JP3200253U - 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とす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】密封装置付き自動調心ころ軸受１００は、外周面に二列の軌道面を有する内輪１１と、内周面に球状凹面である軌道面を有する外輪１２と、内輪１１及び外輪１２の各軌道面間に転動自在に二列に設けられた複数のころ１３と、内輪１１又は外輪１２の軸方向端部に固定されたシールホルダ２１およびシールホルダ２１に装着されたシール２６を有する密封装置と、を備える。シールホルダ２１は軸方向にボルト挿通孔２２を有し、シールホルダ２１はボルト挿通孔２２を介して内輪１１又は外輪１２の軸方向端部にボルト締結されている。【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下でも使用される。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の浸入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の浸入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）。

日本国特開２００２−３３９９９７号公報 日本国実公平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に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とす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、
前記内輪又は前記外輪の軸方向端部に固定されたシールホルダおよび前記シールホルダに装着されたシール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、
前記シールホルダは軸方向に固定部材用孔部を有し、前記シールホルダは前記固定部材用孔部を介して前記内輪又は前記外輪の軸方向端部に固定部材によって固定されていることを特徴とする密封装置付き転がり軸受。
（２） 前記固定部材用孔部は、ボルト挿通孔で、且つ、前記固定部材は、ボルトであり、
前記シールホルダは、前記ボルト挿通孔に挿通された前記ボルトによって前記内輪又は前記外輪の軸方向端部に締結固定されてい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） 前記外輪と、前記外輪の軸方向両端部に固定された一対の前記シールホルダとによって構成される外方部材と、前記内輪によって構成される内方部材とは、軸方向幅が同寸法であることを特徴とする（１）または（２）に記載の密封装置付き転がり軸受。
（４） 前記外輪によって構成される外方部材と、前記内輪と、前記内輪の軸方向両端部に固定された一対の前記シールホルダとによって構成される内方部材とは、軸方向幅が同寸法であることを特徴とする（１）または（２）に記載の密封装置付き転がり軸受。
（５） 前記外輪と前記シールホルダとの互いに対向する軸方向端面間には、Ｏリングが設けられることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の密封装置付き転がり軸受。
（６） 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）〜（５）のいずれか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。 第２実施形態の変形例に係る密封装置付き自動調心ころ軸受の断面図である。 第２実施形態の他の変形例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着装置付き転がり軸受について、図１〜３を用いて説明する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る密着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１００は、例えば、外径５４０mm、内径３２０mm、幅１７６m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１０の中心に一致しており、自動調心ころ軸受１０の自動調心性が確保されている。外輪１２の幅方向中間位置には、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に固定されたシールホルダ２１と、シールホルダ２１の内周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。また、芯金２５の外径側端部は、環状の溝２４によってシールホルダ２１と外輪１２の軸方向端面１２ｄとの間に挟持されるように、径方向外方に延出している。シール２６はゴムなどの弾性体によって形成されており、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の外周側には、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、シールホルダ２１には周方向に略等間隔で設けられた複数のボルト挿通孔２２が形成されると共に、外輪１２には、軸方向端面１２ｄに開口した複数のボルト孔１２ｅが形成されている。複数のボルト２３がこの複数のボルト挿通孔２２およびボルト孔１２ｅに挿入、螺着されることによって、シールホルダ２１が外輪１２に締結、固定される。この構成により、外輪１２、ひいては自動調心ころ軸受１００にシールホルダ２１が軸方向にしっかりと固定されるため、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とする必要がある位置でも、自動調心ころ軸受１００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、ボルト２３の頭部がシールホルダ２１に埋め込まれ、シールホルダ２１の軸方向外端面から突出しない構造としているので、ハウジングにボルト２３の頭部を逃がすための加工が別途必要なく、従来と同様なハウジングの構造を採用することができる。
なお、外輪１２の軸方向端面１２ｄと、該軸方向端面１２ｄと対向するシールホルダ２１の端面とは、ボルト２３が挿通される位置の径方向外側で段差状に形成されている。この段差は、密封装置２０を軸受に対して芯合わせするために用いられる。特に、外輪１２の嵌め合いがすきま嵌めの場合、シールホルダ２１が外輪１２と同芯に配置されない可能性があり、結果として、シール緊迫力が周方向で一定範囲に保たれず、シール性能が低下する可能性がある。このため、当該段差により、シールホルダ２１と外輪１２とを同芯状に配置することで、シール性能を確保することができる。

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。本実施形態の密封自動調心ころ軸受１００によれば、ボルト２３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。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１００によれば、ボルト２３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。

尚、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１００の耐久性をさらに向上し、長寿命とすることができる。尚、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１００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。その他、シールホルダ２１は、炭素鋼（例えば、Ｓ２５Ｃ、Ｓ４５Ｃ）を使用することができる。

また、本実施形態では、外輪１２と、外輪１２の軸方向両端部に固定された一対のシールホルダ２１とによって外方部材を構成し、内輪１１によって内方部材を構成しており、この場合、外方部材と内方部材との軸方向幅が同寸法に設計されている。これにより、ハウジングや軸に組み込みやすくなり、転がり軸受としての取り扱い性が向上する。

