JP4997483B2

JP4997483B2 - 鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造

Info

Publication number: JP4997483B2
Application number: JP2009027382A
Authority: JP
Inventors: 伸介和井; 典嗣安田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP2009103317A

Description

この発明は、鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造に関する。

従来、鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造として、固定部材としての外輪、回転部材としての内輪、両輪間に介装された複数の転動体、両輪間の空間を密閉する密封部材および回転部材の回転を検知するセンサを備えており、２分割された内輪の間に、被検出部であるパルサリングが介在され、外輪の軸方向中央部に設けられたセンサ取付孔にセンサが収められているものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−２２８１６４号公報（図１など）

上記従来の鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造では、パルサリングおよびセンサ装置を軸受端面でなく軸受内に配置することから、点検等を行いにくい上にトラブルの要因となる恐れがあるという問題があり、また、パルサリングが両輪間に封入されたグリスを撹拌することが発熱の原因となるという問題や、組立時にセンサとパルサリングとの位置合わせを取りにくいこと、センサを挿入する際に異物が軸受内に混入する恐れがあること等の問題があった。

そこで、図４に示すように、外輪(41)、回転軸(40)が嵌合固定された内輪(42)、両輪(41)(42)間に介装された複数の転動体(43)、外輪(41)の端部に固定された密封部材(44)および内輪(42)の回転を検知する回転センサ(45)を備えている回転センサ付き転がり軸受装置において、パルサリング(46)を内輪(42)の端部に配置するとともに、センサ(45)を密封部材(44)に固定することが考えられる。しかしながら、この場合、センサ(45)を固定するための台座(47)を密封部材(44)に溶接する必要があるため、溶接に伴うコスト増や半径方向の位置決め精度の低下の問題があり、また、密封部材(44)は、消耗品として扱われるために、軸受の分解時に密封部材(44)がセンサ(45)ごと交換されることになり、不経済であるという問題もあった。

この発明の目的は、センサを軸受端部に配置するとともに、溶接作業を不要とすることにより、センサを軸受内に配置することに伴う問題を解消し、しかも、コスト増を抑えることができる鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造を提供することにある。

この発明による鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造は、鉄道車両本体に固定される外輪と、鉄道車両の回転軸に固定される内輪と、前記回転軸を回転可能に支承するために前記外輪と前記内輪の間に介装された転動体と、回転センサと、前記回転センサを前記外輪に固定するためのケースリングと、前記回転軸に固定され、前記回転センサと径方向に対向するように配置されたパルサリングとからなり、
前記ケースリングは、前記外輪に嵌合する大径円筒部と、前記大径円筒部に連なり前記外輪の端面にて径方向内側へ垂直に屈曲された段差部と、前記段差部に連なり前記回転軸の軸方向外側へ屈曲された小径円筒部と、前記小径円筒部に連なり径方向内側へ屈曲されたフランジ部とからなり、
前記回転センサは、固定手段にて前記ケースリングの前記フランジ部に固定されることを特徴とするものである。

ここで、「回転センサ」という語は、回転センサ全体を意味する場合と、回転センサの検知部だけを意味する場合があるものとし、市販の回転センサなどで検知部と取付部を有するものについては、その取付部をセンサ支持部材として、これを密封部材に直接取り付けてもよく、取付部とは別のセンサ支持部材を密封部材に取り付けて、このセンサ支持部材に回転センサの取付部を取り付けてもよいものとする。

この発明によるは、鉄道車両本体に固定される外輪と、鉄道車両の回転軸に固定される内輪と、前記回転軸を回転可能に支承するために前記外輪と前記内輪の間に介装された転動体と、回転センサと、前記回転センサを前記外輪に固定するためのケースリングと、前記回転軸に固定され、前記回転センサと径方向に対向するように配置されたパルサリングとからなり、前記ケースリングは、前記外輪に嵌合する大径円筒部と、前記大径円筒部に連なり前記外輪の端面にて径方向内側へ垂直に屈曲された段差部と、前記段差部に連なり前記回転軸の軸方向外側へ屈曲された小径円筒部と、前記小径円筒部に連なり径方向内側へ屈曲されたフランジ部とからなり、前記回転センサはセンサ支持部材内に配置され、前記センサ支持部材は、前記ケースリングの前記フランジ部に軸方向外方から当接する面および前記小径円筒部の外周面に当接する面を有し、前記小径円筒部および前記フランジ部に位置決めされて、固定手段にて前記フランジ部に固定されることを特徴とするものである。

この発明の鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造によると、パルサリング等の被検出部が、回転部材の端部に設けられるとともに、回転センサを支持するセンサ支持部材が、密封部材に脱着可能に取り付けられているので、センサを軸受内に配置することに伴う問題を解消することができ、しかも、センサを密封部材に取り付けることに伴う溶接が不要となり、軸受の分解時に密封部材がセンサ装置ごと交換されることによる不経済も解消することができる。

