密封型ロールネック軸受
【課題】取付け剛性が高く、ロールネック部に対する組付け性に優れ、且つ高いシール性能を有する密封型ロールネック軸受を提供する。
【解決手段】密封型ロールネック軸受４０は、一対の内輪４３，４４の突き合わせ部の外周面４３ｄ，４４ｄに装着されたシール装置５１を備える。シール装置５１は、内周面に嵌合部５４及びラジアルリップ部５５を備える弾性シール部材５３と、少なくとも嵌合部５４の径方向外方を覆うように設けられた芯金５２とを有し、嵌合部５４を一方の内輪外周面４３ｄに嵌合させることによってシール装置５１に高い取付け剛性を付与すると共に、ラジアルリップ部５５を他方の内輪外周面４４ｄに摺接させることにより、両内輪４３，４４の偏芯に追従させて高いシール性能を確保する。
【解決手段】密封型ロールネック軸受４０は、一対の内輪４３，４４の突き合わせ部の外周面４３ｄ，４４ｄに装着されたシール装置５１を備える。シール装置５１は、内周面に嵌合部５４及びラジアルリップ部５５を備える弾性シール部材５３と、少なくとも嵌合部５４の径方向外方を覆うように設けられた芯金５２とを有し、嵌合部５４を一方の内輪外周面４３ｄに嵌合させることによってシール装置５１に高い取付け剛性を付与すると共に、ラジアルリップ部５５を他方の内輪外周面４４ｄに摺接させることにより、両内輪４３，４４の偏芯に追従させて高いシール性能を確保する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封型ロールネック軸受に関し、より詳細には、例えば、鉄鋼設備の圧延機に使用される優れたシール性能を有する密封型ロールネック軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼設備の熱間圧延機や冷間圧延機に使用される密封型ロールネック軸受（４列円錐ころ軸受）１は、図９に示すように、外輪２及び複列外輪３と、一対の複列内輪４と、外輪２と複列内輪４、及び複列外輪３と複列内輪４間に転動自在に配設された複数の円錐ころ５とを備え、複列内輪４がロール６のロールネック部７にすきまばめ（ルーズフィット）されて使用される。一対の複列内輪４の軸端側の一端には、内輪押え部材であるフィレットリング８が配置されて複列内輪４の軸方向の位置決めを行う。フィレットリング８の内周面には、Ｏリングなどのシール９が配設されてロールネック部７の外周面との間をシールしている。
【０００３】
チョック（ハウジング）１０の軸側端部とフィレットリング８、及びチョック１０のロール側端部とロールネック部７との間には、それぞれチョックシール１１、１２が配置されている。また、それぞれの外輪２の外方側部には、チョック１０の内周面との間がＯリング１３でシールされたシールホルダー１４が設けられており、シールホルダー１４に固着されるオイルシール１５が、複列内輪４の外周面に摺接して密封型ロールネック軸受１がシールされる。
【０００４】
このような密封型ロールネック軸受１は、大きな荷重が作用すると共に、周囲がスケール圧延水に覆われた大変過酷な使用環境で使用される。そのため、Ｏリング９やチョックシール１１、１２が損傷を受けると、複列内輪４の内周面側から密封型ロールネック軸受１内に水、異物などが浸入する場合があり、軸受寿命が短くなる虞がある。従って、両端に備わるシール部材（Ｏリング９やチョックシール１１、１２）の耐久性が課題として挙げられ、ゴム材料の耐熱性向上、リップ形状設計などの改良により、軸受内への水、異物などの浸入に対する改善がなされてきている。
【０００５】
一方、密封型ロールネック軸受１の複列内輪４は、ロールネック部７とルーズフィットし、フィレットリング８により軸方向位置決めがされているが、フィレットリング８の内周面に設けられたシール９は、メンテナンスなどのためにロールネック部７からの着脱が繰り返されることで破損する可能性がある。シール９が損傷を受けると、軸端側からルーズフィットしている嵌め合い面を通じて水、異物などが浸入し、一対の複列内輪４の突合せ面から密封型ロールネック軸受１内にも浸入してしまう虞がある。そのため、密封型ロールネック軸受１は、複列内輪４端部の突合せ部にもシール装置（中間シール）１６を備えて水などの浸入防止を図った構造が一般的に採用されている。
【０００６】
また近年の軸受周りの設計構造としては、フィレットリング８の着脱容易性が求められており、フィレットリング８にシール９を備えない構造なども増えてきている。そのため、フィレットリング８の内周面を通過して複列内輪４の内周面（ロールネック部７との嵌め合い面）に浸入する圧延水量も増える傾向にあり、シール装置１６には、更に高い密封性能が求められるようになっている。
【０００７】
このような密封型ロールネック軸受のシール装置としては、種々の構造が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）
【０００８】
特許文献１に記載の圧延機のロールネック用軸受のシール装置２０は、図１０に示すように、芯金２１と弾性シール部材２２とを備え、内輪２３、２４の環状段部に装着されている。弾性シール部材２２は、その内周面に設けられた２つの径方向突起（ラジアルリップ部）２６、２７と、両側面に設けられた２つの軸方向突起２８、２９とを有する。径方向突起２６、２７は、内輪２３、２４の小径端部外周面２３ａ、２４ａと摺接し、軸方向突起２８、２９は、内輪２３、２４の大径部端面２３ｂ、２４ｂと摺接して、内輪２３、２４の突き合わせ面２５から浸入する水や異物をシールする。
【０００９】
特許文献２に記載の密封四列円錐ころ軸受のシール装置３０は、図１１に示すように、互いに軸方向で向かい合う一対の内輪３１、３２の突き合せ部の周囲に配置されている。シール装置３０では、合成樹脂製の環状のシール部材３３の外周側に芯金３５が一体に設けられ、内周側に一対の環状リブ（ラジアルリップ部）３４が形成されている。環状リブ３４は、内輪３１、３２の延長部の外周面３１ａ、３２ａに摺接して、内輪３１、３２の接合部をシールする。
【特許文献１】特開２００２−１７８０１３号公報
【特許文献２】特開平６−１７８２４号公報
【特許文献３】特開昭５５−４７０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図１０、図１１に示すシール装置２０，３０は、金属製の芯金２１，３５と一体成型された弾性シール部材のラジアルリップ部２６，２７，３４を、内輪２３，２４，３１，３２の外周面に摺接させてシールする構造を有しており、シール装置２０，３０に内輪２３，２４，３１，３２を挿入する作業の際、多少の心ズレが生じても、シール内径のリップに沿って内輪２３，２４，３１，３２が挿入されるため、組立性が比較的よい特徴を有する。その一方、ラジアルリップ部２６，２７，３４のみで内輪端部の突合せ部外周面に取付くため、シール装置２０，３０の取付け剛性が低い問題がある。このため、特に圧延機の圧延速度が１８００ｍｐｍを越えるような高速で圧延される場合、内輪２３，２４，３１，３２と共回り（シール嵌合面は殆ど摺動しない）するシール装置２０，３０に遠心力や振動が作用すると、ラジアルリップ部２６，２７，３４の挙動が生じて、ラジアルリップ部２６，２７，３４と内輪外周面との接触状態が不安定となり、シール性能が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、取付け剛性が高く、ロールネック部に対する組付け性に優れ、且つ高いシール性能を有する密封型ロールネック軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）複数の外輪と、
複数の内輪と、
