JP2006322504A - 円すいころ軸受 - Google Patents

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博光 近藤
Shoji Matsuoka
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Abstract

【課題】 軸受の焼付き防止
【解決手段】 本発明に係る円すいころ軸受１は、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の少なくとも一方の面に固体潤滑剤の皮膜を形成したものである。この円すいころ軸受１によれば、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の少なくとも一方の面に固体潤滑剤の皮膜を形成したので、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の潤滑を良好に保つことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は円すいころ軸受に関し、特に鉄道車両における駆動装置の歯車を支持するのに用いられる円すいころ軸受に関するものである。
鉄道車両の駆動装置は、主電動機の出力軸から小歯車と大歯車を介して、車輪を支持した車軸に動力を伝達するようになっている。鉄道車両における駆動装置の歯車を支持する軸受では、大歯車に比べて小歯車の方が、回転数が高く、またラジアル荷重とアキシャル荷重の両方が同時に作用するため負荷も大きい。このため小歯車を取り付けた歯車軸はラジアル荷重とアキシャル荷重の両方を同時に支持することができる円すいころ軸受を複列に配列して回転自在に支持している。
円すいころ軸受１は、図１に示すように、外周に円すい面状の軌道面２を有する内輪３と、内周に円すい面状の軌道面４を有する外輪５と、内輪３の軌道面２と外輪５の軌道面４との間に介在させた複数の円すいころ６と、円すいころ６を周方向で所定の間隔に保つ保持器７とを備えている。内輪３は、円すい面状の軌道面２の両側に大鍔部８と小鍔部９を備えている。
したがって、円すいころ軸受１は苛酷な環境下で使用されることになるが、このような環境下でもすぐれた転動疲労寿命と信頼性が要求される。
鉄道車両における駆動装置の歯車を支持する用途では、円すいころ軸受１の潤滑は、歯車の回転を利用して、歯車を潤滑しているギヤ油を軸受に跳ね掛ける潤滑方式を採用している。斯かる円すいころ軸受１の潤滑に関しては、例えば、特開２０００−１９９５２５号公報に、油浴潤滑、外輪回転の場合で適切な潤滑状態を確保するべく、外輪の軌道面と外輪に隣接する部品との間に油溜まりを形成したものが開示されている。
特開２０００−１９９５２５号公報
寒冷地を走行する鉄道車両は、夜間停止していた車両が早朝に走行し始めるとき、駆動装置及び装置内の軸受は冷やされた状態であり、潤滑剤であるギヤ油が十分に行き渡っていない状態で運転が開始される。運転が開始されると、潤滑剤であるギヤ油が十分に行き渡っていないので、軸受は円すいころの転動に伴う摩擦熱で温度が上昇する。この際、外輪に比べて内輪の方が温度上昇し易く、内輪と外輪に温度差が生じ易い。
内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２との間には隙間を設定しているが、上述したような条件で内輪３が急激に温度が高くなり、内輪３と外輪５の温度差が大きくなると、内輪３の熱膨張により、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２と隙間が小さくなる。斯かる隙間がなくなり、過大予圧となり、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２が接触したときに、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１又は円すいころ６の大端面１２に油膜が形成されていないと、両者の間で大きな滑り摩擦が生じ、軸受が焼き付くおそれがある。
本発明に係る円すいころ軸受は、外周に円すい面状の軌道を有するとともに、軌道の両側に大鍔と小鍔を備えた内輪と、内周に円すい面状の軌道を有する外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に介在させた複数の円すいころと、円すいころを周方向で所定の間隔に保つ保持器とを備えた円すいころ軸受において、内輪の大鍔部の軌道側側面と、円すいころの大端面の少なくとも一方の面に固体潤滑剤の皮膜を形成したことを特徴としている。
この円すいころ軸受によれば、内輪の大鍔部の軌道側側面と、円すいころの大端面の少なくとも一方の面に固体潤滑剤の皮膜を形成したので、内輪の大鍔部の軌道側側面又は円すいころの大端面に油膜が形成されていない場合でも、内輪の大鍔部の軌道側側面と円すいころの大端面の潤滑を良好に保つことができる。このため、上述したような低温起動時に発生する発熱を抑え、軸受の焼き付きを防止することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を図面に基づいて説明する。なお、図面には同じ作用を奏する部材・部位に同じ符号を付している。
