CN110725856A - 滚动轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滚动轴承装置。滚动轴承装置具备收容于壳体内并将旋转轴支承成绕水平轴旋转自如的滚动轴承。滚动轴承的一部分浸渍于积油部内的润滑油中，该积油部设置于壳体内的铅垂方向下方。滚动轴承装置还具备：环状的遮蔽构件，外周侧部分固定于壳体侧，该遮蔽构件从轴向外侧覆盖环状空间；及环状的密封结构构件，固定于旋转轴侧，在该密封结构构件与遮蔽构件的内周侧部分之间构成迷宫密封而抑制积油部内的润滑油流入到环状空间。遮蔽构件具有油排出部。油排出部具有倾斜槽和开口，倾斜槽具有朝向轴承外部侧倾斜的面，开口形成于该倾斜的面的轴承外部侧的端部。从轴向观察的倾斜槽的形状是随着靠近遮蔽构件的铅垂方向上方而变窄的尖细形状。

Description

滚动轴承装置
在2018年7月17日提出的日本专利申请2018-134038的包括其说明书、附图及摘要的公开内容作为参照而全部援引于此。
技术领域
本发明涉及滚动轴承装置。
背景技术
作为将铁道车辆的车轴支承成旋转自如的轴承装置，已知有使将车轴的端部支承成能够旋转的滚动轴承的一部分浸渍于积油部内的润滑油中进行润滑的称为所谓油浴式的方式的滚动轴承装置(例如，参照日本特开2010-30380号公报)，该积油部设置于壳体内的下方。
近年来，正实现铁道车辆的驾驶速度的高速化，但是伴随着该高速化而在油浴式的滚动轴承装置中，由于车轴进行高速旋转而润滑油被滚动轴承较大地搅拌，存在滚动轴承装置的升温增大的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于抑制由润滑油的搅拌引起的滚动轴承装置的升温。
一种滚动轴承装置，包括滚动轴承，该滚动轴承收容于壳体内，将旋转轴支承成相对于该壳体绕水平轴旋转自如，所述滚动轴承具有固定于所述旋转轴的内圈、固定于所述壳体的外圈及设置于所述内圈与所述外圈之间的环状空间的多个滚动体，直至所述环状空间中的圆周方向上的一部分处的高度为止而滚动轴承局部地浸渍于积油部内的润滑油中，该积油部设置于所述壳体内的铅垂方向下方，所述滚动轴承装置具备：环状的遮蔽构件，该遮蔽构件的外周侧部分固定于所述壳体、固定于该壳体的构件、所述外圈这三者中的至少一个，该遮蔽构件从轴向外侧覆盖所述环状空间；及环状的密封结构构件，固定于所述旋转轴、固定于该旋转轴的构件、所述内圈这三者中的至少一个，在该密封结构构件与所述遮蔽构件的内周侧部分之间构成迷宫密封而抑制所述积油部内的润滑油流入到所述环状空间，所述遮蔽构件在相比所述旋转轴的旋转停止的状态下的所述积油部内的润滑油的油面靠铅垂方向上方的位置，具有将所述环状空间内的润滑油向轴承外部排出的油排出部，所述油排出部具有倾斜槽和开口，所述倾斜槽具有朝向轴承外部侧倾斜的面，所述开口形成于该倾斜的面的位于远端的外侧端部，从轴向观察的所述倾斜槽的形状是随着靠近所述环状的遮蔽构件的铅垂方向上方而变窄的尖细形状。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是表示本发明的一实施方式的滚动轴承装置的剖视图。
图2是表示滚动轴承的轴端侧的图1的放大剖视图。
图3是从轴端侧观察滚动轴承装置的主视图。
图4是从轴端相反侧观察图3所示的滚动轴承装置中的遮蔽构件的主视图。
图5是从轴承内部侧观察图4所示的遮蔽构件的一部分的立体说明图。
图6是图5所示的遮蔽构件的油排出部的剖视说明图。
图7是油排出部的变形例的剖视说明图。
图8是油排出部的另一变形例的剖视说明图。