該外輪と該内輪との間に配置される複数のころと、
互いに突き合うように配置される前記内輪の両端部の周囲に配置されて、芯金及び弾性シール部材を有するシール装置と、
を備える密封型ロールネック軸受であって、
前記弾性シール部材の内周面は、前記両端部の一方の外周面と嵌合する嵌合部と、前記両端部の他方の外周面と摺接するラジアルリップ部を有し、
前記芯金は、前記弾性シール部材の外周側で、前記嵌合部の径方向外方を少なくとも覆うことを特徴とする密封型ロールネック軸受。
（２） 前記ラジアルリップ部の内径は、前記嵌合部の内径より小さいことを特徴とする（１）に記載の密封型ロールネック軸受。
（３） 前記嵌合部は、略一様な内径を持った平坦状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記両端部の突き合せ面と前記ラジアルリップ部との間に位置することを特徴とする（１）又は（２）に記載の密封型ロールネック軸受。
（４） 前記嵌合部は、軸方向において略対称な曲面状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記両端部の突き合せ面と前記ラジアルリップ部との間に位置することを特徴とする（１）又は（２）に記載の密封型ロールネック軸受。
（５） 前記嵌合部は、前記ラジアルリップ部と反対側に拡径するテーパ形状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記ラジアルリップ部を越えて延出することを特徴とする（１）又は（２）に記載の密封型ロールネック軸受。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の密封型ロールネック軸受によれば、突き合わせ配置される内輪の両端部に配置されるシール装置は、内周面に嵌合部及びラジアルリップ部を備える弾性シール部材と、弾性シール部材の外周側で、嵌合部の径方向外方を少なくとも覆う芯金とを有する。そして、嵌合部を一方の内輪外周面に嵌合させることによって、シール装置に高い取付け剛性を持たせて耐久性を向上させる。また、ラジアルリップ部を他方の内輪外周面に摺接させることにより、両内輪の偏芯に追従させて、高速回転時にシール装置に遠心力や振動が作用しても高いシール性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る密封型ロールネック軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の密封型ロールネック軸受の要部縦断面図、図２（ａ）は図１における円IIで囲まれた部分の拡大図、図２（ｂ）は、シール装置単品の要部断面図、図３は図２に示すシール装置が取り付けられた状態の断面図である。
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態の密封型ロールネック軸受（密封型４列円錐ころ軸受）４０は、一対の外輪４１及び複列外輪４２と、一対の複列内輪４３，４４と、外輪４１と複列内輪４３，４４、及び複列外輪４２と複列内輪４３，４４間に４列に配設され、保持器４６によって回動自在に保持された複数の円錐ころ４５とを備える。
【００１７】
軸方向中央に配置された複列外輪４２と、その軸方向両側に配置された外輪４１との間には、外輪間座４７がそれぞれ配置されて一対の外輪４１及び複列外輪４２の軸方向の位置決めがなされる。また、外輪４１の軸方向外側には、オイルシール４９を内蔵する円環状のシールホルダー４８が配置され、複列内輪４３，４４から軸方向外方に延設された小径部４３ａ，４４ａの外周面との間をオイルシール４９によってシールしている。また、シールホルダー４８の外周面には、Ｏリング５０が装着されて、図示しないチョックとの間を封止する（図９参照）。
【００１８】
図２も参照して、互いに突き合うように配置される一対の複列内輪４３，４４の両端部である肩部は、それぞれ段付形状に形成されており、軸方向内方に延設された小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ，４４ｃ同士が互いに突き合うように配置されている。小径端部４３ｂ，４４ｂの外周面側には、シール装置５１が配設されている。シール装置５１は、例えば、金属によってリング状に成形され、断面略Ｌ字状に折り曲げ形成された芯金５２と、該芯金５２に一体に成形された円環状の弾性シール部材５３とを有する。弾性シール部材５３の材料としては、特に限定されないが、弾性の大きなゴム系材料、例えばニトリル系ゴム、アクリル系ゴム、フッ素系ゴム等が使用される。
【００１９】
弾性シール部材５３の内周面には、略一様な内径を持った平坦状に形成された嵌合部５４と、径方向内方に突出して形成されたラジアルリップ部５５とが、軸方向に並んで形成されている。ラジアルリップ部５５の内径Ｄ２は、嵌合部５４の内径Ｄ１より僅かに小さくなっている（Ｄ２＜Ｄ１）。
【００２０】
シール装置５１は、嵌合部５４が一方の複列内輪４３（図２においては左側の複列内輪）の小径端部４３ｂの外周面４３ｄに嵌合し、ラジアルリップ部５５が他方の複列内輪４４（図２においては右側の複列内輪）の小径端部４４ｂの外周面４４ｄに締め代を持って嵌合する。ラジアルリップ部５５は、一定の締め代を持って他方の複列内輪４４の小径端部４４ｂの外周面４４ｄに摺接する。
【００２１】
芯金５２は、弾性シール部材５３の外周側に設けられ、径方向内向きフランジ部５２ａの外周側から軸方向に延び、その一端（図中右端部）５２ｂは、軸方向において小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ，４４ｃとラジアルリップ部５５との間に位置する。即ち、芯金５２は、嵌合部５４の径方向外方を覆うように形成され、ラジアルリップ部５５の径方向外方には設けられていない。
【００２２】
このようなシール装置５１の軸受への組付けは、先ず、装着用治具（例えば、当て木、円環リング等）を用いて軟質のハンマー等で叩いてシール装置５１の嵌合部５４を一方の複列内輪４３の小径端部４３ｂの外周面４３ｄに圧入する。略一様な内径を持って平坦状に形成された嵌合部５４が外周面４３ｄに圧入されることによって、シール装置５１は取付け剛性が高い状態で取り付けられる。次いで、ラジアルリップ部５５に他方の複列内輪４４の小径端部４４ｂの外周面４４ｄを嵌合させる。この嵌合に要する力は、複列内輪４４の自重程度の弱い力で嵌合可能である。
【００２３】
また、ラジアルリップ部５５は、適度の締め代を持って小径端部４４ｂの外周面４４ｄに嵌合するので、両複列内輪４３，４４の外周面４３ｄ、４４ｄが多少偏芯していても、これに容易に追従することができ、シール性能が良好に維持される。またこの時、ラジアルリップ部５５は締め代を持って嵌合するため、弾性を有するラジアルリップ部５５が弾性変形する。
【００２４】
従って、図３（ｂ）に示すように、芯金５２が嵌合部５４及びラジアルリップ部５５の全長に亘って径方向外方を覆うように形成されていると、芯金５２や弾性シール部材５３の構成、ラジアルリップ部５５の締め代の大きさ等によっては、ラジアルリップ部５５の弾性変形によってシール装置５１全体が図中破線で示すように変形した取付け状態となり、嵌合部５４での取付け剛性が若干低下する可能性がある。一方、本実施形態のシール装置５１は、芯金５２がラジアルリップ部５５の径方向外方には設けられていないので、図３（ａ）に破線で示すように、ラジアルリップ部５５近傍のみが局部的に弾性変形（膨らむ）し、嵌合部５４での取付け剛性に影響を及ぼすことが防止される。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の密封型ロールネック軸受４０によれば、シール装置５１は、嵌合部５４が一方の複列内輪４３の外周面４３ｄに圧入されて取り付けられるので、シール装置５１が高い取付け剛性を有する。また、他方の複列内輪４４の外周面４４ｄには、締め代を有するラジアルリップ部５５が嵌合するので、両外周面４３ｄ、４４ｄが多少偏芯していても、これに追従することができ、高いシール性能が確保される。さらに、シール装置５１を複列内輪４４に挿入する際の作業性も良好となる。
