JP2008169995A

JP2008169995A - 円すいころ軸受

Info

Publication number: JP2008169995A
Application number: JP2007073477A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Sone; 克典曽根; Yasuhiko Shimizu; 保彦清水
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】負荷容量を低下させることなく、良好な耐久性や信頼性を確保することができる円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】
円すいころ軸受１は、外周面に軌道面２ａを有する内輪２と、内周面に軌道面３ａを有する外輪３と、内輪の軌道面２ａと外輪の軌道面３ａとの間に転動自在に介在させる複数の円すいころ４と、これらの複数の円すいころ４を保持する保持器５とを備える。保持器５の小径側の小径リング部５１は、径方向内側に延びる端面部５１ａと、この端面部５１ａの縁に屈曲して連なると共に大径側に延びる内リング部５１ｂとを有する。内リング部５１ｂの内周面を、内輪の小径側に形成した小鍔部２１の外周面に、摺動可能に対向させる。円すいころ４に作用した力を、保持器５から内リング部５１ｂと小鍔部２１を介して内輪２に分散できるので、保持器のポケット部５３の内側面と円すいころ４の外周面とが接触して生じる応力を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば鉄道車輌の駆動装置や車軸軸受に使用される円すいころ軸受に関する。

従来より、鉄道車輌の駆動装置等では、良好な耐久性や信頼性を確保するために、円すいころ軸受が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、鉄道車両の駆動系を示す概略平面図である。図６に示すように、モータ等の駆動源２０１の出力は、継手２０２を介して小歯車２０３及び大歯車２０４を有する駆動装置２０５に伝達され、所定のギア比で減速された上で車軸２０６に伝達される。車軸２０６の両端には、台車枠２０８にばね２０７を介して支持された車箱２０９内に配した軸受２１０により、回転自在に支持され、かつ台車枠２０８に対して適性位置に保持されている。

鉄道車両に用いられる主な軸受としては、車軸用２１０、駆動装置用２１１、２１２、およびモータ用２１３、２１４がある。車軸用軸受２１０としては、複列円筒ころ軸受や外向き形の複列円すいころ軸受が多く用いられ、その潤滑は軸受内部に封入したグリースで行う場合が多い。駆動装置用軸受２１１、２１２は、小歯車２０３と大歯車２０４の支持に用いられる軸受で、ギヤケース２１６内に収容され、何れも内向き形の複列円すいころ軸受が多く用いられる。駆動装置用軸受２１１、２１２の潤滑は、ギヤケース２１６に貯留した潤滑油２１７を大歯車２０４に跳ね上げて行う場合が多い。

図５は、従来の駆動装置用の円すいころ軸受を示す軸線方向の断面図である。この円すいころ軸受１０１は、外周面に円すい状の軌道面を有し、かつ、この軌道面の小径側に小鍔部を形成すると共に大径側に大鍔部を形成した内輪１０２と、内周面に円すい状の軌道面を有する外輪１０３と、内輪の軌道面１０２ａと外輪の軌道面１０３ａとの間に転動自在に介在させる複数の円すいころ１０４と、内輪の軌道面１０２ａ及び外輪の軌道面１０３ａの間に介在させ、複数の円すいころ１０４を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器１０５とを備える。保持器１０５は、小径リング部１５１及び大径リング部１５２間に複数本の柱部を有し、かつ、この柱部相互間に円すいころを保持するポケット部１５３を形成している。

この円すいころ軸受１０１は、円すいころ１０４の外周面に保持器のポケット１５３の内側面を接触させて、この保持器１０５の位置を定めている。すなわち、保持器のポケット１５３の内側面を円すいころ１０４の外周面で支持して、保持器１０５の回転軸を内輪及び外輪の回転軸に一致させている。この円すいころ軸受１０１の動作時に、円すいころ１０４の外周面が、保持器のポケット１５３の内側面のうちの柱部の側面に接触しつつ転動することにより、保持器１０５が円すいころ軸受１０１の軸線周りに回転する。
特開２００６−３２２５０４号公報

