(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受を保持固定するハウジングに取付けられた外輪と、回転する軸のジャーナル部に固定される内輪と、前記外輪及び内輪の間に配設される転動体とを有する軸受と、
前記軸受の内輪を両端から挟み、軸のジャーナル部に対してスラスト方向の移動を固定する環状固定部材と、
前記軸受の外輪の両端部に取付けられるシールケース部と、前記環状固定部材の外周表面に摺動接触するシール部とを有し、軸受内部を密封する密封装置と
を備えた密封軸受装置において、
前記密封装置とは別部材として形成され、前記密封装置により密封される密封領域において、前記軸受の内輪と環状固定部材とが当接する当接部が前記転動体と異なる領域に位置するように分割する分割壁と、
前記分割壁に一体的に構成され前記当接部近傍に嵌着する弾性部材と、を備え、
前記密封装置は、前記軸受内部を密封するように前記分割壁の表面に摺動接触するシールリップを備えていることを特徴とする密封軸受装置。
【請求項２】
軸受を保持固定するハウジングに取付けられた外輪と、回転する軸のジャーナル部に固定される内輪と、前記外輪及び内輪の間に配設される転動体とを有する軸受と、
前記軸受の内輪を両端から挟み、軸のジャーナル部に対してスラスト方向の移動を固定する環状固定部材と、
前記軸受の外輪の両端部に取付けられるシールケース部と、前記環状固定部材の外周表面に摺動接触するシール部とを有し、軸受内部を密封する密封装置と
を備えた密封軸受装置において、
前記密封装置とは別部材として形成され、前記密封装置により密封される密封領域において、前記軸受の内輪と環状固定部材とが当接する当接部が前記転動体と異なる領域に位置するように分割する分割壁と、
前記分割壁に一体的に構成され前記内輪の端面に当接する弾性部材と、を備え、
前記環状固定部材が、前記当接部近傍に溝を備え、
前記分割壁が、前記溝に嵌合する嵌合端部を有することを特徴とする密封軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の車軸部のジャーナル部に取付けられる軸受と、軸受内部への異物の侵入を防止する密封装置とを備えた密封軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は鉄道車両の車軸部１００の構成を説明する断面説明図である。この車軸部１００は図において右側に不図示の車輪が取付けられ、回転する軸１０１と、軸１０１を保持する軸受１０２を備えている。そして軸受１０２の外輪１０３が不図示の鉄道車両の車軸ハウジング等に固定される構成である。
【０００３】
軸受１０２は複列の円すいころ１０４ａ，１０４ｂが外向きに配置されたいわゆる密封型複列外向き円すいころ軸受と呼称されるもので、上記車軸ハウジング等に固定される外輪１０３と各列別個に分割された内輪１０５ａ，１０５ｂ及び内輪間座１０６を備えている。１０４ｃは円すいころ１０４ａ，１０４ｂの保持器である。
【０００４】
この軸受１０２を軸１０１の負担過重を受けるジャーナル部１０１ａの所定位置に固定する為に、ジャーナル部１０１ａの車輪側Ｗ’は太い外径とした軸首１０１ｂを備え、軸首１０１ｂに当接する後蓋１０７及び油切りスリーブ１０８を介して内輪１０５ｂの車輪側端部が当接している。
【０００５】
また、ジャーナル部１０１ａの自由端側Ｆ’は軸１０１の自由端側Ｆ’の端部１０１ｃにボルト１０９で固定される前蓋１１０が取付けられ、前蓋１１０の押え部１１０ａに自由端側Ｆ’の油切りスリーブ１１１を介して内輪１０５ａの自由端側端部が当接している。
【０００６】
そして、ボルト１０９を所定のトルクで締め付けることにより、軸受１０２を軸首１０１ｂと前蓋１１０との間に挟み込み固定している。１１２はボルト１０９が弛むことを防止する廻り止め座金である。
【０００７】
また、１１３は外部より水や異物が軸受１０２の内部に侵入すること、及び軸受１０２の内部に封入されているグリースの漏れ防止を行う密封装置であり、軸受１０２の車輪側Ｗ’と自由端側Ｆ’の両方に同様の構成で設けられている。ここでは、車輪側Ｗ’の密封装置に注目して説明を行う。
【０００８】
