JP5084575B2 - 密封装置および転がり軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、密封装置に関し、特に、製鉄施設等で使用されるロールのロールネック用軸受装置に使用されれば好適な密封装置に関する。

また、本発明は、転がり軸受装置に関し、特に、製鉄施設等で使用されるロールのロールネック用軸受装置として使用されれば好適な転がり軸受装置に関する。

従来、転がり軸受装置としては、例えば、実開昭５４−１３６４５３号公報（特許文献１）に記載されている所謂オープン軸受装置がある。

この転がり軸受装置は、圧延機のロールのロールネックを筒状のカバー部材に対して回転自在に支持している。この転がり軸受装置は、外輪と、内輪と、複数の円錐ころとを備え、上記複数の円錐ころは、外輪と内輪との間に軸方向に４列に配置されている。この転がり軸受装置は、内輪と外輪との間の軸方向の両側の開口が密封されず解放されている。

このような構成のオープン軸受装置の潤滑方式として、最近では、オイルエア潤滑が採用されるようになっている。このオイルエア潤滑は、オープン軸受装置の軸方向の中央部に形成されたオイルエア供給通路を介して、外部から円錐ころ配置空間に油分を含んだエアを送りこんで、円錐ころ配置空間内の潤滑を行うようになっている。

オイルエア潤滑では、軸受装置中央部から軸受装置の一端部へのオイルエアの流れおよび軸受装置中央部から軸受装置の他端部へのオイルエアの流れを生成して、軸受装置外の異物が円錐ころ配置空間に浸入することを抑制している。

上記構成において、オイルエア潤滑方式を採用している転がり軸受装置において、軸受装置外の異物が円錐ころ配置空間に浸入することを更に抑制することが所望されている。
実開昭５４−１３６４５３号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、オイルエア潤滑方式が採用されている転がり軸受装置において、軸受装置外の異物が転動体配置空間に浸入することを抑制する性能に優れる密封装置を提供することにある。

また、本発明の課題は、オイルエア潤滑方式が採用されると共に、軸受装置外の異物が転動体配置空間に浸入することを抑制する性能に優れる転がり軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の密封装置は、
ディストリビュータによって流量が調整されたオイルエアが供給される空間を密封するための密封装置であって、
内周面と、その内周面の軸方向の断面において径方向の内方にいくにしたがって末広がりの略等脚台形状の環状溝とを有すると共に、この環状溝の内周面に開口する第１潤滑剤供給通路を有する環状の本体部材と、
上記環状溝を覆うように上記環状溝に嵌合されて固定される一方、上記断面において上記径方向の内方に行くにしたがって末広がりの略等脚台形状の環状の凹部と、この凹部の内面に開口すると共に、上記第１潤滑剤供給通路に連通する貫通穴とを有し、かつ、上記本体部材よりも上記径方向の内方に位置する上記断面において略八字形状のシール部を有する環状の弾性部材と
を備え、
上記第１潤滑剤供給通路には、上記ディストリビュータによって流量が調整されたオイルエアが供給されるようになっていることを特徴としている。

この密封装置は、例えば、オイルエア潤滑方式が採用されている所謂オープン軸受装置の開口を密封するのに使用される。

オープン軸受装置の両側を密封装置で密封した後（少なくとも片側に本発明の密封装置を配置）、ディストリビュータを使用して、上記第１潤滑剤供給通路に弾性部材側とは反対側から所定のオイルエアを供給すると共に、転動体配置空間（この明細書では、転動体配置空間とは、外輪（複数の環状部材で構成される場合も含む）と、内輪（複数の環状部材で構成される場合も含む）と、外輪と内輪との間の軸方向の一方の側の開口を密封する密封装置と、外輪と内輪との間の軸方向の他方の側の開口を密封する密封装置とで囲まれた空間のことをいう）にオイルエアを送り込む第２潤滑剤供給通路に所定のオイルエアを供給して、転動体配置空間の気圧を、弾性部材の上記凹部の気圧以上に設定する。

このようにして、オイルエアを、上記第１潤滑剤供給通路から上記弾性部材の上記凹部に流した後、更に、オイルエアを、上記凹部から上記略断面八字状のシール部の転動体から離れた方の部分をめくり上げるように、密封装置の転動体側とは反対側に流して、このオイルエアの流れで、外部の異物が転動体配置空間に浸入することを防止する。

