CN1702344A - 铁道车辆用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种铁道车辆用轴承装置，是能够抑制微振磨损磨耗粉的产生，并且防止产生的磨耗粉流出至轴承内部的铁道车辆用轴承装置。在安装于车轴(1)上的滚动轴承(2)的内轮(3)的幅面、与安装于车轴(1)上、限制所述内轮(3)相对车轴(1)的轴向位置的后盖(11)(圆环部件)的幅面之间，配设环状隔板(20)。将环状弹性密封件(21)一体固定在环状隔板(20)的外径侧周缘部上。使弹性密封件(21)弹性变形嵌合在形成于后盖(11)的幅面上的凹状梯部(25)的外周。将弹性密封件(21)压接于内轮(3)和后盖(11)相对的幅面中。在弹性密封件(21)的内侧，形成磨耗粉用的贮存空间(S1，S2)。

Description

铁道车辆用轴承装置
技术领域
本发明涉及一种用滚动轴承来支撑铁道车辆的车轴之轴承装置。
背景技术
铁道车辆的车轴用轴承装置具备安装在车轴上的滚动轴承、和安装在车轴上、执行滚动轴承内轮的轴方向定位之前后一组圆环部件。圆环部件为抵接于内轮的后方幅面之后盖与抵接于前方幅面的截油环、或为抵接于内轮的前后两幅面的后盖与前盖，由经热处理后的碳素钢构成。
图5中示出一般的铁道车辆用轴承装置。该轴承装置使后盖11与截油环12的一组圆环部件抵接于安装在车轴1上的滚动轴承2之内轮3的两端。滚动轴承2例如是多排圆锥滚轴轴承，具有分割型的内轮3、一体型的外轮4、配置在内轮3与外轮4之间的多排滚轴5、和其保持器6。将后盖11嵌插在车轴1中，组装滚动轴承2，嵌插截油环12。将截油环12压接在内轮3的前方幅面上，使内轮3的后方幅面压接于后盖11的前方幅面上，限制内轮3相对车轴1的轴方向位置。另外，在后盖11与截油环12各自的外周上可滑动地安装油封件14、14，将各油封件14、14安装在从外轮4的前后两端延伸的封闭壳体15、15的内侧。
在该轴承装置中，若车轴1被施加铁道车辆特有的过大径向(radial)负荷，则对车轴1产生过大的弯曲力矩，在内轮3与后盖11的接触部X产生反复应力，并且在内轮3与截油环12的接触部Y也产生反复应力，各接触部X、Y的接触面微振磨损(磨耗)，产生碳素钢的微小磨耗粉。这种微振磨损磨耗对于车轴被加载过大径向负载的铁道车辆而言是不可避免的，若微振磨损磨耗继续，则轴承2的轴向精度下降，产生的磨耗粉侵入轴承2的内部，使轴承内的润滑剂恶化，成为缩短轴承2的寿命的原因。
作为抑制这种微振磨损磨耗粉产生的轴承装置，有将软材质的隔板(平板)夹入内轮与后盖等圆环部件之间的装置(例如参照专利文献1)。图6中，将软材质金属板或树脂板的隔板32夹入内轮3与后盖11的接触部X中，利用隔板32来避免内轮3与后盖11的直接冲击，抑制微振磨损磨耗的产生。若隔板32磨耗，则换成新品，以此延长轴承装置的寿命。
另外，为了解决上述问题，已知使因内轮与圆环部件的直接接触引起的磨耗所产生的微振磨损磨耗粉不侵入轴承内部的轴承装置(例如参照专利文献2的图8)。图7中，将橡皮圈等弹性部件33弹压接触于内轮3与后盖11的接触部X之外周部分上，使接触部X产生的磨耗粉不会从接触部X泄漏到外部。此时的接触部X的外径侧为使内轮3与后盖11的相同外径之外周对顶的圆周面，通过使弹性部件33牢固地压接于该圆周面上，气液密(気液密)密封接触部X，使磨耗粉不会流出至轴承2。
专利文献1：特开2001-027254公报(图1)
专利文献2：特开2001-354136公报(图8)
图6的铁道车辆用轴承装置，在隔板32抑制内轮3与后盖11的磨耗，减少微振磨损磨耗粉的产生方面是有效的，但如果产生的微量磨耗粉积累，则必将流出到轴承内部，产生使轴承内部的润滑剂劣化等问题，难以抑制该问题的产生。
在图7的轴承装置中，虽可由弹性部件33抑制从内轮3与后盖11的接触部X向轴承流出微振磨损磨耗粉，但接触部X产生磨耗粉与磨耗粉的积累造成的缺陷依然存在。
