JP2005308091A - 旋回軸受のシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 密封された潤滑剤の漏れ防止を図ることができる旋回軸受のシール装置を提供する。
【解決手段】 外部側の端面に対して略直交する方向に延びて互いに向かい合う対向面(23,33)をそれぞれ有し、同心にて配設される内輪(2)及び外輪(3)と、各対向面の間に配設される転動体(4)とから構成された旋回軸受(1)であって、転動体を遮蔽するシール部材(5,6)を備え、シール部材は、内輪又は外輪の少なくとも一方側の対向面に固定されるシール基部(50,60)と、各対向面の間にてシール基部から延び、その先端を他方側の対向面に当接させて潤滑剤を密封するリップ部(53,63)とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば油圧ショベル、移動式クレーン等の建設機械に適用される旋回軸受のシール装置に関する。

この種の建設機械は、作業機を備えた上部旋回体と、履帯等を備えた下部走行体とから構成され、この上部旋回体と下部走行体との接続部分には旋回軸受が配設されている。
旋回軸受は下部走行体に連結された内輪及び上部旋回体に連結された外輪を有し、これら内輪と外輪との間にベアリングボール等の転動体を有している。そして、この上部旋回体は、油圧モータの作動に応じ、外輪が内輪に対して相対回転することにより旋回する。ここで、内輪と外輪との間に、ベアリングボールの潤滑剤を密封する環状のシール部材を配設させた技術が提案されている（特許文献１）。

当該シール部材は、互いに向かい合って対向する内輪の外周面及び外輪の内周面にそれぞれ固定される取付け基部と、対向する各面に対峙される位置決め突片と、この対向する各面に対して略直交する方向に延びた外部側の端面に当接されるリップ部とから構成されている。このシール部材によれば、取付け基部の固定によってシール部材の脱落防止を図り、リップ部による外部側の端面との当接によって潤滑剤の漏れ防止を図る。
特開平１０−１５２８６３号公報（段落番号００１１〜００１５、図２等）

ところで、シール部材のリップ部は、相対運動を行う内輪と外輪との間において潤滑剤を密封領域内に保持させる機能が要求され、可撓性を備えた形状に構成されている。
しかしながら、上記特許文献１の如くリップ部を外部側の端面に当接させた場合には、このリップ部が外部側に直接に曝されることになる。換言すれば、リップ部を外部側からアクセス容易な位置に配設させると、外部側から侵入する異物との衝突によって剛性の低いリップ部が傷つき易くなり、これでは、密封された潤滑剤が外部側に漏れてしまうとの問題がある。

また、仮に、潤滑剤の密封領域において、潤滑剤をベアリングボールの配置位置から外部側に向かわせる圧力が生じた場合には、このリップ部は外部側に向かって容易に撓み、このときにも潤滑剤が外部側に漏れてしまうことになる。
このように、従来の技術では、潤滑剤の漏洩の点については依然として課題が残されている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、密封された潤滑剤の漏れ防止を図ることができる旋回軸受のシール装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の旋回軸受のシール装置（請求項１）は、外部側の端面に対して略直交する方向に延びて互いに向かい合う対向面をそれぞれ有し、同心にて配設される内輪及び外輪と、各対向面の間に配設される転動体とから構成された旋回軸受であって、転動体を遮蔽するシール部材を備え、シール部材は、内輪又は外輪の少なくとも一方側の対向面に固定されるシール基部と、各対向面の間にてシール基部から延び、その先端を他方側の対向面に当接させて潤滑剤を密封するリップ部とを備えたことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、リップ部は、その先端を一方側の対向面に更に当接させて潤滑剤を密封することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、他方側の対向面には、径方向の厚みを減じさせる凹部を備え、シール基部は、潤滑剤の密封領域に対向され、リップ部は、その先端を凹部に当接させて潤滑剤を密封することを特徴としている。

上述した請求項１記載の本発明の旋回軸受のシール装置によれば、リップ部が内輪の対向面と外輪の対向面との間に配設されており、このリップ部は外部側には曝されず、その先端はシール基部を固定しない他方側の対向面に当接されている。つまり、リップ部は外部側からアクセス困難な位置に配されているので、外部側からの異物の侵入に対して十分に保護可能となる。また、仮に、潤滑剤の密封領域において、この潤滑剤をベアリングボールの配置位置から外部側に向かわせる圧力が生じたとしても、このリップ部は、他方側の対向面からの支持反力によって押圧されており、外部側には撓み難くなる。これらの結果、密封された潤滑剤による外部側への漏れ防止を図ることができる。

