JPH11287251A - 密封型転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】誤作動なく内部の異常な温度上昇を確実に検知
して焼き付きを防止できる密封型転がり軸受装置を提供
する。 【解決手段】軸受装置１は内輪２と外輪３と円錐ころ４
とを備えた転がり軸受１ａを有している。内外輪２，３
の車軸５の軸線Ｐに沿った両側に固定部材１０を介して
後蓋１１と前蓋１２を設けている。前蓋１２と外輪３及
び後蓋１１と外輪３との間にシール部材２０，２１が設
けられている。シール部材２０は部材本体２２とオイル
シール２３とを備えている。オイルシール２３は内外輪
２，３間に充填された潤滑剤を密閉する。部材本体２２
に検知棒４０が設けられている。検知棒４０は一端が表
示器４１に接続しかつ他端が内輪２の近傍に位置してい
る。検知棒４０は軸受１ａ内部の温度を検知して表示器
４１まで伝熱する。表示器４１は部材本体２２の外周面
に設けられ検知棒４０からの熱によって変色する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、鉄道車両
の車軸などに用いられる密封型転がり軸受装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道車両の車軸には、図４および
図５に示す転がり軸受５０ａを備えた密封型転がり軸受
装置５０が用いられてきた。図４および図５に示された
転がり軸受５０ａは、車軸５１に固定される内輪５２
と、外輪５３と、これら内外輪５２，５３の間に転動自
在に設けられた円錐ころ５４とを備えている。前記内輪
５２と外輪５３との間には潤滑剤が充填されている。

【０００３】これら内外輪５２，５３の車軸５１の軸線
に沿った両側には、固定部材５５，５５を介して、後蓋
５６と前蓋５７とがそれぞれ設けられている。前蓋５７
と外輪５３との間および、後蓋５６と外輪５３との間に
は、シール部材５８，５９がそれぞれ設けられている。

【０００４】シール部材５８，５９は、前記内外輪５
２，５３間に充填された潤滑剤を密閉しかつ密封型転が
り軸受装置５０の外部に漏らさないように保持してい
る。前述した密封型転がり軸受装置５０は、前述した円
錐ころ５４などの損傷を防止するために、前記内輪５
２、外輪５３、円錐ころ５４などの温度を検知する場合
がある。この温度検知手段として、従来の密封型転がり
軸受装置５０は、図４及び図５に示すように、温度変化
によって変色する感熱紙としてのサーモラベル６１を用
いている。

【０００５】このサーモラベル６１は、例えば、密封型
転がり軸受装置５０の作動推奨範囲を超える温度が発生
すると変色するようになっている。図４において、サー
モラベル６１は車軸５１の端面に取り付けられた前蓋５
７に貼付けられているとともに、図５において、サーモ
ラベル６１は密封型転がり軸受装置５０と鉄道車両の車
体との間などに設けられる鞍６０に貼付けられている。
さらに、サーモラベル６１は軸受箱などにも貼付けられ
る場合がある。

【０００６】従来の密封型転がり軸受装置５０は、前述
したサーモラベル６１が前述した内輪５２、外輪５３、
円錐ころ５４などから伝えられた熱により変色すること
によって、転がり軸受５０ａの内部の異常な温度上昇を
検知できるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、前蓋
５７や鞍６０または軸受箱などに貼付けられたサーモラ
ベル６１は、内輪５２、外輪５３や円錐ころ５４などか
ら離れた位置に設けられている。さらに、サーモラベル
６１は外部に露出しているために車両の走行中に冷却さ
れ、転がり軸受５０ａの内部の異常な温度上昇を必ずし
も十分に検知できるとはいえなかった。このため、前記
密封型転がり軸受装置５０は、転がり軸受５０ａの内部
で異常な発熱が発生した場合検出できない恐れがあっ
た。

【０００８】特に、図４に例示されたようにサーモラベ
ル６１が前蓋５７に貼付けられた場合には、この前蓋５
７が車軸５１とともに回転するため、サーモラベル６１
が走行中に冷却されやすく、転がり軸受５０ａの内部の
異常な温度上昇を必ずしも検知できるとはいえなかっ
た。

