JP5434519B2

JP5434519B2 - 複列円錐ころ軸受装置

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Publication number: JP5434519B2
Application number: JP2009266586A
Authority: JP
Inventors: 武司寺本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: JP2011112083A

Description

本発明は、例えば、鉄道車両等の車軸を支持するために用いられる複列円錐ころ軸受装置に関する。

例えば鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受装置には、従来、車軸の端部に配置された複列円錐ころ軸受と、この複列円錐ころ軸受の軸方向両端外側に配置された一対の密封装置とを備えた複列円錐ころ軸受装置が使用されている（特許文献１参照）。
図４は、従来の複列円錐ころ軸受装置の一例を示す部分断面図である。この複列円錐ころ軸受装置１００は、車軸１０１に外嵌された一対の内輪１０２と、車両側に固定された外輪１０３と、外輪１０３と各内輪１０２との間にそれぞれ配置された円錐ころ１０４と、一対の内輪１０２の軸方向両側にて車軸１０１に外嵌された一対の環状部材１０５と、軸受内部を密封するための一対の密封装置１０６とを備えている。密封装置１０６により密封された軸受内部には、潤滑剤としてグリース１０７が封入されている。グリース１０７は、例えば外輪１０３の内周の軸方向中央部に沿って、全周に亘って充填されている。

特開２００５−３２５８６６号公報

従来の複列円錐ころ軸受装置１００では、軸受内部に封入されたグリース１０７が、車軸１０１の回転によって一対の密封装置１０６間を自由に移動することができる。このため、車軸Ｓを高速回転させた場合、グリース１０７が、外輪１０３の両端部と内輪１０２の両端部との間および密封装置１０６の内部に形成された一対の環状スペース１０８のうちの一方側の環状スペース１０８に集中することがある。そして、この環状スペース１０８にグリース１０７が過度に滞留すると、車両側に固定された外輪１０３や密封装置１０６と車軸１０１側に固定された内輪１０２や環状部材１０５との相対回転によってグリース１０７は激しく撹拌されて発熱し、グリースは著しく劣化することがある。この場合、軸受の潤滑不良が生じ、軸受の耐久性が低下するという問題があった。
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたものであり、軸受内部に封入した潤滑剤が密封装置の近傍に過度に滞留するのを抑制することができる複列円錐ころ軸受装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の複列円錐ころ軸受装置は、それぞれ軸方向の端部に向かって拡径する一対の外輪軌道が内周に並設された外輪と、外周に前記各外輪軌道に対向する内輪軌道をそれぞれ有するとともに、軸方向に隣接して配置された一対の内輪と、前記外輪と前記各内輪との間に転動自在にそれぞれ配設された複数の円錐ころと、前記外輪と前記各内輪との間に形成された環状空間の軸方向両端をそれぞれ密封する一対の密封装置と、を備えた複列円錐ころ軸受装置であって、前記内輪と一体回転可能に設けられ、前記環状空間を軸方向一方側の第１外輪軌道が面する第１空間と軸方向他方側の第２外輪軌道が面する第２空間とに仕切る仕切部材を備え、前記仕切部材は、径方向外方に延びる円環状の仕切基部と、前記仕切基部の外周部から軸方向の端部側に向かってそれぞれ前記外輪の内周との間に所定の隙間を設けた状態で延びる第１および第２環状部と、を有し、前記第１および第２環状部の径方向内方に、それぞれ潤滑剤が封入されていることを特徴とする。

本発明によれば、外輪と内輪との間の環状空間を、仕切部材によって第１外輪軌道が面する第１空間と第２外輪軌道が面する第２空間とに仕切り、この第１および第２空間にそれぞれ潤滑剤を封入しているので、回転軸の高速回転により一方の空間に封入された潤滑剤が他方の空間へ大量に移動するのを仕切部材によって規制することができる。これにより、潤滑剤が一方の密封装置の内部および近傍に過度に滞留することに起因して、潤滑剤が激しく撹拌されて発熱することにより著しく劣化するのを抑制することができる。この結果、潤滑不良により軸受の耐久性が低下するのを抑制することができる。

また、仕切部材側の第１および第２環状部の各径方向内方にそれぞれ潤滑剤を封入しているので、潤滑剤を外輪内周に沿って直接封入する場合に比べて、一方の空間の潤滑剤が他方の空間へ大量に移動するのをさらに効果的に規制することができる。
また、前記仕切部材が、一対の前記内輪に挟持されていることが好ましい。この場合、一対の内輪により仕切部材の軸方向への移動を容易に規制することができる。