从上面可知，可考虑将图6的隔板与图7的弹性部件双方组合后用于一个轴承装置中，但此时，构成部件个数增多，轴承装置整体的组装工数增加，轴承装置的制造组装变得更加困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造组装性良好的铁道车辆用轴承装置，该装置抑制微振磨损磨耗粉的产生，并且抑制产生的磨耗粉流出到轴承内部。
本发明为了实现上述目的，提供一种轴承装置，在安装于车轴上的滚动轴承的内轮幅面、与安装于所述车轴上、限制所述内轮相对车轴的轴向位置的圆环部件的幅面之间，夹入环状隔板，抵接于两个幅面，其特征在于：将弹性变形后抵接于所述内轮与圆环部件的相对两个幅面上的环状弹性密封件、由其弹性变形方向的大致中央部一体固定在所述环状隔板的外径侧周缘部上(权利要求1的发明)。
本发明的抵接于内轮幅面上的圆环部件是图5中说明的后盖与截油环、或后盖与(代替截油环的)前盖，使环状隔板夹入内轮与后盖之间，另外，还使环状隔板夹入内轮与截油环或前盖之间。通常，与内轮与截油环或前盖之间相比，微振磨损磨耗粉更容易在内轮与后盖之间产生，所以只在内轮与后盖之间夹入环状隔板也是有效的。另外，环状隔板，其作用为避免内轮与圆环部件直接接触，尽量抑制微振磨损磨耗粉的产生，所以最好是软材质金属的黄铜制薄板。通过将环状橡皮等弹性密封件一体化固定在该环状隔板的外径侧周缘部，制作作为一个部件的带弹性密封件的环状隔板，并将该部件组装在内轮与圆环部件之间。通过使弹性密封件弹性变形后抵接于内轮与圆环部件的相对幅面上，利用环状弹性密封件气液密密封抵接于环状隔板的前后两个幅面上的内轮与圆环部件的幅面之接触部的外周区域。此时，通过使环状弹性密封件与内轮和圆环部件的过盈量均等，确保弹性密封件的变形量，抑制环状弹性密封件的固化和永久变形。虽然接触部产生并积累的磨耗粉传递到环状隔板的幅面并流向弹性密封件，但到达弹性密封件后被阻止流出，不必担心越过弹性密封件后流入轴承内部。
本发明的轴承装置还同时考虑到了弹性密封件的压缩带来的随着时间的变化产生的固化(劣化)对策。即，如图8所示，在单纯组合环状隔板32a与弹性密封件33a的情况下，例如若内轮3的幅面为平面，则一体化于环状隔板32a上的弹性密封件33a的单侧会因该平面而超过弹性限度，被弄坏。结果，靠近环状隔板32a的弯曲部之弹性密封件33a部分过早随时间变化而固化(劣化)。图8(B)-图8(D)表示弹性密封件33a从新产品状态(B)逐渐固化的状态(C、D的涂黑部分h)。图8(B)-图8(D)均示出了从轴承上取下后的弹性密封件33a的状态。这样，若弹性密封件33a固化，则由于复原性恶化，所以产生龟裂，有机物作为沉积物而堆积在该龟裂上，逐渐扩大龟裂，最后破坏弹性密封件。
因此，本发明将环状弹性密封件以其弹性变形方向的大致中央部一体固定在环状隔板的外径例周缘部上。据此，弹性密封件不会因内轮(或圆环部件)的平面而超过弹性限度遭损坏。因此，可防止弹性密封件随时间变化而固化，并可防止产生龟裂和沉积物堆积而引起的弹性密封件的损坏。
在内轮与圆环部件的两个幅面之一为平面，另一幅面形成有梯部(段部)的情况下，使环状隔板的外径侧周缘部弯曲，形成从所述平面上浮的状态，一体固定在弹性密封件上。
另外，也可在内轮与圆环部件的两个幅面中形成梯部，将环状弹性密封件的两侧嵌合在所述梯部中(权利要求2的发明)。这种情况下，不必使环状隔板弯曲。
另外，通过将带弹性密封件的隔板之弹性密封件嵌合在形成于内轮和/或圆环部件的幅面中的梯部里，在出厂时或组装在车轴上时，环状隔板的装配位置不会错位，组装性变好，可将组装品质设定得高。嵌合以上弹性密封件的段部设置在圆环部件的幅面或内轮幅面之一中，这在制作上是有利的，但也可设置在圆环部件与内轮两者中，将弹性密封件共同嵌合于两者的梯部中。
