(57)【要約】【課題】フレッティング摩耗や、これに伴う摩耗粉の軸受内部への侵入を確実に抑制しつつ、軸受の軸方向精度を長期間にわたって維持することにより、軸受装置の寿命を延伸する。【解決手段】転がり軸受２と、転がり軸受２の内輪５の合わせ面１７と間座８の合わせ面１８との間に配置された第一スペーサ１５と、を備えた車軸用軸受装置１である。内輪５の合わせ面１７及び間座８の合わせ面１８は、内径側で互いに当接する直接当接部１９を備える。第一スペーサ１５は、直接当接部１９の外径側で間座８の合わせ面１８と当接し、内輪５との間に軸方向隙間Ｇ１を有する芯金２０と、軸方向隙間Ｇ１の外径側で内輪５の合わせ面１７と間座８の合わせ面１８との間をシールする弾性シール材２１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪及び外輪を有する転がり軸受と、車軸の外周面に装着されると共に、前記車軸に対して前記内輪を軸方向に位置決めする位置決め部材と、前記内輪の合わせ面と前記位置決め部材の合わせ面との間に配置されたスペーサと、を備えた車軸用軸受装置であって、
前記内輪の合わせ面及び前記位置決め部材の合わせ面は、内径側で互いに当接する直接当接部を備え、
前記スペーサは、前記直接当接部の外径側で前記内輪の合わせ面及び前記位置決め部材の合わせ面のいずれか一方と当接し、その他方との間に軸方向隙間を有する芯金と、前記軸方向隙間よりも外径側で前記内輪の合わせ面と前記位置決め部材の合わせ面との間をシールする弾性シール材と、を備えることを特徴とする車軸用軸受装置。
【請求項２】
前記内輪の合わせ面及び前記位置決め部材の合わせ面のいずれか一方は、前記直接当接部の外径側の位置に軸方向凹部を備え、前記芯金は、前記軸方向凹部と係合する軸方向凸部を備えることを特徴とする請求項１に記載の車軸用軸受装置。
【請求項３】
前記内輪は、軸方向に間隔を置いて一対配置されており、
前記位置決め部材は、一対の前記内輪の間に前記スペーサを介して配置され、軸方向の両端側に前記内輪に対する合わせ面を有する間座を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車軸用軸受装置。
【請求項４】
前記芯金は、一方の前記内輪の合わせ面と前記間座の軸方向の一端側に設けられた合わせ面との間、及び、他方の前記内輪の合わせ面と前記間座の軸方向の他端側に設けられた合わせ面との間に、それぞれ配置された一対の第一金属部と、前記間座の外周面に配置され、一対の前記第一金属部の間を連結する第二金属部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の車軸用軸受装置。
【請求項５】
前記第一金属部は、前記間座の合わせ面と当接し、前記内輪の合わせ面との間に前記軸方向隙間を有することを特徴とする請求項４に記載の車軸用軸受装置。
【請求項６】
前記位置決め部材は、前記内輪の軸方向の後端側に前記スペーサを介して配置され、軸方向の前端側に前記内輪に対する合わせ面を有する後蓋を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の車軸用軸受装置。
【請求項７】
前記芯金の硬度が、前記内輪の硬度よりも低いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車軸用軸受装置。
【請求項８】
前記芯金が、冷間圧延剛板、熱間圧延軟剛板、高張力剛板、ステンレス鋼板、高溶融めっき剛板又は黄銅板からなることを特徴とする請求項７に記載の車軸用軸受装置。
【請求項９】
前記弾性シール材が、ニトリルゴム、アクリルゴム又はフッ素ゴムからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車軸用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車軸に用いられる車軸用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両の車軸に使用される軸受装置としては、転がり軸受としての円すいころ軸受と、車軸に対して円すいころ軸受を位置決めする位置決め部材と、を備えたものがある。
【０００３】
