JP2009115238A - 車両用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受からの潤滑油の漏出しを従来より一層抑制できるよう改良された車輪用軸受装置を供給する。
【解決手段】外部側固定部材４２の外周面であるとともに、主リップ３６の摺接する箇所と副リップ３７の摺接する箇所の間の部分には軸受の外部側に向かって外部側固定部材４２の外外径を漸減させることによって形成された傾斜部４３が備えられている。また、この傾斜部４３の外部側の端部には傾斜部４３から外部側に向かう潤滑油５０をせき止めるための段差部４４が備えられている。この段差部４４表面および傾斜部４３の段差部４４近傍の端部表面は、図１（ｂ）および図２（ａ），（ｂ）に示すように、フッ素樹脂４５加工が施されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用軸受装置に関する。更に特定的には、軸受装置に封入した潤滑油の漏れ出しを抑制した車両用軸受装置に関する。

鉄道車両等に使用される軸受装置として円錐ころ軸受等の転がり軸受が主に使用される。かかる軸受内には転動体と軌道面との摩擦を減少させる等を目的として潤滑油（グリース）を軸受内に封入することが広く行われており、かかる潤滑油が軸受外部に漏れ出さないように、ゴム製などのシール部材によりシールされている。しかし、シール部材のみによるシールでは潤滑油の漏れを完全に防止することが困難であった。

そこで、軸受内部における転動体部分とシール部分の間にラビリンス構造を設け、転動体部分から外部へ漏れ出そうとする潤滑油の量を減少させ、シール部分の負担を軽減する技術が提示されている（例えば、特許文献１および２）。
特開２００５−３２５８６６号公報 特開２００５−３２５８６７号公報

特許文献１および２においては、ラビリンス構造によりシール部分に到達する潤滑油の量を減らすことができる。しかし、ラビリンス構造のみによって、完全なシール効果を得ることは困難であり、潤滑油は徐々にラビリンス構造を有する部分とシール部分の間に蓄積される。蓄積された潤滑油はシール部分によってシールされるが、シールが回転部材に摺接する以上、外方への漏れ出しを完全に防ぐことは不可能であり、いずれ潤滑油が外方へ漏れ出してくることを防止し得ない。潤滑油が漏れ出すことが、美観の観点からも問題とされる現状において、少量であっても潤滑油が外方に漏れ出すことは問題である。

本発明は、かかる問題を解消するためになされたもので、軸受からの潤滑油の外方への漏出しを従来より一層抑制できるよう改良された車輪用軸受装置を供給することを目的とする。

本発明にかかる車両用軸受装置は、車体に固定される固定部材と、略円筒形状であるとともに中心軸を中心として回転する回転部材と、前記固定部材と前記回転部材との間に転動可能に設けられるとともに、前記固定部材および前記回転部材に摺接する転動体と、前記固定部材と前記回転部材との間に設けられるとともに前記転動体を潤滑する潤滑油と、前記固定部材の端部に固定され前記回転部材の被摺接部に摺接するとともに、前記潤滑油が、中心軸方向において前記被摺接部の前記転動体側から外方に向けて漏出することを防止するためのシール部材とを備える軸受装置である。また、前記回転部材の外径を、中心軸方向において、前記被摺接部から外方に向けて漸減させることにより形成された傾斜部と、中心軸方向において前記傾斜部の外方に設けられるとともに、前記潤滑油をせき止めるための段差部を備える。

上記構成によると、回転部材の外径を、中心軸方向において、被摺接部から外方に向けて漸減させることにより形成された傾斜部を備えるため、傾斜部上の潤滑油に働く遠心力の分力のうち斜面に沿った分力は被摺接部側に向かって働き、潤滑油を被摺接部側に移動させようとする。遠心力は回転部材の外径が大きいほど大きくなため、遠心力の分力も被摺接部に近い側ほど大きくなる。従って傾斜部上の潤滑油も、被摺接部に近い位置にあるものほど大きい分力を受け外方への移動を抑制される。

