JP5233805B2

JP5233805B2 - 密封装置、及びこれを用いた転がり軸受装置

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Publication number: JP5233805B2
Application number: JP2009094085A
Authority: JP
Inventors: 健固森本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: JP2010242909A

Description

本発明は、シール部材の点検時にラジアルリップ及びサイドリップの損傷を防止して当該シール部材の再使用時の密封性能の低下を防止することができる密封装置、及びこれを用いた転がり軸受装置に関する。

従来より、圧延機の圧延ロールのロールネックを支持するための転がり軸受装置の軸方向両端部に、例えば外部から圧延ロールを冷却するための水や異物などの侵入を防止する密封装置を装着したものが知られている（例えば、特許文献１）。
図４は、従来の密封装置を示す断面図である。この図４は、密封装置を転がり軸受装置の軸受内輪及び軸受外輪の間に装着した状態を示している。図４中、８Ａ及び８Ｂは同心かつ相対回転可能に配設された軸受内輪及び軸受外輪、８０Ｂは軸受外輪８Ｂの外周面を嵌合するロールチョック、８１は密封装置である。図中、密封装置８１は、軸受外輪８Ｂに軸方向外側へ取り外し可能に装着され軸方向内側の端縁から半径方向内方側へ突出するフランジ部８２を有する環状のシールカバー８３と、前記フランジ部８２に一体的に取り付けられた芯金８４を有するとともに、この芯金８４から軸方向外側へ突出するラジアルリップ８５及びサイドリップ８６を有する環状のシール部材８７と、軸受内輪８Ａに軸方向外側へ取り外し可能に装着され、前記ラジアルリップ８５を摺接させる円筒部８８を有するとともに、この円筒部８８の軸方向外側の端縁から半径方向外方側へ突出して前記サイドリップ８６を摺接させる円環部８９を有する環状のスリンガー９０とを備えている。

特開２０００−１３０４５１号公報

ところで、前記従来の転がり軸受装置に用いられる密封装置８１では、シール部材８７のラジアルリップ８５及びサイドリップ８６をスリンガー９０の円筒部８８及び円環部８９に対しそれぞれ弾性変形させた状態で圧接させている。このため、ラジアルリップ８５及びサイドリップ８６が使用経過に伴い徐々に摩耗して、円筒部８８及び円環部８９に対する密封性が低下する傾向にあり、かかる点から、シール部材８７を定期的に点検することが行われている。この点検作業では、ラジアルリップ８５及びサイドリップ８６の摩耗箇所を点検し、シール部材８７の交換が必要であるか再使用が可能であるかの判定が行われる。この判定は、シール部材８７を軸受外輪８Ｂに装着した状態ではラジアルリップ８５及びサイドリップ８６の摩耗箇所が見難く、当該各リップ８５，８６の点検が満足に行えないため、シール部材８７を軸受外輪８Ｂから取り外して行われる。

