JP2016001036A - 密封型転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】水がシール部へ伝わりにくくすることでシール部の密封性を良好に維持できる密封型転がり軸受を提供する。
【解決手段】内輪と、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、軸方向両端部に配置されて前記内輪と前記外輪との間をシールする密封装置と、を備える密封型転がり軸受であって、前記密封装置は、前記外輪に取付けられる芯金と、当該芯金と一体に設けられ前記内輪の外周面と当接する主リップを有し、前記内輪は、前記主リップの軸受外方側に設けられた溝を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば鉄鋼設備の圧延機に使用されるロールネック用円すいころ軸受などの密封型転がり軸受に関する。

熱間圧延機や冷間圧延機のワークロール、中間ロールに使用されるロールネック用円すいころ軸受としては、大荷重を支持することができる複列や４列円すいころ軸受が用いられるのが一般的である。

ところで、圧延機等においては、圧延中に発生するスケールの除去のために、高圧水を鋼板にかけており、大量の冷却水がチョック（ハウジング）及びハウジング内に収容されている軸受の冷却にも利用される。従って、軸受にはかかる冷却水等の侵入を防止するための、及び封入された潤滑剤（グリース等）が外部に漏出するのを防止するための密封装置が必要となる。

かかる密封装置として、オイルシールなどの接触形シールを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示された密封装置は、芯金を外輪側の内周面に嵌合させ、その芯金から延在するシール部を内輪側の外周面に当接させている。シール部は、ばねによって内輪外周面との当接状態を保たれシールするようになっている。この従来技術によれば、簡素でかつ安価な密封装置が提供されることとなる。

しかし、特許文献１に開示された構造では、シール部の軸受外方側に遮蔽物が何もないために、冷却水が直接シール部に作用することとなる。このため、シール部はかかる冷却水の作用に抗して、シール性を確保できるようになっていることが求められる。

かかるシール性確保のため、シールの緊迫力を適切に設定する事によりシール部の密封性を向上させるとともに、図４に示すように、シール部に冷却水がかかりにくくする構造が提案されている（特許文献２参照）。図４に示すシール部は、シール部材１１２に壁部１１２ｅを設けて、当該壁部１１２ｅと対向する軸受内輪１０１のシール摺接面１０１ａとの間にラビリンス隙間１１４を形成している。かかる構成により、ラビリンス隙間１１４を通り抜けた冷却水のみがシールリップ１１２ａの部分まで到達できるようにして、シール部からの水浸入を防止しようとするものである。

実開平６−８２４３７号公報 特開２０１３−２９１２９号公報

しかしながら、図４の構成の場合、壁部１１２ｅを設けてラビリンス隙間１１４を形成していることで、シールリップ１１２ａに直接冷却水が作用することは防止できるものの、当該ラビリンス隙間１１４内に入ってしまった水は当該隙間１１４から軸受外方側に飛ばされることはなく、そのまま当該隙間１１４内に留められる。このため、シール部の緊迫力が緩んだ場合などに冷却水の浸入を許してしまう恐れがある。

本発明は、かかる問題点に鑑み、水がシール部へ伝わりにくくすることでシール部の密封性を良好に維持できる密封型転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内輪と、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、軸方向両端部に配置されて前記内輪と前記外輪との間をシールする密封装置と、を備える密封型転がり軸受であって、
前記密封装置は、前記外輪に取付けられる芯金と、当該芯金と一体に設けられ前記内輪の外周面と当接する主リップを有し、
前記内輪は、前記主リップの軸受外方側に設けられた溝を有する、
密封型転がり軸受。
（２）前記溝の軸受外方側の縁は、外縁が内縁に対して軸受外方となるように傾いたテーパ面とされている（１）の密封型転がり軸受。

本発明によれば、内輪は主リップの軸受外方側に設けられた溝を有することにより、外部から軸受内へ侵入しようとする水の連続的な流れを遮断する。これにより、密封装置に伝わる水の量を抑制し、シール部の密封性を良好に維持できる密封型転がり軸受を得ることができる。

本発明に係る密封型転がり軸受の第１実施形態を説明する断面図である。 図１の密封装置の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る密封装置の拡大図である。 従来の密封装置の拡大図である。

