JP2006177448A - 鉄道車両車軸用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受装置の内輪と、内輪の位置決めに用いられる後蓋との間で、車軸のベンディングに起因するフレッティング摩耗を抑制する。
【解決手段】 内輪４または後蓋５の当接面に軟質金属からなるメッキ層１４を形成して、応力変動を吸収すると共に、内輪と後蓋が直接接触することがないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両の車軸を支持する軸受装置に関するものである。

従来、鉄道車両の車軸用軸受装置は、高い剛生と耐衝撃性とが要求されることから、複列の円筒ころ軸受や円すいころ軸受が採用されていた。この車軸には数トンからなる車両の重量がラジアル荷重として加わり、車軸の両端が下方に沈み、中央が膨らんだ状態（ベンディング）で回転することが知られている。このベンディングの影響で、軸受の内輪と後蓋の接触している端面にかかる応力が周期的に変動することになり、この応力変動によって接触面に微少摩耗（フレッティング摩耗）が生じることがあった。

フレッティング摩耗が発生すると、金属摩耗粉（鉄粉や酸化鉄）が軸受内に混入して軌道面を荒らしたり、潤滑材として使用するグリースに混入して、グリースの劣化をまねくことが考えられる。

フレッティング摩耗の発生を抑制するために、軸受の内輪と後蓋の端面との間に環状のスペーサを介在させると共に、このスペーサの外径側縁部に弾性シール材を一体的に設けて軸受内部へのフレッティング摩耗による摩耗粉の流入を阻止した構成が提案されている（特許文献１）。
特開２００４−３３２９０５号公報

しかしながら、特許文献１においては、スペーサで内輪と後蓋とのフレッティング摩耗を一応防止するが完全に防止できるものでなく、運転条件によって内輪と後蓋との当接面でフレッティング摩耗が発生することがあった。そのため、フレッティング摩耗で発生した摩耗粉をグリースに混入させないために、スペーサの端部に弾性シールを取付けていたが、この弾性シール材を取付けるために作業工数が増えるものであった。

本発明は上記問題点を改良しフレッティング摩耗を抑制すると共に、製造コストの低減を図った鉄道車両車軸用軸受装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の軸受装置は、潤滑材としてグリースが用いられ、車軸に装着された軸受の内輪の端面と、前記軸受に装着されて内輪の軸方向位置を規制する後蓋の端面との間の、少なくともどちらか一方に軟質金属からなるメッキ層を設けたものである。このメッキ層によりベンディングに起因する応力変動を吸収できるので、内輪と後蓋のフレッティング摩耗が抑制される。

メッキ層の材質が、金、銀、銅からなる群より選んだものであるから、ベンディングに起因する応力変動を吸収できるとともに、フレッティング摩耗が発生しても、このメッキ層の金属粉がグリースに混入することになる。

メッキ層の厚みを５０μｍ以上とすることにより、応力変動の吸収に十分な厚みを確保できる。

本発明の軸受装置は、内輪の端面と後蓋の端面の少なくともどちらか一方に軟質金属か
らなるメッキ層を設けることにより、メッキ層が応力変動を吸収できるので内輪と後蓋とのフレッティング摩耗が抑制される。したがって、従来のような鉄粉や酸化鉄の金属粉がグリースに混ざらないので軌道面の傷つき防止が行え、円滑な回転を維持できる。また、鉄粉や酸化鉄といった金属粉がグリースに混入しないので、グリースの劣化が防止され、グリースの短期交換が不要となる。また、従来のようにスペーサ、弾性シール材を介在させることがないので部品点数の削減が図れ、製造コストの低減が実現する。

メッキ層の材質を、金、銀、銅からなる群より選ぶことにより、内輪や後蓋に対してメッキ層が柔らかい材質にできるので、ベンディングに起因する応力変動の吸収が行え、内輪と後蓋とのフレッティングによる摩耗粉がグリースに混入することがない。また、フレッティングが発生して、メッキ層を形成する金属（金、銀、銅）の金属粉がグリースに混入しても、グリースを劣化させることがない。

メッキ層の厚みを５０μｍ以上とすることにより、応力変動を吸収するのに十分な厚みを確保すると共に、メッキ層にフレッティング摩耗が発生しても、メッキ層を施した素地まで達しにくくしている。

以下図１、図２を参照して、軸受装置の後蓋にメッキ層を形成した実施の形態について詳細に説明をする。

本発明の鉄道車両車軸用軸受装置１は、図１に示すように、車軸２に装着された転がり軸受３の内輪４の両端に後蓋５と油切り６の一組のリング部材を当接させている。転がり軸受３は、複列の円すいころ軸受で、分割型の内輪４と、一体型の外輪７と、内輪４と外輪７との間に配置された複列のころ８と、その保持器９とを有する。転がり軸受３は複列の円すいころ軸受に限らず、円筒ころ軸受であってもよい。

転がり軸受３の車軸２への取付は、車軸２に後蓋５を嵌挿し、転がり軸受３を組み付け、油切り６を嵌挿した後に前蓋１０を車軸２の端部にネジ１１で固定している。このことにより、一対の内輪４は後蓋５と油切り６とで挟持され、車軸２の端部にネジ１１で固定された前蓋１０とで軸方向位置が規制される。また、後蓋５と油切り６の各々の外周にオイルシール１２が装着され、各オイルシール１２は外輪７の前後両端から延在させたシールケース１３の内側に取付けられている。油切り６，内輪４，オイルシール１２の間には潤滑材となるグリースが充填され、ころ８等の潤滑をしている。オイルシール１２によって潤滑材として充填されたグリースの漏洩および外部からの異物の侵入を防止している。