また、前記第１および第２環状部には、前記潤滑剤を当該各環状部の内周側から前記外輪の内周側に供給するための貫通孔が形成されていることが好ましい。
この場合、各環状部の径方向内方に封入されている潤滑剤を、内輪および仕切部材の回転に伴う遠心力によって、各貫通孔を通して外輪の内周側に供給することができ、この供給した潤滑剤を、前記第１および第２環状部と前記外輪の内周との間の隙間を通して、外輪軌道に安定的に供給することができる。

本発明によれば、潤滑剤が一方の密封装置の近傍に過度に滞留することに起因して、潤滑剤が激しく撹拌されて発熱することにより著しく劣化するのを抑制することができる。この結果、潤滑不良により軸受の耐久性が低下するのを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る複列円錐ころ軸受装置の断面図である。複列円錐ころ軸受装置に備えられた仕切部材を示す図１の要部拡大断面図である。本発明の第２の実施形態に係る仕切部材を示す要部拡大断面図である。従来の複列円錐ころ軸受装置の断面図である。

以下、本発明の複列円錐ころ軸受装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る鉄道車両用の複列円錐ころ軸受装置の構成を示す断面図である。この複列円錐ころ軸受装置１は、鉄道車両の車軸（回転軸）２を車体に対して回転自在に支持するものである。

図１において、複列円錐ころ軸受装置１は、前記鉄道車両の車輪が一体回転可能に固定される車軸２の端部に外嵌固定された複列円錐ころ軸受１０と、この円錐ころ軸受１０の両端を密封する一対の密封装置２０と、を備えている。なお、本明細書においては、円錐ころ軸受１０の軸方向中央から軸方向両側に向かう方向を軸方向外方（軸方向外側）といい、複列円錐ころ軸受１０の軸方向両側から軸方向中央に向かう方向を軸方向内方（軸方向内側）という。

複列円錐ころ軸受１０は、車両側に固定される外輪１１と、車軸２に一体回転可能に固定された一対の内輪１２，１３と、これら内外輪間に転動自在かつ複列に配置された転動体としての円錐ころ１４，１５と、円錐ころ１４，１５をそれぞれ保持する保持器１６，１７とを備えている。
外輪１１は、軸受鋼や浸炭鋼等の軸受用鋼を用いて円筒状に一体的に形成された部材であり、その内周には、軸方向外側（端部）に向かって拡径するテーパ状の一対の外輪軌道である軸方向一方側の第１外輪軌道１１ａおよび軸方向他方側の第２外輪軌道１１ｂが形成されている。

一対の内輪１２，１３は、前記軸受用鋼等を用いて円筒状に形成された部材であり、車軸２に外嵌固定されている。各内輪１２，１３の外周には、上記の各外輪軌道１１ａ，１１ｂに個別に対向する内輪軌道１２ａ，１３ａが形成されている。外輪軌道１１ａ，１１ｂと、内輪軌道１２ａ，１３ａとの間には、上述の円錐ころ１４，１５が転動自在に配置されており、外輪１１及び各内輪１２，１３は、互いに相対回転自在である。

密封装置２０は、外輪１１の軸方向両端に固定されており、外輪１１と内輪１２，１３との間の環状空間を密封するためのシール部材２１と、このシール部材２１を外輪１１の軸方向外側で保持するシールケース２２とを備えている。
シールケース２２は、例えば、ＳＰＣＣ等の冷延鋼板をプレス加工により屈曲することによって形成された部材であり、外輪１１の肩部１１ｃの内周面に圧入された筒状の固定部２３と、この固定部２３の軸方向外端部から径方向内方へ延びる円環部２５と、この円環部２５の径方向内端部から軸方向外方へ延びるとともにシール部材２１を外輪１１の端面よりも軸方向外側で保持する保持部２４とを有している。

シール部材２１は、保持部２４の内周面に固定保持されており、後述する車軸２に外嵌固定された環状部材３０，３１の外周面に摺接するシールリップ（図示せず）を有している。シール部材２１は、前記シールリップによって、外輪１１に挿入固定されたシールケース２２と、環状部材３０，３１の外周面との間を密封し、内輪１２，１３と外輪１１との間に形成された環状空間の軸方向両端を密封している。

複列円錐ころ軸受装置１の両端には、車軸２に一体回転可能に外嵌固定された上述の環状部材３０，３１が配置されている。車軸２の基端部側（図１の右側）に配置されている環状部材３１は、車軸２に形成されている段部２ａに当接しており、軸方向基端側への移動が規制されている。さらに、車軸２の先端部には、ボルト３２によって固定された蓋部材３３が配置されている。この蓋部材３３は、車軸２の先端部側に配置された環状部材３０に当接して配置されており、複列円錐ころ軸受装置１およびその両端に配置された環状部材３０，３１を車軸２の段部２ａとの間で挟持し、複列円錐ころ軸受装置１の軸方向位置を保持している。

