JP2024027334A - 転がり軸受および鉄道車両用車軸軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受において従来の軸受部品構成は変更せず、軸受内部の空間容積を最適化することで、必要な潤滑寿命を満足するグリース封入量を確保可能な転がり軸受および鉄道車両用車軸軸受を提供する。【解決手段】密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとし、保持器ところが通過する空間から保持器及びころ自体の体積を省いた動空間の容積をＡ１、Ａ１’とし、軸受の全空間容積をＶとしたときに、Ｖ＝（Ａ＋Ａ’＋Ｂ＋Ａ１＋Ａ１’）とし、１５Ｖ％≦（Ａ１＋Ａ１’）≦４５Ｖ％とした。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受および鉄道車両用車軸軸受に関する。

鉄道車両用軸受は、図４に示すように、外輪１と、一対の内輪２、２と、複列をなす転動体としての円すいころ３と、各列の円すいころ３を円周方向で所定の間隔に保持する保持器４と、外輪１の両端に取り付けられる密封装置Ｓとを主要な構成要素として備える。

外輪１は、図示しない軸箱に組み込まれ、一対の内輪２、２は車軸５の軸端部に嵌合される。一対の内輪２、２を挟んで、車軸５の一端側には油切り６が配設され、その反対側（他端側）には後蓋７が配設されている。

密封装置Ｓは、シールケース１０とこのシールケース１０に収納状となるオイルシールを含むシール部材１１とで構成される。シールケース１０は金属製で、この図例では、大径部１０ａと中径部１０ｂと小径部１０ｃの三段円筒形状をなす。このうち、大径部１０ａは外輪１の内周に例えば圧入を伴って嵌合固定され、これにより密封装置Ｓが外輪１に固定されるようになっている。

ところで、近年の鉄道車両用車軸軸受においては、使用時は加減速が広範囲な回転数で繰り返され、作用荷重が常に変動し、しかも、様々な気象条件下で使用されるため、定期的なメンテナンスが必要となり、省メンテナンス化によるメンテナンスコスト低減が求められている。

そこで、車両のメンテナンス周期延伸が注目されており、軸受においては長寿命化が求められている。鉄道車両用車軸軸受に用いられる密封型複列円すいころ軸受の寿命は、軸受の転がり疲労寿命の影響よりも潤滑剤の劣化による潤滑寿命の影響の方が大きいため、軸受内部にあらかじめ封入するグリースなどの潤滑剤の封入量を多くすることで、長寿命化が期待される。一方で、グリースが多すぎると、グリースの攪拌抵抗やグリースの巻き込みによる発熱が生じて、グリースの劣化を促進してしまう問題がある。

従来には、鉄道車両に組み込まれた使用中の軸受装置に対して、外部から新たなグリースを軸受内部に補充するための機構を備えたものが提案されている(特許文献１)。この場合、軸受内部に封入される既存潤滑剤に補助潤滑材を供給する中間給脂機構を有するものである。また、中間給脂機構は、液体を袋体に充填し、その袋体の経年劣化により袋体から液体を滲出させ、液体との接触により膨張体の体積を増加させ、その膨張体の体積増加により補助潤滑剤を軸受の内部へ押し出す構造を有するものである。

これにより、軸受装置を車軸に組み付けた後、所定期間が経過すると、中間給脂機構から自動的に供給される新たな補助潤滑剤が、軸受内部の既存潤滑剤による潤滑に寄与するので、その補助潤滑剤により軸受の潤滑性を維持することができる。このようにして、軸受装置に組み込まれた中間給脂機構という簡便な自動給脂手段により、軸受装置の潤滑寿命を延伸させることができる。その結果、中間給脂を行うためのメンテナンス工数および設備費の削減を実現することが容易となる。

特開２０２０－１４８３２１号公報

前記した特許文献１に記載のように、中間給脂機構を備えたものでは、補助グリースが途中で給脂されることにより、軸受潤滑寿命の延伸が可能であり、車両のメンテナンス周期の延伸につながると考えられる。しかし、補助グリースの給脂タイミングは軸受の発熱による袋体の劣化に依存するため袋体の材質や厚さなどを使用条件毎に精査する必要があり、コントロールが煩雑となる。また、軸受内部の劣化グリースが軸受外部に排出されないため、軸受内部のグリース封入容量が増加することで、グリースの巻き込みによる昇温の機会が増える懸念や、軸受内部に補充された直後の補助グリースの撹拌により、一時的に軸受の昇温が発生する可能性が考えられる。

