(57)【要約】【課題】  中間給脂を行うためのメンテナンス工数および設備費を削減する。【解決手段】  内輪１２と、外輪１４と、内輪１２と外輪１４との間に介挿された円すいころ１５とからなる転がり軸受１７を備え、その転がり軸受１７の内部に封入された既存グリースに補助グリース３５を供給する中間給脂機構３１を有する軸受装置であって、中間給脂機構３１は、水３２を袋体３３に充填し、その袋体３３の経年劣化により袋体３３から水３２を滲出させ、その水３２との接触により膨張体３４の体積を増加させ、その膨張体３４の体積増加により補助グリース３５を転がり軸受１７の内部へ押し出す構造を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪間に介挿された転動体とからなる軸受を備え、前記軸受の内部に封入された既存潤滑剤に補助潤滑剤を供給する中間給脂機構を有する軸受装置であって、
前記中間給脂機構は、液体を袋体に充填し、前記袋体の経年劣化により袋体から前記液体を滲出させ、液体との接触により膨張体の体積を増加させ、前記膨張体の体積増加により前記補助潤滑剤を前記軸受の内部へ押し出す構造を有することを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記中間給脂機構は、前記軸受の径方向外側に配された前記袋体と、前記軸受の径方向内側に配された前記補助潤滑剤と、袋体と補助潤滑剤との間に介在させた前記膨張体とが収容された空間部を有する請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記中間給脂機構の空間部は、前記軸受の周方向複数箇所に形成されて軸受の内部に開口する孔と、前記孔と連通するように軸受の周方向に沿って環状に形成された溝とで構成されている請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記中間給脂機構の空間部は、前記軸受を構成する固定側の軌道輪に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記請求項１〜３の軸受装置を固定側の軌道輪に組み込むか、または形成した軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄道車両などの車軸を支持する軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば鉄道車両の車軸を支持する軸受装置として、軸受の内部にグリースを封入した密封タイプの軸受装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
軸受装置の主要部は、分割型の内輪と、一体型の外輪と、内輪および外輪間に介挿された複列の円すいころと、各列の円すいころを周方向等間隔に保持する保持器とからなる軸受を備えている。
【０００４】
軸受の軸方向両端にはシール構造が設けられている。軸受の内輪は、鉄道車両の車軸の外周に圧入される。外輪の外周は、鉄道車両の軸箱に固定される。
【０００５】
鉄道車両に使用される軸受装置の潤滑寿命を延伸させる目的で、鉄道車両に組み込まれた使用中の軸受装置に対して、外部から新たなグリースを軸受の内部に補充する中間給脂という手段が採用されている。
【０００６】
特許文献１で開示された軸受装置は、外輪にグリース給脂孔を設けると共に、外輪の外周が固定された軸箱に、外輪のグリース給脂孔と連通するように軸箱貫通孔を設けた構造を具備する（特許文献１の図２参照）。
【０００７】
特許文献１の軸受装置では、外輪のグリース給脂孔および軸箱の軸箱貫通孔に給脂ノズルを挿通させ、この給脂ノズルを利用することにより、軸箱の外部から新たなグリースを軸受の内部に供給することで、中間給脂を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２３７３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述したように、軸受の外部から新たなグリースを軸受の内部に補充する中間給脂は、軸受装置が鉄道車両の車軸に組み込まれた状態で行われる。
【００１０】
つまり、特許文献１に記載の軸受装置のように、外輪のグリース給脂孔および軸箱の軸箱貫通孔に挿通させる給脂ノズルを利用する手段では、車両工場などに設けられた専用の設備で中間給脂を行わなければならない。
