(57)【要約】【課題】内輪の端面およびその内輪の端面に軸方向に対向する位置決め部材の端面に、フレッチィング摩耗が発生しにくい転がり軸受装置を提供すること。【解決手段】第２内輪７の軸方向の端面５５と、後蓋３の軸方向の端部の環状溝８０との間に玉アセンブリ５０を挟持して固定する。玉アセンブル５０は、周方向に等間隔に配置された状態の複数の玉７０と、その複数の玉７０を保持するゴム製の環状の玉保持部材６９とでなっている。玉保持部材６９において、玉７０の一部を玉保持部材６９の一方の端面から軸方向に突出させ、玉７０の他の一部を玉保持部材６９の他方の端面から軸方向に突出させる。玉７０の上記一部を、環状溝８０に接触させ、玉７０の上記他の一部を第２内輪７の端面５５に接触させる。【選択図】図３
2010121725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と、
ハウジングと、
上記軸部材の外周面に嵌合される内輪と、
上記ハウジングの内周面に嵌合される外輪と、
上記内輪の軌道面と、上記外輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記軸部材の外周面上に配置された環状の位置決め部材と、
上記位置決め部材の軸方向の端面と、上記内輪の軸方向の端面とに接触して、上記内輪を上記軸部材に対して軸方向に位置決めすると共に、上記位置決め部材の上記端面と上記内輪の上記端面とに転動可能な複数の玉と
を備えることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり軸受装置において、
上記内輪の上記端面および上記位置決め部材の上記端面のうちの少なくとも一方は、軸方向の断面において略円弧状の環状溝を有し、
上記複数の玉は、上記環状溝に接触し、
上記断面における上記環状溝の曲率半径は、上記玉の半径よりも大きいことを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置に関し、特に、鉄道車両の車軸と、軸箱と、その車軸を軸箱に対して回転自在に支持する転がり軸受とを備える鉄道車両用車軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の車軸には数トン〜数１０トンからなる車両の重量がラジアル荷重として加わるから、車軸の両端が下方に沈み、中央が膨らんだ状態（ベンディング）で回転することが知られている。
【０００３】
そして、鉄道車両の車軸と、その車軸に外嵌された転がり軸受と、上記車軸に外嵌されると共に、上記転がり軸受に軸方向に当接する環状の後蓋とを備える鉄道車両用車軸装置において、上記ベンディングの影響で、上記内輪の軸方向の端面と、その端面に当接している後蓋の軸方向の端面との間に、半径方向に微小な相対往復すべり運動、すなわち、フレッチィングが起こり、それらの端面に微小摩耗が生じることが知られている。そして、そのフレッチィングによって生じた摩耗粉が、軸受が配置されている潤滑剤封入室内に浸入して、軸受寿命を短くすることが知られている。
【０００４】
ここで、上記フレッチィング摩耗を抑制できる鉄道車両用車軸装置としては、特開平８−１２８４５１号公報（特許文献１）に記載されているものがある。
【０００５】
この鉄道車両用車軸装置は、車軸に設置された転がり軸受の内輪と、後蓋との接触面に、潤滑剤を介在させて、上記フレッチィングによるフレッチィング摩耗を抑制している。しかしながら、この対策では、フレッチィング摩耗を十分に抑制することが困難である。
【特許文献１】特開平８−１２８４５１号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、内輪の端面およびその内輪の端面に軸方向に対向する位置決め部材の端面に、フレッチィング摩耗が発生しにくい転がり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】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受装置は、
軸部材と、
ハウジングと、
上記軸部材の外周面に嵌合される内輪と、
上記ハウジングの内周面に嵌合される外輪と、
上記内輪の軌道面と、上記外輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記軸部材の外周面上に配置された環状の位置決め部材と、
上記位置決め部材の軸方向の端面と、上記内輪の軸方向の端面とに接触して、上記内輪を上記軸部材に対して軸方向に位置決めすると共に、上記位置決め部材の上記端面と上記内輪の上記端面とに転動可能な複数の玉と
