JP2021042803A - Power generation unit and bearing unit - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、発電ユニット及び軸受ユニットに関する。 The present disclosure relates to a power generation unit and a bearing unit.
例えば車両の車軸等を支持する軸受装置において、軸受装置に異常が生じていないかどうかを検出するために、センサを搭載した間座を軸受装置に隣接して設ける場合がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の間座には、センサに電力を供給する発電部品が搭載される。このように、間座には、センサや発電部品等の各種の部品が搭載されるものがある。 For example, in a bearing device that supports an axle of a vehicle, a spacer equipped with a sensor may be provided adjacent to the bearing device in order to detect whether or not an abnormality has occurred in the bearing device (for example, Patent Documents). 1). A power generation component that supplies electric power to the sensor is mounted on the spacer of Patent Document 1. As described above, some of the spacers are equipped with various parts such as sensors and power generation parts.
間座に搭載する部品のうち、例えば発電部品に着目すると、発電部品を大きくしたり発電部品の数を増やしたりすると発電容量が増大するなどのメリットがあるため、間座をより大型化して発電部品の大型化や個数増大を図ることが好ましい。しかし、間座を配置するスペースに制約がある場合、間座の大型化が困難となる可能性がある。 Of the parts mounted on the spacers, for example, focusing on the power generation parts, there are merits such as increasing the power generation capacity by increasing the number of power generation parts or increasing the number of power generation parts. It is preferable to increase the size and number of parts. However, if the space for arranging the spacers is limited, it may be difficult to increase the size of the spacers.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、間座を配置するスペースに制約がある場合でも、より大きな間座を備える発電ユニット及び軸受ユニットを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to provide a power generation unit and a bearing unit having a larger spacer even when the space for arranging the spacer is limited.
上記の目的を達成するため、本開示の一態様の発電ユニットは、筐体の内周側に配置され大径部と前記大径部よりも外径が小さい小径部とが軸心の軸方向に沿って位置し前記軸心を中心として回転可能な回転シャフトの前記小径部を支持する軸受と、前記大径部と、の間に設けられる発電ユニットであって、前記軸受に含まれる外輪に固定され径方向内側に向けて延び且つ発電コイルを含む部品が設けられる板状のカバーを備え、前記カバーの径方向内側端は、前記大径部の外周面よりも径方向内側に位置する。 In order to achieve the above object, in the power generation unit of one aspect of the present disclosure, the large diameter portion and the small diameter portion whose outer diameter is smaller than the large diameter portion are arranged on the inner peripheral side of the housing in the axial direction of the axis. A power generation unit provided between a bearing that supports the small diameter portion of a rotary shaft that is located along the axis and can rotate about the axis, and the large diameter portion, and is provided on an outer ring included in the bearing. A plate-shaped cover that is fixed and extends inward in the radial direction and is provided with a component including a power generation coil is provided, and the radially inner end of the cover is located radially inward with respect to the outer peripheral surface of the large diameter portion.
このように、間座の一部となるカバーの径方向内側端は、大径部の外周面よりも径方向内側に位置するため、カバーの径方向の長さをより大きく設定することができる。従って、カバーの大型化を図ることができるため、カバーに搭載する発電コイル等の部品の数を増やしたり、より大きな部品にしたりすることも可能となる。このように、カバー(間座)を配置するスペースに制約がある場合でも、より大きなカバー(間座)を設けることができる。 As described above, since the radial inner end of the cover, which is a part of the spacer, is located radially inside the outer peripheral surface of the large-diameter portion, the radial length of the cover can be set larger. .. Therefore, since the size of the cover can be increased, it is possible to increase the number of parts such as the power generation coil mounted on the cover or to make the cover larger. In this way, even if the space for arranging the cover (seat) is limited, a larger cover (seat) can be provided.
上記の発電ユニットの望ましい態様として、前記発電コイルと軸方向で対向するマグネットを更に備える発電ユニットであって、前記軸受は、前記筐体に固定される外輪と、前記回転シャフトの前記小径部に固定される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられる転動体と、を有し、前記マグネットの径方向外側端は、前記軸受の前記内輪の径方向外側端よりも径方向外側に位置し且つ前記発電コイルの径方向外側端と軸方向で並ぶことが望ましい。これにより、マグネットの径方向の長さをより大きく設定することができるため、マグネットをより大型化することが可能となる。よって、前記発電コイルとマグネットとで発電される発電容量をより大きくすることができる。 A desirable embodiment of the power generation unit is a power generation unit further including a magnet that faces the power generation coil in the axial direction, and the bearing is formed on an outer ring fixed to the housing and a small diameter portion of the rotating shaft. It has an inner ring to be fixed and a rolling element provided between the outer ring and the inner ring, and the radial outer end of the magnet is radially outer than the radial outer end of the inner ring of the bearing. It is desirable that it is located and aligned axially with the radial outer end of the power generation coil. As a result, the length in the radial direction of the magnet can be set to be larger, so that the magnet can be made larger. Therefore, the power generation capacity generated by the power generation coil and the magnet can be further increased.
