(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのシール部材を軸方向に並べた状態で組み合わせてなり、前記両シール部材が、環状芯金の内周部位に軸方向一方側へ縮径する弾性材からなる円錐部を被着した構成とされたオイルシールであって、
軸方向他方側に配置される内側シール部材は、外周面に弾性材が被着される第一の円筒部と、前記第一の円筒部の軸方向他方側から径方向内方に延びる第一の環状板部とを有する第一の環状芯金を備え、前記第一の環状板部の内周端には内周面が軸方向一方側に縮径しながら延びる弾性材からなる第一の円錐部が被着され、
前記内側シール部材の第一の円錐部における外周面の自由端側領域にバネリングが外嵌装着されているとともに、この第一の円錐部の内周面の自由端側においてバネリングの装着領域から軸方向前後に外れた位置に主リップおよび副リップがそれぞれ設けられており、バネリングの締め付け力により前記第一の円錐部が弓なりに撓んだ状態で軸体の外周面に対して接触させられ、
軸方向一方側に配置される外側シール部材は、外周面に前記第一の円筒部の内周面が嵌合される第二の円筒部と、前記第二の円筒部の軸方向一方側から径方向内方に延びる第二の環状板部を有する第二の環状芯金とを備え、
前記第二の環状板部には軸方向一方側に突出してケースの径方向に沿う壁部に当接する２つの輪状リブを備え、
前記第二の環状板部の内周端には、内周面が軸方向一方側に縮径する弾性材からなる第二の円錐部が被着され、前記第二の円錐部が前記軸体に接触させられている、ことを特徴とするオイルシール。
【請求項２】
請求項１に記載のオイルシールにおいて、前記第二の円錐部が、前記軸体に対して当該軸体との嵌合しめしろによる撓みの反力で接触させられている、ことを特徴とするオイルシール。
【請求項３】
請求項１または２に記載のオイルシールにおいて、前記第二の円筒部の軸方向他端側の端面が、前記第一の環状板部に当接されている、ことを特徴とするオイルシール。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のオイルシールにおいて、前記２つの輪状リブのうち、内径側の輪状リブと前記第二の円錐部とが一体に連なっている、ことを特徴とするオイルシール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つのシール部材を軸方向に並べた状態で組み合わせてなるオイルシールに関する。このオイルシールは、例えば連続鋳造機の搬送用セグメントロールの特にロールネック側に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続鋳造機における搬送系は、搬送方向に伸びる２つの平行なレールの間に、複数のセグメントロールを搬送方向に隣り合わせに並べた構成になっており、各セグメントロールの両端は軸受装置を介して回転自在に支持されている。
【０００３】
この連続鋳造機では、製造される鋳造品を冷却するために、その搬送過程で冷却水をかけるようにしているので、この冷却水が、各セグメントロールの両端を支持する軸受装置の内部に侵入するのを防止する必要がある。そのため、通常、軸受装置の両端に、オイルシールを装着している。
【０００４】
図３および図４を用いて、上記セグメントロール用の従来のオイルシールを説明する。図３は、セグメントロールの支持部分の構造を示す上半分の縦断面図、図４は、セグメントロールのロールネック側のオイルシールを示す上半分の縦断面図である。
【０００５】
図中、５０はセグメントロールであり、このセグメントロール５０の両端のロールネック５１は、軸受装置５２を介して軸受箱５３に支持されている。
【０００６】
軸受装置５２の軸方向両側には、それぞれオイルシール５４，５５が配設されている。図中の左側のオイルシール５４をロールエンド側、右側のオイルシール５５をロールネック側と呼んでおり、それぞれ軸受箱５３の両端に取り付けられるシールカバー５６，５７の内周に取り付けられている。
【０００７】
