JP2017075673A - 旋回軸受のシール構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】 グリース給脂時等で軸受の内部圧力が上昇した場合のシールリップ部の反転や浮き上りによるグリース漏れを防ぐことができ、かつシール取付溝からのシール部材の脱落を防止できるシール構造を提供する。
【解決手段】 この旋回軸受のシール構造は、内輪1と外輪2間の軸受空間8の軸方向端部を密封する弾性体製のシール部材7Aを備える。内輪1は、外周面1aにシール取付溝10を有する。シール部材7Aは、内輪1の外周面1aにおけるシール取付溝10の軸方向両側部分に接する基部12と、この基部12から突出しシール取付溝10に保持状態に挿入される挿入部13と、基部12と一体に設けられ先端が外輪2に接する主リップ14とを備える。外輪1の内周面2aにおける主リップ14の先端が接する摺接面部2aaよりも端部側に、径方向に突出する環状突起11が設けられている。
【選択図】 図2
【解決手段】 この旋回軸受のシール構造は、内輪1と外輪2間の軸受空間8の軸方向端部を密封する弾性体製のシール部材7Aを備える。内輪1は、外周面1aにシール取付溝10を有する。シール部材7Aは、内輪1の外周面1aにおけるシール取付溝10の軸方向両側部分に接する基部12と、この基部12から突出しシール取付溝10に保持状態に挿入される挿入部13と、基部12と一体に設けられ先端が外輪2に接する主リップ14とを備える。外輪1の内周面2aにおける主リップ14の先端が接する摺接面部2aaよりも端部側に、径方向に突出する環状突起11が設けられている。
【選択図】 図2
Description
この発明は、例えば、風力発電装置のヨー、ブレード用の旋回座や、デッキクレーン、建設機械、物揚機械等、屋外または屋内に近接して使用される諸機械の旋回部に使用される旋回軸受のシール構造および旋回軸受に関する。
図12は一般的な旋回軸受の断面図である。図示するように、旋回軸受は、内輪1と、外輪2と、これら内輪1および外輪2の間に介在する複数の転動体3と、これら複数の転動体3を円周方向等間隔に保持する保持器4と、潤滑用グリースを軸受空間8に保持するシール部材30A,30Bとを主要な構成要素としている。
前記シール部材30A,30Bは、内輪1および外輪2のうちのいずれか一方の軌道輪(図の例では内輪1)に加工された凹形状のシール取付溝31に基部30aを挿入して装着され、基部30aから延びるシールリップ部30bが他方の軌道輪(図の例では外輪2)の幅面に締め代を持ってアキシアル接触している。このような一般的なシール構造では、軸受空間8の圧力上昇によってシールリップ部30bと外輪2との接触部が開き、軸受空間8に封入されているグリースが漏れることがある。
上記グリース漏れの対策として、特許文献1,2に提案がなされている。特許文献1は、接着剤を用いてシール部材をシール取付溝に固定している。また、特許文献2は、シール取付溝の構造を変更して接着剤が不要な仕様としている。
図12に示す従来の一般的なシール構造では、前述のように、グリースを中間給脂する際等に、軸受空間8の圧力上昇によってシールリップ部30bが開き、軸受空間8に封入されているグリースが漏れることがある。なお、グリースの中間給脂は、外輪2の外径面または内輪1の内径面に開口する給脂管32から行われる。
特許文献1では、シール部材とシール取付溝の固定に使用する接着剤を、接着強度が比較的低いシラン系接着剤としたことにより、他の接着剤を使用する場合に比べてシール交換時の剥離作業性に優れる。しかし、それでも接着剤の剥離作業は必要であるため、シール交換の際に多大な工数を要する。
特許文献2に記載の旋回軸受のシール構造を図13に示す。このシール構造は、シール部材40が内部圧力を受けた場合、シール固定部41が凸側軌道輪42に設けられたシール取付溝43のシール固定側傾斜部44に押し付けられると共に、シールリップ部である主リップ45が凹側軌道輪46のシール摺動側傾斜部47に押し付けられる。このとき、シール固定部41の緊迫力と主リップ45の緊迫力とが拮抗しているが、力のバランスが崩れることでシール固定部41がずれることが懸念される。
