JP2005163815A - 密封装置付き軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】シール本体のリップ間負圧を発生させず、低発熱・耐水性・耐ダスト性を備えた密封装置付き軸受を提供する。
【解決手段】密封装置30を備えた軸受であって、前記密封装置30がゴム製のシール本体34を有し、前記シール本体34が、半径方向に延在する鍔部36と、前記鍔部36の内径端から軸方向に伸びたメインリップ38と、前記鍔部36の内径端から前記メインリップ38とは反対側に伸びたダストリップ40とを有し、前記ダストリップ40の内周面に円周方向に伸びる少なくとも２列のリブ48が形成してあり、各列のリブ48が切通し50を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は鉄道車両車軸用軸受等の密封装置付き軸受に関する。

密封装置を備えた軸受として代表的なものに鉄道車両車軸用軸受がある。鉄道車両車軸用軸受は、図４に示すように、軸受外輪２と、一対の軸受内輪４と、複列の円すいころ６と、各列の円すいころ６を円周方向で所定間隔に保持する保持器８とを主要な構成要素として成り立っている。軸受外輪２は、内周面に複列の軌道を形成しており、図示しない軸箱に組み込まれる。一方、軸受内輪４は車軸１０の軸端部と嵌合し、外周面に軌道を形成している。軸受外輪２の軌道と軸受内輪４の軌道との間に円すいころ６が介在する。軸受外輪２の両端部には密封装置２０が取り付けてある。一対の軸受内輪４を挟んで、車軸の軸端側には油切り１２が、その反対側には後ろ蓋１４が配設してある。そして、これらの油切り１２と後ろ蓋１４に、密封装置２０のシールが所定の締めしろをもって摺接する構造となっている。

密封装置２０は、図５に示すように、ケース１６と金属環１８と芯金２２とシール２４とで構成される。ケース１６は金属製で、三段円筒形状をしており、大径端部にて軸受外輪２の内周面に圧入され、中径部や小径端部にて油切り１２（または後ろ蓋１４）の段部や環状溝との間でラビリンスシールを構成する。金属環１８は大略断面逆Ｌ字状で円筒部と円板部からなり、円筒部にてケース１６の中径部の内径面と嵌合する。この金属環１８の内側に断面逆Ｌ字状のシール芯金２２がはめ込まれ、ケース１６と金属環１８と芯金２２とが三層構造となっている。

シール２４は耐熱性のあるゴム材で作られ、芯金２２の半径方向に伸びた部分に一体的に焼き付けてある。シール２４はメインリップ２６ａとダストリップ２６ｂからなっている。符号２８はメインリップ２６ａ部分の外周に装着したガータスプリングを指している。

一般に、鉄道車両車軸用軸受では軸受の近傍側がメインリップ２６ａとなり、その反対側がダストリップ２６ｂとなる。メインリップ２６ａは、軸受内部の潤滑剤（グリース）が流出しないように、油切り１２や後ろ蓋１４などの外径寸法とリップ先端の内径寸法との差で表されるメインリップ２６ａのはめあい力とガータスプリング２８の縮径力とで所定の緊迫力を確保している。一方、ダストリップ２６ｂは、油切り１２や後ろ蓋１４などの外径寸法とリップ先端の内径寸法との差で表されるダストリップ２６ｂのはめあい力のみで所定の緊迫力を与え、外部からの異物や水分の侵入を防いでいる。通常、メインリップ２６ａとダストリップ２６ｂとの間の環状空間にはシールリップ潤滑用にグリースが塗り込まれている。
特開２００１−３０４４２４号公報（図４）

上述のように、メインリップおよびダストリップが締めしろを持ち、相手面（油切り・後ろ蓋）と接触しているため、シール部の発熱が不安定で温度が変動しやすく、稀にリップを構成するゴムが劣化することがあった。発熱原因として、ダストリップが接触しているためリップ間が負圧になりやすく吸着現象を生じる等が考えられる。

