JP2008101641A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｏリングの寿命が長くて、水が軸受内に浸入しにくく、かつ、定格荷重が大きい転がり軸受装置を提供すること。
【解決手段】外輪２,３の軸方向の密封装置８,９側かつ径方向の外方側の端部に、環状の凹部７６,８６を形成する。密封装置８,９のシールカバー５０,６０の基部７０,８０を、外輪２,３の軸方向の密封装置８,９側の端面３０,３１に当接させると共に、シールカバー５０,６０の嵌合部７１,８１を、外輪２,３の環状の凹部７６,８６に嵌合させる。シールカバー５０,６０の径方向の外方の外周面における外輪２,３の端面３０,３１と径方向に重なる部分に、環状溝７６,８６を形成する。環状溝７６,８６に、シールカバー５０,６０と外輪固定部材との間を密封するＯリング７６,８６を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受と、Ｏリングとを備える転がり軸受装置に関し、特に、圧延機のワークロールに使用されれば好適な転がり軸受装置に関する。

従来、転がり軸受装置としては、特開昭５４−６９６３９号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この転がり軸受装置は、圧延機のワークロールの一部をなしている。この転がり軸受装置は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に配置された円錐ころと、外輪に固定されると共に、外輪と内輪との間における外輪の軸方向の一方の側の開口を密封する密封装置とを備えている。上記密封装置は、シールカバーと、シール部とを有している。上記シールカバーは、外輪の軸方向の一方の側の端面に固定されている。また、上記シール部は、一端部が、シールカバーに固定されている一方、他端部は、内輪の外周面に接触している。

シールカバーの外輪側とは反対側には、シールカバーの外輪側とは反対側の端面に当接するカバー当接部材が存在している。外輪とカバー当接部材によりシールカバーを軸方向に挟み込んで、シールカバーに軸方向の予圧を付与している。

シールカバーの外周面における外輪よりも軸方向の外方に位置する部分には、環状溝が形成されている。上記環状溝には、Ｏリングが配置されている。

外輪の径方向の外方には、外輪を覆うように筒状のハウジングが配置されている。上記Ｏリングは、シールカバーと、上記ハウジングとの間を密封している。このようして、シールカバーと、上記ハウジングとの間から水が軸受装置内に浸入することを防止している。

このような背景において、従来、圧延機のワークロールの一部をなす転がり軸受装置において、Ｏリングの寿命が短くて、水が、シールカバーと、ハウジングとの間から軸受内に浸入し易いという問題がある。

また、圧延機のワークロールの一部をなす転がり軸受装置において、転動体の容量を大幅に大きくして、転がり軸受装置の定格荷重を大幅に大きくして欲しいという要請がある。また、転がり軸受装置の寿命を長くして欲しいという要請がある。
特開昭５４−６９６３９号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、Ｏリングの寿命が長くて、水が内部に浸入しにくく、かつ、定格荷重が大きい転がり軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受装置は、
内輪と、環状の外輪固定部材に内嵌される外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された転動体とを有する転がり軸受と、
上記外輪に固定されると共に、上記外輪と上記内輪との間における上記外輪の軸方向の一方の側の開口を密封する密封装置と
を備え、
上記外輪は、上記外輪の上記軸方向の上記密封装置側かつ上記外輪の径方向の外方側の端部に環状の凹部を有し、
上記密封装置は、上記外輪の上記軸方向の上記密封装置側の端面に当接している基部と、上記基部から上記軸方向に突出すると共に、上記環状の凹部に嵌合している環状の嵌合部とを有する固定部と、上記固定部に固定されると共に、上記開口を密封する密封部とを有し、
上記固定部は、上記固定部の上記径方向の外方の外周面における上記外輪の上記端面と上記径方向に重なる部分に環状溝を有し、
上記環状溝に配置されると共に、上記固定部と上記外輪固定部材との間を密封するＯリングを備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記固定部の上記径方向の外方の外周面における上記外輪の上記端面と上記径方向に重なる部分に、Ｏリングを配置するための環状溝が形成されているから、Ｏリングが外輪の軸方向の外方に位置する従来の構成と比較して、固定部の軸方向の厚さを薄くできる。したがって、固定部の厚さを薄くできる分、転がり軸受の軸方向の長さを長くすることができるから、外輪および内輪の軌道面の軸方向の長さを長くすることができる。したがって、転動体の軸方向の寸法を長くすることができるから、転動体の容量を大きくすることができて、転がり軸受の定格荷重を格段に大きくすることができる。

