(57)【要約】【課題】簡易な手段により潤滑不良の発生を防止できる円すいころ軸受を提供する。【解決手段】円すいころ軸受１は、外周面にテーパ状の軌道面を有する内輪２と、内周面にテーパ状の軌道面を有する外輪３と、内輪軌道面と外輪軌道面との間を転動する複数の円すいころ４と、円すいころ４をポケット部で転動自在に保持する保持器５とを備えてなり、保持器５の内径面および／または外径面の一部または全面と、内輪２の小鍔２ｃの外径面に、繊維を植毛してなる植毛部６を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にテーパ状の軌道面を有する内輪と、内周面にテーパ状の軌道面を有する外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間を転動する複数の円すいころと、前記円すいころをポケット部で転動自在に保持する保持器とを備えてなる円すいころ軸受であって、
前記保持器の内径面および／または外径面の一部または全面に、繊維を植毛してなる植毛部を有することを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
前記植毛部は、前記保持器における前記内輪、前記外輪、または前記円すいころと接触する面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の円すいころ軸受。
【請求項３】
前記植毛部は、前記保持器における前記内輪、前記外輪、および前記円すいころと接触しない面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の円すいころ軸受。
【請求項４】
前記内輪の小鍔外径面に繊維を植毛してなる植毛部を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の円すいころ軸受。
【請求項５】
前記繊維が合成樹脂繊維であり、前記植毛部が静電植毛により形成された静電植毛部であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の円すいころ軸受。
【請求項６】
前記保持器が、樹脂製、鋼製、または黄銅製であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項記載の円すいころ軸受。
【請求項７】
前記円すいころ軸受は、増減速機の遊星歯車に使用される軸受であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項記載の円すいころ軸受。
【請求項８】
前記円すいころ軸受は、鉄道車両の車軸を支持する軸受であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項記載の円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円すいころ軸受に関し、特に増減速機の遊星歯車に使用される円すいころ軸受や、鉄道車両の車軸を支持する円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受は、自動車用、鉄道車両用、産業用の動力伝達系などの高負荷用軸受として広く使用されている。例えば、遊星増減速機の遊星歯車を支持する軸受や、鉄道車両の車軸を支持する軸受として使用されている。従来の一般的な円すいころ軸受の構造を図３に基づいて説明する。図３に示すように、円すいころ軸受２１は、外周面にテーパ状の軌道面２２ａを有する内輪２２と、内周面にテーパ状の軌道面２３ａを有する外輪２３と、内輪２２の軌道面２２ａと外輪２３の軌道面２３ａとの間を転動する複数の円すいころ２４と、各円すいころ２４をポケット部で保持する保持器２５とを備えている。保持器２５は、大径リング部と小径リング部とを複数の柱部で連結してなり、柱部同士の間のポケット部に円すいころ２４を収納している。内輪２２の大径側端部に大鍔２２ｂを、小径側端部に小鍔２２ｃをそれぞれ一体形成している。円すいころ軸受における内輪は、テーパ状の軌道面を有することから軸方向に見て小径側と大径側とがあり、「小鍔」は小径側端部に設けられた鍔であり、「大鍔」は大径側端部に設けられた鍔である。
【０００３】
遊星増減速機は、油潤滑される円すいころ軸受等により回転自在に支持された遊星歯車を用いて、入力軸の回転を増減速させて出力軸に伝える装置である。より詳細には、ケーシング内に、旋回自在なキャリアと、該キャリアの周方向複数箇所に円すいころ軸受等を介して支持された遊星歯車と、遊星歯車が噛み合う内歯車と、該内歯車と同心位置に回転自在に設けられて遊星歯車が噛み合う太陽歯車とを有している。このような構造において、各遊星歯車は、固定の内歯車に噛み合いながら公転することで自転を生じる。 遊星歯車および軸受は、キャリアの旋回により公転して底に位置した時に潤滑油貯留槽の潤滑油内に浸かり、潤滑油が供給される。
【０００４】
しかしながら、この遊星歯車に使用される円すいころ軸受は、高遠心力により潤滑油が外部に飛ばされるため、軸受荷重が最も大きい内輪負荷域で希薄潤滑となり、潤滑不良に陥るおそれがある。
