(57)【要約】【課題】シール部空間に溜まった液化基油を再び軸受内部空間へ戻すことで、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持させることが可能な密封装置を提供する。【解決手段】車軸に固定されて共に回転する回転輪(内輪３)と、回転輪に対向配置されて非回転状態に維持された静止輪(外輪１)と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体５とを備えた鉄道車両車軸用軸受に用いられ、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部空間を密封するための密封装置であり、軸受内部空間Ｓ１から隔離されたシール部空間Ｓ２を構成する仕切板２６と、回転輪に摺接した状態でシール部空間内に位置決めされた密封部材２７とを備えており、仕切板には、軸受内部空間とシール部空間とを連通させるように、当該仕切板の一部を貫通して形成した貫通孔２６ｈが設けられている。【選択図】図１
2008190622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に固定されて共に回転する回転輪と、回転輪に対向配置されて非回転状態に維持された静止輪と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた鉄道車両車軸用軸受に用いられ、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部空間を密封するための密封装置であって、
軸受内部空間から隔離されたシール部空間を構成する仕切板と、回転輪に摺接した状態でシール部空間内に位置決めされた密封部材とを備えており、
仕切板には、軸受内部空間とシール部空間とを連通させるように、当該仕切板の一部を貫通して形成した貫通孔が設けられていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
その基端部が静止輪に固定され、その先端部が回転輪に対して非接触状態に位置決めされたシールケースを備えており、
仕切板及び密封部材は、シールケースに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
密封部材には、シール部空間内の気圧を調整するように、当該密封部材の一部を貫通して形成した空気抜き孔が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。
【請求項４】
車軸が水平に位置決めされた状態において、仕切板の貫通孔は、鉛直下側に配置され、密封部材の空気抜き孔は、鉛直上側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受に適用される密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両車軸には、各種の円すいころ軸受(特許文献１参照)が用いられており、その一例として図２(ａ)に示された円すいころ軸受には、常時非回転状態に維持された静止輪(外輪１)と、静止輪(外輪１)に対向して回転可能に配置された回転輪(内輪３)と、外輪１及び内輪３の対向面にそれぞれ周方向に連続して複数形成された軌道面1s,3s間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体(ころ)５と複数の転動体(ころ)５を１つずつ回転自在に保持しながら、外内輪1,3間に沿って公転する例えば樹脂製の保持器１１とが設けられている。
【０００３】
かかる軸受において、鉄道車両車軸(回転軸)１３には、２つの内輪３が背面同士を環状の間座１５に当て付けた状態で嵌合されており、これら２つの内輪３の外側に対向して単体(一体型)の外輪１がハウジング(図示しない)に嵌合されている。この場合、それぞれの内輪３の対向面には、間座１５側から離間する方向に沿って末広がり状に傾斜した１本の環状の内輪軌道面３ｓが形成されており、一方、外輪１の対向面には、各内輪３の内輪軌道面３ｓに沿って傾斜した２本の環状の外輪軌道面１ｓが形成されている。なお、内輪３の相互間に間座１５を介在させない場合もある。
【０００４】
また、各内輪軌道面３ｓの両側には、当該軌道面３ｓに沿って環状の鍔部7,9が突出されており、その突出端7e,9eの径寸法が相互に異なっている。具体的に説明すると、各内輪３において、間座１５側の鍔部７(以下、小径鍔部７という)は、比較的小径の突出端７ｅとなり、反間座１５側の突出端９ｅ(以下、大径鍔部９という)は、間座１５側の鍔部７よりも比較的大径の突出端９ｅとなっている。
【０００５】
このような構成を成す２つの内輪３の両側には、それぞれ、当該内輪３と共に回転輪を構成する環状の油切り部材17,19が鉄道車両車軸(回転軸)１３に嵌合されており、その一方側(図２(ａ)中向って左側)の油切り部材１７に対して押圧体２１をアキシアル方向に当て付けてボルト２３で締め付けることで、円すいころ軸受は車軸に固定される。この状態において、鉄道車両車軸(回転軸)１３を回転させると、外内輪1,3が相対回転する間(軸受回転中)に、当該外内輪1,3の軌道面1s,3s間に保持器１１と共に組み込まれた複数の転動体(ころ)５は、各鍔部7,9の案内面7s,9sによって保持・案内されながら軌道面1s,3sに沿って転動する。
【０００６】
