JP2007120640A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】回転側軌道輪と密封部材との間に適切な隙間を設けることにより、メンテナンス周期を延伸した転がり軸受を提供する。
【解決手段】円筒ころ軸受は、回転側軌道輪としての内輪２２と、外径面および両端面に絶縁層を有する非回転側軌道輪としての外輪２３と、内輪２２および外輪２３の間に配置された転動体としての円筒ころ２４と、円筒ころ２４の間隔を保持する保持器２５と、内輪２２および外輪２３の軸方向両端部からコの字型の断面形状で突出する密封部材としての密封シール２６とを備える。そして、密封シール２６の内輪２２と対面する壁面と内輪２２の軌道面との隙間δは、密封シール２６の内径寸法をｄとすると、０．００３≦δ／ｄ≦０．０１５の範囲内に設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受、特に、グリース潤滑において潤滑寿命の長寿命化が必要な転がり軸受に関するものである。

従来、鉄道車両主電動機に用いられる軸受は、円筒ころ軸受や深溝玉軸受が用いられている。例えば、図４に示すような円筒ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、内輪２および外輪３の間に配置された転動体としての円筒ころ４と、円筒ころ４の間隔を保持する保持器５とを備える。

また、鉄道車両主電動機に使用される円筒ころ軸受１は、電食による軸受の損傷を防止するために、外輪３の外径面および両端面に絶縁層３ａが形成されている。絶縁層３ａは、セラミックス等の絶縁物質を溶射すること等により形成する。

さらに、鉄道車両主電動機は屋外で使用されるため、軸受周辺構造でグリースポケットを形成するオープンタイプの軸受では、塵埃の混入によるグリースの劣化が懸念される。そこで、塵埃の混入によるグリースの劣化を防止し、メンテナンス周期を延伸するために密封式軸受とするのが好ましい。

しかし、上記構成の円筒ころ軸受１の場合、軸受内部空間容積が小さいので、鉄道車両主電動機用軸受に必要な軸受寿命を確保するのに適切な量のグリースを封入することができないという問題がある。また、この問題は、玉軸受にも同様に当てはまる。

上記の問題を解決する手段として、内部空間容積に対するグリースの充填比率を引き上げることが考えられるが、この場合、軸受回転時、特に始動時においてグリースの攪拌抵抗が増大し、軸受の急激な温度上昇を招く恐れがあり、適切ではない。

そこで、密封式軸受において、軸受内部に適切な量のグリースを確保することができる転がり軸受が、例えば、特開２００４−３４６９７２号公報（特許文献１）に記載されている。

同公報に記載されている円筒ころ軸受１１は、図５に示すように、内輪１２と、外輪１３と、内輪１２および外輪１３の間に配置された円筒ころ１４と、円筒ころ１４の間隔を保持する保持器１５と、内輪１２および外輪１３の軸方向両端部に配置される密封シール１６とを備え、外輪１３の外径面および両端面が絶縁材料１７で覆われている。また、密封シール１６は、内輪１２および外輪１３の両端面からコの字型に突出する形状で、止め具１６ａによって外輪１３に固定されている。
特開２００４−３４６９７２号公報

図５に示したような円筒ころ軸受１１の回転時においては、外輪１３および密封シール１６は静止し、軸の回転に伴って内輪１２は回転する。そこで、内輪１２と密封シール１６との接触による密封シール１６の破損を防止するために、内輪１２と密封シール１６との間にはある程度の隙間を設ける必要がある。

この隙間が小さすぎると、密封シール１６の製造誤差等によって、軸受回転中に内輪１２と密封シール１６とが接触する恐れがある。一方、隙間が大きすぎると、グリースの漏洩や外部からの塵埃の侵入を防止することができない。

そこで、この発明の目的は、回転側軌道輪と密封部材との間に適切な隙間を設けることによって、メンテナンス周期を延伸した転がり軸受を提供することである。

この発明に係る転がり軸受は、回転側軌道輪と、非回転側軌道輪と、両軌道輪の間に配置された転動体と、両軌道輪の端面から略コの字型の断面形状で突出するリング形状の密封部材とを備える。そして、密封部材の内径寸法ｄと、密封部材の回転側軌道輪と対面する壁面と回転側軌道輪との隙間δとは、δ／ｄ≦０．０１５の関係を有する。

