JP2018168870A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 円すいころ軸受がコンパクト化しても、十分なグリース封入量を確保することができ、遠心力によりグリースが大径側に偏っても、保持器の小径側、円すいころの小径面側へのグリースの供給不足を解消する。【解決手段】 円すい状の軌道面７ａ、７ｂを有する外輪３と、円すい状の軌道面６ａ、６ｂを有し、この軌道面６ａ、６ｂの小径側端部に小鍔部８ａ、８ｂ、大径側端部に大鍔部９ａ、９ｂを有する内輪２ａ、２ｂと、外輪３の軌道面６ａ、６ｂと内輪２ａ、２ｂの軌道面６ａ、６ｂとの間に転動自在に配された複数の円すいころ４ａ、４ｂと、円すいころを円周所定間隔に保持する保持器５ａ、５ｂとを備える円すいころ軸受において、前記円すいころ４ａ、４ｂに、小径側の端面から大径が向かってグリース保持ポケット２５ａ、２５ｂを設けたことを特徴とする。【選択図】図２

Description

この発明は、円すいころ軸受、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円すいころ軸受に関する。

円すいころ軸受は、図３および図４に示すように、軸（車軸）１０１の端部に配置したものであり、外周面に軌道面１０６ａ、１０６ｂを有し、かつ、この軌道面１０６ａ、１０６ｂの小径側に小鍔部１０８ａ、１０８ｂが形成されると共に大径側に大鍔部１０９ａ、１０９ｂが形成された一対の内輪１０２ａ、１０２ｂと、内周面に軌道面１０７ａ、１０７ｂを有する外輪１０３と、内輪の軌道面１０６ａ、１０６ｂと外輪の軌道面１０７ａ、１０７ｂ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）１０４ａ、１０４ｂと、内輪の軌道面１０６ａ、１０６ｂ及び外輪の軌道面１０７ａ、１０７ｂの間に介在させ、複数の円すいころ１０４ａ、１０４ｂを軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器１０５ａ、１０５ｂとを備える（特許文献１）。

軸受の両側には密封装置１２０ａ、１２０ｂが装着してある。密封装置１２０ａ、１２０ｂは、外輪１０３の両端開口部に装着したシールケース１２３ａ、１２３ｂと、シールケース１２３ａ、１２３ｂの内部に保持させたオイルシール部１２４ａ、１２４ｂとで構成されている。

軸端側（図３の左方）には、シール摺動面を形成し、軸受取付時の位置決めを行う油切り１１４が車軸１０１に嵌合され、車両運行時に安定したシール効果を発揮するようにしている。反軸端側（図３の右方）には、後蓋１１６が配置されている。

後蓋１１６は一方で内輪１０２ｂと接し、他方で車軸１０１の段部１１１に接している。これにより、一対の内輪１０２ａ、１０２ｂは、小径側の端面同士が突き合わされた状態で、後蓋１１６と油切り１１４とで挟持されている。

油切り１１４と密封装置１２０ａとにより、軸受内部のグリースを密封する構造がとられ、後蓋１１６と密封装置１２０ｂとにより軸受内部のグリースを密封する構造がとられている。これにより、油切り１１４、後蓋１１６、内輪１０２ａ、１０２ｂ、オイルシール部１２４ａ、１２４ｂの間にはグリースが充填され、円すいころ等の潤滑を行う。グリース量を多くすれば回転時の撹拌抵抗が大きくなり、少なくすれば潤滑不良になるため、使用条件に応じて内部空間容量に対して最適な割合が封入される。

特開２０１０−４８３９５号公報

ところで、例えば、鉄道車両用車軸軸受などは、ユーザーの要求仕様により、軸受サイズ（内径、外径、幅）が決定し、軸受メーカーにおいて内部諸元（ころサイズ・本数・保持器形状）が検討されることになる。

近年は、装置のコンパクト化、高速化の要求が高く、軸受の内部諸元を検討する際に、図５に示すような形状の保持器１０５ａ、１０５ｂの強度が満足しない場合がある。

このような場合、従来は、保持器１０５ａ、１０５ｂの強度を満足させるために、図６に示すように、保持器１０５ａ、１０５ｂの板厚ｔをアップさせたり、あるいは、図７に示すように、保持器１０５ａ、１０５ｂのポケットの４隅のぬすみ形状（図７の鎖線で囲む個所）を最適化したりして対応している。

