JP2014005904A

JP2014005904A - 車軸用軸受装置

Info

Publication number: JP2014005904A
Application number: JP2012143035A
Authority: JP
Inventors: Akira Koyama; 顕小山
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2014-01-16

Abstract

【課題】内輪と、位置決め部材との間の近傍で、摩耗粉が発生しにくくて、寿命が長い車軸用軸受装置を提供すること。
【解決手段】第１密封装置４７に、環状板からなるフレッチング防止部８１を形成し、そのフレッチング防止部８１を、第１内輪６の軸方向の後蓋３側の端面と、後蓋３の軸方向の第１内輪６側の端面とに当接するように配置する。フレッチング防止部８１を、環状の金環部９０と、金環部９０の軸方向の両側の端面の夫々に周方向に全周に亘って固着されて、第１内輪６の上記端面および後板３の上記端面に当接する弾性部９１とで構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する車軸用軸受装置に関する。

従来、車軸用軸受装置としては、特開２０１１−１５３６５８号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この車軸用軸受装置は、鉄道車両の車軸に外嵌された転がり軸受と、上記車軸に外嵌されると共に、上記転がり軸受に軸方向に間隔をおいて位置する環状の後蓋とを備え、上記転がり軸受は、外輪と、内輪と、複数の円錐ころと、密封装置とを有する。

上記密封装置は、外輪と、内輪との間の軸方向の一方側の開口を密封している。上記密封装置は、金属製の第１環状部材と、金属製の第２環状部材とを有する。上記第１環状部材は、円環状部と、筒状部とを有し、円環状部は、内輪の端面と、後蓋の端面との両方に当接する一方、筒状部は、円環状部の径方向の外方の端部に接続している。一方、上記第２環状部材は、外輪の内周面に内嵌されて固定されている。上記第２環状部材は、第２環状部材の筒状部に径方向に僅かな隙間を介して対向する筒状部を有している。

鉄道車両の車軸には数トンからなる車両の重量がラジアル荷重として加わるから、車軸の両端が下方に沈み、中央が膨らんだ状態（ベンディング）で回転することが知られている。上記従来の車軸用軸受装置では、鉄道車両の車軸に外嵌された転がり軸受と、上記第１環状部材の円環状部とが、軸方向に当接しているから、上記ベンディングの影響で、内輪の軸方向の端面と、その端面に当接している上記第１環状部材の円環状部の軸方向の端面とに作用する応力が周期的に変動し、その応力変動によってそれらの端面に微少摩耗（フレッチング摩耗）が生じる。

また、同様に、上記従来の車軸用軸受装置では、上記第１環状部材の円環状部と、後蓋の端面とが、軸方向に当接しているから、上記ベンディングの影響で、第１環状部材の円環状部の軸方向の端面と、その端面に当接している後蓋の軸方向の端面とに作用する応力が周期的に変動し、その応力変動によってそれらの端面に微少摩耗（フレッチング摩耗）が生じる。

上記従来の車軸用軸受装置では、第１環状部材の筒状部と、第２環状部材の筒状部との間に、軸方向に延在する筒状の隙間を有するラビリンスシールを形成することにより、上記フレッチング摩耗で生じた摩耗粉が、シールを通過しにくいようにしている。このようにして、フレッチング摩耗で摩耗粉が生じたとしても、その摩耗粉が、転がり軸受の転動体が配置される転動体配置室内に入り込みにくくしている。

しかしながら、上記従来の車軸装置では、第１環状部材の円環状部と内輪との擦れ合いや、第１環状部材の円環状部と後蓋との擦れ合いは、抑制できないから、それらの擦れ合いに起因して大きな量の摩耗粉が発生する。したがって、大きな量の摩耗粉が発生するから、各摩耗粉がシールを通過しにくくなったとしても、摩耗粉が転動体配置室に達することを効率的に抑制できなくて、転動体配置室内の潤滑剤に摩耗粉が混入することに基づく潤滑剤の劣化の抑制効果が小さいという問題がある。

