JP2010043689A - 複列ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の良好な乗り心地を維持しながら、スタンプ疵の発生を防止することができる複列ころ軸受を提供する。
【解決手段】複列の軌道６を有する内輪２と、内輪２の外周側に配置され、軌道６に対向する軌道７を有する外輪３と、内輪２および外輪３間に配置される複列の第１・第２転動体４ａ、４ｂと、第１転動体４ａを保持する第１保持器５ａと、第２転動体４ｂを保持する第２保持器５ｂとを備えた複列ころ軸受である。第１転動体４ａが円筒ころにて構成される円筒ころ軸受部３０と、第２転動体４ｂが円すいころにて構成される円すいころ軸受部３１とを備え、内輪２を、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを包括する一体構造とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、複列ころ軸受に関するもので、特に鉄道車両車軸軸受や各種産業機械用として利用される複列ころ軸受に関する。

鉄道車両に使用される車軸軸受では、軸箱の省スペース化、メンテナンスの簡略化としてのグリース密封化が主流となっており、また、車両の乗り心地向上から円筒ころ軸受に替えて円すいころ軸受が使用される場合が増えている（特許文献１）。特許文献１のものは、複列の円すいころ軸受の両端面にシールケースを付設し、シールケースに収容したシールにより内部が密封されるものである。

ところで、円すいころ軸受は、従来用いられていた円筒ころ軸受とは違い内輪が分離している。このため、一対の内輪は、対向する互いの端部を突き合わせた密着状態で使用され、これら内輪の内径面に車軸が嵌合している。各内輪の小鍔側の内径面には、小鍔側端面に向かって拡径する小鍔面取りが形成されており、この小鍔面取りが車軸への軸受挿入時の案内面とされている。これにより、内輪の内径面は、内径が一定で車軸が緊密嵌合する円筒状のはめあい部と、小鍔面取りとを具備した構造になっている。

前記のような内輪構造を有する円すいころ軸受を使用する場合、内輪内径面のはめあい部と小鍔面取りとの繋ぎ部近傍で、車軸のベンディングに起因してスタンプ疵が発生することがある。そこで、スタンプ疵の発生を回避するための方法が提案されている。例えば、小鍔面取りの丸め形状加工や、内輪又は車軸のスタンプ疵発生部位の硬化、軟質剤によるコーティング、潤滑剤の付与によりスタンプ疵発生の対策を行っている。
特開２００２−１３９０５４号公報

前記のような対策を行ったものは、未対策のものと比較するとスタンプ疵の発生を減少させることができる。しかしながら、スタンプ疵の発生源は、内輪分割構造による小鍔面取りとはめあい部との繋ぎ部を有することにある。このため、小鍔面取りを有さず、これによる繋ぎ部が存在しない従来型の円筒ころ軸受のように、スタンプ疵の発生を完全に防止することは困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みて、車両の良好な乗り心地を維持しながら、スタンプ疵の発生を防止することができる複列ころ軸受を提供する。

本発明の複列ころ軸受は、複列の軌道を有する内輪と、内輪の外周側に配置され、前記軌道に対向する軌道を有する外輪と、前記内輪および前記外輪間に配置される複列の第１・第２転動体と、第１転動体を保持する第１保持器と、第２転動体を保持する第２保持器とを備えた複列ころ軸受において、第１転動体が円筒ころにて構成される円筒ころ軸受部と、第２転動体が円すいころにて構成される円すいころ軸受部とを備え、前記内輪を、円筒ころ軸受部と円すいころ軸受部とを包括する一体構造としたものである。

本発明の複列ころ軸受によれば、円筒ころ軸受部と円すいころ軸受部とを備え、内輪を円筒ころ軸受部と円すいころ軸受部とを包含する一体構造とすることができる。従来では、複列円すいころ軸受は内輪が分割されているため、内輪内径面に、車軸へ軸受を挿入する際に案内面となる小鍔面取りと、はめあい部との間に繋ぎ部を有することになり、この繋ぎ部がスタンプ疵の発生源となる。これに対し、本発明では内輪を一体構造とすることにより、このような繋ぎ部を省略することができる。

