(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ラビリンスシールアセンブリであって、
概して円筒形の外側フランジから前記アセンブリの中心軸に向かって径方向内向きに延びる脚部を有する、前記中心軸に対して軸方向に延びる前記外側フランジを有する外側剛性キャリアと、
前記脚部に取付けられた本体とを備え、前記本体は、径方向外側のリップと径方向内側のリップとを有し、前記リップは、前記脚部から前記アセンブリの空気側に向かって軸方向に延びており、前記径方向外側のリップは、前記中心軸から外向きに分岐して、前記リップ同士の間に第１の環状チャネルを提供し、前記径方向外側のリップと前記脚部との間に第２の環状チャネルを提供し、前記第１の環状チャネルは、軸方向に前記空気側の方に向いており、前記第２の環状チャネルは、前記中心軸から径方向外向きに向いており、前記非接触ラビリンスシールアセンブリはさらに、
軸方向に延びる円筒壁から径方向外向きに延びる環状の第１のフランジを有する前記壁を有するスリーブを備え、前記第１のフランジは、軸方向に前記第１の環状チャネルに及ぶ環状突出部を有して、前記リップと前記環状突出部との間の蛇行した経路に沿って延びる非接触ラビリンス通路を提供する、非接触ラビリンスシールアセンブリ。
【請求項２】
前記ラビリンス通路は、前記リップと前記環状突出部との間で実質的に一定の幅を維持する、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項３】
前記第１のフランジは、実質的に一定の幅を有する直立した壁を有し、前記環状突出部は、前記直立した壁において塑性的に変形している、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項４】
前記本体は、径方向内側に前記中心軸の方に向いた波状面を有し、前記波状面は、前記スリーブの壁の外面から間隔があいた関係で軸方向に延びている、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項５】
前記ラビリンス通路は、前記リップと前記環状突出部との間で、および、前記波状面と前記スリーブの壁の前記外面との間で、概して一定の幅を維持する、請求項４に記載のシールアセンブリ。
【請求項６】
前記スリーブは、前記第２の環状チャネルに対して径方向外側で重なる関係で前記第１のフランジから軸方向に延びる排除フランジを有する、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項７】
前記本体は、前記排除フランジと重なって間隔があいた関係で前記脚部から軸方向に延びる排除リップを有する、請求項６に記載のシールアセンブリ。
【請求項８】
前記スリーブは、前記壁から径方向に前記波状面を越えて径方向外向きに延びる封じ込めフランジを有する、請求項４に記載のシールアセンブリ。
【請求項９】
前記本体は、前記封じ込めフランジと径方向に重なる関係で前記アセンブリのオイル側に向かって軸方向に延びる封じ込めリップを有する、請求項８に記載のシールアセンブリ。
【請求項１０】
前記キャリアおよび前記本体は、同じ材料の単一の部品として形成される、請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項１１】
前記スリーブおよび前記環状突出部は、同じ材料の単一の部品として形成される、請求項１０に記載のシールアセンブリ。
【請求項１２】
鉄道用ころ軸受非接触ラビリンスシールアセンブリであって、
概して円筒形の外側フランジから前記アセンブリの中心軸に向かって径方向内向きに延びる脚部を有する、前記中心軸に対して軸方向に延びる前記外側フランジを有する外側剛性キャリアと、
前記脚部に取付けられたシール本体とを備え、前記本体は、径方向外側のリップと径方向内側のリップとを有し、前記径方向外側のリップおよび径方向内側のリップは、前記脚部から軸方向に延び、前記アセンブリの空気側に向かって互いに分岐して、前記リップ同士の間に第１の環状チャネルを提供し、前記径方向外側のリップと前記脚部との間に第２の環状チャネルを提供し、前記鉄道用ころ軸受非接触ラビリンスシールアセンブリはさらに、
円筒壁から径方向外向きに延びる環状の第１のフランジを有する前記壁を有するスリーブを備え、前記第１のフランジは、前記リップと非接触の関係で、軸方向に前記リップ間の前記第１の環状チャネルに及ぶ環状突出部を有して、前記リップと前記環状突出部との間に延びる非接触の概して＜形状のラビリンス通路を提供する、鉄道用ころ軸受非接触ラビリンスシールアセンブリ。
【請求項１３】
鉄道用ころ軸受非接触ラビリンスシールアセンブリであって、
概して円筒形の外側フランジから前記アセンブリの中心軸に向かって径方向内向きに延びる脚部を有する、前記中心軸に対して軸方向に延びる前記外側フランジを有する外側剛性キャリアと、
円筒壁から径方向外向きに延びる環状突出部を有する前記壁を有するスリーブと、
前記脚部および前記突出部のうちの少なくとも一方に取付けられたシール本体とを備え、前記シール本体は、前記シールアセンブリのオイル側と前記シールアセンブリの空気側との間に延びる非接触ラビリンスシール通路を提供するために、前記脚部および前記突出部のうちの他方に向かって延び、前記脚部および前記突出部のうちの他方と非接触状態の
