(57)【要約】【課題】軸受ユニットの内部を常に一定の内圧状態、並びに密封状態に保つことが可能な軸受ユニット用密封装置及び軸受ユニットを提供する。【解決手段】転がり軸受Ａ、回転輪２を軸方向に位置決めする位置決め部材F,Pを備えた軸受ユニットに組み込まれ、軸受配設空間８０を密封する軸受ユニット用密封装置４０であって、かかる密封装置は、軸受配設空間を密封するシール３０、シール配設空間８２と軸受配設空間とを隔てる仕切板１８、シール及び仕切板を収容して所定位置に固定するシールケース１６を備えており、シールには、内気を内部から外部へ排出させることで、内圧を大気圧と略同一圧に保つ内圧調整機構３０ｃが１つ以上設けられ、仕切板は、内周部１８ａが位置決め部材と所定間隔を空けて対向し、内周部には、内気を軸受配設空間からシール配設空間へ流動させ、内圧調整機構を介して外部へ排出させる内気流動機構３６が１つ以上設けられている。【選択図】図１
2008051284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸を回転自在に支持し、複数の転動体を介して相対回転可能に対向配置された静止輪及び回転輪を有する転がり軸受と、回転輪を軸方向に位置決めするための環状の位置決め部材とを備えた軸受ユニットに組み込まれ、前記転がり軸受が配設された軸受配設空間を密封するための軸受ユニット用密封装置であって、
軸受ユニット用密封装置は、軸受配設空間を密封するシールと、当該シールが配設されたシール配設空間と軸受配設空間とを軸方向に隔てる仕切板と、前記シール及び前記仕切板を収容して所定位置に固定するためのシールケースとを備えており、
シールには、少なくとも軸受ユニットの内圧の上昇時、当該軸受ユニットの内気を当該ユニットの内部から外部へ排出させることで、当該軸受ユニットの内圧を大気圧と略同一圧に保つための内圧調整機構が１つ以上設けられ、
仕切板は、環状を成し、その内周部が前記位置決め部材と所定の間隔を空けて対向しているとともに、当該内周部には、少なくとも軸受ユニットの内気を軸受配設空間からシール配設空間へ流動させ、前記内圧調整機構を介して軸受ユニットの外部へ排出させるための内気流動機構が１つ以上設けられていることを特徴とする軸受ユニット用密封装置。
【請求項２】
仕切板には、内気流動機構として、その内周部の径を部分的に拡大させる切り欠き若しくは貫通孔が形成されており、これらの形成範囲において、当該仕切板の内周部と前記位置決め部材との間の間隔が拡げられていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット用密封装置。
【請求項３】
所定の回転軸を回転自在に支持し、複数の転動体を介して相対回転可能に対向配置された静止輪及び回転輪を有する転がり軸受と、回転輪を軸方向に位置決めするための環状の位置決め部材とを備えた軸受ユニットであって、
請求項１又は２に記載の軸受ユニット用密封装置によって、前記軸受が配設された軸受配設空間を密封していることを特徴とする軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、鉄道車両や自動車の車軸などを支持するために用いられる軸受ユニット及び当該軸受ユニットに組み込まれる密封装置に関し、特に、軸受ユニットの内部を常に一定の内圧状態、並びに密封状態に保つための密封構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄道車両用の軸受ユニット(以下、単に軸受ユニットという)は、一例として、図８(ａ)に示すような構成をしており、車軸Ｓに外嵌されて当該車軸Ｓを回転自在に支持し、複数の転動体(ころ)6a,6bを介して相対回転可能に対向配置された静止輪(外輪)４及び回転輪(内輪)２を有する転がり軸受Ａと、内輪２を軸方向(同図の左右方向)に位置決めするための環状の位置決め部材と、軸受Ａが配設された所定の空間(軸受配設空間)８０を密封状態に保つための密封装置７０とを備えている。
【０００３】
ここで、位置決め部材としては、転がり軸受Ａの軸方向両側に設けられた後ろ蓋Ｆと油切りＰが適用されており、後ろ蓋Ｆは、車軸Ｓの基端側(例えば、車輪(図示しない)側(図８(ａ)の右側))において外周面段差部Ｓ１に外嵌され、油切りＰは、車軸Ｓの軸端Ｓｔ側(図８(ａ)の左側)において外周面小径部Ｓ３に外嵌されている。なお、車軸Ｓには、外周面段差部Ｓ１を境界にして図８(ａ)の右側に比較的大径の外周面大径部Ｓ２が形成され、同図の左側に比較的小径の外周面小径部Ｓ３が形成されている。この場合、軸受ユニットの軸受Ａの内輪２、後ろ蓋Ｆ及び油切りＰは、車軸Ｓの外周面段差部Ｓ１とナット２０との間で挟み付けられた状態となるように、車軸Ｓの軸端Ｓｔ側(図８(ａ)の左側)から回り止めリング２２を介してボルト２４で固定(緩み止め)されている。
【０００４】
図８(ａ)に示す構成において、転がり軸受Ａとしては、外輪一体型の複列(２列)タイプの円すいころ軸受が適用されている。この場合、軸受Ａは、内輪２が車輪(図示しない)に接続された車軸Ｓとともに回転する回転輪として構成されているのに対し、外輪４が車両のハウジング(図示しない)に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪として構成されている。かかる軸受Ａは、内輪２が第１の内輪２ａと第２の内輪２ｂとで構成されており、第１の内輪２ａには第１の軌道面８ａが形成され、第２の内輪２ｂには第２の軌道面８ｂがそれぞれ形成され、外輪４には、当該第１及び第２の軌道面8a,8bに対向して複列(２列)の軌道面10a,10bが形成されている。また、内外輪2,4の軌道面8a,10a間及び軌道面8b,10b間には、複数のころ６ａ及びころ６ｂがそれぞれ転動自在に組み込まれており、各ころ6a,6bは、１つずつ回転自在に等間隔を成して保持器１２によって保持されている。
【０００５】
また、図８(ａ)に示す構成において、第１の内輪２ａと第２の内輪２ｂとは、一例として、対向する端面2c,2d同士が互いに直接当接するように配設されている。なお、例えば、第１の内輪２ａと第２の内輪２ｂとの間に、環状を成す内輪間座(図示しない)が介在される場合もある。この場合、第１の内輪２ａの端面２ｃと内輪間座の一方側の端面とが当接し、第２の内輪２ｂの端面２ｄと内輪間座の他方側の端面とが当接するように、内輪2a,2b及び内輪間座とを配設させればよい。また、内輪２は、第１の内輪２ａと第２の内輪２ｂとの分割構成ではなく、これらを一体的に構成した一体型の内輪２として構成される場合もある。また、外輪４が分割構成として構成される場合もあり、この場合には外輪間座(図示しない)を選択的に設ければよい。
【０００６】
