鉄道車両車軸用軸受装置
【課題】インサイドフレーム式の鉄道車両に適用される鉄道車両車軸用軸受装置において、油切りと軸受内輪との接触領域でのクリープを抑制すること。
【解決手段】鉄道車両車軸用軸受装置は、車軸１、軸受２、シール部材３ａ、油切り４ａ，４ｂを具備する。車軸１には、外周に環状溝１ｄが形成されている。シール部材３ａは、油切り４ａ，４ｂと協働で接触シールを構成する。油切り４ａ，４ｂの軸方向一方側が車軸１の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が環状溝１ｄの外径側に延びて車軸１と非接触となる。互いに対向する油切り４ａ，４ｂの端面４１と内輪８ａ，８ｂの端面８２との接触領域を内径側に限定した。
【解決手段】鉄道車両車軸用軸受装置は、車軸１、軸受２、シール部材３ａ、油切り４ａ，４ｂを具備する。車軸１には、外周に環状溝１ｄが形成されている。シール部材３ａは、油切り４ａ，４ｂと協働で接触シールを構成する。油切り４ａ，４ｂの軸方向一方側が車軸１の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が環状溝１ｄの外径側に延びて車軸１と非接触となる。互いに対向する油切り４ａ，４ｂの端面４１と内輪８ａ，８ｂの端面８２との接触領域を内径側に限定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両車軸用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インサイドフレーム式の鉄道車両においては、車軸を支持する軸受が通常一般的な車輪の外側ではなく、車輪の内側に配置される（例えば特許文献１参照）。図１３に示すように、この種の軸受２２は、車輪２１ａのボスと車軸２１に設けられた軸肩２１ｃとの間に配置される。軸受２２の複列の内輪２６ａ，２６ｂのうち、外側の内輪２６ａと車輪２１ａとの間、および内側の内輪２６ｂと軸肩２１ｃとの間には、それぞれ油切り２９ａ，２９ｂが配置され、複列の内輪２６ａ，２６ｂ間には間座２８が配置されている。これら油切り２９ａ，２９ｂおよび間座２８との当接により、軸受２２の内輪２６ａ，２６ｂが車輪２１ａのボスと軸肩２１ｃとの間の所定位置で軸方向に位置決めされている。
【０００３】
上述した軸受を有する軸受装置において、油切り２９ａ，２９ｂはその内周面の一部（内輪２６ａ、２６ｂと対向する側の端部の内周面）を車軸２１の外周面に圧入することで車軸２１に固定される。油切り２９ａ，２９ｂの圧入部以外の内周面は、車軸２１の外周に形成した環状溝２１ｄの外径側にオーバーハングしており、車軸２１とは非接触の状態にある。かかる構成を採用することで、使用中における油切り２９ａ，２９ｂによる車軸外周面の損傷が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２４４６０５号公報の図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車軸２１には、車両の重量に起因する径方向荷重によって撓みが発生する。このような撓みが生じると、油切り２９ａ，２９ｂが環状溝２１ｄの外径側にオーバーハングした片持ち構造であることも関係して、図１４に誇張して示すように、油切り２９ａ，２９ｂが環状溝２１ｄに入り込むような態様で車軸２１の軸線に対して傾く場合がある。この現象に着目してＦＥＭ解析を行ったところ、図１５に示すように、油切り２９ａ，２９ｂの内輪２６ａ，２６ｂと対向する端面２９１では、その上側領域で端面全体が内輪２６ａ，２６ｂと接触する一方、下側領域で端面の外径側が内輪２６ａ，２６ｂに対して非接触となることが判明した（図１５中の散点部分が接触領域を表す）。この場合、車軸２１の回転に伴い、油切り２９ａ，２９ｂの端面２９１の外径側が内輪２６ａ，２６ｂの端面に対して接触と非接触を繰り返すため、油きり２９ａ，２９ｂのクリープを生じるおそれがある。クリープが生じると、油きり２９ａ，２９ｂの嵌合部において車軸２１の表面に損傷が発生したり、油切り２９ａ，２９ｂと内輪２６ａ，２６ｂの接触領域でフレッティング摩耗が進行してこれらの部材のガタの要因となる、あるいは摩耗粉が軸受内部に入り込んで軸受性能に悪影響を与える等の不具合を招く。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、インサイドフレーム式鉄道車両に適用される鉄道車両車軸用軸受装置において、油切りのクリープを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明は、一端に車輪が設けられ、外周に環状溝が形成された車軸と、内輪、外輪、および内外輪間に介在する複数の転動体を有し、車輪の内側で車軸を回転自在に支持する軸受と、内輪と外輪間の空間を密封するシール部材と、軸受の内輪で位置決めされ、軸方向一方側が車軸の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が前記環状溝の外径側に延びて車軸と非接触となり、シール部材との協働で密封構造を構成する油切りとを具備する鉄道車両車軸用軸受装置において、互いに対向する油切りの端面と内輪の端面との接触領域を内径側に限定したことを特徴とする。
【０００８】
図１５の解析結果からも明らかなように、油切りの端面と内輪の端面との軸方向の対向領域では、上下の位置を問わず、内径側が円周方向の全位相で相手側と常時接触する。従って、互いに対向する油切りの端面と内輪の端面との接触領域を内径側に限定すれば、車軸が撓んだ状態で回転し、そのために油切りが傾いたとしても、接触領域が一時的に非接触状態に切り替わることはなく、常時接触状態が維持される。そのため、車軸１が撓みを伴い回転する状況でも、油切りのクリープを防止することができる。接触領域の限定は、例えば油切りの端面と内輪の端面との軸方向の対向領域のうち、内径側に端面同士が接触する接触部を設け、外径側に端面同士が非接触となる非接触部を設けることで行うことができる。
【０００９】
油切りを軸方向で対称に形成すれば、車軸に油切りを取り付ける際の方向判別が不要となり、取付け作業性が向上する。
【００１０】
端面同士の接触部に、軟質金属被膜を介在させれば、硬質部材同士のフレッティングを回避できるので、たとえ僅かなクリープが生じたとしても接触部での摩耗を防止することができる。同様の効果は、油切りの端面と、これに対向する内輪の端面との間に軟質金属からなるスペーサを介在させることでも得ることができる。ここでいう「軟質」は接触部における油切りおよび内輪の表面硬度よりも低硬度であることを意味する。
【００１１】
端面同士の接触部に硬質金属被膜を介在させても、硬質金属被膜が有する耐摩耗性により、同様に接触部での摩耗を防止することができる。
【００１２】
油切りの外周にシール部材と摺接するスリーブ部材を嵌合させ、スリーブ部材の前記軸方向一方側の端部を内径側に折り曲げて前記非接触部に収容すれば、スリーブ部材の抜け止めを行うことができる。この場合、スリーブ部材の折り曲げ端に弾性部材を装着し、この弾性部材を前記非接触部に圧縮状態で収容すれば、接触部で摩耗粉が生じた場合でも、その軸受内部への侵入を弾性部材で確実に阻止することができる。
【００１３】
