軸受装置
【課題】シールリップの耐久性やシール性を向上可能な軸受装置を提供すること。
【解決手段】軸受装置は、転がり軸受と、転がり軸受の内部空間をシールするシール装置５０とを具備する。シール装置５０は、転がり軸受の外輪側に設けられたシール部材５４、転がり軸受の内輪側に設けられた油切り６２とを有する。軸方向に離隔した２箇所で油切り６２と接触するメインリップ５４ａとダストリップ５４ｂをシール部材５４に設けた。ダストリップ５４ｂより熱膨張率（線膨張係数）が高い材料で形成された環状の高膨張部５４ｇを、ダストリップ５４ｂに周方向に沿って取り付けた。
【解決手段】軸受装置は、転がり軸受と、転がり軸受の内部空間をシールするシール装置５０とを具備する。シール装置５０は、転がり軸受の外輪側に設けられたシール部材５４、転がり軸受の内輪側に設けられた油切り６２とを有する。軸方向に離隔した２箇所で油切り６２と接触するメインリップ５４ａとダストリップ５４ｂをシール部材５４に設けた。ダストリップ５４ｂより熱膨張率（線膨張係数）が高い材料で形成された環状の高膨張部５４ｇを、ダストリップ５４ｂに周方向に沿って取り付けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール部材を有する軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受装置には、例えば特許文献１に示されるような鉄道車両の車軸支持に使用されるものがあり、この種の軸受装置を図１２に例示する。
【０００３】
この軸受装置は、軸受１００と、シール装置１５０とを具備する。軸受１００は、転がり軸受の１種の複列の円すいころ軸受であり、外輪１１０と、内輪１２０と、転動体としての円すいころ１３０とを備える。円すいころ１３０は、外輪１１０の外側軌道面と内輪１２０の内側軌道面との間に介在し、複列である。
【０００４】
シール装置１５０は、外輪１１０の内周面の軸方向両端部に嵌合固定されたシールケース１５２と、各シールケース１５２の内周に固定されたシール部材１５４と、内輪１２０の軸方向両側に配された油切り１６２とから成る。このシール部材１５４は、油切り１６２との間で接触シールを構成する。この構成により、シール装置１５０は、軸受１００の外輪１１０と内輪１２０との間の空間（軸受１００の内部空間）を軸方向両端においてシールする。
【０００５】
詳述すれば、図１３に示すように、シール部材１５４は、先端リップ部１５４ｄを具備する。先端リップ部１５４ｄは、軸受内部側のメインリップ１５４ａと軸受外部側のダストリップ１５４ｂとを有し、各リップ１５４ａ，１５４ｂが軸方向に離隔した２箇所で油切り１６２と接触する。これにより、軸受１００の内部空間からのグリース等の潤滑剤の漏洩や、内部空間への塵埃や水等の浸入を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５５５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、内輪１２０が外輪１１０に対して回転すると、外輪１１０，内輪１２０と円すいころ１３０との摩擦、メインリップ１５４ａ，ダストリップ１５４ｂと油切り１６２との摩擦、あるいは潤滑剤の撹拌等により、軸受装置の温度が上昇する。この温度上昇に伴って、油切り１６２と各リップ１５４ａ，１５４ｂとで区画されたリップ間空間Ｓ’に存在する空気が膨張する。膨張量が大きくなると、リップ間空間Ｓ’内の空気が、主にダストリップ１５４ｂと油切り１６２との間を通りリップ間空間Ｓ’から流出する。
【０００８】
この後、内輪１２０の回転が停止し、軸受装置の温度が低下すると、リップ間空間Ｓ’が負圧となり、各リップ１５４ａ，１５４ｂが油切り１６２に対して吸着する。
【０００９】
この状態で、内輪１２０が再び回転すると、リップ１５４ａ，１５４ｂと油切り１６２との間の摩擦力が増大する。このため、リップ１５４ａ，１５４ｂと油切り１６２との摺接部分の周辺で温度の上昇が激しくなり、リップ１５４ａ，１５４ｂの摩耗が促進される。これにより、シール部材１５４の耐久性の低下、およびシール性の低下等の問題が発生する。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、リップの吸着を防止し、これによって、シール装置の耐久性やシール性を向上可能な軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための本発明の軸受装置は、内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接する複数のリップを有するシール部材とを備える軸受装置において、少なくとも一つのリップに、低膨張部と、低膨張部の内径側もしくは外径側に密着し、低膨張部より線膨張係数の大きい高膨張部とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
リップに設けられた高膨張部は、環状もしくは部分環状に形成することで、昇温時にその内周面および外周面が拡径する方向に変形する。この高膨張部の変形に追従して、低膨張部が拡径方向に引っ張られるため、リップの接触圧が減じられ、より低い温度でリップ間空間が大気に開放される。これにより、軸受の停止による軸受温度の低下時にも、リップ間空間で生じる負圧が小さくなる。そのため、他方の部材に対するリップの吸着を抑制することができ、各リップの摩耗を抑制し、シール装置の耐久性やシール性を向上させることが可能となる。
【００１３】
上記構成において、高膨張部と低膨張部とでリップを構成する場合、このリップは、例えば高膨張部を低膨張部の表面に接着剤等で貼着することによって得られる。
【００１４】
前記リップに、その突出方向に沿って内径側と外径側とに二分し、二分したうちの一方を高膨張部とし、他方を低膨張部とした部分を設けてもよい。
【００１５】
上記何れの構成においても、高膨張部と低膨張部は異なるゴム材料で形成することができる。例えば低膨張部をフッ素ゴムで形成し、高膨張部をアクリルゴムもしくはニトリルゴムで形成することが考えられる。
【００１６】
その他、上記構成において、高膨張部および低膨張部の双方を金属で形成し、これらを前記リップに埋め込んでもよい。この場合、例えば低膨張部をニッケル−鉄合金で形成し、高膨張部を銅、ニッケル、銅−亜鉛合金の何れかで形成することができる。
【００１７】
更に、前記課題は、以下の手段（１）〜（３）の何れかによっても解決することができる。
【００１８】
（１）内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接する複数のリップを有するシール部材とを備える軸受装置において、前記他方の部材に、複数のリップで区画されたリップ間空間を大気に連通させる通気路を設ける。
【００１９】
これにより、リップ間空間を、通気路を介して大気と連通させることができるので、リップ間空間での負圧の発生を防止することができ、他方の部材に対するリップの吸着を防止することができる。
【００２０】
通気路においては、これを介した潤滑剤の漏洩や塵埃等の浸入防止を図るのが望ましい。具体的には、通気路に弁部材を設け、通気路の開閉状態を切替可能とする。弁部材としては、通気路に常時は閉鎖し、差圧発生時に開放するベント部を設ける、通気路に、遠心力に応じて開閉状態を切り替える遠心力作用弁を設ける等の手段が考えられる。また、通気路にラビリンス構造を設けることによっても上記効果を得ることができる。
【００２１】
通気路は、他方の部材に形成した孔で構成することができる。通気路のラビリンス構造は、例えば、該孔に切り欠き付きのピンを挿入し、ピンの切り欠き部で通気路の一部を構成することによって得ることができる。この他、他方の部材を軸方向と半径方向に屈曲した分割面で分割し、分割面間に通気路を介在させることでラビリンス構造を得ることもできる。
【００２２】
（２）内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接するメインリップおよびダストリップを有するシール部材とを備える軸受装置において、シール部材に、メインリップに沿ってリップ間空間内に延びる芯金を設ける。
【００２３】
この構成によれば、リップ間空間での負圧発生時にも、内径側へのメインリップの変形が芯金で規制されるため、メインリップの他方の部材への吸着を防止することができる。これによりメインリップの摩耗を抑制し、シール装置の耐久性・シール性向上を図ることができる。
【００２４】
（３）内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接するリップを有するシール部材とを備え、シール部材が、芯金および芯金を被覆する被覆部からなり、被覆部に前記リップが形成された軸受装置において、被覆部に軸受内部と軸受外部を連通する貫通孔を設け、この貫通孔を、通気可能で液体および固体の流通を遮断する延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムにより閉塞する。
【００２５】
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、空気を通過させるので、上記構成により、貫通孔を介して、軸受内部空間と軸受外部空間とが通気され、軸受内部空間の高圧化を防止することができる。これにより、軸受運転中のシール部材の変形が抑制されるので、他方の部材に対するリップの吸着を抑制することができる。その一方で、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、液体・固体を通過させないので、上記構成により、軸受内部空間からの潤滑剤の漏洩や軸受内部空間への塵埃等の浸入を抑制できる。被覆部に形成された貫通孔は芯金を通過していない。そのため、芯金に貫通孔を形成する必要がなく、既存の芯金をそのまま使用することができる。従って、新たな専用芯金を製造する必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
【００２６】
この構成においては、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤が延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムに被着して通気性を阻害するのを防止するため、被覆部に、貫通孔の軸受内部側の開口部近傍から他方の部材の近接位置まで突出する副リップを設けるのが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、軸受の運転・停止後、再運転する際のリップの吸着を防止することができる。これにより、シール装置の耐久性を向上させ、安定したシール性を長期間維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る軸受装置の軸方向断面図である。
