JP3197629U

JP3197629U - 鉄道車両車軸用軸受

Info

Publication number: JP3197629U
Application number: JP2015001078U
Authority: JP
Inventors: 鈴木　政治; 政治鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2021-04-27

Abstract

【課題】軸受が異常発熱した際でも軸受の焼き付きを防止することが可能な鉄道車両車軸用軸受を提供する。【解決手段】常時非回転状態に維持された静止輪（外輪）１と、静止輪に対向して回転可能に配置された回転輪（内輪）３と、静止輪及び回転輪の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面１ｓ，３ｓ間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体５とを備え、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部に所定量の潤滑剤が封入されており、静止輪の軌道面相互間には、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板２９が設けられている鉄道車両車軸１３用軸受であって、仕切板２９は軸受が異常発熱した際に溶融する融点を持ち、かつ、溶融状態で軸受内部の潤滑に寄与できる材料にて形成されている。【選択図】図１

Description

本考案は、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受に関する。

従来、鉄道車両車軸には、円すいころ軸受や円筒ころ軸受などが用いられており、その一例として図１(ａ)に示された円すいころ軸受には、常時非回転状態に維持された静止輪(外輪１)と、静止輪(外輪１)に対向して回転可能に配置された回転輪(内輪３)と、外輪１及び内輪３の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面１ｓ,３ｓ間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体(ころ)５と複数の転動体(ころ)５を１つずつ回転自在に保持しながら、外内輪１,３間に沿って公転する例えば樹脂製の保持器１１とが設けられている。

かかる軸受において、鉄道車両車軸(回転軸)１３には、例えば２つの内輪３が背面同士を環状の間座１５に当て付けた状態で嵌合されており、これら２つの内輪３の外側に対向して単体(一体型)の外輪１がハウジング(図示しない)に嵌合されている。この場合、それぞれの内輪３の対向面には、間座１５側から離間する方向に沿って末広がり状に傾斜した１本の環状の内輪軌道面３ｓが形成されており、一方、外輪１の対向面には、各内輪３の内輪軌道面３ｓに沿って傾斜した２本の環状の外輪軌道面１ｓが形成されている。

また、各内輪軌道面３ｓの両側には、当該軌道面３ｓに沿って環状の鍔部７,９が突出されており、その突出端７ｅ,９ｅの径寸法が相互に異なっている。具体的に説明すると、各内輪３において、間座１５側の鍔部７(以下、小径鍔部７という)は、比較的小径の突出端７ｅとなり、反間座１５側の突出端９ｅ(以下、大径鍔部９という)は、間座１５側の鍔部７よりも比較的大径の突出端９ｅとなっている。

このような構成を成す２つの内輪３の両側には、それぞれ、環状の油切り部材１７,１９が鉄道車両車軸(回転軸)１３に嵌合されており、その一方側(図１(ａ)中向って左側)の油切り部材１７に対して押圧体２１をアキシアル方向に当て付けてボルト２３で締め付けることで、円すいころ軸受に所定の予圧を付与することができる。この状態において、鉄道車両車軸(回転軸)１３を回転させると、外内輪１,３が相対回転する間(軸受回転中)に、当該外内輪１,３の軌道面１ｓ,３ｓ間に保持器１１と共に組み込まれた複数の転動体(ころ)５は、各鍔部７,９の案内面７ｓ,９ｓによって保持・案内されながら軌道面１ｓ,３ｓに沿って転動する。

また、上述した円すいころ軸受には、軸受回転中における潤滑性能を一定に維持するために、所定量の潤滑剤(例えば、グリース)が軸受内部に封入されている。この場合、潤滑剤(グリース)の軸受外部への漏洩防止を図ると共に、異物(例えば、水、塵埃)の軸受内部への浸入防止を図るために、外内輪１,３の両側には、軸受内部を軸受外部から密封するための密封機構が設けられている。

密封機構は、その基端部２５ｅが外輪３に固定され、その先端部２５ｔが各油切り部材１７,１９に非接触状態に位置決めされた環状のシールケース２５と、当該シールケース２５と油切り部材１７,１９との間に介在された密封部材２７とを備えて構成されている。この場合、シールケース２５は、基端部２５ｅから先端部２５ｔに向けて軸受内部を覆うように延出されている。

