JP2008051131A - 鉄道車両車軸用軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】潤滑剤の種類に影響されること無く、軸受内部に封入された潤滑剤を効率良く循環させることで、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することが可能な鉄道車両車軸用軸受を提供する。
【解決手段】鉄道車両の車軸を支持する内輪１及び外輪３と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体５と、内外輪の両側に設けられ且つ軸受内部の空間領域を軸受外部から密封する密封機構とを備え、密封機構は、基端部２５ｅが外輪に固定され且つ当該基端部から軸受内部を覆うように延出した環状のシールケース２５と、シールケース内に設けられ且つ軸受内部を密封するための密封部材とを具備する。密封部材は、基端２９ｅから先端２９ｔに向けてラジアル方向に延出した環状のスリンガ２９を備えて構成され、スリンガは、シールケースのラジアル延出部２５ａと同一位置に設置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持するための技術に関する。
従来、鉄道車両車軸には、例えば特許文献１に開示されたような各種の円すいころ軸受が用いられている。その一例として図１(ａ)に示された円すいころ軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪１、外輪３)と、内外輪1,3の対向面にそれぞれ周方向に連続して形成された軌道面1s,3s間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体(ころ)５と、複数の転動体(ころ)５を１つずつ回転自在に保持しながら、内外輪1,3間に沿って公転する樹脂製の保持器１１とが設けられている。
かかる軸受において、鉄道車両車軸(回転軸)１３には、２つの内輪１が背面同士を環状の間座１５に当て付けた状態で嵌合されており、これら２つの内輪１の外側に対向して単体(一体型)の外輪３がハウジング(図示しない)に嵌合されている。この場合、それぞれの内輪１の対向面には、間座１５側から離間する方向に沿って末広がり状に傾斜した環状の内輪軌道面１ｓが形成されており、一方、外輪３の対向面には、各内輪１の内輪軌道面１ｓに沿って傾斜した２つの環状の外輪軌道面３ｓが形成されている。
また、各内輪軌道面１ｓの両側には、当該軌道面1s,3sに沿って環状の鍔部7,9が突出されており、その突出端7e,9eの径寸法が相互に異なっている。具体的に説明すると、各内輪１において、間座１５側の鍔部７(以下、小径鍔部７という)は、比較的小径の突出端７ｅとなり、反間座１５側の突出端９ｅ(以下、大径鍔部９という)は、間座１５側の鍔部７よりも比較的大径の突出端９ｅとなっている。
このような構成を成す２つの内輪１の両側には、鉄道車両車軸(回転軸)１３に嵌合された環状の油切り部材17,19が当接しており、一方側(図１(ａ)中向って左側)の油切り部材１７に対して押圧体２１をアキシアル方向に当て付けてボルト２３で締め付けることで固定することができる。この状態において、鉄道車両車軸(回転軸)１３を回転させると、内外輪1,3が回転中心軸Ｑ回りに相対回転する間(軸受回転中)に、当該内外輪1,3の軌道面1s,3s間に保持器１１と共に組み込まれた複数の転動体(ころ)５は、各鍔部7,9の案内面7s,9sによって保持・案内されながら軌道面1s,3sに沿って転動する。
また、軸受回転中における潤滑性能を一定に維持するために、例えばちょう度２８０前後程度の潤滑剤(グリース)Ｊ(図２)が軸受内部に封入されている。この場合、グリースＪの軸受外部への漏洩防止を図ると共に、異物(例えば、水、塵埃)の軸受内部への浸入防止を図るために、内外輪1,3の両側には、軸受内部を軸受外部から密封するための密封機構が設けられている。なお、内外輪1,3の両側に設けられた密封機構は、互いに同一の構成を成しているため、その一方側(図１(ａ)中向って右側)の密封機構について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、密封機構は、基端部２５ｅが外輪３に固定され、その先端部２５ｔが油切り部材１９に対して非接触状態で位置決めされた環状のシールケース２５と、当該シールケース２５と油切り部材１９との間に介在された密封部材２７とを備えて構成されている。この場合、シールケース２５は、基端部２５ｅから軸受内部を覆うように先端部２５ｔに向けて延出されている。
