(57)【要約】【課題】  良好なシール性能を確保すると共に、軸受コストの低減を図る。【解決手段】  外輪１５と内輪１２との間に複数の転動体１７が周方向に転動自在に配設された転がり軸受１１と、内輪１２の軸方向端部に配置されて該内輪１２と共に回転する回転部材１３，１４と、外輪１５と回転部材１３，１４との間に配置されて転がり軸受１１の内部をシールするシール手段とを備えた鉄道車両用軸受装置１０において、前記シール手段は、外輪１５側に支持されて前記回転部材１３，１４に対して非接触とされたシール部材２０と、該非接触シール部材２０との間にラビリンス構造を形成するためのラビリンス構造形成部材３０，４０とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と内輪との間に複数の転動体が周方向に転動自在に配設された転がり軸受と、前記内輪の軸方向端部に配置されて該内輪と共に回転する回転部材と、前記外輪と前記回転部材との間に配置されて前記転がり軸受の内部をシールするシール手段とを備えた軸受装置において、
前記シール手段は、前記外輪側に支持されて前記回転部材に対して非接触とされたシール部材と、該非接触シール部材との間にラビリンス構造を形成するためのラビリンス構造形成部材とを備えたことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記ラビリンス構造形成部材は、前記回転部材に設けられた第１のスリンガと、該回転部材と前記内輪の端面との間に介装された第２のスリンガとを備えたことを特徴とする請求項１に記載した軸受装置。
【請求項３】
前記第２のスリンガが、銅又は前記内輪端面との摩擦により銅粉を発生させる銅含有材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載した軸受装置。
【請求項４】
前記第２のスリンガが合成樹脂製であることを特徴とする請求項２に記載した軸受装置。
【請求項５】
鉄道車両の回転支持部に用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載した軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄道車両の車軸等の回転支持部に用いられる軸受装置に関し、特に軸受内部への異物侵入や軸受内部からの潤滑剤の漏れ等を防止するシール手段を備えた軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の軸受装置としては、例えば図３に示す鉄道車両用軸受装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
この軸受装置は、車軸１１を回転自在に支持する転がり軸受の一例としての複列の円錐ころ軸受１と、該円錐ころ軸受１の内輪２の軸方向両端部にそれぞれ配置されて該内輪２と共に車軸１１と一体回転する筒状の後蓋（回転部材）３及び油切り（回転部材）４とを備える。
【０００３】
円錐ころ軸受１は、一体型の外輪５と軸方向に分割された一対の内輪２との間に転動体としての二列のころ７がそれぞれ保持器８を介して周方向に複数配設されている。なお、図において符号６は一対の内輪２間に介装された内輪間座である。
また、内輪２と後蓋３との間及び内輪２と油切り４との間を覆うようにして、筒状のシールケース９が外輪５の両端部にそれぞれ嵌合固定され、各シールケース９の内周部にはシール部材１０が取り付けられている。シール部材１０は、図４の部分拡大図に示すように、後蓋３及び油切り４の外周面に摺接する接触式とされており、これにより、軸受内部への異物侵入や軸受内部からのグリース等の漏れ等を防止するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−５２９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の軸受装置においては、シール手段として、後蓋３及び油切り４の外周面に摺接する接触式のシール部材１０を採用していることから、後蓋３及び油切り４のシール部材１０の摺接面に硬質クロムめっき等の表面処理を施す必要が生じ、軸受コストを低くする妨げになっている。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、良好なシール性能を確保することができるのは勿論のこと、軸受コストの低減を図ることができる軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外輪と内輪との間に複数の転動体が周方向に転動自在に配設された転がり軸受と、前記内輪の軸方向端部に配置されて該内輪と共に回転する回転部材と、前記外輪と前記回転部材との間に配置されて前記転がり軸受の内部をシールするシール手段とを備えた軸受装置において、
