JP2011185326A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密封装置に関するもので、特に鉄道車両車軸用軸受に利用される密封装置に関する。 The present invention relates to a sealing device, and more particularly to a sealing device used for a railway vehicle axle bearing.
鉄道車両車軸用軸受では、グリース潤滑の軸受用密封装置として、図8に示す構造のものが知られている(特許文献1)。図8は、軸受100の後蓋110側の密封装置111を示し、軸受外輪101に設けられたシールケース103に、ラビリンスシールを構成するシールド104と、接触シール用のオイルシール106とが取付けられている。オイルシール106は、金属環113と、それに焼き付けたゴム製のシール本体107と、環状のガータスプリング109にて構成される。シール本体107は、第1リップ107aと、第2リップ107bとを有し、第1リップ107aの外周面に、ガータスプリング109が装着されている。第1リップ107aと第2リップ107bとがシール面113に摺接することにより、第1リップ107aでグリース洩れを防止すると共に、第2リップ107bで防塵、防水効果を持たせている。シールケース103の先端は、後蓋110に設けられた環状溝112に遊嵌してラビリンスシールを構成する。なお、軸受100の反対側には図示省略の油切りが設けられているが、この油切りと軸受100の間にも同様の密封装置が用いられる。
As a railway vehicle axle bearing, a grease-lubricated bearing sealing device having a structure shown in FIG. 8 is known (Patent Document 1). FIG. 8 shows a
上に例示したような鉄道車両等で使用される大型の軸受は、例えば−40℃の極低温の寒冷地で使用される場合がある。このような環境下では、結露、凍結といった事象により、シール本体107が固くなって弾性力が低下し、リップ部107a、107bの一部又は全部が起動時に剥がれ落ちるおそれがある。その結果、十分なシール機能を果たせないおそれがあった。このため、従来では、シール本体107の凍結を回避するために、車両自体を夜間時に車庫に保管することで周辺温度の低下を回避するという対策を行っていたが、十分な対策とはいえなかった。
Large-sized bearings used in the railway vehicles and the like exemplified above may be used in a cold region at an extremely low temperature of, for example, −40 ° C. Under such an environment, due to an event such as condensation or freezing, the
本発明は、上記問題点に鑑みて、低温環境においても安定したシール機能を維持することができる密封装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a sealing device that can maintain a stable sealing function even in a low temperature environment.
本発明の密封装置は、転がり軸受の軌道輪のシール面と摺接する摺接部を備えたシール部材を備え、一対の軌道輪間の軸受空間を密封する密封装置において、前記シール部材は、電流の供給により発熱する電熱線が円周方向に沿って配設され、この電熱線への電流の供給により少なくとも前記摺接部を加熱するものである。 The sealing device of the present invention includes a sealing member having a sliding contact portion that is in sliding contact with a seal surface of a bearing ring of a rolling bearing, and the sealing member that seals a bearing space between a pair of bearing rings, A heating wire that generates heat by the supply is provided along the circumferential direction, and at least the sliding contact portion is heated by supplying a current to the heating wire.
本発明の密封装置によれば、電熱線に電流が供給されると発熱し、この熱により少なくとも前記摺接部を昇温させることができる。これにより、低温環境においても摺接部の凍結を回避することができるため、弾性力を維持することができ、起動時に摺接部の一部又は全部が剥がれ落ちるのを防止することができる。 According to the sealing device of the present invention, heat is generated when current is supplied to the heating wire, and at least the sliding contact portion can be heated by this heat. Thereby, since the freezing of the sliding contact portion can be avoided even in a low temperature environment, the elastic force can be maintained, and part or all of the sliding contact portion can be prevented from peeling off at the time of activation.