また、特許文献１のような円すいころ軸受では、軌道面１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、及び円すいころ１０４ａ、１０４ｂがテーパ形状となっているため、軸受が回転するにつれて、遠心力によりグリースは次第に大鍔部１０９ａ、１０９ｂ側に移動し、油切り１１４外径部、後蓋１１６外径部、及びオイルシール部１２４ａ、１２４ｂ周辺にたまる傾向がある（図４の薄墨部分）。

装置がコンパクト化すると、オイルシール部１２４ａ、１２４ｂ周辺の空間も狭くなるため、グリースの封入量も少なくなり、潤滑不良が発生しやすい。

グリースは、上記のように、遠心力により次第に大鍔部１０９ａ、１０９ｂ側に移動し、油切り１１４外径部、後蓋１１６外径部、及びオイルシール部１２４ａ、１２４ｂ周辺にたまる傾向があるため、特に、保持器１０５ａ、１０５ｂの小径側、円すいころ１０４ａ、１０４ｂの小径面側へのグリースの供給が不足しやすい。

そこで、この発明は、装置がコンパクト化しても、十分なグリース封入量を確保することができ、遠心力によりグリースが大径側に偏っても、保持器の小径側、円すいころの小径面側へのグリースの供給不足が生じ難い円すいころ軸受を提供しようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、円すい状の軌道面を有する外輪と、円すい状の軌道面を有し、この軌道面の小径側端部に小鍔部、大径側端部に大鍔部を有する内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する保持器とを備える円すいころ軸受において、前記円すいころに、小径側の端面から大径が向かってグリース保持ポケットを設けたことを特徴とする。

以上のように、この発明は、円すいころの小径側の端面に、グリース保持ポケットを設けているので、軸受がコンパクトになっても、グリース保持ポケットにより、グリースの封入量を確保することが可能になると共に、遠心力によりグリースが次第に内輪大鍔側に移動し、大端面側の空間部の周辺に偏っても、保持器の小径側、円すいころの小径側には、グリース保持ポケットに保持されたグリースが供給される。これにより、軸受がコンパクトになっても、グリースの供給不足を防止できる。

また、グリース保持ポケットにより円すいころが軽量化されるため、保持器の強度（安全率）を上げることが可能になる。

この発明の実施形態に係る円すいころ軸受を示す縦断面図である。 図１の実施形態に係る円すいころ軸受の一部を拡大して示す縦断面図である。 従来の円すいころ軸受を示す縦断面図である。 図３の円すいころ軸受の一部を拡大して示す縦断面図である。 図３の円すいころ軸受に使用されている保持器の斜視図である。 図５の保持器の部分縦断面図である。 図５の保持器のポケット部分の拡大図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、円すい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している。この円すいころ軸受は、車軸１の端部に配置したものであり、外周面に軌道面６ａ、６ｂを有し、かつ、この軌道面６ａ、６ｂの小径側に小鍔部８ａ、８ｂが形成されると共に大径側に大鍔部９ａ、９ｂが形成された一対の内輪２ａ、２ｂと、内周面に軌道面７ａ、７ｂを有する外輪３と、内輪の軌道面６ａ、６ｂと外輪の軌道面７ａ、７ｂとの間に転動自在に介在させる複数の円すいころ４ａ、４ｂと、内輪の軌道面６ａ、６ｂ及び外輪の軌道面７ａ、７ｂの間に介在させ、複数の円すいころ４ａ、４ｂを軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器５ａ、５ｂとを備える。

軸受の両側には密封装置２０ａ、２０ｂが装着してある。密封装置２０ａ、２０ｂは、外輪３の両端開口部に装着したシールケース２３ａ、２３ｂと、シールケース２３ａ、２３ｂの内部に保持させたオイルシール部２４ａ、２４ｂとで構成されている。

軸端側（図１の左方）には、シール摺動面を形成し、軸受取付時の位置決めを行う油切り１４が車軸１に嵌合され、車両運行時に安定したシール効果を発揮するようにしている。反軸端側（図１の右方）には、後蓋１６が配置されている。

