JP2019060428A - 転がり軸受装置およびそのシール部材 - Google Patents

Abstract

【課題】二つ割りタイプの転がり軸受装置の内輪に、シール部材を装着する際の作業性を改善させる。【解決手段】円環形のシール部材１０は、ゴム製のシール本体１１と、シール本体の内径面に埋設された金属製の芯金１２と、からなる。シール本体１１は、周方向の１カ所に分割部１１ａを有し、芯金１２は、分割部１１ａを挟んで対向する両端部の内径面に一対の凹部１２ｂを有する。シール本体１１は、分割部１１ａとシール本体の直径方向に対向する位置に第１の欠落部１２ｄを有し、凹部１２ｂに近接する位置に第２の欠落部１２ｅを有する。内輪に装着する際には、第１の欠落部１２ｄを折り曲げて、分割部１１ａを開き、内輪のシール溝に径方向から挿入する。つぎに、第２の欠落部１２ｅを弾性変形させることで、一対の凹部１２ｂを内輪の凸部を乗り越えさせ、はめ合せる。凹部１２ｂと凸部の位置関係に余裕がない場合でも、はめ合せることが容易となり、作業性が改善される。【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造設備における杵形の駆動ロールを支持するのに好適な転がり軸受装置およびその転がり軸受装置に使用されるシール部材に関する。

連続鋳造設備のロールには、駆動ロールや非駆動ロールなど複数種のロールが存在するが、そのうちの駆動ロールは、中央部が転がり軸受装置により支持されている。駆動ロールは、その中央部に転がり軸受装置を組み込むための小径部を有し、全体として杵形の外観を呈している。
このような駆動ロールの中央部に転がり軸受装置を組み込む際に、軸方向に長いロールの端部から組み込むのは困難であるため、転がり軸受装置の構成部品はそれぞれ二分割されており、径方向から取り付けることが可能となっている。

この種の転がり軸受装置では、連続鋳造時に使用される水や発生するスケールが軸受内部に侵入して故障を引き起こしたり、逆に軸受内部のグリースや潤滑油が軸受外部へと漏れ出して鋳造品を汚染したり、火災の原因となったりすることを防止するため、その幅面をシール部材で密封する必要がある。

この種の転がり軸受装置に用いられるシール部材は、円環形でその周方向に１カ所の分割部を有するゴム製のシール本体と、前記シール本体の補強のため、シール本体に埋設された金属製の芯金とを有し、分割部を広げて転がり軸受装置の軌道輪に対してその径方向から装着する。

ここでシール部材は、内輪のシール溝に装着される場合には、そのシール本体の外径面にシールリップを有し、このシールリップが外輪の内径面に締め代をもって接触している。したがって、転がり軸受装置の使用時には、シールリップの回転摺動抵抗を受けて、シール本体の分割部の合わせ面に隙間が生じてシール性能が低下してしまうおそれがある。
このため、特許文献１および２のように、シール部材の内径面に凸部を、シール部材が装着される内輪のシール溝の溝底に凹部を設け、その凹凸のはめ合いにより、分割部の合わせ面に隙間が生じるのを抑制する試みがなされている。

特開２００８−２８１１７０号公報 特開２００９−１８０３１０号公報

しかし、特許文献１および２のシール部材の場合、シール性能を損ねない等の理由から、凸部と凹部との位置関係に余裕を持たせていないため、凹凸をはめ合せつつ内輪へと装着するのに時間を要する。
特に、特許文献１および２のシール部材の場合、その芯金は、シール本体の分割部を開く際に屈曲させる欠落部(分割部とシール本体の直径方向に対向する箇所に設けられている)を除いたほぼ全域に埋設されている。
このため、シール部材の周方向の剛性が高く変形代が小さいことから、凹凸をはめ合せつつ内輪のシール溝に装着する際に、専用の治具と作業者の熟練を要する。

そこで本発明の解決すべき課題は、二つ割りタイプの転がり軸受装置に用いられるシール部材について、内輪への装着の作業性を改善することである。

上記した課題を解決するため、発明にかかるシール部材を、全体が円環形をなすゴム製のシール本体と、前記シール本体の内径面に沿って円弧形に埋設された金属製の芯金と、を備え、前記シール本体は、周方向の１カ所が分断されてなる分割部と、外径面に沿って設けられたシールリップと、を有し、前記芯金は、前記シール本体の分割部を挟んで周方向に対向する両端部の内径面に設けられた複数箇所の凹部と、前記シール本体の分割部とシール本体の直径方向に対向する位置に設けられた第１の欠落部と、前記複数箇所の凹部のうち、少なくとも一方の凹部に近接する位置に設けられた第２の欠落部と、を有する構成としたのである。