油切りの外周面を部分的に肉取りしてもよい。これにより、油切りの外径側の剛性が内径側よりも小さくなるので、車軸への取り付け後において、油切りに軸方向の圧縮力が作用した際には、油切りが鼓形に変形する。そのため、油切りの端面の内径側を内輪の端面に確実に接触させることができ、クリープをより確実に防止できる。この場合、油切りの肉取り部をスリーブ部材の内径側に形成すれば、肉取り部を軸方向寸法を大きくすることができ、油切りが変形し易くなって、クリープ防止により有効となる。
【００１４】
また、本発明は、一端に車輪が設けられ、外周に環状溝が形成された車軸と、内輪、外輪、および内外輪間に介在する複数の転動体を有し、車輪の内側で車軸を回転自在に支持する軸受と、内輪と外輪間の空間を密封するシール部材と、軸受の内輪で位置決めされ、軸方向一方側が車軸の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が前記環状溝の外径側に延びて車軸と非接触となり、シール部材との協働で密封構造を構成する油切りとを具備する鉄道車両車軸用軸受装置において、車軸に対する油切りの傾きを規制したことを特徴とする。
【００１５】
このように車軸に対する油切りの傾き自体を規制することで、車軸が撓んだ場合でも油切りを車軸と同軸に保持することができる。そのため、油切りの端面と内輪の端面との軸方向の対向領域では、接触部が一時的に非接触状態に切り替わることはなく、常時接触状態を維持できる。そのため、車軸が撓みを伴い回転する場合でも、油切りのクリープを防止することができる。「傾きの規制」は、例えば油切りを車軸の軸方向複数個所に嵌合させることで行うことができる。
【００１６】
以上に述べた各構成においては、油切りの外周にスリーブ部材を嵌合し、スリーブ部材の外周にシール部材を摺接させるのが望ましい。
【００１７】
この場合、前記油切りの外周面に突出部を形成し、この突出部をスリーブ部材と軸方向で係合させれば、スリーブ部材の抜け止めを行うことができる。また、油切りを車軸から取り外す際に、突出部を工具の引っかかりとして活用できるので、取り外し作業を容易化することができる。
【００１８】
上記の何れかの構成において、前記軸受が複列のころ軸受であれば、鉄道車両車軸用により好適な軸受装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、油切りのクリープを抑制することができるので、フレッティング摩耗の進行によるガタの発生や摩耗粉の軸受内部への侵入等を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄道車両車軸用軸受装置の軸方向断面図である。
【図２】図１のギヤユニット側の軸受の周辺の拡大図である。
【図３】図２の車輪側の拡大図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図５】要部の変形例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図１２】本発明に係る油切りの端面の状態を示す図である。
【図１３】従来の鉄道車両車軸における軸受周辺の軸方向断面図である。
【図１４】従来の鉄道車両車軸が撓んだ場合の軸受周辺の軸方向断面図である。
【図１５】従来の油切りの端面の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００２２】
本発明の鉄道車両車軸用軸受装置は、図１に示すように、車軸１の両端に車輪１ａを固定し、車輪１ａの内側に二つの軸受２を配置したインサイドフレーム式の鉄道車両に適用されるものである。軸受２は、台車に取り付けた軸箱５内に収容されている。図示例の車両では、二つの軸受２の間に配置されたギヤユニット６から車軸１に動力が伝達され、車軸１が回転駆動される。本発明の鉄道車両車軸用軸受装置は、車軸１の軸方向両側に設けられるが、双方の構成は共通するため、以下の説明では軸方向一方側の軸受装置のみを説明し、他方の軸受装置については、その詳細な説明を省略する。なお、以下の説明において、「内側」は車両幅方向（車軸１の軸方向）における車両中心側を意味し、「外側」は車両幅方向における車両端部側を意味する。
【００２３】
図２に拡大して示すように、本発明にかかる鉄道車両車軸用軸受装置は、車軸１と、軸受２と、軸受２の軸方向両側に配置されたシール３と、軸受２の軸方向両側に設けられた油切り４ａ，４ｂとを具備する。
【００２４】
軸受２は、例えば複列の円すいころ軸受で構成され、内周面に複列の円すい状の軌道面７１を有する外輪７と、一対の内輪８ａ，８ｂと、転動体としての複数の円すいころ９と、一対の保持器１０とを主要な構成要素として備える。内輪８ａ，８ｂには、それぞれの外周面に円すい状の軌道面８１が設けられ、これら軌道面８１と外輪７に設けた複列の軌道面７１との間に複数の円すいころ９が転動自在に介在している。保持器１０は、それぞれ複数の円すいころ９を円周方向等間隔に保持する。
【００２５】
軸受２の外輪７は軸箱５（図１参照）に固定され、二つの内輪８ａ，８ｂはそれぞれ車軸１の外周面に圧入固定される。内輪８ａ，８ｂの間には間座１１が配置されており、この間座１１と間座１１の軸方向両側に離間した油切り４ａ，４ｂとの間に各内輪８ａ，８ｂが配置されている。外側の油切り４ａの軸方向一方側（内輪と対向する側）の端面４１は外側の内輪８ａの外側端面（大鍔端面８２）に当接し、軸方向他方側の端面４２は車輪１ａのボスの端面１ｂに当接している。内側の油切り４ｂの内輪８ｂと対向する側の端面４１は、内側内輪８ｂの内側端面（大鍔端面８２）に当接し、内側の油切り４ｂの内側端部は車軸１に設けられた軸肩１ｃに係合している。また、外側内輪８ａの内側端面（小鍔端面８３）および内側内輪８ｂの外側端面（小鍔端面８３）がそれぞれ間座１１の両端面に当接している。以上の構成から、両内輪８ａ，８ｂが軸肩１ｃと車輪１ａ間の所定位置で軸方向に位置決めされる。
【００２６】
各油切り４ａ，４ｂは、対向する内輪８ａ，８ｂ側の端部内周面を車軸１の外周面に圧入することでそれぞれ車軸１に固定されている。車軸１の外周面のうち、各油切り４ａ，４ｂの内径側には、環状溝１ｄが形成されている。各油切り４ａ，４ｂは環状溝１ｄの外径側にオーバーハングしており、このオーバーハング部分では、各油切り４ａ，４ｂと車軸１とが非接触の状態にある。各油切り４ａ，４ｂの外周面には、図３に拡大して示すように、円筒部１２ａおよび円筒部１２ａの一端から外径側に延びる折り返し部１２ｂを一体に有するスリーブ部材１２が嵌合固定されている。スリーブ部材１２にシール部材３ａの複数のシールリップが摺接することでシール３が構成され、軸受内部に封入したグリースの漏れや軸受内部への異物の侵入が防止される。シール部材３ａは、仕切り板３ｂおよびシールケース３ｃを介して外輪７に固定されている。以上の構成は、図３に現れていない内側のシール３についても同様に適用される。
【００２７】
各油切り４ａ，４ｂは、スリーブ部材１２（少なくともシール部材３ａの摺接面）よりも低硬度とし、例えばＨＢ１５５以下に形成する。
【００２８】
二つの油切り４ａ，４ｂのうち、外側の油切り４ａの外周面の軸方向中央部には半径方向の段差Ｓ１が形成され、段差部よりも内側が小径外周面、外側が大径外周面となっている。小径外周面にスリーブ部材１２を圧入し、段差部にスリーブ部材１２の折り返し部１２ｂを当接させることで、スリーブ部材１２の外側への移動が規制される。
【００２９】
