JP2018168991A - 複列円筒ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】複列円筒ころ軸受の、エッジ応力による寿命短縮の抑制と、高速回転使用での温度上昇の抑制を図ることを目的とする。
【解決手段】内輪２と外輪３、その内輪２と外輪３間に複列に配置される転動体４及び各列の転動体４をポケット５に収容して保持する保持器６を備え、内輪２と外輪３が、並列配置の複数の軌道面７，８を有する複列円筒ころ軸受１を、一つの軌道輪が各列の軌道面に対応させた複数のクラウニング１０を有するものにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、鉄道車両の車軸用軸受などとして使用される複列円筒ころ軸受に関する。

１つの軌道輪が複数の軌道面を有する軌道輪一体型の複列円筒ころ軸受は、鉄道車両の車軸用軸受などとして使用されている。鉄道車両の車軸用軸受として用いられる軌道輪一体型の複列円筒ころ軸受は、例えば、下記特許文献１などに示されている。

その鉄道車両の車軸用軸受として用いられる軌道輪一体型の複列円筒ころ軸受の詳細を図５に示す。

特許文献１の図１に示された複列円筒ころ軸受は、形状が簡略化されているが、実際の製品は、図５に示すように、転動体（円筒ころ）４の外径面の両端側にクラウニング１１を施している。なお、図５の符号２は内輪、３は外輪、６は各転動体４をポケット５に収容して保持する保持器である。

図５の複列円筒ころ軸受は、内輪２を、並列配置の複数の軌道面７を有する一体型の軌道輪にし、外輪３は、各々が一つの軌道面８を有する軌道輪を転動体４の配列数と同数組み合わせたものにしている。

クラウニング加工は、転動体４のみに施しており、内輪２の軌道面７は、クラウニングの無いストレート形状になっている。

特開２０１０−４８３４１号公報

１つの軌道輪が複数の軌道面を有する複列円筒ころ軸受は、負荷荷重に起因したエッジ応力（接触の端部での応力集中による過大な接触面圧）が転動体と軌道輪との間において発生する条件下で使用すると、エッジ応力が発端になって比較的短寿命で破損する虞がある。

また、産業機械の高出力化・高効率化の進展に伴い、複列円筒ころ軸受も、従来に比べてより高速回転で使用される傾向が高まってきているが、その高速回転での使用では、軌道面や転動体の転動面の発熱により、軸受が高温になる虞がある。軸受の温度は、潤滑油の熱劣化の抑制などの観点から極力抑えることが望まれる。

ここで、負荷荷重によるエッジ応力の発生や、高速回転での昇温抑制策として、転動体に形成しているクラウニングを大きくする方法が考えられるが、クラウニング幅を通常設定されている幅よりも大きくすると、転動体の幅方向中央付近におけるストレート部の面積が小さくなってそのストレート部の接触面圧が増加し、摩耗や回転トルクの増加を招く。

また、クラウニング深さを深くすると、転動体の外周のストレート面とクラウニング面の接続角度が急になり、繋がり部でのエッジ応力が増加して軸受の寿命が短縮される。

かかる、問題点を考えると、転動体に形成しているクラウニングを大きくする上記の方法は採用することができない。

そこで、この発明は、複列円筒ころ軸受について、エッジ応力による寿命短縮の抑制と、高速回転使用での温度上昇の抑制を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するため、この発明においては、内輪と外輪、その内輪と外輪間に複列に配置される転動体（円筒ころ）及び各列の転動体をポケットに収容して保持する保持器を備え、前記内輪と外輪が、並列配置の複数の軌道面を有する複列円筒ころ軸受を、一つの軌道輪が各列の軌道面に対応させた複数のクラウニングを有するものにした。

この複列円筒ころ軸受は、転動体の外径面にもクラウニングを施すことができる。軌道輪側のクラウニングは、２つの軌道輪（内輪と外輪）のうち、少なくともどちらか一方の軌道輪の軌道面に施す。

そのクラウニングは、軌道面の全域に施されるフルクラウニング、軌道面の中央部にストレート面を残して軌道面の両端側の半径のみを変化させる両端クラウニングのいずれであってもよい。

この発明の複列円筒ころ軸受は、内輪の軌道面にクラウニングを施した軸受、外輪の軌道面にクラウニングを施した軸受、内輪と外輪の各軌道面にクラウニングを施した軸受、内輪の軌道面と転動体の外径面にクラウニングを施した軸受、外輪の軌道面と転動体の外径面にクラウニングを施した軸受、内輪と外輪の各軌道面と転動体の外径面にクラウニングを施した軸受の各形態が考えられる。

この発明の複列円筒ころ軸受は、軌道輪の軌道面にクラウニングを施している。しかもそのクラウニングを各列の軌道面に対応させて一つの軌道輪に対して複数施している。これにより、転動体と軌道面とにおける総合的なドロップ量（半径の減少量）が増加してエッジ応力が緩和され、エッジ応力による破損が防止されて軸受寿命が向上する。

また、軌道面にクラウニングを施したことにより、転動体と軌道面の接触面積が減少して転動体と軌道面との間における粘性抵抗が軽減され、これにより、高速回転使用での軸受全体の温度上昇が抑制される。

なお、粘性抵抗の軽減については、内輪と外輪の各軌道面と、転動体とにそれぞれクラウニングを施した形態の複列円筒ころ軸受がより大きな効果を期待できるが、クラウニングをどこに施すかは、その粘性抵抗だけでなく、軌道面に対する転動体の接触面圧とのバランスも考えて決定するのがよい。

