JP4799201B2 - 鉄道車両用主電動機の主軸支持用転がり軸受および鉄道車両用主電動機の主軸支持構造 - Google Patents

Description

この発明は、転がり軸受および鉄道車両用主電動機の主軸支持構造に関する。

鉄道車両の主電動機に使用される転がり軸受は、外部からの異物の混入を防止するとともに、メンテナンスの周期を延ばし、長期間にわたって潤滑性を維持する必要がある。特に、走行車両数の増加、鉄道車両に関する技術レベルの向上により、昨今は検査周期が延長されることになり、ますます転がり軸受の潤滑寿命が問題となる。

ここで、このような用途に使用される転がり軸受の構成の一例について簡単に説明すると、転がり軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される転動体としての円筒ころと、円筒ころを保持する保持器からなる。したがって、外部から異物が混入するなどして、潤滑寿命が低下していた。そこで、転がり軸受の軸方向の両側に位置し、グリースを封入した一対のシールを備える転がり軸受が開発された。また、上記した用途に使用される場合、転がり軸受には電気が流れるため、構成部品の一部には、絶縁処理が施される。

なお、上記した構成と同様の構成を有する転がり軸受が、特開２００３−１３９７１号公報（特許文献１）、特開２００４−３４６９７２号公報（特許文献２）に開示されている。
特開２００３−１３９７１号公報（段落番号００１４〜００２０、図１） 特開２００４−３４６９７２号公報（段落番号００１９〜００３３、図２〜図４）

長期間使用される転がり軸受については、グリースが封入されたシールや外輪、内輪等、各構成部材の材質など、製造に関する転がり軸受の関連情報を管理する必要がある。この場合、たとえば、転がり軸受を構成する内輪や外輪に記された製造番号や型番等のデータだけでは上記した関連情報を入手できず、記された製造番号等のデータから製造時期や組み立て時期、製造ロット等の関連情報を後追いして入手する必要がある。そうすると、メンテナンス時等においては、必要な転がり軸受の関連情報を即時に入手することができず、管理が困難となる。特に、昨今のトレーサビリティ（追跡可能性）向上の観点からも、上記のような方法は妥当ではない。

また、製造番号等が内輪や外輪に記されている場合、製造番号等を調べるに際し、転がり軸受を分解する必要も生じ、多大な労力がかかることになる。

この発明の目的は、管理が容易であり、かつ、メンテナンス性を向上した転がり軸受を提供することである。

この発明の他の目的は、長期間安定して使用することができる鉄道車両用主電動機の主軸支持構造を提供することである。

この発明に係る転がり軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される転動体と、転動体を保持する保持器と、その内部にグリースを封入するグリースポケットを含む樹脂製のシールとを備える。ここで、シールには、転がり軸受の関連情報が記憶されたＩＣタグが設けられる。

このように構成することにより、シールに設けられ、転がり軸受の関連情報が記憶されたＩＣタグを読み出すだけで、即時に、転がり軸受の関連情報を入手することができる。そうすると、メンテナンス時等において、内輪や外輪に記された製造番号等から転がり軸受の関連情報を後追いする必要はなくなる。また、金属製部材の表面等にＩＣタグが設けられていると、適切にＩＣタグの情報を読み取ることができないおそれがある。しかし、樹脂製のシールにＩＣタグを設けることにより、金属製部材の影響を受けずに、ＩＣタグ情報の読み取ることができる。したがって、管理が容易になるとともに、メンテナンス性を向上することができる。

好ましくは、ＩＣタグは、シールに埋め込まれる。こうすることにより、新たにスペースを確保する必要なく、シールにＩＣタグを設けることができる。また、ＩＣタグを確実にシールに固定できるとともに、ＩＣタグの破損を防止することができる。さらに、絶縁性を有する樹脂製のシールにＩＣタグが覆われることになるため、金属製部材の影響を少なくすることができる。