図２に示すように、内側の油切り４ｂの外周面には、外径側への突出部４５が形成されている。油切り４ｂの外周面に嵌合したスリーブ部材１２の折り返し部１２ｂが軸方向で突出部４５と当接しており、これによって、スリーブ部材１２の内側への移動が規制されている。突出部４５よりも内側の外周面は、突出部４５の外側の外周面よりも小径になっている。この突出部４５の内側端面は、鉄道車両のメンテナンスにおける軸受交換作業等において、内側の油切り４ｂを車軸１から抜き取る際に使用する工具を係合させる部位としても利用することができ、これにより、油切り４ｂの取り外し作業がより一層容易なものとなる。
【００３０】
本発明では、図３に拡大して示すように、外側の油切り４ａの内側端面４１に軸方向の段差Ｓ２を形成することで、油切り４ａの内側端面４１を内径側端面４１ａと、これよりも外側にずれた外径側端面４１ｂとに区画している。油切り４ａの内径側端面４１ａが外側内輪８ａの大鍔端面８２と接触し、外径側端面４１ｂが外側内輪８ａの端面８２と非接触となる。これにより、油切り４ａの内側端面４１と内輪８ａの大鍔端面８２との軸方向対向領域のうち、内径側に両者が接触する接触部が形成され、外径側に両者が非接触となる非接触部が形成される。
【００３１】
このように本発明では、油切り４ａと内輪８ａの軸方向対向領域において内径側に接触部を設け、外径側に非接触部を設けることとし、互いに対向する油切り４ａの端面４１と内輪８ａの端面８２との接触領域を内径側に限定している。図１５の解析結果からも明らかなように、油切り４ａの端面４１と内輪８ａの端面８２との軸方向の対向領域では、上下の位置を問わず、内径側が円周方向の全位相で相手側と常時接触する。そのため、接触領域を内径側に限定することで、車軸１の撓みにより油切り４ａが環状溝１ｄに落ち込むような態様で傾いたとしても、図１２に示すように、油切り４ａの内径側端面４１ａを常時内輪８ａの端面８２に接触させることが可能となる（図中の散点模様が内輪８ａとの接触部分を表す）。このように油切り４ａの内径側端面４１ａを外側内輪８ａの端面８２に常時接触させることにより、車軸１の回転中に油切り４ａと内輪８ａの接触部が一時的に非接触となる事態を防止することができる。そのため、車軸１に撓みと回転が生じたとしても、油きり４ａのクリープを防止することができ、ガタの発生や軸受内部への摩耗粉の侵入等を長期間防止することが可能となる。
【００３２】
油切り４ａと内輪８ａの軸方向対向領域における接触／非接触の繰り返しは、接触部の外径寸法を小さくするほど防止効果が高まる。この上限値を見出すために本発明者が検証したところ、図２に示すように、油切り４ａの内径側端面４１ａの外径寸法Ｄを油切り４ａの圧入部の内径寸法Ｄ０の１１０％以下にすれば、車軸回転中の接触部での接触／非接触の繰り返しが防止され、接触部を常時接触させ得ることが判明した。従って、Ｄ／Ｄ０≦１．１に設定するのが望ましい。
【００３３】
接触部を構成する油切り４ａの内径側端面４１ａおよび外側内輪８ａの大鍔端面８２の何れか一方に金属被膜を形成すれば、接触部での摩耗防止に有効となる。例えばクロムめっき等で形成した硬質金属被膜であれば、耐摩耗性を向上させて、接触部での摩耗をより確実に抑制することが可能である。一方、銅めっき等で形成した軟質金属被膜であれば、硬質部材同士のフレッティングを阻止することができるので、接触部での摩耗をより確実に抑制することができる。
【００３４】
以上に述べた構成は、図２に示すように、内側の油切り４ｂの外側端面４１と内側内輪８ｂの大鍔端面８２との接触領域にも適用することができる。すなわち、内側の油切り４ｂの外側端面４１に軸方向の段差Ｓ２（図３参照）を設け、これによって画成された内径側端面４１ａを内側内輪８ｂの大鍔端面８２に接触させる共に、外径側端面４１ｂを内側内輪８ｂの大鍔端面８２と非接触にする。これにより車軸１の回転中に油切り４ｂの内径側端面４１ａと内側内輪８ｂの大鍔端面８２とを常時接触させることができ、油きり４ｂのクリープ防止を図ることができる。
【００３５】
図２に示す実施形態では、内側の油切り４ｂにおいて、以上に述べたクリープ対策（第１のクリープ対策）に加え、これとは別の第２のクリープ対策も付加している。この第２のクリープ対策は、内側の油切り４ｂの内側端部の内周に切欠き４６を設け、この切欠き４６を車軸１の軸肩１ｃに嵌合させることで構成される。この場合、切欠き４６の端面４７は軸肩１ｃに当接させる。かかる構成であれば、内側の油切り４ｂが、両端を車軸１で支持された両持ち構造となるので、車軸１に対する油切り４ｂの傾きが規制され、車軸１の撓みによる油切り４ｂの環状溝１ｄへの落ち込み、さらには油切り４ｂの傾斜を防止することができる。これにより、内側の油切り４ｂの外側端面４１と内側の内輪８ｂの大鍔端面８２との接触部を車軸１の回転中も常時接触させることができ、クリープ防止を図ることができる。油切り４ｂは少なくとも軸方向二箇所で車軸１に嵌合されていればよく、３箇所以上で車軸１に嵌合させても構わない。
【００３６】
図２に示す実施形態では、上述のように内側の油切り４ｂにおいて二重のクリープ対策を採用しているが、クリープ防止が十分に達成できる限り、何れか一方のクリープ対策を省略し、他方のクリープ対策のみを採用してもよい。例えば図４は、内側の油切り４ｂにおいて第１のクリープ対策を省略して上記第２のクリープ対策（内側の油切り４ｂを両持ち梁構造にする）のみを採用したものである。この場合、内側の油切り４ｂの外側端面４１に軸方向の段差Ｓ２は設けず、該端面４１の全体を内側内輪８ｂの大鍔端面８２に当接させる。
【００３７】
油切り４ａ，４ｂの端面４１と内輪８ａの端面８２との間の接触部および非接触部は、外径側に向けて一方の端面を他方の端面から徐々に離間させることでも形成することができる。例えば図５（Ａ）や（Ｂ）に示すように、油切り４ａの内輪８ａと対向する端面４１の外径端に、ストレートなテーパ状のクラウニングを形成し（Ａ図）、あるいは曲面状のクラウニングを形成する（Ｂ図）ことで、油切り４ａの端面４１と内輪８ａの端面８２との間に接触部および非接触部を形成することもできる（この場合、クラウニング部と内輪８ａの端面８２との間に非接触部が形成される）。何れの構成でも、エッジロードを防止するため、クラウニング部とその内径側の端面４１との境界部は円弧で滑らかにつなぐのが望ましい。
【００３８】
図６に、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態では、図２に示す油切り４ａ，４ｂの内径側端面４１ａと、内輪８ａ，８ｂの端面８２との間にスペーサ１３を介在させている。図示例のスペーサ１３は、油切り４ａ，４ｂや内輪８ａ，８ｂよりも軟質の金属材料、例えば銅合金等で形成されており、環状の本体部１３ａと、この本体部１３ａの外径端から軸方向に延びる屈曲部１３ｂとを一体に有する。このようなスペーサ１３を介在させることで、硬質部材同士の微小滑りが生じず、従って、フレッティングによる摩耗をより確実に防止することが可能となる。スペーサ１３の屈曲部１３ｂを油切り４ａ，４ｂの内径側端面４１ａと、内輪８ａ，８ｂの端面８２との間の段差に係合させることでスペーサ１３の脱落を防止することができる。
【００３９】
図７に、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態では、外側の油切り４ａの外側端面４２に内側端面４１と同様の軸方向の段差を設けることで、油切り４ａの軸方向の断面形状を軸方向で対称としており、これにより、油切り４ａの組み付け時の方向判別を不要として組み付け作業性を向上させている。この場合、油切り４ａの外側端面４２のうち、内径側端面４２ａが車輪１ａのボスの端面１ｂと接触し、外径側端面４２ｂはボスの端面１ｂに対して非接触となる。
