JP2014020479A

JP2014020479A - 密封装置

Info

Publication number: JP2014020479A
Application number: JP2012160582A
Authority: JP
Inventors: Shinji Fukuda; 晋治福田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2032-07-19
Also published as: JP5910385B2

Abstract

【課題】回転側部材が低速回転のときには密閉性を確保し、回転側部材が設定値以上の高速回転になったときには、シールリップの摺接部を非接触状態にすることができる密封装置を提供する。
【解決手段】カバー部材２１と、シール部材３０とを備える。シール部材３０の芯金３１には、回転側部材１１の外周面に摺接する摺接部３６を有するシールリップ３５が固着される。シールリップ３５の外周部には複数の磁性体５０が周方向に配列される。カバー部材２１側には、複数の磁性体５０を磁力によって吸着することでシールリップ３５の摺接部３６を回転側部材１１から離反させる電磁コイル５５が配設される。回転側部材１の外周の周方向には複数の永久磁石６１が配設される。カバー部材２１側には複数の永久磁石６１に対応する発電コイル６５が配設される。電磁コイル５５と発電コイル６５とが接続線７０、７１によって接続される。
【選択図】図２

Description

この発明は、軸状の回転側部材と、この回転側部材の外周に同一中心線上に配設される筒状の固定側部材との間に配設される密封装置に関する。

この種の密封装置においては、例えば、図５に示すように、軸状の回転側部材１１１と、この回転側部材１１１外周に同一中心線上に配設される筒状の固定側部材１１５との間を密封するために、固定側部材１１５の開口部に嵌込まれて固定される筒状のカバー部材１２０と、このカバー部材１２０の内周に嵌込まれて固定される芯金１３１を有するシール部材１３０とを備えたものが知られている。
また、シール部材１３０の芯金１３１には、回転側部材１１１の外周面に摺接する摺接部１３６を有する弾性体よりなるシールリップ１３５が固着されている。
また、前記したような構造をもつ密封装置としては、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００９−２５０３９３号公報

ところで、図５に示す従来の密封装置においては、シールリップ１３５の摺接部１３６が回転側部材１１１の外周面に摺接する構造上、回転側部材１１１の回転速度が高くなればなるほど摺接部１３６の摺動による発熱や摩耗が著しくなる。
このため、回転側部材の高速回転に対応するために、回転側部材の外周面に対し非接触のシール部材が用いられることがあるが、非接触のシール部材を用いると密閉性が低下する。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、回転側部材が停止あるいは低速回転のときには、シールリップの摺接部が回転側部材の外周面に対し摺接することで密閉性を確保し、回転側部材が設定値以上の高速回転になったときには、シールリップの摺接部を非接触状態にすることができる密封装置を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係る密封装置は、軸状の回転側部材と、この回転側部材の外周に同一中心線上に配設される筒状の固定側部材との間を密封するために、前記固定側部材の開口部に嵌込まれて固定される筒状のカバー部材と、このカバー部材の内周に嵌込まれて固定される芯金を有するシール部材とを備えた密封装置であって、前記シール部材の芯金には、前記回転側部材の外周面に摺接する摺接部を有する弾性体よりなるシールリップが固着され、前記シールリップの外周部には複数の磁性体が周方向に配列され、前記カバー部材側には、前記複数の磁性体を磁力によって吸着することで前記シールリップの摺接部を前記回転側部材から離反させる電磁コイルが配設され、前記回転側部材の外周の周方向には複数の磁石が配設され、前記カバー部材側には前記複数の磁石に対応する発電コイルが配設され、前記電磁コイルと前記発電コイルとが接続線によって接続されていることを特徴とする。

前記構成によると、回転側部材が停止あるいは低速回転時には、シールリップの摺接部が回転側部材の外周面に摺接することで密閉性が確保される。
一方、回転側部材の回転に伴って、回転側部材外周の複数の磁石がカバー部材側の発電コイルに対し回転することで電流が発生し、その電流が接続線を通して電磁コイルに流れ磁力が発生する。
回転側部材の回転速度が速くなればなるほど、発電コイルの発電量が大きくなり、これに比例して電磁コイルの磁力が大きくなる。
そして、回転側部材の回転速度が設定値以上になる高速回転時には、電磁コイルに発生する磁力によって、電磁コイルにシールリップの外周部の複数の磁性体が吸着される。
これによって、シールリップが弾性的に拡径され、シールリップの摺接部が回転側部材の外周面から離反され、非接触状態となる。
このため、回転側部材の回転速度が設定値以上になる高速回転時には、回転側部材に対するシールリップの摺接部の摺動による発熱や摩耗が抑制される。

この発明の実施例１に係る密封装置が車輪用転がり軸受装置に組み付けられた状態を示す縦断面図である。同じく密封装置を拡大して示す縦断面図である。同じく図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面図である。同じく回転側部材の高速回転時に電磁コイルに発生する磁力によってシールリップ外周部の磁性体が吸着され、シールリップの摺接部が回転側部材の外周面から離反された状態を示す説明図である。従来の密封装置を示す縦断面図である。