また、本発明によれば、上記固定部の上記径方向の外方の外周面における上記外輪の上記端面と上記径方向に重なる部分に、Ｏリングを配置するための環状溝が形成されていて、Ｏリングを配置するための環状溝が、固定部の径方向の外方の外周面における外輪の軸方向の外方に形成されず、かつ、固定部の径方向の外方の外周面における、外輪の端面と径方向に重なる部分よりも上記軸方向の外方とは反対側に形成されていないから、後述するように、Ｏリングの寿命を格段に長くすることができる。したがって、水が、外輪の外周側から軸受内に浸入することを抑制できて、長期に亘って、外輪とハウジングの間から水や圧延油が軸受装置内に浸入することを防止できる。

本発明の転がり軸受によれば、固定部の径方向の外方の外周面における外輪の端面と径方向に重なる部分に、Ｏリングを配置するための環状溝が形成されているから、Ｏリングが外輪の軸方向の外方に位置する構成と比較して、固定部の軸方向の厚さを薄くできて、固定部の厚さを薄くできる分、転がり軸受の軸方向の長さを長くすることができる。したがって、外輪および内輪の軌道面の軸方向の長さを長くすることができて、転動体の軸方向の寸法を長くすることができるから、転がり軸受の定格荷重を格段に大きくすることができる。

また、本発明の転がり軸受装置によれば、固定部の径方向の外方の外周面における外輪の端面と径方向に重なる部分に、Ｏリングを配置するための環状溝が形成されているから、Ｏリングの寿命を格段に長くすることができて、水が、外輪の外周側から軸受内に浸入することを長期に亘って防止できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。

この転がり軸受装置は、圧延機のワークロールの一部をなしている。この転がり軸受装置は、内輪１、第１外輪２、第２外輪３、円錐ころ５,６、第１密封装置８、および、第２密封装置９を備える。上記内輪１は、ワークロールの軸（図示せず）の外周面に外嵌されている一方、第１および第２外輪２,３は、筒状のハウジング（図示せず）の内周面に内嵌されている。

この転がり軸受装置は、圧延機のワークロールで使用される転がり軸受装置特有の嵌合いで、軸およびハウジングに嵌合している。詳しくは、軸に対する内輪１の嵌合いが比較的緩く、すなわち、すきまをもって嵌合し、かつ、ハウジングに対する第１外輪２および第２外輪３の嵌合いが比較的緩い条件で、すなわち、すきまをもって嵌合している。

上記内輪１は、図１の軸方向の断面図において、内輪１の中心軸の垂直二等分面に対して左右対称の形状を有している。上記内輪１の外周面は、軸方向互いに隣接する第１円錐軌道面１０および第２円錐軌道面１１を有している。上記内輪１は、外周面の軸方向の両端部にシールリップ摺動溝を有している。

上記第１および第２外輪２,３は、上記垂直二等分面に対して左右対称に配置されている。上記第１外輪２と第２外輪３との軸方向の間には、外輪間座２０が配置されている。第１密封装置８の軸方向の外方には、第１密封装置８に軸方向に当接している第１軸受当接部材（図示せず）が配置されている一方、第２密封装置９の軸方向の外方には、第２密封装置９に軸方向に当接する第２軸受当接部材（図示せず）が配置されている。第１軸受当接部材と第２軸受当接部材とで面接触で転がり軸受装置を軸方向に挟み込むことによって、転がり軸受装置に軸方向の予圧を付与するようになっている。

上記円錐ころ５は、内輪１の第１円錐軌道面１０と第１外輪２の円錐軌道面２４との間に、保持器２０に保持された状態で、周方向に所定間隔を隔てられて複数配置されている。また、円錐ころ６は、内輪１の第２円錐軌道面１１と第２外輪３の円錐軌道面２５との間に、保持器２１に保持された状態で、周方向に所定間隔を隔てられて複数配置されている。

