JP2021004658A - シール及び軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受空間内へのダストの侵入をより確実に防止することができるシール、及びこれを用いた軸受装置を提供する。
【解決手段】環状のシール（２０ｃ）は、軸受装置（１０）に用いられる。シール（２０ｃ）は、外輪部材（１１）と内輪部材（１２）との間に配置されて軸受空間（Ｓ）を密封する。シール（２０ｃ）は、外輪部材（１１）及び内輪部材（１２）のうち一方の部材に固定される。シール（２０ｃ）は、環状の接触面（２２１）と、溝（２２２）と、を含む。接触面（２２１）は、外輪部材（１１）及び内輪部材（１２）のうち他方の部材に対し、周方向の全体にわたって押し付けられる。溝（２２２）は、接触面（２２１）に形成される。溝（２２２）は、接触面（２２１）の両周縁（２２１１，２２１２）のうち、軸受空間（Ｓ）から遠い方の周縁である外側周縁（２２１１）に開口する。
【選択図】図２

Description

本開示は、シール、及びこれを用いた軸受装置に関する。

製銑工程では、鉄鉱石類及びコークスが高炉に装入され、高温下で化学反応することにより、銑鉄が製造される。粉鉱石をそのまま高炉に装入すると高炉で目詰まりが生じるため、高炉に装入する鉄鉱石類として、従来、粉鉱石を塊成化した焼結鉱が用いられている。焼結鉱は、粉鉱石、石灰石、及び粉コークス等からなる配合材料に造粒処理を施して焼結原料を生成し、この焼結原料を焼き固めることで生産される。

焼結鉱の生産には、ドワイトロイド（ＤＬ）式焼結機が広く使用されている。ＤＬ式焼結機は、複数のパレット台車と、点火炉と、風箱群と、を備える。パレット台車は、焼結原料が供給される給鉱部から、焼結鉱が排出される排鉱部に向かって軌道上を走行する。点火炉は、パレット台車に装入された焼結原料の表面に点火する。風箱群は、給鉱部から排鉱部へと走行するパレット台車の下方に配置される。風箱群は、パレット台車の上方の空気を吸引して焼結原料中のコークスの燃焼を促進させる。

パレット台車の車輪は、車軸に回転自在に支持される。パレット台車の安定走行を確保するためには、車輪と車軸との間に介在する軸受の管理が重要である。軸受が故障して転動体の円滑な転がり運動が損なわれると、パレット台車は軌道上を安定して走行することができなくなる。

軸受の故障の原因の１つとして、転動体が配置される軸受空間内へのダストの侵入が挙げられる。具体的には、軸受空間内にダストが侵入すると、軸受空間内に充填されている潤滑剤がダストによって汚染される。潤滑剤中に分散したダストの粒子は、軸受空間内の転動体や、外輪及び内輪の軌道面を傷つけて摩耗させる。

軸受の故障を防止するため、軸受空間への潤滑剤の供給頻度を高めることが考えられる。軸受空間に潤滑剤を供給することにより、軸受空間内の汚れた潤滑剤が押し出されて新たな潤滑剤に入れ替わるため、転動体、外輪、及び内輪に触れる潤滑剤が清浄化される。潤滑剤の供給には、公知の自動給脂装置を使用することができる。だだし、例えば、パレット台車の蛇行や車輪の摩耗等により、パレット台車の給脂口と自動給脂装置のノズルとの接続が不安定になることがある。そのため、自動給脂装置を使用する場合であっても、給脂の確実性を担保するため、定期的に作業者が手動で給脂作業を行っている。手動での給脂作業は、焼結機の運転中、つまりパレット台車の走行中に行うことになるため、非常に困難である。

軸受の故障を防止するため、軸受空間を密封するシールを工夫することも考えられる。

例えば、特許文献１は、外輪側に配置された第１スリンガと、内輪側に配置された第２スリンガと、第１スリンガと第２スリンガとの間に配置された弾性体と、を備える円環状のシールを開示する。第１及び第２スリンガは、それぞれ断面Ｌ字状をなし、端部同士が互いに近接するように配置される。弾性体は、第１スリンガに固定され、複数のリップで第２スリンガに摺接する。弾性体は、第１スリンガの端部と第２スリンガの端部との間に形成された開口部の近傍において、円環状対向面を有する。円環状対向面は、第２スリンガに微小な隙間を空けて対向する。円環状対向面には、周方向に延びる円環状リブと、円環状リブから径方向外側に向かって延びる複数の放射状リブと、が形成されている。

特許文献１によれば、開口部からシール内に侵入したダストは、第２スリンガと円環状対向面との間に侵入するが、円環状リブによってさらなる侵入が阻止される。そして、円環状リブでせき止められたダストは、放射状リブによって開口部側に押しやられ、開口部から外部に排出される。