この発明の目的は、グリース給脂時等で軸受の内部圧力が上昇した場合のシールリップ部の反転や浮き上りによるグリース漏れを防ぐことができ、かつシール取付溝からのシール部材の脱落を防止できる旋回軸受のシール構造を提供することである。
この発明の旋回軸受のシール構造は、軌道輪である内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内輪および外輪の各軌道溝間に複数の転動体が設けられ、前記内輪と前記外輪間の軸受空間の軸方向端部を密封する弾性体製のシール部材を備えた旋回軸受に適用される。前記内輪および前記外輪のうちのいずれか一方の軌道輪は、前記対向する周面にシール取付溝を有し、前記シール部材は、前記一方の軌道輪の前記対向する周面における前記シール取付溝の軸方向両側部分に接する基部と、この基部から突出し前記シール取付溝に保持状態に挿入される挿入部と、前記基部と一体に設けられ先端が前記内輪および前記外輪のうちの他方の軌道輪に接する1つまたは複数のシールリップ部とを有し、このシールリップ部の1つとして、先端に向かうに従って軸方向内側に位置するように傾斜して延び、先端が前記他方の軌道輪の前記対向する周面に接する主リップを含み、前記他方の軌道輪の前記対向する周面における前記主リップの先端が接する摺接面部よりも端部側に、径方向に突出する環状突起が設けられていることを特徴とする。
この構成によると、一方の軌道輪のシール取付溝にシール部材の挿入部を挿入することで、一方の軌道輪にシール部材が取り付けられる。この取付状態では、基部がシール取付溝の軸方向両側部分に接することによりシール部材が位置決めされ、かつ挿入部がシール取付溝に保持されることによりシール部材の位置ずれが防止される。このように取り付けられたシール部材の主リップが他方の軌道輪の対向する周面に接することで、軸受空間からのグリース漏れと外部から軸受空間の異物の侵入とが防止される。
グリース給脂時等に軸受空間の内部圧力が上昇すると、主リップが軸受空間の軸方向外側に押される。主リップは、先端に向かうに従って軸受空間の軸方向内側に位置するように傾斜しているため、軸受空間の軸方向外側に押されることで、他方の軌道輪の側に撓んで、先端が他方の軌道輪の対向する周面における摺接面部に強く押し付けられる。内部圧力が高くなり過ぎると、主リップの先端が摺接面部を超えるように主リップが反転しようとするが、摺接面部よりも端部側に設けられている環状突起が、主リップが上記のように反転することを規制する。このため、主リップの反転、およびそれに伴うシール部材のシール取付溝からの脱落を防止することができる。
この発明において、前記シール部材は、前記基部の前記軸受空間に面する軸方向端面に、前記一方の軌道輪の前記対向する周面に近い箇所ほど軸方向内側に位置する内部圧力受け部を有していてもよい。
この場合、内部圧力受け部が軸受空間の内部圧力を受けることによって、内部圧力受け部が一方の軌道輪の対向する周面に押し付けられる。これにより、シール部材の姿勢を、基部が一方の軌道輪の対向する周面に接する適正な姿勢に保持することができ、主リップの反転およびシール部材の脱落を防止する効果がより一層高まる。
この場合、内部圧力受け部が軸受空間の内部圧力を受けることによって、内部圧力受け部が一方の軌道輪の対向する周面に押し付けられる。これにより、シール部材の姿勢を、基部が一方の軌道輪の対向する周面に接する適正な姿勢に保持することができ、主リップの反転およびシール部材の脱落を防止する効果がより一層高まる。
前記内部圧力受け部の少なくとも一部分が、前記一方の軌道輪の前記対向する周面に近づくに従い軸方向内側に位置するテーパ形状であってもよい。
この場合、内部圧力受け部が軸受空間の内部圧力を受けたときに、内部圧力受け部のテーパ形状の部分が一方の軌道輪の対向する周面に強く押し付けられて、シール部材が適正な姿勢に保持され易い。
この場合、内部圧力受け部が軸受空間の内部圧力を受けたときに、内部圧力受け部のテーパ形状の部分が一方の軌道輪の対向する周面に強く押し付けられて、シール部材が適正な姿勢に保持され易い。
この発明において、前記シール部材の前記挿入部は、前記シール取付溝に挿入されていない状態で軸方向寸法が前記シール取付溝よりも小さい挿入部本体と、この挿入部本体から軸方向の両側に延びるひれ状体とを有し、このひれ状体は、弾性変形により前記挿入部本体に重なるように撓むことで前記シール取付溝に収納される薄肉形状であってもよい。
