JP2009216208A - 軸受装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】密封装置の密封性を高め、軸受内部のグリース中の基油が外部に漏れるのを防止することができる軸受装置の製造方法を提供する。
【解決手段】密封装置が、外輪１１の端部１１ａ内周側に挿入固定された筒状の固定部２３、及びこの固定部２３から外輪１１の外側方向に延び、内外輪間を密封するシール部材を保持する保持部２４を有するシールケース２２を備えた軸受装置の製造方法。このシールケース２２の固定部２３の外周面に、加圧により破壊可能な膜４２に内包された浸透性の高い接着剤４０を塗布する工程、接着剤４０が塗布された固定部２３を端部１１ａ内周側に挿入する工程、及び端部１１ａ内周面に固定部２３の外周面を圧接し、固定部２３の外周面に塗布された接着剤４０の膜４２を破壊して、膜４２から滲出させた接着剤で固定部２３と端部１１ａとを接着する工程とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、鉄道車両等の車軸を支持するために用いられる軸受装置及びその製造方法に関する。

鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受装置としては、例えば、車軸の端部に配置された複列の円すいころ軸受と、この複列の円すいころ軸受の軸方向両端外側に配置された密封装置とを備えた転がり軸受装置がある。
図７は、鉄道車両に用いられる転がり軸受装置の一例を示す部分断面図である。この転がり軸受装置１００は、車軸Ｓに外嵌された内輪１０１と、車両側に固定された外輪１０２と、内外輪１０１，１０２間に配置された円すいころ１０３と、内輪１０１の軸方向一端に当接され車軸Ｓに外嵌された後蓋１０７と、内外輪間を密封するための密封装置１０４とを有している。

密封装置１０４は、外輪に固定されたシールケース１０５と、このシールケース１０５に保持され後蓋１０７との間を密封するシール部材１０６とを有している。シールケース１０５は、外輪１０２の端部１０２ａの内周側に圧入固定された筒状の固定部１０５ａと、この固定部１０５ａから外輪１０２の外側方向に延びるとともにシール部材１０６を外輪１０２の端部１０２ａよりも軸方向外側で保持する筒状の保持部１０５ｂとを有している。
また、固定部１０５ａの端部には、径方向外方に突出した突起部１０５ｃが形成されている。この突起部１０５ｃは、端部１０２ａに形成されたシール溝１０２ｂに係合しており、シールケース１０５の軸方向への移動を規制している（特許文献１参照）。

特開２００３−２６９４７１号公報（図１，図３）

上記転がり軸受装置において、密封装置１０４は、シールケース１０５と後蓋１０７との間をシール部材１０６によって密封するとともに、シールケース１０５と外輪１０２との間を、外輪１０２の端部１０２ａの内周面と、この内周面に圧入された固定部１０５ａの外周面との面接触によって密封している。
しかしながら、シールケース１０５と外輪１０２との間は、上記のように、互いに面接触であるため、例えば、互いの表面粗さの相違等によって、両者の間には微小な隙間が生じてしまうことがある。そのため、軸受装置内部のグリース中の基油が外部に漏れることがあり、この漏れたグリースによって軸受装置の周囲が汚染されるという問題を有している。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、密封装置の密封性を高め、軸受内部のグリース中の基油が外部に漏れるのを防止することができる軸受装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の軸受装置の製造方法は、内輪と、外輪と、前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、前記内外輪間を密封する密封装置とを備え、前記密封装置が、前記外輪の端部内周側に挿入固定された筒状の固定部、及びこの固定部から前記外輪の外側方向に延びるとともに前記内外輪間を密封するシール部材を前記外輪端部よりも軸方向外側で保持する保持部を有するシールケースを備えた軸受装置の製造方法であって、前記シールケースの固定部の外周面に、加圧により破壊可能な膜に内包された浸透性の高い接着剤を塗布する工程、前記接着剤が塗布された前記固定部を前記外輪の端部内周側に挿入する工程、及び前記固定部の外周面を前記外輪の端部内周面に圧接し、前記固定部の外周面に塗布された前記接着剤の前記膜を破壊して、当該膜から滲出させた前記接着剤で前記固定部と前記外輪の端部とを接着する工程を含むことを特徴としている。

