| 【発明の名称】 |
ダストシール |
| 【発明者】 |
【氏名】湯浅 孝之
【氏名】石橋 進
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| 【要約】 |
【課題】高いシール性を維持できるようにすること。
【解決手段】補強環４と、補強環４に装着されたシール部材６とを含み、シール部材６はリップ部６６を備えているダストシール２。シール部材６の外周面には弾性リング体７が嵌合保持される。リップ部６６は、軸１２８の外周面に嵌合されると、それ自体の弾性圧縮力に加えて弾性リング体７の弾性圧縮力により軸１２８の外周面に圧接させられる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 補強環と、該補強環に装着された環状のシール部材とを含み、該シール部材は環状のリップ部を備えているダストシールにおいて、該リップ部の外周面には弾性リング体が嵌合保持され、該リップ部は、シールすべき軸の外周面に嵌合されると、それ自体の弾性圧縮力に加えて該弾性リング体の弾性圧縮力により該軸の外周面に圧接させられる、ことを特徴とするダストシール。
【請求項２】 該軸の外周面に嵌合された状態で、該弾性リング体の、該リップ部の外周面に作用する弾性圧縮力が、該リップ部の、該軸の外周面に作用する弾性圧縮力よりも大きくなるように規定されている、請求項１記載のダストシール。
【請求項３】 該リップ部の外周面は該シール部材の軸線に近付く方向に傾斜角度θ１をもって傾斜して延びるよう形成され、該弾性リング体の内周面は該軸線に近付く方向に傾斜角度θ２をもって傾斜して延びるよう形成され、θ２＞θ１に規定されている、請求項１又は請求項２記載のダストシール。
【請求項４】 該弾性リング体の小径側内周面と軸線方向端面との間に形成される角部には、断面がほぼＬ形状をなす環状の切欠きが形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のダストシール。
【請求項５】 該弾性リング体は周方向に複数個に分割されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のダストシール。
【請求項６】 該リップ部の基部側における該シール部材の端面に密接するよう該補強環に装着された環状の補助シール部材を備え、該補助シール部材の内周面が該リップ部と共に該軸の外周面に嵌合されると、該補助シール部材の該内周面は該軸の外周面に圧接させられかつ該リップ部の内周面と該軸の外周面と該補助シール部材の内周縁部における該リップ部側の側面との間には環状の隙間が形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のダストシール。
【請求項７】 該補助シール部材の内周縁部は、該リップ部側に向かってかつ該軸線に近付く方向に傾斜して延びる、請求項６記載のダストシール。
【請求項８】 該補助シール部材の内周縁部における、該リップ部側の端面には、該端面から該リップ部方向に延び出す羽根部が周方向に間隔をおいて複数個形成されている、請求項６又は請求項７記載のダストシール。
【請求項９】 該補助シール部材の内周縁部には周方向に間隔をおいて複数個の貫通孔又はスリットが形成されている、請求項６〜８のいずれか１項に記載のダストシール。
【請求項１０】 補強環と、該補強環に装着された環状のシール部材とを含み、該シール部材は環状のリップ部を備えているダストシールにおいて、該リップ部の外周面に嵌合保持された弾性リング体と、該補強環に装着された環状の補助シール部材とを備え、該シール部材及び該補助シール部材がシールすべき軸の外周面に嵌合されると、該シール部材の該リップ部は、それ自体の弾性圧縮力に加えて該弾性リング体の弾性圧縮力により該軸の外周面に圧接させられ、該補助シール部材の該内周面は該軸の外周面に圧接させられかつ該リップ部の内周面と該軸の外周面と該補助シール部材の内周縁部における該リップ部側の側面との間には環状の隙間が形成される、ことを特徴とするダストシール。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の機械における軸受部、例えば、建設機械である油圧ショベルのブームとアームとを連結する軸受部、アームとバケットとを連結する軸受部等において、ダストの浸入防止（防塵）、防水等のために適用されるダストシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】機械における軸受部、例えば、建設機械である油圧ショベルのブームとアームとを連結する軸受部には、ダストの浸入防止（防塵）あるいは防水等のためにダストシールが使用されている。軸受部は、アーム側に設けられた一対のボス部と、ボス部の各々に形成された共通の軸線を有する貫通孔に、それぞれ軸受を介して相対回転しうるよう支持された軸（ピン）とを備えている。軸の両端部はボス部の各々の外側に突出しており、突出した軸の両端部に、ブーム側に設けられたヨーク部の連結孔が嵌合されている。軸の一端は固定手段によってヨーク部の片側に固定されている。軸の他端部にはヨーク部の他側に隣接してスナップリングが装着されている。以上の如くして軸受部が構成され、アームがブームに対し相対回転自在に支持される。
