(57)【要約】【課題】使用中の軸受の潤滑剤の有無を検出できる潤滑剤検出装置、およびその潤滑剤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】  この潤滑剤検出装置１は、潤滑剤４の溜まる空間５に表側面を晒して配置され、前記空間５内の潤滑剤４が表側面に接する透明部材２と、この透明部材２の裏面側に配置された反射式の光学センサ３とを備える。光学センサ３は、前記透明部材２を透過して潤滑剤４へ光を出射させる発光素子６と、前記透明部材２を透過した光が透明部材表側面の潤滑剤４との接触部で反射した反射光を受光する受光素子７と、この受光素子７の出力から潤滑剤４の有無を検出する判定手段８とを備える。【選択図】      図１
2007304029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤の溜まる空間に表側面を晒して配置され、前記空間内の潤滑剤が表側面に接する透明部材と、この透明部材の裏面側に配置された反射式の光学センサとを備え、この光学センサは、前記透明部材を透過して潤滑剤へ光を出射させる発光素子と、前記透明部材を透過した光が透明部材表側面の潤滑剤との接触部で反射した反射光を受光する受光素子と、この受光素子の出力から潤滑剤の有無を検出する判定手段とを備えた潤滑剤検出装置。
【請求項２】
請求項１において、前記透明部材と前記発光素子との間、および前記透明部材と前記受光素子との間をそれぞれ光ファイバで接続した潤滑剤検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の潤滑剤検出装置を軸受に搭載した検出装置付き軸受。
【請求項４】
請求項３において、前記軸受における転走面の脇に前記透明部材を配置した検出装置付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑剤の有無を検出する潤滑剤検出装置、およびその潤滑剤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、軸受内の潤滑剤（グリース、油など）が減少すると、摩耗や焼き付きなど破損の大きな原因となる。そこで、使用中の軸受内での潤滑剤の有無を判別できるセンサの開発が望まれる。
【０００３】
潤滑剤の有無を判別するセンサとしては、例えばファイバセンサやレーザー光を使用して潤滑剤表面での反射を検出するものが知られている。
なお、潤滑剤の有無を検出するものではないが、軸受の使用に伴って軸受内の潤滑剤に混入する摩耗粉を検出するセンサ付き軸受として、軸受のシールの内側に電極やコイル等のセンサを配置し、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ものが提案されている（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、上記したファイバセンサやレーザー光を使用した潤滑剤有無判別センサの場合、使用中の軸受に組み込まれた状態で例えば転走面近くの潤滑剤の有無を検出することはできない。
また、特許文献１に記載のセンサ付き軸受は、軸受内にセンサを配置したものではあるが、潤滑剤に混入する摩耗粉を検出するものであって、潤滑剤の有無を判別することはできない。
【０００５】
この発明の目的は、使用中の軸受の潤滑剤の有無を検出できる潤滑剤検出装置、およびその潤滑剤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】
【０００６】
この発明の潤滑剤検出装置は、潤滑剤の溜まる空間に表側面を晒して配置され、前記空間内の潤滑剤が表側面に接する透明部材と、この透明部材の裏面側に配置された反射式の光学センサとを備え、この光学センサは、前記透明部材を透過して潤滑剤へ光を出射させる発光素子と、前記透明部材を透過した光が透明部材表側面の潤滑剤との接触部で反射した反射光を受光する受光素子と、この受光素子の出力から潤滑剤の有無を検出する判定手段とを備えたものである。
透明部材の表側面に潤滑剤が接しているか否かによって、発光素子から出射され透明部材を透過した光が透明部材の表側面で反射して、受光素子で受光される受光量が変化する。この変化を潤滑剤の有無として判定手段で検出するようにしているので、この潤滑剤検出装置を軸受内に組み込むことにより、使用中の軸受の潤滑剤の有無を検出することができる。
【０００７】
この発明において、前記透明部材と前記発光素子との間、および前記透明部材と前記受光素子との間をそれぞれ光ファイバで接続しても良い。この構成の場合、発光素子および受光素子を検出部となる透明部材から分離して配置できるため、検出部を小型にでき、検出部の配置の自由度を高めることができる。
