(57)【要約】【課題】潤滑性能の長期持続が可能な量にグリースを封入してもグリース攪拌による攪拌熱を低く抑制してグリースのメンテナンス間隔の向上を可能にすること。【解決手段】本円すいころ軸受１４は、内・外輪１４ａ，１４ｂ間に保持器１４ｅに保持した複数の円すいころ１４ｄを介装し軸受１４内部にグリースを封入して該軸受１４内部を密封するもので、保持器１４ｅの軸方向一方の大径側耳部１４ｅ２に保持器１４ｅの回転方向に対して後方斜めに傾いた傾斜面２０ａを備えたグリース押出用突部２０を備える。【選択図】図２
2006170325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持器に保持した複数の円すいころを内・外輪間に介装し、軸受内部にグリースを封入して該軸受内部を密封する密封型円すいころ軸受において、保持器の軸方向一方の大径側耳部に保持器の回転方向に対して後方斜めに傾いた傾斜面を備えたグリース押出用突部を備える、ことを特徴とする密封型円すいころ軸受。
【請求項２】
回転する軸に円すいころ軸受を設け、該円すいころ軸受内部にグリースを封入するとともに円すいころ軸受の内・外輪の端部に設けた密封装置により円すいころ軸受内部を密封した軸受装置において、円すいころ軸受は、その保持器の大径側耳部に該保持器の回転方向に対して後方斜め向きの傾斜面付きのグリース押出用突部を備えた、ことを特徴とする軸受装置。
【請求項３】
車軸に円すいころ軸受と該円すいころ軸受の内輪の大鍔端面に隣接して軸受固定部材とを設け、円すいころ軸受の外輪に密封装置のシールケース部を固定し該密封装置のシールリップ部を軸受固定部材の外径面に摺動接触し、円すいころ軸受内部にグリースを封入して該円すいころ軸受内部を密封する鉄道車両車軸軸受装置において、円すいころ軸受は、その保持器の大径側耳部に該保持器の回転方向に対して後方斜め向きの傾斜面付きのグリース押出用突部を備えると共に、保持器の大径側耳部と密封装置との間の空間にグリース押出用突部で押し出したグリースを貯溜することが可能なグリース溜まりを構成した、ことを特徴とする鉄道車両車軸軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機、自動車、建設機械、ポンプ、印刷機械、製紙機械等の各種機械、設備に回転する軸を支持するのに用いる円すいころ軸受、特には上記機械、設備等のうち、鉄道車両の車軸を支持するのに用いて好適な円すいころ軸受と、これを備えた軸受装置、ならびに鉄道車両車軸軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
密封型の円すいころ軸受は、外輪と内輪それぞれの軌道面間に保持器に保持した複数の円すいころを転動自在に配置し、軸受の軸方向両側が密封装置で密封され、軸受内部にグリースが封入されて用いられる。これら外輪、内輪、円すいころは、切頭円すい形状で、それぞれの円すいの頂点が軸受中心線上の１点に集中するものであり、円すいころは、内輪の大鍔に案内されて転動するようになっている。このように軸方向両側が密封装置で密封された密封型円すいころ軸受においては、グリースが軸受潤滑に多量に封入されていると、保持器のグリース攪拌作用により攪拌熱でグリースが昇温され、グリースの粘度低下を来して、その軸受潤滑作用が早期に劣化する。その結果、グリース点検、交換、補修等の時期間隔（メンテナンス周期）が短くなる可能性が高くなり、ユーザーに対し煩わしいメンテナンス作業と高価なメンテナンスとを与えてしまう。こうしたグリースの望ましくない昇温を抑制するためにグリース封入量を減少させたならば、攪拌熱の発生が抑制されてグリースの早期劣化の懸念が解消されるはずである。しかしながら、グリース封入量を減らした場合では、グリースが軸受運転時に比較的容易に回転遠心力で軸受内部外径側に偏在して軸受内部内径側のグリース潤滑が不十分になりやすい可能性がある。なお、公開特許公報に、グリースの明記は無いが、潤滑剤が軸受運転中に外輪側に偏在するのを抑制した技術が記載されている（特許文献１等参照）。