WO2017221624A1 - 転がり軸受装置 - Google Patents

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WO2017221624A1
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lips
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上野　正典
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Ntn株式会社
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
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Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing device including a seal member.
  • Some rolling bearing devices are used, for example, for supporting axles of railway vehicles as disclosed in Patent Document 1, and this type of bearing device is illustrated in FIG.
  • This bearing device includes a bearing 100 and a seal device 150.
  • the bearing 100 is a kind of double-row tapered roller bearing of a rolling bearing, and includes an outer ring 110 having a raceway surface on the inner periphery, an inner ring 120 having a raceway surface on the outer periphery, and a tapered roller 130 as a rolling element. .
  • the tapered rollers 130 are arranged in double rows between the raceway surface of the outer ring 110 and the raceway surface of the inner ring 120.
  • the seal device 150 includes a seal case 152 fitted and fixed to both axial ends of the inner peripheral surface of the outer ring 110, a seal member 154 fixed to the inner periphery of each seal case 152, and both axial sides of the inner ring 120.
  • An oil drain 161 and a rear lid 162 are provided.
  • the seal member 154 constitutes a contact seal between the oil drain 161 and the rear lid 162. With this configuration, the sealing device 150 seals the space (bearing internal space) between the outer ring 110 and the inner ring 120 at both axial ends.
  • the seal member 154 includes a main lip 157a, a dust lip 157b, and a metal core 156 provided with these lips 157a and 157b.
  • Each lip 157a, 157b comes into contact with the rear lid 162 at two locations separated in the axial direction. This prevents leakage of a lubricant such as grease from the bearing inner space and intrusion of dust or water into the inner space.
  • the shape, rigidity, etc. of the seal lips such as the main lip 157a and the dust lip 157b are set so as to exhibit an appropriate tightening force in accordance with the application and use conditions.
  • the pressure in the bearing internal space (bearing internal pressure) sealed by the seal member 154 increases due to the temperature rise of the bearing.
  • the suction action of the main lip 157a due to the rotation of the oil drain 161 or the rear lid 162 causes the pressure in the space S between the main lip 157a and the dust lip 157b to be reduced to a negative pressure state.
  • Patent Document 2 As an invention for avoiding an increase in the tightening force of the seal lip accompanying an increase in bearing internal pressure, for example, there is one disclosed in Patent Document 2.
  • the invention is provided with an internal pressure adjusting mechanism (vent) for discharging the internal air to the outside of the bearing device when the internal pressure of the bearing device is increased, and an internal air flow mechanism for flowing the internal air from the bearing installation space to the seal installation space.
  • the present invention relates to a sealing device for a bearing device. Notch that partially enlarges the diameter of the inner periphery of the partition plate as an internal air flow mechanism so that the grease film can be opened by the pressure difference even if the internal air flow mechanism is blocked by the grease film Alternatively, a through hole is formed.
  • an object of the present invention is to prevent torcross, temperature rise, abnormal wear of the seal lip, and the like accompanying an increase in the sealing force of the seal lip.
  • the rolling bearing device which was created to solve the above problems, includes an outer ring having a raceway surface on the inner periphery, an inner ring having a raceway surface on the outer periphery, and a raceway surface of the outer ring and a raceway surface of the inner ring.
  • a rolling member disposed; a seal member that seals a bearing internal space between the outer ring and the inner ring; and a support member that supports a proximal end side of the seal member, the seal member being disposed to face the support member.
  • a roll having a cored bar and a lip part covering at least a tip part of the cored bar, a pair of lips provided on the lip part, and a space between the lips isolated from other places is formed between the pair of lips
  • the seal member is provided with an opening that opens in a space between the lips, and the opening is formed in a first ventilation path that penetrates the seal member, and a second ventilation formed in a region where the core metal and the support member are opposed to each other. Communicated to the atmosphere through the road.
  • the space between the lips communicates with the atmospheric space via the first air passage and the second air passage. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the space between the lips becomes an atmospheric pressure and a negative pressure is generated in the space between the lips. Therefore, it is possible to prevent the pair of lips from adsorbing to the sliding contact member due to the negative pressure generated in the space between the lips, and it is possible to suppress an increase in the tightening force of the pair of lips.
  • the first air passage may be formed between the metal core and the lip portion.
  • the first air passage can be easily formed.
  • the first air passage may be formed by a recess formed in the cored bar.
  • the second air passage may be formed by a recess formed in the metal core, and the second air passage may be formed by a recess formed in the support member.
  • the space between the lips may be isolated from other places by a sliding contact member that is in sliding contact with the pair of lips, and the sliding contact member may be provided with a third air passage that communicates the bearing internal space and the atmospheric space. Good.
  • the bearing device described above is preferably used for a railway vehicle axle.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion C in FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a rolling bearing device according to an embodiment of the present invention.
  • This bearing device is used for supporting an axle of a railway vehicle, and includes a bearing 1 and a seal device 50.
  • the bearing 1 is a double-row tapered roller bearing that is a kind of rolling bearing, and includes an outer ring 10, two inner rings 20, a plurality of tapered rollers 30 as rolling elements, and a cage 40.
  • the outer ring 10 has a conical raceway surface 12 arranged in a double row on the inner periphery
  • the inner ring 20 has a conical raceway surface 22 on the outer periphery.
  • the two inner rings 20 are arranged so that the end portions on the small diameter side thereof are opposed to each other with the spacer 23 therebetween, whereby a double-row raceway surface 22 is formed.
  • the two inner rings 20 may be arranged by directly butting their small diameter side ends.
  • Tapered rollers 30 arranged in double rows are interposed between the raceway surface 12 of the outer ring 10 and the raceway surface 22 of the inner ring 20.
  • the cage 40 holds the tapered rollers 30 in each row at equal intervals in the circumferential direction.
  • a space formed between the outer ring 10 and the inner ring 20 (bearing internal space Sa) is filled with a lubricant such as grease, and the sealing device 50 seals this space at both axial ends.
  • the outer ring 10 is fixed to the axle box by fitting the outer circumferential surface to the inner circumferential surface of a rail car axle box (not shown) and fixing the axial end face in the axial direction.
  • An oil drain 61 and a rear lid 62 as sliding contact members are disposed on the bearing outer sides of the two inner rings 20, respectively.
