(57)【要約】【課題】軸受内部の各部位に長期に亘って安定して潤滑剤(グリース)を供給し続け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】鉄道車両の車軸１３を支持する軌道輪(内輪１、外輪３)と、軌道輪に形成された軌道面1s,3s間に転動自在に組み込まれた複数の円すいころ５とを具備し、円すいころは、軌道面に沿って転動する円すい形状を成す転動面５ｍと、転動面の両側に形成された円形の端面(小径端面５ａ、大径端面５ｂ)とを有し、一方の端面は、他方の端面よりも小径に形成されていると共に、一方の端面には、当該端面側から各種潤滑剤を充填可能な凹部２９が設けられ、当該凹部には、その端面側に固形潤滑剤Ｓｊを位置決めして収容可能な位置決め収容部２９ａと、位置決め収容部から凹部内に向けて連続し且つ位置決め収容部よりも潤滑剤の収容空間が広げられた拡大部２９ｂとが設けられている。【選択図】図１
2008025730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対回転可能に対向配置され且つ鉄道車両の車軸を支持する軌道輪と、軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の円すいころとを具備し、円すいころは、軌道面に沿って転動する円すい形状を成す転動面と、転動面の両側にそれぞれ形成された円形の端面とを有していると共に、一方の端面は、他方の端面よりも小径に形成されている鉄道車両車軸用軸受であって、
円すいころの一方の端面には、当該端面側から各種潤滑剤を充填することが可能な少なくとも１つの凹部が設けられており、
当該凹部には、一方の端面側に固形潤滑剤を位置決めして収容することが可能な位置決め収容部と、位置決め収容部から凹部内に向けて連続し且つ当該位置決め収容部よりも潤滑剤の収容空間が広げられた拡大部と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】
凹部には、位置決め収容部と拡大部との境界部分に掛かり代が形成されており、位置決め収容部に収容された固形潤滑剤は、その一部が掛かり代に支持された状態で位置決めされ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】
位置決め収容部に収容された固形潤滑剤は、その一部が一方の端面から所定量だけ外方に突出した状態で位置決めされていることを特徴とする請求項１又は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、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することが可能な鉄道車両車軸用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両車軸には、例えば特許文献１に開示されたような各種の円すいころ軸受が用いられている。その一例として図１(ａ)に示された円すいころ軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪１、外輪３)と、内外輪1,3の対向面にそれぞれ周方向に連続して形成された軌道面1s,3s間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体(円すいころ)５と、複数の円すいころ５を１つずつ回転自在に保持しながら、内外輪1,3間に沿って公転する保持器１１とが設けられている。なお、円すいころ５は、軌道面1s,3sに沿って転動する円すい形状を成す転動面５ｍと、転動面５ｍの両側にそれぞれ形成された円形の端面5a,5bとを備えており、一方の端面(小径端面)５ａは、他方の端面(大径端面)５ｂよりも小径に形成されている。
【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１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１の外側に対向して単体(一体型)の外輪３がハウジング(図示しない)に嵌合されている。この場合、各内輪１の対向面には、円すいころ５の転動面５ｍの円すい形状に沿うように、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環状の内輪軌道面１ｓが形成されており、一方、外輪３の対向面には、各内輪１の内輪軌道面１ｓに沿って傾斜した２つの環状の外輪軌道面３ｓが形成されている。
【０００４】
また、各内輪軌道面１ｓの両側には、当該軌道面1s,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１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】