また、後ろ蓋Ｆと油切りＰは、それぞれ円筒状を成しており、軸受Ａの内輪２(2a,2b)とともに回転可能に車軸Ｓへ外嵌されている。図８(ａ)に示す構成では、後ろ蓋Ｆは、一例として、断面視階段状(２段)の円筒を成し、その大径側内周面Ｆ４が車軸Ｓの外周面大径部Ｓ２に当接し、当該大径側内周面Ｆ４と小径側内周面Ｆ５とを連結する内周中間部Ｆ６が車軸Ｓの外周面段差部Ｓ１に当接するとともに、その小径側内周面Ｆ５が車軸Ｓの外周面小径部Ｓ３と所定の間隔を空けて対向するように当該車軸Ｓへ外嵌されている。この場合、後ろ蓋Ｆの内周中間部Ｆ６は、車軸Ｓの外周面段差部Ｓ１に沿って連続した凸曲面状に形成されている。また、後ろ蓋Ｆには、小径側外周面Ｆ２と大径側外周面Ｆ３とを連結する外周中間部(後述するシールケース１６との対向面)Ｆ７に、周方向に沿って所定のシール溝Ｆｍが形成されている。
この状態において、後ろ蓋Ｆは、一端側(例えば、車軸Ｓの軸端Ｓｔ側(図８(ａ)の左側))の端面Ｆ１が、対向する内輪２(第１の内輪２ａ)の端面２ｅに軸方向(例えば、車輪(図示しない)側(図８(ａ)の右側))から当接している。
【０００７】
これに対し、油切りＰは、筒状に形成された本体Ｐｍと、当該本体Ｐｍの一端側(例えば、車軸Ｓの軸端Ｓｔ側(図１(ａ)の左側))の外周面Ｐ２に環状且つ一連に設けられたフランジ部Ｐｆとで構成され、本体Ｐｍの内周面Ｐ３が車軸Ｓの外周面小径部Ｓ３に当接するように当該車軸Ｓへ外嵌されている。
この状態において、油切りＰは、一端側(例えば、車輪(図示しない)側(図８(ａ)の右側))の端面Ｐ１が、対向する内輪２(第２の内輪２ｂ)の端面２ｆに軸方向(例えば、車軸Ｓの軸端Ｓｔ側(図８(ａ)の左側))から当接しているとともに、他端側(例えば、車軸Ｓの軸端Ｓｔ側(図８(ａ)の左側))の端面Ｐ４がナット２０と当接している。
【０００８】
このように、かかる軸受ユニットにおいて、軸受Ａは、内輪２(2a,2b)と後ろ蓋Ｆ及び油切りＰとは、対向する軸方向(図８(ａ)の左右方向)の端面同士が相互に当接し、外輪４が車両のハウジング(図示しない)に固定されることにより、軸方向に沿って位置決めされている。また、内輪２(2a,2b)、後ろ蓋Ｆ及び油切りＰは、対向する軸方向(図８(ａ)の左右方向)の端面同士が相互に当接した状態で、車軸Ｓとともに回転可能にそれぞれ配置されている。一例として、図８(ａ)に示す構成においては、後ろ蓋Ｆの端面Ｆ１と第１の内輪２ａの端面２ｅとが相互に当接して車軸Ｓに外嵌固定され、当該後ろ蓋Ｆと当該第１の内輪２ａとが車軸Ｓとともに回転している。また、油切りＰの端面Ｐ１と第２の内輪２ｂの端面２ｆとが相互に当接して車軸Ｓに外嵌固定され、当該油切りＰと当該第２の内輪２ｂとが車軸Ｓとともに回転している。
【０００９】
また、密封装置７０は、軸受Ａの第１の内輪２ａと後ろ蓋Ｆとの当接部(端面2e,F1)、及び軸受Ａの第２の内輪２ｂと油切りＰとの当接部(端面2f,P1)をそれぞれ覆うことで、軸受配設空間８０を密封し、軸受ユニットの外部から軸受配設空間８０への異物(例えば、水や塵埃)の侵入や、軸受配設空間８０から軸受ユニットの外部への潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)の漏洩を防止している。図８(ｂ)には、一例として、第１の内輪２ａと後ろ蓋Ｆとの当接部(端面2e,F1)を覆うことにより、軸受配設空間８０を密封する密封装置７０の構成が示されている。かかる密封装置７０には、一例として、断面視階段状(例えば、３段)の円筒を成すシールケース１６と、当該シールケース１６に内嵌され、軸受配設空間８０と密封装置７０のシール配設空間(シール３０が配設された所定の空間)８２とを軸方向(図８(ｂ)の左右方向)に隔てる仕切板１８と、当該仕切板１８に内嵌され、軸受配設空間８０を密封するシール３０とが設けられている。
【００１０】
この場合、シールケース１６は、その一端側(大径環状部５０)が外輪４に内嵌され、その他端側(小径環状部５４)が後ろ蓋Ｆ方向に延出し、その延出端１６ｓは後ろ蓋Ｆとは非接触状態に位置決めされている。なお、図８(ｂ)に示す構成において、シールケース１６は、一例として、その延出端１６ｓが後ろ蓋Ｆのシール溝Ｆｍの内部へ非接触状態に収容されている。また、シールケース１６の大径環状部５０と小径環状部５４の間には、当該大径環状部５０の径よりも小さく、当該小径環状部５４の径よりも大きな径を成す中径環状部５２が設けられている。そして、大径環状部５０と中径環状部５２が大径側連結部５６によって連結されているとともに、中径環状部５２と小径環状部５４が小径側連結部５８によって連結されてこれらが一連を成し、これにより、シールケース１６は、断面視３段の階段円筒状に形成されている。
【００１１】
また、仕切板１８は、断面がＬ字状を成す平坦円環状に形成されており、その内径が後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２の外径よりも極僅かに大きく、その外径がシールケース１６の中径環状部５２の内径と略同一の大きさを成して構成されている。そして、仕切板１８は、その外周部１８ｂがシールケース１６の中径環状部５２に沿って、当該シールケース１６の小径環状部５４方向(軸受Ａの外側方向(図８(ｂ)の右方向))へ、当該中径環状部５２の幅(同図の左右方向の距離)よりも極僅かに小さな距離だけ延出されている。このように、仕切板１８は、その外周部１８ｂをシールケース１６の中径環状部５２に当接させた状態で当該シールケース１６に内嵌固定されることで、その内周部１８ａが後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２との間に所定の間隔(隙間３２)を空けて、当該後ろ蓋Ｆと非接触状態に対向して位置付けられている。
【００１２】
また、シール３０は、断面が略Ｌ字状を成す環状の芯板３０ａの一部、及び断面が中空を成す環状の芯棒３０ｂの一部を各種の弾性材(例えば、ゴムやプラスチックなどの樹脂材)でコーティングして構成されている。この場合、シール３０は、その内径が後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２の外径と略同一の大きさを成し、その外径が仕切板１８の外径と略同一の大きさを成して構成されている。
【００１３】
なお、シール３０の内周部６０には、かかる弾性材で構成されて、後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２に摺接するシールリップ３０ｌが形成され、その内周部６０と外周部６２との中間部には、軸受ユニットの内気を当該ユニットの内部から外部へ排出するための内圧調整機構３０ｃが設けられている。図８(ｂ)に示す構成においては、内圧調整機構３０ｃとして、芯板３０ａ及びコーティング弾性材を貫通して成る弾性スリットであるベント３０ｃが形成されており、当該ベント３０ｃは、例えば、軸受ユニットの内圧が上昇した場合、軸受ユニットの内気をその外部へ排出させることで、当該軸受ユニットの内圧を外圧(大気圧)と略同一圧に保つ機能を果たしている。
【００１４】
