JP2005155663A - シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被密封流体の圧力により弾性体の密接面が弾性変形して密封環のシール面のシール能力が低下するのを防止すると共に，弾性体の密接面のシール能力と摩耗とを防止することにある。
【解決手段】 保持部６１Ａ又は環状部５１のうちの一方部に設けたパッキン１３に密封に保持されて軸６０に挿設する第２シール面５Ａを有する第２密封環５と、第２シール面５Ａと対向する第１シール面４Ａと、第１シール面４Ａと反対側に形成された第１支持部４Ｂと、第１支持部４Ｂ及び第１シール面４Ａの間の外周に形成された第１外周密接面４Ｃとを有して軸６０に挿設された第１密封環４と、第１密封環４の第１支持部４Ｂに一端の第１内周シール部２Ｃが嵌着すると共に、他端の第１外周シール部２Ｂが保持部６１Ａ又は環状部５１のうちの他方部に嵌着して第１密封環４を押圧するゴム状弾性材製の第１弾性体２Ａと、第１弾性体２Ａから一体に突出して第１密封環４の第１外周密接面４Ｃに嵌合する第１シールリップ６Ａ、とを具備するものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば、履帯用ローラ、減速機、油圧モータ、トラックローラ等に設けられるシール装置に関する。特に、建設機械の履帯用ローラ、油圧モータの装置などの過酷な被密封流体をシールするシール装置に係わるものである。

技術背景

本発明の関連技術として履帯装置に取り付けたシール装置（フローティングシール）が存在する。このシール装置は、スラリー又は微粉石を含んだ泥水等が回転部間に浸入するのを防止するために、ケースと回転部間に設けられている。しかし、密封環と、密封環を固定するケースとの間に弾性材製のＯリングを設けてシールしなければならない。この狭い密封環とケースとの間に微粉石が入り込むと、密封環とケースとの間が急速に摩耗する問題が存する。又、密封環を押圧するばねが微粉石などにより摩耗すると共に泥内に埋設すると密封環を押圧する力が低下する問題が存する。これを解決するために、密封環を押圧する弾性力の働きと共に、密封環が保持された接合面間をシールする弾性リングが設けられている（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。

この特許文献１に記載のフローティングシールは、図９に示すような構成である。このフローティングシール（シール装置）１０１は、履帯装置１００に取り付けた断面図である。図９の符号１２０は軸である。この軸１２０はローラ１２５の貫通孔内に配置されている。そして、軸１２０とローラ１２５との間隙にフローティングシール１０１が配置されている。このフローティングシール１０１は、軸１２０とローラ１２５との間隙に浸入する泥水、微粉石等をシールする。

このフローティングシール１０１に於いて、第１弾性リング１０２は外周に凹状の第１受圧面１０５を設けて断面がＪ形状を成す環状に形成されている。そして、第１弾性リング１０２は、両端が第１外周取付部１０２Ａと第１内周取付部１０２Ｂに形成されている。又、第２弾性リング１０３も外周に凹状の第２受圧面１０５を設けて断面がＪ形状を成す環状に形成されている。そして、第２弾性リング１０３も両端が第２外周取付部１０３Ａと第２内周取付部１０３Ｂに形成されている。

次に、第１シールリング１１０は、断面がＪ形状に形成されて環状を成している。そして、第１シールリング１１０の断面がＵ形状を成す溝の底面側の側面には、第１シール面１１０Ａが形成されている。更に、Ｕ形状の溝は第１取付部１１０Ｂに形成されている。又、第２シールリング１１１も、断面がＪ形状に形成されて環状を成している。そして、第２シールリング１１１の断面がＵ形状を成す溝の底面側の側面には、第２シール面１１１Ａが形成されている。更に、断面がＵ形状の溝は第２取付部１１１Ｂに形成されている。

上述のように構成された第１弾性リング１０２及び第２弾性リング１０３と、第１シールリング１１０及び第２シールリング１１１とは、図９に示すように組立てられている。つまり、第１弾性リング１０２の第１受圧面１０５と第２弾性リング１０３の第２受圧面１０５は、第１シールリング１１０及び第２シールリング１１１に対して弾性力を発揮できるようにするために大気連通室１２６に対して凹状面に形成されている。又、第１弾性リング１０２の側面と第２弾性リング１０３の側面は、潤滑側の内部室１２７に対して凸状面を成している。そして、第１弾性リング１０２は、第１シールリング１１０の第１シール面１１０Ａを第２シールリング１１１の方向へ弾性力で押圧している。又、第２弾性リング１０３は、第２シールリング１１１の第２シール面１１１Ａを第１シールリング１１０の方向へ弾性力で押圧している。そして、第１シール面１１０Ａと第２シール面１１１Ａは、互いに押圧されて大気連通室１２６側の被密封流体をシールする。

しかし、大気連通室１２６側の被密封流体の圧力が第１弾性リング１０２の第１受圧面１０５及び第２弾性リング１０３の第２受圧面１０５に作用すると、この第１弾性リング１０２の第１受圧面１０５と第２弾性リング１０３の第２受圧面１０５は、各々凹状面に形成されているから、この第１受圧面１０５と第２受圧面１０５に作用する力により更に各第１受圧面１０５と第２受圧面１０５が内部室１２７側へ曲げられる。そして、第１シール面１１０Ａと第２シール面１１１Ａの圧接力を弱めることになる。同時に、第１弾性リング１０２の第１内周取付部１０２Ｂは第１取付凹部１１０Ｂから、又、第２弾性リング１０３の第２内周取付部１０３Ｂは第２取付凹部１１１Ｂから、離脱する方向へ弾性変形するので、この各第１内周取付部１０２Ｂと第２内周取付部１０３Ｂのシール能力が低下する。更に、大気連通室１２６側の被密封流体や土砂等の微粉石が、各第１内周取付部１０２Ｂと第１取付凹部１１０Ｂとの接合間隙に浸入し、又、第２内周取付部１０３Ｂと第２取付凹部１１１Ｂとの接合間隙に浸入して各第１内周取付部１０２Ｂの接合面間と第２内周取付部１１１Ｂの接合面間を摩耗させる。そして、フローティングシール１０１のシール能力を低下させる結果となっている。