【０００５】
一方、鉄道車両の車軸軸受は、定期的にメンテナンス（分解・検査・潤滑剤の再封入）をしながら使用される。このメンテナンス周期を延伸することができれば、車両のライフサイクルコスト削減に貢献できる。ここで、メンテナンス周期は、潤滑剤の潤滑寿命に依存する。車軸軸受には、潤滑剤にグリースを使用した円すいころ軸受が使用されることが最も多い。この円すいころ軸受では、内輪・円すいころ・保持器の回転に伴い、遠心力と軌道形状により、潤滑剤が軸受内部から外側へ排出される。潤滑寿命を延伸するためには回転部分（ころ、保持器）に潤滑剤を保持あるいは供給し続ける必要がある。
【０００６】
従来、車軸軸受の使用中、長期にわたり潤滑剤を軸受内部に留まらせることで潤滑寿命の延伸を図った技術として特許文献１と特許文献２が提案されている。特許文献１では、外輪中央部に設けた周方向溝部に潤滑剤を留め、溝の形状を工夫することで、より長期に潤滑性能の維持を図っている。また、特許文献２では、保持器の形状を工夫することで、軸受の回転に伴う潤滑剤の移動を抑制し、外輪中央に潤滑剤を保持することで潤滑性能の維持を図っている。
【０００７】
特許文献１では、外輪中央部に設けた周方向溝部に潤滑剤を留め、そこからチェンネリング作用により潤滑剤が軸受の回転部分（ころ、保持器）に供給される。しかし、円すいころ軸受では、上述の回転の作用により、一旦回転部に到達した潤滑剤は早期に回転部の外側へ排出される。長期使用により、外輪中央部の潤滑剤量が減少した場合には、回転部への潤滑剤の供給が不十分になり、潤滑不良が発生する可能性がある。
【０００８】
特許文献２は、外輪中央部から軸受回転部への潤滑剤の移動を抑制し、潤滑剤の供給元である外輪中央部の潤滑剤をより長期に保持することを意図したものであるが、上記特許文献１の場合と同様の理由により、長期の使用に際して潤滑不良が発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１９４８８０号公報
【特許文献２】特開２００８−２６１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、簡易な手段により潤滑不良の発生を防止できる円すいころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の円すいころ軸受は、外周面にテーパ状の軌道面を有する内輪と、内周面にテーパ状の軌道面を有する外輪と上記内輪の軌道面と上記外輪の軌道面との間を転動する複数の円すいころと、上記円すいころをポケット部で転動自在に保持する保持器とを備えてなる円すいころ軸受であって、上記保持器の内径面および／または外径面の一部または全面に、繊維を植毛してなる植毛部を有することを特徴とする。
【００１２】
上記植毛部は、トルク増加の関係から、上記保持器における上記内輪、上記外輪、および上記円すいころと接触しない面に設けられていることを特徴とするが、潤滑油を保持する目的においては上記円すいころ等と接触する面に設けられていてもよい。また、上記内輪の小鍔外径面に繊維を植毛してなる植毛部を有することを特徴とする。
【００１３】
上記繊維が合成樹脂繊維であり、上記植毛部が静電植毛により形成された静電植毛部であることを特徴とする。また、上記保持器が、樹脂製、鋼製、または黄銅製であることを特徴とする。
【００１４】
上記円すいころ軸受は、増減速機の遊星歯車に使用される軸受であることを特徴とする。また、上記円すいころ軸受は、鉄道車両の車軸を支持する軸受であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の円すいころ軸受は、円すいころを保持する保持器の内径面および／または外径面の一部または全面に、繊維を植毛してなる植毛部を有するので、保持器の植毛部に潤滑剤が保持され、該植毛部から潤滑剤が回転部に供給されて、潤滑不良の発生を防止できる。さらに、内輪の小鍔外径面に繊維を植毛してなる植毛部を設けることで、軸受荷重が最も大きく、かつ、遠心力の影響により希薄潤滑となりやすい内輪負荷域における潤滑不良の発生を防止できる。
【００１６】
また、増減速機の遊星歯車に使用される円すいころ軸受の場合、公転回転時に軸受が潤滑油に浸る際に植毛部で潤滑油を一時保持し、遠心力により植毛部から軌道面へ潤滑剤を供給でき、潤滑条件の改善と長寿命化が図れる。
【００１７】
また、鉄道車両の車軸を支持する円すいころ軸受の場合、回転部の構成要素である保持器の植毛部に直接に潤滑剤を保持させることで、従来の周辺部に潤滑剤を保持させる形態と比較して、より長期間にわたり回転部の潤滑不良の発生を防止できる。この場合、植毛部が、保持器における内輪、外輪、および円すいころと接触する面に設けられていてもよい。
【００１８】
また、植毛部が、保持器における内輪、外輪、および円すいころと接触しない面に設けられている場合は、トルク増加などのおそれがない。
【００１９】
