(57)【要約】【課題】特に鉄道車両の高速走行時に、かく拌熱による潤滑油の温度上昇を抑制して、前記温度上昇に伴う潤滑油自体の劣化や、あるいはプラスチック、ゴム等からなる部材の劣化が早期に発生するのを防止できる軸箱装置を提供すること。【解決手段】軸箱装置１は、車軸の軸端部を支持する転がり軸受、および前記軸端部を収容するハウジング５の内部の、軸端部より下方側に、転がり軸受の転動体を浸漬する潤滑油７を溜める油溜３８を設けた。また、ハウジング５の内部の、油溜３８に溜められる潤滑油７の油面５７より上方には、前記油面５７より上方に飛散する潤滑油７を一時的に保持するポケット５８を設けると共に、前記ポケット５８に、保持した潤滑油を油溜３８に戻す細孔６２を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車軸の軸端部に外嵌される内輪、および複数の転動体を介して前記内輪に回転自在に嵌合された外輪を含む転がり軸受と、
前記転がり軸受の外輪を保持し、前記転がり軸受および車軸の軸端部を内部に収容するハウジングとを備え、
前記ハウジングの内部には、
車軸の軸端部より下方側に転がり軸受の転動体を浸漬する潤滑油を溜める油溜が設けられ、
転がり軸受の軸端側で、かつ前記油溜に溜められる潤滑油の油面より上方に、車軸および転がり軸受の回転によってかく拌されて油面より上方に飛散する潤滑油を受け止めて収容するポケットが設けられ、
前記ポケットには、保持した潤滑油を油溜に戻すための細孔が形成されていることを特徴とする軸箱装置。
【請求項２】
前記ポケットは、前記ハウジングの内周壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸箱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両の車軸の軸端部を回転可能に支持するための軸箱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
新幹線等の高速鉄道システムを走行する鉄道車両においては、車軸の軸端部を転がり軸受によって回転可能に支持する軸箱装置として、前記転がり軸受の外輪を保持すると共に、転がり軸受および車軸の軸端部を収容するハウジング内の、軸端部より下方に油溜を設け、前記油溜に溜めた潤滑油に転がり軸受を浸漬して潤滑する、いわゆる油浴式と呼ばれる方式のものが一般化しつつある（特許文献１、２等）。
【０００３】
ところが近年の、高速鉄道システムにおける運転速度のさらなる高速化に伴って、前記油浴式の軸箱装置において、潤滑油の温度上昇と、それに伴う潤滑油自体の劣化や、あるいはプラスチック、ゴム等からなる部材（オイルシール材等）の劣化が比較的早期に発生するという問題が取り沙汰されるようになってきた。潤滑油の温度上昇は、転がり軸受の回転によって油溜に溜めた潤滑油がかく拌されることで発生するかく拌熱が主たる原因であることが知られている。
【特許文献１】特開平９−１７７７９７号公報
【特許文献２】特開２００６−８３９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の目的は、特に高速走行時に、かく拌熱による潤滑油の温度上昇を抑制して、前記温度上昇に伴う潤滑油自体の劣化や、あるいはプラスチック、ゴム等からなる部材の劣化が早期に発生するのを防止できる軸箱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するための、請求項１記載の発明は、鉄道車両の車軸（２）の軸端部（３）に外嵌される内輪（９）、および複数の転動体（６）を介して前記内輪に回転自在に嵌合された外輪（２６）を含む転がり軸受（４）と、前記転がり軸受の外輪を保持し、前記転がり軸受および車軸の軸端部を内部に収容するハウジング（５）とを備え、前記ハウジングの内部には、車軸の軸端部より下方側に転がり軸受の転動体を浸漬する潤滑油（７）を溜める油溜（８、３７、３８）が設けられ、転がり軸受の軸端側で、かつ前記油溜に溜められる潤滑油の油面（５７）より上方に、車軸および転がり軸受の回転によってかく拌されて油面より上方に飛散する潤滑油を受け止めて収容するポケット（５８）が設けられ、前記ポケットには、保持した潤滑油を油溜に戻すための細孔（６２）が形成されていることを特徴とする軸箱装置（１）である。
