JP2007510878A

JP2007510878A - シールを備えるベアリング組立体

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Publication number: JP2007510878A
Application number: JP2006539987A
Authority: JP
Inventors: バーナー，ブルース，シー; フォックス，ジェラルド，ピー; アレガ，マイケル，ディー
Original assignee: Timken Co
Current assignee: Timken Co
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2007-04-26
Also published as: US20070133915A1; WO2005047720A1; EP1682785A1; US7452134B2

Abstract

ベアリング組立体（Ａ−Ｈ）は、一の部材（４）を他の部材（２）に対して軸（Ｘ）まわりに回転することを可能とする。それは、一方の部材上のインナレース（５４）と、他方の部材上のアウタレース（７４、１２６，１６４，２５０）と、２つのレース上のレースウェイ間の回転部材（５８）とを含む。シール（１０，１８０，２１０，２５６）は、ベアリングの内部から異物を除外し、それは、アウタレース上の当該レースのレースウェイを越えるエクステンション（８０，１２８，１４４，１６８，２５２）により担持される磨耗リング（９２，１８４，２１４，２７６）、及び、インナレースが配置される部材又はインナレースに嵌合されるカン（１１０，２３０，２５４）により担持される接触磨耗リング（９０，１８２，２１２，２７８）を含む。シールは、また、磨耗リングを担持するバッキング部材（９４，９６，１９２，１９４，２１６，２１８，２９４）を含み、たいていの場合、バッキング部材は、磨耗リングに付勢力を付与して互いに接触状態に維持させ、それらが動的な流体バリアを確立するようにさせる。バッキング部材は、Ｏリング（９４，９６）、ポリマー接続部（２００）、若しくはスプリング（２９２）及び隔膜（２９４）を含んでよい。

Description

本出願は、２００３年１１月１０日に出願された米国の予備出願６０／５１８，９４１号からの出願であり、優先権を主張するものである。

本発明は、ベアリング組立体のベアリングやシール自身を保護するためのシールを備えるベアリング組立体に関する。

減摩軸受（転がり軸受）の中には、非常に過酷な環境下で動作するものがある。典型的なものとしては、ブルドーザーのような、装軌車両の最終減速のためのベアリングである。最終減速用のベアリングは、２つのハウジング、インナハウジングとアウタハウジングの間に存在し、インナハウジングは、車両のフレームにしっかりとボルト結合される一方で、アウタハウジングは、回転し、スプロケットがボルト結合される。スプロケットは、無限トラックを駆動する。内側のベアリングに近傍で２つのハウジングに嵌合されるいわゆる“デュオコーン（duo-cone）”シールは、トラックにより巻上げられるがれきや、水、ダストからベアリングを隔離する。

最終減速用の典型的なデュオコーン・シール（図１）は、回転軸に垂直な摩擦表面に沿って互いに接触し合う２つのスチール製の磨耗リングを有する。一方の磨耗リングは、固定されているインナハウジングに、当該磨耗リングとインナハウジングの間のOリングにより、嵌合され、他方の磨耗リングは、回転可能なアウタハウジングに、当該磨耗リングとアウタハウジングの間の他のOリングにより、嵌合される。Oリングは、磨耗リングを支持し、それぞれのハウジング内に磨耗リングを位置決めするだけでなく、２つの磨耗リングを共に、それぞれの磨耗表面に接触した状態となるように付勢もする。

デュオコーン・シールは、２つのハウジングに嵌合されるので、それ自体は、２つのハウジング間にあるベアリングよりも相当に大きい。これにより、デュオコーン・シールは、ハウジング内の撓みの影響をより受けやすくなる。即ち、ハウジングに掛かる高いトルク及び力により、ハウジングは、時々、磨耗リングが摩擦表面から離される程度まで、撓みする。即ち、シールに欠陥が生まれる。撓みは、また、Oリングのすべりを引き起こし、過剰な摩擦をもたらしうる。

図面を参照するに、軸Xまわりの回転を収容するベアリング組立体A(図２参照)は、装軌車両の最終減速Tの部分を形成してよい。組立体Aは、基本的には、固定された内側の部材又はハウジング２、回転可能な外側の部材又はハウジング４、及び、２つの転がりベアリング６，８を有し、ベアリング６は車両内側の位置にあり、ベアリング８は車両外側にある。更に、組立体Aは、車両内側のベアリング６に配置されたデュオコーン・シール１０を含み、デュオコーン・シール１０は、両ベアリング６，８を、車両内側のベアリング６から直ぐ外側に２つのハウジング２，４間に流動しうる異物から保護する。２つのベアリング６，８は、回転可能なハウジング４が最小の摩擦で軸X周りを回転することを可能とする。

固定されたハウジング２（図２参照）は、軸Ｘに対して傾斜したフランジ１８、及び、フランジ１８から軸方向に突出し、軸Ｘと同軸の中心線を有するスピンドル２０を有する。フランジ１８は、車両の構造部材にボルト結合されるか又はしっかりと固定される一方で、スピンドル２０は、当該構造部材から横方向に離れる側に突出する。スピンドル２０がフランジ１８から出現する場所では、フランジは、図３に示すように、肩部２２、及び、肩部２２を越えた直ぐに設けられる環状のキャビティ２４を有する。キャビティ２４は、フランジ１８から軸方向に離れる側に、回転可能なハウジング４の内部へと開口し、その外周側では、略軸方向に延びるテーパー付き表面２６により画成される。表面２６は、キャビティ２４の背後に向かって下方にテーパーが付けられ、好ましくは、軸Xと同心である円錐形である。その表面仕上げ及び製造は、表面２６に、標準的なデュオコーンシーリング及び装着性を付与する。キャビティ２４を越えたところにフランジ１８は段付きの表面２８（図２参照）を有する。スピンドル２０は、車両内側及び車両外側のベアリングシート３０，３２を有し、前者３０は、肩部２２の近傍に配置され、後者は、肩部２２から離れ、スピンドル２０の反対側の端部に近い。

