JP2003222247A - メカニカルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メカニカルシールの外周部の空間への外部か
らの土砂、泥水などの異物の侵入、堆積を最小限にし、
シール性に不具合を生じさせることがないようにした、
メカニカルシールを提供する。 【解決手段】 一対のシールリング（４、４）と、この
シールリング（４、４）を一対のシール取付部材（６、
７）の間に挟圧保持する一対の弾性シール（８、８）
と、シールリング（４、４）の外周及びシール取付部材
（６、７）並びに弾性シール（８、８）によって形成さ
れる環状の空間（Ｓ）に配設された環状部材（１０、１
０）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械、産業機
械などの回転部分に用いられるメカニカルシールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば油圧ショベルのごとき履帯式走行
体を備える建設機械のトラックローラ、アイドラ、スプ
ロケットなど、あるいはベルトコンベアのごとき産業機
械のガイドリングなど、土砂など異物の多い環境の中で
稼働する装置の回転部分には、回転部と固定部との間を
通して外部から異物が内部の回転摺動部に侵入しないよ
うに、また内部の潤滑油が外部に漏れないように、さら
に回転部と固定部との間に発生する回転軸線方向の変動
に対応することができるように、メカニカルシールが備
えられている。このメカニカルシールは、対向して摺接
する環状のシール面を有した一対のシールリングを例え
ば金属により形成し、これを一対の環状の弾性シールに
よって回転部と固定部との間に挟圧浮動保持することに
より、異物、変動などに対応できるようになっている。

【０００３】メカニカルシールの典型例が特開平９−６
０７３３号公報に開示されている。このメカニカルシー
ルは図４（同公報の図１に相当する図）に示すごとく、
一対のシールリング３２、３２と、それを挟圧浮動保持
する一対の弾性シールであるＯリングシール３４、３４
を備えている。同公報に開示された技術においてはさら
に、外部から環状Ｏリングシール３４の半径方向外側の
空間Ｓに侵入した土砂、泥水などの異物により、Ｏリン
グシール３４の装着位置が移動しないように、Ｏリング
シール３４を着座させる環状凹部３３が、内側のシール
リング３２及び外側のシール取付部材の各々に備えられ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来のメカニカルシールには、改善が望まれている次
のとおりの解決すべき問題がある。

【０００５】すなわち、図４に示す一対のＯリングシー
ル３４、３４の外側の環状の空間Ｓに侵入した土砂、泥
水などの異物は、時間の経過とともに締め固められ堆積
し、また凍結解凍により膨張収縮を繰り返し、その結果
Ｏリングシール３４を内方の潤滑油封入室Ｌの方向に押
し込み、また異物を潤滑油封入室Ｌに侵入させ、メカニ
カルシールにシール性不具合を生じさせる。

【０００６】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、メカニカルシールの外周部の空
間への外部からの土砂、泥水などの異物の侵入、堆積を
最小限にし、シール性に不具合を生じさせることがない
ようにした、メカニカルシールを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
技術的課題を解決するメカニカルシールとして、対向し
て摺接する環状のシール面を有した一対のシールリング
と、このシールリングを相対回転を自在に配設された一
対のシール取付部材の間に挟圧し保持する、シールリン
グの各々とシール取付部材の各々との間に介在された一
対の環状の弾性シールと、該シールリングの外周、及び
その外方において対向した一対の該シール取付部材、並
びに一対の該弾性シールによって形成される環状の空間
に配設された環状部材とを備えている、ことを特徴とす
るメカニカルシールが提供される。

【０００８】そして、土砂、泥水などの異物の侵入する
空間に、環状部材を配設することにより、異物の堆積す
る空間を最小限にし、異物の堆積を減らし、メカニカル
シールのシール性不具合となる要因を除くようにする。

【０００９】好適実施形態においては、該環状部材は、
該一対の弾性シールの各々又はいずれか一方に一体的に
備えられている。該弾性シールはほぼ矩形状の断面を備
え、該シールリングは該矩形状断面の内径部と嵌合する
断面Ｌ状の円筒壁及び直交壁を有する外周溝を備え、該
シール取付部材は該矩形状断面の外径部と嵌合する断面
Ｌ状の円筒壁及び直交壁を有する内周溝を備えている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
メカニカルシールについて、好適実施形態を図示してい
る添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

【００１１】図１を参照して説明すると、全体を番号２
で示すメカニカルシールは、対向して摺接する環状のシ
ール面Ｆを有した一対のシールリング４、４と、このシ
ールリング４を相対回転を自在に配設された一対のシー
ル取付部材６、７の間に挟圧し保持する、シールリング
４、４並びにシール取付部材６、７それぞれの間に介在
された一対の環状の弾性シール８、８と、シールリング
４、４の外周及びその外方において対向したシール取付
部材６、７並びに弾性シール８、８によって形成される
環状の空間Ｓに配設され、弾性シール８、８各々に一体
的に設けられた環状部材１０、１０とを備えている。