【図２】図１のＢ部分の拡大図である。
【図３】（Ａ）が本発明の実施形態に係る軸受装置の要部拡大軸方向断面図であり、（Ｂ）が効果を説明するための図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る軸受装置の要部拡大軸方向断面図である。
【図５】本発明に係る軸受装置の構成例の要部拡大軸方向断面図である。
【図６】本発明に係る軸受装置の他の構成例の要部拡大軸方向断面図である。
【図７】本発明に係る軸受装置の他の構成例であり、（Ａ）が要部拡大断面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ２矢視図である。
【図８】本発明に係る軸受装置の他の構成例であり、（Ａ）が要部拡大断面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ３矢視図である。
【図９】本発明に係る軸受装置の他の構成例であり、（Ａ）が要部拡大断面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ５矢視図である。
【図１０】本発明に係る軸受装置の他の構成例であり、（Ａ）が要部拡大断面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ６矢視図である。
【図１１】（Ａ）が本発明に係る軸受装置の他の構成例の軸方向断面図であり、（Ｂ）が（Ａ）のＣ部分の拡大図である。
【図１２】従来の軸受装置の軸方向断面図である。
【図１３】図１２のＡ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００３０】
図１に、本発明の実施形態に係る軸受装置を示す。この軸受装置は、鉄道車両の車軸支持用として使用されるものであり、軸受１と、シール装置５０とを具備する。軸受１は、転がり軸受の１種である複列の円すいころ軸受であり、外輪１０と、内輪２０と、転動体としての複数の円すいころ３０と、保持器４０とを備える。外輪１０は、内周面に複列の円すい状の外側軌道面１２を有し、内輪２０は、外周面に複列の円すい状の内側軌道面２２を有する。円すいころ３０は、外輪１０の外側軌道面１２と内輪２０の内側軌道面２２との間に転動自在に介在し、複列である。保持器４０は、複数の円すいころ３０を円周方向等間隔に保持する。外輪１０と内輪２０との間に形成される空間（軸受１の内部空間）にはグリース等の潤滑剤が封入され、この空間を軸方向両端部においてシール装置５０はシールしている。
【００３１】
外輪１０は、外周面が鉄道車両の軸箱（図示省略）に固定され、内輪２０は、各内側軌道面２２ごとに分割されて形成される。内輪２０の軸方向両側には、摺接部材としての油切り６２が配される。車軸２の軸端には蓋部材６４がボルト６６で固定され、この蓋部材６４と車軸２の肩部との間で、車軸２の外周に嵌合した油切り６２及び内輪２０が挟持固定される。
【００３２】
図２に拡大して示すように、シール装置５０は、段付き円筒状を成したシールケース５２と、シール部材５４と、断面Ｌ字型の仕切り板５５と、油切り６２とで構成される。２つのシールケース５２は、それぞれの軸方向一端部（軸受内部側の端部）が、外輪１０の軸方向両端の開口部内周に圧入固定される。２つのシールケース５２の先端部は、油切り６２の端面に形成された凹部６２ａに挿入され、これにより非接触シールを構成している。なお、以下の説明では、軸方向一方側のシール装置５０（図面右側のシール装置）を例に挙げて説明しているが、一方のシール装置だけではなく、他方のシール装置にも同様の構成を適用することができる。
【００３３】
シールケース５２の内周に仕切り板５５が圧入固定され、仕切り板５５の内周にシール部材５４が圧入固定される。仕切り板５５の内径端は、油切り６２の外周面に近接して非接触シールを構成する。この仕切り板５５は、軸受１の内部空間に充填されたグリース等の潤滑剤が直接シール部材５４に押し寄せる事態を防止する。
【００３４】
シール部材５４は、内輪２０の軸方向両側に配された油切り６２との間で接触シールを構成する。
【００３５】
詳述すれば、図２に示すように、シール部材５４は、金属製の芯金５４１と、芯金５４１の先端部に一体形成され、ゴムあるいは樹脂等の弾性材料からなる先端リップ部５４２とを具備する。芯金５４１の外周面が仕切り板５５の内周面に圧入固定され、芯金５４１の外側端面がシールケース５２の内側端面に軸方向で当接している。先端リップ部５４２は、軸受内部側のメインリップ５４ａと、軸受外部側のダストリップ５４ｂとを有し、各リップ５４ａ，５４ｂが軸方向に離隔した２箇所で全周にわたって油切り６２と弾性的に接触する。メインリップ５４ａの外周にはガータスプリング５４ｃが装着され、ガータスプリング５４ｃの弾性力によって、メインリップ５４ａの油切り６２の外周面６２ｂへの接触圧が強化されている。
【００３６】
油切り６２の外周面６２ｂに各リップ５４ａ，５４ｂの先端が接触することにより、他の空間から区画された空間（以下、リップ間空間Ｓと記す）が形成されている。なお、軸受装置の用途によっては、各リップ５４ａ，５４ｂの先端を内輪２０の外周面に直接摺接させて接触シールを構成する場合もある。その場合、各リップ５４ａ，５４ｂと内輪２０との間でリップ間空間Ｓが形成される。
【００３７】
図３（Ａ）に拡大して示すように、ダストリップ５４ｂの外径側の表面には、ダストリップ５４ｂより熱膨張率（線膨張係数）が高い材料で形成された環状の高膨張部５４ｇが例えば接着剤で取り付けられている。高膨張部５４ｇは環状に形成する他、これを円周方向で等配した部分環状とし、これらを周方向に並べて構成することもできる。図示例のように、ダストリップ５４ｂを含む先端リップ部５４２の全体（ガータスプリング５４ｃおよび高膨張部５４ｇを除く）を単一材料で一体形成した場合、先端リップ部５４２の全体が低膨張部５４ｄを構成する。
【００３８】
低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの材料としては、線膨張係数の大小関係が上記条件を満たす限り任意の組合せが使用できる。一例として低膨張部５４ｄをフッ素ゴムで形成し、高膨張部５４ｇをニトリルゴムやアクリルゴムで形成することができる。例えばフッ素ゴムとして線膨張係数が１．０×１０-5/℃程度のものを使用することができ、ニトリルゴムとして線膨張係数が２．４×１０-5/℃程度のものを使用することができる。
【００３９】
そのほか、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの何れか一方もしくは双方を樹脂で形成することもできる。例えば低膨張部５４ｄとしてポリフェニレンサルファイド（線膨張係数４．０〜８．０×１０-5/℃、高膨張部５４ｇとしてポリエチレン（線膨張係数１７〜２０×１０-5/℃）を使用することができる。
【００４０】
高膨張部５４ｇは、図２に示すようにダストリップ５４ｂの外径側の表面に配置する他、内径側（リップ間空間の内部側）の表面に配置しても構わない。
【００４１】
以上の構成において、高膨張部５４ｇおよび低膨張部５４ｄからなる先端リップ部５４２の機能を、図３（Ｂ）に基づき説明する。図３（Ｂ）は、リップ間空間Ｓ内の圧力と温度の関係を模式的に示すものであり、縦軸が圧力、横軸が温度を示す。
【００４２】
点Ｏは、軸受装置が停止した初期状態を表す。この時点で、圧力は大気圧、温度は常温である。
【００４３】
点Ｏの状態から、軸受装置が回転し、リップ間空間Ｓ内の温度が上昇すると、リップ間空間Ｓ内の空気の圧力も上昇し、点Ａの状態となる。リップ間空間Ｓ内の圧力が限度を超えると、ダストリップ５４ｂの先端が油切り６２から離隔し、リップ間空間Ｓ内の空気が大気に放出される。これに伴い、リップ間空間Ｓの圧力が大気圧まで低下して点Ｂの状態となる。その後、軸受装置が回転を停止すると、リップ間空間Ｓ内の温度低下に伴って圧力が低下し、常温下でリップ間空間Ｓが負圧となって点Ｃの状態となる。この負圧が大きいと、ダストリップ５４ｂ、さらにはメインリップ５４ａが油切り６２に吸着し、再運転時に各リップ５４ａ，５４ｂの摩耗が進行する。
【００４４】
これに対し、ダストリップ５４ｂに環状の高膨張部５４ｇを設けると、昇温時には高膨張部５４ｇが熱膨張によって拡径するため、この高膨張部５４ｇの変形に追従して、ダストリップ５４ｂ全体が拡径方向に引っ張られ、油切り６２に対するダストリップ５４ｂの接触圧が低下する。これにより、リップ間空間Ｓがより低圧で大気に開放され易くなるので、点Ａより温度の低い点Ａ’で、リップ間空間Ｓ内が大気と連通して大気圧となり、点Ｂ’の状態となる。軸受装置が回転を停止すると、リップ間空間Ｓ内の温度低下に伴って圧力が低下して常温下で点Ｃ’に至るが、その時の圧力降下ｄ’は、高膨張部５４ｇがない場合（ｄ）に比べると小さい。そのため、油切り６２に対する各リップ５４ａ、５４ｂの吸着度合いが低下し、再運転時における各リップ５４ａ，５４ｂの摩耗を抑制することができる。
【００４５】
図４（Ａ）に、シール装置５０の他の実施形態を示す。本実施形態では、ダストリップ５４ｂをその突出方向に沿って内径側と外径側に二分し、二分したうちの内径側を低膨張部５４ｄとし、外径側を低膨張部５４ｄよりも線膨張係数の大きい高膨張部５４ｇとしている。低膨張部５４ｄと高膨張部５４ｇは異種のゴム材からなり、例えば低膨張部５４ｄをフッ素ゴムで形成し、高膨張部５４ｇをアクリルゴムやニトリルゴムで形成することができる。このダストリップ５４ｂは、例えば加硫接着で一体化される。ダストリップ５４ｂを除く先端リップ部５４２の材料は任意に選択することができ、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの何れとも異なる材料で形成し、あるいは低膨張部５４ｄと共通する材料で形成することもできる。先端リップ部５４２を樹脂で形成する場合、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを上記条件を満たす樹脂で形成することができる。なお、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇは、少なくともダストリップ５４ｂの先端に形成されていれば足りる。従って、ダストリップ５４ｂの先端部にのみ低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを設け、ダストリップ５４ｂの残りの部分を先端リップ部５４２と同材料で一体形成してもよい。
