(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重や衝撃、振動を受けてたわみを生じる回転軸と、前記回転軸に外装されるとともに前記荷重や衝撃、振動を受けて前記回転軸に対して相対移動の発生する転がり軸受の内輪の軸方向一方側端面を、前記回転軸に外嵌固定される固定環の軸方向他方側端面に対して当接させて位置決めした軸受ユニットであって、
前記内輪の軸方向一方側端面と、固定環の前記内輪の軸方向一方側端面と当接する軸方向他方側端面の径方向内方の内周面と、前記内周面の軸方向一方側にあって径方向内方に突出する突出部または突出部材と、が形成する空間に潤滑油を含有する樹脂である含油部材が配設され、
前記含油部材は、前記突出部または突出部材より径方向内方まで突出し径方向内方と軸方向一方側の径方向内方部分とが露出する形態で配設されるとともに、前記固定環の内周面は、前記突出部または突出部材の径方向内方部分から前記回転軸に対して前記固定環が外嵌固定される前記突出部または突出部材の径方向内方部分よりも径方向外方にある部分まで縮径することなく形成され、
前記含油部材が、前記内輪と前記突出部または突出部材との間で軸方向に圧縮される形態で組み込まれている、ことを特徴とする軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸に外装される転がり軸受の内輪を前記回転軸に外嵌固定される固定環の一方軸端面に対して当接させて位置決めした軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の鉄道車両の車軸保持用軸受ユニットＢの要部を拡大して示す断面図である。
【０００３】
軸受ユニットＢは、車軸１を支持する軸受３と、この軸受３を軸方向不動に固定する固定環としての後蓋９と、軸受３の端部を含む密封領域を密封して外部から泥水や塵埃等が軸受内部に侵入するのを防止する密封装置８とを備える。
【０００４】
軸受３は、外輪１０と、内輪１１と、両輪間の複列円錐ころ１２と、円錐ころの保持器１３とを備え、内輪１１が、後蓋９と不図示の前蓋とで軸方向で挟持されることで軸方向不動とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような軸受ユニットにおいては、車両の走行に伴い、径方向や軸方向の荷重や衝撃、振動を受けて、車軸１に微小なたわみや軸受３に対する微小な相対移動が発生している。この場合、内輪１１と後蓋９は共に金属材で構成されているから、前記たわみや微小相対移動の状況によっては、内輪１１と後蓋９の軸方向の当接面３０が擦り合わされて金属摩耗粉２５が発生する現象いわゆるフレッチングが発生する可能性がある。
【０００６】
そして、内輪１１と後蓋９の当接面３０間は、密封領域３１につながっているので、前記金属摩耗粉２５が、密封領域３１に侵入して軸受３の転動面等に噛み込んでそれらの摩耗を促進させて軸受３の寿命ひいては軸受ユニットそのものの寿命に影響を及ぼし得る。したがって、前記フレッチングの発生の抑制には前記当接面を潤滑することが考えられる。
【０００７】
本発明は、上記した軸受ユニットにおいて、前記当接面を潤滑してそこでの摩耗を軽減して前記フレッチング発生を抑制するに際し、簡易低コストな構造でもってフレッチングの発生の抑制を長期にわたり効果的にでき、かつ保守性に優れたものとすることを解決すべき共通の課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の軸受ユニットは、荷重や衝撃、振動を受けてたわみを生じる回転軸と、前記回転軸に外装されるとともに前記荷重や衝撃、振動を受けて前記回転軸に対して相対移動の発生する転がり軸受の内輪の軸方向一方側端面を、前記回転軸に外嵌固定される固定環の軸方向他方側端面に対して当接させて位置決めした軸受ユニットであって、前記内輪の軸方向一方側端面と、固定環の前記内輪の軸方向一方側端面