本発明の製造方法によれば、先ず、膜に内包された浸透性の高い接着剤をシールケースの固定部の外周面に塗布し、接着剤が塗布されたシールケースの固定部を外輪の端部内周側に挿入している。そして、固定部の外周面を外輪の端部内周面に圧接することによって、固定部の外周面に塗布された接着剤の膜を破壊し、当該膜から滲出させた接着剤でシールケースの固定部と外輪の端部とを接着するようにしている。

この場合、シールケースの固定部の外周面に塗布された接着剤は、その膜によって外部から保護され且つ硬化するのを抑制されており、接着剤が浸透性の高い状態に保たれている。また、固定部の外周面を外輪の端部内周面に圧接することにより接着剤の膜が破壊されるため、まさに接着する箇所ではじめて接着剤が取り出されることになる。これらにより、膜から滲出させた接着剤を、シールケースの固定部と外輪の端部との間に拡散させることができ、その際、シールケースの固定部と外輪の端部との間の隙間が微小であったとしても、接着剤は浸透性の高い状態に保たれているので、かかる微小な隙間に接着剤を浸透させることができる。
そして、隙間に浸透した接着剤は硬化することによって当該隙間を埋めるので、シールケースと外輪との間の密封性を高めることができる。

上記軸受装置の製造方法では、前記接着剤がマイクロカプセルに内包されているのが好ましい。この場合、接着剤は、微少量ずつマイクロカプセルによって保護されているので、取り扱いが容易である。
上記軸受装置の製造方法は、前記接着剤を固定部の外周面に環状に塗布するのが好ましい。この場合、シールケースの固定部を、その全周に亘って外輪の端部に確実に接着することができるとともに、シールケースの固定部と外輪の端部との間の隙間を接着剤が埋めることができる。これによって、シールケースと外輪との間の密封性を全周に亘って確実に高めることができる。

また、本発明の軸受装置は、内輪と、外輪と、前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、前記内外輪間を密封する密封装置とを備え、前記密封装置が、前記外輪の端部内周側に挿入固定された筒状の固定部、及びこの固定部から前記外輪の外側方向に延びるとともに前記内外輪間を密封するシール部材を前記外輪端部よりも軸方向外側で保持する保持部を有するシールケースを備えた軸受装置であって、前記シールケースの固定部の外周面に、加圧により破壊可能な膜に内包された浸透性の高い接着剤からなる接着部を有し、前記接着部は、前記固定部の外周面を前記外輪の端部内周面に圧接する際の圧力によって前記膜が破壊され、当該膜から前記接着剤が滲出して前記固定部と前記外輪の端部とを接着したものであることを特徴としている。

本発明の軸受装置によれば、シールケースの固定部の外周面に、加圧により破壊可能な膜に内包された浸透性の高い接着剤からなる接着部を有し、この接着部は、前記固定部の外周面を外輪の端部内周面に圧接する際の圧力により膜が破壊され、この破壊した膜から接着剤を滲出させたものである。このようにして膜から滲出させた接着剤は、シールケースの固定部と外輪の端部との間に拡散し、その際、シールケースの固定部と外輪の端部との間の隙間が微小であったとしても、接着剤は浸透性の高い状態に保たれているので、かかる微小な隙間に接着剤を浸透させることができる。
そして、隙間に浸透した接着剤は硬化することによって当該隙間を埋めるので、シールケースと外輪との間の密封性を高めることができる。

本発明の軸受装置及びその製造方法によれば、シールケースの固定部と外輪の端部との間に生じる隙間を確実に埋めることができるので、密封装置の密封性を高めることができ、軸受内部のグリース中の基油が外部に漏れるのを防止することができる。

