JP2008157371A - 転がり軸受、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造、転がり軸受のシール取り外し方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールの取り外し時におけるシールの破損の恐れを低減した転がり軸受を提供する。
【解決手段】円筒ころ軸受１１は、軌道輪としての外輪１２および内輪１３と、外輪１２および内輪１３の軌道面を転動する転動体としての円筒ころ１４と、外輪１２に装着され、外輪１２および内輪１３から軸方向に突出する断面略コの字状のシール１６ａ、１６ｂとを備える。ここで、シール１６ａ、１６ｂの外径面１９には内径側に凹んだ取り外し用溝２０が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受、転がり軸受を備える鉄道車両用主電動機の主軸支持構造、転がり軸受のシール取り外し方法およびその装置に関し、特に、軌道輪から軸方向に突出する断面略コの字状のシールを備える転がり軸受、このような転がり軸受を備える鉄道車両用主電動機の主軸支持構造、転がり軸受のシール取り外し方法およびその装置に関するものである。

従来、鉄道車両用主電動機に使用される転がり軸受には、その内部を密封するシールが備えられている。ここで、断面略コの字状のシールを備えることにより、軸受内への外部からの異物の混入を防止することができる。また、軸受内にグリース等の潤滑剤を多く封入することができ、長期間にわたって潤滑性を維持することができる。ここで、このような構成の円筒ころ軸受について簡単に説明する。図７は、従来の円筒ころ軸受を示す断面図である。図７を参照して、円筒ころ軸受１０１は、外輪１０２と、内輪１０３と、円筒ころ１０４と、円筒ころ１０４を保持する保持器１０５とを備える。また、円筒ころ軸受１０１は、外輪１０２および内輪１０３の幅面から突出した一対のシール１０６ａ、１０６ｂを備える。シール１０６ａ、１０６ｂは、断面略コの字状である。また、その内部には、潤滑剤としてのグリース（図示せず）が封入されている。

上記した用途においては、転動体を玉とした深溝玉軸受も使用される。図８は、従来における深溝玉軸受を示す断面図である。図８を参照して、深溝玉軸受１１１は、外輪１１２と、内輪１１３と、玉１１４と、玉１１４を保持する保持器１１５と、断面略コの字状の一対のシール１１６ａ、１１６ｂとを備える。転がり軸受を図７や図８に示す構成とすることにより、軸受内への外部からの異物の混入および軸受の長期間の潤滑性の維持を図ることができる。

なお、このような転がり軸受に関する技術が、特開２００３−１３９７１号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、転がり軸受は、外輪の両端面よりも軸方向に突出したシールを有する。また、上記した用途に使用するため、外輪の外径面に絶縁被膜を施すことにより、電食を防止することにしている。
特開２００３−１３９７１号公報（段落番号０００４、図１〜図３等）

効率的に軸受寿命の長期化を図るためには、定期的に転がり軸受のメンテナンスを行う必要がある。そうすると、定期的に転がり軸受を分解し、軌道輪や転動体、シールの内部に封入されたグリースの劣化状態等を調べる必要がある。

ここで、上記した断面略コの字状のシールは、一般的には軌道輪に装着されており、転がり軸受を分解する際に、シールの取り外し時において、シールを破損させることなく取り外すことが困難である。そうすると、取り外したシールの再利用を図ることができない。

この発明の目的は、シールの取り外し時におけるシールの破損の恐れを低減した転がり軸受を提供することである。

この発明の他の目的は、メンテナンス性が良好な鉄道車両主電動機の主軸支持構造を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、シールの取り外し時におけるシールの破損の恐れを低減した転がり軸受のシール取り外し方法を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、シールの取り外し時におけるシールの破損の恐れを低減した転がり軸受のシール取り外し装置を提供することである。

この発明に係る転がり軸受は、軌道輪と、軌道輪の軌道面を転動する転動体と、軌道輪に装着され、軌道輪から軸方向に突出する断面略コの字状のシールとを備える。ここで、シールの外径面には、内径側に凹んだ取り外し用溝が設けられている。

このように構成することにより、転がり軸受を分解する際に、断面略コの字状のシールの取り外し時において、シールの外径面に設けられた取り外し用溝を用いてシールを軌道輪から取り外すことができる。具体的には、例えば、取り外し用溝を他部材に係合させて固定し、軌道輪に対して軸方向に荷重を負荷することにより、シールを取り外すことができる。そうすると、シールに過大な荷重や応力、変形を加えることなく、容易に軌道輪からシールを取り外すことができる。したがって、シールの取り外し時におけるシールの破損の恐れを低減することができる。また、シールの再利用を図ることもできる。

