特許 7065739 車軸用軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-28

(45)【発行日】2022-05-12

(54)【発明の名称】車軸用軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/62 20060101AFI20220502BHJP

   F16C 19/38 20060101ALI20220502BHJP

   F16C 33/78 20060101ALI20220502BHJP

   B61F 15/12 20060101ALI20220502BHJP

【ＦＩ】

F16C33/62

F16C19/38

F16C33/78 C

B61F15/12

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018177614

(22)【出願日】2018-09-21

(65)【公開番号】P2020046054

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-03-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100148987

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 礼子

(72)【発明者】

【氏名】豊田 司

(72)【発明者】

【氏名】山口 裕也

【審査官】西藤 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１００１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８５６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９８０６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １９／３８

Ｆ１６Ｃ ３３／５８－３３／６４

Ｆ１６Ｃ ３３／７８

Ｂ６１Ｆ １５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

両列の転動体の軌道面を有する一体型の外輪と、各列の転動体の軌道面を夫々有する一対の内輪と、保持器に保持され前記内外輪間に配置された複列の転動体とを備えた車軸用軸受装置において、
ハウジングに固定される前記外輪の外径面に絶縁被膜層を有し、
前記絶縁被膜層の表面からの距離が、ハウジングと外輪との間の放電現象による通電の発生を防止できる距離である１ｍｍ以上となる底面を有し、前記底面に絶縁被膜層を有さず、周壁に絶縁被膜層を有する凹部を前記外輪の外径面に設けたことを特徴とする車軸用軸受装置。

【請求項2】

前記凹部の周壁はテーパ面であることを特徴とする請求項１に記載の車軸用軸受装置。

【請求項3】

前記凹部の周壁は外輪の外径面と略直交する面であることを特徴とする請求項１に記載の車軸用軸受装置。

【請求項4】

前記凹部の底面に刻印部を有することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の車軸用軸受装置。

【請求項5】

前記凹部に、前記内輪と前記外輪間に形成される軸受空間に連通する孔部が設けられ、前記孔部に装着される気体抜き栓を備えたことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の車軸用軸受装置。

【請求項6】

前記転動体は円すいころであり、前記内輪と前記外輪間に形成される軸受空間を密封するシール部材を備えたことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の車軸用軸受装置。

【請求項7】

鉄道車両の車軸を支持する請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の車軸用軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車軸用軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両車軸用軸受等、軸受が組み込まれる装置の構造上から、内部に電流が流れることを防止することが必要な用途に用いられる電食防止転がり軸受がある。この種の電食防止転がり軸受として、例えば外輪の外径面および幅面に亘って絶縁層となるセラミックスの溶射皮膜を設けたものが知られている（例えば特許文献１）。これにより、軸受内部の通電を防ぐことができる。

【0003】

ところで、特許文献２に示すように、車軸用軸受（特に鉄道車両車軸用軸受）は複列タイプかつ両シール付きの密封型軸受が使用されることが多い。すなわち、外輪の両端部に、外輪と内輪との間に形成される軸受空間を密封するシール部材を備えた密封装置が配置され、密封装置は、軸受内部に封入したグリースの洩れや、外部から異物が侵入するのを防止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２４８８３号公報

【文献】特開２００８－２６７４３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

鉄道車両車軸用軸受では、外輪の外径面の中央部に段付き部を設けて、段付き部に刻印等を施すことにより製品表示を行うことがある。しかしながら、電食を防止するために外輪外径部に絶縁被膜層を設けると、刻印が見えなくなってしまうという問題がある。

【0006】

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、絶縁被膜層を設けることによる不具合を防止しつつ、電食を防止することができる車軸用軸受装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の車軸用軸受装置は、両列の転動体の軌道面を有する一体型の外輪と、各列の転動体の軌道面を夫々有する一対の内輪と、保持器に保持され前記内外輪間に配置された複列の転動体とを備えた車軸用軸受装置において、前記外輪の外径面に、深さが１ｍｍ以上の凹部を設けるとともに、前記外輪の外径面に絶縁被膜層を有し、前記凹部の底面には絶縁被膜層を有しないものである。