この密封装置１１３は外輪１０３の両端に嵌合固定されるシールケース１１３ａ、及びシールケース１１３ａの端部に取付けられ油切りスリーブ１０８の外周摺動面に密封当接するオイルシール１１３ｂとを備えている。
【０００９】
図８はこのオイルシール１１３ｂの詳細構成を示す図である。オイルシール１１３ｂはシールケース１１３ａの内径側に、スプリングカバー１１３ｃ及びその内径側に嵌着する補強環１１３ｄが嵌め込まれて固定されたものである。そして外部から矢印Ａ１０１方向に侵入する水や異物をダストリップ１１３ｅ及びメインリップ１１３ｆにより封止すると共に、軸受１０２の内部に封入されているグリースの漏れ防止を行っている。１１４はメインリップ１１３ｆを付勢するスプリング環である。
【００１０】
また、スプリングカバー１１３ｃには油切りスリーブ１０８の外周摺動面近傍まで延びる径方向部が備えられており、密封装置１１３の内部を円すいころ側Ｊ’とオイルシール側Ｍ’とに略分割している。そして、このように分割することで、円すいころ側Ｊ’にはオイルシール側Ｍ’で発生するリップの摩耗粉の侵入が予防され、またオイルシール側Ｍ’には円すいころ側Ｊ’で発生する金属摩耗粉の侵入が予防される。
【００１１】
さらに、図９のように外部からの水や異物の侵入をより完全に防ぐことを目的として、後蓋１２１を油切りスリーブと一体化し、またシールケース１２２のオイルシール１１３ｂの取付け端側を車輪側Ｗ’へ突出させ、嵌合溝１２１ａに隙間を保持して嵌合させること、加えて、１２４はシールケース１２２と後蓋１２１との隙間を覆うカバーを備えることで、ラビリンス部１２３を設けシール部への経路を複雑化させて外部からの水や異物等の侵入を防止させている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような鉄道車両に採用されている車軸部１００の構成においては、鉄道車両の走行に伴い、ラジアル方向の荷重や振動、衝撃を受けると共に、スラスト方向の荷重をも受け、これらの合成荷重により軸１０１に微小な撓みや軸受１０２に対する微小な相対移動が発生している。
【００１３】
この微小な撓みは主として軸１０１の軸受１０２により支持されている車輪側Ｗ’の部分（矢印Ａ１０２）を中心に発生するものであり、軸１０１に嵌め込まれている各構成部材をわずかに揺動運動させる。
【００１４】
すると、軸受１０２の内輪１０５ｂの車輪側Ｗ’の端面と油切りスリーブ１０８の自由端側Ｆ’の接触端面１０８ａ、軸受１０２と内輪１０５ｂの接触端面１０８ｂ、後蓋１０７の自由端側Ｆ’の端面と油切りスリーブ１０８の車輪側Ｗ’の接触端面１０８ｃにフレッチング摩耗が発生する。
【００１５】
このフレッチング摩耗は金属表面同士の微小な運動による一種の摩耗現象であり、さび状の摩耗粉を発生させることを特徴としているもので、従来より一般的には軽微なことが多く、宿命的なものとしてある程度は許容されていた。
【００１６】
しかし、この摩耗が進行すると、発生した摩耗粉がグリースに混入してグリースの変色劣化の原因となったり、異物として転動面に侵入した場合にはラップ剤の作用を行って隙間を増大させて音響や振動を大きくし、寿命も低下させる等の軸受の性能を低下させる場合がある。
【００１７】
また、軸１０１と軸受け１０２また油切りスリーブ１０８及び後蓋１０７の組み付け精度がフレッチング摩耗により低下して軸受の潤滑の要であるグリース中の基油漏れの原因となり、潤滑不良を発生させる。
【００１８】
一方、フレッチング摩耗粉がオイルシール１１３ｂへと侵入すると、リップ部の摩耗の増化の原因となり、外部の雨水や異物の侵入する要因となっていた。但し、オイルシール１１３ｂには油切りスリーブ１０８の外周摺動面近傍まで延びる径方向部を有するスプリングカバー１１３ｃが備えられているので、フレッチング摩耗粉の侵入は比較的限定されたものであった。
【００１９】
従って、このようなフレッチング摩耗粉による問題を防ぐ為に、従来より定期的な軸受の保守点検を行い、問題の発生を未然に防止していた。
【００２０】
しかしながら近年においては、軸受を保守する分解点検周期が例えば従来の３〜４年から５年から８年以上と延長されることが要求されている。
【００２１】
