(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、および転動体を有し前記内輪が車軸に装着される複列の転がり軸受と、前記内輪の車軸軸端と反対側の幅面に接して前記車軸に装着される後ろ蓋と、前記外輪に取付けられ前記外輪から幅方向に突出したシール部材とを備え、前記内輪を外輪よりも幅方向に延出させてその内輪延出部分の外径面に前記シール部材を摺接させ、前記内輪延出部分における前記シール部材の摺接部分よりも内輪幅方向の中央側に、前記摺接部分よりも小径となる環状の段差部を設け、前記内輪延出部分を内輪の幅方向の両側に設け、前記内輪の幅面と後ろ蓋との接触面に潤滑剤を介在させ、前記内輪と後ろ蓋とを、後ろ蓋の幅面の内径部に軸方向へ突出させた突部が、内輪の幅面の内径部に形成された凹部に嵌まり込むように、互いに印籠結合させ、前記内輪は鍔部を有し、前記内輪延出部分は、その外径面が内輪の鍔部よりも小径に形成され、この内輪延出部分の前記段差部は、環状凹部として形成され、その凹部の片方の側壁面が鍔部の側面の一部となり、
前記シール部材は、外輪の内径部に取付けられて外輪から軸方向に延出したシール外環と、このシール外環の内径面に取付けられたシール内環と、このシール内環の内径面に取付けられた弾性シール材とを有し、前記シール内環は円筒面部分と平板部分とを含む断面Ｌ字状のものであり、その外周の円筒面部分で前記シール外環に嵌合状態に取付けられ、前記平板部分は先端がラビリンスシールを構成する鉄道車両用軸受装置。
【請求項２】
前記内輪延出部分の外周に、前記シール部材を摺接させるスリーブを設けた請求項１に記載の鉄道車両用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両の車軸の支持に用いられる鉄道車両用軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、鉄道車両用軸受装置では、図４に示すように、軸受５０を密封するオイルシール５５を摺接させるために、軸受５０と別体の専用部品である油切り５６を用い、油切り５６と後ろ蓋５７とにオイルシール５５を摺接させるようにしている。
【０００３】
しかし、このように油切り５６および後ろ蓋５７にシール５５を摺接させる構成では、次の問題が生じる。
▲１▼内輪５１と後ろ蓋５７の摺接面ａで、車軸６０の曲げによりフレッティングが発生し、これによる摩耗粉が軸受内部に混入する恐れがある。
▲２▼油切り５６や後ろ蓋５７等のシール摺接面は、硬さ、粗さ、精度が必要であるため、高価になる。すなわち、硬さの対処として、内輪５１と別に油切り５６および後ろ蓋５７の熱処理が必要であるため、費用が大となる。また、シール摺接面の精度を得るために、油切り５６および後ろ蓋５７の内径面および幅面を精度良く仕上げ加工する必要があり、これによって費用が大となる。
▲３▼油切り５６によって部品点数が多くなるため、組立幅のばらつきが大きくなり、軸受組み込み時の軸方向位置のばらつきも大きくなる。
【０００４】
このような課題のうちの一部の対策として、内輪５１に後ろ蓋５７となる部分を一体に延長して形成し、この延長部分にシール５５を摺接させるようにした鉄道車両用軸受装置が提案されている（実開平３−５５３７１号公報）。これによれば、内輪５１と後ろ蓋５７との接触面で摩耗粉が発生することがなくなり、摩耗粉の軸受内への侵入が防止される。
しかし、上記提案例のものは、内輪５１と後ろ蓋５７とを一体の部品としたものであるため、加工が難しい。すなわち、後ろ蓋５７となる部分は車軸６０の外径面の段差や曲面部分に応じた内径面に形成する必要があって、形状が複雑であり、このような複雑な形状部分を、高精度の軌道面が要求される内輪５１と一体の部品として加工することは、実際上困難であると考えられる。
また、内輪５１の延長部分にオイルシール等からなるシール５５を摺接させるようにようにした軸受装置の場合、保守に際してシール５５を取り外すときに、取り外し難く、保持器５４に力を付加することが必要になるなどの支障が考えられる。
【０００５】
この発明の目的は、内輪と後ろ蓋との接触部で発生する摩耗粉が軸受内部に混入せず、良好な潤滑状態を長期間維持でき、さらに製造が容易な鉄道車両用軸受装置を提供することである。
