JP5138507B2 - 車軸用転がり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、主に鉄道車両の車軸などに用いられる車軸用転がり軸受に関する。

従来、鉄道車両車軸用軸受では、軸受内部に封入した潤滑油の漏出防止や、軸受内部への異物や水分の侵入防止のために、密封装置が採用されている。密封装置としては、例えば、軸受端面の開口部にシールケースを取り付け、このシールケースに収容したシールを、内輪に隣接する油切りや後蓋の外周面に摺接させるように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

近年、鉄道車両の高速化に伴い、鉄道車両車軸用軸受の高速化が求められており、鉄道車両車軸用軸受の高速化に伴う課題の一つに、内輪の回転速度の増大に伴うシール摺動熱の増加がある。シール摺動熱の増加を抑制する手段としては、シール摺動径を縮小させることが考えられる。すなわち、油切りや後蓋のシール摺動面の径を縮小させると共にシールの内径を縮小させることにより、シールの摺動速度を減じて、高速化に伴う摺動熱の増加を抑制するのである。
特開２００２−１３９０５４号公報

鉄道車両車軸用軸受では、摺動面の潤滑安定化のため、油切り又は後蓋の内輪側にシール摺動径よりも内径が小さい周方向溝を形成し、この周方向溝に仕切板の内径部分を収容させて潤滑油溜まりを形成している。この仕切板は、一般に、シールケースを構成して内径側に延在する環状の金属材で形成される。したがって、シール摺動熱の増加を抑制するためにシール摺動径を縮小させる場合、シール摺動径の減少に応じて仕切板の内径も縮小させる必要がある。その結果、鉄道車両車軸用軸受の組み立てや点検において、軸受部品の取り付け又は取り外し作業を行う際、仕切板が内輪に接触して作業に手間がかかり、また、接触により仕切板や内輪が損傷するという問題がある。特に、ころ軸受が円筒ころ軸受である場合、仕切板と内輪鍔部との間に干渉が生じて、仕切板の取り付け又は取り外し作業が困難となり、組み立てや点検の作業性の悪化を招く恐れがある。

そこで、本発明の課題は、シールの摺動熱の抑制を行っても、軸受部品の取り付け又は取り外し作業における手間の増大や軸受部品の損傷を防止でき、良好な作業性で組み立てや点検を行うことができる鉄道車両車軸用軸受を含む転がり軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１の発明の車軸用転がり軸受は、複数の転走面を有し車軸に嵌合された内輪と、複数の転走面を有しケーシングの内周に嵌合された外輪と、内輪の転走面と外輪の転走面の間に介在する複数のころと、複数のころを周方向に等間隔に保持する保持器とを有する複列ころ軸受と、複列ころ軸受の端面の近傍に配置された仕切板を有しケーシングに支持されたシールケースを備えた車軸用転がり軸受において、シールケースの仕切板の少なくとも内径部分であって、仕切板を内輪の外径側を通して着脱する際に内輪の鍔部と干渉する部分が軟性材料で形成されていることを特徴としている。

請求項１の転がり軸受によれば、シールケースの仕切板の少なくとも内径部分が柔軟材料で形成されているので、仕切板の内径が内輪の外径よりも小さくても、仕切板の内径部の柔軟材料を変形させて内輪の外径部を乗り越えさせることができる。したがって、高速化のためにシールの摺動熱の増加を抑制すべく、シールの内径と蓋部材の外径とを縮小させてシール摺動径を縮小させ、これにより仕切板の内径が減少しても、内輪の外径側を通して仕切板を容易に着脱できる。したがって、軸受部品の取り付け又は取り外し作業における手間の増大を防止でき、その結果、良好な作業性で組み立てや点検を行うことができる。また、仕切板の内径部が柔軟材料で形成されているので、柔軟材料を変形させて内輪の外径部を乗り越えさせても、仕切板及び内輪のいずれの損傷も防止することができる。

請求項２の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、複列ころ軸受の内輪に隣接して車軸に取り付けられ、外周面に、シールケースに収容されるシールとの摺動面を有すると共に周方向溝を有する蓋部材を備え、シールケースの仕切板の内径部分が、蓋部材の周方向溝内に収容されていることを特徴としている。