【００２６】
また、ラジアルリップ部５５の内径Ｄ２が、嵌合部５４の内径Ｄ１より小さいので、ラジアルリップ部５５が複列内輪４４の外周面４４ｄに大きな締め代を持って嵌合し、両複列内輪４３，４４の偏芯に対してラジアルリップ部５５を追従させて、より高いシール性能が得られる。
【００２７】
さらに、嵌合部５４が、略一様な内径を持った平坦状に形成され、芯金５２の一端５２ｂは、軸方向において、小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ、４４ｃとラジアルリップ部５５との間に位置するようにしたので、複列内輪４４の外周面４４ｄとラジアルリップ部５５との嵌合によって生じるラジアルリップ部５５の弾性変形が、嵌合部５４の取付け剛性に影響を及ぼすことが抑制され、嵌合部５４での複列内輪４３との確実な嵌合によってシール装置５１は高い取付け剛性を確保することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の密封型ロールネック軸受に装着されるシール装置について図４を参照して説明する。図４は本発明の第２実施形態であるシール装置が装着された密封型ロールネック軸受の要部拡大断面図である。尚、本実施形態は、シール装置の嵌合部の形状が第１実施形態と異なるのみで、それ以外の構成は、第１実施形態のものと同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００２９】
第２実施形態のシール装置５１の弾性シール部材５３は、内方に突出する、軸方向において略対称な曲面状に形成された嵌合部５４と、径方向内方に突出して形成されたラジアルリップ部５５とが、軸方向に並んで形成されており、嵌合部５４が一方の複列内輪４３の小径端部４３ｂの外周面４３ｄに嵌合し、ラジアルリップ部５５が他方の複列内輪４４の小径端部４４ｂの外周面４４ｄに一定の締め代を持って摺接する。
【００３０】
芯金５２の一端５２ｂは、軸方向において、小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ，４４ｃとラジアルリップ部５５との間に位置する。即ち、芯金５２は、嵌合部５４の径方向外方のみを覆うように形成され、ラジアルリップ部５５の径方向外方には設けられていない。このように、嵌合部５４の断面形状を緩やかなＲ形状とすることにより、外周面４３ｄとの嵌合面積を大きくして高い取付け剛性を確保すると共に、外周面４３ｄの挿入を容易にして組付け性の向上が図られている。
【００３１】
従って、本実施形態の密封型ロールネック軸受４０では、嵌合部５４は、軸方向において略対称な曲面状に形成され、芯金５２の一端は、軸方向において、小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ，４４ｃとラジアルリップ部５５との間に位置するようにしたので、複列内輪４４の外周面４４ｄとラジアルリップ部５５との嵌合によって生じるラジアルリップ部５５の弾性変形が、嵌合部５４の取付け剛性に影響を及ぼすことが抑制でき、嵌合部５４での複列内輪４３との確実な嵌合によってシール装置の高い取付け剛性を確保することができる。
その他の構成及び効果は、第１実施形態の密封型ロールネック軸受４０と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の密封型ロールネック軸受に装着されるシール装置について図５を参照して説明する。図５は本発明の第３実施形態であるシール装置が装着された密封型ロールネック軸受の要部拡大断面図である。尚、本実施形態は、シール装置の嵌合部の形状が第１実施形態と異なるのみで、それ以外の構成は、第１実施形態のものと同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００３３】
第３実施形態のシール装置５１の弾性シール部材５３は、図５に示すように、その内周面にテーパ形状の嵌合部５４と、径方向内方に突出して形成されたラジアルリップ部５５とを備える。嵌合部５４は、ラジアルリップ部５５と反対側に拡径し、角度θのテーパ形状に形成されている。また、芯金５２は、径方向内向きフランジ部５２ａから軸方向に延び、その一端５２ｂは軸方向においてラジアルリップ部５５を越えて延出して形成されている。即ち、芯金５２は、嵌合部５４及びラジアルリップ部５５に亘って、径方向外方を覆うように形成されている。
【００３４】
このようなシール装置５１は、テーパ形状の嵌合部５４が一方の複列内輪４３の外周面４３ｄに嵌合し、ラジアルリップ部５５が他方の複列内輪４４の外周面４４ｄに締め代を持って挿入される。このとき、他方の複列内輪４４の外周面４４ｄと嵌合するラジアルリップ部５５の弾性変形によって、図５（ｂ）に破線で示すように、シール装置５１の取付状態が変化して、テーパ形状の嵌合部５４の略全面が一方の複列内輪４３Ａの外周面４３ｄに接触する。これにより、嵌合部５４が広い面積で外周面４３ｄと嵌合するので、シール装置５１は取付け剛性が高められた状態で取り付けられる。また、嵌合部５４がテーパ形状に形成されているので、複列内輪４３と容易に嵌合させることができ、組付け性能により優れたものとなる。
【００３５】
従って、本実施形態の密封型ロールネック軸受４０では、嵌合部５４は、ラジアルリップ部５５と反対側に拡径するテーパ形状に形成され、芯金５２の一端５２ｂは、軸方向において、ラジアルリップ部５５を越えて延出するようにしたので、ラジアルリップ部５５を複列内輪４４の外周面４４ｄに嵌合させたときのラジアルリップ部５５の弾性変形の力により、シール装置５１の取付け状態を変化させてテーパ状の嵌合部５４の略全面を内輪外周面４３ｄに接触させ、これによりシール装置５１に高い取付け剛性を付与することができる。また、嵌合部５４を複列内輪４３に容易に嵌合させることができるので、組付け性能のより優れたものとなる。
その他の作用及び効果は、第１実施形態の密封型ロールネック軸受４０と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
尚、本発明は、前述した各実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明のシール装置は、互いに突き合わされる複数の内輪の両端部の周囲に配置されればよく、両端部である両方の肩部が段付形状を有しない構成であってもよい。また、本発明は、ころとして円筒ころを備えた密封形ロールネック軸受であってもよい。
【実施例】
【００３７】
本発明の効果を確認するため、図８（ａ）及び（ｂ）に示す本発明のシール装置と、図８（ｃ）に示す従来のシール装置とを用いて、シール性能について２つの試験を行った。
【００３８】
図６はシール装置のシール性能を試験するためのシール性能試験装置の概略構成図、図７は回転時におけるシール装置のラジアル振れ量試験装置の概略構成図、図８（ａ）〜（ｃ）は本シール性能試験に用いた各シール装置の断面図である。尚、図８（ａ）に示す実施例１のシール装置は、第１実施形態で説明したものと同一構成を有し、図８（ｂ）に示す実施例２のシール装置は、第２実施形態で説明したものと同一構成を有する。
