WO2014141859A1 - 密封装置付き軸受装置 - Google Patents

密封装置付き軸受装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014141859A1
WO2014141859A1 PCT/JP2014/054220 JP2014054220W WO2014141859A1 WO 2014141859 A1 WO2014141859 A1 WO 2014141859A1 JP 2014054220 W JP2014054220 W JP 2014054220W WO 2014141859 A1 WO2014141859 A1 WO 2014141859A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inner ring
side member
sealing device
peripheral surface
cylindrical portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/054220
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
展希 大江
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Priority to CN201480014170.3A priority Critical patent/CN105229323A/zh
Priority to EP14765599.7A priority patent/EP2975279A4/en
Priority to US14/775,130 priority patent/US20160017926A1/en
Publication of WO2014141859A1 publication Critical patent/WO2014141859A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7803Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings
    • F16C33/7813Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings for tapered roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • F16C19/383Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F16C19/385Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • F16C19/383Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F16C19/385Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings
    • F16C19/386Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings in O-arrangement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/583Details of specific parts of races
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7816Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material
    • F16C33/782Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material of the sealing region
    • F16C33/7823Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material of the sealing region of sealing lips
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7816Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material
    • F16C33/783Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material of the mounting region
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7869Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted with a cylindrical portion to the inner surface of the outer race and having a radial portion extending inward
    • F16C33/7879Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted with a cylindrical portion to the inner surface of the outer race and having a radial portion extending inward with a further sealing ring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7896Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members with two or more discrete sealings arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/80Labyrinth sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00Articles relating to transporting
    • F16C2326/10Railway vehicles