図１は、この発明による鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造の１実施形態の前半部を示す縦断面図である。図２は、この発明による鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造の要部を示す拡大縦断面図である。図３は、同正面図である。図４は、この発明による鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造の比較例を示す縦断面図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、回転センサ付き転がり軸受装置の車両外側にある部分を示している。以下の説明において、前とは図１の左、後とは図１の右をいうものとする。

図１に示すように、回転センサ付き転がり軸受装置は、鉄道車両用として使用されるもので軸受(1)およびそれに設けられたセンサ装置(2)を備えている。

軸受(1)は、固定部材としての外輪(11)、回転部材としての内輪(12)、これらの間に配置された複列の転動体である複数の円錐ころ(13)および保持器(14)を備えている。軸受(1)は軸箱(3)に支持されており、軸受(1)の内輪(12)に回転軸(4)が嵌合固定されている。回転軸(4)は、段付き状に形成されており、内輪(12)の内径に等しい外径を有し前端部分が内輪(12)よりも前方にある中間部(4a)と、中間部(4a)の前端に連なってこれより若干小径のねじ部(4b)と、ねじ部(4b)に連なりかつテーパ状キー溝を有する円筒部(4c)と、円筒部(4c)に連なる小径の前端部(4d)とを有している。

軸受(1)の前端部には、外輪(11)前端部に固定された密封部材(5)および内輪(12)端部に圧接された油切り(6)とが設けられている。回転軸(4)の前端部には、環状の抑えリング(8)が嵌められており、この抑えリング(8)と油切り(6)との間に、前ぶた(7)が配置されている。

密封部材(5)は、外輪(11)内径に嵌め入れられて固定されているケースリング(15)と、組合せシール(5a)とからなる。組合せシール(5a)は、図２に詳しく示すように、ケースリング(15)内径に嵌め入れられているラビリンスリング(16)と、ラビリンスリング(16)内径に嵌め入れられているリップ保持リング(17)と、リップ保持リング(16)内径部に一体に設けられているシールリップ(18)と、シールリップ(18)を径方向内向きに付勢するコイルバネ(19)とからなる。ケースリング(15)は、外輪(11)端部の肩部に嵌められている大径円筒部(15a)、これと段差部(15b)を介して連なる小径円筒部(15c)と、小径円筒部(15c)端部から内向きにのびる内向きフランジ部(15d)とからなる。内向きフランジ部(15d)の内径は、前ぶた(7)の後端部外径に若干の間隙をおいて臨まされている。ラビリンスリング(16)は、ケースリング(15)の小径円筒部(15c)の内径に嵌め入れられて固定されている円筒部(16a)と、円筒部(16a)の後端部にある内向きフランジ部(16b)とからなり、内向きフランジ部(16b)の先端部が油切り(6)の外径に臨まされることによって、ラビリンスシールを形成している。リップ保持リング(17)は、ラビリンスリング(16)の内径に嵌め入れられて固定されている円筒部(17a)と、ケースリング(15)の内向きフランジ部(15d)との間にボルト(26)の頭部を収めるための軸方向すき間が存在するように円筒部(17a)の前端部に設けられた内向きフランジ部(17b)とからなり、シールリップ(18)は、内向きフランジ部(17b)の内径部に一体に成形されている。

油切り(6)は、回転軸(4)の中間部(4a)の前端部分に嵌め入れられて固定されており、その外径は、密封部材(5)のシールリップ(18)に接触している。

前ぶた(7)は、回転軸(4)のねじ部(4b)に対応するねじ部を有し回転軸(4)のねじ部(4b)およびキー溝付き円筒部(4c)に嵌められた小径円筒部(7a)と、小径円筒部(7a)前端に連なる大径円筒部(7b)とからなる。

前ぶた(7)の小径円筒部(7a)の外径には、回転の被検出部としてのパルサリング(20)が前ぶた(7)の大径円筒部(7b)に当接した状態で固定されている。パルサリング(20)の外径は、前ぶた(7)の大径円筒部(7b)の外径にほぼ等しく形成されており、その外周部には、磁気発生部としての歯が等ピッチで形成されている。パルサリング(20)とケースリング(15)の内向きフランジ部(15d)との間には、センサ装置(2)配置用の軸方向すき間が形成されている。

抑えリング(8)は、回転軸(4)の前端部(4a)に嵌められた円筒部(8a)と、円筒部(8a)の後端に設けられて前ぶた(7)を油切り(6)に圧接させているフランジ部(8b)と、フランジ部(8b)の基端部から後方に突出して回転軸(4)のキー溝付き円筒部(4c)のキー溝に嵌められている突出部(8c)とからなる。