また、この環状部材３０，３１には、それぞれ、径外方向に突出した環状の凸部３０ａ，３１ａが形成されている。この凸部３０ａ，３１ａには、それぞれ、シールケース２２の保持部２４の先端から軸方向に延ばされた筒部２２ｃが挿入される環状溝部３０ａ１，３１ａ１が形成されている。この環状溝部３０ａ１，３１ａ１と、これに挿入される筒部２２ｃとは、ラビリンスシールを構成しており、シールケース２２と、環状部材３０，３１との間の密封性をより高めている。

前記複列円錐ころ軸受１０の内部には、密封された前記環状空間の軸方向中央部を、軸方向一方側の第１外輪軌道１１ａが面する第１空間Ｓ１と軸方向他方側の第２外輪軌道１１ｂが面する第２空間Ｓ２とに仕切る仕切部材４０が配置されている。
図２は、図１の仕切部材４０を拡大して示す断面図である。仕切部材４０は、断面略Ｔ字形に形成されており、径方向に延びる仕切基部４１と、仕切基部４１の外周部から軸方向外側に向かって延びる一対の第１環状部４２および第２環状部４３とを備えている。

仕切基部４１は、円環状に形成されており、その軸方向中心は、複列円錐ころ軸受１０の軸方向中心線Ｘ上に配置されている。仕切基部４１は、その内周面４１ａが車軸２の外周面２ｂに外嵌固定されているとともに、一対の内輪１２，１３の軸方向内側の端面１２ｂ，１３ｂに挟持されている。これにより、仕切基部４１は、車軸２によって径方向への移動が規制され、各内輪１２，１３の端面１２ｂ，１３ｂによって軸方向への移動が規制されている。

第１環状部４２および第２環状部４３は、前記中心線Ｘを挟んで線対称に形成されている。各環状部４２，４３は、仕切基部４１の外周部から軸方向外側に向かって延びる第１および第２円筒部４２ａ，４３ａと、各円筒部４２ａ，４３ａの軸方向外側端から径方向内側に延びる第１および第２円環部４２ｂ，４３ｂとを有している。第１および第２円筒部４２ａ，４３ａの各外周面４２ｃ，４３ｃは、外輪１１の内周面１１ｄとの間に、所定の隙間６０，６１を設けて配置されている。また、各環状部４２，４３の径方向内方に位置する各円筒部４２ａ，４３ａの内周面４２ｄ，４３ｄと、仕切基部４１の軸方向両側面４１ｂ，４１ｃとの角部には、それぞれ潤滑剤として略同量のグリース５０，５１が全周に亘って充填されている。

第１および第２環状部４２，４３の内方に充填されたグリース５０，５１は、車軸２の高速回転に伴う遠心力によって、内周面４２ｄ，４３ｄに付勢されて変形し、共に軸方向両側へ移動しようとする。そのうち、軸方向内側へ移動しようとするグリース５０，５１は、それぞれ仕切基部４１の両側面４１ｂ，４１ｃによってその移動が規制される。これにより、前記充填されたグリース５０（５１）が、一方の空間Ｓ１（Ｓ２）から他方の空間Ｓ２（Ｓ１）へ大量に移動するのを規制することができる。

第１および第２円筒部４２ａ，４３ａには、それぞれ径方向に貫通する第１および第２貫通孔４２ｅ，４３ｅが周方向に所定間隔をあけて複数形成されている。これにより、各円筒部４２ａ，４３ａの径方向内方に封入されたグリース５０，５１を、車軸２の高速回転に伴う遠心力によって、それぞれ第１および第２貫通孔４２ｅ，４３ｅを通して、外輪１１の内周面１１ｄに供給することができる。そして、この供給したグリース５０，５１は、前記隙間６０，６１を通して、外輪軌道１１ａ，１１ｂに供給される。

以上のように構成された本実施形態の複列円錐ころ軸受装置によれば、軸受内部の環状空間の中央部を、仕切部材４０によって軸方向中央を挟んで第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とに仕切っているので、車軸２の高速回転によって、一方の空間Ｓ１（Ｓ２）に封入されているグリース５０（５１）が他方の空間Ｓ２（Ｓ１）へ大量に移動するのを、仕切部材４０によって規制することができる。したがって、グリース５０（５１）が密封装置２０の内部および円錐ころ軸受１０の端部に形成された環状スペースＳ２ａ（Ｓ１ａ）に過度に滞留することに起因して、グリース５０，５１が激しく撹拌されて発熱することにより著しく劣化するのを抑制することができる。この結果、潤滑不良により複列円錐ころ軸受１０の耐久性が低下するのを抑制することができ、複列円錐ころ軸受装置１の耐久性を向上させることができる。

