JP2005076723A

JP2005076723A - 鉄道車両車軸用軸受

Info

Publication number: JP2005076723A
Application number: JP2003306899A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Miki; 大輔三木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】オイルシールを備えた鉄道車両車軸用軸受において、グリース密封性を損なうことなくシールに起因する軸受の発熱を抑制する。
【解決手段】オイルシールは、互いに平行な内側円筒部12および外側円筒部14と、半径方向に延在して内側円筒部12と外側円筒部14の端部どうしを連結する円板部16とからなり、内側円筒部12にて回転部材に取り付けられる断面略Ｕ字形のシールケース10、シールケース10の外側円筒部14の外径側に位置する円筒部22と、円筒部22の端部から半径方向内側に延出した円板部24とからなり、円筒部22にて非回転部材に取り付けられる断面略Ｌ字形の金属環20、および、金属環20の円板部24の端部に固着した基部32と、円筒形内周面に複数の環状溝35を有しシールケース10の内側円筒部12との間にラビリンスシールを形成する第一のリップ34と、基部32からシールケース10の外側円筒部14に向かって拡径しシールケース10の外側円筒部14に摺接する第二リップ36を有するシール本体30を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は鉄道車両車軸用軸受、より詳しくは、鉄道車両車軸用軸受のオイルシールに関するもので、発熱を増大させることなくシールケース内への外部からの水分・ダストの侵入および軸受内部グリースの侵入を防ぐようにしたものである。

オイルシールは接触形密封装置の代表例である。軸受の密封装置の役割は、軸受部分への外部からのごみ、水分、異物、摩耗粉などの有害物の侵入を防ぐことと、潤滑剤を洩れないように軸受部分に保持することである。従来のオイルシールは、接触シールと簡単なラビリンス構造により密封機能を達成するようにしている。
特公平６−８６９０８号公報（図２）

接触シールはリップ緊迫力で密封性を確保するようにしている。したがって、摩擦により発熱するという問題がある。

本発明は、グリース密封性を損なうことなく、シールに起因する軸受の発熱を抑制することにある。

本発明はオイルシールを備えた鉄道車両車軸用軸受であって、前記オイルシールは、
互いに平行な内側円筒部１２および外側円筒部１４と、半径方向に延在して内側円筒部１２と外側円筒部１４の端部どうしを連結する円板部１６とからなり、内側円筒部１２にて回転部材に取り付けられる断面略Ｕ字形のシールケース１０、
シールケース１０の外側円筒部１４の外径側に位置する円筒部２２と、円筒部２２の端部から半径方向内側に延出した円板部２４とからなり、円筒部２２にて非回転部材に取り付けられる断面略Ｌ字形の金属環２０、および
金属環２０の円板部２４の端部に固着した基部３２と、円筒形内周面に複数の環状溝３５を有しシールケース１０の内側円筒部１２との間にラビリンスシールを形成する第一のリップ３４と、基部３２からシールケース１０の外側円筒部１４に向かって拡径しシールケース１０の外側円筒部１４に摺接する第二のリップ３６とを有するシール本体３０
を有する。

鉄道車両車軸用軸受は、内周に複列の軌道を有する外輪２と、それぞれ外周に軌道を有する一対の内輪３と、外輪２の軌道と内輪３の軌道との間に介在する複列の転動体４と、各列の転動体４を円周方向で所定間隔に保持する保持器５とを有し、前記一対の内輪３を車軸１に嵌合させるとともに、前記一対の内輪３の軸方向両側に油切り６および後ろ蓋７を配置してある。油切り６および後ろ蓋７が回転部材となり、外輪２に装着されたケース８が非回転部材となる。

シールケース１０の内側円筒部１２と金属環２０の円板部２４との間に動圧を発生させるための手段４０Ａを設けてもよい。同様に、シールケース１０の外側円筒部１４と金属環２０の円筒部２２との間に動圧を発生させるための手段４０Ｂを設けてもよい。動圧を発生させるための手段４０Ａ，４０Ｂは、互いに平行な環状面で構成され、少なくとも一方の環状面にヘリングボーン溝４６Ａ，４６Ｂを形成する。ヘリングボーン溝４６Ａ，４６Ｂを含む面にグリースを塗布しておく。すると、回転に伴い動圧効果が発生し、潤滑グリースの漏出、水分やダストの浸入を防ぐ。しかも、非接触であるため軸受の発熱にはほとんど影響しない。

