JP2006039911A - 外部入力機能付ｉｃタグ・ワイヤレスセンサおよび軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部から入力された信号をリアルタイムで送信可能な外部入力機能付ＩＣタグおよびこのＩＣタグを備えたワイヤレスセンサ、並びにこれらの外部入力機能付ＩＣタグまたはワイヤレスセンサを備えた軸受装置を提供する。
【解決手段】 この外部入力機能付ＩＣタグ１は、中央処理装置４と、メモリ５と、ワイヤレスで送信する手段３，６を有する。この他に、外部信号を入力可能なポート８と、その入力された外部信号をリアルタイムで送信する外部信号送信手段９を有する。上記ポート８に接続される外部機器１０をセンサとすることで、ワイヤレスセンサが構成される。これら外部入力機能付ＩＣタグ１またはワイヤレスセンサは、例えば、一般の軸受装置や車輪用軸受装置等に搭載する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、機械部品の識別やトレーサビリティ管理、センサ情報の送信などに利用される外部入力機能付ＩＣタグ、およびこの外部入力機能付ＩＣタグを備えたワイヤレスセンサ、並びに軸受装置に関する。

機械部品にＩＣタグを内蔵することで、機械部品の識別やトレーサビリティ管理などを行うことが、ＩＣタグの利用例として進んでいる（例えば特許文献１）。ＩＣタグは、ＩＣチップとアンテナからなり、ＩＣタグリーダ／ライタから電波でＩＣタグに情報を書き込んだり、ＩＣタグに蓄えられているＩＤ情報を読み出すというように使用される。

このようなＩＣタグの普及、低コスト化に応じ、ＩＣタグの応用的な使用形態として、ＩＣタグとセンサとを組み合わせたものを提案した。これは、Ｉ／Ｏ端子を持つＩＣタグを利用し、センサ信号などの外部情報をＩ／Ｏ端子から取り込んでメモリに格納し、格納された情報をＩＣタグリーダからの要求に従って外部に送信するものである。また、このような機能を有するＩＣタグを利用したＩＣタグ・センサ付軸受も提案されている（特願２００３−１９１６７２）。
特開２００２−１６９８５８号公報

しかし、上記したＩ／Ｏ端子付きＩＣタグでは、Ｉ／Ｏ端子を通して入力された外部信号をメモリに一旦格納し、その後で格納された信号を外部に出力していたため、ＩＣタグに入力された信号を外部に出力するまでの時間が長くなっていた。そのため、Ｉ／Ｏ端子を通して入力された信号をリアルタイムで外部に出力する必要があるシステムには適用が難しいという問題点が有った。例えばワイヤレスＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）センサでは、その検出信号である車輪の回転信号をリアルタイムで外部に出力する必要がある。このため、リアルタイムで信号を出力できない上記Ｉ／Ｏ端子付きＩＣタグを、このようなセンサの信号処理手段として用いることは難しい。

この発明の目的は、ＩＣタグの本来の記憶機能に加えて、外部から入力された信号をリアルタイムで送信可能な外部入力機能付ＩＣタグ、およびこの外部入力機能を有するＩＣタグを備えたワイヤレスセンサ、並びにこれらの外部入力機能付ＩＣタグまたはワイヤレスセンサを備えた軸受装置を提供することである。

この発明の外部入力機能付ＩＣタグは、中央処理装置、メモリ、およびワイヤレスで送信する手段を有するＩＣタグであって、外部信号を入力可能な入力端子およびその入力された外部信号をリアルタイムで送信する外部信号送信手段を有することを特徴とする。
この構成によると、リアルタイムに入力信号を外部に出力する外部信号送信手段を設けたため、外部から入力されたセンサ等の信号をリアルタイムで送信することができる。そのため、このＩＣタグを、ワイヤレスＡＢＳセンサなどのワイヤレスセンサシステムに利用することで、センサ信号をリアルタイムで外部に送信することができる。また、ＩＣタグに外部信号送信手段を付加したものであるため、ＩＣタグの本来の記憶機能と、外部信号のリアルタイム送信機能を併せ持つものとできるうえ、別の専用のセンサ信号送信装置を設ける場合に比べて、構成が簡易なもので済む。

前記入力端子は、入力の制御および記憶の少なくとも一方の機能を有するポートに設けられ、または前記ポートに接続されたものであっても良い。前記ポートは、入力専用の入力ポートであっても、入出力ポートであっても良い。このような制御または記憶機能を有するポートを設けることで、ＩＣタグ内での信号の処理が容易になる。