かかる密封機構において、シールケース２５は、基端部２５ｅから軸受のラジアル方向(回転中心軸Ｑに直交する方向)に延出した環状のラジアル延出部２５ａと、当該ラジアル延出部２５ａから折り返されてアキシアル方向(回転中心軸Ｑに平行な方向)に延出した環状のアキシアル延出部２５ｂとを経由した後、先端部２５ｔに連続して構成されている。また、先端部２５ｔと油切り部材１９との間には、ラビリンス(狭いすきま)２５ｈが構成されている。
また、密封部材２７は、基端２９ｅがシールケース２５に支持され且つ当該基端２９ｅから先端２９ｔに向けてラジアル方向に延出した環状のスリンガ２９と、スリンガ２９の基端２９ｅの内側に固定され且つ油切り部材１９方向に延出した環状の心金３１と、心金３１の延出端に取り付けられた環状のゴム製リップ３３とを備えている。
ここで、スリンガ２９は、その基端２９ｅが筒状を成しており、当該基端２９ｅをアキシアル延出部２５ｂの内側面２５ｍ(油切り部材１９に対向する側面)に嵌合(内嵌)させることでシールケース２５に支持された状態となっている。この場合、スリンガ２９の先端２９ｔは、油切り部材１９に対して非接触状態に位置決めされており、当該スリンガ２９の先端２９ｔと油切り部材１９との間には、ラビリンス(狭いすきま)２９ｈが構成されている。
また、心金３１は、その基端３１ｅが筒状を成しており、当該基端３１ｅをスリンガ２９の筒状基端２９ｅの内側に嵌合(内嵌)させることでシールケース２５に支持された状態となっている。この場合、リップ３３には、環状の押えリング３５が掛け渡されており、当該押えリング３５の弾性的な絞付力によってリップ３３を油切り部材１９に摺接させている。
このような密封機構によれば、シールケース２５と密封部材２７との構成が相互に組合されることで軸受内部の密封性が高められ、軸受回転中における潤滑性能が一定に維持されている。このとき、内外輪1,3間に保持器１１と共に組み込まれた複数の転動体(ころ)５は、保持器１１により１つずつ回転自在に保持されながら、同時に潤滑剤(グリース)Ｊにより保持器１１や軌道面1s,3sとの間の摩擦抵抗が低減されつつ軌道面1s,3sに沿って転動する。
また、円すいころ軸受に封入された潤滑剤(グリース)Ｊは、軸受回転中(内外輪1,3の相対回転中)、軸受内部に生じた遠心力や振動により、例えば外輪軌道面３ｓや保持器１１ｓを伝ってシールケース２５方向に排出された後、当該シールケース２５で覆われた空間領域に収容されるようになっている。そして、保持器１１とシールケース２５との間の空間領域に収容された潤滑剤(グリース)Ｊは、各転動体(ころ)５の転動と共に保持器１１が公転することで再び内外輪1,3間に戻され、これにより、軸受内部に潤滑剤(グリース)Ｊを循環させることができるようになっている。
なお、空間領域とは、例えば図２に示すように、保持器１１とシールケース２５との間の空間領域を指す。具体的には、シールケース２５の基端部２５ｅからラジアル延出部２５ａを経由してアキシアル延出部２５ｂに亘る部分(スリンガ２９の直近まで)と保持器１１との間の空間領域を指す。
ところで、軸受の潤滑性能を更に長期に亘って一定に維持するためには、軸受内部に潤滑剤(グリース)Ｊを効率良く循環させる必要があるが、そのためには、保持器１１とシールケース２５との間の空間領域に対して効率良く潤滑剤(グリース)Ｊを収容させる必要がある。
しかしながら、図２に示されたような既存の密封機構では、特にアキシアル延出部２５ｂの内側面２５ｍが回転中心軸Ｑと平行な方向にストレートに延びているため、潤滑剤(グリース)Ｊの種類(例えば、粘度の高低、流動性の良し悪し)によっては、当該潤滑剤(グリース)Ｊが内側面２５ｍに残留してしまう場合がある。そうなると、保持器１１とシールケース２５との間の空間領域に効率良く潤滑剤(グリース)Ｊを収容させることが困難となり、その結果、軸受内部に潤滑剤(グリース)Ｊを効率良く循環させることが困難になってしまう場合がある。
