(57)【要約】【課題】生産コストの増大及び組み立て性の悪化を抑えつつ、グリースを攪拌し軸受内部にグリースを再供給可能な密封軸受装置を提供する。【解決手段】密封軸受装置１００Ａには、回転輪２とともに回転してグリースを攪拌する攪拌部３５ｂを有する回転スリンガ３５が、回転輪２と固定輪３とが対向することで形成される軸受空間Ｔ内で回転輪２に固定される。【選択図】図１
2012021613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転輪と固定輪との間に転動自在に配設された転動体を備える軸受と、
前記回転輪の少なくとも軸方向一方側から前記回転輪の軸方向の移動を規制する環状固定部材と、
前記固定輪の前記少なくとも軸方向一方側に取り付けられるシールケースと、前記環状固定部材と前記シールケースとの間を密封するシール部と、を有する密封機構と、
を備え、軸受内部を密封してグリース潤滑で使用される密封軸受装置であって、
前記回転輪とともに回転してグリースを攪拌する攪拌部を有する回転スリンガが、前記回転輪と前記固定輪とが対向することで形成される軸受空間内で前記回転輪に固定されることを特徴とする密封軸受装置。
【請求項２】
前記回転スリンガは、円筒状固定部と、該円筒状固定部の前記少なくとも軸方向一方側の端部から外径側に延びる前記攪拌部と、を備え、
前記円筒状固定部が前記鍔部の外周面に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の密封軸受装置。
【請求項３】
前記シール部は、前記シールケース側に取り付けられる芯金と、該芯金に取り付けられ前記環状固定部材又は前記環状固定部材に対して固定した部分に摺接するシールリップを構成する弾性体と、前記シールケース側に取り付けられ前記シールリップより軸方向内側で前記環状固定部材又は前記環状固定部材に対して固定した部分とラビリンスシールを構成する固定スリンガと、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封軸受装置。
【請求項４】
前記攪拌部には、周方向に複数のスリットが設けられ、該複数のスリットが放射状に延びることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の密封軸受装置。
【請求項５】
前記攪拌部には、外周面が凹状に窪んだ凹溝が周方向に複数設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の密封軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封軸受装置、特にグリース潤滑で使用される密封軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両車軸には、円すいころ軸受などを備えた密封軸受装置が用いられている。その一例として図６に示す密封軸受装置１００では円すいころ軸受１が、２つの内輪２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２にその外径側で対向する単体の外輪３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２の外周面には、間座１５側から離間する方向に沿って拡径するように傾斜した内輪軌道面２ｓが形成されており、一方、外輪３の内周面には、各内輪２の内輪軌道面２ｓに対向して２つの外輪軌道面３ｓが形成されている。
【０００３】
このような構成を成す２つの内輪２の両側には、それぞれ、内輪２のアキシャル方向の移動を規制する環状の油きり１７、１９（環状固定部材とも呼ぶ）が鉄道車両車軸１３に嵌合されており、その一方側(図１中向って左側)の油きり１７に対して押圧体２１をアキシャ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１に所定の予圧を付与することができる。この状態において、鉄道車両車軸１３を回転させると、内外輪２、３が回転中心軸Ｑ回りに相対回転する間(軸受回転中)に、当該内外輪 ２、３の軌道面２ｓ、３ｓ間に保持器１１と共に組み込まれた複数のころ５は、小鍔部７及び大鍔部９の各案内面７ｓ、９ｓによって保持・案内されながら軌道面２ｓ、３ｓに沿って転動する。
