JP2010164101A - ロールネック用密封型円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受外部と軸受内部の圧力差を無くすことにより、軸受内部への水等の浸入を防止することができるロールネック用密封型円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】隣接する内輪１３、１４の内周面１３ｅ、１４ｅに跨って配置される中間シール３０の弾性シール部材３１に、半径方向に貫通する貫通穴３４が円周方向に略等間隔で複数形成される。また、貫通穴３４の内周面には撥水膜３５が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロールネック用密封型円すいころ軸受に関し、より詳細には、鉄鋼設備の圧延機に好適に使用されるロールネック用密封型円すいころ軸受に関する。

従来、水等の流体がかかるおそれのある環境下において使用される密封型円すいころ軸受においては、隣接する内輪間に軸受空間内を密封するための中間シールが配置されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

図８に示すように、特許文献１に記載の中間シール１００では、隣接する内輪１０１、１０２の間を密封するように、両内輪１０１、１０２の突合せ面の内周面に跨って形成された環状の装着溝１０３に弾性シール部材１０４が取り付けられ、この弾性シール部材１０４は環状のスプリング１０５によって装着溝１０３の外側面に押し付けられる。シール部材１０４には、一方の内輪１０１、１０２に押し付けられるシールリップ１０６と、シール突起１０７が形成され、これら１０６，１０７が装着溝１０３の内壁に当接することにより、軸受空間内に流体が浸入するのを防止している。

また、図９に示すように、特許文献２に記載の中間シール１１０では、隣接する内輪１１１、１１２の間を密封するように、両内輪１１１、１１２に跨って形成された環状の凹部１１３に弾性体１１４が形状維持のための心金１１５と共に取り付けられる。弾性体１１４には、可撓性を有するリップ１１６が設けられており、リップ１１６の先端部が凹部１１３の側壁に当接することで、隣接する内輪１１１、１１２間がシールされる。また、リップ１１６の根本側には、隔壁１１７ａが形成されたベント穴１１７が形成される。隔壁１１７ａは薄い弾性体からなり、中心を通って両端まで延びる図示しないスリットが形成されている。そして、ある一定以上の圧力差が発生した場合には、スリットの働きにより空気の吸排出を行う。これにより、使用中の温度変化に起因して、軸受外部と軸受内部に圧力差が発生することにより、メインシールから軸受空間内に水等が浸入することを抑制している。

特開平９−３２９２４３号公報（第１図） 特開２０００−１０４７４７号公報（第２図）

しかしながら、特許文献２に記載の中間シール１１０においては、ある一定以上の圧力差が生じた場合にのみスリットを開く機構となっているため、軸受外部と軸受内部の圧力差を無くすことは困難であった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受外部と軸受内部の圧力差を無くすことにより、軸受内部への水等の浸入を防止することができるロールネック用密封型円すいころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）複数の内輪と、複数の外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置される複数の転動体と、隣接する前記内輪間に配置される中間シールと、を備えたロールネック用密封型円すいころ軸受であって、
前記中間シールは、隣接する前記内輪の内周面に跨って密接する弾性シール部材と、前記弾性シール部材を前記内輪の内周面に向けて付勢して、前記弾性シール部材を保持する保持部材と、を有し、
前記弾性シール部材には、半径方向に貫通する貫通穴が円周方向に略等間隔で複数形成されるとともに、前記貫通穴の内周面には、撥水膜が形成されることを特徴とするロールネック用密封型円すいころ軸受。

本発明によれば、隣接する内輪の内周面に跨って配置される中間シールの弾性シール部材に、半径方向に貫通する貫通穴を円周方向に略等間隔で複数形成したので、軸受内部と軸受外部の間に発生する圧力差を無くすことができる。また、貫通穴の内周面には撥水膜が形成されているので、圧力差が生じたときに空気が出入りして圧力差を緩和する際に、水分ははじかれて、空気とともに軸受内部に侵入するのを防止することができる。

