特開 2024-166546 車軸軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024166546

(43)【公開日】2024-11-29

(54)【発明の名称】車軸軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/78 20060101AFI20241122BHJP

   F16C 33/80 20060101ALI20241122BHJP

   F16C 19/38 20060101ALI20241122BHJP

【ＦＩ】

F16C33/78 Z

F16C33/80

F16C19/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023082717

(22)【出願日】2023-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】高野 浩二

【テーマコード（参考）】

3J216

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J216AA03

3J216AA14

3J216AB13

3J216BA24

3J216CA02

3J216CA04

3J216CB04

3J216CB13

3J216CC03

3J216CC14

3J216CC17

3J216CC33

3J216CC45

3J216CC48

3J216CC68

3J216CC70

3J216DA01

3J216EA09

3J701AA16

3J701AA32

3J701AA43

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA53

3J701BA56

3J701BA73

3J701FA46

3J701FA48

3J701GA02

(57)【要約】

【課題】後蓋への組付作業時や取り扱い時の部品の変形や破損を好適に防止し、且つ組付工数や部品点数の削減を図ることを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる車軸軸受装置は、軸受の内輪および外輪と、内輪に隣接して配置される後蓋と、外輪と後蓋との間を封止するシール構造とを備え、シール構造は、外輪から後蓋の外周面まで延びる段付円筒状のシール外環と、芯金およびシールリップとからなるシールとを含み、後蓋は、小径部および大径部を有する段付き形状であり、大径部の外周面からシール外環の内側に向かって延伸する円筒形の庇部を有し、シール外環の先端部と後蓋の庇部の外周面との間に微小隙間が設けられてラビリンスシールが構成され、シールリップは、後蓋の小径部の外周面に当接する２つのリップと、後蓋の庇部の内周面に当接するサイドリップとからなるトリプルリップ形状であることを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸受の内輪および外輪と、
前記内輪に隣接して配置される後蓋と、
前記外輪に取り付けられ該外輪と前記後蓋との間を封止するシール構造と、
を備え、
前記シール構造は、
前記外輪から前記後蓋の外周面まで延びる段付円筒状のシール外環と、
芯金およびシールリップとからなるシールと、
を含み、
前記後蓋は、前記内輪側から順に小径部および大径部が軸方向で隣接した段付き形状であり、前記大径部の外周面から前記シール外環の内側に向かって延伸する円筒形の庇部を有し、
前記シール外環の先端部と前記後蓋の庇部の外周面との間に微小隙間が設けられてラビリンスシールが構成され、
前記シールリップは、前記後蓋の小径部の外周面に当接する２つのリップと、前記後蓋の庇部の内周面に当接するサイドリップとからなるトリプルリップ形状であることを特徴とする車軸軸受装置。

【請求項2】

前記シール構造は、前記シール外環と前記後蓋の小径部との間に配置されたシール仕切板を含み、
前記シール仕切板は、
前記芯金の円筒部の内周面に重ねられる外筒部と、
前記外筒部の前記シール側の端から前記後蓋の小径部の外周面に向かって屈曲する円環部と、
前記後蓋の小径部の外周面との間に微小隙間を設けて配置された内筒部と、
を有し、
前記シール仕切板と前記後蓋の小径部の外周面との間にラビリンスシールが構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車軸軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両用の車軸に組付けられる車軸軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両では、車軸を支持する装置として車軸軸受装置が用いられている。車軸軸受装置としては、例えば特許文献１に「車軸に装着される内輪と、前記内輪の外周に複数の転動体を挟んで配設される外輪と、前記車軸に装着されて車軸に対する前記内輪の軸方向位置を規制するリング部材と、前記内輪とリング部材の各幅面が相互に当接する部位の外周側であって前記内外輪間をシールするオイルシールとを有する鉄道車両用軸受」が開示されている。

