JP2003083344A - 軸受装置のシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で油漏れを防止し軸受装置の保守
作業の軽減する。 【解決手続】 シール構造は、軸１の回転停止時に油面
２が形成される軸受３及び油溜め４が設けられた軸受装
置１００に適用されるものであり、内径側６１が油面２
から突出し通油孔６２を備えた反射板６、内径側７１が
軸１との間で第１隙間ｃ₁ を形成し上通油孔７２を備え
た仕切板７、内径側８１が軸１との間で第２隙間ｃ₂ を
形成し仕切板７との間で減圧室８２を形成するシール板
８、オイルシール９、等で構成されている。 【効果】 直接飛散する油を反射板６で反射させて空間
部Ｓへの直接的侵入を阻止しつつ間接的に入ってきた油
を通油孔から戻し、仕切板７及びシール板８で油分を含
んだ空気の外部への通過を阻止し、オイルシール９部分
から外部への油の漏出を完全に防止できる。リング状の
部材を設けるだけの簡単な構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸の回転停止時に
油面が形成される軸受部分及びこれに隣接して下方に前
記油面が形成され上方が空間部になっている油溜まり部
分が設けられ前記軸受部分によって前記軸を軸受ケース
で支持するようにした軸受装置の前記軸の軸端側をシー
ルするシール構造に関し、特にオイルバス式の両軸受の
回転機械の軸受装置に好都合に利用される。

【０００２】

【従来の技術】軸の回転停止時に油面が形成されるオイ
ルバス式軸受のシール構造としては、例えば図４に一部
分の構造を示すように、通常、本体ケース５内に軸受３
を装着し、本体ケース５に固定された軸端部ケース１０
で軸受３を位置決めすると共に油溜め部分４を形成し、
軸端部ケース１０の外側にオイルシール９を設けた構造
が一般的であった。

【０００３】しかしながら、このような構造では、軸受
部からの油の飛散が激しいため、オイルシールのわずか
な劣化や傷によって油漏れが生じることが多いという問
題があった。そして油漏れが発生すると、オイルシール
を新品に交換すると共に、軸側のシールリップ摺動面を
傷のない状態にする必要があり、オイルシールの位置を
ずらせたりスリーブを追加挿入するような対策を採って
いた。その場合には、軸に装着されている例えばブロワ
のインペラを抜いたり、駆動モータのトルク伝達用のプ
ーリを抜いたりする必要があり、大がかり作業が必要に
なるという問題があった。

【０００４】なお、オイルバス式ではないが油を循環さ
せる形式の装置として、何れも軸側に取り付けられた油
切板とこの軸端側に遠心力とポンプ作用をさせるように
スパイラル溝及び軸停止時のための油溜めを備えた傾斜
シールと更にその軸端側に螺旋状に形成され油をシール
部排出口側に送る螺旋シールとを設けた軸受潤滑油漏出
防止装置が提案されている（特開平８−１６８２０２号
公報参照）。しかしながら、このような装置は構造が複
雑であり、製造が難しく相当コスト高になるという問題
がある。

【０００５】又、同様の油循環式の軸受装置として、軸
受部の軸端側にシールリング付きの第１油切りを設け、
軸端に結合されたカップリングの外周端に２段のラビリ
ンスパッキンを配設した軸継手油切り機構が提案されて
いる（実開昭６２−１１９５７０号公報参照）。しかし
ながら、この装置は、軸受部分だけで形成された油シー
ル構造ではなく特殊な装置に関するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける上記問題を解決し、簡単な構造で油漏れを防止で
き保守作業の軽減された軸受のシール構造を提供するこ
とを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、軸の回転停止時に油面
が形成される軸受部分及びこれに隣接して下方に前記油
面が形成され上方が空間部になっている油溜まり部分が
設けられ前記軸受部分によって前記軸を軸受ケースで支
持するようにした軸受装置の前記軸の軸端側をシールす
るシール構造において、内径側が前記油面から突出し該
油面より下になる位置に通油孔を備え前記軸受部分と前
記軸端側の前記油溜まり部分との間を仕切るように前記
軸受ケース側に取り付けられた第１リング部材と、内径
側が前記軸との間で狭部を形成し前記軸端側の油溜まり
部分との間を仕切るように前記軸受ケース側に取り付け
られ前記軸端側の油溜まり部分と導通する中間導通孔を
備えた第２リング部材と、内径側が前記軸との間で他の
狭部を形成すると共に前記第２リング部材との間で前記
中間導通孔が開口した他の空間部を形成するように前記
軸受ケース側に取り付けられた第３リング部材と、を有
することを特徴する。