その場合、シール部材８７は、芯金８４を介在してフランジ部８２に一体的に取り付けられているので、シール部材８７の点検時にはシールカバー８３ごと取り外されるが、フランジ部８２よりも軸方向外側に円環部８９が配置されているため、シールカバー８３を取り外す前にスリンガー９０を先に取り外さなければならない。
しかし、スリンガー９０が先に取り外されると、ラジアルリップ８５及びサイドリップ８６が軸方向外側に剥き出した状態となる。これでは、ラジアルリップ８５及びサイドリップ８６に対し、シールカバー８３を取り外すために軸方向外側から差し入れた作業者の指が当たったり、誤って指をかけてしまったりして、当該各リップ８５，８６を損傷させるおそれがある。この作業者の指による損傷は、ラジアルリップ８５及びサイドリップ８６の摩耗箇所に限られたものではないため、損傷に気付かずに当該各リップ８５，８６の摩耗具合が再使用可能であると判定されれば、損傷したシール部材８７がそのまま再使用されることになり、密封装置８１の密封性能が低下する。
また、シール部材８７の点検時にスリンガー９０を取り外す作業が別途必要であると、スリンガー９０の取り外し作業とシールカバー８３の取り外し作業とをそれぞれ行わなければならず、シール部材８７の点検作業が効率の悪いものとなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、シールカバー取り外し時のラジアルリップ及びサイドリップの損傷を確実に防止してシール部材の再使用時の密封性能を確保することができるとともに、シール部材の点検作業の効率を向上させることができる密封装置、及びこれを用いた転がり軸受装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明では、同心かつ相対回転可能に配設された内側部材及び外側部材のうちの一方に軸方向外側へ取り外し可能に装着され、軸方向内側の端縁から半径方向一方側へ突出するフランジ部を有する環状のシールカバーと、前記フランジ部に一体的に取り付けられた芯金を有するとともに、この芯金から軸方向外側へ突出するラジアルリップ及びサイドリップを有する環状のシール部材と、前記内側部材及び前記外側部材のうちの他方に軸方向外側へ取り外し可能に装着され、前記ラジアルリップを摺接させる円筒部を有するとともに、この円筒部の軸方向外側の端縁から半径方向他方側へ突出して前記サイドリップを摺接させる円環部を有する環状のスリンガーと、を備えた密封装置であって、前記フランジ部の突出端には、前記シールカバーを軸方向外側へ取り外すときに前記円筒部の軸方向内側の端縁と当接する当接部が設けられていることを特徴としている。
この場合、シール部材を点検するにあたって、当該シール部材と一体のシールカバーを軸方向外側へ移動させると、フランジ部の突出端に設けた当接部が円筒部の軸方向内側の端縁と当接する。この当接状態のままでシールカバーをさらに軸方向外側へ移動させると、スリンガーも軸方向外側へ移動し、スリンガーを伴ってシールカバーが取り外される。このとき、シール部材はスリンガーの円環部により軸方向外側から覆われて保護された状態のままで取り外され、ラジアルリップ及びサイドリップに作業者の指が当たったり誤って指をかけてしまうことがない。これにより、シール部材の点検時のラジアルリップ及びサイドリップの損傷を確実に防止し、シール部材の再使用時における密封装置の密封性能を確保することができる。
しかも、シールカバーの取り外し作業に先立って別途にスリンガーを取り外す作業が不要となり、シール部材の点検作業の効率を向上させることができる。

また、前記当接部は、前記フランジ部の突出端に一体的に設けられていることが好ましい。
この場合、フランジ部の突出端に当接部が一体的に設けられているので、当接部を設けるにあたって、フランジ部の半径方向一方側への突出量を大きくすればよく、当接部を簡単に構成することができる。

また、前記当接部と前記円筒部の軸方向内側の端縁との軸方向の間には、前記シールカバーの取り外し時における前記当接部と前記円筒部の軸方向内側の端縁との当接が前記フランジ部および前記円環部の間で前記ラジアルリップ及び前記サイドリップを過剰に折り曲げる前に行われるような隙間が介在していることが好ましい。
この場合、シールカバーの取り外し時にフランジ部を軸方向外側へ移動させて当接部がスリンガーの円筒部の軸方向内側の端縁に当接すると、フランジ部とスリンガーの円環部との間の空間が、当接部と円筒部の軸方向内側の端縁との隙間分だけ軸方向に狭められる。このとき、フランジ部（芯金）と円環部との間の軸方向の間隔は、ラジアルリップ及びサイドリップを過剰に折り曲げない程度に確保される。これにより、シールカバーの取り外し時におけるラジアルリップ及びサイドリップの過剰な折り曲げによる損傷を確実に防止することができる。

更に、外周面に内輪軌道面を有する内側部材と、内周面に外輪軌道面を有する外側部材と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に介在された複数の転動体と、前記内側部材と前記外側部材との間に取り付けられ内部を密封する密封装置と、を備えた転がり軸受装置であって、前記密封装置は、上述の密封装置であることを特徴としている。
上記のように構成された転がり軸受装置の密封装置は、上述のようにシール部材の点検時のラジアルリップ及びサイドリップの損傷を防止することで再使用時の密封装置の密封性能を確保することができるので、当該転がり軸受装置の耐久性を向上させることができる。しかも、密封装置は、シール部材の点検作業の効率を向上させることができるので、転がり軸受装置の点検時の作業性を向上させることもできる。

本発明の密封装置によれば、シールカバーの取り外し時に円筒部の軸方向内側の端縁と当接する当接部をフランジ部の突出端に設けることで、シール部材の点検時のラジアルリップ及びサイドリップの損傷を確実に防止し、シール部材の再使用時における密封装置の密封性能を確保することができるとともに、シール部材の点検作業の効率を向上させることができる。
また、本発明の転がり軸受装置によれば、上記密封装置によって耐久性を向上させることができるとともに、転がり軸受装置の点検時の作業性を向上させることもできる。