しかしながら、上記従来の円すいころ軸受１０１は、鉄道車輌の駆動装置のような振動の大きい環境で使用されると、保持器１０５に過大な負荷が作用して保持器の耐久性が低下するおそれがあった。この原因としては、軸受ハウジングと円すいころ軸受１０１との共振が想定される。また、破損の他の原因として、円すいころ１０４の転動の遅れや、円すいころ１０４のスキュー等が想定される。これらに起因して円すいころ１０４の外周面と保持器のポケット１５３の内周面との間に発生する応力が、場合によっては許容値を超えるおそれがあった。

このような保持器１０５の破損を防止するには、以下のような対策が考えられる。
（１）円すいころ１０４の重量を軽減する。
（２）保持器１０５の重量を軽減する。

これらの対策により、円すいころ１０４の外周面と保持器のポケット１５３の内周面との間に発生する応力を低減できると考えられる。

しかしながら、上述の（１）の円すいころ１０４の重量を軽減するには、円すいころ１０４の径の低減や、円すいころ１０４の数の削減が必要となる。また、（２）の保持器１０５の重量を軽減するには、保持器１０５の厚みを薄くする必要がある。したがって、上記（１）及び（２）のいずれの対策も、円すいころ軸受１０１の負荷容量の低下を招いてしまう。

そこで、本発明の課題は、負荷容量を低下させることなく、良好な耐久性や信頼性を確保することができる円すいころ軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の円すいころ軸受は、外周面に円すい状の軌道面を有し、かつ、この軌道面の小径側に小鍔部を形成すると共に大径側に大鍔部を形成した内輪と、内周面に円すい状の軌道面を有する外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に介在させる複数の円すいころと、内輪の軌道面及び外輪の軌道面の間に介在させ、複数の円すいころを軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、保持器が、小径リング部及び大径リング部間に複数本の柱部を有し、かつ、この柱部相互間に円すいころを保持するポケット部を形成したものであって、保持器の小径リング部又は大径リング部の内周面と、内輪の対向する小鍔部又は大鍔部の外周面とを摺動可能に構成したことを特徴としている。

本発明の円すいころ軸受によれば、保持器の小径リング部又は大径リング部の内周面と、内輪の対向する小鍔部又は大鍔部の外周面とが摺動可能であるので、円すいころ軸受の動作時に、外部からの振動や、円すいころの転動の遅れや、円すいころのスキュー等に起因して円すいころに大きな力が作用しても、保持器から内輪に力を分散させることができる。これにより、保持器のポケット部の内側面と円すいころの外周面との間に発生する応力が低減するので、保持器の破損が防止される。したがって、円すいころの径の低減や、円すいころの数の削減や、保持器の厚みの削減を行うことなく、負荷容量の低下を防止することができる。

保持器の小径リング部の内周面と、内輪の小鍔部の外周面とを摺動可能に構成することができる。これにより、円すいころに作用する力を、保持器の小径リング部を介して内輪の小鍔部に分散させることができる。これにより、保持器のポケット部の内側面と円すいころの外周面との間に発生する応力を効果的に低減できる。

保持器の肉厚を略均一にすることができる。

保持器の小径リング部が、径方向内側に延びる端面部と、この端面部の径方向内側の縁に屈曲して連なると共に大径側に延びる内リング部とを有し、この内リング部の内周面が、内輪の小鍔部の外周面に対向することができる。これにより、保持器の小径リング部の内リング部の内周面を、内輪の小鍔部の外周面に摺動させることにより、円すいころに作用する力を効果的に内輪に分散させることができる。