图9是油排出部的又一变形例的立体说明图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一实施方式的滚动轴承装置1的纵向剖视图。本实施方式的滚动轴承装置1(以下，也称为轴承装置1)收容于在铁道车辆的车轴(旋转轴)2的端部配置的壳体3内。壳体3固定于铁道车辆的台车(未图示)的台框等。本实施方式的壳体3由例如圆筒形状的轴箱3a和将轴箱3a的轴向两侧的开口分别闭塞的第一罩3b及第二罩3c构成。
轴承装置1具备将车轴2支承成相对于壳体3绕水平轴旋转自如的滚动轴承10。滚动轴承10具有内圈11、外圈12、设置在内圈11与外圈12之间的环状空间K中的多个圆锥滚子(滚动体)13及保持这些圆锥滚子13的保持架14。内圈11外嵌于车轴2的端部而被固定，由沿轴向排列配置的一对内圈结构构件11a构成。在各内圈结构构件11a的外周面形成有供圆锥滚子13滚动的内圈滚道11b。
内圈11配置在位于车轴2的轴端侧(图1的左侧)的螺母15和位于车轴2的轴端相反侧(图1的右侧)的环状构件16之间。环状构件16外嵌于车轴2的轴端相反侧的外周面而被固定。螺母15螺合于在车轴2的轴端侧的外周形成的外螺纹部2a而通过规定的紧固转矩紧固。用于防止螺母15松缓的防松圈17外嵌于车轴2的相比螺母15靠轴端侧而被固定。防松圈17通过未图示的螺栓而固定于螺母15。由此，内圈11被夹持在螺母15与环状构件16之间而轴向的移动受到限制。防松圈17在内周具有向径向的内方突出的多个突起17a。该突起17a分别插入于在车轴2形成的多个槽2b。防松圈17通过将多个突起17a分别插入于多个槽2b而抑制沿周向的移动。
外圈12在内圈11的径向外方内嵌于轴箱3a的内周面而被固定。在外圈12的内周面形成有与内圈11的各内圈滚道11b相对的外圈滚道12b。本实施方式的外圈12是在其内周面形成有两排外圈滚道12b的多排外圈。在外圈12的外圈滚道12b与内圈11的内圈滚道11b之间配置有能够滚动的两排(多排)圆锥滚子13。各排的圆锥滚子13由保持架14沿圆周方向保持成规定的间隔。由此，本实施方式的滚动轴承10构成多排圆锥滚子轴承。
在壳体3内的铅垂方向下方设置有积存润滑油的积油部4。本实施方式的积油部4通过在相比设置于第二罩3c的内周面与环状构件16的外周面之间的密封6靠轴端侧使轴箱3a的铅垂方向的下端部的内周面3a1向相比外圈12的外周面12a靠下方的位置凹陷而形成。在积油部4中以如下方式积存有润滑油：在车轴2的旋转停止的状态下，直至环状空间K中的圆周方向上的一部分处的高度为止而局部地浸渍滚动轴承1。在图1中，在车轴2的旋转停止的状态下，积油部4内的润滑油的油面F位于环状空间K的铅垂方向的最下端部中的相比轴向两侧的开口部K1靠铅垂方向的上方的位置。
在轴箱3a的铅垂方向的最下端部沿径向贯通形成有将积油部4内的润滑油向外部排出的排油口7。在排油口7安装有能够将该排油口7开闭的磁栓8。磁栓8的前端面8a形成为通过磁力对润滑油包含的铁粉等异物进行吸附的吸附面。由此，通过将磁栓8从排油口7拆卸，能夠容易除去润滑油内的异物。此外，在壳体3的铅垂方向的下端部设置有未图示的油窗。从该油窗目视观察积油部4内的润滑油。由此，监控润滑油的状态。
轴承装置1具备在滚动轴承10的轴向两侧配置的一对环状的遮蔽构件20及一对环状的密封结构构件30。图2是表示滚动轴承10的轴端侧的图1的放大剖视图。在此，在滚动轴承10的轴端侧配置的遮蔽构件20及密封结构构件30与在滚动轴承10的轴端相反侧配置的遮蔽构件20及密封结构构件30为相同结构。因此，在以下的说明中，仅说明在轴端侧配置的遮蔽构件20及密封结构构件30。而且，在以下的说明中，将从滚动轴承10的轴向中央朝向轴向两侧的方向(图2的左方向)称为轴向外方(轴向外侧)，将从滚动轴承10的轴向两侧朝向轴向中央的方向(图2的右方向)称为轴向内方(轴向内侧)。