また一方、軸受部の構造自体も車両の軽量化に伴い、小型化及び小断面化されて軸受の内部空間そのものも小さくなってきている。従って軸受内部に封入されるグリース量も従来と同じ内部空間に対する容積比率で封入されるために減少傾向にある。また、車両の高速化に伴い内部空間に対する容積比率も密封軸受開発当初の５０％から３０％へと低下し、高品位の少量のグリースによる転がり抵抗の少ない軸受が望まれている。
【００２２】
従って、このような状況において、軸受内部に侵入するフレッチング摩耗粉やグリースの基油の抜け出し等の問題は、それが従来ならば問題にならなかった程度の微小なものでさえ、軸受の潤滑や寿命等の機能に及ぼす影響が大きくなり重大な問題となっていた。
【００２３】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、軸受部において発生するフレッチング摩耗粉が軸受内部侵入することを防ぎ、かつグリースの基油の抜け出しを防止して軸受の性能を長期間にわたり保持することで保守点検期間を延長することを可能とする密封軸受装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、軸受を保持固定するハウジングに取付けられた外輪と、回転する軸のジャーナル部に固定される内輪と、前記外輪及び内輪の間に配設される転動体とを有する軸受と、前記軸受の内輪を両端から挟み、軸のジャーナル部に対してスラスト方向の移動を固定する環状固定部材と、前記軸受の外輪の両端部に取付けられるシールケース部と、前記環状固定部材の外周表面に摺動接触するシール部とを有し、軸受内部を密封する密封装置とを備えた密封軸受装置において、前記密封装置とは別部材として形成され、前記密封装置により密封される密封領域において、前記軸受の内輪と環状固定部材とが当接する当接部が前記転動体と異なる領域に位置するように分割する分割壁と、前記分割壁に一体的に構成され前記当接部近傍に嵌着する弾性部材と、を備え、前記密封装置は、前記軸受内部を密封するように前記分割壁の表面に摺動接触するシールリップを備える。
【００２７】
従って、上記構成の密封軸受装置においては、前記軸受の内輪と環状固定部材が当接する当接部よりも内側に、分割壁による密封領域が形成されて当接部で発生する異物等の侵入が防止されると共に、軸受部に封入されているグリースの基油の漏出が防止される。
【００３０】
また、当接部近傍に嵌着する弾性部材に支持される分割壁と、この分割壁の表面に摺動接触するシールリップにより密封領域が形成される。
【００３１】
また、上記目的を達成するために本発明にあっては、軸受を保持固定するハウジングに取付けられた外輪と、回転する軸のジャーナル部に固定される内輪と、前記外輪及び内輪の間に配設される転動体とを有する軸受と、前記軸受の内輪を両端から挟み、軸のジャーナル部に対してスラスト方向の移動を固定する環状固定部材と、前記軸受の外輪の両端部に取付けられるシールケース部と、前記環状固定部材の外周表面に摺動接触するシール部とを有し、軸受内部を密封する密封装置とを備えた密封軸受装置において、前記密封装置とは別部材として形成され、前記密封装置により密封される密封領域において、前記軸受の内輪と環状固定部材とが当接する当接部が前記転動体と異なる領域に位置するように分割する分割壁と、前記分割壁に一体的に構成され前記内輪の端面に当接する弾性部材と、を備え、前記環状固定部材が、前記当接部近傍に溝を備え、前記分割壁が、前記溝に嵌合する嵌合端部を有する。
【００３２】
従って、上記構成の密封軸受装置においては、前記軸受の内輪と環状固定部材が当接する当接部よりも内側に、分割壁による密封領域が形成されて当接部で発生する異物等の軸受内部への侵入が防止されると共に、軸受部に封入されているグリースの基油の漏出が防止される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（参考例１）以下に密封軸受装置の第１の参考例を図１に示す。この密封軸受装置１は主として、従来技術の項で説明したように鉄道車両の車軸部に用いられるものとして説明されるものであるが、適用用途としてこれに限定されるものではなく、同様の構成を備えた密封軸受装置に適用可能である。
【００３４】
