JP2018003911A - 駆動装置用転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下での起動時に、潤滑剤の動粘度に起因する回転抵抗を小さくし、また、潤滑不足による軸受の焼付きの問題を改善することができる駆動装置用転がり軸受を提供する。【解決手段】保持器２０は、内輪案内方式であり、軸方向両側で内輪１２の外周面に案内される一対の案内面２１ａ、２１ａを備える。保持器２０の一対の案内面２１ａ、２１ａには、円筒ころ１５と同数で、円周方向に亘って等間隔に設けられ、且つ、軸方向両側で同位相にそれぞれ位置する複数の凹溝２３が形成される。各凹溝２３は、単一円弧形状を有し、各凹溝２３は、その円周方向中間部が円筒ころ１５の中心Ｏｒの円周方向位相と一致するように形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置用転がり軸受に関し、特に、歯車装置のような、鉄道車両などの駆動装置に使用される駆動装置用転がり軸受に関する。

従来の鉄道車両の駆動装置（歯車装置）では、装置内に溜まった油を大歯車にてかきあげ、そのかきあげられた油が飛沫となって軸受内に浸入することによって、転がり軸受が潤滑される。

例えば、特許文献１に記載のころ軸受では、図６に示すように、内輪１１１の鍔部１１５によって案内される保持器１１４において、保持器１１４の案内面に、周方向等間隔に凹部１１７が複数設けられている。これにより、保持器１１４の案内面やころ軸受内部に潤滑油が入りやすくなり、焼き付きやかじりといった損傷を防止している。

特開２００３−１９４０６６号公報

ところで、従来の鉄道車両の駆動装置（歯車装置）では、特に、低温起動時において、油の動粘度が大きくなり、高粘度の油が軸受内部に浸入した場合、攪拌抵抗として振舞う。このため、荷重が充分に負荷されていない場合には、保持器に公転すべりなどの不具合を生じる可能性がある。また、低温起動時においては、歯車によってかきあげられた油が軸受内部に浸入しにくいという課題もある。

特許文献１に記載のころ軸受では、保持器１１４を内輪案内とすることで、内輪回転による駆動力を保持器１１４に与え、保持器１１４の公転すべりを防止している。また、保持器１１４には、複数の凹部１１７が設けられているので、軸受内部への油の浸入、及び軸受内部からの油の排出を図っている。ただし、低温環境下での起動時に、より効率的な軸受内部への油の供給がさらに望まれる。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温環境下での起動時に、潤滑剤の動粘度に起因する回転抵抗を小さくし、また、潤滑不足による軸受の焼付きの問題を改善することができる駆動装置用転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 外輪と、内輪と、外輪と内輪の軌道面間に転動自在に配置される複数の転動体と、該複数の転動体を円周方向に所定の間隔で保持する保持器と、を有する駆動装置用転がり軸受であって、
前記保持器は、内輪案内方式であり、軸方向両側で前記内輪の外周面に案内される一対の案内面を備え、
前記保持器の一対の案内面には、前記転動体と同数で、円周方向に亘って等間隔に設けられ、且つ、軸方向両側で同位相にそれぞれ位置する複数の凹溝が形成され、
前記各凹溝は、単一円弧形状を有し、
前記各凹溝は、その円周方向中間部が前記転動体の中心の円周方向位相と一致するように形成されることを特徴とする駆動装置用転がり軸受。
（２） 前記各凹溝の深さは、前記保持器の径方向厚さの１７〜２４％であり、
前記保持器の中心から前記各凹溝の円周方向両端を結ぶ角度θは、３６０°／（２．５×転動体数）≦θ≦３６０°／（２×転動体数）であり、
凹溝断面積×前記転動体の数＝１．９〜３．６×案内隙間断面積であることを特徴とする（１）に記載の駆動装置用転がり軸受。

本発明の駆動装置用転がり軸受によれば、保持器は、内輪案内方式であり、軸方向両側で内輪の外周面に案内される一対の案内面を備え、保持器の一対の案内面には、前記転動体と同数で、円周方向に亘って設けられ、且つ、軸方向両側で同位相にそれぞれ位置する複数の凹溝が形成される。各凹溝は、単一円弧形状を有し、各凹溝は、その円周方向中間部が転動体の中心の円周方向位相と一致するように形成される。これにより、低温環境下での起動時に、潤滑剤の動粘度に起因する回転抵抗を小さくし、また、潤滑不足による軸受の焼付きの問題を改善することができる。

