JP2013068275A - 複列円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 内輪の小鍔側内径部および軸にスタンプ疵が発生することを抑制できると共に、アキシアルすきまの調整が容易で、生産工程の簡略化を図ることができる複列円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】 この複列円すいころ軸受は、両列のころ３の軌道面２ａ，２ａを有する一体型の外輪２と、各列のころ３の軌道面１ａを各々有する一対の分割型の内輪１，１と、保持器４に保持され内外輪１，２間に配置された２列のころ３，３とを備えている。各内輪１は小鍔部６を有する鍔付きの内輪であって、一対の内輪１，１のうち内輪小端面１ｂ，１ｂを、軸方向すきまδ１を介して非接触で互いに対向させている。各内輪１における小鍔部６，６の外周面の内輪小端面１ｂ，１ｂに沿う縁部に、環状凹み部９，９をそれぞれ設け、これら環状凹み部９，９に渡って嵌合される内輪間座１１を設けている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、鉄道車両用車軸および産業用機械などに使用される複列円すいころ軸受に関する。

鉄道車両用車軸軸受として使用される複列円すいころ軸受は、部品管理の容易性および作業工数の削減を目的に、図８に示す内輪間座無しタイプ５０が適用されることがある（特許文献１）。
複列円すいころ軸受において内輪間座を無くすことで、内輪間座が回転して車軸を傷つける問題の解決を図ることができる。また、内輪間座無しタイプにおいては、内輪小鍔側内径部と軸とに発生するスタンプ疵対策のため、図９に示すように、内輪鍔部５１を薄肉化して内輪小鍔側内径面５２と車軸表面とに生じる接触面圧を低減し、スタンプ疵の発生を抑制する対策がとられることがある（特許文献２）。

スタンプ疵の発生のメカニズムは、鉄道車両の運転中に径方向荷重が軸受に作用することによって、車軸が回転軸中心に対して垂直方向に撓みながら回転する。このとき、車軸と軸受の内輪との間で起こる微小滑りつまりフレッティングによって、内輪の内径面端部が車軸に干渉して、車軸の外周面に疵いわゆるスタンプ疵が発生する。内輪小鍔部を軸方向に延長し且つ薄肉化することにより、車軸と軸受の内輪との接触面圧を低くすることができ、スタンプ疵を抑制する効果がある。

特開平７−１５１１４２号公報 特開２００６−３００２１５号公報

上述の如く、内輪間座無しタイプの複列円すいころ軸受においては、部品管理の容易性、作業工数の削減および間座の回転による車軸の疵の抑制のメリットがあり、小鍔部の薄肉化を適用することでスタンプ疵の抑制が図れる。
一方で、内輪間座無しの複列円すいころ軸受の製造時のアキシアルすきまの調整は、内輪小鍔側端面を研磨することで行う必要があり、生産工程が煩雑で非効率である。また内輪小鍔側端面の調整代の無い内輪については、廃棄せざるを得ないため、内輪の歩留まり向上が図れない。

この発明の目的は、内輪の小鍔側内径部および軸にスタンプ疵が発生することを抑制できると共に、アキシアルすきまの調整が容易で、生産工程の簡略化を図ることができる複列円すいころ軸受を提供することである。

この発明の複列円すいころ軸受は、両列のころの軌道面を有する一体型の外輪と、各列のころの軌道面を各々有する一対の分割型の内輪と、保持器に保持され前記内外輪間に配置された２列のころとを備えた複列円すいころ軸受において、前記各内輪は小鍔部を有する鍔付きの内輪であって、一対の内輪のうち内輪小端面を、軸方向すきまを介して非接触で互いに対向させ、前記各内輪における小鍔部の外周面の内輪小端面に沿う縁部に、環状凹み部をそれぞれ設け、これら環状凹み部に渡って嵌合される内輪間座を設けたことを特徴とする。

この構成によると、各内輪における小鍔部の外周面の内輪小端面に沿う縁部に、環状凹み部をそれぞれ設け、これら環状凹み部に渡って嵌合される内輪間座を設けたため、内輪間座が軸の表面に直接接触することを防ぐことができる。このため、間座無しタイプと同様に、内輪間座の回転による軸の疵を防止できる。また小鍔部の外周面に環状凹み部を設けたことで、小鍔部の薄肉化を図ることができる。このため、軸と内輪との接触面圧を低くすることができ、これら軸、内輪へのスタンプ疵を抑制することが可能となる。
また一対の内輪のうち内輪小端面を、軸方向すきまを介して非接触で互いに対向させ、隣接する小鍔部の環状凹み部に渡って設けた内輪間座の間座幅を調整することで、アキシアルすきまの調整が可能となる。この場合、従来の間座無しタイプでは欠かせなかった内輪小鍔側端面の研磨加工によるアキシアルすきまの調整作業が不要となる。これまで、内輪小鍔側端面の調整代の無い内輪については、廃棄せざるを得なかったが、間座幅によるアキシアルすきまの調整が可能となることで、内輪の歩留まり向上を図ることができる。また内輪に表面処理などの工程を行う場合、この工程をアキシアルすきまの調整前に施すことが可能となり、生産工程の自由度が広がる。

