(57)【要約】  この発明は、軸受、特に転がり軸受又はジャーナル軸受、又はリニアガイドに関し、少なくとも一つの軸受構成部材（１）、特に転がり軸受の軸受輪とアンテナ（４）を有するトランスポンダ（３）とを有している。簡単でしかも軸受の形態に依存しないＲＦＩＤトランスポンダ用アンテナが利用できるアンテナ付ＲＦＩＤトランスポンダにより、軸受特に転がり軸受又はジャーナル軸受又はリニアガイドを特定するという目的は、アンテナ（４）がスロット付きアンテナであり、スロット（６）を有していること、及びスロット（６）が軸受構成部材（１）の中又は上に設けられているというこの発明により達成できる。
2011517913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの軸受構成部材（１）、特に転がり軸受の軸受輪と、アンテナ（４）を備えたトランスポンダ（３）とを有する軸受、特に転がり軸受又は滑り軸受又はリニアガイドであって、該アンテナ（４）がスリットアンテナとして形成されていて、スリット（６）を有していること、及び該スリット（６）が軸受構成部材（１）の内部又は上に形成されていることを特徴とする軸受。
【請求項２】
前記スリット（６）が、直方形状の切除部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受。
【請求項３】
前記直方形状の切除部が、前記トランスポンダの波長の約半分に相当する長さを有する長側面（Ｂ，Ｃ）と、前記トランスポンダの波長の約四分の一に相当する深さを有することを特徴とする請求項２に記載の軸受。
【請求項４】
他のトランスポンダ（５）が前記スリット（６）内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３の一つに記載の軸受。
【請求項５】
前記他のトランスポンダ（５）が前記スリット（６）内に偏芯的に、特に該スリット（６）の一つの面の近傍に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の軸受。
【請求項６】
前記スリット（６）が絶縁体により満たされていることを特徴とする請求項１ないし５の一つに記載の軸受。
【請求項７】
前記アンテナ（４）が、トランスポンダ（５）のための接続部（８）と、トランスポンダ（５）の接続部（８）を囲む絶縁体と、該絶縁体を被う導電性の外層とを含む構成ユニットとして形成されていることを特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の軸受。
【請求項８】
前記絶縁体を被う導電性の外層が、非導電性の層、特にセラミック層により囲まれていることを特徴とする請求項７に記載の軸受。
【請求項９】
スリット（６）を軸受の構成部材（１）の内部又は上に、該軸受に設けられたトランスポンダ（３）のスリットアンテナ（４）として使用するスリットの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の包括概念に従う、トランスポンダが備えられている軸受、特に転がり軸受又は滑り軸受又はリニアガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受特有のデータを与え、必要に応じて呼び出すことができるように軸受、特に転がり又は滑り軸受にトランスポンダを有するＲＦＩＤ要素を設けることが経験から知られている。この目的のために、トランスポンダは、電磁放射を用いて受信でき、軸受に配置された受信アンテナを有している。この場合、一般に金属製の軸受構成部材、特に転がり軸受の軸受輪により電磁放射の遮蔽による問題が生じる。
【０００３】
特許文献１は、軸受構成部材としての外輪の本体側面に穴を設けその穴にＲＦＩＤ要素が配置された外輪を有する転がり軸受が詳述されている。このＲＦＩＤ要素にアンテナが構造的に一体とされている。このアンテナは、穴の内面の金属環境により遮蔽され、受信が困難であり、或いは、このＲＦＩＤ要素から送信された信号が、軸受輪の外部において受信が困難であるという問題がある。
【０００４】
