(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油潤滑，外輪回転で運転される転がり軸受であって内輪に鍔部を有する複列の円すいころ軸受である転がり軸受と、この転がり軸受の外輪に隣接して外輪と共に回転する外輪隣接部品とを備え、前記外輪の軌道面と前記外輪隣接部品により軸受両端面で油溜まりを形成し、前記各油溜まりの一部または全体が、外輪の軌道面と外輪隣接部品の円すい面状の内径面部とで断面Ｖ字状を成し、前記転がり軸受は略水平に配置されるものであり、前記外輪隣接部品の内径面に、軸受停止時に前記油溜まりの油が外部に零れることを防ぐ堰部を設けた油潤滑外輪回転の転がり軸受装置。
【請求項２】
前記転がり軸受の内輪および外輪が、各々非回転の車軸および車輪に取付けられたものである請求項１に記載の油潤滑外輪回転の転がり軸受装置。
【請求項３】
台車に設置された非回転の車軸に、転がり軸受装置を介して車輪を設置し、前記転がり軸受装置は、内輪および外輪が、各々前記車軸および車輪に取付けられ油潤滑で運転される複列の円すいころ軸受であって内輪に鍔部を有する複列の円すいころ軸受と、この複列の円すいころ軸受の外輪に隣接して外輪と共に回転する外輪隣接部品とを備え、前記外輪の軌道面と前記外輪隣接部品により軸受両端面で油溜まりを形成し、前記各油溜まりの一部または全体が、外輪の軌道面と外輪隣接部品の円すい面状の内径面部とで、断面Ｖ字状を成し、前記円すいころ軸受は略水平に配置されるものであり、前記外輪隣接部品の内径面に、軸受停止時に前記油溜まりの油が外部に零れることを防ぐ堰部を設けた鉄道車両の車輪支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油潤滑の外輪回転で使用される軸受、例えば固定の車軸に取付られて車輪を回転自在に支持する軸受等に適用される転がり軸受装置、およびこの転がり軸受装置を装備した鉄道車両の車輪支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
油潤滑で使用される車輪支持用等の軸受において、内輪回転の軸受の場合は、軸受下部のみが油に浸る「跳ねかけ式」が主流である。
しかし、外輪回転の場合は、内輪回転の場合と運転時の油の状態は異なり、遠心力で外輪側全周に油がはりつくため、油溜まりの下面高さが外輪軌道面よりも低いと、外輪軌道面に油が供給されず、運転性能に影響を及ぼしてしまう。そのため、外輪回転の軸受では、油潤滑の採用が難しかった。
一方、車両の高速化に伴い、車輪をモータのロータに直結する駆動方式が採用されつつある。このような駆動方式の場合、車輪を支持する軸受は外輪回転となる。そのため、外輪回転の軸受において、簡単な構成で最適な油潤滑が確保できるものが強く要望される。
【０００３】
この発明の目的は、油浴潤滑、外輪回転の場合でも、簡単な構成で適切な潤滑状態が確保できる転がり軸受装置を提供することである。
この発明の他の目的は、滑り接触となる内輪の鍔部やころ大端面にも適切な潤滑状態が確保できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、非回転の車軸に、油潤滑の転がり軸受を介して車輪を設置した形式でありながら、簡単な構成で適切な潤滑状態が確保できる鉄道車両の車輪支持装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の油潤滑外輪回転の転がり軸受装置は、油潤滑，外輪回転で運転される転がり軸受であって内輪に鍔部を有する複列の円すいころ軸受である転がり軸受と、この転がり軸受の外輪に隣接して外輪と共に回転する外輪隣接部品とを備え、前記外輪の軌道面と前記外輪隣接部品により軸受両端面で油溜まりを形成し、前記各油溜まりの一部または全体が、外輪の軌道面と外輪隣接部品の円すい面状の内径面部とで断面Ｖ字状を成し、前記転がり軸受は略水平に配置されるものであり、前記外輪隣接部品の内径面に、軸受停止時に前記油溜まりの油が外部に零れることを防ぐ堰部を設けたものである。