特開２０１１−１５３６５８号公報

そこで、本発明の課題は、内輪と、位置決め部材との間の近傍で、摩耗粉が発生しにくくて、寿命が長い車軸用軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の車軸用軸受装置は、
鉄道車両の車軸の外周面に嵌合される内輪と、
外輪取付部材の内周面に嵌合される外輪と、
上記内輪の軌道面と、上記外輪の軌道面との間に配置される転動体と、
上記車軸の外周面上に配置されると共に、上記内輪を上記車軸に対して軸方向に位置決めする環状の位置決め部材と、
上記外輪と上記内輪との間の軸方向の一方側の開口を密封する密封装置と
を備え、
上記密封装置は、上記内輪の軸方向の上記位置決め部材側の端面と、上記位置決め部材の上記軸方向の上記内輪側の端面とに当接する環状板を有し、
上記環状板は、
環状の金環部と、
上記金環部の軸方向の両側の端面の夫々に周方向に全周に亘って固着されると共に、上記内輪の上記端面および上記位置決め部材の上記端面に当接する弾性部と
を有することを特徴としている。

本発明によれば、密封装置の環状板が、金環部に固着されると共に、内輪の軸方向の位置決め部材側の端面および位置決め部材の軸方向の内輪側の端面に当接する弾性部を有するから、内輪と位置決め部材とが接触することを完全に防止した上で、内輪および位置決め部材のうちの少なくとも一方のベンディングに起因する内輪と、位置決め部材との相対位置の変化を、上記弾性部で吸収できる。したがって、内輪の端面および位置決め部材の端面のフレッチングを防止できると共に、これらの端面で摩耗粉が発生することを防止できる。

また、本発明によれば、内輪の軸方向の端面と位置決め部材の軸方向の端面との間に位置し、かつ、両方の端面に接着している弾性部が、環状形状を有しているから、位置決め部材の内周面と、車軸との間の摩擦やたたきで発生した摩耗粉が、内輪の軸方向の端面と位置決め部材の軸方向の端面との間を通過して、転動体配置室に浸入することも抑制できる。したがって、潤滑剤に摩耗粉が混じって潤滑剤が劣化することを抑制できる。

また、本発明によれば、上記内輪および位置決め部材のうちの少なくとも一方のベンディングに起因して発生する歪みを、上記弾性部で吸収できて抑制できるから、内輪および位置決め部材に発生する金属疲労を抑制できる。

また、本発明によれば、弾性部は、内輪と位置決め部材との間に挟持される密封装置の金環部にゴムの焼き付け等で簡易に形成できるから、工数をかけずに簡易にフレッチング摩耗の防止ができ、かつ、軸受装置の部品点数も増えることがなくて、組立に要する工数も大きくなることがない。したがって、フレッチング摩耗の防止ができるにも拘わらず、製造の工数が大きく増大することがなくて、組立性の簡便化を図ることができ、かつ、製造コストも低く抑制できる。

また、一実施形態では、
上記密封装置は、上記金環部の径方向の外方側の端部につながると共に、上記位置決め部材の外周面に外嵌されて固定される筒状部を有する。

上記実施形態によれば、金環部の径方向の外方側の端部につながる筒状部が、位置決め部材の外周面に外嵌されて固定されるようになっているから、摩耗粉が、筒状部と位置決め部材の外周面との間を通過して、転動体配置室内に浸入することがない。したがって、転動体配置室内に封入されている潤滑剤の劣化を更に抑制できて、寿命を更に長くできる。

また、上記実施形態によれば、上記筒状部で環状板の位置決めを行うことができるから、密封装置の位置決めを精密に行うことができて、密封装置の密封性能を向上させることができる。

本発明によれば、内輪と位置決め部材との間の近傍で摩耗粉が発生しにくくて、寿命が長く、かつ、軸受装置の部品点数も増えることがなくて、組立を簡便化できる車軸用軸受装置を実現できる。

本発明の一実施形態の車軸用軸受装置の軸方向の模式断面図である。上記車軸用軸受装置の第１密封装置の周辺の拡大模式断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の車軸用軸受装置の軸方向の模式断面図である。

この車軸用軸受装置（以下、単に、軸受装置という）は、転がり軸受の一例としての複列円錐ころ軸受２と、位置決め部材の一例としての環状の後蓋３と、油切り４と、第１密封装置４７と、第２密封装置４８とを備える。上記複列円錐ころ軸受２は、鉄道車両の車軸１を回転自在に支持している。上記複列円錐ころ軸受は、第１内輪６、第２内輪７、外輪８、転動体としての複数の第１円錐ころ１０、および、転動体としての複数の第２円錐ころ１１を有する。上記第１内輪６と第２内輪７とは、複合内輪を構成している。

上記車軸１は、円筒外周面部１４と、拡径外周面部１７とを有し、上記拡径外周面部１７は、円筒外周面部１４につながっている。上記拡径外周面部１７は、軸方向に円筒外周面部１４から離れるにしたがって、外径が大きくなっている。上記拡径外周面部１４は、軸方向の断面において、略放物線状の形状を有している。