特許文献２は、軸受構成部材として金属挿入物を有する封止部を有する転がり軸受にＲＦＩＤを配置することが記載されている。一般的に金属リングのこの封止部は、穴を有し、穴の間に残った封止部の金属製本体のこの部分がＲＦＩＤ要素のアンテナとして接続されている。ここでは、特にその両側で、穴により区切られたダイポールアンテナとして形成されている。このダイポールアンテナの両端は非常に隣接しているので、アンテナの性能は悪い。また、封止部を有さない又は封止部が金属挿入物を有さない軸受にこのような構成を用いることはできない。
【０００５】
ＲＦＩＤ要素が、金属挿入物を有する封止部に設けられているが、金属挿入物がＲＦＩＤのアンテナとして接続されていない限り、この金属挿入物は、ＲＦＩＤ要素と一体のアンテナの機能を損なう（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６５０１３８２Ｂ１号明細書
【特許文献２】独国特許第１０２００４００５２３４Ｔ５号明細書
【特許文献３】独国特許第１０２００４００５２３５Ｔ５号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の課題は、ＲＦＩＤトランスポンダのアンテナが軸受の形状に依存しないで形成できるようなアンテナを有するＲＦＩＤトランスポンダが備わった軸受、特に転がり軸受又は、滑り軸受又はリニアガイドを提供することである。
【０００８】
上記課題は、冒頭に述べた軸受に対して、発明に従い、請求項１の特徴により解決される。
【０００９】
アンテナをスリットアンテナとして形成することは、軸受構成部材の通常は金属の本体中にスリットを形成することを前提としている。軸受の製造において、しばしば利用される切れ目、溝、穴又は有底穴などの切除部が、必要に応じてスリットアンテナとして形成され得る。特に、回路により、トランスポンダ用のアンテナとして接続され得る。スリットは、軸受構成部材の本体の一部を曲げたり、コーキング加工により形成することができ、構成部材を同じ構成部材の表面又は他の構成部材の表面に近づけ間隙を形成し、スリット形成による構成部材本体の材料損失をもたらすことなく、これをスリットアンテナのスリットにすることができる。
【００１０】
基本的には、軸受構成部材の本体の任意のスリットが、軸受に設けられたトランスポンダのスリットアンテナとして利用できる。
【００１１】
軸受構成部材の本体のスリットの配置、又はスリットの幾何学的形状に関しては、自由度があり、スリットのアンテナ特性を最適化するために自由度を利用できる。スリットは例えば軸受構成部材の本体を通り抜ける穴、又は本体に設けられた袋穴又は有底穴として形成できる。さらに、スリットアンテナとして適している限り、本質的に如何なる幾何学的形状も取り得る。スリットと他のトランスポンダとの間に適切な接続がある限り、スリットがトランスポンダと離れて配置されてもよい。例えば、スリットは軸受自体に設けるのでなく、軸受受容部に設けることもでき、その意味において、軸受受容部は軸受構成部材に該当する。それに応じて、スリットがスリットアンテナとして他のトランスポンダと接続されている限り、スリットは、軸受構成部材としての軸受輪に設けることができ、トランスポンダは軸受の外、例えば軸受受容部に設けることができる。
【００１２】
軸受が、内輪と外輪を有する転がり軸受として形成されている場合には、例えば非導電性特にセラミックの転動体が設けられている場合のように内輪と外輪の間隙が電気的に絶縁されている限り、スリットは内輪と外輪により形成することができる。
【００１３】
トランスポンダのスリットアンテナとしてのスリットの接続は、導線による接続、特にガルバニック接続によりスリットと他のトランスポンダの接続が形成される。代わりとして又は追加として、スリットと他のトランスポンダとの接続は、非接触により、特にスリットの他のトランスポンダに対する電荷結合、又は誘導結合により行うこともできる。
【００１４】
スリットの形状に関して、好ましくはスリットを本質的に直方体形状の切除部とすることが意図されている。この場合、スリットは、大量加工の点で好ましい、単純で、再生産が可能な形状を有している。直方体状の切除部の平行な側面は、さらに、他のトランスポンダが分極化した放射により発信させ、このトランスポンダから発信した信号が分極することを確実にし、その結果この信号が雑信号中において容易に認識できる。
【００１５】