また、シールケース／仕切板／芯金間はプレス面同士が嵌まり合う形状であることから、シールケース／仕切板／芯金間のはめあい面にすきまが生じた場合、そこから軸受内グリースの漏れや外部からの水などの浸入が発生し、密封装置付き軸受として成り立たなくなる。

そこで、本発明の主要な目的は、シール本体のリップ間負圧を発生させず、低発熱・耐水性・耐ダスト性を備えた密封装置付き軸受を提供することにある。

本発明の密封装置付き軸受は、密封装置３０を備えた軸受であって、前記密封装置３０がゴム製のシール本体３４を有し、前記シール本体３４が、半径方向に延在する鍔部３６と、前記鍔部３６の内径端からほぼ軸方向に伸びたメインリップ３８と、前記鍔部３６の内径端から前記メインリップ３８とは反対側に、ほぼ軸方向に伸びたダストリップ４０とを有し、前記ダストリップ４０の内周面に円周方向に伸びる少なくとも２列のリブ４８が形成してあり、各列のリブ４８が切通し５０を有することを特徴とするものである。リブ４８と相手部材との接触は、軽接触か、あるいは若干のすきまが存在してもよい。たとえば、水の浸入等が懸念されない用途では非接触としてもよい。リブ４８が切通し５０を有するため、外気との経路が確保され、リップの吸着を防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の密封装置付き軸受において、一の列のリブ４８と他の列のリブ４８とで切通し５０の円周方向位相を異ならせたことを特徴とするものである。リブ４８の切通し５０に位相をつけることによってラビリンス効果をもたせ、水やダストの浸入およびリップ間グリースの漏れを防止することができる。

請求項３の発明は、請求項１の密封装置付き軸受において、前記密封装置３０がさらに、軸受外輪２に取り付けられる筒状のシールケース１６と、前記シールケース１６の内側に位置し、前記シール本体３４の鍔部３６を一体的に焼き付けた芯金３２とを具備し、前記シールケース１６と前記芯金３２が同一部材で形成されていることを特徴とするものである。シールケース１６と芯金３２が別体の場合にはその嵌合面が軸受内部と外部との経路となり得るところ、シールケース１６と芯金３２を同一部材で形成することにより、そのような経路を無くして密閉することができ、しかも部品点数の削減が実現する。

請求項４の発明は、密封装置３０を備えた軸受であって、前記密封装置３０が、軸受外輪２に取り付けられる筒状のシールケース１６と、前記シールケース１６の内側に位置し、シール本体３４の鍔部３６を一体的に焼き付けた芯金３２とを具備し、前記シールケース１６と前記芯金３２が同一部材で形成されていることを特徴とするものである。この場合も、シールケース１６と芯金３２を同一部材で形成することによって、軸受内部と外部との経路となり得る嵌合面を無くして密閉することができ、しかも部品点数の削減が実現する。

請求項５の発明は、請求項３または４の密封装置付き軸受において、前記シールケース１６の外端から軸方向に突出した延長部１７を設けるとともに、前記延長部１７の内径側と対向する相手部材（１２，１４）の外周に円周方向に伸びる少なくとも２列の突条１５を設け、前記延長部１７と前記突条１５とでラビリンスを構成したことを特徴とするものである。シールケース形状と油切り・後蓋形状によりラビリンス効果を持たせ、外部からの水・ダストの浸入及び軸受内グリースの漏れを防止することができる。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの密封装置付き軸受において、前記シール本体３４の鍔部３６に軸方向に貫通するスリット４４を設けたことを特徴とするものである。このスリット４４は、軸受内圧を逃がして低発熱にするためのベントとして作用する。なお、このようなベントを設けない場合、耐圧性を充分に考慮し、メインリップ３８を高剛性かつ低緊迫力にすれば、低発熱は可能である。

請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの密封装置付き軸受において、鉄道車両車軸用であることを特徴とするものである。

