JP5194992B2 - 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漏洩するのを防止するように構成されている。
また、上記転がり軸受装置において、内輪側部材には、前記シールケースの先端部が挿入され当該先端部との間でラビリンス構造を構成している環状溝が形成されており、オイルシールからグリースが漏洩した場合にも、そのグリースが外部に漏洩するのを防止する方策が採られている。

特開２００３−２６９４７１号公報

上記従来例の転がり軸受装置では、オイルシールから漏洩したグリースをシールケースの先端部と環状溝とで構成されているラビリンス構造によって外部に漏洩するのを防止しているが、ラビリンス構造は、基本的には外部に連通しているので、構造上、グリースを完全に遮断することは困難であり、グリースがラビリンスを通過することで、僅かではあるが外部に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、僅かなグリースを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、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、前記外輪の端部に固定されて軸方向に突出しているとともに内部に第一シール部材が設けられた筒状のシールケースと、を備え、前記内輪部材に、前記シールケースの先端部が挿入され当該先端部とともにラビリンス構造を構成している環状溝が形成されている転がり軸受装置において、前記シールケースの先端部、又は前記環状溝の内、少なくともいずれか一方に、前記先端部の周面と、この先端部の周面に対向している前記環状溝の環状壁面との間を密封している環状の第二シール部材が固定されており、前記環状溝における、前記先端部の外周面に対向している外周側の環状壁面には、径方向外側に凹む環状のシール溝が形成されており、前記第二シール部材は、前記環状溝の外周側の環状壁面から突出した状態で前記シール溝に固定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、シールケースの先端部、又は環状溝の内、少なくともいずれか一方に、前記先端部の周面と、この先端部の周面に対向している前記環状溝の環状壁面との間を密封する第二シール部材を設けたので、シールケースの先端部と環状溝とによって構成されている、外部へ連通するラビリンスを密封することができる。この結果、当該転がり軸受装置を潤滑するためのグリースが第一シール部材から漏洩し、この漏洩したグリースがシールケースの先端部及び環状溝に到達したとしても、第二シール部材によってグリースがラビリンスを通過するのを阻止することができ、グリース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、前記環状溝における、前記先端部の外周面に対向している外周側の環状壁面には、径方向外側に凹む環状のシール溝が形成されており、前記第二シール部材は、前記環状溝の外周側の環状壁面から突出した状態で前記シール溝に固定されているので、この場合、環状溝の外周側の環状壁面から突設されている第二シール部材は、内輪部材の回転による遠心力によって、外周側の環状壁面を伝い流れるグリースを確実に遮蔽でき、その通過を確実に阻止することができる。この結果、グリースの漏洩抑制効果をさらに高めることができる。

前記第二シール部材は、有端ひも状に形成され、その両端を結合することで環状とされているものであってもよく、この場合、両端を結合し環状とされた第二シール部材を、シールケースの先端部、又は環状溝に設けることもできるし、有端ひも状の第二シール部材を先端部、又は環状溝に設置した後、両端を結合することで環状の第二シール部材とすることもできるので、当該転がり軸受装置を製造する上での自由度が高まる。

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の端部に固定されているシールケース３０と、シールケース３０の内部に設けられたオイルシールである第一シール部材２１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１１ｃ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第一シール部材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。

第一シール部材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（６０）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。第一シール部材２１は、前記シールリップによって、外輪１１と、環状部材５０（６０）の外周面との間を密封しており、内外輪間を密封している。密封装置２０は、この第一シール部材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グリースが外部に漏洩するのを防止している。

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５０，６０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５０，６０は、内輪１２，１３とともに、内輪部材を構成している。
車軸Ｓの基端部側に配置されている環状部材６０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７０によって固定された蓋部材７１が配置されている。この蓋部材７１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５０，６０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。

環状部材５０，６０には、それぞれ、径外方向に突出した環状凸部５１，６１が形成されている。この環状凸部５１，６１には、それぞれ、外輪１１側に開口した環状溝５２，６２が形成されている。
シールケース３０の保持部３２には、円環状の円環部３５を介して軸方向先端側に延ばされた筒状の先端部３４が形成されており、この先端部３４は、環状溝５２，６２に挿入されている。

図２は、図１中、環状部材５０及びシールケース３０の先端部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５０、及び車軸Ｓの基端部側に位置する環状部材６０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５０と、シールケース３０との構成についてのみ説明する。
図２において、環状溝５２には、上述のように先端部３４が挿入されている。環状溝５２と先端部３４との間には、僅かな隙間が確保されている。具体的には、先端部３４の内周面３４ａと環状溝５２の内周側環状壁面５２ａとの間、先端部３４の先端面３４ｂと環状壁５２の底壁５２ｂとの間、及び、先端部３４の外周面３４ｃと環状溝５２の外周側環状壁面５２ｃとの間、それぞれに所定寸法で隙間が設けられている。これら隙間は、シールケース３０の内周側の空間と転がり軸受装置１の外部との間を繋ぐラビリンスを構成しており、環状溝５２と、この環状溝５２に挿入された先端部３４とは、ラビリンス構造を構成している。

