JP2006250154A

JP2006250154A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2006250154A
Application number: JP2005063238A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fujita; 康弘藤田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】はねかけによる潤滑剤の供給性、円錐ころ軸受に対する互換性を有すると共に、長期に亘って一定の耐振動性及び耐衝撃性を維持し続けることが可能なメンテナンス性に優れた転がり軸受を提供する。
【解決手段】アキシアル方向に沿って形成された環状の外輪軌道面１２ｇを有する外輪１２と、外輪軌道面に対向してアキシアル方向に沿って形成された環状の内輪軌道面１４ｇを有する内輪１４と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配列された複数のころ１６と、複数のころを回転自在に保持する保持器(18a,18b、24)とを具備し、外輪の両側面の少なくとも一方の側面(例えば、側面１２ｂ)と、内輪の両側面の少なくとも一方の側面(例えば、側面１４ｂ)とをアキシアル方向に相対的に所定量ずらして位置決めすることにより、当該外輪の側面と内輪の側面との間の空間領域に開口部２２が構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば鉄道車両用駆動装置に用いられる転がり軸受に関する。

従来から、鉄道車両用駆動装置には、例えば図２(ａ)に示すような転がり軸受(即ち、円錐ころ軸受)が用いられている。かかる円錐ころ軸受は、テーパ形状の外輪軌道面２ｇを有する外輪２と、外輪軌道面２ｇと平行に対向した内輪軌道面４ｇの両側につば部４ｔを有する内輪４と、外輪軌道面２ｇと内輪軌道面４ｇとの間に転動自在に配列された複数の転動体(ころ)６と、これら複数の転動体(ころ)６を回転自在に保持する保持器８(例えば、かご型プレス保持器)とを備えて構成されている。

このような円錐ころ軸受は、内輪４が鉄道車両用駆動装置の回転軸１０(例えば、車軸)に固定され、外輪２が図示しないハウジングに固定されており、回転軸１０の高速回転に伴って生じる各種の振動や衝撃荷重の環境下において、長期に亘って連続的に使用されている。なお、回転軸１０には、図示しない歯車が固定されており、鉄道車両用駆動装置の他の駆動系からの駆動力を歯車を介して回転軸１０に伝達し、当該回転軸１０を回転させたり、或いは、回転軸１０の回転運動を歯車を介して他の駆動系に伝達させるようになっている。

ところで、鉄道車両用駆動装置では、歯車の回転により潤滑剤(例えば、油)を転がり軸受(即ち、円錐ころ軸受)にはねかけて当該転がり軸受の潤滑を行っている。しかし、円錐ころ軸受の外輪軌道面２ｇはテーパ形状を成しているため、当該軸受回転中において、外輪軌道面２ｇと内輪軌道面４ｇとの間の周速に差が生じる。この場合、歯車の回転によりはねかけられた潤滑剤を軸受内部に供給することが困難になってしまう場合がある。

また、外輪軌道面２ｇがテーパ形状を成している構成では、外部からの振動や衝撃荷重(例えば、ラジアル荷重、スラスト荷重)を受けた場合、スラスト荷重に加えて更に、例えば図２(ｂ)に示すようなラジアル荷重Ｒｆによるスラスト分力Ｓｆが生じる。この場合、スラスト分力Ｓｆの大きさによっては例えばつば部４ｔの磨耗や焼付きなどが生じる場合がある。

また、例えばつば部４ｔの磨耗が進むと、それに応じて軸受のアキシアルすきま(軸方向すきま)が増大する。この場合、外輪軌道面２ｇがテーパ形状を成している構成では、アキシアルすきまの増大に伴ってラジアルすきま(半径方向すきま)も増大する。このようにラジアルすきまが増大すると、回転軸１０の傾きが増加してしまう場合があり、その状態で回転軸１０を回転させ続けると、転がり軸受(円錐ころ軸受)に過度の荷重(例えば、モーメント荷重)が作用し、その結果、軸受が損傷してしまう虞がある。

また、例えば２つの円錐ころ軸受を組合せて回転軸１０に装着した構成では、軸受の作用点間距離を充分に大きく確保することができない場合もあり、その場合には、疲れ寿命を延命化させることが困難になってしまう。また、円錐ころ軸受を用いた構成では、軸受組込み時や組込み後のメンテナンスの際に、すきま調整が必要となるため、手間がかかり面倒である。

