JP2009250393A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】僅かなグリースの漏洩をも抑制することができる転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】転がり軸受装置１は、内輪１２，１３及びその両端にそれぞれ配置された環状部材３０，３１からなる内輪部材と、外輪１１と、内外輪間に転動自在に配置された円錐ころ１４と、外輪１１端部に設けられ、内外輪間を密封するオイルシール２１を保持しているシールケース２２とを備えている。環状部材３０，３１の外周面３０ａ，３１ａには、径方向外側に突出して、円錐ころ１４側からオイルシール２１側に流動したグリースを遠心力によって円錐ころ１４側に逆流させる突起部４０が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両の車軸などを支持する転がり軸受装置に関する。

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錐ころ軸受と、この複列の円錐ころ軸受の軸方向両端外側に配置されたオイルシールとを備えた転がり軸受装置がある。
このような従来の転がり軸受装置のオイルシールは、外輪の端部に固定された筒状のシールケースの内部に設けられており、相対回転する内輪側の回転部材の外周面に摺接するシールリップを有している。オイルシールは、このシールリップによって内外輪間を密封し、外部からの水分が軸受装置内に侵入したり、軸受装置内部のグリースが外部に洩れるのを防止するように構成されていた。

特開２００３−２６９４７１号公報（図１，図３）

上記従来例の転がり軸受装置は、オイルシールが有するシールリップによって内外輪間を密封しているが、このシールリップは回転部材の外周面に対する摺接によって密封しているため、その構造上、完全に密封することは困難であり、例えば、オイルシールの密封性を越える過剰な量のグリースが当該オイルシールに到達すると、僅かながらグリースや当該グリースから分離した油分が外部へ漏洩する場合があった。
ところで近年、環境保護や、製品の整備性又は美観の観点から、製品品質の要求が高まっており、転がり軸受装置においては、グリースや当該グリースから分離した油分を僅かにでも外部に漏洩させない方策が求められていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、グリースや当該グリースから分離した油分が僅かにでも漏洩するのを抑制することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、回転体に固定された内輪部材と、前記内輪部材と同軸に配置された外輪と、前記内輪部材及び外輪の間に転動自在に配置された転動体と、前記外輪の端部に設けられ、当該外輪の端部を密封しているシール部材を前記外輪の端面よりも軸方向外側で保持している筒状のシールケースと、を備え、前記内輪部材及び前記外輪と、前記転動体との間が潤滑剤で潤滑されている転がり軸受装置において、前記シール部材と前記転動体との間における前記内輪部材の外周面には、径方向外側に突出して、前記転動体側から前記シール部材側に流動した前記潤滑剤を遠心力によって前記転動体側に逆流させる環状の突起部が形成されていることを特徴としている。

上記のように構成された転がり軸受装置によれば、シール部材側に流動したグリース等の潤滑剤を遠心力によって前記転動体側に逆流させる突起部を設けたので、シール部材にまで到達するグリースの量を大幅に減少させることができる。このため、シール部材の密封性を越える過剰な量のグリースが当該シール部材に到達するのを防止することができ、この結果、シール部材からグリースや当該グリースから分離した油分が僅かにでも外部に漏洩するのを抑制することができる。

また、前記突起部は、エラストマ材料又は樹脂材料を用いて、前記内輪部材に対して一体的に形成されたものであることが好ましく、この場合、例えば、旋削等によって内輪部材と一体に突起部を形成した場合と比較して、突起部の形成が容易とでき、かつ突起部を軽量なものとできる。

本発明の転がり軸受装置によれば、グリースや当該グリースから分離した油分が僅かにでも漏洩するのを抑制することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る鉄道車両用の転がり軸受装置の構成を示す断面図である。この転がり軸受装置１は、鉄道車両の車軸Ｓを車体に対して回転自在に支持するものである。

図１において、転がり軸受装置１は、前記鉄道車両の車輪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錐ころ軸受１０と、この円錐ころ軸受１０の両端を密封する一対の密封装置２０と、を有している。
円錐ころ軸受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錐ころ１４，１５と、円錐ころ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、その内周面には、一対の外輪軌道１１ａ，１１ｂが設けられている。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。内輪１２，１３の外周面には、それぞれ、上記の外輪軌道１１ａ，１１ｂに対向する内輪軌道１２ａ，１３ａが設けられている。外輪軌道１１ａ，１１ｂと、内輪軌道１２ａ，１３ａとの間には、上述の円錐ころ１４，１５が転動自在に配置されており、外輪１１及び内輪１２，１３は、互いに相対回転自在である。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の軸方向両端に固定されており、外輪１１の端部を密封するシール部材としてのオイルシール２１と、このオイルシール２１を保持しているシールケース２２とを備えている。
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環状の部材であり、外輪１１の端部に内嵌固定されるとともにオイルシール２１を外輪１１の端面よりも軸方向外側で保持している。