Definitions

  • This invention relates to a bearing device with a sealing device.
  • FIG. 10 shows a railway vehicle axle bearing device using a double-row tapered roller bearing as an example of a bearing device with a sealing device.
  • This device includes a double-row tapered roller bearing 110, an oil drain 104, and a rear lid 106.
  • the double row tapered roller bearing 110 includes a pair of inner rings 112 adjacent to each other in the axial direction, a double row outer ring 114, a double row rolling element, that is, a tapered roller 116 in this case, and a cage 118, and a sealing device 120. It has.
  • Each inner ring 112 has a conical track 112a on the outer periphery, and a large brim 112b and a small brim 112c are formed on both sides of the track 112a.
  • the double-row outer ring 114 has a substantially cylindrical shape, has two rows of conical track-like tracks 114a on the inner periphery, and has annular recesses 114b on the inner periphery of both ends.
  • a grease nipple 115 for replenishing grease inside the bearing is attached to the center of the double row outer ring 114.
  • Tapered rollers 116 are interposed between the track 112a of the inner ring 112 and the track 114a of the outer ring 114, and the tapered rollers 116 in each row are held at predetermined intervals in the circumferential direction by a cage 118.
  • the inner ring 112 is press-fitted into the shaft 102, and the outer ring 114 is attached to a bearing box (not shown).
  • An oil drain 104 and a rear lid 106 are disposed on both axial sides of the pair of inner rings 112, and the oil drain 104 is adjacent to the inner ring 112 positioned on the shaft end side (left side in FIG. 10) of the shaft 102, and the rear lid 106. Is adjacent to the inner ring 112 on the opposite shaft end side (the right side in FIG. 10), and the pair of inner rings 112 are sandwiched in the axial direction by the oil drain 104 and the rear cover 106 to position the shaft 102 in the axial direction.
  • Sealing devices 120 are provided between the outer ring 114 and the oil drainer 104 and between the outer ring 114 and the rear cover 106, respectively. Since the structure of the sealing device 120 is the same, only the sealing device on the rear lid 106 side will be described here, and the description on the oil drainer 104 side will be omitted. As shown in an enlarged view in FIG. 11, the sealing device 120 includes a sleeve 122, a seal case 124, a seal body 126, and a seal ring 128.
  • the sleeve 122 is attached to the rear lid 106.
  • a small-diameter cylindrical portion 106a having a slightly smaller diameter than the outer peripheral surface of the large collar 112b of the inner ring 112 is formed on the outer periphery of the end portion of the rear lid 106 on the inner ring 112 side.
  • a step surface 106b rising in the radial direction from the small diameter cylindrical portion 106a is formed.
  • a sleeve 122 whose outer peripheral surface is a contact surface of the seal lip is provided on the small diameter cylindrical portion 106a of the rear lid 106.
  • the sleeve 122 includes an inner cylindrical portion 122a, a flat plate portion 122b, and an outer cylindrical portion 122c.
  • the inner cylindrical portion 122a is fitted to the small diameter cylindrical portion 106a of the rear lid 106.
  • the flat plate portion 122b of the sleeve 122 rises in the radial direction from the end on the far side as viewed from the bearing 110 of the inner cylinder portion 122a, and continues to the outer cylinder portion 122c on the outer diameter side.
  • the flat plate portion 122b is brought into contact with the step surface 106b of the rear lid 106.
  • the seal case 124 is attached to the outer ring 114 of the bearing 110, and extends coaxially around the outer periphery of the sleeve 122.
  • the seal case 124 has a three-step cylindrical shape including a large-diameter cylindrical portion 124a, a medium-diameter cylindrical portion 124b, and a small-diameter cylindrical portion 124c, and the large-diameter cylindrical portion 124a is fitted in the annular recess 114b of the outer ring 114. .
  • the small diameter cylindrical portion 124c is positioned on the outer periphery of the outer cylindrical portion 122c of the sleeve 122, and forms a labyrinth seal therebetween.
  • the medium diameter cylindrical portion 124 b is a portion for holding the seal body 126.
  • the seal body 126 includes a cored bar 126a and an elastic seal 126b.
  • the metal core 126a is formed by pressing from a metal plate into an L-shaped cross section.
  • the metal core 126a has a cylindrical portion and a flange portion, and the cylindrical portion is fitted to the medium diameter cylindrical portion 124b of the seal case 124.
  • the base portion of the elastic seal 126b is integrally attached to the inner peripheral side edge of the flange portion of the core metal 126a.
  • Three seal lips extend from the base of the elastic seal 126b. That is, two first lips extending obliquely toward the inner diameter side and a second lip extending in the axial direction. Among the first lips, the left lip in FIG. 11 faces the bearing 110 side, and the right lip in FIG.
  • the second lip extends in a direction away from the bearing 110, has a tip that is enlarged in diameter, and is close to the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 122 c of the sleeve 122.
  • the seal ring 128 is disposed closer to the bearing 110 than the seal body 126.
  • the seal ring 128 includes a cylindrical portion and a flat plate portion, and the cylindrical portion is fitted to the inner periphery of the cylindrical portion of the core metal.
  • the disc portion of the seal ring 128 has its tip (inner diameter end) close to the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 122 a of the sleeve 122 to form a labyrinth seal therebetween.
  • the labyrinth seal formed between the seal ring 128 and the inner cylindrical portion 122a of the sleeve 122 and the two first lips that are in light contact with the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 122a of the sleeve 122 provide grease in the bearing 110, etc. Prevents the lubricant from leaking. Further, the labyrinth seal and the second lip formed between the small diameter cylindrical portion 124c of the seal case 124 and the outer cylindrical portion 122c of the sleeve 122 prevent water and foreign matter from entering the bearing.
  • the sliding part of the seal lip is not the oil drainer or the rear cover.
  • the sliding portion of the seal lip may be worn with time and the sealing performance may be lowered.
  • the oil drain and rear cover can be replaced with a new one, but it is not economical to replace the inner ring. Therefore, it is conceivable to attach a separate sleeve to the outer peripheral surface of the large collar of the inner ring and replace the sleeve (Patent Document 1).
  • the dimensional relationship between the inner ring and the shaft is usually designed to be an interference fit
  • the sleeve is fitted to the outer peripheral surface of the large collar of the inner ring
  • the dimensional change of the inner ring occurs due to the effect of the fit.
  • press-fitting into the shaft may be difficult and galling of the shaft may occur.
  • the fit between the inner ring and the shaft is tight only at the sleeve portion, the surface pressure is locally increased, and the shaft is worn.
  • the object of the present invention is to eliminate such problems.
  • the bearing device with a sealing device of the present invention includes an inner ring, an outer ring, a rolling element interposed between the race of the inner ring and the race of the outer ring, and holds the rolling element at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the sealing device includes an inner ring side member attached to the inner ring, an outer ring side member attached to the outer ring, and a seal body interposed between the inner ring side member and the outer ring side member,
  • An elastic layer for suppressing a change in the inner diameter of the inner ring is provided on a surface of the member that fits with the inner ring, and the base of the seal body is fixed to the inner ring side member or the outer ring side member. It is characterized by this.
  • the elastic layer is for suppressing the dimensional change (reduction) of the inner diameter of the inner ring caused by fitting the inner ring side member to the inner ring as much as possible, preferably 10 ⁇ m or less.
  • the diameter is preferably 0 mm to 2.0 mm, and the interference is preferably in the range of 100 ⁇ m to 500 ⁇ m in diameter.
  • the thickness of the inner ring 12 at the portion where the inner ring side member 40 is fitted is 20 mm to 30 mm.
  • the material constituting the elastic layer may be any material having a Young's modulus smaller than that of the metal material constituting the inner ring or the inner ring side member of the sealing device, and a typical example is rubber.
  • Young's modulus is about 9.8 MPa and Poisson's ratio is about 0.3.
  • the Young's modulus (longitudinal elastic modulus) is the ratio of the stress in the range below the proportional limit of the tensile test and the strain in that direction is called the longitudinal elastic modulus or Young's modulus.
  • the ratio between shear stress and shear strain below the proportional limit is called the transverse elastic modulus.
  • the ratio of lateral strain and longitudinal strain is constant within the elastic limit, and this is called Poisson's ratio.
  • the seal body can be appropriately selected and employed from the types described above with reference to FIG. 11 and other existing types.
  • Various oil seals are standardized (JIS B2042) and are also commercially available. Or it can also be set as the type which provided the seal lip integrally with the elastic-body layer in the inner ring
  • the elastic material in this case should have characteristics (oil resistance, heat resistance, etc.) required for a bearing sealing device.
  • the Young's modulus is higher than the metal material constituting the inner ring and the inner ring side member by interposing the elastic layer between the inner ring large collar and the inner ring side member of the sealing device fitted therein.
  • the railway vehicle axle bearing shown in FIG. 1 is an example in which a double-row tapered roller bearing is used.
  • the double row tapered roller bearing 10 includes a pair of inner rings 12, a double row outer ring 14, a tapered roller 16 as a rolling element, and a cage 18 as main components.
  • the inner ring 12 is fitted to the shaft 2, and the axial direction is determined by the oil drain (see FIG. 10) fitted to the shaft 2 and the rear lid 6.
  • Each inner ring 12 has a track 12a on the outer periphery, and a large collar 12b and a small collar 12c are formed on both sides of the track 12a.
  • the outer ring 14 is a so-called double-row outer ring in which two rows of raceways 14a are formed on the inner periphery, and is fixed to a shaft box (not shown).
  • a grease nipple 15 for replenishing grease as a lubricant is attached to the center of the outer ring 14.
  • Two rows of tapered rollers 16 are interposed between the raceway 12 a of the inner ring 12 and the raceway 14 a of the outer ring 14, and the tapered rollers 16 in each row are held by the cage 18 at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • Sealing device S 1 can be employed by appropriately selecting an existing one. This means that the sealing device S 1 is simply shown in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted here.
  • the sealing device S 1 is composed of a seal body 20, a seal case 22, and a sleeve 24.
  • the seal case 22 is fitted into an annular recess 14b formed at the end of the outer ring 14 and attached.
  • the sleeve 24 is made of metal and has an L-shaped cross section, and the cylindrical portion on the inner diameter side is fitted to the outer peripheral surface of the large collar 12 b of the inner ring 12. Therefore, the seal case 22 that is the outer ring side member is the stationary side, and the sleeve 24 that is the inner ring side member is the rotation side.
  • an elastic body layer 26 is interposed between the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the sleeve 24 and the outer peripheral surface of the large collar 12b of the inner ring 12 as shown in FIG.
  • the elastic layer 26 By interposing the elastic layer 26, the metal sleeve 24 can be directly fitted, while the change in inner diameter (reduced diameter) of the inner ring 12 can be suppressed.
  • FIG. 12 shows the results of an experiment conducted to verify this.