  • a lid member 64 is fixed to the shaft end of the axle 2 with a bolt 66, and between this lid member 64 and the shoulder portion of the axle 2, an oil drain 61, an inner ring 20, and a rear lid 62 fitted to the outer periphery of the axle 2. Is pinched and fixed.
  • the left side sealing device 50 in FIG. 1 has the same configuration except that an oil drain 61 is used instead of the rear lid 62.
  • the sealing device 50 includes a sealing case 52 having a stepped cylindrical shape, a sealing member 54, an L-shaped partition plate 55, and a rear lid 62. .
  • the seal case 52 functions as a support member that supports the proximal end side of the seal member 54.
  • One end of the seal case 52 in the axial direction (end on the bearing inner side) is press-fitted and fixed to the inner periphery of the opening at both ends in the axial direction of the outer ring 10.
  • the other end of the seal case 52 in the axial direction is inserted into a recess 62a formed on the end surface of the rear lid 62, thereby forming a non-contact seal.
  • the seal member 54 forms a contact seal with the rear lid 62. With this configuration, the sealing device 50 seals the bearing internal space Sa with a contact seal.
  • the seal case 52 includes a cylindrical large-diameter portion 52a, a cylindrical small-diameter portion 52b, and a flat-plate-shaped connecting portion 52c that is connected to these and extends in the radial direction.
  • the partition plate 55 is press-fitted and fixed to the inner peripheral side of the large-diameter portion 52a of the seal case 52, and is fixed to a flat plate-like fixing portion 55a whose one end in the axial direction is opposed to the connection portion 52c of the seal case 52 via a gap. It has a flat partition portion 55b provided at the other axial end of the portion 55a and extending toward the inner diameter side.
  • the inner diameter end of the partition portion 55 b of the partition plate 55 is adjacent to the outer peripheral surface of the rear lid 62 to form a non-contact seal.
  • the partition plate 55 prevents a lubricant such as grease filled in the bearing internal space Sa of the bearing 1 from directly pressing against the seal member 54.
  • a seal member 54 is press-fitted and fixed to the inner periphery of the partition plate 55.
  • the seal member 54 is a so-called oil seal, and includes a metal core 56, a lip portion 57 made of an elastic material fixed to the metal core 56, and a garter spring 58.
  • the cored bar 56, the lip part 57, and the garter spring 58 are all formed in an annular shape.
  • the core metal 56 is press-fitted and fixed to the inner periphery of the fixing portion 55 a of the partition plate 55, and one end in the axial direction contacts the partition portion 55 b of the partition plate 55.
  • 56a a flat plate-like radial portion 56b that is provided at the other axial end of the contact portion 56a, extends to the inner diameter side and contacts the connection portion 52c of the seal case 52, and an inner diameter end portion of the radial direction portion 56b
  • a conical inclined portion 56c that is inclined so as to be displaced toward the inner diameter side from the bearing inner side.
  • a partial region of the radial portion 56 b of the cored bar 56 is disposed to face a partial region of the connection portion 52 c of the seal case 52.
  • the lip portion 57 covers at least the tip portion on the inner diameter side of the cored bar 56.
  • the lip portion 57 is provided with a pair of lips (main lip 57a and dust lip 57b) in contact with the rear lid 62.
  • the lip portion 57 is fixed to the cored bar 56, a covering part 57c covering the bearing inner side of the cored bar 56, a base part 57d fixed to the cored bar 56 and connected to the covering part 57c, and a base part A main lip 57a extending from 57d toward the bearing inner side, and a dust lip 57b extending from the base 57d toward the bearing outer side.
  • the lip portion 57 is formed of a rubber material such as nitrile rubber, acrylic rubber, or fluorine rubber.
  • the lip portion 57 is fixed to the metal core 56 by means such as vulcanization adhesion.
  • the lip portion 57 can also be formed of resin.
  • Both the lips 57a and 57b are in contact with the outer peripheral surface (sliding surface) of the rear lid 62 with a tightening margin.
  • the garter spring 58 is attached to the outer periphery of the main lip 57a. Due to the cooperation between the elastic force of the garter spring 58 in the diameter reducing direction and the tightening allowance, a predetermined amount of tension is applied to the tip of the main lip 57a.
  • a first space S1 space between lips isolated from other places is formed between the lips 57a and 57b. More specifically, the first space S ⁇ b> 1 is formed by both lips 57 a and 57 b and the base portion 57 d and the outer peripheral surface of the rear lid 62. Further, the second space S2 isolated from other places by the large-diameter portion 52a and the connecting portion 52c of the seal case 52, the fixing portion 55a of the partition plate 55, the abutting portion 56a and the radial portion 56b of the cored bar 56. Is formed. Further, the rear lid 62, the seal member 54, and the small diameter portion 52 b of the seal case 52 form a third space S 3 that is partitioned with respect to other places. The third space S3 is connected to the atmospheric space via a gap between the tip end portion of the seal case 52 and the concave portion 62a of the rear lid 62.
  • the seal member 54 is provided with an opening 54a that opens into the first space S1.
  • the opening 54a is formed through a first air passage R1 that penetrates the seal member 54, a second air passage R2 formed in a facing region between the cored bar 56 and the seal case 52, and a third space S3. It communicates with the air space.
  • the first air passage R1 communicates the first space S1 and the second space S2, and the second air passage R2 communicates the second space S2 and the third space S3.
  • the second ventilation path R ⁇ b> 2 is provided between the connection part 52 c of the seal case 52 and the radial direction part 56 b of the cored bar 56.
  • the first air passage R1 may be provided at one place in the circumferential direction or a plurality of places may be provided in the circumferential direction. The same applies to the second air passage R2. Further, the first ventilation path R1 and the second ventilation path R2 may be the same number or different numbers. The first ventilation path R1 and the second ventilation path R2 may be at the same position in the circumferential direction or at different positions in the circumferential direction.
  • the first air passage R1 includes a first part R1a formed by a through hole 57f formed in the base part 57d, a concave part 57e formed in the covering part 57c of the lip part 57, and a radial part 56b of the cored bar 56. And a second portion R1b provided between the flat portion of the inclined portion 56c and a third portion R1c formed by a radial through hole 56d formed in the contact portion 56a of the cored bar 56.