そこで、本発明は、転がり軸受において従来の軸受部品構成は変更せず、軸受内部の空間容積を最適化することで、必要な潤滑寿命を満足するグリース封入量を確保可能な転がり軸受および鉄道車両用車軸軸受を提供する。

本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、内外輪間に介在する転動体と、内外輪間に配設されて前記転動体を保持する保持器と、内外輪間の開口部を密封する密封装置とを備えた転がり軸受であって、前記密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとし、保持器と転動体が通過する空間から保持器及び転動体自体の体積を省いた動空間の容積をＡ１、Ａ１’とし、軸受の全空間容積をＶとしたときに、Ｖ＝（Ａ＋Ａ’＋Ｂ＋Ａ１＋Ａ１’）とし、１５Ｖ％≦（Ａ１＋Ａ１’）≦４５Ｖ％としたものである。

本発明の転がり軸受では、１５Ｖ％≦（Ａ１＋Ａ１’）≦４５Ｖ％としたことによって、動空間からはじき出されるグリース量に対し、ある程度の静止空間(密封装置の静止空間）の容量が確保されているため、軸受の発熱がある程度抑制され、若干の潤滑寿命延伸の効果が得られる。全空間容積Ｖに対する動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合が４５％より大きい場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、静止空間(密封装置の静止空間）の容量が不十分であり、使用時に動空間側にグリースが再度戻ってくることによるグリースの再巻き込みが頻繁に発生してしまう。発熱を抑えるために、初期のグリース封入量を制限した場合は、グリース量不足による潤滑寿命の低下が発生する。全空間容積Ｖに対する動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合が１５％より小さい(１５％未満)場合、動空間に存在するグリースが転動体による掻き分けや遠心力の影響により静止空間(密封装置の静止空間）にグリースが蓄積するが、この割合の場合ははじき出されるグリース量は少なく、グリースの再巻き込み等による発熱の影響は少ない。しかし、軸受全体の空間容積に対して、転動体が占める割合が少なくなり、軸受寸法に対する定格荷重が低くなりすぎてしまう。

全空間容積Ｖに対する動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合が１５％以上３０％未満の場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、十分な静止空間(密封装置の静止空間）の容量が確保されているため、軸受の発熱が抑制され、潤滑寿命延伸の効果が得られる。また、全空間容積Ｖに対する動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合が３０％以上４５％以下の場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、ある程度の静止空間(密封装置の静止空間）の容量が確保されているため、軸受の発熱がある程度抑制され、若干の潤滑寿命延伸の効果が得られる。

軸受の全空間容積をＶとし、前記密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとしたときに、３０Ｖ％≦（Ａ＋Ａ’）≦６０Ｖ％とし、ＢをＶの１５％以上とするのが好ましい。

全空間容積Ｖに対する密封装置内の静止空間の容積（Ａ＋Ａ’）の割合が３０％未満の場合、使用時に遠心力の影響及び転動体がグリースを掻き分ける影響で、密封装置内の静止空間にグリースが蓄積するが、そのスペースが少なく、飛ばされたグリースが動空間の範囲に戻ってきて、グリース巻き込みによる発熱が頻繁に生じてしまう。発熱を抑えるためにグリースの封入量を少なくした場合、潤滑寿命が低下する。全空間容積Ｖに対する密封装置内の静止空間の容積（Ａ＋Ａ’）の割合が６０％より大きい場合、遠心力等により飛ばされたグリースの留まるスペースを十分に確保でき、軸受の発熱を抑制できる。しかしながら、軸受全体の空間容積に対して、転動体が占める割合が少なくなり、軸受寸法に対する定格荷重が低くなりすぎてしまう。