しかも、シール部材は双方の対向面で支持されている。換言すれば、各対向面の間において、シール基部は一方側の対向面で支持され、且つ、リップ部は他方側の対向面で支持されていることから、シール部材の脱落をより確実に防止できる。
また、請求項２記載の発明によれば、リップ部の先端が内輪側の対向面と外輪側の対向面との双方に当接するように分岐されている。よって、潤滑剤を外部側に向かわせる圧力が生じたとしても、リップ部の各先端が近接する各対向面に向けて拡開してこの圧力を受け止めるので、潤滑剤の漏れをより一層防止できる。

更に、請求項３記載の発明によれば、リップ部の先端が凹部内に隠されており、潤滑剤を外部側に向かわせる圧力が高い場合であっても、その圧力はシール基部でまず受け止められ、リップ部で直接的には受け止めないことから、このときにも潤滑剤の漏れがより一層防止可能となる。

以下、図面を用い本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態のシール装置を配設した旋回軸受の一部を示す図である。当該旋回軸受１は例えば油圧ショベル、移動式クレーン等の建設機械に適用される。この建設機械は、作業機を備えた上部旋回体及び履帯等を備えた下部走行体から構成されており、旋回軸受１は上部旋回体と下部走行体との接続部分に介在されている。

この旋回軸受１は、下部走行体に連結された内輪２及び上部旋回体に連結された外輪３を有している。外輪３は内輪２の外周側に配設され、これら内輪２と外輪３とは同心にて配設されている。また、内輪２と外輪３との間にはベアリングボール（転動体）４が備えられている。そして、上部旋回体は、図示しない旋回用油圧モータの作動に応じ、外輪３が内輪２に対して相対回転することにより旋回する。

図１の他、図２に示すように、内輪２において、上端面（外部側の端面）２１及び下端面（外部側の端面）２２が配置され、上端面２１が上部旋回体に対向し、下端面２２が下部走行体に対向している。そして、上端面２１及び下端面２２に対して略直交する方向には内輪２の外周面（対向面）２３が形成されている。一方、外輪３において、上端面（外部側の端面）３１及び下端面（外部側の端面）３２が配置され、上端面３１が上部旋回体に対向し、下端面３２が下部走行体に対向している。そして、上端面３１及び下端面３２に対して略直交する方向には外輪３の内周面（対向面）３３が形成されている。

このように、内輪２の外周面２３と外輪３の内周面３３とは互いに向かい合って配設され、上記ベアリングボール４はこれら外周面２３と内周面３３との間に配設されている。
内輪２の内周面側には内歯歯車２９が備えられている。この内歯歯車２９は内輪２の上端面２１から下端面２２に亘って形成されている。また、内歯歯車２９は上記旋回用油圧モータの出力を増力する減速装置を介して、その減速装置の出力軸であるピニオンに噛合している。

この内歯歯車２９の外周方向には、所定間隔を存して複数の下部連結穴２０が配設されており、下部連結穴２０は上端面２１から下端面２２に亘って形成されている。そして、図示しないボルトが上端面２１から下端面２２に向けて下部連結穴２０に係合されると、下部走行体と内輪２とが連結される。
また、外輪３の内周面３３の外周方向には所定間隔を存して複数の上部連結穴３０が配設されている。この上部連結穴３０は上端面３１から下端面３２に亘って形成されており、図示しないボルトが下端面３２から上端面３１に向けて上部連結穴３０に係合されると、上部走行体と外輪３とが連結される。

一方、内輪２の外周面２３及び外輪３の内周面３３には、断面半円形の溝がそれぞれ設けられており、これら相対向する両溝によって環状孔２６，３６が形成され、この環状孔２６，３６にベアリングボール４が装着されている。そして、内輪２の外周面２３はベアリングボール４を介して外輪３の内周面３３を回転自在に支承する。
ところで、このベアリングボール４の装着によって、外輪３の内周面３３及び内輪２の外周面２３の間には環状の隙間が形成されることから、この隙間を遮蔽して潤滑剤の密封及び外部側からの塵埃等の異物の侵入防止を図る必要がある。そこで、外輪３の内周面３３及び内輪２の外周面２３の間には、上側シール部材（シール部材）５及び下側シール部材（シール部材）６がそれぞれ配設されている。これら上側シール部材５及び下側シール部材６はゴム等の弾性部材から構成され、伸びしろを考慮した開放端付きの略円環状にそれぞれ形成されており、上側シール部材５は旋回軸受１の上側に配置され、下側シール部材６は旋回軸受１の下側に配置されている。

より具体的には、図２に示すように、外輪３の内周面３３には回転軸方向に画定された固定端面３４と径方向に画定された固定側面３５とが備えられ、これら固定端面３４及び固定側面３５が、本実施の形態における上側シール部材５の位置決めを行う他、この上側シール部材５による上方への脱落防止を図る。
この上側シール部材５は、シール基部５０とリップ部５３とから構成され、ベアリングボール４の上側を環状に遮蔽している。このシール基部５０は基部端面５１及び基部側面５２を備えており、基部端面５１が固定端面３４に接着固定され、基部側面５２が固定側面３５に接着固定される。なお、これら固定端面３４及び固定側面３５は、シール基部５０からの潤滑剤の漏洩をも防止する。

