JP6863084B2 - Diagnosis method of rotating body support device - Google Patents
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Description
本発明は、回転体を支持するための回転体支持装置の診断方法に関する。 The present invention relates to a diagnostic method of the rotating body support device for supporting a rotating body.
たとえば、特開昭５５−１２６８４６号公報には、回転体を支持するための回転体支持装置として、玉軸受、ころ軸受などの転がり軸受が記載されている。このような転がり軸受では、軌道輪や転動体の熱処理硬化組織の疲労の進行と共に、該組織中の残留オーステナイト量が減少することが知られている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-126846 describes rolling bearings such as ball bearings and roller bearings as a rotating body supporting device for supporting a rotating body. In such rolling bearings, it is known that the amount of retained austenite in the structure decreases as the fatigue of the heat-treated cured structure of the raceway ring and the rolling element progresses.
このような現象を利用して、転がり軸受の軌道面の表層部の疲労度を診断することが考えられる。たとえば、特開２００４−１９８２４６号公報には、渦電流センサにより、軌道面の表層部の疲労に起因する、該表層部の残留オーステナイトの減少量を測定し、その測定結果に基づいて、軌道面の表層部の疲労度を診断する方法が開示されている。 It is conceivable to use such a phenomenon to diagnose the degree of fatigue of the surface layer of the raceway surface of the rolling bearing. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-198246 measures the amount of decrease in retained austenite in the surface layer portion due to fatigue of the surface layer portion of the raceway surface by an eddy current sensor, and based on the measurement result, the raceway surface. A method for diagnosing the degree of fatigue of the surface layer portion of the above is disclosed.
また、たとえば、特開２００４−３０８８７８号公報に記載されているように、各種センサにより転がり軸受の使用中に発生する振動などを測定し、その測定結果に基づいて、転がり軸受の軌道面などに初期破損が発生したことを検知する方法も知られている。 Further, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-308878, vibrations and the like generated during use of the rolling bearing are measured by various sensors, and based on the measurement results, the raceway surface of the rolling bearing and the like are measured. A method of detecting the occurrence of initial damage is also known.
特開２００４−１９８２４６号公報に記載の方法を実施するためには、転がり軸受を使用箇所から取り外して分解した後、軌道面に渦電流センサを近づける必要がある。すなわち、この方法を実施するためには、転がり軸受を使用箇所から取り外したり、分解したりするなどの、多くの手間がかかる。 In order to carry out the method described in JP-A-2004-198246, it is necessary to remove the rolling bearing from the place of use, disassemble it, and then bring the eddy current sensor closer to the raceway surface. That is, in order to carry out this method, it takes a lot of time and effort to remove the rolling bearing from the place of use and disassemble it.
一方、特開２００４−３０８８７８号公報に記載の方法によれば、転がり軸受を使用箇所から取り外すことなく、転がり軸受の転動面などに初期破損が発生したことを検知することができる。しかしながら、この方法で検知できるのは、あくまでも初期破損であり、破損が生じる前にその予兆を検知することはできない。 On the other hand, according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-308878, it is possible to detect that the rolling surface of the rolling bearing is initially damaged without removing the rolling bearing from the place of use. However, what can be detected by this method is only the initial damage, and the sign of the damage cannot be detected before the damage occurs.
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、静止側軌道の破損の予兆の検知を容易化できる、回転体支持装置の診断方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for diagnosing a rotating body support device that can facilitate detection of a sign of damage to a stationary orbit.
本発明の一態様の回転体支持装置の診断方法は、静止輪と、回転輪と、複数個の転動体とを備える。
前記静止輪は、周面に静止側軌道を有する。
前記回転輪は、周面に前記静止側軌道と対向する回転側軌道を有する。
前記複数個の転動体は、前記静止側軌道と前記回転側軌道との間に転動自在に配置されている。
The method for diagnosing a rotating body support device according to one aspect of the present invention includes a stationary wheel, a rotating wheel, and a plurality of rolling elements.
The stationary wheel has a stationary side trajectory on its peripheral surface.
The rotating wheel has a rotating side orbit facing the stationary side orbit on its peripheral surface.
The plurality of rolling elements are rotatably arranged between the stationary side orbit and the rotating side orbit.
本発明の一態様の回転体支持装置の診断方法は、第一ひずみセンサを用いて、前記静止輪と該静止輪を支持する静止輪支持体とのうちの何れか一方の部材の表面のうち、使用時の負荷圏と同じ周方向範囲内に存在する第一位置での周方向のひずみ量を測定することにより、該測定の結果である第一測定値を取得すると共に、第二ひずみセンサを用いて、前記一方の部材の表面のうち、使用時の負荷圏と同じ周方向範囲内に存在し、かつ、該負荷圏の最大負荷位置からの周方向距離（ゼロを含む）が前記第一位置とは異なる第二位置での周方向のひずみ量を測定することにより、該測定の結果である第二測定値を取得する。その後、前記静止側軌道のうち使用時の負荷圏側に疲労の進行により生じる弧長の伸びに基づいて負荷率が減少することから、診断ユニットにより、前記負荷率の減少に応じて変化する前記第一測定値と前記第二測定値との比を利用して、前記静止側軌道の破損の予兆の有無を判定する工程を備える。
前記診断ユニットは、前記第一測定値と前記第二測定値との比を表すデータを記憶する、データ記憶手段を備えており、かつ、前記データの値と、前記データ記憶手段に記憶された前記データの初期値との差または比（初期値からの変化量）が、閾値よりも大きい場合に、前記静止側軌道の破損の予兆ありと判定する機能を有する。
The method for diagnosing the rotating body support device according to one aspect of the present invention uses the first strain sensor on the surface of any one of the stationary wheel and the stationary wheel support that supports the stationary wheel. By measuring the amount of strain in the circumferential direction at the first position that exists within the same circumferential range as the load zone during use, the first measured value that is the result of the measurement can be obtained and the second strain sensor. On the surface of one of the members, the circumferential distance (including zero) from the maximum load position of the load zone is within the same circumferential range as the load zone at the time of use. By measuring the amount of strain in the circumferential direction at a second position different from the first position, the second measured value which is the result of the measurement is acquired. After that, since the load factor decreases based on the extension of the arc length caused by the progress of fatigue on the load zone side during use of the stationary side orbit, the diagnostic unit changes according to the decrease in the load factor. A step of determining whether or not there is a sign of damage to the stationary side orbit by using the ratio of the first measured value and the second measured value is provided.
The diagnostic unit includes data storage means for storing data representing the ratio of the first measurement value to the second measurement value, and the value of the data and the value of the data are stored in the data storage means. When the difference or ratio (change amount from the initial value) of the data to the initial value is larger than the threshold value, it has a function of determining that there is a sign of damage to the stationary side orbit.
本発明の一態様の回転体支持装置の診断方法では、前記第一位置を、使用時の負荷圏の最大負荷位置と同じ周方向位置とすることが好ましい。 The diagnostic method of the rotating body support device of one embodiment of the present invention, the pre-Symbol first position, is preferably the same circumferential position as the maximum load position of the load zone in use.