全空間容積Ｖに対する密封装置内の静止空間の容積（Ａ＋Ａ’）の割合が３０％以上４０％未満の場合、遠心力等により飛ばされたグリースの留まるスペースはある程度確保されているため、軸受の発熱はある程度抑えられ、若干の潤滑寿命延伸の効果が得られる。また、全空間容積Ｖに対する密封装置内の静止空間の容積（Ａ＋Ａ’）の割合が４０％以上６０％以下の場合、遠心力等により飛ばされたグリースの留まるスペースを十分に確保でき、軸受の発熱を抑制できるため、潤滑寿命延伸の効果が得られる。

全空間容量Ｖに対して静止空間(内輪間の静止空間）の容積Ｂが占める割合が１５％未満の場合、グリースの封入量が少なくなる。このため、全空間容量Ｖに対して静止空間(内輪間の静止空間）Ｂが占める割合を１５％以上とするのが好ましい。

なお、動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）：静止空間の容積(Ａ＋Ａ’)：静止空間の容積Ｂ＝０．１５：０．３０：０．５５であってもよい。このように設定しても、軸受機能上の問題は生じない。

前記密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとしたときに、軸受内部へのグリース封入量をＧとしたときに、３０（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）％≦Ｇ≦８０（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）％とすることができる。

静止空間の容積（Ａ+Ａ’+Ｂ）に対するグリース封入量の割合が３０％未満の場合、動空間中に存在していたグリースが軸受の回転により掻き分けられ、遠心力により飛ばされたグリースの移動後のスペースは十分に確保可能であり、グリースの巻き込みなどによる発熱は抑制されるものの、グリース不足により潤滑寿命も短くなってしまうため推奨しない。

静止空間の容積（Ａ+Ａ’+Ｂ）に対するグリース封入量の割合が３０％以上７０％以下の場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、十分な静止空間の容量が確保されており、発熱が抑制される。また、静止空間の容積（Ａ+Ａ’+Ｂ）に対するグリース封入量の割合が７０％より大きく８０％以下の場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、ある程度の静止空間の容量が確保されているため、ある程度発熱は抑制される。静止空間の容積（Ａ+Ａ’+Ｂ）に対するグリース封入量の割合が８０％より大きい場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、静止空間の容量が不十分であり、グリースの再巻き込み等による発熱が頻繁に発生してしまう。

本発明に係る鉄道車両用車軸軸受は、前記転がり軸受を備えたものである。本発明に係る鉄道車両用車軸軸受は、従来の軸受部品構成を変更することなく、軸受内部の空間容積を最適化することで、必要な潤滑寿命を満足するグリース封入量を確保可能となる。

鉄道車両用車軸軸受として、内周に複列の軌道を有する外輪と、そのそれぞれの外周に軌道を有する一対の内輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複列の円すいころと、各列の円すいころを円周方向で所定間隔に保持する保持器とを備えたものが好ましい。

本発明では、従来の軸受部品構成を変更することなく、軸受内部の空間容積を最適化することで、必要な潤滑寿命を満足するグリース封入量を確保可能となる。

本発明に係る転がり軸受を用いた鉄道車両用車軸軸受を示す断面図である。 一方の密封装置の拡大断面図である。 他方の密封装置の拡大断面図である。 従来の鉄道車両用車軸軸受を示す断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１～図３に基づいて説明する。図１は本発明の鉄道車両車軸用軸受の要部拡大断面図を示している。鉄道車両車軸用軸受は、車軸２０の小径端部２０ａに装着されるものであって、外輪２１と、一対の内輪２２、２２と、複数の転動体２３を主要な構成要素としている。外輪２１は内周に二列の軌道２１ａ、２１ａを形成した複列外輪である。各内輪２２、２２は外周に軌道２２ａ、２２ａが形成してある。外輪２１の軌道２１ａと内輪２２の軌道２２ａとの間に二列の転動体２３を転動自在に介在させている。なお、転動体２３は円すいころ２３ａにて構成され、各列の円すいころ２３ａは保持器２４によって円周方向に所定の間隔に保持される。

外輪２１は軸箱（図示省略）に固定され、その軸箱は軸ばねを介して台車枠等に固定される。一対の内輪２２、２２の一方の軸端側に前蓋２５が配設されるとともに、一対の内輪２２、２２の他方の軸端側に後蓋２６が配設されている。また、内輪２２は、その軌道２２ａの大径側に大鍔２２ｂを有し、その軌道２２ａの小径側に小鍔２２ｃを有する。

