(57)【要約】【課題】軸受内部への浸水の有無をその初期段階においても確実に検知することが可能な軸受用浸水センサ、浸水センサ付転がり軸受装置、及び浸水センサ付車輪支持用軸受ユニットを提供する。【解決手段】導電性を有し、非回転状態に維持される静止輪２と、静止輪２に対向配置されて回転する回転輪と、これらの静止輪２と回転輪の対向部２２にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備える転がり軸受に取り付けられる軸受用浸水センサＳにおいて、軸受の内部へ位置付けられる箔状の電極３０及び親水性樹脂板５０を備え、親水性樹脂板５０の一方側の板面５２に電極３０を貼着するとともに、親水性樹脂板５０の他方側の板面５４を静止輪２に固定することで、静止輪２と電極３０との間で親水性樹脂板５０を誘電体とするコンデンサを形成し、当該コンデンサの静電容量の変化により、軸受内部への浸水の有無を検知する。【選択図】図１
2011163463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有し、非回転状態に維持される静止輪と、当該静止輪に対向配置されて回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備える転がり軸受に取り付けられ、当該軸受の内部への浸水の有無を検知するための軸受用浸水センサであって、
前記軸受の内部へ位置付けられる箔状の電極及び親水性樹脂板を備え、当該親水性樹脂板の一方側の板面に前記電極を貼着するとともに、当該親水性樹脂板の他方側の板面を前記静止輪に固定することで、当該静止輪と前記電極との間で前記親水性樹脂板を誘電体とするコンデンサを形成し、当該コンデンサの静電容量の変化により、軸受内部への浸水の有無を検知することを特徴とする軸受用浸水センサ。
【請求項２】
非回転状態に維持される静止輪と、当該静止輪に対向配置されて回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備える転がり軸受に取り付けられ、当該軸受の内部への浸水の有無を検知するための軸受用浸水センサであって、
前記軸受の内部へ位置付けられる一対の箔状の電極及び親水性樹脂板を備え、当該親水性樹脂板の両側の板面に前記電極を貼着することで、これらの電極間で前記親水性樹脂板を誘電体とするコンデンサを形成し、当該コンデンサの静電容量の変化により、軸受内部への浸水の有無を検知することを特徴とする軸受用浸水センサ。
【請求項３】
前記一対の箔状の電極及び前記親水性樹脂板は、当該一対の電極を絶縁するための絶縁体とともに巻回されて渦巻状を成していることを特徴とする請求項２に記載の軸受用浸水センサ。
【請求項４】
前記箔状の電極には、前記親水性樹脂板まで達する貫通孔が穿孔されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の軸受用浸水センサ。
【請求項５】
前記親水性樹脂板は、ポリアミド製もしくは酢酸セルロース製であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の軸受用浸水センサ。
【請求項６】
導電性を有し、非回転状態に維持される静止輪と、当該静止輪に対向配置されて回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備え、内部への浸水の有無を検知するべく、請求項１から５のいずれかに記載の軸受用浸水センサが取り付けられていることを特徴とする浸水センサ付転がり軸受装置。
【請求項７】
導電性を有し、車体構成部材に固定されて非回転状態に維持される静止輪と、車輪構成部材に固定されるとともに前記静止輪に対向配置され、前記車輪構成部材とともに回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備え、内部への浸水の有無を検知するべく、請求項１から５のいずれかに記載の軸受用浸水センサが取り付けられていることを特徴とする浸水センサ付車輪支持用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車や鉄道車両等の車輪を支持する軸受ユニット、鉄鋼材を圧延する多段式圧延機のロール軸を支持する軸受ユニットなどへ組み付けられ、軸受の内部に対する水や薬品などの液体の浸入有無を検知するためのセンサ(軸受用浸水センサ)、並びに当該センサを備えた転がり軸受装置(浸水センサ付転がり軸受装置、及び浸水センサ付車輪支持用軸受ユニット)の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述した自動車や鉄道車両等の車輪を支持する軸受装置(車輪支持用軸受ユニット)や、鉄鋼材を圧延する多段式圧延機のロール軸を支持する軸受ユニットなどのように、非常に過酷な状況下で継続して使用される軸受ユニットにおいては、所定の密封装置(接触型のシール、あるいは非接触型のシールやシールドなど)を設けて軸受内部への異物(泥水や各種薬品、あるいは塵埃など)の浸入防止が図られている。