【０００８】
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検出装置を軸受に搭載したものである。
この構成によると、使用中の軸受の潤滑剤の有無を検出できるので、軸受内の潤滑剤が減少して摩耗や焼き付きなどが起きるのを防止できる。
【０００９】
この発明において、前記軸受における転走面の脇に前記透明部材を配置しても良い。この構成の場合、軸受の潤滑に寄与する転走面の脇の潤滑剤の有無の検出が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の潤滑剤検出装置は、潤滑剤の溜まる空間に表側面を晒して配置され、前記空間内の潤滑剤が表側面に接する透明部材と、この透明部材の裏面側に配置された反射式の光学センサとを備え、この光学センサは、前記透明部材を透過して潤滑剤へ光を出射させる発光素子と、前記透明部材を透過した光が透明部材表側面の潤滑剤との接触部で反射した反射光を受光する受光素子と、この受光素子の出力から潤滑剤の有無を検出する判定手段とを備えたため、使用中の軸受の潤滑剤の有無を検出することができる。
この発明の検出装置付き軸受は、この発明の潤滑剤検出装置を軸受に搭載したものであるため、使用中の軸受の潤滑剤の有無を判別でき、軸受内の潤滑剤が減少して摩耗や焼き付きなどが起きるのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。図１は、この実施形態の潤滑剤検出装置の概略構成図を示す。この潤滑剤検出装置１は、潤滑剤４の溜まる空間５に表側面を晒して配置され、前記空間５内の潤滑剤４が表側面に接する透明部材２と、この透明部材２の裏面側に配置された反射式の光学センサ３とを備える。光学センサ３は、前記透明部材２を透過して潤滑剤４へ光を出射させる発光素子６と、前記透明部材２を透過した光が透明部材２の表側面の潤滑剤４との接触部で反射した反射光を受光する受光素子７と、この受光素子７の出力から潤滑剤４の有無を検出する判定手段８とを備える。透明部材２は、潤滑剤４の溜まる空間５に晒される表側面が斜辺側となる二等辺直角三角形の断面形状とされ、裏面側の直角を挟む各辺の面部分に対して発光素子６および受光素子７がそれぞれ垂直向きとなるように配置される。
【００１２】
前記透明部材２としては、透明樹脂あるいはガラスを用いることができる。前記発光素子６としては、ＬＥＤ、白熱電球、半導体レーザダイオード、ＥＬ、有機ＥＬ、蛍光管などを用いることができ、発光回路９によって駆動される。前記受光素子７としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＤＳ、太陽電池、光電子増倍管などを用いることができ、その出力を受ける受光回路１０によって受光素子７の受光量が検出される。
【００１３】
上記構成の潤滑剤検出装置１において、透明部材２の表側面に潤滑剤４が無い場合、透明部材２と空気の屈折率が大きく違うことから、発光素子６から出射され透明部材２を透過した光は透明部材２の表側面で反射し、その反射光は再度透明部材２を透過して受光素子７で受光される。他方、透明部材２の表側面に潤滑剤４が接している場合、潤滑剤４の屈折率が透明部材２に近いことから、発光素子６から出射され透明部材２を透過した光はさらに潤滑剤４を透過して、透明部材２の表側面で反射する反射光量が少なくなり、受光素子７での受光量も微弱なものとなる。
この現象を利用することにより、判定手段８は受光素子７の出力から潤滑剤４の有無を検出する。すなわち、受光素子７の受光量が微弱なときには潤滑剤４が有ると判定し、受光量が大きいときには潤滑剤４が無いと判定する。
【００１４】
このように、この潤滑剤検出装置１では、透明部材２の表側面に潤滑剤４が接しているか否かによって、発光素子６から出射され透明部材２を透過した光が透明部材２の表側面で反射して、受光素子７で受光される受光量が変化するのを、潤滑剤４の有無として判定手段８で検出するようにしている。そのため、この潤滑剤検出装置１を軸受内に組み込むことにより、使用中の軸受の潤滑剤の有無を検出することができる。
【００１５】
図２は、この発明の他の実施形態の潤滑剤検出装置における光学系の概略構成図を示す。光学系以外の部分の構成は図１の実施形態の場合と同様であり、ここでは省略する。この実施形態では、図１の実施形態の潤滑剤検出装置１において、透明部材２と発光素子６との間、および透明部材２と受光素子７との間を、それぞれ光ファイバ１１，１２で接続している。ただし、透明部材２は板状とされ、その裏面に対して前記両光ファイバ１１，１２が４５度の傾斜角度をなし、かつ互いに９０度の角度をなす姿勢で両光ファイバ１１，１２が透明部材２の裏面に接続されている。
