(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤としてグリースが使用されると共に、軸受の内輪端面に対し軸方向から後蓋又は油切りが当接して密封構造を構成する鉄道車両用軸受装置において、
上記内輪端面と後蓋との間、及び内輪端面と油切りとの間の少なくとも一方に対し、軸受内のグリース寿命を延長させる材料からなり摩耗によって上記材料粉を発生する粉発生体を介挿し、その粉発生体を介して、内輪端面に対し軸方向から後蓋又は油切りが当接することを特徴とする鉄道車両用軸受装置。
【請求項２】
上記粉発生体の配置位置よりも内径側に、オイル含フェルトを配置したことを特徴とする請求項１に記載した鉄道車両用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両の車軸等に用いられる軸受装置に係り、特に軸受内部への異物侵入を防止する密封構造を備えた鉄道車両用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の車軸用軸受装置は、例えば、図１に示すような構成をしており、軸受１と、その軸受１の内輪２の両端面に対しそれぞれ軸方向から当接する筒状の後蓋３及び油切り４とを備える。符号１１は車軸を表す。
【０００３】
図１では、軸受の一例として複列の円錐ころ軸受を表していて、一体型の外輪５と、各列別個に分割された内輪２及び内輪間座６を備える。符号７はころを、符号８は保持器を表す。
【０００４】
また、上記内輪２と後蓋３及び油切り４との当接部外径面を覆うようにして、筒状のシールケース９が配置され、その筒状のシールケース９の軸受側一端部が、外輪５に嵌合固定されている。そのシールケース９の内周部には、オイルシール１０が取り付けられている。そのオイルシール１０の内径側は、車軸１１に取り付けられた後蓋３及び油切り４の外周摺動面に摺接して軸受内部を外部から密封している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
鉄道車両用軸受装置は、アウトボードタイプがほとんどで荷重を受けると車軸１１は軸端ほど撓みが大きくなる。この状態で車輪が回転すると、内輪２端面と後蓋等３，４との当接面Ａに、繰り返し応力による応力変動や微小すべりが生じて、当該当接面Ａにフレッチング摩耗が発生する。この結果、内輪２や後蓋３又は油切り４の材料からなる摩耗粉（鉄粉や酸化鉄）が、軸受１内のグリースに混入して劣化を促進させ、軸受性能に悪影響を与える場合があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、内輪と後蓋等の当接面からの鉄粉等の発生を抑えつつ、内輪と後蓋等との間に生じる応力変動や微小すべりを積極的に利用して軸受内のグリースの寿命延長を図ることができる鉄道車両用軸受装置を提供することを課題としている。
【０００７】
ここで、従来にあっては、例えば、特開平９−７２３４４号公報に記載されているように、油切りや後蓋と内輪端面との間に応力吸収材を設け、当該内輪端面と後蓋等との当接面からの鉄摩耗粉の発生を抑制したり、特開平８−１２８４５１号公報に記載されているように、油切りや後蓋と内輪端面と間に潤滑剤を介在させて、油切りや後蓋の摩耗を抑制することで、内輪端面と後蓋或いは油切りとの接触により発生する微小鉄摩耗粉が軸受内のグリースに混入することを防止することが提案されているが、本発明とはその目的を異にする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した鉄道車両用軸受装置は、
潤滑剤としてグリースが使用されると共に、軸受の内輪端面に対し軸方向から後蓋又は油切りが当接して密封構造を構成する鉄道車両用軸受装置において、
上記内輪端面と後蓋との間、及び内輪端面と油切りとの間の少なくとも一方に対し、軸受内のグリース寿命を延長させる材料からなり摩耗によって上記材料粉を発生する粉発生体を介挿し、その粉発生体を介して、内輪端面に対し軸方向から後蓋又は油切りが当接することを特徴とするものである。
また、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記粉発生体の配置位置よりも内径側に、オイル含フェルトを配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、上記グリース寿命を延長させる材料としては、銅や、有機銅系化合物（カルバミン酸銅、ステアリン酸銅、ナフチン酸銅など）が知られている。銅は、銅そのものを利用してもよいし、銅複合樹脂の形で使用してもよい。
【００１０】
また、上記介挿は、上記グリース寿命を延長させる材料（以下、銅粉発生体とも言う）を、当接面の一方又は両方に装着したりコーティング等することで実現できる。