【０００６】
この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものである。なお、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
この発明によれば、鉄道車両の走行時に、車軸および転がり軸受の回転によってかく拌されて油面より上方に飛散する潤滑油の一部が、前記ポケットによって一時的に保持された後、細孔を通して油溜に戻される。かく拌によって飛散して前記ポケットに保持される潤滑油の量は、走行速度が高くなって転がり軸受の回転速度が高くなるほど多くなり、走行速度が低くなって転がり軸受の回転速度が低くなるにつれて少なくなる。
【０００７】
そのため高速走行時には、かく拌によって温度上昇する油溜内の潤滑油の量が相対的に少なくなるため、前記かく拌による温度上昇が抑制される。また、低速走行時には油溜内の潤滑油の量が相対的に多くなるため、十分な量の潤滑油で転がり軸受が潤滑されて、温度上昇が抑制される。したがってこの発明によれば、温度上昇に伴う潤滑油自体の劣化や、あるいはプラスチック、ゴム等からなる部材の劣化が早期に発生するのを防止することができる。また転がり軸受は、高速走行時には高速回転に必要な最小限の量の潤滑油で潤滑され、低速走行時には十分な量の潤滑油で潤滑されるため、いずれの場合にも回転トルクを低減することもできる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記ポケットは、前記ハウジングの内周壁（３１ａ）に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸箱装置である。
この発明によれば、前記かく拌によって飛散してハウジングの内周壁に付着し、前記内周壁を伝って油溜に戻ろうとする潤滑油をも、ポケットに収容することができる。また、前記ハウジング内の限られたスペースの中で、ポケットの容積をできるだけ大きくとることもできる。そのため、前記かく拌による温度上昇が、さらに効率よく抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る軸箱装置１の概略構成を示す図解的な縦断面図である。
図１を参照して、軸箱装置１は、鉄道車両の車軸２の軸端部３を回転自在に支持する転がり軸受４と、前記転がり軸受４を保持すると共に軸端部３および転がり軸受４を内部に収容した状態で、軸ばね等を介して台車枠（いずれも図示せず）に取り付けられるハウジング５とを備えている。前記ハウジング５内の軸端部３より下方側には、転がり軸受４の転動体としてのころ６を浸漬する潤滑油７が溜められる油溜８が設けられている。
【００１０】
車軸２は、この実施形態では円筒状をなしている。車軸２は、転がり軸受４を構成する一対の内輪９が外嵌される円筒状のジャーナル１０と、前記ジャーナル１０より軸端側（図において左側）に設けられた円筒状の軸先部１１と、ジャーナル１０より車輪側（図において右側）に円筒状の中間軸部１２を介して設けられた、車輪（図示せず）が圧入嵌合される円筒状の輪座１３とを有している。
【００１１】
軸先部１１はジャーナル１０より小径とされ、中間軸部１２はジャーナル１０より大径で、かつ輪座１３より小径とされている。軸先部１１、ジャーナル１０、中間軸部１２および輪座１３は、それぞれが同軸となるように一体形成されている。図示していないが、車軸２の反対側の軸端部３にも輪座１３、中間軸部１２、ジャーナル１０、および軸先部１１が、この順に同軸となるように一体形成されている。
【００１２】
ジャーナル１０と軸先部１１との接続部の外周にはねじ溝１４が形成されてナット１５が螺合されている。またナット１５の周方向の複数箇所にはねじ穴１６が形成され、軸端部３に外挿された円環状の緩み止めリング１７が、前記ねじ穴１６に螺合されたボルト１８によってナット１５に固定されている（図ではねじ穴１６およびボルト１８を１箇所のみ示している）。
【００１３】
