JPS6344994B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 中央軸線１８に対して同心状に置かれた弾力
性の負荷リング４４とシールおよび支持リング装
置３６，４２とを有し、シールおよび支持リング
装置３６，４２を軸線方向に押しやつて第２部材
２２の端面３４とシール係合するように、第１部
材１４内に設けられた第１座部２６とシールおよ
び支持リング装置３６，４２の周りに形成された
第２座部６４との間に負荷リング４４を置くこと
ができ、前記の弾力性の負荷リング４４が円筒形
の外周面６６とそこから半径方向内方に延びて前
記第１座部２６と接合係合する第１端面７０と、
円筒形の内周面６８とそこから半径方向外方に延
びて前記第２座部６４と接合係合する第２端面７
２と、第１端面７０と内周面６８との間に接続さ
れた内部面７４と、外周面６６と第２端面７２と
の間に接続された外部面８０とを含む複数個の予
選択された表面により形成されるようにした端面
シール組立体において、前記外部面８０が前記外
周面６６に接続された半径方向に延びる外方部分
８６と、前記外方部分８６から前記第２端面７２
に延びる回転半径RRにより画定された弧状の内
方部分とを有し、前記半径方向に延びる外方部分
８６および前記弧状の内方部分は、前記外部面８
０におけるひずみを減少させるべく前記負荷リン
グ４４をその完全に負荷した状態に圧縮したとき
に、前記外部面の極端なふくらみを緩和するため
自由な状態で前記外部面８０を凹形状に維持さ
せ；前記半径方向に延びる外方部分８６が、前記
負荷リング４４の不当な体積増加を生じさせずに
この負荷リングの安定性を増大させるべく前記外
周面６６と前記内周面６８との間の軸方向の重な
り量を増大させるため、前記中央軸線１８と直角
になつていることを特徴とする端面シール組立
体。

２ 請求の範囲第１項による端面シール組立体１
０にして、前記外部面８０が外周面６６の縁８２
と第２端面７２の別の縁８４との間に延び、回転
半径RRが前記縁８２，８４間の距離の約0.45倍
から約1.2倍の範囲内の長さを有する端面シール
組立体。

３ 請求の範囲第１項による端面シール組立体１
０にして、自由状態における前記負荷リング４４
が前記端面７０，７２間の全体の軸方向長さＬを
有し、前記外部面８０が縁８２で前記外側円筒面
６６から延び且つ前記内部面７４が別の縁７８で
前記内側円筒面６８から延び、前記縁８２，７８
が前記端面７０，７２の中間に置かれ且つ予選択
された軸方向距離Ｃだけ互いに軸方向に間隔を置
かれ、前記軸方向距離が全体の軸方向長さＬの約
0.25倍から約0.6倍の範囲内にある端面シール組
立体。

４ 請求の範囲第３項による端面シール組立体１
０にして、前記軸方向距離Ｃが全体の軸方向長さ
Ｌの約0.3倍から約0.35倍の範囲内にある端面シ
ール組立体。

５ 請求の範囲第１項による端面シール組立体１
０にして、前記のシールおよび支持リング装置３
６，４２がほぼ丸められた端部分６０を備える概
ね半径方向に延びる部分４８を含み、軸方向荷重
に応答して前記外部面８０が偏らされ前記の丸め
られた端部分６０と接触しないように前記負荷リ
ング４４が構成配置されている端面シール組立
体。

技術分野 本発明は一般に端面シール組立体、時に改良さ
れた安定性をもつ負荷リングと改良された横断面
形状をもつ支持リングを含む端面シール組立体に
係る。

背景技術 端面シールは一般に相対的に動くことのできる
部材間のジヨイントから砂や石の細片や水分類な
どの如き外部汚染物を閉め出すべく、か酷な使用
環境に用いられる。この種のシールの１つの応用
例は、軌道型式の土工工事車輛上の無限軌道チエ
ーンにおけるピンジヨイントにある。かかる軌道
チエーンはあらゆる天候条件の下できわめて磨耗
し易い環境において作動する。従つて、シールの
軸方向の面荷重は、シールによりたとえ最小の荷
重の下にあつても汚染物が効果的に閉め出され潤
滑油が保持されるようかなりのレベル例えば45Kg
（100ポンド）以上のレベルに維持せねばならぬ。
更に、シールは累積する製作上の誤差や使用時の
応力並びにひずみ及び磨耗に帰因する軌道ジヨイ
ント部材間におけるかなりの量の軸方向の動きを
受け入れねばならぬ。シールは単にかなりの温度
範囲にわたりジヨイント部材の急速な動きに追随
するよう十分弾性を示さねばならぬのみならず又
かなりの磨耗寿命を発揮しなければならぬので、
上記のため軌道ピンシールにはかなりの要求が課
せられる。

