JP2005003150A

JP2005003150A - 建設機械の軸受部シール

Info

Publication number: JP2005003150A
Application number: JP2003169346A
Authority: JP
Inventors: Eiji Akabane; 英司赤羽根; Akiyasu Yamada; 晃廉山田; Shinsaku Nagai; 晋作永井
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】軸部材により相対回動を自在に連結された二部材の対向する端面の外周の環状溝に嵌め込まれる建設機械の軸受部シールを、軸受部を分解することなしに容易に取付けることができるようにし、またシール性を損なわないようにする。
【解決手段】環状溝に嵌め込まれる弾性体からなる環状のシールに、環を接続可能に分断する分断部（３０）を備え、かつ接続したときのシールの断面形状を環全体にわたって実質上同一に形成する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械の軸受部シール、さらに詳しくは、作業装置などの軸部材により相対回動を自在に連結された軸受部に、土砂などの異物の侵入するのを防止するシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な建設機械である例えば油圧ショベルは、その作業装置などに軸部材であるピンにより二つの部材が相対回動を自在に連結された軸受部を多数備えている。例えば、フロント作業装置のアームの先端には、土砂の掘削積込などを行うためのバケットがピンにより回動自在に取付けられ、油圧シリンダなどの駆動手段によって回動駆動される。
【０００３】
この種の軸受部には、二部材、例えばアームとバケットの対向する端面の外周部に、断面Ｖ字あるいはＵ字形状の環状溝が形成され、そこにシールとしてＯリングシールが、二部材の間に土砂などの異物が入り込まないように、いわゆるダストシールとして嵌め込まれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この軸受部のシールは建設機械の稼働時に土砂などの異物に直接さらされる。したがって、土砂に擦られて摩滅損傷したり、ついには破断して脱落することがある。軸受部においてこのシールの機能がなくなると、軸受部に土砂が侵入し軸受部が損傷される。損傷したシール、また脱落したシールに対し、新品のシールを軸受部に取付けるには、アームとバケットを連結するピンを抜いて軸受部を分解することにより行なわれる。この軸受部にはまた、二部材の対向端面の間に軸線方向の荷重を受けるためのスラストワッシャなども挿入されている。したがって、軸受部を分解してのシールの交換には、軸受部の再組立、軸受部への潤滑油の再充填など、多くの作業時間が必要になる。
【０００５】
シールに直接土砂などの異物が当たらないようにするために、シールの周りにプロテクタを取付けることが行われる（例えば、特許文献２の図２参照）。この方法によればシールの寿命を延ばすことができ、シールの交換回数を減らし、結果的に修理のための累計作業時間を短縮することができる。しかしながら、シールを取付けのための個々の作業時間は変わらない。
【０００６】
シールの取付作業を容易にするために、二分割に形成したプロテクタの内周の円周溝にシールを半割り状にして装着又は焼き付け、軸受部を分解することなしにシールを軸受部に被せるようにして取付けることができるようにしたものがある（上述の特許文献２の図４参照）。しかしながら、このシールを二分割にしたものは、取付けは容易になるが、シールが二分割になっているのでシール性が十分でない。
【０００７】
【特許文献１】
実開平７−２５０５０号公報（第１図、第３図）
【特許文献２】
実開平３−４０３４８号公報（第２図、第４図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実に鑑みなされたもので、その技術的課題は、軸部材により相対回動を自在に連結された二部材の対向する端面の外周の環状溝に嵌め込まれるシールを、軸受部を分解することなしに容易に取付けることができ、かつシール性を損なわない、建設機械の軸受部シールを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、軸部材により相対回動を自在に連結された二部材の対向する端面の外周部に形成された環状溝に嵌め込まれ、該対向する端面の間をシールする弾性体からなる環状のシールであって、
該シールの環を接続可能に分断する分断部を備え、かつ接続したときのシールの断面形状が該環全体にわたって実質上同一に形成されている、ことを特徴とする建設機械の軸受部シールである。
【００１０】