【００４６】
かかる構成においても、昇温時の高膨張部５４ｇの変形に追従して、低膨張部５４ｄが拡径方向に引っ張られるため、リップ間空間Ｓがより低圧で大気に開放される。これにより、図３で説明したのと同様の理由から、リップ間空間Ｓで生じる負圧が小さくなり、油切り６２対する各リップ５４ａ，５４ｂの吸着を抑制できる。従って、各リップ５４ａ，５４ｂの摩耗が抑制される。
【００４７】
図４（Ｂ）に、シール装置５０の他の実施形態を示す。本実施形態では、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを何れも金属材料で形成し、これらを積層してダストリップ５４ｂの内部に埋め込んでいる。低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの何れも、第１の実施形態と同様に環状もしくは部分環状に形成されている。
【００４８】
低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの材料としては、線膨張係数の大小関係が上記条件を満たす限り任意の金属の組合せが使用できる。一例を挙げれば、低膨張部５４ｄをニッケル−鉄合金（例えばFN-36）で形成し、高膨張部５４ｇを銅（例えばC1100P）、ニッケル（例えばNi-200）、もしくは銅−亜鉛合金（例えばC2600P）の何れかで形成することができる。なお、ニッケル−鉄合金の線膨張係数は、０．１×１０-5/℃程度、銅の線膨張係数は１．７×１０-5/℃程度、ニッケルの線膨張係数は１．３×１０-5/℃程度、銅−亜鉛合金の線膨張係数は１．９×１０-5/℃程度である。
【００４９】
以上の構成により、昇温時には、低膨張部５４ｄより高膨張部５４ｇは軸方向に伸びるため、ダストリップ５４ｂの先端が油切り６２から離隔する方向の力を受けるため、リップ間空間Ｓの大気への開放がより低圧で行われるようになる。従って、回転停止時にリップ間空間Ｓで生じる負圧が小さくなり、油切り６２対する各リップ５４ａ，５４ｂの吸着を抑制することが可能となる。
【００５０】
なお、図４（Ａ）に示す実施形態では、低膨張部５４ｄを内径側に配置し、高膨張部５４ｇを外径側に配置しているが、これとは逆に低膨張部５４ｄを外径側に、高膨張部５４ｇを外径側に配置しても同様の作用効果が得られる。
【００５１】
以上の説明では、ダストリップ５４ｂに低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを設けた構成を例示したが、メインリップ５４ａおよびダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着防止は、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを用いない、以下の構成のシール装置５０でも達成することができる。
【００５２】
図５に示すシール装置５０では、芯金５４１として、主芯金５４１ａと補助芯金５４１ｂとを積層状態で設けている。主芯金５４１ａの先端に、メインリップ５４ａを有する第１先端リップ部５４２ａが形成され、補助芯金５４１ｂの先端にダストリップ５４ｂを有する第２先端リップ部５４２ｂが形成されている。補助芯金５４１ｂの外周面が仕切り板５５の内周に圧入固定され、補助芯金５４１ｂの内周に主芯金５４１ａが圧入固定されている。第１先端リップ部５４２ａと第２先端リップ部５４２ｂとは分離した状態にあり、両者は独立して弾性変形可能である。
【００５３】
補助芯金５４１ｂの先端は、主芯金５４１ａの先端を越えて軸受内部側に延び、第１先端リップ部５４２ａの内径側に達している。第１先端リップ部５４２ａと補助芯金５４１ｂの対向面間には、僅かな隙間がある。そのため、第１先端リップ部５４２ａは補助芯金５４１ｂと接触するまでは内径側に変形可能であるが、補助芯金５４１ｂとの接触後は第１先端リップ部５４２ａの内径側への変形が規制される。
【００５４】
また、補助芯金５４１ｂの先端は、ダストリップ５４ｂの基端を越えて軸受内部側に延びている。そのため、第２先端リップ部５４２ｂの弾性変形量が制限を受け、これに応じてダストリップ５４ｂの弾性変形も制限を受けることになる。
【００５５】
以上の構成から、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの間のリップ間空間Ｓで負圧が発生しても、メインリップ５４ａおよびダストリップ５４ｂの双方がリップ間空間Ｓの縮小方向に変形し難くなる。従って、両リップ５４ａ，５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができ、両リップ５４ａ，５４ｂの摩耗進行を抑えることができる。
【００５６】
図６に、シール装置５０の他の構成例の要部を示す。このシール装置５０では、油切り６２に、リップ間空間Ｓと大気とを連通する通気路６３が形成されており、図６では、油切り６２に形成した半径方向のストレートな貫通孔６２ｃで通気路６３を形成した場合を例示している。貫通孔６２ｃの外径端は、リップ間空間Ｓに開口し、内径端は油切り６２の内周面６２ｄと車軸２の外周面との間の空間Ｓａに開口している。油切り６２の内周面６２ｄと車軸２の外周面との間の空間Ｓａは、油切り６２と車軸２との間の微小な隙間を介して大気とつながっている（以下、この空間Ｓａを「大気側空間」と称する）。
【００５７】
このシール装置５０における通気路６３以外の構成は、図２に示すシール装置５０から高膨張部５４ｇを取り去った形態と同じであるので、重複説明を省略する。
【００５８】
図６に示すシール装置５０において、車軸２が回転し、内輪２０が外輪１０に対して回転すると、リップ間空間Ｓ内の温度が上昇し、リップ間空間Ｓ内の膨張した空気が通気路６３を介して大気側空間Ｓａに放出される。その一方、回転停止後の温度低下時には、リップ間空間Ｓの減圧に伴って大気側空間Ｓａからリップ間空間Ｓに空気が流入する。これにより、リップ間空間Ｓが常時大気圧に保持されるため、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。
【００５９】
図７は、図６に示すシール装置５０の通気路６３としての貫通孔６２ｆに、通気路６３を開閉する弁部材３の一例として、ベント部（差圧弁）を取り付けた例である。図示例の貫通孔６２ｆは大径部６２ｆ１と小径部６２ｆ２とを有する段付き孔であり、図示例では両者を同心状態にした場合を例示している。この貫通孔６２ｆの大径部６２ｆ１内周にベント部３が固定されている。
【００６０】
ベント部３はゴム等の弾性材料からなり、貫通孔６２ｆの内周に嵌合固定した筒部３ｃと、筒部３ｃから大気側空間Ｓａ側に突出した半球形状の弁部３ａとを有する。弁部３ａの頂部に直線状の切れ込み３ｅが形成されている。リップ間空間Ｓ側と大気側空間Ｓａとの間に一定以上の差圧を生じると、弁部３ａの弾性変形により切れ込み３ｅが開いてリップ間空間Ｓと大気側空間Ｓａとを連通させる一方で、差圧がない若しくは小さい状態では、弁部３ａの弾性復帰により切れ込み３ｅが閉じてリップ間空間Ｓと大気側の空間Ｓａを隔絶させる。従って、軸受の運転に伴ってリップ間空間Ｓの圧力が上昇すると、ベント部３が開いてリップ間空間Ｓを大気に開放する。同様にリップ間空間Ｓが負圧になった場合でも、ベント部３が開いてリップ間空間Ｓを大気に開放する。そのため、リップ間空間Ｓを軸受の運転状態を問わず大気圧と同等程度に保持することができ、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。また、リップ間空間Ｓと大気側の空間Ｓａの間の差圧が小さい時は、ベント部３が閉じているため、リップ間空間Ｓからの潤滑剤の漏洩やリップ間空間Ｓへの塵埃や水等の浸入を抑制できる。
【００６１】
図８は、通気路６３としての貫通孔６２ｅに、弁部材３として、遠心力に応じて開閉する遠心力作用弁を取り付けた例である。図示例の貫通孔６２ｅは大径部６２ｅ１と小径部６２ｅ２とを有する段付き孔であり、図示例では両者を偏心状態にした場合を例示している。この貫通孔６２ｅの大径部６２ｅ１内周に遠心力作用弁３が固定されている。
【００６２】
図８に例示する遠心力作用弁３は、一定以上の遠心力の作用下で開放する一方、それ以下の遠心力の作用下では閉じるもので、貫通孔６２ｅの内周に嵌合固定した筒部３ｉと、筒部３ｉ内周の直径方向の対向位置から互いに接近方向に延びる板状の弁体３ｆとを主要な構成要素とするものである。筒部３ｉおよび弁体３ｆはゴム等の弾性材料で一体形成され、両弁体３ｆは、図中に実線と二点差線で示すように、筒部３ｉとの境界部分を中心として弾性的に揺動可能である。
【００６３】
軸受の運転中は、弁体３ｆに作用する遠心力により、実線で示すように、２つの弁体３ｆが弾性変形し、これらの先端が離反した状態にある。そのため、リップ間空間Ｓと大気側の空間Ｓａとの間で空気の流通が可能であり、高温化してもリップ間空間Ｓが高圧となることがない。そのため、軸受の停止後のリップ間空間Ｓでの負圧の発生を防止することができ、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。その一方で、軸受の停止中は、弁体３ｆが弾性復帰して、二点鎖線で示すように、弁体３ｆの先端同士が密着状態となり、貫通孔６２ｅが閉鎖された状態となる。そのため、リップ間空間Ｓからの潤滑剤の漏洩やリップ間空間Ｓへの塵埃や水等の浸入を抑制できる。
【００６４】
図８では、一定以上の遠心力の作用下で開放する一方、それ以下の遠心力の作用下では閉じる遠心力作用弁３を例示しているが、これとは逆に、一定以上の遠心力の作用下で閉じ、それ以下の遠心力の作用下で開放する遠心力作用弁３も使用可能である。かかる構成の遠心力作用弁３は、図８に示す弁体３ｆを、自然状態で弁体３ｆが車軸の内径側に向かって傾斜し、遠心力の作用下で両弁体３ｆが衝合するように形成することで得ることができる。この場合、軸受停止中に貫通孔６２ｅが開放するので、リップ間空間Ｓでの負圧発生を防止することができる。
【００６５】
図９は、通気路６３にラビリンス構造を設けるため、貫通孔６２ｇに切欠き付きのピン４を挿入・固定した例である。貫通孔６２ｇは、大径部６２ｇ１および小径部６２ｇ２を有する段付き孔状をなし、大径部６２ｇ１と小径部６２ｇ２との間にテーパ状の中間部６２ｇ３が形成されている。この貫通孔６２ｇの大径部６２ｇ１内周面に、円周方向一部領域を軸方向全長にわたって切り欠いた切り欠き部４ａを有するピン４が圧入等の手段で固定されている。
【００６６】