【0008】

本発明の車軸用軸受装置によれば、凹部の深さを１ｍｍ以上（すなわち、凹部の底面と絶縁被膜層の表面との距離を１ｍｍ以上）としているため、凹部の底面に絶縁被膜層を有していなくても放電現象による通電の発生を防止することができる。導電部間の距離が１ｍｍより小さいと、導電部間に直接の接触部がなくても、両導電部間に一定以上の電位差が生じた場合に放電する沿面放電が発生することがある。すなわち、凹部の深さを１ｍｍ以上とすることで、凹部では沿面距離（沿面放電する際の導電部間の最短距離）以上を確保することができて、放電を防止することができる。

【0009】

このため、凹部の底面には絶縁被膜層を設ける必要が無くなり、被膜処理前に行った凹部底面における刻印も有効なものとすることができる。また、凹部の底面は、被膜処理が無い通常の金属面となるため、レーザマーキングなどによる表示も可能となる。さらには、凹部の底面の絶縁被膜層を省略して、絶縁被膜層の設置範囲を少なくすることができるため、被膜の処理時間の短縮を図ることができるとともに、被膜後の加工（寸法精度を確保するために、絶縁被膜層の表面における外輪外径面および外輪幅面に対応する部分に施す研磨加工）についても加工範囲が狭くなって、加工時間の短縮を図ることができる。

【0010】

前記構成において、前記凹部の周壁をテーパ面としたり、外輪の外径面と略直交する面としたりしてもよい。特に、凹部の周壁がテーパ面である場合には、周壁への溶射を容易に行うことこができて、周壁に絶縁被膜層を形成しやすいものとなる。

【0011】

前記構成において、前記凹部の底面に刻印部を有するものであってもよい。これにより、製品を識別しやすいものとなる。

【0012】

前記構成において、前記凹部に、前記内輪と前記外輪間に形成される軸受空間に連通する孔部が設けられ、前記孔部に装着される気体抜き栓を備えていてもよい。これにより、密封型の軸受に生じやすい軸受内内圧上昇を防止することができる。

【0013】

前記本発明の車軸用軸受装置は、鉄道車両の車軸を支持する用途で使用される場合に特に有効なものとなる。すなわち、鉄道車両車軸用軸受に多く使用されるタイプとして、前記転動体は円すいころであり、前記内輪と前記外輪間に形成される軸受空間を密封するシール部材を備えたものに適用するのが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の車軸用軸受装置は、外輪の外径面に絶縁被膜層を有する一方で、凹部の底面には絶縁被膜層を設ける必要が無くなるため、絶縁被膜層を設けることによる不具合を防止しつつ、電食を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の車軸用軸受装置の断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態の車軸用軸受装置を構成する外輪の断面図である。

【図3】前記図２に示す外輪の要部拡大断面図である。

【図4】本発明の第２実施形態の車軸用軸受装置を構成する外輪の断面図である。

【図5】前記図４に示す外輪の要部拡大断面図である。

【図6】本発明の第３実施形態の車軸用軸受装置を構成する外輪の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１に、複列円すいころ軸受を用いた鉄道車両車軸用軸受の第１実施形態を示す。複列円すいころ軸受１は、２列の軌道面２ａを有する一体型の外輪２と、それぞれ１列の軌道面３ａを有する一対の内輪３、３と、各列の対向する軌道面２ａ、３ａ間に介在した複列の円すいころ４とを有する。各列のころ４は、環状の保持器５のポケット内に転動自在に保持されている。各内輪３、３は、その両端に大鍔部６および小鍔部７を有し、一対の内輪３、３間に間座８が介在されている。外輪２の両端部には、外輪２と内輪との間に形成される軸受空間を密封するシール部材を備えた密封装置９が配置してあり、軸受内部に封入したグリースの洩れや、外部から異物が侵入するのを防止する。

