JP2006038085A - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】異物の浸入防止や潤滑剤の漏洩防止を維持しつつ、鉄系粒子などの磨耗粉が拡散する前(摺動部に到達する前)に磁気的に捕捉する密封装置を提供する。
【解決手段】相対的に回転可能に配置された回転部材(一対の内輪4,6、単一の外輪８)間に介装される密封板２８には、装置内に発生した鉄系粒子を含んだ磨耗粉に対して磁気吸着作用を与えることにより、当該磨耗粉が拡散する前に磁気的に捕捉する捕捉機能が施されている。密封板に捕捉機能を付加する方法として、密封板全体を磁性を有する材料で形成する方法や、密封板全体を磁性を有しない材料で形成し、磁性を有する材料で形成された磁性体を外部に付加する方法、或いは、密封板全体を磁性を有しない材料で形成し、磁性を有する材料で形成された磁性体を内部に埋設する方法を適用することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば鉄道車両用車軸軸受装置、鉄道車両用駆動装置、産業用大形軸受装置などに設けられる密封装置に関し、特に、磨耗粉(例えば、鉄系粒子)が拡散する前(摺動部に到達する前)に捕捉する密封装置に関する。なお、摺動部とは、例えば運転時に密封装置の密封板が軌道輪に摺接する部分や、例えばスリンガが密封板に摺接する部分などを指す。
従来、例えば鉄道車両用車軸軸受装置、鉄道車両用駆動装置、産業用大形軸受装置などには、各種の密封装置が設けられており、外部から異物が浸入するのを防止すると共に、その内部から例えば潤滑剤が外部に漏洩するのを防止することにより、軸受装置や駆動装置などの運動状態の安定化を図っている。
例えば特許文献１には、鉄道車両車軸用複列軸受の構成が示されており、かかる複列軸受は、図１(ａ)に示すように、鉄道車両車軸２(以下、車軸という)を回転自在に支持するように構成されている。
複列軸受には、車軸２に嵌合した一対の内輪4,6と、一対の内輪4,6に対して相対回転可能に配置された単一の外輪８と、各内輪4,6と外輪８との間に転動自在に配列した複数の転動体10,12(例えば、円すいころ)と、それぞれの転動体10,12を等間隔に保持する一対の保持器14,16とが設けられており、一対の内輪4,6は、前部スリンガ１８と後部スリンガ２０と間に挟持されて配置されている。なお、前部スリンガ１８は車軸２に嵌合され、後部スリンガ２０は車軸２の肩部２ａに嵌合されている。
また、複列軸受には、その両側に密封装置(前部密封装置２２、後部密封装置２４)が装着されており、このような密封装置22,24により複列軸受内への異物(例えば、塵埃や水)の浸入や、複列軸受内部からの潤滑剤(例えば、グリースや油)の漏洩が防止される。
ところで、上述したような従来の密封装置22,24が設けられた環境(軸受装置や駆動装置など)によっては、軸受装置などの内部で例えば鉄系粒子などの磨耗粉が発生する場合がある。そして、このような磨耗粉が密封装置22,24内の摺動部に噛み込んだ場合、その摺動部に構成された摺動面に損傷を与える虞がある。更に、摺動面の損傷が拡がると、密封装置22,24の密封精度を低下させる場合もあり、そうなると、異物の浸入防止や潤滑剤の漏洩防止を維持することが困難になってしまう畏れもある。
具体例を挙げて説明すると、図１(ａ)に示すような密封装置22,24は、その外周が環状のカバー体２６で覆われており、カバー体２６はその基端が外輪８に固定され、その先端が回転フリーな状態に維持されている。このようなカバー体２６で覆われた密封装置22,24には、例えば図１(ｂ)に示すような環状の密封板２８が設けられており、その基端部２８ａがカバー体２６に支持され、その先端部(リップ部)２８ｂのリップ先端E1,E2がスリンガ18,20の外周面18s,20sに接触している。この場合、摺動部とは、軸受装置などの運転時に密封板２８(リップ先端E1,E2)とスリンガ18,20の外周面18s,20sとが相対的に摺接する部分を指し、摺動面とはスリンガ18,20の外周面18s,20s或いは密封板２８のリップ先端E1,E2の面を指す。
このような装置構成において、鉄系粒子などの磨耗粉が密封装置22,24内の摺動部に噛み込むと、その摺動面(外周面18s,20s、リップ先端面)に損傷を与えてしまう。そして、摺動面の損傷が拡がると、密封装置22,24の密封精度を低下させる畏れがあり、そうなると、異物の浸入防止や潤滑剤の漏洩防止を維持することが困難になってしまう。
このような事態を回避する方法として、例えば潤滑剤のろ過装置を設けて磨耗粉を除去する方法が考えられるが、装置構成が複雑化(部品点数が増加)して装置が大型化し、その結果、製造コストが上昇してしまう。また、密封装置内に磁気栓などのトラップを設けて磨耗粉を捕捉する方法も考えられるが、密封板周辺に滞留する潤滑剤に混入している磨耗粉などを完全に除去することは困難であった。
特開２００４−１１７１５号公報
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、異物の浸入防止や潤滑剤の漏洩防止を維持しつつ、鉄系粒子などの磨耗粉が拡散する前(摺動部に到達する前)に磁気的に捕捉する密封装置を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、装置内への異物の浸入及び装置外への潤滑剤の漏洩を防止する密封装置であって、相対的に回転可能に配置された回転部材間に介装される密封板を備え、密封板には、装置内に発生した鉄系粒子を含んだ磨耗粉に対して磁気吸着作用を与えることにより、当該磨耗粉が装置内に拡散する前に磁気的に捕捉する捕捉機能が施されている。