この発明の外部入力機能付ＩＣタグにおいて、ＩＣタグがＡ／Ｄコンバータを内蔵したものであっても良い。
センサ類ではアナログ出力のものが多いが、ＩＣタグにＡ／Ｄコンバータを内蔵していると、アナログ出力のセンサ等の外部機器を直接にＩＣタグに接続し、ＩＣタグを介して外部信号をリアルタイムで送信することができる。

この発明の外部入力機能付ＩＣタグにおいて、ＩＣタグを駆動するための電力を供給する電源回路を内蔵したものであっても良い。
このように、外部信号の入力端子、および外部信号送信手段を有しながら、電源回路を内蔵したものとすることで、外部に電源回路を設けることが不要で、ＩＣタグを単独で完備した機能を持つ一体物として取り扱うことができる。

前記内蔵の電源回路は、ＩＣタグの外部の素子に給電が可能なものであっても良い。この構成の場合、ＩＣタグに供給される電力を、外部のセンサ等の素子の駆動に兼用でき、外部素子のための電源回路も省略できる。

この発明の外部入力機能付ＩＣタグにおいて、ＩＣタグの駆動電力を、信号の送受信経路とは別にワイヤレスで外部から給電される電源回路を有するものであっても良い。
ＩＣタグに入力端子を設けて前記外部信号送信手段を設けた場合、ＩＣタグ内の中央処理装置，メモリ，ワイヤレス送信手段だけを駆動する場合に比べて消費電力が多くなり、信号の送受信経路から得られる電力だけでは不足することがある。しかし、上記の送受信経路とは別の電源回路を設けることで、供給電力を増大し、安定したリアルタイム送信機能を確保することができる。

この発明の外部入力機能付ＩＣタグにおいて、ＩＣタグを駆動する電力をＩＣタグの外部から給電される端子を有するものとしても良い。外部からの給電用の前記端子には、例えば電池や発電機を接続する。
この構成の場合、ＩＣタグへの無線給電を省略でき、無線給電された電力を直流電力に変換するＩＣタグ内の電源回路も省略できる。

この発明の外部入力機能付ＩＣタグにおいて、ＩＣタグを駆動する電力を供給する電源を内蔵したものであっても良い。電源回路だけでなく、電池等の電源まで内蔵することで、電源をＩＣタグに接続する電源端子を省略でき、電源接続作業も省略できる。また、ワイヤレスの給電系をＩＣタグ内に設けることも省略できる。

この発明のワイヤレスセンサは、この発明の上記いずれかの構成の外部入力機能付ＩＣタグと、この外部入力機能付ＩＣタグの前記入力端子に接続され検出対象を検出するセンサとを有し、センサ信号を前記外部信号送信手段でワイヤレスで送信するものである。
この構成によると、センサから出力されるセンサ信号をＩＣタグを介してリアルタイムで外部にワイヤレスで送信することができ、安価で小型のワイヤレスセンサシステムとすることができる。

この発明のワイヤレスセンサは、上記構成のワイヤレスセンサにおいて、前記入力端子を設ける構成に代えて、検出対象を検出するセンサをＩＣタグに内蔵しても良い。
センサをＩＣタグに内蔵すると、センサとＩＣタグを接続する電源端子や信号の入力端子を省略でき、接続作業も省略できる。

この発明のワイヤレスセンサにおいて、前記センサが、回転センサ、温度センサ、加速度センサ、振動センサ、荷重センサ、およびトルクセンサの中のいずれか１つまたは複数であっても良い。

この発明の軸受装置は、この発明の上記いずれかの構成の外部入力機能付ＩＣタグ、またはこの発明の上記いずれかの構成のワイヤレスセンサを搭載したものである。
この構成の軸受装置によると、別に信号送信部や電源回路を設けることなく、外部機器の出力信号やセンサの検出信号を送信でき、リアルタイムでの送信も可能となる。センサが温度センサや振動センサである場合には、それらの検出信号から軸受の状態を検出することができ、軸受の故障診断や工場ライン監視などに利用できる。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、この外方部材の前記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、前記対向する軌道面間に介在する複列の転動体を有し、車体に対して車輪を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外部入力機能付ＩＣタグ、またはこの発明の上記いずれかの構成のワイヤレスセンサを搭載したことを特徴とする。
この構成によると、ワイヤレスセンサとして例えば回転センサを有するものを用いることで、回転センサにより車輪の回転を検出し、その回転検出信号をリアルタイムで送信できるので、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に利用できる。また、ＩＣタグを利用するため、車輪用軸受装置のトレーサビリティ管理等のための識別番号の記憶と、外部信号のリアルタイム送信とに兼用でき、コンパクトな構成で高度に知能化された車輪用軸受装置とできる。