好ましくは、取り外し用溝は、周方向に連なって設けられている。こうすることにより、他部材に係合することが可能な部分が多くなるため、より容易に軌道輪からシールを取り外すことができる。したがって、シールの取り外し時におけるシールの破損の恐れをより低減することができる。

この発明の他の局面においては、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、上記したいずれかの転がり軸受と、鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、主軸は転がり軸受に支持される。

このような構成の鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、転がり軸受を分解する際に、シールの破損の恐れが低減されているため、メンテナンス性が良好である。

この発明のさらに他の局面においては、転がり軸受のシール取り外し方法は、軌道輪と、軌道輪の軌道面を転動する転動体と、軌道輪に装着され、軌道輪から軸方向に突出する断面略コの字状のシールとを備え、シールの外径面には、内径側に凹んだ取り外し用溝が設けられている転がり軸受のシール取り外し方法である。ここで、転がり軸受のシール取り外し方法は、取り外し用溝と係合する係合部を有する冶具を準備し、取り外し用溝に係合部を係合させてシールを固定し、軌道輪に対して軸方向に荷重を負荷してシールを軌道輪から取り外す。

このような転がり軸受のシール取り外し方法によると、転がり軸受を分解する際に、シールの破損の恐れを低減することができる。

この発明のさらに他の局面においては、転がり軸受のシール取り外し装置は、軌道輪と、軌道輪の軌道面を転動する転動体と、軌道輪に装着され、軌道輪から軸方向に突出する断面略コの字状のシールとを備え、シールの外径面には、内径側に凹んだ取り外し用溝が設けられている転がり軸受のシール取り外し装置である。ここで、転がり軸受のシール取り外し装置は、取り外し用溝に係合する係合部を有し、シールを固定する第一の冶具と、軌道輪に当接し、軌道輪に対して軸方向に荷重を負荷する第二の冶具とを備える。

このような転がり軸受のシール取り外し装置によると、転がり軸受を分解する際に、シールの破損の恐れを低減することができる。

この発明によれば、転がり軸受を分解する際に、断面略コの字状のシールの取り外し時において、シールの外径面に設けられた取り外し用溝を用いてシールを軌道輪から取り外すことができる。具体的には、例えば、取り外し用溝を他部材に係合させて固定し、軌道輪に対して軸方向に荷重を負荷することにより、シールを取り外すことができる。そうすると、シールに過大な荷重や応力、変形を加えることなく、容易に軌道輪からシールを取り外すことができる。したがって、シールの取り外し時におけるシールの破損の恐れを低減することができる。また、シールの再利用を図ることもできる。

また、このような構成の鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、転がり軸受を分解する際に、シールの破損の恐れが低減されているため、メンテナンス性が良好である。

また、このような転がり軸受のシール取り外し方法によると、転がり軸受を分解する際に、シールの破損の恐れを低減することができる。

また、このような転がり軸受のシール取り外し装置によると、転がり軸受を分解する際に、シールの破損の恐れを低減することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受１１を示す断面図である。なお、理解の容易の観点から、シールに封入されているグリースは図示していない。図１を参照して、円筒ころ軸受１１は、軌道輪としての外輪１２および内輪１３と、外輪１２と内輪１３との間に配置される転動体としての円筒ころ１４と、円筒ころ１４を保持する保持器１５と、円筒ころ１４の軸方向の両側に配置される一対のシール１６ａ、１６ｂとを備える。

円筒ころ軸受１１は、外輪１２の外側部分をハウジング（図示せず）に取り付けられ、固定される。また、内輪１３の内側には、図１中の一点鎖線で示す鉄道車両用主電動機の主軸２１が配置されている。円筒ころ軸受１１は、主軸２１を支持する。すなわち、円筒ころ軸受１１および主軸２１は、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造を構成する。なお、円筒ころ軸受１１の電食防止の観点から、外輪１２の表面等には、絶縁処理が施されていることが望ましい。

シール１６ａ、１６ｂは、環状であって、断面が略コの字状であり、外輪１２および内輪１３から軸方向に突出している。ここで、断面略コの字状とは、正確に断面がコの字形状のもののみを指すのではなく、断面が略Ｕ字状や略Ｖ字状等も含む。シール１６ａ、１６ｂには、コの字状に開口された外径側に、外径方向に突出する装着部１７ａ、１７ｂが設けられている。シール１６ａ、１６ｂは、外輪１２の内径側に設けられた取付け部１８ａ、１８ｂに装着部１７ａ、１７ｂを取り付けることにより、外輪１２に装着される。

