JP2004278738A - 軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】シール性能を低下させることなく、内輪側の周溝へのシール部材の取り付けが容易、確実にできるようにする。
【解決手段】外輪３と、転動体５と、内輪４と、内輪軌道面４ａの軸方向外側で内輪４もしくは内輪と一体の部材の外周部に形成された周溝６と、この周溝６に嵌め込みにより取り付けられるシール部材７とを備え、シール部材７の嵌め込み基部９の側面に、前記周溝６の内壁面に圧接する凸部１１がシール部材７の全周にわたって形成されるとともに、前記凸部１１の外径側に、圧縮変形した凸部１１を受け入れる受け入れ凹部１２が形成されている。嵌め込み基部９の周溝６への嵌め込みの際、凸部１１は外径側に折り畳まれるように変形して、その外径側にある凹部１２内に入り込む。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造設備で使用されるピンチロールは、負荷される荷重が大きいため、両端で支持されるほか、中央部でも支持されることがある。この場合、ピンチロールの中央部の支持には、組み立て上の制約から、２つ割り型の軸受ユニットが使用される（特許文献１参照）。
【０００３】
従来の２つ割り型軸受ユニットは、２つ割りの外輪と、同じく２つ割りの内輪と、これら内外輪の間に配置される複数の転動体と、前記２つ割りの内輪を環状に結合する締結リングとを含むもので、上下２つ割りのハウジング内に設けられる。この軸受ユニットでは、潤滑剤の保持と、防水や防塵のために、内輪軌道面の軸方向外側で、内輪もしくはこの内輪と一体の部材（特許文献１の例では締結リング）の外周部に周溝が形成されていて、この周溝にオイルシール等のシール部材が嵌め込みにより取り付けられている。なお、シール部材は、少なくとも周方向１個所に割れ目を有し、この割れ目を中心に大径に拡開できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
実公平６−４０９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような軸受ユニットでは、オイルシールの取り付け状態を強固にするために、オイルシールの嵌め込み基部を圧縮した状態で、周溝の内部に嵌め込む必要がある。しかし、その嵌め込みの際、オイルシールの嵌め込み基部の側面が、周溝の内壁面と全面的に圧接することになるので、嵌め込みに対する抵抗が大きく、オイルシールの取り付け作業が容易ではなく、それだけ軸受ユニット全体の組み立てに時間がかかる。オイルシールの取り付け状態が不確実であると、オイルシール自体が使用中に脱落したり、またオイルシールのリップが必要以上に外径側に突出して、その突出部分が早期に摩耗する等の不具合が生じる。
【０００６】
これに対して、オイルシールの嵌め込み基部の幅を狭くする等して、オイルシールの周溝への嵌め込みを容易にすると、組み立ての作業性は向上するが、オイルシールの嵌め込み基部と周溝との密着度が減少し、外部から水や異物が浸入しやすくなり、シール性能が低下する。
【０００７】
本発明は、上記の問題に対処したもので、シール性能を低下させることなく、内輪側の周溝へのシール部材の取り付けが容易、確実にできるようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本件発明者が種々検討したところ、軸受ユニットでは、オイルシールの嵌め込み基部の側面に、凸部を全周にわたって形成する試みがなされている。この構成では、オイルシールを周溝に嵌め込む際の抵抗が小さくなると考えられている。
【０００９】
しかし、単にオイルシールの嵌め込み基部に凸部を設けただけの構成では、凸部を含む嵌め込み基部は、周溝の限られた空間内で圧縮されることになるので、変形する余裕が少なく、嵌め込みに対する抵抗は余り小さくならない。この欠点は、大型のものほど顕著で、大径のオイルシールの取り付けにはかなりの手間がかかる。これに対して、凸部の突出量を小さくするか、周溝の幅を広くする等して、オイルシールの嵌め込みを容易にすると、シール性能が低下する。
【００１０】