前記シール部材は、前記摺接部を前記シール面に押付けるガータスプリングを備え、前記ガータスプリングを前記電熱線とすることができる。これにより、ガータスプリングに電流を供給してガータスプリング自体を発熱させることができ、摺接部を昇温させることができる。このため、電熱線を別途設ける必要がなくなる。 The seal member may include a garter spring that presses the sliding contact portion against the seal surface, and the garter spring may be the heating wire. Thereby, current can be supplied to the garter spring to cause the garter spring itself to generate heat, and the sliding contact portion can be heated. For this reason, it is not necessary to separately provide a heating wire.
前記シール部材は、複数の前記摺接部を備え、シール部材内において、隣接する摺接部の間に前記電熱線を設けることができる。これにより、1つの電熱線で複数の摺接部を昇温することができる。 The sealing member includes a plurality of sliding contact portions, and the heating wire can be provided between adjacent sliding contact portions in the sealing member. Thereby, the temperature of a plurality of sliding contact parts can be raised with one heating wire.
前記電熱線は、前記シール部材の円周上を蛇行する形状とすることができる。これにより、摺接部のシール性を維持することができる。 The heating wire may have a shape meandering on the circumference of the seal member. Thereby, the sealing performance of the sliding contact portion can be maintained.
前記電熱線は、ニッケルクロム系合金又は鉄クロム系合金にて構成するのが望ましい。これらの電熱性の良好な材料を用いて電流を流すことで、シール部材を効率的に昇温させることができる。 The heating wire is preferably composed of a nickel chromium alloy or an iron chromium alloy. By causing a current to flow using these materials having good electrothermal properties, the temperature of the sealing member can be increased efficiently.
本発明の他の密封装置は、転がり軸受の軌道輪のシール面と摺接する摺接部を備えたシール部材を備え、一対の軌道輪間の軸受空間を密封する密封装置において、前記シール部材は、電熱作用の生じる導電性材料を混合した弾性体を備え、この弾性体への電流の供給により少なくとも前記摺接部を加熱するものである。 Another sealing device of the present invention includes a sealing member having a sliding contact portion that is in sliding contact with a seal surface of a bearing ring of a rolling bearing, and the sealing member that seals a bearing space between a pair of bearing rings, And an elastic body mixed with a conductive material that generates an electrothermal effect, and at least the sliding contact portion is heated by supplying a current to the elastic body.
本発明の他の密封装置によれば、弾性体に電流が供給されると発熱し、この熱により少なくとも摺接部を昇温させることができる。これにより、低温環境においても摺接部の凍結を回避することができるため、弾性力を維持することができ、摺接部の一部又は全部が起動時に剥がれ落ちるのを防止することができる。また、弾性体に電流を供給してシール部材自体を発熱させることができるため、電熱線を別途設ける必要がなくなる。 According to another sealing device of the present invention, heat is generated when current is supplied to the elastic body, and at least the sliding contact portion can be heated by this heat. Thereby, since the freezing of the sliding contact portion can be avoided even in a low temperature environment, the elastic force can be maintained, and part or all of the sliding contact portion can be prevented from being peeled off at startup. In addition, since the seal member itself can be heated by supplying current to the elastic body, it is not necessary to separately provide a heating wire.
前記シール部材又はシール部材近傍に温度センサを設けることができる。この場合、前記温度センサの検出温度に応じて、供給する電流の供給量を制御する制御手段を設けることができる。これにより、シール部材を最適な温度に制御することができる。また、必要な場合(シール部材が凍結するおそれがある場合)にのみ電流を供給することができて、消費電力を節約することができる。 A temperature sensor can be provided in the seal member or in the vicinity of the seal member. In this case, it is possible to provide control means for controlling the supply amount of the supplied current in accordance with the temperature detected by the temperature sensor. Thereby, the sealing member can be controlled to an optimum temperature. Further, current can be supplied only when necessary (when the seal member may freeze), and power consumption can be saved.