本発明の第１実施形態に係る駆動装置用転がり軸受を示す断面図である。 図１の駆動装置用転がり軸受の側面図である。 （ａ）は、図２の保持器及び転動体を示す要部拡大図であり、（ｂ）は、案内隙間断面積と凹溝断面積の関係を説明するための要部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る駆動装置用転がり軸受を示す断面図である。 図４の駆動装置用転がり軸受の側面図である。 従来の内輪と保持器を示す側面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る駆動装置用転がり軸受について図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態の駆動装置用転がり軸受は、鉄道車両の駆動装置である歯車装置を支持する円筒ころ軸受１０である。円筒ころ軸受１０は、外輪１１と、内輪１２と、外輪１１と内輪１２の軌道面１３，１４間に転動自在に配置される複数の転動体である円筒ころ１５と、該複数の円筒ころ１５を円周方向に所定の間隔で保持する保持器２０と、を有する。

内輪１２は、内輪軌道面１４の軸方向両側に、径方向外方に突出する一対の鍔部１６を有する。

保持器２０は、例えば、黄銅、樹脂、鋼などが適用可能であり、材質については限定されない。保持器２０は、軸方向両側に設けられた一対の円環部２１、２１と、一対の円環部２１、２１を円周方向に所定の間隔で連結する複数の柱部２２と、を有する。
また、保持器２０は、内輪案内方式であり、軸方向両側の一対の円環部２１、２１で内輪１２の鍔部１６の外周面に案内される一対の案内面２１ａ、２１ａを備える。これにより、内輪回転による駆動力を保持器２０に与え、保持器２０の公転すべりを防止している。

さらに、保持器２０の一対の案内面２１ａ、２１ａには、円筒ころ１５と同数で、円周方向に亘って等間隔に設けられ、且つ、軸方向両側で同位相にそれぞれ位置する複数の凹溝２３、２３が形成される。保持器２０は、内輪案内のため、保持器２０の案内面２１ａ、２１ａと内輪１２の鍔部１６の外周面との間の隙間は小さくなるが、一方の各凹溝２３から油を容易に浸入させることができ、円筒ころ軸受１０が潤滑される。また、他方の各凹溝２３からは、円筒ころ軸受１０を潤滑した油が排出される。さらに、このように凹溝２３を全ての転動体位相に設けることで、凹溝がない場合に比べて、大きな油流入面積（或いは排油面積）を確保することができ、油の流入性や排出性を改善することができる。

図３（ａ）に示すように、各凹溝２３は、その円周方向中間部が円筒ころ１５の中心Ｏｒの円周方向位相と一致するように形成される。したがって、円筒ころ１５の自転により、各凹溝２３から潤滑油（潤滑剤）のかきこみも期待できる。

また、各凹溝２３は、単一円弧形状を有するので、低温環境下での起動時に、潤滑剤の動粘度に起因する回転抵抗を小さくし、また、潤滑不足による軸受の焼付きの問題を改善することができる。特に、各凹溝２３の深さｈは、保持器２０の径方向厚さＨの１７〜２４％とし、保持器２０の中心Ｏから各凹溝２３の円周方向両端を結ぶ角度θは、３６０°／（２．５×転動体数）≦θ≦３６０°／（２×転動体数）としている。また、図３（ｂ）に示すように、凹溝断面積Ａ_２×転動体の数＝１．９〜３．６×案内隙間断面積Ａ_１に設定される。なお、図３（ｂ）の案内隙間断面積Ａ_１は、全周に亘って形成される断面積Ａ_１の一部を表している。さらに、各凹溝２３は、円環部２１、２１において、隣り合う柱部２２が連結される部分の間に形成されている。これにより、各凹溝２３は、容易に加工できるとともに、保持器２０の剛性も確保される。

このように構成された、本実施形態の円筒ころ軸受１０によれば、保持器２０は、内輪案内方式であり、軸方向両側で内輪１２の外周面に案内される一対の案内面２１ａ、２１ａを備え、保持器２０の一対の案内面２１ａ、２１ａには、円筒ころ１５と同数で、円周方向に亘って等間隔に設けられ、且つ、軸方向両側で同位相にそれぞれ位置する複数の凹溝２３が形成される。各凹溝２３は、単一円弧形状を有し、各凹溝２３は、その円周方向中間部が円筒ころ１５の中心Ｏｒの円周方向位相と一致するように形成される。これにより、低温環境下での起動時に、潤滑剤の動粘度に起因する回転抵抗を小さくし、また、潤滑不足による軸受の焼付きの問題を改善することができる。