このように、外輪の軌道面および外輪隣接部品で油溜まりを形成することにより、外輪回転の運転時に遠心力で油溜まりの外周に油がはりついても、外輪軌道面を十分に油に浸すことができ、適切な潤滑状態が確保される。
【０００６】
前記転がり軸受は、内輪に鍔部を有する複列の円すいころ軸受である。
円すいころ軸受の場合、転動体であるころの大端面と内輪の鍔とは滑り接触となるため高い潤滑性が要求されるが、上記のように外輪軌道面および外輪隣接部品で油溜まりを形成することで、外輪回転の運転時に遠心力で油溜まりの外周に油がはりついても、ころ大端面に十分に油が供給される。
【０００７】
円すいころ軸受を用いた場合に、前記油溜まりの一部または全体が、外輪の軌道面と外輪隣接部品の円すい面状の内径面部とで、断面Ｖ字状を成すようにしている。
このように断面Ｖ字状の油溜まりとすることで、運転時に外周に油がはりついても、外輪軌道面の全面を油に浸すことができ、外輪軌道面およびころ大端面に油が十分に供給される。
【０００８】
また、前記転がり軸受は略水平に配置されるものであり、前記外輪隣接部品の内径面に、軸受停止時に前記油溜まりの油が外部に零れることを防ぐ堰部を設けている。
軸受運転時に油溜まりの全周にはり付いている油は、軸受停止時には下部に集まって溜まることになるが、このように外輪隣接部品の内径面に堰部を設けることで、停止時に油が外部に零れることが防止される。
【０００９】
この発明の油潤滑外輪回転の転がり軸受装置は、前記転がり軸受の内輪および外輪が、各々非回転の車軸および車輪に取付けられたものであっても良い。
車輪を支持する軸受の場合、外輪回転において、簡単な構成で最適な油潤滑が確保できるものが強く要望される。この要望に対して、前記の外輪軌道面および外輪隣接部品で油溜まりを形成したことによる潤滑性向上効果、および構成簡易の効果が、有効に発揮される。
【００１０】
この発明の鉄道車両の車輪支持装置は、台車に設置された非回転の車軸に、転がり軸受装置を介して車輪を設置し、前記転がり軸受装置は、内輪および外輪が、各々前記車軸および車輪に取付けられ油潤滑で運転される複列の円すいころ軸受であって内輪に鍔部を有する複列の円すいころ軸受と、この複列の円すいころ軸受の外輪に隣接して外輪と共に回転する外輪隣接部品とを備え、前記外輪の軌道面と前記外輪隣接部品により軸受両端面で油溜まりを形成し、前記各油溜まりの一部または全体が、外輪の軌道面と外輪隣接部品の円すい面状の内径面部とで、断面Ｖ字状を成し、前記円すいころ軸受は略水平に配置されるものであり、前記外輪隣接部品の内径面に、軸受停止時に前記油溜まりの油が外部に零れることを防ぐ堰部を設けたものである。
このような非回転の車軸に車輪を設置した構成の鉄道車両の車輪支持装置は、一般に高速回転のために適用されるものであり、しかも軸受が外輪回転となるため、簡単な構成で最適な油潤滑が確保できるものが強く要望される。この要望に対して、前記の外輪軌道面および外輪隣接部品で油溜まりを形成したことによる潤滑性向上効果、および構成簡易の効果が、有効に発揮される。また、前記断面Ｖ字状の油溜まりとすることで、運転時に外周に油がはりついても、外輪軌道面の全面を油に浸すことができ、外輪軌道面およびころ大端面に油が十分に供給される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。この転がり軸受装置は、油潤滑，外輪回転で運転される転がり軸受１と、この転がり軸受１の外輪３に隣接して外輪３と共に回転する外輪隣接部品９とを備え、前記外輪３の軌道面３ａと外輪隣接部品９の外輪軌道面３ａに続く内径面部９ａとで、油溜まり６を形成したものである。