また、上記構成によると、中心軸方向において傾斜部の外方に設けられるとともに、潤滑油をせき止めるための段差部を備えるため、傾斜部上の潤滑油が外方に移動した場合においても、段差部によって移動が妨げられる。

本発明にかかる車両用軸受装置が備える段差部の表面が撥油性を有する素材で形成されていることが好ましい。

上記構成によると、段差部の表面が撥油性を有する素材で形成されているため、段差部に接した潤滑油は、転動体側にはじき返される。はじき返された潤滑油は傾斜部上に位置するため、上述のように転動体側に移動させようとする遠心力の分力を受ける。

本発明にかかる車両用軸受装置は、前記撥油性を有する素材がフッ素樹脂であることが好ましい。この構成によると、撥油性を有する素材がフッ素樹脂であるため、段差部表面を汎用かつ安価に撥油構造とすることができる。

本発明にかかる車両用軸受装置が備えるシール部材は前記回転部材に摺接する摺接部を有し、前記摺接部は前記被摺接部の回転により潤滑油を中心軸方向において外方から転動体側に移動させるためのリブを有することが好ましい。

上記構成によると、シール部材は回転部材に摺接する摺接部を有し、摺接部は被摺接部の回転により潤滑油を中心軸方向において外方から転動体側に移動させるためのリブを有するため、摺接部より外方に移動した潤滑油は転動体側に移動する力を受ける。従って、潤滑油が、摺接部より外方に漏れ出すことをより一層抑制することが可能となる。なお、このリブは、例えば、外部側に漏れ出した潤滑油を回転部材の回転を利用してリブの壁面に沿って軸受側内に戻すように構成されている。

本発明によれば、軸受からの潤滑油の漏出しを従来より一層抑制できるよう改良された車輪用軸受装置を供給することができる。

以下、本発明を具体化した車輪用軸受装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。図１（ａ）は本発明にかかる車輪用軸受装置を鉄道用軸受装置に適用した例である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態にかかる鉄道用軸受装置１０が備える略円筒形状の外輪１１は、外周面が鉄道車両用の車軸ハウジング（不図示）等に固定された固定部材である。また、外輪１１の内周面であるとともに外方の端部近傍には外輪軌道面１２ａが形成されており、この外輪軌道面１２ａには転動体１３ａが転動可能に接している。更に、外輪１１の内周面であるとともに車体側の端部近傍には外輪軌道面１２ｂが形成されており、この外輪軌道面１２ｂには転動体１３ｂが転動可能に接している。

一方、略円筒形の外部側内輪部材１４ａは外周部に内輪軌道面１５ａを備えている。この内輪軌道面１５ａに上述の転動体１３ａが転動可能に接するとともに、同転動体１３ａを介して内輪軌道面１５ａは外輪軌道面１２ａに対応している。また、略円筒形の車体側内輪部材１４ｂは外周部に内輪軌道面１５ｂを備えている。この内輪軌道面１５ｂに上述の転動体１３ｂが転動可能に接するとともに、同転動体１３ｂを介して内輪軌道面１５ｂは外輪１１の外輪軌道面１２ｂに対応している。

更に外部側内輪部材１４ａおよび車体側内輪部材１４ｂはハブ軸２０に固定されている。この略円柱状のハブ軸２０は小径の軸部２１と軸部２１より大径の車輪取り付け部２２と両者を連結する連結部２３を備えている。ここで、内輪１４の内周面が軸部２１の外周面に当接するように嵌合固定されている。また、連結部２３には車体側内輪部材１４ｂの車体側端部を固定するための車体側固定部材４１が当接しており、軸部２１の外周面であるとともに外部側端部には外部側内輪部材１４ａの外部側端部を固定するための外部側固定部材４２が当接している。これら外部側内輪部材１４ａ、車体側内輪部材１４ｂ、車体側固定部材４１および外部側固定部材４２によって内輪が形成されている。また、車輪取り付け部２２には図示しない車輪が取り付けられる。同車輪、ハブ軸および内輪が回転部材を形成している。