そして、環状のシールに接続可能な分断部を設け、かつ接続したときのシールの断面形状が環全体にわたって同じになるようにすることにより、シールを取付けるときには軸受部を分解することなく分断部を拡げて軸受部の環状溝に被せ分断部を接続して取付けできるようにし、また環状全体にわたって断面形状が変わらないシールとすることによりシール性を確保する。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の建設機械の軸受部シールにおいて、該分断部が、一方の分断端部に形成された接続穴と、他方の分断端部に形成されて該接続穴に嵌合する接続突起とを備えているものである。そして、接続穴と接続突起を嵌合させることにより分断部を容易にそして確実に接続できるようにする。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の建設機械の軸受部シールにおいて、該接続穴及び接続突起が、嵌合状態において互いに係合して環の分断を阻止する係止部を備えているものである。そして、係止部によって分断部がより確実に接続されるようにする。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、請求項３記載の建設機械の軸受部シールにおいて、該係止部が、該接続突起に形成された環状凸部と、該接続穴に形成された環状凹部を備えているものである。そして、環状凸部と環状凹部によって接続された分断部が確実に分離しないようにする。
【００１４】
請求項５に記載された発明は、請求項２から４までのいずれかに記載の建設機械の軸受部シールにおいて、該分断部が、該接続穴に該シールの外周からつながる接着剤注入穴を備えているものである。そして、接着剤によってさらに確実に、接続された分断部が分離しないようにできるようにする。
【００１５】
請求項６に記載された発明は、請求項１記載の建設機械の軸受部シールにおいて、該分断部が、一方の分断端部及び他方の分断端部に形成された互いに重ねられて噛み合う凹凸部を備えているものである。そして、凹凸部を重ね噛み合わせることにより、分断部を接続する。
【００１６】
請求項７に記載された発明は、請求項６記載の建設機械の軸受部シールにおいて、該分断端部各々の先端に鉤状に形成され互いに係合して環の分断を阻止する係止部を備えているものである。そして、鉤状の係止部によって分断部を容易に確実に接続できるようにし、また分離しないようにする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された建設機械の軸受部シールについて、典型的な建設機械である油圧ショベルの回動自在に連結されている軸受部の一つであるアームとバケットの軸受部における、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。
【００１８】
図１を参照して油圧ショベルについて説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、下部走行体４と、下部走行体４上に旋回自在に取付けられた上部旋回体６を備えている。上部旋回体６には、運転室８及びフロント作業装置１０が備えられている。フロント作業装置１０は、上部旋回体６に上下方向に回動自在に取付けられたブーム１２と、ブーム１２の先端に上下方向に回動自在に取付けられたアーム１４を備えている。アーム１４の先端には、土砂の掘削及び積込などに用いられるバケット１６が、図１の紙面に垂直の方向に延びる軸部材であるピン１８を備えた軸受部２０によって回動自在に連結されている。
【００１９】
この軸受部２０について図２を参照して説明する。軸受部２０は、二部材の一方であるバケット１６に設けられた一対のボス１６ａ、１６ｂと、ボス１６ａ、１６ｂの間に位置付けられた二部材の他方であるアーム１４のボス２４と、ボス１６ａ、ボス２４、及びボス１６ｂを挿通する前述のピン１８を備えている。アーム１４のボス２４のピン穴２４ａの両端部にはそれぞれピン１８を回動自在に取付ける軸受２６が備えられている。この一対の軸受２６、２６の間のピン穴２４ａには、ピン１８及び軸受２６の摺動部を潤滑するための潤滑油溜２５が形成されている。ピン１８はその一端（図２の右端）にフランジ１９が一体的に取付けられている。フランジ１９はバケット１６の一方のボス１６ａにボルト２８により固定されている。したがって、ピン１８はバケット１６のボス１６ａ、１６ｂに固定支持されている。
【００２０】
ピン１８により相対回動を自在に連結された二部材であるアーム１４とバケット１６の対向した、ボス１６ａの端面Ｔ１及びボス２４の端面Ｔ２、並びにボス１６ｂの端面Ｔ３及びボス２４の端面Ｔ４の外周部には、それぞれによって断面Ｖ字状の環状溝Ｇが形成されている。この一対の環状溝Ｇそれぞれに、弾性体からなる環状のシールＳが嵌め込まれ取付けられている。シールＳは、軸受部２０の外部から端面Ｔ１、Ｔ２並びにＴ３、Ｔ４の間に土砂などの異物が入り込まないようにシールして、この端面間が損傷されないように、また軸受２６とピン１８の摺動部が損傷しないようにしている。
【００２１】
