JP2017133675A - Non-contact type seal device of gear box for railroad vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more suppress leakage of lubricant than conventional ones, in a non-contact labyrinth seal structure of a gear box for a railroad vehicle.SOLUTION: In a non-contact seal device 1 of a gear box for a railroad vehicle, a labyrinth seal is composed of a rotational shaft side sleeve 11 as a rotary wall and a casing side sleeve 21 as a stationary wall. Grooves 41, 42 are formed on and above an outer periphery of a narrow clearance B by recess parts 41a, 41b. Oil droplets x falling downward along a one-side end surface 21k of a first recess part 21b on the stationary side are trapped by the groove 41, 42, and then fall downward with the grooves 41, 42 as a guide. Consequently, the oil droplets x can be prevented from entering the narrow clearance B.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置に関するものである。   The present invention relates to a non-contact type sealing device for a gear box for a railway vehicle.

鉄道車両においては、電動機で発生する駆動力を、車軸に取付けた車輪に伝達するにあたり、電動機側の小歯車、車輪側の大歯車を介して行っており、これら各歯車は、ケーシングで形成された歯車箱に収められている。この歯車箱には、潤滑油が入れられており、この潤滑油は大歯車の回転によって掻き揚げられ、大歯車と小歯車の噛合部、小歯車の回転、車軸を支持する軸受部分を潤滑している。   In railway vehicles, the driving force generated by the electric motor is transmitted to the wheels attached to the axle via the small gears on the motor side and the large gears on the wheel side. Each of these gears is formed by a casing. In a gear box. This gearbox is filled with lubricating oil, which is swept up by the rotation of the large gear and lubricates the meshing part of the large gear and the small gear, the rotation of the small gear, and the bearing portion that supports the axle. ing.

かかる潤滑油は、外部に漏出しないことが必要であるが、従来から鉄道車両用歯車箱の軸受けのシールにあたっては、特殊な高速車両以外は、回転軸とケーシング部分が接触しない非接触式が採用されている。   It is necessary for such lubricating oil not to leak to the outside. Conventionally, for non-special high-speed vehicles, a non-contact type has been adopted in which the rotating shaft and casing portion do not come into contact with each other, except for special high-speed vehicles. Has been.

非接触式のシールにおいては、ケーシングの内外に圧力差が生ずることでシール内にガス流動が生じた場合、内部に残留している潤滑油は、当該ガス流動によって輸送され、外部に漏出することがある。なおケーシングの内外に圧力差が生ずる原因としては、ケーシング内部温度の上昇による内部圧力の上昇、トンネルへの進入、列車同士の擦れ違い等によるケーシング外部の圧力低下、回転軸継ぎ手部材の回転遠心力などが挙げられる。   In a non-contact type seal, when a gas flow occurs in the seal due to a pressure difference between the inside and outside of the casing, the lubricating oil remaining inside is transported by the gas flow and leaks to the outside. There is. The cause of the pressure difference between the inside and outside of the casing is the increase in internal pressure due to the rise in the casing internal temperature, the pressure entering the tunnel, the pressure drop outside the casing due to the friction between the trains, the rotational centrifugal force of the rotating shaft joint member, etc. Is mentioned.

このような潤滑油の漏出を防止するため、非接触式のシール構造においては、ケーシング内に複雑な流路を形成したラビリンス構造が採用されている(特許文献1、2)。またその他に潤滑油を溜めるための大径の空間をシール装置内に設けたものも提案されている(特許文献3)。   In order to prevent such leakage of the lubricating oil, a labyrinth structure in which a complicated flow path is formed in the casing is employed in the non-contact seal structure (Patent Documents 1 and 2). In addition, there has been proposed one in which a large-diameter space for storing lubricating oil is provided in the sealing device (Patent Document 3).

特開2008−32230号公報JP 2008-32230 A 特許第5131968号公報Japanese Patent No. 5131968 特公平6−63573号公報Japanese Patent Publication No. 6-63573

しかしながら、特許文献1に記載されたシールに関する技術は、依然として通常のラビリンス構造の域を出るものではなく、また特許文献2に記載の技術は、確かに回転軸側の回転壁に付着した油滴に漏出には効果があるものの、固定側(ケーシング側)の固定壁に付着した油滴については、改善の余地があった。そして特許文献3に記載の技術は、大空間に油滴を溜めおくことによって、ある程度の漏出を防止できるが、許容量を超えた場合には、やはり漏出するという問題がある。   However, the technology related to the seal described in Patent Document 1 still does not leave the area of the normal labyrinth structure, and the technology described in Patent Document 2 is an oil droplet that has adhered to the rotating wall on the rotating shaft side. Although there is an effect on leakage, there was room for improvement for oil droplets adhering to the fixed wall on the fixed side (casing side). The technique described in Patent Document 3 can prevent leakage to some extent by storing oil droplets in a large space, but there is also a problem of leakage when the allowable amount is exceeded.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、鉄道車両用歯車箱の非接触のラビリンスシール構造において、従来よりも潤滑油の漏出を抑えることを目的としている。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to suppress leakage of lubricating oil in a non-contact labyrinth seal structure of a railway vehicle gear box as compared with the conventional art.

