JP2006083931A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 円滑な作動及び電食の防止が可能となり、長寿命化が可能な転がり軸受を提供する。
【解決手段】 転がり軸受１を、内径面１２に外輪側転動体転動溝１４を有する外輪１０と、外径面２２に内輪側転動体転動溝２４を有する内輪２０と、これらの転動体転動溝１４，２４間に転動自在に装填される複数の転動体３０とから構成し、外輪１０を、本体１０ａと、この本体１０ａと一体に成形された延長部分１０ｂとから構成し、延長部分１０ｂの内径面１２に、外輪１０の周方向に沿って連続する凸部１６を形成することにより、延長部分１０ｂの内径面１２に潤滑剤溜り部４０を形成する。また、延長部分１０ｂの内径面１２に、外輪１０の周方向に沿って連続する凹部１８を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道車両の主電動機に組み込まれる転がり軸受に関する。

従来から、鉄道車両の動輪を駆動させる主電動機には、図５に示すような転がり軸受が組み込まれている。この転がり軸受１は、外輪１０の外輪側転動体転動溝１４と内輪２０の内輪側転動体転動溝２４との間に、複数の転動体３０が転動自在に装填されている。
外輪１０は、外径面がハウジング２に取り付けられ、側面に第一のシール４が取り付けられる。内輪２０は、内径面が軸６に取り付けられ、側面に第二のシール８が取り付けられる。第一のシール４及び第二のシール８は、ラビリンスシールを形成している。

このような転がり軸受１は、その内部に、転がり軸受１の円滑な作動及び長寿命化を可能とするとともに、メンテナンス性を向上させるために、グリース等の高い粘度を有する潤滑剤（図示せず）が充填されている。
また、鉄道車両には帰線電流や誘導電流が流れることがあり、これらの電流が転がり軸受１に流れると、転動体３０と外輪側転動体転動溝１４との間にスパークが発生し、転動体３０の転動面及び外輪側転動体転動溝１４の軌道面に電気化学的腐食（以下、「電食」と示す）が生じる場合がある。この電食が生じると、転動体３０の転動面及び外輪側転動体転動溝１４の軌道面の精度が低下し、転がり軸受１の寿命が短くなるため、外輪１０の外径面及び側面には、セラミック溶射等によって絶縁膜（図示せず）が形成されている。

また、特許文献１に示すように、外輪の内径面に潤滑剤溜り部をなす凹部を形成し、この潤滑剤溜り部に一定量の潤滑剤を保持する構成としたものもある。
特開２００３−２８２０１号公報（図１）

しかしながら、上述した従来の転がり軸受１では、転がり軸受１が作動すると、グリースに含まれている油分が遠心力によって外輪１０側へ移動し、外輪１０と第一のシール４との隙間から転がり軸受１の外部へ流出する場合がある。油分の流出が発生すると、グリースの組成が変化して潤滑機能が低下してしまい、転がり軸受１の円滑な動作が阻害されるとともに、転がり軸受１の寿命が低下してしまう。

また、上述した従来の転がり軸受１及び特許文献１に示した転がり軸受では、外輪１０の外周面に絶縁膜を形成しているが、外輪１０の軌道輪幅（軸方向の長さ）が狭いと、外輪１０の両側面同士の間隔が狭くなるため、絶縁膜による電食の防止効果が低下してしまう。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、転がり軸受の内部に一定量の潤滑剤を保持するとともに、潤滑剤に含まれる油分の外部への流出及び電食の発生を防止することが可能な転がり軸受を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、内径面に外輪側転動体転動溝を有する外輪と、外径面に前記外輪側転動体転動溝と対向する内輪側転動体転動溝を有する内輪と、前記両転動体転動溝間に転動自在に装填される複数の転動体と、を有する転がり軸受において、
前記外輪の軌道輪幅を、前記内輪の軌道輪幅よりも広くし、
前記外輪の側面と前記外輪側転動体転動溝との間に位置する外輪の内径面に、凸部を形成したことを特徴とするものである。

本発明によると、外輪の内径面に形成した凸部によって、外輪側転動体転動溝と凸部との間に潤滑剤溜り部が形成され、この潤滑剤溜り部に、転がり軸受内に充填されている潤滑剤が保持される。また、凸部によって、潤滑剤に含まれている油分が転がり軸受の外部へ流出することが防止される。
また、外輪の軌道輪幅が内輪の軌道輪幅よりも広いため、外輪の両側面同士の間隔が広くなり、転がり軸受に電食が発生することが防止される。

次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記凸部と前記外輪側転動体転動溝との間に位置する外輪の内径面に、凹部を形成したことを特徴とするものである。
本発明によると、外輪の内径面における凸部と外輪側転動体転動溝との間に凹部を形成することによって、潤滑剤溜り部に保持される潤滑剤の量が増加する。

