JP2008170009A - オイルシール - Google Patents

Abstract

【課題】オイルシールにおいて、摺動抵抗軽減ならびに摩耗抑制を図るようにしながら、シール性能の長期安定化を図ること。
【解決手段】 環状芯金２の内周部位に軸方向一方へ斜めに延びる弾性体３からなる円錐部６を有するオイルシール１であって、内周に軸体１１が挿通された状態において、円錐部６の外周にバネリング１０を装着し、その締め付け力により円錐部６の内周面に設けられる主リップ８および副リップ９をそれぞれ支点として円錐部６を弓なりに撓ませて軸体１１に対して接触させるようにしている。この状態では、円錐部６の主リップ８および副リップ９だけでなくそれらの円錐部６基端側の領域も軸体１１の外周面に対して接触させられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、オイルシールに関する。このオイルシールは、例えば連続鋳造機の搬送用セグメントロールの特にロールエンド側に好適に用いられる。

従来、連続鋳造機における搬送系は、搬送方向に伸びる２つの平行なレールの間に、複数のセグメントロールを搬送方向に隣り合わせに並べた構成になっており、各セグメントロールは両端が軸受装置を介して回転自在に支持されている。

この連続鋳造機では、製造される鋳造品を冷却するために、その搬送過程で冷却水をかけるようにしているので、この冷却水が、各セグメントロールの両端を支持する軸受装置の内部に侵入するのを防止する必要がある。そのため、通常、軸受装置の両端に、オイルシールを装着している（例えば、特許文献１参照）。

図３および図４を用いて、上記セグメントロール用の従来のオイルシールを説明する。図３は、セグメントロールの支持部分の構造を示す上半分の縦断面図、図４は、セグメントロールのロールエンド側のオイルシールを示す上半分の縦断面図である。

図中、５０はセグメントロールであり、このセグメントロール５０の両端のロールネック５１は、軸受装置５２を介して軸受箱５３に支持されている。

軸受装置５２の軸方向両側には、それぞれオイルシール５４，５５が配設されている。図中の左側のオイルシール５４をロールエンド側、右側のオイルシール５５をロールネック側と呼んでおり、それぞれ軸受箱５３の両端に取り付けられるシールカバー５６，５７の内周に取り付けられている。

従来、特にロールエンド側のオイルシール５４は、図４に示すように、側面視ほぼＣ字形のリング５８を芯金として、その外周に合成ゴムなどの弾性体５９を被着した構造になっている。弾性体５９の内周部分には、軸方向一端側から軸方向他端側へ縮径しながら延びる円錐部６０が設けられており、この円錐部６０の内周面において先端側に２つの断面ほぼ三角形のリップ６１，６２が設けられており、また、円錐部６０の内周面において基端側には、補助リップ６３が設けられている。

この円錐部６０の内径寸法は、セグメントロール５０のロールネック５１の外径寸法よりも若干小さく設定されており、この寸法差のしめしろによって各リップ６１〜６３の接触圧が管理されている。

この従来のオイルシール５４は、主リップ６１および副リップ６２でもって軸受装置５２の内部のグリースなどの潤滑剤が外部へ漏洩するのを防止し、補助リップ６３でもって外部から軸受装置５２側へ冷却水が侵入するのを防止するようになっている。
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ところで、上記従来例では、比較的軽い接触圧とするために、円錐部６０に設けてある３つのリップ６１〜６３をロールネック５１に対してそれらの寸法差によるしめしろだけで接触させるようにしているが、これでは、円錐部６０の経時的なへたりに伴い、各リップ６１〜６３の接触圧が低下するとともに、セグメントロール５０の回転振れ時の追従性が低下するなど、シール性能が著しく低下しやすくなっている。

