JP2015098917A - 密封装置付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性を向上することが可能であると共に、軸受を軸方向に移動可能である必要がある位置や自由側位置で使用することが可能な密封装置付き転がり軸受を提供する。【解決手段】本発明に係る密封装置付き自動調心ころ軸受１は、円環部５１と、円環部５１の軸方向両側から径方向内側に突出する一対の凸部５２と、を有する締結環５０を備える。シールホルダ２１の外周面にはホルダ溝部２１ｂが凹設され、外輪１２の外周面１２ｅには外輪溝部１２ｈが凹設される。締結環５０の一対の凸部５２をホルダ溝部２１ｂ及び外輪溝部１２ｈに挿入することにより、シールホルダ２１及び外輪１２が固定される。【選択図】図１

Description

本発明は密封装置付き転がり軸受に関する。

鉱山設備で使用されるコンベア等の機械は、山岳地帯や砂漠地帯など過酷な環境で使用される。そのため、これらの機械に使用される軸受は、密封装置（シール）を設けることにより、耐久性や寿命を向上することが望まれる。シール部材を設けた従来の軸受としては、外輪の両端部のシールケースにオイルシールを固定することで、両端側からの水や異物を防止可能な軸受が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、鉱山設備で使用されるコンベア等の機械は、重荷重・衝撃荷重条件下で使用されることが多い。そのため、このような機械には、負荷容量の大きい自動調心ころ軸受が使用される。シールを備えた従来の自動調心ころ軸受としては、外輪の両端に芯金を嵌着することにより装着されたオイルシールによって、両端側からの水や異物を防止可能な軸受が提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００２−３３９９９７号公報 実公平４−２９１３０号公報

ところで、上記特許文献１の軸受では、シールケースが軸方向で外輪に固定されていないため、軸受の軸方向両側に軸受押さえが必要となる。このため、自由側位置での使用が困難であるという問題があった。また、軸受押さえが使用されるために軸受を軸方向で移動させることが困難であり、例えば鉱山設備で使用されるコンベアや振動篩など、軸が熱膨張などにより伸縮する装置での使用が困難であるという問題があった。

また、軸受の取付状態を確認するためには、外輪軌道面ところの間の隙間にシックネスゲージ等を挿入することにより軸受すきまを測定する必要がある。しかしながら、上記特許文献２の軸受では、装着後のオイルシールの取り外しが困難であるため、軸受すきまの測定が困難であるという問題があった。また、同様に、使用中の軸受状態の確認やグリース追加封入などといったメンテナンスが困難であるという問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性を向上することが可能であると共に、軸受を軸方向に移動可能である必要がある位置や自由側位置で使用することが可能な密封装置付き転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内周面に軌道面を有する外輪と、
外周面に軌道面を有する内輪と、
前記外輪及び前記内輪の軌道面間に転動自在に設けられた複数のころと、
前記外輪の軸方向端部に固定されたシールホルダと、前記シールホルダに装着されたシールと、を有する密封装置と、
を備える密封装置付き転がり軸受において、
円環部と、前記円環部の軸方向両側から径方向内側に突出する一対の凸部と、を有する締結環をさらに備え、
前記シールホルダの外周面には、ホルダ溝部が凹設され、
前記外輪の外周面には、外輪溝部が凹設され、
前記締結環の前記一対の凸部を前記ホルダ溝部及び前記外輪溝部に挿入することにより、前記シールホルダ及び前記外輪が固定される
ことを特徴とする密封装置付き転がり軸受。
（２） 前記外輪の外周面には、第一段部が形成され、
前記シールホルダには、軸方向において前記外輪側に突出する突部が形成され、
前記第一段部の外周面と前記突部の内周面とが嵌合する
ことを特徴とする（１）に記載の密封装置付き転がり軸受。
（３） 前記外輪の外周面には、前記第一段部と軸方向に接続するように第二段部が形成され、
前記第二段部は、前記第一段部の内周面よりも径方向外側に位置し、
該第二段部には、前記外輪溝部が凹設され、
前記シールホルダの外周面には、前記突部と軸方向にオーバーラップする位置において、前記ホルダ溝部が凹設される
ことを特徴とする（２）に記載の密封装置付き転がり軸受。
（４） 前記転がり軸受は自動調心転がり軸受であり、
前記外輪の軌道面は、前記外輪の内周面に、単一の中心を有する球状凹面として設けられており、
前記内輪の軌道面は、前記外輪の軌道面と対向するように、前記内輪の外周面に二列設けられており、
前記複数のころは、前記内輪及び前記外輪の各軌道面間に転動自在に二列設けられた球面ころである
ことを特徴とする（１）〜（３）の何れか１つに記載の密封装置付き転がり軸受。