円すいころ軸受は、外周面に軌道面を有する一対の内輪と、内周面に複列の軌道面を有する外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間で転動可能に保持される円すいころと、を備える。
【０００４】
位置決め部材は、車軸の外周面に装着され、車軸に対して円すいころ軸受の内輪を軸方向に位置決めする。位置決め部材としては、例えば、内輪の軸方向の後端側に配置される後蓋、内輪の軸方向の前端側に配置される油切り（あるいは前蓋）、一対の内輪の間に配置される間座などが挙げられる。これら位置決め部材と内輪とを互いに当接させることにより、円すいころ軸受が車軸の所定位置に位置決めされる。
【０００５】
上記の車軸用軸受装置では、車軸に鉄道車両特有のラジアル荷重が負荷されると、この車軸に曲げモーメントが作用し、車軸の撓みが生じる。このように車軸が撓んだ状態で回転する結果、内輪と後蓋との接触部分に繰り返し応力が発生し、接触部分にフレッティング摩耗が生じ得る。
【０００６】
フレッティング摩耗は、車軸にラジアル荷重が負荷される鉄道車両にとって不可避なものであり、この摩耗が進行すると、円すいころ軸受の軸方向精度が低下する。また、発生した摩耗粉が軸受内部に侵入して、その内部空間に封入された潤滑剤を劣化させ、軸受装置の寿命を短くする原因ともなる。そこで、例えば特許文献１の軸受装置では、内輪と後蓋との間のフレッティング摩耗を抑制するために、これらの間に樹脂製スペーサを配置している。
【０００７】
また、近年では、軸受装置の寿命を更に延伸するために、内輪と間座との接触部分におけるフレッティング摩耗を抑制することが望まれる場合もある。そこで、例えば特許文献１の軸受装置では、内輪と間座（間隔輪）との間のフレッティング摩耗を抑制するために、これらの間にも樹脂製スペーサを配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００４−５００５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の軸受装置では、内輪と位置決め部材との間に配置された樹脂製スペーサの厚みが、内輪の位置決め精度に直接影響する。しかしながら、樹脂製スペーサは、内輪や位置決め部材に比べて変形しやすく、その厚みは、内輪と位置決め部材との間に作用する押圧力によって変化し得る。その結果、組立時において、軸受の軸方向精度が低下し、軸受内部の隙間の管理が難しくなる。
【００１０】
また、使用期間に応じて樹脂製スペーサにクリープ変形が生じ、内輪と位置決め部材との間に内輪の位置ずれの原因となり得る隙間が形成されるおそれもある。このような隙間が形成され得る構成では、組立時と同様に、使用時においても軸受の軸方向精度が低下しやすくなる。したがって、軸受の軸方向精度を長期間にわたって維持することが難しく、軸受装置の寿命を十分に延伸できない。
【００１１】
本発明は、フレッティング摩耗や、これに伴う摩耗粉の軸受内部への侵入を確実に抑制しつつ、軸受の軸方向精度を長期間にわたって維持することにより、軸受装置の寿命を延伸することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、内輪及び外輪を有する転がり軸受と、車軸の外周面に装着されると共に、車軸に対して内輪を軸方向に位置決めする位置決め部材と、内輪の合わせ面と位置決め部材の合わせ面との間に配置されたスペーサと、を備えた車軸用軸受装置であって、内輪の合わせ面及び位置決め部材の合わせ面は、内径側で互いに当接する直接当接部を備え、スペーサは、直接当接部の外径側で内輪の合わせ面及び位置決め部材の合わせ面のいずれか一方と当接し、その他方との間に軸方向隙間を有する芯金と、軸方向隙間よりも外径側で内輪の合わせ面と位置決め部材の合わせ面との間をシールする弾性シール材と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このようにすれば、弾性シール材により、内輪の合わせ面と位置決め部材の合わせ面との間の外径側がシールされるため、内輪の合わせ面と位置決め部材の合わせ面との間でフレッティング摩耗による摩耗粉が生じても、その摩耗粉が軸受内部に侵入するのを抑制できる。
【００１４】
組立時に、内輪の合わせ面と位置決め部材の合わせ面との直接当接部により、内輪を車軸に対して正確に位置決めできる。この際、芯金と、内輪の合わせ面又は位置決め部材の合わせ面との間には軸方向隙間があるので、芯金が内輪を積極的に押圧することがない。つまり、芯金は、直接当接部による内輪の位置決めに悪影響を与えない。
