JP2015209950A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪の突合せ部から軸受内部への浸水を効果的に抑止することができるようにした密封形の複列円すいころ軸受を提供することである。【解決手段】外周の端部に設けられた小つば１５が向き合い、その小つば１５の端面に形成されたインロー部１６が互いに突き合わされた一対の複列内輪１１を有し、その一対の複列内輪１１の互いに突き合わされたインロー部１６の外側に中間シール２１を装着する。中間シール２１の内周にインロー部１６の外径面に弾性接触される主リップ２４を設け、その主リップ２４が弾性接触されるインロー部１６のシール摺接面の面粗さＲａを１．２μｍ以下とする。主リップ２４のシール摺接面に対する軸受外部側面ｆ１の接触角をα、軸受内部側面ｆ２の接触角をβとしたとき、α＞βとして、その角度の相違から内輪回転時にシール摺接部に軸受内部から軸受外部に流体を流動させて、インロー部の突合せ部から軸受内部への浸水を防止する。【選択図】図２

Description

この発明は、複列内輪を有する円すいころ軸受に関する。

金属板を圧延する圧延機のワークロールや中間ロールには極めて大きなラジアル荷重やスラスト荷重が負荷されるため、これらのロールにおけるネック部は、一般的に、内輪を複列とする四列円すいころ軸受によって回転自在に支持される。

圧延機のロールネックの支持に用いられる上記四列円すいころ軸受は、外部からの圧延油、水、スケール等の異物の混入防止のため、密封形とされている。その密封に際し、複列内輪の小つばの突合せ部については、例えば、特許文献１に記載されているように、中間シールの装着によってシールしている。

特開２００７−９２７９０号公報

ところで、特許文献１に記載された中間シールにおいては、図４に示すように、内輪の小つば１５の端面に形成されたインロー部１６を跨ぐ取り付けとし、その中間シールＳ_１の内周に設けられたリップ４２をインロー部１６の外径面に弾性接触して、突合せ部をシールするようにしているが、上記リップ４２における軸受外部側面ｆ_５のシール摺接面に対する接触角ａが軸受内部側面ｆ_６のシール摺接面に対する接触角ｂより小さいため、圧延油や水などがシール摺接部を通過して軸受内部に浸入する可能性がある。

すなわち、シールに設けられたリップの接触によってシール摺接部を密封するシール装置においては、リップの前面と後面の接触角が相違している場合、回転軸が回転すると、シール摺接部の周囲の流体は接触角の小さい面側から大きい面側へ流れることが従来の試験結果から判明されている。

このため、上記のように、リップ４２における軸受外部側面ｆ_５の接触角ａが軸受内部側面ｆ_６の接触角ｂより小さい場合、軸受外部から軸受内部に流体が流れることになり、その流れにより外部からの圧延水などがシール摺接部を通過して軸受内部に浸入する可能性があり、その浸水によって腐食や潤滑不良が生じるため、浸水を抑止する上において改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、内輪の突合せ部から軸受内部への浸水を効果的に抑止することができるようにした密封形の複列円すいころ軸受を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外周の端部に設けられた小つばが向き合い、その小つばの端面に形成されたインロー部が互いに突き合わされた一対の複列内輪を有し、その一対の複列内輪の互いに突き合わされたインロー部の外側に中間シールを装着して、前記突合せ部をシールした複列円すいころ軸受において、前記中間シールが、前記インロー部の外径面に弾性接触される主リップを内周に有し、その主リップが弾性接触される前記インロー部のシール摺接面の面粗さＲａを１．２μｍ以下とし、前記主リップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角をα、軸受内部側面の接触角をβとしたとき、α＞βとした構成を採用したのである。

上記のように、主リップの軸受外部側面の接触角αを軸受内部側面の接触角βより大きくすることにより、シール摺接部では軸受内部から軸受外部側面に流体が流れ、その流体によって軸受外部の圧延油や水がインロー部の突合せ部から軸受内部に浸入するのが阻止される。

ここで、主リップの締め代比が、２．５×１０^−３〜７．５×１０^−３とすることにより、シール摺接部に対する主リップの接触圧を高め、軸受内部への浸水をより効果的に抑止することができる。

また、中間シールに、インロー部の付け根における小つばの端面と弾性接触するサイドリップを設け、そのサイドリップが摺接される前記小つばのシール摺接面の面粗さＲａを６μｍ以下とし、サイドリップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角をγ、軸受内部側面の接触角をδとしたとき、γ＞δとすることで、サイドリップによるシール摺接部においても軸受内部から軸受外部側面に流体が流れるため、軸受内部への浸水をより効果的に抑止することができる。

