JP2017129252A - Railroad vehicle bearing unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する鉄道車両用軸受ユニットに関する。 The present invention relates to a railway vehicle bearing unit that rotatably supports an axle of a railway vehicle.
従来の鉄道車両用軸受ユニットとして、固定輪である外輪に嵌合されたシール板にセンサを取り付けたものが知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。通常、上記特許文献1、2のような鉄道車両用軸受ユニットでは、ハウジングと外輪が隙間嵌めであるため、運転中に外輪がハウジングに対して相対回転(クリープ)する。このとき、シール板は外輪に嵌合されているため、シール板とセンサも外輪と共に相対回転して、センサーケーブルの断線などが生じる可能性がある。
As a conventional railway vehicle bearing unit, there is known one in which a sensor is attached to a seal plate fitted to an outer ring which is a fixed ring (see, for example,
そして、この問題を回避するため、上記特許文献1、2に記載の鉄道車両用軸受ユニットでは、シール板に設けられる突出部又は止め具とハウジングに設けられるリブとを接触させることで、シール板の相対回転を抑制している。
And in order to avoid this problem, in the railway vehicle bearing unit described in
ところで、上記特許文献1、2に記載の鉄道車両用軸受ユニットにおいて、外輪を相対回転させようとする力(クリープ力)が大きい場合、シール板に対して外輪が相対回転するため、外輪とシール板の嵌合面に摩耗が生じて、グリース漏れが生じる可能性があった。また、シール板の突出部又は止め具とハウジングのリブとの間で繰り返し応力が生じるため、ハウジングのリブに摩耗や変形などが生じて、ハウジングの使用寿命に影響を及ぼす可能性があった。
By the way, in the railway vehicle bearing units described in
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外輪とシール板の嵌合面の摩耗を低減することができる鉄道車両用軸受ユニットを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a railway vehicle bearing unit that can reduce wear of a fitting surface between an outer ring and a seal plate.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1)鉄道車両のハウジングに装着される固定輪と、固定輪と同心配置され、鉄道車両の車軸に装着される回転輪と、固定輪と回転輪との間に転動自在に配置される複数の転動体と、固定輪に嵌合固定され、軸受空間を密封する円環状のシール板と、を備える鉄道車両用軸受ユニットであって、シール板の固定輪との嵌合面及び固定輪のシール板との嵌合面の少なくとも一方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されることを特徴とする鉄道車両用軸受ユニット。
(2)シール板に取り付けられ、軸受ユニットの状態を検出するセンサを備えることを特徴とする(1)に記載の鉄道車両用軸受ユニット。
(3)シール板に、ハウジング方向に向けて突出する少なくとも1つの突出部が設けられ、回転輪の回転時において固定輪がハウジングに対して相対回転する際に、シール板の突出部がハウジングに設けられる停止部に接触することで、ハウジングに対するシール板の相対回転が防止されることを特徴とする(1)又は(2)に記載の鉄道車両用軸受ユニット。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) A fixed wheel mounted on the housing of the railway vehicle, a concentric arrangement with the fixed wheel, and a rotatable wheel mounted on the axle of the railway vehicle, and a rotatable wheel disposed between the fixed wheel and the rotating wheel. A rolling stock bearing unit comprising a plurality of rolling elements, and an annular seal plate that is fitted and fixed to a fixed ring and seals a bearing space, the fitting surface of the seal plate with the fixed ring and a fixed ring A railcar bearing unit, characterized in that a molybdenum disulfide coating is formed on at least one of the fitting surfaces with the seal plate via a phosphate coating.
(2) The railway vehicle bearing unit according to (1), further comprising a sensor that is attached to the seal plate and detects a state of the bearing unit.
(3) The seal plate is provided with at least one projecting portion projecting toward the housing, and when the fixed wheel rotates relative to the housing during rotation of the rotating wheel, the projecting portion of the seal plate is formed on the housing. The railcar bearing unit according to (1) or (2), wherein the rotation of the seal plate relative to the housing is prevented by contacting a stop portion provided.
