JP2007198576A - Bearing with internal condition detecting function - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、シールで密封された軸受空間内への水の浸入等を検出する機能を有する軸受内状況検出機能付き軸受、例えば鉄道車両用、自動車用、産業機械用等の軸受内状況検出機能付き軸受に関する。 The present invention relates to a bearing-with-in-bearing situation detecting function having a function of detecting water intrusion into a bearing space sealed with a seal, for example, a bearing in-situation detecting function for a railway vehicle, an automobile, an industrial machine, etc. Related to bearings
潤滑剤を封入した軸受では、軸受内部の潤滑剤(グリース、油など)が劣化すると転動体の潤滑不良が発生し、軸受寿命が短くなる。転動体の潤滑不良を、軸受の振動状態などから判断するのでは、寿命に達して動作異常が発生してから対処することになるため、潤滑状態の異常をより早く検出できない。そこで、軸受内の潤滑剤の状態を定期的あるいはリアルタイムに観測し、異常やメンテナンス期間の予測を可能にすることが望まれる。 In a bearing in which a lubricant is enclosed, if the lubricant (grease, oil, etc.) inside the bearing deteriorates, the rolling element will be poorly lubricated and the bearing life will be shortened. Judging the poor lubrication of the rolling elements from the vibration state of the bearing, etc., will be dealt with after an operational abnormality occurs due to the end of the life, so the abnormality of the lubricating state cannot be detected earlier. Therefore, it is desired to observe the state of the lubricant in the bearing periodically or in real time so that the abnormality or the maintenance period can be predicted.
潤滑剤の劣化の主要な要因として、軸受の使用に伴って発生する摩耗粉が潤滑剤に混入することが挙げられる。
軸受の摩耗状態を検出するものとしては、軸受のシールの内側にセンサを配置し、摩耗粉の混入する潤滑剤の電気的特性を前記センサで検出するようにしたセンサ付き軸受が提案されている(例えば特許文献1)。
As a means for detecting the wear state of the bearing, a sensor-equipped bearing in which a sensor is arranged inside the seal of the bearing and the electrical characteristics of the lubricant mixed with wear powder is detected by the sensor has been proposed. (For example, patent document 1).
しかし、特許文献1のセンサ付き軸受は、潤滑剤に混入した摩耗粉を検出するのみで、軸受空間内への水の浸入や、軸受空間内の潤滑剤の含水率、潤滑剤の酸化等の軸受内状況を検出することはできない。また、特許文献1のセンサ付き軸受は、シールの内面の一部にセンサを設けたものであるため、摩耗粉の他の各種の検出に応用しようとした場合に、限られたシール内面を十分に検出に利用することができず、精度や感度の良い安定した検出を行うことが難しい。 However, the sensor-equipped bearing disclosed in Patent Document 1 only detects wear powder mixed in the lubricant, such as intrusion of water into the bearing space, moisture content of the lubricant in the bearing space, oxidation of the lubricant, and the like. The situation inside the bearing cannot be detected. Moreover, since the bearing with a sensor of patent document 1 has provided the sensor in a part of inner surface of a seal | sticker, when it is going to apply to various other detections of abrasion powder, the limited inner surface of a seal | sticker is enough Therefore, it is difficult to perform stable detection with high accuracy and sensitivity.
この発明の目的は、簡易な構成で、軸受内の状況を精度良く、また感度良く、安定して検出することのできる軸受内状況検出機能付き軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、簡易な構成で、軸受内への水の浸入、または軸受内の潤滑剤の含水率の検出を可能とすることでなる。
この発明のさらに他の目的は、簡易な構成で、軸受内の潤滑剤の酸化を検出可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、簡易な構成で、軸受内の潤滑剤の異物混入を検出可能とすることである。
An object of the present invention is to provide a bearing with an in-bearing state detection function that can detect the state in the bearing with high accuracy, sensitivity, and stability with a simple configuration.
Another object of the present invention is to make it possible to detect water intrusion into the bearing or the moisture content of the lubricant in the bearing with a simple configuration.
Still another object of the present invention is to enable detection of oxidation of a lubricant in a bearing with a simple configuration.
Still another object of the present invention is to enable detection of contamination of a lubricant in a bearing with a simple configuration.
この発明の軸受内状況検出機能付き軸受は、軸受空間を密封するシールを設けた軸受において、前記シールの軸受空間側の面となる内側面の全面に、検出用の電極パターンを設けたことを特徴とする。
この構成によると、シールの内側面の全面に検出用の電極パターンを設けたため、電極パターンを大きくすることができて、軸受空間内の状況を、精度、および感度良く、安定して検出することができる。また、リアルタイムで検出することができる。シールに電極パターンを設けたものであるため、構成も簡易なものとなる。
In the bearing with a bearing internal state detection function according to the present invention, in the bearing provided with a seal that seals the bearing space, an electrode pattern for detection is provided on the entire inner surface that is the bearing space side surface of the seal. Features.
