(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に装着される内輪とこの内輪の端面に面接触して内輪の軸方向位置を規制する後ろ蓋を含むリング部材との接触部の外周部に、前記接触部で発生した摩耗粉を捕捉する閉塞空間のポケット部を、前記接触部の外径側周縁部分の外周に矩形断面の凹溝を形成して、この凹溝の底面中央に前記接触部を位置させ、前記凹溝にリング状の弾性密封部材を圧入して、この密封部材の内周側に形成した凹面を凹溝の底面中央部に対向させ、前記密封部材の両側面が前記凹溝の内壁に弾圧接触し、密封部材の凹面両側の内周面が凹溝の底面両側部に弾圧接触して、凹面が凹溝の底面中央部から浮き上がった形で、形成したことを特徴とする鉄道車両用軸受装置。
【請求項２】
車軸に装着される内輪とこの内輪の端面に面接触して内輪の軸方向位置を規制する後ろ蓋を含むリング部材との接触部の外周部に、前記接触部で発生した摩耗粉を捕捉する閉塞空間のポケット部を、前記接触部の外径側周縁部分の外周に矩形断面の凹溝を形成して、この凹溝の底面中央に前記接触部を位置させ、前記凹溝に中空リング状の弾性密封部材を圧入し、この密封部材は、全周に亘る中空部と、内周に形成されたスリットを有し、スリットは前記中空部と連通し、前記凹溝に前記密封部材を圧入すると、前記スリットの両側内周が前記凹溝の底面中央部に弾圧接触して、前記スリットと中空部で、形成したことを特徴とする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、鉄道車両の車軸を支持する軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の車軸用軸受装置は、車軸に装着される軸受の内輪の両端に後ろ蓋と油切り、または、後ろ蓋と前蓋のリング部材を当接させており、その一例を図５に示す。同図の鉄道車両用軸受装置は、車軸１に装着された軸受２の内輪３の両端に後ろ蓋１１と油切り１２の一対のリング部材を当接させている。
【０００３】
軸受２は例えば複列の円錐ころ軸受で、分割型の内輪３と一体型の外輪４と、内輪３と外輪４の間に配置された複列のころ５と、その保持器６を有する。車軸１に後ろ蓋１１，軸受２，油切り１２，前蓋１３が同軸に装着され、前蓋１３で油切り１２を軸受２の内輪３の外側幅面に圧接し、内輪３の内側幅面を後ろ蓋１１の端面に当接させて、車軸１に対する内輪３の軸方向位置を規制している。また、後ろ蓋１１と油切り１２の各々の外周にオイルシール１４が摺接可能に装着され、各オイルシール１４は外輪４の両端から延在させたシールカバー１５の内周に取り付けられる。
【０００４】
上記軸受装置においては、車軸１に過大なラジアル荷重が負荷されて車軸１に曲がりが生じると内輪３と後ろ蓋１１の接触部Ｘに繰り返し応力が発生し、また、内輪３と油切り１２の接触部Ｙにも繰り返し応力が作用する。その結果、各接触部Ｘ，Ｙの接触面が摩耗（フレッティング）して微小な摩耗粉が発生することがある。このようなフレッティング摩耗は、車軸１に過大なラジアル荷重が負荷される鉄道車両にとって完全な回避が難しい。また、フレッティング摩耗が継続進行すると、軸受２の軸方向精度が低下したり、発生した摩耗粉が軸受２の内部に侵入して潤滑剤を劣化させ、軸受の短寿命の原因となる。
【０００５】
そこで、上記問題を解決する鉄道車両用軸受装置として、フレッティング摩耗粉の発生を抑制する手段や、発生した摩耗粉が軸受内部に侵入しないようにする手段を備えた、例えば図６ないし図９に示すような軸受装置が知られている。
【０００６】
図６は、内輪３と後ろ蓋１１の接触部Ｘに潤滑剤３０を介在させる目的で、接触部Ｘの一方あるいは両方の接触面に潤滑剤３０を溜め置く凹部３１を形成している（特開平８−１２８４５１号公報参照）。潤滑剤３０が内輪３と後ろ蓋１１の直接衝突を緩和して、フレッティング摩耗の発生を抑制することで、軸受装置の長寿命化を実現させるようにしている。接触部Ｘの接触面を高周波焼き入れで硬質化処理して、フレッティング摩耗がさらに発生し難い構造にすることも行われている。
【０００７】