【００１５】
使用時の車軸の撓みにより、例えば、車軸の下方領域には、内輪の合わせ面及び位置決め部材の合わせ面の間隔を狭めようとする力が作用する加圧領域が形成されると共に、車軸の上方領域には、内輪の合わせ面及び位置決め部材の合わせ面の間隔を広げようとする力が作用する減圧領域が形成される。加圧領域では、軸方向隙間の少なくとも一部が、弾性シール材の圧縮変形を伴いながら無くなる。その結果、芯金の少なくとも一部が内輪の合わせ面及び位置決め部材の合わせ面の両方に接触する。この芯金の接触により、直接当接部に作用する押圧力を芯金にも分散でき、加圧領域で直接当接部に作用する押圧力を相対的に小さくできる。そのため、使用時において、減圧領域で直接当接部に作用する押圧力と、加圧領域で直接当接部に作用する押圧力との差を小さくできる。したがって、車軸の回転に伴って作用する繰り返し応力が低減し、直接当接部におけるフレッティング摩耗を抑制できる。加えて、フレッティング摩耗は外径側よりも内径側で小さくなる傾向があるため、直接当接部を内径側に設けることで、直接当接部におけるフレッティング摩耗をより確実に抑制できる。つまり、組立時に、直接当接部により内輪を車軸に対して正確に位置決めすれば、その後の使用時においても、直接当接部により軸受の軸方向精度を長期間にわたって維持できる。
【００１６】
上記の構成において、内輪の合わせ面及び位置決め部材の合わせ面のいずれか一方は、直接当接部の外径側の位置に軸方向凹部を備え、芯金は、軸方向凹部と係合する軸方向凸部を備えることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、軸方向凹部及び軸方向凸部を互いに係合させることで、スペーサの径方向移動が規制されるため、スペーサの組付作業や軸受装置の組立作業を効率よく行うことができる。
【００１８】
上記の構成において、内輪は、軸方向に間隔を置いて一対配置されており、位置決め部材は、一対の内輪の間にスペーサを介して配置され、軸方向の両端側に内輪に対する合わせ面を有する間座を備えることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、内輪の合わせ面と間座の合わせ面との間のフレッティング摩耗を抑制できる。
【００２０】
内輪が二つに分離され、位置決め部材が間座を備える場合、芯金は、一方の内輪の合わせ面と間座の軸方向の一端側に設けられた合わせ面との間、及び、他方の内輪の合わせ面と間座の軸方向の他端側に設けられた合わせ面との間に、それぞれ配置された一対の第一金属部と、前記間座の外周面に配置され、一対の前記第一金属部の間を連結する第二金属部と、を備えることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、一対の第一金属部の間の軸方向距離を第二金属部によって一定に維持できるため、間座の軸方向の両端に設けられた合わせ面に対して、芯金を備えたスペーサを配置しやすくなる。
【００２２】
芯金が第一金属部と第二金属部とを備える場合、第一金属部は、間座の合わせ面と当接し、内輪の合わせ面との間に軸方向隙間を有することが好ましい。
【００２３】
芯金が第一金属部と第二金属部とを備える場合、組立時に、間座の合わせ面と第一金属部との間に軸方向隙間を形成し、一対の内輪の両合わせ面に第一金属部（芯金）を当接させると、内輪の合わせ面と間座の合わせ面とが直接当接するのを阻害するおそれがある。これは、第二金属部（芯金の軸方向部）が、間座の合わせ面よりも先に内輪の両合わせ面に当たって突っ張るためである。これに対し、上記の構成のように、間座の合わせ面に第一金属部を当接させ、内輪の合わせ面との間に軸方向隙間を形成すれば、このような不具合は生じることが無く、内輪の合わせ面と間座の合わせ面とを確実に直接当接できる。つまり、直接当接部を形成しやすくなる。
【００２４】
上記の構成において、位置決め部材は、内輪の軸方向の後端側にスペーサを介して配置され、軸方向の前端側に内輪に対する合わせ面を有する後蓋を備えることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、内輪の合わせ面と後蓋の合わせ面との間のフレッティング摩耗を抑制できる。
【００２６】
