(57)【要約】【課題】円すいころの大端面及び保持器のポケットの内面の摩耗を抑制する。【解決手段】円すいころ４の大端面１３に高分子化合物製の摺動部２１を固定する。摺動部２１が大端面１３とポケット１８の内面２０との間に介在し、大端面１３と内面２０とが直接に接触することを避け、大端面１３や内面２０の摩耗を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道面及び大つばを有する軌道輪と、
前記軌道面を転がる円すいころと、
前記円すいころをポケットに収める保持器と、
前記円すいころの大端面に固定され、当該大端面と前記ポケットの内面との間に介在する高分子化合物製の摺動部と、
を備える円すいころ軸受。
【請求項２】
前記摺動部が、前記ポケットの内面と平行な表面で接触する形状になっている請求項１に記載の円すいころ軸受。
【請求項３】
前記摺動部が、前記ポケットの内面に向かって突き出た凸状表面で当該内面と接触する形状になっている請求項１に記載の円すいころ軸受。
【請求項４】
前記高分子化合物が、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド及びポリイミドの中から選択されたいずれか１つからなる請求項１から３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【請求項５】
鉄道車両駆動装置の回転軸を支持する請求項１から４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円すいころ軸受に関し、特に保持器と円すいころの摩耗防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受は、各円すいころ間の周方向間隔を所定間隔に保つための保持器を備える。保持器は、小径側の環状部と、大径側の環状部と、これら環状部間をポケットに分ける柱部とを有する。円すいころは、ポケットの内面に接触しながら軌道輪の軌道面を転がることになる。その接触は、柱部のポケットの内面部分、小径側の環状部のポケット内面部分、大径側の環状部のポケット内面部分で生じ得る。
【０００３】
円すいころ軸受は、軌道面、円すいころの転動面、保持器が円すい状に基づいているので、鉄道車両の駆動装置の様に横軸を支持する用途で使用される場合、転がる円すいころとポケットの内面の接触は、主に大径側の環状部のポケット内面部分と円すいころの大端面とで生じ、この接触部で摩耗が発生する。
【０００４】
この摩耗対策として、ポケットの内面のうち、円すいころの大端面と接触する部分に、凸曲面を形成することが提案されている（特許文献１）。このようにすると、円すいころの大端面とポケットの内面との当たりが改善されると共に、これらの接触部に潤滑油が供給され易くなり、保持器寿命を向上させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９３７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の摩耗対策は、円すいころの大端面とポケットの内面とが接触することに変わりはなく、潤滑状態が悪い場合には当該接触部に摩耗が生じる。前述の凸曲面は、高さ０．１ｍｍ未満を好ましい設定値とするような僅かな凸状なので、摩耗によって効果を無くし易い問題がある。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、円すいころの大端面及び保持器のポケットの内面の摩耗を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、この発明は、軌道面及び大つばを有する軌道輪と、前記軌道面を転がる円すいころと、前記円すいころをポケットに収める保持器と、前記円すいころの大端面に固定され、当該大端面と前記ポケットの内面との間に介在する高分子化合物製の摺動部と、を備える円すいころ軸受、という構成を採用したものである。
【０００９】
上記構成によれば、円すいころの大端面とポケットの内面との間に、摺動性の良好な高分子化合物製の摺動部が介在するため、当該大端面とポケットの内面とが直接に接触することを避け、円すいころの大端面やポケットの内面の摩耗を抑制することができる。
【００１０】
好ましくは、前記摺動部が、前記ポケットの内面と平行な表面で接触する形状になっているとよい。
