JP5187158B2 - 鉄道車両用車軸装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の車軸と、軸箱と、その車軸を軸箱に対して回転自在に支持する転がり軸受とを備える鉄道車両用車軸装置に関する。

鉄道車両の車軸には数トン〜数１０トンからなる車両の重量がラジアル荷重として加わるから、車軸の両端が下方に沈み、中央が膨らんだ状態（ベンディング）で回転することが知られている。

そして、鉄道車両の車軸と、その車軸に外嵌された転がり軸受と、上記車軸に外嵌されると共に、上記転がり軸受に軸方向に当接する環状の後蓋とを備える鉄道車両用車軸装置において、上記ベンディングの影響で、上記内輪の軸方向の端面と、その端面に当接している後蓋の軸方向の端面との間に、半径方向に微小な相対往復すべり運動、すなわちフレッチングが起こり、それらの端面に微小摩耗が生じることが知られている。そして、そのフレッチングによって生じた摩耗粉が、軸受が配置されている潤滑剤封入室内に浸入して、軸受寿命を短くすることが知られている。

上記フレッチング摩耗を抑制できる鉄道車両用車軸装置としては、特開平８−１２８４５１号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この鉄道車両用車軸装置は、車軸に設置された転がり軸受の内輪と、後蓋との接触面に、潤滑剤を介在させて、上記フレッチングによるフレッチング摩耗を抑制している。しかしながら、この対策では、フレッチング摩耗を十分に抑制することが困難である。
特開平８−１２８４５１号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、内輪の端面およびその内輪の端面に当接する位置決め部材の端面に、フレッチング摩耗が発生しにくい鉄道車両用車軸装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の鉄道車両用車軸装置は、
鉄道車両の車軸と、
軸箱と、
上記車軸の外周面に嵌合される内輪と、
上記軸箱の内周面に嵌合される外輪と、
上記内輪の軌道面と、上記外輪の軌道面との間に配置された転動体と、
上記車軸の外周面上に配置されると共に、上記内輪を上記車軸に対して軸方向に位置決めする環状の位置決め部材と
を備え、
上記位置決め部材の軸方向の上記内輪側の端部は、互いに周方向に間隔をおいて位置すると共に、軸方向に突出する複数の突出部を有し、
上記各突出部の軸方向の上記内輪側の端面は、上記内輪の軸方向の端面に接触していることを特徴としている。

本発明によれば、位置決め部材において周方向に不連続な複数の突出部の端面が内輪の端面に接触する構成であって、位置決め部材において内輪に接触する部分の径方向および周方向の剛性が高くなくて、位置決め部材において径方向および周方向の柔軟性が高い部分が内輪の端面に接触する構成であるから、位置決め部材の内輪側の端面、すなわち、突出部の端面を、内輪に摩擦係合することができる。したがって、車軸にベンディングが発生したとしても、各突出部が適宜適切に変形して、そのベンディングを吸収し、上記突出部の端面が内輪の端面に対して微小移動することが殆どない。すなわち、車軸にベンディングが発生したとしても、突出部の端面と内輪の端面との間の静止摩擦力によって、上記突出部の端面が内輪の端面に対して微小移動することが殆どない。したがって、内輪の端面にフレッチングが発生することを格段に抑制することができる。

本発明の鉄道車両用車軸装置によれば、位置決め部材において、径方向および周方向の剛性が高くなくて径方向および周方向の柔軟性が高い部分が内輪の端面に接触する構成であるから、車軸にベンディングが発生したとしても、突出部の端面と内輪の端面との間の静止摩擦力によって、上記突出部の端面が内輪の端面に対して微小移動することが殆どない。したがって、内輪の端面にフレッチングが発生することを格段に抑制することができる。

以下、この発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の鉄道車両用車軸装置の軸方向の模式断面図である。

この鉄道車両用車軸装置は、鉄道車両の一部を構成している。この鉄道車両用車軸装置は、車軸１と、軸箱９と、転がり軸受の一例としての複列円錐ころ軸受２と、位置決め部材の一例としての後蓋３と、油切り４とを備える。