【０００８】請求項２の発明は、上記に加えて、前記軸
に接触するように前記第３リング部材に対して前記他の
空間部の反対側にシール部材を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した軸受装置
のシール構造の一例を示し、図２及び図３はこのような
シール構造を装備した軸受装置の全体構成の一例を示
す。なお図１は、図２の軸受装置における軸中心Ｃから
下の右側軸端部分を示している。

【００１０】本例のシール構造は、軸１の回転停止時に
油面２が形成される軸受部分である通常ボールベアリン
グやローラベアリング等のころがり軸受からなり図１で
はボールベアリングとして示されている軸受３及びこれ
に隣接して下方に油面２が形成され上方が空間部Ｓにな
っている油溜まり部分である油溜め４が設けられ軸受３
によって軸１を軸受ケースを構成する円筒状の本体ケー
ス５で支持するようにした軸受装置１００に適用される
ものであり、第１リング部材である反射板６、第２リン
グ部材である仕切板７、第３リング部材であるシール板
８、シール部材であるオイルシール９、等で構成されて
いる。

【００１１】本例の軸受装置１００は、蒸気圧縮式の濃
縮装置や海水淡水化装置のヒートポンプとなるブロワ用
のものであり、図２、３にも示すように油面２が形成さ
れるオイルバス式両軸受として構成されていて、シール
構造部分を含み、据付面２００にボルト等で取り付けら
れる軸受台１０１、その上にブラケット１０２で固定さ
れ図２において左右に示されている前記本体ケース５、
５及びこれらを接続している中間ケース１０３、本体ケ
ース内に嵌め込まれて固定された左右の前記軸受３、
３、これらで支持された前記軸１、軸１の右端側に装着
されていて図示しないモータ及びベルトで回転駆動され
るプーリ１０４、等によって構成されている。

【００１２】本体ケース５、５の両端には、軸受ケース
の一部分としてシール構造部分を形成し左右の蓋になる
端部ケース１０が取り付けられていて、これに更にオイ
ルシール９を挿入するための端部空間９１を形成するよ
うにシール蓋１１が取り付けられている。なお、図２に
示す軸受装置１００は、試験的に製作されたものであ
り、左端側部分のオイルシール９を省略した構造になっ
ている。即ち、オイルシール９は通常設けられるが、こ
のように省略可能な部品である。

【００１３】軸受３は、本例では前記の如くボールベア
リングになっていて、内輪３１、外輪３２、球３３、保
持器３４等で構成されていて、内輪３１が軸１にねじ込
まれたナット１０５によって座金１０６を介して軸１に
圧接するように取り付けられている。符号１０７はオイ
ルシール９を省略した左端側に試験的に設けた漏油チェ
ック用の穴で、符号１０８はシールリングである。軸１
の左端部分には、図示しないブロワが装着される。

