(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内外に配置される回転軸および外筒の対向環状空間を軸方向で仕切るもので、かつ前記外筒に対して取り付けられる環状芯金の内周縁に前記回転軸に対して接触もしくは微小空間を介して対向させられるリップを被着してなるオイルシールであって、
このオイルシールの取付対象としての外筒が、その内周面に軸方向隣合わせに大径部と小径部とを有するとともに前記大径部と小径部との間の径方向に沿う段壁面の内径角部を丸く形成した形状とされていて、
前記環状芯金が、前記外筒の大径部内周に圧入嵌合される円筒部と、該円筒部の一方軸端に設けられて前記段壁面に対して当接される径方向内向きの環状板部とを有し、該環状板部に、前記外筒の丸い内径角部に対して接触させられる突状部となる弾性体と、該突状部より径方向外側に前記段壁面に平坦面を成す状態で接着される平坦接当部となる弾性体が被着されている、ことを特徴とするオイルシール。
【請求項２】
径方向内外に配置される回転軸および外筒の対向環状空間を軸方向で仕切るもので、かつ前記外筒に対して取り付けられる環状芯金の内周縁に前記回転軸に対して接触もしくは微小空間を介して対向させられるリップを被着してなるオイルシールであって、
このオイルシールの取付対象としての外筒が、その内周面に軸方向隣合わせに大径部と小径部とを有するとともに前記大径部と小径部との間の径方向に沿う段壁面の内径角部を丸く形成した形状とされていて、
前記環状芯金が、前記外筒の大径部内周に圧入嵌合される円筒部と、該円筒部の一方軸端に設けられて前記段壁面に対して当接される径方向内向きの環状板部とを有し、該環状板部に、前記外筒の前記段壁面に対して接触する径方向２箇所に配置された突状弾性体が被着されている、ことを特徴とするオイルシール。
【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軸受等に用いられるオイルシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の鉄道車両における車軸保持用軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
【０００３】
軸受装置は、車軸１を支持する軸受３と、この軸受３を軸方向不動に固定する後蓋９（車軸１と一体回転する回転軸に相当）と、軸受３の端部を含む密封領域を密封して外部から泥水や塵埃等が軸受内部に侵入するのを防止するオイルシール８とを備える。
【０００４】
軸受３は、外輪１０と、内輪１１と、両輪間の複列円錐ころ１２と、円錐ころ１２の保持器１３とを備え、内輪１１が、後蓋９と不図示の前蓋とで軸方向で挟持されることで軸方向不動とされている。
【０００５】
そして、オイルシール８は、軸受３の外輪１０から後蓋全周にわたって覆うように突設した外筒１５の大径部１５ｂに圧入嵌合される環状芯金１８と、該環状芯金１８の内周縁に被着形成したリップとを備えるものである。
【０００６】
このオイルシールは、環状芯金１８が外筒１５の大径部１５ｂに圧入嵌合された状態で、外筒１５の大径部１５ｂと小径部１５ｃとの間の径方向に沿う段壁面１５ａに環状芯金１８の環状板部１８ａを当接させて軸方向での位置規制がなされていた。
【０００７】
そして、この外筒１５の段壁面１５ａと当接する環状芯金１８の環状板部１８ａの内周縁に被着形成される前記リップの付根に連なって環状板部１８ａへ向けてテーパ状にゴムからなる弾性体Ｇが接着形成されていた。
【０００８】
図６に示すように、外筒１５の段壁面１５ａの内周端の小径筒１５ｃに連なる内径角部Ｒが丸く形成され、前記弾性体Ｇは、その内径角部Ｒに対して単に近接する構成となっていた。
【０００９】
従って、オイルシール８において、環状芯金１８と外筒１５とは互いに金属同士が接触する状態で圧入嵌合された状態となっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、環状芯金１８と外筒１５との嵌合面には、金属同士が接触するものであるため微小ながら隙間があり、車軸等の軸体が回転される運転作動に伴って、軸受装置における密封空間の内部圧力が上昇したときに、環状芯金１８と外筒１５との嵌合面における微小隙間を通してエアーが抜けたりしてガスケットとしての機能が十分でなく、そのエアー抜けの際にグリースもその嵌合面箇所を通して外部に漏出するおそれがあった。