【０００９】さらに、車軸５１の回転によって、例えば
シール部材５８と前蓋５７あるいは固定部材５５との間
に摩擦が生じると、転がり軸受５０ａの内部の温度が軸
受装置５０の作動推奨範囲内であっても、前記サーモラ
ベル６１が前述した摩擦熱によって変色するなどの誤作
動を起こす恐れがあった。

【００１０】本発明は前記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、誤作動なく内部の異常な
温度上昇を確実に検知して焼き付きを防止できる密封型
転がり軸受装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の本発明の密封型転が
り軸受装置は、固定体と、回転体と、これら固定体と回
転体との間に転動自在に設けられた転動体とを備え、前
記固定体と回転体との間に潤滑剤が充填された転がり軸
受を備えた密封型転がり軸受装置において、前記転がり
軸受の内部を検知し、転がり軸受の外部に向かって伝熱
する温度検知手段と、前記温度検知手段と接続しかつ温
度検知手段から伝えられた熱の温度を表示する表示手段
と、を備えたことを特徴としている。

【００１２】前記内輪と外輪との間に満たされている潤
滑剤は、転がり軸受の回転体の回転中において内輪と外
輪との間などにおいて流動しているので、一般に軸受を
構成する部材の中で最も発熱量の大きな内輪の温度と略
等しくなる。

【００１３】このため、前記密封型転がり軸受装置は、
温度検知手段が潤滑剤の温度などの転がり軸受の内部の
温度を表示手段まで伝熱して、表示手段がこの温度を表
示するので、転がり軸受の内部の異常な温度上昇を確実
に検知して焼き付きを防止することができる。

【００１４】また、前述したように表示手段が、温度検
知手段が検知した転がり軸受の内部の温度を表示するの
で、回転体の回転によって生じる転がり軸受の内部以外
の摩擦熱を検知したために、軸受内部の温度が軸受装置
の作動推奨範囲を超えたなどとあやまって表示するなど
の誤作動が抑制される。

【００１５】請求項１に記載の発明の実施にあたって、
温度検知手段は、高伝熱性金属またはヒートパイプなど
から構成されるのが望ましい。前記表示手段は、温度変
化によって変色する感熱紙としてのサーモラベルまた
は、温度変化によって変色する塗料としてのサーモペイ
ントから構成されるのが比較的安価にできるので望まし
い。

【００１６】また、密封型転がり軸受装置が前記潤滑剤
を内輪と外輪との間に密封するシール部材を備え、前記
高伝熱性金属またはヒートパイプなどからなる温度検知
手段を、前記シール部材の部材本体の内面から内輪に指
向して設け、前記サーモラベルまたはサーモペイントか
らなる表示手段を前記温度検知手段が設けられた前記シ
ール部材の部材本体の外面に設けるのが望ましい。さら
に望ましくは、前記温度検知手段と表示手段とは前記シ
ール部材を挟んで互いに相対した位置に設けられるのが
望ましい。

【００１７】この場合、転がり軸受の内部の異常な温度
上昇をより一層確実に検知して焼き付きをより確実に防
止できるとともに、表示手段の誤作動がより一層抑制す
ることができる。

【００１８】さらに、前記温度検知手段及び表示手段
は、形状記憶合金などから互いに一体に形成されてもよ
い。この場合、温度検知手段および表示手段は、シール
部材の部材本体の内面から内輪に指向して設けられ、か
つその一部が前記部材本体の外面に露出して設けられる
のが望ましい。前述した形状記憶合金からなる温度検知
手段および表示手段は、軸受装置の作動推奨範囲を超え
た熱が作用すると変形するのが望ましい。

【００１９】前述した形状記憶合金からなる温度検知手
段および表示手段が、転がり軸受の内部の温度が軸受装
置の作動推奨範囲を超えると、シール部材の部材本体の
外面に露出した部分が変形するので、軸受内部の異常な
温度上昇を確実に検知することができる。また、表示手
段は、サーモラベル等に限らず、熱を電子的に変換し、
表示又は制御させる異常検知装置などを用いてもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図３を参照して説明する。図１は、密封型転がり
軸受装置の一例としての鉄道車両車軸用転がり軸受装置
１を示し、図１（Ａ）は、鉄道車両車軸用転がり軸受装
置１の車軸５の端面方向からみた図、図１（Ｂ）は、図
１（Ａ）中のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