【００１４】シール構造を形成する反射板６は、内径側
６１が油面２から突出しこの油面２より下になる位置に
本例では円周方向に適当なピッチで設けられた３個の通
油孔６２を備えていて、軸受３と軸端側の油溜まり部分
である本例では図１において右側部分になる油溜め４
（４ａ）との間を仕切るように、軸受ケース５側に軸受
３と同程度の嵌め合いによって本体ケース５に挿入され
て取り付けられている。なお、本例の軸受装置１００は
両軸受構造になっていて、左側部分の油溜め４（４ｂ）
は左右の軸受間に連通したシール不要の油溜めになって
いるため、反射板６は設けられないが、１軸受の独立し
たオイルバス構造の軸受装置で両側にシール構造がある
ときには、反射板６は両側の油溜めに対して装備され
る。

【００１５】仕切板７は、内径側７１が軸１との間で狭
部である第１隙間ｃ₁ を形成し油溜め４ａとの間を仕切
るように軸受ケース側として端部ケース１０に本例では
これと一体構造として設けられていて、油溜め４ａと導
通する中間導通孔である上通油孔７２を備えている。第
１隙間ｃ₁ は、通常の加工精度で容易に達成できる程度
の寸法であればよく、軸１との間の片側隙間で例えば１
mm程度になっている。なお、仕切板７が端部ケース１０
に嵌め込み等によって別体として形成されていてもよい
ことは勿論である。

【００１６】シール板８は、内径側８１が軸１との間で
他の狭部である第２隙間ｃ₂ を形成すると共に仕切板７
との間で前記上通油孔７２が開口した他の空間部である
減圧室８２を形成するように端部ケース１０と一体構造
として取り付けられている。第２隙間ｃ₂ はｃ₁ より狭
く０．５mm程度であるが、同様に通常の加工精度で容易
に達成できる程度の寸法である。なお、内径側８１は、
本例では平坦な円筒面として加工されているが、適当に
凹凸状に加工されていてもよい。又、端部ケース１０と
別体であってもよいことは仕切板７と同様である。

【００１７】オイルシール９は、軸１に接触するように
シール板８に対して減圧室８２の反対側において前記端
部空間９１内に設けられている。

【００１８】以上のようなシール構造及びこれを装備し
ている軸受装置１００は次のように使用され、その作用
効果を発揮する。軸１の静止時には、軸受３を潤滑する
ために油として潤滑油が図示の油面２の位置まで張り込
まれている。この位置は、通常、軸の下面から少し離れ
た位置になり、軸受３の球３３のうちの図示の最下部の
球のほぼ中心程度の所である。この状態で図示しないブ
ロアを駆動するときには、図示しないモータが回転さ
れ、それによってプーリ１０４を介して軸１が回転さ
れ、その軸端側に装着されているブロアの図示しないイ
ンぺラが回転駆動され、蒸気や空気等の流体が圧送され
ることになる。

【００１９】軸１が回転すると、軸受３の内輪３１が軸
１と共に回転し、これによって球３３が内外輪３１、３
２で形成する軌道３５内で自転しつつ公転し、保持器３
４と共に軸中心Ｃを中心として回転する。これにより、
軌道３５内に配設されている多数の球３３が下端位置で
順次油面２部分を通過することになるが、このとき、球
３３及び保持器３４は、油面２を形成するように油溜め
４から連続的に供給される油と衝突してこれを激しく飛
散させると共に、その一部分を円形の軌道３５内に連続
的に随伴しつつポンプ的作用によって上方に押し上げ、
軌道３５内を全面的に油で濡れた状態にし、荷重支持面
に油膜を形成させて軸荷重を支持できる潤滑状態を達成
する。

【００２０】このとき、反射板６の内径側６１が油面２
から突出するように形成されているので、上記の如く球
３３が油面２と衝突したときに激しく飛散する油は、反
射板６に当たって軌道３５側にはね返され、反射板６か
ら油溜め４ａ及びその空間部Ｓ内に多量に溢出したり激
しく飛散することなく、ほぼ軌道３５内に保持される。
又、油面２を出て回転中に球３３が保持している油も飛
散するが、この油は回転しているため遠心力で軌道３５
内において外輪３２の軌道面側に保持されるので、内径
側６１が油面２より突出している反射板６によって同様
に効果的に反射され、それらの多くは軌道３５内に保持
される。