【００１１】
そこで、図６に示すように、圧力逃がし弁３０を外環部材１５に設けることで、内部圧力が高くなったときには、該圧力逃がし弁３０を通してエアーを抜いて内部圧力を低下させることで、環状芯金１８と外筒１５との嵌合面の微小隙間を通してエアー及びグリースが漏出しないようにすることも提案されている。
【００１２】
しかしながら、この場合、圧力逃がし弁３０を外筒１５に設けることで部品コストや製造コストが高くなるという問題があるため、圧力逃がし弁３０を用いずに、軸受における内部圧力が高くなってもエアーが抜けない安価な構造が望まれていた。
【００１３】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、構造簡単で安価に構成できるものでありながら密封性の高いオイルシールを得ることを解決すべき課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明第１のオイルシールは、径方向内外に配置される回転軸および外筒の対向環状空間を軸方向で仕切るもので、かつ前記外筒に対して取り付けられる環状芯金の内周縁に前記回転軸に対して接触もしくは微小空間を介して対向させられるリップを被着してなるオイルシールであって、このオイルシールの取付対象としての外筒が、その内周面に軸方向隣合わせに大径部と小径部とを有するとともに前記大径部と小径部との間の径方向に沿う段壁面の内径角部を丸く形成した形状とされていて、前記環状芯金が、前記外筒の大径部内周に圧入嵌合される円筒部と、該円筒部の一方軸端に設けられて前記段壁面に対して当接される径方向内向きの環状板部とを有し、該環状板部に、前記外筒の丸い内径角部に対して接触させられる突状部となる弾性体と、該突状部より径方向外側に前記段壁面に平坦面を成す状態で接着される平坦接当部となる弾性体が被着されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明第１のオイルシールによると、外筒における大径部に環状芯金の円筒部を圧入嵌合し、外筒大径部と小径部との間の径方向に沿う段壁面に、環状芯金のその対向面を成す環状板部が突き合わせられるように位置設定した状態では、環状芯金の環状板部における弾性体が、外筒の丸い内径角部に対して接触する密接するから、その弾性体により環状芯金と外筒面との嵌合箇所においては内外に通じる隙間がなくなる。
【００１６】
このため、オイルシールで密封される密封空間において内部圧力が高くなっても、環状芯金と外筒との嵌合箇所を通してエアーが外部に抜けないようにできるとともに、エアー抜けと共にグリースが漏出する不具合も解消できる。
【００１７】
本発明第２のオイルシールは、径方向内外に配置される回転軸および外筒の対向環状空間を軸方向で仕切るもので、かつ前記外筒に対して取り付けられる環状芯金の内周縁に前記回転軸に対して接触もしくは微小空間を介して対向させられるリップを被着してなるオイルシールであって、このオイルシールの取付対象としての外筒が、その内周面に軸方向隣合わせに大径部と小径部とを有するとともに前記大径部と小径部との間の径方向に沿う段壁面の内径角部を丸く形成した形状とされていて、前記環状芯金が、前記外筒の大径部内周に圧入嵌合される円筒部と、該円筒部の一方軸端に設けられて前記段壁面に対して当接される径方向内向きの環状板部とを有し、該環状板部に、前記外筒の前記段壁面に対して接触する径方向２箇所に配置された突状弾性体が被着されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明第２のオイルシールによると、外筒の段壁面に対して接触する弾性体が環状芯金の環状板部に径方向２箇所に配置されていることで、環状芯金が外筒に圧入嵌合されたときに、その環状板部の弾性体は、段壁面に対して径方向２箇所で接触するので、オイルシールで密封される密封空間において内部圧力が高くなっても、環状芯金と外筒との嵌合箇所をとしてエアーが外部に抜けないようにでき、そのシール性を高いものにする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１から図３は本発明の実施形態の一例に係り、図１は、鉄道車両の車軸に取り付けられた軸受装置の側面断面図、図２は、図１の要部の拡大図、図３は、オイルシール等を示す側面断面図である。
