(57)【要約】【課題】内輪内周面の稜線部との擦れよって鉄道車両車軸の外周面に生じる傷を防止することができる良好な鉄道車両車軸用複列軸受を提供する。【解決手段】鉄道車両車軸用複列軸受３１は、鉄道車両車軸１に嵌合する内輪１１，１２が軸方向に分割されると共に、各内輪１１，１２の内周面には車軸１が緊密嵌合する円筒状のストレート部１１ｃ，１２ｃと、突き合わせ端面１１ａ，１２ａに連なる内周面端縁に形成された挿入案内面１１ｂ，１２ｂとが施されている。軸受組み込み時には、軸受運転時の軸受内径と車軸間の相対的微少すべりにより金属表面にせん断応力が発生する事によって反応して該金属表面にＦｅＳ膜を形成する極圧添加剤混入液体層３５が、各内輪１１，１２の内周面と車軸１の外周面との間に介在させられる。【選択図】　　　　図１
2004011716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両車軸に嵌合する内輪が軸方向に分割されると共に、各内輪の内周面には前記車軸が緊密嵌合する円筒状のストレート部と、突き合わせ端面に連なる内周面端縁に形成された挿入案内面とが施されている鉄道車両車軸用複列軸受であって、
軸受組み込み時には、軸受運転時の軸受内径と車軸間の相対的微少すべりにより金属表面にせん断応力が発生する事によって反応して該金属表面にＦｅＳ膜を形成する極圧添加剤混入液体層が、前記各内輪の内周面と前記車軸の外周面との間に介在させられることを特徴とする鉄道車両車軸用複列軸受。
【請求項２】
表面積を増加させる化成処理が予め施された前記内輪の内周面に極圧添加剤混入液体を塗布した後、前記内輪に前記車軸を圧入することで、前記極圧添加剤混入液体層が形成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複列軸受。
【請求項３】
前記極圧添加剤混入液体の動粘度が、１０〜１８０ｃｓｔとされたことを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両車軸用複列軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両車軸用複列軸受に関し、詳しくは、複列軸受の内輪内周面との擦れよって鉄道車両車軸の外周面に生じる傷を防止するための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の鉄道車両車軸用複列軸受を備えた鉄道車両車軸の支持構造を示したものである。
ここに示した鉄道車両車軸の支持構造は、鉄道車両車軸（以下、単に車軸とも云う）１を鉄道車両車軸用複列軸受（以下、単に複列軸受とも云う）３によって回転自在に支承したものである。
【０００３】
この鉄道車両車軸用複列軸受３は、軸方向に分割された一対の内輪１１，１２と、単一の外輪１４と、各内輪１１，１２と外輪１４との間に装備される複数個の転動体１５と、内外輪間の転動体１５相互を等間隔に保持する保持器１６，１７とを備えた構成である。尚、図示例の場合、転動体１５は円錐ころである。
【０００４】
一対の内輪１１，１２は、対向する互いの端部を突き合わせた密着状態で使用され、これら内輪１１，１２の内周に車軸１が嵌合している。
また、各内輪１１，１２は、突き合わせ端面１１ａ，１２ａに連なる内周面端縁に、該突き合わせ端面１１ａ，１２ａに向かって徐々に拡径する挿入案内面１１ｂ，１２ｂが形成されており、前記車軸１への軸受挿入時の案内面とされている。
【０００５】
図４に例示したように、これらの挿入案内面１１ｂ，１２ｂは、各内輪１１，１２の突き合わせ端面１１ａ，１２ａに連なる内周面端縁に面取り部を施すことによって形成されたテーパ部であるが、所定曲率のＲ部に形成される場合もある。
即ち、前記内輪１１，１２の内周面は、内径が一定で車軸１が緊密嵌合する円筒状のストレート部１１ｃ，１２ｃと、突き合わせ端面１１ａ，１２ａに連なる挿入案内面１１ｂ，１２ｂとを具備した構造になっている。
【０００６】