後蓋１６は一方で内輪２ｂと接し、他方で車軸１の段部１ｂに接している。これにより、一対の内輪２ａ、２ｂは、小径側の端面同士が突き合わされた状態で、後蓋１６と油切り１４とで挟持されている。

油切り１４と密封装置２０ａとにより、軸受内部のグリースを密封する構造がとられ、後蓋１６と密封装置２０ｂとにより軸受内部のグリースを密封する構造がとられている。これにより、油切り１４、後蓋１６、内輪２ａ、２ｂ、オイルシール部２４ａ、２４ｂの間にはグリースが充填され、円すいころ等の潤滑を行う。グリース量を多くすれば回転時の撹拌抵抗が大きくなり、少なくすれば潤滑不良になるため、使用条件に応じて内部空間容量に対して最適な割合が封入される。

そして、円すいころ４ａ、４ｂには、小径側の端面から大径が向かってグリース保持ポケット２５ａ、２５ｂが設けられている。このグリース保持ポケット２５ａ、２５ｂの開口側の穴の周囲には、面取り部２６ａ、２６ｂを設けており、この面取り部２６ａ、２６ｂによって円すいころ４ａ、４ｂを熱処理した際に、焼き割れが生じないようにしている。

グリース保持ポケット２５ａ、２５ｂの穴の深さは、円すいころ４ａ、４ｂの軸方向長さの半分よりも深く形成されている。グリース保持ポケット２５ａ、２５ｂの内径は、円すいころ４ａ、４ｂの強度が維持できるのであれば大きいほどグリースの保持量が多くなり好ましい。

また、円すいころ４ａ、４ｂにグリース保持ポケット２５ａ、２５ｂを設けることにより、ころ重量を５〜１０％小さくすることが可能である。

保持器５ａ、５ｂにかかる負荷はころ重量に比例するため、ころ重量を小さくすることにより保持器５ａ、５ｂの強度（安全率）を上げることが可能になる。

円すいころ軸受は、軌道面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂがテーパ状となっているため、軸受が回転するにつれて、遠心力によりグリースは次第に大鍔部９ａ、９ｂ側に移動し、大端面側の空間部（内輪大端面、油切り１４、後蓋１６、オイルシール部２４ａ、２４ｂの周辺に偏っても、この発明では、円すいころ４ａ、４ｂの小径側の端面に、グリース保持ポケット２５ａ、２５ｂを設けているので、グリース保持ポケット２５ａ、２５ｂ内のグリースが、保持器５ａ、５ｂの小径側、円すいころ４ａ、４ｂの小径側へ供給されるので、グリースの供給不足を防止できる。

また、軸受がコンパクトになっても、円すいころ４ａ、４ｂのグリース保持ポケット２５ａ、２５ｂにより、グリースの封入量を確保することが可能である。

また、円すいころ４ａ、４ｂの小径側の端面に、グリース保持ポケット２５ａ、２５ｂを設けているので、円すいころ４ａ、４ｂを軸受に組み込む際に、円すいころ４ａ、４ｂの小径側の端面と大径側の端面を判別でき、組み間違いを防止できる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１ ：車軸
１ｂ ：段部
２ａ、２ｂ ：内輪
３ ：外輪
５ａ、５ｂ ：保持器
６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ ：軌道面
８ａ、８ｂ ：小鍔部
９ａ、９ｂ ：大鍔部
１４ ：油切り
１６ ：後蓋
２０ａ、２０ｂ ：密封装置
２３ａ、２３ｂ ：シールケース
２４ａ、２４ｂ ：オイルシール部
２５ａ、２５ｂ ：グリース保持ポケット
２６ａ、２６ｂ ：面取り部

Claims (4)

1. 円すい状の軌道面を有する外輪と、円すい状の軌道面を有し、この軌道面の小径側端部に小鍔部、大径側端部に大鍔部を有する内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する保持器とを備える円すいころ軸受において、前記円すいころに、小径側の端面から大径が向かってグリース保持ポケットを設けことを特徴とする円すいころ軸受。
2. 前記グリース保持ポケットにより、円すいころを軽量化させたことを特徴とする請求項１記載の円すいころ軸受。
3. 前記グリース保持ポケットの開口側の穴の周囲に面取り部を設けた請求項１または２に記載の円すいころ軸受。
4. 鉄道車両の車軸用軸受装置に使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の円すいころ軸受。