シール部材の挿入部が上記構成であると、挿入部をシール取付溝に押し込むと、ひれ状体がシール取付溝の壁面に押されて軸方向の寸法が小さくなる。これにより、挿入部をシール取付溝に挿入することができる。挿入部がシール取付溝に挿入された状態では、ひれ状体が自身の弾性復元力によりシール取付溝の壁面に押し付けられ、このことがシール取付溝から挿入部が抜けることの抵抗力となる。このため、シール部材に外力がかかったとしても、シール部材がシール取付溝から簡単には脱落しない。
シール部材の挿入部が上記構成であると、挿入部をシール取付溝に押し込むと、ひれ状体がシール取付溝の壁面に押されて軸方向の寸法が小さくなる。これにより、挿入部をシール取付溝に挿入することができる。挿入部がシール取付溝に挿入された状態では、ひれ状体が自身の弾性復元力によりシール取付溝の壁面に押し付けられ、このことがシール取付溝から挿入部が抜けることの抵抗力となる。このため、シール部材に外力がかかったとしても、シール部材がシール取付溝から簡単には脱落しない。
前記ひれ状体の厚さが厚過ぎると挿入部のシール取付溝への挿入性が悪く、逆に薄過ぎるとシール部材が脱落し易い。また、ひれ状体13bが薄過ぎると、製造面で形状崩れの原因となる。これらのことを考慮すると、前記ひれ状体の径方向の厚さは、0.8mm以上、かつ1.5mm以下であるのが好ましい。
また、前記挿入部が前記シール取付溝に挿入され易いように、前記ひれ状体の径方向の先端側を向く面は、前記挿入部本体から離れるほど先端側に対して後退する傾斜面であるとよい。この傾斜面と中心線の向きが軸方向である円筒面とがなす角度は、15°以上、かつ30°以下であるのが好ましい。
この発明の旋回軸受のシール構造は、軌道輪である内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内輪および外輪の各軌道溝間に複数の転動体が設けられ、前記内輪と前記外輪間の軸受空間の軸方向端部を密封する弾性体製のシール部材を備え、前記内輪および前記外輪のうちのいずれか一方の軌道輪は、前記対向する周面にシール取付溝を有し、前記シール部材は、前記一方の軌道輪の前記対向する周面における前記シール取付溝の軸方向両側部分に接する基部と、この基部から突出し前記シール取付溝に保持状態に挿入される挿入部と、前記基部と一体に設けられ先端が前記内輪および前記外輪のうちの他方の軌道輪に接する1つまたは複数のシールリップ部とを有し、このシールリップ部の1つとして、先端に向かうに従って軸方向内側に位置するように傾斜して延び、先端が前記他方の軌道輪の前記対向する周面に接する主リップを含み、前記他方の軌道輪の前記対向する周面における前記主リップの先端が接する摺接面部よりも端部側に、径方向に突出する環状突起が設けられているため、グリース給脂時等で軸受の内部圧力が上昇した場合のシールリップ部の反転や浮き上りによるグリース漏れを防ぐことができ、かつシール取付溝からのシール部材の脱落を防止できる。
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。
この旋回軸受は、例えば風力発電装置のブレードを主軸に対して主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用される。
この旋回軸受は、例えば風力発電装置のブレードを主軸に対して主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用される。
図1に示すように、旋回軸受は、軌道輪である内輪1および外輪2と、これら内輪1および外輪2の互いに対向する周面である外周面1aおよび内周面2aにそれぞれ2列形成された軌道溝1b,2b間に転動自在に介在する各列複数の転動体3とを備える。転動体3はボールである。各列の複数の転動体3は、それぞれ保持器4によって周方向に離間した状態で保持されている。保持器4は、例えば鉄板から製造される。この鉄板からなる保持器4は、内輪1および外輪2の間に配置され、転動体3が入るポケットを有している。保持器4の代わりに間座を用いてもよい。
前記内輪1および外輪2の各軌道溝1b,2bは、いずれも二つの曲面で構成されている。各軌道溝1b,2bを構成する二つの曲面は、それぞれ転動体3よりも曲率半径が大きく、曲率中心が互いに異なるゴシックアーチ状の断面円弧状である。各転動体3は、内輪1の軌道溝1bおよび外輪2の軌道溝2bの前記各曲面に接点で接して4点接触する。つまり、この旋回軸受は4点接触玉軸受として構成されている。