例えば、軸受内部へ泥水や薬品などの液体(一例として、水)が浸入した場合、軸受内部に封入された潤滑剤(グリースや潤滑油など)の潤滑性能に影響を及ぼし、潤滑不良を招く虞や、軸受内部への発錆を招く虞などがあり、軸受の回転精度の低下やフレーキング等の損傷が生じる要因となる。このため、軸受メーカーなどは、より耐浸水性に優れた密封装置の開発及び改良に取り組んできた。
しかしながら、想定外の過酷な状況下においては、軸受内部への浸水を回避することができない場合があり、この場合には浸水した軸受を早急に交換する必要がある。このため、従来から、軸受内部への水などの浸入有無を検知するためのセンサ(浸水センサ)、及び当該センサを組み付けた軸受装置(浸水センサ付転がり軸受装置)が用いられており、その浸水センサ機構として各種の構成が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、転動体軌道の近傍に貼着されたストレインゲージ(歪みゲージ)で軸受内部への浸水の有無を検知する浸水センサ機構の構成例が一例として開示されている。この場合、転動体が軌道を通過する際、ストレインゲージに付与される歪みを検出し、その出力信号の振動変化により、軸受内部への浸水の有無が検知されている。すなわち、軸受内部への浸水により軌道面に生じた異常(歪み)をストレインゲージによって検出することで、軸受内部への浸水有無の検知を行っている。
また、特許文献２には、対向間隔を狭めて配設した２つの電極で軸受内部への浸水の有無を検知する浸水センサ機構の構成例が一例として開示されている。かかる浸水センサ機構においては、軸受内部に浸水した水がこれらの電極に付着すると当該電極間の電気抵抗が変化するため、当該電気抵抗の変化を検出することで、軸受内部への浸水の有無が検知されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４８５２４号公報
【特許文献２】特開２００５-３４４９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された浸水センサ機構では、浸水有無をストレインゲージによって検出しており、その出力信号の振動変化の増大は、転動体軌道の歪みの増大、すなわち軸受に損傷が生じ始めたことを示しており、この時点で軸受内部への浸水を検知したとしても、軸受の損傷を未然に防ぐという観点からすると手遅れとなる虞が高い。
また、特許文献２に開示された浸水センサ機構において、例えば、軸受内部にグリースが封入されている場合、当該グリース内に浸水した水は、浸水の初期段階でまだ少量のうちはエマルジョン状態(油中に水玉ができた状態)を成すため、グリースは含水後もしばらくは絶縁状態を保つ。したがって、軸受内部への浸水がまだ少量である時点、すなわち軸受内部への浸水の初期段階においても電極間の電気抵抗の変化(つまり軸受内部への浸水)を確実に検出するためには、グリースと混ざる以前の浸水を検知可能な位置にセンサを配設する必要がある。具体的には、所定の密封装置(接触型のシール、あるいは非接触型のシールやシールドなど)の背後(軸受内部における直近位置)にグリースが付着しない状態でセンサを配設することが望ましく、その分だけ軸受の幅寸法が拡大されてしまう場合がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、電気抵抗変化によらず、軸受内部への浸水の有無をその初期段階においても確実に検知することが可能な軸受用浸水センサ、浸水センサ付転がり軸受装置、及び浸水センサ付車輪支持用軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明に係る軸受用浸水センサは、導電性を有し、非回転状態に維持される静止輪と、当該静止輪に対向配置されて回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備える転がり軸受に取り付けられ、当該軸受の内部への浸水の有無を検知する。かかる軸受用浸水センサにおいて、前記軸受の内部へ位置付けられる箔状の電極及び親水性樹脂板を備え、当該親水性樹脂板の一方側の板面に前記電極を貼着するとともに、当該親水性樹脂板の他方側の板面を前記静止輪に固定することで、当該静止輪と前記電極との間で前記親水性樹脂板を誘電体とするコンデンサを形成し、当該コンデンサの静電容量の変化により、軸受内部への浸水の有無を検知する。
