(57)【要約】【課題】  検出部の小型化が可能で、軸受内などへの配置の自由度が高く、安定した正確な検出が可能な潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化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】  この潤滑剤劣化検出装置１は、発光素子２および受光素子３と、一対の光ファイバ４，５と、判定手段７とを備える。一対の光ファイバ４，５は、各基端がそれぞれ発光素子２および受光素子３に対向し、各先端が潤滑剤６の配置空間１０を介して並べられる。これら光ファイバ４，５の先端に、発光側光ファイバ４から出射する光を受光側光ファイバ５内へ反射させる鏡８，９がぞれぞれ設けられる。各光ファイバ４，５の先端は前記鏡８，９と共に保護カバー１１，１２で覆われる。判定手段７は、前記受光素子３の出力から潤滑剤６に混入している異物の量を検出する。【選択図】      図１
2007303926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ発光素子および受光素子に基端が対向する一対の光ファイバの先端を、潤滑剤の配置空間を介して並べ、これら光ファイバの先端に、発光側光ファイバから出射する光を受光側光ファイバ内へ反射させる鏡をそれぞれ設け、これら光ファイバの先端を鏡と共に覆う保護カバーを設け、前記受光素子の出力から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段を設けた潤滑剤劣化検出装置。
【請求項２】
請求項１において、前記保護カバーの内面、または保護カバー内に埋め込み状態に前記鏡を設けた潤滑剤劣化検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記保護カバーの全体、または少なくとも保護カバーにおける前記鏡が対向し合う面を、透光性材料とした潤滑剤劣化検出装置。
【請求項４】
それぞれ発光素子および受光素子に基端が対向する一対の光ファイバの先端を、潤滑剤の配置空間を介して並べ、これら光ファイバの先端に、発光側光ファイバから出射する光を受光側光ファイバ内へ反射させるプリズムをそれぞれ設け、前記受光素子の出力から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段を設けた潤滑剤劣化検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の潤滑剤劣化検出装置を軸受に取付け、前記潤滑剤劣化検出装置の前記一対の光ファイバの先端が隣り合う部位を軸受の転走面の脇に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、潤滑剤の混入物などによる劣化状態を検出する潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化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劣化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、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。
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、潤滑剤の電気的特性を検出するものであるため、大量の摩耗粉が入って導通が起こるなどの状況にならなければ、特性変化として検出されず、混入物の検出が困難な場合がある。
【０００５】
このような課題を解決するものとして、例えば図１０のように、発光側および受光側の光ファイバ４６，４７の各一端を検出対象となる潤滑剤４５が存在する検出部４８に対向させ、発光側の光ファイバ４６の他端に発光素子４３を、受光側の光ファイバ４７の他端に受光素子４４をそれぞれ配置した光学式の構成を考えた。
図１０の構成では、発光素子４３から出射された光が発光側の光ファイバ４６を経由して検出部４８に存在する潤滑剤４５を透過し、さらに受光側の光ファイバ４７を経由して受光素子４４で検出される。潤滑剤４５に含まれる鉄粉などの異物の量が増えると、潤滑剤４５を透過する透過光量が減少するので、受光素子４４の次段に設けられる判定回路４９は、受光素子４４で検出される透過光量に基づき、潤滑剤４５に混入する異物の量を推定できる。
【０００６】
しかし、図１０の構成では、軸受内に封止された潤滑剤の劣化具合を検出するような場合、発光側光ファイバ４６から検出部４８を経て受光側光ファイバ４７に至る光路の構成をコンパクトにしないと、軸受内の所望の観測ポイントへ前記検出部４８が位置するように軸受内に配置することが困難となる。