前記課題を解決するため、本発明は、鉄道車両の車軸における車輪と歯車との間の外周に設けられ、前記車軸と一体となって回転する回転壁と、前記歯車を収容する歯車箱を構成するケーシング側の固定壁とでラビリンスシールが構成された、鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置において、上下方向に対面する回転壁と固定壁とによって環状に形成された狭間隙よりも外周側の固定壁表面に、凹条部または凸条部によって形成され、かつ前記車軸の軸方向から見て、前記狭間隙の少なくとも上方を覆うガイド部が形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a rotating wall that is provided on the outer periphery between a wheel and a gear on an axle of a railway vehicle, and rotates together with the axle, and a gear box that houses the gear. In a non-contact type sealing device for a railway vehicle gear box, in which a labyrinth seal is configured with a fixed wall on the casing side, the outer periphery of the narrow gap formed in an annular shape by the rotating wall and the fixed wall facing in the vertical direction On the surface of the fixed wall on the side, a guide portion is formed which is formed by a concave portion or a convex portion, and covers at least the upper part of the narrow gap when viewed from the axial direction of the axle.

本発明によれば、上下方向に対面する回転壁と固定壁とによって環状に形成された狭間隙よりも外周側(径方向外側)の固定壁表面に、前凹条部または凸条部によって形成され、かつ前記車軸の軸方向から見て、前記狭間隙の少なくとも上方を覆うガイド部が形成されているので、固定壁に付着した油滴は、重力によって固定壁表面を伝って下方に落ちて行く際に前記ガイド部にトラップされ、当該ガイド部によって当該油滴は前記狭間隙を迂回して下方に落下していくので、固定壁表面に付着した油滴が、前記狭間隙内に侵入することが抑制される。   According to the present invention, it is formed on the surface of the fixed wall on the outer peripheral side (radially outward) from the narrow gap formed in an annular shape by the rotating wall and the fixed wall facing in the vertical direction by the front concave stripe part or the convex stripe part And a guide portion that covers at least the upper part of the narrow gap as viewed from the axial direction of the axle is formed, so that oil droplets adhering to the fixed wall fall down on the surface of the fixed wall due to gravity. When it goes, it is trapped by the guide part, and the oil droplets fall downward by bypassing the narrow gap by the guide part, so that the oil droplets adhering to the fixed wall surface enter the narrow gap. It is suppressed.

なおここで、軸の軸方向から見て、前記狭間隙の少なくとも上方を覆うガイド部とは、必ずしも狭間隙の外周真上に位置して狭間隙を文字通り覆っている場合だけではなく、軸方向前後に狭間隙とガイド部がずれている場合をも含む意味である。   Here, when viewed from the axial direction of the shaft, the guide portion covering at least the upper portion of the narrow gap is not limited to the case where the narrow gap is literally covered by being positioned directly above the outer periphery of the narrow gap, but in the axial direction. This also includes the case where the narrow gap and the guide part are displaced forward and backward.

またガイド部とは、溝や樋構造などが例示でき、その他軸方向に突出している堰のようなものであってもよい。   The guide portion can be exemplified by a groove, a cage structure, or the like, and may be a weir that protrudes in the axial direction.

さらに狭間隙とは、ラビリンス構造のシールにおいて、最も狭く形成されている隙間に限らず、相対的に他の間隙よりも狭い幅間隙も含むものである。具体的に間隙の幅は、例えば0.2mm〜2.0mm程度の間隙をいう。   Further, the narrow gap is not limited to the narrowest gap formed in the labyrinth structure seal, but includes a gap that is relatively narrower than other gaps. Specifically, the width of the gap refers to a gap of about 0.2 mm to 2.0 mm, for example.

またさらに上下方向に対面する回転壁と固定壁とによって狭間隙が環状に形成されるとは、車軸と平行に対面(対峙)して、車軸と平行方向に長さを持って形成された環状の狭間隙のみならず、車軸と平行ではないが、歯車側又は車輪側に傾いてテーパ状に形成された狭間隙も含むものである。   Furthermore, the narrow gap is formed in an annular shape by the rotating wall and the fixed wall facing in the up-down direction. An annular shape formed in a direction parallel to the axle and facing the axle in a length direction. In addition to the narrow gap, the gap also includes a narrow gap that is not parallel to the axle but is tapered toward the gear side or the wheel side.

前記ガイド部は、車軸の軸方向から見て、前記狭間隙の少なくとも上方を覆うものであればよいので、かかる条件を満たせば、軸方向からみて円弧形状のガイド部はもちろん、環状のガイド部であってもよい。なおここでいう上方を覆う、ことの意味は、後述の実施の形態にて説明する。   The guide portion only needs to cover at least the upper portion of the narrow gap when viewed from the axial direction of the axle. Therefore, an annular guide portion as well as an arcuate guide portion as viewed from the axial direction is satisfied as long as such a condition is satisfied. It may be. In addition, the meaning of covering the upper part here is demonstrated in embodiment mentioned later.