更に、軸受内部に潤滑剤(グリース)Ｊを効率良く循環させためには、保持器１１に対して常に充分な量の潤滑剤(グリース)Ｊを接触或いは密着させることが必要であるが、図２に示されたような既存の密封機構では、スリンガ２９が保持器１１から離間した位置に設置されているため、その分だけ潤滑剤(グリース)Ｊを保持器１１側に寄せ集めることが困難な構成となっている。かかる構成によれば、軸受回転中における軸受内部に生じた遠心力や振動によっては、潤滑剤(グリース)Ｊを保持器１１側に効率良く寄せ集めて収容することが困難になってしまう場合があり、そうなると、軸受内部に潤滑剤(グリース)Ｊを効率良く循環させることが困難になってしまう虞がある。
特開平２００２−１３９０５４号公報
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、潤滑剤の種類に影響されること無く、軸受内部に封入された潤滑剤を効率良く循環させることで、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することが可能な鉄道車両車軸用軸受を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明は、互いに相対回転可能に鉄道車両の車軸を支持する内輪及び当該内輪の外側に対向配置された外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、内外輪の両側に設けられ且つ軸受内部の空間領域を軸受外部から密封する密封機構とを備えた鉄道車両車軸用軸受であって、密封機構は、基端部が外輪に固定され且つ当該基端部から軸受内部を覆うように延出した環状のシールケースと、シールケース内に設けられ且つ軸受内部を密封するための密封部材とを具備している。
この場合、シールケースは、基端部から折り返されて軸受のラジアル方向に延出した環状のラジアル延出部と、当該ラジアル延出部から折り返されてアキシアル方向に延出した環状のアキシアル延出部とを備えて構成されていると共に、密封部材は、基端がシールケースに支持され且つ当該基端から先端に向けてラジアル方向に延出した環状のスリンガを備えて構成されており、密封部材のスリンガは、シールケースのラジアル延出部と同一位置に設置されている。具体的には、スリンガの軸受内部側の面とラジアル延出部の軸受内部側の面とは、互いに同一平面上に位置付けられている。
本発明によれば、密封部材のスリンガをシールケースのラジアル延出部と同一位置に設置したことによって、潤滑剤の種類に影響されること無く、軸受内部に封入された潤滑剤を効率良く循環させることで、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することが可能な鉄道車両車軸用軸受を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両車軸用軸受について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施の形態の軸受は、図１(ａ)に示された円すいころ軸受の密封機構の改良であり、他の構成は、同図の軸受と同一であるため、以下では、改良された密封機構の説明にとどめる。
図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態の鉄道車両車軸用軸受に適用された密封機構において、密封部材２７のスリンガ２９は、シールケース２５のラジアル延出部２５ａと同一位置に設置されている。この場合、スリンガ２９の軸受内部側の面２９ｓとラジアル延出部２５ａの軸受内部側の面２５ｓとは、互いに同一平面上に位置付けられている。
このような構成によれば、スリンガ２９及びシールケース２５(基端部２５ｅ及びラジアル延出部２５ａ)と保持器１１と内外輪1,3とで囲まれた空間領域を保持器１１側に寄せて構成することができる。この場合、当該空間領域に収容された潤滑剤(グリース)Ｊを保持器１１側に効率良く寄せ集めて収容することが可能となり、その結果、保持器１１に対して常に充分な量の潤滑剤(グリース)Ｊを接触或いは密着させることができる。これにより、軸受内部に封入された潤滑剤を効率良く循環させることができるため、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することが可能となる。