前蓋２５は、図１と図２に示すように、リング形状の本体部２５ａと、この本体部２５ａの内面外径側から軸受内部側へ突出する短円筒形状の突起部２５ｂとを備えている。この場合、突起部２５ｂが車軸２０の端部に外嵌された状態となる。また、前蓋２５の本体部２５ａと、前蓋２５側の内輪２２との間に油切り２９が介在されている。この油切り２９は、短円筒形状の本体部２９ａと、この本体部２９ａの内輪に当接する内鍔部２９ｂとを有するものである。なお、内鍔部２９ｂの内径面が車軸２０の端部の外径面に接触している。

後蓋２６は、図１と図３に示すように、内面に、テーパ部２６ａと反軸受内部側の切欠き部２６ｂとが形成された筒体からなり、外径面に、小径部２６ｃと大径部２６ｄとが形成されている。

また、本転がり軸受の軸方向開口部には、図１に示すように、その開口部を密封する密封装置Ｓ（Ｓａ、Ｓｂ）が配設されている。なお、密封装置Ｓａ、Ｓｂは、ほぼ同一構造であるので、まず、前蓋２５側の密封装置Ｓａについて説明する。

密封装置Ｓａは、図２に示すように、外輪２１の内径側の軸方向端部に装着されるシールケース４０と、このシールケース４０内に配設されるシール部材４３とを備えたものである。

シールケース４０は、大径部４０ａと中径部４０ｂと小径部４０ｃとを有する段付き円筒形状体からなり、大径部４０ａと中径部４０ｂとの間に段付き部４０ｄが設けられ、中径部４０ｂと小径部４０ｃとの間に段付き部４０ｅが設けられる。大径部４０ａが外輪２１の端部に設けられた周方向切欠部２１ｂに嵌入されている。また、シールケース４０の小径部４０ｃは、前蓋２５の軸受内方側の端面の外径側に設けられた凹溝２５ａ１に、遊嵌状に嵌入している。

シールケース４０内には、断面倒立Ｌ字形状の枠体４１が収容されている。枠体４１は、シールケース４０の中径部４０ｂに内嵌される短筒体からなる第１部４１aと、この第１部４１ａの軸受内部側から内径側に伸びる平板リング形状の第２部４１ｂとからなる。シール部材４３は、芯金４４と、この芯金４４に付設されるシールリップ部４５を備える。芯金４４は、枠体４１の第１部４１aに内嵌される短円筒形状の第１部４４aと、この第１部４４aの軸受外方端から内径方向に延びる第２部４４ｂとからなり、第２部４４ｂにシールリップ部４５が装着されている。

他方の密封装置も、図３に示すように、大径部４０a、中径部４０ｂ、小径部４０ｃ、及び段付き部４０ｄ、４０ｅを有するシールケース４０と、このシールケース４０内に配設されるシール部材４３とを備えたものである。また、大径部４０ａが外輪２１の端部に設けられた周方向切欠部２１ｃに嵌入されている。後蓋２６の外面の段付き面２６ｅに周方向凹溝２６e1が設けられ、この凹溝２６ｅ１にシールケース４０の小径部４０ｃが遊嵌状に嵌入されている。

さらに、シールケース４０内には、断面倒立Ｌ字形状の枠体４１が収容され、シール部材４３も、芯金４４と、この芯金４４に付設されるシールリップ部４５を備えるものである。なお、枠体４１も、第１部４１aと、第２部４１ｂとからなり、芯金４４は、枠体４１の第１部４１aに内嵌される短円筒形状の第１部４４aと、この第１部４４aの軸受外方端から内径方向に延びる第２部４４ｂとからなり、第２部４４ｂにシールリップ部４５が装着されている。

この転がり軸受の軸受内部には、グリースが封入される。ここで、グリースとは、潤滑油の粘度を調整して半固体状にした潤滑剤のことをいい、グリースの成分は、基本的には、基油（原料油）と、増ちょう剤と、添加剤の３つからなる。基油とは、オイルやグリースの基材となる油のことで、基油は、鉱油と合成油に大別される。合成油は、高温安定性や温度ー粘度特性等が優れており、鉱油では対応できない条件では合成油が使用され、基油はグリースの潤滑性、耐熱性、酸化安定性、低温性、対ゴム性、対樹脂性に大きく影響する主成分である。増ちょう剤はグリースを半固体又は固体状に維持させるもので、主に金属（Li、Ca)石けんが主流であるが、非石けん系の有機化合物（ウレア）も多く使用され、構造維持の他にも耐熱性、耐水性、機械安定性に影響を与える。