これに対して、円錐部６０の外周の凹部６４に図示しないがいわゆるガータスプリングと呼ばれるバネリングを装着し、このバネリングの締め付け力により円錐部６０をロールネック５１に対して圧接させることもある。この場合、円錐部６０のへたりに関係なく、各リップ６１，６２の接触圧の変動を抑制できるが、バネリングの中心近くに主リップ６１および副リップ６２を配置した構造であるため、これらのリップ６１，６２のロールネック５１に対する接触圧が大きくなり過ぎる。しかも、各リップ６１，６２が径方向中心側へ向けて先鋭な形状であって、ロールネック５１に対する接触面積がかなり小さいために、その接触領域に潤滑油膜が形成されにくいなど、ここの潤滑性が悪くなる。したがって、摺動抵抗が大きくなってリップ６１，６２が摩耗しやすくなる。このようなことから、従来では、上述したロールエンド側のオイルシール５４については、バネリングを用いないようにしており、上述したような不具合が発生している。

したがって、本発明は、オイルシールにおいて、摺動抵抗軽減ならびに摩耗抑制を図るようにしながら、シール性能の長期安定化を図ることを目的としている。

本発明の請求項１のオイルシールは、環状芯金の内周部位に軸方向一方へ斜めに延びる弾性体からなる円錐部を有するもので、前記円錐部の外周面の自由端側領域にバネリングが外嵌装着されていて、前記円錐部の内周面の自由端側においてバネリングの装着領域から軸方向前後に外れた位置に主リップおよび副リップがそれぞれ設けられており、前記主リップと副リップとの間で前記円錐部の内周面の内径が最大となる位置が、前記バネリングの装着領域よりも軸方向他方側に設定されており、内周に軸体が挿通された状態において、バネリングの締め付け力により主リップおよび副リップがそれぞれ支点となって円錐部が弓なりに撓んだ状態となり、主リップおよび副リップだけでなくそれらの円錐部基端側の領域も軸体の外周面に対して接触させられるものであり、前記円錐部はその延出基端側に、前記主リップと副リップとの間で前記円錐部の内周面の内径が最大となる位置での前記円錐部の径方向厚さより径方向厚さが薄い部分を有することを特徴とする。

本発明の請求項２のオイルシールは、上記請求項１の環状芯金を、円筒部と、この円筒部の軸方向一端から径方向下向きに延びる環状板部とを備える形状とし、前記円錐部を、円筒部の内周に配置されるものとし、環状板の内周縁から円錐部と逆向きに補助リップを設けている。

本発明の請求項３のオイルシールは、上記請求項１の環状芯金を、円筒部と、この円筒部の軸方向一端から径方向下向きに延びる環状板部とを備える形状とし、この円筒部の外周面および円筒部の環状板部側を越えた領域に弾性体を被着しており、この弾性体において円筒部の外周面に対応する領域に複数の環状隆起部を軸方向所要間隔おきに設けているとともに、弾性体において円筒部から張り出す部分の外周面を、その軸方向端縁側へ向けて漸次拡径するテーパ面に形成している。

上記本発明では、円錐部をバネリングの締め付け力でもって軸体に対して接触させるようにしている。このため、使用経過に伴い円錐部にへたりが生じても円錐部に備える主リップおよび副リップの軸体に対する接触圧が長期にわたって変動しにくくなる。

また、主リップおよび副リップの形成位置をバネリングの装着領域から外れた位置に設定しているため、バネリングの締め付け力が各リップに対して直接伝わりにくくなって分散されることになるから、これら各リップが軸体に対して比較的軽く接触するようになる。さらに、円錐部と軸体との接触形態が主リップと副リップのみの局部的な接触ではなく、面状態で接触するので、各リップ間に封入した潤滑剤が潤滑油膜を形成しやすくなり、各リップの潤滑性が向上する。これらのことから、摺動抵抗の増大や摩耗の進行を抑制できるようになる。

この他、請求項３の発明では、オイルシールをケースに対して装着するときに、環状芯金の円筒部の外周側の弾性体のうち、複数の環状隆起部が弾性変形するようになっているから、嵌め合い時の抵抗が比較的少なくなり、手操作で簡単に圧入できるようになる。装着した状態では、複数の環状隆起部がケースの内周面に対して接触しているから、この嵌合部位の密封性が十分なものとなる。