更に、上述した構成によれば、上記空間領域に内側面２５ｍ(図２参照)が存在しないため、潤滑剤(グリース)Ｊが内側面２５ｍに残留してしまうといったような従来の問題を生じることは無く、保持器１１とシールケース２５との間の空間領域に効率良く潤滑剤(グリース)Ｊを収容させることができる。この結果、軸受内部に潤滑剤(グリース)Ｊを効率良く循環させることができるため、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持することが可能となる。
なお、上述した実施の形態では、スリンガ２９の基端２９ｅをシールケース２５のアキシアル延出部２５ｂに内嵌させ、そして、心金３１の基端３１ｅをスリンガ２９の基端２９ｅの内側に内嵌させているが、これとは逆に例えば図１(ｃ)に示すように、心金３１の基端３１ｅをシールケース２５のアキシアル延出部２５ｂに内嵌させ、そして、スリンガ２９の基端２９ｅを心金３１の基端３１ｅの内側に内嵌させても良い。
また、上述した実施の形態では、円すいころ軸受を想定して説明した関係上、転動体(ころ)５としては、円すいころが適用されることになるが、これ以外の構成として、例えば円筒ころ、針状ころ、球面ころ、凸面ころなどを用いた軸受にも上述した密封機構を適用することができる。また、上述した実施の形態では、内輪１を鉄道車両車軸(回転軸)１３に嵌合させた軸受構成について説明したが、外輪３を鉄道車両車軸(回転軸)１３に嵌合させるような軸受構成にも上述した密封機構を適用することができる。更に、シールケース２５やスリンガ２９の材質としては、例えば既存の金属材料や樹脂材料を使用目的や使用環境に応じて任意に選択して適用することができるため、特に限定しない。
(ａ)は、鉄道車両車軸用軸受の全体構成を概略的に示す断面図、(ｂ)は、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両車軸用軸受に適用された密封機構の構成を一部拡大して示す断面図、(ｃ)は、本発明の他の実施の形態に係る鉄道車両車軸用軸受に適用された密封機構の構成を一部拡大して示す断面図。 既存の鉄道車両車軸用軸受に適用された密封機構の構成を一部拡大して示す断面図。
符号の説明
１ 内輪
３ 外輪
５ 転動体(ころ)
２５ シールケース
２５ａ シールケースのラジアル延出部
２５ｅ シールケースの基端部
２９ スリンガ
２９ｅ スリンガの基端
２９ｔ スリンガの先端

Claims (2)

  1. 互いに相対回転可能に鉄道車両の車軸を支持する内輪及び当該内輪の外側に対向配置された外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、内外輪の両側に設けられ且つ軸受内部の空間領域を軸受外部から密封する密封機構とを備えた鉄道車両車軸用軸受であって、
    密封機構は、基端部が外輪に固定され且つ当該基端部から軸受内部を覆うように延出した環状のシールケースと、シールケース内に設けられ且つ軸受内部を密封するための密封部材とを具備し、
    シールケースは、基端部から折り返されて軸受のラジアル方向に延出した環状のラジアル延出部と、当該ラジアル延出部から折り返されてアキシアル方向に延出した環状のアキシアル延出部とを備えて構成されていると共に、密封部材は、基端がシールケースに支持され且つ当該基端から先端に向けてラジアル方向に延出した環状のスリンガを備えて構成されており、
    密封部材のスリンガは、シールケースのラジアル延出部と同一位置に設置されていることを特徴とする鉄道車両車軸用軸受。
  2. スリンガの軸受内部側の面とラジアル延出部の軸受内部側の面とは、互いに同一平面上に位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両車軸用軸受。
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