JP4224682B2 - Rolling bearing fixed structure - Google Patents

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    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
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  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の車軸を支持する密封転がり軸受(車軸軸受)に適用される転がり軸受の固定構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、鉄道車両の車軸用の転がり軸受の固定構造としては、図8に示すボルトによる固定構造と、図9に示すナットによる固定構造とが挙げられる。
【0003】
図8に示すボルトによる固定構造において、車軸150の軸端部151にはボルト穴152が軸方向に沿って設けられている。ボルト穴152には、ボルト153が、前蓋154の外側から前蓋154の貫通孔155を介して螺合されている。転がり軸受156は、車軸150の軸端部151にボルト153の螺合によって締め付け固定される。
【0004】
図9に示すナットによる固定構造において、車軸160の軸端部161の外径面にはネジ部162が設けられている。ネジ部162にはナット163が螺合されている。転がり軸受164は、車軸160の軸端部161にナット163の螺合によって締め付け固定される。
【0005】
図8,図9に示す転がり軸受156、164の固定構造では、車軸150にボルト穴加工や車軸160にネジ部162の加工を施す必要があり、車軸150又は160の超音波探傷検査の妨げになる可能性があった。また、図9の軸受164の固定構造では、ネジ部162を保護するため、軸端部161の材質、熱処理等の加工面での配慮が必要となる。
【0006】
そこで、上記の問題を解決する固定構造として、従来、図10に示す車軸用軸受の固定装置が提案されていた(例えば、特許文献1参照)。
図10は、車軸用の転がり軸受の固定装置を示す要部断面図である。
【0007】
【特許文献1】
特開昭60−236802号公報(第3〜4頁、第1図)
【0008】
図10に示されるように、車軸用軸受の固定装置は、鉄道車両の車軸用ころ軸受170の内輪171を、車軸172の軸端側(図10中左側)に設けられた押え部材173と、車軸172の軸端とは反対側(図10中右側)に設けられた位置決め部材174との間で、締付けボルト175の締付けに伴って固定する構造である。
車軸の軸端側外径面には第1固定部材178が嵌合されている。第1固定部材178には、軸方向に螺設されたねじ孔179が形成されている。締付けボルト175が前蓋176に設けられた貫通孔177を介して第1固定部材178のネジ孔179に螺合される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の車軸用軸受170の固定装置では、軸方向荷重が発生すると締付けボルト175に直接負荷される可能性があった。図10に示す車軸用軸受170の固定装置の構成では、締付けボルト175のサイズを拡大できないため強度の点で改善の余地があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ボルトなどの固定用部材に軸方向荷重が直接かかることを防止できる転がり軸受の固定構造を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、軸と、軸を回転自在に支持する転がり軸受とを備え、転がり軸受の内輪を軸に固定する転がり軸受の固定構造であって、軸の軸端部の端面を覆うように設けられ、軸方向に貫通する貫通孔を有する前蓋と、前記軸に形成された段部と、転がり軸受の内輪の軸方向端面との間に設けられた後蓋と、軸の軸端部の外径面に嵌合され、軸方向視断面で分割されたテーパリングと、テーパリングの外径面に取り付けられた案内リングとを備え、軸の軸端部の外径面が前蓋に向かって径が大きくなるように形成されたテーパ形状であり、テーパリングの内径面が前蓋に向かって径が大きくなるように形成されたテーパ形状であり、ボルトが前蓋の貫通孔を介してテーパリングに形成されたネジ穴に締め回されることでテーパリングが前蓋側に移動して外径側に拡がって、案内リングの内径面とテーパリングの外径面とが締め合わされており、且つ、案内リングの一方の軸方向端部が前蓋に当接し、他方の軸方向端部が内輪に当接していることを特徴とする転がり軸受の固定構造によって達成される。
【0011】
こうすれば、軸に軸端部側から軸方向荷重がかかった場合に、この軸方向荷重が、テーパリングの内径面と軸端部の外径面との間に生じた摩擦力、及び、テーパリングの外径面と案内リングの内径面との間に生じた摩擦力によってボルト負担分が軽減される。このため、ボルトに軸方向荷重が直接かかることを抑制することができる。
【0012】
上記転がり軸受の固定構造において、転がり軸受の外輪に固定された筒状のケースが設けられ、案内リングの外径面とケースとの間にシール手段が設けられていることが好ましい。
こうすれば、シール手段によって転がり軸受をケース内に密封した状態にすることができる。このため、外部から転がり軸受内部への塵埃侵入が防止されるとともに、転がり軸受内部の潤滑剤等の外部への流出が防止される。
また、案内リングの外径面に密封機能を付加しているため、密封機能を備えた部品を別途設ける必要がないため、部品点数の増加を抑制することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1は、本発明にかかる転がり軸受の固定構造の第1の実施形態を示す要部断面図である。
【0014】
図1に示すように、本実施形態の転がり軸受の固定構造は、鉄道車両などの車軸(軸)1と軸1を回転自在に支持する車軸用の転がり軸受10とを備えている。
