潤滑剤劣化検出装置および検出装置付き軸受
【課題】 軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化検出装置を備えた検出装置付き軸受を提供する。
【解決手段】 この潤滑剤劣化検出装置１では、円弧状の光ファイバ４の両端にそれぞれ発光素子２および受光素子３を対向して設け、この円弧状の光ファイバ４の一部に潤滑剤５を介在させる測定用ギャップ部７を設ける。光ファイバ４の前記測定用ギャップ部７の近傍部を除く部分を覆う円弧状のカバー１２を設け、前記光ファイバ４の前記測定用ギャップ部７の近傍部を、前記カバー１２から突出させる。
【解決手段】 この潤滑剤劣化検出装置１では、円弧状の光ファイバ４の両端にそれぞれ発光素子２および受光素子３を対向して設け、この円弧状の光ファイバ４の一部に潤滑剤５を介在させる測定用ギャップ部７を設ける。光ファイバ４の前記測定用ギャップ部７の近傍部を除く部分を覆う円弧状のカバー１２を設け、前記光ファイバ４の前記測定用ギャップ部７の近傍部を、前記カバー１２から突出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑剤の混入物などによる劣化状態を検出する潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化検出装置を備えた検出装置付き軸受、例えば鉄道車両用、自動車用、風車設備用、工場設備用等の潤滑剤劣化検出装置付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、軸受のシール部材の内側に電極を配置し、摩耗粉の混入による潤滑剤の電気的特性を、抵抗値や静電容量や磁気抵抗やインピーダンスの変化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）。
【特許文献１】特開２００４−２９３７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のセンサ付き軸受は、潤滑剤の電気的特性を検出するものであるため、大量の摩耗粉が入って導通が起こるなどの状況にならなければ、特性変化として検出されず、混入物の検出が困難な場合がある。
【０００５】
このような課題を解決するものとして、例えば図１５のように、両端にそれぞれ発光素子４２および受光素子４３を対向させる一つ割りのリング状の光ファイバ４４を設け、このリング状の光ファイバ４４の円周方向の一部に、潤滑剤４５を介在させる測定用ギャップ部４７を設けた光学式の構成を考えた。
図１５の構成では、発光素子４２から出射された光が光ファイバ４４を経由して測定用ギャップ部４７に存在する潤滑剤４５を透過し、さらに光ファイバ４４を経由して受光素子４３で検出され、受光素子４３で検出される透過光量から潤滑剤４５に混入する鉄粉等の異物の量が推定される。
【０００６】
しかし、このような光学式のセンサを軸受内に組み込んで、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化検出に用いる場合、光ファイバ４４に対する保護がされていないので、光ファイバ４４が潤滑剤の流動によって荷重を受ける。そのため、光ファイバ４４が動くことによって出力が変動したり、光ファイバ４４が破損する可能性があり、安定した精度の良い検出ができない。また、光ファイバ４４の固定作業も困難である。
【０００７】
潤滑剤の流動によって光ファイバ４４が動くのを防止する対策として、光ファイバ４４の測定用ギャップ部４７の近傍部を除く部分を覆うカバーを設けることが考えられる。
しかし、この場合には、軸受内の潤滑剤が転動体の回転に伴って保持器と共に移動する動きを前記カバーが制限してしまうので、測定用ギャップ部４７に潤滑剤が入り込み難いことがあり、やはり安定した精度の良い検出ができない。
【０００８】
この発明の目的は、軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化検出装置を備えた検出装置付き軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の潤滑剤劣化検出装置は、円弧状の光ファイバの両端にそれぞれ発光素子および受光素子を対向して設け、この円弧状の光ファイバの一部に潤滑剤を介在させる測定用ギャップ部を設けた潤滑剤劣化検出装置であって、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部を除く部分を覆う円弧状のカバーを設け、前記光ファイバ前記測定用ギャップ部の近傍部を、前記カバーから突出させたことを特徴とする。
この構成によると、潤滑剤劣化検出装置を搭載する軸受が例えば円すいころ軸受である場合に、光ファイバの測定用ギャップ部を内外輪間の軸受空間における保持器よりも内径側でころの大端面の付近に配置できて、軸受内部の潤滑剤の移動が前記円弧状のカバーで妨げられることがない。そのため、光ファイバの測定用ギャップ部に潤滑剤を安定して入り込ませることができる。また、潤滑剤劣化検出装置を軸受に搭載するときに、円弧状のカバーを軸受へ取り付ける場合の取付部材に兼用できるので、容易な位置決めおよび取付けが可能となる。
その結果、軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる。
【００１０】
この発明において、前記光ファイバを、この光ファイバの変形防止用のパイプ内に略隙間なく挿通し、このパイプに挿通された、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の両側の近傍部が互いに同軸に対向するように、前記パイプの前記測定用ギャップ部の近傍部を曲がり形状としても良い。この構成の場合、発光素子で投光された光が光ファイバを経由して測定ギャップ部で受光側の光ファイバに直接入射されるようになり、出力変動を防止して安定した劣化検出が可能となる。
【００１１】
この発明において、前記カバーは、円弧状の光ファイバに対するその円弧中心軸方向の片側を少なくとも覆うものであり、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部は、前記円弧中心軸方向の前記片側に突出したものであっも良い。
【００１２】
この発明の検出装置付き軸受は、この発明の上記いずれかの構成の潤滑剤劣化検出装置を、転がり軸受における内外輪間の軸受空間に前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させて前記転がり軸受に取付けたものである。
この構成によると、潤滑剤劣化検出装置の円弧状のカバーにより潤滑剤の流動性が損なわれることなく、光ファイバの測定用ギャップ部に潤滑剤を入りやすくでき、潤滑剤劣化検出装置による軸受内部の潤滑剤の劣化検出を安定的に精度良く行うことができる。
その結果、軸受内に封入された潤滑剤の劣化状態を、リアルタイムで正確に検出することができる。これにより、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、軸受に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潤滑剤劣化検出装置の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【００１３】
