(57)【要約】【課題】  発電不十分時にも給電が行え、かつ消費電力を増やすことなく、システム動作を確実なものとできるワイヤレスセンサシステムを提供する。【解決手段】  このワイヤレスセンサシステムは、ワイヤレスセンサユニット４とセンサ信号受信機５とを備える。ワイヤレスセンサユニット４は、検出対象を検出するセンサ部６と、そのセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部９と、電源部１０とを有する。電源部１０は、発電手段１１と、ワイヤレス送信された駆動電力を受信する電力受信部８とを有する。ワイヤレスセンサユニット４は電源監視部７を有し、電力不足信号を送信して発電による電力が不十分な場合に、ワイヤレス給電を行わせる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、上記センサ部およびセンサ信号送信部に動作電力を与える電源部とを有するワイヤレスセンサユニットと、上記センサ信号送信部から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部と、給電電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部とを備え、
上記電源部が、発電手段と、上記給電電力送信部から送信された電力を受信する電力受信部とを有し、これら発電手段による発電電力と電力受信部の受信電力とを併用するものとしたこと特徴とするワイヤレスセンサシステム。
【請求項２】
請求項１において、上記発電手段が上記センサ部の全体または一部を構成する回転センサであるワイヤレスセンサシステム。
【請求項３】
請求項１において、上記発電手段が、光を電気に変換する光電変換素子、または熱を電気に変換する熱電変換素子であるワイヤレスセンサシステム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、上記電源部は、常時は上記発電手段による発電電力を上記センサ部およびセンサ信号送信部に動作電力として与え、発電電力が上記動作電力として不足するときに上記電力受信部の受信電力を動作電力とするものとしたワイヤレスセンサシステム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、上記電源部がキャパシタまたは２次電池を有するものとしたワイヤレスセンサ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、発電手段による発電電圧または電源部の電圧を監視する電源監視部を設け、上記センサ信号送信部はこの電源監視部の監視結果をセンサ信号と共に送信するものとし、上記センサ信号受信部で受信された上記監視結果に応じて上記給電電力送信部に電力送信を行わせる監視対応制御手段を設けたワイヤレスセンサ。
【請求項７】
請求項６において、上記電源監視部は、発電手段による発電電圧または電源部の電圧が所定の閾値以下であるときに、上記監視結果として所定の電力不足信号を上記センサ信号送信部に送信させるものとしたワイヤレスセンサシステム。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、上記センサ信号送信部は、送信するセンサ信号に上記電源監視部で監視した監視結果を重畳して送信するものとしたワイヤレスセンサ。
【請求項９】
検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、上記センサ部およびセンサ信号送信部に動作電力を与える電源部とを備え、
上記電源部が、発電手段と、ワイヤレス給電用の給電電力送信部からワイヤレスで受信する電力受信部とを有し、これら発電手段による発電電力と電力受信部の受信電力とを併用するものとしたこと特徴とするワイヤレスセンサユニット。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニット。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを軸受に搭載したことを特徴とするワイヤレスセンサ付軸受装置。
【請求項１２】