  • the second part R1b may be formed by a through hole 57g provided inside the covering part 57c. Further, as shown in FIG. 5, the second portion R1b is formed between the first concave portion 56e provided on the bearing inner side in the radial portion 56b of the cored bar 56 and the inclined portion 56c and the flat portion of the covering portion 57c. May be provided. Moreover, although illustration is abbreviate
  • the second air passage R ⁇ b> 2 is formed on the bearing inner side in the second recessed portion 56 f formed on the bearing outer side in the radial portion 56 b of the core metal 56 and the connection portion 52 c of the seal case 52. And the third recess 52d.
  • the second air passage R2 may be provided between the second recess 56f of the cored bar 56 and the flat part of the connecting part 52c of the seal case 52, or flat in the radial direction part 56b of the cored bar 56.
  • the third recess 52d of the seal case 52 may be provided.
  • the rolling bearing device is provided with a third air passage R ⁇ b> 3 that connects the bearing internal space Sa and the atmospheric space.
  • the third air passage R3 may be provided at one place in the circumferential direction or a plurality of places may be provided in the circumferential direction.
  • the third air passage R3 is formed by an axial through hole 61a formed in the oil drain 61.
  • the through hole 61a is a stepped hole having a small diameter part 61a1 and a large diameter part 61a2.
  • One end of the through hole 61a (the end on the small diameter portion 61a1 side) is open in a gap between the end surface 61b of the oil drain 61 and the end surface 20a of the inner ring 20. This gap is connected to the bearing internal space Sa.
  • the other end of the through hole 61a (the end on the large diameter portion 61a2 side) opens into a fourth space S4 between the inner peripheral surface 61c of the oil drainer 61 and the outer peripheral surface 64a of the lid member 64.
  • the fourth space S4 is connected to the atmospheric space.
  • the large-diameter portion 61a2 is provided with a differential pressure valve (vent 67) that is normally closed and opened when a differential pressure is generated.
  • the vent 67 is made of an elastic material such as rubber, and includes a cylindrical portion 67a that is fitted and fixed to the inner periphery of the large-diameter portion 61a2, and a valve portion 67b that protrudes from the cylindrical portion 67a toward the fourth space S4.
  • a notch (not shown) is formed at the top of the valve portion 67b. If a certain pressure difference or more is generated between the bearing inner space Sa and the fourth space S4, the notch is opened due to elastic deformation of the valve portion 67b, and the bearing inner space Sa and the fourth space S4 are communicated with each other. In a state where there is no pressure or a small pressure, the notch is closed by the elastic return of the valve portion 67b, and the bearing internal space Sa and the fourth space S4 are isolated.
  • the vent 67 is opened to open the bearing internal space Sa to the atmospheric space. Therefore, the bearing internal space Sa can be maintained at the same level as the atmospheric pressure regardless of the operation state of the bearing. Further, when the differential pressure between the bearing internal space Sa and the fourth space S4 is small, the vent 67 is closed, so that leakage of lubricant from the bearing internal space Sa, dust or water to the bearing internal space Sa, etc. Can be prevented.
  • the first space S1 communicates with the atmospheric space via the first ventilation path R1, the second space S2, the second ventilation path R2, and the third space S3. Accordingly, it is possible to avoid a situation in which the first space S1 becomes atmospheric pressure and a negative pressure is generated in the first space S1. Therefore, the main lip 57a and the dust lip 57b can be prevented from adsorbing to the rear lid 62 (oil drainer 61) due to the negative pressure generated in the first space S1, and the urging force of the main lip 57a and the dust lip 57b is reduced. An increase can be suppressed. Therefore, according to the rolling bearing device of the present embodiment, it is possible to avoid problems such as an increase in torque loss, heat generation, and abnormal wear of the lip due to an increase in the tightening force of the main lip 57a and the dust lip 57b.
  • the small diameter portion 52b can prevent intrusion of dust, water, and the like from the outside into the third space S3. Since the first ventilation path R1, the second space S2, and the second ventilation path R2 are curved paths in the second space S2, intrusion of dust, water, or the like from the third space S3 into the first space S1. Can be prevented. Therefore, it is possible to prevent intrusion of dust, water, and the like from the outside to the first space S1.
  • the first part R1a on the first space S1 side of the first air passage R1 extends straight along the radial direction and has a circular cross section. Therefore, the opening 54a with respect to the first space S1 of the first air passage R1 is circular when viewed along the radial direction, and the diameter of this circle is d.
  • the diameter d is preferably larger, specifically 1.5 mm or more, more preferably 2.0 mm or more. Preferably, 2.5 mm or more is most preferable.
  • the diameter of the opening 54a with respect to the first space of the first air passage R1 is 5 0.5 mm or less is preferable, 5.0 mm or less is more preferable, and 4.5 mm or less is most preferable.
  • the oil vent 61 is provided with a fourth ventilation path R4 that communicates the first space S1 and the atmospheric space.
  • a fourth air passage R4 is formed by a straight through hole 61d formed in the oil drain 61 in the radial direction.
  • the outer diameter end of the through hole 61d opens into the first space S1, and the inner diameter end of the through hole 61d opens into the fourth space S4. Since the fourth space S4 is connected to the atmospheric space, the first space S1 becomes atmospheric pressure via the fourth ventilation path R4. Thereby, the situation where a negative pressure arises in 1st space S1 can be avoided.
  • a fourth ventilation path R ⁇ b> 4 is provided by a through hole 62 b formed in the rear lid 62.
  • the through-hole 62b has a small diameter direction part 62b1, a small diameter direction part 62b2, and a large diameter direction part 62b3.
  • One end of the through hole 62b (the end on the small diameter direction portion 62b1 side) is open to the first space S1, and the other end of the through hole 62b (the end on the large diameter axial direction portion 62b3 side) is the atmospheric space. Is open.
  • a vent 67 is disposed in the large-diameter axial direction portion 62b3. By setting the vent 67 to operate when the pressure in the first space S1 drops below atmospheric pressure, the first space S1 becomes almost atmospheric pressure. Thereby, the situation where a negative pressure arises in 1st space S1 can be avoided.
  • the oil vent 61 is provided with a fifth air passage R5 that communicates the first space S1 and the bearing internal space Sa.
  • a fifth ventilation path R5 is formed by a through hole 61e formed in the oil drain 61.