本発明を、オイルエア潤滑方式が採用されている所謂オープン軸受装置の開口を密封するのに使用した場合、上記オイルエアの流れで、転動体配置空間に水等の異物が浸入することを確実に防止することができる。更には、転動体配置空間の気圧が、弾性部材の凹部の気圧よりも所定以上大きくなった場合に、上記断面略八字状のシール部の転動体側の部分を僅かにめくり上げることができて、転動体配置空間のシール部近傍に位置する異物を上記凹部内に移動させることができて、その異物をオイルエアの流れで、軸受装置外に移動させることができる。すなわち、転動体配置空間に浸入した水等の異物を、再度、軸受装置外に排出することができる。したがって、従来と比較して、転動体配置空間に異物が侵入することを防止する性能を高くすることができる。

また、本発明によれば、従来、ロールネック用転がり軸受装置で、使用されている密封装置、すなわち、環状のシール取付部材と、そのシール取付部材の内周面に固定されたシール部材とを有する密封装置（例えば、実開平９−３４５号公報、第１図および第２図参照）と比較して、シール部が断面八字状でシールリップが２つあるから、密封性能を向上させることができる。また、軸受装置に遠い側のシールリップを通過した外部の異物が、転動体配置空間に入るのではなくて、弾性部材の上記凹部にトラップすることができ、その後、再度、外部に排出することができるから、この点からも、異物の転動体配置空間への浸入を防止することができる。更には、実開平９−３４５号公報に記載されている密封装置と比較して、環状の芯金部材を省略でき、かつ、弾性部材も、押出成形で簡単安価に製造できるから、製造コストを急激に小さくすることができる。

また、本発明によれば、本体部材の環状溝を覆うように、弾性部材が本体部材に固定されているから、弾性部材が本体部材から外れることがない。

また、本発明によれば、第１潤滑剤供給通路を介してオイルエアが常時シール部に接触する構造であるから、シール部が常時潤滑されてシール部が摩耗することを防止できる。したがって、従来と比較して、密封装置の寿命を格段に長くすることができる。

また、本発明によれば、実開平９−３４５号公報に記載されている密封装置と比較して、構造を格段に単純にすることができて、密封装置を格段にコンパクトにすることができる。したがって、密封装置の軸方向の寸法を小さくできるから、その分、軸受装置の軌道輪の軸方向の寸法を大きくすることができて、密封装置が密封する軸受装置の負荷容量を大きくすることができる。

また、この発明の転がり軸受装置は、
軌道面を有する外輪と、
軌道面を有する内輪と、
上記外輪の上記軌道面と上記内輪の上記軌道面との間に配置された転動体と、
上記外輪の内周面と上記内輪の外周面とで画定される軸方向の両端が開口する環状の転動体配置空間の上記軸方向の一方の開口を密封する請求項１に記載の密封装置と、
上記転動体配置空間に開口する第２潤滑剤供給通路と
を備え、
上記ディストリビュータによって流量が調整されたオイルエアが上記第２潤滑剤供給通路を介して上記転動体配置空間に供給されるようになっていることを特徴としている。

上記外輪および上記内輪のうちの少なくとも一方を、別体の複数の部材で構成しても良い。例えば、外輪を、一つの内周軌道面を有する第１環状部材と、一つの内周軌道面を有する第２環状部材と、軌道面を有さないと共に軸方向において第１環状部材と上記第２環状部材との間に配置される第３環状部材とで構成しても良い。

本発明によれば、本発明の密封装置を備えるから、従来と比して、外部の異物が転動体配置空間に浸入するのを防止する性能を高くすることができる。

本発明の密封装置によれば、密封性能を格段に優れたものにすることができる。また、従来と比較して、密封装置を、コンパクトにすることができると共に、格段に簡単安価に製造することができる。また、本発明の転がり軸受装置によれば、外部の異物が転動体配置空間に浸入するのを防止する性能を格段に高くすることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。

この転がり軸受装置は、圧延ロール（図示せず）のロールネックに外装されている。この転がり軸受装置は、上記圧延ロールを、筒状のハウジング（図示せず）に対して回転自在に支持している。

この転がり軸受装置は、第１転がり軸受１と、第２転がり軸受２とを備えている。上記第１転がり軸受１は、第２転がり軸受２に軸方向に連なっている。上記第１転がり軸受１は、第２転がり軸受２と同一な構造を有している。以下、第１転がり軸受１の構造について説明し、第２転がり軸受２の構造の説明については、第１転がり軸受１の説明をもって省略することにする。