【０００８】
また、本発明に係る軸受用浸水センサは、非回転状態に維持される静止輪と、当該静止輪に対向配置されて回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備える転がり軸受に取り付けられており、前記軸受の内部へ位置付けられる一対の箔状の電極及び親水性樹脂板を備え、当該親水性樹脂板の両側の板面に前記電極を貼着することで、これらの電極間で前記親水性樹脂板を誘電体とするコンデンサを形成し、当該コンデンサの静電容量の変化により、軸受内部への浸水の有無を検知する。
この場合、前記一対の箔状の電極及び前記親水性樹脂板は、当該一対の電極を絶縁するための絶縁体とともに巻回されて渦巻状に形成することが可能である。
【０００９】
なお、いずれの軸受用浸水センサであっても、前記箔状の電極には、前記親水性樹脂板まで達する貫通孔を穿孔すればよい。
また、前記親水性樹脂板は、例えば、ポリアミド製や酢酸セルロース製とすればよい。
【００１０】
また、上述したような目的を達成するために、本発明に係る浸水センサ付転がり軸受装置は、導電性を有し、非回転状態に維持される静止輪と、当該静止輪に対向配置されて回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備え、内部への浸水の有無を検知するべく、上記いずれかの軸受用浸水センサが取り付けられている。
【００１１】
さらに、上述したような目的を達成するために、本発明に係る浸水センサ付車輪支持用軸受ユニットは、導電性を有し、車体構成部材に固定されて非回転状態に維持される静止輪と、車輪構成部材に固定されるとともに前記静止輪に対向配置され、前記車輪構成部材とともに回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備え、内部への浸水の有無を検知するべく、上記いずれかの軸受用浸水センサが取り付けられている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の軸受用浸水センサによれば、軸受内部へのわずかな浸水であっても当該浸水が直ちにコンデンサの静電容量の変化として捉えられるため、軸受内部への浸水の有無をその初期段階において確実に検知することができる。浸水センサ付転がり軸受装置、及び浸水センサ付車輪支持用軸受ユニットにおいて、内部への浸水の有無を検知するための浸水センサとして本発明に係る軸受用浸水センサを備えることで、軸受内部に封入された潤滑剤(グリースや潤滑油など)に浸水した水がエマルジョン状態を成しているような初期段階においても、当該浸水の発生を確実に検知することができる。この結果、軸受内部への浸水が原因で生じる潤滑不良や発錆などを確実に抑止し、軸受の回転精度の低下やフレーキング等の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る軸受用浸水センサの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る軸受用浸水センサの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る軸受用浸水センサの構成を示す斜視図である。
【図４】電極に貫通孔を穿孔した構成を示す図であって、(ａ)は、６つの円孔を穿孔した構成、(ｂ)は、４つの長孔を穿孔した構成を示す斜視図である。
【図５】軸受用浸水センサを取り付けた転がり軸受装置(浸水センサ付転がり軸受装置)の構成を示す要部断面図である。
