JP2015098917A - 密封装置付き転がり軸受 - Google Patents
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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)。
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。
(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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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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Publication Number | Publication Date |
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