内輪１２，１３それぞれの外端側には、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、内輪１２，１３に当接した状態で配置されており、これら環状部材３０，３１は、内輪１２，１３とともに、内輪部材を構成している。
環状部材３０，３１は、シールケース２２によってその外周側が覆われている。また、環状部材３０，３１の外周面３０ａ，３１ａには、オイルシール２１が有する、後述するシールリップが摺接している。すなわち、オイルシール２１は、外輪１１と、環状部材３０，３１との間を密封することで、内輪１２，１３と外輪１１との間の環状開口を密封している。密封装置２０は、このオイルシール２１によって、内外輪１１，１２，１３と、円錐ころ１４との間を潤滑するための潤滑剤であるグリースが外部に漏洩するのを防止している。
また、環状部材３０の外周面３０ａにおける内輪１２側の端部、及び、環状部材３１の外周面３１ａにおける内輪１３側の端部それぞれには、径方向外側に突出した環状の突起部４０が形成されている。この突起部４０の詳細については、後に詳述する。

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に形成されている段部ｓ１に当接しており、軸方向基端側への移動が規制されている。さらに、車軸Ｓの先端側には、環状部材３０に当接した環状の固定部材５０、及び、車軸Ｓの先端面を覆うカバー部材５１が配置されている。固定部材５０は、内周面に雌ねじが形成されており、車軸Ｓの先端部に形成された雄ねじ部ｓ２に螺合することで固定されており、転がり軸受装置１及びその両端に配置された環状部材３０，３１を車軸Ｓの段部ｓ１との間で挟持し、転がり軸受装置１の軸方向位置を保持している。

また、固定部材５０、及び車軸Ｓの基端部側に配置されている環状部材３１には、それぞれ、円錐ころ軸受１０側に開口するとともに、シールケース２２の先端に形成された筒部２２ａが挿入されている環状溝部５０ａ，３１ｂが形成されている。この環状溝部５０ａ，３１ｂと、これに挿入されている筒部２２ａとは、ラビリンスシールを構成しており、シールケース２２と、環状部材３０，３１との間の密封性をより高めている。

次に、環状部材３０，３１に形成された突起部４０について説明する。
図２は、図１中、車軸Ｓの先端部側に位置する環状部材３０及び突起部４０を拡大して示す断面図である。ここで、車軸Ｓの先端部側に位置する環状部材３０、及び、車軸Ｓの基端部側に位置する環状部材３１にそれぞれ形成されている突起部４０は、共に同じ構成であるので、以下では、先端部側に位置する環状部材３０及び突起部４０についてのみ説明する。
図２中、密封装置２０のシールケース２２に保持されているオイルシール２１は、環状の芯金２１ａに固定された環状のシールリップ２１ｂを有している。シールリップ２１ｂは、ゴム等の弾性材料よりなり、芯金２１ａに加硫接着によって一体に形成されている。シールリップ２１ｂの先端は、上述のように環状部材３０の外周面３０ａに摺接しており、内外輪間を密封している。

環状部材３０の外周面３０ａ端部に形成された突起部４０は、ゴム等のエラストマ材料を用い、インサート成型によって環状部材に対して一体的に形成固定されている。また、突起部４０は、環状部材３０の外周面３０ａにおける内輪１２側の端部に設けられることで、オイルシール２１と、円錐ころ１４との間に配置されている。
突起部４０は、上述のように径方向外側に突設されるとともに、断面形状がほぼ台形形状で環状部材３０の周方向に沿って環状に形成されている。また、突起部４０は、円錐ころ１４側に傾倒して形成されており、軸方向両側の端面４０ａが、円錐ころ１４側に傾倒して形成されている。

