WO2006115003A1 - ころ軸受および軸受構造 - Google Patents

Abstract

　ころ軸受に使用する内輪部材１１の鍔部は、その端面側に径方向厚さが相対的に薄い薄肉部１３と、その中央側に径方向厚さが相対的に厚い厚肉部１４とを有し、内径面には、その中央部に車軸に嵌合する接触部１５と、その外縁部に車軸から径方向に離れた非接触部１６と、接触部１５と非接触部１６との境界に位置する稜線部１７とを有する。薄肉部１３の内輪部材１１の端面１２からの軸方向幅Ｌ１と、内輪部材１１の端面１２から稜線部１７までの軸方向距離はＬ２とは、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たす。

Description

明 細 書

ころ軸受および軸受構造

技術分野

[0001] この発明は、ころ軸受および軸受構造、特に、大きな曲げモーメントが作用する軸 を支持するころ軸受および軸受構造に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、鉄道車両用車軸を支持する軸受としては、複列円筒ころ軸受および背面組 み合わせ (以下、「外向き形」と 、う）の複列円錐ころ軸受が用いられることが多 、。

[0003] 鉄道車両用の車軸は、鉄道の運転中に大きな荷重が作用することによって、車軸 が回転軸線に対して垂直方向に橈みながら回転するいわゆるベンディングが発生す る。このとき、車軸と車軸を支持する軸受の内輪との間で起こる微小滑り（以下、「フレ ッティング」という）によって、内輪の内周面端部が車軸に干渉して、車軸の外周面に 傷を生じる（以下、「軸痕」という）という問題がある。

[0004] 従来、上記の問題を回避するために、例えば、図 1に示すような対策が施されてい る鉄道車両車軸支持構造が知られている。鉄道車両用の車軸 10を支持する複列円 錐ころ軸受 1は、両端に鍔部を有する内輪 2と、外輪 3と、内輪 2および外輪 3の間に 複列に配置された円錐ころ 4と、円錐ころ 4の間隔を保持する保持器 5と、両端面を密 封するオイルシールケース 6およびオイルシール 7とを備える。

[0005] 車軸 10の外周面には、内輪 2の内周面端部 2aに対応する部分に溝 10aを形成す る。これにより、ベンディング発生時の内輪 2の内周面端部 2aが干渉するのを防止す ることができる。これは、複列円筒ころ軸受にも適用可能である。

[0006] しかし、複列円錐ころ軸受 1は、円錐ころ 4の小径側端部を突き合わせた外向き形 軸受であるので、内輪 2は、 2つの内輪部材を突き合せた分割内輪である。または、 2 つの内輪部材の間にさらに間座を有する。

[0007] 図 2は、図 1の突合部 Sにおける分割内輪の一方側を拡大した図である。図 2に示 すように、内輪 2の内径面は、その中央部に車軸 10に嵌合する接触部 2bと、その外 縁部に軸から径方向に離れた非接触部 2cと、接触部 2bおよび非接触部 2cの境界 部に稜線部 2dとを有する。稜線部 2dは、車軸 10にベンディングが発生した場合、内 輪 2の内周面端部と同様に車軸 10に干渉する。その結果、内輪 2の突合部 Sでも車 軸 10の外周面に軸痕を生じる恐れがある。

[0008] そこで、突合部 Sでの軸痕の発生を防止するために、例えば、特開 2004— 84938 号公報に記載されているように、内輪 2の突合面の肩部 2eを切り取ることによって、稜 線部 2dの面圧を低減する方法が知られて ヽる。

[0009] しかし、突合部 Sでの内輪 2と車軸 10との干渉を防止するために、軸受端部 2aに加 えてさらに突合部 Sに対応する車軸 10の外周面に溝を設けることは、車軸 10の加工 コストの観点力も難しい。

[0010] したがって、突合部 Sにおける軸痕の発生を防止するためには、特開 2004— 849

38号公報に記載されている方法等のように、複列円錐ころ軸受 1側に軸痕の発生を 防止する手段を設けなければならない。しかし、上記公報に記載された方法では、稜 線部 2dの面圧低減効果が小さぐ車軸 10の軸痕の発生を防止するのには不十分で ある。