図７は、内輪３と後ろ蓋１１の接触部Ｘに軟質金属板や樹脂板のプレート３２を介在させている。この場合は内輪３と後ろ蓋１１の直接衝突がプレート３２で回避されて、フレッティング摩耗の発生が抑制される。プレート３２は摩耗すると交換されて、結果的に軸受装置の長寿命化が図られる。
【０００８】
図８は、内輪３と後ろ蓋１１の接触部Ｘの外周部分にゴムリング等の弾性部材３３を弾圧接触させて、接触部Ｘで発生した摩耗粉が接触部Ｘから外に漏れ出さないようにしたものである（特開平１１−３３６７７４号公報参照）。この場合の接触部Ｘの外径側は内輪３と後ろ蓋１１の同一外径の外周を突き合わせた円周面で、この円周面に弾性部材３３を強固に圧接させることで接触部Ｘを気密に閉塞し、摩耗粉が軸受２へと漏れないようにしてある。また、弾性部材３３の両側面と内輪３および後ろ蓋１１の対向する端面の間に若干の隙間ｇを持たせ、この隙間ｇに潤滑剤を封入する等して弾性部材３３の耐久性を良くするようにしてある。
【０００９】
図９は、内輪３の端を外輪４の端より軸方向に延長し、その内輪延長部３’の外周にオイルシール３４を配置することにより、内輪３と後ろ蓋１１の接触部Ｘから摩耗粉が流出しても、オイルシール３４で遮蔽されて軸受２の内部までは侵入しないようにしてある（特願平１０−２７６７９６号公報参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図６と図７の鉄道車両用軸受装置は、フレッティング摩耗の発生を抑制する点において有効であるが、発生した摩耗粉が軸受内部等に侵入して潤滑剤を劣化させる等のトラブル発生を抑制することが難しい。
【００１１】
図８の軸受装置においては、内輪と後ろ蓋の接触部から軸受等への摩耗粉の漏れは抑制されるが、接触部に摩耗粉が蓄積することによる不具合が依然として解消されない。
【００１２】
また、図９の軸受装置の場合、軸受内への摩耗粉の侵入は防止できるものの、軸受の内輪を、軸受内部のシール部のために延長部を設けた特別な寸法形状にする必要があり、軸受全体が構造複雑となって組付けが難しくなる。
【００１３】
この発明の目的は、摩耗粉の発生箇所での異常な蓄積と、摩耗粉を嫌う部所への侵入を確実に抑制するようにした構造の鉄道車両用軸受装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明の鉄道車両用軸受装置は、車軸に装着される内輪とこの内輪の端面に面接触して内輪の軸方向位置を規制する後ろ蓋を含むリング部材との接触部の外周部に、前記接触部で発生した摩耗粉を捕捉する閉塞空間のポケット部を形成する。ここで、内輪の幅面に当接するリング部材は後ろ蓋と油止め、あるいは、後ろ蓋と油止めに代えた前蓋である。内輪とリング部材の端面同士を突き合わせた接触部の外周部に形成されるポケット部は、接触部の全周を囲う所望体積の閉塞空間である。したがって、接触部で発生した摩耗粉はこの閉塞空間に捕捉され、外部に漏れ出したり、接触部に逆流することがない。このようなポケット部の体積は、長期間に亘ってポケット部に摩耗粉が溜まっても何ら害を及ぼさ無いように設定される。
【００１５】
前記接触部の外周部に、内輪とリング部材の対向面間に弾圧接触させた状態で弾性密封部材を介在させることにより前記ポケット部を形成する。この弾性密封部材はゴムリング等であり、内輪とリング部材の外周面との間に空隙を形成し、この空隙が閉塞空間すなわちポケット部となる。ポケット部は、弾性密封部材の全周に亘る単数が、あるいは、全周方向に複数に分断された形の複数が形成される。
【００１６】
前記弾性密封部材を補強用芯金部材に固設する。この芯金部材は弾性密封部材に専用の芯金や、既存のオイルシール用シールカバー等の板金の一部が適用されて、ゴムリング等の弾性密封部材の強度アップ、変形防止の機能を果たす。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態を図３および図４に示し、以下、順に説明する。なお、これら各実施の形態の鉄道車両用軸受装置は、図５ないし図８と基本構造が同様であることから、図５ないし図８と基本的構造が同一、または、相当する部分には同一符号を付して、説明の重複を避ける。