この場合、サイドリップの締め代比を０．０２〜０．１とすることにより、浸水抑止効果をより高めることができる。

この発明においては、上記のように、主リップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角を軸受内部側面の接触角より大きくしたことにより、シール摺接部で軸受内部から軸受外部側面に流体を流動させることができるため、インロー部のシール摺接面の面粗さＲａを１．２μｍ以下とする仕上げ加工の容易な表面状態においてインロー部の突合せ部から軸受内部への浸水を効果的に抑止することができる。

この発明に係る円すいころ軸受の実施の形態を示す縦断面図 （ａ）は図１に示す中間シールの装着前の状態を示す断面図、（ｂ）は中間シールの装着状態を示す断面図 浸水試験機の概略図 従来の中間シールを示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。図１に示すように、四列円すいころ軸受１０は、二個の複列内輪１１と、一個の複列外輪１２ａと、二個の単列外輪１２ｂとを有している。

一個の複列外輪１２ａと二個の単列外輪１２ｂは、一個の複列外輪１２ａの軸方向両側に二個の単列外輪１２ｂが位置するよう軸方向に並列する組み合わせとされ、隣接する外輪１２ａ、１２ｂ間に間座１３が組み込まれている。

二個の複列内輪１１のそれぞれ外周には、軸方向の中央部に中つば１４と、両端部のそれぞれに小つば１５が設けられ、一方の小つば１５の端面にインロー部１６が設けられている。

二個の複列内輪１１は、インロー部１６の端面が対向する組み合わせとされ、その複列内輪１１における軌道面と外輪１２ａ、１２ｂにおける軌道面間のそれぞれに円すいころ１７およびその円すいころ１７を保持する保持器１８が組み込まれている。

二個の単列外輪１２ｂのそれぞれの軸方向の外側にはシール保持リング１９が取付けられ、それぞれのシール保持リング１９の内径側に取付けられたオイルシール２０によって軸受空間の軸方向両端の開口部が密閉されている。

二個の複列内輪１１の互いに突き合わされたインロー部１６の外側には中間シール２１が装着されている。

図２（ａ）に示すように、中間シール２１は、円筒部２２ａの一端部に内向きフランジ２２ｂが設けられた断面Ｌ形の芯金２２と、その芯金２２の内表面に加硫接着された弾性リング２３からなる。

弾性リング２３は、耐油性あるいは耐摩耗性に優れた合成ゴム、例えば、ニトリルゴムからなり、その内周には主リップ２４が設けられている。また、弾性リング２３には、芯金２２の内向きフランジ２２ｂに対する反対側の端面にサイドリップ２５が設けられている。

中間シール２１は、図２（ｂ）に示すように、互いに突き合わせられた一対のインロー部１６の外径面に跨がる取り付けとされ、芯金２２の内向きフランジ２２ｂが一方のインロー部１６における付け根の小つば１５端面に接触し、主リップ２４が他方のインロー部１６の外径面に弾性接触して、一対のインロー部１６の突合せ端部をシールしている。

また、弾性リング２３のサイドリップ２５は、他方のインロー部１６における付け根の小つば１５の端面に弾性接触して、その小つば１５との対向部間をシールしている。

ここで、主リップ２４が弾性接触するインロー部１６の外周におけるシール摺接面の面粗さＲａは１．２μｍ以下とされている。また、図２（ａ）に示す中間シール２１の装着前の状態において、主リップ２４のシール摺接面に対する軸受外部側面ｆ_１の接触角をα、軸受内部側面ｆ_２の接触角をβとしたとき、α＞βとされている。その主リップ２４のインロー部１６に対する締め代比は、２．５×１０^−３〜７．５×１０^−３の範囲とされている。

一方、サイドリップ２５が摺接される小つば１５の端面のシール摺接面の面粗さＲａは６μｍ以下とされている。また、サイドリップ２５のシール摺接面に対する軸受外部側面ｆ_３の接触角をγ、軸受内部側面ｆ_４の接触角をδとしたとき、γ＞δとされている。そのサイドリップ２５の小つば１５端面に対する締め代比は、０．０２〜０．１の範囲とされている。

ここで、図２（ａ）は、中間シール２１の装着前の状態であって、（ｂ）は装着時の状態を示し、その装着状態において、主リップ２４およびサイドリップ２５の傾きは装着前の状態より多少変化するが、接触角の大小関係は変化せず、α＞β、γ＞δの関係に保持される。