ジャーナル１０と軸先部１１との接続部のうち、ボルト１８に固定された緩み止めリング１７に対応する位置の断面形状は、その外周縁が軸先部１１の外周面と一致する領域（図において上側に例示する）と、ねじ溝１４が形成された面と略一致する領域（図において下側に例示する）とを含む異形形状に形成されている。また緩み止めリング１７の、軸端部３が挿通される通孔１９は、前記異形形状と略一致する異形形状に形成されている。
【００１４】
これにより、ねじ溝１４にナット１５を螺合して所定の締め付けトルクで締め付けたのち軸端部３に緩み止めリング１７を外挿し、ボルト１８によって前記ナット１５に固定することで、前記異形形状同士の嵌め合わせによってナット１５の回転が規制されて、前記ナット１５がねじ溝１４に対して緩み止めされている。
車軸２の軸端（図において左端）にはねじ溝が形成されて、いもねじ２０が螺合されている。
【００１５】
ジャーナル１０と中間軸部１２との接続部の外周面は略円錐面とされ、中間軸部１２と輪座１３との接続部には段差面２１が設けられている。前記ジャーナル１０から段差面２１までの外周には略円錐筒状の油切２２が外嵌されている。油切２２の車輪側の端面は段差面２１に当接され、軸端側の端面は前記一対の内輪９のうち車輪側の内輪９の、車輪側の側端面に当接されている。油切２２の外周には、ハウジング５を構成する後蓋２３との間でラビリンスシール２４を構成する円環状の嵌合部２５が一体形成されている。
【００１６】
転がり軸受４は、複列円錐ころ軸受として機能するように構成されている。複数のころ６は、それぞれ環状をなす２つの列を構成している。一方の列を構成する複数のころ６は、外輪２６と一方の内輪９との間で保持され、他方の列を構成する複数のころ６は、前記外輪２６と他方の内輪９との間で保持されている。転がり軸受４の内部すきまは負すきまとされており、各ころ６には予圧が与えられている。
【００１７】
それぞれの内輪９は、外周面が円錐周面とされている。前記円錐周面には環状の軌道面２７が設けられ、前記軌道面２７の周囲に、いずれか一方の列を構成する複数のころ６が配置されている。
一対の内輪９は、それぞれ円錐周面の小径側の側端面を互いに当接させてジャーナル１０に外嵌されている。車輪側の内輪９の、車輪側の側端面（大径側の側端面）は、先に説明したように油切２２の端面に当接されている。また軸端側の内輪９の、軸端側の側端面（大径側の側端面）にはねじ溝１４に螺合されたナット１５が当接され、前記ナット１５が所定の締め付けトルクで締め付けられて、前記一対の内輪９がジャーナル１０に固定されると共に、複数のころ６が予圧されている。
【００１８】
ハウジング５は、軸端側および車輪側で開口された軸箱２８と、前記軸箱２８の軸端側の開口を閉じる前蓋２９と、前記軸箱２８の車輪側の開口を閉じる後蓋２３とを含んでいる。
軸箱２８の軸端側には、円筒状の突き当て部３０が一体形成されている。突き当て部３０は、軸箱２８の一端部（図では左端部）から軸端側に突出している。
【００１９】
前蓋２９は、カップ状をなしている。前記前蓋２９は、筒状部３１と、前記筒状部３１の軸端側を閉じる鏡板３２とを有している。筒状部３１と鏡板３２とは、同軸となるように一体形成されている。筒状部３１の軸端側の外周には鍔部３３が一体形成されている。鍔部３３は、筒状部３１の外周から径方向の外方へ延びている。
筒状部３１の外径は突き当て部３０の内径と略一致しており、前記突き当て部３０に筒状部３１を嵌め合わせ、突き当て部３０の軸端側の端面を鍔部３３の車輪側の端面に当接させた状態で、ボルト（図示せず）によって締結されて、軸箱２８の軸端側の開口が前蓋２９によって閉じられている。また、突き当て部３０と筒状部３１との間は環状のシール材としてのＯリング３４によってシールされている。
【００２０】
鍔部３３の上部には、オイルダンパ（図示せず）の取付座３５が一体形成されている。
また筒状部３１の内周には、仕切３６が一体形成されている。仕切３６は、筒状部３１の内周から径方向の内方へ延びている。この仕切３６により、軸箱装置１の下部の油溜８は、転がり軸受４側の第１油溜３７と、それより軸端側の第２油溜３８に区画されている。
【００２１】