複列の軌道面を有する外方部材と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを搭載したことを特徴とするワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種のセンサ信号、例えば自動車における車輪回転数等の検出信号をワイヤレスで送信するようにしたワイヤレスセンサシステム、および同システムを用いた車輪用軸受装置等のワイヤレスセンサ付軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ信号をワイヤレスで送信するワイヤレスセンサ付き軸受が提案されている。これは、軸受への電源線や信号線の配線を不要にして、組立工数の削減や設計の自由度を高めることができるなどの利点がある。
ワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置は、タイヤハウジング内でのハーネスを不要にして断線事故の防止や組立工数の削減を図ったものである。このシステムでは、センサおよびセンサ信号送信部への給電を、軸受に搭載された回転検出兼用の発電機で行っていた（例えば、特許文献１）。しかし、発電機による給電では、極低速での回転検出が不可能であった。これに対して、ワイヤレス給電によりセンサユニットに電源を供給し、センサユニットのセンサ信号をワイヤレスで送信するワイヤレスセンサユニットを搭載した車輪用軸受装置が提案されている（例えば、特許文献２）。このシステムでは、０速での車輪回転の検出が可能になり、アンチロックブレーキシステムの高性能化に使用される。
【特許文献１】特開２００２−２６４７８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電磁波によるワイヤレス給電は、有線による給電に比べて効率が良くないために、大きな給電電力が必要であり、システム全体の消費電力が大きくなるなどの問題点がある。また、車輪の上下運動や障害物の混入などで給電用電磁波が遮断され、給電が不能になる場合が生じる。給電用電磁波が遮断され、給電が不能になったときのために、キャパシタや２次電池を設けて電力を蓄えておくことを考えたが、キャパシタや２次電池に充電するための電力を供給するのに必要な電力をワイヤレス給電しなければならないため、さらに給電電力の消費が大きくなるという問題点がある。給電電力の消費量は、車輪用軸受装置の場合、燃費に影響する。
【０００４】
この発明の目的は、発電不十分時にも給電が行え、かつ消費電力を増やすことなく、システム動作を確実なものとできるワイヤレスセンサシステムを提供することである。
この発明の他の目的は、軸受の知能化、配線系の簡素化を図りながら、発電不十分時にも給電が行え、かつ消費電力を増やすことなく、センサ信号の確実なものとできるワイヤレスセンサ付軸受装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、車輪用軸受装置において、上記ワイヤレスセンサ付軸受装置の機能が得られて、タイヤハウジング内における車輪と車体間のハースネを無くして断線事故の防止を図りながら、停止時等の発電不十分時にも給電が行えてセンサ信号を得ることができ、かつ消費電力を増やすことなく、センサ信号を確実なものとでき、自動車制御の安定、安全性の向上、燃費の向上が得られるものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のワイヤレスセンサシステムは、検出対象を検出するセンサ部（６）と、このセンサ部（６）の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部（９）と、上記センサ部（６）およびセンサ信号送信部（９）に動作電力を与える電源部（１０）とを有するワイヤレスセンサユニット（４）と、上記センサ信号送信部（９）から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部（１３）と、給電電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部（１２）とを備え、上記電源部（１０）が、発電手段（１１）と、上記給電電力送信部（１２）から送信された電力を受信する電力受信部（８）とを有し、これら発電手段（１１）による発電電力と電力受信部（８）の受信電力とを併用するものとしたことを特徴とする。
この構成によると、発電手段（１１）とワイヤレス給電とを併用したため、発電電力が十分に得られるときは、発電手段（１１）の発電電力を利用し、発電電力が不足する場合にワイヤレス給電を使用することができる。また、常に発電とワイヤレス給電とを併用しても良い。いずれの場合も、電力の伝達効率の悪いワイヤレス給電が制限され、消費電力を増やすことなくシステム動作を確実なものにできる。
【０００６】
