JPH0854066A

JPH0854066A - 密封構造

Info

Publication number: JPH0854066A
Application number: JP6187399A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Shirota; 伸一城田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-27
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JP3384124B2

Abstract

(57)【要約】【目的】オイルエア潤滑システムからオイルエアが供給
される空間の密封構造において、排油管が閉塞してしま
った場合でも潤滑油の供給が可能であり、しかもリップ
磨耗等によるシール性能の低下を防止することができる
ようにする。【構成】オイルシール２０Ａ，２０Ｂを、断面Ｌ字型の
金属環２０ａと、この金属環２０ａの内側に加硫接着等
により固着されたゴム状弾性体からなるリップ２０ｂ
と、このリップ２０ｂに外嵌してこれを縮径する方向に
付勢するガータスプリング２０ｃとから構成する。リッ
プ２０ｂは、その内端部が金属環２０ａのリング部２０
ｅに固着され、そこから縮径しつつ密封空間２１から遠
ざかる方向に先端部が延びていて、先端部の内周面が回
転軸１５外周面に接触している。つまり、リップ２０ｂ
の先端を、密封空間２１に対して外向きとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、潤滑油を圧縮空気を
利用して管路の内壁面に沿って移動する状態（オイルエ
ア）として潤滑対象物に供給する潤滑油供給装置（オイ
ルエア潤滑システム）からオイルエアが供給される空間
の密封構造に関し、特に、排油管が閉塞してしまった場
合でも潤滑油の供給が可能であり、しかもリップ磨耗等
によるシール性能の低下を防止することができるように
したものである。

【０００２】

【従来の技術】潤滑油と圧縮空気とを適宜混合してなる
オイルエアを軸受等の潤滑対象物に供給する潤滑油供給
装置としては、例えば、本出願人が先に提案した特開平
２−２７１１９７号公報に開示されたものがあり、かか
る従来の技術は、潤滑油と圧縮空気とを供給するメイン
ユニットと、それら潤滑油及び圧縮空気を混合してオイ
ルエア状態とする混合器と、オイルエアを多岐分配する
ための分配器とを基本構成としている。

【０００３】一方、オイルエアが供給される例えば軸受
のハウジング側には、ハウジング外部からの水，塵芥等
の侵入防止や、ハウジング内部からの潤滑油の漏れ防止
を目的としてオイルシールが用いられている。例えば潤
滑対象物が軸受の場合であれば、軸受ハウジング内面と
軸受に支持される回転軸外周面との間に、軸受を挟んで
軸方向両側に位置するように一対のオイルシールが配設
されるのが一般的であり、それら一対のオイルシール間
に密封空間が形成される。

【０００４】そして、回転軸外周面に摺接するオイルシ
ールのリップは、オイルエア以外の潤滑システムの場合
と同様に、その先端を密封空間に対して内向きとする方
向で検討がなされていた。オイルシールのリップを内向
きとする主な理由は、それによるシール性能をより高め
るためであり、内向きとすることによりシール性能が高
くなるのは、オイルシールのリップが内向きであれば、
軸受ハウジング内にオイルエアが供給されてオイルシー
ルに囲まれた空間の内圧が高くなると、オイルシールの
リップが回転軸外周面に強く接触するからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、オイルエア潤
滑システムにあっては、潤滑油による汚染の防止や潤滑
油のリサイクルを考慮して、軸受ハウジング等の内部に
供給された潤滑油を回収するための排油管をそのハウジ
ング内に連通させるのが一般的であるが、その排油管が
潰れてしまったり或いは異物が詰まってしまったりして
閉塞した場合に、オイルエアの供給が停止してしまうと
いう問題点があった。これは、オイルエア潤滑システム
は圧縮空気を利用して潤滑油を供給するシステムである
ため、排油間が閉塞して圧縮空気の流れが停止してしま
うと、潤滑油も送られなくなってしまうからである。