また、上述した円すいころ軸受には、軸受回転中における潤滑性能を一定に維持するために、所定量の潤滑剤(例えば、グリース)が軸受内部に封入されている。この場合、潤滑剤(グリース)の軸受外部への漏洩防止を図ると共に、異物(例えば、水、塵埃)の軸受内部への浸入防止を図るために、外内輪1,3の両側には、静止輪(外輪１)と回転輪(内輪３)との間で区画される軸受内部空間Ｓ１を密封するための密封装置が設けられている。なお、密封装置の構成は、双方同様であるため、以下では、図２(ａ)中向って右側の密封装置について説明する。
【０００７】
図２(ｂ)に示すように、密封装置は、その基端部２５ｅが静止輪(外輪１)に固定され、その先端部２５ｔが油切り部材(回転輪)１９に対して非接触状態に位置決めされた環状のシールケース２５と、軸受内部空間Ｓ１から隔離されたシール部空間Ｓ２を構成する仕切板２６と、シール部空間Ｓ２内に位置決めされた密封部材２７とを備えて構成されている。この場合、シールケース２５は、基端部２５ｅから先端部２５ｔに向けて軸受内部空間Ｓ１及びシール部空間Ｓ２を覆うように延出されている。また、仕切板２６は、その基端側２６ｅがシールケース２５に固定され、その先端側２６ｔが油切り部材(回転輪)１９に対して非接触状態に位置決めされている。
【０００８】
密封部材２７は、仕切板２６の基端側２６ｅに固定された環状の心金２７ａと、心金２７ａに被覆され且つ油切り部材(回転輪)１９に向けて延出した環状のゴム材２７ｂと、ゴム材２７ｂの延出端に掛け渡された環状の弾性リング２７ｃとを備えている。この場合、弾性リング２７ｃの締付力がゴム材２７ｂの延出端に作用することで、当該延出端は、油切り部材(回転輪)１９に対して常時接触した状態に位置決めされている。
【０００９】
このような密封装置によれば、シールケース２５と密封部材２７との構成が相互に組合されることで軸受内部の密封性が高められ、軸受回転中における潤滑性能が一定に維持されている。このとき、外内輪1,3間に保持器１１と共に組み込まれた複数の転動体(ころ)５は、保持器１１により１つずつ回転自在に保持されながら、潤滑剤(グリース)により保持器１１や軌道面1s,3sとの間の摩擦抵抗が低減されつつ軌道面1s,3sに沿って転動する。
【００１０】
ところで、上述したような軸受に封入された潤滑剤(グリース)は、軸受回転中に撹拌され、その際に発生した撹拌熱で基油分を気化させてしまう。そして、気化した蒸気は、比較的温度の高い軸受内部空間Ｓ１から仕切板２６の先端側２６ｔと油切り部材(回転輪)１９との隙間を通って、比較的温度の低いシール部空間Ｓ２へ移動する。このとき、シール部空間Ｓ２において、基油の蒸気は冷やされて液化することになるが、当該液化した基油はそのままシール部空間Ｓ２に溜まってしまう。
【００１１】
この場合、シール部空間Ｓ２に溜まった液化基油量が多くなると、その分だけ軸受内部の潤滑剤量が減少し、その結果、長期に亘って軸受の潤滑性能を一定に維持することが困難になってしまう虞がある。また、シール部空間Ｓ２の液化基油が、密封部材２７の延出端と油切り部材(回転輪)１９との間から軸受外部へ漏洩してしまう虞もある。そこで、シール部空間Ｓ２に溜まった液化基油を再び軸受内部空間Ｓ１へ戻すことで、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持させることが可能な技術の開発が望まれているが、現在そのような技術は知られていない。
【特許文献１】特開２００６−３１６８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、シール部空間に溜まった液化基油を再び軸受内部空間へ戻すことで、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持させることが可能な密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するために、本発明は、車軸に固定されて共に回転する回転輪と、回転輪に対向配置されて非回転状態に維持された静止輪と、静止輪と回転輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた鉄道車両車軸用軸受に用いられ、静止輪と回転輪との間で区画される軸受内部空間を密封するための密封装置であって、軸受内部空間から隔離されたシール部空間を構成する仕切板と、回転輪に摺接した状態でシール部空間内に位置決めされた密封部材とを備えており、仕切板には、軸受内部空間とシール部空間とを連通させるように、当該仕切板の一部を貫通して形成した貫通孔が設けられている。
【００１４】
本発明において、密封装置は、その基端部が静止輪に固定され、その先端部が回転輪に対して非接触状態に位置決めされたシールケースを備えており、仕切板及び密封部材は、シールケースに固定されている。この場合、密封部材には、シール部空間内の気圧を調整するように、当該密封部材の一部を貫通して形成した空気抜き孔が設けられている。また、車軸が水平に位置決めされた状態において、仕切板の貫通孔は、鉛直下側に配置され、密封部材の空気抜き孔は、鉛直上側に配置されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の密封装置によれば、シール部空間に溜まった液化基油を再び軸受内部空間へ戻すことで、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態に係る密封装置について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態の密封装置は、上述した鉄道車両車軸用軸受に設けられたもの(図２(ａ))の改良であるため、以下、その改良部分の説明にとどめる。