内輪と密封部材との間の隙間δを上記の範囲内とすることにより、軸受内部に封入したグリースの漏洩や、軸受外部からの塵埃の侵入を有効に防止することができる。その結果、メンテナンス周期を延伸した転がり軸受を得ることができる。

好ましくは、密封部材の内径寸法ｄと、密封部材の回転側軌道輪と対面する壁面と回転側軌道輪との隙間δとは、δ／ｄ≧０．００３の関係を有する。密封部材の密封性能の観点からは、内輪と密封部材との隙間は小さい程よいが、密封部材の製造誤差を考慮すると、δ＝０とすることはできない。そこで、内輪と密封部材との間の隙間δを上記の範囲内とすることにより、密封部材にある程度の製造誤差があっても、軸受回転時に内輪と密封部材とが接触するのを防止することができる。

好ましくは、密封部材は樹脂材料で形成されている。密封部材の材料として、絶縁性能の高い樹脂を用いることにより、鉄道車両主電動機等に使用可能な転がり軸受を得ることができる。

例えば、回転側軌道輪は内輪であり、非回転側軌道輪は外輪である。これにより、例えば、鉄道車両主電動機の回転軸等を支持する軸受として使用する場合に、メンテナンス周期を延伸することができる。

この発明は、内輪と密封部材との間の隙間δを０．００３≦δ／ｄ≦０．０１５の範囲内に設定することにより、メンテナンス周期を延伸した転がり軸受を得ることができる。

図１〜図３を参照して、この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受２１を説明する。

円筒ころ軸受２１は、図２に示すように、回転側軌道輪としての内輪２２と、外径面および両端面に絶縁層２３ａを有する非回転側軌道輪としての外輪２３と、内輪２２および外輪２３の間に配置された転動体としての円筒ころ２４と、円筒ころ２４の間隔を保持する保持器２５と、内輪２２および外輪２３の軸方向両端部からコの字型の断面形状で突出する密封部材としての密封シール２６とを備える。

密封シール２６は、内輪２２および外輪２３の両端面から略コの字型の断面形状で突出するリング形状である。この略コの字型の突出部の内部はグリースポケットとなり、軸受内部に適切な量のグリースを封入することができる。なお、本明細書中「略コの字型」とは、図２に示す密封シール２６のようなコの字型に留まらず、壁面に凹凸が形成されたものや円弧形状等、一部分が他の部分から突出するあらゆる形状を含むものとする。

また、内壁面から突出する堰２７を有し、図３に示すように、堰２７によって円周方向に区切られた複数の分割領域２７ａと、図２に示すように、密封シール２６の開口端側に、隣接する分割領域２７ａの間に連通する連続領域２７ｂと、密封シール２６の壁面の少なくとも１箇所にグリース注入口（図示せず）とを有する。

さらに、図１に示すように、密封シール２６の内輪２２と対面する壁面と内輪２２の軌道面との隙間δは、密封シール２６の内径寸法をｄとすると、０．００３≦δ／ｄ≦０．０１５の範囲内に設定する。

内輪２２と密封シール２６との隙間δを上記範囲内とすることにより、円筒ころ軸受２１のメンテナンス周期を延伸することができる。なお、δ／ｄ≦０．００３とした場合、密封シール２６の製造誤差等により、軸受回転時に内輪２２と密封シール２６とが接触する恐れがある。一方、δ／ｄ≧０．０１５とした場合、軸受内部に封入したグリースの漏洩や、軸受外部からの塵埃の混入を防止することができない。その結果、いずれの場合でも軸受寿命が低下することになる。

なお、図２に示す円筒ころ軸受２１は、内輪２２の密封シール２６と対面する部分が軌道面であるが、両端部に鍔部を有する内輪の場合においては、密封シールの内輪と対面する壁面と内輪の鍔部の外径面との隙間をδと定義するものとする。

また、グリースポケットを複数の分割領域２７ａに区切ることによって、軸受回転時にグリースの粘度が低下した場合でも、各分割領域２７ａに封入したグリースが他の分割領域２７ａに流出するのを防止できるので、均等にグリースを保持することができる。