【図６】軸受用浸水センサを取り付けた軸受ユニット(浸水センサ付車輪支持用軸受ユニット)の構成を示す図であって、(ａ)は、浸水センサを転動体の列間に位置付けた構成、(ｂ)は、浸水センサを密封装置の背後(ユニット内部における直近位置)に位置付けた構成を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の軸受用浸水センサ、浸水センサ付転がり軸受装置、及び浸水センサ付車輪支持用軸受ユニットについて、添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、泥水や薬品などの液体(特に、水)が軸受内部に浸入しやすい状況下で継続して使用されるような軸受における浸水検知のためのセンサ機構として適用することができ、その具体的用途は、自動車や鉄道車両等の各種の車両の車輪を回転自在に支持する軸受装置(車輪支持用軸受ユニット)の他、例えば、鉄鋼材を圧延する多段式圧延機のロール軸を回転自在に支持する軸受ユニットなども想定可能である。
【００１５】
図１には、本発明の第１実施形態に係る軸受用浸水センサ(以下、単に浸水センサともいう)Ｓが示されている。なお、ここでは便宜上「浸水センサ」としているが、検知対象は水には限定されず、各種の液体(泥水や薬品など)も含めて検知対象とすることが可能である。
この場合、浸水センサＳが取り付けられる転がり軸受装置(以下、単に軸受装置ともいう)は、図５に示すように、導電性を有し、非回転状態に維持される静止輪(一例として、外輪)２と、当該静止輪に対向配置されて回転する回転輪(同、内輪)４と、これらの静止輪２と回転輪４の対向部にそれぞれ形成された軌道面２０，４０間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体(同、玉)６を備えている。その際、静止輪２は、導電性を有する各種の導電材料(軸受鋼等の金属材料など)で構成すればよい。本実施形態においては、回転輪４も静止輪２と同様の導電材料で構成されている場合を一例として想定するが、静止輪２とは異なる素材(絶縁材料も含む)で回転輪４を構成することも可能である。また、外輪を回転輪、内輪を静止輪として構成することも可能である。
【００１６】
転動体６は、環状を成す保持器８に形成されたポケット内に１つずつ回転自在に保持された状態で、軌道面２０,４０間へ組み込めばよい。これにより、各転動体６は、その転動面が相互に接触することなく、軌道面２０,４０間を転動することができ、結果として、当該各転動体６が相互に接触して摩擦が生じることによる回転抵抗の増大や、焼付きなどを防止することができる。なお、図５には、転動体６として玉を適用した構成を一例として示しているが、各種のころ(円錐ころ、円筒ころ及び球面ころなど)を適用することも可能である。また、保持器８は、転動体６の種類に応じて任意のタイプを適用すればよい。例えば、転動体が玉である場合、傾斜型、冠型(図５)及び波型などのタイプを適用することができ、転動体が各種のころ(円錐ころ、円筒ころ及び球面ころなど)である場合、もみ抜き型、くし型及びかご型などのタイプを適用することができる。
【００１７】
また、静止輪２と回転輪４との間には、図５に示すように、転動体６を挟んでその両側(一例として、同図の左側と右側)に軸受内部を密封するための密封装置１０を設けることが望ましい。密封装置１０を設けることで、軸受の外部から異物(例えば、泥水や薬品、あるいは塵埃など)が内部に侵入することを防止することができるとともに、内部に封入された潤滑剤(例えば、グリースや潤滑油など)が外部へ漏洩することを防止することができる。密封装置１０は、軸受の種類、使用目的や使用条件などに応じて要求される密封性(気密性や液密性)のレベルによって、接触型のシール(例えば、鋼板製の芯金の全体若しくは一部を各種の弾性材で連結して成るシール(図５)等)、非接触型のシールやシールド(例えば、ステンレス板、鉄板等の薄い金属板からプレス成形されたシールド等)、あるいはシール、スリンガ及び芯金を組み合わせた構造を成すパッケージ型のシール(パックシール)などを任意に選択して使用すればよい。その際、両側で異なるタイプの密封装置を使用してもよい。
そして、これら一対の密封装置１０、静止輪２及び回転輪４で囲まれた空間(軸受の内部空間)に潤滑剤(グリースや潤滑剤など)を封入することで、静止輪２、回転輪４、転動体６及び保持器８などが相互に接触する部分の摩擦や摩耗の減少、焼付き防止、あるいは疲れ寿命の延長などを図ることができる。本実施形態においては、内部に封入したグリースにより軸受装置が潤滑されている場合を一例として想定する。
【００１８】
浸水センサＳは、軸受の内部へ位置付けられる箔状の電極３０及び親水性樹脂板５０を備えている。親水性樹脂板５０には、その一方側(図１においては上側)の板面５２に電極３０が貼着されており、これらの電極３０と親水性樹脂板５０が一体化した状態で取り回し可能に構成されている。なお、電極３０及び親水性樹脂板５０の平面形状及びその大きさ、厚みなどはこれらを取り付ける軸受の大きさなどに応じて任意に設定することが可能であり、特に限定されない。ただし、電極３０と親水性樹脂板５０の平面形状及びその大きさはほぼ一致させておくことが好ましい。