グリースが封入される軸受内部とは、密封装置Ｓａ、Ｓｂ内の静止空間Ｓ１、Ｓ２と、保持器２４ところ２３aが通過する空間から保持器２４及びころ２３a自体の体積を省いた動空間Ｓ３、Ｓ４と、一対の内輪２２、２２間と、これに対向する外輪２１内面との間の静止空間Ｓ５とである。

この場合、一方の密封装置Ｓａの静止空間Ｓ１とは、シールケース４０の大径部４０a乃至中径部４０ｂと、枠体４１と、油切り２９の外径面と、内輪２２の大鍔２２ｂの一部と、ころ２３a及び保持器２４で構成されるころ・保持器アセンブリ４２の軸方向外方側とで囲まれる空間である。

また、他方の一方の密封装置Ｓｂの静止空間Ｓ２とは、シールケース４０の大径部４０a乃至中径部４０ｂと、枠体４１と、後蓋２６の外径面の小径部２６ｃと、内輪２２の大鍔２２ｂの一部と、ころ２３a及び保持器２４で構成されるころ・保持器アセンブリ４２の軸方向外方側とで囲まれる空間Ｓ２である。

また、静止空間Ｓ５とは、一対の内輪２２、２２外面と、一対の内輪２２、２２間の間座２７外面と、これに対向する外輪２１内面と、ころ２３a、２３a及び保持器２４、２４で構成されるころ・保持器アセンブリ４２、４２の軸方向内方側とで囲まれる空間Ｓ５である。なお、間座２７を有しない場合、静止空間Ｓ５とは、一対の内輪２２、２２外面と、これに対向する外輪２１内面と、ころ２３a、２３a及び保持器２４、２４で構成されるころ・保持器アセンブリ４２、４２の軸方向内方側とで囲まれる空間Ｓ５である。

静止空間Ｓ５を粗いクロスハッチングで示し、静止空間Ｓ１、Ｓ２を細かいクロスハッチングで示している。また、軸受の全空間とは、静止空間Ｓ１、Ｓ１と、動空間Ｓ３、Ｓ４と、静止空間Ｓ５とを加えたものである。

密封装置Ｓａ、Ｓｂ内の静止空間Ｓ１、Ｓ２の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪２２、２２間と、これに対向する外輪２１内面との間の静止空間Ｓ５の容積をＢとし、保持器ところが通過する空間から保持器及びころ自体の体積を省いた動空間Ｓ３、Ｓ４の容積をＡ１、Ａ１’とし、軸受の全空間容積をＶとしたときに、Ｖ＝（Ａ＋Ａ’＋Ｂ＋Ａ１＋Ａ１’）とし、１５Ｖ％≦（Ａ１＋Ａ１’）≦４５Ｖ％とし、好ましくは、１５Ｖ％≦（Ａ１＋Ａ１’）≦３０Ｖ％とする。

１５Ｖ％≦（Ａ１＋Ａ１’）≦４５Ｖ％としたことによって、動空間からはじき出されるグリース量に対し、ある程度の静止空間(密封装置の静止空間）の容量が確保されているため、軸受の発熱がある程度抑制され、若干の潤滑寿命延伸の効果が得られる。全空間容積Ｖに対する動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合が４５％より大きい場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、静止空間(密封装置の静止空間）の容量が不十分であり、使用時に動空間側にグリースが再度戻ってくることによるグリースの再巻き込みが頻繁に発生してしまう。発熱を抑えるために、初期のグリース封入量を制限した場合は、グリース量不足による潤滑寿命の低下が発生する。全空間容積Ｖに対する動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合が１５％より小さい(１５％未満)場合、動空間に存在するグリースがころによる掻き分けや遠心力の影響により静止空間(密封装置の静止空間）にグリースが蓄積するが、この割合の場合ははじき出されるグリース量は少なく、グリースの再巻き込み等による発熱の影響は少ない。しかし、軸受全体の空間容積に対して、ころが占める割合が少なくなり、軸受寸法に対する定格荷重が低くなりすぎてしまう。