上記の密封シール２６にグリースを充填する場合、まず密封シール２６の開口端をシール等で密封し、グリース注入口からグリースを注入する。密封シール２６内に注入されたグリースは、まず１つの分割領域２７ａを満たした後、連続領域２７ｂを経由して左右に隣接する分割領域２７ａに移動する。全ての分割領域２７ａがグリースで満たされたら、開口端のシールを外して連続領域２７ｂの余分なグリースを除去する。

このように、隣接する分割領域２７ａの間に連通する連続領域２７ｂを設けることにより、１箇所のグリース注入口から全ての分割領域２７ａにグリースを充填することができる。これにより、密封シール２６の構造およびグリースの充填作業を簡素化することができる。さらに、連続領域２７ｂを密封シール２６の開口端側に設けることにより、過剰に充填されたグリースを容易に除去することができるので、適正な量のグリースを封入することができる。

なお、図３に示す堰２７は、密封シール２６の円周上に均等に設けた例を示したが、これに限ることなく、グリースの偏りを効果的に防止できる位置に重点的に配置してもよく、また、任意の数の堰２７を設けることができる。

また、密封シール２６は、金属をプレス加工して製造してもよいし、金属製の芯金をゴム等の絶縁物質で覆って製造してもよいが、軸受の絶縁性能を向上させる観点からは、樹脂材料を射出成型して製造するのが好ましい。

上記の実施形態においては、円筒ころ軸受２１の例を示したが、これに限ることなく、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受に適用することができる。

また、上記の実施形態においては、外輪の外径面および両端面に絶縁層を有する円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、内輪の内径面および両端面に絶縁層を形成することとしてもよい。内輪内径面は、外輪外径面と比較して溶射面積が小さいので、絶縁物質を内輪内径面に溶射することによって、溶射コストを削減することが可能となる。また、絶縁層が密封シールと軌道輪との接合部に干渉しないので、密封シールの固定方法を簡素なものとすることができる。

さらに、上記実施形態においては、内輪２２を回転側軌道輪、外輪２３を非回転側軌道輪として、外輪２３に密封シール２６を固定した例を示したが、これに限ることなく、この発明は、内輪を非回転側軌道輪、外輪を回転側軌道輪として、内輪に密封シールを固定した軸受の密封シールと外輪との隙間にも適用することができる。

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。

この発明は、鉄道車両主電動機等に使用される転がり軸受に有利に利用される。

この発明の特徴部分を示す図であって、図２のＰ部の拡大図である。 この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受を示す図である。 図２で使用する密封シールの正面図である。 従来の標準的なころ軸受を示す図である。 密封シールを内輪および外輪の端面から突出させて、軸受内部空間を大きくしたころ軸受の例を示す図である。

符号の説明

１，１１，２１ 円筒ころ軸受、２，１２，２２ 内輪，３，１３，２３ 外輪、３ａ，１３ａ，２３ａ 絶縁層、４，１４，２４ 円筒ころ、５，１５，２５ 保持器、１６，２６ 密封シール、１６ 止め具、２７ 堰、２７ａ 分割領域、２７ｂ 連続領域。

Claims (4)

1. 回転側軌道輪と、
   非回転側軌道輪と、
   前記両軌道輪の間に配置された転動体と、
   前記両軌道輪の端面から略コの字型の断面形状で突出するリング形状の密封部材とを備え、
   前記密封部材の内径寸法ｄ、および
   前記密封部材の前記回転側軌道輪と対面する壁面と、前記回転側軌道輪との隙間δは、
   δ／ｄ≦０．０１５
   の関係を有する、転がり軸受。
2. 前記密封部材の内径寸法ｄ、および
   前記密封部材の前記回転側軌道輪と対面する壁面と、前記回転側軌道輪との隙間δは、
   δ／ｄ≧０．００３
   の関係を有する、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記密封部材は、樹脂材料で形成されている、請求項１または２に記載の転がり軸受。
4. 前記回転側軌道輪は、内輪であり、
   前記非回転側軌道輪は、外輪である、請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。

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