前記シール手段は、前記外輪側に支持されて前記回転部材に対して非接触とされたシール部材と、該非接触シール部材との間にラビリンス構造を形成するためのラビリンス構造形成部材とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ラビリンス構造形成部材は、前記回転部材に設けられた第１のスリンガと、該回転部材と前記内輪の端面との間に介装された第２のスリンガとを備えたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記第２のスリンガが、銅又は前記内輪端面との摩擦により銅粉を発生させる銅含有材料で形成されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項２において、前記第２のスリンガが合成樹脂製であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、鉄道車両の回転支持部に用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シール手段として、外輪側に支持されて回転部材に対して非接触とされたシール部材を採用し、該非接触シール部材との間に、例えば、回転部材に設けられた第１のスリンガと、該回転部材と内輪端面との間に介装された第２のスリンガとを用いてラビリンス構造を形成することで、良好なシール性能を確保することができると共に、従来のように、回転部材のシール部材の摺接面への硬質クロムめっき等の表面処理を不要にして軸受コストの低減を図ることができる。
【０００８】
また、前記第２のスリンガを自己潤滑性を有する銅又は前記内輪端面との摩擦により銅粉を発生させる銅含有材料で形成することにより、特に鉄道車両用の車軸のように回転軸に大きな曲げモーメントが負荷される場合に、内輪端面と第２のスリンガとの合わせ面に微小すべりに起因するフレッチング摩耗が生じて摩耗粉が発生しても、この摩耗粉は銅粉となるため、この銅粉が軸受内部に混入してもグリース等の寿命に悪影響を及ぼさないばかりか、その自己潤滑性によりグリース等の寿命の延長を図ることができる。
更に、前記第２のスリンガを合成樹脂製とすることで、特に鉄道車両用の車軸のように回転軸に大きな曲げモーメントが負荷される場合に、内輪端面と第２のスリンガとの合わせ面での微小すべりによるフレッチング摩耗の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である鉄道車両用軸受装置を説明するための要部断面図、図２は図１の部分拡大図である。
本発明の実施の形態の一例である鉄道車両用軸受装置１０は、車軸２１を回転自在に支持する転がり軸受の一例としての複列の円錐ころ軸受１１と、該円錐ころ軸受１１の内輪１２の軸方向両端部にそれぞれ配置されて該内輪１２と共に車軸２１と一体回転する筒状の後蓋（回転部材）１３及び油切り（回転部材）１４とを備える。
【００１０】
複列円錐ころ軸受１１は、一体型の外輪１５と軸方向に分割された一対の内輪１２との間に転動体としての二列の円錐ころ１７がそれぞれ保持器１８を介して周方向に複数配設され、軸受内部には潤滑剤としてグリースが封入されている。
また、内輪１２と後蓋１３との間及び内輪１２と油切り１４との間には、筒状のシールケース１９が配置されている。シールケース１９は軸方向に順番に形成された大径筒部１９ａと小径筒部１９ｂとを有しており、大径筒部１９ａが外輪１５の端部内径面に嵌合固定され、小径筒部１９ｂは外輪１５の端部から軸方向外方に突出して後蓋１３（油切り１４）の外周面を覆っている。
【００１１】
ここで、この実施の形態では、シールケース１９の小径筒部１９ｂの内周面に後蓋１３及び油切り１４に対して非接触とされたシール部材２０を取り付けており、後蓋１３側については、非接触シール部材２０との間にラビリンス構造を形成すべく、後蓋１３に第１のスリンガ３０を設けると共に、該後蓋１３と内輪１２の端面との間に第２のスリンガ４０を介装し、油切り１４側については、非接触シール部材２０との間にラビリンス構造を形成すべく、油切り１４に第１のスリンガ３０を設けると共に、該油切り１４と内輪１２の端面との間に第２のスリンガ４０を介装している。
【００１２】
なお、後蓋１３側及び油切り１４側のラビリンス構造は同一であるため、図２を参照して、後蓋１３側のラビリンス構造について詳述すると、第１のスリンガ３０は、後蓋１３の外周面に嵌合された内筒部３１と、該内筒部３１の前記内輪１２から離間する側の端部から径方向外方に延びるフランジ部３２と、該フランジ部３２の先端から前記内輪１２側に向かって延びる外筒部３３とを備えている。
【００１３】
そして、第１のスリンガ３０の内筒部３１の外周面に非接触シール部材２０が僅かなすき間をもって非接触で対向配置されると共に、外筒部３３の先端が非接触シール部材２０の内輪１２から離間する側に設けられた凹部２０ａに挿入されることで、非接触シール部材２０と第１のスリンガ３０との間にラビリンス構造が形成されている。また、非接触シール部材２０の内径面と第１のスリンガ３０の外径面が僅かなすき間２０ｃをもって対向配置され、このすき間２０ｃもラビリンス効果による非接触シール機能を有することにより、凹部２０ａとともにシール効果を発揮する。
【００１４】
