(57)【要約】【課題】軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な鉄道車両車軸用軸受を提供する。【解決手段】常時非回転状態に維持された静止輪(外輪１)と、静止輪に対向して回転可能に配置された回転輪(内輪３)と、静止輪及び回転輪の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面1s,3s間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体(ころ)５とを備え、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部に所定量の潤滑剤が封入された鉄道車両車軸用軸受であって、静止輪の軌道面相互間には、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板２９が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常時非回転状態に維持された静止輪と、静止輪に対向して回転可能に配置された回転輪と、静止輪及び回転輪の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部に所定量の潤滑剤が封入された鉄道車両車軸用軸受であって、
静止輪の軌道面相互間には、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板が設けられていることを特徴とする鉄道車両車軸用軸受。
【請求項２】
仕切板は、その一端側が静止輪に固定され、その他端側が回転輪に向けて延出し、当該回転輪に対して非接触状態に位置決めされていると共に、仕切板には、その表面に潤滑剤を保持させることが可能な保持機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両車軸用軸受。
【請求項３】
保持機構は、仕切板の表面に起伏を施すことで、当該表面に潤滑剤が接する接触面積を増大させることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受。
【請求項４】
保持機構は、仕切板を貫通した少なくとも１つの貫通孔を形成することで、当該表面に潤滑剤が接する接触面積を増大させることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受。
【請求項５】
保持機構は、仕切板の一部若しくは全体を網目状に穿孔することで、当該表面に潤滑剤が接する接触面積を増大させることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両車軸には、各種の円すいころ軸受が用いられており、その一例として図１(ａ)に示された円すいころ軸受には、常時非回転状態に維持された静止輪(外輪１)と、静止輪(外輪１)に対向して回転可能に配置された回転輪(内輪３)と、外輪１及び内輪３の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面1s,3s間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体(ころ)５と複数の転動体(ころ)５を１つずつ回転自在に保持しながら、外内輪1,3間に沿って公転する例えば樹脂製の保持器１１とが設けられている。
【０００３】
かかる軸受において、鉄道車両車軸(回転軸)１３には、２つの内輪３が背面同士を環状の間座１５に当て付けた状態で嵌合されており、これら２つの内輪３の外側に対向して単体(一体型)の外輪１がハウジング(図示しない)に嵌合されている。この場合、それぞれの内輪３の対向面には、間座１５側から離間する方向に沿って末広がり状に傾斜した１本の環状の内輪軌道面３ｓが形成されており、一方、外輪１の対向面には、各内輪３の内輪軌道面３ｓに沿って傾斜した２本の環状の外輪軌道面１ｓが形成されている。
【０００４】
また、各内輪軌道面３ｓの両側には、当該軌道面３ｓに沿って環状の鍔部7,9が突出されており、その突出端7e,9eの径寸法が相互に異なっている。具体的に説明すると、各内輪３において、間座１５側の鍔部７(以下、小径鍔部７という)は、比較的小径の突出端７ｅとなり、反間座１５側の突出端９ｅ(以下、大径鍔部９という)は、間座１５側の鍔部７よりも比較的大径の突出端９ｅとなっている。
【０００５】
このような構成を成す２つの内輪３の両側には、それぞれ、環状の油切り部材17,19が鉄道車両車軸(回転軸)１３に嵌合されており、その一方側(図１(ａ)中向って左側)の油切り部材１７に対して押圧体２１をアキシアル方向に当て付けてボルト２３で締め付けることで、円すいころ軸受に所定の予圧を付与することができる。この状態において、鉄道車両車軸(回転軸)１３を回転させると、外内輪1,3が相対回転する間(軸受回転中)に、当該外内輪1,3の軌道面1s,3s間に保持器１１と共に組み込まれた複数の転動体(ころ)５は、各鍔部7,9の案内面7s,9sによって保持・案内されながら軌道面1s,3sに沿って転動する。