スリットが、本質的に直方形の切除部として形成されている場合は、この直方形状切除部が、トランスポンダの波長の約半分に相当する長さを有する長側面とトランスポンダの波長の約四分の一に相当する深さを有することが好ましい。トランスポンダが送信する波長を考慮してスリットの長さを決めることは、スリットアンテナとしてのスリットが、トランスポンダの波長に同調することを確実にする。その他の波長は、スリットアンテナにより弱く受信されるので、スリットアンテナがフィルターとして作用することができる。
【００１６】
他のトランスポンダは、スリットアンテナから空間的に離して配置することができる。
【００１７】
好ましくは、トランスポンダは、スリット内に配置されることが意図される。スリットはトランスポンダにより少なくとも部分的に満たされる、他のトランスポンダのための開口部又は切除部を提供する。トランスポンダは、スリットからはみ出さないようにスリット内に収容されることができる。他のトランスポンダを収容し、スリットアンテナとしての構成を成すスリットの面と稜が、トランスポンダのスリットアンテナとして接続されるように、特別に、スリット形状を形成することができる。
【００１８】
好ましくは、トランスポンダは、スリット内において、偏芯的に、特にスリットの表面近くに配置する。偏芯配置の場合に、他のトランスポンダは、スリットの幾何学形状、他のトランスポンダのスリット内の位置及びスリットの絶縁特性により決められるスリットの入力インピーダンスが、他のトランスポンダに適合するような場所に配置することができる。
【００１９】
スリットが、軸受構成部材の本体内の直方形の切除部により形成されており、直方形の側面の長さがトランスポンダの波長の約半分であり、切除部周囲の表面からの直方形の深さが該波長の約四分の一に相当する場合には、トランスポンダはスリット内の直方形の短側面近くに配置するのが好ましい。さらに、この直方形の長側面又は短側面又は底面が開口部を有し、その面は、側面又は底面に比較して小さくし、この開口部にトランスポンダが少なくとも部分的に収納される。
【００２０】
好ましくは、スリットは、絶縁体により満たされる。絶縁体は、スリット内のエネルギー密度を高めると共に、スリット内の波長を調節する可能性を与え、その結果他のトランスポンダの入力インピーダンスがスリットアンテナのインピーダンスに整合させられる。
【００２１】
アンテナを、トランスポンダの接続部とその接続部を包む絶縁体と、絶縁体の外部の電導層とを有する構成ユニットとして形成されるものとする。この構成ユニットは、軸受から分離して加工されたモジュールとして軸受構成部材に設けられた受容部に嵌め込まれる。このような構成ユニットは、軸受構成部材の本体が金属導体でない場合においても、スリットアンテナとされる。絶縁体の導電層はこの場合には、スリットの内面を構成し、従ってスリットアンテナの作用面又は、稜を構成する。絶縁体自体は、スリットの表面を機械的に安定させ、該外部層の表面間の決められた電気的関係を生ぜしめる。トランスポンダの接続部は、構成ユニットの外に設けることもあるトランスポンダの配線を可能にするが、トランスポンダは、好ましくは、構成ユニットの構成部材として、絶縁体の内部又はその上に受容される。
【００２２】
アンテナが構成ユニットとして形成されている場合には、絶縁体の導電性の外層は、非導電性の層、特にセラミック層により包まれることが好ましい。このセラミック層は、構成ユニットを軸受構成部材の本体に対して、電子的に保護し、特に、機械的、熱的、又は磁気的な軸受構成部材の本体が構成ユニットに与える影響を制御できる。このセラミック層は、導電性の外層を、絶縁体を包囲する内層として有することができる。この場合には、セラミック層は、構成ユニットの一部である。
【００２３】
スリットアンテナとされる予め完成された構成ユニットの代わりに、軸受構成部材の本体にスリットを設け、そのスリットの内面に絶縁性の層を、例えばセラミック膜を固定して設け、例えば金属膜を絶縁層、特にセラミック膜に固定して、この絶縁性層に導電性の面を設け、こうして被覆されたスリット内面に少なくともトランスポンダをスリットアンテナに接続する接続部を、好ましくは接続部を含め他のトランスポンダ全体をスリットアンテナに位置させる。必要ならば、スリット内面に囲まれた領域を絶縁体で満たすこともできる、その表面は、スリットの境界を軸受構成部材の本体の平面と面一に閉じる。