在图2中，遮蔽构件20在环状空间K的轴向外侧将外周侧部分固定于外圈12，从轴向外侧覆盖环状空间K。本实施方式的遮蔽构件20具备外圆筒部21、圆环部22及内圆筒部23。外圆筒部21内嵌于外圈12的轴向外端部而被固定。圆环部22从外圆筒部21的轴向外端向径向内方延伸。内圆筒部23从圆环部22的内周端向轴向外侧延伸。外圆筒部21、圆环部22及内圆筒部23为一体。
圆环部22的环状面22a位于相比外圈12的外侧面12c稍靠轴向外方的位置。由此，遮蔽构件20的内圆筒部23相比滚动轴承10向轴向外方突出。内圆筒部23的内周面23c与在内圈结构构件11a的轴向外侧形成的大突缘的外周面11c相比直径大。由此，遮蔽构件20容许通过了后述的迷宫密封的润滑油从所述内周面23c与所述外周面11c之间流入到环状空间K。此外，外圆筒部21固定于外圈12，但是可以直接固定于壳体3，也可以固定于在外圈12以外的壳体3固定的构件。
密封结构构件30在遮蔽构件20的轴向外侧外嵌于螺母15而被固定。密封结构构件30抑制积油部4内的润滑油流入到环状空间K(轴承内部)。本实施方式的密封结构构件30具有向轴向内方开口的截面凹状的环状槽31。此外，密封结构构件30外嵌于螺母15而被固定，但是也可以使用螺栓等其他的固定手段来固定于螺母15。而且，密封结构构件30固定于螺母15，但是也可以固定于车轴2或内圈11，还可以固定于内圈11以外的在车轴2固定的构件。
密封结构构件30的环状槽31成为遮蔽构件20的内圆筒部23以非接触的状态插入于环状槽31的形状。具体而言，环状槽31的外周面32形成为与内圆筒部23的外周面23a相比直径稍大。环状槽31的底面33以位于相比内圆筒部23的轴向外侧的端面23b稍靠轴向外方的位置的方式形成。而且，环状槽31的内周面34形成为与内圆筒部23的内周面23c相比直径稍小。
通过以上的结构，在环状槽31的外周面32与内圆筒部23的外周面23a之间、环状槽31的底面33与内圆筒部23的端面23b之间及环状槽31的内周面34与内圆筒部23的内周面23c之间连续地分别形成有微小间隙。通过这些微小间隙构成迷宫密封。即，在遮蔽构件20的内周侧部分(内圆筒部23)与密封结构构件30的环状槽31之间在整周上构成迷宫密封。在本实施方式中，迷宫密封的最下端部位于相比润滑油的油面F靠下方的位置。此外，迷宫密封并不限定为上述结构。
图3是从轴端侧观察轴承装置1的主视图。图4是从轴端相反侧观察遮蔽构件20的主视图。图5是从轴承内部侧观察图4所示的遮蔽构件20的一部分的立体说明图。在图3中，为了便于理解而省略密封结构构件30的图示。在遮蔽构件20的圆环部22沿周向形成有多个(在本实施方式中为8个)油排出部40。各油排出部40具有倾斜槽42和开口43。倾斜槽42具有随着靠近铅垂方向上方而朝向轴承外部侧(在图3中为纸面近前侧，在图4中为纸面里侧)倾斜的面41。开口43形成于该倾斜的面41的位于远端的外侧端部44(参照图6)。此外，油排出部40的个数没有特别限定，可以比7个少或比9个多。
在圆环部22，在相比积油部4内的润滑油的油面F靠铅垂方向上方的位置形成全部的油排出部40，在与该油面F相同或靠铅垂方向下方的位置未形成油排出部40。在本实施方式中，在轴承装置1的主视观察下，将遮蔽构件20(外圆筒部21)的外周面21a(也参照图2)与润滑油的油面F的2个交点分别设为P及Q，将滚动轴承10的轴心设为C。在该情况下，在包含于将轴心C与交点P连结的假想直线C-P和将轴心C与交点Q连结的假想直线C-Q所成的角度α的角度范围内的圆环部22的区域R1未形成油排出部40。即，在本实施方式中，在轴承装置1的主视观察下，在包含于以轴心C为中心的(360-α)°的角度范围内的圆环部22的区域R2形成全部的油排出部40。