この発明において、この発明の潤滑剤劣化検出装置を円すいころ軸受に取付け、前記円すいころ軸受の内外輪間の軸受空間における、保持器よりも内径側で転動体の大端面の付近に、前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させても良い。
円すいころ軸受の内部の潤滑剤は、保持器の内径面、外径面およびころの大端面に多く付着しているので、潤滑剤劣化検出装置の前記突出部をこのように配置すると、潤滑剤劣化検出装置の円弧状のカバーにより潤滑剤の流動性が損なわれることなく、光ファイバの測定用ギャップ部に潤滑剤を入りやすくできる。これにより、潤滑剤劣化検出装置による軸受内部の潤滑剤の劣化検出を安定的に精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の潤滑剤劣化検出装置は、円弧状の光ファイバの両端にそれぞれ発光素子および受光素子を対向して設け、この円弧状の光ファイバの一部に潤滑剤を介在させる測定用ギャップ部を設けた潤滑剤劣化検出装置であって、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部を除く部分を覆う円弧状のカバーを設け、前記光ファイバ前記測定用ギャップ部の近傍部を、前記カバーから突出させたため、軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる。
この発明の検出装置付き軸受は、この発明の潤滑剤劣化検出装置を転がり軸受における内外輪間の軸受空間に前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させて前記転がり軸受に取付けたため、潤滑剤劣化検出装置の円弧状のカバーにより潤滑剤の流動性が損なわれることなく、光ファイバの測定用ギャップ部に潤滑剤を入りやすくでき、潤滑剤劣化検出装置による軸受内部の潤滑剤の劣化検出を安定的に精度良く行うことができる。その結果、軸受内に封入された潤滑剤の劣化状態を、リアルタイムで正確に検出することができる。これにより、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、軸受に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潤滑剤劣化検出装置の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。図１は、この実施形態の潤滑剤劣化検出装置の概略構成図を示す。この潤滑剤劣化検出装置１は軸受に搭載されて軸受内部に封入された潤滑剤の劣化検出を行うものであり、発光素子２および受光素子３と、円弧状の光ファイバ４と、前記受光素子３の出力により潤滑剤の劣化を判定する判定手段６とを備える。前記光ファイバ４の一端は前記発光素子２の発光面に、他端は前記受光素子３の受光面にそれぞれ対向して配置される。また、光ファイバ４の円周方向の一部には、潤滑剤５を介在させる測定用ギャップ部７が設けられている。
このように円弧状の光ファイバ４の円周方向の一部に、検出対象の潤滑剤５を介在させる測定用ギャプ部７を設けることにより、発光素子２から出射された光が光ファイバ４を介して潤滑剤５を透過し、その透過光がさらに光ファイバ４を介して受光素子３に入射される。
【００１６】
前記発光素子２としては、ＬＥＤ、ＥＬ、有機ＥＬなどを用いることができ、発光回路８によって駆動される。前記受光素子３としては、フォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いることができ、その出力を受ける受光回路９によって受光素子３の受光量が検出される。
【００１７】
光ファイバ４は、２つの固定具１０，１１を介して光ファイバ４と略同径の円弧状カバー１２に取付けられている。円弧状カバー１２は、光ファイバ４の前記測定用ギャップ部５の近傍部を除く部分を覆って検出対象の潤滑剤５の流動による荷重から光ファイバ４を保護するための部材であり、図１のＢ−Ｂ矢視断面図を示す図２（Ｂ）のように、断面概形がＳ字状の剛性材料、例えば合成樹脂や金属材からなる。具体的には、円弧状カバー１２は、円弧状の光ファイバ４に対するその円弧中心軸方向の片側（図２（Ｂ）では右側）を少なくとも覆うものとされる。この潤滑剤劣化検出装置１を軸受内に設置する場合、円弧状カバー１２の表面側（図２（Ｂ）では右側面）が軸受内に封入される潤滑剤に晒されるように配置される。
【００１８】
光ファイバ４を固定する１つの固定具１０は、カバー１２の裏面（図２（Ｂ）では左側面）下半部に接合される円弧状の部材であり、この固定具１０に光ファイバ４の両端が固定され、さらに発光素子２および受光素子３もこの固定具１０に固定される。光ファイバ４を固定するもう１つの固定具１１は、図１のＡ−Ａ矢視断面図を示す図２（Ａ）のように、他の固定具１０の前面側に固定され、この固定具１１に光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部が固定されて位置決めされている。このように、光ファイバ４の両端を固定する固定具１０とは別の固定具１１で測定用ギャップ部７の近傍部を固定することにより、測定用ギャップ部７の位置決めを容易にすることができ、潤滑剤劣化検出装置１の組立も容易となる。なお、固定具１１は、他の固定具１０に固定するのではなく、円弧状カバー１２に直接固定しても良い。また、これら２つの固定具１０，１１を一体の部材としても良い。
【００１９】
光ファイバ４の測定用ギャップ部７に対応する位置である円弧状カバー１２の円周方向中間部には、図１に正面図で示すように円周方向に延びるスリット状の開口１３が設けられ、これにより測定用ギャップ部７が軸受内部の潤滑剤５に晒される。図３に平面図で示すように、固定具１１は、光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部を支持する部分が、円弧状カバー１２の開口１３からカバー１２の表面側に向けて二股状に突出した突出部１１ａとされている。これにより、光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部が、円弧状カバー１２からカバー外に突出させられる。この場合、測定用ギャップ部７となる隙間を介して対向する光ファイバ４の両端部は、厳密には互いに同軸上に並ばず、図３に強調して示すように平面視で円弧状カバー１２から突出する側に若干傾斜角度を持って互いに対向している。
【００２０】
上記構成により、光ファイバ４の両端、発光素子２および受光素子３を固定する固定具１０の表面側がカバー１２で覆われる。また、図２（Ｂ）のように、表面側のカバー１２と裏面側の固定具１０とで挟まれて形成される円弧状空間１４内に光ファイバ４の測定用ギャップ部７以外の部分が配置される。さらに、光ファイバ４は、その測定用ギャップ部７の近傍部を拡大して示す図４の一部破断平面図のように、この光ファイバ４の変形防止用のパイプ１６内に略隙間なく挿通されている。これにより、潤滑剤５の流動による荷重から、光ファイバ４、発光素子２および受光素子３が保護される。