また、図８(ｂ)には、一例として、第１の内輪２ａと後ろ蓋Ｆとの当接部(端面2e,F1)を覆うことにより、軸受配設空間８０を密封する密封装置７０の構成を示しているが、第２の内輪２ｂと油切りＰとの当接部(端面2f,P1)を覆うことにより、軸受配設空間８０を密封する密封装置７０も略同様に構成されている(図８(ａ)参照)。すなわち、かかる密封装置７０は、その寸法設定(例えば、仕切板１８及びシール３０の内外径など)の際の対象部材が油切りＰとなる点は異なるが、その他の形状、構造などは、図８(ｂ)に示す第１の内輪２ａと後ろ蓋Ｆとの当接部(端面2e,F1)の密封装置７０におけるシールケース１６、仕切板１８及びシール３０と同様に構成されている。
この場合、かかる密封装置７０において、シールケース１６は、一例として、その延出端１６ｓ(小径環状部５４の内周面１６ａ)が油切りＰのフランジ部Ｐｆと部分的に所定の間隔を空けて対向しており、シール３０は、一例として、そのシールリップ３０ｌが油切りＰの本体Ｐｍの外周面Ｐ２に摺接している(図８(ａ)参照)。
【００１５】
ところで、かかる軸受ユニットにおいては、転動体(ころ)6a,6bの転動面と内輪２の軌道面8a,8b、及び外輪４の軌道面10a,10bとが相互に接触する部分の焼付き防止や疲れ寿命の延長などを目的として、軸受Ａに対して潤滑を行っている。このため、軸受配設空間８０には、潤滑剤(一例として、グリース)が封入されており、これによる潤滑作用により、軸受ユニット(軸受Ａ)を長期に亘って高精度に運転し続けることを可能としている。そして、従来から、潤滑性能や潤滑効率を向上させることで、軸受ユニット(軸受Ａ)の長寿命化を図る各種の方策も知られている。
【００１６】
例えば、特許文献１には、内輪と後ろ蓋との当接面間、及び内輪と油切りとの当接面間に潤滑剤(一例として、グリース)を介在させた鉄道車両用の軸受ユニットが開示されている。このような構成により、後ろ蓋及び油切りの摩耗を抑制することで、内輪の端面と後ろ蓋及び油切りとの接触により発生するフレッチング金属粉が軸受配設空間に封入したグリースに混入することを回避し、当該グリースの潤滑性能が劣化することを防止している。
【００１７】
また、例えば、特許文献２には、内輪と後ろ蓋との当接面間、又は内輪と油切りとの当接面間のうち、いずれか少なくとも一方の当接面間に軸受ユニット(軸受)内に封入したグリースの寿命を延長させる材料(例えば、銅など)で成る部材を介在させた鉄道車両用の軸受ユニットが開示されている。このような構成により、フレッチング金属粉が軸受配設空間に侵入することを防止しているとともに、仮に侵入した場合であっても、当該フレッチング金属粉により、グリース寿命を延長させることを可能としている。
いずれに開示された軸受ユニットにおいても、軸受配設空間に封入したグリースの劣化を防止し、当該グリースの潤滑性能を良好に維持し続けることで、軸受ユニット(軸受)の長寿命化を図っている。
【００１８】
このような方策により、軸受配設空間に封入したグリースの潤滑性能の劣化を防止する一方で、かかる軸受ユニットにおいては、内輪２(2a,2b)、転動体(ころ)6a,6b及び保持器１２が車軸Ｓとともに回転することで、例えば、転動体(ころ)6a,6bの転動面と内輪２の軌道面8a,8b、及び外輪４の軌道面10a,10bとが相互に摩擦を繰り返し、軸受Ａの温度が上昇するとともに、軸受配設空間８０の温度も上昇する。このように軸受配設空間８０の温度が上昇すると、それに伴って軸受配設空間８０の圧力(軸受ユニットの内圧)が上昇するため、当該内圧と軸受ユニットの外部の圧力(外圧(大気圧))との間に圧力差が生じる。
【００１９】
そして、軸受ユニットの内圧が所定の値まで達すると、当該内圧による押圧力を受けてシール３０のベント３０ｃが開き、軸受ユニットの内気は、当該内圧と外圧との圧力差によって、当該ベント３０ｃから軸受ユニットの外部へ排出される(図８(ｂ)においては、ベント３０ｃを介して左から右へ排出される)。この結果、上昇した軸受ユニットの内圧を低下させることができ、内圧が上昇し続けることを抑制し、大気圧と略同一圧となるように調整することができる。すなわち、軸受配設空間８０の内圧、及びシール３０が配設された空間(シール配設空間)８２の内圧を、いずれも大気圧と略同一圧となるように調整することができる。この結果、例えば、シール３０のシールリップ３０ｌが、シール配設空間８２の内圧が上昇した場合に作用する押圧力によって、後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２や油切りＰの本体Ｐｍの外周面Ｐ２に吸着してしまうことを防止することができる。
【００２０】
ここで、上述したように、密封装置７０において、仕切板１８は、その内周部１８ａが後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２、若しくは油切りＰの本体Ｐｍの外周面Ｐ２との間に所定の間隔(隙間３２)を空けて、当該後ろ蓋Ｆ若しくは油切りＰと非接触状態に対向して位置付けられている。このため、軸受ユニットの内気がシール３０のベント３０ｃから軸受ユニットの外部へ排出される場合、軸受配設空間８０に封入されたグリースは、当該内気が排出される際の気流に乗って、軸受配設空間８０から、上記仕切板１８と後ろ蓋Ｆ若しくは油切りＰとの間の隙間３２を通って、シール３０が配設された空間(シール配設空間)８２へ移動する場合がある。
【００２１】
この場合、密封装置７０において、仕切板１８と後ろ蓋Ｆ若しくは油切りＰとの間の隙間３２を、当該仕切板１８と後ろ蓋Ｆ若しくは油切りＰとを非接触状態に対向させることが可能な最小限の大きさに止めることで、すなわち、仕切板１８をその内径が可能な限り大きく形成することで、当該隙間３２を通って、軸受配設空間８０からシール配設空間８２へ移動するグリースの量を最小限に抑えることができる。
【特許文献１】特開平８−１２８４５１号公報
【特許文献２】特開２０００−５２９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、かかる隙間３２が、その周方向の全てに亘ってグリースで塞がれた場合(図８(ｂ)に示すグリース３４の状態)、軸受ユニットの内気は、当該隙間３２を通って軸受配設空間８０からシール配設空間８２へ移動することができなくなってしまい、ひいては、当該内気をシール３０のベント３０ｃから軸受ユニットの外部へ排出させることができなくなってしまう虞がある。
【００２３】
このような状況下において、軸受ユニット及びその内部の温度がさらに上昇すると、軸受配設空間８０の内圧がさらに上昇し、当該軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間に圧力差が生じる。この結果、隙間３２を全周に亘って塞いでいたグリースは、当該隙間３２からシール配設空間８２へと押し出され、その空間８２内に移動してしまう。そして、その後、隙間３２がその周方向の全てに亘ってグリースで塞がれる度に、グリースは、当該隙間３２からシール配設空間８２へと押し出され、その空間８２内への移動を繰り返すことになる。
【００２４】