ままであり、前記シール本体は、径方向外側のリップと、前記シールアセンブリの空気側に向かって分岐する径方向内側のリップとを有し、前記径方向外側および径方向内側のリップと、前記径方向外側のリップと前記脚部との間の第２の環状チャネルとの間に第１の環状チャネルを設ける、鉄道用ころ軸受非接触ラビリンスシールアセンブリ。
【請求項１４】
前記シール本体の第１のシール本体は、前記突出部に取付けられ、前記脚部から間隔があいた自由端まで前記脚部の方に延びるリップを有し、前記非接触ラビリンスシール通路は、前記自由端と前記脚部との間に延びている、請求項１３に記載のシールアセンブリ。
【請求項１５】
前記シール本体の第２のシール本体は、前記脚部に取付けられ、前記第１のシール本体から完全に間隔があいたリップを有し、前記非接触ラビリンスシール通路は、前記第１のシール本体と第２のシール本体との間に延びている、請求項１４に記載のシールアセンブリ。
【請求項１６】
前記第２のシール本体は、各々が前記第１のシール本体から完全に間隔があいた複数のリップを有し、前記非接触ラビリンスシール通路は、前記リップと前記第１のシール本体との間に連続的な非接触通路として延びている、請求項１５に記載のシールアセンブリ。
【請求項１７】
純粋に非接触のラビリンスシールアセンブリを構築する方法であって、
概して円筒形の外側フランジからアセンブリの中心軸に向かって径方向内向きに延びる脚部を有する、前記中心軸に対して軸方向に延びる前記外側フランジを有する外側剛性キャリアを形成するステップと、
円筒壁から径方向外向きに延びる環状突出部を有する前記壁を有するスリーブを形成するステップと、
脚部および突出部のうちの少なくとも一方の上に本体を形成し、シールアセンブリのオイル側とシールアセンブリの空気側との間に延びる非接触ラビリンスシール通路を提供するために、脚部および突出部のうちの他方に向かって延び、脚部および突出部のうちの他方と非接触状態のままであるように本体を構成し、前記本体は、径方向外側のリップと、前記シールアセンブリの空気側に向かって分岐する径方向内側のリップとを有し、前記径方向外側および径方向内側のリップと、前記径方向外側のリップと前記脚部との間の第２の環状チャネルとの間に第１の環状チャネルを設けるステップとを備える、方法。
【請求項１８】
脚部および突出部のうちの少なくとも一方とともに本体を材料の一体部品として成形するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、２００７年１１月２０日に出願された米国仮出願連続番号第６０／９８９，１９０号の利益を主張し、米国仮出願連続番号第６０／９８９，１９０号は、全文が引用によって本明細書に援用される。
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
この発明は、一般にシールアセンブリに関し、より特定的には、ころ軸受のための非接触シールアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
予め設定されたクリアランスおよび潤滑を有するシール非分離形軸受アセンブリのためのシールを提供することは公知である。予め設定され、潤滑された上で、これらの軸受はハウジング内において車軸ジャーナルに嵌めることができ、車軸とハウジングとの相対的な回転を可能にする。これらの軸受は、鉄道車両の車軸で広く用いられてきたが、たとえばクレーンの車輪、テーブルロールおよびせん断機、さらには圧延機のワークロールなどの他の用途でも用いられる。鉄道車両の用途で用いられる場合、軸受は、湿気、埃および破片などの高いレベルの汚染物質に晒される。軸受の耐用寿命を維持するためには、汚染物質は軸受のオイル側の外側に留まっている必要がある。したがって、これらの軸受におけるシールは、軸受の耐用寿命を長くするのに極めて重要な役割を果たすことになる。
【０００４】
鉄道用軸受のためのシールは、軸受の外輪に取付けられるように構成された外側ケースと、シールケースに接着された弾性シール要素とを有することが知られている。シール要素は、一般に、軸受のオイル側に隣接した外側ケースから、軸受の内輪に隣接して位置する摩耗リングの軸方向に延びる面に支えられている第１のリップまで、径方向内向きに延びている。シール要素は、時には、摩耗リングの径方向に延びる脚部に支えられるように軸受の空気側に隣接して軸方向外向きに構成された第２のリップを含む。第１のリップと摩耗リングとの封止係合を維持する目的で、第１のリップを取囲んで第１のリップを摩耗リングにぴったりと押付けるためにガーターばねが通常用いられる。第２のリップは、一般に、シール要素を構築するエラストマー材料のバイアス下で摩耗リングと接触した状態で維持される。第１のリップはバイアスがかかって摩耗リングと係合するため、第１のリップは一般に、摩耗リングに沿って軸受内部から潤滑油が流出することに対する効果的な障壁を提供し、第２のリップは、潤滑を渇望し、過熱することが知られている。これによって、第２のリップは硬化する可能性があり、それによって、シールの全体的な有効性は減少する。さらに、第１および第２のシールリップが摩耗リングに対して発生させる摩擦は、ある程度の回転抵抗を与え、これは、シールに対して過度の摩耗を引起す傾向があり、さらに、克服するにはさらなるエネルギが必要であり、それによって、鉄道車両に動力を供給するエンジンの効率は減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
