(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの軸孔と該軸孔内に回転自在に設けられる軸部材との間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記ハウジングの軸孔内周面に嵌合固定される第１の環状部材と、
前記軸部材の外周面に嵌合固定される第２の環状部材と、
を備えた密封装置において、
前記第１の環状部材に設けられ、前記第２の環状部材の外周面に近接して軸方向に所定の幅を有する微小隙間を形成するシール部と、
前記第１及び第２の環状部材のうち少なくともいずれか一方に設けられ、前記シール部の反密封対象側に対向して形成された該第１及び第２の環状部材間の隙間を密封するシールリップと、
前記第１の環状部材に設けられ、前記シール部よりも密封対象側において前記第２の環状部材に近接して微小隙間を形成する径方向部と、
前記シールリップと、該シールリップに対向する相手側摺動面とのうち少なくともいずれか一方に設けられる複数段の突起状部と、
を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記対向して形成された前記第１及び第２の環状部材間の隙間とは、外径側で反密封対象側に連通する、径方向に形成された隙間であることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鉄道車両の車軸を保持する軸受のシールに用いられる密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は鉄道車両の車軸部１１０の構成を説明する断面説明図である。
【０００３】
この車軸部１１０は図において右側に不図示の車輪が取付けられ、回転する軸１１１と、軸１１１を保持する軸受１１２を備えている。そして軸受１１２の外輪１１３が不図示の鉄道車両の車軸ハウジング等に固定される構成である。
【０００４】
軸１１１は、不図示の車輪が取付けられて回転するものであり、軸１１１の負担過重を受けるジャーナル部１１８に軸受１１２が取付けられている。軸受１１２は外輪１１３、転動体１１９及び軸１１１のジャーナル部１１８に固定される内輪１２０とを備えている。
【０００５】
また、油切りスリーブ１１４は内輪１２０を軸１１１に対してスラスト方向の移動を固定する環状固定部材である。
【０００６】
ここで、１００は外部より水や異物が軸受１１２の内部に侵入すること、及び軸受１１２の内部に封入されているグリースの漏れ防止を行う密封装置であり、軸受１１２の車輪側Ｗ’と自由端側Ｆ’の両方に同様の構成で設けられている。
【０００７】
以下に、車輪側Ｗ’の密封装置について説明する。
【０００８】
この密封装置１００は外輪１１３の両端に嵌合固定されるシールケース１０１、及びシールケース１０１の端部に取付けられ、油切りスリーブ１１４の外周摺動面に密封当接するオイルシール１０２とを備えている。
【０００９】
図２はこのオイルシール１０２の詳細構成を説明するための図である。なお、図２においては油切りスリーブ１１４を後蓋と一体化させた油切りスリーブ１１５としている。
【００１０】
オイルシール１０２はシールケース１０１の内径側に、スプリングカバー１０３及びその内径側に嵌着する補強環１０４が嵌め込まれて固定されたものである。
【００１１】
そして外部から侵入する水や異物をダストリップ１０５及びメインリップ１０６により封止すると共に、軸受１１２の内部に封入されているグリースの漏れ防止を行っている。１０７はメインリップ１０６を付勢するスプリング環である。
【００１２】
また、スプリングカバー１０３には油切りスリーブ１１５の外周摺動面近傍まで延びる径方向部が備えられており、密封装置１００の内部を転動体側Ｊ’とオイルシール側Ｍ’とに略分割している。
【００１３】
そして、このように分割することで、転動体側Ｊ’にはオイルシール側Ｍ’で発生するリップの摩耗粉の侵入が予防され、またオイルシール側Ｍ’には転動体側Ｊ’で発生する金属摩耗粉の侵入が予防される。
【００１４】
また、シールケース１０１のオイルシール１０２の取付け端側を車輪側Ｗ’へ突出させ、嵌合溝１１６に対して隙間を形成してラビリンス部１１７を設け、シール部への経路を複雑化させて外部からの水や異物等の侵入を防止させている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じる可能性がある。
【００１６】