【0017】

外輪２の外径面には、図２に示すように、凹部１０が設けられている。本実施形態では、凹部１０は外輪２の周方向のいずれかの位置で、外輪２の外径面の軸方向中央部に１ヶ所設けられている。図３に示すように、凹部１０の周壁１１はテーパ面となっており、凹部１０の深さは１ｍｍ以上となっている。すなわち、後述するように、外輪２の外径面に設けられる絶縁被膜層１２の表面から凹部１０の底面までの距離が１ｍｍ以上となっている。

【0018】

図２に示すように、外輪２には、絶縁層となるセラミックスの溶射皮膜である絶縁被膜層１２を有する。絶縁被膜層１２は、外輪２の外径面に設けられる外径面部１２ａ、外輪２の両側の軸方向端面に設けられる端面部１２ｂ、１２ｂ、及び凹部１０の周壁に設けられる周壁部１２ｃ、１２ｃとからなり、これらが連続して設けられている。外径面部１２ａは、図示省略のハウジングに取付けられる面となる。絶縁皮膜層１２は、厚さが例えば０．２mm～０．５mm程度であり、絶縁皮膜層１２となるセラミックス材料としては、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、グレーアルミナ、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）等の金属酸化物、またはこれらをベース材料とした複合金属酸化物等が用いられる。

【0019】

本実施形態の車軸用軸受装置を図示省略のハウジングに固定した場合、外輪２とハウジングは金属等の導体であるため、絶縁被膜層１２の無い外輪部分においては、ハウジングとの間に直接の接触部がなくても、ハウジングと外輪２との間に一定以上の電位差が生じた場合に放電する沿面放電を生じるおそれがある。しかしながら、本実施形態において、凹部１０の深さを１ｍ以上として、凹部１０の底面と絶縁被膜層１２の表面との距離を１ｍｍ以上としているため、凹部１０では沿面距離（沿面放電する際の導体間に挟まれた絶縁部材の表面に沿った最小距離）以上を確保することができて、凹部１０の底面に絶縁被膜層１２を有していなくても放電現象による通電の発生を防止することができる。このように、凹部１０の底面には絶縁被膜層１２を設ける必要が無くなるため、凹部１０の底面には絶縁被膜層１２が設けられていない。

【0020】

凹部１０の底面（つまり、絶縁被膜層１２を有しない部分）には、図示省略の刻印部を設けている。刻印部は、軸受に個別に与えられる製造番号、製造日時、工場やライン等の製造場所、品名等の製造に係る情報がシリアルナンバーやバーコード等で表示される。刻印部を備えたことにより、軸受を識別しやすいものとなる。また、凹部１０の底面には絶縁被膜層１２を設けていないため、被膜処理前に行った凹部底面における刻印も有効なものとすることができ、凹部１０の底面は、被膜処理が無い通常の金属面となるため、レーザマーキングなどによる表示も可能となる。

【0021】

さらには、絶縁被膜層１２は、溶射により形成するのが一般的であるため、凹部１０の底面の絶縁被膜層１２を省略して、絶縁被膜層１２の設置範囲を少なくすることにより、被膜の処理時間の短縮を図ることができる。しかも、凹部１０の周壁１１はテーパ面となっているため、周壁１１への溶射を容易に行うことこができて、被膜を形成しやすいものとなる。また、絶縁被膜層１２の形成後に、絶縁皮膜層１２の表面における外輪外径面および外輪幅面に対応する部分には、寸法精度を確保するための平滑化加工（研磨加工）が施されるため、凹部１０の底面の絶縁被膜層を省略すると、加工範囲が狭くなって、加工時間の短縮を図ることができる。