回転可能なハウジング４は、図２に示すように、固定されたハウジング２のスピンドル２０を囲繞するハブ４０、及びハブ４０の車両外側端部から突出するフランジ４２を備える。ハブ４０は、２つのベアリングシート、即ち、スピンドル２０上の車両内側シート３０を囲繞する車両内側シート４４、及び、スピンドル２０上の車両外側シート３２を囲繞する車両内側シート４６を含む。ハブ４０は、その車両内側端部で、固定されたハウジング２のフランジ１８上の段付き表面２８に略対応する段付き表面４８を有する。２つの段付き表面２８，４８は、協働して、デュオコーン・シール１０から外側に２つのハウジング２，４間にラビリンスを形成する。

２つのベアリング６，８は、反対に搭載される単一の列のテーパー付きローラーベアリングの形態をとり、それらは、協働して、両軸方向におけるラジアル荷重及びスラスト荷重を受ける。車両外側のベアリング８は、従来的なものである一方で、車両内側のベアリングは、そうでなくてもよい。

先ず、車両外側のベアリング８を考慮するに、車両外側のベアリングは、図２に示すように、コーン５４の形態のインナレース、カップ５６の形態のアウタレース、及び、コーン５４とカップ５６の間に配置されるテーパー付きローラ５８の形態の回転部材を含む。コーン５４は、軸Xから離れる方向に外側に向けられたテーパー付きのレースウェイ（軌道）６０、及び、レースウェイ６０の大きい側の端部にスラストリブ６２を有する。スラストリブ６２は、軸Xに対して直角方向に外側に向けられる背面６４を有する。テーパー付きローラ５８は、２つのレースウェイ６０，６６間に単一の列で存在し、それらのテーパー付きの側面は、レースウェイ６０，６６に接触し、それらの大きい側の端部は、ベアリングにスラストリブ６２に接触して対面する。

車両外側のベアリング８のコーン５４は、スピンドル２０の車両外側のベアリングシート３２上に締り嵌めにより嵌合される。当該ベアリングのカップ５６は、ハブ４０の車両外側のベアリングシート４６内に、同じく締り嵌めにより嵌合され、その背面６８は、シート４６の端部にて肩部に当接する。

車両内側のベアリング６は、同様に、コーン５４及びテーパ付きローラ５８を有し、車両外側のベアリング８における対応部品と向き以外に異なるところは無い。コーン５４は、スピンドル２０の車両内側のベアリングシート３０上に、締り嵌めにより嵌合され、その背面６４は、スピンドル２０の端部にて肩部２２に当接する。車両内側のベアリング６のテーパー付きのローラ５８は、車両内側のコーン５４のレースウェイ６０まわりに嵌合し、テーパー付きの側面に沿って当該レースウェイに接触し、スラストリブ６２及びそれらの大きい方の端面に当接する。車両内側のベアリング６を完全なものにするのは、車両外側のベアリング８の標準的なカップ５６と異なるカップ７４である。

先ず、車両内側のカップ７４は、図２に示すように、車両外側のカップ５６よりも幾分大きい直径を有する。更に、それは、幾分幅が広い。車両内側のカップ７４は、図３に示すように、軸Xに向かって内側に向くテーパー付きレースウェイ７６と、レースウェイ７６の小さい側の端部に背面７８を有し、背面７８は、軸Xに対して直角方向に外側に向けられる。実際には、カップ７４は、ハブ４０の車両内側のベアリングシート４４内に締り嵌めにより嵌合され、その背面７８は、シート４４の端部で肩部に接し、そのテーパー付きレースウェイ７６は、ローラ５８のテーパー付きの側面に接する。レースウェイ７６は、その大きい側の端部で、カップ７４と一体に形成されるカップエクステンション８０までつながる。

カップエクステンション８０は、カップ７４からカップレースウェイ７６の大きい側の端部を越えてフランジ１８まで軸方向に突出する。カップエクステンション８０は、段付きの表面２８，４８（図２参照）により形成されるラビリンスから直ぐ内側にて且つキャビティ２４から直ぐ外側にてフランジ１８の近くで終端する。エクステンション８０は、カップ７４の端部にアンダーカット８２（図３参照）を有し、当該アンダーカット８２は、固定されたハウジング２のフランジ１８内のキャビティ２４に向かって軸方向に開口する。アンダーカット８２の周囲は、略軸方向に延在しレースウェイ７６の大きい側の端部に向かって下向きにテーパーが付けられたテーパー付き表面８４により、画成される。それは、フランジ１８内のキャビティ２４に沿ったテーパー付き表面２６に対してアラインされ、好ましくは、軸Xを中心線にもつ円錐形である。表面２６と同様、表面８４は、標準的なデュオコーンシーリング及び装着性を付与するように、仕上げ又は製造される。

デュオコーン・シール１０は、フランジ１８のキャビティ２４内及び車両内側のカップ７４のアンダーカット８２内に嵌合され、それぞれのテーパー付き表面２６，８４により位置決めされる。シール１０は、図３に示すように、互いに当接しあい動的な流体バリアを確立する金属製の磨耗リング９０，９２、及び、磨耗リング９０，９２を位置決めし且つそれらを付勢するＯリング９４，９６の形態のバッキング部材を含む。更に、Ｏリング９４は、磨耗リング９０とフランジ１８の間に静的な流体バリアを確立する一方で、Ｏリング９６は、磨耗リング９２とカップエクステンション８０との間に静的な流体バリアを確立する。

各磨耗リング９０，９２は、リング９０又は９２の外周まで突出し軸Ｘに垂直な面内にある磨耗表面１００を有する。それぞれは、また、微少な面取り面１０２を有し、面取り面１０２は、表面１００に対して僅かな傾斜角で磨耗表面１００から離れる側に下向きに延び、リング９０又は９２の略全幅に対して軸方向に向けられた内側の表面１０４で終端する。内側の表面１０４の直径は、車両内側のベアリング６のテーパー付きローラ５８により形成される円錐形の包絡線の最大の直径を上回るが、さほど大きく上回ることはなく、おそらくは０．０２０インチのオーダー程度である。これにより、シール１０は、ローラ５８上を通過することが可能となる。各磨耗リング９０，９２は、また、好ましくは円錐形に、テーパーが付けられた背面１０６を有する。表面１０６は、標準的なデュオコーンシーリング及び装着性を付与するように、仕上げ又は製造される。テーパー付き背面１０６は、磨耗表面１００から離れる方向に下向きにテーパーが付けられ、外側に曲げられた保持リップ１０８にて終端する。磨耗リング９０に対する背面１０６は、フランジ１８のキャビティ２４に沿って外形面２６に向けられる一方で、磨耗リング９２に対する背面１０６は、カップエクステンション８０内のアンダーカット８２に沿ってテーパー付き表面８４に向けられる。磨耗リング９０，９２は、摩擦に抗する一般的に硬い物質、好ましくは硬化されたスチールのような金属から形成される。それぞれは、完全に平らで、且つ、その磨耗表面１００に沿って軸Ｘに直角に、機械加工される。

