(57)【要約】【課題】オイルシールを有する密封装置の脱着を容易とし転がり軸受及び鉄道車両車軸用軸受を提供する。【解決手段】外輪の開口部を密封装置にて密封される転がり軸受である。密封装置は、外輪の開口端部に内嵌される装着用短筒部を有するシールケースと、シールケース内に収納されるオイルシールとを備える。シールケースの装着用短筒部の外径面に少なくとも１個の突起爪部を設ける。外輪の軸方向開口端部に径方向貫通孔を設ける。シールケースの装着用短筒部を外輪の開口端部に内嵌させた状態で、外輪の径方向貫通孔にシールケースの突起爪部が係合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介在される転動体と、前記転動体を円周方向所定間隔に保持する保持器とを備え、外輪の開口部を密封装置にて密封される転がり軸受であって、
前記密封装置は、外輪の開口端部に内嵌される装着用短筒部を有するシールケースと、このシールケース内に収納されるオイルシールとを備え、前記シールケースの装着用短筒部の外径面に少なくとも１個の突起爪部を設けるとともに、外輪の軸方向開口端部に径方向貫通孔を設け、シールケースの装着用短筒部を外輪の開口端部に内嵌させた状態で、外輪の径方向貫通孔にシールケースの突起爪部が係合することを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
シールケースの装着用短筒部の外径面には外径側に膨出する周方向ビード部を設けないことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
シールケースの装着用短筒部の外径面と外輪の軸方向開口端部の内径面との間において、径方向貫通孔を密封するシール部材を配設することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
外輪の外径側からの前記径方向貫通孔への取り外し工具による前記突起爪部の押圧力付与によって、突起爪部の径方向貫通孔への係合が解除されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項５】
シールケースの材質を、鋼板製としたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項６】
シールケースの材質を、樹脂製としたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項７】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の転がり軸受が用いられる鉄道車両車軸用軸受であって、内輪を一対有し、転動体として円すいころを用い、一対の内輪の一方の軸端側に油切りが配設されるとともに、一対の内輪の他方の軸端側に後蓋が配設されることを特徴とする鉄道車両車軸用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受及び鉄道車両用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用軸受は、図５に示すように、外輪１と、一対の内輪２、２と、複列をなす転動体としての円すいころ３と、各列の円すいころ３を円周方向で所定の間隔に保持する保持器４と、外輪１の両端に取り付けられる密封装置Ｓとを主要な構成要素として備える。
【０００３】
外輪１は、図示しない軸箱に組み込まれ、一対の内輪２，２は車軸５の軸端部に嵌合される。一対の内輪２、２を挟んで、車軸５の一端側には油切り６が配設され、その反対側（他端側）には後蓋７が配設されている。
【０００４】
密封装置Ｓは、シールケース１０とこのシールケース１０に収納状となるオイルシール１１とで構成される。シールケース１０は金属製で、この図例では、大径部１０ａと中径部１０ｂと小径部１０ｃの三段円筒形状をなす。このうち、大径部１０ａは外輪１の内周に例えば圧入を伴って嵌合固定され、これにより密封装置Ｓが外輪１に固定されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、圧入を伴っての嵌合固定では、メンテナンス時等における取り外し作業（引き抜き作業）を行う場合、比較的大きな引き抜き力を必要とし、油圧プレス機等を用いる必要があり、引き抜き工数が多く作業性に劣るものであった。しかも、オイルシールの嵌合部位における外輪の肉厚は比較的薄いものであり、そのため、オイルシールの嵌合によって外輪が変形するおそれもあった。
【０００６】
このため、従来には、図６に示すように、外輪１のカウンターボア１４の奥部に環状溝１２を形成するとともに、図７に示すように、シールケース１０の大径部１０ａの端部外径部にビード部１３を形成し、ビード部（膨出部）１３を環状溝１２に係合させるものが提案されている（特許文献１）。これによって、シールケース１０の外輪に安定して装着することが可能となり、しかもシールケース１０の外輪への嵌合力を小さくすることが可能となった。
