JP2020148320A - 複列円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 第一の保持器および第二の保持器の挙動を安定させ、振動および騒音の発生を抑制し、内輪に発生する回転ムラを抑制する。【解決手段】 内輪１２ａ，１２ｂと、外輪１４と、内輪１２ａ，１２ｂおよび外輪１４間に介挿された複列の円すいころ１５ａ，１５ｂとを備え、一方の列の円すいころ１５ａを保持する第一の保持器１６ａと、他方の列の円すいころ１５ｂを保持する第二の保持器１６ｂとを、内輪１２ａ，１２ｂおよび外輪１４間に配置した複列円すいころ軸受であって、第一の保持器１６ａと第二の保持器１６ｂとの間に、第一の保持器１６ａと第二の保持器１６ｂとを連結する結合リング２０を介在させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、複列円すいころ軸受に関する。

例えば鉄道車両の車軸を支持する複列円すいころ軸受として、本出願人は、例えば特許文献１に開示されたものを先に提案している。

図１１は、特許文献１に開示された複列円すいころ軸受の主要部を示す。複列円すいころ軸受は、図１１に示すように、分割型の内輪４２ａ，４２ｂと、一体型の外輪４４と、内輪４２ａ，４２ｂと外輪４４との間に介挿された複列の円すいころ４５ａ，４５ｂとを備えている。

複列円すいころ軸受は、一方の列の円すいころ４５ａを保持する第一の保持器４６ａ（以下、単に保持器４６ａと称す）と、他方の列の円すいころ４５ｂを保持する第二の保持器４６ｂ（以下、単に保持器４６ｂと称す）とを、内輪４２ａ，４２ｂと外輪４４との間に配置した構造を具備する。

一対の内輪４２ａ，４２ｂは、間座４７を介して互いに軸方向に当接した状態で、鉄道車両の車軸（図示せず）の外周に圧入される。外輪４４の外周は、鉄道車両の軸箱（図示せず）に固定される。

二つの保持器４６ａ，４６ｂは、軸方向に離隔した状態で個別に配置されている。保持器４６ａは、一方の列の円すいころ４５ａを収容するポケット４８ａが周方向複数箇所に等間隔で形成されている。保持器４６ｂは、他方の列の円すいころ４５ｂを収容するポケット４８ｂが周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

特開２０１８−４８６５８号公報

ところで、特許文献１に記載の複列円すいころ軸受では、一方の列の円すいころ４５ａを保持する保持器４６ａと、他方の列の円すいころ４５ｂを保持する保持器４６ｂとを、内輪４２ａ，４２ｂと外輪４４との間で軸方向に離隔した状態で個別に配置している。

保持器４６ａ，４６ｂが個々に独立していることから、車軸による内輪４２ａ，４２ｂの回転時、保持器４６ａ，４６ｂは、図１２（Ａ）（Ｂ）に示す状態になったり、図１３（Ａ）（Ｂ）に示す状態になったりすることで、保持器４６ａ，４６ｂの挙動が不安定となる。

図１２（Ｂ）および図１３（Ｂ）は、外輪４４を省略して内輪４２ａ，４２ｂ、円すいころ４５ａ，４５ｂ、保持器４６ａ，４６ｂを示す。図１２（Ａ）および図１３（Ａ）は、図１２（Ｂ）および図１３（Ｂ）の上方から見て保持器４６ａ，４６ｂのみを示す。

図１２（Ａ）（Ｂ）は、一方の列の円すいころ４５ａ（ポケット４８ａ）と他方の列の円すいころ４５ｂ（ポケット４８ｂ）の周方向位相が同一である状態を示す。つまり、一方の列の円すいころ４５ａと他方の列の円すいころ４５ｂとが軸方向で一直線上に配された状態にある。

図１３（Ａ）（Ｂ）は、一方の列の円すいころ４５ａ（ポケット４８ａ）と他方の列の円すいころ４５ｂ（ポケット４８ｂ）の周方向位相がずれた状態を示す。つまり、一方の列の円すいころ４５ａと他方の列の円すいころ４５ｂとが軸方向で一直線上に配されていない状態にある。