【００１１】
このように、給脂ノズルを利用する手段では、中間給脂を行うためのメンテナンス工数が増加すると共に、中間給脂を行うグリースポンプ等の専用設備を必要とすることから、設備費が増加することになる。
【００１２】
そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、中間給脂を行うためのメンテナンス工数および設備費を削減し得る軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る車軸用軸受装置は、内輪と、外輪と、内輪および外輪間に介挿された転動体とからなる軸受を備え、その軸受の内部に封入された既存潤滑剤に補助潤滑剤を供給する中間給脂機構を有する。
【００１４】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明における中間給脂機構は、液体を袋体に充填し、その袋体の経年劣化により袋体から液体を滲出させ、液体との接触により膨張体の体積を増加させ、その膨張体の体積増加により補助潤滑剤を軸受の内部へ押し出す構造を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明では、鉄道車両などの車軸に軸受装置を組み付けた後、所定期間が経過すると、軸受装置に組み込まれた中間給脂機構により、補助潤滑剤が軸受の内部へ自動的に供給される。
【００１６】
つまり、中間給脂機構では、所定期間の経過による袋体の経年劣化で袋体から液体を滲出させる。滲出した液体が膨張体と接触することにより、膨張体の体積を増加させる。膨張体の体積増加により、膨張体が補助潤滑剤を軸受の内部へ押し出す。
【００１７】
これにより、所定期間の経過後、中間給脂機構から自動的に供給される新たな補助潤滑剤が、既存潤滑剤による軸受内部の潤滑に寄与するので、その補助潤滑剤により軸受の潤滑性を維持することができる。
【００１８】
このようにして、軸受装置に組み込まれた中間給脂機構という簡便な自動給脂手段により、軸受装置の潤滑寿命を延伸させることができる。その結果、中間給脂を行うためのメンテナンス工数および設備費の削減を実現することが容易となる。
【００１９】
本発明における中間給脂機構は、軸受の径方向外側に配された袋体と、軸受の径方向内側に配された補助潤滑剤と、袋体と補助潤滑剤との間に介在させた膨張体とが収容された空間部を有する構造が望ましい。
【００２０】
このような構造を採用すれば、袋体から滲出した液体との接触により膨張体の体積が増加すると、膨張体が補助潤滑剤を軸受の径方向内側へ押圧する。膨張体の押圧力により、補助潤滑剤が空間部から軸受の内部へ押し出される。
【００２１】
本発明における中間給脂機構の空間部は、軸受の周方向複数箇所に形成されて軸受の内部に開口する孔と、その孔と連通するように軸受の周方向に沿って環状に形成された溝とで構成された構造が望ましい。
【００２２】
このような構造を採用すれば、袋体から滲出した液体との接触により膨張体の体積が増加すると、膨張体が補助潤滑剤を軸受の径方向内側へ押圧する。膨張体の押圧力により、補助潤滑剤が空間部の孔から軸受の内部へ押し出される。
【００２３】
本発明における中間給脂機構の空間部は、軸受を構成する固定側の軌道輪に形成されている構造が望ましいが、より好ましくは外輪が良い。
【００２４】
このような構造を採用すれば、内輪回転タイプの軸受の場合、外輪は固定され、更に、外輪外径側から中間給脂機構を設けることが容易となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、軸受装置を車軸に組み付けた後、所定期間が経過すると、中間給脂機構から自動的に供給される新たな補助潤滑剤が、軸受内部の既存潤滑剤による潤滑に寄与するので、その補助潤滑剤により軸受の潤滑性を維持することができる。
【００２６】
このようにして、軸受装置に組み込まれた中間給脂機構という簡便な自動給脂手段により、軸受装置の潤滑寿命を延伸させることができる。その結果、中間給脂を行うためのメンテナンス工数および設備費の削減を実現することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態で、軸受装置の上半分を示す断面図である。
【図２】図１の外輪の全体を示す断面図である。