より好ましくは、ＩＣタグは、シールの外部に設けられる。こうすることにより、ＩＣタグを、周辺部材と干渉しない位置に設けることができ、外部側から容易に、ＩＣタグの位置を視認することができる。また、シールを取り付ける際に、ＩＣタグの位置を確認しながら取り付けることができるため、読み取りが容易な位置にすることができる。さらに、シールに方向性等がある場合には、シールの取付け時において、ＩＣタグを位置決めのマークとすることもできる。

さらに好ましくは、シールの少なくとも一部は透明であり、ＩＣタグは、透明な部分に埋め込まれる。こうすることにより、シールの透明な部分を通じて、ＩＣタグの位置を容易に把握することができる。特に、ＩＣタグがシールに埋め込まれた場合、外部から容易に視認することができる。ここで、透明とは、シールの内部に埋め込まれたＩＣタグの位置を、外側から把握することができる程度の透明性があればよく、いわゆる半透明であってもよいし、完全に無色でなくともよい。

さらに好ましくは、ＩＣタグには、グリースの関連情報が記憶される。こうすることにより、たとえば、グリースの封入時期や封入量、グリースの銘柄等、長期間の潤滑性を維持するために必要なグリースに関連する情報を、容易に入手することができる。

この発明の他の局面においては、上記したいずれかに記載された転がり軸受と、鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、主軸は転がり軸受に支持される。このような鉄道車両用の主軸支持構造は、転がり軸受の管理が容易になり、メンテナンス性が向上されるため、長期間安定して使用することができる。

この発明によれば、シールに設けられ、転がり軸受の関連情報が記憶されたＩＣタグを読み出すだけで、即時に、転がり軸受の関連情報を入手することができる。そうすると、メンテナンス時等において、内輪や外輪に記された製造番号等から転がり軸受の関連情報を後追いする必要はなくなる。また、金属製部材の表面等にＩＣタグが設けられていると、適切にＩＣタグの情報を読み取ることができないおそれがある。しかし、樹脂製のシールにＩＣタグを設けることにより、金属製部材の影響を受けずに、ＩＣタグ情報の読み取ることができる。したがって、管理が容易になるとともに、メンテナンス性を向上することができる。

また、このような転がり軸受と、鉄道車両用の主電動機に使用される主軸とを備える鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、転がり軸受の管理が容易になり、メンテナンス性が向上されるため、長期間安定して使用することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受１１を示す断面図である。図２は、転がり軸受１１に備えられるシール１６ａの外形を、図１中の矢印Ａの方向からみた図である。図３は、図２において矢印Ｂ−Ｂで切断した場合のシール１６ａの断面図である。なお、理解の容易の観点から、図２において、シール１６ａ内に封入されたグリースは図示しておらず、以下の図面において、ＩＣタグの大きさを誇張して大きく示している。図１、図２および図３を参照して、転がり軸受１１は、外輪１２と、内輪１３と、外輪１２と内輪１３との間に配置される円筒ころ１４と、円筒ころ１４を保持する保持器１５と、円筒ころ１４の軸方向の両側に配置される一対のシール１６ａ、１６ｂとを備える。

転がり軸受１１は、外輪１２の外側部分をハウジング（図示せず）に取り付けられ、固定される。また、内輪１３の内側には、鉄道車両用主電動機の主軸（図示せず）が配置され、主軸を支持している。なお、電食防止の観点から、転がり軸受１１の構成部材である外輪１２等には、絶縁処理が施されていることが望ましい。

シール１６ａ、１６ｂは、環状であって、一方の断面がコの字状である。ここで、断面コの字状とは、正確に断面がコの字形状のもののみを指すのではなく、断面がＵ字状やＶ字状等、転がり軸受１１への取り付け時において、軸方向に深さを有する形状であればよい。シール１６ａ、１６ｂには、コの字状に開口された外径側に、係合部１８ａ、１８ｂが設けられている。係合部１８ａ、１８ｂと、外輪１２の内径側に設けられた凹部１９ａ、１９ｂと係合させることにより、転がり軸受１１に取り付けられる。