ここで、円錐ころ軸受１０を潤滑するためのグリースは、オイルシール２１側に流動することで、突起部４０が設けられている円錐ころ１４とオイルシール２１との間に流入するが、この流入したグリースが突起部４０に付着すると、付着したグリースは、遠心力によって突起部４０の基端から先端に向かって当該突起部４０の両端面４０ａを伝い流れて径方向外側に振り切られる。
このとき、突起部４０は、その両端面４０ａが円錐ころ１４側に傾倒して形成されているので、突起部４０の先端から振り切られるグリースは、図２に示すように、円錐ころ１４の方向、すなわち円錐ころ軸受１０内部に向けて振り切られる。
突起部４０が形成された環状部材３０の外周側を覆っているシールケース２２及び外輪１１と、突起部４０との間には、上記のように突起部４０の先端から円錐ころ軸受１０内部に向けて振り切られるグリースを、円錐ころ軸受１０の内部側に導くための空間Ａが確保されている。空間Ａは、突起部４０の径方向外側、及び軸方向前後に確保されており、突起部４０の先端から外輪１１の内周面、及び円錐ころ１４に向かって振り切られたグリースが円錐ころ軸受１０内部に到達するのを妨げられないようにすることで、グリースを円錐ころ軸受１０内部に導くことができる。

このように、上記構成の転がり軸受装置１では、環状部材３０（３１）におけるオイルシール２１と円錐ころ１４との間には、空間Ａを確保した状態で、突起部４０が形成されているので、オイルシール２１側に流動することで突起部４０に付着したグリースを転がり軸受１０の内部に向けて振り切ることができ、グリースを円錐ころ１４側（転がり軸受１０の内部側）に逆流させることができる。

本実施形態の転がり軸受装置１によれば、オイルシール２１側に流動したグリースを、突起部４０によって円錐ころ１４側へ逆流させることができるので、オイルシール２１にまで到達するグリースの量を大幅に減少させることができる。このため、オイルシール２１の密封性を越える過剰な量のグリースが当該オイルシール２１に到達するのを防止することができ、この結果、オイルシール２１からグリースや当該グリースから分離した油分が僅かにでも外部に漏洩するのを抑制することができる。

また、本実施形態において、突起部４０は、ゴム等のエラストマ材料を用いて、環状部材３０に対して一体的に形成されたものであるので、例えば、旋削等によって環状部材３０と一体に突起部４０を形成した場合と比較して、当該突起部４０の形成が容易とでき、かつ突起部４０を軽量なものとできる。
また、突起部４０の形成が容易なので、当該突起部４０の形状の自由度が高まる。また、突起部４０が軽量なものとすることで、車軸Ｓの回転動作に対する影響を極力抑えることができる。
また、本実施形態では、突起部４０を環状部材３０に対して一体的に形成したが、突起部４０と、環状部材３０とを別部材として形成し、突起部４０を環状部材３０に外嵌固定することもできる。
突起部４０を形成する材料としては、上記実施形態にて示したゴム等のエラストマ材料の他、プラスチック等の樹脂材料を用いて形成することもできる。この場合においても、上記同様、突起部４０の形成が容易とでき、かつ突起部４０を軽量なものとできる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態の突起部４０の断面形状は、ほぼ台形形状としたが、これに限定されるものではなく、例えば、三角形状や、五角形状等、両端面４０ａが円錐ころ１４側に傾倒していれば、いかなる形状であってもよい。なお、図３に示すように、突起部４０の先端を先鋭にしてもよく、この場合、遠心力によって突起部４０の基端から先端に向かって端面４０ａを伝い流れるグリースが振り切られ易くなる。

本発明の一実施形態に係る鉄道車両用の転がり軸受装置の構成を示す断面図である。 図１中、車軸の先端部側に位置するシールケース及び環状部材を拡大して示す断面図である。 突起部の他の態様を示した断面図である。

符号の説明

１ 転がり軸受装置
１１ 外輪
１１ｃ 端面
１２，１３ 内輪（内輪部材）
１４，１５ 円錐ころ（転動体）
２１ オイルシール（シール部材）
２２ シールケース
３０，３１ 環状部材（内輪部材）
３０ａ，３１ａ 外周面
４０ 突起部

Claims (2)

1. 回転体に固定された内輪部材と、
   前記内輪部材と同軸に配置された外輪と、
   前記内輪部材及び外輪の間に転動自在に配置された転動体と、
   前記外輪の端部に設けられ、当該外輪の端部を密封しているシール部材を前記外輪の端面よりも軸方向外側で保持している筒状のシールケースと、を備え、
   前記内輪部材及び前記外輪と、前記転動体との間が潤滑剤で潤滑されている転がり軸受装置において、
   前記シール部材と前記転動体との間における前記内輪部材の外周面には、径方向外側に突出して、前記転動体側から前記シール部材側に流動した前記潤滑剤を遠心力によって前記転動体側に逆流させる環状の突起部が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記突起部は、エラストマ材料又は樹脂材料を用いて、前記内輪部材に対して一体的に形成されたものである請求項１に記載の転がり軸受装置。

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