(57)【要約】【課題】外輪とシール板の嵌合面の摩耗を低減することができる鉄道車両用軸受ユニットを提供する。【解決手段】鉄道車両のハウジングＨに装着される外輪２１と、外輪２１と同心配置され、鉄道車両の車軸Ｓに装着される内輪２２と、外輪２１と内輪２２との間に転動自在に配置される複数の円すいころ２３と、外輪２１に嵌合固定され、軸受空間を密封する円環状のシール板３０と、を備え、シール板３０の外輪２１との嵌合面３１ａ及び外輪２１のシール板３０との嵌合面２１ａの少なくとも一方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成される。【選択図】図３
2017129252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両のハウジングに装着される固定輪と、
前記固定輪と同心配置され、鉄道車両の車軸に装着される回転輪と、
前記固定輪と前記回転輪との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記固定輪に嵌合固定され、軸受空間を密封する円環状のシール板と、を備える鉄道車両用軸受ユニットであって、
前記シール板の前記固定輪との嵌合面及び前記固定輪の前記シール板との嵌合面の少なくとも一方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されることを特徴とする鉄道車両用軸受ユニット。
【請求項２】
前記シール板に取り付けられ、軸受ユニットの状態を検出するセンサを備えることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用軸受ユニット。
【請求項３】
前記シール板に、前記ハウジング方向に向けて突出する少なくとも１つの突出部が設けられ、
前記回転輪の回転時において前記固定輪が前記ハウジングに対して相対回転する際に、前記シール板の前記突出部が前記ハウジングに設けられる停止部に接触することで、前記ハウジングに対する前記シール板の相対回転が防止されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両用軸受ユニットとして、固定輪である外輪に嵌合されたシール板にセンサを取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。通常、上記特許文献１、２のような鉄道車両用軸受ユニットでは、ハウジングと外輪が隙間嵌めであるため、運転中に外輪がハウジングに対して相対回転（クリープ）する。このとき、シール板は外輪に嵌合されているため、シール板とセンサも外輪と共に相対回転して、センサーケーブルの断線などが生じる可能性がある。
【０００３】
そして、この問題を回避するため、上記特許文献１、２に記載の鉄道車両用軸受ユニットでは、シール板に設けられる突出部又は止め具とハウジングに設けられるリブとを接触させることで、シール板の相対回転を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４０１８４８号公報
【特許文献２】特許第５１６３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１、２に記載の鉄道車両用軸受ユニットにおいて、外輪を相対回転させようとする力（クリープ力）が大きい場合、シール板に対して外輪が相対回転するため、外輪とシール板の嵌合面に摩耗が生じて、グリース漏れが生じる可能性があった。また、シール板の突出部又は止め具とハウジングのリブとの間で繰り返し応力が生じるため、ハウジングのリブに摩耗や変形などが生じて、ハウジングの使用寿命に影響を及ぼす可能性があった。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外輪とシール板の嵌合面の摩耗を低減することができる鉄道車両用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】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）鉄道車両のハウジングに装着される固定輪と、固定輪と同心配置され、鉄道車両の車軸に装着される回転輪と、固定輪と回転輪との間に転動自在に配置される複数の転動体と、固定輪に嵌合固定され、軸受空間を密封する円環状のシール板と、を備える鉄道車両用軸受ユニットであって、シール板の固定輪との嵌合面及び固定輪のシール板との嵌合面の少なくとも一方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されることを特徴とする鉄道車両用軸受ユニット。
（２）シール板に取り付けられ、軸受ユニットの状態を検出するセンサを備えることを特徴とする（１）に記載の鉄道車両用軸受ユニット。
