JP2012021612A

JP2012021612A - 密封軸受装置

Info

Publication number: JP2012021612A
Application number: JP2010160880A
Authority: JP
Inventors: Go Uramatsu; 剛浦松
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-02-02

Abstract

【課題】生産コストの増大を抑えつつ、内輪大鍔部ところ端面の接触部における潤滑状態を長期に渡って良好に維持可能な密封軸受装置を提供する。
【解決手段】密封軸受装置１００Ａの密封機構２４Ａには、軸受の軸心と同心状に軸方向に延びるシールケース２５Ａの円筒状基部２５ｅが固定輪３の端部内周面３ｔに嵌合する。円筒状基部２５ｅには堰部２５ｄが設けられ、堰部２５ｄと固定輪３の軌道面３ｓとによりグリース溜まり部Ｇが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封軸受装置、特にグリース潤滑で使用される密封軸受装置に関する。

従来、鉄道車両車軸には、円すいころ軸受などを備えた密封軸受装置が用いられている。その一例として図４に示す密封軸受装置１００では、円すいころ軸受１が、２つの内輪２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２にその外径側で対向する単体の外輪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２の外周面には、間座１５側から離間する方向に沿って拡径するように傾斜した内輪軌道面２ｓが形成されており、一方、外輪３の内周面には、各内輪２の内輪軌道面２ｓに対向して２つの外輪軌道面３ｓが形成されている。

このような構成を成す２つの内輪２の両側には、それぞれ、内輪２のアキシャル方向の移動を規制する環状の油きり１７、１９（環状固定部材とも呼ぶ。）が鉄道車両車軸１３に嵌合されており、その一方側(図１中向って左側)の油きり１７に対して押圧体２１をアキシャル方向に当て付けてボルト２３で締め付けることで、円すいころ軸受１に所定の予圧を付与することができる。この状態において、鉄道車両車軸１３を回転させると、内外輪２、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２、３の軌道面２ｓ、３ｓ間に保持器１１と共に組み込まれた複数のころ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２ｓ、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、グリースが軸受内部に封入されている。この場合、グリース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２、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２４が設けられている。なお、内外輪２、３の両側に設けられた密封機構２４は、互いに同一の構成を成しているため、その軸方向一方側(図中向って右側)の密封機構２４について、図を参照して説明する。以下、密封機構を備えた軸受を密封軸受装置と呼ぶ。

図５に示すように、密封軸受装置１００の密封機構２４は、円筒状基部２５ｅが外輪３の端部内周面３ｔに固定され、その先端部２５ｔが油きり１９に非接触状態に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と油きり１９との間に介在されたシール部２７とを備えて構成されている。

かかる密封機構２４において、シールケース２５は、円筒状基部２５ｅから軸受の径方向(回転中心軸Ｑに直交する方向)内側に屈曲しながら軸方向(回転中心軸Ｑに平行な方向)外側に延出し、先端部２５ｔが油きり１９との間でラビリンスシールを構成している。

また、シール部２７は、シールケース２５の内側面２５ｓ(油きり１９に対向する側面)に固定され且つラジアル方向に延出した環状の固定スリンガ２９と、固定スリンガ２９の内側に固定され且つ油きり１９方向に延出した環状の芯金３１と、芯金３１の延出端に取り付けられた環状の弾性体３３とを備えている。弾性体３３の一部には、環状の押えリング（不図示）が掛け渡されており、当該押えリングの弾性的な絞付力によって弾性体３３を油きり１９に摺接させている。また、固定スリンガ２９の延出端は、油きり１９に対して非接触状態に位置決めされており、当該固定スリンガ２９の延出端と油きり１９との間には、ラビリンスシールが構成されている。

このような密封機構２４によれば、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る。このとき、内外輪２、３間に保持器１１と共に組み込まれた複数のころ５は、保持器１１によりそれぞれ回転自在に保持されながら、グリースにより保持器１１や軌道面２ｓ、３ｓとの間の摩擦抵抗が低減されつつ軌道面２ｓ、３ｓに沿って転動する。

また、円すいころ軸受１に封入されたグリースは、軸受回転中(内外輪２、３の相対回転中)、回転に伴う遠心力とポンプ作用によって軸受内部からシールケース２５側に排出された後、該シールケース２５で覆われたシール空間部Ｓにおいて、固定スリンガ２９の内側（軸受側）に付着する。

