JP2015158211A - 車軸軸受装置及びその組付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接触面の面積を減ずることなく、内輪と後蓋とを分離しにくくし、搬送や車軸への組付けを容易にする。
【解決手段】内輪４の両外側の鍔部端面８を挟持固定するようにされた軸受付属部品と、車輪側に設けられた後蓋３を設ける。また、後蓋端面と内輪の鍔部端面８とが接触する接触面１０の外径側に内輪と後蓋とを嵌合するインロー部２０を設ける。さらに、インロー部に環状溝３ｄに嵌合する弾性部材１５を設けインロー部間を弾性保持する。内輪と後蓋を、弾性部材を介してインロー部で結合した状態で、車両用車軸１９に嵌合組付ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道車両の車軸などに用いられる車軸軸受装置及びその組付け方法に関し、特に車軸軸受装置の車軸への組付けの容易化に関する。

従来、鉄道車両用の車軸軸受装置５０は、例えば特許文献１においては、図４に示すように、テーパころ軸受５１を軸受付属部品である後蓋５３と油切り５２とで内輪５４ａ，５４ｂの両外側の鍔部端面８，９を挟持固定するようにしている。テーパころ軸受は内輪間座６３を挟持する２個の内輪５４ａ，５４ｂと、内輪の外側の軌道輪を転動するテーパころ５６，５６と、テーパころが内側を転動するようにされた外輪５５と、テーパころの位置を保持する保持器５７，５７とからなる。

かかる構造の車軸軸受装置５０においては、図示しない車軸にかかる多大な曲げモーメントのため、軸受内輪５４ａの鍔部端面８と後蓋５３との接触面１０、軸受内輪５４ｂの鍔部端面９と油切り５２との接触面６０に繰り返し応力が発生する。この繰り返し応力により鍔部端面８，９と接触面１０，６０とでフレッチング摩耗が発生する。このフレッチング摩耗粉は軸受内部に侵入し、グリース、油の劣化、軸受寿命を低下させる。特に後蓋側のフレッチング摩耗が大きい。

そこで、特許文献１においては、図５に示すように、該軸受付属部品の車輪側に設けられた後蓋５３と、該後蓋と接触するようにされた軸受内輪の鍔部端面８との接触面１０を軸受内輪内径２１以上かつ内輪内径の１．２倍以下の径の範囲に設けている。さらに、接触面の外方に隣接して軸受鍔部端面８と後蓋端面１０との間に弾性シール部材１２を挟持し、弾性シールの外方の鍔部と後蓋のアキシャル方向の隙間１１を設けるようにしている。また、軸受付属部品等にはゴムシール３２やラビリンスシール３３ａ等を設け、外部からの軸受への塵埃の侵入を防止し、軸受内部のグリース等の漏洩を防止している。このため、軸受内外輪と後蓋との組付け容易化と同芯度を得るために、内輪外周４ｃと嵌合する後蓋内周３ｃを設け、互いに微小隙間で嵌合するインロー部２０を設けている。

しかし、軸受鍔部端面８と後蓋端面１０との間に弾性シール部材１２を設けるため、弾性シールの反力により互いに分離しやすく、インロー部２０の長さをあまり長く取れない。このため車軸への圧入組込み時に後蓋５３がずれたり、外れたりするので、作業不良や製品落下等の不具合を生じやすい。

そこで、特許文献２においては、軸受鍔部端面と後蓋端面の接触面の内径又は外径側にインロー部（特許文献２の図１、２段落００１９、図３段落００２３）を設けている。このものでは特に明示はされていないが、端面はラビリンスシールやゴムシール等が設けられる外周に比べ、インロー部の長さを比較的長くとれるので、脱落等が少なくなると考えられる。また、軸受鍔部端面に切り欠きを有する環状溝を設け、後蓋端面に突起を設けて、突起を切り欠きに通して環状溝に導き回転することにより、軸受鍔部端面と後蓋端面とを機械的に結合、分離可能としている（特許文献図４段落０００４）。

特開２００１−２５４７３５号公報 特開２００８−２６７４３１号公報

しかし、接触面にインロー部を設けるためには、接触面積及びインロー部面積の両方を確保しするために軸受内径を小さくあるいは、外径を大きくしなければならないという問題があった。さらに、機械的な結合・分離構造は複雑となるという問題があった。本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、接触面の面積を減ずることなく、また、短いインロー部であっても、内輪と後蓋とが分離しにくく、搬送や車軸への組付け等が容易な車軸軸受装置及びその組付け方法を提供することである。

本発明においては、軸受内輪と、該内輪の両外側の鍔部端面を挟持固定するようにされた軸受付属部品とを有し、該軸受付属部品の車輪側に設けられた後蓋と、該後蓋端面と接触するようにされた前記内輪の鍔部端面とが接触する接触面を有し、前記接触部の外径側に前記後蓋の端面内周または外周と前記内輪の鍔部端面外周または内周とで互いに凹凸嵌合及び離接可能なインロー部を備えた車軸軸受装置であって、前記インロー部は、環状溝と、前記環状溝に嵌合する弾性部材と、を備え、前記インロー部間を弾性保持する車軸軸受装置を提供することにより前述した課題を解決した。