特に、第１シールリング１１０及び第２シールリング１１１は、フローティングシールとして第１弾性リング１０２と第２弾性リング１０３により弾性的に押圧されている。そして、この第１弾性リング１０２と第２弾性リング１０３が弾性変形すると、第１シールリング１１０の第１シール面１１０Ａと第２シールリング１１１の第２シール面１１１Ａとは、密接力を弱める構成である。又、第１弾性リング１０２と第２弾性リング１０３が弾性変形すると、接合する第１シール面１１０Ａと第２シール面１１１Ａは、互いに反対の径方向又は反対方向へ傾斜してずれることになるので、解決すべき課題となる。

特許文献２のトラック密封アセンブリにおいても、特許文献１に於いて説明したと同様に、弾性リングに相当する負荷部材は、セラミックシール部材をシール界面へ押圧する形状であるために、特許文献１に記載したような課題が存在する。

特表２００１−５０７１１１号公報（図１） 特開平１０−７８１４１号公報（図４、図７）

本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものである。その解決しようとする課題は、シール装置に泥水等の圧力が作用しても、弾性シールリングにより密封環を正常に押圧すると共に、密封環を密封に保持してシール面のシール能力を発揮させることにある。又、弾性シールリングが密封環を密封に保持して弾性シールリングと支持部との接合面間へ泥水等が浸入するのを防止することにある。更に、弾性シールリングの取付面間に泥水等が入り込んで損傷するのを防止することにある。

本発明は、上述した技術的課題を解決するために成されたものである。その課題を解決するための技術的手段は以下のように構成されている。

請求項１に係わる本発明のシール装置は、保持部を設けた軸と軸に挿設して相対回転する環状部との間をシールするシール装置である。そして、保持部又は環状部のうちの一方部に設けたパッキンに密封に保持されて軸に挿設された第２シール面を有する第２密封環と、第２シール面と対向する第１シール面と第１シール面と反対側に形成された第１支持部と第１支持部及び第１シール面の間の外周に形成された第１外周密接面とを有して軸に挿設された第１密封環と、第１密封環の第１支持部に一端の第１内周シール部が嵌着すると共に他端の第１外周シール部が保持部又は環状部のうちの他方部に嵌着して第１密封環を押圧するゴム状弾性材製の第１弾性体と、第１弾性体から一体に突出して第１密封環の第１外周密接面に密接する第１シールリップと、を具備するものである。

請求項２に係わる本発明のシール装置は、保持部を設けた軸と軸に挿設して相対回転する環状部との間をシールするシール装置である。そして、第１シール面と、第１シール面と反対側に形成された第１支持部と、第１支持部及び第１シール面の間の外周に形成された第１外周密接面とを有して軸に挿設された第１密封環と、第１密封環の第１支持部に一端の第１内周シール部が嵌着すると共に、他端の第１外周シール部が環状部に嵌着して第１密封環を押圧するゴム状弾性材製の第１弾性体と、第１弾性体から一体に突出して第１密封環の第１外周密接面に嵌合密接する第１シールリップ部と、第１密封環の第１シール面と対向して密接可能な第２シール面と、第２シール面の反対側に形成された第２支持部と、第２支持部及び第２シール面との間の外周に形成された第２外周密接面とを有して軸に挿設された第２密封環と、第２密封環の第２支持部に一端の第２内周シール部が嵌着すると共に他端の第２外周シール部が保持部に嵌着するゴム状弾性材製の第２弾性体と、第２弾性体から一体に突出して第２密封環の第２外周密接面に嵌合密接する第２シールリップと、を具備するものである。

請求項３に係わる本発明のシール装置は、第１シールリップの自由端部に外周面が厚肉に成るテーパ状の第１接合面を有し、且つ第２シールリップの自由端部に外周面が厚肉に成るテーパ状の第２接合面を有し、第１接合面が環状部に形成されたテーパ状の第１固定面に圧接されていると共に、第２接合面が保持部に形成されたテーパ状の第２固定面に圧接されているものである。

請求項４に係わる本発明のシール装置は、第１シールリップの自由端部に外周面が厚肉に成る段部状の第１密封部を有し、且つ第２シールリップの自由端部に外周面が厚肉に成る段部状の第２密封部を有し、第１密封部が環状部に形成された段部状の第１固着面に圧接すると共に、第２密封部が保持部に形成された段部状の第２固着面に圧接するものである。

請求項５に係わる本発明のシール装置は、第１弾性体に一体で第１シールリップと同方向へ延びて環状部に密接する第１シール部と、第２弾性体に一体で第２シールリップと同方向へ延びて保持部に密接する第２シール部とを有し、第１シールリップと第１シール部との間に第１受圧溝を有すると共に、第２シールリップと第２シール部との間に第２受圧溝を有するものである。

請求項６に係わる本発明のシール装置は、第１シールリップと第１シール部が第１受圧溝の両面を密接させて第１外周密接面と環状部との間で圧接されていると共に、第２シールリップと第２シール部が第２受圧溝の両面を密接させて第２外周密接面と保持部との間で圧接されているものである。

この請求項１に係わる本発明のシール装置では、第１シールリップ及び第２シールリップが外周密接面に密接しているので、大気連通室側の被密封流体の圧力を受けると各シールリップの外周の各作用周面に被密封流体の圧力が作用する。この為、各シールリップが外周密接面に強く密接し、第１支持部と第１内周シール部及び第２支持部と第２内周シール部との接合面間に被密封流体が入り込むのを効果的に防止することが可能になる。そして、各弾性体が各密封環のシール面の押圧力を弱める方向へ弾性変形することもなく、常に各シール面を対向する各シール面へ密接させることができる。更に、各シールリップが各外周密接面に密接しているので、各シールリップの密着により各弾性体の弾性変形を阻止し、各密封環を押圧して各シール面の圧接が弱められるのを効果的に防止する。そして、被密封流体が泥水であっても、第１シールリップに密封に保持された第１密封環の第１シール面と第２密封環の第２シール面とを正確に密接させて、シール能力を効果的に発揮させることが可能になる。

