JP2010518339A - 一体化されたセンサーシステムを有する転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

この発明は、第１軸受輪と、第２軸受輪と、これら両軸受輪の間に形成された軌道空間に収められた転動体と、内輪の外輪に対する相対回転に関連してセンサー信号を発生するセンサーシステムを有する転がり軸受装置に関する。この発明の目的は、加工技術の点からコスト上有利に製造可能であり、大きな自由度を持って組付けができる、一体化されたセンサーシステムを有する転がり軸受を製造することである。この目的を果たすために、発明に従う次の転がり軸受は、第１の軸受輪と、第２の軸受輪と、これら両軸受輪の間に形成された軌道空間に収容された転動体と、該転動体を分離するためのリテーナ装置と、内側軸受輪の外側軸受輪に対する相対回転に関する信号を発するためのセンサーシステムとを有している。この転がり軸受装置は、センサーシステムが、信号受信器とリテーナ装置と共に回転する構成との相互作用により、センサーの信号が高められるように構成されていることを特徴とする。このようにすることで、一体化されたセンサーシステムと標準の軸受外径に相応する外径を有する転がり軸受を製造できる。特に有利なのは、標準の転がり軸受を軸受封止部材を交換するだけで発明の転がり軸受に変更できることである。

Description

本発明は、第１軸受輪と、第２軸受輪と、これら両軸受輪の間に形成された軌道空間に収められた転動体と、内輪の外輪に対する相対回転に関連してたセンサー信号を発生するセンサーシステムを有する転がり軸受装置に関する。

DE６９８２６０５５T２により、計測値を受信する装置を有する軸受は公知である。この従来の転がり軸受においては、軸受の外輪の側面領域に、送信リングを囲むセンサーリングが設けられている。この送信リングは内輪の側面に着座している。内輪が外輪に対して回転すると、送信リングを通してパルスが発生され、このパルスが外輪に固定されたセンサーにより受信される。

DE６０１０９２３２T２により、軸受内輪の軸受外輪に対する回転を検知するセンサー装置を具備する転がり軸受が公知である。これらのセンサー装置は、軸受内輪に固定された送信リングと、軸受外輪に着座したセンサーリングを有している。このセンサーリングは、送信リングにより発生された磁場がそれに対応するセンサー区分を通過する時に検知されるように構成されている。

ＤＥ６９８２６０５５T２
ＤＥ６０１０９２３２T２

本発明は、加工技術の点からコスト上有利に製造可能であり、大きな自由度を持って組付けができる、一体化されたセンサーシステムを有する転がり軸受を製造することを課題としている。

上記課題は、発明に従う次の転がり軸受により解決される。
第１の軸受輪と、
第２の軸受輪と、
これら両軸受輪の間に形成された軌道空間に収容された転動体と、
該転動体を分離するためのリテーナ装置と、
内側の軸受輪の外側の軸受輪に対する相対回転に関する信号を発するためのセンサーシステムとを有している転がり軸受装置であって、
この軸受装置は、該センサーシステムが、信号受信器とリテーナ装置と共に回転する構成との相互作用により、センサーの信号が高められるように構成されていることを特徴とする転がり軸受装置。

また、この課題は発明に従う以下の転がり軸受装置により解決される。
第１軸受輪と、
第２軸受輪と、
これら両軸受輪の間に形成された軌道空間に収容された少なくとも一つの転動体と、
第１軸受輪の第２軸受輪に対する相対回転に関する信号を発するためのセンサーシステムとを有し、このセンサーシステムは受信器と送信器を有しており、
このセンサーシステムは、該受信器が少なくとも一つのリード接点を有しており、該少なくとも一つのリード接点が該送信器の発する信号としての磁場信号を受信するよう構成されていることを特徴とする転がり軸受装置。

これにより、外径寸法が、標準の同種の転がり軸受装置の外径寸法とほぼ一致する一体化されたセンサーシステムを有する転がり軸受装置を有利に製造することが可能となる。

特に有利には、標準の転がり軸受を、軸受封止輪を簡単に交換するだけで発明に従う転がり軸受へと変更することが可能になる。

特に好ましい発明の実施例に従えば、受信器は、比較的平らな環状板として形成された軸受カバー輪内に納められる。この軸受カバー輪は、好ましくは転がり軸受の組付け状態において、静止の軸受輪となる軸受輪に固定される。発明に従う軸受カバー輪は、標準の軸受封止板のように、転がり軸受の外輪の内周溝内に嵌めこまれる。内輪が静止輪となる場合の使用ケースにおいては、軸受内輪に形成した保持溝内に軸受カバー輪を嵌めこむように形成することができる。

発明に従い、軸受封止板として作用する軸受カバー輪は好ましくは、比較的硬い芯板とこれを完全に包み込む弾性外被を有する複合材料の部材として形成する。封止作用を確実にするために設けられた封止片装置は、軸受カバー輪と一体の構成部材とするのが好ましい。

好ましくは、発明のセンサーは、軸受の側面から軸方向に出ないように形成される。

発明のセンサーは、リテーナと共に回転する構造が、特にリテーナ自体叉はリテーナに包み込まれた送信素子が、電磁気及び／叉は電場の相互作用により検知されるように形成されることが好ましい。