【００１２】このメカニカルシール２は、軸１２に固定
された一方のシール取付部材６と軸１２に回転自在に取
付けられたシール取付部材７との間に、シール取付部材
７の回転部を潤滑するための潤滑油封入室Ｌを維持して
いる。メカニカルシール２のシールリング４、４、弾性
シール８、８、並びに環状部材１０、１０は、図１から
明らかなように、回転軸線１３の方向においてシール面
Ｆに関し対称である。そしてそれぞれ同一のものが対称
に取付けられている。

【００１３】シールリング４は、回転軸線１３の軸線方
向と半径方向外方とに延びるＬ状の断面を有し、耐摩耗
高強度の特殊合金鋳鉄などによって形成されている。断
面Ｌの二辺の内側には、後に述べる弾性シール８の矩形
状断面の内径部と嵌合する、円筒壁４ａ及びこの円筒壁
４ａから半径方向外方に延びる直交壁４ｂを有する断面
Ｌ状の外周溝４ｃが形成されている。直交壁４ｂの裏面
にはその半径方向に延びる面の外周側に、上述のシール
面Ｆが環状に、そして鏡面に仕上げられ形成されてい
る。

【００１４】シール取付部材６は、円筒部６ａと、この
円筒部６ａから半径方向外方に延びたＬ状の環状部６ｂ
とを有している。円筒部６ａは軸１２に嵌合され、一端
部が軸１２に貫通ピン１４により固定され、他端部は一
対のシールリング４、４の内径部分を貫通して延びてい
る。環状部６ｂの外周面６ｃは実質上真円に形成され、
他方のシール取付部材７の内周面７ａの内側に間隔をお
いて位置付けられている。環状部６ｂには、弾性シール
８の矩形状断面の外径部と嵌合する円筒壁６ｄ及びこの
円筒壁６ｄから半径方向内方に延びる直交壁６ｅを有す
る断面Ｌ状の内周溝６ｆが形成されている。軸１２と円
筒部６ａとの嵌合部には円筒部６ａの内周に形成された
環状溝にＯリングシール１６が取付けられている。

【００１５】他方のシール取付部材７は、軸１２にスリ
ーブ軸受１８を介して回転自在に支持されている。対向
したシール取付部材６側の端部には、シール取付部材６
の環状部６ｂの外周面の外側に位置付けられた上述の内
周面７ａと、内周面７ａよりも小径で、シール取付部材
６の内周溝６ｆと実質的に同一形状で対向して形成され
た、弾性シール８の矩形状断面の外径部と嵌合する円筒
壁７ｂ及びこの円筒壁７ｂから半径方向内方に延びる直
交壁７ｃを有する断面Ｌ状の内周溝７ｄが形成されてい
る。

【００１６】弾性シール８は、ほぼ矩形状の断面を備
え、耐油性合成ゴムのごとき弾性材料によって成形され
ている。矩形状断面の内径部は、上述のシールリング４
の外周溝４ｃに、また外径部はシール取付部材６の内周
溝６ｆ、シール取付部材７の内周溝７ｄにそれぞれ圧縮
されて嵌合されている。弾性シール８はまた、シール取
付部材６の直交壁６ｅ、シール取付部材７の直交壁７ｃ
と当接する部分に環状のリップ部８ａを備えている。

【００１７】前述の環状の空間Ｓは、シールリング４、
４の外周、その外方において対向するシール取付部材
６、７、並びに弾性シール８、８によって規定されてい
る。

【００１８】環状部材１０は、弾性シール８に環状の空
間Ｓに突出して一体的に備えられている。環状部材１０
は矩形状断面を成し、弾性シール８と同一の材料で一体
に成形され、あるいは同一の材料によって別体に形成さ
れ一体的に接着されている。環状部材１０は、空間Ｓに
おいて他方の弾性シール８に備えられた環状部材１０に
近接する位置まで延びている。

【００１９】かくして前述の潤滑油が充填される潤滑油
封入室Ｌが、一対のシール取付部材６、７の間に、軸１
２、シール取付部材６、７、シールリング４、４、並び
に弾性シール８、８によって区画され規定されている。

【００２０】なお、弾性シール８、８各々に一体的に備
えられた環状部材１０は、図２に示すごとくいずれか一
方の弾性シール８にのみ、環状部材１０二個分の大きさ
の断面を有した環状部材２０として一体的に備えてもよ
い。