シールＳについて、第１の実施形態であるシールＳ１について図３を参照して説明する。シールＳ１は、耐侯性、耐油性、耐摩耗性などを備えた弾性体の合成ゴムあるいは合成樹脂などにより、断面ｄφを有し環状に形成されている。この環の一部には接続可能に分断された分断部３０が備えられている。図３（ａ）は分断部３０が接続された状態を、図３（ｂ）は分断部３０が離された状態を示している。シールＳ１は、図３（ａ）に示す分断部が接続された状態において、図３（ｄ）に示す分断部３０と図３（ｃ）に示すその他の部分とが、環全体にわたって実質上同一の断面ｄφになるように形成されている。
【００２２】
主として分断部３０の拡大断面図である図３（ｅ）を参照して説明する。分断部３０は、一方の分断端部３０ａに形成された接続穴３２と、他方の分断端部３０ｂに形成されて接続穴３２に嵌合する接続突起３４とを備えている。接続穴３２及び接続突起３４は、嵌合した状態において、互いに係合し接続穴３２と接続突起３４との分離を阻止する係止部３６を備えている。この係止部３６は、接続突起３４の先端に先端に向け徐々に小径に形成された円錐状の環状凸部３６ａと、接続穴３２に形成されこの環状凸部３６ａと嵌合する円錐状の環状凹部３６ｂを備えている。
【００２３】
これらの接続穴３２、接続突起３４、環状凸部３６ａ及び環状凹部３６ｂは、密接して嵌合するように形成されている。また、分断端部３０ａ及び３０ｂの当接する外周部は凹凸なく連続してｄφが続くするように形成されている。
【００２４】
分断部３０にはまた、接続穴３２の形成された分断端部３０ａに外周から接続穴３２につながる接着剤注入穴３８が形成されている。この接着剤注入穴３８から接着剤を注入することにより分断部３０を分断しないように接着することができる。
【００２５】
なお、弾性体により形成されるシールＳ１を、分断端部３０ａと分断端部３０ｂとが当接する方向に付勢されるように成形すると、分断部３０を接続する上で好都合である。
【００２６】
シールＳ１の軸受部２０への取付手順について図２及び図３を参照して説明する。軸受部２０の損傷したシールを交換するときはシールを切断して取り除いてシールのない状態の環状溝Ｇに、シールＳ１を、図３（ｂ）に示す分断部３０が開口された状態からさらに開口を拡げて被せて嵌め込む。その後で分断部３０を図３（ａ）に示すように、接続穴３２と接続突起３４を嵌合させ、また係止部３６を係合させて接続する。さらにより接続を確実にするには、接着剤注入穴３８を通して外側から接着剤を注入する。かくしてシールＳ１は軸受部２０の環状溝Ｇに取付けられる。
【００２７】
次に、シールＳの第２の実施形態であるシールＳ２について図４を参照して説明する。このシールＳ２は第１の実施形態における環状のシールＳ１と環を接続可能に分断する分断部の形態が異なる以外は同一である。したがって、分断部以外についての説明は必要な場合を除いて省略する。
【００２８】
シールＳ２の番号４０で示す分断部は、一方の分断端部４０ａ及び他方の分断端部４０ｂに形成され互いに重ねられて噛み合う、実質的に同一形状の凹凸部４２を備えている。図４（ａ）は分断部４０が接続された状態を、図４（ｂ）は分断部４０が離された状態を示している。シールＳ２は、図４（ａ）に示す分断部４０の接続状態において、図４（ｄ）に示す分断部４０及び図４（ｃ）に示すその他の部分が、環全体にわたって実質上同一の断面ｄφとなるように形成されている。
【００２９】
凹凸部４２は、分断端部４０ａ、４０ｂ各々の先端が、鉤状に形成された断面矩形の凸部４２ａと、基端側の断面矩形の凹部４２ｂとを備え、一方の凸部４２ａと他方の凹部４２ｂとが密接して噛み合うように形成されている。これらの凹凸面はシールＳ２の環により生成される平面の延びる方向と同一の方向に延びている。また、分断端部４０ａ及び４０ｂの当接する外周部はｄφが凹凸なく連続するように形成されている。この分断部４０の分断端部４０ａ及び４０ｂ各々の先端の鉤状の凸部４２ａによって、環の分断、すなわち環状方向における分断端部４０ａと４０ｂの分離を阻止する係止部４４が形成されている。
【００３０】
シールＳ２の軸受部２０への取付手順は、分断部が異なる前述のシールＳ１と実質的に同様に行なわれる。したがって取付手順の説明は省略する。
【００３１】
図２、図３及び図４を参照して上述したとおりの建設機械の軸受部シールの作用について説明する。
【００３２】
（１）取付け：
軸部材であるピン１８により相対回動を自在に連結された二部材であるアーム１４及びバケット１６の対向する端面Ｔ１、Ｔ２、並びにＴ３、Ｔ４の外周の環状溝Ｇへの環状のシールＳ（Ｓ１、Ｓ２）の取付けは、シールＳに備えられた分断部、すなわちシールＳ１の分断部３０、シールＳ２の分断部４０を開口させて拡げた状態で、軸受部２０の環状溝Ｇに被せて巻付けて、分断部３０あるいは４０を接続すればよい。したがって、軸受部２０を分解することなしに容易に取付けることができ、シールの交換作業時間を大幅に短縮、改善することができる。
【００３３】
（２）シール性：
分断部３０あるいは４０を備えた環状のシールＳ（Ｓ１、Ｓ２）は、分断部を接続した状態において環全体にわたって実質上同一の断面形状ｄφを備えている。したがって、環状溝Ｇに取付けた状態で十分なシール性を確保することができる。