全空間容積Ｖに対する動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合が１５％以上３０％未満の場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、十分な静止空間(密封装置の静止空間）の容量が確保されているため、軸受の発熱が抑制され、潤滑寿命延伸の効果が得られる。また、全空間容積Ｖに対する動空間の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合が３０％以上４５％以下の場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、ある程度の静止空間(密封装置の静止空間）の容量が確保されているため、軸受の発熱がある程度抑制され、若干の潤滑寿命延伸の効果が得られる。

軸受の全空間容積をＶとし、密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとしたときに、３０Ｖ％≦（Ａ＋Ａ’）≦６０Ｖ％とし、ＢをＶの１５％以上とするのが好ましい。

このように構成することにより、全空間容積Ｖに対する密封装置内の静止空間の容積（Ａ＋Ａ’）の割合が３０％未満の場合、使用時に遠心力の影響及びころがグリースを掻き分ける影響で、密封装置内の静止空間にグリースが蓄積するが、そのスペースが少なく、飛ばされたグリースが動空間の範囲に戻ってきて、グリース巻き込みによる発熱が頻繁に生じてしまう。発熱を抑えるためにグリースの封入量を少なくした場合、潤滑寿命が低下する。全空間容積Ｖに対する密封装置内の静止空間の容積（Ａ＋Ａ’）の割合が６０％より大きい場合、遠心力等により飛ばされたグリースの留まるスペースを十分に確保でき、軸受の発熱を抑制できる。しかしながら、軸受全体の空間容積に対して、ころが占める割合が少なくなり、軸受寸法に対する定格荷重が低くなりすぎてしまう。

全空間容積Ｖに対する密封装置内の静止空間の容積（Ａ＋Ａ’）の割合が３０％以上４０％未満の場合、遠心力等により飛ばされたグリースの留まるスペースはある程度確保されているため、軸受の発熱はある程度抑えられ、若干の潤滑寿命延伸の効果が得られる。また、全空間容積Ｖに対する密封装置内の静止空間の容積（Ａ＋Ａ’）の割合が４０％以上６０％以下の場合、遠心力等により飛ばされたグリースの留まるスペースを十分に確保でき、軸受の発熱を抑制できるため、潤滑寿命延伸の効果が得られる。

全空間容量Ｖに対して静止空間(内輪間の静止空間）Ｂの容積が占める割合が１５％未満の場合、グリースの封入量が少なくなる。このため、全空間容量Ｖに対して静止空間(内輪間の静止空間）Ｂが占める割合を１５％以上とするのが好ましい。

なお、動空間（Ａ１＋Ａ１’）：静止空間(Ａ＋Ａ’)：静止空間Ｂ＝０．１５：０．３０：０．５５であってもよい。このように設定しても、軸受機能上の問題は生じない。

前記密封装置Ｓ内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪２２，２２間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとしたときに、軸受内部へのグリース封入量をＧとしたときに、３０（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）％≦Ｇ≦８０（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）％とすることができる。

静止空間の容積（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）に対するグリース封入量の割合が３０％未満の場合、動空間中に存在していたグリースが軸受の回転により掻き分けられ、遠心力により飛ばされたグリースの移動後のスペースは十分に確保可能であり、グリースの巻き込みなどによる発熱は抑制されるものの、グリース不足により潤滑寿命も短くなってしまうため推奨しない。

静止空間の容積（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）に対するグリース封入量の割合が３０％以上７０％以下の場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、十分な静止空間の容量が確保されており、発熱が抑制される。また、静止空間の容積（Ａ+Ａ’+Ｂ）に対するグリース封入量の割合が７０％より大きく８０％以下の場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、ある程度の静止空間の容量が確保されているため、ある程度発熱は抑制される。静止空間の容積（Ａ+Ａ’+Ｂ）に対するグリース封入量の割合が８０％より大きい場合、動空間からはじき出されるグリース量に対し、静止空間の容量が不十分であり、グリースの再巻き込み等による発熱が頻繁に発生してしまう。

