(57)【要約】【課題】後蓋と内輪との当接面におけるフレッチング摩耗を抑制することができる鉄道車両用転がり軸受ユニットを提供する。【解決手段】鉄道車両用転がり軸受ユニットにおいて、後蓋６の内周面には、車軸２０の外周面と接触する２箇所の接触部６ａ，６ｂが設けられており、半径方向の剛性が高い第２の接触部６ｂにおける車軸２０とのはめあい代は、半径方向の剛性が低い第１の接触部６ａにおける車軸２０とのはめあい代よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、及び、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配置される複数の転動体を有し、鉄道車両の車軸を支持する転がり軸受と、
前記内輪の後端面側で前記車軸に外嵌される後蓋と、
を有する鉄道車両用転がり軸受ユニットにおいて、
前記後蓋の内周面には、前記車軸の外周面と接触する少なくとも２箇所の接触部が設けられており、
半径方向の剛性が高い前記接触部における前記車軸とのはめあい代は、半径方向の剛性が低い前記接触部における前記車軸とのはめあい代よりも大きいことを特徴とする鉄道車両用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
前記接触部には、クラウニングが施されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用転がり軸受ユニット。
【請求項３】
前記車軸は、前記内輪が外嵌されるジャーナル部と、該ジャーナル部よりも車輪側で、前記ジャーナル部より大径の拡径部を有し、
前記後蓋の接触部は、前記拡径部の外周面と接触する第１の接触部と、軸方向において前記内輪と前記後蓋との当接面寄りで、前記ジャーナル部の外周面と接触する第２の接触部と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する鉄道車両用転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の車軸の端部には鉄道車両用転がり軸受ユニットが取り付けられており、車軸を回転自在に支持するとともに車両の重量を支えている。図３は、従来の鉄道車両用転がり軸受ユニットを示す。
【０００３】
この鉄道車両用転がり軸受ユニットは、鉄道車両に用いられる軸受の一例である複列円錐ころ軸受１０（以降、軸受１０と称す）を備えており、この軸受１０に鉄道車両の車軸２０が支持されている。軸受１０は、一体型の外輪１と各列に個別に分割された内輪２，２とを備え、内輪２と外輪１との間には、保持器４に保持された複数のころ（転動体）３が転動自在に配置されている。そして、軸受１０の軸方向両端側には、後蓋（又はバッキングリング）６及び前蓋７が内輪２，２の側面と当接するように配置されている。
【０００４】
後蓋６及び前蓋７の軸受寄りの外周側には、段付き円筒状のシールケース３１が外輪１に嵌合されて配置されている。シールケース３１の内周側には、環状のシール３２が取り付けられている。即ち、シール３２の外周側がシールケースの内周面に固着され、シールの内周側が後蓋６または前蓋７の外周面に摺接している。これにより、鉄道車両用転がり軸受ユニットが密封され、内部にごみ、水分、異物等が外部から侵入することを防ぐとともに、ユニット内のグリース等の潤滑剤が外部に漏出するのを防いでいる。
【０００５】
ほとんどの鉄道車両用転がり軸受ユニットは、車輪の外側に配置されているアウトボードタイプであるので、荷重を受けた際には車軸２０がたわみ、車軸２０の端部ほどたわみ量が大きくなる。このような状態で車軸２０が回転すると、内輪２と後蓋６との接触面でフレッチング摩耗が起きており、損傷した後蓋６や内輪２を交換する問題や、摩耗粉が軸受内部へ侵入してグリースを劣化させる問題が発生している。
【０００６】
特許文献１に記載の鉄道車両用軸受装置では、弾性シール部材のプレートを内輪と後蓋との間に挟みこむことで内輪と後蓋との摩耗を防ぎ、摩耗したプレートを適宜交換するようにしている。特許文献２に記載の鉄道車両用軸受装置では、後蓋の自由端側の端面にダイヤモンドライクカーボン膜を被覆して、フレッチング摩耗を防止している。特許文献３に記載の鉄道車両用軸受装置では、内輪と後蓋の端面同士を突き合わせた接触部の外周側に形成された凹溝に弾性密封部材を圧入し、摩耗粉を積極的に捕捉することで、摩耗粉が軸受内部に侵入し、拡散することを防止している。
【０００７】
