滚动轴承装置的制作方法

本发明涉及具备密封构件的滚动轴承装置。

背景技术：

在滚动轴承装置中，例如有如专利文献1所示那样的用于铁道车辆的车轴支承的滚动轴承装置，在图8中例示了这种轴承装置。

该轴承装置具备轴承100和密封装置150。轴承100是作为滚动轴承的一种的双列圆锥滚子轴承，具备在内周具有轨道面的外圈110、在外周具有轨道面的内圈120、以及作为滚动体的圆锥滚子130。圆锥滚子130在外圈110的轨道面与内圈120的轨道面之间配置有双列。

密封装置150具有嵌合固定于外圈110的内周面的轴向两端部的密封壳体152、固定于各密封壳体152的内周的密封构件154、配置于内圈120的轴向两侧的挡油环161、后盖162。该密封构件154在与挡油环161、后盖162之间构成接触密封。通过该结构，密封装置150在轴向两端将外圈110与内圈120之间的空间(轴承内部空间)密封。

详细而言，如图9所示，密封构件154具备主唇157a和防尘唇157b、以及供上述唇157a、157b设置的芯骨156。各唇157a、157b在轴向上分离的两个位置处与后盖162接触。由此，防止润滑脂等润滑剂自轴承内部空间的泄漏、尘埃、水等向内部空间的进入。

主唇157a、防尘唇157b等密封唇与其用途、使用条件相应地设定其形状、刚性等，以发挥适当的紧固力。然而，在车轴的旋转中，由于轴承的升温，从而被密封构件154密闭的轴承内部空间的压力(轴承内压)增大。另外，通过由挡油环161、后盖162的旋转产生的主唇157a的吸入作用，使主唇157a与防尘唇157b之间的空间s的压力降低而成为负压的状态。当轴承内压变大、或唇间空间s成为负压时，主唇157a被按压于滑动面而使紧固力增大，从而转矩增加并且发热加剧。此外，密封唇由于其变形而无法与滑动面维持适当的接触状态，从而存在密封唇的前端的磨损加剧导致密封性能降低的可能性。

作为用于避免与轴承内压的上升相伴的密封唇的紧固力的增加的发明，例如有专利文献2所公开的发明。该发明涉及一种轴承装置用密封装置，其设置有在轴承装置的内压上升时将内部气体向轴承装置的外部排出的内压调整机构(排气部)、以及使内部气体从轴承配设空间向密封件配设空间流动的内部气体流动机构。该轴承装置用密封装置的特征在于，作为内部气体流动机构，形成有使分隔板的内周部的直径局部扩大的切口或贯通孔，从而即使内部气体流动机构被润滑脂膜堵塞，也会由于压力差而将润滑脂膜开孔。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-255599号公报

专利文献2：日本特许第4811194号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在专利文献2的结构中，需要附加内压调整机构(排气部)，因此变得高成本化。另外，密封唇的紧固力也会由于轴承内压的变动以外的因素而发生变化。例如，由主唇157a、防尘唇157b、后盖162(挡油环161)围成的空间(唇间空间s)在车轴旋转中升温，因此唇间空间s的压力增大。当唇间空间s内的压力超过限度时，防尘唇157b的前端与后盖162(挡油环161)分离，唇间空间s内的空气被释放到大气中，之后，通过防尘唇157b的弹性变形而使唇间空间s返回初始的密闭状态。若在该状态下停止车轴的旋转，则随着温度的降低而唇间空间s的压力降低，唇间空间s成为负压的状态，主唇157a、防尘唇157b被吸附于后盖162(挡油环161)的表面，从而密封唇的紧固力增大。另外，通过由后盖162(挡油环161)的旋转产生的主唇157a的吸入作用而使唇间空间s的压力降低，唇间空间s成为负压的状态，由此密封唇的紧固力增大。若从该状态起使车轴再次旋转，则产生各唇157a、157b的磨损。在专利文献2的结构中，无法应对这种由密封唇的吸附导致的紧固力的增大。

