JP2020020440A - 回転部のシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体における回転部の接触部分の耐摩耗性に優れ、摺動部の円滑な滑走が補償されて漏れの無いシール構造を提供する。
【解決手段】回転体Ａと共に回転する片端面開放の軸受ケース１と、軸受ケース１の開放側から嵌入し軸受ケース１と共に外輪が回転するベアリング２と、ベアリング２の内輪に貫通した支軸４と、軸受ケース１の開放端内に嵌入して支持した筒状体１１と、筒状体１１の内周面に設けた環状溝１２に外周縁を嵌め込んだ環状板１３と、環状板１３のベアリング２側周縁部板面に対向板面を重なるように支軸４に嵌装した環状のダストワッシャ１５と、環状板１３の板面にダストワッシャ１５の板面を圧接するコイルバネ１６とからなり、環状板１３及びダストワッシャ１５に低摩擦抵抗値で耐摩耗性にすぐれた樹脂を用いた回転部のシール構造。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転部の防水、防塵などのシール装置に関する。

工業製品や食料品を製造する産業機械や機器、あるいは自動車、電車のような交通機関等に用いられているあらゆる回転体自身、又はその回転体を支承する回転型ベアリングや摺動型ベアリングが多岐にわたっている。

これら、設備機器や装置のどの部分のベアリングに不都合やトラブルが生じても、全体の機能に影響が出たり、操業がマヒ状態になるだけでなく大事故に発展する可能性も潜んでいる。

すなわち、設備機器の仕様、強度トラブル以外に、最も多い不都合やトラブルが発生する部分として、回転体自身や回転体を支承する軸受や摺動部が挙げられる。

そして、軸受本体や回転体に内蔵されているベアリング等の不具合で多い原因の一つに、強度不足よりもベアリング内部に浸入する水や埃等によって回転不能に陥った結果、発生するトラブルが圧倒的に多いようである。

その結果、回転体自身や支承する軸受あるいは、摺動部が機能不全になったり短命に陥るのである。

トラブルの原因や要因を排除するために、これまでも色々な方法や方策が採られてきており、最も多い方法として、外部からベアリング内への水や埃等の浸入を防ぐ、あるいは内部からの潤滑油の流出を防ぎ、焼き付け防止や回転、摺動部を保護するシール構造の開発と採用である。

シールの分類としての接触型シールの構造としては、オイルシールに代表される接触型のシールで、接触部分に合成ゴムやフェルト等を用いるのが古くから知られている（例えば、特許文献１参照）。

シールの分類としての非接触型シールの構造としては、代表的なシールにラビリンスシールがあり、樹脂製や金属製が多く、防水性や防塵性に優れていると言われ、ベルトコンベヤのベールを支承するローラで使用されることがある（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

実開昭５１−９３５８６号公報 特開２０１１−２２０５１３号公報 特開２０１６−１４７７２０号公報

ところで、特許文献１、２及び３の方式によると、内部に封入した潤滑剤の流出防止や回転側に水分や粉塵等の浸入を防ぐ目的の構造のもので、浸入あるいは流出防止（阻止）に特化、又は両機能を兼ね備えた現有の接触シール構造では、回転部と固定部との接触部はあくまでも線接触であるために、いかなる耐摩耗性に優れた市場の素材を利用しても、構造内部に浸入する水分や粉塵等の不純物を防ぎ、又は潤滑を目的とした封入物の流出を防ぎきれない問題があった。

そのための対策案の一例として、幾重にも複数列ダブらせ重ねたシール構造にならざるを得なかった。
その結果、コストが大幅に増加する問題があった。

なお、スプリングなどによって軸方向に動くとこができるシールリングと動かないメイテイングリング（またはフローティングシート）から構成されたメカニカルシール構造も採用されているが、両リングの軸に垂直な摺動面がお互いに接触し、相対的に回転することによって、流体の漏れを最小限にする働きをするが、漏れを完全に止められない問題がある。

なお、軸と共に回転する方のリングを回転環、回転しない方のリングを固定環という。固定環とケーシング側部品との間のシール、回転環と軸（または軸スリーブ）との間のシールのことを二次シールという。

その他の構造として、液状磁石を固定側と回転側間に存在させることでシール効果を発揮する既知の磁性流体シールも知られているが、磁性流体シールとして製品化さているものは釣り用のリールくらいで一般的なローラ用としては不向きであった。

そこで、この発明は、上述のような不都合をなくするように回転体のシール装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、この発明は、回転体と、この回転体の端部内に前記回転体と共に回転するように設けた片端面開放の軸受ケースと、この軸受ケースの上記片端面開放側から嵌入すると共に、上記軸受ケースと共に外輪が回転するように組み込んだベアリングと、上記回転体の中心に挿入して上記ベアリングの内輪に貫通した支軸と、上記軸受ケースの開放端内に嵌入して前記軸受ケース側に支持した筒状体と、この筒状体の内周面に設けた環状溝に外周縁を嵌め込んだ環状板と、この環状板の上記ベアリング側周縁部板面に対向板面を重なるように上記支軸に嵌装した環状のダストワッシャと、上記環状板の板面に上記ダストワッシャの板面を圧接するように組み込んだコイルバネとからなり、上記環状板及びダストワッシャに、低摩擦抵抗値で耐摩耗性にすぐれた樹脂を用いた構成を採用する。