上記の発電ユニットの望ましい態様として、前記マグネットを挟むリテーナとスペーサとを更に備える発電ユニットであって、前記大径部と前記小径部とは軸方向に隣接して位置し、前記大径部と前記小径部との境界部には、径方向に延びる平坦な第1壁が設けられ、前記内輪には、前記第1壁から軸方向に離隔して位置し径方向に延びる平坦な第2壁が設けられ、前記第1壁と前記第2壁との間には、径方向に延び且つ前記第1壁に接する平坦な第3壁と、前記第3壁の軸方向の反対側に位置し且つ径方向に延びる平坦な第4壁と、を有する前記リテーナと、径方向に延び前記第2壁に接する平板状の前記スペーサと、前記スペーサと前記第4壁との間に挟まれる前記マグネットと、が設けられることが望ましい。マグネットは、回転シャフトと共に回転し、回転の際に軸方向にブレやすいため、軸心との直交度(直交性)を維持しにくい。よって、スペーサと第4壁とを径方向に延びる平坦状にすることにより、マグネットの延びる方向と軸心との直交度(直交性)の精度が高くなる。これにより、マグネットが回転する際に、発電コイルとマグネットとの直交度が向上するため、発電コイルとマグネットとで発電される発電容量を、より大きくすることができる。 A desirable embodiment of the power generation unit is a power generation unit further including a retainer and a spacer for sandwiching the magnet, wherein the large diameter portion and the small diameter portion are located adjacent to each other in the axial direction, and the large diameter portion and the large diameter portion. A flat first wall extending in the radial direction is provided at a boundary portion with the small diameter portion, and a flat second wall extending in the radial direction is provided on the inner ring at a distance from the first wall in the axial direction. Is provided, and between the first wall and the second wall, a flat third wall extending in the radial direction and in contact with the first wall is located on the opposite side of the third wall in the axial direction. The retainer having a flat fourth wall extending in the radial direction, the flat plate-shaped spacer extending in the radial direction and in contact with the second wall, and the magnet sandwiched between the spacer and the fourth wall. And, it is desirable to be provided. Since the magnet rotates together with the rotating shaft and easily shakes in the axial direction during rotation, it is difficult to maintain the degree of orthogonality (orthogonality) with the axis. Therefore, by flattening the spacer and the fourth wall so as to extend in the radial direction, the accuracy of the degree of orthogonality (orthogonality) between the extending direction of the magnet and the axis is improved. As a result, when the magnet rotates, the degree of orthogonality between the power generation coil and the magnet is improved, so that the power generation capacity generated by the power generation coil and the magnet can be further increased.
上記の発電ユニットの望ましい態様として、前記第1壁と前記カバーの径方向内側の端部とは、軸方向に離隔して配置されることが望ましい。これにより、回転シャフトの第1壁が回転する際に、第1壁とカバーとが接触しにくいというメリットが得られる。なお、第1壁とカバーの径方向内側の端部との離隔距離は、回転シャフトが回転する際における軸受の外輪と内輪との軸方向の変位量以上が望ましい。 As a desirable aspect of the power generation unit, it is desirable that the first wall and the radial inner end of the cover are arranged apart from each other in the axial direction. As a result, when the first wall of the rotating shaft rotates, there is an advantage that the first wall and the cover are less likely to come into contact with each other. The separation distance between the first wall and the inner end in the radial direction of the cover is preferably equal to or greater than the amount of axial displacement between the outer ring and the inner ring of the bearing when the rotating shaft rotates.
また、本開示の一態様の軸受ユニットは、軸心を中心として回転可能であって、大径部と前記大径部よりも外径が小さい小径部とが前記軸心の軸方向に沿って位置する回転シャフトと、前記回転シャフトの径方向外側に位置する筐体に固定される外輪と、前記回転シャフトの前記小径部に固定される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられる転動体と、を有する軸受と、前記外輪に固定され径方向内側に向けて延び且つ部品が設けられる板状のカバーと、を備え、前記カバーの径方向内側端は、前記大径部の外周面よりも径方向内側に位置する。 Further, in the bearing unit of one aspect of the present disclosure, the bearing unit is rotatable about the axis, and the large diameter portion and the small diameter portion having an outer diameter smaller than the large diameter portion are formed along the axial direction of the axial center. Provided between a rotating shaft located, an outer ring fixed to a housing located radially outside the rotating shaft, an inner ring fixed to the small diameter portion of the rotating shaft, and the outer ring and the inner ring. A bearing having a rolling element, and a plate-shaped cover fixed to the outer ring and extending inward in the radial direction and provided with parts are provided, and the radial inner end of the cover is the outer periphery of the large diameter portion. It is located radially inside the surface.