（３）シール板に、ハウジング方向に向けて突出する少なくとも１つの突出部が設けられ、回転輪の回転時において固定輪がハウジングに対して相対回転する際に、シール板の突出部がハウジングに設けられる停止部に接触することで、ハウジングに対するシール板の相対回転が防止されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の鉄道車両用軸受ユニット。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シール板の固定輪との嵌合面及び固定輪のシール板との嵌合面の少なくとも一方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されるため、固定輪とシール板の嵌合面の摩擦係数を低下して、シール板を相対回転させようとするクリープ力を低減することができる。このため、固定輪とシール板の嵌合面の摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る鉄道車両用軸受ユニットの一実施形態をセンサ側から見た正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２のシール板の周辺の拡大断面図である。
【図４】グリース漏れ確認試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る鉄道車両用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。
【００１１】
本実施形態の鉄道車両用軸受ユニット１０は、図１及び図２に示すように、鉄道車両の車軸Ｓを回転自在に支持する複列円すいころ軸受２０を備える。そして、車軸Ｓの外端部（図１の右端部）には、鉄道車両の不図示の車輪が取り付けられている。
【００１２】
複列円すいころ軸受２０は、鉄道車両のハウジングＨに内嵌される一体型の外輪（固定輪）２１と、外輪２１の内径側に同心配置され、車軸Ｓに外嵌される一対の内輪（回転輪）２２と、外輪２１と一対の内輪２２との間に転動自在に配置される複数の円すいころ（転動体）２３と、複数の円すいころ２３を周方向に等間隔に保持する一対の保持器２４と、一対の内輪２２間に配置される間座２５と、を備える。
【００１３】
また、鉄道車両用軸受ユニット１０は、車軸Ｓに外嵌され、車輪から離間する側の内輪２２の軸方向外端面と当接する円筒形状の前蓋２６と、車軸Ｓに外嵌され、車輪側の内輪２２の軸方向外端面と当接する円筒形状の後蓋２７と、外輪２１と前蓋２６との間との間を密封する円環状のシール板３０と、外輪２１と後蓋２７との間との間を密封するシール装置４０と、を備える。そして、この鉄道車両用軸受ユニット１０では、内輪２２、前蓋２６、及び後蓋２７が車軸Ｓと共に回転する。
【００１４】
シール装置４０は、図２に示すように、外輪２１の内周面の軸方向外端部に内嵌固定されるスリンガ４１と、スリンガ４１の内周面に取り付けられ、後蓋２７の外周面に接触するシール部材４２と、を備える。また、スリンガ４１の先端部が、後蓋２７に形成される凹溝２７ａに微小な隙間を介して挿入されることにより、ラビリンスシールが形成されている。
【００１５】
シール板３０は、図３に示すように、外輪２１の内周面の軸方向外端部に内嵌固定される外径側円筒部３１と、外径側円筒部３１の軸方向外端部から径方向内側に延びる断面クランク形状の円環部３２と、円環部３２の径方向外端部から軸方向内側に延びる内径側円筒部３３と、を有する。また、シール板３０の内径側円筒部３３が、前蓋２６に形成される凹溝２６ａに微小な隙間を介して挿入されることにより、ラビリンスシールが形成されている。
【００１６】
また、図１及び図２に示すように、シール板３０の軸方向外側面には、軸受ユニット１０の状態を検出するセンサ１１が取り付けられている。また、車軸Ｓの外周面には、外周面に凹凸が形成されるエンコーダ１２が前蓋２６と当接して外嵌されている。また、エンコーダ１２の軸方向外端面には、カバー１３ａを備える環状部材１３がボルトにより固定されている。
【００１７】
また、シール板３０には、センサ１１を取り付けた位置から円周方向に外れた複数個所（本実施形態では２個所）に、ハウジングＨ方向に突出する突出部３４がそれぞれ形成されている。この２つの突出部３４は、内輪２２の回転時において外輪２１がハウジングＨに対して相対回転する際に、ハウジングＨに設けられる停止凸部（停止部）Ｈ１に接触することで、ハウジングＨに対するシール板３０の相対回転を防止する。また、停止凸部Ｈ１は、ハウジングＨの内周面から径方向内側に突出ように形成されている。なお、突出部３４は、本実施形態ではシール板３０と一体的に形成されているが、別部品にしてシール板３０にねじなどにより固定されるようにしてもよい。
【００１８】
そして、本実施形態では、図３に示すように、シール板３０の外径側円筒部３１の外輪２１との嵌合面であるシール側嵌合面３１ａに、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されている。また、これに限定されず、外輪２１の内周面のシール板３０との嵌合面である外輪側嵌合面２１ａに、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成してもよい。さらに、シール側嵌合面３１ａ及び外輪側嵌合面２１ａの両方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成してもよい。