このように、内輪４２ａ，４２ｂの回転時、一方の列の円すいころ４５ａと他方の列の円すいころ４５ｂの周方向位相が同一になったり、その周方向位相がずれたりすると、保持器４６ａ，４６ｂの挙動が不安定になる。その結果、振動および騒音が発生し易く、内輪４２ａ，４２ｂに回転ムラが発生するおそれもある。

また、転がり軸受に径方向荷重が作用すると、負荷域の転動体と軌道の接触部に弾性変形が生じる。

内輪４２ａ，４２ｂの回転時、一方の列の円すいころ４５ａと他方の列の円すいころ４５ｂの周方向位相が同一の時、２列の円すいころ４５ａ，４５ｂが同時に負荷域になる場合と負荷域でない場合が交互に繰り返される。

円すいころ４５ａ，４５ｂが負荷域になる場合は、大きな弾性変形が生じ、負荷域でない場合は、小さな弾性変形が生じる。その結果、振動や振れが大きくなる。

そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、保持器の挙動を安定させ、振動および騒音の発生を抑制し、内輪に発生する回転ムラを抑制し得る複列円すいころ軸受を提供することにある。

本発明に係る複列円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、内輪および外輪間に介挿された複列の円すいころとを備え、一方の列の円すいころを保持する第一の保持器と、他方の列の円すいころを保持する第二の保持器とを、内輪および外輪間に配置した構造を具備する。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、第一の保持器と第二の保持器との間に、第一の保持器と第二の保持器とを連結する結合リングを介在させたことを特徴とする。結合リングと第一の保持器および第二の保持器との結合は、軸方向係合あるいは径方向係合のいずれでも可能である。

本発明では、第一の保持器と第二の保持器との間に介在させた結合リングにより、第一の保持器と第二の保持器とを連結することで一体化する。これにより、内輪の回転時、第一の保持器と第二の保持器とが相対的に回転することはない。その結果、第一の保持器および第二の保持器の挙動を安定させることができる。

本発明において、結合リングと第一の保持器とのいずれか一方、および結合リングと第二の保持器とのいずれか一方に凸部を設けると共に他方に凹部を設け、凸部と凹部とを軸方向に嵌合させた構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、第一の保持器と第二の保持器とを連結する手段として、凸部と凹部との嵌合構造とすることができる。このような簡易な凹凸嵌合構造でもって、第一の保持器および第二の保持器の挙動を容易に安定させることができる。

本発明の結合リングは、一方の列の円すいころと他方の列の円すいころとの周方向位相をずらした状態で、第一の保持器と第二の保持器とを連結した構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、内輪の回転時、一方の列の円すいころと他方の列の円すいころとが軸方向で一直線上に配されていない状態を維持できる。複列の円すいころ全体で円すいころが周方向に沿って千鳥状に配置される。これにより、第一の保持器および第二の保持器の挙動を確実に安定させることができる。

本発明によれば、第一の保持器と第二の保持器との間に介在させた結合リングにより、第一の保持器と第二の保持器とを連結することで、内輪の回転時、第一の保持器と第二の保持器とが相対的に回転することはない。これによって、第一の保持器および第二の保持器の挙動を安定させることができる。

このように、第一の保持器および第二の保持器の挙動が安定する結果、振動および騒音の発生を抑制し、内輪に発生する回転ムラを抑制することができる。これにより、静粛性に優れた高性能の複列円すいころ軸受を提供することができる。

さらに、一方の列の円すいころと他方の列の円すいころとの周方向位相をずらした状態で、第一の保持器と第二の保持器とを連結することにより、回転中の軸受の弾性変形量の変化が同期することはないため、軸受の振動や振れを抑制する。