広範囲に及ぶ開発研究が軌道ピンシールの改良
に向けられている。数多くのデザインが提案され
ているが大抵のものは単に限られた限度で使用上
良好と立証されている。

軌道チエーン組立工程において、対になつた隣
接連動し枢動的に相互接続するリンクが関連する
ピン及びブツシユの端部上に順次圧接され最後に
所定長さのチエーンが形成される。普通、リンク
はローラコンベヤ上におかれシール組立体が関連
する沈み穴内に圧入される。リンクの沈み穴にお
けるシール組立体の圧力ばめにより負荷リングの
内外周面の両縁部が平行四辺形効果のため相互に
近接するよう動かされる。組立後、これら縁部間
における軸方向距離は負荷リングを不安定なもの
にするのに十分僅少であり、換言すれば若しシー
ル組立体が例えばコンベヤ上の隣のリンクなどに
より不注意にもバタンと一方側に転倒した場合、
他方側の両縁部間の軸方向距離はゼロ又はそれ以
下に減ることができる点判明している。従つて、
その側の負荷リングは内方に回転し沈み穴から
「はじき出る」。これに気付かずリンクを夫々のブ
ツシユ上にシールを不適当な位置のまゝ押しつけ
ると、ジヨイントの早過ぎる故障が発生する。

この型式の先行技術によるシールに関連した他
の問題は直径の約0.5％ないし2.0％と云う比較的
大きな圧力ばね又は締まりばめと、負荷リング及
び比較的堅い支持リング間の作動関係に帰因す
る。この嵌合の大きさによりシールの組立は比較
的困難になり組立工程におけるリンクのシールの
位置のバラツキが発生する。更に、負荷リングが
圧縮状態にある時、その外面が支持リングの上方
傾斜内面に抗して外方に拡がり、この拡がり部分
で約70％台と云つた好ましからざる高ひずみの局
部集中域が発生し、これは負荷リングの他の部分
における約60％の均一なひずみと対立するもので
ある。このひずみ不連続性は弾性重合体材料の疲
労寿命をちぢめる。

更に他の問題は負荷リングと支持リングの傾斜
内面との間の境界面に発生するものであり、接触
力は比較的大きいがふくらみと傾斜との間の最後
の接触点においてゼロの方に徐々に減少する。こ
の状態により砂や石の細片その他の汚染物が２つ
の部材の間に集められ、作動に当り負荷リングと
支持リングとの間における約±1゜の「巻きあげ」
又は相対的回転運動により弾性材料のかなりの腐
食が起こる。負荷リングの著しい腐食は又「巻き
あげ」が±4゜にもなると判明した軌道の開始およ
びストツプにおいて発生する。この腐食は又早過
ぎる軌道ピンジヨイント故障及び高価な車輛の運
転休止の原因となる。

以上既知先行技術の制限について説明した。上
記の点より見て、軌道ジヨイントのか酷な使用環
境での広範囲のかたよりにも抱らず長い寿命期間
と作動効率とを有する改良された端面シール組立
体の形態をした先行技術の代案を得ることが好適
であり、このシール組立体は先行技術にともなう
諸問題を解決する。

発明の開示 本発明の１つの特徴によれば、シールリング
と、支持リングと、夫々前以て選んだ特性を有す
る負荷リングを含む端面シール組立体が得られ
る。負荷リングと支持リングは夫々改良された横
断面形状をもつており相互について又収容される
ジヨイントに対し精密な幾何学的関係を有してい
る。

上記及びその他の特徴については添付図面参照
の下における本発明の下記詳細説明より明白とな
る。しかしながら、図面は本発明を定義する目的
のものではなく単に図示目的のためのものである
点明白に理解されねばならぬ。

【図面の簡単な説明】

図面において、 第１図は本発明の端面シール組立体を実施する
軌道ジヨイントの横断面による垂直側面図、 第２図は第１図の端面シール組立体ならびに関
連部材の詳細を更に明らかに示す拡大図、 第３図は第１図のシール組立体ならびに関連部
材を示す拡大図でシール組立体を無負荷位置又は
自由状態に示している。

発明を実施するための最適方法 第１図において、本発明により構成した端面シ
ール組立体１０を実施する軌道ジヨイントが数字
１２で一括指示されている。軌道ジヨイントに
は、枢動軸１８にそつて軌道ピン２０及び関連す
る円筒形ブツシユ２２の夫々に同軸状に取付けた
第１及び第２の連動する枢動相互接続の重合リン
ク１４，１６と、リンク間におかれたスペーサリ
ング２４とが含まれる。