シール１６ａ、１６ｂ内には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。この場合、シール１６ａ、１６ｂは軸方向に突出しているため、多量のグリースを封入することができる。したがって、円筒ころ軸受１１に長寿命化を図ることができる。なお、シール１６ａ、１６ｂは同様の構成であるため、以下、シール１６ｂについては、その説明を省略する。

ここで、シール１６ａの外径面１９には内径側に凹んだ取り外し用溝２０が設けられている。取り外し用溝２０は、周方向に連なって形成されている。取り外し用溝２０は、シール１６ａの外径面１９のうち、軸方向のほぼ中央部に設けられている。

次に、図１に示す円筒ころ軸受１１のシール取り外し方法について説明する。図２は、円筒ころ軸受１１のシール取り外し装置を示す概略断面図である。図２を参照して、シール取り外し装置２２は、第一の冶具３１と、第二の冶具４１と、複数のボルト２３、２４とを備える。

図３は、第一の冶具３１を示す図であり、左図は軸方向から見た図、右図は側面図である。図１〜図３を参照して、第一の冶具３１は、２つの分割冶具３４ａ、３４ｂに分割されている。それぞれの分割冶具３４ａ、３４ｂの分割部には、外径側に延びる連結部３５ａ、３５ｂが設けられている。一方の連結部３５ａには、貫通孔３６ａが設けられている。他方の連結部３５ｂには、ボルト孔３６ｂが設けられている。２つの分割冶具３４ａ、３４ｂは、それぞれに対向する面３７ａ、３７ｂを対面させるように組合せられ、連結部３５ａ、３５ｂの貫通孔３６ａと通してボルト孔３６ｂにボルト２３を螺合させることにより、１つの環状の第一の冶具３１を構成する。

第一の冶具３１の中央には、厚み方向に貫通する貫通孔３２が設けられている。また、第一の冶具３１には、環状部の内径側から突出した係合部３３が設けられている。この係合部３３は周方向に連なっており、上記した図１に示す円筒ころ軸受１１に備えられるシール１６ａの取り外し用溝２０と係合する形状である。

環状部分の径方向のほぼ中央部には、４つのボルト孔３８が設けられている。ボルト孔３８は、略等配で、厚み方向に貫通するように設けられている。このボルト孔３８には、ボルト２４を螺合させることができる。なお、螺合されるボルト２４の長さ寸法は、第一の冶具３１の厚み寸法よりも長く構成されている。すなわち、ボルト２４をボルト孔３８に締めこんでいくと、ボルト２４の先端部２６が、ボルト孔３８から徐々に突出する構成となっている。

図４は、第二の冶具４１を示す図であり、左図は、軸方向から見た図、右図は側面図である。図４を参照して、第二の冶具４１の中央には、上記した第一の冶具３１と同様に、厚み方向に貫通する貫通孔４２が設けられている。また、これも第一の冶具３１と同様に、第二の冶具４１には、環状部分の内径側から突出した係合部４３が設けられている。この係合部４３についても周方向に連なっており、上記した図１に示す円筒ころ軸受１１に備えられる外輪１２の幅面２５に当接可能な形状である。

次に、図２に示すシール取り外し装置２２を用いて、円筒ころ軸受１１に備えられたシール１６ａを取り外す方法について説明する。図５は、円筒ころ軸受１１のシール取り外し方法の代表的な工程を示すフローチャートである。図１〜図５を参照して、まず、円筒ころ軸受１１に第二の冶具４１を取り付ける（図５（Ａ））。この場合、軸方向から円筒ころ軸受１１を貫通孔４２に挿入し、係合部４３と外輪１２の幅面２５とを当接させるようにして取り付ける。

次に、第一の冶具３１を取り付ける（図５（Ｂ））。この場合、２つの分割冶具３４ａ、３４ｂをそれぞれ径方向から嵌め込み、上記したように面３７ａ、３７ｂを対面させ、係合部３３と取り外し用溝２０とを係合させるようにして組合せ、連結部３５ａ、３５ｂ等により取り付ける。このように構成することにより、容易に、係合部３３と取り外し用溝２０とを係合させて、第一の冶具３１を取り付けることができる。このようにして、第一の冶具３１にシール１６ａを固定する。