上記第１転がり軸受１は、第１外輪３、第２外輪４、内輪５、複数の第１円錐ころ６、複数の第２円錐ころ７、環状の外輪間座８、および、本発明の一実施形態の密封装置９を有している。上記第１外輪３と、第２外輪４と、外輪間座８とは、第１転がり軸受１の外輪を構成している。言い換えると、第１転がり軸受１は、三つの環状部材からなる複合外輪を有している。

上記第１外輪３と第２外輪４とは、外輪間座８を介して軸方向に連なっている。上記第１外輪３は、第２外輪４の軸方向の第２転がり軸受２側とは反対側に位置している。上記第１外輪３および第２外輪４の夫々は、内周円錐軌道面を有している。上記第１外輪３の内周円錐軌道面は、第２外輪３の内周円錐軌道面に対して軸方向に間隔をおいて位置している。上記第１外輪３の内周円錐軌道面と第２外輪３の内周円錐軌道面とは、図１すなわち軸方向の断面図において、略八字状に配置されている。上記外輪間座８は、第２潤滑剤供給通路としてのオイルエア供給通路１２を有している。上記オイルエア供給通路１２は、略径方向に延在している。上記オイルエア供給通路１２は、外輪間座８を貫通している。図示しないが、上記オイルエア供給通路１２の一端は、上記筒状のハウジング内に形成されたオイルエア供給通路に連通している。

上記内輪５は、軸方向に２列に位置する第１外周円錐軌道面と第２外周円錐軌道面とを有している。上記第１外周円錐軌道面と第２外周円錐軌道面とは、図１すなわち軸方向の断面図において、略八字状に配置されている。上記内輪５の軸方向の第２転がり軸受２側とは反対側の端面は、第１外輪３の軸方向の第２外輪４側とは反対側の端面よりも軸方向の外方に位置している。

上記複数の第１円錐ころ６は、第１外輪３の内周円錐軌道面と、内輪５の第１外周円錐軌道面との間に、保持器１５によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。また、上記複数の第２円錐ころ７は、第２外輪４の内周円錐軌道面と、内輪５の第２外周円錐軌道面との間に、保持器１６によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

上記密封装置９は、環状部材である。上記密封装置９は、第１外輪３の軸方向の第２外輪４側とは反対側に位置している。上記密封装置９は、第１外輪３の軸方向の第２外輪４側とは反対側の端面に当接する軸方向の端面を有している。上記密封装置９の内周面は、内輪５の第１外輪３よりも軸方向の外方に位置している部分に、径方向に対向している。上記密封装置９は、主に圧延機に使用される冷却水が第１外輪３と内輪５との間に浸入することを防止する役割を果たしている。

図２は、図１の密封装置９付近の拡大断面図である。

図２に示すように、密封装置９は、環状の本体部材３０と、環状の弾性部材３１とを有する。上記本体部材３０は、金属製である。上記本体部材３０は、環状溝３３と、第１潤滑剤供給通路としてのオイルエア供給通路３４とを有する。上記環状溝３３は、本体部材３０の内周面５０に開口している。図１に示すように、軸方向の断面において、上記環状溝３３は、径方向の内方にいくにしたがって末広がりの略等脚台形の断面形状を有している。

また、上記オイルエア供給通路３４の一端は、環状溝３３の径方向の外方の内周面に開口している。一方、上記オイルエア供給通路３４の他端は、密封装置９の外周側に位置する上記筒状のハウジングのオイル供給通路に連通する油溝４２に連通している。

尚、詳述しないが、４４は、本体部材３０の外周面に形成されたＯリング嵌入溝である。Ｏリング４０を、上記Ｏリング嵌入溝４４に嵌入することにより、密封装置９と、上記筒状のハウジング（図示せず）との間を密封し、この間から冷却水等の異物が転動体配置空間としての円錐ころ配置空間内に浸入することを抑制している。

上記弾性部材３１は、ゴム材からなる。ゴム材としては、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、または、フッ素ゴムが好適に用いられる。上記弾性部材３１の外面からその外面の径方向の内方の端部（この外面の径方向の内方の端部は、後述するシール部３９の外面に相当する）を除いた大部分は、環状溝３３の内面に略対応する形状を有している。上記弾性部材３１は、環状溝３３の内面を覆うように環状溝３３に嵌合されて固定されている。上記弾性部材３１は、環状の凹部３７と、貫通穴３８とを有する。図２に示すように、上記環状の凹部３７は、軸方向の断面において、上記径方向の内方に行くにしたがって末広がりの略等脚台形の断面形状を有している。上記凹部３７は、径方向の内方を向いた開口を有している。上記貫通穴３８は、凹部３７の径方向の外方の内周面に開口している。上記貫通穴３８は、略径方向に延在し、弾性部材３１を略径方向に貫通している。上記貫通穴３８は、オイルエア供給通路３４に連通している。