本発明の実施形態で、複列円すいころ軸受の主要部を示す断面図である。 図１の結合リングを示す側面図である。 （Ａ）は図２のＰ−Ｐ線に沿う断面図、（Ｂ）は図２のＱ−Ｑ線に沿う断面図である。 図１の第一、第二の保持器を示す断面図である。 （Ａ）は図１の結合リングによる第一、第二の保持器の結合状態を示す平面図、（Ｂ）は図１の外輪を省略した複列円すいころ軸受を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で、複列円すいころ軸受の主要部を示す断面図である。 図６の結合リングを示す側面図である。 （Ａ）は図７のＲ−Ｒ線に沿う断面図、（Ｂ）は図７のＳ−Ｓ線に沿う断面図である。 図６の第一、第二の保持器を示す断面図である。 （Ａ）は図６の結合リングによる第一、第二の保持器の結合状態を示す平面図、（Ｂ）は図６の外輪を省略した複列円すいころ軸受を示す断面図である。 従来の複列円すいころ軸受の主要部を示す断面図である。 （Ａ）は第一、第二の保持器の周方向位相が同一である状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態で、外輪を省略した複列円すいころ軸受を示す断面図である。 （Ａ）は第一、第二の保持器の周方向位相がずれた状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態で、外輪を省略した複列円すいころ軸受を示す断面図である。

本発明に係る複列円すいころ軸受の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。以下の実施形態では、鉄道車両の車軸を支持する複列円すいころ軸受を例示するが、本発明は、鉄道車両の車軸以外の複列円すいころ軸受としても適用可能である。

複列円すいころ軸受の主要部は、図１に示すように、外周に軌道面１１ａ，１１ｂを有する分割型の内輪１２ａ，１２ｂと、内周に軌道面１３ａ，１３ｂを有する一体型の外輪１４と、内輪１２ａ，１２ｂの軌道面１１ａ，１１ｂと外輪１４の軌道面１３ａ，１３ｂとの間に介挿された複列の円すいころ１５ａ，１５ｂとを備えている。

複列円すいころ軸受は、一方の列の円すいころ１５ａを保持する第一の保持器１６ａ（以下、単に保持器１６ａと称す）と、他方の列の円すいころ１５ｂを保持する第二の保持器１６ｂ（以下、単に保持器１６ｂと称す）とを、内輪１２ａ，１２ｂと外輪１４との間に配置した構造を具備する。

一対の内輪１２ａ，１２ｂは、間座１７を介して互いに軸方向に当接した状態で軸方向に並置され、鉄道車両の車軸（図示せず）の外周に圧入される。外輪１４の外周は、鉄道車両の軸箱（図示せず）に固定される。

保持器１６ａは、一方の列の円すいころ１５ａを収容するポケット１８ａ〔図５（Ａ）参照〕が周方向複数箇所に等間隔で形成されている。保持器１６ａは、軸方向内側端部を径方向内側へ屈曲させたフランジ部１９ａを全周に亘って有する。

保持器１６ｂは、他方の列の円すいころ１５ｂを収容するポケット１８ｂ〔図５（Ａ）参照〕が周方向複数箇所に等間隔で形成されている。保持器１６ｂは、軸方向内側端部を径方向内側へ屈曲させたフランジ部１９ｂを全周に亘って有する。

この実施形態では、保持器１６ａと保持器１６ｂとの間に、保持器１６ａと保持器１６ｂとを連結する鋼または樹脂製の結合リング２０を介在させている。結合リング２０と保持器１６ａ、および結合リング２０と保持器１６ｂは、例えばすきま嵌めにより結合されている。すきま嵌めにより結合すれば、保持器１６ａ，１６ｂの動きを必要以上に拘束することはない。

結合リング２０は、図２および図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、保持器１６ａ，１６ｂとの連結部位であるフランジ部１９ａ，１９ｂと対向する端面２２ａ，２２ｂに、凸部２１ａ，２１ｂが形成された構造を有する。凸部２１ａ，２１ｂは、結合リング２０の周方向に沿って交互に配置されている。

凸部２１ａ，２１ｂは、保持器１６ａ，１６ｂのポケット１８ａ，１８ｂ間に位置する柱部２３ａ，２３ｂ〔図５（Ａ）参照〕と対応するピッチで周方向複数箇所に等間隔で形成されている。凸部２１ａ，２１ｂの数は、柱部２３ａ，２３ｂと同数にしているが、少なくとも２個以上であればよい。

