JP2005233290A - Bearing device with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ付軸受装置に関し、特に、機械装置や、鉄道車両、自動車、搬送車等の移動体に組み込まれる軸受装置の運転状態の検知や予防保全に用いられるセンサ付軸受装置に関する。 The present invention relates to a sensor-equipped bearing device, and more particularly, to a sensor-equipped bearing device used for detection of an operating state of a bearing device incorporated in a moving body such as a mechanical device or a railway vehicle, an automobile, a transport vehicle, or preventive maintenance.
従来のセンサ付軸受装置の一例として、封止インサートにセンサを固定したセンサ付軸受装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an example of a conventional sensor-equipped bearing device, a sensor-equipped bearing device in which a sensor is fixed to a sealing insert is known (for example, see Patent Document 1).
図2に示すように、特許文献1に開示されたセンサ付軸受装置100は、軸受(不図示)の外輪(不図示)上に封止インサート101が圧接され、封止インサート101上に、加速度計デバイスを含んだセンサ本体102と、運動センサや回転センサを組み込んだセンサ本体103とが、異なる位置に搭載されている。センサ本体102,103は、ケーブル104を通じて、ハウジング105上に搭載された多ピン型コネクタ106に接続されている。
As shown in FIG. 2, in the sensor-equipped
センサ付軸受装置100では、センサ本体102,103が軸受の負荷圏内に配されており、一方のセンサ102内には、回転軸に垂直な方向の振動を測定する加速度計と、回転軸の軸方向の振動を測定する加速度計とが設けられている。
ところで、上記特許文献1では、センサ本体102,103は軸受の外輪に圧接された封止インサート101に取り付けられているため、軸受の外輪が衝撃やクリープ等でハウジング105に対して回転すると、ケーブル104が破断する等のおそれがあった。また、特許文献1は無線送信による送信について開示しているが、無線送信の設備は高価であると共に、信号の信頼性が乏しい。このため、ケーブルを用いて送信する従来の方法においてケーブルの破断に対する改善が望まれている。
By the way, in Patent Document 1, since the
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、軸受の外輪が衝撃やクリープ等で軸受箱に対して回転することがなく、センサのケーブルが破断することが防止でき、信頼性の高いセンサ付軸受装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to prevent the outer ring of the bearing from rotating with respect to the bearing housing due to impact, creep, or the like, and to prevent the sensor cable from being broken. Another object of the present invention is to provide a highly reliable bearing device with a sensor.
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
(1) 軸部材に取り付けられる内輪と、軸受箱に取り付けられる外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体とを備えた軸受と、前記軸受の状態を監視するセンサとを備えたセンサ付軸受装置であって、
前記外輪の外周面には孔が形成されており、該孔には、前記軸受箱にねじ止めされた雄ねじ部材の先端部が嵌め合わされることを特徴とするセンサ付軸受装置。
(2) 前記孔に嵌め合わされる前記雄ねじ部材の先端部には、ねじが形成されていないことを特徴とする(1)に記載のセンサ付軸受装置。
(3) 前記孔は、軸方向に長軸を有する楕円孔であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のセンサ付軸受装置。
(4) 前記孔は、前記雄ねじ部材の直径に前記外輪の遊び代を加えた大きさ以上の直径を有する円孔であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のセンサ付軸受装置。
(5) 前記センサは、前記軸受の状態を監視する検出素子と、該検出素子を内包するセンサ筐体とを備え、前記センサ筐体は、前記軸受のシール部材に取り付けられることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
(6) 前記軸受は、軸受内部への異物侵入を防止するためのシール手段を備え、該シール手段はラビリンスシールであることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
(7) 前記センサは、速度検出素子、温度検出素子、振動検出素子の少なくとも一つを含むことを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
(8) 前記センサ付軸受装置は、鉄道車両用センサ付軸受装置であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) A bearing provided with an inner ring attached to the shaft member, an outer ring attached to the bearing housing, and a plurality of rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring, and a sensor for monitoring the state of the bearing A sensor-equipped bearing device comprising:
A sensor-equipped bearing device, wherein a hole is formed in an outer peripheral surface of the outer ring, and a leading end portion of a male screw member screwed to the bearing box is fitted into the hole.
(2) The sensor-equipped bearing device according to (1), wherein a screw is not formed at a distal end portion of the male screw member fitted into the hole.
