JP2003232345A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受に焼付き等の異常事態が発生する前に、
早期かつ正確に軸受の異常診断を行う手段を提供する。 【解決手段】 油膜による潤滑によって回転軸を回転自
在に支持する軸受装置の軸受部の近傍に水分検出センサ
を設け、この水分検出センサが軸受部近傍の水分を検出
し、検出された水分量が閾値を超えた場合に警報を発す
る。これによって、油膜に浸入した水分により油膜切れ
を生ずる異常事態の前置現象を検知することが可能とな
り、早期かつ正確に異常事態を判定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受装置の異常を
診断する手段を備えた軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の異常を診断する手段を備えた軸受
装置の例を、図９に示す転がり軸受装置を用いて説明す
る。１は転がり軸受装置である。２はハウジングであ
り、機械装置等のフレーム３にボルト等の締結手段によ
って固定される。

【０００３】４は転がり軸受の内輪であり、図示しない
回転軸と嵌合し連動して回転する。５は転がり軸受の外
輪であり、ハウジング２に嵌合され固定される。６は転
動体であり、保持器７によって互いの接触を防止するよ
うに保持されて所定のピッチで複数個設けられ、内輪４
に設けられた転動軌道とこれに対向する外輪５に設けら
れた転動軌道との間に転動自在に設けられ、回転軸を回
転自在に支持する。

【０００４】８は振動センサであり、ハウジング２の所
定の位置に設置され、ハウジング２に伝わる転がり軸受
の振動を検出する。９はアンプであり、振動センサから
導線によって導かれた信号を増幅する。１０はＧメータ
であり、アンプ９で増幅され導線によって導かれた信号
から振動加速度を演算し出力する。

【０００５】上記のような転がり軸受装置１において
は、グリース潤滑や、滴下給油やジェット給油等の油潤
滑によって内輪４および外輪５の転動軌道と転動体６と
の間に潤滑油を供給して油膜を形成し、この油膜による
潤滑作用によって滑らかな回転を保つようにして転がり
軸受の寿命を保証している。このような転がり軸受の異
常を診断する場合は、転がり軸受の磨耗等によって発生
する振動を振動センサが検出し、この信号をアンプ９を
介してＧメータ１０に送り、Ｇメータ１０が出力する振
動加速度の値が一定の値を超えた時に異常と診断して転
がり軸受の交換等の保守を実施する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の転がり軸受装置の異常診断においては、振動の
検出対象である転がり軸受と振動センサとの間にハウジ
ングが介在しているため、この間の距離が長いことや、
ハウジングと外輪との嵌合の強さの程度により生じる振
動の減衰によって、異常事態に至る前兆として初期に発
生する微弱な振動が的確に検出されない場合がある。

【０００７】また、振動は機械装置の至る所で発生する
ため、この外乱による振動を検出してしまい正常な当該
軸受を異常と診断する誤診断が発生するという問題もあ
る。一方、水が直接かつ頻繁にかかる厳しい環境下で使
用される自動車や鉄道等の車両の車軸用軸受装置や鉄鋼
等の圧延ロール用軸受装置等の転がり軸受装置において
は、水が軸受内に浸入した場合にその水分によって潤滑
油の油膜切れが発生して異音や異常振動等が発生する場
合がある。

【０００８】これによって、正常な軸受回転が阻害され
る異常事態となり、異常な温度上昇等によって転がり疲
労が急速に進展し、転がり軸受の寿命の低下や損傷等を
発生させ、ついには転がり軸受の焼付きが発生して車両
の横転や脱線、あるいは製造ラインの停止という事態に
至るおそれがある。また、自動車のエンジン等の潤滑油
においては、エンジンの燃焼ガス中の水分の浸入やヘッ
ドガスケット等の損傷によるエンジン冷却水の潤滑油へ
の漏水によって潤滑油に水分が混入し、水分量が多い場
合には上記と同様に軸受の損傷が発生し、軸受が焼付い
た場合は車両火災等の発生が懸念される。

【０００９】更に、トランスミッションにおいても路面
の水の跳ね上げや冠水等によって水分がケース内に浸入
し、トランスミッション内の軸受を上記と同様に損傷さ
せ、異音や焼付き等の異常事態を発生させるおそれがあ
る。本発明は、上記の問題点を解決するためになされた
もので、軸受の異常事態が発生する前に、早期かつ正確
に軸受の異常診断を行う手段を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、油膜による潤滑によって回転部材を回転
自在に支持する軸受装置の軸受部の近傍に水分検出セン
サを設け、この水分検出センサが軸受部近傍の水分を検
出することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明に
よる軸受装置を転がり軸受装置に適用した実施の形態に
ついて説明する。 第１実施の形態例 図１は本発明の第１実施の形態を示す断面図である。