請求項２の転がり軸受によれば、蓋部材とシールとの摺動径を縮小させるために蓋部材の外径を縮小させても、仕切板の内径部分を軟性材料で形成するので、仕切板の装着が完了するに伴って、軟性材料の形状が復元される。これにより、内輪の外径部よりも内径側に位置する周方向溝内に、仕切板の内径部分を収容させることができる。したがって、潤滑油溜まりを適切に形成することができる。

請求項３の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、仕切板の軟性材料が、ゴム材料であることを特徴としている。

請求項３の転がり軸受によれば、安価かつ耐久性の高い軟性材料が得られる。

請求項４の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、仕切板の軟性材料が、ウレタン材料であることを特徴としている。

請求項４の転がり軸受によれば、耐磨耗性の高い軟性材料が得られる。

請求項５の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、仕切板が、シールと別体に形成されてシールケースの外周側に配置されるシールカバーに取り付けられていることを特徴としている。

請求項５の転がり軸受によれば、シールケースを形成する仕切板がシールカバーに取り付けられている場合において、シールカバーの取り付け又は取り外しを行うことにより、仕切板と内輪との損傷が生じることなく、仕切板を内輪の外径側を通して容易に着脱できる。

請求項６の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、複列ころ軸受が複列円筒ころ軸受であることを特徴としている。

請求項６の転がり軸受によれば、円筒ころ軸受の内輪の鍔部が外径側に張り出していても、仕切板の内径部を軟質材料で形成することにより、円すいころ軸受の内輪と干渉することなく、また、内輪及び仕切板を損傷することなく、容易に仕切板を着脱することが可能となる。

請求項７の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、複列ころ軸受が複列円すいころ軸受であることを特徴としている。

請求項７の転がり軸受によれば、円すいころ軸受の内輪の大径側の鍔部が外径側に大きく張り出しているにも拘わらず、仕切板の内径部を軟質材料で形成することにより、円すいころ軸受の内輪と干渉することなく、また、内輪及び仕切板を損傷することなく、容易に仕切板を着脱することが可能となる。

請求項８の発明の転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受において、周方向溝を、蓋部材の段部と内輪の端面との間に形成していることを特徴としている。

請求項８の転がり軸受によれば、蓋部材だけで周方向溝を形成する場合に比べて周方向溝の形成ないし加工が容易となる。

請求項９の発明の転がり軸受は、請求項８に記載の転がり軸受において、蓋部材の段部に隣接させて内輪の外径面に鍔部を形成し、この鍔部の外径よりも半径方向外方に前記仕切板の軟性材料の外径を位置させてあることを特徴とする。

請求項９の転がり軸受によれば、シールケースを形成する仕切板がシールカバーに取り付けられている場合において、シールカバーの取り付け又は取り外しを行う際、仕切板の軟性材料によって内輪との干渉ないし衝突を回避して、仕切板を内輪の外径側を通して容易に着脱することができる。

請求項１０の発明の転がり軸受は、請求項１〜９の転がり軸受において、鉄道車両の車軸支持用であることを特徴とする。

請求項１０の転がり軸受によれば、一般的に大型で取り付け又は取り外し作業における手間が大変であった鉄道車両の軸受部品を、簡単に取り付け又は取り外しができると共に軸受部品の損傷を防止でき、良好な作業性で組み立てや点検を行うことができる。

本発明によれば、シールの摺動熱の増加を抑制するためにシールの内径と蓋部材の外径とを縮小させてシール摺動径を縮小させ、これにより仕切板の内径が減少しても、内輪の外径側を通して仕切板を容易に着脱でき、また、仕切板の着脱の際に内輪及び仕切板の損傷を防止できる。したがって、高速化に対応可能でありながら、組み立てや点検の作業性が良好であり、また、部品の耐久性の良好な転がり軸受を得ることができる。

以下、本発明の実施形態としての鉄道車両車軸用軸受を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は鉄道車両車軸用軸受以外の転がり軸受にも広く適用可能であることは勿論である。

図１は、鉄道車両車軸用軸受の縦断面であり、図２は、鉄道車両車軸用軸受の密封装置の要部を拡大した断面図である。

図１に示すように、本実施形態の鉄道車両車軸用軸受１は複列円筒ころ軸受１０を備え、この複列円筒ころ軸受１０は、内輪１２と、外輪１４と、円筒ころ１６と、保持器１８を主要な構成要素としている。この鉄道車両車軸用軸受１は、ケーシング１５に装着されて車軸２６を回動自在に支持するものである。以下、車軸２６の先端側を前側といい、車軸の基端側を後側という。