２つのＯリング９４，９６は、ドーナツ状にエラストマーにより形成される。エラストマーは、弾性の手段を有する。Ｏリング９４は、磨耗リング９０のテーパー付き背面１０６と、固定されたハウジング２のフランジ１８におけるキャビティ２４に沿ったテーパー付き表面２６との間に嵌合され、従って、キャビティ２４内に磨耗リング９０を位置付ける役割をする。Ｏリング９６は、磨耗リング９２のテーパー付き背面１０６と、カップエクステンション８０のアンダーカット８２に沿ったテーパー付き表面８４との間に嵌合され、従って、アンダーカット８２内に磨耗リング９２を位置付ける役割をする。実際に、Ｏリング９４，９６は、両表面間で圧縮され、それらは離れ、更に、２つの磨耗リング９０，９２を磨耗表面１００にて共に付勢する。

シール１０を装着するため、Ｏリング９４は、磨耗リング９０上の保持リップ１０８上に広げられ、磨耗リング９０のテーパー付き背面１０６の小さい側の端部まわりに接触するのを可能とされる。その際、磨耗リング９０は、固定されたハウジング２内のキャビティ２４内に挿入される。そのまわりのＯリング９４は、ハウジング２のテーパー付き２６に、当該表面の大きい側の端部にて接触する。同様に、Ｏリング９６は、他方の磨耗リング９２の保持リップ１０８上に広げられ、リング９２上のテーパー付き表面１０６の小さい側の端部周りに接触するのを可能とされる。次いで、リング９２は、車両内側のベアリング６のカップ７４に対するカップエクステンション８０内のアンダーカット８２内に挿入される。そのＯリング９６は、テーパー付き表面８４に、当該表面の大きい側の端部にて、当接する。それぞれキャビティ２４及びアンダーカット８２内の所定位置の２つの磨耗リング９０，９２、コーン５４及び固定ハウジング２のスピンドルまわりのローラ５８の補助部材、及び、回転可能なハウジング４内のカップ７４により、２つのハウジング２，４は、磨耗リング９０，９２が互いにそれぞれの磨耗表面１００で接触し合うような態様で、一体化されることになる。実際、２つのハウジング２，４は、共に荷重を作用させあい、これにより、磨耗リング９０が更にキャビティ２４へと付勢され、磨耗リング９２が更にアンダーカット８２内へと付勢される。磨耗リング９０は、キャビティ２４内に移動する際、そのＯリング９４は、磨耗リング９０上のテーパー付き表面１０６に摩擦的に係合して上に上がり、キャビティ２４の周囲を形成するテーパー付き表面２６を下に下がる。更に、Ｏリング９４は、２つのテーパー付き表面２６，１０６間で圧縮される。同様に、磨耗リング９２がアンダーカット８２内に移動する際、そのＯリング９６は、磨耗リング９２上のテーパー付き表面１０６を巻き上げ、アンダーカット８２の周囲に沿ってテーパー付き表面８４を巻き下げる。それは、また、２つのテーパー付き表面８４，１０６間で圧縮される。２つのＯリング９４，９６は、それらが間に収容されるテーパー付き表面に沿った回転の結果として、ねじりを受ける一方で、それらのドーナツ状の形態を維持する。たとえそうであっても、それらは、巻き戻されるようとし、その結果、２つのＯリング９４，９６は、それぞれの磨耗リング９０，９２を互いに対して付勢し、それにより、磨耗リング９０，９２は、それらの磨耗表面１００にて接触を維持し、それらの表面１００にて動的な流体バリアを保持する。これに関して、テーパー付き表面２６，８４及び１０６は、Ｏリング９４，９６がそれらを摩擦的にグリップしてすべり無しでそれらに沿って回転できるほど十分に粗くされるべきであり、シールの装着と付勢を提供するようにする。しかし、表面２６，８４及び１０６は、Ｏリング９４，９６がそれらに沿って静的な流体バリアを確立できるほど十分に円滑であるべきである。

最終減速Ａの動作時、回転可能なハウジング４は、ベアリング６，８上で固定ハウジング２のスピンドル２０まわりを回転する。それらは、スラスト荷重と同様に、回転可能なハウジング２からのラジアル荷重を、固定ハウジングに伝達する一方で、回転に対する抵抗を最小化する。デュオコーン・シール１０は、嵌合しあう段付き表面２８，４８により形成されるラビリンスを介して混入しうる異物が、ベアリング６，８に入るのを防止する。

この目的のため、Ｏリング９４は、固定されたハウジング２のフランジ１８と磨耗リング９０の間に静的なバリアを確立する一方で、Ｏリング９６は、車両内側のカップ７４上のカップエクステンション８０と磨耗リング９２との間に静的なバリアを確立する。２つの磨耗リング９０，９２は、それらが接触する磨耗表面１００にて動的な液体バリアを実現する。静的及び動的なバリアは、ベアリング６，８から異物を隔離する。

ベアリング６，８は、潤滑油で動作し、ベアリング６は、固定されたハウジング２のフランジ１８内のキャビティ２４内に幾らかの潤滑油を汲み入れる。これは、磨耗リング９０と９２の間の摩擦を低減するための潤滑油のリザーバを提供し、幾らかの潤滑油は、磨耗リング９０，９２上の対向する面取り面１０２により形成される先細な面取り面に入り、そこから、磨耗表面１００上に作用し、これにより、摩擦表面１００に沿った摩擦を低減する潤滑油膜を付与する。