第２図に更に詳しく示すように、沈み穴又は座
部２６が第１リンク１４に形成されており、この
座部は軸方向外方に面する端面２８と円筒面３０
ならびに混成の弓形コーナ部分３２とより区画形
成されている。スペーサリング２４は軌道ピン２
０上に緩やかに位置ぎめされ面２８とブツシユ２
２上の軸方向内側に面した端面３４に接触しその
間の最小軸方向へだたりを制限する。

端面シール組立体１０は沈み穴２６内の軸線１
８とほゞ同心状に配置され、ブツシユ２２の端面
３４を軸方向にシールし軌道ジヨイント１２内の
潤滑油を保持し内部にちりその他汚染部の混入す
るのを防止する。シール組立体には端面３４に動
的第１次シール係合するための弾性シールリング
３６がある。シールリングはほゞ三角形の断面を
もち、ブツシユ端面と比較的堅い支持リング４２
に固定接着その他により接続される環状ベース４
０とに係合するシール唇部又は軸方向外面３８を
有している。シール組立体は更に、支持リングと
沈み穴中のシールリングを支持し且つ支持リング
と沈み穴の両方に静的第二次シール係合するため
の弾性負荷リング４４を含む。

次に第２図及び第３図において、支持リング４
２ならびに負荷リング４４が更に詳しく示されて
いる。支持リングはほゞＬ字型の横断面形状をも
つており、ほぼ軸方向に延びる円筒部分４６と一
体接続のほゞ半径方向に延びる部分４８とがあ
る。円筒部分は、円筒面５０と軸方向内端５２を
形成し、半径方向に延びる部分は軸方向内方に面
した端面５４と軸方向外方に面した端面又は座部
５６ならびにその間に延びほゞ丸みをつけられた
端部分６０を形成する丸められ半径方向に外方の
外周縁５８を形成している。シールリング３６の
ベース４０は支持リングの外方に向いた座部に接
着その他によりシール固定される。その上、混成
の弓形コーナ部分６２は面５０と端面５４を接続
させリンク１４にある沈み穴又は座部２６と反対
向きの座部６４を形成する。

負荷リング４４の構造は第３図に最も明白に示
されここでは無負荷又は自由状態で示されてい
る。負荷リングは、約40ないし70の範囲内の硬度
計「Ａ」スケールの硬度と約3MPa（35Kg／cm²）
（500psi）と云う比較的低い引張係数（ヤング率）
を有するエピクロロハイドリン
（epichlorohydrin）共重合体などの如き重合体弾
性材料より構成するのが望ましい。負荷リングの
自由断面は協働するほゞ円筒形の軸方向に延びる
外周及び内周面６６，６８と外周面から半径方向
内方に延びる第１端面７０と、内周面から半径方
向外方に延びる第２端面７２と、１端面７０にお
ける第１縁７６と内周面６８における第２縁７８
との間に延びる全体に凹状の内面７４と、外周面
６６における第３縁８２と第２端面における第４
縁８４との間に延びる全体に凹状の外面８０より
成る。

負荷リング４４の外周面６６は沈み穴２６の円
筒面３０に圧力ばめされる。同様に、内周面６８
は支持リング４２の円筒面５０に圧力ばめされ
る。負荷リングは接着剤を使用せずこれらの圧力
ばめ又は締まりばめにより単独に沈み穴ならびに
支持リングに接続されている。好適には、両方の
嵌合は円筒面３０，５０の夫夫の直径の約0.4％
までの自由嵌合の範囲内にある。

負荷リング４４の好適な構造パラメータはリン
グが無負荷状態又は自由状態にある時内面７４の
所定の幾何学的形状にある。内面は第１及び第２
縁７６，７８間の距離の約0.9倍から約1.5倍の範
囲内の長さを有する回転半径Ｒで形成した浅い弓
形くぼみを特徴とする。半径長さをこの所定範囲
内に保つことにより例えば半径が余りにも小さい
場合負荷リングの曲がりが避けられる。反対に、
半径が余りにも大き過ぎる場合には圧縮された負
荷リングが沈み穴２６内の利用できるスペースを
余りにも迅速に満たすのでシールリング上に働く
軸方向の面荷重は好ましからざる早さで増加す
る。

もう１つの負荷リング４４の好適構造パラメー
タはリングが無負荷状態又は自由状態にある際の
外面８０の所定の幾何学的形状にある。外面は、
軸線１８に直角な半径方向外方部分８６及び図示
の如く第３、第４縁８２，８４間の距離の約0.45
倍ないし約1.2倍の範囲内の長さをもつ回転半径
RRの組合わせで形成される浅い弓形くぼみを特
徴としている。好適には、半径は第３、第４縁間
の距離の約0.5倍ないし約0.7倍の範囲内の長さを
有し、理想的には半径は第３縁と第４縁の間の距
離の約0.6倍にほゞ等しい長さをもつ。

