JP2011140984A

JP2011140984A - 密封転がり軸受

Info

Publication number: JP2011140984A
Application number: JP2010002060A
Authority: JP
Inventors: Yohei Kashiwakura; 洋平柏倉
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2011-07-21

Abstract

【課題】部品点数の増加がなく、別加工も不要でありながら、軸受内外の圧力差の問題を解消した密封転がり軸受を提供する。
【解決手段】外輪の両端部に組み付けられるシールホルダと、該シールホルダにより前記外輪の両端部に固定され、前記外輪と内輪とで形成される軸受空間を密封するためのシール部材とを備える密封転がり軸受において、前記シールホルダが撥水撥油成分を含浸させた通気性金属からなり、かつ、前記軸受空間に露出する面を有することを特徴とする密封転がり軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、水等が外部から軸受空間内に侵入することを防止する密封転がり軸受に関する。

例えば、鉄鋼設備の圧延機のロールネック用円すいころ軸受は、水等の流体がかかる環境下で使用されるため、軸受内部に流体が侵入するのを防止するために密封構造となっている。

図３は密封用シールを備えたロールネック用円すいころ軸受を示す断面図であるが、外輪１、１、２と内輪３、３との間の軸受空間Ｓに、４列の保持器によって回動自在に支持された多数のころ４、４を配設して外輪１、１、２に対する内輪３、３の回転を可能にしている。更に、外輪１、１の軸方向両端部にシールホルダ７、７を配設してシール８、８を保持し、このシール８、８の弾性体リップ８ａ、８ａを内輪３、３の軸方向両端部における外周面に当接させている。これにより、軸受空間Ｓに封入した潤滑剤を保持するとともに、外部から軸受空間Ｓに流体が浸入するのを防止している。また、内輪３、３が接する部分の内面には中間シール９が配置されており、主にロールの着脱時に軸受空間Ｓ内に水分等が混入するのを防止する。

ところで、一般に圧延機は、作業工程上、加減速パターン運転が行われる。そして、圧延機の加減速パターン運転や、ロールネック用円すいころ軸受の内外での温度差が発生すると、ロールネック用円すいころ軸受の内部が負圧になり、これに伴なって冷却水が軸受内部に侵入することがある。そこで、軸受内外の圧力差を解消するために、シール８、８に通気孔を設け、この通気孔部分に軸受内外の圧力差に応じて開閉するベント穴や弁部材を設けたり（特許文献１参照）、中間シール９にベント手段を設ける（特許文献２参照）などの対策が施されている。

特開２００４−５２９２４号公報特開２０００−１０４７４７号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載のようにベント手段や弁部材を設ける構成では、別途加工が必要であり、部品点数も多く、構造が複雑になるという問題がある。

そこで本発明は、部品点数の増加がなく、別加工も不要でありながら、軸受内外の圧力差の問題を解消した密封転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、外輪の両端部に組み付けられるシールホルダと、該シールホルダにより前記外輪の両端部に固定され、前記外輪と内輪とで形成される軸受空間を密封するためのシール部材とを備える密封転がり軸受において、前記シールホルダが撥水撥油成分を含浸させた通気性金属からなり、かつ、前記軸受空間に露出する面を有することを特徴とする密封転がり軸受を提供する。

本発明の密封転がり軸受では、シールホルダが通気性金属製で、軸受空間に露出する面を有することにより、軸受空間と外部とが連通しており圧力差がない。また、通気性金属には撥水撥油成分が含浸されているため、外部から水が侵入することがなく、軸受空間に封入されている潤滑剤も外部に漏れ出すことがない。しかも、シールや中間シールにベント手段や弁部材を設ける必要もない。

本発明に係る密封転がり軸受の一例（ロールネック用円すいころ軸受）を示す断面図である。シールホルダ周辺を拡大して示す断面図である。従来のロールネック用円すいころ軸受の一例を示す断面図である。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

本発明において、シールホルダを備える密封式の転がり軸受であれば、その種類や構造には制限されるものではなく、例えば図１に示す圧延機のロールネック用円すいころ軸受を例示することができる。

図示される円すいころ軸受は、外輪１１、１２、１１と、内輪１３、１３と、外輪１１、１１、１２と内輪１３、１３との間に配置される多数のころ１４、１４、…と、これらのころ１４、１４を支持する保持器１５、１５と、外輪１２と外輪１１、１１との間に配設された外輪間座１６、１６と、外輪１１、１１の端部に配置されたシールホルダ１７、１７と、シールホルダ１７、１７によって支持されたシール１８、１８と、一対の内輪１３、１３が接する部分の内径面に形成されている凹部に保持される中間シール１９とを備えている。

外輪全体は、軸方向の両端部に配置された単列の外輪１１、１１と、これらの間に配置され、単列外輪を２個連結した形状の複列の外輪１２とによって構成されている。外輪１１、１１、１２の内周側にはそれぞれテーパ面１１ａ、１１ａ、１２ａが形成されている。

内輪全体は、軸方向に並べた２個の複列内輪１３、１３によって構成されている。内輪１３、１３の外周側は、上述の外輪１１、１２のテーパ面１１ａ、１２ａに対応し、これらテーパ面１１ａ、１２ａとの間に軸受空間Ｓを構成している。内輪１３、１３には、ロール軸８がルーズフィットで嵌合する。つまり、内輪１３、１３の内周側は、ロール軸８の外周面にわずかな隙間をもって嵌合する。内輪１３、１３の軸方向の左右の端部は、それぞれ外輪１１、１１のそれよりも長く延設されており、この延設部には、端面シール１８、１８の弾性リップ１８ａ、１８ａが接触するリップ摺動面１３ａ、１３ａが形成されている。