と当接する軸方向他方側端面の径方向内方の内周面と、前記内周面の軸方向一方側にあって径方向内方に突出する突出部または突出部材と、が形成する空間に潤滑油を含有する樹脂である含油部材が配設され、前記含油部材は、前記突出部または突出部材より径方向内方まで突出し径方向内方と軸方向一方側の径方向内方部分とが露出する形態で配設されるとともに、前記固定環の内周面は、前記突出部または突出部材の径方向内方部分から前記回転軸に対して前記固定環が外嵌固定される前記突出部または突出部材の径方向内方部分よりも径方向外方にある部分まで縮径することなく形成され、前記含油部材が、前記内輪と前記突出部または突出部材との間で軸方向に圧縮される形態で組み込まれているものである。
【０００９】
本発明によると、内輪と固定環の当接面の近傍に潤滑油を含有する含油部材を配設するだけの潤滑構造であるから、構造が簡易で低コストのものとなる。また、含油部材から潤滑油が滲み出る量を徐々にできるから、フレッチングの発生の抑制を長期にわたり効果的にでき、また含油部材に含有されている潤滑油が不足しても新たな含油部材と簡単に交換して前記当接面に対する潤滑が可能となるからその保守性に優れたものとなる。
【００１０】
なお、従来の前記当接面における潤滑構造として例えば固定環に潤滑油供給通路を形成し、潤滑油供給源から通路を介して潤滑油を供給する形態のものがあるが、このような形態では、本発明とは異なって、潤滑油供給源の形成および配置、通路の形成などで構造が複雑、高コストとなり、また、潤滑油供給源から常時、潤滑油が供給されるので、本発明とは異なって、潤滑油が早期に不足してきて潤滑油の供給のための保守に問題がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１および図２は本発明の実施形態に係り、図１は、鉄道車両の車軸に取り付けられた本発明の実施形態の軸受ユニットの側面断面図、図２は、図１の要部の拡大図、図３は、図１の要部の他の変形例を示す拡大図である。図２と図３の構造上の相違については後述する。
【００１６】
図１および図２を参照して、１は、回転軸として、図１の右側に不図示の車輪が取り付けられて回転する車軸である。車軸１はジャーナル部２を有し、このジャーナル部２に該車軸１を保持する軸受３が取り付けられる。
【００１７】
図例の軸受ユニットＡは、前記軸受３と、前蓋４と、油切りスリーブ５と、複数のボルト６と、自由端側と車輪側の各密封装置７，８と、車軸１に軸方向不動に設けられた環状の固定環としての後蓋９とを備える。
【００１８】
軸受３は、外向きに配置されたいわゆる密封型複列外向き円錐ころ軸受となっていて、外輪１０と、内輪１１と、前記両輪１０，１１間の転動体としての複列円錐ころ１２と、円錐ころ１２の保持器１３と、内輪間座１４とを含んで構成されている。
【００１９】
外輪１０は、不図示の鉄道車両の車軸ハウジングに固定される。
【００２０】
内輪１１は、前蓋４と後蓋９とで軸方向に挟持され、これによって、軸受３全体が軸方向不動に固定される。
【００２１】
この場合、前蓋４と後蓋９は、車軸１のジャーナル部２の外周においてその軸方向両隣りに配置されている。つまり、前蓋４は、油切りスリーブ５を介して内輪１１の自由端側端面に、また、後蓋９は、内輪１１の車輪側端面に直接、それぞれ、当接して、軸受３を軸方向不動に固定する環状の固定環となっている。
【００２２】
そして、この場合、前蓋４は、ボルト６が所定のトルクで締め付けられることで、ジャーナル部２の自由端側の端部に取り付けられ、油切りスリーブ５を介して内輪１１の自由端側端部に当接している。
【００２３】
なお、後蓋９は、油切りスリーブと一体化された構造となっているが、前蓋４側同様に油切りスリーブを介して内輪１１の車輪側端面に当接してもよい。
【００２４】
両密封装置７，８は、軸受３の軸方向両側でそれぞれ前蓋４と後蓋９それぞれの外周面に配置されて軸受３の両側端部を含む所要の密封領域３１を密封して外部から泥水や塵埃等が軸受３内部に侵入するのを防止するものであって、車輪側も自由端側も同様の構成に設けられている。