一方、第２のスリンガ４０は、後蓋１３と内輪１２の端面との間に介装された円環板４１と、該円環板４１の内径部から内輪１２から離間する側に軸方向に延びて後蓋１３の内周面に嵌合される内筒部４２と、円環板４１の外径部から内輪１２から離間する側に軸方向に延びる外筒部４３とを備えている。このように、第２のスリンガ４０の円筒部４２を後蓋１３の内周面に嵌合させることにより、第２のスリンガ４０を内輪１２と後蓋１３との間に作業性を良くして介在させることができ、後述のラビリンス構造を形成するすき間を適切に設定できる。
【００１５】
そして、第２のスリンガ４０の外筒部４３の先端が非接触シール部材２０の内輪１２を向く側に設けられた凹部２０ｂに挿入されることで、非接触シール部材２０と第２のスリンガ４０との間にラビリンス構造が形成され、上述した非接触シール部材２０と第１のスリンガ３０との間に形成されるラビリンス構造と共に、軸受内部への異物侵入や軸受内部からのグリースの漏れ等を防止するシール手段を形成している。なお、第２のスリンガ４０の外筒部４３の外周面とシールケース１９の小径筒部１９ｂの内周面とのすき間をラビリンス構造を形成するように設定してシール効果を持たせることも可能である。
【００１６】
また、この実施の形態では、第２のスリンガ４０を、グリース寿命を延長させる材料として知られている自己潤滑性を有する銅又は内輪１２端面との摩擦により銅粉を発生させる銅含有材料で形成している。銅含有材料としては、有機銅系化合物（カルバミン酸銅、ステアリン酸銅、ナフチン酸銅など）や、銅添加樹脂、銅線入り樹脂等を挙げることができる。なお、ここで用いる樹脂は、軸受内に侵入しても問題を生じないテフロン（登録商標）樹脂やフッ素樹脂等とする。
【００１７】
このようにこの実施の形態では、外輪１５と後蓋１３及び油切り１４との間に配置されて軸受内部をシールするシール手段として、外輪１５側に支持されて後蓋１３及び油切り１４に対して非接触とされたシール部材２０を採用し、該非接触シール部材２０との間に、後蓋１３及び油切り１４に設けられた第１のスリンガ３０と、後蓋１３及び油切り１４と内輪１２の端面との間に介装された第２のスリンガ４０とを用いてラビリンス構造を形成しているので、良好なシール性能を確保することができると共に、非接触のシール部材２０であることから、従来のように、後蓋３及び油切り４のシール部材１０の摺接面に硬質クロムめっき等の表面処理を施す必要がなくなるため、軸受コストの低減を図ることができる。
【００１８】
なお、シール機能は、第１のスリンガ３０と第２のスリンガ４０とによる２箇所以上のラビリンス構造でシールすることにより、一箇所のラビリンス構造の場合に比べてシール機能を向上させることができ、３箇所以上のラビリンス構造を形成することにより、シール機能をより優れたものとすることができる。
シールケース１９は鋼等の金属、シール部材２０はアクリルゴムやニトリルゴム等を主成分とするゴム等を用い、シールケース１９とシール部材２０とを一体成形して製造することにより、凹部２０ａ，２０ｂ等の複雑な構造を容易に加工でき、すき間２０ｃをも含め、ラビリンスシールのすき間を精度良く設定できる。
【００１９】
また、第２のスリンガ４０を銅又は前記内輪端面との摩擦により銅粉を発生させる銅含有材料で形成しているので、車軸２１に大きな曲げモーメントが負荷された状態で回転する場合に、内輪１２端面と第２のスリンガ４０との合わせ面に微小すべりに起因するフレッチング摩耗が生じて摩耗粉が発生しても、この摩耗粉は銅粉となるため、この銅粉が軸受内部に混入してもグリースの寿命に悪影響を及ぼさないばかりか、その自己潤滑性によりグリース等の寿命の延長を図ることができる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、転がり軸受として、複列円錐ころ軸受を例に採ったが、これに代えて、複列の円筒ころ軸受やその他の転がり軸受を採用してもよい。
また、上記実施の形態では、第２のスリンガ４０を銅又は前記内輪端面との摩擦により銅粉を発生させる銅含有材料で形成した場合を例に採ったが、これに限定されず、第２のスリンガ４０を合成樹脂やその他の材料で形成してもよい。第２のスリンガ４０を合成樹脂製とした場合には、車軸２１に大きな曲げモーメントが負荷された状態で回転する場合に、内輪１２端面と第２のスリンガ４０との合わせ面での微小すべりによるフレッチング摩耗の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の一例である鉄道車両用軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】従来の鉄道車両用軸受装置を説明するための断面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  鉄道車両用軸受装置
１１  複列円錐ころ軸受（転がり軸受）
１２  内輪
１３  後蓋（回転部材）
１４  油切り（回転部材）
１５  外輪
１７  円錐ころ（転動体）
２０  非接触シール部材
３０  第１のスリンガ（ラビリンス構造形成部材）
４０  第２のスリンガ（ラビリンス構造形成部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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