JP2002295493A - 軸受密封構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転でオーバーハング荷重が作用する強
制油潤滑方式の軸受箱からの油漏れをなくした軸受密封
構造を提供する。 【解決手段】 フリンジャー２の前後２ヶ所に区画され
る空間（密封部）に流入した潤滑油はベアリング押え３
に形成された油の戻り孔５’を経由して油溜り１３に還
流する構造となっており、且つフリンジャー２を乗り越
えて更にラビリンス４に流入した潤滑油を油溜り１３に
還流させる戻り孔５が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸を支承する
転がり軸受の強制油潤滑に係り、詳しくは前記転がり軸
受を内蔵する軸受箱からの潤滑油の油漏れを無くす軸受
密封構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術に係る軸受密封構造は、大きく
別けて接触形軸受密封構造と非接触形軸受密封構造に別
けられるが、接触形軸受密封構造にはＯリング、オイル
シール等が用いられ、非接触形軸受密封構造には油切り
にフリンジャーを用いる方法、ラビリンス構造を用いる
方法、或は両者を併用する方法が挙げられる。

【０００３】尚、前記軸受密封構造については、既に多
くの技術文献、書籍に示されているので、ここではその
詳細な説明は省略するが、例えばフリンジャーを用いた
軸受密封構造としては特開平５−２８８２７８号公報に
示された軸受密封構造が挙げられる。

【０００４】以下、本発明者が問題としてきた従来の軸
受密封構造の課題を図面に基づいて詳細に説明する。図
７は従来例および本発明の実施例に係る軸受密封装置を
好適に用いるベルト走行試験装置の１例を示す概略図で
あり、図７（ａ）はその平面図であり、図７（ｂ）はそ
の正面図である。

【０００５】図７（ａ）、図７（ｂ）においてベルト走
行試験装置は本体装置２０および給油装置３０および負
荷装置４０からなる試験装置であり、本体装置２０の前
面には試験用のベルト２１が２軸に組み付けられたプー
リ間に巻き掛けられ、一方の軸に軸受箱１０を介して接
続したモーターを駆動することによってベルト２１を走
行させる。

【０００６】また、もう一方の軸には軸受箱１０を介し
て過流式電気ブレーキ装置、直流電気動力計、或は慣性
ブレーキ装置等の負荷装置が選択的に接続されてベルト
２１に所定の模擬負荷を付与するように構成されてい
る。

【０００７】上記２台の軸受箱１０には転がり軸受が内
蔵されており、この転がり軸受には潤滑油が給油装置３
０に組み付けられたオイルポンプによって、強制給油さ
れる。このとき潤滑油は図７（ｂ）に示す配管系統図に
従って軸受箱１０の上部に配された給油孔１１から内部
へ送りだされ、下部に設けられた排油孔１２より外部に
送りだされ、再度、給油装置３０のオイルタンクに還流
される。

【０００８】次に図４、図５、図６を用いて、この軸受
箱１０に用いられる軸受密封構造を詳細に説明する。図
４は従来例に係る軸受密封構造１’を示す組立断面図で
あり、図５は軸受密封構造１’を構成するフリンジャー
２’の断面図を示し、図６は同じく軸受密封構造１’を
構成するラビリンス４’の概略図を示す。

【０００９】図４において軸受密封構造１’の軸受箱１
０には、軸６に嵌入された転がり軸受７の外輪部が給油
リング９を介して両端のベアリング押さえ３’によって
固定される。一方、軸６には、フリンジャー２’が転が
り軸受７の内輪部を介して両端のベアリングナットによ
って固定される。

【００１０】この軸受密封構造１’の内部を還流する潤
滑油の経路、すなわち、強制潤滑機構は以下の通りであ
る。すなわち、上部に設けられた給油孔１１に所定の圧
力で潤滑油が流入し、軸受箱１０の内部に形成された管
状通路を経由して左右の給油リング９に流入する。この
給油リング９内に流入した潤滑油は転がり軸受７の側面
から回転球に向って噴射される。

【００１１】このとき、転がり軸受７が１個の場合は片
側へ、２個の場合は両側に噴射されるように構成されて
いる。尚、この転がり軸受７の個数は、オーバーハング
荷重を計算することによって適宜決定されるものであ
る。