回転可能なハウジング４に負荷される荷重は、当該ハウジングを幾分撓みさせ、スピンドル２０をより一層撓みさせる。弾性のあるＯリング９４、９６は、この撓みを補償し、磨耗リング９０，９２を共に磨耗表面１００の全領域に対して付勢して、動的な流体バリアが損なわれないようにする。このバリアは、車両内側のカップ７４の略直径付近にあり、従来のデュオコーン・シールよりもより大きな直径位置でより簡単に維持される。即ち、動的なバリアは、ハウジング２，４の撓みがシール１０により少ない変位を与える直径に設定される。更に、磨耗リング９２及びＯリング９６は、ハウジング４のより大きな撓みではなく、ベアリング６の撓みに追従する。

改良された組立体Ｂ（図４参照）は、上記の組立体Ａよりも、シール１０がベアリング６に与える撓みを制限する。組立体Ｂは、車両内側のベアリング６を有する。ベアリング６のカップ７４は、そのカップエクステンション８０にて、デュオコーン・シール１０用のＯリング９６及び磨耗リング９２を保持する。デュオコーン・シール１０の残りを形成するＯリング及び磨耗リング９０は、コーンカン１１０により担持され、コーンカン１１０は、ベアリング６のコーン５４により担持される。

これに関して、固定されたハウジング２のフランジ１８は、コーンカン１１０を受け入れるほど十分に大きく、コーンカン１１０自体は、組立体Ａにおけるキャビティ２４に対応するキャビティ１１４を含む。このようして、コーンカン１１０は、キャビティ１１４の周囲に沿って存在すると共にカップエクステンション８０のアンダーカット８２に沿ったテーパー付き表面８４に実質的にアラインされたテーパー付き表面１１６を画成する。それは、組立体Ａのフランジ１８におけるキャビティ２４に沿ったテーパー付き表面２６に対応する。その内側のマージンに沿って、コーンカン１１０は、拡大されたベース１１８を有し、ベース１１８には、コーン５４に対するスラストリブ６２の端部エッジを受け入れるラベット１２０を備える。かくして、コーンカン１１０のベース１１８は、スラストリブ６２の円筒形の外面と背面６４の双方に沿って存在することになる。コーンカン１１０は、コーン５４に、コーン５４の背面６４及びベース１１８を透通する連続溶接部１２２に沿って取り付けられる。キャビティ１１４は、ベース１１８内まで延在し、そこで、コーンカン１１０とコーン５４の双方をハウジング２のスピンドル２０から外すためのツールにより係合されてよいリップ１２４を付与する。

組立体Ｂは、組立体Ａと同様に動作する。しかし、Ｏリング９４及び磨耗リング９０は、ベアリング６のコーン５４により担持されるコーンカン１１０に収容されており、組立体ＡのＯリング９６及び磨耗リング９２に対してより小さい変位しか受けない。実際、磨耗リング９０，９２間の相対変位は、ベアリング６内の変位自体に単離され、ほとんど大きさはゼロである。

その他の改善されたベアリング組立体Ｃ（図５参照）は、ベアリング組立体Ｂに対して、ベアリング６が組立体Ａのベアリング６内のカップ７４と僅かに異なるカップ１２６を有する点を除いて、各点において同じである。本構成におけるカップ１２６は、ベアリング８のカップ５６のような、従来的なカップに実質的に対応する一方で、それは、別の構成要素として形成されたエクステンション１２８を担持する。エクステンション１２８は、アンダーカット８２、及び、アンダーカット８２に沿ったテーパー付き表面８４を含む。カップ１２６及びエクステンション１２８は突き合わされ、突合せされるところに、カップ１２６はラベット１３０を備える。カップエクステンション１２８は、ラベット１３０内に突出するリブ１３２を有する。ここで、エクステンション１２８は、連続的な溶接部１３４に沿ってカップ１２６に結合される。カップ１２６は、ベアリングのスチールから形成されるべきであるが、エクステンション１２８は、より安価なスチールから形成されてもよい。カップ１２６は、カップ７４と同一の直径であるが、製造がより容易で安価である。

更にその他の改良されたベアリング組立体Ｄ（図６参照）は、コーン５４が、磨耗リング９０及びそのＯリング９４を保持するコーンカン１１０に嵌合され、コーンカン１１０が固定ハウジング２内のキャビティ１１２内にある点が、ベアリング組立体Ｃと類似する。回転可能なハウジング４は、対向するキャビティ１３８を有する。車両内側のベアリング６は、カップ５６のような、従来的なカップに類するカップ１４０を有し、従って、組立体Ｃのカップ１２６よりも小さい径である。しかし、カップ１４０は、レースウェイ７６の大きい側の端部が開口する側の端部にラベット１４２を保持する。

更に、ベアリング組立体Ｄは、別の金属部材として形成されるものの溶接部１６４に沿ってカップ１４０に結合されるカップエクステンション１４４を有する。これに関して、カップエクステンション１４４は、キャビティ１３８内に、外側に幾分広がり、外側に湾曲した部位は、テーパー付き表面１４８を有し、当該テーパー付き表面１４８に沿って、磨耗リング９２に対するＯリング９６が配置される。テーパー付き表面１４８は、組立体Ａのカップエクステンション８０におけるテーパー付き表面８４に対応する。その反対側の端部には、カップエクステンション１４４は、カップ１４０のラベット１４２内に嵌合するリブ１５２を含む拡大されたベース１５０を有し、ベース１５０の残り部分がカップ１４０の隣接する端面に当接することが可能となる。連続的である溶接部１４６は、ラベット１４２の縁に沿って延在し、そこで、カップ１４０及びカップエクステンション１４４のベース１５０をつなぐ。