本発明の請求項１ないし３では、円錐部をバネリングの締め付け力でもって軸体に対して接触させることにより、円錐部の使用経過に伴うへたりに関係なく、主リップおよび副リップの軸体に対する接触圧を長期にわたって安定的に保つことができる。

また、バネリングの締め付け力を分散させることにより主リップおよび副リップを軸体に対して比較的軽く接触させるようにしているから、摺動抵抗軽減や摩耗抑制を図ることができる。しかも、主リップと副リップのみの局部的な接触ではなく円錐部の比較的広い領域を面状態で接触させるようにしているから、この接触部位に潤滑油膜が形成されやすくなって、各リップの潤滑性が向上する。このことによっても、前述の摺動抵抗軽減や摩耗抑制に大きく貢献できるようになる。

特に、請求項３の発明では、オイルシールの装着にあたって、環状芯金の円筒部の外周側の弾性体の全面をケースに対して接触させるのではなく、該弾性体に形成してある複数の環状隆起部を接触させるようにしているから、オイルシール装着時の抵抗を比較的小さくできて、手操作でも簡単に圧入できるようになる。

しかも、装着した状態では、複数の環状隆起部がケースの内周面に対して接触しているから、この嵌合部位の密封性が十分なものとなる。

このように、本発明のオイルシールでは、摺動抵抗軽減ならびに摩耗抑制を実現できて、シール性能の長期安定化を達成できるようになる。

本発明の詳細を図１および図２に示す各実施形態に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の一実施形態にかかり、図１は、オイルシール単体の上半分の縦断面図、図２は、オイルシールの使用状態を示す縦断面図である。

図中、１はオイルシールの全体を示しており、２は金属製の環状芯金、３は合成ゴムなどの弾性体である。

環状芯金２は、円筒部４と、円筒部４の軸方向一端側から径方向下向きに延びる環状板部５とからなり、断面ほぼ逆さＬ字形に形成されている。

弾性体３は、環状芯金２の円筒部４の外周面から環状板部５の内周縁にまたがって被着されている。環状板部５の内周側の弾性体３は、環状板部５の内周端から軸方向一端側へ縮径しながら延びる円錐部６と、環状板部５の内周端から軸方向他端側へ縮径しながら延びる補助リップ７とを有している。

円錐部６の内周面において、先端側には主リップ８が、また、主リップ８よりも基端側には副リップ９がそれぞれ設けられている。この円錐部６は、その外周にいわゆるガータスプリングと呼ばれるバネリング１０が装着されており、主リップ８および副リップ９がバネリング１０の締め付け力により内周側に配設される回転軸１１に対して圧接させられるようになっている。

補助リップ７は、その内径寸法が回転軸１１の外径寸法よりも若干小さく設定されており、この寸法差のしめしろによって回転軸１１に接触させられる。

このオイルシール１では、主リップ８および副リップ９でもって外部からの冷却水の侵入を防止し、補助リップ７でもって密封対象内部のグリースなどの潤滑剤が外部へ漏洩するのを防止するようになっている。

ところで、環状芯金２の円筒部４の外周側の弾性体３は、円筒部４の外周面において自由端側に対応する領域Ａにケース１２への装着時の嵌め合わせを容易とするための小径ガイド面１３が設けられており、円筒部４の外周面において中間部位に対応する領域Ｂに軸方向に並ぶ複数（図では３つ）の環状隆起部１４が設けられており、さらに円筒部４の環状板部５を越えた領域に張り出し部１５が設けられている。この張り出し部１５の外周面は、張り出し方向に向けて拡径するテーパ面１６に形成されている。つまり、この円筒部４の外周側の弾性体３をケース１２の内周面に対して全面で接触させるのでなく、複数の環状隆起部１４と張り出し部１５のテーパ面１６の一部を接触させることにより、嵌め合いしめしろを比較的小さく設定して、ケース１２に対するオイルシール１の装着を手操作で簡単に圧入できるようにしながら、ケース１２との嵌合部位の密封性を十分なものにできるようにしている。