軸1の軸端部(図1中左側端部)2には、軸端側(図1中左側)に向かって外径が徐々に拡大するテーパ形状に形成された外径面2aが形成されている。また、軸1には段部3が形成されている。
【0015】
転がり軸受10は、一対の内輪11と、外輪15とを備え、各内輪11の内径面が軸1の外径面に嵌合することで軸1に固定されている。一対の内輪11は、内輪間座14を挟んで軸方向(図1中左右)に配列されている。また、転がり軸受10は、一対の内輪11と外輪15との間に介挿された複数の円筒ころ17と、複数の円筒ころ17を転動自在に周方向にそれぞれ間隔をあけて保持する保持器16とを備えている。
【0016】
転がり軸受10における内輪11の、一方の軸方向端面側(軸端部2側)には、前蓋20が設けられている。また、内輪11の、他方の軸方向端面側(軸端部2とは反対側)には、後蓋21が設けられている。
【0017】
前蓋20は、車軸1の軸端部2の端面(図1中左端面)を覆うように設けられている。前蓋20には軸方向に貫通する貫通孔23が形成されている。
【0018】
後蓋21は、一対の内輪11における、軸端部2とは反対側(図1中右側)の端面と、車軸1の段部3との間に設けられている。
【0019】
軸端部2の外径面2aにはテーパリング24が嵌合されている。テーパリング24の内径面24aは、軸端部2の外径面2aに合わせて、軸端部2側に向かって内径面が徐々に拡大するテーパ形状に形成されている。テーパリング24は、軸方向視断面によって2分割して形成されている。具体的には、テーパリング24は、内周面24aの最小径を軸端部2の外径面2aの最大径より小さく形成するため2分割して形成される。
また、テーパリング24の内周面24aにはネジ孔25が軸方向に沿って設けられている。ここで、ネジ孔25は、前蓋20の貫通孔23と軸方向に連通するように形成されている。
【0020】
テーパリング24の外径面には案内リング22が取り付けられている。案内リング22は、一方の軸方向他端部(図1中左端面)が前蓋20の内側端面(図1中右側端面)に当接し、他方の軸方向端部(図1中右端面)が車軸用軸受10の図1中左側の内輪11の軸方向一端面(図1中左端面)に当接するように配されている。
【0021】
転がり軸受10の外輪内径面の両端部には、それぞれ筒状のケース13の一端が嵌合されることによって固定されている。
これらケース13の一方(図1中左側)における内面と案内リング22の外径面22aとの間にはシール手段として機能する密封用シール12が設けられている。
また、ケース13の他方(図1中右側)における内面と後蓋21の外周面21aとの間にもシール手段として機能する密封用シール12が介在されている。
【0022】
このように、ケース13の内方に密封用シール12をそれぞれ設けることで、外部から車軸用軸受10内部への塵埃侵入が防止される。また、転がり軸受10の内部に密封された潤滑剤が外部へ流出するが防止される。さらに、案内リングの外径面に密封機能を付加しているため、部品点数の増加を抑制することができる。
なお、ケース13は、外輪15の外径面両端部にそれぞれ嵌合されることによって固定されてもよい。
【0023】
本実施形態の転がり軸受10の固定構造においては、固定用ボルト(ボルト)26が、前蓋20の外側(図1中左側)から前蓋20の貫通孔23に挿通され、廻り止め座金27を介して、テーパリング24のネジ穴25に締め回されている。固定用ボルト26を締め付けることによって、テーパリング24が軸端部2の外径面2aに沿って軸端部2側(図1中左側)に移動する。ここで、テーパリング24は分割されているので、軸端部2の径が大きい方へ移動するにつれて外径側に拡がる。つまり、固定用ボルト26を締め付けることにより、テーパリング24が外径側に拡がった状態で軸端部2の外径面に嵌合されている。
【0024】
このとき、テーパリング24の内径面24aと軸端部2の外径面2aとが互いにテーパ形状で且つ面接触しているため、互いに締め付けあい、テーパリング24の内径面24aと軸端部2の外径面2aとの間に摩擦力が生じる。
【0025】
また、テーパリング24が外径側に拡がっているため、テーパリング24の外径面24bと案内リング22の内径面22bとが互いに締め合わせている。このため、テーパリング24の外径面24bと案内リング22の内径面22bとの間にも摩擦力が生じる。
このため、テーパリング24は、内径面24a及び外径面24bにおける摩擦力によって軸方向における位置がより強固に固定される。
【0026】
本実施形態において、車軸1の軸端部2側から軸方向荷重がかかった場合、テーパリング24の内径面24aと外径面24bに生じた摩擦力によって、固定用ボルト26に直接かかる軸方向荷重を軽減する効果がある。
【0027】
上記実施形態の効果を確かめるため、上記実施形態の固定構造を用いて、車軸1の軸端部2側に軸方向荷重が発生した際に、固定用ボルト26にかかる引張り力(ボルト張力)を、図2に示す実験装置30を用いて測定した。
図2は、固定用ボルトにかかるボルト張力を測定するための実験装置を示す概略断面図であり、図3は、図2の実験装置により測定された軸方向荷重(kN)に対するボルト張力(N)の変化を示すグラフであり、図4は、図2の実験装置を用いて測定された固定用ボルトの引張り強度変化を示すグラフである。図4において、縦軸は応力(N/mm2)を示し、横軸はt(時間)を示している。
【0028】
図2を参照すると、実験装置30において、ダミー軸31には、締め代がなく、ダミー軸31に対して軸方向に相対移動可能な内輪32が嵌挿されており、テーパリング33、案内リング34及び蓋35が、上記実施形態と同様の状態に取り付けられ、固定用ボルト36で締結されている。上記内輪32をその外方から支持台37によって支持させた状態で、ダミー軸31に図中矢印W方向の軸方向荷重を作用させる。固定用ボルト36としては、円周等配4箇所に配置された前蓋20の貫通穴23のそれぞれに挿通されてテーパリング33を締め上げる構造のもので、ボルトA,B,C及びDを用いた。そして、各ボルトにおける、軸方向荷重に対するボルト張力の変化を測定した。結果を図3に示す。
