(57)【要約】【課題】  軸受とセンサとの距離が遠くても、軸受温度を正確に検出することができるセンサ付軸受装置を提供する。【解決手段】  軸受１３の運転状態を検知するセンサ１４を備えたセンサ付軸受装置１０であって、センサ１４は、軸受装置１０の軸箱１２に取り付けられるセンサ筐体１５と、センサ筐体１５に配設される温度検出部１８と、を有し、センサ筐体１５は、軸箱１２の外周面に取り付けられると共に、センサ筐体１５と軸箱１２との間に熱伝導性部材２６を配設する。【選択図】  図１
2006329231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受の運転状態を検知するセンサを備えたセンサ付軸受装置であって、
前記センサは、前記軸受装置の軸箱に取り付けられるセンサ筐体と、前記センサ筐体に配設される温度検出部と、を有し、
前記センサ筐体は、前記軸箱の外周面に取り付けられると共に、前記センサ筐体と前記軸箱との間に熱伝導性部材を配設することを特徴とするセンサ付軸受装置。
【請求項２】
前記熱伝導性部材は、シリコン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項３】
前記熱伝導性部材は、シリコン樹脂に熱伝導物質を添加したものであることを特徴とする請求項２に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項４】
前記熱伝導性部材は、発泡金属であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項５】
前記センサ筐体の前記軸箱への取付面が突出していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【請求項６】
前記センサは、前記センサ筐体に配設される振動検出部をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ付軸受装置に関するものであり、特に、軸受装置や機械装置等の運転状態を検知して、これらの異常を検出するセンサ付軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両や自動車等の車軸を支持する軸受装置や機械設備等では、少なくとも温度センサを備えたセンサ付軸受装置が使用される（例えば、特許文献１参照。）。センサ付軸受装置は、温度センサが検出する温度から軸受装置や機械設備等の温度を推定して、軸受の焼付きや機械装置の異常を検出する。
【０００３】
例えば、図３に示されるように、特許文献１に記載のセンサ付軸受装置１００では、図示しない車輪を固定した車軸１０１を軸箱１０２に対して回転可能に支持するための複列の円錐ころ軸受１０３が、車軸１０１と軸箱１０２との間に配置されている。また、車軸１０１の軸端には、速度検出用リング１０４が取り付けられたエンドキャップ１０５が固定されており、軸箱１０２のカバー１０６にボルト止めされたセンサ１０７は、速度検出用リング１０４の外周面と対向するようにして配置される。なお、センサ筐体１０８内には、図示しない、速度センサ、温度センサ、加速度センサが含まれている。
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５００５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のセンサ付軸受装置１００では、速度を検出できると共に、軸受の温度を検出可能であるが、センサ１０７が軸箱１０２に固定されたカバー１０６に取り付けられるため、軸受１０３との距離が遠くなり、軸受１０３の正確な軸受温度を検出することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受とセンサとの距離が遠くても、軸受温度を正確に検出することができるセンサ付軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  軸受の運転状態を検知するセンサを備えたセンサ付軸受装置であって、センサは、軸受装置の軸箱に取り付けられるセンサ筐体と、センサ筐体に配設される温度検出部と、を有し、センサ筐体は、軸箱の外周面に取り付けられると共に、センサ筐体と軸箱との間に熱伝導性部材を配設することを特徴とするセンサ付軸受装置。
（２）  熱伝導性部材は、シリコン樹脂であることを特徴とする（１）に記載のセンサ付軸受装置。
（３）  熱伝導性部材は、シリコン樹脂に熱伝導物質を添加したものであることを特徴とする（２）に記載のセンサ付軸受装置。
（４）  熱伝導性部材は、発泡金属であることを特徴とする（１）に記載のセンサ付軸受装置。
（５）  センサ筐体の軸箱への取付面が突出してい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）  センサは、センサ筐体に配設される振動検出部をさらに有す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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のセンサ付軸受装置によれば、センサ筐体は、軸箱の外周面に取り付けられると共に、センサ筐体と軸箱との間に熱伝導性部材を配設するため、センサ筐体と軸箱との有効接触面積が広くなり、軸受とセンサとの距離が遠くても、軸受温度を正確に検出することができる。これにより、軸受の異常を精度良く検知して軸受装置の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係るセンサ付軸受装置の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明に係るセンサ付軸受装置の一実施形態を説明するための一部切欠正面図、図２は図１に示すセンサ付軸受装置の要部拡大断面図である。
【００１１】
本実施形態のセンサ付軸受装置１０は、図１に示すように、鉄道車両用軸受装置であり、図示しない車輪を固定した車軸１１を、不図示の台車に装備された軸箱１２に対して回転自在に支持するための軸受１３が、車軸１１と軸箱１２との間に配置されている。
