JP2011256965A - Bearing device for axle of railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両の車軸用軸受装置に関する。 The present invention relates to a bearing device for an axle of a railway vehicle.
図13に、公知の鉄道車両の車軸用軸受装置を示す。同図に示す車軸用軸受装置100は、転がり軸受110と、転がり軸受110の軸方向両側に配設され、転がり軸受110の内輪111を軸方向に挟持した前蓋102および後蓋103と、転がり軸受110の一端および他端にそれぞれ配設されたシール装置120,120とを備える。転がり軸受110は、いわゆる複列円すいころ軸受であり、鉄道車両の車軸101に固定された内輪111と、鉄道車両の軸箱(図示せず)に固定された外輪112と、内輪111と外輪112の軌道面間に複列配置された転動体としての円すいころ113と、円すいころ113を円周方向所定間隔で保持する保持器114とを備える。
FIG. 13 shows a known axle bearing device for a railway vehicle. An axle bearing
車軸101の基端側に配設されたシール装置120は、外輪112の端部内径に固定されたシールケース121、およびシールケース121の内周に固定されたシール部材122からなる外輪側シール部材と、後蓋103とで構成される。詳しくは、図13中の拡大図に示すように、シール部材122の内径端部に設けたシールリップ122a,122bを後蓋103の外径面に接触させることで構成した接触シールと、シールケース121の先端121aを後蓋103の端面に設けた環状溝103aに隙間を介して嵌合させることで構成した非接触シール(ラビリンスシール)とで内外輪111,112間の開口部がシールされる。車軸101の先端側に配設されたシール装置120も、実質的にこれと同様の構成である。これにより、転がり軸受110の内部空間(内輪111と外輪112との間に形成される環状空間)に充填したグリース等の潤滑剤の外部漏洩や、軸受内部空間への塵埃等の異物浸入が可及的に防止される(以上、例えば特許文献1を参照)。
The
上記のような接触シール構造を有するシール装置は、軸受装置の密封性を高めるうえで好適である。しかしながら、接触シールは、相手側部材(図13に示す例では蓋部材)との摺接を伴うシール構造である関係上、軸受温度の不当上昇や軸受トルクの増大を招来し易いという問題があり、このような問題は、車軸の回転速度が高速化するにつれて顕著に現れる。近年、種々の鉄道会社において運行速度の高速化が検討されていることから、軸受温度の不当上昇や軸受トルクの増大といった問題を解消しつつも、高いシール性を確保することが求められている。 The sealing device having the contact seal structure as described above is suitable for improving the sealing performance of the bearing device. However, the contact seal has a problem that it tends to cause an unreasonable increase in bearing temperature and an increase in bearing torque because of the seal structure with sliding contact with the counterpart member (the cover member in the example shown in FIG. 13). Such a problem becomes conspicuous as the rotational speed of the axle increases. In recent years, various railway companies have been considering increasing the operation speed, so that it is required to secure high sealing performance while solving problems such as an unreasonable rise in bearing temperature and an increase in bearing torque. .
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鉄道車両の車軸用軸受装置において、低トルク化および低発熱化を図りつつ、高いシール性能を確保することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to ensure high sealing performance while achieving low torque and low heat generation in an axle bearing device for a railway vehicle. is there.
上記の目的を達成すべく創案された本発明に係る鉄道車両の車軸用軸受装置は、鉄道車両の車軸に固定された内輪と、鉄道車両の軸箱に固定された外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に配置された複列の転動体とを備えたものにおいて、内輪と外輪との間の開口部を、軸受内部側から軸受外部側に向けて順に連設した第1軸方向ラビリンス、第1径方向ラビリンスおよび第2軸方向ラビリンスを少なくとも有するラビリンスシールによりシールし、第2軸方向ラビリンスを、第1軸方向ラビリンスの外径側に配置すると共に、第1軸方向ラビリンスを、外輪に取り付けた外輪側シール部材と内輪に一体的に設けた軸方向に延びる延長部との間に形成したことを特徴とする。なお、本発明でいう軸受内部側および軸受外部側とは、それぞれ、ラビリンスシールの大気開口部に対して相対的に離反する側および近接する側をいう。 A railway vehicle axle bearing device according to the present invention, which was created to achieve the above object, includes an inner ring fixed to an axle of the railway vehicle, an outer ring fixed to an axle box of the railway vehicle, and a raceway surface of the inner ring. In which the openings between the inner ring and the outer ring are sequentially arranged from the bearing inner side toward the bearing outer side. A labyrinth seal having at least one axial labyrinth, a first radial labyrinth, and a second axial labyrinth is sealed, and the second axial labyrinth is disposed on the outer diameter side of the first axial labyrinth. The labyrinth is formed between an outer ring side seal member attached to the outer ring and an axially extending portion provided integrally with the inner ring. In the present invention, the bearing inner side and the bearing outer side refer to a side relatively away from and an adjacent side to the atmospheric opening of the labyrinth seal.