【００２１】
円弧状カバー１２への固定具１０，１１の固定、あるいは固定具１０への他の固定具１１の固定は、ねじ、圧入、接着、溶接のいずれか１つ以上の結合処理により行われる。これにより、この潤滑剤劣化装置１の軸受への組込みを容易に行うことができる。
【００２２】
潤滑剤５が新品のときには透明に近い状態にあり、発光素子２から光ファイバ４を経由して投光され潤滑剤５を透過する透過光の強度は高い。ところが、潤滑剤５に混入する鉄粉（摩耗粉）などの異物の量が多くなると、透過光の強度が徐々に低下する。そこで、判定手段６は、透過光の強度に対応する受光素子３の出力から、潤滑剤５に混入している異物の量を検出する。潤滑剤５に混入する異物の量の増加は潤滑剤５の劣化の進行を意味するので、検出された異物の量から潤滑剤５の劣化具合を推定することができる。
【００２３】
このように、この潤滑剤劣化検出装置１では、円弧状の光ファイバ４の両端にそれぞれ発光素子２および受光素子３を対向して設け、この光ファイバ４の一部に潤滑剤５を介在させる測定用ギャップ部７を設け、光ファイバ４における前記測定用ギャップ部７を除く部分を覆う円弧状カバー１２を設けているので、光ファイバ４を潤滑剤５の流動による荷重から保護でき、光ファイバ４の破損が防止される。
また、光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部を、円弧状カバー１２から突出させているので、この潤滑剤劣化検出装置１を搭載する軸受が例えば円すいころ軸受である場合に、光ファイバ４の測定用ギャップ部７のみを内外輪間の軸受空間における保持器よりも内径側でころの大端面の付近に配置できて、軸受内部の潤滑剤の移動が前記円弧状カバー１２で妨げられることがなく、光ファイバ４の測定用ギャップ部７に潤滑剤５を安定して入り込ませることができる。
また、この潤滑剤劣化検出装置１を軸受に搭載するときに、円弧状カバー１２を軸受へ取り付ける場合の取付部材に兼用できるので、容易な位置決めおよび取付けが可能となる。
その結果、軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる。
【００２４】
また、この実施形態では、光ファイバ４を、この光ファイバ４の変形防止用のパイプ１６内に略隙間なく挿通しているので、光ファイバ４が潤滑剤５の移動による荷重で破損するのをより確実に防止できる。
【００２５】
図５ないし図７は、上記実施形態の潤滑剤劣化検出装置１を、鉄道車両用軸受に込み込んでなる検出装置付き軸受の一例を示す。この検出装置付き軸受２０は、図５に示すように、内輪２１の両側に各々接して設けられた付属品である油切り２５および後ろ蓋２６とで鉄道車両用軸受ユニットを構成する。軸受２０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２３，２３に対して設けた分割型の内輪２１，２１と、一体型の外輪２２と、前記ころ２３，２３と、保持器２４とを備える。
後ろ蓋２６は、車軸３０に軸受２０よりも中央側で取付けられて、外周に軸受シール３１Ａを摺接させたものである。油切り２５は、車軸３０に取付けられて外周に軸受シール３１を摺接させたものである。これら軸受２０の両端部に配置される両軸受シール３１，３１Ａにより軸受２０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。
【００２６】
この場合、潤滑剤劣化検出装置１における回路部（判定手段６、発光回路８、受光回路９）を除くセンサ部（発光素子２、受光素子３、光ファイバ４、円弧状カバー１２など）は、前記軸受シール３１を有するシールユニット２７内に組み込んで一体化されている。図６はシールユニット２７の拡大断面図を示す。
この場合のシールユニット２７は、軸受外輪２２の端部に取付けられる環状のシールケース２８と、このシールケース２８の内径面に圧入嵌合されるリング部材２９と、このリング部材２９の内周面に圧入嵌合される軸受シール３１とでなる。シールケース２８は、軸受シール３１を覆う環状の部材であって、軸方向に複数の段部が階段状に並ぶ断面形状とされ、その一端部を固定輪となる軸受外輪２２の内径面に圧入嵌合させることで軸受外輪２２に取付けられる。さらに、シールケース２８の他端の小径段部は、油切り２５のフランジ部２５ａの内向き幅面に形成されたリング状の溝３８に遊嵌させることで、この溝３８とシールケース２８の小径段部との間に形成されるラビリンス隙間で、密封が図られている。
このシールケース２８の中間段部の内径面に、断面Ｌ字状の前記リング部材２９がその円筒部２９ａを圧入嵌合させて取付けられている。リング部材２９の内径側に延びる立板部２９ｂは、前記油切り２５の外径面に対して所定のラビリンス隙間を形成するように配置されている。軸受シール３１は、断面Ｌ字状の環状芯金３２と、この環状芯金３２の立板部に固定される弾性部材３３とでなり、環状芯金３２の円筒部を前記リング部材２９の円筒部２９ａの内周面に圧入嵌合させることにより、リング部材２９を介してシールケース２８に固定される。前記弾性部材３３には、油切り２５の外径面に摺接するラジアルリップが形成されている。
【００２７】
前記シールユニット２７に対して、潤滑剤劣化検出装置１が同心に取付けられる。具体的には、シールケース２８における大径段部の内径面に潤滑剤劣化検出装置１の円弧状カバー１２が嵌め込まれ、続いて圧入される圧入リング３４により、シールケース２８の大径段部端面とリング部材２９の立板部２９ｂにわたって潤滑剤劣化検出装置１が押し当てられることで軸方向に位置決め固定される。このように潤滑剤劣化検出装置１を位置決め固定すると、光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部が、内外輪２１，２２間の軸受空間の保持器２４よりも内径側でころ２３の大端面の付近に配置される。
【００２８】
軸受内部の潤滑剤５は、保持器２４の内径面、外径面およびころ２３の大端面に多く付着しているので、上記したように光ファイバ４の測定用ギャップ部７を配置することで、図７のように測定用ギャップ部７をころ３２の大端面に付着する潤滑剤５に近づけることができ、潤滑剤劣化検出装置１の円弧状カバー１２で潤滑剤５の流動性が損なわれることなく、測定用ギャップ部７に潤滑剤５を入りやすくできる。これにより、潤滑剤劣化検出装置１による軸受内部の潤滑剤５の劣化検出を安定的に精度良く行うことができる。
また、円弧状カバー１２をこのようにシールケース２８と同心状に配置して潤滑剤劣化検出装置１を取付けると、軸受２０内に潤滑剤劣化検出装置１を容易に位置決めでき、組立も容易となる。なお、この場合の潤滑剤劣化検出装置１の取付けは、前記圧入に限らず、ねじや接着などのいずれかの結合処理を１つ以上採用して行っても良い。
【００２９】
潤滑剤劣化検出装置１の発光素子２と発光回路８、および受光素子３と受光回路９をそれぞれ繋ぐ配線３５は、潤滑剤劣化検出装置１の内部からシールケース２８に設けられた孔３６を貫通して、軸受２０の外部に設置される発光回路８および受光回路９に接続される。シールケース２８の前記孔３６は内側から潤滑剤劣化検出装置１の円弧状カバー１２で覆われ、さらに弾性体３７でシールすることによって、防水処理が施される。