【００１８】
図１は、内輪３と後ろ蓋１１の接触部Ｘと、内輪３と油止め１２の接触部Ｙの双方の外径側周縁部分に弾性密封部材２２ａで密閉された環状空間のポケット部２１を形成している。各ポケット部２１は、対応する接触部Ｘ，Ｙで発生して接触部Ｘ，Ｙの外径側から漏れ出た摩耗粉を捕捉する閉塞空間である。
【００１９】
図１（Ａ）では内輪３の両端の接触部Ｘ，Ｙのポケット部２１を略同一断面形状にしてあるが、双方の形状は後ろ蓋１１と油止め１２の形状に対応するもので同一断面形状に限らない。また、内輪３の両端の接触部Ｘ，Ｙにポケット部２１を形成しているが、接触部Ｘあるいは接触部Ｙの一方だけに形成するようにしてもよい。実用上は少なくともフレッティング摩耗が発生し易い接触部Ｘに形成することが望ましく、この接触部Ｘのポケット部２１の具体的構造が図１（Ｂ）に示される。
【００２０】
図１（Ｂ）に示すように、接触部Ｘを構成する内輪３の端面の周縁部に凹段部２３を形成し、凹段部２３と後ろ蓋１１の端面周縁部とで矩形断面の凹溝２４を形成する。凹溝２４にリング状の弾性密封部材２２ａを圧入し、密封部材２２ａの両側面を凹溝２４の対向壁面に密閉状態で弾圧接触させるともに、密封部材２２ａの内周を凹溝２４の底面から所望間隔で浮かせて両者の間に密閉されたリング状の空間を形成して、この密閉空間でポケット部２１を形成する。
【００２１】
また、接触部Ｘを構成する後ろ蓋１１の端部外周に金属製スリーブ２５を圧入して、このスリーブ２５の外周にオイルシール１４を摺接させるようにするとともに、スリーブ２５の先端部に凹溝２４に嵌入する円筒部２５’を一体成形して、このスリーブ先端円筒部２５’に弾性密封部材２２ａを固着する。スリーブ２５は、後ろ蓋１１がオイルシール１４と直接接触して摩耗するのを防止して後ろ蓋１１の長寿命化を可能とするもので、このスリーブ２５の一部を弾性密封部材２２ａに埋設することで、スリーブ２５がゴムリング等の弾性密封部材２２ａの補強用芯金部材として利用される。つまり、スリーブ２５の先端円筒部２５’が凹溝２４内での弾性密封部材２２ａの強度を上げ、変形を防止して安定した形状のポケット部２１を形成する。また、スリーブ２５に弾性密封部材２２ａを焼き付け等で固着した状態で、弾性密封部材２２ａが凹溝２４内に組み付けられるようにすることで、弾性密封部材２２ａで組立工数が増えることなく軸受装置の組立ができる。
【００２２】
図１（Ｂ）に示すように、接触部Ｘの外径側周縁部分に、この周縁部分の全周を囲うポケット部２１を形成すると、接触部Ｘから摩耗粉が発生して接触部Ｘの外径側周縁部分から漏れ出ても、漏れ出たところが密閉空間のポケット部２１であるので何ら抵抗なくポケット部２１に侵入する。ポケット部２１の密閉空間に侵入した摩耗粉は、他に逃げ場がないのでポケット部２１に溜まったままとなり、軸受２側に流出することがなく、軸受２が長寿命となる。また、ポケット部２１に溜まった摩耗粉が接触部Ｘに逆流することもないので、接触部Ｘに摩耗粉が堆積するという不具合もない。さらに、ポケット部２１に摩耗粉が充満して摩耗粉漏れ防止機能が低下することはまずなく、また、摩耗粉が充満する長期間の間にスリーブ交換等の他の部品類の定期的なあるいは任意の保守点検の作業が行われて、この作業時に溜まった摩耗粉の排除を行うようにすれば、ポケット部２１の機能は長期間に亘り安定する。
【００２３】
なお、図１（Ｂ）に示される接触部Ｘは、図６と同様な潤滑剤３０を介在させた構造としているが、潤滑剤なしの例えば図７と同様なプレート介在構造等であってもよい。
【００２４】
図２は、スリーブなし構造の鉄道車両用軸受装置に適用したもので、内輪３と後ろ蓋１１の接触部Ｘにおけるポケット部２１の構造例を図２（Ｂ）に示す。接触部Ｘを構成する後ろ蓋１１の端面周縁部に凹段部２５を形成し、凹段部２５と内輪３の端面周縁部とで矩形断面の凹溝２６を形成して、凹溝２６にリング状の弾性密封部材２２ｂを圧入し、密封部材２２ｂの両側面を凹溝２６の対向壁面に密閉状態で弾圧接触するとともに、密封部材２２ｂの内周と接触部Ｘの外径側周縁との間にリング状の密閉空間を形成して、この密閉空間でポケット部２１を形成する。