特許文献２は、自動車関連の機器等で用いられるオイルシールを開示する。このオイルシールは、機器の外部へのオイルの漏洩を防止するための主リップと、機器の内部へのダストの侵入を防止するためのダストリップと、を有する。主リップ及びダストリップは、それぞれ、機器の内部側に設けられた内部側斜面と、機器の外部側に設けられた外部側斜面とを含み、これら傾斜面の交線であるリップ端で機器の軸に密接する。主リップの外部側斜面には、螺旋状の突起又は凹みが設けられる。

特許文献２によれば、機器の軸が回転すると、主リップの外部側斜面に設けられた突起又は凹みがポンピング作用を発揮し、空気流を発生させる。この空気流は、ダストリップの内部側斜面、主リップの外部側斜面、及び機器の軸で画定される空間のダストを機器の外側に押し戻す。そのため、ダストがダストリップのリップ端を通過して当該空間に侵入したとしても、このダストは主リップのリップ端から遠ざかる方向に移送される。よって、主リップのリップ端へのダストの到達及び噛み込みが抑制される。

特許文献３も、自動車等に用いられるオイルシールを開示する。このオイルシールは、機器の軸に接触する主リップと、機器の軸に非接触のダストリップと、を有する。主リップは、特許文献２におけるオイルシールの主リップと同様、線状のリップ端で機器の軸に接触する。主リップの内周面には、リップ端からダストリップ側に向かって螺旋状の突起又は溝が設けられている。ダストリップの内周面には、主リップの突起又は溝と反対方向に傾斜する突起が設けられている。

特許文献３によれば、機器の軸が回転するとダストリップの突起が空気流を発生させるため、主リップ及びダストリップと機器の軸との間の空間にダストが侵入したとしても、空気流によってダストを排出することができる。一方、主リップの突起又は溝は、機器の内部から流出しようとするオイルを押し戻す空気流を発生させる。

特開２０１２−２５１５６８号公報 特開２０１４−９７５３号公報 実開平６−７３５４５号公報

軸受空間を密封するシールは、外輪側及び内輪側の部材のうちシールに対して相対的に回転する部材（回転部材）に押し付けられている。よって、理論上は、軸受空間内にダストが侵入することはできないはずである。しかしながら、現実には、ダストがシールを通過して軸受空間内に侵入するという問題が生じている。

例えば、シールと回転部材との間には潤滑剤の膜が形成されており、シールが回転部材に完全に密接しているわけではない。そのため、潤滑剤の膜厚よりも小さいダストは、シールと回転部材との隙間に容易に潜り込む。また、外輪側の部材と内輪側の部材とが相対的に回転することにより、シールが軸受空間の外側又は内側に振動したり、シールと回転部材との隙間が変化したりする。これにより、潤滑剤の膜厚よりもわずかに大きいダストであっても、シールと回転部材との隙間に潜り込むことがある。シールにおいて回転部材に対する接触面のエッジが摩耗し、丸みを帯びた形状になった場合は、シールと回転部材との隙間にダストがさらに潜り込みやすくなる。

潤滑剤の膜厚よりもわずかに大きいダストは、シールと回転部材との隙間に一旦潜り込むと、回転部材に対するシールの押付力によってその場に留まる。この状態で再度シールが振動すると、シールと回転部材との間に噛み込まれたダストが軸受空間側に移動する。これを繰り返すことにより、ダストは、シールの接触面の端まで到達し、最終的には潤滑剤の流れにのって軸受空間内に侵入する。

特許文献１のシールは、第２スリンガに摺接するリップにダストが到達する前に、円環状リブによってダストをせき止める。ただし、円環状リブは、第２スリンガに接触していないか、わずかに接触するのみであるため、ダストを容易に通過させる。円環状リブをすり抜けたダストは、すぐにリップに到達し、リップと第２スリンガとの間に潜り込む可能性がある。その場合、ダストは、第２スリンガに対するリップの押付力によってその場に留まり、リップと第２スリンガとの間から脱出することができなくなる。リップと第２スリンガとの間に噛み込まれたダストは、シールの振動等によって徐々に移動し、軸受空間内に侵入するおそれがある。

特許文献２及び３のオイルシールは、螺旋状の突起等によって空気流を発生させ、主リップのリップ端の手前でダストを押し戻す。しかしながら、空気流で押し戻すことができなかった一部のダストが、主リップのリップ端まで到達することも考えられる。主リップのリップ端は、機器の軸に対して線状に接触するものであるため、ダストを比較的容易に通過させる。よって、ダストがシールの内側に侵入するおそれがある。

本開示は、軸受空間内へのダストの侵入をより確実に防止することができるシール、及びこれを用いた軸受装置を提供することを課題とする。

本開示に係るシールは、軸受装置に用いられる環状のシールである。軸受装置は、外輪部材と、内輪部材と、を有する。内輪部材は、外輪部材に挿入されて外輪部材とともに軸受空間を形成する。外輪部材と内輪部材とは、同軸に配置され、軸周りに相対回転するように構成される。シールは、外輪部材と内輪部材との間に配置されて軸受空間を密封する。シールは、外輪部材及び内輪部材のうち一方の部材に固定される。シールは、環状の接触面と、溝と、を含む。接触面は、外輪部材及び内輪部材のうち他方の部材に対し、周方向の全体にわたって押し付けられる。溝は、接触面に形成される。溝は、接触面の両周縁のうち、軸受空間から遠い方の周縁である外側周縁に開口する。

