JP2012167750A - Bearing device for axle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両の車軸などを支持する車軸用軸受装置に関する。 The present invention relates to an axle bearing device that supports an axle or the like of a railway vehicle.
従来から、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する車軸用軸受装置としては、複列円錐ころ軸受を構成してなるものがある。
図5は、従来の車軸用軸受装置の断面図である。図5において、車軸用軸受装置100は、軸方向に並べて車軸101の端部に外嵌される一対の内輪102と、これら一対の内輪102の外周側に配置された外輪103と、これら内外輪102,103間に複列に配置された複数の円錐ころと104を備えている。
車軸101には、図示しない鉄道車両の車輪が一体回転可能に設けられている。上記車軸用軸受装置100は、車軸101を車両に対して回転自在に支持する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an axle bearing device that rotatably supports an axle of a railway vehicle, there is one that constitutes a double-row tapered roller bearing.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional axle bearing device. In FIG. 5, the axle bearing
A wheel of a railway vehicle (not shown) is provided on the
ここで、車軸101は、車両を支持しているために軸線に直交する方向に撓みが生じる。さらに、車軸101は、車両の走行によって回転するので、撓みが生じた状態で回転することとなり、車軸101と、当該車軸101に外嵌される内輪102との間で微小な滑り(フレッティング)が生じる。
特に、一対の内輪102が互いに対向する側の端部102aには、車軸101の撓みによって応力が集中するため、上記フレッティングにより車軸101の外周面に顕著な摩耗(フレッティング摩耗)を生じさせ、車軸101の外周面にスタンプ傷を生じさせるおそれがあった。
上記フレッティング摩耗によるスタンプ傷は、車軸101の疲労破壊等の起点になる可能性があるため、その発生を防止する必要がある。
Here, since the
In particular, stress concentrates on the
Since the stamp flaw due to the fretting wear may be a starting point of fatigue destruction of the
そこで、車軸101の外周面と、内輪102の内周面との間に極圧添加剤を介在させて両者間の潤滑性を高めることでフレッティング摩耗を抑制し、車軸101の外周面にスタンプ傷が生じるのを防止するといった試みがなされている(例えば、特許文献1参照)。
Therefore, fretting wear is suppressed by interposing an extreme pressure additive between the outer peripheral surface of the
しかし、上記従来例においても、依然として、内輪102の端部付近に生じる応力集中によって、車軸101の外周面にスタンプ傷が生じるのを十分に防止することができなかった。
However, even in the above-described conventional example, it has not been possible to sufficiently prevent a stamp scratch on the outer peripheral surface of the
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、車軸に生じるスタンプ傷の発生をより効果的に防止することができる車軸用軸受装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an axle bearing device that can more effectively prevent the occurrence of stamp scratches on the axle.
本発明は、軸方向に並べて車軸に外嵌される一対の内輪と、前記一対の内輪の外周外方に配置された外輪と、前記内外輪間に二列に配置された複数の転動体と、を備えた車軸用軸受装置において、前記一対の内輪の内、少なくとも一方には、前記車軸の撓みに応じて弾性変形可能な環状の薄肉部が、他方の内輪と対向する端部の内周側に設けられていることを特徴としている。 The present invention includes a pair of inner rings that are arranged in the axial direction and are externally fitted to an axle, an outer ring that is disposed on the outer periphery of the pair of inner rings, and a plurality of rolling elements that are disposed in two rows between the inner and outer rings. In at least one of the pair of inner rings, at least one of the pair of inner rings has an annular thin portion that can be elastically deformed in accordance with the deflection of the axle, and the inner circumference of the end facing the other inner ring. It is provided on the side.
上記のように構成された車軸用軸受装置によれば、内輪の端部の内周側に設けられた薄肉部が、車軸の撓みに応じて弾性変形可能であるので、当該車軸に撓みが生じたとしても、当該薄肉部は車軸の撓みに追従することができ、内輪端部における車軸の外周面に対する応力集中が生じるのを緩和することができる。これにより、フレッティング摩耗を抑制でき、車軸外周面のスタンプ傷の発生をより効果的に防止することができる。 According to the axle bearing device configured as described above, the thin portion provided on the inner peripheral side of the end portion of the inner ring can be elastically deformed in accordance with the deflection of the axle, so that the axle is bent. Even so, the thin-walled portion can follow the deflection of the axle, and the stress concentration on the outer peripheral surface of the axle at the inner ring end can be mitigated. As a result, fretting wear can be suppressed, and the occurrence of stamp flaws on the outer peripheral surface of the axle can be more effectively prevented.