この発明の外部入力機能付ＩＣタグは、中央処理装置、メモリ、およびワイヤレスで送信する手段を有するＩＣタグであって、外部信号を入力可能な入力端子およびその入力された外部信号をリアルタイムで送信する外部信号送信手段を有するものとしたため、ＩＣタグの本来の記憶機能に加えて、外部から入力された信号をリアルタイムで送信する機能を有するものとできる。
この発明のワイヤレスセンサは、この発明の外部入力機能付ＩＣタグと、この外部入力機能付ＩＣタグの前記ポートに接続され検出対象を検出するセンサとを有し、センサ信号をワイヤレスで送信するものとしたため、センサから出力されるセンサ信号をＩＣタグを介してリアルタイムで外部にワイヤレスで送信することができ、安価で小型のワイヤレスセンサシステムとすることができる。

この発明の軸受装置は、この発明の外部入力機能付ＩＣタグ、またはこの発明のワイヤレスセンサを搭載したため、別に信号送信部や電源回路を設けることなく、外部機器の出力信号やセンサの検出信号を送信でき、かつリアルタイムでの送信も可能であり、かつ固体識別等のＩＣタグ本来の機能も得られ、簡易な構成で高度に知能化された軸受装置とできる。
この発明の車輪用軸受装置は、この発明の外部入力機能付ＩＣタグ、またはこの発明のワイヤレスセンサを搭載したため、ＩＣタグに例えば回転センサを接続し、あるいはワイヤレスセンサとして例えば回転センサを有するものを用いることで、回転センサにより車輪の回転を検出し、その回転検出信号をリアルタイムで送信できる。そのため、簡易な構成で、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に利用できる。また、このようなセンサ機能を有しながら、固体識別等のＩＣタグ本来の機能も得られ、簡易な構成で高度に知能化された車輪用軸受装置となる。

この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この実施形態のＩＣタグ１は、ＩＣチップ２とアンテナ３からなる。ＩＣチップ２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵと言う）４、メモリ５、送受信回路６、および電源回路７のほかに、入出力ポート（以下、Ｉ／Ｏポートと言う）８を有する。アンテナ３は、ＩＣチップ２の送受信回路６および電源回路７に接続されており、信号電波の送受信だけでなく高周波電力の受信を行い、受信した電力は電源回路７に入力されてＩＣチップ２の駆動電力とされる。電源回路７は、アンテナ３が受信した高周波電力を直流電力に変換する回路である。なお、この電源回路７は、ＩＣチップ２の外に設けられていても良い。

Ｉ／Ｏポート８は、外部機器１０に接続されて、外部機器１０とＩＣチップ２のＣＰＵ４との間で信号の入出力を可能とするものであり、入力端子８ａを有している。外部機器１０からの出力信号は、前記Ｉ／Ｏポート８を通してＣＰＵ４に取り込まれる。Ｉ／Ｏポート８は、ＣＰＵ４等による信号入力の制御機能や入力信号を一時的に記憶するバッファ等としての機能を有する電子回路素子であっても良い。Ｉ／Ｏポート８に代えて、単に入力端子８ａだけを設けても良い。

ＣＰＵ４は、取り込んだ外部信号をメモリ５に格納すると共に、外部信号送信手段９によりリアルタイムで送受信回路６からアンテナ３を経て外部に出力する。
外部信号送信手段９は、ＣＰＵ４に上記のようにリアルタイムで取り込み信号を送信させる手段であり、ＣＰＵ４の機能の一部として設けられたものであっても、またＣＰＵ４とは別に設けられたＲＯＭ（リードオンリイメモリ）（図示せず）等に、ＣＰＵ４を制御するプログラムとして設けられたものであっても良い。

外部機器１０の電力は、発電機や電池等の外部電源１１から、ＩＣタグ１とは別の電源回路１２を通して供給される。

次に、上記構成のＩＣタグ１の動作を説明する。１Ｃタグ１から離れた場所には、ＩＣタグ１に対するリーダ／ライタ機能を有する信号受信機（図示せず）が設置される。この信号受信機は、ＩＣタグ１に高周波電力を送信する機能を有し、外部機器１０の出力信号をＩＣタグ１を介して常時受信するためにＩＣタグ１に常に無線給電している。これにより、外部機器１０からの出力信号はＩ／Ｏポート８を通してＩＣタグ１のＣＰＵ４に取り込まれる。取り込まれた外部信号は、外部信号送信手段９によりＣＰＵ４から送受信回路６およびアンテナ３を経てリアルタイムで送信され、信号受信機に受信される。
メモリ５には、常時送信する必要がない外部機器１０からの出力データや、接続されている外部機器１０のＩＤ番号、製造履歴などが蓄えられる。ＩＣタグ１のメモリ５に蓄えられた情報の読み出しが必要なときは、上記信号受信機からＩＣタグ１に指令を出す。