上記第１内輪６は、外周に円錐軌道面２１を有すると共に、第２内輪７は、外周に円錐軌道面２２を有している。上記第１内輪６と第２内輪７とは、略同一である。上記第１内輪６の円錐軌道面２１の小径側の端面は、第２内輪７の円錐軌道面２２の小径側の端面に当接している。

一方、上記外輪８は、外輪取付部材としての軸箱９の内周面に内嵌されて固定されている。上記外輪８は、軸方向に互いに隣接する第１円錐軌道面３１および第２円錐軌道面３２を有している。上記第１円錐軌道面３１の内径は、第２円錐軌道面３２側にいくにしたがって小さくなり、第２円錐軌道面３２の内径は、第１円錐軌道面３１側にいくにしたがって小さくなっている。

上記複数の第１円錐ころ１０は、第１内輪６の円錐軌道面２１と、外輪８の第１円錐軌道面３１との間に、第１保持器４１に保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。また、上記複数の第２円錐ころ１１は、第２内輪７の円錐軌道面２２と、外輪８の第２円錐軌道面３２との間に、第２保持器４２に保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

上記後蓋３は、車軸１の拡径外周面部１７に対応する形状を有する拡径内周面部４４を有している。上記後蓋３の拡径内周面部４４が、車軸１の拡径外周面部１７に嵌り込むことにより、後蓋３を、車軸１の所定位置に固定するようになっている。上記後蓋３の軸方向の複列円錐ころ軸受２側の端面は、第１内輪６の円錐軌道面２１の大径側の端面に軸方向に対向している。

上記油切り４は、環状部材であり、複列円錐ころ軸受２の軸方向の後蓋３側とは反対側に位置している。油切り４の軸方向の第２内輪７側の端面は、第２内輪７の軸方向の第１内輪６側とは反対側の端面に当接している。上記油切り４は、車軸１の端部にネジで固定された前蓋（図示せず）によって、後蓋３側に力を付与されている。上記車軸１に対して位置決めされた前蓋および後蓋３で、複列円錐ころ軸受２と油切り４とを挟み込むことにより、複列円錐ころ軸受２と油切り４とを軸方向に位置決めしている。

上記第１密封装置４７は、外輪８と、後蓋３との間を密封している一方、第２密封装置４８は、外輪８と、油切り４との間を密封している。上記第１密封装置４７および第２密封装置４８は、外部の異物が、円錐ころ１０,１１が配置される転動体配置室５０内に浸入することを抑制すると共に、転動体配置室５０内の潤滑剤が外部に漏れ出ることを抑制している。

図２は、上記第１密封装置４７の周辺の拡大模式断面図である。

図２に示すように、上記第１密封装置４７は、筒状のシールケース６０と、環状のリップ摺動部材６１と、環状のシールリップ取付部材６２と、環状の弾性部材６３とを有する。上記シールケース６０は、外輪８の軸方向の一端部の内周面に取り付けられている。

上記シールリップ摺動部材６１は、一体の部材であって、本体部８０と、フレッチング防止部８１とを有する。上記本体部８０は環状であって、金属からなっている。上記本体部８０は、断面コ字状の形状を有し、軸方向の第１円錐ころ１０側に開口している。上記本体部８０は、円環部８５と、第１筒状部８６と、第２筒状部８７とを有し、円環部８５は、径方向に延在している。また、上記第１筒状部８６は、円環部８５の径方向の外方側の端部から軸方向の第１円錐ころ１０側に延在する一方、第２筒状部８７は、円環部８５の径方向の内方側の端部から軸方向の第１円錐ころ１０側に延在している。上記第２筒状部８７は、後蓋３の外周面に締まり嵌めによって外嵌されて固定されている。このようにして、上記シールリップ摺動部材６１を、後蓋３に対して相対移動不可にしている。

上記フレッチング防止部８１は、環状板からなっている。上記フレッチング防止部８１は、第２筒状部８７の軸方向の第１円筒ころ１０側の端部から径方向の内方側に延在している。上記フレッチング防止部８１は、上述の前蓋と後蓋３とによる複列円錐ころ軸受２および油切り４の挟み込みによって、第１内輪６の軸方向の後蓋３側の端面と、後蓋３の軸方向の第１内輪６側の端面との間に挟持されている。上記フレッチング防止部８１は、金属製かつ環状の金環部９０と、ゴム製かつ環状の弾性部９１とを有し、金環部９０は、第２筒状部８７につながっている一方、弾性部９１は、焼付により金環部９０に固着されている。