以下、本発明に係る密封型転がり軸受について、図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の密封型円すいころ軸受を説明する断面図、図２は図１の密封装置の拡大図である。図１に示すように、密封型円すいころ軸受（以下、「円すいころ軸受」又は単に「軸受」とも言う）１は、４列円すいころ軸受であり、外輪２、内輪３、外輪２と内輪３との間に配置され保持器４によって回動自在に保持される複数の円すいころ５と、軸受１の軸方向（図１左右方向）両端部に配置された一対の密封装置６、６と、を備える。

外輪２は、中央の複列外輪２ａと、当該複列外輪２ａの軸方向外側に配置された一対の外側外輪２ｂ、２ｂとを有する。複列外輪２ａと各外側外輪２ｂとの間には外輪間座７が配置され、当該外輪間座７によって、外輪２を構成する複列外輪２ａ、外側外輪２ｂ、２ｂの軸方向の相互の位置を調整する。なお、複列外輪２ａは、単列の外輪を２個使用してもよい。

内輪３は、一対の複列内輪３ａ、３ａを有する。断面形状が凸状とされている複列内輪３ａ、３ａの各中央部には大鍔部（鍔部）３ｂがそれぞれ形成され、複列内輪３ａ、３ａの各両端部には小鍔部（鍔部）３ｃ、３ｄがそれぞれ形成されている。また、複列内輪３ａ、３ａの互いに対向し中央側に位置する小鍔部３ｄ、３ｄの内周面には、環状の段部が対向するようにそれぞれ形成されており、段部によって形成される凹部３ｅには、中間シール８が取り付けられている。なお、小鍔部３ｃからさらに軸受外方側の構造については、後述する密封装置６とともに説明する。

転動体としての円すいころ５（図では４つの円すいころのうち最左方の円すいころにのみ符号を付している。）は、外輪２の各軌道面２ｒ（４つの軌道面のうち最左方の軌道面にのみ符号を付している。）と内輪３の各軌道面３ｒ（４つの軌道面のうち最左方の軌道面にのみ符号を付している。）との間にそれぞれ配置され、保持器４（４つの保持器のうち最左方の保持器にのみ符号を付している。）によって回動自在に保持される。４列の円すいころ５は、軸受使用時においては大鍔部３ｂに案内されながら各軌道面２ｒ、３ｒ上を転動する。

密封装置６、６は、軸受１の軸方向両端部に一対設けられている。各密封装置６は、外輪２に取付けられる芯金６ａと、芯金６ａと一体とされたリップ６ｂとを有する。芯金６ａは外側外輪２ｂの外方に設けられ、ハウジング（不図示）に嵌入される円環状のシールホルダ９に押さえつけられることにより、外側外輪２ｂに取付けられている。一対の密封装置６、６は同様な構成とされており、図２には図１に示した左側の密封装置６が拡大して示されている。

図２に示すように、リップ６ｂは例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）製とされ、複列内輪３ａの軸方向外方側に形成された内輪外周面３ｈと当接する主リップ６ｃと、当該主リップ６ｃの軸受内方側（図２の右方側）に設けられたサブリップ６ｄとを有する。なお、リップ６ｂはニトリルゴム以外の弾性を有する材料を用いることもできる。

サブリップ６ｄに径方向で対向する形で、内輪外周面３ｈと小鍔部３ｃとの間には凹状の段差溝３ｊが形成されている。段差溝３ｊは、内輪外周面３ｈを研削するときのためのものである。

主リップ６ｃは、スプリング１０によって内輪外周面３ｈと当接するように押圧されている。主リップ６ｃが、このように内輪外周面３ｈと当接してシール部を形成することで外部からの水や塵埃などの異物の侵入を防止し、軸受内部からの潤滑剤としてのグリース（不図示）の漏出を防止する。一方サブリップ６ｄは、充填されたグリースを保持して、主リップ６ｃに供給し、また、グリースが軸受内方側に過度に流出してしまうのを防止する。

また、内輪外周面３ｈの、主リップ６ｃと径方向で対向している部分の更に軸受外方側（図２の左方側）には、溝３ｇが形成されている。当該溝３ｇは、幅方向の一端から内径側に延びた垂面３ｖと、当該垂面３ｖ先端から軸受外方（図２中左方）に向かって斜めに延びたテーパ面３ｔとを有している。即ちテーパ面３ｔは、溝３ｇの軸受外方側の縁である上縁３ｏの位置が、溝底である下縁３ｉの位置に対して、軸受外方に位置するように傾けられている。