【0022】

このように、本実施形態の車軸用軸受装置は、外輪２の外径面等に絶縁被膜層１２を有する一方で、凹部１０の底面には絶縁被膜層１２を設ける必要が無くなるため、絶縁被膜層１２を設けることによる不具合を防止しつつ、電食を防止することができる。しかも、加工時間の短縮を図ることができる。

【0023】

図４及び図５は、第２実施形態の車軸用軸受装置の外輪を示す。外輪２０の外径面には、図４に示すように、凹部２１が設けられている。本実施形態では、凹部２１は外輪２０の周方向のいずれかの位置で、外輪２０の外径面の軸方向中央部に１ヶ所設けられている。図５に示すように、凹部２１の周壁２２は、外輪２０の外径面と略直交する面となっており、凹部２１の底面と略垂直な面となっている。凹部２１の深さは１ｍｍ以上であり、絶縁被膜層２３の表面から凹部２１の底面までの距離が１ｍｍ以上となっている。

【0024】

絶縁被膜層２３は、図４に示すように、外輪２０の外径面に設けられる外径面部２３ａ、外輪２０の両端面に設けられる両端面部２３ｂ、２３ｂ、及び凹部２１の周壁に設けられる周壁部２３ｃ、２３ｃとを備える。前記第１実施形態と同様に、凹部２１の底面には絶縁被膜層２３を設ける必要が無いため、凹部２１の底面には絶縁被膜層２３が設けられていない。

【0025】

第２実施形態の車軸用軸受装置でも、前記第１実施形態の車軸用軸受装置と同様の作用効果を奏する。

【0026】

図６は、第３実施形態の車軸用軸受装置の外輪を示す。外輪３０の外径面には、図６に示すように、凹部３１が設けられている。本実施形態では、凹部３１は外輪３０の周方向のいずれかの位置で、外輪３０の外径面の軸方向中央部に１ヶ所設けられている。凹部３１の周壁３２はテーパ面となっている。凹部３１の深さは１ｍｍ以上であり、絶縁被膜層３３の表面から凹部３１の底面までの距離が１ｍｍ以上となっている。

【0027】

凹部３１の底部には、大径孔部３５と小径孔部３６とからなる孔部（貫通孔）が設けられており、大径孔部３５に空気抜き栓３７が装着されている。

【0028】

絶縁被膜層３３は、外輪３０の外径面に設けられる外径面部３３ａ、外輪３０の両端面に設けられる両端面部３３ｂ、３３ｂ、及び凹部３１の周壁に設けられる周壁部３３ｃ、３３ｃとを備える。前記第１実施形態と同様に、凹部３１の底面には絶縁被膜層３３を設ける必要が無いため、凹部３１の底面には絶縁被膜層３３が設けられていない。

【0029】

第３実施形態の車軸用軸受装置でも、前記第１実施形態の車軸用軸受装置と同様の作用効果を奏する。特に第３実施形態の車軸用軸受装置は、凹部３１の底面に設けられた孔部に空気抜き栓３７が設けられているので、密封型の軸受に生じやすい軸受内内圧上昇を防止することができる。すなわち、軸受内の温度上昇に起因する空気の膨張により、シールを押さえつけることによるトルクの上昇を防止できる。

【0030】

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、凹部１０、２１、３１の数は複数あってもよく、軸方向寸法は種々のサイズとすることができる。転動体はいずれのものであってもよく、円すいころ、円筒ころ、ボールとすることができる。刻印部は、二次元コードに限られず、製品番号等の記載等種々の方法にて形成することができる。絶縁被膜層１２は、実施形態に記載されたものの他、放電を防止できるものであれば、種々の材質にて形成することができる。

【符号の説明】

【0031】

２、２０、３０ 外輪
３ 内輪
４ 円すいころ
１０、２１、３１ 凹部
１１ 周壁
１２、２３、３３ 絶縁被膜層
３５、３６ 孔部
３７ 気体抜き栓

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】