磨耗粉を磁気的に捕捉する方法として、密封板全体を磁性を有する材料で形成する方法や、密封板全体を磁性を有しない材料で形成し、磁性を有する材料で形成された磁性体を外部に付加する方法、或いは、密封板全体を磁性を有しない材料で形成し、磁性を有する材料で形成された磁性体を内部に埋設する方法を適用することができる。
また、回転部材としては、鉄道車両車軸用複列軸受を構成する一対の内輪及び単一の外輪や、転がり軸受を構成する内輪及び外輪がある。
本発明の密封装置によれば、異物の浸入防止や潤滑剤の漏洩防止を維持しつつ、鉄系粒子などの磨耗粉が拡散する前(摺動部に到達する前)に磁気的に捕捉することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る密封装置について、添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)には、本実施の形態の密封装置が鉄道車両車軸用複列軸受の両側に設けられた構成例が示されており、これにより、軸受内への異物の浸入及び軸受外への潤滑剤の漏洩が防止される。なお、鉄道車両車軸用複列軸受の構成については既に上述したので、以下では、本発明の特徴部分の構成についての説明に止める。
鉄道車両車軸用複列軸受の両側に装着された密封装置(前部密封装置２２、後部密封装置２４)には、図１(ｂ)に示すような環状の密封板２８がスリンガ18,20の外周面18s,20sに接触して配設されている。具体的に説明すると、密封板２８の先端部(リップ部)２８ｂには、環状のバネ３０が取り付けられており、このバネ３０の付勢力で先端部(リップ部)２８ｂが締付けられることにより、リップ先端E1,E2がスリンガ18,20の外周面18s,20sに圧接し、それにより密封効果を維持するようになっている。なお、このように２箇所で接触することにより、装置外部への潤滑剤の漏洩防止と装置内部への異物の浸入防止とを同時に図ることができる。
このような密封装置22,24において、密封板２８は、鉄道車両車軸用複列軸受の回転部材間に介装され、複列軸受の運転時に装置内に発生した鉄系粒子を含んだ磨耗粉に対して磁気吸着作用を与えることにより、当該磨耗粉が拡散する前(摺動部に到達する前)に磁気的に捕捉する捕捉機能を有している。なお、摺動部については既に上述したので、ここでの説明は省略する。また、図１(ａ)の構成例における回転部材は、その一方の回転部材が各内輪4,6に接続したスリンガ18,20であり、その他方の回転部材が外輪８に接続したカバー体２６である。
本実施の形態において、密封板２８に捕捉機能を付加する方法として、例えば図１(ｂ)に示す密封板２８は、その全体(バネ３０を含む)が磁性を有する材料で形成されている。この場合、磁性を有する材料としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、フェライト系・マルテンサイト系のステンレス、高炭素鋼、シリコンマンガン鋼、マンガンクロム鋼、クロムバナジウム鋼などの磁性体材料を適用することができる。
また、磁性を有しない材料(例えば、ゴムや樹脂)中に磁性体の粉末を混入することにより、全体として磁性を持たせても良い。磁性体形成方法の一例としては、合成ゴムに磁性粉末(フェライト粉末、サマリウムコバルト粉末など)を混入することでフェライトゴム磁石やサマリウムコバルトゴム磁石などの磁性体を形成することができる。同様に、塩素化ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂に磁性粉末を混入することで樹脂製磁石を形成することができる。
また、例えば図１(ｃ)に示す密封板２８は、その全体(バネ３０を含む)が磁性を有しない材料で形成されており、その外部には、磁性を有する材料で形成された磁性体３２が付加されている。この場合、磁性を有しない材料としては、例えば、ゴム、樹脂、或いは、オーステナイト系(１８Ｃｒ−８Ｎｉ系)のステンレス、銅、アルミニウム、真鍮などの非磁性体材料を適用することができる。この場合、外部に付加する磁性体３２としては、上述した磁性体材料や磁性体形成方法を適用することができるため、その説明は省略する。
なお、密封板２８の使用環境によっては外部に磁性体３２を付加することができない場合には、例えば図１(ｄ)に示すように、バネ３０を磁性体材料で形成しても良い。
更に、例えば図１(ｄ)に示す密封板２８は、その全体(バネ３０を含む)が磁性を有しない材料で形成されており、その内部には、磁性を有する材料で形成された磁性体３４が埋設されている。この場合、磁性を有しない材料及び磁性体３４は、上述した磁性体材料や磁性体形成方法を適用することができるため、その説明は省略する。