この構成であれば、通気路６３としての小径部６２ｇ２、中間部６２ｇ３、および切り欠き部４ａを介してリップ間空間Ｓと大気側の空間Ｓａとが常時連通状態となるため、軸受運転中のリップ間空間Ｓの昇圧や軸受停止中のリップ空間の減圧を防止することができ、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。また、切り欠き部４ａの存在により、貫通孔６２ｇが狭小幅でかつ屈曲したラビリンス構造となるので、リップ間空間Ｓからの潤滑剤の漏洩やリップ間空間Ｓへの塵埃や水等の浸入を抑制することができる。この種のラビリンス構造として、微小な貫通孔を油切り６２に直接形成しようとすると、加工が困難となるが、上記構成であれば、低コストにラビリンス構造を得ることができる。
【００６７】
図１０は、図９と同様に、通気路６３にラビリンス構造を設けた他例を示す。このシール装置は、油切り６２を半径方向および軸方向に屈曲した分割線で分割することで、軸方向一方側の第１部材６２ｈと軸方向他方側の第２部材６２ｉとに区画し、両部材６２ｈ，６２ｉの分割面間に通気路６３を介在させたものである。第１部材６２ｈの端面の内径側、および第２部材６２ｉの端面の外径側には、それぞれ円筒状の薄肉部６２ｈ１，６２ｉ１が突出して形成され、これら薄肉部６２ｈ１，６２ｉ１は、第１部材６２ｈの薄肉部６２ｈ１の先端面を第２部材６２ｉの端面に当接させ、第２部材６２ｉの薄肉部６２ｉ１の先端面を第１部材６２ｈの端面に当接させた状態で嵌合されている。第１部材６２ｈの薄肉部６２ｈ１の外径面と、第２部材６２ｉの薄肉部６２ｉ１の内径面との間の円周方向一部領域には隙間Ｓｄ２が形成されている。第１部材６２ｈの薄肉部６２ｈ１の先端面、および第２部材６２ｉの薄肉部６２ｉ１の先端面に、それぞれに半径方向の溝６ｃ、８ｃが形成されている。溝６ｃ、８ｃの円周方向位相は、ずらしておくのが望ましい。以上の構成から、溝６ｃ、８ｃと隙間Ｓｄ２からなる通気路６３が形成される。
【００６８】
以上の構成から、リップ間空間Ｓ内が通気路を介して大気側の空間Ｓａと連通状態となり、軸受の運転中および停止中を問わずリップ間空間Ｓは常時大気圧となるため、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。この際、通気路６３は、狭小幅でかつ屈曲したラビリンス構造を有するので、リップ間空間Ｓからの潤滑剤の漏洩や塵埃や水等のリップ間空間Ｓへの浸入を防止することができる。
【００６９】
図１１に、単列の深溝玉軸受からなる軸受装置を示す。深溝玉軸受８０は、外輪８１、内輪８２、転動体としての玉８３、保持器８４、およびシール装置５０を備える。外輪８１はその内周面に玉８３の外側軌道面８１ａを有し、内輪８２はその外周面に玉８３の内側軌道面８２ａを有する。外側軌道面８１ａと内側軌道面８２ａとの間に、複数の玉８３が、保持器８４に保持された状態で、円周方向で等配置されている。
【００７０】
外輪８１の肩部８１ｂ内周面には、環状の取付溝８１ｃが形成されている。この取付け溝８１ｃに、芯金９５ｂおよび芯金９５ｂを被覆する被覆部９５ａからなるシール部材５４の外径端が嵌着されている。被覆部９５ａはゴム等の弾性材料からなり、その先端には、複数（図面では３つ）のリップ９５ｄ１、９５ｄ２、９５ｈが設けられている。このうち、被覆部９５ａの内径端に設けられた２つのリップ９５ｄ１、９５ｄ２は、内輪８２の肩部８２ｂ外周面に設けた環状のシール溝８２ｃと肩部８２ｂにそれぞれ摺接し、軸受８０の軸方向両側を密封する。残りの一つは副リップ９５ｈであり、この副リップ９５ｈは、シール溝８２ｃと肩部８２ｂに摺接する２つのリップ９５ｄ１、９５ｄ２よりも外径側に形成され、先端を内輪８２の外周面に近接させている。
【００７１】
芯金９５ｂの内径端よりも内径側の被覆部９５ａの先端には、軸方向の貫通孔９５ｆが設けられている。この貫通孔９５ｆの一方の開口部、例えば軸受内部側の開口部は、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅにより閉塞されている。このフィルム９５ｅの外径側から軸受内部側に向けて副リップ９５ｈが延び、内輪８２の外周面に近接している。
【００７２】
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅは、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のファインパウダーと成形助剤とを混合したペーストを成形し、得られた成形体から成形助剤を除去した後、高温，高速度で延伸し、さらに焼成することにより得られるもので、例えば、ジャパンゴアテックス株式会社製の商品名ゴアテックスオレオベントフィルターパッチタイプが使用可能である。
【００７３】
一軸延伸の場合には、ノード（折畳み結晶）が延伸方向に対して直角に伸びる細い島状となっていて、このノード間を繋ぐようにすだれ状にフィブリル（折畳み結晶が延伸により解けて引き出された直鎖状の分子束）が延伸方向に配向している。これにより、フィブリル間又はフィブリルとノードとで画された空間が空孔を形成する微細な網目構造となっている。また、二軸延伸の場合には、フィブリルが放射状に広がり、フィブリルを繋ぐノードが島状に点在して、フィブリルとノードとで画された空間が多数存在するクモの巣状の微細な網目構造となっている。延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、一軸延伸及び二軸延伸のいずれの方法により製造されたものでも、通気材として使用することができる。
【００７４】
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、前述したフィブリルとノード（両者は繊維状物に相当する）が連結してなる微細な網目構造によって多孔質構造となっている。このフィブリル及びノードの表面を、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体１質量部と、ポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体０．０１質量部以上１００質量部以下と、からなる含フッ素重合体組成物で被覆すると、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの耐水性、撥油性、および耐油性が向上する。
【００７５】
例示した深溝玉軸受等をはじめとする転がり軸受では、軸受内部側と軸受外部側をシール部材５４によって完全に隔絶すると、軸受運転中に軸受８０の温度が上昇した際に、軸受内部空間の空気の膨張によってシール部材５４が変形し、リップ９５ｄ１、９５ｄ２がシール溝８２ｃに吸着する場合がある。
【００７６】
本発明では、被覆部９５ａに貫通孔９５ｆを設け、かつ通気性を有する延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅで貫通孔９５ｆを閉塞しているので、軸受内部と軸受外部が貫通孔９５ｆを介して連通状態にあり、軸受内部と軸受外部間で圧力差を生じにくい。そのため、圧力差によるシール部材５４の変形を防止することができ、リップ９５ｄ１、９５ｄ２のシール溝８２ｃへの吸着を防止することができる。また、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅは、通気性は有するものの液体および固体は通過しない性質を有するので、水、油、塵埃等が貫通孔９５ｆを介して軸受内部に浸入することがなく、かつグリース等の潤滑剤が貫通孔９５ｆを介して軸受外部に漏出することもない。
【００７７】
特に本発明では、貫通孔９５ｆが芯金９５ｂの内径側に、芯金９５ｂを避ける形で形成されているので、貫通孔を有する専用の芯金９５ｂを準備する必要がなく、既存の芯金をそのまま使用することができる。従って、設備投資を抑制して低コスト化を図ることができる。延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅで貫通孔９５ｆを閉塞しただけでは、経時的に、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤がフィルム９５ｅに付着し、通気性を阻害するおそれがあるが、上記のようにシール部材９５に副リップ９５ｈを設け、これを内輪８２の外周面に近接させれば、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅよりも軸受内部側に非接触シールを構成することができ、フィルム９５ｅへの潤滑剤の付着を防止することができる。
【００７８】
図１１に示す軸受装置のシール部材５４は、深溝玉軸受だけでなく、他の転がり軸受（例えばアンギュラ玉軸受）のシール部材としても使用することが可能である。また、図１等に示す複列の軸受装置のシール部材５４としても使用することができる。また、以上に述べた延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅは、図６に示す軸受装置の通気路６３に装着してもよい。
【００７９】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 軸受
１０ 外輪
１２ 外側軌道面
２０ 内輪
２２ 内側軌道面
３０ 円すいころ（転動体）
５４ シール部材
５４ａ メインリップ
５４ｂ ダストリップ
５４ｄ 低膨張部
５４ｇ 高膨張部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール部材を有する軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受装置には、例えば特許文献１に示されるような鉄道車両の車軸支持に使用されるものがあり、この種の軸受装置を図１２に例示する。
【０００３】
この軸受装置は、軸受１００と、シール装置１５０とを具備する。軸受１００は、転がり軸受の１種の複列の円すいころ軸受であり、外輪１１０と、内輪１２０と、転動体としての円すいころ１３０とを備える。円すいころ１３０は、外輪１１０の外側軌道面と内輪１２０の内側軌道面との間に介在し、複列である。
【０００４】
シール装置１５０は、外輪１１０の内周面の軸方向両端部に嵌合固定されたシールケース１５２と、各シールケース１５２の内周に固定されたシール部材１５４と、内輪１２０の軸方向両側に配された油切り１６２とから成る。このシール部材１５４は、油切り１６２との間で接触シールを構成する。この構成により、シール装置１５０は、軸受１００の外輪１１０と内輪１２０との間の空間（軸受１００の内部空間）を軸方向両端においてシールする。
【０００５】
