(57)【要約】【課題】  軸受内への水の浸入や、軸受内の潤滑剤の含水率などの軸受内状況を、簡易な構成により、精度良く検出することができるセンサ付き車輪用軸受装置受を提供する。【解決手段】  このセンサ付き車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面３を有する外方部材１と、前記各転走面３に対向する転走面４を外周に有する内方部材２と、これら対向する転走面３，４の間に介在した複列の転動体５と、前記外方部材１と内方部材２間の軸受空間の端部を密封するシール７，８とを備える。前記シール７の軸受空間側の面となる内側面には、検出用の電極パターン１３，１４を全周に設け、この電極パターン１３，１４に検出回路１５を接続する。検出回路１５は、前記電極パターン１３，１４の出力から検出される抵抗値または誘電率の変化を計測することにより、例えば軸受空間内への水の浸入を検出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の転走面を有する外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、これら対向する転走面の間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の軸受空間の端部を密封するシールとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
前記シールの軸受空間側の面となる内側面の全周に、検出用の電極パターンを設けたことを特徴とするセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１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、この検出回路は、前記電極パターンの出力から検出される抵抗値または誘電率の変化を計測することにより軸受空間内への水の浸入を検出するものとしたセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１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、この検出回路は、前記電極パターンの出力から検出される抵抗値または誘電率の変化を計測することにより軸受空間内の潤滑剤の含水率を検出するものとしたセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１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、この検出回路は、前記電極パターンの出力から検出される抵抗値または誘電率の変化を計測することにより軸受空間内の潤滑剤の酸化を検出するものとしたセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項５】
請求項１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、この検出回路は、前記電極パターンの出力から検出される抵抗値または誘電率の変化を計測することにより軸受空間内の潤滑剤の異物混入を検出するものとしたセンサ付き車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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センサ付き車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置は、潤滑剤を封入して使用されるが、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、水の浸入や、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。
深溝玉軸受等の汎用の軸受において、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）。
【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。車輪用軸受装置においては、路面の塩泥水等をかぶり易い状況にあるため、水の浸入による潤滑剤の劣化の影響が大きい。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。
【０００５】
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センサ付き車輪用軸受装置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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のセンサ付き車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面を有する外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、これら対向する転走面の間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の軸受空間の端部を密封するシールとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
前記シールの軸受空間側の面となる内側面の全周に、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周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、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。
【０００７】
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、前記電極パターンの出力から検出される抵抗値または誘電率の変化を計測することにより、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を検出するものとしても良い。この構成の場合、検出回路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。
【０００８】
前記検出回路は、前記電極パターンの出力から検出される抵抗値または誘電率の変化を計測することにより、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。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。
【０００９】
前記検出回路は、前記電極パターンの出力から検出される抵抗値または誘電率の変化を計測することにより、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。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。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のセンサ付き車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面を有する外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、これら対向する転走面の間に介在した複列の転動体と、前記外方部材と内方部材間の軸受空間の端部を密封するシールとを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記シールの軸受空間側の面となる内側面の全周に、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ができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。このセンサ付き車輪用軸受装置は、複列外向きアンギュラ玉軸受型で、かつ従動輪支持用の例である。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