この従来技術では、外輪の内径面の環状溝に保持器端部の突起部を介入させ、突起部の作用で潤滑剤を円すいころ側に押し戻す構造である。さらに、別の公開特許公報に、グリースではなく、潤滑油であるが、保持器の一端縁から他端縁に連続フィンを設け、この連続フィンにより、潤滑油流れが形成されるようにした技術である（特許文献２等参照。）。このような技術はいずれも軸受の運転時における保持器の回転によるグリース攪拌で攪拌熱が発生しグリース劣化を来すという課題を解決することは期待できない。このようなことから、さらに従来技術として、グリースが劣化する様々な要因、誘因に対してグリースの劣化状態を簡単に把握可能にして、グリースの点検の手間の軽減等を図った技術も提案されている（特許文献３等参照）。このように、従来から、軸受内部が密封されグリースが封入された円すいころ軸受では、グリースの早期劣化対策の要求度が高く、その対策も種々提案され有効実施されているが、そのうち、攪拌熱によるグリースの潤滑性能の早期低下に対してはいまだに有効な技術が確立されていない現状である。
【０００３】
以上の背景技術において、本出願人は円すいころ軸受を備えた高速鉄道車両車軸軸受装置を開発の過程で保持器が高速回転してグリース攪拌が厳しいことに起因した上記攪拌熱の課題を解決すべく鋭意研究した。
【特許文献１】実用新案登録番号第２５９９９０６号公報
【特許文献２】実開昭６１−１８８０２５号公報
【特許文献３】特開２００１−３２８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、グリースの封入量を潤滑性能の長期持続が可能な適正な量に確保可能となし、同時に、グリース攪拌による攪拌熱を低く抑制することを可能となしてグリースのメンテナンス周期の向上を可能にすることを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明による円すいころ軸受は、保持器に保持した複数の円すいころを内・外輪間に介装し、軸受内部にグリースを封入して該軸受内部を密封する密封型円すいころ軸受において、保持器の軸方向一方の大径側耳部に保持器の回転方向に対して後方斜めに傾いた傾斜面を備えたグリース押出用突部を備えることを特徴とするものである。
【０００６】
保持器は金属製でも樹脂製でよい。金属製では寸法小型のものでは鋼板の打ち抜き形、寸法大型のものでは高力黄銅や軟鋼のもみ抜き形とすることができる。
【０００７】
上記円すいころ軸受は、単列に限らず、複列あるいは４列の円すいころ軸受にも適用することができる。
【０００８】
本発明の円すいころ軸受によると、グリース押出用突部の傾斜面が、保持器の回転方向に対して後方斜めに傾いて設けられているので、保持器が回転すると、上記傾斜面の上記回転方向前方に存在しているグリースは傾斜面に衝突して傾斜面に沿って保持器から遠ざかる方向に押し出されることになる結果、軸受内部にグリースが十分な量で封入されていても、グリースは保持器の特に大径側耳部の攪拌作用を受けて該保持器に巻き込まれなくて済むようになり、攪拌熱を下げることができるようになる。
【０００９】
詳しく説明すると、円すいころ軸受の内部環状空間は保持器の大径側耳部側に向けて大径であるから、保持器が回転すると、グリースは回転遠心力で内部環状空間を保持器の大径側耳部側に向けて移動してくるが、該大径側耳部では、該大径側耳部と外輪の内径面との空間や大径側耳部の外径面と軸受密封装置の内面との間の空間が狭いのでこれら空間に偏在滞留しやすく、グリースの流れ方向が阻害された状態となり、保持器の大径側耳部側の回転でグリースが該保持器に巻き込まれるような攪拌流が発生する。そのため、その攪拌で攪拌熱が多量に発生しやすい。そこで、本発明では、このようなグリースの保持器への巻き込みを防止するべく、グリース押出用突部の傾斜面を、保持器の回転方向に対して後方斜めに傾けて設けたことにより、上記傾斜面の上記回転方向前方に存在しているグリースをその傾斜面で保持器から遠ざかる方向に押し出して、グリースが大径側耳部の攪拌作用を受けて該保持器に巻き込まれなくて済むようにして攪拌熱を下げることを可能としている。