なお、外部機器１０からの出力信号を常時受信する必要がない場合は、信号受信機から指令があったときだけ、ＩＣタグ１が外部機器１０からの出力信号を取り込み、その取り込んだ信号をリアルタイムで信号受信機に送信するようにしても良い。この場合には、信号受信機からＩＣチップ２に常時給電する必要がないので、信号読み出し時に送信する指令用電波を電力用電波に兼用してＩＣチップ２に給電しても良い。また、この実施形態において、ＩＣタグ１の電源回路７から、外部機器１０の電源を供給しても良い。この場合には、外部電源１１および電源回路１２を省略することができる。

このように、この実施形態のＩＣタグ１では、外部機器１０から出力される外部信号を入力可能なＩ／Ｏポート８と、その入力された外部信号をリアルタイムで外部に送信する外部信号送信手段９とを有するので、外部から入力された信号をリアルタイムで送信可能である。このＩＣタグ１を、ワイヤレスＡＢＳセンサなどのワイヤレスセンサシステムに利用することで、センサ信号をリアルタイムで外部に送信することができる。

図２は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態のＩＣタグ１は、図１に示す第１の実施形態において、外部機器１０の電源回路１２に接続される電源端子１３を有するものとしている。発電機や電池などの外部電源１１から、前記電源端子１３を介してＩＣタグ１への電力供給を行う。
このように電源端子１３を設けることで、ＩＣチップ２内の電源回路７を省略でき、信号受信機からＩＣタグ１への無線給電も省略できる。

図３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のＩＣタグ１は、図１に示す第１の実施形態において、外部機器１０に接続される電源端子１４と、発電機や電池などの外部電源１１に接続される電源端子１５とを有するものとしている。これにより、外部電源１１から電源端子１５を介して電源回路７へ電力供給すると共に、電源回路７から電源端子１４を介して外部機器１０に電力供給を行うようにしている。
このように電源系統を構成することによって、外部電源１１を外部機器１０とＩＣタグ１の電源として兼用でき、信号受信機からＩＣタグ１への無線給電を省略できると共に、外部機器１０に接続されていた電源回路１２も省略できる。

図４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のＩＣタグ１は、図３の実施形態において、電源１１をＩＣタグ１に内蔵したものである。この場合の電源１１としては、光電変換素子、熱電変換素子などを利用できる。このように、電源１１をＩＣタグ１に内蔵することによって、電源１１をＩＣタグ１に接続する電源端子１５（図３）を省略でき、電源接続作業も省略できる。

図５は、この発明のワイヤレスセンサシステムの一実施形態を示すブロック図である。この実施形態のワイヤレスセンサシステムは、図３の実施形態のＩＣタグ１において、Ｉ／Ｏポート８を通してＣＰＵ４に接続される外部機器１０を、検出対象を検出するセンサ１６に置き換えている。ＩＣチップ２内の電源回路７は、ＩＣタグ１に対するリーダ／ライタ機能を有する信号受信機（図示せず）からアンテナ３へ送信される高周波電力が入力されるものとしている。センサ１６へは、ＩＣチップ２内の電源回路７から電源端子１４を介して電力が供給される。センサ１６とＩＣタグ１とは、一つの基板に実装されてユニット化され、ワイヤレスセンサユニットを構成している。なお、センサ１６とＩＣタグ１を離間して設置して、これらの間をケーブルで接続しても良い。また、ＩＣタグ１には複数のセンサ１６を接続しても良い。その他の構成は、図３の例の場合と同じである。

この構成のワイヤレスセンサシステムでは、センサ１６からの出力信号がＩＣタグ１のＩ／Ｏポート８を通してＩＣチップ２内のＣＰＵ４に取り込まれ、メモリ５にデータとして格納される。この格納と共に、ＣＰＵ４に取り込まれた外部信号のうち、リアルタイム出力が必要な信号が、外部信号送信手段９により、送受信回路６からアンテナ３を経てリアルタイムに無線送信される。取り込まれた外部信号をメモリ５に格納する必要がないときは、取り込まれた外部信号をリアルタイムで外部に無線送信するデータ送信のみが行われる。ＩＣタグ１には常時無線給電されており、これによりセンサ１６からの出力信号がＩＣタグ１を介して常時外部に送信される。なお、ＩＣタグ１は、図３の構成のものに限らず、図１，図２，図４の構成のものを用いても良い。