このようにすると、ポケットの内面と摺動部とが平行な面同士で接触することになり、その接触面積を広くして接触面圧を下げることができる。摺動部とポケットの内面の接触面圧を下げると、摺動部の摩耗を抑制することができ、摺動部の機能がより長期間維持される。
【００１１】
また、好ましくは、前記摺動部が、前記ポケットの内面に向かって突き出た凸状表面で当該内面と接触する形状になっているとよい。
このようにすると、摺動部がポケットの内面と接触する領域は円すいころの中心軸周りの環状に生じるので、凸状表面を環状に形成することになり、この凸状表面の中心軸側が油溜りとなる。このため、摺動部とポケットの内面との間の潤滑状態が良好になる。
【００１２】
また、好ましくは、前記高分子化合物が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）及びポリイミド（ＰＩ）の中から選択されたいずれか１つからなるとよい。
これらＰＥＥＫ等は、耐摩耗性及び耐熱性に優れるので、他の高分子化合物製の摺動部を採用した場合よりも摩耗を抑制することができ、摺動部の機能がより長期間維持される。
【００１３】
この発明に係る円すいころ軸受は、耐摩耗性に優れるので、軸受にとって過酷な環境となる鉄道車両駆動装置の回転軸を支持する用途に好適である。
【発明の効果】
【００１４】
上述のように、この発明は、上記構成の採用により、円すいころの大端面及びポケットの内面間に摺動部が介在し、両面の直接接触が避けられるので、円すいころの大端面及び保持器のポケットの内面の摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第１実施形態に係る円すいころ軸受の構成を示す断面図
【図２】図１の円すいころの大端面を円すいころの中心軸方向から示す部分拡大図
【図３】図１の摺動部とポケットの内面の接触状態を示す部分拡大断面図
【図４】第１実施形態に係る円すいころ軸受を使用した鉄道車両駆動装置の構成を示す断面図
【図５】第２実施形態に係る円すいころ及び摺動部付近を示す断面図
【図６】第３実施形態に係る摺動部付近を示す断面図
【図７】第４実施形態に係る摺動部付近を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１に第１実施形態の円すいころ軸受１を示す。この円すいころ軸受１は、第１の軌道輪２と、第２の軌道輪３と、これら両軌道輪２，３間に介在する複数の円すいころ４と、これら円すいころ４を保持する保持器５とを備える。軌道輪２，３の中心軸及び保持器５の中心軸は、円すいころ軸受１の軸受中心軸に一致している。以下、軸受中心軸に沿った方向のことを単に「軸方向」といい、その中心軸に直角な方向のことを単に「径方向」といい、その中心軸周りの円周方向のことを単に「周方向」という。
【００１７】
第１の軌道輪２は、外周に形成された軌道面６及び大つば７を有する環状体からなる。第２の軌道輪３は、内周に形成された軌道面８を有する環状体からなる。軌道面６，８は、それぞれ軸方向一端から他端に向かって進むに連れて次第に大径となる円すい面状に形成されている。
【００１８】
円すいころ４は、大つば７に案内されながら軌道面６，８を転がるようになっている。円すいころ４は、軌道面６，８に接触する転動面９と、転動面９の小径側に連なる小径側面取り１０と、転動面９の大径側に連なる大径側面取り１１と、小径側面取り１０の小径縁に連なる小端面１２と、大径側面取り１１の大径縁に連なる大端面１３とを有する。これら転動面９〜大端面１３は、鉄系材料製の単一部材に形成されている。
【００１９】
円すいころ４の大端面１３は、大つば７に接触する被案内部１４と、被案内部１４から小端面１２側に凹んだぬすみ部１５とからなる。被案内部１４は、円すいころ４の中心軸周りの円周方向に連なる環状の仕上げ面になっている。
【００２０】
保持器５は、円すいころ４に対して小端面１２側で周方向に連なる小径側の環状部１６と、円すいころ４に対して大端面１３側で周方向に連なる大径側の環状部１７と、これら両環状部１６，１７間を複数のポケット１８に分ける柱部１９とを有する。ポケット１８は、周方向に等配されている。保持器５は、各ポケット１８に収まる円すいころ４間の周方向間隔を柱部１９によって所定間隔に保つ。
【００２１】