又、これら内輪１１，１２は、車軸１に嵌合した前部スリンガ２１と、車軸１の肩部１ａに嵌合した後部スリンガ２３とに挟まれて配置されている。２個の内輪１１，１２は、内輪内径と軸との寸法差により圧入固定される。
【０００７】
車軸１の軸端には、内周面に回り止め突起２５ａを突設した小蓋２５が、前記回り止め突起２５ａを車軸１の外周の係止溝１ｂに係合させた状態で装着されている。この小蓋２５と前蓋２４とをボルト２７によって連結・一体化することで、前蓋２４の回転が不可能になり、前蓋２４の緩み止めがなされる。
また、複列軸受３の両側には、接触型の密封装置２８が装着されており、この密封装置２８によって複列軸受３内への異物の侵入や、軸受内部からの潤滑剤の漏出が防止されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示したように、各内輪１１，１２において、円筒状のストレート部１１ｃ，１２ｃと挿入案内面１１ｂ，１２ｂとの交差部は、鈍角の稜線部１８，１９となっている。
一般に、鉄道車両車軸１は、台車や車体からの負荷で微小であるがベンディング（撓み）を生じており、撓んだ状態で回転駆動される。又、これら内輪１１，１２と鉄道車両車軸１との間には潤滑を行っていない。
【０００９】
そのため、車軸１の回転時には、前記稜線部１８，１９と車軸１との間で無潤滑状態の微少の繰り返し滑りが発生し、この稜線部１８，１９が擦れた車軸１の外周面にはフレッチング摩耗による円周方向に沿った傷が発生する。
この様な傷が発生した場合、修正可能であれば車軸１の傷部分を修正して再使用しており手間がかかる。また、傷が一定深さ以上になると車軸１は廃棄処分となってしまうので不経済である。
【００１０】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、内輪内周面の稜線部との擦れよって鉄道車両車軸の外周面に生じる傷を防止することができる良好な鉄道車両車軸用複列軸受を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、鉄道車両車軸に嵌合する内輪が軸方向に分割されると共に、各内輪の内周面には前記車軸が緊密嵌合する円筒状のストレート部と、突き合わせ端面に連なる内周面端縁に形成された挿入案内面とが施されている鉄道車両車軸用複列軸受であって、軸受組み込み時には、軸受運転時の軸受内径と車軸間の相対的微少すべりにより金属表面にせん断応力が発生する事によって反応して該金属表面にＦｅＳ膜を形成する極圧添加剤混入液体層が、前記各内輪の内周面と前記車軸の外周面との間に介在させられることを特徴とする鉄道車両車軸用複列軸受により達成される。
【００１２】
上記構成によれば、鉄道車両車軸に内輪が嵌合した状態で、前記内輪の内周面と前記車軸の外周面との間に極圧添加剤混入液体層が介在しており、軸受運転時の軸受内径と車軸間の相対的微少すべりにより前記極圧添加剤混入液体層中の極圧添加剤成分が金属表面に発生するせん断応力により反応して該金属表面にＦｅＳ膜を形成する。
【００１３】
このＦｅＳ膜は、摩擦力を大幅に軽減する優れた潤滑特性を備えており、鉄道車両車軸の撓みにより、内輪の内周面端縁の稜線部が鉄道車両車軸の外周面に擦れても、鉄道車両車軸の外周面にはフレッチング摩耗による周方向の傷が発生することを防止できる。
【００１４】
尚、好ましくは表面積を増加させる化成処理（例えば、リン酸マンガン被膜処理）が予め施された前記内輪の内周面に極圧添加剤混入液体を塗布した後、前記内輪に前記車軸を圧入することで、前記極圧添加剤混入液体層が形成される。
この場合、前記内輪の内周面での極圧添加剤混入液体の保持が容易になり、車軸が嵌合する内輪の内周面全域に均等な極圧添加剤混入液体層を形成することができる。
【００１５】
又、好ましくは前記極圧添加剤混入液体の動粘度が、１０〜１８０ｃｓｔとされる。
この場合、粘度が高すぎて車軸との嵌合時に前記極圧添加剤混入液体の粘性抵抗によって嵌合作業を困難にするようなことがなく、また、粘度が低すぎて塗布表面から前記極圧添加剤混入液体が剥がれてしまうこともない。