【００２１】しかし、軌道３５内に入った油の中には、
遠心力や重力の作用を受けて球３３や保持器３４等の表
面から各方向に散乱し、更に各部で乱反射して激しく拡
散する油滴や霧状の微小油滴もあり、それらのうちの一
部分の油は空間部Ｓに直接入ると共に、球３３や保持器
３４の回転によって軌道３５内に乱れた気流が生じて、
特に油滴のうちの微小なものは気流と共に前記空間部Ｓ
に入り込む。

【００２２】ここで、空間部Ｓを仕切るように端部ケー
ス１０と共にこれを延長して軸１との間で第１隙間ｃ₁
を形成するように仕切板７が設けられているので、油や
微小油滴のほとんどがこの空間部Ｓ内に保持される。そ
して、これらの油は空間部Ｓ内の壁面に当たって伝い又
は直接下方に流れ落ちて溜まる。このとき、通油孔６２
が設けられていて、落ちて来た油がここから軸受３の部
分及び油溜め４ｂに還流可能になっているので、空間部
Ｓ内で油面が高くなって軸１に接近したり第１隙間ｃ₁
から油が溢出するような不具合が防止される。又、空間
部Ｓ内では、気流によって多少内圧変動が生じ、高圧時
には微小油滴を伴った気流が軸端方向に流れようとする
が、第１隙間ｃ₁ が設けられていて、この部分の流れ抵
抗が十分大きいため、軸端側への気流の流出量がごく僅
かになる。

【００２３】微小油滴を伴った僅かな量の気流は、仕切
板７とシール板８によって構成された減圧室８２に入
る。この気流は、第一隙間ｃ₁ を通過すると容積が急拡
大した減圧室８２に入るので、この部分で最初のラビリ
ンス効果が生じて、減圧室８２内は空間部Ｓ内の変動圧
力のうちの高圧よりも低い低圧になる。即ち、この圧力
は、安定していて外部の圧力と同程度の圧力になる。

【００２４】一方、減圧室８２内に気流に随伴して入っ
てきた微小油分は、仕切板７及びシール板８の表面に付
着してこれを伝って下に落ちたり、直接下に落ち、ごく
僅かづつであるが減圧室８２内にも油が溜まる。又、軸
１の表面にも油が付着するが、この油は、軸１の回転に
伴う遠心力や軸表面との間の剪断力によって軸表面から
剥離され、飛び散って下に落ちる。このとき、仕切板７
に上通油孔７２が設けられているので、溜まった油は油
溜め４ａ側に回収される。

【００２５】減圧室８２内は外圧と殆ど同じ圧力になる
が、微小な圧力変動はなお発生する可能性がある。この
とき、シール板８により、第１減圧室８２の反対側に第
２隙間ｃ₂ が形成されていて、この部分が空気の通過抵
抗として作用するので、外部への空気の流出が防止され
る。その結果、この部分から外部への油分の漏出はほぼ
完全に防止される。

【００２６】この場合、本例では、更にシール板８の軸
端側にオイルシール９を設けているので、外部への油の
漏出がさらに完全に防止されると共に、油の入れ過ぎ等
によって油面２が異常に高くなったような場合でも、一
時的な外部への油の漏出を防止することができる。又、
回転停止時に内圧がなくなり軸受部分が僅かながら負圧
になるようなことがあっても、内外間の自由な空気の流
通を阻止することができる。そして、外部から湿った空
気が侵入して油溜めに水分が溜まるのを防止したり、油
の酸化を抑制する効果等が生ずる。なお、オイルシール
９は端部空間９１内に設けられ、この部分はオイルシー
ル９によって外部と閉鎖されるが、第２隙間ｃ₂ から容
積が急拡大することになるので、第二のラビリンス効果
が生じて、端部空間９１内へ油分を伴った空気が侵入し
たり内圧が上がることはない。そして、オイルシール９
の作用により、軸端から外部への漏油が完全に防止され
る。