【0029】
図3に示すように、内輪32が締め代を持たない場合であっても、軸方向荷重の増加に伴う固定用ボルト36の引張り力(ボルト張力)の変化はほとんど見られなかった。このため、軸方向荷重が直接固定用ボルト36にかかっていないことがわかった。
【0030】
また、上述した実験結果から、固定用ボルトの強度と緩みについて検討した。固定用ボルトは、具体的にはJIS B 1180 M10-6gを使用しており、強度区分は8.8(JIS B 1051)相当を使用した。固定用ボルトの機械的性質としては、引張り強さが830N/mm2であり、永久伸び0.2%の耐力が660N/mm2であり、永久伸びの生じない保証荷重応力が600N/mm2である。
【0031】
内輪と軸との嵌め合いをタイトとし、上述した固定用ボルト4本をトルク58.8N×mで締付けた状態で、固定用ボルト4本に軸方向荷重39kNがかかった場合を想定した。トルク58.8N×mで締付けた際、固定用ボルトの平均締付け力(軸力)は約21600N、応力は約380N/mm2であった。
【0032】
そして、軸方向荷重が負荷された場合には、締付け力(軸力)にほとんど変化はなかった。一方で、軸方向荷重の負荷を除いていった場合には、軸力で約735N、応力にして約13N/mm2が、変動分として固定用ボルトに作用する。また、案内リング外周面に温度が48℃→120℃→48℃といったサイクルで繰り返しかかったとした場合、締め付け力(軸力)が最大約880N、応力で約16N/mm2が、変動分として固定用ボルトに作用する。この結果を図4に示す。
図4に示すように、固定用ボルトの強度的問題はないことが確認された。
【0033】
次に、固定用ボルトの緩みについては、図5に示す実験装置40を用いて測定した。
すなわち図5は、固定用ボルトの緩み測定のための実験装置を示す概略断面図であり、図6は、図5の実験装置により測定された温度サイクルでのボルト張力変化を示すグラフである。
【0034】
図5を参照すると、実験装置40において、軸41には、内輪42が嵌挿されており、テーパリング43、案内リング44及び蓋45が、上記実施形態と同様の状態に取り付けられ、歪ゲージ46付の固定用ボルト47で締結されている。案内リング44の外周面44aには、バンドヒータ48が装着される。また、軸41、テーパリング43及び案内リング44には、温度測定用の熱電対49が挿入される。
【0035】
固定用ボルト47の締付けトルクとして、19.6N×m、39.2N×m、及び58.8N×mの3種類で測定を行った。また、温度変化条件として、バンドヒータ48によって案内リング44の外周面44aに温度サイクル48℃→120℃→48℃として、繰り返し作用させた。その際の固定用ボルト47の締付け力(軸力)低下を、固定用ボルト47の歪ゲージ46によって測定した。
この結果、図6に示すように、実験終了後の固定用ボルト47の締付け力(軸力)は、締付け時の軸力の約95%に維持されており、温度変化に起因する固定用ボルト47の緩みがほとんどないことがわかった。
【0036】
以上のように上記実施形態の転がり軸受の固定構造によれば、固定用ボルト26が、前蓋20の外側(図1中左側)から前蓋20の貫通孔23を介して、テーパリング24のネジ穴25に螺合されることにより、車軸1の軸端部2のテーパ形状の外径面2aとテーパリング24の内径面24aとの間、及びテーパリング24の外径面24bと案内リング22の内径面22bとの間に摩擦力が生じる。また、案内リング22の軸方向両端面が前蓋20と転がり軸受10の内輪11にそれぞれ当接している。
【0037】
したがって、軸端部2から軸方向荷重がかかった場合でも、固定用ボルト26の螺合に伴って発生する摩擦力に軸方向荷重が発生した場合でも、当該軸方向荷重をテーパリング24及び案内リング22に担持させることができ、固定用ボルト26に直接軸方向荷重がかかることを抑制することができる。また、温度変化に起因する固定用ボルト26の緩みを防止することができる。
さらに、案内リング22の外径側に密封用シール12を設けることで、部品点数の増加を抑制することができる。
【0038】
図7に、本発明にかかる第2の実施形態を示す。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
本実施形態の転がり軸受の固定構造は、密封円筒転がり軸受50に適用している他は、第1の実施形態と同様の構成となっている。この構成によっても前述と同様の効果が得られる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボルトなどの固定用部材に直接軸方向荷重がかかることを防止できる転がり軸受の固定構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態である転がり軸受の固定構造を示す要部断面図である。
【図2】固定用ボルトへの引張り力(ボルト張力)測定のための実験装置を示す概略断面図である。
【図3】図2の実験装置により測定されたボルト張力変化を示すグラフである。
【図4】図2の実験装置を用いて測定された固定用ボルトの引張り強度変化を示すグラフである。
【図5】固定用ボルトの緩み測定のための実験装置を示す概略断面図である。
【図6】図5の実験装置により測定された温度サイクルでのボルト張力変化を示すグラフである。
【図7】本発明の第2の実施形態である転がり軸受の固定構造を示す要部断面図である。
【図8】従来の鉄道車両の車軸用軸受の固定構造の一例を示す要部断面図である。
【図9】従来の鉄道車両の車軸用軸受の固定構造の他の例を示す要部断面図である。
【図10】特許文献1で開示されている転がり軸受の固定装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1 軸(車軸)
2 軸端部