密封部材２７は、シールケース２５に固定され且つ油切り部材１７,１９に向けて延出した環状のスリンガ２７ａと、スリンガ２７ａの内側に固定され且つ油切り部材１７,１９に向けて延出した環状のシール部材２７ｂとを備えている。この場合、スリンガ２７ａの延出端は、油切り部材１７,１９に対して非接触状態に位置決めされ、これに対して、シール部材２７ｂの延出端は、油切り部材１７,１９に対して接触状態に位置決めされている。

このような密封機構によれば、シールケース２５と密封部材２７との構成が相互に組合されることで軸受内部の密封性が高められ、軸受回転中における潤滑性能が一定に維持されている。このとき、外内輪１,３間に保持器１１と共に組み込まれた複数の転動体(ころ)５は、保持器１１により１つずつ回転自在に保持されながら、同時に潤滑剤(グリース)により保持器１１や軌道面１ｓ,３ｓとの間の摩擦抵抗が低減されつつ軌道面１ｓ,３ｓに沿って転動する。

ところで、高速で回転する鉄道車両車軸を支持する軸受において、その軸受回転中における潤滑性能を一定に維持するためには、軸受内部の各所に封入された潤滑剤(グリース)の封入量分布を常に一定に維持させることが必要である。この場合、例えば軸受内部で局部的に潤滑剤(グリース)の封入量が必要量を超えると、当該過剰部分の攪拌抵抗により軸受の温度が上昇して潤滑剤(グリース)が早期に劣化したり、更には、潤滑剤(グリース)が軟化して軸受外部へ漏洩することで、軸受を長期に亘って安定して使用し続けることが困難になってしまう虞がある。

これに対して、例えば軸受内部で局部的に潤滑剤(グリース)の封入量が必要量未満になると、局部的な潤滑不良が発生し、これにより、例えば軸受構成品同士の摩擦による焼き付きが早期に起こることで、軸受を長期に亘って安定して使用し続けることが困難になってしまう虞がある。

そこで、かかる不具合を回避するために、例えば特許文献１には、軸受の全動空間容積の２５〜４０％を占める量のグリースをシールケース内部、保持器の内径側空部及びころ間の空部に封入した軸受が提案されている。また、例えば特許文献２には、軸受内部に封入されるグリースの体積を軸受内部全空間体積に対して２５〜３５％に設定した軸受が提案されている。

しかしながら、軸受内部に初期封入された潤滑剤(グリース)は、軸受回転時の遠心力や外部からの振動などを受けて軸受内部を移動するため、初期封入時に軸受内部の各所に分布した初期封入量を長期間に亘って一定に維持することは困難である。例えば複列の転動体相互間に封入された潤滑剤(グリース)が片側に移動して、列相互で潤滑剤量に偏りが生じる場合がある。この場合、軸受内部において潤滑剤(グリース)の封入量が必要量を超える箇所と必要量未満になる箇所とが混在することになり、そうなると、局部的に軸受の温度が上昇して潤滑剤(グリース)が早期に劣化したり、或いは、局部的な潤滑不良が発生して軸受の焼き付きが早期に起こるといった上述した不具合が再発してしまう虞がある。

以上の不合具を回避するために、例えば特許文献３には、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部に所定量の潤滑剤が封入された鉄道車両車軸用軸受において、静止輪の軌道面相互間には、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板を設けた軸受が提案されている。

しかしながら、鉄道車両車軸用軸受については、上記のように通常使用条件において良好な回転性能を求められる一方、軸受の異常発熱などの不具合が発生した場合であっても、即座に焼き付きなどによって回転機能を喪失することなく一定時間（例えば、次の駅までの走行期間）回転性能を維持できる回転性能も要望されている。

特開２００２−１３９０５４号公報特開２００６−２１４５１６号公報特開２００８−１３３８９１号公報

本考案は、以上のような要求を満たすためになされており、その目的は、万が一異常が発生して軸受に異常発熱が生じた場合においても、軸受内部の潤滑状態を保持し続けて焼き付きを防止することが可能な鉄道車両車軸用軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本考案は、常時非回転状態に維持された静止輪と、静止輪に対向して回転可能に配置された回転輪と、静止輪及び回転輪の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部に所定量の潤滑剤が封入されており、静止輪の軌道面相互間には、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板が設けられている鉄道車両車軸用軸受であって、仕切板は軸受が異常発熱した際に溶融する融点を持ち、かつ、溶融状態で前記軸受内部の潤滑に寄与できる材料にて形成されている。

