(57)【要約】【課題】車両点検時に、分解することなく、また特別な装置を使用することなく軸受の異常、劣化状態を容易に検知できる低コストな車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】端部外周に車輪取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面２ａが形成された外方部材２と、外周に内側転走面３ａが形成された一対の内輪３と、両転走面間に保持器５を介して収容された複列の円錐ころ４と、外方部材２と内輪３との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシール６、７とを備えた車輪用軸受装置１において、外方部材２のインナー側の端部外周に、外径よりも僅かに小径に形成された段部１０が形成されると共に、この段部１０に、その裏面に接着剤が塗布され、シート状に形成され示温材１１が貼付されているので、車両点検時に、軸受を分解することなく劣化状態を目視にて容易に検知することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記外方部材または内方部材の露出した外表面に示温材が設けられていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記外方部材の外周に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ、または、車体に取り付けるための車体取付フランジを一体に有し、この外方部材の端部外周に、外径よりも僅かに小径に形成された段部が形成されると共に、前記示温材が、その裏面に接着剤が塗布されたシート状に形成され、当該示温材が前記段部に貼付されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記内方部材が、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪を備えると共に、この内輪の端部内周に面取り部が形成され、この面取り部に前記示温材が貼付されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記面取り部が平坦状に形成されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記示温材が扇形に形成されている請求項３または４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記示温材が可逆／不可逆組合せタイプである請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度監視が必要な軸受に関し、特に鉄道車両の車軸用軸受や自動車等の車両を回転自在に支承する車輪用軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、この転がり軸受には、一般的に、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。一方、オフロードカーやトラック等、車体重量が嵩む車両には複列円錐ころ軸受が使用されている。
【０００３】
従来、鉄道車両の車軸軸受装置や自動車等の車輪用軸受装置では、軸受温度の異常検知のために、軸受が組み込まれているハウジングに、軸受と別体の温度センサを取付け、ハウジング表面の温度を測定していたが、別体型の温度センサのため、取付スペースが必要となると共に、軸受自体の温度を直接測定していないために、異常を検知する判断を誤ることがあった。こうした問題を解決したものとして、図９に示すような温度センサ付き軸受が知られている。
【０００４】
この軸受５０は外輪回転型の軸受であり、固定輪である内輪５１は車軸（図示せず）等の外周に嵌合して固定され、回転輪である外輪５２は、その外周に車輪（図示せず）等が嵌合状態に固定される。
【０００５】
この軸受５０は、内輪５１と外輪５２との間に、保持器５３によって保持された円錐ころ５４を介在させ、両端に、内外輪５１、５２間の環状空間をシールするシール手段５５が装着されている。
【０００６】
シール手段５５は、図１０に示すように、内輪５１に取付けられたシール部材５６と、外輪５２に取付けられたシール部材５７とで構成され、固定輪である内輪５１側のシール部材５６に温度センサ５８が設けられている。このシール部材５６は、内輪５１に外嵌される芯金５８と、この芯金５８に一体に固着された弾性部材５９とからなり、オイルシールの一種とされる。
【０００７】
温度センサ６０は、シール部材５６の芯金５８に接触して設けられ、弾性部材５９の芯金５８への一体成形により、シール部材５６に埋め込み状態で固定されている。温度センサ６０はチップ型の積層サーミスタからなり、配線６１（図９）は、内輪５１の幅面に設けられた径方向溝６２から内輪５１の内径面に設けられた軸方向溝６３を通して引出され、温度異常の判定手段（図示せず）に接続されている。
【０００８】
このように温度センサ６０をシール部材５９と一体にしたため、軸受５０は、温度センサ６０が一体化されたものとなり、軸受装置の部品点数が削減されて軸受交換等のメンテナンスが容易となると共に、比較的軸受自体の温度に近い温度を測定することができ、温度異常の判定手段の判定温度の設定が容易となる。また、温度センサ６０の取付スペースを別途設ける必要がなく、飛石等の異物が当って損傷したり、異常信号発生の誤信号を発する恐れがなくなる。
【特許文献１】特開２００２−１３０２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