複列円筒ころ軸受１０の内輪１２は、外周に２列の転走面を有する複列内輪であり、内輪１２の内周に車軸２６が嵌合している。外輪１４は外周に転走面を有し、間座を介して隣接させた状態で一対で用いられる。外輪１４はケーシング１５の内周に嵌合している。内輪１２の転走面と外輪１４の転走面との間に、複数の円筒ころ１６が転動自在に介在されている。各列の円筒ころ１６は保持器１８によって円周方向に所定間隔で保持されている。内輪１２は、後端側に配置された蓋部材としての環状の後蓋３０と、前端側に配置された環状の前蓋３１とに挟持されて車軸２６に固定されている。

複列円筒ころ軸受１０の後端面側には、密封装置２０が装着されている。密封装置２０は、潤滑油の漏出防止や、異物及び水分の侵入防止のために、複列円筒ころ軸受１０の内部を密封するものであり、図２に示すように、複列円筒ころ軸受１０の後端面から車軸２６の拡径部にかけて設置されている。密封装置２０は、外輪１４と内輪１２との間の開口部に隣接するシールケース２２と、このシールケース２２が内周に取り付けられた略円筒形のシールカバー２１を有する。シールカバー２１は、前側端面が外輪１４の後側端面に当接した状態で、前側部分がケーシング１５の後側部分に内嵌している。シールカバー２１の後側端部には、端面視において環状をなす環状溝が設けられており、この環状溝が、後蓋３０の後端部に設けられた環状突起に係合してラビリンスシールを形成している。

シールケース２２は、ゴム材料で形成されたシールを収容しており、このシールを後蓋３０の外周面に接触させてシール摺動面を形成している。後蓋３０とシールとの間のシール摺動面は、一般的な鉄道車両車軸用軸受におけるシール摺動面の径よりも縮小された径に形成されており、これにより、シールの摺動速度を減じて摺動熱の増加を抑制して、軸受の高速回転に対応している。

シールケース２２は、端面に近い側に配置された仕切板２３を有する。仕切板２３は、シールケース２２の外径から内径に向かって延在する環状の硬質部２３ａと、硬質部２３ａの内径側に一体に固定された軟質部２３ｂを有する。硬質部２３ａは金属材料で形成され、軟質部２３ｂは軟性材料としてのゴム材料で形成されている。なお、軟質部２３ｂは、軟性材料としてのウレタン材料で形成されてもよい。後蓋３０の内輪１２側の端面には段部が形成されており、この後蓋３０の段部と内輪１２の端面との間に周方向溝３２が形成されている。この周方向溝３２内に仕切板２３の内径側の部分を収容して、潤滑油溜まりを形成している。

図３は、鉄道車両車軸用軸受の組み立てや点検において、シールケース２２を装着する作業を示す工程図である。鉄道車両車軸用軸受を組み立てる場合、車軸２６の外周に後蓋３０及び前蓋３１によって内輪１２を取り付けた後、シールケース２２を後蓋３０の外周に装着する。まず、車軸２６の先端側からシールケース２２を外嵌させ、図３（ａ）に示すように、内輪１２の外周側にシールケース２２を通過させる。シールケース２２が内輪１２の鍔部１２ａに達すると、図３（ｂ）に示すように、シールケース２２の仕切板２３の軟質部２３ｂが鍔部１２ａに接して変形する。これにより、シールケース２２と内輪１２のいずれにも損傷が生じることなく、シールケース２２が容易に内輪１２の鍔部１２ａを通過する。これは鍔部１２ａの外径よりも半径方向外方に仕切板２３の軟質部２３ｂの外径が位置するためである。この後、図３（ｃ）に示すように、シールケース２２が後蓋３０のシール摺動面に対向する位置に装着されると共に、仕切板２３の軟質部２３ｂの形状が復元して仕切板２３の内径側部分が周方向溝３２内に収容される。シールケース２２を離脱させる場合は、図３（ａ）乃至（ｃ）の工程が逆の順序で行われる。

