JP2002181666A - 鉄道車両用軸受の評価試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際に運行されている鉄道車両の走行状態に
より近づいた条件で行なうことのできる、鉄道車両用軸
受の評価試験方法を提供する。 【解決手段】 本発明の鉄道車両用軸受の評価試験方法
は、一方が駆動装置５４に接続され、他方が軸受２０に
接続されている回転体５３を回転させ、回転体５３の回
転の正転、停止、逆転を混在させて軸受２０の評価試験
を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両の車軸等
に用いられる軸受装置の評価試験方法に関し、詳しくは
前記軸受装置に接続された回転体の制御に特徴を有する
鉄道車両用軸受の評価試験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に鉄道車両用軸受の評価試験装置５
０（以下試験装置５０）を示す。図３（Ａ）に試験装置
５０の断面図を示し、図３（Ｂ）に試験装置５０の側面
図の一部を示す。試験装置５０は、台座５１上に二つの
支持軸受ハウジング５２を介して支持された主軸５３
と、主軸５３の一端に接続された駆動モータ５４と、主
軸５３の他端に接続された試供軸受である鉄道車両用軸
受装置２０（以下軸受２０）とから概略構成されてい
る。さらに、駆動モータ５４側の支持軸受ハウジング５
２内には、主軸５３を軸方向に負荷するアキシアル荷重
用ピストン５５が設けられている。また、軸受２０に
は、軸受２０を前記軸方向と垂直な方向（図中上下方
向）へ負荷するラジアル荷重用ピストン５６が設けられ
ている。

【０００３】図４に、軸受２０の部分断面図を示す。図
４に示す軸受２０は、鉄道車両に用いられる軸受の一例
である複列円錐ころ軸受である。軸受２０は、一体型の
外輪２５と各列に個別に分割された内輪２２と内輪間座
２６とを備え、内輪２２と外輪２５との間には、周方向
に配置された複数のころ２７と、それらを保持する保持
器２８が配置されている。内輪２２の軸方向両端面に
は、それぞれ主軸５３と一体となって回転する筒状の油
切り２４が当接している。内輪２２と油切り２４との当
接部分の外周側には、筒状のシールケース２９が配置さ
れている。シールケース２９の軸受側の一端部は、外輪
２５に嵌合固定され、他端部は油切り２４の外周面とラ
ビリンスを形成している。また、シールケース２９の内
周側には、環状のオイルシール３０が取り付けられ、軸
受内部に外部からごみ、水分、異物等が侵入するのを防
ぐとともに、グリース等の潤滑剤が軸受外部に漏出する
のを防いでいる。オイルシール３０は、略断面コ字状の
金属部材からなる外周部３１と、外周部３１に接着され
樹脂からなるシールリップ部材３２とから構成されてい
る。オイルシール３０は、その外周部３１がシールケー
ス２９の内周側に固着され、オイルシール３０の内周側
に位置するシールリップ部材３２の互いに間隔を隔てて
配置される二つの突条であるリップ３２ａ，３２ｂの先
端が、油切り２４の外周面に摺接して軸受内部を外部か
ら密封している。

【０００４】図３に示す試験装置５０を用いた鉄道車両
用軸受の評価試験方法は、駆動モータ５４を作動させる
ことで、主軸５３を回転させるとともに、油圧によりア
キシアル荷重用ピストン５５及びラジアル荷重用ピスト
ン５６を作動させ、主軸５３及び軸受２０に所定の方向
の負荷を加える。こうすることで、軸受２０を搭載して
いる鉄道車両が走行している状態に近い状態を再現する
ことができる。その際、主軸５３と一体となって回転す
る油切り２４とシールリップ部材３２の接触状況及びそ
れらの部材の発熱状況の確認を行なう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の試験方
法においては、駆動モータ５４によって主軸５３を一方
向（例えば図３（Ｂ）中ａ方向）に連続的に回転させる
ことで、試験を行なっていた。このように主軸５３を一
方向のみに回転して行なう試験では、軸受２０の温度が
過剰に上昇すると油切り２４及びシールリップ部材３２
の温度は略一定に上昇することが分かっている。しかし
ながら、実際に運行している鉄道車両は、駅で停車し、
さらに終点に行き着くと長時間停車した後、駆動装置を
逆回転して、進行方向を逆にし、今来た駅へと戻ってい
く。このときの鉄道車両の車軸は、正転、停止、逆転の
回転状態を混在させて繰り返し作動している。このよう
な鉄道車両に搭載された軸受においては、上述した試験
方法で測定された油切り２４及びシールリップ部材３２
の温度上昇よりも、高い温度上昇が短時間で発生する場
合がある。以上のようなことから、従来の主軸を一方向
に連続回転させる試験では、実際に運行している鉄道車
両の状態を正しく再現しておらず、このような試験で得
られたデータを実際の鉄道車両へ適用することは困難で
あるという問題がある。