【００１９】
上記一体化された電極３０と親水性樹脂板５０は、当該親水性樹脂板５０の他方側、具体的には電極３０の貼着側とは反対側の板面５４が軸受の静止輪２に固定されている。図１及び図５には、親水性樹脂板５０の板面５４を静止輪２における回転輪４との対向部２２に固定した構成を一例として示しているが、軸受の内部空間に臨む静止輪２の部位であれば、かかる固定位置は任意に選択することが可能である。また、その固定方法も各種接着剤による接着や各種締結部材による締結、あるいはこれらの各種の方法を任意に組み合わせた固定など、特に限定されない。
【００２０】
このような構成とすることで、静止輪２と電極３０との間に親水性樹脂板５０が介在した状態となり、これらの静止輪２と電極３０との間で親水性樹脂板５０を誘電体とするコンデンサを形成することができる。親水性樹脂板５０は、親水性を有する樹脂、例えば、ポリアミドや酢酸セルロースなどを用いて板状に構成すればよいが、その素材はこれらに限定されない。ただし、親水性樹脂板５０は、軸受内部に封入されたグリースに浸水した水がエマルジョン状態を成している場合であっても、当該グリースからある程度水分を吸い取ることが可能なだけの吸水力を有する素材で構成する必要がある。
ここで、このように静止輪２と電極３０との間に親水性樹脂板５０が介在してなるコンデンサ(以下、単にコンデンサともいう)の静電容量は、以下の計算式(１)により、算出することができる。
Ｃ＝ε0・εp・Ｓ／ｄ  …(１)
なお、上式(１)において、Ｃはコンデンサの静電容量、ε0は真空の誘電率、εpは親水性樹脂板５０の誘電率、Ｓは電極３０の面積、ｄは静止輪２と電極３０との間の距離をそれぞれ示す。
【００２１】
静止輪２と電極３０との間に介在する親水性樹脂板５０の誘電率εpは当該親水性樹脂板５０の吸水量にほぼ比例して変化する。具体的には、親水性樹脂板５０が吸水し、その含水率が上昇するに従って当該親水性樹脂板５０の誘電率εpも上昇する。そして、親水性樹脂板５０の誘電率εpが上昇すれば、それによってコンデンサの静電容量Ｃも大きくなる。つまり、親水性樹脂板５０が吸水し、その含水率が上昇すると、それに伴ってコンデンサの静電容量Ｃも増大することになり、さらに換言すれば、コンデンサの静電容量Ｃは、当該親水性樹脂板５０が全く吸水していない場合(含水率がゼロ、または通常の軸受組立工場内の室内環境で不可避なレベルの含水率)よりも、吸水した場合(含水率が所定値)の方が大きいことになる。
【００２２】
浸水センサＳは、このようなコンデンサの静電容量の変化(増大)により、軸受内部への浸水の有無を検知している。なお、静止輪２及び電極３０は、所定の接続部材(導線やケーブル等)を介してアンプ(増幅器)７０に接続されており、これら静止輪２と電極３０との間に親水性樹脂板５０が介在してなるコンデンサの静電容量の出力時に、その出力値が増大される。電極３０とアンプ７０を前記接続部材で接続する場合には、例えば、静止輪２にかかる接続部材を挿通するための貫通孔７２を穿孔し、当該貫通孔７２を通して当該接続部材を配すればよい。あるいは、前記密封装置が非接触型のシールやシールドなどの場合には、当該密封装置と静止輪２もしくは回転輪４との間の隙間を通して前記接続部材を配し、電極３０とアンプ７０を接続してもよい。アンプ７０は、演算部(ＣＰＵ等)や記憶部(メモリ等)などを備えた制御手段(内蔵か外部接続かは問わない)にさらに接続され、当該制御手段において、コンデンサの静電容量の変化に基づいて警告情報の送信などの制御が行われる。
なお、静止輪２及び電極３０とアンプ７０との接続にボディアースを活用すれば、前記接続部材を例えばケーブル１本などで済ませることができる。これにより、静止輪２に穿孔する貫通孔７２の孔径を小さくすることが可能となる。また、そのケーブルの断面形状を、貫通孔７２に密封処理(シーリング)を施す際、シーリング材が充填され難い隙間や窪みなどを有しない形状(例えば、２つの円をつなげたような形状(∞)ではなく、単純な円形(○)など)とすることができる。これにより、シーリング材を貫通孔７２に隙間なくスムーズに充填させることができ、密封処理(シーリング)を確実に行うことが可能となる。
【００２３】