上記車軸用軸受装置において、前記一対の内輪、前記外輪、及び前記転動体は、複列の円錐ころ軸受を構成しており、前記一対の内輪の内、前記車軸に一体回転可能に設けられる車輪側に位置する内輪の小鍔側の端部に前記薄肉部が設けられていることが好ましい。
この場合、車軸外周面においてスタンプ傷が特に発生し易い、車輪側に位置する内輪の小鍔側に薄肉部を設けたので、スタンプ傷の発生を一層効果的に防止することができる。
In the above-described axle bearing device, the pair of inner rings, the outer ring, and the rolling element constitute a double row tapered roller bearing, and the wheels that are provided so as to rotate integrally with the axle of the pair of inner rings. It is preferable that the thin portion is provided at the end of the inner ring located on the side on the side of the gavel.
In this case, since the thin-walled portion is provided on the small side of the inner ring located on the wheel side, where stamp scratches are particularly likely to occur on the outer peripheral surface of the axle, the occurrence of stamp scratches can be more effectively prevented.
前記薄肉部の基端部には、当該基端部に作用する応力を分散させるための凹曲面が形成されていることが好ましい。
この場合、薄肉部が車軸の撓みに応じて弾性変形する際に当該薄肉部の基端部に作用する応力を凹曲面によって分散させることができ、薄肉部の弾性変形により基端部に応力が集中するのを抑制できる。この結果、薄肉部が弾性変形することによって基端部から破損するのを防止できる。
It is preferable that a concave curved surface for dispersing stress acting on the base end portion is formed at the base end portion of the thin portion.
In this case, when the thin-walled portion is elastically deformed according to the deflection of the axle, the stress acting on the base end portion of the thin-walled portion can be dispersed by the concave curved surface, and the stress at the base end portion is caused by the elastic deformation of the thin-walled portion. Concentration can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the thin portion from being damaged from the base end portion by elastic deformation.
本発明の車軸用軸受装置によれば、車軸に生じるスタンプ傷の発生をより効果的に防止することができる。 According to the axle bearing device of the present invention, it is possible to more effectively prevent the occurrence of stamp scratches on the axle.
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第一の実施形態に係る鉄道車両の車軸用軸受装置の構成を示す断面図である。この車軸用軸受装置1は、鉄道車両の車軸Sを車体に対して回転自在に支持するものである。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an axle bearing device for a railway vehicle according to a first embodiment of the present invention. The axle bearing
図1において、車軸用軸受装置1は、車軸Sの端部に外嵌固定された複列の円錐ころ軸受10を備えている。なお、車軸Sに一体回転可能に固定される前記鉄道車両の車輪Wは、車軸用軸受装置1よりも、軸方向内側に形成される取付面s3に固定される。
円錐ころ軸受10は、車両側に固定される外輪11と、車軸S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二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、機械構造用合金鋼や、軸受鋼等を用いて円筒状に一体的に形成された部材であり、その内周面には、一対の外輪軌道11a,11bが設けられている。
一対の内輪12,13は、機械構造用合金鋼や、軸受鋼等を用いて円筒状に形成された部材であり、軸方向に並べて車軸Sに外嵌固定されている。内輪12,13の外周面には、それぞれ、上記の外輪軌道11a,11bに対向する内輪軌道12a,13aが設けられている。