本発明の密封装置付き転がり軸受によれば、メンテナンス性を向上することが可能であると共に、軸受を軸方向に移動可能である必要がある位置や自由側位置で使用することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る密封装置付き自動調心ころ軸受の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る密封装置付き自動調心ころ軸受の断面図である。 変形例に係る密封装置付き自動調心ころ軸受の要部断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る密封装置付き転がり軸受について、図１〜２を用いて説明する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る密封装置付き転がり軸受について、図１を用いて説明する。図１に示すように、第１実施形態に係る自動調心ころ軸受１は、例えば、外径５５０ｍｍ、内径３２０ｍｍ、幅１７６ｍの寸法を有するものであり、内輪１１と外輪１２との間に、球面ころ１３，１３が二列に複数配置されている。各列の球面ころ１３は、一体型のもみ抜き保持器（以下、単に保持器とも呼ぶ。）１６により、周方向の間隔が一定に保持されている。

内輪１１は、外周面１１ｃに二列の軌道溝１１ａ，１１ａが設けられ、これらの軌道溝１１ａ，１１ａの溝底に軌道面１１ｂ，１１ｂが形成される。内輪１１の内周面１１ｆは、テーパ状に形成されている。

外輪１２は、内周面１２ｃに球状凹面である軌道面１２ａを有し、この軌道面１２ａの曲率中心が自動調心ころ軸受１の中心に一致しており、自動調心ころ軸受１の自動調心性が確保されている。外輪１２の幅方向（軸方向）中間位置には、周方向で少なくとも一ヶ所に、グリース等の潤滑剤を注入するための注入孔１２ｂが、外輪１２を貫通するように形成されている。

各列に配置された球面ころ１３は、たる形の転動面１３ａを有し、内輪１１の軌道面１１ｂと外輪１２の軌道面１２ａとの間で転動する。

保持器１６は、金属製で、且つ、削り加工により製造されたもみ抜き保持器であり、外輪案内で使用される。保持器１６は、軌道面１１ｂ，１１ｂ、１２ａ間の中央部にその周方向に沿って延びる円環形状の環状体１６ａと、この環状体１６ａの両側にそれぞれ一定の間隔を隔てて軸方向に突出するように設けられた複数の柱部１６ｂ、１６ｂと、からなる。環状体１６ａの軸方向側面と、隣り合う柱部１６ｂ、１６ｂと、によって、複数のポケットが、保持器１６の周方向に沿って形成される。保持器１６の各ポケットは各ころ列間でその周方向に半ピッチずつずれるように形成される。このように構成された保持器１６は、各ポケットに各列の球面ころ１３をそれぞれ独立して収容することで環状体１６ａの両側にそれぞれ各ころ列を形成すると共に、各ころ列の各球面ころ１３をその周方向に沿って一定の間隔を隔てて転動自在に保持するようになっている。また、各列の球面ころ１３は環状体１６ａを挟んで交互に配置するようになっている。