【００２４】
本発明のその他の利点と特徴は、好ましい実施例および従属する請求項から明らかと成る。
【００２５】
この発明が、添付された図を元に、以下に詳細に記載し、説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る軸受の断面図を示す。
【図２】図１の断面の上面図を示している。
【図３】図１及び図２に示されたスリットアンテナと異なるスリットアンテナの斜視概観図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、転がり軸受又は滑り軸受として形成された軸受であって、軸受構成部材１、特に転がり軸受の軸受輪を有し、その本体２内に、トランスポンダ３を有している軸受を示している。軸受は、リニアガイドであっても良く、その場合には、軸受構成部材１は、リニアガイドのリニア案内部材である。トランスポンダ３は、スリットアンテナ４として形成されたアンテナと特に電子的メモリー装置を収容するその他のトランスポンダ５を有している。該スリットアンテナ４は、トランスポンダ３のアンテナとして形成されており、該他のトランスポンダ５と非接触に結合、特に誘導結合又は荷電結合により結合されている。
【００２８】
スリットアンテナ４は、軸受構成部材１の本体内のスリット６として形成されており、このスリット６は、軸受構成部材１の本体のこのスリット６に隣接する領域２の表面７から見て、トランスポンダ３が同調する波長の４分の１の深さを有し、これによりトランスポンダ３が送信したりサーバーにより外部から識別される。
【００２９】
このスリット６は、本体２の表面７における長さがその深さより明らかに小さいと言う意味において細長く形成されている。スリット６内において、他のトランスポンダ５は、スリット６の表面、それ故、偏芯位置に配置されている。該スリット６は、その表面に達する絶縁体により満たされており、その内部に他のトランスポンダ５が配置され、絶縁体は本体２の表面７とほぼ面一に覆っている。表面７からほぼ垂直に側壁Ｂ，Ｃが落ち込んでいる。このスリットはさらに底面Ｅを有している。軸受構成部材７の本体２は、導電性であり、特に金属であるので、スリット６の側壁Ｂ，Ｃは、その間の絶縁体に対して導電性の境界面を形成する。これにより、側壁Ｂ，Ｃはスリットアンテナ４の導電性面又は稜として適当な配線により形成できる。
【００３０】
図２は、スリット６と本体２の表面７の平面図を示す。図１と対比すると、スリット６は、全体的に、本体２内の直方形状の切り取り部として形成されているのが分かる。直方形の長い側面Ｂ、Ｃは、トランスポンダ３の波長の半分に相当する長さである。他のトランスポンダ５は、絶縁体が入れられたスリット６内で、特に短側面Ａ、Ｄの方にずれていることも分かる。
【００３１】
スリットアンテナ４は、長側面Ｃ、Ｂにより形成されているので、短側面Ａ、Ｄ又は底面Ｂの正確な形成は、スリットアンテナ４の機能を決定するものではない。特に、側面Ａ，Ｄは丸く形成されてもよいし、全く無くてもよいが、その場合には、長側面Ｃ、Ｂがその端部において互いに収束し、スリット６が平面視でほぼアーモンド形状を呈する。同様に、底面Ｂも丸く形成されてもよいし、Ｖ字形状にされてもよい。側面Ａ，Ｄの端部において、スリットは、拡幅され、そのスリット拡幅部に他のトランスポンダ５が納められることもできる。さらに、底面Ｂ又は両側面Ｃ，Ｂ又はＡ，Ｄの一つは凹部を有することができ、この凹部に他のトランスポンダ５が納められて、このトランスポンダが長側面Ｃ，Ｂの間に位置しなくすることもできる。
【００３２】
図３に示されたスリットアンテナ４は、他のトランスポンダ５が、直方形切除部として形成されたスリット６の中に配置されている点において、図1又は図２に示されたスリットアンテナと異なっている。他のトランスポンダ５からガルバニック接続部８が両側面Ｂ，Ｃに延びている。スリットアンテナ４の側面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、外側が非導電性で、特にセラミック層が設けられており、内側において、他のトランスポンダ５に向いた表面が導電性として形成されている。セラミック層は、スリットアンテナ４を軸受構成部１の本体２から絶縁している。スリットアンテナ４は、さらに絶縁体（例えばＰＡ６６−ＧＦ２５又は転動体を形成するセラミック）により満たされており、その内部において、他のトランスポンダ５は、スリットアンテナの側面Ｂ，Ｃ特に接続部８により側面Ｂ，Ｃと接続している。