従って、車軸と軸受内輪との圧入作業性を損なわずに、前記極圧添加剤混入液体層を安定して形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る鉄道車両車軸用複列軸受を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態において、図３に説明した鉄道車両車軸の支持構造と同一の構成部品については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態に係る鉄道車両車軸用複列軸受を備えた鉄道車両車軸の支持構造の縦断面図であり、図２は図１のＢ部拡大概略図である。
本実施形態の鉄道車両車軸用複列軸受３１は、軸方向に分割された一対の内輪１１，１２と、単一の外輪１４と、各内輪１１，１２と外輪１４との間に装備される複数個の転動体１５と、内外輪間の転動体１５相互を等間隔に保持する保持器１６，１７とを備えた構成である。
【００１８】
一対の内輪１１，１２は、対向する互いの端部を突き合わせた密着状態で使用され、これら内輪１１，１２の内周に鉄道車両車軸１が嵌合している。
また、各内輪１１，１２は、突き合わせ端面１１ａ，１２ａに連なる内周面端縁に、該突き合わせ端面１１ａ，１２ａに向かって徐々に拡径する挿入案内面１１ｂ，１２ｂが形成されており、前記車軸１への軸受挿入時の案内面とされている。
【００１９】
図２に例示したように、これらの挿入案内面１１ｂ，１２ｂは、各内輪１１，１２の突き合わせ端面１１ａ，１２ａに連なる内周面端縁に面取り部を施すことによって形成されたテーパ部であるが、所定曲率のＲ部に形成される場合もある。
即ち、前記内輪１１，１２の内周面は、内径が一定で車軸１が緊密嵌合する円筒状のストレート部１１ｃ，１２ｃと、突き合わせ端面１１ａ，１２ａに連なる挿入案内面１１ｂ，１２ｂとを具備した構造になっている。
そこで、図２に示したように、各内輪１１，１２において、円筒状のストレート部１１ｃ，１２ｃと挿入案内面１１ｂ，１２ｂとの交差部は、鈍角の稜線部１８，１９なっている。
【００２０】
一般に、鉄道車両車軸１を前記内輪１１，１２に圧入する場合には、圧入を容易にするために、予め前記車軸１の外周面にＭｏＳ２　を塗布する。このＭｏＳ２　は、固体潤滑剤であり溶剤に分散させて塗布する。そのため、溶剤揮発後は粉体として金属表面に付着した状態となり、内輪１１，１２を前記車軸１に圧入する際に剥離してしまい、圧入後は潤滑剤としての効力を発揮しない。
【００２１】
そこで、本実施形態の鉄道車両車軸用複列軸受３１では、前記車軸１に前記内輪１１，１２を組み付ける前に、各内輪１１，１２の内周面に、錆止め及び車軸に圧入する際のカジリ防止を目的としたリン酸マンガン被膜処理を行い、更に、リン酸マンガン被膜処理を済ませた各内輪１１，１２の内周面全域に、極圧添加剤混入液体を塗布した状態にする。
【００２２】
そして、各内輪１１，１２の内周面に極圧添加剤混入液体を塗布した状態で、各内輪１１，１２を前記鉄道車両車軸１に圧入することで、図１及び図２に示したように、各内輪１１，１２の内周面と前記車軸１の外周面との間に、極圧添加剤混入液体層３５を介在させる。
【００２３】
ここで、前記リン酸マンガン被膜処理に含まれる工程の一つに、表面積を増加させる化成処理がある。この化成処理が施されていることで、前記内輪１１，１２の内周面は表面積が増大しており、各内輪１１，１２の内周面での極圧添加剤混入液体の保持が容易になり、前記車軸１が嵌合する内輪１１，１２の内周面全域に均等な極圧添加剤混入液体層３５を形成することが可能になる。
なお、錆止めやカジリ防止のために内輪１１，１２の内周面に施す被膜処理は、表面積を増加させる化成処理が含まれていれば、上述のリン酸マンガン被膜処理に限らない。
【００２４】
前記極圧添加剤混入液体層３５を形成するための極圧添加剤混入液体は、一般に軸受の錆止め用に使用される防錆油中に、極圧添加剤としてＰ，Ｓ，Ｃｌを含有する有機化学物質や、ＭｏＤＴＣ、或いはＭｏＤＴＰを添加して、動粘度を１０〜１８０ｃｓｔの範囲に調整したものである。