上記発電手段（１１）は、上記センサ部（６）の全体または一部を構成する回転センサであっても良い。発電型の回転センサを用いることで、専用の発電手段（１１）を設ける必要がなく、構成が簡素になる。
【０００７】
上記発電手段（１１）は、光を電気に変換する太陽電池等の光電変換素子、または熱を電気に変換するペルチエ素子等の熱電変換素子であっても良い。光電変換素子や熱電変換素子を用いると、簡素な構成で発電が行える。光電変換素子や熱電変換素子は、周囲の光の状況や熱的状況によって発電電力が変動するが、その発電電力の不足がワイヤレス給電で補える。
【０００８】
上記電源部（１０）は、常時は上記発電手段（１１）による発電電力を上記センサ部（６）およびセンサ信号送信部（９）に動作電力として与え、発電電力が上記動作電力として不足するときに上記電力受信部（８）の受信電力を動作電力とするものとしても良い。
このように発電とワイヤレス給電とを使い分けることで、電力の伝達効率の悪いワイヤレス給電を制限しながら、システム動作を確実なものにできる。
【０００９】
電源部（１０）は、キャパシタ（１５）または２次電池を有するものとしても良い。これにより、発電により得られた電力や、ワイヤレス給電された電力を蓄えておくことができる。そのため、発電やワイヤレス給電の不安定に備えて、発電電力の大きいものとしたり、ワイヤレス給電の送信電力を常に強いものとすることが不要となり、発電手段（１１）の小型化や、ワイヤレス給電の消費電力の節減が得られる。
【００１０】
この発明における上記いずれかの構成の場合に、発電手段（１１）による発電電圧または電源部（１０）の電圧を監視する電源監視部（７）を設け、上記センサ信号送信部（９）はこの電源監視部（７）の監視結果をセンサ信号と共に送信するものとし、上記センサ信号受信部（１３）で受信された上記監視結果に応じて上記給電電力送信部（１２）に電力送信を行わせる監視対応制御手段（１６）を設けても良い。
このように、電源監視部（７）を設けて監視結果を送信し、その監視結果に応じて監視対応制御手段（１６）により給電電力送信部（１２）に電力送信行わせることで、発電電力の不足時のみにワイヤレス給電の送信を行うことが実現できる。監視結果をセンサ信号送信部（９）で送信するため、監視結果専用の送信手段が不要であり、簡素な構成で発電電力の不足時のみのワイヤレス給電が実現できる。
【００１１】
この場合に、上記電源監視部（７）は、発電手段（１１）による発電電圧または電源部（１０）の電圧が所定の閾値以下であるときに、上記監視結果として所定の電力不足信号を上記センサ信号送信部（９）に送信させるものとしても良い。
電源監視部（７）による監視結果は、常に電圧信号として送信するようにしても良いが、電力不足時のみに所定の電力不足信号を送信するようにした場合、送信する信号が簡素な信号で済む。また、閾値との対比で発電電力の不足を監視することで、簡単な構成で電力不足信号の判断が行える。
【００１２】
電源監視部（７）を設けた場合に、上記センサ信号送信部（９）は、送信するセンサ信号に上記電源監視部（７）で監視した監視結果を重畳して送信するものとしても良い。
監視の送信の形態としては、種々の形態を採ることができるが、センサ信号に監視結果を重畳させることで、簡素な構成で監視結果の送信が行える。
【００１３】
この発明のワイヤレスセンサユニット（４）は、検出対象を検出するセンサ部（６）と、このセンサ部（６）の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部（９）と、上記センサ部（６）およびセンサ信号送信部（９）に動作電力を与える電源部（１０）とを備え、上記電源部（１０）が、発電手段（１１）と、ワイヤレス給電用の給電電力送信部（１２）からワイヤレスで受信する電力受信部（８）とを有し、これら発電手段（１１）による発電電力と電力受信部（８）の受信電力とを併用するものとしたこと特徴とする。
この発明のワイヤレスセンサユニット（４）は、この発明の上記いずれかの構成のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニット（４）であっても良い。
このワイヤレスセンサユニット（４）を、上記ワイヤレスセンサシステムにおけるセンサ信号受信部（１３）および給電電力送信部（１２）と組み合わせて使用することで、この発明のワイヤレスセンサシステムについての上記各作用，効果が得られる。
【００１４】
この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置は、この発明の上記いずれかの構成のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニット（４）を軸受（３３，５１に搭載したものである。