然しながら、この従来の軸受５０では、異常検知に温度センサ６０が使用されているため、軸受５０のコストアップだけでなく、車両側にも温度計測機材（温度異常の判定手段）を設ける必要があり、自動車等の車輪用軸受装置には容易に使用できるものではなかった。また、近年、トラック等に使用される車輪用軸受装置にあっては、車輪用軸受装置がユニット化されたものが多用されているため、車両点検時に、軸受の劣化を容易に検知することができず、こうした非分離構造の車輪用軸受装置において、容易に、かつ目視にて簡易的に軸受の異常を検知することができる低コストな手段が求められていた。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、車両点検時に、分解することなく、また特別な装置を使用することなく軸受の異常、劣化状態を容易に検知できる低コストな車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材または内方部材の露出した外表面に示温材が設けられている。
【００１２】
このように、第１世代乃至第３世代構造の車輪用軸受装置において、外方部材または内方部材の露出した外表面に示温材が設けられているので、軸受自体の温度を容易に、かつ目視にて簡易的に正確に検知することができると共に、車両点検時に、軸受を分解することなくその劣化状態を容易に検知することができ、軸受交換等のメンテナンスが容易となる。また、示温材の取付スペースを別途設ける必要がなく、また、車両側にも温度異常の判定手段を設ける必要がないので、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明のように、前記外方部材の外周に車輪を取り付けるための車輪取付フランジ、または、車体に取り付けるための車体取付フランジを一体に有し、この外方部材の端部外周に、外径よりも僅かに小径に形成された段部が形成されると共に、前記示温材が、その裏面に接着剤が塗布されたシート状に形成され、当該示温材が前記段部に貼付されていれば、貼り付けが容易にでき、外方部材の温度状態が色の変化で目視にて一目で検知することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明のように、前記内方部材が、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された少なくとも一つの内輪を備えると共に、この内輪の端部内周に面取り部が形成され、この面取り部に前記示温材が貼付されていれば、内輪に当接する相手部材の肩部やワッシャ等によって外部から遮断されるため、飛石等の異物が当って損傷する恐れがなくなり、信頼性が向上する。
【００１５】
好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記面取り部が平坦状に形成されていれば、示温材を密着した状態で貼り付けることができるので作業性が向上する。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明のように、前記示温材が扇形に形成されていれば、視認性が一層向上し、判定作業が容易に、かつ精度よくでき信頼性が向上する。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明のように、前記示温材が可逆／不可逆組合せタイプであれば、軸受の上昇温度履歴と現在の温度状態を同時に確認することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材または内方部材の露出した外表面に示温材が設けられているので、軸受自体の温度を容易に、かつ目視にて簡易的に正確に検知することができると共に、車両点検時に、軸受を分解することなくその劣化状態を容易に検知することができ、軸受交換等のメンテナンスが容易となる。また、示温材の取付スペースを別途設ける必要がなく、また、車両側にも温度異常の判定手段を設ける必要がないので、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
端部外周に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された一対の内輪と、前記両転走面間に保持器を介して収容された複列の円錐ころと、前記外方部材と内輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材のインナー側の端部外周に、外径よりも僅かに小径に形成された段部が形成されると共に、この段部に、その裏面に接着剤が塗布され、シート状に形成され示温材が貼付されている。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
【００２１】
この車輪用軸受装置１は、従動輪側の第２世代と称される構成を備えている。アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ２ｂを一体に有し、内周にテーパ状の複列の外側転走面２ａ、２ａが形成された外方部材２と、外周に前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向するテーパ状の内側転走面３ａが形成された一対の内輪（内方部材）３、３と、両転走面間に収容された複列の円錐ころ４、４と、これらの円錐ころ４を転動自在に保持する保持器５とを備え、一対の内輪３、３の小径側（正面側）端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列の円錐ころ軸受を構成している。また、外方部材２と内輪３との間に形成される環状空間の開口部にはシール６、７が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等の異物が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００２２】
内輪３の内側転走面３ａの大径側端部には円錐ころ４を案内するため大鍔部３ｂが形成され、また、内側転走面３ａの小径側端部には円錐ころ４の脱落を防止するための小鍔部３ｃが形成されている。これらの内輪３、３は、環状の連結環８によって軸方向に結合されている。すなわち、小径側端部の内周面に環状溝９が形成され、この環状溝９に鋼板製で表面が硬化処理された連結環８が装着され、内輪３、３がガタなく強固に一体化されている。
