JP2013019459A - 鉄道車両車軸用軸受装置 - Google Patents

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可能な鉄道車両車軸用軸受を提供する。
【解決手段】内輪と、外輪と、前記内外輪間に転動自在に配置された転動体と、内外輪間を密封する密封装置とを備え、密封装置が、外輪の肩部の内周面もしくは外周面のどちらか一方に嵌合固定された筒状の固定部、及びこの固定部から外輪の外側方向に延びるとともに内外輪間を密封するシール部材を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であって、シールケースは、固定部の先端部寄りでは前記外輪の肩部内周面もしくは外周面のどちらか一方に面接触状態で嵌合され、固定部の外輪端面寄りでは外輪と嵌合していない非嵌合部が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は鉄道車両車軸用軸受装置に関し、特に、軸受の軸方向端部に設けられる密封装置の改良に関する。

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６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。

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。また、締め代を大きく設定すると、嵌めあい力により外輪変形が発生し耐久性に悪影響を及ぼす結果となる。

以上の不合具を回避するために、例えば特許文献１には、図７に示すように、内輪（図示せず）と、肩部内周面１１ｄに周方向に沿うシール溝４０が形成された外輪１１と、前記内外輪間に転動自在に配置された転動体（図示せず）と、前記内外輪間を密封する密封装置（図示せず）とを備えた鉄道車両車軸用軸受装置において、前記外輪１１の肩部内周面１１ｄと前記シール溝４０との間に形成される環状角部４４に、前記密封装置が備えるシールケース２２のテーパ状固定部２３の外周面２３ａを弾性的に縮径させて線接触させた状態で内嵌させた軸受装置が提案されている。

上記のように構成された軸受装置によれば、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、固定部外周面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、シールケース２２が、外輪１１に対して相対回転し、固定部外周面２３ａと環状角部４４との間に摩耗が生じたとしても、固定部外周面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、外輪１１とシールケース２２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。

しかしながら、特許文献１の構成では、固定部２３の外周面２３ａと環状角部４４との間の接触部が線接触となるため、シールケース２２の取り付け姿勢が不安定になるおそれがあった。また、シールケース２２の固定部２３の外周面２３ａがテーパー形状となるため、従来の固体部外周面が円筒形状であるものと比較してシールケース２２が外輪１１に挿入し難くなってしまう。さらに、外輪とシールケース固定部が線接触であるため、面接触に比べて接触部に応力集中が発生するため接触部の摩耗の増加が懸念された。
このため、外輪とシールケースとの間の嵌合性・密封性を確実に高める方策が嘱望されていた。

特開２００８−２４０７８１号公報

本発明は、以上のような要求を満たすためになされており、その目的は、密封装置の密封性を高めることで、耐久性の低下を抑制することができる鉄道車両用軸受装置用の密封装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、内輪と、外輪と、内外輪間に転動自在に配置された転動体と、内外輪間を密封する密封装置とを備え、密封装置が、外輪の肩部の内周面もしくは外周面のどちらか一方に嵌合固定された筒状の固定部、及びこの固定部から外輪の外側方向に延びるとともに内外輪間を密封するシール部材を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鉄道車両車軸用転がり軸受装置であって、シールケースは、固定部の先端部寄りでは外輪の肩部内周面もしくは外周面のどちらか一方に面接触状態で嵌合され、固定部の外輪端面寄りでは外輪と嵌合していない非嵌合部が設けられている。

本発明の鉄道車両車軸用軸受装置によれば、シールケースは、固定部の先端部寄りでは外輪の肩部内周面もしくは外周面のどちらか一方に面接触状態で嵌合され、固定部の外輪端面寄りでは外輪と嵌合していない非嵌合部が設けられていることにより、軸受装置の回転時においても密封装置の密封性を高めることができ、軸受装置の耐久性の低下を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る鉄道車両車軸用の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。 本発明の第２実施形態に係る鉄道車両車軸用の軸受装置の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。 本発明の第３実施形態に係る鉄道車両車軸用の軸受装置の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。 本発明の第４実施形態に係る鉄道車両車軸用の軸受装置の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。 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他例を示す断面図である。

以下、本発明の第１実施形態に係る鉄道車両車軸用軸受装置について、添付図面を参照して説明する。

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いる。
また、肩部１１ｃの内周面１１ｄと、外輪端面１１ｅとの間には、内周面に段部１１ｆが形成されている。

シールケース２２の固定部２３は、従来の構造と同様に、外周面２３ａが、円筒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のシール溝４０寄りの内周面１１ｄに内嵌固定されている。一方、固定部２３の外周面２３ａは、外輪端面１１ｅ寄りに形成される段部１１ｆに接触しない構成となっている。
本実施形態では、固定部２３の外周面２３ａを、上述のように、肩部１１ｃのシール溝４０寄りの内周面１１ｄでは内嵌固定、外輪端面１１ｅ寄りに形成される段部１１ｆでは非接触状態としているので、シールケース２２の比較的剛性の低い部分で内周面１１ｄと面接触状態で嵌合させることができ、かつ、接触面積も従来型より減らすことができる。よって、嵌合力による外輪１１の変形を抑えることが可能となり、さらに、嵌合面での応力集中も防止でき、シールケース２２の姿勢の安定化も図れ、シールケース２２嵌合時の組立作業性も改善させることが可能となる。なお、非接触部長さＡは、シールケース２２の板厚ｔ以上にすることが外輪変形を防止する上でさらに好ましい。

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、肩部１１ｃに段部１１ｆを設けた場合を例示したが、例えば、図３に示すように、肩部１１ｃの外輪端端面寄りをテーパ面とした構成でも同様の効果を得られる。
また、図４に示すように、肩部１１ｃの内周面に段部やテーパ面などが形成されていない場合でも、シールケース２２の固定部２３を屈曲させれば、同様の効果が得られる。
さらに、図５に示すように、肩部１１ｃの外径面にシールケース２２固定部２３を勘合させる場合でも、外輪外径部に段部を設けたり、テーパ面を設けたりすれば同様の効果を得ることが可能となる。

本発明の転がり軸受装置は、例えば、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する転がり軸受装置に好適に利用できる。

１ 転がり軸受装置
１１ 外輪
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

Claims (1)

1. 内輪と、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、前記外輪の肩部の内周面もしくは外周面のどちらか一方に嵌合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鉄道車両車軸用転がり軸受装置において、
   前記シールケースは、前記固定部の先端部寄りでは前記外輪の肩部内周面もしくは外周面のどちらか一方に面接触状態で嵌合され、前記固定部の前記外輪端面寄りでは前記外輪と嵌合していない非嵌合部が設けられていることを特徴とする鉄道車両車軸用転がり軸受装置。

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