を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、複数の玉を、内輪の端面と位置決め部材の端面との間に配置していて、内輪の端面と玉との接触、および、位置決め部材の端面と玉との接触が、ともに転がり接触になるから、内輪の位置決め部材側の端面および位置決め部材の内輪側の端面の両方が、他部材に対して殆どすべりを生じることがない。したがって、内輪の端面および位置決め部材の端面の両方に、微小すべりに起因するフレッチィング摩耗が殆ど発生することがない。
【０００９】
また、本発明によれば、複数の玉を、内輪の端面と位置決め部材の端面との間に配置しているから、内輪に対する位置決め部材の相対位置を適宜適切かつ自在に変動させることができる。したがって、軸部材のベンディングが、内輪に対する位置決め部材の相対位置の自在の変動で吸収され易くなって、転がり軸受装置の各部材内に発生する歪みを緩和することができて、各部材が金属疲労を起こすことを抑制できる。
【００１０】
また、一実施形態では、
上記内輪の上記端面および上記位置決め部材の上記端面のうちの少なくとも一方は、軸方向の断面において略円弧状の環状溝を有し、
上記複数の玉は、上記環状溝に接触し、
上記断面における上記環状溝の曲率半径は、上記玉の半径よりも大きくなっている。
【００１１】
上記実施形態によれば、上記内輪の上記端面および上記位置決め部材の上記端面のうちの少なくとも一方は、軸方向の断面において略円弧状の環状溝を有しているから、玉の位置ずれを防止できる。
【００１２】
また、上記実施形態によれば、上記断面図における環状溝の曲率半径が玉の半径よりも大きくなっているから、軸部材にベンディングが発生した際、玉が環状溝内を径方向に円滑に転がり移動できる。したがって、玉が、内輪の端面上や位置決め部材の端面上をすべることを抑制できて、更に、内輪の端面や位置決め部材の端面にフレッチィング摩耗が生じることを更に抑制することができる。
【００１３】
また、一実施形態では、
上記複数の玉を保持すると共に、弾性変形が可能である材質からなる環状の保持部材を備える。
【００１４】
上記弾性変形が可能である材質には、ゴムおよび樹脂が含まれる。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記複数の玉を保持すると共に、弾性変形が可能である材質からなる環状の保持部材を備えるから、玉が径方向の片側に寄ってしまうことを防止できて、上記内輪を上記軸部材に対して軸方向に確実に位置決めすることができる。
【００１６】
また、上記実施形態によれば、複数の玉を保持する環状の保持部材の材質が、弾性変形が可能であるから、軸部材のベンディングを、保持部材の変形で吸収できる。したがって、転がり軸受装置の各部材内に発生する歪みを緩和することができて、各部材が金属疲労を起こすことを抑制できる。
【００１７】
また、一実施形態では、
上記内輪および上記位置決め部材が、鋼材からなり、上記各玉は、セラミックからなる。
【００１８】
上記実施形態によれば、玉と内輪との接触、および、玉と位置決め部材との接触が、異部材での接触になるから、玉と内輪とが凝着しにくくなり、また、玉と位置決め部材とが、凝着しにくくなる。したがって、内輪の端面や位置決め部材の端面にフレッチィング摩耗が生じることを更に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の転がり軸受装置によれば、複数の玉を、内輪の端面と位置決め部材の端面との間に配置していて、内輪の端面と玉との接触、および、位置決め部材の端面と玉との接触が、ともに転がり接触になるから、内輪の端面および位置決め部材の端面の両方が、他部材に対して殆どすべりを生じることがない。したがって、内輪の端面および位置決め部材の端面の両方に、微小すべりに起因するフレッチィング摩耗が殆ど発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の転がり軸受装置の一実施形態の鉄道車両用車軸装置の軸方向の模式断面図である。
【００２２】
この鉄道車両用車軸装置は、鉄道車両の一部を構成している。この鉄道車両用車軸装置は、車軸１と、軸箱９と、転がり軸受の一例としての複列円錐ころ軸受２と、位置決め部材の一例としての後蓋３と、油切り４と、玉アセンブリ５０とを備える。
【００２３】