本発明の実施形態に係る密封装置の使用対象となる転がり軸受装置を圧延ロールのロールネックに用いた場合の上半分の断面図である。転がり軸受装置の上半分の断面図である。密封装置の上半分の断面図である。従来例に係わる密封装置の上半分の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
ここでは、本発明の一実施形態に係る密封装置を、例えば図１及び図２に示すような転がり軸受装置の軸方向両端に装着して使用する場合を例に挙げる。
まず、本発明の密封装置を説明するにあたって、その使用対象となる転がり軸受装置について簡単に説明する。
図１において、１は圧延ロール、１ａはロールネック、１１はロールチョック、２は転がり軸受装置、１２，１３は転がり軸受装置２の内輪押さえ部材、１４，１５は転がり軸受装置２の外輪押さえ部材、１６〜２０はシールである。

転がり軸受装置２は、圧延ロール１の両端部（図１では左端のみ示す）のロールネック１ａとロールチョック１１との間に介在されている。また、図２に示すように、転がり軸受装置２は、外周面に円錐状の内輪軌道面２１１を２列有する内側部材としての２つの内輪２１と、この内輪２１と同心にかつ相対回転可能に設けられ、内周面に円錐状の外輪軌道面２２１をそれぞれ有する外側部材としての３つの外輪２２と、内輪軌道面２１１と外輪軌道面２２１との間に介在された転動体としての４列の複数の円錐ころ２３と、各列の複数の円錐ころ２３を周方向に互いに離れるよう保持する４つの保持器２４とを備えている。この２つの内輪２１の軸方向外側端には、軸方向外側に張り出す張り出し部２５が形成されている。
シール１６〜２０は、圧延ロール１を冷却するためにかけられた水が転がり軸受装置２に対して直接的にかからないようにシールするためのものであり、一対の内輪押さえ部材１２，１３と一対の外輪押さえ部材１４，１５とのそれぞれの対向隙間に配設される。また、転がり軸受装置２の軸方向両端には、シール１６〜２０でシールしきれずに通過した水や異物などの転がり軸受装置２の内部への侵入を阻止するための第１及び第２密封装置３Ａ，３Ｂが装着されている。

図３は第１密封装置３Ａの上半分の断面図である。この第１密封装置３Ａは、環状のシールカバー３１と、環状のシール部材３２と、環状のスリンガー３３とを組み合わせた構成になっている。
シールカバー３１は、その軸方向内側（図３において左側）の側面を外輪２２の軸方向外側（図３において右側）の側面に密接させた状態で軸方向外側へ取り外し可能となるように外周面を内輪２１の張り出し部２５の外周外方のロールチョック１１の内周面に挿入嵌合させて装着されている。シールカバー３１の外周面には環状のＯリング溝３１５が設けられている。Ｏリング溝３１５には、Ｏリング４１が嵌められ、Ｏリング４１は、ロールチョック１１の内周面とＯリング溝３１５の溝底とに圧接している。また、シールカバー３１には、その軸方向内側（図３において左側）の端縁から半径方向内方側に突出するフランジ部としてのシールカバー円環部３１１が設けられている。

シール部材３２は、芯金３４と、ゴム製の弾性シール３５とで構成されている。芯金３４は、シールカバー３１のシールカバー円環部３１１よりも軸方向外側の内周面に沿って軸方向へ延びる芯金円筒部３４２と、この芯金円筒部３４２の軸方向内側の端縁からシールカバー円環部３１１の軸方向外側の側面に沿って半径方向内方側に突出する芯金円環部３４１とを備えている。また、芯金３４は、その芯金円環部３４１をシールカバー円環部３１１の軸方向外側の側面に密接させた状態で軸方向外側へ取り外し可能となるように芯金円筒部３４２をシールカバー３１のシールカバー円環部３１１よりも軸方向外側の内周面に圧入嵌合させて取り付けられている。この芯金３４は、例えば、冷延鋼板であるＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ等をプレス加工することで形成される。

また、弾性シール３５は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ））等の弾性部材からなり、加硫による接着、焼き付け等により芯金３４に取り付けられている。この弾性シール３５は、芯金円環部３４１の軸方向外側の側面の半径方向内方側の端縁から軸方向外側へ向かって突出するラジアルリップ３５１と、前記側面の半径方向略中央位置から軸方向外側へ向かって突出するサイドリップ３５２とを備えている。そして、シールカバー円環部３１１には、シール部材３２をシールカバー３１から取り外すための工具（図示せず）を挿通させる貫通孔３１１ａが設けられ、その貫通孔３１１ａから挿通された工具によって芯金３４が軸方向内側から軸方向外側へ弾性シール３５と共に押し出される。この場合、シール部材３２は、シールカバー３１に対し工具によって取り外されるものであり、シールカバー３１と共に転がり軸受装置２の軸方向両端に装着された状態では、シールカバー３１に対し一体的に取り付けられている。