【０００７】
ところで、この特許文献１に記載のものでは、環状溝１２の継手開口側の壁面１２ａを、奥側に向かって開いた形状の傾斜面とされ、また、シールケース１０の大径部１０ａのビード部１３の立ち上がり部を大径部開口端に向かって開いた形状の傾斜面１３ａとされている。
【０００８】
このため、シールケース１０を外輪から抜き出す際には、奥側に向かって開いた形状の傾斜面同士の摺接となって、シールケース１０の大径部１０ａの外周部が削り取られることなくシールケース１０を外輪から抜き出すことができる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平５−２２８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１に記載されている係合構造では、外輪側の傾斜面の傾斜角度とシールケース側の傾斜面の傾斜角度によって、抜き出すことがないが軸方向にずれたりする。このため、これらの角度設定が容易でない。しかも、シールケース１０を外輪１から抜き出す場合、ビード部１３が外輪１側の傾斜面を越える必要がある。しかしながら、ビード部１３として比較的肉厚に形成され、シールケース１０の大径部の全周をこのビード部１３の肉厚に応じて変形（縮径）させる必要があり、その引き抜き作業が容易ではなく、しかも、このシールケース１０の変形にて、外輪１の嵌合部位が疵付くおそれもあった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、オイルシールを有する密封装置の脱着を容易とする転がり軸受及び鉄道車両車軸用軸受を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の転がり軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介在される転動体と、前記転動体を円周方向所定間隔に保持する保持器とを備え、外輪の開口部を密封装置にて密封される転がり軸受であって、前記密封装置は、外輪の開口端部に内嵌される装着用短筒部を有するシールケースと、このシールケース内に収納されるオイルシールとを備え、前記シールケースの装着用短筒部の外径面に少なくとも１個の突起爪部を設けるとともに、外輪の軸方向開口端部に径方向貫通孔を設け、シールケースの装着用短筒部を外輪の開口端部に内嵌させた状態で、外輪の径方向貫通孔にシールケースの突起爪部が係合するものである。
【００１３】
本発明の転がり軸受によれば、シールケースの装着用短筒部を外輪の開口端部に内嵌させれば、外輪の径方向貫通孔にシールケースの突起爪部が係合するので、シールケースを外輪に固定することができる。また、取付状態からは、突起爪部の径方向貫通孔への係合を解除すれば、シールケースを外輪から取り外すことができる。この場合、シールケースの変形部位としては、突起爪部自体乃至突起爪部近傍であり、シールケースの装着用短筒部の全周を変形させることなく、シールケースを外輪から取り外すことができる。
【００１４】
このため、転がり軸受では、大きく変形させることなく、簡単な作業で、脱着作業を行うことができる。
【００１５】
また、シールケースの固定状態（装着状態）では、外輪の径方向貫通孔にシールケースの突起爪部が係合しているので、シールケースの装着用短筒部と外輪との締め代としては、軽度なしまり嵌め乃至すきま嵌めとすることができる。
【００１６】
シールケースの装着用短筒部の外径面には外径側に膨出する周方向ビード部を設けないように設定できる。このように設定すれば、シールケースの脱着時のシールケースの変形量及び変形部位を少なくでき、脱着時の作業性の向上を図ることができる。
【００１７】
シールケースの装着用短筒部の外径面と外輪の軸方向開口端部の内径面との間において、径方向貫通孔を密封するシール部材を配設するのが好ましい。このようにシール部材を設けることによって、径方向貫通孔を介した軸受内部に潤滑剤等の外部への流出、径方向貫通孔を介した外部からの異物の軸受内部への浸入を防止できる。
【００１８】
外輪の外径側からの前記径方向貫通孔への取り外し工具による前記突起爪部への押圧力付与によって、突起爪部の径方向貫通孔への係合が解除されるものであってもよい。このように設定することによって、シールケースの取り外しが容易となる。すなわち、取り外し工具を用いて、径方向貫通孔を介して、軸受外部から突起爪部の押圧力を付与すれば、簡単に突起爪部の径方向貫通孔への係合が解除され、このように解除されれば、シールケースを外輪から簡単に引き抜くことができる。
【００１９】
