JP5169302B2

JP5169302B2 - 軸受装置

Info

Publication number: JP5169302B2
Application number: JP2008043736A
Authority: JP
Inventors: 康一奥田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2009203989A

Description

本発明は、例えば、鉄道車両等の車軸を支持するために用いられる軸受装置に関する。

鉄道車両において、車軸用軸受の潤滑には、メンテナンス負荷が軽減できることからグリース潤滑が広く使用されている。このグリース潤滑では、軸受内部に充填したグリースを当該軸受内部に封入しておく必要がある。
従来、グリースを軸受内部に封入するために、軸受とは別体のオイルシールを備えた密封装置を付設した軸受装置が知られている。

かかる密封装置を付設した軸受装置として、車軸に嵌合された前部フリンガ及び後部フリンガと、この前部フリンガと後部フリンガとの間に配置された複列のころ軸受と、この複列のころ軸受の外輪の軸方向両端部に設けられた密封装置とで構成されたものがある。
この密封装置は、外輪の軸方向端部に内嵌された段付き円筒状のシールケースと、このシールケースに内嵌され、前部フリンガ又は後部フリンガの外周面に摺接するシールリップを有するオイルシールとを備えている（特許文献１参照）。
この特許文献１記載の軸受装置では、シールリップが、シールケースと前部フリンガ又は後部フリンガとの間に構成された環状開口を閉塞することによって、複列のころ軸受の内部空間が密封される、とされている。

特開２００３−２６９４７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている密封装置を付設した軸受装置では、シールリップの前部フリンガ又は後部フリンガ側が摺動部となるため、軸受の内部空間が完全に密封された状態とはいえない。そのため、高温となったグリースから基油が分離した場合、シールリップの摺動部から当該基油が軸受外部へ滲み出るのを完全には防止できず、滲み出た基油によって周囲が汚染されてしまうという問題を有している。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、グリースの基油が軸受外部へ滲み出るのを防止することができる軸受装置を提供することを目的としている。

本発明の軸受装置は、外輪と内輪との間に複数の転動体が転動自在に配置された転がり軸受と、前記内輪の軸方向端面に当接されており、当該内輪とともに回転する回転部材と、前記外輪の軸方向端部に内嵌されたシールケースと、このシールケースに内嵌され、前記回転部材の外周面に摺接するリップ部を含むオイルシールとを有する密封装置と、を備えた軸受装置であって、前記シールケースと前記回転部材との間であって前記オイルシールよりも軸方向外側に第１環状シールが配設され、前記第１環状シールよりも軸方向外側に、ゴム状の弾性体からなる第２環状シールが配設され、前記第１環状シールは、前記オイルシールから滲み出たグリースの基油を吸収して保持する多孔質の弾性体からなることを特徴としている。

この構成によれば、オイルシールの軸方向外側に、多孔質の弾性体からなる第１環状シールが配設されているので、高温となったグリースから基油が分離し、且つオイルシールのリップ部と回転部材との摺動部分から基油が外部に滲み出たとしても、この滲み出た基油は、第１環状シールの多孔構造内に吸収され、当該多孔内で保持される。これによって、基油が軸受装置外部へ滲み出て周囲を汚染するのを防止することができる。

また、上記軸受装置は、前記第１環状シールよりも軸方向外側に、ゴム状の弾性体からなる第２環状シールが配設されているので、滲み出る基油の量が多いために、前記第１環状シールで吸収しきれなかった基油が外部へ滲み出ようとしても、ゴム状の弾性体からなる第２環状シールが基油の移動を規制して、当該基油が軸受外部に漏れるのを防ぐことができる。
このように、第１環状シールに加え、第２環状シールを配設することによって、グリースの基油が軸受装置の外部へ滲み出るのをより確実に防止することができる。
前記第1環状シール及び前記第２環状シールは、前記シールケースに接触せず、前記回転部材の外周面に対して摺動することなく嵌合されて弾性力によって密着していることが好ましい。
また、前記第１環状シール及び前記第２環状シールがそれぞれ２個ずつ設けられており、２個の前記第１環状シールが、前記回転部材の外周面と、前記シールケースの内周面とにそれぞれ嵌合され、２個の前記第２環状シールが、前記回転部材の外周面と、前記シールケースの内周面とにそれぞれ嵌合されていることが好ましい。