保持器のポケットの内側面と円すいころの外周面との間のすきまよりも、保持器の小径リング部又は大径リング部の内周面と内輪の対向する小鍔部又は大鍔部の外周面との間のすきまの方が小さくすることができる。これにより、保持器を、主に内輪によって案内することができるので、円すいころに大きな力が作用しても、安定して保持器から内輪に力を分散させて、保持器のポケット部の内側面と円すいころの外周面との間に発生する応力を効果的に低減できる。

前記内輪に対する保持器の摺接部と、保持器に対する内輪の摺接部との間に固体潤滑剤を介在させることができる。この場合、固体潤滑剤を保持器の小径リング部の内周面に設けることや、固体潤滑剤を内輪の小鍔部の外周面に設けることができる。

また、固体潤滑剤を保持器の大径リング部の内周面に設けることや、固体潤滑剤を内輪の大鍔部の外周面に設けることができる。

二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ、グラファイト等の固体潤滑剤は、潤滑油のような液体潤滑剤と異なり、摩擦面材料同士の接触が生じにくい。また、潤滑油による流体潤滑では高い荷重領域や低速域で油膜切れが発生しやすいのに対し、固体潤滑剤は摩擦面に固体潤滑膜が形成され、摩擦面材料の接触を抑制しかじりが発生し難いという点で有効である。

これにより、前記摺接部に潤滑剤が供給されて、回転中に接触する内輪の小鍔部と保持器内径の摺接部、及び内輪の大鍔部と保持器外径の摺接部との間に潤滑剤が随時供給されるので、この摺接部の摩擦や摩耗を低減することができる。

また、固体潤滑剤は、潤滑成分及び樹脂成分を必須成分とし、前記樹脂成分は発泡して多孔質化された固形物であり、かつ前記潤滑成分を樹脂内部に吸蔵してなる多孔性固形潤滑剤とすることができる。なお、本発明において「吸蔵」とは、液体・半固体状の潤滑成分が他の配合成分と反応することなく、固体の樹脂中に化合物にならないで含まれることをいう。

多孔性固形潤滑剤は潤滑成分を既に含んでいるため、軸受内部空間に封入する潤滑油が多孔性固形潤滑剤に染み込みにくく、潤滑油が軸受内部空間外に流出するのを最小限に留めることが可能となる。また、多孔性固形潤滑剤に含有される潤滑成分が、必要な量だけ染み出し、摺接部の潤滑を補うことができるという点で有効である。

前記円すいころ軸受は、鉄道車両の駆動装置に用いることができる。

本発明によれば、保持器の小径リング部又は大径リング部の内周面と、内輪の対向する小鍔部又は大鍔部の外周面とが摺動可能であるので、円すいころ軸受の動作時に円すいころに大きな力が作用しても、保持器から内輪に力を分散させて、保持器のポケット部の内側面と円すいころの外周面との間に発生する応力を低減させることができる。

前記摺接部に潤滑剤が供給されて、回転中に接触する内輪の小鍔部と保持器内径の摺接部との間に潤滑剤が随時供給されるので、この摺接部の摩耗を低減することができる。これにより、摩耗粉が発生するのを防止して、潤滑剤の劣化を防止するとともに、軸受寿命の低下も防止することができる。

特に、固体潤滑剤として多孔性固形潤滑剤を用いた場合は、封入した多孔性固形潤滑剤の樹脂内に潤滑成分を吸蔵させるので、樹脂の柔軟性により、例えば軸受の回転時に加わる外力や、毛細管現象により潤滑剤を染み出させて樹脂の分子間から外部に徐放できる。この際、染み出す潤滑油等の量は、外力等の大きさに応じて弾性変形する程度を樹脂の選択などによって変えることにより、必要最小限にすることができる。よって、軸受内部に潤滑油等が必要以上に流入することがなく、軸受外部に潤滑油等が漏れることや、撹拌抵抗の増大に伴う急激な温度上昇を防止できる。

