JP4738984B2 - 転がり軸受 - Google Patents

Description

この発明は、転がり軸受、特に、軌道輪に絶縁層を有する鉄道車両主電動機用軸受に関するものである。

従来、鉄道車両主電動機に用いられる軸受は、円筒ころ軸受や深溝玉軸受が用いられている。例えば、図６に示すような円筒ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、内輪２および外輪３の間に配置された転動体としての円筒ころ４と、円筒ころ４の間隔を保持する保持器５とを備える。

また、鉄道車両主電動機に使用される円筒ころ軸受１は、電食による軸受の損傷を防止するために、外輪３の外径面および両端面に絶縁層が形成されている。絶縁層は、セラミックス等を溶射することにより形成する。

さらに、鉄道車両主電動機は屋外で使用されるため、軸受周辺構造でグリースポケットを形成するオープンタイプの軸受では、塵埃の混入によるグリースの劣化が懸念される。そこで、円筒ころ軸受１は、塵埃の混入によるグリースの劣化を防止し、メンテナンス周期を延伸するために密封式軸受とするのが好ましい。

しかし、上記構成の円筒ころ軸受１の場合、軸受内部の空間が小さいので、鉄道車両主電動機用軸受に必要な軸受寿命を確保するのに十分な量のグリースを封入することができないという問題がある。

そこで、密封式軸受において、軸受内部に十分な量のグリースを確保することができる円筒ころ軸受が、例えば、特開２００４−３４６９７２号公報（特許文献１）に記載されている。

同公報に記載されている円筒ころ軸受１１は、図７に示すように、内輪１２と、外輪１３と、内輪１２および外輪１３の間に配置された円筒ころ１４と、円筒ころ１４の間隔を保持する保持器１５と、内輪１２および外輪１３の両端面からコの字型に突出する密封シール１６とを備え、外輪１３の外径面および両端面は絶縁材料１３ａで覆われている。上記公報に記載された円筒ころ軸受１１は、軸受端面から突出した密封シール１６がグリースポケットとして機能するので、軸受内部に封入可能なグリース量が増加する。

しかし、上記構成の円筒ころ軸受１１において、軸受回転時の温度上昇によってグリースの粘度が低下すると、グリースポケット内のグリースが軸受下部に偏るという問題がある。このグリースが軸受内部に過剰に流入すると、攪拌抵抗が増大し、急激な温度上昇を招く恐れがある。

そこで、図７に示す円筒ころ軸受１１は、グリースポケット内のグリースを均等に保持するために、密封シール１６の内壁面から突出する堰１７により、グリースポケットを複数の分割領域に区切っている。これにより、グリースが軸受下部に偏るのを防止することができる。
特開２００４−３４６９７２号公報

図７に示す円筒ころ軸受１１に使用されている密封シール１６は、グリースポケット中のグリースが軸受下部に偏るのを防止することはできるが、グリースポケット中のグリースが軸受内部に過剰に流入するのを防止することはできない。必要以上のグリースが軸受内部に流入すると、攪拌抵抗が上昇して軸受の温度上昇の原因となる。

そこで、この発明の目的は、グリースの偏りを効果的に防止可能な密封部材を備えた転がり軸受を提供することである。

この発明に係る転がり軸受は、鉄道車両の主電動機に使用される転がり軸受であって、回転側となる内輪と、固定側となる外輪と、内輪および外輪の間に配置された複数の転動体と、内輪および外輪の両端面から略コの字型の断面形状で突出する密封部材とを備える。密封部材は、外輪に固定されており、密封部材には、円周方向に延びる形状であり、略コの字型の領域で形成されるグリースポケットを仕切らない範囲で内壁面から突出する凸部が設けられている。

上記構成とすることにより、密封部材内壁面の表面積が増加するので、壁面と接するグリース量も増加する。壁面と近接するグリースは、壁面との間に生じる抵抗によって流動性が低下するので、グリースが軸受下部に偏ったり、軸受内部に過剰に流入するのを有効に防止することができる。

凸部は、例えば、密封部材の底壁に配置され、円周方向に延びる環状突起である。また、環状突起は、円周上に所定の隙間を設けて配置される複数の円弧状突起で構成されるものであってもよいし、環状突起は、底壁の径方向に複数配置されていてもよい。

上記のいずれの構成であっても、グリースポケット内壁面の表面積を増加させることができる。その結果、グリースの偏りを有効に防止可能な転がり軸受を得ることができる。

この発明は、密封部材の内壁面に凹凸部を設けて表面積を増加することによって、グリースの偏りを効果的に防止できるように配置可能な転がり軸受を得ることができる。

図１および図２を参照して、この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受２１を説明する。

円筒ころ軸受２１は、図１に示すように、内輪２２と、外径面および両端面に絶縁層が形成されている外輪２３と、内輪２２および外輪２３の間に配置された転動体としての円筒ころ２４と、円筒ころ２４の間隔を保持する保持器２５と、軸受両端部を密封する密封部材としての密封シール２６とを備える。また、絶縁層はセラミックス等の絶縁物質を溶射することにより形成する。