【００２７】モータを停止させて軸１の回転を停止させ
ると、内輪３１、球３３及び保持器３４の回転も停止
し、回転部分が随伴し軌道３５内で全円周面を潤滑して
いた油が下方に落ち、油溜め４内に回収されると共に、
油溜め４ａの空間部Ｓに拡散していた油分も下方に落下
し、油面２を形成するように通油孔６２を通過して回収
され、初期の静止時の状態に復元する。

【００２８】発明者等は、本発明を適用した図１のシー
ル構造を持つ軸受装置１００を備えたブロアを実機とし
て約１５台試作して試験をしていて、長いものでは既に
２年間を超える使用期間になっているが、その間全く油
漏れがないという良好な試験結果を得ている。そして、
従来では、半年乃至１年間で多量の油漏れの発生によっ
てオイルシールを交換していたが、本例のシール構造の
装置では、オイルシールを通常の磨耗寿命まで長期間無
開放で使用できることになった。

【００２９】以上の如く、このシール構造によれば、軸
端部分に、必要に応じて設けられるオイルシール９に加
えて、反射板６と通常の加工精度で目的とする機能を達
成できる仕切板７及びシール板８という単なる３枚のリ
ング状部材を設けるだけの簡単な構造で安価な製造コス
トの下に、長期間にわたって油漏れを完全に防止し、部
品の分解及びオイルシールの交換という時間と費用のか
かるメンテナンス作業を解消することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、軸の回転停止時に油面が形成される軸
受装置では、軸受部分のうち油面より下になった部分が
回転によって上昇すると、油を随伴して上方に搬送し、
軸受の潤滑状態を実現するときに、軸受の回転によって
軸受部分が油面に衝突したときに油が激しく飛散したり
回転中に随伴した油が飛散するが、この軸受装置のシー
ル構造が所定の構成を備えた第１リング部材を有するの
で、飛散した油の殆どは、内径側が油面から突出し軸受
部分と油溜まり部分との間を仕切るように軸受ケース側
に設けられた上記第１リング部材に当たって反射し、軸
受部分の中に保持される。その結果、軸との間でシール
されるべき軸端側の油溜まり部分の上方の空間部への油
の激しい飛散が防止される。

【００３１】しかし、軸受部分では回転する部材によっ
て直接油が各方向に散乱したり、圧力変動を伴った気流
が生じて特に微小油滴等が前記空間部に入り込むが、こ
れらの油分は、第１リング部材において油面より下にな
る位置に形成されている通油孔によって軸受内に還流さ
れるので、軸端側の油溜まり部分の油面が異常に上昇
し、軸端側に油が漏れ易くなるようなおそれはない。

【００３２】このように油溜め部分の空間部内に入り込
んだ油分を含む気流や微小油滴は、内径側が軸との間で
狭部を形成し前記油溜まり部分との間を仕切るように軸
受ケース側に取り付けられた第２リング部材により、ほ
ぼ前記空間部内に保持される。

【００３３】しかし、気流によってこの空間部内に生ず
る圧力変動等により、少量であるが油分を含んだ空気が
前記狭部を通過するが、内径側が軸との間で他の狭部を
形成すると共に第２リング部材との間で他の空間部を形
成するように軸受ケース側に第３リング部材が取り付け
られているので、前記狭部を通過した油分を含む空気が
直接外部に漏出することがないと共に、前記狭部と他の
空間部との間でラビリンス効果が生ずるため、他の空間
部では圧力変動が吸収される。

【００３４】又、他の空間部内に気流に随伴して入って
きた少量の油分は下方に落ちるが、第２リング部材に中
間導通孔が設けられているので、この孔から油溜め部分
に回収される。