この請求項２に係わる本発明のシール装置では、第１シールリップ及び第２シールリップが外周密接面に密接しているので、大気連通室側の被密封流体の圧力を受けると各シールリップの外周の各作用周面に被密封流体の圧力が作用する。この為、各シールリップが各外周密接面に強く密接し、第１支持部と第１内周シール部及び第２支持部と第２内周シール部との接合面間に被密封流体が入り込むのを効果的に防止することが可能になる。そして、第１弾性体と第２弾性体が互いに第１密封環と第２密封環を弾発に押圧しているが、第１密封環の第１シール面と第２密封環の第２シール面が径方向へずれることもなく又は互いに相反する方向へ傾斜することもなく、密接する両シール面のシール能力を向上させる。又、両シール面は、大気連通室に浸入した泥水が蓄積されて高圧になっても確実にシールすることが可能になる。

この請求項３に係わる本発明のシール装置では、第１シールリップの外周面に設けられたテーパの第１接合面とテーパの第１固定面が圧接している。又、第２シールリップの外周面に設けられたテーパの第２接合面とテーパの第２固定面が圧接している。この為に、第１シールリップと第２シールリップの各自由端面に被密封流体の圧力を受けると、第１接合面と第１固定面はくさび状に押し合う。又、第２接合面と第２固定面もくさび状に押し合う。このくさび状に押し合う力は、第１密接面を第１外周密接面に対してこの圧力に応じたシャープな面圧を形成してシールする。同時に、第２シールリップも第２密封環の第２外周密接面に対して第１シールリップと同様に作用してシール能力を向上させる。

この請求項４に係わる本発明のシール装置では、第１シールリップの外周面に設けられた段部状の第１密封部と、段部状の第１固着面とが圧接する。又、第２シールリップの外周面に設けられた段部状の第２密封部と、段部状の第２固着面とが圧接する。この為に、第１シールリップの自由端部面と第２シールリップの各自由端部面に被密封流体の圧力を受けると、第１シールリップの第１密封部と第１固着面は段部面で係止する。そして、第１密封部と第１固着面は、この段部点を中心にして第１密接面を第１外周密接面に自由端部側から付け根へ向かって圧接させる。この為に、第１密接面は被密封流体の圧力に応じて第１外周密接面にシャープな面圧で圧接し、第１密接面のシール能力を発揮する。同時に、第２シールリップも同様に作用して第２密接面のシール能力を発揮させる。

この請求項５に係わる本発明のシール装置では、第１シールリップと第１シール部との間には第１受圧溝が設けられているので、被密封流体の圧力が第１受圧溝に作用すると、第１受圧溝内で被密封流体の圧力は、第１シールリップの第１密接面を第１外周密接面に圧接させるように作用する。同時に、第１受圧溝内の圧力は第１シール部を固定部に圧接させる。この構成は、被密封流体が泥水であっても又被密封流体の圧力が高圧であっても、被密封流体をシールする能力が発揮できる。同様に、第２シールリップも同様な作用効果を奏する。そして、被密封流体が泥水であっても、第１弾性体に密封に保持された第１密封環の第１シール面と第２弾性体に密封に保持された第２密封環の第２シール面とを正確に密接させて、シール能力を効果的に発揮させることが可能になる。

この請求項６に係わる本発明のシール装置では、第１シールリップと第１シール部との間には第１受圧溝が設けられていると共に、第１受圧溝の両側面が圧接状態に接合している。そして、被密封流体の圧力が中圧のときは被密封流体が第１シールリップの外周の第１作用周面に作用して第１密接面を第１外周密接面に密接させる。更に、被密封流体の圧力が高圧になり第１受圧溝を開くようにして第１受圧溝に作用すると、更に第１受圧溝内で被密封流体の圧力が、第１シールリップの第１密接面を第１外周密接面に圧接させる。同時に、第１シール部を固定部に圧接させる。この構成は、被密封流体が泥水であっても又被密封流体の圧力が高圧であっても、閉ざされた第１受圧溝を開くようにして作用し、被密封流体をシールする能力が発揮できる。同様に、第２シールリップも同様な作用効果を奏する。そして、被密封流体が泥水であっても効果的にシールすることが可能になる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳述する。
図１と図２は、本発明に係わる第１実施の形態を示すシール装置１である。尚、図２は図１のシール装置１を減速機に用いたものである。
更に、図３は、本発明に係わる第２実施の形態を示すシール装置１である。尚、図４は、図３のシール装置に被密封流体の圧力が作用した状態である。
更に、図５は、本発明に係わる第３実施の形態を示すシール装置１である。
又、図６は、本発明に係わる第４実施の形態を示すシール装置１である。
更に、図７は、本発明に係わる第５実施の形態を示すシール装置１である。
又、図８は、本発明に係わる第６実施の形態を示すシール装置１である。

図１及び図２に於いて、シール装置（フローティングシール）１はローラ５０と軸６０との間のシール室７０内に設けられている。シール室７０は、ローラ５０の端部側にＯリング２０を介して設けられたブッシュ（環状部）５１の固定部５１Ａと、軸６０と、軸６０に取り付けられた保持体６１の保持部６１Ａとに囲まれた内部に形成されている。尚、ブッシュ５１の代わりにローラ５０に弾性シールリングを直接に装着することもある。この場合は、ローラ５０が環状部５１となる。又、環状部５１と保持体６１は、下記の実施例に限定されるものではなく、シール装置を取り付ける相対回転する一方の部品と他方の部品である。

シール装置１には、第１弾性シールリング２及び第２弾性シールリング３を設ける。この第１弾性シールリング２には、全体が環状を成す本体の第１弾性体２Ａが設けられている。第１弾性体２Ａは外周に第１外周シール部２Ｂを形成すると共に、内周に第１内周シール部２Ｃを形成する。更に、第１弾性体２Ａは、固定部５１Ａから第１支持部４Ｂの方向へ小さな角度で傾斜しており、この傾斜角度により第１密封環４を軸方向へ弾性的に押圧する。この第１弾性体２Ａの傾斜角度は、主に、第１シール面４Ａを押圧する力と第１弾性体２Ａの長さに応じて設計する。又、第１外周シール部２Ｂは、断面がＬ形面を成す固定部５１Ａに接合するような形に形成する。更に、第１外周シール部２Ｂには突出する第１基部２Ｂ１を設ける。又、第１内周シール部２Ｃは第１密封環４の外周のＬ形面を成す第１支持部４Ｂの周面に接合するような形に形成する。