上記第１密封装置８と、上記第２密封装置９とは、上記垂直二等分面に対して左右対称に配置されている。上記第１密封装置８は、第１外輪２の円錐軌道面２４の小径側の端面３０に当接するように配置される一方、第２密封装置９は、第２外輪３の円錐軌道面２５の小径側の端面３１に当接するように配置されている。第１外輪２は、第１外輪２の軸方向の第１密封装置８側かつ径方向の外方側の端部に、環状の凹部４１を有し、第２外輪３は、第２外輪３の軸方向の第２密封装置９側かつ径方向の外方側の端部に、環状の凹部４２を有している。

上記第１密封装置８は、第１外輪２に固定された固定部としての第１シールカバー５０と、この第１シールカバー５０に固定されると共に、内輪１と第１外輪２との間を密封する第１シールリップ５２を備える第１密封部５１とを有し、第２密封装置９は、第２外輪３に固定された固定部としての第２シールカバー６０と、この第２シールカバー６０に固定されると共に、内輪１と第２外輪３との間を密封する第２シールリップ６２を備える第２密封部６１とを有している。

上記第１シールカバー５０は、上記ハウジングと径方向にすきまをもって配設されるものであり、第１外輪２の軸方向の第１密封装置８側の端面３０に当接している第１基部７０と、第１基部７０から軸方向に突出すると共に、環状の凹部４１に径方向にすきまをもって嵌合している環状の第１嵌合部７１とを有している。上記第１シールカバー５０は、第１シールカバー５０の径方向の外方の外周面における第１外輪２の端面３０と径方向に重なる部分に環状溝７６を有している。この環状溝７６には、第１シールカバー５０と上記ハウジングの間を密封するＯリング７８が配置されている。

上記第２シールカバー６０は、上記ハウジングと径方向にすきまをもって配設されるものであり、第２外輪３の軸方向の第２密封装置９側の端面３１に当接している第２基部８０と、第２基部８０から軸方向に突出すると共に、環状の凹部４２に径方向にすきまをもって嵌合している環状の第２嵌合部８１とを有している。上記第２シールカバー６０は、第２シールカバー６０の径方向の外方の外周面における第２外輪３の端面３１と径方向に重なる部分に環状溝８６を有している。この環状溝８６には、第２シールカバー６０と上記ハウジングの間を密封するＯリング８８が配置されている。

圧延機のワークロールでは、ワークロールを圧延材が通過する際、転がり軸受装置の外輪の中心軸が、圧延材が通過していない場合の中心軸の位置に対して、傾くことがある。

このとき、第１シールカバー５０と第２シールカバー６０とは、第１外輪２、円錐ころ５、内輪１、円錐ころ６、第２外輪３を介して、上記第１軸受当接部材と上記第２軸受当接部材とで軸方向に面接触で狭み固定されている。ワークの通過に伴いワークロールの軸が軸方向に略同一の方向から図１に矢印Ａで示す方向に傾き、ワークの通過後にＢで示す方向に軸方向に略同一の方向に戻るよう揺動した場合、内輪１が傾き、転動体としての円錐ころ５,６を介して第１外輪２、第２外輪３が傾くことになる。しかし、第１シールカバー５０と第１軸受当接部材との間は面接触で接触し、第１シールカバー５０は傾きにくいものとなっている。また、第２シールカバー６０と第２軸受当接部材との間は面接触で接触し、第２シールカバー６０は傾きにくいものとなっている。