内輪1には、複数の貫通孔5が円周方向一定間隔おきに設けられている。これら貫通孔5は、例えば、内輪1を後述のナセルのケーシング、ブレード等に連結固定するために用いられる。外輪2にも、複数の貫通孔6が円周方向一定間隔おきに設けられている。これら貫通孔6は、例えば、外輪2を後述の支持台等に連結固定するために用いられる。内外輪1,2の各貫通孔5,6は、軸受軸方向に平行に形成されている。
内輪1および外輪2は、軸方向端の位置、この例では上下端の位置が互いに段差δ分だけ異なっている。この例の場合、上端については、内輪1の軸方向端の方が外輪2の軸方向端よりも軸方向外側つまり上側に位置し、下端については、外輪2の軸方向端の方が内輪1の軸方向端よりも軸方向外側につまり下側に位置している。
そして、軸方向端が軸方向の外側に位置する軌道輪に取り付けられた環状のシール部材7A,7Bにより、内輪1と外輪2間の軸受空間8の上下端がそれぞれ密封されている。軸受空間8内にはグリースが充填される。なお、軸受空間8の軸方向の一方からグリースが漏れるのを防止する場合は、漏らしたくない側だけにシール部材を設けても良い。例えば、ブレード支持用の軸受の場合、軸受空間8のブレード側端にだけシール部材を設けることがある。
以下、シール部材7A,7Bによるシール構造について説明するが、軸受空間8の上端のシール構造も下端のシール構造も基本的に同じであるので、代表して上端のシール構造について説明する。
図1の部分拡大図である図2に示すように、内輪1の外周面1aの上端付近に、シール部材7Aを取り付けるためのシール取付溝10が設けられている。図の例のシール取付溝10は、外周面1aから内径側(図の左側)に延びる断面形状が略長方形の溝である。また、外輪2の内周面2aの上端には、内径側に突出する環状突起11が設けられている。図の例の環状突起11の断面形状は、突出端縁が上底となる台形状である。
シール部材7Aは、ニトリル系、アクリル系等の弾性体からなり、内輪1の外周面1aに接触して位置決めされる基部12と、この基部12から内径側に突出しシール取付溝10に挿入される挿入部13と、基部12と一体に設けられ先端が外輪2に接するシールリップ部としての主リップ14および副リップ15とを備える。
前記基部12は、シール部材7Aの位置決めの基準となる部位であって、軸方向(図の上下方向)に延びる本体部分12aと、この本体部分12aの軸方向外側部(図の上部)から外径側(図の右側)に突出した突出部分12bとを有し、本体部分12aの軸方向中央部から前記挿入部13が内径側に突出している。図2の取付状態では、本体部分12aの内周面12aaが、内輪1の外周面1aにおけるシール取付溝10の軸方向両側部分に接する。
本体部分12aの軸方向内側端面つまり軸受空間8に面する端面には、内輪1の外周面1aに近い箇所ほど軸方向内側に位置する内部圧力受け部12cが設けられている。この例の内部圧力受け部12cは、前記軸受空間8に面する端面における内輪1の外周面1aに近接する部分に設けられ、内輪1の外周面1aに近づくに従い軸方向内側に位置するテーパ形状である。内部圧力受け部12cの内輪1の外周面1aと接する部分は、断面円弧状の面取りが形成されている。
前記挿入部13は、挿入部本体13aと、この挿入部本体13aの軸方向両側に形成された径方向に複数列(この例では2列)のひれ状体13bとからなる。ひれ状体13bは、弾性変形により挿入部本体13aに重なるように撓むことが可能な薄肉形状である。図3に示すように、挿入部本体13aの軸方向寸法A1は、シール取付溝10の軸方向寸法Bよりも小さい。挿入部13がシール取付溝10に挿入されていない状態では、ひれ状体13bは軸方向に起立した姿勢をしている。このとき、挿入部本体13aの軸方向両側にある2つのひれ状体13の先端間の軸方向寸法A2は、シール取付溝10の軸方向寸法Bよりも大きい。