このように、この構成のワイヤレスセンサシステムによると、外部入力機能付ＩＣタグ１と、このＩＣタグ１のＩ／Ｏポート８に接続されたセンサ１６とを有し、センサ１６の出力信号をワイヤレスで送信するようにしているので、送受信回路６や電源回路７を新たに設けることなく、センサ１６の出力信号をワイヤレスで送信でき、安価で小型のワイヤレスセンサシステムを構成することができる。

図６は、この発明のワイヤレスセンサシステムの他の実施形態を示す。この実施形態のワイヤレスセンサシステムは、センサ１６から出力されるセンサ信号がアナログ信号である場合に適用されるものである。このワイヤレスセンサシステムは、図５の実施形態において、ＩＣチップ２内にＡ／Ｄコンバータ１７を設け、入力端子８ａを通してＣＰＵ４に入力される前のセンサ信号をＡ／Ｄコンバータ１７でディジタル信号に変換するようにしたものである。入力端子８ａは、Ｉ／Ｏポート８に設けられたものであっても、単に端子として設けられたものであっても良いが、Ｉ／Ｏポート８の端子とする場合、Ｉ／Ｏポート８はアナログ信号の取扱が可能なものとする。

図７は、この発明のワイヤレスセンサシステムのさらに他の実施形態を示す。この実施形態のワイヤレスセンサシステムは、図６の実施形態において、センサ１６をＩＣタグ１に内蔵したものである。この内蔵により、センサ１６とＩＣタグ１内の電源回路７とを接続する電源端子１４や、センサ１６とＩＣタグ１内のＡ／Ｄコンバータ１７とを接続するＩ／Ｏポート８を省略することができ、センサ１６とＩＣタグ１を接続する作業も省略できる。

図８は、ワイヤレスセンサ搭載軸受装置の一実施形態を示す。この例は、例えば図５に示したセンサと外部入力機能付ＩＣタグとからなるワイヤレスセンサシステムをユニット２０を転がり軸受に搭載したものである。この転がり軸受は、軌道面２１ａ，２２ａをそれぞれ有する内輪２１および外輪２２と、両軌道面２１ａ，２２ａ間に収まる転動体２３とを備えものであり、ここでは深溝玉軸受とされている。回転軸２４に嵌合する内輪２１が回転側軌道輪とされ、外輪２２が固定側軌道輪とされている。転動体２３は、保持器２５で保持されている。内外輪２１，２２間の環状空間の一端部はシール２６で密封されている。

ワイヤレスセンサユニット２０は、センサ１６（図５参照）として回転センサを有するものであり、外輪２２の端部の内径面に嵌合する環状の芯金２７に装着されている。ワイヤレスセンサユニット２０の回転センサは磁界センサからなり、内輪２１の端部外径面に装着された環状のパルサリング２８に対して軸方向に対面するように配置されている。パルサリング２８は、多極に着磁された磁石や、ギヤ状の凹凸を施した磁性体リングなど、周方向に周期的な磁気的変化を有するものである。ワイヤレスセンサユニット２０の回転センサは、パルサリング２８の周方向の周期的な磁気的変化を、内外輪２１，２２の相対回転として検出する。

上記磁界センサとしては、磁気抵抗センサ（ＭＲセンサ）やホールセンサ，フラックスゲート型磁界センサ，ＭＩセンサなどのアクティブ型磁界センサを用いることができる。このようにアクティブ型磁界センサを回転センサとして用いた場合、極低速まで回転を検出することができる。また、上記回転センサを、パルサリング２８の周方向磁気的変化の周期に対して位相が略９０°離れた位置に２個配置することで、回転センサの検出信号として位相が略９０°異なる２つの信号を得るようにしても良い。この場合には、これら２つの回転検出信号から、回転軸２４の回転方向も検出できる。

ワイヤレスセンサユニット２０には、センサとして回転センサの他に、回転以外の検出対象を検出する別のセンサを設けても良い。この場合の別のセンサとは、例えば温度センサ，振動センサ，荷重センサ，予圧センサなどである。

前記軸受装置から離れた場所には、ワイヤレスセンサユニット２０のＩＣタグに対してリーダ／ライタ機能を有する信号受信機２９が設置される。この信号受信２９は、ワイヤレスセンサユニット２０に対して常に無線給電しており、これによりワイヤレスセンサユニット２０のセンサおよびＩＣタグに電力が常時供給される。回転軸２４の回転に伴いセンサから出力される回転検出信号は、常時、ワイヤレスセンサユニット２０のＩＣタグを介して、方形波パルス列の形でリアイタイムに信号受信機２９に送信される。