この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

この発明の実施例１を図１〜図４にしたがって説明する。
この実施例１においては、鉄道車両の車輪用転がり軸受装置に組み付けられる密封装置を例示する。
図１と図２に示すように、鉄道車両の転がり軸受装置は、車輪が配設される回転軸１２の一端側に形成された小径軸部１２ａの外周面に配設される内輪部材１３と、この内輪部材１３の外周に環状空間を隔てて同一中心線上に配設される外輪部材１６と、これら内・外輪部材１３、１６間に転動可能に配設される複数の転動体１８と、これら転動体１８を保持する保持器１９とを備えている。

また、回転軸１２の小径軸部１２ａと、この小径軸部１２ａと段差面をもって隣接する大径軸部１２ｂとの間にわたって規制部材１４が嵌込まれている。
この規制部材１４は、回転軸１２の大径軸部１２ｂの外周面に嵌込まれる筒部１４ａと、この筒部１４ａの一端から径方向内方へ環状に突出され、その内径端が小径軸部１２ａの内周面に近接する内径側環状部１４ｂと、筒部１４ａの他端から径方向外方へ環状に突出された外径側環状部１４ｃとを有し、その外径側環状部１４ｃの一側面には、環状溝１４ｄが形成されている。そして、規制部材１４は、その内径側環状部１４ｂの一側面に対し内輪部材１３の端面が当接した状態で小径軸部１２ａの外周面に対する内輪部材１３の嵌込み量を規制する。

図１と図２に示すように、軸状の回転側部材１１としての規制部材１４と、この規制部材１４の外周に同一中心線上に配設される筒状の固定側部材１５としての外輪部材１６との間を密封する密封装置２０は、カバー部材２１と、シール部材３０とを備える。

図２に示すように、カバー部材２１は、その一端（図２において左端）から他端（図２において右端）に向けて大径の固定筒部２２と、中間径の嵌込み筒部２４と、小径の小径筒部２６とを有して段差筒状に形成されている。そして、カバー部材２１は、その固定筒部２２が外輪部材１６の端部に形成された開口孔部１７の内周面に嵌込まれて固定される。
また、固定筒部２２の端部外周面には、外輪部材１６の開口孔部１７の奥側に形成された環状溝１７ａに係合してカバー部材２１の抜け止めをなす環状突部２２ａが形成されている。

また、カバー部材２１の小径筒部２６の外径寸法は規制部材１４の外径側環状部１４ｃの環状溝１４ｄの外径側周壁の内径寸法よりも若干小さく設定されている。さらに、カバー部材２１の小径筒部２６の内径寸法は、環状溝１４ｄの内径側周壁の外径寸法よりも若干大きく設定されている。そして、図２に示すように、カバー部材２１の小径筒部２６の先端部が規制部材１４の外径側環状部１４ｃの環状溝１４ｄ内に挿入されることで、小径筒部２６と環状溝１４ｄとによってラビリンス（非接触シール部）を構成している。

図２に示すように、シール部材３０は、グリース等の潤滑オイルのオイルシールとして機能するものであり、芯金３１と、単数又は複数のシールリップ３５、３８を有する弾性部材３４とを有している。
芯金３１は、カバー部材２１の嵌込み筒部２４の内周に嵌込まれて固定される筒状部３２と、この筒状部３２の一端からカバー部材２１の嵌込み筒部２４と小径筒部２６との間の段差部２３に沿って径方向内方へ曲げられた環状部３３とを有している。

図２に示すように、弾性部材３４は、軟質樹脂、ゴム等の弾性体よりなり、芯金３１の環状部３３の内径側部分に加硫接着等によって固着されている。
この弾性部材３４には、回転側部材１１としての規制部材１４の筒部１４ａ外周面に摺接する摺接部３６を有するシールリップ３５と、規制部材１４の筒部１４ａ外周面に僅かな隙間をもって接近しラビリンスを構成するシールリップ３８とが軸方向に所定間隔を隔てて延出されている。
また、シールリップ３５は、その内径側に突出されて縦断面Ｖ字状に形成され、その内径側突出部を摺接部３６としている。
また、シールリップ３５は、その摺接部３６を所望とする弾性力をもって規制部材１４の筒部１４ａ外周面に圧接させるために、外径側の環状Ｖ溝部に無端環状のコイルスプリング３７が組み付けられている。

また、この実施例１において、図２に示すように、シール部材３０には、スリンガ４０が組み付けられている。このスリンガ４０は、シール部材３０の芯金３１の筒状部３２の内周面に嵌込まれて固定される筒状部４１と、この筒状部４１の一端から径方向内方へ曲げれた環状部４２とを有している。そして、スリンガ４０の環状部４２の内径端は、規制部材１４の筒部１４ａ外周面に僅かな隙間をもって接近しラビリンスを構成している。