【００２５】
図２の軸受装置の場合は、リング状の弾性密封部材２２ｂの外周に部分的にリング状の芯金部材２７を埋設固定している。芯金部材２７は、弾性密封部材２２ｂの専用の補強部品で、凹溝２６内での弾性密封部材２２ｂの強度を上げ、変形を防止して安定した形状のポケット部２１を形成する。このポケット部２１による摩耗粉の捕捉による漏洩防止機能は、図１の場合と同様であるので説明は省略する。
【００２６】
図３の実施の形態は、接触部Ｘの外径側周縁部分の外周に矩形断面の凹溝２８を形成して、凹溝２８の底面中央に接触部Ｘを位置させ、凹溝２８にリング状の弾性密封部材２２ｃを圧入している。この場合、密封部材２２ｃの内周側に凹面２２ｄを形成して、この凹面２２ｄを凹溝２８の底面中央部に対向させ、接触部Ｘとの間に密閉空間のポケット部２１を形成する。密封部材２２ｃの両側面が凹溝２８の内壁に弾圧接触し、密封部材２２ｃの凹面２２ｄ両側の内周面が凹溝２８の底面両側部に弾圧接触して、凹面２２ｄが凹溝２８の底面中央部から浮き上がった形でポケット部２１が形成される。
【００２７】
図４の実施の形態は、接触部Ｘの上記凹溝２８に中空リング状の弾性密封部材２２ｅを圧入している。この密封部材２２ｅは、全周に亘る中空部２２ｆと、内周に形成されたスリット２２ｈを有し、スリット２２ｈは中空部２２ｆと連通させてある。凹溝２８に密封部材２２ｅを圧入すると、スリット２２ｈの両側内周が凹溝２８の底面中央部に弾圧接触して接触部Ｘがスリット２２ｈの中央に位置して中空部２２ｆに連通し、スリット２２ｈと中空部２２ｆで密閉空間のポケット部２１が形成される。スリット２２ｈから漏れ出たフレッティング摩耗粉はスリット２２ｈから中空部２２ｆへと侵入して捕捉される。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、軸受内輪と後ろ蓋や油止めとの接触部にフレッティング等により摩耗粉が発生しても、その接触部の外周部に形成された密閉空間のポケット部に捕捉されて、軸受内部に侵入しないので、軸受装置全体の長寿命化が達成される。したがって、この発明の鉄道車両用軸受装置は、保守・点検等のためのメンテナンス周期の長期化が可能となる。
【００２９】
また、接触部の外径側を多少の空隙を持たせて弾性密封部材で密封してポケット部を形成することで、内輪や後ろ蓋の形状を大幅に変更することなく構造簡単にしてポケット部を形成することができ、弾性密封部材で効果的に摩耗粉の漏洩・拡散が防止できる。
【００３０】
また、弾性密封部材を芯金部材で補強するようにすることで、ポケット部の形状が安定して摩耗粉の漏洩・拡散が確実に防止でき、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は参考例を示す鉄道車両用軸受装置の断面図、
（Ｂ）は要部の拡大断面図である。
【図２】  （Ａ）は参考例を示す鉄道車両用軸受装置の断面図、
（Ｂ）は要部の拡大断面図である。
【図３】  実施の形態を示す要部の断面図である。
【図４】  実施の形態を示す要部の断面図である。
【図５】  従来の鉄道車両用軸受装置の断面図である。
【図６】  図５軸受装置の部分拡大断面図である。
【図７】  他の従来の軸受装置の部分断面図である。
【図８】  他の従来の軸受装置の部分断面図である。
【図９】  他の従来の軸受装置の部分断面図である。
【符号の説明】
１    車軸
２    軸受
３    内輪
４    外輪
５    ころ
１１    後ろ蓋（リング部材）
Ｘ    接触部
１２    油止め（リング部材）
Ｙ    接触部
２１    ポケット部
２２ａ〜２２ｃ，２２ｅ  弾性密封部材
２５’  芯金部材（スリーブの円筒部）
２７    芯金部材
【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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【図９】
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