この構成の場合、軸受（３３，５１）にワイヤレスセンサユニット（４）を搭載することで、軸受の知能化を図り、また配線系の簡素化を図りながら、発電不十分時にも給電が行え、かつ消費電力を増やすことなく、センサ信号の確実なものとできる。
【００１５】
この発明のワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置は、複列の軌道面を有する外方部材（１）と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材（２）と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体（３）とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、この発明の上記いずれかの構成のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニット（４）を搭載したものである。
この構成の場合、車輪用軸受装置（３３）の知能化を図り、またタイヤハウジング内における車輪と車体間のハースネを無くして断線事故の防止を図りながら、停止時等の発電不十分時にも給電が行えてセンサ信号を得ることができ、かつ消費電力を増やすことなく、センサ信号を確実なものとできる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のワイヤレスセンサシステムは、発電手段とワイヤレス給電とを併用するものであるため、発電不十分時にも給電が行え、かつ消費電力を増やすことなく、システム動作を確実なものとできる。
この発明のワイヤレスセンサ付軸受装置は、この発明のワイヤレスセンサシステムにおけるワイヤレスセンサユニットを軸受に搭載したものであるため、軸受の知能化、配線系の簡素化を図りながら、発電不十分時にも給電が行え、かつ消費電力を増やすことなく、センサ信号を確実なものとできる。
この発明の車輪用軸受装置は、上記ワイヤレスセンサ付軸受装置の機能が得られ、タイヤハウス内における車輪と車体間のハースネを無くして断線事故の防止を図りながら、停止時等の発電不十分時にも給電が行えてセンサ信号を得ることができ、かつ消費電力を増やすことなく、センサ信号を確実なものとでき、自動車制御の安定、安全性の向上、燃費の向上が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の第１の実施形態にかかるワイヤレスセンサシステムを図１と共に説明する。このワイヤレスセンサシステムは、ワイヤレスセンサユニット４と、このワイヤレスセンサユニット４に対してセンサ信号を受信しかつワイヤレスで電力を供給するセンサ信号受信機５とを備える。センサ信号受信機５に対して、ワイヤレスセンサユニット４は複数設けても良いが、その場合、送信周波数の違いや、時分割送信、識別情報の付加等によって個々のワイヤレスセンサユニット４の識別を可能としておく。
【００１８】
ワイヤレスセンサユニット４は、検出対象を検出するセンサ部６と、このセンサ部６の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部９と、これらセンサ部６およびセンサ信号送信部９に駆動電力を給電する電源部１０とを備える。
【００１９】
センサ部６は、一つのセンサからなるものであっても、また複数のセンサを有するものであっても良い。センサ部６を構成するセンサは、例えば回転センサ、温度センサ、振動センサ、加速度センサ、荷重センサ、トルクセンサ、軸受の予圧を検出する予圧センサ等である。回転センサを構成するセンサは、発電型のセンサであっても、また磁気抵抗素子型センサやホール素子型センサであっても良い。
【００２０】
電源部１０は、発電手段１１と、ワイヤレスで送信された駆動電力を受信する電力受信部８と、発電手段１１の発電電力および電力受信部８で受信した電力をセンサ部６およびセンサ信号送信部９に給電する電源回路１４とを有し、電源回路１４にキャパシタ１５およびその充電回路（図示せず）が設けられている。キャパシタ１４の代わりに２次電池を設けても良い。
【００２１】
発電手段１１は、例えば磁石とコイルの相対回転によって発電する発電機とされる。この発電機からなる発電手段１１は、回転検出センサとなるものであっても良い。その場合に、この回転検出センサからなる発電手段１１は、上記センサ部６を構成するセンサの一つとなる。図２は、センサ部６が発電手段１１となる回転センサだけからなる場合の例を示す。
