(57)【要約】【課題】油膜状態の監視の精度を向上させる。【解決手段】解析装置９は、軸受βを保持するハウジング１と、温度センサ２と、ギャップセンサ３と、回転計と、トルク計と、解析部とを有する。ハウジング１は、上部ハウジング１１と下部ハウジング１２とを有する。上部ハウジング１１に設けられた温度センサ２は、アッパー側軸受β１の対向する位置に開口した第１孔β１２に挿入されて温度を計測する。下部ハウジング１２に設けられた温度センサ２は、ロア側軸受β２の対向する位置に開口した第１孔β２２に挿入されて温度を計測する。上部ハウジング１１に設けられたギャップセンサ３は、アッパー側軸受β１の対向する位置に開口した第２孔β１３に挿入されて軸αの変位を計測する。下部ハウジング１２に設けられたギャップセンサ３は、ロア側軸受β２の対向する位置に開口した第２孔β２３に挿入されて軸αの変位を計測する。【選択図】図３
2017173092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受を保持するハウジングと、
前記ハウジングにおいて該軸受の少なくとも外周面に開口した第１孔に対向する位置から該第１孔に向けて伸びるように設置され、該第１孔に挿入されて温度を計測する温度センサと、
前記ハウジングにおいて前記軸受の外周面から内周面まで貫通する第２孔に対向する位置から該第２孔に向けて伸びるように設置され、該第２孔に挿入されて該軸受が支持する軸の変位を計測するギャップセンサと、
前記軸の回転を計測する回転計と、
前記軸のトルクを計測するトルク計と、
前記温度センサ、前記ギャップセンサ、前記回転計、および前記トルク計の計測結果を用いて前記軸受と前記軸との間に生じる油膜の状態を解析する解析部と、
を有することを特徴とする解析装置。
【請求項２】
前記第１孔は前記軸受の内周面まで貫通している
ことを特徴とする請求項１に記載の解析装置。
【請求項３】
前記第１孔は前記軸受の内周面まで貫通していない
ことを特徴とする請求項１に記載の解析装置。
【請求項４】
前記軸受は、半割形状であり、
前記第１孔および前記第２孔は、いずれも前記軸受の周方向の異なる３点以上の位置にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の解析装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の解析装置
を有することを特徴とする軸受試験装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の解析装置
を有することを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、自動二輪車等の車両で用いられる軸受の油膜状態を解析する解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受の油膜状態を監視する方法として、特許文献１には、すべり軸受ライニング内に温度センサ、変位計または圧力計のいずれかを設け、これらにより計測されたデータから油膜状態を予測する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３３８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述したセンサ類をライニングに埋め込むことは構造的に困難であり、現実的ではない。また、特許文献１に記載の技術では、温度センサを用いた場合に軸受によって支持される軸の挙動を捉えることができず、変位計や圧力計を用いた場合に温度を捉えることができない。
【０００５】
本発明は、油膜状態の監視の精度を向上させること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、軸受を保持するハウジングと、前記ハウジングにおいて該軸受の少なくとも外周面に開口した第１孔に対向する位置から該第１孔に向けて伸びるように設置され、該第１孔に挿入されて温度を計測する温度センサと、前記ハウジングにおいて前記軸受の外周面から内周面まで貫通する第２孔に対向する位置から該第２孔に向けて伸びるように設置され、該第２孔に挿入されて該軸受が支持する軸の変位を計測するギャップセンサと、前記軸の回転を計測する回転計と、前記軸のトルクを計測するトルク計と、前記温度センサ、前記ギャップセンサ、前記回転計、および前記トルク計の計測結果を用いて前記軸受と前記軸との間に生じる油膜の状態を解析する解析部と、を有することを特徴とする解析装置を提供する。