前記外輪は、前記内輪に対向する複列の軌道を有するものとすることができる。この場合、外輪の内径面の軸方向中央部に内径方向に突出する鍔部を設けるとともに、第１転動体側の外輪端部に円筒ころの軸方向外端部を受ける鍔輪を付設し、第１保持器を外輪案内保持器とすることができる。このような構成とすることにより、外輪と第１保持器との軸方向位置を固定して、円筒ころを第１保持器の内径側から配設することができ、外輪、第１保持器、及び円筒ころからなる外輪組立品を構成することができる。そして、複列ころ軸受の組立時においては、内輪に第２保持器及び円すいころを配設して、外輪組立品を反円すいころ軸受部側から内輪に組み込む。このように、外輪構成品と内輪とを分離することができて、分割生産・組立・管理が可能となり、生産性の向上を図ることができる。

前記外輪は、円筒ころ軸受部に使用される第１外輪と、円すいころ軸受部に使用される第２外輪とから構成することができる。これにより、分割化された外輪部で損傷が発生した場合に、この外輪部のみの交換をすればよく、軸受全体を交換する必要がなくなる。この場合、第１保持器を外輪案内保持器とすると、外輪構成品と内輪とを分離することができて、分割生産・組立・管理が可能となり、生産性の向上を図ることができる。

外輪の両端部又は一方の端部に軸方向端部を密封するシール構造を備えることにより、メンテナンスの簡略化等を図ることができる。

前記本発明の複列ころ軸受を、鉄道車両の車軸支持用とすることができる。

以上より、本発明の複列ころ軸受によれば、円すいころ軸受構造による車両の良好な乗り心地を維持しながら、スタンプ疵の発生を防止することができる。

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に、本発明の第１実施形態の複列ころ軸受を、鉄道車両車軸用軸受に適用した実施の形態を示す。この複列ころ軸受は、軸（車軸）１の端部に配置したものであり、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とから構成されている。複列ころ軸受は、外周面に複列の第１軌道面６ａ及び第２軌道面６ｂを有し、車軸１とはまり合う単一の内輪２と、内周面に複列の第１軌道面７ａ及び第２軌道面７ｂを有する単一の外輪３と、内輪２の第１軌道面６ａと外輪３の第１軌道面７ａとの間に転動自在に介在する複数の円筒ころ４ａと、内輪２の第２軌道面６ｂと外輪３の第２軌道面７ｂとの間に転動自在に介在する複数の円すいころ４ｂを備える。内輪２の第１軌道面６ａと外輪３の第１軌道面７ａとの間には、円筒ころ４ａを軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する第１保持器５ａが介在し、内輪２の第２軌道面６ｂと外輪３の第２軌道面７ｂとの間には、円すいころ４ｂを軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器５ｂが介在している。内輪２の第１軌道面６ａと外輪３の第１軌道面７ａは円筒状の軌道面を有し、内輪２の第２軌道面６ｂと外輪３の第２軌道面７ｂは円すい状の軌道面を有している。

内輪２は、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを包括する一体構造としている。内輪２の第１軌道面６ａの反円すいころ軸受部側の軸方向端部に、径方向外径に突出する第１鍔部２１ａを形成している。また、第１軌道面６ａと第２軌道面６ｂとの間には、径方向外径に突出する第２鍔部２１ｂを形成している。さらに、第２軌道面６ｂの反円筒ころ軸受部側の軸方向端部に、第１鍔部２１ａや第２鍔部２１ｂよりも大径の第３鍔部２１ｃを形成している。そして、第１鍔部２１ａと第２鍔部２１ｂとの間に円筒ころ４ａが配設されるとともに、第２鍔部２１ｂと第３鍔部２１ｃとの間に円すいころ４ｂが配設されている。内輪２の内径面は、第１鍔部２１ａ側から第３鍔部２１ｃ側まで内径が一定の円筒状のはめあい部２２を有しており、このはめあい部２２が車軸１に嵌合している。

軸受内への異物の侵入や軸受内部からの潤滑剤の漏出を防止するため、軸受の両側にはシール構造２６ａ、２６ｂを設けている。シール構造２６ａ、２６ｂは、外輪３の両端開口部に装着したシールケース２７ａ、２７ｂと、シールケース２７ａ、２７ｂの内部に保持させたオイルシール２８ａ、２８ｂとで構成される。この実施の形態では、オイルシール２８ａ、２８ｂを、シールケース２７ａ、２７ｂを介して外輪３に取り付けてある。これにより、内輪２、オイルシール２８ａ、２８ｂの間にはグリースが充填され、円筒ころ４ａや円すいころ４ｂ等の潤滑を行う。