【００１２】次に両方の軸端側に噴射された潤滑油は、
転がり軸受７の内部を貫通する如くに転がり軸受７とフ
リンジャー２’で区画される空間（密封部）に流入す
る。この時点で潤滑機能は役目を終え、以降は軸受箱１
０の下部に形成された油溜り１３に自然落下により滞留
しつつ底部に設けられた排油孔１２を経由して図7で示
した給油装置３０のオイルタンクに回収される。回収さ
れた潤滑油はオイルストレーナーを経由してオイルポン
プにより再還流する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の軸受密
封構造１’には、以下に説明する課題があった。すなわ
ち、転がり軸受７とフリンジャー２’で区画される空間
（密封部）に流入した潤滑油の全てが油溜り１３に全て
還流されず、その１部がフリンジャー２’の油切りフィ
ン部を乗り越え、更にベアリング押え３’に形成された
ラビリンス４’をも通過し、終にはベアリングナット８
とベアリング押え３’の隙間から油漏れを惹起する不具
合があった。

【００１４】尚、上記のフリンジャー２’の詳細は図５
に示す通りであり、ラビリンス４’は図６に示す通りで
ある。ここで図６（ａ）はベアリング押え３’の断面図
を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ矢視図であ
る。

【００１５】図６で示すように転がり軸受７とフリンジ
ャー２’で区画される空間（密封部）に流入した潤滑油
はベアリング押え３’に形成された油の戻り孔５’を経
由して油溜り１３に還流する構造となっているが、フリ
ンジャー２’を乗り越えてラビリンス４’に流入した潤
滑油を油溜り１３に還流させる戻り孔は設けられていな
かった。

【００１６】このため、この軸受密封構造１’を用いた
軸受箱１０からは油漏れが発生し、床面に油汚染を引き
起こすと共に還流油の不足を招き、試験が途中停止す
る、あるいは潤滑不足により軸６そのものが焼き付く等
の不具合等があった。そこで本発明者はこのような不具
合を解決する優れた軸受密封構造を試行錯誤によって完
成させた。

【００１７】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１の発
明は、回転軸及びこれを支承する複数の転がり軸受と、
この回転軸及び転がり軸受をその内部に配する軸受箱
と、この転がり軸受に潤滑油を給油する強制潤滑機構
と、この転がり軸受の軸端側に配された静止側ラビリン
ス及びこの静止側ラビリンスと転がり軸受間に配された
フリンジャーで構成される軸受密封機構と、からなる軸
受密封構造である。

【００１８】請求項２の発明は、静止側ラビリンスと相
対する軸側ラビリンスは平滑面である請求請１記載の軸
受密封構造である。

【００１９】請求項３の発明は、フリンジャーの油切り
フィン部は、軸方向に向って３０度〜６０度前傾してい
る請求請１記載の軸受密封構造である。

【００２０】請求項４の発明は、フリンジャーは、油切
りフィン部と軸側ラビリンスが一体構造である請求項２
又は請求項３記載の軸受密封構造である。

【００２１】請求項５の発明は、フリンジャーの油切り
フィン部の前後の密封部、および静止側ラビリンスの密
封部には、各々その下部に排油孔が設けられている請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の軸受密封構造であ
る。

【００２２】請求項６の発明は、フリンジャーは、転が
り軸受の内輪を介して軸段差部にベアリングナットによ
って固定される請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
の軸受密封構造である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る軸受密封構造
を図１、図２、図３を用いて詳細に説明する。図１は本
発明に係る軸受密封構造１を示す組立断面図であり、図
２は軸受密封構造１を構成するフリンジャー２の断面図
を示し、図３は同じく軸受密封構造１を構成するラビリ
ンス４の概略図を示す。

【００２４】図１において軸受密封構造１の軸受箱１０
には、軸６に嵌入された転がり軸受７の外輪部が給油リ
ング９を介して両端のベアリング押さえ３によって固定
される。一方、軸６には、フリンジャー２が転がり軸受
７の内輪部を介して両端のベアリングナットによって固
定される。

【００２５】尚、この軸受密封構造１の内部を還流する
潤滑油の経路は、前述の軸受密封構造１’で説明した内
容と概ね変わるところはないので以下の説明では割愛
し、本発明が特徴とする要部について詳細に説明する。