発明にかかるシール部材をこのように構成すると、転がり軸受装置の内輪に装着する際には、まず芯金の存在しない第１の欠落部を折り曲げて、シール本体の分割部を大きく開き、内輪の外径面に被せ、ついで分割部を閉じて内輪のシール溝に全体を挿入する。この状態から、第２の欠落部を引っ張ったり、撓ませたりして弾性変形させ、芯金の両端部内径面に設けられた凹部を内輪の外径面に設けられた凸部にはめ合せる。
第２の欠落部を弾性変形させることで、シール部材の凹部と内輪の凸部の位置関係に余裕がない場合でも、凹部は凸部を乗り越えさせてはめ合せることが容易となり、作業性が改善される。

発明にかかるシール部材において、その両側面に、先端が外径方向に傾斜するサイドリップを有する構成を採用するのが好ましい。
このように構成すると、内輪のシール溝にシール部材を挿入する際に、サイドリップがシール溝の幅面に対するガイドとして機能し、シール外径方向に傾斜していることにより、シール溝にスムーズに挿入することができ、作業性が改善される。

発明にかかるシール部材において、シール本体および芯金を径方向に貫通するねじ孔を分割部に隣接して有するのが好ましい。
このように構成すると、シール部材の外径側からねじ孔にねじをねじ込んでゆくと、ねじの先端が内輪のシール溝の溝底に突き当たり、そのままねじの回転を継続すると、ねじの作用によりシール部材がシール溝から持ち上げられることになる。したがって、シール部材をシール溝から取り外すことが容易となり、内輪からの取り外し性も改善される。

また、上記した課題を解決するため、発明にかかる転がり軸受装置を、内径面に転走面が形成された二つ割り可能な半円状の外輪と、外径面に転走面とシール溝が形成され、前記シール溝の溝底に複数個所の凸部を有する二つ割り可能な内輪と、前記外輪と内輪の対向する転走面間に転動可能に組み込まれた転動体と、前記内輪のシール溝に差し込まれ、前記複数箇所の凹部が前記内輪の一対の凸部にそれぞれはめ合わされた上記発明にかかるシール部材とから構成したのである。

発明にかかる転がり軸受装置において、前記シール部材の凹部は、シール部材の周方向に対向する一対の面のうち、前記シール本体の分割部に近接する側の面に、凹部の開口が狭まる向きに傾斜するテーパ面を有し、前記内輪の凸部は、前記シール部材のテーパ面に対向する箇所に凹部のテーパ面と同方向に傾斜するテーパ面を有する構成を採用するのが好ましい。
このように構成すると、内輪のシール溝にシール部材を挿入する際に、シール部材の凹部と内輪の凸部が、互いのテーパ形状に沿ってスムーズにはまり合うため、挿入性が一層改善される。

本発明を以上のように構成したので、二つ割りタイプの転がり軸受装置の内輪に、シール部材を装着する際の作業性が改善された。

シール部材の一部破断斜視図 シール部材の一部破断正面図 図２の(ａ)はＡ−Ａ線、(ｂ)はＢ−Ｂ線、(ｃ)はＣ−Ｃ線断面図 （ａ）は転がり軸受装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図 シール部材の内輪への取り付け状態を示す、(ａ)は一部拡大断面図、(ｂ)は側面図 シール部材の内輪への取り付け工程を示す、(ａ)は一部破断側面図、(ｂ)は要部拡大横断面図 シール部材の第１の他の例を示す一部破断側面図 シール部材の第２の他の例を示す（ａ）は斜視図、(ｂ)は要部拡大横断面図 第２の他の例のシール部材の縦断面図 シール部材の第３の他の例を示す斜視図

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１から図３に示す実施形態のシール部材１０は、シール本体１１と、芯金１２とからなり、実施形態の転がり軸受装置１の内輪２に装着する際の作業性が改善されている。

図１から図３に示すように、シール本体１１は、平面視で全体が略円環形をなしており、かつその周方向の一箇所が分断されて分割部１１ａとなっている。
また、シール本体１１は、その断面が略矩形をなしており、その外径面には、周方向に連続するシールリップ１１ｂが設けられている。この実施形態では、シールリップ１１ｂはシール部材１０の幅方向に二股に分岐しており、かつシール部材１０の幅方向に対して左右対称形状となっている。