上記のように、本発明に係る鉄道車両の車軸用軸受装置では、内外輪間の開口部がラビリンスシール(非接触シール)でシールされることから、接触シールと非接触シールとを併用することで内外輪間の開口部をシールする図13に示す従来のシール構造に比べて、低トルク化および低発熱化を達成することができる。また、ラビリンスシールは、軸受内部側から軸受外部側に向けて順に連設された第1軸方向ラビリンス、第1径方向ラビリンスおよび第2軸方向ラビリンスを少なくとも有し、第2軸方向ラビリンスは、第1軸方向ラビリンスの外径側に配置される。このような構成によれば、ラビリンスシール内に異物が浸入した場合であっても、浸入した異物は、車軸が回転するのに伴って第1径方向ラビリンス内に作用する遠心力により、軸受外部側の第2軸方向ラビリンスに押し戻される。そのため、軸受内部側に位置する第1軸方向ラビリンスには異物が到達し難く、従って軸受内部空間への異物浸入が可及的に防止される。 As described above, in the bearing device for an axle of a railway vehicle according to the present invention, the opening between the inner and outer rings is sealed with the labyrinth seal (non-contact seal), so that the contact seal and the non-contact seal are used in combination. Thus, lower torque and lower heat generation can be achieved as compared with the conventional seal structure shown in FIG. 13 that seals the opening between the inner and outer rings. The labyrinth seal has at least a first axial labyrinth, a first radial labyrinth, and a second axial labyrinth that are sequentially arranged from the bearing inner side toward the bearing outer side, and the second axial labyrinth is: It arrange | positions at the outer-diameter side of a 1st axial labyrinth. According to such a configuration, even if foreign matter has entered the labyrinth seal, the foreign matter that has entered the outside of the bearing due to the centrifugal force acting in the first radial labyrinth as the axle rotates. Is pushed back into the second axial labyrinth on the side. For this reason, it is difficult for foreign matter to reach the first axial labyrinth located on the inner side of the bearing, and therefore foreign matter intrusion into the bearing inner space is prevented as much as possible.
また、ラビリンスシールのシール性能は、ラビリンスシールを構成する各ラビリンス(隙間)の幅精度によって左右されるが、例えばラビリンスシールを構成するラビリンスの全てを、外輪に取り付けられる外輪側シール部材と、転がり軸受とは別に設けられる部材(例えば蓋部材)との間に形成した場合には、ラビリンスの幅精度を高めることが難しくなる。これに対して本発明では、第1軸方向ラビリンスが、外輪に取り付けた外輪側シール部材と内輪に一体的に設けた延長部との間に形成されることから、少なくとも第1軸方向ラビリンスの幅精度は容易に高めることができ、しかも第1軸方向ラビリンスの軸方向寸法を十分に確保することができる。従って、本発明によれば、この種の車軸用軸受装置の低トルク化および低発熱化を達成しつつ、高いシール性能を安定的に確保することができる。 The labyrinth seal sealing performance depends on the width accuracy of each labyrinth (gap) constituting the labyrinth seal. For example, all of the labyrinth constituting the labyrinth seal and the outer ring side seal member attached to the outer ring are rolled. When it is formed between a member (for example, a lid member) provided separately from the bearing, it is difficult to increase the labyrinth width accuracy. On the other hand, in the present invention, the first axial labyrinth is formed between the outer ring side seal member attached to the outer ring and the extension provided integrally with the inner ring. The width accuracy can be easily increased, and the axial dimension of the first axial labyrinth can be sufficiently secured. Therefore, according to the present invention, it is possible to stably ensure high sealing performance while achieving low torque and low heat generation of this type of axle bearing device.
上記構成において、ラビリンスシールは、第2軸方向ラビリンスの軸受外部側の端部から外径側に延びた第2径方向ラビリンスをさらに有するものとすることができる。このような構成によれば、車軸回転時には、車軸の回転に伴って第2径方向ラビリンスに作用する遠心力によってラビリンスシールへの異物浸入が効果的に防止される。また、ラビリンスシール(第2径方向ラビリンス)に異物が浸入しても、上記遠心力により異物が軸受外部側に押し戻される。従って、更なるシール性能の向上を図ることができる。 In the above configuration, the labyrinth seal may further include a second radial labyrinth extending from the end of the second axial labyrinth on the bearing outer side to the outer diameter side. According to such a configuration, when the axle rotates, foreign matter intrusion into the labyrinth seal is effectively prevented by the centrifugal force acting on the second radial labyrinth as the axle rotates. Even if foreign matter enters the labyrinth seal (second radial labyrinth), the foreign matter is pushed back to the outside of the bearing by the centrifugal force. Therefore, it is possible to further improve the sealing performance.
上記構成において、第1軸方向ラビリンスを形成する対向二面の少なくとも一方に、第1軸方向ラビリンスの隙間幅を部分的に縮小させる環状突起を設けても良い。これに加え、若しくはこれに替えて、第2軸方向ラビリンスを形成する対向二面の少なくとも一方に、第2軸方向ラビリンスの隙間幅を部分的に縮小させる環状突起を設けても良い。このようにすれば、ラビリンスシールのシール性能が一層高まり、軸受内部空間への異物浸入が一層効果的に防止される。 In the above configuration, an annular protrusion that partially reduces the gap width of the first axial labyrinth may be provided on at least one of the two opposing surfaces that form the first axial labyrinth. In addition to this, or instead of this, an annular protrusion for partially reducing the gap width of the second axial labyrinth may be provided on at least one of the two opposing surfaces forming the second axial labyrinth. In this way, the sealing performance of the labyrinth seal is further enhanced, and foreign matter intrusion into the bearing internal space is more effectively prevented.