【０００３】上記軸受部において、軸受の各々はプレーンベアリングから構成されている。軸受の各々の内周面には、周方向に延在する環状の溝と、環状の溝に交叉して軸線方向に直線状に延在する複数の溝とが形成され、環状の溝が形成された部分には貫通孔が形成されている。上記溝の各々及び貫通孔の各々はグリースの通路を構成する。ボス部の各々にはグリースの注入孔が形成され、注入孔の各々の一端はボス部の表面に開口し、他端は対応する軸受の上記貫通孔に連通している。ボス部の各々の注入孔の各々からグリースが注入（圧入）される。グリースは、対応する軸受の貫通孔から各溝を通して軸受と軸との間に供給される。
【０００４】上記ボス部の各々の軸線方向の外側一端部であって、軸受の各々の軸線方向の外側一端に隣接した一端部には、それぞれダストシールのための環状の装着部が形成され、この装着部の各々内にダストシールが装着されている。ダストシールの典型例は、断面がＬ形の補強環と、補強環に一体に装着された環状のシール部材とを含んでいる。シール部材は、対応する軸受の軸線方向の一端から離れる方向に向かって該軸線に近付く方向に傾斜して延びる環状のリップ部と、リップ部の半径方向外側に形成された環状の凹部（くぼみ部）とを備えている。シール部材のシール面はリップ部の先端部の内周面により規定され、リップ部の先端部の内周面は、それ自体の弾性圧縮力によって軸の外周面に圧接させられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のダストシールによる軸受部のシールは、シール部材のリップ部の弾性圧縮力のみにより行なわれるよう構成されているので、軸の外周面に対する緊縛力が比較的小さくしかもクリープが大きいので緊縛力が変化して当初の緊縛力を維持できず、シール性が低下する。シール性が低下するとダストの浸入が大きくなり、軸受部の耐久性を低下させる。更にはまた、特に軸受として長時間給脂間隔用ベアリングが装着された場合には、リップ部におけるシール面の潤滑材が徐々に失われてゆく傾向がみられ、その結果、摩擦係数が大きくなって摩耗が促進される。また上記従来のダストシールにおいては、シール部材がリップ部の半径方向外側に環状の凹部（くぼみ部）を備えているので、この凹部内に土砂が堆積し易い。凹部内に土砂が堆積するとリップ部のシール面から浸入する可能性が高くなる。更にはまた、軸（ピン）をシール部材のリップ部を通して軸受内に挿入する際（組み込む際）、軸の先端がシール部材のリップ部の凹部寄りに偏心して当たった場合には、リップ部を容易に反転させて損傷させるおそれがある。
【０００６】本発明は上記事実に基づいてなされたものであり、その目的は、軸の外周面に対する緊縛力が比較的大きくしかもリップ部にクリープ及び摩耗が発生しても当初の緊縛力を維持することができ、その結果高いシール性を維持することができる、新規なダストシールを提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、リップ部におけるシール面の摩擦係数を低減することができ、したがって該シール面の摩耗を低減することができる、新規なダストシールを提供することである。
【０００８】本発明のその他の目的及び特徴は、本発明に従って構成されたダストシールの実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する後の記載から明らかになるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一局面によれば、補強環と、該補強環に装着された環状のシール部材とを含み、該シール部材は環状のリップ部を備えているダストシールにおいて、該リップ部の外周面には弾性リング体が嵌合保持され、該リップ部は、シールすべき軸の外周面に嵌合されると、それ自体の弾性圧縮力に加えて該弾性リング体の弾性圧縮力により該軸の外周面に圧接させられる、ことを特徴とするダストシール、が提供される。
【００１０】本発明の他の局面によれば、補強環と、該補強環に装着された環状のシール部材とを含み、該シール部材は環状のリップ部を備えているダストシールにおいて、該リップ部の外周面に嵌合保持された弾性リング体と、該補強環に装着された環状の補助シール部材とを備え、該シール部材及び該補助シール部材がシールすべき軸の外周面に嵌合されると、該シール部材の該リップ部は、それ自体の弾性圧縮力に加えて該弾性リング体の弾性圧縮力により該軸の外周面に圧接させられ、該補助シール部材の該内周面は該軸の外周面に圧接させられかつ該リップ部の内周面と該軸の外周面と該補助シール部材の内周縁部における該リップ部側の側面との間には環状の隙間が形成される、ことを特徴とするダストシール、が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施形態を添付図面を参照して更に詳細に説明する。なお図１〜図５において、相互に実質上同一部分には、同一符号が付されている。図１を参照して、全体を番号１００で示す油圧ショベルは、下部走行体１０２と、下部走行体１０２上に旋回自在に装着された上部旋回体１０４とを備えている。上部旋回体１０４には運転室１０６、エンジン１０８、作業機１１０等が備えられている。作業機１１０は、一端部が上部旋回体１０４に回転自在に支持されたブーム１１２と、ブーム１１２の他端部にその一端部寄りの部分が回転自在に支持されたアーム１１４と、アーム１１４の他端部に回転自在に支持されたバケット１１６とを備えている。ブーム１１２は、ブーム１１２と上部旋回体１０４との間に設けられたブームシリンダ１１８によって作動させられ、アーム１１４は、アーム１１４とブーム１１２との間に設けられたアームシリンダ１２０によって作動させられ、またバケット１１６は、バケット１１６とアーム１１４との間に設けられたバケットシリンダ１２２によって作動させられるよう構成されている。