即ち、インロー部は内輪端面と後蓋端面間ではなく、内輪内周と後蓋外周又は内輪外周と後蓋内周の外側部で形成する。さらに、インロー部の環状溝に嵌合させた弾性部材により、インロー部間弾性保持して、インロー部（内輪と後蓋）が互いに外れにくくなるようにする。弾性部材によりシール性も確保が可能である。

また、請求項２に記載の発明においては、前記接触面は内径側に設けられ、前記インロー部とは径方向で離隔している車軸軸受装置とした。接触面を内径側にすることにより特許文献１のようなフレッチング摩耗を生じにくい。また、請求項３に記載の発明においては、前記接触面に環状の弾性シール部材を設ける。弾性シール部材は接触面のフレッチング摩耗粉の軸受への侵入を防止する。また、インロー部の弾性部材によるシール性能の低下を補完する。

さらに、請求項４に記載の発明においては、請求項１又は２または３に記載の前記内輪と前記後蓋とを、前記弾性部材を介して前記インロー部で結合した状態で、車両用車軸に前記内輪と前記後蓋とを嵌合組付ける車軸軸受装置の組付け方法を提供する。即ち、外れにくくされたインロー部を組み付けた状態で車軸に組み込むようにした。

本発明においては、インロー部を内輪及び後蓋の外側（外周）部で形成し、インロー部の環状溝の弾性部材により、インロー部を互いに外れにくくなるようにしたので、長さの短いインロー部でも内輪と後蓋との分離を防止する。これにより、車軸軸受装置の運搬、車軸への取り付け等で分離しにくくなり組付けが容易となる。また。弾性部材にシール性を持たせることにより、前述した従来例の端面の弾性シール部材をなくすこともできる。

また、請求項２に記載の発明においては、接触面をインロー部とは径方向で離隔させて、フレッチング摩耗を生じにくくしたので、前述した特許文献１のようなフレッチング摩耗対策をした軸受装置に有用なものとなった。また、請求項３に記載の発明においては、従来と同様な環状の弾性シール部材とインロー部の弾性部材による二重シールとできるので、より高いシール性能を確保できる。さらに、弾性シール部材による内輪と後蓋との離脱方向の力をインロー部の弾性部材により規制するので、弾性シール部材を有する従来の軸受装置にも有用である。

さらに、請求項４に記載の発明においては、弾性部材を介して内輪と後蓋のインロー部を外れにくくして車軸に組み込むようにしたので、後蓋及びシール部品の脱落や、損傷がなく、組付け作業も容易なものとなった。

本発明の実施の形態を示す車軸軸受装置の縦断面図である。 図１のインロー部近傍の部分拡大図である。 本発明の他の実施の形態を示す車軸軸受装置のインロー部近傍の部分拡大図である。 従来の車軸軸受装置の縦断面図である。 図４のインロー部近傍の部分拡大図である。

本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は本発明の車軸軸受装置の断面図、図２は図１のインロー部近傍の部分拡大断面図である。図１において、車軸軸受装置１は、内周に複列の軌道面を有する外輪５、外周に複列の軌道面を有する内輪４、内外輪の軌道面間を転動可能に配置された複列の円筒ころ６，６及び円筒ころを保持する保持器７，７で構成されている。また、内輪の内径穴２１に二点鎖線で示す鉄道車両用の車軸１９が嵌合し、外輪５が台車、車体等に設けられた図示しないハウジングに固定され車軸が回転可能に台車や車体に取り付けられ、使用される。

図でみて右側の内輪４の車輪側鍔部端面８とインロー嵌合するインロー部２０を有する後蓋３が同心に当接するようにされている。外輪５の車輪側端５ａには、金属製の３段の段付円筒状のシール外環２９が張り出しており、その先端２９ａは後蓋３の外方に設けられた周溝３１に入り込むようにされラビリンスシールを形成している。中段部２９ｂには弾性シール３２が設けられそのシール先端が後蓋３の外周面に接するようにされている。また、弾性シール３２に隣接してシール仕切板３３ａが設けられており、その先端が後蓋３の外周面と微少隙間を形成するようにされている。ラビリンスシール、弾性シール３２、シール仕切板３３により、外部からの塵埃等の浸入及び軸受側からのグリースの流出を防止している。

また、図でみて左側の内輪４の外側鍔部端面９には外径が鍔部外径より大きくされた油切り２が同心に設けられている。外輪５の反車輪側端５ｂには、金属製の段付円筒状の外側シール外環３０が張り出しており、シール仕切板３３ｂが設けられており、その先端が油切り２の外周面と微少隙間を形成するようにされている。その先端外周には嵌合環状溝３０ａが設けられ。カバー２６の内周縁部２６ａが嵌合し、カバー２６が固定可能にされている。