【0003】

特許文献１の鉄道車両用軸受のオイルシールは、「前記外輪の内径に基端部が嵌合し先端部が前記リング部材側に延在する外側シールケースと、前記外側シールケースから半径方向内方に延在する芯金と、前記芯金の内側内輪寄りで前記外側シールケースから半径方向内方に延在すると共に、その延在端が前記内輪とリング部材の当接部位外周側にラビリンス隙間を残して近接する仕切板と、前記リング部材の前記当接部位外周側に隣接する外径部に嵌合され、前記外側シールケースの先端部を微小隙間を残して閉塞する内側シールケースと、前記芯金の先端に取り付けられ、前記内側シールケースとの間でシール作用をなす弾性シール部材と」で構成されている。特許文献１によれば、従来型車軸のオイルシールの仕切板を変形するなど僅かな変更で効果的なラビリンス隙間を追加することができ、車軸高速回転時の車軸内グリースの漏出を効果的に阻止することができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－３２５８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

鉄道車両用軸受においてラビリンスシールを形成する場合には、特許文献１の内側シールケースのようなスリーブが用いられることが知られている。スリーブを用いる構成であると後蓋や油切りにスリーブを組み付ける作業が発生するが、スリーブの厚みによってはその作業時や取り扱い時に変形や損傷が生じる懸念がある。このため特許文献１には更なる改善の余地を有していた。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑み、後蓋への組付作業時や取り扱い時の部品の変形や破損を好適に防止することができ、且つ組付工数や部品点数の削減を図ることが可能な車軸軸受装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明にかかる車軸軸受装置の代表的な構成は、軸受の内輪および外輪と、内輪に隣接して配置される後蓋と、外輪に取り付けられ外輪と後蓋との間を封止するシール構造と、を備え、シール構造は、外輪から後蓋の外周面まで延びる段付円筒状のシール外環と、芯金およびシールリップとからなるシールと、を含み、後蓋は、内輪側から順に小径部および大径部が軸方向で隣接した段付き形状であり、大径部の外周面からシール外環の内側に向かって延伸する円筒形の庇部を有し、シール外環の先端部と後蓋の庇部の外周面との間に微小隙間が設けられてラビリンスシールが構成され、シールリップは、後蓋の小径部の外周面に当接する２つのリップと、後蓋の庇部の内周面に当接するサイドリップとからなるトリプルリップ形状であることを特徴とする。

【0008】

上記シール構造は、シール外環と後蓋の小径部との間に配置されたシール仕切板を含み、シール仕切板は、芯金の円筒部の内周面に重ねられる外筒部と、外筒部のシール側の端から後蓋の小径部の外周面に向かって屈曲する円環部と、後蓋の小径部の外周面との間に微小隙間を設けて配置された内筒部と、を有し、シール仕切板と後蓋の小径部の外周面との間にラビリンスシールが構成されているとよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、後蓋への組付作業時や取り扱い時の部品の変形や破損を好適に防止することができ、且つ組付工数や部品点数の削減を図ることが可能な車軸軸受装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態にかかる車軸軸受装置を説明する図である。

【図2】図１の要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0012】

図１は、本実施形態にかかる車軸軸受装置１００を説明する図である。図２は、図１の要部拡大図である。図１に例示するように本実施形態の車軸軸受装置１００は、車軸１０２を支持する軸受１１０を備える。軸受１１０は、内輪１２０、外輪１３０、およびそれらの間を転動する転動体１４０（ころ）を有する。転動体１４０は保持器１４２によって保持されている。

【0013】

軸受１１０の内輪１２０には、前蓋１５０および後蓋１６０が隣接して配置されている。軸受１１０の内輪１２０と前蓋１５０との間には油切り１５２が配置されている。軸受１１０の外輪１３０と、内輪１２０および後蓋１６０との間にはシール構造１７０が設けられている。また同様に、外輪１３０と内輪１２０、および油切り１５２との間にもシール構造１７０が設けられている。後蓋１６０側のシール構造１７０と油切り１５２側のシール構造１７０は同様の構造をしているため、以下では代表して後蓋１６０側のシール構造１７０について説明する。

