(57)【要約】【課題】既存の装置を僅かに改造することによって、ヒートシンク等の部品を取り付けることなく、効率よく車軸用軸受装置を冷却することが可能な鉄道車両用軸箱組立品を提供する。【解決手段】走行風を軸箱内部に取り入れるための吸気口を軸箱に設ける。軸箱と外輪との間に、吸気口を介して軸箱内部に流入した走行風が軸箱内部を循環する循環路を設ける。循環路を循環した走行風を軸箱外部へ排出するための排気口を軸箱に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に嵌合させた内輪と、軸箱に嵌合させた外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に転動自在に介在される転動体と、転動体を円周方向で所定の間隔に保持する保持器とを備えた車軸用軸受装置を備え、
走行風を軸箱内部に取り入れるための吸気口を前記軸箱に設けるとともに、軸箱と外輪との間に、吸気口を介して軸箱内部に流入した走行風が軸箱内部を循環する循環路を設け、さらに、循環路を循環した走行風を軸箱外部へ排出するための排気口を前記軸箱に設けたことを特徴とする鉄道車両用軸箱組立品。
【請求項２】
前記循環路は、吸気口から流入した走行風が外輪の外周を周方向に沿って流れる上流側半円環部と、上流側半円環部を流れた走行風が外輪の外周を軸方向に沿って下流側へ流れる連結部と、この連通部を流れた走行風が外輪の外周を周方向に沿って流れる下流側半円環部とを備え、この下流側半円環部を循環した走行風を前記排気口を介して軸箱外部へ排出することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用軸箱組立品。
【請求項３】
前記循環路の上流側半円環部及び下流側半円環部が、それぞれ、軸方向に沿って所定間隔で配設される一対の流路を備えることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用軸箱組立品。
【請求項４】
一対の流路は、外輪の外径面と軸箱とのいずれか一方に設けられる周方向凹溝と、この周方向凹溝に相対面する相手面とで形成されることを特徴とする請求項３に記載の鉄道車両用軸箱組立品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用軸箱組立品に関する。
【背景技術】
【０００２】
車軸用軸受装置は、一般的には、図６に示すように、車軸１に嵌合させた内輪２と、軸箱（図示省略）に嵌合させた外輪３と、内輪２の軌道２ａと外輪３の軌道３ａとの間に転動自在に介在される転動体４と、転動体４を円周方向で所定の間隔に保持する保持器５とを備える。また、一対の内輪２を挟んで、軸端側に油切り６、その反対側に後蓋７をそれぞれ配している。
【０００３】
ところで、近年の鉄道車両の高速化に伴って運転中の車軸用軸受装置の温度が高くなり、軸受の経年寸法変化や潤滑寿命に対して厳しくなる一方で、メンテナンス周期の延伸が求められている。
【０００４】
このため、従来には、複数のフィンを有するヒートシンクを備えたものが提案されている（特許文献１）。このようにヒートシンクを備えたものでは、走行風を利用してコストを抑えつつ潤滑油の温度を低下させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２６９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載されているようにヒートシンクを備えたものでは、軸箱にヒートシンクを取り付けることになる。このため、装置の大型化を招くとともに、装置全体としての構成部品が多くなって、組み立て作業性及びメンテナンス作業性に劣ることになる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、既存の車軸用軸受装置と軸箱を僅かに改造することによって、ヒートシンク等の部品を取り付けることなく、効率よく車軸用軸受装置を冷却することが可能な鉄道車両用軸箱組立品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の鉄道車両用軸箱組立品は、車軸に嵌合させた内輪と、軸箱に嵌合させた外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に転動自在に介在される転動体と、転動体を円周方向で所定の間隔に保持する保持器とを備えた車軸用軸受装置を備え、走行風を軸箱内部に取り入れるための吸気口を前記軸箱に設けるとともに、軸箱と外輪との間に、吸気口を介して軸箱内部に流入した走行風が軸箱内部を循環する循環路を設け、さらに、循環路を循環した走行風を軸箱外部へ排出するための排気口を前記軸箱に設けたものである。
