(57)【要約】【課題】改良した装置付ベアリングを提案すること。【解決手段】本発明は、装置付ベアリング（１）に関し、この装置付ベアリングは、外側レース（２）及び内側レース（３）であって、外側レースと内側レースとの間に転動チャンバ（４）が画定されている、外側レース及び内側レースと、転動チャンバ（４）内に配設された転動体（５）と、外側から転動チャンバ（４）を隔離する部材（２０）と、装置付ベアリング（１）の少なくとも１つの動作パラメータを測定するように構成された少なくとも１つのセンサ（１１）を有する測定デバイス（１０）と、を有する。本発明者らは、外側から転動チャンバ（４）を隔離する部材（２０）に少なくとも１つの測定デバイス（１０）を取り付けることを提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置付ベアリング（１）であって、
ａ．外側レース（２）及び内側レース（３）であって、当該外側レースと当該内側レースとの間に転動チャンバ（４）が画定されている、外側レース及び内側レースと、
ｂ．前記転動チャンバ（４）内に配設された転動体（５）と、
ｃ．外側から前記転動チャンバ（４）を隔離する部材（２０）と、
ｄ．当該装置付ベアリング（１）の少なくとも１つの動作パラメータを測定するように構成された少なくとも１つのセンサ（１１）を有する測定デバイス（１０）と、
を有し、
前記測定デバイス（１０）が、外側から前記転動チャンバ（４）を隔離する前記部材（２０）に取り付けられていることを特徴とする装置付ベアリング。
【請求項２】
前記測定デバイス（１０）が、前記転動チャンバ（４）を隔離する前記部材（２０）にある開口部（２２）に挿入されており、それにより、前記測定デバイス（１０）の内側部分（３０）が、前記転動チャンバ（４）の内部と接触し、前記測定デバイス（１０）の外側部分（３２）が、当該装置付ベアリングの外部に向けて開いていることを特徴とする請求項１に記載の装置付ベアリング。
【請求項３】
前記測定デバイス（１０）が、ピンの形態をなしており、前記ピンの前記内側部分（３０）及び／または前記ピンの前記外側部分（３２）が、前記転動チャンバ（４）を隔離する前記部材（２０）にある前記開口部（２２）の直径よりも大きい直径を有する頭部の形状を有していることを特徴とする請求項２に記載の装置付ベアリング。
【請求項４】
前記外側部分（３２）が、測定したパラメータのための少なくとも１つの表示物を表示するための表示手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載の装置付ベアリング。
【請求項５】
前記測定デバイス（１０）が、当該装置付ベアリング（１）の物理的パラメータ特性を感知する能動素子（２４）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置付ベアリング。
【請求項６】
前記測定デバイス（１０）の内側部分（３０）が、前記転動チャンバ（４）と前記測定デバイスの前記能動素子（２４）とを接続できる中間部分を有することを特徴とする請求項５に記載の装置付ベアリング。
【請求項７】
前記能動素子が、パラメータの関数として検知可能な作用を生成するように設計された分子を収容するマイクロカプセル（２４）内にあることを特徴とする請求項５または６に記載の装置付ベアリング。
【請求項８】
前記マイクロカプセル（２４）が、パラメータが所定の制限値を超えると、分子を放出するように設計されていることを特徴とする請求項７に記載の装置付ベアリング。
【請求項９】
前記測定デバイス（１０）が、無線放射器（３６）を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置付ベアリング。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の装置付ベアリング（１）を製造する方法であって、
ａ）前記外側レース（２）、前記内側レース（３）及び前記転動体を製造するステップと、
ｂ）前記転動チャンバ（４）を隔離し開口部（２２）を有する部材（２０）を製造するステップと、
ｃ）前記転動チャンバ（４）を隔離する前記部材（２０）の前記開口部（２２）内に前記測定デバイス（１０）を挿入するステップと、
ｄ）前記装置付ベアリング（１）を組み立てるステップと、