次に作動について説明する。

圧延機のワークロール（不図示）が内輪３と共に回転すると、内輪３と外輪２との間を円すいころ５が転動し、それによりハウジングに対してワークロールを回転自在に支持することができる。このとき、ワークロールに対しては、冷却水（高圧水）がかけられ、当該冷却水がハウジング内に収容されている軸受１内に侵入してくる恐れがある。

これに対し、本実施形態の密封型円すいころ軸受１では、主リップ６ｃが内輪外周面３ｈと当接してシールしているので、冷却水や塵埃等の異物の侵入を防止する。また、主リップ６ｃ、サブリップ６ｄ、小鍔部３ｃ、段差溝３ｊ、内輪外周面３ｈで囲まれた空間内に充填されているグリースが主リップ６ｃに供給されるため、摩擦熱によって主リップ６ｃが劣化するのを防止している。

また内輪外周面３ｈには、主リップ６ｃの軸受外方側に溝３ｇが設けられていて、当該溝３ｇが内輪外周面３ｈ上を主リップ６ｃに向かって流れていこうとする冷却水の伝達経路中に不連続な部分を形成している。このため、冷却水の連続的な流れが遮断される。そして、一旦、溝３ｇ内に留められた冷却水は、内輪３ａ回転による遠心力で径方向外方に弾き飛ばされることにより、主リップ６ｃから更に軸受内へ侵入しようとするのを抑制される。

さらに、溝３ｇの軸受外方側がテーパ面３ｔとされている場合には、内輪３ａ回転による遠心力で、当該溝３ｇに留められた冷却水を、テーパ面３ｔに沿って軸受の径方向外方且つ軸方向外方へと弾き飛ばすことができるようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、外部から軸受内へ侵入しようとする水の連続的な流れを遮断できる。これにより、密封装置に伝わる水の量を抑制し、シール部の密封性を良好に維持できる密封型円すいころ軸受を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る密封型円すいころ軸受について図３に基いて説明する。本実施形態の密封装置６の構成は第１実施形態の密封装置６と同一であるが、内輪２３ａに形成された溝２３ｇの構成が異なっている。

本実施形態では、内輪外周面２３ｈに形成されている溝２３ｇは２条とされている。不連続な部分を複数形成することで、冷却水の伝達遮断効果をより向上させようとするものである。かかる構成によっても、前述の第１実施形態と同様、密封装置に伝わる水の量を抑制し、シール部の密封性を良好に維持できる密封型円すいころ軸受を得ることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等
が可能である。例えば、溝の断面形状は、Ｖ字状、半円形状や矩形状であってもよい。また、転動体としては、円すいころに代えて円筒ころを用いることができる。さらに、前記実施形態では、密封型転がり軸受として４列円すいころ軸受について説明したが、これに限定されず、２列円すいころ軸受、６列円すいころ軸受、あるいは８列円すいころ軸受などの複列円すいころ軸受であっても、又、複列の円筒ころ軸受けであっても同様の効果を奏することができる。

また、前記実施形態では、本発明の密封型ころがり軸受を鉄鋼圧延機に適用する場合を例示したが、これに限定されず、大量の水がかかる厳しい環境下で使用される各種装置に使用される転がり軸受に適用してもよい。

１ ４列円すいころ軸受
２ 外輪
３、２３ 内輪
３ｇ、２３ｇ 溝
３ｔ テーパ面
３ｏ 外縁
３ｉ 内縁
５ 円すいころ
６ 密封装置
６ａ 芯金
６ｃ 主リップ

Claims (2)

1. 内輪と、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、軸方向両端部に配置されて前記内輪と前記外輪との間をシールする密封装置と、を備える密封型転がり軸受であって、
   前記密封装置は、前記外輪に取付けられる芯金と、当該芯金と一体に設けられ前記内輪の外周面と当接する主リップを有し、
   前記内輪は、前記主リップの軸受外方側に設けられた溝を有する、
   ことを特徴とする密封型転がり軸受。
2. 前記溝の軸受外方側の縁は、外縁が内縁に対して軸受外方となるように傾いたテーパ面とされていることを特徴とする請求項１記載の密封型転がり軸受。
   
   

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