CN109661523A - 车轴用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

车轴用轴承装置具备：滚动轴承(2)，其具有内圈(3)、外圈(4)、以及在所述内圈(3)和外圈(4)之间夹设的多个圆锥滚子(5)；后盖(11)，其设置在内圈(3)的基端侧；间隔件(21)，其被内圈(3)与后盖(11)夹持；以及密封部(22)，其固接于间隔件(21)的外径端，发生弹性变形并且与内圈(3)以及后盖(11)这两方在整周上密接。在内圈(3)与后盖(11)的轴向间设置有供间隔件(21)夹设的第一轴向间隙(G1)、大于第一轴向间隙(G1)且供密封部(22)夹设的第二轴向间隙(G2)、以及设置在第二轴向间隙(G2)的外径侧且小于第二轴向间隙(G2)的第三轴向间隙(G3)。

Description

车轴用轴承装置
技术领域
本发明涉及对铁道车辆等的车轴进行支承的车轴用轴承装置。
背景技术
图4示出了对铁道车辆的车轴101进行支承的轴承装置的一个例子。该轴承装置具备滚动轴承102、在滚动轴承102的轴向两侧配置的后盖111以及挡油环112。滚动轴承102是多列圆锥滚子轴承，且具备分割型内圈103、一体型的外圈104、在内圈103与外圈104之间配置的多列圆锥滚子105、以及将各列圆锥滚子105沿周向等间隔地保持的保持器106。将后盖111、滚动轴承102、以及挡油环112嵌合在车轴1的外周之后，将未图示的轴端螺母或前盖安装在车轴101的端部，通过其与后盖111而从轴向两侧夹持滚动轴承102以及挡油环112，从而滚动轴承102相对于车轴101在轴向上被定位。
在车轴101负载有过大的径向载荷从而被施加有较大的弯矩时，在滚动轴承102的内圈103与后盖111的接触部X’、以及内圈103与挡油环112的接触部Y’产生摩擦磨损，从而产生微小的磨损粉末。特别是，内圈103与后盖111的接触部X’比内圈103与挡油环112的接触部Y’更容易产生摩擦磨损。若持续产生摩擦磨损，则滚动轴承102相对于车轴101的轴向上的位置精度降低，并且产生的磨损粉末进入滚动轴承102的内部从而使轴承内的润滑剂劣化，成为滚动轴承102的寿命变短的主要因素。
于是，在下述的专利文献1中，如图5所示，在内圈103与后盖111之间配置间隔构件120(带有弹性密封件的环状间隔件)，该间隔构件120包括间隔件121(环状间隔件)、以及在该间隔件121的外径端固接的密封部122(弹性密封件)。这样，在内圈103与后盖111之间夹设有间隔件121，从而能够避免内圈103与后盖111的直接接触，由此抑制摩擦磨损。并且，使在间隔件121的外径端设置的密封部122发生弹性变形并与内圈103以及后盖111这两方在整周上密接，从而能够将内圈103与后盖111之间的间隙密封。由此，在夹设有间隔件121的内圈103与后盖111的接触部X’产生的磨损粉末能够由密封部122密封，因此能够可靠地防止磨损粉末进入滚动轴承102的内部的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4060232号公报
发明内容
发明所要解决的课题
上述的密封部在因被内圈与后盖夹持而弹性变形了的状态下，由于车轴的挠曲以及旋转而承受反复变动的载荷，因此存在由于长期的使用而损伤的可能性。间隔构件在每次车轴轴承的定期检查时更换，因此通常，不会持续使用至产生上述那样的损伤。然而，若万一由于意料之外的因素而使密封部产生损伤，导致密封部与间隔件分离，则存在密封部从内圈与后盖之间的间隙向外径侧飞出从而被卷入滚动轴承的内部(内圈与外圈之间)，损害轴承性能的可能性。