保持器１６ａ，１６ｂは、図４に示すように、結合リング２０との連結部位であるフランジ部１９ａ，１９ｂに、凹部として貫通孔２４ａ，２４ｂが形成された構造を有する。貫通孔２４ａ，２４ｂは、保持器１６ａ，１６ｂのフランジ部１９ａ，１９ｂに、柱部２３ａ，２３ｂと対応するピッチで周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

この実施形態では、凹部として貫通孔２４ａ，２４ｂを例示しているが、貫通孔２４ａ，２４ｂ以外に、結合リング２０側で開口する窪みや切り欠きであってもよい。

図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、結合リング２０の端面２２ａ，２２ｂの凸部２１ａ，２１ｂを保持器１６ａ，１６ｂのフランジ部１９ａ，１９ｂの貫通孔２４ａ，２４ｂに軸方向に沿って嵌合させる。この凹凸嵌合構造により、結合リング２０を介して保持器１６ａと保持器１６ｂとを連結することで一体化する。

この実施形態では、結合リング２０の凸部２１ａ，２１ｂと保持器１６ａ，１６ｂの貫通孔２４ａ，２４ｂとを軸方向に沿って嵌合させ、結合リング２０の端面２２ａ，２２ｂとフランジ部１９ａ，１９ｂの端面２５ａ，２５ｂとを当接させる。これにより、結合リング２０と保持器１６ａ，１６ｂとを軸方向で係合させる。

結合リング２０と保持器１６ａ，１６ｂとを軸方向で係合させる以外に、結合リング２０と保持器１６ａ，１６ｂとを径方向に係合させることも可能である。図６は、結合リング２０と保持器１６ａ，１６ｂとを径方向に係合させた構造を示す。図６において、図１と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

図６に示す結合リング２６は、図７および図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、保持器１６ａ，１６ｂとの連結部位である外周面に、径方向外側に向けて突出すると共に軸方向に向けて突出する凸部２７ａ，２７ｂが形成された構造を有する。凸部２７ａ，２７ｂは、結合リング２０の周方向で交互に配置されている。

凸部２７ａ，２７ｂは、保持器１６ａ，１６ｂのポケット１８ａ，１８ｂ間に位置する柱部２３ａ，２３ｂ〔図１０（Ａ）〕と対応するピッチで周方向複数箇所に等間隔で形成されている。凸部２７ａ，２７ｂは、柱部２３ａ，２３ｂと同数にしているが、少なくとも２個以上であればよい。

保持器１６ａ，１６ｂは、図９に示すように、結合リング２６との連結部位であるフランジ部１９ａ，１９ｂに、凹部として切り欠き２８ａ，２８ｂが形成された構造を有する。切り欠き２８ａ，２８ｂは、保持器１６ａ，１６ｂのフランジ部１９ａ，１９ｂに、柱部２３ａ，２３ｂと対応するピッチで周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

この実施形態では、凹部として切り欠き２８ａ，２８ｂを例示しているが、切り欠き２８ａ，２８ｂ以外に、結合リング２６側で開口する窪みや貫通孔であってもよい。

図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、結合リング２６の凸部２７ａ，２７ｂを保持器１６ａ，１６ｂのフランジ部１９ａ，１９ｂの切り欠き２８ａ，２８ｂに軸方向に沿って嵌合させる。この凹凸嵌合構造により、結合リング２６を介して保持器１６ａと保持器１６ｂとを連結することで一体化する。

この実施形態では、結合リング２６の凸部２７ａ，２７ｂと保持器１６ａ，１６ｂの切り欠き２８ａ，２８ｂとを軸方向に沿って嵌合させ、凸部２７ａ，２７ｂの外周面２９ａ，２９ｂと切り欠き２８ａ，２８ｂの径方向端面３０ａ，３０ｂとを当接させる。これにより、結合リング２０と保持器１６ａ，１６ｂとを径方向で係合させる。