【００２６】すなわち、給油リング９を経由して両方の
軸端側に噴射された潤滑油は、転がり軸受７の内部を貫
通する如くに転がり軸受７とフリンジャー２で区画され
る空間（密封部）に流入する。流入した潤滑油は軸受箱
１０の下部に形成された油溜り１３に自然落下により滞
留しつつ底部に設けられた排油孔１２を経由して図7で
示した給油装置３０のオイルタンクに回収される。ここ
までは従来の軸受密封構造１’と同様である。

【００２７】しかしながら、従来の軸受密封構造１’が
図６で示すように転がり軸受７とフリンジャー２’で区
画される空間（密封部）に流入した潤滑油はベアリング
押え３’に形成された油の戻り孔５’を経由して油溜り
１３に還流する構造となっているが、フリンジャー２’
を乗り越えてラビリンス４’に流入した潤滑油を油溜り
１３に還流させる戻り孔は設けられていなかった。

【００２８】これに対し、本発明に係る軸受密封構造１
は図１で示すように転がり軸受７とフリンジャー２で区
画される空間（密封部）に流入した潤滑油はベアリング
押え３に形成された油の戻り孔５’を経由して油溜り１
３に還流する構造となっており、且つフリンジャー２を
乗り越えてラビリンス４に流入した潤滑油を油溜り１３
に還流させる戻り孔５が新たに設けられている。

【００２９】すなわち、前記フリンジャー２は、図２に
示すように油切りフィン部が角度αだけ前傾した構造で
あるので油切りフィン部を乗り越えた潤滑油は油の戻り
孔５’を経由して油溜り１３に還流することができる。

【００３０】以上のことから、従来の軸受密封構造１’
ではフリンジャー２’と転がり軸受７の空間（密封部）
に流入した潤滑油を油の戻り孔５’の一ヶ所で回収する
のに対し、本発明に係る軸受密封構造１ではフリンジャ
ー２の前後位置２ヶ所で油の戻り孔５’を経由して油を
回収すると共に、更にラビリンス４の位置で油の戻り孔
５を経由して油を回収することができる。

【００３１】すなわち、従来の軸受密封構造１’では戻
り孔の経路が１ヶ所であるのに比し、本発明の軸受密封
構造１では戻り孔の経路が計３ヶ所あることになり、こ
れにより油漏れを飛躍的に防止することができる。以上
の仕組みが、本発明が特徴とする軸受密封機構の概要で
ある。

【００３２】以下、本発明に係る実施例について詳細に
説明する。但し、実施例に係る軸受密封構造１と従来の
比較例に係る軸受密封構造１’は前述の通り、図２と図
３、および図５と図６で示したフリンジャーの形状およ
びベアリング押えの形状を異にする以外は、全て同じ条
件である。

【００３３】この種類を異にする２台の軸受密封構造を
図７で示したベルト試験装置に夫々、別個に組付けて同
一条件下に三ツ星ベルト（株）製リブドベルト（４ＰＫ
８４０）を走行させて前記軸受密封構造の油漏れの有
無、および漏れ量を比較追跡調査した。

【００３４】尚、この試験に用いた軸受密封構造１、
１’の軸受箱本体にはＦＣ（鋳鉄）材、ベアリング押え
３、３’にはＳＳ（構造用圧延鋼）材、フリンジャー
２、２’にはＢＣ（青銅鋳物）材を用い、軸径は３５ｍ
ｍ、軸受はＪＩＳ６２０７の転がり軸受を用いた。

【００３５】又、静止側ラビリンスとフリンジャーの半
径方向の隙間は約０．２ｍｍに設定し、潤滑油にはＩＳ
Ｏ規格のＶＧ１０相当品を使用し、潤滑油の圧力は０．
１２ＭＰａ、その供給量は通常の供給量を大幅に上回る
過酷な条件とした。

【００３６】以上の条件の下に実施した試験結果は下記
の表１に示す通りである。

【００３７】

【表１】 すなわち、比較例の軸受密封構造１’を使用した場合に
は、油漏れの量は走行時間２０９時間後で累積漏れ量は
８，６００ｃｃとなった。これに比して、実施例の軸受
密封構造１では走行時間を更に延長して追跡調査した結
果、走行時間５０８時間後にあってもその累積漏れ量は
ゼロであった。