【０００７】
本発明において、前記第１孔は前記軸受の内周面まで貫通していてもよい。
【０００８】
本発明において、前記第１孔は前記軸受の内周面まで貫通していなくてもよい。
【０００９】
本発明において、前記軸受は、半割形状であり、前記第１孔および前記第２孔は、いずれも前記軸受の周方向の異なる３点以上の位置にそれぞれ設けられてもよい。
【００１０】
本発明は、上述の解析装置を有することを特徴とする軸受試験装置を提供する。
【００１１】
本発明は、上述の解析装置を有することを特徴とする車両を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、軸受の温度または軸の変位のいずれか一方のみを検知する場合に比べて、油膜状態の監視の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における解析の対象である軸受βの一例を示す図。
【図２】本発明に係る軸受βと軸αとの配置を説明するための図。
【図３】本発明に係る解析装置９を示す図。
【図４】解析装置９で測定される軸受βに設けられた孔を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．実施形態
図１は、本発明における解析の対象である軸受βの一例を示す図である。また、図２は、本発明に係る軸受βと軸αとの配置を説明するための図である。以下、図において、軸受βが配置される空間をｘｙｚ右手系座標空間として表す。また、図に示す座標記号のうち、円の中に点を描いた記号は、紙面奥側から手前側に向かう矢印を表す。空間においてｘ軸に沿う方向をｘ軸方向という。また、ｘ軸方向のうち、ｘ成分が増加する方向を＋ｘ方向といい、ｘ成分が減少する方向を−ｘ方向という。ｙ、ｚ成分についても、上記の定義に沿ってｙ軸方向、＋ｙ方向、−ｙ方向、ｚ軸方向、＋ｚ方向、−ｚ方向を定義する。
【００１５】
図１に示す軸受βは半割形状であり、＋ｚ方向の側のアッパー側軸受β１と、−ｚ方向の側のロア側軸受β２とを組合せて構成される。アッパー側軸受β１は、内周面β１０と外周面β１１とを有する。ロア側軸受β２は、内周面β２０と外周面β２１とを有する。なお、図１における−ｚ方向は重力の方向であってもよい。すなわち図１において、＋ｚ方向は「上」を、−ｚ方向は「下」を示していてもよい。
【００１６】
図２に示す軸αは、ｘ軸方向に伸びる丸棒状または円柱状の部材である。図２に示す通り、軸αは、軸受βのアッパー側軸受β１とロア側軸受β２とによりｚ軸方向に沿って挟み込まれることで回転可能な状態で支持される。軸αは側周面α１１を有する。ここで軸αの「側周面」とは、ｘ軸を中心に軸αの周りを囲う面であって、軸αのｘ軸方向の両端面を除いた面である。
【００１７】
側周面α１１は、＋ｚ方向の側でアッパー側軸受β１の内周面β１０と摺動し、−ｚ方向の側でロア側軸受β２の内周面β２０と摺動する。側周面α１１と内周面β１０との間、および側周面α１１と内周面β２０との間には、それぞれ潤滑油が供給される。
【００１８】
なお、アッパー側軸受β１には、第１孔β１２と第２孔β１３とが設けられている。ロア側軸受β２には、第１孔β２２と第２孔β２３とが設けられている。
【００１９】
図３は、本発明に係る解析装置９を示す図である。解析装置９は、軸受βを保持するハウジング１と、軸受βの温度を計測する温度センサ２と、軸受βが支持する軸αの変位を計測するギャップセンサ３とを有する。また、解析装置９は、図示しない回転計、トルク計および解析部を有する。
【００２０】
温度センサ２は、例えば熱電対などである。ギャップセンサ３は、例えば静電容量、渦電流、レーザなどを利用して軸αの軸受βに対する変位を計測する。回転計は軸αの回転数や回転速度などを計測する。トルク計は軸αのトルクを計測する。
【００２１】
図３に示す通りハウジング１は、ｘ軸方向に配置された軸α（図３において図示せず）のラジアル荷重を受ける軸受βを固定する部材であり、上部ハウジング１１と下部ハウジング１２とをｚ軸方向に重ねて挟み込むことで軸受βを固定するものである。
【００２２】
