(57)【要約】【課題】  軸受内部の負圧を解消することで、軸受内部への水分浸入の防止し、水分が浸入するおそれのある環境でも所定の寿命を確保できる転がり軸受用密封装置および密封型転がり軸受を提供する。【解決手段】  外輪および内輪に挟まれる空間を閉じる密封装置は、シール部材７１、７２と、そのシール部材７１、７２に形成された開口７４に設けられた、空気を透過可能で水分および油分を遮断可能なフィルター７５と、外輪および内輪に挟まれる空間から飛散する潤滑剤が、フィルター７５に付着するのを妨げ、かつ空気を透過可能なベント７６とを備える。【選択図】        図３
2006207613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の軌道輪となる部材と、前記一対の軌道輪となる部材の間に転動自在に配置される転動体とを有する転がり軸受における、前記一対の軌道輪となる部材に挟まれる空間を密封するための密封装置であって、
前記空間を閉じるシール部材と、
前記シール部材に形成された開口に設けられた、空気を透過可能で水分および油分を遮断可能な第１の部材と、
前記一対の軌道輪となる部材に挟まれる空間から飛散する潤滑剤が、前記第１の部材に付着するのを妨げ、かつ空気を透過可能な第２の部材とを備えた、転がり軸受用密封装置。
【請求項２】
前記第２の部材は、スリットを有し、かつ伸縮性を有する素材で作製された部材である、請求項１記載の転がり軸受用密封装置。
【請求項３】
前記伸縮性を有する素材はゴムである、請求項２記載の転がり軸受用密封装置。
【請求項４】
前記第２の部材は、前記第１の部材よりも前記空間の内部側に配置され、かつ前記空間の内部側に向けて中央部が突き出すように形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の転がり軸受用密封装置。
【請求項５】
一対の軌道輪となる部材と、前記一対の軌道輪の間に転動自在に配置される転動体とを有する転がり軸受であって、請求項１から４のいずれかに記載の転がり軸受用密封装置を備えた、密封型転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受用密封装置および密封型転がり軸受に関し、より特定的には、転がり軸受の一対の軌道輪となる部材に挟まれる空間を密封するための密封装置、およびその密封装置を備えた密封型転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄圧延ロール用軸受のような、内部に水分が浸入するおそれのある環境で使用される軸受として、水分の浸入を妨げる密封装置を備えた密封型転がり軸受が使用されている。
【０００３】
図５は、従来の密封型転がり軸受の一例として、密封型４列円すい転がり軸受の構成を示す概略断面図である。なお、同図は軸受の上半分を示すものである。
【０００４】
図５を参照して、この密封型転がり軸受１０は外輪１１、１１、１１と、内輪１２、１２と、円すいころ１３、１３、１３、１３と、保持器１４、１４、１４、１４と、シールケース２０、２０と、サイドシール３０、３０とを有している。円すいころ１３は、外輪１１と内輪１２との間に配置され、かつ保持器１４によって転動自在に保持されている。これにより、外輪１１に対して内輪１２が相対的に回転することが可能となっている。外輪１１の軸方向両端部の各々には、シールケース２０が配置されている。このシールケース２０の各々には、サイドシール３０が保持されている。このサイドシール３０により、軸受１０内部の潤滑剤の漏出を防止するとともに、軸受１０の外部からの内部への水分の浸入を防止することができる。
【０００５】
しかし、軸受の使用環境によって軸受の温度が昇降する場合、以下の理由により、外部からの水分の浸入への対策は十分とはいえなかった。
【０００６】
すなわち、軸受の温度上昇により密封された軸受内部の空気が膨張し、軸受内部の気圧が外部の気圧より高くなる（つまり正圧となる）ため、密封装置のわずかな隙間から空気が外部に漏出する。その後、軸受の温度が低下すると軸受内部の空気が収縮し、軸受内部の気圧が外部の気圧よりも低くなる（つまり負圧となる）ため、空気とともに水分が軸受内部に浸入する。これにより、潤滑剤が劣化し、軸受の寿命が低下するという問題点があった。
【０００７】
これに対し、解決手段として、軸受内部の気圧が外部の気圧よりも低くなったときに、軸受内部と外部とを連通させるベント手段を設けた軸受が提案されている。これにより、軸受内部の気圧を外部の気圧に近づけることができる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、軸受の外輪部材と内輪部材とに挟まれる空間を密封するためのシール部材に開口を設け、その開口に弁機構を配置し、弁機構の弁体として、空気を通過可能で、水分および油分を遮断可能な材質を用いた転がり軸受用密封装置が提案されている。これにより、水分の浸入を防止しながら、空気のみが軸受内部に供給され、軸受内部の負圧が解消される（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−０６２９９６号公報