前記ガイド部は、前記車軸の軸方向から見て、同心円上に複数形成されていてもよい。すなわち複数のガイド部列が同心上に形成されていてもよい。これによってさらに、幾重にもトラップ、ガイドされるので、狭間隙への侵入はさらに抑制され、シール効果はさらに向上する。かかる場合、同心円上に複数形成されるとは、たとえば軸方向からみて円弧状のガイド部が複数列の場合、環状のガイド部が複数列の場合のみならず、円弧状のガイド部と環状のガイド部とが組み合わされたもの含む。   A plurality of the guide portions may be formed concentrically as viewed from the axial direction of the axle. That is, a plurality of guide part rows may be formed concentrically. This further traps and guides several times, so that the penetration into the narrow gap is further suppressed and the sealing effect is further improved. In this case, a plurality of concentric circles are formed, for example, when the arcuate guide portions are in a plurality of rows when viewed from the axial direction, not only when the annular guide portions are in a plurality of rows, Includes a combination with a guide.

本発明によれば、回転壁と固定壁とで構成されたラビリンス構造のシールにおいて、固定壁側の表面に付着した油滴が、狭間隙内に侵入することが抑制されるので、従来よりもシール効果が向上している。   According to the present invention, in the labyrinth structure seal composed of the rotating wall and the fixed wall, oil droplets adhering to the surface on the fixed wall side are prevented from entering the narrow gap, so that The sealing effect is improved.

実施の形態にかかる鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the non-contact-type sealing device of the gear box for railway vehicles concerning embodiment. 狭間隙の外周上方に形成される溝と狭間隙の関係を模式的に示した軸方向から見た説明図である。It is explanatory drawing seen from the axial direction which showed typically the relationship between the groove | channel formed above the outer periphery of a narrow gap, and a narrow gap. 円弧状の溝の例を示す軸方向から見た説明図である。It is explanatory drawing seen from the axial direction which shows the example of an arc-shaped groove | channel. 円弧状の溝の他の例を示す軸方向から見た説明図である。It is explanatory drawing seen from the axial direction which shows the other example of a circular-arc-shaped groove | channel. 環状の溝の例を示す軸方向から見た説明図である。It is explanatory drawing seen from the axial direction which shows the example of a cyclic | annular groove | channel. 他の狭間隙の外周上方に溝を設けた他の実施の形態にかかる鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置の側面断面図であるIt is side surface sectional drawing of the non-contact-type sealing device of the gear box for railway vehicles concerning other embodiment which provided the groove | channel above the outer periphery of the other narrow gap.

以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、実施の形態にかかる鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置1の一部断面図を示しており、この道車両用歯車箱の非接触式シール装置1は、鉄道車両の車軸2における車輪3と歯車(図1の右側に位置するが図示せず)との間の外周に設けられている。なお歯車箱は、一般的に車軸2における一方の車輪寄りに設けられており、図1は、当該一方の車輪に近い側の軸受部を図示しているが、もちろん本発明は、当該歯車箱の他方の軸受部側の位置にも適用があり、通常は歯車箱の両側に適用される。また図示の例では、車輪3として描図して説明しているが、この部分は電動モータまたは車軸継手であっても本質的に変わりはない。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a non-contact type sealing device 1 for a railway vehicle gear box according to an embodiment. The non-contact type sealing device 1 for a road vehicle gear box is an axle of a railway vehicle. 2 is provided on the outer periphery between the wheel 3 and the gear (not shown) located on the right side of FIG. The gear box is generally provided near one wheel of the axle 2, and FIG. 1 illustrates a bearing portion on the side close to the one wheel. This is also applied to the position on the other bearing portion side, and is usually applied to both sides of the gear box. In the illustrated example, the wheel 3 is illustrated and described, but this portion is essentially the same even if it is an electric motor or an axle joint.

車軸2の外周には、ラビリンスシールの一方側、すなわち回転壁を構成する回転軸側スリーブ11が固定されている。またラビリンスシールの他方側、すなわち固定壁を構成するケーシング側スリーブ21は、図中の右側に位置する歯車箱のケーシング(図示せず)と固定されている。なお本実施の形態では、ケーシング側スリーブ21の車輪3側端面には、円環状の軸受け蓋4が設けられている。   On the outer periphery of the axle 2, a rotating shaft side sleeve 11 constituting one side of the labyrinth seal, that is, a rotating wall is fixed. Further, the other side of the labyrinth seal, that is, the casing side sleeve 21 constituting the fixed wall is fixed to a gear box casing (not shown) located on the right side in the drawing. In the present embodiment, an annular bearing lid 4 is provided on the end face of the casing side sleeve 21 on the wheel 3 side.