【０００９】
本発明の鉄道車両用軸箱組立品によれば、走行風が吸気口から軸箱内に流入し、さらに、この流入した走行風が軸箱内部を循環した後、排気口から軸箱外へ流出する。このため、軸箱内部の軸受（外輪、内輪、転動体、及び保持器を有する軸受）を冷却することができる。しかも、走行風は軸箱内部で停滞することなく、常に新たな走行風が軸箱内部を循環することになって、効率のよい冷却が可能となる。
【００１０】
前記循環路は、吸気口から流入した走行風が外輪の外周を周方向に沿って流れる上流側半円環部と、上流側円環部を流れた走行風が外輪の外周を軸方向に沿って下流側へ流れる連結部と、この連通部を流れた走行風が外輪の外周を周方向に沿って流れる下流側半円環部とを備え、この下流側半円環部を循環した走行風を前記排気口を介して軸箱外部へ排出するような構成とできる。
【００１１】
このように構成することによって、吸気口から流入した走行風が、循環路を循環することによって、外輪を安定して冷却することができる。
【００１２】
前記循環路はの上流側半円環部及び下流側半円環部が、それぞれ、軸方向に沿って所定間隔で配設される一対の流路を備えるのが好ましい。このように構成することによって、走行風の外輪との接触部位を増加させることができ、効率よく冷却することができる。
【００１３】
一対の流路は、外輪の外径面と軸箱とのいずれか一方に設けられる周方向凹溝と、この周方向凹溝に相対面する相手面とで形成することができる。このように流路を形成することによって、装置全体の大型化を図ることなく、しかも、部品点数も増加させることなく、車軸用軸受装置と軸箱を製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、軸箱内部の軸受（外輪、内輪、転動体、及び保持器を有する軸受）を冷却することができ、潤滑寿命が長くなり、メンテナンス周期の延伸が可能となって、装置管理性に優れる。しかも、軸箱に吸気口及び排気口と設けるとともに、軸箱内部に循環路を設ければよいので、装置の複雑化を招かず、しかも、既存の車軸用軸受装置の簡易な改良で本発明に係る鉄道車両用軸箱組立品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の鉄道車両用軸箱組立品の断面図である。
【図２】図１に示す鉄道車両用軸箱組立品の走行風の流れを示す背面図である。
【図３】本発明の他の車軸用軸受装置の断面図である。
【図４】図３に示す鉄道車両用軸箱組立品の要部拡大断面図である。
【図５】図３に示す鉄道車両用軸箱組立品の走行風の流れを示す断面図である。
【図６】従来の車軸用軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本発明の鉄道車両用軸箱組立品の断面図を示している。車軸用軸受装置は、外輪１１と、一対の内輪１２と、複数の転動体１３を主要な構成要素としている。外輪１１は内周に二列の軌道１１ａを形成した複列外輪である。各内輪１２は外周に軌道１２ａが形成してある。外輪１１の軌道１１ａと内輪１２の軌道１２ａとの間に二列の転動体１３（本実施形態では円すいころ）を転動自在に介在させている。なお、各列の転動体１３は保持器１４によって円周方向に所定の間隔に保持される。
【００１７】
外輪１１は軸箱２５に固定され、その軸箱２５は軸箱支持装置等に固定される。一対の内輪１２は一対の油切り１５，後蓋１６の間に配設され、内輪１２にはスペーサ１７が介在されている。すなわち、一対の内輪１２とスペーサ１７と油切り１５，後蓋１６とが車軸２０のジャーナル部２０ａに外嵌固定されている。また、内輪１２は、その軌道１２ａの大径側に大鍔１２ｂを有し、その軌道１２ａの小径側に小鍔１２ｃを有する。
【００１８】
また、一対の内輪１２を挟んで、軸端側に油切り１５、その反対側に後蓋１６をそれぞれ配置している。
【００１９】
油切り１５は、肉厚短円筒体の本体部１５ａと、この本体部１５ａの軸方向外端部に設けられる外鍔部１５ｂを有するリング体からなる。本体部１５ａの外径面が、後述する密封装置Ｓのシール面１５ｄを構成する。また、本体部１５ａの内径面の反内輪側に周方向切欠部１５ｅが形成され、この切欠部１５ｅに蓋部材１８の周壁部１８ａが嵌合されている。なお、この蓋部材１８が、車軸２０の小径端部２０ａの端面２０ａ１に螺着されるボルト部材を介して車軸２０の端面２０ａ１に取付られている。
【００２０】