本発明によれば、ダストリップに切通し付きリブを設けたことにより、シール本体のリップ間に負圧を発生させず、低発熱・耐水性・耐ダスト性を備えた密封装置付き軸受を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を鉄道車両車軸用軸受（図３）に適用した場合を例にとり図１ないし図３に従って説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態を示す密封装置付き軸受の要部縦断面を示し、図３に示される鉄道車両車軸用軸受の部分拡大図に相当する。また、図２は図１における密封装置部分の拡大図である。なお、既述の図４、図５における要素と実質的に同じ要素には同じ符号をあててある。

まず、図３を参照すると、鉄道車両車軸用軸受は、軸受外輪２と、一対の軸受内輪４と、複列の円すいころ６と、各列の円すいころ６を円周方向で所定間隔に保持する保持器８とを主要な構成要素として成り立っている。軸受外輪２は、内周面に複列の軌道を形成しており、図示しない軸箱に組み込まれる。一方、軸受内輪２は車軸１０の軸端部と嵌合し、外周面に軌道を形成している。軸受外輪２の軌道と軸受内輪４の軌道との間に転動体６が介在する。なお、ここでは転動体として円すいころを用いた円すいころ軸受の場合を例示したが、円筒ころ軸受を使用することも可能である。軸受外輪２の両端部には密封装置３０が取り付けてある。一対の軸受内輪４を挟んで、車軸の軸端側には油切り１２が、その反対側には後ろ蓋１４が配設してある。そして、これらの油切り１２と後ろ蓋１４に、それぞれ密封装置３０のリップが所定の締めしろをもって摺接する構造となっている。

密封装置３０は、図１および図２に示すように、シールケース１６と金属環１８と芯金３２とシール本体３４とで構成される。シールケース１６は金属製で、大略二段円筒形状をしており、大径端部にて軸受外輪２の端部内周面に圧入される。ここでは、シールケース１６と芯金３２は同一部材で構成されている。すなわち、シールケース１６の小径円筒部を途中から内側に折り返し、その折り返し端部をさらに内向きフランジ状に折り曲げて芯金３２としてある。芯金３２よりも外側に突出する部分は延長部１７となり、その内周面が後ろ蓋１４（または油切り１２）と対向する。後ろ蓋１４および油切り１２の、シールケース１６の延長部１７と対向する面に、円周方向に延在する突条１５を設けてある。延長部１７と、突条１５と突条間の環状溝とで広狭繰り返しのラビリンスを形成する。

金属環１８は断面逆Ｌ字状で円筒部と内鍔部からなり、円筒部にてシールケース１６の小径部の内径面と嵌合している。図示するように、シールケース１６と金属環１８の円筒部とが二層構造となっている。また、金属環１８の内鍔部は、後ろ蓋１４（または油切り１２）の段部外径面やメインシール３８の軸方向端面とで簡易的なラビリンスシールを形成する。

シール本体３４は、芯金３２の半径方向に伸びた内鍔部３３に固着している。シール本体３４は耐熱性のあるゴム材料で作られ、大略、内筒部（３８，３９，４０）とその円筒部の外周に延在する鍔部３６とからなる。鍔部３６は芯金３２に一体的に焼き付けてある。メインリップ３８は鍔部３６の内径端部からほぼ軸方向に伸びている。ダストリップ４０は鍔部３６の内径端部からメインリップ３８とは反対方向に、ほぼ軸方向に伸びている。符号３９はメインリップ３８とダストリップ４０とを連結する円筒部を指す。

所定位置に組み込まれた状態で、円筒部３９はほぼ軸方向に延在し、その外径側に外側圧力室、内径側に内側圧力室が形成される。メインリップ３８とダストリップ４０との間の環状空間すなわち内側圧力室にはシールリップ潤滑用にグリースが塗り込まれる。軸受内部の潤滑剤（グリース）が流出しないように、油切り１２または後ろ蓋１４の外径寸法とリップ先端の内径寸法との差で表されるメインリップ３８のはめあい力とガータスプリング２６の縮径力とで所定の緊迫力を確保している。一方、軸受外部側のダストリップ４０は、油切り１２または後ろ蓋１４の外径寸法とリップ先端の内径寸法との差で表されるダストリップ４０のはめあい力のみで所定の緊迫力を与え、外部からの異物や水分の浸入を防ぐようにしている。