回転軸側スリーブ11には、歯車側、すなわち図1の右側から順に、表面に凹凸のない第1の周面部11a、スリンガ11b、車軸2と直角方向に形成された環状の凹部11c、スリンガ11bより少し外径が小さい外周面を有し、車輪3側に車軸2と平行に突出する環状の第1の凸部11d、第1の凸部11dの車輪3側の端面の下方に軸方向と略平行に形成された第1水平凹部11e、第1水平凹部11eの下端から車輪3側に向かうにつれて車軸2に近づく斜面部11f、斜面部11fが上面を構成し、車輪3の方向に突出する環状の第2の凸部11g、第2の凸部11gの車輪3側の端面の下方に軸方向と略平行に形成された第2水平凹部11h、第2水平凹部11hの車軸2側の周面を構成する第2の周面部11iがそれぞれ形成されている。第2の周面部11iには環状の凹部11jが形成されている。   The rotary shaft side sleeve 11 includes, in order from the gear side, that is, from the right side in FIG. 1, a first peripheral surface portion 11a having no irregularities on its surface, a slinger 11b, an annular concave portion 11c formed in a direction perpendicular to the axle 2, and a slinger 11b. An annular first convex portion 11d having an outer peripheral surface with a slightly smaller outer diameter and projecting parallel to the axle 2 on the wheel 3 side, and an axial direction below the end surface on the wheel 3 side of the first convex portion 11d A first horizontal recess 11e formed substantially in parallel, a slope 11f approaching the axle 2 and a slope 11f approaching the axle 3 from the lower end of the first horizontal recess 11e toward the wheel 3 constitute an upper surface and project in the direction of the wheel 3. An annular second convex portion 11g, a second horizontal concave portion 11h formed substantially parallel to the axial direction below the end surface on the wheel 3 side of the second convex portion 11g, and the circumference of the second horizontal concave portion 11h on the axle 2 side Second peripheral surface portions 11i constituting the surface are formed respectively. It has been. An annular recess 11j is formed in the second peripheral surface portion 11i.

またラビリンスシールの他方側、すなわち固定壁を構成するケーシング側スリーブ21には、歯車側、すなわち図1の右側から順に、回転軸側スリーブ11の第1の周面部11aと対面する第1の周面部21a、スリンガ11bと対向し、スリンガ11bを余裕を持って受容し、かつスリンガ11bの先端部との間に十分な距離を確保して車軸2と直角方向に形成された第1の凹部21b、回転軸側スリーブ11の第1の凸部11dの歯車寄りの部分と対面する環状の第1の凸部21c、回転軸側スリーブ11の第1の凸部11dの車輪3寄りの部分と対向し、かつ段部21dを有し、さらに車軸2と直角方向に形成された第2の凹部21e、回転軸側スリーブ11の第1水平凹部11e内に隙間をもって入り込む第2の凸部21f、回転軸側スリーブ11の第2の凸部11gを、隙間をもって受容する凹部21g、回転軸側スリーブ11の第2水平凹部11h内に隙間をもって入り込む第3の凸部21h、第3の凸部21hの車軸2側周面を構成する第2の周面部21iが形成されている。
このような構成において、たとえば第1の凹部21bや第2の凹部21eはいわゆる大空間を形成するが、これは、狭間隙→大空間→狭間隙という構成を採ることで、空気の膨張と縮流を繰り返させ、空気の圧力損失を大きくすることによって、空気の漏れ量を減らすという効果がある。そしてその結果として、シール性能が向上する。またこのような大空間に油滴を捕捉し滞留させることで、大空間の底部に穿った戻し孔から、重力の作用により潤滑油を歯車箱筐体内に戻すことができる。
The other side of the labyrinth seal, that is, the casing side sleeve 21 constituting the fixed wall, has a first circumference facing the first circumferential surface portion 11a of the rotary shaft side sleeve 11 in order from the gear side, that is, the right side in FIG. The first concave portion 21b that is formed in a direction perpendicular to the axle 2 while facing the surface portion 21a and the slinger 11b, receiving the slinger 11b with a margin, and securing a sufficient distance from the tip of the slinger 11b. The first convex portion 21c facing the gear of the first convex portion 11d of the rotary shaft side sleeve 11 is opposed to the portion of the first convex portion 11d of the rotary shaft side sleeve 11 near the wheel 3. The second concave portion 21e formed in a direction perpendicular to the axle 2 and the second convex portion 21f entering the first horizontal concave portion 11e of the rotary shaft side sleeve 11 with a gap, axis A concave portion 21g that receives the second convex portion 11g of the sleeve 11 with a gap, a third convex portion 21h that enters the second horizontal concave portion 11h of the rotary shaft side sleeve 11 with a gap, and the axle 2 of the third convex portion 21h. A second peripheral surface portion 21i constituting the side peripheral surface is formed.
In such a configuration, for example, the first recess 21b and the second recess 21e form a so-called large space. This is achieved by adopting a configuration of a narrow gap → a large space → a narrow gap, thereby expanding and contracting air. By repeating the flow and increasing the pressure loss of the air, there is an effect of reducing the amount of air leakage. As a result, the sealing performance is improved. Further, by capturing and retaining oil droplets in such a large space, the lubricating oil can be returned into the gear box housing by the action of gravity from the return hole formed in the bottom of the large space.