そこで、例えば特許文献１及び特許文献２では、上述したような円錐ころ軸受の代わりに円筒ころ軸受を用いた軸受構造が提案されている。しかし、かかる軸受構造の取付部の寸法は、鉄道車両用駆動装置に使用されている円錐ころ軸受の取付部の寸法に対して互換性を持たせていないため、円筒ころ軸受を鉄道車両用駆動装置に組込む場合には、軸受周辺構造をそのまま利用することができない。この場合、軸受周辺構造を大幅に変更しなければならず、そのためのコストがかかるため、鉄道車両用駆動装置の製造コストが上昇してしまう。
特開２０００−１８３４２号公報特開２００１−１５１１０３号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、はねかけによる潤滑剤の供給性、円錐ころ軸受に対する互換性を有すると共に、長期に亘って一定の耐振動性及び耐衝撃性を維持し続けることが可能なメンテナンス性に優れた転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、鉄道車両用駆動装置に用いられる転がり軸受として非対称な円筒ころ軸受を想定しており、当該軸受は、アキシアル方向に沿って形成された環状の外輪軌道面を有し且つ当該外輪軌道面の片側につば部が突設された外輪と、外輪軌道面に対向してアキシアル方向に沿って形成された環状の内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配列された複数のころと、複数のころを回転自在に保持する保持器とを具備し、外輪の両側面の少なくとも一方の側面と、内輪の両側面の少なくとも一方の側面とをアキシアル方向に相対的に所定量ずらして位置決めすることにより、当該外輪の側面と内輪の側面との間の空間領域に開口部が構成されていると共に、外輪は、つば部を開口部とは反対側に向けて位置決めされている。
この場合、転がり軸受の取付部において、少なくとも、外輪の幅寸法、外輪の外径寸法及び内径寸法、内輪の幅寸法、内輪の内径寸法は、それぞれ鉄道車両用駆動装置に用いられる円錐ころ軸受の取付部の寸法と互換性を有して設計されている。また、外力が作用した際に生じるスラスト分力が低減される。更に、保持器は、その全体が一体成形されたもみ抜き保持器である。

本発明によれば、はねかけによる潤滑剤の供給性、円錐ころ軸受に対する互換性を有すると共に、長期に亘って一定の耐振動性及び耐衝撃性を維持し続けることが可能なメンテナンス性に優れた転がり軸受を実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について添付図面を参照して説明する。なお、本実施の形態の転がり軸受は、鉄道車両用駆動装置に用いる非対称な円筒ころ軸受を想定して設計されている。その一例として、図１(ａ)に示された転がり軸受は、アキシアル方向に沿って形成された環状の外輪軌道面１２ｇを有する外輪１２と、外輪軌道面１２ｇに対向してアキシアル方向に沿って形成された環状の内輪軌道面１４ｇを有する内輪１４と、外輪軌道面１２ｇと内輪軌道面１４との間に転動自在に配列された複数のころ(円筒ころ)１６と、複数のころ１６を回転自在に保持する保持器とを備えている。

なお、本実施の形態において、保持器は、例えば２つの保持器片18a,18bで構成されており、両保持器片18a,18bで複数のころ１６を挟持した後、固定具(例えば、ねじ、ピンなど)２０で両保持器片18a,18bを互いに締結することにより、各ころ１６を回転自在に保持することができる。

このような転がり軸受において、外輪１２の両側面12a,12bの少なくとも一方の側面(例えば、側面１２ｂ)と、内輪１４の両側面14a,14bの少なくとも一方の側面(例えば、側面１４ｂ)とをアキシアル方向に相対的に所定量ずらして位置決めすることにより、当該外輪１２の側面１２ｂと内輪１４の側面１４ｂとの間の空間領域に開口部２２が構成されている。

この場合、外輪１２には、外輪軌道面１２ｇの他方の側面１２ａ側につば部１２ｔが構成され、一方、内輪１４には、内輪軌道面１４の両側につば部１４ｔが構成されるため、複数のころ１６は、これら各つば部12t,14tによりアキシアル方向に位置決めされた状態で外輪軌道面１２ｇと内輪軌道面１４との間を転動する。

本実施の形態では、一例として、外輪１２の側面１２ｂを内輪１４の側面１４ｂよりも内側にずらして位置決めしており、これにより構成された開口部２２の空間領域には、内輪１４の側面１４ｂ寄りの内輪外周面１４ｓが露出されると共に、保持器片１８ｂ及びころ１６の側面も露出した状態となる。この場合、外輪１２は、つば部１２ｔを開口部２２とは反対側に向けて位置決めされ、これにより、非対称な円筒ころ軸受が構成される。なお、本実施の形態において、内輪１４は、図示しない歯車が固定された回転軸(図２の符号１０)に装着されており、鉄道車両用駆動装置の他の駆動系からの駆動力を歯車を介して回転軸に伝達して当該回転軸を回転させたり、或いは、回転軸の回転運動を歯車を介して他の駆動系に伝達させるようになっている。

以上、本実施の形態の転がり軸受によれば、外輪１２の側面１２ｂと内輪１４の側面１４ｂとの間の空間領域に開口部２２を構成したことにより、歯車の回転によりはねかけられた潤滑剤を円滑に軸受内部(特に、ころ１６の近傍)に直接供給することができる。これにより、長期に亘って転がり軸受を滑らかに回転させ続けることが可能となる。

また、外輪１２の外輪軌道面１２ｇと内輪１４の内輪軌道面１４ｇとを互いにアキシアル方向に沿って平行(ストレート)に対向させたことにより、外部からの振動や衝撃荷重(例えば、ラジアル荷重、スラスト荷重)を受けた場合でもスラスト分力Ｓｆ(例えば図２(ｂ))の発生を抑えることができる。これにより、例えばつば部12t,14tの磨耗や焼付きなどを防止することが可能となる。