前記各環状凹み部のうち、内輪間座の間座端面が接触する端面は、それぞれ熱処理後に機械加工されたものであっても良い。この場合、環状凹み部を機械加工後に熱処理する場合よりも、小鍔部を薄肉化した部分の軸方向長さの寸法精度を高精度化することができる。したがって、内輪間座を環状凹み部に挿入し易くでき、且つ、アキシアルすきまの調整作業を容易にすることができる。

前記内輪間座の内周面と、環状凹み部の底面との径方向すきまを０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下としても良い。内輪間座を環状凹み部へ、かじりやこじり無くスムーズに取り付けるためには、環状凹み部の底面と、内輪間座の内周面の真円度、円筒度なども考慮すると、経験的に最低０．２ｍｍの径方向すきまが必要である。但し、径方向すきまが大き過ぎると、内輪間座が内輪端面を押える位置が周方向に不均一になり過ぎるため、軸受の機能に影響を及ぼし兼ねない。内輪間座の内周面の加工精度を考慮し、径方向すきまの上限は０．４ｍｍと定めている。

前記複列円すいころ軸受は、密封型複列円すいころ軸受または開放型複列円すいころ軸受であっても良い。
前記一体型の外輪に代えて、各列のころの軌道面を各々有する分割型の外輪とし、この外輪と前記分割型の内輪とを複列組み合わせたものとしても良い。
複列円すいころ軸受は４列以上としても良い。
複列円すいころ軸受は鉄道車両用車軸軸受であっても良い。

この発明の複列円すいころ軸受は、両列のころの軌道面を有する一体型の外輪と、各列のころの軌道面を各々有する一対の分割型の内輪と、保持器に保持され前記内外輪間に配置された２列のころとを備えた複列円すいころ軸受において、前記各内輪は小鍔部を有する鍔付きの内輪であって、一対の内輪のうち内輪小端面を、軸方向すきまを介して非接触で互いに対向させ、前記各内輪における小鍔部の外周面の内輪小端面に沿う縁部に、環状凹み部をそれぞれ設け、これら環状凹み部に渡って嵌合される内輪間座を設けたため、内輪の小鍔側内径部および軸にスタンプ疵が発生することを抑制できると共に、アキシアルすきまの調整が容易で、生産工程の簡略化を図ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る複列円すいころ軸受の断面図である。 同複列円すいころ軸受の要部の拡大断面図である。 同複列円すいころ軸受の内輪の断面図である。 この発明の他の実施形態に係る複列円すいころ軸受の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る複列円すいころ軸受の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る複列円すいころ軸受の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る複列円すいころ軸受の断面図である。 従来例の複列円すいころ軸受の断面図である。 同複列円すいころ軸受の断面図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。
この実施形態に係る複列円すいころ軸受は、例えば、鉄道車両用車軸軸受として用いられる。但し、鉄道車両用に限定されるものではなく、産業用機械などに使用しても良い。図１に示すように、この複列円すいころ軸受は、それぞれ１列の軌道面１ａを有する一対の分割型の内輪１，１と、２列の軌道面２ａを有する一体型の外輪２と、各列の対向する軌道面１ａ，２ａ間に介在した複列の円すい形のころ３とを有する。各列のころ３は、各列毎に環状の保持器４のポケットＰｔ内に保持されている。両列の軌道面１ａ，２ａは、接触角が背面合わせ、つまり外向きとなるように設けられている。外輪２は鍔無しとされる。各内輪１は、大鍔部５および小鍔部６を両端に有する。一対の内輪１，１のうち内輪小端面１ｂ，１ｂを、軸方向すきまδ１を介して非接触で互いに対向させている。この例の外輪２は、一対の内輪１，１を組合わせた幅寸法よりも幅広に設けられている。

図３に示すように、内輪１の小鍔部６は、内輪端面側の薄肉部７と、この薄肉部７に繋がる厚肉部８とを有する。薄肉部７の径方向厚さは、軸方向に沿って均一な肉厚に形成されるうえ、厚肉部８の径方向厚さよりも薄く形成されている。小鍔部６の外周面の内輪小端面１ｂに沿う縁部に環状凹み部９を形成することで、前記小鍔部６に、薄肉部７と厚肉部８とがそれぞれ設けられる。厚肉部８の外周面８ａは、軸方向中央側に向かうに従って厚肉となるように傾斜する断面形状に形成されている。また小鍔部６において、薄肉部７の外周面と厚肉部８の端面８ｂとの隅部には、前記厚肉部８の端面８ｂを研磨加工するための断面円弧状の研磨盗み１０が形成されている。