本発明の軸受装置によれば、オイルシールのリップ部から滲み出たグリースの基油を吸収し且つ保持することができ、その結果、グリースの基油が軸受外部へ滲み出るのを防止することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明では、従来例との比較を容易なものとするために、本発明の軸受装置を、鉄道車両の車軸を支持する軸受装置に適用した場合を例として説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両の車軸に取り付けられた軸受装置１を示す断面図である。
図１において、本実施形態の軸受装置１は、鉄道車両の台車（図示省略）の下部に設けられ、車軸２を回転自在に支持する複列のころ軸受１０と、車軸２のジャーナル部２ａの先端部に一体回転可能に取り付けられた前蓋３と、ジャーナル部２ａの基部に一体回転可能に取り付けられ、油切りスリーブと一体化された構造となる後蓋４とを備えている。

ころ軸受１０と前蓋３との間には、車軸２に螺着された環状の油切りスリーブ５と、車軸２に一体回転可能に取り付けられた回転部材６と、この回転部材６の径方向外側に配置された環状のオイルシール２２を有する密封装置２０とが設けられている。また、軸受装置１のころ軸受１０と後蓋４との間にも環状のオイルシール２２を有する密封装置２０が設けられている。各密封装置２０により、ころ軸受１０の内部に泥水や塵埃等の異物が侵入するのを防止するとともに、ころ軸受１０の内部からグリースの基油が漏れ出るのを防いでいる。
ころ軸受１０は、回転部材６と後蓋４とで挟持されており、車軸２に螺着された油切りスリーブ５を締め付けることによって、車軸２に対するころ軸受１０の取付位置が固定される。そして、前蓋３と油切りスリーブ５がボルト７を介して連結されて一体化されており、これにより油切りスリーブ５の緩み止めがなされている。

また、車軸２には、図示を省略した車輪がジャーナル部２ａの内側（図１の右側）に一体回転可能に取り付けられており、上記台車がレール上を走行可能となっている。
なお、本明細書において、図１に示される軸受装置１において、ころ軸受１０の軸方向中心に向かう向きを軸方向内側といい、その逆、つまりころ軸受１０の軸方向中心から離れる向きを軸方向外側という。

複列のころ軸受１０は、上記台車側に設けられた車軸ハウジング（図示省略）に固定された外輪１１と、車軸２に一体回転可能に取り付けられ、軸方向に並設された複数の軌道輪部材としての一対の内輪１２，１３と、これらの内外輪間に転動自在に配置された転動体としての円すいころ１４，１５と、円すいころ１４，１５をそれぞれ保持する保持器１６，１７と、一対の内輪１２，１３の相互間に介在させた環状の間座１８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が形成されている。

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２に外嵌固定されている。内輪１２，１３の外周面には、それぞれ、外輪軌道１１ａ，１１ｂに対向する内輪軌道１２ａ，１３ａが形成されている。外輪軌道１１ａ，１１ｂと、内輪軌道１２ａ，１３ａとの間には、上述の円すいころ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。
外輪１１と内輪１２，１３との間には、図示しないグリースが充填されており、外輪軌道１１ａ，１１ｂ、内輪軌道１２ａ，１３ａ及び円すいころ１４，１５の周面がそれぞれ潤滑されている。

次に、密封装置２０について詳細に説明する。
図２は、図１に示される軸受装置１の要部を示す拡大断面図である。
図１に示すように、密封装置２０は外輪１１の軸方向両端部に設けられているが、図２では、このうち、外輪１１の軸端部Ａ側（図１において左側）に設けられた密封装置２０が示されている。
図２に示す密封装置２０は、外輪１１の軸方向端部に内嵌されたシールケース２１と、このシールケース２１に内嵌されたオイルシール２２と、このオイルシール２２の軸方向外側に配設された第１環状シール２４及び第２環状シール２５とを有している。

シールケース２１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段付の円筒部材からなり、外輪１１に内嵌された大径部２１ａと、この大径部２１ａよりも縮径された小径部２１ｂと、大径部２１ａと小径部２１ｂとを連結する円環部２１ｃとを有している。
小径部２１ｂの軸方向外側の一端が、油切りスリーブ５の軸方向内側端面に形成された環状凹部５ａに挿入され、これによって、シールケース２１と油切りスリーブ５でラビリンス構造が形成されている。

オイルシール２２は、小径部２１ｂに内嵌された断面略Ｌ字状の環状部材からなる金属製のスリンガー２２ｄと、このスリンガー２２ｄに内嵌された断面略Ｌ字状の環状芯金２２ａと、この環状芯金２２ａの内周側の領域に被着されたゴム状の弾性体からなる環状のシールリップ２２ｂと、このシールリップ２２ｂの外周に取り付けられたガータースプリング２２ｃとを有している。
シールリップ２２ｂの内周側は、回転部材６の外周面に接触され、ガータースプリング２２ｃの弾性力によって、径方向内側に付勢されている。これにより、シールリップ２２ｂの内周側が回転部材６の外周面に常に摺動接触され、当該シールリップ２２ｂと回転部材６との密封性が高められている。

