(57)【要約】【課題】シールにより発生する熱を速やかに放熱し、軸受内外輪や後蓋や前蓋等への熱伝達を少なくし、軸受の温度上昇を防止する。【解決手段】外輪端４ｂに嵌着された階段筒状のシールケース６と、内輪２に当接する当接部材７の外周面７ａに嵌合された鍔付筒状のスリーブ８と、シールケース内側に嵌合し、スリーブの外周面に摺接するシール部１１ｂ，８ｅを備えたオイルシール１１と、を有する鉄道車両用軸受装置１であって、スリーブの鍔部８ｂが当接部材とシールケース小径部６ｃの先端との間より径方向に延出し、さらにシールケース先端と、鍔部とで、ラビリンスシールを形成し、スリーブと当接部材の外周面との間に周方向断熱部（隙間）９を形成する。鍔部と当接部材の端面７ｄとの間に径方向断熱部（隙間）１０を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸が挿入される内輪と、前記内輪の外周を転動する転動体と、前記転動体が内周を転動する外輪と、前記外輪端に嵌着された階段筒状のシールケースと、前記内輪の前記シールケース側端に当接する当接部材と、前記当接部材の外周面に嵌合された鍔付筒状のスリーブと、前記シールケース内側に嵌合し、前記スリーブの外周面に摺接するシール部を備えたオイルシールと、を有する鉄道車両用軸受装置であって、
前記スリーブの鍔部は前記内輪とは反対側に位置し、前記当接部材と前記シールケース先端との間より径方向に延出し、さらに前記シールケース先端と、前記鍔部とで、ラビリンスシールを形成し、前記スリーブと前記当接部材の外周面との間に周方向断熱部が形成されていることを特徴とする鉄道車両用軸受装置。
【請求項２】
前記周方向断熱部は、前記シール部の摺接面の範囲より大きな範囲に設けられていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用軸受装置。
【請求項３】
前記スリーブ鍔部と前記当接部材の端面との間に径方向断熱部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用軸受装置。
【請求項４】
前記周方向断熱部は前記スリーブと前記当接部材の外周面との間に設けられた周方向隙間であることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用軸受装置。
【請求項５】
前記径方向断熱部は前記スリーブ鍔部と前記当接部材の端面との間に設けられた径方向隙間であることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両用軸受装置。
【請求項６】
前記周方向又は径方向断熱部は断熱材が被覆されることにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の鉄道車両用軸受装置。
【請求項７】
前記スリーブと前記当接部材との接触面に断熱材が被覆されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１記載の鉄道車両用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用軸受装置のシール構造、特にシール部の放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道用車両用軸受のシール装置は、外部からの水、塵埃等の侵入を防止するため、内輪を挟持する前蓋、後蓋（当接部材）の外周に摺接するシール部を有するオイルシールを設ける。しかし、鉄道車両の高速化に伴い、軸受の温度が上昇する。さらに、摺接するシール部での発熱の影響も無視しえない。そこで、特許文献１の鉄道車両用軸受装置３１においては、図４に示すように、外輪４の端部内径４ｂに階段筒状のシールケース６の一端６ａを嵌着し、シールケースの内側に弾性体のオイルシール１１を嵌着させている。また、後蓋３７のオイルシール摺接部側の外周３７ａには、後蓋とは別体の環状のスリーブ３８を設け、オイルシール１１のリップ（図示省略）１１ｂ がスリーブ３８の外周面８ｅに摺接できるようにしている。さらに、スリーブ３８と後蓋３７との間に断熱材としての樹脂層３８ａを設けている。この断熱材３８ａにより、オイルシール１１のリップ１１ｂとスリーブ外周面８ｅとの摺接によって生じた発熱が後蓋３７や軸受内輪２に伝達しにくくすることにより、軸受の温度上昇を低減している。また、後蓋３７とシールケース６先端６ｃとでラビリンスシール１２が形成されている。
【０００３】