2a テーパ形状の外径面
10 車軸用軸受
11 内輪
12 シール手段(密封用シール)
13 ケース
14 内輪間座
15 外輪
16 保持器
17 円筒ころ
20 前蓋
21 後蓋
21a 外径面
22 案内リング
22a 外径面
22b 内径面
23 貫通孔
24 テーパリング
24a 内径面
24b 外径面
25 ネジ穴
26 固定用ボルト
27 回り止め座金
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing fixing structure applied to a sealed rolling bearing (axle bearing) that supports an axle of a railway vehicle.
[0002]
[Prior art]
Currently, as a rolling bearing fixing structure for an axle of a railway vehicle, there are a fixing structure using a bolt shown in FIG. 8 and a fixing structure using a nut shown in FIG.
[0003]
In the bolt fixing structure shown in FIG. 8, a bolt hole 152 is provided in the axial end portion 151 of the axle 150 along the axial direction. A bolt 153 is screwed into the bolt hole 152 from the outside of the front lid 154 through the through hole 155 of the front lid 154. The rolling bearing 156 is fastened and fixed to the shaft end 151 of the axle 150 by screwing a bolt 153.
[0004]
In the fixing structure with nuts shown in FIG. 9, a screw portion 162 is provided on the outer diameter surface of the shaft end portion 161 of the axle 160. A nut 163 is screwed onto the screw portion 162. The rolling bearing 164 is fastened and fixed to the shaft end portion 161 of the axle 160 by screwing a nut 163.
[0005]
In the fixed structure of the rolling bearings 156 and 164 shown in FIGS. 8 and 9, it is necessary to process the bolt holes on the axle 150 and the threaded portion 162 on the axle 160, which hinders the ultrasonic flaw inspection of the axle 150 or 160. There was a possibility. Further, in the fixing structure of the bearing 164 of FIG. 9, in order to protect the screw portion 162, it is necessary to consider the processing surface such as the material of the shaft end portion 161 and heat treatment.
[0006]
Therefore, conventionally, a fixing device for an axle bearing shown in FIG. 10 has been proposed as a fixing structure that solves the above problem (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 10 is a cross-sectional view of an essential part showing a fixing device for a rolling bearing for an axle.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-60-236802 (pages 3-4, Fig. 1)
[0008]
As shown in FIG. 10, the axle bearing fixing device includes an inner ring 171 of an axle roller bearing 170 of a railway vehicle, and a presser member 173 provided on the shaft end side (left side in FIG. 10) of the axle 172. This is a structure that is fixed with a fastening bolt 175 between the positioning member 174 provided on the side opposite to the shaft end of the axle shaft 172 (right side in FIG. 10).