本発明の一態様の回転体支持装置の診断方法は、ひずみセンサを用いて、前記静止輪と該静止輪を支持する静止輪支持体とのうちの何れか一方の部材の表面のうち、使用時の負荷圏の初期状態での周方向端部と同じ周方向位置での周方向のひずみ量を測定することにより、該測定の結果である測定値を取得した後、前記静止側軌道のうち使用時の負荷圏側に疲労の進行により生じる弧長の伸びに基づいて負荷圏の広さが減少することから、診断ユニットにより、前記負荷圏の広さの減少に伴って減少する前記測定値を利用して、前記静止側軌道の破損の予兆の有無を判定する工程を備える。
前記診断ユニットは、前記測定値を表すデータを記憶する、データ記憶手段を備えており、かつ、前記データの値と、前記データ記憶手段に記憶された前記データの初期値との差または比（初期値からの変化量）が、閾値よりも大きい場合に、前記静止側軌道の破損の予兆ありと判定する機能を有する。
The method for diagnosing a rotating body support device according to one aspect of the present invention uses a strain sensor on the surface of any one of a stationary wheel and a stationary wheel support that supports the stationary wheel. By measuring the amount of strain in the circumferential direction at the same circumferential position as the peripheral end in the initial state of the load zone at the time, after obtaining the measured value which is the result of the measurement, the stationary side orbit Since the width of the load zone decreases based on the extension of the arc length caused by the progress of fatigue on the load zone side during use, the measurement value decreases as the width of the load zone decreases by the diagnostic unit. A step of determining whether or not there is a sign of damage to the stationary side orbit is provided.
The diagnostic unit includes data storage means for storing data representing the measured value, and the difference or ratio between the value of the data and the initial value of the data stored in the data storage means ( When the amount of change from the initial value) is larger than the threshold value, it has a function of determining that there is a sign of damage to the stationary orbit.
本発明の一態様の回転体支持装置の診断方法では、前記工程において、前記回転体支持装置に作用するラジアル荷重が一定の状態で、または、前記ラジアル荷重の変化に応じて前記閾値を補正しつつ、前記判定を行うことができる。In the method for diagnosing a rotating body support device according to one aspect of the present invention, in the step, the threshold value is corrected in a state where the radial load acting on the rotating body support device is constant or in response to a change in the radial load. However, the determination can be made.
本発明の一態様の回転体支持装置の診断方法によれば、回転体支持装置を使用箇所に組み付けたままの状態で、静止側軌道の破損の予兆を検知することができる。 According to the method for diagnosing the rotating body support device according to one aspect of the present invention, it is possible to detect a sign of damage to the stationary orbit while the rotating body support device is still assembled at the place of use.
［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１〜図５を用いて説明する。
本例の回転体支持装置の診断システムは、回転体支持装置である車輪支持装置１と、診断ユニット２１とを備える。
[First Example of Embodiment]
A first example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
The diagnostic system for the rotating body support device of this example includes a
車輪支持装置１は、トラック、バスなどの大型車両の従動輪用で、かつ、いわゆる外輪回転型である。車輪支持装置１は、図１〜図３に示すように、車軸２と、ハブ３と、１対の円すいころ軸受４ａ、４ｂと、第一ひずみセンサ５ａ、５ｂと、第二ひずみセンサ６ａ、６ｂとを備える。
The
車軸２は、懸架装置を構成するもので、筒状に構成されている。車軸２は、外周面の軸方向に離隔した２箇所位置に、互いに同軸に配置された円筒状の嵌合面部７ａ、７ｂを有する。軸方向外側の嵌合面部７ａは、軸方向内側の嵌合面部７ｂよりも、外径寸法が小さくなっている。また、車軸２は、軸方向内側の嵌合面部７ｂの軸方向内側に隣接する位置に、軸方向外側を向いた段差面８を有している。
The
なお、軸方向外側は、車両への組み付け状態で車両の幅方向外側を意味し、図１の左側に相当する。一方、軸方向内側は、車両への組み付け状態で車両の幅方向内側、すなわち幅方向中央側を意味し、図１の右側に相当する。 The outer side in the axial direction means the outer side in the width direction of the vehicle when assembled to the vehicle, and corresponds to the left side in FIG. On the other hand, the inside in the axial direction means the inside in the width direction of the vehicle in the assembled state of the vehicle, that is, the center side in the width direction, and corresponds to the right side in FIG.
ハブ３は、筒状に構成されたもので、軸方向中間部の径方向外側部に、使用時に回転体である車輪および制動用回転部材を固定するためのフランジ部９を有する。ハブ３は、軸方向両側部の内周面に、互いに同軸に配置された円筒状の嵌合面部１０ａ、１０ｂを有する。ハブ３は、軸方向外側の嵌合面部１０ａの軸方向内側に隣接する位置に軸方向外側を向いた段差面１１ａを有しており、軸方向内側の嵌合面部１０ｂの軸方向外側に隣接する位置に軸方向内側を向いた段差面１１ｂを有している。
The
１対の円すいころ軸受４ａ、４ｂは、車軸２に対してハブ３を回転自在に支持するもので、車軸２の外周面とハブ３の内周面との間に、軸方向に離隔して、かつ、互いの接触角の方向が背面組合せとなるように配置されている。円すいころ軸受４ａ、４ｂは、使用状態で、下部側（地面側、鉛直方向下側）が車重によるラジアル荷重の負荷側となり、上部側が車重によるラジアル荷重の反負荷側となる。したがって、円すいころ軸受４ａ、４ｂは、下部側の周方向中央位置である下端位置が、負荷圏の最大負荷位置となる。
The pair of
なお、図２は、図１の軸方向外側の円すいころ軸受４ａおよびその周辺部の拡大図である。図１の軸方向内側の円すいころ軸受４ｂおよびその周辺部は、軸方向外側の円すいころ軸受４ａおよびその周辺部と実質的に対称に構成される。したがって、図２および以下の説明において、軸方向内側の円すいころ軸受４ｂおよびその周辺部に対応する符号も、括弧書きで同時に付する。
Note that FIG. 2 is an enlarged view of the tapered