一方、特許文献２においては、オイルシール１１のダブルリップ１１ｂと後蓋側の摺接部での発熱による、ダブルリップ密閉空間内４３の温度上昇、圧力上昇によるグリース漏れや、温度低下、圧力減少による負圧によるシールの腹あたりを防止する等のため、ダブルリップと摺接部の密閉空間４３と軸受内外輪空間部とを連通する空気穴４４，４５，４６を設けている。特許文献２の第９実施形態である図１０の鉄道車両用軸受装置４１では、特許文献１と同様に、図５に示すように、外輪４の端部内径４ａに階段筒状のシールケース６の一端６ａを嵌着し、シールケースの内側に弾性体のオイルシール１１を嵌着させている。なお、前述したと同様な部分については、同符号を付す。後蓋４７のオイルシール摺接部側外周４７ａには、後蓋とは別体の環状のスリーブ４８を設け、オイルシール１１のリップ１１ｂがスリーブの外周面８ｅに摺接できるようにしている。スリーブ４８には、ダブルリップに開口する径方向穴４４、この径方向穴と連通する軸方向隙間又は穴４５、この軸方向隙間と軸受内外輪空間部と連通する通気孔４６を設けている。これにより、ダブルリップと摺接面との密閉空間４３を軸受内外輪空間部と連通させ、オイルシールやグリース寿命を延長する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８８９８２号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、オイルシールの摺接部の発生した熱を断熱材により軸受側に伝達しないようにする。しかし、逆に断熱材により、熱がスリーブに蓄熱されてしまう。このため、スリーブの温度が上昇し、合成樹脂製のオイルシールのリップの寿命が低下してしまうという問題がある。また、特許文献２のものは、シール部での発生熱を均一にするように働く。しかし、オイルシールのリップでの発生熱は軸受内外輪、後蓋に伝達されるので、熱は均一化され易くなるものの発生熱による軸受の温度上昇は防止できないという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、後蓋とのシールによる発生する熱を速やかに放熱し、さらに、軸受内外輪や後蓋や前蓋等への熱伝達を少なくし、軸受の温度上昇を抑制しグリース寿命を防止させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明においては、車軸が挿入される内輪と、前記内輪の外周を転動する転動体と、前記転動体が内周を転動する外輪と、前記外輪端に嵌着された階段筒状のシールケースと、前記内輪の前記シールケース側端に当接する当接部材と、前記当接部材の外周面に嵌合された鍔付筒状のスリーブと、前記シールケース内側に嵌合し、前記スリーブの外周面に摺接するシール部を備えたオイルシールと、を有する鉄道車両用軸受装置であって、
前記スリーブの鍔部は前記内輪とは反対側に位置し、前記当接部材と前記シールケース先端との間より径方向に延出し、さらに前記シールケース先端と、前記鍔部とで、ラビリンスシールを形成し、前記スリーブと前記当接部材の外周面との間に周方向断熱部が形成されている鉄道車両用軸受装置を提供することにより前述した課題を解決した。
【０００８】
即ち、オイルシールのシール部と摺接するスリーブの鍔部を軸受及び後蓋や前蓋等の当接部材から外側部分に延出させて、延出部より放熱するようにした。また、従来の当接部材とシールケース先端とで形成したラビリンスシールに代えて、シールケース先端と鍔部とでラビリンスシールを形成させることにより、ラビリンスシールと放熱を兼ねるようにした。また、スリーブと当接部材の外周面との間の周方向断熱部により、スリーブから軸受、当接部材への熱伝達を少なくする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明においては、前記周方向断熱部は、前記シール部の摺接面の範囲より大きな範囲とした。これにより、摺接面と内輪との熱的距離をできる限り離す。また、請求項３に記載の発明においては、前記スリーブ鍔部と前記当接部材の端面との間に径方向断熱部を形成した。スリーブと当接部材の径方向当接面も断熱部分を設けて熱伝達を減じる。
【００１０】