とりわけ本明細書に記載されるさまざまな実施例を構築することによって実現される経済的利益を含む本発明のシールは、上述の軸受とともに現在利用されているタイプの従来のシールよりも大幅に少ないトルクで動作する。さらに、本発明のシールは、汚染物質の進入を防ぐために、シールの空気側からシールのオイル側までの、概して連続的な幅のラビリンス通路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
この発明の一局面によれば、非接触ラビリンスシールアセンブリは、概して円筒形の外側フランジからアセンブリの中心軸に向かって径方向内向きに延びる脚部を有する、中心軸に対して軸方向に延びる外側フランジを有する外側剛性キャリアを有する。本体は、脚部に取付けられ、本体は、径方向外側のリップと径方向内側のリップとを有する。リップは、脚部からアセンブリの空気側に向かって軸方向に延びており、径方向外側のリップは、中心軸から外向きに分岐して、リップ同士の間に第１の環状チャネルを提供し、径方向外側のリップと脚部との間に第２の環状チャネルを提供する。第１の環状チャネルは、軸方向にアセンブリの空気側の方に向いており、第２の環状チャネルは、中心軸から径方向外向きに向いている。アセンブリはさらに、軸方向に延びる円筒壁と、当該壁から径方向外向きに延びる環状の第１のフランジとを有するスリーブを有する。第１のフランジは、軸方向に第１の環状チャネルに及ぶ環状突出部を有して、リップと環状突出部との間の蛇行した経路に沿って延びる非接触ラビリンス通路を提供する。
【０００７】
この発明の別の局面によれば、鉄道用ころ軸受非接触ラビリンスシールアセンブリは、概して円筒形の外側フランジからアセンブリの中心軸に向かって径方向内向きに延びる脚部を有する、中心軸に対して軸方向に延びる外側フランジを有する外側剛性キャリアを含む。シール本体は、脚部に取付けられる。シール本体は、径方向外側のリップと径方向内側のリップとを有し、径方向外側のリップおよび径方向内側のリップは、脚部から軸方向に延び、アセンブリの空気側に向かって互いに分岐して、リップ同士の間に第１の環状チャネルを提供し、径方向外側のリップと脚部との間に第２の環状チャネルを提供する。アセンブリはさらに、円筒壁と、当該壁から径方向外向きに延びる環状の第１のフランジとを有するスリーブを含む。第１のフランジは、リップと非接触の関係で、軸方向にリップ間の第１の環状チャネルに及ぶ環状突出部を有して、リップと環状突出部との間に延びる非接触の概して□形状のラビリンス通路を提供する。
【０００８】
この発明のさらに別の局面によれば、鉄道用ころ軸受非接触ラビリンスシールアセンブリを提供する。シールアセンブリは、概して円筒形の外側フランジからアセンブリの中心軸に向かって径方向内向きに延びる脚部を有する、中心軸に対して軸方向に延びる外側フランジを有する外側剛性キャリアを有する。さらに、アセンブリは、円筒壁から径方向外向きに延びる環状突出部を有する当該壁を有するスリーブを含む。さらに、アセンブリは、脚部または突出部のうちの一方に取付けられたシール本体を有し、シール本体は、シールアセンブリのオイル側とシールアセンブリの空気側との間の非接触ラビリンスシール通路を提供するために、脚部またはリップのうちの他方に向かって延び、脚部またはリップのうちの他方と非接触状態のままである。
【０００９】
この発明のさらに別の局面によれば、純粋に非接触のラビリンスシールアセンブリを構築する方法を提供する。当該方法は、概して円筒形の外側フランジからアセンブリの中心軸に向かって径方向内向きに延びる脚部を有する、中心軸に対して軸方向に延びる外側フランジを有する外側剛性キャリアを形成するステップを含む。さらに、当該方法は、円筒壁から径方向外向きに延びる環状突出部を有する当該壁を有するスリーブを形成するステップを含む。次いで、当該方法は、脚部および突出部のうちの少なくとも一方にシール本体を取付け、シールアセンブリのオイル側とシールアセンブリの空気側との間に延びる非接触ラビリンスシール通路を提供するために、脚部および突出部のうちの他方に向かって延ばし、脚部および突出部のうちの他方と非接触状態のままにするステップを含む。
【００１０】
本発明のこれらのならびに他の局面、特徴および利点は、現状の好ましい実施例および最良の形態の以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、ならびに添付の図面に関連して考慮すると、より容易に理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の１つの現状の好ましい実施例に従って構築された非接触ラビリンスシールアセンブリを有するシャフト・ころ軸受アセンブリの部分断面図である。
【図２】図１の非接触ラビリンスシールアセンブリの拡大断面図である。
【図３】この発明の別の現状の好ましい実施例に従って構築された非接触ラビリンスシールアセンブリを有するシャフト・ころ軸受アセンブリの部分断面図である。
【図４】この発明のさらに別の現状の好ましい局面に従って構築された非接触ラビリンスシールアセンブリを有する軸受アセンブリの断面図である。
【図４Ａ】図４の非接触ラビリンスシールアセンブリの拡大断面図である。
【図４Ｂ】この発明のさらに別の現状の好ましい局面に従って構築された非接触ラビリンスシールアセンブリの拡大断面図である。
【図４Ｃ】この発明のさらに別の現状の好ましい局面に従って構築された非接触ラビリンスシールアセンブリの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
現状の好ましい実施例の詳細な説明
