JP2015161405A - 密封装置付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受を各種機械に取付ける際に軸受すきまを測定可能であると共に、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】外輪１２の軸方向端面１２ｄには、軸方向においてシールホルダ２１側に突出する凸部１２ｐが形成される。シールホルダ２１の外周側部及び内周側部には、軸方向において外輪１２側に突出する外周側突部２１ｈ及び内周側突部２１ｉが形成される。外輪１２の凸部１２ｐの内周面にシール２５を配置した状態で、シールホルダ２１を外輪１２に向かって軸方向に挿入することによって、シール２５はシールホルダ２１の内周側突部２１ｉによって外輪１２に加締め固定され、且つ、外輪１２の凸部１２ｐの外周面とシールホルダ２１の外周側突部２１ｈの内周面とが嵌合固定される。
【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、軸受を鉱山設備で使用される機械に取付ける際に、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。ここで、上記特許文献２の軸受では、オイルシールを予め軸受に取付けた後、顧客に提供する必要があるため、軸受すきまの測定が困難であるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軸受を各種機械に取付ける際に軸受すきまを測定可能であると共に、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であって、
前記外輪の軸方向端面には、軸方向において前記シールホルダ側に突出する凸部が形成され、
前記シールホルダの外周側部及び内周側部には、軸方向において前記外輪側に突出する外周側突部及び内周側突部が形成され、
前記外輪の凸部の内周面に前記シールを配置した状態で、前記シールホルダを前記外輪に向かって軸方向に挿入し、嵌合することによって、前記シールは前記シールホルダの内周側突部によって前記外輪に固定され、且つ、前記外輪の凸部の外周面と前記シールホルダの外周側突部の内周面とが嵌合固定される
ことを特徴とする密封装置付き転がり軸受。
（２） 前記シールは、前記シールホルダの内周面に嵌合固定されることによって装着される
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） 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、
前記内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であって、
前記内輪の軸方向端面には、軸方向において前記シールホルダ側に突出する凸部が形成され、
前記シールホルダの外周側部及び内周側部には、軸方向において前記内輪側に突出する外周側突部及び内周側突部が形成され、
前記内輪の凸部の外周面に前記シールを配置した状態で、前記シールホルダを前記内輪に向かって軸方向に挿入し、嵌合することによって、前記シールは前記シールホルダの外周側突部によって前記内輪に固定され、且つ、前記内輪の凸部の内周面と前記シールホルダの内周側突部の外周面とが嵌合固定される
ことを特徴とする密封装置付き転がり軸受。
（４） 前記シールは、前記シールホルダの外周面に嵌合固定されることによって装着される
ことを特徴とする（３）に記載の密封装置付き転がり軸受。
（５） 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）〜（４）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、シールホルダによってシールを容易且つ強固に固定することが可能であるので、軸受と密封装置を別体にして顧客に納品することができる。これにより、軸受を各種機械に取付ける際に、軸受すきまを測定した後、密封装置を固定することが可能となる。
また、密封装置が強固に固定されるので、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り、密封装置の軸方向移動を規制する構造、例えば、ハウジングを径方向内側に延出させて密封装置２０の軸方向移動を規制する構造が不要となる。

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。 密封装置付き自動調心ころ軸受の要部断面図である。 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。 本発明の第３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。

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１〜４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５４０ｍｍ、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、保持器１６により、周方向の間隔が一定に保持されている。保持器１６は、金属製であり、外輪案内で使用される

内輪１１の外周面１１ｃには二列の軌道面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。

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。

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に装着されたシール２６と、から構成されている。シール２６は、第一芯金２５及び第二芯金２９からなる芯金を覆って構成されている。第一芯金２５は内周側へと延びる略円筒形状であり、外輪１２に加締め固定された第一芯金２５と、第一芯金２５の径方向内側端部よりも軸方向内側に配置され、径方向内側に延びる断面略直線状の第二芯金２９と、に分割されている。

シール２６はゴムなどの弾性体によって形成されており、第一芯金２５の軸方向外側面に固定される断面略直線形状の第一延出部２２と、第二芯金２９の軸方向外側面に固定される断面略直線形状の第二延出部２３と、第一延出部２２及び第二延出部２３に連続すると共に、第一芯金２５の径方向内側端部及び第二芯金２９の径方向外側端部を接続する接続部２４と、を有する。ここで、第一芯金２５の径方向内側端部が、第二芯金２９の径方向外側端部よりも径方向外側に位置しているので、シール２６の接続部２４は、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断面略直線形状とされている。