ワイヤレスセンサユニット２０のセンサとして、回転センサの他に温度センサや振動センサなどが設けられている場合には、温度センサや振動センサなどの検出出力はＩＣタグのメモリに一旦格納され、ＩＣタグが信号受信機２９からの読み出し指令を受けた時に、メモリに格納されていた前記センサ出力が信号受信機２９に送信される。このように、回転センサ以外の温度センサや振動センサなどのセンサをワイヤレスセンサユニット２０に設けて軸受の状態を検出することで、軸受の故障診断や工場ライン監視などに利用することができる。

リアルタイムで送信するセンサ信号とメモリに格納するセンサ信号との区別は、例えば１／Ｏポート８（図５）の各センサを接続するアドレス毎にリアルタイム送信用とメモリ格納用とを区別するように、外部信号送信手段９を設定しておくことで可能である。
なお、これらのセンサは、ワイヤレスセンサユニット２０とは別の場所に取付けても良い。また、この実施形態の軸受装置では、図５のワイヤレスセンサシステムをユニット化したワイヤレスセンサユニット２０を搭載した場合を示したが、図６や図７のワイヤレスセンサシステムをユニット化したものを搭載しても良い。

このように、このワイヤレスユニット２０を搭載した軸受装置では、別に信号送信部や電源回路を設けることなく、センサの検出信号を送信でき、リアルタイムでの送信も可能となる。

図９は、ワイヤレスセンサ搭載の車輪用軸受装置の一実施形態を示す。この車輪用軸受装置は、上記したワイヤレスセンサシステムをユニット化したワイヤレスセンサユニット２０を車輪用軸受装置に搭載したものである。この実施形態は第３世代型の車輪用軸受装置に適用したものである。このワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置は、センサとして回転センサを有するワイヤレスセンサユニット２０を軸受部３１に取付けたものであり、ここでは等速ジョイント４４を連結した状態を示している。
軸受部３１は、内周に複列の軌道面３５を有する外方部材３３と、これら各軌道面３５に対向する軌道面３６を有する内方部材３４と、これら外方部材３３および内方部材３４の軌道面３５，３６間に介在した複列の転動体３７とで構成される。各列の転動体３７は保持器３８により保持されている。外方部材３３と内方部材３４との間の両端はシール３９，４０によりそれぞれ密封されている。

外方部材３３は一体の部品からなり、車体の懸架装置におけるナックル（図示せず）に取付けるフランジ３３ａが外周に設けられている。
内方部材３４は、アウトボード側端に車輪取付用フランジ４１ａを有するハブ輪４１と、このハブ輪４１のインボード側端の外周に嵌合した内輪４２とを有し、これらハブ輪４１および内輪４２に前記複列の軌道面３６における各列の軌道面３６が設けられている。なお、アウトボード側とは、車輪用軸受装置を車両に取付けた状態で車幅方向の外側となる側を言い、中央側となる側をインボード側と言う。

内方部材３４は中央孔４３を有し、この中央孔４３に等速ジョイント４４の片方の継手部材となる外輪４５のステム部４５ａが挿通されている。このステム部４５ａの先端の雄ねじ部にナット４６をねじ込んで締付けることにより、等速ジョイント外輪４５が内方部材３４に結合される。このとき、等速ジョイント外輪４５に設けられた段面４５ｂが、内方部材３４の内輪４２の幅面を押し付けることで、内輪４２のハブ輪４１に対する固定が行われる。

ワイヤレスセンサユニット２０は、センサとして回転センサを有するものであり、外方部材３３のインボード側端部の外径面に嵌合する環状の芯金４７に装着されている。ワイヤレスセンサユニット２０の回転センサは、ホールセンサやＭＲセンサなどの磁界センサからなり、内輪４２のインボード側端部外径面に装着された環状のパルサリング２８に対して軸方向に対面するように配置される。パルサリング２８は、多極に着磁された磁石や、ギヤ状の凹凸を施した磁性体リングなど、周方向に周期的な磁気的変化を有するものである。ワイヤレスセンサユニット２０の回転センサは、パルサリング２８の周方向の周期的な磁気的変化を内外の部材３４，３３の相対回転として検出する。上記磁界センサは磁気抵抗効果型磁界センサであることが望ましい。すなわち、磁界センサとして磁気抵抗効果型磁界センサを用いた場合は、その抵抗値を大きくすることで消費電力を小さくすることができるので、無線給電を行うのに有利である。また、上記回転センサを、パルサリング２８の周方向磁気的変化の周期に対して位相が略９０°離れた位置に２個配置することで、回転センサの検出信号として位相が略９０°異なる２つの信号を得るようにしても良い。この場合には、これら２つの回転検出信号から、車輪の回転方向も検出できる。