前記光路のコンパクト化の一構成例として、例えば発光側および受光側の両光ファイバ４６，４７を平行に並べ、これら両光ファイバ４６，４７の一端部側を共に９０°に曲げ加工して検出部４８に対向配置することが考えられる。しかし、この場合、光ファイバ４６，４７が変形する等により検出部４８のギャップが安定せず、潤滑剤４５の厚さが変動するとか、曲げ半径の大きさによって検出部４８が大型化するといった課題が残る。
潤滑剤４５の厚さ変動は透過光量に影響を及ぼすので、検出部４８のギャップが安定しないと、安定した検出を行えない。また、検出部４８を小型化できないと、軸受内等への配置の自由度が低くなる。
【０００７】
この発明の目的は、検出部の小型化が可能で、軸受内などへの配置の自由度が高く、安定した正確な検出が可能な潤滑剤劣化検出装置、およびその潤滑剤劣化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】
【０００８】
この発明の第１の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置は、それぞれ発光素子および受光素子に基端が対向する一対の光ファイバの先端を、潤滑剤の配置空間を介して並べ、これら光ファイバの先端に、発光側光ファイバから出射する光を受光側光ファイバ内へ反射させる鏡をそれぞれ設け、これら光ファイバの先端を鏡と共に覆う保護カバーを設け、前記受光素子の出力から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段を設けたものである。
この構成によると、発光素子から出射される光を潤滑剤に透過させて受光素子に入射させる光路を、前記一対の光ファイバを平行に並べた配置で構成することができる。すなわち、この場合には、両光ファイバの先端部を共に９０度に曲げ加工して潤滑剤の配置空間に対向配置するといった構成としなくて良く、一対の光ファイバを樹脂や金属により一体にまとめて固定できる。そのため、光ファイバの変形がなく潤滑剤の配置空間のギャップが安定して、潤滑剤の厚さを一定に保つことができる。これにより、安定した正確な劣化検出が可能となる。
また、両光ファイバの各先端を潤滑剤の配置空間を介して並べていることから潤滑剤の配置空間のギャップを小さくでき、その配置空間へ潤滑剤が入り込み易くなり、より安定した正確な劣化検出が可能となる。
また、光ファイバを曲げ加工しなくて良いので検出部を小型化でき、配置の自由度を高くできる。
また、一対の光ファイバの先端を鏡と共に保護カバーで覆うので、光ファイバー鏡との間に潤滑剤が入り込むのを防止できる。
その結果、検出部の小型化が可能で、軸受内などへの配置の自由度が高く、安定した正確な劣化検出が可能となる。
【０００９】
この発明において、前記保護カバーの内面、または保護カバー内に埋め込み状態に、前記鏡を設けても良い。この構成の場合、保護カバーを光ファイバーの先端に装着するだけで、光ファイバの先端を保護できると同時に反射光路を構成することができる。そのため組み立て時の作業が簡単になる。
【００１０】
この発明において、前記保護カバーの全体、または少なくとも保護カバーにおける前記鏡が対向し合う面を、透光性材料としても良い。この構成の場合、保護カバーにおける鏡が対向し合う面で光の透過が可能となる。
【００１１】
この発明の第２の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置は、それぞれ発光素子および受光素子に基端が対向する一対の光ファイバの先端を、潤滑剤の配置空間を介して並べ、これら光ファイバの先端に、発光側光ファイバから出射する光を受光側光ファイバ内へ反射させるプリズムをそれぞれ設け、前記受光素子の出力から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段を設けたものである。
この構成によると、光ファイバとプリズムとの間に潤滑剤が入り込むのを防止でき、第１の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置の場合と異なり、保護カバーを設ける必要がない。検出部の小型化が可能で、軸受内などへの配置の自由度が高く、安定した正確な検出が可能なことは、第１の発明のかかる潤滑剤劣化検出装置の場合と同様である。
【００１２】
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劣化検出装置を軸受に取付け、前記潤滑剤劣化検出装置の前記一対の光ファイバの先端が隣り合う部位を軸受の転走面の脇に配置したものである。
潤滑剤劣化検出装置は、潤滑剤の配置空間であるギャップを一定に保つことができて、安定した正確な劣化検出が可能なため、軸受内の観測位置に光ファイバの先端を固定状態で保持でき、軸受内の潤滑剤の劣化検出を安定して正確に行うことができる。