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及び内輪12,13は、互いに相対回転自在である。また、一対の内輪12,13は、互いの小鍔部12b,13b側の端部を、環状の間座18を介在した状態で対向させて配置されている。
In FIG. 1, the axle bearing
The tapered roller bearing 10 includes an
The
The pair of
The above-mentioned
車軸用軸受装置1は、円錐ころ軸受10の両端を密封する一対の密封装置20をさらに備えている。この密封装置20は、外輪11の軸方向両端に固定されており、内外輪11,12,13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することによって形成された環状の部材であり、外輪11の肩部11cの内周面に圧入されている。
シール部材21は、後述する車軸S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に圧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との間の環状開口を密封している。
The axle bearing
The
The
車軸用軸受装置1の両端には、車軸S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。環状部材30,31は、互いに突き合わされた内輪12,13を軸方向両側から挟持するように車軸Sに外嵌固定されている。
車軸Sの基端部側に配置されている環状部材31は、車軸Sに形成されている段部s1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S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S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、車軸用軸受装置1の内輪12,13、及びその両端に配置された環状部材30,31を車軸Sの段部s1との間で挟持し、車軸用軸受装置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の先端22aが挿入される環状溝が形成されている。この環状溝と、これに挿入されるシールケース22の先端22a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。
At the both ends of the axle bearing
The annular member 31 disposed on the base end side of the axle S is in contact with a step s1 formed on the axle S, and movement to the base end side in the axial direction is restricted. Furthermore, a
Further, the
図2は、内輪12,13の小鍔部12b,13b側の端部近傍を拡大した断面図である。図2に示すように、互いに対向する内輪12,13の小鍔部12b,13b側の端部内周側には、端面12c,13cから突出している環状の薄肉部41,42が軸方向に沿って設けられている。
以下、これら薄肉部41,42は、同様の構成なので内輪13の端部側に着目して説明する。
薄肉部42は、軸方向の断面がほぼ矩形状であり、その内周面42aが内輪13の内周面と面一に形成されて車軸Sの外周面s2に外嵌している。また、薄肉部42は、径方向の厚み寸法が、車軸Sに生じる軸方向に直交する方向の撓み量に対して弾性変形可能な程度に内輪13に対して薄肉に設定されている。より具体的に、内輪12,13の内径が、120mmの場合、薄肉部42の径方向の厚みは2〜3mm、軸方向寸法は5mm程度に設定されている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the end portions of the
Hereinafter, since these
The thin-
内輪12,13の間に介在している間座18は、その軸方向両端にそれぞれ内輪12,13の端面12c,13cに当接している当接面51aを有する環状部51と、環状部51の内周面51bから径方向内側に突出して車軸Sの外周面s2に外嵌している突出部52とを備えている。
間座18は、突出部52の端面52aと、薄肉部42の先端面42bとの間、及び、環状部51の内周面51bと、薄肉部42の外周面42cとの間において、所定の隙間が形成される寸法に設定されている。従って、間座18は、薄肉部42に対して接触することなく、内輪12,13の間に介在している。よって、薄肉部42は、車軸Sが軸方向に直交する方向に撓むことで弾性変形しようとしたときに、間座18によってその変形が規制されることがない。このように、薄肉部42は、車軸Sの撓みに応じて弾性変形可能とされている。
The
The
薄肉部42は、車軸Sの撓みに応じて弾性変形可能であるので、その内周面42aは、撓んだ状態で回転する車軸Sの外周面s2に対して追従し、面接触の状態を維持することができる。この結果、薄肉部42の内周側端縁42a1が径方向内側に押圧される応力が過大になるのを抑制することができ、この内周側端縁42a1近傍に応力集中が生じるのを緩和することができる。
Since the thin-
すなわち、上記のように構成された車軸用軸受装置1によれば、内輪13(12)の小鍔部側の端部の内周側に設けられた薄肉部42(41)が、車軸Sの撓みに応じて弾性変形可能であるので、当該車軸Sに撓みが生じたとしても、薄肉部42(41)は車軸Sの撓みに追従することができ、内輪13(12)の端部における車軸Sの外周面s2に対する応力集中が生じるのを緩和することができる。これにより、フレッティング摩耗を抑制でき、車軸Sの外周面s2のスタンプ傷の発生をより効果的に防止することができる。
That is, according to the