また、外輪軌道面１２ｇと内輪軌道面１４ｇとをアキシアル方向に沿って平行(ストレート)に対向させたことにより、例えばつば部12t,14tの磨耗が進んでも(アキシアルすきまが増加しても)、回転軸の傾き増加を軽減することができる。これにより、長期に亘って安定して回転軸を支持し続けることが可能となる。

また、本実施の形態の転がり軸受を例えば２つ組合せて回転軸に装着した構成では、従来のように円錐ころ軸受を２つ組合せた場合に比べて、軸受の作用点間距離を充分に大きく確保することができる。これにより、疲れ寿命を延命化させることが可能となる。
更に、本実施の形態の転がり軸受では、軸受組込み時や組込み後のメンテナンスの際、従来の円錐ころ軸受では必要であった「すきま調整」が不要となるため、軸受の組込性やメンテナンス性を向上させることが可能となる。

また、本実施の形態の転がり軸受は、当該軸受幅寸法Ｗと共に、その取付部において、少なくとも、外輪１２の幅寸法Ｍ１、外輪１２の外径寸法Ｍ２及び内径寸法Ｍ３、内輪１４の幅寸法Ｎ１、内輪１４の内径寸法Ｎ２を、それぞれ従来の円錐ころ軸受(図２(ｂ))の取付部の寸法と互換性を有して設計されている。この場合、Ｗ＝Ｔ、Ｍ１＝ＳＢ、Ｍ２＝Ｄ、Ｍ３＝ＳＤＥ、Ｎ１＝Ｂ、Ｎ２＝ＳＤとなる。これにより、本実施の形態の転がり軸受を鉄道車両用駆動装置に組込む場合、軸受周辺構造をそのまま利用することができるため、従来のように軸受周辺構造を大幅に変更するためのコストが不要となり、その結果、鉄道車両用駆動装置の製造コストを低減させることが可能となる。

更に、上述した実施の形態の保持器は、２つの保持器片18a,18bで構成したが、これに代えて例えば図１(ｂ)に示すように、その全体が一体成形された一体型もみ抜き保持器２４を適用しても良い。一体型もみ抜き保持器２４は高い剛性を有するため、鉄道車両の高速化に伴う振動や衝撃荷重の増加に対して、軸受の耐振動性及び耐衝撃性を向上させることができる。この結果、長期に亘って連続的に軸受を安定して使用し続けることが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、転がり軸受の外輪１２の側面１２ｂと内輪１４の側面１４ｂとの間の空間領域に開口部２２を構成したが、これは当該側面12b,14b側に歯車があることを想定したものである。従って、これとは反対側に歯車がある場合には、当該歯車側に開口部を構成すれば良い。

例えば外輪１２の他方の側面１２ａと、内輪１４の他方の側面１４ａとをアキシアル方向に相対的に所定量ずらして位置決めすることにより、当該外輪１２の側面１２ａと内輪１４の側面１４ａとの間の空間領域に開口部２２を構成することができる。この場合、外輪１２の側面１２ａを内輪１４の側面１４ａよりも内側にずらして位置決めすることにより、当該開口部２２にころ１６の側面を露出させることができ、これにより、歯車の回転によりはねかけられた潤滑剤を円滑に軸受内部(特に、ころ１６の近傍)に供給することができる。

(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成の一部を拡大して示す断面図、(ｂ)は、本発明の転がり軸受に一体型もみ抜き保持器を組み込んだ構成を示す断面図。 (ａ)は、円錐ころ軸受が用いられた従来の鉄道車両用駆動装置の構成の一部を拡大して示す断面図、(ｂ)は、ラジアル荷重によるスラスト分力が生じる状態を示す図。

符号の説明

１２外輪
１４内輪
１６ころ
18a,18b 保持器片(保持器)
２２開口部
２４一体型もみ抜き保持器

Claims

鉄道車両用駆動装置に用いられる転がり軸受であって、
アキシアル方向に沿って形成された環状の外輪軌道面を有し且つ当該外輪軌道面の片側につば部が突設された外輪と、
外輪軌道面に対向してアキシアル方向に沿って形成された環状の内輪軌道面を有する内輪と、
外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配列された複数のころと、
複数のころを回転自在に保持する保持器とを具備し、
外輪の両側面の少なくとも一方の側面と、内輪の両側面の少なくとも一方の側面とをアキシアル方向に相対的に所定量ずらして位置決めすることにより、当該外輪の側面と内輪の側面との間の空間領域に開口部が構成されていると共に、外輪は、つば部を開口部とは反対側に向けて位置決めされていることを特徴とする転がり軸受。
転がり軸受の取付部において、少なくとも、外輪の幅寸法、外輪の外径寸法及び内径寸法、内輪の幅寸法、内輪の内径寸法は、それぞれ鉄道車両用駆動装置に用いられる円錐ころ軸受の取付部の寸法と互換性を有して設計されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
外力が作用した際に生じるスラスト分力を低減したことを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
保持器は、その全体が一体成形されたもみ抜き保持器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。