挿入部13をシール取付溝10に押し込むと、ひれ状体13がシール取付溝10の壁面に押されて軸方向寸法が小さくなる。これにより、図2のように、挿入部13をシール取付溝10に挿入することができる。挿入部13がシール取付溝10に挿入された状態では、ひれ状体13bが自身の弾性復元力によりシール取付溝10の壁面に押し付けられ、このことがシール取付溝10から挿入部13が抜けることの抵抗力となる。このため、シール部材7Aに外力がかかったとしても、シール部材7Aがシール取付溝10から簡単には脱落しない。
図3において、ひれ状体13bの厚さが厚過ぎると挿入部13のシール取付溝10への挿入性が悪く、逆に薄過ぎるとシール部材7Aが脱落し易い。また、ひれ状体13bが薄過ぎると、製造面で形状崩れの原因となる。これらのことを考慮すると、ひれ状体13bの径方向の厚さtは、0.8mm以上、かつ1.5mm以下であるのが好ましい。加えて、挿入部13の断面積SSEALとシール取付溝10の断面積SGROOVEの比Rs(=SSEAL/SGROOVE)を、0.8≦Rs≦0.88とするのが好ましい。
また、挿入部13がシール取付溝10に挿入され易いように、ひれ状体13bの径方向の先端側である内径側を向く面は、挿入部本体13aから離れるほど先端側に対して後退する傾斜面13ba,13bbとされている。このテーパ面13ba,13bbと中心線の向きが軸方向である円筒面(図の例では挿入部13の先端面)とがなす角度θは、15°以上、かつ30°以下であるのが好ましい。
前記主リップ14は、図3(A)に示すシール部材7Aの取付前の状態では、基部本体12aの軸方向内側端から先端に向かうに従って軸方向内側に位置するように傾斜して延びている。図2に示すシール部材7Aの取付状態では、主リップ14は軸方向内側に湾曲して、その先端が外輪2の内周面2aにおける摺接面部2aaに接触する。なお、前記環状突起11は、摺接面部2aaよりも端部側に位置している。
副リップ15は、図3(A)に示すシール部材7Aの取付前の状態では、基部12の突出部分12bから先端に向かうに従って軸方向内側に位置するように傾斜して外径側に延びている。図2に示すシール部材7Aの取付状態では、副リップ15は全体的に軸方向外側に撓んで、その先端が外輪2の幅面2cに接触する。
次に、図4と共にシール部材7Aの取付順序を説明する。
まず、図4(A)に鎖線で示すよう、シール部材7Aを主リップ14が真下を向く姿勢にし、主リップ14を軸受空間8の上方に位置させる。上記姿勢における主リップ14から内部圧力受け部12cまでの最大径方向距離SPが、内輪1の外周面1aと外輪2の環状突起11間の距離BAを超えないように、シール部材7Aの形状や各部の寸法が決められている。なお、図4の各図では、主リップ14および副リップ15の変形を無視して図示している。
まず、図4(A)に鎖線で示すよう、シール部材7Aを主リップ14が真下を向く姿勢にし、主リップ14を軸受空間8の上方に位置させる。上記姿勢における主リップ14から内部圧力受け部12cまでの最大径方向距離SPが、内輪1の外周面1aと外輪2の環状突起11間の距離BAを超えないように、シール部材7Aの形状や各部の寸法が決められている。なお、図4の各図では、主リップ14および副リップ15の変形を無視して図示している。
上記姿勢のままシール部材7Aを下方に下すことにより、図4(B)のように、主リップ14が軸受空間8に進入する。内部圧力受け部12cがシール取付溝10よりも下方に位置するようになったら、図4(C)のように、シール部材7Aの姿勢を変えながら挿入部13をシール取付溝10に近づける。そして、挿入部13の先端がシール取付溝10に入ったら、図4(D)のように、シール部材7Aを内径側に押すことにより、挿入部13がシール取付溝10に挿入される。これにより、シール部材7Aの取付けが完了する。
このシール構造によると、図2のように、内輪1のシール取付溝10にシール部材7Aの挿入部13を挿入することにより、内輪1にシール部材7Aが取り付けられる。この取付状態では、基部12がシール取付溝10の軸方向両側部分に接することによりシール部材7Aが位置決めされ、かつ挿入部13がシール取付溝10に保持されることによりシール部材7Aの位置ずれが防止される。このように取り付けられたシール部材7Aの主リップ14が外輪2の内周面2aに接すると共に、副リップ15が外輪2の幅面2cに接することで、軸受空間8からのグリース漏れと外部から軸受空間8への異物の侵入とが防止される。