従来、特にロールネック側では、セグメントロール５０を冷却した冷却水が流れ込みやすいので、ロールエンド側よりも高い密封性を確保する必要がある。そこで、従来では、ロールネック側のオイルシール５５として、図４に示すように、２種類のオイルシール５５Ａ，５５Ｂを組み合わせて使用している。
【０００８】
外側に位置する第１のオイルシール５５Ａは、側面視ほぼＣ字形のリング６１Ａを芯金として、その外周に合成ゴムなどの弾性体６２Ａを被着した構造になっている。弾性体６２Ａの内周部分には、軸方向一端側から軸方向他端側へ縮径しながら延びる円錐部６３Ａが設けられており、この円錐部６３Ａの内周面において先端側に２条の周溝６４Ａが設けられている。
【０００９】
内側に位置する第２のオイルシール５５Ｂは、断面ほぼ逆さＬ字形の環状芯金６１Ｂの外周に合成ゴムなどの弾性体６２Ｂを被着した構造になっている。環状芯金６１Ｂは、円筒部６３Ｂと、その軸方向一端側から径方向下向きに延びる環状板部６４Ｂとからなる。弾性体６２Ｂは、環状芯金６１Ｂの円筒部６３Ｂの外周面から環状板部６４Ｂの内周縁にまたがって被着されている。内周側の弾性体６２Ｂは、環状板部６４Ｂの内周端から軸方向一端側へ縮径しながら延びる円錐部６５Ｂとなっており、この円錐部６５Ｂの内周面において先端側に２条の周溝６６Ｂが設けられている。
【００１０】
これら第１、第２のオイルシール５５Ａ，５５Ｂの円錐部６３Ａ，６５Ｂの内径寸法は、セグメントロール５０のロールネック５１の外径寸法よりも若干小さく設定されており、この寸法差のしめしろによってロールネック５１に対して接触させられるようになっている。このオイルシール５５Ａ，５５Ｂは、主として外部から軸受装置５２側へ冷却水が侵入するのを防止するものである。
【００１１】
なお、上記セグメントロール５０を支持する軸受装置５２は、定期的にその内部に対してグリースなどの潤滑剤が補填されるようになっている。この補填にあたっては、軸受装置５２内に潤滑剤を圧入するのであるが、この潤滑剤の補填は、潤滑剤の圧入に伴い軸受装置５２の内部の潤滑剤がロールネック側のオイルシール５５を通過して外部へ漏洩するまで行われる。したがって、ロールネック側のオイルシール５５としては、外部からの異物侵入を防止しながらも、軸受装置５２内部の潤滑剤の漏洩を許容するという機能が要求される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例では、摺動抵抗軽減ならびに摩耗抑制を図るために、ロールネック側のオイルシール５５についてはロールネック５１に対してそれらの寸法差によるしめしろだけで接触させることにより、比較的軽い接触圧に設定している。これでは、円錐部６３Ａ，６５Ｂの経時的なへたりに伴い、接触圧が低下するとともに、セグメントロール５０の回転振れ時の追従性が低下するなど、シール性能が著しく低下しやすくなっている。
【００１３】
これに対して、円錐部６３Ａ，６５Ｂの外周に図示しないがいわゆるガータスプリングと呼ばれるバネリングを装着し、このバネリングの締め付け力により円錐部６３Ａ，６５Ｂをロールネック５１に対して圧接させることも考えられる。
【００１４】
この場合、円錐部６３Ａ，６５Ｂのへたりに関係なく、接触圧の変動を抑制できるものの、接触圧が大きくなり過ぎるので、好ましくない。このようなことから、従来では、上述したロールネック側のオイルシール５５については、バネリングを用いないようにしており、上述したような不具合を招いている。
【００１５】
この他、上述しているように、ロールネック側では、２種類のオイルシール５５Ａ，５５Ｂを組み込む必要があるために、装着時の工数が多くなり、面倒であった。
【００１６】