鉄道用軸受装置１０の外部側の端部には軸受用密封装置３０ａが備えられており、軸受装置１０の車体側の端部には軸受用密封装置３０ｂが備えられている。この軸受用密封装置３０ａおよび軸受用密封装置３０ｂによって、軸受装置１０内に封入された潤滑油５０が外部に漏れ出すことを防止している。この軸受用密封装置３０ａの構造を図１（ｂ）を用いて以下に説明する。なお、軸受用密封装置３０ｂについては同様であるのでその説明を省略する。

図１（ｂ）に示すように、軸受用密封装置３０ａは略円筒形の３つの支持金具３１，３２，３３と支持金具３２に固定されるとともに回転部材に摺接するシール部材３４と円環状のコイルバネ３５を備えている。軸受用密封装置３０ａが備える支持金具３１は略短円筒状であり、大径部、中径部、小径部を有している。大径部の外周面が、外輪の端部内周面に外嵌されている。また、中径部の内周面には、支持金具３２が外嵌されている。更に中径部と小径部と連結部の内周面に支持金具３２の外方端部が当接し抜け止めされている。

支持金具３２は略短円筒状であるとともに外部側の端部が内径方向に折り曲がることにより円環状となっているため、断面が略Ｌ字形状である。支持金具３２の上記円筒状部分の内周面には支持金具３３が外嵌されているとともに、円環状部分の端部にはシール部材３４が固定されている。

支持金具３３は略短円筒状であり、車体側の端部が内径方向に折り曲がり円環状になっているため、断面が略Ｌ字形状である。円環状部分の末端部は外部側固定部材４２に近接している。従って車体側に位置する軸受装置１０より漏れ出してきた潤滑油５０の多くは支持金具３３の円環状部分により塞き止められる。

一方支持金具３２の円環状部分の端部に固定されたシール部材３４は摺接部である主リップ３６および副リップ３７を有しているとともに、主リップ３６および副リップ３７は外部側固定部材４２に摺接している。主リップ３６は内周面が楔形の断面を有するとともに外周面に半円状の凹溝を有する略短円筒形状である。外周面の半円状の凹溝には円環状のコイルバネ３５がはめ込まれており、コイルバネ３５の弾性力によって、主リップ３６の外周面に形成された楔形断面の頂点部分が、外部側固定部材４２の外周面に摺接している。また、副リップ３７は自らの弾性によって、外部側固定部材４２の外周面に摺接している。更に、主リップ３６の楔形断面の頂点の外部側には、中心軸６０方向において、外部側固定部材４２の外周面の主リップ３６が摺接している部分、即ち被摺接部４６の外方に移動した潤滑油５０を、再び軸受側に移動させるポンプ力を生み出す形状のリブが設けられている。このリブは回転軸方向に対してハブ軸２０の反回転方向側に傾斜して設けられており、かかる構造によって、ハブ軸２０の回転に伴って潤滑油５０を軸受側に移動させる上記ポンプ力を発生させる。なお、リブの構造についての詳細な説明は特開２００１―２７３２７等に提示されているためここでは詳説しない。

図１（ａ），図１（ｂ）および図２に示すように、上記被摺接部４６の外方には、外方に向かって外部側固定部材４２の外径ｄ１をｄ２まで漸減させることによって形成された傾斜部４３が備えられている。また、この傾斜部４３の外方には傾斜部４３から外方に移動した潤滑油５０をせき止めるための段差部４４が備えられている。この段差部４４表面および傾斜部４３の段差部４４近傍の端部表面は、図１（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）に示すように、フッ素樹脂４５加工が施されている。表面にコーティングされたフッ素樹脂４５により、漏れ出した潤滑油５０が傾斜部４３の段差部４４近傍の端部または段差部４４に達した場合においても、潤滑油５０はフッ素樹脂４５によりはじかれ、転動体１３ａ側に押し戻される。