【００１２】図１及び図２を参照して、ブーム１１２とアーム１１４との間に設けられる軸受部は、アーム１１４側に設けられた一対のボス部１２４と、ボス部１２４の各々に形成された共通の軸線Ｌを有する貫通孔１２５に、それぞれ軸受１２６を介して相対回転しうるよう支持された軸（ピン）１２８とを備えている。軸１２８の両端部はボス部１２４の各々の外側に突出するよう位置付けられている。ボス部１２４の各々の外側に突出した軸１２８の両端部に、ブーム１１２側に設けられたヨーク部１３０が、それに形成された連結孔１３２を介して嵌合されている。軸１２８の一端には、固定手段の一部を構成するプレート部材１３４が一体に固着され、プレート部材１３４はまた、ヨーク部１３０の片側に、固定手段の他の部分を構成するボルト１３６により固定されている。軸１２８の他端部の外周部に形成された図示しない環状溝にはヨーク部１３０の他側に隣接してスナップリング１３８が装着されている。軸１２８はブーム１１２のヨーク部１３０に相対回転できないよう一体的に固定される。以上の如くして軸受部が構成され、アーム１１４がブーム１１２に対し相対回転自在に支持される。
【００１３】上記軸受部において、軸受１２６の各々はそれ自体公知のプレーンベアリングから構成されている。図示はされていないが、軸受１２６の各々の内周面には、周方向に延在する環状の溝と、環状の溝に交叉して軸線Ｌ方向に直線状に延在する複数の溝とが形成され、環状の溝が形成された部分には貫通孔が形成されている。上記溝の各々及び貫通孔の各々は潤滑材であるグリースの通路を構成する。ボス部１２４の各々にはグリースの注入孔（図示せず）が形成され、注入孔の各々の一端は対応するボス部１２４の表面に開口し、他端は対応する軸受１２６の上記貫通孔に連通している。ボス部１２４の各々の注入孔の各々からグリースが注入される。グリースは、対応する軸受１２６の貫通孔から各溝を通して軸受１２６と軸１２８との間に供給される。
【００１４】図２と共に図３を参照して、上記ボス部１２４の各々の軸線Ｌ方向の外側一端部であって、貫通孔１２５の各々の軸線Ｌ方向の外側一端に隣接した一端部には、それぞれ後述するダストシール２のための環状の装着部１４０が形成されている。装着部１４０の各々は、対応する貫通孔１２５よりも大径の内周面１４２と、内周面１４２の内側端と対応する貫通孔１２５の軸線Ｌ方向の外側一端との間に形成される環状の段部１４４とから構成されている。段部１４４は、内周面１４２の内側端から半径方向内側に向かって軸線Ｌに対し直角に延びる環状の端面により形成されている。装着部１４０の各々における段部１４４の半径方向内側への延長上に、対応する上記軸受１２６の軸線Ｌ方向の一端面（外側面）が位置付けられている。以上のような装着部１４０の各々内に本発明のダストシール２が装着されている。上記ボス部１２４の各々における軸受部の構成及びそれに使用されるダストシール２の構成は相互に実質上同一である。
【００１５】図７を参照して、本発明におけるダストシール２は、金属製の補強環４と、補強環４に一体に装着された環状のシール部材６とを含んでいる。なお、以下の説明において、軸線Ｌ方向の一方とは図３、図４、図７、図８及び図１１において右方を意味し、また軸線Ｌ方向の他方とは上記各図において左方を意味するものとする。更にはまた、上記軸線Ｌは、ダストシール２の軸線と共通であり、したがってダストシール２を構成する全ての環状部材（以下において説明する、補強環４、シール部材６、弾性リング体７、押さえ環８及び補助シール部材９）の共通の軸線である。補強環４は、円筒部４２と、円筒部４２の軸線Ｌ方向の他方側の一端から半径方向内側に直角に延びる環状のフランジ部４４とを備え、断面がＬ形状をなしている。弾性を有しかつ耐摩耗性を有する材料、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ポリウレタン等の合成ゴム、その他の弾性を有する合成樹脂から形成されるシール部材６は、シール部材６の軸線Ｌに平行な円筒部６２と、円筒部６２の軸線Ｌ方向の他方側の一端から半径方向内側に直角に延びる環状の本体部６４と、本体部６４の内周縁に一体に形成されてシール部材６の内周縁部を規定するリップ部６６と、リップ部６６の半径方向外側に形成された環状の凹部６８とを備えている。リップ部６６は、シール部材６の軸線Ｌ方向の他方から一方に向かってかつ軸線Ｌに近付く方向に傾斜して延びるよう形成されている。なおリップ部６６が本体部６４の内周縁と一体に接続される部分は、リップ部６６の基部を規定する。凹部６８は、シール部材６の外周面と同心の内周面と、該内周面の奥側の一端から半径方向内側に直角に延びる端面と、該端面の半径方向内端から軸線Ｌ方向の一方に向かってかつ軸線Ｌに近付く方向に傾斜して延びる傾斜面６９とから構成されている。傾斜面６９は、リップ部６６の外周面６９でもある。リップ部６６の外周面６９は軸線Ｌに近付く方向に傾斜角度θ１をもって傾斜して延びるよう形成されている。
