(57)【要約】【課題】シール性に優れ、かつ発熱の少ない密封装置を提供することである。【解決手段】外周側シール部材３の表面（シールケース１の外周側円筒部７ａと対向する面）に、周方向に延びる環状溝１０と、この環状溝１０の両縁からシール部材３の相対的な正転方向と鋭角をなす方向へ延びる多数の案内溝１１とを設け、内周側シール部材４の表面には、環状溝１２と、外周側シール部材３の案内溝１１と逆向きの案内溝とを設け、各シール部材３、４とシールケース外周側円筒部７ａとの隙間にグリースを充填することにより、シールケース１とシール部材３、４とが正逆いずれの方向に相対回転しても、各シール部材３、４のいずれかの環状溝１０、１２の位置で、案内溝に案内されたグリースが環状溝１０、１２に導入されて内圧が上昇するようにして、リップ接触圧の高い接触シールを設けることなく、優れたシール性が得られるようにしたのである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転する内方部材と外方部材のいずれか一方に環状のシール部材を固定し、他方にシール部材と近接する密封面を設けて、前記内方部材と外方部材との隙間の端部を塞ぐ密封装置において、前記シール部材の前記密封面と対向する面に、周方向に延びる環状溝と、この環状溝の縁からシール部材の相対回転方向と鋭角をなす方向へ延びる多数の案内溝とを設け、前記シール部材と密封面との隙間にグリースを充填して、前記内方部材と外方部材とを相対回転させたときに、前記グリースが前記案内溝に案内されて前記環状溝に導入されるようにしたことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記多数の案内溝を、前記環状溝を中心として左右対称に設けたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記環状溝と多数の案内溝とを有するシール部材を複数設け、そのうちの少なくとも一つのシール部材の案内溝の方向を、他のシール部材の案内溝と逆にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記内方部材と外方部材との隙間と外部とを連通させる通路の、前記シール部材の設置位置よりも外部側に、前記通路を塞ぐ接触シールを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両用の車軸軸受等の密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水分やダスト等の異物と接触する環境で使用される軸受では、通常、内輪と外輪との隙間の端部を塞ぐ密封装置を設けて、軸受内部への異物の侵入を防止するとともに、軸受内部に封入された潤滑剤の外部への漏れを防ぐようにしている。
【０００３】
特に、鉄道車両用の車軸軸受等、厳しい環境で使用される軸受の密封装置では、優れたシール性が必要とされるため、内外輪のいずれか一方に固定したリップをスプリング等で付勢して他方の軌道輪の密封面へ強く押し付けるようにした接触シールが多く採用されている。しかし、接触シールのリップ接触圧を高く設定した密封装置では、リップと密封面との摩擦による発熱量が大きくなって、軸受全体の異常な温度上昇を招き、潤滑剤の劣化促進や軸受の寿命低下等の問題を引き起こすことがある。
【０００４】
これに対して、接触シールを２枚設けるとともに、ラビリンス構造を併設することにより、各接触シールのリップ接触圧の抑制を図った密封装置が提案されている（特許文献１参照。）。しかしながら、この密封装置では、そのラビリンス構造が、軸受端部に移動してきた潤滑剤を軸受内部に向けて戻すことにより潤滑剤の漏れ防止機能を向上させることを特徴とするもので、外部からの異物の侵入の防止は、主として接触シールで行われている。従って、少なくとも１枚のリップの接触圧はやはり一定のレベル以上に設定する必要があり、上述のような接触シールの発熱が引き起こす問題を必ずしも確実に解決できるとは言えない。
【特許文献１】特公平６−８６９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の課題は、シール性に優れ、かつ発熱の少ない密封装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、この発明は、相対的に回転する内方部材と外方部材のいずれか一方に環状のシール部材を固定し、他方にシール部材と近接する密封面を設けて、前記内方部材と外方部材との隙間の端部を塞ぐ密封装置において、前記シール部材の前記密封面と対向する面に、周方向に延びる環状溝と、この環状溝の縁からシール部材の相対回転方向と鋭角をなす方向へ延びる多数の案内溝とを設け、前記シール部材と密封面との隙間にグリースを充填して、前記内方部材と外方部材とを相対回転させたときに、前記グリースが前記案内溝に案内されて前記環状溝に導入される構成を採用したのである。
【０００７】
すなわち、内方部材と外方部材とを相対回転させたときに、シール部材と密封面との隙間に充填したグリースが環状溝に導入されて、環状溝を設けた位置の内圧が上昇するようにすることにより、リップ接触圧の高い接触シールを設けることなく、厳しい環境でも安定して使用できるシール性が得られるようにしたのである。
【０００８】
上記の構成において、前記多数の案内溝を、前記環状溝を中心として左右対称に設けることにより、環状溝にその両側からほぼ均等にグリースが導入されるようにして、環状溝の位置の内圧をさらに高め、シール性を向上させることができる。
【０００９】
また、前記環状溝と多数の案内溝とを有するシール部材を複数設け、そのうちの少なくとも一つのシール部材の案内溝の方向を、他のシール部材の案内溝と逆にすることにより、内方部材と外方部材とが正逆いずれの方向に相対回転しても、各シール部材のいずれかの環状溝の位置で内圧が上昇して優れたシール性が得られるようにすることができる。
【００１０】