【００２１】鉄道車両車軸用転がり軸受装置１は、例え
ば鉄道車両などの車両の車軸５の端部に取付けられる転
がり軸受であって、図１に示すように、転がり軸受１ａ
を備えている。転がり軸受１ａは、回転体及び固定体の
うちどちらか一方をなす内輪２と、回転体及び固定体の
うち他方をなす外輪３と、転動体としての円錐ころ４な
どを備えているとともに、前記内輪２と外輪３との間に
は、グリースなどの潤滑剤が充填されている。

【００２２】前記内輪２は、円環状に形成され、その内
周面に前記車軸５が固定するようになっている。内輪２
は、車軸５の軸線Ｐ回りに車軸５と一体に、外輪３に対
し相対回転するようになっている。なお、図示例におい
て、この内輪２は車軸５の軸線Ｐに沿って二つ設けら
れ、これらの内輪２，２は中間部材６を介して互いに間
隔を有して配されている。

【００２３】前記中間部材６は、内輪２と同様に円環状
に形成され、かつ前記車軸５とともに、外輪３に対し相
対回転するようになっている。前述した内輪２の外周面
には、それぞれ、前記円錐ころ４の外形に沿って形成さ
れかつこの円錐ころ４の周面が当接する軌道溝７が形成
されている。

【００２４】前記外輪３の内周面には、前記円錐ころ４
の周面に当接する軌道面８が、前記内輪２に対応して設
けられている。前記円錐ころ４は、裁頭円錐状に形成さ
れており、小径側の端面が互いに相対しかつ周面が前記
内輪２の軌道溝７と外輪３の軌道面８と前記内輪２の大
径側鍔面に当接した状態で、前記内輪２と外輪３との間
に転動自在に設けられている。また、前記円錐ころ４
は、ぞれぞれ、保持器９によって前記内輪２と外輪３と
の間に転動自在に保持されている。

【００２５】前記保持器９は、周方向に等間隔に前記円
錐ころ４を保持するポケットを有している。保持器９
は、ポケットに円錐ころ４を保持した状態で、この円錐
ころ４を前記内輪２と外輪３との間に転動自在に保持し
ている。

【００２６】前記内輪２，２の車軸５の軸線Ｐに沿った
両側には、それぞれ、固定部材１０，１０が設けられて
いる。これらの固定部材１０は、円環状に形成されかつ
締まりばめなどによって車軸５に固定されている。固定
部材１０，１０は、前述した内輪２，２を車軸５の軸線
Ｐに沿った両側から挟み込んで、位置決めしている。

【００２７】また、前記固定部材１０，１０の車軸５の
軸線Ｐに沿った外側には、それぞれ後蓋１１と、前蓋１
２とが設けられている。後蓋１１は、円環状に形成さ
れ、固定部材１０のうち、車軸５の内側に位置する一方
の固定部材１０の外周面に当接している。

【００２８】この後蓋１１の前記内外輪２，３などに面
する端面１１ａには、凹溝１３が形成されている。この
凹溝１３は、後蓋１１と同心円状の円環状に形成されて
いる。

【００２９】前記前蓋１２は、円盤状に形成され、車軸
５の端部側に位置する他方の固定部材１０の外周面に当
接した状態で、ボルト１４などによって前記車軸５の端
面に車軸５と同心円状に取付けられている。

【００３０】この前蓋１２の前記内外輪２，３などに面
する端面１２ａには、凹溝１５が形成されている。この
凹溝１５は、前蓋１２と同心円状の円環状に形成されて
いる。なお、前記後蓋１１の凹溝１３と、前蓋１２の凹
溝１５とは、互いに略同形状に形成されている。

【００３１】また、前記前蓋１２と外輪３との間および
前記後蓋１１と外輪３との間には、前記潤滑剤を、内外
輪２，３の間に密閉するシール部材２０，２１がそれぞ
れ設けられている。

【００３２】これらのシール部材２０，２１は、互いに
実質的に同等の構成であるから、図２に示す一方のシー
ル部材２０を代表して説明する。シール部材２０は、部
材本体２２と、オイルシール２３とを備えている。