【００１２】
軸受１３には、種々の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。なお、軸受１３は、複列円すいころ軸受、複列の深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受や、単列の転がり軸受を組み合わせたもの等、公知の各種転がり軸受を使用することができ、転がり軸受の具体構成は図示省略する。
【００１３】
そして、軸受１３の負荷圏側に位置する、即ち、車軸１１の中心０を通過する水平面Ｐより上方に位置する軸箱１２の外周側部に、センサ１４が取り付けられている。
【００１４】
センサ１４は、アルミニウム合金製の軸箱１２と同一材料からなるセンサ筐体１５と、センサ筐体１５の底部に配置される基板取り付け部１５ａと、基板取り付け部１５ａ上に取り付けられるプリント基板１７と、プリント基板１７の裏面（軸箱１２側）に実装される温度検出部としてのサーミスタや温度ＩＣ等の温度検出素子１８と、プリント基板１７の上面に実装されていて軸受１３の振動を測定する振動検出部としての振動検出素子１９と、温度検出素子１８と振動検出素子１９とから出力される測定信号を外部に伝送するため、センサ筐体１５に取り付けられるケーブルグランド２０から外部へ引き出される信号ケーブル２１と、を備える。
【００１５】
センサ筐体１５は、断面長方形の箱状体に形成されるもので、プリント基板１７を取り付ける基板取り付け部１５ａと、基板取り付け部１５ａから軸箱１２に向けて突出形成される取付部１５ｂと、基板取り付け部１５ａを囲繞するように形成される周壁１５ｃと、周壁１５ｃの上部開口を閉塞するカバー部材１５ｄと、を有する。また、センサ筐体１５には、信号ケーブル２１を取り出すための不図示の取り出し孔が形成されており、ケーブルグランド２０は、信号ケーブル２１を基板取り付け部１５ａから引き出すように、周壁１５ｃに取り付けられる。なお、カバー部材１５ｄは、ねじ２７によって周壁１５ｃの開口端部にねじ締結される。
【００１６】
基板取り付け部１５ａは、平面視長方形状に形成されており、その上面にプリント基板１７を固定している。また、基板取り付け部１５ａの中央部には、軸箱１２に向けて凹部２２が形成されており、この凹部２２に、プリント基板１７の裏面に実装された温度検出素子１８が嵌め込まれるように配置される。さらに、温度検出素子１８と凹部２２との間に形成される隙間には、熱伝導性部材２３が充填されている。なお、プリント基板１７上には、温度検出素子１８、振動検出素子１９の他に、信号増幅用のアンプや抵抗、コンデンサ等の電子部品が実装されている。
【００１７】
取付部１５ｂは、断面長方形状に形成され、そのコーナー部にはそれぞれボルト挿通孔１５ｅが形成される。そして、取付部１５ｂの軸箱１２側の端面には、基板取り付け部１５ａから軸箱１２に向けて突出する取付面１６が形成されている。
【００１８】
このように構成されるセンサ１４は、取付部１５ｂの取付面１６を軸箱１２の外周面であるセンサ筐体取付面２４と当接させた状態で、ボルト挿通孔１５ｅを介して軸箱１２にボルト締結される。また、基板取り付け部１５ａの裏面がセンサ筐体取付面２４近傍に配置されるように、センサ筐体１５を軸箱１２に取り付ける。
【００１９】
また、センサ１４は、センサ筐体１５が軸箱１２に取り付けられた状態において、基板取り付け部１５ａの裏面をセンサ筐体取付面２４に密着させることは加工精度の点からコスト高になり易いため、基板取り付け部１５ａの裏面をセンサ筐体取付面２４と所定の隙間を存して取り付けている。そして、この基板取り付け部１５ａとセンサ筐体取付面２４との隙間、即ち、センサ筐体１５の基板取り付け部１５ａ及び取付部１５ｂと、軸箱１２のセンサ筐体取付面２４と、により形成される空間部２５には、熱伝導性部材２６が配設されている。
【００２０】
熱伝導性部材２３，２６は、シリコン樹脂のように熱伝導性を有し、取付時にセンサ筐体１５と軸箱１２とが密着するように適度な弾性を有することが望ましく、シリコン樹脂単体でも良いが、シリコン樹脂に熱伝導物質を添加したもので、例えば、シリコン樹脂にシリカ等の粉末や金属粉等の熱伝導物質を添加したものを使用することにより、熱伝導率を高くしてさらに熱伝導性能を向上させることができる。また、熱伝導性部材２６として発泡金属を使用してもよい。発泡金属としては、例えば、内部に多数の孔を有する銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金等が挙げられる。さらに、熱伝導性部材２６は、空間部２５に直接充填してもよいが、板状の熱伝導性部材を基板取り付け部１５ａの裏面に接着等の接合手段でもって取り付けておけば取り扱いが容易になるので好ましい。
【００２１】
このように構成されるセンサ付軸受装置１０では、空間部２５に収納された熱伝導性部材２６が、基板取り付け部１５ａの裏面と、センサ筐体取付面２４とに密着するため、センサ筐体１５と軸箱１２との有効接触面積が広くなり、軸受１３の温度は、軸箱１２から熱伝導性部材２６を介して温度検出素子１８に効率よく伝達され、検出される。これにより、温度検出素子１８は正確な軸受温度を検出することができる。
【００２２】
従って、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、センサ筐体１５は、軸箱１２のセンサ筐体取付面２４に取り付けられると共に、センサ筐体１５と軸箱１２との間に熱伝導性部材２６を配設するため、センサ筐体１５の取付部１５ｂに加え、熱伝導性部材２６を介して熱が伝わるので、有効接触面積が広くなり、軸受温度を効率良く温度検出素子１８に伝達することができるので、軸受１３とセンサ１４との距離が遠くても、温度検出素子１８が軸受温度を正確に検出することができる。これにより、軸受１３の異常を精度良く検知することで軸受装置１０の信頼性を向上することができる。