上記のように、主リップ２４の軸受外部側面ｆ_１の接触角αを軸受内部側面ｆ_２の接触角βより大きくすると、複列内輪１１の回転時、接触角の相違からシール摺接部では軸受内部から一対のインロー部１６の突合せ部に向けて流体が流れることになり、その流体によって一対のインロー部１６の突合せ端部から軸受内部に圧延油や水が浸入するのを阻止することができる。

ここで、主リップ２４の締め代比が２．５×１０^−３で以下であると、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩が多くなり、また、７．５×１０^−３を超えると、主リップ２４が摩耗し易くなる。実施の形態では、主リップ２４の締め代比を２．５×１０^−３〜７．５×１０^−３の範囲としているため、軸受内部のグリースの外部漏洩を抑制し、主リップ２４が早期に摩耗するのを防止することができる。

また、サイドリップ２５のシール摺接面に対する軸受外部側面ｆ_３の接触角γを軸受内部側面ｆ_４の接触角δより大きくすることにより、その接触角の相違からサイドリップ２５が接触するシール摺接部では軸受内部から外部に向けて流体が流れることになり、サイドリップ２５の摺接部においても軸受内部への浸水を阻止することができる。

上記サイドリップ２５においても、締め代比を０．０２〜０．１の範囲としているため、サイドリップ２５が早期に摩耗するのを防止することができる。

因みに、図２に示すこの発明に係る中間シール（本発明品）と、図４に示す従来の中間シール（比較品）の浸水試験を行ったところ、表１に示す試験結果を得た。
ここで、試験に際し、図３の概略図で示すように、シール保持具３０に試験品（本発明品、比較品）をセットし、その試験品としての本発明品においては、主リップ２４を回転盤３１の外周円筒面３１ａに弾性接触させて、ノズル３２により、回転盤３１とシール保持具３０の対向部に形成された隙間３４から主リップ２４と回転盤３１の接触部に水蒸気を噴射して、主リップ３２とサイドリップ２５の対向部間に保持させたグリースの含水率を測定した。
一方、試験品としての比較品においては、芯金４０に保持された弾性リング４１の内周のリップ４２を回転盤３１の外周円筒面３１ａに弾性接触させて、ノズル３２により、回転盤３１とシール保持具３０の対向部に形成された隙間３４からリップ４２と回転盤３１の接触部に水蒸気を噴射して、リップ４２の背部に形成された環状溝４３に保持させたグリースの含水率を測定した。
いずれのグリースにおいても、含水率０．２３％のものを採用した。

比較品におけるリップ４２の軸受外部側面ｆ_５の傾斜角ａは軸受内部側面ｆ_６の傾斜角ｂより小さく（ａ＜ｂ）されている。また、比較品における弾性リング４１は本発明品の弾性リング２３と同様にニトリルゴムを素材としている。
表２は試験条件を示す。

表１に示す試験結果から、本発明品は、比較品に対し、試験後のグリース含水率が低いことから、浸水に対しての抑制効果に優れていることが理解できる。

１１ 複列内輪
１５ 小つば
１６ インロー部
２１ 中間シール
２４ 主リップ
２５ サイドリップ
ｆ_１ 軸受外部側面
ｆ_２ 軸受内部側面
ｆ_３ 軸受外部側面
ｆ_４ 軸受内部側面

Claims (4)

1. 外周の端部に設けられた小つばが向き合い、その小つばの端面に形成されたインロー部が互いに突き合わされた一対の複列内輪を有し、その一対の複列内輪の互いに突き合わされたインロー部の外側に中間シールを装着して、前記突合せ部をシールした複列円すいころ軸受において、
   前記中間シールが、前記インロー部の外径面に弾性接触される主リップを内周に有し、その主リップが弾性接触される前記インロー部のシール摺接面の面粗さＲａを１．２μｍ以下とし、前記主リップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角をα、軸受内部側面の接触角をβとしたとき、α＞βとしたことを特徴とする複列円すいころ軸受。
2. 前記主リップの締め代比が、２．５×１０^−３〜７．５×１０^−３とされた請求項１に記載の複列円すいころ軸受。
3. 前記中間シールが、前記インロー部の付け根における小つばの端面に弾性接触するサイドリップを有し、そのサイドリップが摺接される前記小つばのシール摺接面の面粗さＲａを６μｍ以下とし、前記サイドリップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角をγ、軸受内部側面の接触角をδとしたとき、γ＞δとした請求項１又は２に記載の複列円すいころ軸受。
4. 前記サイドリップの締め代比が、０．０２〜０．１とされた請求項３に記載の複列円すいころ軸受。

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