JP4905222B2

JP4905222B2 - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP4905222B2
Application number: JP2007091843A
Authority: JP
Inventors: 哲也辻井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008249036A

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密封装置とを備えた転がり軸受装置がある。
図３は、鉄道車両に用いられる、従来の転がり軸受装置の一例を示す一部断面図である。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間に配置された円錐ころ１０３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に保持され車軸Ｓ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の端部に固定されており、外輪１０２の肩部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の端面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、肩部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。

実開平５−２２８５３号公報（図２，図３）

上記従来例の転がり軸受装置において、密封装置１０４は、シールケース１０５と車軸Ｓ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の肩部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、上記シールケース１０５は、通常冷延鋼板等をプレス加工によって形成されるため、その真円度が、機械加工によって形成される外輪１０２の内周面と比較して劣る場合があり、たとえ、シールケース１０５を外輪１０２に圧入したとしても、この真円度の相違に起因して、両者の間に僅かな隙間が生じるおそれがあった。
上記のように、シールケース１０５と外輪１０２との間に隙間が生じると、転がり軸受装置の内部に塵埃等が侵入したり、軸受装置内部のグリースが外部に流出したりして、当該転がり軸受装置の耐久性を低下させてしまう。このため、外輪１０２とシールケース１０５との間の密封性を高め、密封装置としての密封性をより高める方策が嘱望されていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、密封装置の密封性をより高めることで、耐久性の低下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に係る転がり軸受装置は、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、前記外輪の肩部内周面に圧入固定された筒状の固定部と、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面よりも軸方向外側で保持する保持部と、を有するシールケースを備えた転がり軸受装置において、前記固定部は、前記肩部内周面に圧入された第一の円筒部と、この第一の円筒部に対して軸方向に並設されるとともに前記肩部内周面に圧入された第二の円筒部と、前記両円筒部の間に介在して両者を繋ぐとともに前記両円筒部の外周面より径方向内方に凹む環状凹部と、この環状凹部の底部から周方向に沿って径方向外側に突出し先端が前記肩部内周面に塑性変形を伴って接触した状態で当該肩部内周面に圧入されている環状突起と、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おいて、環状突起は、先端が肩部内周面に塑性変形を伴って接するように圧入されているので、環状突起と肩部内周面との間を隙間なく密着させることができる。さらに、環状突起が塑性変形を伴なう程度に肩部内周面に圧入されることで生じる反力によって、両円筒部と肩部内周面とを離間させる方向の力が、両円筒部に作用したとしても、両円筒部は、互いに環状凹部を介在して繋がれているので、この力を環状凹部で吸収し緩和することができる。これにより、両円筒部が肩部内周面から離間する方向に変形するのを防止することができる。以上のように、上記構成の転がり軸受装置によれば、シールケースと外輪とを確実に密着させることで、外輪とシールケースとの間の密封性を高めることができ、この結果、密封装置全体としての密封性をより高めることができる。

また、上記転がり軸受装置において、前記固定部の先端には、当該固定部よりも厚肉に形成された厚肉部が設けられていることが好ましい。
この場合、厚肉部によって、固定部の先端の剛性が高められるので、当該固定部を外輪の肩部内周面に圧入する際に、固定部が縮径する方向に変形するのを防止でき、このような変形による、外輪とシールケースとの密封性の低下を防止することができる。

本発明の転がり軸受装置によれば、密封装置の密封性がより高められることによって、耐久性の低下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、内外輪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。
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の肩部１１ｃの内周面に圧入された筒状の固定部２３と、この固定部２３から外輪１１の外側方向に延びるとともにシール部材２１を外輪１１の端面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。
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、後述する車軸Ｓに外嵌固定された環状部材３０（３１）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。シール部材２１は、前記シールリップによって、外輪１１に挿入固定されたシールケース２２と、環状部材３０（３１）の外周面との間を密封し、内輪１２，１３と外輪１１との間の環状開口を密封している。
なお、シールケース２２の外輪１１への挿入固定の態様については、後に詳述する。

転がり軸受装置１の両端には、車軸Ｓに一体回転可能に外嵌固定された上述の環状部材３０，３１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が配置されている。この蓋部材３３は、車軸Ｓの先端部側に配置された環状部材３０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、この環状部材３０，３１には、それぞれ、径外方向に突出した凸部３０ａ，３１ａが形成されている。この凸部３０ａ，３１ａには、それぞれ、シールケース２２の保持部２４の先端から軸方向に延ばされた筒部２２ｃが挿入される環状溝部３０ａ１，３１ａ１が形成されている。この環状溝部３０ａ１，３１ａ１と、これに挿入される筒部２２ｃ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、上記密封装置２０の外輪１１への挿入固定の態様について説明する。
図２は、図１中、車軸Ｓの基端部側に位置する密封装置２０の要部を拡大して示す断面図である。図中、外輪１１の肩部１１ｃの内周面１１ｄには、上述のように、シールケース２２の固定部２３が圧入されている。

この固定部２３は、その一部を軸方向に折り重ねるように加工することで、円環部２５より軸方向外輪内方側に延びる第一の円筒部４１と、この第一の円筒部４１に軸方向に並設された第二の円筒部４２と、これら両円筒部４１，４２の間に介在して両者を繋ぐとともに両円筒部４１，４２の外周面４１ａ，４２ａよりも径方向内側に凹む環状凹部４３と、この環状凹部４３の底部４３ａから径方向に突出した環状突起４４とを有するように形成されている。