【００１１】
さらに、上記内輪端面と後蓋との間、及び内輪端面と油切りとの間において、上記銅等が介挿されずに軸方向で直接対向する部分には、隙間を設けておくことが好ましい。このようにすると鉄粉等の発生が抑制される。
【００１２】
〔作用〕
軸受荷重の増加と共に車軸は撓む。このため、内輪と後蓋、又は油切りとの間に配置されたグリース寿命を延長させる銅のうち撓み中心側部分には圧縮力が作用する。
【００１３】
このまま車輪が回転すると車軸の撓み位相の変化と共に成分への加圧位相が移動する。走行中の圧縮力は回転周期に発生するものと、走行振動によって発生するものがあり、これらの作用で銅に応力変動や微小すべりが発生し、銅粉発生体の一部が粉状となる。銅粉発生体の外径側は、軸受密封装置内に配置されているため、銅粉発生体による摩耗粉は、遠心力等によって軸受内に侵入してグリースに混入し、さらに軸受内のグリースは軸受の回転によって、例えば車輪側ころ列から軸端側ころ列へ循環するため、上記摩耗粉はグリースと一緒に軸受全体に分散しグリース寿命の延長化を図ることが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図２は、本実施形態の軸受装置を示す断面図である。
【００１５】
ここで、本実施形態の鉄道車両用軸受装置の基本構造は、従来と同様な構成であるため、全体構造については、図１を参照してその説明を省略し、本発明の実施形態を説明するために必要とする部分のみの構成を図示する。なお、従来例と同一部品等には、同一の符号を付して説明する。
【００１６】
第１実施形態は、図２に示すように、後蓋３における、内輪２の端面と軸方向で対向する当接面に、溝２０が形成されている。この溝２０は、円周方向に沿って円環状に形成されている。
【００１７】
この円環状の溝２０に、円環状の銅板２１が嵌合等で取り付けられている。なお、銅板２１の代わりに銅添加樹脂や銅線入り樹脂等であってもよい。上記樹脂は、軸受内に侵入しても問題を生じないテフロン樹脂やフッ素樹脂などを使用する。以下の説明では、上記銅板２１や銅添加樹脂等を、銅粉発生体と呼ぶ。
【００１８】
この円環状の銅粉発生体２１は、上記溝２０と同程度の幅であるが、当該溝２０の深さよりも厚みが厚いことで、上記後蓋３の当接面から内輪２側に突出した状態となっている。
【００１９】
これによって、内輪２の端面と後蓋３との間に銅粉発生体２１が介挿されて、当該内輪２端面と後蓋３とが間隙δをもって、直接接触しないようになっている。
【００２０】
ここで、上記円環状の銅粉発生体２１は、幅を広くすることで、内輪２端面に接触する面積を大きくしている。
次に、上記構成の軸受装置の作用等について説明する。
【００２１】
車軸に大きな曲げモーメントが負荷された状態で回転することで、内輪２の端面と後蓋３３に取り付けられた銅粉発生体２１との間に繰り返し応力が負荷されて当接面に微小すべりが生じる。微小すべりによってフレッチング摩耗が発生するが、内輪２に比べて銅粉発生体２１の方が硬度が低いために、主に銅粉発生体２１でフレッチング摩耗が生じる。この摩耗粉である銅粉は、車軸１１の回転による遠心力で径方向外方に移動して、密封装置内を通じて軸受内部へと移動してグリースに混入する。軸受内部のグリースは軸受の回転によって、車輪側ころ列から軸端側ころ列へと循環するため、上記銅粉は、グリースと一緒に軸受全体に分散しグリース寿命の延長化、つまり潤滑剤の性能を長時間保持することができる。
【００２２】
しかも、内輪２と後蓋３とは、非接触状態になっているので、両者２，３間で摩耗が生じることが防止されて、鉄粉等がグリースに混入することによる潤滑剤の劣化も抑えられる。
【００２３】
ここで、上記実施形態では、内輪２と後蓋３との間にのみ銅粉発生体２１を介挿した例で説明しているが、内輪２と油切り４との間にも銅粉発生体２１を介挿するようにしてもよい。
【００２４】
また、内輪２の端面側にも円環状の溝を設けて、他の円環状の銅粉発生体を固定し、銅粉発生体同士が当接するようにしてもよい。または、内輪２の端面側にも円環状の溝２０を設けて、後蓋３に取付けた銅粉発生体２１の突出部を内輪２の溝２０にはめ込むようにしてもよい。
【００２５】
また、銅粉発生体２１における溝２０から突出する部分の幅を広く設定して、銅粉発生体２１の摺接面積をさらに大きくしてもよい。
また、溝２０は、必ずしも円環状になっている必要はなく、例えば、銅粉発生体２１を取付ける溝２０を円周方向に沿って所定間隔を開けて複数個設け、銅粉発生体２１に当該複数の溝２０に嵌合可能な複数の取付け突起を設けて構成するようにしてもよい。この場合には、銅粉発生体２１の周方向への揺動が防止される。要は、溝２０の構造は、銅粉発生体２１が取り付けられれば良い。又、銅粉発生体２１自体についても円環状である必要はなく、円周方向に沿って所定間隔を開けて複数の銅粉発生体を設けてもよい。
