(57)【要約】【課題】グリースが軸受内部に過剰に流入するのを防止可能な密封部材を備えた転がり軸受を提供する。【解決手段】円筒ころ軸受は、内輪と、内輪と軸方向幅が同一であって、外径面および両端面に絶縁層が形成されている外輪と、内輪および外輪の間に配置された転動体としての円筒ころと、円筒ころの間隔を保持する保持器と、軸受両端部を密封する密封部材としての密封シール２６と、密封シール２６の開口端の一部を覆う堰２７とを備える。密封シール２６は、内輪２２および外輪２３の両端面から略コの字型の断面形状で突出する形状で、開口端には、グリースが軸受内部に流入可能な開口部と、流入不可能な閉鎖端とが設けられている。【選択図】図１
2007146905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪と、
前記軌道輪に沿って配置された複数の転動体と、
前記軌道輪の両端面から略コの字型の断面形状で突出し、開口端に堰を有する密封部材とを備え、
前記密封部材の開口端は、前記堰で覆われた閉鎖部と、前記堰に覆われていない開口部とを有する、転がり軸受。
【請求項２】
前記堰は、前記密封部材の円周方向に連続する、請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記開口部は、前記密封部材内部の径方向外側に設けられる、請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記開口部の径方向寸法ｔと、前記転動体の直径ｄとは、
１ｍｍ≦ｔ≦０．４ｄ
の関係を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記密封部材と前記堰とは、別部材として形成される、請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項６】
前記軌道輪は、絶縁層を有し、
前記密封部材は、樹脂材料で形成される、請求項１〜５のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受、特に、グリース潤滑において潤滑寿命の長寿命化が必要な転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両主電動機に用いられる軸受は、円筒ころ軸受や深溝玉軸受が用いられている。例えば、図３に示すような円筒ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、内輪２および外輪３の間に配置された転動体としての円筒ころ４と、円筒ころ４の間隔を保持する保持器５とを備える。
【０００３】
また、鉄道車両主電動機に使用される円筒ころ軸受１は、電食による軸受の損傷を防止するために、外輪３の外径面および両端面に絶縁層が形成されている。なお、絶縁層は、セラミックス等を溶射することにより形成する。
【０００４】
さらに、鉄道車両主電動機は屋外で使用されるため、軸受周辺構造でグリースポケットを形成するオープンタイプの軸受では、塵埃の混入によるグリースの劣化が懸念される。そこで、円筒ころ軸受１は、塵埃の混入によるグリースの劣化を防止し、メンテナンス周期を延伸するために密封式軸受とするのが好ましい。
【０００５】
しかし、上記構成の円筒ころ軸受１の場合、軸受内部の空間が小さいので、鉄道車両主電動機用軸受に必要な軸受寿命を確保するのに十分な量のグリースを封入することができないという問題がある。
【０００６】
そこで、密封式軸受において、軸受内部に十分な量のグリースを確保することができる円筒ころ軸受が、例えば、特開２００４−３４６９７２号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００７】
同公報に記載されている円筒ころ軸受１１は、図４に示すように、内輪１２と、外輪１３と、内輪１２および外輪１３の間に配置された円筒ころ１４と、円筒ころ１４の間隔を保持する保持器１５と、内輪１２および外輪１３の両端面からコの字型に突出する密封シール１６とを備え、外輪１３の外径面および両端面は絶縁材料１３ａで覆われている。上記公報に記載された円筒ころ軸受１１は、軸受端面から突出した密封シール１６がグリースポケットとして機能するので、軸受内部に封入可能なグリース量が増加する。
【０００８】
しかし、上記構成の円筒ころ軸受１１において、軸受回転時の温度上昇によってグリースの粘度が低下すると、グリースポケット内のグリースが軸受下部に偏るという問題がある。このグリースが軸受内部に大量に流入すると、攪拌抵抗が増大し、急激な温度上昇を招く恐れがある。
【０００９】
そこで、図４に示す円筒ころ軸受１１では、グリースポケット内のグリースを均等に保持するために、密封シール１６の内壁面から突出する堰１７により、グリースポケットを複数の分割領域に区切っている。これにより、グリースが軸受下部に偏るのを防止することができる。