【００１６】シール部材６は、その円筒部６２の外周面が補強環４の円筒部４２の内周面に、またその本体部６４の軸線Ｌ方向の他方側の面（軸線Ｌ方向における凹部６８と反対側の面）が補強環４のフランジ部４４における円筒部４２側の面に、またリップ部６６の、本体部６４から軸線Ｌ方向の他方側に補強環４のフランジ部４４の厚さ分だけ突出した端部の外周面がフランジ部４４の内周面に、それぞれ焼付けられることにより補強環４に一体に固着される。補強環４のフランジ部４４の表面と、リップ部６６の、本体部６４から補強環４のフランジ部４４の厚さ分だけ突出した端面とは軸線Ｌに直交する同一面上に位置付けられる。上記説明から明らかなように、補強環４の円筒部４２はシール部材６の外周面を覆い、補強環４のフランジ部４４はシール部材６の軸線Ｌ方向の他方側の（凹部６８と反対側の）少なくとも一部を覆うように、シール部材６に固着される。
【００１７】シール部材６の凹部６８内には弾性リング体７が嵌合保持される。弾性を有する材料、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等の合成ゴムあるいはその他の弾性を有する合成樹脂から形成される弾性リング体７は、ほぼ台形状の断面を有し、その外周縁部における軸線Ｌ方向の他方側の角部に面取りが形成され、内周面が軸線Ｌ方向の一方に向かってかつ軸線Ｌに近付く方向に傾斜した傾斜面７ａから構成されている。すなわち弾性リング体７の内周面７ａは軸線Ｌに近付く方向に傾斜角度θ２をもって傾斜して延びるよう形成されている。図７から明らかなように、弾性リング体７の傾斜面７ａの、軸線Ｌに対する傾斜角度θ２は、凹部６８の傾斜面６９すなわちシール部材６のリップ部６６の外周面（傾斜面）６９の、軸線Ｌに対する傾斜角度θ１よりも若干大きく形成されている。弾性リング体７の小径側内周面（軸線Ｌ方向の一方側の内周面）７ａと軸線Ｌ方向端面（軸線Ｌ方向の一方側の端面）との間に形成される角部には、断面がほぼＬ形状をなす環状の切欠き７ｂが形成されている。切欠き７ｂは、内周面７ａの最小径を規定する先端から半径方向外方に軸線Ｌに対しほぼ直角に延びる環状の端面と、環状の端面の外径を規定する環状の段部とからなる。環状の段部は、切欠き７ｂにおける環状の端面と、弾性リング体７の軸線Ｌ方向の一方側の端面であって、切欠き７ｂにおける環状の端面よりも半径方向外側の端面との間に形成される。弾性リング体７をシール部材６の凹部６８内に嵌合（挿入）した状態で、弾性リング体７の外周面は凹部６８の最大外径面である内周面に当接し、弾性リング体７の軸線Ｌ方向の他方側の面は、凹部６８の軸線Ｌ方向の最奥部である端面に当接し、弾性リング体７の軸線Ｌ方向の一方側の面は、凹部６８の開放端から若干軸線Ｌ方向の一方に突出するよう位置付けられ、そして弾性リング体７の内周面７ａは、リップ部６６の外周面６９の外周面に嵌合させられる。上記したように、弾性リング体７の傾斜面７ａの傾斜角度θ２とリップ部６６の外周面６９の傾斜角度θ１との間には、θ２＞θ１の関係が規定されているので、リップ部６６の外周面６９と弾性リング体７の傾斜面７ａとの間には、軸線Ｌ方向の一方から他方に向かうにしたがって徐々に大きくなるような環状の隙間が形成される。
【００１８】上記弾性リング体７は、周方向に複数個、この実施形態においては１２個に分割されている。具体的に説明すると、図５及び図６に示されているように、弾性リング体７は、それぞれ実質上同一の構成を有する弾性円弧部材７７から構成されている。弾性円弧部材７７の各々を形成する材料及び断面形状は、いうまでもなく上記した弾性リング体７と実質上同一であり、また弾性円弧部材７７の周方向の両端面は、弾性円弧部材７７の軸心（Ｌ）から３０度の角度で延びる２本の直線と一致する面上に位置付けられるよう形成されている。したがって、弾性円弧部材７７の各々の周方向の端面を相互に隣接する弾性円弧部材７７に対し密接させて環状（円形状）に配列することにより、上記した環状の弾性リング体７が容易に構成されると共に、環状の凹部６８内にその状態で容易に挿入されて装着される。