本発明では、従来の軸受部品構成を変更することなく、軸受内部の空間容積を最適化することで、必要な潤滑寿命を満足するグリース封入量を確保可能となる。

本発明に係る鉄道車両用車軸軸受は、前記転がり軸受を備えたものである。このため、本発明に係る鉄道車両用車軸軸受は、従来の軸受部品構成を変更することなく、軸受内部の空間容積を最適化することで、必要な潤滑寿命を満足するグリース封入量を確保可能となる。

鉄道車両用車軸軸受として、内周に複列の軌道２１a、２１aを有する外輪２１と、そのそれぞれの外周に軌道２２a、２２aを有する一対の内輪２２と、内輪２２と外輪２１との間に介在する複列の円すいころ２３ａと、各列の円すいころ２３ａを円周方向で所定間隔に保持する保持器とを備えたものが好ましい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、実施形態における転がり軸受では、一対の内輪２２、２２間に間座２７を介在させていたが、間座２７を介在させないタイプであってもよい。鉄道車両車軸用軸受に適用した実施例を例にとってこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、添付図面に示し、かつ、上に述べた実施の形態に限らず、特許請求の範囲にから外れることなく種々の改変を加えて実施をすることが可能である。

一例を挙げるならば、ここでは複列円すいころ軸受を用いた場合を例にとったが、複列円筒ころ軸受を用いた場合にも同様に適用することができる。その場合、円すいころを円筒ころと読み替え、大つばをつばと読み替えるなど、適宜の読み替えをすべきことは言うまでもない。また、用途に関しても鉄道車両用に限られない。

密封装置Ｓも、ここに図示し、かつ述べたものに限らず、とくにリップの形状や構造については任意の形状、構造を採用することができる。例えばＪＩＳ Ｂ２４０２－１：２０１３に規定されたオイルシールの中から選択して採用してもよい。

図１に示す構成の鉄道車両車軸軸受において、全容積Ｖに対する動空間Ｓ３、Ｓ４の容積（Ａ１＋Ａ１’）の割合について調べた。この場合、動空間Ｓ３、Ｓ４の容積Ａ１、Ａ１’が全容積の１５％未満、動空間Ｓ３、Ｓ４の容積Ａ１、Ａ１’が、全容積の１５％以上３０％未満、動空間Ｓ３、Ｓ４の容積Ａ１、Ａ１’が、全容積の３０％以上４５％以下、および動空間Ｓ３、Ｓ４の容積Ａ１、Ａ１が、４５Ｖ％より大きい場合について調べ、その結果について次の表１に記載した。

判定の〇は、潤滑寿命延伸効果有りを示し、この場合、潤滑寿命延伸効果有りとは、潤滑寿命が、このような比率に設定しない潤滑寿命延伸効果が無い軸受に比べて、２０％以上延びたものである。判定の△は、潤滑寿命延伸効果若干有りを示し、若干有りとは、このような比率に設定しない潤滑寿命延伸効果が無い軸受に比べて、１０～２０％程度延びたものである。▲は、潤滑寿命延伸効果有りであるが、軸受定格荷重が小さくなりすぎるものである。軸受定格荷重が小さくなりすぎるとは、判定が▲以外の軸受よりも９５％以下となることである。×は、潤滑寿命延伸効果無しを示している。

この結果から、３０％×全空間容積≦（動空間Ｓ３、Ｓ４の容積Ａ１、Ａ１’）≦４５％が好ましいことが分かり、特に、１５％以上３０％未満がよいことが分かる。

図１に示す構成の鉄道車両車軸軸受において、静止空間Ｓ１、Ｓ２の容積（Ａ＋Ａ’）の割合について調べた。この場合、静止空間Ｓ１、Ｓ２の容積（Ａ＋Ａ’）が全空間容積の３０％未満、静止空間Ｓ１、Ｓ２の容積（Ａ＋Ａ’）が全空間容積Ｖの３０％以上４０％未満、静止空間Ｓ１、Ｓ２の容積（Ａ＋Ａ’）が全空間容積Ｖの４０％以上６０％以下、及び静止空間Ｓ１、Ｓ２の容積（Ａ＋Ａ’）が全空間容積Ｖの６０％より大きい場合について調べて、その結果を次の表２に示した。