図１は、図７により説明した車軸部から参考例を説明する為に必要とする部分のみの構成を現したものである。図において、その他の構成に関しては詳細に説明した従来技術と同様なものとして扱い、説明を省略する。
【００３５】
２は軸であり、不図示の車輪が取付けられて回転するものであり、軸２の負担過重を受けるジャーナル部２ａに軸受３が取付けられている。軸受３は外輪４、転動体５及び軸２のジャーナル部２ａに固定される内輪６とを備えている。
【００３６】
７は内輪６を軸２に対してスラスト方向の移動を固定する環状固定部材としての油切りスリーブである。
【００３７】
８は密封装置であり、外輪４の内周端部４ａに取付けられたシールケース９と、油切りスリーブ７に対向する位置でシールケース９に保持固定されたシール部１０とを備えている。シール部の形状は、従来と同様な形状を継承しているもので、補強環１０ａとこれに一体的に形成されるゴム状弾性材料からなり適宜な形状に設けられたダストリップ１０ｂ及びメインリップ１０ｃが油切りスリーブ７の外周表面に摺動接触している。また、１１は仕切り座金であり、シール部を軸受３の内部から仕切っている。
【００３８】
さらに、この参考例では、シールケース９の内周とシール部１０の補強環１０ａに挟まれるように分割手段としての分割壁１２が嵌着されている。そして分割壁１２は、シールケース９から内輪６の大つば部６ａの方向に延長され、先端部分の近接部１２ａが大つば部６ａの外周表面に平行に延びて微小隙間Ｓ１（ラビリンス隙間）を形成している。
【００３９】
従って、この分割壁１２により、密封装置８により密封される領域が軸受内部側の密封領域Ｍ１と外側の密封領域Ｍ２とに分割されることになる。この場合において、フレッチング摩耗粉の発生箇所である内輪６の端部と油切りスリーブ７の当接部Ｔ１は転動体５と同じ密封領域ではなく、外側の密封領域Ｍ２に存在している。
【００４０】
従って、当接部Ｔ１において、発生したフレッチング摩耗粉やシール部１０側から仕切り座金１１の内周隙間を通過して侵入する異物等は、密封領域Ｍ２に集積されて滞留することになり密封領域Ｍ１へ与える影響が防止されるので、摩耗等による軸受の性能低下が防止される。また一方密封領域Ｍ１側に封入されているグリースは、微小隙間Ｓ１により外部へと（この場合には密封領域Ｍ２側）漏出することがなく、基油の減少も低下してグリースの性能を長期間保持することができる。
【００４１】
図２は、参考例１に図９で説明した従来技術を応用したものである。密封装置２８は外部からの水や異物の侵入をより完全に防ぐことを目的としているもので、油切りスリーブ２７は後蓋と一体化され、後蓋に該当する部分に嵌合溝２７ａが形成されている。また、シールケース２９は端部は嵌合溝２７ａに嵌合するように曲げられ、さらに、シールケース２９の外周にシールケース２９と後蓋に該当する部分との隙間を覆うカバー２９ａを備えてラビリンス隙間Ｓ２を形成してシール部１０への経路を複雑化させて外部からの水や異物の侵入を防止している。
【００４２】
また、図３は、密封領域Ｍ１が十分に確保可能な場合において、フレッチング摩耗粉の発生の多い場合に、密封領域Ｍ２の容積を大きくするために採用した分割壁１２’である。
【００４３】
（参考例２）図４は第２の参考例を説明する図である。この参考例は、第１の参考例の図１における密封装置の分割壁１２の近接部１２ａに内輪６の大つば部６ａに摺動当接するシールリップ１２ｂを備え、密封領域Ｍ１とＭ２の密封性を向上させる。
【００４４】
シールリップ１２ｂは密封領域Ｍ２側へ傾斜させることでダストリップと同様の機能を発揮し、当接部Ｔ１から発生するフレッチング摩耗粉等の異物が密封領域Ｍ１へと侵入することを防止していする。
【００４５】
その他の構成及び作用については、上記した第１の参考例と同一であるので、同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
（実施の形態）図５は本発明を適用した実施の形態を説明する図である。この実施の形態では、分割壁３１が一体的に形成された弾性部材３１ａにより内輪６の大つば部６ａに嵌め合い固定させている。従って、密封装置３２により密封された軸受側の密封領域がこの分割壁３１により密封領域Ｍ１とＭ２に分割されている。さらに、シール部３３に設けられたサイドリップ３３ａが分割壁３１の表面に摺動接触し、密封領域Ｍ１側からのグリース漏れを防止する。
