密封式滚动轴承的制作方法
【专利摘要】本发明的密封式滚动轴承，能够在水大量飞溅，轴承内部成为负压的环境下使用，能够不伴随制造成本的增大、构造的复杂化而确保充分的密封性。通过将内圈（1）的密封滑动接触面（1a）的外径（D1）与弹性密封部件（12）的密封唇（12a）的自然状态下的内径（d）之差相对于嵌入有内圈（1）的辊颈部（轴）（A）的直径（D0）之比设为0.27～0.40%，由此与该比超过0.40%的区域下使用的以往的情况相比减小密封唇（12a）的摩擦发热，并且对密封唇（12a）赋予适度的压迫力，不对接触密封件增加通气孔等机构，就能够确保比以往更优异的密封性。
【专利说明】密封式滚动轴承
【技术领域】
[0001]本发明涉及用固定于外圈侧的接触密封件的密封唇对内圈侧的密封滑动接触面进行压迫，从而对轴承内部进行密封的密封式滚动轴承。
【背景技术】
[0002]如对轧钢机的辊颈部进行支承的轴承(辊颈部用轴承)那样，在使轧辊冷却水、轧制润滑油分散的乳剂等水大量飞溅的环境下使用的滚动轴承中，大多使用利用固定于外圈侧的接触密封件的密封唇对内圈侧的密封滑动接触面进行压迫，从而对内圈与外圈之间的轴承空间(轴承内部)进行密封，以便防止来自外部的水浸入的密封式滚动轴承。
[0003]图6表示上述那样的密封式滚动轴承的一个例子。该密封式滚动轴承是多列圆锥滚子轴承，在嵌入于轴B的外周的内圈51与外圈52之间利用保持器54保持有圆锥滚子53，在按压于外圈52的端面的密封外壳55的内周侧固定有接触密封件56。该接触密封件56在环状的芯铁57处安装有弹性密封部件58，利用形成于弹性密封部件58的内周侧的密封唇58a对设置于内圈51的外周面的密封滑动接触面51a进行压迫。另外，在弹性密封部件58安装有将该密封唇58a按压于密封滑动接触面51a的环状的螺旋弹簧(弹簧部件)59。
[0004]但是，特别是对于辊颈部用轴承而言，即使使用上述那样的构造的密封式滚动轴承，也存在如下情况，即:因伴随着反复运转与停止的温度变化，由此使轴承内部的压力成为负压，使得位于密封唇外侧的水被吸入轴承到内部，从而轴承寿命缩短。
[0005]因此以往采取如下对策，即:通过缩小接触密封件的密封唇的自然状态下的内径，增大与密封滑动接触面的外径之差，从而增大密封唇的压迫力，以便提高密封性。即，将密封唇的自然状态下的内径设为d，将密封滑动接触面的外径设SD1，将嵌入有内圈的轴的直径设为Dtl (参照图6)，若用(D1-ClVDtl的参数(以下，记为密封件内径参数)来评价密封唇内径d，则例如图7所示，密封唇的内径d通常设定在密封件内径参数大于0.4%的区域内，在欲提高密封性的情况下，进行缩小密封唇内径d的动作直至密封件内径参数成为最大1.2%左右。但是实际上，大多情况下即使如上所述地缩小密封唇的内径来增大压迫力，也未必对提高密封性起到充分的效果。
[0006]与此相对，提出有如下技术，即:通过对接触密封件设置根据轴承内外的压力差而进行开闭的通气孔，从而以轴承内部的压力不成为负压的方式来防止水浸入轴承内部(例如，参照专利文献I。)。
[0007]专利文献1:日本专利第4240917号公报