そして、この実施形態では、円錐部６をバネリング１０で締め付けているにもかかわらず回転軸１１に対して比較的軽い接触圧となるように設計されている。

これは、上記円錐部６において主リップ８および副リップ９とバネリング１０との位置関係により実現している。つまり、円錐部６の内周面の自由端側においてバネリング１０の装着領域から軸方向前後に外れた位置に主リップ８および副リップ９がそれぞれ設けられている。主リップ８は、バネリング１０の軸方向先端側位置よりも円錐部６の先端側に、また、副リップ９は、バネリング１０の軸方向基端側位置よりも円錐部６の基端側にそれぞれ配置されている。このようにバネリング１０による締め付け荷重の中心から主リップ８および副リップ９の両方を軸方向に可及的に引き離すようにしているから、バネリング１０の締め付け力を主リップ８や副リップ９に対して直接的に作用させずに分散させるようにできて、主リップ８および副リップ９がそれぞれ支点となって円錐部６が弓なりに撓んだ状態となり、主リップ８および副リップ９から円錐部６基端側の領域が回転軸１１の外周面に対して接触させられるようになる。このような接触形態により、各リップ８，９の回転軸１１に対する接触圧を軽くさせることができるようになっている。

このように円錐部６の内周面の可及的に広い範囲を回転軸１１に対して接触させるにあたって、主リップ８や副リップ９の接触角を下記するように設定するのが好ましい。つまり、主リップ８の回転軸１１に対する外側接触角α１を７０〜８０度、好ましくは７５度に、また内側接触角β１を８〜９度、好ましくは８．５度に設定する。副リップ９の回転軸１１に対する外側接触角α２を４０〜５０度、好ましくは４５度に、また内側接触角β２を５〜７度好ましくは６度に設定する。このような主リップ８および副リップ９の形状であれば、これらが回転軸１１に対して面で接触しやすくなる。このため、各リップ間に封入した潤滑剤が潤滑油膜を形成しやすくなるので、各リップ８，９の潤滑性が向上して、摺動抵抗の増大や摩耗の進行を抑制できるようになる。しかも、主リップ８の外側接触角α１を従来よりも極端に大きく設定しているから、外部からの水や異物が回転軸１１と主リップ８の先端との間にかみこむのを防止する効果が強くなる。

以上説明したオイルシール１は、例えば従来例で引用した図３に示す連続鋳造機のセグメントロール５０のロールエンド側に用いられる。なお、ロールエンド側に上記実施形態のオイルシール１を使用した状態を図２に示している。

オイルシール１は、シールカバー５６に対応するケース１２の奥へ環状芯金２の円筒部４の自由端側を配置する状態で、圧入嵌合されている。従来から、連続鋳造機のセグメントロール５０のロールエンド側のオイルシールについては、手操作で装着できるようにすることが強く要求されるので、この実施形態のオイルシール１でも、前記要求を受け入れるようになっている。

つまり、まず、オイルシール１の円筒部４の外周側の弾性体３の小径ガイド面１３をケース１２の開口側へ差し入れ、徐々に押し込む。この押し込み過程で弾性体３の環状隆起部１４が押し潰されるが、弾性変形させる質量が少ないので、比較的抵抗少なく装着できるようになる。ちなみに、従来例として例示しているようなオイルシールの場合だと、その弾性体の外周面が平坦になっていて、所要の嵌合しめしろを持たせるため、弾性変形させる質量が多くて圧入抵抗が過大になりやすいものの、その圧入時にＣ字形のリングが径方向に圧縮して弾性体の変形を許容するので、この圧入を比較的抵抗少なく手操作で行えるようになっている。しかし、この従来例においてＣ字形のリングを用いずに環状芯金を用いている場合では、圧入抵抗が大きくなるので、手操作での装着は困難となり、何らかの治具を用いる必要がある。要するに、この実施形態のオイルシール１では、外周側の弾性体３の外周面の形状を工夫することにより、嵌合部位の密封性を確保しながら手操作で装着できるようにしている。

