(57)【要約】【課題】主リップの潤滑状態を維持することができる密封装置を提供する。【解決手段】外輪２１と、この外輪２１の径方向内側において当該外輪２１と同心に配置される内輪２２と、外輪２１と内輪２２との間の環状空間に転動自在に配置される転動体２３とを有する転がり軸受１１における、環状空間を密封する密封装置１２であって、外輪２１側に設けられるシール部材３０と、内輪２２側に設けられる遮蔽部材３６とを備え、シール部材３０は、芯金３１と、芯金３１の径方向内端部から転がり軸受１１の外部側へ向けて延び、内輪２２の外周面に接触する主リップ３２とを備え、遮蔽部材３６は、主リップ３２における内輪２２に対する接触部分と、芯金３１の径方向内端部との軸方向の間に配置され、内輪２２の外周面２２ａ２に沿って円環状に形成されるとともに当該外周面２２ａ２から径方向外側に突出している。【選択図】図２
2017137897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、この外輪の径方向内側において当該外輪と同心に配置される内輪と、前記外輪と前記内輪との間の環状空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、前記環状空間を密封する密封装置であって、
前記外輪側に設けられるシール部材と、前記内輪側に設けられる遮蔽部材とを備え、
前記シール部材は、芯金と、前記芯金の径方向内端部から前記転がり軸受の外部側へ向けて延び、前記内輪の外周面に接触する主リップとを備え、
前記遮蔽部材は、前記主リップにおける前記内輪に対する接触部分と、前記芯金の径方向内端部との軸方向の間に配置され、かつ前記内輪の外周面に沿って円環状に形成されて当該外周面から径方向外側に突出していることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、前記内輪の外周面から径方向外側へ延びる立壁部と、前記立壁部の径方向外端部から前記転がり軸受の外部側へ延びる外周壁部とを備えている、請求項１に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密封装置に関する。さらに詳しくは、例えば鉄鋼の圧延機のロールを支持する転がり軸受装置に適用される密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延機のロールを支持する転がり軸受装置に適用される密封装置は、一般的な密封装置に比べて過酷な条件下で使用されることが多い。例えば、密封装置のシールリップに接触する転がり軸受の内輪の回転速度は最大３０ｍ／ｓにも達し、また、例えば６０〜１２０℃という広い温度範囲で繰り返し周囲温度が変化する。さらに、外部からは圧延水（冷却水）に継続的に浸される。
【０００３】
このような過酷な条件下においても密封装置の性能を確保するためには、密封装置のシールリップとこのシールリップが接触する転がり軸受の内輪との間に常に油膜を形成し、シールリップの潤滑状態を維持することによって、シールリップの発熱や摩耗を抑制することが重要である。
シールリップの潤滑状態を維持するため、例えば、特許文献１に記載された密封装置は、転がり軸受の内輪の外周面に接触する主リップと、主リップの軸方向内側に設けられたグリースリップとを有しており、主リップとグリースリップと内輪の外周面とで囲まれた空間にグリースを充填している。そして、当該密封装置は、前記空間に充填されたグリースを主リップと内輪との接触部分に供給することによって、主リップの潤滑状態を維持することを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２４８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧延機のロールを支持するための転がり軸受装置としては、多列の円すいころ軸受が用いられることが多い。この円すいころ軸受の内部に充填されたグリースは、内輪の高速回転に伴う遠心力によって、円すいころ軸受の軸方向外端部側から軸方向内方へ向けて流れやすくなっている。そのため、特許文献１記載の密封装置において、主リップとグリースリップと内輪の外周面とで囲まれた空間に充填されたグリースは円すいころ軸受の内部側へ引き込まれやすくなり、主リップの潤滑状態が悪化するおそれがある。
【０００６】