軸受１１２の内部に封入されているグリースの漏れ防止は、メインリップ１０６を油切りスリーブ１１５に密封接触させることにより維持するものであるが、メインリップ１０６とダストリップ１０５との間においてリップ間負圧による吸着現象が発生する可能性があり、この様な場合には、メインリップ１０６が油切りスリーブ１１５に過度に接触してしまい異常発熱を起こし、グリースの劣化及びリップの異常摩耗が発生してしまうことが懸念される。
【００１７】
発熱を防止するために、例えば、ダストリップ１０５を非接触としてリップ間負圧をなくすことが考えられるが、この様な場合には、耐水性が低下してしまう。
【００１８】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、リップ部の発熱を抑えるとともに、耐ダスト性及び耐水性を向上させた密封装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
ハウジングの軸孔と該軸孔内に回転自在に設けられる軸部材との間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記ハウジングの軸孔内周面に嵌合固定される第１の環状部材と、
前記軸部材の外周面に嵌合固定される第２の環状部材と、
を備えた密封装置において、
前記第１の環状部材に設けられ、前記第２の環状部材の外周面に近接して軸方向に所定の幅を有する微小隙間を形成するシール部と、
前記第１及び第２の環状部材のうち少なくともいずれか一方に設けられ、前記シール部の反密封対象側に対向して形成された該第１及び第２の環状部材間の隙間を密封するシールリップと、
前記第１の環状部材に設けられ、前記シール部よりも密封対象側において前記第２の環状部材に近接して微小隙間を形成する径方向部と、
前記シールリップと、該シールリップに対向する相手側摺動面とのうち少なくともいずれか一方に設けられる複数段の突起状部と、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
したがって、シール部においては非接触とすることができるので、従来のようなリップ間の負圧を発生し難くい状態とすることができる。
【００２１】
また、仮に従来のようにリップ間負圧が生じても、シール部は非接触であるので、過度の接触により発熱するようなことはない。
【００２２】
また、第１及び第２の環状部材間の隙間は密封接触させているので、耐ダスト性及び耐水性を損なうことは無い。
【００２４】
したがって、第１及び第２の環状部材間の隙間において、突起状で接触させることにより接触する面積を小さくすることができるので、発熱を抑制することが可能となる。
【００２５】
また、第１及び第２の環状部材間の隙間を軽接触とすることができるので、従来のようなリップ間の負圧を発生し難くい状態とすることができる。
【００２６】
前記対向して形成された前記第１及び第２の環状部材間の隙間とは、外径側で反密封対象側に連通する、径方向に形成された隙間であることも好適である。
【００２７】
したがって、軸部材の回転による振り切り効果を得ることができ、これにより耐ダスト性及び耐水性を向上させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２９】
図１は本発明の実施の形態に係る密封装置１を示す概略断面図である。
【００３０】
この密封装置１は主として、従来技術の項で図３を用いて説明したような鉄道車両の車軸部１１０に用いられるものとして説明されるものであるが、適用用途としてこれに限定されるものではなく、同様の構成を備えた密封装置に適用可能である。なお、車軸部１１０において密封装置以外の構成については従来の技術の項で説明した構成と同様なものとして、その説明を省略する。
【００３１】
密封装置１は、ハウジングとしての外輪１１３の内周面に取付けられた第１の環状部材２と、軸部材としての油切りスリーブ１１４の外周面に取り付け固定された第２の環状部材６と、から構成される。
【００３２】
第１の環状部材２は、外輪１１３の内周側に取り付け固定された第１補強環３と、第１補強環３に一体的に形成されたゴム状弾性体４と、第１補強環３の内周側に嵌合される第２補強環５と、から構成されている。
【００３３】
第２の環状部材６は、油切りスリーブ１１４に取り付け固定された第３補強環７と、第３補強環７に一体的に形成されたゴム状弾性体８と、から構成されている。
【００３４】
第１補強環３は、断面略Ｌ字形状であり、段付円筒部３ａと、段付円筒部３ａの車輪側となる反密封対象側Ｏ端縁から内径方向に延びる径方向部３ｂと、径方向部３ｂの内径端縁から内径方向かつ軸受側となる密封対象側Ｍに延びる傾斜部３ｃと、から構成されている。
