JP2006138482A

JP2006138482A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2006138482A
Application number: JP2005372493A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Iwamoto; 達夫岩本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】微細化された潤滑飛沫の漏れを防止するとともに、潤滑剤の補給サイクルを長期化することが可能な密封装置を提供する。
【解決手段】軸１５に固定された回転体２と、潤滑剤によって潤滑を行う軸受支持装置７との間で、回転体及び軸受支持装置にそれぞれ交互に形成された複数の環状溝5,8と環状突出部6,9とが噛み合って一定の間隔を保つように、矩形状のくい違い形を成すラビリンス１が形成された密封装置において、ラビリンスのラビリンス径は、軸受支持装置の内側に向かって外側より内側が大きくなるように構成され、軸受支持装置には、ラビリンスによって受けた潤滑剤を当該軸受支持装置の内部へ戻すための潤滑剤循環孔１４が少なくとも１つ設けられているとともに、ラビリンスへの潤滑剤の浸入を防止するための潤滑剤浸入防止堰１３が少なくとも１つ設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑剤によって潤滑を行う軸受支持装置と、軸に固定された回転体との間でラビリンスを形成する密封装置の改良に関する。

特許文献１には、この種の従来の密封装置の一例が開示されており、このような密封装置の具体的な構成として、例えば、図３に示す構成がその一例として挙げられる。図３に示す構成において、密封装置は、潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)を供給することによって軸受５００の潤滑を行う軸受支持装置１００と、軸２００に固定された回転体３００との間で所定のラビリンス４００を形成している。この場合、当該ラビリンス４００は、軸受支持装置１００側のラビリンスシールとこれと相対する回転体３００側のラビリンスシールとで形成されており、ラビリンスシールとしては、いずれもその外側４０１のラビリンス径と内側４０２のラビリンス径とが同一径を成すように形成したものが適用されている。このように、密封装置は、軸受支持装置１００側のラビリンスシールとこれと相対する回転体３００側のラビリンスシールとでラビリンス４００を形成することで、例えば、潤滑油が軸受支持装置１００の外部へと漏れることを防止している。

しかしながら、例えば、軸受５００がより高速に回転した場合、供給された潤滑油は滴状よりもさらに微細化されて飛沫となり、当該潤滑飛沫が軸受支持装置１００の内側(図３の軸受５００側)に飛散する場合がある。このように微細化された潤滑飛沫が飛散すると、上述した従来のラビリンス構造では、当該潤滑飛沫がラビリンスを抜けて軸受支持装置１００の外部へと漏れる場合があり、例えば、周辺機械装置を汚染してしまう虞がある。また、軸受５００の潤滑方式として油浴潤滑を適用した場合、このような潤滑飛沫の漏れが発生すると、例えば、軸受５００が潤滑不足となることを未然に防止するために潤滑剤を頻繁に補給しなければならず、潤滑剤の供給サイクルが短縮化してしまうという問題がある。

実開平４−６８２６０号公報

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、微細化された潤滑飛沫の漏れを防止するとともに、潤滑剤の供給サイクルを長期化することが可能な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、本発明に係る密封装置には、軸に固定された回転体と、当該回転体と相対し、潤滑剤によって潤滑を行う軸受支持装置との間で、回転体及び軸受支持装置の双方にそれぞれ交互に形成された複数の環状溝と環状突出部とが噛み合って一定の間隔を保つように、矩形状のくい違い形を成すラビリンスが形成されており、ラビリンスのラビリンス径は、軸受支持装置の内側に向かって外側より内側が大きくなるように構成され、軸受支持装置には、ラビリンスによって受けた潤滑剤を当該軸受支持装置の内部へ戻すための潤滑剤循環孔が少なくとも１つ設けられているとともに、ラビリンスへの潤滑剤の浸入を防止するための潤滑剤浸入防止堰が少なくとも１つ設けられている。