また、特許文献１に記載の密封装置は、グリースリップの先端を主リップ側へ曲げることによって、充填されたグリースを前記空間内に保持するように工夫されている。しかし、上記のような、グリースを転がり軸受の内部側へ引き込む作用によって、当該空間内のグリースがグリースリップ側へ偏ってしまうため、主リップへのグリースの供給が不十分になる可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、主リップにおける潤滑状態を好適に維持することができる密封装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の密封装置は、外輪と、この外輪の径方向内側において当該外輪と同心に配置される内輪と、前記外輪と前記内輪との間の環状空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、前記環状空間を密封する密封装置であって、前記外輪側に設けられるシール部材と、前記内輪側に設けられる遮蔽部材とを備え、前記シール部材は、芯金と、前記芯金の径方向内端部から前記転がり軸受の外部側へ向けて延び、前記内輪の外周面に接触する主リップとを備え、前記遮蔽部材は、前記主リップにおける前記内輪に対する接触部分と、前記芯金の径方向内端部との軸方向の間に配置され、前記内輪の外周面に沿って円環状に形成されて当該外周面から径方向外側に突出していることを特徴とする。
【０００９】
上記構成を有する密封装置は、主リップにおける内輪に対する接触部分と芯金の径方向内端部との軸方向の間に配置され、内輪の外周面に沿った円環状に形成されるとともに当該外周面から径方向外側に突出する遮蔽部材を備えているので、主リップの近傍に充填されたグリースが転がり軸受の内部側へ流れるのを遮蔽部材によって抑制することができる。したがって、主リップの近傍においてグリースを好適に保持することができ、主リップと内輪の外周面との接触部分に確実にグリースを供給し、主リップの潤滑状態を好適に維持することができる。
【００１０】
前記遮蔽部材は、前記内輪の外周面から径方向外側へ延びる立壁部と、前記立壁部の径方向外端部から前記転がり軸受の外部側へ延びる外周壁部とを備えていることが好ましい。
この構成によれば、遮蔽部材の立壁部によって、転がり軸受の内部側へのグリースの流れを遮ることができる。また、遮蔽部材の外周壁部によって、立壁部で遮られたグリースが内輪の回転に伴う遠心力で遮蔽部材を超えて径方向外側へ流れるのを阻止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の密封装置によれば、主リップにおける潤滑状態を好適に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る密封装置を備えた転がり軸受装置の断面図である。
【図２】図１に示される密封装置の断面図である。
【図３】密封装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】遮蔽部材を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る密封装置の遮蔽部材を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る密封装置の遮蔽部材を示す断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る密封装置の遮蔽部材を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の密封装置の実施形態を詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態に係る密封装置１２を備えた転がり軸受装置１０の断面図である。転がり軸受装置１０は、圧延機用ロール両端のロールネック（図示せず）に設けられ、当該ロールを回転自在に支持する転がり軸受装置である。転がり軸受装置１０は、転がり軸受１１と、密封装置１２とを備えている。
【００１４】
転がり軸受１１は、外輪２１と、内輪２２と、転動体である円すいころ２３と、保持器２４とを備えている。なお、本明細書において、軸方向外側とは、転がり軸受１１の軸方向の中心Ｃ（図１参照）からより離れた側を意味し、軸方向内側とは、同じく転がり軸受１１の中心Ｃにより近い側を意味する。また、本明細書においては、転がり軸受１１の内部側を「軸受内部側」ということがあり、転がり軸受１１の外部側を「軸受外部側」ということがある。
【００１５】
