JP2008232295A

JP2008232295A - 円すいころ軸受

Info

Publication number: JP2008232295A
Application number: JP2007073469A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Shimizu; 保彦清水
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】保持器に発生する応力の低減を図り、しかも、潤滑性能の向上を図ることが可能な円すいころ軸受を提供することにある。
【解決手段】内輪２と、外輪３と、内輪２と外輪３との間に転動自在に配された複数の転動体４と、転動体４を円周所定間隔に保持する保持器５とを備えた円すいころ軸受である。保持器５が、一対のリング部５１、５２と、リング部間を連結する複数本の柱部５４を備え、柱部間に転動体４が配置されるポケット５３が形成され、柱部５４において、両リング部５１、５２の外端面５６、５７に開口する貫通孔を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば鉄道車両の駆動装置や車軸軸受等に使用される円すいころ軸受に関する。

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１０１は、図８に示すように、外周面に軌道面１０６を有し、かつ、この軌道面１０６の小径側に小鍔部を形成すると共に大径側に大鍔部を形成した内輪１０２と、内周面に軌道面１０７を有する外輪１０３と、内輪の軌道面１０６と外輪の軌道面１０７との間に転動自在に介在させる複数の転動体（円すいころ）１０４と、内輪の軌道面１０６及び外輪の軌道面１０７の間に介在させ、複数の円すいころ１０４を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器１０５とを備える（特許文献１）。保持器１０５は、図９に示すように、小径リング部１５１及び大径リング部１５２間に複数本の柱部１５４を有し、かつ、この柱部相互間に円すいころ１０４を保持するポケット部１５３を形成している。

この円すいころ軸受１０１は、円すいころ１０４の外周面に保持器のポケット１５３の内側面を接触させて、この保持器１０５の位置を定めている。この円すいころ軸受１０１の動作時に、円すいころ１０４の外周面が、保持器のポケット１５３の内側面のうちの柱部１５４の側面に接触しつつ転動することにより、保持器１０５が円すいころ軸受１０１の軸線周りに回転する。
特開２００６−３２２５０４号公報

前記のような円すいころ軸受であっても、転動体に円筒ころを使用する円筒ころ軸受であっても、保持器１０５に過大な負荷が作用して円滑な回転を妨げるおそれがあった。保持器１０５に過大な負荷が作用する原因として、回転中に生じる転動体の進み遅れや、使用中における振動（鉄道車両においては歯車噛み合い振動及び外部振動）、転動体のスキュー等が想定される。これらに起因して転動体の外周面と保持器のポケット１５３の内周面との間に発生する応力が許容値を超えるおそれがあった。

保持器１０５に発生する応力を下げるためには、以下のような対策が考えられる。
（１）保持器１０５の厚みを増すことで剛性を上げる。
（２）転動体の本数を軽減する（ポケット間距離を増す）ことにより剛性を上げる。
（３）転動体の重量を軽減する。

これらの対策により、転動体の外周面と保持器のポケット１５３の内周面との間に発生する応力を低減できると考えられる。

しかしながら、前記（１）〜（３）の対策では、軸受の負荷容量を低下させて寿命低下を招くことになる。

本発明は、上記課題に鑑みて、保持器に発生する応力の低減を図り、しかも、潤滑性能の向上を図ることが可能な円すいころ軸受を提供することにある。

本発明の円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記転動体を円周所定間隔に保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、保持器が、一対のリング部と、リング部間を連結する複数本の柱部を備え、この柱部間に転動体が配置されるポケットが形成され、前記柱部において、両リング部の外端面に開口する貫通孔を設けたものである。

本発明の円すいころ軸受によれば、柱部において貫通孔を設けたことにより、貫通孔が形成されていない柱部を有する保持器と比較して保持器の軽量化を図ることができる。このため、転動体の外周面と保持器のポケットの内周面との間に発生する応力を低減することができる。また、貫通孔は、両リング部の外端面に開口しているので、この貫通孔を介して両リング部の間で潤滑剤を流通させることができ、また、貫通孔に潤滑剤を保持させることができる。

前記貫通孔を、全柱部に形成することができる。これにより、円すいころの外周面と保持器のポケットの内周面との間に発生する応力をほぼ均一にすることができる。

リング部の外端面に、貫通孔に連通する周方向溝を形成することができる。これにより、周方向溝を介してリング部に潤滑剤を流通させることができ、また、周方向溝に潤滑剤を保持させることができる。

前記保持器を樹脂製とすることができる。これにより、保持器を一層軽量なものにすることができる。

本発明の円すいころ軸受は、転動体の外周面と保持器のポケットの内周面との間に発生する応力を低減することができるため、保持器と転動体との衝突による保持器の疲労寿命を向上させることができて、保持器の破損を防止することができる。また、貫通孔に潤滑剤を保持させることや、潤滑剤を貫通させることができるため、潤滑剤を軸受全体に潤滑させることができて、長期にわたって滑らかな回転を得ることができる。

転動体の外周面と保持器のポケットの内周面との間に発生する応力をほぼ均一にすることができるため、各柱部にかかる応力をほぼ均一にすることができる。

リング部の外端面に、貫通孔に連通する周方向溝を形成することにより、一層潤滑剤を軸受全体に潤滑させることができる。

前記保持器を樹脂製とすることにより保持器が一層軽量なものとなって、転動体の外周面と保持器のポケットの内周面との間に発生する応力を一層低減することができる。このため、保持器と転動体との衝突による保持器の疲労寿命を一層向上させることができる。