本发明的目的在于在车轴用轴承装置中，即使万一密封部损伤而与间隔件分离，也能够避免密封部被卷入滚动轴承的内部而损害轴承性能的风险。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明提供一种车轴用轴承装置，具备：滚动轴承，其具有内圈、外圈以及在所述内圈和所述外圈之间夹设的多个滚动体；环构件，其设置在所述内圈的轴向一侧；间隔件，其被所述内圈和所述环构件夹持；以及密封部，其固接于所述间隔件的外径端，发生弹性变形并且与所述内圈以及所述环构件这两方在整周上密接，其中，在所述内圈与所述环构件的轴向间设置有供所述间隔件夹设的第一轴向间隙、大于所述第一轴向间隙且供所述密封部夹设的第二轴向间隙、以及设置在所述第二轴向间隙的外径侧且小于所述第二轴向间隙的第三轴向间隙。
这样，在本发明所涉及的车轴用轴承装置中，在第二轴向间隙的外径侧设置小于第二轴向间隙的第三轴向间隙。由此，即使万一配置于第二轴向间隙的密封部与间隔件分离，也能够通过宽度较窄的第三轴向间隙来限制密封部向外径侧的移动。因此，能够避免密封部从内圈与后盖之间的间隙向外径侧飞出从而进入滚动轴承的内部的情况。
上述的车轴用轴承装置能够在所述环构件的端面设置：第一区域，其设置在内径端；第二区域，其设置在所述第一区域的外径侧，且比所述第一区域更向远离所述内圈的一侧后退；以及第三区域，其设置在所述第二区域的外径侧，且比所述第二区域更向接近所述内圈的一侧突出。在该情况下，在所述内圈的轴向一侧的端面与所述环构件的端面的所述第一区域的轴向间形成所述第一轴向间隙，在所述内圈的轴向一侧的端面与所述环构件的端面的所述第二区域的轴向间形成所述第二轴向间隙，在所述内圈的轴向一侧的端面与所述环构件的端面的所述第三区域的轴向间形成所述第三轴向间隙。
若将第三轴向间隙设为小于密封部的轴向尺寸，且小于密封部的半径方向的壁厚，则能够可靠地防止密封部通过第三轴向间隙的情况。
上述的车轴用轴承装置的滚动轴承例如可以采用多列圆锥滚子轴承，该多列圆锥滚子轴承在所述外圈与所述内圈之间夹设有多列圆锥滚子作为所述滚动体。
发明效果
如上所述，根据本发明所涉及的车轴用轴承装置，即使万一密封部损伤而与间隔件分离，也能够避免密封部被卷入滚动轴承的内部而损害轴承性能的风险。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的车轴用轴承装置的剖视图。
图2是图1的放大图。
图3是示出将间隔构件组装在后盖的端面的情形的剖视图。
图4是以往的车轴用轴承装置的剖视图。
图5是图4的放大图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的一个实施方式所涉及的车轴用轴承装置对铁道车辆的车轴1进行支承，如图1所示，主要具备滚动轴承2、以及在滚动轴承2的轴向两侧配置且作为一对环构件的后盖11以及挡油环12。需要说明的是，在以下的说明中，将车轴1的轴端侧(图中左侧)称为“轴端侧”，将与其相反的一侧(图中右侧)称为“基端侧”。
滚动轴承2是多列圆锥滚子轴承，具备在外周面具有多列轨道的内圈3、在内周面具有多列轨道的外圈4、在内圈3的轨道与外圈4的轨道之间配置且作为滚动体的多列圆锥滚子5、以及将各列圆锥滚子5沿周向等间隔地保持的保持器6。在图示例中，将内圈3设置为按轨道进行分割，将外圈4设置为一体。一对内圈3以彼此在轴向上抵接的状态被压入铁道车辆的车轴1的外周。将外圈4的外周面固定于铁道车辆的轴箱(省略图示)。在外圈4的轴向两端隔着密封盖15装配有油封14。油封14与后盖11以及挡油环12、或装配于该后盖11以及该挡油环12的构件(密封套筒等)滑动接触，从而将滚动轴承2的内部空间密封。需要说明的是，也可以在一对内圈3的轴向之间配置垫圈。另外，也可以将外圈4按轨道进行分割。并且，滚动轴承2并不局限于圆锥滚子轴承，也可以是例如圆柱滚子轴承、球轴承。
后盖11以及挡油环12均由碳素钢材料形成，通过压入、热装而安装于车轴1。将后盖11、滚动轴承2、挡油环12嵌合在车轴1的外周之后，将未图示的轴端螺母拧入车轴1的轴端，或者通过螺栓等将前盖固定在车轴1的轴端，通过轴端螺母或前盖与后盖11而从轴向两侧夹持挡油环12以及滚动轴承2的内圈3，从而滚动轴承2相对于车轴1在轴向上被定位。