【００４０】
かかる構成の油切り４ａの外周面には、半径方向の段差Ｓ１（図３参照）を形成することができず、該外周面はストレートな円筒面状となる。この外周面に嵌合したスリーブ部材１２の抜けを防止するため、スリーブ部材１２の内輪８ａ側の一端を内径側に折り曲げて、これを油切り４ａの内側端面４１と外側内輪８ａの大鍔端面８２との間の非接触部に収容し、かつ油切り４ａの外径側端面４１ｂに係合させている。この実施形態においては、図８に示すように、スリーブ部材１２の折り曲げ端に弾性部材１４を装着し、この弾性部材１４を上記非接触部に圧縮状態で収容してもよい。これにより、たとえ接触部でクリープが生じても、軸受内部への摩耗粉の侵入を防止することができる。
【００４１】
以上の実施形態では、油切り４ａ，４ｂの内輪８ａ，８ｂと対向する端面４１に軸方向の段差Ｓ２を設けることで、油切り４ａ，４ｂの端面４１と内輪の端面８２との間に接触部と非接触部を構成する場合を例示したが、この接触部および非接触部は、図９に示すように、油切り４ａ，４ｂと対向する内輪８ａの端面８２に軸方向の段差Ｓ３を形成することでも構成することができる。段差Ｓ３により、該端面８２が内径側端面８２ａと外径側端面８２ｂとに区画される。この実施形態では、油切り４ａの外周面に径方向の段差Ｓ１（図３参照）を形成せず、該外周面をストレートな円筒面状としている。これに応じて、図７に示す実施形態と同様に、油切り４ａの外周面に嵌合するスリーブ部材１２の一端を内径側に折り曲げて非接触部に収容し、スリーブ部材１２の抜けを防止している。また、油切り４ａの外側端面４２に軸方向の段差Ｓ４を設けることで、該端面４２を内径側端面４２ａと外径側端面４２ｂとに区画し、内径側端面４２ａを車輪１ａのボスの端面１ｂに当接させ、外径側端面４２ｂをボスの端面１ｂに対して非接触としている。また、内輪８ａの内径側端面８２ａにおける径方向の中心位置と、油切り４ａの内径側端面４２ａの径方向中央位置は同一である。
【００４２】
図１０および図１１に示す実施形態は、油切り４ａの外周面の軸方向中間部に肉取り部４３を形成したものである。このように肉取り部４３を形成することで、油切り４ａの外径側の剛性が低下するため、車輪１ａを車軸１に圧入して油切り４ａに軸方向の圧縮力をさせた際に、油切り４ａが鼓形に変形する。この油切り４ａの変形により、油切り４ａの内径側端面４１ａを内輪８ａの端面８２により確実に常時接触させることが可能となる。図１１に示す実施形態は、スリーブ部材１２の内径側に肉取り部４３を設け、肉取り部４３の軸方向両側にスリーブ部材１２の内周面を嵌合させることで、より大きな肉取り部４３を形成可能とし、油切り４ａの上記変形をより生じやすくしたものである。
【００４３】
以上の図５（Ａ）（Ｂ）、および図６〜図１１に示す各実施形態の説明では、外側の油切り４ａと外側内輪８ａとの間のクリープ対策としているが、同様の構成は特に矛盾を生じない限り、内側の油切り４ｂと内側内輪８ｂとの間のクリープ対策としても適用することができる。また、以上の説明では、軸受２として複列の円すいころ軸受を使用する場合を例に挙げて説明しているが、軸受形式は特に限定されず、複列円筒ころ軸受等の他の軸受形式を採用する場合にも同様に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 車軸
１ａ 車輪
１ｄ 環状溝
２ 軸受
３ シール
３ａ シール部材
４ａ，４ｂ 油切り
７ 外輪
８ａ，８ｂ 内輪
９ ころ（転動体）
１２ スリーブ部材
１３ スペーサ
１４ 弾性部材
４１ 端面
４３ 肉取り部
４５ 突出部
８２ 大鍔端面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両車軸用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インサイドフレーム式の鉄道車両においては、車軸を支持する軸受が通常一般的な車輪の外側ではなく、車輪の内側に配置される（例えば特許文献１参照）。図１３に示すように、この種の軸受２２は、車輪２１ａのボスと車軸２１に設けられた軸肩２１ｃとの間に配置される。軸受２２の複列の内輪２６ａ，２６ｂのうち、外側の内輪２６ａと車輪２１ａとの間、および内側の内輪２６ｂと軸肩２１ｃとの間には、それぞれ油切り２９ａ，２９ｂが配置され、複列の内輪２６ａ，２６ｂ間には間座２８が配置されている。これら油切り２９ａ，２９ｂおよび間座２８との当接により、軸受２２の内輪２６ａ，２６ｂが車輪２１ａのボスと軸肩２１ｃとの間の所定位置で軸方向に位置決めされている。
【０００３】
上述した軸受を有する軸受装置において、油切り２９ａ，２９ｂはその内周面の一部（内輪２６ａ、２６ｂと対向する側の端部の内周面）を車軸２１の外周面に圧入することで車軸２１に固定される。油切り２９ａ，２９ｂの圧入部以外の内周面は、車軸２１の外周に形成した環状溝２１ｄの外径側にオーバーハングしており、車軸２１とは非接触の状態にある。かかる構成を採用することで、使用中における油切り２９ａ，２９ｂによる車軸外周面の損傷が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２４４６０５号公報の図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車軸２１には、車両の重量に起因する径方向荷重によって撓みが発生する。このような撓みが生じると、油切り２９ａ，２９ｂが環状溝２１ｄの外径側にオーバーハングした片持ち構造であることも関係して、図１４に誇張して示すように、油切り２９ａ，２９ｂが環状溝２１ｄに入り込むような態様で車軸２１の軸線に対して傾く場合がある。この現象に着目してＦＥＭ解析を行ったところ、図１５に示すように、油切り２９ａ，２９ｂの内輪２６ａ，２６ｂと対向する端面２９１では、その上側領域で端面全体が内輪２６ａ，２６ｂと接触する一方、下側領域で端面の外径側が内輪２６ａ，２６ｂに対して非接触となることが判明した（図１５中の散点部分が接触領域を表す）。この場合、車軸２１の回転に伴い、油切り２９ａ，２９ｂの端面２９１の外径側が内輪２６ａ，２６ｂの端面に対して接触と非接触を繰り返すため、油きり２９ａ，２９ｂのクリープを生じるおそれがある。クリープが生じると、油きり２９ａ，２９ｂの嵌合部において車軸２１の表面に損傷が発生したり、油切り２９ａ，２９ｂと内輪２６ａ，２６ｂの接触領域でフレッティング摩耗が進行してこれらの部材のガタの要因となる、あるいは摩耗粉が軸受内部に入り込んで軸受性能に悪影響を与える等の不具合を招く。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、インサイドフレーム式鉄道車両に適用される鉄道車両車軸用軸受装置において、油切りのクリープを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明は、一端に車輪が設けられ、外周に環状溝が形成された車軸と、内輪、外輪、および内外輪間に介在する複数の転動体を有し、車輪の内側で車軸を回転自在に支持する軸受と、内輪と外輪間の空間を密封するシール部材と、軸受の内輪で位置決めされ、軸方向一方側が車軸の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が前記環状溝の外径側に延びて車軸と非接触となり、シール部材との協働で密封構造を構成する油切りとを具備する鉄道車両車軸用軸受装置において、互いに対向する油切りの端面と内輪の端面との接触領域を内径側に限定したことを特徴とする。