【０００６】また、オイルシールのリップが内向きであ
ると、上述したように密封された空間の内圧が高くなる
とリップの緊縛力が強くなり、その時点ではシール性能
は向上することになるが、緊縛力が強いとそれだけ強い
摩擦力が発生することから、回転軸の外周面に磨耗が生
じたり、或いはリップの磨耗が大きくなり、逆にシール
性能の低下を招いてしまうという問題点があった。

【０００７】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、排油管
が閉塞してしまった場合でも潤滑油の供給が可能であ
り、しかもリップ磨耗等によるシール性能の低下を防止
することができるオイルエア潤滑システムにおける密封
構造を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧縮空気を利用して潤滑油を管路の内壁
面に沿って移動させる潤滑油供給装置から前記潤滑油が
供給される空間を密封する構造であって、前記空間をゴ
ム状弾性体からなるリップを有するオイルシールで画成
するとともに、前記空間から前記潤滑油を排出する排油
ラインを設け、その排油ラインにはオリフィスを形成
し、そして、前記オイルシールのリップの先端を、前記
空間に対して外向きとした。

【０００９】

【作用】潤滑油供給装置から空間に供給された潤滑油
は、圧縮空気とともに排油ラインを介して排出される
が、その排油ラインにはオリフィスが形成されているた
め、オイルエアが正常に供給されている状況であれば、
オリフィスよりも上流側である前記空間内は大気圧より
も高圧に保たれる。また、オイルシールのリップの先端
は、画成する空間に対して外側を向いているため、オイ
ルシールにより画成される空間内圧が大気圧よりも高圧
であると、その圧力によってオイルシールのリップは接
触する面から浮き上がる方向に弾性変形する。

【００１０】すると、リップとこれが接触する面との間
の隙間から圧縮空気が外部に漏れるため、その隙間に潤
滑油による油膜が形成されて、摺動面の摩擦抵抗が小さ
くなる。また、圧縮空気はリップとこれが接触する面と
の間の隙間を介して常に空間内部から外部に流出するか
ら、その隙間を介して外部から水や塵芥が侵入すること
も防止される。

【００１１】そして、排油ラインが何らかの理由により
閉塞すると、空間内圧がさらに上昇しようとするが、空
間内圧の上昇はリップとこれが接触する面との間の隙間
を拡げる方向に作用するから、その隙間を介しての圧縮
空気の漏れ量が多くなる。従って、空間内圧が極端に上
昇することはなく、空間内圧がある程度の圧力に保たれ
れば、潤滑油供給装置からの圧縮空気の供給は可能であ
るから、排油ラインが閉塞してしまっても、オイルエア
は供給される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１乃至図３は、本発明の一実施例を示す図で
あり、図１は全体構成を示している。先ず、構成を説明
すると、混合器１は、メインユニット（図示せず）から
供給される圧縮空気と潤滑油とを混合してオイルエアを
生成し、そのオイルエアを均等に分配して各分配ポート
１ａ〜１ｆから送り出す装置である。なお、混合器１及
びメインユニットの具体的な構造は公知である（上記公
開公報等参照）ため、ここでの説明は省略する。

【００１３】そして、この実施例では、混合器１に対し
て六つの分配器２Ａ〜２Ｆが設けられていて、混合器１
の各分配ポート１ａ〜１ｆと各分配器２Ａ〜２Ｆの給油
ポート２ａとが、配管３ａ〜３ｆを介して接続されてい
る。各分配器２Ａ〜２Ｆは、オイルエアを供給する潤滑
対象物の数に応じた分配ポート４を有している。この実
施例では、各分配器２Ａ〜２Ｆ毎に四つの分配ポート４
が設けられている。