【００２１】
これらの図において、１は、図１の右側に不図示の車輪が取り付けられて回転する軸体の一例としての車軸である。車軸１はジャーナル部２を有し、このジャーナル部２に該車軸１を保持する軸受３が取り付けられる。
【００２２】
図例の軸受装置Ａは、前記軸受３と、前蓋４と、油切りスリーブ５と、複数のボルト６と、自由端側と車輪側の各密封装置７，８と、後蓋９（回転軸に相当）とを備える。
【００２３】
軸受３は、外向きに配置されたいわゆる密封型複列外向き円錐ころ軸受となっていて、外輪１０と内輪１１と、両輪１０，１１間の転動体としての複列円錐ころ１２と、円錐ころ１２の保持器１３と、内輪間座１４とを含んで構成されている。
【００２４】
外輪１０は、不図示の鉄道車両の車軸ハウジングに固定される。
【００２５】
内輪１１は、前蓋４と後蓋９とで軸方向に挟持され、これによって、軸受３全体が軸方向不動に固定される。
【００２６】
この場合、前蓋４と後蓋９とは、車軸１のジャーナル部２の外周においてその軸方向両隣りに配置されている。つまり、前蓋４は、油切りスリーブ５を介して内輪１１の自由端側端面に、また、後蓋９は、内輪１１の車輪側端面に直接、それぞれ接当して、軸受３を軸方向不動に固定する環状の固定部材となっている。
【００２７】
そして、この場合、前蓋４は、ボルト６が所定のトルクで締め付けられることで、ジャーナル部２の自由端側の端部に取り付けられ、油切りスリーブ５を介して内輪１１の自由端側端部に接当している。
【００２８】
なお、後蓋９は、油切りスリーブと一体化された構造となっているが、前蓋４側同様に油切りスリーブを介して内輪１１の車輪側端面に接当してもよい。
【００２９】
両密封装置７，８は、軸受３の軸方向両側でそれぞれ前蓋４と後蓋９それぞれの外周面に配置されて軸受３内部に侵入するのを防止するものである。
【００３０】
車輪側の密封装置８の構成について説明する。なお、密封装置７も本発明に関して密封装置８と同様の構造となっており、その説明は省略する。
【００３１】
この密封装置８は、外筒としての金属製のケース１５と、オイルシール１６とを備える。
【００３２】
ケース１５は、軸方向に段差を付けられた筒状をなし、その一端側が外輪９の内周端部に取り付けられ、また、その他端側が後蓋９の環状の溝１７と非接触にラビリンスを構成するように組み込まれている。
【００３３】
すなわち、ケース１５には、その内周面に軸方向隣り合わせに大径部１５ｂと小径部１５ｃとを有するとともに、その大径部１５ｂと小径部１５ｃとの間の径方向に沿う段壁面１５ａの内径角部Ｒを丸く形成、換言すれば、段壁面１５ａから小径部１５ｃに移行する角部分のオイルシール１６側に臨む面の径方向断面形状が湾曲面を成すように形成されている。
【００３４】
そして、オイルシール１６は、後で詳述するように、ケース１５における大径部１５ｂに嵌合されている。
【００３５】
オイルシール１６は、ケース１５の内周に沿った上半分断面形状がほぼＬ形の環状芯金１８と、該環状芯金１８のケース１５大径部１５ｂに嵌合される円筒部１８ｂの軸方向一端部に径方向に沿う面として備えられる環状板部１８ａの内周側部分に被着されるゴムからなる弾性体１９とで構成されている。
【００３６】
そして、この弾性体１９の内周側端部に軸方向隣り合わせのリップとしての主リップ１９ａと２つの補助リップ１９ｂ，１９ｃとが形成されている。
【００３７】
主リップ１９ａは、ガータスプリング２０で締め付けられてその内周側が後蓋９の外周に摺動接触している。
【００３８】
このオイルシール１６は、さらに金属製のスリンガー２１を有する。スリンガー２１は、環状芯金１８の円筒部１８ｂ内周に圧入嵌合される円筒部分２１ｂと、この円筒部分２１ｂの一方軸端に設けられかつ環状芯金１８の環状板部１８ａに対して軸方向で所要間隔離れてほぼ平行に対向するとともに後蓋９の外周面に対して微小隙間を介して対向させられる環状板部２１ａとを有している。
【００３９】
その環状板部２１ａと主リップ１９ａとの軸方向での対向空間が潤滑剤保持空間２２を構成している。なお、グリスから成る潤滑剤はクロスハッチングで示されている。