ヘリングボーン溝４０Ａ，４０Ｂは、前記一方の環状面にヘリングボーン溝４６Ａ，４６Ｂを形成したゴム層４４Ａ，４４Ｂを焼き付けることによって形成させることができる。そうすることによって一体構造となり、動圧を形成しやすくなる。

ヘリングボーン溝４６Ａ，４６Ｂの中央に深い盗み、すなわち中央溝４８Ａ，４８Ｂを設けてもよい。中央溝がグリース溜りとなって動圧効果を高める働きをする。

ヘリングボーン溝４６Ａ，４６Ｂが前記中央溝４８Ａ，４８Ｂを中心に対称であるのが好ましい。非対称の場合、圧力差が生じ、軸受内部もしくは外部への流れが生じる。

シールケース１０の内側円筒部１２にベーン部材５０Ａを取り付けてもよい。ベーン部材５０Ａは、金属製の環状体５２Ａと、前記環状体５２Ａの外表面に焼き付けたゴム層５８Ａとで構成され、前記環状体５２Ａが、シールケース１０の内側円筒部１２と嵌合した円筒部５４Ａと、円筒部５４Ａの一端から半径方向外側に、金属環２０の円板部２４と平行に延在する円板部５６Ａとからなり、前記ゴム層５８Ａが、環状体５２Ａの円周方向等配位置に、半径方向に延びる畝５９Ａを有し、各畝５９Ａの側面が軸方向および半径方向に対して傾斜している。また、シールケース１０の外側円筒部１４にベーン部材５０Ｂを取り付けてもよい。ベーン部材５０Ｂは、金属製の環状体５２Ｂと、前記環状体５２Ｂの外表面に焼き付けたゴム層５８Ｂとで構成され、前記環状体５２Ｂが、シールケース１０の外側円筒部１４と嵌合した円筒部５４Ｂと、円筒部５４Ｂの一端から半径方向外側に延在する円板部５６Ｂとからなり、前記ゴム層５８Ｂが、環状体５２Ｂの円周方向等配位置に、軸方向に延びる畝５９Ｂを有し、各畝５９Ｂの側面が軸方向および半径方向に対して傾斜している。

シールケース１０の回転に伴い、ベーン部材５０Ａ，５０Ｂの畝５９Ａ，５９Ｂによりシールケース１０の内側から外側へ向かう空気の流れが生じる。この外向きの流れにより、軸受内部のグリースの漏出、外部からの水分やダストの侵入を防ぐ。しかも、非接触であるため軸受の発熱にはほとんど影響しない。具体的には、ベーン部材５０Ａの場合は軸受内部グリースのシールケース内への侵入を防止し、ベーン部材５０Ｂの場合は外部からの水分やダストの侵入を防止する。また、畝５９Ｂ間の凹部にグリースを塗布しておくことで水分やダストが侵入しにくくなる。

本発明は、ラビリンス構造を強化することでリップ緊迫力を低減し、軸受の発熱を抑制する。すなわちラビリンス構造（３４；４０Ａ，４０Ｂ；５０Ａ，５０Ｂ）で耐水性、グリース密封性を確保するようにしたものである。したがって、本発明によれば、グリース密封性を損なうことなく、シールに起因する軸受の発熱を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

まず、図１ないし図４に示す第一の実施の形態について説明する。ここで、図１は第一の実施の形態を説明するためのオイルシールの断面図、図２はヘリングボーン溝を説明するための展開斜視図、図３は図１のオイルシールを装着した鉄道車両車軸用軸受の縦断面図、図４は図３の要部拡大図である。

図１に示すように、この実施の形態におけるオイルシールは、シールケース１０と、金属環２０と、シール本体３０を有する。シールケース１０は断面略Ｕ字形で、回転部材（図示せず）に取り付けられる。より具体的に述べると、互いに平行な内側円筒部１２および外側円筒部１４と、半径方向に延在して両円筒部１２，１４の端部どうしを連結する円板部１６とからなり、内側円筒部１２にて回転部材と嵌合する。

金属環２０は断面略Ｌ字形で、非回転部材（図示せず）に取り付けられる。より具体的に述べると、シールケース１０の外側円筒部１４の外径側に位置する円筒部２２と、円筒部２２の端部から半径方向内側に延出した円板部２４とからなり、円筒部２２にて非回転部材と嵌合する。