【００３８】このことから、本発明に係る軸受密封構造
１に格段に優れた効果があることが判る。又、本発明に
係る軸受密封構造１に用いたフリンジャー２及びベアリ
ング押え３の形状を従来品に比してよりシンプルな形状
にしたことにより、製作コストはよりローコストになっ
た。

【００３９】尚、この軸受密封構造１はベルト走行試験
装置に限られることはなく、高速且つオーバーハング荷
重が作用する機械で非接触形シールを必要とする機械で
あれば、適宜使用できるものである。

【００４０】

【発明の効果】すなわち、請求項１の発明は、ラビリン
スとフリンジャーの併用によってオーバーハング荷重時
の軸の撓みに影響されない油漏れの無い優れた軸受密封
構造を可能にする。

【００４１】請求項２の発明は、軸側ラビリンスを平滑
面にすることによって、静止側ラビリンスがたとえ、軸
に接触するようなことがあっても、軸の発熱は均等にな
るから、軸を局部的に変形させない効果がある。

【００４２】請求項３の発明は、フリンジャーの油切り
フィン部が前傾することによって、油切りの効果を高め
ると共にフィン部が空間（密封部）を２区画に区分する
ことから、軸端に向って漏れていく潤滑油を、油切りフ
ィン部の前後２ヶ所の戻り孔に重ねて排油することがで
きる。

【００４３】請求項４の発明は、嵌め合い精度に優れ、
且つローコストのフリンジャー付き軸側ラビリンスを得
ることができる。

【００４４】請求項５の発明は、これによって軸端に向
って漏れていく潤滑油を３ヶ所で計３回戻り孔に排油す
ることができる。このように排油の機会が増えることに
よって油漏れは飛躍的に改善する。

【００４５】請求項６の発明は、これによって組立精度
の優れ、且つ長期に渡って安定した嵌め合い公差を維持
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る軸受密封構造を示す組立断面図あ
る。

【図２】実施例に係るフリンジャーを示す断面図であ
る。

【図３】図３（ａ）は実施例に係るラビリンスを示す断
面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ矢視図
である。

【図４】従来例に係る軸受密封構造を示す組立断面図で
ある。

【図５】従来例に係るフリンジャーを示す断面図であ
る。

【図６】図6（ａ）は従来例に係るラビリンスを示す断
面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ矢視図
である。

【図７】図７（ａ）は軸受密封構造を用いた試験装置の
概略平面図であり、図７（ｂ）はその正面図である。

【符号の説明】 １、１’ 軸受密封構造 ２、２’ フリンジャー ３、３’ ベアリング押え ４、４’ ラビリンス ５、５’ 戻り孔 ６ 軸 ７ 転がり軸受 ８ ベアリングナット ９ 給油リング １０ 軸受箱 １１ 給油孔 １２ 排油孔 １３ 油溜り ２０ 本体装置 ２１ ベルト ３０ 給油装置 ４０ 負荷装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸及びこれを支承する複数の転がり
   軸受と、この回転軸及び転がり軸受をその内部に配する
   軸受箱と、この転がり軸受に潤滑油を給油する強制潤滑
   機構と、この転がり軸受の軸端側に配された静止側ラビ
   リンス及びこの静止側ラビリンスと転がり軸受間に配さ
   れたフリンジャーで構成される軸受密封機構と、からな
   ることを特徴とする軸受密封構造。
2. 【請求項２】 静止側ラビリンスと相対する軸側ラビリ
   ンスは平滑面である請求請１記載の軸受密封構造。
3. 【請求項３】 フリンジャーの油切りフィン部は、軸方
   向に向って３０度〜６０度前傾している請求請１記載の
   軸受密封構造。
4. 【請求項４】 フリンジャーは、油切りフィン部と軸側
   ラビリンスが一体構造である請求項２又は請求項３記載
   の軸受密封構造。
5. 【請求項５】 フリンジャーの油切りフィン部の前後の
   密封部、および静止側ラビリンスの密封部には、各々そ
   の下部に排油孔が設けられている請求項１乃至請求項４
   のいずれかに記載の軸受密封構造。
6. 【請求項６】 フリンジャーは、転がり軸受の内輪を介
   して軸段差部にベアリングナットによって固定される請
   求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受密封構造。