このように、カバーの径方向内側端は、大径部の外周面よりも径方向内側に位置するため、カバーの径方向の長さをより大きく設定することができる。従って、カバーに搭載する発電コイル等の部品の数を増やしたり、より大きな部品にすることも可能となる。このように、カバー(間座)を配置するスペースに制約がある場合でも、より大きなカバー(間座)を設けることができる。 As described above, since the radial inner end of the cover is located radially inside the outer peripheral surface of the large-diameter portion, the radial length of the cover can be set larger. Therefore, it is possible to increase the number of parts such as the power generation coil mounted on the cover, or to make the parts larger. In this way, even if the space for arranging the cover (seat) is limited, a larger cover (seat) can be provided.
上記の軸受ユニットの望ましい態様として、前記部品は、発電コイルを含み、前記内輪の軸方向の側方には、径方向に延び且つ前記発電コイルと軸方向で対向するマグネットが設けられ、前記マグネットの径方向外側端は、前記軸受の前記内輪の径方向外側端よりも径方向外側に位置し且つ前記発電コイルの径方向外側端と軸方向で並ぶ。これにより、マグネットの径方向の長さをより大きく設定することができるため、マグネットをより大型化することが可能となる。よって、前記発電コイルとマグネットとで発電される発電容量をより大きくすることができる。 As a preferred embodiment of the bearing unit, the component includes a power generation coil, and a magnet extending in the radial direction and axially facing the power generation coil is provided on the side of the inner ring in the axial direction. The radial outer end of the bearing is located radially outer of the radial outer end of the inner ring of the bearing and is axially aligned with the radial outer end of the power generation coil. As a result, the length in the radial direction of the magnet can be set to be larger, so that the magnet can be made larger. Therefore, the power generation capacity generated by the power generation coil and the magnet can be further increased.
上記の軸受ユニットの望ましい態様として、前記大径部と前記小径部とは軸方向に隣接して位置し、前記大径部と前記小径部との境界部には、径方向に延びる平坦な第1壁が設けられ、前記内輪には、前記第1壁から軸方向に離隔して位置し径方向に延びる平坦な第2壁が設けられ、前記第1壁と前記第2壁との間には、径方向に延び且つ前記第1壁に接する平坦な第3壁と、前記第3壁の軸方向の反対側に位置し且つ径方向に延びる平坦な第4壁と、を有するリテーナと、径方向に延び前記第2壁に接する平板状のスペーサと、前記スペーサと前記第4壁との間に挟まれる前記マグネットと、が設けられる。マグネットは、回転シャフトと共に回転し、回転の際に軸方向にブレやすいため、軸心との直交度(直交性)を維持しにくい。よって、スペーサと第4壁とを径方向に延びる平坦状にすることにより、マグネットの延びる方向と軸心との直交度(直交性)の精度が高くなる。これにより、マグネットが回転する際に、発電コイルとマグネットとの直交度が向上するため、発電コイルとマグネットとで発電される発電容量を、より大きくすることができる。 As a desirable embodiment of the bearing unit, the large-diameter portion and the small-diameter portion are located adjacent to each other in the axial direction, and a flat third portion extending in the radial direction is provided at the boundary between the large-diameter portion and the small-diameter portion. One wall is provided, and the inner ring is provided with a flat second wall located axially separated from the first wall and extending in the radial direction, and is provided between the first wall and the second wall. Retainer having a flat third wall extending in the radial direction and in contact with the first wall, and a flat fourth wall extending in the radial direction and located on the opposite side of the third wall in the axial direction. A flat plate-shaped spacer extending in the radial direction and contacting the second wall, and the magnet sandwiched between the spacer and the fourth wall are provided. Since the magnet rotates together with the rotating shaft and easily shakes in the axial direction during rotation, it is difficult to maintain the degree of orthogonality (orthogonality) with the axis. Therefore, by flattening the spacer and the fourth wall so as to extend in the radial direction, the accuracy of the degree of orthogonality (orthogonality) between the extending direction of the magnet and the axis is improved. As a result, when the magnet rotates, the degree of orthogonality between the power generation coil and the magnet is improved, so that the power generation capacity generated by the power generation coil and the magnet can be further increased.
上記の軸受ユニットの望ましい態様として、前記第1壁と前記カバーの径方向内側の端部とは、軸方向に離隔して配置される。これにより、回転シャフトの第1壁が回転する際に、第1壁とカバーとが接触しにくいというメリットが得られる。なお、第1壁とカバーの径方向内側の端部との離隔距離は、回転シャフトが回転する際における軸受の外輪と内輪との軸方向の変位量以上が望ましい。 As a preferred embodiment of the bearing unit, the first wall and the radial inner end of the cover are arranged apart in the axial direction. As a result, when the first wall of the rotating shaft rotates, there is an advantage that the first wall and the cover are less likely to come into contact with each other. The separation distance between the first wall and the inner end in the radial direction of the cover is preferably equal to or greater than the amount of axial displacement between the outer ring and the inner ring of the bearing when the rotating shaft rotates.