本発明によれば、シール板の固定輪との嵌合面及び固定輪のシール板との嵌合面の少なくとも一方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されるため、固定輪とシール板の嵌合面の摩擦係数を低下して、シール板を相対回転させようとするクリープ力を低減することができる。このため、固定輪とシール板の嵌合面の摩耗を低減することができる。 According to the present invention, since the molybdenum disulfide coating is formed on at least one of the fitting surface of the seal plate with the fixed ring and the fitting surface of the fixed ring with the seal plate via the phosphate coating, By reducing the friction coefficient of the fitting surface between the ring and the seal plate, it is possible to reduce the creep force that tries to rotate the seal plate relatively. For this reason, it is possible to reduce wear of the fitting surface between the fixed ring and the seal plate.
以下、本発明に係る鉄道車両用軸受ユニットの一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a railway vehicle bearing unit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の鉄道車両用軸受ユニット10は、図1及び図2に示すように、鉄道車両の車軸Sを回転自在に支持する複列円すいころ軸受20を備える。そして、車軸Sの外端部(図1の右端部)には、鉄道車両の不図示の車輪が取り付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the railway
複列円すいころ軸受20は、鉄道車両のハウジングHに内嵌される一体型の外輪(固定輪)21と、外輪21の内径側に同心配置され、車軸Sに外嵌される一対の内輪(回転輪)22と、外輪21と一対の内輪22との間に転動自在に配置される複数の円すいころ(転動体)23と、複数の円すいころ23を周方向に等間隔に保持する一対の保持器24と、一対の内輪22間に配置される間座25と、を備える。
The double-row tapered
また、鉄道車両用軸受ユニット10は、車軸Sに外嵌され、車輪から離間する側の内輪22の軸方向外端面と当接する円筒形状の前蓋26と、車軸Sに外嵌され、車輪側の内輪22の軸方向外端面と当接する円筒形状の後蓋27と、外輪21と前蓋26との間との間を密封する円環状のシール板30と、外輪21と後蓋27との間との間を密封するシール装置40と、を備える。そして、この鉄道車両用軸受ユニット10では、内輪22、前蓋26、及び後蓋27が車軸Sと共に回転する。
The
シール装置40は、図2に示すように、外輪21の内周面の軸方向外端部に内嵌固定されるスリンガ41と、スリンガ41の内周面に取り付けられ、後蓋27の外周面に接触するシール部材42と、を備える。また、スリンガ41の先端部が、後蓋27に形成される凹溝27aに微小な隙間を介して挿入されることにより、ラビリンスシールが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
シール板30は、図3に示すように、外輪21の内周面の軸方向外端部に内嵌固定される外径側円筒部31と、外径側円筒部31の軸方向外端部から径方向内側に延びる断面クランク形状の円環部32と、円環部32の径方向外端部から軸方向内側に延びる内径側円筒部33と、を有する。また、シール板30の内径側円筒部33が、前蓋26に形成される凹溝26aに微小な隙間を介して挿入されることにより、ラビリンスシールが形成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、図1及び図2に示すように、シール板30の軸方向外側面には、軸受ユニット10の状態を検出するセンサ11が取り付けられている。また、車軸Sの外周面には、外周面に凹凸が形成されるエンコーダ12が前蓋26と当接して外嵌されている。また、エンコーダ12の軸方向外端面には、カバー13aを備える環状部材13がボルトにより固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
また、シール板30には、センサ11を取り付けた位置から円周方向に外れた複数個所(本実施形態では2個所)に、ハウジングH方向に突出する突出部34がそれぞれ形成されている。この2つの突出部34は、内輪22の回転時において外輪21がハウジングHに対して相対回転する際に、ハウジングHに設けられる停止凸部(停止部)H1に接触することで、ハウジングHに対するシール板30の相対回転を防止する。また、停止凸部H1は、ハウジングHの内周面から径方向内側に突出ように形成されている。なお、突出部34は、本実施形態ではシール板30と一体的に形成されているが、別部品にしてシール板30にねじなどにより固定されるようにしてもよい。
In addition, the
そして、本実施形態では、図3に示すように、シール板30の外径側円筒部31の外輪21との嵌合面であるシール側嵌合面31aに、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されている。また、これに限定されず、外輪21の内周面のシール板30との嵌合面である外輪側嵌合面21aに、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成してもよい。さらに、シール側嵌合面31a及び外輪側嵌合面21aの両方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成してもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the seal-