また、本発明に用いる多孔性固形潤滑剤において樹脂成分は、発泡により表面積が大きくなっており、染み出した余剰の潤滑油等を再び発泡体の気泡内に一時的に保持することもできて染み出す潤滑油等の量は安定しており、また樹脂内に潤滑剤を吸蔵させるとともに気泡内に含浸させることによって非発泡の状態より潤滑油等の保持量も多くなる。このため、長期間にわたって潤滑性能を維持できる。

さらに、この多孔性固形潤滑剤は、非発泡体と比較して屈曲時に必要なエネルギーが非常に小さく、潤滑成分を高密度に保持しながら柔軟な変形が可能である。よって、該多孔性固形潤滑剤を固化させた後冷却する過程において、固形潤滑剤が収縮し転動体を抱き込んだとしても屈曲・変形時に必要なエネルギーが小さいために容易に変形することができ、回転トルクが大きくなるという問題を防ぐことができる。

前記円すいころ軸受を用いることによって、軸受装置の潤滑性能を長期に亘って良好に維持することができる。このため、多量の水（雨水や泥水等）及び塵埃に曝される等の過酷な環境で使用される鉄道車両の車軸用軸受装置に特に最適となり、車軸用軸受装置として、長期に亘って安定した機能を発揮する。

以下、本発明の円すいころ軸受を図示の実施形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態としての円すいころ軸受を、軸線に沿って切断して示した断面図である。この円すいころ軸受１は、外周面に円すい状の軌道面を有する内輪２と、内周面に円すい状の軌道面を有する外輪３と、内輪の軌道面２ａと外輪の軌道面３ａとの間に転動自在に介在させる複数の円すいころ４を備える。内輪の軌道面２ａと外輪の軌道面３ａとの間には、複数の円すいころ４を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器５を介在している。上記内輪２は、軌道面２ａの小径側に、径方向外側に突出する小鍔部２１を形成すると共に、軌道面２ａの大径側に、径方向外側に突出する大鍔部２２を形成している。

上記保持器５は、小径側に小径リング部５１を有すると共に、大径側に大径リング部５２を有し、これら小径リング部５１と大径リング部５２との間に、概ね軸線方向に延びる複数本の柱部を有している。この柱部相互間に、円すいころを保持するポケット部５３を形成している。保持器の肉厚は、全体的に略均一とするのが望ましい。

上記保持器５の小径リング部５１は、径方向内側に延びる端面部５１ａと、この端面部５１ａの径方向内側の縁に屈曲して連なると共に大径側に延びる内リング部５１ｂとを有する。端面部５１ａと内リング部５１ｂはＪ字形状をなす。この内リング部５１ｂの内周面２３が、内輪の小鍔部２１の外周面２４に対向している。

この保持器５は、円すいころ４に対するすきまよりも、内輪２に対するすきまを小さく形成することにより、主に内輪２によって案内されるように形成されている。詳しくは、保持器５のポケットの内側面である柱部の側面と、円すいころ４の外周面との間のすきまよりも、保持器５の小径リング部の内リング部５１ｂの内周面と、内輪の対向する小鍔部２１の外周面との間のすきまの方が小さく形成されている。

図２に示すように、前記保持器５の小径リング部５１の内周面２３に多孔性固形潤滑剤２５を設ける。多孔性固形潤滑剤は、潤滑油を含む潤滑成分及び樹脂成分を必須成分とし、前記樹脂成分が発泡して多孔質化された固形物であり、かつ前記潤滑成分を樹脂内部に吸蔵することにより設けられる。

本発明に用いる多孔性固形潤滑剤を構成する樹脂成分としては、発泡・硬化後にゴム状弾性を有し、変形により潤滑成分の滲出性を有するものが好ましい。発泡・硬化は、樹脂生成時に発泡・硬化させる形式であっても、樹脂成分に発泡剤を配合して成形時に発泡・硬化させる形式であってもよい。ここで硬化は架橋反応および／または液状物が固体化する現象を意味する。また、ゴム状弾性とは、ゴム弾性を意味するとともに、外力により加えられた変形がその外力を無くすことにより元の形状に復帰することを意味する。