更に、２つの内輪１の軸方向(アキシアル方向)両側には、それぞれ、環状の当接体(油切り部材１７、後蓋１９)が鉄道車両車軸(回転軸)１３に嵌合(外嵌)した状態で当接している。この場合、一方側(図１(ａ)中向って左側)の油切り部材(当接体)１７に対してエンドキャップ２１をアキシアル方向に当て付け、これを複数のキャップスクリュウ２３で車軸１３に締結することで、円すいころ軸受に所定の予圧を付与することができる。
【０００６】
このような軸受において、鉄道車両車軸(回転軸)１３を回転させると、内外輪1,3が回転中心軸Ｑ回りに相対回転する間(軸受回転中)に、当該内外輪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円すいころ５は、その両端面(小径端面５ａ、大径端面５ｂ)が各鍔部7,9の案内面7s,9sに保持・案内されながら軌道面1s,3sに沿って転動する。この場合、軸受回転中における潤滑性能を一定に維持するために、軸受内部には、潤滑剤(例えば、グリース)が軸受内部に封入されている。
【０００７】
また、内外輪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おり、これにより、潤滑剤(グリース)の軸受外部への漏洩防止と共に、異物(例えば、水、塵埃)の軸受内部への浸入防止が図られている。かかる密封機構は、基端部２５ｅが外輪３に固定され、その先端部２５ｔが当接体(油切り部材１７、後蓋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と当接体17,19との間に介在された密封部材２７とを備えている。なお、シールケース２５は、基端部２５ｅから軸受内部を覆うように先端部２５ｔに向けて延出されており、先端部２５ｔと当接体17,19との間には、ラビリンス(狭いすきま)が構成されている。
【０００８】
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、内外輪1,3間に保持器１１と共に組み込まれた複数の円すいころ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。
【０００９】
ところで、上述したような鉄道車両車軸用軸受には、長期間(例えば、連続走行距離で１２０万ｋｍ)に亘ってメンテナンスフリー(非分解)の要求がされている。かかる要求を満足するためには、軸受内部の各部位(特に、円すいころ５と保持器１１及び内外輪1,3の軌道面1s,3sとの摺接箇所、鍔部９の案内面９ｓ)に長期に亘って安定して潤滑剤(グリース)を供給し続けることが不可欠となる。
【００１０】
このため、例えば特許文献２には、円すいころの小径端面に凹部を形成し、当該凹部に潤滑剤を充填する技術が提案されている。また、例えば特許文献３には、円すいころの小径端面に凹部(又は、貫通孔)を形成し、ここに充填した固形潤滑剤を露出させた技術が提案されている。更に、例えば特許文献４には、本願と同一出願人により、円すいころの小径端面及び外輪と内輪に凹部を形成し、ここに固形潤滑剤を充填する技術が提案されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献２,３の技術では、凹部に充填した潤滑剤が軸受回転中に飛散しやすいため、軸受内部の各部位に長期に亘って安定して潤滑剤を供給し続けることが困難になってしまう場合がある。また、特許文献４の技術については、その効果を更に向上させる要望もされている。
【００１２】
そこで、本願と同一出願人による特許文献４の効果を更に向上させて、軸受内部の各部位に長期に亘って安定して潤滑剤(グリース)を供給し続けることが可能な鉄道車両車軸用軸受の開発が望まれているが、現在そのような軸受は知られていない。
【特許文献１】特開平２００２−１３９０５４号公報
【特許文献２】特許第３４９５０７７号公報
【特許文献３】実開平７−１４２２２号公報
【特許文献４】実開平７−１４５８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、軸受内部の各部位に長期に亘って安定して潤滑剤(グリース)を供給し続け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】
【００１４】
かかる目的を達成するために、本発明は、互いに相対回転可能に対向配置され且つ鉄道車両の車軸を支持する軌道輪と、軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の円すいころとを具備し、円すいころは、軌道面に沿って転動する円すい形状を成す転動面と、転動面の両側にそれぞれ形成された円形の端面とを有していると共に、一方の端面は、他方の端面よりも小径に形成されている鉄道車両車軸用軸受であって、円すいころの一方の端面には、当該端面側から各種潤滑剤を充填することが可能な少なくとも１つの凹部が設けられており、当該凹部には、一方の端面側に固形潤滑剤を位置決めして収容することが可能な位置決め収容部と、位置決め収容部から凹部内に向けて連続し且つ当該位置決め収容部よりも潤滑剤の収容空間が広げられた拡大部とが設けられている。