本発明の第１実施形態にかかるロールネック用密封型円すいころ軸受の断面図である。 第１実施形態にかかる中間シールの断面図である。 第２実施形態にかかる中間シールの断面図である。 第３実施形態にかかる中間シールの断面図である。 第４実施形態にかかる中間シールの断面図である。 第５実施形態にかかる中間シールの断面図である。 第６実施形態にかかる中間シールの拡大断面図である。 従来の中間シールを示す断面図である。 従来の他の中間シールを示す断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係るロールネック用密封型円すいころ軸受について図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態にかかるロールネック用密封型円すいころ軸受（以後、軸受と称す。）１０は、一対の外輪１１及び複列外輪（外輪）１２と、一対の複列内輪（内輪）１３、１４と、各外輪１１、１２及び各内輪１３、１４間に４列に配設され、保持器１６によって回動自在に保持された複数の円すいころ１５と、を備える。

軸方向中央に配置された複列外輪１２と、その軸方向両側に配置された外輪１１との間には、外輪間座１７がそれぞれ配置されて一対の外輪１１及び複列外輪１２の軸方向の位置決めがなされる。また、外輪１１の軸方向外側には、メインシール１９が取り付けられた円環状のシールホルダー１８が配置され、複列内輪１３、１４から軸方向外方に延設された小径部１３ａ，１４ａの外周面との間をメインシール１９によってシールしている。また、シールホルダー１８の外周面には、Ｏリング２０が装着されて、図示しないチョックとの間を封止する。

図２に示すように、互いに突き合うように配置される一対の複列内輪１３、１４の両端部である、内輪軌道面より側方の肩部１３ｂ，１４ｂは、軸方向端面同士が互いに突き合う突合せ面１３ｃ，１４ｃを形成する共に、内周面側に環状の切欠き部１３ｄ、１４ｄを形成して、それぞれ段付形状に形成されている。そして、これら切欠き部１３ｄ、１４ｄによって構成される環状の凹部２１には、中間シール３０が取付けられている。なお、突合せ面１３ｃ，１４ｃには、図示しない貫通穴が形成されている。

中間シール３０は、凹部２１において隣接する複列内輪１３、１４の内周面１３ｅ、１４ｅに跨って密接するゴム等の環状の弾性シール部材３１と、弾性シール部材３１を複列内輪１３、１４の内周面１３ｅ、１４ｅに向けて付勢して、弾性シール部材３１を保持する環状の保持部材３２とを有している。

弾性シール部材３１は略台形の断面形状を有しており、側面にはリップ３１ａおよび凸部３１ｂが設けられている。また、弾性シール部材３１の軸方向中間部には、例えば円形断面の保持穴３３が内周面に開口して環状に形成されており、保持穴３３には保持部材３２が収納されている。保持部材３２は、コイルバネを用いてもよく、或いは、ピアノ線等のワイヤー部材を用いてもよい。

弾性シール部材３１には、半径方向に貫通する貫通穴３４が円周方向に略等間隔で複数形成されており、貫通穴３４の内周面には、撥水膜３５が形成されている。貫通穴３４は、保持穴３３を挟んで軸方向両側に設けられている。

従って、貫通穴３４を通って空気の流入・流出が可能となるので、軸受内部と軸受外部との圧力差を無くすことができる。このとき、水は、撥水膜３５によってはじかれて通ることができないので、水の浸入を防止することができる。すなわち、一般的に水は細い管に達すると、いわゆる毛細管現象によって管の一部あるいは全体に伝って積極的に管内へ移動しようとする。これは、水と壁面の濡れ性が良い場合に顕著に起こることが知られている。本実施形態では、撥水膜３５のように水に対して濡れ性の悪い膜を形成することにより、水の浸入を阻止することができる。なお、貫通穴３４が、毛細管現象を生じないような一定以上の内径を有する場合でも、同様の理由により、水が貫通穴３４の壁面を伝って進入することはない。また、撥水膜３５によって、水は表面張力により球に近い形状となり、貫通穴３４の径よりも水滴の径が大きければ、やはり水は通過できない。なお、撥水膜３５は、貫通穴３４の内壁面に形成されているので、損傷を受け難く、長く効果を維持することができる。このため、貫通穴３４の径は、０．０１〜１ｍｍ程度に設計される。