第１環状シール２４及び第２環状シール２５は、それぞれ回転部材６に外嵌され、第１環状シール２４が、オイルシール２２の軸方向外側に配設され、この第１環状シール２４よりも軸方向外側に第２環状シール２５が配設されている。
第１環状シール２４は、多孔質の弾性体からなり、その内部に微細な気泡が形成された多孔構造によって油を吸収し、吸収した油を当該多孔内で保持することができる。また、第２環状シール２５は、ゴム状の弾性体からなり、第１環状シール２４で吸収できなかった油が、回転部材６の外周面に沿って軸方向外側に移動するのを規制することができる。

また、他方の外輪１１の軸端部Ａの逆側（図１において右側）の密封装置２０は、図１に示すように、後蓋４の径方向外側に設けられている。
すなわち、図２に示す外輪１１の軸端部Ａ側の密封装置２０が、回転部材６の径方向外側に配置されているのに対し、他方の密封装置２０は、油切りスリーブと一体化構造となる後蓋４の径方向外側に配置されている。
この場合、他方の密封装置２０において、シールケース２１の小径部２１ｂの軸方向外側の一端は、後蓋４の有する油切りスリーブの軸方向内側端面に形成された環状凹部４ａに挿入されているので、図２に示す外輪１１の軸端部Ａ側の密封装置２０と同様なラビリンス構造が、シールケース２１と後蓋４に設けられた油切りスリーブで形成されている。

また、オイルシール２２のシールリップ２２ｂの内周側は、後蓋４の外周面に接触され、ガータースプリング２２ｃの弾性力によって、径方向内側に付勢されている。この場合、シールリップ２２ｂの内周側が、後蓋４の外周面に常に摺動接触され、シールリップ２２ｂと後蓋４との密封性が高められている。
その他の構成については、外輪１１の軸端部Ａ側の密封装置２０と他方の密封装置２０との間で異なるところはないので、詳細な説明は省略する。

以上の構成の軸受装置１によれば、オイルシール２２の軸方向外側に、多孔質の弾性体からなる第１環状シール２４が配設されているので、高温となったグリースから基油が分離し、且つオイルシール２２のシールリップ２２ｂと回転部材６又は後蓋４との摺動部分（図２のＳで示す部分など）から基油が外部に滲み出たとしても、この滲み出た基油は、第１環状シール２４の多孔構造内に吸収され、第１環状シール２４の当該多孔内で保持される。
また、第１環状シール２４よりも軸方向外側にゴム状の弾性体からなる第２環状シール２５が配設されているため、滲み出る基油の量が多くなり、前記第１環状シール２４で吸収しきれなかった基油が外部へ滲み出ようとしても、第２環状シール２５が当該基油の移動を規制して、当該基油が軸受外部に漏れるのを防ぐことができる。
これによって、グリースの基油が軸受装置１の外部へ滲み出て周囲を汚染するのを防止することができる。

この第１環状シール２４及び第２環状シール２５は、それぞれ弾性体からなり、その弾性力によって、回転部材６又は後蓋４の外周面に密着するので、回転部材６又は後蓋４の外周面を摺動することがない。そのため、第１環状シール２４及び第２環状シール２５は、ころ軸受１０の回転抵抗を増加させることなく、回転部材６又は後蓋４とシールケース２１との間の密封性を高めることができるという利点を有している。
また、第１環状シール２４及び第２環状シール２５の取り付けは、手動又は自動で第１環状シール２４及び第２環状シール２５を弾性的に拡径させてから、回転部材６又は後蓋４に嵌め込めばよいので、その取り付け作業を容易に行うことができる。

図３は、本発明の他の実施の形態に係る軸受装置１の要部を示す拡大断面図である。なお、図３に示す実施の形態において、図１及び図２に示す実施の形態と同一の構成ないしは要素には、図１及び図２と同一の参照符号を付している。そして、簡単のため、それらの詳細な説明は省略する。
図３に示す密封装置２０は、オイルシール２２の軸方向外側に、回転部材６に外嵌された第１環状シール２４及び第２環状シール２５に加え、この第１環状シール２４及び第２環状シール２５の内径よりも大きな内径を有しシールケース２１に内嵌された第１環状シール３４及び第２環状シール３５を備えている。
すなわち、回転部材６に外嵌される第１環状シール２４及び第２環状シール２５に加え、シールケース２１側にも第１環状シール３４及び第２環状シール３５を備えた点が、図１及び図２に示す実施の形態と異なる点である。