According to this configuration, since the electrode pattern for detection is provided on the entire inner surface of the seal, the electrode pattern can be enlarged, and the situation in the bearing space can be detected stably with high accuracy and sensitivity. Can do. It can also be detected in real time. Since the electrode pattern is provided on the seal, the configuration is also simple.
この発明において、前記電極パターンに接続された検出回路を設けても良い。この検出回路は、軸受空間内への水の浸入を検出するものとしても良い。また、前記検出回路として、軸受空間内の潤滑剤の含水率を検出するものとしても良い。
前記電極パターンに検出回路を接続することで、電極パターン間に介在する軸受空間内の潤滑剤の静電容量あるいは電気抵抗を測定することにより、その測定値から軸受空間内への水の浸入や、軸受空間内に封入された潤滑剤の含水率を検出することができる。シール内側の電極パターンで検出するため、水分の浸入をより早く検出できる。
In the present invention, a detection circuit connected to the electrode pattern may be provided. The detection circuit may detect water intrusion into the bearing space. The detection circuit may detect the moisture content of the lubricant in the bearing space.
By connecting a detection circuit to the electrode pattern, by measuring the electrostatic capacity or electrical resistance of the lubricant in the bearing space interposed between the electrode patterns, water intrusion into the bearing space from the measured value or The moisture content of the lubricant sealed in the bearing space can be detected. Since the detection is performed with the electrode pattern inside the seal, the intrusion of moisture can be detected earlier.
前記検出回路は、軸受空間内の潤滑剤の酸化を検出するものとしても良い。潤滑剤の静電容量あるいは電気抵抗を測定することにより、潤滑剤の酸化を検出することもできる。この酸化の状況により、潤滑剤の劣化を判断することができる。 The detection circuit may detect oxidation of the lubricant in the bearing space. It is also possible to detect the oxidation of the lubricant by measuring the electrostatic capacity or electrical resistance of the lubricant. The deterioration of the lubricant can be determined from the state of oxidation.
前記検出回路は、軸受空間内の潤滑剤の異物混入を検出するものとしても良い。上記静電容量あるいは電気抵抗の測定により、潤滑剤の異物混入を検出することもできる。この異物混入により、潤滑剤の異物混入による劣化を検出することができる。 The detection circuit may detect contamination of the lubricant in the bearing space. It is also possible to detect foreign matter contamination in the lubricant by measuring the capacitance or electrical resistance. By this foreign matter contamination, it is possible to detect deterioration due to foreign matter contamination of the lubricant.
この発明の軸受内状況検出機能付き軸受は、軸受空間を密封するシールを設けた軸受において、前記シールの軸受空間側の面となる内側面の全面に、検出用の電極パターンを設けたため、簡易な構成で、軸受内の状況を精度良く、また感度良く、安定して検出することのできる。特に、軸受内への水の浸入や、潤滑剤の含水率を早期に検出することができる。 According to the bearing with the in-bearing state detection function of the present invention, in the bearing provided with a seal for sealing the bearing space, the electrode pattern for detection is provided on the entire inner surface which becomes the bearing space side surface of the seal. With a simple configuration, the situation in the bearing can be detected with high accuracy, high sensitivity and stability. In particular, the intrusion of water into the bearing and the moisture content of the lubricant can be detected at an early stage.
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。この軸受内状況検出機能付き軸受1は図1に概略構成を示すように、転動体4を介して互いに相対回転自在な内輪2および外輪3と、これら内外輪2,3間の環状空間の両端を密封する一対のシール5,6を備えた転がり軸受であって、一方のシール5の軸受空間側の面となる内側面の全面に設けた一対の検出用の電極パターン9,10と、この電極パターン9,10に接続されて軸受内の状況を検出する検出回路11とで構成される検出装置8を備えたものである。この軸受内状況検出機能付き軸受1は深溝玉軸受からなり、転動体4は保持器7で保持されている。