A first fixing member 178 is fitted on the shaft end side outer diameter surface of the axle. The first fixing member 178 is formed with a screw hole 179 that is screwed in the axial direction. The tightening bolt 175 is screwed into the screw hole 179 of the first fixing member 178 via the through hole 177 provided in the front lid 176.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional fixing device for the axle bearing 170 described above, when an axial load is generated, the fastening bolt 175 may be directly loaded. The configuration of the fixing device for the axle bearing 170 shown in FIG. 10 has room for improvement in terms of strength because the size of the tightening bolt 175 cannot be increased.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a rolling bearing fixing structure capable of preventing an axial load from being directly applied to a fixing member such as a bolt.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is a rolling bearing fixing structure that includes a shaft and a rolling bearing that rotatably supports the shaft, and that fixes the inner ring of the rolling bearing to the shaft, and covers the end surface of the shaft end of the shaft. A front lid having a through-hole penetrating in the axial direction, a step formed on the shaft, a rear lid provided between an axial end surface of the inner ring of the rolling bearing, and a shaft shaft A taper ring fitted to the outer diameter surface of the end and divided in the axial cross section, and a guide ring attached to the outer diameter surface of the taper ring, the outer diameter surface of the shaft end of the shaft being the front The taper shape is formed such that the diameter increases toward the lid, the inner diameter surface of the taper ring is formed such that the diameter increases toward the front lid, and the bolt is a through hole in the front lid. Tapered by being tightened into a screw hole formed in the tapered ring through The guide ring moves to the outer diameter side and expands to the outer diameter side, the inner diameter surface of the guide ring and the outer diameter surface of the taper ring are fastened together, and one axial end of the guide ring abuts the front lid. The other axial end is in contact with the inner ring. This is achieved by a rolling bearing fixing structure.
[0011]
In this way, when an axial load is applied to the shaft from the shaft end side, this axial load is caused by the frictional force generated between the inner diameter surface of the tapering and the outer diameter surface of the shaft end, and The bolt load is reduced by the frictional force generated between the outer diameter surface of the taper ring and the inner diameter surface of the guide ring. For this reason, it can suppress that an axial load is directly applied to a volt | bolt.
[0012]
In the rolling bearing fixing structure, it is preferable that a cylindrical case fixed to the outer ring of the rolling bearing is provided, and a sealing means is provided between the outer diameter surface of the guide ring and the case.
In this way, the rolling bearing can be sealed in the case by the sealing means. This prevents dust from entering the inside of the rolling bearing from the outside, and prevents the lubricant inside the rolling bearing from flowing out to the outside.
Further, since a sealing function is added to the outer diameter surface of the guide ring, it is not necessary to separately provide a component having a sealing function, and therefore, an increase in the number of components can be suppressed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a first embodiment of a rolling bearing fixing structure according to the present invention.
[0014]
As shown in FIG. 1, the rolling bearing fixing structure of this embodiment includes an axle (shaft) 1 such as a railway vehicle and an axle rolling bearing 10 that rotatably supports the shaft 1.
A shaft end portion (left end portion in FIG. 1) 2 of the shaft 1 is formed with an outer diameter surface 2a formed in a tapered shape whose outer diameter gradually increases toward the shaft end side (left side in FIG. 1). ing. Further, a step portion 3 is formed on the shaft 1.
[0015]
The rolling bearing 10 includes a pair of inner rings 11 and an outer ring 15, and is fixed to the shaft 1 by fitting the inner diameter surface of each inner ring 11 to the outer diameter surface of the shaft 1. The pair of inner rings 11 are arranged in the axial direction (left and right in FIG. 1) with the inner ring spacer 14 interposed therebetween. Further, the rolling bearing 10 holds a plurality of cylindrical rollers 17 inserted between the pair of inner rings 11 and the outer ring 15 and a plurality of cylindrical rollers 17 in a circumferential direction so as to be freely rollable. And a device 16.
[0016]
A front lid 20 is provided on one axial end face side (shaft end portion 2 side) of the inner ring 11 in the rolling bearing 10. A rear lid 21 is provided on the inner ring 11 on the other axial end face side (the side opposite to the shaft end 2).
[0017]
The front lid 20 is provided so as to cover the end surface (left end surface in FIG. 1) of the shaft end portion 2 of the axle 1. A through hole 23 is formed in the front lid 20 so as to penetrate in the axial direction.
[0018]
The rear lid 21 is provided between an end surface of the pair of inner rings 11 opposite to the shaft end portion 2 (right side in FIG. 1) and the step portion 3 of the axle 1.