[0008]然而，在上述专利文献I记载的技术中，需要对接触密封件设置通气孔并在该通气孔安装阀部件，从而制造成本增高，并且构造变得复杂而使维护花费工时。另外，在仅根据轴承内外的压力差而进行开闭的阀部件中，在轴承内部的压力降低时，空气从轴承外部通过通气孔流入，与此同时有可能导致水浸入。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的课题在于，在水大量飞溅，轴承内部成为负压的环境下使用的密封式滚动轴承中，能够不伴随制造成本的增大、构造的复杂化而确保充分的密封性。
[0010]为了解决上述课题，本发明的密封式滚动轴承采用如下结构，S卩:将在环状的弹性密封部件的内周侧形成有密封唇的接触密封件固定于外圈侧，利用该接触密封件的密封唇对设置于内圈侧的密封滑动接触面进行压迫，从而对内圈与外圈之间的轴承空间进行密封，其中，将所述密封滑动接触面的外径与所述密封唇的自然状态下的内径之差相对于嵌入有所述内圈的轴的直径之比设为0.27%?0.40%。
[0011]其中，密封滑动接触面的外径D1与密封唇的自然状态下的内径d之差相对于嵌入有内圈的轴的直径Dtl之比(密封件内径参数(D1-ClVDci)的上限值以如下方式设定。S卩，本
【发明者】们对水浸入轴承内部的现象反复研究，其结果发现，若将密封件内径参数在通常的使用范围内增大，则密封唇的压迫力增大，但摩擦发热也增大，由此密封唇的外侧附近的水蒸汽化而容易浸入轴承内部，与此相对，若将该参数设为通常不使用的0.40%以下，则虽然密封唇的压迫力减小但摩擦发热减小，从而密封性提高，因此将该参数的上限值设为0.40%。
[0012]另一方面，将上述密封件内径参数的下限值设为0.27%是基于以下的理由，即:若将该参数过于减小，则减少密封唇压迫力的影响增大，密封性降低，但若为0.27%以上(且为0.40%以下)，则能够获得适度的压迫力，从而能够确保比以往高的密封性。
[0013]根据上述结构，即便在水大量飞溅，轴承内部成为负压的环境下，也能够不对接触密封件增加通气孔等机构而确保充分的密封性。
[0014]在上述结构中，在所述接触密封件的所述弹性密封部件处安装有将其密封唇按压于密封滑动接触面的环状的弹簧部件的情况下，所述弹性密封部件将使安装有所述弹簧部件的部位与朝向径向外侧延伸的立起部的根部连接的腰部的最小厚度设为比该腰部的长度尺寸大。若这样提高弹性密封部件的腰部的刚性，就能够使轴承内部成为负压时的弹性密封部件的变形减小，并能够抑制密封唇的压迫力上升以及伴随与此的摩擦发热的增大，因此能够进一步提高密封性。
[0015]另外，在所述接触密封件的弹性密封部件设置有壁部，该壁部在比所述密封唇靠轴承外部侧且在与所述内圈的密封滑动接触面之间形成迷宫式间隙，从而轴承外部的水很难直接浇到密封唇，能够提高密封性。其中，若将所述弹性密封部件的壁部的外侧面形成为阶梯状等，越靠近所述内圈的密封滑动接触面越朝外侧突出，则水沿着该壁部的外侧面容易流向轴承外部一侧，从而密封性进一步提高。进而若对所述弹性密封部件的壁部的至少一部分实施防水加工，则水很难附着于实施该防水加工后的部位，从而壁部的密封性提高效果增大。
[0016]如上所述，本发明的密封式滚动轴承通过将密封滑动接触面的外径与密封唇的自然状态下的内径之差相对于嵌入有内圈的轴的直径之比设定为通常不使用的0.27?