両円筒部４１，４２は、共に、外輪１１の肩部内周面１１ｄに圧入固定されている。また、固定部２３の先端側に位置する第二の円筒部４２の先端部には、径方向両側に突出して厚肉とされた厚肉部４２ｂが、周方向全域に亘って形成されている。この厚肉部４２ｂは、外輪１１の肩部内周面１１ｄに径外方向に凹むように形成されたシール溝１１ｅに係合している。この厚肉部４２ｂは、シール溝１１ｅに係合することで、当該シールケース２２が軸方向に移動するのを規制しており、これによって、シールケース２２が外的な要因によって、外輪１１から離脱するのを防止している。

環状凹部４３及び環状突起４４は、上述のように固定部２３の一部を折り重ねるようにプレス加工することで一体的に形成されており、この内、環状凹部４３は、周方向に沿って径方向内側に凹むように形成されている。また、この環状凹部４３の底部４３ａから突出する環状突起４４は、環状凹部４３の側部４３ｂとの間に所定の隙間をおいて、断面が径方向外方に向かって先細りとなるように形成されている。また、環状突起４４は、その先端４４ａが、肩部内周面１１ｄに対して塑性変形を伴って接触した状態となるように圧入されている。
すなわち、環状突起４４の下端部内周面１１ｄに対する圧入しろは、両円筒部４１，４２の肩部内周面１１ｄに対する圧入しろと比較して、より大きく設定されるとともに、上記のように、肩部内周面１１ｄに圧入されたときに、先端４４ａが塑性変形する程度に設定されている。

以上のようにして、シールケース２２（密封装置２０）は、固定部２３を外輪１１の肩部内周面１１ｄに圧入することで、外輪１１に固定されている。

上記のように構成された転がり軸受装置１において、環状突起４４は、その先端４４ａが肩部内周面１１ｄに塑性変形を伴って接するように圧入されているので、環状突起４４と肩部内周面１１ｄとの間を隙間なく密着させることができる。さらに、環状突起４４が肩部内周面１１ｄに圧入されることで生じる反力によって、両円筒部４１，４２と肩部内周面１１ｄとを離間させる方向の力が、両円筒部４１，４２に作用したとしても、両円筒部４１，４２は、互いに環状凹部４３を介在して繋がれているので、この力を環状凹部４３で吸収し緩和することができる。従って、両円筒部４１，４２が肩部内周面１１ｄから離間する方向に変形するのを防止することができる。以上のように、本実施形態の転がり軸受装置１によれば、シールケース２２と外輪１１とを確実に密着させることで、外輪１１とシールケース２２との間の密封性を高めることができ、この結果、密封装置２０全体としての密封性をより高めることができる。よって、当該転がり軸受装置１の耐久性の低下を抑制することができる。

また、上記実施形態では、固定部２３の先端側に位置する第二の円筒部４２の先端部には、径方向に突出して厚肉とされた厚肉部４２ｂが形成されており、この厚肉部４２ｂによって、固定部２３の先端の剛性が高められる。従って、固定部２３を外輪１１の肩部内周面１１ｄに圧入する際に、固定部２３が縮径する方向に変形するのを防止でき、このような変形による、外輪１１とシールケース２２との密封性の低下を防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、環状凹部４３及び環状突起４４は、固定部２３の一部を折り重ねるようにプレス加工することで形成したが、旋削等の機械加工等によって形成することもできる。
また、環状突起４４の断面形状は、先端が肩部内周面１１ｄに対して塑性変形を伴って接触するように形成されていれば、特にその断面形状は限定されるものではないが、上記実施形態のように、径方向外方に向かって先細りとなるように形成することで、環状突起４４の先端４４ａと、肩部内周面１１ｄとの接触面積を小さくすることができ、この接触面における面圧を高めることができる。これによって、さらに、外輪１１とシールケース２２との間の密封性を高めることができる。

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、車軸の基端部側に位置する密封装置の要部を拡大して示す断面図である。鉄道車両に用いられる、従来の転がり軸受装置の一例を示す一部断面図である。

符号の説明

１転がり軸受装置
１１外輪
１１ｄ肩部内周面
１２，１３内輪
１４，１５円錐ころ（転動体）
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
４１第一の円筒部
４２第二の円筒部
４２ｂ厚肉部
４３環状凹部
４３ａ底部
４４環状突起
４４ａ先端

Claims

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、前記外輪の肩部内周面に圧入固定された筒状の固定部と、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面よりも軸方向外側で保持する保持部と、を有するシールケースを備えた転がり軸受装置において、
前記固定部は、前記肩部内周面に圧入された第一の円筒部と、この第一の円筒部に対して軸方向に並設されるとともに前記肩部内周面に圧入された第二の円筒部と、前記両円筒部の間に介在して両者を繋ぐとともに前記両円筒部の外周面より径方向内方に凹む環状凹部と、この環状凹部の底部から周方向に沿って径方向外側に突出し先端が前記肩部内周面に塑性変形を伴って接触した状態で当該肩部内周面に圧入されている環状突起と、を備えていることを特徴とする転がり軸受装置。
前記固定部の先端には、当該固定部よりも厚肉に形成された厚肉部が設けられている請求項１に記載の転がり軸受装置。