また、油切り１６は、内径面にテーパ面１６ａ１と大径部１６ａ２とを有する肉厚短円筒体の本体部１６ａと、この本体部１６ａの外径面の反内輪側に外径側へ突出するフック部１６ｂとからなる。本体部１６ａの外径面は、小径部１６ａ３と大径部１６ａ４とを有し、この小径部１６ａ３の外径面が、後述する密封装置Ｓのシール面１６ｃを構成する。
【００２１】
外輪１１の軸方向両端部に密封装置Ｓを配置している。各密封装置Ｓは、図１に示すように、外輪１１に設けられたシールケース２２と、このシールケース２２に収納状となるオイルシールを含むシール部材２３とを備えている。
【００２２】
各シールケース２２は大径部２２ａを有する段付き円筒形状体からなり、外輪１１の内径面の開口部の周方向切欠き部に、大径部２２ａが嵌着されている。また、外輪１１の軸方向中央位置には、空気抜栓１１ｃが装着された貫通孔が設けられている。
【００２３】
ところで、外輪１１は軸箱２５に嵌合（内嵌）されている。この場合、軸箱２５には、前蓋２６と後蓋２７とが取付られている。軸箱２５は、台車に取り付けるための取付片２９ｂ，２９ｂを有する本体部２９と、この本体部２９を受ける基部２８とを有するものであり、本体部２９の内面と基部２８の内面とで、円筒面形状の軸箱２５の内径面２５ａを形成する。すなわち、図２に示すように、本体部２９は、一部が省略された円筒形状体２９ａと前記取付片２９ｂ，２９ｂとからなり、本体部２９の下方開口部を基部２８で塞いでいる。このため、基部２８は上面が円弧面とされた本体部２８ａと、この本体部２８ａの端部に設けられた外鍔部２８ｂ、２８ｂとを有し、また、本体部２９の下方開口部に肉厚部２９ｃ、２９ｃが形成されている。そして、本体部２９の肉厚部２９ｃ、２９ｃを基部２８の外鍔部２８ｂ、２８ｂが受け、この状態で、本体部２９の肉厚部２９ｃ、２９ｃに螺着されるボルト部材３０にて、本体部２９と基部２８とが一体化される。
【００２４】
また、図１に示すように、前蓋２６は、円盤形状の本体部２６ａと、この本体部２６ａから軸箱２５側へ突設される内鍔部２６ｂとを有し、この内鍔部２６ｂが軸箱２５の一方の開口端部（前方開口端部）に嵌着されている。また、後蓋２７は、リング体からなり、軸箱２５の他方の開口端部（後方開口端部）に嵌着されている。なお、後蓋２７は、軸箱２５の他方の開口端面に螺着されるボルト部材３１を介して軸箱２５に取付られている。
【００２５】
軸箱２５は相反する方向に開口する一対の開口部を備え、一方の開口部が、走行風を軸箱２５内部に取り入れるための吸気口３５となり、他方の開口部が、軸箱２５内部に入った走行風を軸箱外部へ排気するための排気口３６となる。そして、軸箱２５と外輪１１との間に、吸気口３５を介して軸箱内部に流入した走行風が軸箱内部を循環する循環路３７が設けられている。吸気口３５は、軸箱２５の基部２８に設けられた扁平角筒体にて構成され、軸方向と直交する方向に開口している。また、排気口３６は、軸箱２５の基部２８に設けられた扁平角筒体にて構成され、軸方向と直交する方向であって、吸気口３５と１８０°反対方向に開口している。
【００２６】
図２に示すように、循環路３７は、吸気口３５から流入した走行風が外輪１１の外周を周方向に沿って流れる上流側半円環部４０と、上流側半円環部４０を流れた走行風が外輪１１の外周を軸方向に沿って下流側へ流れる連結部４１と、この連結部４１を流れた走行風が外輪１１の外周を周方向に沿って流れる下流側半円環部４２とを備える。
【００２７】
この場合、軸箱２５の上流側に、径方向に延びる第１部５１ａと、軸箱２５の内径面２５ａに設けられる断面扁平矩形の半円環状凹溝５１ｂとからなる通路５１が設けられている。第１部５１ａが吸気口３５に連通し、半円環状凹溝５１ｂが軸箱２５の内径面２５ａに設けられる軸方向凹溝４５に連通している。このため、循環路３７の上流側半円環部４０が、通路５１の第２部５１ｂと、これに相対面する相手面、つまり外輪１の外径面１１ａとで構成される。
【００２８】
また、軸箱２５の下流側に、径方向に延びる第１部５２ａと、軸箱２５の内径面２５ａに設けられる断面扁平矩形の半円環状凹溝５２ｂとからなる通路５２が設けられている。第１部５２ａが排気口３６に連通し、半円環状凹溝５２ｂが軸箱２５の内径面２５ａに設けられる軸方向凹溝４５に連通している。このため、循環路３７の下流側半円環部４２が、通路５２の第２部５２ｂと、これに相対面する相手面、つまり外輪１の外径面１１ａとで構成される。
【００２９】