このように、本実施形態の密封装置付き自動調心ころ軸受１００によれば、軸受の装着後であっても、密封装置２０を容易に取り外すことが可能である。これにより、使用中の軸受状態の確認やグリース追加封入等のメンテナンスをより容易に行なうことができると共に、軸受の取付状態を確認するために使用前及び使用中に軸受すきまを測定することができる。また、本実施形態の密封装置付き自動調心ころ軸受１００によれば、軸受を軸方向に移動可能とする必要がある位置や自由側位置で使用することが可能である。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る密着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２００は、外輪１２の軸方向端面１２ｄと、シールホルダ２１の対向する軸方向端面と、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、ボルト２３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２００の外輪１２の径方向外側からボルト挿通孔２２およびボルト孔１２ｅを経て軸受内へ浸入することを防止することができる。

尚、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。

また、図２では、Ｏリング３０を収容する環状溝１２ｆが、スペースを確保しやすい、外輪１２の軸方向端面１２ｄに形成されている。しかしながら、環状溝１２ｆが外輪１２の軸方向端面１２ｄのみに形成されていると、重荷重の場合に、外輪軌道面からころが受ける応力の発生範囲が環状溝１２ｆに到達する可能性がある。このため、図３に示すように、Ｏリング３０は、外輪１２とシールホルダ２１の両方の軸方向端面に形成された環状溝１２ｆ、２１ａに配置して、上記応力が環状溝１２ｆに到達しないようにしてもよい。
また、スペースの制約の問題が解決できれば、上記観点から、Ｏリング３０は、図４に示すように、シールホルダ２１の軸方向端面に形成された環状溝２１ａのみに配置されるのが理想的である。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態に係る密着装置付き転がり軸受について、図５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５に示すように、第３実施形態に係る自動調心ころ軸受３００は、内輪１１の軸方向端面１１ｄに固定されたシールホルダ４１と、シールホルダ４１の内周側に形成された環状の溝４４に圧入されたシール４６と、から構成されている。シール４６は、ゴムなどの弾性体により形成されており、外径側端部において、外輪１２の内周面１２ｃに摺接するリップ部４８を有する。このリップ部４８が外輪１２の内周面１２ｃ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。このような構成によれば、外輪１２は従来のものを使用できるため、製造コストを低減することが可能となる。

また、本実施形態では、内輪１１と、内輪１１の軸方向両端部に固定された一対のシールホルダ４１とによって内方部材を構成し、外輪１２によって外方部材を構成しており、この場合にも、外方部材と内方部材との軸方向幅が同寸法に設計されている。これにより、ハウジングや軸に組み込みやすくなり、転がり軸受としての取り扱い性が向上する。

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。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、ボルト２３，４３をより強固に固定する必要がある場合には、ボルト２３，４３等に接着剤を含浸させてもよい。

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。
さらに、シールの構成は、外輪又は内輪のいずれに設けられる場合でも任意のものが適用可能であり、第１及び第２実施形態のように、芯金と弾性体とを有するものであってもよいし、芯金なしで弾性体によって構成するものであってもよい。
また、本発明の固定部材用孔部は、本実施形態のボルト挿通孔に限定されず、且つ、本発明の固定部材は、本実施形態のボルトに限定されない。即ち、固定部材は、シールホルダを固定部材用孔部を介して内輪又は外輪の軸方向端部に固定するための部材であればよい。
なお、本発明は、２０１３年７月２６日出願の日本特許出願（特願２０１３−１５６００１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 球面ころ
２１，４１ シールホルダ
２３，４３ ボルト（固定部材）
２６，４６ シール
１００，２００，３００ 自動調心ころ軸受

Claims (6)

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、
   前記内輪又は前記外輪の軸方向端部に固定されたシールホルダおよび前記シールホルダに装着されたシール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、
   前記シールホルダは軸方向に固定部材用孔部を有し、前記シールホルダは前記固定部材用孔部を介して前記内輪又は前記外輪の軸方向端部に固定部材によって固定されていることを特徴とする密封装置付き転がり軸受。
2. 前記固定部材用孔部は、ボルト挿通孔で、且つ、前記固定部材は、ボルトであり、
   前記シールホルダは、前記ボルト挿通孔に挿通された前記ボルトによって前記内輪又は前記外輪の軸方向端部に締結固定されてい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. 前記外輪と、前記外輪の軸方向両端部に固定された一対の前記シールホルダとによって構成される外方部材と、前記内輪によって構成される内方部材とは、軸方向幅が同寸法であることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置付き転がり軸受。
4. 前記外輪によって構成される外方部材と、前記内輪と、前記内輪の軸方向両端部に固定された一対の前記シールホルダとによって構成される内方部材とは、軸方向幅が同寸法であることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置付き転がり軸受。
5. 前記外輪と前記シールホルダとの互いに対向する軸方向端面間には、Ｏリングが設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の密封装置付き転がり軸受。
6. 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１〜５のいずれか１項に記載の密封装置付き転がり軸受。

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