【０００４】
また、軸受回転中における潤滑性能を一定に維持するために、グリースが軸受内部に封入されている。この場合、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、内外輪２、３の両側には、軸受内部を軸受外部から密封するための密封機構２４が設けられている。なお、内外輪 ２、３の両側に設けられた密封機構２４は、互いに同一の構成を成しているため、その軸方向一方側(図中向って右側)の密封機構２４について、図を参照して説明する。以下、密封機構を備えた軸受を密封軸受装置と呼ぶ。
【０００５】
図７に示すように、密封軸受装置１００の密封機構２４は、円筒状基部２５ｅが外輪３の端部内周面３ｔに固定され、その先端部２５ｔが油きり１９に非接触状態に位置決めされた環状のシールケース２５と、当該シールケース２５と油きり１９との間に介在されたシール部２７とを備えて構成されている。
【０００６】
かかる密封機構２４において、シールケース２５は、円筒状基部２５ｅから軸受の径方向(回転中心軸Ｑに直交する方向)内側に屈曲しながら軸方向(回転中心軸Ｑに平行な方向)外側に延出し、先端部２５ｔが油きり１９との間でラビリンスシールを構成している。
【０００７】
また、シール部２７は、シールケース２５の内側面２５ｓ(油きり１９に対向する側面)に固定され且つラジアル方向に延出した環状の固定スリンガ２９と、固定スリンガ２９の内側に固定され且つ油きり１９方向に延出した環状の芯金３１と、芯金３１の延出端に取り付けられた環状の弾性体３３とを備えている。弾性体３３の一部には、環状の押えリング（不図示）が掛け渡されており、当該押えリングの弾性的な絞付力によって弾性体３３を油きり１９に摺接させている。また、固定スリンガ２９の延出端は、油きり１９に対して非接触状態に位置決めされており、当該固定スリンガ２９の延出端と油きり１９との間には、ラビリンスシールが構成されている。
【０００８】
このような密封機構２４によれば、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る。このとき、内外輪２、３間に保持器１１と共に組み込まれた複数のころ５は、保持器１１によりそれぞれ回転自在に保持されながら、グリースにより保持器１１や軌道面２ｓ、３ｓとの間の摩擦抵抗が低減されつつ軌道面２ｓ、３ｓに沿って転動する。
【０００９】
また、円すいころ軸受１に封入されたグリースは、軸受回転中(内外輪２、３の相対回転中)、回転に伴う遠心力とポンプ作用によって軸受内部からシールケース２５側に排出された後、該シールケース２５で覆われたシール空間部Ｓにおいて、固定スリンガ２９の内側（軸受側）に付着する。
【００１０】
付着したグリースは、外部から強い振動が作用しない限り、再度軸受内部に戻ることはない。そのため、軸受の潤滑に使用されるグリースは封入されたグリースのごく一部のみであり、これらのグリースが消耗され軸受が寿命に至った場合においても、シール空間部Ｓに排出されたグリースは新品同様のまま固定スリンガ２９の内側に付着して残る。したがって、軸受寿命の更なる延長のため、軸受回転中、シール空間部Ｓに排出されたグリースを再活用する必要がある。
【００１１】
特許文献１の密封軸受装置２００では、図８に示すように、内輪２０２と油きり２１９の間に環状スペーサ２３４が挟設され、該環状スペーサ２３４に設けられた折曲部２３４ａとシールケース２２５の間にラビリンス隙間が形成される。これにより、環状スペーサ２３４が内輪２０２と共に回転し、軸受内部からラビリンス隙間を通り外部へ漏れ出ようとするグリースを軸受内部へと再循環させている。
【００１２】
また、この密封軸受装置２００では、内輪２０２の外側端面２０２ａに軸方向外側に部分的に突出する凸部２０２ｂを設け、該凸部２０２ｂの外周面２０２ｃに環状スペーサ２３４の内径側端部を支持させる。また、油きり２１９に、外側端面２０２ａとの対向面２１９ａに凸部２０２ｂを収容する凹部２１９ｂを設け、内輪２０２と油きり２１９を互いに位置決めしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−３２５８６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の密封軸受装置２００では、上述したように組み付けのために内輪２０２及び油きり２１９に特別の加工を施すことが必要であり、生産コストが増大する可能性がある。また、加工した内輪２０２及び油きり２１９を環状スペーサ２３４を介して組み付ける必要があるため、組み立て作業が煩雑であり、組み付け精度を向上させることが困難であった。
