JP4991619B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

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、外輪端部内周面に内嵌固定された筒状のシールケース内に設けられることで、シールケース内周面と内輪との間を密封している。その一方、シールケースと外輪との間は、シールケースを外輪端部内周面に内嵌固定することによって、外部からの水分の侵入や、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では、上述のように、シールケースと外輪との間は、嵌合固定によって、水分の侵入や、グリース洩れを防止するように構成されているため、使用状況等によっては、僅かではあるが外部にグリースが漏れる場合があった。
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、僅かな油分も外部に漏洩させない高い密封性が求められていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、僅かなグリースの漏洩をも防止しうる高い密封性を有す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に係る転がり軸受装置は、内輪と、前記内輪と同軸に配置された外輪と、前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、前記外輪端部内周面に内嵌されているとともに前記外輪の端面より外側方向に突出した筒状のシールケースと、前記シールケース内部に設けられ、当該シールケースと前記内輪との間を密封するシール部材と、前記シールケース外周面と前記外輪端面との間を密封するシール手段と、を備え、前記シール手段は、前記シールケース外周面の内、前記外輪端面より外側方向に突出した突出面に外嵌している円筒部、及びこの円筒部の一端から径方向外側に延び前記外輪端面に対向している環状の円鍔部を有する芯金部材と、前記円鍔部と前記外輪端面との間を密封する環状のシールリングとを備え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、シール手段が、シールケース外周面と前記外輪端面との間を密封することで、シールケースと外輪との間を補完的に密封することができる。すなわち、互いに嵌合されて接触しているシールケース外周面と外輪端部内周面との間から当該転がり軸受装置内のグリースが僅かにでも漏洩したとしても、シールケース外周面と前記外輪端面との間を密封するシール手段によって、漏洩したグリースが外部にまで漏洩するのを防止することができる。このように、本発明の転がり軸受装置によれば、シール手段が、シールケースと外輪との間を補間的に密封するので、内外輪間における僅かなグリース洩れをも防止しうる高い密封性とすることができる。

また、上記シール手段は、シールケース外周面に外嵌された円筒部によって芯金部材とシールケースとの間を密封するとともに、シールリングによって芯金部材の円鍔部と外輪端面との間を密封することができる。これにより、シール手段は、シールケースと外輪との間を補完的に密封し、これら両者間の密封性をより高めることができる。
また、シール手段は、上記のように、円筒部及び円鍔部を有する芯金部材、及び、シールリングといった極めて簡易な部材によって構成されているので、当該転がり軸受装置の製造コストの増加を抑えつつ、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。

本発明の転がり軸受装置によれば、僅かなグリースの漏洩をも防止しうる高い密封性とすることができる。

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、内外輪１１，１２，１３間を密封するための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を外輪１１の軸方向外側で保持するシールケース３０と、シールケース３０の外周面と外輪１１の端面１１ｃとを密封しているシール手段としてのシール部材４０とを備えている。
シールケース３０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端部の内周面１１ｄに内嵌固定された筒状の固定部３１と、この固定部３１から外輪１１の外側方向に延び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する筒状の保持部３２と、これら固定部３１及び保持部３２を繋ぐ円環部３３とを有している。
なお、シール手段としてのシール部材４０の詳細については、後に詳述する。

シール部材としてのオイルシール２１は、保持部３２の内周面に保持固定されており、後述する車軸Ｓに外嵌固定された環状部材５０（５１）の外周面に摺接するシールリップ（図示せず）を有している。オイルシール２１は、前記シールリップによって、外輪１１に内嵌固定されたシールケース３０と、環状部材５０（５１）の外周面との間を密封しており、当該シールケース３０と、内輪１２，１３との間を密封している。

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上述の環状部材５０，５１が配置されている。車軸Ｓの基端部側に配置されている環状部材５１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の先端部には、ボルト５２によって固定された蓋部材５３が配置されている。この蓋部材５３は、車軸Ｓの先端部側に配置された環状部材５０に当接して配置されており、転がり軸受装置１及びその両端に配置された環状部材５０，５１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、この環状部材５０，５１には、それぞれ、径外方向に突出した環状凸部５０ａ，５１ａが形成されている。この環状凸部５０ａ，５１ａには、それぞれ、シールケース３０の保持部３２の先端から軸方向に延ばされた筒部３４が挿入されている環状溝部５０ａ１，５１ａ１が形成されている。この環状溝部５０ａ１，５１ａ１と、これに挿入される筒部３４とは、ラビリンスシールを構成しており、シールケース３０と、環状部材５０，５１との間の密封性をより高めている。

図２は、図１中、車軸Ｓの先端部側に位置するシールケース３０を拡大して示す断面図である。図中、外輪１１端部の内周面１１ｄには、周方向に沿う環状のシール溝１１ｅが形成されている。シール溝１１ｅには、内周面１１ｄに内嵌されているシールケース３０の固定部３１の先端に形成された環状突起３１ａが係合しており、シールケース３０の軸方向への移動を規制することで、シールケース３０が外輪１１から離脱するのを防止している。
シールケース３０の固定部３１は、上述のように、外輪１１端部の内周面１１ｄに内嵌固定されており、固定部３１の外周面３１ｂと、内周面１１ｄとは、互いに接触することで、外部からの円錐ころ軸受１０内に水分が侵入したり、円錐ころ軸受１０を潤滑するためのグリースが外部に漏洩するのを防止している。