【００３９】
実施例及び比較例ともに、嵌合部５４及びラジアルリップ部５５が嵌合する複列内輪４３，４４の外周面４３ｄ，４４ｄの直径は３１０ｍｍである。図８（ａ）に示す実施例１、及び図８（ｂ）に示す実施例２の嵌合部５４の締め代は０．４ｍｍ、ラジアルリップ部５５の締め代は０．８ｍｍである。また、図８（ｃ）に示す比較例の嵌合部５４及びラジアルリップ部５５の締め代は、共に０．８ｍｍである。
【００４０】
先ず、図６に示すシール性能試験装置６０によるシール性能試験について説明する。シール性能試験装置６０では、支持軸受６１によって支持され、モータ６２によって回転駆動される回転軸６３の外周面に、密封型ロールネック軸受の一対の内輪を模した第１リング６４及び第２リング６５が、端面同士が突き合わされて嵌合している。第１リング６４と第２リング６５の互いに突き合わされる両端部６４ａ，６５ａの外周面には、試験対象物であるシール装置５１が装着される。また、第１リング６４及び第２リング６５とハウジング６６との間で、シール装置５１の両側には、一対のオイルシール６７が配置されている。供給源（ポンプ）６８から供給される所定量の水は、ロータリジョイントを介して回転軸６２の内部に設けられた水供給路６９を通過して、両端部６４ａ，６５ａの突き合せ面に向けて補給される。補給された水のうち、第１リング６３及び第２リング６４の内周面から逃がされた水は、容器７０によって回収され、シール装置５１を通過した水は、ハウジング６６の下方に設けられた容器７１によって回収される。
【００４１】
本シール性能試験では、実施例及び比較例ともに、所定の回転数（７５０ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ、１３００ｒｐｍ、１６００ｒｐｍの４条件）で第１リング６４及び第２リング６５を回転軸６３と共に回転させながら、供給源６８から両端部６４ａ，６５ａに５０ｃｃ/ｍｉｎの割合で水道水を間欠補給して５時間の試験を行った後、シール装置５１から漏れて容器７１に溜った水量を計測してシール性能の評価を行った。尚、試験はそれぞれ２回ずつ行い、その試験結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１から分かるように、比較例のシール装置においては、略１３００ｒｐｍ付近に変極点が見られ、それ以上の高速域で漏れ量が増大している。これに対して、本発明のシール装置（実施例１、２）５１は、いずれも低速域から高速域までの全領域に亘って水漏れ量が少なく、優れたシール性能を有することが分かる。
【００４４】
次に、上記の結果を検証するため、図７に示すラジアル振れ量試験装置８０により、シール装置の回転速度とラジアル方向振れとの相関関係を測定した。ラジアル振れ量試験装置８０は、所定の回転数で回転する第１リング６４と第２リング６５の両端部６４ａ，６５ａの外周面に装着されたシール装置５１の芯金５２の外周側に、φ５ｍの渦電流センサ８１を取付け、回転時における芯金５２のラジアル方向振れ量を測定した。試験結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２から分かるように、実施例、比較例共に低速域での振れは、芯金５２の真円度（精度）に起因するものであり、回転に伴う振れの変化は、１３００ｒｐｍ以上の高速域において見られる。特に、比較例のシール装置の振れは、１３００ｒｐｍ以上の回転数で増加する傾向があるのに対して、実施例１，２のシール装置５１の振れの増大は少なく、シール性能試験装置６０によるシール性能試験結果とよく一致することが確認された。
【００４７】
比較例と実施例の試験結果に差が生じた原因は、比較例のシール装置は、２点のラジアルリップ部のみで第１リング６４と第２リング６５に支持されているので取付け剛性が不足し、高速域での遠心力の作用によってシール装置の振れ廻りが生じてシール性能が低下したものと考えられる。
【００４８】
以上の試験結果から、本発明の密封型ロールネック軸受は、高速回転においても、内輪への取付け剛性が高められ、互いに突き合わされる内輪間で生じる偏芯にも追従して、高いシール性を確保できることが確認された。また、これによって、過酷な条件で使用される圧延装置のロールネック軸受として、長期間に亘って安定した性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態の密封型ロールネック軸受の要部縦断面図である。
【図２】図１における円Ａで囲まれた部分の拡大図（ａ）、及びシール装置の要部断面図（ｂ）である。
【図３】図２に示すシール装置が取り付けられた状態の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態であるシール装置が装着された密封型ロールネック軸受の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態であるシール装置が装着された密封型ロールネック軸受の要部拡大断面図である。
【図６】シール装置のシール性能を試験するシール性能試験装置の概略構成図である。
【図７】回転時におけるシール装置のラジアル振れ量試験装置の概略構成図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は比較試験に用いたシール装置の断面図である。
【図９】ロールネック部に装着された従来の密封型ロールネック軸受の縦断面図である。
【図１０】一対の内輪に取り付けられた従来のシール装置の縦断面図である。
【図１１】一対の内輪に取り付けられた他の従来のシール装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
４０ 密封型ロールネック軸受
４１ 外輪
４２ 複列外輪（外輪）
４３，４４ 複列内輪（内輪）
４３ｃ，４４ｃ 突き合せ面
４３ｄ，４４ｄ 外周面
４５ 円錐ころ（ころ）
５１ シール装置
５２ 芯金
５３ 弾性シール部材
５４ 嵌合部
５５ ラジアルリップ部
Ｄ１ 嵌合部の内径
Ｄ２ ラジアルリップ部の内径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封型ロールネック軸受に関し、より詳細には、例えば、鉄鋼設備の圧延機に使用される優れたシール性能を有する密封型ロールネック軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼設備の熱間圧延機や冷間圧延機に使用される密封型ロールネック軸受（４列円錐ころ軸受）１は、図９に示すように、外輪２及び複列外輪３と、一対の複列内輪４と、外輪２と複列内輪４、及び複列外輪３と複列内輪４間に転動自在に配設された複数の円錐ころ５とを備え、複列内輪４がロール６のロールネック部７にすきまばめ（ルーズフィット）されて使用される。一対の複列内輪４の軸端側の一端には、内輪押え部材であるフィレットリング８が配置されて複列内輪４の軸方向の位置決めを行う。フィレットリング８の内周面には、Ｏリングなどのシール９が配設されてロールネック部７の外周面との間をシールしている。
【０００３】
チョック（ハウジング）１０の軸側端部とフィレットリング８、及びチョック１０のロール側端部とロールネック部７との間には、それぞれチョックシール１１、１２が配置されている。また、それぞれの外輪２の外方側部には、チョック１０の内周面との間がＯリング１３でシールされたシールホルダー１４が設けられており、シールホルダー１４に固着されるオイルシール１５が、複列内輪４の外周面に摺接して密封型ロールネック軸受１がシールされる。