【００１９】ダストシール２はまた、弾性リング体７を保持するための押さえ環８を備えている。金属製の押さえ環８は、円筒部８２と、円筒部８２の軸線Ｌ方向の一方側の一端から半径方向内側に直角に延びる環状の押さえフランジ部８４とを備えている。押さえ環８の円筒部８２の内周面が補強環４の円筒部４２の外周面に圧着（焼きばめ）されることにより、押さえ環８は補強環４に固着されると共に、押さえ環８の押さえフランジ部８４は、弾性リング体７の軸線Ｌ方向の外側面（軸線Ｌ方向の一方側の面）を押さえるよう位置付けられる（図４参照）。その結果、弾性リング体７は、軸線Ｌ方向の他方に向かう方向（凹部６８の軸線Ｌ方向の最奥部に向かう方向）に若干圧縮された状態で、凹部６８内に嵌合保持される（図４参照）。弾性リング体７は、上記した如く押さえ環８の押さえフランジ部８４によって軸線Ｌ方向の他方に向かう方向に若干圧縮されることにより、凹部６８の開放端から若干軸線Ｌ方向の一方に突出した片側面がシール部材６の片側面と実質上同一面上に位置付けられる（図４参照）。なお、押さえ環８の円筒部８２の内周面が、補強環４の円筒部４２の外周面を覆うように圧着される軸線Ｌ方向の範囲は、軸線Ｌ方向の一方側の一端から軸線Ｌ方向の他方側に向かう全範囲ではなく、補強環４の円筒部４２の外周面の、軸線Ｌ方向の他方側の一部の領域を残すように規定されている。したがって押さえ環８の円筒部８２の内周面が、補強環４の円筒部４２の外周面を覆うように圧着された状態で、補強環４の円筒部４２の外周面の、軸線Ｌ方向の他方側の一部の領域は露呈された状態となる（図４参照）。
【００２０】ダストシール２は更にまた、リップ部６６の基部側におけるシール部材６の端面に密接するよう補強環４に装着された環状の補助シール部材９を備えている。弾性を有する材料、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ポリウレタン等の合成ゴム、あるいはその他の弾性を有する合成樹脂から形成される補助シール部材９は、円筒部９２と、円筒部９２の軸線Ｌ方向の他方側の一端から半径方向内側に直角に延びる環状の本体部９４とを備えている。本体部９４の内周縁部は、リップ部６６側である補助シール部材９の軸線Ｌ方向の一方側（軸線Ｌ方向における円筒部９２側）に向かってかつ軸線Ｌに近付く方向に若干傾斜して延びるよう形成されている。本体部９４の内周縁部には、周方向に間隔をおいて複数個の貫通孔９６が形成されている。なお、これら複数個の貫通孔９６に代えて図示しないスリット（内周面から半径方向外方に向かって一定の幅で所定の長さだけ延びると共に軸方向の一端から他端に抜けるようなスリット）を形成する実施形態もある。補助シール部材９の内周縁部における、リップ部６６側の端面には、該端面からリップ部６６方向に延び出す羽根部（突出部）９７が周方向に間隔をおいて複数個形成されている。羽根部９７は、補助シール部材９の内周縁部における、貫通孔９６の半径方向内側に形成され、各々の内周面は補助シール部材９の内周面、したがって本体部９４の内周面と一致するよう構成されている。補助シール部材９の内周縁部からリップ部６６方向に突出した羽根部９７の各々の周方向の両端面は、補助シール部材９の軸線Ｌと平行に延在するよう形成されているが、軸線Ｌに対して周方向の一方に向かって傾斜して延在するよう構成する実施形態もある。
【００２１】上記の如く構成された補助シール部材９の円筒部９２の内周面が補強環４の円筒部４２の外周面（上記の如く、押さえ環８の円筒部８２の内周面が圧着されていない露呈された軸線Ｌ方向の他方側の一部領域における外周面）に嵌合されることにより、補助シール部材９は、補強環４に装着されると共に補助シール部材９の本体部９４は、少なくとも補強環４のフランジ部４４の軸線Ｌ方向の他方側の表面に密接して位置付けられる。実施形態では、補強環４のフランジ部４４の上記表面の、半径方向内側に向かう延長上にシール部材６のリップ部６６の軸線Ｌ方向の他方側の一端面が存在するので、補助シール部材９の本体部９４はリップ部６６の該一端面にも密接して位置付けられる（図４参照）。上記の如くして補助シール部材９が補強環４に装着された状態で、補助シール部材９の円筒部９２の外周面の直径は、押さえ環８の円筒部８２の外周面の直径よりも若干小さくなるよう規定されている（図４参照）。
【００２２】図４を参照して、以上のとおりにして組み立てられたダストシール２は、その押さえ環８の円筒部８２の外周面が、ボス部１２４の装着部１４０の内周面１４２内に圧入されることにより、ボス部１２４の装着部１４０に装着される。補助シール部材９の円筒部９２の外径は、押さえ環８の円筒部８２の外径よりも若干小さく規定されているので、上記圧入は円滑かつ確実に遂行され、該圧入によって補助シール部材９の円筒部９２が損傷されることもない。ダストシール２がボス部１２４の装着部１４０に装着された状態で、補助シール部材９の本体部９４の表面（軸線Ｌ方向の他方側の表面）は、装着部１４０の段部１４４の表面及びそれと実質上同一面上に位置する軸受１２６の軸線Ｌ方向の一方側の端面に実質上密接して位置付けられる。上記リップ部６６は、軸受１２６の上記端面から離れる方向に向かってかつ軸線Ｌに近付く方向に傾斜して延びるよう位置付けられる。また補助シール部材９の本体部９４の内周縁部も、軸受１２６の上記端面から離れる方向に向かってかつ軸線Ｌに近付く方向に傾斜して延びるよう位置付けられる。ダストシール２がボス部１２４の装着部１４０に装着された状態において、しかも軸１２８が嵌合されない状態において、弾性リング体の内周面の傾斜角度θ２と、リップ部６６の外周面の傾斜角度θ１との間には、θ２＞θ１の関係が保持されている。