【０００８】
図１５の解析結果からも明らかなように、油切りの端面と内輪の端面との軸方向の対向領域では、上下の位置を問わず、内径側が円周方向の全位相で相手側と常時接触する。従って、互いに対向する油切りの端面と内輪の端面との接触領域を内径側に限定すれば、車軸が撓んだ状態で回転し、そのために油切りが傾いたとしても、接触領域が一時的に非接触状態に切り替わることはなく、常時接触状態が維持される。そのため、車軸１が撓みを伴い回転する状況でも、油切りのクリープを防止することができる。接触領域の限定は、例えば油切りの端面と内輪の端面との軸方向の対向領域のうち、内径側に端面同士が接触する接触部を設け、外径側に端面同士が非接触となる非接触部を設けることで行うことができる。
【０００９】
油切りを軸方向で対称に形成すれば、車軸に油切りを取り付ける際の方向判別が不要となり、取付け作業性が向上する。
【００１０】
端面同士の接触部に、軟質金属被膜を介在させれば、硬質部材同士のフレッティングを回避できるので、たとえ僅かなクリープが生じたとしても接触部での摩耗を防止することができる。同様の効果は、油切りの端面と、これに対向する内輪の端面との間に軟質金属からなるスペーサを介在させることでも得ることができる。ここでいう「軟質」は接触部における油切りおよび内輪の表面硬度よりも低硬度であることを意味する。
【００１１】
端面同士の接触部に硬質金属被膜を介在させても、硬質金属被膜が有する耐摩耗性により、同様に接触部での摩耗を防止することができる。
【００１２】
油切りの外周にシール部材と摺接するスリーブ部材を嵌合させ、スリーブ部材の前記軸方向一方側の端部を内径側に折り曲げて前記非接触部に収容すれば、スリーブ部材の抜け止めを行うことができる。この場合、スリーブ部材の折り曲げ端に弾性部材を装着し、この弾性部材を前記非接触部に圧縮状態で収容すれば、接触部で摩耗粉が生じた場合でも、その軸受内部への侵入を弾性部材で確実に阻止することができる。
【００１３】
油切りの外周面を部分的に肉取りしてもよい。これにより、油切りの外径側の剛性が内径側よりも小さくなるので、車軸への取り付け後において、油切りに軸方向の圧縮力が作用した際には、油切りが鼓形に変形する。そのため、油切りの端面の内径側を内輪の端面に確実に接触させることができ、クリープをより確実に防止できる。この場合、油切りの肉取り部をスリーブ部材の内径側に形成すれば、肉取り部を軸方向寸法を大きくすることができ、油切りが変形し易くなって、クリープ防止により有効となる。
【００１４】
また、本発明は、一端に車輪が設けられ、外周に環状溝が形成された車軸と、内輪、外輪、および内外輪間に介在する複数の転動体を有し、車輪の内側で車軸を回転自在に支持する軸受と、内輪と外輪間の空間を密封するシール部材と、軸受の内輪で位置決めされ、軸方向一方側が車軸の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が前記環状溝の外径側に延びて車軸と非接触となり、シール部材との協働で密封構造を構成する油切りとを具備する鉄道車両車軸用軸受装置において、車軸に対する油切りの傾きを規制したことを特徴とする。
【００１５】
このように車軸に対する油切りの傾き自体を規制することで、車軸が撓んだ場合でも油切りを車軸と同軸に保持することができる。そのため、油切りの端面と内輪の端面との軸方向の対向領域では、接触部が一時的に非接触状態に切り替わることはなく、常時接触状態を維持できる。そのため、車軸が撓みを伴い回転する場合でも、油切りのクリープを防止することができる。「傾きの規制」は、例えば油切りを車軸の軸方向複数個所に嵌合させることで行うことができる。
【００１６】
以上に述べた各構成においては、油切りの外周にスリーブ部材を嵌合し、スリーブ部材の外周にシール部材を摺接させるのが望ましい。
【００１７】
この場合、前記油切りの外周面に突出部を形成し、この突出部をスリーブ部材と軸方向で係合させれば、スリーブ部材の抜け止めを行うことができる。また、油切りを車軸から取り外す際に、突出部を工具の引っかかりとして活用できるので、取り外し作業を容易化することができる。
【００１８】
上記の何れかの構成において、前記軸受が複列のころ軸受であれば、鉄道車両車軸用により好適な軸受装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、油切りのクリープを抑制することができるので、フレッティング摩耗の進行によるガタの発生や摩耗粉の軸受内部への侵入等を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄道車両車軸用軸受装置の軸方向断面図である。
【図２】図１のギヤユニット側の軸受の周辺の拡大図である。
【図３】図２の車輪側の拡大図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図５】要部の変形例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図１２】本発明に係る油切りの端面の状態を示す図である。
【図１３】従来の鉄道車両車軸における軸受周辺の軸方向断面図である。
【図１４】従来の鉄道車両車軸が撓んだ場合の軸受周辺の軸方向断面図である。
【図１５】従来の油切りの端面の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００２２】
本発明の鉄道車両車軸用軸受装置は、図１に示すように、車軸１の両端に車輪１ａを固定し、車輪１ａの内側に二つの軸受２を配置したインサイドフレーム式の鉄道車両に適用されるものである。軸受２は、台車に取り付けた軸箱５内に収容されている。図示例の車両では、二つの軸受２の間に配置されたギヤユニット６から車軸１に動力が伝達され、車軸１が回転駆動される。本発明の鉄道車両車軸用軸受装置は、車軸１の軸方向両側に設けられるが、双方の構成は共通するため、以下の説明では軸方向一方側の軸受装置のみを説明し、他方の軸受装置については、その詳細な説明を省略する。なお、以下の説明において、「内側」は車両幅方向（車軸１の軸方向）における車両中心側を意味し、「外側」は車両幅方向における車両端部側を意味する。
【００２３】
図２に拡大して示すように、本発明にかかる鉄道車両車軸用軸受装置は、車軸１と、軸受２と、軸受２の軸方向両側に配置されたシール３と、軸受２の軸方向両側に設けられた油切り４ａ，４ｂとを具備する。
【００２４】
軸受２は、例えば複列の円すいころ軸受で構成され、内周面に複列の円すい状の軌道面７１を有する外輪７と、一対の内輪８ａ，８ｂと、転動体としての複数の円すいころ９と、一対の保持器１０とを主要な構成要素として備える。内輪８ａ，８ｂには、それぞれの外周面に円すい状の軌道面８１が設けられ、これら軌道面８１と外輪７に設けた複列の軌道面７１との間に複数の円すいころ９が転動自在に介在している。保持器１０は、それぞれ複数の円すいころ９を円周方向等間隔に保持する。
【００２５】