在从车轴2的轴向观察的主视观察下，8个油排出部40配置成左右对称。换言之，8个油排出部40在从车轴2的轴向观察的主视观察下，以通过轴心C的铅垂线V为基准而线对称地配置。本实施方式的车轴2向正转及反转这两个方向旋转。因此，为了无论向哪个方向旋转的情况下都能够使环状空间K内的润滑油返回积油部4而将8个油排出部40配置成左右对称。
油排出部40的倾斜的面41是朝向轴承外部侧倾斜的面。在该面41的轴承端部侧的端部44形成有将轴承内部(环状空间K)与轴承外部连通的矩形形状的开口4。
从轴向观察的倾斜槽42的形状是在将环状的遮蔽构件20装入于滚动轴承装置1的状态下，随着靠近该遮蔽构件20的铅垂方向的上方而逐渐缩窄的尖细形状。开口43的径向的尺寸与倾斜槽42的轴承外部侧的端部44的槽宽w1相同。倾斜槽42的轴承内部侧的端部45的槽宽w2由于该倾斜槽42如上所述为尖细形状，因此比槽宽w1大。通过将从轴向观察的倾斜槽42的形状设为尖细形状，能够使开口43的大小与未设为尖细形状的情况相比减小。在本实施方式中，如图4～5所示，将从轴向观察的所述倾斜槽42的形状设为随着靠近所述环状的遮蔽构件20的铅垂方向的上方而接近径向内侧或内周侧的尖细形状。
通过以上的结构，在积油部4通过所述迷宫密封流入到轴承内部的润滑油通过滚动轴承10的圆锥滚子13及内圈11的旋转而被向相比润滑油的油面F靠铅垂方向的上方的位置抬起。由此，润滑油沿着油排出部40的倾斜槽42的面41流动，从该油排出部40的开口43向轴承外部排出而返回积油部4。由此，能够使润滑油在轴承内部与轴承外部之间循环而进行搅拌。向通过圆锥滚子13及内圈11的旋转而被向铅垂方向的上方抬起的润滑油赋予旋转方向及向轴承外部侧的力。由此，附着于倾斜槽42的面41的润滑油被按压于该面41而向朝着开口43的方向(旋转方向)移动，从该开口43向轴承外部排出。
另一方面，也可考虑在轴承外部由于车轴2的旋转而被抬起并附着于壳体3的内周面的润滑油从所述油排出部40的开口43向轴承内部返回或逆流的情况。然而，在本实施方式中，倾斜槽42的槽宽是随着靠近遮蔽构件20的铅垂方向的上方而缩窄的尖细形状，因此在所述倾斜的面41的轴承外部侧的端部44形成的开口43的大小也比恒定宽度的倾斜槽的情况小。因此，能够抑制润滑油从开口43向轴承内部返回或逆流的情况。而且，倾斜槽42的形状是随着靠近铅垂方向的上方而接近径向内侧或内周侧的尖细形状。因此，在基于离心力的状态下附着于遮蔽构件20的圆环部22的润滑油从油排出部40的开口43难以返回轴承内部。
以上，根据本实施方式的轴承装置1，在滚动轴承10的内圈11与外圈12之间的环状空间K的轴向外侧，遮蔽构件20的外周侧部分(外圆筒部21)固定于壳体3侧，且在遮蔽构件20的内周侧部分(内圆筒部23)与固定于车轴2侧的密封结构构件30的环状槽31之间构成迷宫密封。由此，能够抑制在壳体3内的铅垂方向的下方设置的积油部4内的润滑油流入到环状空间K(轴承内部)。另一方面，遮蔽构件20在相比车轴2的旋转停止的状态下的积油部4内的润滑油的油面F靠铅垂方向上方的位置沿周向具有多个油排出部40。因此，在积油部4向环状空间K流入的润滑油通过滚动轴承10的圆锥滚子13及内圈11的旋转而被向相比油面F靠铅垂方向的上方的位置抬起。由此，润滑油从油排出部40的开口43向轴承外部排出而返回积油部4。即，限制润滑油流入到环状空间K，而且，即使润滑油向环状空间K流入，也能够将该润滑油向轴承外部排出。此外，在本实施方式中，通过设为小的开口43，能够抑制轴承外部的润滑油从抵接开口43返回环状空间K的情况。因此，在环状空间K不会滞留过剩的润滑油。由此，能抑制通过滚动轴承10旋转而产生的润滑油的搅拌，能够抑制由润滑油的搅拌引起的滚动轴承装置1的升温。