次に、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る製造方法で製造される軸受装置の構成を示す断面図である。この軸受装置１は、鉄道車両の車軸Ｓを備えた車体に対して回転自在に支持するものである。
軸受装置１は、前記鉄道車両の車輪（図示せず）が一体回転可能に固定される車軸Ｓの端部に外嵌固定された複列の円すいころ軸受１０と、この円すいころ軸受１０の両端を密封する一対の密封装置２０と、を有している。また、軸受装置１の両端には、車軸Ｓに一体回転可能に外嵌固定された環状部材３０，３１が配設されている。
円すいころ軸受１０は、車両側に固定される外輪１１と、車軸Ｓに一体回転可能に固定された一対の内輪１２，１３と、これら内外輪間に転動自在かつ複列に配置された転動体としての円すいころ１４，１５と、当該円すいころ１４，１５をそれぞれ保持する保持器１６，１７とを備えている。

外輪１１は、機械構造用合金鋼や、軸受鋼等を用いて円筒状に一体的に形成された部材であり、軸方向両端にそれぞれ形成された端部１１ａの軸方向内側の内周面には、環状のシール溝１１ｂが形成されている。
一対の内輪１２，１３は、機械構造用合金鋼や、軸受鋼等を用いて円筒状に形成された部材であり、車軸Ｓに外嵌固定されている。また、これら一対の内輪１２，１３の相互間には、環状の間座１８が配置されている。
密封装置２０は、外輪１１の各端部１１ａに固定されており、内外輪間１１，１２，１３間を密封するためのシール部材２１と、このシール部材２１を外輪１１の軸方向外側で保持するシールケース２２とを備えている。

環状部材３０，３１のうち、環状部材３０が車軸Ｓの先端部側に、環状部材３１が車軸Ｓの基端部側に配置されている。環状部材３１は、車軸Ｓに形成された段部ｓ１に当接され、軸方向基端部側への移動が規制されている。車軸Ｓの先端部には、ボルト３２によって固定された蓋部材３３が配置されており、この蓋部材３３に環状部材３０が当接されている。そして、ボルト３２で締め付けることによって、軸受装置１及び環状部材３０，３１を蓋部材３３と車軸Ｓの段部ｓ１との間で挟持し、軸受装置１の軸方向位置を保持している。
また、環状部材３０，３１に形成された周溝３０ａ，３１ａと各シールケース２２の先端部との間には、ラビリンス構造が形成されている。

図２は、図１に示される軸受装置１の要部を示す拡大断面図であり、車軸Ｓの基端部側に位置する密封装置２０を示す断面図である。
図２に示されるシールケース２２は、例えば、ＳＰＣＣ等の冷延鋼板をプレス加工することによって形成された部材であり、外輪１１の端部１１ａの内周側に挿入固定された筒状の固定部２３と、この固定部２３から外輪１１の軸方向外側に延びるとともにシール部材２１を端部１１ａの端部よりも軸方向外側で保持する保持部２４と、これら固定部２３及び保持部２４を繋ぐ円環部２５とを有している。

固定部２３の外径は、端部１１ａの内径よりも若干大きく設定され、固定部２３と端部１１ａとが、しまりばめの関係になるようにされている。さらに、固定部２３と端部１１ａとは、後述する接着剤で固着されている。
また、固定部２３の外輪１１側の先端部には、径方向外側に突出した突起２６が設けられている。この突起２６は、外輪１１のシール溝１１ｂに係合され、その外径がシール溝１１ｂの径よりも若干小さく設定されている。
保持部２４の軸方向外側には、縮径され、前述のラビリンス構造を構成する筒部２７が形成されている。
シール部材２１は、保持部２４の内周面に固定保持されており、環状部材３０（３１）の外周面と接触し、内輪１２，１３と外輪１１との間の環状開口を密封している。

図３乃至図５は、軸受装置１の組み立て手順を示す工程図である。この図３乃至図５を参照しつつ、本発明に係る軸受装置の製造方法について説明する。
なお、図３では、シールケース２２の側面が示され、図４及び図５では、外輪１１の端部１１ａ及びシールケース２２の固定部２３の断面が示されている。
先ず、図３（ａ）に示される固定部２３の外周面に、接着剤を環状に塗布し、図３（ｂ）に示されるように、固定部２３の外周面に接着剤からなる環状の接着部４０を形成する。この接着剤は、浸透性の高い接着剤からなり、その外周面には、接着剤が硬化して膜４２が形成されている。なお、本実施の形態では、図３（ｂ）に示されるように、二つの環状の接着部４０が、固定部２３の外周面に互いに軸方向に所定間隔を有して配設されている。