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置付ベアリング及びこのような装置付ベアリングを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベアリングは、通常、外側レース及び内側レースを有しており、これらレース間には、転動チャンバを画定する。ベアリングは、同様に、転動チャンバに配設されかつベアリングケージによって保持された転動体を有している。
【０００３】
ベアリングは、測定デバイスと関連付けられていることがあり、この測定デバイスは、例えば、温度、速度、加速度、潤滑レベル、その伝導性もしくはその酸性のような潤滑剤の化学的もしくは物理的パラメータ、振動性もしくは音響性振幅のようなベアリングの動作のパラメータ特性を測定するように構成されている。
【０００４】
測定デバイスは、一般的に、例えばベアリングの外側レースを受ける筐体内におけるベアリングの外側に、または、ベアリングの内側レースを受けるシャフトに、配設されている。したがって、測定は、ベアリングの環境の影響を受ける。さらに、測定デバイスをベアリング近傍に位置付けるためには、空間を設けなければならない。測定デバイスを一体化する例を特許文献１及び特許文献２に示す。
【０００５】
測定デバイスを有する装置付ベアリングの全体サイズを低減するために、特許文献３では、測定デバイスを少なくとも部分的にベアリングケージに含ませることを提案している。この解決法の欠点の１つは、デバイスから外側に信号を伝達させること、及び、デバイスに電力を供給すること、が困難であることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１３３９２４号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１０／０８８９６４号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００６／０８３７３６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、改良した装置付ベアリングを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのため、本発明は、装置付ベアリングにあり、この装置付ベアリングは、外側レース及び内側レースであって、これらレース間に転動チャンバを画定する、外側レース及び内側レースと、外側から転動チャンバを隔離する少なくとも１つの部材と、装置付ベアリングの少なくとも１つの動作パラメータを測定するように構成された少なくとも１つのセンサと、を有する。
【０００９】
本発明によれば、装置付ベアリングは、外側から転動チャンバを隔離する部材に少なくとも１つの測定デバイスを取り付けることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の有利な特徴したがって、以下の特徴を別々にまたは組み合わせる。
−転動チャンバを隔離する部材は、例えばベアリングの一方のレースに取り付けられかつ今後に固定されたキャップ付ベアリングのフランジなど、金属フランジの形態で作り出されている。
−転動チャンバを隔離する部材は、少なくとも１つの弾性部分を有する。
−隔離部材は、例えば金属で形成された硬質支持部分と、例えば合成材料またはポリマーで形成された可撓性封止部分と、を有する封止手段の形態で作り出されている。
−隔離部材の可撓性封止部分は、例えば硬質支持部分に接着されているまたはオーバーモールドされているなど、固定されている。
−可撓性封止部分は、ベアリングの一方のレースに向けて延在しかつ上記レースとのスライド接触を提供する少なくとも１つの縁部を有する。
−封止は、隔離部材とベアリングの一方のレースとの間のラビリンス(labyrinth)を用いて作り出されている。
−測定デバイスは、転動チャンバを隔離する部材にある開口部内に挿入されており、それにより、測定デバイスの内側部分は、転動チャンバの内部と接触しており、測定デバイスの外側部分は、ベアリングの外部に開いている。測定デバイスのうち開口部を貫通する中間部分は、内側部分と外側部分との通信チャネルを形成する。この通信チャネルは、機械的、物理的、化学的、電気的、磁気的もしくは電磁的信号またはこれらの組合せを伝達し得る。