撥水膜３５を形成するための撥水剤としては、例えば、フッ素系化合物やシリコーン系化合物に代表される表面エネルギーを低下させる効果のあるものを挙げることができる。

フッ素系化合物としては、基本的には、側鎖、末端に有機基を導入した変性フッ素化合物、オリゴマー、樹脂等を用いることができ、具体的には、フルオロアルキルやパーフルオロアルキルのエステル変性、アルコール変性、イソシアネート変性、カルボキシル変性などの変性フッ素化合物、パーフルオロアクリレート構造を含有するオリゴマー、親有機性を有する部分にウレタン構造を有するオリゴマー、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂などが挙げられる。

シリコーン系化合物としては、側鎖、末端に有機基を導入した変性シリコーン化合物、エマルジョン、樹脂等を用いることができ、具体的にはジメチルシリコーンのアミノ変性、エポキシ変性、カルビノール変性、メルカプト変性、カルボキシル変性、メタクリル変性、シラノール変性，フェノール変性などの変性シリコーン化合物、ジメチルシリコーンや上記変性シリコーンを界面活性剤で分散したエマルジョンやシリコーンレジンや自己架橋型のシリコーンゴム、シリコーン樹脂パウダーを分散させたエマルジョン、シリコーン変性ポリマー、シリコーン変性ポリエステル樹脂、シリコーン変性アルキッド樹脂などが挙げられる。また、チタンカップリング剤やシランカップリング剤などのカップリング剤も好適に使用される。

有機チタネートとしては、テトラ−ｉ−プロピルチタン（ＴＰＴ）、テトラ−ｎ−ブチルチタン（ＴＢＴ）、ブチルチタネートダイマー（ＤＢＴ）、テトラステアリルチタン、トリエタノールアミンチタン、チタニウムアセチルアセトネート、チタニウムエチルアセトアセテート等のアルコキシチタネートが挙げられる。有機シランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン等のアルコキシシランが挙げられる。

なお、上記化合物は、適宜合わせて使用したり、ゴム材料に適宜混練することで、撥水性を付与することも可能である。

以上説明した、第１実施形態にかかるロールネック用密封型円すいころ軸受１０によれば、隣接する内輪１３、１４の内周面１３ｅ，１４ｅに跨って配置される中間シール３０の弾性シール部材３１に、半径方向に貫通する貫通穴３４が円周方向に略等間隔で複数形成されるので、軸受内部と軸受外部の間に発生する圧力差を無くすことができる。また、貫通穴３４の内周面には撥水膜３５が形成されているので、圧力差が生じたときに空気が出入りして圧力差を緩和する際に、水分ははじかれて、空気とともに軸受内部に侵入するのを防止することができる。

なお、撥水膜３５は、貫通穴３４の内壁のみに設けても良いが、弾性シール部材３１の表面全体に設けるようにすると、周辺の水がはじかれて空気が流入する際に水を吸い込む可能性がさらに減少するので、より効果的である。また、左右の貫通穴３４、３４は、周方向に同じ位置で設けてもよいし、異なる位置、例えば千鳥状に設けてもよい。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態にかかるロールネック用密封型円すいころ軸受に用いられる中間シール３０ａを示している。この中間シール３０ａでは、貫通穴３４ａが径方向に対して傾斜して形成されており、貫通穴３４ａの外周側開口３６は、複列内輪１３、１４の突合せ面１３ｃ、１４ｃと同じ位置に合わせており、空気の通りを良くしている。