また、シール本体１１の内径面には、周方向に延びる埋設穴１１ｃが設けられている。埋設穴１１ｃはシール本体１１の周方向に連続しておらず、断続的に設けられている。埋設穴１１ｃの断面は略矩形である。
さらに、シール本体１１の両側面には、周方向に連続する一対のサイドリップ１１ｄが設けられている。サイドリップ１１ｄは、その先端部がシール本体１１の外径方向に向けて傾斜している。
ここでシール本体１１は、全体がゴム製であって、弾性変形が可能となっている。ゴムの種類は特に限定されないが、耐熱性等が良好なものとしてフッ素ゴムが例示できる。

図１から図３に示すように、芯金１２は、平面視で全体が略円弧形をなしており、またその断面が略矩形をなしている。この芯金１２は、シール本体１１の内径面に設けられた埋設穴１１ｃにはめ込まれている。
芯金１２の両端部１２ａは、シール本体１１の分割部１１ａを間に挟んで対向している。この両端部１２ａの内径面にはそれぞれ、凹部１２ｂが形成されている。
一対の凹部１２ｂは、それぞれ略直方体形に窪んでおり、図５および図６のように、シール部材１０の周方向に対向する二面のうち、シール本体１１の分割部１１ａに近接する側の面は、テーパ面１２ｃとなっている。このテーパ面１２ｃの傾斜の向きは、凹部１２ｂが開口に向けて狭まる向き（底に向けて拡がる向き）となっている。

また、芯金１２は、シール本体１１の分割部１１ａとシール部材１０の直径方向に対向する箇所に第１の欠落部１２ｄを有している。
図３(ｂ)のように、第１の欠落部１２ｄにおいては、芯金１２は存在せず、シール本体１１のみが存在している。
同様に、芯金１２は、一対の凹部１２ｂの近傍に、それぞれ第２の欠落部１２ｅを有している。一対の第２の欠落部１２ｅは、シール部材１０の周方向に対して、凹部１２ｂからみて分割部１１ａとは逆側に位置している。第１の欠落部１２ｄと同様に、第２の欠落部１２ｅにおいても芯金１２は存在せず、シール本体１１のみが存在している。

ここで芯金１２は、金属製であって強度が高く、シール部材１０を補強している。シール部材１０において芯金１２が存在する箇所では、ほとんど弾性変形させることができないようになっている。
一方、芯金１２が存在しない第１および第２の欠落部１２ｄ、１２ｅにおいては、シール部材１０はゴム製のシール本体１１のみからなるため、折り曲げる、撓ませる、引っ張るなどして弾性変形させることが可能となっている。

図４および図５に、実施形態の転がり軸受装置１を示す。
実施形態の転がり軸受装置１は、実施形態のシール部材１０に加えて、内輪２と、軸受箱(外輪)３と、ころ４と、ラビリンスリング５と、シールリング６を備え、杵形のロールＲの小径部ｒに組み込まれている。

図４および図５のように、内輪２は、略円筒形をなしており、その外径面に幅方向中央部から両端部にかけて順に、転走面２ａ、一対のシール溝２ｂおよび一対のシールリング溝２ｃが形成されている。
内輪２のシール溝２ｂ内には、その溝底から内輪２の径方向へと突出する略円柱形の凸部２ｄが設けられている。凸部２ｄは、各シール溝２ｂ内において内輪２の周方向に二つが並列している。凸部２ｄの形成方法は特に限定されないが、図示では、凸部２ｄはねじの頭部により構成されており、内輪２の外径面において、シール溝２ｂの溝底にねじをねじ込むことにより固定されている。凸部２ｄの外周面は、その頂に近づくにしたがって凸部２ｄの径が漸増する向きに傾斜するテーパ面２ｅとなっている。
ここで内輪２とラビリンスリング５は、二分割構造となっており、ロールＲの小径部ｒに径方向からはめ込まれ、固定されている。シールリング６は一箇所が分割されており、ロールＲの小径ｒに径方向からはめ込まれている。

図４のように、軸受箱３は、その内径面に幅方向中央部から両端部にかけて順に、転走面３ａおよび一対のリング溝３ｂを有する。
軸受箱３は、二分割構造となっており、下半部の内径面には半割円筒形の外輪３ｃが固定されている。軸受箱３は、ロールＲの小径部ｒに径方向から被せられている。