[0019]
A taper ring 24 is fitted to the outer diameter surface 2 a of the shaft end 2. The inner diameter surface 24 a of the taper ring 24 is formed in a tapered shape in which the inner diameter surface gradually expands toward the shaft end portion 2 side in accordance with the outer diameter surface 2 a of the shaft end portion 2. The taper ring 24 is formed by being divided into two by a sectional view in the axial direction. Specifically, the taper ring 24 is divided into two parts so that the minimum diameter of the inner peripheral surface 24 a is smaller than the maximum diameter of the outer diameter surface 2 a of the shaft end 2.
Further, screw holes 25 are provided in the inner peripheral surface 24a of the taper ring 24 along the axial direction. Here, the screw hole 25 is formed so as to communicate with the through hole 23 of the front lid 20 in the axial direction.
[0020]
A guide ring 22 is attached to the outer diameter surface of the taper ring 24. The guide ring 22 has one other axial end (left end surface in FIG. 1) abuts on the inner end surface (right end surface in FIG. 1) of the front lid 20, and the other axial end (right end surface in FIG. 1). Is arranged so as to abut on one axial end surface (left end surface in FIG. 1) of the inner ring 11 on the left side in FIG.
[0021]
One end of a cylindrical case 13 is fixed to both ends of the inner surface of the outer ring of the rolling bearing 10 by fitting.
A sealing seal 12 functioning as a sealing means is provided between the inner surface of one of the cases 13 (left side in FIG. 1) and the outer diameter surface 22a of the guide ring 22.
A sealing seal 12 that functions as a sealing means is also interposed between the inner surface of the other side of the case 13 (the right side in FIG. 1) and the outer peripheral surface 21a of the rear lid 21.
[0022]
Thus, by providing the sealing seals 12 inside the case 13, dust intrusion into the axle bearing 10 from the outside can be prevented. Further, the lubricant sealed inside the rolling bearing 10 is prevented from flowing out. Furthermore, since the sealing function is added to the outer diameter surface of the guide ring, an increase in the number of parts can be suppressed.
The case 13 may be fixed by being fitted to both end portions of the outer diameter surface of the outer ring 15.
[0023]
In the fixing structure of the rolling bearing 10 of the present embodiment, a fixing bolt (bolt) 26 is inserted from the outside of the front lid 20 (left side in FIG. 1) into the through hole 23 of the front lid 20, and the detent washer 27 is attached. Via the screw hole 25 of the taper ring 24. By tightening the fixing bolt 26, the taper ring 24 moves along the outer diameter surface 2a of the shaft end 2 to the shaft end 2 side (left side in FIG. 1). Here, since the taper ring 24 is divided, the taper ring 24 expands toward the outer diameter side as the diameter of the shaft end portion 2 moves toward the larger side. That is, by tightening the fixing bolt 26, the taper ring 24 is fitted to the outer diameter surface of the shaft end portion 2 in a state where the taper ring 24 is expanded to the outer diameter side.
[0024]
At this time, the inner diameter surface 24a of the taper ring 24 and the outer diameter surface 2a of the shaft end portion 2 are tapered and in surface contact with each other. A frictional force is generated between the outer surface 2a and the outer surface 2a.
[0025]
Further, since the taper ring 24 extends to the outer diameter side, the outer diameter surface 24b of the taper ring 24 and the inner diameter surface 22b of the guide ring 22 are fastened together. For this reason, a frictional force is also generated between the outer diameter surface 24 b of the taper ring 24 and the inner diameter surface 22 b of the guide ring 22.
For this reason, the position of the taper ring 24 in the axial direction is more firmly fixed by the frictional force on the inner diameter surface 24a and the outer diameter surface 24b.
[0026]
In this embodiment, when an axial load is applied from the shaft end 2 side of the axle 1, the axial direction directly applied to the fixing bolt 26 by the frictional force generated on the inner diameter surface 24 a and the outer diameter surface 24 b of the taper ring 24. There is an effect to reduce the load.
[0027]
In order to confirm the effect of the above embodiment, when an axial load is generated on the shaft end 2 side of the axle 1 using the fixing structure of the above embodiment, a tensile force (bolt tension) applied to the fixing bolt 26 is applied. The measurement was performed using the experimental apparatus 30 shown in FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an experimental apparatus for measuring the bolt tension applied to the fixing bolt, and FIG. 3 shows the bolt tension (N) with respect to the axial load (kN) measured by the experimental apparatus of FIG. ), And FIG. 4 is a graph showing changes in the tensile strength of the fixing bolts measured using the experimental apparatus of FIG. In FIG. 4, the vertical axis represents stress (N / mm 2 ), and the horizontal axis represents t (time).