もう一方の軸受シール３１Ａも別のシールユニット２７Ａにより軸受外輪２２に取付けられる。このシールユニット２７Ａは、潤滑剤劣化検出装置１を取付けていないほかは、前記シールユニット２７と同じ構造とされている。
【００３０】
なお、発光回路８や受光回路９は軸受２０の内部に設置しても良い。軸受２０の外部に回路を設置するスペースがない場合には、潤滑剤劣化検出装置１の円弧状カバー１２を円周方向に延ばして、そのカバー１２上に発光回路８および受光回路９を配置することで、軸受２０内にこれらの回路を容易に設置できる。
【００３１】
この検出装置付き軸受２０によると、軸受２０内に封入された潤滑剤５の劣化状態を、リアルタイムで正確に検出することができる。これにより、軸受２０に動作異常が発生する前に潤滑剤５の交換の必要性を判断でき、軸受２０に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潤滑剤劣化検出装置１の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【００３２】
図８ないし図１０は、上記実施形態の潤滑剤劣化検出装置１を、鉄道車両用軸受に組み込んでなる検出装置付き軸受の他の例を示す。この検出装置付き軸受２０Ａでは、潤滑剤劣化検出装置１の光ファイバ４における測定用ギャップ部７となる隙間を介して対向するファイバ両端部を、図１０のように潤滑剤劣化検出装置１の背面側から見た状態で互いに外径側に向く傾斜角度を持って対向させることで、測定用ギャップ部７の近傍部を保持器２４よりも内径側でころ２３の大端面の付近に突出させている。その他の構成は図５ないし図７に示す構成例の場合と同様であり、ここではその説明を省略する。
【００３３】
図１１ないし図１４は、上記実施形態の潤滑剤劣化検出装置１を、鉄道車両用軸受に組み込んでなる検出装置付き軸受のさらに他の例を示す。この検出装置付き軸受２０Ｂでは、図１３および図１４に潤滑剤劣化検出装置１の背面側および正面側から見た状態を示すように、潤滑剤劣化検出装置１の光ファイバ４における測定ギャップ部７の近傍部が互いに同軸に対向するように、光ファイバ４の挿通される変形防止用パイプ１６の測定用ギャップ部７の近傍部を曲がり形状としている。変形防止用パイプ１６は、例えば塑性変形が可能な材質として、直線状のパイプ材を円弧状等に曲がり形状に塑性変形させてもよく、また予め曲がり形状のパイプとして製造したものであっても良い。その他の構成は図５ないし図７に示す構成例の場合と同様である。
【００３４】
図５ないし図７の構成例や、図８ないし図１０の構成例では、潤滑剤劣化検出装置１の光ファイバ４における測定用ギャップ部７となる隙間を介して対向するファイバ両端部が互いに角度を持って対向するため、発光素子２（図１）から投光された光の一部が測定用ギャップ部７で受光側の光ファイバ４に直接入射せず、受光素子３（図１）で検出できる光量が減少する場合がある。また、測定用ギャップ部７の周囲の状況によって、散乱光が受光側の光ファイバ４に入射する場合もあり、出力が変動する可能性がある。
この構成例では、光ファイバ４の挿通される変形防止用パイプ１６の測定用ギャップ部７の近傍部を曲がり形状とすることで、光ファイバ４における測定ギャップ部７の近傍部が互いに同軸に対向するようにしているので、発光素子２で投光された光が光ファイバ４を経由して測定ギャップ部７で受光側の光ファイバ４に直接入射されるようになり、出力変動を防止して安定した劣化検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の一実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図２】（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図、（Ｃ）は図１における矢印Ｃ方向から見た側面図である。
【図３】潤滑剤劣化検出装置の部分平面図である。
【図４】図３の一部を拡大した部分破断平面図である。
【図５】図１の潤滑剤劣化検出装置を搭載した検出装置付き軸受の一構成例を示す断面図である。
【図６】同検出装置付き軸受のシールユニットの部分の拡大断面図である。
【図７】同検出装置付き軸受における光ファイバの測定用ギャップ部の近傍部の拡大平面図である。
【図８】図１の潤滑剤劣化検出装置を搭載した検出装置付き軸受の他の構成例を示す断面図である。
【図９】同検出装置付き軸受のシールユニットの部分の拡大断面図である。
【図１０】同検出装置付き軸受における光ファイバの測定用ギャップ部の近傍部の拡大背面図である。
【図１１】図１の潤滑剤劣化検出装置を搭載した検出装置付き軸受のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１２】同検出装置付き軸受のシールユニットの部分の拡大断面図である。
【図１３】同検出装置付き軸受における光ファイバの測定用ギャップ部の近傍部の拡大背面図である。
【図１４】同光ファイバの測定用ギャップ部の近傍部の部分破断正面図である。
【図１５】潤滑剤劣化検出装置の従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…潤滑剤劣化検出装置
２…発光素子
３…受光素子
４…光ファイバ
５…潤滑剤
７…測定用ギャップ部
１２…円弧状カバー
１６…パイプ
２０，２０Ａ，２０Ｂ…検出装置付き軸受
２１…内輪
２２…外輪
２３…ころ（転動体）
２４…保持器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑剤の混入物などによる劣化状態を検出する潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化検出装置を備えた検出装置付き軸受、例えば鉄道車両用、自動車用、風車設備用、工場設備用等の潤滑剤劣化検出装置付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、軸受のシール部材の内側に電極を配置し、摩耗粉の混入による潤滑剤の電気的特性を、抵抗値や静電容量や磁気抵抗やインピーダンスの変化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）。
【特許文献１】特開２００４−２９３７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のセンサ付き軸受は、潤滑剤の電気的特性を検出するものであるため、大量の摩耗粉が入って導通が起こるなどの状況にならなければ、特性変化として検出されず、混入物の検出が困難な場合がある。
【０００５】
このような課題を解決するものとして、例えば図１５のように、両端にそれぞれ発光素子４２および受光素子４３を対向させる一つ割りのリング状の光ファイバ４４を設け、このリング状の光ファイバ４４の円周方向の一部に、潤滑剤４５を介在させる測定用ギャップ部４７を設けた光学式の構成を考えた。