このような浸水センサＳ(静止輪２と電極３０との間に親水性樹脂板５０が介在してなるコンデンサ)によれば、コンデンサの静電容量の変化を前記制御手段で検出することで、軸受内部への浸水の有無を検知することができる。すなわち、コンデンサの静電容量値を検出した制御手段において、当該静電容量値が親水性樹脂板５０が全く吸水していない場合(含水率がゼロ、または通常の軸受組立工場内の室内環境で不可避なレベルの含水率)の静電容量値(以下、基準値という)と一致するか否かの判定を行うことで、軸受内部への浸水の有無を検知することを可能としている。
【００２４】
具体的に説明すると、軸受内部が浸水し、浸水した液体(一例として、水)と混合されてエマルジョン状態となっているグリースと親水性樹脂板５０が接触し、当該グリースから水分を吸い取った場合、あるいは、前記浸水と親水性樹脂板５０と直接接触した場合、当該親水性樹脂板５０は吸水して含水率が増大し、結果としてその誘電率が上昇する。
したがって、この時のコンデンサの静電容量値を検出した上記制御手段において、当該静電容量値が基準値と一致するか否かの判定を行い、一致しない場合(具体的には、静電容量値の増大があった場合)には親水性樹脂板５０の含水率が増大されたもの、すなわち、軸受内部への浸水が生じているものと判定することができる。
【００２５】
これに対し、軸受内部が密封装置などによって密封状態(具体的には、液密状態)に保たれている場合、軸受内部に浸水はなく、親水性樹脂板５０が吸水することによって含水率が増大されることがないため、結果として当該親水性樹脂板５０の誘電率が上昇することもない。つまり、親水性樹脂板５０の誘電率に変化は生じない。
したがって、この時のコンデンサの静電容量値を検出した上記制御手段において、当該静電容量値が基準値と一致するか否かの判定を行った場合、両者は一致することとなり、親水性樹脂板５０の含水率の増大はなく、軸受内部への浸水は生じていないものと判定することができる。
【００２６】
なお、上記制御手段には、親水性樹脂板５０が全く吸水していない場合(含水率がゼロ、または通常の軸受組立工場内の室内環境で不可避なレベルの含水率)のコンデンサの静電容量値(基準値)が閾値として記憶されており、コンデンサの静電容量値を検出した際、当該基準値(閾値)が読み出され、この値と検出した静電容量値とが比較される。また、コンデンサの静電容量値の検出及び基準値との比較処理は、常時行ってもよいし、所定の間隔(タイミング)で行ってもよい。
【００２７】
このように、本実施形態に係る浸水センサＳによれば、軸受内部へのわずかな浸水であっても当該浸水が直ちにコンデンサの静電容量の変化(増大)として捉えられるため、軸受内部への浸水の有無をその初期段階、例えば、軸受内部に封入されたグリースに浸水した水がエマルジョン状態を成しているような初期段階においても確実に検知することができる。
【００２８】
かかる検知時に、上記制御手段から自動車の運転者などに対して軸受内部への浸水を通知する所定の警告を発する構成とすること(例えば、フロントパネルへの警告ランプの点灯や警告音の発鳴など)も可能であり、これにより、当該運転者にも軸受内部への浸水が発生したことを直ちに認知させることができる。その際には、親水性樹脂板５０が全く吸水していない場合(含水率がゼロ、または通常の軸受組立工場内の室内環境で不可避なレベルの含水率)のコンデンサの静電容量値(基準値)を閾値として、この値とコンデンサの静電容量の検出値が一致しない場合に、上記のような警告を発する構成としてもよいし、当該検出値が基準値(閾値)に近づくに従って段階的に警告を発する構成であってもよい。また、軸受内部への浸水によるグリースの含水率とコンデンサの静電容量とのコリレーションを演算処理することで、当該グリースの含水量(軸受内部への浸水量に相当)の計測も可能であり、かかるグリースの含水量の情報も併せて運転者に通知する構成としてもよい。
この結果、軸受内部への浸水に伴って生じる潤滑不良や発錆などを確実に抑止し、軸受の回転精度の低下やフレーキング等の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００２９】