本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在される転動体と、前記転動体を円周所定間隔に保持する保持器とを備えた転がり軸受において、前記本発明の密封装置を備えたものである。特に、本発明の密封装置を鉄道車両車軸用軸受に適用するのが望ましい。 A rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing including an inner ring, an outer ring, a rolling element interposed between the inner ring and the outer ring, and a cage that holds the rolling element at a predetermined circumferential interval. The sealing device of the present invention is provided. In particular, it is desirable to apply the sealing device of the present invention to a railway vehicle axle bearing.
以上より、本発明の密封装置及び転がり軸受によれば、低温環境においても安定したシール機能を維持することができる。 As described above, according to the sealing device and the rolling bearing of the present invention, a stable sealing function can be maintained even in a low temperature environment.
以下、本発明の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。本実施形態では、密封装置を鉄道車両車軸用軸受に適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a case where the sealing device is applied to a railway vehicle axle bearing will be described.
図2に示す鉄道車両車軸用軸受は、車軸1の端部1aに配置した転がり軸受10(本実施形態では、円すいころ軸受)を含んでいる。この円すいころ軸受10は、外輪2と、一対の内輪4と、複数の転動体6を主要な構成要素としている。外輪2は内周に二列の軌道を形成した複列外輪である。各内輪4は外周に軌道が形成してある。外輪2の軌道と内輪4の軌道との間に二列の転動体6(本実施形態では円すいころ)を転動自在に介在させている。なお、各列の円すいころ6は保持器8によって円周方向に所定の間隔に保持される。
The railcar axle bearing shown in FIG. 2 includes a rolling bearing 10 (in the present embodiment, a tapered roller bearing) disposed at the end 1 a of the axle 1. The tapered roller bearing 10 includes an
外輪2は軸箱(図示省略)に固定され、その軸箱は台枠等に固定される。内輪4は、軸端側(図2の左方)に位置する前蓋12と、反軸端側(図2の右方)に位置する後蓋16との間に挟み込んである。一対の内輪4間には内輪間座5を介在させている。前蓋12と内輪4との間には油切り14を介在させている。前蓋12は車軸1の軸端にボルト18で固定してある。後蓋16は一方で内輪4と接し、他方で車軸1の段部1bに接している。一対の内輪4と内輪間座5と油切り14と後蓋16とで一方の軌道輪9aを構成し、外輪2にて他方の軌道輪9bを構成している。
The
外輪2の両端部には、本発明の第1実施形態の密封装置20を配置している。この密封装置20は、図1に示すように、外輪2に設けられたシールケース22と、このシールケース22に取付けられるシールド23と、接触シール用のオイルシール24とを備えている。
The
シールケース22は段付き円筒形状で、図示する実施の形態では大径部22a、中径部22b、小径部22cからなっている。大径部22aは外輪2の端部内周面に例えば圧入することによって固定してある。シールケース22の中径部22bにシールド23が取付られており、ラビリンスシールを構成する。このシールド23により軸受内部のグリースを堰き止めて、グリースがオイルシール24側に押し寄せるのを防ぐ。
The
オイルシール24は、後蓋16のシール面29に摺接する接触シールであって、シールケース22の中径部22bに挿入されている。オイルシール24は種々の構造のものが知られており、それらの中から適宜選択して採用することができる。 図1に例示するオイルシール24は、金属環25とシール部材26とから構成されており、金属環25をシールケース22の小径部22cから半径方向に立ち上がった肩部に当てて位置決めしてある。
The
シール部材26は、金属環25に焼き付けたゴム製のシール本体28と、ガータスプリング27とで構成されている。シール本体28は、外周にガータスプリング27を装着した第1摺接部(第1シールリップ)32aと、第1シールリップ32aの外側に位置する第2摺接部(第2シールリップ)32bとを備えており、第1シールリップ32aおよび第2シールリップ32bが後蓋16のシール面29に摺接する。
The