【００３３】部材本体２２は、互いに異なる三つの径を
有する段付きリング状に形成されており、板金を折り曲
げるなどして得られる構成となっている。部材本体２２
は、その断面において、転がり軸受装置１の外側から内
側に向かうにしたがって、段階的に径が大きくなる第１
ないし第３のリング部２４，２５，２６と、これらのリ
ング部２４，２５，２６を互いに連結する第１および第
２の段差部２７，２８とを一体に備えている。

【００３４】前記第１のリング部２４の端部２４ａは、
前記後蓋１１及び前蓋１２の凹溝１３，１５に遊嵌する
とともに、前記第３のリング部２６の端部２６ａは、前
記外輪３の内周面に密接するようになっている。

【００３５】前記オイルシール２３は、フレーム２９
と、シール本体３０と、を備えている。フレーム２９
は、断面鉤状の円環状に形成されている。フレーム２９
は、円環状の補強部材３１を介して、第１の段差部２７
と第２のリング部２５とに亘って前記部材本体２２に取
付けられている。

【００３６】前記シール本体３０は、円環状に形成され
かつ前記フレーム２９の内周端２９ａに、加硫接着など
によって周方向に亘って取り付けられている。このシー
ル本体３０は、前記固定部材１０の外周面に密接する断
面フック状の主リップ３２と、補助リップ３３とを有し
て、ゴムなどの弾性体から一体に形成されている。

【００３７】前記主リップ３２の内側には、全周にわた
って、この主リップ３２を固定部材１０に向かって付勢
するガータスプリング３４が設けられている。ガータス
プリング３４は、例えばコイルスプリングなどからな
る。

【００３８】主リップ３２は、ガータスプリング３４に
よって、前記固定部材１０との間に適性な圧接状態を保
持するとともに、前記内輪２と外輪３との間に充填され
た潤滑剤をこれら内外輪２，３の間に密閉して、軸受装
置１外へ漏れないようにしている。

【００３９】また、軸受装置１は、前記シール部材２０
の部材本体２２の一部に、この部材本体２２の内周面か
ら前記内輪２に向かって延びた温度検知手段としての検
知棒４０を設けている。

【００４０】検知棒４０は、鉤状に形成されかつ一端が
前記第２のリング部２５を貫通するなどして後述する表
示器４１に接続しているとともに、他端が内輪２に指向
して形成され、その先端が内輪２の近傍に位置してい
る。この検知棒４０は、高伝熱性を有する金属またはヒ
ートパイプなどから形成されるのが望ましい。検知棒４
０は、前述した構成によって、内輪２の近傍の潤滑剤の
温度などの転がり軸受１ａの内部の温度を検知して、転
がり軸受１ａの外部に向かって表示器４１まで伝熱する
こととなる。

【００４１】また、前述した温度検知手段は、図３に示
すように、前記シール部材２０の内周面に設けられた板
状の検知板４２としても良い。この検知板４２も、表示
器４１と接続しているとともに、高伝熱性を有する金属
などから形成されるのが望ましい。なお、図示例におい
て、検知板４２は第２のリング部２５の内周に取り付け
られている。

【００４２】軸受装置１は、シール部材２０の部材本体
２２の外周側の一部に、図２及び図３に示すように表示
手段としての表示器４１を設けている。この表示器４１
は、温度変化によって変速する感熱紙としてのサーモラ
ベルまたは温度変化によって変色する塗料としてのサー
モペイントからなっている。

【００４３】表示器４１が、サーモラベルから形成され
た際には、部材本体２２の外周面に貼付けられるととも
に、サーモペイントから形成された際には、部材本体２
２の外周面に塗布される。

【００４４】図示例において、表示器４１は、検知棒４
０及び検知板４２と部材本体２２を挟んで互いに相対す
る位置に設けられている。表示器４１は、前記検知棒４
０及び検知板４２が検知しかつこれらの検知棒４０及び
検知板４２から伝熱された転がり軸受１ａの内部の温度
が、例えば軸受装置１の作動推奨範囲を超える所望の温
度になると、変色するようになっている。

【００４５】なお、図示例においては、前述した検知棒
４０、検知板４２及び表示器４１などの温度検知手段と
表示手段をシール部材２０に設けているが、これらの温
度検知手段と表示手段は、前述したシール部材２０，２
１のうちどちらか一方に設ければ良く、シール部材２１
に設けても良いことは無論である。