さらに詳細に図面を参照して、図１は、非分離形の、事前に潤滑された、予め設定された軸受アセンブリ１０を示し、軸受アセンブリ１０は、シャフト１４およびアセンブリ１０の中心軸１７周りで車軸１４とハウジング１６とを相対的に回転させるために、シャフトまたは車軸１４のジャーナル１２の周りであってハウジング１６内に配置される。たとえば鉄道用軸受の用途などの図示される用途では、軸受アセンブリ１０は、ハウジングに受けられた単一の外輪１８と、スペーサ２１によって切離され、支持リング２２と端部キャップ２４との間にクランプされた１対の内輪２０とを有し、複数のローラ２６が、内輪２０と外輪１８との間に維持される。支持リング２２および端部キャップ２４は、各々、時にはシール摩耗リングと称されるスペーサリング２８に支えられており、スペーサリング２８は順に内輪２０に支えられている。軸受アセンブリ１０は、シールアセンブリ３０のオイル側３１であって軸受アセンブリ１０内での潤滑を維持するために、ならびに、埃および破片などの汚染がシールアセンブリ３０の空気側３３から軸受アセンブリ１０に進入することを防ぐために、この発明の一局面に従って図１および図２に示される１対の純粋に非接触のラビリンスシールアセンブリ３０を軸受アセンブリ１０の両側に有する。したがって、以下にさらに詳細に記載するように完全に非接触のラビリンス構造を有するシールアセンブリ３０は、潤滑の流出および汚染の進入を効果的に防ぎながら、使用時に発生させる摩擦が最小限であり、したがって、軸受アセンブリ１０の性能が向上し、耐用寿命が長くなる。
【００１３】
図２に最もよく示されるように、各々の非接触ラビリンスシールアセンブリ３０は、弾性シール本体３４が取付けられた、スタンピング作業において鋼などの金属から好ましくは構築された外側剛性キャリア３２と、金属内側スリーブ３６とを有する。キャリア３２は、概して円筒形の外側フランジ３８からアセンブリ３０の中心軸１７に向かって径方向内向きに延びる環状脚部４０を有する、中心軸１７に対して軸方向に延びる外側フランジ３８を有する。外側フランジ３８は、自由端４２まで軸方向に延びており、自由端４２は、軸受アセンブリ１０の外輪１８に直接取付けられるように好ましくは構成されるが、ハウジング１６に取付けられるようにまたはその他の態様で構成され得るであろう。脚部４０は、軸受アセンブリ１０のオイル側および空気側３１、３３にそれぞれ対応し、オイル側および空気側３１、３３に対面する、自由端４６まで延びる対向するオイル側および空気側４４、４５を有する。オイル側および空気側４４、４５の一方または両方は、所望であれば、たとえばエッチングまたはサンドブラスト／ビードブラスト作業などにおいて、シール本体３４をそこに接着させることを容易にするように処理されることができる。
【００１４】
弾性シール本体３４は、好適な接着剤を用いるかまたは脚部４０に直接成形することなどによって脚部４０に取付けられる。本体３４は、ここでは、一例としておよび非限定的に、脚部４０に接着させた関係で脚部４０の自由端４６の周りに成形され、脚部４０の空気側４５を実質的に覆うように示されている。本体３４は、径方向外側のリップ４８と、径方向内側のリップ５０とを有する。リップ４８、５０は、脚部４０からアセンブリ３０の空気側３３に向かって横方向に延びている。径方向外側のリップ４８は、内側のリップ５０からおよび中心軸１７から外向きに分岐して、リップ４８と５０との間に第１の環状チャネル５４を提供し、径方向外側のリップ４８とキャリア３２の脚部４０との間に、以後チャネル５６と称される第２の環状溝を提供する。したがって、第１の環状チャネル５４は、軸方向にアセンブリ３０の空気側３３の方に向いており、第２の環状チャネル５６は、中心軸１７から径方向外向きに向いており、軸受アセンブリ１０への汚染の進入を抑制するように作用する。本体はまた、径方向内向きに中心軸１７の方に向いた波状面５８を有する。波状面５８は、本体３４の内底面に沿って軸方向に延びており、ここでは、内側のリップ５０によって部分的に提供されるように示されている。リップ５０は、軸１７から離れてアセンブリ３０の空気側３３に向かって分岐する、径方向内向きに向いた面５１を有し、その結果、キャリア３２と内側スリーブ３６との相対的な動きの間、面５１は軸受アセンブリ１０への汚染の進入を寄せ付けないように作用する。波状面５０はまた、複数の径方向内向きに向いた面５３を、面５１から軸方向内側に有する。面５３は、軸１７から離れてアセンブリ３０のオイル側３１に向かって分岐し、その結果、キャリア３２と内側スリーブ３６との相対的な動きの間、面５３は軸受アセンブリ１０からの潤滑の流出を寄せ付けないように作用する。本体３４はさらに、脚部４０からアセンブリ３０の空気側３３に向かって軸方向に延びる排除リップ６０を含む。排除リップ６０は、第２の環状チャネル５６から径方向外側に、第２の環状チャネル５６と部分的に重なる関係で位置する。加えて、本体３４はさらに、アセンブリ３０のオイル側３１に向かって軸方向に延びる封じ込めリップ６１を含む。封じ込めリップ６１は、ここでは、一例としておよび非限定的に、概して脚部４０の自由端４６からアセンブリ３０のオイル側３１に向かって軸方向に延びるように示されている。
【００１５】