【０００６】
また、上述した円すいころ軸受には、軸受回転中における潤滑性能を一定に維持するために、所定量の潤滑剤(例えば、グリース)が軸受内部に封入されている。この場合、潤滑剤(グリース)の軸受外部への漏洩防止を図ると共に、異物(例えば、水、塵埃)の軸受内部への浸入防止を図るために、外内輪1,3の両側には、軸受内部を軸受外部から密封するための密封機構が設けられている。
【０００７】
密封機構は、その基端部２５ｅが外輪３に固定され、その先端部２５ｔが各油切り部材17,19に非接触状態に位置決めされた環状のシールケース２５と、当該シールケース２５と油切り部材17,19との間に介在された密封部材２７とを備えて構成されている。この場合、シールケース２５は、基端部２５ｅから先端部２５ｔに向けて軸受内部を覆うように延出されている。
【０００８】
密封部材２７は、シールケース２５に固定され且つ油切り部材17,19に向けて延出した環状のスリンガ２７ａと、スリンガ２７ａの内側に固定され且つ油切り部材17,19に向けて延出した環状のシール部材２７ｂとを備えている。この場合、スリンガ２７ａの延出端は、油切り部材17,19に対して非接触状態に位置決めされ、これに対して、シール部材２７ｂの延出端は、油切り部材17,19に対して接触状態に位置決めされている。
【０００９】
このような密封機構によれば、シールケース２５と密封部材２７との構成が相互に組合されることで軸受内部の密封性が高められ、軸受回転中における潤滑性能が一定に維持されている。このとき、外内輪1,3間に保持器１１と共に組み込まれた複数の転動体(ころ)５は、保持器１１により１つずつ回転自在に保持されながら、同時に潤滑剤(グリース)により保持器１１や軌道面1s,3sとの間の摩擦抵抗が低減されつつ軌道面1s,3sに沿って転動する。
【００１０】
ところで、高速で回転する鉄道車両車軸を支持する軸受において、その軸受回転中における潤滑性能を一定に維持するためには、軸受内部の各所に封入された潤滑剤(グリース)の封入量分布を常に一定に維持させることが必要である。この場合、例えば軸受内部で局部的に潤滑剤(グリース)の封入量が必要量を超えると、当該過剰部分の攪拌抵抗により軸受の温度が上昇して潤滑剤(グリース)が早期に劣化したり、更には、潤滑剤(グリース)が軟化して軸受外部へ漏洩することで、軸受を長期に亘って安定して使用し続けることが困難になってしまう虞がある。
【００１１】
これに対して、例えば軸受内部で局部的に潤滑剤(グリース)の封入量が必要量未満になると、局部的な潤滑不良が発生し、これにより、例えば軸受構成品同士の摩擦による焼き付きが早期に起こることで、軸受を長期に亘って安定して使用し続けることが困難になってしまう虞がある。
【００１２】
そこで、かかる不具合を回避するために、例えば特許文献１には、軸受の全動空間容積の２５〜４０％を占める量のグリースをシールケース内部、保持器の内径側空部及びころ間の空部に封入した軸受が提案されている。また、例えば特許文献２には、軸受内部に封入されるグリースの体積を軸受内部全空間体積に対して２５〜３５％に設定した軸受が提案されている。
【００１３】
しかしながら、軸受内部に初期封入された潤滑剤(グリース)は、軸受回転時の遠心力や外部からの振動などを受けて軸受内部を移動するため、初期封入時に軸受内部の各所に分布した初期封入量を長期間に亘って一定に維持することは困難である。例えば複列の転動体相互間に封入された潤滑剤(グリース)が片側に移動して、列相互で潤滑剤量に偏りが生じる場合がある。この場合、軸受内部において潤滑剤(グリース)の封入量が必要量を超える箇所と必要量未満になる箇所とが混在することになり、そうなると、局部的に軸受の温度が上昇して潤滑剤(グリース)が早期に劣化したり、或いは、局部的な潤滑不良が発生して軸受の焼き付きが早期に起こるといた上述した不具合が再発してしまう虞がある。
【特許文献１】特開２００２−１３９０５４号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な鉄道車両車軸用軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するために、本発明は、常時非回転状態に維持された静止輪と、静止輪に対向して回転可能に配置された回転輪と、静止輪及び回転輪の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部に所定量の潤滑剤が封入された鉄道車両車軸用軸受であって、静止輪の軌道面相互間には、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板が設けられている。