リップ部５３は、外輪３の内周面３３と内輪２の外周面２３との間にてシール基部５０から延びており、細い頸部分から内輪２の外周面２３に向けて太くなる先端を備え、可撓性を有して構成されている。また、このリップ部５３の先端は内輪２の外周面２３に当接されている。すなわち、このリップ部５３は、内輪２の上端面２１には当接されていない。

一方、本実施の形態における下側シール部材６は、シール基部６０とリップ部６３とから構成され、ベアリングボール４の下側を遮蔽している。このシール基部６０は基部端面６１及び基部側面６２を備えており、基部端面６１が内輪２の外周面２３に形成された固定端面２４に接着固定されている。これに対し、内輪２の外周面２３はその下端部分が外輪３の内周面３３に向けて突出されており、固定側面２５が上述の固定側面３５よりも長めに形成され、基部側面６２が固定側面２５に接着固定されている。これら固定端面２４及び固定側面２５は、特に下側シール部材６が下方に脱落するのを防止する。なお、固定側面２５が上述の固定側面３５と同等の長さであっても、下側シール部材６の脱落防止は達成可能である。

更に、リップ部６３は、内輪２の外周面２３と外輪３の内周面３３との間にてシール基部６０から延びており、そのリップ部６３の先端は外輪３の内周面３３に当接され、外輪３の下端面３２に当接させないように構成されている。
このように、上側シール部材５及び下側シール部材６は、互いに向かい合う内輪２の外周面２３と外輪３の内周面３３との間において、ベアリングボール４の周囲を遮蔽し、潤滑剤の密閉領域を形成させている。なお、この潤滑剤は図示しない通路を介して適宜供給される。

本実施の形態のシール装置によれば、可撓性を有するリップ部５３，６３が内輪２の外周面２３と外輪３の内周面３３との間に配設され、外部側からはアクセス困難な位置に覆い隠されている。つまり、外部側には剛性を有する肉厚のシール基部５０，６０のみが露出されており、外部側からの異物の侵入に対してリップ部５３，６３を十分に保護可能となる。

そして、潤滑剤の加圧注入や潤滑剤の自重等により、仮に、潤滑剤の密封領域において、この潤滑剤をベアリングボール４の配置位置から外部側に向かわせる圧力が生じたとしても、このリップ部５３は内輪２の外周面２３からの支持反力によって、一方、リップ部６３は外輪３の内周面３３からの支持反力によってそれぞれ押圧されており、外部側には撓み難くなる。従って、密封された潤滑剤による外部側への漏れ防止が図られる。

また、外輪３の内周面３３と内輪２の外周面２３との間において、シール基部５０は外輪３の内周面３３で支持され、且つ、リップ部５３は内輪２の外周面２３で支持されていることから、上側シール部材５の脱落がより確実に防止される。なお、シール基部６０もまた内輪２の外周面２３で支持され、且つ、リップ部６３もまた外輪３の内周面３３で支持されており、下側シール部材６の脱落もより確実に防止される。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されることはなく、種々の変形が可能であり、例えばリップ部の先端を二股状に分岐させても良い。
具体的には、図３に示すように、上側シール部材（シール部材）５Ａは、シール基部５０Ａとリップ部５３Ａとから構成され、ベアリングボール４の上側を遮蔽している。このシール基部５０Ａは基部端面５１Ａ及び基部側面５２Ａを備えており、基部端面５１Ａが固定端面３４に接着固定され、基部側面５２Ａが固定側面３５に接着固定される。

リップ部５３Ａは、外輪３の内周面３３と内輪２の外周面２３との間にてシール基部５０Ａから延びており、先細りとなる先端を備えて可撓性を有して構成されている。そして、そのリップ部５３Ａの先端は二股先端部５４，５５に分岐され、一方の二股先端部５４が内輪２の外周面２３に当接されるのに対し、他方の二股先端部５５が外輪３の内周面３３に当接されている。なお、この実施の形態でもリップ部５３Ａは内輪２の上端面２１には当接されていない。

従って、この実施の形態によれば、潤滑剤の密封領域において、この潤滑剤をベアリングボール４の配置位置から外部側に向かわせる圧力が生じたとしても、二股先端部５４が内輪２の外周面２３に向けて拡開する一方、二股先端部５５が外輪３の内周面３３に向けて拡開し、この圧力を分岐部分にて受け止める。この結果、潤滑剤の漏れがより一層防止される。なお、二股先端部６４，６５のリップ部６３Ａを備えた下側シール部材（シール部材）６Ａも同様の効果を奏する。