【００４０】
なお、潤滑剤は、この潤滑剤保持空間のみならず各リップ１９ａ〜１９ｃ間にも保持される。
【００４１】
また、スリンガー２１の他端側は、環状芯金１８と軸方向で当接している。この構造によって、スリンガー２１は、ケース１５内の軸方向内方にオイルシール１６を装着するときの装着用治具の受け部材とすることができる。
【００４２】
次に、本発明の特徴部分について説明する。図１ないし図３に示すように、オイルシール１６において、前述したように、ケース１５への嵌合は環状芯金１８の円筒部１８ｂで成されるとともに、環状芯金１８の環状板部１８ａはケース１５における段壁面１５ａに当接規制されるようになっている。
【００４３】
したがって、ケース１５の軸方向に沿う大径部１５ｂ内周面と、該大径部１５ｂから径方向内方に沿うように形成される段壁面１５ａとにより成る内角箇所に対してオイルシール１６の環状芯金１８が嵌合装着される。なお、環状芯金１８とケース１５の円筒状部分１５ｂとの軸方向での嵌合幅（嵌合により環状芯金１８と円筒状部分１５ｂとが接触している幅）は１０．８ｍｍ、その嵌合力は計算値で１４００ｋｇｆである。
【００４４】
さらに、環状芯金１８における環状板部１８ａにおける段壁面１５ａとの対向面には、補助リップ１９ｃ等と同一素材でかつ一体になるよう連なる状態で弾性体２３が形成されている。
【００４５】
この弾性体２３には、車軸１軸心周り全周にわたって条を成す突条部２３ａが形成されているとともに、この突条部２３ａは、段壁面１５ａの内径角部Ｒに軸方向で対向している。
【００４６】
そして、オイルシール１６がケース１５に嵌合装着された状態では、その突条部２３ａが内径角部Ｒと圧縮状態で密着される。
【００４７】
さらに、シール用弾性体２３には、突条部２３ａよりも径方向外側に環状板部１８ａに平坦面を成す状態で接着される平坦接当部２３ｂを備えている。
【００４８】
平坦接当部２３ｂは、段壁面１５ａ側に向かって突出した突条部２３ａよりも環状板部１８ａ寄りとなるようその厚みを設定しており、オイルシール１６がケース１５に嵌合装着された状態では、段壁面１５ａに圧縮状態で密着される。
【００４９】
すなわち、弾性体２３は、段壁面１５ａに対して、突条部２３ａが内径角部Ｒに、環状板部１８ａより段壁面１５ａに突出する状態の平坦接当部２３ｂがフランジ面Ｆにそれぞれ密着するから、径方向２カ所で密封のための密着が成されることになり、１ヵ所だけでの密着よりも密封性が高くなっている。
【００５０】
なお、本発明者は、上記実施の形態１の密封構造による密封性評価試験を行った。
【００５１】
すなわち、図５に示すように、試験用治具Ｊにケース１５とオイルシール１６とを装着した状態で、シールされた密封空間Ｓ内にエア源Ａから高圧のエアーを供給し、そのエア圧力を圧力計２５で確認できるようにして試験を行った。
【００５２】
具体的には、予め軸受装置の内圧を４０ｋＰａ（鉄道車両の車軸軸受装置におけるオイルシールでの通常内圧の数倍に相当）に設定した状態で５分間放置し、その５分経過したときの内圧の変化を確認したところ、圧力変化は無かった。
【００５３】
また、比較のため、従来の密封構造による同様の密封性評価試験を行った。従来の密封構造に対しては、予め軸受装置の内圧を１０ｋＰａ（鉄道車両の車軸軸受装置におけるオイルシールでの通常内圧に相当）に設定した状態で５分間放置し、その５分経過したときの内圧の変化を確認したところ、圧力低下が認められ、エア漏れが確認された。
【００５４】
（実施の形態２）
次に、本発明の別の実施形態について説明する。なお、この別の実施の形態も上述の実施の形態１と同様、鉄道車両の車軸用オイルシールであって、同一構造については同一符号を付けるとともに説明を省略する。
【００５５】
図４は、実施の形態２に係るオイルシール等を示す側面断面図である。
【００５６】
外筒としてのケース１５と共に密封装置８を構成するオイルシール１６には、ケース１５の段差箇所を成す大径部１５ｂ内周面と嵌合装着される環状芯金１８を有している。
【００５７】