この場合の判定における〇、△、▲、及び×は、前記表１に示す判定の〇、△、▲、及び×と同様である。このように、３０％×全空間容積≦（静止空間Ｓ１、Ｓ２の容積Ａ、Ａ’）≦６０％が好ましいことが分かり、特に、４０％以上６０％以下がよいことが分かる。

静止空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓの容積（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）に対するグリース封入量の割合について調べた。この場合、静止空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓの容積（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）に対するグリース封入量を３０％未満、静止空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓの容積（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）に対するグリース封入量を３０％以上７０％以下、静止空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓの容積（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）に対するグリース封入量を７０％より多く８０％以下、静止空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓの容積（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）に対するグリース封入量を８０％より多くした場合について調べ、その結果を次の表３に示した。

各判定は、軸受のメンテナンス期間に相当する時間運転した結果であり、〇は、グリースに起因する発熱が無かったことを示し、△はグリースに起因する発熱が若干あったことを示し、若干あったとは、０～５℃の昇温であり、▲はグリースに起因する発熱は無かったが、軸受寿命が短くなったことを示し、寿命が短くなるとは、このようなグリース比率に設定しない軸受に比べて、同等以下に短くなったことを示している。×はグリースに起因する発熱があったことを示している。

この結果から、３０％×静止空間（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）≦（グリース封入量）≦３０％×静止空間（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）≦８０％が好ましいことが分かり、特に、３０％以上７０％以下がよいことが分かる。

Ｓ、Ｓａ、Ｓｂ密封装置
Ｓ１、２ 静止空間
Ｓ３、４ 動空間
Ｓ５ 静止空間
２１ 外輪
２１ａ 軌道
２２ 内輪
２２ａ 軌道
２３ 転動体
２３ 外輪
２４ 保持器
２７ 間座

Claims (9)

1. 内輪と、外輪と、内外輪間に介在する転動体と、内外輪間に配設されて前記転動体を保持する保持器と、内外輪間の開口部を密封する密封装置とを備えた転がり軸受であって、
   前記密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとし、保持器と転動体が通過する空間から保持器及び転動体自体の体積を省いた動空間の容積をＡ１、Ａ１’とし、軸受の全空間容積をＶとしたときに、Ｖ＝（Ａ＋Ａ’＋Ｂ＋Ａ１＋Ａ１’）とし、１５Ｖ％≦（Ａ１＋Ａ１’）≦４５Ｖ％としたことを特徴とする転がり軸受。
2. 軸受の全空間容積をＶとし、保持器と転動体が通過する空間から保持器及び転動体自体の体積を省いた動空間の容積をＡ１、Ａ１’としたときに、１５Ｖ％≦（Ａ１＋Ａ１’）≦３０Ｖ％としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 軸受の全空間容積をＶとし、前記密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとしたときに、３０Ｖ％≦（Ａ＋Ａ’）≦６０Ｖ％とし、ＢをＶの１５％以上としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
4. 軸受の全空間容積をＶとし、前記密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の静止空間の容積をＢとしたときに、４０Ｖ％≦（Ａ＋Ａ’）≦６０Ｖ％とし、ＢをＶの１５％以上としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
5. 前記密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の動空間の容積をＢとしたときに、軸受内部へのグリース封入量をＧとしたときに、３０（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）％≦Ｇ≦８０（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）％としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
6. 前記密封装置内の静止空間の容積をＡ、Ａ’とし、一対の内輪間と、これに対向する外輪内面との間の動空間の容積をＢとしたときに、軸受内部へのグリース封入量をＧとしたときに、３０（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）％≦Ｇ≦７０（（Ａ＋Ａ’＋Ｂ）％としたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
7. 前記一対の内輪間に間座が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
8. 請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の転がり軸受を用いたことを特徴とする鉄道車両車軸軸受。
9. 内周に複列の軌道を有する外輪と、そのそれぞれの外周に軌道を有する一対の内輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複列の円すいころと、各列の円すいころを円周方向で所定間隔に保持する保持器とを備えた鉄道車両車軸軸受であって、前記請求項１～請求項８に記載の転がり軸受を用いたことを特徴とする鉄道車両車軸軸受。
   
   

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