JPH10274245A - 鉄道車両用車軸軸受ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車軸と後ろ蓋との間の摩耗を抑制できる簡単
な構成の軸受ユニットを提供する。 【解決手段】 軸受１の内輪４に隣接して設けられる後
ろ蓋３と車軸２０の外周の間に、グリース１６等の潤滑
剤を介在させる。後ろ蓋３には、内径面３ａに潤滑剤溜
り溝１４を設け、この溝１４内にグリース１６を封入す
ると共に、後ろ蓋３の内径面３ａと車軸２０との間に生
じる空隙部分１５にグリース１６を封入する。空隙部分
１５に対応する後ろ蓋３の内径面部分３ａａは、勾配面
とする。後ろ蓋３の幅面が車軸２０の段面２０ｅに接す
る形式のものでは、これら後ろ蓋３の幅面と車軸断面２
０ｅの接触面にも、潤滑剤溜め凹部を形成して潤滑剤を
封入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両の車軸
に用いられる軸受ユニットに関し、特にその油切りまた
は後ろ蓋となる付属部品と車軸との間に生じる摩耗の抑
制構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の車軸軸受ユニットでは、図６
に示すように、軸受５１の内輪５２の両側に油切り５４
および後ろ蓋５５が設けられる。これら油切り５４およ
び後ろ蓋５５は、軸受５１の位置決めの他に、外輪５３
に設けられたオイルシール５６と対として用いられて軸
受内部の潤滑油またはグリースを保持する役目がある。
油切り５４および後ろ蓋５５の材質は、主に機械構造用
炭素鋼でオイルシール５６のリップとの接触面には高周
波焼入を施すのが一般的である。油切り５４の形状は、
同図に示すものに他に、図７に示すように幅面を車軸５
０の段面５０ａに当て、位置決めするタイプのものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】車軸５０には軸受５１
を介して車体重量が負荷され、撓みが発生する。この状
態で車軸５０が回転すると、車軸５０と後ろ蓋５５との
接触面ａ，ｂに隙間が生じ、その繰り返しにより、長時
間運転されると前記接触面ａ，ｂで車軸５０および後ろ
蓋５５に摩耗が発生する。図６の形式のものでは、後ろ
蓋５５は内径面における断面円弧状の斜面部５５ａとそ
の大径側の円筒面部５５ｂで車軸５０と接するようにな
っており、これらの部分５５ａ，５５ｂ、特に斜面部５
５ａでの接触面ａに摩耗が発生し易い。また、図７の形
式のものでは、後ろ蓋５５の幅面と車軸５０の段面５０
ａとの接触面ｃでも摩耗が発生し易い。現在のところ、
この摩耗は実用上の問題となっていないが、軸受の小型
化に伴い、軸径が細くなってきており、これに伴い、前
記の車軸５０の撓みによる摩耗の発生が問題となる。摩
耗対策として、後ろ蓋５４と内輪５２との接触面に対す
るものは当社でも提案したが（例えば特開平８−１２８
４５１号公報）、車軸５０と後ろ蓋５４との間の対策は
なされていない。

【０００４】この発明は、上記の課題を解消するもので
あり、車軸と油切りまたは後ろ蓋となる付属部品との間
の摩耗を抑制できる簡単な構成の鉄道車両用車軸軸受ユ
ニットを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の鉄道車両用車
軸軸受ユニットは、軸受の内輪に隣接して油切りまたは
後ろ蓋となる付属部品を車軸の外周に設けた鉄道車両用
車軸軸受ユニットにおいて、前記付属部品と車軸との間
に潤滑剤を介在させたものである。潤滑剤は、グリース
であっても、固形潤滑剤であっても良い。このように潤
滑剤を介在させることにより、車軸の回転により、潤滑
剤またはその中に含まれる油が、摩耗の発生する接触面
に流動し、この接触面の潤滑を良くして摩耗を抑制す
る。

【０００６】上記構成において、前記付属部品の内径面
に潤滑剤溜り溝を設け、この溝内に潤滑剤を封入しても
良い。このように潤滑剤溜り溝を設けることより、封入
される潤滑剤量を増やし、長期にわたって潤滑による摩
耗抑制機能を得ることができる。また、これらの構成に
おいて、前記付属部品が、車軸の外径面との間に空隙を
形成する内径面部分を有するものである場合に、前記内
径面部分を軸受から遠ざかる方向に大径となる勾配面に
形成し、前記空隙に潤滑剤を封入しても良い。このよう
に付属部品の潤滑剤を封入する内径面部分に勾配を持た
せることにより、潤滑剤が流動し易くなり、潤滑性が向
上して一層確実な摩耗防止が行える。