断熱は、隙間、空隙によりおこなえる。そこで、請求項４記載の発明においては、前記周方向断熱部は前記スリーブと前記当接部材の外周面との間に設けられた周方向隙間とした。また、請求項５に記載の発明においては、前記径方向断熱部は前記スリーブ鍔部と前記当接部材の端面との間に設けられた径方向隙間とした。断熱部は、従来例のような断熱材も有効である。そこで、前記周方向又は径方向断熱部は断熱材が被覆されることにより形成するようにしてもよい（請求項６）。さらに、断熱部に限らず、接触部を断熱することが好ましい。そこで、請求項７に記載の発明においては、前記スリーブと前記当接部材との接触面に断熱材を被覆するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、スリーブの鍔部を軸受及び後蓋や前蓋等の当接部材から外側部分に延出させ、シールケース先端と鍔部とでラビリンスシールを形成させて、ラビリンスシールと放熱を兼ねるようにし、周方向断熱部により、スリーブから軸受、当接部材への熱伝達を少なくしたので、シール部の発熱による軸受や当接部材の温度上昇を減じ、さらには、シール部の発生熱を放熱し、シール部の温度上昇を防止するものとなった。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明においては、周方向断熱部の範囲をシール部の摺接面の範囲より大きくし、熱発生源である摺接面と当接部材とをできる限り離したので、当接部材への熱伝達を少なくした。また、請求項３に記載の発明においては、スリーブ鍔部と当接部材の端面との間の径方向断熱部により、スリーブと当接部材の離隔部分を増して熱伝達経路を減じたので、軸受、当接部材の温度上昇を防止する。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明においては、周方向断熱部を周方向隙間とし、請求項５に記載の発明においては、径方向断熱部を径方向隙間とし、空気断熱としたので、コストもかからず、構造も簡単なものとなった。また、請求項６に記載の発明においては、周方向又は径方向断熱部を断熱材でスリーブの当接部を被覆することにより形成したので、当接部材側の新たな加工は不要であり、従来との互換性も有利となる。さらに、請求項７に記載の発明においては、スリーブと当接部材との接触面に断熱材を被覆し、断熱を強化したので、軸受、当接部材の温度上昇をさらに防止するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態を示す鉄道車両用軸受装置のシール部の要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す鉄道車両用軸受装置のシール部の要部断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す鉄道車両用軸受装置のシール部の要部断面図である。
【図４】従来の鉄道車両用軸受装置の断熱による温度上昇を防止するためのシール部の要部断面図である。
【図５】従来の鉄道車両用軸受装置のオイルシールのリップ部保護するためのシール部の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、全体構造については、前述した特許文献等に記載の鉄道車両用軸受装置と同様であるので、図及び説明を省略する。図１は本発明の実施の形態を示す鉄道車両用軸受のシール部の要部断面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態の鉄道車両用軸受１は、図示しない車軸が挿入される内輪２と、内輪の外周２ａを転動する転動体（円錐ころ）３と、転動体が内周４ａを転動する外輪４を備える。転動体３は保持器５により保持されている。外輪端内径部４ｂに階段筒状のシールケース６の大径部６ａが嵌着されている。
【００１６】
シールケース６は薄肉金属をプレス成型され、大径部６ａに続き中径部６ｂ、さらに小径部６ｃが形成された階段筒状にされている。内輪２のシールケース側端２ｂに後蓋（当接部材）７が当接する。後蓋７は内輪２に当接する小径部７ａと大径部７ｂと、小径部と大径部との段部７ｄを有する。後蓋７の内径７ｃは、内径側に嵌合する車軸の段部に応じた形状とされている。後蓋７の小径部７ａの外周面に鍔付筒状のスリーブ８が嵌合されている。スリーブ８は内輪端面２ｂと後蓋の段部７ｄ間に固定される。後蓋７の小径部７ａの外周に周方向溝７ｅが形成され、スリーブ８の内周面８ａと周方向隙間（断熱部）９を形成する。周方向隙間（溝）の軸方向幅（範囲）は後述するオイルシールのリップの軸方向摺接幅（範囲）より外側になるようにされている。なお、周方向７ｅの形状は、図２のようにしてもよい。
【００１７】
スリーブ８の後蓋段部７ｄ側（図で見て右側）に鍔部８ｂが形成されている。鍔部８ｂは後蓋の段部７ｄとシールケース小径部６ｃの先端との間より径方向外側に延出し、さらに、軸受側に折り返され、折り返し部８ｃを備える。後蓋段部７ｄに径方向溝７ｆが形成され、スリーブ８の鍔部外側端面８ｄと径方向隙間（断熱部）１０を形成する。