上記構成の軸受用密封装置３０ａの機能を以下に説明する。まず、転動体１３ａ側から中心軸６０方向において外方に移動した潤滑油５０は、図１（ｂ）に示されるように、支持金具３３によって移動を妨げられる。更に、支持金具３３が外部側固定部材４２に近接している部分より外方に移動した潤滑油５０は、図３（ｂ）に示されるように、主リップ３６によって大部分がせき止められる。外部側固定部材４２の被摺接部４６を外方に移動した潤滑油５０は主リップ３６の外方側（副リップ側）に設けられたリブによって転動体側へのポンプ力を受ける。更に外方に移動した極少量の潤滑油５０の一部は傾斜部４３の途上で遠心力の分力により転動体側に力を受ける。図４に示されるように、ハブ軸２０の回転時には傾斜部４３上の潤滑油５０が受ける遠心力Ｆ１は、傾斜部４３の傾斜と平行な方向の分力Ｆ２および傾斜部４３の傾斜に垂直な方向の分力Ｆ３に分解できる。このうち傾斜と平行な方向の分力Ｆ２は潤滑油５０を転動体側に移動させる向きに働き、潤滑油５０が外方に移動することを抑制する。また、遠心力Ｆ１は、図３（ｂ）中に白抜き矢印で示したように、外径が大きい転動体側に向かって漸増するため、遠心力の斜面に平行な分力Ｆ２も転動体側ほど大きくなる。更に傾斜部４３を通過して段差部４４に到達した潤滑油５０は段差部４４によってせき止められる。また、段差部４４にコーティングされたフッ素樹脂４５の撥油力によりはじかれ、転動体側に戻される。

上記実施形態の車両用軸受装置によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）上記実施形態の車両用軸受装置は、中心軸６０方向において外方に向かって回転軸の外径をｄ１からｄ２に漸減させることによって形成された傾斜部４３を備えるため、潤滑油５０を転動体１３ａ側に移動させる方向に働く遠心力Ｆ１の分力Ｆ２を発生させる。従って、遠心力Ｆ１の分力Ｆ２によって、潤滑油５０は中心軸６０方向において外方に移動することを抑制され、軸受装置１０の外部に潤滑油５０が漏れ出すことを抑制する。また、遠心力Ｆ１は傾斜部４３上において転動体側ほど大きいため、分力Ｆ２も転動体側ほど大きい。従って傾斜部４３上において転動体側に移動した潤滑油５０は、より強く転動体側に移動させる分力Ｆ２をうける。

（２）上記実施形態の車両用軸受装置によれば、段差部４４の表面が撥油性を有するフッ素樹脂４５で形成されているため、傾斜部４３を外方に移動した潤滑油５０は、段差部４４によってせき止められるとともに転動体１３ａ側にはじき返され、潤滑油５０が、外部側に漏れ出すことを一層抑制することが可能となる。また、フッ素樹脂４５は汎用的な素材であるため、段差部４４表面を汎用かつ安価に撥油構造とすることができる。

（３）上記実施形態の車両用軸受装置によれば、摺接部である主リップ３６は回転部材たる内輪１４の回転により潤滑油５０を中心軸６０方向において、外方から転動体側に移動させるためのリブを有するため、被摺接部４６から外方に移動した潤滑油５０は転動体側に移動する力（ポンプ力）を受ける。従って、潤滑油５０が、被摺接部４６より外方に漏れ出すことをより一層抑制することが可能となる。なお、このリブは、外部側に漏れ出した潤滑油５０を回転部材の回転を利用してリブの壁面に沿って軸受側内に戻すように構成されている。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態にかかる車両用軸受装置は、回転軸方向に対してハブ軸２０の反回転方向側に傾斜したリブを主節部分の外部側ら備える主リップ３６を有しているが、リブの構成は他の構成であっても良い。即ち、主リップ３６の摺接部の外部側に漏れ出した潤滑油５０を軸受装置１０側に戻すポンプ力を発生できる構成であれば良く、例えば、特開２００６−２４２３１１、特開２００７−２３２１６５に提示されているような、螺旋状の凹凸を有する構成であっても良い。