【０００７】これらの構成において、前記付属部品は、
車軸の軸方向に向く段面に幅面が接するものであっても
良い。この場合、この互いに接する付属部品の幅面およ
び車軸の段面の両方または片方に潤滑剤収容凹部を設
け、この潤滑剤収容凹部に潤滑剤を封入する。このよう
に車軸の段面に付属部品を接触させて位置決めする構成
とした場合、この接触部分で摩耗が生じやすくなるが、
このように接触面に潤滑剤収容凹部を設けて潤滑剤を封
入することにより、接触面の摩耗が抑制される。前記の
ように、車軸の軸方向に向く段面に付属部品の幅面を接
触させる構成とした場合に、この互いに接する付属部品
の幅面および車軸の段面の両方または片方に表面硬化層
を設けても良い。表面硬化層は、例えば高周波焼入れに
より形成される。このように表面硬化層を設けることに
よっても、摩耗の抑制効果が期待できる。表面硬化層が
高周波焼入れ層である場合は、その硬化処理が容易であ
り、量産性が良い。これらの各構成において、封入する
潤滑剤は、グリースの基油を含ませた発泡体としても良
い。このような固形潤滑剤を用いた場合も、基油を微量
ずつ連続して安定供給でき、効果的な摩耗防止が行え
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１と共
に説明する。この軸受ユニットは鉄道車両の車軸２０に
用いられるものであり、軸受１とその内輪４の両側に各
々接して設けられた付属部品である油切り２および後ろ
蓋３とで構成される。軸受１は、ころ軸受、詳しくは複
列の円すいころ軸受からなり、各列のころ６，６に対し
て設けた分割形の内輪４，４と、一体型の外輪５と、前
記ころ６，６と、保持器７と、前記両内輪４，４間に設
けられた内輪間座８とで構成される。軸受１の内外輪
４，５は軸受鋼製のものであり、油切り２および後ろ蓋
３は焼ならしを施した炭素鋼製のものである。

【０００９】油切り２は、車軸２０に取付けられて外周
にオイルシール９を摺接させるものであり、オイルシー
ル９は外輪５に幅方向に突出して取付けられたリング状
のシールカバー１０の内周に取付けられている。後ろ蓋
３は、車軸２０に軸受１よりも長さ方向の中央側で取付
られて外周にオイルシール１１を摺接させるものであ
り、オイルシール１１は外輪５に幅方向に突出して取付
けられたリング状のシールカバー１２の内周に取付けら
れている。このシールカバー１２および前記油切り２側
のシールカバー１０は、外輪１を取付けるハウジング
（図示せず）に取付けられたものであっても良い。

【００１０】この鉄道車両用車軸軸受ユニットは、この
前提構造の軸受ユニットにおいて、図１（Ｂ）に拡大し
てクロスハッチッグで示すように、後ろ蓋３の内径面３
ａに潤滑剤溜り溝１４を設け、この溝１４内と、後ろ蓋
３の内径部の空隙部分１５に潤滑剤としてグリース１６
を封入したものである。車軸２０の軸頭付近の形状は、
小径軸頭部２０ａから、断面が凹円弧状となる斜面部２
０ｂを介して次第に拡径し、中間径の円筒面部２０ｃお
よび大径側の断面凹円弧状の斜面部２０ｄ、および段面
２０ｅを介して通常径部２０ｆに続く形状とされてい
る。後ろ蓋３は、小径軸頭部２０ａの基端の近傍から、
前記中間径の円筒面部２０ｃにわたって被さる長さのも
のであり、その内径面３ａは、次の各内径面部分３ａａ
〜３ａｄからなる。すなわち、内径面３ａは、車軸２０
の小径軸頭部２０ａに遊嵌する内向きの鍔状となった最
小径部３ａａと、この最小径部３ａａから車軸２０の斜
面部２０ｂの中間まで続いて車軸２０の外径面との間に
前記空隙部分１５を形成する空隙部内径面部分３ａｂ
と、車軸２０の斜面部２０ｂの中間から最大径部までの
箇所に嵌合する断面円弧状の斜面部３ａｃと、車軸２０
の円筒面部２０ｃに嵌合する円筒面部３ａｄとからな
る。前記潤滑剤溜り溝１４は前記円筒面部３ａｄの内端
に設けてある。前記空隙部内径面部分３ａｂは、軸中間
部側へ次第に拡径する勾配面に形成してある。この空隙
部内径面部分３ａｂの勾配は、例えば５°程度とする。