また、更に他の例としては、シール基部を潤滑剤の密封領域に対向させても良い。
具体的には、図４に示すように、内輪２の外周面２３には、内輪２の径方向の厚みを減じさせるリップ退避凹部（凹部）２７が備えられている。上側シール部材（シール部材）５Ｂは、シール基部５０Ｂとリップ部５３Ｂとから構成され、ベアリングボール４の上側を遮蔽している。このシール基部５０Ｂは基部端面５１Ｂ及び基部側面５２Ｂを備えており、基部端面５１Ｂが固定端面３４に接着固定され、基部側面５２Ｂが固定側面３５に接着固定される。

そして、リップ部５３Ｂは、外輪３の内周面３３と内輪２の外周面２３との間にてシール基部５０Ｂから延びており、内輪２の外周面２３に向けて先細りとなる先端を備え、可撓性を有して構成されている。また、そのリップ部５３Ｂの先端はリップ退避凹部２７に当接されている。なお、この実施の形態でもリップ部５３Ｂは内輪２の上端面２１には当接されていない。

従って、この実施の形態によれば、リップ部５３Ｂの先端がリップ退避凹部２７内に隠されており、潤滑剤の密封領域にてこの潤滑剤をベアリングボール４の配置位置から外部側に向かわせる圧力が仮に高い場合であったとしても、その圧力はまずシール基部５０Ｂで受け止められ、リップ部５３Ｂで直接的には受け止めない。この結果、潤滑剤の漏れがより一層防止可能となる。なお、外輪３の内周面３３に備えられたリップ退避凹部（凹部）３７に、下側シール部材（シール部材）６Ｂのリップ部６３Ｂの先端を当接させた場合にも同様の効果を奏する。

更に、上述の各実施の形態では、上側シール部材及び下側シール部材の双方が設けられているが、本発明は必ずしもこの形態に限定されるものではなく、上側シール部材或いは下側シール部材の少なくともいずれかのシール部材を設けることにより、潤滑剤の漏れ防止に寄与する。
更にまた、リップ部の形状についても、可撓性を有し、且つ、外輪３の内周面３３或いは内輪２の外周面２３に当接される形状であれば、上述の形状に限定されるものではない。

また、シール基部の基部端面及び基部側面は、固定端面及び固定側面に対して接着固定される他、固定端面及び固定側面に対して弾性部材に基づく緊迫力をもって固定されていても良く、この場合にも、上側シール部材或いは下側シール部材の脱落防止やシール基部からの潤滑剤の漏れ防止も図られる。

本実施の形態のシール装置を配設した旋回軸受の一部を示す図である。 図１におけるII−II線矢視断面図である。 他の実施の形態におけるシール装置の断面図である。 更に他の実施の形態におけるシール装置の断面図である。

符号の説明

１ 旋回軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ ベアリングボール（転動体）
５、５Ａ、５Ｂ 上側シール部材（シール部材）
６、６Ａ、６Ｂ 下側シール部材（シール部材）
２１ 上端面（外部側の端面）
２２ 下端面（外部側の端面）
２３ 外周面（対向面）
２７ リップ退避凹部（凹部）
３１ 上端面（外部側の端面）
３２ 下端面（外部側の端面）
３３ 内周面（対向面）
３７ リップ退避凹部（凹部）
５０、５０Ａ、５０Ｂ シール基部
５３、５３Ａ、５３Ｂ リップ部
５４，５５ 二股先端部
６０ シール基部
６３、６３Ａ、６３Ｂ リップ部
６４，６５ 二股先端部

Claims (3)

1. 外部側の端面に対して略直交する方向に延びて互いに向かい合う対向面をそれぞれ有し、同心にて配設される内輪及び外輪と、前記各対向面の間に配設される転動体とから構成された旋回軸受において、
   前記転動体を遮蔽するシール部材を備え、
   該シール部材は、
   前記内輪又は前記外輪の少なくとも一方側の対向面に固定されるシール基部と、
   前記各対向面の間にて前記シール基部から延び、その先端を他方側の対向面に当接させて潤滑剤を密封するリップ部と、
   を備えたことを特徴とする旋回軸受のシール装置。
2. 前記リップ部は、その先端を前記一方側の対向面に更に当接させて潤滑剤を密封することを特徴とする請求項１に記載の旋回軸受のシール装置。
3. 前記他方側の対向面には、径方向の厚みを減じさせる凹部を備え、
   前記シール基部は、前記潤滑剤の密封領域に対向され、
   前記リップ部は、その先端を前記凹部に当接させて潤滑剤を密封することを特徴とする請求項１に記載の旋回軸受のシール装置。

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