この発明の複列円筒ころ軸受の一例の一部を示す断面図である。 この発明の複列円筒ころ軸受の他の一例の一部を示す断面図である。 この発明の複列円筒ころ軸受のさらに他の例の一部を示す断面図である。 軌道輪に施すクラウニングの好ましくない例を示す断面図である。 従来の複列円筒ころ軸受の一例の一部を示す断面図である。

以下、この発明の複列円筒ころ軸受の実施の形態を、添付図面の図１〜図３に基づいて説明する。

図１に示した複列円筒ころ軸受１は、内輪２及び外輪３と、内輪２と外輪３間に複列に配置される転動体（円筒ころ）４、及び各列の転動体４をポケット５に収容して保持する保持器６を組み合わせたものになっている。

内輪２は、軌道面７を複数（図のそれは２個）有する単一の軌道輪が用いられている。また、外輪３は、単一の軌道面８を有する軌道輪の２個を、間に間座９を介在させて並列に配置したものが用いられている。この発明では、複数の軌道輪を組み合わせた外輪も単一の軌道輪と考える。

図示の複列円筒ころ軸受１は、内輪２の軌道面７，７に、各列の軌道に対応させたクラウニング１０を施し、さらに、各列の転動体４の外径面にも、外径面の両端部の半径を減少させるクラウニング１１を施している。

軌道面に設けるクラウニング１０は、図２に示すように、外輪３の軌道面８に設けてもよい。

また、図３に示すように、内輪２の軌道面７，７と、外輪３の軌道面８、８にそれぞれクラウニング１０を施してもよい。

図２、図３のどちらの形態も、内輪２と外輪３のうち、少なくともどちらか一方の軌道輪の軌道面にクラウニング１０が施されていれば、転動体４に対するクラウニングの施工はなくてもよいが、粘性抵抗の低減についてより高い効果が望まれる場合には、転動体４にも、外径面の両端部の半径を減少させるクラウニング１１を施すのがよい。

なお、図１の軌道面７，７に施したクラウニング１０は、軌道面７，７の全域に施されたフルクラウニングになっているが、軌道面７や軌道面８に施すクラウニング１０は、軌道面の中央部にストレート面を残す両端クラウニングであってもよい。

また、図１の複列円筒ころ軸受１は、外輪３として、単一の軌道面８を有する軌道輪を２個組み合わせたものを設けたが、外輪３も、内輪２と同様に、一体型の軌道輪を採用することができる。

図３の複列円筒ころ軸受１は、外輪３を、一つの軌道輪が並列配置の軌道面８、８を有するものにしており、このような一体型の外輪３を備えた軸受も考えられる。

また、例示の複列円筒ころ軸受１は、軌道が２列あるものになっているが、この発明の適用対象は、３列或いはそれ以上の軌道を備える複列円筒ころ軸受であってもよい。

軌道輪の軌道面に施すクラウニングは、図４に示すように、例えば、内輪２が複数の軌道面７を有している場合には、内輪２の全軌道面７に一つのクラウニング１０を施すことも考えられる。外輪３の全ての軌道面８に一つのクラウニング１０を施す場合も同様である。

しかしながら、その構造は、以下の理由から好ましくない。そのために、この発明では、一つの軌道輪（内輪又は外輪）が備える複数の軌道面の各々に対応させて一つの軌道輪に複数（軌道面数と同数）のクラウニングを施す。

図４の構造が好ましくない理由は、図４のようなクラウニングでは、内輪２に形成された２つの軌道面７、７のうち、図において右側の軌道面と左側の軌道面に働く転動体４との接触面圧が、共に軸受の幅方向中央側に向かって増加することから、各列の軌道内における転動体４との接触面圧が不均一になり、エッジ応力の緩和効果が規定できないことにある。

この発明の複列円筒ころ軸受１の組み立ては、外輪３を円周方向に複数に分割し（一般的には２分割されている）、内輪２の外周に転動体４と保持器６を組み付けた後に分割された外輪３を外周に装着し、その外輪の各分割体を一体化すると言った既知の方法で行なえる。

例示の複列円筒ころ軸受１は、転動体４の配列が２列になっているが、この発明は、転動体４と軌道面７，８が３列、もしくは、それ以上配列される複列円筒ころ軸受にも適用される。

以上の如く構成されたこの発明の複列円筒ころ軸受１は、例えば、鉄道車両の車軸用軸受などとして好適に利用することができる。

鉄道車両の車軸用軸受として使用される複列円筒ころ軸受１は、車両の車体に固定されたハウジング（図示せず）に組み込まれて内輪２で車軸（これも図示せず）を回転可能に支持する。

その鉄道車両の車軸用軸受などとして使用する複列円筒ころ軸受１は、密封装置を併設して軸受内部に封入された潤滑油の漏出防止や軸受内部への異物の侵入防止を行なうのがよい。

前記密封装置は、実用に供されているものや、既に提案されているようなものでよい。

１ 複列円筒ころ軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 転動体
５ ポケット
６ 保持器
７，８ 軌道面
９ 間座
１０，１１ クラウニング

Claims (3)

1. 内輪（２）と外輪（３）、その内輪（２）と外輪（３）間に複列に配置される転動体（４）及び各列の転動体（４）をポケット（５）に収容して保持する保持器（６）を備え、前記内輪（２）と外輪（３）が、並列配置の複数の軌道面（７及び８）を有する複列円筒ころ軸受であって、一つの軌道輪が各列の軌道面に対応させた複数のクラウニング（１０）を有する複列円筒ころ軸受。
2. 前記転動体（４）の外径面にもクラウニング（１１）が施されている請求項１に記載の複列円筒ころ軸受。
3. 軌道輪側のクラウニング（１０）が、内輪（２）と外輪（３）のうち、少なくともどちらか一方の軌道輪の軌道面（７又は８）に施された請求項１又は２に記載の複列円筒ころ軸受。

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