【００１０】
上記の場合、保持器の大径側耳部の外径面に上記グリース押出用突部を設け、大径側耳部の外径側端部に面取りしたテーパー面を設けて、このテーパー面でもグリースを押し出し、そのテーパー面で押し出したグリースをさらに、上記グリース押出用突部で押し出すことができるので、一層、保持器へのグリースの巻き込み量を減らして攪拌熱を下げることができる。
【００１１】
上記の場合、保持器の大径側耳部の外径面から外側面にかけて連続して上記グリース押出用突部を設けて、大径側耳部の外周面上におけるグリースの巻き込み領域を減らすことができ、一層、保持器へのグリースの巻き込み量を減らして攪拌熱を下げることができる。
【００１２】
上記の場合、保持器の大径側耳部の外径面から外側面ならびに内径面にかけて連続して上記グリース押出用突部を設けて、大径側耳部の外周面上におけるグリースの巻き込み領域を減らすことができ、一層、保持器へのグリースの巻き込み量を減らして攪拌熱を下げることができる。
【００１３】
（２）本発明による軸受装置は、回転する軸に円すいころ軸受を設け、該円すいころ軸受内部にグリースを封入するとともに円すいころ軸受の内・外輪の端部に設けた密封装置により円すいころ軸受内部を密封した円すいころ軸受装置において、円すいころ軸受は、その保持器の大径側耳部に該保持器の回転方向に対して後方斜め向きの傾斜面付きのグリース押出用突部を備えた、ことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の軸受装置によると、保持器の大径側耳部に、保持器の回転方向に対して後方斜めに傾いた傾斜面を備えたグリース押出用突部を設けているので、上記したごとく、グリースは保持器の攪拌作用を受けて該保持器に巻き込まれなくて済むようになり、攪拌熱を下げることができるようになるから、グリースを潤滑性能の長期持続が可能な適正な量に確保可能することができ、これと同時に、グリース攪拌による攪拌熱を低く抑制することができるので、グリースのメンテナンス間隔を大きく向上させることができる軸受装置を提供することができる。
【００１５】
（３）本発明による鉄道車両車軸軸受装置は、車軸に円すいころ軸受と該円すいころ軸受の内輪の大鍔端面に隣接して軸受固定部材とを設け、円すいころ軸受の外輪に密封装置のシールケース部を固定し該密封装置のシールリップ部を軸受固定部材の外径面に摺動接触し、円すいころ軸受内部にグリースを封入して該円すいころ軸受内部を密封する鉄道車両車軸軸受装置において、円すいころ軸受は、その保持器の大径側耳部に該保持器の回転方向に対して後方斜め向きの傾斜面付きのグリース押出用突部を備えると共に、保持器の大径側耳部と密封装置との間の空間にグリース押出用突部で押し出したグリースを貯溜することが可能なグリース溜まりを構成した、ことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の鉄道車両車軸軸受装置によると、保持器の大径側耳部に、保持器の回転方向に対して後方斜めに傾いた傾斜面を備えたグリース押出用突部を設けているので、上記したごとく、グリースは保持器の攪拌作用を受けて該保持器に巻き込まれなくて済むようになり、攪拌熱を下げることができるようになるから、グリースを潤滑性能の長期持続が可能な適正な量に確保可能することができ、これと同時に、グリース攪拌による攪拌熱を低く抑制することができるので、グリースのメンテナンス間隔を大きく向上させることができ、高速鉄道車両用として最適な車軸軸受装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、グリースを潤滑性能の長期持続が可能な適正な十分な量に封入しても、グリース攪拌による攪拌熱を低く抑制して、グリースの早期劣化を防止して、メンテナンス間隔を向上し得た円すいころ軸受およびこれを備えた軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る円すいころ軸受を備えた密封型の鉄道車両車軸軸受装置（以下、軸受装置）を詳細に説明する。