仕切３６には、第１および第２油溜３７、３８の底部近傍において前記両油溜３７、３８間を連通させる通孔３６ａが設けられている。
また仕切３６には、車軸２の軸端部３が挿通される通孔３９が設けられている。通孔３９の内径は、車軸２を軸箱装置１にセットした状態（図の状態）で通孔３９の位置に配設されるナット１５の外径よりわずかに大径とされている。
【００２２】
図２は、前蓋２９の、軸端側の内部を車輪側から見た図解的な横断面図である。図１、２を参照して、鏡板３２には、車軸２の軸先部１１に外挿される筒状部４０が一体形成されている。筒状部４０の、軸端側の開口はキャップ４１によって閉じられている。
筒状部４０と、前記筒状部４０に軸先部１１が挿入される車軸２の中心軸（図２中のＣ１）は、前蓋２９の中心軸（図２中のＣ２）より上方に偏らせて設けられており、これにより、前記前蓋２９および軸箱２８によって構成されるハウジング５の内部空間のうち、車軸２の軸端部３より下方側に設けられる油溜８（３７、３８）の容積が確保されている。
【００２３】
鏡板３２の下端中央には、第２油溜３８内の油を抜き出す排油口として機能するねじ孔４２が形成され、前記ねじ孔４２を閉じる栓体としてのボルト４３が螺合されている。
図１を参照して、後蓋２３は円筒状をなしている。後蓋２３は、円環状をなす鍔部４４と、筒状部４５と、円環状をなし、油切２２の嵌合部２５との間でラビリンスシール２４を構成する嵌合部４６とを有している。前記鍔部４４、筒状部４５および嵌合部４６は、それぞれが同軸となるように一体形成されている。
【００２４】
鍔部４４は、筒状部４５の一端部（図では右端部）の周囲に配置されている。鍔部４４は、筒状部４５の外周から径方向の外方へ伸びている。また嵌合部４６は、筒状部４５よりも車輪側に配置されている。嵌合部４６は、筒状部４５の一端部から車輪側に突出している。筒状部４５の外径は、外輪２６の外径と略一致している。
軸箱２８の、車輪側の開口４７は円形とされ、その内径は、外輪２６および筒状部４５の外径と略一致している。また軸箱２８内の、車軸２の軸端部３より上方には、前記開口４７と連続する外輪２６の収容部４８が形成されている。収容部４８の断面は、下方が第１油溜３７と連通させるために開放された円形とされている。円形部の内径は、外輪２６および筒状部４５の外径と略一致している。収容部４８の内周には、鍔部４９が一体形成されている。鍔部４９は、収容部４８の内周から径方向の内方へ延びている。
【００２５】
軸箱２８の、車輪側の端面の周方向の複数箇所にはねじ穴５０が形成され、鍔部４４には、前記ねじ穴５０に連通する通孔５１が形成されている。外輪２６が収容部４８に収容され、開口４７に筒状部４５が嵌め合わせされた状態で、ボルト５２が、通孔５１を通してねじ穴５０に螺合されることで、軸箱２８の車輪側の開口４７に後蓋２３が固定されている（図ではねじ穴５０、通孔５１およびボルト５２を１箇所のみ示している）。
【００２６】
またこの固定状態において、外輪２６の軸端側の端面が鍔部４９の車輪側の端面と当接され、かつ前記外輪２６の車輪側の端面が筒状部４５の先端面と当接されることで、前記外輪２６が収容部４８に固定されている。
開口４７と筒状部４５との間は、環状のシール材としてのＯリング５３によってシールされている。
【００２７】
後蓋２３と、車軸２に外嵌した油切２２との間にはシールリング５４が配置されている。またシールリング５４より車輪側には、先に説明した嵌合部２５、４６の嵌合によってラビリンスシール２４が構成されている。これにより、軸箱装置１の内部に異物（例えば水や埃、金属粉など）が侵入することが防止されると共に、油溜８の油が漏出することが防止されている。シールリング５４は後蓋２３によって保持されており、車軸２が軸箱装置１に対して回転すると、油切２２に対して摺動するようになっている。
【００２８】
軸箱２８の下端中央には、第１油溜３７内の油を抜き出す排油口として機能するねじ孔５５が形成され、前記ねじ孔５５を閉じる栓体としてのボルト５６が螺合されている。
図２を参照して、前蓋２９内の、第２油溜３８に溜められる潤滑油７の油面５７より上方には、それぞれ中心軸Ｃ２を挟んで対称位置に１つずつ、計２つのポケット５８が設けられている。各ポケット５８は、それぞれ前蓋２９の、筒状部３１の内周壁３１ａから内方へ延びる底板５９と、前記底板５９から、前記内周壁３１ａに沿って上方へ延びる側板６０とを有し、側板６０の上端が開口６１とされている。