上記の構成において、芯金の硬度が、内輪の硬度よりも低いことが好ましい。
【００２７】
このようにすれば、内輪のフレッティング摩耗をより確実に抑制できる。
【００２８】
この場合、芯金が、冷間圧延剛板、熱間圧延軟剛板、高張力剛板、ステンレス鋼板、高溶融めっき剛板又は黄銅板からなることが好ましい。
【００２９】
このようにすれば、芯金に適度な硬度を付与できる。
【００３０】
上記の構成において、弾性シール材が、ニトリルゴム、アクリルゴム又はフッ素ゴムからなることが好ましい。
【００３１】
このようにすれば、弾性シール材の耐熱性、耐油性及び耐摩耗性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、フレッティング摩耗や、これに伴う摩耗粉の軸受内部への侵入を確実に抑制しつつ、軸受の軸方向精度を長期間にわたって維持できるため、車軸用軸受装置の寿命を延伸できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る車軸用軸受装置の全体構造を示す断面図である。
【図２】図１の間座周辺を拡大して示す断面図である。
【図３】第一スペーサを間座に組み込む手順を説明するための断面図である。
【図４】第一スペーサを間座に組み込んだ状態を示す断面図である。
【図５】図１の後蓋周辺を拡大して示す断面図である。
【図６】使用時の加圧領域における図１の間座周辺を拡大して示す断面図である。
【図７】使用時の減圧領域における図１の間座周辺を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る車軸用軸受装置における間座周辺を拡大して示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る車軸用軸受装置における間座周辺を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書では、「軸方向」とは車軸の軸方向（長手方向）をいう。車軸の軸方向端部寄りの位置を「前」といい、車軸の軸方向中央寄りの位置を「後」という。「径方向」とは、基本的には車軸の半径方向をいうが、この車軸に同心状に配置される部材（例えば、前蓋、後蓋、転がり軸受における内輪、外輪等の半径方向をいう場合もある。相対的な位置関係を述べる場合において、径方向の内方側の位置（車軸寄りの位置）を「内径側」といい、この内径側よりも径方向の外方側の位置（車軸から離れた位置）を「外径側」という。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態に係る車軸用軸受装置（以下、単に軸受装置という）１を鉄道車両の車軸Ｓに組み付けた例を示す。軸受装置１は、車軸Ｓを回転自在に支持する転がり軸受２と、一対のシール装置３と、を備える。
【００３６】
転がり軸受２は、いわゆる複列の円すいころ軸受であり、外輪４と、一対の内輪５と、転動体としての複数の円すいころ６と、保持器７と、を備える。
【００３７】
外輪４は、内周面に複列に配置された円すい状の軌道面４ａを有する。
【００３８】
一対の内輪５のそれぞれは、外周面に円すい状の軌道面５ａを有する。一対の内輪５の間には、間座８が設けられている。一対の内輪５は、互いの小径側端部が間座８を介して軸方向に対向するように配置されている。
【００３９】
複数の円すいころ６は、外輪４の複列の軌道面４ａ及び一対の内輪５の軌道面５ａに対応して、複列に配列されている。
【００４０】
保持器７は、各列の円すいころ６を周方向で等間隔に保持する。
【００４１】
外輪４は、鉄道車両の軸箱（図示省略）の内周面に嵌合される。一方、内輪５は、車軸Ｓの外周面に嵌合される。一対の内輪５の軸受外部の前端側及び後端側には、それぞれ油切り９と後蓋１０とが設けられている。車軸Ｓの前端（軸端）には前蓋１１がボルト１２で固定され、前蓋１１と車軸Ｓの肩部Ｓａとの間で、内輪５と共に、車軸Ｓの外周面に装着された油切り９、間座８及び後蓋１０が挟持固定される。つまり、本実施形態では、油切り９、間座８及び後蓋１０が、内輪５を軸方向に位置決めするための位置決め部材である。なお、これら位置決め部材は、車軸Ｓの外周面に装着するために筒状をなす。
【００４２】
外輪４と内輪５との間に形成される軸受内部空間にはグリース等の潤滑剤が封入されている。
【００４３】