【００２１】上述のごとく構成されたメカニカルシール
２の作用について図１を参照して説明する。

【００２２】（１）シール性：メカニカルシール２は、
その外方の環状の空間Ｓに環状部材１０を配設したの
で、外部からの土砂、泥水などの異物が侵入し堆積する
空間Ｓを減少させ最小限にすることができ、異物による
メカニカルシールのシール性の悪化を防止することがで
きる。

【００２３】（２）シール性：さらに弾性シール８及び
環状部材１０は、従来のＯリングシール３４（図４）と
比較してその断面積を大きく体積を増加することができ
るので、侵入した土砂の固着、凍結などによる体積変化
を容易に吸収することが可能になり、この点からもメカ
ニカルシールのシール性の悪化を防止することができ
る。

【００２４】（３）弾性シール：また、弾性シール８を
矩形状断面にしたので、従来のＯリングシール３４（図
４）のように、その円形断面に起因する組込時の装着部
における転がり、それによるＯリングシール３４の捩れ
なども防止することができる。さらにＯリングシール３
４の場合は、その円形の断面からして外部からの土砂、
泥水などの異物の侵入、堆積する空間Ｓが大きくなりや
すい（図４）が、矩形状断面はこの空間Ｓを小さくする
ことができる。

【００２５】（４）環状部材：弾性シール８及び環状部
材１０を一体に形成すれば、それぞれを別体で組み込む
ことなくメカニカルシール２の組立てを容易にすること
ができる。

【００２６】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内に
おいてさまざまな変形あるいは修正ができるものであ
る。

【００２７】（１）弾性シール：本発明の実施の形態に
おいては、弾性シール８は矩形状断面に形成されている
が、断面は矩形に限定されるものではなく、多角形など
適宜の形状であってもよい。

【００２８】（２）環状部材：本発明の実施の形態にお
いては、環状部材１０は弾性シール８、８の各々に、他
の形態の環状部材２０は一方の弾性シール８にのみ一体
に備えられているが、図３に示すごとく弾性シール８と
は別体の同一材料からなる、環状部材１０二個分の大き
さの断面を有する環状部材２２としてもよい。

【００２９】（３）環状部材：本発明の実施の形態にお
ける環状部材１０、２０、また環状部材２２は、弾性シ
ール８と同じ合成ゴムにより形成されているが、他の材
料、例えば合成樹脂、金属材料などによって形成しても
よい。

【００３０】

【発明の効果】本発明に従って構成されたメカニカルシ
ールによれば、メカニカルシールの外周部の空間への外
部からの土砂、泥水などの異物の侵入、堆積を最小限に
し、シール性に不具合を生じさせることがないようにし
た、メカニカルシールが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成されメカニカルシールの実
施形態を示す断面図。

【図２】図１における環状部材の他の実施形態を示す断
面図。

【図３】図１における環状部材のさらに他の実施形態を
示す断面図。

【図４】従来のメカニカルシールの断面図。

【符号の説明】

２：メカニカルシール ４：シールリング ４ｃ：外周溝 ６：シール取付部材 ６ｆ：内周溝 ７：シール取付部材 ７ｄ：内周溝 ８：弾性シール １０：環状部材 ２０：環状部材 ２２：環状部材 ３２：シールリング ３４：Ｏリングシール Ｆ：シール面 Ｌ：潤滑油封入室 Ｓ：環状の空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住吉 哲也 東京都世田谷区用賀四丁目10番１号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 Ｆターム(参考） 3J041 AA07 BB03 DA11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向して摺接する環状のシール面を有し
   た一対のシールリングと、このシールリングを相対回転
   を自在に配設された一対のシール取付部材の間に挟圧し
   保持する、シールリングの各々とシール取付部材の各々
   との間に介在された一対の環状の弾性シールと、該シー
   ルリングの外周、及びその外方において対向した一対の
   該シール取付部材、並びに一対の該弾性シールによって
   形成される環状の空間に配設された環状部材とを備えて
   いる、ことを特徴とするメカニカルシール。
2. 【請求項２】 該環状部材は、該一対の弾性シールの各
   々又はいずれか一方に一体的に備えられている、請求項
   １記載のメカニカルシール。
3. 【請求項３】 該弾性シールはほぼ矩形状の断面を備
   え、該シールリングは該矩形状断面の内径部と嵌合する
   断面Ｌ状の円筒壁及び直交壁を有する外周溝を備え、該
   シール取付部材は該矩形状断面の外径部と嵌合する断面
   Ｌ状の円筒壁及び直交壁を有する内周溝を備えている、
   請求項１又は２記載のメカニカルシール。