このようなグリースの移動が繰り返されると、その程度によっては、シール配設空間８２へ移動したグリースがシール３０のベント３０ｃ部分にまで達し、当該ベント３０ｃを塞いで詰まらせてしまう場合がある。この場合、軸受ユニットの内気をシール３０のベント３０ｃから軸受ユニットの外部へ排出させることができなくなってしまう。
【００２５】
この結果、軸受ユニットの内圧、すなわち、軸受配設空間８０及びシール配設空間８２の内圧がともに上昇し、例えば、シール３０のシールリップ３０ｌが、シール配設空間８２の内圧上昇に伴う押圧力によって、後ろ蓋Ｆの外周面小径部Ｆ２や油切りＰの外周面小径部Ｐ２に吸着し、当該シール３０が異常発熱してしまう場合がある。この場合には、例えば、シール３０自体が熱変形を起こし、あるいは、シールリップ３０ｌが摩擦により磨耗し、シール３０の密封性能が劣化してしまう虞がある。
【００２６】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、軸受ユニットの内圧を常に大気圧と略同一圧に保つことで、当該軸受ユニットの内部を常に一定の密封状態に保つことが可能な軸受ユニット用密封装置を提供するとともに、係る密封装置を組み込むことで、軸受を長期に亘って一定の回転精度で安定して回転させ続けることが可能な軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
このような目的を達成するために、本発明に係る軸受ユニット用密封装置は、所定の回転軸を回転自在に支持し、複数の転動体を介して相対回転可能に対向配置された静止輪及び回転輪を有する転がり軸受と、回転輪を軸方向に位置決めするための環状の位置決め部材とを備えた軸受ユニットに組み込まれ、前記転がり軸受が配設された軸受配設空間を密封している。かかる軸受ユニット用密封装置は、軸受配設空間を密封するシールと、当該シールが配設されたシール配設空間と軸受配設空間とを軸方向に隔てる仕切板と、前記シール及び前記仕切板を収容して所定位置に固定するためのシールケースとを備えている。
【００２８】
この場合、シールには、少なくとも軸受ユニットの内圧の上昇時、当該軸受ユニットの内気を当該ユニットの内部から外部へ排出させることで、当該軸受ユニットの内圧を大気圧と略同一圧に保つための内圧調整機構が１つ以上設けられている。また、仕切板は、環状を成し、その内周部が前記位置決め部材と所定の間隔を空けて対向しているとともに、当該内周部には、少なくとも軸受ユニットの内気を軸受配設空間からシール配設空間へ流動させ、前記内圧調整機構を介して軸受ユニットの外部へ排出させるための内気流動機構が１つ以上設けられている。
【００２９】
なお、仕切板には、内気流動機構として、その内周部の径を部分的に拡大させる切り欠き若しくは貫通孔が形成されており、これらの形成範囲において、当該仕切板の内周部と前記位置決め部材との間の間隔が拡げられている。
【００３０】
また、このような目的を達成するために、本発明に係る軸受ユニットは、所定の回転軸を回転自在に支持し、複数の転動体を介して相対回転可能に対向配置された静止輪及び回転輪を有する転がり軸受と、回転輪を軸方向に位置決めするための環状の位置決め部材とを備えている。かかる軸受ユニットは、上述したいずれかの軸受ユニット用密封装置によって、前記軸受が配設された軸受配設空間を密封している。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の軸受ユニット用密封装置によれば、軸受ユニットの内圧を常に大気圧と略同一圧に保つことで、当該軸受ユニットの内部を常に一定の密封状態に保つことができるとともに、本発明の軸受ユニットによれば、係る軸受ユニット用密封装置を組み込むことで、軸受を長期に亘って一定の回転精度で安定して回転させ続けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施形態に係る軸受ユニット用密封装置及び軸受ユニットについて、添付図面を参照して説明する。なお、本発明の軸受ユニットは、例えば、鉄道や自動車など各種の車両の車軸を支持するための軸受ユニット、並びにその他の産業用機械の所定の回転軸を支持するための軸受ユニットなどとして適用することができるが、ここでは、鉄道車両用の軸受ユニットを一例として想定し、当該軸受ユニットに組み込まれる軸受ユニット用密封装置の構成について説明する。この場合、本実施形態に係る軸受ユニットの全体構成としては、上述した従来の軸受ユニット(図８(ａ))と同様の構成を一例として想定する。また、本実施形態に係る軸受ユニット用密封装置の基本的な構成は、上述した従来の軸受ユニット用密封装置(図８(ａ),(ｂ))と同様であるため、当該軸受ユニット用密封装置と同一若しく類似の構成については、図面上で同一の符号を付して、その説明を省略若しくは簡略化する。
【００３３】
なお、図８(ａ)に示す構成においては、軸受ユニットを構成する軸受Ａとして、複列の円すいころ軸受が一例として適用されているが、軸受形式は、これに特に限定されない。例えば、軸受ユニットの使用目的や使用条件などに応じて、いずれも単列若しくは複列の円筒ころ軸受、玉軸受、自動調心ころ軸受、及び球面ころ(たる形ころ)軸受など各種形式の軸受を適用することができる。
【００３４】
図１〜３には、本発明の一実施形態に係る軸受ユニット用密封装置(以下、単に密封装置４０という)が示されており、当該密封装置４０には、軸受が配設された所定の空間(軸受配設空間)８０を密封するシール３０と、当該シール３０が配設された所定の空間(シール配設空間)８２と軸受配設空間８０とを軸方向(図８(ａ)の左右方向)に隔てる仕切板１８と、シール３０及び仕切板１８を収容して所定位置に固定するためのシールケース１６とが備えられている。
【００３５】
なお、かかる軸受ユニットには、軸受Ａの第１の内輪２ａと後ろ蓋Ｆとの当接部(端面2e,F1)、及び軸受Ａの第２の内輪２ｂと油切りＰとの当接部(端面2f,P1)をそれぞれ覆うための２つの密封装置４０が設けられており、当該２つの密封装置４０を設けることで、軸受配設空間８０を密封し、軸受ユニットの外部から軸受配設空間８０への異物(例えば、水や塵埃)の侵入や、軸受配設空間８０から軸受ユニットの外部への潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)の漏洩を防止している(図８(ａ))。
【００３６】
この場合、シール３０は、断面が略Ｌ字状を成す環状の芯板３０ａの一部、及び断面が中空を成す環状の芯棒３０ｂの一部を各種の弾性材(例えば、ゴムやプラスチックなどの樹脂材)でコーティングして構成されている(図８(ａ),(ｂ))。この場合、シール３０は、その内径が後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２の外径、若しくは、油切りＰの本体ｐｍの外径と略同一の所定の大きさを成し、その外径が仕切板１８の外径と略同一の所定の大きさを成して構成され、当該仕切板１８に内嵌されている。
【００３７】