付着したグリースは、外部から強い振動が作用しない限り、再度軸受内部に戻ることはない。そのため、軸受の長期使用時に、内輪大鍔部９ところ５の端面の接触部である内輪大鍔部案内面９ｓで、グリースの供給が不足する傾向にあり、この潤滑状態の悪化に伴う接触部での焼きつきが問題となっていた。

特許文献１の密封軸受装置２００では、図６に示すように、保持器２１１の大径側環状部２１１ａに、外径側に突出し外輪２０３の内周面に設けた環状溝２０３ａと係合する突起部２１１ｂを設けることによって、グリース溜まり部Ｇを形成し、軸受内部へのグリースの再供給を促している。

実開平７−２５３３２号公報

しかしながら、一般的に保持器の加工には手間がかかるため、特許文献１に記載の密封軸受装置では、生産コストが増大するおそれがある。

本発明は、かかる課題を鑑みてなされたものであり、生産コストの増大を抑えつつ、内輪大鍔部ところ端面の接触部における潤滑状態を長期に渡って良好に維持可能な密封軸受装置を提供することにある。

上記目的は以下の構成により達成される。
（１）回転輪と、固定輪と、該回転輪と該固定輪に形成される両軌道輪間に転動自在に配設されたころと、を備える軸受と、
前記回転輪の少なくとも軸方向一方側から前記回転輪の軸方向の移動を規制する環状固定部材と、
前記固定輪の前記少なくとも軸方向一方側に取り付けられるシールケースと、前記環状固定部材と前記シールケースとの間を密封するシール部と、を有する密封機構と、
を備え、軸受内部を密封してグリース潤滑で使用される密封軸受装置であって、
前記シールケースは、前記軸受の軸心と同心状に軸方向に延びる円筒状基部が前記固定輪の軌道面と隣接する端部内周面に嵌合し、
前記円筒状基部には、堰部が設けられ、該堰部と前記固定輪の軌道面とによりグリース溜まり部が形成されることを特徴とする密封軸受装置。
（２）前記堰部は、前記円筒状基部の軸方向他方側端部から内径側に延設されることを特徴とする（１）に記載の密封軸受装置。
（３）前記シール部は、前記シールケース側に取り付けられる芯金と、該芯金に取り付けられ前記環状固定部材又は前記環状固定部材に対して固定した部分に摺接するシールリップを構成する弾性体と、前記シールケース側に取り付けられ前記シールリップより軸方向内側で前記環状固定部材又は前記環状固定部材に対して固定した部分とラビリンスシールを構成する固定スリンガと、を備えることを特徴とする（１）又は（２）に記載の密封軸受装置。
（４）前記堰部には、周方向に複数のスリットが設けられたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の密封軸受装置。

本発明の密封軸受装置によれば、シールケースの円筒状基部に設けられる堰部と固定輪の軌道面とによりグリース溜まり部が形成されるので、グリース溜まり部に溜まったグリースがころの自転により内輪大鍔部ところ端面の接触部に供給される。これにより、グリースが軸受端部に排出され固定スリンガの内側に付着することを抑制し、内輪大鍔部ところ端面の接触部における潤滑状態を長期に渡って良好に維持することができる。また、保持器には、特別な加工を要しないため、製造コストを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る密封軸受装置の部分断面図である。変形例に係るシールケースを軸方向内側から見た図である。他の変形例に係るシールケースを軸方向内側から見た図である。従来の鉄道車両車軸の支持構造の部分断面図である。図４に使用される密封軸受装置の部分断面図である。特許文献１に記載の密封軸受装置の部分断面図である。

以下、本発明の密封軸受装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態の密封軸受装置は、図４及び図５に示された密封軸受装置の密封機構の改良であり、他の構成は、同図の構成と同一であるため、同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略し、改良された密封機構を中心に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る密封軸受装置の密封機構の断面図である。
本実施形態の密封軸受装置１００Ａの密封機構２４Ａは、シールケース２５Ａと、該シールケース２５Ａと環状固定部材１９との間に介在されたシール部２７とを備えて構成されている。