本開示によれば、カバーの径方向内側端は、大径部の外周面よりも径方向内側に位置するため、カバーを配置するスペースに制約がある場合でも、より大きなカバーを設けることができる。 According to the present disclosure, since the radial inner end of the cover is located radially inside the outer peripheral surface of the large diameter portion, a larger cover can be provided even when the space for arranging the cover is limited. ..
発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 An embodiment (embodiment) for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiments. In addition, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the components described below can be combined as appropriate.
図1は、本実施形態のセンサ付き軸受の斜視図である。図2及び図3は、本実施形態のセンサ付き軸受の分解斜視図である。図2はセンサ付き軸受100をカバー10側から見た図であり、図3はセンサ付き軸受100を軸受120側から見た図である。図1から図3に示すように、センサ付き軸受100は、センサ付き発電ユニット110(発電ユニット)と、軸受120と、を備える。軸受120の一方の側面に、センサ付き発電ユニット110が取り付けられる。図2及び図3に示すように、センサ付き発電ユニット110(発電ユニット)は、カバー10と、コイル基板20(発電コイル、部品)と、マグネット31と、スペーサ33と、回路基板40(部品)と、シール材60と、後述するリテーナ50(図5等参照)と、を備える。なお、本実施形態に係る「部品」には、コイル基板20などの発電コイルと、回路基板40などの電子部品と、が少なくとも含まれる。ただし、本発明では、「部品」は、これらの発電コイル及び電子部品に限定されず、種々の電気部品や構成部品等も「部品」に含まれる。
FIG. 1 is a perspective view of the bearing with a sensor of the present embodiment. 2 and 3 are exploded perspective views of the bearing with a sensor of the present embodiment. FIG. 2 is a view of the bearing 100 with a sensor viewed from the
カバー10は、リング状の天板12と、天板12の外周に設けられた筒状の側板11とを有する。カバー10は、ケイ素鋼板、炭素鋼(JIS規格 SS400又はS45C)、マルテンサイト系ステンレス(JIS規格 SUS420)又はフェライト系ステンレス(JIS規格 SUS430)のいずれかのような磁性を有する材料で形成される。
The
図3に示すように、回路基板40(部品)及びコイル基板20は、天板12の裏面12aに取り付けられている。ここで、裏面12aは、軸受120と対向する側の第2面である。後述する図5等で説明する天板12の表面12dは、第1面である。回路基板40は、電源基板41と、センサ基板42とを有する。例えば、図1及び図2に示すように、天板12に開けられた雌ねじ穴に、黄銅など非磁性材料のボルト19Bが締結することで、電源基板41とセンサ基板42とが天板12に固定される。図1及び図2に示すように、ボルト19Bは、カバー10に取り付けられた状態で、カバー10から突出しない長さを有する。
As shown in FIG. 3, the circuit board 40 (component) and the
また、カバー10には、貫通孔が開けられている。この貫通孔は、樹脂などの非磁性材料で形成された非磁性蓋17で密閉されている。後述するように、センサ基板42には、アンテナ47(図4参照)が実装される。
Further, the
図4は、本実施形態のカバーとコイル基板の構成例を示す平面図である。図4に示すように、天板12の裏面12aには、電源基板41とセンサ基板42とが取り付けられている。電源基板41とセンサ基板42は、平面視で、側板11とコイル基板20との間に位置する。電源基板41には、電源部43が実装されている。コイル基板20とマグネット31とで発電部が構成される。電源部43は、発電部から供給された単相交流電力を直流電圧に変換して、センサ基板42へ供給する。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration example of the cover and the coil substrate of the present embodiment. As shown in FIG. 4, a
センサ基板42には、センサ44と、通信回路を有する制御部45と、アンテナ47とが実装されている。電源部43からの直流電力は、センサ44及び制御部45に供給される。センサ44、制御部45及びアンテナ47は、別々のIC(Integrated Circuit)チップで構成されていてもよいし、それらの一部又は全部が1つのICチップで構成されていてもよい。また、センサ44は、例えば、加速度センサ441と、温度センサ442及び角度センサ443を有する。
A