如图2所示，后盖11的轴端侧的端面11a与内圈3的基端侧的端面3a在轴向上对置。在图示例中，在后盖11的端面11a形成有：第一区域11a1，其设置在内径端；第二区域11a2，其设置在第一区域11a1的外径侧，且比第一区域11a1更向远离内圈3的一侧后退；以及第三区域11a3，其设置在第二区域11a2的外径侧，且比第二区域11a2更向接近内圈3的一侧突出。各区域11a1、11a2、11a3分别由与轴向正交的圆环状的平坦面构成。第一区域11a1的外径端与第二区域11a2的内径端通过圆筒面11a4而连接。第二区域11a2的外径端与第三区域11a3的内径端通过圆筒面11a5而连接。
在内圈3的基端侧的端面3a中，至少与后盖11的端面11a对置的区域是由与轴向正交的单一的平坦面构成。在图示例中，内圈3的端面3a的整个区域为平坦面。在内圈3的端面3a与后盖11的端面11a的第一区域11a1之间形成有第一轴向间隙G1，在内圈3的端面3a与后盖11的端面11a的第二区域11a2之间形成有第二轴向间隙G2，在内圈3的端面3a与后盖11的端面11a的第三区域11a3之间形成有第三轴向间隙G3。第二轴向间隙G2设置在第一轴向间隙G1的外径侧，且大于第一轴向间隙G1。第三轴向间隙G3设置在第二轴向间隙G2的外径侧，且小于第二轴向间隙G2。
在后盖11的轴端侧的端面11a与基端侧的内圈3的基端侧的端面3a之间夹设有间隔构件20。间隔构件20具有间隔件21与密封部22。
间隔件21由环状的平板构成，例如由金属板，特别是铜合金等软质金属板构成。在间隔件21的外径端一体地设置有向基端侧大致呈直角地弯折的肋21a。
密封部22由橡胶等弹性材料形成，且固接在间隔件21的外径端。密封部22呈环状，且设置在间隔件21的外径端的整周。在图示例中，密封部22形成为剖面呈大致矩形状，且以将间隔件21的肋21a的整体覆盖的方式设置。如图3所示，在将间隔构件20组装于轴承装置前的状态下，密封部22的内径r2略小于后盖11的圆筒面11a4的直径r1。由此，在组装时，如图3中箭头所示，使间隔构件20从轴端侧接近后盖11，以具有过盈量的方式将密封部22的内周面与后盖11的圆筒面11a4嵌合，从而能够将间隔构件20与后盖11一体化，因此能够使组装作业容易化。
间隔件21配置在第一轴向间隙G1，且被内圈3的端面3a与后盖11的端面11a的第一区域11a1从轴向两侧压接。由此，能够避免内圈3与后盖11的直接接触，从而抑制内圈3与后盖11之间的摩擦磨损。
密封部22配置在第二轴向间隙G2，发生弹性变形并与内圈3以及后盖11这两方在整周上密接。在图示例中，密封部22与内圈3的端面3a、后盖11的端面11a的第二区域11a2以及圆筒面11a4分别在整周上密接。由此，在间隔件21的外径侧设置的第二轴向间隙G2被密封部22完全地密封，因此能够通过密封部22将由于夹设有间隔件21的内圈3与后盖11的摩擦而产生的磨损粉末封在内径侧。
在配置有密封部22的第二轴向间隙G2的外径侧设置小于第二轴向间隙G2的第三轴向间隙G3。由此，即使在万一密封部22损伤而与间隔件21分离时，也通过宽度较窄的第三轴向间隙G3来限制密封部22向外径侧的移动，因此能够避免密封部22从后盖11与内圈3之间的间隙向外径侧飞出从而进入滚动轴承2的内部的情况。
此时，优选第三轴向间隙G3比组装于轴承装置前的状态的密封部22的轴向尺寸L以及半径方向的壁厚W(参照图3)都小。由此，无论密封部22成为何种姿态，由于其宽度大于第三轴向间隙G3，因此能够可靠地避免密封部22通过第三轴向间隙G3。