金属内側スリーブ３６はスタンピング作業において鋼から好ましくは構築されるが、他の金属材料およびプロセスを用いることができるであろう。内側スリーブ３６は、シャフト１４周りに動作可能に配置されるように構成された内面６４を有する、軸方向に延びる円筒壁６２を有し、内面６４は、図１および図２では、一例としておよび非限定的に、スペーサリング２８に受けられるように示されている。内側スリーブ３６はまた、内面６４と反対側に外面６５を有する。スリーブ３６は、壁６２から排除フランジ６８まで径方向外向きに延びる、フランジとも称される環状壁、または、リップ６６を有する。排除フランジ６８は、円筒壁６２に対して径方向外側で重なる関係で障壁６６から自由端６９まで軸方向に延びており、壁６２および排除フランジ６８は、ここでは、互いに実質的に平行であるように示されている。障壁６６は、円筒壁６２と排除フランジ６８との間に軸方向に延びる環状突出部７０を有し、ここでは、スリーブ３６の材料において据え込み加工された結果、突出部７０が障壁６６において塑性的に変形しているように示されている。突出部７０は、図２に示されるように概して□形状をしており、円筒壁６２と重なる関係で径方向外側に間隔があいた環状下方脚部７２を有して、突出部７０と円筒壁６２との間に環状ポケット７４を提供する。突出部７０は、下方脚部７２から空気側３３に向かって径方向外向きに分岐する環状上方脚部７６を有し、上方脚部７６は、シールアセンブリ３０から径方向外向きに汚染を寄せ付けないように油切りの役割を果たす。上方脚部７６は、逆方向に折り返された部分７７において排除フランジ６８に移行する。したがって、別の環状ポケット７８が上方脚部７６と排除フランジ６８との間に形成され、ポケット７８は、径方向内側のポケット７４と径方向外側で整列する。さらに、スリーブ３６は、円筒壁６２から径方向外向きに延びる封じ込めフランジ８０を有する。封じ込めフランジ８０は、アセンブリ３０を組立てられた状態に維持することに加えて、軸受アセンブリ１０内の潤滑がオイル側３１から漏れ出るのを防ぐことを手助けし、また、如何なる汚染もオイル側３１に進入することを防ぐように作用する。
【００１６】
キャリア３２が外輪１８に組立てられ、スリーブ３６が車軸１４周りに配置されると、軸受アセンブリ１０は、シールアセンブリ３０を純粋に非接触のラビリンスシール構成で維持しながら、予め設定された状態で維持される。したがって、シール本体３４およびその関連の特徴は、スリーブ３６から間隔があいた関係のままである。たとえば、完全に組立てられると、スリーブ３６の環状突出部７０は、軸方向に第１の環状チャネル５４に及んで、それぞれの径方向外側および径方向内側のリップ４８、５０と環状突出部７０との間の蛇行した経路に沿って延びる非接触ラビリンス通路８２を提供する。さらに、径方向内側のリップ５０は、スリーブ３６と非接触の関係でポケット７４に及んで、ラビリンス通路８２から開放連通状態で延びる非接触ラビリンス通路８３を提供し、ラビリンス通路８３は、ポケット７４内で概してＵ字型のまたは蛇行した経路にわたっている。さらにまた、シール本体３４の波状面５８は、スリーブ壁６２の外面６５から間隔があいた関係で軸方向に延びて、ラビリンス通路８３から開放連通状態で軸方向に延びる非接触ラビリンス通路８４を提供する。さらに、スリーブ３６の排除フランジ６８は、第２の環状チャネル５６に対して径方向外側で重なる関係で延びており、排除フランジ６８は、径方向外側のリップ４８から径方向外側に間隔があいている。同時に、シール本体３４の排除リップ６０は、排除フランジ６８の自由端６９と間隔があいて重なる関係で延びており、排除リップ６０は、排除フランジ６８から径方向外側に間隔があいて隙間を提供するように示されており、この隙間は、第２の環状チャネル５６と開放連通状態に構成された、概して水平に延びる非接触ラビリンス通路８１を提供する。したがって、溝またはチャネル５６は、重力および求心力の助けを借りて、シールアセンブリ３０の径方向上半分セクションで汚染を封じ込めることができ、シールアセンブリ３０の径方向下半分でラビリンス通路８１を通る汚染を排出または消散させることができる。しかも、さらに、封じ込めフランジ８０は、弾性本体３４の少なくとも一部を越えて径方向に円筒壁６２から径方向外向きに延びており、ここでは波状面５８を越えて径方向に延びるように示されているが、ラビリンス通路８４から延びる非接触ラビリンス通路８５を維持するために、波状面５８からは軸方向に間隔があいたままである。封じ込めリップ６１は、封じ込めフランジ８０に対して径方向外側で重なる関係でオイル側３１に向かって軸方向に延びている。封じ込めリップ６１は、アセンブリ３０のオイル側３１と開放連通状態で非接触ラビリンス通路８５を延長するために、封じ込めフランジ８０から径方向外側に間隔があいている。したがって、シールアセンブリ３０は完全に非接触の構造を維持するように構成され、連続的に延びるラビリンス通路８１、８２、８３、８４、８５は、汚染の進入および潤滑の流出を防ぎながら、使用時の摩擦が最小限である。図示されるように、約０．０１０〜０．１００″の間などの概してまたは実質的に一定の幅（Ｗ）を有する、径方向外側のリップ４８、径方向内側のリップ５０および波状面５８に沿って延びるラビリンス通路８２、８３、８４および８５が提供される。たとえば波状面５８に沿って本来生じるであろう、ラビリンス通路８２、８３、８４、８５に沿った幅Ｗの何らかの変更が予期されることを認識されたい。
【００１７】