【００３５】上記の如く他の空間部内は外部の圧力とほ
ぼ同じ圧力になるが、微小な圧力変動はなお発生する可
能性がある。このとき、第３リング部材が軸との間で他
の狭部を形成しているので、この部分の抵抗によって外
部への空気の流出が阻止され、それに伴う外部への油分
の漏出が殆ど完全に防止される。

【００３６】以上のような請求項１の発明によれば、軸
受ケース側に取り付けられた第１乃至第３リング部材か
らなる簡単で製造コスト低い部材により、油漏れをほぼ
完全に防止し、従来のシール構造における部品の分解及
びオイルシールの交換という時間と費用のかかるメンテ
ナンス作業を解消することができる。

【００３７】請求項２の発明においては、軸に接触する
ように第３リング部材に対して前記他の空間部の反対側
にシール部材を設けるので、外部への油の漏出を一層完
全に防止できると共に、油の入れ過ぎ等によって油面が
異常に高くなったような場合でも、一時的な外部への油
の漏出を防止することができる。又、回転停止時に内圧
がなく軸受部分が負圧になったようなときにも、内外間
の空気の流通をなくし、油の湿気吸収や酸化を抑制する
効果等が生ずる。

【００３８】この場合、シール部材の設けられる部分に
は空間部ができるので、シール部材によって内外間の導
通が遮断されても、この部分は他の狭部から容積の急拡
大することになり、ラビリンス効果が生じて、シール部
材部分に油分を伴った空気が侵入して内圧が上がること
はなく、軸端から外部への漏油が一層完全に防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したシール構造を含む軸受部分の
一例を示す部分断面図である。

【図２】上記軸受部分を含む軸受装置の全体構造の一例
を示す断面図である。

【図３】上記軸受装置の全体構造の一例を示す側面図で
ある。

【図４】従来のシール構造を含む軸受部分の一例を示す
部分断面図である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ 油面 ３ 軸受（軸受部分） ４、４ｂ 油溜め（油溜まり部分） ４ａ 油溜め（軸端側の油溜まり部分） ５ 本体ケース（軸受ケース） ６ 反射板（第１リング部材） ７ 仕切板（第２リング部材） ８ シール板（第３リング部材） ９ オイルシール（シール部材） １０ 端部ケース（軸受ケース） ６１ 内径側 ６２ 通油孔 ７１ 内径側 ７２ 上通油孔（中間導通孔） ８１ 内径側 ８２ 減圧室（他の空間部） １００ 軸受装置 ｃ₁ 第１隙間（狭部） ｃ₂ 第２隙間（他の狭部） Ｓ 空間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向田 民人 大阪府大阪市西淀川区竹島４丁目７番32号 株式会社ササクラ内 Ｆターム(参考） 3J016 AA02 BB02 BB17 CA08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸の回転停止時に油面が形成される軸受
   部分及びこれに隣接して下方に前記油面が形成され上方
   が空間部になっている油溜まり部分が設けられ前記軸受
   部分によって前記軸を軸受ケースで支持するようにした
   軸受装置の前記軸の軸端側をシールするシール構造にお
   いて、 内径側が前記油面から突出し該油面より下になる位置に
   通油孔を備え前記軸受部分と前記軸端側の前記油溜まり
   部分との間を仕切るように前記軸受ケース側に取り付け
   られた第１リング部材と、内径側が前記軸との間で狭部
   を形成し前記軸端側の油溜まり部分との間を仕切るよう
   に前記軸受ケース側に取り付けられ前記軸端側の油溜ま
   り部分と導通する中間導通孔を備えた第２リング部材
   と、内径側が前記軸との間で他の狭部を形成すると共に
   前記第２リング部材との間で前記中間導通孔が開口した
   他の空間部を形成するように前記軸受ケース側に取り付
   けられた第３リング部材と、を有することを特徴とする
   シール構造。
2. 【請求項２】 前記軸に接触するように前記第３リング
   部材に対して前記他の空間部の反対側にシール部材を設
   けたことを特徴とする請求項１に記載のシール構造。