したがって、本発明は、オイルシールにおいて、摺動抵抗軽減ならびに摩耗抑制を図るようにしながら、シール性能の長期安定化を図るとともに、簡単な組み込みが行える構造とすることを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のオイルシールは、２つのシール部材を軸方向に並べた状態で組み合わせてなり、前記両シール部材が、環状芯金の内周部位に軸方向一方側へ縮径する弾性材からなる円錐部を被着した構成とされたオイルシールであって、軸方向他方側に配置される内側シール部材は、外周面に弾性材が被着される第一の円筒部と、前記第一の円筒部の軸方向他方側から径方向内方に延びる第一の環状板部とを有する第一の環状芯金を備え、前記第一の環状板部の内周端には内周面が軸方向一方側に縮径しながら延びる弾性材からなる第一の円錐部が被着され、前記内側シール部材の第一の円錐部における外周面の自由端側領域にバネリングが外嵌装着されているとともに、この第一の円錐部の内周面の自由端側においてバネリングの装着領域から軸方向前後に外れた位置に主リップおよび副リップがそれぞれ設けられており、バネリングの締め付け力により前記第一の円錐部が弓なりに撓んだ状態で軸体の外周面に対して接触させられ、軸方向一方側に配置される外側シール部材は、外周面に前記第一の円筒部の内周面が嵌合される第二の円筒部と、前記第二の円筒部の軸方向一方側から径方向内方に延びる第二の環状板部を有する第二の環状芯金とを備え、前記第二の環状板部には軸方向一方側に突出してケースの径方向に沿う壁部に当接する２つの輪状リブを備え、前記第二の環状板部の内周端には、内周面が軸方向一方側に縮径する弾性材からなる第二の円錐部が被着され、前記第二の円錐部が前記軸体に接触させられている。
【００１９】
本発明の請求項２のオイルシールは、上記請求項１において、前記第二の円錐部が、前記軸体に対して当該軸体との嵌合しめしろによる撓みの反力で接触させられている。
【００２０】
本発明の請求項３のオイルシールは、上記請求項１または２において、前記第二の円筒部の軸方向他端側の端面が、前記第一の環状板部に当接されている。また、本発明の請求項４のオイルシールは、上記請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記２つの輪状リブのうち、内径側の輪状リブと前記第二の円錐部とが一体に連なっている。
【００２１】
上記本発明では、高い密封性を確保するために２つのシール部材を組み合わせた構成とし、それらを一体的に取り扱えるようにすることにより、組み込みを比較的簡単に行えるようにしている。
【００２２】
特に、一方の内側シール部材の第一の円錐部は、バネリングの締め付け力でもって軸体に対して接触させているから、使用経過に伴い該円錐部にへたりが生じても該円錐部の軸体に対する接触圧が長期にわたって変動しにくくなる。この第一の円錐部では、その内周面に設ける主リップおよび副リップの位置をバネリングの装着領域から外れた位置に設定することにより、バネリングの締め付け力を各リップに対して直接伝わりにくくして分散させるようにしているから、これら各リップが軸体に対して比較的軽く接触するようになる。さらに、第一の円錐部と軸体との接触形態が主リップと副リップのみの局部的な接触ではなく、面状態で接触するので、密封対象の内部に存在する潤滑剤が円錐部の内周面に染み込んだときに潤滑油膜を形成しやすくなり、各リップの潤滑性が向上する。これらのことから、摺動抵抗の増大や摩耗の進行を抑制できるようになる。
【００２３】
この他、本発明では、オイルシールをケースに対して装着するときに、外側のシール部材の環状板部外面に設けてある２つの輪状リブが、ケースの径方向に沿う壁部に対して当接することになるので、この当接位置でオイルシール全体の押し込みを停止する目安となり、また、それで軸方向での位置決めがなされ、必要以上に押し込んだり押し込みが不足したりすることがなくなる。しかも、この輪状リブが弾性材からなるので、それにより、シール部材の嵌合部位を密封するようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１および図２に示す各実施形態に基づいて説明する。
【００２５】
図１および図２は本発明の一実施形態にかかり、図１は、オイルシール単体の上半分の縦断面図、図２は、オイルシールの使用状態を示す縦断面図である。
【００２６】
図中、１はオイルシールの全体を示しており、このオイルシール１は、２種類のシール部材２，３を組み合わせた構成になっている。
【００２７】