パルサリング２８は、この実施形態では、インボード側のシール４０の構成部品を兼ねており、スリンガとしての機能を発揮する。すなわち、このシール４０は、パルサリング２８の芯金と、外方部材３３の内径面に嵌合したシール部材とで構成され、そのシール部材のリップ部がパルサリング２８の芯金に摺接するようにされている。

ワイヤレスセンサユニット２０には、センサとして回転センサのほかに、回転以外の検出対象を検出する別のセンサを設けても良い。この場合の別のセンサとは、例えば温度センサ，振動センサ，荷重センサ，予圧センサなどである。また、回転センサとは別のこれらのセンサとＩＣタグとを含む別のワイヤレスセンサユニットを、軸受部３１の別の場所に設置しても良い。

車体の例えばタイヤハウジングなどには、ワイヤレスセンサユニット２０のＩＣタグに対してリーダ／ライタ機能を有する信号受信機２９が設置される。この信号受信機２９は、ワイヤレスセンサユニット２０に対して常に無線給電しており、これによりワイヤレスセンサユニット２０のセンサおよびＩＣタグに電力が常時供給される。車輪の回転に伴い回転センサから出力される回転検出信号は、常時、ワイヤレスセンサユニット２０のＩＣタグを介して、リアイタイムに信号受信機２９に送信される。信号受信機２９が受信した信号は、センサ信号として車体のＥＣＵ（電気制御ユニット）に送られて、各種制御や異常監視などに使用される。

このように、無線給電されるアクティブ磁界センサからなる回転センサが車輪の回転を検出し、その回転検出信号をリアルタイムで送信することで、０速まで回転を検出でき、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。さらに、上記したように回転方向を検出することで、その検出データをヒルホールドコントロールなどに使用することができる。

ワイヤレスセンサユニット２０のセンサとして、回転センサのほかに温度センサや振動センサなどが設けられている場合には、温度センサや振動センサなどの検出出力はＩＣタグのメモリに一旦格納した後で、定期的に送信しても良いし、ＩＣタグが信号受信機２９からの読み出し指令を受けた時に、メモリに格納されていた前記センサ出力を信号受信機２９に送信するようにしても良い。このように、回転センサ以外の温度センサや振動センサなどのセンサをワイヤレスセンサユニット２０に設けることで、これらのセンサ信号を車両制御や軸受部３１の異常診断などに利用できる。なお、この実施形態の車輪用軸受装置では、図５のワイヤレスセンサシステムをユニット化したワイヤレスセンサユニット２０を搭載した場合を示したが、図６や図７のワイヤレスセンサシステムをユニット化したものを搭載しても良い。

図１０は、ワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置の他の実施形態を示す。このワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置は、例えば図５のワイヤレスセンサシステムをユニット化したワイヤレスセンサユニット２０を第４世代型の車輪用軸受装置に搭載したものである。この車輪用軸受装置は、図９の実施形態において、内方部材３４が、ハブ輪４１と、その中央孔４３に挿入されて嵌合する等速ジョイント外輪４５とからなり、外方部材３３の軌道面３５，３５に対向する複列の軌道面３６のうちの各列の軌道面３６が、ハブ輪４１および等速ジョイント外輪４５のそれぞれに設けられている。インボード側端のシール４０は、外方部材３３の内径面と等速ジョイント外輪４５の外径面との間に介在させてある。

ワイヤレスセンサユニット２０は、外方部材３３にその径方向に貫通した状態で固定された取付部材５１内に、回転センサ１６Ａ，他のセンサ１６Ｂ，およびＩＣタグ１を内蔵させて構成される。回転センサ１６Ａ，他のセンサ１６Ｂ，およびＩＣタグ１は、一つの基板に実装されてユニット化されている。回転センサ１６Ａおよび他のセンサ１６Ｂは、前記取付部材５１内における軸受内部側に配置され、ＩＣタグ１は取付部材５１内における軸受外部側に配置されている。回転センサ１６Ａは内方部材３４に設けられたパルサリング２８Ａに対して径方向に対面するように配置された磁界センサからなり、パルサリング２８Ａの周方向の周期的な磁気的変化を内外の部材３４，３３の相対回転として検出する。パルサリング２８Ａは内方部材３４を構成するハブ輪４１の外径面の両軌道面３６で挟まれる位置に取付けられている。他のセンサ１６Ｂは、温度センサ，振動センサ，荷重センサ，予圧センサなどである。