【００１６】
本発明において、仕切板は、その一端側が静止輪に固定され、その他端側が回転輪に向けて延出し、当該回転輪に対して非接触状態に位置決めされていると共に、仕切板には、その表面に潤滑剤を保持させることが可能な保持機構が設けられている。この場合、保持機構は、潤滑剤が接する接触面積を増大させるために、仕切板の表面に起伏を施したり、仕切板を貫通した少なくとも１つの貫通孔を形成しても良いし、仕切板の一部若しくは全体を網目状に穿孔しても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の鉄道車両車軸用軸受によれば、軌道面相互間に少なくとも１つの環状の仕切板を設けたことにより、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両車軸用軸受について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態の軸受は、上述したような鉄道車両車軸用軸受(図１(ａ))の改良であるため、以下では、その改良部分の説明にとどめ、図１(ａ)と同一の構成には、図面上で同一符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
図１(ｂ)には、本実施の形態の鉄道車両車軸用軸受の改良部分の構成が示されており、当該軸受において、静止輪(外輪１)には、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板２９が外輪軌道面１ｓ相互間に設けられている。なお、同図には一例として、一体型の外輪１の対向面(２つの内輪３の各内輪軌道面３ｓに対向する面)に２本の外輪軌道面１ｓが複列で形成されており、これら各外輪軌道面１ｓ相互間に１つの環状の仕切板２９が設けられた構成が示されている。また、潤滑剤としては、軸受の使用目的や使用環境に応じて、グリース又は油を適用することが可能である。
【００２０】
ここで、仕切板２９を外輪軌道面１ｓ相互間に設ける方法としては、当該仕切板２９を例えば接着、溶着、圧着、ネジ止め、嵌合など既存の方法を適用することができるが、その一例として、仕切板２９の外径側(一端側)の一部を静止輪(外輪１)の対向面に嵌め込んで固定する方法を想定する。具体的に説明すると、仕切板２９の幅寸法Ｗに略一致した幅を有する環状溝１ｈを静止輪(外輪１)の対向面に沿って予め形成し、当該環状溝１ｈに仕切板２９の外径側を一部嵌め込む。
【００２１】
このとき、環状に連続した単体の仕切板２９を環状溝１ｈに一度に嵌め込むことが困難な場合には、当該仕切板２９を複数に分割可能に構成し、各分割片を個別に環状溝１ｈに嵌め込んで周方向に連続させることで、当該環状溝１ｈに沿って連続した環状の仕切板２９を配置することができる。この場合、環状溝１ｈの幅を仕切板２９の幅寸法Ｗよりも小さく設定すると、環状溝１ｈに対して仕切板２９の外径側が圧入されることになり、その結果、仕切板２９を環状溝１ｈにガタ付くこと無く堅牢に固定することができる。
【００２２】
なお、環状溝１ｈの幅を仕切板２９の幅寸法Ｗよりも小さく設定しない場合でも、例えば仕切板２９の外径側と環状溝１ｈとの間に接着剤を介在させることで、仕切板２９を環状溝１ｈにガタ付くこと無く堅牢に固定することができる。また、仕切板２９の幅寸法Ｗは、例えば軸受の使用環境や使用目的、軸受の形状や大きさ、或いは、潤滑剤の種類や封入量などに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしない。
【００２３】
このように、仕切板２９の外径側を外輪軌道面１ｓ相互間(静止輪(外輪１))に固定した状態において、当該仕切板２９の内径側(他端側)は、軸受内部(回転輪(内輪３))に向けて延出し、当該回転輪(内輪３)に対して非接触状態に位置決めされる。この場合、軸受内部に延出した仕切板２９の内径側の延出量(長さ)Ｈは、例えば軸受内部の大きさや広さ(外内輪1,3の対向面相互間の大きさや広さ)などに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしない。
【００２４】
なお、仕切板２９の材質については、当該仕切板２９の使用目的や使用環境などに応じて任意の材料(例えば、金属材料、樹脂材料)を適用することができるため、特に限定はしないが、当該仕切板２９を長期に亘って安定して使用し続けるために、例えば異種金属接触腐食を防止することが可能な材料を適用することが好ましい。
【００２５】