本考案において、仕切板は、その一端側が静止輪に固定され、その他端側が回転輪に向けて延出し、当該回転輪に対して非接触状態に位置決めされていると共に、仕切板には、仕切板を貫通した少なくとも１つの貫通孔を形成しても良いし、仕切板の一部若しくは全体を網目状に穿孔しても良い。

本考案の鉄道車両車軸用軸受によれば、軌道面相互間に少なくとも１つの環状の仕切板を設け、その仕切板を軸受が異常発熱した際に溶融する融点を持ち、かつ、溶融状態で軸受内部の潤滑に寄与できる材料で形成したことにより、軸受が異常発熱した際には仕切板が溶融して軸受内部の潤滑性能を維持することによって、軸受の焼き付きを防止することができる。

(ａ)は、鉄道車両車軸用軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受の改良部分の構成を拡大して示す断面図、(ｃ)は、同図(ｂ)に示された改良部分の第１の変形例に係る構成を拡大して示す断面図。

以下、本考案の一実施の形態に係る鉄道車両車軸用軸受について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態の軸受は、上述したような鉄道車両車軸用軸受(図１(ａ))の改良であるため、以下では、その改良部分の説明にとどめ、図１(ａ)と同一の構成には、図面上で同一符号を付してその説明を省略する。

図１(ｂ)には、本実施の形態の鉄道車両車軸用軸受の改良部分の構成が示されており、当該軸受において、静止輪(外輪１)には、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板２９が外輪軌道面１ｓ相互間に設けられている。なお、同図には一例として、一体型の外輪１の対向面(２つの内輪３の各内輪軌道面３ｓに対向する面)に２本の外輪軌道面１ｓが複列で形成されており、これら各外輪軌道面１ｓ相互間に１つの環状の仕切板２９が設けられた構成が示されている。また、潤滑剤としては、軸受の使用目的や使用環境に応じて、グリース又は油を適用することが可能である。

ここで、仕切板２９を外輪軌道面１ｓ相互間に設ける方法としては、当該仕切板２９を例えば接着、溶着、圧着、ネジ止め、嵌合など既存の方法を適用することができるが、その一例として、仕切板２９の外径側(一端側)の一部を静止輪(外輪１)の対向面に嵌め込んで固定する方法を想定する。具体的に説明すると、仕切板２９の幅寸法Ｗに略一致した幅を有する環状溝１ｈを静止輪(外輪１)の対向面に沿って予め形成し、当該環状溝１ｈに仕切板２９の外径側を一部嵌め込む。

このように、仕切板２９の外径側を外輪軌道面１ｓ相互間(静止輪(外輪１))に固定した状態において、当該仕切板２９の内径側(他端側)は、軸受内部(回転輪(内輪３))に向けて延出し、当該回転輪(内輪３)に対して非接触状態に位置決めされる。この場合、軸受内部に延出した仕切板２９の内径側の延出量(長さ)Ｈは、例えば軸受内部の大きさや広さ(外内輪１,３の対向面相互間の大きさや広さ)などに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしない。

また、本実施形態では、仕切板２９を、軸受が異常発熱した際に溶融する融点を持ち、かつ、溶融状態で軸受内部の潤滑に寄与できる材料にて形成しているため、軸受が異常発熱した際には仕切板が溶融して軸受内部の潤滑性能を維持することが可能となり、軸受の焼き付きを防止することができる。
通常、鉄道車両車軸用軸受の運転温度は１５０℃より低い温度であり、一方、異常発熱時は数百度にも上昇する。よって、仕切板に適用する材料の融点としては、１５０℃ 以上５００℃以下を基準として選定すれば良い。
なお、仕切板に適用できる材料としては、低融点の金属、ワックス、熱可塑性の樹脂などが適用可能であるが、軸受の異常発熱の際に溶融する融点を持ち、かつ、溶融した状態で潤滑効果を発揮する材料であれば、適宜採用することが可能であり、また、上記材料を組み合わせても良い。