本開示によれば、軸受空間内へのダストの侵入をより確実に防止することができる。

図１は、各実施形態に係るシールが用いられる軸受装置の縦断面図である。 図２は、第１実施形態に係るシールの縦断面図である。 図３は、図２に示すシールの正面図である。 図４は、一般的なシールにおいて、接触面と回転部材との間にダストが噛み込まれたときのダストの挙動を説明するための模式図である。 図５は、図２に示すシールにおいて、接触面と回転部材との間にダストが噛み込まれたときのダストの挙動を説明するための模式図である。 図６は、第２実施形態に係るシールの縦断面図である。 図７は、第３実施形態に係るシールの縦断面図である。

実施形態に係るシールは、軸受装置に用いられる環状のシールである。軸受装置は、外輪部材と、内輪部材と、を有する。内輪部材は、外輪部材に挿入されて外輪部材とともに軸受空間を形成する。外輪部材と内輪部材とは、同軸に配置され、軸周りに相対回転するように構成される。シールは、外輪部材と内輪部材との間に配置されて軸受空間を密封する。シールは、外輪部材及び内輪部材のうち一方の部材に固定される。シールは、環状の接触面と、溝と、を含む。接触面は、外輪部材及び内輪部材のうち他方の部材に対し、周方向の全体にわたって押し付けられる。溝は、接触面に形成される。溝は、接触面の両周縁のうち、軸受空間から遠い方の周縁である外側周縁に開口する（第１の構成）。

第１の構成に係るシールは、軸受装置の外輪部材及び内輪部材のうち一方の部材に固定される。このシールは、外輪部材及び内輪部材のうち他方の部材、すなわちシールに対して相対的に回転する部材（回転部材）に環状の接触面で接触する。接触面は、回転部材に対し、周方向の全体にわたって押し付けられているため、軸受空間へのダストの侵入を阻止することができる。

また、第１の構成によれば、接触面には溝が形成されている。溝は、環状の接触面の両周縁のうち、軸受空間から遠い方の外側周縁に開口する。そのため、仮に、振動等によってシールの接触面と回転部材との間にダストが噛み込んだとしても、シールと回転部材とが相対回転しているうちに、接触面の溝によってダストを捕捉し、軸受空間と逆側に排出することができる。よって、軸受空間内へのダストの侵入をより確実に防止することができる。

溝は、外側周縁に向かうにつれて、一方の部材に対する他方の部材の回転方向の後方に傾斜することが好ましい（第２の構成）。

シールに対して回転部材が相対的に回転する場合、接触面の溝に捕捉されたダストの排出に、回転により発生する気流や遠心力等が寄与し得るとも考えられる。ただし、シールと回転部材とが低速で相対回転する場合には、気流や遠心力等も小さくなる。そこで、第２の構成では、接触面の外側周縁に向かうにつれて回転部材の回転方向の後方に傾斜するように溝を形成する。これにより、溝に捕捉されたダストは、シールに対して回転部材が回転するに伴い、溝に沿って接触面の外側周縁側に自然と移動する。よって、シールと回転部材とが低速で相対回転する場合であっても、シールの接触面と回転部材との間に噛み込まれたダストの排出を促すことができる。

溝は、接触面において、外側周縁から接触面の幅の半分までの範囲に形成されることが好ましい（第３の構成）。

第３の構成によれば、シールの接触面において、軸受空間から遠い側の領域のみに溝が形成されることになる。そのため、接触面と回転部材との間にダストが噛み込まれたとき、このダストが溝を介して軸受空間に不必要に近づくことがなく、ダストを早期に排出することができる。

接触面には、複数の溝が周方向に間隔を空けて形成されていてもよい（第４の構成）。

第４の構成によれば、シールの接触面に複数の溝が形成されている。そのため、例えば、シールに対して回転部材が一回転する間にシールが複数回振動し、接触面と回転部材との間に噛み込まれたダストが軸受空間側に複数回移動し得る場合であっても、早い段階で複数の溝のいずれかにダストを捕捉して排出することが可能となる。よって、軸受空間内へのダストの侵入をさらに確実に防止することができる。

実施形態に係る軸受装置は、外輪部材と、内輪部材と、上記シールと、を備える。内輪部材は、外輪部材に挿入されて外輪部材とともに軸受空間を形成する。内輪部材は、外輪部材と同軸に配置され、外輪部材と軸周りに相対回転する。

軸受装置は、さらに、環状板を備えることが好ましい。環状板は、外輪部材の軸方向の一端面に固定されて外輪部材と内輪部材との隙間を覆う。シールは、軸方向において環状板と軸受空間との間に配置される。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