このような動作に対し、Ｏリングを配置するための環状溝がシールカバーの径方向の外方の外周面における外輪の端面よりも軸方向の外方に形成されている場合や軸方向の内方に形成されている場合、第１外輪２の径方向外方にある第１シールカバーの第１嵌合部は第１シールカバーの第１基部との取り付け部の剛性が高いため、上記の揺動に対し第１シールカバーの第１基部は第１外輪２の傾き、特に端面３０の外周部の径方向の変位により、第１軸受当接部材と大きな摩擦を伴い径方向一方に移動し、外輪２の軸心とずれた位置に移動する。このとき、環状溝に配設されるＯリングも径方向一方側に押さえつけられるため、Ｏリングの部分的な圧縮が生じる。第２外輪３の径方向外方にある第２シールカバーの第２嵌合部についても第２シールカバーの第２基部との取り付け部の剛性が高いため、上記の揺動に対し第２シールカバーの第２基部は第２外輪３の傾き、特に端面３１の外周部の径方向の変位により、第２軸受当接部材と大きな摩擦を伴い径方向一方側とは周方向に略１８０°反対側である径方向他方側に移動し、外輪３の軸心とずれた位置に移動する。このとき、環状溝に配設されるＯリングも径方向他方側に押さえつけられるため、Ｏリングの部分的な圧縮が生じる。

これに対し、Ｏリングを配置するための環状溝がシールカバーの径方向の外方の外周面における外輪の端面と径方向に重なる部分に形成されている場合、第１外輪２の径方向外方にある第１シールカバー５０の第１嵌合部７１は第１シールカバーの第１基部７０との取り付け部の剛性が適切なものとなり、上記の揺動に対し、第１シールカバー５０の第１嵌合部７１の弾性変形によって、第１外輪２の傾きは吸収され、第１シールカバーの第１基部７０は第１外輪２の傾き、特に端面３０の外周部の径方向の変位によっても、第１基部７０と第１軸受当接部材との間の大きな摩擦により、ほとんど径方向には動かない。このため、第１シールカバー５０の環状溝７６も径方向にほとんど移動せず、Ｏリング７８が径方向一方側へ移動することによるＯリング７８の部分的な圧縮が生じることを抑制できる。同様に、第２外輪３の径方向外方にある第２シールカバー６０の第２嵌合部８１は第２シールカバーの第２基部８０との取り付け部の剛性が適切なものとなり、上記の揺動に対し、第２シールカバー６０の第２嵌合部８１の弾性変形によって、第２外輪３の傾きは吸収され、第２シールカバーの第２基部８０は第２外輪３の傾き、特に端面３１の外周部の径方向の変位によっても、第２基部８０と第２軸受当接部材との間の大きな摩擦により、ほとんど径方向には動かない。このため、第２シールカバー６０の環状溝８６も径方向にほとんど移動せず、Ｏリング８８が径方向一方側とは周方向に略１８０°反対側である径方向他方側へ移動することによるＯリング８８の部分的な圧縮が生じることを抑制できる。

すなわち、第１および第２外輪が、図１に矢印ＡおよびＢで示す方向に揺動した場合、Ｏリングを配置するための環状溝がシールカバーの径方向の外方の外周面における外輪の端面よりも軸方向の外方に形成されている場合のＯリングの径方向の変位は、Ｏリングを配置するための環状溝がシールカバーの径方向の外方の外周面における外輪の端面と径方向に重なる部分に形成されている場合のＯリングの径方向の変位よりも大きくなる。

また、同様に、第１および第２外輪が、図１に矢印ＡおよびＢで示す方向に揺動した場合、Ｏリングを配置するための環状溝がシールカバーの径方向の外方の外周面における外輪の端面よりも軸方向の内方に形成されている場合のＯリングの径方向の変位は、Ｏリングを配置するための環状溝がシールカバーの径方向の外方の外周面における外輪の端面と径方向に重なる部分に形成されている場合のＯリングの径方向の変位よりも大きくなる。

すなわち、Ｏリングを配置するための環状溝がシールカバーの径方向の外方の外周面における外輪の端面と径方向に重なる部分に形成されている場合が、図１に矢印ＡおよびＢで示す方向の揺動に対して、最もＯリングの径方向の変位が少なくなる。このことから、リングを配置するための環状溝がシールカバーの径方向の外方の外周面における外輪の端面と径方向に重なる部分に形成されている場合に、Ｏリングのへたりが最も小さくなる。

