JP2006002815A - 鉄道車両用軸受ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】フレッチングの発生を抑制ないしは防止可能とする。
【解決手段】本鉄道車両用軸受ユニットは、車軸１に外装される転がり軸受３の内輪１２における軸方向内側の端面１２ａに、車軸１に外嵌固定される環状の後蓋９の軸方向外側の端面９ａを当接する鉄道車両用軸受ユニットであって、後蓋９の軸方向外側の端面９ａの内径側に対して軸方向に弾性圧縮した状態で内輪１２における軸方向内側の端面１２ａに当接する環状部分１７を設けた構成。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道車両用軸受ユニットに関する。
鉄道車両の車軸を車体に支持させるのに用いる軸受ユニットの構造を説明する。従来の軸受ユニットは、複列外向き転がり軸受を備える。この転がり軸受は単一の外輪と、二つの内輪と、外輪と両内輪との間に２列で介装される複列円錐ころ群と、外輪と両内輪との間で各列のころ群を支持する二つの保持器とを備える。外輪に車体が固定される。両内輪は、車軸のジャーナル部に対して軸方向隣り合わせに装着される。
車軸のジャーナル部の自由端側に前蓋が固定される。車軸のジャーナル部の車輪側に後蓋が固定される。転がり軸受の両内輪は、車軸のジャーナル部に対して前蓋と後蓋とで軸方向から軸方向不動に挟持固定される。この場合、転がり軸受の車輪側内輪と後蓋との両端面は互いに直接当接させられている。
鉄道車両の走行に伴ない、車軸は径方向や軸方向の荷重や衝撃を受け、また振動する。その結果、車軸には微小なたわみ、また、転がり軸受に対する微小な相対移動が発生している。この場合、車輪側内輪と後蓋は共に金属材で構成されている。そのため、前記たわみや微小相対移動が繰り返されると車輪側内輪と後蓋との前記両当接面が擦り合わされて、いわゆるフレッチングが発生し、鉄等の金属摩耗粉が発生する。このような金属摩耗粉は、グリース等の潤滑剤に混入して該潤滑剤の劣化を早めたり、転がり軸受の転動面に噛み込み転がり軸受の摩耗を早め、軸受ユニットの寿命を低下させる原因となる。
特開２００３−２５４３４０号公報
したがって、本発明により解決すべき課題は、フレッチングの発生を抑制ないしは防止して該フレッチングによる金属摩耗粉の発生を防止可能とすることである。
本発明による鉄道車両用軸受ユニットは、車軸に外装される転がり軸受の内輪における車軸の軸方向内側の端面に、上記車軸に外嵌固定される環状の後蓋の軸方向外側の端面を当接する鉄道車両用軸受ユニットであって、上記後蓋の軸方向外側の端面の内径側に、上記内輪における軸方向内側の端面に弾性圧縮状態で当接する環状部分を設けた、ことを特徴とするものである。
好ましくは、上記環状部分を、後蓋の軸方向外側の端面の一部に環状に切り欠きを入れ、該切り欠きにより当該軸方向外側の端面から内輪における軸方向内側の端面側に環状に突出して当接する部分を設けるとともに、該当接する部分を内輪における軸方向内側の端面と後蓋の軸方向外側の端面との間で弾性圧縮して構成することができる。
上記転がり軸受は、実施形態の複列外向きの転がり軸受のように軸方向隣り合わせに２つの内輪を有する転がり軸受であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、単一の内輪を有する形態の転がり軸受も含む。
上記環状部分は、後蓋の軸方向外側の端面と一体であることが好ましいが、別体であってもよい。
上記環状部分は、車軸の変形に対して伸び変形しても内輪における軸方向内側の端面に弾性的に当接する程度に余裕のある弾性圧縮状態であることが好ましい。
上記環状部分と当接する内輪における軸方向内側の端面の内径側に、少なくとも、クロム膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、その他の硬質膜を設けると、一層、当該内径側と環状部分との当接による摩耗が抑制され、フレッチングの発生のより効果的な防止に好ましい。