グリース給脂時等に軸受空間8の内部圧力が上昇すると、主リップ14が軸受空間8の軸方向外側に押される。主リップ14は、先端に向かうに従って軸受空間8の軸方向内側に位置するように傾斜しているため、軸受空間8の軸方向外側に押されることで、外輪2の側に撓んで、先端が外輪2の内周面2aにおける摺接面部2aaに強く押し付けられる。内部圧力が高くなり過ぎると、主リップ14の先端が摺接面部2aaを超えて反転しようとするが、摺接面部2aaよりも端部側に設けられている環状突起11が、主リップ14が上記のように反転することを規制する。このため、主リップ14の反転、およびそれに伴うシール部材7Aのシール取付溝10からの脱落を防止することができる。
また、シール部材7Aの基部12に内部圧力受け部12cが設けられていると、主リップ14の反転を規制するのにより一層効果がある。すなわち、軸受空間8の内部圧力が上昇した場合、図5(A)に矢印で示すようにシール部材7Aに圧力がかかる。このうち符号20で示す範囲内の圧力は、基部12を内輪1の外周面1aから浮かせるように作用するが、符号21で示す範囲内の圧力は、基部12を内輪1の外周面1aに押し付けるように作用する。両方の力のバランスが釣り合うことで、シール部材7Aの姿勢が、基部12が内輪1の外周面1aに接する適正な姿勢に保持される。これにより、基部12が内輪1の外周面1aから浮き上ってシール部材7Aがシール取付溝10から脱落することが防止される。
特に、この実施形態のように、内部圧力受け部12cが内輪1の外周面1aに近づくに従い軸方向内側に位置するテーパ形状であると、内部圧力受け部12cが軸受空間8の内部圧力を受けたときに、内部圧力受け部12cが内輪1の外周面1aに強く押し付けられて、シール部材7Aが適正な姿勢に保持され易い。符号20で示す範囲内の圧力によって主リップ14が外輪2の摺接面部2aaに押し付けられているため、主リップ14と摺接面部2aaの密封性が損なわれることはない。
図5(B)に示す比較例のように、シール部材7A´が内部圧力受け部12cを有しない場合、軸受空間8の内部圧力のすべてが基部12を内輪1の外周面1aから浮かせるように作用するため、シール部材7A’のシール取付溝10からの脱落が起こり易い。
内部圧力受け部12cが設けられていることの効果を確かめるために、実施形態のシール部材7A(図5(A))と比較例のシール部材7A´(図5(B))について、軸受空間8に内部圧力が発生したときの変形状態をFEM解析で検証した。FEM解析は、それぞれのシール部材7A,7A´につき、内部圧力を0MPa、0.5MPa、1MPaに設定して行った。図6がその解析結果である。
上記解析から次のことが分かった。
・いずれのシール部材7A,7A´も、内部圧力の増加に伴って主リップ14が変形する。しかし、実施形態のシール部材7Aは、外輪2に設けられた環状突起11によって主リップ14の一定以上の変形が拘束されるため、主リップ14の反転が起こらない。
・比較例のシール部材7A´は、内部圧力によってシール取付溝10から挿入部13を抜く方向に力が働くため、0.5MPa前後で脱落すると推定される。
・実施形態のシール部材7Aは、内部圧力受け部12cを内輪1に押し付けることで、内部圧力が増加しても、シール部材7Aの姿勢にほとんど変化が無く、内部圧力が高圧になってもシール部材7Aの脱落を防止することができる。
・いずれのシール部材7A,7A´も、内部圧力の増加に伴って主リップ14が変形する。しかし、実施形態のシール部材7Aは、外輪2に設けられた環状突起11によって主リップ14の一定以上の変形が拘束されるため、主リップ14の反転が起こらない。
・比較例のシール部材7A´は、内部圧力によってシール取付溝10から挿入部13を抜く方向に力が働くため、0.5MPa前後で脱落すると推定される。
・実施形態のシール部材7Aは、内部圧力受け部12cを内輪1に押し付けることで、内部圧力が増加しても、シール部材7Aの姿勢にほとんど変化が無く、内部圧力が高圧になってもシール部材7Aの脱落を防止することができる。
まとめると、この実施形態のシール構造は、外輪2に設けられた環状突起11、シール部材7Aの基部12に設けられた内部圧力受け部12c、およびシール部材7Aの挿入部13に設けられたひれ状体13bによって、グリース給脂時等に軸受空間8の内部圧力が上昇した場合でも、主リップ14の反転や、外輪2の摺動面部2aaからの浮き上がりに伴うグリース漏れを防止することができると共に、シール取付溝10からのシール部材7Aの脱落を防止できる。接着剤を使用すること無く上記の効果が得られるので、シール部材7Aの交換作業の工数を大幅に削減することができる。