シールケースの材質を、鋼板製又は樹脂製とすることができる。鋼板製としては、冷間圧延鋼板、熱間圧延軟鋼板、高張力鋼板、ステンレス鋼板、黄銅板等を用いることがきる。また、樹脂製としては、PAやPPSのような熱可塑性樹脂等を用いることができる。
【００２０】
本発明の鉄道車両車軸用軸受は、前記転がり軸受が用いられる鉄道車両車軸用軸受であって、内輪を一対有し、転動体として円すいころを用い、一対の内輪の一方の軸端側に油切りが配設されるとともに、一対の内輪の他方の軸端側に後蓋が配設されるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の転がり軸受では、大きく変形させることなく、簡単な作業で、脱着作業を行うことができ、分解・組み立て作業を行うメンテナンス作業の容易化を図ることができる。また、シールケースと外輪とを軽度なしまり嵌め乃至すきま嵌めとすることができるので、嵌合に要する荷重が軽減され、シールケースに、金属に対して強度が劣る樹脂材料に適用が可能となり、コスト低減乃至軽量化を図ることができる。さらに、シールケースの嵌合による外輪の変形もなくなり、このような変形防止のための逃がし加工を行う必要が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の転がり軸受の密封装置の要部拡大断面図である。
【図２】本発明の転がり軸受の外輪と密封装置のシールケースとを示す簡略斜視図である。
【図３】外輪に密封装置が装着された状態の断面図である。
【図４】本発明の鉄道車両車軸用軸受の断面図である。
【図５】従来の鉄道車両車軸用軸受の断面図である。
【図６】従来の転がり軸受の外輪の端部拡大断面図である。
【図７】従来の転がり軸受に付設される密封装置のシールケースの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本発明に係る転がり軸受の密封装置の要部拡大断面図を示している。この転がり軸受は、例えば、図４に示す鉄道車両車軸用軸受に用いるものである。鉄道車両車軸用軸受は、車軸２０の小径端部２０ａに装着されるものであって、外輪２１と、一対の内輪２２、２２と、複数の転動体２３を主要な構成要素としている。外輪２１は内周に二列の軌道２１ａ、２１ａを形成した複列外輪である。各内輪２２，２２は外周に軌道２２ａ、２２ａが形成してある。外輪２１の軌道２１ａと内輪２２の軌道２２ａとの間に二列の転動体２３（本実施形態では円すいころ）を転動自在に介在させている。なお、各列の円すいころ２３は保持器２４によって円周方向に所定の間隔に保持される。
【００２４】
外輪２１は軸箱（図示省略）に固定され、その軸箱は台枠等に固定される。一対の内輪２２、２２の一方の軸端側に油切り２５が配設されるとともに、一対の内輪２２，２２の他方の軸端側に後蓋２６が配設されている。また、一対の内輪２２間には内輪間座２７を介在させている。一対の内輪２２，２２と内輪間座２７と油切り２５と後蓋２６とが車軸２０の小径端部２０ａに外嵌固定されて、これらで一方の軌道輪３０ａを構成し、外輪２１にて他方の軌道輪３０ｂを構成している。
【００２５】
油切り２５は、肉厚短円筒体の本体部２５ａと、この本体部２５ａの軸方向外端部に設けられる外鍔部２５ｂを有するリング体からなる。また、本体部２５ａの外径面の軸方向内端部には、軸方向外方から軸方向内方に向かって縮径する面取部２５ｃが設けられている。このため、本体部２５ａは、面取部２５ｃから外鍔部２５ｂまでの外径面が、後述すする密封装置Ｓのシール面２５ｄを構成する。この油切り２５は、その内端面２８が、内輪２２の大径側端面２２ｂに当接している。
【００２６】
また、後蓋２６は、外径面の軸方向内端部側に周方向切欠部３１が形成された短筒体の本体部２６ａと、この本体部２６ａの軸方向内端部に設けられる内鍔部２６ｂとを有するリング体からなる。周方向切欠部３１の軸方向開口端部には、軸方向外方から軸方向内方に向かって縮径する面取部３１ａが設けられている。本体部２６ａの周方向切欠部３１は、面取部３１ａから周方向切欠部３１の端面３１ｂまでの切欠周面が、後述する密封装置Ｓのシール面３１ｃを構成する。この後蓋２６は、その内端面２９が、内輪２２の大径側端面２２ｂに当接している。
【００２７】
外輪２１の軸方向両端部は密封装置Ｓ、Ｓを配置している。この密封装置Ｓは、図１に示すように、外輪２１に設けられたシールケース３２と、このシールケース３２に取付けられるシールド３３と、接触シール用のオイルシール３４とを備えている。
【００２８】
シールケース３２は、大径部３２ａと中径部３２ｂと小径部３２ｃとを有する段付き円筒形状体からなる。このため、大径部３２ａと中径部３２ｂとの間に段付き部３２ｄが設けられ、中径部３２ｂと小径部３２ｃとの間に段付き部３２ｅが設けられる。そして、大径部３２ａが外輪２１の端部に設けられた周方向切欠部２１ｂに嵌入され、中径部３２ｂにシールド３３およびオイルシール３４が収納されている。