【００１２】１１は転がり軸受装置であり、トランスミ
ッション等のケース内に設置され、メインシャフト等の
回転軸１２を支持している。１３は玉軸受であり、飛ま
つ給油により油潤滑される。１４は玉軸受１３の回転輪
としての内輪であり、その内周面で嵌合する回転部材と
しての回転軸１２と連動して回転し、その外周面には玉
軸受１３の転動軌道が設けられている。

【００１３】１５は玉軸受１３の静止輪としての外輪で
あり、その外周面は図示しないケース等に嵌合して固定
され、その内周面に転動軌道が設けられている。１６は
玉軸受１３の転動体としての玉であり、保持器１７によ
って互いの接触を防止するように保持されて所定のピッ
チで複数個設けられ、内輪１４に設けられた転動軌道と
これに対向する外輪１５に設けられた転動軌道との間に
油膜を介して転動自在に挟持されて軸受部を形成し、回
転軸１２を回転自在に支持する。

【００１４】２１は水分検出センサであり、玉軸受１３
の外輪１５（静止輪）に固定されてその検出部が軸受部
の近傍に配置され、内輪１４と外輪１５との間に形成さ
れる空間２２に設置されている。なお、本実施の形態で
は、水分検出センサ２１として、コンデンサの電極の間
に第４級アンモニウム塩やスルホン酸基等をベースにし
た材料で製作した乾湿膜を設け、吸脱着する水分に応じ
て変化するインピーダンスによって湿度を測定する電気
抵抗式湿度センサの例を用いて説明する。

【００１５】２３は信号処理器であり、水分検出センサ
２１から導線を介して送られる信号を基に演算し、その
結果を定量値として出力する。２４は制御装置であり、
信号処理器２３から導線を介して送られる出力値、つま
り制御装置２４の入力値と予め設定された閾値とを比較
する比較手段を制御装置を構成する構成要素の一つとし
ている。

【００１６】２５は警報装置であり、制御装置２４の比
較手段による比較結果が、閾値を超えた場合に制御装置
２４から送られる信号により警報を発する。なお、信号
処理器２３、制御装置２４および警報装置２５は、使用
する水分検出センサの種類や使用状況に応じて適切な形
態とすることがよく、必要であれば一体に構成するよう
にしてもよい。これによって導線等が省略でき装置の簡
素化を図ることが可能となる。

【００１７】上述した構成の作用について説明する。軸
受装置１１に設けられた水分検出センサ２１は、密封さ
れた図示しないケース内に設置されているため、外気と
は遮断された環境に設置されている。玉軸受１３が飛ま
つ給油によって潤滑油を供給され、玉１６と内輪１４お
よび外輪１５の転動軌道との間に油膜を形成し、回転軸
１２を支持して正常に回転している場合は、水分検出セ
ンサ２１の検出部近傍の湿度は略一定に保たれており、
信号処理器２３は正常時の湿度を出力する。

【００１８】漏水等によって図示しないケース内に水分
が浸入すると、その水滴等が回転体と接触して飛まつと
なって飛散し、この水分が水分検出センサ２１の検出部
に設けられた乾湿膜に吸着してそのインピーダンスを変
化させる。信号処理器２３は、このインピーダンスの変
化を基に水分量としての湿度を演算し、定量値として制
御装置２４に対して出力する。

【００１９】制御装置２４では、この入力値と予め設定
された閾値とを比較手段によって比較し、入力値が閾値
を超えた場合に、警報装置２５に向けて信号を送り、警
報装置２５はブザーや警告音声等による警告音を発して
運転者や保守係員等に対して警報を発する。この警報を
感知した運転者や保守係員等は、玉軸受１３に異常事態
が発生したことを察知することができ、玉軸受１３の交
換や漏水箇所の修理等の適切な処置を行うことが可能と
なる。

【００２０】これによって、油膜による潤滑によって回
転軸を支持する軸受部が、油膜に浸入した水分によって
油膜切れを生ずる異常事態の前置現象を検知することが
可能となり、早期かつ正確に異常事態を判定することが
できる。なお、警報装置の発する警報は、ブザーや警告
音声等による警告音等の聴覚に訴えるものとして説明し
たが、点滅するランプやパトロールランプ等の警告灯等
の視覚に訴えるもの、警告文言や数字、記号等の表示、
またはこれらの組合せや色の変化によるもの等の中から
使用状況に応じて選択、または組合せて使用するように
してもよい。