【００１９】
リン酸塩被膜は、防錆効果に加えて、その上に形成される二硫化モリブデン被膜の下地層となり、二硫化モリブデン被膜をシール側嵌合面３１ａや外輪側嵌合面２１ａに強固に接着させる。
【００２０】
リン酸塩被膜を形成する方法としては、化成処理が好ましい。化成処理は、金属表面にリン酸塩被膜を形成する方法として一般的な方法であり、簡便で、製造コストを低減することができる。具体的には、リン酸鉄やリン酸亜鉛、リン酸マンガン等のリン酸塩を含有するリン酸塩溶液を、シール側嵌合面３１ａや外輪側嵌合面２１ａに塗布し、加温して被膜を生成させる。塗布の代わりに、シール側嵌合面３１ａや外輪側嵌合面２１ａを、リン酸塩溶液に浸漬してもよい。
【００２１】
次いで、二硫化モリブデン被膜を形成する方法としては、二硫化モリブデン粉末と適当なバインダーとを含有する二硫化モリブデン溶液を、リン酸塩被膜を形成したシール側嵌合面３１ａや外輪側嵌合面２１ａに塗布し、バインダーを硬化させて被膜を形成する。塗布の代わりに、シール側嵌合面３１ａや外輪側嵌合面２１ａを、二硫化モリブデン溶液に浸漬してもよい。そして、成膜に際して、リン酸塩被膜の凹部に二硫化モリブデン粉末の一部が入り込み、二硫化モリブデン被膜のリン酸塩被膜との接着性が高まる。
【００２２】
このように両被膜とも、塗布あるいは浸漬という簡便な方法で形成することができ、製造コストを低く抑えることができる。
【００２３】
また、両被膜とも、薄すぎるとそれぞれの効果が発現しない、あるいは効果が早期に消失するようになり、厚すぎると被膜に亀裂が発生するなどして剥離するおそれがある。そのため、リン酸塩被膜の厚さについては２〜５μｍとすることが好ましく、二硫化モリブデン被膜の厚さについては１０〜２０μｍとすることが好ましい。
【００２４】
なお、リン酸塩被膜には、亜鉛、マンガン等の一般的なリン酸塩被膜に添加される添加剤を添加することができ、リン酸塩溶液にこれら添加剤を添加する。また、二硫化モリブデン被膜にも、潤滑性能を高めるために、他の固体潤滑剤等を添加することができ、二硫化モリブデン溶液に他の固体潤滑剤を添加する。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の鉄道車両用軸受ユニット１０によれば、シール板３０の外径側円筒部３１の外輪２１との嵌合面であるシール側嵌合面３１ａに、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されるため、シール側嵌合面３１ａの摩擦係数を低下して、シール板３０を相対回転させようとするクリープ力を低減することができる。このため、外輪２１とシール板３０の嵌合面である外輪側嵌合面２１ａ及びシール側嵌合面３１ａの摩耗を低減することができるので、グリース漏れを防止することができる。
【００２６】
また、シール板３０を相対回転させようとするクリープ力を低減することができるため、シール板３０の突出部３４とハウジングＨの停止凸部Ｈ１との間で生じる応力を低減することができる。これにより、ハウジングＨを長寿命化することができるので、軸受ユニット１０のメンテナンスコストを低減することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、ラビリンスシールを形成する非接触シールに本発明を適用する場合を例示したが、これに限定されず、接触シールに本発明を適用してもよい。
【実施例】
【００２８】
本発明の作用効果を確認するため、シール側嵌合面にリン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成した鉄道車両用軸受ユニット（本実施例）と被膜を形成しない鉄道車両用軸受ユニット（比較例）を作成して、それぞれに対してグリース漏れ確認試験を行った。試験時間は１４００時間である。結果を図４に示す。
【００２９】
図４から明らかなように、比較例ではグリース漏れが約３．４５ｇ確認されたのに対して、実施例ではグリース漏れは確認されなかった。従って、外輪とシール板の嵌合面にリン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成する本発明の有効性が実証された。
【符号の説明】
【００３０】
１０    鉄道車両用軸受ユニット
１１    センサ
２０    複列円すいころ軸受
２１    外輪（固定輪）
２１ａ  外輪側嵌合面
２２    内輪（回転輪）
２３    円すいころ（転動体）
３０    シール板
３１    外径側円筒部
３１ａ  シール側嵌合面
３２    円環部
３３    内径側円筒部
３４    突出部
Ｈ      ハウジング
Ｈ１    停止凸部（停止部）
Ｓ      車軸
【図１】
2017129252.tif 000003
【図２】
2017129252.tif 000004
【図３】
2017129252.tif 000005
【図４】
2017129252.tif 000006