(3) The sensor-equipped bearing device according to (1) or (2), wherein the hole is an elliptical hole having a long axis in an axial direction.
(4) The sensor-equipped bearing according to (1) or (2), wherein the hole is a circular hole having a diameter equal to or larger than a diameter of the male screw member plus a play allowance of the outer ring. apparatus.
(5) The sensor includes a detection element that monitors a state of the bearing, and a sensor casing that includes the detection element, and the sensor casing is attached to a seal member of the bearing. The sensor-equipped bearing device according to any one of (1) to (4).
(6) The sensor according to any one of (1) to (5), wherein the bearing includes seal means for preventing foreign matter from entering the bearing, and the seal means is a labyrinth seal. Bearing device.
(7) The sensor-equipped bearing device according to any one of (1) to (6), wherein the sensor includes at least one of a speed detection element, a temperature detection element, and a vibration detection element.
(8) The sensor-equipped bearing device according to any one of (1) to (7), wherein the sensor-equipped bearing device is a railcar-equipped sensor-equipped bearing device.
本発明のセンサ付軸受装置によれば、外輪の外周面に孔が形成され、該孔に軸受箱にねじ止めされた雄ねじ部材の先端部が収容されているので、外輪が衝撃やクリープ等で軸受箱に対して回転することがない。その結果、センサのケーブルが破断することが防止され、信頼性の高いセンサ付軸受装置を提供することができる。 According to the sensor-equipped bearing device of the present invention, a hole is formed in the outer peripheral surface of the outer ring, and the tip of the male screw member screwed to the bearing box is accommodated in the hole. There is no rotation with respect to the bearing housing. As a result, the sensor cable is prevented from being broken, and a highly reliable bearing device with a sensor can be provided.
以下、本発明の実施形態に係るセンサ付軸受装置を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a sensor-equipped bearing device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は本発明の実施形態に係るセンサ付軸受装置を示す断面図である。図1に示すように、本発明の実施形態であるセンサ付軸受装置10は、鉄道車両用センサ付軸受装置であり、本発明の軸部材である車軸11が、図示しない車輪を支持固定した状態で、軸受箱12の内径側で、複列円すいころ軸受13により、回転自在に支持されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a sensor-equipped bearing device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a sensor-equipped bearing
複列円すいころ軸受13には、種々部材の重量等によるラジアル荷重と任意のアキシアル荷重とが負荷される。複列円すいころ軸受13は、軸受箱12に取り付けられ、円錐外面状に傾斜した一対の外輪軌道面14(片方の外輪軌道面は図示しない。)を内周面に有する単一の外輪15と、車軸11に取り付けられ、円錐外面状に傾斜した内輪軌道面16(片方の内輪軌道面は図示しない。)を外周面に有する一対の内輪17(片方の内輪は図示しない。)を有する。
The double row tapered roller bearing 13 is loaded with a radial load due to the weight of various members and an arbitrary axial load. The double row tapered roller bearing 13 is attached to the