図２に示すように、シール部材３０のシールリップ３５の先端寄り外周部には、鉄板等よりなる複数の磁性体５０が周方向に配列される。
これら複数の磁性体５０は、径方向に延び内径側端部がシールリップ３５の先端寄り外周部に埋め込まれて固着される結合片５１と、この結合片５１の外径側端部から軸方向に曲げられた被吸着片５２とを有してＬ字状をなしている。

一方、図２と図３に示すように、カバー部材２１側のスリンガ４０の筒状部４１の内周面には、複数の磁性体５０の被吸着片５２を磁力によって吸着することでシールリップ３５の摺接部３６を回転側部材としての規制部材１４の筒部１４ａ外周面から離反させる電磁コイル５５が配設されている。この電磁コイル５５は、スリンガ４０の筒状部４１の内周面に絶縁を保って嵌込まれる環状の鉄心５６と、この鉄心５６の内周面の複数の磁性体５０に対向する各位置から径方向内方へ突出された複数の突出部５７に巻回されたコイル５８とを有している。

図２に示すように、回転側部材１１としての規制部材１４の筒部１４ａの外周面には、絶縁材よりなる筒状の磁石取付用筒体６０が嵌込まれて固定され、この磁石取付用筒体６０の外周部の周方向には、複数の永久磁石６１が極性を交互に代えて配設されている。
一方、カバー部材２１の小径筒部２６の内周面には、複数の永久磁石６１に対応する発電コイル６５が配設されている。この発電コイル６５は、小径筒部２６の内周面に絶縁を保って嵌込まれる環状の鉄心６６と、この鉄心６６の内周面から径方向内方へ突出された複数の突出部６７に巻回されたコイル６８とを有している。
そして、電磁コイル５５と発電コイル６５とが接続線７０、７１によって接続されている。なお、接続線７０、７１の一部はシール部材３０の芯金３１の環状部３３を貫通して配線されている。

この実施例１に係る密封装置は上述したように構成される。
したがって、回転軸１２が停止あるいは低速回転時には、シール部材３０のシールリップ３５の摺接部３６が回転側部材１１としての規制部材１４の筒部１４ａの外周面に摺接することで密閉性が確保される。
一方、回転軸１２の回転に伴って、この回転軸１２と一体に回転する規制部材１４外周の複数の永久磁石６１がカバー部材２１側の発電コイル６５に対し回転することで電流が発生し、その電流が接続線７０、７１を通して電磁コイル５５に流れる。これによって、電磁コイル５５に磁力が発生する。

回転軸１２の回転速度が速くなればなるほど、発電コイル６５の発電量が大きくなり、これに比例して電磁コイル５５の磁力が大きくなる。
そして、回転軸１２の回転速度が設定値以上になる高速回転時には、電磁コイル５５に発生する磁力によって、電磁コイル５５にシール部材３０のシールリップ３５の外周部の複数の磁性体５０が吸着される。

これによって、シールリップ３５が弾性的に拡径され、図４に示すように、シールリップ３５の摺接部３６が回転側部材１１としての規制部材１４の筒部１４ａの外周面から離反され、非接触状態となる。
このため、回転軸１２の回転速度が設定値以上になる高速回転時には、規制部材１４の筒部１４ａの外周面に対するシールリップ３５の摺接部３６の摺動による発熱や摩耗が抑制される。これによって、シール部材３０の耐久性の向上を図ることができる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記実施例１に係る密封装置においては、鉄道車両の車輪用転がり軸受装置に組み付けられる密封装置である場合を例示したが、軸状の回転側部材と筒状の固定側部材との間を密封する密封装置として採用することができる。

１１回転側部材
１２回転軸
１５固定側部材
１６外輪部材
２０密封装置
２１カバー部材
３０シール部材
３１芯金
３５シールリップ
３６摺接部
５０磁性体
５５電磁コイル
６１永久磁石（磁石）
６５発電コイル
７０、７１接続線

Claims

軸状の回転側部材と、この回転側部材の外周に同一中心線上に配設される筒状の固定側部材との間を密封するために、前記固定側部材の開口部に嵌込まれて固定される筒状のカバー部材と、このカバー部材の内周に嵌込まれて固定される芯金を有するシール部材とを備えた密封装置であって、
前記シール部材の芯金には、前記回転側部材の外周面に摺接する摺接部を有する弾性体よりなるシールリップが固着され、
前記シールリップの外周部には複数の磁性体が周方向に配列され、
前記カバー部材側には、前記複数の磁性体を磁力によって吸着することで前記シールリップの摺接部を前記回転側部材から離反させる電磁コイルが配設され、
前記回転側部材の外周の周方向には複数の磁石が配設され、
前記カバー部材側には前記複数の磁石に対応する発電コイルが配設され、
前記電磁コイルと前記発電コイルとが接続線によって接続されていることを特徴とする密封装置。