上記実施形態のシール部材7Aの内部圧力受け部12cは、一部分が内輪1の外周面1aに近づくに従い軸方向内側に位置するテーパ形状とされているが、この形状に限定されない。
例えば、図7のように、このシール部材7Aの取付状態において、内部圧力受け部12cのほぼ全域が、内輪1の外周面1aに近づくに従い軸方向内側に位置するテーパ形状であってもよい。
また、図8のように、このシール部材7Aの取付状態において、内輪1の外周面1aに接する一部分が、段状に軸方向内側に突出した形状であってもよい。
さらに、図9のように、このシール部材7Aの取付状態において、内部圧力受け部12cが軸受空間8に対して凹となる球面形状であってもよい。
要は、基部12の本体部分12aの軸方向内側端面つまり軸受空間8に面する端面が、内輪1の外周面1aに近いほど軸方向内側に位置する形状であれば、シール部材7Aを内輪1の外周面1aに強く押し付ける効果が得られる。
以上に説明した上端のシール構造では、シール部材7Aを取り付けるためのシール取付溝10が内輪1に設けられ、シール部材7Aのシールリップ部である主リップ14および副リップ15が外輪2に接触する。つまり、内輪1が請求項で言う一方の軌道輪であり、外輪2が請求項で言う他方の軌道輪である。
対して、下端のシール構造では、シール部材7Bを取り付けるためのシール取付溝10が外輪2に設けられ、シール部材7Bの主リップ14および副リップ15が内輪1に接触する。つまり、外輪2が請求項で言う一方の軌道輪であり、内輪1が請求項で言う他方の軌道輪である。
但し、これはこの実施形態に限ってのことであり、一方の軌道輪は内輪1、外輪2のいずれであっても良く、他方の軌道輪は外輪2、内輪1のいずれであっても良い。
対して、下端のシール構造では、シール部材7Bを取り付けるためのシール取付溝10が外輪2に設けられ、シール部材7Bの主リップ14および副リップ15が内輪1に接触する。つまり、外輪2が請求項で言う一方の軌道輪であり、内輪1が請求項で言う他方の軌道輪である。
但し、これはこの実施形態に限ってのことであり、一方の軌道輪は内輪1、外輪2のいずれであっても良く、他方の軌道輪は外輪2、内輪1のいずれであっても良い。
以上の各実施形態のシール部材7A,7Bは、シールリップ部として主リップ14および副リップ15を有するが、シールリップ部は主リップ14のみであってもよく、また主リップ14および副リップ15以外の別のシールリップ部を有していてもよい。
図10および図11は風力発電装置の一例を示す。この風力発電装置51は、支持台52上にナセル53を水平旋回自在に設け、このナセル53のケーシング54内に主軸55を回転自在に支持し、この主軸55のケーシング54外に突出した一端に、旋回翼であるブレード56を取り付けてなる。主軸55の他端は増速機57に接続され、増速機57の出力軸58が発電機59のロータ軸に結合されている。
ナセル53は、旋回軸受BR1により旋回自在に支持される。前記各実施形態のうちのいずれかのシール構造が適用された旋回軸受において、例えば、外輪2の外周面にギヤ等が設けられたものが、前記ナセル53用の旋回軸受BR1に用いられる。図10に示すように、ケーシング54に複数の駆動源60が設置され、各駆動源60に図示しない減速機を介してピニオンギヤが固定される。外輪2(図1)の前記ギヤが前記ピニオンギヤに噛み合うように配置される。例えば、外輪2が複数の貫通孔5により支持台52に連結固定され、内輪1(図1)がケーシング54に固定される。複数の駆動源60を同期して駆動させ、この旋回駆動力を外輪2へ伝達する。よって、支持台52に対してナセル53が相対的に旋回可能となる。
ブレード56は、旋回軸受BR2により旋回自在に支持される。この旋回軸受BR2は、前記各実施形態のうちのいずれかのシール構造が適用された旋回軸受において、例えば、内輪1の内周面にギヤを設けたものが適用される。主軸55の突出した先端部55aには、ブレード56を旋回駆動する駆動源が設けられる。前記先端部55aにこの旋回軸受の外輪2が連結固定され、内輪1の内周面に設けたギヤが、前記駆動軸のピニオンギヤに噛み合っている。この駆動源を駆動させ、この旋回駆動力を内輪1に伝達することで、ブレード56が旋回可能となる。したがって、旋回軸受BR2は、風力発電装置のブレード56を主軸55に対して、主軸軸心L1に略垂直な軸心L2回りに旋回自在に支持する。このように、ブレード56の角度およびナセル53の向きを風の状態に合わせて随時変更する。