このような構成において、潤滑剤循環孔として、環状溝と環状突出部にはそれぞれ切り欠きが形成されており、環状溝の切り欠きは、当該環状溝の底部にその周方向の一部から軸受支持装置の内部までを貫通して形成されているとともに、環状突出部の切り欠きは、当該環状溝の切り欠きよりも軸受支持装置の外側寄りの環状突出部にその周方向の一部を貫通して形成されている。この場合、潤滑剤循環孔としての切り欠きは、環状溝のうち最も軸受寄りに形成された第１環状溝、当該第１環状溝と隣り合って形成された第２環状溝、及び当該第２環状溝と隣り合って形成された環状突出部にそれぞれ形成されている。また、ラビリンスには、当該ラビリンス方向への潤滑剤の移行を少なくするためのカバーが設けられている。この場合、カバーは、軸に固定されている。

本発明の密封装置によれば、ラビリンスのラビリンス径を軸受支持装置の内側に向かって外側より内側が大きい径となるように形成するとともに、ラビリンスによって受けた潤滑剤を軸受支持装置の内部に戻すための潤滑剤循環孔を設けることで、微細化された潤滑飛沫の漏れを防止することができ、潤滑剤の供給サイクルを長期化することができる。

以下、本発明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には、本発明の第１実施形態に係る密封装置が示されており、係る密封装置は、軸１５に固定された回転体２と、当該回転体２と相対し、潤滑剤によって潤滑を行う軸受支持装置７との間で、回転体２と軸受支持装置７の双方にそれぞれ交互に形成された複数の環状溝5,8と環状突出部6,9とが噛み合って一定の間隔を保つように、矩形状のくい違い形を成すラビリンス１が形成されている。図１に示す構成では、ラビリンス１は、軸受１１を挟んで軸１５の延出方向の両側(図１の左側と右側)にそれぞれ１つずつ(合計２つ)形成されており、各ラビリンス１を構成する回転体２と軸受支持装置７には、それぞれ３つの環状溝5,8とこれらと噛み合う４つの環状突出部6,9が周方向に沿って交互に形成されている。

この場合、軸受支持装置７には、第１環状溝８ａ、第２環状溝８ｂ及び第３環状溝８ｃの３つの環状溝８が軸受支持装置７の内側(図１の軸受１１側)からそれぞれ順番に形成され、これらと噛み合う第１環状突出部９ａ、第２環状突出部９ｂ、第３環状突出部９ｃ及び第４環状突出部９ｄの４つの環状突出部９が軸受支持装置７の内側(図１の軸受１１側)からそれぞれ順番に形成されている。また、回転体２にも、第１環状溝〜第３環状溝が同様に形成され、これらと噛み合う第１環状突出部〜第４環状突出部が同様に形成されている(図１中には、特に符号は付さない)。
なお、回転体２と軸受支持装置７に形成される環状溝5,8の深さや環状突出部6,9の高さ、及びこれらの数などは、例えば、軸受支持装置７の大きさなどによって任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。

また、ラビリンス１のラビリンス径は、軸受支持装置７の内側(図１の軸受１１側)に向かって外側(図１の軸受１１とは反対側)より内側が大きくなるように構成されている。この場合、一例として、軸受支持装置７の３つの環状溝８を第３環状溝８ｃ、第２環状溝８ｂ及び第１環状溝８ａの順番でその外径が大きくなるように形成し、４つの環状突出部９を第４環状突出部９ｄ、第３環状突出部９ｃ、第２環状突出部９ｂ及び第１環状突出部９ａの順番でその外径が大きくなるように形成する。また、回転体２の３つの環状溝５(第１環状溝〜第３環状溝)及び４つの環状突出部６(第１環状突出部〜第４環状突出部)も同様に形成する。これにより、回転体２と軸受支持装置７の環状溝5,8と環状突出部6,9とで構成されるラビリンス１を、そのラビリンス径が軸受支持装置７の内側(図１の軸受１１側)に向かって外側(図１の軸受１１とは反対側)より内側が大きくなるように構成することができる。