円すいころ軸受４ａ（４ｂ）は、使用時に回転しない静止輪である内輪１２ａ（１２ｂ）と、使用時に回転する回転輪である外輪１３ａ（１３ｂ）と、それぞれが転動体である複数個の円すいころ１４ａ（１４ｂ）とを備える。
The tapered
内輪１２ａ（１２ｂ）は、軸受鋼製で、軌道側周面である外周面と、反軌道側周面である内周面とを有する。内輪１２ａ（１２ｂ）は、軸方向中間部外周面に、静止側軌道である部分円すい面状の内輪軌道１５ａ（１５ｂ）を有する。また、内輪１２ａ（１２ｂ）は、軸方向に関して内輪軌道１５ａ（１５ｂ）の大径側に隣接する位置に大鍔部１６ａ（１６ｂ）を有し、軸方向に関して内輪軌道１５ａ（１５ｂ）の小径側に隣接する位置に小鍔部１７ａ（１７ｂ）を有する。さらに、内輪１２ａ（１２ｂ）は、軸方向中間部内周面に、径方向外側に凹んだ凹部１８ａ（１８ｂ）を全周に亙り有している。なお、図１では凹部１８ａ（１８ｂ）の図示は省略されている。
The
内輪１２ａ（１２ｂ）は、いわゆるズブ焼き入れにより熱処理されている。このため、内輪１２ａ（１２ｂ）の材料は、大半がマルテンサイト化し、かつ、一般的には１５容量％〜２５容量％程度のオーステナイトが残留した、熱処理硬化組織になっている。
The
外輪１３ａ（１３ｂ）は、軸受鋼製で、内周面に、回転側軌道である部分円すい面状の外輪軌道１９ａ（１９ｂ）を有する。なお、外輪１３ａ（１３ｂ）も、内輪１２ａ（１２ｂ）と同様に、ズブ焼き入れにより熱処理されている。
The
複数個の円すいころ１４ａ（１４ｂ）は、軸受鋼製またはセラミック製で、内輪軌道１５ａ（１５ｂ）と外輪軌道１９ａ（１９ｂ）との間に転動自在に配置されている。
The plurality of tapered
第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）のそれぞれは、自身が取り付けられた箇所の周方向のひずみ量を測定可能な力学的センサであり、少なくとも１個のひずみゲージによって構成されている。第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）は、全体が内輪１２ａ（１２ｂ）の凹部１８ａ（１８ｂ）の内側に配置され、かつ、凹部１８ａ（１８ｂ）の底面に接着により取り付けられている。
Each of the
また、本例では、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）は、何れも、使用時の負荷圏と同じ周方向範囲内に配置されている。具体的には、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）は、負荷圏の最大負荷位置と同じ周方向位置、すなわち図１〜図３における下端位置である、第一位置に配置されている。これに対し、第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）は、負荷圏と同じ周方向範囲内で前記第一位置から周方向に所定角度ψだけ位相がずれた位置である、第二位置に配置されている。
Further, in this example, both the
なお、本例では、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を取り付けるための凹部１８ａ（１８ｂ）が、内輪１２ａ（１２ｂ）の内周面の全周に亙り設けられているが、本発明を実施する場合には、第一ひずみセンサおよび第二ひずみセンサを取り付けるための凹部が、内輪の内周面のうちで、第一ひずみセンサおよび第二ひずみセンサのそれぞれが配置される周方向箇所にのみ設けられた構成を採用することもできる。
In this example, recesses 18a (18b) for attaching the
図１に示すように、軸方向外側の円すいころ軸受４ａは、内輪１２ａが車軸２の嵌合面部７ａに外嵌されており、外輪１３ａがハブ３の嵌合面部１０ａに内嵌されている。この状態で、内輪１２ａの軸方向外側面は、車軸２の軸方向外端部に螺合されたナット２０の軸方向内側面に当接しており、外輪１３ａの軸方向内側面は、ハブ３の段差面１１ａに当接している。一方、軸方向内側の円すいころ軸受４ｂは、内輪１２ｂが車軸２の嵌合面部７ｂに外嵌されており、外輪１３ｂがハブ３の嵌合面部１０ｂに内嵌されている。この状態で、内輪１２ｂの軸方向内側面は、車軸２の段差面８に当接しており、外輪１３ｂの軸方向外側面は、ハブ３の段差面１１ｂに当接している。
As shown in FIG. 1, in the tapered
さらに、この状態で、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）のアキシアル方向の内部隙間は、ゼロ、または、若干量の正もしくは負の値に設定されている。ここで、若干量の負の内部隙間とは、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）に車重によるラジアル荷重が負荷された時に、反負荷圏（非負荷圏）が現れる状態、すなわち負荷率εが１未満の状態となるレベルの負の内部隙間である。
Further, in this state, the internal clearance of the tapered
診断ユニット２１は、車体側に設置されており、かつ、図示しないハーネスを通じて、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）に接続されている。第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号は、前記ハーネスを通じて、診断ユニット２１に送られるようになっている。
The
さらに、診断ユニット２１は、図４に示すような、データ入力手段２２と、データ処理手段２３と、予兆判定手段２４と、データ記憶手段２５と、結果出力手段２６とを備えている。これらの機能については、後述する。
Further, the
つぎに、本例の車輪支持装置１を用いた例における、本発明の回転体支持装置の診断方法の原理について、接触角αの単列玉軸受を例に、具体的に説明する。
Next, the principle of the diagnostic method of the rotating body support device of the present invention in the example using the
先ず、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すような、接触角αの単列玉軸受に、ラジアル荷重Ｆrとアキシアル荷重Ｆaとが作用する場合を考える。この単列玉軸受の負荷圏の広さは、ラジアル荷重Ｆrとアキシアル荷重Ｆaとの比によって変化する。このような負荷圏の広さは、負荷率εによって表される。具体的には、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示すように、負荷圏が周方向の一部分にのみ存在する場合、負荷率εは、内輪軌道の直径Ｄと負荷圏の投影長さεＤとの比（εＤ／Ｄ＝ε）で表される。このような場合、負荷率εの値は１以下（ε≦１）になる。これに対し、負荷圏が全周に亙って存在する場合、負荷率εは、負荷圏の最大負荷位置での転動体、すなわち最大荷重を受ける転動体の弾性変位量δmaxと、負荷圏の最小負荷位置での転動体、すなわち最小荷重を受ける転動体の弾性変位量δminとを用いて、次の（１）式で表される。
また、上述のような単列玉軸受では、負荷圏に存在し、かつ、負荷圏の最大負荷位置から周方向に所定角度ψだけ位相がずれた位置での転動体の弾性変位量δ（ψ）は、たとえばＮＳＫテクニカルレポートの１１２ページに（３）式として記載されているように、次の（２）式で示される。
また、たとえばＮＳＫテクニカルレポートの１１２ページに記載された（６）式の関係からも分かるように、負荷圏内の周方向位置において、転動体の弾性変位量は、転動体荷重の２／３乗に比例する。 Further, for example, as can be seen from the relationship of Eq. (6) described on page 112 of the NSK Technical Report, the elastic displacement amount of the rolling element is 2/3 of the rolling element load at the circumferential position within the load range. Proportional.
このため、上述のような単列玉軸受では、負荷圏の最大負荷位置での転動体荷重Ｑmaxと、負荷圏の最大負荷位置から周方向に所定角度ψだけ位相がずれた位置での転動体荷重との比を求めれば、負荷率εを求めることができる。 Therefore, in the single-row ball bearing as described above, the rolling element load Q max at the maximum load position in the load zone and the rolling at a position shifted by a predetermined angle ψ in the circumferential direction from the maximum load position in the load zone. The load factor ε can be obtained by obtaining the ratio with the moving body load.