【００３５】
段付円筒部３ａは、密封対象側Ｍから順に、大径円筒部３ａ１と、小径円筒部３ａ２と、を構成しており、大径円筒部３ａ１が軸受１１２の外輪１１３の内周側に嵌着される。
【００３６】
第２補強環５は、断面略Ｌ字形状であり、第１補強環３の小径円筒部３ａ２の内周側に嵌合される円筒部５ａと、円筒部５ａの密封対象側Ｍ端縁から内径方向に延びる径方向部５ｂと、から構成されている。
【００３７】
第３補強環７は、断面略コ字形状であり、油切りスリーブ１１４外周面に取り付け固定される円筒部７ａと、第１補強環３の径方向部３ｂよりも反密封対象側Ｏに設けられ、円筒部７ａの反密封対象側Ｏ端縁から外径方向に延びる径方向部７ｂと、径方向部７ｂの外径側端縁から軸方向密封対象側Ｍに延びる外周側円筒部７ｃと、から構成されいる。
【００３８】
次に、本実施の形態の特徴的な構成について説明する。
【００３９】
第１補強環３において、傾斜部３ｃと径方向部３ｂの反密封対象側Ｏとには、ゴム状弾性体４が一体的に形成されている。
【００４０】
そして、傾斜部３ｃに設けられたゴム状弾性体４は、第３補強環７の円筒部７ａに近接した位置まで設けられてシール部としてのメインリップ部４ａを形成しており、径方向部３ｂの反密封対象側Ｏには径方向部４ｂを形成している。
【００４１】
また、第３補強環７において、径方向部７ｂの密封対象側Ｍには、ゴム状弾性体８が一体的に形成されており、ゴム状弾性体８は、径方向部７ｂの内径側から、外径方向かつ密封対象側Ｍに延びるシールリップ８ａを備えており、シールリップ８ａは第１補強環３の径方向部４ｂ（径方向部３ｂ）と、第３補強環７との径方向の隙間を密封している。該隙間は外径側で反密封対象側Ｏに連通している。
【００４２】
また、円筒部７ａの密封対象側Ｍ端縁は、第２補強環５の径方向部５ｂよりも密封対象側Ｍに位置しており、円筒部７ａには、その端縁から外径方向に延びる密封側径方向部７ｄが設けられている。また、外周側円筒部７ｃの密封対象側Ｍ端縁から外径方向に延びて、第１補強環３の径方向部３ｂに対向する外周側径方向部７ｅが設けられている。
【００４３】
そして、ゴム状弾性体４のメインリップ部４ａは、円筒部７ａと軸方向に所定の幅Ｈをもって微小隙間（ラビリンス隙間）Ｓ２を形成している。
【００４４】
径方向部４ｂには、径方向に複数段となる突起状部、いわゆる平行突起４ｃが設けられており、その平行突起４ｃにシールリップ８ａが密封接触している。
【００４５】
さらに、そのシールリップ８ａとの接触部の外径側においても、平行突起４ｃは、外周側径方向部７ｅと密封接触している。
【００４６】
ここで、シールリップ８ａと径方向部４ｂとの接触において、径方向に複数段となる突起状に接触すればよく、シールリップ８ａの径方向部４ｂに接触する面に突起が設けられていてもよく、また、シールリップ８ａと径方向部４ｂとの両側に突起が設けられていてもよい。
【００４７】
また、径方向に複数段となる突起状とは、凸状形状や、凹状形状が設けられることによる凸状でもよく、その凸状形状の断面は略矩形状や、略台形状や、略円弧状や、略三角形状など特に限定されるものではない。そして、本実施の形態では、軸部材が両方向に回転自在に設けられているため、突起状部を、突起を環状に設けた平行突起としているが、軸部材が一方向のみの回転に限定される場合においては、これに限らず、突起をネジのようにらせん状に形成してもよく、これにより、反密封対象側Ｏから侵入しようとする水や異物等を反密封対象側Ｏに搬送するポンプ効果を発揮させることができる。
【００４８】
また、シールリップ８ａに突起が設けられて、径方向部４ｂに突起が設けられていない場合には、径方向部４ｂの外径側と外周側径方向部７ｅとの間に微小隙間を形成させるとよく、また、第１補強環３の径方向部３ｂにおいて、外周側径方向部７ｅと対向する領域にゴム状弾性体８を設けず、外周側径方向部７ｅと径方向部３ｂとで微小隙間を形成させてもよい。
【００４９】
第３補強環７の密封側径方向部７ｄは、第２補強環５の径方向部５ｂと近接して設けられて径方向に微小隙間（ラビリンス隙間）Ｓ１を形成している。
【００５０】
微小隙間を設けたことによるラビリンス効果、及び、軸部材の回転による振り切り効果により、第２補強環５の径方向部５ｂの密封対象側Ｍである領域Ｍ２においては、リップ側で発生する摩耗粉や外部から侵入する水や異物の侵入が予防され、また、第２補強環５の径方向部５ｂの反密封対象側Ｏである領域Ｍ１においては、軸受側からの金属摩耗粉の侵入が予防されるとともに、グリースの密封性を向上させることができる。