リン酸塩被膜は、防錆効果に加えて、その上に形成される二硫化モリブデン被膜の下地層となり、二硫化モリブデン被膜をシール側嵌合面31aや外輪側嵌合面21aに強固に接着させる。
In addition to the rust prevention effect, the phosphate coating serves as an underlayer for the molybdenum disulfide coating formed thereon, and the molybdenum disulfide coating is firmly bonded to the seal-
リン酸塩被膜を形成する方法としては、化成処理が好ましい。化成処理は、金属表面にリン酸塩被膜を形成する方法として一般的な方法であり、簡便で、製造コストを低減することができる。具体的には、リン酸鉄やリン酸亜鉛、リン酸マンガン等のリン酸塩を含有するリン酸塩溶液を、シール側嵌合面31aや外輪側嵌合面21aに塗布し、加温して被膜を生成させる。塗布の代わりに、シール側嵌合面31aや外輪側嵌合面21aを、リン酸塩溶液に浸漬してもよい。
As a method for forming the phosphate coating, chemical conversion treatment is preferable. The chemical conversion treatment is a general method for forming a phosphate film on the metal surface, and is simple and can reduce the manufacturing cost. Specifically, a phosphate solution containing a phosphate such as iron phosphate, zinc phosphate, or manganese phosphate is applied to the seal-
次いで、二硫化モリブデン被膜を形成する方法としては、二硫化モリブデン粉末と適当なバインダーとを含有する二硫化モリブデン溶液を、リン酸塩被膜を形成したシール側嵌合面31aや外輪側嵌合面21aに塗布し、バインダーを硬化させて被膜を形成する。塗布の代わりに、シール側嵌合面31aや外輪側嵌合面21aを、二硫化モリブデン溶液に浸漬してもよい。そして、成膜に際して、リン酸塩被膜の凹部に二硫化モリブデン粉末の一部が入り込み、二硫化モリブデン被膜のリン酸塩被膜との接着性が高まる。
Next, as a method of forming a molybdenum disulfide film, a molybdenum disulfide solution containing molybdenum disulfide powder and an appropriate binder is used to form a seal-
このように両被膜とも、塗布あるいは浸漬という簡便な方法で形成することができ、製造コストを低く抑えることができる。 Thus, both coatings can be formed by a simple method such as coating or dipping, and the manufacturing cost can be kept low.
また、両被膜とも、薄すぎるとそれぞれの効果が発現しない、あるいは効果が早期に消失するようになり、厚すぎると被膜に亀裂が発生するなどして剥離するおそれがある。そのため、リン酸塩被膜の厚さについては2〜5μmとすることが好ましく、二硫化モリブデン被膜の厚さについては10〜20μmとすることが好ましい。 Further, if both coatings are too thin, the respective effects do not appear or the effects disappear at an early stage. If both coatings are too thick, there is a possibility that the coating will be cracked and peeled off. Therefore, the thickness of the phosphate coating is preferably 2 to 5 μm, and the thickness of the molybdenum disulfide coating is preferably 10 to 20 μm.
なお、リン酸塩被膜には、亜鉛、マンガン等の一般的なリン酸塩被膜に添加される添加剤を添加することができ、リン酸塩溶液にこれら添加剤を添加する。また、二硫化モリブデン被膜にも、潤滑性能を高めるために、他の固体潤滑剤等を添加することができ、二硫化モリブデン溶液に他の固体潤滑剤を添加する。 In addition, the additive added to general phosphate films, such as zinc and manganese, can be added to a phosphate film, and these additives are added to a phosphate solution. In addition, other solid lubricants can be added to the molybdenum disulfide coating in order to improve the lubricating performance, and other solid lubricants are added to the molybdenum disulfide solution.