一例として、軸受リテーナの本体が部分的に磁化されたようにすることもできる。

送信素子を、軸受リテーナに固定された小さい永久磁石とすることも可能である。また、送信器を磁化可能な叉はその他の強磁性材料により形成することも可能である。

送信素子に関して好ましいのは、送信素子がリテーナ叉はリテーナ装置の側面に固定されることである。その場合に、送信素子は、少なくとも一つの永久磁石叉はエンコーダー板として形成することができる。エンコーダー板は、軸受リテーナ叉はリテーナ装置本体の側面に取り付けられ、センサーに向けられた環状リングとして形成することができる。環状リングのエンコーダー板は少なくとも二つの平らな領域が設けられ、そこが磁化部となっており、この磁化部は隣接領域により区別されている。

送信素子として形成されたエンコーダー板は合成樹脂製の軸受リテーナ上に配置するのが好ましく、軸受リテーナの本体の合成樹脂は非磁性であり、センサーの領域においてのみ、送信素子の、特にエンコーダー板の磁場が現れる。合成樹脂は、送信素子を軸受リテーナ叉はリテーナ装置の本体に固定するための様々な可能性、例えば、接着、嵌め込み、螺子止め、クリップ止めなどを与える。

特に好ましいのは、軸受リテーナを合成樹脂のスナップイン式リテーナとして形成することであり、これにより、転動体が側方に挿入可能であり、また送信素子、特にエンコーダー板を固定できる側面が確保できる。軸受リテーナの側面に固定された送信素子は、潤滑空間から離されており、板金製のリテーナにおいては得られない利点を有している。

エンコーダー板に関して特に好ましいのは、エンコーダー板が強磁性物質の環状リングから形成され、環状リングの本体に凹部が設けられることである。この凹部は、環状リング本体の残りの部分と共に、磁化部と非磁化部との一連の交互の磁化部を形成する。このようなエンコーダー板は例えば磁性鋼から簡単に製作できる。

これに代わるエンコーダー板の形態においては、エンコーダー板の本体が分離されない一連の円形リングとして形成され、円形リングの回転方向に、磁化部叉は非磁化部叉は、異なる強さの磁化部が設けられている。

エンコーダー板の材料に関して好ましいのは、エンコーダー板が、金属、特に強磁性叉は少なくとも磁化可能な金属叉は強磁性材料から製造されることである。

センサーそれ自体はリード接点、誘導コイル装置、叉は特にホール効果センサーとして実施できる。好ましいのは、センサーをリード接点として形成することである。というのは、リード接点は非常に小さくでき、ほんの数ミリメートルの寸法のみ有するからである。さらに、計測値を連続的に検出し、デジタル変換を要するホール効果センサー叉は誘導コイルとは異なり、リード接点はスイッチのように、リード接点が閉じられているか否かに従いオンーオフ信号を送る。さらに、リード接点が有利であるのは、リード接点が認知される限り、単純な回路を接続するのみで、作動電圧をかける必要がないことである。

また、転がり軸受内に、特にセンサー内に、検出結果を計測個所において、直接信号処理を行うＡＳＩＣ回路を接続することも可能である。このＡＳＩＣ回路は、繊細なセンサーが過電圧により損傷されるのを避けるために、増幅回路と保護回路を有することができる。また、転がり軸受装置内において、決まった標準信号、特にバスフォーマットの出口信号が発生されるように、ＡＳＩＣ回路を形成することもできる。

この発明の特別な点に従って、このセンサーシステムは多くのセンサーを含んでいる。このセンサーは、静止センサーの周方向角度間隔は送信器の周方向角度間隔に対して、両軸受輪の相対回転が、より高い分解能により検出できるように設定される。内輪と外輪の相対回転がノギスの原理により例えば15°の分解能で検出されるよう、センサーと送信器を配置することが可能である。

本発明のさらに別の態様においては、センサーシステムが平らなリング封止部材の形で、第1軸受輪と第２軸受輪の間で、転動体軌道の前に設けられた軸受内空間に挿入可能なように転がり軸受装置を形成することができる。これらのセンサーは、転がり軸受装置の側面より沈下した位置で挿入された送信リングと協働するように形成することができる。

本発明のさらなる詳細と特徴は、図面に関連して述べられる以下の記述により明らかとなる。
図１は、発明に従う転がり軸受装置の構造を示す分解斜視図である。 図２は、発明に従う転がり軸受装置を完全に組み立てた状態で示す斜視図である。 図３は、発明に従う転がり軸受装置の構造を示す、転動体軌道空間に垂直な軸方向平面で切断した軸方向切断図である。 図４は、発明に従うセンサーシステムを実現するために設けられた封止板部材の特に好ましい形を示す断面概観図である。 図５は、標準軸受封止板を変更した部材に設けられたセンサーを有する発明の転がり軸受装置の別の変形例を示す二つの概観図である。 図６は、標準軸受封止板を変更した部材に接着されたセンサーを有する発明の転がり軸受装置の構造を示す別の斜視図である。 図７ａは、軸受内輪に沈下して設けられた送信リングを有する発明の転がり軸受装置の更に別の例を示す分解斜視図である。 図７ｂは、図７ａの転がり軸受を完全に組み立てた状態で示す斜視図である。 図８は、発明の転がり軸受装置の更に別の実施例の断面図である。 図９は、発明の転がり軸受装置の更に別の実施例の断面図である。 図１０は、送信器を有する発明の軸受リテーナの実施例の斜視図である。 図１１は、図１０に示された軸受リテーナが例として装着された本発明の更に別の実施例の断面図である。