【００１１】この構成の軸受ユニット１によると、この
ように後ろ蓋３と車軸２０の間にグリース１６を封入し
たため、車軸２０の回転に伴って封入グリース１６が後
ろ蓋３と車軸２０との接触面ａ，ｂに流動し、その潤滑
作用により、車軸２０および後ろ蓋３の摩耗が抑制され
る。そのため、従来行われていた再使用時のペーパーラ
ップ等による修正が不要となる。グリース１６は、この
種の後ろ蓋３内の小径側に一般に設けられる空隙部分１
５を利用すると共に、大径側に潤滑剤溜り溝１４を設け
て充填したため、後ろ蓋３の内径面３ａの全体にわた
り、良好な潤滑効果による摩耗抑制効果が得られる。す
なわち、車軸２０の摩耗の生じ易い斜面部２０ｂおよび
円筒面部２０ｃの良好な摩耗抑制効果が得られる。空隙
部分１５に対応する後ろ蓋３の内径面部分３ａｂは、前
記のように勾配面としたため、グリース１６の流動性が
良くなり、特に、車軸２０の斜面部２０ｂにおける接触
面ａの潤滑効果が一層向上する。そのため、摩耗の生じ
易い前記斜面部２０ｂの摩耗抑制効果が良好となる。こ
の斜面部２０ｂは、後ろ蓋３を車軸２０に対して軸方向
に位置決めする係止面ともなるため、この斜面部２０ｂ
の摩耗が抑制されることにより、軸受１の軸方向の精度
が保たれ、軸受寿命の低下が避けられる。したがって車
両の信頼性の向上、メンテナンスフリー化に繋がる。

【００１２】なお、前記実施形態では潤滑剤としてグリ
ース１６を用いたが、グリース１６の代わりに、含油発
泡体等の固形潤滑剤を用いても優れた潤滑効果が得られ
る。このような含油発泡体によると、長期間油膜を形成
し、さらに接触面の全体に均一な油分の供給を可能とす
ることができる。含油発泡体に含ませる油としては、グ
リースの基油等が用いられる。発泡体としては、例えば
東レダウコーニングシリコン株式会社のＳＥＦ１０等が
使用できる。この種の発泡体は、２液を混合，攪拌する
だけで、発泡硬化フォームとなり、加熱の必要がなく、
取扱いが簡便である。この含油発泡体等の固形潤滑剤
は、以下に示す各実施形態においてもグリースに代えて
使用することができる。

【００１３】図２はこの発明の他の実施形態を示す。こ
の例は、後ろ蓋３Ａが、車軸２０の段面２０ｅに接する
形状のものである場合に適用した例である。後ろ蓋３Ａ
の幅面と車軸２０の段面２０ｅとの接触面において、こ
れら後ろ蓋３Ａおよび車軸２０に円周溝状の潤滑剤収容
凹部１７，１８を対向して設け、この凹部１７，１８内
にグリース１６を封入してある。後ろ蓋３Ａおよび車軸
２０の潤滑剤収容凹部１７，１８は、いずれか片方のみ
を設けても良い。車軸２０の軸頭部付近は、図１の例と
同様に、小径軸頭部２０ａから、曲面状の斜面部２０
ｂ，中間径の円筒面部２０ｃ，大径側の曲面状の斜面部
２０ｄ，および段面２０ｅを介して通常径部２０ｆに続
いている。後ろ蓋３Ａの内径面３Ａａは、この例では、
最小径部３Ａａと、車軸２０の斜面部２０ｂに遊嵌する
空隙部内径面部分３Ａｂと、車軸２０の中間円筒面部２
０ｃに嵌合する円筒面部３Ａａｃと、車軸２０の大径側
斜面部２０ｄに遊嵌する空隙部内径面部３Ａａｄとで形
成されている。

【００１４】この構成の場合、後ろ蓋３Ａと車軸２０の
段面２０ｅとの接触面ｃに設けた潤滑剤収容凹部１７，
１８内の封入潤滑剤１６が、車軸２０の回転に伴って流
動することで、前記接触面ｃにおける車軸２０と後ろ蓋
３Ａの摩耗が、潤滑剤１６の潤滑作用で抑制される。こ
のように後ろ蓋３Ａが車軸２０の段面２０ｅに接する形
式のものでは、この接触面ｃで後ろ蓋３Ａの位置決めが
成されるが、この接触面ｃに摩耗が防止されることによ
り、軸受１の軸方向の精度が保たれ、軸受寿命の低下が
避けられる。