0.40%，由于使密封唇的摩擦发热减小，并且对密封唇实施适度的压迫力，所以能够以与以往不变的制造成本以及构造，而确保比以往更高的密封性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是实施方式的密封式滚动轴承的主剖视图。
[0018]图2是图1的滚动轴承的一端部的放大剖视图。[0019]图3是图2的接触密封件的弹性密封部件的放大剖视图。
[0020]图4是表示图1的滚动轴承的密封性确认实验的结果的曲线图。
[0021]图5a?5c是分别表示接触密封件的弹性密封部件的形状的变形例的放大剖视图。
[0022]图6是以往的密封式滚动轴承的一端部的放大剖视图。
[0023]图7是表示通常的密封式滚动轴承的密封件内径参数的使用范围的曲线图。
【具体实施方式】
[0024]以下，基于图1?图5说明本发明的实施方式。如图1所示，该密封式滚动轴承是支承轧钢机的辊颈部(轴)A的四列圆锥滚子轴承，在各具有两列滚道面的左右两个内圈I与具有两列滚道面的中央的外圈2a以及在外圈2a的两侧经由衬垫3并排的各具有一列滚道面的两个外圈2b之间利用保持器5保持有四列圆锥滚子4，内圈I与外圈2a、2b之间的轴承空间(轴承内部)被两端的侧面密封件6与中央部的中间密封件7密封。
[0025]上述侧面密封件6的构成包括:按压于两侧的外圈2b的端面的环状的密封外壳
8、和固定于密封外壳8的内周面的接触密封件9，在密封外壳8的外周面安装有对与省略图示的轴承箱之间进行密封的O形环10。
[0026]如图2所示，该侧面密封件6的接触密封件9在压入于密封外壳8内周的环状的芯铁11的内周部，安装有氟橡胶制造的弹性密封部件12，利用形成于该弹性密封部件12的内周侧的密封唇12a对设置于内圈I的外侧延长部的外周面的密封滑动接触面Ia进行压迫。另外，在弹性密封部件12安装有将密封唇12a按压于密封滑动接触面Ia的环状的螺旋弹簧(弹簧部件)13。
[0027]其中，上述接触密封件9整体形状呈S字状，并将其芯铁11抵接于外圈2b的端面。由此能够不使芯铁11与保持器5干涉，而使密封外壳8的轴向尺寸小于图6所示的以往的尺寸，从而能够使滚动轴承整体在轴向上小型化。
[0028]另一方面，上述弹性密封部件12以密封滑动接触面Ia的外径D1与密封唇12a的自然状态下的内径d之差相对于嵌入有内圈I的辊颈部部A的直径Dtl之比，即:密封件内径参数(D1-Cl) /D0处于0.27?0.40%的范围内的方式设定密封唇内径d。
[0029]另外，如图3所示，该弹性密封部件12利用腰部(图中的两根虚线之间的部位)12d将形成有密封唇12a且安装有螺旋弹簧13的前端部12b与朝向径向外侧延伸的立起部12c的根部连接，该腰部12d的最小厚度T形成为比长度尺寸L大。由此腰部12d的刚性增高，轴承内部成为负压时的弹性密封部件12的变形减小，从而能够抑制密封唇12a的压迫力上升以及伴随与此的摩擦发热增大。
[0030]接下来，对为了确认本实施方式的密封式滚动轴承的密封性而进行的实验进行说明。实验准备多种基本构造与实施方式相同，仅侧面密封件的密封唇的自然状态下的内径相互不同的试验轴承，将上述各试验轴承嵌入到取代实施方式的辊颈部的中空轴，在一边对侧面密封件浇水一边反复进行一定时间的运转与停止之后，测量与中空轴内周面的密封唇对应的轴向位置处的温度和浸入轴承内部的水的浸入量。在图4中用近似曲线表示该测量结果。
[0031]根据图4能够考虑为密封件内径参数(D1-COzl)ci越大(密封唇内径d越小)则轴温度越高，从而密封唇的摩擦发热增大，但可知该参数与水浸入量不成比例，该参数处于实施方式的范围即0.27~0.40%的范围内的水浸入量，比超过0.40%的通常使用范围的水浸入量减少。