なお、シール３０には、その内周部６０に、かかる弾性材で構成されて、後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２、若しくは油切りＰの本体ｐｍの外周面Ｐ２に摺接するシールリップ３０ｌが形成されている。この場合、シールリップ３０ｌは、後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２、若しくは油切りＰの本体ｐｍの外周面Ｐ２に摺接し、軸受配設空間８０を密封することができれば、その大きさ、形状及び数などは、図１〜３及び図８(ａ),(ｂ)に示す構成には特に限定されない。
【００３８】
また、シール３０には、その内周部６０と外周部６２との中間部に、少なくとも軸受ユニットの内圧の上昇時、当該軸受ユニットの内気を当該ユニットの内部から外部へ排出させることで、当該軸受ユニットの内圧を外圧(大気圧)と略同一圧に保つための内圧調整機構３０ｃが１つ以上設けられている。図１〜３に示す構成において、シール３０には、内圧調整機構３０ｃとして、２つのベント(切り込み)３０ｃが一例として設けられており、当該２つのベント３０ｃは、シール３０の中心点に対して対称を成すように、相互に１８０°の位相差を持って形成されている。
【００３９】
この場合、かかるベント３０ｃは、芯板３０ａ及びコーティング弾性材を貫通して成る弾性スリットとして構成されており、例えば、軸受ユニットの内圧の上昇時には、当該軸受ユニットの内気を当該ユニットの内部から外部へ排出させている。具体的には、軸受配設空間８０の内圧が上昇した場合、当該軸受配設空間８０の内気をシール配設空間８２へ流入させ、当該シール配設空間８２へ流入させた内気をシール３０のベント３０ｃから軸受ユニットの外部へ排出させている。
【００４０】
このように、ベント３０ｃは、通常時は開口状態とはならず、軸受ユニットの内部が加圧され、その内圧と外圧(大気圧)との間に圧力差が生じてシール３０が弾性変形した場合にのみ開口状態となって、当該軸受ユニットの内気を排出させて当該軸受ユニットの内圧が外圧(大気圧)と略同一圧となるように調整する、いわゆる空気弁として構成されている。これにより、シール３０は、ベント３０ｃが空気弁としての機能を果たすことで、軸受ユニットの内圧(軸受配設空間８０及びシール配設空間８２の内圧)を常に大気圧と略同一圧に保った状態で、軸受配設空間８０を密封することができる。
【００４１】
なお、本実施形態において、ベント３０ｃは、通常時は開口状態とはならず、軸受ユニットの内部が加圧された場合に開口状態となって、当該軸受ユニットの内気を排出させるように構成しているが、例えば、軸受ユニットの内部が加圧された場合に加えて、軸受ユニットの内部が減圧され、その内圧と外圧(大気圧)との間に圧力差が生じてシール３０が弾性変形した場合に開口状態となって、当該軸受ユニットの外気を流入させて当該軸受ユニットの内圧を調整する空気弁として構成してもよい。
この場合、ベント３０ｃは、軸受ユニットの内圧が低下した際、具体的には、軸受配設空間８０の内圧が低下した際、軸受ユニットの外気をシール３０のベント３０ｃからシール配設空間８２へ流入させ、当該シール配設空間８２へ流入させた外気をさらに軸受配設空間８０へ流入させている。
【００４２】
いずれの場合においても、ベント３０ｃの大きさ、形状、数及び配設位置などは、例えば、シール３０の大きさや形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。例えば、シール３０に対し、ベント３０ｃを１つのみ設けてもよいし、３つ以上設けてもよい。また、シール３０に対し、複数のベント３０ｃを設ける場合、各ベント３０ｃは、周方向に沿って等間隔に配置してもよいし、異なる間隔で配置してもよい。
【００４３】
なお、図１〜３に示す構成において、シール３０には、内圧調整機構３０ｃとして、ベント３０ｃが一例として設けられているが、かかる内圧調整機構３０ｃは、少なくとも軸受ユニットの内圧の上昇時、当該軸受ユニットの内気を当該ユニットの内部から外部へ排出することが可能な機構であれば、その形式は特に限定されず、ベント３０ｃの他、例えば、貫通孔などであってもよい。
【００４４】
また、図１〜３に示す構成において、シールケース１６は、一例として、それぞれ径の異なる３つの円筒部(大径環状部５０、中径環状部５２及び小径環状部５４)がこの順番で一連を成して連結部(大径側連結部５６及び小径側連結部５８)によって連結された、断面視３段の階段状の円筒を成して形成されている。この場合、大径環状部５０と中径環状部５２とは、相互に大径側連結部５６によって略直角を成して連結されており、中径環状部５２と小径環状部５４とは、相互に小径側連結部５８によって略直角を成して連結されている。なお、シールケース１６の大きさや形状などは、例えば、軸受Ａや後ろ蓋Ｆ及び油切りＰの大きさや形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００４５】
この場合、シールケース１６は、その一端側(大径環状部５０)が外輪４に内嵌され、その他端側(小径環状部５４)が後ろ蓋Ｆ方向、若しくは油切りＰ方向へ延出し、その延出端１６ｓは後ろ蓋Ｆ、若しくは油切りＰとは非接触状態に位置決めされている。なお、図８(ａ),(ｂ)に示す構成において、シールケース１６は、一例として、延出端１６ｓが後ろ蓋Ｆのシール溝Ｆｍの内部へ非接触状態に収容されているとともに、延出端１６ｓ(小径環状部５４の内周面１６ａ)が油切りＰのフランジ部Ｐｆと部分的に所定の間隔を空けて対向している。
【００４６】
このように、シールケース１６の延出端１６ｓが後ろ蓋Ｆ、若しくは油切りＰとは非接触状態に位置決めされることにより、軸受ユニットは、その内気を軸受ユニットの外部へシール３０のベント３０ｃを通して排出させることができるとともに、その外気を軸受ユニットの外部から当該ベント３０ｃを通して流入させることができる。
【００４７】
また、仕切板１８は、断面がＬ字状を成す平坦円環状に形成されており、その内径が後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２の外径、若しくは油切りＰの本体ｐｍの外径よりも極僅かに大きく、その外径がシールケース１６の中径環状部５２の内径と略同一を成して構成されている(図８(ａ),(ｂ))。そして、仕切板１８は、その外周部１８ｂがシールケース１６の中径環状部５２に沿って、当該シールケース１６の小径環状部５４方向(軸受Ａの外側方向(図８(ａ)の右方向若しくは左方向))へ、当該中径環状部５２の幅(同図の左右方向の距離)よりも極僅かに小さな距離だけ延出されている。
【００４８】
このように、仕切板１８は、その外周部１８ｂをシールケース１６の中径環状部５２に当接させた状態で当該シールケース１６に内嵌固定されることで、その内周部１８ａが後ろ蓋Ｆの小径側外周面Ｆ２との間、若しくは油切りＰの本体ｐｍの外周面Ｐ２との間に、周方向へ沿って連続した所定の間隔(隙間３２)を空けて、当該後ろ蓋Ｆ若しくは油切りＰと非接触状態に対向して位置付けられている。
