滚动轴承装置及使用该滚动轴承装置的辊轧机用支承辊

摘要

本发明提供滚动轴承装置、以及使用该滚动轴承装置的辊轧机用支承辊，其中，滚动轴承装置具备对内圈、外圈部件之间的第一环状空间的开口进行封闭的密封装置。密封装置具备金属芯。在金属芯设置有排气孔，上述排气孔将第一环状空间与第二环状空间之间连通，从而将第一环状空间内的压力释放至第二环状空间。对于第二密封唇而言，若第一环状空间内的压力超过规定压力则从抛油环分离，从而使第一环状空间内的压力通过排气孔以及第二环状空间而释放至外部空间。

说明书

本申请主张于2013年1月16日提出的日本专利申请第2013-005367 号的优先权，并在此引用包括说明书、附图以及说明书摘要的全部内容。

技术领域

本发明例如涉及用于对辊轧机的辊进行支承的支承辊所使用的滚 动轴承装置、以及使用该滚动轴承装置的辊轧机用支承辊。

背景技术

在多级式辊轧机等中，用于支承辊轧机用辊的支承辊构成为具备轴 与多个滚动轴承装置。上述滚动轴承装置外嵌固定于该轴，并且配置为 在轴向并排。如图5所示，上述滚动轴承装置由多列具备了外圈101、 内圈102、多列圆柱滚子103以及密封装置104的圆柱滚子轴承构成。 上述外圈101是旋转轮。上述内圈102外嵌固定于上述轴。上述圆柱滚 子103以能够自由滚动的方式夹设于内圈101、外圈102之间。上述密 封装置104对内圈101、外圈102之间的环状开口部进行密封。密封装 置104具备环状的金属芯105、环状的抛油环106、以及环状的密封唇 107。上述金属芯105固定于外圈101。上述抛油环106固定于内圈102， 并且相对于金属芯105对置配置于轴向一侧。上述密封唇107从金属芯 105的轴向一侧的端面突出地设置并与抛油环106的端面滑动接触，从 而对外圈101与内圈102之间进行密封。

在上述滚动轴承装置中，将被与空气混合的油雾以规定压力加压供 给至内圈101、外圈102之间的空间内，从而对上述滚动轴承装置的各 部进行润滑。并且，该滚动轴承装置构成为，由于供给了油雾，从而内 圈101、外圈102之间的空间内的压力升高，如此密封装置104的密封 唇107的前端从抛油环106稍微分离，从而使内圈101、外圈102之间 的空间内的压力向外部空间侧释放，从而上述空间内的压力不会超过规 定的压力（例如，参照日本特开2002-228007号公报）。

在上述现有例的滚动轴承装置中，密封唇107的前端因内圈101与 外圈102之间的空间内的压力而从抛油环106分离，因此产生水分、尘 埃等异物通过该间隙侵入内圈101、外圈102之间的空间的担忧。上述 的异物侵入上述空间内成为使滚动轴承装置的寿命降低的重要因素。并 且，内圈101、外圈102之间的空间内的压力的释放通过密封唇107从 抛油环106分离而进行。因此，若内圈101、外圈102沿轴向稍微相对 移动，从而密封唇107相对于抛油环106的接触压力变化，或者无法顺 利地进行密封唇107的分离，则内圈101、外圈102之间的空间内的压 力变动较大，从而也存在油雾的供给量变得不稳定而产生润滑不良的担 忧。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够抑制内圈、外圈之间的空间内 的压力的变动，并且能够更加有效地抑制异物侵入上述空间内的滚动轴 承装置、以及使用该滚动轴承装置的辊轧机用支承辊。