【００１２】
転がり軸受１は、複列の円すい軸受であり、各ころ列毎に設けられた二つの内輪２，２と、両列に共通に設けられた外輪３と、各列毎に保持器５に保持されて内外輪２，３間に介在した転動体である円すいころ４とで構成される。各内輪２は、軸受幅方向の端部側および中央側に大鍔部２ａおよび小鍔部２ｂを有している。
【００１３】
内輪２は固定の軸７に取付けられ、外輪３は回転体８の内径面に取付けられる。回転体８は、車輪、ギヤ、またはプーリ等からなる。回転体８は、外輪３の片方の幅面を当接させる鍔部８ａを有し、外輪３の他方の幅面は、止め環等となるリング部材８ｂに当接している。リング部材８ｂは、回転体８の本体に対してボルト等で固定されて回転体８の一部を構成する部品である。これら鍔部８ａおよびリング部材８ｂの内径面は、外輪３の軌道面３ａの最大径と略等しい径の円筒状面とされている。
回転体８には、軸受外輪の両側に延びるリング状の油溜まり形成部材１０が設けられている。この油溜まり形成部材１０と回転体８の鍔部８ａとで、片方の外輪隣接部品９が構成され、油溜まり形成部材１０とリング部材８ｂとでもう片方の外輪隣接部品９が構成される。
【００１４】
油溜まり形成部材１０は、外輪３の円すい面からなる軌道面３ａと共に油溜まり６を形成する部品であり、そのテーパ状の内径面部分と外輪軌道面３ａとでＶ字状断面形状（換言すればハ字状断面形状）の回転時油溜まり部６ａを形成する。油溜まり形成部材１０は、回転時油溜まり部６ａから若干軸方向に離れた内径面部に鍔状の堰部１０ａを有している。油溜まり形成部材１０は、具体的には、回転体８に接する外鍔部１０ｂから、円すい状部１０ｃ、および円筒状部１０ｄが続き、円筒状部１０ｄの軸方向の中間に上記の堰部１０ａが突出したものである。円すい状部１０ｃの内径面が、回転時油溜まり部６ａを形成する前記テーパ状の内径面部分となる。堰部１０ａは、内輪隣接部品１１の外径面に近接している。内輪隣接部品１１は、内輪２に隣接して軸７に取付けられたリング状の部品である。
油溜まり形成部材１０の円すい状部１０ｃの内径面、つまり外輪隣接部品９の内径面９ａにおけるテーパ状の内径面部分は、その最大径が、外輪３の軌道面３ａの最大径と略同じ径とされ、その径で油溜まり６の円筒面状の内径面部分（すなわち円筒状部１０ｄの内径面）が堰部１０ａまで延びている。
なお、油溜まり６の底面高さは、外輪軌道面３ａの最大径となる高さに略等しく、回転体８の鍔部８ａおよびリング部品８ｂの内径面の高さ位置となる。
油溜まり形成部材１０の堰部１０ａよりも端部側の内径面と、内輪隣接部品１１との間には、シール１２が設けられている。シール１２は、オイルシール等からなり、油溜まり形成部材１０に取付けられた回転側シール部品と内輪隣接部品１１に取付けられた内輪側シール部品とで接触シールとして構成されている。
【００１５】
なお、回転体８は、外輪３の幅面に接する鍔部８ａおよびリング部材８ｂを有しないものとし、油溜まり形成部材１０を外輪３の幅面に直接に接触させても良い。その場合、油溜まり形成部材１０が単独で外輪隣接部品９となり、また外輪３の回転体８に対する軸方向の固定は、油溜まり形成部材１０と共に行われることになる。
【００１６】