この多孔性固形潤滑剤を構成する樹脂成分には、プラスチックまたはゴムなどのうち、エラストマーまたはプラストマーのいずれかまたは両方を、アロイまたは共重合成分として採用できる。

ゴムの場合は、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンエラストマー、フッ素ゴム、クロロスルフォンゴムなどの各種ゴムを採用できる。

また、プラスチックの場合は、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド４，６樹脂（ＰＡ４，６）、ポリアミド６，６樹脂（ＰＡ６，６）、ポリアミド６Ｔ樹脂（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ樹脂（ＰＡ９Ｔ）などの汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックを採用できる。上記プラスチックなどに限られることなく、軟質ウレタンフォーム、硬質ウレタンフォーム、半硬質ウレタンフォームなどのウレタンフォームなどを用いることもできる。

樹脂成分中には必要に応じて顔料や酸化防止剤、金属不活性化剤、帯電防止剤、難燃剤、防黴剤やフィラーなどの各種添加剤等を添加することができる。

この発明に用いる多孔性固形潤滑剤は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、伸縮、屈曲、遠心力および温度上昇に伴う気泡の膨張など、外力の作用によって潤滑成分を必要部位に供給することが可能なものである。

発泡により多孔質化される際に生成させる気泡は、連続孔が望ましく、外力の作用によって潤滑成分を樹脂成分の表面から連続孔を介して必要部位に直接供給することが可能である。独立孔の場合は、樹脂成分中の潤滑成分の全量が一時的に気泡中に取り込まれて、必要な時に必要部位に充分供給されない場合がある。

潤滑成分を樹脂内部に吸蔵するには、潤滑成分の存在下で発泡反応と硬化反応を同時に行なわせる反応型含浸法を採用することが望ましい。このようにすると潤滑成分を樹脂内部に高充填することが可能となり、その後には潤滑成分を含浸して補充する後含浸工程を省略できる。

これに対して発泡固形物をあらかじめ成形しておき、これに潤滑成分を含浸させる後含浸法だけを採用すると、樹脂内部に充分な量の潤滑成分が染み込まないので、潤滑成分保持力が充分でないものになり、短時間で潤滑剤が析出されて長期的に使用すると潤滑成分が供給不足となる場合がある。このため、後含浸工程は、反応型含浸法の補助手段として採用することが好ましい。

この反応型含浸法は、市販のシリコーン系整泡剤などの界面活性剤を使用し、各原料分子を均一に分散させて行なうことが好ましい。また、整泡剤の種類や量によって表面張力を制御し、生じる気泡の種類（連続型／独立型）や気泡の大きさを制御することが可能である。界面活性剤としては、陰イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。

潤滑成分（１００重量％）の潤滑油の割合は、１重量％〜９５重量％が好ましく、さらに好ましくは５〜８０重量％である。潤滑油の割合が、１重量％未満の場合は、潤滑油を必要箇所に充分に供給することが困難になる。また、９５重量％を超える多量の配合では、固形潤滑剤に特有の機能を果たさない場合がある。

この発明に用いる潤滑成分としては、発泡体を形成する固形物を溶解しないものであれば種類を選ばずに使用することができるが、例えば潤滑油、グリース、ワックスなどを単独もしくは混合して用いても良い。

この発明に用いる潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、炭化水素系合成油、ＧＴＬ基油、フッ素油、シリコーン油等の一般的に使用されている潤滑油またはそれらの混合油が挙げられる。

この発明に使用するグリースの増ちょう剤としては、リチウム石鹸、リチウムコンプレックス石鹸、カルシウム石鹸、カルシウムコンプレックス石鹸、アルミニウム石鹸、アルミニウムコンプレックス石鹸等の石鹸類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられるが、特に限定されるものではない。

このウレア系増ちょう剤としては、例えば、ジウレア化合物、ポリウレア化合物が挙げられるが、特に限定されるものではない。

ジウレア化合物は、例えばジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、へキサンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、へキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、アニリン、p−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。

ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等が挙げられる。グリースの基油としては、前述の潤滑油と同様のものを用いることができる。

この発明に使用するワックスとしては炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などどのようなものでも良い。これらのワックスに使用する油成分としては前述の潤滑油と同様のものを用いることができる。

以上述べたような潤滑成分には、さらに二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、有機モリブデン等の摩擦調整剤、アミン、脂肪酸、油脂類等の油性剤、アミン系、フェノール系などの酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステルなどの錆止め剤、イオウ系、イオウ−リン系などの極圧剤、有機亜鉛、リン系などの摩耗防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤などの各種添加剤を含んでいても良い。

樹脂成分を発泡させる手段としては周知の発泡手段を採用すればよく、例えば、水、アセトン、ヘキサン等の比較的沸点の低い有機溶媒を加熱し、気化させる物理的手法やエアーや窒素などの不活性ガスを外部から吹き込む機械的発泡方法、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）やアゾジカルボンイミド（ＡＤＣＡ）等のように温度や光によって分解し、窒素ガスなどを発生させる分解型発泡剤を使用する、などの方法が挙げられる。また、原料として反応性の高いイソシアネート基を持つ場合には、それと水分子との化学反応によって生じる二酸化炭素による化学的発泡を用いても良い。

このような反応を伴う発泡を用いるには必要に応じて触媒を使用することが望ましく、例えば、３級アミン系触媒や有機金属触媒などが用いられる。

３級アミン系触媒としてはモノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、環状アミン類、アルコールアミン類、エーテルアミン類、イミダゾール誘導体、酸ブロックアミン触媒などが挙げられる。

また、有機金属触媒としてはスタナオクタエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンマーカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンマレエート、ジオクチルチンジマーカプチド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、オクテン酸鉛などが挙げられる。また、反応のバランスを整えるなどの目的でこれら複数種類を混合して用いても良い。

樹脂成分の発泡倍率は１．１倍以上２００倍未満であることが望ましい。発泡倍率１．１倍未満の場合は気泡体積が小さく、または固形物が硬すぎて変形しないなどの不具合がある。また、２００倍以上の時には外力に耐える強度を得ることが困難となり、使用中に破損や破壊に至ることがある。

上記構成の円すいころ軸受は、例えば鉄道車輌の駆動装置に使用される場合、駆動源のモータの振動や走行に伴う振動を受ける。この振動に起因して、軸受ハウジングと円すいころ軸受１との共振が生じる場合がある。また、円すいころ４に、転動の遅れやスキューが生じる場合がある。この場合、円すいころに通常よりも大きな力が作用するが、保持器５は主に内輪２によって案内されるので、保持器５から内輪２に力を分散させることができる。詳しくは、保持器の内リング部５１ｂの内周面が、内輪の小鍔部２１の外周面に接触して、保持器５から内輪２に力を伝達できる。これにより、保持器５のポケット部の間に位置する柱部の側面と、円すいころ４の外周面との間に生じる応力を低減することができる。したがって、円すいころの径の低減や、円すいころ４の数の削減や、保持器５の厚みの削減を行って負荷容量の低下を防止できる。

しかも、内輪２ａに対する保持器５の摺接部と、保持器５に対する内輪２ａの摺接部との少なくともいずれか一方に固体潤滑剤２５を付設することができる。つまり、固体潤滑剤２５を保持器５の小径リング部５１の内周面２３に設ける。これにより、前記摺接部に潤滑剤が供給されて、回転中に接触する内輪２ａの小鍔部２１と保持器内径の摺接部との間に潤滑剤が随時供給されるので、この摺接部の摩耗を低減することができる。これにより、摩耗粉が発生するのを防止して、潤滑剤の劣化を防止するとともに、軸受寿命の低下も防止することができる。この場合、内輪２ａの小鍔部２１の外周面２４に潤滑剤を設けることもできる。