図１は、この発明の第１実施例に従う溝付き玉軸受として形成された転がり軸受装置を分解斜視図として示す。この転がり軸受装置は、軸受外輪として機能する第１軸受輪１と、軸受内輪として機能する第２軸受輪２を有している。

第１軸受輪１と第２軸受輪２との間に軌道空間Bが形成されており、この空間内に転動体３が受けられている。この転動体３は、リテーナ装置４により案内され、個々の転動体３の間に周方向に必要とされる間隔が常に保たれている。リテーナ装置４は、合成樹脂叉は金属から製作できる。

発明に従う転がり軸受装置は、さらにセンサーシステム５を有している。このセンサーシステムは、第１軸受輪１（軸受外輪）に対する第２軸受輪２(軸受内輪)の相対回転と関連する信号を発生する装置として作用する。このセンサーシステム５は、センサーの信号が信号受信器６とリテーナ４と共に回転する機構の間において、交互作用の効果に基づいて高められるように形成されている。図示の例においては、信号受信器６は、封止板として作用する軸受カバー輪に直接組み込まれている。この軸受カバー輪はリング核７とこの上に加硫した弾性構造体８を有している。軸受カバー輪は、その上に平らな環状板が形成されている。この環状板は転動体軌道空間Bの第１軸受輪１と第２軸受輪２との間に形成されたリング空間に完全にはめ込まれている。

ここに示された実施例においては、リング核７と弾性構造体８により構成された軸受カバー輪９は、第１軸受輪即ち軸受外輪に固定されている。この固定は、軸受封止輪のために、通例のように、第1輪に形成された封止輪固定溝１ａにより達成できる。

この発明によれば、センサー６は、ここに示された実施例においては、リードセンサーとして形成されており、補強として作用するリング核７と一体に（例えば射出成形により）組み込まれている。

このように形成された構造は、弾性構造体８の形成の元に、弾性被覆により覆われている。

発明のセンサーシステムにおいては、接続ケーブル１０，１１が繋がれており、この接続ケーブルを通してセンサー６により発生された検出結果が取り出される。

発明に従うコンセプトに基づけば、標準軸受を変更することにより、即ち標準封止片を本発明のセンサー器官６を有する封止片に取り替え、必要なら軸受リテーナ４に、送信器をつけることにより、軸受リテーナ４の回転に基づいて、軸受外輪に対する軸受内輪の回転を検出できる転がり軸受装置を作ることが可能となる。軸受輪の寸法から各軸受に対して決められる変換関係に基づいて、リテーナ４の回転数から、軸受外輪１に対する軸受内輪２の回転数が検出できる。

標準のリテーナを変更することで、リテーナ装置に送信器を取り付けることができる。複数の送信器を、不釣合いが生じないようにリテーナ装置に結合することが好ましい。

図２には、発明に従う完全に組立られた状態のローラー軸受装置が、斜視図によって示されている。この図から分かるように、軌道空間Bの密閉のために設けられた軸受封止部材９が内輪２と外輪１の間の平らな封止板として延びている。この封止部材９から直接的に、接続ケーブル１０、１１の対応する接続端部が外に出ている。この接続ケーブルは、典型的な撚り線叉は好ましくは、平らなケーブルとされる。

図３には、発明に従う転がり軸受装置の軌道空間B部分の軸方向断面を高さ方向で示す。この図において転がり軸受の右側は、標準の軸受封止部材１３により封止されている。この標準封止部材は、外輪１の側面１ａの付近に設けられた円周溝１４に挿入固定されている。

封止部材１３は、第１の封止部１３ａと、内輪２の対応円周面に着座している第２の封止部１３ｂを形成し、これにより、転がり軸受装置の軌道空間Ｂを全周に亘って封止している。第２の軸受輪（ここでは内輪）に封止部材１３を挿入固定し、対応する封止部を第２の軸受輪１の円周面に着座に着座するようにすることも可能である。

ここに図示された転がり軸受は、標準封止部材１３の反対側に、センサー６が組み込まれた封止部材が設けられている。センサー６は、リテーナ装置４の回転により修正される計測信号が発生されるように形成されている。この計測信号は、リテーナ装置４に、永久磁石叉は少なくとも磁性体構造を内蔵する発信器(図１の符号１２)を設けることで発生させることができる。センサー６を、転動体３叉はセンサー６の方に膨らませたリテーナ４の構造の接近を検出できるように形成することもできる。

図から分かるように、発明に従うセンサー装置は、担持体７とこれに形成された弾性材料から成る弾性外被８を有している。封止片８ａ，８ｂを形成するために設けられた封止板９の封止部はこの弾性外被８と一体に形成されている。

図４には、発明の転がり軸受を形成するために設けられる封止部材の変形例が示されている。この封止部材９は、図１から３の実施例と同様に、比較的固い材料、特に合成樹脂により成形された補強芯７とそれに形成された弾性材料から形成された弾性外被８を有している。封止片８ａ、８ｂは各弾性外被８の一体的部分を形成している。

