JP2008240781A - 転がり軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 密封装置の密封性をより高めることで、耐久性の低下を抑制することができる転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 本発明の転がり軸受装置１は、内輪１２，１３と、外輪１１と、外輪１１に固定されるシールケース２２を有する密封装置２０とを有している。シールケース２２は、固定部２３が、弾性的に縮径した状態で、外輪１１の肩部内周面１１ｄとシール溝４０との間に形成される環状角部４４に内嵌され、環状角部４４と当該固定部２３の外周面２３ａとが線接触することで、外輪１１に固定されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鉄道車両の車軸などを支持する転がり軸受装置に関する。
鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受装置としては、例えば、車軸の端部に配置された複列の円錐ころ軸受と、この複列の円錐ころ軸受の軸方向両端外側に配置された密封装置とを備えた転がり軸受装置がある。
図４は、鉄道車両に用いられる、従来の転がり軸受装置の一例を示す一部断面図である。この転がり軸受装置１００は、車軸Ｓに外嵌された内輪１０１と、車両側に固定された外輪１０２と、内外輪１０１，１０２間に配置された円錐ころ１０３と、内外輪間を密封するための密封装置１０４とを有している。密封装置１０４は、外輪に固定されたシールケース１０５と、このシールケース１０５に保持され車軸Ｓとの間を密封するシール部材１０６とを有している。シールケース１０５は、外輪１０２の端部に固定されており、外輪１０２の肩部１０２ａの内周側に圧入固定された筒状の固定部１０５ａと、この固定部１０５ａから外輪１０２の外側方向に延びるとともにシール部材１０６を外輪１０２の端面よりも軸方向外側で保持する筒状の保持部１０５ｂとを有している。
また、固定部１０５ａの端部には、径方向外方に突出した突起部１０５ｃが形成されている。この突起部１０５ｃは、肩部１０２ａに形成されたシール溝１０２ｂに係合しており、シールケース１０５の軸方向への移動を規制している。
特開２００３−２６９４７１号公報（図１，図３）
上記従来例の転がり軸受装置において、密封装置１０４は、シールケース１０５と車軸Ｓとの間をシール部材１０６によって密封するとともに、シールケース１０５と外輪１０２との間を、外輪１０２の肩部１０２ａの内周面と、この内周面に圧入された固定部１０５ａの外周面との面接触によって密封している。
しかし、シールケース１０５と外輪１０２との間は、上記のように、互いに面接触であるため、例えば、互いの表面粗さの相違等によって、両者の間に僅かな隙間が生じるおそれがあった。
さらに、車軸Ｓの回転によってシールケース１０５に連れ回りが生じると、この連れ回りによってシールケース１０５が外輪１０２に対して相対回転してしまい、固定部１０５ａの外周面と、肩部１０２ａの内周面とが互いに擦れて摩耗し、両者間に隙間が生じるおそれもあった。
上記のように、シールケース１０５と外輪１０２との間に隙間が生じると、転がり軸受装置の内部に塵埃等が侵入したり、軸受装置内部のグリースが外部に流出したりして、当該転がり軸受装置の耐久性を低下させてしまう。このため、外輪１０２とシールケース１０５との間の密封性を高める方策が嘱望されていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、密封装置の密封性をより高めることで、耐久性の低下を抑制することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係る転がり軸受装置は、内輪と、肩部内周面に周方向に沿うシール溝が形成された外輪と、前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、前記内外輪間を密封する密封装置とを備え、前記密封装置が、前記外輪の肩部内周側に挿入固定された筒状の固定部、及びこの固定部から前記外輪の外側方向に延びるとともに前記内外輪間を密封するシール部材を前記外輪端面よりも軸方向外側で保持する保持部を有するシールケースを備える転がり軸受装置において、前記シールケースは、前記固定部が、弾性的に縮径した状態で、前記外輪の肩部内周面と前記シール溝との間に形成される環状角部に内嵌され、前記環状角部と当該固定部の外周面とが線接触した状態で、前記外輪に固定されていることを特徴としている。