外輪２１は、圧延機に設けられたハウジング（図示せず）に嵌合されることにより固定される。外輪２１は、第１外輪部材２１ａと、一対の第２外輪部材２１ｂとを軸方向に組み合わせて構成されている。第１外輪部材２１ａは、円筒状に形成され、転がり軸受１１の軸方向中央に配置されている。第２外輪部材２１ｂは、円筒状に形成され、第１外輪部材２１ａの軸方向両外側に配置されている。第１外輪部材２１ａの内周面には、複数の円すいころ２３が転動する外輪軌道面２１ａ１が一対形成されている。一対の第２外輪部材２１ｂの各内周面には、複数の円すいころ２３が転動する外輪軌道面２１ｂ１が形成されている。
【００１６】
内輪２２は、外輪２１の径方向内側において当該外輪２１と同心に配置されている。内輪２２は、一対の円筒状の内輪部材２２ａを軸方向に組み合わせて構成されている。各内輪部材２２ａの外周面には、複数の円すいころ２３が転動する内輪軌道面２２ａ１が一対形成されている。内輪２２の内周には、圧延機ロールのロールネックが挿入された状態で固定される。これにより、内輪２２は圧延機ロールとともに回転する。
【００１７】
第１外輪部材２１ａに形成された一対の外輪軌道面２１ａ１は、各内輪部材２２ａの軸方向内側に形成された内輪軌道面２２ａ１と対向している。一方、第２外輪部材２１ｂに形成された外輪軌道面２１ｂ１は、各内輪部材２２ａの軸方向外側に形成された内輪軌道面２２ａ１と対向している。
【００１８】
複数の円すいころ２３は、内輪軌道面２２ａ１と外輪軌道面２１ａ１との間、及び、内輪軌道面２２ａ１と外輪軌道面２１ｂ１との間に転動自在に配置されている。本実施形態に係る転がり軸受１１は、複数の円すいころ２３が４列に配置された多列型の円すいころ軸受とされている。複数の円すいころ２３は、環状の保持器２４によって周方向に保持されている。
【００１９】
転がり軸受１１の内部には、潤滑剤としてグリースが充填される。
密封装置１２は、外輪２１と内輪２２との間に形成される環状の空間の軸方向外端部をシールし、転がり軸受１１の内部のグリースの漏洩と、転がり軸受１１の内部への水の浸入とを防止している。
【００２０】
図２は、図１に示される密封装置１２の断面図である。図３は、密封装置１２の要部を拡大して示す断面図である。密封装置１２は、外輪２１側に設けられるシール部材３０と、内輪２２側に設けられる遮蔽部材３６とを備えている。
シール部材３０は、外輪２１を構成する第２外輪部材２１ｂの軸方向外側に配置された環状の保持部材２５に固定されている。保持部材２５は、第２外輪部材２１ｂに隣接して配置され、第２外輪部材２１ｂと同様に圧延機のハウジングに嵌合されることにより第２外輪部材２１ｂに対して固定された状態となる。なお、内輪２２を構成する内輪部材２２ａは、保持部材２５の径方向内方の位置まで延長されている。
【００２１】
シール部材３０は、芯金３１と、被覆部３４と、シールリップ３２，３３とを有している。芯金３１は、金属製であり、円筒形状に形成された円筒部３１ａと、円筒部３１ａの軸方向内側の端部から径方向内方に屈曲する円環部３１ｂとを有し、断面略Ｌ字状に形成されている。芯金３１は、円筒部３１ａの外周側が保持部材２５の内周面に嵌合されることによって保持部材２５に固定されている。
【００２２】
被覆部３４は、ゴム等の弾性材料からなり、芯金３１に加硫接着されている。被覆部３４は、芯金３１における円筒部３１ａの外周面と、円環部３１ｂにおける軸方向の内側面とを被覆している。
シールリップ３２，３３は、ゴム等の弾性材料からなり、芯金３１に加硫接着されている。シールリップ３２，３３は、主リップ３２と、副リップ３３とからなる。
【００２３】
主リップ３２は、芯金３１の円環部３１ｂにおける径方向内端部３１ｂ１から軸方向外側（転がり軸受１１の外部側）へ向けて延びている。主リップ３２の先端部は、内輪２２（内輪部材２２ａ）の外周面２２ａ２に接触している。そして、主リップ３２は、外部から転がり軸受１１内への水の浸入を防止するとともに、転がり軸受１１内から外部へのグリースの漏洩を防止する。
【００２４】
主リップ３２の外周面には、環状の装着溝３２ａが形成されている。この装着溝３２ａには、ガータースプリング３７が装着されている。ガータースプリング３７は、主リップ３２の内周面を内輪２２の外周面に圧接している。
主リップ３２の内周面には、第１接触面３２ｂと、第２接触面３２ｃとが形成されている。第１接触面３２ｂと第２接触面３２ｃとは、内輪２２の外周面２２ａ２に対して互いに逆向きに傾斜する傾斜面に形成されている。
