(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  センサ付軸受装置１０は、外輪１５の外周面２９に孔３０が形成されており、該孔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。【選択図】  図１
2005233290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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請求項１に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項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請求項１又は２に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項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請求項１又は２に記載のセンサ付軸受装置。
【請求項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請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【請求項７】
前記センサは、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むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ付軸受装置。
【請求項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請求項１〜７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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【特許文献１】特表２００２−５４２９７３号公報（第６−８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】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２】従来のセンサ付軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
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
【図１】
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【図２】
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