負荷リング４４のもう１つの好適構造パラメー
タは自由状態における第２縁と第３縁７８，８２
の間の所定の軸方向距離Ｃにある。この距離をシ
ール組立体を収容する沈み穴の半径方向及び軸方
向の寸法により課せられる限定制限内で所定範囲
内に維持し負荷リングの安定性をコントロールす
るのが有利である。好適には、第２縁と第３縁と
の間の軸方向距離Ｃは負荷リングの軸方向全長の
約0.3倍ないし0.35倍の範囲内にある。

産業上の応用性 上述の如く各部分を組立てることにより本発明
の端面シール組立体１０は相互に相対的回転及び
限られた軸方向の動きを有する２個の部材間にシ
ールを設け度いような分野で利用される。かかる
応用の１つは軌道タイプの土工工事車輛の無限軌
道チエーンにおける軌道ピンジヨイント１２に対
するものである。

作動時、負荷リング４４が座部２６と６４の間
で剪断荷重を受け第３図に示す自由状態と第２図
に示す完全荷重状態との間で第１及び第２リンク
１４，１６間の相対的軸方向運動に応答して圧縮
されるので端面シール組立体１０においてシール
唇部３８上に漸増する軸方向面荷重が得られる。
この軸方向面荷重は軌道ジヨイントに最初シール
組立体を装着した際所定の最小値に維持され、潤
滑油の確実な保持を保証しかつ内部に外部からの
汚染物が進入するのを排除する。重要な点とし
て、負荷リングと沈み穴２６の円筒面３０との減
少する締まりばめ又は圧入ばめによりシール装着
の容易度の増加とシール組立における良好な一貫
性が得られる。

シール組立体１０が圧縮されるのにつれ、負荷
リング４４の外面８０は第２図に最も明白に示す
ように凹面形状が大体に曲線になるように変形さ
せられる。圧縮状態においては改良された負荷リ
ングは、先行技術による負荷リングの外面の好ま
しからざる軸方向外方のふくらみを発生すること
なく従つてふくらみ部分と残り部分の間のひずみ
不連続が発生することがない。その上、負荷リン
グの外面と支持リングの全体に丸められた端部分
６０はシール組立体が圧縮された時互に係合しな
いよう構成配置されている。有利な点として、こ
れらシール組立体部材８０，６０間における接触
皆無によりなりその他外部からの汚染物の中間に
たまるのが避けられ負荷リングの弾性重合体材料
の腐食ならびにこれに関連するシール組立体の早
期の故障をなくす。

同時に、負荷リング４４が圧縮される際内面７
４はリンク１４の端面２８に係合し、又負荷リン
グの内部ひずみ率を調整的に増加させることがで
きる。特に、リンク端面と負荷リングとの間の詰
まつていない領域８８は最大圧縮の位置で負荷リ
ングにより少くとも99％詰められ、これは微小の
利用可能スペースの有効使用を最大ならしめより
大きな直径の沈み穴の場合に発生する第１リンク
１４の弱化を避けるものである。

以上本発明を好適実施例について説明したが、
当業者には理解される如く本発明の範囲を離脱す
ることなしに各種の変更を行うことができ均等物
を各要素に対して代置できるものである。更に、
数多くの修正を加え特別な状態又は材料を本発明
の趣旨に適合させることがその範囲を離脱するこ
となしにできるものである。従つて、本発明は開
示実施例に限られるものでなく付属の請求の範囲
内に入るすべての実施例を包含するものである。

本発明によれば、シール組立体に軸方向の力が
作用したとき、支持リングが負荷リングを軸方向
に圧縮して負荷リングの厚みを増大させるため、
負荷リングの安定性が増す。この場合、支持リン
グの先端部分が負荷リングの外部面のくぼみに入
り込み、外方部分は垂直平面状態を維持するよう
に負荷リングが特異に変形するため、負荷リング
はさほど体積膨脹せず、負荷率特性が変化しない
という効果がある。また、このような負荷リング
の特異な変形により体積膨脹が生じないため、負
荷リングには大きなひずみが発生せず、従つて疲
れによるひび割れや異常摩耗が生じないという作
用効果も得られる。更に、負荷リングの変形時に
は、上述のように支持リングの先端部分が負荷リ
ングの外部面のくぼみに入り込んでこれらの面
（先端部分の面と負荷リングの外部面）が密に接
触するので、これら両面間の接触力が増大し、シ
ール組立体の撚り力に十分対抗でき、従つて負荷
リングの腐食も生じにくくなるという作用効果を
も奏する。