以上説明したように、本実施形態の鉄道車両用軸受ユニット10によれば、シール板30の外径側円筒部31の外輪21との嵌合面であるシール側嵌合面31aに、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されるため、シール側嵌合面31aの摩擦係数を低下して、シール板30を相対回転させようとするクリープ力を低減することができる。このため、外輪21とシール板30の嵌合面である外輪側嵌合面21a及びシール側嵌合面31aの摩耗を低減することができるので、グリース漏れを防止することができる。
As described above, according to the railway
また、シール板30を相対回転させようとするクリープ力を低減することができるため、シール板30の突出部34とハウジングHの停止凸部H1との間で生じる応力を低減することができる。これにより、ハウジングHを長寿命化することができるので、軸受ユニット10のメンテナンスコストを低減することができる。
Further, since the creep force that causes the
なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、ラビリンスシールを形成する非接触シールに本発明を適用する場合を例示したが、これに限定されず、接触シールに本発明を適用してもよい。
In addition, this invention is not limited to what was illustrated to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
For example, in this embodiment, although the case where this invention is applied to the non-contact seal which forms a labyrinth seal was illustrated, it is not limited to this, You may apply this invention to a contact seal.
本発明の作用効果を確認するため、シール側嵌合面にリン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成した鉄道車両用軸受ユニット(本実施例)と被膜を形成しない鉄道車両用軸受ユニット(比較例)を作成して、それぞれに対してグリース漏れ確認試験を行った。試験時間は1400時間である。結果を図4に示す。 In order to confirm the effect of the present invention, a rolling stock bearing unit (this embodiment) in which a molybdenum disulfide coating is formed on the seal-side fitting surface via a phosphate coating and a rolling stock bearing unit in which no coating is formed (Comparative example) was created, and a grease leakage confirmation test was performed for each. The test time is 1400 hours. The results are shown in FIG.
図4から明らかなように、比較例ではグリース漏れが約3.45g確認されたのに対して、実施例ではグリース漏れは確認されなかった。従って、外輪とシール板の嵌合面にリン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成する本発明の有効性が実証された。 As is clear from FIG. 4, about 3.45 g of grease leakage was confirmed in the comparative example, but no grease leakage was confirmed in the example. Therefore, the effectiveness of the present invention in which a molybdenum disulfide film is formed on the fitting surface between the outer ring and the seal plate via the phosphate film has been demonstrated.
10 鉄道車両用軸受ユニット
11 センサ
20 複列円すいころ軸受
21 外輪(固定輪)
21a 外輪側嵌合面
22 内輪(回転輪)
23 円すいころ(転動体)
30 シール板
31 外径側円筒部
31a シール側嵌合面
32 円環部
33 内径側円筒部
34 突出部
H ハウジング
H1 停止凸部(停止部)
S 車軸
DESCRIPTION OF
21a Outer ring
23 Tapered rollers (rolling elements)
30
S axle
Claims (3)
前記固定輪と同心配置され、鉄道車両の車軸に装着される回転輪と、
前記固定輪と前記回転輪との間に転動自在に配置される複数の転動体と、
前記固定輪に嵌合固定され、軸受空間を密封する円環状のシール板と、を備える鉄道車両用軸受ユニットであって、
前記シール板の前記固定輪との嵌合面及び前記固定輪の前記シール板との嵌合面の少なくとも一方に、リン酸塩被膜を介して二硫化モリブデン被膜が形成されることを特徴とする鉄道車両用軸受ユニット。 A fixed wheel mounted on a railway vehicle housing;
A rotating wheel arranged concentrically with the fixed wheel and mounted on the axle of a railway vehicle;
A plurality of rolling elements arranged to be freely rollable between the fixed wheel and the rotating wheel;
An annular seal plate that is fitted and fixed to the fixed ring and seals the bearing space, and a railway vehicle bearing unit,
A molybdenum disulfide coating is formed on at least one of a fitting surface of the sealing plate with the fixed ring and a fitting surface of the fixed ring with the sealing plate via a phosphate coating. Bearing unit for railway vehicles.
前記回転輪の回転時において前記固定輪が前記ハウジングに対して相対回転する際に、前記シール板の前記突出部が前記ハウジングに設けられる停止部に接触することで、前記ハウジングに対する前記シール板の相対回転が防止されることを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄道車両用軸受ユニット。 The seal plate is provided with at least one protrusion that protrudes toward the housing,
When the fixed wheel rotates relative to the housing during rotation of the rotating wheel, the protruding portion of the seal plate contacts a stop provided on the housing, so that the seal plate with respect to the housing Relative rotation is prevented, The railway vehicle bearing unit according to claim 1 or 2 characterized by things.
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Legal Events
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
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