  • the vertical axis indicates the radial displacement (mm) of the inner diameter of the inner ring
  • the horizontal axis indicates the axial distance (mm) from the small collar side
  • the sleeve 24 and the outer peripheral surface of the large collar 12b of the inner ring 12 are shown.
  • the inner diameter of the inner ring 12 is rapidly reduced when the axial distance from the small brim side exceeds about 40 mm.
  • almost no change in the inner diameter of the inner ring is recognized.
  • the thickness t is greater than 2.0 mm, the amount of deformation of the elastic body layer 26 increases, so that the position of the sleeve 24 integrated with the elastic body layer 26 deviates from or is inclined. Since an event occurs, there is an adverse effect on sealing performance, which is not preferable as a bearing sealing mechanism. Further, the tightening margin of the inner ring 12 with respect to the outer peripheral surface of the large collar 12b is set so as to give an appropriate crushing rate to the elastic body layer 26, and is set so as to have a fitting force of about 1 kN to 5 kN.
  • the thickness of the portion to be fitted with the sleeve 24 is about 20 mm to 30 mm, and the material is Young's modulus E of 208 GPa and Poisson's ratio ⁇ of about 0.3. Assume metal.
  • the dimensional change amount of the inner diameter of the inner ring 12 at the position where the sleeve 24 is fitted can be suppressed to 10 ⁇ m or less.
  • the bearing in which the sleeve 24 is attached to the inner ring 12 can also be press-fitted into the shaft, and wear due to locally increased fitting surface pressure between the inner ring 12 and the shaft can be suppressed.
  • rubber or elastomer can be employed as the material constituting the elastic layer 26. It is conceivable that the Young's modulus E is about 9.8 MPa and the Poisson's ratio ⁇ is about 0.3.
  • nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, acrylic rubber, fluorine rubber and the like can be mentioned.
  • a groove 12d that runs in the circumferential direction is provided on the outer peripheral surface of the large collar 12b of the inner ring 12
  • a circumferential protrusion 26a is provided on the inner peripheral surface of the elastic body layer 26, and the protrusion 26a is engaged with the groove 12d.
  • the protrusions 26a may extend over the entire circumference or may be intermittently arranged in the circumferential direction.
  • FIG. 4 shows the longitudinal section of the elastic body layer 26 with a convex arc shape, and the outer surface of the large collar 12b of the inner ring 12 has a concave arc shape.
  • This is an example of restraining.
  • the radius of curvature of the arc is arbitrary as long as the object of increasing the axial restraint force on the elastic layer 26 can be achieved.
  • the step 12 e is provided on the outer peripheral surface of the large collar 12 b of the inner ring 12 and the end surface of the cylindrical portion of the sleeve 24 is abutted, the movement of the sleeve 24 toward the bearing inner side of the elastic layer 26 is not performed. Alternatively blocked.
  • FIG. 5 shows an example in which a reduced diameter portion 24a is provided on the inner periphery of the tip of the cylindrical portion of the sleeve 24, and is hooked in a circumferential groove 12f provided on the outer peripheral surface of the large collar 12b of the inner ring 12.
  • the reduced diameter portion 24a may be in the form of an inward flange in which the tip of the cylindrical portion of the sleeve 24 is bent toward the inner diameter side, or may have a shape as shown in FIG. 5 by plastic working such as caulking. Further, the reduced diameter portion 24a may be continuous in the circumferential direction, or may have a form in which claws are disposed at one place or intermittently in the circumferential direction.
  • FIG. 6 shows an example in which the rear lid 6 is applied to the cylindrical portion of the sleeve 24 to restrain the axial direction, that is, to suppress the width.
  • the axial restraint on the sleeve 24 is further ensured by carrying out this in combination with the structure in which the step 12 e is provided on the large collar 12 b of the inner ring 12.
  • the inner ring 112 on the shaft end side of the shaft 102 and the adjacent oil drain 104 are brought into contact with each other, and the inner ring 112 on the opposite shaft end side and the adjacent rear lid 106 are brought into contact with each other.
  • an axial groove running in the axial direction is provided on the outer circumferential surface of the large collar 12b of the inner ring 12, while running on the inner circumferential surface of the elastic layer 26 in the axial direction.
  • An axial projection may be provided, and these axial grooves and the axial projection may be engaged. It is sufficient if the axial groove is provided in at least one place in the circumferential direction, but it is preferable in view of rotational balance that two or more axial grooves are equally arranged in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface of the large collar 12b of the inner ring 12 may be knurled, or the inner ring 12 and the metal portion of the sleeve 24 may be welded. In these cases, axial and circumferential constraints on the sleeve 24 are achieved. For example, by adopting spot welding, the cylindrical portion of the sleeve 24 and the inner ring 12 can be welded even if the elastic layer 26 is interposed.
  • the sealing device S 2 includes an outer ring side member 30 and an inner ring side member 40.
  • the outer ring side member 30 is attached to the outer ring 14, and the inner ring side member 40 is attached to the inner ring 12. Therefore, the outer ring side member 30 is a stationary side member, and the inner ring side member 40 is a rotation side member.
  • the outer ring side member 30 is an annular body formed by pressing from a metal plate, and includes a large diameter cylindrical portion 32, a small diameter cylindrical portion 34, and a connection portion 36.
  • the large-diameter cylindrical portion 32 is a portion that is press-fitted into an annular recess 14 b formed at the end of the outer ring 14.
  • the small diameter cylindrical portion 34 forms a small gap with the sleeve 42 of the inner ring side member 40 to constitute a labyrinth seal.
  • the connecting portion 36 includes a radial portion 36a near the large-diameter cylindrical portion 32 that is continuous with the end portion on the bearing outer side of the large-diameter cylindrical portion 32, and a small-diameter cylindrical portion that is continuous with the end portion on the bearing external side of the small-diameter cylindrical portion 34. It consists of a radial portion 36b near 34 and a conical portion 36c that connects these radial portions 36a, 36b.
  • the radial portion 36a near the large-diameter cylindrical portion 32 is flush with the ends of the inner ring 12 and the outer ring 14, and the conical portion 36c increases from the outer diameter side to the inner diameter side. It has shifted to the inside of the bearing.
  • the end of the cage 18 enters the annular space of the outer ring side member 30 indicated by reference numeral 38.
  • the inner ring side member 40 includes a metal sleeve 42 and an elastic body 44.
  • the sleeve 42 has a cylindrical portion 42a, an outward flange 42b bent radially outward from one end of the cylindrical portion 42a, and an inward flange 42c bent radially inward from the other end of the cylindrical portion 42a. It consists of.
  • the inner diameter of the inward flange 42 c is larger than the outer peripheral surface of the large collar 12 b of the inner ring 12. Therefore, naturally, the inner diameter of the cylindrical portion 42a is larger than the outer peripheral surface of the large collar 12b of the inner ring 12.
  • the elastic body 44 includes a cylindrical portion 44a positioned on the inner diameter side of the cylindrical portion 42a of the sleeve 42, a base portion 44b positioned on the outer periphery of the outward flange 42b, and an outward flange 42b.
  • the seal lips 44c and 44d are further extended to the outer diameter side.
  • the cylindrical portion 44a, the base portion 44b, and the seal lips 44c and 44d are all made of the same elastic material.
  • the cylindrical portion 44a corresponds to the elastic body layer 26 in the embodiment shown in FIGS.
  • the seal lips 44 c and 44 d constitute a seal body that is interposed between the outer ring side member 30 and the inner ring side member 40. In consideration of workability when the inner ring side member 40 is fitted into the outer peripheral surface of the large brim 12b of the inner ring 12 by press fitting, the inner diameter of the cylindrical portion 44a is increased toward both ends as shown in FIG. It is.
  • the cylindrical portion 44a corresponding to the elastic body layer 26 suppresses the dimensional change (reduction) of the inner diameter of the inner ring 12 caused by fitting the inner ring side member 40 to the inner ring 12 as much as possible, preferably 10 ⁇ m or less. Therefore, it is preferable that the thickness is 1.0 mm to 2.0 mm and the fastening margin is 100 ⁇ m to 500 ⁇ m in diameter. In this case, the thickness of the inner ring 12 where the inner ring side member 40 is fitted is 20 mm to 30 mm.
  • the elastic material is a material having a Young's modulus smaller than that of steel.
  • rubber may be mentioned as a representative example. it can.
  • the inner ring 12 and the sleeve 42 are made of a steel material, the inner ring 12 and the sleeve 42 are formed by interposing an elastic body 44 (particularly, the cylindrical portion 44a) made of a material having a smaller Young's modulus between them. The influence of the fit is absorbed by the deformation of the elastic body 44, and the inner diameter of the inner ring 12 is suppressed from being reduced or deformed.
  • the material constituting the elastic body 44 is also the material constituting the seal lips 44c and 44d, it is desirable to have a characteristic as a seal material.
  • synthetic rubbers such as nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, acrylic rubber, and fluorine rubber are known as oil seal materials, but silicone rubber and other elastomers are also used as long as they have properties as seal materials. can do.
  • the cylindrical portion 44 a and the base portion 44 b of the elastic body 44 are fixed to the sleeve 42.
  • the two can be integrated using vulcanization adhesion.
  • the thermoplastic elastomer which can be injection-molded is employ
  • both can be aimed at using insert molding.
  • the seal lip of the elastic body 44 is constituted by a double lip of an inner lip 44c and an outer lip 44d that are spaced apart from each other in the axial direction, and an annular groove having an open outer diameter side is formed therebetween.
  • both the inner lip 44c and the outer lip 44d are inclined toward the bearing inner side in the natural state.
  • the tips of these lips 44c and 44d are both located on the bearing inner side of the radial portion 36a near the large-diameter cylindrical portion 32 of the outer ring side member 30.
  • the inner lip 44 c and the outer lip 44 d elastically contact the outer surface of the connection portion 36 of the outer ring side member 30.
  • the inner lip 44c is in contact with the radial portion 36a of the connecting portion 36 near the small diameter cylindrical portion 32
  • the outer lip 44d is in contact with the conical portion 36c of the connecting portion 36.
  • the labyrinth seal formed by the small diameter cylindrical portion 34 of the outer ring side member 30 and the sleeve 42 of the inner ring side member 40 prevents the grease filled in the bearing from flowing out.
  • the inner lip 44c mainly prevents the grease filled in the bearing from leaking out. It also plays the role of blocking water that has entered through the outer lip 44d.
  • the outer side 44d mainly serves to prevent water and other foreign substances from entering from the outside.
  • the inner lip 44c and the outer lip 44d belong to the rotation side member, they also function to shake off water or the like by the action of centrifugal force while the bearing is rotating. Since the annular space formed between the inner lip 44c and the outer lip 44d is open to the outer diameter side, even if water or foreign matter enters the outer space, it will move to the outer diameter side due to centrifugal force during rotation of the bearing. It is discharged to the outside of the bearing, and when stationary, it is discharged by natural fall from the bottom, that is, from 6 o'clock on the clock display.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Abstract