軸受２の外輪７は軸箱５（図１参照）に固定され、二つの内輪８ａ，８ｂはそれぞれ車軸１の外周面に圧入固定される。内輪８ａ，８ｂの間には間座１１が配置されており、この間座１１と間座１１の軸方向両側に離間した油切り４ａ，４ｂとの間に各内輪８ａ，８ｂが配置されている。外側の油切り４ａの軸方向一方側（内輪と対向する側）の端面４１は外側の内輪８ａの外側端面（大鍔端面８２）に当接し、軸方向他方側の端面４２は車輪１ａのボスの端面１ｂに当接している。内側の油切り４ｂの内輪８ｂと対向する側の端面４１は、内側内輪８ｂの内側端面（大鍔端面８２）に当接し、内側の油切り４ｂの内側端部は車軸１に設けられた軸肩１ｃに係合している。また、外側内輪８ａの内側端面（小鍔端面８３）および内側内輪８ｂの外側端面（小鍔端面８３）がそれぞれ間座１１の両端面に当接している。以上の構成から、両内輪８ａ，８ｂが軸肩１ｃと車輪１ａ間の所定位置で軸方向に位置決めされる。
【００２６】
各油切り４ａ，４ｂは、対向する内輪８ａ，８ｂ側の端部内周面を車軸１の外周面に圧入することでそれぞれ車軸１に固定されている。車軸１の外周面のうち、各油切り４ａ，４ｂの内径側には、環状溝１ｄが形成されている。各油切り４ａ，４ｂは環状溝１ｄの外径側にオーバーハングしており、このオーバーハング部分では、各油切り４ａ，４ｂと車軸１とが非接触の状態にある。各油切り４ａ，４ｂの外周面には、図３に拡大して示すように、円筒部１２ａおよび円筒部１２ａの一端から外径側に延びる折り返し部１２ｂを一体に有するスリーブ部材１２が嵌合固定されている。スリーブ部材１２にシール部材３ａの複数のシールリップが摺接することでシール３が構成され、軸受内部に封入したグリースの漏れや軸受内部への異物の侵入が防止される。シール部材３ａは、仕切り板３ｂおよびシールケース３ｃを介して外輪７に固定されている。以上の構成は、図３に現れていない内側のシール３についても同様に適用される。
【００２７】
各油切り４ａ，４ｂは、スリーブ部材１２（少なくともシール部材３ａの摺接面）よりも低硬度とし、例えばＨＢ１５５以下に形成する。
【００２８】
二つの油切り４ａ，４ｂのうち、外側の油切り４ａの外周面の軸方向中央部には半径方向の段差Ｓ１が形成され、段差部よりも内側が小径外周面、外側が大径外周面となっている。小径外周面にスリーブ部材１２を圧入し、段差部にスリーブ部材１２の折り返し部１２ｂを当接させることで、スリーブ部材１２の外側への移動が規制される。
【００２９】
図２に示すように、内側の油切り４ｂの外周面には、外径側への突出部４５が形成されている。油切り４ｂの外周面に嵌合したスリーブ部材１２の折り返し部１２ｂが軸方向で突出部４５と当接しており、これによって、スリーブ部材１２の内側への移動が規制されている。突出部４５よりも内側の外周面は、突出部４５の外側の外周面よりも小径になっている。この突出部４５の内側端面は、鉄道車両のメンテナンスにおける軸受交換作業等において、内側の油切り４ｂを車軸１から抜き取る際に使用する工具を係合させる部位としても利用することができ、これにより、油切り４ｂの取り外し作業がより一層容易なものとなる。
【００３０】
本発明では、図３に拡大して示すように、外側の油切り４ａの内側端面４１に軸方向の段差Ｓ２を形成することで、油切り４ａの内側端面４１を内径側端面４１ａと、これよりも外側にずれた外径側端面４１ｂとに区画している。油切り４ａの内径側端面４１ａが外側内輪８ａの大鍔端面８２と接触し、外径側端面４１ｂが外側内輪８ａの端面８２と非接触となる。これにより、油切り４ａの内側端面４１と内輪８ａの大鍔端面８２との軸方向対向領域のうち、内径側に両者が接触する接触部が形成され、外径側に両者が非接触となる非接触部が形成される。
【００３１】
このように本発明では、油切り４ａと内輪８ａの軸方向対向領域において内径側に接触部を設け、外径側に非接触部を設けることとし、互いに対向する油切り４ａの端面４１と内輪８ａの端面８２との接触領域を内径側に限定している。図１５の解析結果からも明らかなように、油切り４ａの端面４１と内輪８ａの端面８２との軸方向の対向領域では、上下の位置を問わず、内径側が円周方向の全位相で相手側と常時接触する。そのため、接触領域を内径側に限定することで、車軸１の撓みにより油切り４ａが環状溝１ｄに落ち込むような態様で傾いたとしても、図１２に示すように、油切り４ａの内径側端面４１ａを常時内輪８ａの端面８２に接触させることが可能となる（図中の散点模様が内輪８ａとの接触部分を表す）。このように油切り４ａの内径側端面４１ａを外側内輪８ａの端面８２に常時接触させることにより、車軸１の回転中に油切り４ａと内輪８ａの接触部が一時的に非接触となる事態を防止することができる。そのため、車軸１に撓みと回転が生じたとしても、油きり４ａのクリープを防止することができ、ガタの発生や軸受内部への摩耗粉の侵入等を長期間防止することが可能となる。
【００３２】
油切り４ａと内輪８ａの軸方向対向領域における接触／非接触の繰り返しは、接触部の外径寸法を小さくするほど防止効果が高まる。この上限値を見出すために本発明者が検証したところ、図２に示すように、油切り４ａの内径側端面４１ａの外径寸法Ｄを油切り４ａの圧入部の内径寸法Ｄ０の１１０％以下にすれば、車軸回転中の接触部での接触／非接触の繰り返しが防止され、接触部を常時接触させ得ることが判明した。従って、Ｄ／Ｄ０≦１．１に設定するのが望ましい。
【００３３】
接触部を構成する油切り４ａの内径側端面４１ａおよび外側内輪８ａの大鍔端面８２の何れか一方に金属被膜を形成すれば、接触部での摩耗防止に有効となる。例えばクロムめっき等で形成した硬質金属被膜であれば、耐摩耗性を向上させて、接触部での摩耗をより確実に抑制することが可能である。一方、銅めっき等で形成した軟質金属被膜であれば、硬質部材同士のフレッティングを阻止することができるので、接触部での摩耗をより確実に抑制することができる。
【００３４】
以上に述べた構成は、図２に示すように、内側の油切り４ｂの外側端面４１と内側内輪８ｂの大鍔端面８２との接触領域にも適用することができる。すなわち、内側の油切り４ｂの外側端面４１に軸方向の段差Ｓ２（図３参照）を設け、これによって画成された内径側端面４１ａを内側内輪８ｂの大鍔端面８２に接触させる共に、外径側端面４１ｂを内側内輪８ｂの大鍔端面８２と非接触にする。これにより車軸１の回転中に油切り４ｂの内径側端面４１ａと内側内輪８ｂの大鍔端面８２とを常時接触させることができ、油きり４ｂのクリープ防止を図ることができる。
【００３５】
図２に示す実施形態では、内側の油切り４ｂにおいて、以上に述べたクリープ対策（第１のクリープ対策）に加え、これとは別の第２のクリープ対策も付加している。この第２のクリープ対策は、内側の油切り４ｂの内側端部の内周に切欠き４６を設け、この切欠き４６を車軸１の軸肩１ｃに嵌合させることで構成される。この場合、切欠き４６の端面４７は軸肩１ｃに当接させる。かかる構成であれば、内側の油切り４ｂが、両端を車軸１で支持された両持ち構造となるので、車軸１に対する油切り４ｂの傾きが規制され、車軸１の撓みによる油切り４ｂの環状溝１ｄへの落ち込み、さらには油切り４ｂの傾斜を防止することができる。これにより、内側の油切り４ｂの外側端面４１と内側の内輪８ｂの大鍔端面８２との接触部を車軸１の回転中も常時接触させることができ、クリープ防止を図ることができる。油切り４ｂは少なくとも軸方向二箇所で車軸１に嵌合されていればよく、３箇所以上で車軸１に嵌合させても構わない。
【００３６】
図２に示す実施形態では、上述のように内側の油切り４ｂにおいて二重のクリープ対策を採用しているが、クリープ防止が十分に達成できる限り、何れか一方のクリープ対策を省略し、他方のクリープ対策のみを採用してもよい。例えば図４は、内側の油切り４ｂにおいて第１のクリープ対策を省略して上記第２のクリープ対策（内側の油切り４ｂを両持ち梁構造にする）のみを採用したものである。この場合、内側の油切り４ｂの外側端面４１に軸方向の段差Ｓ２は設けず、該端面４１の全体を内側内輪８ｂの大鍔端面８２に当接させる。