密封シール２６は、樹脂材料を射出成型して製造した樹脂製シールであって、内輪２２および外輪２３の両端面から略コの字型の断面形状で突出する形状で、グリースポケットとしても機能する。また、図２（ａ）に示すように、密封シール２６は、その内壁面に凹凸を形成するために、底壁２６ｂから突出する凸部２６ａを有する。この凸部２６ａは、円周方向に連続する環状突起である。なお、本明細書中「略コの字型」とは、図１に示す密封シール２６のようなコの字型に留まらず、一部分が他の部分から突出するあらゆる形状を含むものとする。

グリース等の粘性流体が流路中を流れるときの流速は、図３に示すように、流路の中央で最速となり、壁面に近づく程遅くなる。ここで、上記構成の密封シール２６は、凸部２６ａの無いものと比較して内壁の表面積が大きいので、内部に封入されたグリースの流動性が低下する。その結果、グリースが軸受下部に偏ったり、軸受内部に過剰に流入するのを有効に防止することができる。

また、上記構成の密封シール２６は、グリースポケットが円周方向に区切られていないので、１箇所のグリース注入口からグリースを充填することができる。これにより、密封シール２６の構造およびグリースの充填作業を簡素化することができる。

なお、図１に示した実施形態においては、凸部２６ａは円周方向に連続する環状突起である例を示したが、図４（ａ）および（ｂ）に示す凸部３６ａのように、円周上に所定の隙間を設けて配置される複数の円弧状突起で構成してもよい。

また、図１に示した実施形態においては、環状の凸部２６ａを１つだけ設けた例を示したが、図５に示すように、径方向に複数の凸部４６ａを設けることとしてもよい。さらに、凸部の突出量も任意に設定することができる。なお、図５に示す円筒ころ軸受４１の基本構成は、図１に示す円筒ころ軸受２１と同様であるので、説明は省略する。

さらに、上記の各実施形態においては、密封シール２６，３６，４６の底壁にのみ凸部２６ａ，３６ａ，４６ａを設けた例を示したが、これに限ることなく、径方向外側および径方向内側の各壁面に段差を設けることにより、グリースポケットの表面積を増加することとしてもよい。

上記の各実施形態において、凸部２６ａ，３６ａ，４６ａは断面が矩形である例を示したが、これに限ることなく、任意の断面形状を持つものであってよい。ただし、樹脂材料を射出成型して製造する場合には、凸部２６ａ，３６ａ，４６ａの先端部分が根元部分より小さいか、同寸法である必要がある。

また、上記の各実施形態においては、グリースポケットの内壁面に凸部２６ａ，３６ａ，４６ａを設けた例を示したが、これに限ることなく、溝やディンプルを設けることにより凹凸を形成してもよい。

なお、上記の各実施形態においては、外輪の外径面および両端面に絶縁層を有する円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、内輪の内径面および両端面に絶縁層を形成することとしてもよい。内輪内径面は、外輪外径面と比較して溶射面積が小さいので、絶縁層を内輪内径面に溶射することによって、溶射コストを削減することが可能となる。

また、密封シールは、金属材料をプレス加工して製造してもよいし、金属の芯金をゴム等の絶縁材料で覆ってもよいが、上記実施形態のように、外輪２３の外径面および両端面に絶縁層を形成すると共に、密封シール２６に絶縁性の高い樹脂材料を使用することにより、円筒ころ軸受２１全体としての絶縁性能を向上することができる。

さらに、上記の実施形態においては、円筒ころ軸受２１の例を示したが、これに限ることなく、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受に適用することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、鉄道車両主電動機等に使用される転がり軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受を示す図である。 図１に使用する密封シールを示す図であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は部分正面図である。 粘性流体が流路中を流れるときの流速の分布を示すモデル図である。 図１に使用する密封シールの他の例であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は部分正面図である。 この発明の他の実施形態に係る円筒ころ軸受を示す図である。 従来の円筒ころ軸受を示す図である。 密封シールを内輪および外輪の端面から突出させて、軸受内部空間を大きくしたころ軸受の他の例を示す図である。

符号の説明

１，１１，２１，４１ 円筒ころ軸受、２，１２，２２，４２ 内輪、３，１３，２３，４３ 外輪、３ａ，１３ａ，２３ａ，４３ａ 絶縁層、４，１４，２４，４４ 円筒ころ、５，１５，２５，４５ 保持器、６，１６，２６，３６，４６ 密封シール、２６ａ，３６ａ，４６ａ 凸部、２６ｂ，３６ｂ，４６ｂ 底壁。

Claims (4)

1. 鉄道車両の主電動機に使用される転がり軸受であって、
   回転側となる内輪と、
   固定側となる外輪と、
   前記内輪および前記外輪の間に配置された複数の転動体と、
   前記内輪および前記外輪の両端面から略コの字型の断面形状で突出する密封部材とを備え、
   前記密封部材は、前記外輪に固定されており、
   前記密封部材には、円周方向に延びる形状であり、略コの字型の領域で形成されるグリースポケットを仕切らない範囲で内壁面から突出する凸部が設けられている、転がり軸受。
2. 前記凸部は、前記密封部材の底壁に配置され、円周方向に延びる環状突起である、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記環状突起は、円周上に所定の隙間を設けて配置される複数の円弧状突起で構成される、請求項２に記載の転がり軸受。
4. 前記環状突起は、前記底壁の径方向に複数配置されている、請求項２または３に記載の転がり軸受。
   

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