以上の構成において、ラビリンスシールの経路上に、軸受内部側の端部が内外輪間の開口部とは非連通の分岐部を設けることができる。係る構成によれば、ラビリンスシール内に浸入した異物の少なくとも一部を分岐部で捕捉することができるので、軸受内部空間への異物浸入防止を図るうえで有効となる。この分岐部は、例えば、第2径方向ラビリンスの内径端部から内径側に延びた環状空間で構成することができる。このようにすれば、分岐部にて捕捉された異物が、車軸の回転に伴って作用する遠心力により、さらにはその自重により、第2径方向ラビリンスを介して軸受外部に円滑に排出される。 In the above configuration, a branch portion where the end on the bearing inner side is not in communication with the opening between the inner and outer rings can be provided on the path of the labyrinth seal. According to such a configuration, at least a part of the foreign matter that has entered the labyrinth seal can be captured by the branch portion, which is effective in preventing foreign matter from entering the internal space of the bearing. This branch part can be comprised by the annular space extended to the internal diameter side from the internal diameter end part of the 2nd radial direction labyrinth, for example. In this way, the foreign matter captured at the branching portion is smoothly discharged to the outside of the bearing through the second radial labyrinth due to the centrifugal force acting with the rotation of the axle and further due to its own weight. .
本発明に係る車軸用軸受装置は、内輪の軸方向端部側に配設された蓋部材と、この蓋部材との間に上記の分岐部を形成する分岐部形成部材とをさらに備えるものとすることができる。分岐部形成部材は、内輪の端面と蓋部材の端面との間に介設された環状部と、環状部の外径端部から蓋部材の外径面に沿って軸方向に延びる筒状部とを有するものとすることができる。そして、蓋部材の外径面と分岐部形成部材の筒状部の内径面との間に、弾性材料からなる弾性部を圧縮状態で介在させることにより、蓋部材を車軸に締結することができる。このようにすれば、上記の機能を奏する分岐部を容易に形成しつつ、車軸に対する蓋部材の固定力を増すことができる。弾性部は、分岐部形成部材および蓋部材とは別体に設けても良いし、分岐部形成部材又は蓋部材と一体的に設けても良い。 The axle bearing device according to the present invention further includes a lid member disposed on the axial end portion side of the inner ring, and a branch portion forming member that forms the above-described branch portion between the lid member and the lid member. can do. The branch portion forming member includes an annular portion interposed between the end surface of the inner ring and the end surface of the lid member, and a cylindrical portion extending in the axial direction from the outer diameter end portion of the annular portion along the outer diameter surface of the lid member. It can have. The lid member can be fastened to the axle by interposing an elastic portion made of an elastic material in a compressed state between the outer diameter surface of the lid member and the inner diameter surface of the cylindrical portion of the branch portion forming member. . In this way, it is possible to increase the fixing force of the lid member with respect to the axle while easily forming the branch portion having the above function. The elastic portion may be provided separately from the branch portion forming member and the lid member, or may be provided integrally with the branch portion forming member or the lid member.
分岐部形成部材は車軸に嵌合固定しても良いし、分岐部形成部材に、環状部の内径端部から軸方向に延びる小径筒状部を設け、この小径筒状部を内輪の内径面に嵌合するようにしても良い。 The branch portion forming member may be fitted and fixed to the axle, or the branch portion forming member is provided with a small diameter cylindrical portion extending in the axial direction from the inner diameter end of the annular portion, and the small diameter cylindrical portion is provided on the inner diameter surface of the inner ring. You may make it fit in.
ラビリンスシールに、第1軸方向ラビリンスの軸受内部側の端部から外径側に延びた第3径方向ラビリンスをさらに設ければ、転がり軸受の内部空間に充填される潤滑剤の外部漏洩防止効果が高められる。第3径方向ラビリンスは、外輪側シール部材と内輪との間に形成することができ、このようにすれば、第3径方向ラビリンスの幅精度を容易に高めることができるので、高いシール性能を確保することができる。 If the labyrinth seal is further provided with a third radial labyrinth extending from the end on the bearing inner side of the first axial labyrinth to the outer diameter side, the effect of preventing external leakage of the lubricant filled in the internal space of the rolling bearing Is increased. The third radial labyrinth can be formed between the outer ring side seal member and the inner ring, and in this way, the width accuracy of the third radial labyrinth can be easily increased, so that high sealing performance is achieved. Can be secured.
また、ラビリンスシールは、第3径方向ラビリンスの外径端部から軸方向に延びた第3軸方向ラビリンスと、第3軸方向ラビリンスの軸受内部側の端部から外径側に延びた第4径方向ラビリンスとをさらに有するものとすることもでき、このようにすれば、軸受内部空間に充填された潤滑剤の外部漏洩防止効果が一層高められる。第3軸方向ラビリンスおよび第4径方向ラビリンスを、外輪側シール部材と内輪に取り付けた第1内輪側シール部材との間に形成すれば、これら第3軸方向ラビリンスおよび第4径方向ラビリンスの幅精度を容易に高めることができる。 The labyrinth seal includes a third axial labyrinth extending in the axial direction from the outer diameter end of the third radial labyrinth, and a fourth extending from the end on the bearing inner side of the third axial labyrinth to the outer diameter side. A radial labyrinth can be further provided, and in this way, the effect of preventing external leakage of the lubricant filled in the bearing internal space is further enhanced. If the third axial labyrinth and the fourth radial labyrinth are formed between the outer ring side seal member and the first inner ring side seal member attached to the inner ring, the widths of these third axial labyrinth and fourth radial labyrinth The accuracy can be easily increased.
以上の構成において、第1軸方向ラビリンス、第1径方向ラビリンスおよび第2軸方向ラビリンスを、外輪側シール部材と内輪の延長部に取り付けた第2内輪側シール部材との間に形成するようにすれば、これらのラビリンスの幅精度を容易に高めることができ、望ましい。また、この第2内輪側シール部材で、分岐部形成部材の外径面を拘束することもできる。 In the above configuration, the first axial labyrinth, the first radial labyrinth, and the second axial labyrinth are formed between the outer ring side seal member and the second inner ring side seal member attached to the extension portion of the inner ring. In this case, the width accuracy of these labyrinths can be easily increased, which is desirable. In addition, the outer diameter surface of the branch portion forming member can be constrained by the second inner ring side seal member.