図3は、本発明の第二の実施形態に係る鉄道車両の車軸用軸受装置1の要部断面図である。本実施形態では、内輪12,13の小鍔部12b,13b側の端部の薄肉部41,42は、端面12c,13cから軸方向に凹む凹部12d,13dを形成することで形成されている。以下、内輪13側に着目して説明する。
凹部13dは、薄肉部42の外周面42cと、端面13cの内周側端縁から軸方向大径端側に向かって縮径するように傾斜するテーパ面13c2とを含んで構成されている。凹部13dは、軸方向からみて、内輪軌道13aの位置に到達しない程度の位置まで凹むように形成されている。つまり、凹部13dは、軸方向からみて、内輪軌道13aと重ならないように形成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the
The
また、薄肉部42の基端部である、テーパ面13c2と、薄肉部42の外周面42cとの境界部には、両面13c2,42cを繋ぐ凹曲面部50が形成されている。
内輪13の端部内周面側に設けられた薄肉部42の先端面42bは、内輪13の端面13cに対して、軸方向に間座18側に突出する寸法で形成されている。
A concave
The
間座18は、その端面が、内輪13の端面13cに当接する当接面18aと、当接面18aの端縁から間座18の軸方向中心に向かって縮径するように傾斜するテーパ面18bとを有している。
間座18は、テーパ面18bによって、内輪13の当接面13c1よりも間座18側に突出して形成されている薄肉部42に接触することなく、内輪12,13の間に介在している。よって、本実施形態においても、薄肉部42は、車軸Sが撓むことで弾性変形しようとしたときに、間座18によってその変形が規制されることがなく、薄肉部42は、車軸Sの撓みに応じて弾性変形可能とされている。
The
The
このため、本実施形態によれば、上記第一の実施形態と同様、内輪12,13の端部における車軸Sの外周面s2に対する応力集中が生じるのを緩和でき、フレッティング摩耗を抑制することができる。この結果、車軸Sの外周面s2のスタンプ傷の発生をより効果的に防止することができる。
For this reason, according to the present embodiment, as in the first embodiment, stress concentration on the outer peripheral surface s2 of the axle S at the ends of the
また、本実施形態では、薄肉部42の基端部には、テーパ面13c2と、薄肉部42の外周面42cとを繋ぐ凹曲面部50が形成されているので、薄肉部42が車軸Sの撓みに応じて弾性変形する際に当該薄肉部42の基端部に作用する応力を凹曲面部50によって分散させることができる。この結果、薄肉部42(41)の弾性変形により前記基端部に応力が集中するのを抑制でき、薄肉部42(41)が弾性変形することによって前記基端部から破損するのを防止できる。
In the present embodiment, since the
図4は、本発明の第三の実施形態に係る鉄道車両の車軸用軸受装置1の要部断面図である。本実施形態では、間座18を備えておらず、内輪12,13が互いに突き合わされて直接当接している点で、上記各実施形態と相違している。
本実施形態の車軸用軸受装置1の内輪12,13において、互いに対向する端面12c,13cは、互いに突き合わされて当接している。
薄肉部41,42は、上記第二の実施形態と同様、端面12c,13cから軸方向に凹む凹部12d,13dを形成することで形成されている。以下、内輪13側に着目して説明する。
凹部13dは、端面13cの内周端縁から軸方向大径端側に延びる内周面13c3と、内周面13c3の端縁から径方向内側に延びる環状壁13c4と、薄肉部42の外周面42cを含んで構成されている。凹部13dは、軸方向からみて、内輪軌道13aの位置に到達しない程度の位置まで凹むように形成されている。つまり、凹部13dは、軸方向からみて、内輪軌道13aと重ならないように形成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the
In the
The
The recessed
薄肉部42の基端部には、上記第二の実施形態と同様、環状壁13c4と、薄肉部42の外周面42cとを繋ぐ凹曲面部50が形成されている。
薄肉部42の先端面42bは、内輪13の端面13cに対して軸方向に突出しない寸法に形成されている。
従って、本実施形態のように、一対の内輪の間に間座を配置しない構成においても、薄肉部42(41)は、車軸Sが撓むことで弾性変形しようとしたときに、他の部材によってその変形が規制されることがなく、薄肉部42(41)は、車軸Sの撓みに応じて弾性変形可能とされている。この結果、上記各実施形態と同様車軸Sの外周面s2のスタンプ傷の発生をより効果的に防止することができる。
A concave
The
Therefore, even in the configuration in which the spacer is not disposed between the pair of inner rings as in the present embodiment, the thin-walled portion 42 (41) has another member when the axle S is about to be elastically deformed by bending. Therefore, the thin portion 42 (41) can be elastically deformed according to the bending of the axle shaft S. As a result, it is possible to more effectively prevent the occurrence of stamp scratches on the outer peripheral surface s2 of the axle shaft S as in the above embodiments.
