータ31は、円筒部(芯金16)の内径面に固定される。図5に示すように磁気リング28とステータ31とは、軸受部BAの回転中心軸に交差する方向で対向する。 Preferably, the bearing cap 11A includes a cylindrical portion (core metal 16) and a bottom portion that closes one end of the cylindrical portion (core metal 16). The stator 31 is fixed to the inner diameter surface of the cylindrical portion (core metal 16). As shown in Figure 5, the magnetic ring 28 and the stator 31 face each other in a direction intersecting the rotational axis of the bearing portion BA.
より好ましくは、ステータ31は、円筒部(芯金16)の内径面に固定されたリング状の磁気ヨーク32と、磁気ヨーク32に取り囲まれたリング状のコイル33とを含む。ステータ31と磁気リング28とが構成する発電機GAは、クローポール型発電機である。 More preferably, the stator 31 includes a ring-shaped magnetic yoke 32 fixed to the inner diameter surface of the cylindrical portion (core metal 16), and a ring-shaped coil 33 surrounded by the magnetic yoke 32. The generator GA formed by the stator 31 and the magnetic ring 28 is a claw-pole type generator.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than by the description of the embodiments above, and all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims are intended to be included.
1,1A 軸受装置、2 ハブ輪、2a,3a 内側軌道面、2b 小径段部、2c 加締部、3 内輪、4 内方部材、5a,5b 転動体、6 外方部材、6b 外側軌道面、7 車輪取付フランジ、7a ボルト孔、8 保持器、9 車体取付フランジ、11,11A 軸受キャップ、12,28 磁気リング、12a 中空孔、13,29 支持環、13a,15a,29a 嵌合部、13b,29b 立板部、14,30 多極磁石、15 キャップ本体、15b 鍔部、15c 底面部、15d 内面、16 芯金、17,31 ステータ、18,35 回路基板、19 磁性体ベース部材、19a 孔、20 磁性体ピン部材、21,34 ボビン、22,33 コイル、23 電源回路、24 加速度センサ、25 温度センサ、26 ワイヤレス通信回路、27 蓄電池、32 磁気ヨーク、32-1,32-2 磁性体リング部材、32a 溝、32b 爪、32c 凹部、32d 凸部、32f 端面、B,BA 軸受部、G,GA 発電機。 1, 1A Bearing device, 2 Hub ring, 2a, 3a Inner raceway surface, 2b Small diameter step portion, 2c Crimping portion, 3 Inner ring, 4 Inner member, 5a, 5b Rolling element, 6 Outer member, 6b Outer raceway surface, 7 Wheel mounting flange, 7a Bolt hole, 8 Cage, 9 Body mounting flange, 11, 11A Bearing cap, 12, 28 Magnetic ring, 12a Hole hole, 13, 29 Support ring, 13a, 15a, 29a Fitting portion, 13b, 29b Vertical plate portion, 14, 30 Multipole magnet, 15 Cap body, 15b Flange portion, 15c Bottom portion, 15d Inner surface, 16 Core metal, 17, 31 Stator, 18, 35 Circuit board, 19 Magnetic base member, 19a Hole, 20 Magnetic pin members, 21, 34 Bobbins, 22, 33 Coils, 23 Power supply circuit, 24 Acceleration sensor, 25 Temperature sensor, 26 Wireless communication circuit, 27 Battery, 32 Magnetic yoke, 32-1, 32-2 Magnetic ring members, 32a Groove, 32b Claw, 32c Recess, 32d Protrusion, 32f End face, B, BA Bearing parts, G, GA Generator.