車軸用軸受装置が蓋部材を備えるものである場合、ラビリンスシールは、外輪側シール部材と蓋部材との間に形成され、第2径方向ラビリンスの外径端部から軸方向に延びた第4軸方向ラビリンスと、該第4軸方向ラビリンスの軸受外部側の端部から外径側に延びた第5径方向ラビリンスとをさらに有するものとすることができる。 When the axle bearing device includes a lid member, the labyrinth seal is formed between the outer ring side seal member and the lid member, and extends in the axial direction from the outer diameter end of the second radial labyrinth. It may further include an axial labyrinth and a fifth radial labyrinth extending from the end of the fourth axial labyrinth on the bearing outer side to the outer diameter side.
以上に示すように、本発明によれば、鉄道車両の車軸用軸受装置において、低トルク化および低発熱化を図りつつ、高いシール性能を確保することができる。これにより、鉄道車両の運行速度の高速化にも貢献し得る軸受構造とすることができる。 As described above, according to the present invention, in a bearing device for an axle of a railway vehicle, high sealing performance can be ensured while reducing torque and heat generation. Thereby, it can be set as the bearing structure which can contribute also to the increase in the operating speed of a rail vehicle.
以下、本発明の実施の形態を図1〜図12に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の第1実施形態に係る車軸用軸受装置1の全体構造を示す含軸断面図である。同図に示す車軸用軸受装置1は、鉄道車両の車軸2を回転自在に支持するものであって、車軸2の外周に取り付けられた転がり軸受3と、一対のシール装置10,10と、転がり軸受3の軸方向両側に配設された蓋部材(前蓋8および後蓋9)とを主要な構成として備える。
FIG. 1 is a shaft-containing cross-sectional view showing the overall structure of an axle bearing device 1 according to a first embodiment of the present invention. An axle bearing device 1 shown in FIG. 1 rotatably supports an
転がり軸受3は、いわゆる複列円すいころ軸受であり、複列の内側軌道面4a,4aを有し、車軸2の外周に固定された内輪4と、複列の外側軌道面5a,5aを有し、鉄道車両の軸箱(図示せず)に固定された外輪5と、内外輪4,5の軌道面4a,5a間に配置された転動体としての円すいころ6と、円すいころ6の各列を円周方向所定間隔で保持する一対の保持器7,7とを備える。図示例では、一対の分割内輪を軸方向に突き合わせることで内輪4を構成しているが、内輪4として、一対の分割内輪の間に間座(スペーサ)を介在させたものや、単一部材で構成されたものを用いることもできる。
The rolling
前蓋8は、車軸2の先端面2aに締結したボルト部材Bにより車軸2に固定され、後蓋9は、車軸2に設けた肩面2bと軸方向で係合するようにして車軸2に固定されている。内輪4と前蓋8との間、および内輪4と後蓋9との間には、分岐部形成部材として機能する中間部材30,30がそれぞれ配設されている。車軸2の先端側(図1中左側)に配設された中間部材30は、内輪4および前蓋8の端面に対して隙間無く密着し、また、車軸2の基端側(図1中右側)に配設された中間部材30は、内輪4および後蓋9の端面に対して隙間無く密着している。以上の構成から、車軸2に対する転がり軸受3(内輪4)の軸方向相対位置が決定付けられ、また、車軸2に対する転がり軸受3の軸方向相対移動が規制される。なお、中間部材30の構成や機能については後に詳述する。
The
図2に、車軸2の基端側に配設されたシール装置10の近傍を拡大して示す。シール装置10は、外輪5に取り付けられた外輪側シール部材11と、車軸2に取り付けられた内輪4、後蓋9および中間部材30とで主要部が構成され、これらの部材の協働で形成したラビリンスシールLsにより転がり軸受3の一端開口部をシールする。これにより、軸受内部空間(内輪4と外輪5との間に形成される環状空間)に充填されたグリース等の潤滑剤の外部漏洩や、軸受内部空間への異物浸入が可及的に防止される。ラビリンスシールLsは、軸受内部側(ラビリンスシールLsの大気開口部から離反した側)から軸受外部側(ラビリンスシールLsの大気開口部に近接した側)に向けて順に連設された第1軸方向ラビリンスLa1、第1径方向ラビリンスLb1および第2軸方向ラビリンスLa2を有する。なお、図1および図2を含めて本発明の実施形態を示す図面においては、理解の容易化のため、ラビリンスシールLsを構成する各ラビリンスの隙間幅を誇張して描いている。また、車軸2の先端側に配設されたシール装置10は、車軸2の基端側に配設されたシール装置10と実質的に同一の構成を具備することから、詳細な説明を省略する。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the sealing
外輪側シール部材11は、大径部12a、中径部12bおよび小径部12cを一体に有する段付き円筒状をなし、大径部12aが外輪5の端部内径に固定された第1外輪側シール部材12と、第1外輪側シール部材12の内周に固定された第2外輪側シール部材13とで構成される。第2外輪側シール部材13は、第1外輪側シール部材12の中径部12b内周に固定された大径部13a、大径部13aの反転がり軸受側の端部から内径側に延びた第1環状部13b、第1環状部13bの内径端部から軸方向に延びた小径部13c、および小径部13cの転がり軸受側の端部から外径側に延びた第2環状部13dを一体に有する。第1および第2外輪側シール部材12,13は、例えば金属材料のプレス成形品とされる。
The outer ring
なお、第1外輪側シール部材12の中径部12bは、転がり軸受3から離反する側に向かって徐々に拡径している。係る態様で形成された中径部12bは、外輪側シール部材11を外輪5から取り外す際に使用する治具の引掛け部として活用することができる。そのため、外輪5からの外輪側シール部材11の取り外しが容易化される。後述するその他の実施形態においても同様である。
The
内輪4は、外輪5の端面よりも車軸2の基端側に延びた延長部4bを一体に有する。これにより、外輪5に取り付けた外輪側シール部材11と内輪4との間に形成される環状空間の容積が拡大し、潤滑剤の保持能力が向上する。
The