【００４９】
また、仕切板１８には、その内周部１８ａに、少なくとも軸受ユニットの内気を軸受配設空間８０からシール配設空間８２へ流動させ、シール３０の内圧調整機構(ベント３０ｃ)を介して軸受ユニットの外部へ排出させるための内気流動機構３６が１つ以上設けられている。
【００５０】
図１〜３に示す構成において、仕切板１８の内周部１８ａには、一例として、２つの内気流動機構３６が設けられており、当該２つの内気流動機構３６は、仕切板１８の中心点に対して対称を成すように、相互に１８０°の位相差を持って形成されている。さらに、かかる２つの内気流動機構３６は、シール３０に設けられた２つのベント３０ｃと相互にそれぞれ９０°の位相差を持って形成されている。このように、かかる密封装置４０において、仕切板１８の内気流動機構３６とシール３０のベント３０ｃとは、周方向に９０°の位相差を持って交互に１つずつ、合計４つ配設されている。
【００５１】
この場合、図３及び図４に示すように、仕切板１８の内周部１８ａには、内気流動機構３６として、当該内周部１８ａ上に中心を有する同一の半円形状を成す２つの切り欠き３６が一例として形成されている。これにより、仕切板１８は、その内径(内周部１８ａの径)が、内気流動機構(切り欠き)３６の形成範囲において、それ以外の部分よりも所定の大きさだけ拡大されて構成されている。
【００５２】
図３及び図４に示す構成において、仕切板１８は、内気流動機構(切り欠き)３６が形成された部分の内径(内周部１８ａの径)が、当該切り欠き３６が形成されていない部分の径よりも、当該切り欠き３６の半円形状の輪郭に相当する大きさだけ拡大されている。
この結果、かかる密封装置４０においては、内気流動機構(切り欠き)３６が形成されている部分のみ、仕切板１８の内周部１８ａと後ろ蓋Ｆとの間の間隔(隙間３２)、及び仕切板１８の内周部１８ａと油切りＰとの間の間隔(隙間３２)がそれぞれ拡げられている。
【００５３】
なお、内気流動機構(切り欠き)３６の大きさ、形状、数及び配設位置などは、例えば、仕切板１８の大きさや形状などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。例えば、内気流動機構(切り欠き)３６は、半楕円状、矩形状及び星形状などを成して形成してもよいし、これらを組み合わせて内気流動機構３６を形成してもよい。また、例えば、仕切板１８に対し、内気流動機構(切り欠き)３６を１つのみ設けてもよいし、３つ以上設けてもよい。このように、仕切板１８に対し、複数の内気流動機構(切り欠き)３６を設ける場合、各内気流動機構(切り欠き)３６は、周方向に沿って等間隔に配置してもよいし、異なる間隔で配置してもよい。例えば、シール３０のベント３０ｃと同位相となるように、各内気流動機構(切り欠き)３６を設けてもよい。
【００５４】
また、図３及び図４に示す構成において、内気流動機構３６は、切り欠きとして形成しているが、例えば、貫通孔として形成してもよい。さらに、例えば、内気流動機構３６として、切り欠きと貫通孔とを組み合わせて形成してもよい。
【００５５】
以上のような構成を成す密封装置４０を組み込んだ軸受ユニットにおいて、上述した従来の軸受ユニットの場合と同様に、軸受Ａを長期に亘って、安定してスムーズに回転させるため、転動体(ころ)6a,6bの転動面と内輪２の軌道面8a,8b、及び外輪４の軌道面10a,10bとが相互に接触する部分の焼付き防止や疲れ寿命の延長などを目的として、軸受Ａに対して潤滑を行っている。
【００５６】
かかる軸受ユニットにおいて、車軸Ｓの回転に伴う内輪２(2a,2b)、転動体(ころ)6a,6b及び保持器１２の回転によって、軸受配設空間８０の温度が上昇し、それに伴って軸受配設空間８０の圧力(軸受ユニットの内圧)が上昇した場合、当該内圧と軸受ユニットの外部の圧力(外圧(大気圧))との間に圧力差が生じる。
【００５７】
そして、軸受ユニットの内圧が所定の値まで達すると、当該内圧による押圧力を受けてシール３０のベント３０ｃが開き、軸受ユニットの内気は、当該内圧と外圧との圧力差によって、当該ベント３０ｃから軸受ユニットの外部へ排出される(例えば、図８(ｂ)においては、ベント３０ｃを介して左から右へ排出される)。
【００５８】
この結果、上昇した軸受ユニットの内圧を低下させることができ、その内圧が上昇し続けることを抑制し、大気圧と略同一圧となるように調整することができる。すなわち、軸受配設空間８０の内圧、及びシール３０が配設された空間(シール配設空間)８２の内圧を、いずれも大気圧と略同一圧となるように調整することができる。
【００５９】
この場合、軸受ユニットの内気は、軸受配設空間８０から仕切板１８と後ろ蓋Ｆとの間の隙間３２、若しくは仕切板１８と油切りＰとの間の隙間３２を通って、シール配設空間８２へ移動し、シール３０のベント３０ｃから軸受ユニットの外部へ排出される。この際、軸受配設空間８０に封入されたグリースは、当該排出内気の気流に乗って、軸受配設空間８０から、仕切板１８と後ろ蓋Ｆとの間の隙間３２、若しくは仕切板１８と油切りＰとの間の隙間３２の近傍に移動し、その一部は、当該隙間３２を通って、シール配設空間８２まで移動する。
【００６０】
ここで、仕切板１８と後ろ蓋Ｆ若しくは油切りＰとの間の隙間３２の近傍に移動したグリースは、当該隙間３２に堆積され、当該隙間３２をその周方向の全てに亘って塞いでしまう場合がある(図８(ｂ)に示すグリース３４の状態)。そして、このような状況下において、軸受ユニット及びその内部の温度がさらに上昇すると、軸受配設空間８０の内圧がさらに上昇し、当該軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間に圧力差が生じる。
【００６１】
このように、グリースが上記隙間３２を全周に亘って塞ぎ、軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間に圧力差が生じた場合であっても、本実施形態においては、仕切板１８の内周部１８ａに、内気流動機構(切り欠き)３６が設けられているため、当該内気流動機構(切り欠き)３６を介して、軸受ユニットの内気を軸受配設空間８０からシール配設空間８２へ移動させ、シール３０のベント３０ｃを通して軸受ユニットの外部へ排出させることができる。この結果、上昇した軸受配設空間８０の内圧を低下させることができ、その内圧が上昇し続けることを抑制するとともに、当該軸受配設空間８０の内圧、及びシール配設空間８２の内圧を、いずれも大気圧と略同一圧となるように調整することができる。
【００６２】
また、グリースが、仕切板１８と後ろ蓋Ｆ若しくは油切りＰとの間の隙間３２を全周に亘って塞ぎ、軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間に圧力差が生じている状態で、さらに、仕切板１８の内気流動機構(切り欠き)３６をも塞いだ場合であっても、本実施形態においては、当該内気流動機構(切り欠き)３６から、軸受ユニット(軸受配設空間８０)の内気をシール配設空間８２へ移動させ、シール３０のベント３０ｃを通して軸受ユニットの外部へ排出させることができる。