【００１７】
図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態の密封装置において、仕切板２６には、軸受内部空間Ｓ１とシール部空間Ｓ２とを連通させるように、当該仕切板２６の一部を貫通して形成した貫通孔２６ｈが設けられている。この場合、貫通孔２６ｈは、仕切板２６の基端側２６ｅのシールケース２５近傍に設けることが好ましい。また、鉄道車両の車軸は、通常、水平状態に位置決めされるため、かかる状態において、貫通孔２６ｈは、鉛直下側に配置させることが好ましい。
【００１８】
このように、仕切板２６に貫通孔２６ｈを設けたことで、シール部空間Ｓ２に液化して溜まった基油を貫通孔２６ｈから軸受内部空間Ｓ１へ戻すことができる。この場合、液化基油は、例えばその自重や重力作用により、シール部空間Ｓ２の鉛直下側に溜まり易い。そこで、貫通孔２６ｈを仕切板２６の基端側２６ｅ(シールケース２５近傍)に設けると共に、当該貫通孔２６ｈを鉛直下側に配置させることで、シール部空間Ｓ２に溜まった液化基油を効率良く軸受内部空間Ｓ１へ戻すことができる。
【００１９】
ここで、シール部空間Ｓ２の鉛直下側(貫通孔２６ｈの付近)に液化基油が溜まった状態を想定する。この状態において、当該貫通孔２６ｈの軸受内部空間Ｓ１側に潤滑剤(グリース)が存在しない場合、液化基油は、貫通穴２６ｈから軸受内部空間Ｓ１へ流れ込んで戻される。これに対して、貫通孔２６ｈの軸受内部空間Ｓ１側に潤滑剤(グリース)が存在している場合、その潤滑剤(グリース)は、液化基油を吸収する性質を有するため、液化基油は貫通穴２６ｈから潤滑剤(グリース)に吸収されながら軸受内部空間Ｓ１へ戻される。
【００２０】
以上、本実施の形態によれば、仕切板２６の鉛直下側に貫通孔２６ｈを設けたことで、シール部空間Ｓ２に溜まった液化基油を再び軸受内部空間Ｓ１へ戻すことができる。これにより、軸受内部の潤滑剤量を常時一定に維持する(或いは、減少を抑える)ことが可能となり、その結果、軸受の潤滑性能を長期に亘って一定に維持させることができる。この場合、シール部空間Ｓ２に液化基油が過剰に溜まることは無いため、シール部空間Ｓ２の液化基油が軸受外部へ漏洩することを防止することができる。
【００２１】
また、上述した実施の形態において、貫通孔２６ｈの形状や大きさ、或いは個数については特に言及しなかったが、シール部空間Ｓ２に溜まった液化基油を再び軸受内部空間Ｓ１へ戻すことができれば、特に限定されることは無い。即ち、貫通孔２６ｈの形状は、図面では半円形状を例示しているが、例えばメッシュ形状、矩形状、円形状、三角形状など各種の形状を適用することができる。また、貫通孔２６ｈの大きさは、図面では仕切板２６の鉛直下側の一部を占める大きさを例示しているが、例えば仕切板２６の鉛直下側を周方向に沿って幅広に拡大させても良い。更に、貫通孔３６ｈの個数は、図面では１個を例示しているが、周方向に所定間隔(例えば、等間隔)に２個以上としても良い。
【００２２】
また、密封装置の使用目的や使用環境によってはシール部空間Ｓ２内の気圧を調整するために、例えば図１(ｃ)に示すように、密封部材２７の一部を貫通して空気抜き孔２７ｈが形成される場合がある。この場合、空気抜き孔２７ｈは、鉛直上側に配置することが好ましい。なお、空気抜き孔２７ｈの形状や大きさ、或いは個数は、例えば密封部材２７の形状や大きさなどに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００２３】
また、仕切板２６及び密封部材２７のシールケース２５への固定方法として、図面では一例として、シールケース２５に固定した仕切板２６の基端側２６ｅに密封部材２７の心金２７ａを固定しているが、これに代えて、密封部材２７の心金２７ａをシールケース２５に固定し、当該心金２７ａの内側に仕切板２６の基端側２６ｅを固定しても良い。
【００２４】
また、上述した実施の形態では、外輪１を静止輪とした軸受を想定して説明したが、これとは逆に、内輪３を静止輪とした軸受にも本発明の密封装置を適用することができることは言うまでも無い。また、転動体５として“ころ”を想定したが、これに代えて“玉”を適用しても上記同様の効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る密封装置の構成を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、軸受内部から見た密封装置の平面図、(ｃ)は、軸受外部から見た密封装置の平面図。
【図２】(ａ)は、鉄道車両車軸用軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、従来の密封装置の構成を一部拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１  静止輪(外輪)
３  回転輪(内輪)
５  転動体(ころ)
２６  仕切板
２６ｈ  貫通孔
２７  密封部材
Ｓ１  軸受内部空間
Ｓ２  シール部空間
【図１】
2008190622.tif 000003
【図２】
2008190622.tif 000004