また、固体潤滑剤２５は、潤滑成分及び樹脂成分を必須成分とし、前記樹脂成分は発泡して多孔質化された固形物であり、かつ前記潤滑成分を樹脂内部に吸蔵してなる多孔性固形潤滑剤とすることができる。封入した多孔性固形潤滑剤の樹脂内に潤滑成分を吸蔵させるので、樹脂の柔軟性により、例えば軸受の回転時に加わる外力や、毛細管現象により潤滑剤を染み出させて樹脂の分子間から外部に徐放できる。この際、染み出す潤滑油等の量は、外力等の大きさに応じて弾性変形する程度を樹脂の選択などによって変えることにより、必要最小限にすることができる。よって、軸受内部に潤滑油等が必要以上に流入することがなく、軸受外部に潤滑油等が漏れることや、撹拌抵抗の増大に伴う急激な温度上昇を防止できる。

なお、多孔性固形潤滑剤に代えて、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ、グラファイト等の固体潤滑剤を用いることもできる。

図３Ａは、本実施形態の円すいころ軸受の保持器の柱部について、引張試験解析を行った結果を示す図である。図３Ａには、変形後の保持器の柱部の形状と、応力分布を３次元的に示しており、ワイヤーメッシュが変形前の形状である。図３Ｂは、本実施形態の円すいころ軸受の保持器の半分について、落下解析を行った結果を示す図である。一方、従来の円すいころ軸受の保持器について、引張試験解析の結果を図４Ａに示すと共に、落下解析の結果を図４Ｂに示している。

図３Ａに示した本実施形態の円すいころ軸受の解析結果では、保持器の小径リング部５１と柱部５４との間の隅部Ｃ１に生じる応力が４２３０ＭＰａであり、大径リング部５２と柱部５４との間の隅部Ｃ２に生じる応力が４１４０ＭＰａである。図４Ａの従来の円すいころ軸受では、保持器の小径リング部１５１と柱部１５４との間の隅部Ｃ１０１に生じる応力が４２３０ＭＰａであり、大径リング部１５２と柱部１５４との間の隅部Ｃ１０２に生じる応力が４１４０ＭＰａである。このように、引張試験解析によれば、本実施形態は、各隅部の応力値については従来と同じであり、応力の分布も概ね同一である。一方、変形については、円すいころ軸受の保持器を構成する小径リング部５１、柱部５４及び大径リング部５２のいずれのも、本実施形態の方が従来よりも変形の程度が少ない。

図３Ｂに示した本実施形態の円すいころ軸受の解析結果では、保持器の小径リング部５１と柱部５４との間の隅部Ｃ１に生じる応力が９７ＭＰａであり、大径リング部５２と柱部５４との間の隅部Ｃ２に生じる応力が２９ＭＰａである。図４Ｂの従来の円すいころ軸受では、保持器の小径リング部１５１と柱部１５４との間の隅部Ｃ１０１に生じる応力が１０８ＭＰａであり、大径リング部１５２と柱部１５４との間の隅部Ｃ１０２に生じる応力が１７０ＭＰａである。このように、落下解析によれば、本実施形態は、各隅部の応力値を従来よりも低減でき、また、応力分布についても、応力が１０ＭＰａ以上となる領域を従来よりも少なくできる。特に、大径リング部５２の応力を低減できる。

上記実施形態において、保持器の小径リング部５１に形成したリング部５１ｂの内周面を、内輪の小鍔部２１の外周面に対向させたが、保持器の大径リング部５２の内周面を内輪の大鍔部２２の外周面に対向させてもよい。すなわち、保持器の大径リング部５２に、径方向内側に延びる端面部と、この端面部の径方向内側の縁に屈曲して連なると共に小径側に延びる内リング部とを形成し、この内リング部の内周面を大鍔部２２の外周面に摺動可能にすればよい。