一対のシール装置３は、潤滑剤が封入された軸受内部空間の前後両端部をシールする。各シール装置３は、シール部材１３と、外径側の端部が外輪４に固定され、内径側の端部が油切り９又は後蓋１０に近接配置された段付き円筒状のシールカバー１４と、を備える。シール部材１３は、シールカバー１４の内周面に装着される。シール部材１３は、いわゆる接触タイプ又は非接触タイプのいずれでもよい。
【００４４】
内輪５と間座８との間には、第一スペーサ１５が配置されており、後蓋１０と内輪５との間には、第二スペーサ１６が配置されている。
【００４５】
図２に示すように、第一スペーサ１５に隣接する一対の内輪５の合わせ面１７は、前方側の内輪５の後端側と、後方側の内輪５の前端側にそれぞれ設けられている。各内輪５の合わせ面１７は、径方向に延びる端面である。第一スペーサ１５に隣接する間座８の合わせ面１８は、間座８の前後両端側に設けられている。間座８の各合わせ面１８は、径方向に延びる内径側端面１８ａと、内径側端面１８ａよりも内輪５の合わせ面１７から軸方向（後方又は前方）に離れた位置で径方向に延びる外径側端面１８ｂと、を備える。内輪５の合わせ面１７の内径側部分と、間座８の内径側端面１８ａとは、互いに直接当接する直接当接部１９を構成している。
【００４６】
第一スペーサ１５は、芯金２０と、芯金２０に一体に形成された弾性シール材２１と、を備える。なお、芯金２０及び弾性シール材２１は、互いに分離可能な別体であってもよい。
【００４７】
芯金２０は、間座８の合わせ面１８の外径側端面１８ｂに当接し、内輪５の合わせ面１７との間に軸方向隙間Ｇ１を有する一対の第一金属部２２と、一対の第一金属部２２の外径側端部間を連結し、間座８の軸方向に延びる外周面８ａに当接する第二金属部２３と、を備える。なお、第一金属部２２及び第二金属部２３は、図示例のように間座８に直接当接してもよいし、間座８に弾性シール材（図示省略）を介して当接してもよい。
【００４８】
第一金属部２２は円環板状であり、第二金属部２３は円筒状である。一対の第一金属部２２の軸方向の離間距離は、第二金属部２３によって一定に維持される。
【００４９】
第一金属部２２は、内径側に設けられた厚肉部２２ａと、厚肉部２２ａの外径側に設けられ、厚肉部２２ａよりも内輪５の合わせ面１７から軸方向（後方又は前方）に離れた薄肉部２２ｂと、を備える。つまり、第一金属部２２の内輪５の合わせ面１７側において、厚肉部２２ａと薄肉部２２ｂとの間には、軸方向段部２２ｘが形成されており、第一金属部２２の間座８の合わせ面１８側において、厚肉部２２ａと薄肉部２２ｂとは滑らかに連続している。なお、第一金属部２２の厚みは、一定としてもよい。
【００５０】
軸方向隙間Ｇ１は、直接当接部１９よりも外径側で、厚肉部２２ａ及び薄肉部２２ｂの内径側端部近傍に対応する位置に形成される。なお、本実施形態では、薄肉部２２ｂの内径側端部近傍に対応する位置では、弾性シール材２１が軸方向隙間Ｇ１により内輪５の合わせ面１７と非接触になっている。
【００５１】
軸方向隙間Ｇ１は、組立時などの車軸Ｓに撓みのない状態で形成され、その大きさは、車軸Ｓの撓みに応じて変化する。軸方向隙間Ｇ１の大きさは、車軸Ｓの撓みによって弾性シール材２８が圧縮変形した際に、芯金２０の第一金属部２２の少なくとも一部が内輪５の合わせ面１７及び間座８の合わせ面１８の両方に接触可能な範囲に設定される（図６を参照）。
【００５２】
弾性シール材２１は、車軸Ｓの撓みに応じて膨張変形又は圧縮変形が可能であり、軸方向隙間Ｇ１よりも外径側で、内輪５の合わせ面１７と間座８の合わせ面１８との間をシールする。詳細には、弾性シール材２１は、第二金属部２３の外側表面（外周面）と、これに連続する第一金属部２２の薄肉部２２ｂの外側表面（内輪５側の面）と、を覆っている。これにより、外径側から見た場合に、一対の内輪５の合わせ面１７の間が、弾性シール材２１で覆われた状態となる。なお、弾性シール材２１は、シール性を高めるために、径方向に延び、かつ、軸方向で対向する一対の壁面（図示例では、各内輪５の合わせ面１７）により両側から挟持されていることが好ましい。
【００５３】
第一スペーサ１５は、周方向で複数（例えば二つ）に分割されており、図３に示すように、分割された第一スペーサ１５の各部が、間座８に対して外径側から装着可能となっている。
【００５４】