密封装置２０は、外輪１２の軸方向端面１２ｄ（軸方向端部）に固定された環状のシールホルダ２１と、シールホルダ２１の径方向内側に形成された環状の溝２４に圧入された芯金２５を覆うシール２６と、から構成されている。芯金２５は略Ｌ字状の断面を有し、径方向内側へと延びる略円筒形状を有する。シール２６はゴムなどの弾性体によって形成されており、芯金２５に沿って同様に径方向内側へと延びる。シール２６は、内輪１１の外周面１１ｃ近傍で軸方向内側へと屈曲した腰部においてリング２９により補強されると共に、径方向内側の端部において、軸方向外側へと屈曲するリップ部２８を有する。リップ部２８の径方向外側には、締付ばね２７が嵌着されている。このリップ部２８が内輪１１の外周面１１ｃに摺接することにより軸受空間が密封され、外部からの液体や異物の浸入を防止できると共に、軸受空間内に封入された潤滑剤の流出を防止することができる。

ここで、外輪１２の外周面１２ｅの軸方向端部には、径方向内側に窪んだ第一段部１２ｆが形成され、シールホルダ２１の径方向外側端部には、軸方向において外輪１２側に突出する突部２１ａが形成される。そして、第一段部１２ｆの外周面と突部２１ａの内周面とが嵌合することによって、シールホルダ２１は外輪１２に固定される。なお、このときのシールホルダ２１と外輪１２の嵌め合いは、比較的弱く、シールホルダ２１を外輪１２から取外すことが容易にできる程度のものである。このように予めシールホルダ２１を外輪１２に嵌めこんでおくことにより、後述する締結環５０によるシールホルダ２１及び外輪１２の固定が容易となる。

また、外輪１２の外周面１２ｅには、第一段部１２ｆと軸方向に接続するように、径方向内側に窪んだ第二段部１２ｇが形成されており、第二段部１２ｇは第一段部１２ｆよりも径方向外側に位置する。したがって、これら第一及び第二段部１２ｆ、１２ｇは略階段形状を構成する。そして、第二段部１２ｇの軸方向中間部には、環状の外輪溝部１２ｈが凹設される。

シールホルダ２１の外周面は、軸方向において外輪１２側（軸方向内側）に向かうにしたがって径方向内側に傾斜するテーパ形状である。当該シールホルダ２１の外周面には、突部２１ａと軸方向にオーバーラップする位置において、環状のホルダ溝部２１ｂが凹設される。

そして、シールホルダ２１及び外輪１２は、締結環５０によって軸方向に固定される。より具体的に説明すると、締結環５０は、軸方向に延びる環状の円環部５１と、円環部の軸方向両側端部から径方向内側に突出する一対の凸部５２と、を有する。そして、一対の凸部５２をホルダ溝部２１ｂ及び外輪溝部１２ｈに径方向外側から挿入することにより、シールホルダ２１及び外輪１２は軸方向に固定される。

このとき、締結環５０は、外輪１２の外周面１２ｅ及びシールホルダ２１の外周面のうち、少なくとも一方の最外径部よりも径方向内側に位置するように、本実施形態では外輪１２の外周面１２ｅの最外径部よりも径方向内側に位置するように構成されている。すなわち、締結環５０は、自動調心ころ軸受１の径方向寸法の増加させないように設置される。

この構成により、外輪１２、ひいては自動調心ころ軸受１にシールホルダ２１が軸方向に強固に固定されるため、軸受押さえを使用する必要がなくなる。これにより、構造を簡略化できるほか、装置の自由側位置や、軸受を軸方向に移動可能である必要がある位置でも、自動調心ころ軸受１の密封性を維持しながら使用することが可能となる。

また、前述したように、内輪１１の内周面１１ｆはテーパ状に形成されているが、軸方向の軸受の押し込み量が多いと内輪１１が膨張する結果、軸受すきまが減少してしまう。しかし、本実施形態の密封自動調心ころ軸受１によれば、締結環５０を取り外すことにより密封装置２０を容易に取り外すことができるので、使用前に軸受の取付状態を確認する目的で軸受すきまを測定することが可能となる。そして、軸受すきまの測定値が適切な値となるように軸方向に軸受を押し込むことにより、適切な取り付けが可能となり、メンテナンス性が向上する。