詳述すれば、図１３に示すように、シール部材１５４は、先端リップ部１５４ｄを具備する。先端リップ部１５４ｄは、軸受内部側のメインリップ１５４ａと軸受外部側のダストリップ１５４ｂとを有し、各リップ１５４ａ，１５４ｂが軸方向に離隔した２箇所で油切り１６２と接触する。これにより、軸受１００の内部空間からのグリース等の潤滑剤の漏洩や、内部空間への塵埃や水等の浸入を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５５５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、内輪１２０が外輪１１０に対して回転すると、外輪１１０，内輪１２０と円すいころ１３０との摩擦、メインリップ１５４ａ，ダストリップ１５４ｂと油切り１６２との摩擦、あるいは潤滑剤の撹拌等により、軸受装置の温度が上昇する。この温度上昇に伴って、油切り１６２と各リップ１５４ａ，１５４ｂとで区画されたリップ間空間Ｓ’に存在する空気が膨張する。膨張量が大きくなると、リップ間空間Ｓ’内の空気が、主にダストリップ１５４ｂと油切り１６２との間を通りリップ間空間Ｓ’から流出する。
【０００８】
この後、内輪１２０の回転が停止し、軸受装置の温度が低下すると、リップ間空間Ｓ’が負圧となり、各リップ１５４ａ，１５４ｂが油切り１６２に対して吸着する。
【０００９】
この状態で、内輪１２０が再び回転すると、リップ１５４ａ，１５４ｂと油切り１６２との間の摩擦力が増大する。このため、リップ１５４ａ，１５４ｂと油切り１６２との摺接部分の周辺で温度の上昇が激しくなり、リップ１５４ａ，１５４ｂの摩耗が促進される。これにより、シール部材１５４の耐久性の低下、およびシール性の低下等の問題が発生する。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、リップの吸着を防止し、これによって、シール装置の耐久性やシール性を向上可能な軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための本発明の軸受装置は、内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接する複数のリップを有するシール部材とを備える軸受装置において、少なくとも一つのリップに、低膨張部と、低膨張部の内径側もしくは外径側に密着し、低膨張部より線膨張係数の大きい高膨張部とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
リップに設けられた高膨張部は、環状もしくは部分環状に形成することで、昇温時にその内周面および外周面が拡径する方向に変形する。この高膨張部の変形に追従して、低膨張部が拡径方向に引っ張られるため、リップの接触圧が減じられ、より低い温度でリップ間空間が大気に開放される。これにより、軸受の停止による軸受温度の低下時にも、リップ間空間で生じる負圧が小さくなる。そのため、他方の部材に対するリップの吸着を抑制することができ、各リップの摩耗を抑制し、シール装置の耐久性やシール性を向上させることが可能となる。
【００１３】
上記構成において、高膨張部と低膨張部とでリップを構成する場合、このリップは、例えば高膨張部を低膨張部の表面に接着剤等で貼着することによって得られる。
【００１４】
前記リップに、その突出方向に沿って内径側と外径側とに二分し、二分したうちの一方を高膨張部とし、他方を低膨張部とした部分を設けてもよい。
【００１５】
上記何れの構成においても、高膨張部と低膨張部は異なるゴム材料で形成することができる。例えば低膨張部をフッ素ゴムで形成し、高膨張部をアクリルゴムもしくはニトリルゴムで形成することが考えられる。
【００１６】
その他、上記構成において、高膨張部および低膨張部の双方を金属で形成し、これらを前記リップに埋め込んでもよい。この場合、例えば低膨張部をニッケル−鉄合金で形成し、高膨張部を銅、ニッケル、銅−亜鉛合金の何れかで形成することができる。
【００１７】
更に、前記課題は、以下の手段（１）〜（３）の何れかによっても解決することができる。
【００１８】
（１）内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接する複数のリップを有するシール部材とを備える軸受装置において、前記他方の部材に、複数のリップで区画されたリップ間空間を大気に連通させる通気路を設ける。
【００１９】
これにより、リップ間空間を、通気路を介して大気と連通させることができるので、リップ間空間での負圧の発生を防止することができ、他方の部材に対するリップの吸着を防止することができる。
【００２０】
通気路においては、これを介した潤滑剤の漏洩や塵埃等の浸入防止を図るのが望ましい。具体的には、通気路に弁部材を設け、通気路の開閉状態を切替可能とする。弁部材としては、通気路に常時は閉鎖し、差圧発生時に開放するベント部を設ける、通気路に、遠心力に応じて開閉状態を切り替える遠心力作用弁を設ける等の手段が考えられる。また、通気路にラビリンス構造を設けることによっても上記効果を得ることができる。
【００２１】
通気路は、他方の部材に形成した孔で構成することができる。通気路のラビリンス構造は、例えば、該孔に切り欠き付きのピンを挿入し、ピンの切り欠き部で通気路の一部を構成することによって得ることができる。この他、他方の部材を軸方向と半径方向に屈曲した分割面で分割し、分割面間に通気路を介在させることでラビリンス構造を得ることもできる。
【００２２】
（２）内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接するメインリップおよびダストリップを有するシール部材とを備える軸受装置において、シール部材に、メインリップに沿ってリップ間空間内に延びる芯金を設ける。
【００２３】
この構成によれば、リップ間空間での負圧発生時にも、内径側へのメインリップの変形が芯金で規制されるため、メインリップの他方の部材への吸着を防止することができる。これによりメインリップの摩耗を抑制し、シール装置の耐久性・シール性向上を図ることができる。
【００２４】
（３）内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接するリップを有するシール部材とを備え、シール部材が、芯金および芯金を被覆する被覆部からなり、被覆部に前記リップが形成された軸受装置において、被覆部に軸受内部と軸受外部を連通する貫通孔を設け、この貫通孔を、通気可能で液体および固体の流通を遮断する延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムにより閉塞する。
【００２５】
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、空気を通過させるので、上記構成により、貫通孔を介して、軸受内部空間と軸受外部空間とが通気され、軸受内部空間の高圧化を防止することができる。これにより、軸受運転中のシール部材の変形が抑制されるので、他方の部材に対するリップの吸着を抑制することができる。その一方で、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、液体・固体を通過させないので、上記構成により、軸受内部空間からの潤滑剤の漏洩や軸受内部空間への塵埃等の浸入を抑制できる。被覆部に形成された貫通孔は芯金を通過していない。そのため、芯金に貫通孔を形成する必要がなく、既存の芯金をそのまま使用することができる。従って、新たな専用芯金を製造する必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
【００２６】
この構成においては、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤が延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムに被着して通気性を阻害するのを防止するため、被覆部に、貫通孔の軸受内部側の開口部近傍から他方の部材の近接位置まで突出する副リップを設けるのが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、軸受の運転・停止後、再運転する際のリップの吸着を防止することができる。これにより、シール装置の耐久性を向上させ、安定したシール性を長期間維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る軸受装置の軸方向断面図である。
【図２】図１のＢ部分の拡大図である。
【図３】（Ａ）が本発明の実施形態に係る軸受装置の要部拡大軸方向断面図であり、（Ｂ）が効果を説明するための図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る軸受装置の要部拡大軸方向断面図である。
【図５】本発明に係る軸受装置の構成例の要部拡大軸方向断面図である。
【図６】本発明に係る軸受装置の他の構成例の要部拡大軸方向断面図である。
【図７】本発明に係る軸受装置の他の構成例であり、（Ａ）が要部拡大断面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ２矢視図である。
【図８】本発明に係る軸受装置の他の構成例であり、（Ａ）が要部拡大断面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ３矢視図である。
【図９】本発明に係る軸受装置の他の構成例であり、（Ａ）が要部拡大断面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ５矢視図である。
【図１０】本発明に係る軸受装置の他の構成例であり、（Ａ）が要部拡大断面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ６矢視図である。
【図１１】（Ａ）が本発明に係る軸受装置の他の構成例の軸方向断面図であり、（Ｂ）が（Ａ）のＣ部分の拡大図である。
【図１２】従来の軸受装置の軸方向断面図である。
【図１３】図１２のＡ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００３０】
図１に、本発明の実施形態に係る軸受装置を示す。この軸受装置は、鉄道車両の車軸支持用として使用されるものであり、軸受１と、シール装置５０とを具備する。軸受１は、転がり軸受の１種である複列の円すいころ軸受であり、外輪１０と、内輪２０と、転動体としての複数の円すいころ３０と、保持器４０とを備える。外輪１０は、内周面に複列の円すい状の外側軌道面１２を有し、内輪２０は、外周面に複列の円すい状の内側軌道面２２を有する。円すいころ３０は、外輪１０の外側軌道面１２と内輪２０の内側軌道面２２との間に転動自在に介在し、複列である。保持器４０は、複数の円すいころ３０を円周方向等間隔に保持する。外輪１０と内輪２０との間に形成される空間（軸受１の内部空間）にはグリース等の潤滑剤が封入され、この空間を軸方向両端部においてシール装置５０はシールしている。