この第１環状シール３４は、第１環状シール２４と同じ多孔質の弾性体からなり、オイルシール２２の軸方向外側に配設されている。そして、第１環状シール３４は、第１環状シール２４と同等に、その内部に形成された多孔構造によって油を吸収し、吸収した油を当該多孔内で保持することができる。
また、第２環状シール３５は、第２環状シール２５と同じゴム状の弾性体からなり、第１環状シール３４よりも軸方向外側に配設されている。そして、第２環状シール３５は、第１環状シール３４で吸収できなかった油が、シールケース２１の内周面に沿って軸方向外側に移動するのを規制することができる。

以上の構成の軸受装置１によれば、オイルシール２２の軸方向外側に、多孔質の弾性体からなる第１環状シール３４がシールケース２１の内周面に配設されているため、オイルシール２２の環状芯金２２ａとシールケース２１との嵌合部分（図２のＫで示す部分）からグリースの基油が外部に滲み出たとしても、この滲み出た基油を、第１環状シール３４の多孔構造内に吸収し且つ保持することができる。
また、前記第１環状シール３４で吸収しきれなかった基油が外部へ滲み出ようとしても、第１環状シール３４の軸方向外側に配設された第２環状シール３５が当該基油の移動を規制して、基油が軸受外部に漏れるのを防ぐことができる。

すなわち、基油が、オイルシール２２のシールリップ２２ｂの摺動部分Ｓ（図２参照）から外部へ滲み出でるのを防止するとともに、オイルシール２２の環状芯金２２ａとシールケース２１との嵌合部分Ｋから外部に滲み出るのを防止することができる。
これによって、グリースの基油が軸受装置外部へ滲み出るのをより効果的に防止することができる。
その他の点については、図１及び図２の実施形態の場合と異なるところはないので、詳細な説明は省略する。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、多孔質の弾性体からなる第１環状シール２４及び第１環状シール３４と、ゴム状の弾性体からなる第２環状シール２５及び第２環状シール３５は、基油の滲み出る量に応じて、その大きさ、配置及び数は適宜変更することができる。

本発明の一実施形態に係る、鉄道車両の車軸に取り付けられた軸受装置を示す断面図である。図１の軸受装置の要部を示す拡大断面図である。本発明の他の実施の形態に係る軸受装置の要部を示す拡大断面図である。

符号の説明

１軸受装置
２車軸
２ａジャーナル部
４後蓋
５油切りスリーブ
６回転部材
１０ころ軸受
１１外輪
１２，１３内輪
１４，１５円すいころ
１６，１７保持器
１８間座
２０密封装置
２１シールケース
２１ａ大径部
２１ｂ小径部
２１ｃ円環部
２２オイルシール
２４第１環状シール
２５第２環状シール
３４第１環状シール
３５第２環状シール

Claims

外輪と内輪との間に複数の転動体が転動自在に配置された転がり軸受と、
前記内輪の軸方向端面に当接されており、当該内輪とともに回転する回転部材と、
前記外輪の軸方向端部に内嵌されたシールケースと、このシールケースに内嵌され、前記回転部材の外周面に摺接するリップ部を含むオイルシールとを有する密封装置と、
を備えた軸受装置であって、
前記シールケースと前記回転部材との間であって前記オイルシールよりも軸方向外側に第１環状シールが配設され、
前記第１環状シールよりも軸方向外側に、ゴム状の弾性体からなる第２環状シールが配設され、
前記第１環状シールは、前記オイルシールから滲み出たグリースの基油を吸収して保持する多孔質の弾性体からなることを特徴とする軸受装置。
前記第１環状シール及び前記第２環状シールが、前記シールケースに接触せず、前記回転部材の外周面に対して摺動することなく外嵌されて弾性力によって密着している請求項１に記載の軸受装置。
前記第１環状シール及び前記第２環状シールがそれぞれ２個ずつ設けられており、
２個の前記第１環状シールが、前記回転部材の外周面と、前記シールケースの内周面とにそれぞれ嵌合され、２個の前記第２環状シールが、前記回転部材の外周面と、前記シールケースの内周面とにそれぞれ嵌合されている、請求項１又は２に記載の軸受装置。