【特許文献２】特開２００４−５２９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の構造では、ベント手段により軸受内部と外部を連通させた際、空気とともに水分が流入する可能性があり、ベント手段の設置は十分な対策とはいえない。
【００１０】
また、特許文献２の構造では、軸受内部から飛散するグリース等の潤滑剤が上記材質の弁体に付着する。その後、温度上昇等で軸受内部の気圧が上昇すると、その圧力により、付着したグリース等の潤滑剤が上記材質内部に浸透する。これにより、空気の透過が妨げられるため、負圧の解消能力が低下する。さらに、浸透したグリース等の潤滑剤は容易には除去できない。したがって、これも十分な対策とはいえない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、軸受内部の負圧を解消することで、軸受内部への水分の浸入を防止し、水分が浸入するおそれのある環境でも軸受の所定の寿命を確保可能な転がり軸受用密封装置および密封型転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の転がり軸受用密封装置は、一対の軌道輪となる部材と、一対の軌道輪となる部材の間に転動自在に配置される転動体とを有する転がり軸受における、一対の軌道輪となる部材に挟まれる空間を密封するための密封装置であって、その空間を閉じるシール部材を有するものである。シール部材には開口が形成され、その開口には、空気を透過可能で水分および油分を遮断可能な第１の部材と、一対の軌道輪となる部材に挟まれる空間から飛散する潤滑剤が第１の部材に付着するのを妨げ、かつ空気を透過可能な第２の部材とを備えている。
【００１３】
本発明の転がり軸受用密封装置によれば、第２の部材の作用により、軸受内部から飛散するグリース等の潤滑剤の、第１の部材への付着が妨げられる一方で、空気は透過される。その結果、空気を透過可能で水分および油分を遮断可能な第１の部材の特性を維持し、軸受内部の負圧を解消することで、水分の浸入を防止することができる。以上の作用により、水分が浸入するおそれのある環境でも、転がり軸受の所定の寿命を確保可能な転がり軸受用密封装置を提供することができる。
【００１４】
なお、第２の部材は金属製、ゴム製、または樹脂製のメッシュ部材、不織布等、実用上問題のない程度にグリース等の潤滑剤の飛散を妨げ、かつ空気を透過する部材であればよい。
【００１５】
上記転がり軸受用密封装置において好ましくは、第２の部材はスリットを有し、かつ伸縮性を有する素材で作製された部材である。
【００１６】
これにより、軸受内部から飛散するグリース等の潤滑剤の第１の部材への付着が妨げられる。また、スリットを通して空気は透過可能である。その結果、負圧の解消能力が保持される。さらに、第２の部材が伸縮性を有することにより、取り付け、取り替え等が容易となる。
【００１７】
上記転がり軸受用密封装置において好ましくは、伸縮性を有する素材はゴムである。これにより、伸縮性を有するゴムの特性を利用することで、取り付け、取り替え等が容易となる。
【００１８】
上記転がり軸受用密封装置において好ましくは、第２の部材は第１の部材よりも軸受の内部側に配置され、かつ内部側に向けて中央部が突き出すように形成されている。
【００１９】
これにより、軸受内部から飛散するグリース等の潤滑剤が第１の部材に到達する前に、第２の部材で捕捉される。また、第２の部材が軸受内部側に向けて中央部が突き出しているため、捕捉された潤滑剤は第２の部材を越えて第１の部材と第２の部材との間の領域に入ることなく、第２の部材よりも軸受内部側に戻り易くなる。さらに、伸縮性を有する素材およびスリットを有する構造と組み合わせることで、軸受内部が正圧となった場合には、スリットが締まり、飛散するグリース等の潤滑剤が第１の部材に付着するのを妨げる。一方、軸受内部が負圧となった場合、その負圧によりスリットが開き、第１の部材を通して空気が流入し、軸受内部に空気が供給されるため、負圧が解消される。
【００２０】
本発明の密封型転がり軸受は、一対の軌道輪となる部材と、一対の軌道輪の間に転動自在に配置される転動体とを有する転がり軸受であって、上記の転がり軸受用密封装置を備えた転がり軸受である。
【００２１】