【００２１】また、水分検出センサを各軸受部に設け、
異常値を示した部位やその順序を記憶する記憶手段を制
御装置等に設けることによって、異常部位の特定を容易
に行うことができ漏水部位等の修理部位を迅速に発見す
ることが可能となる。上記は、飛まつ給油による潤滑油
の供給を例に説明したが、ジェット給油等の潤滑油を圧
送ポンプによって加圧し、軸受部に供給する高速転がり
軸受等の場合においても、回転体との接触による水滴等
の飛散以外にも、潤滑油のタンク等に浸入した水分が、
圧送ポンプのブレード等によって潤滑油と攪拌され、白
濁した潤滑油として供給されるため、これによってケー
ス内の湿度が上昇または直接付着することによって上記
と同様に異常事態の前置現象を検知することが可能とな
り、早期かつ正確に異常事態を判定することができる。

【００２２】また、水分検出センサ２１としては、以下
に示す湿度センサや漏水センサを使用することも可能で
ある。電気抵抗式湿度センサの他の態様としては、乾湿
膜に代えてセラミック素材による乾湿材を設け、吸脱着
する水分に応じて変化するインピーダンスによって湿度
を測定するものがある。

【００２３】更に、乾湿膜をセルロース系の親水性高分
子材料等とし、高分子中の親水基と水分の物理的吸着の
量に応じて変化する誘電率によって湿度を測定する静電
容量式湿度センサ等を用いてもよい。図２は水分検出セ
ンサ２１として用いることができる光学式漏水センサの
例を示す説明図である。

【００２４】３１は光学式漏水センサの外体であり、ネ
ジ等の手段によって図１に示す転がり軸受の外輪１５に
固定される。３２は反射部であり、石英ガラス等の透明
部材で製作されており、反射面３２ａ、３２ｂが直交し
て配置された三角柱に成形されている。３３ａは投光用
ケーブルであり、外体３１内に固定されており、図２に
矢印で示すように図示しない信号処理器等から光を導
き、反射面３２ａに向かって所定の円錐広がり角を有す
る光を照射する。

【００２５】３３ｂは入光用ケーブルであり、外体３１
内に固定されており、図２に矢印で示すように反射面３
３ｂで反射した光を図示しない信号処理器等に装備した
受光部へ導く。玉軸受１３が回転軸１２を支持して正常
に回転している場合は、水分検出センサ２１の検出部に
は水滴の付着がなく、投光用ケーブル３３ａから照射さ
れた光は、反射面３２ａ、３２ｂでその一部または全部
が反射されて入光用ケーブル３３ｂに導かれ、信号処理
器の受光部によって正常時の光量が検出される。

【００２６】漏水等によって図示しないケース内に水分
が浸入すると、その水滴等が回転体と接触して飛まつと
なって飛散する。この水滴が水分検出センサ２１の検出
部、例えば反射面３２ａに付着すると、反射面３２ａの
水分の付着部では光が反射面３２ａを通過してしまうた
め、反射面３２ｂに到達する光量が減少し、これによっ
て反射面３２ｂで反射されて信号処理器に到達する光量
が減少する。この光量の減少の程度によって水分量が検
出される。

【００２７】なお、反射面３２ｂ、または反射面３２
ａ、３２ｂの両面に水滴が付着した場合も同様である。
信号処理器２３は、この検出された光量を基に水分量を
演算し、定量値として制御装置２４に対して出力する。
図３は水分検出センサ２１として用いることができる光
学式漏水センサの他の態様を示す説明図である。

【００２８】なお、上記図２と同様の部分は、同一の符
号を付してその説明を省略する。３４は反射部であり、
石英ガラス等の透明部材で製作されており、略２等辺三
角形の断面を有する三角柱を２個並設してそれぞれの反
射面３４ａ、３４ｂを対向させて配置し、空間部３５を
形成するよう構成する。これによって水分を検出する場
合は、正常時には投光用ケーブル３３ａから円錐状に照
射された光の一部または全部が、図３に矢印で示すよう
に反射面３４ａで反射され、空間部３５側の面３５ａを
通過した後、屈折して空間３５に進入する。

【００２９】この光は、面３５ｂで再び屈折して反射面
３４ｂで反射され、入光用ケーブル３３ｂに導かれ図示
しない信号処理器によってその光量が検出される。漏水
等によって水分が混入し、例えば反射面３４ａに水滴が
付着すると、反射面３４ａの水滴の付着部では光が反射
面３４ａを通過してしまうため、反射面３４ｂで反射さ
れて信号処理器に到達する光量が減少する。この光量の
減少の程度によって水分量を測定することが可能とな
る。