【００２３】
なお、外方部材２はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼、または、ＳＣｒ４２０等の構造用合金鋼からなり、内輪３および円錐ころ４は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなる。高炭素クロム軸受鋼の場合、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理され、構造用合金鋼の場合、浸炭焼入れにより表面が５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理される。一方、保持器５は、ＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性合成樹脂をベースに、ＧＦ（グラスファイバー）等の強化材を適量含有させたものを射出成形することにより形成されている。
【００２４】
ここで、図２に拡大して示すように、外方部材２のインナー側の端部外周に外径よりも僅かに小径に形成された段部１０が形成されている。この段部１０は、複列の外側転走面２ａ、２ａを研削加工する際、外方部材２を回転支持するシュー（図示せず）が摺接する基準面となる。そして、この段部１０に示温材１１が貼付されている。この示温材１１はシート状になっていて、裏面に接着剤が塗布されているので、貼り付けが容易にできる。また、外方部材２の温度状態が色の変化で目視にて一目で検知することができる。
【００２５】
なお、この示温材１１には、過去の温度状態（上昇温度履歴）を確認することができる不可逆タイプと、過去の温度状態と現在の温度状態を同時に確認することができる可逆／不可逆組合せタイプがあり、４０℃〜２４０℃の広範囲な温度領域をカバーすることができる。また、こうした貼付して使用されるシート状の示温材１１以外にも、例えば、所定の部位に示温材を塗布するペイントタイプでも良い。
【００２６】
このように、本実施形態では、外方部材２の端部外周に直接示温材１１が貼付されているので、軸受自体の温度を容易に、かつ目視にて簡易的に正確に検知することができると共に、軸受の外表面に露出して貼付されているので、車両点検時に、軸受を分解することなくその劣化状態を容易に検知することができ、軸受交換等のメンテナンスが容易となる。また、示温材１１の取付スペースを別途設ける必要がなく、また、車両側にも温度異常の判定手段を設ける必要がないので、低コスト化を図ることができる。
【実施例２】
【００２７】
図３は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図４は、図３の要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的には示温材の貼付部位が異なるだけで、その他同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部品、部位には同じ符号を付けて重複した説明を省略する。
【００２８】
本実施形態では、一対の内輪３、３の大径側端部の内周に形成された面取り部１２、１２に示温材１３、１３が貼付されている。図４に拡大して示すように、この示温材１３はシート状になっていて、厚みが極薄で裏面に接着剤が塗布されているので、円弧状の面取り部１２のような曲面にも貼り付けが容易にできると共に、内輪３に当接する図示しない軸部材の肩部やワッシャ等によって外部から遮断されるため、飛石等の異物が当って損傷する恐れがなくなり、信頼性が向上する。
【実施例３】
【００２９】
図５は、本発明に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図、図６は、図５の要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第２の実施形態（図３）と基本的には内輪の面取り部の形状が異なるのみで、その他同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部品、部位には同じ符号を付けて詳細な説明を省略する。
【００３０】
本実施形態では、一対の内輪３’、３’の大径側端部の内周に平坦面を有する面取り部１４、１４が形成され、この面取り部１４、１４に示温材１５、１５が貼付されている。図６に拡大して示すように、前述した実施形態と同様、外部から遮断されるため、飛石等の異物が当って損傷する恐れがなくなり、信頼性が向上すると共に、面取り部１４が平坦状に形成されているので、示温材１５を密着した状態で貼り付けることができるので作業性が向上する。
【００３１】
また、この示温材１５は、図７に示すように、面取り部１４の周方向に延びる扇形に形成されている。これにより、視認性が一層向上し、判定作業が容易に、かつ精度よくでき信頼性が向上する。
【実施例４】
【００３２】
図８は、本発明に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。なお、前述した実施形態と同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部品、部位には同じ符号を付けて詳細な説明を省略する。
【００３３】
この車輪用軸受装置は従動輪用であって、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ１６ｂを一体に有し、内周に複列の円弧状の外側転走面１６ａ、１６ａが一体に形成された外方部材１６と、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１７を一体に有し、外周に前記複列の外側転走面１６ａ、１６ａに対向する一方の円弧状の内側転走面１８ａと、この内側転走面１８ａから軸方向に延びる小径段部１８ｂが形成されたハブ輪１８、およびこのハブ輪１８の小径段部１８ｂに圧入され、外周に前記複列の外側転走面１６ａ、１６ａに対向する他方の円弧状の内側転走面１９ａが形成された内輪１９からなる内方部材２０とを備え、第３世代と称される構成をなしている。また、内輪１９は、小径段部１８ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部１８ｃによって所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪１８に対して軸方向に固定されている。なお、車輪取付フランジ１７の周方向等配には車輪を固定するハブボルト１７ａが植設されている。