上記複列円錐ころ軸受２は、車軸１を回転自在に支持している。上記複列円錐ころ軸受２は、第１内輪６、第２内輪７、外輪８、転動体としての複数の第１円錐ころ１０、および、転動体としての複数の第２円錐ころ１１を有する。上記第１内輪６と第２内輪７とは、複合内輪を構成している。上記第１,第２内輪６,７、外輪８、および、第１,第２円錐ころ１０,１１は、ＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼）等の軸受鋼からなっている。
【００２４】
上記車軸１は、円筒外周面部１４と、拡径外周面部１７とを有し、上記拡径外周面部１７は、円筒外周面部１４につながっている。上記拡径外周面部１７は、軸方向に円筒外周面部１４から離れるにしたがって、外径が大きくなっている。上記拡径外周面部１７は、軸方向の断面において、略放物線状の形状を有している。
【００２５】
上記第１内輪６は、外周に円錐軌道面２１を有する。上記第２内輪７は、外周に円錐軌道面２２を有している。上記第１内輪６の円錐軌道面２１の外径は、第２内輪７の円錐軌道面２２側にいくにしたがって小さくなり、上記円錐軌道面２２の内径は、上記円錐軌道面２１側にいくにしたがって小さくなっている。上記第１内輪６と第２内輪７とは、内径が同一であり、第１内輪６の円錐軌道面２１の小径側の端面は、第２内輪７の円錐軌道面２２の小径側の端面に当接している。
【００２６】
一方、上記外輪8は、軸箱９の内周面に嵌合されている。上記外輪８は、軸方向に隣接する第１円錐軌道面３１および第２円錐軌道面３２を有している。上記第１円錐軌道面３１の内径は、第２円錐軌道面３２側にいくにしたがって小さくなり、第２円錐軌道面３２の内径は、第１円錐軌道面３１側にいくにしたがって小さくなっている。
【００２７】
上記複数の第１円錐ころ１０は、第１内輪６の円錐軌道面２１と、外輪８の第１円錐軌道面３１との間に、第１保持器４１に保持された状態で、周方向に間隔を隔てられて配置されている。また、上記複数の第２円錐ころ１１は、第２内輪７の第１円錐軌道面２２と、外輪８の第２円錐軌道面３２との間に、第２保持器４２に保持された状態で、周方向に間隔を隔てられて配置されている。
【００２８】
上記後蓋３は、環状部材で、Ｓ４５ＣやＳ５５Ｃ等の鋼材からなっている。上記後蓋３は、車軸１の拡径外周面部１７に対応する形状を有する拡径内周面部４４を有している。上記後蓋３の拡径内周面部４４が、車軸１の拡径外周面部１７に嵌り込むことにより、上記後蓋３を、車軸１の所定位置に固定するようになっている。上記後蓋３の軸方向の第２内輪７側の端部は、径方向の内方かつ軸方向の外方に開口する環状の凹部６０を有する。上記凹部６０の底面は、第２内輪７の軸方向の端面５５に軸方向に対向している。この凹部６０の底面は、後蓋３の軸方向の第２内輪７側の端面に一致している。
【００２９】
上記油切り４は、環状部材で、Ｓ４５ＣやＳ５５Ｃ等の鋼材からなっている。上記油切り４は、複列円錐ころ軸受２の後蓋３側とは反対側に位置している。上記油切り４の軸方向の一方の側の端面は、第１内輪６の第２内輪７側とは反対側の端面に軸方向に対向している。
【００３０】
上記玉アセンブリ５０は、環状部材である。上記玉アセンブリ５０は、上記凹部６０の底面と、第２内輪７の軸方向の端面５５との間に挟み込まれて固定されている。
【００３１】
詳しくは、上記油切り４は、車軸１の端部にネジで固定された前蓋（図示せず）によって、後蓋３側に力を付与されている。上記油切り４および後蓋３で、複列円錐ころ軸受２および玉アセンブリ５０を挟み込んで、複列円錐ころ軸受２および玉アセンブリ５０に軸方向の予圧を与えて、複列円錐ころ軸受２を軸方向に位置決めしている。
【００３２】
上記外輪８の軸方向の一端部の内周面には、筒状のシールケース３７が、取り付けられ、外輪８の軸方向の他端部の内周面には、筒状のシールケース３８が取り付けられている。また、上記シールケース３７と油切り４との間は、密封装置４７で密封され、シールケース３８と後蓋３との間は、密封装置４８で密封されている。
【００３３】
図２は、上記玉アセンブリ５０の斜視図である。
【００３４】
上記玉アセンブリ５０は、ゴム製の玉保持部材６９と、複数のセラミック製の玉７０とを有する。上記玉保持部材６９は、環状部材であり、その軸方向の両端面は、径方向に広がっている。また、上記玉保持部材６９は、複数の同一の貫通穴を有する。上記複数の貫通穴は、周方向に同一の間隔をおいて配置され、各貫通穴は、軸方向に延在している。上記貫通穴の内面は、略球面の一部からなる形状をしている。
【００３５】
上記玉７０は、上記貫通穴に収容されている。図２に示すように、上記各玉７０の一部は、玉保持部材６９の一方の端面から軸方向に突出し、各玉７０の他の一部は、玉保持部材６９の他方の端面から軸方向に突出している。上記各玉７０において、玉７０の上記一部の形状と、玉７０の上記他の一部の形状とは、略同一になっている。