図4に示すように、コイル基板20は、フレキシブル基板21と、フレキシブル基板21に設けられたコイルパターン23と、フレキシブル基板21に設けられた複数のヨーク25と、を有する。フレキシブル基板21の平面視による形状は、軸心Axを中心とする正円のリング状である。コイルパターン23は、フレキシブル基板21の厚さ方向に積層された複数の平面コイルを有する。平面コイルとは、絶縁体の所定の面上にパターニングされて設けられた導電体のパターンである。本実施形態においては、導電体のパターンが絶縁体の複数の面上に形成されている。これに限られず、導電体のパターンが絶縁体の1つの面上に形成されていてもよい。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、コイルパターン23の両端は、リード線16を介して電源基板41に接続される。なお、本実施形態において、コイルパターン23と電源基板41との接続は、リード線16ではなく、FPC(Flexible Printed Circuit)コネクタを介して行われてもよい。または、コイル基板20を延長して電源基板41と直接接続されてもよい。FPCコネクタを使用した接続では、半田が不要となるので、センサ付き発電ユニット110の生産性をさらに高めることができる。
As shown in FIG. 4, both ends of the
図4に示すように、コイルパターン23は、複数の第1導電部231と、複数の第2導電部232と、を有する。第1導電部231は、軸心Axを中心とする円の周方向に延びる。第2導電部232は、軸心Axを中心とする円の径方向に延びる。第1導電部231と第2導電部232は、交互に直列に接続されている。
As shown in FIG. 4, the
ヨーク25は、平面視で、第1導電部231の一方の側に位置する第1ヨーク25Aと、第1導電部231の他方の側に位置する第2ヨーク25Bとを有する。例えば、第1ヨーク25Aは、第1導電部231よりも軸心Axから遠い側に位置する。第2ヨーク25Bは、第1導電部231よりも軸心Axから近い側に位置する。但し、第1ヨーク25Aと軸心Axとの距離と、第2ヨーク25Bと軸心Axとの距離は、互いに同じ長さである。
The
例えば、コイルパターン23は、平面視で、軸心Axを中心とする円の円周方向に沿って凹凸が交互に並ぶように延設されている。この凹凸の凹部233にヨーク25が1つずつ配置されている。
For example, the
本実施形態では、マグネット31は、磁気トラックと基材とが一体となったエンコーダマグネットである。例えば、エンコーダマグネットは、金属製の基材の一方の面にプラスチックマグネットが形成され、形成されたプラスチックマグネットの表面にN極とS極とが交互に着磁されることにより形成される。
In the present embodiment, the
図5は、回転シャフト、センサ付き軸受及び筐体の断面図である。図6は、図5の一部を拡大した断面図である。図7は、図6の一部を拡大した断面図である。図8は、リテーナ、マグネット及びスペーサの断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of a rotating shaft, a bearing with a sensor, and a housing. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the retainer, magnet and spacer.
本実施形態に係る軸受ユニット1は、回転シャフト70と、センサ付き軸受100(図1から図3を参照)と、を備える。センサ付き軸受100は、軸受120と、センサ付き発電ユニット110と、を有する。また、センサ付き発電ユニット110(発電ユニット)は、軸受120と、大径部71と、の間に設けられる。軸受120は、回転シャフト70の小径部72を支持する。
The bearing unit 1 according to the present embodiment includes a
回転シャフト70は、軸心Axを中心として回転可能である。回転シャフト70は、大径部71と、小径部72と、を有する。小径部72は、大径部71よりも外径が小さい。よって、小径部72の外周面72aは、大径部71の外周面71aよりも径方向内側に位置する。大径部71の外周面71aと小径部72の外周面72aとの境界部には、第1壁71bが設けられる。第1壁71bは、大径部71の外周面71aにおける小径部72側の端縁と、小径部72の外周面72aにおける大径部71側の端縁と、を連結する。第1壁71bは、径方向に延びる平坦な壁である。
The
筐体80は、回転シャフト70の径方向外側に回転シャフト70から離隔して配置される。筐体80は、内周面80aと、縦壁面80bと、を有する。内周面80aは、軸心Axを中心として周方向に延びる。縦壁面80bは、径方向に延びる。筐体80は、例えば工作機械等の種々の設備に設けられたケース(筐体)である。
The
軸受120は、外輪122と、内輪121と、転動体123と、を有する。
The
外輪122は、外周面122aと、内周面122bと、外側壁122cと、内側壁122dと、を有する。外周面122a及び内周面122bは、軸心Axを中心として周方向に延びる。外側壁122c及び内側壁122dは、径方向に延びる平坦な壁である。外側壁122cと内周面122bとの角部には、切欠部122eが設けられる。内側壁122dと内周面122bとの角部には、切欠部122fが設けられる。
The
内輪121は、外周面121b(径方向外側端)と、内周面121aと、外側壁121c(第2壁)と、内側壁121dと、を有する。図7に示すように、内周面121aと外側壁121cとの角部は、円弧状に湾曲した湾曲部121gの形状を有する。外周面121b及び内周面121aは、軸心Axを中心として周方向に延びる。外側壁121c(第2壁)及び内側壁121dは、径方向に延びる平坦な壁である。外側壁121cと外周面121bとの角部には、切欠部121eが設けられる。内側壁121dと外周面121bとの角部には、切欠部121fが設けられる。転動体123は、外輪122と内輪121との間に設けられる。また、シール材60の外周端部は、切欠部122eに挿入されて接着剤を介して外輪122に固定される。シール材61の外周端部は、切欠部122fに挿入されて接着剤を介して外輪122に固定される。