【００３４】
外方部材１６と内方部材２０の両転走面間には保持器２１を介して複列のボール２２が転動自在に収容されている。また、外方部材１６と内方部材２０との間に形成される環状空間の開口部にはシール２３、７が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等の異物が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００３５】
外方部材１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、少なくとも複列の外側転走面１６ａ、１６ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
【００３６】
ハブ輪１８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面１８ａをはじめ、アウター側のシール２３のシールランド部となる車輪取付フランジ１７の基部１７ｂから小径段部１８ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部１８ｃは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。これにより、シールランド部の耐摩耗性が向上すると共に、車輪取付フランジ１７に負荷されるモーメント荷重に対するハブ輪１８の強度・耐久性が増大すると共に、加締部１８ｃの形成時に微小クラックが発生するのを抑えることができる。一方、内輪１９およびボール２２はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【００３７】
ここで、本実施形態では、外方部材１６のアウター側の端部外周に外径よりも僅かに小径に形成された段部２４が形成されている。この段部２４は、複列の外側転走面１６ａ、１６ａを研削加工する際、外方部材１６を回転支持するシュー（図示せず）が摺接する基準面となる。そして、この段部２４に示温材１１が貼付されている。この示温材１１はシート状になっていて、裏面に接着剤が塗布されているので、貼り付けが容易にできると共に、外方部材１６の温度状態が色の変化で目視にて一目で検知することができる。また、示温材１１が軸受の外表面に露出して貼付されているので、この種のユニット化された非分離型の車輪用軸受装置であっても、車両点検時に、軸受を分解することなくその劣化状態を容易に検知することができ、軸受交換等のメンテナンスが容易となる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る車輪用軸受装置は、車輪を回転自在に支承する第１世代乃至第３世代の車輪用軸受装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【図７】図６のＶＩＩ方向から見た矢視図である。
【図８】本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。
【図９】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図１０】図９の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
２、１６・・・・・・・・外方部材
２ａ・・・・・・・・・・外側転走面
２ｂ、１６ｂ・・・・・・車体取付フランジ
３、３’、１９・・・・・内輪
３ａ、１８ａ、１９ａ・・内側転走面
３ｂ・・・・・・・・・・大鍔部
３ｃ・・・・・・・・・・小鍔部
４・・・・・・・・・・・円錐ころ
５、２１・・・・・・・・保持器
６、７、２３・・・・・・シール
８・・・・・・・・・・・連結環
９・・・・・・・・・・・環状溝
１０、２４・・・・・・・段部
１１、１３、１５・・・・示温材
１２、１４・・・・・・・面取り部
１７・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
１７ａ・・・・・・・・・ハブボルト
１７ｂ・・・・・・・・・基部
１８・・・・・・・・・・ハブ輪
１８ｂ・・・・・・・・・小径段部
１８ｃ・・・・・・・・・加締部
２０・・・・・・・・・・内方部材
２２・・・・・・・・・・ボール
５０・・・・・・・・・・軸受
５１・・・・・・・・・・内輪
５２・・・・・・・・・・外輪
５３・・・・・・・・・・保持器
５４・・・・・・・・・・円錐ころ
５５・・・・・・・・・・シール手段
５６、５７・・・・・・・シール部材
５８・・・・・・・・・・芯金
５９・・・・・・・・・・弾性部材
６０・・・・・・・・・・温度センサ
６１・・・・・・・・・・配線
６２・・・・・・・・・・径方向溝
６３・・・・・・・・・・軸方向溝
【図１】
2009216230.tif 000003
【図２】
2009216230.tif 000004
【図３】
2009216230.tif 000005
【図４】
2009216230.tif 000006
【図５】
2009216230.tif 000007
【図６】
2009216230.tif 000008
【図７】
2009216230.tif 000009
【図８】
2009216230.tif 000010
【図９】
2009216230.tif 000011
【図１０】
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