【0014】

シール構造１７０は、外輪１３０に取り付けられ、外輪１３０と後蓋１６０との間を封止する。図２に示すように、シール構造１７０は、シール外環１７２、シール仕切板１７４、シール１７６を含んで構成される。シール１７６は、芯金１７７と、シールリップ１７８とから構成されている。

【0015】

シール外環１７２は、外輪１３０から後蓋１６０の外周面まで延びる金属製の段付円筒状の部材である。シール外環１７２は、外輪１３０に嵌合される円筒部１７２ａと、シール１７６を嵌合する円筒部１７２ｂと、後述する庇部１６４の外周面１６４ｂとラビリンスシールを構成する円筒形の先端部１７２ｃの順に径が小さくなる段付き形状を成している。

【0016】

一方、後蓋１６０は、内輪１２０側から順に小径部１６１ａおよび大径部１６１ｂが軸方向で隣接した段付き形状であり、大径部１６１ｂの外周面１６０ｂからシール外環１７２の内側に向かって延伸する円筒形の庇部１６４を有している。シール外環１７２の先端部１７２ｃと庇部１６４の外周面１６４ｂ（大径部１６１ｂの外周面１６０ｂと連続している面）との間に微小隙間が設けられていて、ラビリンスシールを構成している。

【0017】

シール外環１７２の内側には、断面Ｌ字状の芯金１７７が配置されている。芯金１７７は、円筒部１７７ａがシール外環１７２の円筒部１７２ｂの内周面に固定され、円環部１７７ｂの内周側の端部にシールリップ１７８を支持している。シールリップ１７８は３枚のリップを有するトリプルリップ形状であり、２枚のリップ１７８ａ、１７８ｂは後蓋１６０の小径部１６１ａの外周面１６０ａに当接し、サイドリップ１７８ｃは後蓋１６０の庇部１６４の内周面１６４ａに当接する。

【0018】

上記構成によれば、庇部１６４がシール外環１７２とのラビリンスシールとサイドリップ１７８ｃの接触の両方の役割を有することにより、特許文献１のラビリンスシールを構成していたスリーブを不要とすることができる。したがって、部品点数や組付工数を削減できると共に、従来のようにスリーブを用いる場合と比較して部品の剛性を高めることができるため、後蓋への組付作業時や取り扱い時の部品の変形や破損を好適に防止することが可能となる。

【0019】

シール外環１７２と後蓋１６０の小径部１６１ａとの間には、シール仕切板１７４が配置されている。シール仕切板１７４は、芯金の円筒部１７７ａの内周面に重ねられる外筒部１７４ａと、外筒部１７４ａのシール１７６側の端から後蓋１６０の小径部１６１ａの外周面１６０ａに向かって屈曲する円環部１７４ｂと、後蓋１６０の小径部１６１ａの外周面１６０ａとの間に微小隙間を設けられた内筒部１７４ｃとを有する。これによりシール仕切板１７４と後蓋の小径部１６１ａの外周面１６０ａとの間にラビリンスシールを構成している。このようにシール仕切板１７４の断面形状をシール１７６側にくぼんだ形状としたことにより、特許文献１に示された仕切り板と比較すると軸受内部空間を広げることができ、グリース封入量を増やすことができるため、グリース寿命を延伸することができる。

【0020】

図１および図２に示すように、内輪１２０は、その端面１２０ａから円筒状に延伸した鍔部１２２を有し（図２において内輪１２０の破線の右側）、鍔部１２２にはＯリング１８０が取り付けられている。上述した後蓋１６０は、内輪１２０の鍔部１２２にインロー構造で嵌合されている。以下、後蓋１６０のうち、内輪１２０の鍔部１２２に嵌合されている箇所（図２において後蓋１６０の破線の左側）を嵌合部１６２と称する。ただし、鍔部１２２と嵌合部１６２によるインロー構造は、通常のインロー構造よりも径差（隙間）が大きく、Ｏリング１８０が介在している。

