(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記弾性部は、前記内側シール部材の前記フランジに向けて延びる円筒状の筒壁部分を備え、前記複数の軸線方向突出部分は前記筒壁部分に埋設されており、前記筒壁部分と前記フランジとの間には間隙が設けられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の密封装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
鉄道車両またはトラック、バスなどの大型自動車の転がり軸受は、大きな荷重を受け、多量のダストにさらされ、大幅な温度変化の影響を受ける。特に鉄道車両の周囲には、鉄道の摩耗により発生した多くの鉄粉が存在する。転がり軸受の補修に伴って、密封装置を交換する必要性がある。
【0005】
そこで、本発明は、容易に取り外すことが可能な密封装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある態様に係る密封装置は、転がり軸受の相対的に回転する内側部材と外側部材との間に配置され、前記内側部材と前記外側部材との間の間隙を封止する密封装置であって、前記内側部材に固定される環状の内側シール部材と、前記外側部材の孔の内面に固定され、前記内側シール部材が摺動可能に接触する環状の外側シール部材とを備える。前記内側シール部材は、前記内側部材に固定されるスリーブと、前記スリーブの大気側の端部に一体に連結されて前記スリーブの外側に放射状に広がるフランジとを有する。前記外側シール部材は、剛性材料から形成された剛性部と、前記剛性部に固定された弾性材料から形成された弾性部とを備える。前記弾性部には、前記内側シール部材の前記スリーブに摺動可能に接触するシールリップが形成され、前記弾性部には、前記内側シール部材の前記フランジに摺動可能に接触するダストリップが形成されている。前記剛性部は、前記外側部材の孔の内面に嵌め込まれる円筒部分と、前記円筒部分の大気側の端部に一体に連結されて前記円筒部分の径方向内側に向けて延びる円環部分と、前記円環部分から大気側に向けて前記外側シール部材の軸線方向に突出する複数の軸線方向突出部分とを備える。
【0007】
この態様においては、外側シール部材の剛性部に軸線方向に突出する複数の軸線方向突出部分が設けられている。剛性部には、転がり軸受の外側部材の孔の内面に嵌め込まれる円筒部分が設けられているが、複数の軸線方向突出部分を利用して外側シール部材に対して径方向内側に向かう力を与えて、外側シール部材の弾性部ひいては剛性部を径方向に圧縮することによって、外側部材の孔の内面から外側シール部材の剛性部の円筒部分を部分的に離すことができる。この後、外側シール部材を軸線方向に移動させて、外側シール部材を転がり軸受の外側部材の孔から抜き出すことができる。一旦、外側部材の孔の内面から外側シール部材の剛性部の円筒部分を部分的に離せば、外側シール部材の弾性変形を利用して、外側シール部材を転がり軸受の外側部材の孔から抜き出すのは容易である。したがって、密封装置を容易に取り外すことが可能である。
【0008】
好ましくは、前記複数の軸線方向突出部分は、前記円環部分のうち周方向に角間隔をおいて離れた複数の箇所が折り曲げられた形状を有し、前記円環部分のうち前記複数の軸線方向突出部分が形成されていない複数の箇所は、前記円環部分から径方向内側に向けて延びた複数の内側延長部分に連続しており、前記軸線方向突出部分および前記内側延長部分には、前記弾性部が固定されている。
【0009】
この場合には、剛性部に複数の軸線方向突出部
分が設けられるだけでなく、周方向に角間隔をおいて離れた複数の内側延長部分が剛性部に設けられ、これらの軸線方向突出部分および内側延長部分は弾性部を補強する。したがって、シールリップおよびダストリップが設けられた弾性部の強度が高められる。
【0010】
好ましくは、前記弾性部は、前記内側シール部材の前記フランジに向けて延びる円筒状の筒壁部分を備え、前記複数の軸線方向突出部分は前記筒壁部分に埋設されており、前記筒壁部分と前記フランジとの間には間隙が設けられている。
