JPH11325088A - 密封ころがり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール等の熱的損傷を防止することができる
密封ころがり軸受を提供すること。 【解決手段】 外輪側に固定されたシールホルダ１７の
内側にはシール部材２０が固定されている。シール部材
２０の内周側に形成されたシールリップ部２０ａは、内
輪１３の回転に伴って内輪１３の端部１３ａの周囲に着
脱自在に装着したスリーブ３０のリップ摺動面３０ａと
接触した状態でスリーブ３０に対して相対移動する。ス
リーブ３０は、内輪１３よりも熱伝導率の低い材料を用
いて製作されている。このスリーブ３０の内径面には、
中央部に円周溝を設け内輪１３端部に嵌合する面積を小
さくして伝熱面積を小さくした形状としている。この場
合、スリーブ３０の熱伝導性が小さくなって、内輪１３
からの熱がシールリップ部２０ａへ伝わりにくい。した
がって、シール部材２０の温度が低くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水等が外部から軸
受中に侵入することを防止するようにした密封ころがり
軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】水等の流体が大量にかかり、しかも温度
変化が激しい環境下で使用される軸受（例えば鉄鋼設備
の圧延機に使用されるロールネック軸受）には、軸受内
部に封入した油やグリースのもれを防止するとともに、
外部からの汚染物質、水等の侵入を防止するための密封
装置を備えた密封ころがり軸受が一般に使用される。こ
のような密封ころがり軸受は、特公昭６０−１４９３３
号公報、特公昭６１−１２１３０号公報等に開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】軸受の温度は一般に軸
受の発熱条件と放熱条件とによって定まるが、上記のよ
うなロールネック軸受の軸受温度は、圧延機が使用され
る条件（速度、荷重、潤滑、放熱環境）に大きく左右さ
れる。つまり、このようなロールネック軸受について
は、周囲が圧延水等で冷却される場合や圧延水のかから
ない場合など放熱条件が大きく異なる環境で使用される
ので、このような多様な使用環境に対応できることが要
求される。この際、軸受内部の発熱が大きい場合は、密
封装置であるオイルシールへの熱伝導によってオイルシ
ールの機能に悪影響を与える可能性がある、逆に、オイ
ルシールの発熱が極端に大きい場合は軸受温度に悪影響
を与える可能性もある。

【０００４】例えば、圧延水がかかって放熱条件のよい
場合であっても、このような場合には高速で運転される
ことが多いため軸受温度が高くなる。また、比較的低速
で運転される場合であっても、圧延水のかからないドラ
イな条件の下では、放熱条件が悪く高温になる。従っ
て、ロールネック軸受の軸受温度は高温になることが多
く、密封装置であるオイルシールのシールリップが摺動
する内輪端部の温度はさらに高くなる。このため、シー
ルリップの周速が低くここでの発熱が小さい場合であっ
ても、シールリップを形成するシール材料の許容温度を
超える場合もある。このような場合、シールリップにヒ
ートクラック等の損傷を招いたり、シールリップの摺動
面の潤滑を悪化させ摩耗を促進したりすることになる。
この結果、著しくシール性能を低下させ、軸受内部から
の潤滑剤のもれ、外部から軸受内部に異物、冷却水等を
侵入させてしまうことになり、ロールネック軸受に損傷
を引き起こすといった問題がある。

【０００５】こうした問題を回避するためにはシール材
として耐熱温度の高い材料を用いることが考えられる
が、このようなシール材は高価であり、ロールネック軸
受のコストが高くなる。

【０００６】また、従来のロールネック軸受においてシ
ールリップが摺動する内輪端部は内輪の一部であること
から、シールリップの損傷が生じた場合に、オイルシー
ルを交換しても軸受内輪は再使用することになる。この
ため、内輪端部のシールリップが接するシール摺動面
（内輪端部の周面）は摩耗したままとなり、オイルシー
ル等を交換してもシール性能が改善されないといった問
題もある。

【０００７】さらに、従来のロールネック軸受では、軸
とのはめあいがルーズであることから内輪の内径面のか
じり防止のため内輪全体を被膜する場合が多い。このよ
うな場合、シールリップが摺動する内輪端部も被膜さ
れ、被膜処理によってはシールリップ摺動面の粗さが悪
くなりシールリップの摩耗、シール性の低下を引き起こ
すことがある。内輪端部に被膜をしないようにその部分
をマスキングすることにより以上の問題は解決するが、
結果的にコストアップになってしまうという問題もあ
る。

