JP7131055B2

JP7131055B2 - シール構造

Info

Publication number: JP7131055B2
Application number: JP2018086704A
Authority: JP
Inventors: 康輔柳橋; 謙一寺内
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: JP2019190619A

Description

本発明は、フローティングシールを備えたシール構造に関する。

従来、車体に固定される固定体と、固定体に対して相対回転可能な回転体と、回転体内の潤滑油の漏れを阻止するフローティングシールと、フローティングシールへの異物の侵入を防ぐためのラビリンスシールとを備えるシール構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のものでは、ラビリンスシールの外側の開口縁の周辺に位置させて、ラビリンスシールの径方向開口端に向かうに従って次第に高くなるように傾斜した傾斜面を設けて、傾斜面によってラビリンスシール内への泥の侵入を抑制することにより、フローティングシールへの異物の侵入も抑制している。

特開２０１３－１９９９６８号公報

特許文献１のものでは、傾斜面によって、フローティングシールへの泥などの異物の侵入を抑制できるものの、フローティングシール内への更なる異物侵入抑制効果を向上させることが望まれる。

本発明は、以上の点に鑑み、フローティングシール内への異物の侵入を従来よりも抑制させることができるシール構造を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明のシール構造は、
車体（例えば、実施形態の建設機械１。以下同一。）側に固定される固定体（例えば、実施形態の固定体３３。以下同一。）と、
前記固定体に隣接して配置され、且つ相対回転可能な回転体（例えば、実施形態の回転体３１。以下同一。）と、
前記固定体と前記回転体との間に配置され、前記回転体内への異物の侵入を阻止するフローティングシール（例えば、実施形態のフローティングシール４１。以下同一。）と、
前記固定体と前記回転体との間で対向する対向面同士の間であって、前記回転体の回転中心線側から径方向外側へ向かう開口経路（例えば、実施形態の開口経路９１、ラビリンスシール６１。以下同一。）上において、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端（例えば、実施形態の開口端９１ａ。以下同一。）側に位置させて、前記開口経路に沿って前記開口端側に向かって突出する突部（例えば、実施形態の突部８１。以下同一。）が、前記回転体の前記対向面に設けられ、
前記突部は、前記回転体の周方向における幅が前記開口経路上の開口端側に向かって狭くなる先細り形状であり、
前記突部は、前記開口経路の開口端よりも外側まで突出していることを特徴とする。

本発明によれば、回転体の開口経路に面して突部が設けられているため、回転体の回転より、開口経路内に入り込んだ異物を突部が開口経路の外へ掻き出して、フローティングシール内への異物の侵入を従来よりも抑制させることができる。

［６］また、本発明においては、前記開口経路に、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端側に位置させてラビリンスシール（例えば、実施形態のラビリンスシール６１。以下同一。）を設け、前記突部は、前記ラビリンスシール上に設けることが好ましい。かかる構成によれば、ラビリンスシールによって、フローティングシール内への異物の侵入を抑制することができる。

また、ラビリンスシール内に前記突部を設けることにより、ラビリンスシール内に侵入した異物をラビリンスシールの外に掻き出すことができ、フローティングシール内への異物侵入抑制効果を更に高めることができる。

また、本発明においては、前記突部は、前記開口経路の開口端よりも外側まで突出している。かかる構成によれば、突部によって、前記固定体と前記回転体との間の対向面同士の間から異物を掻き出すことができると共に、開口経路の外の異物も開口端近傍から取り除くことができる。

［２、３］また、本発明においては、前記突部は、前記回転体の周方向における幅が前記開口経路上の開口端側に向かって狭くなる先細り形状の前記回転体の周方向斜面（例えば、実施形態の周方向斜面８１ａ。以下同一。）を有し、前記周方向斜面は、前記開口経路上の開口端側に向かうに従って次第に径方向に対する傾斜角度が大きくなるように傾斜していることが好ましい。