以上のように、この発明の回転部のシール装置によれば、組み込んであるコイルバネの圧縮力により環状板の板面にダストワッシャの板面を常に圧接して、対向面に間隙をなくしているので、外部からの水や埃等の浸入を防ぎ、従来のように浸入にともなうベアリングの機能を損なう不都合をなくする以外に、ベアリングの潤滑油の流出にともなう焼き付けなどによる回転不良の事故をなくする特有の効果がある。

そして、ダストワッシャ及び環状板に低摩擦抵抗値で耐摩耗性にすぐれた樹脂を用いているので、環状板とダストワッシャのシール接触面の磨耗やその他の損傷などによる機能を損なうことなく、常に安定したシール性を維持する。すなわち、面接触部分の耐摩耗性や、摺動部の円滑な滑走が補償されて、常に安定したシールを持続することができる。

この発明の実施形態を示す回転体の一部切欠正面図である。 同上の要部を示す拡大正面図である。

次に、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すＡは、回転体である。

上記の回転体Ａは、例えばベルトコンベヤのベルトを支承するローラを示し、筒状の回転体Ａの両端内に回転体Ａと共に回転する軸受ケース１が組み込んであり、この軸受ケース１内には、ベアリング２の外輪３が不回転状態に嵌め込んである。

そして、回転体Ａの中心に貫通する支軸４の両端部は、軸受ケース１の端板５の中心透孔６に貫通させて、回転体Ａの両端から外方に突出させてある。
その際、ベアリング２の内輪７に支軸４が貫通させてある。

上記軸受ケース１が回転体Ａと共に回転するために、図１に示すように、軸受ケース１の開放端から外方に連なる鍔８の周縁を回転体Ａの端縁内周の環状の段部９に嵌め込んで、この嵌め込み部分を溶接による固定部１０により固定する。

また、外輪３は、軸受ケース１に押し込んで、押し込みによる圧接にともない軸受ケース１と外輪３とが共に回転するようになっている。

さらに、軸受ケース１の開放端からベアリング２の外輪３の側縁に向け筒状体１１が押し込んであり、この筒状体１１の内周面の外輪３の反対側端には、環状溝１２が設けてある。
この環状溝１２には、環状板１３の外周縁が嵌め込んである。

また、環状板１３のベアリング２側の板面には、中心の透孔１４に支軸４を貫通させたダストワッシャ１５が重ねてあり、このダストワッシャ１５を、支軸４の外側に嵌装したコイルバネ１６により環状板１３の板面に圧接するようになっている。

すると、板面が重なり合う環状板１３とダストワッシャ１５とで外部からの水分や埃の侵入を阻止し、またベアリング２の潤滑油の流出を阻止する。

そして、上記環状板１３及びダストワッシャ１５に低摩擦抵抗値で、耐摩耗性に優れた樹脂を用いる。

すると、環状板１３とダストワッシャ１５の接触面の磨耗やその他の損傷などによるシール性を機能を損なうことなく、常に安定したシール性を維持する。

上記の低摩擦抵抗値で耐摩耗性に優れた樹脂としては、例えば全芳香族ポリイミド樹脂がある。

図中２１はコイルバネ１６の受座である。２２は支軸４の外周面に設けてある二条の環状溝２３に嵌め込んで内輪７の位置決めを行う並列リングである。

Ａ 回転体
１ 軸受ケース
２ ベアリング
３ 外輪
４ 支軸
５ 端板
６ 透孔
７ 内輪
８ 鍔
９ 段部
１０ 固定部
１１ 筒状体
１２ 環状溝
１３ 環状板
１４ 透孔
１５ ダストワッシャ
１６ コイルバネ

Claims (1)

1. 回転体と、この回転体の端部内に前記回転体と共に回転するように設けた片端面開放の軸受ケースと、この軸受ケースの上記片端面開放側から嵌入すると共に、上記軸受ケースと共に外輪が回転するように組み込んだベアリングと、上記回転体の中心に挿入して上記ベアリングの内輪に貫通した支軸と、上記軸受ケースの開放端内に嵌入して前記軸受ケース側に支持した筒状体と、この筒状体の内周面に設けた環状溝に外周縁を嵌め込んだ環状板と、この環状板の上記ベアリング側周縁部板面に対向板面を重なるように上記支軸に嵌装した環状のダストワッシャと、上記環状板の板面に上記ダストワッシャの板面を圧接するように組み込んだコイルバネとからなり、上記環状板及びダストワッシャに、低摩擦抵抗値で耐摩耗性にすぐれた樹脂を用いたことを特徴とする回転部のシール構造。

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