また、本実施形態の密封自動調心ころ軸受１によれば、締結環５０を取り外すことにより密封装置２０を容易に取り外すことができるので、使用中にも、潤滑剤の追加封入や軸受状態の確認といったメンテナンスを容易に行なうことが可能となる。また、シールホルダ２１を固定することによりシール２６の位置も固定されるため、密封性能をさらに向上することも可能となる。

なお、内輪１１、外輪１２、及び球面ころ１３の少なくとも一つの表面層は、残留オーステナイト量（γＲ ｖｏｌ％）が２０〜４５ｖｏｌ％で、浸炭または浸炭窒化処理された材料により形成されることが好ましい。または、内輪１１、外輪１２、及び球面ころ１３の少なくとも一つの表面層は、残留オーステナイト量（γＲ ｖｏｌ％）が２０〜４５ｖｏｌ％で、Ｃ；０．１〜１．２重量％、Ｃｒ；１〜３重量％を含有し、さらにＭｏを２．０重量％以下であって且つＣｒ含有量の１／３以上含有するとともに、浸炭または浸炭窒化処理された表面層の表面硬さ（Ｈｖ）が残留オーステナイト量に対し、−４．７×（γＲ ｖｏｌ％）＋９２０≦Ｈｖ≦−４．７×（γＲ ｖｏｌ％）＋１０２０の範囲にある合金鋼から形成されることが好ましい。または、内輪１１、外輪１２、及び球面ころ１３の少なくとも一つの表面層は、残留オーステナイト量（γＲ ｖｏｌ％）が２０〜４５ｖｏｌ％で、Ｃ；０．１〜１．２重量％、Ｃｒ；１〜３重量％を含有し、さらにＭｏを２．０重量％以下であって且つＣｒ含有量の１／３以上含有するとともに、浸炭または浸炭窒化処理された表面層の表面硬さ（Ｈｖ）が残留オーステナイト量に対し、−４．７×（γＲ ｖｏｌ％）＋９２０≦Ｈｖ≦−４．７×（γＲ ｖｏｌ％）＋１０２０の範囲にある合金鋼から形成されることが好ましい。内輪１１、外輪１２、及び球面ころ１３の少なくともいずれかの表面層をこれらの材料により形成することにより、自動調心ころ軸受１の耐久性をさらに向上し、長寿命とすることができる。なお、これらの材料は内輪１１、外輪１２、及び球面ころ１３のいずれの表面層にも使用することが望ましいが、破損しやすい部位のみに使用する場合であっても十分な効果を得ることができ、例えば、自動調心ころ軸受１が外輪回転である場合には、内輪１１の表面層のみにこれらの材料が使用されるものであってもよい。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る密封装置付き転がり軸受について、図２を用いて説明する。第１実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、説明を省略する。

図２に示すように、第２実施形態に係る自動調心ころ軸受１は、外輪１２の軸方向端面１２ｄと、シールホルダ２１と、の間において、Ｏリング３０をさらに備えている。このＯリング３０は、シールホルダ２１の突部２１ａよりも径方向内側に配置されている。このようにＯリング３０を配置することによって密封性をさらに向上でき、液体や異物が自動調心ころ軸受１の外輪１２の径方向外側から第一段部１２ｆや軸方向端面１２ｄ等を経て軸受内へ浸入することを防止することができる。なお、必要に応じて、外輪１２の軸方向端面１２ｄや、これと対向するシールホルダ２１の端面に、Ｏリング３０を固定するためのＯリング溝（不図示）を設けても構わない。

また、上述した第１、第２実施形態において、シール２６の緊迫力が低すぎると軸の追従性が悪くなるおそれがある。また、シール２６が、軸受空間内の潤滑剤の圧力に耐えられなくなり、密封性能を確保できないおそれがある。一方、シール２６の緊迫力が高すぎると、リップ部２８と内輪１１の外周面１１ｃとの間で摩耗が生じやすくなる。このため、シール２６の緊迫力は１０〜１００Ｎが好ましく、３０〜８０Ｎであるとさらに好ましい。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。