上記実施形態の転がり軸受装置によれば、シールカバー５０,６０の径方向の外方の外周面における外輪２,３の端面と上記径方向に重なる部分に、Ｏリング７８,８８を配置するための環状溝７６,８６が形成されているから、Ｏリング７８,８８が外輪２,３の軸方向の外方に位置する従来の構成と比較して、シールカバー５０,６０の軸方向の厚さを薄くできる。したがって、シールカバー５０,６０の厚さを薄くできる分、円錐ころ軸受の軸方向の長さを長くすることができるから、外輪２,３および内輪１の円錐軌道面１０,１１,２４,２５の軸方向の長さを長くすることができる。したがって、円錐ころ５,６の軸方向の寸法を長くすることができるから、転がり軸受装置の定格荷重を格段に大きくすることができる。

また、上記実施形態の転がり軸受装置によれば、シールカバー５０,６０の径方向の外方の外周面における外輪２,３の端面３０,３１と径方向に重なる部分に、Ｏリング７８,８８を配置するための環状溝７６,８６が形成されていて、Ｏリング７８,８８を配置するための環状溝７６,８６が、シールカバー５０,６０の径方向の外方の外周面における外輪２,３の軸方向の外方に形成されず、かつ、シールカバー５０,６０の径方向の外方の外周面における、外輪２,３の端面と径方向に重なる部分よりも軸方向の内側（外方とは反対側）に形成されていないから、Ｏリング７８,８８の寿命を格段に長くすることができる。したがって、冷却水および圧延油が、外輪２,３の外周側から軸受装置内に浸入することを抑制できる。

尚、上記転がり軸受装置では、円錐軌道面２４,２５を一つ有する外輪２,３を２つ有し、かつ、内輪１が、内輪１の中心軸の垂直二等分面に対して左右対称な２つの円錐軌道面を有していたが、この発明では、内輪は、転動体が転動する環状の軌道面を一つだけ、または、３つ以上有していても良い。また、軸方向に隣接配置される複数の内輪からなる複合内輪を採用しても良い。また、外輪は、一つの外輪に軌道面を２つ以上有していても良い。また、外輪は、この実施形態のように、軸方向に隣接する２つの外輪２,３からなる複合外輪でなくても良く、軸方向に隣接する３つ以上の外輪からなる複合外輪であっても良い。また、外輪は、一つの外輪のみで構成されていても良い。また、転動体は、この実施形態のように、円錐ころ５,６でなくても良く、例えば、円筒ころ、玉であっても良く、円すいころ、円筒ころおよび玉のうちの２つ以上で構成されていても良い。

また、上記転がり軸受装置では、密封装置８,９が、転がり軸受装置の軸方向の両端部に位置していたが、この発明では、密封装置が、転がり軸受装置の軸方向の片側のみに位置していても良い。

本発明の一実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。

符号の説明

１ 内輪
２ 第１外輪
３ 第２外輪
５,６ 円錐ころ
８ 第１密封装置
９ 第２密封装置
３０,３１ 端面
５０ 第１シールカバー
６０ 第２シールカバー
７０,８０ 基部
７１,８１ 嵌合部
７６,８６ 環状溝
７８,８８ Ｏリング

Claims (1)

1. 内輪と、環状の外輪固定部材に内嵌される外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された転動体とを有する転がり軸受と、
   上記外輪に固定されると共に、上記外輪と上記内輪との間における上記外輪の軸方向の一方の側の開口を密封する密封装置と
   を備え、
   上記外輪は、上記外輪の上記軸方向の上記密封装置側かつ上記外輪の径方向の外方側の端部に環状の凹部を有し、
   上記密封装置は、上記外輪の上記軸方向の上記密封装置側の端面に当接している基部と、上記基部から上記軸方向に突出すると共に、上記環状の凹部に嵌合している環状の嵌合部とを有する固定部と、上記固定部に固定されると共に、上記開口を密封する密封部とを有し、
   上記固定部は、上記固定部の上記径方向の外方の外周面における上記外輪の上記端面と上記径方向に重なる部分に環状溝を有し、
   上記環状溝に配置されると共に、上記固定部と上記外輪固定部材との間を密封するＯリングを備えることを特徴とする転がり軸受装置。

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