【００２５】
本実施形態は、次の構成を備えたことに特徴を有する。
【００２６】
すなわち、この実施形態の軸受ユニットＡは、車軸１に外装される軸受３の内輪１１を、車軸１に外嵌固定される固定環としての後蓋９の一方軸端面に対して当接させて位置決めしたものであって、内輪１１と後蓋９の当接面３０の近傍、好ましくは後蓋９の内径側において、内径側に露出する形態で潤滑油を含有する含油部材４０を配設したものである。
【００２７】
この含油部材４０は、例えば、樹脂好ましくは超高分子量ポリエチレンと潤滑油とを混合成形し、樹脂骨格内に潤滑油を包含したリング状のものであり、遠心力などが作用すると、その遠心力が作用する方向に向けて樹脂骨格内から潤滑油が外部に滲み出るようになっている。
【００２８】
この遠心力は、車軸１が回転することにより得られるが、この潤滑油の外部への滲み量は、潤滑油の残量と車軸１の回転速度に比例し、潤滑油を保持する樹脂骨格における潤滑油の保持力に反比例する。
【００２９】
したがって、実施形態の含油部材４０の場合は、車軸１の回転が低いと遠心力も小さくなり含油部材４０から潤滑油の外部への滲出量も少なくなるが、この場合は、車軸１の回転が低くて当接面３０に対する潤滑も少なくてよいから無駄に潤滑油が使用されずに済む。また、それとは逆に、車軸１の回転が高いと遠心力も大きくなり含油部材４０から潤滑油の外部への滲出量が多くなるが、この場合は、車軸１の回転が高くて当接面３０に対する潤滑を多くする必要があり、この場合、含油部材４０から多く滲出された潤滑油で潤滑されて都合がよい。
【００３０】
なお含油部材の他の例としてポリプロピレン樹脂やポリウレタン樹脂がある。
【００３１】
また実施形態では含油部材４０に含有されているのは潤滑油であるがグリースでも可能である。
【００３２】
このようにして車軸１が回転すると含油部材４０内の潤滑油はその車軸１の回転に伴う遠心力に応じた量で滲み出されて当接面３０を適正に潤滑するから、当接面３０の摩耗軽減に伴い、フレッチングを長期に抑制可能となる。
【００３３】
なお、車軸１が回転停止しても、一旦、含油部材４０から滲み出された潤滑油は、当接面３０間の狭い隙間を毛細管現象で径方向外向きに上昇するので、これによっても、当接面３０が潤滑されてその摩耗が軽減されて好ましい。
【００３４】
以上のようにして当接面３０が潤滑されるので、車両の走行に伴い、径方向や軸方向の荷重や衝撃、振動を受けて、車軸１に微小なたわみや軸受３に対する微小な相対移動が発生しても、上述のフレッチングが抑制される。
【００３５】
なお、図２で示される含油部材４０は、後蓋９の内径側から径方向内向きに延びる環状体４１と、内輪１１の軸方向端面との間に収納装着されているが、この環状体４１に代えて、図３で示すように、後蓋９の内径側に径方向の溝４２を形成し、この溝４２に嵌入された止め輪４３であってもよい。
【００３６】
このように含油部材４０を後蓋９の内径側の所定位置に収納配置することで、新たな含油部材と交換する場合の保守が容易となる。
【００３７】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の応用や変形が可能である。
（１）上述の実施形態では、含油部材４０に対して遠心力方向以外の方向に衝撃力等が作用した場合、内部に含有されている潤滑油が周囲に無駄に流出してしまう可能性がある。そこで、環状体４１，４３を車軸１の外周面に最接近、例えば、０〜１．０ｍｍの範囲で隙間となるようにして潤滑油の流出を防止できるようにしてもよい。
（２）前記（１）と同様の理由で含油部材４０に対して遠心力方向以外の方向に衝撃力等が作用した場合、内部に含有されている潤滑油が周囲に無駄に流出してしまう可能性がある。そこで、図４や図５で示すように、含油部材４０には、それから滲み出る潤滑油を前記当接面側へ向けてのみ導き、それ以外への流出を阻止するカバー４４，４５を付設してもよい。