上記のように構成された転がり軸受装置によれば、固定部は、弾性的に縮径した状態で環状角部に内嵌されているので、元の状態に拡径しようとする弾性復元力を有している。このため、固定部の外周面は、この弾性復元力によって、環状角部に対して、弾性的に押圧された状態で接触することとなる。さらに、固定部の外周面と環状角部との間の接触面は、線接触であるため、固定部外周面は、上記弾性復元力と相まって、環状角部に対して高い面圧によって押し付けられ、固定部外周面と環状角部との間を隙間なく密着させることができる。さらに、例えば、シールケースが、外輪に対して相対回転し、固定部外周面と環状角部との間に摩耗が生じたとしても、固定部外周面は環状角部に弾性的に押圧されているので、隙間が生じるのを防止できる。以上により、外輪とシールケースとの間の密封性が高められ、この結果、密封装置全体としての密封性をより高めることができる。
上記転がり軸受において、前記固定部の外周面は、前記外輪の肩部内周側に挿入された当該固定部の先端に向かって拡径するテーパ面であることが好ましく、この場合、シールケースの固定部の外周面を、外輪肩部内周側の環状角部に対して線接触させることが容易となる。
また、上記転がり軸受装置において、前記固定部の先端には、径方向外側に突出するとともに前記外輪の内周面に設けられたシール溝に係合する突起が設けられていることが好ましい。
この場合、密封装置のシールケースが、外的な要因等によって、軸方向外側方向に移動した場合にも、前記突起がシール溝に係合することによって、シールケースの軸方向への移動を規制し、密封装置が外輪から離脱するのを防止することができる。
本発明の転がり軸受装置によれば、密封装置の密封性がより高められることによって、耐久性の低下を抑制することができる。
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る鉄道車両用の転がり軸受装置の構成を示す断面図である。この転がり軸受装置１は、鉄道車両の車軸Ｓを車体に対して回転自在に支持するものである。
図１において、転がり軸受装置１は、前記鉄道車両の車輪が一体回転可能に固定される車軸Ｓの端部に外嵌固定された複列の円錐ころ軸受１０と、この円錐ころ軸受１０の両端を密封する一対の密封装置２０と、を有している。
円錐ころ軸受１０は、車両側に固定される外輪１１と、車軸Ｓに一体回転可能に固定された一対の内輪１２，１３と、これら内外輪間に転動自在かつ複列に配置された転動体としての円錐ころ１４，１５と、円錐ころ１４，１５をそれぞれ保持する保持器１６，１７とを備えている。
外輪１１は、機械構造用合金鋼や、軸受鋼等を用いて円筒状に一体的に形成された部材であり、その内周面には、一対の外輪軌道１１ａ，１１ｂが設けられている。一対の内輪１２，１３は、機械構造用合金鋼や、軸受鋼等を用いて円筒状に形成された部材であり、車軸Ｓに外嵌固定されている。内輪１２，１３の外周面には、それぞれ、上記の外輪軌道１１ａ，１１ｂに対向する内輪軌道１２ａ，１３ａが設けられている。外輪軌道１１ａ，１１ｂと、内輪軌道１２ａ，１３ａとの間には、上述の円錐ころ１４，１５が転動自在に配置されており、外輪１１及び内輪１２，１３は、互いに相対回転自在である。また、これら一対の内輪１２，１３の相互間には、環状の間座１８が配置されている。
密封装置２０は、外輪１１の軸方向両端に固定されており、内外輪１１，１２，１３間を密封するためのシール部材２１と、このシール部材２１を外輪１１の軸方向外側で保持するシールケース２２とを備えている。