次に、第一の冶具３１に設けられた４つのボルト孔３８にボルト２４を差込み、螺合させる。その後、ボルト２４を締めこみ、ボルト２４の先端部２６を軸方向、すなわち、図２中の矢印ＩＩの方向に進める。そうすると、ボルト２４は、第一の冶具３１を貫通し、ボルト２４の先端部２６と第二の冶具４１とが当接する。その後、さらにボルト２４を締めこみ、先端部２６を軸方向に進める。そうすると、係合部４３と幅面２５とが当接しているため、第二の冶具４１から外輪１２に対して軸方向の荷重が負荷される（図５（Ｃ））。このようにして第二の冶具４１から外輪１２に対して軸方向に荷重を負荷し、外輪１２に装着されたシール１６ａを外輪１２から取り外す。この場合、軸方向への荷重を均等に負荷するために、４つのボルト２４により、周方向に均等に荷重を負荷することが好ましい。

なお、その後、他方のシール１６ｂも、同様に取り外す。また、その後、外輪１２、内輪１３等を取り外して円筒ころ軸受１１を分解し、円筒ころ軸受１１のメンテナンスを行う。

このように構成することにより、円筒ころ軸受１１を分解する際に、断面略コの字状のシール１６ａの取り外し時において、シール１６ａの外径面１９に設けられた取り外し用溝２０を用いてシール１６ａを外輪１２から取り外すことができる。そうすると、シール１６ａに過大な荷重や応力、変形を加えることなく、容易に外輪１２からシール１６ａを取り外すことができる。したがって、シール１６ａの取り外し時におけるシール１６ａの破損の恐れを低減することができる。また、シール１６ａの再利用を図ることもできる。

また、このようなシール１６ａに取り外し用溝２０を設けることにより、シール１６ａの取扱い時において、取り外し用溝２０に手や工具等を引っ掛けることができ、シール１６ａの取扱い性が良好になる。特に、シール１６ａが樹脂製である場合、油や潤滑剤等が手に付着することにより滑り易くなるが、このような取り外し用溝２０を設けることにより、シール１６ａの取扱い時における滑りを抑制することができる。

さらに、シール１６ａに設けられた取り外し用溝２０の凹みを利用して、シール１６ａの弾性変形が容易になる。そうすると、シール１６ａに何らかの応力が加わったときに、シール１６ａが弾性変形して、その応力を吸収することができる。したがって、シール１６ａの破損の恐れをさらに低減することができる。

さらに、このような取り外し用溝２０をシール１６ａに設けることにより、シール１６ａの表面積を大きくすることができる。そうすると、シール１６ａおよびシール１６ａを備える円筒ころ軸受１１に蓄積された熱を放出しやすくなる。したがって、熱によるシール１６ａの破損の恐れを低減することもできる。特に、シール１６ａが金属製であった場合に、その効果は大きい。

また、取り外し用溝２０は、外径面１９から内径側に凹んだ形状であるため、円筒ころ軸受１１をハウジング等に取り付ける際に、他部材と干渉することはない。

なお、上記の実施の形態においては、シール１６ａの外径面１９には、周方向に連なった取り外し用溝２０を設けることにしたが、これに限らず、周方向に連なっておらず、シール１６ａの外径面１９の一部に、内径側に凹んだ取り外し用溝２０を設けることにしてもよい。こうすることによっても、シール１６ａの取り外し時におけるシール１６ａの破損の恐れを低減することができる。この場合、周方向に略等配に設けることが好ましい。さらに、第一および第二の冶具３１、４１に設けられる係合部３３、４３についても、周方向に連なって形成しなくともよい。この場合、取り外し用溝２０に対応する部分に第一の冶具３１の係合部３３を設ける構成としてもよい。さらに、軸方向に複数の取り外し用溝２０を設けることにしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、シール１６ａのうち、取り外し用溝２０の形状に対応して、グリースが封入されている内部の面まで内径側に凹ませることにしたが、これに限らず、外径面１９側のみを凹ませ、内部の面については、凹ませない構成としてもよい。こうすることにより、シール１６ａの内部容量を多くすることができ、多量のグリースを封入することができる。

なお、上記の実施の形態においては、第一の冶具３１は、２つの分割冶具３４ａ、３４ｂに分割されていることとしたが、これに限らず、第一の冶具３１は、３つ以上に分割されていてもよい。