図１において、発電手段１１は、回転により発電する発電機に限らず、光を電気に変換する太陽電池等の光電変換素子、または熱を電気に変換するペルチエ素子等の熱電変換素子であっても良い。
【００２２】
センサ信号受信機５は、ワイヤレスセンサユニット４のセンサ信号送信部９から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部１３と、ワイヤレスセンサユニット４の電力受信部８へ動作電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部１２とを備えている。
センサ信号送信部９とセンサ信号受信部１３間、および給電電力送信部１２と電力受信部８間の送受は、電磁波により行うものであっても、また光波、赤外線、超音波によるもの、あるいは磁気結合により行うものであっても良い。
ワイヤレスセンサユニット４の電力受信部８は、ワイヤレス給電を電磁波で行うものである場合、同調回路および検波整流回路等により構成される。
【００２３】
ワイヤレスセンサユニット４には、発電手段１１による発電電圧または電源部１０の所定部分の電圧を監視する電源監視部７が設けられており、センサ信号送信部９はこの電源監視部７の監視結果の信号をセンサ信号と共に送信するものとされている。
センサ信号受信機５には、センサ信号受信部１３で受信された上記監視結果の信号に応じて給電電力送信部１２に電力送信を行わせる監視対応制御手段１６が設けられている。
【００２４】
電源監視部７は、例えば、発電手段１１による発電電圧または電源部１０の電圧が所定の閾値以下であると、上記監視結果として所定の電力不足信号をセンサ信号送信部９に送信させるものとされる。所定の電力不足信号は、例えば特定周波数の正弦波であっても良く、またパルス信号であってもよい。センサ信号送信部９は、送信するセンサ信号に、電源監視部７で監視した監視結果を重畳して送信するものとされる。
監視対応制御手段１６は、センサ信号受信部１３で受信した信号の中から、この電力不足信号を検出したときに、給電電力送信部１２に給電電力のワイヤレス送信を行わせる。上記電力不足信号は、例えば所定の閾値以下の間は常に送信し続け、監視対応制御手段１６は、この電力不足信号のある間だけ給電電力送信部１２に給電電力を送信させるものとされる。
【００２５】
なお、上記とは逆に、センサ信号送信部９から常に所定の電圧正常信号をセンサ信号に重畳させるなどして送信し、上記電力不足信号は、上記電圧正常信号の停止によって示すものとしても良い。また、上記電力不足信号は、閾値以下になった時だけに送信し、電源監視部７による監視の結果、電源電圧が所定の閾値まで回復したときに、回復信号を送信するようにしても良い。その場合、監視対応制御手段１６は、電力不足信号の検出によって給電電力送信部１２に送信させ、回復信号の検出によって給電電力の送信を停止させるようにする。不足検出の閾値と回復検出の閾値とで、差を持たせても良い。
さらに、電源監視部７は、発電電圧または電源部１０の所定部の電圧が所定の閾値以下であるときに、センサ信号の送信を停止するものとしても良い。その場合、監視対応制御手段１６は、電源オンの状態でセンサ信号がないときに、給電電力送信部１２に電力を送信させるようにしても良い。
【００２６】
また、給電電力送信部１２は、常時ワイヤレス給電を行うものとし、監視対応制御手段１６は、電力不足信号を検出したときに、給電電力送信部１２から送信する給電電力を大きくさせるものとして良い。
【００２７】
この構成のワイヤレスセンサシステムによると、発電手段１１とワイヤレス給電とを併用したため、例えば発電手段１１が回転により発電する発電機であって、高速回転時等の発電電力が十分に得られるときは、発電手段１１の発電電力を利用し、低速回転時等の発電電力が不足する場合にワイヤレス給電を使用することができる。これにより、電力の伝達効率の悪いワイヤレス給電の利用をできるだけ少なくし、消費電力を増やすことなく、常に電源電圧を確保してシステム動作を確実なものにできる。また、高速回転時の余分な発電電力をキャパシタ１５または２次電池に蓄えておくことで、消費電力を増やすことなく、システムの動作の確実性を増すことができる。
【００２８】
図３は、このワイヤレスセンサシステムを車輪用軸受装置に適用した実施形態を示す。この車輪用軸受装置３３は、複列の軌道面を有する外方部材１と、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材２と、対向する両列の軌道面間に介在した複数の転動体３とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持するものである。同図の車輪用軸受装置３３は第４世代型のものであり、内方部材２は、ハブ輪２Ａと等速ジョイト１５の外輪１５ａとで構成され、これらハブ輪２Ａおよび等速ジョイント外輪１５ａに、内方部材２側の各列の軌道面が形成されている。