前記のように構成された鉄道車両用軸箱組立品が装着された車両が図２の矢印Ａ方向に走行する場合、走行時には、矢印Ｂ方向の走行風が発生する。矢印Ｂ方向の走行風が発生した場合、発生した走行風が吸気口３５から矢印Ｂ１のように軸箱２５の通路５１を介して上流側半円環部４０に入り、上流側半円環部４を矢印Ｂ２のように、反時計廻りに約１８０°（半周）流れて連結部４１に入る。この場合、連結部４１の上流側に走行風が入ることになり、連結部４１に入った走行風は、この連結部４１を矢印Ｂ３のように下流側へ流れる。連結部４１の下流側へ流れた走行風は、下流側半円環部４２を矢印Ｂ４のように反時計廻りに約１８０°（半周）だけ流れて、矢印Ｂ５のように通路４４を介して排気口３６から矢印Ｂのように箱軸外部へ排出（排気）される。
【００３０】
このようにこの鉄道車両用軸箱組立品では、走行風が吸気口３５から軸箱２５内に流入し、さらに、この流入した走行風が軸箱２５内部を循環した後、排気口３６から軸箱２５外部へ流出する。このため、軸箱２５内部の軸受（外輪１１、内輪１２、転動体１３、及び保持器１４を有する軸受）を冷却することができる。従って、潤滑寿命が長くなり、メンテナンス周期の延伸が可能となって、装置管理性に優れる。しかも、走行風は軸箱２５内部で停滞することなく、常に新たな走行風が軸箱２５内部を循環することになって、効率のよい冷却が可能となる。また、軸箱２５に吸気口３５及び排気口３６を設けるとともに、軸箱２５内部に循環路３７を設ければよいので、装置の複雑化を招かず、しかも、既存の車軸用軸受装置の簡易な改良で本発明に係る車軸用軸受装置を提供できる。
【００３１】
なお、図１に示す実施形態では、軸受の外輪１２の加工（溝加工等）を必要とせず、この外輪１２としては既存のものをそのまま用いることができ、また、溝加工は軸箱２３の内径面に行えばよいので、加工しやすい利点があり、生産性に優れる。
【００３２】
次に図３は他の実施形態を示し、この場合、上流側半円環部４０は、外輪１１の外径面に軸方向に沿って所定間隔で配設される周方向凹溝３８ａ、３８ｂとこれらに対向する軸箱２５の内径面（内周面）２５ａとで構成される一対の流路４０ａ、４０ｂを備える。また、軸箱２５の基部２８には、流路４０ａ、４０ｂと吸気口３５とを連通する通路４３が設けられている。通路４３は、径方向に延びる第１部４３ａと、この第１部４３ａの内径端部から軸方向に延びる第２部４３ｂとからなる。この第２部４３ｂは、軸箱２５の内径面２５ａに開口し、流路４０ａ、４０ｂに連通している。
【００３３】
下流側半円環部４２は、外輪１１の外径面１１ａに軸方向に沿って所定間隔で配設される周方向凹溝３９ａ，３９ｂとこれらに対向する軸箱２５の内径面（内周面）２５ａとで構成される一対の流路４２ａ、４２ｂを備える。また、軸箱２５の基部２８には、流路４２ａ、４２ｂと排気口３６とを連通する通路４４が設けられている。通路４４は、径方向に延びる第１部４４ａと、この第１部４４ａの内径端部から軸方向に延びる第２部４４ｂとからなる。この第２部４４ｂは、軸箱２５の内径面に開口し、流路４２ａ、４２ｂに連通している。
【００３４】
上流側半円環部４０と下流側半円環部４２とは連結部４１にて連通されるが、この連結部４１は、通路４３、４４と軸心に関して１８０度反対位置に設けられる外輪１１の外径面１１ａに設けられる軸方向凹溝４５と、この軸方向凹溝４５に相対向する軸箱２５の内径面２５ａとで構成される。
【００３５】
前記のように構成された鉄道車両用軸箱組立品が装着された車両が図４の矢印Ａ方向に走行する場合、走行時には、矢印Ｂ方向の走行風が発生する。このように発生した走行風が図２と図５の矢印Ｂ１のように吸気口３５から軸箱２５の通路４３を介して上流側半円環部４０の一対の流路４０ａ、４０ｂに入り、この一対の流路４０ａ、４０ｂを図２と図４に示す矢印Ｂ２，Ｂ２のように反時計廻りに約１８０°（半周）流れて連結部４１に入る。この場合、連結部４１の上流側に走行風が入ることになり、連結部４１に入った走行風は、この連結部４１を矢印Ｂ３のように下流側へ流れる。連結部４１の下流側へ流れた走行風は、下流側半円環部４２の一対の流路４２ａ、４２ｂに入り、この一対の流路４２ａ、４２ｂを矢印Ｂ４、Ｂ４のように反時計廻りに約１８０°（半周）だけ流れて、矢印Ｂ５のように通路４４を介して排気口３６から矢印Ｂのように箱軸外部へ排出（排気）される。
【００３６】
この図３に示す鉄道車両用軸箱組立品であっても、図１に示す鉄道車両用軸箱組立品と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
また、循環路３７の上流側半円環部４０及び下流側半円環部４２が、それぞれ、軸方向に沿って所定間隔で配設される一対の流路４０ａ，４０ｂ，４２ａ、４２ｂを備えることによって、走行風の外輪１１との接触部位を増加させることができ、効率よく冷却することができる。
【００３８】