シールケース２２は、例えば、ＳＰＣＣ等の冷延鋼板をプレス加工することによって形成された部材であり、外輪１１の肩部１１ｃの内周側に挿入固定された筒状の固定部２３と、この固定部２３から外輪１１の外側方向に延びるとともにシール部材２１を外輪１１の端面よりも軸方向外側で保持する保持部２４と、これら固定部２３及び保持部２４を繋ぐ円環部２５とを有している。
シール部材２１は、保持部２４の内周面に固定保持されており、後述する車軸Ｓに外嵌固定された環状部材３０（３１）の外周面に摺接するシールリップ（図示せず）を有している。シール部材２１は、前記シールリップによって、外輪１１に挿入固定されたシールケース２２と、環状部材３０（３１）の外周面との間を密封し、内輪１２，１３と外輪１１との間の環状開口を密封している。
なお、シールケース２２の外輪１１への挿入固定の態様については、後に詳述する。
転がり軸受装置１の両端には、車軸Ｓに一体回転可能に外嵌固定された上述の環状部材３０，３１が配置されている。車軸Ｓの基端部側に配置されている環状部材３１は、車軸Ｓに形成されている段部ｓ１に当接しており、軸方向基端側への移動が規制されている。さらに、車軸Ｓの先端部には、ボルト３２によって固定された蓋部材３３が配置されている。この蓋部材３３は、車軸Ｓの先端部側に配置された環状部材３０に当接して配置されており、転がり軸受装置１及びその両端に配置された環状部材３０，３１を車軸Ｓの段部ｓ１との間で挟持し、転がり軸受装置１の軸方向位置を保持している。
また、この環状部材３０，３１には、それぞれ、径外方向に突出した環状凸部３０ａ，３１ａが形成されている。この環状凸部３０ａ，３１ａには、それぞれ、シールケース２２の保持部２４の先端から軸方向に延ばされた筒部２２ｃが挿入される環状溝部３０ａ１，３１ａ１が形成されている。この環状溝部３０ａ１，３１ａ１と、これに挿入される筒部２２ｃとは、ラビリンスシールを構成しており、シールケース２２と、環状部材３０，３１との間の密封性をより高めている。
次に、上記密封装置２０の外輪１１への挿入固定の態様について説明する。
図２は、図１中、車軸Ｓの基端部側に位置する密封装置２０の要部を拡大して示す断面図である。図中、外輪１１の肩部１１ｃの内周面１１ｄには、周方向に沿うシール溝４０が形成されている。シール溝４０は、肩部１１ｃの内周面１１ｄから径外方向に凹むように形成されており、底面４１と、この底面４１から内周面１１ｄに繋がる第一壁面４２と、第一壁面４２に対向する第二壁面４３とを有している。
肩部１１ｃの内周面１１ｄと、第一壁面４２との間には、環状角部４４が形成されており、シールケース２２の固定部２３の外周面２３ａが接触している。
シールケース２２の固定部２３は、上記のように、外周面２３ａを環状角部４４に接触させるために、外周面２３ａが、円環部２５を基端として固定部２３の先端部２３ｂに向かって拡径するテーパ面に形成されている。
また、固定部２３の先端部２３ｂには、径方向外側に突出した突起２６が設けられている。この突起２６は、例えば、シールケース２２が、外的な要因によって、軸方向外側方向に移動しようとした場合に、シール溝４０に係合して、シールケース２２の軸方向へ移動するのを規制することができる。これにより、密封装置２０が、外輪１１から離脱するのを防止することができる。
固定部２３は、固定部２３全体を弾性的に縮径させた状態で、肩部１１ｃの内周側の環状角部４４に内嵌固定されている。また、固定部２３の外周面２３ａは、肩部内周面１１ｄに接触しない状態で環状角部４４に接触しており、外周面２３ａと環状角部４４とは線接触している。
本実施形態では、固定部２３の外周面２３ａを、上述のように先端部２３ｂに向かって拡径するテーパ面とすることで、軸方向に沿う円筒面として形成されている外輪１１の肩部内周面１１ｄに、外周面２３ａが接触するのを回避しており、外周面２３ａと環状角部４４とが線接触の状態とされている。このように、固定部２３の外周面２３ａを、先端部２３ｂに向かって拡径するテーパ面とすることで、外周面２３ａを、環状角部４４に対して線接触させることが容易となる。
なお、外周面２３ａのテーパ角度は、当該外周面２３ａが環状角部４４に接触している状態において、滑り等が生じて固定部２３が軸方向に容易にずれない程度の角度に設定されている。