・また、傾斜部４３等の構成により潤滑油５０の漏れ出しが防止できるのであれば、主リップ３６がリブを備える構成でなくても良い。かかる構成を割愛することにより、シール部材３４の構造が簡単となり、成型が容易となる。

・上記実施形態にかかる車両用軸受装置は、段差部４４の表面が撥油性を有するフッ素樹脂４５で形成されているが、撥油性が得られるのであれば他の構成であっても良い。

・また、傾斜部４３等の構成により潤滑油５０の漏れ出しが防止できるのであれば、段差部４４の表面が撥油性を有する構成でなくても良い。かかる構成を割愛することにより、表面処理工程が省略でき、コストダウンに資する。

・上記実施形態にかかる車両用軸受装置は、鉄道車両用の軸受装置に本発明を適用しているが、自動車用軸受にも適用可能である。

本発明にかかる車両用軸受装置は、軸受装置に封入した潤滑油の漏れ出しを抑制した車両用軸受装置として広く利用可能である。

本発明を適用した車両用軸受装置の一実施形態を説明する図面であって、（ａ）は車両用軸受装置を用いた鉄道用受装置の軸方向断面図であり、（ｂ）は車両用軸受装置周辺部分の部分拡大断面図である。 本発明を適用した車両用軸受装置の一実施形態を説明する図面であって、傾斜部の構造を説明するための、図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明を適用した車両用軸受装置の一実施形態を説明する図面であって、（ａ）は車両用軸受装置周辺部分の部分拡大断面図であり、（ｂ）はシール部材周辺部の構造および機能を説明するための部分拡大断面図である。 本発明を適用した車両用軸受装置の一実施形態を説明する図面であって、傾斜部上の潤滑油が受ける力について説明するための部分拡大断面図である。

符号の説明

１０・・・鉄道用軸受装置、１１・・・外輪、１２ａ・・・外輪軌道面、１２ｂ・・・外輪軌道面、１３ａ・・・転動体、１３ｂ・・・転動体、１４・・・内輪、１４ａ・・・外部側内輪部材、１４ｂ・・・車体側内輪部材、１５ａ・・・内輪軌道面、１５ｂ・・・内輪軌道面、２０・・・ハブ軸、２１・・・軸部、２２・・・車輪取り付け部、２３・・・連結部、３０ａ・・・軸受用密封装置、３０ｂ・・・軸受用密封装置、３１・・・支持金具、３２・・・支持金具、３３・・・支持金具、３４・・・シール部材、３５・・・コイルバネ、３６・・・主リップ、３７・・・副リップ、４１・・・車体側固定部材、４２・・・外部側固定部材、４３・・・傾斜部、４４・・・段差部、４５・・・フッ素樹脂、４６・・・被摺接部、５０・・・潤滑油、６０・・・中心軸。

Claims (4)

1. 車体に固定される固定部材と、
   略円筒形状であるとともに中心軸を中心として回転する回転部材と、
   前記固定部材と前記回転部材との間に転動可能に設けられるとともに、前記固定部材および前記回転部材に摺接する転動体と、
   前記固定部材と前記回転部材との間に設けられるとともに前記転動体を潤滑する潤滑油と、
   前記固定部材の端部に固定され前記回転部材の被摺接部に摺接するとともに、前記潤滑油が、中心軸方向において前記被摺接部の前記転動体側から外方に向けて漏出することを防止するためのシール部材とを備える軸受装置において、
   前記回転部材の外径を、中心軸方向において、前記被摺接部から外方に向けて漸減させることにより形成された傾斜部と、
   中心軸方向において前記傾斜部の外方に設けられるとともに、前記潤滑油をせき止めるための段差部を備えることを特徴とする車両用軸受装置。
2. 前記段差部の表面が撥油性を有する素材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用軸受装置。
3. 前記撥油性を有する素材がフッ素樹脂である請求項２に記載の車両用軸受装置。
4. 前記シール部材は前記回転部材に摺接する摺接部を有し、
   前記摺接部は前記被摺接部の回転により潤滑油を中心軸方向において外方から転動体側に移動させるためのリブを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用軸受装置。

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