[0011] また、鉄道車両の車軸を支持する軸受の他の例として、図 3を参照して、鉄道車両 用の車軸 110を支持する複列円錐ころ軸受 101は、 2つの内輪部材の小径側端部を 突き合わせた内輪 102と、外輪 103と、内輪 102および外輪 103の間に複列に配置 された円錐ころ 104と、円錐ころ 104の間隔を保持する保持器 105と、両端面を密封 する密封シール 106とを備える。

[0012] 図 4は、図 3の突合部 Pにおける内輪部材の一方側を拡大した図である。図 4に示 すように、内輪 102の内径面は、その中央部に車軸 110に嵌合する嵌合部 102aと、 その外縁部に挿入案内部 102bと、嵌合部 102aおよび挿入案内部 102bの境界部 に稜線部 102cとを有する。

[0013] 車軸 110にベンディングが発生した場合、例えば、図 3に示すように車軸 110の上 側が凸状に橈んで引張応力を受け、下側が凹状に橈んで圧縮応力を受ける場合、 P 部で車軸 110と稜線部 102cとの間でフレツティングが発生して、車軸 110の外周面 1 10aに摩耗や軸痕を生じる恐れがある。そして、軸痕には応力集中が起こり、車軸折 損等の重大事故を引き起こす可能性がある。 [0014] そこで、突合部 Pでの軸痕の発生を防止するために、例えば、特開 2004— 84938 号公報に記載されているように、内輪 102の突合面の肩部 102dを切り取ることによつ て、稜線部 102cの面圧を低減する方法が知られている。

[0015] 図 5は、図 3に示す複列円錐ころ軸受 101の Q部周辺の拡大図である。これによると 、内輪 102は、後蓋 107の端面全域と当接しているので、複列円錐ころ軸受 101の 変位は後蓋 107によって規制されることとなる。

[0016] これは、車軸 110がラジアル方向に橈んだ場合、車軸 110の変形に複列円錐ころ 軸受 101が追従できず、稜線部 102cの接触面圧が増大する原因となる。また、内輪 102の突合面の肩部 102dを薄肉化しただけでは、面圧低減効果は不十分である。 したがって、稜線部 102cと車軸 110とのフレツティングによる摩耗や軸痕の発生の問 題は依然として残っているといえる。また、この問題は、内輪 102と油きり 108との接 触部分にも起こり得る。

発明の開示

[0017] そこで、本発明の目的は、内輪と軸との干渉による軸痕の発生を有効に回避するこ とができるころ軸受を提供することである。

[0018] そこで、本発明の他の目的は、内輪と軸との間のフレツティングによる摩耗および軸 痕の発生を有効に回避することができる軸受構造を提供することである。

[0019] この発明に係るころ軸受は、少なくとも一方の端部に鍔部を有する内輪と、外輪と、 内輪および外輪の間に配置されたころとを備える。内輪の鍔部は、その端面側に径 方向厚さが相対的に薄い薄肉部と、その中央側に径方向厚さが相対的に厚い厚肉 部とを有し、内輪の内径面は、その中央部に軸に嵌合する接触部と、その外縁部に 軸から径方向に離れた非接触部と、接触部と非接触部との境界に位置する稜線部と を有する。そして、薄肉部の内輪の端面からの軸方向幅 Lと、内輪の端面から稜線 部までの軸方向距離 Lとは、 L >Lの関係を有するころ軸受である。

2 1 2

[0020] 上記構成の通り、内輪の稜線部を含む部分を薄肉化することにより、稜線部の面圧 を低減することができる。その結果、稜線部が軸に干渉した場合でも、軸痕の発生を 防止することができる。

[0021] 好ましくは、薄肉部は、内輪の端面力 の軸方向深さが前記軸方向幅 Lと同じであ る円周溝を設けることにより形成されている。また、好ましくは、内輪は、その内径面か ら円周溝にまで通じる切り欠きを有するとよい。

[0022] 内輪の薄肉化の効果は、端面に円周溝を形成することによつても得られる。また、 円周溝内部に潤滑剤を充填しておくことにより、切り欠きを通じて内輪内径面と軸との 間に潤滑剤を供給することができるので、軸痕の防止や内輪小鍔端面のフレツティン グ防止効果が期待できる。