かかる構成によれば、突部の周方向斜面は先端に向かうほど径方向の傾斜角度が大きくなるように設定されているため、突部が異物のかき上げによる磨耗への耐久性能を向上させることができる。

［４，５］また、本発明においては、前記開口経路には、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端側に位置させてラビリンスシールが設けられ、前記ラビリンスシールは、前記固定体と前記回転体との間で対向する対向面同士の間で、前記回転体の回転中心線側から径方向外側へ向かう前記開口経路上において少なくとも１回屈曲する屈曲部（例えば、実施形態の屈曲部９３。以下同一。）を備え、前記突部は、前記開口経路上における最も前記回転中心側の前記屈曲部よりも前記開口端側に設けられており、前記突部の基端は、前記突部の基端に最も近く且つ前記開口経路上における前記回転中心側に位置する前記屈曲部における屈曲前の隙間の延長線上よりも前記開口経路の前記開口端側に位置していることが好ましい。

かかる構成によれば、突部の基端が屈曲部における屈曲前の隙間の延長線上よりも開口経路の開口端側に位置しているため、隣接する突部同士の間に入った異物がラビリンスシールの奥に侵入することを抑制することができる。

実施形態のシール構造を適用した車体を示す断面図。本実施形態のシール構造を模式的に示す断面図。本実施形態のシール構造を拡大して模式的に示す断面図。本実施形態の突部を示す斜視図。他の実施形態の突部を示す斜視図。他の実施形態の突部を示す模式図。他の実施形態の突部を模式的に示す断面図。

図を参照して、本発明の実施形態のシール構造を適用した車体としての建設機械を例に挙げて詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の建設機械１は、油圧ショベルであり、無限軌道２を有する走行体３と、走行体３の上に旋回自在に設けられた旋回体４と、を備える。

旋回体４には、前方左側に設けられた操作室５と、操作室５の後方に隣接させて設けられた機械室６と、を備える。機械室６には、図示省略した電動機又は内燃機関などの動力源と当該動力源によって駆動されるオイルポンプとが設けられている。建設機械１は、このオイルポンプが出力する油圧を利用して油圧モータを駆動し、油圧モータから出力される動力を利用して走行体３の無限軌道２を駆動させる。動力源は、ディーゼルエンジンであってもよいし、ガソリンエンジンであってもよいし、内燃機関と電動機の両方を利用するものであってもよい。

旋回体４の前方右側には、操作室５の横であって、機械室６の前方に位置させて作業機７の基端部が接続されている。

作業機７は、基端が旋回体４に回動自在に連結されたブーム８と、ブーム８の先端に回動自在に基端部が連結されたアーム９と、アーム９の先端に回動自在に基端が連結されたバケット１０とを備える。ブーム８の中間部分には、旋回体４から延びるブーム用油圧シリンダのロッド１１ａの先端が連結されており、ブーム用油圧シリンダのロッド１１ａを進退させることによって、ブーム８が回動する。アーム９の基端には、ブーム８から延びるアーム用油圧シリンダ１２のロッド１２ａの先端が連結されており、アーム用油圧シリンダ１２のロッド１２ａを進退させることによって、アーム９が回動する。バケット１０の基端には、アーム９から延びるバケット用油圧シリンダ１３のロッド１３ａの先端がリンク１４を介して連結されており、バケット用油圧シリンダ１３のロッド１３ａを進退させることによって、バケット１０が回動する。

操作室５には、操作者が作業機７の回動、旋回体４の旋回、走行体３の走行を操作するための操作部（図示省略）が設けられている。

無限軌道２は、スプロケット２１ａを有し、油圧モータで駆動され、後端に位置する起動輪２１と、前端に位置する遊動輪２３と、転輪２５と、起動輪２１、遊動輪２３、転輪２５に巻き回された環状に連結されて構成された履板２７とを備える。遊動輪２３は、前後に移動可能に構成されて、環状に巻き回された履板２７の張り具合を調整することができる。