【００４６】前述した構成によれば、転がり軸受１ａの
内部の温度が検知棒４０または検知板４２によって、表
示器４１まで伝熱され、この転がり軸受１ａの内部の温
度が軸受装置１の作動推奨範囲を超えると表示器４１が
変色する。

【００４７】このため、転がり軸受１ａの内部の内輪
２、円錐ころ４などの温度が異常に上昇した際に、この
異常な温度上昇などを確実に検知して、軸受装置１が作
動推奨範囲を超えたか否かを確実に把握することができ
る。したがって、焼き付きを確実に防止できる。

【００４８】また、表示器４１に検知棒４０の一端また
は検知板４２が接続しており、表示器４１が検知棒４０
または検知板４２が検知した転がり軸受１ａの内部の温
度によって変色するので、シール部材２０，２１と前蓋
１２あるいは後蓋１１と固定部材１０との間に生じる摩
擦熱を検知するなどして変色する誤作動を抑制すること
ができる。

【００４９】さらに、表示器４１が、シール部材２０の
部材本体２２の外周面に設けられているので、軸受装置
１が作動推奨範囲を超えたか否かを確実に把握すること
ができる。

【００５０】また、前記検知棒４０または検知板４２と
表示器４１とは、形状記憶合金などから互いに一体に形
成された検知表示部材としてもよい。前記検知表示部材
は、シール部材２０の部材本体２２の内周面から内輪２
に指向して設けられ、かつその一部が前記部材本体２２
の外周面に露出して設けられるのが望ましい。前述した
形状記憶合金からなる検知表示部材は、軸受装置１の作
動推奨範囲を超えた熱が作用すると変形するのが望まし
い。

【００５１】この場合、前述した形状記憶合金からなる
検知表示部材は、転がり軸受１ａの内部の温度が軸受装
置１の作動推奨範囲を超えると、シール部材２０の部材
本体２２の外周面に露出した部分が変形するので、軸受
装置１内部の異常な温度上昇を確実に検知することがで
きる。

【００５２】なお、以上は、本発明を図１の鉄道車両車
軸用転がり軸受装置１について説明したものであるが、
鉄道車両車軸用転がり軸受装置１に限らず、回転体と固
定体との間に潤滑剤を密閉しかつ転動体としてころや玉
を備えたすべての転がり軸受を有する軸受装置に適用す
ることができ、前述した温度検知手段と表示手段とを設
けることによって、誤作動なく異常な温度上昇を検知し
て焼き付きを防止することができる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明によると、温度
検知手段が転がり軸受の内部の温度を検知して表示手段
まで伝熱するとともに、表示手段がこの潤滑剤の温度を
表示するので、内部の異常な温度上昇を確実に検知して
焼き付きを防止することができる。

【００５４】また、温度検知手段が検知した転がり軸受
の内部の温度を表示手段が表示するので、回転体の回転
によって生じる転がり軸受の内部以外の摩擦熱を検知す
るなどして、軸受の内部の温度が異常上昇を起こしたと
表示するなどの誤作動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の鉄道車両車軸用転がり軸
受装置を示す説明図。

【図２】同実施形態の鉄道車両車軸用転がり軸受装置の
シール部材を示す断面図。

【図３】本発明の鉄道車両車軸用転がり軸受装置のシー
ル部材の変形例を示す断面図。

【図４】従来の鉄道車両車軸用転がり軸受装置を示す説
明図。

【図５】従来の鉄道車両車軸用転がり軸受装置を示す説
明図。

【符号の説明】

１…鉄道車両車軸用転がり軸受装置（密封型転がり軸受
装置） １ａ…転がり軸受 ２…内輪 ３…外輪 ４…円錐ころ（転動体） ４０…検知棒（温度検知手段） ４１…表示器（表示手段） ４２…検知板（温度検知手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定体と、回転体と、これら固定体と回転
   体との間に転動自在に設けられた転動体とを備え、前記
   固定体と回転体との間に潤滑剤が充填された転がり軸受
   を備えた密封型転がり軸受装置において、 前記転がり軸受の内部を検知し、転がり軸受の外部に向
   かって伝熱する温度検知手段と、 前記温度検知手段と接続しかつ温度検知手段から伝えら
   れた熱の温度を表示する表示手段と、を備えたことを特
   徴とする密封型転がり軸受装置。