［第１実施形態］
（軸受装置）
図１は、軸受装置１０の縦断面図である。縦断面とは、軸受装置１０の中心軸Ｘを含む平面で切断した断面をいう。軸受装置１０の縦断面は中心軸Ｘに対して対称であるので、図１では中心軸Ｘの片側の断面のみを示す。以下、中心軸Ｘが延びる方向を軸方向といい、中心軸Ｘに垂直な各方向を径方向という。また、中心軸Ｘを中心とする円の周方向を単に周方向という。

図１を参照して、軸受装置１０は、例えば、ＤＬ式焼結機のパレット台車等の足回りに設けられる。軸受装置１０には、本実施形態に係るシール２０ａ，２０ｂ，２０ｃが取り付けられる。軸受装置１０は、外輪部材１１と、内輪部材１２と、複数の転動体１３と、保持器１４と、環状板１５と、を備える。

外輪部材１１は、外輪１１１と、車輪１１２と、カバー１１３と、を含む。

外輪１１１は、中心軸Ｘを軸心とする概略円筒状をなす。外輪１１１の内周面には、転動体１３が転動する軌道面１１１１，１１１２が設けられる。

車輪１１２は、中心軸Ｘを軸心とする概略円筒状をなす。車輪１１２は、外輪１１１の外周面に固定される。車輪１１２の軸方向の一端面には、シール２０ａを収容するため、環状の凹部１１２１が形成されている。車輪１１２の軸方向の他端面には、カバー１１３が取り付けられる。

カバー１１３は、中心軸Ｘを軸心とする概略円筒状をなす。カバー１１３は、シール２０ｂを収容するため、その内周面に環状の凹部１１３１を有する。

内輪部材１２は、外輪部材１１に挿入されて外輪部材１１とともに軸受空間Ｓを形成する。内輪部材１２は、外輪部材１１と同軸に配置されている。言い換えると、外輪部材１１及び内輪部材１２は、互いの軸心が実質的に一致するように配置されている。外輪部材１１及び内輪部材１２は、中心軸Ｘ周りに相対回転する。例えば、軸受装置１０において内輪部材１２を回転不能に固定し、外輪部材１１を中心軸Ｘ周りに回転させることができる。あるいは、軸受装置１０において外輪部材１１を回転不能に固定し、内輪部材１２を中心軸Ｘ周りに回転させてもよい。本実施形態では、外輪部材１１が車輪１１２を含むため、内輪部材１２を固定し、外輪部材１１を中心軸Ｘ周りに回転させる。

内輪部材１２は、内輪１２１と、車軸１２２と、カバー１２３と、を含む。

内輪１２１は、外輪１１１の内側に配置されている。内輪１２１は、中心軸Ｘを軸心とする概略円筒状をなす。内輪１２１の外周面には、外輪１１１の軌道面１１１１，１１１２に対応して、軌道面１２１１，１２１２が設けられる。

車軸１２２は、軸方向に延びている。車軸１２２の軸方向の端部には、内輪１２１及びカバー１２３が取り付けられる。内輪１２１及びカバー１２３は、車軸１２２の外周面に固定される。

カバー１２３は、車輪１１２を挟んでカバー１１３の反対側に配置されている。カバー１２３は、板部１２３１と、突出部１２３２と、を含む。板部１２３１は、中心軸Ｘを軸心とする概略円環状のプレートである。板部１２３１は、凹部１１２１が形成された車輪１１２の端面に対向する。突出部１２３２は、板部１２３１の内周部に設けられ、内輪１２１側に突出する。突出部１２３２には、シール２０ｃが装着される。

外輪部材１１と内輪部材１２との間には、環状の軸受空間Ｓが形成される。軸受空間Ｓ内には、転動体１３及び保持器１４が配置される。軸受空間Ｓ内には、グリス又は油等の潤滑剤が充填される。

複数の転動体１３は、軸受空間Ｓ内において周方向に配列されている。本実施形態では、軸受空間Ｓ内に転動体１３の列が二列設けられている。一方の転動体１３の列は、外輪１１１の軌道面１１１１及び内輪１２１の軌道面１２１１上で転動する。他方の転動体１３の列は、外輪１１１の軌道面１１１２及び内輪１２１の軌道面１２１２上で転動する。各列の転動体１３は、保持器１４によって等間隔に保持されている。本実施形態の例では、転動体１３は円すいころであるが、円筒ころや玉等であってもよい。

環状板１５は、中心軸Ｘを軸心とする円環板である。環状板１５は、軸受装置１０の軸方向の一端側で、外輪部材１１と内輪部材１２との隙間Ｇを覆う。すなわち、環状板１５は、外輪部材１１の軸方向の一端面と、内輪部材１２の軸方向の一端面とに跨って配置されている。環状板１５は、外輪部材１１の軸方向の一端面に固定される。本実施形態において、環状板１５は、ねじ等の締結部材１６により、外輪部材１１の車輪１１２に固定されている。環状板１５は、内輪部材１２の軸方向の一端面、すなわちカバー１２３には固定されていない。