本发明为抑制内轮和圆环部件的幅面之磨耗粉到达弹性密封件，因此在弹性密封件的内侧形成磨耗粉的贮存空间。据此，由于幅面产生的磨耗粉被贮存在贮存空间中，所以可减少到达弹性密封件的磨耗粉。
另外，在本发明中，也可将弹性密封件一体固定在环状隔板的内径侧周缘部中。为了与一体固定在环状隔板的外径侧周缘部上的弹性隔板相区别，将此时的弹性密封件称为第2弹性密封件。该第2弹性密封件与一体固定在环状隔板的外径侧周缘部中的弹性隔板(以下根据需要称为第1弹性隔板)。一样，弹性变形后紧贴于内轮与圆环部件的两个幅面上，由此从内外径双方密封内轮与圆环部件之间的接触部，阻止磨耗粉向内外径双方流出。
在使用第2弹性密封件的情况下，优选在抵接于第2弹性密封件的圆环部件和/或内轮幅面上形成第2弹性密封件可自由装卸地嵌合的第2梯部。通过使第2弹性密封件与第1弹性密封件两者嵌合在圆环部件或内轮的对应梯部中，可增加出厂时或组装在车轴上时的环状隔板之装配位置的稳定性，组装性变得更好。
在本发明中，从实用上优选环状隔板为具有含有并保持润滑剂的部件之薄板。作为使润滑剂含有并保持于不同材质板的薄板中的部件，沿纵横方向形成于表面上的润滑剂保持沟、部分地形成于表面上的多个微小下洼、贯通背表面的多个小直径的贯通孔是适当的。通过使不同材质板的环状隔板自身含有并保持润滑剂，内轮与圆环部件之间的润滑性增加，环状隔板自身的磨耗也得到抑制，抑制微振磨损磨耗粉的产生的效果增加。
以上本发明中的滚动轴承从实用上优选多排圆锥滚轴轴承，但也可根据铁道车辆的种类选用圆筒轴承。
根据本发明，通过夹入环状隔板来抑制轴承内轮与相对车轴来限制该内轮位置的后盖等圆环部件的接触部产生微振磨损磨耗粉，并且，即便从隔板等产生磨耗粉，一体化于隔板外径侧周缘部上的弹性密封件会阻止磨耗粉流出到轴承内部，实现轴承的长寿命化，由此，可延长铁道车辆用轴承装置保养检查的维修周期。
另外，通过将弹性密封件一体固定在环状隔板的外径侧周缘部后作为一个部件来制作，隔板与密封件的加工、保养管理变得容易，可降低制作成本。并且，在本发明中，因为将环状弹性密封件在其弹性变形方向大致中央部一体固定在环状隔板上，所以不必担心环状弹性密封件在抵接于内轮与圆环部件的幅面上并弹性变形时被过度压缩。另外，通过将带弹性密封件的环状隔板嵌合组装在设置于圆环部件和/或内轮幅面中的梯部中，带弹性密封件的环状隔板的组装性变好，不会产生环状隔板相对车轴的错位，高品质的轴承装置之制造组装变容易。
另外，因为可使环状弹性密封件与内轮和圆环部件的过盈量变得均等，所以可确保弹性密封件的变形量，并抑制环状弹性密封件的固化和永久变形。
并且，通过在弹性密封件的内侧形成磨耗粉用的存放空间，可防止由磨耗粉或润滑油等产生的沉积物直接附着在弹性密封件上，并防止因内部损坏而使该密封件过早劣化。
附图说明
图1(A)是表示第1实施方式的铁道车辆用轴承装置的截面图，(B)是主要部分的放大截面图。
图2是图1的轴承装置之主要部分的分解截面图。
图3(A)是图2的带弹性密封件的环状隔板之局部放大截面图，(B)是包含局部截面的局部平面图。
图4是表示本发明变形实施例的轴承装置之主要部分的放大截面图。
图5是用于说明现有铁道车辆用轴承装置的基本构造之截面图。
图6是用于说明图5的轴承装置之现有构造的局部放大截面图。
图7是用于说明图5的轴承装置之其它现有构造的局部截面图。
图8(A)是带弹性密封件的环状隔板之局部放大截面图，(B)-(D)是表示弹性密封件的随时间变化而固化之状态的截面图。
1  车轴                        2  轴承
3  内轮                        4  外轮
5  滚轴                        6  保持器
11  后盖                       12  前盖
14  油封件                     15  封闭盖
20  环状隔板                   20a  肋部