また、軸受支持装置７には、ラビリンス１によって受けた潤滑剤を当該軸受支持装置７の内部(図１の軸受１１寄りの下側部分)１０に戻すための潤滑剤循環孔１４が少なくとも１つ設けられている。図１に示す構成では、潤滑剤循環孔１４として、環状溝８と環状突出部９にはそれぞれ切り欠き14a,14bが形成されており、環状溝８の切り欠き１４ａは、当該環状溝8の底部にその周方向の一部から軸受支持装置７の内部１０までを貫通して形成されている。また、環状突出部９の切り欠き１４ｂは、当該環状溝８の切り欠き１４ａよりも軸受支持装置７の外側(図１の左側と右側)寄りの環状突出部９に、対向する回転体２の環状溝５と平行する方向(図１の左右方向)へ当該環状突出部９の周方向の一部を貫通して形成されている。

この場合、潤滑剤循環孔１４としての切り欠き１４ａは、軸受支持装置７の環状溝８のうち最も軸受１１寄りに形成された第１環状溝８ａ、及び当該第１環状溝８ａと隣り合って形成された第２環状溝８ｂに、それぞれ軸受支持装置７の下側(図１の下側)へ位置付けて形成されている。また、潤滑剤循環孔１４としての切り欠き１４ｂは、第２環状溝８ｂと隣り合って形成された環状突出部９(第３環状突出部９ｃ)に、軸受支持装置７の下側(図１の下側)へ位置付けて形成されている。
なお、潤滑剤循環孔１４としての切り欠き１４ａと切り欠き１４ｂの形状、大きさ及び数は、例えば、軸受支持装置７の大きさなどによって任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。また、潤滑剤循環孔１４としての切り欠き１４ａと切り欠き１４ｂの形成方法も特に限定されず、例えば、切削加工などにより形成すればよい。

このような構成によれば、ラビリンス１を構成する回転体２が軸受支持装置７に対して軸１５とともに回転し、ラビリンス１の径差による円周速度の違いが気圧差を生むことで、大気を軸受支持装置７の外側から内側方向(図１の左右方向から軸受１１方向)に向かって流すことができる。この結果、微細化された潤滑剤(潤滑飛沫)は、この気流によって軸受支持装置７の内側(図１の軸受１１側)へ押し戻されるため、当該潤滑飛沫が軸受支持装置７の外部(図１の左右方向)へ漏れることを防止することができる。

また、軸受支持装置７には潤滑剤循環孔１４(切り欠き１４ａ及び切り欠き１４ｂ)が形成されているため、微細化された潤滑剤(潤滑飛沫)がラビリンス１に達した(浸入した)場合であっても、ラビリンス１によって受けた潤滑剤を軸受支持装置７の内部(図１の軸受１１寄りの下側部分)１０に戻すことができる。

すなわち、微細化された潤滑剤(潤滑飛沫)が、軸受支持装置７の第１環状突出部９ａを越えて第１環状溝８ａまで達した(浸入した)場合、さらには第２環状突出部９ｂを越えて第２環状溝８ｂまで達した(浸入した)場合であっても、当該潤滑飛沫を第１環状溝８ａ及び第２環状溝８ｂの底部に形成された切り欠き１４ａを伝わせ、軸受支持装置７の内部１０へ戻して循環させることができるとともに、貯留することができる。
さらにまた、微細化された潤滑剤(潤滑飛沫)が、軸受支持装置７の第３環状突出部９ｃを越えて第３環状溝８ｃまで達した(浸入した)場合であっても、当該潤滑飛沫を第３環状突出部９ｃに形成された切り欠き１４ｂを伝わせ、第２環状溝８ｂまで戻すことができる。そして、第２環状溝８ｂまで戻した潤滑飛沫を当該第２環状溝８ｂの底部に形成された切り欠き１４ａを伝わせ、軸受支持装置７の内部１０へ戻して循環させることができるとともに、貯留することができる。