本发明的一方式的滚动轴承装置的结构上的特征在于，具备：内圈， 其在外周面具有内圈轨道面；外圈，其配置为与上述内圈同心，并在内 周面具有与上述内圈轨道面对置的外圈轨道面；多个滚动体，它们能够 滚动地配置于上述内圈轨道面与上述外圈轨道面之间；以及一对密封装 置，它们设置于上述内圈以及上述外圈的轴向两端，对由上述内圈外周 面与上述外圈内周面划定的第一空间进行封闭，将被与气体混合的雾状 的润滑油加压供给至上述第一空间内，上述密封装置具备：环状的金属 芯，其固定于上述内圈以及外圈的任意一方；环状的抛油环，其固定于 上述内圈以及外圈的任意另一方并且相对于上述金属芯对置配置于轴 向外侧；第一密封唇，其突出地设置于上述金属芯的轴向外侧的侧端面 并与上述抛油环滑动接触，从而对上述第一空间的轴向两端部开口进行 密封；以及第二密封唇，其设置于比上述第一密封唇更靠径向外侧，突 出地设置于上述金属芯的上述侧端面并与上述抛油环滑动接触，从而与 上述第一密封唇一同对上述第一空间进行密封，并且在与上述第一密封 唇之间形成第二空间，在上述金属芯设置有排气孔，上述排气孔将上述 第一空间与上述第二空间之间连通，上述第二密封唇具有压力控制功 能，即，若上述第一空间内的压力超过规定压力，则上述第二密封唇从 上述抛油环分离，使上述第一空间内的压力通过上述排气孔以及上述第 二空间而释放至外部空间，从而对上述第一密封唇与上述抛油环滑动接 触的状态进行维持。

附图说明

根据以下参照附图对实施方式进行的详细说明，本发明的上述以及 更多的特点和优点会变得更加清楚，其中对相同的元素标注相同的附图 标记，其中，

图1是表示本发明的一实施方式的辊轧机的支承辊的剖视图。

图2是对图1中的密封装置进行放大的局部剖视图。

图3是从内侧端面侧观察狭缝部分时的外观图。

图4是表示其他方式的滚动轴承装置的结构的剖视图。

图5是表示现有的滚动轴承装置的剖视图。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。图1是表 示本发明的一实施方式的辊轧机的支承辊的剖视图。图中，支承辊是与 对辊轧材料进行辊轧的辊轧机的工作辊、中间辊等（未图示）接触从动 地支承上述工作辊、中间辊用的辊。支承辊具备单个或者多个滚动轴承 装置1与相对于辊轧机对滚动轴承装置1进行支承的支承轴T。

滚动轴承装置1在支承轴T上沿着轴向配置有一个或者多个，并以 使外圈部件2与工作辊等的外周面接触从动为能够滚动的方式对上述工 作辊等进行支承。滚动轴承装置1具备外圈部件2、内圈部件3、圆柱 滚子4、环状的保持器5以及一对密封装置10。上述外圈部件2构成与 上述辊轧机的辊等接触而从动的辊。上述内圈部件3以同心的方式配置 于外圈部件2的内周侧。上述圆柱滚子4是多个以能够自由滚动的方式 配置于外圈部件2以及内圈部件3之间的滚动体。上述保持器5在周向 对上述多个圆柱滚子4进行保持。上述密封装置10固定于上述滚动轴 承装置1的两端。

内圈部件3构成为使一对圆筒状的内圈3a在轴向上组合。在内圈 3a的外周面上形成有供多个圆柱滚子4滚动的内圈轨道面3a1。外圈部 件2是外周面2a与上述辊轧机的辊等接触的圆筒状的部件。在外圈部 件2的内周面以与分别形成于一对内圈3a的内圈轨道面3a1对置的方 式形成有一对供多个圆柱滚子4滚动的外圈轨道面2b。多个圆柱滚子4 以能够自由滚动的方式配置于一对内圈轨道面3a1以及外圈轨道面2b 之间，由此，外圈部件2与内圈部件3能够相对自由旋转。通过上述结 构，对于滚动轴承装置1而言，内圈部件3固定于支承轴T，从而以相 对于支承轴T能够自由旋转的方式对外圈部件2进行支承。

一对密封装置10设置于外圈部件2与内圈部件3的轴向两端。一 对密封装置10分别固定于作为由内圈轨道面3a1与外圈轨道面2b划定 的环状的空间的第一环状空间（第一空间）S1的两端开口，并对上述 开口进行关闭。因此，第一环状空间S1相对于外部被密封。