【0011】
この場合には、外部からの異物が密封装置に侵入しようとしても、多くの異物が、外側シール部材の筒壁部分、または内側シール部材のフランジによって跳ね返される。筒壁部分とフランジとの間の間隙を通過した異物がダストリップに到達するが、この間隙を小さく設定することによって、ダストリップに到達する異物の量を削減することができる。筒壁部分は、これに埋設された複数の軸線方向突出部分で補強されているので、異物から受ける力が強くても、力に耐えることができる。
【0012】
好ましくは、前記外側シール部材の前記弾性部は、前記複数の軸線方向突出部分の径方向内側に配置され、前記剛性部に支持された環状の基部を備え、前記ダストリップは、前記基部から大気側かつ径方向内側に向けて延びる基端部分と、前記基端部分から大気側かつ径方向外側に向けて延びる先端部分とを備え、前記先端部分が前記内側シール部材の前記フランジに摺動可能に接触する。
【0013】
この場合には、ダストリップは、径方向内側に向けて延びる基端部分と径方向外側に向けて延びる先端部分とを備え、先端部分が内側シール部材のフランジに摺動可能に接触する。したがって、転がり軸受に挿入される軸または転がり軸受の内側部材が偏心していたり、低い真円度を有していたりしても、ダストリップはフランジに対して全周にわたってほぼ均等な力で接触する。このようにして、ダストリップの封止性能が全周にわたって確保される。また、ダストリップの先端部分は、フランジに対して、径方向ではなく軸線方向に力を及ぼすので、軸に与えるトルクが増大することを抑制することができる。
【0014】
好ましくは、前記シールリップは、前記基部から大気側かつ径方向内側に向けて延びる基端部分と、当該基端部分から軸受内部側かつ径方向内側に向けて延びる先端部分とを備え、前記シールリップの前記先端部分が前記内側シール部材の前記スリーブの外周面に摺動可能に接触する。
【0015】
この場合には、シールリップは、大気側に向けて延びる基端部分と軸受内部側に向けて延びる先端部分とを備える屈曲した形状を有し、先端部分が内側シール部材のスリーブの外周面に摺動可能に接触する。シールリップが屈曲した形状を有するので、シールリップは変形しやすい。したがって、転がり軸受に挿入される軸または転がり軸受の内側部材が偏心していたり、低い真円度を有していたりしても、シールリップはフランジに対して全周にわたってほぼ均等な力で接触する。このようにして、シールリップの封止性能が全周にわたって確保される。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。
【0018】
図1は、本発明の実施形態に係る密封装置1が使用される転がり軸受2の一例である鉄道車両の車軸の軸受を示す。但し、本発明の用途は、鉄道車両の軸受には限定されず、トラック、バスなどの大型自動車の車軸の軸受にも本発明は適用可能である。また、図示の転がり軸受2は、RCT(Rotating End Cap Tapered Roller)軸受であるが、本発明の用途は、RCT軸受には限定されず、他の種類の転動体を有する、RCC(Rotating End Cap Cylindrical Roller)軸受、玉軸受、針軸受などの他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。
【0019】
図1に示すように、転がり軸受2は、車軸4が内部に挿入される内輪(内側部材)6と、内輪6の外側に配置された外輪(外側部材)8と、内輪6と外輪8の間に1列に配置された複数のローラー10と、ローラー10を定位置に保持する保持器14とを有する。外輪8が固定されている一方で、内輪6は、車軸4の回転に伴って回転する。保持器14は外輪8に固定されている。
【0020】