【００１４】なお、各分配ポート４よりも先の構成は、
いずれの分配ポート４に関しても同様であるため、以下
の説明は、分配器２Ａに設けられたひとつの分配ポート
４についてのみ行うこととし、それ以外の図示及び説明
は省略する。即ち、分配ポート４には給油ラインとして
の給油配管５が接続され、この給油配管５の他端側が軸
受ユニット７の潤滑油供給口７ａに接続されている。一
方、軸受ユニット７の潤滑油排出口７ｂとオイルタンク
９との間が、排油ラインとしてのドレン配管８を介して
接続されている。

【００１５】そして、ドレン配管８の中途部にはオリフ
ィス１０が形成されるとともに、ドレン配管８のオリフ
ィス１０よりも上流側の位置の圧力を測定する圧力セン
サ１１が配設されている。軸受ユニット７は、その側断
面図である図２に示すように、回転軸１５を転がり軸受
１６により回転自在に支持する装置であって、転がり軸
受１６は、その内輪１６ａが回転軸１５に外嵌するとと
もに、その外輪１６ｂが、回転軸１５を非接触に覆うハ
ウジング１７内に嵌入されている。即ち、ハウジング１
７には、その両端面間を連通する円形孔１７Ａが形成さ
れていて、この円筒孔１７Ａ内を回転軸１５が非接触に
貫通するようになっている。

【００１６】そして、円筒孔１７Ａは、図２左側端面か
ら順に、大径部１７ａ，テーパ部１７ｂ，小径部１７ｃ
及びオイルシール溝１７ｄとなっていて、大径部１７ａ
内に転がり軸受１６の外輪１６ｂが嵌め込まれている。
なお、外輪１６ｂの一方の端面が大径部１７ａ及びテー
パ部１７ｂ間の段差部に当接するとともに、他方の端面
に大径部１７ａに嵌め込まれるオイルシールケース１８
の円筒部１８ａ端面が当接していて、これにより、転が
り軸受１６の位置決めがなされている。

【００１７】また、転がり軸受１６の外輪１６ｂには、
その内外周面間を連通する複数の貫通孔１６ｃが放射状
に形成され、大径部１７ａには、それら連通孔１６ｃを
包囲するように周方向に連続した周溝１７ｅが形成され
ている。そして、その周溝１７ｅと潤滑油供給口７ａと
が、ハウジング１７内に形成された径方向孔１７ｆを介
して連通している。

【００１８】これに対し、オイルシールケース１８に
は、径方向孔１７ｆから略１８０度ずれた位置に、回転
軸１５に平行な軸方向孔１８ｂが形成されていて、この
軸方向孔１８ｂは、外側端部は栓１８ｃにより閉塞され
るとともに、内側端部は大径部１７ａ内側の空間に通じ
ている。そして、軸方向孔１８ｂと潤滑油排出口７ｂと
が、オイルシールケース１８内に形成された水平方向孔
１８ｄを介して連通している。また、オイルシールケー
ス１８内周面のハウジング１７とは逆側の部分には、オ
イルシール溝１８ｅが形成されている。

【００１９】そして、両オイルシール溝１７ｄ，１８ｅ
には、オイルシール２０Ａ，２０Ｂが嵌め込まれてい
て、これらオイルシール２０Ａ，２０Ｂに挟まれたハウ
ジング１７内の空間が、密封空間２１となっている。オ
イルシール２０Ａ，２０Ｂのそれぞれは、断面Ｌ字型の
金属環２０ａと、この金属環２０ａの内側に加硫接着等
により固着されたゴム状弾性体からなるリップ２０ｂ
と、このリップ２０ｂに外嵌してこれを縮径する方向に
付勢するガータスプリング２０ｃと、から構成されてい
る。

【００２０】金属環２０ａは、オイルシール溝１７ｄ，
１８ｅの内周面に密着する円筒部２０ｄと、これと一体
で且つオイルシール溝１７ｄ，１８ｅの外側を向く内端
面に密着するリング部２０ｅとから構成されて断面Ｌ字
型となっていて、オイルシール溝１７ｄ，１８ｅ内に固
着されてそれらと一体となっている。また、リップ２０
ｂは、その内端部が金属環２０ａのリング部２０ｅに固
着され、そこから縮径しつつ密封空間２１から遠ざかる
方向に先端部が延びていて、先端部の内周面が回転軸１
５外周面に接触している。つまり、リップ２０ｂの先端
は、密封空間２１に対して外向きとなっている。