鉴于上述情况，本发明的目的在于防止与密封唇的紧固力的增大相伴的转矩损失、温度上升、密封唇的异常磨损等。

用于解决课题的方案

为了解决所述课题而完成的本发明所涉及的滚动轴承装置具备在内周具有轨道面的外圈、在外周具有轨道面的内圈、配置在外圈的轨道面与内圈的轨道面之间的滚动体、对外圈与内圈之间的轴承内部空间进行密封的密封构件、以及对密封构件的基端侧进行支承的支承构件，密封构件具有与支承构件对置地配置的芯骨、以及覆盖芯骨的至少前端部的唇部，在唇部设置有一对唇，在一对唇间形成有与其他部位被隔绝开的唇间空间，其特征在于，在密封构件设置有向唇间空间开口的开口部，使该开口部经由贯通密封构件的第一通气路以及形成在芯骨与支承构件的对置区域的第二通气路而与大气空间连通。

根据该结构，唇间空间经由第一通气路、第二通气路而与大气空间连通。因此，唇间空间成为大气压，能够避免在唇间空间中产生负压的情况。因此，能够防止因唇间空间中产生的负压而使一对唇吸附于滑动接触构件的情况，从而能够抑制一对唇的紧固力增大的情况。

在上述结构中，也可以为，所述第一通气路形成在芯骨与唇部之间。

根据该结构，能够容易地形成第一通气路。在该结构中，也可以为，通过形成于芯骨的凹部形成所述第一通气路。

在上述结构中，可以通过形成于芯骨的凹部来形成所述第二通气路，另外，也可以通过形成于支承构件的凹部形成所述第二通气路。

在上述结构中，也可以为，将所述唇间空间通过与所述一对唇滑动接触的滑动接触构件而与其他部位隔绝，并且在滑动接触构件设置有将所述轴承内部空间与大气空间连通的第三通气路。

根据该结构，能够防止由于轴承的运转导致的升温，而使轴承内部空间的压力增大的情况。由此，能够抑制轴承内部侧的唇被按压于滑动面的情况，从而能够抑制轴承内部侧的唇的紧固力的增大。在该结构中，若还在所述第三通气路设置有平时关闭而在产生差压时开放的差压阀，则差压阀平时关闭，因此能够抑制尘埃、水等向轴承内部的进入。

以上所述的轴承装置适于在铁道车辆车轴中使用。

发明效果

根据本发明，能够避免与密封唇的紧固力的增大相伴的转矩损失的增大、发热、密封唇的异常磨损等问题。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的滚动轴承装置的轴向剖视图。

图2是图1的b部分的放大图。

图3是图2的c部分的放大图。

图4是本发明的变形例所涉及的滚动轴承装置的主要部分放大轴向剖视图。

图5是本发明的变形例所涉及的滚动轴承装置的主要部分放大轴向剖视图。

图6是本发明的参考例所涉及的滚动轴承装置的轴向剖视图。

图7是本发明的参考例所涉及的滚动轴承装置的轴向剖视图。

图8是以往的滚动轴承装置的轴向剖视图。

图9是图8的a部分的放大图。

具体实施方式

以下，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。

在图1中示出本发明的实施方式所涉及的滚动轴承装置。该轴承装置用作铁道车辆的车轴支承用，具备轴承1和密封装置50。轴承1是作为滚动轴承的一种的双列圆锥滚子轴承，具备外圈10、两个内圈20、作为滚动体的多个圆锥滚子30、以及保持器40。

外圈10在内周具有配置为双列的圆锥状的轨道面12，内圈20在外周具有圆锥状的轨道面22。两个内圈20配置为它们的小径侧端部隔着衬垫23而对置，由此，形成双列轨道面22。需要说明的是，两个内圈20也可以使它们的小径侧端部直接对接地配置。在外圈10的轨道面12与内圈20的轨道面22之间夹设有配置为双列的圆锥滚子30。保持器40在圆周方向等间隔地保持各列的圆锥滚子30。在形成在外圈10与内圈20之间的空间(轴承内部空间sa)封入有润滑脂等润滑剂，密封装置50在轴向两端部将该空间密封。

外圈10通过将外周面嵌合于铁道车辆的轴箱(省略图示)的内周面并在轴向上将轴向端面固定，从而固定于该轴箱。在两个内圈20的轴承外部侧分别配设有作为滑动接触构件的挡油环61、后盖62。盖构件64通过螺栓66固定于车轴2的轴端，在该盖构件64与车轴2的肩部之间夹持固定有嵌合于车轴2的外周的挡油环61、内圈20以及后盖62。

接下来，对图1的右侧的密封装置50的结构进行说明。需要说明的是，对于图1的左侧的密封装置50，除代替后盖62而采用挡油环61这一点以外，为与右侧的密封装置50相同的结构。