在将一对内圈3a相互对接的对接部3b形成有用于向内圈部件2、 外圈部件3之间的第一环状空间S1内供给油雾的供油孔3c。通过供油 孔3c向第一环状空间S1内加压供给被与空气等气体混合的油雾。在本 实施方式的滚动轴承装置1中，将上述油雾加压供给至第一环状空间 S1内，从而对各部进行润滑。此外，为了对各部进行润滑而被供给的 油雾可以使用混合了高压的气体与油雾的混合物，也可以使用对油雾本 身进行加压而高压化的油雾。

图2是对图1中的密封装置进行放大的局部剖视图。在图中，密封 装置10具备环状的金属芯11、环状的抛油环12以及密封部件13。上 述金属芯11固定于外圈部件2。上述抛油环12固定于内圈3a（内圈部 件3）。上述密封部件13固定于金属芯11。

抛油环12以相对于金属芯11位于作为内圈部件3端部一侧的轴向 外侧的方式与该金属芯11对置配置。抛油环12具有圆筒部12a与凸缘 部12b。上述圆筒部12a外嵌固定于内圈3a外周面的外侧端部。上述 凸缘部12b形成于圆筒部12a的外侧端部。凸缘部12b的外周面12c设 置为相对于外圈部件2的内周面形成微小的间隙，并构成用于防止异物 侵入比抛油环12更靠滚动轴承装置1的内部空间一侧的曲径。

金属芯11的外周缘部被夹持在嵌入到在外圈部件2的内周面上形成 的周向槽2c中的挡圈15与在外圈部件2的内周面上形成的阶差部2d 之间。由此，金属芯11以能够一体旋转的方式固定于外圈部件2的内 周面。

密封部件13是使用丁腈橡胶等弹性原材料并通过硫化胶接形成固 定于金属芯11的部件。密封部件13具有基部13a与环状的第一密封唇 13b。上述基部13a沿着朝向金属芯11的轴向内侧的内侧端面11b。上 述第一密封唇13b突出地设置于金属芯11的外侧端面11a并与凸缘部 12b的内侧端面12b1滑动接触。密封部件13还具有环状的第二密封唇 13c与连接部13d。上述第二密封唇13c同心地设置于第一密封唇13b 的径向外侧。上述连接部13d沿着朝向金属芯11的轴向外侧的外侧端 面11a设置，并将第一密封唇13b的基端部与第二密封唇13c的基端部 连接。

密封部件13所具有的第一密封唇13b、第二密封唇13c、基部13a 等如上述那样通过硫化胶接而形成为一体。因此，与单独地形成上述各 部的情况相比，各部的形成容易。

基部13a形成为从金属芯11的内侧端面11b对金属芯11的外周面 进行覆盖。基部13a夹设于金属芯11的外周缘部与外圈部件2的阶差 部2d之间，并对外圈部件2与金属芯11的外周缘部之间进行密封。

第一密封唇13b伴随着从金属芯11的外侧端面11a朝向轴向抛油环 12侧而朝向径向外侧延伸。密封唇13b的前端与凸缘部12b的内侧端 面12b1滑动接触，从而允许外圈部件2与内圈部件3之间的相对旋转 并且对第一环状空间S1的端部开口进行密封。换句话说，第一环状空 间S1被内圈部件3的外周面、外圈部件2的内周面、以及设置于轴向 两端的一对第一密封唇13b划分形成。

第二密封唇13c与第一密封唇13b相同地突出地设置于金属芯11 的外侧端面11a并与凸缘部12b的内侧端面12b1滑动接触，从而与第 一密封唇13b一同对第一环状空间S1进行密封。第二密封唇13c通过 同心地设置于第一密封唇13b的径向外侧而设置于比第一密封唇更靠 外部空间S3侧。

另外，第二密封唇13c通过同心地设置于第一密封唇13b的径向外 侧，而在与上述第一密封唇13b之间形成第二环状空间（第二空间）S2。 因此，第二环状空间S2被第一密封唇13b、第二密封唇13c、设置有上 述密封唇13b、13c的金属芯11、以及供密封唇13b、13c滑动接触的抛 油环12划分形成。第一密封唇13b以及第二密封唇13c使第二环状空 间S2夹设于第一环状空间S1与外部空间S3之间，并对上述第一环状 空间S1进行密封。