ここに示された実施例においても、センサー６は特にリード接点として、補強芯７に形成された凹部７ａに納めることができる。この発明に従って、センサー６を完全に封止部材に封じ込めることは、センサー６を弾性外被８に平面的に覆おうことが可能になる。センサー６を弾性外被８によって補強芯７上に保全することができる。発明に従うセンサー６により得られた計測結果を得るために設けられた接続線(図１参照)は、軸受の軸線に関してセンサー６の反対側に在る封止部材９の周囲部分上において、センサーから取り出すことが好ましい。

弾性外被８を補強芯７に強固に固定するために、補強芯７を前処理、特にコロナ放電を施し、弾性外被８の形成のために設けられた弾性材料が補強芯７の形成のために設けられた材料と材料同士の融合が起きるようにすることができる。

図５には、発明に従うセンサーシステムの他の実施例が示されている。この例に従い、公知の封止された転がり軸受を、発明に従うセンサー軸受に変形することができる。ここに示された実施例においては、発明に従うセンサー６は、センサーハウジング２０が設けられており、このセンサーハウジング２０は、軸受封止部材９に形成された貫通部２１に固定されている。センサーハウジング２０は、この例では、鉤部２２、２３が設けられている。この鉤部は、センサー６と反対側に位置する封止部材の側面の、該貫通部２１の周囲壁に係止している。十分に封止できるセンサーハウジング２０の覆いを貫通部２１の周囲平坦部に形成することも可能である。センサー６により発生された計測結果を取り出すための接続ケーブル１１’は、好ましくは、張力を緩和するための十分に長い固定部を通して発明に従う封止板に接続されるのが好ましく、計測個所から周方向に離れた個所において、封止輪から取り出される。図５に示された実施例においては、リード接点はハウジング２０内に納められ、センサーを収容する穴部を有する軸受封止部材にはめ込まれている。封止輪とセンサーから成るシステムは、図１の実施例に記載されたように、転がり軸受の外輪の封止溝に挿入されている。

図６には、センサー封止輪として形成された発明に従う軸受カバー輪の変形例が示されている。この実施例に対しても、図５の実施例を取り入れることは有益である。図５の実施例と異なり、この例においては、センサーハウジング２０は、封止輪に嵌めこまれるのでなく、これに接着されている。発明に従うセンサーを、発明に従う封止輪９に嵌め込むと共に接着剤を加えることで固定することも可能である。

図７ａには、発明に従う軸受装置の別の実施例が示されている。この実施例には、上に述べた実施例とは異なり、リテーナの封止装置に対する相対運動を直接検出するのでなく、軸受内輪２の軸受外輪１に対する相対回転を検出する。軸受内輪２には、環状肩部２ａが形成され、該肩部に発信器担体として機能する環状部材３０が担持される。この環状部材３０には、送信器として作用する二つの永久磁石３１，３２が固定されている。この送信器３１，３２が個々ではリード接点として実施されているセンサー６を通過すると、接続ケーブル１１’にかかる電圧信号が発生する。センサー６は、軸受装置に完全に沈められるように嵌め込まれた封止輪構造９に接続されている。この封止輪構造９は、送信器担持輪３０上に同心状に着座し取り囲むよう形成されている。この封止輪構造９により提供される封止片８ｂは、軸受内輪２の外周面に着座するように形成されている。

封止輪９に複数のセンサー６を配置することが可能である。さらに、送信器担持輪３０に複数の送信器３１、３２を配置することも可能である。送信器とセンサーの円周位置を、両軸受輪１、２の相対回転が高い分解能で検出できるように決めることができる。

センサー６の直近に、例としてＡＳＩＣとされたミニチュアスイッチを設け、これにより送信器３１、３２とこれと相互作用するセンサーにより生じた計測結果を信号処理がされるようにすることが可能である。このＡＳＩＣ内に、センサーの破損を避ける保護回路と共に、計測信号を適当なデータ形式に変換するための回路を設ける。リード接点の基に低コストセンサー軸受を実現する別の可能性（図８）は、永久磁石を、リテーナ４でなく転がり軸受の内輪２として形成された第２の軸受輪に固定することにより得られる。リード接点は、センサーシステムのセンサー６として作用し、軸受の外輪１として形成された第１の軸受輪に固定された担時輪２４に着座している。この担持輪は、例えば合成樹脂、特に非磁性材料から作られ、この担持輪２４が磁場に反応するリード接点６に影響を与えないようにする。内輪２には、さらに別の輪２５が固定されている。この輪は、送信器として、任意に設定できる数の永久磁石を担持している。図８の断面図は、複数の永久磁石３１の一つを示し、両極（異なる色で示して区別している）の一つがリードセンサー６に向いている。代わりに、リード接点を外輪に直接固定することで、リード接点を外輪１に直接配置することができることも理解される。さらに、リード接点６は、担持輪２４を用いて外輪１に固定する必要は無く、その代わりに、リード接点６を外輪に設けられた内方に向かう切欠に配置することができる。リード接点６を直接に、叉は担持輪２４叉は類似の部材を介して外輪１に固定する手段と独立に、永久磁石叉は一般的な送信器３１は、リード接点６の磁気信号に反応することができ、直接内輪２に叉は内輪２の一部から出る突出部に配置する。その代わりに、送信器叉は送信素子３１、特に少なくとも一つの永久磁石が、リテーナ４に配置することもできる。リード接点６は、内輪２に固定された担持輪を介して叉は、内輪２に固定具を介して直接に、叉は内輪の一部の切欠により内輪２に設けることができることが理解される。リード接点６が、内輪２に固定されると、少なくとも一つの送信器６、特に少なくとも一つの永久磁石は、リテーナ叉は外輪に設けることができ、外輪に設ける場合には、直接外輪に叉は外輪に固定された別の輪を介して間接に設けることができる。