図３には、別の現状の好ましい構造に従う非分離形の、事前に潤滑された、予め設定された軸受アセンブリ１１０が示され、ここでは、類似の特徴を識別するために、上で用いたものと同じ参照数字を１００だけずらして用いている。軸受アセンブリ１１０は、前に記載した軸受アセンブリ１０と概して同じように構築され、ラビリンスシールアセンブリ１３０は、軸受アセンブリ１１０に動作可能に結合されることによって、完全に非接触のラビリンスシール構造を提供するが、シールアセンブリ１３０の内側スリーブ１３６がスペーサリングに装着されるのではなく、内側スリーブ１３６が内輪１２０のスラストリブ２１の外面に直接装着されるように構成されている。したがって、シールアセンブリ１３０のキャリア１３２の構成は、内側スリーブ１３６の構成の変更に対応するように変更される。示される実施例では、キャリア１３２は断面が概してＬ字型であり、キャリア１３２の脚部１４０は、アセンブリ１１０の円筒外側フランジ１３８から直接径方向内向きに垂れ下がっている。その他の点では、シールアセンブリ１３０は前に記載したシールアセンブリ３０と同じであるため、さらなる説明は必要でないと考える。
【００１８】
図４には、別の現状の好ましい実施例に従って構築された非接触ラビリンスシールアセンブリ２３０を有する非分離形の、事前に潤滑された、予め設定された軸受アセンブリ２１０が示され、ここでは、類似の特徴を識別するために、上で用いたものと同じ参照数字を２００だけずらして用いている。図４Ａに最もよく示されるように、シールアセンブリ２３０は、スタンピング作業において鋼などの金属から好ましくは構築された外側剛性キャリア２３２と、キャリア２３２に取付けられたシール本体２３４と、金属内側スリーブ２３６と、一体型の内側スリーブサブアセンブリを提供するために内側スリーブ２３６に取付けられた、以後弾性本体または単に本体８７と称される弾性シール本体とを有する。キャリア２３２は、概して円筒形の外側フランジ２３８からアセンブリ２３０の中心軸２１７に向かって径方向内向きに延びる脚部２４０を有する、中心軸２１７に対して軸方向に延びる外側フランジ２３８を有する。外側フランジ２３８は、自由端２４２まで軸方向に延びており、自由端２４２は、軸受アセンブリの外輪に直接取付けられるように好ましくは構成されるが、軸受アセンブリ以外に取付けられるように構成され得るであろう。脚部２４０は、オイル側２３１および空気側２３３にそれぞれ対面する、対向するオイル側および空気側２４４、２４５を有し、脚部２４０は自由端２４６まで延びている。
【００１９】
弾性シール本体２３４は、脚部２４０の自由端２４６に取付けられ、シール本体３４に関連して上述したものと概して同じように構成される。したがって、シール本体は１対のリップ２４８、２５０を有し、径方向外側のリップ２４８は、径方向内側のリップ２５０からおよび中心軸２１７から外向きに分岐して、リップ２４８と２５０との間に第１の環状チャネル２５４を提供し、径方向外側のリップ２４８とキャリア２３２の脚部２４０との間に第２の環状チャネル２５６を提供する。さらに、本体はまた、径方向内側に中心軸２１７の方に向いており、かつ、本体２３４の内底面に沿って軸方向に延びる、内側のリップ２５０によって部分的に提供される波状面２５８を有する。本体２３４はさらに、脚部２４０からアセンブリ２３０の空気側２３３に向かって軸方向に延びる排除リップ２６０を含む。排除リップ２６０は、第２の環状チャネル２５６から径方向外側に、第２の環状チャネル２５６と部分的に重なる関係で位置する。加えて、本体２３４はさらに、アセンブリ２３０のオイル側２３１に向かって軸方向に延びる封じ込めリップ２６１を含む。封じ込めリップ２６１は、ここでは、一例としておよび非限定的に、波状面２５８に対して径方向外側の関係で脚部２４０の自由端２４６から概して延びるように示されている。
【００２０】
上述の内側スリーブ３６と概して類似した断面形状を有する金属内側スリーブ２３６および弾性本体８７が構成される。したがって、内側スリーブ２３６および弾性本体８７サブアセンブリは、外側金属キャリア２３２およびシール本体２３４と協働して、シールアセンブリ３０に関連して上述したものと同様に非接触ラビリンスシールアセンブリを提供する。しかしながら、弾性本体８７は、キャリア３２の上述の据え込み加工された環状突出部７０および排除フランジ６８を形成するために用いられる漸進的な製造プロセスのうちの多くのプロセスを不要にする。内側スリーブ２３６は、スタンピング作業などにおいて鋼から好ましくは構築されるが、他の製造プロセスが意図される。内側スリーブ２３６は、内面２６４と外面２６５とを有する軸方向に延びる円筒壁２６２を有し、内面２６４は、シャフト、軸受の内輪、または図示されるように、一例としておよび非限定的に、スペーサリング２２８（図４）の周りに動作可能に配置されるように構成される。スリーブ２３６は、軸方向の断面が概してＵ字型であり、円筒壁２６２から径方向外向きに延びる、フランジとも称される環状壁、障壁、突出部またはリップ２６６を有する。さらに、スリーブ２３６は、円筒壁２６２から径方向外向きに延びる封じ込めフランジ２８０を有する。封じ込めフランジ２８０は、封じ込めフランジ８０に関連して上述したものと同様に機能する。
【００２１】
弾性本体８７は、好ましくは内側スリーブ２３６のリップ２６６に成形され、本体８７はエラストマー材料またはポリマー材料から形成されるが、たとえば接着剤などによってその他の態様で取付けられることができるであろう。弾性本体８７は、金属リップ２６６から自由端２６９まで円筒壁２６２に対して径方向外側で重なる関係で軸方向に延びる排除フランジ２６８を形成し、壁２６２および排除フランジ２６８は、ここでは、互いに実質的に平行であるように示されている。本体８７は、リップ２６６から円筒壁２６２と排除フランジ２６８との間に軸方向内向きに延びる環状突出部２７０を有する。突出部２７０は、概して鼻の形状をしており、上述の突出部７０と概して同じ内側輪郭を有する。したがって、突出部は、円筒壁２６２と重なる関係で径方向外側に間隔があいた径方向内側の環状下方内面２７２を有して、突出部２７０と円筒壁２６２との間に環状ポケット２７４を提供する。突出部２７０は、下方内面２７２から空気側２３３に向かって径方向外向きに分岐する径方向外側の環状上方内面２７６を有し、上方内面２７６は、逆方向に成形された部分２７７において排除フランジ２６８に移行する。したがって、別の環状ポケット２７８が上方内面２７６と排除フランジ２６８との間に形成され、ポケット２７８は、径方向内側のポケット２７４と径方向外側に整列する。