分岐部形成部材としての中間部材30は、互いに対向する内輪4(延長部4b)の端面と後蓋9の端面との間に介在する環状部30aと、環状部30aの外径端部から後蓋9の外径面に沿って軸方向に延びた筒状部30bとを一体に有する断面逆L字状をなし、例えば黄銅、銅合金、ステンレス鋼等の金属材料で形成される。互いに対向する中間部材30の筒状部30bの内径面と後蓋9の外径面との間には、樹脂材料やゴム材料等の弾性材料からなる弾性部31が圧縮状態で介在しており、これにより、車軸2に対する後蓋9の取付け強度が増す。弾性部31は、中間部材30や後蓋9とは別部材としても良いし、中間部材30をインサート部品として型成形しても良い。
The
そして、第2外輪側シール部材13の小径部13cが、内輪4の延長部4bの外径面に近接配置されることにより第1軸方向ラビリンスLa1が形成される。また、第2外輪側シール部材13の第1環状部13bが中間部材30の環状部30aに近接配置されることにより、内径端部が第1軸方向ラビリンスLa1の軸受外部側の端部に繋がった第1径方向ラビリンスLb1が形成される。また、第1外輪側シール部材12の小径部12cが中間部材30の環状部30bの外径面に近接配置されることにより、第1径方向ラビリンスLb1の外径端部から軸方向に延びた第2軸方向ラビリンスLa2が形成される。
And the 1st axial labyrinth La1 is formed when the
以上に示すように、本発明に係る車軸用軸受装置1では、内外輪4,5間の開口部が非接触シールであるラビリンスシールLsでシールされることから、接触シールと非接触シールを併用することで内外輪間の開口部をシールする図13に示す従来のシール構造に比べて、転がり軸受3、ひいては車軸用軸受装置1の低トルク化および低発熱化を図ることができる。また、ラビリンスシールLsは、軸受内部側から軸受外部側に向けて順に連設された第1軸方向ラビリンスLa1、第1径方向ラビリンスLb1および第2軸方向ラビリンスLa2を有し、第2軸方向ラビリンスLa2は、第1軸方向ラビリンスLa1の外径側に配置される。そのため、ラビリンスシールLsに異物が浸入した場合であっても、浸入した異物は、車軸2が回転するのに伴って第1径方向ラビリンスLb1に作用する遠心力により、軸受外部側の第2軸方向ラビリンスLa2に押し戻される。従って、軸受内部側に位置する第1軸方向ラビリンスLa1には異物が到達し難く、軸受内部空間への異物浸入が可及的に防止される。
As described above, in the axle bearing device 1 according to the present invention, since the opening between the inner and
ラビリンスシールLsのシール性能は、ラビリンスシールLsを構成する各ラビリンスの幅精度によって左右されるが、例えばラビリンスシールLsを構成する全てのラビリンスを、外輪5に取り付けられる外輪側シール部材11と、転がり軸受3とは別に設けられる部材(ここでは後蓋9や中間部材30)との間に形成した場合には、各ラビリンスの幅精度を高めることが、ひいては所期のシール性能を確保することが難しくなる。これに対して本発明では、第1軸方向ラビリンスLa1が、外輪側シール部材11と内輪4に一体的に設けた延長部4bとの間に形成されることから、少なくとも第1軸方向ラビリンスLa1の幅精度は容易に高めることができ、しかも第1軸方向ラビリンスLa1の軸方向寸法を十分に確保することができる。従って、この種の車軸用軸受装置1の低トルク化および低発熱化を達成しつつ、高いシール性能を安定的に確保することができる。
The sealing performance of the labyrinth seal Ls depends on the width accuracy of each labyrinth constituting the labyrinth seal Ls. For example, all the labyrinths constituting the labyrinth seal Ls are rolled with the outer ring
本実施形態のラビリンスシールLsは、第2軸方向ラビリンスLa2の軸受外部側の端部から外径側に延びた第2径方向ラビリンスLb2をさらに有する。第2径方向ラビリンスLb2は、第1外輪側シール部材12の小径部12cを蓋部材8の端面に近接配置することで形成される。係る構成の第2径方向ラビリンスLb2を設けておけば、車軸2の回転時には、車軸2の回転に伴って第2径方向ラビリンスLb2内に作用する遠心力によってラビリンスシールLsへの異物浸入が効果的に防止される。また、ラビリンスシールLs(第2径方向ラビリンスLb2)に異物が浸入しても、上記の遠心力により異物が軸受外部に円滑に排出される。
The labyrinth seal Ls of the present embodiment further includes a second radial labyrinth Lb2 extending from the end of the second axial labyrinth La2 on the bearing outer side to the outer diameter side. The second radial labyrinth Lb <b> 2 is formed by disposing the
ラビリンスシールLsは、第1軸方向ラビリンスLa1の軸受内部側の端部から外径側に延びた第3径方向ラビリンスLb3をさらに有する。第3径方向ラビリンスLb3は、第2外輪側シール部材13の第2環状部13dを内輪4の肩面4cに近接配置することで形成される。このようにすれば、転がり軸受3の内部空間に充填された潤滑剤の外部漏洩防止効果が高められる。この第3径方向ラビリンスLb3は、外輪側シール部材11(第2外輪側シール部材13)と内輪4との間に形成されるから、その幅精度を容易に高めて高いシール性能を確保することができる。
The labyrinth seal Ls further includes a third radial labyrinth Lb3 extending from the end on the bearing inner side of the first axial labyrinth La1 to the outer diameter side. The third radial labyrinth Lb3 is formed by arranging the second
加えて、ラビリンスシールLsの経路上には、軸受内部側の端部が内外輪4,5間に形成される開口部とは非連通の分岐部32が設けられる。本実施形態の分岐部32は、第2径方向ラビリンスLb2の内径端部から内径側に延びた環状空間で構成され、この環状空間は、中間部材30の端面(筒状部30bおよび弾性部31の端面)とこれに対向する後蓋9の端面とを近接配置することで形成されている。
In addition, on the path of the labyrinth seal Ls, there is provided a
このような分岐部32を設けておけば、ラビリンスシールLs内に異物が浸入したとしても、この異物の少なくとも一部を分岐部32で捕捉することができるので、軸受内部空間に異物が浸入する可能性を減じるうえで有効となる。特に、本実施形態のように、分岐部32を、第2径方向ラビリンスLb2の内径端部から内径側に延びた環状空間で構成すれば、分岐部32にて捕捉された異物が、車軸2の回転に伴って作用する遠心力により、さらにはその自重により、第2径方向ラビリンスLb2を介して軸受外部に円滑に排出される。
If such a