更にその他の改良されたベアリング組立体Ｅでは、図７に示すように、固定されたハウジング２のフランジ１８は、ベアリング６の内部に向かって開口する環状のキャビティ１５８と、軸方向に向けられたリブ１６２の下方に同一の方向で軸方向に開口し、その内外壁が開口端に向けて次第に広くなる環状の溝１６０を含む。他で、車両内側のベアリング６は、その前面でラベット１６６を供する実質的に従来的なカップ１６４を有する。カップ１６４は、金属から形成され、位置決めリブ１７０を有するカップエクステンション１６８を備え、位置決めリブ１７０は、カップ１６４内のラベット１６６内に突出し、カップ１６４の前面にカップ１６４に対して同心で接するようにエクステンション１６８を位置決めする。ここで、カップエクステンション１６８は、連続した溶接１７２に沿ってカップ１６４に取り付けられる。カップエクステンション１６８は、また、カップ１６４から軸方向に離れ且つハウジング２のフランジ１８上の軸方向のリブ１６２に向かって突出する保護リップ１７４を有する。実際、リブ１６２及びリップ１７４は、実質的に整列（アライン）される。保護リップ１７４の下方では、カップエクステンション１６８は、環状の溝１７６を含み、当該溝１７６は、溝１７６の開口端に向けて広がる内外壁を有する。溝１７６は、フランジ１８内の溝１６０と同一サイズで同一構成であり、且つ、溝１６０に対して整列される。

ハウジング２のフランジ１８とベアリング６のカップ１６４上のコーンエクステンション１６８の間の空間は、シール１８０により封止され、シール１８０は、磨耗表面１８６に沿って互いに当接し合う２つの磨耗リング１８２，１８４を有すると共に、磨耗表面１８６に繋がる面取り面１８８を有し、潤滑油が磨耗表面１８６まで浸透するようになっている点で、デュオコーン・シール１０に類する。デュオコーン・シール１０の磨耗リング９０，９２とは対照的に、各磨耗リング１８２，１８４は、軸Ｘに対して略直角に向けられた背面１９０を有し、リング１８２上の背面１９０は、フランジ１８内の溝１６０に向けられ、リング１８４上の背面１９０は、カップエクステンション１６８内の溝１７６に向けられる。

更に、シール１８０は、磨耗リング１８２，１８４を位置付けし互いに対して付勢するバッキング部材１９２，１９４を有する。各バッキング部材１９２，１９４は、ポリウレタンのような、弾性のあるポリマーから成形され、図８に示すように、断面で楔型である環状の溝１９６と、ベース１９６から離間された環状の浮動部１９８と、傾斜された、又は、より正確には、円錐形の接続部２００とを含み、接続部２００は、ベース１９６と浮動部材１９８の間に斜め方向に延び、浮動部材１９８との結合位置よりも小さい直径位置でベース１９６に結合される。接続部２００は、その構成及びバッキング部材１９２又は１９４が形成される材料の弾性に起因して、スプリングとして機能し、浮動部１９８がベース１９６に対して向かう又は離れるように軸方向に移動することを可能とする。浮動部１９８がベース１９６に向かって変位しているとき、接続部２００は、ベース１９６から離れる方向に浮動部１９８を付勢する。更に、回復力又は付勢力は、略一定であり、即ち、大きな撓みに亘って略一定に留まる。ベース１９６及び浮動部１９８は、接続部２００の単一の折れ曲がりに代えて複数の折れ曲がりを有するものを含めて、他の構成の接続部により分離されてもよい。ベース１９６は、断面が楔形であり、環状溝１６０，１７６の断面構成に対応する。実際、２つのバッキング部材１９２，１９４のベース１９６は、溝１６０，１７６内にそれぞれ嵌合し、接着なしで、そこに留まる。“押込み”
組み付けは、デュオコーン・シールよりも相当に装着が容易である。

バッキング部材１９２のベース１９６は、フランジ１８の環状の溝１６０内に嵌合される。バッキング部材１９２の浮動部１９８は、磨耗リング１８２の背面１９０にしっかりと結合される。従って、バッキング部材１９２は、ハウジング２上の磨耗リング１８２を支持するものの、ハウジング２のフランジ１８に向けた付勢下で磨耗リング１８２を変位させることを可能とする。

他のバッキング部材１９４のベース１９６は、カップエクテンション１６８の溝１７６にしっかりと嵌合され，突出したリップ１７４の範囲内に留まる。バッキング部材１９４の浮動部１９８は摩擦リング１８４の背面１９０にしっかりと接着される。バッキング部材１９４はカップエクステンション１６８上で摩擦リング１８４を支持し，摩擦リング１８４がカップ１６４への付勢下で軸方向に変位できる。

実際、２つのバッキング部材１９２，１９４のサイズは、それらの浮動部１９８が、接続部２００により吸収されるような変位で、僅かに変位されるように、決定される。その結果、２つの磨耗リング１８２，１８４は、それらの磨耗表面１８６にて共に付勢され、動的な流体バリアを確立する。

シール１８０は、カップ１６４により部分的に担持されるので、回転可能なハウジング４の変形により影響を受けず、即ち、シールの撓みが最小化される。

改良されたシール２１０（図９参照）は、ベアリング組立体Ｅにおけるシール１８０と代替される。シール２１０は、シール１８０における対応する部品に類する磨耗リング２１２，２１４及びバッキング部材２１６，２１８を有する。このため、磨耗リング２１２，２１４は、磨耗リング１８２，１８４が有していたように磨耗表面１８６及び面取り面１８８を有する。更に、それぞれは、先が広がる僅かにテーパーが付けらえた側面を有する溝２２２を画成するフランジ２２０を有し、従って、溝２２２を楔形にする。それぞれのバッキング部材２１６，２１８は、シール１８０のバッキング部材１９２，１９４における対応部品に類するベース１９６及び接続部２００を有する。しかし、各バッキング部材２１６，２１８は、浮動部２２４を有し、それにその接続部２００が接続され、当該浮動部２２４は、シール１８０における浮動部１９８よりも幾分大きい。２つのバッキング部材２１６，２１８に対する浮動部２２４は、磨耗リング２１２，２１４の後方開口溝２２２の構成に対応する楔形の構成を有する。実際、浮動部２２４は、溝２２２内に滑り嵌めされる。これは、押し込み組みつけが浮動部２２４にて採用され、装着を容易化する。

改良されたベアリング組立体Ｆ（図１０参照）は、ある意味では、コーンカン２２８を含む点でベアリング組立体Ｂ又はＤに類似し、ある意味では、シール１８０を利用する点で、ベアリング組立体Ｅに類似する。