【００３６】
上記貫通穴の内面と、玉７０の外面とは、軸部材１（図１参照）の曲げによる玉保持部材６９の弾性変形に対して、玉７０の微小な転がりを妨げない程度の隙間を持って玉７０の径方向に対向している。
【００３７】
図３は、この鉄道車両用車軸装置の玉アセンブリ５０の周辺の軸方向の模式拡大断面図である。
【００３８】
図３に示すように、軸方向の断面において、後蓋３の凹部６０の底面７９は、円弧状の環状溝８０を有している。上記断面における環状溝８０の曲率半径は、玉７０の半径よりも大きくなっている。上記各玉７０は、環状溝８０および第２内輪７の端面５５に接触している。
【００３９】
上記構成において、上記軸部材１の曲げによって、後蓋３が、径方向に矢印Ａで示す方向に移動した場合、玉７０は、凹部６０の環状溝８０に対して矢印Ｂで示す方向に転がると共に、第２内輪７の端面５５に対して矢印Ｃで示す方向に転がるようになっている。すなわち、上記軸部材１の曲げが発生した場合、玉７０が、環状溝８０上を適宜適切に移動するようになっている。このようにして、玉７０の位置ずれを防止すると共に、軸部材１の曲げによって、鉄道車両用車軸装置の各部材内に発生する歪みを緩和するようにしている。
【００４０】
上記実施形態の鉄道車両用車軸装置によれば、複数の玉７０を、第２内輪７の端面５５と後蓋３の端面（正確には、凹部６０の環状溝８０）との間に配置して、第２内輪７の端面５５と玉７０との接触、および、後蓋３の端面と玉７０との接触が、ともに転がり接触になっているから、上記第２内輪７の端面５５および後蓋３の端面の両方が、他部材に対して殆どすべりを生じることがない。したがって、上記第２内輪７の後蓋３側の端面５５および後蓋３の第２内輪７側の端面の両方に、微小すべりに起因するフレッチィング摩耗が殆ど発生することがない。
【００４１】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置によれば、複数の玉７０を、第２内輪７の端面５５と後蓋３の端面との間に配置しているから、第２内輪７に対する後蓋３の相対位置を適宜適切かつ自在に変動させることができる。したがって、上記軸部材１のベンディングが、第２内輪７に対する後蓋３の相対位置の自在の変動で吸収し易くなるから、鉄道車両用車軸装置の各部材内に発生する歪みを緩和することができて、上記各部材が金属疲労を起こすことを抑制できる。
【００４２】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置によれば、後蓋３の軸方向の第２内輪７側の端面は、軸方向の断面において略円弧状の環状溝８０を有しているから、玉７０の位置ずれを防止できる。
【００４３】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置によれば、上記断面図における環状溝８０の曲率半径が玉７０の半径よりも大きくなっているから、軸部材１にベンディングが発生した際、玉７０が環状溝８０内を径方向に円滑に転がり移動できる。したがって、上記玉７０が、第２内輪７の端面５５上や後蓋３の端面上をすべることを抑制できて、更に、第２内輪７の端面５５や後蓋３の端面にフレッチィング摩耗が生じることを更に抑制することができる。
【００４４】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置によれば、上記複数の玉７０を保持すると共に、弾性変形が可能であるゴム材からなる環状の保持部材６９を備えるから、玉７０が径方向の片側に寄ってしまうことを防止できて、第２内輪７を軸部材１に対して軸方向に確実に位置決めすることができる。また、上記複数の玉７０を保持する環状の保持部材６９の材質が、弾性変形が可能であるから、軸部材１のベンディングが、保持部材６９の変形で吸収し易くなる。したがって、鉄道車両用車軸装置の各部材内に発生する歪みを緩和することができて、各部材が金属疲労を起こすことを抑制できる。
【００４５】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置によれば、上記第２内輪７および後蓋３が、鋼材からなり、玉７０は、セラミックからなっている。したがって、上記玉７０と第２内輪７との接触、および、玉７０と後蓋３との接触が、異部材での接触になるから、玉７０と第２内輪７とが凝着しにくくなり、また、玉７０と後蓋３とが、凝着しにくくなる。したがって、上記第２内輪７の後蓋３側の端面５５や後蓋３の第２内輪７側の端面にフレッチィング摩耗が生じることを更に抑制することができる。