  • the through hole 61e is composed of a radial portion 61e1 and an axial portion 61e2.
  • One end of the through hole 61e (end on the radial direction part 61e1 side) is open to the first space S1, and the other end of the through hole 61e (end on the axial direction part 61e2 side) is the end face of the oil drainer 61.
  • An opening is formed in a gap between 61 b and the end surface 20 a of the inner ring 20. This gap is connected to the bearing internal space Sa.
  • the fifth ventilation path R5 of the sealing device 50 shown on the right side is formed by a through hole 62c formed in the rear lid 62.
  • the first space S1 Since the fifth air passage R5 shown in FIG. 7 communicates the first space S1 and the bearing internal space Sa, the first space S1 has the same pressure as the bearing internal space Sa. Since the bearing internal space Sa is maintained at the same level as the atmospheric pressure by the third air passage R3 in which the vent 67 is disposed, a situation in which a negative pressure is generated in the first space S1 can be avoided.
  • the positions of the opening portion with respect to the first space S1 on the oil drain 61 and the rear lid 62 are the oil drainer 61, the rear lid 62 and the seal member 54 in use of the bearing.
  • the opening is positioned so as not to overlap the main lip 57a and the dust lip 57b. This is because the main lip 57a and the dust lip 57b are prevented from inducing wear and the like of the main lip 57a and the dust lip 57b by contacting the edges of the openings of the fourth ventilation path R4 and the fifth ventilation path R5. .
  • each of the fourth ventilation path R4 and the fifth ventilation path R5 may be provided at one place in the circumferential direction, or may be provided at a plurality of places in the circumferential direction.
  • the sliding contact member that is in sliding contact with the main lip 57a and the dust lip 57b may not be the oil drain 61 or the rear lid 62, and may be the inner ring 20, for example.

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Abstract

転がり軸受装置は、軸受内部空間Ｓａをシールするシール部材５４と、シール部材５４の基端側を支持するシールケース５２とを具備する。シール部材５４が、シールケース５２と対向して配置された芯金５６と、芯金５６の先端部を被覆するリップ部５７とを有する。リップ部５７に一対のリップ５７ａ，５７ｂが設けられ、一対のリップ５７ａ，５７ｂ間に他所から隔絶された第一空間Ｓ１が形成される。シール部材５４に第一空間Ｓ１に開口する開口部を設け、該開口部を、シール部材５４を貫通する第一通気路Ｒ１と、芯金５６とシールケース５２との対向領域に形成された第二通気路Ｒ２とを介して大気空間に連通させた。

Description

転がり軸受装置
　本発明は、シール部材を備える転がり軸受装置に関する。
　転がり軸受装置には、例えば特許文献１に示されるような鉄道車両の車軸支持に使用されるものがあり、この種の軸受装置を図８に例示する。
　この軸受装置は、軸受１００と、シール装置１５０とを具備する。軸受１００は、転がり軸受の１種の複列の円すいころ軸受であり、内周に軌道面を有する外輪１１０と、外周に軌道面を有する内輪１２０と、転動体としての円すいころ１３０とを備える。円すいころ１３０は、外輪１１０の軌道面と内輪１２０の軌道面との間に複列に配置されている。