図８に示された実施例においては、封止部材が設けられていない。担持輪２４ともう一つの輪２５とを把持する封止部材が追加的に設けられることが理解できる。代わりに、担持輪２４と別の輪２５との間の間隙を蔽う封止片を担持輪２４に設けることができる。

図８に断面で示した担持輪２４は、特に担持輪２４の視認可能な形状において、図８に示されない封止材に固定することができることが分かる。そのために担持輪２４の視認可能な形状を構造上の変更を全く加えることなく叉はほんの少し変更するだけでよい。

図７ｂには、図７ａにおいて個別部品に分解された転がり軸受を完全に組立てた状態で示す。この図をみて分かるように、この発明に従う転がり軸受装置は、センサー６（図７ａと比較）を担持する封止輪構造９も、送信器３１、３２を担持する送信輪構造３０も、第１軸受輪１と第２軸受輪２の側面により決められる転がり軸受の側面から突出していない。接続線１１の領域において、この発明に従う転がり軸受装置を封止する際に、線１１を導出するのに十分なケーブル案内空間が設けられているのみである。外輪１に、接続線１１を入れるのに十分な深さの凹部を形成し、接続線１１を軸受外輪１の側面領域において半径外側に導出し軸受輪１の側面により決められる平面から突き出ないようにすることもできる。

上に記述した実施例においては、送信器は永久磁石、即ち基本的に点状の磁場により形成されている。しかし、基本的に平面状の磁場も送信器とすることができることも明らかである。

図９は、第１軸受輪２として形成された内輪と、第２軸受輪１として形成された外輪と、外輪と連結された封止装置９をセンサー装置とを有する転がり軸受を示している。センサーシステムは、センサーとして封止装置９に一体とされたリード接点６と、送信器として形成されたエンコーダー輪２６を有している。このエンコーダー輪２６は、環状に形成されており、その周囲に二つ叉はそれ以上の平らな領域を有し、夫々二つの隣り合う平らな領域の磁化が区別できる。この場合に、エンコーダー輪の領域において磁化されていない場合も含む。エンコーダー輪２６は、内輪２に固定されており、外輪２と、封止装置９とリテーナ４に対して距離を有している。エンコーダー輪２６は、基本的に、両軸受輪１，２の間の軌道空間Ｂの中央に配置されており、エンコーダー輪６の磁化領域がリード接点６と小さな距離のみ有するようにされる。センサーシステムのリード接点６叉は一般的なセンサーが、内輪叉は内輪に連結された封止装置に配置されている場合には、エンコーダー輪２６が、外輪１に配置されても良いことが明らかである。さらに、エンコーダー輪２６が、軸受輪１叉は２に直接に配置されても、叉は担持輪を介して間接に配置されてもよいことが明らかである。

図１０は、スナップイン式合成樹脂リテーナとして形成された軸受リテーナ４の半分を示す。リテーナ４の本体の側面にエンコーダー板２６が固定されている。エンコーダー板２６は、リング状に形成され、周囲に一連の切抜部、特にほぼ長方形の輪郭を有する押し抜き部を有している。その押し抜き部は円弧状に形成されている。エンコーダー板２６は、リテーナ本体の側面に接着により固定されている。エンコーダー板２６の本体は、その外周縁に、リテーナ本体４上の周囲に設けられた溝に嵌る隆起部を有することができることが明らかである。こうしてエンコーダー板２６をリテーナ４の本体に固定することができる。

エンコーダー板２６は、挿入、クリップ叉は合成樹脂でリテーナ本体を成形する場合には、射出成形により、リテーナ４の本体に入れることができ、その他の方法でもリテーナ４に固定することができる。リテーナ４が合成樹脂から形成されている場合には、リテーナ４の側面叉は背面は磁化可能な材料により形成することでき、こうしてエンコーダー板を形成できる。

図１１は、やはりスナップイン式の合成樹脂リテーナとして形成された軸受リテーナ４を示し、その側面２７にはエンコーダー板２６が固定されている。エンコーダー板の固定は、エンコーダー板２６をリテーナ４の側面２７に押し付けることにより行われ、この場合、エンコーダー板２６は、区画ごとに側面２７の縁部を越えて側方に移動する。センサーは、封止装置９に構造的に一体にされたリードセンサー６として形成される。封止装置９は、第１軸受輪１、ここでは外輪に連結され、エンコーダー板２６が転がり軸受の作動時に、センサー装置のセンサーとして形成されたリードセンサー６に対して移動可能となっている。