【００３０】なお、反射面３４ｂ、または反射面３４
ａ、３４ｂの両面に水滴が付着した場合も同様である。
また、回転部と潤滑油が存在する環境下では水分が潤滑
油に混入すると潤滑油と水分が混ざり合って白濁し、潤
滑油中に水分の粒が分布する状態の白濁滴となって飛散
する。

【００３１】このような白濁滴が空間部３５に付着する
と、その程度に応じて通過する光量が減少し、白濁の程
度が検出できるため水分量の検出が可能となる。図４は
水分検出センサ２１として用いることができる電気式漏
水センサの例を示す説明図である。なお、上記図１と同
様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３２】４１は電気式漏水センサの外体であり、ネ
ジ等の手段によって図１に示す転がり軸受の外輪１５に
固定される。４２は中心電極であり、導線によって電源
４３の一方の極と接続している。４４は側方電極であ
り、中心電極４２とは絶縁被覆等によって電気的に絶縁
されており、中心電極４２と所定の隙間を介して対向し
ている。また、導線によって電源４３の他方の極と接続
している。

【００３３】４５は電圧検出器であり、中心電極４２と
側方電極４４との間の電位差を測定する。４６は電流検
出器であり、電源４３と中心電極４２、側方電極４４で
構成される電気回路に流れる電流を測定する。電圧検出
器４５と電流検出器４６の出力は、図２に破線で示す導
線によって信号処理器２３に送られる。

【００３４】これによって水分を検出する場合は、電源
４３と中心電極４２、側方電極４４で構成される電気回
路において、中心電極４２と側方電極４４との電極間に
所定の隙間が存在しているため正常時には電流が流れな
い。漏水等によって水分が図４に示す水滴のように電極
間に付着すると、この水滴によって中心電極４２と側方
電極４４とが導通して電気回路に電流が流れ、これを電
流検出器４６が検出して信号処理器２３にその出力が送
られ、水分の存在が検知される。

【００３５】また、前述した白濁滴が電極間に付着した
場合は、白濁滴の水分量に応じて電極間の抵抗値が変化
して電気回路に流れる電流が変化する。この電流値と電
圧値とを基に信号処理器２３は抵抗値を演算し、これに
よって水分量を測定することが可能となる。図５は電気
式漏水センサの他の態様を示す説明図である。なお図４
と同様の部分は同一の符号を付して、その説明を省略す
る。

【００３６】４７は絶縁被覆であり、外輪１５に固定さ
れ、電源４３の一方の極と接続している電極４８と、電
源４３の他方の極と接続している外輪１５との間を電気
的に絶縁する。これによって水分を検出する場合は、電
源４３と電極４８、外輪１５で構成される電気回路にお
いて、電極４８と外輪１５との間は絶縁被覆４７によっ
て電気的に絶縁されているため正常時には電流が流れな
い。

【００３７】漏水等によって水分が図５に示す水滴のよ
うに電極４８と外輪１５の間に付着すると、この水滴に
よって電極４８と外輪１５とが導通して電気回路に電流
が流れ、これを電流検出器４６が検出して信号処理器２
３にその出力が送られ、水分の存在が検知される。な
お、電気式漏水センサとしては、回転軸に電源の他方の
極を接続しておき、電極を回転軸に接近させて設置する
ようにしても前記図４、図５に示す電気式漏水センサと
同様の機能を得ることができる。

【００３８】上記のようにして、漏水センサおいては抵
抗値や光量の程度によって、湿度センサにおいては湿度
の程度によって、水分の存在の検知と水分量の測定が可
能となる。また、水分の検知のみが可能なセンサを用い
ても、軸受部に浸入する水滴等を事前に検知することが
可能であり、これによって警報を発することができ上記
と同様の効果を奏することができる。

【００３９】なお、本発明に適用する水分検出センサと
しては、水分の検知または水分量の測定が可能なセンサ
であれば、どのような形式のものでもよく、前記の例に
限るものではない。 第２実施の形態例 図６は本発明の第２実施の形態を示す断面図であり、本
発明の軸受装置を自動車の駆動輪に用いられる車軸用転
がり軸受装置に適用したものである。

【００４０】なお、上記第１実施の形態例と同様の部分
は、同一の符号を付してその説明を省略する。５１は駆
動輪に用いられる車軸用転がり軸受装置であり、グリー
ス等により潤滑されるアンギュラ玉軸受５２ａ、５２ｂ
を背面合わせにして構成されている。５３はアンギュラ
玉軸受５２ａの内輪および回転軸としてのハブであり、
その外周面にアンギュラ玉軸受５２ａの転動軌道を有し
ている。