[0032]根据上述实验结果能够确认，实施方式的密封式滚动轴承在水大量飞溅，轴承内部成为负压的环境下，能够以与以往不变的制造成本以及构造，确保比以往更优异的密封性。
[0033]此外，对于实验所使用的各试验轴承中的、密封件内径参数处于实施方式的范围的试验轴承而言，若通过解析求出密封唇的压迫力，则每个单位长度相对于中空轴的外周长度的值为0.056~0.100N/mm。反过来说，考虑为通过将密封唇的压迫力设计为该范围，由此能够获得比以往高的密封性。
[0034]图5表示接触密封件9的弹性密封部件12的形状的变形例。其中，图5 (a)是在弹性密封部件12设置壁部12e，轴承外部的水很难直接浇到密封唇12a的例子，上述壁部12e在比密封唇12a更靠轴承外部一侧且在与内圈I的密封滑动接触面Ia之间形成迷宫式间隙14。另外，图5 (b)、(c)是将图5 Ca)的弹性密封部件12的壁部12e的外侧面以越靠近内圈I的密封滑动接触面Ia越朝外侧突出的方式变形为凹圆弧状(图5 (b))或阶梯状(图5 (c))的例子。
[0035]若采用上述变形例的弹性密封部件12中的任意一个，则能够通过壁部12e的迷宫式效果，而比图1至图3所示的例子提高密封性。另外，在图5 (b)、(c)的例子中，水容易沿着壁部12e的外侧面流向轴承外部侧，因此比图5 (a)的例子提高密封性。此外虽省略图示，但若对壁部12e的至少一部分实施防水加工，则水很难附着于实施该防水加工后的部位，从而进一步增大壁部12e的密封性提高效果。
[0036]在上述的实施方式中，虽将密封式滚动轴承设为四列圆锥滚子轴承，但本发明也能够应用于球轴承、滚子轴承等其`他种类的密封式滚动轴承。
[0037]附图标记说明:1…内圈；la…密封滑动接触面；2a、2b…外圈；4…圆锥滚子；5…保持器；6…侧面密封件；8…密封外壳；9…接触密封件；11…芯铁；12…弹性密封部件；12a…密封唇；12b…前端部；12c…立起部；12d…腰部；12e…壁部；13…螺旋弹簧;14…迷宫式间隙；A…辊颈部。
【权利要求】
1.一种密封式滚动轴承，将在环状的弹性密封部件的内周侧形成有密封唇的接触密封件固定于外圈侧，利用该接触密封件的密封唇对设置于内圈侧的密封滑动接触面进行压迫，从而对内圈与外圈之间的轴承空间进行密封， 所述密封式滚动轴承的特征在于， 将所述密封滑动接触面的外径与所述密封唇的自然状态下的内径之差相对于嵌入有所述内圈的轴的直径之比设为0.27%?0.40%。
2.根据权利要求1所述的密封式滚动轴承，其特征在于， 在所述接触密封件的所述弹性密封部件处安装有将其密封唇按压于密封滑动接触面的环状的弹簧部件，所述弹性密封部件将使安装有所述弹簧部件的部位与朝向径向外侧延伸的立起部的根部连接的腰部的最小厚度设为比该腰部的长度尺寸大。
3.根据权利要求1或2所述的密封式滚动轴承，其特征在于， 在所述接触密封件的弹性密封部件设置有壁部，该壁部在比所述密封唇靠轴承外部侧且在与所述内圈的密封滑动接触面之间形成迷宫式间隙。
4.根据权利要求3所述的密封式滚动轴承，其特征在于， 将所述弹性密封部件的壁部的外侧面形成为越靠近所述内圈的密封滑动接触面越朝外侧突出。
5.根据权利要求4所述的密封式滚动轴承，其特征在于， 将所述弹性密封部件的壁部的外侧面形成为阶梯状。
6.根据权利要求3?5中任一项所述的密封式滚动轴承，其特征在于， 对所述弹性密封部件的壁部的至少一部分实施防水加工。
【文档编号】F16C33/80GK103748374SQ201280036955
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年7月10日 优先权日:2011年7月27日
【发明者】丰田司, 清水康宏 申请人:Ntn株式会社