本発明によると、上記環状部分は弾性圧縮状態で内輪における軸方向内側の端面と後蓋の軸方向外側の端面との間の内径側に設けられているから、後蓋の軸方向外側の端面の、内輪における軸方向内側の端面に対する当接面積は、その全面で当接するよりも小さく、かつ、その環状部分の位置も内径側であるから、車軸の曲げ変形の方向が内輪における軸方向内側の端面と後蓋の軸方向外側の端面とが離れていく方向であっても、その離れる軸方向距離は短くて済むから、車軸の曲げ変形による内輪における軸方向内側の端面の内径側と環状部分との擦り合わせは極めて小さく済む上、その擦り合わせの位置変化も小さくなり、従来のように内輪における軸方向内側の端面と後蓋の軸方向外側の端面とが全面で擦り合うよりも当該両対向面の滑りの発生が大きく抑制される。さらに、その上、上記環状部分は弾性圧縮状態であるから、車軸の曲げ変形に容易に追随できるから、車軸の曲げ変形による内輪における軸方向内側の端面と後蓋の軸方向外側の端面とのフレッチングの発生を大きく抑制することができ、これによって、金属摩耗粉の発生は大幅に抑制される。以上により、本発明では、フレッチングによる金属摩耗粉が転がり軸受内部に侵入することに起因する軸受内部のグリース等の潤滑剤の劣化を防止でき、軸受の寿命を向上することができる。
本発明によれば、フレッチングが抑制されて金属摩耗粉の発生が抑制されるから、軸受内部への金属摩耗粉の侵入による潤滑剤の劣化ひいては軸受寿命の低下を防止できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る鉄道車両用軸受ユニット（以下、軸受ユニットという）を説明すると、図１は、同軸受ユニットとそれが適用される鉄道車両の車軸の支持部分とを示す断面図、図２は、図１の要部の拡大断面図である。
これらの図を参照して、１は鉄道車両の車軸、２は該車軸に外装される軸受ユニットを示す。軸受ユニット２は、転がり軸受３と、前蓋４と、油切りスリーブ５と、複数のボルト６と、密封装置７，８と、後蓋９とを備える。転がり軸受３は、外向きに配置されたいわゆる複列外向き円錐ころ軸受となって車軸１のジャーナル部１ａに取り付けられる。転がり軸受３はまた、単一の外輪１０と、軸方向隣り合わせに配置される二つの内輪１１、１２と、内・外輪１０、１１、１２間に配置される転動体としての複列円錐ころ１３と、円錐ころ１３の保持器１４とを含む。
転がり軸受３において、外輪１０は、台車(図示省略)に保持される。内輪１１、１２は、間座１５を介して前蓋４と後蓋９とで軸方向に挟持される。転がり軸受３全体は、両内輪１１、１２の挟持構造によって軸方向不動に固定される。この場合、前蓋４と後蓋９は、車軸１のジャーナル部１ａの外周において転がり軸受３の軸方向両隣りに配置されている。
前蓋４は、油切りスリーブ５を介して一方側内輪１１における軸方向外側の端面（自由端側端面）に、また、後蓋９の軸方向外側の端面９ａは、他方側内輪１２における車軸１の軸方向内側の端面（車輪側端面）１２ａにそれぞれ当接されている。ただし、後蓋９の軸方向外側の端面９ａが、他方側内輪１２における車軸の軸方向内側の端面１２ａに当接する構造については後程説明する。その結果、前蓋４と後蓋９は、共に、蓋の機能に加えて、転がり軸受３を軸方向不動に固定する固定環として機能する。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１ａの自由端側に取り付けられ、かつ、油切りスリーブ５を介して内輪１１の自由端側の端面に当接している。また、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。密封装置７、８は、転がり軸受３の軸方向両側でそれぞれ油切りスリーブ５と後蓋９それぞれの外周面に配置されている。そして、両密封装置７、８により、転がり軸受３の両側端部を含む所要の密封領域が密封され、これによって、外部から泥水や塵埃等が転がり軸受３内部に侵入するのが防止される。