【０００８】そこで、本発明は、シール等の熱的損傷を
防止するとともに、シールリップ摺動面で摩耗を起こし
た場合にも簡易にシール機能を回復させることができる
密封ころがり軸受を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の密封ころがり軸受は、外輪と内輪との間に
ころを配置して前記外輪と前記内輪とを相対回転させる
とともに、軸方向の少なくとも一方の端部にシール部材
を配置するものであって、前記シール部材の前記内輪側
及び外輪側のいずれか一方に熱伝導性の低いスリーブ体
を備えることを特徴とする。

【００１０】上記密封ころがり軸受において、内輪温度
が上昇した場合には内輪端部からシール部材への熱伝導
をスリーブ体によって抑え、外輪温度が上昇した場合に
は外輪端部からシール部材への熱伝導をスリーブ体によ
って抑えることができるので、シール部材への熱的影響
が小さくなってシール部材の温度を低くすることができ
る。この結果、密封ころがり軸受の発熱の影響によって
シール部材に損傷が発生することを防止でき、密封ころ
がり軸受を安価で熱耐久性があるものとすることができ
る。

【００１１】ここで、前記スリーブ体は、内輪又は外輪
に対して着脱可能にすることができる。この場合、長期
間の使用によりスリーブ体のうちシール部材が接する摺
動面が摩耗しても、シール部材の交換等の際にスリーブ
体も交換することができるので、シール部材が接するス
リーブ体の摺動面の表面粗さを良好に保つことができ、
密封ころがり軸受を高い密封状態に維持することができ
る。つまり、密封ころがり軸受の信頼性が向上し、より
長いメンテナンス周期での使用が可能になる。

【００１２】なお、熱伝導性の低いスリーブ体として
は、前記内輪よりも熱伝導率の低い材料を使用する場合
があり、或いは、熱伝導を抑制できる形状のスリーブ体
を用いる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１４】〔第１実施形態〕図１に、本発明に係る密
封ころがり軸受の一実施形態として、密封４列円錐ころ
がり軸受を示す。なお、同図は、密封４列円錐ころがり
軸受の回転軸を含む縦断面図の一部を示す図である。

【００１５】同図に示す密封４列円錐ころがり軸受（以
下「密封ころがり軸受」という）１０は、外側の外輪１
１、１１、１２と、内側の内輪１３、１３と、保持器１
４、１４…によって回動自在に支持された多数のころ１
５、１５…とを備える。また、外輪１２と外輪１１との
間には外輪間座１６、１６が配設され、外輪１１、１１
の軸方向（密封ころがり軸受の回転軸の方向）の左右両
端部にはシールホルダ１７、１７が配置され、左右のシ
ールホルダ１７、１７の内周側にはシール部材２０、２
０が支持され、内輪１３、１３の軸方向の左右両端部に
は各シール部材２０、２０が当接するスリーブ３０が着
脱自在に装着されている。

【００１６】外輪全体は、軸方向の左右両端部に配置さ
れた単列の外輪１１、１１と、これらの間に配置され、
単列の外輪を２個連結した形状の複列の外輪１２とによ
って構成されている。各外輪１１、１２の内周側にはテ
ーパ面１１ａ、１２ａが形成されている。

【００１７】内輪全体は、軸方向に並べた２個の複列の
内輪１３、１３によって構成されている。内輪１３、１
３の外周側は、上述の外輪１１、１２のテーパ面１１
ａ、１２ａに対向しており、これらテーパ面１１ａ、１
２ａとの間に軸受空間Ｓ（なお、図１中では、複数の個
所にＳを付しているが、これらはすべて連通されてい
る。）を構成している。内輪１３、１３の内周側は、軸
部材（不図示）の外周面に嵌合している。内輪１３、１
３の軸方向の左右両端部１３ａ、１３ａは、外輪１１、
１１のそれよりも長く延設されており、各端部１３ａの
周囲には、スリーブ３０、３０がそれぞれ嵌合してい
る。各スリーブ３０には、軸受空間Ｓを密封するための
シール部材２０、２０がそれぞれ密着している。

【００１８】保持器１４、１４…は、図１に示すもので
は、環状に形成された４個のものが上述の軸受空間Ｓに
配設されており、各保持器１４ごとに、周方向に多数の
ころ１５、１５…を回動自在に支持している。

【００１９】ころ１５、１５…は、上述の軸受空間Ｓに
配設されており、外輪１１、１２のテーパ面１１ａ、１
２ａ及び内輪１３、１３の外周面に接触する。各ころ１
５は、軸部材（不図示）の回転に伴って内輪１３、１３
が回転すると、所定の方向に回転し、これにより、外輪
１１、１２に対して内輪１３、１３が円滑に回転するよ
うにしている。