【００６３】
具体的に説明すると、グリースが上記隙間３２を全周に亘って塞ぐとともに、仕切板１８の内気流動機構(切り欠き)３６をも塞いだ場合、当該隙間３２及び内気流動機構(切り欠き)３６には、それぞれ所定のグリース膜が形成される。ここで、このように、かかる隙間３２を塞いだグリースの膜(以下、隙間グリース膜という)、及び仕切板１８の内気流動機構(切り欠き)３６を塞いだグリースの膜(以下、切り欠きグリース膜という)がそれぞれ形成された状態で、当該隙間グリース膜及び切り欠きグリース膜に対し、軸受ユニット(軸受配設空間８０)の内気が所定の貫通孔を形成するために(開孔させるために)必要な、軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間の圧力差による押圧力について考える。
【００６４】
このような押圧力が作用した場合、当該押圧力によって隙間グリース膜が変形した際の形状と、切り欠きグリース膜が変形した際の形状とは、互いに異なる形状となる。具体的には、この場合、隙間グリース膜は、円周方向に対称な２次元的形状に変形されるのに対し、切り欠きグリース膜は、３次元的形状に変形される。
【００６５】
ここで、隙間グリース膜の変形後の形状を膜厚が一様な円筒の一部、切り欠きグリース膜の変形後の形状を膜厚が一様な球面の一部と、便宜上それぞれ仮定し、且つ変形前もそれぞれのグリース膜厚が一様な平面であると仮定する。図５には、これらのグリース膜の変形による膜厚の変化率が示されており、同図から明らかなように、グリース膜は、変形後の形状が球面及び円筒のいずれの場合においても、その膜厚が小さくなっているが、その膜厚の変化(縮小)は、球面の方が円筒よりも大きくなる。すなわち、同一の膜厚の状態からグリース膜が変形した場合、変形後のグリース膜は、球面の方が円筒よりもその膜厚が小さくなる。
【００６６】
なお、図５において、膜圧の変化率は、グリース膜の変形前の膜厚ｔ0に対する変形後の膜厚ｔの比率(ｔ／ｔ0)として算出しており、図６には、所定の曲面(円筒及び球面の一部)を形成する角度をθとした場合におけるグリース膜の変形前の膜厚ｔ0、及び変形後の膜厚ｔが模式的に示されている。
【００６７】
以上を考慮すれば、グリース膜の変形後においては、切り欠きグリース膜の方が隙間グリース膜よりも、当該膜内の引張応力が大きくなり破壊されやすくなる。また、別の捉え方をすれば、変形後のグリース膜の耐圧(軸受ユニット(軸受配設空間８０)の内気が押圧力によって当該グリース膜を開孔させるために必要な圧力)は、球面の方が円筒よりも小さくなる。すなわち、グリース膜の変形後においては、軸受ユニット(軸受配設空間８０)の内気が押圧力によって切り欠きグリース膜を開孔させるために必要な圧力(以下、切り欠きグリース膜の耐圧という)は、隙間グリース膜を開孔させるために必要な圧力(以下、隙間グリース膜の耐圧という)に比べ、小さくなる。
【００６８】
このように、切り欠きグリース膜の耐圧は、隙間グリース膜の耐圧よりも格段に小さいため、軸受ユニット(軸受配設空間８０)の内気は、軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間の圧力差による押圧力によって、仕切板１８の内気流動機構(切り欠き)３６を塞いだグリースの膜に対し、容易に所定の貫通孔(以下、貫通孔ｈという)を開孔させることができる。
【００６９】
そして、切り欠きグリース膜に対して貫通孔ｈが開孔された場合、当該貫通孔ｈから、軸受ユニット(軸受配設空間８０)の内気をシール配設空間８２へ移動させ、シール３０のベント３０ｃを通して軸受ユニットの外部へ排出させることができる。この結果、上昇した軸受配設空間８０の内圧を低下させることができ、その内圧が上昇し続けることを抑制するとともに、当該軸受配設空間８０の内圧、及びシール配設空間８２の内圧を、いずれも大気圧と略同一圧となるように調整することができる。
【００７０】
これにより、軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間の圧力差がなくなり、その圧力差による押圧力も生じないため、軸受配設空間８０に封入されたグリースは、軸受配設空間８０からシール配設空間８２へ移動し難くなる。すなわち、軸受配設空間８０から、仕切板１８と後ろ蓋Ｆとの間の隙間３２、若しくは仕切板１８と油切りＰとの間の隙間３２を通って、シール配設空間８２まで移動するグリースの量を格段に減少させることができる。
【００７１】
別の捉え方をすれば、仕切板１８に内気流動機構(切り欠き)３６を設けることで、軸受配設空間８０に封入されたグリースを当該軸受配設空間８０からシール配設空間８２へほとんど移動させることなく、軸受ユニットの内気のみを軸受配設空間８０からシール配設空間８２へ移動させ、シール３０のベント３０ｃを通して軸受ユニットの外部へ排出させることができる。
【００７２】
また、この場合、軸受ユニットの内部が加圧され、シール３０が弾性変形してベント３０ｃが開口状態となることで、当該軸受ユニットの内気が当該軸受ユニットの内部から外部へ排出される。この際、貫通孔ｈの周辺に付着したグリースに対し、排出される内気の気流によって剪断力が作用する。しかしながら、この剪断力は非常に小さいため、かかる貫通孔ｈの周辺に付着したグリースが、軸受配設空間８０から当該貫通孔ｈを通って、シール配設空間８２へ移動することは、ほとんどない。
【００７３】
以上のように、密封装置４０の仕切板１８に対し、その内周部１８ａに内気流動機構(切り欠き)３６を設けることで、軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間に圧力差が生じた場合であっても、当該内気流動機構(切り欠き)３６を塞いだグリースの膜(切り欠きグリース膜)に対し、容易に貫通孔ｈを開孔させることができ、軸受ユニットの内気のみを軸受配設空間８０から当該貫通孔ｈを通してシール配設空間８２へ移動させ、さらにシール３０のベント３０ｃを通して軸受ユニットの外部へ排出させることができる。
【００７４】
この結果、上昇した軸受配設空間８０の内圧を低下させることができ、その内圧が上昇し続けることを抑制するとともに、当該軸受配設空間８０の内圧、及びシール配設空間８２の内圧を、いずれも大気圧と略同一圧となるように調整することができる。すなわち、軸受配設空間８０とシール配設空間８２との間の圧力差をなくすことができ、軸受配設空間８０に封入されたグリースが、軸受配設空間８０からシール配設空間８２へ移動することを有効に抑制することができる。このため、かかるグリースがシール３０のベント３０ｃを塞いで詰まらせてしまうことはない。
【００７５】
