(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受の内輪に隣接してこの内輪と共に回転する後ろ蓋の外周にスリーブを設け、このスリーブは軸受遠方側の端部から軸受側へコ字状に折り返された折返しリング部を外周に有するものとし、前記後ろ蓋の内輪密着面における外径部、および内周面の内輪側端の付近に環状溝を設け、各環状溝にＯリングを装着し、内輪および後ろ蓋の面取部により、これら内輪および後ろ蓋とＯリングと車軸との間の空間で形成されるグリース溜まりを設け、前記軸受の外輪に前記スリーブの外周へ延びるシール外環を設け、このシール外環の内周に、先端が前記スリーブの外径面に近接するシール環と、弾性シールとを軸受側からこの順に並べて設け、この弾性シールに、内径側へ延びて先端が前記スリーブの外径面に軽接触する第１のリップと、外径側へ延びて先端が前記スリーブの折返しリング部の内径面に近接する第２のリップとを設けた軸受密封装置。
【請求項２】
前記第１のリップを前記弾性シールに２枚以上並べて設けた請求項１記載の軸受密封装置。
【請求項３】
前記シール外環の先端が遊嵌してラビリンスシールを構成する環状溝を前記後ろ蓋に設けた請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。
【請求項４】
前記後ろ蓋の外周面における周方向の一部に切欠を設け、この切欠に嵌まる回り止め用の折曲片を前記スリーブの軸受側縁に設けた請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。
【請求項５】
前記軸受が鉄道車両車軸用軸受ユニットにおける車軸軸受である請求項１または請求項２記載の軸受密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両の軸受ユニットなどにおける軸受密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の車軸用軸受では、グリース潤滑の軸受密封装置として、図８に示す構成が一般に採られている。同図は、軸受５０の後ろ蓋５３側の密封装置を示し、軸受外輪５２に設けられたシール外環５４にラビリンスシール用のシール環５５と接触シール用の弾性シール５６とが取付けられている。弾性シール５６は、コイルスプリング５９の入った主リップ５７と、補助リップ５８とを有し、主リップ５７でグリース洩れを防止すると共に、補助リップ５８で防塵，防水効果を持たせている。シール外環５４の先端は、後ろ蓋５３に設けられた環状溝６０に遊嵌してラビリンスシールを構成する。
なお、軸受５０の前側には油切り（図示せず）が配置されるが、この油切りと軸受５０の間にも、図８に示す例と同様な密封装置が用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
主リップ５７は、スプリング５９を装着して長期使用での締め代の確保を図っているが、このためにシール発熱が大きくなり、軸受の温度上昇大の原因となっている。軸受の温度上昇は、潤滑剤の寿命を短くし、あるいは軸受の異常検知を困難にすることが懸念される。高速車両においては、この傾向は強くなり、低発熱シールが望まれる。
また、スプリング５９による締め付けは、主リップ５７の摺動部摩耗の原因となり、一定期間使用後に再度クロムメッキ処理を施すなどの修理が必要であり、メンテナンスのコストアップを招くことにもなっていた。
【０００４】
この発明の目的は、発熱を抑制しながら、長期使用の間のグリース洩れ防止の確実、および防塵，防水性の確保が図れる軸受密封装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の軸受密封装置は、軸受の内輪に隣接してこの内輪と共に回転する後ろ蓋の外周にスリーブを設け、このスリーブは軸受遠方側の端部に、軸受側へコ字状に折り返された折返しリング部を外周に有するものとする。前記後ろ蓋の内輪密着面における外径部、および内周面の内輪側端の付近に環状溝を設け、各環状溝にＯリングを装着し、内輪および後ろ蓋の面取部により、これら内輪および後ろ蓋とＯリングと車軸との間の空間で形成されるグリース溜まりを設ける。軸受外輪にはスリーブの外周へ延びるシール外環を設け、このシール外環の内周に、先端がスリーブの外径面に近接するシール環と、弾性シールとを軸受側からこの順に並べて設ける。この弾性シールに、内径側へ延びて先端が前記スリーブの外径面に軽接触する第１のリップと、外径側へ延びて先端が前記スリーブの折返しリング部の内径面に近接する第２のリップとを設ける。