[0023] 好ましくは、軸方向距離 Lは、 lmm≤L≤5mmであるとよい。内輪内径面の非接

2 2

触部は、内輪を車軸に圧入する際の挿入案内面として機能する。したがって、非接 触部が小さいと挿入案内面としての機能が低下し、圧入時に内輪と車軸の角部とが 干渉して車軸または内輪内径面を傷つける恐れがある。一方、内輪を車軸に圧入す る際、内輪は径方向に広がるので、非接触部が大きいと稜線部の面圧が増大する。 そこで、上記構成とすることにより、非接触部の挿入案内面としての適正な機能を確 保することができる。

[0024] また、薄肉部の稜線部位置での径方向の肉厚 Lと、内輪の内径 φとの関係は、 0.

3

04≤L / ≤0. 1であることが好ましい。 L / < 0. 04とすると、薄肉部の剛性が

3 3

低くなりすぎるので、内輪に負荷される荷重が最大許容応力を上回って、軸受の破 損の原因となる。一方、 L

3 Ζ Φ >0. 1とすると、稜線部の面圧低減効果を得ることが 難しい。そこで、上記構成とすることにより、軸受の強度を維持しつつ、軸痕の発生を 防止するのに十分な面圧低減効果を得ることができる。

[0025] この発明に係る複列円錐ころ軸受は、少なくとも一方の端部に鍔部を有する 2つの 内輪部材を突合せた内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に複列に配置された円錐 ころとを備える。内輪部材の鍔部は、その端面側に径方向厚さが相対的に薄い薄肉 部と、その中央側に径方向厚さが相対的に厚い厚肉部とを有し、内輪部材の内径面 は、その中央部に軸に嵌合する接触部と、その外縁部に軸力 径方向に離れた非接 触部と、接触部と非接触部との境界に位置する稜線部とを有する。

[0026] そして、薄肉部の内輪部材の端面力 の軸方向幅 Lと、内輪部材の端面から稜線 部までの軸方向距離 Lとは、 L >Lの関係を有する複列円錐ころ軸受である。

2 1 2

[0027] 複列円錐ころ軸受の端面の鍔部、および、内輪突合部の鍔部を、上記構成の通り 内輪の稜線部を含む部分を薄肉化することにより、軸に溝を形成することなく稜線部 の面圧を低減することができる。その結果、稜線部が軸に干渉した場合でも、軸痕の 発生を防止することができる。

[0028] この発明は、内輪内径面の稜線部の面圧を低減することができるので、稜線部が 軸に干渉した場合でも、軸痕の発生を防止できるころ軸受を得ることができる。

[0029] この発明に係る軸受構造は、軸と、軸に嵌合する軸受内輪と、軸受内輪の端面に 当接し、軸に嵌合する当接部材とを備え、当接部材の端面は、その径方向内側に軸 受内輪の端面と接触する接触部と、その径方向外側に接触部力 軸方向に後退し た位置に軸受内輪の端面と接触しない非接触部とを有する。そして、軸受内輪の端 面の径方向幅 wと、接触部の径方向幅 wは、 w /w≤0. 5の関係を有する。

1 2 2 1

[0030] 上記構成とすることにより、軸受内輪が当接部材に規制されずにある程度変位可能 となるので、軸が橈んだ場合でも、軸と軸受内輪との接触部分の接触面圧の増大を 抑制することができる。その結果、フレツティングによる摩耗や軸痕の発生を抑制する ことができる。

[0031] 好ましくは、軸受内輪の内径寸法 dと、接触部上端の径方向寸法 Dとは、 DZd≥l . 1の関係を有するのがよい。非接触部の面積を大きくすることにより軸受内輪の変 位幅が大きくなるので、軸の橈み量が大きくなつた場合でも、軸と軸受内輪との接触 面圧の増大を抑制することが可能となる。

[0032] しかし、非接触部の面積の増大に比例して接触部の面積は小さくなるので、軸受内 輪と当接部材との接触面圧が過大となり、両部材間での摩耗等が懸念される。そこで 、軸受内輪の内径寸法 dと、接触部上端の径方向寸法 Dとの寸法関係を、 D/d≥l . 1とすることにより、上記の問題を解消することができる。