その結果、軸受内に封入された潤滑剤の劣化を、リアルタイムで正確に検出することができる。これにより、軸受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、軸受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潤滑剤劣化検出装置の潤滑剤によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の第１の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置は、それぞれ発光素子および受光素子に基端が対向する一対の光ファイバの先端を、潤滑剤の配置空間を介して並べ、これら光ファイバの先端に、発光側光ファイバから出射する光を受光側光ファイバ内へ反射させる鏡をそれぞれ設け、これら光ファイバの先端を鏡と共に覆う保護カバーを設け、前記受光素子の出力から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段を設けたため、検出部の小型化が可能で、軸受内などへの配置の自由度が高く、安定した正確な検出が可能となる。
この発明の第２の発明にかかる潤滑剤劣化検出装置は、それぞれ発光素子および受光素子に基端が対向する一対の光ファイバの先端を、潤滑剤の配置空間を介して並べ、これら光ファイバの先端に、発光側光ファイバから出射する光を受光側光ファイバ内へ反射させるプリズムをそれぞれ設け、前記受光素子の出力から潤滑剤に混入している異物の量を検出する判定手段を設けたため、検出部の小型化が可能で、軸受内などへの配置の自由度が高く、安定した正確な検出が可能となる。
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劣化検出装置を軸受に取付け、前記潤滑剤劣化検出装置の前記一対の光ファイバの先端が隣り合う部位を軸受の転走面の脇に配置したため、軸受内に封入された潤滑剤の劣化を、リアルタイムで正確に検出することができる。これにより、軸受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、軸受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潤滑剤劣化検出装置の潤滑剤によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。図１は、この実施形態の潤滑剤劣化検出装置の概略構成図を示す。この潤滑剤劣化検出装置１は、発光素子２および受光素子３と、潤滑剤６の配置空間となる検出部ギャップ１０を介してそれぞれの先端を並べて配置した一対の光ファイバ４，５と、前記受光素子３の出力から潤滑剤６に混入している異物の量を検出する判定手段７とを備える。前記一対の光ファイバ４，５は平行に並べて配置され、そのうち一方の光ファイバ４は、その基端が前記発光素子２の発光面に対向する発光側光ファイバとされる。また、他方の光ファイバ５は、その基端が前記受光素子３の受光面に対向する受光側光ファイバとされる。
【００１５】
前記両光ファイバ４，５の先端には、発光側光ファイバ４から出射する光を受光側光ファイバ５内へ反射させる鏡８，９がそれぞれ設けられる。具体的には、発光側光ファイバ４の先端の鏡８は、発光側光ファイバ４の先端から出射する光が直角に反射して潤滑剤６に入射するように、一対の光ファイバ４，５の伸長方向に対し４５度の傾きを持たせて配置される。受光側光ファイバ５の先端の鏡９も、前記鏡８で反射され潤滑剤６を透過した光が直角に反射して受光側光ファイバ５内に入射するように、一対の光ファイバ４，５の伸長方向に対して４５度の傾きを持たせて配置される。
このように発光側光ファイバ４、受光側光ファイバ５、および鏡８，９を配置することにより、発光素子２から出射された光が発光側光ファイバ４および鏡８を介して潤滑剤６に入射され、潤滑剤６を透過した透過光が鏡９および受光側光ファイバ５を介して受光素子３に入射される。
【００１６】
前記両光ファイバ４，５の各先端は、前記各鏡８，９と共に、それぞれ保護カバー１１，１２で覆われている。これにより、両光ファイバ４，５の先端と各鏡８，９との間に潤滑剤６が入り込んで光ファイバ４，５や鏡８，９の表面が劣化するのを防止している。
具体的には、図２に拡大して示すように、発光側光ファイバ４の先端を覆う保護カバー１１内に、一対の光ファイバ４，５の伸長方向に対し４５度の傾きを持つように前記鏡８が埋め込み状態に設けられている。保護カバー１１における鏡８，９が対向し合う面、つまり前記検出部ギャップ１０と対向する面には開口１１ａが設けられ、この開口１１ａは透明樹脂やガラスなどの透光性材料からなる窓部材１３で閉じられている。これにより、前記鏡８で反射した光は、保護カバー１１に妨げられることなく、窓部材１３を透過して検出部ギャップ１０に入射する。
受光側光ファイバ５の先端を覆う保護カバー１２も同様であり、その内部に、一対の光ファイバ４，５の伸長方向に対し４５度の傾きを持つように前記鏡９が埋め込み状態に設けられている。保護カバー１２における鏡８，９が対向し合う面には開口１２ａが設けられ、この開口１２ａは透光性材料からなる窓部材１４で閉じられている。これにより、検出部ギャップ１０に配置される潤滑剤６を透過した光は、保護カバー１２に妨げられることなく、窓部材１４を透過して鏡９で反射され、受光側光ファイバ５内に入射する。