この円すいころ軸受１は、図１に示すように、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の少なくとも一方の面に固体潤滑剤の皮膜を形成したものである。
固体潤滑剤の皮膜は、例えば、皮膜形成が容易な電気メッキで形成することができる。この場合、潤滑性に優れた軟質金属のメッキを形成すればよく、例えば、金、銀、銅などを用いればよい。
また、固体潤滑剤は、上述した軟質金属のメッキによるものに代えて、例えば、二硫化モリブデンや二硫化タングステンなどの非金属で皮膜を形成してもよい。二硫化モリブデンの皮膜は焼成によれば比較的低コストで形成できるが、スパッタリング等の方法を適用することもできる。
固体潤滑剤の皮膜は、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の両方に形成してもよいし、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の何れか一方にのみ形成してもよい。
固体潤滑剤の皮膜の厚さは、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の両方を合わせた合算厚さが５〜２０μｍの範囲であれば十分な効果が得られる。例えば、一方の面に厚さ５μｍの固体潤滑剤の皮膜を形成し、他方の面には固体潤滑剤の皮膜を形成しなくてもよい。また、合算厚さが２０μｍ以上でもよく、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２のそれぞれに厚さが２５μｍの固体潤滑剤の皮膜を形成してもよい。
この円すいころ軸受１は、例えば、鉄道車両の駆動装置の歯車を軸支する軸受として用いることができる。この円すいころ軸受１によれば、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の少なくとも一方の面に固体潤滑剤の皮膜を形成したので、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の潤滑を良好に保つことができる。このため、寒冷地において、夜間停止していた車両が早朝に走行し始めるとき、駆動装置及び装置内の軸受は冷やされた状態であり、潤滑剤であるギヤ油が十分に行き渡っていない状態で運転が開始される場合であっても、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の潤滑を良好に保つことができる。これにより、内輪３の大鍔部８と円すいころ６の滑り摩擦による内輪３の発熱を抑えることができ、内輪３と外輪５の温度差を小さく抑えることができ、内外輪の隙間を適切に維持できるので、軸受の焼き付きを防止することができる。
以上、本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を説明したが、本発明に係る円すいころ軸受は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、固体潤滑剤の皮膜は内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１と円すいころ６の大端面１２の少なくとも一方の面に形成されていればよく、内輪３の大鍔部８の軌道側側面１１や円すいころ６の大端面１２に形成した皮膜が、内輪３の軌道面２や円すいころ６の転動面１３に至っていてもよい。この場合でも本発明に係る円すいころ軸受の効果が阻害されることはない。
本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を示す図。
符号の説明
１ 円すいころ軸受
２ 内輪の軌道面
３ 内輪
４ 外輪の軌道面
５ 外輪
６ 円すいころ
７ 保持器
８ 大鍔部
９ 小鍔部
１１ 大鍔部の軌道側側面
１２ 円すいころの大端面
１３ 円すいころの転動面

Claims (5)

  1. 外周に円すい面状の軌道を有するとともに、軌道の両側に大鍔と小鍔を備えた内輪と、内周に円すい面状の軌道を有する外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に介在させた複数の円すいころと、前記円すいころを周方向で所定の間隔に保つ保持器とを備えた円すいころ軸受において、
    前記内輪の大鍔部の軌道側側面と円すいころの大端面の少なくとも一方の面に固体潤滑剤の皮膜を形成したことを特徴とする円すいころ軸受。
  2. 前記固体潤滑剤の皮膜は、内輪の大鍔部の軌道側側面と、円すいころの大端面の両方を合わせた厚さが５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
  3. 前記固体潤滑剤の皮膜は金、銀又は銅の皮膜であることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
  4. 前記固体潤滑剤の皮膜は二硫化モリブデン又は二硫化タングステンの皮膜であることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
  5. 鉄道車両における駆動装置の歯車を支持するのに用いられることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の円すいころ軸受。
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