この場合、内輪２ａに対する保持器５の摺接部と、保持器５に対する内輪２ａの摺接部との少なくともいずれか一方に固体潤滑剤２５を付設することができる。つまり、保持器５の大径リング部５２の内周面や、内輪２ａの大鍔部２２の外周面の少なくともいずれか一方に潤滑剤を設けることができる。

保持器の小径リング部５１に、端面部５１ａとリング部５１ｂとを形成したが、他の構成であってもよい。要は、保持器の小径リング部５１の内側面を、内輪の小鍔部２１の外周面に摺動可能に対向させることができればよい。

本発明の実施形態の円すいころ軸受を示す軸線方向の断面図である。前記図１の要部拡大断面図である。実施形態の円すいころ軸受の保持器の柱部について、引張試験解析を行った結果を示す図である。実施形態の円すいころ軸受の保持器の半分について、落下解析を行った結果を示す図である。従来の円すいころ軸受の保持器の柱部について、引張試験解析を行った結果を示す図である。従来の円すいころ軸受の保持器の半分について、落下解析を行った結果を示す図である。従来の円すいころ軸受を示す軸線方向の断面図である。鉄道車両の駆動系を示す概略図である。

符号の説明

１円すいころ軸受
２内輪
３外輪
４円すいころ
５保持器
２１内輪の小鍔部
５１保持器の小径リング部
５１ａ小径リング部の端面部
５１ｂ小径リング部の内リング部

Claims

外周面に円すい状の軌道面を有し、かつ、この軌道面の小径側に小鍔部を形成すると共に大径側に大鍔部を形成した内輪と、内周面に円すい状の軌道面を有する外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に介在させる複数の円すいころと、内輪の軌道面及び外輪の軌道面の間に介在させ、複数の円すいころを軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、
保持器が、小径リング部及び大径リング部間に複数本の柱部を有し、かつ、この柱部相互間に円すいころを保持するポケット部を形成したものであって、保持器の小径リング部又は大径リング部の内周面と、内輪の対向する小鍔部又は大鍔部の外周面とを摺動可能に構成したことを特徴とする円すいころ軸受。
保持器の小径リング部の内周面と、内輪の小鍔部の外周面とを摺動可能に構成したことを特徴とする請求項１の円すいころ軸受。
保持器の肉厚を略均一にしたことを特徴とする請求項１の円すいころ軸受。
保持器の小径リング部が、径方向内側に延びる端面部と、この端面部の径方向内側の縁に屈曲して連なると共に大径側に延びる内リング部とを有し、この内リング部の内周面が、内輪の小鍔部の外周面に対向していることを特徴とする請求項２の円すいころ軸受。
保持器のポケットの内側面と円すいころの外周面との間のすきまよりも、保持器の小径リング部又は大径リング部の内周面と内輪の対向する小鍔部又は大鍔部の外周面との間のすきまの方が小さいことを特徴とする請求項１の円すいころ軸受。
前記内輪に対する保持器の摺接部と、保持器に対する内輪の摺接部との間に固体潤滑剤を介在させたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの円すいころ軸受。
前記固体潤滑剤を保持器の小径リング部の内周面に設けたことを特徴とする請求項６の円すいころ軸受。
前記固体潤滑剤を内輪の小鍔部の外周面に設けたことを特徴とする請求項６の円すいころ軸受。
前記固体潤滑剤を保持器の大径リング部の内周面に設けたことを特徴とする請求項６の円すいころ軸受。
前記固体潤滑剤を内輪の大鍔部の外周面に設けたことを特徴とする請求項６の円すいころ軸受。
前記固体潤滑剤を、潤滑成分及び樹脂成分を必須成分とし、前記樹脂成分は発泡して多孔質化された固形物である多孔性固形潤滑剤としたことを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれか１項の円すいころ軸受。
前記円すいころ軸受は、鉄道車両の駆動装置に用いられることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項の円すいころ軸受。