間座８は、内径側端面１８ａと外径側端面１８ｂとの間に軸方向凹部１８ｃを有し、芯金２０の第一金属部２２は、内径側端部に軸方向凹部１８ｃと係合する軸方向凸部２２ｃを有する。軸方向凹部１８ｃに軸方向凸部２２ｃを係合させることで、第一スペーサ１５が周方向で分割されていても、軸方向凸部２２ｃが軸方向凹部１８ｃに引っ掛かり、間座８に対する第一スペーサ１５の径方向移動が規制される。なお、軸方向凹部１８ｃ及び軸方向凸部２２ｃは、周方向に断続的に設けられていてもよいが、本実施形態では全周に設けられている。軸方向凹部１８ｃ及び軸方向凸部２２ｃは省略してもよい。
【００５５】
図４に示すように、第一スペーサ１５を間座８に装着した状態（内輪５を位置決めする前の状態）では、弾性シール材２１の軸方向の最大幅をＡ、芯金２０の軸方向の最大幅をＢ、間座８の内径側端面１８ａの軸方向の最大幅をＣとした場合に、Ａ＞Ｃ＞Ｂなる関係が成立するようになっている。これにより、図２に示したように、間座８を内輪５に押し付けて、内輪５を車軸Ｓに対して位置決めした状態では、間座８と内輪５との間に配置された第一スペーサ１５の弾性シール材２１が所定の潰し代α（（Ａ−Ｃ）／２）で圧縮されてシール性が高められる。また、弾性シール材２１及び間座８の内径側端面１８ａを、内輪５の合わせ面１７に接触させた状態で、芯金２０と内輪５との間に軸方向隙間Ｇ１が自動的に形成される。なお、弾性シール材２１の潰し代αは、弾性シール材２１が圧縮変形及び膨張変形が可能な範囲で設定される。具体的には、潰し代αは、例えば０．１〜０．５ｍｍである。
【００５６】
図５に示すように、第二スペーサ１６に隣接する内輪５の合わせ面２４は、後方側の内輪５の後端側に設けられている。内輪５の合わせ面２４は、径方向に延びる端面である。第二スペーサ１６に隣接する後蓋１０の合わせ面２５は、後蓋１０の前端側に設けられている。後蓋１０の合わせ面２５は、径方向に延びる内径側端面２５ａと、内径側端面２５ａよりも後方側にシフトした位置で径方向に延びる外径側端面２５ｂと、を備える。内輪５の合わせ面２４の内径側部分と、後蓋１０の内径側端面２５ａとは、互いに直接当接する直接当接部２６を構成している。
【００５７】
第二スペーサ１６は、芯金２７と、芯金２７に一体に形成された弾性シール材２８と、を備える。なお、芯金２７及び弾性シール材２８は、互いに分離可能な別体であってもよい。
【００５８】
芯金２７は、後蓋１０の合わせ面２５の外径側端面２５ｂに当接し、内輪５の合わせ面２４との間に軸方向隙間Ｇ２を有する第一金属部２９と、第一金属部２９の外径側端部に連結し、後蓋１０の軸方向に延びる外周面１０ａに当接する第二金属部３０と、を備える。なお、第一金属部２９及び第二金属部３０は、図示例のように後蓋１０に直接当接してもよいし、後蓋１０に弾性シール材（図示省略）を介して当接してもよい。
【００５９】
第一金属部２９は円環板状であり、第二金属部３０は円筒状である。第二スペーサ１６は、周方向で分割されていてもよいが、本実施形態では周方向で分割されていない単一部材である。後蓋１０に対する第二スペーサ１６の径方向移動は、第二金属部３０により規制される。この場合、第二スペーサ１６は、軸方向から後蓋１０に対して装着可能である。なお、芯金２７は、第二金属部３０を省略し、第一金属部２９のみからなる板状体としてもよい。
【００６０】
第一金属部２９は、内径側に設けられた厚肉部２９ａと、厚肉部２９ａの外径側に設けられ、厚肉部２９ａよりも内輪５の合わせ面２４から後方に離れた薄肉部２９ｂと、を備える。つまり、第一金属部２９の内輪５の合わせ面２４側において、厚肉部２９ａと薄肉部２９ｂとの間には、軸方向段部２９ｘが形成されており、第一金属部２９の後蓋１０の合わせ面２５側において、厚肉部２９ａと薄肉部２９ｂとは滑らかに連続している。なお、第一金属部２９の厚みは、一定としてもよい。
【００６１】
軸方向隙間Ｇ２は、直接当接部２６よりも外径側で、厚肉部２９ａ及び薄肉部２９ｂの内径側端部近傍に対応する位置に形成される。なお、本実施形態では、薄肉部２９ｂの内径側端部近傍に対応する位置では、弾性シール材２８が軸方向隙間Ｇ２により内輪５の合わせ面２４と非接触になっている。
【００６２】
軸方向隙間Ｇ２は、組立時などの車軸Ｓに撓みのない状態で形成され、その大きさは、車軸Ｓの撓みに応じて変化する。軸方向隙間Ｇ２の大きさは、車軸Ｓの撓みによって弾性シール材２８が圧縮変形した際に、芯金２７の第一金属部２９の少なくとも一部が内輪５の合わせ面２４及び後蓋１０の合わせ面２５の両方に接触可能な範囲に設定される。