上記弾性部材３１は、シール部３９を有している。上記シール部３９は、本体部材３０よりも径方向の内方に位置している。図２に示すように、上記シール部３９は、軸方向の断面において、略八字状の断面形状を有している。図２に示すように、上記断面八字状のシール部３９は、内輪５の外周面に摺接している。上記シール部３９は、シールリップの役割を果たしている。

上記構成において、この転がり軸受装置は、オイルエア潤滑によって、軌道面や、円筒ころ６,７の潤滑が行われるようになっている。具体的には、転がり軸受装置が内嵌されている筒状のハウジング内には、オイルエア供給通路網が形成されており、オイルエアが、このオイルエア供給通路網から、第１転がり軸受１のオイルエア供給通路１２、第２潤滑剤供給通路として第２転がり軸受２のオイルエア供給通路１４、密封装置９のオイルエア供給通路３４、および、第１潤滑剤供給通路としての密封装置１０のオイルエア供給通路１９に供給されるようになっている。上記オイルエア供給通路１２,１４を介して、転がり軸受装置の内部にオイルエアを供給して、円錐ころ配置空間内の円錐軌道面や円錐ころ６,７を潤滑するようになっている。

上記オイルエア供給通路網内には、ディストリビュータ（図示しない）が設けられている。上記ディストリビュータによって、各オイルエア供給通路に供給するオイルエアの流量を適切に調整することによって、転がり軸受装置の円錐ころ配置空間内の気圧が、密封装置９,１０の凹部３７,１８の気圧以上になるようにしている。このようにして、密封装置９,１０のオイルエア供給通路３７,１８を通過したオイルエアが、円錐ころ配置空間に流入せずに、転がり軸受装置の外部に排出されるようにして、転がり軸受装置の外部の異物が、転がり軸受装置の内部に浸入することを防止するようになっている。

上記実施形態の転がり軸受装置によれば、上記実施形態の密封装置９,１０を、軸方向の両側の開口を密封するのに使用しているから、オイルエアの流れで、円錐ころ配置空間に水等の異物が浸入することを確実に防止することができる。詳しくは、オイルエアを、第１潤滑剤供給通路であるオイルエア供給通路１９,３４から弾性部材９,１０の凹部１８,３７に流した後、更に、オイルエアを、凹部１８,３７から略断面八字状のシール部３９の円錐ころから離れた方の部分をめくり上げるように、密封装置の転動体側とは反対側に流すことができる。したがって、このオイルエアの流れで、外部の異物が円錐ころ配置空間に浸入することを防止することができる。

また、上記実施形態の転がり軸受装置によれば、局所時間的に、円錐ころ配置空間の気圧が、弾性部材９,１０の凹部３７,１８の気圧よりも所定以上大きくなった場合に、上記断面略八字状のシール部３９の転動体側の部分を、凹部３７,１８の体積が小さくなる方向に、僅かにめくり上げることができて、軸受外部から円錐ころ配置空間に入り込んで、円錐ころ配置空間のシール部３９近傍に位置する異物を、凹部３７,１８内に移動させることができて、その異物をオイルエアの流れで、軸受装置外に移動させることができる。すなわち、円錐ころ配置空間内に浸入した水等の異物を、再度、軸受装置外に排出することができる。したがって、従来と比較して、転動体配置空間内に異物が侵入することを防止する性能を高くすることができる。

また、上記実施形態の密封装置によれば、従来、ロールネック用転がり軸受装置で、使用されている密封装置、すなわち、環状のシール取付部材と、そのシール取付部材の内周面に固定されたシール部材とを有する密封装置（例えば、実開平９−３４５号公報、第１図および第２図参照）と比較して、シール部３９が断面八字状でシールリップが２つあるから、密封性能を向上させることができる。また、円錐ころ６,７に遠い側のシールリップを通過した外部の異物が、円錐ころ配置空間に入るのではなくて、弾性部材３１の凹部３７,１８にトラップすることができ、その後、再度、外部に排出することができるから、この点からも、異物の円錐ころ配置空間への浸入を防止することができる。更には、実開平９−３４５号公報に記載されている密封装置と比較して、環状の芯金部材を省略でき、かつ、弾性部材３１も、押出成形で簡単安価に製造できるから、製造コストを急激に小さくすることができる。