また、先端部３４の外周面３４ｃに前記隙間を置いて対向している外周側環状壁面５２ｃには、径方向外側に凹む環状のシール溝５３が形成されている。このシール溝５３には、環状の第二シール部材４０が固定されている。
第二シール部材４０は、ゴム等のエラストマ材料により形成された部材であり、シール溝５３に嵌め込まれて固定された固定部４１と、この固定部４１から径方向内側に突出して先端部３４の外周面３４ｃに摺接しているリップ部４２とを有している。第二シール部材４０は、リップ部４２が外周側環状壁面５２ｃから突出した状態でシール溝５３に固定されており、外周面３４ｃに摺接しているリップ部４２によって、先端部３４の外周面３４ｃと外周側環状壁面５２ｃとの間を密封している。

図３は、第二シール部材４０の外観図である。第二シール部材４０の固定部４１の両側面４１ａには、シール溝５３に嵌め込まれたときに固定部４１がシール溝５３から抜けてしまうのを防止するための返り部４３が突設されている。
本実施形態に用いられる第二シール部材４０は、有端ひも状に形成されており、必要な長さに切断した後、その両端を結合することで環状とされている。
従って、両端を結合し環状とされた第二シール部材４０を、シール溝５３に固定することもできるし、有端ひも状の状態の第二シール部材４０をシール溝５３に固定した後、その両端を結合することで環状とすることもできる。このため、例えば、環状とした状態の第二シール部材４０をシール溝５３に固定することが困難である場合には、有端ひも状の状態でシール溝５３に固定することができるといったように、転がり軸受装置１の構成に応じて、第二シール部材４０の固定方法を選択することができ、当該転がり軸受装置１を製造する上での自由度が高まる。この結果、第二シール部材４０を設けることによる転がり軸受装置１の製造コストの上昇を抑えることができる。

上記のように構成された転がり軸受装置１によれば、環状溝５２の外周側環状壁面５２ｃに、先端部３４の外周面３４ｃと、この外周面３４ｃに対向している外周側環状壁面５２ｃとの間を密封する第二シール部材４０を設けたので、先端部３４と環状溝５２とによって構成されている、外部へ連通するラビリンスを密封することができる。この結果、当該転がり軸受装置１を潤滑するためのグリースが第一シール部材２１から漏洩し、この漏洩したグリースがシールケース３０の先端部３４及び環状溝５２に到達したとしても、第二シール部材４０によってグリースがラビリンスを通過するのを阻止することができ、グリース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、本実施形態では、第二シール部材４０は、リップ部４２が環状溝５２の外周側環状壁面５２ｃから突出した状態でシール溝５３に固定されているので、環状部材５０の回転による遠心力によって、環状溝５２の外周側環状壁面５２を伝い流れるグリースを確実に遮蔽でき、その通過を確実に阻止することができる。この結果、グリースの漏洩抑制効果をさらに高めることができる。
また、上記実施形態では、第二シール部材４０を環状溝５２に固定したが、例えば、先端部３４の外周面３４ｃに、先端部３４の外周面３４ｃと外周側環状壁面５２ｃとを密封するシール部材を加硫接着等によって固定してもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、第二シール部材４０を外周側環状壁面５２ｃから突出するように固定したが、例えば図４に示すように、内周側環状壁面５２ａにシール溝５４を形成することで、第二シール部材４０を内周側環状壁面５２ａから突出して固定し、先端部３４の内周面３４ａと、環状溝５２の内周側環状壁面５２ａとの間を密封する構成としてもよい。
また、上記実施形態では、シール溝５３に固定された固定部４１とリップ部４２とを有する第二シール部材４０を用いたが、先端部３４と環状溝５２との間を密封することができれば、シール部材の断面形状は、特に限定されるものではなく、円状や多角形状に形成されたものを用いることもできる。

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、環状部材及びシールケースの先端部を拡大して示す断面図である。 第二シール部材の外観図である。 第二シール部材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
１２，１３ 内輪（内輪部材）
１４，１５ 円錐ころ（転動体）
２１ 第一シール部材
３０ シールケース
３４ 先端部
３４ｃ 外周面
４０ 第二シール部材
５０，６０ 環状部材（内輪部材）
５２ 環状溝
５２ｃ 外周側環状壁面
５３ シール溝

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、
   前記外輪の端部に固定されて軸方向に突出しているとともに内部に第一シール部材が設けられた筒状のシールケースと、を備え、
   前記内輪部材に、前記シールケースの先端部が挿入され当該先端部とともにラビリンス構造を構成している環状溝が形成されている転がり軸受装置において、
   前記シールケースの先端部、又は前記環状溝の内、少なくともいずれか一方に、前記先端部の周面と、この先端部の周面に対向している前記環状溝の環状壁面との間を密封している環状の第二シール部材が固定されており、
   前記環状溝における、前記先端部の外周面に対向している外周側の環状壁面には、径方向外側に凹む環状のシール溝が形成されており、
   前記第二シール部材は、前記環状溝の外周側の環状壁面から突出した状態で前記シール溝に固定されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記第二シール部材は、有端ひも状に形成され、その両端を結合することで環状とされている請求項１に記載の転がり軸受装置。

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