【特許文献１】特開２００４−３４６９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４に示す円筒ころ軸受１１に使用されている密封シール１６は、グリースポケット中のグリースが軸受下部に偏るのを防止することはできるが、グリースポケット中のグリースが軸受内部に過剰に流入するのを防止することはできない。必要以上のグリースが軸受内部に流入すると、攪拌抵抗が上昇して軸受の温度上昇の原因となる。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、グリースが軸受内部に過剰に流入するのを防止可能な密封部材を備えた転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る転がり軸受は、軌道輪と、軌道輪に沿って配置された複数の転動体と、軌道輪の両端面から略コの字型の断面形状で突出し、開口端に堰を有する密封部材とを備える。そして、密封部材の開口端は、堰で覆われた閉鎖部と、堰に覆われていない開口部とを有する。また、堰は密封部材の円周方向に連続するのが好ましい。
【００１３】
上記構成の転がり軸受において、密封部材の突出部分はグリースポケットとして利用される。そこで、グリースポケットの開口端の一部を堰で覆うことにより、グリースポケットから軸受内部に流入するグリース量を調整することができる。
【００１４】
好ましくは、開口部は密封部材内部の径方向外側に設けられる。これにより、グリースを軸受内部に効率よく供給することができる。グリースポケット中のグリースは、密封部材の壁面に沿って軸受内部に流入するが、内輪回転型の軸受の場合には、内輪の回転による遠心力で径方向外側の壁面に沿って流入するからである。
【００１５】
好ましくは、開口部の径方向寸法ｔと転動体の直径ｄとは、１ｍｍ≦ｔ≦０．４ｄの関係を有する。これにより、適切な量のグリースを軸受内部に供給することが可能となる。なお、径方向寸法ｔが１ｍｍ未満となった場合、開口部が小さすぎてグリースの円滑な流れを阻害する。一方、径方向寸法ｔが転動体直径ｄの４０％を超えた場合、開口部が大きすぎて堰がグリースの過剰流入に対する抵抗とならない。
【００１６】
好ましくは、密封部材と堰とは別部材として形成される。密封部材および堰自体は単純な構造であるが、これらを組み合わせた形状は複雑である。そこで、密封部材と堰とをそれぞれ別々に製造して組み合わせることによって、製造工程を簡素化することができる。
【００１７】
好ましくは、軌道輪は絶縁層を有し、密封部材は樹脂材料で形成される。例えば、鉄道車両主電動機を支持する軸受として使用する場合、電食による軸受の破損を防止する必要がある。そこで、軌道輪に絶縁層を形成すると共に、密封部材を絶縁性能の高い樹脂材料で形成することにより、軸受全体としての絶縁性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１および図２を参照して、この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受２１を説明する。
【００１９】
円筒ころ軸受２１は、図１に示すように、軌道輪としての内輪２２および外輪２３と、内輪２２および外輪２３の軌道面に沿って配置された転動体としての円筒ころ２４と、円筒ころ２４の間隔を保持する保持器２５と、軸受両端部を密封する密封部材としての密封シール２６と、密封シール２６の開口端の一部を覆う堰２７とを備える。
【００２０】
この円筒ころ軸受２１は、例えば、鉄道車両主電動機等を支持する軸受として使用されるので、絶縁性能を確保するために外輪２３の外径面および両端面に絶縁層が形成されている。なお、絶縁層はセラミックス等の絶縁物質を溶射することにより形成する。
【００２１】
密封シール２６は、樹脂材料を射出成型して製造した樹脂製シールであり、内輪２２および外輪２３の両端面から略コの字型の断面形状で突出する形状であって、グリースポケットとしても機能する。なお、本明細書中「略コの字型」とは、図１に示す密封シール２６のようなコの字型に留まらず、壁面に凹凸が形成されたものや円弧形状等、一部分が他の部分から突出するあらゆる形状を含むものとする。
【００２２】
また、密封シール２６の開口端は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、密封シール２６の円周方向に連続する堰２７によって、グリースが軸受内部に流入可能な開口部２７ａと、流入不可能な閉鎖端２７ｂとに分けられる。このとき、開口部２７ａの径方向寸法ｔは、円筒ころのころ径をｄとすると、１ｍｍ≦ｔ≦０．４ｄの範囲内に設定される。
【００２３】
上記構成の円筒ころ軸受２１には、軸受内部およびグリースポケット内部にそれぞれグリースが充填されている。この円筒ころ軸受２１を回転させると、軸受内部に充填されたグリースは、遠心力によって径方向外側に偏在することとなる。その結果、円筒ころ２４周辺の外輪２３の内径面から開口部２７ａを経由してグリースポケットに至るまでの空間に、ある程度の厚みをもったグリースの層が形成される。