図１は、実施の形態の軸受装置を示す断面図である。この軸受装置１０は、不図示の車輪が取り付けられる車軸１２と、車軸１２を不図示の車軸ハウジングに支持する複列外向きの円すいころ軸受１４とを有する。車軸１２は、図示略の車輪が固定される大径部１２ａと、円すいころ軸受１４が固定される小径部（ジャーナル部）１２ｂとを備える。小径部１２ｂの車輪側には、後蓋（軸受固定部材）１６が固定され、図示しないが、小径部１２ｂの自由端側には前蓋等が固定されている。なお、円すいころ軸受１４と後蓋１６との間に油切りスリーブを介装した構造もあり、この場合、油切りスリーブが軸受固定部材とすることができる。
【００１９】
円すいころ軸受１４は、図示略の車軸ハウジングに固定される外輪１４ａと、小径部１２ｂの外径面に固定される軸方向２つの内輪１４ｂと、両内輪１４ｂ間に配置される内輪間座１４ｃと、外輪１４ａと両内輪１４ｂとの間で複列配置される円すいころ１４ｄと、各列の円すいころ１４ｄを保持する２つの保持器１４ｅとを備えている。
【００２０】
保持器１４ｅは、円環状の小径側耳部１４ｅ１と、円環状の大径側耳部１４ｅ２と、両耳部１４ｅ１，１４ｅ２を円周方向に等間隔をあけて列設した複数の柱部１４ｅ３とを備え、円周方向の各柱部１４ｅ３間に円すいころ保持用の窓孔１４ｅ４が画定された構成となっている。
【００２１】
密封装置１８は、円すいころ軸受１４の車輪側と自由端側それぞれに配置され、円すいころ軸受１４内部を密封している。図面では車輪側の密封装置１８のみ示されている。
【００２２】
密封装置１８は、外輪１４ａの端部に嵌合固定されるシールケース部１８ａと、シールケース部１８ａに取り付けられるオイルシール１８ｂとから構成され、オイルシール１８ｂは、シールケース部１８ａの内面に固定される金属環１８ｂ１と、この金属環１８ｂ１に固定され後蓋１６の外径面に摺動接触するシールリップ部１８ｂ２とを備えて構成されている。シールリップ部１８ｂ２は、内径側に軸方向２つに分離した主リップ１８ｂ２１と補助リップ１８ｂ２２とからなり、主リップ１８ｂ２１はガータスプリング１８ｂ３により後蓋１６側に付勢されている。
【００２３】
図２および図３を参照して、実施の形態の軸受装置１０を詳しく説明する。図２は、図１の要部の拡大断面図、図３は、保持器１４ｅの斜視図である。これらの図において、円すいころ軸受１４内部にグリースが封入されている。グリースの図示は省略している。円すいころ軸受１４の保持器１４ｅの大径側耳部１４ｅ２の外径面と外側面とに保持器１４ｅの回転方向に対して後方斜め向きの傾斜面２０ａを備えたグリース押出用突部２０を設けている。保持器１４ｅが両方向に回転するので、傾斜面２０ａは回転方向両側に設けられている。保持器１４ｅの大径側耳部１４ｅ２と密封装置１８との間の空間にはグリース押出用突部２０で押し出したグリースを貯溜することが可能なグリース溜まり２２が構成されている。
【００２４】
保持器１４ｅは、両方向に回転するので、その大径側耳部１４ｅ２の外径面と内径面それぞれのグリース押出用突部２０は、両回転方向に対して後方斜め向きとなる傾斜面２０ａを備えている。この傾斜面２０ａは、勾配が１５度〜８５度で実施可能であり、３０度未満の緩やかな傾斜面２０ａでも、３０度以上の急な傾斜面２０ａでもよく、設計的観点から任意に設定することができる。傾斜面２０ａの形状は、直線的な形状の傾斜面２０ａであってもよく、外方へ凸曲状に湾曲した形状の傾斜面２０ａ、内方へ凹曲状に湾曲した形状の傾斜面２０ａであってもよく、さらには、昇り勾配の途中から傾斜角度が漸増あるいは急増する傾斜面２０ａであってもよい。これらも設計的観点から任意に設定することができる。グリース押出用突部２０の設置個数は、実施の形態では多数設けているが、円周方向１つでも、複数の２つ以上でもよく、２つ以上の場合は、円周方向等間隔に設置することができる。もちろん、円周方向不等間隔に配置することも可能である。
【００２５】