シールケース２５Ａは、軸受の軸心と同心状に軸方向に延びる円筒状基部２５ｅと、該円筒状基部２５ｅの軸方向外側端部から軸受の内径側に延出した環状の第１ラジアル延出部２５ａと、該第１ラジアル延出部２５ａから折り返されて軸方向外側に延出した環状のアキシャル延出部２５ｂと、該アキシャル延出部２５ｂから折り返されて内径側に延出した環状の第２ラジアル延出部２５ｃと、当該第２ラジアル延出部２５ｃから折り返されて軸方向外側に延出した環状の先端部２５ｔと、が連続して構成されている。

また、シール部２７は、アキシャル延出部２５ｂの内側面２５ｓ(環状固定部材１９に対向する側面)に固定された外径側円筒部２９ａから内径側に遮断板部２９ｂが延出して断面略Ｌ字形状をなす固定スリンガ２９と、該固定スリンガ２９の内周面に固定され且つ固定スリンガ２９及びシールケース２５Ａの第２ラジアル延出部２５ｃにより形成された空間内を環状固定部材１９方向に延出した環状の芯金３１と、芯金３１の延出端に取り付けられた環状の弾性体３３（例えばゴム製）と、を備えている。弾性体３３の一部には、環状の押えリング（不図示）が掛け渡されており、当該押えリングの弾性的な絞付力によって弾性体３３の先端部を環状固定部材１９の外周面に摺接させる。これにより、弾性体３３の先端部はシールリップを構成している。また、固定スリンガ２９の遮断板部２９ｂの延出端は、シールリップより軸方向内側で環状固定部材１９に対して非接触状態に位置決めされており、遮断板部２９ｂの延出端と環状固定部材１９との間には、ラビリンスシール(狭いすきま)が形成されている。さらに、シールケース２５Ａの先端部２５ｔと環状固定部材１９との間にも、ラビリンスシールが形成されている。

また、シールケース２５Ａの円筒状基部２５ｅには内側端部に、外径側に僅かに突出する膨出部２５ｆが形成されるととともに、膨出部２５ｆと略同一幅で内径側に膨出部２５ｆより長く突出する円板状の堰部２５ｄが形成されている。

さらに、外輪３には、内輪大鍔部９と対向する端部内周面３ｔに、軌道輪３ｓと隣接して外径側に窪んだ環状凹部３ａと、環状凹部３ａから僅かに内径側に突出して軸方向に延びる段部３ｂと、が形成される。

そして、シールケース２５Ａの円筒状基部２５ｅに形成された膨出部２５ｆが、端部内周面３ｔに形成された環状凹部３ａに嵌合することで、シールケース２５Ａが外輪３に固定される。これにより、軸受１の軸方向外側は、シールケース２５Ａとシール部２７とにより密封され、シール空間部Ｓが形成される。従って、軸受回転中、グリースがシール空間部Ｓに排出された場合であっても、グリースの軸受外部への漏洩防止が可能であると同時に、異物の軸受内部への侵入が防止される。

ここで、膨出部２５ｆが環状凹部３ａに嵌合することにより、シールケース２５Ａの円筒状基部２５ｅに形成された堰部２５ｄは、環状凹部３ａを構成する壁部３ｃに接して軌道面３ｓより内径側に突出する。これにより、シール空間部Ｓには、堰部２５ｄと軌道面３ｓとによりグリース溜まり部Ｇが形成される。堰部２５ｄは、内径側端部が、保持器１１の大径側環状部１１ａに対向し、且つ、所定の隙間Ｔを介して非接触状態に位置している。

このグリース溜まり部Ｇは、軸方向において、内輪大鍔部９ところ端面５ｓの接触部である内輪大鍔部案内面９ｓ近傍に位置する。従って、軸受回転中、回転に伴う遠心力とポンプ作用によって軸受内部から、軸方向外側に流動するグリースは、堰部２５ｄに塞ぎ止められ、軌道面３ｓと堰部２５ｄとにより形成されるグリース溜まり部Ｇに溜まることとなる。

そして、グリース溜まり部Ｇに溜まったグリースは、ころ端面５ｓの外周部付近に付着し、ころ５の自転によって内径側、即ち、内輪大鍔部９ところ端面５ｓの接触部である内輪大鍔部案内面９ｓに供給される。その結果、該内輪大鍔部案内面９ｓにおける潤滑状態を長期に渡って良好に維持することができ、長寿命な軸受を実現することができる。