【００２４】
ここで、円筒ころ２４の転動面は、外輪２３の内径面に偏在するグリースからしみ出した基油によって潤滑されるが、円筒ころ２４周辺の基油量は時間の経過と共に減少する。そこで、グリースポケットに充填されているグリースから、このグリースの層を伝わって基油が移動することによって、円筒ころ２４周辺の基油量の減少を補うことができる。
【００２５】
なお、径方向寸法ｔが１ｍｍ未満の場合、開口部２７ａが小さすぎてグリースの円滑な流れを阻害する。一方、径方向寸法ｔが円筒ころ２４のころ径ｄの４０％を超えた場合、開口部２７ａが大きすぎて堰２７がグリースの過剰流入に対する抵抗とならないので、１ｍｍ≦ｔ≦０．４ｄの範囲内に設定する必要がある。
【００２６】
グリースポケットを有する密封シール２６を上記構成とすることにより、適切な量のグリースを軸受内部に供給することができる。その結果、グリースの過剰供給による温度上昇や、グリース供給不足による焼付き等を防止した円筒ころ軸受２１を得ることができる。
【００２７】
ここで、開口部２７ａは、密封シール２６の径方向内側に設けてもよいが、内輪回転型の軸受の場合、図１に示すように、密封シール２６の径方向外側に設けるのが好ましい。グリースポケット中のグリースは、密封シール２６の壁面に沿って軸受内部に流入するが、内輪回転型の軸受の場合には、内輪の回転による遠心力で径方向外側の壁面に沿って流入するからである。
【００２８】
上記構成の密封シール２６は、金属をプレス加工して製造してもよいし、金属製の芯金をゴム等の絶縁物質で覆って製造してもよいが、特に、高い絶縁性能が要求される環境で使用される場合には、樹脂材料を射出成型して製造するのが好ましい。外輪２３の外径面および両端面に絶縁層を形成すると共に、密封シール２６に絶縁性の高い樹脂材料を使用することにより、円筒ころ軸受２１全体としての絶縁性能が向上するからである。
【００２９】
また、密封シール２６と堰２７とは、別部材としてそれぞれ製造した後に組み合わせるのが好ましい。図１および図２に示すように、密封シール２６および堰２７自体はそれぞれ単純な構造であるが、これらを組み合わせた形状は複雑である。特に、両部材を一体型として形成した場合には、樹脂材料を射出成型して製造するのは難しい。そこで、密封シール２６と堰２７とを別々に製造して組み合わせることにより、製造工程を簡素化することができる。
【００３０】
さらに、密封シール２６と堰２７とは、金属同士または樹脂同士等、同種材料で形成することが望ましい。両部材の線膨張係数等が異なると、軸受回転時に開口部２７ａの径方向寸法ｔが変化したり、一方が他方を傷つけたりする恐れがあるからである。
【００３１】
なお、上記の各実施形態においては、外輪の外径面および両端面に絶縁層を有する円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、内輪の内径面および両端面に絶縁層を形成することとしてもよい。内輪内径面は、外輪外径面と比較して溶射面積が小さいので、絶縁層を内輪内径面に溶射することによって、溶射コストを削減することが可能となる。また、この発明は、絶縁層を有しない軸受にも適用可能である。
【００３２】
さらに、上記の実施形態においては、円筒ころ軸受２１の例を示したが、これに限ることなく、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、４点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受に適用することができる。
【００３３】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
この発明は、鉄道車両主電動機等に使用される転がり軸受に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受を示す図である。
【図２】図１に使用する密封シールであって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】従来の標準的なころ軸受を示す図である。
【図４】密封シールを内輪および外輪の端面から突出させて、軸受内部空間を大きくしたころ軸受の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，１１，２１  円筒ころ軸受、２，１２，２２  内輪、３，１３，２３  外輪、３ａ，１３ａ，２３ａ  絶縁層、４，１４，２４  円筒ころ、５，１５，２５  保持器、６，１６，２６  密封シール、２７  堰、２７ａ  開口部、２７ｂ  閉鎖部。
【図１】
2007146905.tif 000003
【図２】
2007146905.tif 000004
【図３】
2007146905.tif 000005
【図４】
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