【００１５】
本発明は、かかる課題を鑑みてなされたものであり、生産コストの増大及び組み立て性の悪化を抑えつつ、グリースを攪拌し軸受内部にグリースを再供給可能な密封軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は以下の構成により達成される。
（１）回転輪と固定輪との間に転動自在に配設された転動体を備える軸受と、
前記回転輪の少なくとも軸方向一方側から前記回転輪の軸方向の移動を規制する環状固定部材と、
前記固定輪の前記少なくとも軸方向一方側に取り付けられるシールケースと、前記環状固定部材と前記シールケースとの間を密封するシール部と、を有する密封機構と、
を備え、軸受内部を密封してグリース潤滑で使用される密封軸受装置であって、
前記回転輪とともに回転してグリースを攪拌する攪拌部を有する回転スリンガが、前記回転輪と前記固定輪とが対向することで形成される軸受空間内で前記回転輪に固定されることを特徴とする密封軸受装置。
（２）前記回転スリンガは、円筒状固定部と、該円筒状固定部の前記少なくとも軸方向一方側の端部から外径側に延びる前記攪拌部と、を備え、
前記円筒状固定部が前記鍔部の外周面に嵌合することを特徴とする（１）に記載の密封軸受装置。
（３）前記シール部は、前記シールケース側に取り付けられる芯金と、該芯金に取り付けられ前記環状固定部材又は前記環状固定部材に対して固定した部分に摺接するシールリップを構成する弾性体と、前記シールケース側に取り付けられ前記シールリップより軸方向内側で前記環状固定部材又は前記環状固定部材に対して固定した部分とラビリンスシールを構成する固定スリンガと、を備えることを特徴とする（１）又は（２）に記載の密封軸受装置。
（４）前記攪拌部には、周方向に複数のスリットが設けられ、該複数のスリットが放射状に延びることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の密封軸受装置。
（５）前記攪拌部には、外周面が凹状に窪んだ凹溝が周方向に複数設けられたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の密封軸受装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の密封軸受装置によれば、回転輪とともに回転する攪拌部を有することによって、軸受回転に伴ってシール空間部に排出されたグリースを攪拌し、シールケース内側にグリースが堆積することを防ぐことができる。これによって、軸受内部にグリースを再供給することが可能となり、軸受寿命を延長することができる。また、従来の内輪及び環状固定部材の構造を大幅に変える必要がないため、生産コストを抑制することができる。さらに、内輪と環状固定部材の間に介在する部材がなく、回転スリンガは軸受空間内で回転輪に固定されるので、組み付け精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る密封軸受装置の部分断面図である。
【図２】回転スリンガの斜視図である。
【図３】第１の変形例に係る回転スリンガを備えた密封軸受装置の部分断面図である。
【図４】（ａ）は第２の変形例に係る回転スリンガの斜視図であり、（ｂ）は第３の変形例に係る回転スリンガの斜視図である。
【図５】第４の変形例に係る回転スリンガを備えた密封軸受装置の部分断面図である。
【図６】従来の鉄道車両車軸の支持構造の部分断面図である。
【図７】図６に使用される密封軸受装置の部分断面図である。
【図８】特許文献１に記載の密封軸受装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の密封軸受装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態の密封軸受装置は、図６及び図７に示された密封軸受装置の改良であり、同図と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に係る密封軸受装置１００Ａの部分断面図である。本実施形態の密封機構２４Ａは、シールケース２５と、該シールケース２５と環状固定部材１９との間に介在されたシール部２７とを備えて構成されている。