以上、説明したように本実施形態の密封軸受装置１００によれば、シールケース２５Ａは、軸受１の軸心と同心状に軸方向に延びる円筒状基部２５ｅが外輪３の端部内周面３ｔに嵌合する。円筒状基部２５ｅには、内径側に延びる堰部２５ｄが設けられ、堰部２５ｄと外輪３の軌道面３ｓとによりグリース溜まり部Ｇが形成される。従って、グリース溜まり部Ｇに溜まったグリースがころ５の自転により内輪大鍔部９ところ端面５ｓの接触部である内輪大鍔部案内面９ｓに供給される。これにより、グリースが軸受端部に排出され、固定スリンガ２９に付着することを抑制し、内輪大鍔部９ところ端面５ｓの接触部における潤滑状態を長期に渡って良好に維持することができる。

また、堰部２５ｄはシールケース２５Ａをプレス加工を施す等によって形成することが可能であり、保持器１１に特別な加工をする場合に比べて製造コストを抑制することができる。なお、堰部２５ｄは、プレス成形に限らず、折り曲げ加工、鋳造等により製造してもよい。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、堰部２５ｄは、シールケース２５Ａの円筒状基部２５ｅの内側端部を折り返しすることで内径側に延出するように構成したが、堰部２５ｄと外輪３の軌道面３ｓとによりグリース溜まり部Ｇが形成される限り、これに限定されるものではなく、例えば、円筒状基部２５ｅの肉厚を厚くすることで堰部２５ｄを構成してもよい。

また、図２に示すように、堰部２５ｄは、周方向に所定の間隔でスリット６０を設けてもよく、図３に示すように、周方向に所定の間隔で内周面から凹状に窪んだ凹溝６１を設けてもよい。これにより、グリース溜まり部Ｇに溜まるグリースの量を調整することができ、過剰なグリースがグリース溜まり部Ｇに溜まり、グリースが抵抗となって軸受トルクが大きくなるのを抑制することができる。

さらに、本実施形態の密封型軸受装置は、鉄道車両車軸に限らず種々の機構に適用することができる。また、本実施形態の密封型軸受装置は、軸受として円すいころ軸受を例示したが、これに限定されず円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受にも適用可能である。さらに、弾性体３３は、環状固定部材１９の外周面に直接接触せずに、環状固定部材１９の外周面に固定された他の部材に接触するようにしてもよい。

１円すいころ軸受
２内輪（回転輪）
２ｓ内輪軌道面
９内輪大鍔部
９ｓ内輪大鍔部案内面
３外輪（固定輪）
３ｓ外輪軌道面
３ｔ端部内周面
５ころ
１１保持器
１７、１９油きり（環状固定部材）
２４Ａ密封機構
２５Ａシールケース
２５ｅ円筒状基部
２５ｄ堰部
２５ｔ先端部
２７シール部
２９固定スリンガ
３１芯金
３３弾性体
１００密封軸受装置
Ｓシール空間部
Ｑ軸受の軸心
Ｇグリース溜まり部

Claims

回転輪と、固定輪と、該回転輪と該固定輪に形成される両軌道輪間に転動自在に配設されたころと、を備える軸受と、
前記回転輪の少なくとも軸方向一方側から前記回転輪の軸方向の移動を規制する環状固定部材と、
前記固定輪の前記少なくとも軸方向一方側に取り付けられるシールケースと、前記環状固定部材と前記シールケースとの間を密封するシール部と、を有する密封機構と、
を備え、軸受内部を密封してグリース潤滑で使用される密封軸受装置であって、
前記シールケースは、前記軸受の軸心と同心状に軸方向に延びる円筒状基部が前記固定輪の軌道面と隣接する端部内周面に嵌合し、
前記円筒状基部には、堰部が設けられ、該堰部と前記固定輪の軌道面とによりグリース溜まり部が形成されることを特徴とする密封軸受装置。
前記堰部は、前記円筒状基部の軸方向他方側端部から内径側に延設されることを特徴とする請求項１に記載の密封軸受装置。
前記シール部は、前記シールケース側に取り付けられる芯金と、該芯金に取り付けられ前記環状固定部材又は前記環状固定部材に対して固定した部分に摺接するシールリップを構成する弾性体と、前記シールケース側に取り付けられ前記シールリップより軸方向内側で前記環状固定部材又は前記環状固定部材に対して固定した部分とラビリンスシールを構成する固定スリンガと、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封軸受装置。
前記堰部には、周方向に複数のスリットが設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の密封軸受装置。