【００２６】
また、上記実施形態では、銅粉発生体２１を取付けることで介挿する例で説明しているが、銅メッキや溶射等によって内輪２端面や後蓋３の端面に銅をコーティングしてもよい。もっとも、保守的には、上記取付けの方が交換が容易であるので有利である。
【００２７】
また、後蓋３を、図３に示すように分割しておいてもよい。他の実施形態でも同様である。このように後蓋３を分割しておくことで、摩耗等の交換が、３ａ部分だけとなる。
【００２８】
次に、第２の実施形態について図４を参照しつつ説明する。なお、上記第１の実施形態と同様な部品等については同一の符号を付し、その詳細は省略する。
本実施形態の基本構成は、上記第１実施形態と同様である。但し、銅粉発生体２１の幅を小さくし、その銅粉発生体２１よりも内径側にオイル又はオイル含浸フェルト２２を設けて、銅粉の発生量を制御して、軸受使用時間に対する銅粉発生量を微量として銅粉発生時間を長期間となるようにしている。また、フェルトは樹脂系であっても良い。
【００２９】
ここで、オイル含浸フィルト２２は、強く圧縮した状態で使用されず（オイルを含浸状態とするため）、また、オイルには粘度があり、低粘度油の場合には、車両の回転や振動，衝撃で短期間に無くなることも考えられるが、高粘度油の場合には、保持性が良く長期間使用することが出来る。そして、内径側にあるオイル含浸フィルト２２からのオイルが長期間，銅粉発生体２１と内輪２との間に供給されることで両者の間の摩耗が制限されて上記銅粉発生量が制御される。
【００３０】
なお、オイル含浸フェルト２２は、内径側に設けているので、銅粉発生体２１からの銅粉が軸受内に移動することの障害となることはない。
また、オイル含浸フェルト２２を、銅粉発生体２１よりも外径側に設けると共に軸受側（外径側）への連通部（開口部等）を持たせて、銅粉発生体２１で生じた摩耗粉の一部だけが軸受内部に移動するようにいて、グリースへの混入量を適量に調整するようにしてもよい。
【００３１】
他の構成、及び作用・効果は、第１実施形態と同様である。
次に、第３の実施形態について図５を参照しつつ説明する。なお、上記第１の実施形態と同様な部品等については同一の符号を付し、その詳細は省略する。
【００３２】
本実施形態の基本構成は、上記第１実施形態と同様である。但し、内輪２側端面に溝２３を設けて銅粉発生体２１を取り付けた例である。
構成、及び作用・効果は、他の実施形態と同様である。
【００３３】
次に、第４の実施形態について図６を参照しつつ説明する。なお、上記第１の実施形態と同様な部品等については同一の符号を付し、その詳細は省略する。
本実施形態では、銅粉発生体を、後蓋３及び油切り４の外周面及び端面を覆うスリーブ２４としたものである。
【００３４】
構成、及び作用・効果は、他の実施形態と同様である。
なお、上記全実施形態では、軸受の形式として円錐ころ軸受の例で説明しているが円筒ころ軸受等、他の転がり軸受形式であってもよい。
【００３５】
【実施例】
銅粉発生体２１を介挿しない軸受装置で、１０００時間耐久試験した結果、潤滑不良により軸受内の滑り部が摩耗（保持器案内面）０．３mm発生していたが、銅粉発生体２１を付けた軸受装置で、１０００時間耐久試験した結果、軸受内の滑り部での摩耗（保持器案内面）は、０．０１mmと大幅な改善が見られた。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、鉄摩耗粉の混入を抑えるばかりか、積極的にグリース寿命の延長を図ることができるという効果がある。
【００３７】
これにより、軸受の性能を長時間にわたり保持することで、保守点検期間の間隔をを延長することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の鉄道車両用軸受装置の構造を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る構造を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る別の構造を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る構造を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る構造を説明するための図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１      転がり軸受
２      内輪
３      後蓋
４      油切り
２０    溝
２１    銅粉発生体
２４    スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004019513.tif 000007