シール本体３０は基部３２にて金属環２０の円板部２４の端部に一体的に焼き付けて固着し、シールケース１０の内側円筒部１２との間にラビリンスシールを形成する第一のリップ３４と、シールケース１０の外側円筒部１４に摺接する第二のリップ３６とを有する。第一のリップ３４と第二のリップ３６との間の空間にはグリースを充満させておく。第一のリップ３４は腰の強いリップで、その円筒形内周面に複数の環状溝３５を形成してある。第一のリップ３４の円筒形内周面とシールケース１０の内側円筒部１２との間にラビリンスシールが形成される。第一のリップ３４の環状溝３５を含む内周面にはグリースを塗布しておく。第二のリップ３６は、簡単に撓んで内圧アップを回避することができるように腰の弱いリップとしてある。第二のリップ３６は基部３２からシールケース１０の外側円筒部１４に向かって拡径し、先端にてシールケース１０の外側円筒部１４と摺接する。内圧がアップしたとき排気するために第二のリップ３６の先端部にスリット３８を設けてある。符号３３で指した基部３２から第二のリップ３６にかけての部分は、侵入してきた水分を下方（時計６時方向）に流す樋の役割を果たす。

符号４０Ａ，４０Ｂで動圧を発生させるための手段を概括的に指してある。動圧を発生させるための手段は、互いに平行な環状面で構成され、少なくとも一方の環状面にヘリングボーン溝を形成してある。より具体的に述べると、動圧を発生させるための手段４０Ａは、シールケース１０の内側円筒部１２に固着した芯金４２と、金属環２０の円板部２４との、互いに向かい合った環状平面で構成される。ここでは芯金４２に、ヘリングボーン溝４６Ａを形成したゴム層４４Ａを焼き付けてある。ヘリングボーン溝４６Ａは、深い中央溝４８Ａを有し、その中央溝４８Ａに対して対称な２列の斜め凹凸で構成され（図２参照）、ゴム一体焼付で形成することができる。へリングボーン溝４６Ａを形成した環状平面には全面にグリースを塗布する。ヘリングボーン溝４６Ａとグリースによる動圧効果で、正逆回転いずれの場合においてもシールケース１０内への侵入方向の流れを防ぐ。すなわち、シールケース１０の回転方向によって、中央溝４８Ａ部分の圧力が高まり、あるいは、中央溝４８Ａからその両側へ向かう流れが創出され、いずれの場合もダストや水が外部から侵入するのを防止する。中央溝４８Ａからその両側へ向かう流れが創出される場合、中央溝４８Ａから軸受内部へ向かう流れによってグリースが押し出される。

同様に、動圧を発生させるための手段４０Ｂは、シールケース１０の外側円筒部１４と金属環２０の円筒部２２との、互いに向かい合った環状面で構成される。具体的には、シールケース１０の外側円筒部１４に、ヘリングボーン溝４６Ｂを形成したゴム層４４Ｂを焼き付けてある。ここでは、ゴム層４４Ｂはシールケース１０の円板部１６まで及んでいる。ヘリングボーン溝４６Ｂは、図２からよく分かるように、深い中央溝４８Ｂを有し、その中央溝４８Ｂに対して対称な２列の斜め凹凸で構成され、ゴム一体焼付で形成することができる。へリングボーン溝４６Ｂを形成した環状面には全面にグリースを塗布する。ヘリングボーン溝４６Ｂとグリースによる動圧効果で、正逆回転いずれの場合においてもシールケース１０内への侵入方向の流れを防ぐ。すなわち、シールケース１０の回転方向によって、中央溝４８Ｂ部分の圧力が高まり、あるいは、中央溝４８Ｂからその両側へ向かう流れが創出され、いずれの場合もダストや水が外部から侵入するのを防止する。なお、停止時は動圧効果がないので、第一および第二のリップ３４，３６でダスト等の侵入を防ぐ。

なお、ここでは回転するシールケース１０側にへリングボーン溝４６Ａ，４６Ｂを設けた場合を例示してあるが、非回転の金属環２０側にヘリングボーン溝を設けてもよい。

図３および図４は、上述の構成からなるオイルシール（符号９Ａで指してある。）を鉄道車両車軸用軸受の密封装置として使用した場合を示す。鉄道車両車軸用軸受は、内周に複列の軌道を有する外輪２と、それぞれ外周に軌道を有する一対の内輪３と、外輪２の軌道と内輪３の軌道との間に介在する複列の円すいころ４と、各列の円すいころ４を円周方向で所定間隔に保持する保持器５とを主要な構成要素としている。一対の内輪３は車軸１の端部に嵌合し、内輪３の両側に油切り６と後ろ蓋７を取り付けてある。オイルシール９Ａは、シールケース１０を回転部材たる油切り６または後ろ蓋７に嵌合させ、金属環２０を外輪２に圧入したケース８に嵌合させてある。鉄道車両車軸用軸受の場合、車軸１に取り付けた内輪３や油切り６、後ろ蓋７が回転部材となり、軸箱（図示せず）に取り付けられる外輪２やその外輪２に装着されたケース８が非回転部材となる。