20b、20c、20d、20e  高低不等面 20f  ㄑ字形弯曲部
20g  齿部                      21  圆环状弹性密封件
25  梯部                       32  隔板
33  弹性部件                   M1  前面幅面
M2  后方幅面                   N1  内径侧平坦面
N2、N3  中间平坦面             N4  径侧平坦面
S1  第1贮存空间                S2  第2贮存空间
t  板厚                        W1  梯部的台阶高差
W2  弹性密封件的宽度           X、Y  接触部
具体实施方式
下面，参照图1-图3来顺序说明第1实施方式。该实施方式的铁道车辆用轴承装置的基本构造与图5的轴承装置一样，所以对于与图5相同或相当的部分标附相同符号，避免重复说明。
图1(A)、(B)所示的第1实施方式中，在内轮3与后盖11(圆环部件)的接触部X中夹入1个带弹性密封件的环状隔板20，环状隔板20的两侧幅面抵接有内轮3的后方幅面及后盖11的前方幅面。带弹性密封件的环状隔板20是将圆环状橡皮圈等弹性密封件21一体固定在圆环状黄铜制薄板之隔板20的外径侧周缘部上的一体形部件。
环状隔板20为压制成形黄铜制金属薄板构成，在外径侧周缘部一体地具有向后方大致弯曲90度的肋部20a。另外，环状隔板20在肋部20a附近呈圆环状形成两个连续的ㄑ字形弯曲部20f，以形成高低不等面20b、20c、20d、20e。弹性密封件21以覆盖环状隔板20的肋部20a整体状一体固定。该固定位置为弹性密封件21的弹性变形方向、即轴承装置的轴线方向的大致中央部。这里设为‘大致中央部’是为使弹性密封件21的压缩率在环状隔板20的两侧大致相等。因此，还要考虑肋部20a的突出量来确定弹性密封件21的固定位置。例如，在图1(B)中，在肋部20a向右侧更长地突出的情况下，则相对地使环状隔板20靠向左侧来固定。弹性密封件21为丁腈橡胶等耐磨耗性弹性部件，以覆盖环状隔板20的圆环状肋部20a的背表面之圆环形状成型，固定在肋部20a上。另外，在肋部20a的开放端部一体突出设置图3(A)、(B)所示的多个齿部20g，在该齿部20g与相邻的齿部20g之间，使咬入密封件21，可确保隔板20与密封件21的高固定强度。
图1(B)中示出后盖11的前方幅面M1与内轮3的后方幅面M2。内轮3的幅面M2为一个环状平坦面。后盖11的幅面M1由下而上依次区分成环状的内径侧平坦面N1、中间平坦面N2、N3和外径侧平坦面N4等4个。另外，在中间平坦面N2、N3之间形成梯部25。梯部25是从内侧的中间平坦面N2之外周以大致90度形成凹段的部分，外侧的中间平坦面N3从梯部25的后方端延伸。如图2所示，将梯部25外周的半径r1设定得比带弹性密封件的环状隔板20中之圆环状弹性密封件21未弹性变形时的平常时的半径r2稍大(r1＞r2)。另外，将图2所示的平常时的弹性密封件21之宽度W2设定得比梯部25的台阶高差W1与隔板20的板厚t的总和稍大(W2＞W1+t)。
把将弹性密封件21一体化在环状隔板20的外径侧周缘部之带弹性密封件的环状隔板20压入地嵌合在突出于后盖11的幅面M1的梯部25之外周上，一体组装在后盖11上。环状弹性密封件21弹性变形，压接在梯部25的外周与外径侧的中间平坦面N3上。通过弹性密封件21弹压地嵌合在梯部25上，后盖11与环状隔板20的相对位置关系恒定，环状隔板20不会错位或脱落。若将该后盖11嵌插入车轴1中，并将轴承2组装至车轴1，则不必担心环状隔板20的错位与脱落，轴承装置的组装性变好，组装精度稳定。