これにより、例えば、軸受ユニットの内圧、すなわち、軸受配設空間８０及びシール配設空間８２の内圧がともに上昇することで、シール３０のシールリップ３０ｌが、シール配設空間８２の内圧上昇に伴う押圧力によって、後ろ蓋Ｆの外周面小径部Ｆ２や油切りＰの外周面小径部Ｐ２に吸着し、当該シール３０が異常発熱することもない。したがって、例えば、シール３０自体が熱変形を起こすこともないし、シールリップ３０ｌが摩擦により磨耗し、シール３０の密封性能が劣化してしまうこともない。
【００７６】
このように、本実施形態によれば、軸受ユニットの内圧を常に大気圧と略同一圧に保つことができ、結果として、当該軸受ユニットの内部を常に一定の密封状態に保つことができるとともに、軸受Ａを長期に亘って一定の回転精度で安定して回転させ続けることができる。
【００７７】
ここで、軸受配設空間とシール配設空間との間に圧力差が生じた場合において、軸受配設空間に封入したグリースの当該軸受配設空間からシール配設空間への移動量を、各種の密封装置を組み込んだ試験ユニットの加圧後、それぞれ測定する静的試験を実施し、その結果を比較した。以下、当該試験の内容、及びその結果について、説明する。
【００７８】
この場合、試験ユニットとして、３種類の密封装置に部材を組み合わせて軸受配設空間とシール配設空間のみを模擬した試験装置を用意し、軸受配設空間に対して２種類のグリースを封入して、２条件の圧力で加圧させた後、かかるグリースの移動量を各試験装置についてそれぞれ測定した。
【００７９】
なお、密封装置として、次の３つの密封装置を試験装置にそれぞれ組み込んだ。１つ目として、仕切板の内周部に内気流動機構(切り欠き)を設けた本実施形態に係る密封装置(図１〜３に示す密封装置４０に相当(以下、本件密封装置という))、２つ目として、仕切板に当該内気流動機構(切り欠き)を設けていない従来の密封装置(図８(ａ),(ｂ)に示す密封装置７０に相当(以下、従来密封装置という))を用意した。この場合、本件密封装置及び従来密封装置において、仕切板の内径の大きさ、すなわち、その内周部と後ろ蓋及び油切りとの間の隙間に相当する部位の大きさは、同一に設定した。そして、３つ目として、本件密封装置及び従来密封装置よりも仕切板の内径を大きくし、その内周部と後ろ蓋若しくは油切りとの間の隙間を拡大した密封装置(以下、比較密封装置という)を用意した。
【００８０】
また、グリースとしては、一般的なグリース(例えば、アメリカグリース協会(ＮＬＧＩ：National Lubricating Grease Institute)が規定するちょう度Ｎｏ．２(ちょう度番号２号)のグリースなど)と、それよりもちょう度の小さな軟らかいグリースの２種類のグリースを適用した。
【００８１】
試験に当たっては、密封装置の仕切板の内周部と後ろ蓋及び油切りとの間の隙間に相当する部位の全周に亘ってグリースを塗布し、軸受配設空間に２条件の圧力(具体的には、０．０１Ｍｐａと０．０５Ｍｐａ)を与えてシール配設空間との間に圧力差を生じさせた。そして、各試験装置に組み込む密封装置のシールの重量を試験前と試験後にそれぞれ計測し、試験後のシール重量から試験前のシール重量を差し引いた重量をグリースの移動量とし、算出した移動量を各密封装置について比較した。
なお、各試験において、密封装置、圧力及びグリースは相違しているが、その他の構成部材は、いずれも同一構成とした。
【００８２】
図７には、当該試験の結果が示されている。なお、図７においては、２種類のグリースと２条件の圧力の組み合わせに対し、従来密封装置におけるグリース移動量を１００％とした場合における、本件密封装置及び比較密封装置の相対グリース移動量をそれぞれ示している。
図７から明らかなように、本件密封装置のグリース移動量は、グリースと圧力を組み合わせた４条件のいずれの場合においても、従来密封装置のグリース移動量の８〜１４％程度に止まっており、その量が格段に減少した。また、本件密封装置のグリース移動量は、比較密封装置のグリース移動量に対しても、その１０〜２３％程度に止まっており、同様に、その量が格段に減少した。
【００８３】
なお、本件密封装置においては、２種類のグリースを２条件の圧力下で所定隙間に塗布した４条件のいずれの場合においても、内気流動機構(切り欠き)を塞いだグリースの膜(切り欠きグリース膜)に対して、所定の貫通孔が開孔されていることが確認できた。すなわち、本件密封装置によれば、軸受配設空間とシール配設空間との間に圧力差が生じた場合であっても、試験装置の内気のみを軸受配設空間から当該貫通孔を通して、シール配設空間へ移動させ、さらにシールのベントを通して軸受ユニットの外部へ排出させられることが確認できた。
【００８４】
このように、密封装置の仕切板に内気流動機構(例えば、切り欠き)を設けることで、軸受配設空間とシール配設空間との間の圧力差をなくすこと、すなわち、軸受ユニットの内圧を常に大気圧と略同一圧に保つことができ、結果として、当該軸受ユニットの内部を常に一定の密封状態に保つことができるとともに、軸受を長期に亘って一定の回転精度で安定して回転させ続けられることが試験により、検証された。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸受ユニット用密封装置の全体構成例を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係る軸受ユニット用密封装置の正面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る軸受ユニット用密封装置の背面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る軸受ユニット用密封装置の内気流動機構の構成例を示す拡大図。
【図５】円筒形状又は球面形状に変形するグリース膜の厚さ変化率を示す図。
【図６】曲面形成角度がθを成すグリース膜の変形前後の膜厚を示す模式図。
【図７】軸受配設空間からシール配設空間へのグリース移動量を測定するための試験結果を示す図。
【図８】従来の軸受ユニットの全体構成例を示す図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)は、密封装置部分の拡大断面図。
【符号の説明】
【００８６】
２（２ａ，２ｂ）  回転輪(内輪)
４  静止輪(外輪)
６ａ，６ｂ  転動体(ころ)
１６  シールケース
１８  仕切板
１８ａ  仕切板内周部
３０  シール
３０ｃ  内圧調整機構(ベント)
３６  内気流動機構(切り欠き)
４０  密封装置
８０  軸受配設空間
８２  シール配設空間
Ａ  転がり軸受
Ｆ  位置決め部材(後ろ蓋)
Ｐ  位置決め部材(油切り)
Ｓ  車軸Ｓ
【図１】
2008051284.tif 000003
【図２】
2008051284.tif 000004
【図３】
2008051284.tif 000005
【図４】
2008051284.tif 000006
【図５】
2008051284.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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