この構成によれば、グリース洩れは、シール環とスリーブの間のラビリンスシールと、スリーブ外周面に軽接触する第１のリップによって防止される。防塵，防水性は、スリーブの折返しリング部の内径面と第２のリップとの間に形成されるラビリンスシールで確保される。このように、軽接触とラビリンスによってシール効果を持たせているため、発熱が小さく、シールリップ摺動面の摩耗も少ない。第２のリップは、外径側へ延びてスリーブの折返しリング部の内径面に近接するものであるため、長期使用による弾性シールの劣化等によるシール性能への影響が小さく、長期間に渡って防塵，防水性能が維持される。
また、前記のように、後ろ蓋の内輪密着面における外径部環状溝を設け、この環状溝にＯリングを装着したため、軸受内輪と後ろ蓋との密着面で発生する摩耗粉が軸受の軌道面に侵入するのを防止することができる。また、内輪および後ろ蓋の面取部により、これら内輪および後ろ蓋とＯリングと車軸との間にグリース溜まりを設けたため、このグリース溜まりに密着面専用としてグリースを封入することで、フレッティングの発生が減少して、密着面の摩耗が減少し、この相乗効果により、軸受軌道面への摩耗粉の侵入防止効果が高められる。
【０００６】
前記構成において、第１のリップは弾性シールに２枚以上並べて設けても良く、これによりグリース洩れ防止の確実が図れる。
また、前記後ろ蓋に、前記シール外環の先端が遊嵌してラビリンスシールを構成する環状溝を設けてもよく、これにより防塵，耐水性がさらに向上する。
【０００７】
また、前記構成において、スリーブの取付け構造は圧入が一般的であるが、後ろ蓋の外周面における周方向の一部に切欠を設け、この切欠に嵌まる回り止め用の折曲片をスリーブの軸受側縁に設けてもよい。
このように構成することで、過酷な条件で軸受が運転されても、後ろ蓋に対するスリーブの回転を確実に防止できる。
【０００８】
前記構成において、軸受が鉄道車両車軸用軸受ユニットにおける車軸軸受であっても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の基礎となる提案例を図１に基づいて説明する。図１（Ａ）はこの軸受密封装置を備えた鉄道車両車軸用軸受ユニットの断面図である。同軸受ユニットは、主に軸受１とその内輪４の両側に各々接して設けられた付属部品である油切り２および後ろ蓋３とで構成される。軸受１は、ころ軸受、詳しくは複列の円すいころ軸受からなり、各列のころ６，６に対して設けた分割形の内輪４，４と、一体型の外輪５と、ころ６，６と、保持器７と、前記両内輪４，４間に設けられた内輪間座８とで構成される。軸受１の内外輪４，５は軸受鋼製のものであり、油切り２および後ろ蓋３は焼ならしを施した炭素鋼製のものである。
後ろ蓋３は、車軸に軸受１よりも中央側で取付けられており、後ろ蓋３と軸受１の間に軸受密封装置が構成される。油切り２は、車軸に軸受１よりも軸端側に取付けられて弾性シール１１を摺接させるものであり、油切り２と軸受１の間にも、後ろ蓋３側と同様な構成の軸受密封装置が設けられる。ここでは、後ろ蓋３側の軸受密封装置だけを説明し、油切り２側については説明を省略する。
【００１０】
図１（Ｂ）に拡大して示すように、後ろ蓋３の外径面は、軸受１との隣接部が内輪４の鍔径よりも若干小径の小径部３ａとなり、小径部３ａから段差面３ｃを介して大径部３ｂに続いている。この後ろ蓋３の小径部３ａの外周に、外周面がシールリップ摺接面となるスリーブ１２が設けられている。スリーブ１２は、軸受１に対する遠方側の端部に、軸受１側へ断面コ字状に折り返された折返しリング部１２ａが形成されており、後ろ蓋３に圧入によって取付けられる。折返しリング部１２ａと、後ろ蓋３の段差面３ｃとの間には２mm程度の隙間Ｇを与え、この隙間Ｇによってスリーブ１２の取外しを容易としている。
【００１１】
軸受１の外輪５には、スリーブ１２の外周へ延びるシール外環１３が取付けてある。シール外環１３は、３段の段付き円筒状に形成され、最大径部分が外輪５の内径面に圧入によって取付けられ、最小径部分の先端が後ろ蓋３の段差面３ｃに設けられた環状溝１５に遊嵌してラビリンスシールを構成している。