【００２２】
図４に示されるように、キャリア２３２が外輪２１８に組立てられ、スリーブ２３６が車軸２１４周りに配置されると、軸受アセンブリ２１０は、シールアセンブリ２３０を純粋に非接触のラビリンスシール構成で維持しながら、予め設定された状態で維持される。したがって、シール本体２３４およびその関連の特徴は、スリーブ２３６および弾性本体８７から間隔があいた関係のままである。たとえば、完全に組立てられると、弾性本体８７の環状突出部２７０は、軸方向に第１の環状チャネル２５４に及んで、それぞれの径方向外側および径方向内側のリップ２４８、２５０と環状突出部２７０との間の蛇行した経路に沿って延びる非接触ラビリンス通路２８２を提供する。さらに、径方向内側のリップ２５０は、スリーブ２３６および弾性本体８７と非接触の関係でポケット２７４に及んで、ラビリンス通路２８２から開放連通状態で延びる非接触ラビリンス通路２８３を提供し、ラビリンス通路２８３は、ポケット２７４内で概してＵ字型のまたは蛇行した経路にわたっている。さらにまた、シール本体２３４の波状面２５８は、スリーブ壁２６２の外面２６５から間隔があいた関係で軸方向に延びて、ラビリンス通路２８３から開放連通状態で軸方向に延びる非接触ラビリンス通路２８４を提供する。さらに、弾性本体８７の排除フランジ２６８は、第２の環状チャネル２５６に対して径方向外側で重なる関係で延びており、排除フランジ２６８は、径方向外側のリップ２４８から径方向外側に間隔があいている。同時に、シール本体２３４の排除リップ２６０は、排除フランジ２６８の自由端２６９と間隔があいて重なる関係で延びており、排除リップ２６０は、排除フランジ２６８から径方向外側に間隔があいて隙間を提供するように示されており、この隙間は、第２の環状チャネル２５６と開放連通状態に構成された、概して水平に延びる非接触ラビリンス通路２８１を提供する。しかも、さらに、封じ込めフランジ２８０は、弾性シール本体２３４の少なくとも一部を越えて径方向に円筒壁２６２から径方向外向きに延びており、ここでは波状面２５８を越えて径方向に延びるように示されているが、ラビリンス通路２８４から延びる非接触ラビリンス通路２８５を維持するために、波状面２５８からは軸方向に間隔があいたままである。封じ込めリップ２６１は、封じ込めフランジ２８０に対して径方向外側で重なる関係でオイル側２３１に向かって軸方向に延びている。封じ込めリップ２６１は、アセンブリ２３０のオイル側２３１と開放連通状態で非接触ラビリンス通路２８５を延長するために、封じ込めフランジ２８０から径方向外側に間隔があいている。したがって、シールアセンブリ２３０は完全に非接触の構造を維持するように構成され、連続的に延びるラビリンス通路２８１、２８２、２８３、２８４、２８５は、汚染の進入および潤滑の流出を防ぎながら、使用時の摩擦が最小限である。図示されるように、概してまたは実質的に一定の幅（Ｗ）を有する、径方向外側のリップ２４８、径方向内側のリップ２５０および波状面２５８に沿って延びるラビリンス通路２８２、２８３、２８４および２８５が提供される。たとえば波状面５８に沿って本来生じるであろう、ラビリンス通路２８２、２８３、２８４、２８５に沿った幅Ｗの何らかの変更が予期されることを認識されたい。
【００２３】
図４Ｂには、別の現状の好ましい実施例に従って構築された非接触ラビリンスシールアセンブリ３３０が示され、ここでは、類似の特徴を識別するために、上で用いたものと同じ参照数字を３００だけずらして用いている。軸方向の断面形状が前のアセンブリ３０、１３０、２３０と概して同じであるシールアセンブリ３３０が構成され、シールアセンブリ３３０は、外側剛性キャリア３３２と、キャリア３３２に取付けられたシール本体３３４と、内側スリーブ３３６とを含む。しかしながら、キャリア３３２およびシール本体３３４は、アセンブリを構築する１つの方法に従って別個の材料から構築されるのではなく、たとえば成形プロセスなどにおいて材料の単一の部品としてキャリア３３２およびシール本体３３４を形成することによってアセンブリを構築する別の方法に従って構築される。好ましくは、キャリア３３２およびシール本体３３４は、ハウジング内に、たとえば鉄道用軸受アセンブリの外輪などに取付けられるまたは受けられることができるように十分に剛性のあるポリマー材料から成形される。さらに、内側スリーブ３３６は、シャフト周りに受けられることができるように十分に剛性のあるポリマー材料から成形される。
【００２４】
キャリア３３２は、概して円筒形の外側フランジ３３８から径方向内向きに延びる脚部３４０を有する、中心軸３１７に対して軸方向に延びる外側フランジ３３８を有する。脚部３４０は、オイル側３３１および空気側３３３に対面する、対向するオイル側および空気側３４４、３４５を有する。
【００２５】