本発明の密封型転がり軸受によれば、第２の部材の作用により、軸受内部から飛散するグリース等の潤滑剤の、第１の部材への付着が妨げられる一方で、空気は透過される。その結果、空気を透過可能で水分および油分を遮断可能な第１の部材の特性を維持し、軸受内部の負圧を解消することで、水分の浸入を防止することができる。以上の作用により、水分が浸入するおそれのある環境でも、所定の寿命を確保可能な密封型転がり軸受を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明から明らかなように、第２の部材の作用により、軸受内部から飛散するグリース等の潤滑剤の、第１の部材への付着が妨げられる一方で、空気は透過される。その結果、空気を透過可能で水分および油分を遮断可能な第１の部材の特性を維持し、軸受内部の負圧を解消することで、水分の浸入を防止することができる。以上の作用により、水分が浸入するおそれのある環境でも、転がり軸受の所定の寿命を確保可能な転がり軸受用密封装置、および密封型転がり軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施の形態における転がり軸受用密封装置を備えた密封型４列円すいころ軸受の構成を示す概略断面図である。図２は図１のサイドシール周辺部を拡大した概略断面図である。図３は図２のサイドシール部分をさらに拡大した概略断面図（ａ）および概略平面図（ｂ）である。また、図４はサイドシール開口部に配置されたベントの動作を示す模式図である。
【００２５】
図１を参照して、本実施の形態の転がり軸受用密封装置を備えた密封型４列円すいころ軸受５０は、外輪５１、５１、５１と、内輪５２、５２と、円すいころ５３、５３、５３、５３と、保持器５４、５４、５４、５４と、シール部材６０、７０、８０とを有している。
【００２６】
外輪５１、５１、５１は軸方向両端部に配置された２つの単列の外輪５１、５１と、これらの間に配置された複列の外輪５１とから構成されている。内輪５２、５２は外輪５１の内周側に配置されており、２つの複列の内輪から構成されている。円すいころ５３は、外輪５１と内輪５２との間において、保持器５４によって転動自在に保持されている。この円すいころ５３により、外輪５１に対する内輪５２の相対的な回転が可能とされている。
【００２７】
また、シール部材６０、７０、８０はシールケース６０と、サイドシール７０と、中間シール８０とを有している。シールケース６０は、外輪の軸方向両端部の各々に配置されている。サイドシール７０はシールケース６０により保持されている。これにより、軸受５０の両端部は密封されている。さらに、二つの内輪５２、５２の間の径方向外側には中間シール８０が配置され、内輪５２、５２の間が密封されている。以上により、外輪５１と内輪５２とに挟まれる空間は密封されている。さらに、軸受５０は内部に封入されたグリースにより潤滑され、滑らかに回転可能とされている。
【００２８】
図２を参照して、シールケース６０により保持されているサイドシール７０は金属環７１とシール体７２とを有している。シール体７２は、ばね７３により内輪５２に押し付けられている。また、Ｏリング６１はシールケース６０と、径方向外側に配置される他の部材との間をシールしている。
【００２９】
図３（ａ）を参照して、サイドシール７０には開口７４が設けられている。また、開口７４にはフィルター７５と、外側金具７８と、内側金具７９と、ベント７６とが配置されている。フィルター７５は外側金具７８と内側金具７９とで挟まれることにより固定されている。フィルター７５には、たとえば連続揮発性多孔質ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）で撥油性に優れるオレオベントフィルター（Ｒ）が使用されている。また、外側金具７８はフランジを有している。外側金具７８はそのフランジ部分でサイドシールの金属環７１に固定されている。なお、フィルター７５を接着などで固定することは難しいため、上述のようにフィルター７５は金具７８、７９で挟まれることにより固定されている。
【００３０】
内側金具７９は突出部７９Ａを有し、ベント７６は嵌合用溝７６Ａを有している。嵌合用溝７６Ａが内側金具７９の突出部７９Ａに嵌め込まれることにより、ベント７６は内側金具７９に固定されている。ベント７６はフィルター７５よりも軸受内部側に配置され、かつその中央部が軸受内部側に向けて突き出す凸形状となっている。なお、ベント７６は伸縮性を有する素材（たとえばゴム）で作製された部材であり、たとえばニトリルゴムの材質からなっている。また、図３（ｂ）を参照して、ベント７６は先端部にスリット７７を有している。
【００３１】
本実施の形態によれば、フィルター７５は空気を透過可能で、水分および油分を遮断可能な機能を有している。ベント７６は外輪５１と内輪５２とに挟まれる密封空間から飛散するグリースがフィルター７５に付着することを妨げ、かつ空気を透過できる機能を有している。
【００３２】
次に、本実施の形態におけるベント７６の動作について説明する。
【００３３】