シール手段としてのシール部材４０は、外輪１１の端面１１ｃより軸方向外側方向に突出した突出面としての保持部３２の外周面３２ａに外嵌固定されている環状の芯金部材４１と、この芯金部材４１に固定された環状のシールリング４２とを有している。
芯金部材４１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、保持部３２の外周面３２ａに外嵌している円筒部４１ａと、円筒部４１ａの外輪１１側の一端から径方向外側に延びる環状の円鍔部４１ｂとを有している。
芯金部材４１は、円鍔部４１ｂの一端面４１ｃが、円環部３３の外側端面３３ａに当接した状態でシールケース３０に固定されている。ここで、シールケース３０は、その円環部３３の外側端面３３ａが外輪１１の端面１１ｃよりも僅かに軸方向外側に位置するように形成されている。このため、円鍔部４１ｂの一端面４１ｃは、外輪１１の端面１１ｃに対向している。

シールリング４２は、ゴム等の弾性材料を用い、金型成形によって加硫接着することで円鍔部４１ｂの外周端部に沿って一体的に形成固定されている。シールリング４２の外輪１１の端面１１ｃ側に向く端面には、断面半円状に形成されて軸方向に突出した環状突起４２ａが形成されている。環状突起４２ａは、円鍔部４１ｂの一端面４１ｃが外側端面３３ａに当接しかつ外輪１１の端面１１ｃに対向している状態で、端面１１ｃに圧接されており、円鍔部４１ｂと端面１１ｃとの間を密封している。
なお、外輪１１の端面１１ｃは、当該外輪１１を旋削加工によって形成する過程において、加工の基準面とされるため、通常その面粗さは小さく仕上げられている。このため、外輪１１の端面１１ｃは、シールリング４２が圧接されるに当たって、その密着性を高めるための特別な加工等を付加せずとも、シールリング４２との間で高い密着性が得られる。

上記構成のシール部材４０は、シールケース３０の保持部３２における外周面３２ａに外嵌された円筒部４１ａによって、芯金部材４１とシールケース３０との間を密封するとともに、シールリング４２によって円鍔部４１ｂと、外輪１１の端面１１ｃとの間を密封しており、保持部３２の外周面３２ａと、外輪１１の端面１１ｃとの間を密封している。

上記のように構成された転がり軸受装置１によれば、シール部材４０が、保持部３２の外周面３２ａと、外輪１１の端面１１ｃとの間を密封することで、シールケース３０と外輪１１との間を補完的に密封することができる。すなわち、互いに嵌合されて接触しているシールケース３０の固定部３１外周面３１ｂと、外輪１１の内周面１１ｄとの間から当該転がり軸受装置１内のグリースが僅かにでも漏洩したとしても、外周面３２ａと、外輪１１の端面１１ｃとの間を密封するシール部材４０によって、漏洩したグリースが外部にまで漏洩するのを防止することができる。このように、本実施形態の転がり軸受装置によれば、シール部材４０が、シールケース３０と外輪１１との間を補完的に密封するので、外輪１１と内輪１２，１３間における僅かなグリース洩れをも防止しうる高い密封性とすることができる。

また、シールケース３０と外輪１１との間を補完的に密封するシール部材４０は、上記のように、円筒部４１ａ及び円鍔部４１ｂを有する芯金部材４１、及び、シールリング４２といった極めて簡易な部材によって構成されているので、当該シール部材４０の製造や、シールケース３０への取り付けが容易であり、転がり軸受装置１としての製造コストの増加を抑えつつ、シールケース３０と外輪１１との間の密封性を高めることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態のシール部材４０の環状突起４２ａは、断面半円状に形成されて突出するように形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、断面三角形状、台形状等、端面１１ｃとの間で密封性を確保できる形状であればよい。また、上記実施形態のシール部材４０では、円鍔部４１ｂにシールリング４２を一体的に固定したが、例えば、図３に示すように、外輪１１の端面１１ｃに設けられた軸方向に凹む環状の溝部１１ｅ内に、断面円状のシールリング４２を収容し、円鍔部４１ｂの一端面４１ｃによって溝部１１ｅ内のシールリング４２を押圧することで、シールリング４２を円鍔部４１ｂ及び溝部１１ｅの底面に圧接することで、円鍔部４１ｂと端面１１ｃとの間を密封するように構成することもできる。

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を拡大して示す断面図である。 他の態様を示した転がり軸受装置の要部を示す断面図である。

符号の説明

１ 転がり軸受装置
１１ 外輪
１１ｃ 端面
１１ｄ 内周面
１２，１３ 内輪
１４，１５ 円錐ころ（転動体）
２１ オイルシール（シール部材）
３０ シールケース
３２ａ 外周面（突出面）
４０ シール部材（シール手段）
４１ 芯金部材
４１ａ 円筒部
４１ｂ 円鍔部
４２ シールリング

Claims (1)

1. 内輪と、
   前記内輪と同軸に配置された外輪と、
   前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、
   前記外輪端部内周面に内嵌されているとともに前記外輪の端面より外側方向に突出した筒状のシールケースと、
   前記シールケース内部に設けられ、当該シールケースと前記内輪との間を密封するシール部材と、
   前記シールケース外周面と前記外輪端面との間を密封するシール手段と、を備え、
   前記シール手段は、前記シールケース外周面の内、前記外輪端面より外側方向に突出した突出面に外嵌している円筒部、及びこの円筒部の一端から径方向外側に延び前記外輪端面に対向している環状の円鍔部を有する芯金部材と、
   前記円鍔部と前記外輪端面との間を密封する環状のシールリングとを備えていることを特徴とする転がり軸受装置。

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