固定壁を構成するケーシング側スリーブ21の第1の周面部21aには、環状の凹条部21jが形成されている。また前記軸受け蓋4には、段部4aが形成され、この段部4aとケーシング側スリーブ21の車輪3側の端面とで、車軸2の軸方向と直角な環状の凹部4bが形成される。このような凹条部21jや凹部4bもまた、上記したように、空気の膨張と縮流を繰り返させて空気の圧力損失を大きくして、空気の漏れ量を減らし、シール性能を向上させる効果がある。   An annular concave portion 21j is formed on the first peripheral surface portion 21a of the casing-side sleeve 21 constituting the fixed wall. Further, the bearing cover 4 is formed with a step portion 4a, and an annular recess 4b perpendicular to the axial direction of the axle 2 is formed by the step portion 4a and the end surface of the casing side sleeve 21 on the wheel 3 side. As described above, the concave strip portion 21j and the concave portion 4b also have the effect of increasing the pressure loss of the air by repeating the expansion and contraction of the air, reducing the amount of air leakage, and improving the sealing performance. There is.

以上のように構成されている回転軸側スリーブ11とケーシング側スリーブ21との間には、狭隘な流路が複数形成されたラビリンスシールが構成される。   A labyrinth seal having a plurality of narrow flow paths is formed between the rotary shaft side sleeve 11 and the casing side sleeve 21 configured as described above.

そしてこのようなラビリンスシールにおいては、複数の箇所に狭間隙が形成されている。図1に即して言うと、たとえば、
(1)回転軸側スリーブ11の第1の周面部11aとケーシング側スリーブ21の第1の周面部21aとの間に形成される狭間隙A、
(2)回転軸側スリーブ11の第1の凸部11dとケーシング側スリーブ21の第1の凸部21cとの間に形成される狭間隙B、
(3)回転軸側スリーブ11の第1の凸部11dとケーシング側スリーブ21の第2の凸部21fとの間に形成される狭間隙C、
(4)回転軸側スリーブ11の第2の凸部11gとケーシング側スリーブ21の第3の凸部21hとの間に形成される狭間隙D、
(5)回転軸側スリーブ11の第2の周面部11iとケーシング側スリーブ21の第2の周面部21iとの間に形成される狭間隙E、
が形成されている。
In such a labyrinth seal, narrow gaps are formed at a plurality of locations. For example, referring to FIG.
(1) A narrow gap A formed between the first peripheral surface portion 11a of the rotary shaft side sleeve 11 and the first peripheral surface portion 21a of the casing side sleeve 21;
(2) a narrow gap B formed between the first convex portion 11d of the rotating shaft side sleeve 11 and the first convex portion 21c of the casing side sleeve 21;
(3) a narrow gap C formed between the first convex portion 11d of the rotating shaft side sleeve 11 and the second convex portion 21f of the casing side sleeve 21;
(4) a narrow gap D formed between the second convex portion 11g of the rotating shaft side sleeve 11 and the third convex portion 21h of the casing side sleeve 21;
(5) a narrow gap E formed between the second peripheral surface portion 11i of the rotary shaft side sleeve 11 and the second peripheral surface portion 21i of the casing side sleeve 21;
Is formed.

本実施の形態は、たとえばそのような狭間隙A〜Eよりも外周側かつ上方の固定壁表面、すなわちケーシング側スリーブ21の表面に、車軸2の軸方向から見てこれら狭間隙A〜Eの少なくとも上方を覆うように、ガイド部としての溝を形成するものである。   In the present embodiment, for example, on the surface of the fixed wall on the outer peripheral side and above the narrow gaps A to E, that is, on the surface of the casing side sleeve 21, the narrow gaps A to E are viewed from the axial direction of the axle 2. A groove as a guide part is formed so as to cover at least the upper part.

図1に示した例では、回転軸側スリーブ11の第1の凸部11dとケーシング側スリーブ21の第1の凸部21cとの間に形成される狭間隙Bの外周側で、固定壁側となるケーシング側スリーブ21の表面、すなわち、第1の凹部21bの車輪3側の一側端面21kの表面に、円弧状の凹条部41a、41bによって溝41、42が形成されている。この溝41、42は、図2に示したように、車軸2の軸方向から見て狭間隙Bの少なくとも上方を覆う長さ、位置に設定されている。   In the example shown in FIG. 1, on the outer peripheral side of the narrow gap B formed between the first convex portion 11d of the rotary shaft side sleeve 11 and the first convex portion 21c of the casing side sleeve 21, the fixed wall side Grooves 41 and 42 are formed by arc-shaped concave ridge portions 41a and 41b on the surface of the casing-side sleeve 21 to be, that is, the surface of the one end surface 21k on the wheel 3 side of the first concave portion 21b. As shown in FIG. 2, the grooves 41 and 42 are set to have a length and a position that cover at least the upper part of the narrow gap B when viewed from the axial direction of the axle 2.