【００２１】そして、そのリップ２０ｂの先端部に、ガ
ータスプリング２０ｃが外嵌している。なお、ガータス
プリング２０ｃのばね定数は、密封空間２１の内圧が、
適正な圧力をやや超えた値（例えば、0.４kgf/cm² ）に
達した場合に、ガータスプリング２０ｃによる縮径力が
その内圧によるリップ２０ｂを押し広げようとする力に
負けて、リップ２０ｂが大きく押し広げられるような値
とする。ただし、ガータスプリング２０ｃのばね定数
は、密封空間２１の内圧が適正な範囲にある場合でも、
リップ２０ｂを回転軸１５に強く押しつけないような値
とする。

【００２２】さらに、ハウジング１７及びオイルシール
ケース１８には、オイルシール２０Ａ，２０Ｂの脱落を
防止するとともに、外部から到来する比較的大きな異物
によるリップ２０ｂの損傷等を防止するために、円形の
保護プレート２２Ａ，２２Ｂが固定されている。次に、
本実施例の作用を説明する。

【００２３】分配器２Ａから給油配管５を通じて軸受ユ
ニット７の潤滑油供給口７ａに供給されたオイルエア
は、そこから径方向孔１７ｆ，周溝１７ｅ，連通孔１６
ｃを通じて転がり軸受１６の潤滑面（内輪１６ａ外周
面、外輪１６ｂ内周面）に到達する。そして、転がり軸
受１６を収容している密封空間２１は、軸方向孔１８
ｂ，水平方向孔１８ｄ，潤滑油排出口７ｂ及びドレン配
管８を介してオイルタンク９に通じているが、そのドレ
ン配管８にはオリフィス１０が形成されているため、そ
のオリフィス１０の絞り効果によって、オリフィス１０
よりも上流側のドレン配管８，密封空間２１及び給油配
管５内の圧力は、オイルシール２０Ａ，２０Ｂ等に異常
が発生していなければ、適正な圧力範囲（0.１〜0.３kg
f/cm² 程度）に保たれる。

【００２４】そして、オイルシール２０Ａ，２０Ｂのリ
ップ２０ｂ先端は密封空間２１に対して外側を向いてい
るため、密封空間２１内がある程度の圧力であると、リ
ップ２０ｂは、その圧力によるリップ２０ｂを拡径する
力と、リップ２０ｂの弾性復元力及びガータスプリング
２０ｃの付勢力によるリップ２０ｂを縮径させる力とが
釣り合う位置にまで押し広げられる。

【００２５】すると、リップ２０ｂ先端と回転軸１５外
周面との間に隙間が形成され、その隙間を通じて密封空
間２１内の空気の一部が外部に漏れることになる。即
ち、図３は、ハウジング１７に供給される圧縮空気の流
量（横軸）と、ドレン配管８を通じて排出される圧縮空
気の流量（縦軸）との関係を示していて、特性Ａはオイ
ルシール２０Ａ，２０Ｂのリップ２０ｂを内向きとした
場合、特性Ｂは本実施例のようにリップ２０ｂを外向き
とした場合であり、両者の差（破線で示す部分）が、リ
ップ２０ｂ先端と回転軸１５外周面との間の隙間から漏
れる空気の量を表している。これによれば、圧縮空気の
供給量が増加すればするほど、漏れる空気の量が増大す
ることが判る。

【００２６】そして、空気が移動すれば潤滑油も移動す
るため、リップ２０ｂ先端と回転軸１５外周面との間の
隙間には、薄い油膜が形成され、リップ２０ｂ先端及び
回転軸１５外周面間の摩擦抵抗が小さくなる。つまり、
本実施例では、転がり軸受１６の潤滑に使用された潤滑
油が、リップ２０ｂ及び回転軸１５間の潤滑にも使用さ
れるのである。