又、第１弾性体２Ａには、第１弾性体２Ａの傾斜した被密封流体側の正面（図示左側）から前方へ突出した第１シールリップ６Ａを形成する。この第１シールリップ６Ａの外周には被密封流体の圧力が作用する第１作用周面６Ａ２を設ける。又、第１シールリップ６Ａの先端角部の内周に第１外周密接面４Ｃと接触する幅が１６mm以下の第１密接面６Ａ１を設けている。又、第１シールリップ６Ａの自由端部が第１弾性体２Ａ側の付け根より厚肉に形成されている。そして、第１密接面６Ａ１は付け根に向かって１°から４５°の傾斜角度に形成されたテーパ面に形成する。この第１密接面６Ａ１が第１外周密接面４Ｃに最適な面圧で密接し、被密封流体に対するシール能力を発揮する。この第１密接面６Ａ１が第１密封環４の第１外周密封面４Ｃに強く密接できるように構成されている。
更に、第１外周シール部２Ｂには、第１シールリップ６Ａと同一方向へ突出して固定部５１Ａに密接する第１シール部７Ａを形成する。この第１弾性シールリング２は、ゴム材製で弾性力を有する。このゴム材は、例えば、パーフロロエラストマー、ニトリルゴム（ＮＢＲ）のＤｕｒｏＡ６０から８０、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、弾性力を有する樹脂（例えば、４フッ化エチレン−パ−フロオロメチルビニルエ−テルゴム）等を用いる。

次に、第１弾性シールリング２と対称に配置された第２弾性シールリング３は第１弾性シールリング２と対称形に形成する。この第２弾性シールリング３には、全体が環状を成す第２弾性体３Ａを設ける。この第２弾性体３Ａは外周に第２外周シール部３Ｂが形成されていると共に、内周に第２内周シール部３Ｃが形成されている。更に、第２弾性体３Ａは、第２外周シール部３Ｂから第２内周シール部３Ｃへ向かって傾斜している。すなわち、第２弾性体３Ａは、保持部６１Ａから第２支持部５Ｂの方向へ小さな角度で傾斜しており、この傾斜角度により第２密封環５を軸方向へ弾性的に押圧する。この第２弾性体３Ａの傾斜角度は、第２シール面５Ａを押圧する力と第２弾性体３Ａの長さに応じて設計する。第２外周シール部３Ｂは断面がＬ形を成す周面の保持部６１Ａに接合するように突出した基部３Ｂ１を設ける。又、第２内周シール部３Ｃは、第２密封環５の外周の断面がＬ形の第２支持部５Ｂの周面に接合する形に形成されている。

又、第２弾性体３Ａには、第２弾性体３Ａの傾斜した方向の側面（図示右側）から突出した第２シールリップ６Ｂが形成されている。この第２シールリップ６Ｂの外周には、被密封流体の圧力が作用する第２作用周面６Ｂ２が設けられている。更に、外周シール部３Ｂには第２シールリップ６Ｂと同一方向へ突出して保持部６１Ａに密接する第２シール部７Ｂを形成する。この第２シールリップ６Ｂは、第２シール部７Ｂよりも厚肉に形成されている。この第２弾性シールリング３も、第１弾性シールリング２と同様にゴム材又は樹脂材製で弾性力を有する。このゴム状弾性材は、例えば、パーフロロエラストマー、ニトリルゴム（ＮＢＲ）のＤｕｒｏＡ６０から８０、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、弾性力を有する樹脂（例えば、４フッ化エチレン−パ−フロオロメチルビニルエ−テルゴム）等を用いる。

一方、一対を成す第１密封環４と第２密封環５は対称形に形成して、対称に配置する。この第１密封環４は、断面がＬ形状に形成されて環状体を成している。そして、第１密封環４の第１フランジ部４Ｄの側面には第１シール面４Ａを設ける。更に、第１シール面４Ａの内周の側面は、テーパ面又は段部に形成されて、第１シール面４Ａを最適な径方向幅にしている。又、第１密封環４の断面がＬ形を成す外周面は第１支持部４Ｂに構成する。更に、第１密封環４の第１シール面４Ａを設けた第１フランジ部４Ｄの外周面は、第１外周密接面４Ｃに構成する。この第１密封環４の第１内周面４Ｅは軸６０と間隙を設けた遊合状態に嵌合している。

又、一対を成す他方の第２密封環５も、断面がＬ形に形成されて環状体を成している。そして、第２密封環５の第２フランジ部５Ｄの側面には第１シール面４Ａと密接する第２シール面５Ａを設ける。この第２シール面５Ａの内周の側面は軸方向へテーパ面又は段部に形成されている。又、第２密封環５の断面がＬ形を成す外周面は第２支持部５Ｂに構成する。更に、第２密封環５の第２シール面５Ａを設けた第２フランジ部５Ｄの外周面は、第２外周密接面５Ｃに構成する。この第２密封環５の第２内周面５Ｅは、軸６０と間隙を設けた遊合状態に嵌合している。

この第１密封環４及び第２密封環５は、鋳鉄、熱処理鋼、耐熱合金、ＳｉＣ、超硬合金、アルミナセラミック等の材製である。又、一方を摩擦係数を小さくしたいときには、カーボン材にすることもできる。尚、第１密封環４はブッシュ５１と共に回動するようにブッシュ５１に図示省略のドライブピンを介して固定することもできる。又、第２密封環５もカバー６１にドライブピンを介して第１密封環４により回動しないように固定することもできる。更に、第１弾性体２Ａに板ばね又はコイルスプリングを埋設して第１弾性体２Ａに弾性力を付与しても良い。