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであって、外輪と、この外輪に転動体を介して回転可能に支持される内輪と、内輪の軌道面の軸方向外側で内輪もしくはこの内輪と一体の部材の外周部に形成されて軸方向とほぼ直交する内壁面を有する周溝と、この周溝に嵌め込みにより取り付けられ前記外輪側の部材の内周面に摺接する弾性摺接部を有するシール部材とを備え、前記シール部材には、その嵌め込み基部の側面に、前記周溝の内壁面に圧接する凸部がシール部材の全周にわたって形成されるとともに、前記凸部の外径側に、圧縮変形した前記凸部を受け入れる受け入れ凹部が形成されている軸受ユニットを構成した。
【００１１】
上記構成における「周溝」とは、コ字形断面の角溝だけでなく、断面がＵ字形の溝も含み、開口部の両側に、この軸受ユニットの軸方向とほぼ直交する内壁面を有する溝を意味する。
【００１２】
上記構成において、この軸受ユニットの組み立てに当たっては、内輪側にある周溝に、シール部材の嵌め込み基部を嵌め込む。この場合、嵌め込み基部の側面からは凸部が突出しているから、嵌め込み基部の側面の各部分のうち、凸部が周溝の内壁面に大きな接触圧で接触し、凸部に周溝内壁面との接触圧が集中する。そのため、嵌め込み基部の嵌め込みに対する抵抗が小さく、容易に嵌め込みができる。
【００１３】
しかも、嵌め込み基部の周溝内への嵌め込みに伴い、凸部は、圧縮されるとともに、外径側に折り畳まれるように変形して、その外径側にある受け入れ凹部内に入り込む。このように、嵌め込み基部では、凸部の圧縮された分が受け入れ凹部内に逃げることになり、周溝の限られた空間内でも、凸部を含む嵌め込み基部の全体は柔軟に変形する。そのため、嵌め込み基部は、抵抗少なく容易に周溝の奥の所定深さまで嵌め込むことができる。
【００１４】
さらに、シール部材の嵌め込み基部を周溝の内部に嵌め込んだ状態では、凸部が受け入れ凹部内に入り込むことで、嵌め込み基部の側面が平坦化し、この平坦化した側面の全面がほぼ均等の接触圧で周溝の内壁面に圧接するので、周溝の内壁面との密着度が増し、高いシール性能を発揮する。
【００１５】
前記の凸部とその外径側の受け入れ凹部とは、シール部材の嵌め込み基部の一方の側面に形成されていればよいが、嵌め込み基部の軸方向外側の側面に設けられている場合、軸方向外側に突出している凸部が、周溝の内壁面との間で、外径側に折り畳まれるように変形する。これにより、凸部の先端の向きが周溝の開口側に対して迎え角となるから、外部から周溝の内面に沿って水等が浸入することを確実に防止する。なお、凸部が、嵌め込み基部の軸方向内側の側面に設けられている場合は、その変形形状により、軸受内部からの潤滑剤の流出を確実に阻止する。
【００１６】
前記の凸部と凹部とが、シール部材の嵌め込み基部の両側面にそれぞれ設けられている場合は、各側面での凸部の変形形状により、外部からの水の浸入や、内部からの潤滑剤の流出が確実に防止されるほか、嵌め込み基部の嵌め込みに対する抵抗が、両側面の間で均等になるので、シール部材を傾けることなく、所定の姿勢で周溝に取り付けることができる。
【００１７】
外輪や、内輪、シール部材は、いずれも環状で周方向に連続するものでもよいが、外輪と内輪とがいずれも２つ割り構造で、かつシール部材は、少なくとも単一の割れ目を有してその割れ目から拡開可能である場合は、たとえば、連続鋳造設備において、ピンチロールの中央部を支持する２つ割り型の軸受ユニットとして、好適に使用しうる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明すると、図１および図２は、本発明の第１実施形態を示すもので、図１は、第１実施形態に係る軸受ユニットの軸方向に沿った半断面図で、要部の拡大図を併記している。図２は、図１の軸受ユニットの要部の分解斜視図である。
【００１９】
この第１実施形態は、本発明を、連続鋳造設備におけるピンチロールの支軸の中央部を支持する２つ割り型の軸受ユニットに実施したもので、図１中、符号１は、ピンチロールの支軸、２はハウジング、３は外輪、４は、内輪を一部として含む内輪体、５は、転動体としての円筒ころである。前記の各部材のうち、ハウジング２は上下２つに分割されており、外輪３と内輪体４とはそれぞれ２つ割り構造となっている。外輪３の軸方向外側で、ハウジング２の内周部には、ラビリンスリング２１が取り付けられている。このラビリンスリング２１は、ハウジング２より軸方向外方に張り出し、その張り出し端部は、この実施形態の軸受ユニットの軸方向両側に位置するローラの端面に形成された溝２２内に挿入されている。