【００２３】図３を参照して、ダストシール２がボス部１２４の装着部１４０に装着された後、軸受１２６内に軸１２８が挿入されて組み込まれる。シール部材６に軸１２８の外周面が嵌合されると、リップ部６は軸１２８の外周面によって半径方向外方に弾性的に拡大されるよう、その傾斜した内周面の径が規定されているので、弾性リング体７もリップ部６６を介して凹部６８内で圧縮される。これによりリップ部６６の内周面は、それ自体の弾性圧縮力に加えて弾性リング体７の弾性圧縮力により軸１２８の外周面に圧接させられる。その結果、リップ部６６の軸１２８の外周面に対する緊縛力が、従来のリップ部６６のみの弾性圧縮力に比較して大きくなり、しかもリップ部６６にクリープ及び摩耗が発生しても、弾性リング体７の弾性圧縮力によって当初の緊縛力を維持することができるので、高いシール性を維持することができる。高いシール性を維持できることに起因して、ダストの浸入を効果的に防止することができ、軸受部の耐久性を向上させることができる。上記ダストシール２においては、リップ部６６が軸１２８の外周面に嵌合された状態で、弾性リング体７の、リップ部６６の外周面６９に作用する弾性圧縮力が、リップ部６６の、軸１２８の外周面に作用する弾性圧縮力よりも大きくなるように規定されている。これは、弾性リング体７を、その弾性力がリップ部６６の弾性力よりも大きな弾性力を有する材料により形成することにより、容易に達成される。
【００２４】この作用を図８を参照して更に具体的に説明すると、リップ部６６が軸１２８の外周面に嵌合されると、締め代Ｓだけ半径方向外方にその内周面したがってその外周面６９も拡大される。このため、リップ部６６は、軸１２８の外周面に対しＦ１の弾性圧縮力をもって締め付ける。他方、弾性リング体７は、リップ部６６の外周面６９が半径方向外方に拡大されることにより、その内周面７ａがリップ部６６の外周面６９に対しＦ２の弾性圧縮力をもって締め付ける。そして弾性リング体７の弾性力はリップ部６６の弾性力よりも大きな弾性力を有する材料により形成されることにより、Ｆ２／Ｓ＞Ｆ１／Ｓの関係が成立することになる。これによりリップ部６６にクリープ及び摩耗が発生しても、弾性リング体７の弾性圧縮力によって当初の緊縛力を維持することができ、高いシール性を長期にわたって維持することができるのである。また、ダストの侵入を従来のリップ部６６のみのダストシールにおける以上に効果的に防止することができる。
【００２５】上記した如く、シール部材６に軸１２８の外周面が嵌合されて、リップ部６６が軸１２８の外周面によって半径方向外方に弾性的に拡大されると、リップ部６６の外周面６９は弾性リング体７の内周面７ａに圧接させられる。そしてリップ部６６の外周面６９はシール部材６の軸線Ｌに近付く方向に傾斜角度θ１をもって傾斜して延びるよう形成され、弾性リング体７の内周面７ａは軸線Ｌに近付く方向に傾斜角度θ２をもって傾斜して延びるよう形成され、θ２＞θ１に規定されているので、リップ部６６のシール面に常に適切で先端部に高い面圧Ｐ（図８参照）を得ることができる。その結果、リップ部６６にクリープ及び摩耗が発生しても、弾性リング体７の弾性圧縮力によって当初の緊縛力を維持することができ、高いシール性を長期にわたって維持することができるのである。また、ダストの侵入を従来のリップ部６６のみのダストシールにおける以上に効果的に防止することができる。
【００２６】上記したダストシール２においてはまた、弾性リング体７の小径側（軸線Ｌの一方側）内周面と軸線Ｌ方向端面との間に形成される角部には、断面がほぼＬ形状をなす環状の切欠き７ｂが形成されている。この構成により、弾性リング体７の内周面７ａの小径側の内周縁部に設けられる締め代に相当する圧縮代ｈを十分確実に逃げることができ、その結果、リップ部６６の、軸１２８の外周面に対する面圧Ｐを、過剰でも過少でもない適性な面圧Ｐとすることができる（図８参照）。
【００２７】上記したダストシール２においてはまた、弾性リング体７は周方向に複数個に分割されている。すなわち、先に述べたように、弾性リング体７は、それぞれ実質上同一の構成を有する１２個の弾性円弧部材７７から構成され、それらが環状の凹部６８内に円形に配列されて挿入・取り付けられる。リップ部６６が軸１２８の外周面に嵌合されると、締め代Ｓだけ半径方向外方にその内周面が拡大されるので、弾性リング体７の内周面７ａの小径側が圧縮代ｈだけ半径方向外方に拡大される。弾性リング体７が上記の如く分割されているので、圧縮代ｈに起因して切欠き７ｂには、たわみによる片持梁力が作用する。その結果、リップ部６６の、軸１２８の外周面に対するシール面に常に均一な力を、その円周の全面にわたって、及びシール面の軸線Ｌ方向の全領域にわたって付与することができる。これによりリップ部６６の、軸１２８の外周面に対する面圧Ｐを、過剰でも過少でもない適性な面圧Ｐとすることができる（図９及び図１０参照）。弾性リング体７を一体に形成する実施形態もあるが、フープ力の作用によって切欠き７ｂ側の内周面には過剰に大きな弾性力が発生するおそれがあるので、上記の如く周方向に複数個に分割されるよう構成することが好ましい。