また、上記実施形態の密封装置によれば、本体部材３０の環状溝３３を覆うように、弾性部材３１が本体部材３０に固定されているから、弾性部材３１が本体部材３０から外れることがない。

また、上記実施形態の密封装置によれば、第１潤滑剤供給通路としてのオイルエア供給通路３４,１９を介してオイルエアが常時シール部３９に接触する構造であるから、シール部３９が常時潤滑されてシール部３９が摩耗することを防止できる。したがって、従来と比較して、密封装置９,１０の寿命を格段に長くすることができる。

また、上記実施形態の密封装置によれば、実開平９−３４５号公報に記載されている密封装置と比較して、密封装置９,１０の構造を格段に単純にすることができて、密封装置９,１０を格段にコンパクトにすることができる。したがって、密封装置９,１０の軸方向の寸法を小さくできるから、その分、転がり軸受装置の軌道輪の軸方向の寸法を大きくすることができて、密封装置９,１０を備える軸受装置の負荷容量を大きくすることができる。

また、上記実施形態の転がり軸受装置によれば、上記実施形態の密封装置９,１０を備えるから、従来と比して、外部の異物が円錐ころ配置空間に浸入するのを防止する性能を高くすることができる。

尚、上記実施形態の転がり軸受装置では、図１に示すように、外輪が、７つの環状部材からなる複合外輪であって、円錐軌道面を４つ有し、かつ、内輪が、２つの環状部材からなる複合内輪であって、４つの円錐軌道面を有していたが、この発明では、外輪および内輪は、軌道面を１つ、２つ、または、５つ以上有していてもよい。また、外輪および内輪は、単一の環状部材からなっても良く、また、上記実施形態のように、複数の環状部材からなっていても良い。

また、上記実施形態の転がり軸受装置では、転動体が、円錐ころ６,７であったが、この発明では、転動体は、円筒ころ、または、玉であっても良い。また、転動体は、玉、円筒ころ、円錐ころのうちの二つ以上を含んでいても良い。

また、上記実施形態の転がり軸受装置では、本発明の密封装置９,１０が、軸方向の両端部に配置されていたが、この発明の転がり軸受装置では、本発明の密封装置が、転がり軸受装置の軸方向の片側のみに配置されていても良い。

本発明の一実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。 図１の密封装置付近の拡大断面図である。

３ 第１外輪
４ 第２外輪
５ 内輪
６ 第１円錐ころ
７ 第２円錐ころ
９,１０ 密封装置
１２,１４ オイルエア供給通路
１９,３４ 密封装置のオイルエア供給通路
３０ 本体部材
３１ 弾性部材
３３ 環状溝
３７ 凹部
３８ 貫通穴
３９ シール部
５０ 本体部材の内周面

Claims (2)

1. ディストリビュータによって流量が調整されたオイルエアが供給される空間を密封するための密封装置であって、
   内周面と、その内周面の軸方向の断面において径方向の内方にいくにしたがって末広がりの略等脚台形状の環状溝とを有すると共に、この環状溝の内周面に開口する第１潤滑剤供給通路を有する環状の本体部材と、
   上記環状溝を覆うように上記環状溝に嵌合されて固定される一方、上記断面において上記径方向の内方に行くにしたがって末広がりの略等脚台形状の環状の凹部と、この凹部の内面に開口すると共に、上記第１潤滑剤供給通路に連通する貫通穴とを有し、かつ、上記本体部材よりも上記径方向の内方に位置する上記断面において略八字形状のシール部を有する環状の弾性部材と
   を備え、
   上記第１潤滑剤供給通路には、上記ディストリビュータによって流量が調整されたオイルエアが供給されるようになっていることを特徴とする密封装置。
2. 軌道面を有する外輪と、
   軌道面を有する内輪と、
   上記外輪の上記軌道面と上記内輪の上記軌道面との間に配置された転動体と、
   上記外輪の内周面と上記内輪の外周面とで画定される軸方向の両端が開口する環状の転動体配置空間の上記軸方向の一方の開口を密封する請求項１に記載の密封装置と、
   上記転動体配置空間に開口する第２潤滑剤供給通路と
   を備え、
   上記ディストリビュータによって流量が調整されたオイルエアが上記第２潤滑剤供給通路を介して上記転動体配置空間に供給されるようになっていることを特徴とする転がり軸受装置。

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