また、仕切部材４０の仕切基部４１を、一対の内輪１２，１３の端面１２ｂ，１３ｂにより挟持するようにしたので、仕切部材４０の軸方向への移動を一対の内輪１２，１３によって、容易に規制することができる。
また、仕切部材４０の第１および第２環状部４２，４３の内周内方にそれぞれグリース５０，５１を封入するようにしたので、グリース５０，５１を外輪１１内周に直接封入する場合に比べて、一方の空間Ｓ１（Ｓ２）のグリース５０（５１）が他方の空間Ｓ２（Ｓ１）へ大量に移動するのをさらに効果的に規制することができる。
また、第１および第２環状部４２，４３の各径方向内方に封入されたグリース５０，５１を、車軸２の回転に伴う遠心力によって、貫通孔４２ｅ，４３ｅおよび隙間６０，６１を通して、外輪軌道１１ａ，１１ｂに安定的に供給することができる。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る鉄道車両用の複列円錐ころ軸受装置の仕切部材を拡大して示す断面図である。以下、この実施形態について説明する。なお、この実施形態のうち、第１の実施形態と同一構成であるものは、第１の実施形態と同一符号で示す。
第２の実施形態の仕切部材４０は、仕切基部４１の内周端に、軸方向両側にそれぞれ延びる円筒状の第１嵌合部４４および第２嵌合部４５が一体形成されている点で、第１の実施形態と異なる。

第１嵌合部４４および第２嵌合部４５は、中心線Ｘを挟んで線対称に形成され、一対の内輪１２，１３と一体回転可能に設けられている。具体的には、各嵌合部４４，４５の内周面は、各内輪１２，１３の外周面の軸方向内側に形成された被嵌合面１２ｃ，１３ｃにそれぞれ外嵌固定されている。被嵌合面１２ｃ，１３ｃの軸方向外側には、径方向外方に延びる規制面１２ｄ，１３ｄが形成されており、この各規制面１２ｄ，１３ｄに各嵌合部４４，４５の軸方向外側の端面がそれぞれ当接している。これにより、仕切基部４１は、各内輪１２，１３の被嵌合面１２ｃ，１３ｃによって径方向への移動が規制され、各内輪１２，１３の規制面１２ｄ，１３ｄによって軸方向への移動が規制されている。

以上のように構成された本実施形態の複列円錐ころ軸受装置によれば、仕切部材４０を各内輪１２，１３の外周面に嵌合することにより、当該仕切部材４０を軸方向および径方向への移動を規制し、かつ内輪１２，１３と一体回転可能とすることができるので、仕切部材４０を簡単に装着することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されることなく適宜変更可能である。例えば上記各実施形態では、仕切部材４０は、仕切基部４１と第１および第２環状部４２，４３とを有しているが、少なくとも仕切基部４１を有していればよい。
また、第１および第２環状部４２，４３の貫通孔４２ｅ，４３ｅは、必要に応じて形成されていればよい。

１：複列円錐ころ軸受装置、２：車軸（回転軸）、１１：外輪、１１ａ：第１外輪軌道、１１ｂ：第２外輪軌道、１２，１３：内輪、１２ａ，１３ａ：内輪軌道、１４，１５：円錐ころ、２０：密封装置、４０：仕切部材、４１：仕切基部、４２：第１環状部、４３：第２環状部、４２ｅ：第１貫通孔（貫通孔）、４３ｅ：第２貫通孔（貫通孔）、５０，５１：潤滑剤、６０，６１：隙間、Ｓ１：第１空間、Ｓ２：第２空間

Claims

それぞれ軸方向の端部に向かって拡径する一対の外輪軌道が内周に並設された外輪と、
外周に前記各外輪軌道に対向する内輪軌道をそれぞれ有するとともに、軸方向に隣接して配置された一対の内輪と、
前記外輪と前記各内輪との間に転動自在にそれぞれ配設された複数の円錐ころと、
前記外輪と前記各内輪との間に形成された環状空間の軸方向両端をそれぞれ密封する一対の密封装置と、を備えた複列円錐ころ軸受装置であって、
前記内輪と一体回転可能に設けられ、前記環状空間を軸方向一方側の第１外輪軌道が面する第１空間と軸方向他方側の第２外輪軌道が面する第２空間とに仕切る仕切部材を備え、
前記仕切部材は、径方向外方に延びる円環状の仕切基部と、前記仕切基部の外周部から軸方向の端部側に向かってそれぞれ前記外輪の内周との間に所定の隙間を設けた状態で延びる第１および第２環状部と、を有し、
前記第１および第２環状部の径方向内方に、それぞれ潤滑剤が封入されていることを特徴とする複列円錐ころ軸受装置。
前記仕切部材が、一対の前記内輪に挟持されている請求項１に記載の複列円錐ころ軸受装置。
前記第１および第２環状部には、前記潤滑剤を当該各環状部の内周側から前記外輪の内周側に供給するための貫通孔が形成されている請求項１または２に記載の複列円錐ころ軸受装置。