【０００４】
このような密封型ロールネック軸受１は、大きな荷重が作用すると共に、周囲がスケール圧延水に覆われた大変過酷な使用環境で使用される。そのため、Ｏリング９やチョックシール１１、１２が損傷を受けると、複列内輪４の内周面側から密封型ロールネック軸受１内に水、異物などが浸入する場合があり、軸受寿命が短くなる虞がある。従って、両端に備わるシール部材（Ｏリング９やチョックシール１１、１２）の耐久性が課題として挙げられ、ゴム材料の耐熱性向上、リップ形状設計などの改良により、軸受内への水、異物などの浸入に対する改善がなされてきている。
【０００５】
一方、密封型ロールネック軸受１の複列内輪４は、ロールネック部７とルーズフィットし、フィレットリング８により軸方向位置決めがされているが、フィレットリング８の内周面に設けられたシール９は、メンテナンスなどのためにロールネック部７からの着脱が繰り返されることで破損する可能性がある。シール９が損傷を受けると、軸端側からルーズフィットしている嵌め合い面を通じて水、異物などが浸入し、一対の複列内輪４の突合せ面から密封型ロールネック軸受１内にも浸入してしまう虞がある。そのため、密封型ロールネック軸受１は、複列内輪４端部の突合せ部にもシール装置（中間シール）１６を備えて水などの浸入防止を図った構造が一般的に採用されている。
【０００６】
また近年の軸受周りの設計構造としては、フィレットリング８の着脱容易性が求められており、フィレットリング８にシール９を備えない構造なども増えてきている。そのため、フィレットリング８の内周面を通過して複列内輪４の内周面（ロールネック部７との嵌め合い面）に浸入する圧延水量も増える傾向にあり、シール装置１６には、更に高い密封性能が求められるようになっている。
【０００７】
このような密封型ロールネック軸受のシール装置としては、種々の構造が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）
【０００８】
特許文献１に記載の圧延機のロールネック用軸受のシール装置２０は、図１０に示すように、芯金２１と弾性シール部材２２とを備え、内輪２３、２４の環状段部に装着されている。弾性シール部材２２は、その内周面に設けられた２つの径方向突起（ラジアルリップ部）２６、２７と、両側面に設けられた２つの軸方向突起２８、２９とを有する。径方向突起２６、２７は、内輪２３、２４の小径端部外周面２３ａ、２４ａと摺接し、軸方向突起２８、２９は、内輪２３、２４の大径部端面２３ｂ、２４ｂと摺接して、内輪２３、２４の突き合わせ面２５から浸入する水や異物をシールする。
【０００９】
特許文献２に記載の密封四列円錐ころ軸受のシール装置３０は、図１１に示すように、互いに軸方向で向かい合う一対の内輪３１、３２の突き合せ部の周囲に配置されている。シール装置３０では、合成樹脂製の環状のシール部材３３の外周側に芯金３５が一体に設けられ、内周側に一対の環状リブ（ラジアルリップ部）３４が形成されている。環状リブ３４は、内輪３１、３２の延長部の外周面３１ａ、３２ａに摺接して、内輪３１、３２の接合部をシールする。
【特許文献１】特開２００２−１７８０１３号公報
【特許文献２】特開平６−１７８２４号公報
【特許文献３】特開昭５５−４７０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図１０、図１１に示すシール装置２０，３０は、金属製の芯金２１，３５と一体成型された弾性シール部材のラジアルリップ部２６，２７，３４を、内輪２３，２４，３１，３２の外周面に摺接させてシールする構造を有しており、シール装置２０，３０に内輪２３，２４，３１，３２を挿入する作業の際、多少の心ズレが生じても、シール内径のリップに沿って内輪２３，２４，３１，３２が挿入されるため、組立性が比較的よい特徴を有する。その一方、ラジアルリップ部２６，２７，３４のみで内輪端部の突合せ部外周面に取付くため、シール装置２０，３０の取付け剛性が低い問題がある。このため、特に圧延機の圧延速度が１８００ｍｐｍを越えるような高速で圧延される場合、内輪２３，２４，３１，３２と共回り（シール嵌合面は殆ど摺動しない）するシール装置２０，３０に遠心力や振動が作用すると、ラジアルリップ部２６，２７，３４の挙動が生じて、ラジアルリップ部２６，２７，３４と内輪外周面との接触状態が不安定となり、シール性能が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、取付け剛性が高く、ロールネック部に対する組付け性に優れ、且つ高いシール性能を有する密封型ロールネック軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）複数の外輪と、
複数の内輪と、
該外輪と該内輪との間に配置される複数のころと、
互いに突き合うように配置される前記内輪の両端部の周囲に配置されて、芯金及び弾性シール部材を有するシール装置と、
を備える密封型ロールネック軸受であって、
前記弾性シール部材の内周面は、前記両端部の一方の外周面と嵌合する嵌合部と、前記両端部の他方の外周面と摺接するラジアルリップ部を有し、
前記芯金は、前記弾性シール部材の外周側で、前記嵌合部の径方向外方を少なくとも覆うことを特徴とする密封型ロールネック軸受。
（２） 前記ラジアルリップ部の内径は、前記嵌合部の内径より小さいことを特徴とする（１）に記載の密封型ロールネック軸受。
（３） 前記嵌合部は、略一様な内径を持った平坦状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記両端部の突き合せ面と前記ラジアルリップ部との間に位置することを特徴とする（１）又は（２）に記載の密封型ロールネック軸受。
（４） 前記嵌合部は、軸方向において略対称な曲面状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記両端部の突き合せ面と前記ラジアルリップ部との間に位置することを特徴とする（１）又は（２）に記載の密封型ロールネック軸受。
（５） 前記嵌合部は、前記ラジアルリップ部と反対側に拡径するテーパ形状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記ラジアルリップ部を越えて延出することを特徴とする（１）又は（２）に記載の密封型ロールネック軸受。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の密封型ロールネック軸受によれば、突き合わせ配置される内輪の両端部に配置されるシール装置は、内周面に嵌合部及びラジアルリップ部を備える弾性シール部材と、弾性シール部材の外周側で、嵌合部の径方向外方を少なくとも覆う芯金とを有する。そして、嵌合部を一方の内輪外周面に嵌合させることによって、シール装置に高い取付け剛性を持たせて耐久性を向上させる。また、ラジアルリップ部を他方の内輪外周面に摺接させることにより、両内輪の偏芯に追従させて、高速回転時にシール装置に遠心力や振動が作用しても高いシール性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る密封型ロールネック軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の密封型ロールネック軸受の要部縦断面図、図２（ａ）は図１における円IIで囲まれた部分の拡大図、図２（ｂ）は、シール装置単品の要部断面図、図３は図２に示すシール装置が取り付けられた状態の断面図である。