上述した本発明の第１実施形態に係る軸受用浸水センサＳにおいては、静止輪２と電極３０との間に親水性樹脂板５０を介在させることでコンデンサを形成しているが、図２に示す本発明の第２実施形態に係る構成のように、一対の箔状の電極３２,３４を備え、親水性樹脂板５０の両側の板面５２,５４に当該電極３２,３４を貼着することで、これらの電極３２,３４間で親水性樹脂板５０を誘電体とするコンデンサを形成してもよい。かかる浸水センサＳ(電極３２,３４間に親水性樹脂板５０が介在してなるコンデンサ)を軸受の内部へ位置付け、コンデンサの静電容量の変化(増大)を検出することにより、軸受内部への浸水の有無を検知することが可能となる。この場合、電極３２,３４をそれぞれアンプ７０と接続し、当該アンプ７０を演算部(ＣＰＵ等)や記憶部(メモリ等)などを備えた制御手段(内蔵か外部接続かは問わない)にさらに接続すればよい。なお、具体的なコンデンサの静電容量の変化の検出方法は、上述した第１実施形態と同様である。
【００３０】
さらに、電極３２,３４及び親水性樹脂板５０、すなわち、電極３２,３４間に親水性樹脂板５０を介在させてなるコンデンサは、図３に示す第３実施形態に係る構成のように、一対をなす電極３２,３４を絶縁するための絶縁体９０とともに巻回して渦巻状に構成してもよい。この場合、電極３２,３４間に親水性樹脂板５０を介在させてなるコンデンサを巻回させた際、電極３２と電極３４とが接触することのないように、巻回する電極３２と電極３４の間に板状の絶縁体９０を介在させて当該絶縁体９０とともに前記コンデンサを巻回して渦巻状に構成すればよい。絶縁体９０を構成する素材は特に限定されないが、例えば、合成樹脂やゴム、ガラスなどを用いればよい。
【００３１】
なお、上述した本発明の第１実施形態(図１)、第２実施形態(図２)、第３実施形態(図３)のいずれの浸水センサＳにおいても、そのコンデンサを形成する電極３０,３２,３４には、親水性樹脂板５０まで達する貫通孔を穿孔することが好ましい。このような貫通孔を穿孔することで、軸受内部に浸水した場合、その浸水を当該貫通孔を通して親水性樹脂板５０でより素早く吸収させること、特に、軸受内部に封入されたグリースに浸水した水がエマルジョン状態を成しているような初期段階においても、当該グリースの水分を親水性樹脂板５０でより素早く吸収させることが可能となる。これにより、コンデンサの静電容量の変化(増大)を一層検出し易くなり、結果として、軸受内部への浸水の有無の検知精度を高めることができる。前記貫通孔の形状、大きさ、穿孔数などは特に限定されず、電極３０,３２,３４の大きさや親水性樹脂板５０の材質などに応じて任意に設定すればよい。図４には、上述した本発明の第２実施形態(図２)に係る浸水センサＳの電極３２,３４に貫通孔９２を穿孔した構成を例示しており、同図(ａ)には６つの円孔、同図(ｂ)には４つの長孔を穿孔した構成をそれぞれ一例として示している。
【００３２】
このように、上述した本発明の第１実施形態(図１)、第２実施形態(図２)、第３実施形態(図３)に係る浸水センサＳを転がり軸受装置に取り付けることで、当該軸受内部への浸水の有無を検知することができる。かかる浸水センサＳを取り付ける転がり軸受装置としては、導電性を有し、非回転状態に維持される静止輪と、当該静止輪に対向配置されて回転する回転輪と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体とを備えたものを想定している。一例として、図５には、単列の玉軸受の構成を示しているが、前記のような構成を備えた軸受装置であれば、その具体的な構成は特に限定されない。
【００３３】
図６には、自動車や鉄道車両等の各種の車両の車輪を回転自在に支持する軸受装置(車輪支持用軸受ユニット)に浸水センサＳを取り付けた構成を例示しており、同図(ａ)には１つの浸水センサＳを転動体６ａ,６ｂの列間に位置付けた構成、同図(ｂ)には２つの浸水センサＳを密封装置１０の背後(ユニット内部における直近位置)に１つずつ位置付けた構成をそれぞれ一例として示している。
【００３４】
かかる車輪支持用軸受ユニット(以下、単に軸受ユニットともいう)は、導電性を有し、車体構成部材(例えば、懸架装置のナックル(図示しない))に固定されて非回転状態に維持される静止輪２と、車輪構成部材(例えば、ディスクホイール(図示しない))に固定されるとともに静止輪２に対向配置され、前記車輪構成部材とともに回転する回転輪４と、これらの静止輪と回転輪の対向部にそれぞれ形成された軌道面２０ａ,４０ａ間及び軌道面２０ｂ,４０ｂ間へ転動可能に組み込まれた複数の転動体６ａ,６ｂとを備えている。すなわち、この場合、軸受ユニットは、外方部材(外方軌道輪(外輪))が静止輪２として構成されているとともに、内方部材(内方軌道輪(内輪))が回転輪４として構成されており、回転輪４である内輪が静止輪２である外輪４に対して複列(２列)に配した転動体６ａ,６ｂとともに回転する構造となっている。