如图2放大所示，密封装置50包括呈带台阶的圆筒状的密封壳体52、密封构件54、剖面l字型的分隔板55、以及后盖62。密封壳体52作为支承密封构件54的基端侧的支承构件而发挥功能。密封壳体52的轴向一端部(轴承内部侧的端部)被压入并固定于外圈10的轴向两端的开口部内周。密封壳体52的轴向另一端部(轴承外部侧的端部)被插入在后盖62的端面形成的凹部62a，由此构成非接触密封。另外，密封构件54在与后盖62之间构成接触密封。通过该结构，密封装置50以接触密封对轴承内部空间sa进行密封。

密封壳体52具有圆筒状的大径部52a、圆筒状的小径部52b、以及将它们连接并沿径向延伸的平板状的连接部52c。分隔板55具有：平板状的固定部55a，其被压入并固定于密封壳体52的大径部52a的内周侧，且轴向一端部隔着间隙而与密封壳体52的连接部52c对置；以及平板状的分隔部55b，其设置于固定部55a的轴向另一端部，且向内径侧延伸。

分隔板55的分隔部55b的内径端接近后盖62的外周面从而构成非接触密封。该分隔板55防止填充于轴承1的轴承内部空间sa的润滑脂等润滑剂直接推压密封构件54的情况。

密封构件54被压入并固定于分隔板55的内周。密封构件54是所谓的油封，具备芯骨56、固定于芯骨56的由弹性材料构成的唇部57、以及夹紧弹簧58。芯骨56、唇部57以及夹紧弹簧58均形成为环状。

如图3放大所示，芯骨56一体地具有：圆筒状的抵接部56a，其被压入并固定于分隔板55的固定部55a的内周，且轴向一端部与分隔板55的分隔部55b抵接；平板状的径向部56b，其设置于抵接部56a的轴向另一端部，且向内径侧延伸并且与密封壳体52的连接部52c抵接；以及圆锥状的倾斜部56c，其从径向部56b的内径端部以随着趋向轴承内部侧而向内径侧的位移的方式倾斜。芯骨56的径向部56b的部分区域配置为与密封壳体52的连接部52c的部分区域对置。

唇部57至少覆盖芯骨56的内径侧的前端部。另外，在唇部57设置有与后盖62接触的一对唇(主唇57a、防尘唇57b)。详细而言，唇部57具有：固定于芯骨56且覆盖芯骨56的轴承内部侧的覆盖部57c、固定于芯骨56且与覆盖部57c连接的基部57d、从基部57d朝向轴承内部侧延伸的主唇57a、以及从基部57d朝向轴承外部侧延伸的防尘唇57b。

唇部57例如由丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、氟橡胶等橡胶材料形成。该唇部57例如通过加硫粘着等手段固定于芯骨56。唇部57也可以由树脂形成。

两个唇57a、57b均以具有过盈量的方式与后盖62的外周面(滑动面)接触。夹紧弹簧58装配于主唇57a的外周。通过夹紧弹簧58的缩径方向的弹力与过盈量的配合，从而对主唇57a的前端部给予规定大小的紧固力。

在两唇57a、57b之间形成与其他部位被隔绝开的第一空间s1(唇间空间)。详细而言，第一空间s1由两唇57a、57b和基部57d、以及后盖62的外周面形成。另外，通过密封壳体52的大径部52a和连接部52c、分隔板55的固定部55a、芯骨56的抵接部56a和径向部56b形成与其他部位被隔绝开的第二空间s2。另外，通过后盖62、密封构件54以及密封壳体52的小径部52b形成与其他部位被划分来的第三空间s3。第三空间s3经由密封壳体52的前端部与后盖62的凹部62a的间隙而与大气空间连接。

在密封构件54设置有向第一空间s1开口的开口部54a。该开口部54a经由贯通密封构件54的第一通气路r1、形成在芯骨56与密封壳体52的对置区域的第二通气路r2、以及第三空间s3而与大气空间连通。第一通气路r1将第一空间s1与第二空间s2连通，第二通气路r2将第二空间s2与第三空间s3连通。另外，第二通气路r2设置在密封壳体52的连接部52c与芯骨56的径向部56b之间。

第一通气路r1可以在周向上设置有一处，也可以在周向上设置有多处。第二通气路r2也是同样的。另外，第一通气路r1与第二通气路r2的数量可以相同，也可以不同。第一通气路r1与第二通气路r2可以位于周向的相同位置，也可以位于周向的不同位置。