　シール装置１５０は、外輪１１０の内周面の軸方向両端部に嵌合固定されたシールケース１５２と、各シールケース１５２の内周に固定されたシール部材１５４と、内輪１２０の軸方向両側に配された油切り１６１，後ろ蓋１６２を有する。このシール部材１５４は、油切り１６１，後ろ蓋１６２との間で接触シールを構成する。この構成により、シール装置１５０は、外輪１１０と内輪１２０との間の空間（軸受内部空間）を軸方向両端においてシールする。
　詳述すれば、図９に示すように、シール部材１５４は、メインリップ１５７ａとダストリップ１５７ｂと、これらのリップ１５７ａ，１５７ｂが設けられた芯金１５６とを具備する。各リップ１５７ａ，１５７ｂが軸方向に離隔した２箇所で後ろ蓋１６２と接触する。これにより、軸受内部空間からのグリース等の潤滑剤の漏洩や、内部空間への塵埃や水等の浸入を防止する。
　メインリップ１５７ａ，ダストリップ１５７ｂ等のシールリップは、その用途、使用条件に合わせて、適正な緊迫力を発揮するようにその形状、剛性等が設定される。しかしながら、車軸の回転中には、軸受の昇温により、シール部材１５４で密閉された軸受内部空間の圧力（軸受内圧）が増大する。また、油切り１６１や後ろ蓋１６２の回転によるメインリップ１５７ａの吸い込み作用でメインリップ１５７ａとダストリップ１５７ｂ間の空間Ｓの圧力が低下して負圧の状態となる。軸受内圧が大きくなる、若しくは、リップ間空間Ｓが負圧となると、メインリップ１５７ａが摺動面に押し付けられて緊迫力が増大することにより、トルクが増すと共に、発熱が助長される。加えて、シールリップが、その変形により、摺動面と適正な接触状態を維持できなくなり、シールリップの先端の摩耗が促進され密封性能が低下する虞がある。
　軸受内圧の上昇に伴うシールリップの緊迫力の増加を回避するための発明としては、例えば、特許文献２に開示されたものがある。当該発明は、軸受装置の内圧上昇時、内気を軸受装置の外部へ排出させる内圧調整機構（ベント）と、軸受配設空間からシール配設空間へ内気を流動させる内気流動機構とが設けられた軸受装置用密封装置に関するものである。内気流動機構がグリース膜によって塞がれても、圧力差によってグリース膜を開孔させることが可能なように、内気流動機構として、仕切り板の内周部の径を部分的に拡大させる切欠き若しくは貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。
特開２００７－２５５５９９号公報 特許第４８１１１９４号公報
　しかしながら、特許文献２の構成では、内圧調整機構（ベント）を付加する必要があるため、高コスト化する。また、シールリップの緊迫力は、軸受内圧の変動以外の要因によっても変化する。例えば、メインリップ１５７ａ、ダストリップ１５７ｂ、後ろ蓋１６２（油切り１６１）で囲まれた空間（リップ間空間Ｓ）は、車軸回転中に昇温するため、リップ間空間Ｓの圧力が増大する。リップ間空間Ｓ内の圧力が限度を超えると、ダストリップ１５７ｂの先端が後ろ蓋１６２（油切り１６１）から離反し、リップ間空間Ｓ内の空気が大気に放出され、その後のダストリップ１５７ｂの弾性変形でリップ間空間Ｓが元の密閉状態に戻る。この状態で車軸の回転を停止すると、温度の低下に伴ってリップ間空間Ｓの圧力が低下し、リップ間空間Ｓが負圧の状態となって、メインリップ１５７ａやダストリップ１５７ｂが後ろ蓋１６２（油切り１６１）の表面に吸着し、シールリップの緊迫力が増大する。また、後ろ蓋１６２（油切り１６１）の回転によるメインリップ１５７ａの吸い込み作用によってリップ間空間Ｓの圧力が低下し、リップ間空間Ｓが負圧の状態となって、シールリップの緊迫力が増大する。この状態から車軸を再度回転させれば、各リップ１５７ａ，１５７ｂの摩耗が進行することになる。特許文献２の構成では、このようなシールリップの吸着による緊迫力の増大には対処できない。
　本発明は、上記事情に鑑み、シールリップの緊迫力の増大に伴うトルクロス、温度上昇、シールリップの異常摩耗等を防止することを目的とする。
　前記課題を解決するために創案された本発明に係る転がり軸受装置は、内周に軌道面を有する外輪と、外周に軌道面を有する内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面の間に配置された転動体と、外輪と内輪の間の軸受内部空間をシールするシール部材と、シール部材の基端側を支持する支持部材とを具備し、シール部材が、支持部材と対向して配置された芯金と、芯金の少なくとも先端部を被覆するリップ部とを有し、リップ部に一対のリップが設けられ、一対のリップ間に他所から隔絶されたリップ間空間が形成された転がり軸受装置において、シール部材にリップ間空間に開口する開口部を設け、該開口部を、シール部材を貫通する第一通気路と、芯金と支持部材との対向領域に形成された第二通気路とを介して大気空間に連通させたことを特徴とする。
　かかる構成によれば、リップ間空間が、第一通気路、第二通気路を介して、大気空間に連通する。従って、リップ間空間が大気圧となり、リップ間空間に負圧が生じる事態を回避できる。そのため、リップ間空間に生じた負圧に起因して一対のリップが摺接部材に吸着することを防止でき、一対のリップの緊迫力が増大することを抑制することができる。
　上記構成において、前記第一通気路が芯金とリップ部の間に形成されていてもよい。
　この構成によれば、容易に第一通気路を形成することができる。この構成において、芯金に形成した凹部で前記第一通気路を形成してもよい。
　上記構成において、芯金に形成した凹部で前記第二通気路を形成してもよく、また、支持部材に形成した凹部で前記第二通気路を形成してもよい。
　上記構成において、前記リップ間空間を、前記一対のリップと摺接する摺接部材で他所から隔絶し、かつ摺接部材に、前記軸受内部空間と大気空間を連通する第三通気路を設けてもよい。
　この構成によれば、軸受の運転による昇温によって、軸受内部空間の圧力が増大することを防止できる。これにより、軸受内部側のリップが摺動面に押し付けられることが抑制でき、軸受内部側のリップの緊迫力の増大を抑制できる。この構成において、更に、前記第三通気路に、通常時は閉鎖し、差圧発生時に開放する差圧弁を設ければ、差圧弁が通常時は閉鎖しているので、軸受内部への塵埃や水等の浸入を抑制できる。
　以上に述べた軸受装置は、鉄道車両車軸に使用するのが好適である。
　本発明によれば、シールリップの緊迫力の増大に伴うトルクロスの増大、発熱、シールリップの異常摩耗等の問題を回避することができる。