另一方面，环状隔板20在组装的状态下，其高低不等面20b、20c分别抵接于内轮3的前方幅面M1与后盖11的中间平坦面N2上。在高低不等面20d的外径侧一部分与后盖11的中间平坦面N2之间，形成磨耗粉用的第1贮存空间S1。另外，在高低不等面20e与内轮3的前方幅面M1之间，形成第2贮存空间S2。通过使高低不等面20c与后盖11的中间平坦面N2抵接，可减轻车轴1挠曲时施加于弹性密封件21上的负荷。另外，可延迟磨耗粉到达弹性密封件21。但是，也不一定必须使高低不等面20c与后盖11的中间平坦面N2抵接。根据需要，也可在高低不等面20c与后盖11的中间平坦面N2之间，扩展形成磨耗粉用的第2贮存空间S2。
如图1(B)所示，当轴承装置的组装完成时，环状隔板20抵接于后盖11的内径侧平坦面N1与内轮3的幅面M2上，避免了后盖11与内轮3的直接接触引起的磨耗，切实抑制微振磨损磨耗粉的产生。同时，弹性密封件21抵接于后盖11的梯部25外周与中间平坦面N3上，并且，还压接于内轮3的幅面M2上，气液密密封后盖11与内轮3之间的接触部X之外周区域。因此，即便接触部X产生隔板磨耗粉，该磨耗粉也被弹性密封件21阻止流出到接触部之外，切实阻止了微振磨损磨耗粉流入轴承2的内部，可延长轴承2的寿命。
另外，在图1(A)的轴承装置中，若车轴1因施加于车轴1上的负荷而挠曲，则相对该挠曲向后盖11的幅面M1之外径侧凹下形成的中间平坦面N2、N3的间隔构成允许该挠曲的退后部分，由该退后部分来进一步有效地抑制接收部X的微振磨损磨耗粉的产生。
下面，图4中示出本发明的变形实施例。在该变形实施例中，在后盖11的前面幅面M1与内轮3的后面幅面M2中分别形成梯部P2、Q2，环状隔板40夹入前面幅面M1与后面幅面M2的平坦面P1、Q1中。将环状隔板40的前端部向任一梯部P2(或Q2)侧弯曲成直角后，构成肋部40a，并将弹性密封件21一体固定在该肋部40a上。弹性密封件21的两侧嵌合在梯部P2、Q2中。
据此，由于弹性密封件21不会被过度压缩，所以不必担心过早劣化。也可在接近弹性密封件21的位置，切削平坦面P1、Q1，与前述贮存空间S1、S2一样，形成贮存空间S3、S4。有了贮存空间S3、S4，可减少到达弹性密封件21的磨耗粉，因而弹性密封件21的可靠性得以进一步提高。

Claims (9)

1、一种铁道车辆用轴承装置，在安装于车轴上的滚动轴承的内轮的幅面、与安装于所述车轴上、限制所述内轮相对车轴的轴向位置的圆环部件的幅面之间，夹入环状隔板，抵接于两个幅面，其特征在于：
将弹性变形后抵接于所述内轮与圆环部件的相对两个幅面上的环状弹性密封件、由其弹性变形方向的大致中央部一体固定在所述环状隔板的外径侧周缘部上。
2、根据权利要求1所述的铁道车辆用轴承装置，其特征在于：
所述两个幅面之一为平面，在另一幅面中形成梯部，使所述环状隔板的外径侧周缘部向所述梯部侧弯曲，成为从平面上浮的状态，一体固定所述环状弹性密封件，同时，将所述环状弹性密封件的单侧嵌合在所述梯部中。
3、根据权利要求1所述的铁道车辆用轴承装置，其特征在于：
在所述两个幅面中形成梯部，将一体固定在所述环状隔板的外径侧周缘部中的环状弹性密封件之两侧嵌合在所述梯部中。
4、根据权利要求2所述的铁道车辆用轴承装置，其特征在于：
在所述弹性密封件的内侧，形成所述内轮和圆环部件的幅面的磨耗粉用的贮存空间。
5、根据权利要求3所述的铁道车辆用轴承装置，其特征在于：
在所述弹性密封件的内侧，形成所述内轮和圆环部件的幅面的磨耗粉用的贮存空间。
6、根据权利要求1所述的铁道车辆用轴承装置，其特征在于：
所述滚动轴承是多排圆锥滚轴轴承。
7、根据权利要求2所述的铁道车辆用轴承装置，其特征在于：
所述滚动轴承是多排圆锥滚轴轴承。
8、根据权利要求3所述的铁道车辆用轴承装置，其特征在于：
所述滚动轴承是多排圆锥滚轴轴承。
9、根据权利要求4所述的铁道车辆用轴承装置，其特征在于：
所述滚动轴承是多排圆锥滚轴轴承。
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