【００１５】車軸２０の段面２０ｅに対応して後ろ蓋３
Ａおよび車軸２０に設けられる潤滑剤収容凹部１７，１
８は、円周溝状のものに限らず、種々の形状のものとで
き、周方向複数箇所に設けたものであっても良い。例え
ば、潤滑剤収容凹部１７，１８は、図３（Ａ）に示すよ
うに、径方向に延びるスリットからなるものとしても良
い。この例では、後ろ蓋３Ａの幅面に設ける潤滑剤収容
凹部１７は、内径面から外径面の付近まで延び、外径面
に未開通のスリット形状としてある。車軸２０の段面２
０ｅに設ける潤滑剤収容凹部１８は、段面２０ｅの最小
径部から外径側へ延び、外径面に未開通のスリット形状
としてある。このように構成した場合も、前記と同様に
潤滑による摩耗抑制効果が得られる。

【００１６】また、車軸段面２０ｅに対応して後ろ蓋３
Ａまたは車軸２０に設けられる潤滑剤収容凹部１７，１
８は、図４に示すように渦巻き状の溝としても良い。こ
の場合、後ろ蓋３または車軸２０のいずれか片方だけに
潤滑剤収容凹部１７，１８を設けることが好ましい。ま
た、潤滑剤収容凹部１７，１８に充填する潤滑剤１６
は、前記の含油発泡体が好ましい。

【００１７】図３（Ｂ）はさらに他の実施形態を示す。
この例は、図２と共に前述した実施形態において、潤滑
剤収容凹部１７，１８を設けずに、車軸２０の段面２０
ｅの付近における後ろ蓋３Ａの内径面部分（斜面部３Ａ
ａｄ）と車軸２０の外径面（斜面部２０ｄ）との間の空
隙１９にグリース１６等の潤滑剤を介在させたものであ
る。このように構成した場合も、空隙１９のグリース１
６が、回転に伴って車軸２０の段面２０ｅと後ろ蓋３Ａ
との接触面ｃに流れることにより、この接触面ｃの潤滑
による摩耗抑制効果を得ることができる。この空隙１９
に潤滑剤を介在させる構成は、図２や図３（Ａ）の構成
と併用することもできる。

【００１８】図３（Ｃ）はさらに他の実施形態を示す。
この例は、図２と共に前述した実施形態において、潤滑
剤収容凹部１７，１８を設けずに、車軸２０の段面２０
ｅとこの段面２０ｅに接する後ろ蓋３Ａの幅面とに、表
面硬化層２１，２２を設けたものである。車軸２０およ
び後ろ蓋３Ａは、焼ならしを施した炭素鋼製のものであ
り、これに高周波焼入れで表面硬化層２１，２２を形成
してある。表面硬化層２１，２２は、高周波焼入れ層の
他、浸炭、浸炭窒化、窒化、または火炎焼入れによる硬
化層、あるいは物理気相成長法（ＰＶＤ）や化学気相成
長法（ＣＶＤ）等による薄膜の硬化層であっても良い。

【００１９】このように表面硬化層２１，２２を設けた
場合も、後ろ蓋３と車軸段面２０ｅとの接触面における
摩耗が防止され、これにより軸受１の隙間過大を無くす
ことができ、軸受１の信頼性を向上させることができ
る。表面硬化層２１，２２を高周波焼入れで形成する場
合、局部的な硬化処理が簡単に製造効率良く行え、硬化
処理に伴うコスト増加が少なくて済む。この表面硬化層
２１，２２の形成と、図２や図３（Ａ），（Ｂ）等の前
記各実施形態におけるグリース１６等の潤滑剤の封入構
造とは併用しても良い。

【００２０】図５は、前記各実施形態において、後ろ蓋
３と軸受内輪４との間に設ける摩耗防止構造の例を示
す。この例では、後ろ蓋３の内輪４と接する幅面に、渦
巻き状の溝からなる潤滑剤収容凹部２３を設けている。
この潤滑剤収容凹部２３は、図４（Ａ），（Ｂ）の実施
形態における潤滑剤収容凹部１７，１８と同様な渦巻き
形状としてある。ただし、潤滑剤収容凹部２３の加工始
点および終点となる渦巻きの内径側端および外径側端
は、後ろ蓋３の内径面および外径面にそれぞれ開通させ
ることが望ましい。また、潤滑剤収容凹部２３に封入す
る潤滑剤は、グリースでも良いが、この例では、前記の
含油発泡体を用いている。この構成の場合、渦巻き状の
溝からなる潤滑剤収容凹部２３に充填された発泡体から
グリースの基油が後ろ蓋３の幅面全体に微量ずつ連続し
て安定供給されることにより、後ろ蓋３と内輪４との接
触面ｄにおける摩耗が抑制される。この渦巻き状の潤滑
剤収容凹部２３は、図１の例における油切り２と内輪４
との間に適用することもできる。