−測定デバイスは、転動チャンバを隔離する部材にある開口部内に挿入されたピンの形態で作り出されている。本発明との関係で、用語「ピン」は、鋲、ボタンまたはピンを同様に意味してもよい。
−ピンの内側部分及び／またはピンの外側部分は、転動チャンバを隔離するための部材にある開口部の直径よりも大きい直径を有する頭部の形状を有する。
−測定デバイスは、測定したパラメータに関する少なくとも１つの表示物を表示させるための表示手段を有する外側部分を有する。
−測定デバイスの外側部分の表示手段は、透明部分を有しており、この透明部分は、上記外側部分が視認されて着色剤またはＬＥＤ表示器を収容し得ることを可能とする。
−測定デバイスは、装置付ベアリングの動作パラメータ特性を感知する能動素子を有する。
−測定デバイスの内側部分は、転動チャンバと測定デバイスの能動素子とを接続できる中間部分を有する。中間部分は、多孔性部分または薄膜で存在してもよい。
−測定デバイスの能動素子は、複数のマイクロカプセルで存在する。マイクロカプセルは、例えばパラメータが所定の制限値を超えると解放される分子によって解放されるまたは作り出される着色剤など、パラメータの関数として検知可能な作用を作り出すように設計された分子を収容する。
−上記作用は、不可逆性である。これにより、パラメータが所定の制限値を超えた事象を記憶することが可能となる。
−マイクロカプセルは、ベアリングの外側から視認可能である態様で配置されている。これにより、作り出された事象がマイクロカプセルのまたはこれらの周囲の色の変化である場合に、作用を視認することを可能とする。したがって、パラメータの値は、電子構成要素を使用することなく、単純な態様で伝えられ得る。
−マイクロカプセルは、パラメータが所定の制限値を超えると、分子を放出するように設計されている。
−マイクロカプセルは、測定デバイスの透明本体、ゲルまたは液体の内側に分散されている。これにより、ピンの内側における着色剤または他の現象を視認可能とすることが可能となる。
−マイクロカプセルは、転動チャンバを隔離する部材の被覆内に収容されている。
−測定デバイスは、無線放射器を有する。無線放射器は、好ましくは、ＲＦＩＤタグの一部である。これにより、遠隔から調べることが可能となる。
−転動チャンバを隔離する部材は、測定デバイスを配置するための開口部を有する金属キャップを有する。
−転動チャンバを隔離する部材は、複数の測定デバイスを有しており、各タイプの測定デバイスは、装置付ベアリングのさまざまな特有の動作パラメータを感知し、そのため、さまざまなパラメータに関する情報を提供することが可能となる。
−転動チャンバを隔離する部材は、複数の測定デバイスを有し、これら測定デバイスは、全てが装置付ベアリングの同一動作パラメータを感知するが、各測定デバイスは、上記パラメータの異なる閾値を感知し、そのため、同一パラメータのさまざまな値に関する情報を提供することが可能となる。
−装置付ベアリングの動作パラメータ特性は、非限定的な例として部材の運動速度、温度、圧力、振動など機械的タイプのものである。
−装置付ベアリングの動作パラメータ特性は、非限定的な例として水分含量、酸性、粘性、酸素濃度など化学的タイプのものである。
−測定デバイスは、ベアリングの封止と一体化されている。
−測定デバイスは、オーバーモールドによってベアリングの封止と一体化されている。
−測定デバイスは、挟まれることによってベアリングの封止と一体化されている。
【００１１】
したがって、本発明によれば、測定デバイスを有する装置付ベアリングの全体サイズを低減することが可能となる。温度、水分含量、衝撃、過剰振動または過剰速度のような重要パラメータの測定値は、ベアリングの外部ではなくベアリングと一体化されている態様で有利に作り出される。さらに、本発明にしたがった解決法は、多目的であり、例えば観測されるパラメータの選択が提供される場合に適応が容易であり、相対的に低コストである。
【００１２】
測定デバイスを一体化することにより、本発明は、機器内に存在する専用空間を大切にすることが可能となる。
【００１３】
本発明は、同様に、上述した装置付ベアリングを製造する方法にある。方法は、
ａ）外側レース、内側レース及び転動体を製造するステップと、
ｂ）転動チャンバを隔離し開口部を有する部材を製造するステップと、
ｃ）転動チャンバを隔離する部材の開口部に測定デバイスを挿入するステップと、
ｄ）装置付ベアリングを組み立てるステップと、