【００２９】
図１は、後蓋２６側の密封装置Ｓを示している。この場合、オイルシール３４は、後蓋２６のシール面３１ｃに摺接する接触シールである。オイルシール３４は種々の構造のものが知られており、それらの中から適宜選択して採用することができる。図例のオイルシール３４は、金属環３５とシール部材３６とから構成されており、金属環３５をシールケース３２の小径部３２ｃから半径方向に立ち上がった段付き部３２ｅに当てて位置決めしてある。
【００３０】
シールケース３２の材質を、鋼板製又は樹脂製とすることができる。鋼板製としては、冷間圧延鋼板、熱間圧延軟鋼板、高張力鋼板、ステンレス鋼板、黄銅板等を用いることがきる。また、樹脂製としては、PAやPPSのような熱可塑性樹脂等を用いることがきる。
【００３１】
シール部材３６は、金属環３５に焼き付けたゴム製のシール本体３８と、ガータスプリング３７とで構成されている。シール本体３８は、外周にガータスプリング３７を装着した第１摺接部（第１シールリップ）４２ａと、第１シールリップ４２ａの外側に位置する第２摺接部（第２シールリップ）４２ｂとを備えており、第１シールリップ４２ａおよび第２シールリップ４２ｂが後蓋２６のシール面３１ｃに摺接する。
【００３２】
シールケース３２の大径部３２ａには、少なくとも１個の突起爪部４５が設けられている。また、外輪２１の軸方向端部（後蓋２６側の端部）には、突起爪部４５に対応して、少なくとも１個の径方向孔部４６が設けられている。突起爪部４５としては、図１では、シールケース３２の大径部の外径面から膨出する扁平矩形状のものであり、また、径方向孔部４６を断面矩形状の孔部を採用している。
【００３３】
この場合、図１に示すように、シールケース３２の大径部３２ａを外輪２１の軸方向端部、つまり周方向切欠部２１ｂに嵌入させた場合、突起爪部４５が径方向孔部４６に係合する。ところで、係合させる場合、シールケース３２の大径部３２ａを外輪２１の軸方向端部に、軸方向外方から挿入していくことになるが、この際、扁平矩形状のものでは、突起爪部４５が設けられている大径部３２ａの周方向一部が内径方向に縮径する弾性変形し、突起爪部４５が径方向孔部４６に対応すれば、大径部３２ａが元の状態に戻り、突起爪部４５が径方向孔部４６に係合する。
【００３４】
図１では、突起爪部４５を扁平矩形状のものとし、径方向孔部４６を断面矩形状の孔部としているので、突起爪部４５は、径方向孔部４６の内部側開口部の軸受軸方向端部に係合している。このため、係合性を考慮すれば、突起爪部４５の軸受外部側の端面４５ａと径方向孔部４６の軸受外部側の端面４６ａとは、それぞれ軸受軸心と直交する平面状とするのが好ましい。また、シールケース３２の挿入性を考慮すれば、突起爪部４５の軸受内部側の端面を、仮想線で示すように、テーパ面４５ｂとするのが好ましい。
【００３５】
この突起爪部４５としては、起立片等のフック形状のものであってもよい。突起爪部４５のみが内径方向に縮径する弾性変形するようなものであってもよい。この場合、突起爪部４５が径方向孔部４６に対応すれば、突起爪部４５が元の状態に戻り、突起爪部４５が径方向孔部４６に係合する。この場合の起立片としては、軸受奥側から軸受外部側に向かって外径側に拡大するように傾斜するのが好ましい。このように設定することによって、シールケース３２の挿入性に優れ、また、係合した状態が安定する。
【００３６】
また、外輪２１の軸方向端部に径方向孔部４６が設けられているので、シールケース３２の装着用短筒部（大径部３２ａ）の外径面３２ａ１と外輪２１の軸方向開口端部の内径面（周方向切欠部２１ｂの切欠周面２１ｂ１）との間においてシール部材４８を設けるのが好ましい。シール部材４８としては、径方向孔部４６よりも軸方向外方に配設されて、大径部３２ａに外嵌されるＯリング等のシールリング４８ａと、径方向孔部４６よりも軸方向内方配設されて、大径部３２ａに外嵌されるＯリング等のシールリング４８ｂとで構成するようにしている。なお、シール部材４８としては径方向孔部４６の内方開口の外周に配設されるＯリング等にシールリングにて構成するようにしてもよい。
【００３７】
また、油切り２５側の密封装置Ｓも、後蓋２６側の密封装置Ｓと同様の構成である。このため、同一部材については、後蓋２６側の密封装置Ｓと同一の符号を付してそれらの説明を省略する。この場合、オイルシール３４は、油切り２５のシール面２５ｄに摺接する接触シールであって、シール本体３８の第１シールリップ４２ａおよび第２シールリップ４２ｂが後蓋２６のシール面２５ｄに摺接する。
【００３８】