発明は、上に記述した実施例に限定されるものではない。送信器構造が各センサーを通りすぎることを検知する代わりに、送信器３１叉は３２により発生された転がり軸受装置内の磁場の方向を検出できるように、センサーを形成することができる。この場合、この磁場の方向の変化は、軸受輪１、２の小さい相対回転においても現れるので、送信器構造がセンサー６の直近に存在しなくても,センサーにより検出できる。

センサー６は、外側が平らな構造体として形成し、センサーを封止板に組付ける場所において封止板の厚さが厚くなりすぎないようにすることができる。

ここに挙げた連結線に代えて、発明に従うセンサーを超えた計測信号を補足することを可能にするために、信号−叉は情報伝達を別な方法で行うことも可能である。さらに、発明に従う封止板装置に、それ自体が軸受の回転数を計算する計数器として叉はその他の記録、特に磨耗に関する計測値の記録を行うデータ送信器として機能する電子スイッチを接続することも可能である。これらのデータ記録装置に記録された情報は、本発明に従う軸受の拡充により叉はその他の適当な読み取り装置、特に光学的方法により読み取られる。

発明に従う転がり軸受の構成、特に一体化されたセンサーを備えた封止された溝付き玉軸受は、回転軸を支持すると共に、両軸受輪の相対回転を計測する。特に回転数と方向が得られる。回転速度と回転数が取り出される。これらの情報は、設備と装置を電子的に監視し自動的な運転ができるように制御技術に従って加工できる。一体センサーを有する発明に従って形成された転がり軸受の典型的な応用例は、メカトロ装置特に周波数制御の非同期渦電流装置、工作機械などの変速装置、エレベータ、エスカレータ、移送ベルト、フォークリフト、繊維−叉は包装機械などの移送技術用の駆動装置などである。

発明に従うコンセプトに基づいて、最小の構造空間が必要とされても、コスト的に有利な方法で軸受の構成要素の回転を補足できる。転がり軸受の標準的な構造空間以外に追加の空間を必要とせずしかも組み付け（後取り付け）が容易であるという発明に従って形成されたコスト的に有利なセンサーにより、新しい応用、特に消費財分野が開拓できる。好ましくは、回転数計測のために、リード接点をセンサーとして利用できる。リード接点は、例えば真空叉は保護ガスが満たされたガラス管の中に二つの強磁性の接片が封入されたガラス管から構成される。接片の端は管から突き出て接続部として利用される。リード接点は、二つの接続部（はんだ）を介してスイッチ回路に接続され、スイッチの作用を行う。磁石の接近により二つの接片が接触し、回路が閉じ電圧パルスが計測可能となる。

図１から６に示された解決策に対しても、リード接点の制御のために利用される磁石は、軸受リテーナに位置させることができる。軸受の回転数は、リテーナの回転数に対してある係数だけ高いので、このようにすることで、センサーの寿命を最大にできるという利点がもたらされる。用いる磁石の数により、センサー軸受の計測精度を制御できる。さらに、図１から６の実施例において、リード接点を軸受封止部材の中に叉は上に固定することができる。これにより、簡単で迅速な組付けと取外しが確保できる。リード接点と二つの接続ケーブルは、軸受封止部材の補強部材の中に完全に一体化（例、射出成形）するのが好ましい。最後に、この補強部材は弾性の外被で覆われている。

図４に従う実施例においては、リード接点と接続ケーブルは完全に補強部材に一体化されているのではなく、溝が設けられ最後に弾性の外被で覆われているのみである。補強部材は、これにより、合成樹脂で鋳込む必要が無く例えばブリキ成形部品とすることができる。

上に述べた実施例においては、送信素子叉は信号発生器、特に少なくとも一つの永久磁石叉はエンコーダー板２６は、軸受装置の少なくとも一つの転動体３から離されている。少なくとも一つの転動体３は、リード接点叉は一般的にセンサー６により検知される磁化作用物を有せしめることで、それ自体信号発生器叉は送信素子として形成されることができる。転動体３の磁化作用物は、永久磁石を転動体３の中叉は上に一体的に形成して作ることができる。代替叉は補充例として、多くの場合転動体が磁化可能な材料により形成されているか、磁性を有しているので、転動体に磁化部を作ることもできる。

上に記述した実施例においては、送信器叉は信号発生器は永久磁石により形成され、この部材は対応する軸受構成部材、内輪叉は外輪叉はリテーナに取り付けられた。しかし、軸受構成部材の本体、即ち内輪叉は外輪、叉はリテーナの本体は部分的にそれ自体が磁性を有しているので、信号発生器として付加的な部材をこれらの本体に取り付ける必要がないということも明らかである。このようにすれば、高速回転時に発生することがある不釣合いや、送信器や信号発生器の固定が時間と共に緩くなるのを避けることができる。内輪や外輪、叉はリテーナの本体は、短時間の間、強い電流パルスにその一部を曝すことにより、電流パルスがその部分を磁化するので、磁化部を部分的に印加することができる。これらの軸受構成部材の本体の一部に磁化部を印加することは他の方法でも可能であることが明らかである。例として、合成樹脂により作られたリテーナに対して、その製作時に部分的に磁化された材料を合成樹脂に鋳込むこともできる。これに代えて、セラミック製のリテーナや軸受輪においては、磁性材料を焼結粉末に入れ、該粉末を圧縮することでリテーナや軸受輪を製造することができる。転動体が信号発生器叉は送信器として形成されているときも、磁化部を印加することができる。