【００１７】
このように、保護カバー１１，１２の内部に鏡８，９を埋め込み状態に設けると、保護カバー１１，１２を光ファイバー４，５の先端に装着するだけで、光ファイバ４，４の先端を保護できると同時に反射光路を構成することができるので、組み立て時の作業が簡単になる。
【００１８】
なお、前記各保護カバー１１，１２内における鏡８，９と光ファイバ４，５の先端との間の空間には、透明樹脂などが充填されていても良い。あるいは、各保護カバー１１，１２の全体が、透明樹脂やガラスなどの透光性材料からなるものとしても良い。この場合には、前記開口１１ａ，１２ａや窓部材１３，１４を省略できる。
【００１９】
前記発光素子２としては、ＬＥＤ、ＥＬ、有機ＥＬなどを用いることができ、発光回路１５によって駆動される。前記受光素子３としては、フォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いることができ、その出力を受ける受光回路１６によって受光素子３の受光量が検出される。
【００２０】
潤滑剤６が新品のときには透明に近い状態にあり、発光側光ファイバ４および鏡８を経て潤滑剤６を透過する透過光の強度は高い。ところが、潤滑剤６に混入する異物の量が多くなると、透過光の強度が徐々に低下する。そこで、判定手段７は、透過光の強度に対応する受光素子３の出力から、潤滑剤６に混入している異物の量を検出する。潤滑剤６に混入する異物の量の増加は潤滑剤６の劣化の進行を意味するので、検出された異物の量から潤滑剤６の劣化具合を推定することができる。
【００２１】
このように、この潤滑剤劣化検出装置１では、発光素子２および受光素子３に基端が対向する一対の光ファイバ４，５の先端を、潤滑剤６の配置空間である検出部ギャップ１０を介して並べ、これら光ファイバ４，５の先端に、発光側光ファイバ４から出射する光を受光側光ファイバ５内へ反射させる鏡８，９をそれぞれ設け、これら各光ファイバ４，５の先端を鏡８，９と共に保護カバー１１，１２で覆うようにしているので、発光素子２から出射される光を潤滑剤６に透過させて受光素子３に入射させる光路を、前記一対の光ファイバ４，５を平行に並べた配置で構成することができる。すなわち、この場合には、両光ファイバ４，５の先端部を共に９０°に曲げ加工して検出部ギャップ１０に対向配置するといった構成としなくて良く、一対の光ファイバ４，５を樹脂や金属により一体にまとめて固定できるので、光ファイバ４，５の変形がなく検出部ギャップ１０が安定して、潤滑剤６の厚さを一定に保つことができる。これにより、安定した正確な劣化検出が可能となる。
また、両光ファイバ４，５の各先端を潤滑剤６の配置空間となる検出部ギャップ１０を介して並べていることから検出部ギャップ１０を小さくでき、検出部ギャップ１０へ潤滑剤が入り込み易くなり、より安定した正確な劣化検出が可能となる。
また、光ファイバ４，５を曲げ加工しなくて良いので検出部を小型化でき、配置の自由度を高くできる。
また、一対の光ファイバ４，５の先端を鏡８，９と共に保護カバー１１，１２で覆うので、光ファイバー４，５と鏡８，９との間に潤滑剤６が入り込むのを防止できる。
その結果、検出部の小型化が可能で、軸受内などへの配置の自由度が高く、安定した正確な劣化検出が可能となる。
【００２２】
図３は、この発明の他の実施形態の潤滑剤劣化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および図２に示す第１の実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。この実施形態では、第１の実施形態の潤滑剤劣化検出装置１において、平行に並べて配置される一対の光ファイバ４，５を樹脂１７で一体に封止固定している。
この実施形態のように、一対の光ファイバ４，５を樹脂１７で一体に封止固定すると、光ファイバ４，５の形状が強固に保持されるので、検出部ギャップ１０をさらに安定させることができ、より安定した正確な劣化検出が可能となる。
【００２３】
図４は、この発明のさらに他の実施形態の潤滑剤劣化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および図２に示す第１の実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。この実施形態では、第１の実施形態の潤滑剤劣化検出装置１において、保護カバー１１内に、一対の光ファイバ４，５の伸長方向に対し４５度の傾きを持つ傾斜面を設け、この傾斜面を鏡面仕上げ、もしくは反射コーティングすることにより鏡８が構成されている。
受光側光ファイバ５の先端を覆う保護カバー１２でも同様であり、その内側に、一対の光ファイバ４，５の伸長方向に対し４５度の傾きを持つ傾斜面を設け、この傾斜面を鏡面仕上げ、もしくは反射コーティングすることにより鏡９が構成されている。
各保護カバー１１，１２における鏡８，９が対向し合う面に開口１１ａ，１２ａが設けられ、これら開口１１ａ，１２ａが透光性材料からなる窓部材１３，１４で閉じられていること等は、第１の実施状態の場合と同様である。