このように構成された第１弾性シールリング２は、図１及び図２に示すように、第１外周シール部２Ｂがブッシュ５１の固定部５１Ａに嵌着すると共に、第１内周シール部２Ｃが第１密封環４の第１支持部４Ｂに嵌着している。そして、第１弾性体２Ａの弾性力により第１密封環４の第１シール面４Ａを第２密封環５の第２シール面５Ａへ押圧する。同時に、第１シールリップ６Ａの第１密接面６Ａ１は第１フランジ部４Ｄの第１外周密封面４Ｃに密接して第１内周シール部２Ｃと第１支持部４Ｂとの嵌着した接合面間に被密封流体が浸入するのを防止する。その結果、第１弾性体２Ａが第１支持部４Ｂから離間して内部室Ｂ側へ弾性変形するのが防止される。

第１密封環４の第１シール面４Ａは、第２シール面５Ａに対する圧接力を第１弾性体２Ａの弾性力により常に保持される。又、第１外周シール部２Ｂに設けられた第１シール部７Ａは、被密封流体の圧力を受けて更に固定部５１Ａに密接し、被密封流体が第１外周シール部２Ｂと固定部５１Ａとの嵌着面間に浸入するのを防止する。そして、第１シール部７Ａは第１外周シール部２Ｂと固定部５１Ａとの嵌着面の密接を強化して第１弾性体２Ａが異常変形するのを防止し、第１弾性体２Ａの弾性力により第１シール面４Ａのシール能力を向上させる。又、第２弾性シールリング３も、第１弾性シールリング２と同様に、第２外周シール部３Ｂが保持部６１Ａに嵌着すると共に、第２内周シール部３Ｃが第２密封環５の第２支持部５Ｂに嵌着する。そして、第２弾性シールリング３の第２弾性体３Ａの弾性力により第２密封環５の第２シール面５Ａを第１密封環４の第１シール面４Ａへ弾性的に押圧する。

同時に、第２シールリップ６Ｂの第２密接面６Ｂ１は第２フランジ部５Ｄの第２外周密接面５Ｃに密接して第２内周シール部３Ｃと第２支持部５Ｂとの嵌着した接合面間に被密封流体が浸入するのを防止する。その結果、第２弾性体３Ａが第２支持部５Ｂから離間して内部室Ｂ側へ弾性変形するのを防止する。そして、第２シール面５Ａは、第１シール面４Ａに対する圧接力を第２弾性体３Ａの押圧弾性力により常に保持される。

図２のシール装置１においては、ローラ５０が回動するように構成されているので、第１密封環４が回動する回転用密封環となる。そして、第２密封環５が静止用密封環となる。この回転用密封環４と静止用密封環５の構成は、シール装置１が取り付けられる機械により逆の配置の構成にもなる。尚、第１弾性シールリング２及び第２弾性シールリング３のうちの一方の弾性シールリングを図１に示す形状とは異なる形状の弾性シールリングにしてシールすることもできる。例えば、被密封流体に含まれる微粉末が少ない場合には、断面が長方形を成し、傾斜方向へ配置されて密封環を弾発に押圧するシールリングにすることも可能である。

そして、ローラ５０の回動とともに、大気連通室Ａから浸入する泥水等の被密封流体をシールする。又、内部室Ｂには、ローラ５０と軸６０との間にベアリング２５が設けられているので、潤滑油が介在されている。しかし、第１弾性シールリング２及び第２弾性シールリング３は、この潤滑油の圧力を受けても各第１内周シール部２Ｃ及び第２内周シール部３Ｃと、各第１シールリップ６Ａ及び第２シールリップ６Ｂとにより密封に支持されるから、弾性変形しても不具合となることが防止できる。むしろ、潤滑油の圧力により、第１シール面４Ａと第２シール面５Ａとを互いに圧接させてシール能力が発揮できる。

図３は、本発明に係わる第２実施の形態の第１弾性シールリング２と第１密封環４とを組み合わせた無負荷状態に取付られた半断面図である。尚、第２弾性シールリング（パッキン）１３は第１弾性シールリング２と対称に配置されているが、第１弾性シールリング２と同一形状にしなければならないものとは限らない。例えば、第２密封環５は、断面を略方形状に形成する。そして、この第２密封環５の背面側の三面を断面がＵ形状を成す第２弾性シールリング（パッキン）１３で嵌め込むと共に、この第２弾性シールリング（パッキン）１３をケース（保持体）６１の溝に嵌着して第２密封環を第２弾性シールリング（パッキン）１３で支持することもできる。更に、この第２弾性シールリング（パッキン）１３の代わりにＯリングを介してカバー（保持体）６１に設けた取付溝に装着することもできる。この場合は、第１弾性シールリング２が本発明のシール効果を発揮する。つまり、本発明は、必要に応じて、第１弾性シールリング２と第１密封環４の構成で、シール能力を発揮させることも可能である。又、第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング（パッキン）１３とを交換した状態に配置することもできる。

図３に於いて、図１に示す第１弾性シールリング２（第２弾性シールリング３も同じ）と相違する点は、第１シールリップ６Ａの自由端内周角部に第１外周密接面４Ｃと接触する幅が１ｍｍから１２mmの第１密接面６Ａ１を設けている。又、第１シールリップ６Ａの自由端部が第１弾性体２Ａ側の付け根より厚肉に形成されている。そして、第１密接面６Ａ１は付け根に向かって１°から４５°の傾斜角度に形成されたテーパ面に形成する。この第１密接面６Ａ１が第１外周密接面４Ｃに最適な面圧で密接し、被密封流体に対するシール能力を発揮する。その結果、第１弾性体２Ａの異常な弾性変形が防止されて第１シール面４Ａと第２シール面５Ａのシール能力を向上させることが可能になる。
又、第１外周シール部２Ｂの第１シールリップ６Ａと反対側に突出する第１基部２Ｂ１が設けられている。この第１基部２Ｂ１により第１外周シール部２Ｂを弾性的に支持する。