上記複列円錐ころ軸受２は、車軸１を回転自在に支持している。上記複列円錐ころ軸受２は、第１内輪６、第２内輪７、外輪８、転動体としての複数の第１円錐ころ１０、および、転動体としての複数の第２円錐ころ１１を有する。上記第１内輪６と第２内輪７とは、複合内輪を構成している。

上記車軸１は、円筒外周面部１４と、拡径外周面部１７とを有し、上記拡径外周面部１７は、円筒外周面部１４につながっている。上記拡径外周面部１７は、軸方向に円筒外周面部１４から離れるにしたがって、外径が大きくなっている。上記拡径外周面部１７は、軸方向の断面において、略放物線状の形状を有している。

上記第１内輪６は、外周に円錐軌道面２１を有する。上記第２内輪７は、外周に円錐軌道面２２を有している。上記第１内輪６の円錐軌道面２１の外径は、第２内輪７の円錐軌道面２２側にいくにしたがって小さくなり、上記円錐軌道面２２の内径は、上記円錐軌道面２１側にいくにしたがって小さくなっている。上記第１内輪６と第２内輪７とは、内径が同一であり、第１内輪６の円錐軌道面２１の小径側の端面は、第２内輪７の円錐軌道面２２の小径側の端面に当接している。

一方、上記外輪8は、軸箱９の内周面に嵌合されている。上記外輪８は、軸方向に隣接する第１円錐軌道面３１および第２円錐軌道面３２を有している。上記第１円錐軌道面３１の内径は、第２円錐軌道面３２側にいくにしたがって小さくなり、第２円錐軌道面３２の内径は、第１円錐軌道面３１側にいくにしたがって小さくなっている。

上記複数の第１円錐ころ１０は、第１内輪６の円錐軌道面２１と、外輪８の第１円錐軌道面３１との間に、第１保持器４１に保持された状態で、周方向に間隔を隔てられて配置されている。また、上記複数の第２円錐ころ１１は、第２内輪７の第１円錐軌道面２２と、外輪８の第２円錐軌道面３２との間に、第２保持器４２に保持された状態で、周方向に間隔を隔てられて配置されている。

上記後蓋３は、環状部材であり、車軸１の拡径外周面部１７に対応する形状を有する拡径内周面部４４を有している。上記後蓋３の拡径内周面部４４が、車軸１の拡径外周面部１７に嵌り込むことにより、上記後蓋３を、車軸１の所定位置に固定するようになっている。

上記後蓋３の軸方向の第２内輪７側の端部は、軸方向に第２内輪７側に突出する複数の突出部４７を有する。上記複数の突出部４７は、後蓋３の周方向に互いに間隔をおいて位置している。上記各突出部４７の軸方向の第２内輪７側の端面は、第２内輪７の軸方向の端面に接触している。

上記油切り４は、環状部材であり、複列円錐ころ軸受２の後蓋３側とは反対側に位置している。上記油切り４の軸方向の一方の側の端面は、第１内輪６の第２内輪７側とは反対側の端面に対向している。上記油切り４は、車軸１の端部にネジで固定された前蓋２２によって、後蓋３側に力を付与されている。上記油切り４および後蓋３で、複列円錐ころ軸受２を挟み込むことにより、複列円錐ころ軸受２を軸方向に位置決めしている。

上記外輪８の軸方向の一端部の内周面には、筒状のシールケース３７が、取り付けられ、外輪８の軸方向の他端部の内周面には、筒状のシールケース３８が取り付けられている。また、上記シールケース３７と油切り４との間は、密封装置８０で密封され、シールケース３８と後蓋３との間は、密封装置８１で密封されている。

図２は、後蓋３の突出部４７周辺を示す斜視図である。

全ての突出部４７は、略同一に形作られている。図２に示すように、径方向の外方から見たとき、各突出部４７は略矩形の形状をしている。また、周方向に隣接する突出部４７の周方向の距離は、全て同一になっている。上記各突出部４７において、径方向の外方の第１面６０は、円筒面の一部からなっており、径方向の内方の第２面６２も、円筒面の一部からなっている。周方向に隣接する突出部４７の周方向の距離は、突出部４７の軸方向の寸法の１／３以下に設定されている。