いずれのシール部材２，３も、断面ほぼ逆さＬ字形の金属製の環状芯金２１，３１に対して合成ゴムなどの弾性体２２，３２を被着した構造になっている。
【００２８】
図の左側に示す内側シール部材２の環状芯金２１は、円筒部２３と、その軸方向一端側から径方向下向きに延びる環状板部２４とからなる。
【００２９】
内側シール部材２の弾性体２２は、環状芯金２１の円筒部２３の外周面から環状板部２４の内周縁にまたがって被着されている。円筒部２３の外周面を覆う弾性体２２がケース４との嵌合部位を密封するガスケット２５とされ、環状板部２４の内周端から軸方向一端側へ縮径しながら延びる弾性体２２が回転軸５に対して接触する円錐部２６とされる。円錐部２６の内周面において、先端側には主リップ２７が、また、主リップ２７よりも基端側には副リップ２８がそれぞれ設けられている。この円錐部２６の外周にはいわゆるガータスプリングと呼ばれるバネリング６が装着され、このバネリング６の締め付け力により円錐部２６が回転軸５に対して圧接させられる。
【００３０】
図の右側に示す外側シール部材３の環状芯金３１は、円筒部３３と、その軸方向一端側から径方向下向きに延びる環状板部３４とからなる。この環状芯金３１は、内側シール部材２の環状芯金２１と向きが反対で、内側シール部材２の環状芯金２１の円筒部２３の内周に圧入嵌合されるようになっている。
【００３１】
外側シール部材３の弾性体３２は、環状芯金３１の環状板部３４の外面の径方向内外の２カ所と内周縁とにそれぞれ分離して被着されている。環状板部３４の外面に被着される弾性体３２が、ケース４との嵌合部位を密封する輪状リブ３５，３６とされ、環状板部３４の内周端から軸方向一端側へ縮径しながら延びる弾性体３２が回転軸５に対して接触する円錐部３７とされる。この円錐部３７は、その内径寸法が回転軸５の外径寸法よりも若干小さく設定されており、この寸法差のしめしろによって回転軸５に接触させられる。
【００３２】
このオイルシール１では、内外２つのシール部材２，３の円錐部２６，３７でもって外部からの冷却水の侵入を防止するようになっている。また、内外２つのシール部材２，３のガスケット２５、輪状リブ３５，３６でもって、ケース４との嵌合部位からの染み込みを防止するようになっている。
【００３３】
そして、内側シール部材２の円錐部２６をバネリング６で締め付けているにもかかわらず回転軸５に対して比較的軽く接触するように設計されている。これは、上記円錐部２６において主リップ２７および副リップ２８とバネリング６との位置関係により実現している。つまり、円錐部２６の内周面の自由端側においてバネリング６の装着領域から軸方向前後に外れた位置に主リップ２７および副リップ２８がそれぞれ設けられている。主リップ２７は、バネリング６の軸方向先端側位置よりも円錐部２６の先端側に、また、副リップ２８は、バネリング６の軸方向基端側位置よりも円錐部２６の基端側にそれぞれ配置されている。このようにバネリング６による締め付け荷重の中心から主リップ２７および副リップ２８の両方を軸方向に可及的に引き離すようにしているから、バネリング６の締め付け力を主リップ２７や副リップ２８に対して直接的に作用させずに分散させるようにできて、主リップ２７および副リップ２８がそれぞれ支点となって円錐部２６が弓なりに撓んだ状態となり、主リップ２７および副リップ２８から円錐部２６基端側の領域が回転軸５の外周面に対して面で接触させられるようになる。このような接触形態により、各リップ２７，２８の回転軸５に対する接触圧を軽くさせるようにしている。
【００３４】
このように内側シール部材２の円錐部２６の内周面の可及的に広い範囲を回転軸５に対して面で接触させるにあたって、主リップ２７や副リップ２８の接触角を下記するように設定するのが好ましい。つまり、主リップ２７の回転軸５に対する外側接触角α１を７０〜８０度、好ましくは７５度に、また内側接触角β１を８〜９度、好ましくは８．５度に設定する。副リップ２８の回転軸５に対する外側接触角α２を４０〜５０度、好ましくは４５度に、また内側接触角β２を３〜５度好ましくは４度に設定する。このような主リップ２７および副リップ２８の形状であれば、これらが回転軸５に対して面で接触しやすくなる。