（第２実施形態）
次に、図４及び図５を参照して、第２実施形態の４点接触玉軸受１０ａについて説明する。第２実施形態の４点接触玉軸受１０ａは、外輪１１と、内輪１２と、外輪１１と内輪１２の軌道面１３ａ，１４ａ間に転動自在に配置される複数の転動体である玉１７と、該複数の玉１７を円周方向に所定の間隔で保持する保持器２０と、を有する。なお、本実施形態の外輪軌道面１３ａ及び内輪軌道面１４ａは、玉１７とそれぞれ２点で接触するように、軸方向中間部に対して線対称に形成されている。

また、保持器２０は、軸方向両側に設けられた一対の円環部２１、２１と、一対の円環部２１、２１を円周方向に所定の間隔で連結する複数の柱部２２と、を有し、円柱状のポケットによって玉１７を保持する。また、保持器２０は、内輪案内方式であり、軸方向両側の一対の円環部２１、２１の一対の案内面２１ａ、２１ａは、内輪１２の軸方向両側の肩部１８の外周面に案内される。

この場合にも、第１実施形態と同様、保持器２０の一対の案内面２１ａ、２１ａには、玉１７と同数で、円周方向に亘って等間隔に設けられ、且つ、軸方向両側で同位相にそれぞれ位置する複数の凹溝２３、２３が形成される。
なお、各凹溝２３の形状は、第１実施形態のものと同様である。

したがって、本実施形態の４点接触玉軸受１０ａにおいても、保持器２０は、内輪案内方式であり、軸方向両側で内輪１２の外周面に案内される一対の案内面２１ａ、２１ａを備え、保持器２０の一対の案内面２１ａ、２１ａには、玉１７と同数で、円周方向に亘って等間隔に設けられ、且つ、軸方向両側で同位相にそれぞれ位置する複数の凹溝２３が形成される。各凹溝２３は、単一円弧形状を有し、各凹溝２３は、その円周方向中間部が玉１７の中心Ｏｒの円周方向位相と一致するように形成される。これにより、低温環境下での起動時に、潤滑剤の動粘度に起因する回転抵抗を小さくし、また、潤滑不足による軸受の焼付きの問題を改善することができる。

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。

また、本実施形態では、駆動装置用転がり軸受として、円筒ころ軸受や４点接触玉軸受について説明したが、これに限定されず、他の形式の転がり軸受に適用されてもよく、例えば、深溝玉軸受であってもよい。

１０ 円筒ころ軸受（駆動装置用転がり軸受）
１０ａ ４点接触玉軸受（駆動装置用転がり軸受）
１１ 外輪
１２ 内輪
１５ 円筒ころ（転動体）
１７ 玉（転動体）
２０ 保持器
２１ａ 案内面
２３ 凹溝

Claims (2)

1. 外輪と、内輪と、外輪と内輪の軌道面間に転動自在に配置される複数の転動体と、該複数の転動体を円周方向に所定の間隔で保持する保持器と、を有する駆動装置用転がり軸受であって、
   前記保持器は、内輪案内方式であり、軸方向両側で前記内輪の外周面に案内される一対の案内面を備え、
   前記保持器の一対の案内面には、前記転動体と同数で、円周方向に亘って等間隔に設けられ、且つ、軸方向両側で同位相にそれぞれ位置する複数の凹溝が形成され、
   前記各凹溝は、単一円弧形状を有し、
   前記各凹溝は、その円周方向中間部が前記転動体の中心の円周方向位相と一致するように形成されることを特徴とする駆動装置用転がり軸受。
2. 前記各凹溝の深さは、前記保持器の径方向厚さの１７〜２４％であり、
   前記保持器の中心から前記各凹溝の円周方向両端を結ぶ角度θは、３６０°／（２．５×転動体数）≦θ≦３６０°／（２×転動体数）であり、
   凹溝断面積×前記転動体の数＝１．９〜３．６×案内隙間断面積であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置用転がり軸受。

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