図１５の構成では、発光素子４２から出射された光が光ファイバ４４を経由して測定用ギャップ部４７に存在する潤滑剤４５を透過し、さらに光ファイバ４４を経由して受光素子４３で検出され、受光素子４３で検出される透過光量から潤滑剤４５に混入する鉄粉等の異物の量が推定される。
【０００６】
しかし、このような光学式のセンサを軸受内に組み込んで、軸受内部に封入された潤滑剤の劣化検出に用いる場合、光ファイバ４４に対する保護がされていないので、光ファイバ４４が潤滑剤の流動によって荷重を受ける。そのため、光ファイバ４４が動くことによって出力が変動したり、光ファイバ４４が破損する可能性があり、安定した精度の良い検出ができない。また、光ファイバ４４の固定作業も困難である。
【０００７】
潤滑剤の流動によって光ファイバ４４が動くのを防止する対策として、光ファイバ４４の測定用ギャップ部４７の近傍部を除く部分を覆うカバーを設けることが考えられる。
しかし、この場合には、軸受内の潤滑剤が転動体の回転に伴って保持器と共に移動する動きを前記カバーが制限してしまうので、測定用ギャップ部４７に潤滑剤が入り込み難いことがあり、やはり安定した精度の良い検出ができない。
【０００８】
この発明の目的は、軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化検出装置を備えた検出装置付き軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の潤滑剤劣化検出装置は、円弧状の光ファイバの両端にそれぞれ発光素子および受光素子を対向して設け、この円弧状の光ファイバの一部に潤滑剤を介在させる測定用ギャップ部を設けた潤滑剤劣化検出装置であって、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部を除く部分を覆う円弧状のカバーを設け、前記光ファイバ前記測定用ギャップ部の近傍部を、前記カバーから突出させたことを特徴とする。
この構成によると、潤滑剤劣化検出装置を搭載する軸受が例えば円すいころ軸受である場合に、光ファイバの測定用ギャップ部を内外輪間の軸受空間における保持器よりも内径側でころの大端面の付近に配置できて、軸受内部の潤滑剤の移動が前記円弧状のカバーで妨げられることがない。そのため、光ファイバの測定用ギャップ部に潤滑剤を安定して入り込ませることができる。また、潤滑剤劣化検出装置を軸受に搭載するときに、円弧状のカバーを軸受へ取り付ける場合の取付部材に兼用できるので、容易な位置決めおよび取付けが可能となる。
その結果、軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる。
【００１０】
この発明において、前記光ファイバを、この光ファイバの変形防止用のパイプ内に略隙間なく挿通し、このパイプに挿通された、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の両側の近傍部が互いに同軸に対向するように、前記パイプの前記測定用ギャップ部の近傍部を曲がり形状としても良い。この構成の場合、発光素子で投光された光が光ファイバを経由して測定ギャップ部で受光側の光ファイバに直接入射されるようになり、出力変動を防止して安定した劣化検出が可能となる。
【００１１】
この発明において、前記カバーは、円弧状の光ファイバに対するその円弧中心軸方向の片側を少なくとも覆うものであり、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部は、前記円弧中心軸方向の前記片側に突出したものであっも良い。
【００１２】
この発明の検出装置付き軸受は、この発明の上記いずれかの構成の潤滑剤劣化検出装置を、転がり軸受における内外輪間の軸受空間に前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させて前記転がり軸受に取付けたものである。
この構成によると、潤滑剤劣化検出装置の円弧状のカバーにより潤滑剤の流動性が損なわれることなく、光ファイバの測定用ギャップ部に潤滑剤を入りやすくでき、潤滑剤劣化検出装置による軸受内部の潤滑剤の劣化検出を安定的に精度良く行うことができる。
その結果、軸受内に封入された潤滑剤の劣化状態を、リアルタイムで正確に検出することができる。これにより、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、軸受に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潤滑剤劣化検出装置の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【００１３】
この発明において、この発明の潤滑剤劣化検出装置を円すいころ軸受に取付け、前記円すいころ軸受の内外輪間の軸受空間における、保持器よりも内径側で転動体の大端面の付近に、前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させても良い。
円すいころ軸受の内部の潤滑剤は、保持器の内径面、外径面およびころの大端面に多く付着しているので、潤滑剤劣化検出装置の前記突出部をこのように配置すると、潤滑剤劣化検出装置の円弧状のカバーにより潤滑剤の流動性が損なわれることなく、光ファイバの測定用ギャップ部に潤滑剤を入りやすくできる。これにより、潤滑剤劣化検出装置による軸受内部の潤滑剤の劣化検出を安定的に精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の潤滑剤劣化検出装置は、円弧状の光ファイバの両端にそれぞれ発光素子および受光素子を対向して設け、この円弧状の光ファイバの一部に潤滑剤を介在させる測定用ギャップ部を設けた潤滑剤劣化検出装置であって、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部を除く部分を覆う円弧状のカバーを設け、前記光ファイバ前記測定用ギャップ部の近傍部を、前記カバーから突出させたため、軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる。
この発明の検出装置付き軸受は、この発明の潤滑剤劣化検出装置を転がり軸受における内外輪間の軸受空間に前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させて前記転がり軸受に取付けたため、潤滑剤劣化検出装置の円弧状のカバーにより潤滑剤の流動性が損なわれることなく、光ファイバの測定用ギャップ部に潤滑剤を入りやすくでき、潤滑剤劣化検出装置による軸受内部の潤滑剤の劣化検出を安定的に精度良く行うことができる。その結果、軸受内に封入された潤滑剤の劣化状態を、リアルタイムで正確に検出することができる。これにより、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、軸受に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潤滑剤劣化検出装置の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。図１は、この実施形態の潤滑剤劣化検出装置の概略構成図を示す。この潤滑剤劣化検出装置１は軸受に搭載されて軸受内部に封入された潤滑剤の劣化検出を行うものであり、発光素子２および受光素子３と、円弧状の光ファイバ４と、前記受光素子３の出力により潤滑剤の劣化を判定する判定手段６とを備える。前記光ファイバ４の一端は前記発光素子２の発光面に、他端は前記受光素子３の受光面にそれぞれ対向して配置される。また、光ファイバ４の円周方向の一部には、潤滑剤５を介在させる測定用ギャップ部７が設けられている。