このため、密封対象の内部に存在する潤滑剤が円錐部２６の内周面に染み込んだときに潤滑油膜を形成しやすくなるので、各リップ２７，２８の潤滑性が向上して、摺動抵抗の軽減や摩耗の抑制ができるようになる。しかも、主リップ２７の外側接触角α１を従来よりも極端に大きく設定しているから、外部からの水や異物が回転軸１５と主リップ２７の先端部との間にかみこむのを防止する効果が強くなる。この他、外側シール部材３の円錐部３７についても、前記主リップ２７と同様に、外側接触角α３を７０〜８０度、好ましくは７５度に、また内側接触角β３を１０〜２０度、好ましくは１６度に設定することにより、円錐部３７の内周面の可及的に広い範囲を回転軸５に対して接触させるとともに、外部からの水や異物が回転軸１５と主リップ２７の先端部との間にかみこむのを防止する効果を強くしている。
【００３５】
次に、上述したオイルシール１の組み込み手順について説明する。まず、内側シール部材２に対して外側シール部材３を取り付けて、それらを一体化する。この一体化したオイルシール１をその外側シール部材３を前にしてケース４に挿入する。そして、外側シール部材３の輪状リブ３５，３６がケース４の径方向内向きの壁部４１に対して突き当たるまで押し込めばよい。つまり、外側シール部材３の輪状リブ３５，３６は、ケース４への装着時の軸方向位置決め用のストッパとなる。このように、オイルシール１を２つのシール部材２，３で構成しているけれども、これら２つのシール部材２，３を一体的に取り扱えるようにしているから、組み込みが容易に行えるようになる。なお、オイルシール１において、内側シール部材２と外側シール部材３とで囲む領域には、グリースなどの粘性を有する潤滑剤が充填塗布される。
【００３６】
ところで、上記オイルシール１は、例えば従来例で引用した図３に示す連続鋳造機のセグメントロール５０のロールネック側に用いられる。なお、ロールネック側に上記実施形態のオイルシール１を使用した状態を図２に示している。
【００３７】
この場合、オイルシール１の外側シール部材３に対して、鋳片およびセグメントロール５０を冷却した多量の水がかかるようになる。セグメントロール５０のロールネック側へ流れる冷却水は、ロールネック側のオイルシール１の外側シール部材３の円錐部３７によって軸受装置５２の側への侵入が防止される。また、オイルシール１とケース４としてのシールカバー５７との嵌合部位については、外側シール部材３の輪状リブ３５，３６および内側シール部材２の外周のガスケット２５により、冷却水の染み込みを防止する。ここで、外側シール部材３の円錐部３７を冷却水が通過したときには、外側シール部材３と内側シール部材２とで囲む空間に充填してあるグリースなどの潤滑剤により混じることになり、内側シール部材２側へは即座に流れ込まなくなっている。また仮に、内側シール部材２の円錐部２６に対して冷却水が到達したとしても、この円錐部２６の主リップ２７および副リップ２８により侵入を防止する。
【００３８】
このように、オイルシール１を装着した状態においては、軸方向に並ぶ２つのシール部材２，３により形成する軸方向２段の密封構造により、冷却水などの異物侵入を防止するようにしている。特に内側シール部材２については、円錐部２６をバネリング６で締め付けることにより、円錐部２６の経時的なへたりに関係なくシール性能を安定に保つようにしながら、円錐部２６の主リップ２７および副リップ２８だけでなく、その近傍を含む広い領域をロールネック５１の外周面に対して面で接触させることにより、比較的軽い接触状態にさせて摺動抵抗の軽減と摩耗抑制とを達成するようにしている。
【００３９】
一方、図３の軸受装置５２に対してグリースなどの潤滑剤を補填するために、潤滑剤を圧入させたときには、この潤滑剤の圧入に伴い軸受装置５２内部の余剰の潤滑剤がロールネック側のオイルシール１の内側シール部材２の円錐部２６と外側シール部材３の円錐部３７とを比較的簡単に通過して外部に漏洩することになる。つまり、潤滑剤の漏洩により潤滑剤の補填が十分に行われたものと判断して潤滑剤の補填を中止するが、前述のように潤滑剤が漏洩しやすくなっているから、補填作業がスムーズに行えるようになる。