保持器５は、鋼板により形成されている。ポケット１８の内面２０のうち、円すいころ４の転動面９に接触する柱部１９の周方向端部には、鋼板を打ち抜いたポケット用の穴縁を潰す面押し加工が施されており、柱部１９と転動面９とのエッジ当たりが生じないようになっている。
【００２２】
ポケット１８の内面２０は、ポケット１８の形状を規定する保持器５の表面部からなり、小径側の環状部１６の一部と、大径側の環状部１７の一部と、周方向に向き合う柱部１９の一部とにより形成されている。
【００２３】
この円すいころ軸受１は、図２、図３に示すように、円すいころ４の大端面１３とポケット１８の内面２０との間に介在する摺動部２１をさらに備える。
【００２４】
摺動部２１は、高分子化合物により形成された固形部材からなる。摺動部２１は、ぬすみ部１５に固定されている。その固定には、接着剤が用いられている。被案内部１４を仕上げ加工した後でぬすみ部１５に摺動部２１を固定することが可能である。この固定方法によれば、被案内部１４の加工方法は従来と変わらず、加工精度を落とすことなく円すいころ４を製造することができる。摺動部２１の固定手段は、接着剤の以外でもよく、例えば、摺動部２１とぬすみ部１５のねじ締結、当該ねじ締結と接着剤の併用等、適宜の固定手段を採用することができる。
【００２５】
摺動部２１は、ぬすみ部１５に固定された状態で被案内部１４よりも大径側の環状部１７に向かって突き出る部分を有するように形成されている。軸受運転中、円すいころ４の自転・公転運動に伴い、摺動部２１は、被案内部１４に対する突出部分の表面においてポケット１８の内面２０に接触する。ポケット１８の内面２０のうち、摺動部２１と接触する部分は、大径側の環状部１７上に限られている。
【００２６】
摺動部２１の被案内部１４に対する突出量が十分に残り、摺動部２１が大端面１３と内面２０との間に介在可能な状態のとき、軸受運転中、摺動部２１は、ポケット１８の内面２０のみと接触し、大つば７に接触せず、被案内部１４は、ポケット１８の内面２０に接触せず、大つば７のみと接触する。したがって、円すいころ４の大端面１３とポケット１８の内面２０との直接接触が避けられる。
【００２７】
円すいころ軸受１の使用期間が長くなり、摺動部２１の摩耗が進んで摺動部２１が大端面１３と内面２０との間に常時介在することが不可能な状態になると、摺動部２１の寿命となる。このため、摺動部２１は、なるべく耐摩耗性、耐熱性に優れた高分子化合物により形成されていることが好ましい。
【００２８】
そのような高分子化合物として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）が挙げられる。摺動部２１は、ＰＥＥＫ、ＰＡＩ、ＰＩの中から選択されたいずれか１つからなる高分子化合物により形成されている。摺動部２１は、被案内部１４及びポケット１８の内面２０よりも低摩擦係数な表面でポケット１８の内面２０に接触する。
【００２９】
この円すいころ軸受１は、上述のようなものであり、円すいころ４の大端面１３と、ポケット１８の内面２０との間に、摺動性の良好な高分子化合物製の摺動部２１が介在するため、円すいころ４の大端面１３とポケット１８の内面２０とが直接に接触しない。したがって、この円すいころ軸受１は、円すいころ４の大端面１３及びポケット１８の内面２０の摩耗を抑制することができ、ひいては、軸受の耐摩耗性や耐焼き付き性を向上させることができる。
【００３０】
また、この円すいころ軸受１は、耐摩耗性及び耐熱性に優れたＰＥＥＫ又はＰＡＩ又はＰＩにより形成された摺動部２１を採用しているので、他の高分子化合物を採用した場合よりも摺動部２１の摩耗を抑制し、摺動部２１の機能をより長期間維持することができる。
【００３１】
図４は、この円すいころ軸受１が使用された鉄道車両用駆動装置を示す。この鉄道車両用駆動装置は、車輪３１の車軸３２に固設された大歯車３３と、回転駆動源から駆動力を伝達される小歯車３４とが噛み合わされ、小歯車３４から大歯車３３へ伝達されたトルクが車軸３２へ伝達されるようになっている。小歯車３４の回転軸３５は、一対の円すいころ軸受１，１によって支持されている。円すいころ軸受１は、大歯車３３の一部が浸漬し、その回転によってかき上げられる油溜まり３７のギヤ油によって潤滑されるため、ギヤ油の飛沫が円すいころ軸受１にあまり供給されず、円すいころ軸受１内の潤滑が不十分となることがある。特に、寒冷地で夜間停止し、早朝に走行し始めるときには、ギヤ油の粘度が高くなっているので、ギヤ油の飛沫がほとんど円すいころ軸受１に供給されず、潤滑状態が悪化することがある。円すいころ軸受１は、上述のように耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させたものなので、そのような過酷な潤滑環境においても寿命延長に有利なものである。