【００２９】
底板５９および側板６０は、一体形成されている。また底板５９および側板６０は、図示していないが、軸方向には、鏡板３２から仕切３６に達する長さに形成されており、軸方向の両端が、前記鏡板３２と仕切３６とで閉じられている。底板５９には、細孔６２が形成されている。
鉄道車両の走行時には、車軸２および転がり軸受４の回転によってかく拌されて油面５７より上方に潤滑油７が飛散する。その一部は、開口６１を通して両ポケット５８内に入り、図中に破線で示すように両ポケット５８によって一時的に保持された後、図中に破線の矢印で示すように細孔６２を通して第２油溜３８に戻される。
【００３０】
かく拌によって飛散してポケット５８に保持される潤滑油７の量は、走行速度が高くなって転がり軸受４の回転速度が高くなるほど多くなり、走行速度が低くなって転がり軸受４の回転速度が低くなるにつれて少なくなる。
そのため高速走行時には第２油溜３８内、ならびに前記第２油溜３８と通孔３６ａを介して連通する第１油溜３７内の、かく拌によって温度上昇する潤滑油７の量が相対的に少なくなるため、前記かく拌による温度上昇が抑制される。また、低速走行時には両油溜３７、３８内の潤滑油７の量が相対的に多くなるため、十分な量の潤滑油７で転がり軸受４が潤滑されて、温度上昇が抑制される。
【００３１】
したがって、温度上昇に伴う潤滑油７自体の劣化や、あるいはプラスチック、ゴム等からなる部材（例えばＯリング３４、５３、シールリング５４等）の劣化が早期に発生するのを防止することができる。
ポケット５８に保持させる潤滑油７の量は特に限定されない。しかし、例えば停車時の油面５７の高さが、転がり軸受４の最下部に位置するころ６の中心程度に設定される通常の油浴式の軸箱装置１の場合、鉄道車両の走行速度が３００ｋｍ／ｈを超える高速走行時に、前記油面５７の高さを停車時より１ｃｍ程度、つまりころ６の半径分程度、下げることができる量の潤滑油７をポケット５８に保持できるようにするのが、温度上昇を抑制する上で好ましいと考えられる。
【００３２】
高速走行時にポケット５８に保持させる潤滑油７の量を調整するためには、例えばポケット５８の数および内容積や、細孔６２の数および径等を適宜調整すればよい。
潤滑油７としては、従来同様に、例えばタービン油に極圧添加剤等の添加剤を任意の割合で配合したものを用いることができる。
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【００３３】
例えば図３に示すように、ポケット５８を、中心軸Ｃ２を挟んで対称位置に２つずつ、計４つ設けてもよい。前記のようにポケット５８の数等と調整することにより、高速走行時にポケット５８に保持させる潤滑油７の量を調整することが可能となる。
また実施形態では、転がり軸受４を、複列円錐ころ軸受として機能するように構成していたが、他の形式、例えば複列円筒ころ軸受として機能するように構成してもよい。
【００３４】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸箱装置の概略構成を示す図解的な縦断面図である。
【図２】前記実施形態において、前蓋の、軸端側の内部を車輪側から見た図解的な横断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る軸箱装置において、前蓋の、軸端側の内部を車輪側から見た図解的な横断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・軸箱装置、２・・・車軸、３・・・軸端部、４・・・転がり軸受、５・・・ハウジング、６・・・ころ（転動体）、２６・・・外輪、７・・・潤滑油、８、３７、３８・・・油溜、９・・・内輪、３１ａ・・・内周壁、５７・・・油面、５８・・・ポケット、６２・・・細孔
【図１】
2010038253.tif 000003
【図２】
2010038253.tif 000004
【図３】
2010038253.tif 000005