次に、請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した発明であって、前記外輪に対し、前記凸部と前記外輪側転動体転動溝との間に位置する外輪の内径面と外部とを連通する給油孔を形成したことを特徴とするものである。
本発明によると、凸部と外輪側転動体転動溝との間に形成される潤滑剤溜り部に、外部から容易に潤滑剤を供給することが可能となる。
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載した発明であって、前記転がり軸受は、鉄道車両の主電動機に組み込まれる転がり軸受であることを特徴とするものである。

本発明によれば、転がり軸受の円滑な作動及び電食防止が可能となるとともに、メンテナンス性が向上するため、転がり軸受の長寿命化が可能となる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図５で示したものと同一の構成については、同一符号を付して説明する。
まず、図１を参照して本発明の第一の実施形態の構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態の転がり軸受１は、内径面１２に外輪側転動体転動溝１４を有する外輪１０と、外径面２２に内輪側転動体転動溝２４を有する内輪２０と、これらの転動体転動溝１４，２４間に転動自在に装填される複数の転動体３０とから構成される。

外輪１０は、本体１０ａと、本体１０ａの一方の側面に連続する延長部分１０ｂとから構成されている。本体１０ａの軌道輪幅は内輪２０の軌道輪幅と等しく、延長部分１０ｂの軌道輪幅は図中にＷで示す幅となっている。すなわち、外輪１０の軌道輪幅は、内輪２０の軌道輪幅よりも、図中にＷで示す分だけ広くなっている。
延長部分１０ｂは、本体１０ａと一体に成形されており、その内径面１２における外輪１０の側面側には、外輪１０の周方向に沿って連続する凸部１６が形成されている。凸部１６は、転動体３０及び内輪２０と接触しない高さであり、転動体３０及び内輪２０と接触しない形状となっている。そして、この凸部１６によって、凸部１６と外輪側転動体転動溝１４との間に位置する外輪１０の内径面１２に、潤滑剤溜り部４０が形成される。

また、延長部分１０ｂの内径面１２における凸部１６よりも外輪側転動体転動溝１４側の位置には、外輪１０の周方向に沿って連続する凹部１８が形成されている。
また、外輪１０は、その外径面がハウジング２に取り付けられ、一方の側面には第一のシール４が取り付けられている。また、外輪１０の外径面及び側面には、セラミック溶射等によって絶縁膜（図示せず）が形成されている。

内輪２０は、その内径面が軸６に取り付けられ、一方の側面には第二のシール８が取り付けられている。また、第一のシール４及び第二のシール８は、ラビリンスシールを形成している。
転動体３０は、鋼球によって形成されている。また、転がり軸受１の内部には、グリース等の高い粘度を有する潤滑剤（図示せず）が充填されている。

次に、上記の構成を備えた転がり軸受１の作用・効果等を説明する。
転がり軸受１が作動すると、転がり軸受１の内部に充填されているグリースが発熱して溶解し、この溶解したグリースから油分が分離する。そして、この分離した油分は、遠心力によって外輪１０側へ移動する。このとき、凸部１６によって、外輪１０側へ移動した油分が潤滑剤溜り部４０の外部へ流出することが防止されるため、グリースから分離した油分は潤滑剤溜り部４０内に保持され、グリースの他の成分と結合する。このため、転がり軸受１の作動に伴いグリースが発熱して溶解しても、グリースの組成が変化することが防止され、グリースの潤滑機能が低下することが防止される結果、転がり軸受１は円滑に作動する。したがって、転がり軸受１の長寿命化が可能となる。

また、潤滑剤溜り部４０には一定量のグリースが保持され、このグリースは常に転動体３０と接触するため、転がり軸受１を長時間に亘って作動させた場合でも、グリースの潤滑機能が低下することが防止され、転がり軸受１を円滑に作動させることが可能となる。さらに、潤滑剤溜り部４０には凹部１８が形成されているため、この凹部１８によって、潤滑剤溜り部４０に保持されるグリースの保持量が増加する。

また、外輪１０は、本体１０ａと、本体１０ａの一方の側面に連続する延長部分１０ｂとから構成されているため、外輪１０の軌道輪幅は、内輪２０の軌道輪幅よりも延長部分１０ｂの幅だけ広くなり、外輪１０の両側面同士の間隔が広くなる。このため、外輪１０の外周面に形成されている絶縁膜による電食の防止効果が向上し、転がり軸受１の長寿命化が可能となる。

また、外輪１０の延長部分１０ｂは第一のシール４側に延長されているため、第一のシール４の肉厚部が減少することとなり、転がり軸受１の製造コストを低減させることが可能となる。
なお、本実施形態では、延長部分１０ｂの内径面１２に、凸部１６及び凹部１８を形成したが、これに限定されるものではなく、凸部１６のみを形成してもよい。また、凸部１６を形成する位置は、外輪１０の内径面１２における外輪１０の側面と外輪側転動体転動溝１４との間であればよく、複数の凸部１６を形成し、これらの凸部１６を、外輪１０の側面と外輪側転動体転動溝１４との間に分散させてもよい。