この発明の他の目的は、内輪と後ろ蓋との接触部で発生する摩耗粉が軸受内部に混入せず、良好な潤滑状態を長期間維持でき、またシール部材の分解時に、保持器等に力を作用させることなく、簡単に分解できる鉄道車両用軸受装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、部品点数の削減を図ることである。
この発明のさらに他の目的は、シール部材の摺接で軸受内輪が摩耗することが防止でき、シール機能の低下時にシール部材のみを交換して初期のシール性能の復元を可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、内輪と後ろ蓋との接触面における摩耗粉の発生を抑制し、良好な潤滑状態のより一層の長期間維持を可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、組立性の向上を図ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１の鉄道車両用軸受装置は、内輪、外輪、および転動体を有し前記内輪が車軸に装着される複列の転がり軸受と、前記内輪の車軸軸端と反対側の幅面に接して前記車軸に装着される後ろ蓋と、前記外輪に取付けられ前記外輪から幅方向に突出したシール部材とを備え、前記内輪を外輪よりも幅方向に延出させてその内輪延出部分の外径面に前記シール部材を摺接させ、前記内輪延出部分における前記シール部材の摺接部分よりも内輪幅方向の中央側に、前記摺接部分よりも小径となる環状の段差部を設け、前記内輪延出部分を内輪の幅方向の両側に設け、前記内輪の幅面と後ろ蓋との接触面に潤滑剤を介在させ、前記内輪と後ろ蓋とを、後ろ蓋の幅面の内径部に軸方向へ突出させた突部が、内輪の幅面の内径部に形成された凹部に嵌まり込むように、互いに印籠結合させ、前記内輪は鍔部を有し、前記内輪延出部分は、その外径面が内輪の鍔部よりも小径に形成され、この内輪延出部分の前記段差部は、環状凹部として形成され、その凹部の片方の側壁面が鍔部の側面の一部となり、前記シール部材は、外輪の内径部に取付けられて外輪から軸方向に延出したシール外環と、このシール外環の内径面に取付けられたシール内環と、このシール内環の内径面に取付けられた弾性シール材とを有し、前記シール内環は円筒面部分と平板部分とを含む断面Ｌ字状のものであり、その外周の円筒面部分で前記シール外環に嵌合状態に取付けられ、前記平板部分は先端がラビリンスシールを構成するようにしたものである。
この構成によると、外輪に取付けられたシール部材が内輪に摺接するため、内輪と後ろ蓋との接触による摩耗粉の発生箇所が、シール部材による密封領域の外部に位置する。そのため、内輪と後ろ蓋との接触面で発生する摩耗粉が軸受内に侵入することが前記シール部材で阻止されて、軸受内部に混入せず、良好な潤滑状態が長期間維持できる。シール部材は、内輪延出部分に摺接させるため、内輪の軌道面が狭められることがなく、負荷容量の低下の問題がない。また、後ろ蓋は内輪と別体に設けるため、内輪はシールの摺接に必要な内輪延出部分を形成するだけで良く、加工が容易である。内輪のシール摺接面の硬さや精度の処理は、このように形成される簡単な形状の内輪延出部分に、内輪製作時に同時に行えるため、製造工程が少なくて済み、安価となる。また、後ろ蓋は、シール部材の摺接面を形成する必要がないため、加工が容易に行える。
【０００７】
前記内輪を外輪よりも幅方向に延出させてその内輪延出部分の外径面に前記シール部材を摺接させ、前記内輪延出部分における前記シール部材の摺接部分よりも内輪幅方向の中央側に、前記摺接部分よりも小径となる環状の段差部を設けたため、シール部材の分解時に、この段差部にシール部材を落とし込むことができ、保持器に力を作用させずに、シール部材の分解が容易に行える。そのため、保持器の変形等による軸受の寿命低下が防止される。
【０００８】
さらに、前記内輪延出部分を、内輪の幅方向の両側に設けている。このように軸端側にも内輪延出部分を設けることで、従来使用されていた専用部品の油切りを省くことができ、部品点数が削減される。これに伴い、軸受組み込み時の軸方向位置のばらつきが小さくなる。