【００２７】また、密封空間２１内には圧縮空気が常時
供給されるから、リップ２０ｂ先端と回転軸１５外周面
との間の隙間からは常に空気が漏れる。このため、リッ
プ２０ｂ先端と回転軸１５外周面との間の隙間を介して
外部から水や塵芥が侵入することもない。このように、
本実施例の構成であれば、密封空間２１内に異物が混入
することを防止しつつ、リップ２０ｂ先端及び回転軸１
５外周面間の摩擦抵抗を小さくすることができる。そし
て、その摩擦抵抗が小さくなれば、その摺接部分の磨耗
を低減することができるから、オイルシール２０Ａ，２
０Ｂの寿命等を大幅に向上させることができる。

【００２８】さらに、本実施例の構成であれば、ドレン
配管８が閉塞してしまってもオイルエアの供給が可能で
あるという利点を有する。即ち、例えばドレン配管８に
異物が詰まってしまいこれが閉塞してしまうと、仮にオ
イルシール２０Ａ，２０Ｂのリップ２０ｂが内向きであ
れば、圧縮空気の逃げ場がなくなってしまうため、密封
空間２１の内圧が圧縮空気の供給圧と同一となってしま
い圧縮空気の供給が不可能になり、圧縮空気が供給され
なければ潤滑油も供給されなくなってしまうのである。
しかし、本実施例のように密封空間２１の内圧がオイル
シール２０Ａ，２０Ｂのリップ２０ｂを拡径させるよう
に作用する構成であれば、ドレン配管８が閉塞して密封
空間２１の圧力が上昇して（例えば、0.４kg/cm²程度に
上昇した時点で）リップ２０ｂを拡径しようとする力が
大きくなると、リップ２０ｂ及び回転軸１５間の隙間が
さらに押し広げられ、その隙間からさらに大量の空気が
漏れるようになるから、密封空間２１内が極端に高圧に
なることはなく、常にオイルエアの供給が可能な状態を
維持するのである。

【００２９】また、本実施例では、オリフィス１０より
も上流側に圧力センサ１１を設けているため、その圧力
センサ１１の測定値を監視することにより、軸受ユニッ
ト７に潤滑油が正常に供給されているか否かを判断する
ことができる。具体的には、圧力センサ１１が上述した
ような適正な圧力範囲を示していれば、軸受ユニット７
には適量の潤滑油が供給されていると判断できる。

【００３０】なぜならば、オイルエア潤滑システムにあ
っては、圧縮空気の流れによって潤滑油が管路の内壁面
に沿って移動するのであるから、圧縮空気が供給されな
い状態で潤滑油のみが供給されるということはあり得な
いからである。なお、圧縮空気のみが供給されていると
いう状況は、混合器１における潤滑油の供給が正常に行
われていない場合であり、これは上記公開公報に開示さ
れる技術によって容易に検出される。

【００３１】具体的に説明すると、例えば配管３ａ，分
配器２Ａ及び給油配管５の何れかにおいて詰まりや配管
つぶれ等が生じて、軸受ユニット７にオイルエアが正常
に搬送されない状態となると、その詰まりやつぶれ等が
生じた部位で圧力降下が生じるため、ドレン配管８内の
圧力は正常状態よりも低下することになる。また、例え
ば配管３ａや給油配管５で破断が生じたり、或いは、分
配ポート１ａと配管３ａとの接続部分のシール劣化によ
る漏れ、その他各接続部分の異常によって、オリフィス
１０よりも上流側の配管等が開放されて軸受ユニット７
にオイルエアが搬送されない状態となると、やはりドレ
ン配管８内の圧力は正常状態よりも低下することにな
る。