本発明の実施形態に係る転がり軸受装置の軸方向断面図である。 図１のＢ部分の拡大図である。 図２のＣ部分の拡大図である。 本発明の変形例に係る転がり軸受装置の要部拡大軸方向断面図である。 本発明の変形例に係る転がり軸受装置の要部拡大軸方向断面図である。 本発明の参考例に係る転がり軸受装置の軸方向断面図である。 本発明の参考例に係る転がり軸受装置の軸方向断面図である。 従来の転がり軸受装置の軸方向断面図である。 図８のＡ部分の拡大図である。
　以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
　図１に、本発明の実施形態に係る転がり軸受装置を示す。この軸受装置は、鉄道車両の車軸支持用として使用されるものであり、軸受１と、シール装置５０とを具備する。軸受１は、転がり軸受の１種である複列の円すいころ軸受であり、外輪１０と、二つの内輪２０と、転動体としての複数の円すいころ３０と、保持器４０とを備える。
　外輪１０は、内周に複列に配置された円すい状の軌道面１２を有し、内輪２０は、外周に円すい状の軌道面２２を有する。二つの内輪２０は、それらの小径側端部が間座２３を介して対向するように配置しており、これにより、複列の軌道面２２が形成される。なお、二つの内輪２０は、それらの小径側端部を直接突き合わせて配置してもよい。外輪１０の軌道面１２と内輪２０の軌道面２２との間には、複列に配置した円すいころ３０を介在させる。保持器４０は、各列の円すいころ３０を円周方向等間隔に保持する。外輪１０と内輪２０との間に形成される空間（軸受内部空間Ｓａ）にはグリース等の潤滑剤が封入され、この空間を軸方向両端部においてシール装置５０がシールしている。
　外輪１０は、外周面を鉄道車両の軸箱（図示省略）の内周面に嵌合し軸方向端面を軸方向に固定することで当該軸箱に固定される。二つの内輪２０の軸受外部側には、それぞれ摺接部材としての油切り６１，後ろ蓋６２が配される。車軸２の軸端には蓋部材６４がボルト６６で固定され、この蓋部材６４と車軸２の肩部との間で、車軸２の外周に嵌合した油切り６１、内輪２０及び後ろ蓋６２が挟持固定される。
　次に、図１の右側のシール装置５０の構成について説明する。なお、図１の左側のシール装置５０については、後ろ蓋６２の代わりに油切り６１を採用している点以外は、同様の構成である。
　図２に拡大して示すように、シール装置５０は、段付き円筒状を成したシールケース５２と、シール部材５４と、断面Ｌ字型の仕切り板５５と、後ろ蓋６２とで構成される。シールケース５２は、シール部材５４の基端側を支持する支持部材として機能する。シールケース５２は、その軸方向一端部（軸受内部側の端部）が、外輪１０の軸方向両端の開口部内周に圧入固定される。シールケース５２は、その軸方向他端部（軸受外部側の端部）は、後ろ蓋６２の端面に形成された凹部６２ａに挿入され、これにより非接触シールを構成している。また、シール部材５４は、後ろ蓋６２との間で接触シールを構成する。この構成により、シール装置５０は、軸受内部空間Ｓａを接触シールでシールする。
　シールケース５２は、円筒状の大径部５２ａと、円筒状の小径部５２ｂと、これらと接続して径方向に延びる平板状の接続部５２ｃを有する。仕切り板５５は、シールケース５２の大径部５２ａの内周側に圧入固定され、軸方向一端部がシールケース５２の接続部５２ｃに隙間を介して対向する平板状の固定部５５ａと、固定部５５ａの軸方向他端部に設けられ、内径側に延びる平板状の仕切り部５５ｂとを有する。
　仕切り板５５の仕切り部５５ｂの内径端は、後ろ蓋６２の外周面に近接して非接触シールを構成する。この仕切り板５５は、軸受１の軸受内部空間Ｓａに充填されたグリース等の潤滑剤が直接シール部材５４に押し寄せる事態を防止する。
　仕切り板５５の内周にシール部材５４が圧入固定される。シール部材５４は所謂オイルシールであり、芯金５６と、芯金５６に固定された弾性材料からなるリップ部５７と、ガータスプリング５８とを具備する。芯金５６、リップ部５７、およびガータスプリング５８は何れも環状に形成されている。
　図３に拡大して示すように、芯金５６は、仕切り板５５の固定部５５ａの内周に圧入固定され、軸方向一端部が仕切り板５５の仕切り部５５ｂに当接する円筒状の当接部５６ａと、当接部５６ａの軸方向他端部に設けられ、内径側に延びると共にシールケース５２の接続部５２ｃに当接する平板状の径方向部５６ｂと、径方向部５６ｂの内径端部から軸受内部側ほど内径側に変位するように傾斜した円すい状の傾斜部５６ｃとを一体に有する。芯金５６の径方向部５６ｂの一部領域が、シールケース５２の接続部５２ｃの一部領域と対向して配置されている。
　リップ部５７は、少なくとも芯金５６の内径側の先端部を被覆する。また、リップ部５７には、後ろ蓋６２と接触させた一対のリップ（メインリップ５７ａ、ダストリップ５７ｂ）が設けられている。詳述すれば、リップ部５７は、芯金５６に固定され、芯金５６の軸受内部側を被覆する被覆部５７ｃと、芯金５６に固定され、被覆部５７ｃに接続する基部５７ｄと、基部５７ｄから軸受内部側に向けて延びるメインリップ５７ａと、基部５７ｄから軸受外部側に向けて延びるダストリップ５７ｂとを有する。
　リップ部５７は、例えばニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等のゴム材料で形成される。このリップ部５７は、例えば加硫接着等の手段で芯金５６に固定されている。リップ部５７は、樹脂で形成することもできる。
　両リップ５７ａ，５７ｂは、何れも後ろ蓋６２の外周面（摺動面）に対して締め代を持って接触している。ガータスプリング５８は、メインリップ５７ａの外周に装着されている。ガータスプリング５８の縮径方向の弾性力と締め代との協働で、メインリップ５７ａの先端部に所定の大きさの緊迫力が与えられる。
　両リップ５７ａ，５７ｂの間に他所から隔絶された第一空間Ｓ１（リップ間空間）が形成される。詳述すれば、第一空間Ｓ１は、両リップ５７ａ，５７ｂ及び基部５７ｄと、後ろ蓋６２の外周面とで形成される。また、シールケース５２の大径部５２ａと接続部５２ｃと、仕切り板５５の固定部５５ａと、芯金５６の当接部５６ａと径方向部５６ｂとで、他所から隔絶された第二空間Ｓ２が形成される。また、後ろ蓋６２とシール部材５４とシールケース５２の小径部５２ｂとで、他所に対して区画された第三空間Ｓ３が形成される。第三空間Ｓ３は、シールケース５２の先端部と、後ろ蓋６２の凹部６２ａとの隙間を介して、大気空間に繋がっている。