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、一対の内輪12,13の小鍔部12b,13b側に薄肉部41,42を形成した場合を例示したが、内輪12,13の内、少なくともいずれか一方に薄肉部を設けることもできる。
この場合、特に、車軸S外周面においてスタンプ傷が特に発生し易い、車輪W側に位置する内輪13の小鍔部13b側の端部に薄肉部を設けることが好ましい。これにより、スタンプ傷の発生を一層効果的に防止することができる。
また、内輪12,13の大鍔部側に同様の薄肉部を設けてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the above embodiment, the case where the
In this case, in particular, it is preferable to provide a thin portion at the end of the
Moreover, you may provide the same thin part in the large collar part side of the
また、上記実施形態では、薄肉部41が、軸方向断面がほぼ矩形状に形成した場合を例示したが、車軸Sの外周面s2に外嵌し車軸Sの撓みに応じて弾性変形可能に薄肉に形成されていれば、矩形以外の異形形状とすることもできる。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the
また、上記各実施形態では、鉄道車両の車軸を支持する車軸用軸受装置に、本発明を適用した場合を例示したが、自動車等鉄道以外の車両の車軸を支持する軸受装置に適用することもできる。また、上記各実施形態では、複列の円錐ころ軸受を構成する軸受装置に本発明を適用した場合を示したが、複列の円筒ころ軸受や、アンギュラ玉軸受等についても同様に適用することができる。 Further, in each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to an axle bearing device that supports an axle of a railway vehicle is illustrated, but the present invention may also be applied to a bearing device that supports an axle of a vehicle other than a railway such as an automobile. it can. In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a bearing device that constitutes a double-row tapered roller bearing has been shown, but the same applies to a double-row cylindrical roller bearing, an angular ball bearing, and the like. Can do.
1:車軸用軸受装置 11:外輪 12,13:内輪
12c,13c:端面(軸方向端面) 14,15:円錐ころ(転動体)
41,42:薄肉部 50:凹曲面部 S:車軸 s2:外周面
W:車輪
1: Bearing device for axle 11:
41, 42: Thin portion 50: Concave surface portion S: Axle s2: Outer peripheral surface W: Wheel
Claims (3)
前記一対の内輪の外周外方に配置された外輪と、
前記内外輪間に二列に配置された複数の転動体と、を備えた車軸用軸受装置において、
前記一対の内輪の内、少なくとも一方には、前記車軸の撓みに応じて弾性変形可能な環状の薄肉部が、他方の内輪と対向する端部の内周側に設けられていることを特徴とする車軸用軸受装置。 A pair of inner rings that are axially aligned and fitted to the axle;
An outer ring disposed on the outer periphery of the pair of inner rings;
A plurality of rolling elements arranged in two rows between the inner and outer rings, and an axle bearing device comprising:
At least one of the pair of inner rings is provided with an annular thin portion that is elastically deformable according to the deflection of the axle on the inner peripheral side of the end facing the other inner ring. Axle bearing device.
前記一対の内輪の内、前記車軸に一体回転可能に設けられる車輪側に位置する内輪の小鍔側の端部に前記薄肉部が設けられている請求項1に記載の車軸用軸受装置。 The pair of inner rings, the outer ring, and the rolling elements constitute double-row tapered roller bearings,
2. The axle bearing device according to claim 1, wherein, in the pair of inner rings, the thin-walled portion is provided at an end of the inner ring located on a wheel side that is provided on the axle so as to be integrally rotatable with the axle.
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JP2011029672A Withdrawn JP2012167750A (en) | 2011-02-15 | 2011-02-15 | Bearing device for axle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012167750A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013068275A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Ntn Corp | Double row tapered roller bearing |
JP2015007442A (en) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 株式会社不二越 | Bearing seal, bearing, and vehicular bearing device |
-
2011
- 2011-02-15 JP JP2011029672A patent/JP2012167750A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013068275A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Ntn Corp | Double row tapered roller bearing |
JP2015007442A (en) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 株式会社不二越 | Bearing seal, bearing, and vehicular bearing device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140513 |