第１実施形態の複列ころ軸受の組立方法は、内輪２に第１保持器５ａ及び第２保持器５ｂを固定して、円筒ころ４ａ及び円すいころ４ｂを保持器５ａ、５ｂの外径側から配設する。そして、外輪３を反円すいころ軸受部側から組み込む。これにより、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを備え、内輪２が、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを包括する一体構造である複列ころ軸受を組み立てることができる。

このように、本発明の第１実施形態の複列ころ軸受では、内輪２を円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを包括する一体構造とすることができる。複列円すいころ軸受は内輪２が分割されているため、内輪内径面に小鍔面取りとはめあい部との繋ぎ部を有し、この繋ぎ部がスタンプ疵の発生源となる。これに対し、内輪２を一体構造とすることにより、このような繋ぎ部を省略することができる。従って、円すいころ軸受による車両の良好な乗り心地を維持しながら、スタンプ疵の発生を防止することができる。

外輪３の両端部又は一方の端部に軸方向端部を密封するシール構造２６を備えることにより、メンテナンスの簡略化等を図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態の複列ころ軸受について説明する。この場合、図２に示すように、外輪３の内径面の軸方向中央部に内径方向に突出する鍔部２３を設けるとともに、第１転動体側の外輪端部に円筒ころ４ａの軸方向外端部を受ける鍔輪２４を付設している。つまり、外輪３の第１軌道面７ａと第２軌道面７ｂとの間には、径方向内径に突出する外輪鍔部２３が形成されている。また、内輪２の第１軌道面６ａの反円すいころ軸受部側の軸方向端部の第１鍔部２１ａを省略している。さらに、外輪３の円筒ころ軸受部３０の軸方向端部には、外輪３の軸方向端面に当接して、円筒ころ４ａの軸方向端部を受ける短円筒状の鍔輪２４を付設している。また、第１保持器５ａを、外輪３の内径面と摺接する外輪案内保持器としている。

第２実施形態の複列ころ軸受の組立方法は、外輪３と第１保持器５ａとの軸方向位置を固定した後、円筒ころ４ａを第１保持器５ａの内径側から配設する。これにより、外輪３、第１保持器５ａ、及び円筒ころ４ａからなる外輪組立品を構成する。そして、内輪２に第２保持器５ｂを固定した後、円すいころ４ｂを配設して、外輪組立品を反円すいころ軸受部側から内輪２に組み込み、さらに鍔輪２４を組み込む。これにより、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを備え、内輪２が、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを包括する一体構造である複列ころ軸受を組み立てることができる。

このように、第２実施形態では、外輪構成品と内輪２とを分離することができて、分割生産・組立・管理が可能となり、生産性の向上を図ることができる。なお、図２に示す複列ころ軸受において、図１に示す複列ころ軸受と同様の構成については、図１と同一符号を付してその説明を省略する。

次に、本発明の第３実施形態の複列ころ軸受について説明する。この場合、図３に示すように、外輪３を、円筒ころ軸受部３０に使用される第１外輪３ａと、円すいころ軸受部３１に使用される第２外輪３ｂとから構成している。一対の外輪３ａ、３ｂ間には、間座２５が配設され、一対の外輪３ａ、３ｂは、内端面同士が間座２５を介して突き合わされた状態となっている。内輪２は、前記第１実施形態の複列ころ軸受に使用した内輪２と同様のものを使用している。

第３実施形態の複列ころ軸受の組立方法は、内輪２に第１保持器５ａ及び第２保持器５ｂを固定して、円筒ころ４ａ及び円すいころ４ｂを保持器５ａ、５ｂの外径側から配設する。そして、第２外輪３ｂ、間座２５、第１外輪３ａを、反円すいころ軸受部側から組み込む。これにより、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを備え、内輪２が、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを包括する一体構造である複列ころ軸受を組み立てることができる。

第３実施形態の複列ころ軸受では、外輪を第１外輪３ａと第２外輪３ｂとから構成しているので、外輪部で損傷が発生した場合に、損傷した外輪部のみの交換をすればよく、軸受全体を交換する必要がなくなる。なお、図３に示す複列ころ軸受において、図１及び図２に示す複列ころ軸受と同様の構成については、図１及び図２と同一符号を付してその説明を省略する。