[0028]
Referring to FIG. 2, in the experimental apparatus 30, an inner ring 32 that is relatively free to move in the axial direction with respect to the dummy shaft 31 is fitted into the dummy shaft 31, and has a taper ring 33 and a guide ring. 34 and the lid 35 are attached in the same state as in the above embodiment, and are fastened with fixing bolts 36. An axial load in the direction of arrow W in the figure is applied to the dummy shaft 31 in a state where the inner ring 32 is supported by the support base 37 from the outside. The fixing bolt 36 has a structure in which the taper ring 33 is tightened by being inserted into the through-holes 23 of the front lid 20 arranged at four places on the circumference, and the bolts A, B, C and D are Using. And the change of the bolt tension with respect to the axial load in each bolt was measured. The results are shown in FIG.
[0029]
As shown in FIG. 3, even when the inner ring 32 does not have a tightening allowance, there was hardly any change in the tensile force (bolt tension) of the fixing bolt 36 with an increase in the axial load. For this reason, it was found that the axial load was not directly applied to the fixing bolt 36.
[0030]
Moreover, the strength and looseness of the fixing bolt were examined from the above experimental results. Specifically, JIS B 1180 M10-6g was used as the fixing bolt, and the strength classification was equivalent to 8.8 (JIS B 1051). As the mechanical properties of the fixing bolt, the tensile strength is 830 N / mm 2 , the yield strength of permanent elongation 0.2% is 660 N / mm 2 , and the guaranteed load stress without permanent elongation is 600 N / mm 2. It is.
[0031]
A case was assumed in which an axial load of 39 kN was applied to the four fixing bolts in a state where the inner ring and the shaft were tightly fitted and the four fixing bolts were tightened with a torque of 58.8 N × m. When tightened with a torque of 58.8 N × m, the fixing bolt had an average tightening force (axial force) of about 21600 N and a stress of about 380 N / mm 2 .
[0032]
When an axial load was applied, there was almost no change in the tightening force (axial force). On the other hand, when the load of the axial load is removed, about 735 N as the axial force and about 13 N / mm 2 as the stress act on the fixing bolt as the variation. In addition, if the temperature is repeatedly applied to the outer peripheral surface of the guide ring in a cycle of 48 ° C. → 120 ° C. → 48 ° C., the maximum tightening force (axial force) is about 880 N and the stress is about 16 N / mm 2 is fixed as the fluctuation. Acts on the bolt. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, it was confirmed that there was no problem in strength of the fixing bolt.
[0033]
Next, the looseness of the fixing bolt was measured using an experimental apparatus 40 shown in FIG.
That is, FIG. 5 is a schematic sectional view showing an experimental apparatus for measuring the looseness of the fixing bolt, and FIG. 6 is a graph showing a change in bolt tension in the temperature cycle measured by the experimental apparatus of FIG.
[0034]
Referring to FIG. 5, in the experimental apparatus 40, an inner ring 42 is fitted on the shaft 41, and a taper ring 43, a guide ring 44, and a lid 45 are attached in the same state as in the above embodiment, and a strain gauge Fastened with a fixing bolt 47 with 46. A band heater 48 is attached to the outer peripheral surface 44 a of the guide ring 44. Further, a thermocouple 49 for temperature measurement is inserted into the shaft 41, the taper ring 43 and the guide ring 44.
[0035]
As the tightening torque of the fixing bolt 47, measurement was performed with three types of 19.6 N × m, 39.2 N × m, and 58.8 N × m. Further, as a temperature change condition, the band heater 48 was used to repeatedly act on the outer peripheral surface 44a of the guide ring 44 at a temperature cycle of 48 ° C → 120 ° C → 48 ° C. A decrease in tightening force (axial force) of the fixing bolt 47 at that time was measured by the strain gauge 46 of the fixing bolt 47.
As a result, as shown in FIG. 6, the fastening force (axial force) of the fixing bolt 47 after the experiment is maintained at about 95% of the axial force at the time of fastening, and the fixing bolt caused by the temperature change. It was found that there was almost no 47 slack.
[0036]
As described above, according to the rolling bearing fixing structure of the above-described embodiment, the fixing bolt 26 is connected to the taper ring 24 from the outside of the front lid 20 (left side in FIG. 1) through the through hole 23 of the front lid 20. By being screwed into the screw hole 25, the outer diameter surface 24 b of the taper ring 24 and the guide ring are formed between the tapered outer diameter surface 2 a of the shaft end 2 of the axle 1 and the inner diameter surface 24 a of the taper ring 24. A frictional force is generated between the inner diameter surface 22 b of 22. Further, both end surfaces of the guide ring 22 in the axial direction are in contact with the front lid 20 and the inner ring 11 of the rolling bearing 10, respectively.
[0037]
Therefore, even when an axial load is applied from the shaft end 2 or when an axial load is generated due to a frictional force generated by the screwing of the fixing bolt 26, the axial load is guided to the tapering 24 and the guide. It can be carried on the ring 22, and it can be suppressed that an axial load is directly applied to the fixing bolt 26. Further, loosening of the fixing bolt 26 due to temperature change can be prevented.