例えば、前述した実施形態では、内輪１１の内周面１１ｆがテーパ状に形成されていたが、内周面１１ｆは円筒状に形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、外輪溝部１２ｈは、第二段部１２ｇの軸方向中間部に凹設されていたが、図３に示すように、第二段部１２ｇの軸方向内側端部に凹設されても構わない。

また、前述した実施形態における密封装置は、自動調心ころ軸受以外の軸受、例えば円筒ころ軸受、円すいころ軸受、又は上述した軸受を２以上組み合わせた組み合わせ軸受の両端部に取り付けることもでき、これらも本発明の権利範囲に属する。また、本発明に係る密封装置付き転がり軸受は、産業用機械、例えば鉱山設備用機械の自由側だけではなく、固定側にも使用できる。

１ 自動調心ころ軸受（密封装置付き転がり軸受）
１１ 内輪
１１ａ 軌道溝
１１ｂ 軌道面
１１ｃ 外周面
１１ｆ 内周面
１２ 外輪
１２ａ 軌道面
１２ｂ 注入孔
１２ｃ 内周面
１２ｄ 軸方向端面
１２ｅ 外周面
１２ｆ 第一段部
１２ｇ 第二段部
１２ｈ 外輪溝部
１３ 球面ころ（ころ）
１３ａ 転動面
１６ 保持器
１６ａ 環状体
１６ｂ 柱部
２０ 密封装置
２１ シールホルダ
２１ａ 突部
２１ｂ ホルダ溝部
２４ 溝
２５ 芯金
２６ シール
２７ 締付ばね
２８ リップ部
２９ リング
３０ Ｏリング
５０ 締結環
５１ 円環部
５２ 凸部

Claims (4)

1. 内周面に軌道面を有する外輪と、
   外周面に軌道面を有する内輪と、
   前記外輪及び前記内輪の軌道面間に転動自在に設けられた複数のころと、
   前記外輪の軸方向端部に固定されたシールホルダと、前記シールホルダに装着されたシールと、を有する密封装置と、
   を備える密封装置付き転がり軸受において、
   円環部と、前記円環部の軸方向両側から径方向内側に突出する一対の凸部と、を有する締結環をさらに備え、
   前記シールホルダの外周面には、ホルダ溝部が凹設され、
   前記外輪の外周面には、外輪溝部が凹設され、
   前記締結環の前記一対の凸部を前記ホルダ溝部及び前記外輪溝部に挿入することにより、前記シールホルダ及び前記外輪が固定される
   ことを特徴とする密封装置付き転がり軸受。
2. 前記外輪の外周面には、第一段部が形成され、
   前記シールホルダには、軸方向において前記外輪側に突出する突部が形成され、
   前記第一段部の外周面と前記突部の内周面とが嵌合する
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置付き転がり軸受。
3. 前記外輪の外周面には、前記第一段部と軸方向に接続するように第二段部が形成され、
   前記第二段部は、前記第一段部の内周面よりも径方向外側に位置し、
   該第二段部には、前記外輪溝部が凹設され、
   前記シールホルダの外周面には、前記突部と軸方向にオーバーラップする位置において、前記ホルダ溝部が凹設される
   ことを特徴とする請求項２に記載の密封装置付き転がり軸受。
4. 前記転がり軸受は自動調心転がり軸受であり、
   前記外輪の軌道面は、前記外輪の内周面に、単一の中心を有する球状凹面として設けられており、
   前記内輪の軌道面は、前記外輪の軌道面と対向するように、前記内輪の外周面に二列設けられており、
   前記複数のころは、前記内輪及び前記外輪の各軌道面間に転動自在に二列設けられた球面ころである
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の密封装置付き転がり軸受。
   

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