【０００６】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、実際に運行されている鉄道車両の走行状
態により近づいた条件で行なうことのできる、鉄道車両
用軸受の評価試験方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、一
方が駆動装置に接続され、他方が軸受に接続されている
回転体を回転させて、前記軸受の評価試験を行なう鉄道
車両用軸受の評価試験方法において、前記回転体の回転
の正転、停止、逆転を混在させて試験を行なう鉄道車両
用軸受の評価試験方法によって達成することができる。
この場合、前記回転体の回転を正転、停止、逆転、停止
の順で各々所定の時間行なうことを繰り返し、前記停止
のうち少なくとも一つを長時間の停止とすることが好ま
しい。また、この場合、前記回転体の回転を、正転及び
停止の繰り返し、長時間の停止、逆転及び停止の繰り返
しの順で各々所定の時間、所定の回数繰り返し行なうこ
とが好ましい。

【０００８】ここで「長時間の停止」とは、「停止」よ
りも長い時間、鉄道車両が停車している状態をいう。
「停止」とは、鉄道車両が駅等で停車している状態であ
り、具体的には数十秒から数分間停車している状態であ
る。「長時間の停止」とは、鉄道車両が終点駅等で停車
している状態であり、具体的には数十分から数時間停車
している状態である。また、「停止」とは、回転体の試
験の開始前の停止状態、または試験終了後の停止状態を
も含んでいる。また、回転体が、正転、停止、逆転を行
なっている「所定の時間」「所定の回数」は、任意に定
めることができる。すなわち、前記所定の時間、前記所
定の回数は、試験対象である実際の鉄道車両の運行に合
わせて設定してもよい。

【０００９】このような構成の鉄道車両用軸受の評価試
験方法によれば、実際に運行されている鉄道車両の走行
状態により近づいた条件で軸受の評価試験を行なうこと
ができる。すなわち、回転体の回転状態に正転、停止、
逆転を混在させることで、実際の鉄道車両が終点にいき
ついた後に折り返して運転される状態や、終点での長時
間の停車等が試験装置によって再現できる。また、回転
体の正転、停止、逆転を行なう時間、回数を、任意に設
定することで、様々な試験対象の鉄道車両に対して鉄道
車両用軸受の評価試験を行なうことができる。また、本
発明において、回転体の回転の正転と逆転とが逆に構成
されている評価試験方法でもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１に、本発明の第１実施形態であ
る鉄道車両用軸受の評価試験方法による回転体の回転状
態のパターン図を示す。図１に示すパターン図は、図３
に示す試験装置５０によって、主軸５３（回転体）を正
転方向（図３（Ｂ）中ａ方向）と逆転方向（図３（Ｂ）
中ｂ方向）とに回転することで再現される、回転体の回
転状態と時間との関係を表している。図１において、横
軸Ｘは時間軸を示し、縦軸Ｙは主軸５３の回転状態を示
している。縦軸Ｙに表示されている「０」は、主軸５３
の回転していない状態を示し、表示「０」よりも図中上
方にいくにしたがって、主軸５３が正転方向にその回転
速度が増加している、また、表示「０」よりも図中Ｙ軸
下方にいくにしたがって主軸５３が逆転の方向にその回
転速度が増加している。

【００１１】図１に示す主軸５３の回転状態のパターン
図は、二つの駅の間を往復する鉄道車両（図示せず）の
運行状況を再現したパターン図を示している。図１中の
符号は、主軸５３の正転状態の回転速度Ｖ１、主軸の正
転状態の運転時間Ｔ１、駅の停車時間Ｔ２，Ｔ４、主軸
の逆転状態の回転速度Ｖ２、主軸の逆転状態の運転時間
Ｔ３、折り返し時の停車時間Ｔ５を示す。ここで、Ｖ１
＝９４５回／ｍｉｎ、Ｖ２＝９４５回／ｍｉｎ、Ｔ１＝
１８０ｍｉｎ、Ｔ２＝３０ｍｉｎ、Ｔ３＝１８０ｍｉ
ｎ、Ｔ４＝３０ｍｉｎ、Ｔ５＝３６０ｍｉｎとする。こ
のような主軸５３の回転状態のパターン図によると、鉄
道車両は、停車状態から主軸の正転方向に加速し、主軸
の回転速度がＶ１に達したところでＴ１時間等速で走行
し、減速しＴ２時間停車した後、主軸の逆転方向に加速
して回転速度がＶ２に達したところでＴ３時間等速で走
行し、減速してＴ４時間停車し、再び正転方向に加速し
ていく。主軸５３は、正転、停止、逆転、停止の動作を
２回繰り返した後、Ｔ５時間の長時間の停止をする。そ
して、再び正転方向に加速して、正転、停止、逆転、停
止、長時間の停止の動作を繰り返す。