[0033] 好ましくは、非接触部の上端での軸受内輪と当接部材との軸方向間隔は、 0. 5m m以上であるとよい。これにより、軸の橈みに追従して軸受内輪が変位した場合でも、 当接部材との接触を避けることができる。

[0034] 非接触部の端面は、例えば、接触部の端面と平行である。これにより、旋盤等により 容易に非接触部を加工することができる。

[0035] 好ましくは、接触部は、軸受内輪と当接部材とが異質部材を挟んで接触するとよい 。また、異質部材は、内輪および当接部材と比較して硬度が低いことが好ましい。内 輪および当接部材の間に両部材と比較して高度の低い異質部材を挟むことにより、 接触面圧が増大した場合でも両部材間のフレツティングによる摩耗等を抑制すること ができる。

[0036] この発明は、軸の橈みに追従して軸受が変位可能であるので、内輪内径面の稜線 部の面圧を低減することができ、稜線部が軸に干渉した場合でも軸痕の発生を防止 できる軸受構造を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0037] [図 1]鉄道車両用の車軸を支持する複列円錐ころ軸受の一例を示す図である。

[図 2]図 1に示す複列円錐ころ軸受の内輪部材の鍔部の拡大図である。

[図 3]鉄道車両用の車軸を支持する複列円錐ころ軸受の他の例を示す図である。

[図 4]図 3に示す軸受構造の P部周辺の拡大図である。

[図 5]図 3に示す軸受構造の Q部周辺の拡大図である。

[図 6A]この発明の一実施形態に係る複列円錐ころ軸受用の内輪部材の正面図であ る。

[図 6B]この発明の一実施形態に係る複列円錐ころ軸受用の内輪部材の側断面図で ある。

[図 7]図 6Aおよび図 6Bに示す複列円錐ころ軸受の内輪部材の鍔部の拡大図である

[図 8A]この発明の他の実施形態に係る複列円錐ころ軸受の内輪部材の正面図であ る。

[図 8B]この発明の他の実施形態に係る複列円錐ころ軸受の内輪部材の側断面図で ある。

[図 9]図 8Aおよび図 8Bに示す複列円錐ころ軸受の内輪部材の鍔部の拡大図である

[図 10]この発明の効果を確認するために、比較例として用いた複列円錐ころ軸受の 内輪部材の鍔部の拡大図である。

[図 11]従来の内輪と本発明に係る内輪との稜線部の面圧を有限要素法により求めた 結果を表すグラフである。

[図 12]この発明の一実施形態に係る軸受構造を示す図である。

[図 13]図 12の R部周辺の拡大断面図を示す図であって、接触部の端面と非接触部 の端面とが平行に形成されて 、る状態を示す図である。

[図 14]図 12の R部周辺の拡大断面図を示す図であって、非接触部の端面が円錐形 状である状態を示す図である。

[図 15]図 12の R部周辺の拡大断面図を示す図であって、非接触部の端面が曲面形 状である状態を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0038] この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受は、図 1に示したような複列円錐ころ軸 受 1と同様に、両端に鍔部を有する 2つの内輪部材の小径側端面突き合わせた内輪 と、外輪と、内輪および外輪の間に複列に配置された円錐ころと、円錐ころの間隔を 保持する保持器と、両端面を密封するオイルシールケースおよびオイルシールとを 備え、円錐ころの小径側端部を突き合わせた外向き形軸受である。

[0039] この複列円錐ころ軸受に使用される内輪部材 11は、図 6A,図 6Bおよび図 7に示 すように、その端面 12側に径方向厚さが相対的に薄い薄肉部 13と、中央側に径方 向厚さが相対的に厚い厚肉部 14とを有し、内径面には、その中央部に車軸に嵌合 する接触部 15と、その外縁部に車軸力ゝら径方向に離れた非接触部 16と、接触部 15 と非接触部 16との境界に位置する稜線部 17とを有する。

[0040] そして、薄肉部 13の内輪部材 11の端面 12からの軸方向幅 Lと、内輪部材 11の端 面 12から稜線部 17までの軸方向距離は Lとは、 L >Lの関係を満たす。