を有する。
【００１４】
非限定的な例としてのみかつ添付の図面を参照しながら与えられた以下の説明を読んだ後に、本発明をより理解するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる装置付ベアリングを示す斜視図である。
【図２】図１のベアリングの詳細を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明にかかる装置付ベアリング１を図１及び図２に示す。
【００１７】
ベアリング１は、外側レース２及び内側レース３を有しており、これらレース間には、転動チャンバ４が画定されている。ベアリング１は、レース２及び３の相対的な回転軸を形成する中心軸を有する。
【００１８】
ベアリング１は、転動チャンバ４に配設されかつベアリングケージによって保持された転動体（図示略）を有する。
【００１９】
転動チャンバ４は、部材２０によって外側から隔離されており、この部材は、金属フランジ２６と、内側レース３とスライド接触するように設計された封止縁部を形成するオーバーモールドされたエラストマ部３８と、を有する。部材２０は、外側レース２と共に回転させられる。
【００２０】
ベアリング１は、同様に、ベアリング１の動作の少なくとも１つのパラメータ特性を測定するように構成された測定デバイス１０を有する。
【００２１】
本発明との関係で、測定デバイス１０は、以下で詳述するように、転動チャンバ４を隔離する部材２０に取り付けられている。
【００２２】
図１及び図２の例のように、測定デバイス１０は、好ましくは、部材２０に全体的に配設されており、部材によって支持されている。
【００２３】
測定デバイス１０は、転動チャンバ４を隔離する部材２０にある開口部２２に挿入されたピンの形態で作り出されており、それにより、ピンの内側部分３０は、転動チャンバ４の内部と接触し、ピンの外側部分３２は、ベアリング１の外側から視認可能である。ピンのうち開口部２２を貫通する中間部分は、内側部分３０と外側部分３２との間の通信チャネルを形成してもよい。この通信チャネルは、機械的、物理的、化学的、電気的、磁気的もしくは電磁的信号またはこれらの組合せを送信し得る。
【００２４】
測定デバイス１０は、状況にしたがって当業者によって選択されたパラメータを検知するように構成された１以上のセンサ１１を有する。センサは、温度センサ、伝導性もしくは酸性を検知するように構成されたセンサ、または、特定分子を検知するように構成されたセンサを有してもよい。
【００２５】
図２の例において、ピンの内側部分３０及びピンの外側部分３２は、転動チャンバ４を隔離する部材２０にある開口部２２の直径よりも大きい直径を有する頭部の形態をとる。
【００２６】
特に、内側部分３０は、面取り面を有しており、そのため、ピンを部材２０の開口部２２内に挿入することを容易にする。
【００２７】
外側部分３２は、測定したパラメータのための少なくとも１つの表示物を表示するための表示手段である。これら表示手段は、ピンの頭部の内部を視認することを可能とする透明部分を有しており、着色剤またはＬＥＤ表示器を収容してもよい。
【００２８】
図１に示すように、ベアリング１には、図２に示すタイプの複数の測定デバイス１０が備え付けられており、さまざまな測定デバイス１０は、さまざまなセンサ１１を有する、かつ／または、さまざまな着色剤を含む。さらに、さまざまなセンサ１１は、同一のパラメータを測定するが表示に関してさまざまな制限値を使用するように構成されてもよい。したがって、信号機システムのように、１つの測定デバイス１０は、パラメータが第１制限値を超えると、例えばオレンジに色を変更し、別の測定デバイス１０は、パラメータが第１制限値よりも高い第２制限値を超えると、例えば赤に色を変更する。
【００２９】
測定デバイス１０は、能動素子、ここでは複数のマイクロカプセル２４を有しており、これらマイクロカプセルは、例えば温度または水分含量のようなパラメータが所定の制限値を超えると解放される分子によって解放されるまたは生成される着色剤など、パラメータの関数として検知可能なかつ視認可能な効果を生成するように設計された分子を収容する。この効果は、不可逆性である。いったん分子を解放すると、これら分子をマイクロカプセル２４内に再び戻すことは、不可能であるまたは非常に困難である。これにより、パラメータが所定の制限値を超えた事象を記憶することが可能となる。