以上の点は、本例の円すいころ軸受４ａ、４ｂに関しても同様であり、上述のような単列玉軸受の場合と異なる点は、関係式の係数や指数のみである。
The above points are the same for the tapered
一方、本例の車輪支持装置１の使用状態で、内輪１２ａ（１２ｂ）の負荷側、すなわち負荷圏側である下部側では、疲労の進行と共に、残留オーステナイトが、より密度の低いマルテンサイトに変化する。この結果、内輪１２ａ（１２ｂ）の負荷圏側の周方向長さである弧長が伸びる。
On the other hand, in the state of using the
すなわち、オーステナイトの密度７．８６とマルテンサイトの密度７．８３との比は、７．８６／７．８３≒１．００３８であるから、残留オーステナイトがマルテンサイトに変化すると、その体積が０．３８％程度増加する。したがって、たとえば、内輪１２ａ（１２ｂ）の熱処理硬化組織が、初期状態で残留オーステナイトを１０容量％〜２５容量％程度含んでいる場合、内輪１２ａ（１２ｂ）の負荷圏側の残留オーステナイトのすべてがマルテンサイトに変化すると、内輪１２ａ（１２ｂ）の負荷圏側では、体積が０．０３％〜０．１％程度増加し、弧長が０．０１％〜０．０３％程度増加する。
That is, the ratio of the austenite density of 7.86 to the martensite density of 7.83 is 7.86 / 7.83 ≈ 1.0038. Therefore, when the retained austenite changes to martensite, its volume becomes 0. It increases by about 38%. Therefore, for example, when the heat-treated cured structure of the
このようにして内輪１２ａ（１２ｂ）の負荷圏側の弧長が伸びると、元々は円形状であった内輪軌道１５ａ（１５ｂ）が、負荷圏側を一辺として備える略三角形状に変形する。この結果、負荷率εが減少して、第一位置での転動体荷重が増加し、第二位置での転動体荷重が減少する。
When the arc length of the
したがって、第一位置において、転動体荷重により生じた内輪１２ａ（１２ｂ）の内周面（凹部１８ａ（１８ｂ）の底面）の周方向のひずみ量を、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）を用いて測定することにより、該測定の結果である第一測定値を取得し、かつ、第二位置において、転動体荷重により生じた内輪１２ａ（１２ｂ）の内周面（凹部１８ａ（１８ｂ）の底面）の周方向のひずみ量を、第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を用いて測定することにより、該測定の結果である第二測定値を取得し、第一測定値と第二測定値との比の値をモニタリングすれば、内輪１２ａ（１２ｂ）の負荷圏側での疲労度を把握することができる。
Therefore, at the first position, the amount of strain in the circumferential direction of the inner peripheral surface (bottom surface of the
診断ユニット２１は、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）の第一測定値と第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の第二測定値との比の値の、初期値Ｓからの変化量が、閾値Ｔを跨いで閾値Ｔよりも大きくなった場合に、内輪軌道１５ａ（１５ｂ）の破損の予兆ありと判定する機能を有する。なお、初期値Ｓは、内輪１２ａ（１２ｂ）に疲労が生じる前の前記比の値である。また、閾値Ｔは、実験やシミュレーションの結果に基づいて、予め適宜の大きさに設定される値である。閾値Ｔは、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）ごとに決められる。このような診断ユニット２１の機能について、以下に具体的に説明する。
In the
第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号、すなわち、第一測定値および第二測定値を表す信号は、データ入力手段２２（図４参照）に入力される。データ入力手段２２は、入力された信号を、処理可能なデータに変換（たとえば、アナログデータからディジタルデータに変換）する。このように変換されたデータは、データ処理手段２３に送られる。
The output signals of the
データ処理手段２３は、データ入力手段２２から送られてきた第一測定値および第二測定値のデータに基づいて、第一測定値と第二測定値との比を表すデータを作成する。このように作成されたデータは、予兆判定手段２４およびデータ記憶手段２５に送られる。 The data processing means 23 creates data representing the ratio of the first measured value to the second measured value based on the data of the first measured value and the second measured value sent from the data input means 22. The data thus created is sent to the sign determination means 24 and the data storage means 25.
データ記憶手段２５は、前記閾値Ｔを記憶している。また、データ記憶手段２５は、データ処理手段２３から送られてきた、第一測定値と第二測定値との比を表すデータを記憶する。したがって、データ記憶手段２５には、この比を表すデータの初期値Ｓや時系列的な変化などが記憶されることになる。データ記憶手段２５に記憶されたデータは、予兆判定手段２４により、適宜、利用可能とされている。 The data storage means 25 stores the threshold value T. Further, the data storage means 25 stores data representing the ratio of the first measured value to the second measured value sent from the data processing means 23. Therefore, the data storage means 25 stores the initial value S of the data representing this ratio, the time-series change, and the like. The data stored in the data storage means 25 can be appropriately used by the sign determination means 24.
予兆判定手段２４は、データ処理手段２３から送られてきた、第一測定値と第二測定値との比を表すデータの値と、データ記憶手段２５に記憶されている該データの初期値Ｓとの差（または比）が、データ記憶手段２５に記憶されている閾値Ｔよりも大きい場合に、負荷圏側で内輪軌道１５ａ（１５ｂ）の破損の予兆ありと判定し、そうでない場合は、該予兆なしと判定する。
The sign determination means 24 has a value of data sent from the data processing means 23 representing the ratio of the first measured value and the second measured value, and an initial value S of the data stored in the data storage means 25. When the difference (or ratio) with is larger than the threshold value T stored in the data storage means 25, it is determined that there is a sign of damage to the
結果出力手段２６は、予兆判定手段２４による前記判定の結果を、たとえば、ディスプレイ、ランプなどの表示器やスピーカーなどの音声発生器により出力する。これにより、前記判定の結果は、車両の運転者や点検者によって確認可能となる。 The result output means 26 outputs the result of the determination by the sign determination means 24, for example, by a display such as a display or a lamp or a sound generator such as a speaker. As a result, the result of the determination can be confirmed by the driver or the inspector of the vehicle.
なお、診断ユニット２１は、たとえば、電気回路とマイクロコンピュータとを含んで構成されており、このマイクロコンピュータ内に保持記憶されたプログラムを実行することによって、上述した各機能を発揮することができる。なお、診断ユニット２１は、一体のユニットとして車体側に設置することもできるし、あるいは、複数のユニットに分散して車体側に設置することもできる。
The
なお、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）の予圧が狭い範囲に規制されていない、すなわち該予圧のばらつきが大きくなる場合には、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）の第一測定値と第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の第二測定値との比の初期値Ｓのばらつきが大きくなる。したがって、この場合には、前記比自体の値を観察し、その値が予め設定しておいた閾値を跨いだ場合に内輪軌道１５ａ（１５ｂ）の破損の予兆ありと判定する手法（以下、手法Ａとする）を採用すると、判定の信頼性が低くなる。これに対し、本例の場合には、前記比の値の、初期値Ｓからの変化量を観察し、この変化量が予め設定しておいた閾値Ｔを跨いで閾値Ｔよりも大きくなった場合に内輪軌道１５ａ（１５ｂ）の破損の予兆ありと判定する手法（以下、手法Ｂとする）を採用している。このため、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）の予圧が狭い範囲に規制されていない、すなわち前記初期値Ｓのばらつきが大きくなる場合でも、判定の信頼性を高くできる。
If the preload of the tapered
一方、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）の予圧が狭い範囲に規制されている、すなわち該予圧のばらつきが小さくなる場合には、前記比の初期値Ｓのばらつきが小さくなる。したがって、この場合には、上記手法Ｂだけでなく、上記手法Ａを採用することができる。すなわち、上記手法Ｂだけでなく、上記手法Ａを採用した場合でも、判定の信頼性を高くできる。
On the other hand, when the preload of the tapered
また、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）の負荷率εは、疲労の進行と共に変化するが、この負荷率εは、車両への積載量が変化し、これに伴って車重によるラジアル荷重が変化しても大きくは変化しない。このため、本例では、車両への積載量の変化にかかわらず、上述した判定の信頼性を高くできる。
また、たとえば、空車時に診断するなど、車重によるラジアル荷重を一定にした状態で診断したり、あるいは、軸重検査時に診断するなど、車重によるラジアル荷重の変化に応じて補正しながら診断したりすれば、より正確な破損予兆の診断が可能になる。
Further, the load factor ε of the tapered
In addition, for example, the diagnosis is made when the radial load due to the vehicle weight is constant, such as when the vehicle is empty, or when the axle load is inspected, the diagnosis is made while correcting according to the change in the radial load due to the vehicle weight. If this is the case, more accurate diagnosis of signs of damage will be possible.