 密封装置付き軸受装置は、内輪(12)と、外輪(14)と、内輪(12)の軌道(12a)と外輪(14)の軌道(14a)との間に介在させた転動体(16)と、転動体(16)を円周方向で所定間隔に保持する保持器(18)とを具備し、内輪(12)と外輪(14)との間の間に密封装置(S2)が着脱可能に取り付けてある。密封装置(S2)は、外輪(14)に取り付けた外輪側部材(30)と、内輪(12)に取り付けた内輪側部材(40)とからなり、内輪側部材(40)と内輪(12)との嵌合部に、内輪(12)の内径の寸法変化を抑制するための弾性体層(44a)が介在させてある。

Description

密封装置付き軸受装置
 この発明は密封装置付き軸受装置に関する。
 図10に、密封装置付き軸受装置の一例として、複列円すいころ軸受を用いた鉄道車両車軸用軸受装置を示す。この装置は、複列円すいころ軸受110と、油切り104と、後蓋106とで構成される。
 複列円すいころ軸受110は、軸方向に隣接した一対の内輪112と、複列外輪114と、複列の転動体すなわちここでは円すいころ116と、保持器118とを有し、さらに密封装置120を備えている。
 各内輪112は外周に円すい面状の軌道112aを有し、軌道112aの両側には大つば112bと小つば112cが形成してある。複列外輪114は概略円筒形状で、内周に2列の円すい面状の軌道114aを有し、両端部の内周には環状凹部114bが形成してある。複列外輪114の中央部には軸受内部にグリースを補給するためのグリースニップル115が取り付けてある。内輪112の軌道112aと外輪114の軌道114aとの間に円すいころ116が介在させてあり、各列の円すいころ116は保持器118によって円周方向で所定間隔に保持される。
 内輪112は軸102に圧入し、外輪114は軸受箱(図示省略)に取り付ける。一対の内輪112の軸方向両側に油切り104と後蓋106が配置してあり、油切り104は軸102の軸端側(図10の左側)に位置する内輪112と隣接し、後蓋106は反軸端側(図10の右側)の内輪112と隣接し、油切り104と後蓋106により一対の内輪112を軸方向に挟み込んで軸102上で軸方向の位置決めをする。
 外輪114と油切り104との間、及び、外輪114と後蓋106との間に、それぞれ密封装置120が設けてある。密封装置120の構造はいずれも同じであるため、ここでは後蓋106側の密封装置についてのみ説明し、油切り104側については説明を省略する。図11に拡大して示すように、密封装置120は、スリーブ122と、シールケース124と、シール本体126と、シール環128とで構成されている。
 スリーブ122は後蓋106に取り付けてある。内輪112側の後蓋106の端部外周に、内輪112の大つば112bの外周面よりも若干小径の小径円筒部106aが形成してあり、小径円筒部106aの反内輪側の端部には、小径円筒部106aから半径方向に立ち上がった段差面106bが形成してある。そして、後蓋106の小径円筒部106aに、外周面がシールリップのしゅう接面となるスリーブ122が設けてある。スリーブ122は内筒部122aと平板部122bと外筒部122cとからなり、内筒部122aを後蓋106の小径円筒部106aに嵌合させてある。スリーブ122の平板部122bは、内筒部122aの軸受110から見て遠方側の端部から半径方向に立ち上がり、外径側で外筒部122cに連なっている。この平板部122bを後蓋106の段差面106bに当接させてある。
 シールケース124は軸受110の外輪114に取り付けてあり、スリーブ122の外周に同軸に延在する。シールケース124は大径筒部124aと中径筒部124bと小径筒部124cとからなる3段の段付き円筒状で、大径筒部124aを外輪114の環状凹部114bに嵌合させてある。小径筒部124cはスリーブ122の外筒部122cの外周に位置し、両者間にラビリンスシールを形成する。中径筒部124bはシール本体126を保持するための部分である。
 シール本体126は芯金126aと弾性シール126bからなる。芯金126aは金属板からプレス加工で断面L字形に成形したもので、円筒部分とフランジ部分を有し、円筒部分をシールケース124の中径筒部124bに嵌合させてある。芯金126aのフランジ部分の内周側端縁に弾性シール126bの基部が一体的に取り付けてある。弾性シール126bの基部から3枚のシールリップが延出している。すなわち、内径側に向かって斜めに延びた2枚の第一リップと、軸方向に延びた第二リップとである。第一リップのうち図11の左側のリップは軸受110側へ向き、図11の右側のリップはそれとは反対側へ向いているが、いずれも先端でスリーブ122の内筒部122aの外周面に軽接触する。第二リップは、軸受110から遠ざかる向きに延び、先端が拡径していてスリーブ122の外筒部122cの内周面に近接する。
 シール環128はシール本体126よりも軸受110に近い側に配置してある。シール環128は円筒部分と平板部分とからなり、円筒部分を芯金の円筒部分の内周に嵌合させてある。シール環128の円板部分は、その先端(内径端)がスリーブ122の内筒部122aの外周面に近接して両者間にラビリンスシールを形成している。
 シール環128とスリーブ122の内筒部122aとの間に形成されるラビリンスシールと、スリーブ122の内筒部122aの外周面に軽接触する2枚の第一リップにより、軸受110内のグリース等の潤滑剤がもれるのを防止する。また、シールケース124の小径筒部124cとスリーブ122の外筒部122cとの間に形成されるラビリンスシールと第二リップにより、水や異物が軸受内部に侵入するのを防止する。
特開平9-68232号公報
 油切り、軸受、後蓋を含む軸受ユニットについて、軸受の定格荷重に影響を与えることなく、軸方向のコンパクト化を図るため、シールリップのしゅう動部を油切りや後蓋ではなく内輪の大つばの外周面に設ける方法がある。しかしながら、シールリップのしゅう動部は時間の経過に伴い摩耗が進行してシール性が低下する場合がある。油切りや後蓋は新品と交換することが可能であるが、内輪を交換するのは経済的でない。そのため、内輪の大つばの外周面に別体のスリーブを取り付け、このスリーブを交換することが考えられる(特許文献1)。
 ところが、通常、内輪と軸の寸法関係はしまりばめとなるように設計されることから、内輪の大つばの外周面にスリーブを嵌合させる場合、はめあいの影響により内輪の寸法変化が生じて軸への圧入が困難になったり、軸へのかじりが発生したりするおそれがある。また、軸に装着した後、内輪と軸とのはめあいがスリーブの部分だけきつくなって局部的に面圧が高くなり、軸を摩耗させてしまうことが考えられる。
 この発明の目的はこのような問題点を除去することにある。
 この発明は、嵌合部に弾性体層を介在させることによって課題を解決した。すなわち、この発明の密封装置付き軸受装置は、内輪と、外輪と、前記内輪の軌道と前記外輪の軌道との間に介在させた転動体と、前記転動体を円周方向で所定間隔に保持する保持器とを具備し、前記内輪と前記外輪との間に密封装置を取り付けたものにおいて、
 前記密封装置は、前記内輪に取り付けた内輪側部材と、前記外輪に取り付けた外輪側部材と、前記内輪側部材と前記外輪側部材との間に介在させたシール本体とからなり、前記内輪側部材の、前記内輪と嵌合する表面に、前記内輪の内径の寸法変化を抑制するための弾性体層が設けてあり、前記シール本体の基部を前記内輪側部材又は前記外輪側部材に固定したことを特徴とするものである。
 弾性体層は、内輪側部材を内輪に嵌合させることに起因する内輪の内径の寸法変化(縮小)を極力、好ましくは10μm以下に、抑制するためのものであることから、厚さ1.0mm~2.0mm、締めしろは直径で100μm~500μmの範囲が好ましい。この場合、内輪側部材40を嵌合させる部分の内輪12の肉厚を例示するならば、20mm~30mmである。
 弾性体層を構成する材料としては、内輪や密封装置の内輪側部材を構成する金属材料よりもヤング率の小さい材料であればよく、代表例としてゴムを挙げることができる。大体の目安としては、ヤング率が9.8MPa程度、ポアソン比が0.3程度である。周知のとおり、ヤング率(縦弾性係数)とは、引張試験の比例限度以下の範囲の応力とその方向のひずみとの比を縦弾性係数又はヤング率という。比例限度以下でのせん断応力とせん断ひずみとの比を横弾性係数という。同一材料では弾性限度の範囲内で横方向ひずみと縦方向ひずみとの比が一定で、これをポアソン比という。