【００２１】
シールケース２５は、回転中心軸Ｑと同心状に軸方向に延び外輪３の端部内周面３ｔに嵌合した円筒状基部２５ｅと、該円筒状基部２５ｅの軸方向外側端部から軸受の内径側に延出した環状の第１ラジアル延出部２５ａと、該第１ラジアル延出部２５ａから折り返されて軸方向外側に延出した環状のアキシャル延出部２５ｂと、該アキシャル延出部２５ｂから折り返されて内径側に延出した環状の第２ラジアル延出部２５ｃと、当該第２ラジアル延出部２５ｃから折り返されて軸方向外側に延出した環状の先端部２５ｔと、が連続して構成されている。
【００２２】
また、シール部２７は、アキシャル延出部２５ｂの内側面２５ｓ(環状固定部材１９に対向する側面)に固定された外径側円筒部２９ａから内径側に遮断板部２９ｂが延出して断面略Ｌ字形状をなす固定スリンガ２９と、該固定スリンガ２９の内周面に固定され且つ固定スリンガ２９及びシールケース２５の第２ラジアル延出部２５ｃにより形成された空間内を環状固定部材１９方向に延出した環状の芯金３１と、芯金３１の延出端に取り付けられた環状のゴム製の弾性体３３と、を備えている。弾性体３３の一部には、環状の押えリング（不図示）が掛け渡されており、当該押えリングの弾性的な絞付力によって弾性体３３の先端部を環状固定部材１９の外周面に摺接させる。これにより、弾性体３３の先端部はシールリップを構成している。また、固定スリンガ２９の遮断板部２９ｂの延出端は、シールリップより軸方向内側で環状固定部材１９に対して非接触状態に位置決めされており、当該固定スリンガ２９の遮断板部２９ｂの延出端と環状固定部材１９との間には、ラビリンスシール(狭いすきま)が形成されている。さらに、シールケース２５の先端部２５ｔと環状固定部材１９との間にも、ラビリンスシールが形成されている。
【００２３】
これにより、軸受１の軸方向外側は、シールケース２５とシール部２７によって密封され、シール空間部Ｓが形成される。従って、軸受回転中、グリースがシール空間部Ｓに排出された場合であっても、グリースの軸受外部への漏洩防止が可能であると同時に、異物の軸受内部への侵入が防止される。
【００２４】
さらに、本実施形態の密封軸受装置１００Ａには密封機構２４Ａに加えて、内輪２に固定され、内輪２とともに回転する回転スリンガ３５が設けられている。
【００２５】
回転スリンガ３５は、図２に示すように、回転中心軸Ｑに沿って円筒状に延びる円筒状固定部３５ａと、円筒状固定部３５ａの軸方向外側端部から外径側に略垂直に延出した環状の攪拌部３５ｂと、を備えて構成される。
【００２６】
図１に戻って、内輪大鍔部９の外周面９ｔには、外輪３の端部内周面３ｔと対向して軸受空間Ｔを形成する位置に、環状凹部９ｂが凹設される。
【００２７】
そして、外周面９ｔに形成された環状凹部９ｂに、回転スリンガ３５の円筒状固定部３５ａが嵌合することで、回転スリンガ３５が内輪大鍔部９に固定される。即ち、回転スリンガ３５と内輪２との固定は、内輪大鍔部９の外周面と外輪３の端部内周面３ｔとが対向して形成される軸受空間Ｔ内でなされる。この状態で円筒状固定部３５ａは、軸方向外側端部が内輪大鍔部９の端面９ａよりも軸方向外側に延出し、攪拌部３５ｂが該軸方向外側端部から固定スリンガ２９の遮断板部２９ｂに対し略平行に延出する。また、攪拌部３５ｂの先端部は、シールケース２５のアキシャル延出部２５ｂの内側面２５ｓと対向し、且つ、非接触状態に位置決めされている。
【００２８】
これによって、軸受回転中、攪拌部３５ｂが内輪２と共に回転することより、グリースがシール空間部Ｓに排出された場合でも、シール空間部Ｓに排出されたグリースを攪拌することで固定スリンガ２９の内側に付着することが抑制される。また、攪拌部３５ｂがシール空間部Ｓに排出されたグリースを攪拌することにより軸受内部にグリースを再供給することができ、軸受寿命を延長することが可能である。
【００２９】