図２に示すように、上記弾性部９１は、金環部９０の全面を覆うように配置されている。上記弾性部９１の厚さは、略一定になっている。上記弾性部９１の径方向の寸法は、後蓋３の軸方向の第１内輪６側の端面の径方向の寸法と略一致している。上記弾性部９１は、第１内輪６の軸方向の後蓋３側の端面に当接すると共に、後蓋３の軸方向の第１内輪６側の端面に当接している。

上記シールリップ取付部材６２は、断面コ字状の形状を有し、径方向の内方側に開口している。上記シールリップ取付部材６２は、筒状部７０と、第１円環部７１と、第２円環部７２とを有し、第１円環部７１は、筒状部７０の軸方向の一端部から径方向の内方側に延在する一方、第２円環部７２は、筒状部７０の軸方向の他端部から径方向の内方側に延在している。

上記筒状部７０は、締まり嵌めによりシールケース６０の内周面に内嵌されて固定されている。上記弾性部材６３は、第１円環部７１に焼付により固着されている。上記弾性部材６３は、第１円環部７１に固着されたブロック部と、第１シールリップ部と、第２シールリップ部と、第３シールリップ部とを有する。上記第１シールリップ部は、ブロック部から第１筒状部８６の方に延在して、第１筒状部８６の内周面上を摺動するようになっている。上記第１シールリップ部は、シールリップ取付部材６２と、第１筒状部８６との間をシールしている。

また、上記第２シールリップ部は、ブロック部から円環部８５の方に延在して円環部８５の軸方向の端面上を摺動するようになっている。上記第２シールリップ部は、シールリップ取付部材６２と、円環部８５との間をシールしている。また、上記第３シールリップ部は、ブロック部から第２筒状部８７の方に延在して第２筒状部８７の外周面上を摺動するようになっている。上記第３シールリップ部は、シールリップ取付部材６２と、第２筒状部８７との間をシールしている。

上記第２円環部７２は、第２筒状部８７に対して径方向に僅かな隙間をおいて径方向に対向している。上記第２円環部７２と、第２筒状部８７とは、ラビリンスシールを構成している。上記第２円環部７２は、弾性部材６３と、シールリップ摺動部材６１との間を通過した異物が、転動体配置室５０内に浸入することを抑制している。

上記実施形態の軸受装置によれば、第１密封装置４７の環状板からなるフレッチング防止部８１が、金環部９０に固着されると共に、第１内輪６の軸方向の位後蓋３側の端面および後蓋３の軸方向の第１内輪６側の端面に当接する弾性部９１を有するから、第１内輪６と後蓋３とが接触することを完全に防止した上で、第１内輪６および後蓋３のうちの少なくとも一方のベンディングに起因する第１内輪６と、後蓋３との相対位置の変化を、上記弾性部９１で吸収できる。したがって、第１内輪６の端面および後蓋３の端面のフレッチングを防止できると共に、これらの端面で摩耗粉が発生することを防止できる。

また、上記実施形態の軸受装置によれば、第１内輪６の軸方向の端面と後蓋３の軸方向の端面との間に位置し、かつ、両方の端面に接着している弾性部９１が、環状形状を有しているから、後蓋３の内周面と、車軸１との間の摩擦やたたきで発生した摩耗粉が、第１内輪６の軸方向の端面と後蓋３の軸方向の端面との間を通過して、転動体配置室５０に浸入することも抑制できる。したがって、潤滑剤に摩耗粉が混じって潤滑剤が劣化することを抑制できる。

また、上記実施形態の軸受装置によれば、上記第１内輪６および後蓋３のうちの少なくとも一方のベンディングに起因して発生する歪みを、弾性部９１で吸収できて抑制できる。したがって、第１内輪６および後蓋３に発生する金属疲労を抑制できる。

また、上記実施形態の軸受装置によれば、弾性部９１は、第１内輪６と後蓋３との間に挟持される第１密封装置４７の金環部９０にゴムの焼き付け等で簡易に形成できるから、工数をかけずに簡易にフレッチング摩耗の防止ができ、かつ、軸受装置の部品点数も増えることがなくて、組立に要する工数も大きくなることがない。したがって、フレッチング摩耗の防止ができるにも拘わらず、製造の工数が大きく増大することがなくて、組立性の簡便化を図ることができ、かつ、製造コストも低く抑制できる。