【００２５】
図３に示すように、内輪２２の外周面２２ａ２に対する第１接触面３２ｂの傾斜角度αは、内輪２２の外周面２２ａ２に対する第２接触面３２ｃの傾斜角度βよりも小さい。第１接触面３２ｂよりも軸方向内側には、段部３２ｄを介して内径が拡大する拡径面３２ｅが形成されている。この拡径面３２ｅは、凹曲面状に形成されている。
【００２６】
副リップ３３は、芯金３１の円環部３１ｂにおける径方向内端部３１ｂ１から軸受内部側（軸方向内側）へ向けて延びている。副リップ３３の先端部は、内輪２２（内輪部材２２ａ）の外周面２２ａ２には接触せず、当該外周面２２ａ２の径方向外側に隙間ａをあけて配置されている。
主リップ３２と副リップ３３と内輪２２の外周面２２ａ２との間には、空間Ｓが形成されている。そして、この空間ＳにはグリースＧが充填される。
【００２７】
空間Ｓ内のグリースＧは、転がり軸受１１に密封装置１２を組み付ける際に充填される。また、グリースＧは、定期的な給脂により転がり軸受１１の内部に追加で充填されたグリースの一部が、副リップ３３と内輪２２の外周面２２ａ２との隙間から空間Ｓ内に流入することによって充填される。空間Ｓ内のグリースＧは、主リップ３２と内輪２２の外周面との接触部分に供給され、当該部分に油膜を形成する。この油膜によって主リップ３２が潤滑され、主リップ３２の発熱や摩耗が防止される。
【００２８】
なお、主リップ３２において、第１接触面３２ｂの傾斜角度αを、第２接触面３２ｃの傾斜角度βよりも小さくすることによって、内輪２２の外周面２２ａ２に対する第１接触面３２ｂの接触面積が第２接触面３２ｃの接触面積よりも大きくなる。これにより、主リップ３２の近傍のグリースＧを主リップ３２と内輪２２との接触部分に吸引する作用が生じ、当該接触部分に積極的にグリースＧを供給することができる。
【００２９】
図２及び図３に示すように、遮蔽部材３６は、円環状に形成され、内輪２２の外周面２２ａ２に取り付けられ、当該外周面２２ａ２から突出している。具体的に、遮蔽部材３６は、主リップ３２と副リップ３３と内輪２２とで囲まれた空間Ｓ内に配置されている。より具体的には、遮蔽部材３６は、図３にＬ１で示す芯金３１の径方向内端部３１ｂ１の位置と、図３にＬ２で示す主リップ３２の内輪２２への接触部分との軸方向の間に配置されている。また、遮蔽部材３６は、主リップ３２の段部３２ｄよりも軸方向内側に配置されている。遮蔽部材３６は、金属、合成樹脂、ゴム等によって形成することができる。
【００３０】
内輪２２の外周面２２ａ２からの遮蔽部材３６の突出高さｔ１は、主リップ３２の第１接触面３２ｂにおける径方向内側端から径方向外側端までの高さｔ２よりも大きい。そのため、遮蔽部材３６は、径方向外側に段部３２ｄを超え、拡径面３２ｅの内側に入り込んでいる。また、遮蔽部材３６の径方向外端部と、主リップ３２の拡径面３２ｅとの間には隙間ａが形成されている。なお、図３は、主リップ３２が内輪２２の外周面２２ａ２に接触した状態を示しているが、主リップ３２が内輪２２の外周面２２ａ２に接触していない状態（無負荷状態、自然状態）においても傾斜角度α，β及び高さｔ１，ｔ２の相対関係は上記した関係と同様となる。
【００３１】
図４は、遮蔽部材３６の断面図である。遮蔽部材３６は、立壁部３６ａと外周壁部３６ｂとを有している。立壁部３６ａは、内輪２２の外周面２２ａ２から径方向外方へ延びている。外周壁部３６ｂは、立壁部３６ａの径方向外端部から軸方向外側（軸受外部側）へ向けて延びている。また、遮蔽部材３６は、立壁部３６ａと外周壁部３６ｂとの間に溝部３６ｃを有している。立壁部３６ａの軸方向外側の側面３６ａ１は、径方向外側に向けて軸方向内側へ傾斜する傾斜面に形成されている。
【００３２】
以上の密封装置１２において、シール部材３０の主リップ３２と副リップ３３と内輪２２の外周面との間に形成された空間ＳにはグリースＧが充填され、このグリースＧは、主リップ３２と内輪２２との接触部分に供給される。一方、転がり軸受１１の内輪２２が回転すると、それによる遠心力とテーパー状の軌道面２１ｂ１，２２ａ１の作用によって転がり軸受１１内のグリースは軸方向内側へ流れやすくなり、空間Ｓ内のグリースＧも副リップ３３と内輪２２との間を抜けて転がり軸受１１の内部へ引き込まれやすくなる。
【００３３】