上に記述した実施例においてはどのセンサーシステムも専らリード接点を有していた。センサーシステムは、少なくとも一つのリード接点に加えて、磁場を検出できる他のセンサー、例えばホール素子センサーや、フォルスターセンサー（Foerster）を含ませることができる。

リード接点は信号を閉じた又は開いた回路に出口信号として与えるので、二つの状態の信号であり、リード接点が閉じた回路を与える場合には、ホール素子センサーのような他のセンサーが磁場の強さを検出することが有利である。特にリード接点が磁場を計測する箇所では有利である。これにより、二つまたはそれ以上の信号発生器を、各信号発生器が異なる磁場を有しているようにすることも可能である。この場合、リード接点により検出できるよう複数の個々の磁場の強さ決める。このようにすれば、転がり軸受の空間利用の改良を達成できる。

Claims (46)

1. 第１の軸受輪（１）と、
   第２の軸受輪（２）と、
   両軸受輪（１，２）の間に形成された軌道空間（Ｂ）に収容された複数の転動体（３）と、
   これら転動体（３）を分離するリテーナ装置（４）と、
   内側の軸受輪（２）の外側の軸受輪（１）に対する相対回転に関連するセンサー信号を発生するセンサーシステムとを有している転がり軸受装置であって、
   該センサー信号が、受信器（６）および、該リテーナ装置（４）と共に回転する構造部材との間の相互作用により強められるように、該センサーシステムが形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記受信器（６）が、軸受カバー輪に納められていることを特徴とする請求項１の転がり軸受装置。
3. 前記軸受カバー輪が、第１の軸受輪（１）に固定されていることを特徴とする請求項２の転がり軸受装置。
4. 前記軸受カバー輪が、第２の軸受輪（２）に固定されていることを特徴とする請求項２の転がり軸受装置。
5. 軸受カバー輪が軸受封止部材とされていることを特徴とする前記１ないし４の少なくとも一つの請求項に記載の転がり軸受装置。
6. 軸受カバー輪が、平らな軸受封止板とされていることを特徴とする請求項５の転がり軸受装置。
7. 前記受信器（６）が、軸受の軸方向にその側面から突き出ないように前記軸受カバー輪に納められていることを特徴とする請求項１ないし６の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
8. 前記リテーナ（４）と共に回転する構造部材が、電磁気及び／叉は電場の相互作用により検出されるように前記受信器（６）が形成されていることを特徴とする請求項1ないし７の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
9. リテーナ（４）と共に回転する構造部材がリテーナと一体の構成部分を形成していることを特徴とする請求項８の転がり軸受装置。
10. リテーナ（４）と共に回転する構造部材がリテーナ（４）に嵌め込まれた要素により形成されていることを特徴とする請求項８の転がり軸受装置。
11. リテーナ（４）に嵌め込まれた該要素が強磁性物質から製造されていることを特徴とする請求項１０の転がり軸受装置。
12. リテーナ（４）に嵌め込まれた該要素が永久磁石部材（１２）であることを特徴とする請求項１１の転がり軸受装置。
13. リテーナ（４）と共に回転する構造部材がエンコーダー板（２６）として形成されていることを特徴とする請求項８叉は９記載の転がり軸受装置。
14. 前記エンコーダー板（２６）が、リテーナ（４）の本体の側面に固定されていることを特徴とする請求項１３の転がり軸受装置。
15. 前記リテーナ（４）の本体が合成樹脂から成ることを特徴とする請求項１３叉は１４に記載の転がり軸受装置。
16. リテーナ叉はリテーナ装置（４）がスナップイン式のリテーナとして形成されていることを特徴とする請求項１３から１５の一つに記載の転がり軸受装置
17. センサー（６）がリード接点を含んでいることを特徴とする請求項１から１６の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置
18. 該センサー（６）が、誘導コイルを含んでいることを特徴とする請求項１から１６の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
19. 該センサー（６）が、ホール効果センサーを含んでいることを特徴とする請求項１から１８の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
20. 信号処理技術上の前処理を検出結果に対して行うためのＡＳＩＣスイッチング回路が、転がり軸受に包み込まれていることを特徴とする請求項１から１９の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
21. 該ＡＳＩＣスイッチング回路が増幅器を含むことを特徴とする請求項１から２０の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
22. 該ＡＳＩＣスイッチング回路が保護回路を含むことを特徴とする請求項１から２１の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
23. 該ＡＳＩＣスイッチング回路が出口信号をＢＵＳフォーマットに変換することを特徴とする請求項１から２２の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
24. センサーシステムが複数のセンサー（６）を含むことを特徴とする請求項１から２３の少なくとも一つに記載の転がり軸受装置。