【００３８】
図４のカバー４４は、含油部材４０の内径面と後蓋側径方向面に沿うＬ型のカバー形状になっており、また図５のカバー４５は、含油部材４０の内径面と後蓋側径方向面と外径面に沿うコ型のカバー形状になっている。
【００３９】
これらカバー４４，４５によって含油部材４０に衝撃等が作用しても、それに含有されている潤滑油が周囲に流出することが防止されて好ましい。
【００４０】
なお、カバー４４，４５は金属板で構成してもよいが、流出防止膜をコーティングしたもので構成してもよい。
（３）上述の実施形態では、含油部材４０に遠心力が作用してはじめて潤滑油が滲み出て当接面３０を潤滑するのでは組み込み当初において当接面３０の潤滑不足が発生するおそれがある。そこで、図６や図７で示すように含油部材４０を後蓋９の内径側に対して組み込むにあたって後蓋９の端面よりも突出させる形態で組付けておいて、この後、内輪１１を後蓋９に対して押し付けることで、内輪１１と後蓋９との当接面３０間で軸方向に圧縮される形態とすることができる。
【００４１】
なお、図６は図２に対応し、図７は図５に対応する。
【００４２】
すなわち、図６や図７では含油部材４０が後蓋９の内径側に配備されているとともに、この状態から内輪１１が後蓋９に当接させられる前の内輪組込過程を示している。そして、この図６や図７の状態で既に含油部材４０は内輪１１の軸方向端面に接触しているから、この位置から内輪１１が後蓋９に向けて組み込まれると、含油部材４０は内輪１１と後蓋９との間で軸方向に圧縮されて、潤滑油が強制的に滲み出させられる。したがって、含油部材４０に遠心力が作用しない段階で当接面３０は潤滑され、軸受ユニットの使用当初から当接面３０におけるフレッチングの発生が抑制されることになる。
【００４３】
（４）本発明の軸受の転動体は、実施形態ではころであったが、これに限定されず、外輪と内輪間を転動するものであればそのすべてが含まれる。
【００４４】
（５）本発明の軸受ユニットは、軸体を保持する軸受ユニットであればよく、したがって、上述の鉄道車両の車軸用に限定されるものではなく、例えば圧延ロールのような軸体の支持用や、その他の軸体の支持用に適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、内輪と固定環との当接面の近傍に潤滑油を含有する含油部材を配設したから、簡易低コストな構造で内輪と固定環との接触面の潤滑を行って両軸方向端面の摩耗を軽減しそこでのフレッチングの発生を長期にわたり効果的に抑制できるうえ、含油部材を容易に取り換えられるので保守性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄道車両の車軸に取り付けられた本発明の実施形態の軸受ユニットの側面断面図
【図２】図１の要部の拡大図
【図３】本発明の他の実施形態の軸受ユニットにおいて図１の要部拡大図
【図４】本発明のさらに他の実施形態の軸受ユニットにおいて図１の要部拡大図
【図５】本発明のさらに他の実施形態の軸受ユニットにおいて図１の要部拡大図
【図６】本発明のさらに他の実施形態の軸受ユニットにおいて図１の要部拡大図
【図７】本発明のさらに他の実施形態の軸受ユニットにおいて図１の要部拡大図
【図８】従来の軸受ユニットの要部の拡大図
【符号の説明】
１  車軸
２  ジャーナル部
３  軸受
４  前蓋
７，８  密封装置
９  後蓋（固定環）
１０  外輪
１１  内輪
２７  ガスケット（磁気吸着部材）
４０  含油部材
４４  カバー
【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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【図８】
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