2 1 2

[0041] 上記構成の通り、鍔部の稜線部 17を含む部分を薄肉化することにより、車軸に溝を 形成することなく稜線部 17の面圧を低減することができる。その結果、稜線部 17が車 軸に干渉した場合でも、軸痕の発生を防止することができる。

[0042] さらに具体的には、軸方向距離 lmm≤L≤ 5mmの範囲に設定する。内輪内径面

2

の非接触部 16は、内輪を車軸に圧入する際の挿入案内面として機能する。したがつ て、非接触部 16が小さいと挿入案内面としての機能が低下し、圧入時に内輪と車軸 の角部とが干渉して車軸または内輪内径面を傷つける恐れがある。一方、内輪を車 軸に圧入する際、内輪は径方向に広がるので、非接触部 16が大きいと稜線部 17の 面圧が増大する。そこで、上記構成とすることにより、非接触部 16の挿入案内面とし ての機能を確保することができる。

[0043] さらに、薄肉部 13の稜線部 17位置での径方向の肉厚 Lと、内輪内径 φとの関係

3

が 0. 04≤L / φ≤0. 1の範囲に設定する。 L / φ < 0. 04とすると、薄肉部 13の

3 3

剛性が低くなりすぎるので、内輪 11に負荷される荷重が最大許容応力を上回って、 軸受の破損の原因となる。一方、 L Ζ Φ >0. 1とすると、稜線部 17の面圧低減効果

3

を得ることが難しい。そこで、上記構成とすることにより、軸受の強度を維持しつつ、軸 痕の発生を防止するのに十分な面圧低減効果を得ることができる。

[0044] また、稜線部 17は、丸め加工を施して丸みを持たせている。なお、丸め加工部は、 半径 lmm以上の曲率とすることが望ましい。これにより、稜線部 17が車軸に干渉し た場合でも、応力集中を緩和することができるので、軸痕の発生をより有効に防止す ることが可能となる。

[0045] 次に、図 8A,図 8Bおよび図 9を参照して、この発明の他の実施形態に係る複列円 錐ころ軸受に使用する内輪部材 21を説明する。

[0046] 内輪部材 21の鍔部は、端面 22側に端面 22から軸方向に深さ Lの円周溝 23を形 成することにより薄肉部を形成し、中央側に厚肉部 24を形成する。また、内径面には 、図 6Aおよび図 6Bと同様に接触部 25と、非接触部 26と、内輪部材 21の端面 22か ら軸方向距離 Lの位置に稜線部 27とを有する。ここで、 L , Lの関係は、 L >Lと

2 1 2 1 2 なる。

[0047] このように、端面 22に円周溝 23を設けることにより、薄肉化したのと同様に、稜線部

27の面圧を低減することができる。

[0048] さらに具体的には、上記の実施形態と同様に、軸方向距離 Lを l〜5mmの範囲に

2

設定し、および Zまたは、薄肉部として機能する円周溝 23を設けた部分の稜線部 27 位置での径方向の肉厚 Lと、内輪内径 φとの関係が L / =0. 04〜0. 1の範囲

3 3

に設定することにより、軸痕の発生を防止するのに十分な面圧低減効果を得ることが できる。

[0049] また、上記の実施形態と同様に、稜線部 27は、丸め加工を施して丸みを持たせて いる。なお、丸め加工部は、半径 lmm以上の曲率とすることが望ましい。これにより、 稜線部 27が車軸に干渉した場合でも、応力集中を緩和することができるので、軸痕 の発生をより有効に防止することが可能となる。

[0050] 図 8Aおよび図 8Bに示すように内輪部材 21には、その内径面から円周溝 23に通じ る切り欠き 28が設けられているので、円周溝 23内部に潤滑剤を充填しておくことによ り、切り欠き 28を通じて内輪内径面と車軸との間に潤滑剤を供給することができる。こ れにより、車軸の軸痕発生の防止、および、内輪小鍔端面のフレツティングの発生を 抑帘 Uすることができる。

[0051] なお、図 8Aおよび図 8Bでは、内輪内径面の 4箇所に切り欠き 28を設けた例を示し たが、これに限ることなぐ任意の数の切り欠き 28を設けることとしてもよい。