このように、軸受支持装置７に潤滑剤循環孔１４(切り欠き１４ａ及び切り欠き１４ｂ)を形成するという簡易な(低コストな)手段によるだけで、微細化された潤滑剤(潤滑飛沫)の軸受支持装置７の外部(図１の左右方向)への漏れ防止効果を格段に向上させることができるとともに、潤滑剤の供給サイクルを長期化することができる。この結果、低コストでありながら、密封装置の密封性能を容易に向上させることができる。

また、軸受支持装置７には、ラビリンス１への潤滑剤の浸入を防止するための潤滑剤浸入防止堰１３が少なくとも１つ設けられている。図１に示す構成では、潤滑剤浸入防止堰１３は、軸受支持装置７の内側上部(図１の軸受１１側の上部)へ位置付けられ、軸受１１を挟んで軸１５の延出方向の両側(図１の左側と右側)にそれぞれ１つずつ(合計２つ)形成されている。この場合、潤滑剤浸入防止堰１３として、軸受支持装置７の内側(図１の軸受１１側)の外径部に、所定の長さで連続した突出部１３ｔが、その一例として形成されている。なお、潤滑剤浸入防止堰１３の形状、大きさ及び数は、例えば、軸受支持装置７の大きさなどによって任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。

このように、軸受支持装置７に潤滑剤浸入防止堰１３を形成することで、微細化された潤滑剤(潤滑飛沫)が、軸受支持装置７の内壁上部(図１の軸受１１側の内壁の上部)を伝って、その外径部まで達したとしても、当該潤滑飛沫は潤滑剤浸入防止堰１３で堰き止められ、当該潤滑飛沫がラビリンス１へ浸入することを防止することができる。

ここで、本発明に係る密封装置(図１)と、従来の密封装置(図３)の密封性能について試験を行い、検証した。当該試験内容及び試験結果について、以下、説明する。
この場合、本発明に係る密封装置(図１)と、従来の密封装置(図３)とをそれぞれ遠心分離機に使用し、同一条件の下で、所定の回転速度で所定の時間だけ当該遠心分離機を運転させた。そして、このときの装置内部からの潤滑剤の漏洩状態を、本発明に係る密封装置(図１)と従来の密封装置(図３)のそれぞれについて測定し、比較した。具体的には、装置の軸の軸径(大径側)を１５０(mm)とし、当該軸を１分間に２５６０回転する速度(２５６０(rpm))で所定時間回転させた。なお、試験中は、試験室内を常温(室温)に保ち、軸(軸受)には、ＩＳＯ(International Organization for Standardization：国際標準化機構)の粘度グレードがＶＧ３６相当の潤滑油を噴出して潤滑した。

この結果、従来の密封装置(図３)では、試験開始後４時間程度経過した時点で、ラビリンスからの潤滑剤(潤滑飛沫)の漏洩が確認された。これに対し、本発明に係る密封装置(図１)では、試験開始後２４時間程度経過してもラビリンスからの潤滑剤(潤滑飛沫)の漏洩は確認されなかった。このように、本発明に係る密封装置(図１)によれば、従来の密封装置(図３)と比較して格段に高い密封性能を発揮できることが、上述の試験により確認された。

また、図２に示す本発明の第２実施形態に係る密封装置のように、ラビリンス１には、軸１５に固定され、当該ラビリンス１方向(図２の右方向)への潤滑剤の移行を少なくする(ラビリンス１への潤滑剤の浸入を防止する)ためのカバー１２を設けることが好ましい。この場合、カバー１２は、環状を成す内部が中空の円筒状に形成されており、軸１５に固定(例えば、外嵌、接着及び溶接など)される軸固定部１２ａと、当該軸固定部１２ａから軸１５の延出方向に沿って、軸受１１に対して同じ側に(近接して)位置するラビリンス１へ向けて延出するカバー部１２ｂとが設けられている。なお、カバー１２のカバー部１２ｂは、当該ラビリンス１の一端部を部分的に覆うように設けられている。

図２に示す構成では、カバー１２は、一例として、右側のラビリンス１に設けられており、当該カバー１２のカバー部１２ｂの先端と右側のラビリンス１の左端部との間に若干の隙間ができるように構成されている。これにより、カバー１２は、そのカバー部１２ｂの先端と右側のラビリンス１の左端部との間に若干の隙間を保った状態で、軸１５とともに回転し、潤滑剤が当該ラビリンス１方向(図２の右方向)へ移行(ラビリンス１へ浸入)することを防止している。