【００２８】また、軸受１２６内に軸１２８が挿入されて組み込まれると、補助シール部材９の本体部９４の内周面は軸１２８の外周面に圧接させられると共に、シール部材６のリップ部６６の内周面と軸１２８の外周面と上記本体部９４の内周縁部におけるリップ部６６側の側面との間には環状の隙間Ｓ１が形成される。そしてこの隙間Ｓ１は、本体部９４の貫通孔９６（又は貫通孔９６に代わる図示しないスリット）の各々を介して、軸受１２６の内周面と軸１２８の外周面との間に形成される隙間Ｓ２に連通されるよう構成される。したがって、先に述べたように、ボス部１２４の図示しない注入孔からグリースが注入されると、グリースは、軸受１２６の図示しない貫通孔から軸受１２６の図示しない溝を通して軸受１２６と軸１２８との間の上記隙間Ｓ２に供給される。このようにして注入されたグリースは、補助シール部材９の本体部９４における貫通孔９６の各々を通して、及び本体部９４の内周縁部のたわみ（弾性変形）によって上記隙間Ｓ１に充填される。本体部９４の内周縁部に形成された上記軸線Ｌ方向の一方側への傾斜は、グリース注入時における上記たわみを容易にし、グリースの隙間Ｓ１への流入、充填を円滑に遂行させる。上記貫通孔９６（又は貫通孔９６に代わる図示しないスリット）の各々はグリースの通路として機能する。
【００２９】上記の如き補助シール部材９を設けることにより、上記隙間Ｓ１、したがってリップ部６６のシール面の軸線Ｌ方向の直内側にグリースを介在させる（溜める）ことが可能となるので、シール部材６のリップ部６６におけるシール面の摩擦係数を低減することができ、したがってその摩耗を低減することができる。このため軸受として長時間給脂間隔用ベアリングを装着した場合においてもその摩擦係数を低く維持することができ、摩耗を低減することができる。リップ部６６の上記面圧Ｐが弾性リング体７により従来のリップ部６６のみのダストシールにおける面圧よりも高くなるので、リップ部６６のシール面にはリップ部６６の磨耗を低減させるに必要なグリースを供給する必要があるが、上記の如き補助シール部材９を設けることは、このような潤滑効果を十分確実に達成せしめるものである。更にはまた、軸受１２６側から直接リップ部６６へグリースの軸線Ｌ方向への圧力が作用することが防止される（堰の機能をも有する）ので、リップ部６６のシール面からグリースが過剰に漏出することが防止される。
【００３０】上記補助シール部材９の内周縁部における、リップ部６６側の端面には、該端面からリップ部６６方向に延び出す羽根部９７が周方向に間隔をおいて複数個形成されている。このような構成により、補助シール部材９と軸１２８との間に相対回転が生ずると、隙間Ｓ１内に溜められたグリースに流れ及びポンピング作用が発生する（図８において矢印ｆは上記グリースの流れの方向を示している）。その結果、隙間Ｓ１に溜められたグリースがリップ部６６のシール面に向けて積極的に移動せしめられ、グリースがシール面の全面に均等に行き渡り、リップ部６６のシール面の潤滑効果が促進され、摩耗の低減を一層効果的に遂行することを可能とするものである。
【００３１】上記ダストシール２においてはまた、シール部材６の凹部６８内には弾性リング体７が嵌合保持され、しかも弾性リング体７の軸線方向外側面は、押さえ環８の押さえフランジ部８４によってその大部分が押さえられ、したがってカバーされているので、凹部６８は弾性リング体７によって実質上充填され、従来の如き外側が開放された凹部（くぼみ部）が実質上存在しなくなる。その結果、シール部材６には従来の如く凹部６８内に土砂が堆積する不具合は完全に防止され、堆積した土砂がシール部材６のリップ部６６のシール面から浸入することも防止され、軸受部の耐久性が確保される。
【００３２】シール部材６に凹部が実質上存在しなくなることに起因して、軸１２８の組み込み時におけるリップ部６６の損傷を防止することができる。すなわち、図２において左側のボス部１２４に装着されたダストシール２は、右側のボス部１２４に装着されたダストシール２に対し、その軸線Ｌ方向の向きが対称的に位置付けられる。したがって図２において左側のボス部１２４に装着されたダストシール２においては、リップ部６６は、軸受１２６の上記端面から離れる方向に向かって（図２において左側に向かって）かつ軸線Ｌに近付く方向に傾斜して延びるよう位置付けられるが、軸１２８は、図２において軸線Ｌ方向の左から右へ挿入して組み付けられる。このため、軸１２８を、図２において左側のダストシール２におけるシール部材６のリップ部６６を通して軸受１２５内に挿入する際（組み込む際）、軸１２８の先端（図２において右端）がシール部材６のリップ部６６の凹部６８寄りに偏心して当たった場合、従来の如くリップ部６６の半径方向外側に環状の凹部が存在する場合には、リップ部６６を容易に反転させて損傷させるおそれがあるが、本発明のダストシール２のシール部材６には、凹部６８が弾性リング体７によって充填されて実質上存在しなくなるので凹部６８の部分がガイドの役割を果たし、リップ部６６を損傷させることなく軸１２８が挿入される。