【００３０】
マイクロカプセル２４は、所定の態様で配置されており、この態様は、ゲルにおいてまたは透明本体内においてベアリングの外側から視認可能であり、上記分子の解放により、マイクロカプセル２４のまたはこれらの周囲の色の変更を引き起こす。これにより、電子構成要素を使用することなくパラメータ値を単純な態様で伝えることが可能となる。
【００３１】
マイクロカプセル２４は、測定デバイスの透明本体の内側に分散されている。これにより、ピンの内側における着色剤または他の現象を特に外側部分３２を介して視認可能に設けることが可能となる。
【００３２】
一実施形態において、測定デバイスは、例えばＲＦＩＤタグによって設けられた無線放射器３６を有する。これにより、遠隔から調べることが可能となる。ＲＦＩＤタグの半導体チップは、直接的に、または、マイクロカプセル２４から解放された分子を介して、パラメータを測定するように構成されている。ＲＦＩＤタグは、デバイスのセンサ１１によって得られたデータを解明して処理するためのマイクロプロセッサを有してもよい。
【００３３】
ピンの内側部分３０は、転動チャンバ４と測定デバイス１０のマイクロカプセル２４とを接続できる多孔性部分または薄膜のような中間部分を有する。したがって、マイクロカプセル２４が感知する物理的パラメータは、上記マイクロカプセル２４によって直接検知可能である。
【００３４】
マイクロカプセル２４、センサ１１または電子構成要素が離脱することを防止するために、ピンの内側部分３０は、転動チャンバを介したピンの内部を隔離するための手段３４を有する。
【００３５】
一実施形態において、ピンは、部材２０の開口部２２内に挿入されたＲＦＩＤタグをオーバーモールドすることによって部材のフランジ２６上に直接製造される。
【００３６】
本発明によれば、転動チャンバ４において、装置付ベアリング１に関連するパラメータをベアリング１の機能的領域に可能な限り近付いて測定し、これにより、適正なかつ正確な測定値を得ることが可能となる。装置付ベアリング１の全体サイズを最適化し、特に電力供給のためかつデータの伝達のためのワイヤ数を低減する。
【００３７】
１つの特定の用途において、本発明により、転動チャンバ４を外側から隔離する部材２０によってこのベアリング１を保護していても（すなわち、ベアリングがキャップされたベアリングであっても）、ベアリング１の潤滑剤に関連したパラメータを解析することが可能となる。
【００３８】
本発明は、同様に、装置付ベアリング１を製造する方法に関する。方法は、外側レース２、内側レース３及び転動体を製造することにあるステップａ）を有する。方法は、同様に、開口部２２を有する金属フランジ２６の形態にあり、加硫ステップを有するゴムまたは別のエラストマ材料２８でオーバーモールドされた部材２０製造することにあるステップｂ）を有する。方法は、転動チャンバ（４）を隔離する部材２０の開口部２２内に測定デバイス１０を挿入することにあるステップｃ）をさらに有する。方法は、装置付ベアリング１を組み立てることにあるステップｄ）を最終的に有する。
【００３９】
装置付ベアリング１及び特に測定デバイス１０は、特許請求の範囲で規定された本発明の範囲から逸脱することなく、図１及び図２とは異なって、上述を参照した変形例によって形成されてもよい。
【００４０】
本発明の実施形態にかかわらず、測定デバイス１０は、少なくとも１つのセンサ１１を有しており、転動チャンバ４を隔離する部材２０に少なくとも部分的に取り付けられている。
【００４１】
さらに、上述を参照したさまざまな実施形態及び変形例における一部またはすべての技術的特徴を互いに組み合わせてもよい。したがって、装置付ベアリング１は、コスト、機能性、全体サイズ及び性能の観点で構成されてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  装置付ベアリング，ベアリング、２  外側レース，レース、３  内側レース，レース、４  転動チャンバ、５  転動体、１０  測定デバイス、１１  センサ、２０  部材、２２  開口部、２４  能動素子，マイクロカプセル、３０  内側部分、３２  外側部分、３６  無線放射器
【図１】
2016099007.tif 000003
【図２】
2016099007.tif 000004
【外国語明細書】
2016099007000001.pdf