次に、本発明の第４実施形態の複列ころ軸受について説明する。この場合、図４に示すように、外輪３は、円筒ころ軸受部３０に使用される第１外輪３ａと、円すいころ軸受部３１に使用される第２外輪３ｂとから構成されている。第１外輪３ａの円筒ころ軸受部３０側の端部には、径方向内径に突出する外輪鍔部２９を形成している。一対の外輪３ａ、３ｂ間には、間座２５が配設され、一対の外輪３ａ、３ｂは、内端面同士が間座２５を介して突き合わされた状態となっている。また、第１保持器５ａを、外輪３の内径面と摺接する外輪案内保持器としている。内輪は、前記第２実施形態の複列ころ軸受に使用した内輪２と同様のものを使用している。

第４実施形態の複列ころ軸受の組立方法は、第１外輪３ａと第１保持器５ａとの軸方向位置を固定した後、円筒ころ４ａを第１保持器５ａの内径側から配設する。これにより、第１外輪３ａ、第１保持器５ａ、及び円筒ころ４ａからなる外輪組立品を構成する。そして、内輪２に第２保持器５ｂ及び円すいころ４ｂを配設して、第２外輪３ｂ、間座２５を組み込んだ後、外輪組立品を反円すいころ軸受部側から内輪２に組み込む。これにより、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを備え、内輪２が、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを包括する一体構造である複列ころ軸受を組み立てることができる。

本発明の第４実施形態の複列ころ軸受では、外輪を第１外輪３ａと第２外輪３ｂとから構成しているので、外輪部で損傷が発生した場合に、損傷した外輪部のみの交換をすればよく、軸受全体を交換する必要がなくなる。また、外輪構成品と内輪２とを分離することができて、分割生産・組立・管理が可能となり、生産性の向上を図ることができる。なお、図４に示す複列ころ軸受において、図１〜図３の構成と同様のものについては、図１〜図３と同一符号を付し、その説明を省略する。

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、円すいころ軸受部３１の保持器５ｂは、外輪案内、内輪案内、転動体案内等の種々のものを用いることができる。内輪２は、円筒ころ軸受部３０と円すいころ軸受部３１とを包含する一体型のものであればよく、第１鍔部２１ａや第２鍔部２１ｂを省略することもできる。鍔輪２４や間座２５の形状としては、実施形態のものに限られず、鍔輪２４の内径側が軸受内部に突出するものであったり、間座２５が逆Ｔ字状のものであったりしてもよい。

本発明の第１実施形態を示す複列ころ軸受の要部断面図である。 本発明の第２実施形態を示す複列ころ軸受の要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態を示す複列ころ軸受の要部断面図である。 本発明の第４実施形態を示す複列ころ軸受の要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 軸（車軸）
２ 内輪
３ 外輪
４ 転動体
５ 保持器
２３ 鍔部
２４ 鍔輪
３０ 円筒ころ軸受部
３１ 円すいころ軸受部

Claims (7)

1. 複列の軌道を有する内輪と、内輪の外周側に配置され、前記軌道に対向する軌道を有する外輪と、前記内輪および前記外輪間に配置される複列の第１・第２転動体と、第１転動体を保持する第１保持器と、第２転動体を保持する第２保持器とを備えた複列ころ軸受において、
   第１転動体が円筒ころにて構成される円筒ころ軸受部と、第２転動体が円すいころにて構成される円すいころ軸受部とを備え、
   前記内輪を、円筒ころ軸受部と円すいころ軸受部とを包括する一体構造としたことを特徴とする複列ころ軸受。
2. 前記外輪は、前記内輪に対向する複列の軌道を有することを特徴とする請求項１の複列ころ軸受。
3. 前記外輪の内径面の軸方向中央部に内径方向に突出する鍔部を設けるとともに、第１転動体側の外輪端部に円筒ころの軸方向外端部を受ける鍔輪を付設し、前記第１保持器を外輪案内保持器としたことを特徴とする請求項２の複列ころ軸受。
4. 前記外輪は、円筒ころ軸受部に使用される第１外輪と、円すいころ軸受部に使用される第２外輪とから構成したことを特徴とする請求項１の複列ころ軸受。
5. 前記第１保持器を、外輪案内保持器としたことを特徴とする請求項４の複列ころ軸受。
6. 外輪の両端部又は一方の端部に軸方向端部を密封するシール構造を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項の複列ころ軸受。
7. 鉄道車両の車軸支持用である請求項１〜請求項６のいずれか１項の複列ころ軸受。