The
前述のように、カバー10は、天板12と、側板11とを有する。天板12の裏面12aには、コイル基板20(発電コイル、部品)と、回路基板40(部品)と、が固定される。具体的には、裏面12aにおいて、径方向内側の端部にコイル基板20が位置し、コイル基板20よりも径方向外側に回路基板40が位置する。また、図6及び図7に示すように、天板12の径方向内側の端部は、径方向外側の部位よりも板厚が大きい厚肉部である。即ち、径方向内側の端部の裏面12aは、径方向外側の部位の裏面12aよりも軸受120側(図6及び図7の右側)に突出している。そして、この径方向内側の端部に設けられた前記厚肉部の裏面12aにコイル基板20が固定されている。コイル基板20は、例えば接着剤を介して固定される。なお、本発明では、径方向内側の端部を径方向外側の部位よりも薄肉部としてもよい。即ち、径方向内側の端部の裏面12aを、径方向外側の部位の裏面12aよりも軸受120の反対側(図6及び図7の左側)に凹ませて、凹部としてもよい。この場合、コイル基板20は、この凹部に嵌め込まれることによって、天板12に対して位置決めされ、また、天板12の裏面12aとコイル基板20の表面とは略面一となる。さらに、図6及び図7に示すように、カバー10の径方向内側端12bは、大径部71の外周面71aよりも径方向内側に位置する。具体的には、径方向内側端12bと外周面71aとの径方向に沿った距離は、第1距離D1である。カバー10の径方向内側の端部10aにおける径方向内側の端縁が径方向内側端12bである。カバー10の径方向内側の端部10aの表面12dと第1壁71bとは、軸方向に沿って第4距離D4だけ離隔される。この第4距離D4は、回転シャフト70が回転する際に軸受120の外輪122と内輪121との軸方向の変位量以上の距離である。カバー10は、外輪間座とも称せられる。
As described above, the
内輪121の外側壁121c(第2壁)は、第1壁71bから軸心Axの軸方向に離隔して位置する。外側壁121c(第2壁)と、第1壁71bとの間には、リテーナ50と、マグネット31と、スペーサ33と、が設けられる。
The
リテーナ50は、第3壁54と、第4壁55と、切欠底面56と、底壁51と、第1上壁52と、第2上壁53と、を有する。第4壁55と切欠底面56とで切欠部が構成される。第2上壁53は、第1上壁52よりも径方向外側に位置する。第3壁54は、径方向に延びる平坦な壁である。第3壁54は、第1壁71bと接する。底壁51は、小径部72の外周面72aに接する。第4壁55は、径方向に延びる平坦な壁である。第4壁55は、マグネット31における薄肉部31bと接する。リテーナ50は、内輪間座とも称せられる。
The
マグネット31は、径方向内側の薄肉部31bと、径方向外側の厚肉部31aと、を有する。マグネット31の径方向外側端31cと、コイル基板20の径方向外側端20aとは、径方向の位置が略同一である。換言すると、径方向外側端31cと径方向外側端20aとは、軸方向に並んで位置する。マグネット31の径方向内側端31dは、切欠底面56の上に載置される。マグネット31の径方向外側端31cは、内輪121の外周面121b(径方向外側端)よりも第2距離D2だけ径方向外側に位置する。
The
スペーサ33は、軸方向の厚さが一定である平板状の形状を有する。スペーサ33は、径方向に延びる。スペーサ33の径方向外側端33aは、切欠部121eよりも径方向内側に位置する。スペーサ33の径方向内側端33bは、切欠底面56に接する。スペーサ33は、外側壁121c(第2壁)に接する。スペーサ33と第4壁55との間に、マグネット31の薄肉部31bが挟まれる。
The
このように、軸受120の内輪121における外側壁121c(第2壁)と、回転シャフト70の大径部71における第1壁71bとによって、リテーナ50、マグネット31及びスペーサ33が軸方向に挟まれて固定される。スペーサ33の径方向内側端33bと第1上壁52との径方向に沿った距離は、第3距離D3である。なお、軸受120の内輪121における内側壁121dは、図示しない固定手段によって軸方向に固定される。
In this way, the
また、図5に示すように、筐体80の縦壁面80bと、固定部材81と、の間には、カバー10の側板11と外輪122とが軸方向に挟持される。天板12の表面12dの上端部12cは、固定部材81によって軸方向に押圧される。つまり、外輪122は、縦壁面80bと、固定部材81及び側板11とによって軸方向に押圧されて、筐体80に固定される。これにより、転動体123が転動することにより、外輪122と内輪121とが相対的に回転する。
Further, as shown in FIG. 5, the
本実施形態では、外輪122及びカバー10が筐体80に固定されるため、外輪122は回転せず、内輪121、リテーナ50、マグネット31及びスペーサ33が回転シャフト70と一体に回転する。また、コイル基板20とマグネット31とは軸方向に対向して配置されるため、コイル基板20とマグネット31との相対的な回転によって発電が行われる。
In the present embodiment, since the
以上説明したように、本実施形態に係る軸受ユニット1は、大径部71と小径部72とを有する回転シャフト70と、外輪122と内輪121と転動体123とを有する軸受120と、外輪122に固定されるカバー10と、を備える。カバー10の径方向内側端12bは、大径部71の外周面71aよりも径方向内側に位置する。また、センサ付き発電ユニット110(発電ユニット)は、軸受120と、大径部71と、の間に設けられる。軸受120は、回転シャフト70の小径部72を支持する。
As described above, the bearing unit 1 according to the present embodiment includes a