【００３７】
油切り４ａ，４ｂの端面４１と内輪８ａの端面８２との間の接触部および非接触部は、外径側に向けて一方の端面を他方の端面から徐々に離間させることでも形成することができる。例えば図５（Ａ）や（Ｂ）に示すように、油切り４ａの内輪８ａと対向する端面４１の外径端に、ストレートなテーパ状のクラウニングを形成し（Ａ図）、あるいは曲面状のクラウニングを形成する（Ｂ図）ことで、油切り４ａの端面４１と内輪８ａの端面８２との間に接触部および非接触部を形成することもできる（この場合、クラウニング部と内輪８ａの端面８２との間に非接触部が形成される）。何れの構成でも、エッジロードを防止するため、クラウニング部とその内径側の端面４１との境界部は円弧で滑らかにつなぐのが望ましい。
【００３８】
図６に、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態では、図２に示す油切り４ａ，４ｂの内径側端面４１ａと、内輪８ａ，８ｂの端面８２との間にスペーサ１３を介在させている。図示例のスペーサ１３は、油切り４ａ，４ｂや内輪８ａ，８ｂよりも軟質の金属材料、例えば銅合金等で形成されており、環状の本体部１３ａと、この本体部１３ａの外径端から軸方向に延びる屈曲部１３ｂとを一体に有する。このようなスペーサ１３を介在させることで、硬質部材同士の微小滑りが生じず、従って、フレッティングによる摩耗をより確実に防止することが可能となる。スペーサ１３の屈曲部１３ｂを油切り４ａ，４ｂの内径側端面４１ａと、内輪８ａ，８ｂの端面８２との間の段差に係合させることでスペーサ１３の脱落を防止することができる。
【００３９】
図７に、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態では、外側の油切り４ａの外側端面４２に内側端面４１と同様の軸方向の段差を設けることで、油切り４ａの軸方向の断面形状を軸方向で対称としており、これにより、油切り４ａの組み付け時の方向判別を不要として組み付け作業性を向上させている。この場合、油切り４ａの外側端面４２のうち、内径側端面４２ａが車輪１ａのボスの端面１ｂと接触し、外径側端面４２ｂはボスの端面１ｂに対して非接触となる。
【００４０】
かかる構成の油切り４ａの外周面には、半径方向の段差Ｓ１（図３参照）を形成することができず、該外周面はストレートな円筒面状となる。この外周面に嵌合したスリーブ部材１２の抜けを防止するため、スリーブ部材１２の内輪８ａ側の一端を内径側に折り曲げて、これを油切り４ａの内側端面４１と外側内輪８ａの大鍔端面８２との間の非接触部に収容し、かつ油切り４ａの外径側端面４１ｂに係合させている。この実施形態においては、図８に示すように、スリーブ部材１２の折り曲げ端に弾性部材１４を装着し、この弾性部材１４を上記非接触部に圧縮状態で収容してもよい。これにより、たとえ接触部でクリープが生じても、軸受内部への摩耗粉の侵入を防止することができる。
【００４１】
以上の実施形態では、油切り４ａ，４ｂの内輪８ａ，８ｂと対向する端面４１に軸方向の段差Ｓ２を設けることで、油切り４ａ，４ｂの端面４１と内輪の端面８２との間に接触部と非接触部を構成する場合を例示したが、この接触部および非接触部は、図９に示すように、油切り４ａ，４ｂと対向する内輪８ａの端面８２に軸方向の段差Ｓ３を形成することでも構成することができる。段差Ｓ３により、該端面８２が内径側端面８２ａと外径側端面８２ｂとに区画される。この実施形態では、油切り４ａの外周面に径方向の段差Ｓ１（図３参照）を形成せず、該外周面をストレートな円筒面状としている。これに応じて、図７に示す実施形態と同様に、油切り４ａの外周面に嵌合するスリーブ部材１２の一端を内径側に折り曲げて非接触部に収容し、スリーブ部材１２の抜けを防止している。また、油切り４ａの外側端面４２に軸方向の段差Ｓ４を設けることで、該端面４２を内径側端面４２ａと外径側端面４２ｂとに区画し、内径側端面４２ａを車輪１ａのボスの端面１ｂに当接させ、外径側端面４２ｂをボスの端面１ｂに対して非接触としている。また、内輪８ａの内径側端面８２ａにおける径方向の中心位置と、油切り４ａの内径側端面４２ａの径方向中央位置は同一である。
【００４２】
図１０および図１１に示す実施形態は、油切り４ａの外周面の軸方向中間部に肉取り部４３を形成したものである。このように肉取り部４３を形成することで、油切り４ａの外径側の剛性が低下するため、車輪１ａを車軸１に圧入して油切り４ａに軸方向の圧縮力をさせた際に、油切り４ａが鼓形に変形する。この油切り４ａの変形により、油切り４ａの内径側端面４１ａを内輪８ａの端面８２により確実に常時接触させることが可能となる。図１１に示す実施形態は、スリーブ部材１２の内径側に肉取り部４３を設け、肉取り部４３の軸方向両側にスリーブ部材１２の内周面を嵌合させることで、より大きな肉取り部４３を形成可能とし、油切り４ａの上記変形をより生じやすくしたものである。
【００４３】
以上の図５（Ａ）（Ｂ）、および図６〜図１１に示す各実施形態の説明では、外側の油切り４ａと外側内輪８ａとの間のクリープ対策としているが、同様の構成は特に矛盾を生じない限り、内側の油切り４ｂと内側内輪８ｂとの間のクリープ対策としても適用することができる。また、以上の説明では、軸受２として複列の円すいころ軸受を使用する場合を例に挙げて説明しているが、軸受形式は特に限定されず、複列円筒ころ軸受等の他の軸受形式を採用する場合にも同様に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 車軸
１ａ 車輪
１ｄ 環状溝
２ 軸受
３ シール
３ａ シール部材
４ａ，４ｂ 油切り
７ 外輪
８ａ，８ｂ 内輪
９ ころ（転動体）
１２ スリーブ部材
１３ スペーサ
１４ 弾性部材
４１ 端面
４３ 肉取り部
４５ 突出部
８２ 大鍔端面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に車輪が設けられ、外周に環状溝が形成された車軸と、内輪、外輪、および内外輪間に介在する複数の転動体を有し、車輪の内側で車軸を回転自在に支持する軸受と、内輪と外輪間の空間を密封するシール部材と、軸受の内輪で位置決めされ、軸方向一方側が車軸の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が前記環状溝の外径側に延びて車軸と非接触となり、シール部材との協働で密封構造を構成する油切りとを具備する鉄道車両車軸用軸受装置において、
互いに対向する油切りの端面と内輪の端面との接触領域を内径側に限定したことを特徴とする鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項２】
前記油切りの端面と内輪の端面との軸方向の対向領域のうち、内径側に端面同士が接触する接触部を設け、外径側に端面同士が非接触となる非接触部を設けた請求項１記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項３】
前記油切りを軸方向で対称に形成した請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項４】
前記端面同士の接触部に、軟質金属被膜を介在させた請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項５】