以上で説明した実施形態（図１および図６参照）では、結合リング２０，２６と保持器１６ａ，１６ｂとを連結して一体化するため、凸部２１ａ，２１ｂと貫通孔２４ａ，２４ｂ、あるいは凸部２７ａ，２７ｂと切り欠き２８ａ，２８ｂとによる簡易な凹凸嵌合構造を採用している。

これにより、内輪１２ａ，１２ｂの回転時、保持器１６ａと保持器１６ｂとが相対的に回転することはない。その結果、保持器１６ａ，１６ｂの挙動を容易に安定させることができ、振動および騒音の発生を抑制し、内輪１２ａ，１２ｂに発生する回転ムラを抑制することができる。

結合リング２０，２６と保持器１６ａ，１６ｂとの結合構造では、図５（Ａ）および図１０（Ａ）に示すように、保持器１６ａで保持された一方の列の円すいころ１５ａ（ポケット１８ａ）と、保持器１６ｂで保持された他方の列の円すいころ１５ｂ（ポケット１８ｂ）の周方向位相がずれた状態となっている。

つまり、一方の保持器１６ａのポケット１８ａと他方の保持器１６ｂの柱部２３ｂとが軸方向で一直線上に配された状態にある。複列の円すいころ全体で円すいころ１５ａ，１５ｂが周方向に沿って千鳥状に配置されている。このように、周方向左右で交互に円すいころ１５ａ，１５ｂが配されて平均化される。

これにより、内輪１２ａ，１２ｂの回転時、保持器１６ａ，１６ｂの挙動を確実に安定させることができ、振動および騒音の発生を抑制し、内輪１２ａ，１２ｂに発生する回転ムラを抑制することができる。

以上の実施形態では、一方の列の円すいころ１５ａと他方の列の円すいころ１５ｂとが軸方向で一直線上に配されていない状態で、保持器１６ａ，１６ｂを一体化した場合を例示したが、一方の列の円すいころ１５ａと他方の列の円すいころ１５ｂとが軸方向で一直線上に配された状態で、保持器１６ａ，１６ｂを一体化してもよい。

この場合も、保持器１６ａ，１６ｂを一体化することで、内輪１２ａ，１２ｂの回転時、保持器１６ａ，１６ｂの挙動を安定させることができ、振動および騒音の発生を抑制し、内輪１２ａ，１２ｂに発生する回転ムラを抑制することができる。

本発明は前述した実施形態に何ら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内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１２ａ，１２ｂ 内輪
１４ 外輪
１５ａ，１５ｂ 円すいころ
１６ａ 第一保持器
１６ｂ 第二保持器
２０，２６ 結合リング
２１ａ，２１ｂ 凸部
２４ａ，２４ｂ 凹部（貫通孔）
２７ａ，２７ｂ 凸部
２８ａ，２８ｂ 凹部（切り欠き）

Claims (5)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪間に介挿された複列の円すいころとを備え、一方の列の円すいころを保持する第一の保持器と、他方の列の円すいころを保持する第二の保持器とを、内輪および外輪間に配置した複列円すいころ軸受であって、
   前記第一の保持器と前記第二の保持器との間に、第一の保持器と第二の保持器とを連結する結合リングを介在させたことを特徴とする複列円すいころ軸受。
2. 前記結合リングと前記第一の保持器とのいずれか一方、および結合リングと前記第二の保持器とのいずれか一方に凸部を設けると共に他方に凹部を設け、前記凸部と前記凹部とを軸方向に沿って嵌合させた請求項１に記載の複列円すいころ軸受。
3. 前記結合リングは、一方の列の円すいころと他方の列の円すいころとの周方向位相をずらした状態で、第一の保持器と第二の保持器とを連結した請求項１又は２に記載の複列円すいころ軸受。
4. 前記結合リングは、第一の保持器および第二の保持器と軸方向係合あるいは径方向係合のいずれかで結合している請求項１〜３のいずれか一項に記載の複列円すいころ軸受。
5. 前記結合リングは、第一の保持器および第二の保持器とすきま嵌めにより結合している請求項１〜４のいずれか一項に記載の複列円すいころ軸受。

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