【００２９】
この車輪用軸受装置３３の外方部材１に、図１の実施形態におけるワイヤレスセンサユニット４が設置されている。このワイヤレスセンサユニット４は、発電手段１１が磁石１７とコイル１８からなる発電機により構成され、磁石１７とコイル１８の相対回転によって発電を行う。磁石１７は内方部材２の外周に設けられ、コイル１８は磁石１７の外周に位置して外方部材１の内周に設けられている。コイル１８には磁性体のコア（図示せず）が設けられている。磁石１７は、円周方向に磁極が並ぶように多極に着磁されている。磁石１７は、ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石等であっても良い。回転検出用に、上記多極の磁石１７に対向して、磁気抵抗素子型センサやホール素子等の磁気センサ１９が設けられている。磁気センサ１９は、磁石１７の周方向の磁気的変化の周期に対して位相が略９０°離れたところに２ヵ所配置して、位相が略９０°異なる回転信号を送信するものとしても良い。この２つの回転信号により、車輪の回転方向検出が可能になる。また、車輪用軸受装置３３の温度検出用に、温度センサ２０が設けられている。これら磁気センサ１９および温度センサ２０は、コイル１８と一体に取付けられている。温度センサ２０の他に、振動センサ、軸受の予圧センサ等を設けても良い。
【００３０】
外方部材１の外側には、回路ボックス部２４が取付けられ、この回路ボックス部２４内に、図１におけるセンサ信号送信部９、電力受信部８、電源監視部７、およびキャパシタ１５または２次電池を含む電源回路１４が設けられている。回路ボックス部２４と発電手段１１のコイル１８、および各センサ１９，２０とはワイヤまたはコネクタによって接続されている。
【００３１】
センサ受信機５は、車体側に取付けられる。例えば車体のタイヤハウジング内等に取付けられる。センサ受信機５で受信したセンサ信号は、車体に設けられた車両全体を制御する電気制御ユニット（ＥＣＵ）に送られ、各種制御や異常監視などに使用される。
【００３２】
この構成のワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置によると、車輪の回転速度が速いときは発電手段１１の発電電力でセンサ１９，２０やセンサ信号送信部９の駆動電力を供給する。この高速回転時の余剰電力は、キャパシタ１５または２次電池に蓄えられる。
車輪回転速度が遅くなって発電手段１１の発電電力が十分でなくなったときは、給電電力送信部１２からワイヤレス給電が開始され、電力受信部８から受信された電力をセンサ部６の各センサ１９，２０やセンサ信号送信部９に供給する。この場合に、電源監視部７で発電手段１１または電源部１０の所定部の電圧が監視され、センサ信号送信部９から電力不足信号が送信される。センサ信号受信機５では、この電力不足信号を監視対応制御手段１６が検出して、上記のように給電電力送信部１２に電力送信を行わせる。
【００３３】
このようにワイヤレスで給電しているので、Ｏ速まで回転を検出することができ、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールなど、自動車制御の高度化を図ることができる。温度センサ２０や振動センサ，荷重センサなど、回転センサ１９以外のセンサを組み込んで軸受情報を検出することで、軸受の故障診断やサスペンションの制御等の自動車制御の高度化に寄与することができる。
高速回転時には発電手段１１による発電電力で動作するため、常時ワイヤレス給電する必要がなく、消費電力を小さくすることができる。このことは燃費の向上につながる。
【００３４】
図４は、このワイヤレスセンサシステムを他の形式の車輪用軸受装置３３に適用した例を示す。この車輪用軸受装置３３は、第３世代型のものであり、内方部材２が、ハブ輪２Ａと、その一端の外周に嵌合した内輪２Ｂとで構成され、ハブ輪２Ａおよび内輪２Ｂに、内方部材２側の各列の軌道面が形成されている。等速ジョイント１５は、その外輪１５ａに設けられた軸部がハブ輪２Ａ内に挿通され、ハブ輪２Ａにナットで結合されている。
【００３５】