【００４０】
また、このグリースの漏洩により、各円錐部２６，３７とロールネック５１の外周面との接触部分に潤滑油膜が形成されることになり、この潤滑油膜によって前記接触部位における摺動抵抗の軽減および摩耗の抑制に寄与する。
【００４１】
以上説明したように、本発明のオイルシール１は、２つのシール部材２，３を一体的に取り扱えて簡単に組み込めるようになっているとともに、十分なシール性を発揮できるようになっている。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４３】
（１）  上記実施形態では、連続鋳造機のセグメントロールに使用する例を挙げているが、使用対象は特に限定されない。
【００４４】
（２）  上記実施形態では、オイルシール１の内側シール部材２側にバネリング６を装着しているが、外側シール部材３側にバネリング６を装着するようにしてもよいし、また、内外両方のシール部材２，３にバネリング６を装着するようにしたものも本発明に含む。この場合、バネリング６を装着する円錐部３７に主リップと副リップを設けることにより、軽い接触状態にさせるのが好ましい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の請求項１ないし４では、高い密封性を確保するために２つのシール部材を組み合わせた構成とし、それらを一体に取り扱えるようにしているから、組み込みを比較的簡単に行うことができる。
【００４６】
そして、一方の内側シール部材は、その第一の円錐部をバネリングの締め付け力でもって軸体に対して接触させているから、該円錐部の使用経過に伴うへたりに関係なく、主リップおよび副リップの軸体に対する接触圧を長期にわたって安定的に保つことができる。また、バネリングの締め付け力を分散させることにより主リップおよび副リップを軸体に対して比較的軽く接触させるようにしているから、摺動抵抗軽減や摩耗抑制を図ることができる。しかも、主リップと副リップのみの局部的な接触ではなく円錐部の比較的広い領域を面状態で接触させるようにしているから、この接触部位に潤滑油膜が形成されやすくなって、各リップの潤滑性が向上する。このことによっても、前述の摺動抵抗軽減や摩耗抑制に大きく貢献できるようになる。
【００４７】
この他、本発明では、オイルシールをケースに対して装着するときに、外側のシール部材の環状板部外面に設けてある２つの輪状リブを、ケースの径方向に沿う壁部に対して当接させるまで押し込むようにし、軸方向の位置決めを行うようにしているから、単純な作業でもって必要以上に押し込んだり押し込みが不足したりすることなく、適正な位置に装着できるようになる。しかも、この輪状リブが弾性材からなるので、それにより、シール部材の嵌合部位を密封することができる。
【００４８】
このように、本発明のオイルシールでは、使用対象への組み込みを簡単かつ迅速に行うことができるうえ、摺動抵抗軽減ならびに摩耗抑制を実現できて、シール性能の長期安定化を達成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のオイルシール単体の上半分の縦断面図
【図２】図１のオイルシールの使用状態を示す上半分の縦断面図
【図３】一般的な連続鋳造機のセグメントロールの支持部分を示す上半分の縦断面図
【図４】従来のセグメントロールのロールネック側のオイルシールを示す上半分の縦断面図
【符号の説明】
１    オイルシール
２    内側シール部材
３    外側シール部材
２１，３１    環状芯金
２２，３２    弾性体
２３，３３    環状芯金の円筒部
２４，３４    環状芯金の環状板部
２６，３７    弾性体の円錐部
２７    内側シール部材の主リップ
２８    内側シール部材の副リップ
４    ケース
５    回転軸
６    バネリング
【図１】
0003805089.tif 000002
【図２】
0003805089.tif 000003
【図３】
0003805089.tif 000004
【図４】
0003805089.tif 000005