为了对密封部22的通过进行限制，优选第三轴向间隙G3尽可能较小。因此，例如，也可以将后盖11的端面11a的第三区域11a3配置在比第一区域11a1更靠轴端侧的位置，将第三轴向间隙G3设为小于第一轴向间隙G1。但是，若第三轴向间隙G3过小，则存在如下可能性：在组装时，在以夹设有间隔件21的状态从周向两侧对内圈3以及后盖11加压时，隔着第三轴向间隙G3而对置的面彼此(内圈3的端面3a与后盖11的端面11a的第三区域11a3)抵接，从而使间隔件21无法完全与内圈3以及后盖11密接。另外，若第三轴向间隙G3过小，则存在如下可能性：在车轴1于轴承装置的使用中挠曲时，隔着第三轴向间隙G3而对置的面彼此滑动，从而产生磨损粉末等。因此，优选将第三轴向间隙G3确保为一定程度(例如0.1mm以上)，例如，优选将第三轴向间隙G3设为第一轴向间隙G1以上。即，优选后盖11的端面11a的第三区域11a3配置在与第一区域11a1相同的轴向位置处，或配置在比第一区域11a1更靠基端侧的位置。特别是，若将后盖11的端面11a的第三区域11a3与第一区域11a1配置在相同的轴向位置处，则使后盖11的端面11a的加工容易化。
本发明并不局限于上述的实施方式。例如，在上述的实施方式中，在后盖11的端面11a设置轴向位置不同的区域11a1～11a3，从而形成了各轴向间隙G1～G3，但并不局限于此，也可以在内圈3的端面3a设置轴向位置不同的多个区域，从而形成各轴向间隙G1～G3。或者，也可以在后盖11的端面11a以及内圈3的端面3a这两方设置轴向位置不同的多个区域，从而形成各轴向间隙G1～G3。
另外，在上述的实施方式中，示出了在后盖11与内圈3的接触部X夹设间隔构件20(间隔件21以及密封部22)的情况，但并不局限于此，也可以在挡油环12与内圈3的接触部Y夹设与上述相同的间隔构件。但是，由于基端侧的接触部X比轴端侧的接触部Y更容易产生摩擦磨损，因此优选至少在基端侧的接触部X夹设间隔构件。
附图标记说明
1 车轴
2 滚动轴承
3 内圈
4 外圈
5 圆锥滚子(滚动体)
6 保持器
11 后盖(环构件)
11a 端面
11a1 第一区域
11a2 第二区域
11a3 第三区域
20 间隔构件
21 间隔件
22 密封部
G1 第一轴向间隙
G2 第二轴向间隙
G3 第三轴向间隙。

Claims (5)

1.一种车轴用轴承装置，具备：滚动轴承，其具有内圈、外圈以及在所述内圈和所述外圈之间夹设的多个滚动体；环构件，其设置在所述内圈的轴向一侧；间隔件，其被所述内圈和所述环构件夹持；以及密封部，其固接于所述间隔件的外径端，发生弹性变形并且与所述内圈以及所述环构件这两方在整周上密接，其中，
在所述内圈与所述环构件的轴向间设置有供所述间隔件夹设的第一轴向间隙、大于所述第一轴向间隙且供所述密封部夹设的第二轴向间隙、以及设置在所述第二轴向间隙的外径侧且小于所述第二轴向间隙的第三轴向间隙。
2.根据权利要求1所述的车轴用轴承装置，其中，
在所述环构件的端面设置有：第一区域，其设置在所述端面的内径端；第二区域，其设置在所述第一区域的外径侧，且比所述第一区域更向远离所述内圈的一侧后退；以及第三区域，其设置在所述第二区域的外径侧，且比所述第二区域更向接近所述内圈的一侧突出，
在所述内圈的轴向一侧的端面与所述环构件的端面的所述第一区域的轴向间形成有所述第一轴向间隙，在所述内圈的轴向一侧的端面与所述环构件的端面的所述第二区域的轴向间形成有所述第二轴向间隙，在所述内圈的轴向一侧的端面与所述环构件的端面的所述第三区域的轴向间形成有所述第三轴向间隙。
3.根据权利要求1或2所述的车轴用轴承装置，其中，
所述第三轴向间隙小于所述密封部的轴向尺寸，且小于所述密封部的半径方向的壁厚。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车轴用轴承装置，其中，
在所述滚动轴承的所述外圈与所述内圈之间夹设有多列圆锥滚子作为所述滚动体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车轴用轴承装置，其中，
所述车轴用轴承装置对铁道车辆的车轴进行支承。
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