【００３５】
転動体６ａ,６ｂは、環状を成す保持器８ａ,８ｂに形成されたポケット内に１つずつ回転自在に保持された状態で、軌道面２０ａ,４０ａ間及び軌道面２０ｂ,４０ｂ間へ組み込めばよい。これにより、各転動体６ａ，６ｂは、その転動面が相互に接触することなく、軌道面２０ａ,４０ａ間及び軌道面２０ｂ,４０ｂ間を転動することができ、結果として、当該各転動体６ａ,６ｂが相互に接触して摩擦が生じることによる回転抵抗の増大や、焼付きなどを防止することができる。なお、図６には、転動体６ａ,６ｂとして玉を適用した構成を一例として示しているが、各種のころ(円錐ころ、円筒ころ及び球面ころなど)を適用することも可能である。また、保持器８ａ,８ｂは、転動体６ａ,６ｂの種類に応じて任意のタイプを適用すればよい。例えば、転動体が玉である場合、傾斜型(図６)、冠型及び波型などのタイプを適用することができ、転動体が各種のころ(円錐ころ、円筒ころ及び球面ころなど)である場合、もみ抜き型、くし型及びかご型などのタイプを適用することができる。
【００３６】
回転輪４は、等速ジョイントのスプライン軸(図示しない)を挿通するための貫通孔(スプライン孔１２ｔ)を中心部に有する略円筒状のハブ１２と、当該ハブ１２に外嵌される内輪構成体１６とで構成されている。この場合、スプライン孔１２ｔは、前記スプライン軸の大きさ(軸径)に応じて任意の大きさ(孔径)に設定し、ハブ１２の中心部に対して形成すればよい。
かかるハブ１２には、その軸方向(前記スプライン軸の延出方向(図６の左右方向)の一方側(車輪側(同図の左側))にディスクホイールのディスク部(図示しない)を締結固定するためのハブフランジ１２ｆが周方向に沿って連続して突設されている。一方、静止輪２には、その外周面２ａに懸架装置(サスペンション)のナックル(図示しない)を締結固定するための固定フランジ２ｆが周方向に沿って連続して突設されている。
【００３７】
図６に示すように、軸受ユニットの静止輪２と回転輪４との間には、転動体(玉)６ａ，６ｂを挟んで、その両側(同図の左側と右側)に軸受ユニットを密封するための密封装置(一例として、パックシール)１０がそれぞれ設けられている。このように密封装置１０を設けることで、軸受ユニットの外部から異物(例えば、泥水や薬品、あるいは塵埃など)が内部に侵入することを防止しているとともに、内部に封入された潤滑剤(例えば、グリースや潤滑油など)が外部へ漏洩することを防止している。密封装置１０は、軸受の種類、使用目的や使用条件などに応じて要求される密封性(気密性や液密性)のレベルによって、接触型のシール、非接触型のシールやシールドあるいはパックシールなどを任意に選択して使用することが可能である。その際、図６に示すように、両側で異なるタイプの密封装置１０を使用してもよいし、同一タイプの密封装置を使用しても構わない。
【００３８】
なお、図６には、自動車の駆動輪(前置エンジン後輪駆動(ＦＲ)車及び後置エンジン後輪駆動(ＲＲ)車の後輪、前置エンジン前輪駆動(ＦＦ)車の前輪及び四輪駆動(４ＷＤ)車の全輪)を支持するハブユニット軸受の構成を一例として示しているが、軸受ユニットは、従動輪(ＦＲ車及びＲＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪)を支持するハブユニット軸受であってもよい。
また、軸受ユニットの型式(タイプ)も特に限定されず、例えば、回転輪(ハブ)のフランジの有無や数、静止輪のフランジの有無や数、あるいは内輪構成体の有無、及び転動体の種類(玉や各種のころ)などは、いずれも軸受ユニットの使用条件や使用目的などに応じて任意に設定すればよい。さらに、軸受ユニットは、図６に示すように、外方部材(外方軌道輪)を静止輪、内方部材(内方軌道輪)を回転輪(ハブ及び内輪構成体)とする構成であってもよいし、これとは逆に外方部材(外方軌道輪)を回転輪、内方部材(内方軌道輪)を静止輪とする構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００３９】
２  静止輪
２２  静止輪の回転輪対向部
３０  電極
５０  親水性樹脂板
５２  親水性樹脂板の一方側(電極貼着側)板面
５４  親水性樹脂板の他方側(電極貼着側の反対側)板面
Ｓ  軸受用浸水センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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