【００１０】
また、内輪の幅面と後ろ蓋との接触面に潤滑剤を介在させている。このように潤滑剤を介在させることにより、前記接触面で発生する摩耗粉が少なくなり、良好な潤滑状態のより一層の長期間維持が可能となる。
さらに、前記内輪と後ろ蓋とを、後ろ蓋の幅面の内径部に軸方向へ突出させた突部が、内輪の幅面の内径部に形成された凹部に嵌まり込むように、互いに印籠結合させている。このように、内輪と後ろ蓋とを印籠結合させることにより、この鉄道車両用軸受装置の組立性が向上する。また、この発明において、前記内輪延出部分の外周に、前記シール部材を摺接させるスリーブを設けても良い。このようにスリーブを設けることで、シール部材の摺接で軸受内輪が摩耗することが防止され、シール機能の低下時に、シール部材のみを交換して初期のシール性能を復元させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。この鉄道車両用軸受装置は、車軸１０に装着された軸受１と、その内輪４の両側に各々接して車軸１０に装着された前蓋２および後ろ蓋３とを備える。軸受１は、転がり軸受、詳しくは複列の円すいころ軸受からなり、各列のころ６，６に対して分割内輪４Ａ，４Ａが設けられた分割型の内輪４と、一体型の外輪５と、前記ころ６と、保持器７と、外輪５に幅方向に突出して取付けられたシール部材８とを備える。内外輪４，５は軸受鋼製のものであり、前蓋２および後ろ蓋３は、焼きならしを施した炭素鋼製のものである。後ろ蓋３は、車軸１０の段差部に係合して軸受１の内輪４を軸方向に位置規制しており、前蓋２は、車軸１０の軸端の雄ねじ部に螺合して内輪４を後ろ蓋３に押し付けている。
【００１２】
内輪４は外輪５よりも幅方向に延出しており、内輪延出部分４ａの外径面に、シール部材８が摺接する。内輪延出部分４ａは、内輪４の鍔部４ｂから延出しており、その外径面は鍔部４ｂよりも段差を持って小さく形成されている。また、内輪延出部分４ａにおけるシール部材８の摺接部分４ａａよりも内輪幅方向の中央側に、前記摺接部分４ａａよりも小径となる環状の段差部９が設けられている。シール部材８はオイルシール等からなる。
【００１３】
図１（Ｂ）に図１（Ａ）のＢ部分を拡大して示すように、シール部材８は、外輪５の内径部に取付けられて外輪５から軸方向に延出したシール外環１１と、このシール外環１１の内径面に取付けられたシール内環１２と、このシール内環１２の内径面に取付けられた弾性シール材１３とを有し、弾性シール材１３が内輪延出部分４ａの外径面に摺接する。弾性シール材１３は、種々の形状のものが用いられるが、図１では具体形状を省略して模式的に示してある。シール外環１１は、３段の段付き円筒状に屈曲した断面形状を有しており、先端部分１１ａは、後ろ蓋３の幅面に形成された環状溝１４に遊嵌してラビリンスシール１５を構成している。なお、シール部材８には、具体的には、例えば後に図２と共に説明するものが使用できる。
内輪延出部分４ａの前記段差部９は、環状凹部として形成され、その凹部の片方の側壁面が鍔部４ｂの側面の一部となる。
内輪４と後ろ蓋３とは、後ろ蓋３の幅面の内径部に軸方向へ突出させた環状の突部３ａが、内輪４の幅面の内径部に形成された環状の凹部４ｃに嵌まり込むように、互いに印籠結合させることが好ましい。環状凹部４ｃの軸方向幅は、内輪延出部分４ａの一部の長さとしてある。このように、内輪４と後ろ蓋３とを印籠結合させることにより、この鉄道車両用軸受装置の組立性が向上する。
内輪延出部分４ａと後ろ蓋３との接触面ｃには、潤滑剤１６を介在させることが好ましい。この潤滑剤１６には、グリースまたは固体潤滑剤等が使用される。
【００１４】
図１（Ａ）に示す前蓋２側における内輪延出部分４ａおよびシール部材８の構成は、後ろ蓋３側における内輪延出部分４ａおよびシール部材８の構成と同じである。また、シール部材８と前蓋２との間にも、後ろ蓋３側と同様なラビリンスシールが形成されている。
【００１５】