シール外環１３の中間径部分の内周には、断面Ｌ字形の金属板製のシール環１４がその外周の円筒面部分で嵌合して取付けられ、この円筒面部分の内周に弾性シール１１が嵌合状態に取付けられている。シール環１４の平板部分は、先端がスリーブ１２の外径面に近接してラビリンスシールを構成する。弾性シール１１は、芯金とゴムまたは合成樹脂等の弾性体とを一体化させたものであり、シール環１４の平面部分よりも軸受５に対して遠方に配置される。
弾性シール１１の弾性体部分には、各々軸受１側へ斜め内径側に延びて先端がスリーブ１２の外径面に軽接触する２枚の第１のリップ１１ａ，１１ｂが並べて設けられ、かつ軸受１に対する遠方側で斜め外径側へ延びて先端がスリーブ１２の折返しリング部１２ａの内径面に近接する第２のリップ１１ｃが設けられている。
【００１２】
この構成の軸受密封装置によると、軸受１内のグリース等の潤滑油は、シール環１４とスリーブ１２の間で構成されるラビリンスシールと、スリーブ１２の外周面に軽接触する２枚の第１のリップ１１ａ，１１ｂにより洩れ防止される。これらリップ１１ａ，１１ｂはスリーブ１２の外周面に軽接触させてあるので、発熱を低く抑えることができ、またシール摺接面の摩耗も生じ難い。したがって、従来行われていたスリーブ１２のシール摺動面の硬化処理（例えば硬質クロムめっき処理等）が不要となり、一定期間使用後の点検において、再めっき処理等を施すことも不要となる。例えば、摩耗に対してはスリーブ１２の交換で対処でき、メンテナンスのコストを低減できる。また、発熱が小さいことから、軸受の異常予知の障害とならず、異常予知が容易になる。第１のリップ１１ａ，１１ｂは、いずれか１枚であっても良いが、このように少なくとも２枚設けることで、グリース洩れ防止が一層確実となる。
外部からの侵入に対する防塵，防水性は、スリーブ１２の折返しリング部１２ａと第２のリップ１１ｃとで構成されるラビリンスシールと、後ろ蓋３とシール外環１３とで構成されるラビリンスシールとにより確保される。第２のリップ１１ｃは非接触であるため、発熱や摩耗の問題がない。
このように、軽接触とラビリンスによってシール効果を持たせ、発熱および摩耗の抑制が図られる。
【００１３】
図２は他の提案例を示す。この例は、図１の例において、後ろ蓋３の内輪側縁で外周面における周方向の一部に切欠１６を設け、この切欠１６に嵌まる回り止め用の折曲片１２ｂをスリーブ１２の軸受側縁に設けたものである。その他の構成は図１の例と同様である。
このように折曲片１２ｂを後ろ蓋３の切欠１６に嵌めることにより、過酷な条件で軸受１が運転されても、後ろ蓋３に対してスリーブ１２が回転するのを確実に防止できる。
【００１４】
図３は、この発明の第１の実施形態を示し、図１の提案例において、軸受内輪４と後ろ蓋３との密着面で発生する摩耗粉が軸受１の軌道面に侵入するのを防止する対策を施したものである。すなわち、この例では、後ろ蓋３の内輪密着面における外径部、および内周面の内輪側端の付近に環状溝１７，１９を設け、各環状溝１７，１９にＯリング１８，２０を装着してある。
このように構成することにより、軸受内輪４と後ろ蓋３との密着面で摩耗粉が発生しても、その摩耗粉が軸受１の軌道面に侵入するのを防止できる。また、内輪４および後ろ蓋３の面取部により、これら内輪４および後ろ蓋３とＯリング２０と車軸との間に空間ができ、密着面専用のグリース溜まり２２が形成される。このように密着面専用のグリースを封入することにより、フレッティングの発生が減少して、密着面の摩耗が減少し、この相乗効果により、軸受軌道面への摩耗粉の侵入防止効果が高められる。
【００１５】
【補正の内容】
図４ないし図６は、各々図１の提案例において、内輪間座８に封入されたグリースなどの潤滑剤を内外輪４，５の軌道面に効果的に供給する対策を施した例を示す。
図４の例では、内輪間座８の外周面に歯車の歯形に似た複数の溝２３を形成し、内輪間座８が回転するのに伴い前記溝２３から図４（Ａ）に矢印Ａで示すように潤滑剤を飛散させて、内外輪４，５の軌道面に供給するようにしている。
【００１６】
図５の例では、内輪間座８の外周面にその外周面に沿う断面Ｖ字状の環状溝２４を形成し、内輪間座８が回転するのに伴い前記環状溝２４から同図に矢印Ｂで示すように潤滑剤３０を飛散させて、内外輪４，５の軌道面に供給するようにしている。
【００１７】