【００４１】５４はアンギュラ玉軸受５２ｂの内輪であ
り、その外周面にアンギュラ玉軸受５２ａの転動軌道を
有しており、内周面をハブ５３と嵌合し連動して回転す
る。５５は外輪であり、その内周面にアンギュラ玉軸受
５２ａおよびアンギュラ玉軸受５２ｂの両方の転動軌道
を有している。５６ａはアンギュラ玉軸受５２ａの転動
体としての玉であり、保持器５７ａによって互いの接触
を防止するように保持されて所定のピッチで複数個設け
られ、ハブ５３に設けられた転動軌道とこれに対向する
外輪５５に設けられた転動軌道との間に油膜を介して転
動自在に挟持されて軸受部を形成する。

【００４２】５６ｂはアンギュラ玉軸受５２ｂの転動体
としての玉であり、保持器５７ｂによって互いの接触を
防止するように保持されて所定のピッチで複数個設けら
れ、内輪５４に設けられた転動軌道とこれに対向する外
輪５５に設けられた転動軌道との間に油膜を介して転動
自在に挟持されて軸受部を形成し、アンギュラ玉軸受５
２ａと共同して回転軸としてのハブ５３を回転自在に支
持する。

【００４３】５８ａはリップシール等のシール部材であ
り、外輪５５の内周面に嵌合して固定されハブ５３の外
周面に摺接し、外部からの塵芥や泥水の浸入を防止する
と共にグリース等の潤滑材から僅かに溶けだす油脂分の
外部への放出を防止する。５８ｂはリップシール等のシ
ール部材であり、外輪５５内周面に嵌合して固定され内
輪５４の外周面の間に設けられた鍔部に摺接し、外部か
らの塵芥や泥水の浸入を防止すると共にグリース等の潤
滑材から僅かに溶けだす油脂分の外部への放出を防止す
る。

【００４４】５９は回転フランジであり、ハブ５３の一
端に設けられ複数個の孔６０を有しており、これに設け
られたにスタッドボルト６１によって、車両のブレーキ
装置の回転部や車輪と結合される。６２はスプライン孔
であり、図示しない等速ジョイントの回転駆動軸に設け
られたスプライン部と嵌合し、エンジンからの駆動力を
駆動輪に伝達する。

【００４５】６３は固定フランジであり、回転フランジ
５９の反対側で外輪５５の一端に設けられ、これに設け
られたネジ孔６４によって車両の懸架装置に設けられた
図示しないナックルの取付部にボルト等の締結手段を用
いて固定される。水分検出センサ２１は外輪５５に固定
され、それぞれの軸受部の近傍で、シール部材５８ａ、
５８ｂ、ハブ５３、内輪５４および外輪５５によって形
成されるそれぞれの空間２２に設けられ、軸受装置の最
下部に位置するように設置されている。

【００４６】上述した構成の作用について説明する。本
実施の形態の車両用転がり軸受装置５１の車両への取付
は、固定フランジ６３と車両の懸架装置に設けられた図
示しないナックルを嵌合して組立て、ネジ孔６４によっ
てナックルの取付部を複数のボルトにより締結して固定
する。回転フランジ５９には、車両のブレーキ装置の回
転部や車輪が、回転フランジ５９に設けられたスタッド
ボルト６１によって締結されて結合される。

【００４７】これによって、回転フランジ５９と一体に
成形されているハブ５３に結合された車輪等の回転部
が、玉５６ａ、５６ｂを介して外輪５５に保持されて車
体と結合し回転自在に支持される。ハブ５３に設けられ
たスプライン孔６２には、図示しない等速ジョイントの
回転駆動軸に設けられたスプライン部が挿入されて嵌合
し、エンジンからの駆動力がハブ５３伝えられ、これに
結合している車輪が駆動輪となる。このようにしてエン
ジンの駆動力が駆動輪に伝達される。

【００４８】自動車の駆動輪に用いられる車軸用転がり
軸受装置５１に設けられた水分検出センサ２１は、シー
ル部材５８ａ、５８ｂによって密封され外気とは遮断さ
れた環境に設置されている。アンギュラ玉軸受５２ａ、
５２ｂの軸受部が、グリースによる潤滑によって回転体
を支持して正常に回転している場合は、軸受部の近傍に
それぞれ設置された水分検出センサ２１の検出部近傍の
湿度は略一定に保たれており、信号処理器２３は正常時
の湿度を出力する。