この構成の鉄道車両用軸受装置によると、外輪５に取付けられたシール部材８が内輪４に摺接するため、内輪４と後ろ蓋３との接触による摩耗粉の発生箇所が、シール部材８による密封領域の外部に位置する。そのため、内輪４と後ろ蓋３との接触面ｃで発生する摩耗粉が軸受１内に侵入することが、シール部材８で阻止されて、軸受内部に混入せず、良好な潤滑状態を長期間維持できる。シール部材８は、内輪延出部分４ａに摺接させるため、内輪４の軌道面が狭められることがなく、負荷容量の低下の問題がない。また、後ろ蓋３は内輪４と別体に設けるため、内輪４はシール部材８の摺接に必要な内輪延出部分４ａを形成するだけで良く、加工が容易である。内輪４のシール摺接面４ａａの硬さや精度の処理は、このように形成される簡単な形状の内輪延出部分４ａに、内輪製作時に同時に行えるため、製造工程が少なくて済み安価となる。
内輪４の幅面と後ろ蓋３との接触面ｃには潤滑剤１６を介在させたため、この接触面ｃで発生する摩耗粉が少なくなり、良好な潤滑状態のより一層の長期間維持が可能となる。
また、内輪延出部分４ａにおけるシール部材８の摺接部分よりも内輪幅方向の中央側に、前記摺接部分よりも小径となる環状の段差部９を設けたため、オイルシール等からなるシール部材８の分解時に、この段差部９にシール部材８を落とし込むことができ、保持器７に力を作用させずに、シール部材８の分解が容易に行える。そのため、保持器７の変形等による軸受１の寿命低下が防止される。
内輪延出部分４ａは、前蓋２側にも設けたため、従来、軸端側に設けられていた専用部品である油切りが省略でき、部品点数が削減される。
【００１６】
図２は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、内輪延出部分４ａの外周に、シール部材８を摺接させるスリーブ１７を設けたものである。スリーブ１７は、軸受端部側に、軸受中央側へ断面コ字状に折り返された折り返しリング部１７ａを有しており、内輪延出部分４ａに圧入によって取付けられる。その他の構成は図１の実施形態と同じである。なお、シール部材８の弾性シール材１３等は、同図では具体的な形状例を示してある。
シール部材８のシール内環１２は、断面Ｌ字状の金属板製のものであり、その外周の円筒面部分でシール外環１１に嵌合状態に取付けられている。シール内環１２の平板部分は、先端がスリーブ１７の外径面に近接してラビリンスシールを構成する。
弾性シール材１３は、芯金とゴムまたは合成樹脂等の弾性体とを一体化させたものであり、シール内環１２の平板部分よりも軸受端部側に配置されている。弾性シール材１３の弾性体部分には、各々軸受中央側へ斜め内径側に延びて先端がスリーブ１７の外径面に軽接触する２枚のリップ１３ａ，１３ｂが並べて設けられ、かつ軸受端部側で斜め外径側へ延びて先端がスリーブ１７の折り返しリング部１７ａの内径面に近接する第２のリップ部１３ｃが設けられている。
この実施形態のようにスリーブ１７を設けた場合、シール部材８の摺接で軸受内輪４が摩耗することが防止され、シール機能の低下時に、シール部材８のみを交換して初期のシール性能を復帰させることができる。
【００１７】
なお、前記各実施形態では、内輪延出部分４ａと後ろ蓋３との接触面ｃに、単に潤滑剤１６を介在させたが、この発明において、例えば図３に示すように、内輪延出部分４ａと後ろ蓋３の接触面に潤滑剤溜め凹部１８を設け、その内部に潤滑剤１６を充填しても良い。同図の例では、潤滑剤溜め凹部１８は、内輪４と後ろ蓋３の両方に設け、かつ互いにその凹部の開口を整合させてあるが、潤滑剤溜め凹部１８は、内輪４と後ろ蓋３のいずれか片方に設けても良い。潤滑剤溜め凹部１８は、環状溝など、円周方向に延びる溝であっても良く、また円周方向複数箇所に設けられた凹部であっても良い。潤滑剤溜め凹部１８は、円周方向複数箇所に設ける場合、半径方向に延びる溝としても良い。半径方向に延びる溝とした場合、例えば、内輪または後ろ蓋３における接触面ｃの外径縁から内径側へ途中まで延びる深さのものとしても良い。潤滑剤溜め凹部１８に収容する潤滑剤１６には、グリースまたは固体潤滑剤等が使用される。