このように、保護カバー１１，１２内の傾斜面を鏡８，９した場合も、保護カバー１１，１２を光ファイバー４，５の先端に装着するだけで、光ファイバ４，４の先端を保護できると同時に反射光路を構成することができるので、組み立て時の作業が簡単になる。
【００２４】
図５は、この発明のさらに他の実施形態の潤滑剤劣化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および図２に示す第１の実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。この実施形態では、図４の実施形態において、平行に並べて配置される一対の光ファイバ４，５を樹脂１７で一体に封止固定して、光ファイバ４，５の形状を強固に保持している。
【００２５】
図６は、この発明のさらに他の実施形態の潤滑剤劣化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および図２に示す第１の実施形態の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。この実施形態では、第１の実施形態の潤滑剤劣化検出装置１において、発光側および受光側の両光ファイバ４，５の各先端に、鏡８，９をそれぞれ設けるのに代えて、プリズム１８，１９がそれぞれ設けられている。具体的には、発光側光ファイバ４の先端にプリズム１８が接着固定され、そのプリズム１８の斜辺に反射コーティングが施されることで、第１の実施形態における鏡８と同様の機能を持たせてある。反射コーティングは必ずしも設けなくても良い。受光側光ファイバ４の先端にはプリズム１９が接着固定され、そのプリズム１９の斜辺にも反射コーティングが施されることで、第１の実施形態における鏡９と同様の機能を持たせてある。両プリズム１８，１９の間は、潤滑剤６の配置空間となる検出部ギャップ１０とされる。
これにより、発光側光ファイバ４から出射する光が一方のプリズム１８で直角に反射されて検出部ギャップ１０の潤滑剤６を透過し、その透過光が他方のプリズム１９で直角に反射されて受光側光ファイバ５内に入射される。
この実施形態のように両光ファイバ４，５の各先端に設けたプリズム１８，１９で、発光側光ファイバ４から出射した光を受光側光ファイバ５に入射させる構成とすると、光ファイバ４，５とプリズム１８，１９との間に潤滑剤６が入り込むのを防止でき、第１の実施形態のように保護カバー１１，１２を設ける必要がない。検出部の小型化が可能で、軸受内などへの配置の自由度が高く、安定した正確な検出が可能なことは、図１〜図５で示した各実施形態の潤滑剤劣化検出装置１の場合と同様である。
【００２６】
図７は、この発明のさらに他の実施形態の潤滑剤劣化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および図２に示す第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６の実施形態において、平行に並べて配置される一対の光ファイバ４，５を樹脂１７で一体に封止固定して、光ファイバ４，５の形状を強固に保持している。
【００２７】
図８は、上記した潤滑剤劣化検出装置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。
【００２８】
軸受２１の外輪２５の両端部には、それぞれシールケース３０，３１が取付けられ、これらシールケース３０，３１に前記オイルシール２８，２９が設けられる。図９は、一方のオイルシール２９の取付け構造を示す拡大断面図である。同図において、シールケース３１は、軸方向に複数の段部が階段状に並ぶ断面形状とした環状の部材であって、その一端部を軸受外輪２５の内径面に圧入嵌合させることで、外輪２５に取付けられる。このシールケース３１の中間段部の内径面には、断面Ｌ字状のリング部材３２がその円筒部３２ａを圧入嵌合させて取付けられており、そのリング部材３２の内径側に延びる立板部３２ｂが前記油切り２２の外径面に対して所定のラビリンス隙間を形成するように配置されている。前記シールケース３１に設けられるオイルシール２９は、断面Ｌ字状の環状芯金３３と、この環状芯金３３の立板部に固定される弾性部材３４とでなり、環状芯金３３の円筒部を前記リング部材３２の円筒部３２ａの内周面に圧入嵌合させることにより、リング部材３２を介してシールケース３１に固定されている。前記弾性部材３４には、油切り２２の外径面に摺接するラジアルリップが形成されている。シールケース３１の他端部は、油切り２２のフランジ部２２ａの内向き幅面に形成されたリング状の溝３５に遊嵌させることで、この溝３５とシールケース３１の他端部との間にラビリンス隙間を形成している。このような構成により、軸受２１の内外輪２４，２５間の環状空間の一端部では、前記リング部材立片部３２ｂと油切り２２の外径面との間に形成されるラビリンス隙間と、油切り２２の外径面に摺接するオイルシール２９と、油切り２２の溝３５とシールケース３１の他端部との間に形成されるラビリンス隙間とで、密封が図られている。軸受２１の内外輪２４，２５間の環状空間の他端部については説明を省略するが、上記した一端部と同様のシール構造とされる。