図２に示すように、各内輪１，１における小鍔部６，６の外周面の内輪小端面１ｂ，１ｂに沿う縁部に、環状凹み部９，９をそれぞれ設け、これら環状凹み部９，９に渡って嵌合される内輪間座１１を設けている。各環状凹み部９のうち、内輪間座１１の間座端面が接触する端面、すなわち厚肉部８の端面８ｂは、それぞれ内輪１の熱処理後に機械加工、具体的には研磨加工されたものである。各内輪１の内周面には、接触部１２と非接触部１３と稜線部１４とを有する。接触部１２は、各内輪１の内周面における軸方向中央部に設けられて軸に嵌合する。非接触部１３は、前記薄肉部７における内周面の外縁部に軸から径方向外方に離れて設けられている。稜線部１４は、前記薄肉部７における、接触部１２と非接触部１３との境界に位置する。
前記薄肉部７の径方向外側に配置された内輪間座１１の軸方向長さＬ５は、薄肉部７の軸方向長さをＬ１（図３）とすると、Ｌ１×２＜Ｌ５の関係を満たし、前記軸方向すきまδ１を確保する。

内輪間座１１は、内周面１１ａおよび外周面１１ｂがそれぞれ円筒面状となる円筒状である。内輪間座１１の外周面１１ｂは、小鍔部６における厚肉部８の端面８ｂの外径縁部よりも若干小径に形成されている。また前記内輪間座１１の内周面１１ａと、環状凹み部９の底面９ａとの径方向すきまδ２を０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下としている。すなわち内輪間座１１の内周面１１ａについては、環状凹み部９への挿入性およびアキシアルすきまの調整の作業の容易性を図るため、内輪間座１１の内周面１１ａと、環状凹み部９との関係を、すきま嵌めとする。望ましくは、内輪間座１１の内周面１１ａの直径寸法をＤ、環状凹み部９の底面９ａの直径寸法をｄとすると、Ｄ＝ｄ＋（０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ）とする。内輪間座１１を環状凹み部９へ、かじりやこじり無くスムーズに取り付けるためには、環状凹み部９の底面９ａと、内輪間座１１の内周面１１ａの真円度、円筒度なども考慮すると、経験的に最低０．２ｍｍの径方向すきまδ２が必要である。但し、径方向すきまδ２が大き過ぎると、内輪間座１１が内輪端面を押える位置が周方向に不均一になり過ぎるため、軸受の機能に影響を及ぼし兼ねない。内輪間座１１の内周面１１ａの加工精度を考慮し、径方向すきまδ２の上限は０．４ｍｍと定めている。

以上説明した円すいころ軸受によると、各内輪１，１における小鍔部６，６の外周面の内輪小端面１ｂ，１ｂに沿う縁部に、環状凹み部９，９をそれぞれ設け、これら環状凹み部９，９に渡って嵌合される内輪間座１１を設けたため、内輪間座１１が軸Ｓｈの表面に直接接触することを防ぐことができる。このため、間座無しタイプと同様に、内輪間座１１の回転による軸Ｓｈの疵を防止できる。また小鍔部６の外周面に環状凹み部９を設けたことで、小鍔部６の薄肉化を図ることができる。このため、軸Ｓｈと内輪１との接触面圧を低くすることができる。特に、小鍔部６の稜線部１４を含む部分を薄肉化した薄肉部７としたため、軸Ｓｈと内輪１との接触面圧を格段に低くすることができる。したがって、これら軸Ｓｈ、内輪１へのスタンプ疵を抑制することが可能となる。

また一対の内輪１，１のうち内輪小端面１ｂ，１ｂを、軸方向すきまδ１を介して非接触で互いに対向させ、隣接する小鍔部６，６の環状凹み部９，９に渡って設けた内輪間座１１の軸方向長さ（間座幅）Ｌ５を調整することで、アキシアルすきまの調整が可能となる。この場合、従来の間座無しタイプでは欠かせなかった内輪小鍔側端面の研磨加工によるアキシアルすきまの調整作業が不要となる。これまで、内輪小鍔側端面の調整代の無い内輪については、廃棄せざるを得なかったが、間座幅Ｌ５によるアキシアルすきまの調整が可能となることで、内輪１の歩留まり向上を図ることができる。また内輪１に表面処理などの工程を行う場合、この工程をアキシアルすきまの調整前に施すことが可能となり、生産工程の自由度が広がる。