【００３１】
外輪１０は、外周面が鉄道車両の軸箱（図示省略）に固定され、内輪２０は、各内側軌道面２２ごとに分割されて形成される。内輪２０の軸方向両側には、摺接部材としての油切り６２が配される。車軸２の軸端には蓋部材６４がボルト６６で固定され、この蓋部材６４と車軸２の肩部との間で、車軸２の外周に嵌合した油切り６２及び内輪２０が挟持固定される。
【００３２】
図２に拡大して示すように、シール装置５０は、段付き円筒状を成したシールケース５２と、シール部材５４と、断面Ｌ字型の仕切り板５５と、油切り６２とで構成される。２つのシールケース５２は、それぞれの軸方向一端部（軸受内部側の端部）が、外輪１０の軸方向両端の開口部内周に圧入固定される。２つのシールケース５２の先端部は、油切り６２の端面に形成された凹部６２ａに挿入され、これにより非接触シールを構成している。なお、以下の説明では、軸方向一方側のシール装置５０（図面右側のシール装置）を例に挙げて説明しているが、一方のシール装置だけではなく、他方のシール装置にも同様の構成を適用することができる。
【００３３】
シールケース５２の内周に仕切り板５５が圧入固定され、仕切り板５５の内周にシール部材５４が圧入固定される。仕切り板５５の内径端は、油切り６２の外周面に近接して非接触シールを構成する。この仕切り板５５は、軸受１の内部空間に充填されたグリース等の潤滑剤が直接シール部材５４に押し寄せる事態を防止する。
【００３４】
シール部材５４は、内輪２０の軸方向両側に配された油切り６２との間で接触シールを構成する。
【００３５】
詳述すれば、図２に示すように、シール部材５４は、金属製の芯金５４１と、芯金５４１の先端部に一体形成され、ゴムあるいは樹脂等の弾性材料からなる先端リップ部５４２とを具備する。芯金５４１の外周面が仕切り板５５の内周面に圧入固定され、芯金５４１の外側端面がシールケース５２の内側端面に軸方向で当接している。先端リップ部５４２は、軸受内部側のメインリップ５４ａと、軸受外部側のダストリップ５４ｂとを有し、各リップ５４ａ，５４ｂが軸方向に離隔した２箇所で全周にわたって油切り６２と弾性的に接触する。メインリップ５４ａの外周にはガータスプリング５４ｃが装着され、ガータスプリング５４ｃの弾性力によって、メインリップ５４ａの油切り６２の外周面６２ｂへの接触圧が強化されている。
【００３６】
油切り６２の外周面６２ｂに各リップ５４ａ，５４ｂの先端が接触することにより、他の空間から区画された空間（以下、リップ間空間Ｓと記す）が形成されている。なお、軸受装置の用途によっては、各リップ５４ａ，５４ｂの先端を内輪２０の外周面に直接摺接させて接触シールを構成する場合もある。その場合、各リップ５４ａ，５４ｂと内輪２０との間でリップ間空間Ｓが形成される。
【００３７】
図３（Ａ）に拡大して示すように、ダストリップ５４ｂの外径側の表面には、ダストリップ５４ｂより熱膨張率（線膨張係数）が高い材料で形成された環状の高膨張部５４ｇが例えば接着剤で取り付けられている。高膨張部５４ｇは環状に形成する他、これを円周方向で等配した部分環状とし、これらを周方向に並べて構成することもできる。図示例のように、ダストリップ５４ｂを含む先端リップ部５４２の全体（ガータスプリング５４ｃおよび高膨張部５４ｇを除く）を単一材料で一体形成した場合、先端リップ部５４２の全体が低膨張部５４ｄを構成する。
【００３８】
低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの材料としては、線膨張係数の大小関係が上記条件を満たす限り任意の組合せが使用できる。一例として低膨張部５４ｄをフッ素ゴムで形成し、高膨張部５４ｇをニトリルゴムやアクリルゴムで形成することができる。例えばフッ素ゴムとして線膨張係数が１．０×１０-5/℃程度のものを使用することができ、ニトリルゴムとして線膨張係数が２．４×１０-5/℃程度のものを使用することができる。
【００３９】
そのほか、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの何れか一方もしくは双方を樹脂で形成することもできる。例えば低膨張部５４ｄとしてポリフェニレンサルファイド（線膨張係数４．０〜８．０×１０-5/℃、高膨張部５４ｇとしてポリエチレン（線膨張係数１７〜２０×１０-5/℃）を使用することができる。
【００４０】
高膨張部５４ｇは、図２に示すようにダストリップ５４ｂの外径側の表面に配置する他、内径側（リップ間空間の内部側）の表面に配置しても構わない。
【００４１】
以上の構成において、高膨張部５４ｇおよび低膨張部５４ｄからなる先端リップ部５４２の機能を、図３（Ｂ）に基づき説明する。図３（Ｂ）は、リップ間空間Ｓ内の圧力と温度の関係を模式的に示すものであり、縦軸が圧力、横軸が温度を示す。
【００４２】
点Ｏは、軸受装置が停止した初期状態を表す。この時点で、圧力は大気圧、温度は常温である。
【００４３】
点Ｏの状態から、軸受装置が回転し、リップ間空間Ｓ内の温度が上昇すると、リップ間空間Ｓ内の空気の圧力も上昇し、点Ａの状態となる。リップ間空間Ｓ内の圧力が限度を超えると、ダストリップ５４ｂの先端が油切り６２から離隔し、リップ間空間Ｓ内の空気が大気に放出される。これに伴い、リップ間空間Ｓの圧力が大気圧まで低下して点Ｂの状態となる。その後、軸受装置が回転を停止すると、リップ間空間Ｓ内の温度低下に伴って圧力が低下し、常温下でリップ間空間Ｓが負圧となって点Ｃの状態となる。この負圧が大きいと、ダストリップ５４ｂ、さらにはメインリップ５４ａが油切り６２に吸着し、再運転時に各リップ５４ａ，５４ｂの摩耗が進行する。
【００４４】
これに対し、ダストリップ５４ｂに環状の高膨張部５４ｇを設けると、昇温時には高膨張部５４ｇが熱膨張によって拡径するため、この高膨張部５４ｇの変形に追従して、ダストリップ５４ｂ全体が拡径方向に引っ張られ、油切り６２に対するダストリップ５４ｂの接触圧が低下する。これにより、リップ間空間Ｓがより低圧で大気に開放され易くなるので、点Ａより温度の低い点Ａ’で、リップ間空間Ｓ内が大気と連通して大気圧となり、点Ｂ’の状態となる。軸受装置が回転を停止すると、リップ間空間Ｓ内の温度低下に伴って圧力が低下して常温下で点Ｃ’に至るが、その時の圧力降下ｄ’は、高膨張部５４ｇがない場合（ｄ）に比べると小さい。そのため、油切り６２に対する各リップ５４ａ、５４ｂの吸着度合いが低下し、再運転時における各リップ５４ａ，５４ｂの摩耗を抑制することができる。
【００４５】
図４（Ａ）に、シール装置５０の他の実施形態を示す。本実施形態では、ダストリップ５４ｂをその突出方向に沿って内径側と外径側に二分し、二分したうちの内径側を低膨張部５４ｄとし、外径側を低膨張部５４ｄよりも線膨張係数の大きい高膨張部５４ｇとしている。低膨張部５４ｄと高膨張部５４ｇは異種のゴム材からなり、例えば低膨張部５４ｄをフッ素ゴムで形成し、高膨張部５４ｇをアクリルゴムやニトリルゴムで形成することができる。このダストリップ５４ｂは、例えば加硫接着で一体化される。ダストリップ５４ｂを除く先端リップ部５４２の材料は任意に選択することができ、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの何れとも異なる材料で形成し、あるいは低膨張部５４ｄと共通する材料で形成することもできる。先端リップ部５４２を樹脂で形成する場合、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを上記条件を満たす樹脂で形成することができる。なお、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇは、少なくともダストリップ５４ｂの先端に形成されていれば足りる。従って、ダストリップ５４ｂの先端部にのみ低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを設け、ダストリップ５４ｂの残りの部分を先端リップ部５４２と同材料で一体形成してもよい。
【００４６】
かかる構成においても、昇温時の高膨張部５４ｇの変形に追従して、低膨張部５４ｄが拡径方向に引っ張られるため、リップ間空間Ｓがより低圧で大気に開放される。これにより、図３で説明したのと同様の理由から、リップ間空間Ｓで生じる負圧が小さくなり、油切り６２対する各リップ５４ａ，５４ｂの吸着を抑制できる。従って、各リップ５４ａ，５４ｂの摩耗が抑制される。
【００４７】
図４（Ｂ）に、シール装置５０の他の実施形態を示す。本実施形態では、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを何れも金属材料で形成し、これらを積層してダストリップ５４ｂの内部に埋め込んでいる。低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの何れも、第１の実施形態と同様に環状もしくは部分環状に形成されている。
【００４８】
低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇの材料としては、線膨張係数の大小関係が上記条件を満たす限り任意の金属の組合せが使用できる。一例を挙げれば、低膨張部５４ｄをニッケル−鉄合金（例えばFN-36）で形成し、高膨張部５４ｇを銅（例えばC1100P）、ニッケル（例えばNi-200）、もしくは銅−亜鉛合金（例えばC2600P）の何れかで形成することができる。なお、ニッケル−鉄合金の線膨張係数は、０．１×１０-5/℃程度、銅の線膨張係数は１．７×１０-5/℃程度、ニッケルの線膨張係数は１．３×１０-5/℃程度、銅−亜鉛合金の線膨張係数は１．９×１０-5/℃程度である。
【００４９】
以上の構成により、昇温時には、低膨張部５４ｄより高膨張部５４ｇは軸方向に伸びるため、ダストリップ５４ｂの先端が油切り６２から離隔する方向の力を受けるため、リップ間空間Ｓの大気への開放がより低圧で行われるようになる。従って、回転停止時にリップ間空間Ｓで生じる負圧が小さくなり、油切り６２対する各リップ５４ａ，５４ｂの吸着を抑制することが可能となる。
【００５０】
なお、図４（Ａ）に示す実施形態では、低膨張部５４ｄを内径側に配置し、高膨張部５４ｇを外径側に配置しているが、これとは逆に低膨張部５４ｄを外径側に、高膨張部５４ｇを外径側に配置しても同様の作用効果が得られる。
【００５１】