コーンカン２２８は、フランジ１８のキャビティ２３０内に実質的に存在し、拡大されたベース２３２を含み、ベース２３２は、ベアリング６のコーン５４上のスラストリブ６２上に嵌合し、ラップ溶接部２３４によりコーン５４に固定される。コーンカン２２８は、カップエクステンション１６８における溝１７６に向かって開口する楔形の溝２３６を有する。溝２３６を越えたところでは、コーンカン２２８は、カップエクステンション１６８上の保護リップ１７４に重なる軸方向に向くリップ２３８を有し、従って、コーンカン２２８とカップエクステンション１６８の間にラビリンスを確立する。

コーンカン２２８は、固定されたハウジング２の撓みからシール１８０に対する磨耗リング１８２を隔離する。従って、シール１８０に影響を与えうる如何なる歪は、ベアリング６における歪自体である。

改良されたシール２１０は、ベアリング組立体Ｆにおけるシール１８０と代替されてよい。

その他の改良されたベアリング組立体Ｇ（図１１参照）は、複合型であり、ベアリング組立体B及びベアリング組立体Ｅの双方からの構成要素を含む。このため、ベアリング組立体Ｇは、そのベアリング６においてベアリング組立体Ｅのカップ１６４と同様、カップエクステンション１６８、カップエクステンション１６８により担持される磨耗リング１８４及びバッキング部材１９４を利用する。ベアリング組立体Ｇのコーン５４は、ラビリンスを生成するためにコーンエクステンション１６８の保護リップ１７４に重なるリップ２４４を付与すべく改良されたベアリング組立体Ｂのコーンカン１１０に嵌合される。コーンカン１１０は、磨耗リング９０及びシール１０のＯリング９４を含む。従って、２つのリング９０，１８４は、それらの磨耗表面１００、１８６に沿って互いに当接し合い、動的な流体バリアを確立する。

本構成は、逆転され、コーン５４がコーンカン２２８に嵌合し、コーンカン２２８が磨耗リング１８２及びバッキング部材１９２を担持するようにする一方で、ベアリング６が、組立体Ｄのように磨耗リング９２及びＯリング９６を含むカップエクステンション１４４を備えるカップ１４０を有するようにしてもよい。

更なるその他の改良されたベアリング組立体Ｈ（図１２）は、同様に、回転可能なハウジング２，４間にベアリング６を利用する。ベアリング６は、カップエクステンション２５２に嵌合される従来的なカップ２５０を有する。他方、コーン５４は、コーンカン２５４に嵌合され、カップエクステンション２５２とコーンカン２５４の間には、異物の混入を防ぐ静的及び動的な流体バリアを確立してベアリング６の内部を隔離するシール２５６がある。

カップエクステンション２５２は、カップ２５０の前面に接して嵌合し、リップ２５８を備え、リップ２５８は、カップ２５０の外面に重なり、カップ２５０上にカップエクステンション２５２を同心状に位置付ける役割を果たす。ここで、カップエクステンション２５２は、溶接部２６０に沿ってカップ２５０に結合される。カップエクステンション２５２は、Ｏリングシール２６２を担持し、Ｏリングシール２６２は、回転可能なハウジング４との間、及び、カップ２５０の端面との間に静的な流体バリアを確立する。カップ２５０の端面のＯリングシール２６２は、溶接部２６０を中断することを可能とし、これにより、溶接中にカップ２５０に付与される熱量が低減される。更に、カップエクステンション２５２は、カップ２５０から軸方向に離れる方向に開口する環状溝２６４を有する。

コーンカン２５４は、固定されたハウジング２のキャビティ２４内に存在し、ラベット２６８を備えるベース２６６を含み、ラベット２６８は、コーン５４に対するスラストリブ６２の外側のエッジを受け入れ，従って、コーン５４上のコーンカン２５４を位置付ける役割をする。ベース２６６は、コーンカン２５４及びコーン５４の間に静的な流体バリアを確立するＯリングシール２７０を担持する。コーンカン２５４は、組立体Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ及びＧのコーンカン１１０と同様、スピンドル２０からコーンカン１１０及びコーン５４を外すためのツールが係合するリップを有する。

コーンカン２５４は、そのベース２６６及びコーン５４のスラストリブ６２に浸透する溶接部２７２により、コーン５４にしっかりと取り付けられる。溶接部２６６は、Ｏリング２７０の存在に起因して、中断されてもよい、即ち不連続であってもよい。その周囲に沿って、コーンカン２５４は、軸方向に向く部位２７４を有し、当該部位２７４は、カップエクステンション２５２の直径より大きな直径にて、回転可能なハウジング４に向かって突出する。

シール２５６は、磨耗リング２７６，２７８を含み、それぞれは、磨耗リング９０，９２と同様、磨耗表面２８０及び面取り面２８２を備える。２つの磨耗リング２７６，２７８は、それらの磨耗表面２８０にて互いに接触しあい、面取り面２８２は、潤滑油が磨耗表面２８０に到達するのを可能とする。磨耗リング２７８は、カップエクステンション２６２の環状溝２６４内に滑り嵌めされ、Ｏリングシール２８４を担持し、カップエクステンション２５２との間に静的な流体バリアを確立する。

２つの磨耗リング２７６，２７８に加えて、シール２５６は、浮動のキャリアリング２８６を含み、キャリアリング２８６には、キャリアリング２８６を通過し磨耗リング２７６まで螺進されるマシーンスクリュウ２８８により、磨耗リング２７６が取り付けられる。キャリアリング２８６は、磨耗リング２７６と協働して、コーンカン２５４に向かって軸方向に開口する溝２９０を形成する。溝２９０は、幾つかのコイルタイプの圧縮スプリング２９２を受け入れ、圧縮スプリング２９２は、円周上で等間隔に配置され、コーンカン２５４に接する。スプリング２９２は、圧縮状態で存在し、磨耗リング２７６を磨耗リング２７８に向かって付勢し、２つの磨耗リング２７６，２７８が互いに磨耗表面２８０に沿って接触した状態を維持する。積層された皿ばね又は波形ばねが、コイルタイプの圧縮スプリング２９２と代替されてもよい。