図３は、この実施形態にかかる転がり軸受装置を応用した鉄道車両の車輪支持装置の概略断面図を示す。台車２１に設置された固定の車軸７Ａに、転がり軸受装置Ａを介して車輪８Ａが支持されている。車軸７Ａにはモータ２２のステータ２３が設けられ、モータ２２のロータ２４は、取付部材２５を介して車輪８Ａに直結されている。転がり軸受装置Ａは、図１，図２に示したものであり、車輪８Ａおよび車軸７Ａは、図１，図２の転がり軸受装置における回転体８および軸７からなる。
【００１７】
上記構成の作用を説明する。図２に示すように、軸受停止時は、油溜まり６の油２０は、外輪隣接部品９の堰部１０ａから零れない程度のレベルＬまで溜まっている。軸受の運転状態では、この油２０は、外輪３および外輪隣接部品９の回転に伴い、遠心力によって油溜まり６の全周にはりつく。このとき、油２０は、同図に図示のように、油溜まり６のＶ字状断面形状を成す部分（回転時油溜まり部６ａ）の全体に溜まる程度のレベルとなり、外輪３の軌道面３ａの全面が油２０に浸った状態となる。このため、外輪軌道面３ａ、ころ４の大端面、および内輪大鍔部２ａの内面の全てに油が供給される。このように、油浴潤滑・外輪回転の場合でも、最適な潤滑状態が確保される。
油溜まり６の形状は、このように片面が外輪軌道面３ａで形成されるＶ字状断面形状を成す溝状部分と、この溝状部分から堰部１０ａまで続く円筒面状の底面形状部分とで構成されるため、運転時に外輪軌道面３ａを油２０に浸して良好を潤滑すると共に、軸受停止時に下部に集まる油２０を大容量の円筒面状底面部分に溜めておくことができる。
【００１８】
なお、前記実施形態では、外輪隣接部品９の内径面部分で油溜まり６を形成したが、外輪隣接部品９の幅面で油溜まり６を形成しても良い。例えば、油溜まり形成部品１０の回転体８に接する幅面を、外輪軌道面３ａの最大径まで平面状に延びるものとし、この幅面と外輪軌道面３ａとで油溜まりを形成しても良い。
【００１９】
【発明の効果】
この発明の油潤滑外輪回転の転がり軸受装置は、油潤滑，外輪回転で運転される転がり軸受と、この転がり軸受の外輪に隣接して外輪と共に回転する外輪隣接部品とを備え、前記外輪の軌道面と前記外輪隣接部品により油溜まりを形成したものであるため、油浴潤滑、外輪回転の場合でも、簡単な構成で適切な潤滑状態が確保できる。
転がり軸受が、内輪に鍔部を有する複列の円すいころである場合は、内輪の鍔部やこの大端面の潤滑も良好に行える。さらに、油溜まりが、外輪の軌道面と軸受隣接部品の円すい面状の内径面部とで断面Ｖ字状を成す場合は、外輪軌道面や内輪鍔部、ころ大端面等の潤滑に、最適な状態が確保できる。
転がり軸受の内輪および外輪が、各々非回転の車軸および車輪に取付けられたものである場合は、外輪軌道面および外輪隣接部品で油溜まりを形成したことによる潤滑性向上効果、および構成簡易の効果が、有効に発揮される。
この発明の鉄道車両の車輪支持装置は、台車に設置された非回転の車軸に、油潤滑の転がり軸受装置を介して車輪を設置したものにおいて、外輪の軌道面と外輪隣接部品により油溜まりを形成したため、油浴潤滑、外輪回転でありながら、簡単な構成で適切な潤滑状態が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる転がり軸受装置の断面図である。
【図２】その作用説明図である。
【図３】同転がり軸受装置を応用した鉄道車両の車輪支持装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１…転がり軸受
２…内輪
３…外輪
４…ころ
６…油溜まり
７…軸
８…回転体
８Ａ…車輪
９…外輪隣接部品
１０…油溜まり形成部品
１０ａ…堰部
１２…シール
２０…油
【図１】
0003952244.tif 000002
【図２】
0003952244.tif 000003
【図３】
0003952244.tif 000004