【００１２】図２に、本発明の第２実施形態である鉄道
車両用軸受の評価試験方法による回転体の回転状態のパ
ターン図を示す。図２に示す主軸５３のパターン図によ
ると、鉄道車両は、停車状態から主軸５３の正転方向に
加速し、回転速度Ｖ１でＴ１時間等速で走行した後、減
速しＴ２時間停車した後、再び加速し回転速度Ｖ１でＴ
１時間走行した後、減速しＴ５時間の長時間の停車をす
る。次いで、主軸５３の逆転方向に加速し、回転速度Ｖ
２でＴ３時間等速で走行した後、減速しＴ４時間停車
し、再び加速し回転速度Ｖ２でＴ３時間等速走行した
後、減速しＴ４時間の停車後、再び主軸５３の正転方向
に加速する。このとき、Ｖ１＝９４５回／ｍｉｎ、Ｖ２
＝９４５回／ｍｉｎ、Ｔ１＝１８０ｍｉｎ、Ｔ２＝１〜
３ｍｉｎ、Ｔ３＝１８０ｍｉｎ、Ｔ４＝１〜３ｍｉｎ、
Ｔ５＝３６０ｍｉｎとする。すなわち、本実施形態で
は、主軸の回転状態は、主軸の正転方向に２回繰り返し
走行し、長時間の停車の後、逆転方向に２回繰り返し走
行し、再び正転方向に走行することで、２回の正転方
向、長時間の停止、２回の逆転方向の回転を繰り返して
いる。

【００１３】以下に本実施形態の効果をまとめる。本実
施形態のこのような構成によれば、実際の鉄道車両の走
行状態により近づいた条件で鉄道車両用軸受の評価試験
を行なうことができる。すなわち、実際の鉄道車両が運
行されている状態を忠実に再現することができ、図１、
図２に示すＶ１，Ｖ２，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５
に任意の数値を用いることにより、実際の鉄道車両に搭
載された状態での軸受の評価試験のデータを測定するこ
とができる。

【００１４】すなわち、本発明の試験方法で軸受２０の
油切り２４とシールリップ部３２との接触状況やそれら
の部材の発熱状況を測定すると、従来行われていた主軸
の一方向の連続回転による試験よりも、短時間で油切り
及びシールリップ部材３２の高い温度上昇が見られた。
このことは、回転方向に正転または逆転を含んで主軸５
３を回転したり、途中に長時間の停止を行なうことによ
り、軸受２０内のグリース等の潤滑剤が、軸受内部で攪
拌され、その挙動が変化し、シールリップ部材３２を付
勢し、シールリップ部材３２と油切り２４との当たりを
変化させる。すなわち、油切り２４と突条の先端で摺接
しているシールリップ部３２のリップ３２ａ，３２ｂ
が、油切り２４と突条の側面で摺接するようになる、所
謂「腹当たり」が生じる。こうして、リップ３２ａ，３
２ｂと油切り２４との摺接する面積が大きくなることで
生じる摩擦に起因する、油切り２４とシールリップ部材
３２との短時間の温度上昇が生じていると考えられる。

【００１５】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
本実施形態では、軸受２０のオイルシール３０の性能評
価を行なう試験に適用されていたが、本発明は、軸受２
０の構成部材及びグリース等の潤滑剤の評価試験にも適
用可能である。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鉄道車両
用軸受の評価試験方法によれば、実際の鉄道車両の走行
状態により近づいた条件で評価試験を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の主軸の回転パターンを
示す図である。

【図２】本発明の第２実施形態の主軸の回転パターンを
示す図である。

【図３】従来の試験装置５０を示す図である。

【図４】試供軸受の一例である、複列円錐ころ軸受２０
の要部断面図を示す図である。

【符号の説明】

２０ 軸受 ２２ 内輪 ２５ 外輪 ２７ ころ ２８ 保持器 ２９ シールケース ３０ オイルシール ３１ 外周部 ３２ シールリップ部材 ５０ 鉄道車両用軸受の評価試験装置 ５３ 主軸（回転体） ５４ 駆動モータ（駆動装置） Ｖ１，Ｖ２ 回転速度 Ｔ１，Ｔ３ 運転時間 Ｔ２，Ｔ４ 停車時間（停止） Ｔ５ 長時間の停車時間（長時間の停止）

フロントページの続き (72)発明者 木川 武彦 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 2G024 AC01 BA18 DA26 EA13

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方が駆動装置に接続され、他方が軸受
   に接続されている回転体を回転させて、前記軸受の評価
   試験を行なう鉄道車両用軸受の評価試験方法において、 前記回転体の回転の正転、停止、逆転を混在させて試験
   を行なうことを特徴とする鉄道車両用軸受の評価試験方
   法。