この点において、本実施形態の密封装置１２では、主リップ３２の近傍に遮蔽部材３６が設けられているので、主リップ３２と内輪２２との接触部分の近傍に存在するグリースＧは、遮蔽部材３６により遮られることによって転がり軸受１１の内部側へ引き込まれるのを抑制することができる。したがって、主リップ３２と内輪２２との接触部分の近傍に好適にグリースＧを保持することができ、当該接触部分にグリースＧを常に供給することができる。したがって、主リップ３２の潤滑状態を好適に維持することができ、主リップ３２の発熱や摩耗を抑制し、主リップ３２によるシール作用を長期にわたって維持することができる。
【００３４】
また、遮蔽部材３６は、立壁部３６ａと外周壁部３６ｂとから構成されているので、立壁部３６ａによって軸方向内側へのグリースＧの流れを遮ることができ、外周壁部３６ｂによって径方向外側へのグリースＧの流れを遮ることができる。また、立壁部３６ａによって遮られたグリースＧは溝部３６ｃ内に入り込むため、さらに内輪２２の回転によって遠心力が作用したとしても、溝部３６ｃ内のグリースＧは外周壁部３６ｂによって抑えられ、遮蔽部材３６を超えて径方向外側に流れてしまうのを防止することができる。また、立壁部３６ａの側面３６ａ１は傾斜面に形成されているので、溝部３６ｃ内に入り込んだグリースＧを外周壁部３６ｂに向けて径方向外側へ流れやすくすることができ、径方向外側へのグリースＧの流れを外周壁部３６ｂによって確実に遮ることができる。
【００３５】
図５は、第２の実施形態に係る密封装置１２の遮蔽部材３６を示す断面図である。
本実施形態の遮蔽部材３６は、外周壁部３６ｂの内周面３６ｂ１が、軸方向外側へ向けて径方向内側に傾斜する傾斜面に形成されている。したがって、溝部３６ｃ内に入り込み、外周壁部３６ｂによって遮られたグリースＧを積極的に径方向内側へ導くことができ、主リップ３２と内輪２２との接触部分の近傍に好適にグリースＧを保持することができる。
【００３６】
図６は、第３の実施形態に係る密封装置１２の遮蔽部材３６を示す断面図である。
本実施形態の遮蔽部材３６は、立壁部３６ａの軸方向外側の側面３６ａ１が、径方向に沿った面に形成されている。外周壁部３６ｂの内周面３６ｂ１は、第２の実施形態と同様の傾斜面に形成されている。本実施形態においても、立壁部３６ａによって軸方向内側へのグリースＧの流れを遮り、外周壁部３６ｂによって径方向外側へのグリースＧの流れを遮ることができる。そして、溝部３６ｃ内に入り込み、外周壁部３６ｂによって遮られたグリースＧを積極的に径方向内側へ導くことができる。
【００３７】
図７は、第４の実施形態に係る密封装置１２の遮蔽部材３６を示す断面図である。
本実施形態の遮蔽部材３６は、立壁部３６ａの軸方向外側の側面３６ａ１が、径方向に沿った面に形成され、外周壁部３６ｂの内周面３６ｂ１が、軸方向に沿った面に形成されている。したがって、立壁部３６ａと外周壁部３６ｂとが略直角の関係に配置されている。本実施形態においても、立壁部３６ａによって軸方向内側へのグリースＧの流れを遮り、外周壁部３６ｂによって径方向外側へのグリースＧの流れを遮ることができる。
【００３８】
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、シール部材３０が、副リップ３３を備えているが、副リップ３３を省略することも可能である。また、副リップ３３は、内輪２２の外周面２２ａ２に接触していてもよい。
【００３９】
また、前述した実施形態では、遮蔽部材３６は、立壁部３６ａと外周壁部３６ｂとを備えていたが、外周壁部３６ｂを備えず、立壁部３６ａのみの構成であってもよい。
シール部材３０は、外輪２１に隣接して配置された保持部材２５ではなく、外輪２１に直接的に取り付けられていてもよい。
密封装置１２が適用される転がり軸受１１は、円すいころ軸受に限定されない。ただし、円すいころ軸受の場合、内部のグリースが、円すいころ軸受の軸方向外端部から軸方向内側へ向けて流れやすくなるため、本発明の密封装置を適用することがより好適である。
【符号の説明】
【００４０】
１１：転がり軸受、１２：密封装置、２１：外輪、２２：内輪、２２ａ２：外周面、２３：ころ（転動体）、３０：シール部材、３１：芯金、３１ｂ１：径方向内端部、３２：主リップ、３６：遮蔽部材、３６ａ：立壁部、３６ｂ：外周壁部
【図１】
2017137897.tif 000003
【図２】
2017137897.tif 000004
【図３】
2017137897.tif 000005
【図４】
2017137897.tif 000006
【図５】
2017137897.tif 000007
【図６】
2017137897.tif 000008
【図７】
2017137897.tif 000009