第一通气路r1具备：第一部r1a，其由形成在基部57d内的贯通孔57f形成；第二部r1b，其设置在形成于唇部57的覆盖部57c的凹部57e与芯骨56的径向部56b和倾斜部56c的平坦部之间；以及第三部r1c，其由径向的贯通孔56d形成，该贯通孔56d形成于芯骨56的抵接部56a。

如图4所示，第二部r1b可以由在覆盖部57c的内部设置的贯通孔57g形成。另外，如图5所示，第二部r1b也可以设置在芯骨56的径向部56b和倾斜部56c的设置在轴承内部侧的第一凹部56e、与覆盖部57c的平坦部之间。另外，虽然省略图示，但第二部r1b也可以设置在芯骨56的第一凹部56e与覆盖部57c的凹部57e之间。

如图3所示，第二通气路r2设置在第二凹部56f与第三凹部52d之间，该第二凹部56f形成在芯骨56的径向部56b的轴承外部侧，该第三凹部52d形成在密封壳体52的连接部52c的轴承内部侧。

当然，第二通气路r2可以设置在芯骨56的第二凹部56f与密封壳体52的连接部52c的平坦部之间，也可以设置在芯骨56的径向部56b的平坦部与密封壳体52的第三凹部52d之间。

如图1的左侧所示，在滚动轴承装置设置有将轴承内部空间sa与大气空间连通的第三通气路r3。第三通气路r3可以在周向上设置有一处，也可以在周向上设置有多处。

第三通气路r3由形成于挡油环61的轴向的贯通孔61a形成。贯通孔61a是具有小径部61a1和大径部61a2的带台阶的孔。贯通孔61a的一端(小径部61a1侧的端部)向挡油环61的端面61b与内圈20的端面20a之间的间隙开口。该间隙与轴承内部空间sa连接。贯通孔61a的另一端(大径部61a2侧的端部)向挡油环61的内周面61c与盖构件64的外周面64a之间的第四空间s4开口。第四空间s4与大气空间连接。

在大径部61a2配设有平时关闭而在产生差压时开放的差压阀(排气部67)。排气部67由橡胶等弹性材料构成，具有嵌合并固定于大径部61a2的内周的筒部67a、以及从筒部67a向第四空间s4侧突出的阀部67b。在阀部67b的顶部形成有切口(未图示)。当在轴承内部空间sa与第四空间s4之间产生一定以上的差压时，由于阀部67b的弹性变形而使切口打开从而使轴承内部空间sa与第四空间s4连通，另一方面，在不存在差压或差压较小的状态下，由于阀部67b的弹性恢复而使切口关闭从而使轴承内部空间sa与第四空间s4隔绝。

因此，当随着轴承的运转而使轴承内部空间sa的压力上升时，排气部67打开而将轴承内部空间sa向大气空间开放。因此，能够与轴承的运转状态无关地将轴承内部空间sa保持为与大气压相同的程度。另外，在轴承内部空间sa与第四空间s4之间的差压较小时，排气部67关闭，因此能够抑制润滑剂自轴承内部空间sa泄漏，抑制尘埃、水等向轴承内部空间sa等的进入。

若采用以上所述的结构，则第一空间s1经由第一通气路r1、第二空间s2、第二通气路r2、以及第三空间s3而与大气空间连通。因此，第一空间s1成为大气压，能够避免在第一空间s1产生负压的情况。因此，能够防止因第一空间s1中产生的负压而使主唇57a和防尘唇57b吸附于后盖62(挡油环61)的情况，从而能够抑制主唇57a和防尘唇57b的紧固力增大的情况。因此，根据本实施方式的滚动轴承装置，能够避免与主唇57a、防尘唇57b的紧固力的增大相伴的转矩损失的增大、发热、唇的异常磨损等问题。

另外，第三空间s3是密封壳体52的小径部52b的内周侧，因此能够通过小径部52b防止尘埃、水等从外界进入第三空间s3。而且，第一通气路r1、第二空间s2、以及第二通气路r2成为在第二空间s2中弯曲的路径，因此能够防止尘埃、水等从第三空间s3进入第一空间s1。因此，能够防止尘埃、水等从外界进入第一空间s1。

需要说明的是，第一通气路r1的第一空间s1侧的第一部r1a沿径向笔直地延伸，横剖面呈圆形。因此，第一通气路r1相对于第一空间s1的开口部54a在沿径向观察时呈圆形，将该圆形的直径设为d。