これを図2に基づいていえば、溝41、42の両端部の位置が、狭間隙Bの水平方向両端面の位置における垂線Qと同じか、それ以上垂線Qの外側(外周側)に位置していればよい。なお垂線Qは狭間隙Bの最外周の位置での垂線である。Pは車軸2の軸心である。また溝41は、溝42の外周側に位置しているが、少なくとも1つの溝がかかる条件を満たしていればよい。したがって本発明でいう軸方向から見て狭間隙Bの少なくとも上方を覆うとは、上記したように、ガイド部となるたとえば溝42両端部の位置が、狭間隙Bの水平方向両端部の位置における垂線Qと同じか、それ以上外周側(径方向外側)に位置していることを意味している。   If this is based on FIG. 2, the position of the both ends of the grooves 41 and 42 is the same as the perpendicular Q at the positions of the both ends in the horizontal direction of the narrow gap B, or more than that. It only has to be. The perpendicular Q is a perpendicular at the outermost periphery of the narrow gap B. P is the axis of the axle 2. Moreover, although the groove | channel 41 is located in the outer peripheral side of the groove | channel 42, what is necessary is just to satisfy | fill the conditions which at least 1 groove | channel requires. Accordingly, covering at least the upper part of the narrow gap B when viewed from the axial direction in the present invention means that the positions of the both ends of the groove 42 serving as the guide portion are the positions of the both ends of the narrow gap B in the horizontal direction as described above. It means that it is located on the outer peripheral side (radially outer side) equal to or more than the vertical line Q.

実施の形態にかかる鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置1は、以上の構成を有しており、歯車からの潤滑油は図中の右側から車輪3の方向へと侵入していく。したがってそのときの侵入の入口となる部分は、狭間隙Aである。この狭間隙Aを通過した油滴は、まず回転するスリンガ11bの表面から遠心力で振り切られ、また圧力変動により大部分が気相になる。そして気相になった潤滑油は、第1の凹部21bの表面に付着し、次第に凝縮して油滴xとなって、第1の凹部21bの車輪3側の一側端面21kを伝って下方に落ちていく。   The railway vehicle gear box non-contact type sealing device 1 according to the embodiment has the above-described configuration, and the lubricating oil from the gear enters the direction of the wheel 3 from the right side in the drawing. Therefore, the portion that becomes the entrance of the intrusion at that time is the narrow gap A. The oil droplets that have passed through this narrow gap A are first shaken off by the centrifugal force from the surface of the rotating slinger 11b, and most of them become a gas phase due to pressure fluctuation. The lubricating oil in the gas phase adheres to the surface of the first recess 21b, gradually condenses into oil droplets x, and travels down the one end face 21k on the wheel 3 side of the first recess 21b. It will fall to.

そうすると油滴xは、やがて溝41でトラップされ、溝41内に入り込む。溝41内に入り込んだ油滴xは、溝41をガイドとして、図2に示したように、溝41の両端部へと案内され、やがて狭間隙Bを迂回して溝41の両端部から下方に落下する。したがって、油滴xが狭間隙B内に侵入することは抑えられる。なお落下した油滴xは、車軸2の下方に位置する第1の凹部21bの底部に形成された排出孔(図示せず)から、潤滑油貯留部(図示せず)へと流入する。   Then, the oil droplet x is eventually trapped in the groove 41 and enters the groove 41. The oil droplet x entering the groove 41 is guided to both ends of the groove 41 using the groove 41 as a guide as shown in FIG. Fall into. Therefore, the oil droplet x can be prevented from entering the narrow gap B. The dropped oil droplet x flows into a lubricating oil reservoir (not shown) from a discharge hole (not shown) formed in the bottom of the first recess 21b located below the axle 2.

このように実施の形態によれば、鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置1の狭間隙Aから侵入した潤滑は、狭間隙Bに侵入することが抑えられるので、ラビリンスシール本来の機能と相俟って、従来よりも潤滑油の漏出が大幅に抑えられている。   As described above, according to the embodiment, since the lubrication that has entered from the narrow gap A of the non-contact type sealing device 1 for the railway vehicle gearbox can be prevented from entering the narrow gap B, the labyrinth seal has the original function. Together, the leakage of lubricating oil is greatly suppressed compared to the prior art.

また本実施の形態では、溝41の内周側にさらに溝42が設けられているので、油滴の量が多くなって、溝41を越えて狭間隙Bに向かって落ちて行く油滴があっても、溝42によって受け止められこの溝42によってガイドされるから、狭間隙Bに侵入することが抑えられる。したがって、この点でも潤滑油の漏出が大きく抑えられている。   Further, in the present embodiment, since the groove 42 is further provided on the inner peripheral side of the groove 41, the amount of oil droplets increases, and the oil droplets that drop toward the narrow gap B beyond the groove 41 are generated. Even if it exists, since it is received by the groove | channel 42 and guided by this groove | channel 42, it can suppress that it penetrates into the narrow gap B. Therefore, the leakage of the lubricating oil is greatly suppressed in this respect.

前記実施の形態では、円弧状の溝41、42を狭間隙Bの上方に設けていたが、これに限らず、例えば図3〜図5に示したように、種々の構成を採用することができる。   In the above-described embodiment, the arc-shaped grooves 41 and 42 are provided above the narrow gap B. However, the present invention is not limited to this, and various configurations may be employed as shown in FIGS. it can.