以上の説明では、ダストリップ５４ｂに低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを設けた構成を例示したが、メインリップ５４ａおよびダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着防止は、低膨張部５４ｄおよび高膨張部５４ｇを用いない、以下の構成のシール装置５０でも達成することができる。
【００５２】
図５に示すシール装置５０では、芯金５４１として、主芯金５４１ａと補助芯金５４１ｂとを積層状態で設けている。主芯金５４１ａの先端に、メインリップ５４ａを有する第１先端リップ部５４２ａが形成され、補助芯金５４１ｂの先端にダストリップ５４ｂを有する第２先端リップ部５４２ｂが形成されている。補助芯金５４１ｂの外周面が仕切り板５５の内周に圧入固定され、補助芯金５４１ｂの内周に主芯金５４１ａが圧入固定されている。第１先端リップ部５４２ａと第２先端リップ部５４２ｂとは分離した状態にあり、両者は独立して弾性変形可能である。
【００５３】
補助芯金５４１ｂの先端は、主芯金５４１ａの先端を越えて軸受内部側に延び、第１先端リップ部５４２ａの内径側に達している。第１先端リップ部５４２ａと補助芯金５４１ｂの対向面間には、僅かな隙間がある。そのため、第１先端リップ部５４２ａは補助芯金５４１ｂと接触するまでは内径側に変形可能であるが、補助芯金５４１ｂとの接触後は第１先端リップ部５４２ａの内径側への変形が規制される。
【００５４】
また、補助芯金５４１ｂの先端は、ダストリップ５４ｂの基端を越えて軸受内部側に延びている。そのため、第２先端リップ部５４２ｂの弾性変形量が制限を受け、これに応じてダストリップ５４ｂの弾性変形も制限を受けることになる。
【００５５】
以上の構成から、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの間のリップ間空間Ｓで負圧が発生しても、メインリップ５４ａおよびダストリップ５４ｂの双方がリップ間空間Ｓの縮小方向に変形し難くなる。従って、両リップ５４ａ，５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができ、両リップ５４ａ，５４ｂの摩耗進行を抑えることができる。
【００５６】
図６に、シール装置５０の他の構成例の要部を示す。このシール装置５０では、油切り６２に、リップ間空間Ｓと大気とを連通する通気路６３が形成されており、図６では、油切り６２に形成した半径方向のストレートな貫通孔６２ｃで通気路６３を形成した場合を例示している。貫通孔６２ｃの外径端は、リップ間空間Ｓに開口し、内径端は油切り６２の内周面６２ｄと車軸２の外周面との間の空間Ｓａに開口している。油切り６２の内周面６２ｄと車軸２の外周面との間の空間Ｓａは、油切り６２と車軸２との間の微小な隙間を介して大気とつながっている（以下、この空間Ｓａを「大気側空間」と称する）。
【００５７】
このシール装置５０における通気路６３以外の構成は、図２に示すシール装置５０から高膨張部５４ｇを取り去った形態と同じであるので、重複説明を省略する。
【００５８】
図６に示すシール装置５０において、車軸２が回転し、内輪２０が外輪１０に対して回転すると、リップ間空間Ｓ内の温度が上昇し、リップ間空間Ｓ内の膨張した空気が通気路６３を介して大気側空間Ｓａに放出される。その一方、回転停止後の温度低下時には、リップ間空間Ｓの減圧に伴って大気側空間Ｓａからリップ間空間Ｓに空気が流入する。これにより、リップ間空間Ｓが常時大気圧に保持されるため、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。
【００５９】
図７は、図６に示すシール装置５０の通気路６３としての貫通孔６２ｆに、通気路６３を開閉する弁部材３の一例として、ベント部（差圧弁）を取り付けた例である。図示例の貫通孔６２ｆは大径部６２ｆ１と小径部６２ｆ２とを有する段付き孔であり、図示例では両者を同心状態にした場合を例示している。この貫通孔６２ｆの大径部６２ｆ１内周にベント部３が固定されている。
【００６０】
ベント部３はゴム等の弾性材料からなり、貫通孔６２ｆの内周に嵌合固定した筒部３ｃと、筒部３ｃから大気側空間Ｓａ側に突出した半球形状の弁部３ａとを有する。弁部３ａの頂部に直線状の切れ込み３ｅが形成されている。リップ間空間Ｓ側と大気側空間Ｓａとの間に一定以上の差圧を生じると、弁部３ａの弾性変形により切れ込み３ｅが開いてリップ間空間Ｓと大気側空間Ｓａとを連通させる一方で、差圧がない若しくは小さい状態では、弁部３ａの弾性復帰により切れ込み３ｅが閉じてリップ間空間Ｓと大気側の空間Ｓａを隔絶させる。従って、軸受の運転に伴ってリップ間空間Ｓの圧力が上昇すると、ベント部３が開いてリップ間空間Ｓを大気に開放する。同様にリップ間空間Ｓが負圧になった場合でも、ベント部３が開いてリップ間空間Ｓを大気に開放する。そのため、リップ間空間Ｓを軸受の運転状態を問わず大気圧と同等程度に保持することができ、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。また、リップ間空間Ｓと大気側の空間Ｓａの間の差圧が小さい時は、ベント部３が閉じているため、リップ間空間Ｓからの潤滑剤の漏洩やリップ間空間Ｓへの塵埃や水等の浸入を抑制できる。
【００６１】
図８は、通気路６３としての貫通孔６２ｅに、弁部材３として、遠心力に応じて開閉する遠心力作用弁を取り付けた例である。図示例の貫通孔６２ｅは大径部６２ｅ１と小径部６２ｅ２とを有する段付き孔であり、図示例では両者を偏心状態にした場合を例示している。この貫通孔６２ｅの大径部６２ｅ１内周に遠心力作用弁３が固定されている。
【００６２】
図８に例示する遠心力作用弁３は、一定以上の遠心力の作用下で開放する一方、それ以下の遠心力の作用下では閉じるもので、貫通孔６２ｅの内周に嵌合固定した筒部３ｉと、筒部３ｉ内周の直径方向の対向位置から互いに接近方向に延びる板状の弁体３ｆとを主要な構成要素とするものである。筒部３ｉおよび弁体３ｆはゴム等の弾性材料で一体形成され、両弁体３ｆは、図中に実線と二点差線で示すように、筒部３ｉとの境界部分を中心として弾性的に揺動可能である。
【００６３】
軸受の運転中は、弁体３ｆに作用する遠心力により、実線で示すように、２つの弁体３ｆが弾性変形し、これらの先端が離反した状態にある。そのため、リップ間空間Ｓと大気側の空間Ｓａとの間で空気の流通が可能であり、高温化してもリップ間空間Ｓが高圧となることがない。そのため、軸受の停止後のリップ間空間Ｓでの負圧の発生を防止することができ、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。その一方で、軸受の停止中は、弁体３ｆが弾性復帰して、二点鎖線で示すように、弁体３ｆの先端同士が密着状態となり、貫通孔６２ｅが閉鎖された状態となる。そのため、リップ間空間Ｓからの潤滑剤の漏洩やリップ間空間Ｓへの塵埃や水等の浸入を抑制できる。
【００６４】
図８では、一定以上の遠心力の作用下で開放する一方、それ以下の遠心力の作用下では閉じる遠心力作用弁３を例示しているが、これとは逆に、一定以上の遠心力の作用下で閉じ、それ以下の遠心力の作用下で開放する遠心力作用弁３も使用可能である。かかる構成の遠心力作用弁３は、図８に示す弁体３ｆを、自然状態で弁体３ｆが車軸の内径側に向かって傾斜し、遠心力の作用下で両弁体３ｆが衝合するように形成することで得ることができる。この場合、軸受停止中に貫通孔６２ｅが開放するので、リップ間空間Ｓでの負圧発生を防止することができる。
【００６５】
図９は、通気路６３にラビリンス構造を設けるため、貫通孔６２ｇに切欠き付きのピン４を挿入・固定した例である。貫通孔６２ｇは、大径部６２ｇ１および小径部６２ｇ２を有する段付き孔状をなし、大径部６２ｇ１と小径部６２ｇ２との間にテーパ状の中間部６２ｇ３が形成されている。この貫通孔６２ｇの大径部６２ｇ１内周面に、円周方向一部領域を軸方向全長にわたって切り欠いた切り欠き部４ａを有するピン４が圧入等の手段で固定されている。
【００６６】
この構成であれば、通気路６３としての小径部６２ｇ２、中間部６２ｇ３、および切り欠き部４ａを介してリップ間空間Ｓと大気側の空間Ｓａとが常時連通状態となるため、軸受運転中のリップ間空間Ｓの昇圧や軸受停止中のリップ空間の減圧を防止することができ、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。また、切り欠き部４ａの存在により、貫通孔６２ｇが狭小幅でかつ屈曲したラビリンス構造となるので、リップ間空間Ｓからの潤滑剤の漏洩やリップ間空間Ｓへの塵埃や水等の浸入を抑制することができる。この種のラビリンス構造として、微小な貫通孔を油切り６２に直接形成しようとすると、加工が困難となるが、上記構成であれば、低コストにラビリンス構造を得ることができる。
【００６７】
図１０は、図９と同様に、通気路６３にラビリンス構造を設けた他例を示す。このシール装置は、油切り６２を半径方向および軸方向に屈曲した分割線で分割することで、軸方向一方側の第１部材６２ｈと軸方向他方側の第２部材６２ｉとに区画し、両部材６２ｈ，６２ｉの分割面間に通気路６３を介在させたものである。第１部材６２ｈの端面の内径側、および第２部材６２ｉの端面の外径側には、それぞれ円筒状の薄肉部６２ｈ１，６２ｉ１が突出して形成され、これら薄肉部６２ｈ１，６２ｉ１は、第１部材６２ｈの薄肉部６２ｈ１の先端面を第２部材６２ｉの端面に当接させ、第２部材６２ｉの薄肉部６２ｉ１の先端面を第１部材６２ｈの端面に当接させた状態で嵌合されている。第１部材６２ｈの薄肉部６２ｈ１の外径面と、第２部材６２ｉの薄肉部６２ｉ１の内径面との間の円周方向一部領域には隙間Ｓｄ２が形成されている。第１部材６２ｈの薄肉部６２ｈ１の先端面、および第２部材６２ｉの薄肉部６２ｉ１の先端面に、それぞれに半径方向の溝６ｃ、８ｃが形成されている。溝６ｃ、８ｃの円周方向位相は、ずらしておくのが望ましい。以上の構成から、溝６ｃ、８ｃと隙間Ｓｄ２からなる通気路６３が形成される。
【００６８】
以上の構成から、リップ間空間Ｓ内が通気路を介して大気側の空間Ｓａと連通状態となり、軸受の運転中および停止中を問わずリップ間空間Ｓは常時大気圧となるため、メインリップ５４ａとダストリップ５４ｂの油切り６２に対する吸着を防止することができる。この際、通気路６３は、狭小幅でかつ屈曲したラビリンス構造を有するので、リップ間空間Ｓからの潤滑剤の漏洩や塵埃や水等のリップ間空間Ｓへの浸入を防止することができる。
【００６９】
図１１に、単列の深溝玉軸受からなる軸受装置を示す。深溝玉軸受８０は、外輪８１、内輪８２、転動体としての玉８３、保持器８４、およびシール装置５０を備える。外輪８１はその内周面に玉８３の外側軌道面８１ａを有し、内輪８２はその外周面に玉８３の内側軌道面８２ａを有する。外側軌道面８１ａと内側軌道面８２ａとの間に、複数の玉８３が、保持器８４に保持された状態で、円周方向で等配置されている。