【００３３】図１１には、本発明におけるダストシール２の他の実施形態が示されている。この実施形態において、シール部材６は、本体部６４と、リップ部６６とから構成され、先の実施形態における円筒部６２を備えていない。したがって、シール部材６は、本体部６４の外周面が補強環４の円筒部４２の内周面に、またその本体部６４の軸線Ｌ方向の他方側の面（軸線Ｌ方向における凹部６８と反対側の面）が補強環４のフランジ部４４における円筒部４２側の面に、またリップ部６６の、本体部６４から軸線Ｌ方向の他方側に補強環４のフランジ部４４の厚さ分だけ突出した端部の外周面がフランジ部４４の内周面に、それぞれ焼付けられることにより補強環４に一体に固着される。先の実施形態における環状の凹部６８は、補強環４の円筒部４２の内周面と、シール部材６の本体部６４の軸線Ｌ方向の一方側の端面と、シール部材６の外周面６９との間により形成される。弾性リング体７は、先の実施形態と同じとおりにして凹部６８内に挿入され、シール部材６のリップ部６６の外周面に嵌合保持される。その他の構成は先に述べた実施形態と実質上同一であるので、説明は省略する。このダストシール２は、上記したように、シール部材６の構成が先に述べた実施形態と若干相違するのみで、基本的構成は先に述べた実施形態と実質上同一である。したがって図１１に示すダストシール２は、図１〜図１０により説明した先の実施形態におけるダストシール２と実質上同一の作用効果が得られることは明確であり、更なる説明は省略する。
【００３４】以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の種々の変形あるいは修正が可能である。例えば、上記実施形態において、ダストシール２は、補強環４と、補強環４に一体的に装着されかつリップ部６６及びシール部材６と、凹部６８内に嵌合された弾性リング体７と、弾性リング体７を凹部６８内に保持する押さえ環８と、補助シール部材９とから構成されているが、押さえ環８及び補助シール部材９を除く残りの部材により構成される実施形態もある。この実施形態の場合、弾性リング体７とシール部材６の凹部６８との間には、弾性リング体７を凹部６８から抜け出さないように保持するための係止手段、例えば、凹部６８の外径を規定する内周面及びリップ部６６の外周面に形成される環状の係止突起又は環状の被係止溝のうちの一方と、弾性リング体７の外周面及び内周面に形成される環状の係止突起又は環状の被係止溝のうちの他方とからなる係止手段を設ける必要があろう。そしてこの実施形態の場合、ダストシール２は補強環４を利用してボス部１２４の装着部１４０に装着される。この実施形態においても、軸１２８の外周面に対する緊縛力が比較的大きくしかもリップ部６６にクリープ及び摩耗が発生しても当初の緊縛力を維持することができ、その結果高いシール性を維持することができる、土砂の堆積を防止することができる、等の効果は達成しうる。ダストシール２を、補助シール部材９のみを除く残りの部材により構成する実施形態の場合には、上記効果に加えて更に、軸１２８の組み込み時におけるリップ部６６の損傷を防止することができる、との効果が得られる。
【００３５】また上記実施形態において、補助シール部材９に、上記複数個の貫通孔９６又は図示しないスリット、内周縁部の傾斜、羽根部９７のいずれをも設けない実施形態もある。その場合においても、補助シール部材９を設けることによって、上記隙間Ｓ１が形成され、リップ部６６のシール面に隣接した位置にグリースが溜められるので、先に述べたリップ部６６のシール面の潤滑効果は得られるものである。これに関連して、上記弾性リング体７を分割することなく、一体に形成する実施形態も可能となる。弾性リング体７を一体に形成した場合には、先に述べたように、リップ部６６のシール面の面圧が過剰に高くなるおそれがある。しかしながら上記補助シール部材９を併設することによって、リップ部６６のシール面の潤滑効果を向上せしめられるので、リップ部６６の磨耗を所望のとおりに低減させることは十分可能となるのである。なお、上記実施形態において、本発明のダストシール２は、潤滑材としてグリースが使用されている軸受部に適用されているが、これに限るものではなく、高粘度オイルが使用される軸受部にも適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明のダストシールによれば、軸の外周面に対する緊縛力が比較的大きくしかもリップ部にクリープ及び摩耗が発生しても当初の緊縛力を維持することができ、その結果高いシール性を維持することができる。また、リップ部におけるシール面の摩擦係数を低減することができ、したがってその摩耗を低減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９０２９７
【氏名又は名称】新キャタピラー三菱株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年５月６日（１９９９．５．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５１７７
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 尚純
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２０６８７（Ｐ２０００−３２０６８７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１２５８６３ |
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