ところで、図３〜図５に示す実施形態では、一対の流路４０ａ，４０ｂ，４２ａ、４２ｂは、外輪１１の外径面１１ａに設けられる周方向の凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂと、この周方向の凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂに相対面する相手面、つまり軸箱２５の内径面２５ａとで形成していたが、別の実施形態として、軸箱２５の内径面２５ａに周方向の凹溝を形成し、この周方向の凹溝に相対面する相手面、外輪１１の外径面１１ａとで形成してもよい。
【００３９】
このように、一対の流路４０ａ，４０ｂ，４２ａ、４２ｂは、外輪１１の外径面１１ａと軸箱２５の内径面２５ａとのいずれか一方に設けられる周方向の凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂと、この周方向の凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂに相対面する相手面とで形成することができる。これによって、装置全体の大型化を図ることなく、しかも、部品点数も増加させることなく、車軸用軸受装置を製造することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、図例の実施形態では、走行風が図２の矢印Ｂのように吸気口３５が流れるようになっているが、走行風が矢印Ｂと反対方向に流れる場合もある。このような場合、排気口３６が吸気口となり、下流側半円環路が上流側半円環路となり、上流側半円環路が下流側半円環路となり、吸気口３５が排気口となる。
【００４１】
また、吸気口３５および排気口３６を、実施形態では、本体部２９の円筒形状体２９ａ，２９ａと１８０°反対位置に設けていたが、この車軸用軸受装置を配設する際に他部材と干渉しない種々の周方向位置および種々の軸方向位置に設けることができる。吸気口３５および排気口３６の形状としても矩形形状に限ることなく、円形、楕円乃至長円形、三角形、又は５角形以上の多角形等であってもよい。
【００４２】
上流側半円環部４０および下流側半円環部４２として、図３〜図５に示す実施形態では、それぞれ、一対の凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂを形成することによって構成していたが、凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂとして、それぞれ１本であっても、逆に、３本以上であってもよい。また、凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂの断面形状として、図例のような矩形形状に限るものでなく、三角形状、半円形状、半楕円乃至半長円形状等の断面形状であってもよい。凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂの大きさとしても、凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂが形成される部品（外輪１１や軸箱２５）の強度が劣化せず、しかも、走行風の流によって軸受（外輪１１、内輪１２、転動体１３、及び保持器１４で構成される軸受）を冷却することが可能な範囲で種々変更できる。また、周方向凹溝３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂの方向としても、実施形態では、図３に示すように、軸方向に対して直交する方向であったが、直交する方向に対して所定の任意の角度で傾斜していてもよい。すなわち、吸気口３５から入った走行風が、上流側半円環部４０を流れて連通路４１に入り、この連通路４１から下流側半円環部４２に入り、この下流側半円環部４２を流れて排気口３６から軸箱２５外部へ排出されるものであればよい。
【符号の説明】
【００４３】
１１   外輪
１１ａ、１２ａ       軌道
１２   内輪
１３   転動体
１４   保持器
２０   車軸
３５   吸気口
３６   排気口
３７   循環路
３８，３９    周方向凹溝
４０   上流側半円環部
４０ａ、４２ａ       流路
４１   連結部
４２   下流側半円環部
【図１】
2020041664.tif 000003
【図２】
2020041664.tif 000004
【図３】
2020041664.tif 000005
【図４】
2020041664.tif 000006
【図５】
2020041664.tif 000007
【図６】
2020041664.tif 000008