以上のように、本例では、車輪支持装置１を使用箇所に組み付けたままの状態で、前記破損の予兆を判定、すなわち検知することができる。つまり、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）を取り出したり、分解したりするなどの、多くの手間をかけることなく、前記破損の予兆を容易に検知することができる。このため、たとえば、数か月置きに行われる定期点検の合格車両について、次回の定期点検が行われるまでの期間内の走行量が多くなり、内輪１２ａ（１２ｂ）の負荷圏側の疲労度が大きく進行した場合でも、前記破損の予兆を確実に検知することができる。そして、破損の予兆が検知された内輪１２ａ（１２ｂ）、または、これらの内輪１２ａ（１２ｂ）を含む円すいころ軸受４ａ（４ｂ）を、次回の定期点検で交換することが可能となる。
As described above, in this example, the sign of the damage can be determined, that is, detected while the
なお、本例では、車輪支持装置１を構成する１対の円すいころ軸受４ａ、４ｂの内輪１２ａ、１２ｂのそれぞれに、ひずみセンサ（第一ひずみセンサおよび第二ひずみセンサ）を取り付ける構成を採用した。ただし、本発明を実施する場合、１対の円すいころ軸受４ａ、４ｂの内輪１２ａ、１２ｂのうち、何れか一方の内輪の寿命が他方の内輪の寿命よりも短くなることが予め分かっているような場合には、当該一方の内輪にのみ、ひずみセンサを取り付ける構成を採用することもできる。また、１対の円すいころ軸受４ａ、４ｂの内輪１２ａ、１２ｂの寿命が互いにほぼ等しくなることが予め分かっているような場合には、何れか一方の内輪にのみ、ひずみセンサを取り付ける構成を採用することもできる。
In this example, a strain sensor (first strain sensor and second strain sensor) is attached to each of the
［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図６および図７を用いて説明する。
本例では、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）は、円すいころ軸受４ｃ（４ｄ）を構成する内輪１２ｃ（１２ｄ）ではなく、静止輪支持体に相当する車軸２ａに取り付けられている。このため、内輪１２ｃ（１２ｄ）の内周面は、単なる円筒面になっている。
[Second Example of Embodiment]
A second example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
In this example, the
本例では、車軸２ａは、嵌合側周面に相当する外周面のうち、内輪１２ｃ（１２ｄ）の軸方向中間部と径方向に重畳する箇所に、径方向内側に凹んだ凹部２７ａ（２７ｂ）を全周に亙り有している。第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）は、全体が車軸２ａの凹部２７ａ（２７ｂ）の内側に配置され、かつ、凹部２７ａ（２７ｂ）の底面に接着により取り付けられている。
In this example, the
また、本例では、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）は、何れも、使用時の負荷圏と同じ周方向範囲内に配置されている。具体的には、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）は、負荷圏の最大負荷位置と同じ周方向位置、すなわち図６および図７における下端位置である、第一位置に配置されている。これに対し、第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）は、負荷圏と同じ周方向範囲内で前記第一位置から周方向に所定角度ψだけ位相がずれた位置である、第二位置に配置されている。
Further, in this example, both the
なお、本例では、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を取り付けるための凹部２７ａ（２７ｂ）が、車軸２ａの外周面の全周に亙り設けられているが、本発明を実施する場合には、第一ひずみセンサおよび第二ひずみセンサを取り付けるための凹部が、車軸の外周面のうちで、第一ひずみセンサおよび第二ひずみセンサのそれぞれが配置される周方向箇所にのみ設けられた構成を採用することもできる。
In this example, recesses 27a (27b) for attaching the
本例では、第一位置において、円すいころ軸受４ｃ（４ｄ）の転動体荷重により生じた車軸２ａの外周面（凹部２７ａ（２７ｂ）の底面）の周方向のひずみ量を、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）を用いて測定することにより、該測定の結果である第一測定値を取得する。また、第二位置において、円すいころ軸受４ｃ（４ｄ）の転動体荷重により生じた車軸２ａの外周面（凹部２７ａ（２７ｂ）の底面）の周方向のひずみ量を、第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を用いて測定することにより、該測定の結果である第二測定値を取得する。そして、診断ユニット２１（図１参照）は、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）の第一測定値と第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の第二測定値との比の値の、初期値Ｓからの変化量が、閾値Ｔよりも大きくなった場合に、内輪軌道１５ａ（１５ｂ）の破損の予兆ありと判定する。
In this example, at the first position, the amount of strain in the circumferential direction of the outer peripheral surface (bottom surface of the
本例では、内輪１２ｃ（１２ｄ）の内周面に、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を取り付けるための凹部が設けられていないため、内輪１２ｃ（１２ｄ）の強度を確保し易い。また、円すいころ軸受４ｃ（４ｄ）を構成する内輪１２ｃ（１２ｄ）に第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）が保持されていないため、円すいころ軸受４ｃ（４ｄ）として、一般品を使用することができる。また、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）は、車軸２ａに取り付けられているため、円すいころ軸受４ｃ（４ｄ）を交換する際にも、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を、そのまま継続して使用することができる。また、内輪１２ｃ（１２ｄ）に第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）が取り付けられていないため、車軸２ａに内輪１２ｃ（１２ｄ）を組み付ける際の周方向の位相合わせが不要になり、該組み付けの作業を容易に行える。したがって、本例の車輪支持装置は、走行距離が長く、部品交換の頻度が高い車両に、好ましく適用することができる。
その他の構成及び作用は、実施の形態の第１例の場合と同様である。
In this example, since the inner peripheral surface of the
Other configurations and operations are the same as in the case of the first example of the embodiment.
［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図８を用いて説明する。
本例の車輪支持装置１は、１対の円すいころ軸受４ｃ、４ｄの内輪１２ｃ、１２ｄの寿命が互いにほぼ等しくなること、または、軸方向内側の円すいころ軸受４ｄの内輪１２ｄの寿命が軸方向外側の円すいころ軸受４ｃの内輪１２ｃの寿命よりも短くなることが予め分かっているものである。このため、本例の回転体支持装置の診断システムでは、１対の円すいころ軸受４ｃ、４ｄのうち、軸方向内側の円すいころ軸受４ｄの内輪１２ｄについてのみ、疲労度を把握するための構成が備えられている。
[Third example of the embodiment]
A third example of the embodiment will be described with reference to FIG.
In the
内輪１２ｄの疲労度を把握するための第一ひずみセンサ５ｂおよび第二ひずみセンサ６ｂは、実施の形態の第２例と同様、車軸２の外周面に取り付けられている。また、第一ひずみセンサ５ｂおよび第二ひずみセンサ６ｂの周方向に関する配置の位相も、実施の形態の第２例の場合と同様である。ただし、本例では、実施の形態の第２例の場合と異なり、第一ひずみセンサ５ｂおよび第二ひずみセンサ６ｂは、車軸２の外周面のうち、内輪１２ｄの内周面と径方向に重畳する範囲から軸方向内側に外れた位置に取り付けられている。なお、本例では、第一ひずみセンサ５ｂおよび第二ひずみセンサ６ｂと内輪１２ｄの内周面との干渉を避ける必要がないため、車軸２の外周面のうち、第一ひずみセンサ５ｂおよび第二ひずみセンサ６ｂを取り付ける箇所に、凹部は設けられていない。
The
本例では、車軸２の外周面に、第一ひずみセンサ５ｂおよび第二ひずみセンサ６ｂを取り付けるための凹部が設けられていないため、車軸２として、一般品を使用することができる。
その他の構成及び作用は、実施の形態の第１例および第２例の場合と同様である。
In this example, since the outer peripheral surface of the
Other configurations and operations are the same as in the first and second examples of the embodiment.
［実施の形態の第４例］
実施の形態の第４例について、図９を用いて説明する。
実施の形態の第１例では、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）の内輪１２ａ（１２ｂ）（図１〜図３参照）の疲労度を把握するためのセンサとして、２個のひずみセンサ、すなわち、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を用いた。
これに対して、本例では、内輪１２ａ（１２ｂ）の疲労度を把握するためのセンサとして、１個のひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）のみを用いる。
[Fourth Example of Embodiment]
A fourth example of the embodiment will be described with reference to FIG.