図４を参照して、軸受５０の温度が上昇した場合、外輪５１と内輪５２とに挟まれる密封空間に存在する空気が膨張する。これにより、当該密封空間の気圧が軸受５０の外部空間の気圧よりも大きくなった場合（つまり正圧になった場合）、その正圧によりベント７６は密封空間側から外部空間側へ向けて図４（ａ）の矢印方向に力を受ける。ベント７６は密封空間側（軸受内部側）に向けて凸形状となっているため、図４（ａ）の矢印方向に押し付けられることで、ベント７６に設けられたスリット７７は締まることになる。これにより、わずかな空気は透過するものの、飛散したグリースはフィルター７５には到達しない。一方、軸受５０の温度が下降した場合、外輪５１と内輪５２とに挟まれる密封空間に存在する空気は収縮する。これにより、当該密封空間の気圧が軸受５０の外部空間の気圧よりも小さくなった場合（つまり負圧となった場合）、その負圧によりベント７６は外部空間側から密封空間側へ向けて力を受ける。ベント７６は密封空間側（軸受内部側）に向けて凸形状となっているため、負圧により図４（ｂ）に示すようにスリット７７が開き、フィルター７５を通して空気が流入する。その結果、軸受内部に空気が供給されるため、負圧が解消される。
【００３４】
以上の説明のように本実施の形態によれば、軸受が動作した場合に外輪５１と内輪５２とに挟まれる密封空間から飛散するグリースはベント７６により遮断され、フィルター７５には到達しない。このため、空気を透過可能で水分および油分を遮断可能なフィルター７５の機能は維持される。また、ベント７６は上述したように密封空間が負圧になった際に開くように構成されたスリットを有している。このため、密封空間が負圧になった場合には、スリット７７が開いて外部空間から密封空間へ空気を供給することにより、軸受内部の負圧を解消することができる。
【００３５】
以上より、たとえば上記転がり軸受用密封装置を備えた密封型転がり軸受を、軸受の温度が昇降し、かつ水滴を浴びるおそれのある製鉄圧延機ロール用軸受として使用した場合、軸受内部への水分の浸入が回避され、軸受の所定の寿命を確保することが可能である。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、一対の軌道輪となる部材としてラジアル型軸受の外輪および内輪について説明したが、本発明の一対の軌道輪となる部材はこれに限定されるものではなく、たとえばスラスト型軸受の軌道盤であってもよい。
【００３７】
また、本実施の形態においては、転動体として円すいころについて説明したが、本発明の転動体はこれに限定されるものではなく、たとえば玉または他の形態のころであってもよい。
【００３８】
また、本実施の形態においては、開口がサイドシールに設けられる場合について説明したが、開口が設けられる部位はこれに限定されるものではなく、たとえば中間シール、シールケース等のシール部材に開口を設けてもよい。
【００３９】
今回開示され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と考えられるべきである。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。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の転がり軸受用密封装置および密封型転がり軸受は、一対の軌道輪となる部材に挟まれる空間を密封するための密封装置、および密封装置を備えた転がり軸受に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態を示す転がり軸受用密封装置を備えた密封型４列円すいころ軸受の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１のサイドシール周辺を拡大した概略断面図である。
【図３】図２のサイドシール部分をさらに拡大した概略断面図（ａ）および概略平面図（ｂ）である。
【図４】サイドシール開口部に配置されたベントの動作を示す模式図である。
【図５】従来の密封型４列円すい転がり軸受の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
５０  密封型４列円すい転がり軸受、５１  外輪、５２  内輪、５３  円すいころ、５４  保持器、６０  シールケース、６１  Ｏリング、７０  サイドシール、７１  サイドシール金属環、７２  サイドシールシール体、７３  ばね、７４  開口、７５  フィルター、７６  ベント、７７  スリット、７８  外側金具、７９  内側金具、８０  中間シール。
【図１】
2006207613.tif 000003
【図２】
2006207613.tif 000004
【図３】
2006207613.tif 000005
【図４】
2006207613.tif 000006
【図５】
2006207613.tif 000007