【００２９】
この検出装置付き軸受２１では、一方のシールケース３１の内側に潤滑剤劣化検出装置１の発光素子２と受光素子３を含む電気回路部３６および一対の光ファイバ４，５が共に設けられ、光ファイバ４，５の先端の検出部ギャップ１０は、潤滑剤の観測ポイントである外輪２５の内径面における転走面の脇に配置されている。
また、この場合、上記潤滑剤劣化検出装置１における一対の光ファイバ４，５等からなる光学系をコンパクトに構成でき、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劣化検出が可能となる。
また、上記潤滑剤劣化検出装置１は、その検出部ギャップ１０を一定に保つことができて、安定した正確な劣化検出が可能であるので、軸受２１の潤滑に寄与する転走面の脇の潤滑剤の劣化検出を安定して正確に行うことができる。具体的には、オイルシール２９におけるリング部材立板部３２ｂの軸方向内側に向く面に潤滑剤劣化検出装置１の電気回路部３６が固定され、その配線ケーブル３７がシールケース３１を貫通して軸受外に引き出されている。その配線ケーブル３７を通じて、軸受外から潤滑剤劣化検出装置１への電源供給と軸受外への検出信号の取り出しが行われる。シールケース３１における配線ケーブル３７の貫通部には防水・防油処理が施される。これにより、潤滑剤劣化検出装置１の取付部から軸受内部へ水分やゴミ等が侵入するのを防止している。
【００３０】
例えば軸受２１の外輪２５等は、その製造の工程が煩雑であり、強度的にも厳しい要求があるため、上記潤滑剤劣化検出装置１を搭載する場合、工程の増加等のうえで好ましくない場合があるが、簡易な部品であるシールケース３１に潤滑剤劣化検出装置１を配置する場合、その取付工程が容易である。また、シールケース３１に潤滑剤劣化検出装置１を配置する場合、その他の軸受構成部品については、潤滑剤劣化検出装置１を搭載しない一般の軸受と軸受部品の共通化が図れ、製造工程を同じにできて生産性に優れる。
【００３１】
上記潤滑剤劣化検出装置１を搭載したこの検出装置付き軸受２１では、軸受内に封入された潤滑剤の劣化を、リアルタイムで正確に検出することができる。その結果、軸受２１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、軸受２１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潤滑剤劣化検出装置１の出力によって判断できるため、使用期限前に廃棄される潤滑剤の量が減少する。
【００３２】
なお、ここでは、上記潤滑剤劣化検出装置１を鉄道車両用軸受ユニットに用いた例を示したが、風車設備や工場設備の軸受に搭載しても良い。さらには、潤滑剤劣化の情報から、装置のメンテナンス期を判断したり、潤滑状態の異常を予測または検知し、その情報を利用して種々のサービス提供、データ解析、必要な保守部品の手配などを行うセンシングシステムに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置の概略構成図を示す。
【図２】同潤滑剤劣化検出装置の一部の拡大断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置における光学系の概略構成図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置における光学系の概略構成図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置における光学系の概略構成図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置における光学系の概略構成図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る潤滑剤劣化検出装置における光学系の概略構成図である。
【図８】上記潤滑剤劣化検出装置を搭載した検出装置付き軸受の一例を示す断面図である。
【図９】同検出装置付き軸受の一部の拡大断面図である。
【図１０】潤滑剤劣化検出装置の提案例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…潤滑剤劣化検出装置
２…発光素子
３…受光素子
４…投光側光ファイバ
５…受光側光ファイバ
６…潤滑剤
７…判定手段
８，９…鏡
１０…検出部ギャップ
１１，１２…保護カバー
１３，１４…窓部材（透光性材料）
１７…樹脂
１８，１９…プリズム
２１…検出装置付き軸受
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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