また、ハウジング１は、外壁面１１０および外壁面１２０と、内壁面１０とを有する。内壁面１０は、軸受βの外周面β１１および外周面β２１に接触して軸受βを支持する。
【００２３】
図３に示す通り、上部ハウジング１１は−ｚ方向に、下部ハウジング１２は＋ｚ方向にそれぞれ軸受βを押し付ける。上部ハウジング１１に設けられたボルト穴１１１およびボルト穴１１２は、それぞれ下部ハウジング１２のボルト穴１２１およびボルト穴１２２に対向している。ボルト穴１２１に対向するボルト穴１１１と、ボルト穴１２２に対向するボルト穴１１２とに、それぞれ図示しないボルトを通すことにより上部ハウジング１１と下部ハウジング１２とが密着し、それぞれの内壁面１０が繋がる。
【００２４】
図３に示す通り、温度センサ２は上部ハウジング１１と下部ハウジング１２とにそれぞれ２本ずつ、設けられている。上部ハウジング１１において温度センサ２は、アッパー側軸受β１の少なくとも外周面β１１に開口した第１孔β１２に対向する位置から、この第１孔β１２に向けて伸びるように設置されている。
【００２５】
上部ハウジング１１に設けられた温度センサ２は、アッパー側軸受β１の対向する位置に開口した第１孔β１２に挿入されて温度を計測する。計測された温度は解析部に送られてアッパー側軸受β１の内周面β１０と軸αの側周面α１１との間に形成される油膜の温度の推測に用いられる。
【００２６】
下部ハウジング１２において温度センサ２は、ロア側軸受β２の少なくとも外周面β２１に開口した第１孔β２２に対向する位置から、この第１孔β２２に向けて伸びるように設置されている。
【００２７】
下部ハウジング１２に設けられた温度センサ２は、ロア側軸受β２の対向する位置に開口した第１孔β２２に挿入されて温度を計測する。計測された温度は解析部に送られてロア側軸受β２の内周面β２０と軸αの側周面α１１との間に形成される油膜の温度の推測に用いられる。
【００２８】
また、図３に示す通り、ギャップセンサ３は、上部ハウジング１１と下部ハウジング１２とにそれぞれ２本ずつ、設けられている。上部ハウジング１１においてギャップセンサ３は、アッパー側軸受β１の外周面β１１から内周面β１０まで貫通する第２孔β１３に対向する位置から、この第２孔β１３に向けて伸びるように設置されている。
【００２９】
上部ハウジング１１に設けられたギャップセンサ３は、アッパー側軸受β１の対向する位置に開口した第２孔β１３に挿入されて軸αの変位を計測する。計測された変位は解析部に送られてアッパー側軸受β１の内周面β１０と軸αの側周面α１１との間に形成される空間の大きさの推測に用いられる。
【００３０】
下部ハウジング１２においてギャップセンサ３は、ロア側軸受β２の外周面β２１から内周面β２０まで貫通する第２孔β２３に対向する位置から、この第２孔β２３に向けて伸びるように設置されている。
【００３１】
下部ハウジング１２に設けられたギャップセンサ３は、ロア側軸受β２の対向する位置に開口した第２孔β２３に挿入されて軸αの変位を計測する。計測された変位は解析部に送られてロア側軸受β２の内周面β２０と軸αの側周面α１１との間に形成される空間の大きさの推測に用いられる。
【００３２】
図４は、図３の領域IVを拡大した図であり、アッパー側軸受β１に設けられた第１孔β１２および第２孔β１３を説明するための図である。なお、ロア側軸受β２に設けられた第１孔β２２および第２孔β２３の形状は、第１孔β１２および第２孔β１３に準じるため説明を省略する。
【００３３】
図４（ａ）に示す通り、アッパー側軸受β１に設けられた第１孔β１２は、アッパー側軸受β１の外周面β１１に開口部β１２１を有する。そして第１孔β１２は、アッパー側軸受β１の内周面β１０には開口しておらず、封止部β１２０を有する。つまり、第１孔β１２は、アッパー側軸受β１の内周面β１０まで貫通していない。
【００３４】
一方、図４（ａ）に示す通り、アッパー側軸受β１に設けられた第２孔β１３は、アッパー側軸受β１の外周面β１１に開口部β１３１を有し、内周面β１０に開口部β１３０を有する。つまり、第２孔β１３は、アッパー側軸受β１の外周面β１１から内周面β１０まで貫通している。
【００３５】