 シール本体は、図11に関連して上に述べたタイプや、その他の既存の各種タイプのなかから適宜選択して採用することができる。各種のオイルシールが規格化され(JIS B2042)、市販もされている。あるいは、内輪とともに回転する内輪側部材に、弾性体層と一体的にシールリップを設けたタイプとすることもできる。その場合、軸受回転時、シールリップは外輪側部材にしゅう接して本来のシール作用を発揮すると同時に遠心力の作用で水などを跳ね飛ばす役割も果たす。この場合の弾性材料は軸受の密封装置として要求される特性(耐油性、耐熱性等)を備えるべきことは言うまでもない。
 この発明によれば、内輪の大つばと、そこに嵌合させる密封装置の内輪側部材と間に、弾性体層を介在させることにより、内輪及び内輪側部材を構成する金属材料よりもヤング率の小さい弾性体層が変形することにより、内輪と内輪側部材との嵌合部の締めしろによる影響を緩和して内輪内径の変形を抑制することができる。したがって、密封装置付き軸受装置の軸への装着性が向上し、しかも、軸のはめあい面に局所的に高い面圧が発生することがなくなり、軸の摩耗を抑制することができる。
この発明の実施例を示す縦断面図である。 図1における内輪の拡大図である。 内輪の変形例を示す図2と類似の拡大図である。 内輪の変形例を示す図2と類似の拡大図である。 内輪の変形例を示す図2と類似の拡大図である。 変形例を示す図1の部分拡大図である。 別の実施例を示す縦断面図である。 図7における密封装置の拡大図である。 図8の部分拡大図である。 従来の技術を示す鉄道車両車軸用軸受装置の縦断面図である。 図10の部分拡大図である。 内輪内径の変形量を示す線図である。
 以下、この発明の実施の形態を図面に従って詳細に説明する。ここでは鉄道車両車軸用軸受に適用した場合を例にとることとする。
 図1に示す鉄道車両車軸用軸受は複列円すいころ軸受を用いた例である。複列円すいころ軸受10は、一対の内輪12と、複列外輪14と、転動体たる円すいころ16と、保持器18を主要な構成要素としている。内輪12は軸2に嵌合させ、同じく軸2に嵌合させた油切り(図10参照)と後蓋6とで軸方向の位置決めをする。各内輪12は外周に軌道12aを有し、軌道12aの両側に大つば12bと小つば12cが形成してある。外輪14は内周に2列の軌道14aを形成したいわゆる複列外輪で、図示しない軸箱に固定するようになっている。外輪14の中央部には潤滑剤たるグリースを補給するためのグリースニップル15が取り付けてある。内輪12の軌道12aと外輪14の軌道14aとの間に2列の円すいころ16を介在させ、各列の円すいころ16をそれぞれ保持器18で円周方向に所定間隔で保持する。
 軸受内部に充填したグリースのもれを防止し、また、外部から軸受内部に水その他の異物が侵入するのを防止するため、密封装置S1を設ける。密封装置S1は既存のものを適宜選択して採用することができる。図1で密封装置S1を簡略表示にしてあるのはこのことを意味するものであり、ここでは詳細な説明を省略する。密封装置S1は、シール本体20と、シールケース22と、スリーブ24とで構成されている。シールケース22は外輪14の端部に形成した環状凹部14bに嵌合させて装着する。スリーブ24は金属製でL字形断面を有し、内径側の円筒部を内輪12の大つば12bの外周面に嵌合させる。したがって、外輪側部材であるシールケース22は静止側、内輪側部材であるスリーブ24は回転側となる。
 スリーブ24を内輪12の大つば12bの外周面に嵌合させるだけでは次のような問題がある。すなわち、内輪12の大つば12bにスリーブ24を圧入により嵌合させると、圧入による影響を受けて、内輪12の内径が縮小する(図12参照)。具体的には、締めしろにもよるが、20μm程度小さくなる。このため、軸2への圧入が困難となる場合がある。軸2に対する装着性を向上させるため、テーパ面を有する案内スリーブを別途使用することも考えられるが、そのようにして軸2に取り付けたとしても、内輪12と軸2とのはめあいが局所的にタイトになって面圧が高くなり、軸2を摩耗させてしまう場合がある。
 そこで、締めしろによる影響を緩和するため、図2に示すように、スリーブ24の円筒部の内周面と内輪12の大つば12bの外周面との間に弾性体層26を介在させる。弾性体層26を介在させることにより、金属製のスリーブ24を直接嵌合させるのに対し、内輪12の内径の変化(縮径)を抑制することができる。
 このことを検証するために実施した実験の結果を図12に示す。同図は、縦軸に内輪の内径の径方向変位量(mm)、横軸に小つば側からの軸方向距離(mm)をとり、スリーブ24と内輪12の大つば12bの外周面との間に弾性体層26を介在させた場合(実施例)と、内輪12の大つば12bの外周面に金属製のスリーブ24を直接嵌合させた場合(比較例)のそれぞれにつき、内輪12の内径の変化量をプロットしたものである。同図に示すとおり、比較例では内輪12の内径が小つば側からの軸方向距離が40mm付近を越えたところで急激に縮小している。これに対して、実施例では、内輪の内径の変化はほとんど認められない。
 上記実験結果に基づき、弾性体層26の厚さtと締めしろについては、内輪12の内径の寸法変化抑制に効果の得られた厚さt=1.0mm~2.0mm、締めしろは直径で100μm~500μmとする。厚さtを1.0mmより薄くすると、内輪12の内径の寸法変化量が10μm以上となるため、軸2への圧入が困難になったり、無理に圧入すると軸2へのかじりが発生したりするおそれがある。一方、厚さtを2.0mmよりも厚くすると、弾性体層26の変形量が大きくなる関係から、弾性体層26と一体化されたスリーブ24の位置が想定した位置からずれる、あるいは傾くといった事象が発生するため、シール性への悪影響が考えられ、軸受の密封機構として好ましくない。また、内輪12の大つば12bの外周面に対する締めしろは、弾性体層26に適度なつぶし率を与える設定とし、嵌合力として約1kN~5kNになるように設定する。
 また、スリーブ24を取り付ける相手部材である内輪12に関しては、スリーブ24と嵌合する部分の肉厚が約20mm~30mmで、材質は、ヤング率Eが208GPa、ポアソン比εが0.3程度の金属を想定している。このような設計を採用することにより、スリーブ24と嵌合する位置における内輪12の内径の寸法変化量を10μm以下に抑制することができる。その結果、内輪12にスリーブ24を装着する軸受についても、軸への圧入が可能となり、また、内輪12と軸とのはめあい面圧が局所的に高くなることによる摩耗を抑制することができる。
 弾性体層26を構成する材料としては、ゴムやエラストマーを採用することができる。ヤング率Eが9.8MPa程度、ポアソン比εが0.3程度のものが考えられる。たとえば、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。
 弾性体層26を介在させる場合、金属製のスリーブ24を直接嵌合させる場合に比べて軸方向の拘束力が弱いため、対策を講じるのが望ましい。軸方向の拘束力を向上させるための対策としては次のような例が考えられる。図3は、内輪12の大つば12bの外周面に円周方向に走る溝12dを設け、弾性体層26の内周面に円周方向の突起26aを設けて、溝12dに突起26aを係合させた例である。突起26aは、全周にわたって延在するほか、円周方向に断続的に配置したものでもよい。
 図4は、縦断面で見て、弾性体層26の内周面を凸円弧状にし、内輪12の大つば12bの外周面を凹円弧状として、両者の係合によりスリーブ24の軸方向移動を拘束するようにした例である。円弧の曲率半径は、弾性体層26に対する軸方向の拘束力を高めるという目的を達成することができる限り任意である。なお、図4では、内輪12の大つば12bの外周面に段差12eを設けてスリーブ24の円筒部の端面を突き当てているため、弾性体層26の軸受内部側へのスリーブ24の移動は確実に阻止される。
 図5は、スリーブ24の円筒部の先端内周に縮径部24aを設けて、内輪12の大つば12bの外周面に設けた円周方向の溝12fに引っ掛けるようにした例である。縮径部24aは、スリーブ24の円筒部の先端を内径側に折り曲げた内向きフランジの形態とするほか、かしめなどの塑性加工により図5に示すような形状を得てもよい。また、縮径部24aは円周方向に連続したものとするほか、円周方向に1ヶ所又は断続的に爪を配置したような形態でもよい。
 図6は、後蓋6をスリーブ24の円筒部に当てることで軸方向の拘束すなわち幅押さえをするようにした例である。この場合、図4に関連して述べたように、内輪12の大つば12bに段差12eを設けた構成と併せて実施することにより、スリーブ24に対する軸方向の拘束が一層確実となる。また、図10に示すように、軸102の軸端側の内輪112と、隣接する油切り104とを当接させ、かつ、反軸端側の内輪112と、隣接する後蓋106とを当接させて、一対の内輪112を軸方向両側から挟み込むようにした軸受装置において実施することにより、スリーブ24に対する軸方向の拘束が一層確実となる。