このように、カバー10の径方向内側端12bは、大径部71の外周面71aよりも径方向内側に位置するため、カバー10の径方向の長さをより大きく設定することができる。従って、カバー10の大型化を図ることができるため、カバー10に搭載する部品の数を増やすことが可能となる。また、より大きな部品をカバー10に搭載することも可能となる。
As described above, since the radial
内輪121の軸方向の側方には、マグネット31が設けられ、マグネット31の径方向外側端31cは、内輪121の外周面121b(径方向外側端)よりも径方向外側に位置する。これにより、マグネット31の径方向の長さをより大きく設定することができるため、マグネット31をより大型化することが可能となる。よって、コイル基板20とマグネット31とで発電される発電容量をより大きくすることができる。
A
大径部71と小径部72とは軸方向に隣接して位置し、大径部71と小径部72との境界部には、第1壁71bが設けられ、内輪121には、外側壁121c(第2壁)が設けられる。第1壁71bと外側壁121c(第2壁)との間には、リテーナ50と、スペーサ33と、マグネット31と、が設けられる。マグネット31は、回転シャフト70と共に回転し、回転の際に軸方向にブレやすいため、軸心Axとの直交度(直交性)を維持しにくい。よって、スペーサ33と第4壁55とを径方向に延びる平坦状にすることにより、マグネット31の延びる方向と軸心Axとの直交度(直交性)の精度が高くなる。これにより、マグネット31が回転する際に、コイル基板20とマグネット31との直交度が向上するため、コイル基板20とマグネット31とで発電される発電容量を、より大きくすることができる。
The large-
第1壁71bとカバー10の径方向内側の端部10aとは、軸方向に離隔して配置される。これにより、回転シャフト70が回転する際に、第1壁71bとカバー10とが接触しにくいというメリットが得られる。なお、第1壁71bとカバー10の径方向内側の端部10aとの離隔距離は、回転シャフト70が回転する際における軸受120の外輪122と内輪121との軸方向の変位量以上が望ましい。
The
1 軸受ユニット
10 カバー
10a 径方向内側の端部
12b 径方向内側端
20 コイル基板(発電コイル、部品)
20a 径方向外側端
31 マグネット
31c 径方向外側端
33 スペーサ
40 回路基板(部品)
50 リテーナ
54 第3壁
55 第4壁
70 回転シャフト
71 大径部
71a 外周面
71b 第1壁
72 小径部
72a 外周面
80 筐体
110 センサ付き発電ユニット(発電ユニット)
120 軸受
121 内輪
121b 外周面(径方向外側端)
121c 外側壁(第2壁)
122 外輪
123 転動体
Ax 軸心
D1 第1距離
D2 第2距離
D3 第3距離
D4 第4距離
1 Bearing
20a Radial
50
120
121c outer side wall (second wall)
122
Claims (8)
前記軸受に含まれる外輪に固定され径方向内側に向けて延び且つ発電コイルを含む部品が設けられる板状のカバーを備え、
前記カバーの径方向内側端は、前記大径部の外周面よりも径方向内側に位置する、
発電ユニット。 The rotary shaft which is arranged on the inner peripheral side of the housing and has a large diameter portion and a small diameter portion whose outer diameter is smaller than the large diameter portion is located along the axial direction of the axis and is rotatable about the axis. A power generation unit provided between a bearing that supports a small diameter portion and the large diameter portion.
It is provided with a plate-shaped cover that is fixed to the outer ring included in the bearing, extends inward in the radial direction, and is provided with a component including a power generation coil.
The radial inner end of the cover is located radially inside the outer peripheral surface of the large diameter portion.
Power generation unit.
前記軸受は、前記筐体に固定される外輪と、前記回転シャフトの前記小径部に固定される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられる転動体と、を有し、
前記マグネットの径方向外側端は、前記軸受の前記内輪の径方向外側端よりも径方向外側に位置し且つ前記発電コイルの径方向外側端と軸方向で並ぶ、
請求項1に記載の発電ユニット。 A power generation unit further provided with a magnet that faces the power generation coil in the axial direction.
The bearing has an outer ring fixed to the housing, an inner ring fixed to the small diameter portion of the rotating shaft, and a rolling element provided between the outer ring and the inner ring.