In the first example of the embodiment, two strain sensors, that is, a first sensor, are used as sensors for grasping the degree of fatigue of the
On the other hand, in this example, only one
また、本例では、円すいころ軸受４ａ（４ｂ）（図１および図２参照）の予圧が、狭い範囲に規制されている。これにより、使用時の初期状態、すなわち内輪１２ａ（１２ｂ）に疲労が生じる前の状態で、負荷圏の広さがＷ１に設定されている。なお、図示の例では、Ｗ１は、半周分の広さとなっている。
Further, in this example, the preload of the tapered
ひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）は、全体が内輪１２ａ（１２ｂ）の内周面に設けられた凹部１８ａ（１８ｂ）の内側に配置され、かつ、凹部１８ａ（１８ｂ）の底面に接着により取り付けられている。
The
特に、本例では、ひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）は、使用時の負荷圏の初期状態での端部と同じ周方向位置に配置されている。別な言い方をすれば、ひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）は、使用時の初期状態で、負荷圏と反負荷圏との境界Ｘの負荷圏側に隣接する位置に配置されている。
In particular, in this example, the
このような構成を有する本例では、内輪１２ａ（１２ｂ）の疲労の進行と共に、負荷率εが徐々に減少する、すなわち負荷圏の広さが徐々に減少することに伴って、ひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）の取付位置が、徐々に反負荷圏にはみ出していく。これと同時に、該取付位置に作用する転動体荷重が徐々に減少し、該取付位置の周方向のひずみ量が徐々に減少する。そして、図９に示すように、負荷圏の広さがＷ１からＷ２まで減少することによって、ひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）の取付位置の全体が、反負荷圏に配置された状態になると、該取付位置の周方向のひずみ量が最小（たとえばゼロ）になる。したがって、ひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）による周方向のひずみ量の測定値をモニタリングすれば、内輪１２ａ（１２ｂ）の負荷圏側の疲労度を把握することができる。
In this example having such a configuration, the
本例では、診断ユニット２１（図１参照）は、ひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）による周方向のひずみ量の測定値の、初期値Ｓからの変化量が、閾値Ｔを跨いで閾値Ｔよりも大きくなった場合に、内輪１２ａ（１２ｂ）の外周面に設けられた内輪軌道１５ａ（１５ｂ）（図１および図２参照）の破損の予兆ありと判定する機能を有する。なお、初期値Ｓは、内輪１２ａ（１２ｂ）に疲労が生じる前の前記測定値である。また、閾値Ｔは、実験やシミュレーションの結果に基づいて、予め適宜の大きさに設定される値である。閾値Ｔは、内輪１２ａ（１２ｂ）ごとに決められる。
なお、本例では、診断ユニット２１に対し、ひずみセンサ２８ａ（２８ｂ）による周方向のひずみ量の測定値が、予め設定しておいた閾値を跨いで該閾値よりも小さくなった（たとえばゼロになった）場合に、内輪軌道１５ａ（１５ｂ）の破損の予兆ありと判定する機能を持たせることもできる。
その他の構成及び作用は、実施の形態の第１例の場合と同様である。
In this example, in the diagnostic unit 21 (see FIG. 1), the amount of change from the initial value S of the measured value of the strain amount in the circumferential direction by the
In this example, for the
Other configurations and operations are the same as in the case of the first example of the embodiment.
なお、上述した実施の形態の第４例では、１個のひずみセンサを内輪の内周面に取り付ける構成を採用した。ただし、本発明を実施する場合には、当該１個のひずみセンサを、たとえば実施の形態の第２例および第３例のように、静止輪支持体である車軸の外周面に取り付ける構成を採用することもできる。 In the fourth example of the above-described embodiment, a configuration in which one strain sensor is attached to the inner peripheral surface of the inner ring is adopted. However, when the present invention is carried out, a configuration is adopted in which the one strain sensor is attached to the outer peripheral surface of the axle, which is a stationary wheel support, as in the second and third examples of the embodiment, for example. You can also do it.
［実施の形態の第５例］
実施の形態の第５例について、図１０および図１１を用いて説明する。
本例の回転体支持装置の診断システムは、回転体支持装置である車輪支持用のハブユニット軸受２９と、診断ユニット２１とを備える。
[Fifth Example of Embodiment]
A fifth example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
The diagnostic system for the rotating body support device of this example includes a hub unit bearing 29 for supporting wheels, which is a rotating body support device, and a
ハブユニット軸受２９は、一般的な乗用車の従動輪用で、かつ、いわゆる内輪回転型である。ハブユニット軸受２９は、静止輪である外輪３０と、回転輪であるハブ３１と、それぞれが転動体である複数個の玉３２ａ、３２ｂと、第一ひずみセンサ５ａ、５ｂと、第二ひずみセンサ６ａ、６ｂとを備える。本例では、ハブユニット軸受２９は、使用状態で、上部側が車重によるラジアル荷重の負荷側となり、下部側が車重によるラジアル荷重の反負荷側となる。したがって、ハブユニット軸受２９は、上部側の周方向中央位置である上端位置が、負荷圏の最大負荷位置となる。
The hub unit bearing 29 is for a driving wheel of a general passenger car and is a so-called inner ring rotation type. The hub unit bearing 29 includes an
外輪３０は、中炭素鋼製で、軌道側周面である内周面に、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道３３ａ、３３ｂを有し、軸方向中間部の径方向外側部に、静止側フランジ３４を有する。静止側フランジ３４は、静止輪支持体である、懸架装置を構成するナックルに固定するための部位である。また、外輪３０は、外輪軌道３３ａ、３３ｂの表層部に、図１０および図１１中に梨地で示されるような、高周波焼入れによる熱処理硬化層３５ａ、３５ｂを有している。
The
ハブ３１は、外周面に、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道３６ａ、３６ｂを有し、これらの内輪軌道３６ａ、３６ｂよりも軸方向外側部の径方向外側部に、車輪および制動用回転部材を固定するための回転側フランジ３７を有する。本例では、ハブ３１は、ハブ輪３８と内輪３９とを組み合わせることにより構成されている。
The
なお、軸方向外側は、車両への組み付け状態で車両の幅方向外側を意味し、図１０の左側に相当する。一方、軸方向内側は、車両への組み付け状態で車両の幅方向内側を意味し、図１０の右側に相当する。 The outer side in the axial direction means the outer side in the width direction of the vehicle when assembled to the vehicle, and corresponds to the left side in FIG. On the other hand, the inside in the axial direction means the inside in the width direction of the vehicle when assembled to the vehicle, and corresponds to the right side in FIG.