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態の密封型ロールネック軸受（密封型４列円錐ころ軸受）４０は、一対の外輪４１及び複列外輪４２と、一対の複列内輪４３，４４と、外輪４１と複列内輪４３，４４、及び複列外輪４２と複列内輪４３，４４間に４列に配設され、保持器４６によって回動自在に保持された複数の円錐ころ４５とを備える。
【００１７】
軸方向中央に配置された複列外輪４２と、その軸方向両側に配置された外輪４１との間には、外輪間座４７がそれぞれ配置されて一対の外輪４１及び複列外輪４２の軸方向の位置決めがなされる。また、外輪４１の軸方向外側には、オイルシール４９を内蔵する円環状のシールホルダー４８が配置され、複列内輪４３，４４から軸方向外方に延設された小径部４３ａ，４４ａの外周面との間をオイルシール４９によってシールしている。また、シールホルダー４８の外周面には、Ｏリング５０が装着されて、図示しないチョックとの間を封止する（図９参照）。
【００１８】
図２も参照して、互いに突き合うように配置される一対の複列内輪４３，４４の両端部である肩部は、それぞれ段付形状に形成されており、軸方向内方に延設された小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ，４４ｃ同士が互いに突き合うように配置されている。小径端部４３ｂ，４４ｂの外周面側には、シール装置５１が配設されている。シール装置５１は、例えば、金属によってリング状に成形され、断面略Ｌ字状に折り曲げ形成された芯金５２と、該芯金５２に一体に成形された円環状の弾性シール部材５３とを有する。弾性シール部材５３の材料としては、特に限定されないが、弾性の大きなゴム系材料、例えばニトリル系ゴム、アクリル系ゴム、フッ素系ゴム等が使用される。
【００１９】
弾性シール部材５３の内周面には、略一様な内径を持った平坦状に形成された嵌合部５４と、径方向内方に突出して形成されたラジアルリップ部５５とが、軸方向に並んで形成されている。ラジアルリップ部５５の内径Ｄ２は、嵌合部５４の内径Ｄ１より僅かに小さくなっている（Ｄ２＜Ｄ１）。
【００２０】
シール装置５１は、嵌合部５４が一方の複列内輪４３（図２においては左側の複列内輪）の小径端部４３ｂの外周面４３ｄに嵌合し、ラジアルリップ部５５が他方の複列内輪４４（図２においては右側の複列内輪）の小径端部４４ｂの外周面４４ｄに締め代を持って嵌合する。ラジアルリップ部５５は、一定の締め代を持って他方の複列内輪４４の小径端部４４ｂの外周面４４ｄに摺接する。
【００２１】
芯金５２は、弾性シール部材５３の外周側に設けられ、径方向内向きフランジ部５２ａの外周側から軸方向に延び、その一端（図中右端部）５２ｂは、軸方向において小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ，４４ｃとラジアルリップ部５５との間に位置する。即ち、芯金５２は、嵌合部５４の径方向外方を覆うように形成され、ラジアルリップ部５５の径方向外方には設けられていない。
【００２２】
このようなシール装置５１の軸受への組付けは、先ず、装着用治具（例えば、当て木、円環リング等）を用いて軟質のハンマー等で叩いてシール装置５１の嵌合部５４を一方の複列内輪４３の小径端部４３ｂの外周面４３ｄに圧入する。略一様な内径を持って平坦状に形成された嵌合部５４が外周面４３ｄに圧入されることによって、シール装置５１は取付け剛性が高い状態で取り付けられる。次いで、ラジアルリップ部５５に他方の複列内輪４４の小径端部４４ｂの外周面４４ｄを嵌合させる。この嵌合に要する力は、複列内輪４４の自重程度の弱い力で嵌合可能である。
【００２３】
また、ラジアルリップ部５５は、適度の締め代を持って小径端部４４ｂの外周面４４ｄに嵌合するので、両複列内輪４３，４４の外周面４３ｄ、４４ｄが多少偏芯していても、これに容易に追従することができ、シール性能が良好に維持される。またこの時、ラジアルリップ部５５は締め代を持って嵌合するため、弾性を有するラジアルリップ部５５が弾性変形する。
【００２４】
従って、図３（ｂ）に示すように、芯金５２が嵌合部５４及びラジアルリップ部５５の全長に亘って径方向外方を覆うように形成されていると、芯金５２や弾性シール部材５３の構成、ラジアルリップ部５５の締め代の大きさ等によっては、ラジアルリップ部５５の弾性変形によってシール装置５１全体が図中破線で示すように変形した取付け状態となり、嵌合部５４での取付け剛性が若干低下する可能性がある。一方、本実施形態のシール装置５１は、芯金５２がラジアルリップ部５５の径方向外方には設けられていないので、図３（ａ）に破線で示すように、ラジアルリップ部５５近傍のみが局部的に弾性変形（膨らむ）し、嵌合部５４での取付け剛性に影響を及ぼすことが防止される。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の密封型ロールネック軸受４０によれば、シール装置５１は、嵌合部５４が一方の複列内輪４３の外周面４３ｄに圧入されて取り付けられるので、シール装置５１が高い取付け剛性を有する。また、他方の複列内輪４４の外周面４４ｄには、締め代を有するラジアルリップ部５５が嵌合するので、両外周面４３ｄ、４４ｄが多少偏芯していても、これに追従することができ、高いシール性能が確保される。さらに、シール装置５１を複列内輪４４に挿入する際の作業性も良好となる。
【００２６】
また、ラジアルリップ部５５の内径Ｄ２が、嵌合部５４の内径Ｄ１より小さいので、ラジアルリップ部５５が複列内輪４４の外周面４４ｄに大きな締め代を持って嵌合し、両複列内輪４３，４４の偏芯に対してラジアルリップ部５５を追従させて、より高いシール性能が得られる。
【００２７】
さらに、嵌合部５４が、略一様な内径を持った平坦状に形成され、芯金５２の一端５２ｂは、軸方向において、小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ、４４ｃとラジアルリップ部５５との間に位置するようにしたので、複列内輪４４の外周面４４ｄとラジアルリップ部５５との嵌合によって生じるラジアルリップ部５５の弾性変形が、嵌合部５４の取付け剛性に影響を及ぼすことが抑制され、嵌合部５４での複列内輪４３との確実な嵌合によってシール装置５１は高い取付け剛性を確保することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の密封型ロールネック軸受に装着されるシール装置について図４を参照して説明する。図４は本発明の第２実施形態であるシール装置が装着された密封型ロールネック軸受の要部拡大断面図である。尚、本実施形態は、シール装置の嵌合部の形状が第１実施形態と異なるのみで、それ以外の構成は、第１実施形態のものと同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００２９】
第２実施形態のシール装置５１の弾性シール部材５３は、内方に突出する、軸方向において略対称な曲面状に形成された嵌合部５４と、径方向内方に突出して形成されたラジアルリップ部５５とが、軸方向に並んで形成されており、嵌合部５４が一方の複列内輪４３の小径端部４３ｂの外周面４３ｄに嵌合し、ラジアルリップ部５５が他方の複列内輪４４の小径端部４４ｂの外周面４４ｄに一定の締め代を持って摺接する。
【００３０】
芯金５２の一端５２ｂは、軸方向において、小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ，４４ｃとラジアルリップ部５５との間に位置する。即ち、芯金５２は、嵌合部５４の径方向外方のみを覆うように形成され、ラジアルリップ部５５の径方向外方には設けられていない。このように、嵌合部５４の断面形状を緩やかなＲ形状とすることにより、外周面４３ｄとの嵌合面積を大きくして高い取付け剛性を確保すると共に、外周面４３ｄの挿入を容易にして組付け性の向上が図られている。