また、上記の実施の形態においては、転動体として円筒ころを使用したが、針状ころや棒状ころ等、玉等、他の転動体を用いてもよい。図６は、転動体として玉を用いた場合の深溝玉軸受を示す断面図であり、図１に対応する。図６を参照して、深溝玉軸受５１は、外輪５２と、内輪５３と、転動体としての玉５４と、玉５４を保持する保持器５５と、一対のシール５６ａ、５６ｂとを備える。シール５６ａ、５６ｂの外径面５９には、内径側に凹んだ取り外し用溝６０が設けられている。このような深溝玉軸受５１を分解する際に、シール５６ａ、５６ｂの取り外し時において、取り外し用溝６０を利用することにより、シール５６ａ、５６ｂを容易に取り外すことができる。そうすると、シール５６ａ、５６ｂの破損の恐れを低減することができる。また、このようなシール５６ａ、５６ｂは、再利用が可能になる。なお、この場合においても、上記したシール取り外し装置２２およびシール取り外し方法を適用することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係る転がり軸受は、メンテナンス時において、シールの再利用が要求される場合に有効に利用される。

また、この発明に係る鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、良好なメンテナンス性が要求される場合に有効に利用される。

この発明に係る転がり軸受のシール取り外し方法は、メンテナンス時において、シールの破損の恐れを低減する場合に有効に利用される。

この発明に係る転がり軸受のシール取り外し装置は、メンテナンス時において、シールの破損の恐れを低減する場合に有効に利用される。

この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受を示す断面図である。 円筒ころ軸受のシール取り外し装置を示す概略断面図である。 図２に示すシール取り外し装置に含まれる第一の冶具を示す図である。 図２に示すシール取り外し装置に含まれる第二の冶具を示す図である。 円筒ころ軸受のシール取り外し方法の代表的な工程を示すフローチャートである。 この発明の他の実施形態に係る深溝玉軸受を示す断面図である。 従来における円筒ころ軸受を示す断面図である。 従来における深溝玉軸受を示す断面図である。

符号の説明

１１ 円筒ころ軸受、１２，５２ 外輪、１３，５３ 内輪、１４ 円筒ころ、１５，５５ 保持器、１６ａ，１６ｂ，５６ａ，５６ｂ シール、１７ａ，１７ｂ 装着部、１８ａ，１８ｂ 取付け部、１９，５９ 外径面、２０，６０ 取り外し用溝、２１ 主軸、２２ シール取り外し装置、２３，２４ ボルト、２５ 幅面、２６ 先端部、３１ 第一の冶具、３２，３６ａ，４２ 貫通孔、３３，４３ 係合部、３４ａ，３４ｂ 分割冶具、３５ａ，３５ｂ 連結部、３６ｂ，３８ ボルト孔、３７ａ，３７ｂ 面、４１
第二の冶具、５１ 深溝玉軸受、５４ 玉。

Claims (5)

1. 軌道輪と、
   前記軌道輪の軌道面を転動する転動体と、
   前記軌道輪に装着され、前記軌道輪から軸方向に突出する断面略コの字状のシールとを備える転がり軸受であって、
   前記シールの外径面には、内径側に凹んだ取り外し用溝が設けられている、転がり軸受。
2. 前記取り外し用溝は、周方向に連なって設けられている、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 請求項１または２に記載の転がり軸受と、
   鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、
   前記主軸は前記転がり軸受に支持される、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造。
4. 軌道輪と、前記軌道輪の軌道面を転動する転動体と、前記軌道輪に装着され、前記軌道輪から軸方向に突出する断面略コの字状のシールとを備え、前記シールの外径面には、内径側に凹んだ取り外し用溝が設けられている転がり軸受のシール取り外し方法であって、
   前記取り外し用溝と係合する係合部を有する冶具を準備し、
   前記取り外し用溝に前記係合部を係合させて前記シールを固定し、
   前記軌道輪に対して軸方向に荷重を負荷して前記シールを前記軌道輪から取り外す、転がり軸受のシール取り外し方法。
5. 軌道輪と、前記軌道輪の軌道面を転動する転動体と、前記軌道輪に装着され、前記軌道輪から軸方向に突出する断面略コの字状のシールとを備え、前記シールの外径面には、内径側に凹んだ取り外し用溝が設けられている転がり軸受のシール取り外し装置であって、
   前記取り外し用溝に係合する係合部を有し、前記シールを固定する第一の冶具と、
   前記軌道輪に当接し、前記軌道輪に対して軸方向に荷重を負荷する第二の冶具とを備える、転がり軸受のシール取り外し装置。

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