さらに、前記内方部材と外方部材との隙間と外部とを連通させる通路の、前記シール部材の設置位置よりも外部側に、前記通路を塞ぐ接触シールを設ければ、異物の侵入を防止する機能をさらに向上させることができる。この接触シールは、シール部材設置位置まで侵入する異物を少なくする役割を果たせばよいので、そのリップ接触圧をごく低いレベルに設定して、ほとんど発熱しないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、密封装置が、リップ接触圧の高い接触シールを設けることなく、優れたシール性を得られるようにしたので、従来の接触シールの発熱に起因する種々の問題の発生を確実に防止することができる。従って、鉄道車両用の車軸軸受等、多量の水分やダスト等と接触する厳しい環境で使用される軸受の密封装置に有効に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。この密封装置は、鉄道車両用の車軸軸受に装着されるもので、図１（ａ）に示すように、それぞれ断面が略コの字状に形成された環状のシールケース１およびシール支持体２と、シール支持体２に全周にわたって取り付けられた２つのゴム製のシール部材３、４および千鳥形のリップ５とで構成されている。また、図示は省略するが、シールケース１は車軸と一体に回転する内方部材としての内輪に、シール支持体２は車両に固定された外方部材としての外輪にそれぞれ取り付けられており、シールケース１とシール支持体２とを互いに噛み合うように配置することにより、内輪と外輪との隙間の端部を塞ぐようになっている。なお、図１（ａ）では、図面左側を内外輪の隙間が形成される側とし、図面右側を外部側としている。
【００１３】
前記シールケース１は、Ｌ字状断面を有する２つの環状のケース部材６、７を、それぞれの円筒部６ａ、７ａが隙間をおいて内外で対向するように、フランジ部どうしで接合したものである。同様に、前記シール支持体２も、Ｌ字状断面を有する２つの環状の支持部材８、９を、それぞれの円筒部８ａ、９ａが対向するように、フランジ部どうしで接合したものである。
【００１４】
前記各シール部材３、４は、シール支持体２の外周側円筒部８ａの内周面および内周側円筒部９ａの外周面にそれぞれ一体焼付けされており、両シール部材３、４の間に挿入されたシールケース１の外周側円筒部７ａとともに、この円筒部７ａの内外周両面を密封面とするラビリンス構造を形成している。各シール部材３、４とそれぞれが対向する密封面との隙間には、グリース（図示省略）が充填されている。グリースは、この密封装置が装着される軸受の内部潤滑剤として使用されているものと同じものである。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、外周側のシール部材３の表面（シールケース１の外周側円筒部７ａと対向する面）には、周方向に延びる環状溝１０と、この環状溝１０にグリースを案内するための多数の案内溝１１が設けられている。各案内溝１１は、環状溝１０の両縁から、シール部材３の相対的な正転方向（図中の矢印）と鋭角をなす方向へ、環状溝１０を中心として左右対称に延びている。なお、図１（ｂ）では、説明上、実際は環状であるシール部材３を直線的に表現している。
【００１６】
一方、内周側のシール部材４の表面には、外周側シール部材３と同様の環状溝１２（図１（ａ）参照）が設けられるとともに、外周側シール部材３の案内溝１１と形状や本数等が同じで、向きだけが逆の案内溝（図示省略）が設けられている。
【００１７】
これにより、前記車軸とともにシールケース１が正転したときには、外周側シール部材３の案内溝１１に案内されたグリースが、環状溝１０の両側からほぼ均等に環状溝１０へ導入されて、この環状溝１０の位置の内圧が上昇し、シールケース１が逆転したときには、内周側シール部材４の環状溝１２の位置でグリースの導入による内圧の上昇が生じる。すなわち、シールケース１が正逆いずれの方向に回転しても、各シール部材３、４のいずれかの環状溝１０、１２の位置で内圧が上昇して、軸受内部への水分やダストの侵入および軸受内部に封入されたグリースの外部への漏れを確実に防止できるようになっている。  
【００１８】
なお、各シール部材の相対的な回転方向と案内溝の延びる方向とのなす角度は、環状溝へグリースを導入するために鋭角とする必要があるが、グリースの導入をスムーズにするためには３０〜６０°程度が好ましく、この実施形態では約４５°（図１（ｂ）参照）としている。
【００１９】
また、前記リップ５は、図１（ａ）および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、多数の薄いリップ片５ａからなり、これらの各リップ片５ａを、シール支持体２の内周側円筒部９ａの内周面に交互に軸方向位置をわずかにずらして取り付け、その先端をシールケース１の内周側円筒部６ａの外周面に押し付けて、前記内外輪の隙間と外部とを連通させる通路１３を前記ラビリンス構造よりも外部側で塞ぐ接触シールを形成している。この接触シールは、シール部材３、４設置位置まで侵入する水分やダストを少なくする役割を果たせばよいので、リップ５接触圧がごく低いレベルに設定されている。
【００２０】
この密封装置は、上記の構成であり、ラビリンス構造における内圧の上昇によって異物の侵入とグリースの漏れを防止するとともに、軽接触シールを併設して異物侵入防止機能を向上させたので、リップ接触圧の高い接触シールを採用した従来の密封装置と同等以上の優れたシール性が得られ、しかもほとんど発熱しない。従って、厳しい環境で使用される軸受にも安心して装着することができる。
【００２１】
なお、この発明は、実施形態のような車軸軸受に限らず、相対的に回転する内方部材と外方部材との隙間の端部を塞ぐ密封装置に広く適用可能である。そして、内方部材と外方部材の相対回転が一方向のみであれば、ラビリンス構造を形成するシール部材は１つでもよいし、案内溝の方向が同じシール部材を複数設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ａは実施形態の密封装置の縦断正面図、ｂはａの外周側シール部材の斜視図
【図２】ａは図１の密封装置のリップの平面図、ｂはａのＢ−Ｂ線に沿った断面図
【符号の説明】
【００２３】
１  シールケース
２  シール支持体
３、４  シール部材
５  リップ
５ａ  リップ片
６、７  ケース部材
６ａ、７ａ  円筒部
８、９  支持部材
８ａ、９ａ  円筒部
１０  環状溝
１１  案内溝
１２  環状溝
１３  通路
【図１】
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【図２】
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