【００４７】
弾性部材３１ａは、フレッチング摩耗粉の発生する当接部Ｔの近傍に固定されるもので、これを取付けるだけでも発生したフレッチング摩耗粉を密封領域に飛び散らさないと共に、当接部Ｔからのグリースの基油の漏れを防止する。
【００４８】
また、当実施の形態のシール部３３はメインリップ３３ｂを車輪側に、補助リップ３３ｃを軸受３側に配設した構成であるが、これは密封領域Ｍ２及びＭ３にグリースを所定量封入しておき、シール部の潤滑を長期間保つことを可能とする構成である。さらに、サイドリップ３３ａの代わりに分割壁３１の径方向部の先端にシールケース２９の内周表面に当接するシールリップを備えても良い。
【００４９】
但し分割壁３１の固定取付け方法において、弾性部材３１ａによる嵌め合い支持が基本となるものであるが、抜け防止を考慮して、油切りスリーブの当接部Ｔ１側に溝を設けて嵌合させる等の構成を採用することも、適宜行われる必要がある。しかし、分割壁３１の取付けが完全に行われるものであるならば弾性部材３１ａを不要とすることも可能である。
【００５０】
図６は実施の形態において分割壁３１の固定取付け方法を確実にするための方法を提示する図である。油切りスリーブ４２にはその当接部Ｔ１側に溝４２ａを設けて嵌合部としている。また、分割壁４１はこの溝４２ａと嵌合するように内側に折れ曲がった嵌合端部４１ａと、内輪６の車輪側端面と当接する弾性部材４１ｂを一体的に備えている。
【００５１】
従って、軸受部を組み立てた後に車両の走行時等の振動が加わっても分割壁４１はスラスト方向には移動しない。
【００５２】
また、この実施の形態の場合では密封領域Ｍ２は非常に小さい容積に形成されているが前記のように当接部Ｔ１が弾性部材４１ｂと嵌合端部４１ａに塞がれているものでも良く、必ずしも必要とはしない。また、分割壁４１の径方向部４１ｃはシール部４３の近傍にまで拡がるもので、密封領域Ｍ１を大きく取ることが可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は以上の構成および作用を有するもので、密封領域に分割手段による新たな密封領域が形成されることから内輪と環状固定部材との当接部で発生する異物等の侵入が防止されると共に、軸受部に封入されているグリースの基油の漏出が防止され、軸受の性能を長期間にわたり保持することで保守点検期間を延長することが可能となる。
【００５６】
当接部近傍に嵌着する弾性部材は、当接部からの異物の飛び散りを防止すると共に、転動体側の密封領域を大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１の参考例の密封軸受装置の要部断面説明図（参考例１）。
【図２】図２は第１の参考例の密封軸受装置の要部断面説明図（参考例１）。
【図３】図３は第１の参考例の密封軸受装置の要部断面説明図（参考例１）。
【図４】図４は第２の参考例の密封軸受装置の要部断面説明図（参考例２）。
【図５】図５は本発明を適用した密封軸受装置の要部断面説明図（実施の形態）。
【図６】図６は本発明を適用した密封軸受装置の要部断面説明図（実施の形態）。
【図７】図７は従来の密封軸受装置の断面説明図。
【図８】図８は従来の密封軸受装置の要部断面説明図。
【図９】図９は従来の密封軸受装置の要部断面説明図。
【符号の説明】
１ 密封軸受装置
２ 軸
２ａ ジャーナル部
３ 軸受
４ 外輪
５ 転動体
６ 内輪
６ａ 大つば部
７，２７，４２ 油切りスリーブ（環状固定部材）
２７ａ 嵌合溝
８，２８ 密封装置
９，２９ シールケース
１０，３３，４３ シール部
１０ａ 補強環
１０ｂ ダストリップ
１０ｃ メインリップ
１１ 仕切り座金
１２，１２’，３１，４１ 分割壁
１２ａ 近接部
１２ｂ シールリップ
３１ａ，４１ｂ 弾性部材
３３ａ サイドリップ
４１ａ 嵌合端部
４１ｃ 径方向部
【図１】
0003737844.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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