シール本体３３４は、上述のように互いに分岐する１対のリップ３４８、３５０を有して、リップ３４８と３５０との間に第１の環状チャネル３５４を提供し、径方向外側のリップ３４８と脚部３４０との間に第２の環状チャネル３５６を提供する。さらに、本体は、径方向内側に中心軸３１７の方に向いている波状面３５８を有し、前の実施例に関連して上述したように排除リップ３６０と封じ込めリップ３６１とをさらに含む。
【００２６】
内側スリーブ３３６は、内面３６４と外面３６５とを有する軸方向に延びる円筒壁３６２を有し、内面３６４は、シャフト、軸受の内輪またはスペーサリングの周りに動作可能に配置されるように構成される。スリーブ３３６は、円筒壁３６２から径方向外向きに延びる封じ込めフランジ３８０を有し、封じ込めフランジ３８０は上述のものと同様に機能する。スリーブ３３６はさらに、排除フランジ３６８と、円筒壁３６２および排除フランジ３６８の間に軸方向内向きに延びる環状突出部３７０とを含む。突出部３７０は、概して鼻の形状をしており、上述の突出部２７０と概して同じ内側輪郭を有する。したがって、突出部３７０は、円筒壁３６２と重なる関係で径方向外側に間隔があいた径方向内側の環状下方内面３７２を有して、突出部３７０と円筒壁３６２との間に環状ポケット３７４を提供する。突出部３７０は、下方内面３７２から空気側３３３に向かって径方向外向きに分岐する径方向外側の環状上方内面３７６を有し、上方内面３７６は、逆方向に成形された部分３７７において排除フランジ３６８に移行する。したがって、別の環状ポケット３７８が上方内面３７６と排除フランジ３６８との間に形成される。
【００２７】
組立てられると、環状突出部３７０は、軸方向に第１の環状チャネル３５４に及んで、それぞれの径方向外側および径方向内側のリップ３４８、３５０と環状突出部３７０との間の蛇行した経路に沿って延びる非接触ラビリンス通路３８２を提供する。さらに、径方向内側のリップ３５０は、非接触の関係でポケット３７４に及んで、ラビリンス通路３８２から開放連通状態で延びる非接触ラビリンス通路３８３を提供し、ラビリンス通路３８３は、ポケット３７４内で概してＵ字型のまたは蛇行した経路にわたっている。さらにまた、波状面３５８は、スリーブ壁３６２の外面３６５から間隔があいた関係で軸方向に延びて、ラビリンス通路３８３から開放連通状態で軸方向に延びる非接触ラビリンス通路３８４を提供する。さらに、排除フランジ３６８は、第２の環状チャネル３５６に対して径方向外側に、間隔があいて重なる関係で延びており、排除リップ３６０は、排除フランジ３６８と間隔があいて重なる関係で延びて隙間を提供し、この隙間は、第２の環状チャネル３５６と開放連通状態に構成された、概して水平に延びる非接触ラビリンス通路３８１を提供する。さらに、前の実施例と同様に、封じ込めフランジ３８０は、円筒壁３６２から波状面３５８を越えて径方向外向きに延びているが、ラビリンス通路３８４から開放連通状態で延びる非接触ラビリンス通路３８５を維持するために、波状面３５８からは軸方向に間隔があいたままである。
【００２８】
図４Ｃには、別の現状の好ましい実施例に従って構築された非接触ラビリンスシールアセンブリ４３０が示され、ここでは、類似の特徴を識別するために、上で用いたものと同じ参照数字を４００だけずらして用いている。軸４１７に沿った軸方向の断面形状が前のアセンブリ３０、１３０、２３０、３３０と概して同じであるシールアセンブリ４３０が構成され、シールアセンブリ４３０は、外側剛性キャリア４３２と、キャリア４３２に取付けられたシール本体４３４と、内側スリーブ４３６と、内側スリーブ４３６に取付けられたポリマー本体４８７とを含む。アセンブリ３３０と同様に、シールアセンブリ４３０はポリマー材料から成形されるが、キャリア４３２およびシール本体４３４は、同じ材料から構築されるのではなく、キャリア４３２およびシール本体４３４を互いに取付けられた別個の部品として成形することによってこのアセンブリを構築する別の方法に従って構築され、したがって、異なるタイプのポリマー材料を用いて成形することができる。したがって、キャリア４３２は、１つの剛性のあるポリマー材料を用いて成形することによって形成できる一方、シール本体４３４は、たとえばゴムなどの第２の弾性のあるポリマー材料を用いて成形することによって形成できる。同様に、内側スリーブ４３６は、シャフト周りに受けられることができるように十分に剛性のあるポリマー材料から成形できる一方、ポリマー本体４８７は、たとえばゴムなどの第２の弾性のあるポリマー材料から成形できる。
【００２９】
組立てられると、前の実施例と同様に、概してまたは実質的に一定の幅（Ｗ）を有する、径方向外側のリップ４４８、径方向内側のリップ４５０および波状面４５８に沿って延びるラビリンス通路４８２、４８３、４８４および４８５が提供される。さらに、非接触ラビリンス通路４８１は環状チャネル４５６と開放連通状態に構成され、環状チャネル４５６は順にラビリンス通路４８２と開放連通する。最後に、汚染の進入および潤滑の流出をさらに抑制するために、好適な重量のグリース８９などの潤滑油を、波状面４５８と内側スリーブ４３６との間のラビリンス通路４８４に供給することができる。
【００３０】
明らかに、上述の教示に鑑みて、本発明の多くの変形および変更が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内で、この発明は具体的に記載したものとは異なる態様で実施されてもよいことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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