センサ装置(2)は、図２および図３に拡大して示すように、センサ支持部材(21)と、センサ支持部材(21)に支持された１対の回転センサ(23)、１つの温度センサ(24)および１つの振動センサ(25)とを備えている。

センサ支持部材(21)は、ボルト挿通孔(22a)が形成された突出部(22)を軸方向中程に有する略直方形ブロック状とされており、その突出部(22)は、パルサリング(20)と密封部材(5)のケースリング(15)の内向きフランジ部(15d)との間に形成された間隙に嵌め入れ可能な大きさとされている。そして、ケースリング(15)の内向きフランジ部(15d)を貫通しセンサ支持部材(21)の挿通孔(22a)に挿通されたボルト(26)にナット(27)をねじ合わせることにより、センサ支持部材(21)が密封部材(5)の外側面に脱着可能に取り付けられている。センサ支持部材(21)は、ケースリング(15)の内向きフランジ部(15d)に当接する面(21a)に加えて、ケースリング(15)の小径円筒部(15c)に当接する面(21b)も有している。なお、ボルト挿通孔(22a)をめねじ部に代えることにより、ケースリング(15)の内向きフランジ部(15d)を貫通してセンサ支持部材(21)のめねじ部にボルト(26)がねじ合わされることにより、センサ支持部材(21)が密封部材(5)の外側面に脱着可能に取り付けられているようにしてももちろんよい。

回転センサ(23)は、パルサリング(20)の歯を径方向外側から臨む位置に周方向に所定間隔をおいて２つ配置されており、これらの２つの回転センサ(23)を使用することによって、回転速度だけでなく回転方向の検知も可能とされている。また、温度センサ(24)は、センサ支持部材(21)のケースリング(15)にほぼ接する部分に配置されており、温度センサ(24)を軸箱(3)に配置する場合に比べて、温度測定対象である軸受(1)に近いために軸受(1)の温度がセンサ(24)に伝わりやすく、軸受温度を精度よく検知することができる。同様に、振動センサ(25)は、外輪(11)と一体のケースリング(15)の振動を検知することができ、軸受(1)の振動を精度よく検知することができる。

なお、上記の実施形態では、回転センサ(23)はセンサ支持部材(21)に埋め込まれた形態とされているが、回転センサとセンサ支持部材とは、これらが一体的に形成されていてもよい。

(1) 軸受
(2) センサ装置
(5) 密封部材
(5a) 組合せシール
(6) 油切り
(7) 前ぶた
(11) 外輪（固定部材）
(12) 内輪（回転部材）
(13) 円錐ころ（転動体）
(15) ケースリング
(15a) 大径円筒部
(15b) 段差部
(15c) 小径円筒部
(15d) 内向きフランジ部
(20) パルサリング
(21) センサ支持部材
(21a) 内向きフランジ部当接面
(21b) 小径円筒部当接面
(22) 突出部
(22a) めねじ部
(23) 回転センサ
(24) 温度センサ
(25) 振動センサ
(26) ボルト
(27) ナット

Claims

鉄道車両本体に固定される外輪と、鉄道車両の回転軸に固定される内輪と、前記回転軸を回転可能に支承するために前記外輪と前記内輪の間に介装された転動体と、回転センサと、前記回転センサを前記外輪に固定するためのケースリングと、前記回転軸に固定され、前記回転センサと径方向に対向するように配置されたパルサリングとからなり、
前記ケースリングは、前記外輪に嵌合する大径円筒部と、前記大径円筒部に連なり前記外輪の端面にて径方向内側へ垂直に屈曲された段差部と、前記段差部に連なり前記回転軸の軸方向外側へ屈曲された小径円筒部と、前記小径円筒部に連なり径方向内側へ屈曲されたフランジ部とからなり、
前記回転センサはセンサ支持部材内に配置され、前記センサ支持部材は、前記ケースリングの前記フランジ部に軸方向外方から当接する面および前記小径円筒部の外周面に当接する面を有し、前記小径円筒部および前記フランジ部に位置決めされて、固定手段にて前記フランジ部に固定されることを特徴とする鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造。
前記固定手段はボルトからなり、前記回転センサが着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造。
前記センサ支持部材に、前記ケースリングの前記小径円筒部にほぼ接するように、温度センサが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造。
前記回転軸の軸方向外側には前記内輪の内径より小径のねじ部が設けられて、前記ねじ部に前ふたが螺着されており、前記内輪は中間部材を介して前ふたの螺着によって軸方向に固定されることを特徴とする請求項１から３に記載の鉄道車両用軸受装置の回転センサ取付け構造。