以上、本実施の形態によれば、外輪軌道面１ｓ相互間に環状の仕切板２９を設けたことにより、通常回転時においては、軸受内部の各所に封入された潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持させることができる。例えば、軸受回転時の遠心力や外部からの振動などが潤滑剤に作用すると、これにより潤滑剤が過度に移動しようとするが、仕切板２９が潤滑剤を保持するように機能し、当該潤滑剤の移動を抑制するため、初期封入時に軸受内部の各所に分布した初期封入量を長期間に亘って一定に維持することができる。一方、仕切板２９を軸受が異常発熱した際に溶融する融点を持ち、かつ、溶融状態で軸受内部の潤滑に寄与できる材料にて形成しているため、軸受が異常発熱した際には仕切板が溶融して軸受内部の潤滑性能を維持するため、軸受の焼き付きを確実に防止することができる。この結果、高速で回転する鉄道車両車軸を支持する軸受の軸受回転中における潤滑性能を長期に亘って一定に維持することができるだけでなく、万が一軸受に異常が発生して軸受の温度が異常に上昇した場合においても、焼き付くことなく軸受の回転を維持し続けることが可能となる。

なお、本考案は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下の各変形例に係る構成としても同様の効果を実現することができる。
第１の変形例として図１(ｃ)に示された軸受において、仕切板２９には、仕切板２９を貫通した少なくとも１つ(図面では２つ)の貫通孔３３を形成することで、当該仕切板２９の表面に潤滑剤が接する接触面積を増大させている。この場合、貫通孔３３の形状は、例えば円形、三角形、四角形など各種の形状を適用することができる。要するに、仕切板２９の表面積を増大させることができるような孔形状であれば、その形状が特に限定されることはない。また、貫通孔３３の大きさは、例えば仕切板２９の表面積の大きさなどなどに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしない。また、貫通孔３３を形成する方法は、仕切板２９の製造時に同時に行っても良いし、或いは、仕切板２９の製造後に形成しても良い。

次に、第２の変形例に係る軸受において、特に図面には示さないが、仕切板２９の一部若しくは全体を網目状に穿孔することで、当該仕切板２９の表面に潤滑剤が接する接触面積を増大させている。この場合、仕切板２９の製造後に、網目状に穿孔することは手間がかかり面倒であるので、仕切板２９の製造時に網目状の穿孔を一体成形することが好ましい。なお、本変形例の効果は、上述した第１の変形例と同様であるため、その説明は省略する。

ところで、仕切板２９に貫通孔３３を形成する場合(図１(ｃ))や網目状に穿孔する場合、その孔の大きさや形状により当該仕切板２９を潤滑剤が通過して反対側に移動することを抑制することは可能であるが、潤滑剤としてグリースを適用すると、当該グリースに含まれる基油成分は孔を通過する。この場合、例えば仕切板２９の反対側に封入されている潤滑剤が密封機構(図１(ａ)のシールケース２５や密封部材２７)を越えて軸受外部へ漏洩したとき、当該仕切板２９を通過した基油成分が反対側に供給され、潤滑剤の漏洩量を補うことができる。

また、上述した実施の形態及び第１〜第２の変形例では、１つの仕切板２９を静止輪(外輪１)の外輪軌道面１ｓ相互間に設けた場合を想定して説明したが、複数(２つ以上)の仕切板２９を設けるようにしても良い。この場合、仕切板２９の数は、これを収容可能なスペースが軸受内部に確保することができれば、任意に設定することができるため、特に数値限定はしない。

本考案の転がり軸受は、例えば、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受に好適に利用できる。

１静止輪(外輪)
１ｓ外輪軌道面
３回転輪(内輪)
３ｓ内輪軌道面
５転動体(ころ)
２９仕切板

Claims

常時非回転状態に維持された静止輪と、前記静止輪に対向して回転可能に配置された回転輪と、前記静止輪及び前記回転輪の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、前記静止輪と前記回転輪との間で区画される軸受内部に所定量の潤滑剤が封入されており、前記静止輪の軌道面相互間には、前記軸受内部の各所に封入された前記潤滑剤の封入量分布を常に一定に維持することが可能な少なくとも１つの環状の仕切板が設けられている鉄道車両車軸用軸受であって、前記仕切板は軸受が異常発熱した際に溶融する融点を持ち、かつ、溶融状態で前記軸受内部の潤滑に寄与できる材料にて形成されていることを特徴とする鉄道車両車軸用軸受。
前記仕切板を貫通した少なくとも１つの貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両車軸用軸受。
前記仕切板の一部若しくは全体を網目状に穿孔したことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両車軸用軸受。