【００６３】
弾性シール材２８は、車軸Ｓの撓みに応じて膨張変形又は圧縮変形が可能であり、軸方向隙間Ｇ２よりも外径側で、内輪５の合わせ面２４と後蓋１０の合わせ面２５との間をシールする。詳細には、弾性シール材２８は、第二金属部３０の外側表面（外周面）と、これに連続する第一金属部２９の薄肉部２９ｂの外側表面（内輪５側の面）と、を覆っている。これにより、外径側から見た場合に、内輪５の合わせ面２４と後蓋１０の合わせ面２５との間が、弾性シール材２８で覆われた状態となる。なお、弾性シール材２８は、シール性を高めるために、径方向に延び、かつ、軸方向で対向する一対の壁面（図示例の場合は、内輪５の合わせ面２４及び後蓋１０の径方向に延びる外周面１０ｂ）により両側から挟持されていることが好ましい。
【００６４】
第一スペーサ１５の芯金２０、及び第二スペーサ１６の芯金２７は、内輪５よりも低い硬度を有することが好ましい。芯金２０，２７は、例えば、冷間圧延剛板、熱間圧延軟剛板、高張力剛板、ステンレス鋼板、高溶融めっき剛板又は黄銅板からなることが好ましい。芯金２０，２７の厚みは、例えば０．８〜２．０ｍｍであることが好ましい。
【００６５】
第一スペーサ１５の弾性シール材２１、及び第二スペーサ１６の弾性シール材２８は、ニトリルゴム、アクリルゴム又はフッ素ゴムからなることが好ましい。
【００６６】
以上の構成を備えた軸受装置１によれば、次のような作用効果を得ることができる。なお、第一スペーサ１５及び直接当接部１９が内輪５の合わせ面１７及び間座８の合わせ面１８の間で発揮する作用効果は、第二スペーサ１６及び直接当接部２６が内輪５の合わせ面２４と後蓋１０の合わせ面２５との間で発揮する作用効果と実質的に同じである。以下では、第一スペーサ１５及び直接当接部１９により得られる作用効果を例にとって説明し、第二スペーサ１６及び直接当接部２６により得られる作用効果については説明を省略する。
【００６７】
第一スペーサ１５の弾性シール材２１により、内輪５の合わせ面１７及び間座８の合わせ面１８の外径側がシールされる。図６に示すように、使用時の車軸Ｓの撓みにより、内輪５の合わせ面１７と間座８の合わせ面１８との間隔を狭めようとする力Ｆ１が作用する加圧領域（例えば車軸Ｓの下方領域）Ｄでは、弾性シール材２１が圧縮変形する。一方、図７に示すように、使用時の車軸Ｓの撓みにより内輪５の合わせ面１７と間座８の合わせ面１８との間隔を広げようとする力Ｆ２が作用する減圧領域（例えば車軸Ｓの上方領域）Ｕでは、弾性シール材２１が膨張変形する。このような弾性シール材２１の圧縮変形及び膨張変形により、内輪５の合わせ面１７及び間座８の合わせ面１８の外径側が常にシールされた状態となる。これにより、内輪５の合わせ面１７と間座８の合わせ面１８との間でフレッティング摩耗による摩耗粉が生じても、その摩耗粉が軸受内部に侵入するのを抑制できる。
【００６８】
内輪５の合わせ面１７及び間座８の合わせ面１８に直接当接部１９が設けられているため、組立時に、間座８によって内輪５を車軸Ｓに対して軸方向に正確に位置決めできる。この際、第一スペーサ１５の芯金２０は、軸方向隙間Ｇ１により、内輪５の合わせ面１７と非接触となるため、直接当接部１９による内輪５の位置決め精度に悪影響を与えることはない。ここで、加圧領域Ｄでは内輪５の合わせ面１７と間座８の合わせ面１８との間隔を狭めようとするため、加圧領域Ｄにおける加圧量は内径側から外径側に向かって大きくなる。一方、減圧領域Ｕでは内輪５の合わせ面１７と間座８の合わせ面１８との間隔を広げようとするため、減圧領域Ｕにおける減圧量は内径側から外径側に向かって大きくなる。つまり、フレッティング摩耗は、外径側で大きく、内径側で小さくなる傾向がある。したがって、直接当接部１９を内径側に設けることで、直接当接部１９におけるフレッティング摩耗を軽減できる。
【００６９】
図６に示すように、使用時の車軸Ｓの撓みにより力Ｆ１が作用する加圧領域Ｄでは、軸方向隙間Ｇ１の少なくとも一部が、弾性シール材２１の圧縮変形を伴いながら無くなる。その結果、芯金２０の少なくとも一部が内輪５の合わせ面１７及び間座８の合わせ面１８の両方に接触する。この芯金２０の接触により、直接当接部１９に作用する押圧力を芯金２０にも分散でき、加圧領域Ｄで直接当接部１９に作用する押圧力を相対的に小さくできる。そのため、使用時において、減圧領域Ｕで直接当接部１９に作用する押圧力と、加圧領域Ｄで直接当接部１９に作用する押圧力との差を小さくできる。したがって、車軸Ｓの回転に伴って作用する繰り返し応力が低減し、直接当接部１９におけるフレッティング摩耗をより確実に抑制できる。つまり、組立時に、直接当接部１９により車軸Ｓに対して内輪５を軸方向に正確に位置決めすれば、その後の使用時においても、フレッティング摩耗や、これに伴う摩耗粉の軸受内部への侵入を確実に抑制しつつ、転がり軸受２の軸方向精度を長期間にわたって維持できるため、軸受装置１の寿命を十分延伸できる。