以上、本発明の一実施形態に係る車軸用軸受装置1について説明を行ったが、上述した車軸用軸受装置1には種々の変更を施すことが可能である。以下、本発明の他の実施形態について説明を行うが、上記の実施形態と共通する部材・部位には共通の参照番号を付し、重複説明を省略する。 The axle bearing device 1 according to the embodiment of the present invention has been described above, but various changes can be made to the axle bearing device 1 described above. Hereinafter, although other embodiment of this invention is described, the same reference number is attached | subjected to the member and site | part which are common in said embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
図3は、本発明の第2実施形態に係る車軸用軸受装置1の要部拡大断面図である。同図に示す車軸用軸受装置1が図2に示したものと異なる主な点は、ラビリンスシールLsが、第3径方向ラビリンスLb3の外径端部から軸方向に延びた第3軸方向ラビリンスLa3と、第3軸方向ラビリンスLa3の軸受内部側の端部から外径側に延びた第4径方向ラビリンスLb4とをさらに有する点にある。このようにすれば、軸受内部空間に充填された潤滑剤の外部漏洩防止効果が一層高められる。第3軸方向ラビリンスLa3および第4径方向ラビリンスLb4は、内輪4の外径面に取り付けた内輪側シール部材(第1内輪側シール部材14)と外輪側シール部材11(第2外輪側シール部材13)との間に形成される。そのため、両ラビリンスLa3,Lb4の幅精度を容易に高めることができ、高いシール性能が確保される。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the axle bearing device 1 according to the second embodiment of the present invention. The main difference of the axle bearing device 1 shown in FIG. 2 from that shown in FIG. 2 is that the labyrinth seal Ls extends in the axial direction from the outer diameter end of the third radial labyrinth Lb3. La3 and the fourth radial labyrinth Lb4 extending from the end on the bearing inner side of the third axial labyrinth La3 to the outer diameter side. In this way, the effect of preventing external leakage of the lubricant filled in the bearing internal space is further enhanced. The third axial labyrinth La3 and the fourth radial labyrinth Lb4 include an inner ring side seal member (first inner ring side seal member 14) and an outer ring side seal member 11 (second outer ring side seal member) attached to the outer diameter surface of the
図4は、本発明の第3実施形態に係る車軸用軸受装置1の要部拡大断面図である。同図に示す車軸用軸受装置1では、上述した第1内輪側シール部材14に加え、第2内輪側シール部材15を内輪4の延長部4b外径面に取付け固定し、この第2内輪側シール部材15と外輪側シール部材11との間に第1軸方向ラビリンスLa1、第1径方向ラビリンスLb1および第2軸方向ラビリンスLa2を形成している。このようにすれば、各ラビリンスLa1,Lb1,La2の幅精度を容易に高めることができるので、シール性能が一層向上する。また、第2内輪側シール部材15の反内輪側の端部を中間部材30の筒状部30b外径に嵌合し、中間部材30の外径面を拘束している。これにより、中間部材30、ひいては後蓋9の車軸2に対する固定力が増す。従って、軸受性能の安定化が図られる。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the axle bearing device 1 according to the third embodiment of the present invention. In the axle bearing device 1 shown in the figure, in addition to the first inner ring
第1内輪側シール部材14は、図5に示すように、分離可能に設けられた保持部14aおよびシール部14bで構成することも可能である。保持部14aは内輪4の外径面に固定され、シール部14bは保持部14aの内径に固定されて外輪側シール部材11の第2外輪側シール部材13との間にラビリンスLb3,La3,Lb4を形成している。この場合、シール部14bと第2内輪側シール部材15との間には、第3および第4径方向ラビリンスLb3,Lb4の隙間幅よりも幅狭の軸方向隙間x1を設けておくのが望ましい。仮に保持部14aとシール部14bとが分離したとしても、径方向ラビリンスLb3,Lb4の隙間幅を確保することができるからである。
As shown in FIG. 5, the first inner ring
なお、図4に示す車軸用軸受装置1は、図2に示した車軸用軸受装置1の内輪4に、第1および第2内輪側シール部材14,15を取り付けた構成に相当するものであるが、第1内輪側シール部材14を省略し、第2内輪側シール部材15のみを内輪4に取り付けた構成を採用することも可能である(図示省略)。
The axle bearing device 1 shown in FIG. 4 corresponds to a configuration in which the first and second inner ring
図6は、本発明の第4実施形態に係る車軸用軸受装置1の要部拡大断面図であって、図4に示す車軸用軸受装置1の変形例である。この実施形態では、後蓋9に、第1外輪側シール部材12の小径部12c外径に位置する筒状部を設け、この筒状部に対して第1外輪側シール部材12(小径部12c、および、中径部12bと小径部12cとを繋ぐ環状部分)を近接配置することにより、第2径方向ラビリンスLb2の外径端部から軸方向に延びた第4軸方向ラビリンスLa4と、この第4軸方向ラビリンスLa4の軸受外部側の端部から外径側に延びた第5径方向ラビリンスLb5とを形成している。このような構成によれば、より一層のシール性能向上が図られる。なお、当該実施形態にて付加した構成を、図2および図3に示す車軸用軸受装置1に付加することも可能である。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the axle bearing device 1 according to the fourth embodiment of the present invention, which is a modification of the axle bearing device 1 shown in FIG. In this embodiment, the