【００２３】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、取付部１５ｂに基板取り付け部１５ａから軸箱１２に向けて突出する取付面１６を形成するため、基板取り付け部１５ａとセンサ筐体取付面２４との間に空間部２５を形成することができ、この空間部２５に熱伝導性部材２６を配設することができる。これにより、熱伝導性部材２６を介して軸受温度を効率良く温度検出素子１８に伝達することができる。
【００２４】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、取付部１５ｂに基板取り付け部１５ａから軸箱１２に向けて突出する取付面１６を形成するため、軸箱１２のように鋳物の肌のままで精度が出ていない表面であっても、センサ１４を軸箱１２に有効接触面積を広く確保した状態で容易に取り付けることができる。
【００２５】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、温度検出素子１８を基板取り付け部１５ａの凹部２２に嵌め込むように配置し、さらに、温度検出素子１８と凹部２２との間に熱伝導性部材２３を充填するため、温度検出素子１８が軸受温度をより正確に検出することができる。
【００２６】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、振動検出素子１９をプリント基板１７の上面側に取り付けているため、裏面側に取り付けた温度検出素子１８に軸受温度が伝わり易くなるので、温度検出素子１８が軸受温度をより正確に検出することができる。
【００２７】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、センサ１４を軸箱１２の外周面に取り付けるため、センサ筐体１５を軸箱１２に収納できない場合においても、簡単にセンサ１４を軸箱１２に配置することができる。
【００２８】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、熱伝導性部材２６にシリコン樹脂単体、あるいはシリコン樹脂にシリカ等の粉末や金属粉等の熱伝導物質を添加したものを使用するため、軸受１３の軸受温度を温度検出素子１８に効率良く伝達することができる。
【００２９】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、熱伝導性部材２６に内部に多数の孔を有する銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の発泡金属を使用するため、熱伝導係数が大きく、適度な弾性があるので、軸受１３の軸受温度を温度検出素子１８に効率良く伝達することができる。
【００３０】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、温度検出素子１８と振動検出素子１９とを有するため、軸受１３の軸受温度の検出に加えて、軸受１３の振動も検出することができるので、異常振動等による車両不具合を未然に検知することができる。
【００３１】
また、本実施形態のセンサ付軸受装置１０によれば、センサ１４は、センサ筐体１５を単一の部品とし、プリント基板１７を取り付け後にカバー部材１５ｄを取り付ける構造としているために、部品点数を低減できると共に、組立性を向上することができる。
【００３２】
なお、本発明は、前述した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。
例えば、基板取り付け部は、カバー部材を取り付けることで断面略長方形状に形成されるが、これに限定されずに、円形状や半円形状であってもよい。
また、センサの取り付け位置は、本実施形態のように、軸受外輪の軸方向長さ内に取り付けることが好ましく、外輪の軌道面の軸方向中央に取り付けることで、軸受温度をより正確に測定でき、好ましい。
また、センサ筐体の取付面に、その周縁に沿った樹脂製リングを取り付けてもよく、この取付面に防水用のシリコン樹脂等を塗布することで、防水性を向上することができる。
また、軸箱の材質は、アルミニウム合金に限定されるものではなく、鉄製であってもよい。また、センサ筐体の材質もアルミニウム合金に限定されず、ステンレス鋼等であってもよい。しかしながら、アルミニウム合金製のセンサ筐体の方が、熱伝導性が良いので好ましい。
また、本実施形態では、センサ付軸受装置として、鉄道車両用軸受装置を例示したが、これに限定されず、自動車用軸受装置にも適用可能である。
さらに、センサの取り付け部は、負荷圏側の方が温度検知性能上好ましいが、ケーブルの取り回し等により非負荷圏側に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るセンサ付軸受装置の一実施形態を説明するための一部切欠正面図である。
【図２】図１に示すセンサ付軸受装置の要部拡大断面図である。
【図３】従来のセンサ付軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０          センサ付軸受装置
１１          車軸
１２          軸箱
１３          軸受
１４          センサ
１５          センサ筐体
１５ａ        基板取り付け部
１５ｂ        取付部
１５ｃ        周壁
１５ｄ        カバー部材
１５ｅ        ボルト挿通孔
１６          取付面
１７          プリント基板
１８          温度検出素子（温度検出部）
１９          振動検出素子（振動検出部）
２０          ケーブルグランド
２１          信号ケーブル
２２          凹部
２３，２６    熱伝導性部材
２４          センサ筐体取付面
２５          空間部
２７          ねじ
【図１】
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【図２】
2006329231.tif 000004
【図３】
2006329231.tif 000005