ハブ輪３８は、中炭素鋼製である。回転側フランジ３７は、ハブ輪３８の軸方向外側部の径方向外側部に備えられており、軸方向外側列の内輪軌道３６ａは、ハブ輪３８の軸方向中間部の外周面に備えられている。ハブ輪３８は、軸方向内側部の外周面に、小径段部４０を有する。
The
内輪３９は、軸受鋼製で、筒状に構成されている。軸方向内側列の内輪軌道３６ｂは、内輪３９の外周面に備えられている。内輪３９は、ハブ輪３８の小径段部４０に締り嵌めにより外嵌され、かつ、内輪３９の軸方向内端部を、ハブ輪３８の軸方向内端部に設けられた抑え部４１により抑え付けられて、ハブ輪３８に固定されている。なお、抑え部４１は、ハブ輪３８の中間素材の軸方向内端部を塑性加工により径方向外方に折り曲げることにより形成されている。
The
玉３２ａ、３２ｂは、軸受鋼製またはセラミック製で、軸方向外側列の外輪軌道３３ａと内輪軌道３６ａとの間、および、軸方向内側列の外輪軌道３３ｂと内輪軌道３６ｂとの間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に配置されている。軸方向外側列の玉３２ａと軸方向内側列の玉３２ｂとには、背面組合せ形の接触角と共に、予圧が付与されている。
The
第一ひずみセンサ５ａおよび第二ひずみセンサ６ａは、外輪３０の反軌道側周面である外周面のうちで、軸方向外側列の外輪軌道３３ａと径方向に重畳する位置に、接着により取り付けられている。また、第一ひずみセンサ５ａおよび第二ひずみセンサ６ａは、何れも、使用時の負荷圏と同じ周方向範囲内に配置されている。具体的には、第一ひずみセンサ５ａは、負荷圏の最大負荷位置と同じ周方向位置、すなわち図１０および図１１における上端位置である、軸方向外側列の第一位置に配置されている。これに対し、第二ひずみセンサ６ａは、負荷圏と同じ周方向範囲内で前記軸方向外側列の第一位置から周方向に所定角度ψだけ位相がずれた位置である、軸方向外側列の第二位置に配置されている。
The
第一ひずみセンサ５ｂおよび第二ひずみセンサ６ｂは、外輪３０の反軌道側周面である外周面のうちで、軸方向内側列の外輪軌道３３ｂと径方向に重畳する位置に、接着により取り付けられている。また、第一ひずみセンサ５ｂおよび第二ひずみセンサ６ｂは、何れも、使用時の負荷圏と同じ周方向範囲内に配置されている。具体的には、第一ひずみセンサ５ｂは、負荷圏の最大負荷位置と同じ周方向位置、すなわち図１０および図１１における上端位置である、軸方向内側列の第一位置に配置されている。これに対し、第二ひずみセンサ６ｂは、負荷圏と同じ周方向範囲内で前記軸方向内側列の第一位置から周方向に所定角度ψだけ位相がずれた位置である、軸方向内側列の第二位置に配置されている。
The
診断ユニット２１は、実施の形態の第１例と同様の構成を有するもので、車体側に設置されており、かつ、図示しないハーネスを通じて、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）に接続されている。第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）および第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の出力信号は、前記ハーネスを通じて、診断ユニット２１に送られるようになっている。
The
本例のハブユニット軸受２９の使用状態で、外輪軌道３３ａ（３３ｂ）の熱処理硬化層３５ａ（３５ｂ）の負荷側、すなわち負荷圏では、疲労の進行と共に、残留オーステナイトが、より低い密度を有するマルテンサイトに変化する。これにより、外輪３０のうち、外輪軌道３３ａ（３３ｂ）の熱処理硬化層３５ａ（３５ｂ）と整合する軸方向箇所の負荷圏側の弧長が伸びる。この結果、実施の形態の第１例の場合と同様、軸方向外側列（軸方向内側列）で、負荷率εが減少して、第一位置での転動体荷重が増加し、第二位置での転動体荷重が減少する。
In the use state of the hub unit bearing 29 of this example, on the load side of the heat-treated cured
したがって、軸方向外側列（軸方向内側列）の第一位置において、転動体荷重により生じた外輪３０の外周面の周方向のひずみ量を、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）を用いて測定することにより、該測定の結果である第一測定値を取得し、かつ、軸方向外側列（軸方向内側列）の第二位置において、転動体荷重により生じた外輪３０の外周面の周方向のひずみ量を、第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を用いて測定することにより、該測定の結果である第二測定値を取得し、第一測定値と第二測定値との比の値をモニタリングすれば、軸方向外側列（軸方向内側列）における外輪３０の負荷圏側での疲労度を把握することができる。
Therefore, at the first position of the outer row in the axial direction (inner row in the axial direction), the amount of strain in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the
診断ユニット２１は、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）の第一測定値と第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の第二測定値との比の値の、初期値Ｓからの変化量が、閾値Ｔよりも大きくなった場合に、軸方向外側列（軸方向内側列）の外輪軌道３３ａ（３３ｂ）の破損の予兆ありと判定する機能を有する。なお、これらの点については、実施の形態の第１例の場合と同様である。
In the
なお、本例のハブユニット軸受２９では、玉３２ａ、３２ｂの予圧が狭い範囲に規制されている、すなわち該予圧のばらつきが小さい。このため、前記比の初期値Ｓのばらつきが小さくなる。したがって、本例では、診断ユニット２１に対して、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）の第一測定値と第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の第二測定値との比自体の値が、予め設定しておいた閾値を跨いだ場合に、軸方向外側列（軸方向内側列）の外輪軌道３３ａ（３３ｂ）の破損の予兆ありと判定する機能を持たせることもできる。すなわち、このような機能を持たせた場合でも、判定の信頼性を高くできる。
In the hub unit bearing 29 of this example, the preload of the
以上のように、本例では、ハブユニット軸受２９を使用箇所に組み付けたままの状態で、１対の外輪軌道３３ａ、３３ｂの破損の予兆を判定、すなわち検知することができる。したがって、少なくとも何れか一方の外輪軌道３３ａ（３３ｂ）の破損の予兆を検知した場合には、外輪３０を含むハブユニット軸受２９を、次回の定期点検で交換することが可能となり、車両の安全走行を維持することができる。
As described above, in this example, the signs of damage to the pair of
なお、本例では、外輪３０のうち、１対の外輪軌道３３ａ、３３ｂのそれぞれの径方向外側にひずみセンサ（第一ひずみセンサおよび第二ひずみセンサ）を取り付ける構成を採用した。ただし、本発明を実施する場合、１対の外輪軌道３３ａ、３３ｂのうち、何れか一方の外輪軌道の寿命が他方の外輪軌道の寿命よりも短くなることが予め分かっているような場合には、外輪３０のうち、当該一方の外輪軌道の径方向外側にのみ、ひずみセンサを取り付ける構成を採用することもできる。また、１対の外輪軌道３３ａ、３３ｂの寿命が互いにほぼ等しくなることが予め分かっているような場合には、外輪３０のうち、何れか一方の外輪軌道の径方向外側にのみ、ひずみセンサを取り付ける構成を採用することもできる。
In this example, a configuration is adopted in which strain sensors (first strain sensor and second strain sensor) are attached to the radial outer sides of the pair of
なお、実施の形態の第１例〜第３例、および第５例では、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）を取り付ける第一位置を、負荷圏の最大負荷位置と同じ周方向位置とした。ただし、本発明を実施する場合、前記第一位置と、第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）を取り付ける第二位置とで、負荷圏の最大負荷位置からの周方向距離が互いに異なっていれば、前記第二位置だけでなく、前記第一位置も、前記最大負荷位置から外れた周方向位置にすることができる。すなわち、この場合でも、第一ひずみセンサ５ａ（５ｂ）の第一測定値と第二ひずみセンサ６ａ（６ｂ）の第二測定値との比の値は、疲労の進行と共に変化するため、実施の形態の第１例〜第３例、および第５例の場合と同様にして、静止側軌道の破損の予兆の有無を判定することができる。
In the first to third examples and the fifth example of the embodiment, the first position where the
本発明は、従動輪用の車輪支持装置やハブユニット軸受に限らず、駆動輪用の車輪支持装置やハブユニット軸受に適用することもできる。
また、本発明は、トラックや乗用車に限らず、鉄道車両、風車、圧延機、工作機械、建設機械、農業機械など、各種機械装置に組み込まれる回転体支持装置に適用することができる。
また、静止側軌道と回転側軌道と複数個の転動体とにより構成される軸受部の形式は、円すいころ軸受や玉軸受に限らず、円筒ころ軸受、ニードル軸受、自動調心ころ軸受など、各種の形式を採用することができる。
The present invention is not limited to wheel support devices and hub unit bearings for driven wheels, but can also be applied to wheel support devices and hub unit bearings for drive wheels.