 スリーブ24に対する円周方向の拘束力を高める方法としては、内輪12の大つば12bの外周面に軸方向に走る軸方向溝を設け、一方、弾性体層26の内周面に軸方向に走る軸方向突起を設け、これらの軸方向溝と軸方向突起を係合させるようにしてもよい。軸方向溝は円周方向の少なくとも1ヶ所に設ければ足るが、2以上の複数の軸方向溝を円周方向に等配するのが回転バランス上好ましい。
 その他、内輪12の大つば12bの外周面にローレット加工を施し、あるいは、内輪12とスリーブ24の金属部分を溶接してもよい。これらの場合、スリーブ24に対する軸方向及び円周方向の拘束が達成される。たとえばスポット溶接を採用することにより、弾性体層26が介在していてもスリーブ24の円筒部と内輪12とを溶接することができる。
 次に、図7~9に別の実施例を示す。図7に示す複列円すいころ軸受10は、密封装置S2部分を除いて図1と実質的に同じ構成であるため、図1と実質的に同じ要素には同じ符号を付して、重複した説明は省略することとする。図7及び図8を参照すると、密封装置S2は外輪側部材30と内輪側部材40とで構成されている。外輪側部材30は外輪14に取り付けてあり、内輪側部材40は内輪12に取り付けてある。したがって、外輪側部材30は静止側部材であり、内輪側部材40は回転側部材である。
 図9に示すように、外輪側部材30は金属板からプレス加工により成形した環状体で、大径筒部32と、小径筒部34と、接続部36とからなる。大径筒部32は外輪14の端部に形成した環状凹部14bに圧入する部分となる。小径筒部34は内輪側部材40のスリーブ42との間に微小なすきまを形成してラビリンスシールを構成する。接続部36は、大径筒部32の軸受外部側の端部と連なった大径筒部32寄りの半径方向部分36aと、小径筒部34の軸受外部側の端部と連なった小径筒部34寄りの半径方向部分36bと、これらの半径方向部分36a、36bをつなぐ円すい部分36cとからなる。図示例の場合、図7に示すように、大径筒部32寄りの半径方向部分36aが内輪12及び外輪14の端部と面一で、円すい部分36cは外径側から内径側へいくほど軸受内部側へ移行している。符号38で示す外輪側部材30の環状空間内に保持器18の端部が進入している。
 内輪側部材40は金属製のスリーブ42と弾性体44とからなる。スリーブ42は、円筒状部分42aと、円筒状部分42aの一端から半径方向外側に折れ曲がった外向きフランジ42bと、円筒状部分42aのもう一方の端部から半径方向内側に折れ曲がった内向きフランジ42cとからなる。内向きフランジ42cの内径は内輪12の大つば12bの外周面よりも大径である。それゆえ当然に円筒状部分42aの内径は内輪12の大つば12bの外周面よりも大径である。
 図8、9に示すように、弾性体44は、スリーブ42の円筒状部分42aの内径側に位置する筒状部分44aと、外向きフランジ42bの外周に位置する基部44bと、外向きフランジ42bからさらにその外径側に延出したシールリップ44c、44dとからなる。筒状部分44aと基部44bとシールリップ44c、44dはすべて同一の弾性材料で構成される。筒状部分44aは図1~6に示した実施例における弾性体層26に相当する。シールリップ44c、44dは外輪側部材30と内輪側部材40との間に介在するシール本体を構成する。内輪側部材40を内輪12の大つば12bの外周面に圧入により嵌合させるときの作業性を考慮して、図9に示すように、筒状部分44aの内径は両端にいくほど拡径させてある。
 弾性体層26に相当する筒状部分44aは、内輪側部材40を内輪12に嵌合させることに起因する内輪12の内径の寸法変化(縮小)を極力、好ましくは10μm以下に、抑制するためのものであることから、厚さ1.0mm~2.0mm、締めしろは直径で100μm~500μmの範囲が好ましい。この場合、内輪側部材40を嵌合させる部分の内輪12の肉厚は20mm~30mmである。
 弾性材料としては、図1の実施例における弾性体層26に関連してすでに述べたように、鉄鋼よりもヤング率の小さい材料であれば足り、具体的にはゴムを代表例として挙げることができる。通常、内輪12やスリーブ42は鉄鋼材料製であることから、それよりもヤング率の小さい材料からなる弾性体44(とくに筒状部分44a)を両者間に介在させることで、内輪12とスリーブ42とのはめあいによる影響を弾性体44が変形することによって吸収し、内輪12の内径が縮径又は変形するのを抑制する。
 また、この実施例の場合、弾性体44を構成する材料はシールリップ44c、44dを構成する材料でもあることから、シール材料としての特性を備えているものが望ましい。一般に、オイルシール材料としてはニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムといった合成ゴムが知られているが、シリコーンゴムや、その他のエラストマーも、シール材料としての特性を備えている限り使用することができる。
 弾性体44の筒状部分44a及び基部44bはスリーブ42に固着させてある。たとえば弾性体44の材料としてゴムを採用した場合、加硫接着を利用して両者の一体化を図ることができる。また、射出成型可能な熱可塑性エラストマーを採用した場合、インサート成型を利用して両者の一体化を図ることができる。
 弾性体44のシールリップは、図示例では、軸方向で互いに離間した内側リップ44cと外側リップ44dの二重リップで構成され、両者間に外径側が開放した環状溝が形成されている。図8、9に実線で示すように、自然状態では内側リップ44c及び外側リップ44dはいずれも軸受内部側に傾斜している。そして、これらのリップ44c、44dの先端はいずれも外輪側部材30の大径筒部32寄りの半径方向部分36aよりも軸受内部側に位置している。軸受に装着した状態では、内側リップ44cと外側リップ44dは外輪側部材30の接続部36の外側表面に弾性的に接触する。具体的には、内側リップ44cは接続部36のうちの小径筒部32寄りの半径方向部分36aに接触し、外側リップ44dは接続部36の円すい部分36cに接触している。
 密封装置S2の作用は次のとおりである。
 外輪側部材30の小径筒部34と内輪側部材40のスリーブ42とで形成されるラビリンスシールによって、軸受内部に充填したグリースの流出を防止する。内側リップ44cは主として軸受内部に充填したグリースが外部にもれ出るのを防止する。外側リップ44dを通過して進入した水などを堰き止める役割も果たす。外側44dは主として外部から水その他の異物が侵入するのを防止する役割を果たす。
 内側リップ44cと外側リップ44dは回転側部材に属しているため、軸受回転中は遠心力の作用で水などを振り飛ばす働きもする。内側リップ44cと外側リップ44dとの間に形成される環状空間は外径側に解放しているため、そこに水や異物が進入しても、軸受回転時には遠心力の作用で外径側に向けて軸受外部へ排出し、静止時は、下部すなわち時計表示の6時方向から自然落下により排出される。
 図3~6に関連して述べた構成は、個別に、あるいは適宜組み合わせて、図7~9に示した実施例にも適用することができ、それにより同様の効果を得ることができる。
 以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に悖ることなく種々の改変が可能である。たとえば、ここでは複列円すいころ軸受の場合を例にとったが、複列円筒ころ軸受を用いた場合についても同様に適用することができ、その場合、大つばはつばと読み替える。また、複列軸受に限らず単列軸受であっても同様に適用することができる。もちろん用途に関しても鉄道車両用に限られない。
 2 軸
 4 油切り
 6 後蓋
 10 複列円すいころ軸受
  12 内輪
   12a 軌道
   12b 大つば
   12c 小つば
   12d 円周方向溝
   12e 段差
   12f 円周方向溝
  14 外輪
   14a 軌道
   14b 環状凹部
   15 グリースニップル
  16 円すいころ
  18 保持器
 S1 密封装置
  20 シール本体
  22 ケース(外輪側部材)
  24 スリーブ(内輪側部材)
   24a 縮径部
  26 弾性体層
   26a 円周方向突起
 S2 密封装置
  30 外輪側部材
   32 大径円筒部
   34 小径円筒部
   36 接続部
   38 空間
  40 内輪側部材
   42 スリーブ
    42a 円筒部
    42b 外向きフランジ
    42c 内向きフランジ
   44 弾性体
    44a 円筒部(弾性体層)
    44b 基部
    44c 内側リップ(シール本体)
    46d 外側リップ(シール本体)