なお、説明において、前蓋１０や後蓋５という時の、前、後とは、図１で車軸２の自由端側（図中左側）を前、車軸２の中央側（図中右側）を後と称して説明する。したがって、前蓋１０とは車軸２の自由端側にある蓋を示すものである。

内輪４の前後端面、並びに前蓋１０の後端面、後蓋５の前端面はともに環状平坦面に形成され、平担面同士を当接させている。

後蓋５の前端面５ａには、軟質金属のメッキ層１４（図２参照）が５０μｍ以上の厚みで形成されている。なお、図２において、メッキ層１４を理解しやすくするために厚みを誇張して示している。

メッキ層１４の厚みを５０μｍ以上とした理由は、応力変動を吸収するのに十分な厚みと、フレッティング摩耗がメッキ層１４に生じた時に、メッキを施した素地（後蓋５）まで摩耗が達するのを防止するための十分な厚みを確保するためである。

メッキ層１４は、金、銀、銅からなる群より選んでいるが、金、銀、銅の合金であってもよい。これら金属は、応力変動の吸収をするだけでなく、メッキ層１４にフレッティング摩耗が生じてこれらの金属粉がグリースに混ざっても、グリースの劣化が防止できる。

メッキ層１４は、図示した実施の形態では、後蓋５の前端面５ａに形成したが、内輪４の後端面４ａに形成してもよい。また、メッキ層１４を内輪４、後蓋５の両端面４ａ，５ａに形成してもよい。しかし、望ましくは、精度が要求される内輪４に形成するよりも、後蓋５側に形成する方が内輪４の他の面への影響を考えると安価に形成することができる。さらに、後蓋５の前端面５ａに厚くメッキ層１４を形成する方が両方の端面にメッキ層を形成することに比べて製作コストが安価にできる。なお、内輪４の後端面４ａと後蓋５の前端面５ａの両方にメッキ層を形成する場合は、各メッキ層の厚みを２５μｍ以上とすればよい。

ベンディング現象が発生した状態では、軸受装置１の内輪４と後蓋５との接触部Ｘと、内輪４と油切り６との接触部Ｙとに繰り返し応力が発生する。しかし、車軸２が撓んで回転していることから油切り６側よりも後蓋５側の方に加わる応力変動が大きくなるので、後蓋５側のフレッティング摩耗対策が重要となる。したがって、メッキ層１４は、内輪４の後端面４ａと、後蓋５の前端面５ａとの間だけでなく、必要であれば、内輪４の前端面と油切り６の後端面との間にも設けることができる。

上述のように鉄道車両車軸用軸受装置１の車軸２にベンディング現象が発生しても、その応力変動によるすべりは、軟質金属からなるメッキ層１４で吸収することができる。従って、後蓋５の前端面５ａと内輪４の後端面４ａとが直接圧接することがないので、従来のように後蓋５や内輪４の摩耗粉（鉄粉や酸化鉄の摩耗粉）がグリースに混じることがなく、グリースの劣化を防止できる。また、鉄粉や酸化鉄からなる摩耗粉が発生しないので、内輪４，外輪７，の軌道面やころ８に傷が発生しにくくなり、軸受の寿命を長くすることができ、保守点検の頻度を少なくすることができる。

メッキ層１４の材質が、金、銀、銅またはその合金を用いているので、ベンディング現象が発生しても、その応力変動によるすべりをメッキ層１４で吸収できるだけでなく、フレッティング摩耗がメッキ層１４に発生したとしても、金、銀、銅などの金属粉がグリースに混ざり合っても、これら金属粉でグリースの寿命を劣化させないと共に、軟質金属であるため軌道面やころ８に傷を発生しにくいので、特別な保守点検が不要となる。

メッキ層１４の厚みを５０μｍ以上としているので、確実に応力変動によるすべりを吸収できるとともに、メッキ層１４を形成した素材にフレッティング摩耗が達するのを抑制するだけの厚みが確保されている。

さらに、従来のようにスペーサや弾性シール材が不要なため部品点数や製作コストの削減、組み立て工数の削減が図れる。

なお、実施の形態においては内輪４と後蓋５の間にスペーサを用いない場合を説明したが、スペーサを介在させてもよい。その場合、スペーサにも軟質金属からなるメッキ層を設けてもよい。

本発明の実施の形態を示す鉄道車両車軸用軸受装置の縦断面図である。 図１の拡大断面図である。

符号の説明

１ 鉄道車両車軸用軸受装置
２ 車軸
３ 軸受
４ 内輪
５ 後蓋
１４ メッキ層

Claims (3)

1. 潤滑材としてグリースが用いられ、車軸に装着された軸受の内輪の端面と、前記軸受に装着されて前記内輪の軸方向位置を規制する後蓋の端面との間の、少なくともどちらか一方に軟質金属からなるメッキ層を設けたことを特徴とする鉄道車両車軸用軸受装置。
2. 前記メッキ層の材質が、金、銀、銅からなる群より選ばれたことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
3. 前記メッキ層の厚みが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
   
   

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