図４は、図３の第１弾性シールリング２に大気連通室Ａから０．６ＭＰａの被密封流体の圧力が作用した場合の第１弾性シールリング２の変形状態を示すものである。図３の第１弾性シールリング２に於いて、比較例１として実験した第１シールリップ６Ａが設けられていない弾性シールリングの場合には、０．６ＭＰａの被密封流体の圧力が弾性シールリングに作用すると、シール面の面圧が無負荷の状態の面圧２．５ｋＮに対して１／７の面圧に低下することが認められる。これに対し、実施例１として実験した、図３に示す第１シールリップ６Ａを設けた第１弾性シールリング２に於いて、同一条件では、１／２．３の面圧低下にしかならないことが認められる。つまり、第１弾性シールリング２に対して大気連通室Ａから被密封流体の圧力を受けても、第１弾性シールリング２が内部室Ｂ側へ弾性変形せずに、各第１シール面４Ａと第２シール面５Ａに対して正常な弾性力で押圧し、第１シール面４Ａと第２シール面５Ａのシール能力を発揮することが認められる。

図５は、本発明に係わる第３実施の形態を示すシール装置１である。この図５に示すシール装置１に於いて、図１のシール装置１と相違する点は、第１シールリップ６Ａが台形状に形成されている点である。又、第１弾性シールリング２の第１シールリップ６Ａと反対の側面が円弧状に形成されている点である。そして、大気連通室Ａからの被密封流体の圧力に対して第１弾性体２Ａが弾性変形しないような形状に構成したものである。このため、第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３に被密封流体の圧力が作用しても、各第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３の弾性力により、各第１密封環４のシール面４Ａと第２密封環５の第２シール面５Ａとが密接するシール能力を発揮させることができる。

図５に示す第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３は、ゴム材としてパーフロロエラストマー、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、スチロールゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム等の弾性ゴムが必要に応じて用いられる。

図６は、本発明に係わる第４実施の形態を示すシール装置１である。図６のシール装置１は、図１又は図３のシール装置１の第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３を除いては同一符号で示すように略同一に構成されている。この為、第１密封環４と第２密封環５の構成の詳細な説明は、省略する。第１弾性シールリング２は図３の第１弾性シールリング２と略同形状に形成されている。相違する点は、第１シールリップ６Ａと第１シール部７Ａである。第１シールリップ６Ａの肉厚が、図３の第１シールリップ６Ａより厚く形成されている。そして、第１シールリップ６Ａの内周面には第１密接面６Ａ１が形成されていると共に、外周面に第１作用周面６Ａ２が形成されている。

又、第１シールリップ６Ａの第１密接面６Ａ１は付け根に向かって１°か４５°に傾斜したテーパ面に形成されている。この傾斜角度により第１シールリップ６Ａの第１密接面６Ａ１の軸方向の力が第１密接面６Ａ１の第１外周密接面４Ｃに圧接する力の３％から５０％にすることが可能になる。この為に、第１密接面６Ａ１が最適な面圧を形成し、第１密接面６Ａ１と第１外周密接面４Ｃの接合間に被密封流体が浸入するのを効果的に防止できる。又、第１シール部７Ａの軸方向に突出する長さは、第１シールリップ６Ａの同方向の長さよりも短く形成されている。尚、この第１シール部７Ａの長さは、必要に応じて、第１シールリップ６Ａとの長さと略同一長さにしても良い。そして、第１シールリップ６Ａと第１シール部７Ａを第１密封環４の第１外周密接面４Ｃと固定部５１Ａとの間に装着したとき、第１シールリップ６Ａと第１シール部７Ａとの間の受圧溝が圧接されて第１密接面６Ａ１が第１外周密接面６Ａ１に密接すると共に、第１シール部７Ａが固定部５１Ａに密接するように構成されている。

又、第２弾性シールリング３も第１弾性シールリング２と同形状に形成されて対称に配置される。つまり、第２シールリップ６Ｂの肉厚が、第１シールリップ６Ａと同様に、厚く形成されているものである。そして、第２シールリップ６Ｂの内周面には第２密接面６Ｂ１が形成されていると共に、外周面に第２作用周面６Ｂ２が形成されている。又、第２シールリップ６Ｂの第２密接面６Ｂ１は付け根に向かって１°か４５°に傾斜したテーパ面に形成されている。この傾斜角度により第２シールリップ６Ｂの第２密接面６Ｂ１の軸方向の力が第２密接面６Ｂ１の第２外周密接面５Ｃに圧接する力の３％から５０％にすることが可能になる。この為に、第２密接面６Ｂ１のシャープな面圧形成により、第２密接面６Ｂ１と第２外周密接面５Ｃの接合間に被密封流体が浸入するのを効果的に防止できる。

又、第２シール部７Ｂの軸方向に突出する長さは、第２シールリップ６Ｂの同方向の長さよりも短く形成されている。尚、この第２シール部７Ｂの長さは、必要に応じて、第２シールリップ６Ｂとの長さと略同一長さにしても良い。
そして、第２シールリップ６Ｂと第２シール部７Ｂを第２密封環５の第２外周密接面５Ｃと保持部６１Ａとの間に装着したとき、第２シールリップ６Ｂと第２シール部７Ｂとの間の受圧溝が圧接されて第２密接面６Ｂ１が第２外周密接面５Ｃに密接すると共に、第２シール部７Ｂが保持部６１Ａに密接する。

このように構成されたシール装置１は、大気連通室Ａに土砂等の泥水が浸入して大気連通室Ａ内に蓄積すると共に、この大気連通室Ａ内の圧力を高圧にする。しかし、第１シールリップ６Ａと第１シール部７Ａが第１密封環５の第１外周密接面４Ｃと固定部５１Ａとの間に圧着状態に装着されているので、この被密封流体の圧力に対抗してシールする。又、第１シール部７Ａの軸方向の長さが短くされているから、被密封流体の圧力は第１シールリップ６Ａの第１作用周面６Ａ２に作用して第１密接面６Ａ１を第１外周密接面６Ａ１に密着させる。この為に、被密封流体の高圧力に応じて第１密接面６Ａ１の密接力を第１外周密接面４Ｃに対して高めることが可能になる。そして、第１密接面６Ａ１と第１外周密接面４Ｃとの間に被密封流体が浸入するのを防止する。同様に、第２弾性シールリング３も第１弾性シールリング２と同様な作用をするので、作用に関する詳細な説明は上述の通りである。