また、植毛部を形成する繊維が合成樹脂繊維であり、該植毛部が静電植毛により形成された静電植毛部であるので、油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、かつ、均質で密な植毛部とできる。また、保持器が、樹脂製、鋼製、または黄銅製である場合でも、接着剤等を介在させて植毛部を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の円すいころ軸受の一例を示す軸方向断面図である。
【図２】鉄道車両の車軸用軸受を示す断面図である。
【図３】従来の円すいころ軸受の軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の円すいころ軸受の一例を図１に基づいて説明する。図１は保持器等に植毛部を設けた円すいころ軸受の軸方向断面図である。図１に示すように、円すいころ軸受１は、外周面にテーパ状の軌道面２ａを有する内輪２と、内周面にテーパ状の軌道面３ａを有する外輪３と、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間を転動する複数の円すいころ４と、円すいころ４をポケット部で周方向一定間隔で転動自在に保持する保持器５とを備えてなる。各軌道面は、軸方向に沿って該軌道面を構成する径が増加・減少するテーパ状である。テーパの角度は特に限定されないが、軸方向に対して通常１０°〜６０°程度である。保持器５は、大径リング部と小径リング部とを複数の柱部で連結してなり、柱部同士の間のポケット部に円すいころ４を収納している。また、内輪２の大径側端部に大鍔２ｂを、小径側端部に小鍔２ｃをそれぞれ一体形成している。
【００２２】
保持器５は転動体案内であり、保持器５の内径面および外径面の略全面に、繊維を植毛してなる植毛部６を形成している。植毛部６は、保持器５の内径面および外径面から選ばれる少なくとも一方に形成すればよく、また各面において少なくとも一部に形成すればよい。また、トルク増加や繊維の脱落を防止する目的で、保持器５における内輪２、外輪３、および円すいころ４と接触しない面に形成することが好ましい。これらの部材と接触する面としては、保持器５が軌道輪案内である場合のその軌道輪側の面（内径面または外径面）、ポケット部におけるころ案内面などである。潤滑剤を保持させる目的の場合、植毛部６は、保持器における内輪、外輪、または円すいころと接触する面に設けられていてもよい。トルク増加や繊維の脱落を防止する目的の場合は、植毛部６は、これらの面を避けて保持器に形成することが好ましい。
【００２３】
円すいころ軸受１は、遊星増減速機において遊星歯車の支持に使用できる。遊星歯車および円すいころ軸受は、キャリアの旋回により公転して底に位置した時に潤滑油貯留槽の潤滑油内に浸かり、潤滑油が供給される。この際に、保持器に形成された植毛部６で潤滑油を一時保持でき、遠心力により植毛部６から円すいころ表面や軌道面に潤滑剤を供給できる。
【００２４】
また、図１に示す形態では、内輪２の小鍔２ｃの外径面にも植毛部６を形成している。これにより、植毛部６から円すいころ４の小径側の軌道面に潤滑剤を供給できる。通常、円すいころ４の小径側の内輪負荷域は、軸受荷重が最も大きく、かつ、遠心力の影響により潤滑剤が外径側に飛ばされやすい。植毛部６を小鍔２ｃの外径面に設けることで、この内輪負荷域にも十分な潤滑剤を供給でき、潤滑不良となることを防止できる。
【００２５】
本発明の円すいころ軸受の他の例を図２に基づいて説明する。図２は保持器等に植毛部を設けた鉄道車両用の車軸支持軸受（円すいころ軸受）の軸方向断面図である。図２に示すように、円すいころ軸受１１は、内周に複列の軌道を有する外輪１３と、それぞれ外周に軌道を有する一対の内輪１２と、内外輪の軌道間に介在する複列の円すいころ１４と、円すいころ１４を円周方向で所定間隔に保持する保持器１５と、外輪１３の両端部に取り付けられた密封部材１７とを備えてなる。また、図中１８は油切であり、図中１９は後蓋である。
【００２６】
保持器１５は転動体案内であり、保持器１５の内径面および外径面の略全面に、繊維を植毛してなる植毛部１６を形成している。図１の形態と同様に、植毛部１６は、保持器１５の内径面および外径面から選ばれる少なくとも一方に形成すればよく、また各面において少なくとも一部に形成すればよい。図１の形態と同様に、回転部の構成要素である保持器１５の植毛部１６に直接に潤滑剤を保持させることで、植毛部１６から円すいころ表面や軌道面に潤滑剤を供給でき、より長期間にわたり回転部の潤滑不良の発生を防止できる。
【００２７】
保持器の材質は特に限定されず、各種用途で利用される通常のものを採用できる。例えば、樹脂製、鋼製、または黄銅製とでき、いずれの場合であっても後述の接着剤を用いた静電植毛により植毛部を形成できる。
【００２８】