図２は、起動輪２１の要部を拡大して模式的に示す断面図である。起動輪２１は、履板２７と噛合うスプロケット２１ａ（図１参照）が連結される有底筒状の回転体３１と、回転体３１を回転自在に支えると共に、走行体３（車体側）に固定される固定体３３と、を備える。固定体３３の内部には、斜板式ピストンモータなどの油圧モータ３５が設けられている。回転体３１の内部には、油圧モータ３５の出力回転を減速させて回転体３１に伝達するための遊星歯車機構などからなる減速機構３７が設けられている。

回転体３１と固定体３３との間には、減速機構３７の潤滑油が漏れないように液密に封止するためのフローティングシール４１が設けられている。フローティングシール４１は、図３に拡大して示すように、耐摩耗性、耐腐食性に優れた金属製の回転側シールリング４３及び固定側シールリング４５と、耐油性、弾性を有する回転側Ｏリング４７及び固定側Ｏリング４９と、を備える。

フローティングシール４１の径方向外側には、ラビリンスシール６１が設けられている。ラビリンスシール６１は、回転体３１の固定体３３側の端部に固定体３３側に向かって突出する環状の回転側張出部３１ａと、回転側張出部３１ａよりも径方向外側に位置させて固定体３３の回転体３１側の端部に回転体３１側に向かって突出する環状の固定側張出部３３ａと、固定側張出部３３ａを受け入れ可能に回転体３１に窪ませて設けられた環状の回転側受入部３１ｂと、回転側張出部３１ａを受け入れ可能に固定体３３に窪ませて設けられた環状の固定側受入部３３ｂと、を備える。

図３及び図４に示すように、回転側受入部３１ｂには、径方向外側に向かって突出する複数の突部８１が周方向に並んで設けられている。突部８１の径方向外側の端部である先端は、滑らかな丸みを帯びた曲面で形成されている。換言すれば、突部８１は、回転体３１の周方向における幅が開口経路上の開口端側としての径方向外側に向かって狭くなる先細り形状の周方向斜面８１ａを有し、周方向斜面８１ａは、径方向外側に向かうに従って次第に径方向に対する傾斜角度が大きくなるように傾斜している。本実施形態においては、フローティングシール４１とラビリンスシール６１とでシール構造が構成されている。

本実施形態のシール構造によれば、フローティングシール４１及びフローティングシール４１の径方向外側に配置されたラビリンスシール６１に侵入する異物を突部８１でラビリンスシール６１の径方向外側の開口から掻き出して排出することができる。これにより、フローティングシール４１が泥などの異物が侵入することによって適切に機能できなくなることを防止することができる。

また、フローティングシール４１の径方向外方にラビリンスシール６１が設けられているため、フローティングシール４１に異物が侵入することを抑制することができる。

また、本実施形態の突部８１は、開口経路９１の開口端９１ａ（図３の一点鎖線Ｘ）よりも外側（本実施形態では径方向外側）まで突出している。かかる構成によれば、突部８１によって、固定体３３と回転体３１との間の対向面同士の間から異物を掻き出すことができると共に、開口経路９１の外（一点鎖線Ｘよりも径方向外側）の異物も開口端９１ａの近傍から取り除くことができる。

また、複数の突部８１は、回転体３１の回転側受入部３１ｂの全周に亘って隣接させて設けられている。これにより、回転体３１と固定体３３との対向面の間に形成される隙間からなる開口経路の中に異物が侵入しても、異物を回転体３１の全周に亘って掻き出すことができ、異物除去効果を向上させることができる。