このように円弧状の光ファイバ４の円周方向の一部に、検出対象の潤滑剤５を介在させる測定用ギャプ部７を設けることにより、発光素子２から出射された光が光ファイバ４を介して潤滑剤５を透過し、その透過光がさらに光ファイバ４を介して受光素子３に入射される。
【００１６】
前記発光素子２としては、ＬＥＤ、ＥＬ、有機ＥＬなどを用いることができ、発光回路８によって駆動される。前記受光素子３としては、フォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いることができ、その出力を受ける受光回路９によって受光素子３の受光量が検出される。
【００１７】
光ファイバ４は、２つの固定具１０，１１を介して光ファイバ４と略同径の円弧状カバー１２に取付けられている。円弧状カバー１２は、光ファイバ４の前記測定用ギャップ部５の近傍部を除く部分を覆って検出対象の潤滑剤５の流動による荷重から光ファイバ４を保護するための部材であり、図１のＢ−Ｂ矢視断面図を示す図２（Ｂ）のように、断面概形がＳ字状の剛性材料、例えば合成樹脂や金属材からなる。具体的には、円弧状カバー１２は、円弧状の光ファイバ４に対するその円弧中心軸方向の片側（図２（Ｂ）では右側）を少なくとも覆うものとされる。この潤滑剤劣化検出装置１を軸受内に設置する場合、円弧状カバー１２の表面側（図２（Ｂ）では右側面）が軸受内に封入される潤滑剤に晒されるように配置される。
【００１８】
光ファイバ４を固定する１つの固定具１０は、カバー１２の裏面（図２（Ｂ）では左側面）下半部に接合される円弧状の部材であり、この固定具１０に光ファイバ４の両端が固定され、さらに発光素子２および受光素子３もこの固定具１０に固定される。光ファイバ４を固定するもう１つの固定具１１は、図１のＡ−Ａ矢視断面図を示す図２（Ａ）のように、他の固定具１０の前面側に固定され、この固定具１１に光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部が固定されて位置決めされている。このように、光ファイバ４の両端を固定する固定具１０とは別の固定具１１で測定用ギャップ部７の近傍部を固定することにより、測定用ギャップ部７の位置決めを容易にすることができ、潤滑剤劣化検出装置１の組立も容易となる。なお、固定具１１は、他の固定具１０に固定するのではなく、円弧状カバー１２に直接固定しても良い。また、これら２つの固定具１０，１１を一体の部材としても良い。
【００１９】
光ファイバ４の測定用ギャップ部７に対応する位置である円弧状カバー１２の円周方向中間部には、図１に正面図で示すように円周方向に延びるスリット状の開口１３が設けられ、これにより測定用ギャップ部７が軸受内部の潤滑剤５に晒される。図３に平面図で示すように、固定具１１は、光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部を支持する部分が、円弧状カバー１２の開口１３からカバー１２の表面側に向けて二股状に突出した突出部１１ａとされている。これにより、光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部が、円弧状カバー１２からカバー外に突出させられる。この場合、測定用ギャップ部７となる隙間を介して対向する光ファイバ４の両端部は、厳密には互いに同軸上に並ばず、図３に強調して示すように平面視で円弧状カバー１２から突出する側に若干傾斜角度を持って互いに対向している。
【００２０】
上記構成により、光ファイバ４の両端、発光素子２および受光素子３を固定する固定具１０の表面側がカバー１２で覆われる。また、図２（Ｂ）のように、表面側のカバー１２と裏面側の固定具１０とで挟まれて形成される円弧状空間１４内に光ファイバ４の測定用ギャップ部７以外の部分が配置される。さらに、光ファイバ４は、その測定用ギャップ部７の近傍部を拡大して示す図４の一部破断平面図のように、この光ファイバ４の変形防止用のパイプ１６内に略隙間なく挿通されている。これにより、潤滑剤５の流動による荷重から、光ファイバ４、発光素子２および受光素子３が保護される。
【００２１】
円弧状カバー１２への固定具１０，１１の固定、あるいは固定具１０への他の固定具１１の固定は、ねじ、圧入、接着、溶接のいずれか１つ以上の結合処理により行われる。これにより、この潤滑剤劣化装置１の軸受への組込みを容易に行うことができる。
【００２２】
潤滑剤５が新品のときには透明に近い状態にあり、発光素子２から光ファイバ４を経由して投光され潤滑剤５を透過する透過光の強度は高い。ところが、潤滑剤５に混入する鉄粉（摩耗粉）などの異物の量が多くなると、透過光の強度が徐々に低下する。そこで、判定手段６は、透過光の強度に対応する受光素子３の出力から、潤滑剤５に混入している異物の量を検出する。潤滑剤５に混入する異物の量の増加は潤滑剤５の劣化の進行を意味するので、検出された異物の量から潤滑剤５の劣化具合を推定することができる。
【００２３】
このように、この潤滑剤劣化検出装置１では、円弧状の光ファイバ４の両端にそれぞれ発光素子２および受光素子３を対向して設け、この光ファイバ４の一部に潤滑剤５を介在させる測定用ギャップ部７を設け、光ファイバ４における前記測定用ギャップ部７を除く部分を覆う円弧状カバー１２を設けているので、光ファイバ４を潤滑剤５の流動による荷重から保護でき、光ファイバ４の破損が防止される。
また、光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部を、円弧状カバー１２から突出させているので、この潤滑剤劣化検出装置１を搭載する軸受が例えば円すいころ軸受である場合に、光ファイバ４の測定用ギャップ部７のみを内外輪間の軸受空間における保持器よりも内径側でころの大端面の付近に配置できて、軸受内部の潤滑剤の移動が前記円弧状カバー１２で妨げられることがなく、光ファイバ４の測定用ギャップ部７に潤滑剤５を安定して入り込ませることができる。
また、この潤滑剤劣化検出装置１を軸受に搭載するときに、円弧状カバー１２を軸受へ取り付ける場合の取付部材に兼用できるので、容易な位置決めおよび取付けが可能となる。
その結果、軸受に簡単かつコンパクトに搭載できて、軸受内部の潤滑剤劣化状態を安定的にかつ精度良く検出できる。
【００２４】
また、この実施形態では、光ファイバ４を、この光ファイバ４の変形防止用のパイプ１６内に略隙間なく挿通しているので、光ファイバ４が潤滑剤５の移動による荷重で破損するのをより確実に防止できる。
【００２５】