図示しない解析部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ソリッドステートドライブなどの記憶装置を有し、ＣＰＵがＲＯＭや記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより解析装置９の各部を制御する。また、解析部は、上述した温度センサ２、ギャップセンサ３、および図示しない回転計、トルク計と通信可能に接続されており、これらの計測結果を集計する。そして、解析部は、温度センサ２、ギャップセンサ３、回転計、およびトルク計の計測結果を用いて軸受βと軸αとの間に生じる油膜の状態を解析する。
【００３６】
この構成により、解析装置９は、ギャップセンサ３の計測結果を用いて軸αの軸心位置を特定し、軸受βの内周面と軸αの側周面α１１との間に形成される空間の大きさを推測する。また、解析装置９は、温度センサ２の計測結果を用いて、上述した空間に潤滑油が満たされることによって形成される油膜の温度を推測する。そして、解析装置９は、推測した空間の大きさとその空間に形成される油膜の温度とに基づき、例えば油膜圧力など油膜の状態を推測することができる。
【００３７】
解析装置９は、軸受の内周面にライニングを設け、そのライニングに温度センサ２を組込むといった構成でないので、ライニングを設けた部分が他の摺動部と異なることによる試験の再現性不良が生じ難い。
【００３８】
なお、解析装置９は、ハウジング１に設けた複数の温度センサ２およびギャップセンサ３をそれぞれ軸受βに差し込むだけであり、比較的、組付けが容易な構成である。
【００３９】
２．変形例
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例を組合せてもよい。
【００４０】
２−１．変形例１
上述した解析装置９は、軸受βの試験を行うための装置である軸受試験装置に用いられてもよい。
【００４１】
また、上述した解析装置９は、自動車や自動二輪車等の車両に用いられていてもよい。解析装置９を車両に用いることにより、車両を運転する利用者は、その車両に用いられる軸受βの異常の有無を把握することができる。
【００４２】
２−２．変形例２
上述した実施形態において、第１孔β１２は、アッパー側軸受β１の内周面β１０まで貫通していなかったが、貫通していてもよい。例えば図４（ｂ）に示す通り、第１孔β１２ａは、アッパー側軸受β１の内周面β１０に封止部β１２０ではなく開口部β１２０ａを有している。そして、第１孔β１２ａは、開口部β１２１から開口部β１２０ａまでを貫通しているため、第１孔β１２ａが挿入される温度センサ２は、軸受βと軸αとの間に満たされた潤滑油の温度を直接、計測する。
【００４３】
２−３．変形例３
上述した実施形態において、軸受βは半割形状であったが、円筒を３つ以上に分割した形状でもよいし、分割されていない円筒形状であってもよい。
【００４４】
また、第１孔β１２および第２孔β１３、並びに第１孔β２２および第２孔β２３は、アッパー側軸受β１およびロア側軸受β２の、いずれも２点の位置にそれぞれ設けられていたが、３点以上の位置にそれぞれ設けられていてもよい。
【００４５】
なお、アッパー側軸受β１と、ロア側軸受β２とにそれぞれ設けられた孔の数は異なっていてもよい。
【００４６】
２−４．変形例４
上述した実施形態において、ハウジング１は軸受βの外周面β１１および外周面β２１を内壁面１０と接触させて軸受βを支持していたが、ハウジング１が接触するのは軸受βに限られない。例えば、軸受βをコンロッドスリーブの内周側に収容し、コンロッドスリーブの外周面をハウジング１に接触させてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…ハウジング
１０…内壁面
１１…上部ハウジング
１１０…外壁面
１１１…ボルト穴
１１２…ボルト穴
１２…下部ハウジング
１２０…外壁面
１２１…ボルト穴
１２２…ボルト穴
２…温度センサ
３…ギャップセンサ
９…解析装置
α…軸
α１１…側周面
β…軸受
β１…アッパー側軸受
β１０…内周面
β１１…外周面
β１２、β１２ａ…第１孔
β１２０…封止部
β１２０ａ…開口部
β１２１…開口部
β１３…第２孔
β１３０…開口部
β１３１…開口部
β２…ロア側軸受
β２０…内周面
β２１…外周面
β２２…第１孔
β２３…第２孔
【図１】
2017173092.tif 000003
【図２】
2017173092.tif 000004
【図３】
2017173092.tif 000005
【図４】
2017173092.tif 000006