図７は、本発明に係わる第５実施の形態を示すシール装置１である。図７のシール装置１は、図１又は図３のシール装置１の第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３を除いては同一符号で示すように略同一に構成する。この為、第１密封環４と第２密封環５の構成の詳細な説明は上述の通りであるので省略する。第１弾性シールリング２は、概略、図３の第１弾性シールリング２と略同形状に形成する。相違する点は、第１シールリップ６Ａと第１シール部７Ａである。この第１シールリップ６Ａの肉厚が厚く形成されている。そして、第１シール部７Ａが設けられていない。第１シールリップ６Ａの外周の第１接合面６Ａ３は、第１シールリップ６Ａの自由端部側を厚肉に形成すると共に、第１弾性体２Ａ側が薄肉に形成してテーパ面に形成する。このテーパ面の角度は、３°から８５°の範囲にするとよい。つまり、第１シールリップ６Ａの自由端部が厚肉のくさび状に形成されている。又、固定部５１Ａの大気連通室Ａ側がテーパ面の第１固定面５１Ｂに形成されている。このテーパ面の角度も、３°から８５°の範囲にするとよい。そして、大気連通室Ａ側から被密封流体の圧力を受けても、第１シールリップ６Ａは第１外周密接面４Ｃと第１固定面５１Ｂとの間でくさび状に接合するので、第１密接面６Ａ１と第１接合面６Ａ３の密封力が発揮される。この為に、土砂等が含む被密封流体の圧力が高圧であっても、第１シールリップ６Ａにより被密封流体がシールされる。

又、第２弾性シールリング３も第１弾性シールリング２と同形状に形成されて対称に配置される。つまり、第２弾性シールリング３の第２シールリップ６Ｂは、自由端部の肉厚が厚くされて、弾性体３Ａ側が薄くされたくさび状である。そして、内周面に第２密接面６Ｂ１が形成されていると共に、外周面が第２接合面６Ｂ３に形成されている。この第２接合面６Ｂ３はテーパ状面である。このテーパ面の角度は、３°から８５°の範囲にするとよい。更に、この第２接合面６Ｂ３に接合する第２固定面６１Ｂも同様なテーパ面に形成する。このテーパ面の角度も３°から８５°の範囲にするとよい。そして、大気連通室Ａ側から被密封流体の圧力を受けても、第２シールリップ６Ｂは第２外周密接面５Ｃと第２固定面６１Ｂとの間でくさび状に接合するので、第２密接面６Ｂ１と第２接合面６Ｂ３の密封力が発揮される。この為に、土砂等が含む被密封流体の圧力が高圧であっても、第１シールリップ６Ａにより被密封流体をシールする。その他の第２弾性シールリング３の構成は第１弾性シールリング２と同様に構成されて、同様な作用をする。

図８は、本発明に係わる第６実施の形態を示すシール装置１である。図８のシール装置１は、図１又は図３のシール装置１の第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３を除いては同一符号で示すように略同一に構成されている。この為、第１密封環４と第２密封環５の構成の詳細な説明は上述の通りであるので省略する。第１弾性シールリング２は、概略、図３の第１弾性シールリング２と略同形状に形成されている。相違する点は、第１シールリップ６Ａと第１シール部７Ａである。この第１シール部７Ａは設けられていない。そして、この第１シールリップ６Ａの自由端部の外周側が段部にされて肉厚の第１密封部６Ａ４に形成する。又、この第１密封部６Ａ４に接合する固定部５１Ａの大気連通室Ａ側は、第１密封部６Ａ４に接合する段部状の第１固着面５１Ｃに形成する。

そして、大気連通室Ａ側から高圧の被密封流体が作用しても、第１密封部６Ａ４に接合する第１固着面５１Ｃにより第１密封部６Ａ４が密封に支持されて被密封流体の浸入を防止する。同時に、第１シールリップ６Ａの自由端部の端面に作用する被密封流体の高圧力は第１密接面６Ａ１を第１外周密接面４Ｃに圧着させる。そして、被密封流体が第１密接面６Ａ１と第１外周密接面４Ｃとの間から浸入するのを効果的に防止する。又、第１密封部６Ａ４も被密封流体の圧力により圧接されて第１固着面５１Ｃに密接する。この為、被密封流体は大気連通室Ａ側から内部室Ｂへ浸入するのを防止する。

又、第２弾性シールリング３も、第１弾性シールリング２と略同形状に形成して対称に配置する。そして、この第２シールリップ６Ｂの自由端部の外周側が段部にされて肉厚の第２密封部６Ｂ４に形成する。又、この第２密封部６Ｂ４に接合する保持部６１Ａの大気連通室Ａ側は、第２密封部６Ｂ４に接合する段部状の第２固着面６１Ｃに形成する。

そして、大気連通室Ａ側から高圧の被密封流体が作用しても、第２密封部６Ｂ４に接合する第２固着面６１Ｃにより第２密封部６Ｂ４が密封に支持されて被密封流体の浸入を防止する。同時に、第２シールリップ６Ｂの自由端部の端面に作用する被密封流体の高圧力は第２密接面６Ｂ１を第２外周密接面５Ｃに圧着する。そして、被密封流体が第２密接面６Ｂ１と第２外周密接面５Ｃとの間から浸入するのを効果的に防止する。又、第２密封部６Ｂ４も被密封流体の圧力により圧接されて第２固着面６１Ｃに密接する。この為、被密封流体は大気連通室Ａ側から内部室Ｂへ浸入するのを防止する。

第４実施の形態から第６実施の形態においても、第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３は、ゴム材又はゴム状合成樹脂材である。その材質は、例えば、パーフロロエラストマー、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、スチロールゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、弾性力を有する樹脂（例えば、４フッ化エチレン−パ−フロオロメチルビニルエ−テルゴム）等のゴム状弾性材を必要に応じて用いる。又、第４実施の形態から第６実施の形態においても、第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３とを略同形状に形成して対称に配置したが、第１弾性シールリング２と第２弾性シールリング３のうちの一方を図３に示すような弾性シールリング１３に構成して密封環を弾発に押圧する状態に配置することができる。つまり、この弾性シールリング１３は被密封流体のスラリー等の特性に応じて他の形状にすることが可能である。

以上のように、本発明のシール装置は履帯用ローラ、減速機、油圧モータ、トラックローラ等に用いられて被密封流体をシールする為に有用である。特に、建設機械の履帯用ローラ、油圧モータの装置などにおいて過酷な条件の被密封流体をシールするのに有用である。