図2(A),(B)には、リング状のシール5の内側面の全面に、このシール5と同心に環状の電極パターン9,10を設けた例の平面図および断面図を示す。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown schematically in FIG. 1, the bearing 1 with a bearing internal state detection function includes an
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of an example in which
図3は、前記検出装置8の原理構成を示す。この検出装置8では、両電極パターン9,10間に挟まれた軸受1内の潤滑剤12の静電容量を検出回路11で測定し、測定された静電容量から、潤滑剤12に浸入あるいは混入した水分量を検出する。すなわち、両電極パターン9,10に挟まれた潤滑剤12に例えば水分が混入すると、水の誘電率が高いため、図4のように水分の混入量に比例して静電容量が増加する。そこで、測定される静電容量から、潤滑剤12に混入した水分量を検出することができる。なお、この検出装置8によると、軸受1の外部から軸受内に浸入した水分に限らず、軸受内に封入された潤滑剤12の含水率を検出することもできる。
FIG. 3 shows a principle configuration of the
また、以上の説明では、検出回路11により、両電極パターン9,10間に挟まれた潤滑剤12の静電容量を測定するものとしたが、静電容量の代わりに電気抵抗を測定しても良い。この場合、潤滑剤12に混入する水分量が増加すると電気抵抗が減少するので、測定される電気抵抗値から潤滑剤12に混入した水分量を検出することができる。
In the above description, the capacitance of the
軸受内に封入された潤滑剤12には、軸受1の使用に伴って摩耗粉等の異物が混入するが、異物の混入量が増加すると上記した電気抵抗の測定値も増加するので、その測定値から軸受空間内の潤滑剤12の異物混入量を検出するようにしても良い。また潤滑剤12は劣化に伴い酸化が進み、その酸化の程度により上記した静電容量や電気抵抗が変化するので、測定される静電容量や電気抵抗から軸受空間内の潤滑剤12の酸化を検出するようにしても良く、このようにして検出される異物混入量や酸化の程度から潤滑剤12の劣化状態を推定することもできる。
このように、軸受1内の潤滑剤12の水の浸入、あるいは異物混入等による劣化をリアルタイムで正確に検出できるため、軸受に動作異常が発生する前に潤滑剤の交換の必要性を判断でき、軸受1の潤滑不良による破損を防ぐことができる。また、潤滑剤交換の必要性を判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
The
As described above, since deterioration of the
図5(A),(B)は、前記シール5の内側面に設けられる電極パターン9,10の他の例の平面図および断面図を示す。この例の電極パターン9,10では、図5(C)に概略図で示すように、三重のリング構造で各リング部9a,9b,9cが一部9dで連続する電極パターン9と、二重のリング構造で各リング部10a,10bが一部10cで連続する電極パターン10とを、一方の電極パターン9の各リング部9a〜9cと他方の電極パターン10の各リング部10a,10bとが径方向に交互に並ぶように同心状に配置したものである。このように構成することにより、両電極パターン9,10の対向面を増大させることができる。そのため、限られたシール5の内側面の面積の中で、できるだけ電極パターン9,10の面積を大きくして、それだけ精度の良い検出を行うことができる。
5A and 5B show a plan view and a cross-sectional view of another example of
図6(A),(B)は、前記シール5の内側面に設けられる電極パターン9,10のさらに他の例の平面図および断面図を示す。この例の電極パターン9,10では、図6(C)に部分拡大平面図で示すように、リング部9eの内径側に複数の櫛歯9fを突出させた外周側の電極パターン9と、リング部10dの外径側に複数の櫛歯10eを突出させた内周側の電極パターン10とを、両電極パターン9,10の櫛歯9f,10eが周方向に交互に並ぶように同心状に配置したものである。このように構成することにより、両電極パターン9,10の対向面を増大させることができる。
6A and 6B show a plan view and a cross-sectional view of still another example of the
上記検出装置8を搭載したこの軸受内状況検出機能付き軸受1では、軸受空間内への水の浸入、軸受空間内に封入された潤滑剤の含水率,酸化、軸受空間内の潤滑剤の異物混入など広い範囲にわたる軸受内状況を、リアルタイムで正確に検出することができる。
In this bearing 1 equipped with the above-described
図7は、上記した検出装置8を搭載した軸受内状況検出機能付き軸受を、鉄道車両用ユニットに用いた断面図である。この場合の鉄道車両用軸受ユニットは、軸受内状況検出機能付き軸受1Aとその内輪34の両側に各々接して設けられた付属部品である油切り32および後ろ蓋33とで構成される。軸受1Aは、ころ軸受、詳しくは複列の円すいころ軸受からなり、各列のころ36,36に対して設けた分割型の内輪34,34と、一体型の外輪35と、前記ころ36,36と、保持器37とを備える。
後ろ蓋33は、車軸40に軸受1Aよりも中央側で取付けられて外周のオイルシール38を摺接させたものである。油切り32は、車軸40に取付けられて外周にオイルシール39を摺接させたものである。これら軸受1Aの両端部に配置される両オイルシール38,39により軸受1Aの内部に潤滑剤が封止され、かつ防塵・耐水性が確保される。
FIG. 7 is a cross-sectional view in which the bearing with the in-bearing state detection function equipped with the above-described
The
検出装置8の電極パターン9,10はオイルシール39の内側面に取付けられ、軸受1Aの外部に設けられた検出回路11に接続される。
上記検出装置8を搭載したこの軸受内状況検出機能付き軸受1Aでも、軸受空間内への水の浸入、軸受空間内に封入された潤滑剤の含水率,酸化、軸受空間内の潤滑剤への異物混入など広い範囲にわたる軸受内状況を、リアルタイムで正確に検出することができる。
The
Even in this
1,1A…軸受内状況検出機能付き軸受
5…シール
8…検出装置
9,10…電極パターン
11…検出回路
12…潤滑剤
39…オイルシール
DESCRIPTION OF
Claims (5)
2. The bearing according to claim 1, wherein a detection circuit connected to the electrode pattern is provided, and the detection circuit detects contamination of the lubricant in the bearing space.
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