密封装置1は、相対的に回転する内輪6と外輪8との間に配置され、内輪6と外輪8との間の間隙を封止する。密封装置1の作用により、転がり軸受2の内部からのグリース、すなわち潤滑剤の流出が防止または低減されるとともに、外部から転がり軸受2の内部への異物(水(泥水または塩水を含む)および/またはダスト(鉄粉を含む))の流入が防止または低減される。
図1において、矢印Dは、外部からの異物の流れの方向の例を示す。
【0021】
図1においては、車軸4に対する左側部分のみが示されているが、密封装置1および転がり軸受2は回転対称な形状を有する。
図1の上側は、軸受内部側Bであり、下側は大気側Aである。但し、転がり軸受2を挟んで、密封装置1の反対側にも密封装置1と類似の密封装置が設けられる。
【0022】
密封装置1は、環状の内側シール部材20と、環状の外側シール部材30とを備える。内側シール部材20は、内輪6に固定される。外側シール部材30は、外輪8の孔8Aの内面に固定され、外側シール部材30には内側シール部材20が摺動可能に接触する。
【0023】
内側シール部材20は、剛性材料、例えば金属から形成されている。内側シール部材20は、スリーブ22と、フランジ24とを備える。スリーブ22は内輪6に固定される。固定の方式は、例えば締まり嵌めであってよい。フランジ24は、スリーブ22の大気側の端部に一体に連結されてスリーブ22の外側に放射状に広がる。
【0024】
外側シール部材30は、剛性材料、例えば金属から形成された剛性部32と、弾性材料、例えばエラストマーから形成された弾性部34とを備える二重構造を有する。剛性部32は、弾性部34を補強する。
【0025】
剛性部32は、外輪8の孔8Aの内面に固定される円筒部分36と、円環部分38と、複数の軸線方向突出部分40と、複数の内側延長部分42とを有する。
【0026】
円筒部分36は、外輪8の孔8Aの内面に締まり嵌めによって嵌め込まれる。円筒部分36の軸受内部側Bの端部36aは、径方向外側に広がったフックとして形成されている。孔8Aには周溝すなわち凹部8Bが形成されており、円筒部分36の端部36aは、凹部8Bに嵌め込まれる。
【0027】
円環部分38は、円筒部分36の大気側Aの端部に一体に連結されて円筒部分36の径方向内側に向けて延びる。円環部分38は、外側シール部材30の軸線方向に垂直な平面内に延びている。
【0028】
複数の軸線方向突出部分40は、円環部分38から大気側Aに向けて外側シール部材30の軸線方向に突出する。
図2に示すように、複数の軸線方向突出部分40は、円環部分38のうち周方向に角間隔をおいて離れた複数の箇所が折り曲げられた形状を有する。また、円環部分38のうち複数の軸線方向突出部分40が形成されていない複数の箇所は、円環部分38から径方向内側に向けて延びた複数の内側延長部分42に連続している。好ましくは、軸線方向突出部分40は等角間隔をおいて配置され、内側延長部分42も等角間隔をおいて配置されるが、これらの角間隔が等しくなくてもよい。この実施形態では、8つの軸線方向突出部分40および8つの内側延長部分42が設けられているが、軸線方向突出部分40の個数および内側延長部分42の個数は、2以上の限定されない数であってよい。
【0029】
図1に戻り、弾性部34は、剛性部32に支持された環状の基部50と、シールリップ52と、ダストリップ54と、径方向突起56と、筒壁部分60とを有する。
【0030】
弾性部34の基部50は、剛性部32の複数の軸線方向突出部分40の径方向内側に配置された円環状の部分であり、剛性部32の複数の内側延長部分42に固定されている。周方向に連続する円環状の基部50には、周方向に間欠的に配置された複数の内側延長部分42の全体が埋設されており、内側延長部分42は基部50を補強する。
【0031】
シールリップ52は、基部50から延びて、内側シール部材20のスリーブ22の外周面に摺動可能に接触する板状の環である。シールリップ52は、主に軸受内部側Bから大気側Aへのグリースの漏れを防止または低減する機能を有する。シールリップ52は、基部50から大気側Aかつ径方向内側に向けて延びる基端部分52aと、基端部分52aから軸受内部側Bかつ径方向内側に向けて延びる先端部分52bとを有しており、先端部分52bが内側シール部材20のスリーブ22の外周面に全周にわたって摺動可能に接触する。基端部分52aの厚さは、先端部分52bの厚さよりも大きい。