本発明に係る第１実施の形態のシール装置の半断面図である。 図１のシール装置を減速機に取り付けた状態の半断面図である。 本発明に係る第２実施の形態のシール装置の半断面図である。 図３のシール装置に被密封流体の圧力が作用した状態の半断面図である。 本発明に係わる第３実施の形態のシール装置の半断面図である。 本発明に係わる第４実施の形態のシール装置の半断面図である。 本発明に係わる第５実施の形態のシール装置の半断面図である。 本発明に係わる第６実施の形態のシール装置の半断面図である。 本発明に関連するシール装置の断面図である。

符号の説明

１ シール装置
２ 第１弾性シールリング
２Ａ 第１弾性体
２Ｂ 第１外周シール部
２Ｂ１ 第１基部
２Ｃ 第１内周シール部
３ 第２弾性シールリング
３Ａ 第２弾性体
３Ｂ 第２外周シール部
３Ｂ１ 第２基部
３Ｃ 第２内周シール部
４ 第１密封環
４Ａ 第１シール面
４Ｂ 第１支持部
４Ｃ 第１外周密接面
４Ｄ 第１フランジ部
４Ｅ 第１内周面
５ 第２密封環
５Ａ 第２シール面
５Ｂ 第２支持部
５Ｃ 第２外周密接面
５Ｄ 第２フランジ部
５Ｅ 第２内周面
６Ａ 第１シールリップ
６Ａ１ 第１密接面
６Ａ２ 第１作用周面
６Ａ３ 第１接合面
６Ａ４ 第１密封部
６Ｂ 第２シールリップ
６Ｂ１ 第２密接面
６Ｂ２ 第２作用周面
６Ｂ３ 第２接合面
６Ｂ４ 第２密封部
７Ａ 第１シール部
７Ｂ 第２シール部
１３ 弾性シールリング（パッキン）
５０ ローラ
５１ ブッシュ（環状部）
５１Ａ 固定部
５１Ｂ 第１固定面
５１Ｃ 第１固着面
６０ 軸
６１ カバー（保持体）
６１Ａ 保持部
６１Ｂ 第２固定面
６１Ｃ 第２固着面
７０ シール室
Ａ 大気連通室
Ｂ 内部室

Claims (6)

1. 保持部を設けた軸と前記軸に挿設して相対回転する環状部との間をシールするシール装置であって、
   前記保持部又は環状部のうちの一方部に設けたパッキンに密封に保持されて前記軸に挿設する第２シール面を有する第２密封環と、
   前記第２シール面と対向する第１シール面と前記第１シール面と反対側に形成された第１支持部と前記第１支持部及び前記第１シール面の間の外周に形成された第１外周密接面とを有して前記軸に挿設された第１密封環と、
   前記第１密封環の第１支持部に一端の第１内周シール部が嵌着すると共に他端の第１外周シール部が前記保持部又は前記環状部のうちの他方部に嵌着して前記第１密封環を押圧するゴム状弾性材製の第１弾性体と、
   前記第１弾性体から一体に突出して前記第１密封環の第１外周密接面に密接する第１シールリップと、を具備することを特徴とするシール装置。
2. 保持部を設けた軸と前記軸に挿設して相対回転する環状部との間をシールするシール装置であって、
   第１シール面と前記第１シール面と反対側に形成された第１支持部と前記第１支持部及び前記第１シール面の間の外周に形成された第１外周密接面とを有して前記軸に挿設された第１密封環と、
   前記第１密封環の第１支持部に一端の第１内周シール部が嵌着すると共に他端の第１外周シール部が前記環状部に嵌着して前記第１密封環を押圧するゴム状弾性材製の第１弾性体と、
   前記第１弾性体から一体に突出して前記第１密封環の第１外周密接面に嵌合する第１シールリップと、
   前記第１密封環の第１シール面と対向して密接可能な第２シール面と前記第２シール面の反対側に形成された第２支持部と前記第２支持部及び前記第２シール面との間の外周に形成された第２外周密接面とを有して前記軸に挿設された第２密封環と、
   前記第２密封環の前記第２支持部に一端の第２内周シール部が嵌着すると共に他端の第２外周シール部が前記保持部に嵌着するゴム状弾性材製の第２弾性体と、
   前記第２弾性体から一体に突出して前記第２密封環の第２外周密接面に嵌合する第２シールリップと、を具備することを特徴とするシール装置。
3. 前記第１シールリップの自由端部に外周面が厚肉に成るテーパ状の第１接合面を有し、且つ前記第２シールリップの自由端部に外周面が厚肉に成るテーパ状の第２接合面を有し、前記第１接合面が前記環状部に形成されたテーパ状の第１固定面に圧接されていると共に、前記第２接合面が保持部に形成されたテーパ状の第２固定面に圧接されていることを特徴とする請求項２に記載のシール装置。
4. 前記第１シールリップの自由端部に外周面が厚肉に成る段部状の第１密封部を有し、且つ前記第２シールリップの自由端部に外周面が厚肉に成る段部状の第２密封部を有し、前記第１密封部が前記環状部に形成された段部状の第１固着面に圧接されていると共に、前記第２密封部が保持部に形成された段部状の第２固着面に圧接されていることを特徴とする請求項２に記載のシール装置。
5. 前記第１弾性体に一体で前記第１シールリップと同方向へ延びて前記環状部に密接する第１シール部と、前記第２弾性体に一体で前記第２シールリップと同方向へ延びて前記保持部に密接する第２シール部とを有し、前記第１シールリップと前記第１シール部との間に第１受圧溝を有すると共に、前記第２シールリップと前記第２シール部との間に第２受圧溝を有することを特徴とする請求項２に記載のシール装置。
6. 前記第１シールリップと前記第１シール部が第１受圧溝の両側面を密接させて前記第１外周密接面と前記環状部との間で圧接されていると共に、前記第２シールリップと前記第２シール部が第２受圧溝の両側面を密接させて前記第２外周密接面と前記保持部との間で圧接されていることを特徴とする請求項５に記載のシール装置。

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