この環状芯金１８のケース１５の内周に沿った上半分断面形状がほぼＬ字状を成しており、その環状芯金１８における径方向に沿う環状板部１８ａは、ケース１５の径方向に沿う段壁面１５ａに対向し、オイルシール１６をケース１５に嵌合装着した状態で、環状板部１８ａが段壁面１５ａによって軸方向での当接規制がなされる。なお、環状芯金１８とケース１５の円筒部１５ｂとの軸方向での嵌合幅（嵌合により環状芯金１８と円筒状部分１５ｂとが接触している幅）は６．６ｍｍ、その嵌合力は計算値で９５０ｋｇｆである。
【００５８】
環状板部１８ａの内周側部分にゴムからなる弾性体１９が被着されてなり、この弾性体１９の内周側端部が軸方向隣り合わせのリップとしての主リップ１９ａと２つの補助リップ１９ｂ，１９ｃとから構成されている。
【００５９】
本発明の特徴部分として、環状芯金１８の環状板部１８ａにおける段壁面１５ａとの対向面には、補助リップ１９ｃ等と同一素材でかつ一体になるよう連なる状態で弾性体２４が形成されている。
【００６０】
図４に示すように、弾性体２４は、段壁面１５ａの径方向内端箇所の内径角部Ｒに対して軸方向で対向するように、突条部２４ａと突条部２４ｂとをそれぞれ備える構成となっている。
【００６１】
突条部２４ａと突条部２４ｂとは、それぞれ径方向内外２カ所に位置するように形成され、突条部２４ａは、軸方向で突条部２４ｂより突出し、オイルシール１６をケース１５に嵌合装着した状態において内径角部Ｒの径方向内方側位置に圧縮状態で密着し、突条部２４ｂは、それよりも径方向外側位置で内径角部Ｒに対して圧縮状態で密着する。
【００６２】
上記各実施の形態では、外筒の段壁面の内径角部に接触する弾性体をリップと一体に環状芯金に設けたものを示したが、リップとは別体に環状芯金に設けても良いとともに、径方向に複数箇所で弾性体が外筒の段壁部やその内径角部に対して当接するものにおいて、当接箇所毎に互いに分離した状態で各弾性体が環状芯金に設けられるようにしても良い。
【００６３】
なお、回転軸に相当する部材としては、上記実施の形態では、車軸と別体の後蓋等の構造を示したが、車軸そのものでもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明第１によれば、外筒における大径部に環状芯金の円筒部を圧入嵌合し、外筒大径部と小径部との間の径方向に沿う段壁面に、環状芯金のその対向面を成す環状板部が突き合わせられるように位置設定した状態では、環状芯金の環状板部における弾性体が、外筒の丸い内径角部に対して接触する密接するから、その弾性体により環状芯金と外筒面との嵌合箇所においては内外に通じる隙間がなくなる。
【００６５】
このため、オイルシールで密封される密封空間において内部圧力が高くなっても、環状芯金と外筒との嵌合箇所を通してエアーが外部に抜けないようにできるとともに、エアー抜けと共にグリースが漏出する不具合も解消できる。
【００６６】
従って、リップを供える環状芯金を外環部材に嵌合装着するだけの簡易な構造でシール性の高いものにでき、別途圧力逃がし弁等が無くても良いものにできたので、安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄道車両の車軸に取り付けられた本発明の実施形態における軸受装置の側面断面図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】実施の形態１に係るオイルシールを示す側面断面図
【図４】実施の形態２に係るオイルシールを示す側面断面図
【図５】本発明に係るオイルシールに対する密封性評価試験を示す概略図
【図６】従来のオイルシールの要部拡大図
【符号の説明】
９    後蓋（回転軸）
１５  ケース（外筒）
１５ａ  段壁面
１５ｂ  大径部
１５ｃ  小径部
１６  オイルシール
１８  環状芯金
１８ａ  環状板部
１８ｂ  円筒部
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ  リップ
２１    スリンガー
２１ａ  環状板部
２３，２４  弾性体
Ｒ    内径角部
【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５】
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【図６】
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