以上、本実施の形態によれば、外輪軌道面１ｓ相互間に環状の仕切板２９を設けたことにより、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持させることができる。例えば軸受回転時の遠心力や外部からの振動などが潤滑剤に作用すると、これにより潤滑剤が過度に移動しようとするが、仕切板２９が潤滑剤を保持するように機能し、当該潤滑剤の移動を抑制するため、初期封入時に軸受内部の各所に分布した初期封入量を長期間に亘って一定に維持することができる。この結果、高速で回転する鉄道車両車軸を支持する軸受の軸受回転中における潤滑性能を長期に亘って一定に維持することが可能となる。
【００２６】
また、仕切板２９により潤滑剤の移動を抑制することで、例えば複列の転動体相互間に封入された潤滑剤が片側に移動して、列相互で潤滑剤量に偏りが生じるといったような事態を回避することができる。即ち、軸受内部に封入された潤滑剤は、仕切板２９を越えて反対側に移動することが抑制されるため、軸受内部において潤滑剤の封入量が必要量を超える箇所と必要量未満になる箇所とが局部的に混在することは無い。これにより、局部的に軸受の温度が上昇して潤滑剤が早期に劣化したり、或いは、局部的な潤滑不良が発生して軸受の焼き付きが早期に起こるといた不具合の発生を確実に防止することができる。
【００２７】
更に、仕切板２９を回転輪(内輪３)に固定すると、当該仕切板２９が回転輪と共に高速回転し、そのときの遠心力で仕切板２９に接した潤滑剤が攪拌されて飛ばされることになり、その結果、潤滑剤の移動を抑制することが困難になってしまう。これに対して、本実施の形態によれば、仕切板２９を静止輪(外輪１)に固定することで、当該仕切板２９に接した潤滑剤が攪拌されて飛ばされることを防止することができる。この場合、潤滑剤の移動を確実に抑制することができるため、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能となる。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下の各変形例に係る構成としても同様の効果を実現することができる。
第１の変形例として図１(ｃ)に示された軸受において、仕切板２９には、その表面に潤滑剤を保持させることが可能な保持機構が設けられており、当該保持機構は、仕切板２９の表面に起伏を施すことで構成されている。かかる構成によれば、仕切板２９の表面の表面積が大きくなり、当該表面に潤滑剤が接する接触面積を増大させることができる。ここでは一例として、仕切板２９の表面に凸部３１を形成することで潤滑剤が接する接触面積を増大させている。
【００２９】
このように、潤滑剤が接する仕切板２９の表面の接触面積を増大させることで、潤滑剤を保持する機能が高められるため、潤滑剤が仕切板２９を越えて反対側に移動することをより効果的に抑制することができる。この結果、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持させる効果を更に高めることができる。なお、その他の効果は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略するが、かかる他の効果についても同様に更に高めることができる。
【００３０】
なお、仕切板２９の表面に形成した凸部３１の形状や数量について特に言及しなかったが、例えば仕切板２９の表面(環状を成す両側面)に周方向に沿って連続的に形成しても良いし、所定間隔で断続的に形成しても良い。図面では、仕切板２９の両側面にそれぞれ２つの凸部３１を形成した構成を例示しているが、１つ或いは３つ以上形成しても良い。また、仕切板２９の片側面にのみ凸部３１を形成しても良い。更に、周方向に形成する代わりに、半径方向に沿って放射状に複数の凸部３１を形成させても良い。また、所定方向に延出する凸部３１を互いに交差させるように形成しても良い。
【００３１】
更に、凸部３１を仕切板２９の表面に形成する方法としては、例えば仕切板２９の製造時に一体的に凸部３１を形成しても良いし、或いは、仕切板２９を製造した後に、その表面に凸部３１を後付けしても良い。ここで、後付け方法としては、例えば接着、溶着、圧着、ネジ止め、嵌合など既存の方法を適用すれば良い。なお、凸部３１の大きさは、例えば仕切板２９周りのスペースの大きさや広さ、仕切板２９の表面積の大きさなどなどに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしない。
【００３２】
また、仕切板２９の表面の起伏形状として図面では、断面矩形状の凸部３１を例示したが、これに限定されることは無く、当該凸部３１の断面が例えば三角形状や円弧形状など各種の形状を適用することができる。要するに、仕切板２９の表面積を増大させることができるような形状であれば、その形状が特に限定されることはない。この場合、仕切板２９の表面に凸部３１を形成する代わりに、当該表面を凹状に一部掘り込む(窪ませる)ことで、仕切板２９の表面積を増大させても良い。なお、表面を凹状に掘り込む(窪ませる)方法は、仕切板２９の製造時に同時に行っても良いし、或いは、仕切板２９の製造後に表面を凹状に削るようにしても良い。