【0021】

本実施形態の車軸軸受装置１００では、後蓋１６０の嵌合部１６２は、当接面１６２ａ、圧縮面１６２ｂおよび傾斜面１６２ｃを有する。当接面１６２ａは、鍔部１２２の端面１２２ａに軸方向Ａに当接する。圧縮面１６２ｂは、Ｏリング１８０を径方向Ｂに圧縮し、傾斜面１６２ｃは、Ｏリング１８０を軸方向Ａに圧縮する。

【0022】

本実施形態の車軸軸受装置１００によれば、後蓋１６０を内輪１２０に組み付けるとき、まず圧縮面１６２ｂでＯリング１８０を径方向Ｂに圧縮しながら挿入する。これにより内輪１２０に対する後蓋１６０の位置決めが成されると共に、鍔部１２２からの後蓋１６０の脱落を好適に防ぐことができる。

【0023】

さらに後蓋１６０を挿入すると、傾斜面１６２ｃがＯリング１８０を軸方向Ａに圧縮する。このＯリング１８０からの反発力によって、車軸に発生する曲げモーメントによって後蓋の当接面１６２ａと鍔部の端面１２２ａの間に発生する圧力を低減し、フレッチング摩耗粉の発生を減らすことができる。

【0024】

また、圧縮面１６２ｂおよび傾斜面１６２ｃにおいてＯリング１８０を圧縮していることにより、軸受１１０の内部と後蓋の当接面１６２ａとの間を封止することができる。したがって、後蓋の当接面１６２ａで発生したフレッチング摩耗粉が軸受１１０の内部に流入することを好適に防ぐことができる。なお、内輪の端面１２０ａと後蓋の嵌合部１６２の端面は当接しない寸法関係とし、Ｏリング１８０より転動体１４０側でフレッチング摩耗粉が発生しないようにすることが好ましい。

【0025】

Ｏリング１８０は内輪１２０の鍔部１２２に伸ばし勝手で取り付けるとよい（鍔部１２２の外径よりも径が小さなＯリングを選定する）。これにより、仮に後蓋１６０が内輪１２０から脱落することがあっても、Ｏリング１８０は鍔部１２２に残置された状態となる。特に、Ｏリング１８０としては甲丸形状のものを用いるとよい。これにより、Ｏリング１８０と鍔部１２２の外周面との接触面積を確保し、鍔部１２２にＯリング１８０が残置されやすくすることが可能となる。したがって、外れた後蓋１６０を組付け直す際の作業の手間を削減することが可能となる。

【0026】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0027】

本発明は、鉄道車両用の車軸に組付けられる車軸軸受装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0028】

１００…車軸軸受装置、１０２…車軸、１１０…軸受、１２０…内輪、１２２…鍔部、１３０…外輪、１４０…転動体、１４２…保持器、１５０…前蓋、１５２…油切り、１６０…後蓋、１６０ｂ…外周面、１６１ａ…小径部、１６１ｂ…大径部、１６２…嵌合部、１６２ａ…当接面、１６２ｂ…圧縮面、１６２ｃ…傾斜面、１６４…庇部、１６４ａ…庇部の内周面、１６４ｂ…庇部の外周面、１７０…シール構造、１７２…シール外環、１７２ａ…円筒部、１７２ｂ…円筒部、１７２ｃ…先端部、１７４…シール仕切板、１７４ａ…外筒部、１７４ｂ…円環部、１７４ｃ…内筒部、１７６…シール、１７７…芯金、１７７ａ…円筒部、１７７ｂ…円環部、１７８…シールリップ、１８０…Ｏリング

【図1】

【図2】