このセンサ付き車輪用軸受装置は、図１（Ａ）に示すように、内周に複列の転走面３を有する外方部材１と、この外方部材１の各転走面３と対向する転走面４を外周に有する内方部材２と、これら対向する転走面３，４の間に介在した複列の転動体５と、前記外方部材１と内方部材２間の軸受空間の両端部を密封するシール７，８とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持するようにしたものである。転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。
【００１２】
内方部材２は回転側の部材となるものであって、アウトボード側の端部付近の外周に車輪取付用のハブフランジ９ａを有するハブ輪９と、このハブ輪９のインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に前記各列の転走面４が形成されている。ハブフランジ９ａには、ブレーキロータを介して車輪（いずれも図示せず）がハブボルト１１で取付けられる。ハブ輪９のインボード側の端部は、内輪１０の幅面を押し付けるフランジ状の加締部９ｂとされており、この加締部９ｂにより内輪１０が軸方向に締め付け固定される。
外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体の懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取付けるフランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部品とされている。
【００１３】
前記両シール７，８のうち、アウトボード側のシール７の軸受空間側の面となる内側面には一対の検出用の電極パターン１３，１４が全周に設けられている。この電極パターン１３，１４には、その出力から軸受内の状況を検出する検出回路１５が接続され、これにより軸受内の状況を検出する検出装置１２が構成されている。具体的には、図１（Ａ）のＣ部を拡大して示す図１（Ｂ）のように、前記電極パターン１３，１４はシール７の芯金７ａに接着され、配線ケーブル１７を介して軸受外に設置される前記検出回路１５に接続されている。
図２（Ａ），（Ｂ）には、リング状のシール７の内側面の全面に、このシール７と同心に環状の電極パターン１３，１４を設けた例の平面図および断面図を示す。
【００１４】
図３は、前記検出装置１２の原理構成を示す。この検出装置１２では、両電極パターン１３，１４間に挟まれた軸受内の潤滑剤１６の静電容量（誘電率）を検出回路１５で測定し、測定された静電容量から、潤滑剤１６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１３，１４に挟まれた潤滑剤１６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１６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１２によると、軸受外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１６の含水率を検出することもできる。
【００１５】
また、以上の説明では、検出回路１５により、両電極パターン１３，１４間に挟まれた潤滑剤１６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１６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１６に混入した水分量を検出することができる。
【００１６】
軸受内に封入された潤滑剤１６には、軸受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１６の異物混入量を検出するようにしても良い。また潤滑剤１６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１６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１６の劣化状態を推定することもできる。
このように、軸受内の潤滑剤１６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、車輪用軸受装置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、車輪用軸受装置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ことにもなる。
【００１７】
図５（Ａ），（Ｂ）は、前記シール７の内側面に設けられる電極パターン１３，１４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１３，１４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１３ａ，１３ｂ，１３ｃが一部１３ｄで連続する電極パターン１３と、二重のリング構造で各リング部１４ａ，１４ｂが一部１４ｃで連続する電極パターン１４とを、一方の電極パターン１３の各リング部１３ａ〜１３ｃと他方の電極パターン１４の各リング部１４ａ，１４ｂ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１３，１４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７の内側面の面積の中で、できるだけ電極パターン１３，１４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。
【００１８】
図６（Ａ），（Ｂ）は、前記シール７の内側面に設けられる電極パターン１３，１４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１３，１４では、図６（Ｃ）に部分拡大平面図で示すように、リング部１３ｅの内径側に複数の櫛歯１３ｆを突出させた外周側の電極パターン１３と、リング部１４ｄの外径側に複数の櫛歯１４ｅを突出させた内周側の電極パターン１４とを、両電極パターン１３，１４の櫛歯１３ｆ，１４ｅ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１３，１４の対向面を増大させることができる。
【００１９】
上記検出装置１２を搭載したこのセンサ付き車輪用軸受装置では、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、簡易な構成により、リアルタイムで、また定期的に、正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるセンサ付車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＣ部の拡大断面図である。
【図２】（Ａ）は同車輪用軸受装置における検出装置の電極パターンの一例の平面図、（Ｂ）は同断面図である。
【図３】同検出装置の原理構成図である。
【図４】同検出装置における電極パターン間に挟まれる潤滑剤の静電容量と潤滑剤の水分含有量との関係を示すグラフである。
【図５】（Ａ）は電極パターンの他の例の平面図、（Ｂ）は同断面図、（Ｃ）は同概略図である。
【図６】（Ａ）は電極パターンのさらに他の例の平面図、（Ｂ）は同断面図、（Ｃ）は部分拡大平面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…外方部材
２…内方部材
３…外方部材の転走面
４…内方部材の転走面
５…転動体
７，８…シール
１２…検出装置
１３，１４…電極パターン
１５…検出回路
１６…潤滑剤
【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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