図４のように、内輪２の転走面２ａと軸受箱３の転走面３ａとの間には、ころ４が転動可能に組み込まれている。
この実施形態では、ころ４は、転がり軸受装置１の周方向にほぼ隙間なく並列しており、ころ４間の間隔を保持するための保持器を要しない、総ころタイプとなっている。

図４のように、一対のラビリンスリング５は、略円筒形をなしており、その外径面に設けられた突起５ａが軸受箱３のリング溝３ｂにはめ込まれることで、軸受箱３に対して固定されている。
またラビリンスリング５の先端部５ｂは、ロールＲの小径部ｒとの境界に現れる端面に形成されたラビリンス溝ｇに入り込んでおり、これにより、ラビリンスシールが形成されている。

図４のように、一対のシールリング６は、略円環形をなしており、その全体が内輪２のシールリング溝２ｃにはめ込まれることで、内輪２に対して固定されている。
シールリング６の外径面は、ラビリンスリング５の内径面に接触している。

図４および図５のように、一対のシール部材１０は、シールリップ１１ｂを除いたほぼ全体が内輪２のシール溝２ｂにはめ込まれることで、内輪２に対して固定されている。
シール部材１０の内径は、内輪２のシール溝２ｂの溝底における径よりもわずかに大きくなっており、内輪２への装着時に分割部１１ａの合せ面同士が密着可能な寸法となっている。
ここで、図５のように、シール部材１０の凹部１２ｂと内輪２の凸部２ｄとがはまり合った状態において、凹部１２ｂのテーパ面１２ｃと凸部２ｄのテーパ面２ｅとが対向している。したがって、両テーパ面１２ｃ、２ｅの間に楔作用が生じ、シール部材１０の分割部１１ａには、その合せ面が押し付けられる向きの力、すなわち圧縮力が発生し、合せ面同士が密着する。このため、合せ面の間には隙間が生じず、隙間から水やスケールが侵入したり潤滑油等が漏れ出したりすることが防止される。

シール部材１０の二股に分岐したシールリップ１１ｂは、ラビリンスリング５の内径面にそれぞれ接触している。
また、シール部材１０の一対のサイドリップ１１ｄは、シール溝２ｂ内において、内輪２の軸方向に対向する径方向の両側面にそれぞれ接触している。

実施形態のシール部材１０の構成、および実施形態の転がり軸受装置１の構成は以上のようであり、次に図６を参照して、シール部材１０の内輪２への装着作業について説明する。
まず図６(ａ)のように、シール部材１０を、その第１の欠落部１２ｄを折り曲げることで、分割部１１ａを広げる。この状態で、シール部材１０を、内輪２に対して径方向から被せて、そのシール溝２ｂに差し込んでゆく。
シール部材１０の両側面には、先端が外径方向に傾斜するサイドリップ１１ｄが存在するため、このサイドリップ１１ｄがガイドとして機能し、シール溝２ｂへの挿入がスムーズに行われる。
このようにシール部材１０の一方半部をシール溝２ｂに挿入した状態で、その一方半部に設けられた凹部１２ｂを、シール溝２ｂの溝底に存在する一方の凸部２ｄにはめ込んでおく。

次に図６（ｂ）のように、シール部材１０の分割部１１ａを狭めながら、シール部材１０の他方半部をシール溝２ｂに挿入してゆく。
そして、シール部材１０の分割部１１ａの近傍を、第２の欠落部１２ｅを撓ませつつ引っ張るなどして弾性変形させることで、他方半部に設けられた凹部１２ｂを凸部２ｄの上を乗り越えさせる。
最後に、第２の欠落部１２ｅを撓み等から解放し、シール部材の分割部１１ａの近傍箇所を本来の位置に戻して、その凹部１２ｂを凸部２ｄにはめ込む。
第２の欠落部１２ｅを弾性変形させることで、凹部１２ｂと凸部２ｄの位置関係に余裕がない場合でも、はめ合せることが容易である。
特に、テーパ面２ｅ、１２ｃの存在により、凹部１２ｂと凸部２ｄが、互いのテーパ面の形状に沿ってスムーズにはまり合うようになっている。

今回開示された実施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。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲内およびこれと均等の意味でのすべての修正と変形を含む。