Further, the present invention is not limited to trucks and passenger cars, but can be applied to rotating body support devices incorporated in various mechanical devices such as railroad vehicles, wind turbines, rolling mills, machine tools, construction machines, and agricultural machines.
The type of bearing composed of stationary side orbits, rotating side orbits and a plurality of rolling elements is not limited to tapered roller bearings and ball bearings, but also cylindrical roller bearings, needle bearings, self-aligning roller bearings, etc. Various formats can be adopted.
１ 車輪支持装置
２、２ａ 車軸
３ ハブ
４ａ〜４ｄ 円すいころ軸受
５ａ、５ｂ 第一ひずみセンサ
６ａ、６ｂ 第二ひずみセンサ
７ａ、７ｂ 嵌合面部
８ 段差面
９ フランジ部
１０ａ、１０ｂ 嵌合面部
１１ａ、１１ｂ 段差面
１２ａ〜１２ｄ 内輪
１３ａ、１３ｂ 外輪
１４ａ、１４ｂ 円すいころ
１５ａ、１５ｂ 内輪軌道
１６ａ、１６ｂ 大鍔部
１７ａ、１７ｂ 小鍔部
１８ａ、１８ｂ 凹部
１９ａ、１９ｂ 外輪軌道
２０ ナット
２１ 診断ユニット
２２ データ入力手段
２３ データ処理手段
２４ 予兆判定手段
２５ データ記憶手段
２６ 結果出力手段
２７ａ、２７ｂ 凹部
２８ａ、２８ｂ ひずみセンサ
２９ ハブユニット軸受
３０ 外輪
３１ ハブ
３２ａ、３２ｂ 玉
３３ａ、３３ｂ 外輪軌道
３４ 静止側フランジ
３５ａ、３５ｂ 熱処理硬化層
３６ａ、３６ｂ 内輪軌道
３７ 回転側フランジ
３８ ハブ輪
３９ 内輪
４０ 小径段部
４１ 抑え部
1
Claims (3)
周面に前記静止側軌道と対向する回転側軌道を有する回転輪と、
前記静止側軌道と前記回転側軌道との間に転動自在に配置された複数個の転動体と、
を備えた回転体支持装置の診断方法であって、
第一ひずみセンサを用いて、前記静止輪と該静止輪を支持する静止輪支持体とのうちの何れか一方の部材の表面のうち、使用時の負荷圏と同じ周方向範囲内に存在する第一位置での周方向のひずみ量を測定することにより、該測定の結果である第一測定値を取得すると共に、第二ひずみセンサを用いて、前記一方の部材の表面のうち、使用時の負荷圏と同じ周方向範囲内に存在し、かつ、該負荷圏の最大負荷位置からの周方向距離が前記第一位置とは異なる第二位置での周方向のひずみ量を測定することにより、該測定の結果である第二測定値を取得した後、前記静止側軌道のうち使用時の負荷圏側に疲労の進行により生じる弧長の伸びに基づいて負荷率が減少することから、診断ユニットにより、前記負荷率の減少に応じて変化する前記第一測定値と前記第二測定値との比を利用して、前記静止側軌道の破損の予兆の有無を判定する工程を備えており、
前記診断ユニットは、前記第一測定値と前記第二測定値との比を表すデータを記憶する、データ記憶手段を備えており、かつ、前記データの値と、前記データ記憶手段に記憶された前記データの初期値との差または比が、閾値よりも大きい場合に、前記静止側軌道の破損の予兆ありと判定する機能を有している、
回転体支持装置の診断方法。 A stationary wheel with a stationary orbit on the peripheral surface,
A rotating wheel having a rotating side orbit facing the stationary side orbit on the peripheral surface,
A plurality of rolling elements rotatably arranged between the stationary orbit and the rotating orbit,
It is a diagnostic method of a rotating body support device equipped with
Using the first strain sensor, the surface of any one of the stationary wheel and the stationary wheel support supporting the stationary wheel exists within the same circumferential range as the load zone during use. By measuring the amount of strain in the circumferential direction at the first position, the first measured value, which is the result of the measurement, is obtained, and at the time of use, on the surface of one of the members, the second strain sensor is used. By measuring the amount of strain in the circumferential direction at a second position that exists within the same circumferential range as the load zone and the circumferential distance from the maximum load position of the load zone is different from the first position. After obtaining the second measured value, which is the result of the measurement , the load factor decreases on the load zone side during use on the stationary side orbit based on the extension of the arc length caused by the progress of fatigue. The unit includes a step of determining whether or not there is a sign of damage to the stationary side orbit by using the ratio of the first measured value and the second measured value that changes as the load factor decreases. ,
The diagnostic unit includes data storage means for storing data representing the ratio of the first measured value to the second measured value, and the value of the data and the value of the data are stored in the data storage means. When the difference or ratio of the data from the initial value is larger than the threshold value, it has a function of determining that there is a sign of damage to the stationary orbit.
Diagnostic method of rotating body support device.
周面に前記静止側軌道と対向する回転側軌道を有する回転輪と、
前記静止側軌道と前記回転側軌道との間に転動自在に配置された複数個の転動体と、
を備えた回転体支持装置の診断方法であって、
ひずみセンサを用いて、前記静止輪と該静止輪を支持する静止輪支持体とのうちの何れか一方の部材の表面のうち、使用時の負荷圏の初期状態での周方向端部と同じ周方向位置での周方向のひずみ量を測定することにより、該測定の結果である測定値を取得した後、前記静止側軌道のうち使用時の負荷圏側に疲労の進行により生じる弧長の伸びに基づいて負荷圏の広さが減少することから、診断ユニットにより、前記負荷圏の広さの減少に伴って減少する前記測定値を利用して、前記静止側軌道の破損の予兆の有無を判定する工程を備えており、
前記診断ユニットは、前記測定値を表すデータを記憶する、データ記憶手段を備えており、かつ、前記データの値と、前記データ記憶手段に記憶された前記データの初期値からの差または比が、閾値よりも大きい場合に、前記静止側軌道の破損の予兆ありと判定する機能を有している、
回転体支持装置の診断方法。 A stationary wheel with a stationary orbit on the peripheral surface,
A rotating wheel having a rotating side orbit facing the stationary side orbit on the peripheral surface,
A plurality of rolling elements rotatably arranged between the stationary orbit and the rotating orbit,
It is a diagnostic method of a rotating body support device equipped with
Using the strain sensor, the surface of one of the stationary wheel and the stationary wheel support supporting the stationary wheel is the same as the circumferential end of the load zone in the initial state at the time of use. By measuring the amount of strain in the circumferential direction at the circumferential position, after obtaining the measured value that is the result of the measurement, the arc length generated by the progress of fatigue on the load area side during use of the stationary side orbit. Since the size of the load area decreases based on the elongation, the diagnostic unit uses the measured value, which decreases as the area of the load area decreases, to indicate whether or not there is a sign of damage to the stationary orbit. It has a process to judge
The diagnostic unit includes data storage means for storing data representing the measured value, and the difference or ratio between the value of the data and the initial value of the data stored in the data storage means is It has a function of determining that there is a sign of damage to the stationary side orbit when it is larger than the threshold value.
Diagnostic method of rotating body support device.
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| JP2017106120A JP6863084B2 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Diagnosis method of rotating body support device |
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