【００３１】
従って、本実施形態の密封型ロールネック軸受４０では、嵌合部５４は、軸方向において略対称な曲面状に形成され、芯金５２の一端は、軸方向において、小径端部４３ｂ，４４ｂの突き合せ面４３ｃ，４４ｃとラジアルリップ部５５との間に位置するようにしたので、複列内輪４４の外周面４４ｄとラジアルリップ部５５との嵌合によって生じるラジアルリップ部５５の弾性変形が、嵌合部５４の取付け剛性に影響を及ぼすことが抑制でき、嵌合部５４での複列内輪４３との確実な嵌合によってシール装置の高い取付け剛性を確保することができる。
その他の構成及び効果は、第１実施形態の密封型ロールネック軸受４０と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の密封型ロールネック軸受に装着されるシール装置について図５を参照して説明する。図５は本発明の第３実施形態であるシール装置が装着された密封型ロールネック軸受の要部拡大断面図である。尚、本実施形態は、シール装置の嵌合部の形状が第１実施形態と異なるのみで、それ以外の構成は、第１実施形態のものと同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００３３】
第３実施形態のシール装置５１の弾性シール部材５３は、図５に示すように、その内周面にテーパ形状の嵌合部５４と、径方向内方に突出して形成されたラジアルリップ部５５とを備える。嵌合部５４は、ラジアルリップ部５５と反対側に拡径し、角度θのテーパ形状に形成されている。また、芯金５２は、径方向内向きフランジ部５２ａから軸方向に延び、その一端５２ｂは軸方向においてラジアルリップ部５５を越えて延出して形成されている。即ち、芯金５２は、嵌合部５４及びラジアルリップ部５５に亘って、径方向外方を覆うように形成されている。
【００３４】
このようなシール装置５１は、テーパ形状の嵌合部５４が一方の複列内輪４３の外周面４３ｄに嵌合し、ラジアルリップ部５５が他方の複列内輪４４の外周面４４ｄに締め代を持って挿入される。このとき、他方の複列内輪４４の外周面４４ｄと嵌合するラジアルリップ部５５の弾性変形によって、図５（ｂ）に破線で示すように、シール装置５１の取付状態が変化して、テーパ形状の嵌合部５４の略全面が一方の複列内輪４３Ａの外周面４３ｄに接触する。これにより、嵌合部５４が広い面積で外周面４３ｄと嵌合するので、シール装置５１は取付け剛性が高められた状態で取り付けられる。また、嵌合部５４がテーパ形状に形成されているので、複列内輪４３と容易に嵌合させることができ、組付け性能により優れたものとなる。
【００３５】
従って、本実施形態の密封型ロールネック軸受４０では、嵌合部５４は、ラジアルリップ部５５と反対側に拡径するテーパ形状に形成され、芯金５２の一端５２ｂは、軸方向において、ラジアルリップ部５５を越えて延出するようにしたので、ラジアルリップ部５５を複列内輪４４の外周面４４ｄに嵌合させたときのラジアルリップ部５５の弾性変形の力により、シール装置５１の取付け状態を変化させてテーパ状の嵌合部５４の略全面を内輪外周面４３ｄに接触させ、これによりシール装置５１に高い取付け剛性を付与することができる。また、嵌合部５４を複列内輪４３に容易に嵌合させることができるので、組付け性能のより優れたものとなる。
その他の作用及び効果は、第１実施形態の密封型ロールネック軸受４０と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
尚、本発明は、前述した各実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明のシール装置は、互いに突き合わされる複数の内輪の両端部の周囲に配置されればよく、両端部である両方の肩部が段付形状を有しない構成であってもよい。また、本発明は、ころとして円筒ころを備えた密封形ロールネック軸受であってもよい。
【実施例】
【００３７】
本発明の効果を確認するため、図８（ａ）及び（ｂ）に示す本発明のシール装置と、図８（ｃ）に示す従来のシール装置とを用いて、シール性能について２つの試験を行った。
【００３８】
図６はシール装置のシール性能を試験するためのシール性能試験装置の概略構成図、図７は回転時におけるシール装置のラジアル振れ量試験装置の概略構成図、図８（ａ）〜（ｃ）は本シール性能試験に用いた各シール装置の断面図である。尚、図８（ａ）に示す実施例１のシール装置は、第１実施形態で説明したものと同一構成を有し、図８（ｂ）に示す実施例２のシール装置は、第２実施形態で説明したものと同一構成を有する。
【００３９】
実施例及び比較例ともに、嵌合部５４及びラジアルリップ部５５が嵌合する複列内輪４３，４４の外周面４３ｄ，４４ｄの直径は３１０ｍｍである。図８（ａ）に示す実施例１、及び図８（ｂ）に示す実施例２の嵌合部５４の締め代は０．４ｍｍ、ラジアルリップ部５５の締め代は０．８ｍｍである。また、図８（ｃ）に示す比較例の嵌合部５４及びラジアルリップ部５５の締め代は、共に０．８ｍｍである。
【００４０】
先ず、図６に示すシール性能試験装置６０によるシール性能試験について説明する。シール性能試験装置６０では、支持軸受６１によって支持され、モータ６２によって回転駆動される回転軸６３の外周面に、密封型ロールネック軸受の一対の内輪を模した第１リング６４及び第２リング６５が、端面同士が突き合わされて嵌合している。第１リング６４と第２リング６５の互いに突き合わされる両端部６４ａ，６５ａの外周面には、試験対象物であるシール装置５１が装着される。また、第１リング６４及び第２リング６５とハウジング６６との間で、シール装置５１の両側には、一対のオイルシール６７が配置されている。供給源（ポンプ）６８から供給される所定量の水は、ロータリジョイントを介して回転軸６２の内部に設けられた水供給路６９を通過して、両端部６４ａ，６５ａの突き合せ面に向けて補給される。補給された水のうち、第１リング６３及び第２リング６４の内周面から逃がされた水は、容器７０によって回収され、シール装置５１を通過した水は、ハウジング６６の下方に設けられた容器７１によって回収される。
【００４１】
本シール性能試験では、実施例及び比較例ともに、所定の回転数（７５０ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ、１３００ｒｐｍ、１６００ｒｐｍの４条件）で第１リング６４及び第２リング６５を回転軸６３と共に回転させながら、供給源６８から両端部６４ａ，６５ａに５０ｃｃ/ｍｉｎの割合で水道水を間欠補給して５時間の試験を行った後、シール装置５１から漏れて容器７１に溜った水量を計測してシール性能の評価を行った。尚、試験はそれぞれ２回ずつ行い、その試験結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１から分かるように、比較例のシール装置においては、略１３００ｒｐｍ付近に変極点が見られ、それ以上の高速域で漏れ量が増大している。これに対して、本発明のシール装置（実施例１、２）５１は、いずれも低速域から高速域までの全領域に亘って水漏れ量が少なく、優れたシール性能を有することが分かる。
【００４４】