図５ないし図７は、上記実施形態の潤滑剤劣化検出装置１を、鉄道車両用軸受に込み込んでなる検出装置付き軸受の一例を示す。この検出装置付き軸受２０は、図５に示すように、内輪２１の両側に各々接して設けられた付属品である油切り２５および後ろ蓋２６とで鉄道車両用軸受ユニットを構成する。軸受２０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２３，２３に対して設けた分割型の内輪２１，２１と、一体型の外輪２２と、前記ころ２３，２３と、保持器２４とを備える。
後ろ蓋２６は、車軸３０に軸受２０よりも中央側で取付けられて、外周に軸受シール３１Ａを摺接させたものである。油切り２５は、車軸３０に取付けられて外周に軸受シール３１を摺接させたものである。これら軸受２０の両端部に配置される両軸受シール３１，３１Ａにより軸受２０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。
【００２６】
この場合、潤滑剤劣化検出装置１における回路部（判定手段６、発光回路８、受光回路９）を除くセンサ部（発光素子２、受光素子３、光ファイバ４、円弧状カバー１２など）は、前記軸受シール３１を有するシールユニット２７内に組み込んで一体化されている。図６はシールユニット２７の拡大断面図を示す。
この場合のシールユニット２７は、軸受外輪２２の端部に取付けられる環状のシールケース２８と、このシールケース２８の内径面に圧入嵌合されるリング部材２９と、このリング部材２９の内周面に圧入嵌合される軸受シール３１とでなる。シールケース２８は、軸受シール３１を覆う環状の部材であって、軸方向に複数の段部が階段状に並ぶ断面形状とされ、その一端部を固定輪となる軸受外輪２２の内径面に圧入嵌合させることで軸受外輪２２に取付けられる。さらに、シールケース２８の他端の小径段部は、油切り２５のフランジ部２５ａの内向き幅面に形成されたリング状の溝３８に遊嵌させることで、この溝３８とシールケース２８の小径段部との間に形成されるラビリンス隙間で、密封が図られている。
このシールケース２８の中間段部の内径面に、断面Ｌ字状の前記リング部材２９がその円筒部２９ａを圧入嵌合させて取付けられている。リング部材２９の内径側に延びる立板部２９ｂは、前記油切り２５の外径面に対して所定のラビリンス隙間を形成するように配置されている。軸受シール３１は、断面Ｌ字状の環状芯金３２と、この環状芯金３２の立板部に固定される弾性部材３３とでなり、環状芯金３２の円筒部を前記リング部材２９の円筒部２９ａの内周面に圧入嵌合させることにより、リング部材２９を介してシールケース２８に固定される。前記弾性部材３３には、油切り２５の外径面に摺接するラジアルリップが形成されている。
【００２７】
前記シールユニット２７に対して、潤滑剤劣化検出装置１が同心に取付けられる。具体的には、シールケース２８における大径段部の内径面に潤滑剤劣化検出装置１の円弧状カバー１２が嵌め込まれ、続いて圧入される圧入リング３４により、シールケース２８の大径段部端面とリング部材２９の立板部２９ｂにわたって潤滑剤劣化検出装置１が押し当てられることで軸方向に位置決め固定される。このように潤滑剤劣化検出装置１を位置決め固定すると、光ファイバ４の測定用ギャップ部７の近傍部が、内外輪２１，２２間の軸受空間の保持器２４よりも内径側でころ２３の大端面の付近に配置される。
【００２８】
軸受内部の潤滑剤５は、保持器２４の内径面、外径面およびころ２３の大端面に多く付着しているので、上記したように光ファイバ４の測定用ギャップ部７を配置することで、図７のように測定用ギャップ部７をころ３２の大端面に付着する潤滑剤５に近づけることができ、潤滑剤劣化検出装置１の円弧状カバー１２で潤滑剤５の流動性が損なわれることなく、測定用ギャップ部７に潤滑剤５を入りやすくできる。これにより、潤滑剤劣化検出装置１による軸受内部の潤滑剤５の劣化検出を安定的に精度良く行うことができる。
また、円弧状カバー１２をこのようにシールケース２８と同心状に配置して潤滑剤劣化検出装置１を取付けると、軸受２０内に潤滑剤劣化検出装置１を容易に位置決めでき、組立も容易となる。なお、この場合の潤滑剤劣化検出装置１の取付けは、前記圧入に限らず、ねじや接着などのいずれかの結合処理を１つ以上採用して行っても良い。
【００２９】
潤滑剤劣化検出装置１の発光素子２と発光回路８、および受光素子３と受光回路９をそれぞれ繋ぐ配線３５は、潤滑剤劣化検出装置１の内部からシールケース２８に設けられた孔３６を貫通して、軸受２０の外部に設置される発光回路８および受光回路９に接続される。シールケース２８の前記孔３６は内側から潤滑剤劣化検出装置１の円弧状カバー１２で覆われ、さらに弾性体３７でシールすることによって、防水処理が施される。
もう一方の軸受シール３１Ａも別のシールユニット２７Ａにより軸受外輪２２に取付けられる。このシールユニット２７Ａは、潤滑剤劣化検出装置１を取付けていないほかは、前記シールユニット２７と同じ構造とされている。
【００３０】
なお、発光回路８や受光回路９は軸受２０の内部に設置しても良い。軸受２０の外部に回路を設置するスペースがない場合には、潤滑剤劣化検出装置１の円弧状カバー１２を円周方向に延ばして、そのカバー１２上に発光回路８および受光回路９を配置することで、軸受２０内にこれらの回路を容易に設置できる。
【００３１】
この検出装置付き軸受２０によると、軸受２０内に封入された潤滑剤５の劣化状態を、リアルタイムで正確に検出することができる。これにより、軸受２０に動作異常が発生する前に潤滑剤５の交換の必要性を判断でき、軸受２０に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潤滑剤劣化検出装置１の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【００３２】
図８ないし図１０は、上記実施形態の潤滑剤劣化検出装置１を、鉄道車両用軸受に組み込んでなる検出装置付き軸受の他の例を示す。この検出装置付き軸受２０Ａでは、潤滑剤劣化検出装置１の光ファイバ４における測定用ギャップ部７となる隙間を介して対向するファイバ両端部を、図１０のように潤滑剤劣化検出装置１の背面側から見た状態で互いに外径側に向く傾斜角度を持って対向させることで、測定用ギャップ部７の近傍部を保持器２４よりも内径側でころ２３の大端面の付近に突出させている。その他の構成は図５ないし図７に示す構成例の場合と同様であり、ここではその説明を省略する。
【００３３】
図１１ないし図１４は、上記実施形態の潤滑剤劣化検出装置１を、鉄道車両用軸受に組み込んでなる検出装置付き軸受のさらに他の例を示す。この検出装置付き軸受２０Ｂでは、図１３および図１４に潤滑剤劣化検出装置１の背面側および正面側から見た状態を示すように、潤滑剤劣化検出装置１の光ファイバ４における測定ギャップ部７の近傍部が互いに同軸に対向するように、光ファイバ４の挿通される変形防止用パイプ１６の測定用ギャップ部７の近傍部を曲がり形状としている。変形防止用パイプ１６は、例えば塑性変形が可能な材質として、直線状のパイプ材を円弧状等に曲がり形状に塑性変形させてもよく、また予め曲がり形状のパイプとして製造したものであっても良い。その他の構成は図５ないし図７に示す構成例の場合と同様である。
【００３４】