そして、オイルシール１を装着した状態においては、円錐部６の主リップ８および副リップ９だけでなく、その近傍を含む広い領域がバネリング１０の締め付け力により回転軸１１としてのセグメントロール５０の外周面に対して面で接触することになる。しかも、主リップ８および副リップ９のセグメントロール５０に対する接触圧が比較的軽い状態になる。そのため、摺動抵抗の軽減と摩耗抑制とを達成できるようになる。なお、円錐部６の経時的なへたりは避けられないが、バネリング１０によって強制的にセグメントロール５０に対して接触させるようにしているので、前記比較的軽い接触状態を長期にわたって保持できるようになり、シール性能を安定に保つことができる。

また、補助リップ７でもって軸受装置５２内に存在する潤滑剤の外部漏洩を防止する。

以上説明したように、本発明のオイルシール１は、手操作で簡単に装着できて、そのケース１２との嵌合部位や回転軸１１との接触部位において十分なシール性を発揮できるようになっている。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。例えば、上記実施形態では、連続鋳造機のセグメントロールに使用する例を挙げているが、使用対象は特に限定されない。

本発明の一実施形態のオイルシール単体の上半分の縦断面図 図１のオイルシールの使用状態を示す上半分の縦断面図 一般的な連続鋳造機のセグメントロールの支持部分を示す上半分の縦断面図 従来のセグメントロールのロールエンド側のオイルシールを示す上半分の縦断面図

符号の説明

１ オイルシール
２ 環状芯金
３ 弾性体
４ 環状芯金の円筒部
５ 環状芯金の環状板部
６ 弾性体の円錐部
７ 補助リップ
８ 主リップ
９ 副リップ
１０ バネリング

Claims (3)

1. 環状芯金の内周部位に軸方向一方側へ斜めに延びる弾性体からなる円錐部を有するオイルシールであって、
   前記円錐部の外周面の自由端側領域にバネリングが外嵌装着されていて、
   前記円錐部の内周面の自由端側においてバネリングの装着領域から軸方向前後に外れた位置に主リップおよび副リップがそれぞれ設けられており、
   前記主リップと副リップとの間で前記円錐部の内周面の内径が最大となる位置が、前記バネリングの装着領域よりも軸方向他方側に設定されており、
   内周に軸体が挿通された状態において、バネリングの締め付け力により主リップおよび副リップがそれぞれ支点となって円錐部が弓なりに撓んだ状態となり、主リップおよび副リップだけでなくそれらの円錐部基端側の領域も軸体の外周面に対して接触させられるものであり、
   前記円錐部はその延出基端側に、前記主リップと副リップとの間で前記円錐部の内周面の内径が最大となる位置での前記円錐部の径方向厚さより径方向厚さが薄い部分を有する、
   ことを特徴とするオイルシール。
2. 請求項１に記載のオイルシールにおいて、
   前記環状芯金が、円筒部と、この円筒部の軸方向一端から径方向下向きに延びる環状板部とを備える形状であり、
   前記円錐部が、円筒部の内周に配置されるものであり、環状板の内周縁から円錐部と逆向きに補助リップが設けられている、
   ことを特徴とするオイルシール。
3. 請求項１に記載のオイルシールにおいて、
   前記環状芯金が、円筒部と、この円筒部の軸方向一端から径方向下向きに延びる環状板部とを備える形状であり、
   この円筒部の外周面および円筒部の環状板部側を越えた領域に弾性体が被着されており、
   この弾性体において円筒部の外周面に対応する領域に複数の環状隆起部が軸方向所要間隔おきに設けられているとともに、弾性体において円筒部から張り出す部分の外周面が、その軸方向端縁側へ向けて漸次拡径するテーパ面に形成されている、
   ことを特徴とするオイルシール。

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