【0032】
ダストリップ54は、基部50から延びて、内側シール部材20のフランジ24の軸受内部側B側の側面に摺動可能に接触する板状の環である。ダストリップ54は、主に大気側Aから軸受内部側Bへの異物の侵入を防止または低減する機能を有する。ダストリップ54は、基部50から大気側Aかつ径方向内側に向けて延びる基端部分54aと、基端部分54aから大気側Aかつ径方向外側に向けて延びる先端部分54bとを有しており、先端部分54bが内側シール部材20のフランジ24の軸受内部側B側の側面に全周にわたって摺動可能に接触する。基端部分54aの厚さは、先端部分54bの厚さよりも大きい。
【0033】
径方向突起56は、基部50の内端縁から径方向内側に向けて突出する。径方向突起56は、径方向外側が広く、内側が狭い台形の断面を有する。径方向突起56は、内側シール部材20とは接触せず、径方向突起56と内側シール部材20のスリーブ22との間には、円環状の小さい間隙58が設けられる。間隙58は、軸受内部側Bから大気側Aへのグリースの流れを阻害し、シールリップ52に到達するグリースの量を低減することによって、シールリップ52の封止性能を補助する。
【0034】
筒壁部分60は、基部50の外端縁から内側シール部材20のフランジ24に向けて延びる円筒状の部分であり、剛性部32の複数の軸線方向突出部分40に固定されている。周方向に連続する円筒状の筒壁部分60には、周方向に間欠的に配置された複数の軸線方向突出部分40の全体が埋設されており、軸線方向突出部分40は筒壁部分60を補強する。
【0035】
弾性部34には、剛性部32の内側延長部分42だけでなく、円環部分38の一部および複数の軸線方向突出部分40の全体も埋設されている。具体的には、円環部分38の大気側Aの面の一部は、弾性部34の一部分62で覆われ、円環部分38の軸受内部側Bの面の一部は、弾性部34の一部分64で覆われ、軸線方向突出部分40は、弾性部34の筒壁部分60で覆われている。但し、円環部分38は、弾性材料で覆われていなくてもよい。
【0036】
外側シール部材30の剛性部32に間欠的に設けられた複数の軸線方向突出部分40および弾性部34の筒壁部分60は、内側シール部材20のフランジ24に向けて延びている。筒壁部分60は、フランジ24には接触せず、筒壁部分60とフランジ24との間には間隙68が設けられている。
【0037】
転がり軸受2の補修に伴って、密封装置1を交換する必要性がある。
図3および
図4を参照して、密封装置1の取り外し作業を説明する。
【0038】
まず、
図3に示すように、内輪6に締まり嵌めで固定された内側シール部材20を内輪6から引き抜く。この作業は、作業者の手で行ってもよいし、治具(図示せず)を使用して行ってもよい。
【0039】
次に、
図4に示すように、作業者の手または治具により、外側シール部材30に対して径方向内側に向かう力Fを与えて、外側シール部材30の弾性部34および剛性部32を径方向に圧縮することによって、外輪8の孔8Aの内面から外側シール部材30の剛性部32の円筒部分36を部分的に離す。
【0040】
さらに、作業者の手または治具により、外側シール部材30を力Sで引くことにより、外側シール部材30を軸線方向に移動させて、外側シール部材30を転がり軸受2の外輪8の孔8Aから抜き出すことができる。このようにして、密封装置1を容易に取り外すことが可能である。
【0041】
この実施形態においては、剛性部32には、転がり軸受2の外輪8の孔8Aの内面に嵌め込まれる円筒部分36が設けられており、さらに円筒部分36の端部36aは孔8Aの凹部8Bに嵌め込まれている。しかし、複数の軸線方向突出部分40を利用して外側シール部材30に対して径方向内側に向かう力Fを与えて、外側シール部材30の弾性部34および剛性部32を径方向に圧縮することによって、外輪8の孔8Aの内面から外側シール部材30の剛性部32の円筒部分36を部分的に離すことができる。この後、外側シール部材30を軸線方向に移動させて、外側シール部材30を転がり軸受2の外輪8の孔8Aから抜き出すことができる。一旦、外輪8の孔8Aの内面から外側シール部材30の剛性部32の円筒部分36を部分的に離せば、外側シール部材30の弾性変形を利用して、外側シール部材30を転がり軸受2の外輪8の孔8Aから抜き出すのは容易である。したがって、密封装置1を容易に取り外すことが可能である。