【００４９】シール部材５８ａ、５８ｂの損傷等によっ
て水分が軸受装置内に浸入した場合は、その水滴等が回
転体と接触して飛まつとなって飛散する。また、回転部
とグリースが存在する環境下では水分が混入するとグリ
ースと水分が混ざり合って混濁し、グリース中に水分の
粒が分布する状態となる。シール部材５８ａ、５８ｂの
近傍に設置されている水分検出センサ２１の検出部にこ
の水滴またはグリース中の水分粒が付着すると、検出部
に設けられた乾湿膜に水分が吸着してそのインピーダン
スを変化させる。

【００５０】その後の信号処理器２３、制御装置２４お
よび警報装置２５の動作は第１実施の形態例と同様であ
るので省略する。これによって、第１実施の形態の効果
に加えて、飛散した水滴や分離したグリース中の水分粒
が外輪やシール部材等の静止部位に付着した場合に、水
分が重力によって軸受装置の最下部に集まるため、転が
り軸受装置の最下部の位置に水分検出センサを設置する
ことによって、浸入した水分の検出をより容易に行うこ
とができる。

【００５１】また、このことは車両停止時等の回転軸の
停止状態においてより顕著となり、これによって車両始
動時等の故障診断の用途に有用な機能を発揮させること
ができる。 第３実施の形態例 図７は本発明の第３実施の形態を示す断面図であり、本
発明の軸受装置を鉄道車両の車軸に用いられる車軸用転
がり軸受装置に適用したものである。

【００５２】なお、上記第１実施の形態例と同様の部分
は、同一の符号を付してその説明を省略する。７１は鉄
道車両の車軸に用いられる車軸用転がり軸受装置であ
り、グリース等により潤滑される円錐ころ軸受７２ａ、
７２ｂを背面合わせにして構成されている。

【００５３】７３ａ、７３ｂは円錐ころ軸受７２ａ、７
２ｂの内輪であり、その内周面で嵌合する車軸７４と連
動して回転し、その外周面に転動軌道を有している。７
５は外輪であり、その外周面は図示しない車両のフレー
ム等に嵌合して固定され、その内周面に円錐ころ軸受７
２ａおよび円錐ころ軸受７２ｂの両方の転動軌道を有し
ている。

【００５４】７６ａ、７６ｂは円錐ころ軸受７２ａ、７
２ｂの転動体としての円錐ころであり、保持器７７ａ、
７７ｂによって互いの接触を防止するように保持されて
所定のピッチで複数個設けられ、内輪７３ａ、７３ｂに
設けられた転動軌道とこれに対向する外輪７５に設けら
れた転動軌道との間に油膜を介して転動自在に挟持され
て軸受部を形成し、車軸７４を回転自在に支持する。

【００５５】７８ａ、７８ｂはリップシール等のシール
部材であり、外輪７５の内周面に嵌合して固定されスリ
ーブ７９ａ、７９ｂの外周面に摺接し、外部からの塵芥
や水の浸入を防止すると共にグリース等の潤滑材から僅
かに溶けだす油脂分の外部への放出を防止する。水分検
出センサ２１は外輪７５に固定され、それぞれの軸受部
の近傍で、シール部材７８ａ、７８ｂ、内輪７３ａ、７
３ｂおよび外輪７５によって形成されるそれぞれの空間
２２に設けられ、軸受装置の最下部に位置するように設
置されている。

【００５６】上述した構成の作用について説明する。鉄
道用車両の車軸用転がり軸受装置７１に設けられた水分
検出センサ２１は、シール部材７８ａ、７８ｂによって
密封され外気とは遮断された環境に設置されている。円
錐ころ軸受７２ａ、７２ｂの軸受部が、グリースによる
潤滑によって回転体を支持して正常に回転している場合
は、軸受部の近傍にそれぞれ設置された水分検出センサ
２１の検出部近傍の湿度は略一定に保たれており、信号
処理器２３は正常時の湿度を出力する。

【００５７】シール部材７８ａ、７８ｂの損傷等によっ
て水分が軸受装置内に浸入した場合は、これらの近傍に
設置されている水分検出センサ２１の検出部には水滴ま
たはグリース中の水分粒が付着し、検出部に設けられた
乾湿膜に水分が吸着してそのインピーダンスを変化させ
る。その後の信号処理器２３、制御装置２４および警報
装置２５の動作は第１実施の形態例と同様であるので省
略する。

【００５８】これによって、第１および第２実施の形態
と同様の効果を得ることができる。 第４実施の形態例 図８は本発明の第４実施の形態を示す断面図であり、本
発明の軸受装置を鉄鋼等の圧延ロール用転がり軸受装置
に適用したものである。なお、上記第１実施の形態例と
同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００５９】８１は圧延ロール用転がり軸受装置であ
り、グリース等により潤滑される円錐ころ軸受８２ａ、
８２ｂ、８２ｃ、８２ｄからなる４列円錐ころ軸受であ
る。８３ａ、８３ｂは円錐ころ軸受８２ａ、８２ｂと円
錐ころ軸受８２ｃ、８２ｄの内輪であり、その内周面で
嵌合する軸８４と連動して回転し、その外周面にそれぞ
れの転動軌道を有している。