ワイヤレスセンサユニット４は、外方部材１の端部に取付けられている。発電手段１１は、多極に着磁された環状の磁石１７Ａと、この磁石１７Ａに軸方向に対面するコイル１８Ａからなる。コイル１８Ａには磁性体のコア（図示せず）が設けられている。磁石１７Ａは、ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石であっても良い。コイル１８Ａと磁石１７Ａの相対回転により発電をする。コイル１８Ａには、回転検出用に、多極の磁石１７Ａに対向する磁気抵抗素子型センサやホール素子型センサ等の磁気センサ１９が取付けられている。このワイヤレスセンサユニット４は、一体化された一つの部品として、環状の芯金等からなる取付部材２２に取付けられており、取付部材２２は外方部材１の端部外径面に嵌合して固定されている。発電手段１１の磁石１７Ａは、外方部材１と内方部材２との間の軸受空間を密封する密封手段２３の構成部品を兼用するものであっても良い。この実施形態におけるその他の構成，効果は、図３に示す例と同じである。
【００３６】
図５は、図１の実施形態におけるワイヤレスセンサシステムを適用した工場設備におけるワイヤレスセンサ付軸受装置の一例を示す。軸受５１は、内輪５４と外輪５５との間に転動体５７を介在させた深溝玉軸受などの転がり軸受であり、シール５８が設けられている。軸受５１は、工場の機械設備の各部に設置されたものである。その機械設備は、例えばローラコンベヤまたはベルトコンベヤ等のコンベヤラインであって、搬送ローラまたはベルト駆動ローラ等の軸となる回転軸５９が、上記軸受５１によって回転自在に支持されている。
【００３７】
ワイヤレスセンサユニット４は、外輪５５の端部に取付けられている。発電手段１１は、多極に着磁された環状の磁石１７Ｂと、この磁石１７Ｂに径方向に対面するコイル１８Ｂからなる。コイル１８Ｂには磁性体のコア（図示せず）が設けられている。磁石１７Ｂは、ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石であっても良い。コイル１８Ｂと磁石１７Ｂの相対回転により発電をする。コイル１８Ｂには、回転検出用に、多極の磁石１７Ｂに対向する磁気抵抗素子型センサやホール素子型センサ等の磁気センサ１９Ｂが取付けられている。このワイヤレスセンサユニット４は、一体化された一つの部品として、環状の芯金等からなる取付部材２２Ｂに取付けられており、取付部材２２Ｂは外輪５５の端部内径面に嵌合して固定されている。磁石１７Ａは、内輪５４に取付部材２７Ｂを介して取付けられている。ワイヤレスセンサユニット４には、上記磁気センサ１８Ｂの他に、温度センサや振動センサ（図示せず）等を取り付けても良い。
【００３８】
このように、工場の機械設備の軸受５１にこの発明のワイヤレスセンサシステムを適用した場合も、軸受５１のインテリジェント化が図れ、またワイヤレス化によって配線系の簡素化を図りながら、発電とワイヤレス給電との併用により発電不十分時にも給電が行え、かつ消費電力を増やすことなく、センサ信号の確実なものとできる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、車輪用軸受装置の他、各種産業機械、工作機械、運搬機械等において、各部の軸受や、その他の部位の検出対象のワイヤレス検出に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるワイヤレスセンサシステムの概念構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第２の実施形態にかかるワイヤレスセンサシステムの概念構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態のワイヤレスセンサシステムを適用した車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。
【図４】同ワイヤレスセンサシステムを適用した車輪用軸受装置の他の例を示す断面図である。
【図５】同ワイヤレスセンサシステムを適用した軸受のさらに他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…外方部材
２…内方部材
４…ワイヤレスセンサユニット
５…センサ信号受信機
６…センサ部
７…電源監視部
８…電力受信部
９…センサ信号受信部
１０…電源部
１１…発電手段
１６…監視対応制御手段
【図１】
2005100164.tif 000003
【図２】
2005100164.tif 000004
【図３】
2005100164.tif 000005
【図４】
2005100164.tif 000006
【図５】
2005100164.tif 000007