Claims (10)

  1.  内輪と、外輪と、前記内輪の軌道と前記外輪の軌道との間に介在させた転動体と、前記転動体を円周方向で所定間隔に保持する保持器とを具備し、前記内輪と前記外輪との間に密封装置を取り付けたものにおいて、
     前記密封装置は、前記内輪に取り付けた内輪側部材と、前記外輪に取り付けた外輪側部材と、前記内輪側部材と前記外輪側部材との間に介在させたシール本体とからなり、前記内輪側部材の、前記内輪と嵌合する表面に、前記内輪の内径の寸法変化を抑制するための弾性体層が設けてあり、前記シール本体の基部を前記内輪側部材又は前記外輪側部材に固定した、密封装置付き軸受装置。
  2.  前記シール本体の基部を前記外輪側部材に固定し、前記シール本体の先端を前記内輪側部材の表面に弾性的に接触させた請求項1の密封装置付き軸受装置。
  3.  前記シール本体の基部を前記内輪側部材に固定し、前記シール本体の先端を前記外輪側部材の表面に弾性的に接触させた請求項1の密封装置付き軸受装置。
  4.  前記外輪側部材は、前記外輪の端部内周面と嵌合する大径円筒部と、前記大径円筒部と平行な小径円筒部と、前記大径円筒部の外端部と前記小径円筒部の外端部を接続する接続部とからなり、
     前記内輪側部材は、前記内輪のつばの外周面よりも大きな内径を有する円筒形のスリーブと、前記スリーブの外端部から半径方向外方に立ち上がったフランジとからなり、前記スリーブの内周面から前記フランジの表面を経てさらに前記フランジから半径方向に突出して前記シールリップを形成した弾性体層を有する請求項3の密封装置付き軸受装置。
  5.  前記シールリップは軸方向で互いに離間した内側リップと外側リップとからなり、前記両リップ間に外径側に開放した環状溝を形成した、請求項4の密封装置付き軸受装置。
  6.  前記内輪のつばの外周面に円周方向溝を形成し、前記内輪側部材の内径側に位置する弾性体層の内周面に円周方向突起を形成し、前記円周方向溝に前記円周方向突起を係合させた請求項1ないし5のいずれか1項の密封装置付き軸受装置。
  7.  縦断面において、前記内輪側部材の内周面を凸円弧状とし、前記内輪のつばの外周面を凹円弧状とした請求項1ないし5のいずれか1項の密封装置付き軸受装置。
  8.  前記内輪のつばの外周面に円周方向溝を形成し、前記内輪側部材の内端部に内径側を向いた爪を形成し、前記円周方向溝に前記爪を係合させた請求項1ないし5のいずれか1項の密封装置付き軸受装置。
  9.  前記内輪のつばの外周面にローレット加工を施した請求項1ないし5のいずれか1項の密封装置付き軸受装置。
  10.  前記内輪のつばの外周面に軸方向溝を形成し、前記内輪側部材の内周面に軸方向突起を形成し、前記軸方向溝に前記軸方向突起を係合させた請求項1ないし5のいずれか1項の密封装置付き軸受装置。
PCT/JP2014/054220 2013-03-15 2014-02-21 密封装置付き軸受装置 WO2014141859A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201480014170.3A CN105229323A (zh) 2013-03-15 2014-02-21 带密封装置的轴承装置
EP14765599.7A EP2975279A4 (en) 2013-03-15 2014-02-21 BEARING DEVICE WITH SEALING DEVICE
US14/775,130 US20160017926A1 (en) 2013-03-15 2014-02-21 Bearing device with sealing device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013053156A JP6214891B2 (ja) 2013-03-15 2013-03-15 密封装置付き軸受装置
JP2013-053156 2013-03-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014141859A1 true WO2014141859A1 (ja) 2014-09-18