また、回転体３１と固定体３３との対向面の間に形成される隙間からなる開口経路９１には、フローティングシール４１よりも開口経路９１上の開口端９１ａ側に位置させてラビリンスシール６１が設けられ、ラビリンスシール６１は、固定体３３と回転体３１との間で対向する対向面同士の間で、回転体３１の回転中心線側から径方向外側へ向かう開口経路上において少なくとも１回屈曲する屈曲部９３を備え、突部８１は、開口経路９１上における最も回転中心側の屈曲部９３よりも開口端側に設けられており、突部８１の基端８１ｃは、突部８１の基端８１ｃに最も近く且つ開口経路９１上における回転中心側に位置する屈曲部９３における屈曲前の隙間の延長線Ｌ上よりも開口経路９１の開口端９１ａ側に位置している。

このように構成することにより、突部８１の基端８１ｃが屈曲部９３における屈曲前の隙間の延長線Ｌ上よりも開口経路９１の開口端９１ａ側に位置する。このため、屈曲部９３では、隣接する突部８１同士の隙間が奥まで形成されず、隣接する突部８１同士の間に入った異物が屈曲部９３を超えてラビリンスシール６１の奥に侵入することを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、耐摩耗性を高めるべく円弧状の突部８１を円弧状の溝で接続したものを説明したが、本発明の突部はこれに限らない。例えば、図５に示すように、突部８１は、先端８１ｂが鋭角となるように形成してもよい。また、図６Ａに示すように、三角形状にしたり、図６Ｂに示すように、台形状にしたり、図６Ｃに示すように円弧状の突部８１同士を滑らかな溝で接続することなく、鋭角な溝を介して接続させてもよい。

また、図７に示すように、突部８１は、開口経路９１の開口端９１ａから外（一点鎖線Ｘよりも径方向外側）に突出していなくてもよく、また、突部８１の基端８１ｃは、延長線Ｌよりも下方に位置していても、突部８１によって、開口経路９１内の異物を掻き出すことができるという本発明の作用効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、油圧ショベルの無限軌道２に適用したものを説明した。しかしながら、本発明のシール構造はこれに限らない。例えば、ブルドーザなどの他の建設機械や、トラクタ、コンバインなどの農業機械、雪上車、戦車、などに用いることもできる。

また、本発明のシール構造の適用箇所は、無限軌道の起動輪に限らず、遊動輪、転輪に適用することもできる。

また、本実施形態においては、ラビリンスシールを備えるシール構造を説明した。しかしながら、本発明のシール構造は、フローティングシールの径方向外側に突部が設けられていれば、ラビリンスシールはなくてもよい。この場合、突部は、フローティングシールの径方向外側に位置させて、回転体と固定体とが対向する回転体の対向面に設ければよい。

１建設機械
２無限軌道
３走行体
４旋回体
５操作室
６機械室
７作業機
８ブーム
９アーム
１０バケット
１１ａロッド
１２アーム用油圧シリンダ
１２ａロッド
１３バケット用油圧シリンダ
１３ａロッド
１４リンク
２１起動輪
２１ａスプロケット
２３遊動輪
２５転輪
２７履板
３１回転体
３１ａ回転側張出部
３１ｂ回転側受入部
３３固定体
３３ａ固定側張出部
３３ｂ固定側受入部
３５油圧モータ
３７減速機構
４１フローティングシール
４３回転側シールリング
４５固定側シールリング
４７回転側Ｏリング
４９固定側Ｏリング
６１ラビリンスシール
８１突部
８１ａ周方向斜面
８１ｂ先端
８１ｃ基端
９１開口経路
９１ａ開口端
９３屈曲部
Ｌ延長線