図7(a)は、本発明の第5実施形態に係る車軸用軸受装置1の要部拡大断面図である。同図に示す車軸用軸受装置1は、第1外輪側シール部材12の小径部12cを後蓋9の外径面に近接配置することにより、小径部12cと後蓋9の対向二面間に第2軸方向ラビリンスLa2を形成した点において、図2に示す車軸用軸受装置1と構成を異にしている。また、これに伴い、分岐部32は、軸方向に延びる部分と、径方向に延びる部分とを具備した断面逆L字状に形成される。
Fig.7 (a) is a principal part expanded sectional view of the axle bearing apparatus 1 which concerns on 5th Embodiment of this invention. The axle bearing device 1 shown in the figure has a small-
この場合、図7(b)に示すように、後蓋9を、第1外輪側シール部材12の小径部12cとの間に、第2軸方向ラビリンスLa2の軸受外部側の端部から外径側に延びた第2径方向ラビリンスLb2を形成し得るような形状とすることも可能である。
In this case, as shown in FIG. 7 (b), the outer diameter of the
また、特に図7(a)(b)に示す車軸用軸受装置1においては、図8に示すように、ラビリンスシールLsを構成する第1径方向ラビリンスLb1を屈曲した形態に形成しても良い。詳しくは、第2外輪側シール部材13の第1環状部13bの内径部を転がり軸受3側に屈曲させ、第1環状部13bの外径部(後蓋9の端面と対向する部分)と第2内輪側シール部材15の径方向に延びる部分とを軸方向でオーバーラップさせる。すなわち、図8中の符号x3で示される寸法が、x3>0の関係式を満たすように、各部材の形状等を変更する。このようにすれば、図7(a)(b)に示す構成に比べ、第1径方向ラビリンスLb1に浸入してきた異物が分岐部32の側に向かい易くなる。従って、軸受内部空間への異物浸入防止効果が図7(a)(b)に示す構成に比べて高まる。
In particular, in the axle bearing device 1 shown in FIGS. 7A and 7B, the first radial labyrinth Lb1 constituting the labyrinth seal Ls may be bent as shown in FIG. . Specifically, the inner diameter portion of the first
以上で説明した何れの実施形態に係る車軸用軸受装置1においても、軸受外部からの異物浸入防止効果を一層高めるべく、ラビリンスシールLsの第1軸方向ラビリンスLa1を形成する対向二面の少なくとも一方に、第1軸方向ラビリンスLa1の隙間幅を部分的に縮小させる環状突起40を一又は複数設けても良い[図9(a)(b)参照]。図9(a)は、図2等に示す実施形態において内輪4の延長部4b外径面に一の環状突起40を設けた場合を示すものであり、図9(b)は、図4等に示す実施形態において第2内輪側シール部材15の外径面に一の環状突起40を設けた場合を示すものである。
In the axle bearing device 1 according to any of the embodiments described above, at least one of the two opposing surfaces that form the first axial labyrinth La1 of the labyrinth seal Ls in order to further enhance the effect of preventing the entry of foreign matter from the outside of the bearing. In addition, one or a plurality of
なお、上記の環状突起40は、その一部が、第1径方向ラビリンスLb1にはみ出るように設けるのが望ましい。すなわち、同図中の符号x4で示される寸法が、x4>0の関係式を満たすように、環状突起40を設けるのが望ましい。車軸2の回転に伴って作用する遠心力による異物排出効果を高め得るからである。
The
また、以上で説明した何れの実施形態に係る車軸用軸受装置1においても、軸受外部からの異物浸入防止効果を一層高めるべく、ラビリンスシールLsの第2軸方向ラビリンスLa2を形成する対向二面の少なくとも一方に、第2軸方向ラビリンスLa2の隙間幅を部分的に縮小させる環状突起41を一又は複数設けても良い[図10(a)〜(c)参照]。なお、図10(a)は、図2等に示す実施形態において中間部材30の筒状部30b外径面に一の環状突起41を設けた場合を示すものであり、図10(b)は、図4等に示す実施形態において、内輪4に取り付けた第2内輪側シール部材15の外径面に一の環状突起41を設けた場合を示すものである。また、図10(c)は、図7および図8に示す実施形態において、後蓋9の外径面に二つの環状突起41を設けた場合を示すものである。
Further, in the axle bearing device 1 according to any of the embodiments described above, the two opposing surfaces forming the second axial labyrinth La2 of the labyrinth seal Ls are further enhanced in order to further enhance the effect of preventing foreign matter from entering from the outside of the bearing. One or a plurality of
また、以上で説明した何れの実施形態に係る車軸用軸受装置1においても、図11に示すように、外輪5の内径面と第1外輪側シール部材12の外径面との間に、ゴムや樹脂で形成された弾性シール42を介在させても良い。これにより、外輪5と第1外輪側シール部材12との間の密封性を高め、両者間に形成される隙間を介しての異物浸入や潤滑剤漏れを防止することができる。
Further, in the axle bearing device 1 according to any of the embodiments described above, as shown in FIG. 11, rubber is provided between the inner diameter surface of the
以上で説明した実施形態においては、内輪4の延長部4bと後蓋9との間に介在する分岐部形成部材としての中間部材30を車軸2の外径面に固定しているが、図12に示すように、中間部材30に、環状部30aの内径端部から軸方向に延びる小径部30cを一体に設け、この小径部30cを内輪4の延長部4b内径面に嵌合するようにしても良い。このようにすれば、当該車軸用軸受装置1の組み立ておよび分解を容易に行うことができる。
In the embodiment described above, the
また、以上で説明した何れの実施形態に係る車軸用軸受装置1においても、転がり軸受3の端部と外輪側シール部材11との間に形成される環状空間の容積は、軸受内部空間に充填された潤滑剤総量(潤滑剤の総体積)の少なくとも1/2以上とするのが望ましい。転がり軸受3の潤滑性能を十分に確保しつつ、潤滑剤の外部漏洩を可及的に防止するためである。