（シール）
軸受装置１０には、環状のシール２０ａ，２０ｂ，２０ｃが取り付けられる。シール２０ａ，２０ｃは、軸方向において環状板１５と軸受空間Ｓとの間に配置される。シール２０ｂは、軸受空間Ｓを挟んでシール２０ａ，２０ｃの反対側に配置される。本実施形態の例では、シール２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、全体が弾性体である。シール２０ａ，２０ｂ，２０ｃの材質としては、種々のものを採用することができる。シール２０ａ，２０ｂ，２０ｃの材質は、例えば、天然ゴムや、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム、もしくはシリコンゴム等といった合成ゴム、又は耐熱性を有するテフロン（登録商標）等である。ただし、シール２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、必ずしも全体が弾性体で構成されていなくてもよい。例えば、外輪部材１１又は内輪部材１２にシール２０ａ，２０ｂ，２０ｃを保持させるため、シール２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、弾性体に環状の金属部材が埋め込まれたものであってもよい。

シール２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々は、外輪部材１１と内輪部材１２との間に配置されて軸受空間Ｓを密封する。シール２０，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ、外輪部材１１及び内輪部材１２のうち一方の部材に固定され、外輪部材１１及び内輪部材１２のうち他方の部材に押し付けられて接触する。

シール２０ａは、外輪部材１１に固定され、内輪部材１２に押し付けられて接触する。より詳細には、シール２０ａは、外輪部材１１の車輪１１２において、凹部１１２１内に収容され、凹部１１２１の径方向内側の環状壁面に嵌め合わされる。シール２０ａは、車輪１１２と、内輪部材１２のカバー１２３との間で圧縮される。シール２０ａは、カバー１２３の板部１２３１に対して押し付けられる。

シール２０ｂも、外輪部材１１に固定され、内輪部材１２に押し付けられて接触する。より詳細には、シール２０ｂは、外輪部材１１のカバー１１３において、環状の凹部１１３１に収容されて固定される。シール２０ｂは、カバー１１３と、内輪部材１２の車軸１２２との間で圧縮される。シール２０ｂは、車軸１２２の外周面に対して押し付けられる。

シール２０ｃは、径方向においてシール２０ａの内側に配置されている。シール２０ｃは、シール２０ａとは逆に、内輪部材１２に固定され、外輪部材１１に押し付けられて接触する。より詳細には、シール２０ｃは、内輪部材１２において、カバー１２３の突出部１２３２と嵌まり合う。シール２０ｃは、カバー１２３の板部１２３１と、外輪部材１１の車輪１１２との間で圧縮される。シール２０ｃは、車輪１１２に対して押し付けられる。

次に、図２を参照しつつ、シール２０ｃの詳細な構造について説明する。図２は、軸受装置１０に取り付けられた状態のシール２０ｃの縦断面図である。なお、シール２０ａ（図１）は、シール２０ｃを図２の紙面上で左右反転させた構成を有する。シール２０ｂ（図１）の構成は、図２の紙面上でシール２０ｃを時計回りに９０°回転させた構成と概ね等しい。このため、シール２０ａ，２０ｂについては詳細な構造の説明を省略する。

図２に示すように、シール２０ｃは、それぞれ環状のシール本体２１及びリップ２２を有する。シール２０ｃは、いわゆるＶリングである。シール２０ｃは、シール本体２１とリップ２２との間に、断面が概略Ｖ字状のポケット２３を有する。シール本体２１は、内輪部材１２のカバー１２３の突出部１２３２に嵌合する。リップ２２は、シール本体２１と一体的に形成される。リップ２２は、シール本体２１の内周部に接続されている。

リップ２２は、軸受空間Ｓへのダストの侵入を防止するとともに、軸受空間Ｓからの潤滑剤の排出を許容する。図２において二点鎖線で示すように、シール２０ｃが軸受装置１０に取り付けられていない状態では、リップ２２は、径方向の外側に向かうにつれてシール本体２１から離れるように延びている。シール２０ｃを軸受装置１０に取り付けたとき、リップ２２は外輪部材１１の車輪１１２に押し付けられる。すなわち、リップ２２は、外輪部材１１に対し、接触面２２１で接触する。

接触面２２１は、周方向の全体にわたって外輪部材１１に押し付けられる環状の面である。接触面２２１は、径方向において所定の幅Ｗ１を有する。幅Ｗ１は、例えば３ｍｍ以上である。接触面２２１は、外側周縁２２１１及び内側周縁２２１２を有する。環状の接触面２２１の両周縁のうち、軸受空間Ｓから遠い方の周縁が外側周縁２２１１であり、軸受空間Ｓに近い方の周縁が内側周縁２２１２である。本実施形態の例では、接触面２２１が径方向に幅Ｗ１を有する環状面であるため、外側周縁２２１１は、径方向において内側周縁２２１２の外側に位置している。

接触面２２１には、溝２２２が形成されている。溝２２２は、接触面２２１の外側周縁２２１１に開口する。溝２２２は、接触面２２１の内側周縁２２１２に向かって延びている。ただし、溝２２２は、内側周縁２２１２には到達しない。