以上の構成において、本実施形態の鉄道車両用軸受ユニットは、後蓋９の軸方向外側の端面９ａの内径側の一部に環状に切り欠き１６を入れ、該切り欠き１６により軸方向外側の端面９ａから内輪１２における軸方向内側の端面１２ａ側に環状に突出して当接する環状部分１７を設けるとともに、該環状部分１７を内輪１２における軸方向内側の端面１２ａと後蓋９の軸方向外側の端面９ａとの間で弾性圧縮して構成したことを特徴とする。環状部分１７は、後蓋９の軸方向外側の端面９ａの内径側に形成されるとともに、その軸方向外側の端面１７ａは、内輪１２における軸方向内側の端面１２ａの内径側に当接している。したがって、後蓋９の軸方向外側の端面９ａの、内輪１２における軸方向内側の端面１２ａに対する当接面積は、全面当接よりも小さくなる。また、環状部分１７の位置は内径側であるから、車軸１の曲げ変形の方向が内輪１２における軸方向内側の端面１２ａと後蓋９の軸方向外側の端面９ａとが離れていく方向であっても、その離れる軸方向距離は短い。
この場合、環状部分１７を弾性圧縮するには、例えば、前蓋４を後蓋９に対して増し押しすることで可能である。この増し押しでは、例えば、３０トン程度の増し押し力が与えられ、環状部分１７を容易に弾性圧縮することが可能である。上記環状部分１７は、後蓋９の軸方向外側の端面９ａの一部を用いていて、当該後蓋９と一体の部材であるが、別部材で構成することもできる。
以上の鉄道車両用軸受ユニットにおいては、図３で示すように、車軸１が鉄道車両の重量、振動、その他により微小にたわむなどして曲げ変形しても、内輪１２における軸方向内側の端面１２ａと後蓋９の軸方向外側の端面９ａとの間の内径側に、弾性的に圧縮した状態で環状部分１７が設けられているから、まず、内輪１２における軸方向内側の端面１２ａと後蓋９の軸方向外側の端面９ａとが直接当接するよりもその当接部位の面積は小さくて済み、かつ、環状部分１７は内径側に配置されているから、環状部分１７自体の変形も極めて小さくて済む可能性が高くなる結果、上記車軸の曲げ変形による微小滑りの発生が大きく抑制ないしは防止される。さらに、環状部分１７は弾性的に圧縮した状態であるから、車軸１の曲げ変形のうち、同じく図３で示すように、伸び変形側Ａにも縮み変形側Ｂにも容易に追随して変形できるから、車軸１の曲げ変形によるフレッチングの発生は大きく抑制されて、金属摩耗粉の発生が抑制されるようになる結果、該金属摩耗粉が転がり軸受３の内部に侵入することに起因していた転がり軸受３内部のグリース等の潤滑剤の劣化を防止でき、転がり軸受３の寿命を向上することができる。
本発明の実施形態に係る鉄道車両用軸受ユニットとそれが適用される鉄道車両の車軸の支持部分とを示す断面図 図１の要部の拡大断面図 図１の要部の挙動を説明するための拡大断面図
符号の説明
１ 車軸
１ａ ジャーナル部
３ 転がり軸受
４ 前蓋
９ 後蓋
９ａ 後蓋９の軸方向外側の端面
１０ 外輪
１１ 内輪
１２ 内輪
１２ａ 内輪１２における軸方向内側の端面
１７ 環状部分

Claims (1)

  1. 車軸に外装される転がり軸受の内輪における車軸の軸方向内側の端面に、上記車軸に外嵌固定される環状の後蓋の軸方向外側の端面を当接する鉄道車両用軸受ユニットであって、上記後蓋の軸方向外側の端面の内径側に上記内輪における軸方向内側の端面に弾性圧縮状態で当接する環状部分を設けた、ことを特徴とする鉄道車両用軸受ユニット。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100925926B1 (ko) * 2008-05-29 2009-11-09 현대자동차주식회사 자동차 프론트엔드부의 듀얼 에어덕트
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