【００２０】
外輪３は、球面座２ａを介してハウジング２の内周部に設けられている。内輪体４は、内輪軌道面４ａを有する内輪部４ｂと、この内輪部４ｂから軸方向（図１で、矢印イの方向）外方に張り出した締結部４ｃとを一体化したものである。内輪部４ｂと締結部４ｃとは、別部材として構成される場合もある。
【００２１】
締結部４ｃは、内輪軌道面４ａより大径で、その外周面はハウジング２の内周面に近接している。内輪軌道面４ａの軸方向両外側で、締結部４ｃの外周部にはそれぞれ周溝６が形成されている。これら周溝６は角溝であって、図２に明示するように、軸方向（矢印イの方向）とほぼ直交する内壁面６ａ，６ｂを有する。この周溝６には、シール部材として、オイルシール７が嵌め込みにより取り付けられている。
【００２２】
オイルシール７は、環状で、周方向１個所に割れ目があり、この割れ目を中心に大径に拡開できるようになっている。このオイルシール７は、図２に拡大して示すように、ゴムのような弾性材で互いに一体に形成された弾性摺接部としてのリップ８と嵌め込み基部９とを有する。リップ８は、軸方向外方へ斜めに延出し、その先端部が外輪３側の部材であるラビリンスリング２１の内周面に摺接するようになっている。嵌め込み基部９は、前記の周溝６内に嵌め込まれる部分で、周溝６の断面形状に応じて、断面がほぼ矩形に成形されている。この嵌め込み基部９には断面Ｌ字形の芯金１０が一体的に接合されている。なお、オイルシール７の嵌め込み基部９の軸方向に沿った幅Ｗに対して、周溝６の軸方向に沿った幅Ｄは、同一もしくは若干広幅に設定されており、具体的には、最大で嵌め込み基部Ｗの幅より０．２ｍｍ広い幅となっている。
【００２３】
この嵌め込み基部９の両側面（嵌め込み基部９の外面で、軸方向イとほぼ直交する面）のうち、軸方向外側の側面（芯金１０とは反対側の側面で、図では右側の側面）９ａには、凸部１１がオイルシール７の全周にわたって形成されている。この凸部１１は、嵌め込み基部９が周溝６内に嵌め込まれた状態では、周溝６の内壁面６ａに圧接する部分である。そして、この凸部１１の外径側で該凸部１１に隣り合う位置に、受け入れ凹部１２が前記凸部１１と平行に、オイルシール７の全周にわたって形成されている。この受け入れ凹部１２は、圧縮変形した凸部１１を受け入れる部分である。
【００２４】
上記構成において、この軸受ユニットの組み立てに当たっては、内輪側にある周溝６に、オイルシール７の嵌め込み基部９を嵌め込むのであるが、嵌め込み基部９の側面９ａからは凸部１１が突出しているから、嵌め込み基部９の側面９ａの各部分のうち、凸部１１に周溝６の内壁面６ａとの接触圧が集中的に作用する。そのため、嵌め込み基部９の側面の全面が周溝６の内壁面６ａに接触する場合に比べ、嵌め込み基部９の嵌め込みに対する抵抗が小さく、容易に嵌め込みができる。
【００２５】
しかも、嵌め込み基部９の周溝６内への嵌め込みに伴い、凸部１１は、圧縮されるとともに、外径側に折り畳まれるように変形して、その外径側にある受け入れ凹部１２内に入り込む。このように、嵌め込み基部９では、凸部１１の圧縮された分が受け入れ凹部１２内に逃げることになり、周溝６の限られた空間内でも、凸部１１を含む嵌め込み基部９の全体は柔軟に変形する。そのため、嵌め込み基部９は、抵抗の少ない状態で容易に周溝６の奥の所定深さまで嵌め込むことができる。
【００２６】
さらに、オイルシール７の嵌め込み基部９を周溝６の内部に嵌め込んだ状態では、凸部１１が受け入れ凹部１２内に入り込むことで、嵌め込み基部９の側面９ａが平坦化し、この平坦化した側面９ａの全面がほぼ均等の接触圧で周溝６の内壁面６ａに圧接する。また、嵌め込み基部９の他の側面９ｂも、凸部１１の圧縮変形により、周溝６の対応する側面６ｂに圧接する。これで、嵌め込み基部９の両側面９ａ，９ｂと周溝６の内壁面６ａ，６ｂとの密着度が増し、高いシール性能の発揮する。
【００２７】
また、図１に図示のように、凸部１１が嵌め込み基部９の軸方向外側の側面９ａに設けられている場合、その凸部１１は、周溝６の内壁面６ａとの間で、外径側に折り畳まれるように変形することで、その先端の向きが周溝６の開口に対して迎え角となる。凸部１１はその変形形状により、外部から周溝６の内面に沿って水や異物が浸入することを確実に防止する。この点からも、高いシール性能が得られる。
【００２８】