最後に、シール２５６は、環状の隔膜（メンブレン）２９４を含み、隔膜２９４は、コーンカン２５４の軸方向に向く部位２７４と浮動のキャリアリング２８６との間のスペースに架設され、磨耗リング２７６を磨耗リング２７８に対して同心状に位置合わせするだけでなく、コーンカン２５４と浮動のキャリアリング２８６との間の流体バリアに作用するようにも機能する。実際上、スプリング２９２が、角度方向及び軸方向で柔軟な態様で、２つの磨耗リング２７６，２７８をそれらの磨耗表面２８０にて接触状態に維持するのを更に補助するのは、バッキング部材である。

隔膜２９４は、ポリマーが含浸された繊維メッシュ又はポリマーから形成されており、キャリアリング２８６及びコーンカン２５４の軸方向の部位２７４の間にぴんと張って伸び、したがって、ラジアル方向の張力を受けた状態にある。マシーンスクリュウ２８８は、ねじ込み時、隔膜２９４を、その内側の縁に沿って、キャリアリング２８６と磨耗リング２７６の間で、はさんで締め付ける。隔膜２９４は、その外側の縁に沿って、マシーンスクリュウ２９６によりコーンカン２５４の軸方向の部位２７４の端部にしっかりと当接して拘束される。実際には、マシーンスクリュウ２９６は、クランプリング２９８に当接し、クランプリング２９８が隔膜２９４に当接する。

幾つかのベアリング組立体Ａ−Ｇは、装軌車両の最終減速に限定される必要はなく、一の部材が他の部材に対して回転する任意の場所で利用できる。更に、ハウジング２が回転し、ハウジング４が固定でもよく、又は、ハウジング２及び４の双方が異なる角速度で回転してもよい。また、ベアリング６，８は、テーパー付き転がり軸受けである必要はなく、例えば、円筒形の転がり軸受けや球形の転がり軸受け又はアンギュラー接触ボールベアリングのような、他の種の減摩軸受であってよい。更に、ベアリング組立体Ｂの溶接部１２２、ベアリング組立体Ｃの溶接部１３４、ベアリング組立体Ｄの溶接部１４６、ベアリング組立体Ｅの溶接部１７２、ベアリング組立体Ｆの溶接部２３４は、それらが浸透するケース硬化スチールを過剰に加熱するのを防止するために、全て断続型の溶接部であってよい。異物が断続型の溶接部１２２，１３４，１４６，２３４を通って浸出するのを防止するため、Ｏリングシールがベアリング組立体Ｈのように採用されてもよい。

先行技術のシールを含むベアリング組立体の断面図である。本発明を具現化する本発明により構成された、シールを含むベアリング組立体を含む最終減速部（ファイナルドライブ）の縦断面図である。図２のシール及びベアリング組立体の拡大した断面図である。改良されたベアリング組立体及びシールの拡大した断面図である。改良されたベアリング組立体及びシールの拡大した断面図である。改良されたベアリング組立体及びシールの拡大した断面図である。改良されたベアリング組立体及びシールの拡大した断面図である。図７のベアリング組立体用のシールの断片的な断面図である。改良されたシールの断片的な断面図である。より改良されたベアリング組立体及びシールの拡大した断面図である。より改良されたベアリング組立体及びシールの拡大した断面図である。より改良されたベアリング組立体及びシールの拡大した断面図である。