なお、上記各実施形態の外部入力機能付ＩＣタグにおいて、その基本となるＩＣタグ１としては、例えばＲＦＩＤ（無線周波数認識：Radio Frequency Identification）技術を応用したＲＦＩＤＩＣタグを用い、これに上記入力端子８ａおよび外部信号送信手段９等を付加したものとできる。ＲＦＩＤＩＣタグの伝送方式としては、静電結合、電磁結合、マイクロ波等の電波、光等を用いる形式のものがあり、上記各実施形態においても、このうち、いずれのかの形式のものを、用途等に応じて用いれば良い。

この発明の第１の実施形態にかかる外部入力機能付ＩＣタグの概略構成を示すブロック図である。 この発明の他の実施形態にかかる外部入力機能付ＩＣタグの概略構成を示すブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる外部入力機能付ＩＣタグの概略構成を示すブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる外部入力機能付ＩＣタグの概略構成を示すブロック図である。 この発明の外部入力機能付ＩＣタグを用いたワイヤレスセンサシステムの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 ワイヤレスセンサシステムの他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。 ワイヤレスセンサシステムのさらに他の実施形態の概略構成を示すブロック図である。 前記ワイヤレスセンサシステムを搭載した軸受装置の一実施形態を示す断面図である。 前記ワイヤレスセンサシステムを搭載した車輪用軸受装置の一実施形態を示す断面図である。 前記ワイヤレスセンサシステムを搭載した車輪用軸受装置の他の一実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１…ＩＣタグ
３…アンテナ
４…中央処理装置（ＣＰＵ）
５…メモリ
６…送受信回路
７…電源回路
８…Ｉ／Ｏポート
８ａ…入力端子
９…外部信号送信手段
１０…外部機器
１１…外部電源
１３，１５…電源端子
１６…センサ
１７…Ａ／Ｄコンバータ
２０…ワイヤレスセンサユニット
３３…外方部材
３４…内方部材
３５，３６…軌道面
３７…転動体

Claims (13)

1. 中央処理装置、メモリ、およびワイヤレスで送信する手段を有するＩＣタグであって、外部信号を入力可能な入力端子およびその入力された外部信号をリアルタイムで送信する外部信号送信手段を有することを特徴とする外部入力機能付ＩＣタグ。
2. 請求項１において、前記入力端子は、入力の制御および記憶の少なくとも一方の機能を有するポートに設けられまたは前記ポートに接続されたものである外部入力機能付ＩＣタグ。
3. 請求項１または請求項２において、Ａ／Ｄコンバータを内蔵した外部入力機能付ＩＣタグ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれ１項において、ＩＣタグを駆動するための電力を供給する電源回路を内蔵した外部入力機能付ＩＣタグ。
5. 請求項４において、前記内蔵の電源回路は、ＩＣタグの外部の素子に給電が可能なものである外部入力機能付ＩＣタグ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、ＩＣタグの駆動電力を、信号の送受信経路とは別にワイヤレスで外部から給電される電源回路を有する外部入力機能付ＩＣタグ。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、ＩＣタグを駆動する電力をＩＣタグの外部から給電するための端子を有する外部入力機能付ＩＣタグ。
8. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、ＩＣタグを駆動する電力を供給する電源を内蔵した外部入力機能付ＩＣタグ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の外部入力機能付ＩＣタグと、この外部入力機能付ＩＣタグの前記入力端子に接続され検出対象を検出するセンサとを有し、前記外部信号送信手段によりセンサ信号をワイヤレスで送信するワイヤレスセンサ。
10. 請求項９において、入力端子を設ける構成に代えて、検出対象を検出するセンサをＩＣタグに内蔵したワイヤレスセンサ。
11. 請求項９または請求項１０において、前記センサが、回転センサ、温度センサ、加速度センサ、振動センサ、荷重センサ、およびトルクセンサの中のいずれか１つまたは複数であるワイヤレスセンサ。
12. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の外部入力機能付ＩＣタグ、または請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサを搭載した軸受装置。
13. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、この外方部材の前記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材と、前記対向する軌道面間に介在する複列の転動体とを有し、車体に対して車輪を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８のいずれか１項に記載の外部入力機能付ＩＣタグ、または請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサを搭載したことを特徴とする車輪用軸受装置。

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