【００７０】
外輪８１の肩部８１ｂ内周面には、環状の取付溝８１ｃが形成されている。この取付け溝８１ｃに、芯金９５ｂおよび芯金９５ｂを被覆する被覆部９５ａからなるシール部材５４の外径端が嵌着されている。被覆部９５ａはゴム等の弾性材料からなり、その先端には、複数（図面では３つ）のリップ９５ｄ１、９５ｄ２、９５ｈが設けられている。このうち、被覆部９５ａの内径端に設けられた２つのリップ９５ｄ１、９５ｄ２は、内輪８２の肩部８２ｂ外周面に設けた環状のシール溝８２ｃと肩部８２ｂにそれぞれ摺接し、軸受８０の軸方向両側を密封する。残りの一つは副リップ９５ｈであり、この副リップ９５ｈは、シール溝８２ｃと肩部８２ｂに摺接する２つのリップ９５ｄ１、９５ｄ２よりも外径側に形成され、先端を内輪８２の外周面に近接させている。
【００７１】
芯金９５ｂの内径端よりも内径側の被覆部９５ａの先端には、軸方向の貫通孔９５ｆが設けられている。この貫通孔９５ｆの一方の開口部、例えば軸受内部側の開口部は、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅにより閉塞されている。このフィルム９５ｅの外径側から軸受内部側に向けて副リップ９５ｈが延び、内輪８２の外周面に近接している。
【００７２】
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅは、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のファインパウダーと成形助剤とを混合したペーストを成形し、得られた成形体から成形助剤を除去した後、高温，高速度で延伸し、さらに焼成することにより得られるもので、例えば、ジャパンゴアテックス株式会社製の商品名ゴアテックスオレオベントフィルターパッチタイプが使用可能である。
【００７３】
一軸延伸の場合には、ノード（折畳み結晶）が延伸方向に対して直角に伸びる細い島状となっていて、このノード間を繋ぐようにすだれ状にフィブリル（折畳み結晶が延伸により解けて引き出された直鎖状の分子束）が延伸方向に配向している。これにより、フィブリル間又はフィブリルとノードとで画された空間が空孔を形成する微細な網目構造となっている。また、二軸延伸の場合には、フィブリルが放射状に広がり、フィブリルを繋ぐノードが島状に点在して、フィブリルとノードとで画された空間が多数存在するクモの巣状の微細な網目構造となっている。延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、一軸延伸及び二軸延伸のいずれの方法により製造されたものでも、通気材として使用することができる。
【００７４】
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、前述したフィブリルとノード（両者は繊維状物に相当する）が連結してなる微細な網目構造によって多孔質構造となっている。このフィブリル及びノードの表面を、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体１質量部と、ポリフルオロアルキル基を有する含フッ素重合体０．０１質量部以上１００質量部以下と、からなる含フッ素重合体組成物で被覆すると、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの耐水性、撥油性、および耐油性が向上する。
【００７５】
例示した深溝玉軸受等をはじめとする転がり軸受では、軸受内部側と軸受外部側をシール部材５４によって完全に隔絶すると、軸受運転中に軸受８０の温度が上昇した際に、軸受内部空間の空気の膨張によってシール部材５４が変形し、リップ９５ｄ１、９５ｄ２がシール溝８２ｃに吸着する場合がある。
【００７６】
本発明では、被覆部９５ａに貫通孔９５ｆを設け、かつ通気性を有する延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅで貫通孔９５ｆを閉塞しているので、軸受内部と軸受外部が貫通孔９５ｆを介して連通状態にあり、軸受内部と軸受外部間で圧力差を生じにくい。そのため、圧力差によるシール部材５４の変形を防止することができ、リップ９５ｄ１、９５ｄ２のシール溝８２ｃへの吸着を防止することができる。また、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅは、通気性は有するものの液体および固体は通過しない性質を有するので、水、油、塵埃等が貫通孔９５ｆを介して軸受内部に浸入することがなく、かつグリース等の潤滑剤が貫通孔９５ｆを介して軸受外部に漏出することもない。
【００７７】
特に本発明では、貫通孔９５ｆが芯金９５ｂの内径側に、芯金９５ｂを避ける形で形成されているので、貫通孔を有する専用の芯金９５ｂを準備する必要がなく、既存の芯金をそのまま使用することができる。従って、設備投資を抑制して低コスト化を図ることができる。延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅで貫通孔９５ｆを閉塞しただけでは、経時的に、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤がフィルム９５ｅに付着し、通気性を阻害するおそれがあるが、上記のようにシール部材９５に副リップ９５ｈを設け、これを内輪８２の外周面に近接させれば、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅよりも軸受内部側に非接触シールを構成することができ、フィルム９５ｅへの潤滑剤の付着を防止することができる。
【００７８】
図１１に示す軸受装置のシール部材５４は、深溝玉軸受だけでなく、他の転がり軸受（例えばアンギュラ玉軸受）のシール部材としても使用することが可能である。また、図１等に示す複列の軸受装置のシール部材５４としても使用することができる。また、以上に述べた延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム９５ｅは、図６に示す軸受装置の通気路６３に装着してもよい。
【００７９】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 軸受
１０ 外輪
１２ 外側軌道面
２０ 内輪
２２ 内側軌道面
３０ 円すいころ（転動体）
５４ シール部材
５４ａ メインリップ
５４ｂ ダストリップ
５４ｄ 低膨張部
５４ｇ 高膨張部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接する複数のリップを有するシール部材とを備える軸受装置において、
少なくとも一つのリップに、低膨張部と、低膨張部の内径側もしくは外径側に密着し、低膨張部より線膨張係数の大きい高膨張部とを設けたことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記リップが高膨張部と低膨張部とからなり、高膨張部を低膨張部の表面に貼着した請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記リップに、その突出方向に沿って内径側と外径側とに二分し、二分したうちの一方を高膨張部とし、他方を低膨張部とした部分を設けた請求項１記載の軸受装置。
【請求項４】
高膨張部と低膨張部を異なるゴム材料で形成した請求項１〜３何れか１項に記載の軸受装置。
【請求項５】
低膨張部をフッ素ゴムで形成し、高膨張部をアクリルゴムもしくはニトリルゴムで形成した請求項４記載の軸受装置。
【請求項６】
高膨張部および低膨張部の双方を金属で形成し、これらをリップに埋め込んだ請求項１記載の軸受装置。
【請求項７】
低膨張部をニッケル−鉄合金で形成し、高膨張部を銅、ニッケル、もしくは銅−亜鉛合金の何れかで形成した請求項６記載の軸受装置。
【請求項８】
転動体として複列円錐ころを使用した請求項１〜７何れか１項に記載の軸受装置。
【請求項９】
転動体として複列円筒ころを使用した請求項１〜７何れか１項に記載の軸受装置。
【請求項１０】
鉄道車両に用いる請求項８または９記載の軸受装置。
【請求項１】
内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に内側軌道面を有する内輪と、外側軌道面と内側軌道面間に介在させた転動体と、回転側及び固定側の何れか一方の部材に設けられ、他方の部材と摺接する複数のリップを有するシール部材とを備える軸受装置において、
少なくとも一つのリップに、低膨張部と、低膨張部の内径側もしくは外径側に密着し、低膨張部より線膨張係数の大きい高膨張部とを設けたことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記リップが高膨張部と低膨張部とからなり、高膨張部を低膨張部の表面に貼着した請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記リップに、その突出方向に沿って内径側と外径側とに二分し、二分したうちの一方を高膨張部とし、他方を低膨張部とした部分を設けた請求項１記載の軸受装置。
【請求項４】
高膨張部と低膨張部を異なるゴム材料で形成した請求項１〜３何れか１項に記載の軸受装置。
【請求項５】
低膨張部をフッ素ゴムで形成し、高膨張部をアクリルゴムもしくはニトリルゴムで形成した請求項４記載の軸受装置。
【請求項６】
高膨張部および低膨張部の双方を金属で形成し、これらをリップに埋め込んだ請求項１記載の軸受装置。
【請求項７】
低膨張部をニッケル−鉄合金で形成し、高膨張部を銅、ニッケル、もしくは銅−亜鉛合金の何れかで形成した請求項６記載の軸受装置。
【請求項８】
転動体として複列円錐ころを使用した請求項１〜７何れか１項に記載の軸受装置。
【請求項９】
転動体として複列円筒ころを使用した請求項１〜７何れか１項に記載の軸受装置。
【請求項１０】
鉄道車両に用いる請求項８または９記載の軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−４７２９７（Ｐ２０１２−４７２９７Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０８９７（Ｐ２０１０−１９０８９７）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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