【００１５】
本発明において、凹部には、位置決め収容部と拡大部との境界部分に掛かり代が形成されており、位置決め収容部に収容された固形潤滑剤は、その一部が掛かり代に支持された状態で位置決めされる。また、位置決め収容部に収容された固形潤滑剤は、その一部が一方の端面から所定量だけ外方に突出した状態で位置決めされている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、軸受内部の各部位に長期に亘って安定して潤滑剤(グリース)を供給し続けることが可能な鉄道車両車軸用軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。なお、本実施の形態は、上述した鉄道車両車軸用軸受(図１(ａ))の円すいころ５の改良であるため、以下では改良部分の説明にとどめる。
【００１８】
図１(ｂ)及び図２(ａ)に示すように、鉄道車両車軸用軸受の円すいころ５において、小径端面５ａには、当該端面５ａ側から各種潤滑剤を充填することが可能な凹部２９が設けられている。この場合、各種潤滑剤としては、例えばグリース等の半固形潤滑剤、油等の液状潤滑剤、或いは、固形潤滑剤を想定することができる。なお、固形潤滑剤は、油やグリースとそれに親和性のあるポリオレフィン樹脂とから構成され、樹脂に多量の油やグリースを含有させた潤滑材料である。
【００１９】
また、円すいころ５の凹部２９には、その小径端面５ａ側に固形潤滑剤Ｓｊを位置決めして収容することが可能な位置決め収容部２９ａと、位置決め収容部２９ａから凹部２９内に向けて連続し且つ当該位置決め収容部２９ａよりも潤滑剤の収容空間が広げられた拡大部２９ｂとが設けられている。
【００２０】
具体的に説明すると、本実施の形態の凹部２９において、位置決め収容部２９ａ及び拡大部２９ｂは、互いに中空の円柱形状(図２(ａ))を成して連続しており、拡大部２９ｂの内径Ｒ１は、位置決め収容部２９ａの内径Ｒ２よりも大きく設定されている。また、位置決め収容部２９ａ及び拡大部２９ｂは、互いに同中心となるように位置付けられており、これにより、位置決め収容部２９ａと拡大部２９ｂとの境界部分には、急峻に内径が拡大変化した掛かり代２９ｃが形成される。
【００２１】
なお、上述した位置決め収容部２９ａの内径Ｒ２及び拡大部２９ｂの内径Ｒ１や、位置決め収容部２９ａの長さＬ２及び拡大部２９ｂの長さＬ１については、例えば凹部２９に充填する潤滑剤量や円すいころ５の形状や大きさなどにより任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００２２】
ここで、凹部２９に小径端面５ａ側から各種潤滑剤を充填する際に、位置決め収容部２９ａに固形潤滑剤Ｓｊを収容(充填)する場合には、当該固形潤滑剤Ｓｊの一部が位置決め収容部２９ａを超えて拡大部２９ｂに回り込むように収容(充填)することが好ましい。こうすることで、固形潤滑剤Ｓｊを掛かり代２９ｃに支持された状態で位置決め収容部２９ａに位置決めすることができる。これにより、例えば円すいころ５の転動中(軸受回転中)に、凹部２９(位置決め収容部２９ａ)から固形潤滑剤Ｓｊが容易に脱落することを防止することができる。
【００２３】
なお、位置決め収容部２９ａに固形潤滑剤Ｓｊを収容(充填)する際に、拡大部２９ｂに回り込ませる固形潤滑剤Ｓｊの回込量は、拡大部２９ｂに充分な潤滑剤収容空間を確保するためには、あまり大きく設定することは好ましくない。この場合、当該回込量は、凹部２９(位置決め収容部２９ａ)から容易に固形潤滑剤Ｓｊが脱落しない程度で充分であり、これは固形潤滑剤Ｓｊの剛性や材質などに応じて増減変化させて適量に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００２４】
このように、位置決め収容部２９ａに固形潤滑剤Ｓｊが収容(充填)した場合、拡大部２９ｂに充填する潤滑剤Ｗｊとしては、例えば半固形潤滑剤(グリース)や液状潤滑剤(油)を適用することが好ましい。この場合、グリースや油などの潤滑剤Ｗｊを拡大部２９ｂに充填しても、位置決め収容部２９ａに収容(充填)された固形潤滑剤Ｓｊが一種の蓋の役割を果たすため、例えば円すいころ５の転動中(軸受回転中)に、凹部２９(拡大部２９ｂ)から潤滑剤(グリース、油)Ｗｊが容易に流出するのを防止することができる。
【００２５】
なお、円すいころ５の他の構成として、例えば図１(ｂ)に示すように、位置決め収容部２９ａに収容(充填)した固形潤滑剤Ｓｊの一部を小径端面５ａから所定量Ｈだけ外方に突出した状態で位置決めするようにしても良い。この場合、固形潤滑剤Ｓｊの突出量Ｈは、例えば円すいころ５と保持器１１との間のスペースを考慮しつつ、保持器１１の軸方向の動き量以内であって、且つ、当該保持器１１のポケット(図示しない)内で円すいころ５を軸方向に拘束しない範囲に設定することが好ましい。
【００２６】