このように、固定部２３は、外周面２３ａを環状角部４４に対して、線接触した状態で内嵌されることで、外輪１１に固定されており、これによって、シールケース２２（密封装置２０）は、外輪１１に固定されている。
上記のように構成された転がり軸受装置１によれば、固定部２３は、弾性的に縮径した状態で環状角部４４に内嵌されているので、元の状態に拡径しようとする弾性復元力を有している。このため、固定部２３の外周面２３ａは、この弾性復元力によって、環状角部４４に対して、弾性的に押圧された状態で接触することとなる。さらに、固定部２３の外周面２３ａと環状角部４４との間の接触面は、線接触であるため、固定部２３の外周面２３ａは、上記弾性復元力と相まって、環状角部４４に対して高い面圧によって押し付けられ、外周面２３ａと環状角部４４との間を隙間なく密着させることができる。さらに、例えば、車軸Ｓの回転に伴ってシールケース２２に連れ回りが生じ、シールケース２２が外輪１１に対して相対回転し、固定部２３の外周面２３ａと環状角部４４との間に摩耗が生じたとしても、外周面２３ａは環状角部４４に弾性的に押圧されているので、隙間が生じるのを防止できる。以上により、本実施形態の転がり軸受装置１によれば、外輪１１とシールケース２２との間の密封性を高めることで密封装置２０全体としての密封性をより高めることができ、この結果、当該転がり軸受装置１の耐久性の低下を抑制することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、シールケース２２の固定部２３の外周面２３ａは、一様なテーパ面とした場合を例示したが、例えば、図３に示すように、外周面２３ａの内、外輪１１の環状角部４４に接する先端部側のみをテーパ面２３ａ１とし、他の部分を軸方向に沿う円筒面２３ａ２とするといったように、外周面２３ａの内、外輪１１の環状角部４４に接する部分のみをテーパ面とすれば、他の部分の形状は、外輪１１の肩部内周面１１ｄに接触しなければ、特に限定されるものではない。
本発明の一実施形態に係る鉄道車両用の転がり軸受装置の構成を示す断面図である。 図１中、車軸の基端部側に位置する密封装置の要部を拡大して示す断面図である。 他の実施例に係る転がり軸受装置の要部を示す断面図である。 鉄道車両に用いられる、従来の転がり軸受装置の一例を示す一部断面図である。
符号の説明
１ 転がり軸受装置
１１ 外輪
１１ｄ 肩部内周面
１２，１３ 内輪
１４，１５ 円錐ころ（転動体）
２０ 密封装置
２１ シール部材
２２ シールケース
２３ 固定部
２３ａ 外周面
２４ 保持部
４０ シール溝
４４ 環状角部

Claims (3)

  1. 内輪と、
    肩部内周面に周方向に沿うシール溝が形成された外輪と、
    前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、
    前記内外輪間を密封する密封装置とを備え、
    前記密封装置が、前記外輪の肩部内周側に挿入固定された筒状の固定部、及びこの固定部から前記外輪の外側方向に延びるとともに前記内外輪間を密封するシール部材を前記外輪端面よりも軸方向外側で保持する保持部を有するシールケースを備える転がり軸受装置において、
    前記シールケースは、前記固定部が、弾性的に縮径した状態で、前記外輪の肩部内周面と前記シール溝との間に形成される環状角部に内嵌され、前記環状角部と当該固定部の外周面とが線接触した状態で、前記外輪に固定されていることを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 前記固定部の外周面は、前記外輪の肩部内周側に挿入された当該固定部の先端に向かって拡径するテーパ面である請求項１に記載の転がり軸受装置。
  3. 前記固定部の先端には、径方向外側に突出するとともに前記外輪の内周面に設けられたシール溝に係合する突起が設けられている請求項１又は２のいずれかに記載の転がり軸受装置。
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