図６の例では、内輪間座８の内径面に円周溝からなる潤滑剤溜まり２５を形成すると共に、この潤滑剤溜まり２５から内輪間座８の外周面に連通する潤滑剤供給孔２６を設けている。この潤滑剤溜まり２５に封入した潤滑剤は、軸受の回転に伴う遠心力で、潤滑剤供給孔２６から飛散して内外輪４，５の軌道面に供給される。
【００１８】
図７は、図１の提案例において、内輪４の内径側から内輪４の大鍔面へ潤滑剤を供給する対策を施した例を示す。すなわち、この例では、内輪４の内径面の両側部に円周溝状の潤滑剤溜まり２６を形成すると共に、この溜まり２６から内輪４の大鍔面４ａに連通する潤滑剤供給孔２７を設けている。潤滑剤溜まり２６内に封入された潤滑剤は、内輪４の回転に伴い、遠心力によって潤滑剤供給孔２７から内輪４の大鍔面４ａに供給される。この場合、滑り接触面となる内輪大鍔面４ａに潤滑剤が供給され易くなるため、内輪大鍔部の焼付防止を図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明の軸受密封装置は、第１および第２のリップによる軽接触およびラビリンスによってシール効果を持たせているため、発熱が小さく、スリーブの摺動面の摩耗も少ない。しかも、第１のリップはスリーブの外径面に接触させ、第２のリップはスリーブの折返しリング部の内径面に近接するものとしたため、長期使用の間の弾性シール劣化等の影響が小さく、グリース洩れ防止の確実、および防塵，防水性の確保が図れる。
また、後ろ蓋の内輪密着面における外径部環状溝を設け、この環状溝にＯリングを装着したため、軸受内輪と後ろ蓋との密着面で発生する摩耗粉が軸受の軌道面に侵入するのを防止することができる。さらに、内輪および後ろ蓋の面取部により、これら内輪および後ろ蓋とＯリングと車軸との間にグリース溜まりを設けたため、フレッティングの発生が減少して、密着面の摩耗が減少し、この相乗効果により、軸受軌道面への摩耗粉の侵入防止効果が高められる。
第１のリップを２枚以上並べて設けた場合は、軽接触としながら、高いグリース洩れ防止効果が得られる。
後ろ蓋に、シール外環の先端を遊嵌させる環状溝を設けた場合は、そのラビリンスシールにより防塵，防水性が一層向上する。
後ろ蓋に切欠を設けてスリーブの折曲片を嵌め込むようにした場合は、過酷な条件で軸受が運転されても、スリーブが後ろ蓋に対して回転することを防止できる。
前記軸受が鉄道車両車軸用軸受ユニットにおける車軸軸受である場合には、高速車両などの軸受ユニットに対しても十分対応して発熱を低く抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）はこの発明の基礎となる提案例に係る軸受密封装置を備えた軸受ユニットの断面図、（Ｂ）はその一部の拡大断面図である。
【図２】  他の提案例に係る軸受密封装置を備えた軸受ユニットの一部を示す拡大断面図である。
【図３】  この発明の一実施形態にかかる軸受ユニットにおける内輪と後ろ蓋の接触面での摩耗粉対策例を示す断面図である。
【図４】  （Ａ）は図１の軸受ユニットにおける内輪間座の潤滑剤供給対策例を示す部分正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図５】  同軸受ユニットにおける内輪間座の潤滑剤供給対策例の他の例を示す断面図である。
【図６】  同軸受ユニットにおける内輪間座の潤滑剤供給対策例のさらに他の例を示す断面図である。
【図７】  同軸受ユニットにおける内輪内径部から内輪軌道面への潤滑剤供給対策例を示す断面図である。
【図８】  従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…軸受、２…油切り、３…後ろ蓋、４…内輪、５…外輪、１１…弾性シール、１１ａ，１１ｂ…第１のリップ、１１ｃ…第２のリップ、１２…スリーブ、１２ａ…折返しリング部、１２ｂ…折曲片、１３…シール外環、１４…シール環、１５…環状溝、１６…切欠
【図１】
0003636786.tif 000002
【図２】
0003636786.tif 000003
【図３】
0003636786.tif 000004
【図４】
0003636786.tif 000005
【図５】
0003636786.tif 000006
【図６】
0003636786.tif 000007
【図７】
0003636786.tif 000008
【図８】
0003636786.tif 000009