このように、軸方向に深さを有するシール１６ａ、１６ｂを備えることにより、多量のグリース１７を、シール１６ａ、１６ｂ内のグリースポケット２２ａ〜２２ｈ等内に封入することができる。シール１６ａ、１６ｂは同様の構成であるため、以下、シール１６ｂについては、その説明を省略する。

シール１６ａは、複数の堰部２３を円周上に有し、各堰部２３間には、グリース１７が保持されるグリースポケット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈが設けられる。このように、シール１６ａ内に複数のグリースポケット２２ａ〜２２ｈを設けることにより、各グリースポケット２２ａ〜２２ｈ内にグリース１７を充填することができるため、多量のグリース１７を封入することができる。なお、堰部２３は、シール１６ａ内において、完全に各グリースポケット２２ａ〜２２ｈ間を仕切る訳ではなく、仕切られた各グリースポケット２２ａ〜２２ｈ間には、連続した空間部２４が設けられている。したがって、グリースポケット２２ａ〜２２ｈ間において空気およびグリース１７の流出入が可能であり、グリース１７の封入に際しては、この空間部２４を利用することができる。

ここで、シール１６ａの底部２１ａには、転がり軸受１１に関連する情報が記憶されたＩＣタグ２０が埋め込まれている。埋め込まれる位置は、周方向の位置において、堰部２３が設けられていない部分である。また、径方向の位置においては、シール１６ａの底部２１ａのうち、外径面側と内径面側の中間に配置される。さらに、軸方向の位置においても、シール１６ａの底部２１ａの中間に配置される。このような位置とすることにより、適切にＩＣタグ２０をシール１６ａに設けることができる。

図４は、ＩＣタグ２０の構成を示す図である。図４を参照して、ＩＣタグ２０の構成を簡単に説明すると、ＩＣタグ２０は、平面アンテナ２５と、基板２６上に配置された送受信回路２７、ＣＰＵ２８、電源回路２９およびメモリ３０とを有している。メモリ３０は電源が遮断されても記憶している情報を保持し続ける不揮発性メモリで構成されている。リーダ３１をＩＣタグ２０の平面アンテナ２５に接近させることで、高周波信号がリーダ３１から供給され、これをＩＣタグ２０の電源回路２９が、その高周波信号を電力に変換して、送受信回路２７と、ＣＰＵ２８と、メモリ３０とに与えてこれらを能動化させる。これにより、メモリ３０に転がり軸受１１に関連する情報を書き込んだり、書き込んだ転がり軸受１１に関連する情報を読み出すことができる。

ここで、転がり軸受１１に関連する情報とは、転がり軸受１１の構成部材である外輪１２や内輪１３等の寿命や製造年月日、製造工場、型番、ロット番号、寸法、メンテナンス時期、転がり軸受１１の組立て年月日、出荷年月日等の転がり軸受１１に関連する情報である。このように構成することにより、ＩＣタグ２０に記憶された転がり軸受１１の関連情報をリーダ３１で読み出して、即時に、転がり軸受１１に関連する情報を入手することができる。

そうすると、外輪１２や内輪１３に記された製造番号等を読み出して、これを基にデータを後追いして製造年月日等を調べたりする手間がなくなる。また、転がり軸受１１の関連情報を入手する時間も大幅に短縮することができる。さらに、製造番号を入手するために、転がり軸受１１を分解する必要もなくなる。したがって、転がり軸受１１の関連情報を入手する際の労力を大幅に低減することができ、管理が容易になる。

特に、外輪１２等が金属製である場合、外輪１２にＩＣタグ２０を設けると、適切にＩＣタグの情報を読み取ることができないおそれがある。しかし、樹脂製のシール１６ａにＩＣタグを設けることにより、適切にＩＣタグ２０の情報を読み取ることができる。