また、シール２６は、第二延出部２３の径方向内側端部に接続されると共に、第二芯金２９の径方向内側端部に軸方向に固定されるリップ部２８を有する。リップ部２８は、径方向内側端部が内輪１１の外周面１１ｃに弾性的に摺接して外輪１２と内輪１１との間をシールしている。なお、リップ部２８を確実に内輪１１の外周面１１ｃに摺接させる必要があることから、リップ部２８の外周面に締付ばね２７を装着し、その締付ばね２７の弾性力によりリップ部２８を内輪１１の外周面１１ｃ側へ付勢するようにしている。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、図２も参照し、外輪１２の軸方向端面１２ｄには、軸方向においてシールホルダ２１側（軸方向外側）に突出する凸部１２ｐが形成され、この凸部１２ｐの内周面には、軸方向端面１２ｄと滑らかに接続する断面半円形状のシール溝１２ｑが凹設される。

また、シールホルダ２１の外周側端部及び内周側端部には、軸方向において外輪１２側（軸方向内側）に突出する外周側突部２１ｈ及び内周側突部２１ｉが形成される。外周側突部２１ｈの内周面は、外輪１２の凸部１２ｐの外周面と嵌合する。内周側突部２１ｉの内周面２１ｊは、外周側に向かうにしたがって軸方向内側に傾斜する傾斜面とされており、その先端部２１ｋによって、後述する第一芯金２５の直線部２５ｂを外輪１２に加締めることが可能である。

シール溝１２ｑに固定される第一芯金２５は、当該シール溝１２ｑに対応する断面半円形状を有する基部２５ａと、基部２５ａから内周側に延びて外輪１２の軸方向端面１２ｄと当接する直線部２５ｂと、直線部２５ｂから内周側に延びるにしたがって軸方向外側に傾斜して、内周側突部２１ｉの内周面２１ｊと隙間を介して対向する傾斜部２５ｃと、を有する。

そして、シールホルダ２１及びシール２６の外輪１２への固定は、外輪１２の凸部１２ｐのシール溝１２ｑに第一芯金２５を配置した状態で、シールホルダ２１を外輪１２に向かって軸方向に挿入することにより行われる。これにより、シールホルダ２１の内周側突部２１ｉの先端部２１ｋによって第一芯金２５の直線部２５ｂが外輪１２の軸方向端面１２ｄに加締められ、シール２６は外輪１２に固定される。同時に、シールホルダ２１の外周側突部２１ｈの内周面は、外輪１２の凸部１２ｐの外周面に嵌合固定され、シールホルダ２１（密封装置２０）と外輪１２が互いに強固に固定される。このように、本実施形態においてシールホルダ２１はシール２６の加締め治具としての機能も有する。このとき、シールホルダ２１は、外輪１２の外周面１２ｅよりも外周側に延在せず、且つ、内輪１１の軸方向端面よりも軸方向外側に延在しないので、自動調心ころ軸受１の径方向寸法及び軸方向寸法の増加が抑制される。

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及びシール２６が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。すなわち、密封装置２０の軸方向移動を規制する構造、例えば、ハウジングを径方向内側に延出させて密封装置２０の軸方向移動を規制する構造が不要となる。

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、シールホルダ２１によってシール２６を容易且つ強固に固定することが可能であるので、軸受本体と密封装置２０を別体にして顧客に納品することができる。したがって、各種機械への取付け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、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。

なお、本実施形態では、シールホルダ２１の外周側突部２１ｈの内周面は、直接に外輪１２の凸部１２ｐの外周面に嵌合するが、これらの間にゴム製のリング状部材を配置する構成としてもよい。

（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３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３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、外輪１２の凸部１２ｐよりも外周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の外周側から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又は、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。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態に係る密封装置付き転がり軸受について、図４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４に示すように、本実施形態においては上述の実施形態と異なり、外輪１２の凸部１２ｐの内周面にシール溝１２ｑ（図２参照）が形成されない。また、第一芯金２５は、断面半円形状の基部２５ａ（図２参照）を有さない。一方、シールホルダ２１（内周側突部２１ｉ）の内周面には、第一芯金２５及びシール２６が嵌合固定されている。したがって、シールホルダ２１にシール２６（第一芯金２５）が一体となるように装着されるので、取り扱い性を向上させることが可能となる。