また、上記実施形態の軸受装置によれば、金環部９０の径方向の外方側の端部につながる第２筒状部８７が、後蓋３の外周面に外嵌されて固定されるようになっているから、摩耗粉が、第２筒状部８７と後蓋３の外周面との間を通過して、転動体配置室５０内に浸入することがない。したがって、転動体配置室５０内に封入されている潤滑剤の劣化を更に抑制できて、寿命を更に長くできる。

また、上記実施形態の軸受装置によれば、上記第２筒状部８７でシールリップ摺動部材６１の位置決めを行うことができるから、第１密封装置４７の位置決めを精密に行うことができて、第１密封装置４７の密封性能を向上させることができる。

尚、上記実施形態の軸受装置では、位置決め部材が、転がり軸受よりも車輪側に位置する後蓋３であったが、この発明では、位置決め部材は、転がり軸受の車輪側とは反対側に位置する油切りであっても良い。そして、内輪と後蓋との間に金環部と弾性部とからなる環状板を挟持しない一方、内輪と油切りとの間に金環部と弾性部とからなる環状板を挟持しても良い。また、この発明では、位置決め部材は、転がり軸受よりも車輪側に位置する後蓋と、転がり軸受の車輪側とは反対側に位置する油切りとであっても良い。そして、内輪と後蓋との間に金環部と弾性部とからなる環状板を挟持すると共に、内輪と油切りとの間に金環部と弾性部とからなる環状板を挟持しても良い。

また、上記実施形態の軸受装置では、第１密封装置４７が、シールリップを三つ有していたが、密封装置は、シールリップを、一つのみ、または、二つ、または、四つ以上有していても良く、また、密封装置は、シールリップを有さず、ラビリンスシールを形成可能な構成であっても良い。要は、この発明では、密封装置は、転がり軸受の転動体配置室の軸方向の開口を密封可能であって、かつ、内輪と位置決め部材とで軸方向に挟持されると共に、金環部と弾性部とからなる環状板を有していさえすれば、如何なる構造であっても良い。

また、上記実施形態の軸受装置では、金環部９０に固着された弾性部９１が一体構造であったが、この発明では、金環部に固着される弾性部は、互いに間隔をおいて位置する複数の部分からなっていても良い。例えば、金環部に固着される弾性部を、環状の金環部の軸方向の一方側の端面に固着されている環状の第１部分と、この第１部分とは別体であると共に、金環部の軸方向の他方側の端面に固着されている環状の第２部分とで構成しても良い。

また、上記実施形態の軸受装置では、転がり軸受が、複列の円錐ころ軸受２であったが、この発明では、転がり軸受において、転動体は、軸方向に一列または複数列配置されていても良く、転動体は、円錐ころ、円筒ころ、凸面ころ（球面ころ）、または、円錐ころ、円筒ころおよび凸面ころのうちの二以上の組み合わせであっても良い。また、外輪または内輪は、一体型であっても、複数の環状部材からなる複合型であってもどちらでも良い。

１車軸
２複列円錐ころ軸受
３後蓋
６第１内輪
７第２内輪
８外輪
９軸箱
１０第１円錐ころ
１１第２円錐ころ
２１第１内輪の円錐軌道面
２２第２内輪の円錐軌道面
３１外輪の第１円錐軌道面
３２外輪の第２円錐軌道面
４７第１密封装置
８１フレッチング防止部
８７第２筒状部
９０金環部
９１弾性部

Claims

鉄道車両の車軸の外周面に嵌合される内輪と、
外輪取付部材の内周面に嵌合される外輪と、
上記内輪の軌道面と、上記外輪の軌道面との間に配置される転動体と、
上記車軸の外周面上に配置されると共に、上記内輪を上記車軸に対して軸方向に位置決めする環状の位置決め部材と、
上記外輪と上記内輪との間の軸方向の一方側の開口を密封する密封装置と
を備え、
上記密封装置は、上記内輪の軸方向の上記位置決め部材側の端面と、上記位置決め部材の上記軸方向の上記内輪側の端面とに当接する環状板を有し、
上記環状板は、
環状の金環部と、
上記金環部の軸方向の両側の端面の夫々に周方向に全周に亘って固着されると共に、上記内輪の上記端面および上記位置決め部材の上記端面に当接する弾性部と
を有することを特徴とする車軸用軸受装置。
請求項１に記載の車軸用軸受装置において、
上記密封装置は、上記金環部の径方向の外方側の端部につながると共に、上記位置決め部材の外周面に外嵌されて固定される筒状部を有することを特徴とする車軸用軸受装置。