另外，在金属芯11设置有排气孔11c，上述排气孔11c将第一环状 空间S1与第二环状空间S2之间连通而将第一环状空间S1内的压力释 放至第二环状空间S2。该排气孔11c形成为剖面呈圆筒状并在厚度方向 上贯通金属芯11，进而贯通连接部13d形成。另外，排气孔11c沿着金 属芯11的圆周方向设置有多个。

排气孔11c的金属芯11的内侧端面11b侧被密封部件13的基部13a 覆盖。换句话说，密封部件13的基部13a构成关闭排气孔11c的盖部。

在基部13a的与排气孔11c对应的部分形成有狭缝13a1。

图3是从内侧端面11b一侧观察狭缝13a1的部分时的外观图。也 参照图1，狭缝13a1沿着与径向正交的方向形成为直线状。狭缝13a1 遍及厚度方向整个区域对基部13a进行切口而形成，从而若第一环状空 间S1内的压力超过规定压力P1则狭缝13a1开口。更具体而言，若第 一环状空间S1的压力比规定压力P1高并且比第二环状空间S2高，则 狭缝13a1开口，从而第一环状空间S1的压力经过狭缝13a1释放至第 二环状空间S2。另一方面，水分、尘埃等异物通过与第一环状空间S1 的压力对应地进行开闭的狭缝13a1就变得困难。因此，作为盖部的基 部13a设置有狭缝13a1，从而能够允许第一环状空间S1内的压力释放 至第二环状空间S2侧，并且能够抑制异物从排气孔11c侵入第一环状 空间S1内。

此外，第一密封唇13b在第一环状空间S1的压力超过作为狭缝13a1 开口的压力的规定压力P1的情况下，也设定为不从抛油环12分离的程 度的接触压力。因此，即使第一环状空间S1内的压力超过规定压力P1， 第一密封唇13b也维持与抛油环12滑动接触的状态。

若第一环状空间S1内的压力超过规定压力P1，从而第一环状空间 S1的压力通过排气孔11c释放至第二环状空间S2，则第二环状空间S2 的压力上升。若第二环状空间S2内的压力因被从第一环状空间S1释放 的压力而超过规定压力P2，则第二密封唇13c因该压力而产生弹性变 形，从抛油环12分离，从而将第二环状空间S2内的压力释放至外部空 间S3侧。

另外，如后述那样，以规定压力P1成为规定压力P2以上的方式设 定各部。因此，若将第一环状空间S1的压力释放至第二环状空间S2， 则第二环状空间S2成为规定压力P2以上，从而第二密封唇13c从抛油 环12分离。换句话说，第二密封唇13c具有压力控制功能，即，若第 一环状空间S1内的压力超过规定压力P1则第二密封唇13c从抛油环 12分离，从而使第一环状空间S1内的压力通过排气孔11c以及第二环 状空间S2而释放至外部空间S3。

根据如上述那样构成的滚动轴承装置1，第二密封唇13c若第一环 状空间S1内的压力超过规定压力P1则从抛油环12分离，从而使第一 环状空间S1内的压力通过排气孔11c以及第二环状空间S2而释放至外 部空间S3。由此，能够将第一环状空间S1内的压力释放至外部空间S3 侧，并且能够维持第一密封唇13b与抛油环12滑动接触的状态。即， 在上述滚动轴承装置1中，构成为使第一环状空间S1内的压力通过作 为比第一密封唇13b更靠外部空间S3侧的第二环状空间S2释放。由此， 能够使第二密封唇13c主要承担作为对第一环状空间S1内以及第二环 状空间S2内的压力进行调整的排气阀的功能（压力控制功能），能够使 第一密封唇13b主要承担提高内圈部件2、外圈部件3之间的密封性的 功能。