接着剤は、浸透性の高い接着剤からなり、被塗布部表面に塗布すると、その外周面に膜４２が形成され、接着剤の全体が膜４２によって覆われる。
この接着剤としては、例えば、α−シアノアクリレートなどシアノアクリレートを主成分とする瞬間接着剤、又はメタクリル酸エステルモノマー又は（メタ）アクリル酸エステルなどアクリルモノマーを主成分とする嫌気性接着剤を用いることができる。
膜４２は、接着剤が硬化するのを抑制する機能を有している。また、膜４２は、加圧により破壊可能であり、後述する外輪１１の端部１１ａの内周面に固定部２３の外周面を圧接したときの圧力で容易に破壊される。

次に、図４（ａ）に示されるように、固定部２３の突起２６に、径方向内方の押圧力を与え（矢印Ｘ）、突起２６を縮径させ、且つ固定部２３の全体を弾性的に縮径させる。
その後、図４（ｂ）に示されるように、突起２６を端部１１ａの内径側に挿入し、突起２６の外周面を端部１１ａの内周面に当接させる。そして、この状態のまま、突起２６を端部１１ａの奥部に押し込み、固定部２３を端部１１ａの内周側に挿入していく（矢印Ｙ）。
このとき、端部１１ａの内側では、端部１１ａの内周面に当接された突起２６が、径方向外方への移動を規制され、突起２６及び固定部２３の弾性的に縮径された状態が維持される。

また、固定部２３の外周面と端部１１ａの内周面との間には、固定部２３の外周面から径方向外方に突出する突起２６の大きさ分の隙間が形成されている。このため、端部１１ａの内周面に突起２６が当接している間は、固定部２３の外周面に配設された接着部４０が、端部１１ａの内周面に圧接されるようなことがない。
そして、図４（ｃ）に示されるように、突起２６をさらに端部１１ａの奥部へと押し込み、端部１１ａの軸方向内側のシール溝１１ｂの位置まで突起２６を移動させる。
このシール溝１１ｂの位置では、突起２６の径方向外方への移動規制が解除され、突起２６は、固定部２３の弾性復元力によって拡径して、図５（ａ）に示されるように、シール溝１１ｂに係合することになる。

また、固定部２３も、その弾性復元力によって拡径して、その外周面を端部１１ａの内周面に圧接させる。
このとき、固定部２３の外周面に配設された接着部４０が端部１１ａに圧接されるので、接着剤の外表面に形成された膜４２が破られる。そして、破れた膜４２の裂け目から接着剤が滲み出し、固定部２３の外周面と端部１１ａの内周面との間に接着剤が拡散していく。これによって、図５（ｂ）に示されるように、固定部２３の外周面と端部１１ａの内周面との間に生じた微小な隙間ｇに、接着剤を浸透させることができる。なお、図５（ｂ）では、隙間ｇに浸透した接着剤がＡで示されている。そして、浸透した接着剤が硬化することで、固定部２３と端部１１ａとが接着されるとともに、隙間ｇが硬化した接着剤で埋められる。

以上の製造方法によれば、先ず、浸透性の高い接着剤をシールケース２２の固定部２３の外周面に環状に塗布し、この接着剤が環状に塗布されたシールケース２２の固定部２３を外輪１１の端部１１ａ内周側に挿入している。次に、外輪１１の端部１１ａ内周面に固定部２３の外周面を圧接することによって、固定部２３の外周面に環状に塗布された接着剤の外表面に形成される膜４２を破り、当該膜４２の裂け目から滲出させた接着剤でシールケース２２の固定部２３と外輪１１の端部１１ａとを互いの全周に亘って接着するようにしている。