【００７０】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。
【００７１】
上記の実施形態では、第一スペーサ１５の芯金２０が、間座８の前後両端側に設けられた合わせ面１８に当接し、内輪５の合わせ面１７との間に軸方向隙間Ｇ１を有する一対の第一金属部２２と、一対の第一金属部２２の外径側端部間を連結し、間座８の外周面８ａに当接する第二金属部２３と、を備える場合を例示したが、図８に示すように、第二金属部２３は、軸方向で二つに分割されていてもよい。あるいは、図９に示すように、第一スペーサ１５の芯金２０は、第二金属部２３を省略し、第一金属部２２のみからなる板状体（例えば円環板状）としてもよい。図８及び図９に例示した態様の場合、間座８の前後両端側に、別々の第一スペーサ１５が装着される。
【００７２】
上記の実施形態では、第一スペーサ１５及び第二スペーサ１６の芯金２０，２７が、間座８や後蓋１０などの位置決め部材と当接し、内輪５との間に軸方向隙間Ｇ１，Ｇ２を有する場合を例示したが、これに限定されない。芯金２０，２７は、内輪５と当接し、位置決め部材との間に軸方向隙間を有していてもよい。
【００７３】
上記の実施形態では、間座８に軸方向凹部１８ｃを設け、第一スペーサ１５の芯金２０に軸方向凹部１８ｃと係合する軸方向凸部２２ｃを設ける場合を例示したが、軸方向凹部を内輪５に設け、この軸方向凹部に係合する軸方向凸部を第一スペーサ１５の芯金２０に設けてもよい。また、第二スペーサ１６の芯金２７に軸方向凸部を設け、この軸方向凸部と係合する軸方向凹部を後蓋１０に設けてもよい。あるいは、軸方向凹部を内輪５に設け、この軸方向凹部に係合する軸方向凸部を第二スペーサ１６の芯金２７に設けてもよい。
【００７４】
上記の実施形態では、内輪５と間座８との間に第一スペーサ１５を配置すると共に、内輪５と後蓋１０との間に第二スペーサ１６を配置する場合を例示したが、油切り９と内輪５との間にも、本発明に係るスペーサを配置してもよい。つまり、内輪５と間座８との間、内輪５と後蓋１０との間、及び内輪５と油切り９との間（油切り９を省略して、前蓋１１を内輪５に直接接触させる場合には、内輪５と前蓋１１との間）の少なくとも一つに本発明に係るスペーサが配置されていればよい。ただし、フレッティング摩耗は、車軸Ｓの前端に向かって小さくなる傾向にあるため、フレッティング摩耗を抑制する観点からは、内輪５と後蓋１０との間のみ、あるいは、内輪５と後蓋１０との間及び内輪５と間座８との間に、本発明に係るスペーサを適用することが好ましい。
【００７５】
上記の実施形態では、内輪として、二つに分割された一対の内輪５の間に間座８を設けたものを例示したが、内輪は、間座８を省略して、一対の内輪５の小径側端部を直接突き合わせたものであってもよいし、一対の内輪５を一体化した単一部材であってもよい。
【００７６】
上記の実施形態では、転がり軸受２として円すいころ軸受を例示したが、これに限定されず、円筒ころ軸受その他の軸受についても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１      軸受装置
２      転がり軸受
３      シール装置
４      外輪
５      内輪
６      円すいころ
７      保持器
８      間座
１０    後蓋
１５    第一スペーサ
１６    第二スペーサ
１９    直接当接部
２０    芯金
２１    弾性シール材
２６    直接当接部
２７    芯金
２８    弾性シール材
Ｇ１    軸方向隙間
Ｇ２    軸方向隙間
Ｓ      車軸
【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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