25. センサー（６）間の周方向の角度間隔は、検知される構造の周方向の角度間隔に対して、センサーに対する検知される構造の相対運動がより高い分解能で計測されるような大きさとされていることを特徴とする請求項２４に記載の転がり軸受装置。
26. エンコーダー板（２６）がリテーナ叉はリテーナ装置（４）の本体上に取り付けられていることを特徴とするリテーナ叉はリテーナ装置（４）。
27. エンコーダー板（２６）が、リテーナ叉はリテーナ装置（４）の本体の側面に固定されていることを特徴とする請求項２６に記載のリテーナ叉はリテーナ装置（４）。
28. リテーナ叉はリテーナ装置（４）の本体が、非磁性材料、特に合成樹脂からなることを特徴とする請求項２６叉は２７に記載のリテーナ叉はリテーナ装置（４）。
29. リテーナ（４）の本体が二つの半部分から成るスナップリテーナであり、エンコーダー板（２６）がスナップリテーナの反部分の一つに固定されていることを特徴とする請求項２６から２８の一つに記載のリテーナ叉はリテーナ装置（４）。
30. 第１の軸受輪（１）と、
    第２の軸受輪（２）と、
    これら両軸受輪（１，２）の間に形成された軌道空間（Ｂ）に収容された複数の転動体（３）と、
    これら転動体（３）を分離するリテーナ装置（４）と、
    該軌道空間を軸受周囲領域に対して封止するための封止装置（９）と、
    内側の軸受輪の外側の軸受輪に対する相対速度に関連するセンサー信号を発生させるためのセンサーシステムとを有する転がり軸受装置において、
    該封止装置（９）が、平らな環状板として形成され、この環状板が、外側の軸受輪（１）の側面を越えて突き出さないように転がり軸受装置内に包み込まれており、センサー装置が、前記封止装置内に包み込まれたセンサー（６）を有していることを特徴とする転がり軸受装置。
31. センサー装置が、環状部材（３０）とそれに包み込まれた送信器（３１，３２）を有していることを特徴とする請求項３０に記載の転がり軸受装置。
32. 該環状部材（３０）は、内側の軸受輪（２）に形成された環状段部（２ａ）に着座していることを特徴とする請求項３１記載の転がり軸受装置。
33. 内輪（２）と、
    外輪（１）と
    内輪（２）と外輪（１）の相対速度に関連するセンサー信号を発生させるためのセンサーシステムとを有しており、該センサーシステムが少なくとも一つの送信器（３１）としての永久磁石と、センサーとしてのリード接点（６）を有している転がり軸受装置において、該少なくとも一つの永久磁石（３１）が内輪（２）に固定され、該リード接点（６）が、外輪（１）に固定された担持輪（２４）に固定されていることを特徴とする転がり軸受装置。
34. 該内輪（２）にさらにリング（２５）が固定されており、該少なくとも一つの永久磁石（３１）がこのリング（２５）に固定されていることを特徴とする請求項３３に記載の転がり軸受装置
35. 第１の軸受輪（１）と、
    第２の軸受輪（２）と、
    これら両軸受輪（１、２）の間に形成される軌道空間（Ｂ）に納められた少なくとも一つの転動体（３）と、
    第１の軸受輪（２）の第２の軸受輪（１）に対する相対速度に関連するセンサー信号を発生するためのセンサーシステムとを有し、該センサーシステムはセンサー（６）と送信器（３１）とを有している転がり軸受装置において、
    該センサー（６）は、少なくとも一つのリード接点を有し、
    該リード接点は、送信器（３１）の磁気信号をセンサー信号として検出することを特徴とする転がり軸受装置。
36. 該転がり軸受装置がさらに封止装置（９）を有しており、少なくとも一つのリード接点は、該封止装置（９）に配置されていることを特徴とする請求項３５に記載の転がり軸受装置。
37. 前記少なくとも一つのリード接点（６）は、両軸受輪（１，２）の一つに固定されていることを特徴とする請求項３５に記載の転がり軸受装置
38. 該両軸受輪（１，２）の一つ（１）には、担持輪（２４）が固定されており、該少なくとも一つのリード接点（６）が、担持輪（２４）に固定されていることを特徴とする請求項３７に記載の転がり軸受装置。
39. 送信器（３１）は、両軸受輪の他の軸受輪に配置されていることを特徴とする請求項３６ないし３８の一つに記載の転がり軸受装置
40. 該両軸受輪（１，２）の他の軸受輪（２）は、さらに別のリング（２５）を有しており、該送信器（３１）がこの別のリングに固定されていることを特徴とする請求項３９に記載の転がり軸受装置。
41. 転がり軸受が軸受リテーナ（４）を有しており、該送信器が該軸受リテーナ（４）に配置されていることを特徴とする請求項３４から３７の一つに記載の転がり軸受装置。
42. 送信器（３１）は少なくとも一つの永久磁石から形成されていることを特徴とする請求項３４から４１の一つに記載の転がり軸受装置。
43. 送信器が、内輪（２）の、叉は外輪（１）の、叉は軸受リテーナ（４）の少なくとも一つの磁化部分から形成されていることを特徴とする請求項３４から４１の一つに記載の転がり軸受装置。
44. 少なくとも一つの転動体（３）が送信器として形成されており、該少なくとも一つの転動体（３）が、リード接点（６）により検出され得る磁化部を有することを特徴とする請求項３４から４１の一つに記載の転がり軸受装置。
45. 送信器はエンコーダー板（２６）から形成されていることを特徴とする請求項３４から４１の一つに記載の転がり軸受装置。
46. リード接点（６）を転がり軸受のセンサーシステムのセンサーとして利用する方法であって、該センサーシステムは転がり軸受の二つの軸受輪（１、２）の相対運動を検出するリード接点の使用方法。

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