由此，第二密封唇13c能够以抑制第一环状空间S1内的压力变动 的方式调整相对于抛油环12的接触压力。第一密封唇13b能够以提高 相对于抛油环12的密封性的方式调整接触压力。其结果，能够抑制第 一环状空间S1内的压力的变动，并且提高密封性，从而能够更有效地 抑制异物侵入第一环状空间S1内。

在本实施方式中，第一环状空间S1的规定压力P1是狭缝13a1的 释放压力，第二环状空间S2的规定压力P2是第二密封唇13c的释放压 力。若将外部空间S3的压力设为P3，则对第一密封唇13b以及第二密 封唇13c分别相对于抛油环12的接触压力、狭缝13a1的尺寸、形状进 行调整，以便尽可能的满足下述式子。

P1≥P2＞P3

作为狭缝13a1的释放压力的规定压力P1除了设定狭缝13a1的形 状等之外，还由油雾的供给压力、第一密封唇13b相对于抛油环12的 接触压力等来决定。另外，第一密封唇13b不需要进行压力的释放。因 此，第一密封唇13b相对于抛油环12的接触压力，与上述现有例那样 需要进行压力的释放的情况相比，以能够得到更高的密封性的方式设 定。

另外，对于第二密封唇13c而言，即使形成为规定压力P2满足上 述式子，并且内圈部件3与外圈部件2沿轴向相对移动，也被设定为能 够维持上述的压力的关系的形状、接触压力。

更具体而言，在本实施方式中，若将作为大气压的外部空间S3的 压力P3设为基准压力，则以规定压力P1成为+10～20kPa、规定压力 P2成为+5～10kPa的方式设定各部。

另外，在本实施方式中，排气孔11c与在第一密封唇13b与第二密 封唇13c之间形成的第二环状空间S2连通。由此，异物侵入排气孔11c 附近的情况被第二密封唇13c抑制。即使万一有异物侵入第二环状空间 S2，也由于在从第二密封唇13c的前端到排气孔11c之间，在轴向存在 有一定程度的距离，所以通过了第二密封唇13c的前端的上述异物不会 马上接近排气孔11c。其结果，能够抑制异物从排气孔11c侵入第一环 状空间S1内。即使异物到达排气孔11c附近，根据上述结构，通过设 置有狭缝13a1的作为盖部的基部13a，也能够允许第一环状空间S1内 的压力的释放，并且抑制异物从排气孔11c侵入第一环状空间S1内。

此外，本发明不限定于上述各实施方式。在上述实施方式中，虽对 使排气孔11c形成为剖面呈圆筒状的情况进行了例示，但其剖面形状能 够适当地变更为剖面为四边形形状、椭圆形状等。另外，在上述实施方 式中，虽表示了密封部件13的基部13a作为关闭排气孔11c的盖部而 发挥功能的情况，但也能够成为没有该盖部的结构。但是，在该情况下， 由于第一环状空间S1与第二环状空间S2成为大致相同的压力，所以若 第一环状空间S1的压力超过作为第二密封唇13c的释放压力的规定压 力P2，则第二密封唇13c从抛油环12分离，从而使第一环状空间S1 内的压力通过排气孔11c以及第二环状空间S2而释放至外部空间S3。

另外，在上述实施方式中，虽表示了使形成于基部13a的狭缝13a1 形成为直线状的情况，但例如可以形成为使两条狭缝交叉，也可以形成 为使多条狭缝13a1并排。并且，也能够对狭缝13a1的厚度适当地进行 调整。

另外，在上述实施方式中，虽表示了仅在金属芯11的内侧端面11b 侧使基部13a作为盖部的情况，但例如如图4所示，也可以在金属芯11 的外侧端面11a侧也设置形成有狭缝13a1的盖部。在该情况下，外侧 端面11a侧的盖部由将第一密封唇13b与第二密封唇13c连接的连接部 13d构成。如上，通过在金属芯11的两端面11a、11b设置盖部，能够 更有效地抑制异物侵入第一环状空间S1。

根据本发明的滚动轴承装置、以及使用该滚动轴承装置的辊轧机用 支承辊，能够抑制内圈、外圈之间的空间内的压力的变动，并且能够更 有效地抑制异物侵入上述空间内。