Claims (6)
内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、
前記複列の外側軌道面にそれぞれ対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、
前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動列とを備え、
前記複列の転動列の各々は、複数の転動体を含み、
前記軸受装置は、
前記内方部材に固定され、N極とS極とを交互に着磁した磁気リングと、
前記外方部材に取り付けられ、前記外方部材の車体側の開口端部を閉塞する軸受キャップと、
前記磁気リングと対向するように、前記軸受キャップの内面に固定され、前記磁気リングとともに発電機を形成するステータと、
前記軸受キャップの内面に固定される回路基板とをさらに備え、
前記回路基板は、
前記発電機の交流電圧を整流する電源回路と、
前記軸受装置の状態を監視するセンサと、
前記センサの出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路とを含み、
前記内方部材は、車輪とともに回転するハブ輪および内輪とを含み、
前記回路基板に実装される蓄電池をさらに備え、
前記蓄電池は、前記軸受装置の回転中心近傍であって、前記ハブ輪の端部を塑性変形させた加締部と前記回路基板とで挟まれた空間に配置される、軸受装置。 A wheel bearing device,
An outer member having double rows of outer raceway surfaces on its inner circumference,
An inner member having two rows of inner raceway surfaces facing each of the two rows of outer raceway surfaces,
It comprises a double row of rolling elements that are rotatably housed between the raceway surfaces of the outer member and the inner member,
Each of the aforementioned double rows of rolling elements includes a plurality of rolling elements,
The bearing device is
A magnetic ring fixed to the inner member, with alternating N and S poles magnetized,
A bearing cap is attached to the outer member and closes the open end of the outer member on the vehicle body side,
A stator is fixed to the inner surface of the bearing cap so as to face the magnetic ring, and together with the magnetic ring, forms a generator.
The bearing cap further comprises a circuit board fixed to the inner surface of the bearing cap,
The aforementioned circuit board is
A power supply circuit for rectifying the AC voltage of the generator,
A sensor that monitors the status of the bearing device,
The system includes a wireless communication circuit that wirelessly transmits the output of the sensor to an external source.
The inner member includes a hub ring and an inner ring that rotate together with the wheel.
The circuit board further comprises a rechargeable battery mounted on the aforementioned circuit board,
The aforementioned storage battery is located in the bearing device, near the rotation center of the bearing device, in the space sandwiched between a crimped portion formed by plastically deforming the end of the hub ring and the circuit board .
円筒部と、
前記円筒部の一方端を塞ぐ底面部とを含み、
前記軸受キャップの少なくとも前記底面部は、非金属部材を含む、請求項1に記載の軸受装置。 The aforementioned bearing cap is
The cylindrical part,
The cylindrical portion includes a bottom portion that closes one end of the cylindrical portion,
The bearing device according to claim 1, wherein at least the bottom surface of the bearing cap includes a non-metallic member.
円筒部と、
前記円筒部の一方端を塞ぐ底面部とを含み、
前記ステータは、前記底面部の内面に固定され、
前記磁気リングと前記ステータとは、前記軸受装置の回転中心軸に平行な方向で対向する、請求項1に記載の軸受装置。 The aforementioned bearing cap is
The cylindrical part,
The cylindrical portion includes a bottom portion that closes one end of the cylindrical portion,
The stator is fixed to the inner surface of the bottom portion,
The bearing device according to claim 1, wherein the magnetic ring and the stator face each other in a direction parallel to the rotational axis of the bearing device.
円筒部と、
前記円筒部の一方端を塞ぐ底面部とを含み、
前記ステータは、前記円筒部の内径面に固定され、
前記磁気リングと前記ステータとは、前記軸受装置の回転中心軸に交差する方向で対向する、請求項1に記載の軸受装置。 The aforementioned bearing cap is
The cylindrical part,
The cylindrical portion includes a bottom portion that closes one end of the cylindrical portion,
The stator is fixed to the inner diameter surface of the cylindrical portion,
The bearing device according to claim 1, wherein the magnetic ring and the stator are opposite each other in a direction intersecting the rotational axis of the bearing device.
前記円筒部の内径面に固定されたリング状の磁気ヨークと、
前記磁気ヨークに取り囲まれたリング状のコイルとを含み、
前記ステータと前記磁気リングとが構成する前記発電機は、クローポール型発電機である、請求項5に記載の軸受装置。 The stator is,
A ring-shaped magnetic yoke fixed to the inner diameter surface of the cylindrical portion,
It includes a ring-shaped coil surrounded by the magnetic yoke,
The bearing device according to claim 5, wherein the generator formed by the stator and the magnetic ring is a claw-pole type generator.
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