次に、図５ないし図８に示す実施の形態について説明する。ここで、図５は第二の実施の形態を説明するためのオイルシールの断面図、図６はベーン部材の展開斜視図、図７は図５のオイルシールを装着した鉄道車両車軸用軸受の縦断面図、図８は図７の要部拡大図である。

この実施の形態は、動圧を発生させるための手段４０Ａ，４０Ｂを除き上述の実施の形態と基本的構成が同じである。したがって、すべての図を通じて共通の要素には同じ符号を用い、重複した記載を避けることとする。

シールケース１０の内側円筒部１２にベーン部材５０Ａ，５０Ｂを取り付けてある。ベーン部材５０Ａは、金属製の環状体５２Ａと、環状体５２Ａの外表面に焼き付けたゴム層５８Ａとで構成される。環状体５２Ａは、シールケース１０の内側円筒部１２と嵌合した円筒部５４Ａと、円筒部５４Ａの一端から半径方向外側に、金属環２０の円板部２４と平行に延在する円板部５６Ａとからなる。この実施の形態では、シールケース１２の端部に小径段部を形成してその小径段部に環状体５２Ａの円筒部５４Ａを嵌合させ、さらに先端を拡径させてベーン部材５０Ａの位置決めをしている。ゴム層５８Ａは、環状体５２Ａの円周方向等配位置に、半径方向に延びる畝５９Ａを有し、各畝５９Ａの側面が軸方向および半径方向に対して傾斜している（図６参照）。

同様に、シールケース１０の外側円筒部１４にベーン部材５０Ｂを取り付けてある。このベーン部材５０Ｂは、金属製の環状体５２Ｂと、環状体５２Ｂの外表面に焼き付けたゴム層５８Ｂとで構成されている。環状体５２Ｂは、シールケース１０の外側円筒部１４と嵌合した円筒部５４Ｂと、円筒部５４Ｂの一端から半径方向外側に延在する円板部５６Ｂとからなる。この実施の形態ではシールケース１０の外側円筒部１４の先端を拡径させて、ベーン部材５０Ｂの位置決めをしている。ゴム層５８Ｂは、環状体５２Ｂの円周方向等配位置に、軸方向に延びる畝５９Ｂを有し、図６に示すように、各畝５９Ｂの側面が軸方向および半径方向に対して傾斜している。ベーン部材５０Ｂの畝５９Ｂ間の凹部にグリースを塗布しておく。

図７および図８は、上述の構成からなるオイルシール（符号９Ｂで指してある。）を鉄道車両車軸用軸受の密封装置として使用した場合を示す。鉄道車両車軸用軸受は、内周に複列の軌道を有する外輪２と、それぞれ外周に軌道を有する一対の内輪３と、外輪２の軌道と内輪３の軌道との間に介在する複列の円すいころ４と、各列の円すいころ４を円周方向で所定間隔に保持する保持器５とを主要な構成要素としている。一対の内輪３は車軸１の端部に嵌合し、内輪３の両側に油切り６と後ろ蓋７を取り付けてある。オイルシール９Ｂは、シールケース１０を回転部材たる油切り６または後ろ蓋７に嵌合させ、金属環２０を外輪２に圧入したケース８に嵌合させてある。鉄道車両車軸用軸受の場合、車軸１に取り付けた内輪３や油切り６、後ろ蓋７が回転部材となり、軸箱に取り付けられる外輪２やその外輪２に装着されたケース８が非回転部材となる。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の第一の実施の形態におけるオイルシールの断面図である。ヘリングボーン溝の展開斜視図である。鉄道車両車軸用軸受の断面図である。図３の要部拡大図である。本発明の第二の実施の形態におけるオイルシールの断面図である。ａはベーン部材の展開斜視図、ｂは平面図、ｃは側面図である。鉄道車両車軸用軸受の断面図である。図７の要部拡大図である。