ＭｏＤＴＣやＭｏＤＴＰは、防錆油中に添加すると、分散ではなく、溶解した状態で防錆油中に均一に拡散する。
【００２５】
そこで、動粘度を１０〜１８０ｃｓｔの範囲に調整された前記極圧添加剤混入液体は、粘度が高すぎて車軸との嵌合時に粘性抵抗によって嵌合作業を困難にするようなことがなく、また、粘度が低すぎて塗布表面から液体が剥がれてしまうこともない。従って、前記車軸１と前記内輪１１，１２との圧入作業性を損なわずに、極圧添加剤混入液体層３５を安定して形成することができる。
【００２６】
即ち、上述した本実施形態の鉄道車両車軸用複列軸受３１では、鉄道車両車軸１に内輪１１，１２が嵌合した状態で、前記内輪１１，１２の内周面と前記車軸１の外周面との間に極圧添加剤混入液体層３５が介在しており、軸受運転時の軸受内径と車軸間の相対的微少すべりにより前記極圧添加剤混入液体層３５中の極圧添加剤成分が金属表面に発生するせん断応力により反応して該金属表面にＦｅＳ膜を形成する。
【００２７】
このＦｅＳ膜は、摩擦力を大幅に軽減する優れた潤滑特性を備えており、鉄道車両車軸１の撓みにより、内輪１１，１２の内周面端縁の稜線部１８，１９が鉄道車両車軸１の外周面に擦れても、鉄道車両車軸１の外周面にはフレッチング摩耗による周方向の傷が発生することを防止できる。
【００２８】
従って、前記鉄道車両車軸１の傷部分を修正する修復処理の回数を低減させることができると共に、傷を検出するための定期点検の頻度を減らすこともできる。
そこで、鉄道車両車軸１の寿命を延長させることができると共に、鉄道車両の維持コスト低減を図ることもできる。
【００２９】
尚、本発明の鉄道車両車軸用複列軸受における内輪及び極圧添加剤混入液体層等の構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、転動体として円錐ころを用いた複列軸受について説明したが、本発明はこれに限らず円筒ころを使用することも可能である。
また、上記実施形態で示した複列軸受は、隣接する内輪間に間座が存在しないタイプのものであるが、隣接する内輪間に間座が存在するタイプの複列軸受にも、本発明は適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の鉄道車両車軸用複列軸受によれば、鉄道車両車軸に内輪が嵌合した状態で、前記内輪の内周面と前記車軸の外周面との間に極圧添加剤混入液体層が介在しており、軸受運転時の軸受内径と車軸間の相対的微少すべりにより前記極圧添加剤混入液体層中の極圧添加剤成分が金属表面に発生するせん断応力により反応して該金属表面にＦｅＳ膜を形成する。
【００３１】
このＦｅＳ膜は、摩擦力を大幅に軽減する優れた潤滑特性を備えており、鉄道車両車軸の撓みにより、内輪の内周面端縁の稜線部が鉄道車両車軸の外周面に擦れても、鉄道車両車軸の外周面にはフレッチング摩耗による周方向の傷が発生することを防止できる。
従って、鉄道車両車軸の傷部分を修正する修復処理の回数を低減させることができると共に、傷を検出するための定期点検の頻度を減らすこともできる。
又、鉄道車両車軸の寿命を延長させることができると共に、鉄道車両の維持コスト低減を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄道車両車軸用複列軸受を備えた鉄道車両車軸の支持構造の縦断面図である。
【図２】図１のＢ部拡大概略図である。
【図３】従来の鉄道車両車軸用複列軸受を備えた鉄道車両車軸の支持構造の縦断面図である。
【図４】図３のＡ部拡大概略図である。
【符号の説明】
１　鉄道車両車軸
１１，１２　内輪
１１ａ，１２ａ　突き合わせ端面
１１ｂ，１２ｂ　挿入案内面
１１ｃ，１１ｃ　ストレート部
１８，１９　稜線部
３１　鉄道車両車軸用複列軸受
３５　極圧添加剤混入液体層
【図１】
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【図２】
2004011716.tif 000004
【図３】
2004011716.tif 000005
【図４】
2004011716.tif 000006