　シール部材５４には、第一空間Ｓ１に開口する開口部５４ａが設けられている。この開口部５４ａは、シール部材５４を貫通する第一通気路Ｒ１と、芯金５６とシールケース５２との対向領域に形成された第二通気路Ｒ２と、第三空間Ｓ３とを介して、大気空間に連通する。第一通気路Ｒ１は、第一空間Ｓ１と第二空間Ｓ２を連通し、第二通気路Ｒ２は、第二空間Ｓ２と第三空間Ｓ３を連通する。また、第二通気路Ｒ２は、シールケース５２の接続部５２ｃと芯金５６の径方向部５６ｂとの間に設けられている。
　第一通気路Ｒ１は、周方向に１箇所設けられてもよいし、周方向に複数個所設けられてもよい。第二通気路Ｒ２も同様である。また、第一通気路Ｒ１と第二通気路Ｒ２は、同数でもよいし、異なる数でもよい。第一通気路Ｒ１と第二通気路Ｒ２は、周方向の同位置であってもよいし、周方向の異なる位置であってもよい。
　第一通気路Ｒ１は、基部５７ｄ内に形成された貫通孔５７ｆで形成された第一部Ｒ１ａと、リップ部５７の被覆部５７ｃに形成された凹部５７ｅと、芯金５６の径方向部５６ｂと傾斜部５６ｃにおける平坦部との間に設けられた第二部Ｒ１ｂと、芯金５６の当接部５６ａに形成された径方向の貫通孔５６ｄで形成された第三部Ｒ１ｃとを備える。
　第二部Ｒ１ｂは、図４に示すように、被覆部５７ｃの内部に設けられた貫通孔５７ｇで形成されてもよい。また、第二部Ｒ１ｂは、図５に示すように、芯金５６の径方向部５６ｂと傾斜部５６ｃにおける軸受内部側に設けられた第一凹部５６ｅと、被覆部５７ｃの平坦部との間に設けられてもよい。また、図示は省略するが、第二部Ｒ１ｂは、芯金５６の第一凹部５６ｅと、被覆部５７ｃの凹部５７ｅとの間に設けられてもよい。
　図３に示すように、第二通気路Ｒ２は、芯金５６の径方向部５６ｂにおける軸受外部側に形成された第二凹部５６ｆと、シールケース５２の接続部５２ｃにおける軸受内部側に形成された第三凹部５２ｄとの間に設けられている。
　勿論、第二通気路Ｒ２は、芯金５６の第二凹部５６ｆと、シールケース５２の接続部５２ｃにおける平坦部との間に設けられてもよいし、芯金５６の径方向部５６ｂにおける平坦部と、シールケース５２の第三凹部５２ｄとの間に設けられてもよい。
　図１の左側に示すように、転がり軸受装置には、軸受内部空間Ｓａと大気空間とを連通する第三通気路Ｒ３が設けられている。第三通気路Ｒ３は、周方向に１箇所設けられてもよいし、周方向に複数個所設けられてもよい。
　第三通気路Ｒ３は、油切り６１に形成された軸方向の貫通孔６１ａで形成されている。貫通孔６１ａは、小径部６１ａ１と大径部６１ａ２とを有する段付き孔である。貫通孔６１ａの一端（小径部６１ａ１側の端部）が、油切り６１の端面６１ｂと内輪２０の端面２０ａとの間の隙間に開口している。この隙間は、軸受内部空間Ｓａに繋がっている。貫通孔６１ａの他端（大径部６１ａ２側の端部）が、油切り６１の内周面６１ｃと蓋部材６４の外周面６４ａとの間の第四空間Ｓ４に開口している。第四空間Ｓ４は、大気空間に繋がっている。
　大径部６１ａ２には、通常時は閉鎖し、差圧発生時に開放する差圧弁（ベント６７）が配設されている。ベント６７はゴム等の弾性材料からなり、大径部６１ａ２の内周に嵌合固定した筒部６７ａと、筒部６７ａから第四空間Ｓ４側に突出した弁部６７ｂとを有する。弁部６７ｂの頂部に切れ込み（不図示）が形成されている。軸受内部空間Ｓａと第四空間Ｓ４との間に一定以上の差圧を生じると、弁部６７ｂの弾性変形により切れ込みが開いて軸受内部空間Ｓａと第四空間Ｓ４とを連通させる一方で、差圧がない若しくは小さい状態では、弁部６７ｂの弾性復帰により切れ込みが閉じて軸受内部空間Ｓａと第四空間Ｓ４を隔絶させる。
　従って、軸受の運転に伴って軸受内部空間Ｓａの圧力が上昇すると、ベント６７が開いて軸受内部空間Ｓａを大気空間に開放する。そのため、軸受内部空間Ｓａを軸受の運転状態を問わず大気圧と同等程度に保持することができる。また、軸受内部空間Ｓａと第四空間Ｓ４の間の差圧が小さい時は、ベント６７が閉じているため、軸受内部空間Ｓａからの潤滑剤の漏洩や軸受内部空間Ｓａへの塵埃や水等の浸入を抑制できる。
　以上に述べた構成であれば、第一空間Ｓ１が、第一通気路Ｒ１、第二空間Ｓ２、第二通気路Ｒ２、第三空間Ｓ３を介して、大気空間に連通する。従って、第一空間Ｓ１が大気圧となり、第一空間Ｓ１に負圧が生じる事態を回避できる。そのため、第一空間Ｓ１に生じた負圧に起因してメインリップ５７ａとダストリップ５７ｂが後ろ蓋６２（油切り６１）に吸着することを防止でき、メインリップ５７ａとダストリップ５７ｂの緊迫力が増大することを抑制することができる。従って、本実施形態の転がり軸受装置によれば、メインリップ５７ａやダストリップ５７ｂの緊迫力の増大に伴うトルクロスの増大、発熱、リップの異常摩耗等の問題を回避することができる。
　また、第三空間Ｓ３は、シールケース５２の小径部５２ｂの内周側であるため、小径部５２ｂにより、外界からの第三空間Ｓ３への塵埃や水等の浸入を防止できる。そして、第一通気路Ｒ１、第二空間Ｓ２、第二通気路Ｒ２は、第二空間Ｓ２で屈曲した径路となるため、第三空間Ｓ３からの第一空間Ｓ１への塵埃や水等の浸入を防止できる。従って、外界からの第一空間Ｓ１への塵埃や水等の浸入を防止できる。
　なお、第一通気路Ｒ１の第一空間Ｓ１側の第一部Ｒ１ａは、径方向に沿ってストレートに延びており、横断面が円形である。従って、第一通気路Ｒ１の第一空間Ｓ１に対する開口部５４ａは、径方向に沿って見た場合に円形であり、この円形の直径をｄとする。
　第一空間Ｓ１内のグリース等の潤滑剤によって第一通気路Ｒ１が塞がることを避けるために、直径ｄは大きい方が好ましく、具体的には１．５ｍｍ以上が好ましく、２．０ｍｍ以上がより好ましく、２．５ｍｍ以上が最も好ましい。一方、第一空間Ｓ１内のグリース等の潤滑剤が、第一通気路Ｒ１を経由して漏出することを避けるために、第一通気路Ｒ１の第一空間に対する開口部５４ａの径は、５．５ｍｍ以下が好ましく、５．０ｍｍ以下がより好ましく、４．５ｍｍ以下が最も好ましい。
　以上の説明では、転がり軸受装置に第一通気路Ｒ１及び第二通気路Ｒ２を設けた構成を例示したが、以下の構成の転がり軸受装置でも、第一空間Ｓ１に負圧が生じる事態を回避できる。
　図６の左側に示すシール装置５０では、第一空間Ｓ１と大気空間とを連通する第四通気路Ｒ４が油切り６１に設けられている。油切り６１に形成した径方向のストレートな貫通孔６１ｄで第四通気路Ｒ４を形成している。貫通孔６１ｄの外径端は、第一空間Ｓ１に開口しており、貫通孔６１ｄの内径端は、第四空間Ｓ４に開口している。第四空間Ｓ４は大気空間に繋がっているので、第四通気路Ｒ４を介して、第一空間Ｓ１が大気圧となる。これにより、第一空間Ｓ１に負圧が生じる事態を回避できる。
　図６の右側に示すシール装置５０では、後ろ蓋６２に形成した貫通孔６２ｂで第四通気路Ｒ４が設けられている。貫通孔６２ｂは、小径径方向部６２ｂ１と、小径軸方向部６２ｂ２と、大径軸方向部６２ｂ３とを有する。貫通孔６２ｂの一端（小径径方向部６２ｂ１側の端部）が、第一空間Ｓ１に開口しており、貫通孔６２ｂの他端（大径軸方向部６２ｂ３側の端部）が、大気空間に開口している。大径軸方向部６２ｂ３には、ベント６７が配設されている。ベント６７を第一空間Ｓ１の圧力が大気圧より低下した時に作動するものとすることで、第一空間Ｓ１がほぼ大気圧になる。これにより、第一空間Ｓ１に負圧が生じる事態を回避できる。
　図７の左側に示すシール装置５０では、第一空間Ｓ１と軸受内部空間Ｓａとを連通する第五通気路Ｒ５が油切り６１に設けられている。図示例では、油切り６１に形成した貫通孔６１ｅで第五通気路Ｒ５を形成している。貫通孔６１ｅは、径方向部６１ｅ１と軸方向部６１ｅ２とからなる。貫通孔６１ｅの一端（径方向部６１ｅ１側の端部）が、第一空間Ｓ１に開口しており、貫通孔６１ｅの他端（軸方向部６１ｅ２側の端部）が、油切り６１の端面６１ｂと内輪２０の端面２０ａとの間の隙間に開口している。この隙間は、軸受内部空間Ｓａに繋がっている。
　図７の右側に示すシール装置５０でも、左側に示すシール装置５０の第五通気路Ｒ５と同様の構成の第五通気路Ｒ５が設けられている。右側に示すシール装置５０の第五通気路Ｒ５は、後ろ蓋６２に形成した貫通孔６２ｃで形成されている。
　図７に示す第五通気路Ｒ５は、第一空間Ｓ１と軸受内部空間Ｓａとを連通しているので、第一空間Ｓ１が軸受内部空間Ｓａと同じ圧力となる。軸受内部空間Ｓａは、ベント６７を配設した第三通気路Ｒ３により、大気圧と同等程度に保持されているので、第一空間Ｓ１に負圧が生じる事態を回避できる。
　第四通気路Ｒ４と第五通気路Ｒ５の何れでも、第一空間Ｓ１に対する開口部の油切り６１，後ろ蓋６２上の位置は、軸受使用中の油切り６１，後ろ蓋６２とシール部材５４の相対的な動きを考慮して、開口部が、メインリップ５７ａやダストリップ５７ｂと重ならない位置とすることが好ましい。メインリップ５７ａやダストリップ５７ｂが、第四通気路Ｒ４と第五通気路Ｒ５の開口部の縁に接触することにより、メインリップ５７ａやダストリップ５７ｂの摩耗等を誘発することを防ぐためである。
　また、第四通気路Ｒ４と第五通気路Ｒ５の何れでも、第一空間Ｓ１に対する開口部も、径方向に沿って見た場合に円形であり、この円形の直径についての好ましい数値範囲やその理由は、上述の直径ｄと同様である。また、第四通気路Ｒ４と第五通気路Ｒ５の何れも、周方向に１箇所設けられてもよいし、周方向に複数個所設けられてもよい。
　本発明は上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。例えば、メインリップ５７ａやダストリップ５７ｂと摺接する摺接部材は、油切り６１や後ろ蓋６２でなくてもよく、例えば、内輪２０であってもよい。
１　　　軸受
１０　　外輪
１２　　軌道面
２０　　内輪
２２　　軌道面
５２　　シールケース（支持部材）
５２ａ　大径部
５２ｂ　小径部
５２ｃ　接続部
５２ｄ　第三凹部
５４　　シール部材
５４ａ　開口部
５５　　仕切り板
５５ａ　固定部
５５ｂ　仕切り部
５６　　芯金
５６ａ　当接部
５６ｂ　径方向部
５６ｅ　第一凹部
５６ｆ　第二凹部
５７　　リップ部
５７ａ　メインリップ
５７ｂ　ダストリップ
５７ｃ　被覆部
６１　　油切り（摺接部材）
６２　　後ろ蓋（摺接部材）
６７　　ベント（差圧弁）
ｄ　　　直径
Ｒ１　　第一通気路
Ｒ１ｂ　第二部
Ｒ２　　第二通気路
Ｒ３　　第三通気路
Ｓ１　　第一空間（リップ間空間）
Ｓａ　　軸受内部空間

Claims (8)

  1. 　内周に軌道面を有する外輪と、外周に軌道面を有する内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面の間に配置された転動体と、外輪と内輪の間の軸受内部空間をシールするシール部材と、シール部材の基端側を支持する支持部材とを具備し、シール部材が、支持部材と対向して配置された芯金と、芯金の少なくとも先端部を被覆するリップ部とを有し、リップ部に一対のリップが設けられ、一対のリップ間に他所から隔絶されたリップ間空間が形成された転がり軸受装置において、
    　シール部材にリップ間空間に開口する開口部を設け、該開口部を、シール部材を貫通する第一通気路と、芯金と支持部材との対向領域に形成された第二通気路とを介して大気空間に連通させたことを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 　前記第一通気路が芯金とリップ部の間に形成されている請求項１記載の転がり軸受装置。
  3. 　芯金に形成した凹部で前記第一通気路を形成した請求項２記載の転がり軸受装置。
  4. 　芯金に形成した凹部で前記第二通気路を形成した請求項１～３何れか１項に記載の転がり軸受装置。
  5. 　支持部材に形成した凹部で前記第二通気路を形成した請求項１～４何れか１項に記載の転がり軸受装置。
  6. 　前記リップ間空間を、前記一対のリップと摺接する摺接部材で他所から隔絶し、かつ摺接部材に、前記軸受内部空間と大気空間を連通する第三通気路を設けた請求項１～５何れか１項に記載の転がり軸受装置。
  7. 　前記第三通気路に、通常時は閉鎖し、差圧発生時に開放する差圧弁を設けた請求項６記載の転がり軸受装置。
  8. 　鉄道車両車軸に使用される請求項１～７何れか１項に記載の転がり軸受装置。
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