【００４６】
尚、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、複数の玉７０を、玉保持部材６９で保持したが、この発明では、玉保持部材を省略して、複数の玉７０を、直接内輪の端面と位置決め部材の端面との間に配置しても良い。
【００４７】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、第２内輪７の端面５５に環状溝を設けない一方、後蓋３の端面（凹部６０の底面７９に一致）に環状溝８０を設けて、玉７０を、第２内輪７の端面５５と、後蓋３の環状溝８０とに接触させるようにした。しかしながら、この発明では、位置決め部材の端面に環状溝を設けない一方、内輪の端面に環状溝を設けて、玉を、内輪の環状溝と、位置決め部材の端面とに接触させるようにしても良い。また、この発明では、位置決め部材の端面に環状溝を設けると共に、内輪の端面に環状溝を設けて、玉を、内輪の環状溝と、位置決め部材の環状溝とに接触させるようにしても良い。
【００４８】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、玉アセンブリ５０を、玉保持器６９と、玉保持器６９に対して相対運動可能な複数の玉７０とで構成したが、この発明では、玉アセンブリを、玉保持器と、玉保持器に対して相対運動不可能な複数の玉とで構成しても良く、例えば、複数の玉を、ゴム製の玉保持器に隙間なく固着する構成であっても良い。
【００４９】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、玉保持器６９がゴム製で、玉７０がセラミック製であったが、この発明では、玉保持器が樹脂製であっても良く、また、玉が鋼製であっても良い。
【００５０】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、複数の玉７０を、周方向に等間隔に配置したが、この発明では、複数の玉を周方向に等間隔に配置しなくても良い。
【００５１】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、転がり軸受が、複列の円錐ころ軸受２であったが、この発明では、転がり軸受において、転動体は、軸方向に一列または複数列配置されていても良く、かつ、転動体は、円錐ころ、円筒ころ、または、円錐ころと円筒ころとの組み合わせであっても良い。また、外輪または内輪は、一体型であっても、複数の環状部材からなる複合型であってもどちらでも良い。
【００５２】
また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、位置決め部材が、内輪６,７よりも車輪側に位置する後蓋３であったが、この発明では、位置決め部材が、内輪に対して車輪側とは反対側に位置する油切りであっても良い。そして、内輪と後蓋との間に玉アセンブリを配置しない一方、内輪と油切りとの間に玉アセンブリを配置しても良い。また、この発明では、位置決め部材は、内輪よりも車輪側に位置する後蓋、および、内輪に対して車輪側とは反対側に位置する油切りであっても良い。そして、内輪と後蓋との間に玉アセンブリを配置すると共に、内輪と油切りとの間に玉アセンブリを配置しても良い。
【００５３】
また、上記実施形態では、転がり軸受装置が、鉄道車両用車軸装置であったが、この発明の転がり軸受装置は、例えば、連続鋳造機や圧延装置等で使用される各種転がり軸受装置等であっても良く、軸部材に過大か荷重が作用し、かつ、転がり軸受と位置決め部材が存在している鉄道車両用車軸装置以外の如何なる装置であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の転がり軸受装置の一実施形態の鉄道車両用車軸装置の軸方向の模式断面図である。
【図２】玉アセンブリの斜視図である。
【図３】鉄道車両用車軸装置の玉アセンブリの周辺の軸方向の模式拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  車軸
２  複列円錐ころ軸受
３  後蓋
４  油切り
６  第1内輪
７  第2内輪
８  外輪
９  軸箱
１０  第１円錐ころ
１１  第２円錐ころ
５０  玉アセンブリ
５５  第２内輪の軸方向の端面
６０  後蓋の凹部
６９  玉保持部材
７０  玉
７９  後蓋の凹部の底面
８０  環状溝
【図１】
2010121725.tif 000003
【図２】
2010121725.tif 000004
【図３】
2010121725.tif 000005