図3に示したものは、図2に示した溝41、42よりも長い円弧状の溝43、44を示している。   3 shows arc-shaped grooves 43 and 44 which are longer than the grooves 41 and 42 shown in FIG.

図4に示したものは、図2に示した溝41、42の外周側に、さらに溝41、42よりも長い半円の円弧状の溝45、46を設けた例を示している。   FIG. 4 shows an example in which semicircular arc-shaped grooves 45 and 46 longer than the grooves 41 and 42 are provided on the outer peripheral side of the grooves 41 and 42 shown in FIG.

そして図5に示したものは、環状の溝47、48、49、50を同心円状に形成した例を示している。   5 shows an example in which the annular grooves 47, 48, 49, 50 are formed concentrically.

このように、本発明では、狭間隙の上方を覆う溝の形状、数を任意に選択することができ、溝の形成場所の広さ、予想される油滴の量などに応じて柔軟かつ適切に対応することが可能である。   As described above, in the present invention, the shape and number of grooves covering the upper part of the narrow gap can be arbitrarily selected, and are flexible and appropriate depending on the size of the groove forming area, the expected amount of oil droplets, etc. It is possible to correspond to.

また前記した実施の形態では、狭間隙Bの上方に溝41、42を設けた例を示したが、既述したように、たとえば図1に示した非接触式シール装置1のラビリンスシールにおいては、他に狭間隙A、C、D、Eが存在している。本発明は、これら他の狭間隙A、C、D、Eに夫々、ガイド部として、たとえば溝を形成したものであってもよい。   Further, in the above-described embodiment, the example in which the grooves 41 and 42 are provided above the narrow gap B is shown. However, as described above, for example, in the labyrinth seal of the non-contact type sealing device 1 shown in FIG. In addition, narrow gaps A, C, D, and E exist. In the present invention, for example, grooves may be formed as guide portions in these other narrow gaps A, C, D, and E, respectively.

図6に示した例は、狭間隙Cの上方に設けるガイド部として、ケーシング側スリーブ21の表面の側端面21mに、凸条部51a、51bによって溝52を形成したものを示している。かかる場合、側端面21mを伝って落下した油滴は、凸条部51a、51bの表面や溝52でトラップされ、これら凸条部51a、51bの表面や溝52によってガイドされ、狭間隙Cを迂回するようにして下方に落下していく。したがって、油滴が狭間隙Cに侵入して外部に漏出することが抑制される。この例で示したように、ガイド部としての凸条部や凹条部は、狭間隙を形成する固定壁と同じ面に形成しなくても、軸方向からみて車軸2の前後方向にずれた位置に形成されていてもよい。   The example shown in FIG. 6 shows a guide portion provided above the narrow gap C in which the groove 52 is formed on the side end face 21m of the surface of the casing side sleeve 21 by the ridges 51a and 51b. In such a case, the oil droplets that have fallen along the side end face 21m are trapped by the surfaces of the ridges 51a and 51b and the grooves 52, and are guided by the surfaces and grooves 52 of the ridges 51a and 51b. It falls down like a detour. Therefore, oil droplets are prevented from entering the narrow gap C and leaking outside. As shown in this example, the ridges and ridges as the guide part are displaced in the front-rear direction of the axle 2 as viewed from the axial direction even if they are not formed on the same surface as the fixed wall forming the narrow gap. It may be formed at a position.

また狭間隙Aについては、第1の凹部21b内でスリンガ11bと対向するケーシング側スリーブ21の表面にガイド部を形成すればよく、狭間隙Dについては、凹部21gに面するケーシング側スリーブ21の表面にガイド部を形成すればよい。また狭間隙Eについては、第3の凸部21hの端面にガイド部を形成すればよい。さらにまた図1に示した例では、狭間隙Bの上方を覆うガイド部を形成するため、凹条部41a、41bを形成したが、もちろん図6に示したように、凸条部51c、51dでガイド部を形成してもよい。   For the narrow gap A, a guide portion may be formed on the surface of the casing side sleeve 21 facing the slinger 11b in the first recess 21b. For the narrow gap D, the casing side sleeve 21 facing the recess 21g is formed. A guide portion may be formed on the surface. For the narrow gap E, a guide portion may be formed on the end face of the third convex portion 21h. Further, in the example shown in FIG. 1, the concave portions 41 a and 41 b are formed in order to form the guide portion that covers the narrow gap B. Of course, as shown in FIG. 6, the convex portions 51 c and 51 d are formed. A guide portion may be formed.

これら狭間隙A〜Eの外周上方に設けるガイド部は、すべての狭間隙A〜Eの外周上方に設けてもよく、またどれか1つの狭間隙の外周上方に設けてもよい。もちろん任意の狭間隙を選択して複数の箇所に設けてもよい。   The guide portion provided above the outer periphery of these narrow gaps A to E may be provided above the outer periphery of all the narrow gaps A to E, or may be provided above the outer periphery of any one narrow gap. Of course, any narrow gap may be selected and provided at a plurality of locations.