[0052] この発明は、内輪の小径側端部に適用してもよぐまたは、内輪の大径側端部に適 用してもよい。また、上記の各実施形態では、内輪部材の両端に鍔部を有する例を 示したが、これに限ることなぐ少なくとも一方側に鍔部を有する内輪部材であればよ い。

[0053] 上記の各実施形態では、この発明を複列円錐ころ軸受に適用した例を示したが、 複列円筒ころ軸受に適用してもよい。さらには、複列に限ることなぐ単列の円錐ころ 軸受、または、円筒ころ軸受に適用してもよい。

[0054] また、上記の各実施形態では、円錐ころの小径側端部を突き合わせた外向き形軸 受の例を示したが、これに限ることなぐ円錐ころの大径側端部を突き合わせた正面 組み合わせ (以下、「内向き形」という）軸受に適用してもよい。この場合、一般的に内 向き形軸受の内輪は一体であるので、内輪端部の稜線部にこの発明を適用すること になる。

[0055] 次に、本発明の効果を確認するために、（1)図 2に示したような従来の内輪 2の稜 線部 2dと、 (2)図 7に示したような本発明の一実施形態に係る内輪部材 11の稜線部 17と、（3)図 10に示したような内輪部材 31の稜線部 37との橈み発生時の面圧を有 限要素法により求めた。

[0056] 図 10は、図 2に示したような従来の内輪 2と、図 7に示したような本発明の一実施形 態に係る内輪部材 11との比較に用いた円錐ころ軸受に使用する内輪部材 31の鍔 部の拡大図である。

[0057] 図 10に示す内輪部材 31の内径面には、接触部 35と、非接触部 36と、接触部 35 および非接触部 36の境界に位置する稜線部 37とを有する。

[0058] この内輪部材 31は、端面 32から稜線部 37までの距離力 図 2に示したような従来 の内輪 2と比較すると 1Z5程度と短ぐまた、図 7に示したような内輪部材 11と比較す ると、端面 32周辺に薄肉部が設けられていない。

[0059] なお、軸痕の発生する面圧は、解析誤差等を考慮した結果 140 [MPa]とした。算 出結果の一例を図 11に示す。

[0060] 図 11を参照すると、従来の内輪の稜線部 2dの面圧のみ力 軸痕発生の閾値であ る 140[MPa]を大きく上回った。また、本発明に係る内輪部材 11の稜線部 17の面 圧は、従来の内輪 2の稜線部 2dと比較して 70%以上削減された。

[0061] これにより、稜線部を薄肉部に位置させることにより（例えば、特開 2004— 84938 号公報の図 4および図 5に示すように、稜線部を薄肉部の外側に位置させるのと比較 して）、より大きな面圧低減効果を得ることができることが確認された。

[0062] また、比較例として用いた図 10に示したような内輪部材 31のように、稜線部 37を端 面 32に近づけることによつても、面圧低減効果を奏することが確認された。

[0063] 次に、図 12を参照して、この発明の一実施形態に係る軸受構造を説明する。

[0064] 図 12に示す軸受構造は、鉄道車両用の車軸 120を支持する複列円錐ころ軸受 11 1と、複列円錐ころ軸受 111に当接し、車軸 120に固定される当接部材としての後蓋 117および油きり 118とを備える。

[0065] 複列円錐ころ軸受 111は、 2つの内輪部材の小径側端部を突き合わせた内輪 112 と、外輪 113と、内輪 112および外輪 113の間に複列に配置された円錐ころ 114と、 円錐ころ 114の間隔を保持する保持器 115と、軸受の両端を密封する密封シール 1 16を備え、円錐ころ 114の小径側端部を突き合わせた外向き形軸受である。

[0066] また、図 13は、図 12の R部周辺の拡大図であるが、内輪 112の端面に対向する後 蓋 117の端面は、その径方向内側に内輪 112の端面に接触する接触部 117aと、そ の径方向外側に接触部 117aから軸方向に後退した位置に軸受内輪 112の端面と 接触しない非接触部 117bとを備える。そして、内輪 112の端面の径方向幅 wと、接 触部 117aの径方向幅 wは、 w Zw≤0. 5の関係を有する。