Claims

軸まわりの回転のための組立体であって、
第１の部材と、
第２の部材と、
第１の部材と第２の部材の間に配置されるベアリングであって、
第１の部材に嵌合され、軸から離れる方向に向けられたレースウェイを備えるインナレースと、
第２の部材に嵌合され、軸及びインナレースのレースウェイに向かう方向に向けられたレースウェイを備えるアウタレースと、
インナレースとアウタレースの間にインナレースとアウタレースのレースウェイに接触して配置される回転部材と、
を有するベアリングと、
外部異物からベアリングの内部を隔離するためのシールであって、
第１の磨耗リングと、
第２の磨耗リングと、
一方の磨耗リングを他方の磨耗リングに付勢するバッキング部材とを含み、少なくとも一方の磨耗リングが前記レースの一方により担持される、
シールと、を含む組立体。
アウタレースは、アウタレースのレースウェイを越えて軸方向に突出するエクステンションを担持し、第１の磨耗リングは、前記エクステンションにより担持される、請求項１に記載の組立体。
前記エクステンションは、アウタレースに一体的に形成される、請求項２に記載の組立体。
前記エクステンションは、アウタレースに溶接付けされる、請求項２に記載の組立体。
第２の磨耗リングは、第１の部材により担持される、請求項２に記載の組立体。
インナレースに取り付けられたカンを含み、第２の磨耗リングは、前記カンにより担持される、請求項２に記載の組立体。
インナレースは、インナレースに対するレースウェイを越えて外側に突出するリブを有し、前記カンは、前記リブ上に搭載されて取り付けられる、請求項６に記載の組立体。
アウタレース上のエクステンションは、テーパー付き表面を有し、
第１の磨耗リングは、エクステンション上のテーパー付き表面に向けられたテーパー付き背面を有し、バッキング部材は、前記テーパー付き表面及びテーパー付き背面の間にありそれらに当接する弾性のあるＯリングである、請求項２に記載の組立体。
第１の部材は、テーパー付き表面を有し、第２の磨耗リングは、第１の部材上の前記テーパー付き表面に向けられたテーパー付き背面を有し、前記シールは、更に、第２の磨耗リング上の前記テーパー付き背面と第１の部材上の前記テーパー付き表面との間に配置される弾性のあるＯリングを含む、請求項８に記載の組立体。
インナレースに取り付けられるカンを更に含み、前記カンは、軸方向に実質的に向けられたテーパー付き表面を有し、第２の磨耗リングは、前記カン上のテーパー付き表面に向けられたテーパー付き背面を有し、その他のＯリングは、前記カン上のテーパー付き表面と第２の磨耗リング上の前記テーパー付き表面との間にありそれらに接触する、請求項８に記載の組立体。
前記磨耗リングは、前記回転部材上を通るほど十分な大きさである、請求項２に記載の組立体。
バッキング部材は、ポリマーからなり、ベースと、前記ベースから離間し、前記磨耗リングに取り付けられる浮動部と、前記ベースと浮動部の間に延在しそれらを繋ぐ接続部とを含み、前記接続部は、前記軸に対して斜めに配置される少なくとも１つの屈曲を有する、請求項１に記載の組立体。
各磨耗リングは、バッキング部材により他の磨耗リングに向けて付勢され、各バッキング部材は、支持構造に取り付けられたベースと、前記ベースから離間し、前記バッキング部材に対する磨耗リングに取り付けられる浮動部と、前記ベースと浮動部の間に配置されそれらを繋ぐ接続部とを含み、前記接続部は、前記軸に対して斜めに配置される少なくとも１つの屈曲を有する、請求項１に記載の組立体。
第１の磨耗リングに対するバッキング部材のベースは、アウタレースに対するレースウェイを越えてアウタレースから軸方向に突出するエクステンションに取り付けられ、第２の磨耗リングに対するバッキング部材のベースは、第１の部材に取り付けられる、請求項１３に記載の組立体。
第１の磨耗リングに対するバッキング部材のベースは、アウタレースに対するレースウェイを越えてアウタレースから軸方向に突出するエクステンションに取り付けられ、第２の磨耗リングに対するバッキング部材のベースは、インナレースに取り付けられるカンに取り付けられ、径方向に突出する、請求項１３に記載の組立体。
インナレースに取り付けられ、外側に延在するカンを更に含み、
前記シールは、更に、前記カンと第２の磨耗リングの間に位置する可撓性のある隔膜と、第１の磨耗リングに向けて第１の磨耗リングに接するように第２の磨耗リングを付勢する付勢部材とを含む、請求項２に記載の組立体。
前記カンは、軸に対して角度をなすリップであって、第１の部材から前記カン及びインナレースを引き抜く工具による係合のために配置されるリップを有する、請求項８に記載の組立体。
軸まわりの回転を促進するベアリング組立体であって、
軸から外方向に向けられたレースウェイを有するインナレースと、
インナレース上のレースウェイに向けて且つ軸に向けて内側に向けられたレースウェイ、及び、前記内側と外側のレースウェイの間に位置しそれらに接触する回転部材を含む、アウタレースと、
アウタレースに結合され、アウタレースのレースウェイを越えて軸方向に突出するエクステンションと、
前記軸に対して角度をなして配置される磨耗表面を有する第１の磨耗リングと、
前記エクステンション上の第１の磨耗リングを支持し、前記エクステンションから離れる方向に第１の磨耗リングを付勢する第１のバッキング部材と、
前記軸に対して鋭角をなして配置される磨耗表面であって、第１の磨耗リングの磨耗表面に接触する磨耗表面を有する第２の磨耗リングと、
第２の磨耗リングを支持する第２のバッキング部材とを含み、前記２つの磨耗リングは互いに向かって付勢されている、ベアリング組立体。
各バッキング部材は、前記磨耗リングを付勢すると共に、他方の磨耗リングに向けて支持する、請求項１８に記載のベアリング組立体。
前記エクステンションは、前記軸に向かって実質的に内側に向けられたテーパー付き表面を有し、
第１の磨耗リングは、前記エクステンション上のテーパー付き表面に向けられたテーパー付き背面を有し、第１のバッキング部材は、前記エクステンションのテーパー付き表面と第１の磨耗リング上の前記テーパー付き背面との間に配置される弾性のあるＯリングである、請求項１８に記載のベアリング組立体。
インナレース上に搭載され、前記軸から離れるように外側に延在するカンを更に含み、
第２のバッキング部材は、前記カンと第２の磨耗リングの間に配置される、請求項１８に記載のベアリング組立体。
それぞれの磨耗リングに対する前記バッキング部材は、ベースと、前記磨耗リングに取り付けられる浮動部と、前記軸に対して傾斜した角度で前記ベースと浮動部間を延在する接続部とを含み、
前記第１のバッキング部材のベースは、前記エクステンションに取り付けられる、請求項２１に記載のベアリング組立体。
インナレース上に搭載され、前記軸から離れるように外側に延在するカンを更に含み、
前記第２のバッキング部材のベースは、前記カンに取り付けられる、請求項２２に記載のベアリング組立体。
第２のバッキング部材は、第２の磨耗リングと前記カンの間に配置される隔膜である、請求項２１に記載のベアリング組立体。
前記カンと第２の磨耗リングの間に配置され、第１の磨耗リングに向けて第２の磨耗リングを付勢する少なくとも１つのスプリングを含む、請求項２４に記載のベアリング組立体。
回転軸まわりに流体バリアを確立するシールであって、
前記軸に対して角度をなす磨耗表面を有する第１の磨耗リングと、
第１の磨耗リングに隣接して配置され、第１の磨耗リングの前記磨耗表面に接する磨耗表面を有する第２の磨耗リングと、
ポリマーから形成され、第２の磨耗リングに向けて第１の磨耗リングを付勢する第１のバッキング部材であって、第１の磨耗リングから離れて配置されるベースと、第１の磨耗リングに取り付けられる浮動部と、前記ベースと浮動部の間に延在しそれらに取り付けられる弾性のある接続部とを含む、第１のバッキング部材と、
ポリマーから形成され、第１の磨耗リングに向けて第２の磨耗リングを付勢する第２のバッキング部材であって、第２の磨耗リングから離れて配置されるベースと、第２の磨耗リングに取り付けられる浮動部と、前記ベースと浮動部の間に延在しそれらに取り付けられる弾性のある接続部とを含む、第２バッキング部材と、を含むシール。
前記磨耗リング上の磨耗表面は、前記軸に垂直に向けられ、前記リングの少なくとも１つは、前記軸に向かって開口し前記接触する磨耗表面に通ずる面取り面を有する、請求項２６に記載のシール。
前記バッキング部材の接続部は、前記軸に対して傾斜して延在する、請求項２６に記載のシール。
前記バッキング部材の少なくとも１つに対する前記ベースは、楔形である、請求項２６に記載のシール。