如以上所述公开的实施方式在全部的点上为例示而不受限制。即，本发明的滚动轴承装置并不局限于图示的方式，在本发明的范围内可以为其他的方式。例如，在前述的实施方式中，如图6所示，将油排出部40的倾斜槽42的面41设为从遮蔽构件20的圆环部22的轴承内部侧的环状面22a连续的面。然而，也可以如图7所示，在油排出部50的端部(周向上的与遮蔽构件20的顶部T(参照图3～4)相反的一侧的端部)设置向轴承外部侧突出的阶梯部51，从该阶梯部51的轴承外部侧端延伸设置倾斜槽52的倾斜的面53。
另外，如图8所示，可以在油排出部60的端部(周向上的遮蔽构件20的顶部T侧的端部)设置向轴承外部侧突出的垂壁61，通过该垂壁61的轴承外部侧的缘部61a来划定开口62。而且，前述的实施方式的倾斜槽42的形状(从轴向观察的形状)是随着靠近遮蔽构件20的铅垂方向上方而接近径向内侧或内周侧的尖细形状。然而，也可以与之相反，如图9所示，倾斜槽70的形状设为随着靠近遮蔽构件20的铅垂方向上方而接近径向外侧或外周侧的尖细形状。在通过圆锥滚子13及内圈11的旋转而被向铅垂方向的上方抬起的润滑油作用有离心力。然而，通过将倾斜槽70设为接近径向外侧或外周侧的尖细形状，能够使润滑油沿着倾斜槽70的倾斜的面71高效地朝向开口72移动。
另外，在前述的实施方式中，说明了滚动轴承10为双排圆锥滚子轴承的情况，但是轴承的形式并不局限于此，可以是深槽球轴承或圆筒滚子轴承等。此外，虽然说明了将本发明的滚动轴承装置1设置于铁道车辆的车轴的情况，但是也可以应用于其他的设备。
根据本发明，能够抑制由润滑油的搅拌引起的滚动轴承装置的升温。

Claims (2)

1.一种滚动轴承装置，包括滚动轴承，该滚动轴承收容于壳体内，将旋转轴支承成相对于该壳体绕水平轴旋转自如，
所述滚动轴承具有固定于所述旋转轴的内圈、固定于所述壳体的外圈及设置于所述内圈与所述外圈之间的环状空间的多个滚动体，
直至所述环状空间中的圆周方向上的一部分处的高度为止而滚动轴承局部地浸渍于积油部内的润滑油中，该积油部设置于所述壳体内的铅垂方向下方，
所述滚动轴承装置具备：
环状的遮蔽构件，该遮蔽构件的外周侧部分固定于所述壳体、固定于该壳体的构件、所述外圈这三者中的至少一个，该遮蔽构件从轴向外侧覆盖所述环状空间；及
环状的密封结构构件，固定于所述旋转轴、固定于该旋转轴的构件、所述内圈这三者中的至少一个，在该密封结构构件与所述遮蔽构件的内周侧部分之间构成迷宫密封而抑制所述积油部内的润滑油流入到所述环状空间，其中，
所述遮蔽构件在相比所述旋转轴的旋转停止的状态下的所述积油部内的润滑油的油面靠铅垂方向上方的位置，具有将所述环状空间内的润滑油向轴承外部排出的油排出部，
所述油排出部具有倾斜槽和开口，所述倾斜槽具有朝向轴承外部侧倾斜的面，所述开口形成于该倾斜的面的位于远端的外侧端部，
从轴向观察的所述倾斜槽的形状是随着靠近所述环状的遮蔽构件的铅垂方向上方而变窄的尖细形状。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承装置，其中，
从轴向观察的所述倾斜槽的形状是随着靠近所述环状的遮蔽构件的铅垂方向上方而接近径向内侧的尖细形状。
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