また、この発明において、後ろ蓋３の内輪延出部分４ａとの接触面ｃを表面硬化層としても良い。後ろ蓋３は、例えば、焼ならしを施した炭素鋼製のものであり、その場合、前記の表面硬化層は、高周波焼入れ層とできる。前記表面硬化層は、この他に、浸炭、浸炭窒化、窒化、または火炎焼入れ等の処理による硬化層としても良く、また物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）等による薄膜の硬化層としても良い。このように、後ろ蓋３に表面硬化層を設けた場合も、後ろ蓋３の内輪４との接触面における摩耗が防止される。内輪４は、一般に軌道面の硬化のために硬化処理されているので、さらに加えて接触面ｃの硬化処理を行う必要はない。これらの表面硬化層の形成は、接触面ｃの潤滑剤１６の介在と併用しても良い。
なお、前蓋２と内輪４との接触面にも、内輪４と後ろ蓋３との接触面ｃにおけると同様に、潤滑剤の介在、潤滑剤溜め凹部の形成、および表面硬化層の形成を行っても良い。
また、内輪４と前蓋２とは、内輪４と後ろ蓋３との結合と同様に、印籠結合させることが好ましい。
【００１８】
【発明の効果】
この発明の請求項１の鉄道車両用軸受装置は、内輪の幅面に接して後ろ蓋を設けた軸受装置において、内輪延出部分の外径面に前記シール部材を摺接させたものであり、前記内輪は鍔部を有し、前記内輪延出部分は、その外径面が内輪の鍔部よりも小径に形成され、この内輪延出部分の前記段差部は、環状凹部として形成され、その凹部の片方の側壁面が鍔部の側面の一部となり、前記シール部材は、外輪の内径部に取付けられて外輪から軸方向に延出したシール外環と、このシール外環の内径面に取付けられたシール内環と、このシール内環の内径面に取付けられた弾性シール材とを有し、前記シール内環は円筒面部分と平板部分とを含む断面Ｌ字状のものであり、その外周の円筒面部分で前記シール外環に嵌合状態に取付けられ、前記平板部分は先端がラビリンスシールを構成するため、内輪と後ろ蓋との接触部分からなる摩耗粉の発生箇所がシールの外部となり、前記シール部材で摩耗粉の軸受内への侵入が防止される。そのため、良好な潤滑状態を長期間維持できる。また、内輪と別体に後ろ蓋が設けられるため、内輪の形状の複雑化が防止され、内輪延出部分を設けながら、内輪の加工が容易に行える。しかも、後ろ蓋は、シール部材の摺接面を形成する必要がないため、加工が容易に行える。
この内輪延出部分の外径面にシール部材を摺接させ、内輪延出部分におけるシール部材の摺接部分よりも内輪幅方向の中央側に、前記摺接部分よりも小径となる環状の段差部を設けたものであるため、内輪と後ろ蓋等との接触部で発生する摩耗粉が軸受内部に混入せず、良好な潤滑状態を長期間維持でき、またシール部材の分解時に、保持器等に力を作用させることなく、簡単に分解することができる。また、軸端側にも内輪延出部分を設けることで、従来使用されていた専用部品の油切りを省くことができ、部品点数が削減される。これに伴い、軸受組み込み時の軸方向位置のばらつきが小さくなる。前記内輪の幅面と後ろ蓋との接触面に潤滑剤を介在させることにより、前記接触面で発生する摩耗粉が少なくなり、良好な潤滑状態のより一層の長期間維持が可能となる。さらに、前記内輪と後ろ蓋とを、後ろ蓋の幅面の内径部に軸方向へ突出させた突部が、内輪の幅面の内径部に形成された凹部に嵌まり込むように、互いに印籠結合させることにより、この鉄道車両用軸受装置の組立性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる鉄道車両用軸受装置の断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ部分の拡大断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態につき、図１（Ｂ）との対応部分を示した断面図である。
【図３】この発明のさらに他の実施形態につき、図１（Ｂ）との対応部分を示した断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…軸受
２…前蓋
３…後ろ蓋
４…内輪
４ａ…内輪延出部分
５…外輪
８…シール部材
９…段差部
１０…車軸
１６…潤滑剤
【図１】
0004260935.tif 000002
【図２】
0004260935.tif 000003
【図３】
0004260935.tif 000004
【図４】
0004260935.tif 000005