図３は、シール２０ｃを接触面２２１側から見た図（正面図）である。図３を参照して、本実施形態の例では、シール２０ｃは、複数の溝２２２を有する。溝２２２は、シール２０ｃの接触面２２１において、周方向に間隔を空けて形成されている。ただし、接触面２２１には、少なくとも１つの溝２２２が設けられていればよい。接触面２２１は、内輪部材１２（図２）に押圧接触して軸受空間Ｓへのダストの侵入を阻止するものであるため、溝２２２の数はできるだけ少ない方が好ましい。例えば、接触面２２１には、４本以下の溝２２２が設けられる。

各溝２２２は、シール２０ｃの径方向に対して傾斜する。各溝２２２は、接触面２２１の外側周縁２２１１に向かうにつれて回転方向Ｒの後方に傾斜する。つまり、各溝２２２において、接触面２２１の外側周縁２２１１に開口する開口端２２２１は、これと反対側の端２２２２よりも回転方向Ｒで後方に位置する。回転方向Ｒは、外輪部材１１及び内輪部材１２のうち（図２）、シールが固定される一方の部材に対し、他方の部材が相対的に回転する方向である。シール２０ｃに関していえば、回転方向Ｒは、シール２０ｃが固定される内輪部材１２に対し、外輪部材１１が相対的に回転する方向である。

溝２２２は、接触面２２１において、外側周縁２２１１から幅Ｗ１の半分までの範囲に形成されている。すなわち、溝２２２は、外側周縁２２１１と内側周縁２２１２との中間に位置する中間線Ｌ１で接触面２２１を二分したとき、外側周縁２２１１側の領域２２１ａに収まるように配置される。接触面２２１の内側周縁２２１２側の領域２２１ｂには、溝２２２は形成されていない。接触面２２１において溝２２２が占める面積はわずかである。例えば、接触面２２１全体に対する溝２２２の割合は、面積率で２％以下であることが好ましい。

［実施形態の効果］
本実施形態に係るシール２０ｃは、環状の接触面２２１と、この接触面２２１に形成された溝２２２と、を含んでいる。接触面２２１は、周方向の全体にわたって外輪部材１１に押し付けられるため、軸受空間Ｓへのダストの侵入を阻止することができる。一方、溝２２２は、接触面２２１の外側周縁２２１１に開口する。そのため、接触面２２１と外輪部材１１との間にダストが噛み込んだとしても、外輪部材１１がシール２０ｃに対して回転しているうちに、溝２２２がダストを捕捉し、軸受空間Ｓの逆側に排出することができる。

溝２２２によってダストが排出される仕組みについて、図４及び図５を参照しつつ、具体的に説明する。図４は、一般的なシール９０において、シール９０に対して相対的に回転する部材（回転部材）と接触面９２１との間にダストが噛み込まれたときのダストの挙動を説明するための模式図である。図５は、本実施形態に係るシール２０ｃにおいて、シール２０ｃに対して相対的に回転する部材（回転部材）と接触面２２１との間にダストが噛み込まれたときのダストの挙動を説明するための模式図である。

まず、図４を参照して、シール９０に対して回転部材が回転方向Ｒに回転しているとき、シール９０には、二点鎖線で示すように微小な振動幅の振動が発生する。シール９０の接触面９２１が軸受空間Ｓの逆側（外側）に振動したり、振動によって接触面９２１が回転部材から離れたりした場合、接触面９２１の外側周縁９２１１の近傍にあったダストｄは、接触面９２１と回転部材との間に噛み込まれる。このダストｄは、接触面９２１が元の位置に戻っても、接触面９２１と回転部材との間に噛み込まれたままである。この状態で再び接触面９２１が外側に振動すると、ダストｄは、接触面９２１と回転部材との間にさらに深く入り込む。これを繰り返すうちに、ダストｄが接触面９２１の内側周縁９２１２に到達し、内側周縁９２１２を抜けて軸受空間Ｓに侵入する。軸受空間Ｓ側に侵入したダストｄは、潤滑剤の流れにのり、軸受空間Ｓに充填された潤滑剤全体を汚染する。

これに対し、図５に示すように、本実施形態に係るシール２０ｃでは、接触面２２１と回転部材との間に噛み込まれたダストｄは、シール２０ｃに対して回転部材が回転方向Ｒに回転しているうちに、溝２２２に捕捉される。ダストｄは、回転方向Ｒの後方に延びる溝２２２に案内され、外側周縁２２１１側の開口端２２２１から排出される。よって、本実施形態に係るシール２０ｃによれば、接触面２２１と回転部材との間にダストが噛み込まれたとしても、このダストの排出を促すことができ、軸受空間Ｓ内へのダストの侵入をより確実に防止することができる。