スリンガー３３は、ラジアルリップ３５１を摺接させる円筒部としてのスリンガー円筒部３３１と、このスリンガー円筒部３３１の軸方向外側の端縁から半径方向外方側へ突出してサイドリップ３５２を摺接させる円環部としてのスリンガー円環部３３２とを有している。そして、スリンガー３３は、軸方向外側に取り外し可能となるようにスリンガー円筒部３３１を内輪２１の張り出し部２５の外周面に挿入嵌合させて装着されている。スリンガー３３は、例えばステンレス鋼等の金属板をプレス加工することで形成される。この場合、ラジアルリップ３５１は、その外周にガータスプリングと呼ばれる弾性リング３９が嵌着され、この弾性リング３９の緊縛力でもってスリンガー円筒部３３１の外周面に圧接されている。

また、張り出し部２５の外周面の軸端側（軸方向外側）には周溝２５１が設けられているとともに、この周溝２５１に対応するスリンガー円筒部３３１の内周面にも周溝３３３が設けられ、この両周溝２５１，３３３によって環状空間Ｋが形成されている。この環状空間Ｋには、巻径が微小とされた金属製のコイルスプリングからなる可撓性棒体３６が全周に亘って抜き取り可能に挿通され、これによって、張り出し部２５に対するスリンガー３３の軸方向への移動を阻止している。また、張り出し部２５の軸方向内方側には、周方向の例えば１カ所に半径方向内方側に沿って穴２５２が設けられている。この穴２５２には、当該穴２５２の上縁から上端が突出するピン３７が嵌挿されている。そして、スリンガー円筒部３３１の内周面の軸方向内側端には、周方向の例えば１カ所に軸方向に沿って軸方向内側へ開放する状態で凹設された凹部３３４が設けられている。この凹部３３４にはピン３７の上端が係合していて、張り出し部２５に対するスリンガー３３の周方向への回転を阻止している。この場合、スリンガー３３は、可撓性棒体３６を環状空間Ｋから抜き取ることで、軸方向外側への取り外しが可能となる。また、張り出し部２５の周溝２５１と穴２５２との間の外周面には、環状のＯリング溝２５３が設けられている。Ｏリング溝２５３には、Ｏリング４０が嵌められ、Ｏリング４０は、スリンガー円筒部３３１の内周面とＯリング溝２５３の溝底とに圧接している。

そして、シールカバー円環部３１１には、その軸方向内側の端縁からさらに半径方向内方側に突出する突出部３１２が設けられている。この突出部３１２の突出端には、シールカバー３１を軸方向外側へ取り外すときにスリンガー円筒部３３１の軸方向内側の端縁３３５と当接する当接部３８が一体的に設けられている。また、当接部３８とスリンガー円筒部３３１の軸方向内側の端縁３３５との軸方向の間には、シールカバー３１の取り外し時における当接部３８とスリンガー円筒部３３１の軸方向内側の端縁３３５との当接がシールカバー円環部３１１（芯金円環部３４１）およびスリンガー円環部３３１の間でラジアルリップ３５１及びサイドリップ３５２を過剰に折り曲げる前に行われるような隙間Ｓが形成されている。
なお、第２密封装置３Ｂは、前記第１密封装置３Ａのシールカバー３１、シール部材３２及びスリンガー３３と同じものを、線対称に配置している。

このように構成された本実施形態の各密封装置３Ａ，３Ｂでは、シール部材３２を点検するにあたって、可撓性棒体３６を環状空間Ｋから抜き取っておく。そして、シールカバー３１を軸方向外側へ移動させると、シールカバー円環部３１１からさらに突出する突出部３１２の突出端の当接部３８がスリンガー円筒部３３１の軸方向内側の端縁３３５に当接する。この当接状態のままでシールカバー３１をさらに軸方向外側へ移動させると、スリンガー３３も軸方向外側へ移動し、スリンガー３３を伴ってシールカバー３１が取り外される。このとき、シール部材３２はスリンガー円環部３３２により軸方向外側から覆われて保護された状態のままでシールカバー３１ごと取り外され、ラジアルリップ３５１及びサイドリップ３５２に作業者の指が当たったり誤って指をかけてしまうことがない。これにより、シール部材３２の点検時のラジアルリップ３５１及びサイドリップ３５２の損傷を確実に防止し、シール部材３２の再使用時における密封装置３Ａ，３Ｂの密封性能を確保することができる。