図５ないし図７の構成例や、図８ないし図１０の構成例では、潤滑剤劣化検出装置１の光ファイバ４における測定用ギャップ部７となる隙間を介して対向するファイバ両端部が互いに角度を持って対向するため、発光素子２（図１）から投光された光の一部が測定用ギャップ部７で受光側の光ファイバ４に直接入射せず、受光素子３（図１）で検出できる光量が減少する場合がある。また、測定用ギャップ部７の周囲の状況によって、散乱光が受光側の光ファイバ４に入射する場合もあり、出力が変動する可能性がある。
この構成例では、光ファイバ４の挿通される変形防止用パイプ１６の測定用ギャップ部７の近傍部を曲がり形状とすることで、光ファイバ４における測定ギャップ部７の近傍部が互いに同軸に対向するようにしているので、発光素子２で投光された光が光ファイバ４を経由して測定ギャップ部７で受光側の光ファイバ４に直接入射されるようになり、出力変動を防止して安定した劣化検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の一実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図である。
【図２】（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図、（Ｃ）は図１における矢印Ｃ方向から見た側面図である。
【図３】潤滑剤劣化検出装置の部分平面図である。
【図４】図３の一部を拡大した部分破断平面図である。
【図５】図１の潤滑剤劣化検出装置を搭載した検出装置付き軸受の一構成例を示す断面図である。
【図６】同検出装置付き軸受のシールユニットの部分の拡大断面図である。
【図７】同検出装置付き軸受における光ファイバの測定用ギャップ部の近傍部の拡大平面図である。
【図８】図１の潤滑剤劣化検出装置を搭載した検出装置付き軸受の他の構成例を示す断面図である。
【図９】同検出装置付き軸受のシールユニットの部分の拡大断面図である。
【図１０】同検出装置付き軸受における光ファイバの測定用ギャップ部の近傍部の拡大背面図である。
【図１１】図１の潤滑剤劣化検出装置を搭載した検出装置付き軸受のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１２】同検出装置付き軸受のシールユニットの部分の拡大断面図である。
【図１３】同検出装置付き軸受における光ファイバの測定用ギャップ部の近傍部の拡大背面図である。
【図１４】同光ファイバの測定用ギャップ部の近傍部の部分破断正面図である。
【図１５】潤滑剤劣化検出装置の従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…潤滑剤劣化検出装置
２…発光素子
３…受光素子
４…光ファイバ
５…潤滑剤
７…測定用ギャップ部
１２…円弧状カバー
１６…パイプ
２０，２０Ａ，２０Ｂ…検出装置付き軸受
２１…内輪
２２…外輪
２３…ころ（転動体）
２４…保持器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧状の光ファイバの両端にそれぞれ発光素子および受光素子を対向して設け、この円弧状の光ファイバの一部に潤滑剤を介在させる測定用ギャップ部を設けた潤滑剤劣化検出装置であって、
前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部を除く部分を覆う円弧状のカバーを設け、前記光ファイバ前記測定用ギャップ部の近傍部を、前記カバーから突出させたことを特徴とする潤滑剤劣化検出装置。
【請求項２】
請求項１において、前記光ファイバを、この光ファイバの変形防止用のパイプ内に略隙間なく挿通し、このパイプに挿通された、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の両側の近傍部が互いに同軸に対向するように、前記パイプの前記測定用ギャップ部の近傍部を曲がり形状とした潤滑剤劣化検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記カバーは、円弧状の光ファイバに対するその円弧中心軸方向の片側を少なくとも覆うものであり、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部は、前記円弧中心軸方向の前記片側に突出したものである潤滑剤劣化検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の潤滑剤劣化検出装置を、転がり軸受における内外輪間の軸受空間に前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させて前記転がり軸受に取付けた検出装置付き軸受。
【請求項５】
請求項３に記載の潤滑剤劣化検出装置を円すいころ軸受に取付け、前記円すいころ軸受の内外輪間の軸受空間における、保持器よりも内径側で転動体の大端面の付近に、前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させた検出装置付き軸受。
【請求項１】
円弧状の光ファイバの両端にそれぞれ発光素子および受光素子を対向して設け、この円弧状の光ファイバの一部に潤滑剤を介在させる測定用ギャップ部を設けた潤滑剤劣化検出装置であって、
前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部を除く部分を覆う円弧状のカバーを設け、前記光ファイバ前記測定用ギャップ部の近傍部を、前記カバーから突出させたことを特徴とする潤滑剤劣化検出装置。
【請求項２】
請求項１において、前記光ファイバを、この光ファイバの変形防止用のパイプ内に略隙間なく挿通し、このパイプに挿通された、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の両側の近傍部が互いに同軸に対向するように、前記パイプの前記測定用ギャップ部の近傍部を曲がり形状とした潤滑剤劣化検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記カバーは、円弧状の光ファイバに対するその円弧中心軸方向の片側を少なくとも覆うものであり、前記光ファイバの前記測定用ギャップ部の近傍部は、前記円弧中心軸方向の前記片側に突出したものである潤滑剤劣化検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の潤滑剤劣化検出装置を、転がり軸受における内外輪間の軸受空間に前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させて前記転がり軸受に取付けた検出装置付き軸受。
【請求項５】
請求項３に記載の潤滑剤劣化検出装置を円すいころ軸受に取付け、前記円すいころ軸受の内外輪間の軸受空間における、保持器よりも内径側で転動体の大端面の付近に、前記光ファイバの前記カバーから突出した部分を位置させた検出装置付き軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１２２２７０（Ｐ２００８−１２２２７０Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０７６０４（Ｐ２００６−３０７６０４）
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]