また、複列円すいころ軸受13は、外輪15の外輪軌道面14と内輪17の内輪軌道面16との間に複列で複数配置された転動体である円すいころ18と、円すいころ18を転動自在に保持する環状の打ち抜き保持器19(片方の保持器は図示しない。)とを有する。複列円すいころ軸受13の内部には、グリース等の潤滑剤が封入されている。
Further, the double row tapered roller bearing 13 rolls the
一対の内輪17間には、内輪間座20が配されており、内輪間座20と反対側の内輪17の軸方向端部にも、内輪間座21が配されている。また、内輪間座21の端部には、センサの一部を構成する円環状の速度検出用ギア部材22が車軸11に螺合固定されている。さらに、速度検出用ギア部材22の側部には、カバー23がボルト24によって固定されている。
An
また、外輪15は、軸受箱12の非負荷圏側にねじ止めされた雄ねじ部材25によって回り止めされている。軸受箱12には、周面に雌ねじ26が加工された貫通孔27が設けられており、雄ねじ部材25は、外周面に形成された雄ねじ部28を雌ねじ26と螺合させることで、軸受箱12にねじ止めされている。また、外輪15の外周面29には盲孔30が形成されており、この盲孔30には、雄ねじ部材25の先端部31が挿入されて嵌め合わされている。これにより、外輪15が衝撃やクリープ等で軸受箱12に対して回転することが防止される。
The
雄ねじ部材25の先端部31は、雄ねじ部材25の雄ねじ部28の谷よりも小径に加工されており、ねじが形成されていない。先端部31にねじが形成されている場合には、外輪15が雄ねじ部材25に衝突すると、先端部のねじ山が潰れて、雄ねじ部材25を軸受箱12から取り外せなくなったり、取り外す際に軸受箱12の雌ねじ26を破損したりすることがあるが、本実施形態では、先端部31にねじが形成されていないので、衝突によるねじ山の破損はなく、雄ねじ部材25の取り外しが容易にできる。
The
盲孔30は、車軸11の軸方向に長軸を有する楕円孔とするか、雄ねじ部材25の直径に外輪15の遊び代を足した大きさ以上の直径を有する円孔とし、雄ねじ部材25と盲孔30との間には車軸11の軸方向に隙間が設けられている。このため、車両がカーブ等に進入した際、外輪15に軸方向荷重が作用して外輪15が軸方向に移動しても、外輪15は雄ねじ部材25と接触することがない。よって、雄ねじ部材25が破損されることが防止され、回り止めの信頼性を向上することができる。なお、雄ねじ部材25は軸受箱12の非負荷圏側に設けたが負荷圏側でもよい。また、軸受箱12が二つ割り構造の軸受箱からなる場合は、非負荷圏側に設けた方が作業性に優れる。
The
また、外輪15の端部には、鉄製のシール部材32が組付けられている。シール部材32には、径方向内方に延びるフランジ部33の先端部に、フランジ部33に対してほぼ90度に折曲された筒状のシール板部34が形成されている。また、内輪間座21の外周面には、所定の隙間をもってシール板部34を囲むように形成されたシール凹部35が設けられている。従って、シール板部34を有するシール部材32とシール凹部35を有する内輪間座21は、円すいころ軸受13内部への異物侵入を防止するためのシール手段であるラビリンスシール36を構成する。
Further, an
シール部材32には、円すいころ軸受13の状態を監視するセンサ37が取り付けられている。センサ37は、円すいころ軸受13の状態を監視する検出素子として、速度検出素子38、温度検出素子39、振動検出素子40と、これらの検出素子38,39,40を内包するセンサ筐体41とを備える。
A
センサ筐体41は、シール部材32の内側に設けた雌ねじ部材42を用いて、シール部材32のフランジ部33を挟み込むようにしてシール部材32に取り付けられている。雌ねじ部材42には、複数のねじ孔43が形成されており、フランジ部33に形成された挿通孔44とセンサ筐体41に形成された挿通孔45を介して複数のボルト46がねじ込まれている。なお、雌ねじ部材42に複数のねじ孔43を設けることで、雌ねじ部材42の脱落を防止している。なお、シール部材32に雄ねじを固定し、その雄ねじを使用してセンサ筐体41を固定してもよい。
The
センサ筺体41は、アルミニウム合金製のものからなり、底部47にセンサ孔48が形成され、上部開口はカバー49により密閉されている。センサ筐体41とフランジ部33との間の隙間には、シリコン樹脂50が充填されており、鉄製のシール部材32とアルミニウム合金製のセンサ筐体41間の取付け面の隙間部分に水分が浸入するのを防ぎ、アルミニウムと鉄の基準電位の差に基づくアルミニウム合金の溶出を防止している。
The
速度検出素子38、温度検出素子39、振動検出素子40は、センサ筐体41に設けられた基板51に固定されており、円すいころ軸受13の状態を高精度に検出する。
The
速度検出素子38は、速度検出用ギア部材22に非接触にして、センサ筐体41のセンサ孔48内に配されており、車軸11に固定された速度検出用ギア部材22の回転を検出することによって車軸11の回転を計測しており、例えばパルス状の電気信号を発生する。発生した電気信号は、制御回路(不図示)に送られて監視される。
The
温度検出素子39は、センサ筐体41の円すいころ軸受13に近い、シール部材32側に配されており、シール部材32を介して伝達される円すいころ軸受内部の雰囲気温度を常時測定して制御回路に与えることにより、潤滑材切れ等による焼付きの発生を防止する。このとき、シール手段として、非接触のシールであるラビリンスシール36を用いているため発熱がなく、円すいころ軸受13の発熱を精度良く測定することができる。また、温度検出素子39を他の検出素子よりシール部材側に配しているので、シール部材32の温度をより正確に測定できる。
The
振動検出素子40は、円すいころ18、外輪15、内輪16に与えられた振動成分を電気信号に変換して制御回路に送ることにより共振等の検出を行う。
The
尚、センサ筐体41からは、速度検出素子38,温度検出素子39,振動検出素子40から出力された測定信号を外部に伝送するためにケーブル(不図示)が引き出されているが、外輪15に回り止めが施されていることにより、外輪15がクリープ等で実質的に回転することがないので、ケーブルを破断することが無くなり、センサ付軸受装置10の信頼性を向上できる。
A cable (not shown) is drawn from the