【００２１】なお、前記各実施形態は、付属部品が後ろ
蓋３である場合につき説明したが、この発明は、油切り
２（図１）と車軸２０との間の摩耗防止にも適用するこ
とができる。

【００２２】

【発明の効果】この発明の鉄道車両用車軸軸受ユニット
は、軸受の内輪に隣接して油切りまたは後ろ蓋となる付
属部品を車軸の外周に設けた軸受ユニットにおいて、前
記付属部品と車軸との間に潤滑剤を介在させたため、車
軸の撓み等でこれら車軸と付属部品の間に生じる摩耗を
潤滑により抑制することができる。この発明の請求項２
記載の軸受ユニットは、付属部品の内径面に潤滑剤溜り
溝を設け、この溝内に潤滑剤を封入したため、封入可能
な潤滑剤量が増え、長期にわたって摩耗抑制効果が得ら
れる。この発明の請求項３記載の軸受ユニットは、付属
部品が、車軸の外径面との間に空隙を形成する内径面部
分を有するものである場合に、この内径面部分に勾配を
付したため、潤滑剤が流れ易く、一層良好な摩耗抑制効
果が得られる。この発明の請求項４記載の軸受ユニット
は、付属部品を車軸の段面と接する構成とした場合に、
互いに接する付属部品の幅面および車軸の段面の両方ま
たは片方に潤滑剤収容凹部を設けたため、摩耗の生じや
すい付属品幅面と車軸段面との接触部の摩耗を良好に抑
制することができる。この発明の請求項５記載の軸受ユ
ニットは、付属部品が車軸の段面と接するものである場
合に、その互いに接する付属部品の幅面および車軸の段
面の両方または片方に表面硬化層を設けたため、その硬
質の材質によって摩耗が抑制される。この発明の請求項
６記載の軸受ユニットは、潤滑剤として、グリースの基
油を含ませた発泡体を用いたため、潤滑性および取扱い
性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる軸受ユ
ニットの断面図、（Ｂ）はその後ろ蓋の拡大断面図であ
る。

【図２】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかる軸受
ユニットの部分断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ部分の
拡大断面図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は各々この発明のさらに他の実
施形態にかかる軸受ユニットの部分断面図である。

【図４】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかか
る軸受ユニットの後ろ蓋の幅面図、（Ｂ）は同図（Ａ）
のＢ部分の拡大断面図である。

【図５】この発明のさらに他の実施形態における後ろ蓋
と軸受内輪との接触部を示す拡大断面図である。

【図６】従来例の断面図である。

【図７】他の従来例の部分断面図である。

【符号の説明】

１…軸受 １５…空隙部分 ２…油切り（付属部品） １６…潤滑剤 ３…後ろ蓋（付属部品） １７，１８…潤滑
剤収容凹部 ４…軸受内輪 ２１，２２…表面
硬化層 １４…潤滑剤溜り溝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受の内輪に隣接して油切りまたは後ろ
   蓋となる付属部品を車軸の外周に設けた鉄道車両用車軸
   軸受ユニットにおいて、前記付属部品と車軸との間に潤
   滑剤を介在させたことを特徴とする鉄道車両用車軸軸受
   ユニット。
2. 【請求項２】 前記付属部品の内径面に潤滑剤溜り溝を
   設け、この溝内に潤滑剤を封入した請求項１記載の鉄道
   車両用車軸軸受ユニット。
3. 【請求項３】 前記付属部品は、車軸の外径面との間に
   空隙を形成する内径面部分を有し、この内径面部分を前
   記軸受から遠ざかる方向に大径となる勾配面に形成し、
   前記空隙に潤滑剤を封入した請求項１または請求項２記
   載の鉄道車両用車軸軸受ユニット。
4. 【請求項４】 前記付属部品は、車軸の軸方向に向く段
   面に幅面が接するものであり、この互いに接する付属部
   品の幅面および車軸の段面の両方または片方に潤滑剤収
   容凹部を設け、この潤滑剤収容凹部に潤滑剤を封入した
   請求項１記載の鉄道車両用車軸軸受ユニット。
5. 【請求項５】 前記付属部品は、車軸の軸方向に向く段
   面に幅面が接するものであり、この互いに接する付属部
   品の幅面および車軸の段面の両方または片方に表面硬化
   層を設けた請求項１記載の鉄道車両用車軸軸受ユニッ
   ト。
6. 【請求項６】 前記潤滑剤として、グリースの基油を含
   ませた発泡体を用いた請求項１ないし請求項５のいずれ
   かに記載の鉄道車両用車軸軸受ユニット。