しかも、当接部３８を設けるにあたって、シールカバー円環部３１１からさらに半径方向内方側へ突出部３１２を突出させればよく、当接部３８を簡単に構成することができる。
また、シールカバー３１の取り外し作業に先立って別途にスリンガー３３を取り外す作業が不要となり、シール部材３２の点検時の作業効率を向上させることができる。

しかも、当接部３８とスリンガー円筒部３３１の軸方向内側の端縁３３５との軸方向の間に、シールカバー３１の取り外し時における当接部３８とスリンガー円筒部３３１の軸方向内側の端縁３３５との当接がラジアルリップ３５１及びサイドリップ３５２を過剰に折り曲げる前に行われるような隙間Ｓが形成されているので、シールカバー３１の取り外し時に当接部３８がスリンガー円筒部３３１の軸方向内側の端縁３３５に当接すると、芯金円環部３４１とスリンガー円環部３３２との間の空間が隙間Ｓ分だけ軸方向に狭められるが、ラジアルリップ３５１及びサイドリップ３５２を過剰に折り曲げない程度に確保される。これにより、シールカバー３１の取り外し時におけるラジアルリップ３５１及びサイドリップ３５２の過剰な折り曲げによる損傷を確実に防止することができる。
更に、前記の転がり軸受装置２は、上述のように密封装置３Ａ，３Ｂのシール部材３２の点検時にラジアルリップ３５１及びサイドリップ３５２の損傷を防止することで再使用時の密封性能を確保することができるので、当該転がり軸受装置２の耐久性を向上させることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
例えば、上記実施形態では、シールカバー円環部３１１の軸方向内側の端縁からさらに半径方向内方側に突出させた突出部３１２の突出端に当接部３８を一体的に設けたが、当接部を有する別部材をシールカバー円環部にボルト等の締結具により取り付けることで、シールカバーを軸方向外側へ取り外すときに別部材の当接部がスリンガー円筒部の軸方向内側の端縁と当接するようにしてもよい。この場合には、当接部を一体的に設けたシールカバー円環部を新たに作成する必要がなく、当接部を有する別部材を既存のシールカバー円環部に取り付けるだけで済み、既存のシールカバー円環部を流用して当接部を安価に提供することができる。

２：転がり軸受装置、２１：内輪（内側部材）、２１１：内輪軌道面、２２：外輪（外側部材）、２２１：外輪軌道面、２３：円錐ころ（転動体）、３Ａ，３Ｂ：第１及び第２密封装置、３１：シールカバー、３１１：シールカバー円環部（フランジ部）、３２：シール部材、３３：スリンガー、３３１：スリンガー円筒部（円筒部）、３３２：スリンガー円環部（円環部）、３３５：スリンガー円筒部の軸方向内側の端縁、３４：芯金、３５１：ラジアルリップ、３５２：サイドリップ、３８：当接部、Ｓ：隙間。

Claims

同心かつ相対回転可能に配設された内側部材及び外側部材のうちの一方に軸方向外側へ取り外し可能に装着され、軸方向内側の端縁から半径方向一方側へ突出する円環状のフランジ部を有する環状のシールカバーと、
前記フランジ部に一体的に取り付けられた芯金を有するとともに、この芯金から軸方向外側へ突出するラジアルリップ及びサイドリップを有する環状のシール部材と、
前記内側部材及び前記外側部材のうちの他方に軸方向外側へ取り外し可能に装着され、前記ラジアルリップを摺接させる円筒部を有するとともに、この円筒部の軸方向外側の端縁から半径方向他方側へ突出して前記サイドリップを摺接させる円環部を有する環状のスリンガーと、
を備えた密封装置であって、
前記フランジ部の突出端には、前記シールカバーを軸方向外側へ取り外すときに前記円筒部の軸方向内側の端縁と当接する当接部が設けられていることを特徴とする密封装置。
前記当接部は、前記フランジ部の突出端に一体的に設けられている請求項１記載の密封装置。
前記当接部と前記円筒部の軸方向内側の端縁との軸方向の間には、前記シールカバーの取り外し時における前記当接部と前記円筒部の軸方向内側の端縁との当接が前記フランジ部および前記円環部の間で前記ラジアルリップ及び前記サイドリップを過剰に折り曲げる前に行われるような隙間が介在している請求項１または請求項２記載の密封装置。
外周面に内輪軌道面を有する内側部材と、
内周面に外輪軌道面を有する外側部材と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に介在された複数の転動体と、
前記内側部材と前記外側部材との間に取り付けられ内部を密封する密封装置と、
を備えた転がり軸受装置であって、
前記密封装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の密封装置であることを特徴とする転がり軸受装置。