次に、上記の結果を検証するため、図７に示すラジアル振れ量試験装置８０により、シール装置の回転速度とラジアル方向振れとの相関関係を測定した。ラジアル振れ量試験装置８０は、所定の回転数で回転する第１リング６４と第２リング６５の両端部６４ａ，６５ａの外周面に装着されたシール装置５１の芯金５２の外周側に、φ５ｍの渦電流センサ８１を取付け、回転時における芯金５２のラジアル方向振れ量を測定した。試験結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２から分かるように、実施例、比較例共に低速域での振れは、芯金５２の真円度（精度）に起因するものであり、回転に伴う振れの変化は、１３００ｒｐｍ以上の高速域において見られる。特に、比較例のシール装置の振れは、１３００ｒｐｍ以上の回転数で増加する傾向があるのに対して、実施例１，２のシール装置５１の振れの増大は少なく、シール性能試験装置６０によるシール性能試験結果とよく一致することが確認された。
【００４７】
比較例と実施例の試験結果に差が生じた原因は、比較例のシール装置は、２点のラジアルリップ部のみで第１リング６４と第２リング６５に支持されているので取付け剛性が不足し、高速域での遠心力の作用によってシール装置の振れ廻りが生じてシール性能が低下したものと考えられる。
【００４８】
以上の試験結果から、本発明の密封型ロールネック軸受は、高速回転においても、内輪への取付け剛性が高められ、互いに突き合わされる内輪間で生じる偏芯にも追従して、高いシール性を確保できることが確認された。また、これによって、過酷な条件で使用される圧延装置のロールネック軸受として、長期間に亘って安定した性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態の密封型ロールネック軸受の要部縦断面図である。
【図２】図１における円Ａで囲まれた部分の拡大図（ａ）、及びシール装置の要部断面図（ｂ）である。
【図３】図２に示すシール装置が取り付けられた状態の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態であるシール装置が装着された密封型ロールネック軸受の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態であるシール装置が装着された密封型ロールネック軸受の要部拡大断面図である。
【図６】シール装置のシール性能を試験するシール性能試験装置の概略構成図である。
【図７】回転時におけるシール装置のラジアル振れ量試験装置の概略構成図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は比較試験に用いたシール装置の断面図である。
【図９】ロールネック部に装着された従来の密封型ロールネック軸受の縦断面図である。
【図１０】一対の内輪に取り付けられた従来のシール装置の縦断面図である。
【図１１】一対の内輪に取り付けられた他の従来のシール装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
４０ 密封型ロールネック軸受
４１ 外輪
４２ 複列外輪（外輪）
４３，４４ 複列内輪（内輪）
４３ｃ，４４ｃ 突き合せ面
４３ｄ，４４ｄ 外周面
４５ 円錐ころ（ころ）
５１ シール装置
５２ 芯金
５３ 弾性シール部材
５４ 嵌合部
５５ ラジアルリップ部
Ｄ１ 嵌合部の内径
Ｄ２ ラジアルリップ部の内径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外輪と、
複数の内輪と、
該外輪と該内輪との間に配置される複数のころと、
互いに突き合うように配置される前記内輪の両端部の周囲に配置されて、芯金及び弾性シール部材を有するシール装置と、
を備える密封型ロールネック軸受であって、
前記弾性シール部材の内周面は、前記両端部の一方の外周面と嵌合する嵌合部と、前記両端部の他方の外周面と摺接するラジアルリップ部を有し、
前記芯金は、前記弾性シール部材の外周側で、前記嵌合部の径方向外方を少なくとも覆うことを特徴とする密封型ロールネック軸受。
【請求項２】
前記ラジアルリップ部の内径は、前記嵌合部の内径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の密封型ロールネック軸受。
【請求項３】
前記嵌合部は、略一様な内径を持った平坦状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記両端部の突き合せ面と前記ラジアルリップ部との間に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の密封型ロールネック軸受。
【請求項４】
前記嵌合部は、軸方向において略対称な曲面状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記両端部の突き合せ面と前記ラジアルリップ部との間に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の密封型ロールネック軸受。
【請求項５】
前記嵌合部は、前記ラジアルリップ部と反対側に拡径するテーパ形状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記ラジアルリップ部を越えて延出することを特徴とする請求項１又は２に記載の密封型ロールネック軸受。
【請求項１】
複数の外輪と、
複数の内輪と、
該外輪と該内輪との間に配置される複数のころと、
互いに突き合うように配置される前記内輪の両端部の周囲に配置されて、芯金及び弾性シール部材を有するシール装置と、
を備える密封型ロールネック軸受であって、
前記弾性シール部材の内周面は、前記両端部の一方の外周面と嵌合する嵌合部と、前記両端部の他方の外周面と摺接するラジアルリップ部を有し、
前記芯金は、前記弾性シール部材の外周側で、前記嵌合部の径方向外方を少なくとも覆うことを特徴とする密封型ロールネック軸受。
【請求項２】
前記ラジアルリップ部の内径は、前記嵌合部の内径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の密封型ロールネック軸受。
【請求項３】
前記嵌合部は、略一様な内径を持った平坦状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記両端部の突き合せ面と前記ラジアルリップ部との間に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の密封型ロールネック軸受。
【請求項４】
前記嵌合部は、軸方向において略対称な曲面状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記両端部の突き合せ面と前記ラジアルリップ部との間に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の密封型ロールネック軸受。
【請求項５】
前記嵌合部は、前記ラジアルリップ部と反対側に拡径するテーパ形状に形成され、
前記芯金の一端は、軸方向において、前記ラジアルリップ部を越えて延出することを特徴とする請求項１又は２に記載の密封型ロールネック軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１５６４２１（Ｐ２００９−１５６４２１Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３７７７０（Ｐ２００７−３３７７７０）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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