【００３３】
図３に示されたスリットアンテナ４は、側面Ｂ、Ｃの導電性面と、絶縁体と、他のトランスポンダ５を側面Ｂ，Ｃの導電性面に接続する接続部とを有する構成ユニットとして形成されることができる。このような構成ユニットは、直方形の切除部に挿入することができる。この構成ユニットが付加的にセラミック外層又は非導電層を有する場合には、この構成ユニットは、軸受構成部分１の本体２の導電性と独立に、スリットアンテナとして適用できる。
【００３４】
上に述べた実施例においては、スリットアンテナ４は、スリット６の長側面Ｃ，Ｂにより形成されている。変更又は追加として、短側面Ａ，Ｄもトランスポンダ３の他の波長と同調するスリットアンテナとして切換できることが理解できる。スリットアンテナの面は必ずしも対向している必要はなく、互いに角度を持たせることもできることが分かる。例えば、短側面例えばＡと長側面例えばＢとの間で、側面Ａと側面Ｂとが電気的に絶縁されている限りにおいて、スリットアンテナを形成することもできる。
【００３５】
上に述べた実施例では、スリットアンテナ４の幾何学的形状は、基本的にスリット６の形により決められた。スリットが、スリットアンテナの所望の形からずれた形を有している場合には、スリットが、導電性のペーストで埋められ、残される間隙が、スリットアンテナの所望の形状を有するようにできる限り、スリットはその形で、スリットアンテナ４の所望の形状に適合させられる。スリットアンテナ４が構成ユニットにより形成されている場合には、このユニットをスリットの充填物、特に導電性ペーストに挿入することができる。
【００３６】
上に述べた実施例においては、スリットは、軸受構成部材１の本体２に形成された切除部として形成されている。スリットが本体の切除部である必要はなく、スリットを本体２の表面７とその表面７に対してコーキングした部分により形成できることも分かる。さらにスリットを第一の軸受構成部材の表面と第二の軸受構成部材の表面の間に、特に軸受の内輪と外輪の間又は軸受輪と軸受の導電性封止部材との間に形成することもできる。
【００３７】
上に述べた実施例においては、スリット６は、軸受構成部材１の本体２に止まり穴加工をして形成することができる。スリット６を、本体２を貫通する破断部により形成することができることも分かる。その場合には、底面Ｅは存在しない。
【００３８】
図３に示された実施例のスリットアンテナ４の側面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、外面が非導電性で、特に、セラミック層が設けられている。側面の外面を導電性に形成することもできることが分かる。
【００３９】
この発明は、転がり軸受として形成された軸受として上に詳述した。軸受構成部品１は、ケージ、封止部材、転動体又は転がり軸受の軸受輪の一つである。軸受は、リニアガイドとして形成されていてもよいことが分かる。この場合には、上述の両実施例の軸受構成部材１に対応するのは、レール、巻回ユニット、又はスライド又は軸受構成部材としてのリニアガイドである。
【符号の説明】
【００４０】
１      軸受構成部材
２      軸受構成部材１の本体
３      トランスポンダ
４      トランスポンダのスリットアンテナ
５      他のトランスポンダ
６      スリット
７      本体２の表面
８      ガルバニック接続部
【図１】
2011517913.tif 000003
【図２】
2011517913.tif 000004
【図３】
2011517913.tif 000005
【国際調査報告】
2011517913.tif 000006
2011517913.tif 000007
2011517913.tif 000008
2011517913.tif 000009
2011517913.tif 000010
2011517913.tif 000011