符号の説明

１車軸
２軸受外輪
３軸受内輪
４円すいころ
５保持器
６油切り
７後ろ蓋
８ケース
９Ａ，９Ｂオイルシール
１０シールケース
１２内側円筒部
１４外側円筒部
１６円板部
２０金属環
２２円筒部
２４円板部
３０シール本体
３２基部
３４第一のリップ
３５環状溝
３６第二のリップ
３８スリット
４０Ａ，４０Ｂ動圧発生手段
４２芯金
４４Ａ，４４Ｂゴム層
４６Ａ，４６Ｂヘリングボーン溝
４８Ａ，４８Ｂ中央溝
５０Ａ，５０Ｂベーン部材
５２Ａ，５２Ｂ芯金
５４Ａ，５４Ｂ円筒部
５６Ａ，５６Ｂ円板部
５８Ａ，５８Ｂゴム層
５９Ａ，５９Ｂ畝

Claims

オイルシールを備えた鉄道車両車軸用軸受であって、前記オイルシールが、
互いに平行な内側円筒部および外側円筒部と、半径方向に延在して内側円筒部と外側円筒部の端部どうしを連結する円板部とからなり、内側円筒部にて回転部材に取り付けられる断面略Ｕ字形のシールケース、
シールケースの外側円筒部の外径側に位置する円筒部と、円筒部の端部から半径方向内側に延出した円板部とからなり、円筒部にて非回転部材に取り付けられる断面略Ｌ字形の金属環、および
金属環の円板部の端部に固着した基部と、円筒形内周面に複数の環状溝を有しシールケースの内側円筒部との間にラビリンスシールを形成する第一のリップと、基部からシールケースの外側円筒部に向かって拡径しシールケースの外側円筒部に摺接する第二のリップとを有するシール本体
を有する、鉄道車両車軸用軸受。
シールケースの内側円筒部と金属環の円板部との間に動圧を発生させるための手段を設けたことを特徴とする請求項１の鉄道車両車軸用軸受。
シールケースの外側円筒部と金属環の円筒部との間に動圧を発生させるための手段を設けたことを特徴とする請求項１の鉄道車両車軸用軸受。
動圧を発生させるための手段が、互いに平行な環状平面で構成され、少なくとも一方の環状平面にヘリングボーン溝を形成してあることを特徴とする請求項２または３の鉄道車両車軸用軸受。
ヘリングボーン溝が、前記一方の環状平面にヘリングボーン溝を形成したゴム層を焼き付けることによって形成されていることを特徴とする請求項４の鉄道車両車軸用軸受。
ヘリングボーン溝の中央に深い盗みを設けたことを特徴とする請求項４または５の鉄道車両車軸用軸受。
ヘリングボーン溝が前記盗みを中心に対称であることを特徴とする請求項６の鉄道車両車軸用軸受。
ヘリングボーン溝を形成した環状平面にグリースを塗布したことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかの鉄道車両車軸用軸受。
シールケースの内側円筒部にベーン部材を取り付けたことを特徴とする請求項１の鉄道車両車軸用軸受。
前記ベーン部材が、金属製の環状体と、前記環状体の外表面に焼き付けたゴム層とで構成され、
前記環状体が、シールケースの内側円筒部と嵌合した円筒部と、円筒部の一端から半径方向外側に、金属環の円板部と平行に延在する円板部とからなり、
前記ゴム層が、環状体の円周方向等配位置に、半径方向に延びる畝を有し、各畝の側面が軸方向および半径方向に対して傾斜していることを特徴とする
請求項９の鉄道車両車軸用軸受。
シールケースの外側円筒部にベーン部材を取り付けたことを特徴とする請求項１の鉄道車両車軸用軸受。
前記ベーン部材が、金属製の環状体と、前記環状体の外表面に焼き付けたゴム層とで構成され、
前記環状体が、シールケースの外側円筒部と嵌合した円筒部と、円筒部の一端から半径方向外側に延在する円板部とからなり、
前記ゴム層が、環状体の円周方向等配位置に、軸方向に延びる畝を有し、各畝の側面が軸方向および半径方向に対して傾斜していることを特徴とする
請求項１１の鉄道車両車軸用軸受。
ベーン部材にグリースを塗布したことを特徴とする請求項１１または１２の鉄道車両車軸用軸受。
内周に複列の軌道を有する外輪と、それぞれ外周に軌道を有する一対の内輪と、外輪の軌道と内輪の軌道との間に介在する複列の転動体と、各列の転動体を円周方向で所定間隔に保持する保持器とを有し、前記一対の内輪を車軸に嵌合させるとともに、前記一対の内輪の軸方向両側に油切りおよび後ろ蓋を配置し、前記油切りおよび後ろ蓋を回転部材とした、請求項１ないし１３のいずれかの鉄道車両車軸用軸受。