図２に示すように、上記後蓋３は、円筒外周面５０を有する。この円筒外周面５０は、径方向に広がる段部７０を介して突出部４７に連なっている。この円筒外周面５０には、上記密封装置８１（図１参照）が摺接するようになっている。

また、上記各突出部４７は、略等脚台形の平面形状を有する軸方向の端面５３を有する。この端面５３は、第２内輪７（図１参照）の端面に接触して、その第２内輪７の端面と摩擦係合するようになっている。

図３は、この鉄道車両用車軸装置がベンディングを受けている状態を、誇張して描いた模式断面図である。

図３に示すように、荷重によって、鉄道車両用車軸装置に曲げが発生すると、周方向に非連続であって、剛性が過大でなくて柔軟性に富んだ複数の突出部４７の夫々が、その曲げを吸収するように変形する。そして、鉄道車両用車軸装置に曲げが発生した場合においても、突出部４７の端面５３（図２参照）と第２内輪７の端面９０との間の静止摩擦力によって、突出部４７の端面５３が第２内輪７の端面に対して移動することがないようになっている。

上記実施形態の鉄道車両用車軸装置によれば、上記後蓋３において周方向に不連続な複数の突出部４７の端面５３が第２内輪７の端面９０に接触する構成であって、後蓋３において、径方向および周方向の剛性が高くなくて径方向および周方向の柔軟性が高い部分が第２内輪７の端面９０に接触する構成であるから、車軸１にベンディングが発生したとしても、各突出部４７が適宜適切に変形して、そのベンディングを吸収し、突出部４７の端面５３が第２内輪７の端面９０に対して微小移動することが殆どない。すなわち、上記車軸１にベンディングが発生したとしても、突出部４７の端面５３と第２内輪７の端面９０との間の静止摩擦力によって、突出部４７の端面５３が第２内輪７の端面９０に対して微小移動することが殆どない。したがって、上記第２内輪７の端面９０にフレッチングが発生することを格段に抑制することができる。

尚、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、複数の略同一の突出部４７を周方向に等間隔に配置したが、この発明では、複数の突出部は、周方向に等間隔に配置されなくても良い。また、この発明では、複数の突出部は、全てが同一でなくても良い。尚、上記実施形態のように、周方向に隣接する突出部の周方向の距離を、突出部の軸方向の寸法の１／３以下に設定すると、車軸の曲げに対する突出部の追随性を良くすることができて好ましい。

また、上記実施形態の鉄道車両用車軸装置では、転がり軸受が、複列の円錐ころ軸受２であったが、この発明では、転がり軸受において、転動体は、軸方向に一列または複数列配置されていても良く、かつ、転動体は、円錐ころ、円筒ころ、または、円錐ころと円筒ころ、玉と円筒ころとの組み合わせであっても良い。また、外輪または内輪は、一体型であっても、複数の環状部材からなる複合型であってもどちらでも良い。

本発明の一実施形態の鉄道車両用車軸装置の軸方向の模式断面図である。 後蓋の突出部の周辺を示す斜視図である。 この鉄道車両用車軸装置がベンディングを受けている状態を、誇張して描いた模式断面図である。

符号の説明

１ 車軸
２ 複列円錐ころ軸受
３ 後蓋
４ 油切り
６ 第1内輪
７ 第2内輪
８ 外輪
９ 軸箱
１０ 第１円錐ころ
１１ 第２円錐ころ
４７ 突出部
５３ 突出部の軸方向の内輪側の端面
９０ 第２内輪の軸方向の端面

Claims (1)

1. 鉄道車両の車軸と、
   軸箱と、
   上記車軸の外周面に嵌合される内輪と、
   上記軸箱の内周面に嵌合される外輪と、
   上記内輪の軌道面と、上記外輪の軌道面との間に配置された転動体と、
   上記車軸の外周面上に配置されると共に、上記内輪を上記車軸に対して軸方向に位置決めする環状の位置決め部材と
   を備え、
   上記位置決め部材の軸方向の上記内輪側の端部は、互いに周方向に間隔をおいて位置すると共に、軸方向に突出する複数の突出部を有し、
   上記各突出部の軸方向の上記内輪側の端面は、上記内輪の軸方向の端面に接触していることを特徴とする鉄道車両用車軸装置。

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