【００１８】
シールケース６の中径部６ｂの内側（周）にオイルシール１１の外周部１１ａが嵌合し、オイルシールの内側のシール（リップ）部（詳細は省略）１１ｂがスリーブ８の外周面８ｄに摺接する。これにより、後蓋７側からの塵埃等の軸受内部への侵入を防止する。さらに、シールケース６の小径部６ｃの先端の外周面６ｄと、スリーブの折り返し部８ｃの内周８ｅとでラビリンスシールを形成する。
【００１９】
本発明の実施の形態によれば、シール部１１ｂ，８ｅで発生した熱は、スリーブ８の鍔部８ｂ、折り返し部８ｃから放熱され、シール部の温度上昇を防止する。一方、周方向隙間（断熱部）９、径方向隙間（断熱部）１０により、スリーブ８から後蓋（当接部材）７、内輪２への熱伝達率を低くしているので、シール部で発生した熱が後蓋、内輪に伝わりにくく、後蓋、内輪の温度上昇を防止する。このように、スリーブ８により、ラビリンスシールと放熱を兼ね、さらに、スリーブから軸受、後蓋への熱伝達を少なくする。
【００２０】
本発明の他の実施の形態について、図面を参照して説明する。図３は本発明の他の実施の形態を示す鉄道車両用軸受のシール部の要部断面図である。本発明の他の実施の形態の鉄道車両用軸受２１は、スリーブと後蓋（当接部材）との周方向９及び径方向隙間１０に代えて断熱材３０，３１を用い、スリーブの冷却効果を増したものである。なお、前述したと同様な主要部分については同符号を付し、説明の一部又は全部を省略する。図２に示すように、後蓋１７は内輪２に当接する小径部７ａと大径部７ｂと、小径部と大径部との段部７ｄを有する。後蓋１７の内径７ｃは、内径側に嵌合する車軸の段部に応じた形状とされている。後蓋１７の小径部７ａは円筒状とされ外周面に鍔付筒状のスリーブ１８が嵌合されている。段部７ｄの端面はリング状平面とされている。スリーブ１８は内輪端面２ｂと後蓋の段部７ｄ間に固定される。
【００２１】
スリーブ１８の後蓋段部７ｄ側（図で見て右側）に鍔部８ｂが形成されている。鍔部８ｂは後蓋の段部７ｄとシールケース小径部６ｃの先端との間より径方向外側に延出し、さらに、軸受側に折り返され、折り返し部８ｃを備える。スリーブ１８内周面１８ａ、鍔部外側端面１８ｄには、断熱材（例えば、特許文献１記載のポリアミド樹脂等の樹脂）３０，３１が被覆（コーティング）されている。
【００２２】
また、スリーブ１８の鍔部８ｂの折り返し部８ｃ内に、逆Ｌ字状断面の外側円環部２２を有する補助リング２３が溶接されている。シールケース６の小径部６ｃの先端の外周面６ｄと、スリーブの折り返し部８ｃの内周８ｆとでラビリンスシールを形成する。これに加えて、円環部２２の外周面２２ａとシールケース６の小径部６ｃの先端の内周面６ｅとでもラビリンスシールを形成する。なお、その他の部分については、前述したと同様である。
【００２３】
かかる車両用軸受装置においては、断熱材（断熱部）３０，３１により、シール部１１ｂ，８ｅで発生する熱の後蓋、軸受への伝熱を減ずることができるので、断熱効果を確保しながら、後蓋１７に周方向溝や径方向溝を設ける必要がない。また、後蓋は従来のものとほぼ同形状でよく、互換性が高い。また、補助リング２３により、放熱性を高め、同時にラビリンスシールの性能を向上させることができる。
【００２４】
なお、実施の形態においては、後蓋について述べたが、前蓋側にも同様に適用できることはいうまでもない。また、スリーブにさらに放熱板を追加してもよい。また、断熱部である断熱材と隙間は周方向と、径方法の両側にそれぞれ同時に配置したが、一方を断熱材とし、他方を隙間としたり、併用したりしてもよい。さらに、当接部材の外周部及び端面当接部、あるいは、対応するスリーブ側の面を断熱材で被覆し、断熱部としてもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１、２１  鉄道車両用軸受装置
２    内輪
２ａ  内輪の外周
２ｂ  内輪端
３    転動体
４    外輪
４ａ  外輪の内周
６    シールケース
６ｃ  シールケース小径部
７、１７  当接部材（前蓋、後蓋）
７ａ  当接部材の外周面
８、１８  スリーブ
８ｂ  スリーブの鍔部
８ｅ  スリーブ外周面
９、３０  周方向断熱部（周方向隙間、周方向断熱材）
１０、３１  径方向断熱部（径方向隙間、径方向断熱材）
１１  オイルシール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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