また、環状凹部９ｂは内輪大鍔部９に切削加工を施す等によって比較的容易に形成することが可能であり、内輪２及び環状固定部材１９の両方に組み付けのための特別な加工を施す場合に比べて、生産コストを抑制することができる。また、回転スリンガ３５は円筒状固定部３５ａを内輪大鍔部９ｂの環状凹部９ｂに嵌合させるだけで内輪２に固定されるので、組み付け性がよい。さらに、内輪２と環状固定部材１９の間に介在する部材がなく内輪２と環状固定部材１９とは面接触させるだけでよいので、組み立て性の悪化を防いで組み付け精度を向上させることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態につき具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、攪拌部３５ｂは円筒状固定部３５ａの軸方向外側端部から外径側に固定スリンガ２９の遮断板部２９ｂに対し略平行に延出するように構成したが、回転スリンガ９が軸受空間Ｔ内で回転輪２に固定される限り、これに限定されるものではない。
【００３１】
また、攪拌部３５ｂの外径側への延出長さは任意に設定することができる。例えば、シールケース２５のアキシャル延出部２５ｂの内側面２５ｓとの間でラビリンスを形成するように近接配置してもよく、図３に示すように、シールケース２５のアキシャル延出部２５ｂの内側面２５ｓとの径方向隙間よりも固定スリンガ２９の遮断板部２９ｂとの軸方向隙間が小さくなるように攪拌部３５ｂの延出長さを短かくしてもよい。これにより、軸受内部に再供給されるグリースの量を制限し、軸受内部におけるグリース過多による軸受トルクの増大を防止することができる。
【００３２】
また、図４（ａ）に示すように、攪拌部３５ｂに周方向に所定の間隔で放射状に延びるスリット６０を設けてもよく、図４（ｂ）に示すように、周方向に所定の間隔で外周面が凹状に窪んだ凹溝６１を設けてもよい。これによっても、軸受内部に再供給されるグリースの量を調整することができ、軸受内部におけるグリース過多による軸受トルクの増大を防止することができる。
【００３３】
また、図５に示すように、回転スリンガ３５に、攪拌部３５ｂの先端部から軸方向内側に折り返し部３５ｃを設けてもよい。折り返し部３５ｃの外周面３５ｓと内側面２５ｓとの間にラビリンス隙間を形成することで、グリースが固定スリンガ２９の内側に付着することをより効果的に抑制することができる。さらに、該折り返し部３５ｃに、周方向に所定の間隔でスリット（不図示）や凹溝（不図示）を設けてもよい。
【００３４】
さらに、本実施形態の密封型軸受装置１００Ａは、鉄道車両車軸に限らず種々の機構に適用することができる。また、本実施形態の密封型軸受装置１００Ａは、軸受として円すいころ軸受を例示したが、これに限定されず円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受にも適用可能である。さらに、弾性体３３は、環状固定部材１９の外周面に直接接触せず、環状固定部材１９の外周面に固定された他の部材に接触するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１      円すいころ軸受
２      内輪（回転輪）
２ｓ    内輪軌道面
９      内輪大鍔部
９ｔ    外周面
９ｂ    環状凹部
３      外輪（固定輪）
３ｓ    外輪軌道面
３ｔ    端部内周面
５      ころ
１１    保持器
１７、１９    油きり（環状固定部材）
２４Ａ  密封機構
２５    シールケース
２７    シール部
２９    固定スリンガ
３１    芯金
３３    弾性体
３５    回転スリンガ
３５ａ    円筒状固定部
３５ｂ    攪拌部
１００Ａ    密封軸受装置
Ｓ      シール空間部
Ｑ      回転中心軸
Ｔ      軸受空間
【図１】
2012021613.tif 000003
【図２】
2012021613.tif 000004
【図３】
2012021613.tif 000005
【図４】
2012021613.tif 000006
【図５】
2012021613.tif 000007
【図６】
2012021613.tif 000008
【図７】
2012021613.tif 000009
【図８】
2012021613.tif 000010