そして外輪２１の軸方向端部（油切り２５側の端部）には、シールケース３２の突起爪部４５に対応して、少なくとも１個の径方向孔部４６が設けられている。このため、シールケース３２の大径部３２ａを外輪２１の軸方向端部、つまり油切り２５側の周方向切欠部２１ｂに嵌入させた場合、突起爪部４５が径方向孔部４６に係合する。この場合も、シールケース３２の装着用短筒部（大径部３２ａ）の外径面３２ａ１と外輪２１の軸方向開口端部の内径面（周方向切欠部２１ｂの切欠周面２１ｂ１）との間においてシール部材４８が配設される。
【００３９】
本発明の転がり軸受によれば、シールケース３２の装着用短筒部３２ａを外輪の開口端部に内嵌させれば、外輪２１の径方向貫通孔４６にシールケース３２の突起爪部４５が係合するので、シールケース３２を外輪に固定することができる。また、取付状態からは、突起爪部４５の径方向貫通孔４６への係合を解除すれば、シールケース３２を外輪２１から取り外すことができる。この場合、シールケース３２の変形部位としては、突起爪部自体乃至突起爪部近傍であり、シールケース３２の装着用短筒部３２ａの全周を変形させることなく、シールケース３２を外輪２１から取り外すことができる。
【００４０】
このため、転がり軸受では、大きく変形させることなく、簡単な作業で、脱着作業を行うことができ、分解・組み立て作業を行うメンテナンス作業の容易化を図ることができる。したがって、本発明に係る転がり軸受は、鉄道車両車軸用軸受に好適なものとなる。
【００４１】
また、シールケース３２の固定状態（装着状態）では、外輪２１の径方向貫通孔４６にシールケース３２の突起爪部４５が係合しているので、シールケース３２の装着用短筒部３２ａと外輪２１との締め代としては、軽度なしまり嵌め乃至すきま嵌めとすることができる。このため、嵌合に要する荷重が軽減され、シールケース３２に、金属に対して強度が劣る樹脂材料に適用が可能となり、コスト低減乃至軽量化を図ることができる。さらに、シールケース３２の嵌合による外輪２１の変形もなくなり、このような変形防止のための逃がし加工を行う必要が無くなる。
【００４２】
シールケース３２の装着用短筒部３２ａの外径面には図１等に示されるように外径側に膨出する周方向ビード部を設けないように設定できる。このように設定すれば、シールケース３２の脱着時のシールケース３２の変形量及び変形部位を少なくでき、脱着時の作業性の向上を図ることができる。
【００４３】
ところで、密封装置Ｓを取り外す場合、外輪２１の外径側からの径方向貫通孔４６への取り外し工具による突起爪部４５への押圧力付与によって行うようにしてもよい。このように取り外し工具を用いて、径方向貫通孔４６を介して、軸受外部から突起爪部４５の押圧力を付与すれば、簡単に突起爪部４５の径方向貫通孔４６への係合が解除され、このように解除されば、シールケース３２を外輪２１から簡単に引き抜くことができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、シールケース３２に設ける突起爪部４５としては、少なくとも１個あればよいが、周方向に沿って所定ピッチで２個以上の複数個を有するものであってもよい。このように、突起爪部４５が周方向に沿って所定ピッチで２個以上の複数個を有するものであれば、この突起爪部４５に対応して、径方向孔部４６も周方向に沿って所定ピッチで２個以上の複数個設ける必要がある。この場合、突起爪部４５と径方向孔部４６とが、同一数で、同一配設ピッチとするのが好ましいが、突起爪部４５よりも径方向孔部４６が多い場合であってもよい。
【００４５】
なお、突起爪部４５が１２０°ピッチで３個設けられている場合、隣り合う２箇所から同時に治具による突起爪部４５の押し込み作業を行うことによって、シールケース３２の楕円変形に伴う取り外しの阻害を抑制することができる。
【００４６】
突起爪部４５の大きさとしては、図１に示すように、径方向孔部４６の一部に嵌入するものであっても、図３に示すように、径方向孔部４６の内部開口部のほぼ全体に嵌入するものであってもよい。また、径方向孔部４６の断面形状として、矩形状に限るものではなく、突起爪部４５が、図１や図３に示すように、係合するものであればよい。このため、突起爪部４５の形状としても、径方向孔部４６に係合するものであればよい。なお、シールケース３２の肉厚（板厚）としては、使用する材質等に応じて種々設定することができる。鋼板製と樹脂製であっても、０．８ｍｍ〜３．０ｍｍ程度に設定できる。
【符号の説明】
【００４７】
２１   外輪
２２   内輪
２３   転動体（円すいころ）
２４   保持器
２５   油切り
２６   後蓋
３２   シールケース
３２ａ 大径部（装着用短筒部）
３２ａ１      外径面
３４   オイルシール
４５   突起爪部
４６   径方向孔部
４８   シール部材
Ｓ     密封装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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