なお、図示の実施形態では、凸部１１の断面形状をほぼ半円形としたが、これに限定されるものではなく、凸部１１は断面角形に突出するものでもよく、また、外径側に折り畳み変形がしやすいように、外径側に斜めに突出するものであってもよい。受け入れ凹部１２の断面形状は、凸部１１の断面形状に応じて適宜設定されていればよい。
【００２９】
このほか、図示の実施形態では、内輪軌道面４ａの外側には、オイルシール７が１列設けられているだけであるが、グランドパッキン等、他のシール部材を併設して、多段でシールを行うようにしてもよい。また、図１の例では、オイルシール７のリップ８がラビリンスリング２２の内周面に摺接しているが、リップ８がハウジング２の内周面もしくは外輪３の内周面に摺接するようにしてもよい。
【００３０】
〔他の実施形態〕
周溝６に嵌め込みにより取り付けられるのは、第１実施形態に示すオイルシール７に限らず、図３ないし図５に示すようなシール部材でもよい。図３は、本発明の第２実施形態に係る軸受ユニットのオイルシールの断面図で、併せて周溝との関係を示している。この実施形態では、芯金を含まないオイルシール７２が使用されている。すなわち、この実施形態のオイルシール７２は、第１実施形態のオイルシール７と同様に、外輪３側の部材（ラビリンスリング２１）の内周面に摺接するリップ８と、周溝６の内部に嵌め込まれる嵌め込み基部９とを有するが、リップ８も嵌め込み基部９も、ともにゴムのような弾性材のみで成形されている。
【００３１】
このオイルシール７２の嵌め込み基部９の両側面９ａ，９ｂのうち、軸方向外側の側面９ａに、凸部１１がオイルシール７２の全周にわたって形成されるとともに、この凸部１１の外径側で該凸部１１に隣り合う位置に、受け入れ凹部１２が前記凸部１１と平行にオイルシール７２の全周にわたって形成されている点は、第１実施形態のオイルシール７と同じである。
【００３２】
したがって、第１実施形態の場合と同様の作用効果が得られる。すなわち、（イ）凸部１１に周溝６の内壁面６ａとの接触圧が集中的に作用する、また、圧縮変形される凸部１１が受け入れ凹部１２内に入り込む、等の理由で、嵌め込み基部９の嵌め込みに対する抵抗が小さく、容易に嵌め込みができる、（ロ）嵌め込み基部９を周溝６の内部に嵌め込んだ状態では、嵌め込み基部９の側面９ａが平坦化する等の理由で、嵌め込み基部９と周溝６との密着度が増し、高いシール性能の発揮する、（ハ）軸方向外方に突出する凸部１１は、外径側に折り畳まれるように変形して、その変形形状により、外部からの水の浸入を確実に防止する、等の作用効果が得られる。
【００３３】
図４は、本発明の第３実施形態に係る軸受ユニットのオイルシールの断面図で、併せて周溝との関係を示している。この実施形態のオイルシール７３は、第１実施形態のオイルシール７と同様に、外輪３側の部材（ラビリンスリング２１）の内周面に摺接するリップ８と、周溝６の内部に嵌め込まれる嵌め込み基部９とを有するが、嵌め込み基部９には芯金が含まれておらず、かつ、この嵌め込み基部９の両側面９ａ，９ｂに、それぞれ凸部１１，１３と凹部１２，１４とが形成されている。各側面９ａ，９ｂにおいて、凸部１１，１３がオイルシール７３の全周にわたって形成されるとともに、受け入れ凹部１２，１４が、凸部１１，１３の外径側で該凸部１１，１３に隣り合う位置に、オイルシール７３の全周にわたって形成されている。
【００３４】
このように、オイルシール７３の嵌め込み基部９の両側面９ａ，９ｂにそれぞれ凸部１１，１３と凹部１２，１４とが形成されていると、（ニ）各側面９ａ，９ｂでの凸部１１，１３の変形形状により、外部からの水の浸入や、潤滑剤の流出が確実に防止されるほか、（ホ）嵌め込み基部９の嵌め込みに対する抵抗が、両側面９ａ，９ｂの間で均等になるので、オイルシール７３を傾けることなく、所定の姿勢で周溝６に取り付けることができる。
【００３５】
もちろん、第１実施形態や第２実施形態について記した（イ）嵌め込み基部９の嵌め込みに対する抵抗が小さく、容易に嵌め込みができる、（ロ）周溝６内で嵌め込み基部９の側面が平坦化する等の理由で、嵌め込み基部９と周溝６との密着度が増し、高いシール性能を発揮する、等の作用効果を有することは、言うまでもない。
【００３６】