【００２０】外輪間座１６、１６は、環状に形成された
部材であり、複列の外輪１２とその左右の単列の外輪１
１、１１との間に、それぞれ介装されている。

【００２１】左右シールホルダ１７、１７は、２個の外
輪１１、１１のうちの左の外輪１１の左側面１１ｂと、
右の外輪１１の右側面１１ｂにそれぞれ配置されてお
り、内周面１７ａ、１７ａに例えば含油ポリマー等の樹
脂材からなるシール部材２０、２０を支持している。各
シール部材２０は、シールホルダ１７に対して軸方向に
も軸回りにも固定しているが、軸方向に可動としてもよ
い。

【００２２】図２は、図１の密封ころがり軸受の端部の
密封構造を説明する拡大図である。外輪１１に固定され
た環状のシールホルダ１７の内側には環状のシール部材
２０が固定されている。このシール部材２０の内周側に
設けた可撓性のシールリップ部２０ａには、緊迫力を付
加するスプリング２０ｂがかけられており、シールリッ
プ部２０ａを図面下側の軸芯方向に付勢する。内輪１３
が外輪１１に対して相対的に回転した場合、シールリッ
プ部２０ａは、内輪１３の端部１３ａの周囲に着脱自在
に装着したスリーブ３０のリップ摺動面３０ａと密着し
た状態を維持したままでスリーブ３０に対して相対的に
回転する。

【００２３】スリーブ３０は、内輪１３よりも熱伝導率
の低い材料（例えばオーステナイト系ステンレス鋼な
ど）を用いて製作されており、内輪１３の端部１３ａの
周囲に着脱自在に装着されている。このスリーブ３０の
内径側には、その中央部に円周溝３０ｂを設けており、
端部１３ａに嵌合する面積を小さくして内輪１３からの
伝熱面積を小さくした形状としている。なお、図示を省
略してあるが、スリーブ３０と端部１３ａとの間にはロ
ック機構を設けてあり、ロックされた状態では、スリー
ブ３０が端部１３ａとともに回転し、ロックを解除され
た状態では、スリーブ３０を端部１３ａから取り外すこ
とができ、これを新しいスリーブと交換することができ
る。

【００２４】以下、図１及び図２に示す密封ころがり軸
受の動作の要点について説明する。密封ころがり軸受の
外輪１１、１１、１２と内輪１３、１３とが相対的に回
転して発熱すると、内輪１３、１３の熱源からの熱は、
内輪１３、１３の端部１３ａ、１３ａへ熱伝導し端部１
３ａ、１３ａの温度は次第に高くなる。これらの端部１
３ａ、１３ａに蓄積された熱は、ここに装着したスリー
ブ３０、３０を介してシール部材２０、２０へ熱伝達さ
れるが、スリーブ３０、３０の材質を熱伝導率の低いも
のとし、スリーブ３０、３０と端部１３ａ、１３ａ外周
の嵌合部との伝熱面積を小さくしているため、スリーブ
３０、３０の熱伝導性が小さくなっており、内輪１３、
１３からの熱がシール部材２０、２０へ伝わりにくい。
したがって、各シール部材２０では、シールリップ部２
０ａとリップ摺動面３０ａとの接触に原因する発熱が支
配的となり、各シール部材２０の温度が従来構造よりも
低くなる。

【００２５】なお、密封ころがり軸受を長期に使用した
場合、シールリップ部２０ａやリップ摺動面３０ａが摩
耗することも考えられる。この場合、シール部材２０や
スリーブ３０を交換することで高い密封状態を維持する
ことが可能となる。

【００２６】図３は、実験において従来構造の密封ころ
がり軸受と第１実施形態の密封ころがり軸とにおける温
度上昇を比較したグラフを示す。グラフにおいて、横軸
は内輪１３、１３の回転速度を示し、縦軸はシールリッ
プ部２０ａの温度を示す。なお、実線は内輪１３、１３
の温度を示し、鎖線は従来構造のシールリップ部２０ａ
の温度を示し、点線は第１実施形態のシールリップ部２
０ａの温度を示す。グラフからも明らかなように、第１
実施形態の密封ころがり軸受では、従来構造に比較し
て、シールリップ部２０ａすなわちシール部２０の温度
が約１５〜２５℃低いことが確認された。

【００２７】以上の説明から明らかなように、本実施形
態の密封ころがり軸受によれば、シール部材の温度を低
く抑えることができるので、軸受本体の発熱の影響によ
ってシールの損傷が起こるといった事態が生じにくくな
り、コストの高い、耐熱性の良いシール材料を用いる必
要がなくなる。