そして、シールホルダ２１及びシール２６の外輪１２への固定は、予めシール２６（第一芯金２５）をシールホルダ２１に装着した上で、シールホルダ２１を外輪１２に向かって挿入することにより行われる。これにより、外輪１２の凸部１２ｐに内周面に第一芯金２５を配置した状態となり、さらにシールホルダ２１の内周側突部２１ｉの先端部２１ｋによって第一芯金２５の直線部２５ｂが外輪１２の軸方向端面１２ｄに嵌合され、シール２６は外輪１２に固定される。同時に、シールホルダ２１の外周側突部２１ｈの内周面は、外輪１２の凸部１２ｐの外周面に嵌合固定され、シールホルダ２１（密封装置２０）と外輪１２が互いに強固に固定される。

したがって、本実施形態によれば、シール２１及びシール２６（第一芯金２５）の取り扱い性を向上させることが可能であると共に、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

なお、本実施形態においても、第２実施形態と同様に密封性向上のため、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リングを配設しても構わない。

また、上述した第１〜第３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、シールホルダ２１は、外輪１２の軸方向端部に固定されていたが、内輪１１の軸方向端部に固定しても構わない（不図示）。この場合、密封装置２０は内周側及び外周側が反転した状態となり、シール２６のリップ２８は、外輪１２の内周面１２ｃに摺接することになる。また、内輪１１の軸方向端面には、軸方向においてシールホルダ２１側に突出する凸部が形成され、シールホルダ２１の外周側端部及び内周側端部には、軸方向において内輪側（軸方向内側）に突出する外周側突部及び内周側突部が形成される。そして、内輪１１の凸部の外周面にシール２６を配置した状態で、シールホルダ２１を内輪１１に向かって軸方向に挿入することによって、シール１１はシールホルダ２１の外周側突部によって内輪１１に加締め固定され、且つ、内輪１１の凸部の内周面とシールホルダ２１の内周側突部の外周面とが嵌合固定される。このような構成によっても、前述の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、この場合であっても、第３実施形態と同様に、シール２６及び第一芯金２５が、シールホルダ２１の外周面に嵌合固定されることによって予め装着される構成とし、取り扱い性の向上を図っても構わない。

また、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、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
１１ 内輪
１１ｂ 内輪軌道面
１１ｃ 内輪外周面
１１ｆ 内輪内周面
１２ 外輪
１２ａ 外輪軌道面
１２ｃ 外輪内周面
１２ｄ 外輪軸方向端面
１２ｅ 外輪外周面
１２ｐ 凸部
１２ｑ シール溝
１３ 球面ころ
１３ａ 転動面
１６ 保持器
１６ａ 環状体
１６ｂ 柱部
２０ 密封装置
２１ｈ 外周側突部
２１ｉ 内周側突部
２１ｊ 内周面
２１ｋ 先端部
２２ 第一延出部
２３ 第二延出部
２４ 接続部
２５ 第一芯金
２５ａ 基部
２５ｂ 直線部
２５ｃ 傾斜部
２６ シール
２７ 締付ばね
２８ リップ部
２９ 第二芯金

Claims (5)

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であって、
   前記外輪の軸方向端面には、軸方向において前記シールホルダ側に突出する凸部が形成され、
   前記シールホルダの外周側部及び内周側部には、軸方向において前記外輪側に突出する外周側突部及び内周側突部が形成され、
   前記外輪の凸部の内周面に前記シールを配置した状態で、前記シールホルダを前記外輪に向かって軸方向に挿入し、嵌合することによって、前記シールは前記シールホルダの内周側突部によって前記外輪に固定され、且つ、前記外輪の凸部の外周面と前記シールホルダの外周側突部の内周面とが嵌合固定される
   ことを特徴とする密封装置付き転がり軸受。
2. 前記シールは、前記シールホルダの内周面に嵌合固定されることによって装着される
   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. 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、
   前記内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であって、
   前記内輪の軸方向端面には、軸方向において前記シールホルダ側に突出する凸部が形成され、
   前記シールホルダの外周側部及び内周側部には、軸方向において前記内輪側に突出する外周側突部及び内周側突部が形成され、
   前記内輪の凸部の外周面に前記シールを配置した状態で、前記シールホルダを前記内輪に向かって軸方向に挿入し、嵌合することによって、前記シールは前記シールホルダの外周側突部によって前記内輪に固定され、且つ、前記内輪の凸部の内周面と前記シールホルダの内周側突部の外周面とが嵌合固定される
   ことを特徴とする密封装置付き転がり軸受。
4. 前記シールは、前記シールホルダの外周面に嵌合固定されることによって装着される
   ことを特徴とする請求項３に記載の密封装置付き転がり軸受。
5. 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１〜４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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