The radial outer end of the magnet is located radially outside the radial outer end of the inner ring of the bearing and is axially aligned with the radial outer end of the power generation coil.
The power generation unit according to claim 1.
前記大径部と前記小径部とは軸方向に隣接して位置し、前記大径部と前記小径部との境界部には、径方向に延びる平坦な第1壁が設けられ、前記内輪には、前記第1壁から軸方向に離隔して位置し径方向に延びる平坦な第2壁が設けられ、
前記第1壁と前記第2壁との間には、
径方向に延び且つ前記第1壁に接する平坦な第3壁と、前記第3壁の軸方向の反対側に位置し且つ径方向に延びる平坦な第4壁と、を有する前記リテーナと、
径方向に延び前記第2壁に接する平板状の前記スペーサと、
前記スペーサと前記第4壁との間に挟まれる前記マグネットと、が設けられる、
請求項2に記載の発電ユニット。 A power generation unit further including a retainer and a spacer that sandwich the magnet.
The large-diameter portion and the small-diameter portion are located adjacent to each other in the axial direction, and a flat first wall extending in the radial direction is provided at a boundary portion between the large-diameter portion and the small-diameter portion, and the inner ring is provided with a flat first wall extending in the radial direction. Is provided with a flat second wall located axially separated from the first wall and extending in the radial direction.
Between the first wall and the second wall
The retainer having a flat third wall extending in the radial direction and in contact with the first wall, and a flat fourth wall extending in the radial direction and located on the opposite side of the third wall in the axial direction.
The flat plate-shaped spacer extending in the radial direction and in contact with the second wall,
The magnet sandwiched between the spacer and the fourth wall is provided.
The power generation unit according to claim 2.
請求項3に記載の発電ユニット。 The first wall and the radially inner end of the cover are arranged so as to be axially separated from each other.
The power generation unit according to claim 3.
前記回転シャフトの径方向外側に位置する筐体に固定される外輪と、前記回転シャフトの前記小径部に固定される内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられる転動体と、を有する軸受と、
前記外輪に固定され径方向内側に向けて延び且つ部品が設けられる板状のカバーと、
を備え、
前記カバーの径方向内側端は、前記大径部の外周面よりも径方向内側に位置する、
軸受ユニット。 A rotating shaft that is rotatable about the axis and has a large diameter portion and a small diameter portion whose outer diameter is smaller than that of the large diameter portion is located along the axial direction of the axis.
It has an outer ring fixed to a housing located on the radial outer side of the rotating shaft, an inner ring fixed to the small diameter portion of the rotating shaft, and a rolling element provided between the outer ring and the inner ring. Bearings and
A plate-shaped cover that is fixed to the outer ring, extends inward in the radial direction, and is provided with parts.
With
The radial inner end of the cover is located radially inside the outer peripheral surface of the large diameter portion.
Bearing unit.
前記内輪の軸方向の側方には、径方向に延び且つ前記発電コイルと軸方向で対向するマグネットが設けられ、前記マグネットの径方向外側端は、前記軸受の前記内輪の径方向外側端よりも径方向外側に位置し且つ前記発電コイルの径方向外側端と軸方向で並ぶ、
請求項5に記載の軸受ユニット。 The component includes a power generation coil
A magnet extending in the radial direction and facing the power generating coil in the axial direction is provided on the axial side of the inner ring, and the radial outer end of the magnet is from the radial outer end of the inner ring of the bearing. Is located on the outer side in the radial direction and is aligned axially with the outer end in the radial direction of the power generation coil.
The bearing unit according to claim 5.
前記第1壁と前記第2壁との間には、
径方向に延び且つ前記第1壁に接する平坦な第3壁と、前記第3壁の軸方向の反対側に位置し且つ径方向に延びる平坦な第4壁と、を有するリテーナと、
径方向に延び前記第2壁に接する平板状のスペーサと、
前記スペーサと前記第4壁との間に挟まれる前記マグネットと、が設けられる、
請求項6に記載の軸受ユニット。 The large-diameter portion and the small-diameter portion are located adjacent to each other in the axial direction, and a flat first wall extending in the radial direction is provided at a boundary portion between the large-diameter portion and the small-diameter portion, and the inner ring is provided with a flat first wall extending in the radial direction. Is provided with a flat second wall located axially separated from the first wall and extending in the radial direction.
Between the first wall and the second wall
A retainer having a flat third wall extending in the radial direction and in contact with the first wall, and a flat fourth wall extending in the radial direction and located on the opposite side of the third wall in the axial direction.
A flat spacer extending in the radial direction and in contact with the second wall,
The magnet sandwiched between the spacer and the fourth wall is provided.
The bearing unit according to claim 6.
請求項7に記載の軸受ユニット。 The first wall and the radially inner end of the cover are arranged so as to be axially separated from each other.
The bearing unit according to claim 7.
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