図２に示されるように、シール本体３４の鍔部３６には、円形の凹部３７を設けることによって薄肉部４２が形成されている。そのために芯金３２に貫通孔（符号なし）を設けてある。そして、この薄肉部４２に縦一文字にスリット４４を設けてある。このスリット４４は、外側圧力室と外気とを連通させることにより、軸受の運転時や停止時に外側圧力室の正圧空気や負圧空気を大気中に逃がし、常圧に保つ働きをする。

ダストリップ４０の内周面４６には円周方向に走る突起状のリブ４８が設けてある。図１および図２では２列のリブ４８を設けた場合を例示してある。リブ４８はダストリップ４０の先端が吸着を起こして油切り１２または後ろ蓋１４の外径面に倒れ始めると、その表面に接触を始めるようになっている。図２からよく分かるように、各列のリブ４８は切通し５０を有する。切通し５０は内側圧力室を外気と連通させて、内側圧力室が負圧状態なるのを防止する働きをする。ラビリンス効果によって外部からの異物の侵入および内部グリースの漏洩を防止するため、一方の列のリブ４８ともう一方の列のリブ４８とでは、切通し５０の円周方向位相を異ならせてある。

発明の実施の形態を示す要部縦断面図である。 図１における密封装置部分の拡大図である。 鉄道車両車軸用軸受の縦断面図である。 従来の技術を示す縦断面図である。 図４の要部拡大図である。

符号の説明

２ 軸受外輪
４ 軸受内輪
６ 転動体
８ 保持器
１０ 車軸
１２ 油切り
１４ 後ろ蓋
１６ シールケース
１８ 金属環
２８ ガータスプリング
３０ 密封装置
３２ 芯金
３４ シール本体
３６ 鍔部
３７ 凹部
３８ メインリップ
３９ 円筒部
４０ ダストリップ
４２ 薄肉部
４４ スリット
４６ ダストリップの内周面
４８ リブ
５０ 切通し

Claims (7)

1. 密封装置を備えた軸受であって、前記密封装置がゴム製のシール本体を有し、前記シール本体が、半径方向に延在する鍔部と、前記鍔部の内径端からほぼ軸方向に伸びたメインリップと、前記鍔部の内径端から前記メインリップとは反対側に、ほぼ軸方向に伸びたダストリップとを有し、前記ダストリップの内周面に円周方向に伸びる少なくとも２列のリブが形成してあり、各列のリブが切通しを有することを特徴とする密封装置付き軸受。
2. 一の列のリブと他の列のリブとで切通しの円周方向位相を異ならせたことを特徴とする請求項１の密封装置付き軸受。
3. 前記密封装置がさらに、軸受外輪に取り付けられる筒状のシールケースと、前記シールケースの内側に位置し、前記シール本体の鍔部を一体的に焼き付けた芯金とを具備し、前記シールケースと前記芯金が同一部材で形成されていることを特徴とする請求項１の密封装置付き軸受。
4. 密封装置を備えた軸受であって、前記密封装置が、軸受外輪に取り付けられる筒状のシールケースと、前記シールケースの内側に位置し、シール本体の鍔部を一体的に焼き付けた芯金とを具備し、前記シールケースと前記芯金が同一部材で形成されていることを特徴とする密封装置付き軸受。
5. 前記シールケースの外端から軸方向に突出した延長部を設けるとともに、前記延長部の内径側と対向する相手部材の外周に円周方向に伸びる少なくとも２列の突条を設け、前記延長部と前記突条とでラビリンスを構成したことを特徴とする請求項３または４の密封装置付き軸受。
6. 前記シール本体の鍔部に軸方向に貫通するスリットを設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの密封装置付き軸受。
7. 鉄道車両車軸用であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの密封装置付き軸受。