本実施形態において、溝２２２は、接触面２２１の外側周縁２２１１に向かうにつれて、シール２０ｃ及び内輪部材１２に対する外輪部材１１の回転方向Ｒの後方に傾斜する。このようにすることで、内輪部材１２に対する外輪部材１１の相対回転速度が、例えば３〜６ｒｐｍ程度の低速であっても、溝２２２内のダストを外側周縁２２１１側に案内して排出することができる。ただし、内輪部材１２に対する外輪部材１１の相対回転速度が大きい場合には、溝２２２を傾斜させず、回転方向Ｒの法線に沿って延びるように設けてもよい。相対回転速度が大きい場合、溝２２２内のダストの排出に気流や遠心力の寄与を期待することができるためである。

本実施形態では、溝２２２は、接触面２２１において、外側周縁２２１１から幅Ｗ１の半分までの範囲に形成されている。これにより、溝２２２に捕捉されたダストを、軸受空間Ｓに不必要に近づけることなく排出することができる。

本実施形態において、接触面２２１には、複数の溝２２２が周方向に間隔を空けて形成されている。これにより、例えば、シール２０ｃに対して外輪部材１１が一回転する間にシール２０ｃの振動が複数回発生し、接触面２２１と外輪部材１１との間に噛み込まれたダストが複数回移動する場合であっても、このダストを早い段階で溝２２２のいずれかに捕捉し、排出することが可能となる。そのため、軸受空間Ｓ内へのダストの侵入をさらに確実に防止することができる。

例えば、高温下で使用されていた軸受装置１０が冷却されたとき、軸受空間Ｓ内の潤滑剤の体積収縮が生じ、接触面２２１と外輪部材１１との間に存在するダストが潤滑剤とともに軸受空間Ｓに引き込まれる可能性がある。しかしながら、本実施形態では、溝２２２により、接触面２２１と外輪部材１１との間のダストを常時排出することができる。そのため、軸受装置１０が冷却されて潤滑剤の体積収縮が生じたとしても、接触面２２１と外輪部材１１との間から軸受空間Ｓに引き込まれるダストはほとんどないか、少量である。よって、ダストによる軸受空間Ｓ内の潤滑剤の汚染を防止することができる。

軸受空間Ｓ内の潤滑剤がシール２０ａ，２０ｃを抜け、外輪部材１１と内輪部材１２との隙間Ｇから軸受装置１０の外部に排出された際、この潤滑剤が塊を形成し、ダストを吸着することがある。ダストを吸着した潤滑剤が隙間Ｇ付近に存在する場合、この隙間Ｇから軸受装置１０内にダストが侵入するおそれがある。これに対して、本実施形態では、外輪部材１１の軸方向の一端面に環状板１５が固定され、この環状板１５によって隙間Ｇが覆われる。そのため、ダストを吸着した潤滑剤が隙間Ｇに接近することができなくなる。よって、隙間Ｇを介して軸受装置１０内にダストが侵入するのを防止することができる。

隙間Ｇを覆う環状板１５の内周側は、内輪部材１２に固定されていない。そのため、軸受空間Ｓに新たな潤滑剤が供給され、古い潤滑剤が軸受空間Ｓから押し出されたとき、古い潤滑剤を環状板１５の内周側から軸受装置１０の外部に排出することができる。

［第２実施形態］
図６を参照しつつ、第２実施形態に係るシール３０について説明する。図６は、図１に示す軸受装置１０に取り付けられた状態のシール３０の縦断面図である。

図６に示すように、シール３０は、第１実施形態に係るシール２０ｃ（図２）を紙面上で反時計回りに９０°回転させた構成を有する。ただし、シール３０は、外輪部材１１に対し、接触面２２１に加えて接触面３２１でも接触する点で、第１実施形態に係るシール２０ｃと相違する。

接触面２２１は、周方向の全体にわたって外輪部材１１に押し付けられる環状の面である。本実施形態では、接触面２２１は、軸方向において所定の幅Ｗ１を有する。そのため、接触面２２１の外側周縁２２１１及び内側周縁２２１２は、軸方向に並んでいる。

接触面３２１も、接触面２２１と同様、周方向の全体にわたって外輪部材１１に押し付けられる環状の面である。ただし、接触面３２１は、径方向において所定の幅Ｗ２を有する。幅Ｗ２は、例えば３ｍｍ以上である。接触面３２１には、少なくとも１つの溝３２２が形成されている。溝３２２は、接触面３２１の両周縁３２１１，３２１２のうち、軸受空間Ｓから遠い方の外側周縁３２１１に開口する。溝３２２の構成は、接触面２２１の溝２２２と同様である。

本実施形態に係るシール３０では、第１実施形態に係るシール２０ｃと比較して、軸受空間Ｓからより遠い位置に接触面２２１が配置されている。そのため、軸受空間Ｓからより遠い位置で溝２２２によるダストの排出を行うことができる。さらに、本実施形態に係るシール３０は、接触面２２１よりも軸受空間Ｓ側に、２つめの接触面３２１を有する。よって、仮にダストが１つめの接触面２２１を通過したとしても、２つめの接触面３２１によって軸受空間Ｓへのダストの侵入を阻止することができる。また、接触面３２１にも、接触面２２１と同様に溝３２２が形成されているため、接触面３２１と外輪部材１１との間にダストが噛み込んだとしても、この溝３２２によって軸受空間Ｓの逆側にダストを排出することができる。