また、特許文献４に記載の鉄道車両用軸受装置では、内輪の軸方向内側の端面の内径側と後蓋の軸方向外側の端面の内径側とに当接が行われる当接部位を構成する一方、内輪の軸方向内側の端面の外径側と後蓋の軸方向外側の端面の外径側との間に隙間を介在して当接が行われない非当接部位を構成し、当接部位と非当接部位との間に環状の密封部位を設け、フレッチング摩耗による摩耗粉の軸受内部への侵入を防止している。さらに、特許文献５に記載の鉄道車両用軸受装置では、後蓋の小径端部の内周面が車軸と嵌合し、端面が内輪と接する一方、大径端部の端面が車軸の肩部と接しており、小径端部のはめあい面の外径側に凹部を設けて、車軸へのかじりを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３３２９０５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４３４０号公報
【特許文献３】特開２００１−３５４１３６号公報
【特許文献４】特開２００５−３５１３７１号公報
【特許文献５】特開２００８−８２３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図３に示すように、後蓋と車軸とは、接触部Ａにて嵌合する場合が一般的であり、この接触部Ａの接触力によって後蓋は半径方向に押し広げられる。すると、接触面圧が偏り、後蓋外径部の角部において接触面圧が局所的に高くなり（以降、「角当り」と称す。）、フレッチング摩耗を生じる可能性があった。
【００１０】
また、特許文献４に記載の鉄道車両用軸受装置では、後蓋が、車軸のジャーナル部の外周面と、このジャーナル部の外径より大径の外周面との２箇所で接触することが示されているが、各接触部でのはめあい代について開示されておらず、角当りを十分に抑制することができなかった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、後蓋と内輪との当接面におけるフレッチング摩耗を抑制することができる鉄道車両用転がり軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  内輪、外輪、及び、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配置される複数の転動体を有し、鉄道車両の車軸を支持する転がり軸受と、
前記内輪の後端面側で前記車軸に外嵌される後蓋と、
を有する鉄道車両用転がり軸受ユニットにおいて、
前記後蓋の内周面には、前記車軸の外周面と接触する少なくとも２箇所の接触部が設けられており、
半径方向の剛性が高い前記接触部における前記車軸とのはめあい代は、半径方向の剛性が低い前記接触部における前記車軸とのはめあい代よりも大きいことを特徴とする鉄道車両用転がり軸受ユニット。
（２）  前記接触部には、クラウニングが施されていることを特徴とする（１）に記載の鉄道車両用転がり軸受ユニット。
（３）  前記車軸は、前記内輪が外嵌されるジャーナル部と、該ジャーナル部よりも車輪側で、前記ジャーナル部より大径の拡径部を有し、
前記後蓋の接触部は、前記拡径部の外周面と接触する第１の接触部と、軸方向において前記内輪と前記後蓋との当接面寄りで、前記ジャーナル部の外周面と接触する第２の接触部と、を備えることを特徴とする（１）または（２）に記載の鉄道車両用転がり軸受ユニット。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の鉄道車両用転がり軸受ユニットによれば、後蓋の内周面には、車軸の外周面と接触する少なくとも２箇所の接触部が設けられており、半径方向の剛性が高い接触部における車軸とのはめあい代は、半径方向の剛性が低い接触部における車軸とのはめあい代よりも大きい。これにより、車軸とのはめあい後の後蓋が半径方向に均等に広がるように変形でき、角当りを抑制することができ、後蓋と内輪との当接面におけるフレッチング摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の鉄道車両用転がり軸受ユニットを示す要部拡大断面図である。
【図２】本発明の鉄道車両用転がり軸受ユニットの変形例を示す要部拡大断面図である。
【図３】従来の鉄道車両用転がり軸受ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る鉄道車両用転がり軸受ユニットの一実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記図３に記載の鉄道車両用軸受ユニットと同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００１６】
本実施形態の鉄道車両用転がり軸受ユニットでは、図１に示すように、車軸２０は、内輪２が外嵌されるジャーナル部２０ａと、ジャーナル部２０ａよりも車輪側で、ジャーナル部２０ａより大径の拡径部２０ｂを有する。