【００６０】８５ａ、８５ｃは外輪であり、その外周面
は図示しない圧延装置のフレーム等に嵌合して固定さ
れ、その内周面に円錐ころ軸受８２ａおよび円錐ころ軸
受８２ｄの転動軌道をそれぞれ有している。８５ｂは外
輪であり、その外周面は図示しない圧延装置のフレーム
等に嵌合して固定され、その内周面に円錐ころ軸受８２
ｂ、８２ｃの両方の転動軌道を有している。

【００６１】８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄは円錐こ
ろ軸受８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄの転動体として
の円錐ころであり、保持器８７ａ、８７ｂ、８７ｃ、８
７ｄによって互いの接触を防止するように保持されて所
定のピッチで複数個設けられ、内輪８３ａ、８３ｂに設
けられた転動軌道とこれに対向する外輪８５ａ、８５
ｂ、８５ｃに設けられた転動軌道との間に油膜を介して
転動自在に挟持されて軸受部を形成し、軸８４を回転自
在に支持する。

【００６２】８８ａ、８８ｂはリップシール等のシール
部材であり、静止部に嵌合して固定され内輪８３ａ、８
３ｂの外周面に摺接し、外部からの塵芥や水の浸入を防
止すると共にグリース等の潤滑材から僅かに溶けだす油
脂分の外部への放出を防止する。８９ａ、８９ｂはスペ
ーサであり、外輪８５ａと外輪８５ｂとの間および外輪
８５ｂと外輪８５ｃとの間に設けられ、各円錐ころ軸受
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄの予圧を管理する。

【００６３】９０はシール体装着溝であり、内輪８３
ａ、８３ｂの対向する面にそれぞれ環状に設けられ、ゴ
ム等の弾性材からなるシール体が装着されて内輪８３
ａ、８３ｂの合わせ部の隙間をシールする。水分検出セ
ンサ２１は外輪相当部材であるスペーサ８９ａ、８９ｂ
に固定され、軸受部の近傍で、スペーサ８９ａ、８９
ｂ、内輪８３ａ、８３ｂおよび外輪８５ａ、８５ｂ、８
５ｃによって形成されるそれぞれの空間２２に設けら
れ、軸受装置の最下部に位置するように設置されてい
る。

【００６４】上述した構成の作用について説明する。圧
延ロール用転がり軸受装置８１に設けられた水分検出セ
ンサ２１は、シール部材８８ａ、８８ｂおよびにシール
体装着溝９０に装着されたシール体よって密封され外気
とは遮断された環境に設置されている。円錐ころ軸受８
２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄの軸受部が、グリースに
よる潤滑によって回転体を支持して正常に回転している
場合は、軸受部の近傍にそれぞれ設置された水分検出セ
ンサ２１の検出部近傍の湿度は略一定に保たれており、
信号処理器２３は正常時の湿度を出力する。

【００６５】シール部材８８ａ、８８ｂの損傷やシール
体装着溝９０に装着されたシール体の損傷等によって水
分が軸受装置内に浸入した場合は、水滴またはグリース
中の水分粒が円錐ころ８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ
のピッチ間の間隙から水分検出センサ２１に達し、その
水分が検出部に設けられた乾湿膜に吸着してそのインピ
ーダンスを変化させる。

【００６６】その後の信号処理器２３、制御装置２４お
よび警報装置２５の動作は第１実施の形態例と同様であ
るので省略する。これによって、第１および第２実施の
形態と同様の効果を得ることができる。また、円錐ころ
軸受８２ａ、８２ｂおよび円錐ころ軸受８２ｃ、８２ｄ
はそれぞれ正面合わせとなっており、それぞれの内輪お
よび外輪の転動面が水分検出センサに向けて拡大する円
錐面となっているため、水分の浸入の可能性が高いシー
ル部材やシール体の損傷により浸入した水分が、軸受部
を通過した後に水分検出センサの付近に集まりやすく、
これをいち早く検出することが可能となる。この場合
は、異常診断の基準値である閾値を他の場合よりも低く
設定しておくことが必要である。

【００６７】なお、水分検出センサの取付位置は、上記
第２から第４実施例で示した位置に設けることが望まし
いが、装置または取付部位の都合で前記位置に設けるこ
とができない場合は、軸受部の近傍であればどのような
位置に設けてもよく、製作コストの節減のために一箇所
としても第１実施の形態例で示した効果を損なうもので
はない。