上記の場合、保持器１４ｅの大径側耳部１４ｅ２の外径側端部に面取りしたテーパー面１４ｅ５を設けて、このテーパー面１４ｅ５でもグリースを押し出し、そのテーパー面１４ｅ５で押し出したグリースをさらに、上記グリース押出用突部２０で押し出すことができるので、一層、保持器１４ｅへのグリースの巻き込み量を減らして攪拌熱を下げることができる。
【００２６】
図４を参照してグリース押出用突部２０の作用を説明する。図４は、保持器１４ｅが備えるグリース押出用突部２０の作用の説明に供する図であり、図４は大径側耳部１４ｅ２の外径面側のグリース押出用突部２０と大径側耳部１４ｅ２の外側面側のグリース押出用突部２０とに共通するものである。円すいころ軸受１４の内部環状空間は保持器１４ｅの大径側耳部１４ｅ２側に向けて大径である。そのため、図４で示すように保持器１４ｅが回転すると、グリースはその回転方向に対応した遠心力で内部環状空間を保持器１４ｅの大径側耳部１４ｅ２側に向けて移動してくる。大径側耳部１４ｅ２では、グリース押出用突部２０が設けられているので、移動して集まってきたグリースをその外径面と外側面側それぞれのグリース押出用突部２０の傾斜面２０ａで矢印で示すごとく保持器１４ｅから遠ざかる方向に押し出す。これによって、保持器１４ｅの回転に伴ない該保持器１４ｅに巻き込まれるようなグリースの攪拌流の発生が抑制され、攪拌熱の発生が抑制されるようになる。また、大径側耳部１４ｅ２と密封装置１８との間にはグリース貯溜空間２２が構成されているので、押し出したグリースは、その貯溜空間２２側に移動することができるので、保持器１４ｅ周囲の空間にグリースが偏在滞留することが抑制され、このことも保持器１４ｅに巻き込まれるようなグリースの攪拌流の発生を抑制することに効果がある。
【００２７】
以上により、本実施の形態では、グリース押出用突部２０の傾斜面２０ａを、保持器１４ｅの回転方向に対して後方斜めに傾けて設けたことにより、傾斜面２０ａの上記回転方向前方に存在しているグリースをその傾斜面２０ａで保持器１４ｅから遠ざかる方向に押し出して、グリースが大径側耳部１４ｅ２の攪拌作用を受けて該保持器１４ｅに巻き込まれなくて済むようにして攪拌熱を下げることができるようになった。
【００２８】
図５および図６に本発明の他の実施の形態に係る密封型円すいころ軸受保持器を示している。図５においては、周方向で８箇所等間隔にグリース押出用突部２０を大径側耳部１４ｅ２の外径面と軸方向端面とにそれぞれ設けている。
【００２９】
上記実施の形態においては、保持器１４ｅ外径面と軸方向端面とをつなぐ傾斜面にはグリース押出用突部２０を形成していないものを示したが、その傾斜面にもグリース押出用突部２０を形成であっても良い。
【００３０】
以上において、本発明は上記実施の形態だけに限定されるものではなく、特許請求の範囲を超えない種々な変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る鉄道車両車軸軸受装置の断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１の保持器の斜視図である。
【図４】図１のグリース押出用突部の作用の説明に供する図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る円すいころ軸受に用いられる保持器の斜視図である。
【図６】図５のグリース押出用突部の作用を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  軸受装置
１２  車軸
１４  円すいころ軸受
１４ａ  外輪
１４ｂ  内輪
１４ｄ  円すいころ
１４ｅ  保持器
１４ｅ２  大径側耳部
１６  後蓋（軸受固定部材）
１８  密封装置
２０  グリース押出用突部
２０ａ  傾斜面
２２  グリース溜まり
【図１】
2006170325.tif 000003
【図２】
2006170325.tif 000004
【図３】
2006170325.tif 000005
【図４】
2006170325.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006170325.tif 000008