さらに、この場合、ＩＣタグ２０をシール１６ａに埋め込むことにより、ＩＣタグ２０をシール１６ａに確実に固定することができるとともに、ＩＣタグ２０の破損を防止することもできる。また、シール１６ａは樹脂製であり、絶縁性を有するため、金属製部材の影響を受けずに、ＩＣタグ２０の情報を読み取ることができる。

特に、転がり軸受１１が長期間使用される場合においては、シール１６ａ等に封入されたグリース１７の状態を管理する必要がある。この場合、メンテナンスに際し、シール１６ａ等を転がり軸受１１から取り外し、内部状態を調べなければならない。しかし、グリース１７の関連情報、すなわち、グリース１７の封入時期や封入量、グリース１７の銘柄等をＩＣタグ２０に予め記憶しておき、これを読み出すことにより、グリース１７の関連情報を容易に入手することができる。そうすると、シール１６ａの取り外しや、内部状態の調査に伴う労力も大幅に軽減することができる。

なお、ＩＣタグ２０が埋め込まれる部分は、底部２１ａに限らない。図５（ａ）および図５（ｂ）は、外径部または内径部にＩＣタグを埋め込んだシールの一部を示す断面図である。図５（ａ）を参照して、シール３２の外輪側に位置する外径部３３に、ＩＣタグ３４を埋め込んでもよいし、図５（ｂ）を参照して、シール３５の内輪側に位置する内径部３６に、ＩＣタグ３７を埋め込んでもよい。こうすることにより、新たにスペースを確保することなく、ＩＣタグ３４等を設けることができる。また、このような位置にＩＣタグ３４、３７を埋め込むことにより、リーダ３１によって読み出すことが容易になる。

また、ＩＣタグ３４等をシール３２等に埋め込まず、シール３２等の外部に設けてもよい。図５（ｃ）は、この場合のシールの一部を示す断面図である。図５（ｃ）を参照して、シール３８の外径部３９の外部である外径側、すなわち、外径面４０に、ＩＣタグ４１を取り付ける。こうすることにより、ＩＣタグ４１が設けられた位置を、外部から容易に視認することができる。また、シール３８を取り付ける際に、ＩＣタグ４１の位置を確認しながら取り付けることができるため、読み取り容易な位置にすることができる。さらに、シール３８に方向性等がある場合、シール３８の取付け時において、ＩＣタグ４１を位置決めのマークとすることもできる。なお、この場合、内径部の内径面側や、底部の幅面側に設けてもよく、また、グリース１７が封入される側に設けてもよい。

さらに、上記したグリースポケット２２ａ等を仕切る堰部２３内に埋め込んでもよい。図６は、この場合のシール４２の外形を示す図である。また、図７は、図６中の矢印Ｃ−Ｃで切断した場合の断面図である。図６および図７を参照して、シール４２は、複数の堰部を有する。ここで、複数の堰部のうち、１つの堰部４３にＩＣタグ４４を埋め込む。このような位置にＩＣタグ４４を埋め込むことにより、シール４２の底部や外径部等にＩＣタグ４４を埋め込むスペースがなくても、また、シール４２の外部にＩＣタグ４４と干渉する周辺部材が存在する場合であっても、新たにスペースを確保する必要なく、ＩＣタグ４４を設けることができる。この場合においても、リーダ３１によって容易に関連情報を読み出すことができる。

なお、シール４２等の少なくとも一部を透明とし、透明な部分にＩＣタグ４４等を埋め込むことにしてもよい。図８は、この場合のシール４５の一部を示す断面図である。図８を参照して、シール４５の底部４６は、透明な部分を有している。この透明部４７に、ＩＣタグ４８を埋め込む。この場合、たとえば、透明部４７を、透明または半透明の樹脂製とすることにより、透明としている。こうすることにより、シール４５に埋め込まれたＩＣタグ４８の位置を容易に視認することができるため、ＩＣタグ４８から関連情報を読み出す際に、シール４５に埋め込まれた場合であっても、ＩＣタグ４８の位置を容易に見つけることができる。また、外部にＩＣタグ４８が設けられた場合であっても、透明部４７によって、ＩＣタグ４８が設けられた側と反対の側から、ＩＣタグ４８を容易に視認することができる。