前記保持器を、潤滑性能を長期に渡って良好に維持することができ、多量の水（雨水や泥水等）及び塵埃に曝される等の過酷な環境で使用される鉄道車両の軸受装置に最適となり、軸受装置として、長期にわたって安定した機能を発揮する。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態としての円すいころ軸受を示す。この円すいころ軸受は、外周面に円すい状の軌道面６を有する内輪２と、内周面に円すい状の軌道面７を有する外輪３と、内輪２の軌道面６と外輪３の軌道面７との間に転動自在に介在させる複数の転動体（円すいころ）４を備える。内輪の軌道面６と外輪の軌道面７との間には、複数の円すいころ４を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器５を介在している。上記内輪２は、軌道面６の小径側に、径方向外側に突出する小鍔部２１を形成すると共に、軌道面６の大径側に、径方向外側に突出する大鍔部２２を形成している。

前記保持器５はこの種の保持器に一般的に使用される金属製のものであって、図２に示すように、小径側に小径リング部５１を有すると共に、大径側に大径リング部５２を有し、これら小径リング部５１と大径リング部５２との間に複数本の柱部５４を有している。この柱部相互間に、円すいころを保持するポケット部５３を形成している。小径リング部５１は、テーパ状の短円筒状部５１ａと、このテーパ状の短円筒状部５１ａから内径側へ延びる端面部５１ｂとからなる。

前記柱部５４において、図２〜図４に示すように、小径リング部５１の小径側端面５６に開口するとともに、大径リング部５２の大径側端面５７に開口する貫通孔５５を設けている。前記貫通孔５５は、全柱部５４に設けられており、断面形状を円形としている。

このように、本発明では、柱部５４において貫通孔５５を設けたことにより、貫通孔が形成されていない柱部を有する保持器と比較して保持器５の軽量化を図ることができる。このため、円すいころ４の外周面と保持器５のポケット５３の内周面との間に発生する応力を低減することができる。これにより、保持器５と円すいころ４との衝突による保持器５の疲労寿命を向上させることができる。

また、貫通孔５５は、小径リング部５１の小径側端面５６に開口するとともに、大径リング部５２の大径側端面５７に開口しているので、この貫通孔５５を介して小径リング部５１と大径リング部５２との間で潤滑剤を流通させることができ、また、貫通孔５５に潤滑剤を保持させることができる。このため、潤滑剤を軸受全体に潤滑させることができて、長期にわたって滑らかな回転を得ることができる。

貫通孔５５を全柱部に形成することにより、全ての円すいころ４の外周面と保持器５のポケット５３の内周面との間に発生する応力をほぼ均一にすることができて、各柱部にかかる応力をほぼ均一にすることができる。

なお、保持器５としては、樹脂製のものを採用することもできる。これにより保持器５が一層軽量なものとなって、円すいころ４の外周面と保持器５のポケット５３の内周面との間に発生する応力を一層低減することができる。このため、保持器５と円すいころ４との衝突による保持器５の疲労寿命を一層向上させることができる。

この保持器５は、潤滑性能を長期に渡って良好に維持することができるので、多量の水（雨水や泥水等）及び塵埃に曝される等の過酷な環境で使用される鉄道車両の軸受装置に最適となり、軸受装置として、長期にわたって安定した機能を発揮する。

次に、図５〜図７は第２実施形態を示し、この場合、大径リング部５２の大径側端面５７に、貫通孔５５に連通する周方向溝５８を形成し、小径リング部５１の小径側端面５６に、貫通孔５５に連通する周方向溝５９を形成している。なお、図５〜図７に示す円すいころ軸受において、図２〜図４に示す円すいころ軸受と同様の構成については、図２〜図４と同一符号を付してその説明を省略する。

このため、第２実施形態の円すいころ軸受では、前記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。特に、大径リング部５２の大径側端面５７に、貫通孔５５に連通する周方向溝５８を形成し、小径リング部５１の小径側端面５６に、貫通孔５５に連通する周方向溝５９を形成することにより、一層潤滑剤を軸受全体に潤滑させることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、軸受としては、鉄道車両以外の軸受に使用されるものであってもよい。また、保持器５は端面部５１ｂを有しないものであってもよい。転動体としては、円すいころに限らず円筒ころであってもよい。貫通孔５５の断面形状は、各柱部５４にかかる応力を均一にする点で円形が望ましいが、楕円形、三角形、多角形等種々の形状を採用することができる。また、貫通孔５５は、端面部５２ｂの内径端に開口するものであってもよい。さらには、周方向溝５８、５９は、両リング部５１、５２の端面のいずれかに設けることもできる。

本発明の実施形態を示す円すいころ軸受の要部断面図である。本発明の第１の実施形態を示す円すいころ軸受に使用される保持器の斜視図である。前記図２の保持器の部分斜視図である。前記図２の保持器の大径リング部の要部拡大端面図である。本発明の第２の実施形態を示す円すいころ軸受に使用される保持器の斜視図である。前記図５の保持器の部分斜視図である。前記図５の保持器の大径リング部の要部拡大端面図である。従来の円すいころ軸受の要部断面図である。従来の円すいころ軸受に使用される保持器の斜視図である。

符号の説明

２内輪
３外輪
４転動体
５保持器
５１、５２リング部
５３ポケット
５４柱部
５５貫通孔
５６、５７外端面
５８、５９周方向溝

Claims

内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配された複数の転動体と、前記転動体を円周所定間隔に保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、
保持器が、一対のリング部と、リング部間を連結する複数本の柱部を備え、この柱部間に転動体が配置されるポケットが形成され、前記柱部において、両リング部の外端面に開口する貫通孔を設けたことを特徴とする円すいころ軸受。
前記貫通孔は、全柱部に形成されたことを特徴とする請求項１の円すいころ軸受。
前記リング部の外端面に、貫通孔に連通する周方向溝を形成したことを特徴とする請求項１又は２の円すいころ軸受。
前記保持器が樹脂製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の円すいころ軸受。