シール本体28の第1シールリップ32a及び第2シールリップ32bのシール面側には、夫々電熱線30a、30bが円周方向に沿って配設されている。この電熱線30a、30bは、電熱性の良好な材料、例えばニッケルクロム系合金又は鉄クロム系合金にて構成するのが望ましく、シール本体28が加硫成型により製造される際に、シールリップ32a、32bの内部に予め同時成型される。
On the seal surface side of the
図3に示すように、電熱線30a、30bの両端は、シール性能に影響しない部分から露出しており、両端部は電流の供給源となる電源31に接続されている。電源31は、自動又は手動により電熱線30a、30bに電流を供給したり、電流の供給を停止したりする。
As shown in FIG. 3, both ends of the
電源31をオンにすると、電熱線30a、30bに電流が供給される。これにより電熱線30a、30bは発熱し、この熱により少なくとも第1シールリップ32a及び第2シールリップ32bを昇温させることができる。これにより、低温環境においても第1シールリップ32a及び第2シールリップ32bの凍結を回避することができ、弾性力を維持することができる。従って、起動時に第1シールリップ32a及び第2シールリップ32bの一部又は全部が剥がれ落ちるのを防止することができる。
When the
このように、本発明の第1実施形態の密封装置では、低温環境においても安定したシール機能を維持することができる。また、電熱線30は、ニッケルクロム系合金又は鉄クロム系合金にて構成しており、電熱性の良好な材料を用いて電流を流すことで、第1シールリップ32a及び第2シールリップ32bを効率的に昇温させることができる。
Thus, the sealing device of the first embodiment of the present invention can maintain a stable sealing function even in a low temperature environment. Further, the
図4は、本発明の第2実施形態の密封装置である。この場合、シール部材26のシール本体28に、シール本体28の温度を検出する温度センサ35を設けている。温度センサ35は、制御手段36に接続されている。この制御手段36は、例えばマイクロコンピュータにて構成され、温度センサ35により検出した検出温度に応じて、電熱線30a、30bに供給する電流の供給量を制御するものである。例えば、制御手段36に、オイルシール24として正常に機能する基準温度範囲を予め設定し、温度センサ35が基準温度範囲よりも低い温度を検出した場合、制御手段36が、電流の供給量を増加させるように制御を行う。また、温度センサ35が基準温度範囲よりも高い温度を検出した場合、制御手段36が、電流の供給量を減少させる、又は電流の供給を停止するように制御を行う。
FIG. 4 shows a sealing device according to a second embodiment of the present invention. In this case, a
このように、第2実施形態の密封装置では、温度センサ35及び制御手段36を備えているので、シール部材26を最適な温度に制御することができる。また、必要な場合(シール本体28が凍結するおそれがある場合)にのみ電熱線30に電流を供給することができて、消費電力を節約することができる。なお、図4に示す密封装置において、図1〜図3に示す密封装置と同様の構成については、図1〜図3と同一符号を付してその説明を省略する。
Thus, since the sealing device of the second embodiment includes the
図5は、本発明の第3実施形態の密封装置である。この場合、シール本体内において、第1シールリップ32aと第2シールリップ32bとの間に電熱線30を設けている。これにより、1つの電熱線30にて第1シールリップ32aと第2シールリップ32bとの両方に熱を付与することができるため、部品点数を少なくすることができ、装置を簡略化でき、コスト低減を図ることができる。なお、図5に示す密封装置において、図1〜図4に示す密封装置と同様の構成については、図1〜図4と同一符号を付してその説明を省略する。
FIG. 5 shows a sealing device according to a third embodiment of the present invention. In this case, the
前記各実施形態の変形例として、図6に示すように、電熱線30は、シール部材26の円周上を蛇行する形状としてもよい。これにより、シールリップ32a、32bのシール性を維持することができる。
As a modification of each of the above embodiments, as shown in FIG. 6, the
図7は、本発明の第4実施形態の密封装置である。この場合、ガータスプリング27を電熱線としている。すなわち、ガータスプリング27を、電熱性の良好な材料、例えばニッケルクロム系合金又は鉄クロム系合金の金属にて構成し、図示省略の電源に接続している。これにより、電源をオンにすると、ガータスプリング27に電流を供給してガータスプリング27自体を発熱させることができ、この熱がシール本体28にも伝わって、シールリップ32a、32bを昇温させることができる。このため、図7に示すように電熱線30を別途設ける必要がなくなる。この場合、ガータスプリング27は、図6に示すように蛇行させてもよい。
FIG. 7 shows a sealing device according to a fourth embodiment of the present invention. In this case, the
