(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側の幅面を密封して使用される複列の円すいころ軸受からなる鉄道車両車軸用軸受において、各列の円すいころを保持する一対の保持器を互いに離して設け、グリースを初期封入状態で、両側のころ列における保持器と内輪との間、および保持器と外輪との間の両方の空間、並びに両保持器の間に封入されたものとし、前記グリースの稠度を２２０以上で２６０以下とし、かつ初期封入状態で、グリースの封入量を、軸受内の全空間容積に対して２０パーセント以上で３５パーセント以下の範囲とした鉄道車両車軸用軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両車軸用軸受と、この軸受の両側に隣接して配置されて前記軸受を密封するシールを各々備えた一対の付属部品とでなる鉄道車両車軸用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高速の鉄道車両等に用いられる鉄道車両車軸用軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両では、車軸用軸受として、図４に示す複列の円すいころ軸受が使用さる。軸受の両側の幅面は、油切り等の付属部品のシールで密封される。潤滑はグリース潤滑とされ、グリースには稠度が２６５〜３２０程度のものが使用される。グリース封入量は、軸受内の全空間容積の４０〜５０パーセントが一般的である。グリースの封入形態は、図４に封入範囲に網点で示すように、保持器５１と内輪５２との間の空間Ｓ１、および軸受中央部となる両側の保持器５１の間の空間Ｓ２に封入するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のグリース種類および封入形態等の場合、低中速域では問題がないが、高速域では次のような問題が発生する場合がある。
▲１▼なじみに時間がかかる。
すなわち、グリースが柔らかく流動性があるため、運転初期において、グリースが一定位置でなかなか落ちつかず、その攪拌抵抗による高温状態が持続する。
▲２▼最高温度が高い。
保持器５１よりも内輪５２側の空間Ｓ１の封入グリース量が多いため、内輪５２の高速回転のために、グリース封入部分での攪拌抵抗が大きくなり、内輪５２の発熱増大に伴い、全体の発熱が増大する。
▲３▼グリース漏れが発生し易い。
高速のため、グリースの攪拌抵抗が大きくなり、軸受の発熱も増大するが、これに伴い、軸受の内圧が増大し、軸受５０に隣接して配置されるオイルシール（図示せず）のシールリップ部がこの内圧に耐えきれず、圧力を開放する。この際に、グリースに流動性があり、グリース封入量も多いため、グリースが内部の空気と一緒に放出される。
▲４▼前記のように最高温度が高くなるため、長時間持続すると、オイルシールとグリースの寿命低下の要因となる。
【０００４】
この発明は、上記の課題を解消するものであり、グリースのなじみ時間が短縮され、高速運転によっても、グリースの攪拌による発熱の低下が図れ、かつ温度上昇の低減とグリース漏れの防止が図れる鉄道車両車軸用軸受および鉄道車両車軸用軸受ユニットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の軸受は、両側の幅面を密封して使用される複列の円すいころ軸受からなる鉄道車両車軸用軸受において、各列の円すいころを保持する一対の保持器を互いに離して設け、グリースを初期封入状態で、両側のころ列における保持器と内輪との間、および保持器と外輪との間の両方の空間、並びに両保持器の間に封入し、前記グリースに稠度が２２０以上で２６０以下のものを用いることを特徴とする。
このように、グリース稠度を２２０〜２６０と通常のものよりも硬くすることにより、グリースが早期に一定位置に落着き、なじみ時間が短縮される。また、グリースが保持器の内外の両側に封入されるため、グリースがなじんだ状態に近い状態に封入されることになり、グリースの攪拌による発熱が抑制される。したがって、全体の発熱が低下する。
また、両保持器の間にも前記グリースを封入するため、前記のような保持器形態の軸受においても、グリースがなじんだ状態に近い状態に封入されることになる。
【０００６】
上記構成において、グリースの封入量は、軸受内の全空間容積に対して２０パーセント以上で３５パーセント以下の範囲とする。このように、グリース封入量を一般の封入量（４０〜５０パーセント）よりも少なくすることにより、温度上昇が低減され、グリース漏れが防止される。また、最低量を２０パーセントとしたため、グリース不足による潤滑不良が防止される。
この発明の鉄道車両車軸用軸受ユニットは、前記のいずれかの構成の鉄道車両車軸用軸受と、この軸受の両側に隣接して配置されて前記軸受を密封するオイルシールを各々備えた一対の付属部品とでなるものである。このように隣接配置された付属部品のシールで軸受内を密封する軸受ユニットの場合に、前記のオイル漏れの防止効果が効果的に発揮される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図２はこの鉄道車両車軸用軸受を備えた軸受ユニットの断面図である。この軸受ユニットは、軸受１とその両側に設けられた付属部品である油切り２および後ろ蓋３とで構成される。