【００３４】
（３）接着：
分断部３０あるいは４０の嵌合あるいは噛み合う部分に接着剤を用いれば、より確実に分断部を接続することができる。特にシールＳ１のように、接着剤注入穴３８を備えれば、分断部を接続し環状にした後に瞬間接着剤を使用することができ、通常の接着剤を塗布して接続する場合に比べて、より容易に確実に接続することができる。
【００３５】
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。
【００３６】
（１）係止部：
本実施の形態のシールＳ１においては、分断部３０の接続穴３２と接続突起３４の部分に係止部３６として円錐状の環状凸部３６ａ及び環状凹部３６ｂが備えられているが、この係止部３６の形状は係止することができればよいから、円錐状でなく適宜の凹凸形状でもよい。
【００３７】
（２）接着剤注入穴：
本実施の形態のシールＳ１においては、分断部３０が係止部３６を備えた接続穴３２と接続突起３４を備え、また接着剤注入穴３８が設けられているが、この接着剤注入穴３８は係止部３６のない状態の接続穴３２と接続突起３４の嵌合部分に設けてもよいことは言うまでもない。
【００３８】
（３）軸受部：
本実施の形態においては、シールＳは軸受部として相対回動を自在に連結された二部材であるバケット１６とアーム１４の連結部に取付けられているが、建設機械の他の軸受部にも適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に従って構成された建設機械の軸受部シールによれば、軸部材により相対回動を自在に連結された二部材の対向する端面の外周の環状溝に嵌め込まれるシールを、軸受部を分解することなしに容易に取付けることができ、かつシール性を損なわないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された軸受部シールを備えた建設機械の典型例である油圧ショベルの側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢印方向に見たアームとバケットの軸受部の拡大断面図。
【図３】軸受部シールの第１の実施形態を示す図で、
（ａ）分断部を接続状態で示した平面図。
（ｂ）分断部を分離した状態で示した斜視図。
（ｃ）図３（ａ）のＸ１−Ｘ１におけるシールの拡大断面図。
（ｄ）図３（ａ）のＸ２−Ｘ２における分断部の拡大断面図。
（ｅ）図３（ａ）のＹ−Ｙにおける分断部の拡大断面図。
【図４】軸受部シールの第２の実施形態を示す図で、
（ａ）分断部を接続状態で示した斜視図。
（ｂ）分断部を分離した状態で示した斜視図。
（ｃ）図４（ａ）のＸ１−Ｘ１におけるシールの拡大断面図。
（ｄ）図４（ａ）のＸ２−Ｘ２における分断部の拡大断面図。
（ｅ）図４（ａ）のＹ−Ｙにおける分断部の拡大断面図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（建設機械）
１４：アーム（二部材の他方）
１６：バケット（二部材の一方）
１８：ピン（軸部材）
２０：軸受部
３０：分断部
３０ａ：一方の分断端部
３０ｂ：他方の分断端部
３２：接続穴
３４：接続突起
３６：係止部
３６ａ：環状凸部
３６ｂ：環状凹部
３８：接着剤注入穴
４０：分断部
４０ａ：一方の分断端部
４０ｂ：他方の分断端部
４２：凹凸部
４４：係止部
Ｇ：環状溝
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２：シール
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４：端面

Claims

軸部材により相対回動を自在に連結された二部材の対向する端面の外周部に形成された環状溝に嵌め込まれ、該対向する端面の間をシールする弾性体からなる環状のシールであって、
該シールの環を接続可能に分断する分断部を備え、かつ接続したときのシールの断面形状が該環全体にわたって実質上同一に形成されている、ことを特徴とする建設機械の軸受部シール。
該分断部が、一方の分断端部に形成された接続穴と、他方の分断端部に形成されて該接続穴に嵌合する接続突起とを備えている、請求項１記載の建設機械の軸受部シール。
該接続穴及び接続突起が、嵌合状態において互いに係合して環の分断を阻止する係止部を備えている、請求項２記載の建設機械の軸受部シール。
該係止部が、該接続突起に形成された環状凸部と、該接続穴に形成された環状凹部を備えている、請求項３記載の建設機械の軸受部シール。
該分断部が、該接続穴に該シールの外周からつながる接着剤注入穴を備えている、請求項２から４までのいずれかに記載の建設機械の軸受部シール。
該分断部が、一方の分断端部及び他方の分断端部に形成された互いに重ねられて噛み合う凹凸部を備えている、請求項１記載の建設機械の軸受部シール。
該分断端部各々の先端に鉤状に形成され互いに係合して環の分断を阻止する係止部を備えている、請求項６記載の建設機械の軸受部シール。