【００２８】〔第２実施形態〕図４は、第２実施形態に
係る密封ころがり軸受の要部構造を説明する図であり、
第１実施形態の図２に対応する。なお、第２実施形態の
密封ころがり軸受は、第１実施形態の密封ころがり軸受
の変形例であり、同一部分には同一の符号を付して重複
説明を省略する。この密封ころがり軸受では、内輪１３
に延設した端部１１３ａの外周に円周溝１１３ｂを設
け、スリーブ１３０には円周溝を設けていない。この密
封ころがり軸受でも、端部１１３ａとスリーブ１３０と
の接触面積を小さくして伝熱面積を小さくすることがで
き、シール部材２０の温度を低く保つことができる。

【００２９】〔第３実施形態〕図５は、第３実施形態の
密封ころがり軸受の要部を説明する図である。なお、第
３実施形態の密封ころがり軸受は、第１実施形態の密封
ころがり軸受の変形例である。この密封ころがり軸受で
は、スリーブ２３０の肉厚を薄くして２重筒構造とし、
内筒側に円周溝２３０ｂを設け、外筒側にシールリップ
部２０ａに当接するリップ摺動面３０ａを形成する。こ
の密封ころがり軸受では、スリーブ２３０自体を薄くし
てスリーブ２３０の熱伝導効率を下げるとともに、端部
１３ａとスリーブ１３０との接触面積を小さくして、シ
ール部材２０の温度をより低く保つことととしている。

【００３０】〔第４実施形態〕図６は、第４実施形態の
密封ころがり軸受の要部を説明する図である。なお、第
４実施形態の密封ころがり軸受は、第１実施形態の密封
ころがり軸受の変形例である。この密封ころがり軸受で
は、スリーブ３３０を２層構造とし、内層３３０ｃ側を
断熱材で形成し、リップ摺動面３０ａを形成する外層３
３０ｄ側をシールリップ部２０ａとの間で摩擦が少ない
材質で形成する。なお、内層３３０ｃを形成する断熱材
としては、例えばゴム材料、ナイロン、フッ化物系樹脂
材料等を用いることができる。この密封ころがり軸受に
よれば、端部１３ａとスリーブ１３０との伝熱効率を低
下させることができ、シール部材２０の温度を低く保つ
ことができる。

【００３１】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たが、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、スリーブ３０、１３０、２３０は、内輪１
３と同材料もしくは同程度の熱伝導率の金属材料であれ
ば、その形状の効果によって熱伝導性を下げることがで
き、シール部材２０の温度を下げることができる。

【００３２】また、上記実施形態では、シール部材２０
を外輪１１側に固定しているが、これを内輪１３側に固
定することもできる。この場合、外輪１１側の内側にス
リーブ３０、１３０、２３０、３３０に対応する筒状体
を装着してシール部材のシールリップと摺接させる。こ
れにより、外輪１１からの熱伝導によってシール部材が
破損することを防止できる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の密封ころがり軸受によれば、前記シール部材の前記内
輪側及び外輪側のいずれか一方に熱伝導性の低いスリー
ブ体を備えるので、内輪温度が上昇した場合には内輪端
部からシール部材への熱伝導をスリーブ体によって抑
え、外輪温度が上昇した場合には外輪端部からシール部
材への熱伝導をスリーブ体によって抑えることができる
ので、シール部材への熱的影響が小さくなってシール部
材の温度を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の密封ころがり軸受の構
造を示す縦断面図である。

【図２】図１の密封ころがり軸受の要部を説明する断面
図である。

【図３】図２のシール部材における発熱を説明するグラ
フである。

【図４】第２実施形態の密封ころがり軸受の要部構造を
示す断面図である。

【図５】第３実施形態の密封ころがり軸受の要部構造を
示す断面図である。

【図６】第４実施形態の密封ころがり軸受の要部構造を
示す断面図である。

【符号の説明】

１１，１２ 外輪 １３ 内輪 １３ａ 端部 １４ 保持器 １５ ころ １６，１６ 外輪間座 １７ シールホルダ ２０ シール部材 ２０ａ シールリップ部 ３０，１３０，２３０，３３０ スリーブ ３０ａ リップ摺動面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外輪と内輪との間にころを配置して前記
   外輪と前記内輪とを相対回転させるとともに、軸方向の
   少なくとも一方の端部にシール部材を配置する密封ころ
   がり軸受において、 前記シール部材の前記内輪側及び外輪側のいずれか一方
   に熱伝導性の低いスリーブ体を備えることを特徴とする
   密封ころがり軸受。