この発明の旋回軸受は、風力発電装置以外にも、例えば油圧ショベル、クレーン等の建設機械、工作機械の回転テーブル、砲座、パラボラアンテナ等に適用できる。
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1…内輪(一方の軌道輪)
1a…外周面(対向する周面)
1b…軌道溝
2…外輪(他方の軌道輪)
2a…内周面(対向する周面)
2aa…摺接面部
2b…軌道溝
3…転動体
7A,7B…シール部材
8…軸受空間
10…シール取付溝
11…環状突起
12…基部
12c…内部圧力受け部
13…挿入部
13a…挿入部本体
13b…ひれ状体
13ba,13bb…傾斜面
14…主リップ
15…副リップ
BR1,BR2…旋回軸受
1a…外周面(対向する周面)
1b…軌道溝
2…外輪(他方の軌道輪)
2a…内周面(対向する周面)
2aa…摺接面部
2b…軌道溝
3…転動体
7A,7B…シール部材
8…軸受空間
10…シール取付溝
11…環状突起
12…基部
12c…内部圧力受け部
13…挿入部
13a…挿入部本体
13b…ひれ状体
13ba,13bb…傾斜面
14…主リップ
15…副リップ
BR1,BR2…旋回軸受
Claims (6)
- 軌道輪である内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内輪および外輪の各軌道溝間に複数の転動体が設けられ、前記内輪と前記外輪間の軸受空間の軸方向端部を密封する弾性体製のシール部材を備えた旋回軸受のシール構造において、
前記内輪および前記外輪のうちのいずれか一方の軌道輪は、前記対向する周面にシール取付溝を有し、
前記シール部材は、前記一方の軌道輪の前記対向する周面における前記シール取付溝の軸方向両側部分に接する基部と、この基部から突出し前記シール取付溝に保持状態に挿入される挿入部と、前記基部と一体に設けられ先端が前記内輪および前記外輪のうちの他方の軌道輪に接する1つまたは複数のシールリップ部とを有し、このシールリップ部の1つとして、先端に向かうに従って軸方向内側に位置するように傾斜して延び、先端が前記他方の軌道輪の前記対向する周面に接する主リップを含み、
前記他方の軌道輪の前記対向する周面における前記主リップの先端が接する摺接面部よりも端部側に、径方向に突出する環状突起が設けられていることを特徴とする旋回軸受のシール構造。 - 請求項1に記載の旋回軸受のシール構造において、前記シール部材は、前記基部の前記軸受空間に面する軸方向端面に、前記一方の軌道輪の前記対向する周面に近い箇所ほど軸方向内側に位置する内部圧力受け部を有する旋回軸受のシール構造。
- 請求項2に記載の旋回軸受のシール構造において、前記内部圧力受け部の少なくとも一部分が、前記一方の軌道輪の前記対向する周面に近づくに従い軸方向内側に位置するテーパ形状である旋回軸受のシール構造。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の旋回軸受のシール構造において、前記シール部材の前記挿入部は、前記シール取付溝に挿入されていない状態で軸方向寸法が前記シール取付溝よりも小さい挿入部本体と、この挿入部本体から軸方向の両側に延びるひれ状体とを有し、このひれ状体は、弾性変形により前記挿入部本体に重なるように撓むことで前記シール取付溝に収納される薄肉形状である旋回軸受のシール構造。
- 請求項4に記載の旋回軸受のシール構造において、前記ひれ状体の径方向の厚さは0.8mm以上、かつ1.5mm以下である旋回軸受のシール構造。
- 請求項4または請求項5に記載の旋回軸受のシール構造において、前記ひれ状体の径方向の先端側を向く面は、前記挿入部本体から離れるほど先端側に対して後退する傾斜面であり、この傾斜面と中心線の向きが軸方向である円筒面とがなす角度が15°以上、かつ30°以下である旋回軸受のシール構造。
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