【００１７】
内輪２の後端面側で車軸２０に外嵌される後蓋６の内周面には、拡径部２０ｂの外周面と嵌合して接触する第１の接触部６ａと、軸方向において内輪２と後蓋６との当接面寄りで、ジャーナル部２０ａの外周面と嵌合して接触する第２の接触部６ｂと、を備える。第２の接触部６ｂには、クラウニング加工が施されている。また、後蓋６の外周面には、内輪２との当接面６ｃ寄りの部分に環状の切欠き６ｄが形成されている。
【００１８】
ここで、本実施形態では、半径方向の剛性が高い第２の接触部６ｂにおける車軸２０とのはめあい代は、半径方向の剛性が低い第１の接触部６ａにおける車軸２０とのはめあい代よりも大きくなるように設定されている。第１及び第２の接触部６ａ，６ｂにおける各はめあい代は、３０〜１２０μｍ、好ましくは、４０〜８０μｍの範囲で、上記要件を満たすように適切に設定されている。
【００１９】
このように構成された鉄道車両用転がり軸受ユニットによれば、後蓋６の内周面に、車軸２０の外周面と接触する第１及び第２の接触部６ａ，６ｂを設け、後蓋６と車軸２０とを２箇所で接触させるので、内輪２と後蓋６との当接面での角当りを低減し、該当接面におけるフレッチング摩耗を抑制することができる。また、半径方向の剛性が高い第２の接触部６ｂにおける車軸２０とのはめあい代は、半径方向の剛性が低い第１の接触部６ａにおける車軸２０とのはめあい代よりも大きく設定し、車軸２０とのはめあい後における後蓋６の半径方向の変形量を同一にして、角当りを抑制することができる。従って、後蓋６と内輪２とのフレッチング摩耗を抑制することができる。
【００２０】
また、第２の接触部６ｂには、クラウニングが施されているので、第２の接触部６ｂにおけるフレッチング摩耗をさらに抑制することができる。
【００２１】
図２は、本発明に係る鉄道車両用転がり軸受ユニットの変形例を示す。図２では、後蓋６の内周面に、車軸２０の外周面と接触する３箇所の接触部、即ち、第１〜第３の接触部６ａ，６ｂ´，６ｅ´が設けられている。この場合、第２及び第３の接触部６ｂ´，６ｅ´は、軸方向において内輪２と後蓋６との当接面寄りの位置に設けられており、それぞれ同一の曲率でクラウニングが施されている。また、半径方向の剛性が高い第２及び第３の接触部６ｂ´，６ｅ´は、第１の接触部６ａに比べてはめあい代が大きく設定されている。
【００２２】
従って、該変形例においても、後蓋６の内周面に、車軸２０の外周面と接触する第１〜第３の接触部６ａ，６ｂ´，６ｅ´を設け、後蓋６と車軸２０とを３箇所で接触させるので、内輪２と後蓋６との当接面での角当りを低減し、該当接面におけるフレッチング摩耗を抑制することができる。また、半径方向の剛性が高い第２及び第３の接触部６ｂ´，６ｅ´における車軸２０とのはめあい代は、半径方向の剛性が低い第１の接触部６ａにおける車軸２０とのはめあい代よりも大きく設定しているので、車軸２０とのはめあい後における後蓋６の半径方向の変形量を同一にして、角当りを抑制することができる。
【００２３】
また、第２及び第３の接触部６ｂ´，６ｅ´は、クラウニングを同一の曲率としているので、各接触部６ｂ´，６ｅ´での接触面圧を低減することができ、内輪２と後蓋６との当接面でのフレッチング摩耗を抑制することができる。
【００２４】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。
【００２５】
本発明の車軸２０の外周面と接触する後蓋６の接触部は、少なくとも２箇所設けられればよく、接触部の数は任意である。
【００２６】
また、本実施形態では、第２や第３の接触部６ｂ，６ｂ´，６ｅ´にクラウニング加工が施されているが、各接触部におけるクラウニング加工は任意であり、いずれかの接触部にクラウニング加工が施されてもよく、全ての接触部にクラウニング加工が施されてもよい。
【００２７】
なお、本実施形態では、第２の接触部６ｂにおけるはめあい代を第１の接触部６ａにおけるはめあい代よりも大きくしているが、半径方向の剛性が高い接触部のはめあい代を半径方向の剛性が低い接触部のはめあい代より大きく設定すればよい。例えば、剛性の度合いに応じて、第１の接触部のはめあい代が第２の接触部のはめあい代よりも大きく設定されてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  外輪
２  内輪
３  ころ（転動体）
６  後蓋
６ａ  第１の接触部
６ｂ  第２の接触部
１０  複列円錐ころ軸受（転がり軸受）
２０  車軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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