【００３３】
次に、第２の変形例として図１(ｄ)に示された軸受において、保持機構は、仕切板２９を貫通した少なくとも１つ(図面では２つ)の貫通孔３３を形成することで、当該仕切板２９の表面に潤滑剤が接する接触面積を増大させている。この場合、貫通孔３３の形状は、例えば円形、三角形、四角形など各種の形状を適用することができる。要するに、仕切板２９の表面積を増大させることができるような孔形状であれば、その形状が特に限定されることはない。また、貫通孔３３の大きさは、例えば仕切板２９の表面積の大きさなどなどに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしない。なお、本変形例の効果は、上述した第１の変形例と同様であるため、その説明は省略する。また、貫通孔３３を形成する方法は、仕切板２９の製造時に同時に行っても良いし、或いは、仕切板２９の製造後に形成しても良い。
【００３４】
次に、第３の変形例に係る軸受において、特に図面には示さないが、保持機構は、仕切板２９の一部若しくは全体を網目状に穿孔することで、当該仕切板２９の表面に潤滑剤が接する接触面積を増大させている。この場合、仕切板２９の製造後に、網目状に穿孔することは手間がかかり面倒であるので、仕切板２９の製造時に網目状の穿孔を一体成形することが好ましい。なお、本変形例の効果は、上述した第１の変形例と同様であるため、その説明は省略する。
【００３５】
ところで、仕切板２９に貫通孔３３を形成する場合(図１(ｄ))や網目状に穿孔する場合(図１(ｅ))、その孔の大きさや形状により当該仕切板２９を潤滑剤が通過して反対側に移動することを抑制することは可能であるが、潤滑剤としてグリースを適用すると、当該グリースに含まれる基油成分は孔を通過する。この場合、例えば仕切板２９の反対側に封入されている潤滑剤が密封機構(図１(ａ)のシールケース２５や密封部材２７)を越えて軸受外部へ漏洩したとき、当該仕切板２９を通過した基油成分が反対側に供給され、潤滑剤の漏洩量を補うことができる。
【００３６】
また、上述した実施の形態及び第１〜第３の変形例では、１つの仕切板２９を静止輪(外輪１)の外輪軌道面１ｓ相互間に設けた場合を想定して説明したが、複数(２つ以上)の仕切板２９を設けるようにしても良い。この場合、仕切板２９の数は、これを収容可能なスペースが軸受内部に確保することができれば、任意に設定することができるため、特に数値限定はしない。
【００３７】
また、上述した実施の形態及び第１〜第３の変形例では、外輪１が静止輪として構成された軸受を想定しているが、これとは逆に、内輪３が静止輪として構成された軸受にも本発明を適用することができる。一例として図１(ｅ)には、本発明の他の実施の形態に係る軸受の改良部分の構成が示されており、内輪３の内輪軌道面３ｓ相互間に仕切板２９が設けられている。なお、同図には、一体型の内輪３の対向面(２つの外輪１の各外輪軌道面１ｓに対向する面)に２本の内輪軌道面３ｓが複列で形成されており、これら各内輪軌道面３ｓ相互間に１つの環状の仕切板２９が設けられた構成が示されている。
【００３８】
ここで、仕切板２９を内輪軌道面３ｓ相互間に設ける方法としては、仕切板２９の幅寸法に略一致した幅を有する環状溝３ｈを静止輪(内輪３)の対向面に沿って予め形成し、当該環状溝３ｈに仕切板２９の外径側を一部嵌め込めば良い。これにより、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持させることができる。なお、他の構成や効果については、上述した実施の形態及び第１〜第３の変形例と同様であるため、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】(ａ)は、鉄道車両車軸用軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受の改良部分の構成を拡大して示す断面図、(ｃ)は、同図(ｂ)に示された改良部分の第１の変形例に係る構成を拡大して示す断面図、(ｄ)は、同図(ｂ)に示された改良部分の第２の変形例に係る構成を拡大して示す断面図、(ｅ)は、本発明の他の実施の形態に係る軸受の改良部分の構成を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１  静止輪(外輪)
１ｓ  外輪軌道面
３  回転輪(内輪)
３ｓ  内輪軌道面
５  転動体(ころ)
２９  仕切板
【図１】
2008133891.tif 000003