図1に示した実施の形態、すなわち狭間隙Bの外周上方に溝41、42を形成した例と、そのような溝を有していない単なるラビリンスシールのみを採用した従来技術(すなわち、図1に示した構造において、ガイド部を形成する凹条部41a、41bを形成せず、一側端面21kの表面が平坦なもの)に対して、各々潤滑油の漏出実験(ベンチテスト)をした結果、表1の結果が得られた。漏出実験は、従来技術、実施の形態とも回転数を6000rpmに設定して車軸2を回転させた。   The embodiment shown in FIG. 1, that is, an example in which the grooves 41 and 42 are formed above the outer periphery of the narrow gap B, and a conventional technique that employs only a labyrinth seal that does not have such a groove (that is, FIG. 1). In the structure shown in FIG. 6, the result of the lubricant leakage test (bench test) with respect to each of the concave end portions 41a and 41b that form the guide portion and the flat surface of the one side end surface 21k) The results of Table 1 were obtained. In the leakage experiment, the axle 2 was rotated with the rotational speed set to 6000 rpm in both the prior art and the embodiment.

Figure 2017133675
Figure 2017133675

この結果からわかるように、従来技術では油漏れが発生したが、本実施の形態では、油漏れが発生しなかった。より詳述すれば、従来技術では実験開始後30分で油漏れが発生したが、実施の形態では、実験開始後2時間経過しても油漏れが発生しなかった。   As can be seen from this result, oil leakage occurred in the prior art, but no oil leakage occurred in the present embodiment. More specifically, in the prior art, an oil leak occurred 30 minutes after the start of the experiment, but in the embodiment, no oil leak occurred even after 2 hours had elapsed after the start of the experiment.

本発明は、鉄道車両用歯車箱の非接触式シール構造に有用である。   The present invention is useful for a non-contact seal structure of a gear box for a railway vehicle.

1 非接触式シール装置
2 車軸
3 車輪
4 軸受け蓋
11 回転軸側スリーブ
11a 第1の周面部
11b スリンガ
11c 凹部
11d 第1の凸部
11e 第1水平凹部
11f 斜面部
11g 第2の凸部
11h 第2水平凹部
11i 第2の周面部11i
11j 凹部11
21 ケーシング側スリーブ
21a 第1の周面部
21b 第1の凹部
21c 第1の凸部
21d 段部
21e 第2の凹部
21f 第2の凸部
21g 凹部
21h 第3の凸部
21i 第2の周面部
21j 凹条部
21k 一側端面
41〜50 溝
51a、51b、51c、51d 凸条部
52 溝
A、B、C、D、E 狭間隙
P 軸心
Q 垂線
x 油滴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Non-contact-type sealing apparatus 2 Axle 3 Wheel 4 Bearing cover 11 Rotating shaft side sleeve 11a 1st surrounding surface part 11b Slinger 11c Concave part 11d 1st convex part 11e 1st horizontal recessed part 11f Slope part 11g 2nd convex part 11h 1st 2 Horizontal recessed part 11i 2nd surrounding surface part 11i
11j recess 11
21 casing side sleeve 21a first peripheral surface portion 21b first concave portion 21c first convex portion 21d stepped portion 21e second concave portion 21f second convex portion 21g concave portion 21h third convex portion 21i second peripheral surface portion 21j Concave part 21k One end face 41-50 Grooves 51a, 51b, 51c, 51d Convex part 52 Grooves A, B, C, D, E Narrow gap P Axial center Q Perpendicular x Oil drop

Claims (3)

鉄道車両の車軸における車輪と歯車との間の外周に設けられ、前記車軸と一体となって回転する回転壁と、前記歯車を収容する歯車箱を構成するケーシング側の固定壁とでラビリンスシールが構成された、鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置において、
上下方向に対面する回転壁と固定壁とによって環状に形成された狭間隙よりも外周側の固定壁表面に、凹条部または凸条部によって形成され、かつ前記車軸の軸方向から見て、前記狭間隙の少なくとも上方を覆うガイド部が形成されていることを特徴とする、鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置。
A labyrinth seal is provided between a rotating wall provided on an outer periphery between a wheel and a gear on an axle of a railway vehicle and rotating integrally with the axle, and a casing-side fixed wall constituting a gear box that houses the gear. In the configured non-contact type sealing device for a railway vehicle gear box,
On the surface of the fixed wall on the outer peripheral side of the narrow gap formed in an annular shape by the rotating wall and the fixed wall facing in the vertical direction, it is formed by a concave or convex portion, and seen from the axial direction of the axle, A non-contact type sealing device for a gear box for a railway vehicle, characterized in that a guide portion that covers at least the upper part of the narrow gap is formed.
前記ガイド部は、環状であることを特徴とする、請求項1に記載の鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置。 The non-contact type sealing device for a railway vehicle gear box according to claim 1, wherein the guide portion is annular. 前記ガイド部は、前記車軸の軸方向から見て、同心円上に複数形成されていることを特徴とする、請求項1または2のいずれか一項に記載の鉄道車両用歯車箱の非接触式シール装置。 The non-contact type railway gearbox according to any one of claims 1 and 2, wherein a plurality of the guide portions are formed on a concentric circle when viewed from an axial direction of the axle. Sealing device.
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