2 2 1

[0067] 上記構成とすることにより、内輪 112が後蓋 117に規制されずにある程度変位可能 となるので、車軸 120が橈んだ場合でも、車軸 120と内輪 112との接触部分の接触 面圧の増大を抑制することができる。その結果、フレツティングによる摩耗や軸痕の発 生を抑制することができる。

[0068] また、図 13に示すように、内輪 112の内径寸法 dと、接触部 117a上端の径方向寸 法 とは、 D Zd≥1. 1の関係を有する。非接触部 117bの面積を大きくすると、内 輪 112の変位幅が大きくなるので、軸 120の橈み量が大きくなつた場合でも、軸 120 と内輪 112との接触面圧の増大を抑制することが可能となる。

[0069] しかし、非接触部 117bの面積の増大に比例して接触部 117aの面積は小さくなる ので、内輪 112と後蓋 117との接触面圧が過大となり、両部材間での摩耗等が懸念 される。そこで、内輪 112の内径寸法 dと、接触部 117a上端の径方向寸法 Dとの寸 法関係を、 D /ά ≥1. 1とすることにより、上記の問題を解消することができる。

[0070] さらに、非接触部 117bの上端での内輪 112と後蓋 117との軸方向間隔 δ は、 δ ≥0. 5mmである。これにより、車軸 120の撓みに追従して内輪 112が変位した場合 でも、後蓋 117との接触を避けることができる。

[0071] 非接触部 117bの端面は、図 13に示すように接触部 117aの端面と平行である。こ の非接触部 117aは、旋盤等により容易にカ卩ェすることができる点で有利である。し かし、車軸 120が大きく橈んだ場合、内輪 112の端面が非接触部 117bの角部 117c と接触する可能性がある。この場合、接触部分の接触面圧は非常に高くなるため、内 輪 112の端面に摩耗等が生じる恐れがある。

[0072] そこで、図 14に示すように、内輪 122と後蓋 127の接触部 127aを平坦面とし、非接 触部 127bを径方向外側に向力つて広がる円錐形状とすることとしてもよい。または、 図 15に示すように、内輪 132と後蓋 137の接触部 137aを平坦面とし、非接触部 137 bを凸状球面形状とすることとしてもょ 、。図 14および図 15の 、ずれの実施形態に おいても、内輪端面と非接触部とが接触した場合でも、接触部分の接触面圧が小さ V、ので内輪端面の摩耗等を抑制することができる。

[0073] なお、図 14および図 15の実施形態においては、非接触部での内輪と後蓋との軸 方向間隔が一定ではないが、非接触部上端部で、それぞれ、 δ ≥0. 5mm

2 および δ ≥0. 5mmを満たすことが望ましい。また、内輪の端面の径方向幅と接触部の径

3

方向幅との比、および、内輪の内径寸法と接触部上端の径方向寸法との比は、図 13 に示す実施形態と同様である。

[0074] 図 3〜図 5に示すような従来の軸受構造と、図 12および図 13に示すような本発明の 一実施形態に係る軸受構造とで、本発明の効果を確認する試験を行ったところ、表 1 に示すような結果を得た。

[0075] [表 1] 表 1 .効果確認試験結果

[0076] これによると、従来品では、内輪 102の小径側稜線部 102cに対応する車軸表面 1 10aで軸痕の発生が確認された。一方、本件発明品では、 1000時間を超えても軸 痕の発生はな力つた。以上の結果から、本発明はフレツティングによる摩耗や軸痕の 発生を抑制することができることが確認された。

[0077] さらに、接触部では、内輪と後蓋とが異質部材を挟んで接触するとよい。ここで、異 質部材には、内輪および後蓋と比較して、硬度の低い材料を使用するとよい。例え ば、銅合金等の軟質金属、または、自己潤滑性を有するフッ素榭脂等の榭脂、さらに は、含有合金の焼結材等の多孔質材等を用いるとよい。これにより、軸受内輪と当接 部材との接触面圧が増大した場合でも、両部材間のフレツティングによる摩耗等を抑 ff¾することができる。

[0078] 上記実施形態では、複列円錐ころ軸受にこの発明を適用した例を示したが、これに 限ることなぐ 4点接触玉軸受、アンギユラ玉軸受、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、自動 調心ころ軸受、流体潤滑軸受等、転がり軸受であるかすべり軸受であるかを問わず 適用することができる。