为了避免由于第一空间s1内的润滑脂等润滑剂而堵塞第一通气路r1，直径d优选较大，具体而言优选为1.5mm以上，更优选为2.0mm以上，最优选为2.5mm以上。另一方面，为了避免第一空间s1内的润滑脂等润滑剂经由第一通气路r1而漏出，第一通气路r1相对于第一空间的开口部54a的直径优选为5.5mm以下，更优选为5.0mm以下，最优选为4.5mm以下。

在以上的说明中，例示了在滚动轴承装置设置有第一通气路r1以及第二通气路r2的结构，但在以下的结构的滚动轴承装置中，也能够避免在第一空间s1中产生负压的情况。

在图6的左侧示出的密封装置50中，将第一空间s1与大气空间连通的第四通气路r4设置于挡油环61。通过形成于挡油环61的径向的笔直的贯通孔61d形成第四通气路r4。贯通孔61d的外径端向第一空间s1开口，贯通孔61d的内径端向第四空间s4开口。第四空间s4与大气空间连接，因此借助第四通气路r4，第一空间s1成为大气压。由此，能够避免在第一空间s1中产生负压的情况。

在图6的右侧示出的密封装置50中，通过形成于后盖62的贯通孔62b设置第四通气路r4。贯通孔62b具有小径径向部62b1、小径轴向部62b2、以及大径轴向部62b3。贯通孔62b的一端(小径径向部62b1侧的端部)向第一空间s1开口，贯通孔62b的另一端(大径轴向部62b3侧的端部)向大气空间开口。在大径轴向部62b3配设有排气部67。通过在第一空间s1的压力低于大气压时使排气部67工作，从而第一空间s1大致成为大气压。由此，能够避免在第一空间s1中产生负压的情况。

在图7的左侧示出的密封装置50中，第一空间s1与轴承内部空间sa连通的第五通气路r5设置于挡油环61。在图示例中，通过形成于挡油环61的贯通孔61e形成第五通气路r5。贯通孔61e由径向部61e1和轴向部61e2构成。贯通孔61e的一端(径向部61e1侧的端部)向第一空间s1开口，贯通孔61e的另一端(轴向部61e2侧的端部)向挡油环61的端面61b与内圈20的端面20a之间的间隙开口。从而该间隙与轴承内部空间sa连接。

在图7的右侧示出的密封装置50中，设置有与在左侧示出的密封装置50的第五通气路r5相同结构的第五通气路r5。在右侧示出的密封装置50的第五通气路r5由形成于后盖62的贯通孔62c形成。

图7所示的第五通气路r5将第一空间s1与轴承内部空间sa连通，因此第一空间s1成为与轴承内部空间sa相同的压力。轴承内部空间sa通过配设有排气部67的第三通气路r3而被保持为与大气压相同程度的压力，因此能够避免在第一空间s1中产生负压的情况。

对于第四通气路r4和第五通气路r5的任一方相对于第一空间s1的开口部的挡油环61、后盖62上的位置而言，考虑到轴承使用中的挡油环61、后盖62与密封构件54的相对运动，开口部优选设置在不与主唇57a、防尘唇57b重叠的位置。这是为了防止由于主唇57a、防尘唇57b与第四通气路r4和第五通气路r5的开口部的边缘接触，而导致主唇57a、防尘唇57b的磨损等。

另外，第四通气路r4与第五通气路r5的任一方相对于第一空间s1的开口部在沿径向观察时也呈圆形，关于该圆形的直径的优选数值范围及其理由与上述的直径d相同。另外，第四通气路r4和第五通气路r5的任一方可以在周向上设置有一处，也可以在周向上设置有多个。

本发明不限于上述实施方式，只要在其技术思想的范围内则能够进行各种变形。例如，与主唇57a、防尘唇57b滑动接触的滑动接触构件可以不是挡油环61、后盖62，例如也可以为内圈20。

附图标记说明

1轴承

10外圈

12轨道面

20内圈

22轨道面

52密封壳体(支承构件)

52a大径部

52b小径部

52c连接部

52d第三凹部

54密封构件

54a开口部

55分隔板

55a固定部

55b分隔部

56芯骨

56a抵接部

56b径向部

56e第一凹部

56f第二凹部

57唇部

57a主唇

57b防尘唇

57c覆盖部

61挡油环(滑动接触构件)

62后盖(滑动接触构件)

67排气部(差压阀)

d直径

r1第一通气路

r1b第二部

r2第二通气路

r3第三通气路

s1第一空间(唇间空间)

sa轴承内部空间。