【００５１】
ここで、第３補強環７の密封側径方向部７ｄは、設けられていなくても良く、この場合には第２補強環５の径方向部５ｂは、円筒部７ａに近接して微小隙間を形成してもよく、軸部材である油切りスリーブ１１４に近接して微小隙間を形成してもよい。
【００５２】
以上のように構成される密封装置１にあっては、メインリップ部４ａにおいて、微小隙間Ｓ２を形成することにより非接触となり、また、メインリップ部４ａの反密封対象側Ｏでは、シールリップ８ａと突起状の平行突起４ｃとが接触することにより軽接触状態となるので、従来のようなリップ間の負圧を発生し難くい状態とすることができる。
【００５３】
また、仮に従来のようにリップ間負圧が生じても、メインリップ部４ａは非接触であるので、過度の接触により発熱するようなことはない。シールリップ８ａと突起状の平行突起４ｃとの接触においても、突起状で接触させることにより接触する面積を小さくすることができるので、発熱を抑制することが可能となる。
【００５４】
また、平行突起４ｃとシールリップ８ａとを密封接触させているので、耐ダスト性及び耐水性を損なうことが無い。
【００５５】
特に、シールリップ８ａを、第３補強環７の径方向部７ｂの内径側から外径方向に形成して、径方向部４ｂの平行突起４ｃに密封接触させているので、軸部材の回転による振り切り効果を得ることができ、これにより耐ダスト性及び耐水性を向上させることができる。
【００５６】
また、シールリップ８ａと平行突起４ｃとの接触部より外径側で、平行突起４ｃと、外周側径方向部７ｅとを密封接触させているので、耐ダスト性及び耐水性をさらに向上させることができる。
【００５７】
さらには、メインリップ部４ａにおいて、軸方向の幅Ｈを大きくすることにより、ラビリンス効果を大きくすることが可能となり、グリースの密封性を向上させることができる。
【００５８】
また、第３補強環７の密封側径方向部７ｄと、第２補強環５の径方向部５ｂとを近接させて微小隙間Ｓ１を形成しているので、グリースの密封性をさらに向上させることができる。
【００５９】
したがって、耐ダスト性及び耐水性を損なうことなくリップ部の発熱を抑制することが可能となるので、グリースの劣化及びリップの異常摩耗の発生を抑制することができ、すなわち、グリースの性能，リップの密封性能及び耐ダスト性及び耐水性を長期間保持することができる信頼性の高い密封装置を提供することが可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シール部においては非接触とすることができるので、従来のようなリップ間の負圧を発生し難くい状態とすることができる。
【００６１】
仮に従来のようにリップ間負圧が生じても、シール部は非接触であるので、過度の接触により発熱するようなことはない。
【００６２】
また、第１及び第２の環状部材間の隙間は密封接触させているので、耐ダスト性及び耐水性を損なうことは無い。
【００６３】
第１及び第２の環状部材間の隙間においても、突起状で接触させることにより接触する面積を小さくすることができるので、発熱を抑制することが可能となる。
【００６４】
したがって、耐ダスト性及び耐水性を損なうことなくリップ部の発熱を抑制することが可能となるので、グリースの劣化及びリップの異常摩耗の発生を抑制することができ、すなわち、グリースの性能，リップの密封性能及び耐ダスト性及び耐水性を長期間保持することができる信頼性の高い密封装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る密封装置を示す概略断面図である。
【図２】従来技術に係るオイルシールの構成を説明する断面説明図である。
【図３】鉄道車両の車軸部の構成を説明する断面説明図である。
【符号の説明】
１  密封装置
２  第１環状部材
３  第１補強環
３ａ  段付円筒部
３ａ１  大径円筒部
３ａ２  小径円筒部
３ｂ  径方向部
３ｃ  傾斜部
４  ゴム状弾性体
４ａ  メインリップ部
４ｂ  径方向部
４ｃ  平行突起
５  第２補強環
５ａ  円筒部
５ｂ  径方向部
６  第２環状部材
７  第３補強環
７ａ  円筒部
７ｂ  径方向部
７ｃ  外周側円筒部
７ｄ  密封側径方向部
７ｅ  外周側径方向部
８  ゴム状弾性体
８ａ  シールリップ
【図１】
0004696415.tif 000002
【図２】
0004696415.tif 000003
【図３】
0004696415.tif 000004