さらに、凹部１８を形成する位置は、外輪１０の内径面１２における凸部１６と外輪側転動体転動溝１４との間であればよく、複数の凹部１８を形成し、これらの凹部１８を、外輪１０の内径面１２における凸部１６と外輪側転動体転動溝１４との間に分散させてもよい。
また、本実施形態では、外輪１０の延長部分１０ｂを本体１０ａと一体に成形したが、延長部分１０ｂを別体で成形し、この成形した延長部分１０ｂを接着や溶接等によって本体１０ａに取り付けてもよい。

次に、図２を参照して本発明の第二の実施形態の構成を説明する。
図２に示すように、本実施形態の転がり軸受１では、本体１０ａの両側面にそれぞれ延長部分１０ｂが成形されている。また、二つの延長部分１０ｂには、共に凸部１６及び凹部１８が形成されている。
その他の構成は、上述した第一の実施形態と同様である。

次に、上記の構成を備えた転がり軸受１の作用・効果等を説明する。
本実施形態の転がり軸受１は、外輪１０の軌道輪幅が、第一の実施形態における外輪１０の軌道輪幅よりも、一つの延長部分１０ｂの軌道輪幅の分だけ広い。このため、外輪１０の両側面同士の間隔が、第一の実施形態における外輪１０の軌道輪幅よりも広くなり、絶縁膜による電食の防止効果が更に向上する。

また、外輪１０を、本体１０ａと、本体１０ａの両側面に連続して形成された二つの延長部分１０ｂとから構成し、各延長部分１０ｂに、それぞれ潤滑剤溜り部４０を形成したため、潤滑剤溜り部４０に保持されるグリースの保持量が更に増加する。
なお、本実施形態では、二つの延長部分１０ｂのうち、一方の延長部分１０ｂに潤滑剤溜り部４０を形成しない構成としてもよい。また、二つの延長部分１０ｂに、それぞれ潤滑剤溜り部４０を形成し、これらの潤滑剤溜り部４０の構成を異なるものとしてもよい。

次に、図３を参照して本発明の第三の実施形態の構成を説明する。
図３に示すように、本実施形態の転がり軸受１では、二つの凹部１８のうち一方に、外輪１０の内径面１２と外輪１０の外径面とを連通する孔５２が設けられており、第一のシール４に、第一のシール４の外部を貫通する孔５４が設けられている。また、ハウジング２には、孔５２と孔５４とを連通する凹部５６が設けられている。そして、孔５２と孔５４と凹部５６とによって、転がり軸受１の外部と潤滑剤溜り部４０とを連通する給油孔５０が構成されている。なお、特に図示しないが、孔５４付近には、グリースニップルが備えられている。
その他の構成は、上述した第二の実施形態と同様である。

次に、上記の構成を備えた転がり軸受１の作用・効果等を説明する。
本実施形態の転がり軸受１は、転がり軸受１の外部から給油孔５０を通じて、潤滑剤溜り部４０へグリースを容易に供給することが可能となり、転がり軸受１のメンテナンス性が向上するため、転がり軸受１の長寿命化が可能となる。

なお、本実施形態では、孔５２と孔５４と凹部５６とによって給油孔５０を構成したが、これに限定されるものではなく、給油孔５０の構成は、転がり軸受１の外部と潤滑剤溜り部４０とを連通する構成であればよい。
なお、上述した各実施形態では、転動体３０として鋼球を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば図４に示すように、転動体３０として円筒ころを用いてもよい。

本発明の第一の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 本発明の変形例の断面図である。 従来の転がり軸受を示す断面図である。

符号の説明

１ 転がり軸受
２ ハウジング
４ 第一のシール
６ 軸
８ 第二のシール
１０ 外輪
１２ 内径面
１４ 外輪側転動体転動溝
１６ 凸部
１８ 凹部
２０ 内輪
２２ 外径面
２４ 内輪側転動体転動溝
３０ 転動体
４０ 潤滑剤溜り部
５０ 給油孔
５２，５４ 孔
５６ 凹部

Claims (4)

1. 内径面に外輪側転動体転動溝を有する外輪と、外径面に前記外輪側転動体転動溝と対向する内輪側転動体転動溝を有する内輪と、前記両転動体転動溝間に転動自在に装填される複数の転動体と、を有する転がり軸受において、
   前記外輪の軌道輪幅を、前記内輪の軌道輪幅よりも広くし、
   前記外輪の側面と前記外輪側転動体転動溝との間に位置する外輪の内径面に、凸部を形成したことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記凸部と前記外輪側転動体転動溝との間に位置する外輪の内径面に、凹部を形成したことを特徴とする請求項１に記載した転がり軸受。
3. 前記外輪に対し、前記凸部と前記外輪側転動体転動溝との間に位置する外輪の内径面と外部とを連通する給油孔を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載した転がり軸受。
4. 前記転がり軸受は、鉄道車両の主電動機に組み込まれる転がり軸受であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載した転がり軸受。

Images