転動体である４列のころ１４、１４、１４、１４は、上述の軸受空間Ｓに配設されており、外輪１１、１２のテーパ面１１ａ、１２ａ及び内輪１３、１３の外周面に接触する。各ころ１４は、ロール軸８の回転に伴って内輪１３、１３が回転すると、所定の方向に回転し、これにより、外輪１１、１２に対して内輪１３、１３が円滑に回転するようにしている。

保持器１５、１５は、環状に形成された４本のものが上述の軸受空間Ｓ内に配設されており、保持器１５ごとに、周方向に多数のころ１４、１４を回動自在に支持している。

外輪間座１６、１６は、環状に形成された部材であり、複列の外輪１２と先端（左）側の単列の外輪１１との間、及び複列の外輪１２と基端（右）側の単列の外輪１１との間に、それぞれ介装されている。

シールホルダ１７、１７は、両端の２個の外輪１１、１１の軸方向外側にそれぞれ配置される。また、図２に拡大して示すように、シールホルダ１７、１７は、一端が外輪１１の外端面１１ｂから所定長にわたり突出する基部１７ａと、基部１７ａから内輪側に垂下してシール１８を保持するシール保持部１７ｂとを有しており、全体として略逆Ｌ字状の断面形状を呈する。シールホルダ１７、１７をこのような形状にすることにより、その内面１７ｃが軸受空間Ｓに露出するようになる。本発明ではシールホルダ１７を、撥水撥油成分を含浸させた通気性金属で形成するため、内面１７ｃを通じて軸受空間Ｓと外部とが連通した状態となり、軸受空間Ｓと外部との圧力差を生じることがない。そのため、従来のようにシール１８や中間シール１９にベント手段や弁部材を形成する必要がない。

また、軸受空間Ｓには潤滑のために潤滑剤が封入されるが、撥水撥油成分により潤滑剤が外部に放出されるのが防止される。同時に、水が外部から軸受空間Ｓに侵入するのも防止される。

通気性金属は、例えば高融点の金属粉末と、バインダーとなる低融点の金属粉末とを混合し、圧縮成形したものを低融点の金属の融点以上で焼結した、多孔質で金属粉末の隙間同士が連結して通孔を形成する、金属化合物である。具体的には、例えばＳＵＳ―Ａｌ等の鉄系金属間化合物が挙げられる。尚、軸受での使用環境に適したものであれば、製法、組成共に特に限定されるものではない。

また、通孔の大きさは、軸受空間Ｓと外部との通気性、軸受で使用するために必要な機械的強度、含浸させた撥水撥油成分が放出され難い等の理由から、平均径で０．０５〜５００μｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましい。

撥水撥油成分は、フッ素系化合物やシリコーン系化合物等の表面エネルギーを低下させる効果のある物質である。例えば、フッ素系化合物としては、側鎖や末端に有機基を導入した変性フッ素化合物、変性オリゴマーまたは変性樹脂を挙げることができ、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物、アルコール変性物、イソシアネート変性物、カルボキシル変性物等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、ポリクロロトル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等が挙げられる。シリコーン系化合物としては、側鎖や末端に有機基を導入した変性シリコーン化合物、変性エマルジョンまたは変性樹脂を挙げることができ、具体的にはジメチルシリコーンのアミノ変性物、エポキシ変性物、カルビノール変性物、メルカプト変性物、カルボキシル変性物、メタクリル変性物、シラノール変性物、フェノール変性物等の変性シリコーン化合物、ジメチルシリコーンやこれら変性シリコーンを界面活性剤で分散させたエマルジョン、シリコーン樹脂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等が挙げられる。

その他にも、チタンカップリング剤やシランカップリング剤等のカップリング剤も好適に使用できる。具体的には、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テート等のアルコキシチタネート等の有機チタネート、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等の有機シランが挙げられる。

これらの撥水撥油成分は、それぞれ単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

また、通気性金属製のシールホルダ１７に撥水撥油成分を含浸させる方法に制限はなく、撥水撥油成分を分散または溶解した処理液中にシールホルダ１７を浸漬する方法、前記処理液をシールホルダ１７の表面に塗布する方法等が考えられるが、浸漬する方法が簡便で、かつ効率的である。

シール１８、１８は、上述のシールホルダ１７、１７の保持部１７ｂ、１７ｂの内周側に保持されており、それぞれ弾性体リップ１８ａ、１８ａを内輪１３、１３のリップ摺動面１３ａ、１３ａに当接させている。これにより、軸受空間Ｓが密封される。

１１、１２外輪
１３内輪
１４ころ
１７シールホルダ
１８シール
１８ａ弾性体リップ
Ｓ軸受空間

Claims

外輪の両端部に組み付けられるシールホルダと、該シールホルダにより前記外輪の両端部に固定され、前記外輪と内輪とで形成される軸受空間を密封するためのシール部材とを備える密封転がり軸受において、
前記シールホルダが撥水撥油成分を含浸させた通気性金属からなり、かつ、前記軸受空間に露出する面を有することを特徴とする密封転がり軸受。
鉄鋼設備の圧延機のロールネック用であることを特徴とする請求項１記載の密封転がり軸受。