【図３】図１の中間給脂機構を示す要部拡大断面図である。
【図４】図３の中間給脂機構の動作状態を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る軸受装置の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。以下の実施形態では、鉄道車両の車軸を支持する軸受装置を例示するが、本発明は、鉄道車両の車軸以外の軸受装置としても適用可能である。
【００２９】
軸受装置は、図１に示すように、外周に軌道面１１を有する分割型の内輪１２と、内周に軌道面１３を有する一体型の外輪１４と、内輪１２の軌道面１１と外輪１４の軌道面１３との間に介挿された複列の円すいころ１５と、各列の円すいころ１５を周方向等間隔に保持する一対の保持器１６とからなる転がり軸受１７を備えている。
【００３０】
転がり軸受１７の軸方向外側（図１の左側）には前蓋１８が配置されている。転がり軸受１７の軸方向内側（図１の右側）には後蓋１９が配置されている。前蓋１８および後蓋１９にはシールスリーブ２０が装着されている。
【００３１】
外輪１４の軸方向両端には、シールカバー２１を介してオイルシール２２が装着されている。オイルシール２２はシールスリーブ２０と摺接することで、転がり軸受１７の内部空間を密封する。転がり軸受１７の内部空間には、既存潤滑剤である既存グリース（図示せず）が封入されている。
【００３２】
一対の内輪１２は、間座２３を介して互いに軸方向に当接した状態で並置され、鉄道車両の車軸２４の外周に圧入される。外輪１４の外周は、鉄道車両の軸箱（図示せず）に固定される。
【００３３】
以上の構成からなる軸受装置は、鉄道車両の車軸２４に組み込まれた状態で、転がり軸受１７の内部に封入された既存グリースに補助潤滑剤である補助グリースを供給する中間給脂機構３１を有する。
【００３４】
この実施形態の転がり軸受１７は、内輪回転タイプであり、外輪１４が固定されている。そのため、中間給脂機構３１は、固定状態にある外輪１４の軸方向中央部位に設けられている。
【００３５】
中間給脂機構３１は、図３に示すように、液体である水３２を袋体３３に充填し、袋体３３の経年劣化により袋体３３から水３２を滲出させ、水３２との接触により膨張体３４の体積を増加させ、膨張体３４の体積増加により補助グリース３５を転がり軸受１７の内部へ押し出す構造を有する。
【００３６】
つまり、外輪１４の径方向外側に配された袋体３３と、外輪１４の径方向内側に配された補助グリース３５と、袋体３３と補助グリース３５との間に介在させた膨張体３４とが収容された空間部３６が、外輪１４の軸方向中央部位に形成されている。
【００３７】
空間部３６は、外輪１４の周方向複数箇所に形成されて転がり軸受１７の内部に開口する孔３７と、その孔３７と連通するように外輪１４の周方向に沿って環状に形成された溝３８とで構成されている。
【００３８】
空間部３６の孔３７は、外輪１４の周方向８箇所に等間隔で形成されている（図２参照）。この孔３７の数および位置は任意であるが、外輪１４の強度を確保することが可能な数および位置とする。
【００３９】
溝３８の開口側にある袋体３３の外周には、例えば樹脂製の密封カバー３９が配置されている。密封カバー３９は、外部からの異物の侵入を防止すると共に、溝３８からの袋体３３の脱落を防止する機能を発揮する。
【００４０】
密封カバー３９は、リング状あるいは半割り状のいずれであってもよい。半割り状の場合であっても、外輪１４の外周に軸箱（図示せず）が装着されているので、密封カバー３９が外れることはない。
【００４１】
袋体３３は、空間部３６の溝３８に配置される環状のものであるが、溝３８の周方向に沿って分割された複数個のものであってもよい。袋体３３は、膨張体３４の体積を増加させる上で必要最小限の水３２を充填したものであればよい。
【００４２】
袋体３３は、転がり軸受１７の運転に伴い高温に晒されると共に、充填した水３２と反応して加水分解を引き起こすことにより経年劣化し、その経年劣化により水３２が外部に滲み出る。
【００４３】
袋体３３は、転がり軸受１７の内部に封入した既存グリースの交換時期の前となる所定期間の経過による経年劣化で水３２が滲出させることが可能な材質、例えばプラスチック等が有効である。
【００４４】