このように、本実施形態の鉄道車両車軸用軸受は、シール摺動熱の増加を抑制するためにシール摺動面の径を縮小させており、これによりシールケース２２の仕切板２３の径が内輪１２よりも小さい。それにも拘らず、仕切板２３の内径側が軟質部２３ｂに形成されているので、内輪１２の外径側を通して仕切板２３を容易に着脱できる。また、仕切板２３の着脱の際に内輪１２と仕切板２３が損傷することが防止できる。したがって、高速化に対応可能でありながら、組み立てや点検の作業性が良好であり、また、部品の耐久性の良好な鉄道車両車軸用軸受を得ることができる。

上記実施形態において、密封装置２０を複列円筒ころ軸受１０の後端面に隣接して設置したが、密封装置を複列円筒ころ軸受１０の前端面に隣接して設置してもよい。

また、複列円筒ころ軸受１０を用いて鉄道車両車軸用軸受を構成したが、複列円すいころ軸受を用いて鉄道車両車軸用軸受を構成してもよい。円すいころ軸受は、内輪の大径側の鍔部が外径側に大きく張り出しているため、シール摺動面の径を縮小した場合、仕切板との干渉の問題が顕著になる。ここで、本発明を適用して仕切板の内径部を軟質材料で形成することにより、円すいころ軸受の内輪と干渉することなく、また、内輪及び仕切板を損傷することなく、容易に仕切板を着脱することが可能となる。

鉄道車両車軸用軸受の縦断面である。 鉄道車両車軸用軸受の密封装置の要部を拡大した断面図である。 シールケースの装着作業を示す工程図である。

符号の説明

１ 鉄道車両車軸用軸受
１０ 複列円筒ころ軸受
１２ 内輪
１４ 外輪
１６ 円筒ころ
１８ 保持器
２０ 密封装置
２１ シールカバー
２２ シールケース
２３ 仕切板
２３ａ 仕切板の硬質部
２３ｂ 仕切板の軟質部
２６ 車軸
３０ 後蓋

Claims (10)

1. 複数の転走面を有し車軸に嵌合された内輪と、複数の転走面を有しケーシングの内周に嵌合された外輪と、内輪の転走面と外輪の転走面の間に介在する複数のころと、複数のころを周方向に等間隔に保持する保持器とを有する複列ころ軸受と、複列ころ軸受の端面の近傍に配置された仕切板を有しケーシングに支持されたシールケースを備えた車軸用転がり軸受において、
   シールケースの仕切板の少なくとも内径部分であって、仕切板を内輪の外径側を通して着脱する際に内輪の鍔部と干渉する部分が軟性材料で形成されていることを特徴とする車軸用転がり軸受。
2. 請求項１に記載の車軸用転がり軸受において、
   複列ころ軸受の内輪に隣接して車軸に取り付けられ、外周面に、シールケースに収容されるシールとの摺動面を有すると共に周方向溝を有する蓋部材を備え、
   シールケースの仕切板の内径部分が、蓋部材の周方向溝内に収容されていることを特徴とする車軸用転がり軸受。
3. 請求項１に記載の車軸用転がり軸受において、
   仕切板の軟性材料がゴム材料であることを特徴とする車軸用転がり軸受。
4. 請求項１に記載の車軸用転がり軸受において、
   仕切板の軟性材料がウレタン材料であることを特徴とする車軸用転がり軸受。
5. 請求項１に記載の車軸用転がり軸受において、
   仕切板が、シールと別体に形成されてシールケースの外周側に配置されるシールカバーに取り付けられていることを特徴とする車軸用転がり軸受。
6. 請求項１に記載の車軸用転がり軸受において、
   前記複列ころ軸受が複列円筒ころ軸受であることを特徴とする車軸用転がり軸受。
7. 請求項１に記載の車軸用転がり軸受において、
   前記複列ころ軸受が複列円すいころ軸受であることを特徴とする車軸用転がり軸受。
8. 請求項１に記載の車軸用転がり軸受において、
   前記周方向溝を、蓋部材の段部と内輪の端面との間に形成していることを特徴とする車軸用転がり軸受。
9. 請求項８に記載の車軸用転がり軸受において、
   前記蓋部材の段部に隣接させて内輪の外径面に前記鍔部を形成し、この鍔部の外径よりも半径方向外方に前記仕切板の軟性材料の外径を位置させてあることを特徴とする車軸用転がり軸受。
10. 鉄道車両の車軸支持用である請求項１〜請求項９のいずれか１項の車軸用転がり軸受。

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