In the axle bearing device 1 according to any of the embodiments described above, the volume of the annular space formed between the end of the rolling
以上では、転がり軸受3として複列円すいころ軸受を用いた車軸用軸受装置1に本発明を適用した場合について説明を行ったが、転がり軸受3としてその他の軸受、例えば複列円筒ころ軸受を用いた車軸用軸受装置1に、上記した本発明を適用することももちろん可能である。
Although the case where the present invention is applied to the axle bearing device 1 using a double row tapered roller bearing as the rolling
1 車軸用軸受装置
2 車軸
3 転がり軸受
4 内輪
4b 延長部
5 外輪
6 円すいころ(転動体)
8 前蓋
9 後蓋
10 シール装置
11 外輪側シール部材
12 第1外輪側シール部材
13 第2外輪側シール部材
14 第1内輪側シール部材
15 第2内輪側シール部材
30 中間部材(分岐部形成部材)
31 弾性部
32 分岐部
40、41 環状突起
Ls ラビリンスシール
La1 第1軸方向ラビリンス
La2 第2軸方向ラビリンス
La3 第3軸方向ラビリンス
La4 第4軸方向ラビリンス
Lb1 第1径方向ラビリンス
Lb2 第2径方向ラビリンス
Lb3 第3径方向ラビリンス
Lb4 第4径方向ラビリンス
Lb5 第5径方向ラビリンス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
8
31
Claims (14)
内輪と外輪との間の開口部を、軸受内部側から軸受外部側に向けて順に連設した第1軸方向ラビリンス、第1径方向ラビリンスおよび第2軸方向ラビリンスを少なくとも有するラビリンスシールによりシールし、
第2軸方向ラビリンスを、第1軸方向ラビリンスの外径側に配置すると共に、第1軸方向ラビリンスを、外輪に取り付けた外輪側シール部材と内輪に一体的に設けた軸方向に延びる延長部との間に形成したことを特徴とする鉄道車両の車軸用軸受装置。 A railway vehicle comprising an inner ring fixed to an axle of the railway vehicle, an outer ring fixed to an axle box of the railway vehicle, and a double row rolling element disposed between the raceway surface of the inner ring and the raceway surface of the outer ring. In the axle bearing device of
The opening between the inner ring and the outer ring is sealed with a labyrinth seal having at least a first axial labyrinth, a first radial labyrinth, and a second axial labyrinth arranged in order from the bearing inner side to the bearing outer side. ,
The second axial labyrinth is arranged on the outer diameter side of the first axial labyrinth, and the first axial labyrinth is extended in the axial direction integrally provided on the outer ring side seal member attached to the outer ring and the inner ring. A bearing device for an axle of a railway vehicle, characterized in that it is formed between the two.
蓋部材の外径面と前記筒状部の内径面との間に、弾性材料からなる弾性部を圧縮状態で介在させることにより、蓋部材を車軸に締結した請求項7に記載の車軸用軸受装置。 The branch portion forming member includes an annular portion interposed between the end surface of the inner ring and the end surface of the lid member, and a cylindrical portion extending in the axial direction from the outer diameter end portion of the annular portion along the outer diameter surface of the lid member. And
The axle bearing according to claim 7, wherein the lid member is fastened to the axle by interposing an elastic portion made of an elastic material in a compressed state between the outer diameter surface of the lid member and the inner diameter surface of the cylindrical portion. apparatus.
第3軸方向ラビリンスおよび第4径方向ラビリンスを、前記外輪側シール部材と内輪に取り付けた第1内輪側シール部材との間に形成した請求項10に記載の車軸用軸受装置。 The labyrinth seal includes a third axial labyrinth extending in the axial direction from an outer diameter end portion of the third radial labyrinth, and a fourth diameter extending from an end portion on the bearing inner side of the third axial labyrinth to the outer diameter side. And further having a direction labyrinth,
The axle bearing device according to claim 10, wherein a third axial labyrinth and a fourth radial labyrinth are formed between the outer ring side seal member and a first inner ring side seal member attached to the inner ring.
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JP5583486B2 (en) | 2014-09-03 |
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