これにより、発光素子６から出射された光は光ファイバ１１を経て透明部材２を透過し、透明部材２の表側面で反射して透明部材２を透過した光は光ファイバ１２を経て受光素子７で受光される。
【００１６】
このように、発光素子６および受光素子７と透明部材２の間を光ファイバ１１，１２で接続すると、発光素子６および受光素子７を検出部となる透明部材２から分離して配置できるため、検出部を小型にでき、検出部の配置の自由度を高めることができる。
【００１７】
図３は、この発明のさらに他の実施形態の潤滑剤検出装置における光学系の概略構成図を示す。光学系以外の部分の構成は図１の実施形態の場合と同様であり、ここでは省略する。この実施形態では、図２の実施形態の潤滑剤検出装置１において、透明部材２が、図１の実施形態の場合と同様に、潤滑剤４の溜まる空間５に晒される表側面が斜辺側となる二等辺直角三角形の断面形状とされ、その裏面側の直角を挟む各辺の面部分に対して各光ファイバ１１，１２が垂直方向に接続されている。
【００１８】
このように、透明部材２の裏面に対して光ファイバ１１，１２を垂直方向に接続すると、発光素子６から出射された光が光ファイバ１１を経て透明部材２に投光されるとき、および透明部材２の表側面から反射された光が透明部材２から光ファイバ１２に入射するとき、透明部材２の裏面での光の反射を無くすことができる。そのため、光の利用効率を高めることができる。
【００１９】
図４は、上記した潤滑剤検出装置１を搭載した検出装置付き軸受を、鉄道車両用軸受ユニットに用いた一例の断面図である。この場合の鉄道車両用軸受ユニットは、検出装置付き軸受２１とその内輪２４の両側に各々接して設けられた付属部品である油切り２２および後ろ蓋２３とで構成される。軸受２１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２６，２６に対して設けた分割型の内輪２４，２４と、一体型の外輪２５と、前記ころ２６，２６と、保持器２７とを備える。
後ろ蓋２３は、車軸２０に軸受２１よりも中央側で取付けられて外周にオイルシール２８を摺接させたものである。油切り２２は、車軸２０に取付けられて外周にオイルシール２９を摺接させたものである。これら軸受２１の両端部に配置される両オイルシール２８，２９により軸受２１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。
【００２０】
ここでは、例えば図３に示す実施形態の潤滑剤検出装置１が軸受外輪２５の内周面に形成された凹部に配置され、潤滑剤検出装置１における前記透明部材２は、その表側面が潤滑剤の溜まる空間である軸受内部空間に晒されるように、軸受２１における転走面の脇に配置される。潤滑剤検出装置１の検出部となる前記透明部材２は、上記したように小型化され配置の自由度が高いので、このような位置への配置を容易に行うことができる。これにより、軸受２１の潤滑に寄与する転走面の脇の潤滑剤の有無検出が可能である。
【００２１】
上記潤滑剤検出装置１を搭載したこの検出装置付き軸受２１では、内部に封入された潤滑剤の有無を使用中に検出することができるので、軸受内の潤滑剤が減少して摩耗や焼き付きなどが起きるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる潤滑剤検出装置の概略構成図である。
【図２】この発明の他の実施形態にかかる潤滑剤検出装置における光学系の概略構成図である。
【図３】この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑剤検出装置における光学系の概略構成図である。
【図４】上記潤滑剤検出装置を搭載した検出装置付き軸受の一例の断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…潤滑剤検出装置
２…透明部材
３…光学センサ
４…潤滑剤
５…潤滑剤の溜まる空間
６…発光素子
７…受光素子
８…判定手段
１１，１２…光ファイバ
２１…検出装置付き軸受
【図１】
2007304029.tif 000003
【図２】
2007304029.tif 000004
【図３】
2007304029.tif 000005
【図４】
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