WO2023167247A1 - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

軸受装置（１）は、軸受部（Ｂ）と、磁気リング（１２）と、軸受キャップ（１１）と、ステータ（１７）と、回路基板（１８）とを備える。軸受キャップ（１１）は、外方部材（６）のインナー側の開口端部を閉塞する。ステータ（１７）は、磁気リング（１２）と対向するように、軸受キャップ（１１）の内面に固定され、磁気リング（１２）とともに発電機（Ｇ）を形成する。回路基板（１８）は、軸受キャップ（１１）の内面に固定される。回路基板（１８）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）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。

Description

軸受装置

　本開示は、軸受装置に関する。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

特開２００３－１４６１９６号公報 特許第６５１６０７７号公報 特開２０２１－０９９１５号公報 特開２００５－２８２７６６号公報 特開２０１８－５４０９５号公報

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

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。 図１のＡ部を拡大した拡大図である。 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。 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。 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５のＢ部を拡大した拡大図である。 図５のＶＩＩ－ＶＩＩから見た軸受キャップの裏面正面図である。 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。 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。

　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。

　［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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　［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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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請求の範囲によって示され、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。

　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。

Claims (7)

1. 　車輪用軸受装置であって、
   　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む、軸受装置。
2. 　前記軸受キャップは、
   　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。
3. 　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、請求項１に記載の軸受装置。
4. 　前記軸受キャップは、
   　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。
5. 　前記ステータは、前記底面部に固定された円弧状の形状を有し、前記磁気リングのリング形状の一部と対向する、請求項４に記載の軸受装置。
6. 　前記軸受キャップは、
   　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。
7. 　前記ステータは、
   　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６に記載の軸受装置。

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