なお、カバー１２の形状、大きさ及び数は、例えば、ラビリンス１の大きさなどによって任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。また、その材質についても特に限定されず、例えば、カバー１２としては各種の金属製や樹脂製などのものを選択的に適用することができる。さらに、カバー１２の固定位置は特に限定されず、軸１５への固定の他、例えば、軸受支持装置７に固定してもよい。この場合、カバー１２は回転せず、そのカバー部１２ｂの先端と右側のラビリンス１の左端部との間に若干の隙間を保って静止状態に維持される。なお、カバー１２は、左側のラビリンス１に設けてもよく、左右双方のラビリンス１に設けてもよい。

このように、密封装置のラビリンス１にカバー１２を設けることで、微細化された潤滑剤(潤滑飛沫)がラビリンス１へ直接接触することを防止することができ、当該潤滑飛沫がラビリンス１へ浸入(ラビリンス１方向(図２の右方向)へ移行)することをさらに有効に防止することができる。

なお、本発明に係る密封装置は、各種の機械装置において潤滑を行う軸受支持装置に用いることができるため、その用途はここでは特に限定しない。また、本発明に係る密封装置の構成は、上述した第１実施形態及び第２実施形態(図１及び図２に示す構成例)には限定されず、例えば、密封装置のラビリンスとしては、本発明の範囲内において、各種のくい違い形のタイプを適用することができる。なお、かかるラビリンスの大きさ(幅)は特に限定しないが、例えば、密封装置が組み込まれる各種の機械装置の大きさなどに応じて、できるだけ小さくすることが好ましい。また、軸受支持装置７の外側上部には、軸受支持装置７の内部と外気との空気の流れを遮断させないようにするため、例えば、図１及び図２に示すようにエアーブリーザ(空気抜き)１６を設けることが好ましい。

本発明の第１実施形態に係る密封装置の構成例を示す縦断正面図。本発明の第２実施形態に係る密封装置の構成例を示す縦断正面図。従来の密封装置の構成例を示す縦断正面図。

符号の説明

１ラビリンス
２回転体
５，８環状溝
６，９環状突出部
７軸受支持装置
１２カバー
１３潤滑剤浸入防止堰
１４潤滑剤循環孔
１５軸

Claims

軸に固定された回転体と、当該回転体と相対し、潤滑剤によって潤滑を行う軸受支持装置との間で、回転体及び軸受支持装置の双方にそれぞれ交互に形成された複数の環状溝と環状突出部とが噛み合って一定の間隔を保つように、矩形状のくい違い形を成すラビリンスが形成された密封装置において、
ラビリンスのラビリンス径は、軸受支持装置の内側に向かって外側より内側が大きくなるように構成され、軸受支持装置には、ラビリンスによって受けた潤滑剤を当該軸受支持装置の内部へ戻すための潤滑剤循環孔が少なくとも１つ設けられているとともに、ラビリンスへの潤滑剤の浸入を防止するための潤滑剤浸入防止堰が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする密封装置。
潤滑剤循環孔として、環状溝と環状突出部にはそれぞれ切り欠きが形成されており、環状溝の切り欠きは、当該環状溝の底部にその周方向の一部から軸受支持装置の内部までを貫通して形成されているとともに、環状突出部の切り欠きは、当該環状溝の切り欠きよりも軸受支持装置の外側寄りの環状突出部にその周方向の一部を貫通して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
潤滑剤循環孔としての切り欠きは、環状溝のうち最も軸受寄りに形成された第１環状溝、当該第１環状溝と隣り合って形成された第２環状溝、及び当該第２環状溝と隣り合って形成された環状突出部にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
ラビリンスには、当該ラビリンス方向への潤滑剤の移行を少なくするためのカバーが設けら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。
カバーは、軸に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の密封装置。