袋体３３の経年劣化の速度は、加水分解に対する反応速度が異なるプラスチック材料を選択したり、あるいは袋体３３の厚みを変更したりすることで調整が可能である。経年劣化の速度とプラスチック材料や厚みとの相関性は、実験等により確認できる。
【００４５】
膨張体３４は、袋体３３から滲出した水３２との反応により体積が増加する材質、例えば高吸水性ポリマー等が有効である。袋体３３と膨張体３４とは直接的に接触している。膨張体３４と補助グリース３５との間には環状の仕切り部材４０が配置されている。
【００４６】
仕切り部材４０は、膨張体３４と補助グリース３５との混合を防止すると共に、膨張体３４の体積増加時、半固体状態の膨張体３４が補助グリース３５を押し出すための蓋としての機能を発揮する。
【００４７】
膨張体３４を構成する高吸水性ポリマーとしてはポリアクリル酸ナトリウムが最適であるが、水３２を吸収して体積が増加する性質を有する材料であれば、ポリアクリル酸ナトリウム以外のものであってもよい。
【００４８】
空間部３６を構成する孔３７の開口部には逆止弁４１が取り付けられている。逆止弁４１は、転がり軸受１７の内部に封入された既存グリースが空間部３６に侵入することを阻止し、空間部３６から補助グリース３５が転がり軸受１７の内部に押し出されることを許容する機能を発揮する。
【００４９】
以上の構成からなる中間給脂機構３１の動作例を以下に詳述する。
【００５０】
この実施形態では、鉄道車両の車軸２４に軸受装置を組み付けた後、転がり軸受１７の内部に封入した既存グリースの交換時期の前となる所定期間が経過すると、軸受装置に組み込まれた中間給脂機構３１により、補助グリース３５が転がり軸受１７の内部へ自動的に供給される。
【００５１】
つまり、中間給脂機構３１では、所定期間の経過により、袋体３３が転がり軸受１７の運転に伴い高温に晒されると、充填した水３２と反応して加水分解を引き起こすことにより袋体３３が経年劣化し、この経年劣化により水３２が袋体３３の外部に滲み出る。
【００５２】
滲出した水３２が膨張体３４と接触することにより、図４に示すように、膨張体３４の体積を増加させる。膨張体３４の体積増加により、膨張体３４が補助グリース３５を転がり軸受１７の径方向内側へ押圧する。
【００５３】
この時、半固体状態の膨張体３４と補助グリース３５との間に配置された仕切り部材４０により、膨張体３４が補助グリース３５を確実に押し切る。
【００５４】
膨張体３４による径方向内側への押圧力により、補助グリース３５が空間部３６の孔３７から転がり軸受１７の内部へ押し出される（図４の矢印参照）。
【００５５】
押し出された補助グリース３５は、遠心力によって内外輪１２，１４の軌道面１１，１３などに流れ込み、既存グリースによる軸受内部の潤滑に寄与するので、その補助グリース３５により転がり軸受１７の潤滑性を維持することができる。
【００５６】
このようにして、軸受装置に組み込まれた中間給脂機構３１という簡便な自動給脂手段により、軸受装置の潤滑寿命を延伸させることができる。その結果、中間給脂を行うためのメンテナンス工数および設備費の削減を実現することが容易となる。
【００５７】
また、実施形態の中間給脂機構３１は、転がり軸受１７の外輪１４に設けられているため、外輪１４が固定される軸箱などの周辺構造の設計変更が不要であるので、現状の鉄道車両への適用が容易である。
【００５８】
以上の実施形態では、転がり軸受１７が内輪回転タイプであることから、固定状態の外輪１４に中間給脂機構３１を設けた場合を例示したが、外輪回転タイプの軸受の場合には、固定状態の内輪あるいは他の部位に中間給脂機構を設ければよい。
【００５９】
また、以上の実施形態では、転がり軸受１７として円すいころ軸受を例示したが、本発明はこれに限定されることなく、円筒ころ軸受にも適用可能である。
【００６０】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００６１】
１２  内輪
１４  外輪
１５  転動体（円すいころ）
１７  軸受（転がり軸受）
３１  中間給脂機構
３２  液体（水）
３３  袋体
３４  膨張体
３５  補助潤滑剤（補助グリース）
３６  空間部
３７  孔
３８  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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