図５は、本発明の第４実施形態に係る軸受ユニットのオイルシールの断面図で、併せて周溝との関係を示している。この実施形態では、オイルシール７４は、複リップタイプで、２つのリップ８１，８２の間にガータスプリング１５が設けられている。嵌め込み基部９には、その両側面９ａ，９ｂにそれぞれ凸部１１，１３と凹部１２，１４とが形成されている。各側面９ａ，９ｂにおいて、凸部１１，１３がオイルシール７４の全周にわたって形成されるとともに、受け入れ凹部１２，１４が、凸部１１，１３の外径側で該凸部１１，１３に隣り合う位置にオイルシール７４の全周にわたって形成されている点は、第３実施形態のオイルシール７３の場合と同じである。
【００３７】
この第４実施形態の構成では、第３実施形態の場合と同様に、（ニ）各側面９ａ，９ｂでの凸部１１，１３の変形形状により、外部からの水の浸入や、潤滑剤の流出が確実に防止されるほか、（ホ）嵌め込み基部９の嵌め込みに対する抵抗が、両側面９ａ，９ｂの間で均等になり、オイルシール７４を傾けることなく周溝６に取り付けることができる、等の作用効果を有する。もちろん、（イ）嵌め込み基部９の嵌め込みに対する抵抗が小さく、容易に嵌め込みができる、（ロ）周溝６内で嵌め込み基部９の側面が平坦化する等の理由で、嵌め込み基部９と周溝６との密着度が増し、高いシール性能を発揮する、等の作用効果を有することは、言うまでもない。
【００３８】
このほか、第１実施形態については、外輪３および内輪体４を２つ割りとしたが、本発明は、環状で周方向に連続した外輪、内輪もしくは内輪体を有する軸受ユニットにも実施しうる。オイルシール７等のシール部材は、第１実施形態で述べたように、周方向の少なくとも１個所に割れ目を有するものであってもよいが、全体が円環状のまま拡縮変形が可能である場合は、環状で周方向に連続したものであってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、シール部材の嵌め込み基部を抵抗の少ない状態で、内輪側の周溝に嵌め込むことができ、取り付けに手間がかからず、軸受ユニットの組み立てが容易にできる。しかも、周溝に嵌め込み基部を嵌め込んだ状態では、凸部が外径側に折り畳まれるように変形して、その先端が周溝の開口側に対して迎え角となるので、外部からの水の浸入、もしくは潤滑剤の流出を確実に防止するほか、周溝内で嵌め込み基部の側面が平坦化する等して、周溝の内壁面に全面的に密着するので、高いシール効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る軸受ユニットの軸方向に沿った半断面図で、要部の拡大図を併記している。
【図２】図１の軸受ユニットの要部の分解斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る軸受ユニットのオイルシールの断面図で、併せて周溝との関係を示している。
【図４】本発明の第３実施形態に係る軸受ユニットのオイルシールの断面図で、併せて周溝との関係を示している。
【図５】本発明の第４実施形態に係る軸受ユニットのオイルシールの断面図で、併せて周溝との関係を示している。
【符号の説明】
２ ハウジング
３ 外輪
４ 内輪体（内輪を含む部材）
５ 円筒ころ（転動体）
６ 周溝
６ａ，６ｂ 周溝の内壁面
７ オイルシール（シール部材）
８ リップ
９ 嵌め込み基部
９ａ，９ｂ 嵌め込み基部の側面
１１ 凸部
１２ 受け入れ凹部

Claims (3)

1. 外輪と、この外輪に転動体を介して回転可能に支持される内輪と、内輪の軌道面の軸方向外側で内輪もしくはこの内輪と一体の部材の外周部に形成されて軸方向とほぼ直交する内壁面を有する周溝と、この周溝に嵌め込みにより取り付けられ前記外輪側の部材の内周面に摺接する弾性摺接部を有するシール部材とを備え、
   前記シール部材には、その嵌め込み基部の側面に、前記周溝の内壁面に圧接する凸部がシール部材の全周にわたって形成されるとともに、前記凸部の外径側に、圧縮変形した前記凸部を受け入れる受け入れ凹部が形成されていることを特徴とする軸受ユニット。
2. 請求項１に記載の軸受ユニットにおいて、
   前記シール部材の嵌め込み基部の両側面に、それぞれ前記凸部と前記凹部とが形成されている軸受ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の軸受ユニットにおいて、
   前記外輪と前記内輪とはいずれも２つ割り構造で、かつシール部材は、少なくとも単一の割れ目を有しその割れ目から拡開可能である軸受ユニット。

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