JP2012021612A - 密封軸受装置 - Google Patents

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    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
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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 (4)

  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請求項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請求項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請求項1〜3のいずれか1項に記載の密封軸受装置。
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