[0079] また、上記実施形態では、内輪と後蓋との当接部分に接触部と非接触部を設けた 例を示したが、内輪と油きりとの当接部分にも適用可能である。

[0080] 以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明した力 この発明は、図示した実 施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲 内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形をカ卩えることが可 能である。

産業上の利用可能性

[0081] この発明は、鉄道車両用の車軸等、大きな曲げモーメントが作用する軸を支持する ころ軸受および軸受構造に有利に利用される。

Claims

請求の範囲

[1] 少なくとも一方の端部に鍔部を有する内輪と、

外輪と、

前記内輪および前記外輪の間に配置されたころとを備え、

前記内輪の鍔部は、その端面側に径方向厚さが相対的に薄い薄肉部と、その中央 側に径方向厚さが相対的に厚い厚肉部とを有し、

前記内輪の内径面は、その中央部に軸に嵌合する接触部と、その外縁部に軸から 径方向に離れた非接触部と、前記接触部と前記非接触部との境界に位置する稜線 部とを有し、

前記薄肉部の前記内輪の端面力 の軸方向幅 Lと、前記内輪の端面から前記稜 線部までの軸方向距離 Lとは、

2

L >L

1 2

の関係を有する、ころ軸受。

[2] 前記薄肉部は、前記内輪の端面力 の軸方向深さが前記軸方向幅 Lと同じである 円周溝を設けることにより形成されている、請求項 1に記載のころ軸受。

[3] 前記内輪は、その内径面力も前記円周溝にまで通じる切り欠きを有する、請求項 2 に記載のころ軸受。

[4] 前記軸方向距離 Lは、 lmm≤L≤ 5mmである、請求項 1に記載のころ軸受。

2 2

[5] 前記薄肉部の前記稜線部位置での径方向の肉厚 Lと、前記内輪の内径 φとの関

3

係が、

0. 04≤L / ≤0. 1

3

である、請求項 1に記載のころ軸受。

[6] 少なくとも一方の端部に鍔部を有する 2つの内輪部材を突合せた内輪と、

外輪と、

前記内輪および前記外輪の間に複列に配置された円錐ころとを備え、 前記内輪部材の鍔部は、その端面側に径方向厚さが相対的に薄い薄肉部と、その 中央側に径方向厚さが相対的に厚い厚肉部とを有し、

前記内輪部材の内径面は、その中央部に軸に嵌合する接触部と、その外縁部に 軸から径方向に離れた非接触部と、前記接触部と前記非接触部との境界に位置す る稜線部とを有し、

前記薄肉部の前記内輪部材の端面からの軸方向幅 Lと、前記内輪部材の端面か ら前記稜線部までの軸方向距離 Lとは、

2

L >L

1 2

の関係を有する、複列円錐ころ軸受。

[7] 軸と、

前記軸に嵌合する軸受内輪と、

前記軸受内輪の端面に当接し、前記軸に嵌合する当接部材とを備え、 前記当接部材の端面は、その径方向内側に前記軸受内輪の端面と接触する接触 部と、

その径方向外側に前記接触部から軸方向に後退した位置に前記軸受内輪の端面 と接触しな ヽ非接触部とを有し、

前記軸受内輪の端面の径方向幅 wと、前記接触部の径方向幅 wは、

1 2

w /w ^O. 5

2 1

の関係を有する、軸受構造。

[8] 前記軸受内輪の内径寸法 dと、

前記接触部上端の径方向寸法 Dとは、

D/d≥l. 1

の関係を有する、請求項 7に記載の軸受構造。

[9] 前記非接触部の上端での前記軸受内輪と前記当接部材との軸方向間隔は、 0. 5 mm以上である、請求項 7に記載の軸受構造。

[10] 前記非接触部の端面は、前記接触部の端面と平行である、請求項 7に記載の軸受 構造。

[11] 前記接触部は、前記軸受内輪と前記当接部材とが異質部材を挟んで接触する、請 求項 7に記載の軸受構造。

[12] 前記異質部材は、前記内輪および前記当接部材と比較して硬度が低い、請求項 1

1に記載の軸受構造。