【００３２】
第２実施形態を図５に基づいて説明する。なお、以下では、第１実施形態との相違点を述べるに留める。第２実施形態の円すいころ５０は、ぬすみ部の中央に形成された雌ねじ穴５１を有する。雌ねじ穴５１は、円すいころ５０の中心軸と同心になっている。摺動部５２は、ねじ頭部５３と、雄ねじ軸５４とを有し、ねじ頭部５３で保持器５のポケットの内面と接触するようになっている。摺動部５２は、雌ねじ穴５１に雄ねじ軸５４をねじ込むねじ締結によって円すいころ５０の大端面に固定されている。第２実施形態は、ねじ締結のみで摺動部５２を固定しているので、接着固定の場合と比して、寿命の尽きた摺動部５２を交換する作業を容易にすることができる。
【００３３】
第３実施形態を図６に基づいて説明する。第３実施形態の摺動部６０は、ポケット１８の内面２０と平行な表面６１で接触する形状になっている。
【００３４】
ポケット１８の内面２０のうち、摺動部６０と接触し得るのは、大径側の環状部１７の表面部分である。表面６１は、円すいころ４の中心軸を含む任意の断面において、当該大径側の環状部１７の表面部分と平行な母線形状を有する（すなわち、表面６１は、その母線形状を円すいころ４の中心軸回りに１周させた円すい面状になっている。）。図中に保持器５を二点鎖線で描き、摺動部６０と、ポケット１８の内面２０とが接触しているときの様子を示す。摺動部６０とポケット１８の内面２０とは、平行な面（表面６１と環状部１７の表面部分）同士で接触することになる。このため、第３実施形態は、第１実施形態に比して、摺動部６０とポケット１８の内面２０との接触面積を広くして接触面圧を下げ、摺動部６０の摩耗をより抑制し、摺動部６０の機能をより長期間維持することができる。
【００３５】
第４実施形態を図７に基づいて説明する。第４実施形態の摺動部７０は、ポケット１８の内面２０に向かって突き出た凸状表面７１でポケット１８の内面２０と接触する形状になっている。
【００３６】
凸状表面７１は、円すいころ４の中心軸を含む任意の断面において、当該大径側の環状部１７の表面部分に向かって突き出る円弧状の母線形状を有する（すなわち、凸状表面７１は、その母線形状を円すいころ４の中心軸回りに１周させた環状になっている。）。この凸状表面７１の中心軸側が凹所７２になっている。凹所７２は、軸受運転中、油溜りとなる。図中に保持器５を二点鎖線で描き、摺動部７０と、ポケット１８の内面２０とが接触しているときの様子を示す。軸受運転中、凹所７２内の油は、突状表面７１とポケット１８の内面２０との間に供給される。このため、第４実施形態は、摺動部７０とポケット１８の内面２０との間の潤滑状態が良好になる。
【００３７】
突状表面７１は、油溜りとなる凹所を成すことができればよく、断面円弧状以外の形状にしてもよい。好ましくは、図示のように、凹所７２から摺動部７０とポケット１８の内面２０の接触部に向かって次第に狭まる楔状空間を成す突状表面７１の採用により、凹所７２内の潤滑油が突状表面７１とポケット１８の内面２０との接触部まで届き易くすることができる。この発明の技術的範囲は、上述の各実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づく技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００３８】
１  円すいころ軸受
２  軌道輪
４，５０  円すいころ
５  保持器
６  軌道面
７  大つば
１３  大端面
１４  被案内部
１５  ぬすみ部
１６  小径側の環状部
１７  大径側の環状部
１８  ポケット
１９  柱部
２０  ポケットの内面
２１，５２，６０，７０  摺動部
３５  回転軸
５１  雌ねじ穴
５４  雄ねじ軸
６１  表面
７１  突状表面
７２  凹所
【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】
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【図７】
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