以上、本実施の形態によれば、例えば鉄道車両車軸用複列軸受の内部で鉄系粒子を含んだ磨耗粉が発生しても、密封板２８の捕捉機能により磨耗粉が拡散する前(摺動部に到達する前)に磁気的に捕捉することができる。この場合、磨耗粉が密封装置22,24内の摺動部に噛み込むことが事前に防止されるため、その摺動部に構成された摺動面(スリンガ18,20の外周面18s,20s或いは密封板２８のリップ先端E1,E2の面)に損傷を与えることは無い。この結果、密封装置22,24の密封精度を高い状態に保持することができ、異物の浸入防止や潤滑剤の漏洩防止を維持することが可能となる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更することができる。
例えば図２(ａ)には、転がり軸受の密封装置として、シールドタイプの密封板３６を適用した構成例が示されている。この場合、転がり軸受は、相対的に回転可能に対向配置された内輪３８と外輪４０、及び、内外輪間に転動自在に配列された複数の転動体４２、これら転動体４２を等間隔に保持する保持器４４を有して構成されている。そして、密封板３６は、外輪４０に基端が固定された状態で、内輪３８方向に延出し、その延出端は内輪３８に非接触状態に維持される。
シールドタイプの密封板３６は、金属板をプレス加工して形成されるため、当該金属板の材料を上述した磁性体材料で形成することにより、上記実施の形態と同様の効果を実現することができる。
また、例えば図２(ｂ)には、転がり軸受の密封装置として、非接触シールタイプの密封板３６を適用した構成例が示されている。なお、密封板３６は、外輪４０に基端が固定された状態で内輪３８方向に延出し、その延出端は内輪３８に非接触状態に維持される。また、密封板３６は、その全体がゴム３６ａで形成されており、内部に心金３６ｂが設けられている。この場合、ゴム３６ａを上述した磁性を有しない材料で形成し、心金３６ｂを上述した磁性体材料で形成することにより、上記実施の形態と同様の効果を実現することができる。逆に、ゴム３６ａを上述したフェライトゴム磁石やサマリウムコバルトゴム磁石などの磁性体とし、心金３６ｂを上述したオーステナイト系(１８Ｃｒ−８Ｎｉ系)のステンレス、銅、アルミニウム、真鍮などの非磁性体材料で形成しても良い。
更に、例えば図２(ｃ)には、転がり軸受の密封装置として、接触シールタイプの密封板３６を適用した構成例が示されている。なお、密封板３６は、外輪４０に基端が固定された状態で内輪３８方向に延出し、その延出端は内輪３８に接触状態に維持される。また、密封板３６は、その全体がゴム３６ａで形成されており、内部に心金３６ｂが設けられている。この場合、ゴム３６ａ及び心金３６ｂの材料については、同図(ｂ)と同様に構成すれば良いため、その説明は省略する。
(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る密封装置を用いた鉄道車両車軸用複列軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、密封装置の密封板の構成を示す図、(ｃ)は、密封装置の密封板の他の構成を示す図、(ｄ)は、密封装置の密封板の他の構成を示す図、(ｅ)は、密封装置の密封板の他の構成を示す図。 本発明の変形例に係る密封装置を用いた転がり軸受の構成を示す断面図であって、(ａ)は、密封板としてシールドを適用した密封装置の構成例を示す断面図、(ｂ)は、密封板として非接触タイプのシールを適用した密封装置の構成例を示す断面図、(ｃ)は、密封板として接触タイプのシールを適用した密封装置の構成例を示す断面図。
符号の説明
4,6 内輪
８ 外輪
２８ 密封板
３０ バネ
３２ 磁性体
３４ 磁性体

Claims (6)

  1. 装置内への異物の浸入及び装置外への潤滑剤の漏洩を防止する密封装置であって、
    相対的に回転可能に配置された回転部材間に介装される密封板を備え、
    密封板には、装置内に発生した鉄系粒子を含んだ磨耗粉に対して磁気吸着作用を与えることにより、当該磨耗粉が拡散する前に磁気的に捕捉する捕捉機能が施されていることを特徴とする密封装置。
  2. 鉄道車両車軸用複列軸受の両側に設けられ、軸受内への異物の浸入及び軸受外への潤滑剤の漏洩を防止する密封装置であって、
    回転部材は、相対的に回転可能に対向配置された一対の内輪及び単一の外輪であることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
  3. 転がり軸受の両側に設けられ、軸受内への異物の浸入及び軸受外への潤滑剤の漏洩を防止する密封装置であって、
    回転部材は、相対的に回転可能に対向配置された内輪及び外輪であることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
  4. 密封板は、その全体が磁性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の密封装置。
  5. 密封板は、その全体が磁性を有しない材料で形成されており、その外部には、磁性を有する材料で形成された磁性体が付加されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の密封装置。
  6. 密封板は、その全体が磁性を有しない材料で形成されており、その内部には、磁性を有する材料で形成された磁性体が埋設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の密封装置。
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