【００６８】上述は、転がり軸受の静止輪を外輪として
説明したが、外輪を回転部材と連動して回転する回転輪
とし、内輪を静止輪とした構成の軸受装置の場合は、前
記各実施例における水分センサを静止輪である内輪に取
付けるようにする。これによって前記各実施例と同様の
効果を得ることができる。また、転がり軸受を例に説明
したが、水の浸入は滑り軸受装置においても同様の事態
を引起すため、滑り軸受装置の軸受部の近傍に本発明の
水分検出センサを設けることによって、転がり軸受の場
合と同様に異常事態の前置現象を検知することができ
る。

【００６９】更に、強制給油等の圧送ポンプによって加
圧した潤滑油が供給される滑り軸受においても、ジェッ
ト給油の場合と同様にして水分の検出が可能であり、異
常事態の前置現象を検知することができ、早期かつ正確
に異常事態を判定することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、油膜に
よる潤滑によって回転軸を支持する軸受部の近傍に水分
検出センサを設け、軸受装置に浸入した水分を検出する
ことによって、油膜に浸入した水分により油膜切れを生
ずる異常事態の前置現象を検知することが可能となり、
早期かつ正確に異常事態を診断することができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態を示す断面図

【図２】光学式漏水センサの例を示す説明図

【図３】光学式漏水センサの他の態様を示す説明図

【図４】電気式漏水センサの例を示す説明図

【図５】電気式漏水センサの他の態様を示す説明図

【図６】本発明の第２実施の形態を示す断面図

【図７】本発明の第３実施の形態を示す断面図

【図８】本発明の第４実施の形態を示す断面図

【図９】従来例を示す断面図

【符号の説明】

１、１１ 転がり軸受装置 ２ ハウジング ３ フレーム ４、１４、５４ 内輪 ５、１５、５５ 外輪 ６ 転動体 ７、１７、５７ａ、５７ｂ 保持器 ８ 振動センサ ９ アンプ １０ Ｇメータ １２ 回転軸 １３ 玉軸受 １６、５６ａ、５６ｂ 玉 ２１ 水分検出センサ ２２ 空間 ２３ 信号処理器 ２４ 制御装置 ２５ 警報装置 ３１、４１ 外体 ３２、３４ 反射部 ３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ 反射面 ３３ａ 投光用ケーブル ３３ｂ 入光用ケーブル ３５ａ、３５ｂ 面 ４２ 中心電極 ４３ 電源 ４４ 側方電極 ４５ 電圧検出器 ４６ 電流検出器 ４７ 絶縁被覆 ４８ 電極 ５１、７１ 車軸用転がり軸受装置 ５２ａ、５２ｂ アンギュラ玉軸受 ５３ ハブ ５８ａ、５８ｂ シール部材 ５９ 回転フランジ ６０ 孔 ６１ スタッドボルト ６２ スプライン孔 ６３ 固定フランジ ６４ ネジ孔 ７２ａ、７２ｂ、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ 円
錐ころ軸受 ７３ａ、７３ｂ、８３ａ、８３ｂ 内輪 ７４ 車軸 ７５、８５ａ、８５ｂ、８５ｃ 外輪 ７６ａ、７６ｂ、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ 円
錐ころ ７７ａ、７７ｂ、８７ａ、８７ｂ、８７ｃ、８７ｄ 保
持器 ７８ａ、７８ｂ、８８ａ、８８ｂ シール部材 ７９ａ、７９ｂ スリーブ ８１ 圧延ロール用転がり軸受装置 ８４ 軸 ８９ａ、８９ｂ スペーサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油膜による潤滑によって回転部材を回転
   自在に支持する軸受装置において、 軸受部の近傍に水分検出センサを設け、該水分検出セン
   サが前記軸受部近傍の水分を検出することを特徴とする
   軸受装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記軸受部が、前記回転部材と連動する回転輪と、該回
   転輪に対向し非回転部に固定される静止輪と、前記回転
   輪の転動軌道と前記静止輪の転動軌道との間に転動自在
   に設けられた複数個の転動体とによって形成されること
   を特徴とする軸受装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記静止輪に水分検出センサを設け、該水分検出センサ
   が前記静止輪と前記回転輪との間の水分を検出すること
   を特徴とする軸受装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３において、 前記水分検出センサによって水分量を検出し、この検出
   値を予め設定された閾値と比較する比較手段を設けたこ
   とを特徴とする軸受装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記比較手段による比較結果が、前記閾値を超えた場合
   に警報を発することを特徴とする軸受装置。