たとえば実施形態では、シール部材１０の両方の凹部１２ｂの近傍にそれぞれ第２の欠落部１２ｅを設けているが、図７のように、片方の凹部１２ｂの近傍にのみ第２の欠落部１２ｅを設けてもよい。
この場合でも、近傍に第２の欠落部１２ｅが設けられていない側の凹部１２ｂを先に内輪の凸部２ｄにはめ込んでおき、近傍に第２の欠落部１２ｅが設けられている側の凹部１２ｂをその第２の欠落部１２ｅを弾性変形させることで容易に凸部２ｄにはめ込むことができる。
第２の欠落部１２ｅが一つしか存在しない分だけ、シール部材１０全体の剛性が高まっており、強度が向上している。

また、図８および図９のように、シール部材１０の分割部１１ａの近傍に、シール部材１０の径方向にシール本体１１および芯金１２を貫通するねじ孔１３を設けてもよい。
このようにすれば、図９のように、シール部材１０の外径側からねじ孔１３にねじＢをねじ込んでゆくと、そのねじの先端が内輪２のシール溝２ｂに突き当たる。さらにねじを回転させることで、図中鎖線で示すように、ねじの作用でシール部材１０が持ち上げられる（浮き上がる）。したがってシール溝２ｂからシール部材１０を取り外すことが容易となる。

さらにこれらを組み合わせて、図１０のように、シール部材１０の片方の凹部１２ｂの近傍にのみ第２の欠落部１２ｅを設けるとともに、その第２の欠落部が設けられた側のシール部材１０の分割部１１ａの近傍にねじ孔１３を設けてもよい。

１ 転がり軸受装置
２ 内輪
２ａ 転走面
２ｂ シール溝
２ｃ シールリング溝
２ｄ 凸部
２ｅ テーパ面
３ 軸受箱
３ａ 転走面
３ｂ リング溝
３ｃ 外輪
４ ころ
５ ラビリンスリング
５ａ 突起
５ｂ 先端部
６ シールリング
１０ シール部材
１１ シール本体
１１ａ 分割部
１１ｂ シールリップ
１１ｃ 埋設穴
１１ｄ サイドリップ
１２ 芯金
１２ａ 両端部
１２ｂ 凹部
１２ｃ テーパ面
１２ｄ 第１の欠落部
１２ｅ 第２の欠落部
１３ ねじ孔
Ｒ ロール
ｒ 小径部
ｇ ラビリンス溝
Ｂ ねじ

Claims (5)

1. 全体が円環形をなすゴム製のシール本体と、
   前記シール本体の内径面に沿って円弧形に埋設された金属製の芯金と、を備え、
   前記シール本体は、
   周方向の１カ所が分断されてなる分割部と、
   外径面に沿って設けられたシールリップと、を有し、
   前記芯金は、
   前記シール本体の分割部を挟んで周方向に対向する両端部の内径面に設けられた複数個所の凹部と、
   前記シール本体の分割部とシール本体の直径方向に対向する位置に設けられた第１の欠落部と、
   前記複数箇所の凹部のうち、少なくとも一の凹部に近接する位置に設けられた第２の欠落部と、を有するシール部材。
2. 前記シール部材は、その両側面に、先端が外径方向に傾斜するサイドリップを有する請求項１に記載のシール部材。
3. 前記シール本体および前記芯金を径方向に貫通するねじ孔を前記分割部に隣接して有する請求項１または２に記載のシール部材。
4. 内径面に転走面が形成された二つ割り可能な外輪と、
   外径面に転走面とシール溝が形成され、前記シール溝の溝底に複数個所の凸部を有する二つ割り可能な内輪と、
   前記外輪と内輪の対向する転走面間に転動可能に組み込まれた転動体と、
   前記内輪のシール溝に差し込まれ、前記一対の凹部が前記内輪の一対の凸部にそれぞれはめ合わされた請求項１から３のいずれかに記載のシール部材と、
   を備える転がり軸受装置。
5. 前記シール部材の凹部は、
   シール部材の周方向に対向する一対の面のうち、前記シール本体の分割部に近接する側の面に、凹部の開口が狭まる向きに傾斜するテーパ面を有し、
   前記内輪の凸部は、
   前記シール部材の凹部のテーパ面に対向する箇所に、前記凹部のテーパ面と同方向に傾斜するテーパ面を有する、請求項４に記載の転がり軸受装置。

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