【０００８】
軸受１は、詳しくは複列の円すいころ軸受であり、各列のころ６，６に対して設けた分割型の内輪４，４と、一体型の外輪５と、ころ６，６と、保持器７と、両内輪４，４の間に配置された内輪間座８とで構成される。保持器７は、一対のものが各ころ列毎に設けてあり、両保持器７，７は互いに離して配置されている。軸受１の内外輪４，５は軸受鋼製または浸炭鋼製のものであり、油切りおよび後ろ蓋３は焼きならしを施した炭素鋼製のものである。
【０００９】
後ろ蓋３は、車軸に軸受１よりも中央側で取付けられており、その外径面に取付けられたスリーブ１２と、軸受外輪５に取付けられたシール外輪１３との間に、弾性シール１１とシール輪１４とが設けられている。弾性シール１１はシール外輪１３に取付けられてスリーブ１２に摺接し、シール輪１４はシール外輪１３に取付けられてスリーブ１２との間にラビリンスシールを構成する。油切り２は、車軸に軸受１よりも軸端側に取付けられて弾性シール１１を摺接させるものであり、後ろ蓋３側と同じ構成の弾性シール１１，スリーブ１２，シール外輪１３，およびシール輪１４が設けられている。
【００１０】
この構成の軸受ユニットにおける軸受１内に、グリースを次のように封入する。グリースの封入範囲は、図１に網点で範囲を示すように、保持器７と内輪４との間の空間Ｓ１、保持器７と外輪５との間の空間Ｓ２、および両側の保持器７，７間の空間Ｓ３の全てに分配して封入する。このような範囲Ｓ１〜Ｓ３の全体に最初から分配して封入する。グリース封入量は、軸受内の全空間容積に対する２０〜３５パーセントの範囲、好ましくは３０パーセントとする。グリースの種類は、例えばウレア系グリースを用いる。グリースの稠度は、２２０〜２６０の範囲とする。
【００１１】
上記構成の軸受１によると、グリース稠度を２２０〜２６０と通常のものよりも硬くしたため、グリースが早期に一定位置に落着き、なじみ時間が短縮される。また、グリースが保持器７の内外の両側に封入されるため、グリースがなじんだ状態に近い状態に封入されることになり、グリースの攪拌による発熱が抑制される。したがって、全体の発熱が低下する。また、グリース封入量は、軸受１内の全空間容積に対して２０〜３５パーセントの範囲とし、一般の封入量（４０〜５０パーセント）よりも少なくしたため、温度上昇が低減され、両側の油切り２や後ろ蓋３のシールからのグリース漏れが防止される。
【００１２】
【実施例】
モデルテストとして、内径φ７０の円筒ころ軸受にて、グリース稠度と回転数を種々変えて、横型トルク試験機にて温度上昇試験を行ったところ、表１に示す結果が得られた。この結果から、稠度が２２０または２５０と硬くした場合の方が、回転数の速い場合（４０００rpm ）も、遅い場合（３０００rpm ）も、温度安定までに要する時間が短く、また安定時の温度が低いことが分かる。稠度が２６０の場合の実験結果はないが、同表の結果から、稠度を２６０程度以下とすると、稠度を２７０以上とした場合に比べて十分に温度安定時間の短縮および安定時温度の低下の効果が得られると推測される。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
図３は、前記実施形態の軸受１と、この軸受１に対してグリースの条件のみを従来例の欄で説明したように変えた従来軸受とにつき、所定走行距離の車両運転を繰り返した場合の温度上昇の実験結果を示す。実験は、実際の車両ではなく、車軸軸受試験機で行った。Ｔは１サイクルの時間を示す。同図における実施形態品の温度曲線ａと未対策品の温度曲線ｂとを比較し、実施形態品は走行時と停止時との温度差が少なく、従来軸受に比べてピーク時の温度が３０℃程度も低いことが分かる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明の鉄道車両車軸用軸受は、グリースを両側のころ列における保持器の内外の両側、および一対の保持器の間に封入し、かつグリース稠度を２２０〜２６０と硬くしたため、グリースのなじみ時間が短縮され、高速運転によっても、グリースの攪拌による発熱の低下が図れ、かつ温度上昇の低減とグリース漏れの防止が図れる。
また、グリース封入量を全空間容積の２０〜３５パーセントとしたため、温度上昇が一層低減され、かつグリース漏れ防止の効果も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる鉄道車両車軸用軸受の断面図である。
【図２】同軸受を用いた軸受ユニットの断面図である。
【図３】実施形態品と従来品との模擬走行実験結果を示すグラフである。
【図４】従来の鉄道車両車軸用軸受の断面図である。
【符号の説明】
１…軸受
２…油切り
３…後ろ蓋
４…内輪
５…外輪
７…保持器
Ｓ１〜Ｓ３…空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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