車軸１９に組付けられた状態では、油切り２に隣接してナット２４、回り止め２５設けられている。ナット２４の内径側にめねじ２４ａが設けられており、車軸１９先端に設けられたおねじ１９ａに螺着させることにより、図でみて右側の車軸の段部１９ｂに後蓋３を当接させ、車軸１９に後蓋３、内輪４、油切り２を挟持固定する。回り止め２５は鍔２５を図示しない車軸端の溝へ嵌合させボルト２７でナット２４に固定してナットの緩みを防止する。ボルト２７は互いにワイヤ２８で互いに緊張固定し、ボルトの緩みを防止し、ボルトの抜け止めとしている。合成樹脂カバー２６を嵌合環状溝３０ａに嵌合させ、車軸１９の先端を密封する。

図２に示すように、後蓋３と鍔部端面８との接触面１０は面取りにより内輪内径２１よりやや大きくされた後蓋内径３ａと内輪内径２１の１．２倍の外径３ｂとの間になるようにされており、外径３ｂより外方ではアキシャル方向に隙間１１が形成されている。隙間１１の接触面１０の外方、即ち外径３ｂに隣接して弾性シール部材であるＯ−リング１２が設けられている。隙間１１は図のような溝空間を形成しているが、微小隙間とＯ−リング１２が設けられる溝との組み合わせでもよい。

インロー部２０は、接触部１０、隙間１１の外径側に後蓋３の端面内周３ｃと内輪の鍔部端面外周４ｃとで互いに凹凸嵌合及び離接可能にされ、内輪４と後蓋３の心出しを容易とするとともに、組み付けの容易さ、分解時の変形防止のため隙間ばめにされている。インロー部２０の後蓋３の端面内周には環状溝３ｄが設けられている。環状溝３ｄ内には弾性部材である合成ゴム製のＯ−リング１５が挿入されている。自由状態のＯ−リング１５の線径より環状溝３ｄの溝幅は大きく、溝深さは小さくされ、インロー部２０間を弾性保持、即ち、後蓋３の内周３ｃと内輪４の鍔部端面外周４ｃとの互いの移動を規制するようにされている。

かかるインロー部２０により、内輪４と後蓋３とは固定（弾性保持）され、容易に外れることがなく、運搬や、車軸軸受装置１の車軸１９への組付けが容易になる。また、フレッチング摩耗の発生が減少し、さらには、フレッチング摩耗粉も二重のシールにより軸受内への侵入を防止する。また、インロー部２０も短くでき、インロー部長さを確保するための軸方向、径方向への拡大を抑えることができる。また、車軸軸受装置１を車軸１９に組付ける場合に、内輪４と後蓋３をインロー部２０で固定してから組付けることにより、互いに脱落することなく、シール部の損傷もなく、容易に組み付けることが可能となる。

なお、図３に示すように、弾性シール部材のＯ−リング１２をなくし、環状の端面溝の隙間１１のみとし、ここに摩耗粉が溜まるようにしてもよい。この場合、弾性部材であるＯ−リング１５のシールのみで摩耗粉の軸受への侵入防止とインロー部２０の固定を行う。

また、実施の形態においては、インロー部２０を後蓋３の端面内周３ｃと内輪の鍔部端面外周４ｃとしたが、後蓋の端面外周と内輪の鍔部の端面内周で構成してもよい。また、環状溝も内周側でなく相手側外周側に設けてもよい。隙間１１は、環状溝に限定されることなく、種々の形状、大きさが適用できる。また、隙間１１は、鍔側、後蓋側、又は両者のいずれに設けてもよい。さらに、鍔部端面と後蓋間にリング状の薄板を設けて接触面を形成するようにしてもよい。さらにまた、円筒ころ軸受について述べたが、従来例と同様な円錐（テーパ）ころ軸受の場合、間座を有する場合等も同様に適用できることはいうまでもない。

４ 内輪
８、９ 内輪の鍔部端面
３ 後蓋
１０ 接触面
３ｃ 後蓋の端面内周
４ｃ 内輪の鍔部端面外周
２０ インロー部
１ 車軸軸受装置
３ｄ 環状溝
１５ 弾性部材
１２ 弾性シール部材

Claims (4)

1. 軸受内輪と、該内輪の両外側の鍔部端面を挟持固定するようにされた軸受付属部品とを有し、該軸受付属部品の車輪側に設けられた後蓋と、該後蓋端面と接触するようにされた前記内輪の鍔部端面とが接触する接触面を有し、前記接触部の外径側に前記後蓋の端面内周または外周と前記内輪の鍔部端面外周または内周とで互いに凹凸嵌合及び離接可能なインロー部を備えた車軸軸受装置であって、前記インロー部は、環状溝と、前記環状溝に嵌合する弾性部材と、を備え、前記インロー部間を弾性保持することを特徴とする車軸軸受装置。
2. 前記接触面は内径側に設けられ、前記インロー部とは径方向で離隔していることを特徴とする請求項１記載の車軸軸受装置。
3. 前記接触面に環状の弾性シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の車軸軸受装置。
4. 請求項１又は２または３に記載の前記内輪と前記後蓋とを、前記弾性部材を介して前記インロー部で結合した状態で、車両用車軸に前記内輪と前記後蓋とを嵌合組付けることを特徴とする請求項１又は２または３に記載の車軸軸受装置の組付け方法。

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