また、第5実施形態として、シール部材26は、電熱作用の生じる導電性材料を混合した弾性体を備えたものとしている。本実施形態では、シール本体28を電熱作用の生じる導電性材料を混合させた弾性体としている。すなわち、シール本体28を、例えば、ニトリル系ゴム等からなる材質にて構成し、電熱作用を生じさせる電源に接続する。これにより、電源をオンにすると、シール本体28に電流を供給してシール本体28自体を発熱させることができ、シールリップ32a、32bを昇温させることができる。このため、第5実施形態でも、図7に示すように電熱線30を別途設ける必要がなくなる。
Further, as the fifth embodiment, the
このように、第4実施形態及び第5実施形態の密封装置では、電熱線30を別途設ける必要がなくなって、装置を一層簡略化でき、一層コスト低減を図ることができる。なお、図7に示す密封装置において、図1〜図6に示す密封装置と同様の構成については、図1〜図6と同一符号を付してその説明を省略する。
Thus, in the sealing devices of the fourth embodiment and the fifth embodiment, it is not necessary to separately provide the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、オイルシール24は、種々の形状のものを使用することができ、例えば第2シールリップ32bを有さないものや、ガータスプリング27を有さないものであってもよい。シール本体28が軌道輪9a側に摺接するものであってもよい。前記第1〜第3実施形態では、電熱線30をシール本体28の内部に設けたが、電熱線30がシール本体28の表面に当接するように配設することもできる。温度センサ35は、シール部材26の近傍に配設する非接触タイプのものでもよい。加熱される部位としては、シール部材26の全体(つまり、シール本体28とガータスプリング27)であってもよいし、シール本体28の全体であってもよい。本発明の密封装置を軸端側に適用してもよく、第1実施形態〜第5実施形態を組み合わせることもできる。
As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the
2 外輪
4 内輪
6 円すいころ
8 保持器
9 軌道輪
10 転がり軸受
26 シール部材
27 ガータスプリング
29 シール面
30 電熱線
32 摺接部
35 温度センサ
36 制御手段
2 Outer ring 4
Claims (10)
前記シール部材は、電流の供給により発熱する電熱線が円周方向に沿って配設され、この電熱線への電流の供給により少なくとも前記摺接部を加熱することを特徴とする密封装置。 In a sealing device including a seal member having a sliding contact portion that is in sliding contact with a seal surface of a bearing ring of a rolling bearing, and sealing a bearing space between a pair of bearing rings,
The sealing device is characterized in that a heating wire that generates heat by supplying current is disposed along a circumferential direction, and at least the sliding contact portion is heated by supplying current to the heating wire.
前記シール部材は、電熱作用の生じる導電性材料を混合した弾性体を備え、この弾性体への電流の供給により少なくとも前記摺接部を加熱することを特徴とする密封装置。 In a sealing device including a seal member having a sliding contact portion that is in sliding contact with a seal surface of a bearing ring of a rolling bearing, and sealing a bearing space between a pair of bearing rings,
The sealing device includes an elastic body mixed with a conductive material that generates an electrothermal effect, and heats at least the sliding contact portion by supplying a current to the elastic body.
前記請求項1〜請求項8のいずれか1項の密封装置を備えたことを特徴とする転がり軸受。 In a rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring, a rolling element interposed between the inner ring and the outer ring, and a cage that holds the rolling element at a predetermined circumferential interval,
A rolling bearing comprising the sealing device according to any one of claims 1 to 8.
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