【0042】
この実施形態では、複数の軸線方向突出部分40は、剛性部32の円環部分38のうち
周方向に角間隔をおいて離れた複数の箇所が折り曲げられた形状を有し、円環部分38のうち複数の軸線方向突出部分40が形成されていない複数の箇所は、円環部分38から径方向内側に向けて延びた複数の内側延長部分42に連続している。このように、剛性部32に複数の軸線方向突出部
分40が設けられるだけでなく、周方向に角間隔をおいて離れた複数の内側延長部分42が剛性部32に設けられている。これらの軸線方向突出部分40および内側延長部分42は弾性部34を補強する。したがって、シールリップ52およびダストリップ54が設けられた弾性部34の強度が高められる。
【0043】
この実施形態では、弾性部34は、内側シール部材20のフランジ24に向けて延びる円筒状の筒壁部分60を備え、複数の軸線方向突出部分40は筒壁部分60に埋設されており、筒壁部分60とフランジ24との間には間隙68が設けられている。外部からの異物が密封装置1に侵入しようとしても、多くの異物が、外側シール部材30の筒壁部分60、または内側シール部材20のフランジ24によって跳ね返される。筒壁部分60とフランジ24との間の間隙68を通過した異物がダストリップ54に到達するが、間隙68を小さく設定することによって、ダストリップ54に到達する異物の量を削減することができる。筒壁部分60は、これに埋設された複数の軸線方向突出部分40で補強されているので、異物から受ける力が強くても、力に耐えることができる。
【0044】
この実施形態では、ダストリップ54は、径方向内側に向けて延びる基端部分54aと径方向外側に向けて延びる先端部分54bとを備え、先端部分54bが内側シール部材20のフランジ24に摺動可能に接触する。したがって、転がり軸受2に挿入される車軸4または転がり軸受2の内輪6が偏心していたり、低い真円度を有していたりしても、ダストリップ54はフランジ24に対して全周にわたってほぼ均等な力で接触する。このようにして、ダストリップ54の封止性能が全周にわたって確保される。また、ダストリップ54の先端部分54bは、フランジ24に対して、径方向ではなく軸線方向に力を及ぼすので、軸に与えるトルクが増大することを抑制することができる。
【0045】
この実施形態では、シールリップ52は、大気側Aに向けて延びる基端部分52aと軸受内部側Bに向けて延びる先端部分52bとを備える屈曲した形状を有し、先端部分52bが内側シール部材20のスリーブ22の外周面に摺動可能に接触する。シールリップ52が屈曲した形状を有するので、シールリップ52は変形しやすい。したがって、転がり軸受2に挿入される車軸4または転がり軸受2の内輪6が偏心していたり、低い真円度を有していたりしても、シールリップ52はフランジ24に対して全周にわたってほぼ均等な力で接触する。このようにして、シールリップ52の封止性能が全周にわたって確保される。
【0046】
他の変形例
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。
【0047】
例えば、密封装置のリップの形状および数は、上記のものに限定されない。
【0048】
上記の実施形態では、内側部材である内輪6が回転部材であり、外側部材である外輪8が静止部材である。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、互いに相対回転する複数の部材の密封に適用されうる。例えば、内側部材が静止し、外側部材が回転してもよいし、これらの部材のすべてが回転してもよい。