Furthermore, by providing the sealing seal 12 on the outer diameter side of the guide ring 22, an increase in the number of parts can be suppressed.
[0038]
FIG. 7 shows a second embodiment according to the present invention. In the embodiments described below, members having the same configuration / action as those already described are denoted by the same or corresponding reference numerals in the drawings, and description thereof is simplified or omitted.
The fixed structure of the rolling bearing of this embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that it is applied to the sealed cylindrical rolling bearing 50. With this configuration, the same effect as described above can be obtained.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a rolling bearing fixing structure capable of preventing an axial load from being directly applied to a fixing member such as a bolt.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing a rolling bearing fixing structure according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an experimental apparatus for measuring a tensile force (bolt tension) applied to a fixing bolt.
FIG. 3 is a graph showing changes in bolt tension measured by the experimental apparatus of FIG. 2;
4 is a graph showing changes in tensile strength of fixing bolts measured using the experimental apparatus of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an experimental apparatus for measuring the looseness of fixing bolts.
6 is a graph showing a change in bolt tension in a temperature cycle measured by the experimental apparatus shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing a rolling bearing fixing structure according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an essential part showing an example of a conventional structure for fixing an axle bearing of a railway vehicle.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part showing another example of a conventional structure for fixing an axle bearing of a railway vehicle.
10 is a cross-sectional view of a principal part showing a rolling bearing fixing device disclosed in Patent Document 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1 axle (axle)
2 Shaft end 2a Tapered outer surface 10 Axle bearing 11 Inner ring 12 Sealing means (sealing seal)
13 Case 14 Inner ring spacer 15 Outer ring 16 Cage 17 Cylindrical roller 20 Front cover 21 Rear cover 21a Outer surface 22 Guide ring 22a Outer surface 22b Inner surface 23 Through hole 24 Taper ring 24a Inner surface 24b Outer surface 25 Screw hole 26 Fixing bolt 27 Non-turn washer

Claims (2)

軸と、該軸を回転自在に支持する転がり軸受とを備え、該転がり軸受の内輪を前記軸に固定する転がり軸受の固定構造であって、
前記軸の軸端部の端面を覆うように設けられ、軸方向に貫通する貫通孔を有する前蓋と、
前記軸に形成された段部と、転がり軸受の内輪の軸方向端面との間に設けられた後蓋と、
前記軸の軸端部の外径面に嵌合され、軸方向視断面で分割されたテーパリングと、
前記テーパリングの外径面に取り付けられた案内リングとを備え、
前記軸の軸端部の外径面が前記前蓋に向かって径が大きくなるように形成されたテーパ形状であり、前記テーパリングの内径面が前記前蓋に向かって径が大きくなるように形成されたテーパ形状であり、ボルトが前記前蓋の前記貫通孔を介して前記テーパリングに形成されたネジ穴に締め回されることで前記テーパリングが前蓋側に移動しつつ外径側に拡がって、前記案内リングの内径面と前記テーパリングの外径面とが締め合わされており、且つ、前記案内リングの一方の軸方向端部が前記前蓋に当接し、他方の軸方向端部が前記内輪に当接していることを特徴とする転がり軸受の固定構造。
A rolling bearing fixing structure comprising a shaft and a rolling bearing that rotatably supports the shaft, and fixing an inner ring of the rolling bearing to the shaft,
A front lid provided so as to cover the end face of the shaft end portion of the shaft, and having a through hole penetrating in the axial direction;
A rear lid provided between the step formed on the shaft and the axial end surface of the inner ring of the rolling bearing;
A taper ring that is fitted to the outer diameter surface of the shaft end portion of the shaft and divided in an axial view section;
A guide ring attached to the outer diameter surface of the taper ring,
The outer diameter surface of the shaft end portion of the shaft has a tapered shape formed so that the diameter increases toward the front lid, and the inner diameter surface of the taper ring increases in diameter toward the front lid. An outer diameter side while the taper ring is moved to the front lid side by being tightened to a screw hole formed in the taper ring through the through hole of the front lid. The inner diameter surface of the guide ring and the outer diameter surface of the tapered ring are fastened together, and one axial end of the guide ring abuts the front lid, and the other axial end. A structure for fixing a rolling bearing, wherein a portion is in contact with the inner ring.
前記転がり軸受の外輪に固定された筒状のケースが設けられ、前記案内リングの外径面と前記ケースとの間にシール手段が設けられていることを特徴とする請求項1記載の転がり軸受の固定構造。2. The rolling bearing according to claim 1, wherein a cylindrical case fixed to the outer ring of the rolling bearing is provided, and a sealing means is provided between the outer diameter surface of the guide ring and the case. Fixed structure.
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