【００３２】さらに、軸受ユニット７内のオイルシール
２０Ａ，２０Ｂが破損して、外部から密封空間２１に異
物が混入するような状況となると、やはりドレン配管８
内の圧力は正常状態よりも低下することになる。つま
り、本実施例の構成であれば、軸受ユニット７にオイル
エアが正常に搬送されていない異常状態となると、ドレ
ン配管８の圧力が低下し、その圧力低下が圧力センサ１
１の測定値に現れるから、そのような異常は容易に検出
される。

【００３３】そして、このような作用を得るために必要
な構成は、オリフィス１０と圧力センサ１１のみである
から、安価で済む。よって、多数のガイドロール，ピン
チロール等を有し潤滑箇所が数百箇所に達する場合もあ
る連続鋳造機のようなものに適用しても、膨大な費用を
要することにならない。また、本実施例であれば、オイ
ルエア搬送の異常を配管内の圧力の変化によって検出す
る構成であるため、オイルエアとして搬送される潤滑油
の流量が微量の場合であっても、容易に異常を検出でき
るという利点がある。

【００３４】なお、本実施例の場合には、異常の場合に
圧力が低下することから、圧力センサ１１に代えて、所
定圧力以下になったことを検知する圧力スイッチを適用
してもよく、そうすれば、一般に圧力スイッチの方が安
価であるから、さらなる費用の低減が図られる。また、
圧力センサ１１や圧力スイッチは、ドレン配管８ではな
く、給油配管５に設けてもよく、その場合でも、圧力セ
ンサ１１よりも上流側で詰まりや破断が生じると、その
詰まりや破断部位よりも下流側の圧力が低下するから、
圧力センサ１１の測定値低下によって異常が検出され
る。

【００３５】また、圧力センサ１１よりも下流側で詰ま
り等による閉塞が生じると、その詰まった位置よりも上
流側の圧力が上昇するから、圧力センサ１１の測定値上
昇によって異常が検出される。さらに、圧力センサ１１
よりも下流側で破断等による開放が生じると、給油配管
５の圧力が低下するから、圧力センサ１１の測定値低下
によって異常が検出される。

【００３６】このように、圧力センサ１１を給油配管５
に配設しても、上記実施例と同様に圧力センサ１１の測
定値の変化によって、軸受ユニット７にオイルエアが正
常に供給されていない状態を検出することができるし、
異常の種類によって圧力センサ１１の圧力が上昇する場
合と低下する場合とがあるため、圧力センサ１１の測定
値の変化状況から、ある程度の異常の種類を判別するこ
とも可能である。

【００３７】さらに、上記実施例では、軸受ユニット７
にオイルエアを供給するオイルエア潤滑システムに本発
明を適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、例えば軸を往復運動させる案内装置の
オイルエア潤滑システムに適用することも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排油ラインにオリフィスを形成するとともに、オイルエ
アが供給される空間を画成するオイルシールのリップの
先端を外向きとしたため、シール性能を悪化させること
なくオイルシールの寿命を大幅に向上でき、しかも排油
ラインが閉塞してしまった状態でも空間内に潤滑油を供
給することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。

【図２】軸受ユニットの側断面図である。

【図３】ハウジングに供給される空気の流量とドレン配
管から排出される空気の流量との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１混合器２Ａ〜２Ｆ分配器５給油配管７軸受ユニット８ドレン配管（排油ライン）１０オリフィス１１圧力センサ１５回転軸１６転がり軸受１７ハウジング２０Ａ，２０Ｂオイルシール２０ｂリップ２０ｃガータスプリング２１密封空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮空気を利用して潤滑油を管路の内壁
面に沿って移動させる潤滑油供給装置から前記潤滑油が
供給される空間を密封する構造であって、前記空間をゴ
ム状弾性体からなるリップを有するオイルシールで画成
するとともに、前記空間から前記潤滑油を排出する排油
ラインを設け、その排油ラインにはオリフィスを形成
し、そして、前記オイルシールのリップの先端を、前記
空間に対して外向きとしたことを特徴とする密封構造。