各環状凹み部９のうち、内輪間座１１の間座端面が接触する端面、すなわち厚肉部８の端面８ｂは、それぞれ内輪１の熱処理後に研磨加工されたものであるため、厚肉部８の端面８ｂを研磨加工後に熱処理する場合よりも、小鍔部６における薄肉部７の軸方向長さＬ１の寸法精度を高精度化することができる。したがって、内輪間座１１を環状凹み部９に挿入し易くでき、且つ、アキシアルすきまの調整作業を容易にすることができる。

他の実施形態について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図４に示すように、複列円すいころ軸受は、密封型複列円すいころ軸受であっても良い。この例の複列円すいころ軸受では、軸受の両端部を密封するシール部材１５，１５がそれぞれ設けられている。外輪内周面にシール溝２ｂが形成され、このシール溝２ｂに、外輪幅方向に突出するシール部材１５が取付けられている。例えば、軸Ｓｈに嵌合され、内輪１，１の軸方向両側にそれぞれ配設される蓋部材１６，１７に、各シール部材１５，１５がそれぞれ摺接するようになっている。
前記シール部材１５により、軸受内の潤滑剤が軸受外に漏れることを防止することができ、軸受外の異物が軸受内に侵入することを防止することができる。

図５に示すように、複列円すいころ軸受は、シール部材が設けられていない開放型複列円すいころ軸受であっても良い。
複列円すいころ軸受は、一体型の外輪２に代えて、図６に示すように、各列のころ３の軌道面２ａを各々有する分割型の外輪２，２とし、この外輪２と前記分割型の内輪１とを複列組み合わせたものとしても良い。

図７に示すように、４列以上（図７では４列）の複列円すいころ軸受としても良い。この例の複列円すいころ軸受は、内輪１，１と外輪２，３，２とを有し、各外輪２，２Ａ，２はいずれも鍔無しの外輪とされている。軸方向両側の外輪２，２は、それぞれ単列の軌道面２ａを有し、これら外輪２，２間に設けられる外輪２Ａは、２列の軌道面２ａ，２ａを有する。軸方向両側の外輪２，２と、軸方向中間の外輪２Ａとの間には、外輪間座１８，１８が設けられている。

各内輪１，１は、軸方向中間の中鍔部１９および軸方向両側の小鍔部６，６を有し、小鍔部６，６と中鍔部１９との間に２列の軌道面１ａ，１ａを有する。これら内輪１，１のうち内輪小端面１ｂ，１ｂを、軸方向すきまδ１を介して非接触で互いに対向させている。また、各内輪１，１における小鍔部６，６の外周面の内輪小端面１ｂ，１ｂに沿う縁部に、環状凹み部９，９をそれぞれ設け、これら環状凹み部９，９に渡って嵌合される内輪間座１１を設けている。
この場合にも、内輪１の小鍔側内径部および軸にスタンプ疵が発生することを抑制できると共に、アキシアルすきまの調整が容易で生産工程の簡略化を図ることができる。

１…内輪
１ａ…軌道面
１ｂ…内輪小端面
２…外輪
２ａ…軌道面
３…ころ
４…保持器
６…小鍔部
９…環状凹み部
１１…内輪間座
δ１…軸方向すきま

Claims (7)

1. 両列のころの軌道面を有する一体型の外輪と、各列のころの軌道面を各々有する一対の分割型の内輪と、保持器に保持され前記内外輪間に配置された２列のころとを備えた複列円すいころ軸受において、
   前記各内輪は小鍔部を有する鍔付きの内輪であって、一対の内輪のうち内輪小端面を、軸方向すきまを介して非接触で互いに対向させ、前記各内輪における小鍔部の外周面の内輪小端面に沿う縁部に、環状凹み部をそれぞれ設け、これら環状凹み部に渡って嵌合される内輪間座を設けたことを特徴とする複列円すいころ軸受。
2. 請求項１において、前記各環状凹み部のうち、内輪間座の間座端面が接触する端面は、それぞれ熱処理後に機械加工されたものである複列円すいころ軸受。
3. 請求項１または請求項２において、前記内輪間座の内周面と、環状凹み部の底面との径方向すきまを０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とした複列円すいころ軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記複列円すいころ軸受は、密封型複列円すいころ軸受または開放型複列円すいころ軸受である複列円すいころ軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記一体型の外輪に代えて、各列のころの軌道面を各々有する分割型の外輪とし、この外輪と前記分割型の内輪とを複列組み合わせたものとした複列円すいころ軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、４列以上とした複列円すいころ軸受。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、鉄道車両用車軸軸受である複列円すいころ軸受。

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