なお、左右の貫通穴３４ａは、周方向に同一断面内に設けて同一の外周側開口３６とすることができるが、図３に示すように、左右の貫通穴３４ａを周方向にずらして、左右の貫通穴３４ａの外周側開口３６が、周方向に交互に並ぶように設けることも可能である。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態にかかるロールネック用密封型円すいころ軸受に用いられる中間シール３０ｂを示している。この中間シール３０ｂでは、貫通穴３４ｂが保持穴３３に連結して設けられている。貫通穴３４ｂは、中間シール３０ｂの幅方向中央において、保持穴３３から外周側に延び、外周側開口３６も中間シール３０ｂの幅方向中央に位置している。これにより、第２実施形態と同様に、外周側開口３６の位置を隣接する複列内輪１３、１４の突合せ面１３ｃ、１４ｃと同じ位置に合わせることができるため、空気の通りを一層良くすることができる。さらに、途中まで保持穴３３を利用することになるので、貫通穴３４ｂを短くすることができる。

なお、保持部材３２としてコイルバネを用いる場合には、空気が通過できる空間が予め設けられているが、ワイヤー材等を用いる場合には、保持穴３３の断面径が、ワイヤー材の断面径よりも若干大き目とするのが望ましい。これにより、空気の出入りがスムーズになり、負圧性能が向上する。
その他の構成及び作用については、第１及び第２実施形態のものと同様である。

（第４実施形態）

図５は、本発明の第４実施形態にかかるロールネック用密封型円すいころ軸受に用いられる中間シール３０ｃを示している。この中間シール３０ｃは、前述した第３実施形態の中間シール３０ｂにおいて、保持部材として平板状の部材３２ｃを用いたものである。従って、保持部材３２ｃを収容する保持穴３３ｃは矩形状に形成されている。これにより、保持部材３２ｃの剛性が増し、中間シール３０ｃとしての剛性も向上させることができる。
その他の構成及び作用については、第３実施形態のものと同様である。

（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態にかかるロールネック用密封型円すいころ軸受に用いられる中間シール３０ｄを示している。この中間シール３０ｄは、第１実施形態の中間シール３０において、左右の貫通穴３４ｄ，３４ｄの断面形状を、径方向の内周側から外周側に向かって内径が大きくなる円すいまたは角錐のスリット状に形成したものである。
これにより、貫通穴３４ｄの内周側開口３７を小さくしたので、内周側付近に存在する水の浸入を防止することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第６実施形態）
図７は、本発明の第５実施形態にかかるロールネック用密封型円すいころ軸受に用いられる中間シール３０ｅを示している。この中間シール３０ｅは、第１実施形態の中間シール３０において、左右の貫通穴３４ｅ，３４ｅの断面形状を、径方向の内周側から外周側に向かって内径が小さくなる円すいまたは角錐のスリット状に形成したものである。
これにより、水が貫通穴３４ｅの途中まで浸入した場合でも、撥水膜３５の効果により水分が表面張力で球状になるため、貫通穴３４ｅを通り抜けることができず、水の浸入を防止することができる。

なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。

１０ ロールネック用密封型円すいころ軸受
１１ 外輪
１２ 複列外輪（外輪）
１３，１４ 複列内輪（内輪）
１３ｃ、１４ｃ 突合せ面
１３ｅ、１４ｅ 内周面
１５ ころ（転動体）
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ 中間シール
３１ 弾性シール部材
３２、３２ｃ 保持部材
３３、３３ｃ 保持穴
３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｄ、３４ｅ 貫通穴
３５ 撥水膜
３６ 外周側開口

Claims (1)

1. 複数の内輪と、複数の外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置される複数の転動体と、隣接する前記内輪間に配置される中間シールと、を備えたロールネック用密封型円すいころ軸受であって、
   前記中間シールは、隣接する前記内輪の内周面に跨って密接する弾性シール部材と、前記弾性シール部材を前記内輪の内周面に向けて付勢して、前記弾性シール部材を保持する保持部材と、を有し、
   前記弾性シール部材には、半径方向に貫通する貫通穴が円周方向に略等間隔で複数形成されるとともに、前記貫通穴の内周面には、撥水膜が形成されることを特徴とするロールネック用密封型円すいころ軸受。

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