植毛部は、短繊維を植毛して形成される。植毛方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。上記保持器の内・外径面などにおいても、多量の繊維を短時間で密に、各面に垂直に植毛できることから、静電植毛を採用することが好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用でき、例えば、（１）部材の静電植毛を施す範囲に接着剤を塗布する工程、（２）帯電させた短繊維を上記部材に吹き付け静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛する工程、（３）短繊維が仮付着した表面を乾燥させて接着剤の硬化反応を十分に行ない、短繊維を部材の表面に固着させる工程等を含む方法が挙げられる。
【００２９】
植毛に用いる短繊維としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
【００３０】
短繊維の形状としては、植毛部の形成箇所において、軸受機能に悪影響を与えるような他部材との干渉がない形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、植毛部の短繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１０〜３０％が好ましい。短繊維の形状としてストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、断面形状は円形や多角形状がある。ベンド形状ではストレート形状と比較してグリースをより強く保持することができる。多角形状断面の短繊維を利用することで、円形断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑剤の表面張力を大きくすることができる。それぞれの特性に合わせて、短繊維の形状を選定することが好ましい。
【００３１】
接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３２】
本発明の円すいころ軸受は、潤滑油（油浴潤滑含む）またはグリースで潤滑される。これら潤滑剤（潤滑油・グリース）は軸受内空間に供給・封入され、軌道面などに介在して潤滑がなされる。潤滑油としては、通常、円すいころ軸受に用いられるものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブテン油、ポリ−α−オレフィン油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油などの炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、りん酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油などの非炭化水素系合成油などが挙げられる。これらの潤滑油は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３３】
グリースとしては、通常、転がり軸受に用いられるグリースであれば特に制限なく用いることができる。グリースを構成する基油としては、上記の潤滑油が挙げられる。また、グリースを構成する増ちょう剤としては、例えば、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物などのウレア系化合物、ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂粉末が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３４】
また、潤滑剤には、必要に応じて公知の添加剤を添加できる。添加剤としては、例えば、カーボンブラックなどの導電性付与剤、有機亜鉛化合物、有機モリブデン化合物などの極圧剤、アミン系、フェノール系、イオウ系化合物などの酸化防止剤、イオウ系、リン系化合物などの摩耗抑制剤、多価アルコールエステルなどの防錆剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。
【００３５】
本発明の円すいころ軸受では、供給・封入された潤滑剤を無駄なく使用できるので、潤滑剤種別に大きく依存せずにメンテナンス周期を延伸することができる。この結果、車両のライフサイクルコスト削減に貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の円すいころ軸受は、簡易な手段により潤滑不良の発生を防止できるので、種々の円すいころ軸受に利用でき、特に、増減速機の遊星歯車に使用される円すいころ軸受、鉄道車両の車軸を支持する円すいころ軸受として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１、１１  円すいころ軸受
２、１２  内輪
３、１３  外輪
４、１４  円すいころ
５、１５  保持器
６、１６  植毛部
１７  密封部材
１８  油切
１９  後蓋
【図１】
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【図２】
2018169034.tif 000004
【図３】
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