Family

ID=51536534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/054220 WO2014141859A1 (ja) 2013-03-15 2014-02-21 密封装置付き軸受装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160017926A1 (ja)
EP (1) EP2975279A4 (ja)
JP (1) JP6214891B2 (ja)
CN (1) CN105229323A (ja)
WO (1) WO2014141859A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6615537B2 (ja) * 2015-08-28 2019-12-04 Nok株式会社 密封装置
JP6786323B2 (ja) * 2016-09-20 2020-11-18 Ntn株式会社 車軸用軸受装置
JP6895283B2 (ja) * 2017-03-16 2021-06-30 Ntn株式会社 車輪用軸受装置
JP7114239B2 (ja) * 2017-10-30 2022-08-08 ナブテスコ株式会社 シール機構を備える装置
CN111122078A (zh) * 2019-11-22 2020-05-08 河南航天精工制造有限公司 一种孔用钢丝挡圈的弹性试验工装及其芯轴组件

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6347522A (ja) * 1986-08-12 1988-02-29 Koyo Seiko Co Ltd 軸受用シ−ル
JPH08226450A (ja) * 1995-02-23 1996-09-03 Nakanishi Kinzoku Kogyo Kk 軸受用シールおよびその製造方法
JPH0968232A (ja) 1995-08-30 1997-03-11 Ntn Corp 軸受密封装置
JP2001215132A (ja) * 2000-02-01 2001-08-10 Ntn Corp 車輪用軸受
JP2003202027A (ja) * 2002-01-09 2003-07-18 Nsk Ltd 密封装置付転がり軸受
JP2008240733A (ja) * 2008-04-21 2008-10-09 Uchiyama Mfg Corp ウォータポンプ軸受
WO2009144785A1 (ja) * 2008-05-27 2009-12-03 日本精工株式会社 転がり軸受
JP2010174979A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Jtekt Corp 転がり軸受
JP2010242909A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Jtekt Corp 密封装置、及びこれを用いた転がり軸受装置
JP2012056527A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Ntn Corp 車輪用軸受装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6140616Y2 (ja) * 1979-03-27 1986-11-19
US5129744A (en) * 1991-06-17 1992-07-14 The Timken Company Two component bearing seal with bumpers
JP2001116055A (ja) * 1998-09-30 2001-04-27 Ntn Corp 複列円すいころ軸受
DE10056175A1 (de) * 1999-11-17 2001-06-13 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Wheel Bearing and Sealing Davice Therefor
EP1128655B1 (en) * 2000-02-21 2006-12-06 Hewlett-Packard Company, A Delaware Corporation Framing aid for a document capture device
US6471211B1 (en) * 2000-08-28 2002-10-29 Brenco, Incorporated Seal assembly
JP2003166553A (ja) * 2001-11-30 2003-06-13 Nsk Ltd 転がり軸受
JP2005188556A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Nsk Ltd 車輪用転がり軸受
JP4830949B2 (ja) * 2007-04-04 2011-12-07 日本精工株式会社 軸受ユニット用密封装置、及び車輪支持用軸受ユニット
JP2008275018A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Nsk Ltd 転がり軸受のスリンガ構造スリンガ構造を有する密封機構密封機構を備えた転がり軸受
JP2009030620A (ja) * 2007-07-24 2009-02-12 Nok Corp 密封装置
JP2009197962A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Nsk Ltd 軸受ユニット
JP2010002009A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Nsk Ltd 転動装置
JP5252489B2 (ja) * 2008-07-18 2013-07-31 Ntn株式会社 駆動輪支持装置
JP2010180983A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Jtekt Corp 密封構造および軸受装置
JP2011133050A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Nsk Ltd 転がり軸受
DE102011077536A1 (de) * 2011-06-15 2012-12-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Statische Abdichtung mit Verfahren zur Abdichtung
JP5733080B2 (ja) * 2011-07-27 2015-06-10 株式会社ジェイテクト 転がり軸受

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6347522A (ja) * 1986-08-12 1988-02-29 Koyo Seiko Co Ltd 軸受用シ−ル
JPH08226450A (ja) * 1995-02-23 1996-09-03 Nakanishi Kinzoku Kogyo Kk 軸受用シールおよびその製造方法
JPH0968232A (ja) 1995-08-30 1997-03-11 Ntn Corp 軸受密封装置
JP2001215132A (ja) * 2000-02-01 2001-08-10 Ntn Corp 車輪用軸受
JP2003202027A (ja) * 2002-01-09 2003-07-18 Nsk Ltd 密封装置付転がり軸受
JP2008240733A (ja) * 2008-04-21 2008-10-09 Uchiyama Mfg Corp ウォータポンプ軸受
WO2009144785A1 (ja) * 2008-05-27 2009-12-03 日本精工株式会社 転がり軸受
JP2010174979A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Jtekt Corp 転がり軸受
JP2010242909A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Jtekt Corp 密封装置、及びこれを用いた転がり軸受装置
JP2012056527A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Ntn Corp 車輪用軸受装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2975279A4

Also Published As

Publication number Publication date
US20160017926A1 (en) 2016-01-21
CN105229323A (zh) 2016-01-06
JP2014178006A (ja) 2014-09-25
EP2975279A4 (en) 2016-10-12
JP6214891B2 (ja) 2017-10-18
EP2975279A1 (en) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014141859A1 (ja) 密封装置付き軸受装置
JP2007177814A (ja) 密封装置、及びこれを用いた転がり軸受装置
JP2012097817A (ja) 車輪用軸受装置
US9475343B2 (en) Wheel bearing device
WO2018051927A1 (ja) 車輪用軸受装置
JP5180561B2 (ja) 密封装置、転がり軸受および車輪用転がり軸受
WO2016125516A1 (ja) 鉄道車両用軸受装置
JP2018054095A (ja) 密封装置
JP4973285B2 (ja) 車輪支持用軸受ユニット
JP2007187218A (ja) 車輪用軸受装置
JP6084457B2 (ja) 密封装置
JP2012117628A (ja) 密封装置および転がり軸受
JP2015227673A (ja) 車輪用軸受装置
JP6540433B2 (ja) 密封装置及び密封装置付ハブユニット軸受
JP2008267431A (ja) 複列円すいころ軸受装置
JP2008075677A (ja) 密封装置と密封装置を備えた車輪支持用ハブユニット
JP2017067103A (ja) 車輪用軸受装置
JP2015075218A (ja) 密封装置付き転がり軸受
JP6629802B2 (ja) 車輪用軸受装置
JP5293420B2 (ja) 密封装置
WO2017217172A1 (ja) 軸受装置
JP5564180B2 (ja) 密封装置、転がり軸受および車輪用転がり軸受
JP4260935B2 (ja) 鉄道車両用軸受装置
JP6396681B2 (ja) 車輪用軸受装置
JP2015068350A (ja) 車輪用軸受シール

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480014170.3

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14765599

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014765599

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014765599

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14775130

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE