WO2022070592A1 - 密封装置 - Google Patents

Abstract

軸受の内部空間の温度の上昇及び圧力の上昇を抑制しつつ、シール性能をより向上させる。　密封装置（１）は、外輪に取り付けられる環状の外周部材（１０）と、内輪に取り付けられる環状の内周部材（２０）とを備えている。外周部材（１０）は、軸線（ｘ）に沿って延びる軸線（ｘ）周りに環状の面である外周対向面（３０）を有しており、内周部材（２０）は、軸線（ｘ）に沿って延びる軸線（ｘ）周りに環状の面である内周対向面（４０）を有している。外周対向面（３０）と内周対向面（４０）とは、内周対向面（４０）が外周対向面（３０）に内周側から対向して環状の空間（ｇ）を形成するように設けられている。内周対向面（４０）には、内周対向面（４０）から外周側に突出する、軸線（ｘ）に沿って延びる突起である内周側突起（５０）が複数形成されている。

Description

密封装置

　本発明は、軸受の密封装置に関する。

　軸受には、軸受内の潤滑剤の漏洩を防止すると共に、転動体が収容されている外輪と内輪との間の空間である内部空間へのダストや泥水、水等の異物の進入を防止するために、密封装置が用いられている。内部空間は、軸方向における両端部が開放されており、密封装置は、この両端部に夫々取り付けられて、内部空間の密封を図っている。

　軸受が支持する軸の回転に伴って軸受の内部空間の温度は上昇し、内部空間の圧力は上昇する。特に、鉄道車両の車軸用の軸受等の回転速度の速い軸を支える軸受においては、軸の回転に伴って、内部空間の温度が高くなり、また、内部空間の圧力が高くなる。

　このような内部空間の温度や圧力の上昇を抑制するための構成を有する密封装置は従来から提案されており、例えば、リップシールタイプの密封装置において、内部空間の空気を排出可能にするベントが設けられた密封装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ラビリンスシールタイプの密封装置も提案されている。

特開２００８－２３２３０１号公報

　軸の回転による軸受の内部空間の温度や圧力の上昇を抑制するための構成を有する密封装置は従来から提案されているが、ベントを有する密封装置においては、ベントのつまりによってベントが作用しない虞がある。また、ラビリンスシールタイプの密封装置に対しては、シール性能の更なる向上が求められている。

　このように、従来の軸受に用いられる密封装置に対しては、軸受の内部空間の温度の上昇及び圧力の上昇を抑制しつつ、シール性能をより向上させることができる構成が求められていた。

　本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受の内部空間の温度の上昇及び圧力の上昇を抑制しつつ、シール性能をより向上させることができる密封装置を提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、軸受の内輪と外輪との間の空間を密封するための密封装置であって、前記外輪に取り付けられる軸線周りに環状の外周部材と、前記内輪に取り付けられる前記軸線周りに環状の内周部材とを備え、前記外周部材は、前記軸線に沿って延びる前記軸線周りに環状の面である外周対向面を有しており、前記内周部材は、前記軸線に沿って延びる前記軸線周りに環状の面である内周対向面を有しており、前記外周対向面と前記内周対向面とは、前記内周対向面が前記外周対向面に内周側から対向して環状の空間を形成するように設けられており、前記内周対向面には、前記内周対向面から外周側に突出する、前記軸線に沿って延びる突起である内周側突起が複数形成されていることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記内周側突起の前記軸線周りの方向の幅は、前記空間側に向かうに連れて細くなっている。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記内周側突起の前記内周対向面からの突出量は、前記空間側に向かうに連れて小さくなっている。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記外周対向面は、前記空間側に向かうに連れて拡径している。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記内周側突起は弾性材料から形成されている。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記外周対向面には、前記外周対向面から内周側に突出する、前記軸線に沿って延びる突起である外周側突起が複数形成されている。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記外周側突起は弾性材料から形成されている。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記内周部材の外周側の端面には、ダストリップが設けられており、前記ダストリップは、前記外周部材に接触するように形成されている。

　本発明に係る密封装置によれば、軸受の内部空間の温度の上昇及び圧力の上昇を抑制しつつ、シール性能をより向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示す、軸線に沿う断面における断面図である。 図１に示す密封装置の断面の片側を示す拡大断面図である。 図１に示す密封装置の部分拡大断面図である。 径方向外周側から見た図１に示す密封装置の内周部材の内周対向面を概略的に示す部分拡大図であり、内周側突起を示す図である。 図４に示す内周側突起を拡大して示す部分拡大斜視図である。 図５に示す内周側突起の延び方向に沿う断面図である。 図５に示す内周側突起の延び方向に直交する幅方向に沿う断面図である。 軸受に取り付けられた使用状態における本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の断面図である。 使用状態における潤滑剤の動きを示すための図である。 使用状態における潤滑剤の動きを示すための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る密封装置の軸線に沿う断面における断面の片側を示す拡大断面図である。 図１１に示す密封装置の部分拡大断面図である。 外周側突起を拡大して示す部分拡大斜視図である。 軸受に取り付けられた使用状態における密封装置の断面図である。 本発明の第１，２の実施の形態に係る密封装置における内周部材の変形例を示す断面図である。 本発明の第１，２の実施の形態に係る密封装置における内周部材の変形例を示す断面図である。 本発明の第１，２の実施の形態に係る密封装置における内周側突起の変形例を示す断面図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

　本実施の第１の形態に係る密封装置１は、軸受の内輪と外輪との間の空間を密封するための密封装置である。密封装置１は、例えば、後述するように、鉄道車両の車軸用の軸受に用いられ、内輪と外輪との間の空間である内部空間内の転動体の潤滑剤の漏洩を防止し、また、外部から内部空間内へのダストや泥水、水等の異物の進入を防止するために、内部空間の密封を図る。なお、密封装置１が適用される対象（取付対象）は、鉄道車両の車軸用の軸受に限られない。

　図１は、密封装置１の概略構成を示す、軸線ｘに沿う断面における断面図である。図２は、図１に示す密封装置１の断面の片側を示す拡大断面図である。図３は、密封装置１の部分拡大断面図であり、後述する外周対向面３０及び内周対向面４０を拡大して示している。以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１，２参照）方向の側を内側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１，２参照）方向の側を外側とする。より具体的には、内側とは、軸受の内部空間側であり、密封対象物である潤滑剤が存在する空間側（密封対象物側）であり、外側とは、密封対象物側とは反対の側であり、密封対象物が漏洩しないようにする側であり、大気側である。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから離れる方向（図１，２の矢印ｃ方向）側を外周側とし、軸線ｘに近づく方向（図１，２の矢印ｄ方向）側を内周側とする。

　図１，２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１は、外輪に取り付けられる軸線ｘ周りに環状の外周部材１０と、内輪に取り付けられる軸線ｘ周りに環状の内周部材２０とを備えている。外周部材１０は、軸線ｘに沿って延びる軸線ｘ周りに環状の面である外周対向面３０を有しており、内周部材２０は、軸線ｘに沿って延びる軸線ｘ周りに環状の面である内周対向面４０を有している。外周対向面３０と内周対向面４０とは、内周対向面４０が外周対向面３０に内周側から対向して環状の空間ｇを形成するように設けられている。内周対向面４０には、内周対向面４０から外周側に突出する、軸線ｘに沿って延びる突起である内周側突起５０が複数形成されている。以下、密封装置１の構成について、具体的に説明する。

　外周部材１０は、軸線ｘ周りに環状である中空の部材であり、外周側において、上述のように、軸受の外輪に取り付け可能に形成されており、また、内周側において内輪が挿入可能に形成されている。具体的には、図１，２に示すように、外周部材１０は、外周側から、外輪に取り付け可能に形成された取付部１１と、外周側ラビリンスシール形成部１２と、内周側ラビリンスシール形成部１３とを有している。外周側ラビリンスシール形成部１２は、内周部材２０と密封装置１の外周側においてラビリンスシールＬ１を形成する部分である。また、内周側ラビリンスシール形成部１３は、内周部材２０と密封装置１の内周側においてラビリンスシールＬ２を形成する部分であり、外周対向面３０を有する部分である。

　取付部１１は、後述するように使用状態において、取付対象の軸受の外輪の開口に固定可能に形成されており、例えば外輪の開口に圧入可能に形成されている。取付部１１は、具体的には図１，２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒状又は略円筒状の部分である。取付部１１は、図１，２に示すように、内側（矢印ａ方向側）の一部が外輪の開口に固定可能に形成されていてもよく、また、軸線ｘ方向に亘る全体が外輪の開口に固定可能に形成されていてもよい。

　外周側ラビリンスシール形成部１２は、後述するように使用状態において、内周部材３０の一部と対向して環状の隙間を形成し、ラビリンスシールＬ１を形成する部分である。外周側ラビリンスシール形成部１２は、取付部１１の外側（矢印ｂ方向側）の端部（端部１１ａ）に続いて形成されており、本実施の形態においては、段差部１４を介して端部１１ａに繋がっている。段差部１４は、図１，２に示すように、外周側ラビリンスシール形成部１２を取付部１１よりも内周側に位置するように取付部１１と外周側ラビリンスシール形成部１２とを接続する部分であり、段差部１４は、外周部材１０において取付部１１と外周側ラビリンスシール形成部１２との間に段差を形成している。段差部１４は、例えば、径方向に延びる軸線ｘを中心又は略中心とする円盤状又は略円盤状の部分である。なお、外周部材１０は、段差部１４を有しておらず、外周側ラビリンスシール形成部１２が直接取付部１１に接続されていてもよい。

　外周側ラビリンスシール形成部１２は、例えば図１，２に示すように、軸線方向シール部１５と、径方向シール部１６とを有している。軸線方向シール部１５は、段差部１４の内周側の端部（端部１４ａ）から外側に延びる筒状の部分であり、径方向シール部１６は、軸線方向シール部１５の外側の端部（端部１５ａ）から内周側に延びる環状の板状の部分である。軸線方向シール部１５は、例えば図１，２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒状又は略円筒状の部分である。径方向シール部１６は、例えば図１，２に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする円盤状又は略円盤状の部分である。

　軸線方向シール部１５は、後述するように、内周部材２０の一部に内周側から対向して軸線ｘに沿って延びる環状の隙間を形成し、内周部材２０との間に軸線ｘに沿って延びるラビリンスシール部Ｌ１ａを形成する。また、径方向シール部１６は、後述するように、内周部材２０の一部に内側から対向して径方向に沿って延びる環状の隙間を形成し、内周部材２０との間に径方向に沿って延びるラビリンスシール部Ｌ１ｂを形成する。ラビリンスシール部Ｌ１ａとラビリンスシール部Ｌ１ｂとは互いに連通しており、ラビリンスシールＬ１を形成している。

　内周側ラビリンスシール形成部１３は、後述するように使用状態において、内周部材２０の一部と対向して環状の隙間を形成し、ラビリンスシールＬ２を形成する部分である。内周側ラビリンスシール形成部１３が形成するラビリンスシールＬ２は、軸線ｘに沿って延びる。内周側ラビリンスシール形成部１３は、外周側ラビリンスシール形成部１２の径方向シール部１６の内周側の端部（端部１６ａ）から内側に向かって延びている。内周側ラビリンスシール形成部１３は、上述のように、外周対向面３０を有しており、内周側ラビリンスシール形成部１３の内周側に面する筒状の面が外周対向面３０を形成している。外周対向面３０は、例えば図１，２に示すように、内側に向かうに連れて拡径しており、例えば軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円錐台面状又は略円錐台面状の部分である。また、内周側ラビリンスシール形成部１３は、例えば図１，２に示すように、内側に向かうに連れて拡径しており、例えば軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円錐台筒状又は略円錐台筒状の部分である。円錐台面とは、円錐台の側面であり、円錐台筒とは、円錐台の側面に沿って延びる中空の筒である。

　内周側ラビリンスシール形成部１３の外周対向面３０が、後述するように、内周部材２０の内周対向面４０と対向して、ラビリンスシールＬ２を形成する。ラビリンスシールＬ２は、ラビリンスシールＬ１と連通しており、具体的には、ラビリンスシールＬ１の内周側を延びるラビリンスシールＬ２の内周側の端部（端部Ｌ１ｃ）に接続している。

　内周部材２０は、軸線ｘ周りに環状である中空の部材であり、内周側において、上述のように、軸受の内輪が挿入可能に形成されていると共に内輪に取り付け可能に形成されている。具体的には、図１，２に示すように、内周部材２０は、外周側から、外周側ラビリンスシール形成部２１と、内周側ラビリンスシール形成部２２とを有している。外周側ラビリンスシール形成部２１は、外周部材１０の外周側ラビリンスシール形成部１２に対向して、密封装置１の外周側においてラビリンスシールＬ１を形成する部分である。また、内周側ラビリンスシール形成部２２は、外周部材１０の内周側ラビリンス形成部１３と対向してラビリンスシールＬ２を形成する部分であり、内周対向面４０を有する部分である。また、内周側ラビリンスシール形成部２２は、軸受の内輪に取り付け可能に形成されている取付部でもある。

　外周側ラビリンスシール形成部２１は、例えば図１，２に示すように、軸線方向シール部２３と、径方向シール部２４とを有している。軸線方向シール部２３は、内周部材２０の外周側の端部を形成する部分であり、軸線ｘに沿って延びる筒状の部分であり、径方向シール部２４は、軸線方向シール部２３の外側の端部（端部２３ａ）から内周側に延びる環状の板状の部分である。軸線方向シール部２３は、例えば図１，２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒状又は略円筒状の部分である。径方向シール部２４は、例えば図１，２に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする円盤状又は略円盤状の部分である。

　軸線方向シール部２３は、外周部材１０の軸線方向シール部１５に外周側から対向して軸線ｘに沿って延びる環状の隙間を形成し、外周部材１０との間に軸線ｘに沿って延びるラビリンスシール部Ｌ１ａを形成する。また、径方向シール部２４は、外周部材１０の径方向シール部１６に外側から対向して径方向に沿って延びる環状の隙間を形成し、外周部材１０との間に径方向に沿って延びるラビリンスシール部Ｌ１ｂを形成する。

　内周側ラビリンスシール形成部２２は、外周側ラビリンスシール形成部２１の径方向シール部２４の内周側の端部（端部２４ａ）から内側に向かって延びている。内周側ラビリンスシール形成部２２は、上述のように、内周対向面４０を有しており、内周側ラビリンスシール形成部２２の外周側に面する筒状の面が内周対向面４０を形成している。内周側ラビリンスシール形成部２２の内周対向面４０が、内周側から外周部材１０の外周対向面３０と対向して、上述のようにラビリンスシールＬ２を形成する。内周側ラビリンスシール形成部２２は、例えば図１，２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒状又は略円筒状の部分であり、内周対向面４０は、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒面又は略円筒面である。

　また、上述のように、内周側ラビリンスシール形成部２２は、内周部材２０を軸受の内輪に取り付けるための取付部として形成されている。具体的には、内周側ラビリンスシール形成部２２の内周側に面する面である取付面２２ａは、内周側に内輪が挿入可能な空間（貫通孔）を形成し、また、取付面２２ａは、内輪が圧入されて内輪に固定可能に形成されている。内周側ラビリンスシール形成部２２の取付面２２ａは、例えば図１，２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒面又は略円筒面である。

　また、図１～３に示すように、内周部材２０の内周側ラビリンスシール形成部２２の内周対向面４０には、内周対向面４０から外周側に突出する突起であって、軸線ｘに沿って延びる突起である内周側突起５０が複数形成されている。内周側突起５０は、内周対向面４０において周方向に並んで設けられており、例えば、図４に示すように、内周対向面４０の外側縁４１において間隔を空けずに周方向に平行又は略平行に並べられている。図４は、径方向外周側から見た密封装置１の内周部材２０の内周対向面４０を概略的に示す部分拡大図であり、内周側突起５０を示す図である。内周側突起５０は、内周対向面４０において軸線ｘを中心に等角度間隔又は略等角度間隔に隙間を空けて並んで設けられていてもよい。内周側突起５０は、内周対向面４０において軸線ｘを中心に等角度間隔に設けられていなくてもよい。また、内周側突起５０は、例えば、図４に示すように、軸線ｘに平行又は略平行に延びている。

　図５は、内周側突起５０を拡大して示す部分拡大斜視図であり、図６は、内周側突起５０の延び方向に沿う断面図であり、図７は、内周側突起５０の延び方向に直交する幅方向に沿う断面図である。図６は、幅方向の中央又は略中央における延び方向に沿う断面を示しており、図７は、延び方向の任意の点における幅方向に沿う断面を示している。図示の例においては、内周側突起５０は、軸線ｘに平行又は略平行に延びており、内周側突起５０の延び方向は、軸線ｘ方向又は軸線ｘに略平行な方向となっている。また、内周側突起５０の幅方向は、軸線ｘを中心とする円周方向又は略円周方向となっている。

　図４～７に示すように、内周側突起５０は、内側に向かって先細になる形状に形成されており、内周側突起５０の幅方向の寸法（幅）は、内側に向かうに連れて小さくなっており、また、内周側突起５０の内周対向面４０からの突出量は、内側に向かうに連れて小さくなっている。内周側突起５０は、図５に示すように、周方向に面する一対の側面５１，５２を有しており、側面５１は、周方向の一方の側に面しており、側面５２は、周方向の他方の側に面している。側面５１は、周方向の他方の側に傾斜し、また、軸線ｘ方向において内側に向かって周方向の他方側に傾斜する斜面を形成しており、同様に、側面５２は、周方向の一方の側に傾斜し、また、軸線ｘ方向において内側に向かって周方向の一方側に傾斜する斜面を形成している。

　内周側突起５０は、幅方向の中央又は略中央における延び方向に沿う面に対して対称に又は略対称となっており、例えば図５に示すように、軸線ｘに平行又は略平行に内側に延びる三角錐状又は略三角錐状に形成されている。具体的には、図６に示すように、内周側突起５０の延び方向に沿う断面における断面形状は、直角三角形又略直角三角形となっており、また、図７に示すように、内周側突起５０の幅方向に沿う断面における断面形状は、頂角を２つの等辺又は略等辺が挟む断面形状となっている。内周側突起５０の延び方向に沿う断面における断面形状は、内周側突起５０の幅方向のいずれの点において同じ又は略同じとなっている。また、内周側突起５０の幅方向に沿う断面における断面形状は、内周側突起５０の延び方向のいずれの点において同じ又は略同じとなっている。

　図３に示すように、内周側のラビリンスシールＬ２は、外周側が内側に向かうに連れて拡径して、内側に向かうに連れて径方向の幅が増す環状の空間となっている。また、ラビリンスシールＬ２には、軸線ｘ方向において外側に内周側突起５０が存在する。内周側突起５０は、外周部材１０の外周対向面３０に接触しないように、内周側突起５０と外周対向面３０との間に隙間が形成されている。

　外周部材１０は金属材料から形成されており、また、内周部材２０は、内周側突起５０を除いて金属材料から形成されている。内周側突起５０は、弾性材料から形成されており、例えばゴムや樹脂から形成されている。また、外周部材１０は金属材料ではない材料から形成されていてもよく、同様に、内周部材２０の内周側突起５０を除く部分は金属材料ではない材料から形成されていてもよい。また、内周部材２０の内周側突起５０は、弾性材料から形成されておらず金属材料や他の材料から形成されていてもよく、例えば、他の内周部材２０の部分と一体に同一の材料から形成されていてもよい。

　次いで、上述の構成を有する密封装置１の作用について説明する。図８は、軸受１００に取り付けられた使用状態における密封装置１の断面図である。図８に示すように、密封装置１は、外周部材１０が軸受１００の外輪１１０に取り付けられ、内周部材２０が軸受１００の内輪１２０に取り付けられて、使用状態となる。密封装置１は、使用状態において、軸受１００の内部空間１０１の密封を図り、内部空間１０１に存在する潤滑剤の内部空間１０１外への漏洩の防止を図り、内部空間１０１内へのダストや泥水、水等の異物の進入の防止を図る。なお、軸受１００の内部空間１０１には図示しない転動体が設けられており、潤滑剤は、転動体の潤滑のために設けられている。軸受１００は、例えば、鉄道車両の車軸用の軸受である。

　外周部材１０は、取付部１１が外輪１１０の開口１１１に外側から圧入されて、外輪１１０に固定される。内周部材２０は、内周側ラビリンスシール形成部２２内に内輪１２０が挿入されて圧入されて、内輪１２０に固定される。外周部材１０が外輪１１０に固定され、内周部材２０が内輪１２０に固定されて、密封装置１が軸受１００に取り付けられ、密封装置１が使用状態となる。使用状態において、密封装置１の軸線ｘは、軸受１００の軸心と一致又は略一致するようになる。また、使用状態において、外周部材１０と内周部材２０とは、上述した相対位置関係となる（図１～３参照）。図８に示すように、内周部材２０は、外側から外周部材１０の一部を覆うように取り付けられる。

　また、使用状態において、上述のように、内周部材２０の外周側ラビリンスシール形成部２１が、外側から外周部材１０の外周側ラビリンスシール形成部１２を覆うように外周側ラビリンスシール形成部１２に対向し、ラビリンスシールＬ１を形成する。具体的には、内周部材２０の外周側ラビリンスシール形成部２１の軸線方向シール部２３が、外周側から外周部材１０の外周側ラビリンスシール形成部１２の軸線方向シール部１５に隙間を介して対向し、軸線ｘ方向に延びるラビリンスシール部Ｌ１ａを形成する。また、内周部材２０の外周側ラビリンスシール形成部２１の径方向シール部２４が、外側から外周部材１０の外周側ラビリンスシール形成部１２の径方向シール部１６に隙間を介して対向し、径方向に延びるラビリンスシール部Ｌ１ｂを形成する。

　また、使用状態において、上述のように、外周部材１０の内周側ラビリンスシール形成部１３が、外周側から内周部材２０の内周側ラビリンスシール形成部２２を覆うように内周側ラビリンスシール形成部２２に隙間を介して対向し、ラビリンスシールＬ２を形成する。具体的には、外周部材１０の内周側ラビリンスシール形成部１３の外周対向面３０が、外周側から内周部材２０の内周側ラビリンスシール形成部２２の内周対向面４０に隙間を介して対向し、軸線ｘ方向に延びるラビリンスシールＬ２を形成する。

　このように、使用状態において、密封装置１には、軸受１００の外部と内部空間１０１との間に、２つのラビリンスシールＬ１，Ｌ２が形成されており、密封装置１による内部空間１０１の高い密封性が得られる。また、ラビリンスシールＬ１は、軸線ｘ方向に延びるラビリンスシール部Ｌ１ａと径方向に延びるラビリンスシール部Ｌ１ｂによって屈曲するラビリンスシールとなっており、ラビリンスシールＬ１のシール性能を高めている。また、ラビリンスシールＬ２は、ラビリンスシールＬ１のラビリンスシール部Ｌ１ｂに対して屈曲しており、この屈曲によって、ラビリンスシールＬ１，Ｌ２のシール性能を高めている。このように、密封装置１の形成するラビリンスシールＬ１，Ｌ２は、２つの屈曲点を有しており、密封性能の向上がなされている。

　また、内周側のラビリンスシールＬ２には、内周対向面４０に沿って内周側突起５０が複数存在している。このため、内輪１２０の回転に伴って内部空間１０１から外部に向かって移動する潤滑剤は、図９，１０に破線ｍで示すように、主として回転方向側に面する内周側突起５０の側面５１又は側面５２に沿って移動し又は当たって跳ね返り、遠心力を受けて外周側に飛ばされる。外周側に飛ばされた潤滑剤は、外周部材１０の外周対向面３０に当たり、外周対向面３０に当たった潤滑剤は、外周対向面３０に直交する方向の反力を受けて、内周側に飛ばされる。外周対向面３０は、図１０に示すように、内側に向かうに連れて拡径しており、内側に向かって外周側に傾いている。このため、外周対向面３０に当たった潤滑剤は、径方向に向かって内側に傾斜する方向の反力を受け、この方向に飛ばされる。このため、潤滑剤は、内部空間１０１の内部側に向かって戻される。

　また、内輪１２０の回転と共に、内周側突起５０も回転するため、内部空間１０１から外部に向かって移動する潤滑剤は、内周側突起５０のネジ効果により、内周側突起５０の側面５１又は側面５２に沿って内側に移動され（図９参照）、内部空間１０１の内部側に戻される。

　このように、密封装置１は、内輪１２０の回転に伴って内部空間１０１から外部に向かって移動する潤滑剤を、内周側突起５０及び外周対向面３０によって、内部空間１０１に戻すことができる。このため、ラビリンスシールＬ２の作用に加えて、内周側突起５０及び外周対向面３０によっても、潤滑剤の漏洩の防止を図ることができ、密封装置１の密封性能をより高めることができる。

　また、内周側突起５０の側面５１，５２は、上述のように、周方向のいずれかの側に傾斜していると共に、軸線ｘ方向において内側に向かって周方向のいずれかの側に傾斜する斜面となっている。つまり、内周側突起５０の側面５１，５２に直交する線又は側面５１，５２の法線は、径方向に対して内側に傾いている。このため、使用状態において、内周側突起５０の側面５１，５２に当たった潤滑剤は、内部空間１０１側に跳ね返され、または、側面５１，５２に沿って内部空間１０１側に導かれる。このため、潤滑剤のシール性能をより高めることができる。

　また、内周側突起５０の側面５１及び側面５２は、延び方向に沿う面に対して対称又は略対称となっており、このため、内周側突起５０は、内輪１２０がいずれの方向に回転しても、上述の潤滑剤の漏洩を防止するように作用することができる。

　また、密封装置１は、接触シールを有しておらず、非接触のラビリンスシールＬ１，Ｌ２を有しているので、軸受１００の内部空間１０１の温度の上昇及び圧力の上昇を抑制することができる。

　このように、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１によれば、軸受１００の内部空間１０１の温度の上昇及び圧力の上昇を抑制しつつ、シール性能をより向上させることができる。

　なお、密封装置１において、外周対向面３０は、内側に向かうに連れて拡径する面となっており、外側に向かう傾斜面を形成するものとしたが、外周対向面３０は、軸線ｘを中心又は略中心とする円筒面又は略円筒面であってもよい。特に、内周側突起５０の側面５１，５２が、上述のように、周方向のいずれかの側に傾斜していると共に、軸線ｘ方向において内側に向かって周方向のいずれかの側に傾斜する斜面となっている場合は、内周側突起５０の側面５１，５２に当たった潤滑剤を、内部空間１０１側に向かって移動させることができ、この潤滑剤が円筒面状又は略円筒面状の外周対向面３０に当たったとしても、潤滑剤を内部空間１０１側に向かって移動させることができる。

　また、密封装置１において、内周側突起５０は、内周対向面４０の外側縁４１から内側に延びているものとしたが、内周側突起５０は、内周対向面４０の外側縁４１よりも内側の位置から延びていてもよい。例えば、外周対向面３０の外側縁３１に径方向において対向する内周対向面４０の位置である対向位置４２から、内周側突起５０は内側に延びていてもよい（図３参照）。

　次いで、本発明の第２の実施の形態に係る密封装置２について説明する。本発明の第２の実施の形態に係る密封装置２は、上述の本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１に対して、外周部材の内周側ラビリンスシール形成部の形態が異なっている。以下、本第２の実施の形態に係る密封装置２について、上述の第１の実施の形態に係る密封装置１と同じ構成又は同様に作用する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成について説明する。

　図１１は、密封装置２の軸線ｘに沿う断面における断面の片側を示す拡大断面図であり、図１２は、密封装置２の部分拡大断面図であり、後述する外周部材１７の内周側ラビリンスシール形成部１８及び内周部材２０の内周側ラビリンスシール形成部２２を拡大して示している。

　図１１，１２に示すように、密封装置２は、密封装置１の外周部材１０に変えて外周部材１７を有している点で、密封装置１とは異なる。密封装置２の外周部材１７は、密封装置１の外周部材１０の内周側ラビリンスシール形成部１３に変えて内周側ラビリンスシール形成部１８を有している点で、密封装置１の外周部材１０とは異なる。内周側ラビリンスシール形成部１８は、密封装置１の内周側ラビリンスシール形成部１３の外周対向面３０とは異なる外周対向面３５を有している。外周対向面３５は、内周側ラビリンスシール形成部１８の内周側に面する筒状の面が形成する面である。

　図１１，１２に示すように、外周対向面３５は、軸線ｘに沿って延びる軸線ｘ周りに環状の面であり、密封装置１の外周対向面３０と同様に、内周部材２０の内周対向面４０に外周側から対向して環状の空間ｇ１を形成して、軸線ｘに沿って延びる環状のラビリンスシールＬ３を形成するように設けられている。外周対向面３５は、密封装置１の外周対向面３０とは異なり、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒面又は略円筒面となっている。このため、外周対向面３５と内周対向面４０との間に形成されるラビリンスシールＬ３は、円筒状又は略円筒状の隙間となっている。ラビリンスシールＬ３は、密封装置１のラビリンスシールＬ２と同様にラビリンスシールＬ１と連通している。内周側ラビリンスシール形成部１８は、例えば図１１，１２に示すように、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒状又は略円筒状になっている。

　また、外周対向面３５には、内周対向面４０の内周側突起５０に径方向において対向して、外周側突起５５を複数有している。外周側突起５５は、外周対向面３５から内周側に突出する突起であって、軸線ｘに沿って延びる突起である。外周側突起５５は、外周対向面３５において周方向に並んで設けられており、例えば、内周側突起５０と同様に、外周対向面３５の外側縁３６において間隔を空けずに周方向に平行又は略平行に並べられている（図４，１２参照）。外周側突起５５は、外周対向面３５において軸線ｘを中心に等角度間隔又は略等角度間隔に隙間を空けて並んで設けられていてもよい。外周側突起５５は、外周対向面３５において軸線ｘを中心に等角度間隔に設けられていなくてもよい。また、外周側突起５５は、例えば、軸線ｘに平行又は略平行に延びている。

　図１３は、外周側突起５５を拡大して示す部分拡大斜視図である。外周側突起５５は、上述の内周側突起５０と同様の形状となっている。具体的には、外周側突起５５は、軸線ｘに平行又は略平行に延びており、外周側突起５５の延び方向は、軸線ｘ方向又は軸線ｘに略平行な方向となっている。また、外周側突起５５の幅方向は、軸線ｘを中心とする円周方向又は略円周方向となっている。

　図１３に示すように、外周側突起５５は、内側に向かって先細になる形状に形成されており、外周側突起５５の幅方向の寸法（幅）は、内側に向かうに連れて小さくなっており、また、外周側突起５５の外周対向面３５からの突出量は、内側に向かうに連れて小さくなっている。外周側突起５５は、図１３に示すように、周方向に面する一対の側面５６，５７を有しており、側面５６は、周方向の一方の側に面しており、側面５７は、周方向の他方の側に面している。側面５６は、周方向の他方の側に傾斜し、また、軸線ｘ方向において内側に向かって周方向の他方に傾斜しており、同様に、側面５７は、周方向の一方の側に傾斜し、また、軸線ｘ方向において内側に向かって周方向の一方に傾斜している。

　外周側突起５５は、幅方向の中央又は略中央における延び方向に沿う面に対して対称に又は略対称となっており、例えば図１３に示すように、軸線ｘに平行又は略平行に内側に延びる三角錐状又は略三角錐状に形成されている。具体的には、図１３に示すように、外周側突起５５の延び方向に沿う断面における断面形状は、直角三角形又略直角三角形となっており（図６参照）、また、外周側突起５５の幅方向に沿う断面における断面形状は、頂角を２つの等辺又は略等辺が挟む断面形状となっている（図７参照）。外周側突起５５の延び方向に沿う断面における断面形状は、外周側突起５５の幅方向のいずれの点において同じ又は略同じとなっている。また、外周側突起５５の幅方向に沿う断面における断面形状は、外周側突起５５の延び方向のいずれの点において同じ又は略同じとなっている。

　図１１，１２に示すように、内周側のラビリンスシールＬ３は、軸線ｘに平行又は略平行に延びる円筒状又は略円筒状の空間となっている。また、ラビリンスシールＬ３には、軸線ｘ方向において外側に、径方向において互いに対向する内周側突起５０及び外周側突起５５が存在する。内周側突起５０及び外周側突起５５は、互いに接触しないように、内周側突起５０と外周側突起５５との間に隙間が形成されている。

　次いで、上述の構成を有する密封装置２の作用について説明する。図１４は、軸受１００に取り付けられた使用状態における密封装置２の断面図である。図１４に示すように、密封装置２は、密封装置１と同様に、外周部材１７が軸受１００の外輪１１０に取り付けられ、内周部材２０が軸受１００の内輪１２０に取り付けられて、使用状態となる。

　使用状態において、密封装置１と同様に、内周部材２０の外周側ラビリンスシール形成部２１が、外側から外周部材１７の外周側ラビリンスシール形成部１２を覆うように外周側ラビリンスシール形成部１２に対向し、ラビリンスシールＬ１を形成する。また、使用状態において、外周部材１７の内周側ラビリンスシール形成部１８が、外周側から内周部材２０の内周側ラビリンスシール形成部２２を覆うように内周側ラビリンスシール形成部２２に隙間を介して対向し、ラビリンスシールＬ３を形成する。具体的には、外周部材１７の内周側ラビリンスシール形成部１８の外周対向面３５が、外周側から内周部材２０の内周側ラビリンスシール形成部２２の内周対向面４０に隙間を介して対向し、軸線ｘ方向に延びるラビリンスシールＬ３を形成する。

　このように、使用状態において、密封装置２には、軸受１００の外部と内部空間１０１との間に、２つのラビリンスシールＬ１，Ｌ３が形成されており、密封装置２による内部空間１０１の高い密封性が得られる。また、ラビリンスシールＬ１は屈曲しており、ラビリンスシールＬ１のシール性能が高められており、また、ラビリンスシールＬ３は、ラビリンスシールＬ１のラビリンスシール部Ｌ１ｂに対して屈曲しており、この屈曲によって、ラビリンスシールＬ１，Ｌ３のシール性能が高められている。このように、密封装置２の形成するラビリンスシールＬ１，Ｌ３は、２つの屈曲点を有しており、密封性能の向上がなされている。

　また、内周側のラビリンスシールＬ３には、内周対向面４０に沿って内周側突起５０が複数存在しており、外周対向面３５に沿って外周側突起５５が複数存在している。このため、内輪１２０の回転に伴って内部空間１０１から外部に向かって移動する潤滑剤は、上述の密封装置１の場合と同様に、主として回転方向側に面する内周側突起５０の側面５１又は側面５２に沿って移動し又は当たって跳ね返り、遠心力を受けて外周側に飛ばされる。外周側に飛ばされた潤滑剤は、外周部材１０の外周対向面３５に当たり、または、外周対向面３５の外周側突起５５に当たる。外周対向面３５に当たった潤滑剤は、外周対向面３５からの反力を受けて、内周側に飛ばされる。外周側突起５５に当たった潤滑剤は側面５６，５７から反力を受けて、内部側に飛ばされる。また、外周側突起５５に当たった潤滑剤は、外周側突起５５のネジ効果により、側面５６，５７に沿って内側に移動される。このように、潤滑剤は、内部空間１０１の内部側に向かって戻される。

　また、内輪１２０の回転と共に、内周側突起５０も回転するため、内部空間１０１から外部に向かって移動する潤滑剤は、内周側突起５０のネジ効果により、内周側突起５０の側面５１又は側面５２に沿って内側に移動され、内部空間１０１の内部側に戻される。

　同様に、内輪１２０の回転に伴い、外周側突起５５が相対的に回転するため、内部空間１０１から外部に向かって移動する潤滑剤は、外周側突起５５のネジ効果により、外周側突起５５の側面５６又は側面５７に沿って内側に移動され、内部空間１０１の内部側に戻される。

　このように、密封装置２は、内輪１２０の回転に伴って内部空間１０１から外部に向かって移動する潤滑剤を、内周側突起５０、外周対向面３５、及び外周側突起５５によって、内部空間１０１に戻すことができる。このため、ラビリンスシールＬ３の作用に加えて、内周側突起５０、外周対向面３５、及び外周側突起５５によっても、潤滑剤の漏洩の防止を図ることができ、密封装置２の密封性能をより高めることができる。

　また、内周側突起５０の側面５１及び側面５２は、延び方向に沿う面に対して対称又は略対称となっており、また、外周側突起５５の側面５６及び側面５７は、延び方向に沿う面に対して対称又は略対称となっている。このため、内周側突起５０及び外周側突起５５は、内輪１２０がいずれの方向に回転しても、上述の潤滑剤の漏洩を防止するように作用することができる。

　また、密封装置２は、接触シールを有しておらず、非接触のラビリンスシールＬ１，Ｌ３を有しているので、軸受１００の内部空間１０１の温度の上昇及び圧力の上昇を抑制することができる。

　このように、本発明の第２の実施の形態に係る密封装置２によれば、軸受１００の内部空間１０１の温度の上昇及び圧力の上昇を抑制しつつ、シール性能をより向上させることができる。

　次いで、上述の密封装置１，２における内周部材２０の変形例について説明する。図１５は、密封装置１，２における内周部材２０の変形例を示す断面図である。変形例に係る内周部材２０は、外周側ラビリンスシール形成部２１の軸線方向シール部２３にダストリップ２５が設けられている。ダストリップ２５は、軸線方向シール部２３の外周面２３ｂにおいて、内側の端部２３ｃに固定されており、内側及び外周側に向かって延びる軸線ｘ周りに環状のリップ部２６を形成している。リップ部２６は、先端部２６ａにおいて、外周部材１０の段差部１４に接触するように形成されている。リップ部２６の先端部２６ａは、外周部材１０の段差部１４に軽く接触するように形成されており、これにより、ダストリップ２５による摺動抵抗の軽減が図られており、また、軸受１００の内部空間１０１に負圧が発生することの抑制が図られている。

　また、図１６に示すように、ダストリップ２５のリップ部２６の先端部２６ａの内周面２６ｂには、軸線ｘ方向（径方向）に沿って延びるリブ２７が設けられていてもよい。リブ２７は、１つでもよく、また複数であってもよい。リブ２７は、例えば、軸線ｘ周りに等角度間隔に設けられている。このリブ２７により、リップ部２６の先端部２６ａの全体が段差部１４に接触することはなく、ダストリップ２６による摺動抵抗の軽減をより図ることができ、また、軸受１００の内部空間１０１に負圧が発生することの抑制をより図ることができる。

　次いで、上述の密封装置１，２における内周側突起５０の変形例について説明する。図１７は、密封装置１，２における内周側突起５０の変形例を示す断面図である。変形例に係る内周側突起５０は、内周対向面４０に固定された筒状の段部５３に形成されていてもよい。段部５３は、例えば、軸線ｘを中心軸又は略中心軸とする円筒形状又は略円筒形状の部分である。段部５３と内周側突起５０とは、弾性材料等の同一の材料から一体に形成される。段部５３と内周側突起５０とは、別体に形成されて取り付けられていてもよい。また、図１７に示すように、密封装置２における外周側突起５５も、上述の変形例に係る内周側突起５０と同様に、外周対向面３５に固定された筒状の段部５３に形成されていてもよい。

　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る密封装置１，２に限定されるものではなく、本発明の概念及び請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

　また、上述の説明において、本発明の実施の形態に係る密封装置１，２は、鉄道車両の車軸の軸受に用いられるものとしたが、本発明に係る密封装置の取付対象は鉄道車両の車軸の軸受に限られない。本発明に係る密封装置は、自動車の軸受や産業機械の軸受等、本発明の奏する作用を利用できるあらゆるものに用いることができる。

　１…密封装置、１０，１７…外周部材、１１…取付部、１１ａ…端部、１２…外周側ラビリンスシール形成部、１３，１８…内周側ラビリンスシール形成部、１４…段差部、１４ａ…端部、１５…軸線方向シール部、１５ａ…端部、１６…径方向シール部、１６ａ…端部、２０…内周部材、２１…外周側ラビリンスシール形成部、２２…内周側ラビリンスシール形成部、２２ａ…取付面、２３…軸線方向シール部、２３ａ，２３ｃ…端部、２３ｂ…外周面、２４…径方向シール部、２４ａ…端部、２５…ダストリップ、２６…リップ部、２６ａ…先端部、２６ｂ…内周面、２７…リブ、３０，３５…外周対向面、３１，３６…外側縁、４０…内周対向面、４１…外側縁、４２…対向位置、５０…内周側突起、５１，５２…側面、５３…段部、５５…外周側突起、５６，５７…側面、１００…軸受、１０１…内部空間、１１０…外輪、１１１…開口、１２０…内輪、ｇ，ｇ１…空間、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…ラビリンスシール、Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ…ラビリンスシール部、Ｌ１ｃ…端部、ｘ…軸線

Claims (8)

1. 　軸受の内輪と外輪との間の空間を密封するための密封装置であって、
   　前記外輪に取り付けられる軸線周りに環状の外周部材と、
   　前記内輪に取り付けられる前記軸線周りに環状の内周部材とを備え、
   　前記外周部材は、前記軸線に沿って延びる前記軸線周りに環状の面である外周対向面を有しており、
   　前記内周部材は、前記軸線に沿って延びる前記軸線周りに環状の面である内周対向面を有しており、
   　前記外周対向面と前記内周対向面とは、前記内周対向面が前記外周対向面に内周側から対向して環状の空間を形成するように設けられており、
   　前記内周対向面には、前記内周対向面から外周側に突出する、前記軸線に沿って延びる突起である内周側突起が複数形成されていることを特徴とする密封装置。
2. 　前記内周側突起の前記軸線周りの方向の幅は、前記空間側に向かうに連れて細くなっていることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
3. 　前記内周側突起の前記内周対向面からの突出量は、前記空間側に向かうに連れて小さくなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
4. 　前記外周対向面は、前記空間側に向かうに連れて拡径していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の密封装置。
5. 　前記内周側突起は弾性材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の密封装置。
6. 　前記外周対向面には、前記外周対向面から内周側に突出する、前記軸線に沿って延びる突起である外周側突起が複数形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の密封装置。
7. 　前記外周側突起は弾性材料から形成されていることを特徴とする請求項６記載の密封装置。
8. 　前記内周部材の外周側の端面には、ダストリップが設けられており、
   　前記ダストリップは、前記外周部材に接触するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の密封装置。

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