さらに、この場合、底部４６の一部に透明部４７が設けられているため、グリースポケット４９に封入されているグリース１７の状態も把握することができる。そうすると、ＩＣタグ４８から読み出されたグリース１７の封入時期や封入量、グリース１７の銘柄等と、透明部４７から把握できるグリース１７の状態、たとえば、グリース１７の色とを比較し、関連情報の内容を確認することができる。また、この場合においても、外径部または内径部に透明な部分を設け、この透明な部分にＩＣタグ４８を埋め込んでもよい。

また、このような転がり軸受１１と鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、主軸が上記した転がり軸受１１に支持される鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、構成部材である転がり軸受１１の管理が容易であり、メンテナンス性も向上されているため、長期間安定して使用することができる。

なお、転がり軸受１１は、シール１６ａ、またはシール１６ｂのいずれかのみを備える構成であってもよい。また、シール１６ａ、１６ｂの各グリースポケット２２ａ〜２２ｈ等は、複数の堰部２３によって仕切られていたが、これに限らず、堰部２３を設けず、シール１６ａ、１６ｂに一つのグリースポケットを有することにしてもよい。さらに、シール１６ａ、１６ｂは、軸方向に深さを有することにしたが、これに限らず、軸方向に深さを有しないシールであってもよい。

また、転がり軸受１１に備えられる転動体として、上記の実施の形態においては円筒ころを使用したが、玉、針状ころ、棒状ころ等、他の転動体を用いてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係る転がり軸受は、管理が容易であり、メンテナンス性が向上されているため、長期間使用される転がり軸受に有効に利用される。また、この発明に係る鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、長期間の安定した使用が要求される鉄道車両用主電動機の主軸支持構造等に、有効に利用される。

この発明の一実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。 転がり軸受に備えられるシールの外形を示す図である。 図２に示すシールの断面図である。 ＩＣタグの構成を示すブロック図である。 ＩＣタグを設けたシールの一部を示す断面図であり、（ａ）外径部にＩＣタグを埋め込んだ場合、（ｂ）内径部にＩＣタグを埋め込んだ場合、（ｃ）外径面にＩＣタグを設けた場合を示す。 堰部にＩＣタグを埋め込んだシールの外形を示す図である。 図６に示すシールの断面図である。 底部に透明部を設け、透明部にＩＣタグが埋め込まれたシールの一部を示す断面図である。

符号の説明

１１ 転がり軸受、１２ 外輪、１３ 内輪、１４ 円筒ころ、１５ 保持器、１６ａ，１６ｂ，３２，３５，３８，４２，４５ シール、１７ グリース、１８ａ，１８ｂ 係合部、１９ａ，１９ｂ 凹部、２０，３４，３７，４１，４４，４８ ＩＣタグ、２１ａ，４６ 底部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，４９ グリースポケット、２３，４３ 堰部、２４ 空間部、２５ 平面アンテナ、２６ 基板、２７ 送受信回路、２８ ＣＰＵ、２９ 電源回路、３０ メモリ、３１ リーダ、３３，３９ 外径部、３６ 内径部、４０ 外径面、４７ 透明部。

Claims (2)

1. 外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体と、前記転動体を保持する保持器と、軸方向に深さを有する形状であって、断面がコの字状であり、その内部にグリースを封入するグリースポケットを含む樹脂製のシールとを備える鉄道車両用主電動機の主軸支持用転がり軸受であって、
   前記グリースポケットは、円周上に配置される複数の堰部によって仕切られており、
   前記シールには、前記転がり軸受の関連情報が記憶されたＩＣタグが前記堰部に埋め込まれるようにして設けられている、鉄道車両用主電動機の主軸支持用転がり軸受。
2. 請求項１に記載された鉄道車両用主電動機の主軸支持用転がり軸受と、
   鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、
   前記主軸は前記転がり軸受に支持される、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造。

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