Claims

車体側に固定される固定体と、
前記固定体に隣接して配置され、且つ相対回転可能な回転体と、
前記固定体と前記回転体との間に配置され、前記回転体内への異物の侵入を阻止するフローティングシールと、
前記固定体と前記回転体との間で対向する対向面同士の間であって、前記回転体の回転中心線側から径方向外側へ向かう開口経路上において、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端側に位置させて、前記開口経路に沿って前記開口端側に向かって突出する突部が、前記回転体の前記対向面に設けられ、
前記突部は、前記回転体の周方向における幅が前記開口経路上の開口端側に向かって狭くなる先細り形状であり、
前記突部は、前記開口経路の開口端よりも外側まで突出していることを特徴とするシール構造。
請求項１に記載のシール構造であって、
前記突部は、前記回転体の周方向における幅が前記開口経路上の開口端側に向かって狭くなる先細り形状の前記回転体の周方向斜面を有し、
前記周方向斜面は、前記開口経路上の開口端側に向かうに従って次第に径方向に対する傾斜角度が大きくなるように傾斜していることを特徴とするシール構造。
車体側に固定される固定体と、
前記固定体に隣接して配置され、且つ相対回転可能な回転体と、
前記固定体と前記回転体との間に配置され、前記回転体内への異物の侵入を阻止するフローティングシールと、
前記固定体と前記回転体との間で対向する対向面同士の間であって、前記回転体の回転中心線側から径方向外側へ向かう開口経路上において、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端側に位置させて、前記開口経路に沿って前記開口端側に向かって突出する突部が、前記回転体の前記対向面に設けられ、
前記突部は、前記回転体の周方向における幅が前記開口経路上の開口端側に向かって狭くなる先細り形状であり、
前記突部は、前記回転体の周方向における幅が前記開口経路上の開口端側に向かって狭くなる先細り形状の前記回転体の周方向斜面を有し、
前記周方向斜面は、前記開口経路上の開口端側に向かうに従って次第に径方向に対する傾斜角度が大きくなるように傾斜していることを特徴とするシール構造。
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のシール構造であって、
前記回転体には、前記回転体の全周に亘って複数の前記突部が隣接させて設けられており、
前記開口経路には、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端側に位置させてラビリンスシールが設けられ、
前記ラビリンスシールは、前記固定体と前記回転体との間で対向する対向面同士の間で、前記回転体の回転中心線側から径方向外側へ向かう前記開口経路上において少なくとも１回屈曲する屈曲部を備え、
前記突部は、前記開口経路上における最も前記回転中心線側の前記屈曲部よりも前記開口端側に設けられており、
前記突部の基端は、前記突部の基端に最も近く且つ前記開口経路上における前記回転中心線側に位置する前記屈曲部における屈曲前の隙間の延長線上よりも前記開口経路の前記開口端側に位置していることを特徴とするシール構造。
車体側に固定される固定体と、
前記固定体に隣接して配置され、且つ相対回転可能な回転体と、
前記固定体と前記回転体との間に配置され、前記回転体内への異物の侵入を阻止するフローティングシールと、
前記固定体と前記回転体との間で対向する対向面同士の間であって、前記回転体の回転中心線側から径方向外側へ向かう開口経路上において、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端側に位置させて、前記開口経路に沿って前記開口端側に向かって突出する突部が、前記回転体の前記対向面に設けられ、
前記突部は、前記回転体の周方向における幅が前記開口経路上の開口端側に向かって狭くなる先細り形状であり、
前記回転体には、前記回転体の全周に亘って複数の前記突部が隣接させて設けられており、
前記開口経路には、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端側に位置させてラビリンスシールが設けられ、
前記ラビリンスシールは、前記固定体と前記回転体との間で対向する対向面同士の間で、前記回転体の回転中心線側から径方向外側へ向かう前記開口経路上において少なくとも１回屈曲する屈曲部を備え、
前記突部は、前記開口経路上における最も前記回転中心線側の前記屈曲部よりも前記開口端側に設けられており、
前記突部の基端は、前記突部の基端に最も近く且つ前記開口経路上における前記回転中心線側に位置する前記屈曲部における屈曲前の隙間の延長線上よりも前記開口経路の前記開口端側に位置していることを特徴とするシール構造。
請求項１から５の何れか１項に記載のシール構造であって、
前記開口経路には、前記フローティングシールよりも前記開口経路上の開口端側に位置させてラビリンスシールが設けられ、
前記突部は、前記ラビリンスシール上に設けられていることを特徴とするシール構造。