以上、本実施の形態によれば、円すいころ５の小径端面５ａに凹部２９を設けて、ここに各種潤滑剤Sj,Wjを充填したことにより、軸受内部の各部位(特に、円すいころ５と保持器１１及び内外輪1,3の軌道面1s,3sとの摺接箇所、鍔部９の案内面９ｓ)に長期に亘って安定して潤滑剤(グリース)を供給し続けることが可能な鉄道車両車軸用軸受を実現することができる。
【００２７】
具体的に説明すると、当初は位置決め収容部２９ａに収容(充填)された固形潤滑剤Ｓｊに含有されたグリース又は油によって軸受内部の潤滑(固形潤滑)が行われ、その後、当該固形潤滑剤Ｓｊの減少に伴って、拡大部２９ｂに充填された潤滑剤(グリース、油)Ｗｊが固形潤滑剤Ｓｊを通して滲み出すことで軸受内部の潤滑(半固形・液状潤滑)が行われる。このような固形潤滑及び半固形・液状潤滑のいずれの場合でも、潤滑剤Sj,Wjは、軸受回転中における遠心力の作用を受けることで、当該円すいころ５の転動面５ｍから大径端面５ｂ方向へ徐々に移動することになる。
【００２８】
この場合、円すいころ５の全体表面は、常に潤滑剤Sj,Wjで覆われた湿潤状態に維持されるため、軸受内部の各部位(特に、円すいころ５と保持器１１及び内外輪1,3の軌道面1s,3sとの摺接箇所、鍔部９の案内面９ｓ)に長期に亘って安定して潤滑剤(グリース、油)を供給し続けることができる。同時に、円すいころ５と保持器１１及び内外輪1,3の軌道面1s,3sとの間の摩耗や摩損などの発生を低減させることができる。これにより、摩耗粉などによる潤滑剤(グリース)の潤滑性能の低下を抑制することが可能となり、その結果、長期間(例えば、連続走行距離で１２０万ｋｍ)に亘ってメンテナンスフリー(非分解)の要求を満足する鉄道車両車軸用軸受を実現することができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、位置決め収容部２９ａ及び拡大部２９ｂが互いに中空の円柱形状(図２(ａ))を成した凹部２９を想定したが、これ限定されることは無く、その第１の変形例として図２(ｂ)に示すように、位置決め収容部２９ａ及び拡大部２９ｂが互いに中空の立方体形状を成した凹部２９としても同様の効果を実現することができる。この場合、立方体形状を成す位置決め収容部２９ａ及び拡大部２９ｂの各辺の長さについては、例えば凹部２９に充填する潤滑剤量や円すいころ５の形状や大きさなどにより任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００３０】
また、上述した実施の形態では、円すいころ５の小径端面５ａに１つの凹部２９を設けた構成を例示したが、これに限定されることは無く、その第２の変形例として図２(ｃ)に示すように、小径端面５ａに複数の凹部２９を設けた円すいころ５を構成しても良い。なお、同図(ｃ)では、位置決め収容部２９ａ及び拡大部２９ｂが互いに中空の円柱形状を成した凹部２９を小径端面５ａに４つ設けた構成例が示されているが、それ以下又はそれ以上の数の凹部２９を設けても良い。この場合、各凹部２９の配置位置や配置間隔については、例えば円すいころ５の形状や大きさ、軸受の使用環境や使用目的に応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００３１】
また、小径端面５ａに複数の凹部２９を設ける場合において、第３の変形例として図２(ｄ)に示すように、位置決め収容部２９ａ及び拡大部２９ｂが互いに中空の立方体形状を成した凹部２９を適用しても良い。なお、同図(ｃ)では、凹部２９を小径端面５ａに４つ設けた構成例が示されているが、それ以下又はそれ以上の数の凹部２９を設けても良い。この場合、各凹部２９の配置位置や配置間隔については、例えば円すいころ５の形状や大きさ、軸受の使用環境や使用目的に応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】(ａ)は、鉄道車両車軸用軸受の全体の構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両車軸用軸受の円すいころの構成を拡大して示す図、(ｃ)は、同図(ｂ)に示された円すいころの他の構成を拡大して示す図。
【図２】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両車軸用軸受の円すいころの構成を拡大して示す斜視図、(ｂ)は、本発明の第１の変形例に係る鉄道車両車軸用軸受の円すいころの構成を拡大して示す斜視図、(ｃ)は、本発明の第２の変形例に係る鉄道車両車軸用軸受の円すいころの構成を一部拡大して示す斜視図、(ｄ)は、本発明の第３の変形例に係る鉄道車両車軸用軸受の円すいころの構成を一部拡大して示す斜視図。
【符号の説明】
【００３３】
１  内輪
１ｓ  内輪軌道面
３  外輪
３ｓ  外輪軌道面
５  円すいころ
５ａ  小径端面
５ｂ  大径端面
５ｇ  窪み部
５ｍ  転動面
１３  車軸
２９  凹部
２９ａ  位置決め収容部
２９ｂ  拡大部
Ｓｊ  固形潤滑剤
【図１】
2008025730.tif 000003
【図２】
2008025730.tif 000004