［第３実施形態］
図７を参照しつつ、第３実施形態に係るシール４０について説明する。図７は、図１に示す軸受装置１０に取り付けられた状態のシール４０の縦断面図である。

図７に示すように、シール４０も、第１及び第２実施形態と同様に、接触面２２１及び溝２２２を有する。ただし、第１実施形態に係るシール２０ｃ（図２）及び第２実施形態に係るシール３０（図６）が概略Ｖ字状の断面を有するＶリングであるのに対し、シール４０は概ね四角形状の断面を有する。

Ｖリングであるシール２０ｃ（図２）及びシール３０（図６）では、シール本体２１とリップ２２との間のポケット２３が存在する。このポケット２３には、溝２２２の機能によって接触面２２１と外輪部材１１との間から排出されたダストや、軸受空間Ｓから押し出された古い潤滑剤が滞留しやすい。ポケット２３内に滞留した潤滑剤の劣化が進行すると、リップ２２の動作が悪化する。

一方、図７に示すように、本実施形態に係るシール４０は、ポケットを有しないため、ダスト及び潤滑剤を滞留させることがない。また、シール４０は、Ｖリングと比較して外輪部材１１に対する押付力が強いため、接触面２２１と外輪部材１１との間へのダストの噛み込みが少ない。ただし、Ｖリングの方が、外輪部材１１に対する接触面２２１の接触圧を調整しやすく、軸受装置１０への組み付け性の点で有利である。組み付け性を向上させるため、シール４０において、接触面２２１よりも軸受空間Ｓ側の部分に肉抜き加工を施すことが好ましい。

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態に係るシール２０ｃ，３０，４０は、内輪部材１２に固定されているが、外輪部材１１に固定されてもよい。シール２０ｃ，３０，４０が外輪部材１１に固定される場合、接触面２２１，３２１は、内輪部材１２に押し付けられて接触する。

上記実施形態において、シール２０ｃ，３０，４０が用いられる軸受装置１０は、転がり軸受装置である。ただし、シール２０ｃ，３０，４０は、すべり軸受装置に使用されてもよい。本開示に係るシールは、ＤＬ式焼結機のパレット台車の軸受装置だけでなく、様々な軸受装置に使用することができる。

上記実施形態に係る軸受装置１０において、環状板１５は、中心軸Ｘ周りに回転する外輪部材１１に固定されている。外輪部材１１が固定され、内輪部材１２が中心軸Ｘ周りに回転する場合であっても、遠心力は径方向の外側に向かって働くため、環状板１５は外輪部材１１に固定される。ただし、軸受装置１０の内部の潤滑剤を積極的に排出させたい場合は、内輪部材１２に環状板１５を取り付けてもよい。なお、軸受装置１０は、環状板１５を備えていなくてもよい。

１０：軸受装置
１１：外輪部材
１２：内輪部材
１５：環状板
Ｓ：軸受空間
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，３０，４０：シール
２２１，３２１：接触面
２２１１，３２１１：外側周縁
２２１２，３２１２：内側周縁
２２２，３２２：溝

Claims (6)

1. 外輪部材と、前記外輪部材に挿入されて前記外輪部材とともに軸受空間を形成する内輪部材と、を有し、前記外輪部材と前記内輪部材とが同軸に配置され、軸周りに相対回転するように構成される軸受装置に用いられる環状のシールであって、
   当該シールは、
   前記外輪部材と前記内輪部材との間に配置されて前記軸受空間を密封し、
   前記外輪部材及び前記内輪部材のうち一方の部材に固定され、
   前記外輪部材及び前記内輪部材のうち他方の部材に対し、周方向の全体にわたって押し付けられる環状の接触面と、前記接触面に形成され、前記接触面の両周縁のうち前記軸受空間から遠い方の周縁である外側周縁に開口する溝と、を含む、シール。
2. 請求項１に記載のシールであって、
   前記溝は、前記外側周縁に向かうにつれて、前記一方の部材に対する前記他方の部材の回転方向の後方に傾斜する、シール。
3. 請求項１又は２に記載のシールであって、
   前記溝は、前記接触面において、前記外側周縁から前記接触面の幅の半分までの範囲に形成される、シール。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のシールであって、
   前記接触面には、複数の前記溝が前記周方向に間隔を空けて形成される、シール。
5. 外輪部材と、
   前記外輪部材に挿入されて前記外輪部材とともに軸受空間を形成し、前記外輪部材と同軸に配置され、前記外輪部材と軸周りに相対回転する内輪部材と、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のシールと、
   を備える、軸受装置。
6. 請求項５に記載の軸受装置であって、
   さらに、前記外輪部材の軸方向の一端面に固定されて前記外輪部材と前記内輪部材との隙間を覆う環状板を備え、
   前記シールは、前記軸方向において前記環状板と前記軸受空間との間に配置される、軸受装置。
   

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