前記端面同士の接触部に、硬質金属被膜を介在させた請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項６】
油切りの外周にシール部材と摺接するスリーブ部材を嵌合させ、スリーブ部材の前記軸方向一方側の端部を内径側に折り曲げて前記非接触部に収容した請求項２〜５の何れか１項に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項７】
前記スリーブ部材の折り曲げ端に弾性部材を装着し、この弾性部材を前記非接触部に圧縮状態で収容した請求項６に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項８】
前記油切りの端面と、これに対向する内輪の端面との間に軟質金属からなるスペーサを介在させた請求項１〜７の何れか１項に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項９】
前記油切りの外周面を部分的に肉取りした請求項１〜８の何れか１項に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１０】
前記油切りの肉取り部をスリーブ部材の内径側に形成した請求項９に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１１】
一端に車輪が設けられ、外周に環状溝が形成された車軸と、内輪、外輪、および内外輪間に介在する複数の転動体を有し、車輪の内側で車軸を回転自在に支持する軸受と、内輪と外輪間の空間を密封するシール部材と、軸受の内輪で位置決めされ、軸方向一方側が車軸の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が前記環状溝の外径側に延びて車軸と非接触となり、シール部材との協働で密封構造を構成する油切りとを具備する鉄道車両車軸用軸受装置において、
車軸に対する油切りの傾きを規制したことを特徴とする鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１２】
油切りを車軸の軸方向複数個所に嵌合させた請求項１１に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１３】
油切りの外周にスリーブ部材を嵌合し、スリーブ部材の外周にシール部材を摺接させる請求項１〜１２の何れか１項に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１４】
前記油切りの外周面に突出部を形成し、この突出部をスリーブ部材と軸方向で係合させた請求項１３に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１】
一端に車輪が設けられ、外周に環状溝が形成された車軸と、内輪、外輪、および内外輪間に介在する複数の転動体を有し、車輪の内側で車軸を回転自在に支持する軸受と、内輪と外輪間の空間を密封するシール部材と、軸受の内輪で位置決めされ、軸方向一方側が車軸の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が前記環状溝の外径側に延びて車軸と非接触となり、シール部材との協働で密封構造を構成する油切りとを具備する鉄道車両車軸用軸受装置において、
互いに対向する油切りの端面と内輪の端面との接触領域を内径側に限定したことを特徴とする鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項２】
前記油切りの端面と内輪の端面との軸方向の対向領域のうち、内径側に端面同士が接触する接触部を設け、外径側に端面同士が非接触となる非接触部を設けた請求項１記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項３】
前記油切りを軸方向で対称に形成した請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項４】
前記端面同士の接触部に、軟質金属被膜を介在させた請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項５】
前記端面同士の接触部に、硬質金属被膜を介在させた請求項２に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項６】
油切りの外周にシール部材と摺接するスリーブ部材を嵌合させ、スリーブ部材の前記軸方向一方側の端部を内径側に折り曲げて前記非接触部に収容した請求項２〜５の何れか１項に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項７】
前記スリーブ部材の折り曲げ端に弾性部材を装着し、この弾性部材を前記非接触部に圧縮状態で収容した請求項６に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項８】
前記油切りの端面と、これに対向する内輪の端面との間に軟質金属からなるスペーサを介在させた請求項１〜７の何れか１項に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項９】
前記油切りの外周面を部分的に肉取りした請求項１〜８の何れか１項に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１０】
前記油切りの肉取り部をスリーブ部材の内径側に形成した請求項９に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１１】
一端に車輪が設けられ、外周に環状溝が形成された車軸と、内輪、外輪、および内外輪間に介在する複数の転動体を有し、車輪の内側で車軸を回転自在に支持する軸受と、内輪と外輪間の空間を密封するシール部材と、軸受の内輪で位置決めされ、軸方向一方側が車軸の外周面に嵌合されると共に、この嵌合部の軸方向他方側が前記環状溝の外径側に延びて車軸と非接触となり、シール部材との協働で密封構造を構成する油切りとを具備する鉄道車両車軸用軸受装置において、
車軸に対する油切りの傾きを規制したことを特徴とする鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１２】
油切りを車軸の軸方向複数個所に嵌合させた請求項１１に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１３】
油切りの外周にスリーブ部材を嵌合し、スリーブ部材の外周にシール部材を摺接させる請求項１〜１２の何れか１項に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１４】
前記油切りの外周面に突出部を形成し、この突出部をスリーブ部材と軸方向で係合させた請求項１３に記載の鉄道車両車軸用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２４１８８３（Ｐ２０１２−２４１８８３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５９４５（Ｐ２０１１−１１５９４５）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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