上述したように、本実施形態のセンサ付軸受装置10によれば、外輪15の外周面には盲孔30が形成されており、盲孔30には、軸受箱12にねじ止めされた雄ねじ部材25の先端部31が嵌め合わされるので、外輪15が衝撃やクリープ等で軸受箱12に対して実質的に回転することがない。その結果、センサ37のケーブルが破断することが防止され、信頼性の高いセンサ付軸受装置10を提供することができる。
As described above, according to the sensor-equipped
また、盲孔30に嵌め合わされる雄ねじ部材25の先端部31には、ねじが形成されていないので、外輪15が雄ねじ部材25と衝突しても、衝突によるねじ山の破損はなく、雄ねじ部材25の取り外しが容易にできる。
Further, since no screw is formed at the
また、盲孔30は、軸方向に長軸を有する楕円孔か、雄ねじ部材25の直径に外輪15の遊び代を加えた大きさ以上の直径を有する円孔としているので、車両がカーブ等に進入して、外輪15に軸方向荷重が作用して、外輪15が軸方向に移動しても、外輪15は雄ねじ部材25と接触せず、回り止めを破損することは無く、回り止めの信頼性を向上することができる。
The
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本実施形態では、外輪の外周面に盲孔を設けたが、貫通孔であってもよい。ただし、軸受内部のグリースが漏れたり、軸受内部にゴミ等の異物が侵入する可能性がある場合には、盲孔を設けるほうが好ましい。
軸受は、複列円すいころ軸受に限らず、その他、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受等の各種転がり軸受を適用しても良く、また、単列軸受であっても複列軸受であってもよい。
また、センサに内蔵される検出素子は特に限定されず、軸受の状態を高い精度で監視する上で、速度検出素子、温度検出素子、加速度検出素子の少なくとも一つを含んでいることが望ましい。
In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
In this embodiment, the blind hole is provided on the outer peripheral surface of the outer ring, but it may be a through hole. However, when there is a possibility that grease inside the bearing leaks or foreign matter such as dust enters the inside of the bearing, it is preferable to provide a blind hole.
The bearings are not limited to double row tapered roller bearings, and various other rolling bearings such as deep groove ball bearings, angular ball bearings, and cylindrical roller bearings may be applied. It may be a bearing.
Further, the detection element built in the sensor is not particularly limited, and it is desirable to include at least one of a speed detection element, a temperature detection element, and an acceleration detection element in order to monitor the state of the bearing with high accuracy.
10 センサ付軸受装置
11 車軸(軸部材)
12 軸受箱
13 円すいころ軸受(軸受)
15 外輪
17 内輪
25 雄ねじ部材
30 盲孔(孔)
31 先端部
32 シール部材
36 ラビリンスシール
37 センサ
38 速度検出素子(検出素子)
39 温度検出素子(検出素子)
40 振動検出素子(検出素子)
41 センサ筐体
10 Bearing device with
12
15
31
39 Temperature detection element (detection element)
40 Vibration detection element (detection element)
41 Sensor housing
Claims (8)
前記外輪の外周面には孔が形成されており、該孔には、前記軸受箱にねじ止めされた雄ねじ部材の先端部が嵌め合わされることを特徴とするセンサ付軸受装置。 A bearing provided with an inner ring attached to the shaft member, an outer ring attached to the bearing housing, a plurality of rolling elements disposed between the inner ring and the outer ring, and a sensor for monitoring the state of the bearing. A bearing device with a sensor,
A sensor-equipped bearing device, wherein a hole is formed in an outer peripheral surface of the outer ring, and a leading end portion of a male screw member screwed to the bearing box is fitted into the hole.
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