この場合、シールケース２２の固定部２３の外周面に環状に塗布された接着剤は、その外表面に形成された膜４２によって硬化するのを抑制されており、接着剤が浸透性の高い状態に保たれている。また、固定部２３の外周面を外輪１１の端部１１ａ内周面に圧接することにより接着剤の膜４２が破られるため、まさに接着する箇所ではじめて接着剤が取り出されることになる。これらにより、膜４２の裂け目から滲出させた接着剤を、シールケース２２の固定部２３と外輪１１の端部１１ａとの間に全周に亘って拡散させることができ、その際、シールケース２２の固定部２３と外輪１１の端部１１ａとの間の隙間ｇが微小であったとしても、接着剤は浸透性の高い状態に保たれているので、かかる微小な隙間ｇに接着剤を浸透させることができる。
そして、隙間ｇに浸透した接着剤は硬化することによって当該隙間ｇを埋めるので、シールケース２２と外輪１１との間の密封性をより高めることができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。例えば、前述した実施の形態では、二つの環状の接着部４０が固定部２３の外周面に配設された構成を示したが、一つ又は三つ以上の環状の接着部４０が固定部２３の外周面に設置された構成であってもよい。
また、図３（ｂ）に示された連続する環状の接着部４０に代えて、図６に示されるように、所定量の接着剤を膜４２で内包した接着部４０が、固定部２３の外周面の周方向に所定間隔に複数並べて配設された構成としてもよい。接着剤の浸透性に応じて、接着部４０の大きさ、配置及び数を適宜変更することができる。
さらに、接着剤の外表面に硬化により膜４２を形成するのに代えて、予め接着剤を微小なカプセル内に封入したマイクロカプセルを用いることもできる。この場合は、接着剤の取り扱いが容易であり、また、接着剤の硬化時間によってシールケース２２の固定部２３への圧入作業が制約されることがない。

本発明の一実施の形態に係る製造方法で製造される軸受装置の構成を示す断面図である。 図１の軸受装置の要部を示す拡大断面図である。 軸受装置の組み立て手順を示す工程図である。 軸受装置の組み立て手順を示す工程図である。 軸受装置の組み立て手順を示す工程図である。 軸受装置の組み立て手順の変形例に係る接着部の塗布状態を示す断面図である。 鉄道車両に用いられる軸受装置の一例を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 軸受装置
１１ 外輪
１１ａ 端部
１２，１３ 内輪
１４，１５ 円すいころ
２０ 密封装置
２１ シール部材
２２ シールケース
２３ 固定部
２４ 保持部
４０ 接着部
４２ 膜

Claims (3)

1. 内輪と、外輪と、前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、
   前記内外輪間を密封する密封装置とを備え、
   前記密封装置が、前記外輪の端部内周側に挿入固定された筒状の固定部、及びこの固定部から前記外輪の外側方向に延びるとともに前記内外輪間を密封するシール部材を前記外輪端部よりも軸方向外側で保持する保持部を有するシールケースを備えた軸受装置の製造方法であって、
   前記シールケースの固定部の外周面に、加圧により破壊可能な膜に内包された浸透性の高い接着剤を塗布する工程、前記接着剤が塗布された前記固定部を前記外輪の端部内周側に挿入する工程、及び前記固定部の外周面を前記外輪の端部内周面に圧接し、前記固定部の外周面に塗布された前記接着剤の前記膜を破壊して、当該膜から滲出させた前記接着剤で前記固定部と前記外輪の端部とを接着する工程
   を含むことを特徴とする軸受装置の製造方法。
2. 前記接着剤がマイクロカプセルに内包されている請求項１に記載の軸受装置の製造方法。
3. 内輪と、外輪と、前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、
   前記内外輪間を密封する密封装置とを備え、
   前記密封装置が、前記外輪の端部内周側に挿入固定された筒状の固定部、及びこの固定部から前記外輪の外側方向に延びるとともに前記内外輪間を密封するシール部材を前記外輪端部よりも軸方向外側で保持する保持部を有するシールケースを備えた軸受装置であって、
   前記シールケースの固定部の外周面に、加圧により破壊可能な膜に内包された浸透性の高い接着剤からなる接着部を有し、前記接着部は、前記固定部の外周面を前記外輪の端部内周面に圧接する際の圧力によって前記膜が破壊され、当該膜から前記接着剤が滲出して前記固定部と前記外輪の端部とを接着したものであることを特徴とする軸受装置。

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